JPH10184392A - ガスターボ装置団の運転法 - Google Patents
ガスターボ装置団の運転法Info
- Publication number
- JPH10184392A JPH10184392A JP9351301A JP35130197A JPH10184392A JP H10184392 A JPH10184392 A JP H10184392A JP 9351301 A JP9351301 A JP 9351301A JP 35130197 A JP35130197 A JP 35130197A JP H10184392 A JPH10184392 A JP H10184392A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- air
- conduit
- combustor
- partial
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims abstract 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical group C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 8
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 4
- 239000010763 heavy fuel oil Substances 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 18
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 13
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 241000237942 Conidae Species 0.000 description 1
- 206010024769 Local reaction Diseases 0.000 description 1
- 238000010793 Steam injection (oil industry) Methods 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007806 chemical reaction intermediate Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/40—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the use of catalytic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
- F02C3/30—Adding water, steam or other fluids for influencing combustion, e.g. to obtain cleaner exhaust gases
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/22—Fuel supply systems
- F02C7/224—Heating fuel before feeding to the burner
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
- F23C2900/9901—Combustion process using hydrogen, hydrogen peroxide water or brown gas as fuel
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 ガスターボ装置団の運転法において、ガ
スターボ装置団が主として圧縮機１、燃焼器５、タービ
ン２及び発電機３から成っている。燃焼器５の予混合器
１８内で、燃焼に先立って燃料と圧縮機１内で圧縮され
た空気とが混合され、次いで燃焼室１９内で燃焼する。
部分空気導管１５を介して供給された圧縮空気が、部分
燃料導管１６を介して供給された燃料と混合され、触媒
被覆を備えた反応器１０内へ導入される。反応器１０内
では燃料空気混合物が、水素、一酸化炭素、残留空気及
び残留燃料とを含む合成ガスに転換され、この合成ガス
が燃焼室５の、火炎の安定する区域内へ噴入される。 【効果】 希薄な予混合バーナの火炎が一般のパイロッ
ト火炎による場合に比して著しく効率的に安定化され、
これによりバーナ内の圧力衝撃が回避される。
スターボ装置団が主として圧縮機１、燃焼器５、タービ
ン２及び発電機３から成っている。燃焼器５の予混合器
１８内で、燃焼に先立って燃料と圧縮機１内で圧縮され
た空気とが混合され、次いで燃焼室１９内で燃焼する。
部分空気導管１５を介して供給された圧縮空気が、部分
燃料導管１６を介して供給された燃料と混合され、触媒
被覆を備えた反応器１０内へ導入される。反応器１０内
では燃料空気混合物が、水素、一酸化炭素、残留空気及
び残留燃料とを含む合成ガスに転換され、この合成ガス
が燃焼室５の、火炎の安定する区域内へ噴入される。 【効果】 希薄な予混合バーナの火炎が一般のパイロッ
ト火炎による場合に比して著しく効率的に安定化され、
これによりバーナ内の圧力衝撃が回避される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は主として圧縮機、燃
焼器、タービン及び発電機から成るガスターボ装置団の
運転法であって、燃焼器の予混合器内で燃焼に先立って
燃料を圧縮機内で圧縮された空気と混合し、次いで燃焼
室内で燃焼せしめる形式のものに関する。
焼器、タービン及び発電機から成るガスターボ装置団の
運転法であって、燃焼器の予混合器内で燃焼に先立って
燃料を圧縮機内で圧縮された空気と混合し、次いで燃焼
