JP2672510B2 - Catalytic combustion type gas turbine combustor - Google Patents

Catalytic combustion type gas turbine combustor

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JP2672510B2
JP2672510B2 JP62182280A JP18228087A JP2672510B2 JP 2672510 B2 JP2672510 B2 JP 2672510B2 JP 62182280 A JP62182280 A JP 62182280A JP 18228087 A JP18228087 A JP 18228087A JP 2672510 B2 JP2672510 B2 JP 2672510B2
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【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (発明の技術分野) 本発明は、ガスタービン燃焼器に係り、特に、窒素酸
化物(NOX)の生成量が少ない触媒燃焼方式のガスター
ビン燃焼器に関する。 (発明の技術的背景とその問題点) 近年、石油資源等の枯渇化に伴ない、種々の代替エネ
ルギーが要求されているが、同時に、エネルギー資源の
効率的利用も要求されている。これらの要求に答えるも
のの中には、例えば、燃料として天然ガスを使用するガ
スタービン・スチームタービン複合サイクル発電システ
ム或いは石炭ガス化ガスタービン・スチームタービン複
合サイクル発電システムがあり、現在検討されつつあ
る。これらのガスタービン・スチームタービン複合サイ
クル発電システムは、化石燃料を使用した従来のスチー
ムタービンによる発電システムに比較して、発電効率が
高いために、将来、その生産量の増加が予想される天然
ガスや石炭ガス化ガス等の燃料を、有効に電力に交換で
きる発電システムとして期待されている。 ところで、ガスタービン発電システムに使用されてい
るガスタービン燃焼器では、将来から、燃料と空気の混
合物を、スパースプラグ等を用いて着火して均一系の燃
焼を行なっている。このような燃焼器の一例を第2図に
示す。第2図の燃焼器においては、燃焼ノズル1から噴
射された燃料が、燃焼用空気3と混合され、スパークプ
ラグ2により着火されて燃焼するものである。そして、
燃焼した気体すなわち燃焼ガスには、冷却空気4及び希
釈空気5が加えられて、所定のタービン入口温度まで冷
却・希釈された後、タービンノズル6からガスタービン
内に噴射される。8はスワラーである。 このような従来の燃焼器における重大な問題点の一つ
は、燃料の燃焼時に多量のNOXガスが生成して環境汚染
等を引き起こすことである。上記NOXが生成する理由
は、燃料の燃焼時において、燃焼器内には部分的に2000
℃を越える高温部が存在するということにある。 このようなガスタービン燃焼器の問題点を解決するた
めに、種々の燃焼方式が検討されている。 最近、固相触媒を用いた不均一系燃焼方式(以下、触
媒燃焼方式という)が提案されている。 この触媒燃焼方式は、触媒を用いることによって、通
常の燃焼器では燃焼しない希薄な燃料を燃焼させること
ができ、そのため燃料温度が、NOXが発生する程の高温
にはならないものである。またタービン入口温度も従来
のものと変わりなくすることが可能である。 第3図は、この触媒燃焼方式に用いる燃焼器の1例の
概念図である。図中の数字はそれぞれ第2図と同じ要素
を表わす。この燃焼器は触媒充填部7を備えることが構
造上の特徴である。触媒充填部7には、通常、ハニカム
構造の燃焼触媒が充填されていて、ここで燃料と空気の
混合気体が燃焼させられる。なお1′は触媒燃焼用燃料
を供給する燃料ノズルである。 ところが、このような触媒燃焼方式では、燃料の大部
分を触媒充填部で燃焼させる構成となっていたため、触
媒の温度が高くなり、熱劣化が著しく、寿命が短いとい
う問題点があった。また、ガスタービン入口温度の高温
化にも触媒の耐熱性の面から対応が困難であった。 そこで、本発明者らは、触媒充填部では必要燃料の一
部を燃焼するだけとし、触媒の下流に燃料を更に追加
し、その部分で気相燃焼(非触媒的な熱燃焼)を起すこ
とによって、触媒の温度が従来より低く、長寿命となる
触媒燃焼方式を既に提案してきた。このように触媒下流
に燃料を追加することは重要であるが、ここで新たな問
題点が生じる。すなわち、触媒下流の気相燃焼は、NOX
抑制上希薄燃焼であるため、燃焼部に局部的な失火等が
発生し燃焼が不安定となるという点である。 (発明が解決しようとする問題点) このように、従来の触媒燃焼方式のガスタービン燃焼
器に於ては、燃料の大部分を触媒充填部で燃焼させると
触媒の寿命が短くなる一方、燃料の一部を触媒充填部で
燃焼させ残りを触媒の下流で気相燃焼させると、この気
相燃焼が不安定となるという問題点があった。 本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、長時間耐
久性を備え、しかも触媒体下流において安定な気相燃焼
を行なうことができる触媒燃焼方式のガスタービン燃焼
器を提供することを目的とする。 [発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明者らは、触媒燃焼部と気相燃焼部との間に渦流
発生部を設け、流路を絞った後急激に拡大した構造とす
ることにより、気相燃焼の安定化が可能となることを見
い出し、この発明を完成するに至った。 すなわち、本発明の触媒燃焼方式のガスタービン燃焼
器は、燃料と空気とを混合して燃料混合体とする混合部
と、この混合部の下流側に設けられ、前記燃料混合体を
