JP4360273B2 - Catalytic combustor - Google Patents
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Description
本発明は、燃料を予め空気と混合させて予混合ガスを作り、それを下流の触媒担持部で触媒により燃焼させるようにした触媒燃焼器に関する。 The present invention relates to a catalytic combustor in which fuel is premixed with air to produce a premixed gas, which is burned by a catalyst at a downstream catalyst support.
近年、ガスタービンエンジンにおいては、排ガス組成に関して厳しい環境基準が設けられており、特にNOx(窒素酸化物)の排出量の低減が望まれている。この低NOx化の手段として、燃焼室内に水や蒸気を噴射して燃焼火炎温度を低下させる方法が一般的に採用されているが、この方法では、エンジン熱効率の低下、悪い水質によるタービンなどの腐食に伴なうエンジン寿命の低下、さらには水質をよくするための前処理に要する設備および維持管理費の高騰などの種々の欠点があった。また、このような蒸気を用いないでNOxを低減する方法として、予蒸発、希釈予混合燃焼方法が有効であることがよく知られている。しかし、この方法では、NOx低減に限界があり、北米の特定地域で適用される2〜5ppm(02=15%換算値、たとえば、北カリフォルニア州では2.5ppm)という規制値に適合するためには、排ガス脱硝装置を併用する必要がある。 In recent years, gas turbine engines have strict environmental standards regarding exhaust gas composition, and in particular, reduction of NOx (nitrogen oxide) emissions is desired. As a means for reducing NOx, a method of reducing the combustion flame temperature by injecting water or steam into the combustion chamber is generally adopted. However, in this method, the engine thermal efficiency is lowered, the turbine due to poor water quality, etc. There have been various drawbacks such as a decrease in engine life due to corrosion, and a rise in equipment and maintenance costs required for pretreatment for improving water quality. Further, as a method for reducing NOx without using such steam, it is well known that pre-evaporation and diluted pre-mixed combustion methods are effective. However, this method has a limit in reducing NOx and meets the regulation value of 2 to 5 ppm (0 2 = 15% conversion value, for example, 2.5 ppm in Northern California) applied in a specific region of North America. It is necessary to use an exhaust gas denitration device together.
排ガス脱硝装置を用いずに2〜5ppmという低NOxを実現する方法として、特許文献1に開示されているように予熱した混合気を触媒により燃焼させるものがある。 As a method for realizing low NOx of 2 to 5 ppm without using an exhaust gas denitration device, there is a method in which a preheated air-fuel mixture is burned with a catalyst as disclosed in Patent Document 1.
以下、燃焼触媒について説明する。図4は特許文献1に開示された部分酸化触媒担持部の図面であり、図4(A)は部分酸化触媒担持部を流れ方向に対して直角に切断した断面図、図4(B)は図4(A)の展開図である。図4(A)に示すように、部分酸化触媒担持部aは、共に薄い金属製の平板b、波板cを張り付け、それを渦巻状に巻き付けて円筒状に形成したハニカム構造であり、金属は耐熱ステンレス鋼などが使用される。 Hereinafter, the combustion catalyst will be described. FIG. 4 is a drawing of the partial oxidation catalyst supporting portion disclosed in Patent Document 1. FIG. 4 (A) is a cross-sectional view of the partial oxidation catalyst supporting portion cut at right angles to the flow direction, and FIG. FIG. 5 is a development view of FIG. As shown in FIG. 4 (A), the partial oxidation catalyst supporting part a has a honeycomb structure in which a thin metal flat plate b and corrugated plate c are attached and spirally wound to form a cylindrical shape. Is heat resistant stainless steel.