室内で燃焼せしめる形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】希薄な燃料空気混合物の燃焼では、この
混合物は火炎温度を可能な限り低く保つためにその希薄
な消火限界の近くで燃焼させられる。このことにより窒
素酸化物エミッションを軽減することができる。しか
し、部分負荷範囲では燃料量の減少によって簡単には燃
焼温度を低下させることができないために大きな問題が
生じる。燃料量の減少はＣＯエミッションの増大、火炎
不安定及び火炎消火を招く恐れがある。この問題に対処
するための一般的な方法は空気バイパス、段階的なバー
ナ、蒸気の噴入、又はディフュージョンパイロットバー
ナの使用である。しかし、このことはまたもや窒素酸化
物エミッションの増大を招く。
混合物は火炎温度を可能な限り低く保つためにその希薄
な消火限界の近くで燃焼させられる。このことにより窒
素酸化物エミッションを軽減することができる。しか
し、部分負荷範囲では燃料量の減少によって簡単には燃
焼温度を低下させることができないために大きな問題が
生じる。燃料量の減少はＣＯエミッションの増大、火炎
不安定及び火炎消火を招く恐れがある。この問題に対処
するための一般的な方法は空気バイパス、段階的なバー
ナ、蒸気の噴入、又はディフュージョンパイロットバー
ナの使用である。しかし、このことはまたもや窒素酸化
物エミッションの増大を招く。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題とすると
ころは、冒頭に記載した形式のガスターボ装置団の運転
法において、わずかなエミッションでの希薄燃焼を保証
すると共にいかなる運転時点でも安定した火炎を可能に
することにある。
ころは、冒頭に記載した形式のガスターボ装置団の運転
法において、わずかなエミッションでの希薄燃焼を保証
すると共にいかなる運転時点でも安定した火炎を可能に
することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれ
は、請求項１に記載のように、部分空気導管を介して供
給された圧縮空気と、部分燃料導管を介して供給された
燃料とを混合し、かつ触媒被覆を備えた反応器内へ導入
し、反応器内で燃料空気混合物を、水素、一酸化炭素、
残留空気及び残留燃料を含む合成ガスへ転換し、この合
成ガスを、燃焼器の、火炎の安定化される区域内へ噴入
することにより解決される。
は、請求項１に記載のように、部分空気導管を介して供
給された圧縮空気と、部分燃料導管を介して供給された
燃料とを混合し、かつ触媒被覆を備えた反応器内へ導入
し、反応器内で燃料空気混合物を、水素、一酸化炭素、
残留空気及び残留燃料を含む合成ガスへ転換し、この合
成ガスを、燃焼器の、火炎の安定化される区域内へ噴入
することにより解決される。
【０００５】本発明の核心は、部分空気導管を介して供
給された圧縮空気が、部分燃料導管を介して供給された
燃料に混合されて、触媒被覆を備えた反応器内へ案内さ
れ、かつこの反応器内で燃料空気混合物が、主として水
素、一酸化炭素、残留空気及び残留燃料から成る合成ガ
スに変換され、この合成ガスが燃焼器の、火炎の安定化
される区域内に噴入されることにある。
給された圧縮空気が、部分燃料導管を介して供給された
燃料に混合されて、触媒被覆を備えた反応器内へ案内さ
れ、かつこの反応器内で燃料空気混合物が、主として水
素、一酸化炭素、残留空気及び残留燃料から成る合成ガ
スに変換され、この合成ガスが燃焼器の、火炎の安定化
される区域内に噴入されることにある。
【０００６】
【発明の効果】本発明の利点とするところは特に、水素
の反応性が高いため希薄な予混合バーナの火炎が一般の
パイロット火炎による場合に比して著しく効率的に安定
化され、換言すれば、火炎はもはや周期的には動かず、
これによりバーナ内の圧力衝撃が回避されることにあ
る。水素によるパイロット火炎は比較的高い局部的な火
炎温度を生ぜしめ、かつＯＨ濃度へのそれの効果により
局部的な反応率を高める。この場合、全体として必要な
燃料は従来のディフュージョンパイロット火炎の場合に
比して著しくわずかである。火炎の比較的わずかな燃料
消費により窒素酸化物エミッションが削減され、このこ
とはガスタービンプラントの部分負荷運転でも同様であ
る。
の反応性が高いため希薄な予混合バーナの火炎が一般の
パイロット火炎による場合に比して著しく効率的に安定
化され、換言すれば、火炎はもはや周期的には動かず、
これによりバーナ内の圧力衝撃が回避されることにあ
る。水素によるパイロット火炎は比較的高い局部的な火
炎温度を生ぜしめ、かつＯＨ濃度へのそれの効果により
局部的な反応率を高める。この場合、全体として必要な
燃料は従来のディフュージョンパイロット火炎の場合に
比して著しくわずかである。火炎の比較的わずかな燃料
消費により窒素酸化物エミッションが削減され、このこ
とはガスタービンプラントの部分負荷運転でも同様であ
る。
【０００７】合成ガスの局部的かつ意図的な噴入は水素
の意図的かつコントロール可能な燃焼を生ぜしめる。合
成ガスが予混合バーナの残留燃料に供給されてこれと混
合されると、水素の高い反応性にもとづき問題が生じ
る。換言すれば、燃料と空気との混合時間が短縮されな
ければならず、かつ火炎のバックファイヤを回避するた
めに標準燃料噴入を変更しなければならない。
の意図的かつコントロール可能な燃焼を生ぜしめる。合
成ガスが予混合バーナの残留燃料に供給されてこれと混
合されると、水素の高い反応性にもとづき問題が生じ
る。換言すれば、燃料と空気との混合時間が短縮されな
ければならず、かつ火炎のバックファイヤを回避するた
めに標準燃料噴入を変更しなければならない。
【０００８】本発明の有利な構成が請求項２以下に記載
されている。
されている。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に図面につき本発明の１実施例
を説明する。図面には本発明の理解のために重要なエレ
メントだけが示されている。
