[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JPH02259331A - Combustion device for catalytic combustion type gas turbine - Google Patents

Combustion device for catalytic combustion type gas turbine

Info

Publication number
JPH02259331A
JPH02259331A JP7643189A JP7643189A JPH02259331A JP H02259331 A JPH02259331 A JP H02259331A JP 7643189 A JP7643189 A JP 7643189A JP 7643189 A JP7643189 A JP 7643189A JP H02259331 A JPH02259331 A JP H02259331A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
segment
premixer
gas turbine
combustion
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.)
Granted
Application number
JP7643189A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2774557B2 (en
Inventor
Toshio Abe
俊夫 阿部
Yasushi Ozawa
靖 小沢
Toru Yamanaka
亨 山中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central Research Institute of Electric Power Industry
Kansai Electric Power Co Inc
Original Assignee
Central Research Institute of Electric Power Industry
Kansai Electric Power Co Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central Research Institute of Electric Power Industry, Kansai Electric Power Co Inc filed Critical Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority to JP1076431A priority Critical patent/JP2774557B2/en
Publication of JPH02259331A publication Critical patent/JPH02259331A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2774557B2 publication Critical patent/JP2774557B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Abstract

PURPOSE:To provide a high reliability and further low NOx by a method wherein a pre-mixing segment having a premixing device therein and a catalyst segment having catalyst filled therein and storing the premixing device at an upstream side thereof are arranged in parallel and assembled to each other and a large-sized combustion device is formed. CONSTITUTION:A pre-mixing segment 4 having a premixing device 7 therein and a catalyst segment 3 having a small-sized catalyst 5 filled therein and storing a premixing device 6 at an upstream side thereof are arranged in parallel to each other and a large sized burner 1 is constituted by an assembly of these devices. Gas fuel of low calorie such as LNG and LPG and liquid fuel such as Diesel oil or the like are fed into the catalyst segment 3 by an amount corresponding to a temperature lower than a catalyst temperature, i.e. an adiabatic flame temperature of about 800 to 1,300 deg.C so as to perform a catalytic combustion. In turn, the remaining fuel is fed into the premixing segment 4 to generate the premixed gas and then the premixed gas is injected around a hot temperature gas injected from the catalyst segment 3. Then, the hot temperature gas serves as a pilot flame, so that fuel is premixed and ignited to get a combustion gas having an outlet temperature of the combustion device, 1,300 deg.C, for example.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ガスタービン燃焼器に関する4更に詳述する
と、本発明は触媒燃焼と予混合燃焼とをOF用したガス
タービン燃焼器に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a gas turbine combustor.More specifically, the present invention relates to a gas turbine combustor using OF of catalytic combustion and premix combustion.

(従来の技術) ガスタービン用燃焼器にあっては、発電システムにおけ
る熱効率と環境汚染を考慮し、NOxを低減しつつ燃焼
器出口の燃焼ガス温度を高くすることが要望される。一
方、低NOx燃焼の有力な手法の1つとして、触媒燃焼
が従来から提案されているが、触媒の耐熱温度との関係
で高温例えば1300℃程度の燃焼ガスを低NOx性を
維持しつつ得ることは難しい、そこで、触媒燃焼と気相
燃焼とを組合せて、触媒温度を触媒の耐熱温度以下に保
って触媒の劣化を防ぎつつ、燃焼器出口の燃焼ガス温度
を高くすることが考えられている。
(Prior Art) In a combustor for a gas turbine, it is desired to increase the combustion gas temperature at the combustor outlet while reducing NOx in consideration of thermal efficiency and environmental pollution in the power generation system. On the other hand, catalytic combustion has been proposed as one of the promising methods for low NOx combustion, but due to the relationship with the allowable temperature limit of the catalyst, it is possible to generate combustion gas at a high temperature, for example, around 1300°C, while maintaining low NOx properties. Therefore, it has been considered to combine catalytic combustion and gas-phase combustion to maintain the catalyst temperature below the catalyst's heat-resistant temperature to prevent catalyst deterioration while increasing the temperature of the combustion gas at the combustor outlet. There is.

このような燃焼器としては、触媒層の下流に気相燃焼域
を設け、触媒燃焼による高温ガス中に燃料を添加して拡
散燃焼させる方式が特開昭60−175925号に提案
されている。この燃焼方式は、第7図に示すように、ノ
ズル103から噴射される燃料を予燃焼させて触媒燃焼
に必要な温度まで予熱した燃焼ガスを生成し、それを触
媒101で触媒燃焼させる一方、触媒101の中を貫通
するパイプ102を通して触媒101の出口部分に補助
燃料を噴射させて燃料濃度を上げ難燃性の燃料を拡散燃
焼させ、燃焼ガスの温度を高めるものである。
As such a combustor, Japanese Patent Laid-Open No. 175925/1983 proposes a method in which a gas-phase combustion zone is provided downstream of a catalyst layer, and fuel is added to high-temperature gas produced by catalytic combustion to perform diffusion combustion. As shown in FIG. 7, in this combustion method, fuel injected from a nozzle 103 is pre-combusted to generate combustion gas that has been preheated to the temperature required for catalytic combustion, which is then catalytically combusted by a catalyst 101. Auxiliary fuel is injected into the outlet portion of the catalyst 101 through a pipe 102 penetrating inside the catalyst 101 to increase the fuel concentration, diffuse combustion of the flame-retardant fuel, and increase the temperature of the combustion gas.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、燃焼室内の全面を単一の触媒101で塞
いでいるため、大型の燃焼器を製作する場合には大型の
触媒を必要とする。ところが、大型の触媒は製作が大変
であると共に熱応力等に対し信頼性が著しく損われる不
利があり、現在工業的に実用化が困難であるとされてい
る。しかも経済的に相当高価なものとなる。
(Problems to be Solved by the Invention) However, since the entire inside of the combustion chamber is covered with a single catalyst 101, a large catalyst is required when manufacturing a large combustor. However, large-sized catalysts are difficult to manufacture and have the disadvantage that their reliability is significantly impaired by thermal stress, etc., and it is currently considered difficult to put them into practical use industrially. Moreover, it is economically quite expensive.

