JPH09178126A - 予混合バーナ - Google Patents
予混合バーナInfo
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- JPH09178126A JPH09178126A JP8321899A JP32189996A JPH09178126A JP H09178126 A JPH09178126 A JP H09178126A JP 8321899 A JP8321899 A JP 8321899A JP 32189996 A JP32189996 A JP 32189996A JP H09178126 A JPH09178126 A JP H09178126A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D17/00—Burners for combustion simultaneously or alternately of gaseous or liquid or pulverulent fuel
- F23D17/002—Burners for combustion simultaneously or alternately of gaseous or liquid or pulverulent fuel gaseous or liquid fuel
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
- F23C7/002—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
- F23D11/36—Details
- F23D11/40—Mixing tubes; Burner heads
- F23D11/402—Mixing chambers downstream of the nozzle
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details
- F23D14/62—Mixing devices; Mixing tubes
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
- F23C2900/07002—Premix burners with air inlet slots obtained between offset curved wall surfaces, e.g. double cone burners
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- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 混合特質を改善し、かつ全運転中にわたるバ
ックファイヤ発生リスクを排除する。 【解決手段】 旋回流を安定化させる内室２０を有し、
該内室２０がその流動方向で円錐状に延びるインナボデ
ィ１３を備えており、前記内室２０の外套が、内室２０
内への燃焼媒体１５の通流のために長手延在方向で接線
方向に配置された少なくとも１つの空気流入スリットに
よって中断されている形式の予混合バーナにおいて、接
線方向の空気流入スリット１１ａ，１２ａの上流側に供
給通路１１ｃ，１２ｃが延在しており、該供給通路が、
空気流２３に渦を発生させる手段と燃料２４を導入する
手段とを備えている。
ックファイヤ発生リスクを排除する。 【解決手段】 旋回流を安定化させる内室２０を有し、
該内室２０がその流動方向で円錐状に延びるインナボデ
ィ１３を備えており、前記内室２０の外套が、内室２０
内への燃焼媒体１５の通流のために長手延在方向で接線
方向に配置された少なくとも１つの空気流入スリットに
よって中断されている形式の予混合バーナにおいて、接
線方向の空気流入スリット１１ａ，１２ａの上流側に供
給通路１１ｃ，１２ｃが延在しており、該供給通路が、
空気流２３に渦を発生させる手段と燃料２４を導入する
手段とを備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、旋回流を安定化さ
せる内室を有し、該内室がその流動方向で円錐状に延び
るインナボディを備えており、前記内室の外套が、内室
内への燃焼媒体の通流のために長手延在方向で接線方向
に配置された少なくとも１つの空気流入スリットによっ
て中断されている形式の予混合バーナに関するものであ
る。
せる内室を有し、該内室がその流動方向で円錐状に延び
るインナボディを備えており、前記内室の外套が、内室
内への燃焼媒体の通流のために長手延在方向で接線方向
に配置された少なくとも１つの空気流入スリットによっ
て中断されている形式の予混合バーナに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】燃料を希薄に予混合された混合気を燃焼
させることは、窒素化合物含有量の僅少な燃料の燃焼時
における有害物質放出、特に窒素酸化物放出を低減させ
るために汎用されている方法である。実験用バーナを用
いての空気と燃料との混合特質の改善によって窒素酸化
物放出、特にガスタービンの場合のような高圧燃焼時の
窒素酸化物の更なる低減が可能になることは、刊行文献
に基づいて公知になっている。しかし、この種の実験用
バーナをメカニカルテクノロジへ転用することは必ずし
も容易なことではない。それというのは、その場合には
火炎安定化とバックファイヤ防止に関して高い要求が課
されるからである。従来慣用の旋回流を安定化させた機
械適性の予混合バーナは、火炎区域の直前で初めて燃料
を燃焼空気内へ混入する。この点に関する実験の結果、
かかる予混合バーナによっては火炎区域に至るまでに空
気と燃料との均一な混合は到底得られないことが判っ
