JPH03260518A - ガスタービン触媒燃焼システム - Google Patents
ガスタービン触媒燃焼システムInfo
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- JPH03260518A JPH03260518A JP5494490A JP5494490A JPH03260518A JP H03260518 A JPH03260518 A JP H03260518A JP 5494490 A JP5494490 A JP 5494490A JP 5494490 A JP5494490 A JP 5494490A JP H03260518 A JPH03260518 A JP H03260518A
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- main fuel
- gas turbine
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- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title abstract description 15
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 44
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- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 17
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- 238000007084 catalytic combustion reaction Methods 0.000 claims description 17
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- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 17
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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触媒燃焼システムに関する。更に
詳しくは、複雑な機構の空気量可変機構を用いることな
く、作動範囲の広いガスタービンにおいて、安定、かつ
低ＮＯｘ燃焼が可能なガスタービン触媒燃焼システムに
関するものである。
詳しくは、複雑な機構の空気量可変機構を用いることな
く、作動範囲の広いガスタービンにおいて、安定、かつ
低ＮＯｘ燃焼が可能なガスタービン触媒燃焼システムに
関するものである。
一般に、予混合燃焼や触媒燃焼は、低ＮＯｘ燃焼できる
が、着火温度と耐熱温度に制限があって安定燃焼範囲が
非常に狭い。
が、着火温度と耐熱温度に制限があって安定燃焼範囲が
非常に狭い。
したがって、ガスタービンの広い作動範囲で、高い燃焼
効率と火炎の安定、かつ低ＮＯｘ燃焼させるためには、
予混合気の当量比を調整するため、燃料と燃焼用空気の
両者の供給量を調整する複雑な流量制御が必要である。
効率と火炎の安定、かつ低ＮＯｘ燃焼させるためには、
予混合気の当量比を調整するため、燃料と燃焼用空気の
両者の供給量を調整する複雑な流量制御が必要である。
このため、複雑な流量調整機構が必要であり、更に、前
面的に触媒燃焼に頼ると高温となって耐久力が下がり、
圧力損失が増大し、触媒の性能劣化が短時間で発生して
燃焼効率が下がる。このため、長時間にわたって低ＮＯ
ｘで安定した燃焼性能の維持が困難であるとの欠点があ
った。
面的に触媒燃焼に頼ると高温となって耐久力が下がり、
圧力損失が増大し、触媒の性能劣化が短時間で発生して
燃焼効率が下がる。このため、長時間にわたって低ＮＯ
ｘで安定した燃焼性能の維持が困難であるとの欠点があ
った。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、機構の複雑な空気量可変機構を用い
ずに、燃料の流量制限のみを行い作動範囲の広いガスタ
ービンにおいて、触媒の性能劣化の影響を受けにくく、
高い燃焼効率で安定、かつ低ＮＯｘ燃焼が可能なガスタ
ービン触媒燃焼システムを提供することにある。
あり、その目的は、機構の複雑な空気量可変機構を用い
ずに、燃料の流量制限のみを行い作動範囲の広いガスタ
ービンにおいて、触媒の性能劣化の影響を受けにくく、
高い燃焼効率で安定、かつ低ＮＯｘ燃焼が可能なガスタ
ービン触媒燃焼システムを提供することにある。
すなわち、本発明のガスタービン触媒燃焼システムは、
予混合燃焼域に臨ましめてパイロット燃料を噴射するパ
イロット燃料噴射ノズルとメイン燃料を噴射する複数の
予混合器とを配設し、バイロフト燃料により保炎を行い
、メイン燃料により予混合部分燃焼を行わせ、触媒燃焼
域にて未燃処理を行うと同時に還元作用により低ＮＯｘ
