JPH08610Y2 - Gas turbine combustor - Google Patents
Gas turbine combustorInfo
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- JPH08610Y2 JPH08610Y2 JP1987097341U JP9734187U JPH08610Y2 JP H08610 Y2 JPH08610 Y2 JP H08610Y2 JP 1987097341 U JP1987097341 U JP 1987097341U JP 9734187 U JP9734187 U JP 9734187U JP H08610 Y2 JPH08610 Y2 JP H08610Y2
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Description
【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案は1次燃料を拡散燃焼させるパイロット燃焼領
域と、予め混合させた燃料と空気とを燃焼させる予混合
燃焼領域とを有する二段燃焼式のガスタービン燃焼器の
改良であって、パイロット燃焼領域と予混合燃焼領域と
の間に触媒燃焼器を介設し、パイロット燃焼領域の後段
に触媒燃焼用の2次燃料を供給するようにしたガスター
ビン燃焼器に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention is a two-stage combustion type having a pilot combustion region for diffusively burning a primary fuel and a premixed combustion region for burning a premixed fuel and air. In the improvement of the gas turbine combustor, the catalyst combustor is provided between the pilot combustion region and the premixed combustion region, and the secondary fuel for catalytic combustion is supplied to the latter stage of the pilot combustion region. It relates to a gas turbine combustor.
ガスタービンに燃焼ガスを供給してガスタービンを駆
動する従来の燃焼器としては、第5図に示す如く、スワ
ラー2を設けたパイロット燃焼領域3と、パイロットバ
ーナー1からの一次燃料F1を一次燃焼により保炎させ、
次にこのパイロット燃焼領域3の径D1よりも径D2が大き
い予混合燃焼領域4、即ち主燃焼領域にてあらかじめ二
次燃料F2と空気との混合体を燃焼させることにより、そ
の燃焼ガスG中のNOx含有量を減らすようにした燃焼器
が拡散・予混合型二段燃焼器として使用されている。As a conventional combustor for supplying combustion gas to a gas turbine to drive the gas turbine, as shown in FIG. 5, a pilot combustion region 3 provided with a swirler 2 and a primary fuel F 1 from a pilot burner 1 are primary. Flame is maintained by combustion,
Next, by burning the mixture of the secondary fuel F 2 and air in advance in the premixed combustion region 4 having a diameter D 2 larger than the diameter D 1 of the pilot combustion region 3, that is, the main combustion region, the combustion is performed. A combustor designed to reduce the NO x content in the gas G is used as a diffusion / premix type two-stage combustor.
この燃焼器の場合、パイロット燃焼領域3では約600
から700℃で燃焼させ、予混合燃焼領域4では700〜1300
℃で燃焼させ、図示されていない後段のガスタービン入
口に1300℃程度の高温の燃焼ガスGを供給している。In the case of this combustor, about 600 in pilot combustion zone 3
From 700 to 1300 in premixed combustion zone 4
Combustion is carried out at a temperature of ℃, and a high temperature combustion gas G of about 1300 ℃ is supplied to the gas turbine inlet at the latter stage (not shown).
次に、上記のものより更にNOxの低減をはかりうるも
のとして、第4図に示すごとく、一次燃料F1及び燃料用
空気Aを矢印のごとく供給しながら約400〜500℃で燃焼
させる予熱・予混合燃焼領域5と、触媒燃焼器6からな
る触媒燃焼領域7とを設けて、二次燃料F2と燃焼用空気
Aをこの触媒燃焼領域7に供給して500〜1300℃で燃焼
を行う触媒燃焼器も使用されている。Next, as shown in FIG. 4, preheating to burn at about 400 to 500 ° C. while supplying the primary fuel F 1 and the fuel air A as shown in FIG. 4 to further reduce NO x than the above. A premixed combustion region 5 and a catalytic combustion region 7 composed of a catalytic combustor 6 are provided, and secondary fuel F 2 and combustion air A are supplied to the catalytic combustion region 7 to perform combustion at 500 to 1300 ° C. Performing catalytic combustors have also been used.