触媒により燃焼させる触媒燃焼部と、この触媒燃焼部の
下流側に設けられ、前記触媒燃焼部で燃え残った燃料混
合体を気相燃焼させる気相燃焼部と、前記触媒燃焼部と
気相燃焼部との間に設けられ、前記気相燃焼部内に前記
燃料混合体の渦流を発生させる渦流発生部と、を備えて
構成され、前記渦流発生部の上流側はベルマウス状の曲
面に形成され、下流側は前記燃料混合体の流れ方向にほ
ぼ垂直な端面部を有して形成されていることを特徴とす
る。 (作用) 前記本発明の触媒燃焼方式のガスタービン燃焼器にあ
っては、上流側のベルマウス状の曲面部において流速が
大きくされた後、下流側の気相燃焼部に安定した渦流が
生成されるため、これにより保炎効果がもたらされ、気
相燃焼が安定化する。 (実施例) 以下、第1図を参照しながら本発明の一実施例を説明
する。ここに、第1図・第2図と同符号で示される部材
は従来例と同一部材を表わす。 第1図を参照するに、別途設けたコンプレッサ等(図
示せず)で300℃〜500℃に加熱されたメタン等の燃料9
が燃料ノズル10から噴射される。この燃料9は、燃焼器
内に形成された混合部11において燃焼用空気3と混合さ
れ燃料混合体となる。 この燃料混合体は、触媒体7に流入し、発火・燃焼す
る。このとき前記燃料混合体の混合比率・流速及び前記
触媒体の寸法(表面積)が所定値に設定されていると、
前記触媒体では、供給された燃料混合体のうち一部のみ
が燃焼し残りの部分は加熱されるだけで触媒体7から下
流に流出される。前記混合比等は、特に、触媒体7の温
度が高温度化し過ぎないよう決定されている。 前記触媒体7の下流側には、必要に応じて補助燃料混
合体を供給する補助ノズル(補助燃料混合体加給部)が
設けることができる。この補助燃料混合体は、通常、燃
料のみからなるが、燃料と補助燃料用空気から成ること
もある。また、この燃料混合体は、後述する気相燃焼部
における燃焼温度を上昇させないため、比較的希薄ガス
となるように設定されている。前記した如く気相燃焼の
高温度化はNOX発生につながるからである。 本実施例においては、このような補助ノズルを触媒体
の下流に設けた。前記触媒体7からの燃料混合体と補助
燃料ノズル12からの補助燃料混合体は、混合し、所望の
混合燃料流となって下流に送られる。 而して、前記補助燃流ノズル12の下流側には、前記混
合燃料流に渦流を生ぜしめるためのスロート部(渦流発
生部)13と、該混合燃料流を気相燃焼させるための気相
燃焼部14が設けられている。 このスロート部13の上流側は、ベルマウス状の曲面に
形成され、下流側は、前記希薄燃料流の流れ方向に垂直
な端面部を有して形成されている。また、このスロート
部の最小内径d1は、気相燃焼部14の内径d2に対してほぼ
1/1.2〜1/1.5に形成されている。このスロート部13の更
に具体的形状は、例えば、ISA1932ノズル(JISZ 8762
−1969)をもとに設計すればよい。このようにすること
により前記スロート部13による圧力損失を最小にするこ
とができる。 よって、上流側から流入した希薄燃料流は、このスロ
ート部13によりゆるやかに縮流された後、気相燃焼部14
で急激に膨張され、該スロート部13後方の気相燃焼部の
周囲に沿って安定な渦流(循環流)15を生成する。この
渦流15は、スロート部13の流路中心を通る混合燃料流に
乱れが生じてもその影響をあまり受けないため、安定し
た渦流となる。 この渦流15の近傍であって前記気相燃焼部14を取り囲
む燃焼器側壁には、前記希薄燃料流に点火するための点
火プラグ2が設けられている。この点火プラグ2は、ガ
ス燃焼時の高温を避けるため、点火後気相燃焼部14から
外部へ引出されるようになっている。 従って、この点火プラグ2により混合燃料流が着火
し、気相燃焼が開始される。ここで、前記混合燃料流
は、前述したように希薄であるため局所的に失火し、燃
焼不安定の傾向を有する。また混合燃料流の流れ速度
が、毎秒数10mと高速であることも、前記燃焼不安定の
一因となる。 しかしながら本実施例の燃焼器では、前記気相燃焼部
の周囲に沿って渦流が生成されるから、この部分で保炎
効果が生じ、前記局所的失火等が発生してもこれが拡大
することはなく、直ちに元の均一燃焼状態が回復され
る。 従って、本実施例によれば、気相燃焼部に於て、容易
に安定・均一な気相燃焼を行うことができる。また、前
記の如くスロート部13をベルマウス構造としているた
め、該スロート部13による圧力損失を最小限におさえる
ことができる。 なお、前記実施例においては、触媒の上流側での予燃
焼を行なっていないが、これは低温でも触媒が作用する
燃料及び触媒を用いた時を想定したもので、もし、予燃
焼が必要ならば、第3図に示したような予燃焼部を設け
ることも可能である。 また、前記触媒体7では流入する燃料混合体の一部が
燃焼するとしたが、ほとんど全てが燃焼するようにして
もよい。 更に、触媒の下流に追加する燃料も、燃料を主体とし
ておればよく、スチームあるいはその他のガスが混入し
ていてもよい。 また、スロート部下流の気相燃焼部の径は、燃焼器の
設置されるスペースによってはスロート部上流の径より
小さくすることが要求される場合があるが、この場合で
もスロート部による流路絞り径d1に対する気相燃焼部の
径d2の比を1.0以上にするのは可能である。 但し、この流路径の比d2/d1は、燃料の種類等により
種々選択できることは勿論である。 以下、前記実施例及び比較例を用いた実験結果を詳し
く説明する。 実験例A 第1図に示したような拡大比1.5(気相燃焼部の径は
触媒体と同じ100mm)の模擬燃焼器を使い、燃料は天然
ガス、触媒体としては直径100mm、長さ100mmの貴金属系
ハニカム触媒体を用いて燃焼を行なった。天然ガス及び
燃焼用空気よりなる混合ガスを450℃まで加熱し、500℃
換算で20m/s〜50m/sの流速で、断熱火炎温度として1100
