JPS63163716A - 触媒燃焼器 - Google Patents
触媒燃焼器Info
- Publication number
- JPS63163716A JPS63163716A JP61308479A JP30847986A JPS63163716A JP S63163716 A JPS63163716 A JP S63163716A JP 61308479 A JP61308479 A JP 61308479A JP 30847986 A JP30847986 A JP 30847986A JP S63163716 A JPS63163716 A JP S63163716A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- catalyst
- fuel
- combustion
- combustion gas
- bypass valve
- 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
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はガスタービンの燃焼器において低ＮＯｘ：〔従
来の発明〕 ニー ガスタービンを対象とした触媒燃焼器は、例えば、特開
昭６０−４２２９０号公報に示されるように、第一次燃
焼ガスに第二次燃料を投入し、この混合ガス全てを触媒
に流通させるものがある。
来の発明〕 ニー ガスタービンを対象とした触媒燃焼器は、例えば、特開
昭６０−４２２９０号公報に示されるように、第一次燃
焼ガスに第二次燃料を投入し、この混合ガス全てを触媒
に流通させるものがある。
また、ＡＳＭＥ Ｐａｐｅｒ ８２−ＧＴ−５８には
この燃焼器に空気の流量調整を追加したものが紹介され
ており、第５図に概略を示す。図において、起動時には
一次燃焼ライナ１に一次燃料ＦＬが投入され、所定の負
荷でＦｓを減じて、二次燃料Ｆｚを投入し、Ｆ２は一次
燃焼ガスと予混合して触媒２に達して燃焼する。触媒で
の安定燃焼を達成するには、空気量に対して所定量以上
の燃料が必要であるため、Ｆ２投入は高負荷とする。低
負荷での投入が必要な場合には、低負荷ではバイパス弁
５を開き、触媒を流通する空気量を少くする。
この燃焼器に空気の流量調整を追加したものが紹介され
ており、第５図に概略を示す。図において、起動時には
一次燃焼ライナ１に一次燃料ＦＬが投入され、所定の負
荷でＦｓを減じて、二次燃料Ｆｚを投入し、Ｆ２は一次
燃焼ガスと予混合して触媒２に達して燃焼する。触媒で
の安定燃焼を達成するには、空気量に対して所定量以上
の燃料が必要であるため、Ｆ２投入は高負荷とする。低
負荷での投入が必要な場合には、低負荷ではバイパス弁
５を開き、触媒を流通する空気量を少くする。
燃焼融媒の機能は燃料と空気の混合気が希薄、低温状態
でも燃焼可能にするもので火炎の温度が材としてセラミ
ックスを用いている。セラミックスは脆性のため急激な
温度変化に対して信頼性が低い。
でも燃焼可能にするもので火炎の温度が材としてセラミ
ックスを用いている。セラミックスは脆性のため急激な
温度変化に対して信頼性が低い。
（２）セラミックスの耐熱性は約１３００℃程度であり
混合気の燃室比が高いと触媒出口温度が上記をオーバす
る（限界燃空比 約０．０３４）（３）触媒入口温度が
低すぎると着火しない、現有触媒では４００℃以上が必
要、一方、入口温度が高すぎると、フラッシュパックす
る。流速にもよるが５３０℃以下が必要である。
混合気の燃室比が高いと触媒出口温度が上記をオーバす
る（限界燃空比 約０．０３４）（３）触媒入口温度が
低すぎると着火しない、現有触媒では４００℃以上が必
要、一方、入口温度が高すぎると、フラッシュパックす
る。流速にもよるが５３０℃以下が必要である。
（４）触媒で高効率燃焼させるには燃空比は高いほどよ
い、流速にもよるがガスタービン燃焼器としては燃空比
約０．０２２以上は必要。
い、流速にもよるがガスタービン燃焼器としては燃空比
約０．０２２以上は必要。
以上の観点から前記の従来技術を検討する。
第４図にガスタービンの運転データの一例を示す１曲線
ＡＩＪが圧縮機出口空気温度であり、これに燃料が曲線
ＡＱＲ５投入されて、燃焼器出口温度ＡＢＣＤＥを生じ
る。
ＡＩＪが圧縮機出口空気温度であり、これに燃料が曲線
ＡＱＲ５投入されて、燃焼器出口温度ＡＢＣＤＥを生じ
る。
■ 従来技術で触媒安定燃空比０．０２２ とし、空
気流量１５７ｋｇ／ｓとすれば燃料必要量は３．４ｋｇ
／ｓとなり、Ｆ２燃料投入負荷は５５〜６０％を要する
。ガスタービンの運用は１通常、２５％以上が要求され
ているので大巾な運用制限となる問題点がある。
気流量１５７ｋｇ／ｓとすれば燃料必要量は３．４ｋｇ
／ｓとなり、Ｆ２燃料投入負荷は５５〜６０％を要する
。ガスタービンの運用は１通常、２５％以上が要求され
ているので大巾な運用制限となる問題点がある。
■ Ｆ２投入負荷を下げるため空気量をバイパスすると
、触媒入口温度が上昇しく約１０００℃）、Ｆ２投入時
の入口温度を４５０℃とすると急激な温度差を生じる。
、触媒入口温度が上昇しく約１０００℃）、Ｆ２投入時
の入口温度を４５０℃とすると急激な温度差を生じる。
■ また、起動着火時には約６００℃の温度？ＩＲ１！
（第４図のＡＢ）を受は触媒の信頼性を損う。
（第４図のＡＢ）を受は触媒の信頼性を損う。
本発明は前述の触媒運用上の制約を守り、ベストな燃焼
条件をたどることを目的とする。
