JPS603422A - 触媒燃焼装置 - Google Patents

触媒燃焼装置

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JPS603422A
JPS603422A JP58110899A JP11089983A JPS603422A JP S603422 A JPS603422 A JP S603422A JP 58110899 A JP58110899 A JP 58110899A JP 11089983 A JP11089983 A JP 11089983A JP S603422 A JPS603422 A JP S603422A
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catalytic
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combustion
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Hiroshi Inoue
洋 井上
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、触媒燃焼装置に係り、特にガスタービン用燃
焼器に好適な触媒燃焼装置に関するものである。
〔発明の背景〕
まず、従来のガスタービン用燃焼器を第1図を用いて説
明する。
第1図は、従来のガスタービン用燃焼器の略示断面図で
あり、図中の矢印は流体の流れを示すものである。
図において、従来の燃焼器は、ケーシングIA内に燃焼
室2人を形成するライナー3と、燃料10を噴出する燃
料ノズル5A及び燃焼用空気4に旋回ケ与えるスワラ−
6を設置した構成となっており、圧縮機(図示しない)
から送られてくる燃焼用空気4と燃料ノズル5Aから噴
出する燃料10が燃焼室2人内で高温の火炎7を形成し
、燃焼ガス9として排出されるようになっていた。この
ような燃焼器では、普通i o o ppm以上の窒素
酸化物が排出されてしまい、環境汚染防止の立場から好
ましくなかった。一般に、火炎温度が低ければ低いほど
窒素酸化物の排出量が少なくなることがわかっているた
め、火炎温度を下げるような操作全行い、ある程度排出
量を低くすることはできるが、火炎温度を下げることに
より、逆に燃焼効率が低下してしまうため、このような
形式の燃焼器では、窒素酸化物排出量の低減には限朋が
ある。そこで、窒素酸化物の排出量が数ppm程度と非
常に低く、かつ燃焼効率も十分に高く保てる燃焼方式と
しで、表面触媒反応を利用した触媒燃焼器が提案され研
究開発が進められている。触媒燃焼器実現の一つの課題
として空気の予熱の問題がある。以下に触媒燃焼器の一
例をあげて説明する。
第2図は、ガスタービン用触媒燃焼器の略示断面図であ
り、図中の矢印は流体の流れを示すものである。
図において、1はケーシング、12は混合室、11は触
媒層、13は予熱バーナである。
燃焼用空気4と、燃料ノズル5から噴出される燃料10
とは、混合室12で十分に混合され、この混合気8は触
媒層11へ流入する。触媒層11は、稿状をなすセラミ
ックス担体に貴金属系の酸化触媒を担持させたものが一
般的で、この層へ流入した混合気8は、触媒表面で酸化
反応して発熱し、燃焼ガスとなって流通する。
ところが、ここで発生する表面触媒反応の反応速度は、
流入する混合気8の温度に依存することが知られており
、燃料の種類、触媒の種類等によって決まる着火温度以
上でないと表面触媒反応は十分に活性化しない。この着
火温度は、炭化水素気体燃料で貴金属系触媒の場合、4
00C〜500C8度であり、触媒燃焼器を実現するた
めには、混合気8f:この温度まで予熱する伺らかの手
段が必要となる。このため、図のように混合室12の上
流にガンタイプの予熱バーナ13を設け、この燃焼熱で
燃焼用空気4を予熱するようにしている。燃110’i
調節して予熱バーナ13の燃焼量を適切に設定すれば、
燃焼用空気4を適度に予熱することができ、触媒層11
における触媒燃焼が可能となる。しかし、予熱バーす1
3によって生成される窒素酸化物がそのまま排出され、
この排出量がかなシ大きいため、本形式の触媒燃焼器を
用いるメリットが半減されるという欠点があった。
そこで、その改良技術の一例を第3図に示す。
第3図は、触媒燃焼器の他の従来例の略示断面図であシ
、さきの第2図と同符号のものは同等部であるから、そ
の説明を省略する。また、図中の矢印は流体の流れを示
すものである。
第3図の触媒燃焼器は、さきの第2図に示した例のもの
に空気予熱用熱交換器15を追加したものである。触媒
層11から流出した燃焼ガス9を、ダクト14を通して
、触媒燃焼器の燃焼用空気流入側に導き、圧縮機から送
られてくる燃焼用空気4を予熱するものである。この例
の場合は、起動時のみ予熱バーナ13を燃焼させ、いっ
たん触媒燃焼が開始されると、燃焼用空気4は燃焼ガス
9と熱交換して予熱されるため、予熱バーナ13の燃焼
を止めることができる。したがって予熱バーナ13によ
る窒素酸化物の排出は起動時のみで、その後は本来の窒
素酸化物排出量の低い触媒燃焼が可能となる。しかし、
この例では、予熱用に大きな熱交換器15を必要とし、
圧損失も増大するという欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、従来技術の問題点を解決し、窒素酸化
物の排出量が非常に少なく、かつ、燃焼効率の高い触媒
燃焼装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の構成は、燃焼用空気と燃料とを混合する混合室
と、前記燃焼用空気と燃料との混合気を酸化反応させる
触媒層と、前記燃焼用空気を予熱する予熱手段とを、〜
備えた触媒燃焼装置において、#、状をなす上流側流路
と稿状をなす下流側流路とを互いに交叉するように積層
したものである。
なお付記すれば、本発明は、触媒燃焼の着火温度が、混
