JP2525792B2 - ガスタ−ビン用触媒燃焼器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、ガスタービン用触媒燃焼器に関する。

（従来の技術） 近年、ガスタービン発電プラントに設置されるガスタ
ービン用燃焼器では、例えば特開昭59−122821号公報に
開示されているように、燃焼時に発生する窒素酸化物
（以下、NOx）を低減するために酸化触媒を用いた触媒
燃焼器が開発されている。

このような、従来知られているガスタービン用触媒燃
焼器について第３図を参照にして説明する。

缶状の内筒を有する触媒燃焼器の中央部には触媒部１
が挿着されており、触媒燃焼器の空気入口側には触媒部
１に燃料を供給するための予混合部２、触媒入口温度を
所定温度以上に上げるための予燃焼部３が配設されてお
り、予混合気注入孔４から予混合部２に導入されたメイ
ン燃料５を触媒部１で均一低温燃焼して、NOx発生の主
原因である局所的高温域を形成することなく、低NOx燃
焼を達成する構造となっている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上述した従来のガスタービン用触媒燃焼
器を多缶型ガスタービンに適用すると次のような問題が
発生した。

複数の燃焼器を並設する多缶型ガスタービン燃焼器に
おける燃料の制御は、各段ごとに備えられた制御弁にて
行われ、燃料は制御弁を通過した後、各燃焼器に夫々配
管されたマニホールドに供給され、ここから各燃焼器に
等量分配される。しかしながら燃料ノズルの製作公差内
のバラツキ、あるいは燃料中に含まれるダストやミスト
のノズル内面への付着等で各燃焼器への燃料が微少に異
なることが考えられる。

一方、各燃焼器に流入する空気は、圧縮機吐出圧力と
ガスタービン第一段静翼入口圧力の差によって流れ、そ
の圧力損失の大きな部分を占めるのが燃焼器に挿着され
た触媒部での圧力損失である。触媒部は、温度が上昇す
るとそこを通過するガスの温度も上昇するので、体積流
量が増加して流速が速くなり、圧力損失が大きくなる。
即ち、触媒部に同じ圧力差を与えた場合、温度が高い方
が通過するガスの質量流量が少なくなる。従って、多缶
型燃焼器のうち例えば一つの燃焼器の触媒部が、ダスト
等によるめづまり、個々の品質の差、あるいは燃料不均
等等による温度上昇により圧力損失が他の燃焼器の触媒
部よりも大きくなった場合、触媒部入口と出口の圧力が
他の触媒と同じため、同じ圧力差を与えられ、通過ガス
流量が他の燃焼器の触媒部よりも減少する。

ところが、供給される燃料は常に一定量であるので、
通過ガス流量が減少すれば触媒部入口での燃空比が大き
くなり、その結果触媒部の温度はさらに上昇し、ますま
す触媒部の圧力損失を助長することになる。このように
何れかの原因で各触媒部において圧力損失のバラツキが
生じると、そのバラツキが拡大されてしまうという問題
があり、さらにこの状態を長く続けると温度が高くなっ
た燃焼器では触媒部の劣化が進み、他の燃焼器の触媒よ
りも寿命が短命化するという問題が発生する。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたも
ので、多缶型ガスタービン燃焼器において各燃焼器の触
媒部の温度のバラツキを小さくし、全触媒の交換寿命が
延命するガスタービン用触媒燃焼器を提供することを目
的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明のガスタービン用触媒燃焼器は、燃料を燃焼さ
せる触媒部と、この触媒部の入口温度を上げる予燃焼部
と、この予燃焼部と触媒部との間にあって燃料と燃焼用
空気を混合した予混合気を触媒部へ導入する予混合部と
を備えた缶形の燃焼器が、火移り管を介して複数並設さ
れてなるガスタービン用触媒燃焼器において、上記複数
の燃焼器の予混合部にそれぞれ接続され、少なくとも二
つ以上の予混合部にほぼ共通の予混合気を供給する共通
混合気供給管を具備したことを特徴とするものである。

（作 用） 本発明は上述した手段により、触媒部に圧力損失のバ
ラツキが生じた場合でも、触媒部入口での燃空比が少な
くとも二つ以上の燃焼器の間でほぼ同一となるので、触
媒部の燃焼温度がそれらの間で平均化され、全触媒の交
換寿命を延命させることができる。

