JPS58108332A - ガスタ−ビン用燃焼器 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガスタービン用燃焼器に係り、特に−焼器内で
発生する窒素酸化物の生成な低減させるために触Ｉｉｌ
［ｔ−用いた触媒燃焼方式のガスタービン用燃焼器に関
する・ 従来のガスタービン用燃ａｈとしては、燃焼器中心部よ
り燃料を噴射し、突気は煽科噴射弁の崗囲に配設された
スワラから供給するものが知られている。この場合燃焼
器は中心部に火炎を保持するため、その中心部において
は塩１ｉｆｉ墾気比近い燃焼になることにより、火炎温
度が高くなり、Ｓｌｌ素化化物急激に増加することがあ
る。このような窒１ｕｌｌ化物の低減対策としては火炎
＠度ヲ下げるのが有効であり、燃焼器内に水、あるいは
蒸気噴射を行なっている。この方法は現在のガスタービ
ンにおいて通常行なわれているものがあるが、熱効軍の
低下、８うには付帯設備の費用かかさむなど経済性にも
欠点がある。そこで水、あるいは蒸気噴射を行なわずに
窒素酸化物の低減を図る方法として、低温燃焼として知
られている触媒燃焼を用いる方法がある。

ところかガスタービン用煽焼器のような簡負荷な燃焼器
においては燃焼器内平均流速が達いため仁触媒と反応ガ
スとの接触時間か短く、拡散律速で支配される触媒燃焼
法では燃焼効率を高く維持することは困難であり一特に
起動時の燃線法に間鉋かあったー 第１図は縦軸に燃焼効率を、横軸に燃焼器内平均流ｊｌ
＆とり、パラメータとして触媒入口ガス温度をとって示
したものである。触媒入口ガス温度が比較的低い場合（
テ、）には、触媒での燃焼反応が拡散反応停遅となるた
め、流速が上昇する程混合ガスと触媒との接触時間が短
かくなり、燃焼効率の低下をきたすことになる。一方、
触媒入口ガス温度が７．より高い丁１の場合には流速の
増加に対してもある程度まで燃焼効率の低下を押えるこ
とができる。そして鰹科の種類、触媒の種類、燃焼器の
形状書−よって決まる触媒の一有温度丁、）？Ａ上６二
賢っだ場合−二は、触媒において触媒反応と一時に気相
反応が起こり、この相乗効果により反応適度定数を高く
とることかでき、大容量の混合ガスＶ虱理することが１
ｊ能となることを示している。

このように触ｍ鰹焼をこの種の燃焼器にとり入れる場合
は触媒入口ガス温度をあるｍ度以上６：維持する必要が
あり、なんらかの方法ζ：より触媒に入いる前の予混合
ガスを加熱する必要がある。加熱する方法としてはＷ４
２因に示すような直接ｍ焼方式か嶌゛見られる。すなわ
ち、ケーゾングｌＯと内ｗｌｌとの間を通し℃送られる
空気の一部は第ｌ燃料噴射弁１２から送られる燃料とス
ワラ１３を出たところで混合され、ここで点火器１４を
用いて直接燃焼させられる。一方残りの空気はスワラ１
５から燃焼器内に送られ、第２燥料噴射弁１６から噴射
される燃料と共に燃焼ガス中に迭り込まれ、両者ｖ１１
１１合させること４−より触媒１７を通過させる前の予
混合ガスの温度を設定された温度まで高めるものである
。かかる二段階の燃焼域について以下の説明では前者を
一次燃焼域■、後者を二次ＩＬ５焼域厘とそれぞれ指称
する。

しかしながら、直接燃焼方式では一次か悦域Ｉにおいて
通常燃焼１行なうため一次ａ焼域Ｉにおいて発生する窒
素酸化物の発生鰍を無視することができない。このため
、−次燃焼域ｌにおける窒＆酸化物の庄成を抑制するＶ
Ｌ雨の必要性カー＾まっている。

本発明の目的は触ａｍ焼方式な用すする場合亀；おいて
触媒表１＝おける触媒反応と同時ζ二気相反応’ｔ９１
ｒ＠さセ、起動時から全負荷６二わたつ工安定した燃焼
状Ｍを保つこと６；より窒１；ｔ［Ｌ物の発生を抑制す
ることを可能にしたガスタービン用燃焼器Ｖ提供せんと
するものである。

