JPH07190367A - Fuel nozzle for gas combustion - Google Patents
Fuel nozzle for gas combustionInfo
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- JPH07190367A JPH07190367A JP33489193A JP33489193A JPH07190367A JP H07190367 A JPH07190367 A JP H07190367A JP 33489193 A JP33489193 A JP 33489193A JP 33489193 A JP33489193 A JP 33489193A JP H07190367 A JPH07190367 A JP H07190367A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】環境問題解決の一環として、燃焼によって発生
する窒素酸化物(NOx)濃度を低減する燃焼を実現す
る為には、火炎の安定化がどの程度まで出来るかによっ
て決定される。本発明は、この火炎の安定化を拡大して
究極的にNOxの発生を最小限に抑制することが目的で
ある。
【構成】空気流に直交するように保炎リング(保炎プレ
ートも含む)を設け、その保炎リングの背面に保炎燃料
を流して火炎の安定性を拡大し、同時に保炎リングの温
度を低く抑えるようにしたものである。
【効果】本発明により、以下の効果が得られる。1.低
NOx燃焼時の火炎安定性の確保。2.燃焼振動の完全
な防止。3.確実な燃焼による燃焼機器の信頼性の確
保。4.静かな燃焼による燃焼機器の長寿命化。
(57) [Abstract] [Purpose] As part of solving environmental problems, in order to realize combustion that reduces the concentration of nitrogen oxides (NOx) generated by combustion, it is determined by the extent to which the flame can be stabilized. To be done. The purpose of the present invention is to extend the stabilization of this flame to ultimately suppress the generation of NOx. [Structure] A flame holding ring (including a flame holding plate) is installed so as to be orthogonal to the air flow, and flame holding fuel is made to flow behind the flame holding ring to expand flame stability, and at the same time, the temperature of the flame holding ring. Is designed to be kept low. [Effect] According to the present invention, the following effects can be obtained. 1. Ensuring flame stability during low NOx combustion. 2. Complete prevention of combustion vibration. 3. Ensuring the reliability of combustion equipment through reliable combustion. 4. Prolonged service life of combustion equipment due to quiet combustion.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ガス燃料を燃焼させる
燃焼機器に関し、例えばガス燃焼ボイラ,ガスタービン
燃焼器,ガス燃焼炉,ガス燃焼器具等に利用される燃料
ノズルに関する。特に、燃焼器の安定燃焼領域を拡大
し、低NOx燃焼時に発生しやすい燃焼振動を防止し、
静かで信頼性の高いガス燃焼器に利用するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustion device for combusting a gas fuel, and more particularly to a fuel nozzle used in a gas combustion boiler, a gas turbine combustor, a gas combustion furnace, a gas combustion instrument or the like. In particular, the stable combustion area of the combustor is expanded to prevent combustion vibration that tends to occur during low NOx combustion,
It is used for a quiet and highly reliable gas combustor.
【0002】[0002]
【従来の技術】ガス燃料ノズルに関して、本発明に最も
近い技術について説明する。例えば、特開昭50−2221号
公報では、図8,図9,図10に示されているように、
開口44より噴射された保炎用燃料(図示では6噴口と
して示している。)は、開口部47,48より供給する
空気と混合した後、保炎板46で安定燃焼が行われるよ
うに示されている。周知のように、ガス燃料と空気を予
め混合した後、燃焼させるものでは、空気との混合割合
によってその燃焼範囲が決定され、しかも燃焼が狭い欠
点を有し、又予混合が進めば逆火現象も発生するもので
ある。2. Description of the Related Art With respect to a gas fuel nozzle, a technique closest to the present invention will be described. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 50-2221, as shown in FIGS. 8, 9, and 10,
The flame-holding fuel injected from the opening 44 (shown as 6 nozzles in the figure) is shown to be stably burned in the flame-holding plate 46 after being mixed with the air supplied from the openings 47 and 48. Has been done. As is well known, in the case where a gas fuel and air are premixed and then burned, the combustion range is determined by the mixing ratio with air, and further, there is a drawback that the combustion is narrow, and if premixing progresses, a flashback occurs. A phenomenon also occurs.
【0003】図8について説明すると、図は燃料ノズル
を正面より示したものであり、燃料ノズル40の先端に
主ガス噴口42が周方向に8分割され、半径方向に二重
として合計16個設けられている。更にその外周には、
空気取入口A47が8個設けられている。その外側に保
炎リング46が設けられている。図9は、図10のX−
X断面を示すもので、燃料供給管41の先端に、燃料ノ
ズル40が設けてある。燃料ノズル40は、先端部に主
ガス噴口42が設けられている他、その上流に保炎用ガ
ス噴口44が設けられている。そして、保炎用ガス噴口
44より混合室49に供給されている。Referring to FIG. 8, a front view of the fuel nozzle is shown, and a main gas injection port 42 is circumferentially divided into 8 at the tip of the fuel nozzle 40, and a total of 16 dual gas nozzles are provided in the radial direction. Has been. Furthermore, on its outer periphery,
Eight air intakes A47 are provided. A flame holding ring 46 is provided on the outside thereof. FIG. 9 shows X- of FIG.