℃になるような混合ガスを触媒体へ流入した。また、補
助燃料加給部からの供給口を触媒体の下流30mmに、スロ
ート部を触媒体の下流50mmの位置に、燃焼ガスのサンプ
リングを触媒体の下流500mmの位置にそれぞれ設置し
た。補助燃料加給部からの燃料は、温度上昇分として30
0℃になるように供給した。流速を変えた時の結果を以
下の第1表に示した。比較例として他は同様の条件でス
ロート部を設置しなかった場合も示してある。なお、燃
焼時におけるNOXはすべて5ppm以下であった。 実験例B 第1図に示したような拡大比1.2(気相燃焼部の径は
触媒体の径100mmに対し80mmと縮小)の模擬燃焼器を使
い、実験例Aと同じ条件で燃焼した。流速を変えた時の
結果を第2表に示した。比較例としてスロート部を設置
しなかった場合も示してある(表1と同一)。なお、燃
焼時におけるNOXはすべて5ppm以下であった。 本発明における触媒燃焼器では、ガスタービンに必要
な高流速においても失火せず非常に高い燃焼効率を安定
して示すのに対して、比較例においては混合ガスの流速
がはやまるにつれて失火してしまった。さらにスロート
部による圧力損失は無視できる値であった。 [発明の効果] 以上のごとき実施例の発明より理解されるように、本
発明によれば、渦流発生部の構成は上流側をベルマウス
状の曲面に形成し、下流側は燃料混合体の流れ方向にほ
ぼ垂直な端面部を有して形成された構成であるから、渦
流発生部に流入した希薄燃料流は連続してゆるやかに縮
流されて流速を大きくされた後、気相燃焼部で急激に膨
脹されて前記端面部の下流側に安定した渦流が生成され
ることとなり、この渦流の生成によって保炎効果が向上
し、局所的失火等が発生しても直ちに元の均一燃焼状態
に回復されるものである。 また、渦流発生部の上流側がベルマウス状の曲面に形
成されていることにより、端面部に至るまで不連続な構
成がなく、圧力損失を小さくすることができると共に、
安定した渦流の生成が行われ得るものである。 よって、触媒の温度を上昇させることなく安定したガ
ス燃焼を行うことができる。
Description: TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a gas turbine combustor, and more particularly to a catalytic combustion type gas turbine combustion in which the amount of nitrogen oxides (NO X ) generated is small. Regarding vessels. (Technical background of the invention and its problems) In recent years, various alternative energies have been required along with depletion of petroleum resources and the like, but at the same time, efficient use of energy resources is also required. Among those that meet these demands are, for example, a gas turbine / steam turbine combined cycle power generation system or a coal gasification gas turbine / steam turbine combined cycle power generation system that uses natural gas as a fuel, which is currently under study. These gas turbine / steam turbine combined cycle power generation systems have higher power generation efficiency than conventional steam turbine power generation systems that use fossil fuels, and therefore natural gas whose production is expected to increase in the future. It is expected as a power generation system that can effectively exchange fuels such as coal and gasification gas into electric power. By the way, in the gas turbine combustor used in the gas turbine power generation system, a mixture of fuel and air is ignited by using a sparse plug or the like to perform homogeneous combustion from the future. An example of such a combustor is shown in FIG. In the combustor shown in FIG. 2, the fuel injected from the combustion nozzle 1 is mixed with the combustion air 3, ignited by the spark plug 2 and burned. And