た。混合時間を延長させるために、ひいては混合特質を
改善するために上流側へ燃料噴入点をずらすことは、こ
れに伴つてバックファイヤが生ぜしめるリスクがあるた
めに、機械適性の予混合バーナでは許容することができ
ない。
させることは、窒素化合物含有量の僅少な燃料の燃焼時
における有害物質放出、特に窒素酸化物放出を低減させ
るために汎用されている方法である。実験用バーナを用
いての空気と燃料との混合特質の改善によって窒素酸化
物放出、特にガスタービンの場合のような高圧燃焼時の
窒素酸化物の更なる低減が可能になることは、刊行文献
に基づいて公知になっている。しかし、この種の実験用
バーナをメカニカルテクノロジへ転用することは必ずし
も容易なことではない。それというのは、その場合には
火炎安定化とバックファイヤ防止に関して高い要求が課
されるからである。従来慣用の旋回流を安定化させた機
械適性の予混合バーナは、火炎区域の直前で初めて燃料
を燃焼空気内へ混入する。この点に関する実験の結果、
かかる予混合バーナによっては火炎区域に至るまでに空
気と燃料との均一な混合は到底得られないことが判っ
た。混合時間を延長させるために、ひいては混合特質を
改善するために上流側へ燃料噴入点をずらすことは、こ
れに伴つてバックファイヤが生ぜしめるリスクがあるた
めに、機械適性の予混合バーナでは許容することができ
ない。
【０００３】国際特許出願公開第９３／１７２７９号明
細書に基づいて公知になっているバーナは主として１つ
の円筒室から成り、該円筒室自体は、接線方向に配置さ
れた複数のスリットを有しており、該スリットを通して
燃焼空気が円筒室の内部に流入するようになっている。
前記スリットの領域では円筒室の内部への移行部で１列
の燃料ノズルが軸方向に作用しており、該燃料ノズルを
介して有利にはガス状燃料が、スリットを通流する燃焼
空気に混加される。円筒室の内部には更に、流動方向で
先細になった円錐体が配置されており、該円錐体の尖端
領域内には、有利には液状燃料のための別の燃料ノズル
が複数設けられている。この円錐体の尖端の下流で燃焼
空気は着火される。バーナの予混合区域の外部で火炎を
安定化させるために、円筒室内の流れ自体がサブクリテ
ィカル（臨界未満）でなければならず、つまりこの場合
は、渦崩壊を生ぜしめない程度に旋動（スワール）係数
が小さくなければならない。臨界旋動係数は適正部位に
おける３つのパラメータによって得られ、すなわち接線
方向のスリットのギャップ幅の変化と、円筒室の内部の
円錐体の角度の適合と、旋回流の有無に関わらず中央の
支援空気の添加とによって得られる。スリット領域内で
燃料を噴入することに基づいて、該スリットの設計は著
しく制約を受ける。その上、バーナの端部に位置し、従
って火炎前面の平面に直接近傍した領域内に位置してい
るような燃料ノズルの場合には特に、空気と燃料との最
適な均一混合を直接的に得ることはできない。更に又、
燃料ノズルが火炎前面の平面近傍に位置していることに
よって、潜在的なバックファイヤ発生リスクが存在して
いる。
細書に基づいて公知になっているバーナは主として１つ
の円筒室から成り、該円筒室自体は、接線方向に配置さ
れた複数のスリットを有しており、該スリットを通して
燃焼空気が円筒室の内部に流入するようになっている。
前記スリットの領域では円筒室の内部への移行部で１列
の燃料ノズルが軸方向に作用しており、該燃料ノズルを
介して有利にはガス状燃料が、スリットを通流する燃焼
空気に混加される。円筒室の内部には更に、流動方向で
先細になった円錐体が配置されており、該円錐体の尖端
領域内には、有利には液状燃料のための別の燃料ノズル
が複数設けられている。この円錐体の尖端の下流で燃焼
空気は着火される。バーナの予混合区域の外部で火炎を
安定化させるために、円筒室内の流れ自体がサブクリテ
ィカル（臨界未満）でなければならず、つまりこの場合
は、渦崩壊を生ぜしめない程度に旋動（スワール）係数
が小さくなければならない。臨界旋動係数は適正部位に
おける３つのパラメータによって得られ、すなわち接線
方向のスリットのギャップ幅の変化と、円筒室の内部の
円錐体の角度の適合と、旋回流の有無に関わらず中央の
支援空気の添加とによって得られる。スリット領域内で
燃料を噴入することに基づいて、該スリットの設計は著
しく制約を受ける。その上、バーナの端部に位置し、従
って火炎前面の平面に直接近傍した領域内に位置してい
るような燃料ノズルの場合には特に、空気と燃料との最
適な均一混合を直接的に得ることはできない。更に又、
燃料ノズルが火炎前面の平面近傍に位置していることに
よって、潜在的なバックファイヤ発生リスクが存在して
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題とすると
ころは、上述の不都合に対処すべく、冒頭に記載した形
式の予混合バーナにおいて、混合特質を改善し、かつ全
運転中にわたるバックファイヤ発生リスクを排除するこ
とである。
ころは、上述の不都合に対処すべく、冒頭に記載した形
式の予混合バーナにおいて、混合特質を改善し、かつ全
運転中にわたるバックファイヤ発生リスクを排除するこ
とである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の構成手段は、請求項１に記載したように、接
線方向の空気流入スリットの上流側に供給通路が延在し
ており、該供給通路が、空気流に渦を発生させる手段と
燃料を導入する手段とを備えている点にある。
の本発明の構成手段は、請求項１に記載したように、接
線方向の空気流入スリットの上流側に供給通路が延在し
ており、該供給通路が、空気流に渦を発生させる手段と
燃料を導入する手段とを備えている点にある。
【０００６】
【作用】本発明の格別顕著な利点は、上述の改善が、旋
回流を安定化させるすべての予混合バーナにおいて適応
