JPH1047081A - Gas turbine combustion device, fuel feed method, and gas turbine device - Google Patents

Gas turbine combustion device, fuel feed method, and gas turbine device

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JPH1047081A
JPH1047081A JP20843696A JP20843696A JPH1047081A JP H1047081 A JPH1047081 A JP H1047081A JP 20843696 A JP20843696 A JP 20843696A JP 20843696 A JP20843696 A JP 20843696A JP H1047081 A JPH1047081 A JP H1047081A
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JP
Japan
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fuel
combustor
gas turbine
gas
turbine combustion
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JP20843696A
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Japanese (ja)
Inventor
Fumihiko Kiso
文彦 木曽
Toshiyuki Tanaka
利幸 田中
Norio Arashi
紀夫 嵐
Shinya Konno
晋也 今野
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance cooling capacity without using a special device and complicating constitution of a combustor, to improve efficiency, and in turn to improve generating efficiency, and to suppress a construction cost to a low value. SOLUTION: Fuel 10 is guided to the wall surface of a combustor 130, and simultaneously with thermal decomposition of fuel by means of heat from a combustor, the wall surface of the combust or is cooled, and generated gas is fed to a fuel injection device 112 as fuel for the combustor. Or, the fuel 10 and steam are guided to the wall surface of the combustor, the fuel 10 is modified into steam by heat from the combustor 130 and simultaneously the wall surface of the combustor is cooled. Gas consisting mainly of generated hydrogen and carbon monoxide is fed to the fuel injection device 112 as fuel for the combustor 130.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はガスタービン燃焼装
置およびその燃料供給方法並びにガスタービン装置の改
良に係わり、特に燃焼燃料として天然ガス(主成分メタ
ン)等の炭化水素、あるいはメタノール等のアルコール
が用いられるガスタービン燃焼装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine combustion apparatus, a fuel supply method for the same, and an improvement of the gas turbine apparatus. In particular, hydrocarbons such as natural gas (mainly methane) or alcohols such as methanol are used as combustion fuel. The present invention relates to a gas turbine combustion device used.

【0002】[0002]

【従来の技術】天然ガス等の炭化水素を用いたガスター
ビン・蒸気タービンコンバインドサイクル発電は、従来
の汽力発電の熱効率を大きく向上するため、現在の発電
方式の主流となりつつある。さらなる効率向上は主とし
てガスタービン入口ガス温度の高温化によって達成され
ており、ガス温度の高温化への対応策として耐熱材料の
開発、部品を冷却する構造の工夫が進んでいる。
2. Description of the Related Art Combined cycle power generation of gas turbines and steam turbines using hydrocarbons such as natural gas is becoming the mainstream of current power generation systems in order to greatly improve the thermal efficiency of conventional steam power generation. Further improvement in efficiency is mainly achieved by increasing the gas temperature at the inlet of the gas turbine, and as a measure against the increase in the gas temperature, development of heat-resistant materials and devising of a structure for cooling parts are progressing.

【0003】冷却構造としては、膜冷却、対流/膜冷
却、インピジメント冷却、インピジメント/膜冷却、侵
み出し冷却、イフュージョン冷却など、冷却媒体として
空気を用いる方法が公知である。
[0003] As the cooling structure, there are known methods using air as a cooling medium, such as film cooling, convection / film cooling, impingement cooling, impingement / film cooling, seepage cooling, and infusion cooling.

【0004】これらの冷却技術は基本的には図2に示さ
れているように、圧縮器210でライナ130の内側の
圧力よりも高圧とした圧縮空気21を用意し、冷却孔1
31からライナ130内側へ吹き込むことで、ライナ壁
130の内側の冷却も可能とするものである。
[0004] In these cooling techniques, as shown in FIG. 2, as shown in FIG. 2, compressed air 21 having a pressure higher than the pressure inside the liner 130 is prepared by a compressor 210, and cooling holes 1 are formed.
By blowing from the inside 31 into the liner 130, the inside of the liner wall 130 can be cooled.

【0005】また、ガスタービン装置の排ガス中の窒素
酸化物濃度を低減する方法としては、図3に示されてい
るように燃焼器100の内部に触媒層150を設置し、
燃料の酸化温度を低下させる触媒燃焼器が知られてい
る。また、例えば特開平6−159097に開示されて
いるように、燃焼器壁面に燃料を流通させ、燃料の気化
と燃焼器の冷却を図ろうとしたものも知られている。
[0005] As a method of reducing the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas of a gas turbine device, a catalyst layer 150 is provided inside a combustor 100 as shown in FIG.
Catalytic combustors that reduce the oxidation temperature of fuel are known. Further, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-159097, there is also known an apparatus in which fuel is circulated on the wall of a combustor to vaporize the fuel and cool the combustor.

【0006】また、メタノールをガスタービン・蒸気タ
ービンコンバインドサイクル発電に利用する方法として
は、メタノールを気化して燃焼器に投入する方法および
メタノールを改質して燃焼器に投入する方法がある。
As a method of utilizing methanol for gas turbine / steam turbine combined cycle power generation, there are a method of vaporizing methanol and introducing it to a combustor, and a method of reforming methanol and introducing it to a combustor.

【0007】メタノールを気化してコンバインドサイク
ル発電する装置の例が図4に示されている。この装置で
は、メタノール気化の熱源には排熱回収ボイラ240で
回収した熱を利用し、メタノールはメタノール気化装置
270で気化され、燃焼器100に投入されるように形
成されている。
FIG. 4 shows an example of an apparatus for generating combined cycle power by vaporizing methanol. In this apparatus, the heat recovered by the exhaust heat recovery boiler 240 is used as the heat source for methanol vaporization, and methanol is vaporized by the methanol vaporizer 270 and then supplied to the combustor 100.

【0008】メタノールを改質して燃焼器に投入する方
法,すなわちメタノール改質型コンバインドサイクル発
電装置が図5に示されている。この装置ではメタノール
改質器280は排熱回収ボイラ240に組み込んでい
る。
FIG. 5 shows a method of reforming methanol and putting it into a combustor, that is, a methanol reforming combined cycle power generator. In this apparatus, the methanol reformer 280 is incorporated in the exhaust heat recovery boiler 240.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】これらガスタービン燃
焼装置は、入口ガス温度が1300℃級のガスタービン
に対してはその冷却特性はほぼ満足できるものである
が、しかし、1500℃級ガスタービンでは、当然のこ
とながら1300℃級ガスタービンよりも高い冷却能力
が要求される。この要求に対応するために冷却に利用す
る空気量を増やすとそれだけ圧力損失が大きくなり、圧
縮空気を製造する圧縮器の動力がかさむことになる。し
たがって1500℃級ガスタービンに対しては新たな冷
却技術が必要となっている。
These gas turbine combustion devices have almost satisfactory cooling characteristics with respect to a gas turbine having an inlet gas temperature of 1300 ° C. class. Naturally, a cooling capacity higher than that of the 1300 ° C. class gas turbine is required. If the amount of air used for cooling is increased to meet this demand, the pressure loss will increase accordingly, and the power of the compressor for producing compressed air will increase. Therefore, a new cooling technique is required for a 1500 ° C. class gas turbine.

【0010】また、燃焼器内部に触媒層を設置し、燃料
の酸化温度を低下させる触媒燃焼器では、冷却能力は高
いが、触媒の上流で燃料が自己着火を起こしやすく、低
温からの起動が困難という問題点をもっている。
In a catalytic combustor in which a catalyst layer is provided inside the combustor to lower the oxidation temperature of the fuel, the cooling capacity is high, but the fuel tends to self-ignite upstream of the catalyst, and starting from a low temperature is difficult. It has the problem of difficulty.