を説明する。図面には本発明の理解のために重要なエレ
メントだけが示されている。
【００１０】共通の１つの軸系４が、主として圧縮機
１、燃焼器５及び本来のタービン２から成るガスタービ
ンと発電機３とを結合せしめている。その場合、共通の
軸系４は、詳細には図示されていないクラッチを介して
結合された複数の個々の軸から形成されている。
１、燃焼器５及び本来のタービン２から成るガスタービ
ンと発電機３とを結合せしめている。その場合、共通の
軸系４は、詳細には図示されていないクラッチを介して
結合された複数の個々の軸から形成されている。
【００１１】圧縮機１内では空気入口２０を介して吸い
込まれた空気が圧縮され、この圧縮空気が空気導管２１
を介して燃焼器５内へ案内される。燃料導管６を介して
燃料が燃焼器５内へ導入される。燃焼器内には燃料と圧
縮空気との混合のための予混合器１８が配置されてい
る。このようにして形成された燃料空気混合物は燃焼器
５の燃焼室１９内で燃焼する。これにより発生した熱ガ
スは熱ガス導管２２を介してタービン２内へ案内され、
ここで膨張し、熱ガスのエネルギの一部が回転エネルギ
に転換される。依然として熱い排ガスは排ガス導管２３
を介して排出される。
込まれた空気が圧縮され、この圧縮空気が空気導管２１
を介して燃焼器５内へ案内される。燃料導管６を介して
燃料が燃焼器５内へ導入される。燃焼器内には燃料と圧
縮空気との混合のための予混合器１８が配置されてい
る。このようにして形成された燃料空気混合物は燃焼器
５の燃焼室１９内で燃焼する。これにより発生した熱ガ
スは熱ガス導管２２を介してタービン２内へ案内され、
ここで膨張し、熱ガスのエネルギの一部が回転エネルギ
に転換される。依然として熱い排ガスは排ガス導管２３
を介して排出される。
【００１２】空気導管２１からは圧縮空気の一部が部分
空気導管１５を介して分流される。分流される圧縮空気
量は部分空気導管１５内の弁１５Ｖを介し、かつ分流箇
所の下流で空気導管２１内に配置されている弁２１Ｖを
介して調整される。部分空気導管１５を介して分流され
た空気は付加圧縮機７内で再び圧縮され、かつ予熱手段
８内で熱エネルギの供給を受けて加熱される。しかる後
に、空気は混合器９内に導入され、ここで空気は燃料の
一部、特に天然ガス又はメタンと混合される。そのこと
のために、燃料導管６から部分燃料導管１６が分岐して
いる。この場合も、分流される燃料量の調整のために、
分岐箇所の下流で部分燃料導管１６内に弁１６Ｖが、か
つ燃料導管６内に弁６Ｖが配置されている。部分燃料導
管１６は熱交換器１１を介して同様に混合器９内へ通じ
ている。燃料空気混合物は燃料過剰（λ＜１）で触媒反
応器１０内へ供給され、ここで部分的に酸化される。メ
タン空気混合物のための典型的な酸化過程はその場合； ２ＣＨ4＋Ｏ2→４Ｈ2＋２ＣＯ ΔＨ＝−３５.６ｋＪ／ｍｏｌ ＣＨ４ このようにして得られた水素・一酸化炭素・メタン・残
留空気・混合物（以下に合成ガスと呼ぶ）は、触媒ガス
導管１７を介し、かつ合成ガスの反応熱を流入燃料に与
える熱交換器１１を介して燃焼器５、特にその燃焼室１
９内へ導入される。
空気導管１５を介して分流される。分流される圧縮空気
量は部分空気導管１５内の弁１５Ｖを介し、かつ分流箇
所の下流で空気導管２１内に配置されている弁２１Ｖを
介して調整される。部分空気導管１５を介して分流され
た空気は付加圧縮機７内で再び圧縮され、かつ予熱手段
８内で熱エネルギの供給を受けて加熱される。しかる後
に、空気は混合器９内に導入され、ここで空気は燃料の
一部、特に天然ガス又はメタンと混合される。そのこと
のために、燃料導管６から部分燃料導管１６が分岐して
いる。この場合も、分流される燃料量の調整のために、
分岐箇所の下流で部分燃料導管１６内に弁１６Ｖが、か
つ燃料導管６内に弁６Ｖが配置されている。部分燃料導
管１６は熱交換器１１を介して同様に混合器９内へ通じ
ている。燃料空気混合物は燃料過剰（λ＜１）で触媒反
応器１０内へ供給され、ここで部分的に酸化される。メ
タン空気混合物のための典型的な酸化過程はその場合； ２ＣＨ4＋Ｏ2→４Ｈ2＋２ＣＯ ΔＨ＝−３５.６ｋＪ／ｍｏｌ ＣＨ４ このようにして得られた水素・一酸化炭素・メタン・残
留空気・混合物（以下に合成ガスと呼ぶ）は、触媒ガス
導管１７を介し、かつ合成ガスの反応熱を流入燃料に与
える熱交換器１１を介して燃焼器５、特にその燃焼室１
９内へ導入される。
【００１３】触媒反応器１０は反応の実施のために、例
えば元素Ｒｈ，Ｐｔ，Ｒｕ又はＩｒをベースとした貴金
属触媒から成る被覆を備えたハニカム状のセラミック体
を有している。触媒を支持することのできるセラミック
体はその他の材料から製作されることもでき、かつ任意
に延びる通路を備えることができる。例えばアメリカ合
衆国特許第５１４９４６４号明細書からは水素及び一酸
化炭素の形成のためにメタンを選択的に酸化する方法が
公知である。そのことのために、メタン空気混合物は少
なくとも６００℃に加熱されて、合金ＭｘＭ′yＯzから
成る触媒と接触させられる。ここに、Ｍは元素Ｍｇ，
Ｂ，Ａｌ，Ｌａ，Ｇａ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｚｒ及びＨｆのう
ちの少なくとも１つの元素を、かつＭ′はｄ系列からの
遷移金属を示す。
えば元素Ｒｈ，Ｐｔ，Ｒｕ又はＩｒをベースとした貴金
属触媒から成る被覆を備えたハニカム状のセラミック体
を有している。触媒を支持することのできるセラミック
体はその他の材料から製作されることもでき、かつ任意
に延びる通路を備えることができる。例えばアメリカ合
衆国特許第５１４９４６４号明細書からは水素及び一酸
化炭素の形成のためにメタンを選択的に酸化する方法が
公知である。そのことのために、メタン空気混合物は少
なくとも６００℃に加熱されて、合金ＭｘＭ′yＯzから
成る触媒と接触させられる。ここに、Ｍは元素Ｍｇ，
Ｂ，Ａｌ，Ｌａ，Ｇａ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｚｒ及びＨｆのう
