CN1918431A - 燃烧装置以及燃烧方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的燃烧装置能够以简单的构造积极地控制并产生燃烧气体再循环。燃烧装置具有包括燃烧室、封闭端部(10)和开放端部(26)的筒状容器(12)、将燃烧用空气向筒状容器(12)内的燃烧室供给的流入流路(20)、和将燃料向筒状容器(10)内的燃烧室供给的燃料喷嘴(18)。形成空气的流动(28)，该空气的流动(28)具有从开放端部(26)朝向封闭端部(10)的中心轴(J)方向的速度成分和向环状容器(12)的周向回旋的速度成分。喷射燃料(23)，该燃料(23)具有从封闭端部(10)朝向开放端部(26)的中心轴(J)方向的速度成分和朝向半径方向外方的速度成分。
Description
技术领域
本发明涉及燃烧装置以及燃烧方法，特别是涉及使燃烧用空气和燃料流入燃烧室内、将燃烧用空气和燃料混合来进行燃烧的燃烧装置以及燃烧方法。
背景技术
对于从燃烧装置排出的大气污染物质、特别是氮氧化物(NOx)的限制越来越强化，谋求降低了NOx的排出。
按照其生成机理，氮氧化物(NOx)大体区分为热式NOx、瞬发式NOx以及燃烧式NOx这3种。热式NOx由于是在高温下由空气中的氮气与氧气反应所生成的，所以强力地依存温度。瞬发式NOx特别是在燃料过剩的火焰带生成。燃烧式NOx是与燃料中包含的氮化合物有关地生成。
最近，多使用不含有氮化合物的清洁燃料，在这种情况下，几乎不生成燃烧式NOx。为了降低瞬发式NOx，通过将燃料过剩的设计修改为稀薄燃烧的设计，能够抑制其生成。与上述的燃烧式NOx和瞬发式NOx的降低相比较，降低热式NOx是最难，这是近年来NOx降低技术的关键。
在此，为了降低热式NOx，重要的是降低燃烧温度。作为用于降低燃烧温度的技术，存在预混合燃烧，特别是稀薄的预混合燃烧、预蒸发、浓淡燃烧、2级燃烧、燃烧气体再循环等。
在气体燃料的情况下，通过预先将燃料与空气良好地混合之后进行点火、燃烧的预混合燃烧，使燃料浓度分布均匀化，特别是在稀薄燃烧的预混合燃烧中，能够降低燃烧温度。但是，在预混合燃烧中，稳定燃烧范围窄，存在着容易逆火或爆发的问题。另外，对于液体燃料，缺点是如果不预先使燃料蒸发(预蒸发)就不能预混合。
在液体燃料的情况下，燃料在通过流路横截面积小的喷嘴时被微粒化并进行喷射，但通常在点火时，残存着燃料的液滴，因液滴蒸发的同时进行燃烧，所以必定存在着形成理论空气比的地方，局部会形成高温。因此，在降低热式NOx方面存在界限。
作为解决上述问题的技术，有预蒸发的技术。预蒸发为下述技术，即，在燃烧器内部或外部设置预蒸发部，利用来自其他的加热使在其中喷雾的燃料蒸发后进行燃烧。根据预蒸发，可期待与气体燃料同等地降低热式NOx，但相反地，具有燃烧装置的尺寸增加了预蒸发部的部分的缺点。
另外，现有：将燃料或空气分割成数级地向燃烧装置内供给，对燃烧室内的每个区域控制空气比。此时，有意识地生成燃料浓度比理论空气比浓的部分和比理论空气比薄的部分，通过避开形成理论空气比的混合状态的区域，可谋求降低热式NOx。
但是，虽然所述技术在大型的燃烧炉中有很大的实际效果，但因燃料或空气的供给系统变得复杂，所以不能适用于小型的燃烧装置。另外，很难找出燃料或空气的供给位置及分割比例的最佳值，以及很难与负荷相对应地控制这些它们。
在燃烧气体再循环(Burnt Gas Recirculation)中，通过将高温且氧气浓度低的既燃气体与燃烧前的空气混合，实现缓慢且均匀的燃烧。由此，降低燃烧温度，并且增加惰性气体，增加热容量，降低平均火焰温度，来降低热式NOx。燃烧气体再循环主要适用于锅炉、工业炉的燃烧装置和发动机。
作为发生燃烧气体再循环的方法例，如有火焰稳定器产生的再循环、外部再循环、内部再循环。另外，还存在称作烟道气体再循环(FGR：Flue Gas Recirculation)以及排气再循环(EGR：ExhaustGas Recirculation)的燃烧方式，这些是与燃烧气体再循环基本上相同的技术。