また、第7図の燃焼器は、触媒出口の下流において拡散
燃焼させるため、この拡散燃焼によるNOxの増大の影
響を抑えることができず、触媒燃焼温度を低く抑えつつ
燃焼器出口のガス温度を高めようとする場合NOx低減
効果が低くなる問題を含んでいる。
Furthermore, since the combustor shown in Figure 7 performs diffusion combustion downstream of the catalyst outlet, it is not possible to suppress the influence of increased NOx due to this diffusion combustion, and the gas temperature at the combustor outlet can be reduced while keeping the catalyst combustion temperature low. If you try to increase it, there is a problem that the NOx reduction effect becomes lower.

本発明は、既に工業的に実用化された小型触媒を利用し
て信頼性が高く低NOxのガスタービン用大型燃焼器を
提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a large-scale combustor for a gas turbine that is highly reliable and low in NOx by using a small-sized catalyst that has already been put into practical use industrially.

(課題を解決するための手段) かかる目的を達成するため、本発明の触媒燃焼式ガスタ
ービン用燃焼器は、予混合器を内蔵する予混合器セグメ
ントと、触媒を充填しかつその上流側に予混合器を内蔵
した触媒セグメントとを並列に配置して集合させ、その
集合体によって大型燃焼器を形成するようにしている。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the combustor for a catalytic combustion gas turbine of the present invention includes a premixer segment containing a premixer, a premixer segment filled with a catalyst, and a premixer segment on the upstream side thereof. Catalyst segments with built-in premixers are arranged in parallel and assembled to form a large combustor.

(作用) したがって、触媒温度、触媒入口流速等を触媒にR週な
条件に保ちながら触媒燃焼させる一方、触媒から噴射さ
れる高温燃焼ガスの周りあるいは内側に通常の予混合気
より希薄な予混合気を噴射し、高温ガスを火種として燃
焼が不安定な予混合気を安定に燃焼させ、触媒燃焼と希
薄予混合燃焼の効果によりNOxの発生を抑制する。ま
た、予混合器セグメントから噴射される予混合気の濃度
を調整することにより、燃焼ガスの燃焼器出口温度を触
媒耐熱温度以上の高温に上昇できる。また、触媒は燃焼
器の大きさに関係なく、触媒セグメントの数と大きさに
よって決定され、最適な寸法に小型化できる。
(Function) Therefore, while catalytic combustion is performed while maintaining the catalyst temperature, catalyst inlet flow rate, etc. at R week conditions, a thinner premixture than normal premixture is created around or inside the high temperature combustion gas injected from the catalyst. The combustion engine uses high-temperature gas as a spark to stably burn the premixed air, which is unstable in combustion, and suppresses the generation of NOx through the effects of catalytic combustion and lean premixed combustion. Further, by adjusting the concentration of the premixture injected from the premixer segment, the combustor outlet temperature of the combustion gas can be raised to a high temperature higher than the catalyst heat resistance temperature. Additionally, the catalyst is determined by the number and size of the catalyst segments, regardless of the size of the combustor, and can be downsized to an optimal size.

また、セグメントの集合体によってバーナが構成されて
いるため、セグメントの交換によって触媒及びその他の
部品の交換を行ない、更にセグメント数の増減によって
大小各種サイズのガスタービンを構成する。
Furthermore, since the burner is constituted by an assembly of segments, the catalyst and other parts can be replaced by replacing the segments, and gas turbines of various sizes can be constructed by increasing or decreasing the number of segments.

(実施例) 以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基づいて詳細
に説明する。
(Example) Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on an example shown in the drawings.

第1図に本発明の触媒燃焼式ガスタービン用燃焼器の概
略構造を中央縦断面図で示す、この触媒燃焼式カズター
ビン用燃焼器は、予混合器7を内蔵した予混合器セグメ
ント4と、小型の触媒5を充填しかつその上流側に予混
合器6を内蔵した触媒セグメント3とを並列に配置し、
その集合体によって大型のバーナ1を構成するようにし
ている。
FIG. 1 shows a schematic structure of a combustor for a catalytic combustion type gas turbine according to the present invention in a central vertical cross-sectional view. , a catalyst segment 3 filled with a small catalyst 5 and having a built-in premixer 6 on its upstream side is arranged in parallel,
A large burner 1 is configured by the aggregate.

