JPH04254109A - 加圧噴霧ノズルを運転する方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は加圧噴霧ノズルを液状燃
料で運転する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液状の燃料を例えばガスタービン又は大
気燃焼装置の燃焼室に前置されたノズルにおいて加圧噴
霧する場合には、通常は運転周期の経過中にノズルの噴
霧特性に不規則性が生じる。この不規則性は有効度に応
じて燃料の以後の燃焼に不都合に作用する。前記不規則
性はノズルの摩耗により生じる。この摩耗は申し分のな
い噴射角の作業を妨げる。噴射された燃料の別の不規則
性は噴射された燃料の公称圧が不当に変動し、噴射円錐
の拡大及び縮小が生じることが原因になる。さらに市販
のノズルは４０〜５０°の大きさ等級の大きな噴射角を
生ぜしめる。これは少なくとも１００％大きすぎる。さ
らにこのようなノズルは負荷範囲の作用ではきわめて強
く働く。このようなノズルが燃焼装置の噴霧範囲のおい
て燃料／空気混合物を準備するという最終目的のために
使用されると、例えば供給された空気流れの圧力変動に
帰因する付加的な干渉が噴霧化の質に対して生じる。さ
らに空気で補助されたノズルは０．２バールからしか機
能せず、燃料に対する空気量がきわめて高いことが考慮
されなければならない。さらに噴射角の不規則性は種々
の燃焼装置においてきわめて不都合に作用する。これは
、通常予備混合バーナの場合のように、燃料の噴霧化が
燃焼室に対する比較的に狭まい供給導管内で行なわれる
場合には常に生じる。前述の如き幾何学的な構成では、
不規則な噴射円錐角が予備混合管の内壁を濡らし、液状
燃料の場合には、迅速により大いな燃料滴を形成する。 この燃料滴が空気流により内壁から剥ぎ取られて連行さ
れると燃焼室に不均質な混合気が達し、燃焼特性が劣化
する。これは効率を低下させるだけではなく、有害成分
の放出に関しても不都合な影響を及ぼし、法律で定めら
れた最高値を維持できなくする。これに関連した別の問
題は、例えば大気燃焼装置の場合のように、空気圧がほ
ぼ存在していない燃焼装置を運転する場合に生じる。こ
のような場合には公知技術、つまり空気補助された公知
のノズルは満足できる解決策をもたらさない。何故なら
ば、この場合には空気の圧力上昇は特別に行なわれなけ
ればならず、これはこの装置の費用と効率に不都合な影
響を及ぼすからである。

【０００３】

【発明の課題】本発明の課題は燃料／空気混合物を形成
するために燃料を噴霧化する方法において前述の欠点を
回避することである。

【０００４】

【発明の効果】本発明の利点の１つは、適当な構成で壁
が燃料で濡らされることを惧れる必要がなくなったこと
であり、他の利点は一度固定した噴霧特性が変わること
なく維持されることである。この分野においては、噴射
角度を換えることなく噴射量を変化させることがきわめ
て有利である。さらにこの場合には混合気円錐における
より良い燃料分布が達成される。何故ならば必要に応じ
て中実円錐ででも中空円錐ででも運転することができる
からである。

【０００５】本発明の別の利点は、噴霧化運転に際して
使用される空気が無圧であることができることである。 つまり、大気燃焼装置においては燃焼装置のフアンが生
ぜしめることのできる圧力、多分２０ｍｂａｒの圧力で
十分である。