可能であり、特に２つ又は複数の互いにオフセットされ
た部分シェルの原理に基づいて構成されていて、互いに
オフセットされた該部分シェルによって開放的又は閉鎖
的にバーナ軸線に対して平行に延びる空気流入スリット
を形成する形式の、逆流区域の形成のために臨界的な旋
動係数の要求下で機能するような予混合バーナにおいて
適応可能であることである。
回流を安定化させるすべての予混合バーナにおいて適応
可能であり、特に２つ又は複数の互いにオフセットされ
た部分シェルの原理に基づいて構成されていて、互いに
オフセットされた該部分シェルによって開放的又は閉鎖
的にバーナ軸線に対して平行に延びる空気流入スリット
を形成する形式の、逆流区域の形成のために臨界的な旋
動係数の要求下で機能するような予混合バーナにおいて
適応可能であることである。
【０００７】同等ことは、外側のシェルが管の形状に一
体的に成形されていると共に、内部への空気流入を、接
線方向に配置された所定数の通路により行う形式のバー
ナについても当て嵌まる。
体的に成形されていると共に、内部への空気流入を、接
線方向に配置された所定数の通路により行う形式のバー
ナについても当て嵌まる。
【０００８】本発明に基づく解決手段の別の有利にして
効果的な実施形態は請求項２以降に記載した通りであ
る。
効果的な実施形態は請求項２以降に記載した通りであ
る。
【０００９】
【実施例】次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説す
る。但し本発明を理解する上で直接には必要と認められ
ないような構造エレメントは全て省かれている。なお流
動媒体の流動方向は矢印によって示した。すべての図面
において同一の構成エレメントには同一符号を付して、
これを示した。
る。但し本発明を理解する上で直接には必要と認められ
ないような構造エレメントは全て省かれている。なお流
動媒体の流動方向は矢印によって示した。すべての図面
において同一の構成エレメントには同一符号を付して、
これを示した。
【００１０】予混合バーナ１の構造を一層良く理解する
ためには、図１及び図２又は図３を同時に参照するのが
有利である。更に、図１を必要以上に見難くしないよう
に、図２又は図３に記載した供給通路１１ｃ，１２ｃは
図１では図示を省いた。以下において図１に関する説明
でも必要に応じて図２及び図３が参照される。
ためには、図１及び図２又は図３を同時に参照するのが
有利である。更に、図１を必要以上に見難くしないよう
に、図２又は図３に記載した供給通路１１ｃ，１２ｃは
図１では図示を省いた。以下において図１に関する説明
でも必要に応じて図２及び図３が参照される。
【００１１】図１に示した予混合バーナ１は２つの中空
な部分シェル１１，１２から成り、両部分シェルは互い
にオフセツトされて互いに内外に入り込んでいる（図２
を参照）。それぞれの中央軸線又は縦対称軸線１１ｂ，
１２ｂ（図２参照）相互のオフセツトにより、両側に、
鏡面対称的な配置でそれぞれ１つの接線方向の空気流入
スリット１１ａ，１２ａが開かれており、これらの空気
流入スリットを通して、予混合バーナの部分シェル１
１，１２により形成された内室２０内へ燃焼混合気１５
が流入する。以下に、この空気流入スリット１１ａ，１
２ａの構成について詳しく説明する。前記の両部分シェ
ル１１，１２は流動方向で円筒状に延びている。
な部分シェル１１，１２から成り、両部分シェルは互い
にオフセツトされて互いに内外に入り込んでいる（図２
を参照）。それぞれの中央軸線又は縦対称軸線１１ｂ，
１２ｂ（図２参照）相互のオフセツトにより、両側に、
鏡面対称的な配置でそれぞれ１つの接線方向の空気流入
スリット１１ａ，１２ａが開かれており、これらの空気
流入スリットを通して、予混合バーナの部分シェル１
１，１２により形成された内室２０内へ燃焼混合気１５
が流入する。以下に、この空気流入スリット１１ａ，１
２ａの構成について詳しく説明する。前記の両部分シェ
ル１１，１２は流動方向で円筒状に延びている。
【００１２】内室２０によって形成される流過横断面
は、使用目的に応じて規則的又は不規則的に流動方向に
減少又は増大するように構成することができる。その場
合は１例として流動方向でベンチュリ管として形成され
た、内室２０の流過横断面が使用されることになる。前
述のその他の可能な実施例は当業者にとって容易に推考
可能であるため詳細な図示は省いた。内室２０内には、
流動方向に先細になる円錐状のインナボディ１３が配置
されており、該インナボディ１３は内室２０内へ充分に
深く突入しており、かつ尖頭状端部で終わっている。こ
のインナボディ１３の円錐状の構成は図示の形状に制約
されるものではない。インナボディ１３の別の形態はデ
ィフューザ又はコンフューザとしても実施可能である。
インナボディ１３は少なくとも１つの孔１４により貫通
されており、この孔を通して有利には液状燃料１６が前
方領域内へ導入される。インナボディ１３の尖端の領域
内での液状燃料１６の噴入は予混合バーナ１のヘッド段
を形成する。この領域内ではインナボディ１３は、噴入
された液状燃料１６の混合を促進させる（図示を省い
た）旋回流発生器により容易に補完される。内室２０の
流過横断面は燃焼室２２側でフロント壁１７を介して突
発的に拡張されており、この横断面突発拡張部の横断面
は次いで火炎管（内筒）２１の流過横断面を形成してい
る。この平面内では、火炎安定化を生ぜしめる逆流区域
又は逆流バブル１８が形成されている。フロント壁１７
は所定数の孔を有しており、該孔を介して必要に応じて
希釈空気又は冷却空気１９が燃焼室２２の前部領域内に
供給される。火炎の濃密性を半径方向の扁平化により促
進せしめる場合には火炎安定化が重要であり、このこと
はヘッド段を通しての燃料噴入に関しても重要である。
燃焼混合気１５は空気と燃料とから成る（図２参照）。
