JPH11304111A - 予混合バーナを運転する方法 - Google Patents
予混合バーナを運転する方法Info
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- JPH11304111A JPH11304111A JP10303862A JP30386298A JPH11304111A JP H11304111 A JPH11304111 A JP H11304111A JP 10303862 A JP10303862 A JP 10303862A JP 30386298 A JP30386298 A JP 30386298A JP H11304111 A JPH11304111 A JP H11304111A
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- 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
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- F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
- F23D11/24—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space by pressurisation of the fuel before a nozzle through which it is sprayed by a substantial pressure reduction into a space
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- F23D11/38—Nozzles; Cleaning devices therefor
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- F23D11/36—Details
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- F23D11/402—Mixing chambers downstream of the nozzle
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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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- Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 所定の運転形式において機能確実性と機能形
態とが改善されるような予混合バーナの運転法を提供
し、さらに、この運転法を実施するための適当な予混合
バーナを提供すること。 【解決手段】 少なくとも液体燃料２がフルジェット２
６，２６′の形態で１０°より小さい噴射角αで予混合
バーナ４の内室９内に噴入される。そのことのために液
体燃料ノズル１７が案内長さｌと直径ｄとを有する簡単
な噴口１９を備えている。
態とが改善されるような予混合バーナの運転法を提供
し、さらに、この運転法を実施するための適当な予混合
バーナを提供すること。 【解決手段】 少なくとも液体燃料２がフルジェット２
６，２６′の形態で１０°より小さい噴射角αで予混合
バーナ４の内室９内に噴入される。そのことのために液
体燃料ノズル１７が案内長さｌと直径ｄとを有する簡単
な噴口１９を備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は中央で予混合バーナ
の内室内へ開口した液体燃料ノズルを備えた予混合バー
ナを運転する方法とこの方法を実施するための適当な予
混合バーナとに関する。
の内室内へ開口した液体燃料ノズルを備えた予混合バー
ナを運転する方法とこの方法を実施するための適当な予
混合バーナとに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来久しく発電所の定置ガスタービンの
ためにはいわゆる二重円錐バーナとして形成された予混
合バーナを備えた燃焼器が適しているとされており、こ
れらの予混合バーナでは燃料が差込み可能な燃料ランス
により外から供給される。この燃料ランスは多くの場
合、２燃料ランスとして形成されており、要するにガス
燃料例えばパイロットガス又は液状燃料例えばオイル・
水混合物を選択的に供給することができる。そのことの
ために、燃料ランス内には液体燃料管と、噴霧空気管
と、パイロットガス管が同軸的に配置されている。それ
らの管は液体燃料、噴霧空気及びパイロットガスのため
のそれぞれ１つの通路を備えており、これらの通路はラ
ンスヘッドのところで中央の燃料ノズル内で終わってい
る。燃料ランスはランスヘッドにより二重円錐バーナの
対応する内側管内に差し込まれており、その結果、流出
する燃料は、中央で、内側管に接続されたバーナ内室内
に達する（ドイツ連邦共和国特許公開第４３０６９５６
号明細書参照）。
ためにはいわゆる二重円錐バーナとして形成された予混
合バーナを備えた燃焼器が適しているとされており、こ
れらの予混合バーナでは燃料が差込み可能な燃料ランス
により外から供給される。この燃料ランスは多くの場
合、２燃料ランスとして形成されており、要するにガス
燃料例えばパイロットガス又は液状燃料例えばオイル・
水混合物を選択的に供給することができる。そのことの
ために、燃料ランス内には液体燃料管と、噴霧空気管