【０００６】さらに本発明の別の利点は、いずれにして
も生じるノズルの摩耗が噴霧化特性に影響を及ぼすこと
がないことである。

【０００７】本発明の有利な実施例は請求項２以下に開
示されている。

【０００８】

【実施例】図１には複式噴霧ノズルが示されている。該
複式噴霧ノズルは噴射方向の端部側に絞り２を有する外
管１を有している。この絞り２の上流側には別の絞り２
が設けられ、該絞り２自体の上流側には燃料ノズル４が
配置されている。前述の構成による液状燃料の噴霧化は
２段階で行なわれる。それにも拘らず１つの絞り、つま
り第１の絞り３又は第２の絞り２を省略することはもち
ろん考えられる。これは噴霧ノズル全体の運転状態がど
のようであるか又はこのようなノズルが燃焼室（大気燃
焼室、ガスターボグループの燃焼室、アイソコア燃焼室
等）に関しどこに用いられるかに関連する。その他に、
ノズルが組込まれている各バーナの構造及び燃焼形式（
拡散燃焼又は予備混合燃焼等）も重要な意味を持つ。 この場合には液体燃料のために構成されているノズル４
は５〜２０バールの圧力で働き、したがって加圧噴霧ノ
ズルである。ノズル４の出口における噴射像が示すよう
に、これは通常の第１の噴霧段Ａである。つまり、この
場合には４０°を越える噴射角が与えられる。このよう
な前提では空気を案内する通路５の壁が燃料滴で濡らさ
れることは少なくとも避けられないものと想われる。通
路７を通して案内される空気７はこの場合には２０〜８
０バールの低い圧力を有し、加熱ボイラのばあいには大
気燃焼装置のフアンから発生される。したがって図示の
加圧噴霧ノズルは液体燃料が使用される装置に使用され
ると有利である。しかしながれこれは必須の前提条件で
はない。何故ならばこのようなノズルはあとで記述する
ようにガスターボグループの燃焼室の、ガス状の燃料で
運転されるバーナの構成部分であることが可能であるか
らである。したがって既に数度述べたバーナに関しては
このノズルは特にＥＰ−Ａ１−０３１２８０９号に記載
されているようなバーナに統合するのに適している。し
たがってこの引用したヨーロッパ特許出願明細書は本願
明細書の統合される構成部分を成すものである。ＥＰ−
Ａ１−０３１２８０９号の第１図に示された位置３を有
するノズルはこのような望まれる統合に際して、ここに
記述した複式噴霧ノズルにより置換えることができる。 このＥＰ−Ａ１−０３１２８０９号明細書からは、部分
円錐体の内壁がノズルからの円錐噴射燃料により濡らさ
れてはならないことがどのように重要かが判かる。さら
に本願明細書の図示の複式噴霧ノズルに戻って、案内さ
れた空気７は、既に述べたように、空気７が小さな圧力
しか有していないにいも拘らず、ノズル４からの液体燃
料噴射円錐を縮小する。これは既に２０バールの圧力で
生じる。この場合、この空気流は噴射円錐燃料に半径方
向及び（又は）ほぼ半径方向に当たり、この燃料が絞り
３の中央に配置された円筒形の開口８を通って流出する
ように強制する。したがって段Ｂにおいては、均一な燃
料／空気混合物が生じる。この段はしたがってノズル４
から噴射された噴射円錐をはるかに小さい噴射円錐角に
変化させる。この段Ｂにおける燃料６の噴霧化は先行す
る段Ａにおいて与えられた噴霧質とはほとんど無関係で
ある。開口８の横断面は通路５を介して供給された空気
の約５０％を吸込むことができるよいうに設計されてい
る。残った空気量は絞り３に設けられた多数の通路９を
通って該絞り３の下流にある室１０に流入する。この室
１０は第１の絞り３の背壁と第２の絞り２の前壁との間
に形成されている。この場合に重要であることは、すべ
ての通路９の総横断面積が十分に大きな媒体吸込み能を
有していることであり、他面においてはこれらの通路９
ができるだけ絞り３の外側範囲に位置するように配置さ
れていなければならない。これは室１０においても混合
物の新しい噴射円錐体に対して半径方向及び（又は）ほ
ぼ半径方向の空気７ａの流れが得られるようにするため
に必要である。これによって段Ｃにおいては先きに段Ｂ
において形成された混合物がさらに混合される。この場
合、この段Ｃは先行する段Ｂのあとでまだ存在する液状
燃料の滴を最終的に噴霧化し、噴射円錐をさらに軸方向
に整えるという目的を達成する。この結果、この噴霧化
ノズルは２０°よりも小さい大きさ等級のきわめて小さ
い噴射円錐で噴射を行なう。したがって噴霧化の均質性
はきわめて高くなる。これは燃焼にとって、有害成分の
エミッション及び装置の効率とに関しきわめて重要であ
る。さらに噴霧化は複式噴霧ノズル全体のコンポーネン
トの摩耗とはほぼ無関係である。この構想ではこのノズ
ルはその都度の使用に際して必要であれば、申し分なく
冷却しかつ遮蔽することができる。部分負荷運転でも、
燃料供給が中断した場合でも、最後の燃料滴まで同じよ
うに良好に霧化される。ノズル４の端面と第１の絞り３
の前壁との間の間隔Ｄと第１の絞り３の後壁と第２の絞
り２の前壁との間の間隔Ｅとを変化させることにより、
段Ｃにおける噴射円錐は燃料滴の大きさに関連して、中
空円錐又は中実円錐に変化させることができる。図示の
複式噴霧ノズルでは混合運転がわけなく可能である。空
気流７はガス状の燃料と混合することもできる。しかし
通路５を通してガス状の燃料だけを供給することもでき
る。さらに図示の複式噴霧ノズルは供給された空気７を
、戻し案内された排ガス量と混合させることもできる。 この排ガスリサイクルは化学量論的運転に近い運転で排
ガスエミッションを低下させるために主として適してい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複式噴霧ノズルを示した図。

【符号の説明】

１　　　　外管 ２　　　　絞り ３　　　　絞り ４　　　　ノズル ５　　　　通路 ６　　　　燃料 ７　　　　空気 ８　　　　開口 ９　　　　通路 １０　　　　室

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　加圧噴霧ノズルを液状燃料で運転する
   方法において、ノズル（４）から噴射された円錐噴射燃
   料に、ノズル（４）の下流に配置された少なくとも１つ
   の絞り（３，２）の前で、ノズル（４）を取囲む外管（
   １）を通って流れるガス状の媒体（７，７ａ）を少なく
   とも１度混合し、ガス状の媒体（７，７ａ）を円錐噴射
   燃料に半径方向及び（又は）ほぼ半径方向に当て、ノズ
   ル（４）からの円錐噴射燃料の元の噴射角度を縮小し、
   このようにして形成された混合物の縮小された噴射角度
   を絞り（３，２）を介して拡散させることを特徴とする
   、加圧噴霧ノズルを運転する方法。
2. 【請求項２】　　混合物が絞り（３，２）から２０°よ
   りも小さい噴射角で噴射される、請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】　　混合物を２０ｍｂａｒのガス状媒体圧
   力で形成する、請求項１又は２記載の方法。
4. 【請求項４】　　ノズル（４）からの液状の燃料（６）
   を空気及び（又は）ガス状の燃料及び（又は）リサイク
   ルされた排ガスの１部と混合する、請求項１記載の方法
   。
5. 【請求項５】　　ノズル（４）と絞り（３，２）の間隔
   （Ｄ，Ｅ）を変化させることにより、混合物の噴射円錐
   が中空円錐又は内実円錐の形をとるようにする、請求項
   １から４までのいづれか１項記載の方法。