A cross section of X is shown, and a fuel nozzle 40 is provided at the tip of the fuel supply pipe 41. The fuel nozzle 40 has a main gas injection port 42 at its tip and a flame holding gas injection port 44 at its upstream side. Then, it is supplied to the mixing chamber 49 from the flame holding gas injection port 44.
【0004】一方、混合筒には空気取入口A47が底部
に設けられている他、筒部の周囲にも空気取入口B48
が設けられている。つまり、混合室49の中で保炎用ガ
スと空気が混合して保炎リング46で保炎をする構造と
なっている。図10は、図16のY−Y断面を示すもの
であり、燃料供給管41の外側の設けられた燃料ノズル
40に保炎用ガス噴口44が6個設けられている。そし
て、混合筒50の底部に設けた空気取入口A47が設け
られている。これらの構造から判るように、保炎用ガス
は、混合室49において、混合させた後、保炎リング4
6で火炎の安定化を図っている。On the other hand, the mixing cylinder is provided with an air intake A47 at the bottom, and an air intake B48 is also provided around the cylinder.
Is provided. That is, the flame holding gas and the air are mixed in the mixing chamber 49, and the flame holding ring 46 holds the flame. FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line YY of FIG. 16, in which the fuel nozzle 40 provided outside the fuel supply pipe 41 is provided with six flame holding gas injection holes 44. An air inlet A47 provided at the bottom of the mixing cylinder 50 is provided. As can be seen from these structures, the flame holding gas is mixed in the mixing chamber 49, and then the flame holding ring 4 is mixed.
6 is trying to stabilize the flame.
【0005】以上のように、従来技術では、予め保炎用
ガスと空気を混合させた後、保炎リング46で火炎の安
定化を図っているので、安定燃焼幅が狭く、時には逆火
するなどの欠点があった。As described above, in the prior art, after the flame holding gas and the air are mixed in advance, the flame is stabilized by the flame holding ring 46, so that the stable combustion width is narrow and sometimes the flashback occurs. There were drawbacks such as.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
している目的は、安定な燃焼幅を拡大して裕度の広いガ
スバーナを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a gas burner having a wide margin by expanding a stable combustion width.
【0007】本発明の第2の目的は、例えば低NOx燃
焼時のように限界に近い燃焼状態において、燃焼振動を
完全に防止することであり、又その結果として大幅なN
Ox(窒素酸化物)の低減を達成することである。A second object of the present invention is to completely prevent combustion oscillation in a combustion state close to the limit, for example, in the case of low NOx combustion, and as a result, a large N
Achieving reduction of Ox (nitrogen oxide).
【0008】本発明の第3の目的は、焼損や過熱の危険
がなく高信頼性で且つ長寿命のガスバーナを提供するこ
とである。A third object of the present invention is to provide a gas burner which is highly reliable and has a long life without the risk of burnout or overheating.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明では、上記従来技
術とは異なり、安定燃焼幅を拡大する為に、予め空気と
の混合を避け燃料自体を直接的に保炎リングに供給する
ものである。又、燃焼の安定幅拡大の為に、空気流に出
来るだけ直交するように保炎リングを設け、その後流に
出来る渦によって確実な保炎を確保することにある。さ
らに、保炎リングの過熱を防止する為に、保炎リングの
背面(火炎が存在する部分)に可燃限界をはずれた濃い
燃料を流し、火炎と保炎リングとの直接的な接触を出来
るだけ避ける構造としている。つまり、保炎リングへの
伝熱量を最小とするように構成している。In the present invention, unlike the above-mentioned prior art, in order to expand the stable combustion width, the fuel itself is directly supplied to the flame holding ring while avoiding mixing with air in advance. is there. Further, in order to expand the stable width of combustion, flame holding rings are provided so as to be orthogonal to the air flow as much as possible, and reliable flame holding is ensured by the vortices that can flow in the subsequent flow. Furthermore, in order to prevent overheating of the flame holding ring, a thick fuel that is out of the flammability limit is flown to the back of the flame holding ring (the part where the flame exists), and only direct contact between the flame and the flame holding ring is possible. It has a structure to avoid. That is, the heat transfer amount to the flame holding ring is minimized.
【0010】[0010]
【作用】本発明による作用は、以下の通りである。The operation according to the present invention is as follows.
【0011】(1)空気流に直交するように保炎リング
を設け、主ガス噴口より供給するガス燃料とは別に、保
炎用ガス噴口より供給する保炎用燃料を設け、空気と混
合することを避けて保炎リング背面上に供給して、保炎
リング後流に出来る強い渦のなかに供給して、安定燃焼
幅の拡大を図る。(1) A flame holding ring is provided so as to be orthogonal to the air flow, and in addition to the gas fuel supplied from the main gas injection port, a flame holding fuel supplied from the flame holding gas injection port is provided and mixed with air. It is supplied to the back of the flame holding ring while avoiding this, and is supplied into the strong vortex that can be formed in the wake of the flame holding ring to expand the stable combustion width.
