JPS6014017A - ガスタ−ビン燃焼器 - Google Patents
ガスタ−ビン燃焼器Info
- Publication number
- JPS6014017A JPS6014017A JP12103983A JP12103983A JPS6014017A JP S6014017 A JPS6014017 A JP S6014017A JP 12103983 A JP12103983 A JP 12103983A JP 12103983 A JP12103983 A JP 12103983A JP S6014017 A JPS6014017 A JP S6014017A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- combustion
- flow
- combustor
- gas turbine
- 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
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
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、ガスタービン発電システムに使用するガスタ
ービン燃焼器に関し、更に詳しくは、燃焼時における窒
素酸化物（以下、ＮＯｘと称す）の発生量が少なく、且
つ、良好な燃焼効率を有する触媒燃焼方式のガスタービ
ン燃焼器に関する。
ービン燃焼器に関し、更に詳しくは、燃焼時における窒
素酸化物（以下、ＮＯｘと称す）の発生量が少なく、且
つ、良好な燃焼効率を有する触媒燃焼方式のガスタービ
ン燃焼器に関する。
近年、石油資源等の枯渇化に伴ない、種々の代替エネル
ギーが要求されているが、同時に、エネルギー資源の効
率的使用も要求されている。これらの要求に答えるもの
の中には、例えば、燃料と′して天然ガスを使用するガ
スタービン・スチームタービン複合サイクル発電システ
ム或いは石炭ガス化ガスタービン・スチームタービン複
合サイクル発電システムがあり、現在検討されつつある
。
ギーが要求されているが、同時に、エネルギー資源の効
率的使用も要求されている。これらの要求に答えるもの
の中には、例えば、燃料と′して天然ガスを使用するガ
スタービン・スチームタービン複合サイクル発電システ
ム或いは石炭ガス化ガスタービン・スチームタービン複
合サイクル発電システムがあり、現在検討されつつある
。
これらのガスタービン・スチームタービン４ｐ 合サイ
クル発電システムは、化石燃料を使用した従来のスチー
ムタービンによる発電システムに比較して、発電効率が
高いために、将来、その生産量の増加が予想される天然
ガスや石炭ガス化ガス等の燃料を、有効に電力に変換で
きる発電システムとして期待されている。
クル発電システムは、化石燃料を使用した従来のスチー
ムタービンによる発電システムに比較して、発電効率が
高いために、将来、その生産量の増加が予想される天然
ガスや石炭ガス化ガス等の燃料を、有効に電力に変換で
きる発電システムとして期待されている。
ガスタービン発電システムに使用されているガスタービ
ン燃焼器では、従来よシ、燃料と空気の混合物を、スノ
ｊ−クグラグ等を用いて着火して均−系の燃焼を行なっ
ている。このような燃焼器の一例を第１図に示す。第１
図の燃焼器においては、燃料ノズル１から噴射された燃
料が、燃焼用空気３と混合され、ス／ＩＰ−クシラグ２
にょシ着火されて燃焼するものである。そして、燃焼し
た気体すなわち燃焼ガスには、冷却空気４及び希釈空気
５が加えられて、所定のタービン入口温度まで冷却・希
釈された後、タービンノズル６からガスタービン内に噴
射される。８はスワラ−である。このような従来の燃焼
器における重大な問題点の一つは、燃料の燃焼時に多量
のＮＯｘカスが生成して環境汚染等を引き起こすことで
ある。
ン燃焼器では、従来よシ、燃料と空気の混合物を、スノ
ｊ−クグラグ等を用いて着火して均−系の燃焼を行なっ
ている。このような燃焼器の一例を第１図に示す。第１
図の燃焼器においては、燃料ノズル１から噴射された燃
料が、燃焼用空気３と混合され、ス／ＩＰ−クシラグ２
にょシ着火されて燃焼するものである。そして、燃焼し
た気体すなわち燃焼ガスには、冷却空気４及び希釈空気
５が加えられて、所定のタービン入口温度まで冷却・希
釈された後、タービンノズル６からガスタービン内に噴
射される。８はスワラ−である。このような従来の燃焼
器における重大な問題点の一つは、燃料の燃焼時に多量
のＮＯｘカスが生成して環境汚染等を引き起こすことで
ある。
上記したＮＯｘが生成する理由は、燃料の燃焼時におい
て、燃焼器内には部分的に２０００℃を超える高温部が
存在するということにある。
て、燃焼器内には部分的に２０００℃を超える高温部が