燃焼器は、通常ケーシング11とライナ12との21百
M4造が採られ、ライナ12とゲージング11との間に
空気の流路13が形成されて、ガスタービン側から供給
される圧縮空気Aをライナ12の内側の燃焼室2に予混
合器セグメント4と、触媒セグメント3及びライナ冷却
空気孔14から夫々噴射するように設けられている。ま
た、ライナ12に二次空気孔が設けられる場合にはそこ
からも空気Aが噴射される。
The combustor usually has a 2100M4 structure consisting of a casing 11 and a liner 12, and an air flow path 13 is formed between the liner 12 and gauging 11 to allow compressed air A supplied from the gas turbine side. A premixer segment 4, a catalyst segment 3, and a liner cooling air hole 14 are provided to inject air into the combustion chamber 2 inside the liner 12, respectively. Furthermore, when the liner 12 is provided with secondary air holes, air A is also injected from the secondary air holes.

前記予混合器セグメント4は内部に予混合器7を設け、
定格運転時に所定の空気比例えば触媒セグメント3内に
供給される予混合気よりも若干濃いが、通常の予混合燃
焼器における予混合気濃度よりは薄い予混合気を燃焼室
内に供給するようにしている。予混合器7は、例えば第
3図(A)に示すようにベンチュリー管15と燃料噴射
ノズル10とによって楕成されており、エゼクタ効果に
よってノズル10周辺の燃焼用空気Aを吸引し、所定濃
度の予混合気を得るように設けられている。
The premixer segment 4 is provided with a premixer 7 therein,
At a predetermined air ratio during rated operation, for example, a premixture that is slightly richer than the premixture supplied to the catalyst segment 3 but thinner than the premixture concentration in a normal premix combustor is supplied into the combustion chamber. ing. The premixer 7 is formed into an oval shape by a venturi tube 15 and a fuel injection nozzle 10, as shown in FIG. It is provided to obtain a premixture of .

また、予混合器セグメント4は、第3図(B)に示すよ
うに、出口にスワラ16を設けて予混合気を燃焼室2内
に旋回噴射させるように設け、燃焼室2内において触媒
セグメント3から噴射される燃焼ガスとの拡散混合性を
高めることも可能である。また、第3図(C)に示すよ
うにセグメント4の出口に点火器17を設けてガスター
ビン起動時に予混合バーナとして作動させるようにして
も良い。この場合、燃料噴射ノズル10から噴射される
燃料Fは、調整弁(図示省略)等によって、空気圧の低
い起動時および部分負荷時例えば20%負荷時まではエ
ゼクタ効果によって燃焼用空気Aが吸引されて火着きが
良く安定して燃焼する適当な空気比の予混合気を得るよ
うに制御されているものの、定格運転時には空気圧が上
昇するためにエゼクタ効果が消失し燃料濃度が低下する
。したがって、起動時には予混合バーナとして機能する
が、定格運転に移行すると自動的に失火してしまい、薄
い予混合気を噴出する。また、予混合バーナは噴射燃料
を調節することによって燃料濃度を下げ、強制的に失火
させることもある。更に、第3図(D)に示すように、
スロート18と旋回器19と点火器17を有する燃料噴
射ノズル10とによって、チューブ4の上流側に予混合
バーナ兼混合器20を構成するようにしても良い、チュ
ーブ4内の下流側には予燃焼室21が形成され、ガスタ
ービン起動時に予燃焼室21内で予混合気を燃焼させ、
ガスタービン負荷の上昇と共に増大する燃焼用空気の供
給圧力によって空気比を大きくして自動的にまたは強制
的に失火させ、セグメント下流の燃焼室2に薄い予混合
気を供給するように設けられている。更に、第3図(E
)に示すように、第3図(D)の実施例のものの出口に
スワラ−16を設け、予混合気を旋回させて燃焼室2内
に供給し、触媒セグメント3から噴出される燃焼ガスと
の拡散混合性を高めるようにしても良い。
Further, as shown in FIG. 3(B), the premixer segment 4 is provided with a swirler 16 at the outlet so as to swirl and inject the premixture into the combustion chamber 2, and the catalyst segment 4 is provided in the combustion chamber 2. It is also possible to improve the diffusive mixing property with the combustion gas injected from No. 3. Further, as shown in FIG. 3(C), an igniter 17 may be provided at the outlet of the segment 4 to operate as a premix burner when the gas turbine is started. In this case, the fuel F injected from the fuel injection nozzle 10 is controlled by a regulating valve (not shown) or the like, and combustion air A is sucked in by the ejector effect during startup when the air pressure is low and at partial loads, for example, up to 20% load. However, during rated operation, the ejector effect disappears and the fuel concentration decreases because the air pressure increases during rated operation. Therefore, at startup, it functions as a premix burner, but when it shifts to rated operation, it automatically misfires and ejects a thin premix burner. Premix burners may also lower the fuel concentration by adjusting the injected fuel, forcing a misfire. Furthermore, as shown in FIG. 3(D),
A premix burner/mixer 20 may be configured on the upstream side of the tube 4 by the throat 18, the swirler 19, and the fuel injection nozzle 10 having the igniter 17. A combustion chamber 21 is formed, and a premixture is combusted in the precombustion chamber 21 when the gas turbine is started.
It is provided to increase the air ratio by the supply pressure of combustion air which increases as the gas turbine load increases, automatically or forcibly misfires, and supplies a thin premixture to the combustion chamber 2 downstream of the segment. There is. Furthermore, Figure 3 (E
), a swirler 16 is provided at the outlet of the embodiment shown in FIG. It is also possible to improve the diffusive mixing properties of .