このように、部分酸化触媒担持部aには平板bと波板cによって多数の略三角形の流路が形成されるが、図4(B)に示すように、壁面上に触媒コーティング層dを有する触媒コーティング流路eと壁面上に触媒コーティング層を有しない触媒なし流路fとが交互に隣り合った配置になっている。触媒は通常、パラジウムなどが使用される。 As described above, a plurality of substantially triangular flow paths are formed by the flat plate b and the corrugated plate c in the partial oxidation catalyst supporting portion a. However, as shown in FIG. 4B, the catalyst coating layer d is formed on the wall surface. The catalyst-coated flow path e having and the catalyst-free flow path f having no catalyst coating layer on the wall surface are alternately arranged adjacent to each other. As the catalyst, palladium or the like is usually used.
図5は部分酸化触媒担持部を流れ方向に対して平行に切断した断面図であり、部分酸化触媒担持部aにおける作用の説明図である。図6は燃焼器内における温度変化を示すグラフである。 FIG. 5 is a cross-sectional view of the partial oxidation catalyst supporting portion cut in parallel to the flow direction, and is an explanatory view of the operation in the partial oxidation catalyst supporting portion a. FIG. 6 is a graph showing temperature changes in the combustor.
触媒燃焼とは、燃料と空気とを予め混合した予混合ガスを周壁に触媒コーティング層を有する細長い流路を通すと、予混合ガスは触媒の作用で反応し、燃焼が行なわれることをいう。触媒燃焼は、燃焼温度を低くすることができるので、NOxの発生が少ないという特徴がある。部分酸化触媒担持部aの入口温度は希薄な燃料濃度でも安定して着火するためには500℃程度必要である。また、触媒温度が1000℃を超えると、触媒が変質したり、金属壁が溶けてしまうので、出口温度は1000℃以下におさえる必要がある。図6は2000KW程度の発電用のガスタービンに触媒燃焼器を使った場合について試算した温度のグラフである。この場合、空気を1.2MPa程度まで圧縮する圧縮機の出口温度は385℃であり、触媒燃焼には低すぎるので、プリバーナ(着火用バーナ)によって500℃に昇温する。予混合ガスはその温度で部分酸化触媒担持部aに流入する。 Catalytic combustion means that when a premixed gas in which fuel and air are premixed is passed through an elongated channel having a catalyst coating layer on the peripheral wall, the premixed gas reacts by the action of the catalyst and combustion is performed. Catalytic combustion is characterized by low NOx generation because the combustion temperature can be lowered. The inlet temperature of the partial oxidation catalyst supporting part a needs to be about 500 ° C. in order to stably ignite even with a lean fuel concentration. Further, if the catalyst temperature exceeds 1000 ° C., the catalyst is denatured or the metal wall is melted, so the outlet temperature needs to be kept at 1000 ° C. or lower. FIG. 6 is a graph of temperature calculated for the case where a catalytic combustor is used in a gas turbine for power generation of about 2000 KW. In this case, the outlet temperature of the compressor that compresses air to about 1.2 MPa is 385 ° C., which is too low for catalytic combustion, so the temperature is raised to 500 ° C. by a preburner (ignition burner). The premixed gas flows into the partial oxidation catalyst support part a at that temperature.
次に部分酸化触媒担持部aにおける反応および流れについて、図5を用いて説明する。500℃に昇温した予混合ガスgは、部分酸化触媒担持部aに流入する。部分酸化触媒担持部aは、壁i(図4では平板bまたは波板c)によって仕切られたハニカム構造であり、先に述べたように、壁iの一方の面に触媒コーティング層dを有し、他方の面は触媒コーティング層を有しない裸の面である。このように壁面が触媒コーティング層dである触媒コーティング流路eと、壁面が裸の面である触媒なし流路fとが交互に隣り合って配置された構造になっている。なお、壁には金属またはセラミックを使用する。 Next, the reaction and flow in the partial oxidation catalyst supporting part a will be described with reference to FIG. The premixed gas g heated to 500 ° C. flows into the partial oxidation catalyst supporting part a. The partial oxidation catalyst supporting portion a has a honeycomb structure partitioned by a wall i (a flat plate b or a corrugated plate c in FIG. 4), and has a catalyst coating layer d on one surface of the wall i as described above. The other surface is a bare surface that does not have a catalyst coating layer. Thus, the catalyst coating flow path e whose wall surface is the catalyst coating layer d and the catalyst-free flow path f whose wall surface is a bare surface are alternately arranged adjacent to each other. Metal or ceramic is used for the wall.