ちの少なくとも１つの元素を、かつＭ′はｄ系列からの
遷移金属を示す。
【００１４】メタンの平衡転換並びにＣＯ及びＨ2 のた
めの生成選択性（product selectivity）は反応温度の
上昇に伴い増大する。換言すれば、温度が高くなるにつ
れて、メタンが次第に多量に転換されると共にＣＯ及び
Ｈ2 が次第に多量に生成される。反応温度は５５０から
８５０℃までの間、有利には７００と８００℃との間に
あることが必要である。
めの生成選択性（product selectivity）は反応温度の
上昇に伴い増大する。換言すれば、温度が高くなるにつ
れて、メタンが次第に多量に転換されると共にＣＯ及び
Ｈ2 が次第に多量に生成される。反応温度は５５０から
８５０℃までの間、有利には７００と８００℃との間に
あることが必要である。
【００１５】２０バール以下の低い反応圧力は水素の転
換選択性を効果的にする。さらに、圧力が低いことによ
り、触媒反応器１０内の爆発のリスクが軽減される。他
面において充分な浸透深さとバーナ内での燃料の混合と
を保証するためには、付加圧縮機により調整することの
できる高い圧力下の燃料が燃焼器５内への噴入のために
必要である。
換選択性を効果的にする。さらに、圧力が低いことによ
り、触媒反応器１０内の爆発のリスクが軽減される。他
面において充分な浸透深さとバーナ内での燃料の混合と
を保証するためには、付加圧縮機により調整することの
できる高い圧力下の燃料が燃焼器５内への噴入のために
必要である。
【００１６】反応のための化学量論比はλ＝０.５であ
る。反応圧力が比較的高い場合には、残留酸素を排除し
て爆発のリスクを軽減するために、かつ反応選択性を改
善するために、上記の値より小さいλ率が所望される。
比較的高いメタン／空気比は生成物の付加的な希釈によ
り反応温度を減少せしめる。
る。反応圧力が比較的高い場合には、残留酸素を排除し
て爆発のリスクを軽減するために、かつ反応選択性を改
善するために、上記の値より小さいλ率が所望される。
比較的高いメタン／空気比は生成物の付加的な希釈によ
り反応温度を減少せしめる。
【００１７】触媒反応器１０を通過する通流速度は、可
能な限り高い歩留まりが得られるように選択される。反
応中間生成物ＣＯ及びＨ2 の形成のための選択性、換言
すれば空気の残留酸素Ｏ2 とのさらなる反応によるＣＯ
2及びＨ2０の生成阻止は、触媒反応器１０の触媒を通る
通流速度を増大することにより改善される。それゆえ、
最大限可能な通流速度によりほぼ完全な転換が保証され
るように反応させるのが有利であり、その結果、触媒内
での滞留時間は多くても１ｍｓとなる。さらに、可能な
限り狭い滞留時間スペクトルを有する触媒で反応させる
のが有利である。
能な限り高い歩留まりが得られるように選択される。反
応中間生成物ＣＯ及びＨ2 の形成のための選択性、換言
すれば空気の残留酸素Ｏ2 とのさらなる反応によるＣＯ
2及びＨ2０の生成阻止は、触媒反応器１０の触媒を通る
通流速度を増大することにより改善される。それゆえ、
最大限可能な通流速度によりほぼ完全な転換が保証され
るように反応させるのが有利であり、その結果、触媒内
での滞留時間は多くても１ｍｓとなる。さらに、可能な
限り狭い滞留時間スペクトルを有する触媒で反応させる
のが有利である。
【００１８】得られた合成ガスは予混合器の、火炎の安
定化されるべき領域内へ噴入される。このことは、例え
ばドイツ連邦共和国特許第４３０４２１３号明細書から
公知の、互いにずれて位置する２つの部分円錐シェルか
ら成る予混合バーナにより実施される。バーナの下流側
の端部には燃焼室への移行部のところに１列のノズルが
配置されており、このノズルを介してガス混合物が噴入
されることができる。このバーナでは主としてバーナの
下流側の端部のところの横断面急変部により火炎が安定
化されるため、噴入口はフロント板のところでバーナの
出口の周りにほぼ周方向に配置されることができる。し
かし、本発明にとって重要なことは、この予混合器の構
成ではなく、むしろ、高い反応性の合成ガスのための噴
入口が、火炎の安定化される場所に配置されることにあ
る。その場合、合成ガスにより形成された火炎は安定な
燃焼区域を形成すると共にバーナのための点火源を形成
する。換言すればこの火炎はパイロット火炎として役立
つ。
定化されるべき領域内へ噴入される。このことは、例え
ばドイツ連邦共和国特許第４３０４２１３号明細書から
公知の、互いにずれて位置する２つの部分円錐シェルか
ら成る予混合バーナにより実施される。バーナの下流側
の端部には燃焼室への移行部のところに１列のノズルが
配置されており、このノズルを介してガス混合物が噴入
されることができる。このバーナでは主としてバーナの
下流側の端部のところの横断面急変部により火炎が安定
化されるため、噴入口はフロント板のところでバーナの
出口の周りにほぼ周方向に配置されることができる。し
かし、本発明にとって重要なことは、この予混合器の構
成ではなく、むしろ、高い反応性の合成ガスのための噴
入口が、火炎の安定化される場所に配置されることにあ
る。その場合、合成ガスにより形成された火炎は安定な
燃焼区域を形成すると共にバーナのための点火源を形成
する。換言すればこの火炎はパイロット火炎として役立
つ。
【００１９】合成ガス反応の開始時には触媒反応器１０
は５００℃より高く予熱されなければならない。このこ
とは予熱手段８による圧縮空気の予熱により得られる
か、又は触媒反応器１０内の触媒の直接加熱により得ら
れる。後者の場合には予熱手段８はもはや不必要であ
る。触媒の直接加熱は触媒の金属への又は金属製のハネ
カムボディへの電流の印加により電気的に、又は例えば
付加的な水素噴入装置２４の使用及び触媒の上流での混
合によるＨ2 の酸化によって化学的に行われる。この場
合にはエネルギが少なくて済む。いったん発熱反応が開
始されると、それ以上エネルギを供給することなく発熱
反応が進む。さらに、合成ガスの反応熱が熱交換器１１
を介して、これに流入する燃料流に与えられる。