また、触媒セグメント3は、触媒5を充填しかつその上
流側に予混合器6を備えるようにしている1例えば、触
媒セグメント3は、第2図(A)に示すように、ベンチ
ューリ管22の最小径部に燃料噴射ノズル9の出口を開
口し、燃焼用空気によって燃料を吸引予混合する予混合
器6をチューブ3の上流側に楕成し、出口に触媒5を充
填して成る。また、第2図(B)に示すように、触媒5
を加工して触媒5自体の出口側にスワラ−23を形成し
たり、第2図(C)に示すように触媒5とは別に触媒5
の下流にスワラ−24を独立して設けることにより、燃
焼ガスを旋回噴射させるようにしても良い、更に、第2
図(D)に示すように、触媒5の上流に予混合器6を、
更にその予混合器6の上流に点火器32を有する拡散バ
ーナ25を設け、予混合器6と拡散バーナ25との間に
予燃焼室26を形成することもある。この場合、予燃焼
室26には燃料Fと平行に一次空気Aを、また径方向の
二次空気孔27から二次空気Aを供給し、燃料Fと空気
Aとを混合しながら燃焼させるようにしている。また、
第2図(E)に示すように、拡散バーナ25の周囲に拡
散バーナ25の噴射軸と斜交するように予混合器28を
設置するようにしても良い、また、第2図(F)及び(
G)に示すように、第2図(D)、(E)の拡散バーナ
部25をスロート30とスワラ−31と点火器32を有
する燃料噴射ノズル9とから成る予混合バーナ兼予混合
器29に置き換えても良い、更に、第2図(H)に示す
ように、触媒5と予混合器6との間にスワラ−33を設
け、混合性を向上させるようにしても良い、また、予混
合器としてはベンチューリー管以外の構造のものでも良
く、例えばエゼクタを利用したものでも可能である。
Further, the catalyst segment 3 is filled with a catalyst 5 and is provided with a premixer 6 on the upstream side of the catalyst segment. The outlet of the fuel injection nozzle 9 is opened at the smallest diameter part, a premixer 6 for suctioning and premixing fuel with combustion air is formed oval on the upstream side of the tube 3, and the outlet is filled with a catalyst 5. Further, as shown in FIG. 2(B), the catalyst 5
The swirler 23 may be formed on the outlet side of the catalyst 5 itself, or the catalyst 5 may be formed separately from the catalyst 5 as shown in FIG. 2(C).
By independently providing a swirler 24 downstream of the second swirler 24, the combustion gas may be swirled and injected.
As shown in Figure (D), a premixer 6 is installed upstream of the catalyst 5.
Furthermore, a diffusion burner 25 having an igniter 32 may be provided upstream of the premixer 6, and a precombustion chamber 26 may be formed between the premixer 6 and the diffusion burner 25. In this case, primary air A is supplied to the pre-combustion chamber 26 in parallel with the fuel F, and secondary air A is supplied from the radial secondary air holes 27, so that the fuel F and air A are mixed and combusted. I have to. Also,
As shown in FIG. 2(E), a premixer 28 may be installed around the diffusion burner 25 so as to be oblique to the injection axis of the diffusion burner 25, or as shown in FIG. 2(F). as well as(
As shown in FIG. 2G, the diffusion burner section 25 in FIGS. Furthermore, as shown in FIG. 2(H), a swirler 33 may be provided between the catalyst 5 and the premixer 6 to improve the mixing property. The mixer may have a structure other than a Venturi tube, for example, one using an ejector.

前記予混合器セグメント4及び触媒セグメント3の構成
材料としては、耐熱性材料例えば耐熱合金やセラミック
ス等の使用が好ましく、最も好ましくはセラミックスの
使用である9例えば、各セグメント3.4は全体がセラ
ミックスによって、あるいはセラミックスの内張を耐熱
合金等に施すことによってチューブ状に成形されている
。ここで、セラミックスとしては、例えば炭化ケイ素系
セラミックス、窒化ケイ素系セラミックス、サイアロン
(Sialon)等の使用が好ましい。
As the constituent material of the premixer segment 4 and the catalyst segment 3, it is preferable to use a heat-resistant material such as a heat-resistant alloy or ceramics, and most preferably to use ceramics9. For example, each segment 3.4 is made entirely of ceramics. It is formed into a tube shape by applying a ceramic lining to a heat-resistant alloy or the like. Here, as the ceramic, it is preferable to use, for example, silicon carbide ceramics, silicon nitride ceramics, Sialon, or the like.