以下、凶血Ｖ＃照しながら本発明の一実施例ａ：つき説
明する。

第３図において、憾焼器はケーゾング２０、内筒２１な
有し、円筒２１内には高温ガス発生用の鰹焼装＠２２−
、咳鰹焼装置虹４と内筒２１によって形成された環状の
予混合気形成室２３、ざら＆：＾温ガスと予混合ガスと
をかく拌する力１く拌ＷｉＡ２４そして触［２５を設け
１いる。高温ガス発生用の燃焼装置Ｌ−２−は襲ｌ拳料
噴射弁２６、空気との混合を促進するため、空気を旋回
流とし工ｌｌ１ｂ焼装置【２内ｔ：％給する前置スワラ
２７、水素と９気との混合ガスｔ’１．５００℃程度の
温度（二！ｔ＋Ｘて燃焼さセるための白金を母体とした
触媒２Ｂ、燃焼装置２２にて発生した為温ガスを旋回流
として予混合気形成室２３１＝ふき込むための後置スワ
ラ２９３Ｊλらなっている。一方、予混合気形成室２３
は予混合気の均一化を図るために環状部に尋問−に配設
された数個の第２燃料噴射弁３０と王スワラ３１を有す
る。

タロ、作用な説明する。

圧ｊｉｉａｋ（図示せず）を出た圧ｋＡ空気はケーゾン
グ２０と内筒２１との間にはさまれた流路を通って円筒
２１ｍ面を冷却しながら燃焼器頭部に至る。

ここで圧縮空気の一部は前置スワラ２７を通って高温ガ
ス発生用の燃焼装置ｉｔＧに旋回流として供給される。

第１燃料噴射弁２６から噴射された燃料例えは水素燃料
はこの圧縮突気と混合して均一混合ガスとなり白金を母
体とした触媒２８表向ですみやかに触媒燃焼を起こし、
＾温ガスとなって後置スワラ２９を通し工かく押室２４
に供給される。

この場合水素燃料においては常温４二おい工触媒上で燃
焼Ｖ開始するので特に点火装置は必要としない。一方装
置スワラ２７を通過しない残りの９気は燃焼ｋｋ２２の
環状部に位嶽する混合気形成室２３の頭部に配設された
数−の王スワラ３１を通り、練土スワラ３１の中心部に
それぞれ配設された第２燃料噴射弁３０から噴射される
燃料と混合し１均一な予混合気を形成し、かく件部２４
に供給される。かく件部２４ではａ焼装置荏で形成され
た１ｉｉｂ諷ガスと予混合気形成室２３で形成された予
混合気’ｉ−＆＆スワラ２９により十分混合し均一な所
望温度の予混合気を形成する。このようにして形成され
た予混合ガスが触ｌ［２５ｖ通過する場合そこでの燃焼
反応は触媒反応と気相反応が併発した状態となるため仁
速度定数が高くなり扁負荷燃焼を効率良く実現できるば
かりでなく　Ｎｏｘ＃出量も少ない燃焼が可能となる。

本発明は上述の構成であるから、 １、　水および蒸気噴射を行なわないため経済的であり
、排ガス中の窒素酸化物含有量も数ＰＰ岨：なる。

２、−焼器内での侃れが一次元的であるため出口温良分
布か均一である。

３、起動時から全負荷にわたつ″Ｃ燃焼反応が量定して
動車が為い。

４、点火器、およびそれに付随する収伽を資しない。

等の優れた効果Ｖ賞する。

【図面の簡単な説明】

ｍ１図は触媒燃焼方式を用いる燃焼器に８ける燃焼器平
均流速に対する燃焼効率の関係をボした線図、第２図は
直接燃焼方式によるガスタービン用燃焼器の一例な示す
断面図、第３図は本発明によるガスタービン用燃焼器の
一実施例をボ丁断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一端に一ロｔ−有する筒状のクーンングと、このケーン
   ング円に同心状に設けられ、前記開口を通して送られる
   圧ｍｇ！気をクーンングの畏手方回に沿って専く内筒と
   、この内筒の内部に同心状に製筒された燃焼ｉｔと、こ
   の燃焼装置と削紀円筒間にあって周方向に適宜の間隔Ｖ
   ｔ１ｌｉいて配設された複数の主スワラと、これらの主
   スワラにそれぞれ一体に設けられたｓ２燃料噴射弁とか
   らなり、前記燃焼装置は本体の入口部、および出口部に
   それぞれ配設されたＩｉｌ置スラスワラよび後置スワラ
   、前記前１スワラに一体に設けられた第１慣料噴射弁を
   有することな特徴とするガスタービン用燃焼器。