部分酸化触媒担持部a内の触媒コーティング流路e内に流入した予混合ガスgは、触媒の作用で触媒燃焼し、燃焼ガスhとなって部分酸化触媒担持部aから流出する。一方、触媒なし流路fに流入した予混合ガスgは燃焼せず部分酸化触媒担持部aから流出する。 The premixed gas g that has flowed into the catalyst coating flow path e in the partial oxidation catalyst support part a undergoes catalytic combustion by the action of the catalyst, and becomes a combustion gas h and flows out from the partial oxidation catalyst support part a. On the other hand, the premixed gas g flowing into the catalyst-free flow path f does not burn but flows out from the partial oxidation catalyst support part a.
触媒コーティング流路e内での触媒燃焼によって発生した熱により流路内を流れるガスは昇温するが、発生した熱の一部は壁iを通って隣の触媒なし流路f内を流れる予混合ガスgを加熱し、燃焼しない予混合ガスgも昇温する。したがって、部分酸化触媒担持部aの出口では、燃焼ガスhも予混合ガスgも共に高温状態になっている。 The gas flowing in the flow path is heated by heat generated by catalytic combustion in the catalyst coating flow path e, but part of the generated heat is expected to flow in the adjacent catalyst-free flow path f through the wall i. The mixed gas g is heated, and the temperature of the premixed gas g that does not burn is also raised. Therefore, both the combustion gas h and the premixed gas g are in a high temperature state at the outlet of the partial oxidation catalyst supporting portion a.
部分酸化触媒担持部aの下流では圧力、温度、燃料濃度などの条件に応じた着火遅れがあり、未燃の予混合ガスgはこの着火遅れの後、気相反応で燃焼する。 There is an ignition delay downstream of the partial oxidation catalyst carrier a in accordance with conditions such as pressure, temperature, and fuel concentration, and the unburned premixed gas g is combusted by a gas phase reaction after the ignition delay.
再び図6に戻って説明する。図に示すように、部分酸化触媒担持部aの出口の平均温度は950℃であり、気相着火遅れの間は、そのままの温度を保ち、気相反応による燃焼によって、1350℃まで昇温する。この例では、燃焼器出口とタービン入口との間に、図示しないスクロール部があるので、そこで200℃降温し、タービン入口での温度(TIT)は1150℃である。 Returning again to FIG. As shown in the figure, the average temperature at the outlet of the partial oxidation catalyst supporting part a is 950 ° C., and the temperature is kept as it is during the vapor phase ignition delay, and the temperature is raised to 1350 ° C. by combustion by the gas phase reaction. . In this example, since there is a scroll portion (not shown) between the combustor outlet and the turbine inlet, the temperature is lowered by 200 ° C., and the temperature (TIT) at the turbine inlet is 1150 ° C.
このように、部分酸化触媒担持部a内では、触媒コーティング流路eと触媒なし流路fとを交互に配置し、互に壁iを介して熱交換するようにしたので、出口付近においても触媒コーティング層dの温度を触媒が劣化しない1000℃以下に保つことができるとともに、触媒なし流路fを流れる予混合ガスgの温度を気相反応しやすい高温にすることができる。さらに、触媒なし流路fを通る予混合ガスgは、部分酸化触媒担持部aの下流で気相反応で燃焼してガス全体の温度を高めるので、タービンの熱効率を高く維持できる。 In this way, in the partial oxidation catalyst supporting part a, the catalyst coating flow path e and the catalyst-free flow path f are alternately arranged to exchange heat with each other through the wall i. The temperature of the catalyst coating layer d can be maintained at 1000 ° C. or lower at which the catalyst does not deteriorate, and the temperature of the premixed gas g flowing through the catalyst-free flow path f can be set to a high temperature at which gas phase reaction is likely to occur. Furthermore, since the premixed gas g passing through the catalyst-free flow path f is combusted by a gas phase reaction downstream of the partial oxidation catalyst support part a to increase the temperature of the entire gas, the thermal efficiency of the turbine can be maintained high.