は５００℃より高く予熱されなければならない。このこ
とは予熱手段８による圧縮空気の予熱により得られる
か、又は触媒反応器１０内の触媒の直接加熱により得ら
れる。後者の場合には予熱手段８はもはや不必要であ
る。触媒の直接加熱は触媒の金属への又は金属製のハネ
カムボディへの電流の印加により電気的に、又は例えば
付加的な水素噴入装置２４の使用及び触媒の上流での混
合によるＨ2 の酸化によって化学的に行われる。この場
合にはエネルギが少なくて済む。いったん発熱反応が開
始されると、それ以上エネルギを供給することなく発熱
反応が進む。さらに、合成ガスの反応熱が熱交換器１１
を介して、これに流入する燃料流に与えられる。
【００２０】本発明は図示の実施例に制約されないのは
勿論である。合成ガス生成はセントラル又はローカルで
行われることができる。その場合、セントラルの生成が
経済的である。部分空気導管１５及び部分燃料導管１６
は必ずしも空気導管２１及び燃料導管６から分岐する必
要はなく、別個に空気もしくは燃料の供給を受けること
も可能である。
勿論である。合成ガス生成はセントラル又はローカルで
行われることができる。その場合、セントラルの生成が
経済的である。部分空気導管１５及び部分燃料導管１６
は必ずしも空気導管２１及び燃料導管６から分岐する必
要はなく、別個に空気もしくは燃料の供給を受けること
も可能である。
【００２１】合成ガスは蒸気再生により生成することも
できる。
できる。
【００２２】 ＣＨ4＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ2 ΔＨ＝２０６ｋＪ／ｍｏｌ ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ2 ΔＨ＝−４１.２ｋＪ／ｍｏｌ その場合、蒸気再生プロセスはオートサーミックに運転
されることができる。
されることができる。
【図１】本発明の１実施例の略示図である。
１ 圧縮機、 ２ タービン、 ３ 発電機、 ４
軸、 ５ 燃焼器、 ６燃料導管、 ６Ｖ 燃料導管内
の弁、 ７ 付加圧縮機、 ８ 予熱手段、９ 混合
器、 １０ 触媒反応器、 １１ 熱交換器、 １２
熱エネルギ、１５ 触媒反応器への部分空気導管、 １
５Ｖ 部分空気導管内の弁、 １６触媒反応器への部分
燃料導管、 １６Ｖ 部分燃料導管内の弁、 １７ 触
媒ガス導管、 １８ 予混合器、 １９ 燃焼室、 ２
０ 空気入口、 ２１ 空気導管、 ２１Ｖ 空気導管
内の弁、 ２２ 熱ガス導管、 ２３ 排ガス導管、２
４ 酸素噴入
軸、 ５ 燃焼器、 ６燃料導管、 ６Ｖ 燃料導管内
の弁、 ７ 付加圧縮機、 ８ 予熱手段、９ 混合
器、 １０ 触媒反応器、 １１ 熱交換器、 １２
熱エネルギ、１５ 触媒反応器への部分空気導管、 １
５Ｖ 部分空気導管内の弁、 １６触媒反応器への部分
燃料導管、 １６Ｖ 部分燃料導管内の弁、 １７ 触
媒ガス導管、 １８ 予混合器、 １９ 燃焼室、 ２
０ 空気入口、 ２１ 空気導管、 ２１Ｖ 空気導管
内の弁、 ２２ 熱ガス導管、 ２３ 排ガス導管、２
４ 酸素噴入
Claims (9)
- 【請求項１】 主として圧縮機（１）、燃焼器（５）、
タービン（２）及び発電機（３）から成るガスターボ装
置団の運転法であって、燃焼器（５）の予混合器（１
８）内で燃焼に先立って燃料を圧縮機（１）内で圧縮さ
れた空気と混合し、次いで燃焼室（１９）内で燃焼せし
める形式のものにおいて、部分空気導管（１５）を介し
て供給された圧縮空気と、部分燃料導管（１６）を介し
て供給された燃料とを混合し、かつ触媒被覆を備えた反
応器（１０）内へ導入し、反応器（１０）内で燃料空気
混合物を、水素、一酸化炭素、残留空気及び残留燃料を
含む合成ガスへ転換し、この合成ガスを、燃焼器（５）
の、火炎の安定化される区域内へ噴入することを特徴と
するターボ装置団の運転法。 - 【請求項２】 部分燃料導管（１６）を介して供給され
た燃料が天然ガス及び又はメタンである請求項１記載の
運転法。 - 【請求項３】 圧縮機（１）からの圧縮空気を燃焼器
（５）内に案内する空気導管（２１）から部分空気導管
（１５）を分岐せしめ、及び又は燃焼器（５）に燃料を
供給する燃料導管（６）から部分燃料導管（１６）を分
岐せしめる請求項１記載の運転法。 - 【請求項４】 反応器（１０）に供給された燃料を圧縮
空気との混合に先立って熱交換器（１１）内で予熱する
請求項１記載の運転法。 - 【請求項５】 熱交換器（１１）内での燃料の加熱のた
めに合成ガスのエネルギを使用する請求項４記載の運転
法。 - 【請求項６】 合成ガス生成の開始時に、圧縮空気を反
応器（１０）内への導入に先立って加熱し、及び又は触
媒を加熱する請求項１記載の運転法。 - 【請求項７】 触媒を電気的及び又は化学的に加熱する
請求項６記載の運転法。 - 【請求項８】 部分空気導管（１５）を介して反応器
（１０）に供給された圧縮空気を付加圧縮機（７）によ
り圧縮する請求項１又は３記載の運転法。 - 【請求項９】 合成ガスを燃焼器（５）の燃焼室（１
９）内へ噴入する請求項１記載の運転法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19654022.4 | 1996-12-21 | ||
| DE19654022A DE19654022A1 (de) | 1996-12-21 | 1996-12-21 | Verfahren zum Betrieb einer Gasturbogruppe |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10184392A true JPH10184392A (ja) | 1998-07-14 |
Family
ID=7816014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9351301A Pending JPH10184392A (ja) | 1996-12-21 | 1997-12-19 | ガスターボ装置団の運転法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5937632A (ja) |