存在するということにある。
このようなガスタービン燃焼器の問題点を解決するため
に、種々の燃焼方式が検討されている。
に、種々の燃焼方式が検討されている。
最近、同相触媒を用いた不均一系燃焼方式（以下、触媒
燃焼方式と称す）が提案されている。この触媒燃焼方式
は、触媒を用いて燃料と空気の混合気体を燃焼せしめる
ものである。この方式によれば、比較的低温で燃焼を開
始させることができ、冷却用空気を必要とせず、燃焼用
空気が増加するために、最高温度が低くなシ、従って、
発生するＮＯｘ景を極めて少なくすることが可能である
。又、タービン入口温度も従来のものと変わシなく、燃
゛料を完全燃焼させるととができる。
燃焼方式と称す）が提案されている。この触媒燃焼方式
は、触媒を用いて燃料と空気の混合気体を燃焼せしめる
ものである。この方式によれば、比較的低温で燃焼を開
始させることができ、冷却用空気を必要とせず、燃焼用
空気が増加するために、最高温度が低くなシ、従って、
発生するＮＯｘ景を極めて少なくすることが可能である
。又、タービン入口温度も従来のものと変わシなく、燃
゛料を完全燃焼させるととができる。
第２図は、触媒燃焼方式に用いる燃焼器の１例の概念図
である。図中の数字はそれぞれ第１図と同じ要素を表わ
す。この燃焼器は触媒充填部７を備えることが構造上の
特徴である。触媒充填部７には、通常、ハニカム構造の
燃焼触媒が充填されていて、ここで燃料と空気の混合気
体が燃焼させられる。
である。図中の数字はそれぞれ第１図と同じ要素を表わ
す。この燃焼器は触媒充填部７を備えることが構造上の
特徴である。触媒充填部７には、通常、ハニカム構造の
燃焼触媒が充填されていて、ここで燃料と空気の混合気
体が燃焼させられる。
しかしながら、この方式の場合も次のような欠点が存在
する。すなわち、第１に、触媒充填部でガスの圧力損失
があること、とシわけ燃料を完全燃焼させるためには、
この触媒長を長くすることが必要になるが、それはガス
の圧力損失を一層大たらしめることである。第２にはタ
ービンの入口温度が高い場合、触媒充填部内で燃料を完
全燃焼させると、発生する高温によって触媒が劣化して
その耐久性を減することである。したがって、従来構造
の燃焼器は、高温のガスタービンに適用することか困難
でかつ効率が悪いという欠点があった。
する。すなわち、第１に、触媒充填部でガスの圧力損失
があること、とシわけ燃料を完全燃焼させるためには、
この触媒長を長くすることが必要になるが、それはガス
の圧力損失を一層大たらしめることである。第２にはタ
ービンの入口温度が高い場合、触媒充填部内で燃料を完
全燃焼させると、発生する高温によって触媒が劣化して
その耐久性を減することである。したがって、従来構造
の燃焼器は、高温のガスタービンに適用することか困難
でかつ効率が悪いという欠点があった。
本発明は、ガスの圧力損失が小さく燃焼効率も高く、高
温用のガスタービンに適用することが可能なガスタービ
ン燃焼器の提供を目的とする。
温用のガスタービンに適用することが可能なガスタービ
ン燃焼器の提供を目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた
結果、第１に触媒充填部の長さを短くすれば圧力損失は
・小さくなること、そして第２にはその場合に燃料は完
全燃焼しないがそのときの未燃燃料は触媒充填部の下流
とタービンノズルの中間位置で気相状態で燃焼させるこ
とができることを着想し、この着想に基づいて触媒充填
部の下流域の構造を検討して本発明の燃焼器を開発する
に至った。すなわち、本発明のガスタービン燃焼器は、
触媒燃焼方式によシ燃料を燃焼させるガスタービン燃焼
器において、触媒充填部の下流に、燃焼ガスが部分的に
逆流する領域又は燃焼ガスの平均流速が部分的に遅滞す
る領域を設けたことを特徴とする。
結果、第１に触媒充填部の長さを短くすれば圧力損失は
・小さくなること、そして第２にはその場合に燃料は完
全燃焼しないがそのときの未燃燃料は触媒充填部の下流
とタービンノズルの中間位置で気相状態で燃焼させるこ
とができることを着想し、この着想に基づいて触媒充填
部の下流域の構造を検討して本発明の燃焼器を開発する
に至った。すなわち、本発明のガスタービン燃焼器は、
触媒燃焼方式によシ燃料を燃焼させるガスタービン燃焼
器において、触媒充填部の下流に、燃焼ガスが部分的に
逆流する領域又は燃焼ガスの平均流速が部分的に遅滞す
る領域を設けたことを特徴とする。
本発明の燃焼器の１つの構造例を第３図に示す。
図で、数字１〜８は第２図と同じ要素を表わす。
９は、燃焼ガスの流出管１０の内壁にじゃま板状に突出
して配設された構造物である。この構造物９は触媒充填
部７から流出した燃焼ガスの円滑な流れを妨害する。そ
して、流出管１０の内壁側を流れる燃焼ガスは一部構造
物９の内側に廻シこんで逆流又はその平均流速を遅滞せ