と、パイロットガス管が同軸的に配置されている。それ
らの管は液体燃料、噴霧空気及びパイロットガスのため
のそれぞれ１つの通路を備えており、これらの通路はラ
ンスヘッドのところで中央の燃料ノズル内で終わってい
る。燃料ランスはランスヘッドにより二重円錐バーナの
対応する内側管内に差し込まれており、その結果、流出
する燃料は、中央で、内側管に接続されたバーナ内室内
に達する（ドイツ連邦共和国特許公開第４３０６９５６
号明細書参照）。
【０００３】ヨーロッパ特許第０３２１８０９号明細書
からは同様に二重円錐バーナが公知であり、この二重円
錐バーナはガスタービンに結合された燃焼器内での使用
のために設けられている。このバーナは、二重円錐バー
ナに補完される中空な２つの部分体から成り、これらの
部分体は半径方向で互いにオフセットして配置されてい
る。この二重円錐バーナは接線方向の空気入口スリット
を備えていて流れ方向で拡大した円錐形の内室を有して
いる。この二重円錐バーナの燃料供給は外から燃料ラン
スを介して行われ、この燃料ランスは中央の液体燃料ノ
ズル内に開口している。液体燃料ノズルはバーナ内室内
で液体燃料と空気とから成るホローコーン形状の燃料ス
プレーを形成する。この燃料スプレーでは大部分の燃料
滴がコーンスプレーパターンの外側の端部に集中的に存
在している。
からは同様に二重円錐バーナが公知であり、この二重円
錐バーナはガスタービンに結合された燃焼器内での使用
のために設けられている。このバーナは、二重円錐バー
ナに補完される中空な２つの部分体から成り、これらの
部分体は半径方向で互いにオフセットして配置されてい
る。この二重円錐バーナは接線方向の空気入口スリット
を備えていて流れ方向で拡大した円錐形の内室を有して
いる。この二重円錐バーナの燃料供給は外から燃料ラン
スを介して行われ、この燃料ランスは中央の液体燃料ノ
ズル内に開口している。液体燃料ノズルはバーナ内室内
で液体燃料と空気とから成るホローコーン形状の燃料ス
プレーを形成する。この燃料スプレーでは大部分の燃料
滴がコーンスプレーパターンの外側の端部に集中的に存
在している。
【０００４】ほぼ３０°の大きな噴射角度と、中央にお
ける軸方向のインパルスの欠乏とにより、この燃料スプ
レーはバーナ内部の渦流により生じる遠心力に極めて影
響されやすい。これにより、燃料滴は遠心力により比較
的迅速に外側へ運ばれ、このことは、所定の運転条件で
は少なからぬ量の液体燃料がバーナ内壁に衝突する結果
を招く。
ける軸方向のインパルスの欠乏とにより、この燃料スプ
レーはバーナ内部の渦流により生じる遠心力に極めて影
響されやすい。これにより、燃料滴は遠心力により比較
的迅速に外側へ運ばれ、このことは、所定の運転条件で
は少なからぬ量の液体燃料がバーナ内壁に衝突する結果
を招く。
【０００５】液体燃料を噴霧化するためには特に、燃料
滴が均一に分布したコーン形状のフルジェットを生じる
いわゆるフルジェット噴霧器（英語＝ｐｌａｉｎ−ｊｅ
ｔａｔｏｍｉｚｅｒ）が使用される。この種の解決手段
はＡ．Ｌｅｆｅｂｖｒｅ著，教科書“Ａｔｏｍｉｚａｔ
ｉｏｎ ａｎｄ ｓｐｒａｙ”（噴霧とスプレー），Ｗ
ｅｓｔ Ｌａｆａｙｅｔｔｅ，Ｉｎｄｉａｎａ １９８
９，第１０６／１０７，２３８〜２４１頁から公知であ
る。この噴霧ノズルでは液体燃料が前室から所定の案内
長さを有する円形の小さな噴口を通して高圧下で噴出さ
れる。このことにより、フルジェット噴霧器はほぼ５°
から１５°までの噴射角を有する燃料噴流を生じる。
滴が均一に分布したコーン形状のフルジェットを生じる
いわゆるフルジェット噴霧器（英語＝ｐｌａｉｎ−ｊｅ
ｔａｔｏｍｉｚｅｒ）が使用される。この種の解決手段
はＡ．Ｌｅｆｅｂｖｒｅ著，教科書“Ａｔｏｍｉｚａｔ
ｉｏｎ ａｎｄ ｓｐｒａｙ”（噴霧とスプレー），Ｗ
ｅｓｔ Ｌａｆａｙｅｔｔｅ，Ｉｎｄｉａｎａ １９８
９，第１０６／１０７，２３８〜２４１頁から公知であ
る。この噴霧ノズルでは液体燃料が前室から所定の案内
長さを有する円形の小さな噴口を通して高圧下で噴出さ
れる。このことにより、フルジェット噴霧器はほぼ５°
から１５°までの噴射角を有する燃料噴流を生じる。
【０００６】しかし、この種のフルジェット噴霧器は、
噴射角がこのように小さく、かつこれに関連して著しく
下流ではじめて噴霧化が行われるために、ガスタービン
プラントの予混合バーナを備えた燃焼器内では使用され
ない。その理由は、この場合には液体燃料の迅速な噴霧
化が行われなければならないからである。さらに、上述
のフルジェット噴霧器は、燃料滴がノズルのすぐ下流で
小さな領域内に集中される傾向を有するため、燃焼のた
めの多くの使用目的にあまり適していない。特に、わず
かな空燃比の不利な条件下でしかも空気速度が低い場合
には十分な噴霧化が得られない。
噴射角がこのように小さく、かつこれに関連して著しく
下流ではじめて噴霧化が行われるために、ガスタービン
プラントの予混合バーナを備えた燃焼器内では使用され
ない。その理由は、この場合には液体燃料の迅速な噴霧
化が行われなければならないからである。さらに、上述
のフルジェット噴霧器は、燃料滴がノズルのすぐ下流で
小さな領域内に集中される傾向を有するため、燃焼のた
めの多くの使用目的にあまり適していない。特に、わず
かな空燃比の不利な条件下でしかも空気速度が低い場合
には十分な噴霧化が得られない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、所定
の運転形式で機能確実性と機能形態とが改善されるよう
な、予混合バーナを運転する方法を実現することにあ
る。その上、この方法を実施するための適当な予混合バ
ーナが実現されなければならない。
の運転形式で機能確実性と機能形態とが改善されるよう