| EP (1) | EP0849451B1 (ja) |
| JP (1) | JPH10184392A (ja) |
| DE (2) | DE19654022A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011075174A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Hitachi Ltd | 水素含有燃料対応燃焼器および、その低ＮＯｘ運転方法 |
Families Citing this family (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6125625A (en) * | 1997-12-20 | 2000-10-03 | Alliedsignal, Inc. | Low NOx conditioner system for a microturbine power generating system |
| BE1011844A6 (fr) * | 1998-03-19 | 2000-02-01 | Oxipar Sprl | Topping de turbines a gaz existantes. |
| EP1010947A3 (en) * | 1998-12-14 | 2002-03-20 | United Technologies Corporation | A gas turbine with a catalytic combustor and method of operating such a gas turbine |
| DE19951585C2 (de) * | 1999-10-27 | 2002-04-11 | Daimler Chrysler Ag | Reaktoranlage zur katalytischen Brennstoffumsetzung mit Wasser und Sauerstoff |
| US6908297B2 (en) * | 2000-05-26 | 2005-06-21 | Rohm And Haas Company | Hydrogen-fueled flare system |
| US6718772B2 (en) | 2000-10-27 | 2004-04-13 | Catalytica Energy Systems, Inc. | Method of thermal NOx reduction in catalytic combustion systems |
| US7121097B2 (en) | 2001-01-16 | 2006-10-17 | Catalytica Energy Systems, Inc. | Control strategy for flexible catalytic combustion system |
| DE10061526A1 (de) * | 2000-12-11 | 2002-06-20 | Alstom Switzerland Ltd | Vormischbrenneranordnung zum Betrieb einer Brennkammer |
| US6532743B1 (en) | 2001-04-30 | 2003-03-18 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Ultra low NOx emissions combustion system for gas turbine engines |
| US6796129B2 (en) | 2001-08-29 | 2004-09-28 | Catalytica Energy Systems, Inc. | Design and control strategy for catalytic combustion system with a wide operating range |
| US6658856B2 (en) | 2002-01-17 | 2003-12-09 | Vericor Power Systems Llc | Hybrid lean premixing catalytic combustion system for gas turbines |
| AU2003240374A1 (en) | 2002-08-30 | 2004-03-19 | Alstom Technology Ltd | Hybrid burner and corresponding operating method |
| EP1532395B1 (de) | 2002-08-30 | 2016-11-16 | General Electric Technology GmbH | Verfahren und vorrichtung zum vermischen von fluidströmungen |
| WO2004020905A1 (de) | 2002-08-30 | 2004-03-11 | Alstom Technology Ltd | Verfahren und vorrichtung zum verbrennen eines brennstoff-oxidator-gemischs |
| US20040255588A1 (en) * | 2002-12-11 | 2004-12-23 | Kare Lundberg | Catalytic preburner and associated methods of operation |
| EP1592924A2 (en) * | 2003-01-17 | 2005-11-09 | Catalytica Energy Systems, Inc. | Dynamic control system and method for multi-combustor catalytic gas turbine engine |