例如，在日本特开2002-364812号公报中，公开了一种对气体燃料使用燃烧气体再循环的例，在日本特许3139978号公报中公开了一种对气体燃料的预混合燃烧使用燃烧气体再循环的例子。无论哪一个都是在形成于火焰稳定板的下游中央的再循环区域、在突出设置于燃烧室内的燃烧装置和燃烧室壁之间的空间中，使燃烧气体再循环。
但是，在火焰稳定板的下游中央处的燃烧气体再循环流无法到达点火前的燃料与空气混合的部分，其作用仅限于使点火稳定。另外，来自燃烧装置与燃烧室壁之间的空间的燃烧气体再循环流由于实际上只限于在燃烧装置附近的循环，因此充分燃烧且成为高温、低氧浓度的燃烧气体不进行再循环，并且循环量少，所以热式NOx的降低效果小。
此外，在这些燃烧装置中，因燃烧气体再循环流从燃烧装置的外侧被吸引到中心轴方向，因此燃烧室的尺寸需要充分大于燃烧装置的直径，不适用于燃气轮机的燃烧装置等需要尽量减小燃烧室的尺寸的用途。另外，很难适用于液体燃料。
例如在日本特开平9-133310号公报中，公开了与气体燃料有关的如下技术，即，利用火焰稳定板使燃烧气体从火焰稳定板后方中央再循环，并且将火焰作为分割上浮的火焰，使燃烧气体从火焰侧方也进行再循环。根据所述技术，能够加大燃烧气体再循环的量，但因形成分割火焰，所以燃烧器的构造变得复杂，因在燃烧器截面上存在无火焰的部分，所以具有燃烧器的尺寸变大(每容积的燃烧负荷低)的问题。另外，这项技术很难适用于液体燃料。
例如在日本特开平11-153306号公报中所公开的锅炉用燃烧器的、气体燃料的预混合燃烧器中，在燃烧室壁上设有多个预混合气喷射孔，一种预混合气成为燃烧气体，对准相邻的预混合气喷射孔进行喷射。但是，由于燃料与空气预先混合，因此点火时涉及燃烧的空气是新鲜空气，燃烧开始后才开始与燃烧气体混合，所以存在着使燃烧缓慢的效果不明显的问题。另外，在与气体燃料的预混合燃烧有关的技术中，可以想到预混合气到达下个喷射孔的时间变短，很难适用于液体燃料。
例如，在日本专利3171147号中公开的锅炉用燃烧器中，主要对于液体燃料，利用流过燃料喷嘴周围的燃烧用空气的运动能量，生成低压部分，吸引炉内的燃烧气体，将燃烧气体与燃烧用空气混合。但是，由于在燃烧用空气的外侧混合燃烧气体，所以在燃烧用空气的内侧几乎不混合，燃料首先与燃烧用空气混合后，渐渐与燃烧气体混合。因此，支配燃烧现象的是具有与通常相同的氧浓度的燃烧用空气，实际上不能充分地实现在低氧浓度下的缓慢点火、燃烧的目标。并且，用于吸引燃烧气体的构造复杂。此外，由于采用分割火焰，燃烧器的构造变得复杂，因对燃烧器横截面积存在着无火焰的部分，因此存在着燃烧器的尺寸变大(每容积的燃烧负荷低)的问题。
例如，在日本特开2000-179837号公报中，公开了如下技术，即，在圆筒状的燃烧装置内诱发回旋流，因该回旋流的中心部分的静压下降，所以从回旋面的法线方向向回旋中心吸引其他气体，所述技术应用于圆筒状燃烧装置中的2次燃烧区域中的燃烧气体再循环。虽然使燃烧用的1次空气和2次空气、除此之外的燃料供给分别具有诱发回旋流的作用，但利用回旋所导入的燃烧气体的再循环的效果限于2次燃烧区域的燃烧控制，接近火焰的根部的燃料浓度高的区域不能作为燃烧气体再循环的对象区域。因此，NOx降低效果也为只限定在火焰末端部的温度控制的效果。
下面，参照图1～图3，更详细地说明以往的燃烧装置的具体构成及其问题。
图1示出以往的通用的燃烧装置的一例。图1所示的燃烧装置为筒形的燃烧装置，具有筒形容器2001、流入壳体2002、回旋器2003、隔筒2004、燃料喷嘴2005、和与燃料喷嘴2005同轴地设置于燃料喷嘴2005下游的火焰稳定板2006。由筒形容器2001、流入壳体2002、回旋器2003以及隔筒2004形成流入流路。
燃烧用空气2010利用送风机或压缩机(未图示)流入流入壳体2002，在通过隔筒2004与燃料喷嘴2005之间的空间2012后，穿过火焰稳定板2006，流入筒形容器2001中。另外，流入流入壳体2002中的燃烧用空气2010通过回旋器2003，流入筒状容器2001中。