燃焼混合気１５は戻し案内された排ガス又は蒸気量の一
部を含んでいてもよいのは勿論である。一般に、フロン
ト壁１７の領域内の横断面突発拡張部の範囲内に流れの
境界層が形成され、この境界層内にはその箇所に生じる
負圧により渦の剥離が生じ、このことが同様に火炎安定
化を促進する。その促進度に応じて、すでに説明した希
釈空気又は冷却空気１９が混入される。接線方向で内室
２０内へ流入する燃焼混合気１５により、インナボディ
１３の回りに媒体の旋回流が生じる。フロント壁１７の
平面の領域内にはその箇所に発生する超臨界的な旋回流
に基づいて渦の崩壊が生じる。その場合、均一な燃料濃
度は接線方向の空気流入スリットの構成如何又は該空気
流入スリットの領域内への渦発生器の組込み如何に関連
している。着火は逆流区域１８の尖端で行われる。この
部位で初めて安定的な火炎前面（着火面）が生じる。公
知の予混合区域では常に潜在的に存在していて複雑な保
炎器によって対処されるべき、予混合バーナ１の内室２
０内へのバックファイヤは、ここでは上述の理由で発生
する虞れはない。燃焼空気が付加的に予熱され又は前述
の媒体により富化されると、これにより、インナボディ
１３を介して導入された液状燃料１６の蒸発が促進され
る。インナボディ１３の構成においては、円錐状の形態
並びに接線方向の空気流入スリット１１ａ，１２ａのギ
ャップ幅に関連して、内室２０の出口における燃焼混合
気１５の所望の流れの場、換言すれは臨界的な旋動係数
を設定することができるように、狭い限度範囲が維持さ
れなければならない。一般的には、接線方向の空気流入
スリット１１ａ，１２ａの流過横断面の減少が逆流区域
１８を更に上流へ移動せしめ、これにより、燃焼混合気
は早期に着火される。このことは、インナボディ１３が
著しく深く内室２０内に突入している場合にインナボデ
ィ１３の尖端との抵触の虞れを排除することができる。
インナボディ１３の円錐形の領域内では旋動係数が流動
方向で増大するため、一度固定された逆流区域１８が位
置安定であることが常に確定される。接線方向の空気流
入スリット１１ａ，１２ａの流過横断面を、流動方向で
変化可能に、例えば内室２０の出口において逆流区域１
８を安定に形成するために流動方向に減少させるよう
に、形成できるのは勿論である。予混合バーナ１の内室
２０の内部での燃焼混合気１５の軸方向速度は、図示さ
れていないが軸方向の燃焼空気流の供給により変化させ
られる。更に、予混合バーナ１のこの構造は、接線方向
の空気流入スリット１１ａ，１２ａの大きさを変化させ
るのに適しており、これにより、予混合バーナ１の全長
を変化させることなしに比較的広い運転範囲を得ること
ができる。
は、使用目的に応じて規則的又は不規則的に流動方向に
減少又は増大するように構成することができる。その場
合は１例として流動方向でベンチュリ管として形成され
た、内室２０の流過横断面が使用されることになる。前
述のその他の可能な実施例は当業者にとって容易に推考
可能であるため詳細な図示は省いた。内室２０内には、
流動方向に先細になる円錐状のインナボディ１３が配置
されており、該インナボディ１３は内室２０内へ充分に
深く突入しており、かつ尖頭状端部で終わっている。こ
のインナボディ１３の円錐状の構成は図示の形状に制約
されるものではない。インナボディ１３の別の形態はデ
ィフューザ又はコンフューザとしても実施可能である。
インナボディ１３は少なくとも１つの孔１４により貫通
されており、この孔を通して有利には液状燃料１６が前
方領域内へ導入される。インナボディ１３の尖端の領域
内での液状燃料１６の噴入は予混合バーナ１のヘッド段
を形成する。この領域内ではインナボディ１３は、噴入
された液状燃料１６の混合を促進させる（図示を省い
た）旋回流発生器により容易に補完される。内室２０の
流過横断面は燃焼室２２側でフロント壁１７を介して突
発的に拡張されており、この横断面突発拡張部の横断面
は次いで火炎管（内筒）２１の流過横断面を形成してい
る。この平面内では、火炎安定化を生ぜしめる逆流区域
又は逆流バブル１８が形成されている。フロント壁１７
は所定数の孔を有しており、該孔を介して必要に応じて
希釈空気又は冷却空気１９が燃焼室２２の前部領域内に
供給される。火炎の濃密性を半径方向の扁平化により促
進せしめる場合には火炎安定化が重要であり、このこと
はヘッド段を通しての燃料噴入に関しても重要である。
燃焼混合気１５は空気と燃料とから成る（図２参照）。
燃焼混合気１５は戻し案内された排ガス又は蒸気量の一
部を含んでいてもよいのは勿論である。一般に、フロン
ト壁１７の領域内の横断面突発拡張部の範囲内に流れの
境界層が形成され、この境界層内にはその箇所に生じる
負圧により渦の剥離が生じ、このことが同様に火炎安定
化を促進する。その促進度に応じて、すでに説明した希
釈空気又は冷却空気１９が混入される。接線方向で内室
２０内へ流入する燃焼混合気１５により、インナボディ
１３の回りに媒体の旋回流が生じる。フロント壁１７の
平面の領域内にはその箇所に発生する超臨界的な旋回流
に基づいて渦の崩壊が生じる。その場合、均一な燃料濃
度は接線方向の空気流入スリットの構成如何又は該空気
流入スリットの領域内への渦発生器の組込み如何に関連
している。着火は逆流区域１８の尖端で行われる。この
部位で初めて安定的な火炎前面（着火面）が生じる。公
知の予混合区域では常に潜在的に存在していて複雑な保
炎器によって対処されるべき、予混合バーナ１の内室２
０内へのバックファイヤは、ここでは上述の理由で発生
する虞れはない。燃焼空気が付加的に予熱され又は前述
の媒体により富化されると、これにより、インナボディ
１３を介して導入された液状燃料１６の蒸発が促進され
る。インナボディ１３の構成においては、円錐状の形態
並びに接線方向の空気流入スリット１１ａ，１２ａのギ
ャップ幅に関連して、内室２０の出口における燃焼混合