| US6993912B2 (en) * | 2003-01-23 | 2006-02-07 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Ultra low Nox emissions combustion system for gas turbine engines |
| EP1664696A2 (en) * | 2003-09-05 | 2006-06-07 | Catalytica Energy Systems, Inc. | Catalyst module overheating detection and methods of response |
| DE502005003324D1 (de) * | 2004-03-30 | 2008-04-30 | Alstom Technology Ltd | Vorrichtung und verfahren zur flammenstabilisierung in einem brenner |
| EP1834133A4 (en) * | 2004-12-22 | 2012-01-04 | Commw Scient Ind Res Org | IMPROVED GUEST BURNS |
| GB2429516B (en) * | 2005-08-27 | 2010-12-29 | Siemens Ind Turbomachinery Ltd | An apparatus for modifying the content of a gaseous fuel |
| US20070089417A1 (en) * | 2005-10-06 | 2007-04-26 | Khanna Vivek K | Catalytic reformer with upstream and downstream supports, and method of assembling same |
| US20070130956A1 (en) * | 2005-12-08 | 2007-06-14 | Chen Alexander G | Rich catalytic clean burn for liquid fuel with fuel stabilization unit |
| DE102005061486B4 (de) * | 2005-12-22 | 2018-07-12 | Ansaldo Energia Switzerland AG | Verfahren zum Betreiben einer Brennkammer einer Gasturbine |
| EP2058590B1 (de) * | 2007-11-09 | 2016-03-23 | Alstom Technology Ltd | Verfahren zum Betrieb eines Brenners |
| JP5473934B2 (ja) | 2007-11-27 | 2014-04-16 | アルストム テクノロジー リミテッド | 水素を多く含む第二の燃料を用いてガスタービン設備を動作させる装置及び方法 |
| JP5574969B2 (ja) * | 2007-11-27 | 2014-08-20 | アルストム テクノロジー リミテッド | 予混合バーナ内で水素を燃焼させるための方法および装置 |
| US8869502B2 (en) * | 2011-01-13 | 2014-10-28 | General Electric Company | Fuel reformer system for a turbomachine system |
| US11015808B2 (en) | 2011-12-13 | 2021-05-25 | General Electric Company | Aerodynamically enhanced premixer with purge slots for reduced emissions |
| US10578307B2 (en) * | 2015-10-09 | 2020-03-03 | Dresser-Rand Company | System and method for operating a gas turbine assembly including heating a reaction/oxidation chamber |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2655786A (en) * | 1950-09-18 | 1953-10-20 | Phillips Petroleum Co | Method of operating jet engines with fuel reforming |
| DE1219732B (de) * | 1958-07-12 | 1966-06-23 | Maschf Augsburg Nuernberg Ag | Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit kontinuierlicher Verbrennung, beispielsweise einer Gasturbine |
| US3765167A (en) * | 1972-03-06 | 1973-10-16 | Metallgesellschaft Ag | Power plant process |
| US5048284A (en) * | 1986-05-27 | 1991-09-17 | Imperial Chemical Industries Plc | Method of operating gas turbines with reformed fuel |
| DE4304213A1 (de) * | 1993-02-12 | 1994-08-18 | Abb Research Ltd | Brenner zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, einer Brennkammer einer Gasturbogruppe oder Feuerungsanlage |