な、予混合バーナを運転する方法を実現することにあ
る。その上、この方法を実施するための適当な予混合バ
ーナが実現されなければならない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれ
ば、冒頭に記載した方法において、少なくとも液体燃料
をフルジェットの形態で１０°より小さい噴射角で予混
合バーナの内室内へ噴入することにより解決される。
ば、冒頭に記載した方法において、少なくとも液体燃料
をフルジェットの形態で１０°より小さい噴射角で予混
合バーナの内室内へ噴入することにより解決される。
【０００９】このことのために、液体燃料ノズルは案内
長さｌと直径ｄとを有する１つの簡単な噴口を備えてい
る。この噴口を通して軸方向に予混合バーナの内室内に
噴入される液体燃料はこの開口の影響によって、噴射角
が１０°よりわずかな、それゆえ比較的小さいフルジェ
ットを形成する。その場合、燃料噴流及び燃焼空気流は
予混合バーナの内部で相互作用する。なかんずく、燃料
噴流と渦巻いた燃焼空気との間の剪断力によって、予混
合バーナの下流領域内で良好な噴霧化が得られる。その
結果として、燃焼に適した細かな燃料滴が生じる。噴射
角がわずかであることと、バーナ軸線内で噴入された燃
料の軸方向インパルスの集中とにもとづき、燃料滴に及
ぼすスワール流の影響が著しく減少する。燃料滴は遠心
力により中央から離反するように運ばれ、かつその大部
分が燃焼空気と混合される。その上、燃料滴がバーナ壁
に達する前に燃料滴の気化が行われる。このようにして
燃料滴がバーナ壁を濡らすことなく、フルジェットが予
混合バーナを貫徹する。従来の液体燃料ノズルに比して
明らかに噴霧化の品位が劣っているにもかかわらず十分
な噴霧化が行われ、しかもその際、有害物質放出の著し
い上昇が認められない。使用される液体燃料ノズルはと
くに簡単、堅牢かつ信頼性が高く、このことがコスト軽
減にも貢献する。その最も重要なパラメータは噴口の直
径ｄ、案内長さｌ及び形状である。同様に噴霧化にとっ
て重要なのは、主として噴口の上流の条件とすでに挙げ
た軸方向の案内長さとによって規定される、燃料流の乱
流度である。
長さｌと直径ｄとを有する１つの簡単な噴口を備えてい
る。この噴口を通して軸方向に予混合バーナの内室内に
噴入される液体燃料はこの開口の影響によって、噴射角
が１０°よりわずかな、それゆえ比較的小さいフルジェ
ットを形成する。その場合、燃料噴流及び燃焼空気流は
予混合バーナの内部で相互作用する。なかんずく、燃料
噴流と渦巻いた燃焼空気との間の剪断力によって、予混
合バーナの下流領域内で良好な噴霧化が得られる。その
結果として、燃焼に適した細かな燃料滴が生じる。噴射
角がわずかであることと、バーナ軸線内で噴入された燃
料の軸方向インパルスの集中とにもとづき、燃料滴に及
ぼすスワール流の影響が著しく減少する。燃料滴は遠心
力により中央から離反するように運ばれ、かつその大部
分が燃焼空気と混合される。その上、燃料滴がバーナ壁
に達する前に燃料滴の気化が行われる。このようにして
燃料滴がバーナ壁を濡らすことなく、フルジェットが予
混合バーナを貫徹する。従来の液体燃料ノズルに比して
明らかに噴霧化の品位が劣っているにもかかわらず十分
な噴霧化が行われ、しかもその際、有害物質放出の著し
い上昇が認められない。使用される液体燃料ノズルはと
くに簡単、堅牢かつ信頼性が高く、このことがコスト軽
減にも貢献する。その最も重要なパラメータは噴口の直
径ｄ、案内長さｌ及び形状である。同様に噴霧化にとっ
て重要なのは、主として噴口の上流の条件とすでに挙げ
た軸方向の案内長さとによって規定される、燃料流の乱
流度である。
【００１０】直径ｄに対する案内長さｌの比が４≦ｌ／
ｄ≦６となるるように噴口が形成されていると特別有利
である。先に引用したＡ．Ｌｅｆｅｂｖｒｅ著，教科書
“Ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｐｒａｙ”（噴
霧とスプレー），ＷｅｓｔＬａｆａｙｅｔｔｅ，Ｉｎｄ
ｉａｎａ １９８９，第１５５〜１６１頁、特に第５．
４図には、実験結果にもとづき噴口の直径に対する案内
長さの比が、噴入率、要するに噴口を通る理論的な流量
に対する実際の流量の比にどのような影響を及ぼすかが
示されている。その場合、ｌ／ｄの商が１０となるまで
実験が行われ、その結果、ｌ／ｄの商がほぼ２である場
合に最大の噴入率が得られることが確認されている。こ
の教義に対して、本発明にもとづく予混合バーナは、直
径ｄに対する案内長さｌの比が４≦ｌ／ｄ≦６となるよ
うに形成された噴口を備えた液体燃料ノズルを有してお
り、その結果として前述の最大値より明らかに低い噴入
率を有している。それにもかかわらず、このように形成
された液体燃料ノズルを予混合バーナ内で使用した場合
には所望の噴射角と所要のインパルスとを有するコンパ
クトな液体燃料スプレーを得ることができる。
ｄ≦６となるるように噴口が形成されていると特別有利
である。先に引用したＡ．Ｌｅｆｅｂｖｒｅ著，教科書
“Ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｐｒａｙ”（噴
霧とスプレー），ＷｅｓｔＬａｆａｙｅｔｔｅ，Ｉｎｄ
ｉａｎａ １９８９，第１５５〜１６１頁、特に第５．
４図には、実験結果にもとづき噴口の直径に対する案内
長さの比が、噴入率、要するに噴口を通る理論的な流量
に対する実際の流量の比にどのような影響を及ぼすかが
示されている。その場合、ｌ／ｄの商が１０となるまで
実験が行われ、その結果、ｌ／ｄの商がほぼ２である場
合に最大の噴入率が得られることが確認されている。こ
の教義に対して、本発明にもとづく予混合バーナは、直