合気の温度というより触媒そのものの温度灸件であると
の考え方に基づき案出されたものである。すなわち、触
媒層に流入する混合気温度が低くても、触媒そのものの
温度が十分に高い温度に維持されていれば、触媒反応が
起こり触媒燃焼が持続される。つまり、燃焼ガスの熱を
直接触媒担体に伝え、触媒担体そのものの熱伝導により
触媒の温度を触媒反応が活性化する温度以上に保てるよ
うに構成したものである。
〔発明の実施例〕 □ 以下、本発明の一実施例を第4.5.6図を用いて説明
する。
第4図は、本発明の一実施例にもとづく触媒燃焼装置の
千面略示断面図で、矢印は流体の流れを示す。第5図は
、その触媒層の斜視図で、矢印は流体の流れを示す。第
6図は、その触媒層の流路の拡大図で、(a)は正面図
、(b)は側面図である。
第4図の触媒燃焼装置は、さきの第2図に可した従来技
術に対し触媒層を改良したもので、図中、第2図と同一
符号のものは、同等部分である。
触媒層20は、棧状をなす上流側流路21と、賞状をな
す下流側流路22とを互いに直交するように積み重ねた
積層構造になっている。第5,6図の例では、稿状tな
す上流側流路21は、多数の断面四角形の升目群を横に
1段に並べ良形状であり、1状をなす下流側流路22は
、多数の断面四角形の升目群を横に2段に並べた形状の
ものになっている。これら流路群は、セラミックス担体
に貴金属系の酸化触媒を担持させたものである。
圧縮機(図示しない)から送られてきた燃焼用空気4は
、ケーシング1に流入し、燃料ノズル5から噴出した燃
料10と混合室12で混合され混合気8となって触媒層
20に流入する。混合気8は、触媒層20の直交する流
路群の一方である上流側流路群21を通過したのち、ダ
クト16を経て再度触媒層20へ流入し、直交する流路
群の他力である下流側流路22を通過しノヒのち燃焼ガ
ス9として排出される。
次に、本実施例の触媒燃焼装置の作用、効果について説
明する。
起動時は、ガンタイプの予熱バーナー3を点火して燃焼
用空気4′?f:予熱し、触媒層20へ流入する混合気
8の温度を触媒燃焼の着火温度より高くする。混合気8
は、触媒層20の流路21.22全通過する間に触媒表
面で反応し、燃焼ガスとなって排出される。いったん触
媒反応が開始されると、上流側流路21へ流入する混合
気8の温度が触媒着火温度よシ低くなった場合にも、下
流側流路22での反応熱が触媒担体を通じて上流側流路
21の触媒を加熱し、上流側流路21の表面の触 ・1
媒は着火温度以上に保たれ、触媒燃焼が持続される。し
たがって、触媒燃焼開始後は予熱バーナ13の燃焼を停
止しても触媒燃焼が有効に維持される。このように、い
ったん触媒燃焼を開始すると混合気の予熱が不要となる
ため、予熱バーナ13を停止でき、窒素酸化物の排出量
の極めて少ない触媒燃焼装置が実現できる。また、触媒
担体そのものが熱交換器を兼ねているため、空気予熱用
の熱交換器が不要であり、装置全体をコンパクトに構成
できる。さらに、触媒担体そのものの熱伝導を利用して
触媒を直接加熱するため、熱交換量は小さくてよぐ、圧
力損失の点でも有利であ、p1ガスタービン用燃焼器と
して優れた触媒燃焼器を提供することができる。
上流側流路21と下流側流路22の形状は、必ずしも第
5,6図の実施例に限定されるものではない。機状の流
路に設けた升目の部分などの形状は、同等機能を所期し
うる範囲で、さまざまに変形が考えられるものである。
第5,6図の実施例では、上流側流路21は横に1段の
升目群をもった機状、下流側流路22は横に2段の升目
群をもった機状となっている。これは、下流側流路22
での酸化反応面積を大にし、反応熱の保存を十分にして
、反応熱を触媒担体を通じて上流側流路21へ熱伝導す
るのに効果的にしたものである。
また、本実施例では、前記のように上流側流路21と下
流側流路22とで形状が異るが、本発明は必ずしもこれ
に限定されるものではなく、上流側流路21と下流側流
路とを同形状の1段の升目群をもった機状としてもよい
。その場合は、熱伝導効果は多少劣るとしても、触媒層
20の製作上若しく生産性がよいという効果がある。
なお、前記の実施例では、ガスタービビ用触媒燃焼器の
例を説明したが、本発明は、ガスタービンのみに限らず
、同等の効果を期待できる製品の範囲で汎用的なもので
ある。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明によれば、窒素酸化物の排、
出が非常に少なく、かつ、燃焼効率の高い触媒燃焼装置
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来のガスタービン用燃焼器の略示断面図、
第2図は、従来のガスタービン用触媒燃焼器の略示断面
図、第3図は、触媒燃焼器の他の従来例の略示断面図、
第4図は、本発明の一実施例にもとづく触媒燃焼装置の
平面略示断面図、第5図は、その融媒層の斜視図、第6
図は、その触媒層の流路の拡大図で、(a)は正面図、
(b)は側面図である。 4・・・燃焼用空気、8・・・混合気、10・・・燃料
、12・・・混合室、13・・・予熱バーナ、20・・
・触媒層、21−−・・上流側流路、22・・・下流側
流路。 代理人 弁理士 高橋明夫 【1図 箭 3 図 荀 4 図 し7 fJ 5 口 1j 乙 a 倣)(b)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、燃焼用空気と燃料とを混合する混合室と、前記燃焼
    用空気と燃料との混合気を酸化反応させる触媒層と、前
    記燃焼用空気を予熱する予熱手段とを備えた触媒燃焼装
    置において、1状をなす上流側流路と、1状をなす下流
    側流路とを互いに交叉するように積層して、熱伝導可能
    な触媒層を構成したことを特徴とする触媒燃焼装置。
JP58110899A 1983-06-22 1983-06-22 触媒燃焼装置 Pending JPS603422A (ja)