Cooling air 4 and dilution air 5 are added to the burned gas, that is, combustion gas, and after being cooled and diluted to a predetermined turbine inlet temperature, they are injected into the gas turbine from a turbine nozzle 6. 8 is a swirler. One of the serious problems in such a conventional combustor is that a large amount of NO X gas is generated during combustion of fuel to cause environmental pollution. The reason why the above NO X is generated is that when the fuel is burned, it is partially 2000
This is because there is a high temperature part that exceeds ℃. In order to solve such problems of the gas turbine combustor, various combustion methods have been studied. Recently, a heterogeneous combustion method using a solid-phase catalyst (hereinafter referred to as a catalyst combustion method) has been proposed. In this catalytic combustion method, a lean fuel that is not burned in an ordinary combustor can be burned by using a catalyst, so that the fuel temperature does not become high enough to generate NO X. Further, the turbine inlet temperature can be made the same as the conventional one. FIG. 3 is a conceptual diagram of an example of a combustor used in this catalytic combustion method. The numbers in the figure represent the same elements as in FIG. This combustor is structurally characterized in that it is provided with a catalyst filling section 7. The catalyst filling portion 7 is usually filled with a combustion catalyst having a honeycomb structure, in which a mixed gas of fuel and air is burned. Reference numeral 1'denotes a fuel nozzle for supplying fuel for catalytic combustion. However, in such a catalytic combustion system, since most of the fuel is burned in the catalyst filling portion, there is a problem that the temperature of the catalyst becomes high, the thermal deterioration is remarkable, and the life is short. Further, it was difficult to cope with the high temperature of the gas turbine inlet because of the heat resistance of the catalyst. Therefore, the inventors of the present invention only burn a part of the required fuel in the catalyst-filled portion, further add fuel downstream of the catalyst, and cause vapor-phase combustion (non-catalytic thermal combustion) in that portion. Has already proposed a catalyst combustion method in which the temperature of the catalyst is lower than before and the life is long. Although it is important to add the fuel downstream of the catalyst as described above, a new problem arises here. That is, the gas phase combustion downstream of the catalyst is NO x.