を計り、負荷の変動に対しては前記予混合器の作動本数
を増減するようにしたことを特徴とするものである。
予混合燃焼域に臨ましめてパイロット燃料を噴射するパ
イロット燃料噴射ノズルとメイン燃料を噴射する複数の
予混合器とを配設し、バイロフト燃料により保炎を行い
、メイン燃料により予混合部分燃焼を行わせ、触媒燃焼
域にて未燃処理を行うと同時に還元作用により低ＮＯｘ
を計り、負荷の変動に対しては前記予混合器の作動本数
を増減するようにしたことを特徴とするものである。
前述した予混合器は、ガスタービン燃焼器の規模にもよ
るが、６〜１２本が望ましい。
るが、６〜１２本が望ましい。
また、予混合部分燃焼域では、パイロット燃焼噴射ノズ
ルとメイン燃焼噴射ノズルより投入する燃料に対して９
０〜９８％の燃焼効率に維持することが望ましい。
ルとメイン燃焼噴射ノズルより投入する燃料に対して９
０〜９８％の燃焼効率に維持することが望ましい。
以下、図面により本発明の実施例について説明する。
第１図において、１はガスタービン触媒燃焼器であり、
燃焼室としての内筒２の内部には、予混合燃焼域ａと触
媒燃焼域すが配設されており、予混合燃焼域ａは触媒燃
焼域すより上流側に位置している。
燃焼室としての内筒２の内部には、予混合燃焼域ａと触
媒燃焼域すが配設されており、予混合燃焼域ａは触媒燃
焼域すより上流側に位置している。
内筒２の頂部３には、予混合燃焼域ａに臨むようにパイ
ロット燃料噴射ノズル４が設けられており、このパイロ
ット燃料噴射ノズル４から内筒２内に噴射されたパイロ
ット燃料はスワラ−５によって旋回された空気と混合し
ながら拡散燃焼するようになっている。また、パイロッ
ト燃料噴射ノズル４の近傍には、パイロ７）燃料に点火
するための点火プラグ６が設けられている。
ロット燃料噴射ノズル４が設けられており、このパイロ
ット燃料噴射ノズル４から内筒２内に噴射されたパイロ
ット燃料はスワラ−５によって旋回された空気と混合し
ながら拡散燃焼するようになっている。また、パイロッ
ト燃料噴射ノズル４の近傍には、パイロ７）燃料に点火
するための点火プラグ６が設けられている。
更に、内筒２の肩部７には、６本の予混合器８、〜８６
が配設されており、この予混合器８゜〜８６から内筒２
内に供給された予混合気は予混合燃焼域ａで予混合部分
燃焼するようになっている。これらの予混合器８１〜８
６は、第２図に示すように、パイロット燃料噴射ノズル
４を中心と１つの円Ｃ上に等間隔に設けられている。前
述した予混合器８１〜８６はメイン燃料噴射ノズル９と
予混合管１０とから形成されており、メイン燃料噴射ノ
ズル９から予混合管１０内に噴射されたメイン燃料は、
内筒２内に供給される以前に予混合管８１〜８６の頂部
から流入した空気と混合するようになっている。混合気
は、予混合気管内を５０ｍ／ｓ以上の流速で流れ、逆火
が起らないようにしている。
が配設されており、この予混合器８゜〜８６から内筒２
内に供給された予混合気は予混合燃焼域ａで予混合部分
燃焼するようになっている。これらの予混合器８１〜８
６は、第２図に示すように、パイロット燃料噴射ノズル
４を中心と１つの円Ｃ上に等間隔に設けられている。前
述した予混合器８１〜８６はメイン燃料噴射ノズル９と
予混合管１０とから形成されており、メイン燃料噴射ノ
ズル９から予混合管１０内に噴射されたメイン燃料は、
内筒２内に供給される以前に予混合管８１〜８６の頂部
から流入した空気と混合するようになっている。混合気
は、予混合気管内を５０ｍ／ｓ以上の流速で流れ、逆火
が起らないようにしている。
また、触媒燃焼域すには、触媒を収納した触媒容器１１
が設けられており、予混合部分燃焼の際に発生したＣｏ
、ＨＣなとの未燃物を完全燃焼させるようになっている
。又、この触媒部では、予混合部分燃焼部で発生した窒
素酸化物が還元作用により更に低ＮＯｘ化が進められる
。
が設けられており、予混合部分燃焼の際に発生したＣｏ
、ＨＣなとの未燃物を完全燃焼させるようになっている
。又、この触媒部では、予混合部分燃焼部で発生した窒
素酸化物が還元作用により更に低ＮＯｘ化が進められる
。
この予混合部分燃焼された燃焼ガスの未燃成分量は投入
された全燃焼成分に対して可成り少量である。このため
、触媒の量は、被可燃物に対して十分余裕を持った量と
なるので、触媒部の燃焼負荷は小さく、圧力損失も少な
く、尚かつ、被毒による劣化の影響も無視できる。
された全燃焼成分に対して可成り少量である。このため
、触媒の量は、被可燃物に対して十分余裕を持った量と
なるので、触媒部の燃焼負荷は小さく、圧力損失も少な
く、尚かつ、被毒による劣化の影響も無視できる。
１２は内筒２の外側に内筒２と同心状に設けられた外筒
であり、空気人口１３から導入された空気は内筒２と外
筒１２との間の通路１４を通って前記スワラ−５及び予
混合器８．〜８ａに到達するようになっている。また、
燃焼ガスは内筒２に連通した燃焼ガス出口１５から系外
に排出されるようになっている。
であり、空気人口１３から導入された空気は内筒２と外
筒１２との間の通路１４を通って前記スワラ−５及び予
混合器８．〜８ａに到達するようになっている。また、
燃焼ガスは内筒２に連通した燃焼ガス出口１５から系外