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JP58110899A JPS603422A (ja) 1983-06-22 1983-06-22 触媒燃焼装置

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0889289A2 (de) * 1997-06-30 1999-01-07 Abb Research Ltd. Gasturbinenaufbau
JP2012523373A (ja) * 2009-04-17 2012-10-04 ホナムペトロケミカルコーポレーション 可燃性不純物が混在する排出ガスから二酸化炭素を回収するための二酸化炭素の高純度化装置、及びこれを用いた高純度の二酸化炭素を回収する方法
EP2597280A3 (de) * 2011-11-23 2014-03-12 MAN Truck & Bus AG Wärmetauscher sowie Anordnung eines Wärmetauschers in einem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine
CN105921015A (zh) * 2016-07-04 2016-09-07 青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司 脱硝反应器的吹灰系统

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0889289A2 (de) * 1997-06-30 1999-01-07 Abb Research Ltd. Gasturbinenaufbau
EP0889289A3 (de) * 1997-06-30 2000-07-12 Abb Research Ltd. Gasturbinenaufbau
US6202402B1 (en) 1997-06-30 2001-03-20 Abb Research Ltd. Gas-turbine construction
JP2012523373A (ja) * 2009-04-17 2012-10-04 ホナムペトロケミカルコーポレーション 可燃性不純物が混在する排出ガスから二酸化炭素を回収するための二酸化炭素の高純度化装置、及びこれを用いた高純度の二酸化炭素を回収する方法
EP2597280A3 (de) * 2011-11-23 2014-03-12 MAN Truck & Bus AG Wärmetauscher sowie Anordnung eines Wärmetauschers in einem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine
CN105921015A (zh) * 2016-07-04 2016-09-07 青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司 脱硝反应器的吹灰系统
CN105921015B (zh) * 2016-07-04 2019-08-09 青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司 脱硝反应器的吹灰系统

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