Since the combustion is lean in terms of suppression, local misfire or the like occurs in the combustion section, and the combustion becomes unstable. (Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional catalytic combustion type gas turbine combustor, when most of the fuel is burned in the catalyst filling portion, the life of the catalyst is shortened, while When a part of the gas is burned in the catalyst-filled portion and the rest is gas-phase burned downstream of the catalyst, the gas-phase combustion becomes unstable. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a gas turbine combustor of a catalytic combustion type, which has long-term durability and can perform stable gas-phase combustion downstream of the catalyst body. To do. [Structure of the Invention] (Means for Solving Problems) The inventors of the present invention have a structure in which a swirl generating unit is provided between a catalytic combustion unit and a gas-phase combustion unit, and the flow path is narrowed and then rapidly expanded. As a result, it was found that the gas phase combustion can be stabilized, and the present invention was completed. That is, the catalytic combustion type gas turbine combustor of the present invention is provided with a mixing section that mixes fuel and air into a fuel mixture, and is provided on the downstream side of the mixing section, and burns the fuel mixture with a catalyst. Of the catalytic combustion part to be made, and a gas phase combustion part which is provided on the downstream side of the catalytic combustion part and which causes the fuel mixture which remains unburned in the catalytic combustion part to undergo gas phase combustion, and the catalytic combustion part and the gas phase combustion part. And a vortex flow generating part for generating a vortex flow of the fuel mixture in the gas phase combustion part, and the upstream side of the vortex flow generating part is formed into a bellmouth-shaped curved surface, and the downstream side. Is formed with an end surface portion that is substantially perpendicular to the flow direction of the fuel mixture. (Operation) In the catalytic combustion type gas turbine combustor of the present invention, after the flow velocity is increased in the bellmouth-shaped curved surface portion on the upstream side, a stable vortex flow is generated in the gas phase combustion portion on the downstream side. As a result, the flame holding effect is brought about and the gas phase combustion is stabilized. Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. Here, the members designated by the same reference numerals as in FIGS. 1 and 2 represent the same members as in the conventional example. Referring to FIG. 1, a fuel such as methane which is heated to 300 ° C. to 500 ° C. by a separately provided compressor or the like (not shown) 9
Are injected from the fuel nozzle 10. The fuel 9 is mixed with the combustion air 3 in the mixing section 11 formed in the combustor to form a fuel mixture. This fuel mixture flows into the catalyst body 7 and ignites and burns. At this time, if the mixing ratio / flow rate of the fuel mixture and the size (surface area) of the catalyst are set to predetermined values,
In the catalyst body, only a part of the supplied fuel mixture is burned, and the remaining portion is heated, and is discharged downstream from the catalyst body 7. The mixing ratio and the like are particularly determined so that the temperature of the catalyst body 7 does not become too high. If necessary, an auxiliary nozzle (auxiliary fuel mixture supplying section) for supplying an auxiliary fuel mixture may be provided on the downstream side of the catalyst body 7. The supplemental fuel mixture typically consists of fuel only, but it may also consist of fuel and supplemental fuel air. Further, this fuel mixture is set to be a relatively lean gas because it does not raise the combustion temperature in the gas-phase combustion section described later. This is because, as described above, increasing the temperature of gas phase combustion leads to the generation of NO X. In this example, such an auxiliary nozzle was provided downstream of the catalyst body. The fuel mixture from the catalyst body 7 and the auxiliary fuel mixture from the auxiliary fuel nozzle 12 are mixed, and a desired mixed fuel flow is sent downstream. Then, on the downstream side of the auxiliary fuel flow nozzle 12, a throat portion (vortex flow generating portion) 13 for generating a swirl in the mixed fuel flow, and a gas phase for combusting the mixed fuel flow in a gas phase. A combustion section 14 is provided. The upstream side of the throat portion 13 is formed into a bellmouth-shaped curved surface, and the downstream side is formed to have an end face portion perpendicular to the flow direction of the lean fuel flow. Further, the minimum inner diameter d 1 of the throat portion is almost equal to the inner diameter d 2 of the gas phase combustion portion 14.