に排出されるようになっている。
第３図は、燃料供給系統を示す概略図であり、バイロフ
ト燃料噴射ノズル４に連結した燃料供給管１６には、図
示しない燃料タンクからバイロフト燃料噴射ノズル４の
方向に向かって燃料の供給量を一括制御する制御弁１７
と第１の圧力計１８とが、この順に配置されている。こ
の制御弁１７はガバナ１９によって制御されるようにな
っている。また、２０．２１は制御弁Ｉ７の前後に配設
された仕切弁である。
ト燃料噴射ノズル４に連結した燃料供給管１６には、図
示しない燃料タンクからバイロフト燃料噴射ノズル４の
方向に向かって燃料の供給量を一括制御する制御弁１７
と第１の圧力計１８とが、この順に配置されている。こ
の制御弁１７はガバナ１９によって制御されるようにな
っている。また、２０．２１は制御弁Ｉ７の前後に配設
された仕切弁である。
また、燃料供給管１６から分岐した６本の枝管２２１〜
２２６には、供給弁２３．〜２３゜がそれぞれ設けられ
ており、これらの供給弁２３、〜２３６は、第１の圧力
計１８の燃料供給圧Ｐｆと、内筒２に設けられた第２の
圧力計２４の圧縮機吐出圧ＣＤＰとの差圧ΔＰｆによっ
て制御されるようになっている。
２２６には、供給弁２３．〜２３゜がそれぞれ設けられ
ており、これらの供給弁２３、〜２３６は、第１の圧力
計１８の燃料供給圧Ｐｆと、内筒２に設けられた第２の
圧力計２４の圧縮機吐出圧ＣＤＰとの差圧ΔＰｆによっ
て制御されるようになっている。
次に、前述したガスタービン触媒燃焼器の燃焼制御につ
いて説明する。
いて説明する。
前述したように、ガスタービン触媒燃焼器１の内筒２に
設けられたパイロット燃料噴射ノズル４から内筒２内に
噴射された燃料が点火プラグ６によって点火され、スワ
ラ−５を通って導入された空気と拡散混合しながら拡散
燃焼すると共に、予混合器８１〜８６から内筒２内に供
給された予混合気が予混合燃焼域ａで予混合部分燃焼す
る。このとき、予混合燃焼域出口の燃焼ガス温度は７０
０〜１０００℃に押さえられ、ＮＯｘの排出量が低く押
さえられる。
設けられたパイロット燃料噴射ノズル４から内筒２内に
噴射された燃料が点火プラグ６によって点火され、スワ
ラ−５を通って導入された空気と拡散混合しながら拡散
燃焼すると共に、予混合器８１〜８６から内筒２内に供
給された予混合気が予混合燃焼域ａで予混合部分燃焼す
る。このとき、予混合燃焼域出口の燃焼ガス温度は７０
０〜１０００℃に押さえられ、ＮＯｘの排出量が低く押
さえられる。
また、前述した燃焼温度下で発生した少量のＣ○、ＨＣ
なとの未燃物は触媒を収めた触媒容器１１を通過する間
に完全燃焼される。
なとの未燃物は触媒を収めた触媒容器１１を通過する間
に完全燃焼される。
他方、負荷の変動に伴って供給弁２３．〜２３６が制御
され、メイン燃料を噴射するメイン燃料噴射ノズル９の
数が制御される。このとき、予混合気の当量比φが０．
３５〜０．７の範囲内にあるように供給弁２３１〜２３
６の開放数が制御される。これにより低ＮＯｘ燃焼が状
態が維持されると共に、高燃焼効率が維持される。
され、メイン燃料を噴射するメイン燃料噴射ノズル９の
数が制御される。このとき、予混合気の当量比φが０．
３５〜０．７の範囲内にあるように供給弁２３１〜２３
６の開放数が制御される。これにより低ＮＯｘ燃焼が状
態が維持されると共に、高燃焼効率が維持される。
以上の説明では、ガバナ１９によって制御弁１７のみを
制御する場合について説明したが、第４図に示すように
、燃料供給管１６に設けたパイロット燃料制御弁２５と
、燃料供給管１６分岐した分岐管２６に設けたメイン燃
料制御弁２７とをガバナ１９によって制御するようにし
てもよい。
制御する場合について説明したが、第４図に示すように
、燃料供給管１６に設けたパイロット燃料制御弁２５と
、燃料供給管１６分岐した分岐管２６に設けたメイン燃
料制御弁２７とをガバナ１９によって制御するようにし
てもよい。
上記のように、本発明は、予混合燃焼域に臨ましめてパ
イロット燃料を噴射するパイロット燃料噴射ノズルとメ
イン燃料を噴射する複数の予混合器とを配設し、パイロ
ット燃料により保炎を行い、メイン燃料により予混合部
分燃焼を行わせ、触媒燃焼域にて未燃処理を行うと同時
に還元作用により低ＮＯｘを計り、負荷の変動に対して
は前記予混合器の作動本数を増減するようにしたから、
機構の複雑な空気量可変機構を用いずに、作動範囲の広
いガスタービンにおいて、触媒の性能劣化の影響を受け
にくく安定、かつ低ＮＯｘ燃焼が長時間にわたって可能
になった。
イロット燃料を噴射するパイロット燃料噴射ノズルとメ
イン燃料を噴射する複数の予混合器とを配設し、パイロ
ット燃料により保炎を行い、メイン燃料により予混合部
分燃焼を行わせ、触媒燃焼域にて未燃処理を行うと同時
に還元作用により低ＮＯｘを計り、負荷の変動に対して
は前記予混合器の作動本数を増減するようにしたから、
機構の複雑な空気量可変機構を用いずに、作動範囲の広
いガスタービンにおいて、触媒の性能劣化の影響を受け
にくく安定、かつ低ＮＯｘ燃焼が長時間にわたって可能
になった。
第１図は本発明にかかるガスタービン触媒燃焼システム