部分酸化触媒担持部aにおける燃焼は、低温で行なわれるので、NOxの発生が少ないし、部分酸化触媒担持部aの下流側で行なわれる気相反応による燃焼は高温燃焼ではあるが、予混合ガスgは、燃焼ガスhと混合して燃料が希薄な状態での燃焼なので、NOxの発生が少ない。 Combustion in the partial oxidation catalyst supporting part a is performed at a low temperature, so that the generation of NOx is small, and combustion by a gas phase reaction performed on the downstream side of the partial oxidation catalyst supporting part a is high temperature combustion, but premixed gas Since g is burned in a state where the fuel is lean when mixed with the combustion gas h, generation of NOx is small.
部分酸化触媒担持部aにおける予混合燃料ガスの着火性能は、入口温度、圧力、ガスの種類、流速などが影響する。メタンを主成分とする都市ガスでは、常圧における着火温度は350〜400℃であるが、圧力の上昇に伴い温度も上昇し1MPaを超えると400℃以上となる。また、着火温度は燃料濃度が高いほど低下する傾向にある。 The ignition performance of the premixed fuel gas in the partial oxidation catalyst support a is affected by the inlet temperature, pressure, gas type, flow rate, and the like. In the city gas containing methane as a main component, the ignition temperature at normal pressure is 350 to 400 ° C., but the temperature rises as the pressure rises, and when it exceeds 1 MPa, it becomes 400 ° C. or higher. Moreover, the ignition temperature tends to decrease as the fuel concentration increases.
ガスタービンの燃焼器では低負荷時やアイドリング時には流入する予混合燃料ガスの燃料濃度は低下し着火しにくくなるが、そのような場合でも安定して着火するためには、先に述べたようにプリバーナ(着火用バーナ)によって部分酸化触媒担持部に流入する予混合燃料ガスを500℃程度に昇温する必要がある。しかし、プリバーナの使用はNOx排出につながる。また、プリバーナを低NOx仕様にするためプリバーナだけで拡散燃焼用と予混合燃焼用の2つ以上の燃料系統を準備する必要がある。 In a gas turbine combustor, the fuel concentration of the premixed fuel gas that flows in at low load or idling is reduced, making it difficult to ignite. In such a case, in order to ignite stably, as described above, It is necessary to raise the temperature of the premixed fuel gas flowing into the partial oxidation catalyst carrier by a preburner (ignition burner) to about 500 ° C. However, the use of a preburner leads to NOx emissions. Further, in order to make the preburner have a low NOx specification, it is necessary to prepare two or more fuel systems for diffusion combustion and premixed combustion using only the preburner.
本発明は従来技術のかかる問題点に鑑み案出されたもので、プリバーナではガスタービンの負荷にかかわらず高い濃度の予混合燃料ガスを使用できる点に着目し、プリバーナに触媒燃焼を採用することによって低NOx化を達成できる触媒燃焼器を提供することを目的とする。 The present invention was devised in view of such problems of the prior art, and paying attention to the fact that a preburner can use a high concentration premixed fuel gas regardless of the load of the gas turbine, and adopting catalytic combustion in the preburner. An object of the present invention is to provide a catalytic combustor that can achieve low NOx.