気１５の所望の流れの場、換言すれは臨界的な旋動係数
を設定することができるように、狭い限度範囲が維持さ
れなければならない。一般的には、接線方向の空気流入
スリット１１ａ，１２ａの流過横断面の減少が逆流区域
１８を更に上流へ移動せしめ、これにより、燃焼混合気
は早期に着火される。このことは、インナボディ１３が
著しく深く内室２０内に突入している場合にインナボデ
ィ１３の尖端との抵触の虞れを排除することができる。
インナボディ１３の円錐形の領域内では旋動係数が流動
方向で増大するため、一度固定された逆流区域１８が位
置安定であることが常に確定される。接線方向の空気流
入スリット１１ａ，１２ａの流過横断面を、流動方向で
変化可能に、例えば内室２０の出口において逆流区域１
８を安定に形成するために流動方向に減少させるよう
に、形成できるのは勿論である。予混合バーナ１の内室
２０の内部での燃焼混合気１５の軸方向速度は、図示さ
れていないが軸方向の燃焼空気流の供給により変化させ
られる。更に、予混合バーナ１のこの構造は、接線方向
の空気流入スリット１１ａ，１２ａの大きさを変化させ
るのに適しており、これにより、予混合バーナ１の全長
を変化させることなしに比較的広い運転範囲を得ること
ができる。
【００１３】図２は互いに内外に入り込んだ部分シェル
１１，１２の形状を示す。これらの部分シェルはそれら
の平面を超えて互いに移動可能であり、換言すれば接線
方向の空気流入スリット１１ａ，１２ａの領域内で容易
にオーバラップすることができるのは勿論である。さら
に、両方の部分シェル１１ａ，１２ａを互いに逆方向の
回転により螺旋状に互いに内外に入り込ませることも可
能である。これにより、接線方向の流入スリット１１
ａ，１２ａの形状及び大きさを変化させて、予混合バー
ナ１内での旋回流発生をその都度の状況に適合させるこ
とができる。接線方向の空気流入スリット１１ａ，１２
ａはそれぞれ供給通路１１ｃ，１２ｃの出口を形成して
いる。この供給通路内では燃焼混合気１５が内室２０内
へ流入する前に内室２０から遠く離れて形成される。接
線方向の空気流入スリット１１ａ，１２ａから充分な間
隔をおいた上流に供給通路１１ｃ，１２ｃは渦発生器１
１ｄ，１２ｄを備えており、該渦発生器はそこへ流入す
る空気２３に旋回流を付与する。この渦発生器１１ｄ，
１２ｄから所定間隔をおいた下流で有利にはガス状燃料
２４の噴入が行われ、これにより、供給通路１１ｃ，１
２ｃの残りの区間にわたり所期の空気・燃料混合気を形
成することができる。この空気・燃料混合気は次いで燃
焼混合気１５として接線方向の空気流入スリット１１
ａ，１２ａの全長にわたり同じ濃度で内室２０内へ流入
する。ここに図示した供給通路１１ｃ，１２ｃはほぼ円
筒状の形状を有しており、その長さ及び流過横断面は最
適の空気・燃料予混合気を生ぜしめるように設計するこ
とができる。供給通路１１ｃ，１２ｃの内部に形成すべ
き流れは、火炎フロントの不安定が生じた場合に内室２
０からのバックファイヤ発生リスクが生じないように設
計されなければならない。燃料噴入２４に対する渦発生
器１１ｄ，１２ｄの図示の配置によれば、バックファイ
ヤ発生リスクは生じない。中央軸線１１ｂ，１２ｂのオ
フセットについてはすでに図１で説明した通りである。
１１，１２の形状を示す。これらの部分シェルはそれら
の平面を超えて互いに移動可能であり、換言すれば接線
方向の空気流入スリット１１ａ，１２ａの領域内で容易
にオーバラップすることができるのは勿論である。さら
に、両方の部分シェル１１ａ，１２ａを互いに逆方向の
回転により螺旋状に互いに内外に入り込ませることも可
能である。これにより、接線方向の流入スリット１１
ａ，１２ａの形状及び大きさを変化させて、予混合バー
ナ１内での旋回流発生をその都度の状況に適合させるこ
とができる。接線方向の空気流入スリット１１ａ，１２
ａはそれぞれ供給通路１１ｃ，１２ｃの出口を形成して
いる。この供給通路内では燃焼混合気１５が内室２０内
へ流入する前に内室２０から遠く離れて形成される。接
線方向の空気流入スリット１１ａ，１２ａから充分な間
隔をおいた上流に供給通路１１ｃ，１２ｃは渦発生器１
１ｄ，１２ｄを備えており、該渦発生器はそこへ流入す
る空気２３に旋回流を付与する。この渦発生器１１ｄ，
１２ｄから所定間隔をおいた下流で有利にはガス状燃料
２４の噴入が行われ、これにより、供給通路１１ｃ，１
２ｃの残りの区間にわたり所期の空気・燃料混合気を形
成することができる。この空気・燃料混合気は次いで燃
焼混合気１５として接線方向の空気流入スリット１１
ａ，１２ａの全長にわたり同じ濃度で内室２０内へ流入
する。ここに図示した供給通路１１ｃ，１２ｃはほぼ円
筒状の形状を有しており、その長さ及び流過横断面は最
適の空気・燃料予混合気を生ぜしめるように設計するこ
とができる。供給通路１１ｃ，１２ｃの内部に形成すべ
き流れは、火炎フロントの不安定が生じた場合に内室２
０からのバックファイヤ発生リスクが生じないように設
計されなければならない。燃料噴入２４に対する渦発生
器１１ｄ，１２ｄの図示の配置によれば、バックファイ
ヤ発生リスクは生じない。中央軸線１１ｂ，１２ｂのオ
フセットについてはすでに図１で説明した通りである。
【００１４】図３は、図２と異なり、接線方向の空気流
入スリット１１ａ，１２ａから所定間隔離れたところに
ベンチュリ混合器２５ａ，２５ｄを備えた供給通路を示
すものである。燃料噴入２４は最狭部で行われる。該部
位では流れも最大速度を有しており、これにより、同様
にバックファイヤ発生リスクなしに最大可能な混合気形
成が保証される。その他の点では図３の構造は図２と同
様である。
入スリット１１ａ，１２ａから所定間隔離れたところに
ベンチュリ混合器２５ａ，２５ｄを備えた供給通路を示
すものである。燃料噴入２４は最狭部で行われる。該部