に用いるガスタービン触媒燃焼器の断面図、第２図は第
１図のｎ−ｎ断面図、第３図及び第４図は燃料供給系統
を示す概略図である。 ａ・・・予混合燃焼域、ｂ・・・触媒燃焼域、１・・・
ガスタービン燃焼器、４・・・パイロット燃料噴射ノズ
ル、８１〜８６・・・予混合器。
に用いるガスタービン触媒燃焼器の断面図、第２図は第
１図のｎ−ｎ断面図、第３図及び第４図は燃料供給系統
を示す概略図である。 ａ・・・予混合燃焼域、ｂ・・・触媒燃焼域、１・・・
ガスタービン燃焼器、４・・・パイロット燃料噴射ノズ
ル、８１〜８６・・・予混合器。
Claims (1)
- 予混合燃焼域と、その下流側に配設された触媒燃焼域と
を有するガスタービン触媒燃焼システムであって、前記
予混合燃焼域に臨ましめてパイロット燃料を噴射するパ
イロット燃料噴射ノズルとメイン燃料を噴射する複数の
予混合器とを配設し、パイロット燃料により保炎を行い
、メイン燃料により予混合部分燃焼を行わせ、触媒燃焼
域にて未燃処理を行うと同時に還元作用により低ＮＯｘ
を計り、負荷の変動に対しては前記予混合器の作動本数
を増減するようにしたガスタービン触媒燃焼システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5494490A JPH03260518A (ja) | 1990-03-08 | 1990-03-08 | ガスタービン触媒燃焼システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5494490A JPH03260518A (ja) | 1990-03-08 | 1990-03-08 | ガスタービン触媒燃焼システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03260518A true JPH03260518A (ja) | 1991-11-20 |
Family
ID=12984761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5494490A Pending JPH03260518A (ja) | 1990-03-08 | 1990-03-08 | ガスタービン触媒燃焼システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03260518A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0443220A (ja) * | 1990-06-07 | 1992-02-13 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | ガスタービンの燃焼器 |
| KR100679596B1 (ko) * | 1995-11-13 | 2007-03-14 | 유나이티드 테크놀로지스 코포레이션 | 연소기,연소기구조체,및연료및공기혼합튜브 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59170622A (ja) * | 1983-03-16 | 1984-09-26 | Hitachi Ltd | ガスタ−ビン用燃焼装置 |
| JPS6139273B2 (ja) * | 1982-02-12 | 1986-09-03 | Fuji Bellows Co Ltd | |
| JPS6463721A (en) * | 1987-09-04 | 1989-03-09 | Hitachi Ltd | Gas turbine burner |
-
1990
- 1990-03-08 JP JP5494490A patent/JPH03260518A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6139273B2 (ja) * | 1982-02-12 | 1986-09-03 | Fuji Bellows Co Ltd | |
| JPS59170622A (ja) * | 1983-03-16 | 1984-09-26 | Hitachi Ltd | ガスタ−ビン用燃焼装置 |
| JPS6463721A (en) * | 1987-09-04 | 1989-03-09 | Hitachi Ltd | Gas turbine burner |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0443220A (ja) * | 1990-06-07 | 1992-02-13 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | ガスタービンの燃焼器 |
| KR100679596B1 (ko) * | 1995-11-13 | 2007-03-14 | 유나이티드 테크놀로지스 코포레이션 | 연소기,연소기구조체,및연료및공기혼합튜브 |
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