また、触媒5としては、多数の貫通孔を有する一体型の
触媒が使用可能であり、ハニカム型、海綿型若しくは繊
維型の一体型母材の表面に活性成分を担持したものが好
ましく、最も好ましくはハニカム型母材の使用である。
Moreover, as the catalyst 5, an integrated catalyst having a large number of through holes can be used, and a catalyst in which the active ingredient is supported on the surface of a honeycomb-shaped, sponge-shaped, or fiber-type integrated matrix is preferable, and most preferable. is the use of a honeycomb type base material.

さらに、触媒5の構成材料としては、耐熱合金あるいは
セラミックス等の母材および貴金属あるいは卑金属酸化
物等の活性成分の使用が好ましい、ここで、耐熱合金と
してはインコネル、ハステロイ、セラミックスとしては
コーディエライト、窒化ケイ素、貴金属としては白金、
パラジウム、卑金属酸化物としてはクロム酸化物、コバ
ルト酸化物等の使用が好ましい、この触媒5は熱応力や
信頼性等を考慮してその大きさが決定されるが、小径で
あることが好ましく、例えば直径15(2)以下のもの
の使用が好ましい。
Further, as the constituent materials of the catalyst 5, it is preferable to use a base material such as a heat-resistant alloy or ceramics and an active ingredient such as a noble metal or a base metal oxide.Here, the heat-resistant alloy is Inconel or Hastelloy, and the ceramic is Cordierite. , silicon nitride, platinum as a noble metal,
As palladium and base metal oxides, it is preferable to use chromium oxide, cobalt oxide, etc. The size of this catalyst 5 is determined by considering thermal stress, reliability, etc., but it is preferable that it has a small diameter. For example, it is preferable to use a diameter of 15(2) or less.

この触媒5は、第6図に示すように、セラミックスで形
成されたスナップリング34を使用してセグメント3に
固定されている。スナップリング34は、例えばC形す
ングの−rm@に触媒5を固定する爪35を形成して成
り、肉厚を薄く成形することによって着脱時の変形が可
能な程度の弾力性を得る。このスナップリング34をチ
ューブ3内の触媒5の前後の環状消36に嵌め込んで触
媒5を固定する。また、スナップリング34の所々にあ
る程度の肉厚部を形成し、その肉厚部分で触媒5を係止
するように設けることも可能である。
As shown in FIG. 6, this catalyst 5 is fixed to the segment 3 using a snap ring 34 made of ceramics. The snap ring 34 is formed by forming a claw 35 for fixing the catalyst 5 on, for example, -rm@ of a C-shaped snap ring, and is formed to have a thin wall thickness so as to have sufficient elasticity to allow deformation during attachment and detachment. This snap ring 34 is fitted into the annular sleeves 36 at the front and rear of the catalyst 5 in the tube 3 to fix the catalyst 5. Further, it is also possible to form some thick portions in some places of the snap ring 34 and to lock the catalyst 5 with the thick portions.

また、各セグメント3.4は、安定燃焼が得られるよう
に、自由に配置することが可能である。
Moreover, each segment 3.4 can be freely arranged so as to obtain stable combustion.

例えば、第4図に例示する如く、予混合器セグメント4
の周囲に触媒セグメント3を環状に配置しなり[(A)
図]、1個の触媒セグメント3の周囲に予混合器セグメ
ント4を環状に配置したり[(B)図]、複数個の触媒
セグメント3の間に複数個を1組とする複数組の予混合
器セグメント4を配置しなり[(C)図]、中央に予混
合器セグメント4を配置し、その周囲に触媒セグメント
3を円周状に配置すると共に更にその外側を予混合器セ
グメント4で包囲する[(D)図]ことが可能である。
For example, as illustrated in FIG.
The catalyst segments 3 are arranged in an annular manner around [(A)
[Figure], the premixer segments 4 may be arranged in an annular manner around one catalyst segment 3 [Figure (B)], or a plurality of sets of premixers may be arranged between a plurality of catalyst segments 3. The premixer segment 4 is arranged in the center, and the catalyst segments 3 are arranged circumferentially around it, and the premixer segment 4 is arranged on the outside thereof. It is possible to surround it [Figure (D)].

また、各セグメント3.4の断面形状は第4図(E)に
示すように円形及び非円形のいずれでも良く、また三次
元的に配置することも可能である9例えば、第5図(A
)に示すように、触媒セグメント3に対し予混合器セグ
メント4が下流側に開口するように異なる平面上に配置
したり、第5図(B)に示すように、触媒セグメント3
の噴射軸に対し予混合器セグメント4のそれを交差させ
て配置させることも可能である。
Further, the cross-sectional shape of each segment 3.4 may be either circular or non-circular as shown in FIG.
), the premixer segment 4 may be arranged on a different plane from the catalyst segment 3 so as to open downstream, or as shown in FIG.
It is also possible to arrange the premixer segment 4 transversely to the injection axis of the premixer segment 4 .