位では流れも最大速度を有しており、これにより、同様
にバックファイヤ発生リスクなしに最大可能な混合気形
成が保証される。その他の点では図３の構造は図２と同
様である。
【００１５】図４はほぼ図１と同じであるが、しかし、
この場合にはインナボディ１３が支援空気２６の流れの
存在により拡大されており、該支援空気は適正部位にお
ける臨界的な旋動係数を得るための更なる手段として役
立っている。
この場合にはインナボディ１３が支援空気２６の流れの
存在により拡大されており、該支援空気は適正部位にお
ける臨界的な旋動係数を得るための更なる手段として役
立っている。
【００１６】部分シェルの個数は２つに限定されるもの
ではない。比較的大きな個数の部分シェルを容易に使用
することができる。内室２０内への燃焼混合気１５の螺
旋状の流入が望まれる場合には、接線方向の空気流入ス
リットを１つだけ設けることにより、このことを容易に
達成することができる。
ではない。比較的大きな個数の部分シェルを容易に使用
することができる。内室２０内への燃焼混合気１５の螺
旋状の流入が望まれる場合には、接線方向の空気流入ス
リットを１つだけ設けることにより、このことを容易に
達成することができる。
【００１７】部分シェルにより構成されるべき予混合バ
ーナ１が組合わされた１つの管から成っている場合に
は、内室内への接線方向の噴入は管の壁厚を貫通した通
路状の貫通孔により行われる。
ーナ１が組合わされた１つの管から成っている場合に
は、内室内への接線方向の噴入は管の壁厚を貫通した通
路状の貫通孔により行われる。
【図１】オフセットされた部分シェルと円錐状のインナ
ボディとを備えた本発明の１実施例の予混合バーナの略
示図である。
ボディとを備えた本発明の１実施例の予混合バーナの略
示図である。
【図２】空気流入スリットの上流側に渦発生器を備えて
いて延長された供給通路を有する本発明の１実施例の予
混合バーナを図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って断面した図で
ある。
いて延長された供給通路を有する本発明の１実施例の予
混合バーナを図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って断面した図で
ある。
【図３】ベンチュリ混合器を備えていて延長された供給
通路を有する本発明の別の実施例に基づく予混合バーナ
の図２相当断面図である。
通路を有する本発明の別の実施例に基づく予混合バーナ
の図２相当断面図である。
【図４】中央で支援空気を供給する別の実施例による予
混合バーナの図１相当略示図である。
混合バーナの図１相当略示図である。
１ 予混合バーナ、 １１ 部分シェル、 １１ａ 接
線方向の空気流入スリット、 １１ｂ 中央軸線（縦対
称軸線）、 １１ｃ 供給通路、 １１ｄ 渦発生器、
１２ 部分シェル、 １２ａ 接線方向の空気流入ス
リット、 １２ｃ 供給通路、 １２ｄ 渦発生器、
１３ インナボディ、 １４ 燃料供給のためにインナ
ボディを貫通した孔、 １５ 空気と燃料とから成る燃
焼混合気、 １６ 液体燃料、 １７ フロント壁、
１８ 逆流区域（逆流バブル）、１９ 希釈空気（冷却
空気）、 ２０ 予混合バーナの内室、 ２１ 火炎管
（燃焼室の流過横断面）、 ２２ 燃焼室、 ２３ 空
気、 ２４ ガス状燃料、 ２５ａ，２５ｄ ベンチュ
リ混合器、 ２６ 中央の支援空気
線方向の空気流入スリット、 １１ｂ 中央軸線（縦対
称軸線）、 １１ｃ 供給通路、 １１ｄ 渦発生器、
１２ 部分シェル、 １２ａ 接線方向の空気流入ス
リット、 １２ｃ 供給通路、 １２ｄ 渦発生器、
１３ インナボディ、 １４ 燃料供給のためにインナ
ボディを貫通した孔、 １５ 空気と燃料とから成る燃
焼混合気、 １６ 液体燃料、 １７ フロント壁、
１８ 逆流区域（逆流バブル）、１９ 希釈空気（冷却
空気）、 ２０ 予混合バーナの内室、 ２１ 火炎管
（燃焼室の流過横断面）、 ２２ 燃焼室、 ２３ 空
気、 ２４ ガス状燃料、 ２５ａ，２５ｄ ベンチュ
リ混合器、 ２６ 中央の支援空気
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハンス ペーター クネプフェル スイス国 ベーゼンビューレン イム ネ ッセル １ (72)発明者 ヴォルフガング ポーリフケ スイス国 ヴィンディシュ レンデシュト ラーセ ４ (72)発明者 ディーター ヴィンクラー ドイツ連邦共和国 ラウヒリンゲン アム アイヒヴァルト ９
Claims (13)
- 【請求項１】 旋回流を安定化させる内室（２０）を有
し、該内室（２０）がその流動方向で円錐状に延びるイ
ンナボディ（１３）を備えており、前記内室（２０）の
外套が、内室（２０）内への燃焼媒体（１５）の通流の
ために長手延在方向で接線方向に配置された少なくとも
１つの空気流入スリットによって中断されている形式の
予混合バーナにおいて、接線方向の空気流入スリット
（１１ａ，１２ａ）の上流側に供給通路（１１ｃ，１２
ｃ）が延在しており、該供給通路が、空気流（２３）に
渦を発生させる手段と燃料（２４）を導入する手段とを
備えていることを特徴とする、予混合バーナ。 - 【請求項２】 内室（２０）の外套によって形成される
流過横断面が、流動方向で円筒状に延びている、請求項
１記載の予混合バーナ。 - 【請求項３】 内室（２０）によって形成される流過横
断面が、流動方向でベンチュリ区域の形状を有してい
る、請求項１記載の予混合バーナ。 - 【請求項４】 内室（２０）の外套が、互いにオフセッ
トして互いに内外に入り込んだ少なくとも２つの部分シ
ェル（１１，１２）から成っており、かつ、両方の部分
シェルの互いに隣り合った壁が部分シェル長手延在方向
で、内室（２０）へ燃焼媒体（１５）を通流させるため