この燃焼器の場合は触媒燃焼器6を用いることにより
NOxの低減効果があるが、触媒が1300℃の高温に長時間
さらされることになり、このような高温燃焼に長時間耐
える触媒は現在得られていない。また、この高温用の触
媒燃焼器6は比較的大型とならざるをえなく、このよう
な大型の触媒燃焼器6は触媒の担持方法に有効なものが
なく、従って触媒が破壊し易いという問題があり、触媒
の耐用性に問題があった。In the case of this combustor, by using the catalytic combustor 6,
Although it has the effect of reducing NO x , the catalyst is exposed to a high temperature of 1300 ° C for a long time, and a catalyst that can withstand such high temperature combustion for a long time has not been obtained at present. In addition, this high temperature catalytic combustor 6 is inevitably relatively large, and such a large catalytic combustor 6 is not effective for supporting the catalyst, and therefore the catalyst is easily destroyed. There was a problem in the durability of the catalyst.
つまり、従来の触媒燃焼器においては効果的に燃焼す
ることによりNOxを低下させることが可能であるが、触
媒を高温下において反応させなければならないと言う問
題があり、従って触媒の劣化が早い上に、機械的な強度
上も問題があったのである。In other words, in the conventional catalytic combustor, NO x can be reduced by effectively combusting, but there is a problem that the catalyst has to react at a high temperature, and therefore the catalyst deteriorates quickly. In addition, there was a problem in mechanical strength.
一方、触媒燃焼部を有する触媒燃焼方式のガスタービ
ン燃焼器が特開昭59-107119号公報で提案されている。
しかし、このガスタービン燃焼器は触媒燃焼部に多数の
混合気体供給用パイプを貫通させて触媒の後方に噴出さ
せた燃焼しているので、パイプを設けた分だけ触媒の絶
対量が減少し、この分、持久性が減少するという問題が
ある。On the other hand, a catalytic combustion type gas turbine combustor having a catalytic combustion unit is proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 59-107119.
However, in this gas turbine combustor, a large number of mixed gas supply pipes are pierced in the catalytic combustion part and ejected to the rear of the catalyst for combustion, so the absolute amount of the catalyst decreases as much as the pipes are provided, As a result, there is a problem that endurance is reduced.
本考案の目的は、触媒燃焼器の持久性を設計通りに維
持すると共に、部分負荷から定格運転までの広い範囲に
わたってNOxの低減を図り、そして触媒燃焼器の小型化
を図り、更に耐久性の向上を図りうるガスタービン燃焼
器を提供することにある。The purpose of the present invention is to maintain the endurance of the catalytic combustor as designed, reduce NO x over a wide range from partial load to rated operation, and reduce the size of the catalytic combustor to further improve its durability. It is to provide a gas turbine combustor capable of improving the fuel consumption.
すなわち、本考案のガスタービン燃焼器は、1次燃料
F1を拡散燃焼させるパイロット燃焼領域3と、予め混合
させた3次燃料F3と空気とを燃焼させる予混合燃焼領域
4とを有し、前記パイロット燃焼領域3の後部に2次燃
料F2を供給し、この2次燃料F2を供給する部分より後方
であって、前記予混合燃焼領域4の前部に触媒燃焼器7
を設けて構成されている。That is, the gas turbine combustor of the present invention uses the primary fuel
It has a pilot combustion region 3 in which F 1 is diffused and burned, and a premixed combustion region 4 in which the premixed tertiary fuel F 3 and air are burned, and a secondary fuel F 2 is provided behind the pilot combustion region 3. Of the catalyst combustor 7 at the rear of the portion for supplying the secondary fuel F 2 and at the front of the premixed combustion region 4.
Is provided.
本考案に係るガスタービン燃焼器は、拡散燃焼によっ
て1次燃料F1の保炎性を持たせると同時にこのパイロッ
ト燃焼領域3の後段で2次燃料F2を希薄予混合燃焼によ
って低NOx燃焼させるようにしている。The gas turbine combustor according to the present invention has the flame holding property of the primary fuel F 1 by diffusion combustion, and at the same time the secondary fuel F 2 is burned with low NO x in the latter stage of the pilot combustion region 3 by lean premixed combustion. I am trying to let you.
そしてパイロット燃焼領域3の後段の2次燃料F2を供
給する拡散予混合燃焼器の下流側に触媒燃焼器7を設け
ることによりガスタービンの部分負荷運転時に、2次燃
料F2が少なくなって予混合燃焼の燃焼効率が低下した場
合に、下流側の触媒燃焼器7で未燃焼分を燃焼させ、触
媒燃焼器7の出口温度をできるだけ高く保持して三次燃
料F3の燃焼効率を向上させることができるように構成さ
れている。Then, by providing the catalytic combustor 7 on the downstream side of the diffusion premix combustor that supplies the secondary fuel F 2 in the latter stage of the pilot combustion region 3, the secondary fuel F 2 is reduced during the partial load operation of the gas turbine. When the combustion efficiency of the premixed combustion is reduced, the unburned portion is burned in the downstream catalytic combustor 7 to maintain the outlet temperature of the catalytic combustor 7 as high as possible to improve the combustion efficiency of the tertiary fuel F 3 . Is configured to be able to.