【0011】また、前述したメタノールを気化して燃焼
器に投入するようにしたもの、またメタノールを改質し
て燃焼器に投入するものは、両者を比較した場合、メタ
ノールを気化して利用する方法は発電効率は低いが建設
コストが低く、メタノールを改質して利用する方法は、
発電効率は高いが建設コストが高いという特徴がある。
メタノール利用ガスタービン・蒸気タービンコンバイン
ドサイクル発電プラントに対しては発電効率が高く、建
設コストが低いことの2点が同時に要求されており、新
たな工夫が必要となっている。
[0011] Further, in the case where the above-mentioned methanol is vaporized and introduced into the combustor, or in the case where methanol is reformed and then introduced into the combustor, when the two are compared, methanol is vaporized and used. The method has low power generation efficiency, but the construction cost is low.
Power generation efficiency is high, but construction costs are high.
For a methanol-utilized gas turbine / steam turbine combined cycle power plant, high power generation efficiency and low construction cost are required at the same time, and new ideas are required.

【0012】本発明はこれらに鑑みなされたもので、そ
の目的とするところは、特殊な装置を用いたり、燃焼器
の構成を複雑にすることなく冷却能力を高めるととも
に、冷却効率の向上を図ることができ、延いては発電効
率が高く、かつ建設コストを低く抑えることが可能なこ
の種のガスタービン燃焼装置およびその燃料供給方法を
提供するにある。
The present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to improve the cooling capacity and improve the cooling efficiency without using a special device or complicating the structure of the combustor. It is an object of the present invention to provide a gas turbine combustion apparatus of this kind, which is capable of achieving high power generation efficiency and keeping the construction cost low, and a fuel supply method therefor.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、天然
ガスを燃料として燃焼するガスタービン燃焼装置におい
て、前記燃焼用燃料と水蒸気を燃焼器の高温となる部品
の壁面に導き、この高温部品からの熱によって前記燃料
を水蒸気改質すると同時にその高温部品の壁面を冷却
し、かつこの水蒸気改質により生成されたガスを燃焼用
燃料として燃焼器内へ供給するように形成し所期の目的
を達成するようにしたものである。
That is, the present invention relates to a gas turbine combustion apparatus for burning natural gas as fuel, in which the fuel for combustion and steam are guided to the wall of a high-temperature part of a combustor, and the high-temperature part is separated from the high-temperature part. The steam is reformed by the heat of the fuel and at the same time, the wall of the high-temperature component is cooled, and the gas generated by the steam reforming is supplied to the combustor as a fuel for combustion. It is to achieve.

【0014】また、炭化水素あるいはアルコールを燃料
として燃焼器ライナー内へ噴射供給され燃焼するガスタ
ービン燃焼装置において、前記燃焼用燃料を燃焼器のラ
イナー外壁面に導き、燃焼器からの熱によって燃料を熱
分解すると同時に燃焼器ライナーの壁面を冷却し、かつ
この熱分解により生成されたガスを燃焼用燃料として燃
焼器内へ供給するように形成したものである。
Further, in a gas turbine combustion apparatus in which hydrocarbons or alcohols are injected and supplied into a combustor liner as fuel, and burn, the fuel for combustion is guided to an outer wall surface of the liner of the combustor, and the fuel from the combustor is used to heat the fuel. It is formed so that the wall surface of the combustor liner is cooled at the same time as the pyrolysis, and the gas generated by the pyrolysis is supplied into the combustor as fuel for combustion.

【0015】また、炭化水素あるいはアルコールを燃料
とし、この燃料を燃料噴射装置から燃焼器ライナー内へ
噴射供給し燃焼するようにしたガスタービン燃焼装置に
おいて、前記燃焼器ライナーの外壁面に、この外壁面側
に沿い、かつ前記燃料噴射装置に連通する燃料流路を設
けるとともに、この燃料流路内に燃焼器壁面との熱交換
を促進する熱交換手段を設け、かつ前記燃料を前記燃料
流路を流通させて燃焼器の壁面を冷却し、かつこの熱に
よる燃料の熱分解によって生成されたガスを燃焼用燃料
として燃焼器内へ噴射供給するように形成したものであ
る。
Further, in a gas turbine combustion apparatus in which hydrocarbons or alcohols are used as fuel, and the fuel is injected from a fuel injection apparatus into a combustor liner for combustion, the outer wall surface of the combustor liner is provided on the outside wall. A fuel passage is provided along the wall surface and communicating with the fuel injection device, heat exchange means for promoting heat exchange with a combustor wall surface is provided in the fuel passage, and the fuel is supplied to the fuel passage. To cool the wall surface of the combustor and to inject and supply the gas generated by the thermal decomposition of the fuel by the heat into the combustor as fuel for combustion.

【0016】またこの場合、前記燃料が流通する流路の
壁面に、燃料の熱分解反応を促進する触媒をコーティン
グするようにしたものである。また、前記燃料が流通す
る流路内に、燃料の熱分解反応を促進する触媒がコーテ
ィングされた波状の金属板を1枚以上挿入するようにし
たものである。
Further, in this case, the wall surface of the flow path through which the fuel flows is coated with a catalyst that promotes a thermal decomposition reaction of the fuel. Further, one or more corrugated metal plates coated with a catalyst for promoting a thermal decomposition reaction of the fuel are inserted into the flow path in which the fuel flows.

【0017】また、炭化水素あるいはアルコールを燃料
として燃焼するガスタービン燃焼装置において、前記燃
料に水蒸気を混合させるとともに、この混合気を燃焼器
外壁面に導き、燃焼器からの熱によって燃料を水蒸気改
質すると同時に燃焼器壁面を冷却し、かつ水蒸気改質に
より生成された水素、一酸化炭素を主成分とするガスを
燃焼用燃料として燃焼器内へ供給するように形成したも
のである。
Further, in a gas turbine combustion apparatus which burns hydrocarbons or alcohols as fuel, steam is mixed with the fuel, and this mixture is guided to the outer wall surface of the combustor to convert the fuel into steam by heat from the combustor. At the same time as cooling the wall of the combustor, and supplying the gas containing hydrogen and carbon monoxide as a main component, which is generated by steam reforming, to the combustor as a fuel for combustion.

【0018】またこの場合、前記混合気が導かれる燃焼
器外壁面の燃料流路内に、燃料の水蒸気改質反応を促進
する触媒をコーティングしたり、あるいは燃料流路内
に、燃料の水蒸気改質反応を促進する触媒がコーティン
グされた波状の金属板を1枚以上挿入するようにしたも
のである。また、前記燃料が導かれる燃焼器の外壁の流
路に、直線状あるいは螺旋状に形成された複数のフィン
を設けるようにしたものである。
Further, in this case, the fuel flow path on the outer wall surface of the combustor to which the air-fuel mixture is guided is coated with a catalyst for promoting the steam reforming reaction of the fuel, or the fuel flow path is introduced into the fuel flow path. One or more corrugated metal plates coated with a catalyst that promotes a chemical reaction are inserted. In addition, a plurality of fins formed linearly or spirally are provided in a flow path on the outer wall of the combustor through which the fuel is introduced.

【0019】また、炭化水素あるいはアルコールを燃料
として燃焼するガスタービン燃焼装置の燃料供給方法に
おいて、前記燃料を燃焼装置に供給するに際し、燃料に
水蒸気を混合させ、かつこの水蒸気が混合された燃料を
燃焼器の高温部に導き、この高温部の熱によって前記燃
料を水蒸気改質し、かつこの水蒸気改質により生成され
た水素、一酸化炭素を主成分とするガスを燃焼器内へ供
給し燃焼させるようにしたものである。
Further, in a fuel supply method for a gas turbine combustion device that burns hydrocarbons or alcohols as fuel, when the fuel is supplied to the combustion device, water vapor is mixed with the fuel, and the fuel mixed with the water vapor is mixed with the fuel. The fuel is led to the high temperature part of the combustor, the fuel is steam reformed by the heat of the high temperature part, and a gas mainly composed of hydrogen and carbon monoxide generated by the steam reforming is supplied into the combustor for combustion. It is intended to be.

