報告書番号

W15

タイトル（和文）

ガスタービン用超低NOx触媒燃焼器の開発

タイトル（英文）

Development of an ultra-low NOx catalytic combustor for gas turbines

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

ガスタービンのNOx低減を目的として、複合型触媒燃焼器の概念設計を行った。燃焼器を、複数の触媒燃焼セグメントと予混合ノズルで構成するバーナ部と、予混合燃焼部で構成した。触媒燃焼温度を1000℃以下に制御でき、触媒燃焼ガス中に予混合ガスを噴射して、1300℃以上の低NOx燃焼を実現する。その結果、高温での触媒の活性低下および触媒母材の熱衝撃による損傷を防止できる。予備実験の後、6本の触媒燃焼セグメントと6本の予混合ノズルを交互に配置する10MW級多缶型ガスタービン用燃焼器を設計し、LNGの高圧燃焼実験によって、燃焼器出口ガス温度が1350℃、圧力が1.33 MPaの定格条件で、排出NOx濃度を4 ppmに抑制できることを実証した。次に、燃焼触媒の寿命について検討し、触媒寿命は活性成分の粒子成長に影響を受けることを明らかにした。シミュレーションの結果、8000時間の触媒寿命が予測された。

概要 （英文）

A concept of catalytically assisted combustor for gas turbines was designed to achieve low NOx emissions. This combustor is composed of a burner section, which consists of catalystic combustor segments and premixing nozzles, and a premixed combustion section. In this combustor system, catalytic combustion temperature is controlled under 1000℃, premixed gas is injected from the premixing nozzles to the catalytic combustion gas and low NOx combustion over 1300℃ is carried out in the premixed combustion section. This system was designed to avoid catalyst deactivation at high temperature and thermal shock fracture of the ceramic honeycomb monolith of the catalyst. After the preliminary tests, the combustor that consists of 6 catalytic combustor segments and 6 premixing nozzles, which are arranged in parallel and alternately, was designed for a 10 MW-class multican-type gas turbine. The combustor was tested under high pressure conditions using LNG fuel. As a result, NOx emissions were approximately 4 ppm (at 16 % O2) at adiabatic combustion temperature of 1350℃ and combustor inlet pressure of 1.33 MPa. The lifetime of the combustion catalyst was investigated. The lifetime of the catalyst was mainly affected by the growth of active particles. From the simulation analysis, the lifetime of the catalyst was expected to be 8000 h.

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