径ｄに対する案内長さｌの比が４≦ｌ／ｄ≦６となるよ
うに形成された噴口を備えた液体燃料ノズルを有してお
り、その結果として前述の最大値より明らかに低い噴入
率を有している。それにもかかわらず、このように形成
された液体燃料ノズルを予混合バーナ内で使用した場合
には所望の噴射角と所要のインパルスとを有するコンパ
クトな液体燃料スプレーを得ることができる。
【００１１】液体燃料スプレーがこのようにコンパクト
であるため、この種の噴霧ノズルもしくは相応して装備
された予混合バーナでは、完全に準備された燃焼混合物
がバーナヘッドのところには未だ存在しない。それゆ
え、水量が種々異なっていても大きな負荷範囲にわたり
脈動のない運転が得られる。さらに、このコンパクトな
液体燃料スプレーはバーナ壁に衝突せず、その結果、予
混合バーナ及び燃焼器の過熱が予混合バーナの内部での
コーキングと同様に阻止されることができる。燃焼空気
流の内側にのみ存在する液体燃料スプレーに起因する別
の利点とするところは、付加的なインゼクション段なし
に良好な点火及び部分負荷能力が得られることにある。
このことにより、燃料ランスと燃焼器全体の運転コンセ
プトとが簡単かつコスト的に有利となる。さらに、現存
の予混合バーナのレトロフィットも最小コストで可能で
ある。
であるため、この種の噴霧ノズルもしくは相応して装備
された予混合バーナでは、完全に準備された燃焼混合物
がバーナヘッドのところには未だ存在しない。それゆ
え、水量が種々異なっていても大きな負荷範囲にわたり
脈動のない運転が得られる。さらに、このコンパクトな
液体燃料スプレーはバーナ壁に衝突せず、その結果、予
混合バーナ及び燃焼器の過熱が予混合バーナの内部での
コーキングと同様に阻止されることができる。燃焼空気
流の内側にのみ存在する液体燃料スプレーに起因する別
の利点とするところは、付加的なインゼクション段なし
に良好な点火及び部分負荷能力が得られることにある。
このことにより、燃料ランスと燃焼器全体の運転コンセ
プトとが簡単かつコスト的に有利となる。さらに、現存
の予混合バーナのレトロフィットも最小コストで可能で
ある。
【００１２】特別有利には、液体燃料の外側でかつこれ
に対して同軸的に、わずかな質量を有する遮蔽空気流が
予混合バーナの内室内へ導入される。そのことのため
に、燃料ランスは空気管により同軸的に囲まれた中央の
液体燃料管から成る。本方法もしくは対応する装置にお
いて、液状のフルジェットが空気流により囲まれている
ため、液体燃料スプレーは慣性質量が小さくてもバーナ
内室の中央に留まることができる。このことにより、特
に液体流量が低い場合、要するにガスタービンの点火時
及び部分負荷時には液体燃料の安定度が改善され、その
際、点火性能が改善されるばかりでなく、部分負荷燃焼
性能が向上する。これに対して、液体流量が多い場合に
は液体流が優勢となる。さらに、噴口とバーナヘッドの
領域とが空気流により燃料沈着ひいてはコーキングから
保護される。
に対して同軸的に、わずかな質量を有する遮蔽空気流が
予混合バーナの内室内へ導入される。そのことのため
に、燃料ランスは空気管により同軸的に囲まれた中央の
液体燃料管から成る。本方法もしくは対応する装置にお
いて、液状のフルジェットが空気流により囲まれている
ため、液体燃料スプレーは慣性質量が小さくてもバーナ
内室の中央に留まることができる。このことにより、特
に液体流量が低い場合、要するにガスタービンの点火時
及び部分負荷時には液体燃料の安定度が改善され、その
際、点火性能が改善されるばかりでなく、部分負荷燃焼
性能が向上する。これに対して、液体流量が多い場合に
は液体流が優勢となる。さらに、噴口とバーナヘッドの
領域とが空気流により燃料沈着ひいてはコーキングから
保護される。
【００１３】５から６０ｍ／ｓまでの速度と、全空気質
量流れの０．１から２．０％までの質量とを有する遮蔽
空気流が予混合バーナの内室内へ噴入されると特別有利
である。
量流れの０．１から２．０％までの質量とを有する遮蔽
空気流が予混合バーナの内室内へ噴入されると特別有利
である。
【００１４】従来技術の公知の解決手段に対して、この
ように少ない量の遮蔽空気流は液体燃料の噴霧化のため
には役立たない（噴霧化のためには全空気質量流れのほ
ぼ５から１０％までが必要であるから）。軸方向で噴入
された空気のこのわずかな量はむしろ噴口に近い領域内
での空気力学的制御のために、要するに予混合バーナの
流れのふるまいの改善のために利用される。この空気は
一面では噴口の下流での横断面の急激な変化により惹起
されるであろう、予混合バーナの内壁への液体噴流の吸
着を阻止すると共に、他面においては、高すぎる局所的
なスワール係数（Ｄｒａｌｌｚａｈｌ）を阻止する。そ
の上、この空気流は、液体燃料ノズルから流出する液体
フルジェットの軸方向の貫徹を向上させる。それゆえ、
液体フルジェットはバーナ渦もしくはその遠心力に対し
て比較的安定であり、このことは、燃料滴の、予混合バ
ーナの内壁へ衝突する傾向をさらに軽減せしめる。パイ
ロットガスの使用時にはその供給スリット／供給開口も
遮蔽空気流によりコーキングから保護されることができ
る。
ように少ない量の遮蔽空気流は液体燃料の噴霧化のため
には役立たない（噴霧化のためには全空気質量流れのほ
ぼ５から１０％までが必要であるから）。軸方向で噴入
された空気のこのわずかな量はむしろ噴口に近い領域内
での空気力学的制御のために、要するに予混合バーナの
流れのふるまいの改善のために利用される。この空気は
一面では噴口の下流での横断面の急激な変化により惹起
されるであろう、予混合バーナの内壁への液体噴流の吸
着を阻止すると共に、他面においては、高すぎる局所的
なスワール係数（Ｄｒａｌｌｚａｈｌ）を阻止する。そ