It is formed from 1 / 1.2 to 1 / 1.5. A more specific shape of the throat portion 13 is, for example, the ISA1932 nozzle (JISZ 8762
-1969). By doing so, the pressure loss due to the throat portion 13 can be minimized. Therefore, the lean fuel flow that has flowed in from the upstream side is gradually contracted by the throat portion 13, and then the gas-phase combustion portion 14
Is rapidly expanded by and forms a stable vortex flow (circulation flow) 15 along the periphery of the gas phase combustion section behind the throat section 13. The vortex 15 is a stable vortex because it is not so much affected by the turbulence of the mixed fuel flow passing through the center of the flow path of the throat portion 13, if any. A spark plug 2 for igniting the lean fuel flow is provided on a side wall of the combustor near the swirl flow 15 and surrounding the gas phase combustion section 14. The ignition plug 2 is drawn out from the post-ignition gas phase combustion section 14 in order to avoid a high temperature during gas combustion. Therefore, the mixed fuel flow is ignited by the spark plug 2 and the gas phase combustion is started. Here, since the mixed fuel flow is lean as described above, there is a tendency for local misfire and unstable combustion. Further, the fact that the flow velocity of the mixed fuel flow is as high as several tens of meters per second also contributes to the combustion instability. However, in the combustor of the present embodiment, since a vortex flow is generated along the periphery of the gas-phase combustion portion, a flame holding effect occurs in this portion, and even if the local misfire or the like occurs, it does not expand. Instead, the original homogeneous combustion state is immediately restored. Therefore, according to the present embodiment, stable and uniform vapor phase combustion can be easily performed in the vapor phase combustion section. Further, since the throat portion 13 has the bell mouth structure as described above, the pressure loss due to the throat portion 13 can be minimized. It should be noted that in the above-mentioned embodiment, pre-combustion is not performed on the upstream side of the catalyst, but this is based on the assumption that a fuel and a catalyst that can act even at low temperatures are used, and if pre-combustion is required. For example, it is possible to provide a pre-burning section as shown in FIG. Further, although a part of the inflowing fuel mixture is burned in the catalyst body 7, almost all of it may be burned. Further, the fuel added downstream of the catalyst may be mainly fuel, and steam or other gas may be mixed. The diameter of the gas phase combustion section downstream of the throat section may be required to be smaller than the diameter of the throat section upstream depending on the space where the combustor is installed. It is possible to make the ratio of the diameter d 2 of the gas phase combustion section to the diameter d 1 1.0 or more. However, it goes without saying that the flow path diameter ratio d 2 / d 1 can be variously selected depending on the type of fuel. Hereinafter, the experimental results using the above-mentioned examples and comparative examples will be described in detail. Experimental Example A Using a simulated combustor with an expansion ratio of 1.5 (the diameter of the gas phase combustion section is 100 mm, which is the same as the catalyst body) as shown in Fig. 1, the fuel is natural gas, the catalyst body has a diameter of 100 mm, and a length of 100 mm. Combustion was carried out using the above noble metal honeycomb catalyst body. A mixed gas consisting of natural gas and combustion air is heated to 450 ° C and heated to 500 ° C.
Adiabatic flame temperature of 1100 at a flow velocity of 20 m / s to 50 m / s in conversion
A mixed gas having a temperature of ℃ was flown into the catalyst body. In addition, the supply port from the auxiliary fuel supply section was installed 30 mm downstream of the catalyst body, the throat section was installed 50 mm downstream of the catalyst body, and the combustion gas sampling was installed 500 mm downstream of the catalyst body. The fuel from the auxiliary fuel supply unit is 30
It was supplied at 0 ° C. The results when the flow rate was changed are shown in Table 1 below. As a comparative example, the case where the throat part is not installed under the same conditions is also shown. Note that NO X at the time of combustion was 5 ppm or less. Experimental Example B Using a simulated combustor with an expansion ratio of 1.2 (the diameter of the gas-phase combustion section was reduced to 80 mm for the catalyst body diameter of 100 mm) as shown in FIG. 1, combustion was performed under the same conditions as in Experimental Example A. The results when the flow rate was changed are shown in Table 2. As a comparative example, the case where the throat part is not installed is also shown (same as Table 1). Note that NO X at the time of combustion was 5 ppm or less. The catalytic combustor according to the present invention stably exhibits a very high combustion efficiency without misfire even