条件をたどることを目的とする。
上記問題点は、空気量をバイパス制御するのではなく、
−火燃焼ガスをバイパス制約すること、および起動、低
負荷においては触媒をバイパスすることによって解決さ
れる。
−火燃焼ガスをバイパス制約すること、および起動、低
負荷においては触媒をバイパスすることによって解決さ
れる。
このバイパス通路は燃焼器を同心状の二層となし中心部
に設ける。
に設ける。
ガスタービン起動および低負荷ではバイパス通路を全開
とし１通常の触媒なし燃焼器と同様の運用を行う。触媒
通路は触媒の抵抗が大きいため燃焼ガスは流れない、二
次燃料投入時にはバイパス通路を部分的に急閉し、負荷
上昇と共に徐々にバイパス通路を全開に向けて調整する
。
とし１通常の触媒なし燃焼器と同様の運用を行う。触媒
通路は触媒の抵抗が大きいため燃焼ガスは流れない、二
次燃料投入時にはバイパス通路を部分的に急閉し、負荷
上昇と共に徐々にバイパス通路を全開に向けて調整する
。
第１図において燃焼器は一次燃焼ライナ１．燃焼ガス分
配室２．二次燃焼スワラ−３，予混合室４、触媒５．二
次燃焼室６．バイパス弁７より構成される。
配室２．二次燃焼スワラ−３，予混合室４、触媒５．二
次燃焼室６．バイパス弁７より構成される。
バイパス弁は燃焼器の中心にあり、第２図に示すように
ダイヤフラム型をなし、二次燃焼スワラー：３を貫通す
る駆動軸９により駆動される。
ダイヤフラム型をなし、二次燃焼スワラー：３を貫通す
る駆動軸９により駆動される。
第３図は二次燃料スワラ−を第１１！！！３のＩＩＩ
−ｍ断面より見たものでスワラ−は多数のスワラ−ベー
ン１０より構成され、スワラ−ベーンの中心には１？ｚ
燃料通路の孔があり、Ｆｚ燃料はベーン表面よりスワラ
−内に噴射される。
−ｍ断面より見たものでスワラ−は多数のスワラ−ベー
ン１０より構成され、スワラ−ベーンの中心には１？ｚ
燃料通路の孔があり、Ｆｚ燃料はベーン表面よりスワラ
−内に噴射される。
以上の機構の作動を第４図の状態図を用いて説明する。
起動着火時は空気量は少いため、Ｆｌ燃料投入（Ｑ点）
により燃焼温度は８点まで達する。
により燃焼温度は８点まで達する。
この時はバイパス弁は第２図に示すように全開しており
、燃焼ガスは直進する。燃焼ガス分配室の孔は、常に、
開口しているが、後流に触媒があり通路抵抗人なるため
一次燃焼ガスは流れない。
、燃焼ガスは直進する。燃焼ガス分配室の孔は、常に、
開口しているが、後流に触媒があり通路抵抗人なるため
一次燃焼ガスは流れない。
負荷上昇して約２０％負荷でバイパス弁は部分的に急閉
し燃焼ガス分配室へＰ点の流量が流れる。
し燃焼ガス分配室へＰ点の流量が流れる。
同時に、Ｆ１燃料はＴ点からＳＵ点まで減少し、Ｆｚ燃
料が］゛点−ＩＪ点相当分投入される。これによって、
［゛１燃焼室温度はＦ点からＧ点（約４５０℃）に低下
する。第１図の燃焼ガス分配室には、この燃焼ガスが流
入し、二次燃焼スワラ−でｐ ｘ燃料が投入され、両者
が混合して触媒に入る。この時の燃空比は約０．０２２
（温度上昇的８７０℃）であり、触媒出口温度は約１３
２０℃となる。燃焼器出口では一次燃焼室から直進した
ガスと混合して約７００℃となる。負荷上昇と共にバイ
パス弁は徐々に全開に向けて作動し Ｆ’ Ｌ燃料はほ
ぼ一定に保持される（第４図の線分Ｕ Ｖ ）が１１゛
２燃料は増加する（線分子５−ｔＪＶ）従って触媒での
燃空比はほぼ一定に保たれ、理想的な燃焼状態を保持で
きる。
料が］゛点−ＩＪ点相当分投入される。これによって、
［゛１燃焼室温度はＦ点からＧ点（約４５０℃）に低下
する。第１図の燃焼ガス分配室には、この燃焼ガスが流
入し、二次燃焼スワラ−でｐ ｘ燃料が投入され、両者
が混合して触媒に入る。この時の燃空比は約０．０２２
（温度上昇的８７０℃）であり、触媒出口温度は約１３
２０℃となる。燃焼器出口では一次燃焼室から直進した
ガスと混合して約７００℃となる。負荷上昇と共にバイ
パス弁は徐々に全開に向けて作動し Ｆ’ Ｌ燃料はほ
ぼ一定に保持される（第４図の線分Ｕ Ｖ ）が１１゛
２燃料は増加する（線分子５−ｔＪＶ）従って触媒での
燃空比はほぼ一定に保たれ、理想的な燃焼状態を保持で
きる。
尚、燃焼ガスの中にバイパス弁を設置することは、一般
的には信頼性が心配されるが、第４図で説明したように
、−火燃焼ガスは起動時、低負荷で約７００℃以下、高
負荷で約４５０℃に保持されるので、ハステロイＸ等の
耐熱鋼が信頼性を保持して使用できる温度範囲にある。
的には信頼性が心配されるが、第４図で説明したように
、−火燃焼ガスは起動時、低負荷で約７００℃以下、高
負荷で約４５０℃に保持されるので、ハステロイＸ等の
耐熱鋼が信頼性を保持して使用できる温度範囲にある。
本発明によれば、低負荷（約２０％）より高負荷まで触
媒燃焼はほぼ一定の理想的燃室比で行えるので低Ｎｏｘ
燃焼を達成できる。また、温度変化が急激な起動時や燃
料切替時（ｌｒ” 、燃料→Ｆ２燃料）に触媒への熱ｍ
ｌを避けることができるので、触媒の信頼性を保持でき
る。さらには、触媒の人口温度および出口温度を所定の
安定温度領欧にできるので触媒燃焼の信頼性を保持でき
る。
媒燃焼はほぼ一定の理想的燃室比で行えるので低Ｎｏｘ
燃焼を達成できる。また、温度変化が急激な起動時や燃
料切替時（ｌｒ” 、燃料→Ｆ２燃料）に触媒への熱ｍ
ｌを避けることができるので、触媒の信頼性を保持でき
る。さらには、触媒の人口温度および出口温度を所定の
安定温度領欧にできるので触媒燃焼の信頼性を保持でき
る。