本考案に係る燃焼器は希薄予混合燃焼を主体に行なわ
せることができるために、通常の運転においては触媒燃
焼器7の入口部のガス温度は850〜1000℃程度と高い。
しかし、この程度の温度では例え触媒が劣化した時も触
媒の活性が高いので燃焼効率が高い燃焼を長時間継続す
ることが可能である。Since the combustor according to the present invention can mainly perform lean premixed combustion, the gas temperature at the inlet of the catalytic combustor 7 is as high as about 850 to 1000 ° C in normal operation.
However, at such a temperature, even if the catalyst deteriorates, the activity of the catalyst is high, so that it is possible to continue the combustion with high combustion efficiency for a long time.
また、触媒の有する還元機能により上流側の予混合燃
焼で発生したNOxがN2ガスに還元されて更に低NOx化を図
ることができる。Further, the reducing function of the catalyst reduces the NO x generated in the premixed combustion on the upstream side to N 2 gas, which can further reduce the NO x .
以下図面を参照して本考案の実施例を説明するが、第
1図は本考案の一実施例におけるガスタービン燃焼器の
縦断面図である。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a gas turbine combustor according to an embodiment of the present invention.
まず、第1図に示すガスタービン燃焼器において、耐
熱性の外筒10の内部に設けた内筒11では、第5図の従来
例と同様にスワラー2を設けたパイロット燃焼領域3で
パイロットバーナ1からの1次燃料F1を保炎させて1次
燃焼させる。そしてこのパイロット燃焼領域3の径D1よ
りも径D2の大きな予混合燃焼領域4においてあらかじめ
混合された3次燃料F3と空気とで主燃焼させている。First, in the gas turbine combustor shown in FIG. 1, in the inner cylinder 11 provided inside the heat-resistant outer cylinder 10, the pilot burner is provided in the pilot combustion region 3 provided with the swirler 2 as in the conventional example shown in FIG. The primary fuel F 1 from No. 1 is flame-held and primary burned. Then, in the premixed combustion region 4 having a diameter D 2 larger than the diameter D 1 of the pilot combustion region 3, main combustion is performed with the premixed tertiary fuel F 3 and air.
そこで、本考案においては、特に、上記のパイロット
燃焼領域3と予混合燃焼領域4とからなる二段燃焼器の
パイロット燃焼領域3側の径D1の端部に、2次燃料F2で
燃焼する触媒燃焼器13を介設している。Therefore, in the present invention, in particular, the secondary fuel F 2 is burned at the end portion of the diameter D 1 on the pilot combustion region 3 side of the two-stage combustor consisting of the pilot combustion region 3 and the premixed combustion region 4 described above. The catalytic combustor 13 is installed.
上記の構成からなるガスタービン燃焼器においては、
1次燃料F1を燃焼させるパイロット燃焼領域3において
拡散燃焼による予熱及び保炎を行い、その燃焼温度は40
0〜500℃程度に保持されている。In the gas turbine combustor having the above configuration,
Preheating and flame holding by diffusion combustion are performed in the pilot combustion region 3 where the primary fuel F 1 is burned, and the burning temperature is 40
It is maintained at about 0-500 ℃.
次に、触媒燃焼領域7において2次燃料F2の触媒燃焼
により500〜1000℃での均一な燃焼が行なわれ、この触
媒燃焼により発生した燃焼ガスに予混合燃焼領域4にお
いて3次燃料F3を付加して燃焼させ、1000〜1300℃の温
度の燃焼ガスGを発生させて、ガスタービンに導入する
ものである。Next, in the catalytic combustion region 7, the secondary fuel F 2 is catalytically burned to uniformly burn at 500 to 1000 ° C., and the combustion gas generated by this catalytic combustion is mixed with the tertiary fuel F 3 in the premixed combustion region 4. Is added and burned to generate a combustion gas G having a temperature of 1000 to 1300 ° C., which is introduced into the gas turbine.
第3図(A)はガスタービン燃焼器の各部の好ましい
温度範囲を示すものであって、触媒燃焼領域7の温度は
850〜1000℃程度である。FIG. 3 (A) shows a preferable temperature range of each part of the gas turbine combustor, and the temperature of the catalytic combustion region 7 is
It is about 850-1000 ℃.