【0012】(2)(1)の保炎用燃料が保炎リングの
背面上に可燃限界をはずれた状態で供給されるので保火
炎リングの後流にて発生する火炎と保炎リングとの直接
的な接触を出来るだけ避けることにより、結果的に保炎
リングの過熱を防止することが出来る。(2) Since the flame-holding fuel of (1) is supplied on the back surface of the flame-holding ring outside the flammability limit, the flame and the flame-holding ring generated in the wake of the flame-holding ring are separated from each other. By avoiding direct contact as much as possible, it is possible to prevent the flame ring from overheating.
【0013】(3)主ガス噴口と保炎用ガス噴口との面
積の比率が常に一定となる為に、全ガス燃料流量の変化
に対応してその比率が一定に保たれるので、負荷変化に
対する耐力を大幅に向上することが出来る。(3) Since the area ratio between the main gas injection port and the flame holding gas injection port is always constant, the ratio is kept constant corresponding to the change in the total gas fuel flow rate, so that the load changes. It is possible to greatly improve the proof stress.
【0014】(4)保炎用リングの後流に出来る強い渦
により、保炎用燃料と空気との拡散が急激に進むため
に、そこで発生するNOxの量を極小に抑えることが出
来る。特に空気流速が速いほど、この効果が著しくな
る。(4) The strong vortices formed in the wake of the flame holding ring cause a rapid diffusion of the flame holding fuel and air, so that the amount of NOx generated there can be suppressed to a minimum. Especially, the faster the air velocity is, the more remarkable this effect is.
【0015】(5)保炎用リングで発生した燃焼ガス
(O2 分圧が低下している)が、後流で供給される主燃
料ガスと混合し、一種の排ガス混合効果により、一層の
低NOx化を図ることが出来る。(5) The combustion gas generated in the flame holding ring (O 2 partial pressure is lowered) is mixed with the main fuel gas supplied in the downstream flow, and a further kind of exhaust gas mixing effect results in further improvement. Low NOx can be achieved.
【0016】[0016]
【実施例】以下、本発明について図面を用いて詳細に説
明する。図1は、本発明による燃料ノズルと燃焼室の断
面を示す図である。ガス燃料1は、矢印のように左端よ
り供給され、大部分は複数個の主噴口2より燃焼室25
に或る角度をもって噴射し供給される。極く僅かのガス
燃料は、保炎燃料供給孔3より、保炎燃料室4に供給さ
れ、第1段絞り5、保炎燃料通路17、第2段絞り7を
通り保炎燃料分配部10にて保炎燃料の方向を転換し保
炎リング11の背面を流れ、その周辺に供給される。一
方、空気流12は、主燃焼空気孔13を通り、保炎リン
グ11で流れを一部堰き止められた後、燃焼筒14で構
成される燃焼室25内に供給され、燃焼する。周知のご
とく、空気流12が主燃焼空気孔13より流入した後、
保炎リング11により流れの一部が堰き止められると、
保炎リング11の先端a部より流れが剥離して、その後
流に渦が発生する。この渦の強さは、空気流12の流速
によって決定され、流速が速いほど、渦が強くなる。こ
の渦部に保炎リング11の背面より燃料を供給して安定
した火炎を形成させることが出来る。ガイドリング9
は、上記保炎燃料の方向を転換させ、保炎リング11の
背面に沿う燃料の流れ作る上で重要な役割を果たしてい
る。又、このガイドリング9は、保炎リング11の温度
上昇を防止する上でも重要な役割を果している。保炎リ
ングの背面に出来る火炎は、先端部aの極く近傍での熱
伝達率はかなり高くなることは、周知の通りであるが、
保炎リングの背面に可燃限界を外れた濃い燃料ガスが流
れるので、火炎との直接的な接触が防止され、伝熱量を
少なくなるので保炎リングの温度を低く抑えることが出
来るものである。更に、ガイドリング9によって燃焼室
25で出来る火炎からの輻射熱も遮断出来る効果があ
り、保炎リング11の温度を低く抑えることが出来るも
のである。一方、ガイドリング9の伝熱量は、保炎リン
グ11のように大きくなく、主として燃焼室25内に出
来る火炎からの輻射熱であり、内部からのガス燃料1や
主噴口2を流れる燃料によって冷却され、充分低温に保
つことが出来る。本発明のように、保炎燃料を空気と予
混合することなく保炎リングの背面を流すことは、安定
な燃焼範囲を拡大するのみならず保炎リング11を熱的
に遮断し冷却面として作用するので、広い燃焼範囲に亘
って、その温度を低く保つことが出来る特徴を持たせる
ことが出来る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing a cross section of a fuel nozzle and a combustion chamber according to the present invention. The gas fuel 1 is supplied from the left end as shown by the arrow, and most of it is supplied from the plurality of main injection ports 2 to the combustion chamber 25.