以上のように構成した本発明のガスタービン用燃焼器に
よると、LNG、LPG、石炭ガス化ガス等の低カロリ
ーガスその他のガス燃料及びジーゼル油、メタノール等
の液体燃料を、触媒耐熱温度以下即ち断熱火炎温度80
0℃〜1300℃相当分だけ触媒セグメント3に注入し
て触媒燃焼させる一方、予混合器セグメント4に残りの
燃料を注入して予混合気を生成し、それを触媒セグメン
t−3から噴射される高温ガスの周囲に噴射し、高温ガ
スを火種として予混合燃焼させることによって、ガスタ
ービン用燃焼器として必要な燃焼器出口温度例えば13
00”Cの燃焼ガスを得る。
According to the gas turbine combustor of the present invention configured as described above, low calorie gas such as LNG, LPG, coal gasified gas, other gas fuels, and liquid fuels such as diesel oil and methanol are heated to temperatures below the catalyst heat resistance temperature, that is, Adiabatic flame temperature 80
An amount equivalent to 0°C to 1300°C is injected into the catalyst segment 3 for catalytic combustion, while the remaining fuel is injected into the premixer segment 4 to generate a premixture, which is injected from the catalyst segment t-3. The combustor outlet temperature required for a gas turbine combustor, for example, 13
00"C combustion gas is obtained.

(発明の効果) 以上の説明より明らかなように、本発明は、予混合器セ
グメントと触媒セグメントとの集合体により大型燃焼器
を構成するようにしているので、燃焼器の大きさに関係
なく触媒を小型化でき、触媒内に生じる応力及び熱応力
が軽減され触媒の横遺体としての信頼性を確保できる。
(Effects of the Invention) As is clear from the above explanation, the present invention configures a large combustor by an assembly of premixer segments and catalyst segments, so regardless of the size of the combustor, The catalyst can be made smaller, the stress and thermal stress generated within the catalyst can be reduced, and the reliability of the catalyst as a horizontal body can be ensured.

また、触媒温度を低く抑えられるために触媒寿命を延ば
して触媒交換頻度を少なくでき、メンテナンス費用を低
減できる。特にセグメントチューブをセラミックスで構
成する場合、セグメントの寿命が延びるため交換頻度を
少なくできる。更に、予混合器セグメントから噴射され
る予混合気の濃度を調整することにより燃焼器出口温度
を触媒耐熱温度以上の任意温度にまで上昇させ得るため
、ガスタービンの発電効率を向上できる。
Furthermore, since the catalyst temperature can be kept low, the life of the catalyst can be extended, the frequency of catalyst replacement can be reduced, and maintenance costs can be reduced. In particular, when the segment tube is made of ceramics, the life of the segment is extended and the frequency of replacement can be reduced. Furthermore, by adjusting the concentration of the premixture injected from the premixer segment, the combustor outlet temperature can be raised to any temperature above the catalyst heat resistance temperature, thereby improving the power generation efficiency of the gas turbine.

一方、セグメント化によって部品交換が容易になると共
にセグメントの増減によって大小各種サイズのガスター
ビンに容易に対応できる。
On the other hand, segmentation makes it easy to replace parts, and by increasing or decreasing the number of segments, gas turbines of various sizes can be easily accommodated.

更に、触媒燃焼とその燃焼ガスを火種とする安定な予混
合燃焼によってNOxの生成を微量に抑えることができ
るので、発電設備の触媒装置が不要または簡素化でき、
NOx対策費が大幅に削減できる。
Furthermore, the production of NOx can be suppressed to a very small amount through catalytic combustion and stable premixed combustion using the combustion gas as the spark, making it possible to eliminate or simplify the need for a catalytic device in power generation equipment.
NOx countermeasure costs can be significantly reduced.