【0020】また、炭化水素あるいはアルコールを燃料
として燃焼するガスタービン燃焼装置の燃料供給方法に
おいて、前記燃料を燃焼装置に供給するに際し、前記燃
料を燃焼器の外壁面に導き、燃焼器からの熱によってこ
の燃料を熱分解すると同時に燃焼器の壁面を冷却し、か
つこの熱分解により生成したガスを燃料として燃焼器内
へ供給し燃焼させるようにしたものである。
Further, in a fuel supply method for a gas turbine combustion device that burns hydrocarbons or alcohols as fuel, when the fuel is supplied to the combustion device, the fuel is guided to the outer wall surface of the combustor, and the heat from the combustor is Thus, the fuel is thermally decomposed and the wall of the combustor is cooled at the same time, and the gas generated by the thermal decomposition is supplied to the combustor as fuel and burned.

【0021】なお、これらの場合、例えば燃料としてメ
タノールを利用する場合はメタノールのみを供給し、熱
分解反応を利用するのが適している。この反応は次式に
示す通りである。
In these cases, for example, when methanol is used as a fuel, it is suitable to supply only methanol and use a thermal decomposition reaction. This reaction is as shown in the following equation.

【0022】[0022]

【化1】 CH3OH ⇒ 2H2 + CO …(1) この反応はZn−Cr系触媒を利用した場合、250〜
300℃で進む。燃焼器高温部品に用いる材料の使用温
度条件が例えば700℃以下であったとしても、この条
件を満たしながら反応に必要な温度を得ることが可能で
ある。例えばメタンを主成分とする天然ガスを用いる場
合は天然ガスとともに水蒸気を供給し、水蒸気改質反応
を利用するのが適している。この反応は次式に示す通り
である。
Embedded image CH 3 OH → 2H 2 + CO (1) In the case of using a Zn—Cr-based catalyst,
Proceed at 300 ° C. Even if the working temperature condition of the material used for the high temperature parts of the combustor is, for example, 700 ° C. or less, it is possible to obtain the temperature required for the reaction while satisfying this condition. For example, when using natural gas containing methane as a main component, it is suitable to supply steam together with natural gas and use a steam reforming reaction. This reaction is as shown in the following equation.

【0023】[0023]

【化2】 CH4 + H2O ⇒ 3H2 + CO …(2) この反応の反応温度はNi触媒を利用すると800〜8
50℃であり、この場合、天然ガスと水蒸気で冷却する
方法は使用温度条件が約900℃以下の燃焼器高温部品
に対して適用できる。
Embedded image CH4 + H2O → 3H2 + CO (2) The reaction temperature of this reaction is 800 to 8 when a Ni catalyst is used.
In this case, the method of cooling with natural gas and steam is applicable to a high temperature part of a combustor whose operating temperature condition is about 900 ° C. or less.

【0024】以上に記述した燃焼器を用いてガスタービ
ン装置を構成する。さらにこのガスタービン装置を用い
てガスタービン発電プラント、ガスタービン・蒸気ター
ビンコンバインドサイクル発電プラント、あるいはコジ
ェネレーションプラントを構成する。
A gas turbine device is constructed using the combustor described above. Further, a gas turbine power plant, a gas turbine / steam turbine combined cycle power plant, or a cogeneration plant is configured using the gas turbine device.

【0025】すなわちこのように形成されたガスタービ
ン燃焼装置であると、燃焼器表面の熱を冷却媒体の温度
上昇、気化などの状態変化に伴う吸熱を利用して吸収す
るだけでなく、冷却媒体の化学変化に伴う吸熱も利用し
て吸収することができるため、単位体積あたりの冷却容
量が増加し、冷却効率が向上する。したがって空気を冷
却媒体とする場合に比べ、ガスタービン駆動温度の高温
化が容易であり、発電プラントの熱効率が向上に寄与す
る。また、この冷却方法では燃焼器外壁に空気を通すた
めの穴を開ける必要がないため、燃焼器の構造上の強度
を維持するのが容易となり、従来よりも薄い材料で燃焼
器を製造することが可能になる。
That is, in the gas turbine combustion apparatus formed as described above, the heat of the combustor surface is not only absorbed by using the heat absorption accompanying the temperature change of the cooling medium, the state change such as vaporization, but also the cooling medium is cooled. Can also be absorbed by utilizing the heat absorption accompanying the chemical change of the water, the cooling capacity per unit volume increases, and the cooling efficiency improves. Therefore, compared with the case where air is used as the cooling medium, it is easier to raise the driving temperature of the gas turbine, which contributes to the improvement of the thermal efficiency of the power plant. In addition, this cooling method does not require holes to allow air to pass through the outer wall of the combustor, making it easier to maintain the structural strength of the combustor. Becomes possible.

【0026】また、燃料、あるいは燃料と水蒸気の流路
に触媒をコーティングすることで、燃料の熱分解あるい
は燃料の水蒸気改質反応を促進することができる。また
燃料、あるいは燃料と水蒸気の流路に仕切板を設けるこ
とで、伝熱面積が拡大し、冷却効率が向上する。また、
このフィンを螺旋状に設けることで、ガスの滞留時間を
延ばすことが可能となる。あるいは片面、あるいは両面
に触媒をコーティングした波状の金属板を挿入すること
によっても、燃料、あるいは燃料と水蒸気が触媒と接触
する面積を広くすることが可能となる。
Further, by coating the fuel or the flow path of the fuel and the steam with the catalyst, the thermal decomposition of the fuel or the steam reforming reaction of the fuel can be promoted. Further, by providing the partition plate in the flow path of the fuel or the fuel and the steam, the heat transfer area is increased, and the cooling efficiency is improved. Also,
By providing the fins in a spiral shape, the residence time of the gas can be extended. Alternatively, by inserting a corrugated metal plate coated with a catalyst on one side or both sides, it is possible to increase the area where the fuel or the fuel and the steam come into contact with the catalyst.

【0027】また燃焼時に生成したガスを集めて空気と
予混合することにより、空燃比を一定とし、安定な燃焼
火炎を得ると同時に局所的に高温領域が生じるのを防
ぎ、空気中の酸素の酸化による窒素酸化物の発生を抑え
ることができる。
Also, by collecting the gas generated during combustion and premixing it with air, the air-fuel ratio is kept constant, a stable combustion flame is obtained, and at the same time local high-temperature regions are prevented from occurring. Generation of nitrogen oxides due to oxidation can be suppressed.

【0028】メタノールを燃料とするガスタービン・蒸
気タービンコンバインドサイクル発電プラントに本発明
を適用した場合、高温ガスタービンが利用可能であるこ
と、一部のメタノールを水素と一酸化炭素に改質して燃
焼することから、従来のメタノール気化型コンバインド
サイクル発電プラントの効率を上回り、メタノール改質
型コンバインドサイクル発電プラントと同程度以上の効
率が達成できる。また、排熱回収ボイラにメタノール改
質装置を組み込む必要がないため、メタノール改質型コ
ンバインドサイクル発電プランとよりは低コストで、メ
タノール気化型コンバインドサイクル発電プラントと同
程度のコストとすることができるのである。
When the present invention is applied to a gas turbine / steam turbine combined cycle power plant using methanol as a fuel, the fact that a high-temperature gas turbine can be used and that part of methanol is reformed into hydrogen and carbon monoxide Since the fuel is combusted, the efficiency is higher than that of the conventional methanol-evaporated combined cycle power plant, and an efficiency equal to or higher than that of the methanol-reformed combined cycle power plant can be achieved. Also, since there is no need to incorporate a methanol reformer into the waste heat recovery boiler, the cost is lower than with a methanol reforming combined cycle power generation plan, and the cost can be reduced to about the same as a methanol vaporization combined cycle power generation plant. It is.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下図示した実施例に基づいて本
発明を詳細に説明する。図1にはそのガスタービン燃焼
装置の一実施例が示され、また図6にはもう一つの実施
例,すなわちメタノール冷却・改質型コンバインドサイ
クル発電装置における燃焼装置の場合が示されている。
さらに図7には本発明の燃焼器を用いた天然ガス・メタ
ノール利用コンバインドサイクル発電装置の場合が示さ
れている。これらの実施例について以下順次説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 shows one embodiment of the gas turbine combustion apparatus, and FIG. 6 shows another embodiment, that is, the case of a combustion apparatus in a methanol-cooled and reformed combined cycle power generation apparatus.
FIG. 7 shows a combined cycle power generation apparatus utilizing natural gas / methanol using the combustor of the present invention. These embodiments will be sequentially described below.