Is injected and supplied at a certain angle. A very small amount of gas fuel is supplied to the flame holding fuel chamber 4 through the flame holding fuel supply hole 3, passes through the first stage throttle 5, the flame holding fuel passage 17, and the second stage throttle 7, and the flame holding fuel distribution unit 10 is provided. The flame holding fuel is changed in direction to flow on the back surface of the flame holding ring 11 and is supplied to the periphery thereof. On the other hand, the air flow 12 passes through the main combustion air holes 13, is partially blocked by the flame holding ring 11, and then is supplied into the combustion chamber 25 constituted by the combustion cylinder 14 and burns. As is well known, after the air flow 12 enters through the main combustion air holes 13,
When a part of the flow is blocked by the flame holding ring 11,
The flow is separated from the tip a portion of the flame holding ring 11, and a vortex is generated in the subsequent flow. The strength of this vortex is determined by the flow velocity of the air flow 12, and the higher the flow velocity, the stronger the vortex. Fuel can be supplied to the vortex portion from the back surface of the flame holding ring 11 to form a stable flame. Guide ring 9
Plays an important role in changing the direction of the flame holding fuel and making the fuel flow along the back surface of the flame holding ring 11. The guide ring 9 also plays an important role in preventing the temperature rise of the flame holding ring 11. It is well known that the flame formed on the back surface of the flame holding ring has a considerably high heat transfer coefficient in the very vicinity of the tip a.
Since the rich fuel gas outside the flammability limit flows on the back surface of the flame holding ring, direct contact with the flame is prevented and the amount of heat transfer is reduced, so that the temperature of the flame holding ring can be kept low. Furthermore, the guide ring 9 has an effect of blocking radiant heat from the flame generated in the combustion chamber 25, and the temperature of the flame holding ring 11 can be suppressed to a low level. On the other hand, the heat transfer amount of the guide ring 9 is not so large as that of the flame holding ring 11, and is mainly the radiant heat from the flame formed in the combustion chamber 25 and is cooled by the gas fuel 1 from inside and the fuel flowing through the main injection port 2. , Can be kept at a sufficiently low temperature. Flowing the back side of the flame holding ring without premixing the flame holding fuel with air as in the present invention not only expands the stable combustion range, but also thermally blocks the flame holding ring 11 to serve as a cooling surface. Since it works, it is possible to provide the characteristic that the temperature can be kept low over a wide combustion range.
【0017】図2は、図1のA視図を示すものであり、
特に多噴口化した主噴口2の状況を示す一例である。主
噴口は、燃焼室25の形状によって、供給する燃料の分
散状態によって決定されることが多く必ずしも図示の配
置とは、限らない。つまり、燃焼の目的や燃焼室25の
形状に対応して決定されるべき性格のものである。尚、
図1の主噴口2の断面は、図2のE−E断面を示してい
る。FIG. 2 shows an A view of FIG.
In particular, this is an example showing the situation of the main injection port 2 having multiple injection ports. The main injection port is often determined by the shape of the combustion chamber 25 and the dispersion state of the fuel to be supplied, and is not necessarily the arrangement shown in the drawing. In other words, it has a character to be determined according to the purpose of combustion and the shape of the combustion chamber 25. still,
The cross section of the main injection port 2 of FIG. 1 shows the EE cross section of FIG.
【0018】図3は、図1のB−B断面の一例を示す断
面である。図1に示した保炎燃料供給孔3は、主噴口2
に比べてその面積は、高々数%以下であり、1個又は2
個程度であり、周方向に燃料流量のアンバランスを生じ
易い。そこで、本発明では保炎燃料室4に流れた燃料
が、第1段絞り5に設けられた保炎燃料絞り孔15で周
方向に均一に流れるようにしたものである。そして、保
炎燃料通路17更に第2段絞り7で更に均一化して、保
炎燃料分配部10を通り、保炎リング11の背面に流れ
るようにしたものである。FIG. 3 is a cross section showing an example of the BB cross section of FIG. The flame holding fuel supply hole 3 shown in FIG.
The area is less than a few percent at most, compared to
The number of fuel cells is about the number, and the fuel flow rate is likely to be unbalanced in the circumferential direction. Therefore, in the present invention, the fuel flowing into the flame holding fuel chamber 4 is made to uniformly flow in the circumferential direction in the flame holding fuel throttle hole 15 provided in the first stage throttle 5. Further, the flame holding fuel passage 17 is further homogenized by the second stage throttle 7 so that the flame holding fuel passage 17 passes through the flame holding fuel distribution portion 10 and flows to the back surface of the flame holding ring 11.