の上、この空気流は、液体燃料ノズルから流出する液体
フルジェットの軸方向の貫徹を向上させる。それゆえ、
液体フルジェットはバーナ渦もしくはその遠心力に対し
て比較的安定であり、このことは、燃料滴の、予混合バ
ーナの内壁へ衝突する傾向をさらに軽減せしめる。パイ
ロットガスの使用時にはその供給スリット／供給開口も
遮蔽空気流によりコーキングから保護されることができ
る。
【００１５】本発明の別の構成によれば、予混合バーナ
の内室内で流れ方向に拡大するフルジェットは接線方向
でバーナ内に流入する回転する燃焼空気流により囲まれ
る。生成された燃焼混合物の点火はバーナ口部の領域内
で行われ、その場合、火炎はこの領域内で逆流ゾーンに
より安定化される。このことのために、予混合バーナは
半径方向で互いにオフセットして配置された少なくとも
２つの中空な部分円錐体から成り、かつ流れ方向で増大
する中空円錐形の内室を備えている。
の内室内で流れ方向に拡大するフルジェットは接線方向
でバーナ内に流入する回転する燃焼空気流により囲まれ
る。生成された燃焼混合物の点火はバーナ口部の領域内
で行われ、その場合、火炎はこの領域内で逆流ゾーンに
より安定化される。このことのために、予混合バーナは
半径方向で互いにオフセットして配置された少なくとも
２つの中空な部分円錐体から成り、かつ流れ方向で増大
する中空円錐形の内室を備えている。
【００１６】バーナは接線方向の空気入口スリットを備
えており、液体燃料ノズルは燃料供給に役立つ燃料ラン
スに結合されている。
えており、液体燃料ノズルは燃料供給に役立つ燃料ラン
スに結合されている。
【００１７】特にこの方法は予混合バーナの小さな開角
と良好に相互作用する小さな噴射角を有する液体スプレ
ーの形状を実現する。このことにより、このように形成
された予混合バーナによる液体燃料の燃焼のための理想
的な前提が創出される。
と良好に相互作用する小さな噴射角を有する液体スプレ
ーの形状を実現する。このことにより、このように形成
された予混合バーナによる液体燃料の燃焼のための理想
的な前提が創出される。
【００１８】
【発明の実施の形態】次に、ガスタービンプラントの燃
焼器内に挿入した予混合バーナについて本発明の図示の
２つの実施例を説明する。
焼器内に挿入した予混合バーナについて本発明の図示の
２つの実施例を説明する。
【００１９】図面には本発明の理解にとって重要なエレ
メントだけが示されている。ガスタービンプラントのう
ち、例えば圧縮機及びガスタービンは図示されていな
い。作動媒体の流れ方向は矢印により示されている。
メントだけが示されている。ガスタービンプラントのう
ち、例えば圧縮機及びガスタービンは図示されていな
い。作動媒体の流れ方向は矢印により示されている。
【００２０】図示されていないガスタービンプラントは
圧縮機と、ガスタービンと、燃焼器１とから成る。この
燃焼器１内には液体燃料２並びにガス燃料３により運転
されるのに適していて二重円錐バーナとして形成された
複数の予混合バーナ４が配置されている。この予混合バ
ーナ４はそれぞれ１つの内壁７，８を備えたそれぞれ半
分の２つの中空円錐体５，６から成る。両方の内壁７，
８は、流れ方向で拡大した中空円錐形の１つの内室９を
閉じている（図１）。部分円錐体５，６は互いに他方に
対してオフセットして配置されたそれぞれ１つの中央軸
線１０，１１を有している。このことにより、これらの
部分円錐体は半径方向で互いにオフセットして並んで位
置していて、予混合バーナ４の両側に接線方向の空気入
口スリット１２，１３を形成せしめており、これらの空
気入口スリットを通して燃焼空気１４が内室９内に流入
する（図２）。両方の部分円錐体５，６はそれぞれ１つ
の円筒形の始端部１５，１６を備えている。これらの始
端部１５，１６は部分円錐体５，６と同様に互いにオフ
セットして配置されている。始端部１５，１６内及び内
室９内に突入するように、予混合バーナ４の燃料供給に
役立つ燃料ランス１８の、中央の液体燃料ノズル１７と
して形成されたエンドピースが配置されている（図
１）。この液体燃料ノズル１７は簡単な円形の噴口１９
を有している（図２）。この噴口１９は、案内長さｌを
直径ｄで割った商が４に等しくなるような直径ｄ及び案
内長さｌを有している（図３）。
圧縮機と、ガスタービンと、燃焼器１とから成る。この
燃焼器１内には液体燃料２並びにガス燃料３により運転
されるのに適していて二重円錐バーナとして形成された
複数の予混合バーナ４が配置されている。この予混合バ
ーナ４はそれぞれ１つの内壁７，８を備えたそれぞれ半
分の２つの中空円錐体５，６から成る。両方の内壁７，
８は、流れ方向で拡大した中空円錐形の１つの内室９を
閉じている（図１）。部分円錐体５，６は互いに他方に
対してオフセットして配置されたそれぞれ１つの中央軸
線１０，１１を有している。このことにより、これらの
部分円錐体は半径方向で互いにオフセットして並んで位
置していて、予混合バーナ４の両側に接線方向の空気入
口スリット１２，１３を形成せしめており、これらの空
気入口スリットを通して燃焼空気１４が内室９内に流入
する（図２）。両方の部分円錐体５，６はそれぞれ１つ
の円筒形の始端部１５，１６を備えている。これらの始
端部１５，１６は部分円錐体５，６と同様に互いにオフ
セットして配置されている。始端部１５，１６内及び内
室９内に突入するように、予混合バーナ４の燃料供給に
役立つ燃料ランス１８の、中央の液体燃料ノズル１７と
して形成されたエンドピースが配置されている（図
１）。この液体燃料ノズル１７は簡単な円形の噴口１９
を有している（図２）。この噴口１９は、案内長さｌを
直径ｄで割った商が４に等しくなるような直径ｄ及び案
内長さｌを有している（図３）。