【0030】〔実施例1〕図1はそのガスタービン燃焼
装置を線図で示したもので、符号100が燃焼器であ
る。この燃焼器100はメタン(天然ガスの主成分)、
メタノールなどの燃料10のすべてあるいは一部を燃焼
器100を構成するライナ130、トランジョンピース
132の冷却に利用し、同時に燃料10を熱分解、ある
いは水蒸気改質して水素と一酸化炭素を主成分とする改
質ガス13とし、燃焼器100の燃料として利用する燃
焼装置である。なお210は圧縮機であり、220はガ
スタービン、110は燃料・改質ガス混合装置、112
は燃料噴射ノズル、113は冷却用燃料供給ノズルであ
る。
[Embodiment 1] FIG. 1 is a diagrammatic view of a gas turbine combustion apparatus, and reference numeral 100 denotes a combustor. This combustor 100 is composed of methane (a main component of natural gas),
All or a part of the fuel 10 such as methanol is used for cooling the liner 130 and the transition piece 132 constituting the combustor 100, and at the same time, the fuel 10 is thermally decomposed or steam reformed to mainly produce hydrogen and carbon monoxide. This is a combustion device that uses reformed gas 13 as a component and uses it as fuel for the combustor 100. 210 is a compressor, 220 is a gas turbine, 110 is a fuel / reformed gas mixing device, 112
Denotes a fuel injection nozzle, and 113 denotes a cooling fuel supply nozzle.

【0031】燃料10(図中中央の下側)は、冷却用燃
料供給ノズル113から単独、あるいは水蒸気とともに
供給され、トランジョンピース132およびライナ13
0の冷却に利用される。この際、燃料10は熱分解反応
あるいは水蒸気改質反応によって改質ガス15を得る。
例えばメタノールを利用する場合、その反応は次式に示
すようになる。
The fuel 10 (lower center in the figure) is supplied from the cooling fuel supply nozzle 113 alone or together with water vapor, and is supplied to the transition piece 132 and the liner 13.
0 is used for cooling. At this time, the reformed gas 15 is obtained from the fuel 10 by a thermal decomposition reaction or a steam reforming reaction.
For example, when methanol is used, the reaction is represented by the following equation.

【0032】[0032]

【化3】 CH3OH ⇒ 2H2 + CO …(3) この改質ガス15は、一旦燃料・改質ガス混合装置11
0に蓄え、組成が均一になるように調整し、燃焼器の燃
料11として供給する。燃料10の全てを燃焼器高温部
品の冷却に用いない場合は、冷却に用いない燃料10を
この燃料・改質ガス混合装置110に投入し、燃焼器燃
料11の組成が常時均一になるようにする。そのため
に、燃料10の燃料・改質ガス混合装置110への投入
量は燃料供給制御弁111で制御する。
Embedded image CH 3 OH → 2H 2 + CO (3) The reformed gas 15 is once supplied to the fuel / reformed gas mixing device 11.
It is stored at 0, adjusted to have a uniform composition, and supplied as fuel 11 for the combustor. When all of the fuel 10 is not used for cooling the high temperature parts of the combustor, the fuel 10 not used for cooling is charged into the fuel / reformed gas mixing device 110 so that the composition of the combustor fuel 11 is always uniform. I do. For this purpose, the amount of the fuel 10 injected into the fuel / reformed gas mixing device 110 is controlled by the fuel supply control valve 111.

【0033】次に、燃焼器100に供給する燃料10は
燃料噴射ノズル112、パイロットバーナ120、およ
び旋回バーナ122に供給する。これら装置へは圧縮器
210からの圧縮空気21も供給する。なお、これら装
置への燃料供給量は燃料供給制御弁111によって制御
する。パイロットバーナー120は燃料10の拡散燃焼
によって、火炎を生じさしめ、燃料の着火性を向上させ
るためのものである。燃料噴射ノズル112から供給さ
れた燃焼器燃料11は予混合領域101で予め圧縮空気
21と混合し、旋回機121によって旋回流を生じるよ
うに送出し、頭部燃焼室内102で燃焼させる。
Next, the fuel 10 to be supplied to the combustor 100 is supplied to a fuel injection nozzle 112, a pilot burner 120, and a swirl burner 122. The compressed air 21 from the compressor 210 is also supplied to these devices. The amount of fuel supplied to these devices is controlled by a fuel supply control valve 111. The pilot burner 120 is for generating a flame by diffusion combustion of the fuel 10 and improving the ignitability of the fuel. The combustor fuel 11 supplied from the fuel injection nozzle 112 is preliminarily mixed with the compressed air 21 in the premixing area 101, sent out by the swirler 121 so as to generate a swirling flow, and burned in the head combustion chamber 102.

【0034】燃料と空気を予混合することで燃料と空気
の混合比を一定に保つことが可能となり、NOxの発生
を抑えることができる。また、旋回流を生じさせること
によって火炎が生じるに十分な滞留時間を確保すること
が可能となる。旋回バーナ122から送出された燃料と
空気は頭部燃焼室の102の火炎によって着火し、主燃
焼室103で燃焼する。ここで、旋回バーナ122から
送出された燃料と空気は旋回流を構成するため、燃焼の
ための十分な滞留時間を確保することが可能である。燃
焼ガス14はトランジョンピース132を通ってガスタ
ービン220に供給される。
By premixing the fuel and the air, the mixing ratio of the fuel and the air can be kept constant, and the generation of NOx can be suppressed. In addition, by generating the swirling flow, it is possible to secure a sufficient residence time for generating a flame. The fuel and air delivered from the swirl burner 122 are ignited by the flame of the head combustion chamber 102 and burn in the main combustion chamber 103. Here, since the fuel and the air sent from the swirling burner 122 constitute a swirling flow, it is possible to secure a sufficient residence time for combustion. The combustion gas 14 is supplied to a gas turbine 220 through a transition piece 132.

【0035】冷却用燃料10を接触させる燃焼器の高温
部品、すなわちライナ130、トランジョンピース13
2の外側壁面、およびケーシング133の内側壁面に
は、冷却用燃料10の熱分解、あるいは水蒸気改質を促
進する触媒をコーティングしてもよい。冷却用燃料とし
てメタノールを用いる場合、触媒としては例えばZn−
Cr系触媒が利用できる。
The high temperature parts of the combustor to which the cooling fuel 10 is brought into contact, that is, the liner 130 and the transition piece 13
The outer wall surface of the casing 2 and the inner wall surface of the casing 133 may be coated with a catalyst that promotes thermal decomposition or steam reforming of the cooling fuel 10. When methanol is used as the cooling fuel, for example, Zn-
Cr-based catalysts can be used.