【0019】図4は図1のC−C断面の一例を示すもの
であり、図3と類似の構造となっている。しかし、保炎
燃料が減圧される為に、その通路自体は大きくなるの
で、第2段保炎燃料の絞り孔16は、保炎燃料絞り孔1
5に対して大きく構成されている。FIG. 4 shows an example of the CC cross section of FIG. 1 and has a structure similar to that of FIG. However, since the flame-holding fuel is depressurized, the passage itself becomes large. Therefore, the throttle hole 16 for the second-stage flame-holding fuel is
It is configured to be larger than 5.
【0020】図5は、図1のD−D断面の一例を示すも
のである。保炎燃料出口通路18より供給された保炎燃
料は、燃料分配通路19を流れて保炎リング11の背面
に供給されることになる。周知のように、燃料流量変化
の広い範囲にわたり、安定に燃焼出来ることが、良いバ
ーナの条件となるので、本発明では、ガイドリング9の
周上に供給する燃料に或る分布を持たせるように、突起
部20を設けた一例を示している。図では、燃料の分配
通路が6分割の例を示しているが、特に分配数に限定し
てはいない。又、燃料分配通路19の幅を変化すること
も出来るし、突起部20に狭く浅いガス通路を設けても
良い。要は、ガイドリング9の周辺より供給する保炎燃
料に或る流量分布を与えて、燃料流量が少ない場合にも
多い場合にも安定した火炎を保炎リング11の上に作る
ことが重要なことである。FIG. 5 shows an example of the DD cross section of FIG. The flame holding fuel supplied from the flame holding fuel outlet passage 18 flows through the fuel distribution passage 19 and is supplied to the back surface of the flame holding ring 11. As is well known, a condition for a good burner is to be able to burn stably over a wide range of fuel flow rate changes. Therefore, in the present invention, the fuel supplied to the circumference of the guide ring 9 should have a certain distribution. An example in which the protrusion 20 is provided is shown in FIG. The figure shows an example in which the fuel distribution passage is divided into six, but the number of distributions is not particularly limited. Further, the width of the fuel distribution passage 19 can be changed, and the protrusion 20 may be provided with a narrow and shallow gas passage. In short, it is important to give a certain flow rate distribution to the flame-holding fuel supplied from the periphery of the guide ring 9 to create a stable flame on the flame-holding ring 11 regardless of whether the fuel flow rate is low or high. That is.
【0021】図6は、この関係を図として示したもので
ある。例えば、図5でガイドリング9の周上で燃料流量
が多いR部は、全燃料流量が比較的少ない時に、保炎に
充分な燃料を供給することが出来るので火炎の安定領域
は図6で示すようになる。FIG. 6 is a diagram showing this relationship. For example, in the R portion where the fuel flow rate is high on the circumference of the guide ring 9 in FIG. 5, sufficient fuel for flame holding can be supplied when the total fuel flow rate is relatively low, so that the flame stable region is as shown in FIG. As shown.
【0022】一方、ガイドリング9の周上で燃料流量が
少ないS部は、全燃料流量が多い時に保炎に適度な保炎
燃料量を保炎リング11に供給することが出来る。結
局、その燃料ノズルの保炎リング11で安定な火炎が形
成出来る領域は、図示のように広く拡大することが出来
る。当然のことながら、R部とS部の間は、連続的につ
ながっているから、例えば、図6でR部とS部がラップ
しなくても、或る程度まで連続的に安定した火炎を作る
ことが出来る。つまり、通常の燃焼幅の2倍以上の安定
燃焼幅を実現することが出来ることになる。このよう
に、保炎リング上に供給する保炎燃料量に或る流量分布
を与えることは、幅広い燃焼に対して極めて有効な手段
となるものである。On the other hand, the portion S having a small fuel flow rate on the circumference of the guide ring 9 can supply the flame holding fuel 11 with an appropriate amount of flame holding fuel for holding flame when the total fuel flow rate is high. After all, the region where a stable flame can be formed by the flame holding ring 11 of the fuel nozzle can be widened as shown in the figure. As a matter of course, since the R section and the S section are continuously connected, for example, even if the R section and the S section in FIG. You can make it. That is, it is possible to realize a stable combustion width that is twice or more the normal combustion width. Thus, giving a certain flow rate distribution to the amount of the flame holding fuel supplied onto the flame holding ring is an extremely effective means for a wide range of combustion.
【0023】以上は保炎リング11が円形の場合につい
ての説明であるが、本発明の他の実施例として、保炎リ
ングでなく、直線的(必ずしも直線でなく、曲線状でも
本発明に含まれる)な形状についても全く同様に適用す
ることが出来る。The above is a description of the case where the flame holding ring 11 is circular, but as another embodiment of the present invention, it is not a flame holding ring but a straight line (not necessarily a straight line, a curved line is also included in the present invention. Can be applied in the same manner.