【００２１】もちろん、噴口１９は予混合バーナ４の具
体的な使用条件に応じてその他の適当な形状を有するこ
ともでき、かつ、案内長さを直径で割った商が６までの
値を有することもできる。自明なように、予混合バーナ
４は純円錐形に、要するに円筒形の始端部１５，１６な
しに形成されることもできる（図示せず）。
体的な使用条件に応じてその他の適当な形状を有するこ
ともでき、かつ、案内長さを直径で割った商が６までの
値を有することもできる。自明なように、予混合バーナ
４は純円錐形に、要するに円筒形の始端部１５，１６な
しに形成されることもできる（図示せず）。
【００２２】両方の部分円錐体は開口２０を備えたそれ
ぞれ１つの燃料導管２１，２２を備えており、これらの
燃料導管は接線方向の空気入口スリット１２，１３の端
部のところに取付けられている。これらの燃料導管２
１，２２を通してガス燃料３が供給され、かつ開口２０
を介して接線方向の空気入口スリット１２，１３内へ導
入される。このところでガス燃料３と、外から供給され
る燃焼空気１４との混合が行われる。燃焼器１側では予
混合バーナ４が、多数の孔２４を備えていて部分円錐体
５，６のための取付け手段として役立つカラー状の閉鎖
板２３を有している（図１）。必要な場合には、燃焼器
１にこの孔２４を通して冷却空気を供給することができ
る。
ぞれ１つの燃料導管２１，２２を備えており、これらの
燃料導管は接線方向の空気入口スリット１２，１３の端
部のところに取付けられている。これらの燃料導管２
１，２２を通してガス燃料３が供給され、かつ開口２０
を介して接線方向の空気入口スリット１２，１３内へ導
入される。このところでガス燃料３と、外から供給され
る燃焼空気１４との混合が行われる。燃焼器１側では予
混合バーナ４が、多数の孔２４を備えていて部分円錐体
５，６のための取付け手段として役立つカラー状の閉鎖
板２３を有している（図１）。必要な場合には、燃焼器
１にこの孔２４を通して冷却空気を供給することができ
る。
【００２３】この予混合バーナ４には燃料ランス１８を
介して液体燃料２として使用される燃料オイルが供給さ
れる。その場合、燃料オイル２は液体燃料ノズル１７の
中央の噴口１９を通して１０°より小さな噴射角αで内
室９内に噴入される。噴射角がこのように狭いことによ
り、予混合バーナ４の内室９内には始めはコンパクトな
フルジェット２６が生じ、このフルジェットは下流では
じめて拡大し、その際、その燃料滴は全横断面にわたり
均一に分布している。従来技術において二重円錐バーナ
としての予混合バーナで使用された中空円錐形の燃料ス
プレーに対比して、このフルジェット２６はその中央部
に十分な軸方向のインパルスを有しており、その結果、
燃料滴は部分円錐体５，６の内壁７，８に付着しない。
さらに、この作用は、燃料オイル２の噴入速度が２０か
ら６０ｍ／ｓまでで比較的高いことにより、いっそう強
化される。
介して液体燃料２として使用される燃料オイルが供給さ
れる。その場合、燃料オイル２は液体燃料ノズル１７の
中央の噴口１９を通して１０°より小さな噴射角αで内
室９内に噴入される。噴射角がこのように狭いことによ
り、予混合バーナ４の内室９内には始めはコンパクトな
フルジェット２６が生じ、このフルジェットは下流では
じめて拡大し、その際、その燃料滴は全横断面にわたり
均一に分布している。従来技術において二重円錐バーナ
としての予混合バーナで使用された中空円錐形の燃料ス
プレーに対比して、このフルジェット２６はその中央部
に十分な軸方向のインパルスを有しており、その結果、
燃料滴は部分円錐体５，６の内壁７，８に付着しない。
さらに、この作用は、燃料オイル２の噴入速度が２０か
ら６０ｍ／ｓまでで比較的高いことにより、いっそう強
化される。
【００２４】フルジェット２６は予混合バーナ４の内室
９内で流れ方向で一様に拡大し、かつこれにより最終的
には円錐形となる。その場合、フルジェット２６は、接
線方向の空気入口スリット１２，１３を通して流入する
回転する燃焼空気流１４により囲まれる。形成された燃
料混合物の点火はバーナ口部の領域内で行われ、その
際、火炎フロント２７が形成され、この火炎フロントは
バーナ口部の領域内で逆流ゾーン２８により安定化され
る。
９内で流れ方向で一様に拡大し、かつこれにより最終的
には円錐形となる。その場合、フルジェット２６は、接
線方向の空気入口スリット１２，１３を通して流入する
回転する燃焼空気流１４により囲まれる。形成された燃
料混合物の点火はバーナ口部の領域内で行われ、その
際、火炎フロント２７が形成され、この火炎フロントは
バーナ口部の領域内で逆流ゾーン２８により安定化され
る。
【００２５】燃料オイル２の噴霧化が主として燃焼空気
１４により実現されるため、フルジェット２６の噴入速
度でなく燃焼空気流１４が噴霧化の品位、ひいては続い
て行われる燃焼のために決定的な役目を果たす。このよ
うにして、予混合バーナ４もしくは燃焼器１をすべての
負荷条件で、要するに点火から全負荷まで同じ噴入コン
セプトで運転するために必要な柔軟性が得られる。
１４により実現されるため、フルジェット２６の噴入速
度でなく燃焼空気流１４が噴霧化の品位、ひいては続い
て行われる燃焼のために決定的な役目を果たす。このよ
うにして、予混合バーナ４もしくは燃焼器１をすべての
負荷条件で、要するに点火から全負荷まで同じ噴入コン
セプトで運転するために必要な柔軟性が得られる。
【００２６】さらに、使用される予混合バーナ４に応じ
て、かつ燃焼器１の負荷状態に応じて、燃料滴の所要の
貫徹度が得られるように、燃料ランス１８に結合された
図示されていない燃料ポンプを介してフルジェット２６
のインパルスを調整することができるのは勿論である。
て、かつ燃焼器１の負荷状態に応じて、燃料滴の所要の