【0036】また、ライナ130およびトランジョンピ
ース132を構成する金属から効率的に熱を奪うため、
これらに図8に断面を示すようなフィン140を設ける
ようにするとよい。このように流路を仕切り、このフィ
ン140に触媒をコーティングすることで、触媒と冷却
用燃料ガスの接触面積を増やし、より多くの冷却用燃料
10を熱分解することが可能になる。さらに、フィン1
40は図9で示すように螺旋上に設けてもよい。このよ
うにフィンを螺旋上にした場合、冷却用燃料が熱分解す
るに十分な滞留時間を確保することが可能になる。
Further, in order to efficiently remove heat from the metal constituting the liner 130 and the transition piece 132,
These may be provided with fins 140 whose cross section is shown in FIG. By partitioning the flow path and coating the fins 140 with the catalyst in this way, the contact area between the catalyst and the cooling fuel gas is increased, and more cooling fuel 10 can be thermally decomposed. In addition, fin 1
40 may be provided on a spiral as shown in FIG. When the fins are spirally formed as described above, it is possible to secure a sufficient residence time for the cooling fuel to be thermally decomposed.

【0037】また、ライナ130とケーシング133の
間には図10に断面を示したように、触媒を両面にコー
ティングした波形金属板141を設置してもよい。
A corrugated metal plate 141 coated on both sides with a catalyst may be provided between the liner 130 and the casing 133 as shown in a cross section in FIG.

【0038】〔実施例2〕図6には本発明の燃焼器を用
いたメタノール冷却・改質型コンバインドサイクル発電
装置が示されている。この発電設備は大まかにはメタノ
ールを気化して一部を燃焼器100の冷却用に用いると
ともに熱分解して水素,一酸化炭素を主成分とする改質
ガス15とし、この改質ガスと冷却用に用いなかった気
化メタノールを燃料としてコンバインドサイクル発電を
行う発電装置である。以下にこの発電設備の詳細を示
す。燃料メタノール13は気化装置270で気化され、
燃料、改質ガス混合装置110と冷却用燃料供給ノズル
に供給される。
[Embodiment 2] FIG. 6 shows a methanol cooling / reforming type combined cycle power generation apparatus using the combustor of the present invention. This power generation equipment roughly vaporizes methanol and uses a part for cooling the combustor 100 and thermally decomposes it into a reformed gas 15 containing hydrogen and carbon monoxide as main components. This is a power generation device that performs combined cycle power generation using vaporized methanol that has not been used for fuel. The details of this power generation facility are shown below. The fuel methanol 13 is vaporized in the vaporizer 270,
The fuel and reformed gas are supplied to the mixing device 110 and the cooling fuel supply nozzle.

【0039】冷却用燃料供給ノズルに供給された燃料は
燃焼器の高温部品を冷却すると同時に水素と一酸化炭素
を主成分とする改質ガスに熱分解される。この改質ガス
は燃料、改質ガス混合装置110に供給され、冷却に用
いなかった気化メタノール14と混合する。この装置へ
の冷却に用いない気化メタノールの供給量14を制御
し、燃焼器燃料11の組成を常時均一に保つ。燃焼器1
00へ投入された燃焼器燃料11は、圧縮器210から
の圧縮空気21中の酸素と結び付いて燃焼する。
The fuel supplied to the cooling fuel supply nozzle cools the high temperature components of the combustor and is thermally decomposed into a reformed gas containing hydrogen and carbon monoxide as main components. The reformed gas is supplied to the fuel / reformed gas mixing device 110 and mixed with the vaporized methanol 14 not used for cooling. The supply amount 14 of the vaporized methanol not used for cooling to this apparatus is controlled, and the composition of the combustor fuel 11 is always kept uniform. Combustor 1
The combustor fuel 11 charged to 00 burns in combination with oxygen in the compressed air 21 from the compressor 210.

【0040】この燃焼時の燃焼ガス16によってガスタ
ービン220が駆動される。ガスタービン220からの
排ガスは排熱回収ボイラ240で水蒸気として回収さ
れ、蒸気タービン230を駆動する。ガスタービン22
0と蒸気タービン230の軸は発電機250に接続され
ており、発電機250によって発電する。なお、蒸気タ
ービン230を駆動した後の水蒸気は、復水器260に
よって液体の水に戻され、補給水31が加えられて排熱
回収ボイラ240に供給される。
The gas turbine 220 is driven by the combustion gas 16 during this combustion. Exhaust gas from the gas turbine 220 is recovered as steam by the exhaust heat recovery boiler 240 and drives the steam turbine 230. Gas turbine 22
0 and the shaft of the steam turbine 230 are connected to the generator 250, and the generator 250 generates electric power. Note that the steam after driving the steam turbine 230 is returned to liquid water by the condenser 260, and the makeup water 31 is added thereto and supplied to the exhaust heat recovery boiler 240.

【0041】〔実施例3〕図7は本発明の燃焼器を用い
た天然ガス・メタノール利用コンバインドサイクル発電
装置を示している。この発電設備は大まかにはメタノー
ルを燃焼器の冷却用に用いるとともに気化、熱分解して
水素と一酸化炭素を主成分とし、この改質ガスと天然ガ
スを混合して燃料とするコンバインドサイクル発電装置
である。以下にこの発電設備の詳細を示す。
Embodiment 3 FIG. 7 shows a combined cycle power generation apparatus utilizing natural gas and methanol using the combustor of the present invention. This power generation facility is a combined cycle power generation that uses methanol for cooling the combustor and vaporizes and thermally decomposes hydrogen and carbon monoxide as main components, and mixes this reformed gas and natural gas for fuel. Device. The details of this power generation facility are shown below.

【0042】メタノールは冷却用燃料供給ノズルに供給
され、燃焼器100の高温部品を冷却すると同時に気
化、熱分解して水素と一酸化炭素を主成分とする改質ガ
ス15となる。メタノール/天然ガスの比を大きくした
い場合、すなわちメタノールの割合を増やしたい場合
は、投入するメタノールを排熱回収ボイラ240で回収
した熱によって予め気化する。改質ガス15は燃料、改
質ガス混合装置110に供給し、天然ガス12と混合す
る。この装置へのメタノール投入量を制御することによ
って、燃焼器100へ投入する燃料の組成を均一に保
つ。燃焼器100へ投入された燃料は、圧縮器210か
らの圧縮空気21中の酸素と結び付いて燃焼する。
The methanol is supplied to the cooling fuel supply nozzle, cools the high-temperature components of the combustor 100, and simultaneously vaporizes and thermally decomposes to form a reformed gas 15 containing hydrogen and carbon monoxide as main components. When it is desired to increase the ratio of methanol / natural gas, that is, when it is desired to increase the ratio of methanol, the supplied methanol is vaporized in advance by the heat recovered by the exhaust heat recovery boiler 240. The reformed gas 15 is supplied to the fuel / reformed gas mixing device 110 and mixed with the natural gas 12. By controlling the amount of methanol supplied to the apparatus, the composition of the fuel supplied to the combustor 100 is kept uniform. The fuel supplied to the combustor 100 is combined with oxygen in the compressed air 21 from the compressor 210 and burns.

【0043】この燃焼時の燃焼ガス16によってガスタ
ービン220が駆動される。ガスタービン220からの
排ガス17は排熱回収ボイラ240で水蒸気として回収
され、蒸気タービン230を駆動する。ガスタービン2
20と蒸気タービン230の軸は発電機250に接続さ
れており、発電機250によって発電する。なお、蒸気
タービン230を駆動した後の水蒸気は復水器260に
よって液体の水に戻され、補給水31が加えられて排熱
回収ボイラ240に供給される。
The gas turbine 220 is driven by the combustion gas 16 during this combustion. The exhaust gas 17 from the gas turbine 220 is recovered as steam by the exhaust heat recovery boiler 240 and drives the steam turbine 230. Gas turbine 2
The shaft of the steam turbine 20 and the steam turbine 230 are connected to a generator 250, which generates electric power. The steam after driving the steam turbine 230 is returned to liquid water by the condenser 260, the makeup water 31 is added, and the water is supplied to the exhaust heat recovery boiler 240.