【0024】図7は、直線状に展開した場合の具体例を
部分的に示したものである。先ず図について説明する
と、腹プレート31と背プレート32で構成される保炎
燃料通路37に絞り36が設けられ、保炎燃料35が図
示のように流れる。保炎燃料通路37の出口には、保炎
燃料分配プレート38が流れに直交するように設けてあ
り、保炎プレート33の背面に保炎燃料が或る分布を持
たせて供給される。絞り36は図では一段として示して
いるが、均一性を重視する場合には、多段としても良
い。腹プレート31の腹部及び背プレート32の背部に
空気流39が存在する。この空気流39は、時には燃料
と空気で生成した予混合気であっても良い。このような
構成は、まさしく上記リング形状の応用であるが、これ
も本発明に含まれる。FIG. 7 is a partial view showing a specific example in the case of linear expansion. First, with reference to the drawings, a throttle 36 is provided in the flame holding fuel passage 37 composed of the belly plate 31 and the back plate 32, and the flame holding fuel 35 flows as shown. A flame holding fuel distribution plate 38 is provided at the outlet of the flame holding fuel passage 37 so as to be orthogonal to the flow, and the flame holding fuel is supplied to the back surface of the flame holding plate 33 with a certain distribution. Although the diaphragm 36 is shown as a single stage in the drawing, it may be formed in multiple stages when the uniformity is emphasized. An airflow 39 exists on the abdomen of the belly plate 31 and the back of the back plate 32. This air stream 39 may sometimes be a premixed mixture of fuel and air. Such a configuration is just an application of the above ring shape, and this is also included in the present invention.
【0025】本発明は、燃焼の安定性、特にガス体燃料
の燃焼を大幅に改善できる方法を提案するものである。
特に、最近燃焼により発生する窒素酸化物(NOx)を
出来るだけ抑制する燃焼方法が提案されているが、低N
Ox燃焼状態では、火炎が不安定になりやすく、その結
果として例えば燃焼振動、消炎による不具合、燃焼器の
寿命短縮又は機器としての信頼性等々の解決しなければ
ならない技術的課題を持っている。本発明によって、こ
れらの技術的課題を解決出来るものである。The present invention proposes a method capable of greatly improving the combustion stability, particularly the combustion of a gaseous fuel.
In particular, a combustion method has recently been proposed which suppresses nitrogen oxides (NOx) generated by combustion as much as possible.
In the Ox combustion state, the flame tends to become unstable, and as a result, there are technical problems that must be solved, such as combustion vibration, failure due to extinction, shortening of the life of the combustor, and reliability of the device. The present invention can solve these technical problems.
【0026】以下、本発明の効果について説明する。本
発明の第1の効果は、火炎の安定化が広い燃焼範囲に亘
って確実に実現出来るので、燃焼により発生する炉内や
燃焼室の圧力変動を抑制することが出来、静かな燃焼状
態を得ることが出来ることである。本発明による第2の
効果は、燃焼幅が広い例えば、ガスタービン燃焼器に対
して着火時の火炎の吹消え現象を解決することが出来る
ことである。これにより、ガスタービンの起動を確実な
ものとすることが出来るので、高い信頼性を確保するこ
とが出来る。The effects of the present invention will be described below. The first effect of the present invention is that flame stabilization can be reliably achieved over a wide combustion range, so pressure fluctuations in the furnace and combustion chamber that occur due to combustion can be suppressed, and a quiet combustion state can be achieved. That is what you can get. A second effect of the present invention is that it is possible to solve a phenomenon in which the flame blows out at the time of ignition of a gas turbine combustor having a wide combustion width. As a result, the gas turbine can be started reliably, and high reliability can be ensured.
【0027】本発明による第3の効果は、上記静かな燃
焼状態を実現することが出来るので、炉や燃焼器の振動
や振動によって生じる摩耗を抑制することが出来るの
で、機器の寿命を大幅に延ばすことが出来る。本発明に
よる第4の効果は、保炎に必要な燃料量が主燃料量に対
して数%以下の極く僅かの燃料で充分であるために、主
燃料の低NOx化に及ぼす悪影響を極限に抑制できるの
で、例えば稀薄燃焼による低NOx燃焼が容易に実現す
ることが出来ることである。本発明による第5の効果
は、保炎燃料の燃焼が先行して進むので、その燃焼によ
り発生する燃焼ガスが主燃料と混合して低NOx化を促
進することが出来ることである。本発明による第6の効
果は、極く少量の保炎燃料によって確実に火炎を安定化
することができるので、例えば主燃料を予め燃焼空気と
混合させて予混合気とした後、燃焼を行わせる予混合燃
焼が容易に実現することが出来るものである。つまり、
極限の低NOx燃焼を実現することが出来る。本発明に
よる第7の効果は、保炎燃料によって、燃焼器内の火炎
の伝ぱを確実に且つ容易に実現することが出来ることで
ある。The third effect of the present invention is that the quiet combustion state described above can be realized, so that vibrations of the furnace and combustor and wear caused by vibrations can be suppressed, and the life of the equipment can be greatly extended. It can be postponed. The fourth effect of the present invention is that the amount of fuel required for flame holding is a few% or less of the main fuel amount, and therefore a very small amount of fuel is sufficient. Therefore, it is possible to easily realize low NOx combustion by lean combustion, for example. A fifth effect of the present invention is that the combustion of the flame-holding fuel proceeds in advance, so the combustion gas generated by the combustion can be mixed with the main fuel to promote the reduction of NOx. The sixth effect of the present invention is that the flame can be reliably stabilized with an extremely small amount of flame-holding fuel, so that, for example, the main fuel is premixed with combustion air to form a premixed mixture, and then combustion is performed. Premixed combustion can be easily realized. That is,
Extremely low NOx combustion can be realized. A seventh effect of the present invention is that flame propagation in the combustor can be reliably and easily realized by the flame holding fuel.