なお、特許文献2には燃料リッチな混合気を使用する触媒燃焼器が開示されている。しかし、特許文献2に開示された技術は、(1)プリバーナではなくメインのバーナに関するものであること、(2)予混合燃料ガスの燃料濃度は量論比未満ではなく、量論比を超える濃度であること、(3)触媒担持部の触媒無し流路を通るガスは予混合燃料ガスではなく空気であること、など本発明とは異なる。また、触媒燃焼では予混合燃料ガスの燃料濃度が量論比に近い場合に最も発熱量が大きいが、特許文献2に開示された触媒燃焼器では量論比を超える濃度で運転しているので、始動時には燃料濃度が量論比に近い状態を通過することになり、その時高温で燃焼触媒が変質したり、金属壁が溶けてしまう虞がある。
上記目的を達成するため本発明の触媒燃焼器は、触媒燃焼器の空気入口流路内に設けられてメインの触媒担持部に流入する空気を触媒着火温度まで上昇させる着火用触媒バーナを有する触媒燃焼器であって、該着火用触媒バーナは部分酸化触媒担持部を有し、該部分酸化触媒担持部に流入する予混合ガスの燃料濃度を、量論比未満であって、部分酸化触媒担持部に流入する空気の温度と圧力条件下で着火可能な濃度以上に保つものである。 In order to achieve the above object, a catalyst combustor according to the present invention is a catalyst having an ignition catalyst burner that is provided in an air inlet passage of the catalyst combustor and raises the air flowing into the main catalyst carrier to the catalyst ignition temperature. The combustor, the ignition catalyst burner having a partial oxidation catalyst support, and the fuel concentration of the premixed gas flowing into the partial oxidation catalyst support is less than the stoichiometric ratio, and the partial oxidation catalyst support The temperature is higher than the concentration that can be ignited under the temperature and pressure conditions of the air flowing into the section.
上記部分酸化触媒担持部の下流側にミキサーと全量酸化触媒担持部とを設けてもよい。 You may provide a mixer and a whole quantity oxidation catalyst support part in the downstream of the said partial oxidation catalyst support part.
次に本発明の作用を説明する。本発明の触媒燃焼器の着火用触媒バーナは部分酸化触媒担持部を有している。部分酸化触媒担持部とは先に図4および図5を用いて説明したように壁面が触媒コーティング層である触媒コーティング流路と、壁面が裸の面である触媒なし流路とが交互に隣り合って配置された構造になっているものをいう。この部分酸化触媒担持部に流入する予混合ガスの燃料濃度を、量論比未満であって、部分酸化触媒担持部に流入する空気の温度と圧力条件下で着火可能な濃度以上に保っているので安定して着火し、部分酸化触媒担持部で発熱して、メインの部分酸化触媒担持部に流入する空気を触媒着火温度(たとえば500℃)まで上昇させることができる。着火用触媒バーナの部分酸化触媒担持部に流入する空気の温度と圧力条件下で着火可能な燃料濃度は実験によって決めることができるが、1例を挙げれば、空気の圧力が1.2MPa、温度が385℃で、当量比が0.3〜0.5あれば着火可能であった。なお、当量比とは実際の燃料/空気比の化学量論的燃料/空気比に対する比である。 Next, the operation of the present invention will be described. The catalyst burner for ignition of the catalytic combustor of the present invention has a partial oxidation catalyst support. As described above with reference to FIGS. 4 and 5, the partial oxidation catalyst supporting portion is alternately adjacent to the catalyst coating flow path whose wall surface is a catalyst coating layer and the non-catalyst flow path whose wall surface is a bare surface. A structure that is arranged together. The fuel concentration of the premixed gas flowing into the partial oxidation catalyst supporting portion is less than the stoichiometric ratio, and is maintained at a level that can be ignited under the temperature and pressure conditions of the air flowing into the partial oxidation catalyst supporting portion. Therefore, it is possible to stably ignite, generate heat in the partial oxidation catalyst support, and raise the air flowing into the main partial oxidation catalyst support to the catalyst ignition temperature (for example, 500 ° C.). The temperature of the air flowing into the partial oxidation catalyst supporting part of the ignition catalyst burner and the fuel concentration that can be ignited under pressure conditions can be determined by experiment. For example, the air pressure is 1.2 MPa, the temperature Was 385 ° C. and the equivalence ratio was 0.3 to 0.5, ignition was possible. The equivalent ratio is the ratio of the actual fuel / air ratio to the stoichiometric fuel / air ratio.