の接線方向の空気流入スリット（１１ａ，１２ａ）を形
成している、請求項１記載の予混合バーナ。 - 【請求項５】 供給通路（１１ｃ，１２ｃ）内で空気
（２３）と燃料（２４）との混合特質を最適にするため
の手段が渦発生器（１１ｄ，１２ｄ）として構成されて
おり、かつ、燃料の導入が前記渦発生器（１１ｄ、１２
ｄ）の下流側で行われる、請求項１記載の予混合バー
ナ。 - 【請求項６】 供給通路（１１ｃ，１２ｃ）内に形成さ
れたベンチュリ混合器（２５ａ，２５ｂ）の最狭部位で
燃料（２４）が導入可能である、請求項１記載の予混合
バーナ。 - 【請求項７】 内室（２０）の下流側に燃焼室（２２）
が配置されており、前記の内室と燃焼室との間にフロン
ト壁（１７）を介して横断面突発拡張部（２１）が設け
られており、かつ、該横断面突発拡張部（２１）の平面
の領域内に逆流区域が作用可能である、請求項１記載の
予混合バーナ。 - 【請求項８】 フロント壁(１７)が、燃焼室（２２）内
へ空気流（１９）を供給するために所定数の開口を有し
ている、請求項７記載の予混合バーナ。 - 【請求項９】 インナボディ（１３）が少なくとも１つ
の燃料導管（１４）を備えており、該燃料導管を介し
て、燃料（１６）及び／又は支援空気（２６）が内室
（２０）内へ供給される、請求項１記載の予混合バー
ナ。 - 【請求項１０】 インナボディ（１３）がその尖端領域
に、少なくとも１つの旋回流発生器を備えている、請求
項１記載の予混合バーナ。 - 【請求項１１】 接線方向の空気流入スリット（１１
ａ，１２ａ）が、予混合バーナ（１）の長手方向に減少
する流過横断面を有している、請求項４記載の予混合バ
ーナ。 - 【請求項１２】 円錐状に延びるインナボディ（１３）
がディフューザの形状に形成されている、請求項１記載
の予混合バーナ。 - 【請求項１３】 円錐状に延びるインナボディ（１３）
がコンフューザの形状を有している、請求項１記載の予
混合バーナ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19545026.4 | 1995-12-02 | ||
| DE19545026A DE19545026A1 (de) | 1995-12-02 | 1995-12-02 | Vormischbrenner |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09178126A true JPH09178126A (ja) | 1997-07-11 |
| JP3828969B2 JP3828969B2 (ja) | 2006-10-04 |
Family
ID=7779042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32189996A Expired - Lifetime JP3828969B2 (ja) | 1995-12-02 | 1996-12-02 | 予混合バーナ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5791894A (ja) |
| EP (1) | EP0777081B1 (ja) |
| JP (1) | JP3828969B2 (ja) |
| DE (2) | DE19545026A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH11311415A (ja) * | 1998-03-24 | 1999-11-09 | United Technol Corp <Utc> | 燃料噴射器及び燃料噴射器用のノズルアセンブリ |
| JP2003508691A (ja) * | 1999-09-06 | 2003-03-04 | シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ | 混合装置 |
| JP2004507701A (ja) * | 2000-06-15 | 2004-03-11 | アルストム（スイッツァーランド）リミテッド | バーナーの運転方法と段階的予混合ガス噴射バーナー |
| KR100751417B1 (ko) * | 2006-01-20 | 2007-08-23 | 엘지전자 주식회사 | 가스 버너 및 이를 이용한 히팅장치 |
| KR100765283B1 (ko) * | 2006-01-06 | 2007-10-09 | 엘지전자 주식회사 | 가스복사 버너 |
| KR100793758B1 (ko) * | 2007-02-06 | 2008-01-10 | 엘지전자 주식회사 | 가스복사 버너 |
| US7717105B2 (en) | 2006-01-06 | 2010-05-18 | Lg Electronics Inc. | Gas radiation burner |
| US7721726B2 (en) | 2006-01-03 | 2010-05-25 | Lg Electronics Inc. | Gas radiation burner |
| JP2012037232A (ja) * | 2011-11-18 | 2012-02-23 | Jfe Steel Corp | 長火炎バーナおよびラジアントチューブ式加熱装置 |
| JP2012107794A (ja) * | 2010-11-16 | 2012-06-07 | Osaka Gas Co Ltd | 予混合管状火炎バーナ |
| KR101301729B1 (ko) * | 2010-08-11 | 2013-09-09 | (주)오선텍 | 개질기용 버너 |