【0044】以上説明してきたようにこのように形成さ
れたガスタービン燃焼装置であると、燃焼器表面の熱を
冷却媒体の温度上昇、気化等の状態変化に伴う吸熱を利
用して吸収するだけでなく、冷却媒体の化学変化に伴う
吸熱も利用して吸収することができるため、単位体積あ
たりの冷却容量が増加し、冷却効率の向上を図ることが
可能となる。すなわち,例えばメタノールを冷却媒体と
して利用する場合、メタノール1mol が気化する際に吸
収する熱量が35.27kJ であるのに対し、メタノー
ル1mol が分解する際に吸収する熱量は91.03kJ
である。したがって、化学反応時の吸熱も利用すること
で単位メタノールの吸収する熱量は3.6倍になる。
As described above, in the gas turbine combustion apparatus formed as described above, the heat of the combustor surface is only absorbed by utilizing the heat absorption accompanying the temperature change of the cooling medium and the state change such as vaporization. In addition, since heat absorption due to chemical change of the cooling medium can be absorbed by utilizing the same, the cooling capacity per unit volume increases, and the cooling efficiency can be improved. That is, for example, when methanol is used as a cooling medium, the amount of heat absorbed when 1 mol of methanol is vaporized is 35.27 kJ, whereas the amount of heat absorbed when 1 mol of methanol is decomposed is 91.03 kJ.
It is. Therefore, the amount of heat absorbed by a unit of methanol is increased by a factor of 3.6 by utilizing the heat absorption during the chemical reaction.

【0045】また、メタンを冷却媒体として利用する場
合、メタンは常温で気体であることから、気化する際の
熱を冷却に用いることはできない。ここで、メタンの顕
熱変化のみを利用して冷却すると、メタン1mol の温度
が1℃上昇する際の吸熱は0.0398kJ(100℃
における値)であることから、メタン1mol の温度を例
えば1000℃上げたとしても1mol あたり39.8k
J しか吸熱できない。それに対して化学反応による吸
熱を利用すると、メタン1mol と水蒸気1mol が反応し
た際に吸収する熱量は205.75kJ であることか
ら、単位メタンあたりの冷却容量が大幅に拡大されるの
である。
When methane is used as a cooling medium, since methane is a gas at normal temperature, heat at the time of vaporization cannot be used for cooling. Here, if cooling is performed using only the sensible heat change of methane, the endotherm when the temperature of 1 mol of methane rises by 1 ° C. is 0.0398 kJ (100 ° C.).
Therefore, even if the temperature of 1 mol of methane is increased, for example, by 1000 ° C., it is 39.8 k / mol.
Only J can absorb heat. On the other hand, when the endothermic effect of the chemical reaction is used, the amount of heat absorbed when 1 mol of methane reacts with 1 mol of water vapor is 205.75 kJ, so that the cooling capacity per unit methane is greatly expanded.

【0046】したがって空気を冷却媒体とする場合に比
べ、ガスタービン駆動温度の高温化が容易であり、発電
プラントの熱効率向上に寄与する。また、この冷却方法
では燃焼器外壁に空気を通すための穴を開ける必要がな
いため、燃焼器の構造上の強度を維持するのが容易とな
り、従来よりも薄い材料で燃焼器を製造することが可能
になる。
Therefore, compared with the case where air is used as the cooling medium, the driving temperature of the gas turbine can be easily increased, which contributes to the improvement of the thermal efficiency of the power plant. In addition, this cooling method does not require holes to allow air to pass through the outer wall of the combustor, making it easier to maintain the structural strength of the combustor. Becomes possible.

【0047】また、燃料、あるいは燃料と水蒸気の流路
に触媒をコーティングすることで、燃料の熱分解あるい
は燃料の水蒸気改質反応を促進することができる。燃
料、あるいは燃料と水蒸気の流路に仕切板を設けること
で、伝熱面積が拡大し、冷却効率が向上する。また、こ
の仕切板を螺旋状に設けることで、ガスの滞留時間を延
ばすことが可能となる。あるいは波状の片面、あるいは
両面に触媒をコーティングした金属板を挿入することに
よっても、燃料、あるいは燃料と水蒸気が触媒と接触す
る面積を広くすることが可能となる。
Further, by coating a catalyst on the fuel or the flow path of the fuel and the steam, the thermal decomposition of the fuel or the steam reforming reaction of the fuel can be promoted. By providing the partition plate in the flow path of the fuel or the fuel and the steam, the heat transfer area is increased and the cooling efficiency is improved. Further, by providing the partition plate in a spiral shape, the residence time of the gas can be extended. Alternatively, by inserting a metal plate coated with a catalyst on one or both sides of a wavy shape, it is possible to increase the area where the fuel or the fuel and the steam contact the catalyst.

【0048】さらには、燃焼時に生成したガスを集めて
空気と予混合することにより、空燃比を一定とし、安定
な燃焼火炎を得ると同時に局所的に高温領域が生じるの
を防ぎ、空気中の酸素の酸化による窒素酸化物の発生を
抑えることができる。
Furthermore, the gas generated during combustion is collected and premixed with air to keep the air-fuel ratio constant, to obtain a stable combustion flame, and to prevent local high temperature regions from being generated. Generation of nitrogen oxides due to oxidation of oxygen can be suppressed.

【0049】メタノールを燃料とするガスタービン・蒸
気タービンコンバインドサイクル発電プラントに本発明
を適用した場合、高温ガスタービンが利用可能であるこ
と、一部のメタノールを水素と一酸化炭素に改質して燃
焼することから、従来のメタノール気化型コンバインド
サイクル発電プラントの効率を上回り、メタノール改質
型コンバインドサイクル発電プラントと同程度以上の効
率が達成できる。また、排熱回収ボイラにメタノール改
質装置を組み込む必要がないため、メタノール改質型コ
ンバインドサイクル発電プランとよりは低コストで、メ
タノール気化型コンバインドサイクル発電プラントと同
程度のコストとなる。
When the present invention is applied to a gas turbine / steam turbine combined cycle power plant using methanol as a fuel, a high-temperature gas turbine can be used, and part of methanol is reformed to hydrogen and carbon monoxide. Since the fuel is combusted, the efficiency is higher than that of the conventional methanol-evaporated combined cycle power plant, and an efficiency equal to or higher than that of the methanol-reformed combined cycle power plant can be achieved. Further, since there is no need to incorporate a methanol reformer into the exhaust heat recovery boiler, the cost is lower than that of the methanol reforming combined cycle power generation plan, and the cost is almost the same as that of the methanol vaporization type combined cycle power generation plant.

【0050】また、高効率、低コストのメタノールを燃
料とするガスタービン・蒸気タービンコンバインドサイ
クル発電設備によって、海外の自然エネルギー、二酸化
炭素含有量の多い良質でない天然ガスあるいは石炭をメ
タノールに変換して国内に輸送するシステムの普及に寄
与する。
Also, by using a high-efficiency, low-cost gas turbine / steam turbine combined cycle power generation facility using methanol as fuel, foreign natural energy, poor quality natural gas or carbon dioxide-rich natural gas or coal is converted into methanol. Contribute to the spread of domestic transport systems.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、特殊な装置を用いたり、燃焼器の構成を複雑にする
ことなく冷却能力を高めるとともに、冷却効率の向上を
図ることができ、延いては発電効率が高く、かつ建設コ
ストを低く抑えることが可能なこの種のガスタービン燃
焼装置を得ることができる。
As described above, according to the present invention, the cooling capacity can be increased without using a special device or complicating the structure of the combustor, and the cooling efficiency can be improved. As a result, it is possible to obtain a gas turbine combustion device of this type which has high power generation efficiency and can keep construction costs low.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のガスタービン燃焼装置の一実施例を示
す縦断側面線図である。
FIG. 1 is a vertical sectional side view showing one embodiment of a gas turbine combustion device of the present invention.

【図2】従来の燃焼装置を示す縦断側面線図である。FIG. 2 is a vertical sectional side view showing a conventional combustion device.

【図3】従来の触媒燃焼器の一例を示す縦断側面線図で
ある。
FIG. 3 is a vertical sectional side view showing an example of a conventional catalytic combustor.