第3図(B)は前記(A)図に対応させて描いた燃焼
器の各部のNOxの発生量と燃焼効率との関係を示してい
る。FIG. 3B shows the relationship between the NO x generation amount and the combustion efficiency of each part of the combustor drawn corresponding to FIG.
本考案は前記のように構成されているので、触媒燃焼
領域7の温度を850〜1000℃に低下させることができる
上に、この領域7の下流側に設けてある予混合燃焼領域
4における燃焼温度を1000〜1300℃程度に低下させるこ
とができる。Since the present invention is configured as described above, the temperature of the catalytic combustion region 7 can be lowered to 850 to 1000 ° C., and the combustion in the premixed combustion region 4 provided on the downstream side of this region 7 can be performed. The temperature can be lowered to about 1000 to 1300 ° C.
上記の如く本考案において、パイロット燃焼領域3の
終端部に触媒燃焼器13を介設することにより均一な燃焼
が比較的低温で行なわれ、均一な燃焼が低温で行なわ
れ、従来の装置のように1500℃以上の高温燃焼ガスを発
生しないので、高濃度のNOxを発生させることがない。As described above, in the present invention, by providing the catalytic combustor 13 at the end of the pilot combustion region 3, uniform combustion is performed at a relatively low temperature, and uniform combustion is performed at a low temperature. Since it does not generate high-temperature combustion gas of 1500 ° C or higher, it does not generate high-concentration NO x .
即ち、触媒燃焼器13は、1000℃以下の低温で均一に反
応するので、この触媒燃焼器13から均一な温度で発生し
た燃焼ガスに、更に均一に予混合された3次燃料F3と空
気を導入することになる。従って、この予混合燃焼領域
4においても均一な燃焼が行なわれる。その結果、1500
℃以上の高温の燃焼ガスが発生しにくくなるのでNOxの
発生量も減少する。That is, since the catalytic combustor 13 reacts uniformly at a low temperature of 1000 ° C. or less, the combustion gas generated from the catalytic combustor 13 at a uniform temperature is further uniformly premixed with the tertiary fuel F 3 and air. Will be introduced. Therefore, even in this premixed combustion region 4, uniform combustion is performed. As a result, 1500
Since it becomes difficult to generate high-temperature combustion gas above ℃, the amount of NO x generated also decreases.
一方、触媒燃焼器13の径D1は予混合燃焼領域4の径D2
よりも小さく、従ってこの触媒燃焼器13は小型にできる
と共に、触媒の反応温度を1000℃位に抑えられるので、
その耐久性などが向上する。On the other hand, the diameter D 1 of the catalytic combustor 13 is equal to the diameter D 2 of the premix combustion region 4.
Therefore, the catalytic combustor 13 can be downsized and the reaction temperature of the catalyst can be suppressed to about 1000 ° C.
Its durability is improved.
次に、第2図はガスタービン負荷(%)に対するNOx
発生量を線図で示したものであるが、第1図の本考案の
実施例の場合をA、第5図の従来の拡散予混合二段燃焼
の場合をB、そして従来の拡散燃焼器の場合をCの各線
図で示しており、これらの線図からも本考案の燃焼器を
採用することにより、NOxの発生量がガスタービン負荷
の上昇につれて従来のものより著しく改善されているこ
とが判る。Next, Fig. 2 shows NOx against gas turbine load (%).
The generated amount is shown in a diagram. The case of the embodiment of the present invention in FIG. 1 is A, the case of the conventional diffusion premix two-stage combustion of FIG. 5 is B, and the conventional diffusion combustor. The case of is shown in each diagram of C, and by adopting the combustor of the present invention also from these diagrams, the generation amount of NO x is remarkably improved as compared with the conventional one as the gas turbine load increases. I understand.
上記のように、本考案のガスタービン燃焼器は、1次
燃料F1を拡散燃焼させるパイロット燃焼領域3と、予め
混合させた3次燃料F3と空気とを燃焼させる予混合燃焼
領域4とを有し、前記パイロット燃焼領域3の後部に2
次燃料F2を供給し、この2次燃料F2を供給する部分より
後方であって、前記予混合燃焼領域4の前部に触媒燃焼
器7を設けて構成されている。As described above, the gas turbine combustor of the present invention comprises the pilot combustion region 3 for diffusively burning the primary fuel F 1 and the premixed combustion region 4 for burning the premixed tertiary fuel F 3 and air. 2 at the rear of the pilot combustion area 3
The secondary fuel F 2 is supplied, and a catalytic combustor 7 is provided behind the portion for supplying the secondary fuel F 2 and in front of the premixed combustion region 4.