貫徹度が得られるように、燃料ランス１８に結合された
図示されていない燃料ポンプを介してフルジェット２６
のインパルスを調整することができるのは勿論である。
【００２７】同様に形成された予混合バーナ４を備えた
第２実施例では、燃料ランス１８が、同軸的に空気管３
０により囲まれた中央の液体燃料管２９から成る（図
４）。それゆえ、予混合バーナ４の運転時には燃料オイ
ル２の噴入と同時に、半径方向で外側に、かつ燃料オイ
ル２に対して同軸的に、遮蔽空気流３１が予混合バーナ
４の内室９内に導入される。この遮蔽空気流３１の導入
はほぼ３０ｍ／ｓの速度と、予混合バーナ４の全空気質
量流れの０．１から２．０％までの量で行われる。この
ようにしてさらにコンパクトなフルジェット２６′が形
成され、このフルジェットがバーナ端部ではじめて拡開
する（図５）。空気管３０を通して予混合バーナ４内へ
到達する遮蔽空気流３１は液体燃料管２９を冷却しかつ
同時に保護する。その他のすべての経緯は第１実施例と
ほぼ同様に行われる。
第２実施例では、燃料ランス１８が、同軸的に空気管３
０により囲まれた中央の液体燃料管２９から成る（図
４）。それゆえ、予混合バーナ４の運転時には燃料オイ
ル２の噴入と同時に、半径方向で外側に、かつ燃料オイ
ル２に対して同軸的に、遮蔽空気流３１が予混合バーナ
４の内室９内に導入される。この遮蔽空気流３１の導入
はほぼ３０ｍ／ｓの速度と、予混合バーナ４の全空気質
量流れの０．１から２．０％までの量で行われる。この
ようにしてさらにコンパクトなフルジェット２６′が形
成され、このフルジェットがバーナ端部ではじめて拡開
する（図５）。空気管３０を通して予混合バーナ４内へ
到達する遮蔽空気流３１は液体燃料管２９を冷却しかつ
同時に保護する。その他のすべての経緯は第１実施例と
ほぼ同様に行われる。
【図１】予混合バーナを縦方向に部分的に破断して示す
斜視図である。
斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図１に示す液体燃料ノズルの領域の本発明の第
１実施例の拡大断面図である。
１実施例の拡大断面図である。
【図４】液体燃料ノズルを備えた燃料ランスの第２実施
例の縦断面図である。
例の縦断面図である。
【図５】図４に示す液体燃料ノズルを備えた予混合バー
ナを縦方向に部分的に破断して示す斜視図である。
ナを縦方向に部分的に破断して示す斜視図である。
１ 燃焼器、 ２ 液体燃料（燃料オイル）、 ３ ガ
ス燃料、 ４ 予混合バーナ（二重円錐バーナ）、
５，６ 部分円錐体、 ７，８ 部分円錐体の内壁、
９ 内室、 １０，１１ 中央軸線、 １２，１３ 空
気入口スリット、１４ 燃焼空気（燃焼空気流）、 １
５，１６ 円筒形の始端部、 １７ 液体燃料ノズル、
１８ 燃料ランス、 １９ 噴口、 ２０ 開口、
２１，２２ 燃料導管、 ２３ 閉鎖板、 ２４ 孔、
２５ 冷却空気、 ２６，２６′ フルジェット、
２７ 火炎フロント、 ２８ 逆流ゾーン、 ２９ 液
体燃料管、 ３０ 空気管、 ３１ 遮蔽空気流、 α
噴射角、 ｄ 直径、ｌ 案内長さ
ス燃料、 ４ 予混合バーナ（二重円錐バーナ）、
５，６ 部分円錐体、 ７，８ 部分円錐体の内壁、
９ 内室、 １０，１１ 中央軸線、 １２，１３ 空
気入口スリット、１４ 燃焼空気（燃焼空気流）、 １
５，１６ 円筒形の始端部、 １７ 液体燃料ノズル、
１８ 燃料ランス、 １９ 噴口、 ２０ 開口、
２１，２２ 燃料導管、 ２３ 閉鎖板、 ２４ 孔、
２５ 冷却空気、 ２６，２６′ フルジェット、
２７ 火炎フロント、 ２８ 逆流ゾーン、 ２９ 液
体燃料管、 ３０ 空気管、 ３１ 遮蔽空気流、 α
噴射角、 ｄ 直径、ｌ 案内長さ
フロントページの続き (72)発明者 ヤーン ヘラット スイス国 バーデン−リューティホーフ シュタインシュトラーセ 22 (72)発明者 ヤコプ ケラー スイス国 ドッティコン プラッテンシュ トラーセ ２ (72)発明者 ロビン マックミラン イギリス国 リンカンシャー バードニー ステイション ロード 42 (72)発明者 ローガー ズーター スイス国 チューリッヒ プレディガーガ ッセ 19
Claims (10)
- 【請求項１】 中央で予混合バーナ（４）の内室（９）
内へ開口した液体燃料ノズル（１７）を備えた予混合バ
ーナを運転する方法において、 少なくとも液体燃料（２）をフルジェット（２６，２
６′）の形態で１０°より小さい噴射角（α）で予混合
バーナ（４）の内室（９）内へ噴入することを特徴とす
る予混合バーナを運転する方法。 - 【請求項２】 少なくとも液体燃料（２）の半径方向外
側に、かつ液体燃料に対して同軸的に遮蔽空気流（３
１）を内室（９）内に噴入する請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 比較的わずかな質量を有する遮蔽空気流
（３１）を内室（９）内に導入する請求項２記載の方
法。 - 【請求項４】 予混合バーナ（４）の全空気質量流れの
ほぼ０．２から２．０％までの遮蔽空気流（３１）を導
入する請求項３記載の方法。 - 【請求項５】 遮蔽空気流（３１）を５から６０ｍ／ｓ
の速度で内室（９）内へ導入する請求項４記載の方法。 - 【請求項６】 予混合バーナ（４）の内室（９）内で流
れ方向に拡大するフルジェット（２６，２６′）を、接
線方向で予混合バーナ（４）内へ流入する回転する燃焼
空気流（１４）により取り囲み、バーナ口部の領域内で
混合物の点火を行い、火炎フロント（２７）をこの領域
内で逆流ゾーン（２８）により安定化させる請求項１か
ら５までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項７】 請求項１から６までのいずれか１項記載