しめられる。
して配設された構造物である。この構造物９は触媒充填
部７から流出した燃焼ガスの円滑な流れを妨害する。そ
して、流出管１０の内壁側を流れる燃焼ガスは一部構造
物９の内側に廻シこんで逆流又はその平均流速を遅滞せ
しめられる。
このような領域では、流速が火炎の伝播速度よシ遅くな
るため、燃焼ガス中の未燃燃料が燃焼して火炎が形成さ
れる。そしてこの領域を中心にして触媒充填部７の下流
での気相燃焼が高効率で生起することになる。
るため、燃焼ガス中の未燃燃料が燃焼して火炎が形成さ
れる。そしてこの領域を中心にして触媒充填部７の下流
での気相燃焼が高効率で生起することになる。
このような領域は、第３図に示した例に限られるもので
はなく、第４図〜第６図に模式的に示した触媒充填部下
流の構造例によっても可能である。
はなく、第４図〜第６図に模式的に示した触媒充填部下
流の構造例によっても可能である。
すなわち、第４図は、燃焼ガスの流れの中に複数本の枝
付き樹のような構造物９を配設したものである。ガスの
流れは図中の矢印のように枝を廻シこんで逆流又は遅滞
域を構成する。第５図は、ガス流出管が触媒充填部７の
断面形状よυ大きい断面の構造物９で構成したものであ
シ、第６図は、触媒充填部７の下流を三角屋根形状の構
造物９で構成した例である。これらは、いずれも、ガス
の流れを乱し、図中の矢印で示したような逆流又は遅滞
域を形成する。
付き樹のような構造物９を配設したものである。ガスの
流れは図中の矢印のように枝を廻シこんで逆流又は遅滞
域を構成する。第５図は、ガス流出管が触媒充填部７の
断面形状よυ大きい断面の構造物９で構成したものであ
シ、第６図は、触媒充填部７の下流を三角屋根形状の構
造物９で構成した例である。これらは、いずれも、ガス
の流れを乱し、図中の矢印で示したような逆流又は遅滞
域を形成する。
第５図（従来例）、第６図（本発明）に模式図として示
した模擬燃焼器を用いて以下の実験を行なった。触媒充
填部７には直径１００咽の貴金属ハニカム触媒楢造体を
用いた。触媒長は従来例で１５ ｃｍ 、本発明で１０
ｍであった。上流から天然ガスと空気の混合気体を５０
０℃として３０ｍ／ｓｅａの流速で流し、充填部７の下
流２０ｃｒｎの位置から燃焼ガスをサンプリングした。
した模擬燃焼器を用いて以下の実験を行なった。触媒充
填部７には直径１００咽の貴金属ハニカム触媒楢造体を
用いた。触媒長は従来例で１５ ｃｍ 、本発明で１０
ｍであった。上流から天然ガスと空気の混合気体を５０
０℃として３０ｍ／ｓｅａの流速で流し、充填部７の下
流２０ｃｒｎの位置から燃焼ガスをサンプリングした。
実験条件を変えたときの結果を表に示した。
以上の説明で明らかなように、本発明の燃焼器は従来構
造のものに比べて、圧力損失が小さく、燃焼効率が高り
、シかもほぼタービン入口温度に等しい断熱火炎温度が
高い場合にも充分対応することができる。しかも、未燃
燃料の気相燃焼が起こる部分、すなわち触媒充填部の下
流には触媒が存在しないので触媒の劣化を虞れることな
くＮＯｘ生成が増加し始める１５００〜１６００℃にま
で温度をあげる（燃料／空気比を増加させる）が可能と
なシ、高温のガスタービンにも適用することができる。
造のものに比べて、圧力損失が小さく、燃焼効率が高り
、シかもほぼタービン入口温度に等しい断熱火炎温度が
高い場合にも充分対応することができる。しかも、未燃
燃料の気相燃焼が起こる部分、すなわち触媒充填部の下
流には触媒が存在しないので触媒の劣化を虞れることな
くＮＯｘ生成が増加し始める１５００〜１６００℃にま
で温度をあげる（燃料／空気比を増加させる）が可能と
なシ、高温のガスタービンにも適用することができる。
第１図は通常のがスタービン燃焼器の概念図、第２図は
触媒燃焼方式のガスタービン燃焼器の概念図、第３図は
本発明燃焼器の１例の概念図である。第４図〜第６図は
いずれも本発明燃焼器の構造例を示す模式図、第７図及
び第８図は実施例の模擬実験に用いた燃焼器の模式図で
、第７図は従来例、第８図は本発明である。 １・・・燃料ノズル、２・・・スノぐ−フグラグ、３・
・・燃焼用空気、４・・・冷却用空気、５・・・希釈用
空気、６・・・タービンノズル、７・・・触媒充填部、
８・・・スワラ−１９・・・逆流又は遅滞域形成用の構
造物、１ｏ・・・燃焼ガス流出管。 第１Ｌ１ 第２ 皿 第３図 第４ １５’ｉ 第５１ンで１ ：、ニー、 ６！ヌ１ 第７ Ｉ’ｌ。
触媒燃焼方式のガスタービン燃焼器の概念図、第３図は
本発明燃焼器の１例の概念図である。第４図〜第６図は
いずれも本発明燃焼器の構造例を示す模式図、第７図及
び第８図は実施例の模擬実験に用いた燃焼器の模式図で
、第７図は従来例、第８図は本発明である。 １・・・燃料ノズル、２・・・スノぐ−フグラグ、３・
・・燃焼用空気、４・・・冷却用空気、５・・・希釈用