at a high flow rate required for a gas turbine, whereas in the comparative example, a misfire occurs as the mixed gas flow rate stops. It was Furthermore, the pressure loss due to the throat was a negligible value. [Effects of the Invention] As can be understood from the above-described embodiments of the invention, according to the present invention, the configuration of the vortex flow generating portion is such that the upstream side is formed into a bellmouth-shaped curved surface, and the downstream side is the fuel mixture. Since the structure is formed with end faces that are substantially perpendicular to the flow direction, the lean fuel flow that has flowed into the vortex flow generation part is gradually and gradually contracted to increase the flow velocity, and then the gas phase combustion part. It expands rapidly and a stable vortex is generated on the downstream side of the end face, and the flame holding effect is improved by the generation of this vortex, and even if a local misfire occurs, the original uniform combustion state is immediately generated. It will be recovered to. Further, since the upstream side of the vortex flow generating portion is formed into a bell-mouth-shaped curved surface, there is no discontinuous structure up to the end face portion, and it is possible to reduce pressure loss,
A stable vortex flow can be generated. Therefore, stable gas combustion can be performed without increasing the temperature of the catalyst.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例に係る触媒燃焼方式ガスター
ビン燃焼器の断面説明図、第2図は従来の気相燃焼方式
のガスタービン燃焼器の断面説明図、第3図は従来の触
媒燃焼方式のガスタービン燃焼器の断面説明図である。 7……触媒体 13……スロート部 14……気相燃焼部 15……渦流
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional explanatory view of a catalytic combustion type gas turbine combustor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional explanatory view of a conventional gas phase combustion type gas turbine combustor. FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view of a conventional catalytic combustion type gas turbine combustor. 7 ... Catalyst 13 ... Throat 14 ... Gas-phase combustion 15 ... Eddy current

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 靜川 賢次郎 東京都調布市西つつじケ丘2−4−1 東京電力株式会社技術研究所内 (72)発明者 早田 輝信 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 古屋 富明 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 山中 矢 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 肥塚 淳次 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−202205(JP,A) 特開 昭60−122807(JP,A) 実開 昭63−126766(JP,U)   ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (72) Inventor Kenjiro Igawa               2-4-1 Nishiazajigaoka, Chofu-shi, Tokyo               TEPCO Technical Research Institute (72) Inventor Terunobu Hayata               1 Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa               Toshiba Research Institute, Ltd. (72) Inventor Tomiaki Furuya               1 Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa               Toshiba Research Institute, Ltd. (72) Inventor, Yamanaka               1 Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa               Toshiba Research Institute, Ltd. (72) Inventor Junji Kozuka               1 Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa               Toshiba Research Institute, Ltd.                (56) References JP-A-60-202205 (JP, A)                 JP-A-60-122807 (JP, A)                 63-126766 (JP, U)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.燃料と空気とを混合して燃料混合体とする混合部
と、 この混合部の下流側に設けられ、前記燃料混合体を触媒
により燃焼させる触媒燃焼部と、 この触媒燃焼部の下流側に設けられ、前記触媒燃焼部で
燃え残った燃料混合体を気相燃焼させる気相燃焼部と、 前記触媒燃焼部と気相燃焼部との間に設けられ、前記気
相燃焼部内に前記燃料混合体の渦流を発生させる渦流発
生部と、を備えて構成され、 前記渦流発生部の上流側はベルマウス状の曲面に形成さ
れ、下流側は前記燃料混合体の流れ方向にほぼ垂直な端
面部を有して形成されていることを特徴とする触媒燃焼
方式のガスタービン燃焼器。 2.前記触媒燃焼部と循環流発生部との間に、更に、補
助燃料混合体を供給するための補助燃料混合体加給部を
設けたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の触
媒燃焼方式のガスタービン燃焼器。
(57) [Claims] A mixing section that mixes fuel and air into a fuel mixture, a catalytic combustion section that is provided on the downstream side of the mixing section and burns the fuel mixture with a catalyst, and a catalytic combustion section that is provided on the downstream side of the catalytic combustion section. And a gas-phase combustor for combusting the fuel mixture that remains unburned in the catalyst-combustion part in a gas-phase, and the fuel mixture provided in the gas-phase combustor and between the catalyst-combustion part and the gas-phase combustor. And a vortex flow generating part for generating a vortex flow, the upstream side of the vortex flow generating part is formed into a bellmouth-shaped curved surface, and the downstream side has an end face portion substantially perpendicular to the flow direction of the fuel mixture. A gas turbine combustor of a catalytic combustion type, which is characterized in that it is formed. 2. The catalytic combustion according to claim 1, further comprising an auxiliary fuel mixture supply unit for supplying an auxiliary fuel mixture between the catalytic combustion unit and the circulation flow generation unit. Type gas turbine combustor.
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