の方法を実施するための予混合バーナにおいて、 液体燃料ノズル（１７）が、案内長さ（ｌ）と直径
（ｄ）とにより形成された簡単な噴口（１９）を備えて
いることを特徴とする予混合バーナ。 - 【請求項８】 直径（ｄ）に対する案内長さ（ｌ）の比
が４≦ｌ／ｄ≦６となるように噴口（１９）が形成され
ている請求項７記載の予混合バーナ。 - 【請求項９】 予混合バーナ（４）が半径方向で互いに
オフセットして配置された中空な少なくとも２つの部分
円錐体（５，６）から成り、流れ方向で拡大する中空円
錐形の内室（９）を備えており、かつ接線方向の空気入
口スリット（１２，１３）を有しており、かつ、液体燃
料ノズル（１７）が燃料供給に役立つ燃料ランス（１
８）に結合されている請求項８記載の予混合バーナ。 - 【請求項１０】 燃料ランス（１８）が、空気管（３
０）により同軸的に囲まれた中央の液体燃料管（２９）
から成る請求項９記載の予混合バーナ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH97810800.9 | 1997-10-27 | ||
| EP97810800A EP0911583B1 (de) | 1997-10-27 | 1997-10-27 | Verfahren zum Betrieb eines Vormischbrenners |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11304111A true JPH11304111A (ja) | 1999-11-05 |
Family
ID=8230441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10303862A Pending JPH11304111A (ja) | 1997-10-27 | 1998-10-26 | 予混合バーナを運転する方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6270338B1 (ja) |
| EP (1) | EP0911583B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11304111A (ja) |
| AT (1) | ATE234444T1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2013536397A (ja) * | 2010-08-27 | 2013-09-19 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | バーナ装置 |
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| DE10018602A1 (de) * | 2000-04-14 | 2001-10-25 | Alstom Power Nv | Kalibriervorrichtung einer Brennstoffdüse für Flüssigkeiten und ein Verfahren zur Anwendung der Vorrichtung |
| DE10040869A1 (de) * | 2000-08-21 | 2002-03-07 | Alstom Power Nv | Verfahren und Vorrichtung zur Unterdrückung von Strömungswirbeln innerhalb einer Strömungskraftmaschine |
| DE10049203A1 (de) * | 2000-10-05 | 2002-05-23 | Alstom Switzerland Ltd | Verfahren zur Brennstoffeinleitung in einen Vormischbrenner |
| DE10051221A1 (de) * | 2000-10-16 | 2002-07-11 | Alstom Switzerland Ltd | Brenner mit gestufter Brennstoff-Eindüsung |
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| CN111156544A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-05-15 | 成立航空技术有限公司 | 并联式双油路离心喷嘴主副喷口相对位置的确定方法 |
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-
1998
- 1998-10-26 JP JP10303862A patent/JPH11304111A/ja active Pending
- 1998-10-27 US US09/179,460 patent/US6270338B1/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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|---|---|
| EP0911583B1 (de) | 2003-03-12 |
| EP0911583A1 (de) | 1999-04-28 |
| US6270338B1 (en) | 2001-08-07 |
| ATE234444T1 (de) | 2003-03-15 |
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