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

第1図は本発明の原理図、第2図(^)〜(H)は各々
触媒セグメントの実施例を示す中央縦断面図、第3図(
^)〜([)は各々予混合器セグメントの実施例を示す
中央縦断面図、第4図(^)〜(E)は各々セグメント
の配置例を示す正面図、第5図(A>及び(B)はセグ
メントの配置を三次元的にした実施例のバーナ部分の概
略構造を示す中央縦断面図、第6図(A)は触媒のセグ
メントチューブへの取付は構造の一例を示す中央縦断面
図、第6図CB)はスナップリングの一例を示す斜視図
である。第7図は従来の触媒燃焼式ガスタービン用燃焼
器の一例を示す概略構造図である。 ■・・・バーナ部、2・・・燃焼室、 3・・・触媒セグメント、4・・・予混合器セグメント
、5・・・触媒、6・・・予混合器、7・・・予混合器
、20・・・予混合バーナ、17.32・・・点火器、
25・・・拡散バーナ、 29・・・予混合バーナ兼予混合器、 34・・・スナップリング、36・・・溝。 特許出願人  財団法人 電力中央研究所間 西 電 
力 株式会社
Figure 1 is a diagram of the principle of the present invention, Figures 2 (^) to (H) are central vertical sectional views showing examples of catalyst segments, and Figure 3 (
^) to ([) are central vertical cross-sectional views showing examples of premixer segments, Figures 4 (^) to (E) are front views showing examples of segment arrangement, and Figures 5 (A> and (B) is a central vertical cross-sectional view showing a schematic structure of the burner portion of an embodiment in which the segments are arranged three-dimensionally, and FIG. 6 (A) is a central vertical cross-sectional view showing an example of the structure in which the catalyst is attached to the segment tube. The top view and FIG. 6 CB) are perspective views showing an example of a snap ring. FIG. 7 is a schematic structural diagram showing an example of a conventional catalytic combustion gas turbine combustor. ■... Burner section, 2... Combustion chamber, 3... Catalyst segment, 4... Premixer segment, 5... Catalyst, 6... Premixer, 7... Premixing vessel, 20... premix burner, 17.32... igniter,
25... Diffusion burner, 29... Premix burner/premixer, 34... Snap ring, 36... Groove. Patent applicant: Central Research Institute of Electric Power Industry, Nishiden
Power Co., Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)予混合器を内蔵する予混合器セグメントと、触媒
を充填しかつその上流側に予混合器を内蔵した触媒セグ
メントとを並列に配置して集合させ、その集合体によっ
て大型燃焼器を形成することを特徴とする触媒燃焼式ガ
スタービン用燃焼器。
(1) A premixer segment with a built-in premixer and a catalyst segment filled with a catalyst and with a built-in premixer on the upstream side are arranged in parallel and assembled, and the assembly enables a large combustor. A combustor for a catalytic combustion gas turbine, characterized in that:
(2)前記チューブをセラミックスで構成することを特
徴とする請求項1記載の触媒燃焼式ガスタービン用燃焼
器。
(2) The combustor for a catalytic combustion gas turbine according to claim 1, wherein the tube is made of ceramic.
(3)前記触媒セグメントの予混合器の上流に、点火器
を有する予熱バーナを設けたことを特徴とする請求項1
記載の触媒燃焼式ガスタービン用燃焼器。
(3) A preheating burner having an igniter is provided upstream of the premixer of the catalyst segment.
The combustor for a catalytic combustion gas turbine described above.
(4)前記予混合器セグメントの予混合器は点火器を有
し、ガスタービン起動時から部分負荷までの間に予混合
バーナとしての機能を有することを特徴とする請求項1
記載の触媒燃焼式ガスタービン用燃焼器。
(4) The premixer of the premixer segment has an igniter and functions as a premix burner from the start of the gas turbine until partial load.
The combustor for a catalytic combustion gas turbine described above.
(5)前記予混合器セグメントの内部に点火器を設け、
ガスタービン起動時から部分負荷時までの間に当該セグ
メントの内部で予混合気を燃焼させ、ガスタービン負荷
の上昇と共に失火させてセグメント下流に予混合気を供
給する機能を有することを特徴とする請求項1記載の触
媒燃焼式ガスタービン用燃焼器。
(5) providing an igniter inside the premixer segment;
It is characterized by having a function of combusting the premixture inside the segment from the time of starting the gas turbine to the time of partial load, causing a misfire as the gas turbine load increases, and supplying the premixture downstream of the segment. The combustor for a catalytic combustion gas turbine according to claim 1.
(6)前記触媒は、その前後のセラミックスチューブの
内周面に円周方向の環状の溝を設け、該溝にセラミック
ス製のスナップリングを嵌め込むことによって固定する
ことを特徴とする請求項2記載の触媒燃焼式ガスタービ
ン用燃焼器。
(6) The catalyst is fixed by providing a circumferential annular groove in the inner peripheral surface of the ceramic tubes before and after the catalyst, and fitting a ceramic snap ring into the groove. The combustor for a catalytic combustion gas turbine described above.
JP1076431A 1989-03-30 1989-03-30 Combustor for catalytic combustion type gas turbine Expired - Lifetime JP2774557B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1076431A JP2774557B2 (en) 1989-03-30 1989-03-30 Combustor for catalytic combustion type gas turbine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1076431A JP2774557B2 (en) 1989-03-30 1989-03-30 Combustor for catalytic combustion type gas turbine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02259331A true JPH02259331A (en) 1990-10-22
JP2774557B2 JP2774557B2 (en) 1998-07-09

Family

ID=13604970

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1076431A Expired - Lifetime JP2774557B2 (en) 1989-03-30 1989-03-30 Combustor for catalytic combustion type gas turbine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2774557B2 (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5318436A (en) * 1991-11-14 1994-06-07 United Technologies Corporation Low NOx combustion piloted by low NOx pilots
EP0797051A2 (en) * 1996-03-20 1997-09-24 Abb Research Ltd. Burner for a heat generator
US6609905B2 (en) 2001-04-30 2003-08-26 Alstom (Switzerland) Ltd. Catalytic burner
US6625988B2 (en) 2000-12-11 2003-09-30 Alstom (Switzerland) Ltd Premix burner arrangement with catalytic combustion and method for its operation
US6638055B2 (en) 2001-04-30 2003-10-28 Alstom (Switzerland) Ltd Device for burning a gaseous fuel/oxidant mixture
JP2006207996A (en) * 2005-01-17 2006-08-10 General Electric Co <Ge> Multiple venturi tube gas fuel injector for combustor
CN101451718A (en) * 2007-12-03 2009-06-10 通用电气公司 Catalytically stabilized gas turbine combustor
JP2009281688A (en) * 2008-05-23 2009-12-03 Kawasaki Heavy Ind Ltd Burner of combustion device, and combustion device equipped with the same
JP2011144972A (en) * 2010-01-13 2011-07-28 Hitachi Ltd Gas turbine combustor
US20120186266A1 (en) * 2011-01-21 2012-07-26 Abdul Rafey Khan Reformed multi-fuel premixed low emission combustor and related method
WO2013024783A1 (en) * 2011-08-17 2013-02-21 大陽日酸株式会社 H2 burner and h2 burner combustion method