【図4】メタノールを気化して燃料とする従来のガスタ
ービン・蒸気タービンコンバインドサイクル発電装置を
示す系統図である。
FIG. 4 is a system diagram showing a conventional gas turbine / steam turbine combined cycle power generation device that vaporizes methanol to use as fuel.

【図5】メタノールを気化して燃料とする従来のガスタ
ービン・蒸気タービンコンバインドサイクル発電装置を
示す系統図である。
FIG. 5 is a system diagram showing a conventional gas turbine / steam turbine combined cycle power generation device that vaporizes methanol to use as fuel.

【図6】本発明の燃焼器を用いてメタノールを燃料とす
るガスタービン・蒸気タービンコンバインドサイクル発
電プラントを構成した例を示す系統図である。
FIG. 6 is a system diagram showing an example in which a gas turbine / steam turbine combined cycle power plant using methanol as a fuel is configured using the combustor of the present invention.

【図7】本発明の燃焼器を用い、天然ガスとメタノール
を燃料としてガスタービン・蒸気タービンコンバインド
サイクル発電プラントを構成した例を示す系統図であ
る。
FIG. 7 is a system diagram showing an example in which a gas turbine / steam turbine combined cycle power generation plant is configured using the combustor of the present invention and using natural gas and methanol as fuel.

【図8】燃焼器の冷却に使用する燃料の流路にフィンを
設置した燃焼器の断面を示す図である。
FIG. 8 is a view showing a cross section of a combustor in which fins are provided in a flow path of a fuel used for cooling the combustor.

【図9】燃焼器の冷却に使用する燃料の流路にフィンを
円柱方向に螺旋上に設置した燃焼器を示す図である。
FIG. 9 is a view showing a combustor in which fins are spirally arranged in a cylindrical direction in a flow path of a fuel used for cooling the combustor.

【図10】燃焼器冷却に使用する燃料の流路に触媒をコ
ーティングした波状の金属板を2枚挿入した燃焼器の断
面を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a cross section of a combustor in which two corrugated metal plates coated with a catalyst are inserted into a flow path of a fuel used for cooling the combustor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…燃料,水蒸気、11…燃焼器燃料、12…天然ガ
ス、13…メタノール、14…気化メタノール、15…
改質ガス、16…燃焼ガス、17…排ガス、20…空
気、21…圧縮空気、30…冷却水、31…補給水、4
0…水蒸気、100…燃焼器、101…予混合領域、1
02…頭部燃焼室、103…主燃焼室、104…燃焼
室、110…燃料、改質ガス混合装置、111…燃料供
給制御弁、112…燃料噴射ノズル、120…パイロッ
トバーナ、121…旋回機、122…旋回バーナ、13
0…ライナ、131…冷却孔、132…トランジョンピ
ース、133…ケーシング、140…フィン、141…
波形金属板、150…触媒層、204…天然ガス・メタ
ノール利用ガスタービン・蒸気タービンコンバインドサ
イクル発電装置、210…圧縮機、220…ガスタービ
ン、230…蒸気タービン、240…排熱回収ボイラ、
250…発電機、260…復水器、270…メタノール
気化装置、280…メタノール改質装置。
10: fuel, steam, 11: combustor fuel, 12: natural gas, 13: methanol, 14: vaporized methanol, 15 ...
Reformed gas, 16 combustion gas, 17 exhaust gas, 20 air, 21 compressed air, 30 cooling water, 31 makeup water, 4
0: steam, 100: combustor, 101: premixing area, 1
02: head combustion chamber, 103: main combustion chamber, 104: combustion chamber, 110: fuel / reformed gas mixing device, 111: fuel supply control valve, 112: fuel injection nozzle, 120: pilot burner, 121: swirler , 122 ... Swirl burner, 13
0: liner, 131: cooling hole, 132: transition piece, 133: casing, 140: fin, 141 ...
Corrugated metal plate, 150: catalyst layer, 204: natural gas / methanol utilizing gas turbine / steam turbine combined cycle power generator, 210: compressor, 220: gas turbine, 230: steam turbine, 240: exhaust heat recovery boiler,
250: generator, 260: condenser, 270: methanol vaporizer, 280: methanol reformer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F23M 5/08 F23M 5/08 Z F23R 3/28 F23R 3/28 F 3/30 3/30 3/40 3/40 B (72)発明者 今野 晋也 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Agency reference number FI Technical display location F23M 5/08 F23M 5/08 Z F23R 3/28 F23R 3/28 F 3/30 3/30 3 / 40 3/40 B (72) Inventor Shinya Konno 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Within Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd.