第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は燃焼ガス
のバイパス弁の断面図、第３図は第１図のＩＩＩ −Ｉ
ＩＩ矢視図、第４図は本発明燃焼器の作動説明図、第５
図は従来技術の構造説明図である。 竿牛図 茅５図 ６１１．外ｈ
のバイパス弁の断面図、第３図は第１図のＩＩＩ −Ｉ
ＩＩ矢視図、第４図は本発明燃焼器の作動説明図、第５
図は従来技術の構造説明図である。 竿牛図 茅５図 ６１１．外ｈ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、一次燃料によつて空気を予熱し、二次燃料によつて
触媒燃焼する燃焼器において、 一次燃焼ガス量を触媒通過用と、触媒バイパス用とに調
節して分割することを特徴とする触媒燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61308479A JPS63163716A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 触媒燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61308479A JPS63163716A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 触媒燃焼器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63163716A true JPS63163716A (ja) | 1988-07-07 |
Family
ID=17981514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61308479A Pending JPS63163716A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 触媒燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63163716A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100374508B1 (ko) * | 2000-08-02 | 2003-03-04 | 한국에너지기술연구원 | 환원가스를 공급하는 촉매 연소식 버너 |
| WO2003021150A3 (en) * | 2001-08-29 | 2003-09-25 | Catalytica Energy Sys Inc | Design and control strategy for catalytic combustion system with a wide operating range |
| US7152409B2 (en) | 2003-01-17 | 2006-12-26 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Dynamic control system and method for multi-combustor catalytic gas turbine engine |
| US7975489B2 (en) | 2003-09-05 | 2011-07-12 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Catalyst module overheating detection and methods of response |
-
1986
- 1986-12-26 JP JP61308479A patent/JPS63163716A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100374508B1 (ko) * | 2000-08-02 | 2003-03-04 | 한국에너지기술연구원 | 환원가스를 공급하는 촉매 연소식 버너 |
| WO2003021150A3 (en) * | 2001-08-29 | 2003-09-25 | Catalytica Energy Sys Inc | Design and control strategy for catalytic combustion system with a wide operating range |
| 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 |
| US7152409B2 (en) | 2003-01-17 | 2006-12-26 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Dynamic control system and method for multi-combustor catalytic gas turbine engine |
| US7975489B2 (en) | 2003-09-05 | 2011-07-12 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Catalyst module overheating detection and methods of response |
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