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102483183B1 (en) * 2021-04-13 2022-12-29 두산에너빌리티 주식회사 Micromixer and combustor having the same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58108332A (en) * 1981-12-21 1983-06-28 Toshiba Corp Combustor for gas turbine
JPS61116221A (en) * 1984-11-13 1986-06-03 Toshiba Corp Gas turbine combustor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58108332A (en) * 1981-12-21 1983-06-28 Toshiba Corp Combustor for gas turbine
JPS61116221A (en) * 1984-11-13 1986-06-03 Toshiba Corp Gas turbine combustor

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5318436A (en) * 1991-11-14 1994-06-07 United Technologies Corporation Low NOx combustion piloted by low NOx pilots
EP0797051A2 (en) * 1996-03-20 1997-09-24 Abb Research Ltd. Burner for a heat generator
EP0797051A3 (en) * 1996-03-20 1998-05-20 Abb Research Ltd. Burner for a heat generator
US6625988B2 (en) 2000-12-11 2003-09-30 Alstom (Switzerland) Ltd Premix burner arrangement with catalytic combustion and method for its operation
US6609905B2 (en) 2001-04-30 2003-08-26 Alstom (Switzerland) Ltd. Catalytic burner
US6638055B2 (en) 2001-04-30 2003-10-28 Alstom (Switzerland) Ltd Device for burning a gaseous fuel/oxidant mixture
JP2006207996A (en) * 2005-01-17 2006-08-10 General Electric Co <Ge> Multiple venturi tube gas fuel injector for combustor
CN101451718A (en) * 2007-12-03 2009-06-10 通用电气公司 Catalytically stabilized gas turbine combustor
JP2009281688A (en) * 2008-05-23 2009-12-03 Kawasaki Heavy Ind Ltd Burner of combustion device, and combustion device equipped with the same
JP2011144972A (en) * 2010-01-13 2011-07-28 Hitachi Ltd Gas turbine combustor
EP2345847A3 (en) * 2010-01-13 2017-09-20 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Gas turbine combustor
US20120186266A1 (en) * 2011-01-21 2012-07-26 Abdul Rafey Khan Reformed multi-fuel premixed low emission combustor and related method
US8931283B2 (en) * 2011-01-21 2015-01-13 General Electric Company Reformed multi-fuel premixed low emission combustor and related method
WO2013024783A1 (en) * 2011-08-17 2013-02-21 大陽日酸株式会社 H2 burner and h2 burner combustion method
JPWO2013024783A1 (en) * 2011-08-17 2015-03-05 大陽日酸株式会社 H2 burner and H2 burner combustion method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2774557B2 (en) 1998-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5850731A (en) Catalytic combustor with lean direct injection of gas fuel for low emissions combustion and methods of operation
US5161366A (en) Gas turbine catalytic combustor with preburner and low nox emissions
US7260935B2 (en) Method and apparatus for reducing gas turbine engine emissions
US4534165A (en) Catalytic combustion system
JP2597793B2 (en) Fuel stage premixed low NOx combustor
EP1193449B1 (en) Multiple annular swirler
US20080016876A1 (en) Method and apparatus for reducing gas turbine engine emissions
EP2177835A2 (en) Fuel delivery system for a turbine engine
JP2010025538A (en) Coanda injection device for low environmental pollution combustor multi-staged axial-directionally
US10288291B2 (en) Air-shielded fuel injection assembly to facilitate reduced NOx emissions in a combustor system
JPH02309124A (en) Combustor and operating method thereof
US20120047902A1 (en) Fuel delivery system for a turbine engine
US20160061452A1 (en) Corrugated cyclone mixer assembly to facilitate reduced nox emissions and improve operability in a combustor system
JP2774557B2 (en) Combustor for catalytic combustion type gas turbine
GB2102936A (en) Fuel injector for gas turbine engines
CN101802365A (en) Trapped vortex combustion chamber
JP3990678B2 (en) Gas turbine combustor
US7469543B2 (en) Rich catalytic injection
JP2607387Y2 (en) Gas turbine combustor
JPS61276627A (en) Gas turbine combustion apparatus
JP3219495B2 (en) Gas turbine catalytic combustor
JP3375663B2 (en) Catalytic combustor
JPS58108332A (en) Combustor for gas turbine
JPH06174233A (en) Gas turbine combustor
KR101041466B1 (en) The low NOx gas turbine combustor having the multi-fuel mixing device

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

EXPY Cancellation because of completion of term