従って、触媒燃焼器7の持久性を設計通りに維持する
と共に、部分負荷から定格運転までの広い範囲にわたっ
て低NOxの燃焼ができるという効果がある。Therefore, the durability of the catalytic combustor 7 can be maintained as designed, and low NO x combustion can be performed over a wide range from partial load to rated operation.
また、触媒燃焼器を従来のものに比べてより小さくで
きるので、その製作性及び耐久性にすぐれると共に低価
格で製作できるという利点がある。Further, since the catalytic combustor can be made smaller than the conventional one, there is an advantage that it is excellent in manufacturability and durability and can be manufactured at a low price.
更に、触媒燃焼器7の部分での温度上昇を約500〜100
0℃の範囲に抑えることができるので従来の触媒燃焼器
のごとく1300℃に達することがなく、触媒の耐久性が更
に向上することになる。Furthermore, the temperature rise in the part of the catalytic combustor 7 is about 500 to 100.
Since the temperature can be controlled within the range of 0 ° C., it does not reach 1300 ° C. unlike the conventional catalyst combustor, and the durability of the catalyst is further improved.
第1図は本考案の一実施例におけるガスタービン燃焼器
の縦断面図、第2図は第1図の実施例における燃焼器及
びそれぞれ異なる従来例における燃焼器のガスタービン
負荷に対するNOx発生量を示す線図、第3図(A)は第
1図のガスタービン燃焼器における好ましい燃焼温度を
示し図、第3図(B)は(A)図に対応して描いたNOx
の発生量と燃焼効率を示す図である。そして第4図及び
第5図はそれぞれ異なる従来例における燃焼器の縦断面
図である。 3……パイロット燃焼領域、4……予混合燃焼領域、7
……触媒燃焼領域、13……触媒燃焼器、F1……一次燃
料、F2……二次燃料、F3……三次燃料。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a gas turbine combustor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a NO x generation amount with respect to a gas turbine load of the combustor according to the embodiment of FIG. FIG. 3 (A) is a diagram showing a preferable combustion temperature in the gas turbine combustor of FIG. 1, and FIG. 3 (B) is NO x drawn corresponding to FIG.
It is a figure which shows the production amount and combustion efficiency. 4 and 5 are vertical sectional views of different conventional combustors. 3 ... Pilot combustion region, 4 ... Premixed combustion region, 7
...... Catalytic combustion area, 13 ...... Catalytic combustor, F 1 …… Primary fuel, F 2 …… Secondary fuel, F 3 …… Tertiary fuel.
Claims (1)
ト燃焼領域(3)と、予め混合させた3次燃料(F3)と
空気とを燃焼させる予混合燃焼領域(4)とを有し、前
記パイロット燃焼領域(3)の後部に2次燃料(F2)を
供給し、この2次燃料(F2)を供給する部分より後方で
あって、前記予混合燃焼領域(4)の前部に触媒燃焼器
(7)を設けてなるガスタービン燃焼器。1. A pilot combustion region (3) for diffusively burning a primary fuel (F 1 ) and a premixed combustion region (4) for burning a premixed tertiary fuel (F 3 ) and air. And having a secondary fuel (F 2 ) supplied to the rear part of the pilot combustion region (3) and behind the part supplying the secondary fuel (F 2 ), the premixed combustion region (4) A gas turbine combustor in which a catalytic combustor (7) is provided in the front part of the gas turbine combustor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1987097341U JPH08610Y2 (en) | 1987-06-26 | 1987-06-26 | Gas turbine combustor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1987097341U JPH08610Y2 (en) | 1987-06-26 | 1987-06-26 | Gas turbine combustor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS648055U JPS648055U (en) | 1989-01-17 |
JPH08610Y2 true JPH08610Y2 (en) | 1996-01-10 |
Family
ID=31322722
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1987097341U Expired - Lifetime JPH08610Y2 (en) | 1987-06-26 | 1987-06-26 | Gas turbine combustor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08610Y2 (en) |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59107119A (en) * | 1982-12-10 | 1984-06-21 | Toshiba Corp | Combustion of gas turbine |
-
1987
- 1987-06-26 JP JP1987097341U patent/JPH08610Y2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS648055U (en) | 1989-01-17 |
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