【0028】[0028]
【発明の効果】以上のように、本発明は燃焼器の性能向
上、信頼性確保及び長寿命化に対して極めて効果的であ
り、その経済的なメリットや環境に対するメリットが極
めて大きいものである。INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the present invention is extremely effective in improving the performance of a combustor, ensuring reliability, and extending the life of the combustor, and has great economic and environmental benefits. .
【図1】本発明による燃焼部の詳細な説明図であり、燃
料と空気との係り合いを示す断面図。FIG. 1 is a detailed explanatory view of a combustion unit according to the present invention and is a cross-sectional view showing the relationship between fuel and air.
【図2】燃料ノズルの正面図で図1のA視図。FIG. 2 is a front view of the fuel nozzle as viewed from A of FIG.
【図3】図1に示す本発明による燃料ノズルのB−B断
面図。FIG. 3 is a sectional view of the fuel nozzle according to the present invention shown in FIG.
【図4】図1に示す本発明による燃料ノズルのC−C断
面図。4 is a cross-sectional view taken along line CC of the fuel nozzle according to the present invention shown in FIG.
【図5】図1に示す本発明による燃料ノズルのD−D断
面図。5 is a cross-sectional view of the fuel nozzle according to the present invention shown in FIG.
【図6】保炎燃料分配部の効果を説明する為の図であ
り、保炎リングの周方向に燃料流量に或る分布を与えた
時に、安定燃焼領域が拡大出来ることを示す説明図。FIG. 6 is a diagram for explaining the effect of the flame holding fuel distribution unit, and is an explanatory diagram showing that the stable combustion region can be expanded when a certain distribution is given to the fuel flow rate in the circumferential direction of the flame holding ring.
【図7】本発明による他の具体例として、保炎リングを
直線化した場合の保炎構造を示す説明図。FIG. 7 is an explanatory view showing a flame holding structure when a flame holding ring is linearized as another specific example according to the present invention.
【図8】従来技術の具体例を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a specific example of a conventional technique.
【図9】従来技術の具体例を示す図。FIG. 9 is a diagram showing a specific example of a conventional technique.
【図10】従来技術の具体例を示す図。FIG. 10 is a diagram showing a specific example of a conventional technique.
1…ガス燃料、2…主噴口、3…保炎燃料供給孔、4…
保炎燃料室、5…第1段絞り、6…燃料ノズル本体、7
…第2段絞り、8…外筒、9…ガイドリング、10…保
炎燃料分配部、11…保炎リング。1 ... Gas fuel, 2 ... Main injection port, 3 ... Flame holding fuel supply hole, 4 ...
Flame holding fuel chamber, 5 ... First stage throttle, 6 ... Fuel nozzle body, 7
... 2nd stage throttle, 8 ... Outer cylinder, 9 ... Guide ring, 10 ... Flame holding fuel distribution part, 11 ... Flame holding ring.
フロントページの続き (72)発明者 佐藤 勲 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内Front Page Continuation (72) Inventor Isao Sato 3-1-1 1-1 Saiwaicho, Hitachi City, Ibaraki Hitachi Ltd., Hitachi Works
Claims (9)
る燃焼装置に於いて、ガス燃料を供給する燃料ノズルを
1個又は複数個有し、その各々の燃料ノズルに主燃料噴
口を1個または複数個有し、さらに主燃料とは別に保炎
用燃料供給孔を1個または複数個設け、保炎用燃料通路
を通してその断面がL字状の保炎リングに供給すること
を特徴としたガス燃焼用の燃料ノズル構造。1. A combustion apparatus for supplying combustion air to burn gas fuel, comprising one or a plurality of fuel nozzles for supplying gas fuel, each fuel nozzle having a main fuel injection port. One or a plurality of flame holding fuel supply holes are provided separately from the main fuel, and the flame holding fuel is supplied to the flame holding ring having an L-shaped cross section through the flame holding fuel passage. Fuel nozzle structure for gas combustion.
通路を通して供給する保炎燃料を保炎リングの背面に沿
うて流し、保炎リングの先端に供給するようにしたこと
を特徴としたガス燃焼用の燃料ノズル構造。2. The fuel nozzle according to claim 1, wherein the flame holding fuel supplied through the flame holding fuel passage is made to flow along the back surface of the flame holding ring and is supplied to the tip of the flame holding ring. Fuel nozzle structure for gas combustion.