（実施例） 以下、本発明のガスタービン用触媒燃焼器による一実
施例について図を参照にしながら説明する。

第１図は実施例の構成を示す図で、缶状の内筒を有す
る触媒燃焼器11は火移り管12を介して複数並設されてお
り、夫々の触媒燃焼器11内には中央部に触媒部13が挿着
され、空気流入口側には触媒入口温度を所定温度以上に
上げるための予燃焼部14が設けられており、この予燃焼
部14と触媒部13間の触媒燃焼器内壁面には予混合気を導
入するための予混合気注入孔15が複数同軸面上に穿設さ
れている。

そして、これらの触媒燃焼器11の周囲には、触媒部13
で燃焼するメイン燃料16とメイン燃料用空気17とを混合
する予混合ダクト18と、この予混合ダクト18と予混合気
注入孔15を連絡する予混合気注入管19とが配設されてい
る。

このような構成のガスタービン用触媒燃焼器では、メ
イン燃焼用空気17とメイン燃料16は、予混合ダクト18内
で所定の混合比で均一に混合されて予混合気となった
後、予混合気注入管19を介して予混合気注入孔15から予
混合部20内に供給される。

このとき、各触媒燃焼器の触媒部13に圧力損失の差が
あっても、夫々の触媒燃焼器11に送られる予混合気の量
が異なるだけで燃空比はどれも同じになる。そのため、
各触媒部13の温度はどれも均一となる。

このように本例では、触媒の寿命にもっとも影響の大
きい要素となる触媒部の温度が各燃焼器間で平均化され
るので、各触媒の寿命はほぼ等しくなり、また、触媒の
最高使用温度が下がるため、全体として触媒の寿命が延
命する。

なお、上述実施例では各燃焼器共通の予混合ダクトを
設けてこの予混合ダクトから予混合気を各燃焼器に供給
する構成としたが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、趣旨を変更しない範囲で種々変更して実施するこ
とができる。以下、本発明の他の実施例について図２に
基づいて説明する。

本例では上述実施例と同様に、予燃焼部14と触媒部13
の間に予混合気注入孔15を有する燃焼器11が火移り管12
を介して複数並設されている。そして、隣接する触媒燃
焼器11の間には触媒部13で燃焼するメイン燃料16とメイ
ン燃焼用空気17が混合する予混合ダクト21が配置されて
いる。この予混合ダクト21には、両側の燃焼器11の予混
合気注入孔15と連絡する予混合気注入管22が配設されて
いる。このような構成であっても、予混合気の燃空比は
隣接するどうしで平均化されるため、触媒間で圧力損失
の差があっても温度のバラツキが小さくなるので前述し
た第１の実施例と同様な効果がある。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明のガスタービン用触媒燃焼
器によれば、予混合ダクトを複数の燃焼器に共有するこ
とで触媒部の圧力損失にバラツキがあっても、触媒部入
口の燃空比が一定となり、各触媒の温度が平均化され、
触媒の交換寿命を長くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるガスタービン用触媒燃焼器の一実
施例の構成を示す図、第２図は本発明の他の実施例の構
成を示す図、第３図は従来のガスタービン用触媒燃焼器
の構成を示す図である。 11……燃焼器 12……火移り管 13……触媒部 14……予燃焼部 15……予混合気注入孔 16……メイン燃料 17……メイン燃焼用空気 18……予混合ダクト 19……予混合気注入管 20……予混合部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料を燃焼させる触媒部と、この触媒部の
   入口温度を上げる予燃焼部と、この予燃焼部と前記触媒
   部との間にあって燃料と燃焼用空気を混合した予混合気
   を前記触媒部へ導入する予混合部とを備えた缶形の燃焼
   器が、火移り管を介して複数並設されてなるガスタービ
   ン用触媒燃焼器において、 前記複数の燃焼器の予混合部にそれぞれ接続され、少な
   くとも二つ以上の前記予混合部にほぼ共通の前記予混合
   気を供給する共通混合気供給管を具備したことを特徴と
   するガスタービン用触媒燃焼器。