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 天然ガスを燃料として燃焼するガスター
ビン燃焼装置において、 前記燃焼用燃料と水蒸気を燃焼器の高温となる部品の壁
面に導き、この高温部品からの熱によって前記燃料を水
蒸気改質すると同時にその高温部品の壁面を冷却し、か
つこの水蒸気改質により生成されたガスを燃焼用燃料と
して燃焼器内へ供給するように形成したことを特徴とす
るガスタービン燃焼装置。
1. A gas turbine combustion device that burns natural gas as a fuel, wherein the combustion fuel and steam are guided to a wall surface of a high-temperature component of a combustor, and the fuel from the high-temperature component is used to reform the fuel into steam. A gas turbine combustion device characterized in that the wall surface of the high-temperature component is cooled at the same time, and the gas generated by the steam reforming is supplied into a combustor as fuel for combustion.
【請求項2】 炭化水素あるいはアルコールを燃料とし
て燃焼器ライナー内へ噴射供給され燃焼するガスタービ
ン燃焼装置において、 前記燃焼用燃料を燃焼器のライナー外壁面に導き、燃焼
器からの熱によって燃料を熱分解すると同時に燃焼器ラ
イナーの壁面を冷却し、かつこの熱分解により生成され
たガスを燃焼用燃料として燃焼器内へ供給するように形
成したことを特徴とするガスタービン燃焼装置。
2. A gas turbine combustion device in which hydrocarbons or alcohols are injected and supplied into a combustor liner as fuel and burned, wherein the combustion fuel is guided to an outer wall surface of a liner of the combustor, and the fuel is combusted by heat from the combustor. A gas turbine combustion device characterized in that the wall surface of a combustor liner is cooled at the same time as the thermal decomposition, and the gas generated by the thermal decomposition is supplied into the combustor as fuel for combustion.
【請求項3】 炭化水素あるいはアルコールを燃料と
し、この燃料を燃料噴射装置から燃焼器ライナー内へ噴
射供給し燃焼するようにしたガスタービン燃焼装置にお
いて、 前記燃焼器ライナーの外壁面に、この外壁面側に沿い、
かつ前記燃料噴射装置に連通する燃料流路を設けるとと
もに、この燃料流路内に燃焼器壁面との熱交換を促進す
る熱交換手段を設け、かつ前記燃料を前記燃料流路を流
通させて燃焼器の壁面を冷却し、かつこの熱による燃料
の熱分解によって生成されたガスを燃焼用燃料として燃
焼器内へ噴射供給するように形成したことを特徴とする
ガスタービン燃焼装置。
3. A gas turbine combustion device in which a hydrocarbon or alcohol is used as fuel, and the fuel is injected from a fuel injection device into a combustor liner to burn the gas turbine. Along the wall side,
A fuel flow path communicating with the fuel injection device is provided, and a heat exchange means for promoting heat exchange with a combustor wall surface is provided in the fuel flow path, and the fuel is circulated through the fuel flow path for combustion. A gas turbine combustion apparatus characterized in that a wall surface of a vessel is cooled and a gas generated by thermal decomposition of the fuel by the heat is injected and supplied into a combustor as fuel for combustion.
【請求項4】 前記燃料が流通する流路の壁面に、燃料
の熱分解反応を促進する触媒がコーティングされてなる
請求項1,2または3記載のガスタービン燃焼装置。
4. The gas turbine combustion device according to claim 1, wherein a wall surface of the flow path through which the fuel flows is coated with a catalyst that promotes a thermal decomposition reaction of the fuel.
【請求項5】 前記燃料が流通する流路内に、燃料の熱
分解反応を促進する触媒がコーティングされた波状の金
属板を1枚以上挿入してなる請求項1,2,3または4
記載のガスタービン燃焼装置。
5. The fuel cell according to claim 1, wherein at least one corrugated metal plate coated with a catalyst for promoting a thermal decomposition reaction of the fuel is inserted into the flow path through which the fuel flows.
A gas turbine combustion device as described in the claims.
【請求項6】 炭化水素あるいはアルコールを燃料とし
て燃焼するガスタービン燃焼装置において、 前記燃料に水蒸気を混合させるとともに、この混合気を
燃焼器外壁面に導き、燃焼器からの熱によって燃料を水
蒸気改質すると同時に燃焼器壁面を冷却し、かつ水蒸気
改質により生成された水素、一酸化炭素を主成分とする
ガスを燃焼用燃料として燃焼器内へ供給するように形成
したことを特徴とするガスタービン燃焼装置。
6. A gas turbine combustion device for burning hydrocarbons or alcohols as fuel, wherein the fuel is mixed with steam, the mixture is guided to an outer wall surface of the combustor, and heat from the combustor converts the fuel into steam. The gas is characterized by cooling the wall of the combustor at the same time as cooling, and supplying the gas mainly composed of hydrogen and carbon monoxide produced by steam reforming to the combustor as a fuel for combustion. Turbine combustion equipment.
【請求項7】 前記混合気が導かれる燃焼器外壁面の燃
料流路内に、燃料の水蒸気改質反応を促進する触媒をコ
ーティングしてなる請求項6記載のガスタービン燃焼装
置。
7. The gas turbine combustion apparatus according to claim 6, wherein a catalyst that promotes a steam reforming reaction of the fuel is coated in a fuel passage on an outer wall surface of the combustor to which the air-fuel mixture is guided.
【請求項8】 前記混合気が導かれる燃焼器外壁面の燃
料流路内に、燃料の水蒸気改質反応を促進する触媒がコ
ーティングされた波状の金属板を1枚以上挿入してなる
請求項6,7または8記載のガスタービン燃焼装置。
8. A corrugated metal plate coated with a catalyst for promoting a steam reforming reaction of fuel is inserted in a fuel flow path on an outer wall surface of the combustor to which the air-fuel mixture is guided. 9. The gas turbine combustion device according to 6, 7, or 8.
【請求項9】 前記燃料が導かれる燃焼器の外壁の流路
に、直線状あるいは螺旋状に形成された複数のフィンを
設けてなる請求項1から8いずれかの項に記載のガスタ
ービン燃焼装置。
9. The gas turbine combustion according to claim 1, wherein a plurality of fins formed linearly or spirally are provided in a flow path on an outer wall of the combustor through which the fuel is guided. apparatus.
【請求項10】 請求項1から9いずれかの項に記載さ
れたガスタービン燃焼装置を備えてなるガスタービン装
置。
10. A gas turbine device comprising the gas turbine combustion device according to any one of claims 1 to 9.
【請求項11】 炭化水素あるいはアルコールを燃料と
して燃焼するガスタービン燃焼装置の燃料供給方法にお
いて、 前記燃料を燃焼装置に供給するに際し、燃料に水蒸気を
混合させ、かつこの水蒸気が混合された燃料を燃焼器の
高温部に導き、この高温部の熱によって前記燃料を水蒸
気改質し、かつこの水蒸気改質により生成された水素、
一酸化炭素を主成分とするガスを燃焼器内へ供給し燃焼
させるようにしたことを特徴とするガスタービン燃焼装
置の燃料供給方法。
11. A fuel supply method for a gas turbine combustion device that burns hydrocarbons or alcohols as fuel, wherein the fuel is mixed with steam when the fuel is supplied to the combustion device. Leading to a high temperature portion of the combustor, steam reforming the fuel by the heat of the high temperature portion, and hydrogen generated by the steam reforming,
A fuel supply method for a gas turbine combustion device, wherein a gas containing carbon monoxide as a main component is supplied into a combustor and burned.
【請求項12】 炭化水素あるいはアルコールを燃料と
して燃焼するガスタービン燃焼装置の燃料供給方法にお
いて、 前記燃料を燃焼装置に供給するに際し、前記燃料を燃焼
器の外壁面に導き、燃焼器からの熱によってこの燃料を
熱分解すると同時に燃焼器の壁面を冷却し、かつこの熱
分解により生成したガスを燃料として燃焼器内へ供給し
燃焼させるようにしたことを特徴とするガスタービン燃
焼装置の燃料供給方法。
12. A fuel supply method for a gas turbine combustion device that burns a hydrocarbon or an alcohol as a fuel, wherein the fuel is supplied to a combustion device, the fuel is guided to an outer wall surface of the combustor, and the heat from the combustor is The fuel supply of the gas turbine combustion device is characterized in that the fuel is thermally decomposed and the wall of the combustor is cooled at the same time, and the gas generated by the thermal decomposition is supplied as fuel to the combustor and burned. Method.
【請求項13】 燃料、あるいは燃料と水蒸気が燃焼器
を冷却した際に反応して生成したガスを空気と予混合
し、燃料を噴射する装置に供給してなる請求項11また
は12記載のガスタービン燃焼装置の燃料供給方法。
13. The gas according to claim 11, wherein a gas produced by reacting the fuel or the fuel and the steam when the combustor is cooled is premixed with air and supplied to an apparatus for injecting the fuel. A fuel supply method for a turbine combustion device.
【請求項14】 燃料、あるいは燃料と水蒸気が各燃焼
器を冷却した際に反応して生成したガスを、燃焼器の冷
却に用いなかった同種、あるいは別種の燃料および空気
を予混合して燃料を噴射する装置に供給してなる請求項
11または12記載のガスタービン燃焼装置の燃料供給
方法。
14. A fuel or a gas produced by reacting fuel and water vapor when cooling each combustor, and premixing the same or another kind of fuel and air not used for cooling the combustor with the fuel. The fuel supply method for a gas turbine combustion device according to claim 11, wherein the fuel is supplied to a device that injects fuel.
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WO1998048161A1 (en) * 1997-04-21 1998-10-29 Siemens Aktiengesellschaft Method for operating a gas turbine and gas turbine operating by this method
JP2017180266A (en) * 2016-03-30 2017-10-05 株式会社Ihi Combustor and gas turbine
CN113776087A (en) * 2021-09-09 2021-12-10 清华大学 Ammonia fuel pre-decomposition-regeneration cooling combustion chamber, gas turbine and operation method
CN115949973A (en) * 2023-01-09 2023-04-11 哈尔滨工程大学 Flame tube for liquid ammonia high-temperature gasification cracking

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998048161A1 (en) * 1997-04-21 1998-10-29 Siemens Aktiengesellschaft Method for operating a gas turbine and gas turbine operating by this method
JP2017180266A (en) * 2016-03-30 2017-10-05 株式会社Ihi Combustor and gas turbine
CN113776087A (en) * 2021-09-09 2021-12-10 清华大学 Ammonia fuel pre-decomposition-regeneration cooling combustion chamber, gas turbine and operation method
CN113776087B (en) * 2021-09-09 2022-06-24 清华大学 Ammonia fuel pre-decomposition-regeneration cooling combustion chamber, gas turbine and operation method
CN115949973A (en) * 2023-01-09 2023-04-11 哈尔滨工程大学 Flame tube for liquid ammonia high-temperature gasification cracking
CN115949973B (en) * 2023-01-09 2024-02-06 哈尔滨工程大学 Flame tube for high-temperature gasification and pyrolysis of liquid ammonia

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