空気、６・・・タービンノズル、７・・・触媒充填部、
８・・・スワラ−１９・・・逆流又は遅滞域形成用の構
造物、１ｏ・・・燃焼ガス流出管。 第１Ｌ１ 第２ 皿 第３図 第４ １５’ｉ 第５１ンで１ ：、ニー、 ６！ヌ１ 第７ Ｉ’ｌ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 触媒燃焼方式によυ燃料を燃焼させるガスタービン燃焼
器において、 触媒充填部の下流に、燃焼ガスが部分的に逆流する領域
又は燃焼ガスの平均流速が部分的に遅滞する領域を設け
たことを特徴とするガスタービン燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12103983A JPS6014017A (ja) | 1983-07-05 | 1983-07-05 | ガスタ−ビン燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12103983A JPS6014017A (ja) | 1983-07-05 | 1983-07-05 | ガスタ−ビン燃焼器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6014017A true JPS6014017A (ja) | 1985-01-24 |
Family
ID=14801301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12103983A Pending JPS6014017A (ja) | 1983-07-05 | 1983-07-05 | ガスタ−ビン燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6014017A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4685882A (en) * | 1985-09-09 | 1987-08-11 | Coen Company, Inc. | Pulverized fuel slurry burner and method of operating same |
| US4726761A (en) * | 1985-09-09 | 1988-02-23 | Coen Company, Inc. | Method and apparatus for introducing combustion air into a combustion chamber |
| WO1997009524A1 (fr) * | 1995-09-08 | 1997-03-13 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Moteur de type turbine a gaz |
| JP2015533412A (ja) * | 2012-10-24 | 2015-11-24 | アルストム テクノロジー リミテッドＡＬＳＴＯＭ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｔｄ | 希釈ガス混合器を備えた２段燃焼 |
-
1983
- 1983-07-05 JP JP12103983A patent/JPS6014017A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4685882A (en) * | 1985-09-09 | 1987-08-11 | Coen Company, Inc. | Pulverized fuel slurry burner and method of operating same |
| US4726761A (en) * | 1985-09-09 | 1988-02-23 | Coen Company, Inc. | Method and apparatus for introducing combustion air into a combustion chamber |
| WO1997009524A1 (fr) * | 1995-09-08 | 1997-03-13 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Moteur de type turbine a gaz |
| JP2015533412A (ja) * | 2012-10-24 | 2015-11-24 | アルストム テクノロジー リミテッドＡＬＳＴＯＭ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｔｄ | 希釈ガス混合器を備えた２段燃焼 |
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