供給孔の後流に保炎燃料通路の周方向に保炎燃料流量を
均一化するために1段又は複数段の絞りを設けたことを
特徴としたガス燃焼用の燃料ノズル構造。3. The fuel nozzle according to claim 1, wherein one or a plurality of stages of throttles are provided downstream of the flame holding fuel supply hole in order to equalize the flow rate of the flame holding fuel in the circumferential direction of the flame holding fuel passage. A fuel nozzle structure for gas combustion characterized by being provided.
通路を通して供給する保炎燃料を保炎燃料分配部を通し
て供給し、保炎リングの周方向に供給する保炎燃料に流
量変化を与えるようにしたことを特徴とするガス燃焼用
の燃料ノズル構造。4. The fuel nozzle according to claim 1, wherein the flame-holding fuel supplied through the flame-holding fuel passage is supplied through the flame-holding fuel distributor, and the flow rate of the flame-holding fuel supplied in the circumferential direction of the flame-holding ring is changed. A fuel nozzle structure for gas combustion, characterized in that
通路の先端にガイドリングを設け、保炎燃料を保炎リン
グの背面に沿う流れとし、保炎リングの先端に供給する
ようにしたことを特徴とするガス燃焼用の燃料ノズル構
造。5. The fuel nozzle according to claim 1, wherein a guide ring is provided at the tip of the flame holding fuel passage so that the flame holding fuel flows along the back surface of the flame holding ring and is supplied to the tip of the flame holding ring. A fuel nozzle structure for gas combustion, characterized in that
通路を1個又は複数個構成し、腹プレートの先端を断面
がL字状として保炎プレートを構成し、保炎プレーの背
面に保炎燃料を供給して火炎の安定化を図ることを特徴
としたガス燃焼の構造。6. A bellows plate and a back plate constitute one or a plurality of flame holding fuel passages, and the tip of the belly plate has an L-shaped cross section to form a flame holding plate, which is provided on the back surface of the flame holding play. A gas combustion structure characterized by supplying flame fuel to stabilize the flame.
レートと背プレートで構成する保炎燃料通路に1段又は
複数段の絞りを設けて通路断面方向の保炎燃料流量分布
を均一化するようにしたことを特徴とするガス燃焼の構
造。7. The gas combustion structure according to claim 6, wherein the flame-holding fuel passage formed by the belly plate and the back plate is provided with one or more stages of throttles to obtain a flame-holding fuel flow rate distribution in the passage cross-sectional direction. Gas combustion structure characterized by being made uniform.
レートと背プレートで構成する保炎燃料通路の先端に保
炎燃料分配プレートを設けて保炎プレートへ供給する保
炎燃料に流量変化を与えるようにしたことを特徴とする
ガス燃焼の構造。8. The flame-holding fuel to be supplied to the flame-holding plate according to claim 6, wherein a flame-holding fuel distribution plate is provided at the tip of the flame-holding fuel passage formed by the belly plate and the back plate. A structure of gas combustion characterized by changing the flow rate.
プレートの背面に断面がL字状のガイドプレートを設
け、保炎燃料を保炎プレートの背面に供給したことを特
徴とするガス燃焼の構造。9. The gas combustion structure according to claim 6, wherein a guide plate having an L-shaped cross section is provided on the back surface of the flame holding plate, and the flame holding fuel is supplied to the back surface of the flame holding plate. The structure of burning gas.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33489193A JPH07190367A (en) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | Fuel nozzle for gas combustion |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33489193A JPH07190367A (en) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | Fuel nozzle for gas combustion |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07190367A true JPH07190367A (en) | 1995-07-28 |
Family
ID=18282389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33489193A Pending JPH07190367A (en) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | Fuel nozzle for gas combustion |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07190367A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009299969A (en) * | 2008-06-12 | 2009-12-24 | Goyo Sekkei:Kk | Fuel injection valve, combustion device and jet engine |
| RU2680781C1 (en) * | 2017-12-27 | 2019-02-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Turbojet engine afterburner combustion chamber combustion zone stabilization method and the turbojet engine afterburner combustion chamber |
| CN115289467A (en) * | 2022-08-23 | 2022-11-04 | 上海四方锅炉集团工程成套股份有限公司 | gas burner |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP33489193A patent/JPH07190367A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009299969A (en) * | 2008-06-12 | 2009-12-24 | Goyo Sekkei:Kk | Fuel injection valve, combustion device and jet engine |
| RU2680781C1 (en) * | 2017-12-27 | 2019-02-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Turbojet engine afterburner combustion chamber combustion zone stabilization method and the turbojet engine afterburner combustion chamber |
| CN115289467A (en) * | 2022-08-23 | 2022-11-04 | 上海四方锅炉集团工程成套股份有限公司 | gas burner |
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