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| US6141954A (en) * | 1998-05-18 | 2000-11-07 | United Technologies Corporation | Premixing fuel injector with improved flame disgorgement capacity |
| DE10029607A1 (de) * | 2000-06-15 | 2001-12-20 | Alstom Power Nv | Brenner mit gestufter Vormischgas-Eindüsung |
| DE10050248A1 (de) | 2000-10-11 | 2002-04-18 | Alstom Switzerland Ltd | Brenner |
| US7520272B2 (en) * | 2006-01-24 | 2009-04-21 | General Electric Company | Fuel injector |
| CN101910723B (zh) | 2007-11-27 | 2013-07-24 | 阿尔斯通技术有限公司 | 用于在预混燃烧器中燃烧氢气的设备 |
| JP5453322B2 (ja) | 2008-03-07 | 2014-03-26 | アルストム テクノロジー リミテッド | バーナ装置並びにバーナ装置の使用 |
| EP2260238B1 (de) * | 2008-03-07 | 2015-12-23 | Alstom Technology Ltd | Verfahren zum Betrieb eines Vormischbrenners |
| EP2257736B1 (de) | 2008-03-07 | 2015-11-25 | Alstom Technology Ltd | Verfahren zum erzeugen von heissgas |
| US20110005189A1 (en) * | 2009-07-08 | 2011-01-13 | General Electric Company | Active Control of Flame Holding and Flashback in Turbine Combustor Fuel Nozzle |
| KR20160045737A (ko) * | 2013-08-07 | 2016-04-27 | 아벤고아 하이드로게노, 에스.에이. | 탄화수소 및 알코올 개질 시스템 용 버너, 상기 버너를 포함하는 탄화수소 및 알코올 개질 시스템 및 관련 방법 |
| JP6602004B2 (ja) * | 2014-09-29 | 2019-11-06 | 川崎重工業株式会社 | 燃料噴射器及びガスタービン |
| EP3133342A1 (en) * | 2015-08-20 | 2017-02-22 | Siemens Aktiengesellschaft | A premixed dual fuel burner with a tapering injection component for main liquid fuel |
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| JPH01302015A (ja) * | 1988-05-30 | 1989-12-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃焼装置 |
| JP2772955B2 (ja) * | 1988-07-08 | 1998-07-09 | 株式会社日本ケミカル・プラント・コンサルタント | 燃焼器用の燃料混合器 |
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| US5307634A (en) | 1992-02-26 | 1994-05-03 | United Technologies Corporation | Premix gas nozzle |
| CH687831A5 (de) * | 1993-04-08 | 1997-02-28 | Asea Brown Boveri | Vormischbrenner. |
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-
1995
- 1995-12-02 DE DE19545026A patent/DE19545026A1/de not_active Withdrawn
-
1996
- 1996-11-06 EP EP96810738A patent/EP0777081B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-11-06 DE DE59610190T patent/DE59610190D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-11-12 US US08/747,569 patent/US5791894A/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-12-02 JP JP32189996A patent/JP3828969B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| US5791894A (en) | 1998-08-11 |
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| EP0777081A2 (de) | 1997-06-04 |
| DE59610190D1 (de) | 2003-04-10 |
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