着火用触媒バーナの部分酸化触媒担持部の下流では気相燃焼が起こらないので、気体中には未燃の燃料が混じっている。そこで部分酸化触媒担持部の下流側にミキサーと全量酸化触媒担持部とを設けて気体中の未燃の燃料を酸化する。なお、プリバーナで加熱された空気の全量がメインの部分酸化触媒担持部に流入する場合には、空気中の未燃の燃料はメインの部分酸化触媒担持部やその後の気相反応による燃焼で酸化されるので、この下流側のミキサーと全量酸化触媒担持部は省略しても良いが、バイパスする場合があるときには必要である。 Since gas phase combustion does not occur downstream of the partial oxidation catalyst supporting portion of the ignition catalyst burner, unburned fuel is mixed in the gas. Therefore, a mixer and a whole amount oxidation catalyst support part are provided downstream of the partial oxidation catalyst support part to oxidize unburned fuel in the gas. When the entire amount of air heated by the pre-burner flows into the main partial oxidation catalyst carrier, unburned fuel in the air is oxidized by combustion by the main partial oxidation catalyst carrier and the subsequent gas phase reaction. Therefore, the mixer on the downstream side and the total amount oxidation catalyst supporting portion may be omitted, but are necessary when there is a case where the bypass is sometimes used.
以上述べたように本発明の触媒燃焼器はプリバーナとして触媒バーナを使用したので、従来のプリバーナのように、拡散燃焼や希薄予混合燃焼方式のバーナを使用する必要が無くて燃料系統も1系統でよく、しかも、超低NOx化が実現できる。 As described above, the catalytic combustor of the present invention uses a catalytic burner as a pre-burner. Therefore, unlike the conventional pre-burner, there is no need to use a diffusion combustion or lean premixed combustion type burner, and there is one fuel system. Moreover, ultra-low NOx can be realized.
以下、本発明の1実施形態について図面を参照しつつ説明する。図1は本発明の触媒燃焼器の着火用触媒バーナの断面図であり、図2は本発明の触媒燃焼器の断面図である。触媒燃焼器1は外筒2と内筒4とを有しており、外筒2と内筒4との間に圧縮空気20の通路(空気入口流路)3が形成されている。外筒2の1端は鏡板2aによって封止されている。内筒4の上流側には燃料噴射管5が設けられており、内筒4内に燃料22を噴射する。その下流にはミキサー6が設けられ、更にその下流にメインの部分酸化触媒担持部7が設けられている。部分酸化触媒担持部7は先に図4や図5を用いて説明した部分酸化触媒担持部aと同様の構造のものである。部分酸化触媒担持部7は上流側7aと下流側7bの2段に分かれている。8はメインの部分酸化触媒担持部7の下流側に発生する火炎であり、着火遅れのため部分酸化触媒担持部7の下流端より少し離れている。4aは内筒4の下流側端部の絞りである。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of an ignition catalyst burner of the catalytic combustor of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of the catalytic combustor of the present invention. The catalytic combustor 1 has an
9は空気入口流路3内に設けられてメインの部分酸化触媒担持部7に流入する圧縮空気20を触媒着火温度まで上昇させる着火用触媒バーナである。着火用触媒バーナ9は外側ケーシング10と内側ケーシング12とを有し、外側ケーシング10と内側ケーシング12との間に圧縮空気20のバイパス流路21が形成されている。内側ケーシング12の上流側は直径が下流に向かって拡大する拡径部12aとなっており、ここで圧縮空気20の流速を低下させる。拡径部12aの下流側に燃料噴射管11が設けられており、内側ケーシング12内に燃料22を噴射する。その下流にはミキサー13が設けられ、更にその下流に部分酸化触媒担持部14が設けられている。部分酸化触媒担持部14は先に図4や図5を用いて説明した部分酸化触媒担持部aと同様の構造のものである。