| DE19521356C2 (de) * | 1995-06-12 | 1999-04-01 | Siemens Ag | Gasturbine, umfassend einen Verdichterteil, einen Brennerteil und einen Turbinenteil |
| DE19536836C2 (de) * | 1995-10-02 | 2003-11-13 | Alstom | Verfahren zum Betrieb einer Kraftwerksanlage |
-
1996
- 1996-12-21 DE DE19654022A patent/DE19654022A1/de not_active Withdrawn
-
1997
- 1997-11-26 EP EP97810916A patent/EP0849451B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-11-26 DE DE59710031T patent/DE59710031D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-12-03 US US08/984,658 patent/US5937632A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-12-19 JP JP9351301A patent/JPH10184392A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011075174A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Hitachi Ltd | 水素含有燃料対応燃焼器および、その低ＮＯｘ運転方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0849451B1 (de) | 2003-05-07 |
| DE59710031D1 (de) | 2003-06-12 |
| DE19654022A1 (de) | 1998-06-25 |
| EP0849451A3 (de) | 1999-11-03 |
| EP0849451A2 (de) | 1998-06-24 |
| US5937632A (en) | 1999-08-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH10184392A (ja) | ガスターボ装置団の運転法 | |
| EP1017619B1 (en) | Oxygen-fuel boost reformer process and apparatus | |
| US5623819A (en) | Method and apparatus for sequentially staged combustion using a catalyst | |
| US7037349B2 (en) | Method and apparatus for fuel/air preparation in a fuel cell | |
| US7717700B2 (en) | Hybrid burner and associated operating method | |
| CA1272602A (en) | Catalytic process | |
| US5729967A (en) | Method of operating a gas turbine on reformed fuel | |
| US5048284A (en) | Method of operating gas turbines with reformed fuel | |
| US7594394B2 (en) | Catalytic reactor and method for the combustion of fuel-air mixtures by means of a catalytic reactor | |
| JP4718188B2 (ja) | ＮＯｘ排出を低減するための無触媒燃焼器 | |
| CN102032050A (zh) | 预混合催化部分氧化式燃料重整器 | |
| JP2008534896A (ja) | 前混合バーナにおいて水素を燃焼する方法と装置 | |
| WO1996036680A1 (en) | Underoxidized burner utilizing improved injectors | |
| US4938685A (en) | Catalytic combustion | |
| US20070130830A1 (en) | Staged combustion for a fuel reformer | |
| JPH11507428A (ja) | 燃料ガスを燃焼するガスタービン | |
| JP2757966B2 (ja) | ガスタービン | |
| JPH10110630A (ja) | ガスタービン燃焼器の燃料プラント | |
| KR100667051B1 (ko) | 2단 촉매연소 장치, 복합발전 시스템 및 그 방법 | |
| JP3764649B2 (ja) | 改質型ガス化ガス発電プラントおよびその運転方法 | |
| JP3706455B2 (ja) | 水素燃焼タービン用水素・酸素燃焼器 | |
| JPH04268108A (ja) | スタートアップ手段を内蔵した燃料電池発電システム用多段触媒燃焼器 | |
| CA1299088C (en) | Catalytic combustion | |
| JPS59221509A (ja) | 燃料改質型触媒燃焼器 | |
| JPS6055724B2 (ja) | ガスタ−ビン燃焼器 |