An
内側ケーシング12の下流には絞り15が設けられている。絞り15は部分酸化触媒担持部14を出た気体23とバイパス流路21を通ってきた圧縮空気20との混合を良くし、気相反応による燃焼を抑止するためのものである。16は絞り15の下流に設けられたミキサーである。17は全量酸化触媒担持部である。全量酸化触媒担持部17は先に図4や図5を用いて説明した部分酸化触媒担持部aにおける全ての流路が触媒コーティング流路eになっているものである。
A
次に本実施形態の作用を説明する。本例では図示しない圧縮機で圧縮され触媒燃焼器1の空気入口流路3内に流入する圧縮空気20の圧力は1.2MPa、温度は385℃である。圧縮空気20の1部は着火用触媒バーナ9内に流入し、残部はバイパスする。着火用触媒バーナ9内に流入した圧縮空気20の1部は内側ケーシング12内に流入し、残部はバイパス流路21内を流れる。内側ケーシング12内に流入した圧縮空気20は拡径部12aで減速するが、それは下流の部分酸化触媒担持部14での着火を良くするためである。
Next, the operation of this embodiment will be described. In this example, the pressure of the
拡径部12aの下流側の燃料噴射管11から内側ケーシング12内に燃料22を噴射する。燃料22の噴射量はミキサー13後の予混合ガス24の燃料濃度が部分酸化触媒担持部14で着火可能な濃度以上になるような噴射量とする。着火可能な燃料濃度の下限値は実験によって決めることができる。図3はかかる実験結果を示すグラフで、横軸は触媒入口ガス温度(℃)、縦軸は触媒出口ガス温度(℃)である。このグラフで直線Aは触媒入口ガス温度と触媒出口ガス温度が同じである状態を示し、曲線C、D、Eは燃料濃度を順次増加させた状態を示している。曲線C、D、Eが直線Bから離れて立ち上がった部分が着火した温度である。この図から分かるように燃料濃度を増加させて行くにつれて、着火温度が低下している。実験によれば圧縮空気の圧力が1.2MPa、温度が385℃であれば燃料濃度は当量比で0.3〜0.5あれば着火可能であった。
The
部分酸化触媒担持部14を出た気体22とバイパス流路21を通ってきた圧縮空気20とは絞り15でよく混合し、ミキサー16、全量酸化触媒担持部17を経て気体23に含まれる未燃の燃料は酸化され、着火用触媒バーナ9を流出する。ここで着火用触媒バーナ9をバイパスした圧縮空気20と混合し、内筒4に流入する圧縮空気20を500℃まで昇温する。内筒4では更に燃料が吹き込まれ、ミキサー6を経てメインの部分酸化触媒担持部7に流入する。部分酸化触媒担持部7は上流側7aと下流側7bの2段に分かれており、上流側7aで1/2が酸化され、残りは下流側7bで更に1/2が酸化されるので全体では3/4が酸化される。メインの触媒担持部7を出た気体は着火遅れの後、気相反応で完全燃焼し火炎8を発生させる。
The
以上述べたように本発明の触媒燃焼器1はプリバーナとして着火用触媒バーナを使用したので、従来のプリバーナのように、拡散燃焼や希薄予混合燃焼方式のバーナを使用する必要が無くて燃料系統も1系統でよく、しかも、超低NOx化が実現できる。 As described above, since the catalytic combustor 1 of the present invention uses the ignition catalyst burner as the preburner, there is no need to use a diffusion burner or lean premixed combustion type burner unlike the conventional preburner. Also, one system is sufficient, and ultra-low NOx can be realized.
本発明は以上述べた実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。たとえば、内筒4内のメインの触媒燃焼の構造は図2に示すものに限らず他の構造のものであっても良い。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, the structure of the main catalytic combustion in the inner cylinder 4 is not limited to that shown in FIG.
1 触媒燃焼器
3 空気入口流路
7 メインの部分酸化触媒担持部
9 着火用触媒バーナ
13 ミキサー
14 部分酸化触媒担持部
17 全量酸化触媒担持部
20 空気
24 予混合ガス
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