另外，利用燃料泵、鼓风机或压缩机(未图示)，经燃料喷嘴2005向筒形容器2001内喷射燃料2014。燃料2014和燃烧用空气2010混合燃烧，生成燃烧气体2016。所产生的燃烧气体2016从筒形容器2001的开口端2007流出。
在此，无论是火焰稳定板2006还是回旋器2003均用于带来稳定的点火，许多情况下只使用某一方。所述火焰稳定板2006在图1所示的例中，为直径向开口端2007一侧扩大的圆锥状，阻碍在隔筒2004与燃料喷嘴2005之间的空间2012流过的空气流，使燃料喷嘴2005前端的燃烧用空气2010的流速降低，并且，在火焰稳定板2006的下游侧形成从下游逆流的流动区域2018。此外，回旋器2003通过使燃烧用空气2010的流动回旋，在回旋中心形成负压的区域以形成从下游逆流的流动区域2019。来自所述下游的逆流2018、2019将高温的燃烧气体2016返回到燃料喷嘴2005前端的正下游的点火区域。
但是，这些燃烧气体的逆流仅在燃料轨迹2014的内侧，不波及燃料2014与空气2010混合的部分。因此，燃烧气体的逆流的作用仅仅使点火稳定。另外，回旋器2003也起到促进燃料2014与燃烧用空气2010混合的作用。
参照图2，说明关注于燃烧气体再循环的以往的燃烧装置的构成、作用及其问题。图2所示的燃烧装置为适用于锅炉或工业炉的筒形燃烧装置，除了图1所示的以往的燃烧装置的构成外，还具有设置于容器2001外侧的第2回旋器2030和外筒2031。
说明图2所示的燃烧装置的作用。在第2回旋器2030离开燃烧室壁2032时，通过燃烧用空气2010流动所致的吸引作用，经第2回旋器2030，吸引燃烧室内的燃烧气体2016，与燃烧用空气2010混合并引起燃烧。
以上是现有技术的燃烧气体再循环的代表例，但由于从燃烧用空气2010的回旋流的外侧导入燃烧气体2016，所以在燃烧用空气2010的内侧几乎不混合，燃料2014首先与燃烧用空气2010混合之后，渐渐与燃烧气体2016混合。因此，支配燃烧现象的是具有与通常相同的氧浓度的燃烧用空气2010，实际上，不能实现低氧浓度下的点火、燃烧。
另外，在图2所示的燃烧装置中，为了从外筒2031的外侧吸引燃烧气体再循环流，需要使燃烧室的尺寸充分大于外筒2031的直径。因此，该燃烧装置不适用于燃气轮机的燃烧装置等、需要燃烧室的尺寸非常小的用途。
参照图3，说明以往的筒状燃气轮机燃烧装置的构成、作用和问题。以往的燃气轮机的燃烧装置中，因目标的温度与由理论空气量即恰好含有燃料燃烧中所需的氧气量的空气量所进行的燃烧中的火焰温度相比，相当低，所以总空气比非常低，在使用通常的碳氢化合物系燃料时，很难在1级下燃烧。
为此，将燃烧用空气的供给分割成数级，首先，将燃料仅与其一部分(1次空气2040)混合并燃烧，之后，通过添加剩余的空气，来在所希望的出口温度下实现完全燃烧。
容器2001a完全包在流入壳体2002a的内部，通常在燃料喷嘴2005附近和容器2001a的出口固定。容器2001a由于在内部发生燃烧，因此即使外面由燃烧用空气2010冷却，也会形成相当的高温，因热膨胀而向容器2001a的轴向伸展，因此，容器2001a需要以可以吸收热膨胀的结构来固定到流入壳体2002a上。
另外，需要将燃料喷嘴2005及点火装置(未图示)穿过流入壳体2002a安装到容器2001a上，但因需要吸收热膨胀且穿过流入壳体2002a的构造，使得构造复杂，成本增加。
在容器2001a的内部，从第1级的燃烧用空气与燃料混合的位置到第2级的空气流入部分称作1次燃烧区域2042。在燃气轮机的燃烧中，为了不降低燃烧效率而排出未燃成分或不增加NOx的生成、而在1次燃烧区域2042的下游添加空气的技术构思被广为公知。
另外，在图3中，符号2044表示在容器2001a上形成的空气孔，符号2046表示从该空气孔2044流入容器2001a内的2次和稀释空气。
如上所述，燃烧气体再循环所致的低氧浓度下的燃烧可有效地降低热式NOx是公知的。但是，在关注于燃烧气体再循环所致的低氧浓度下的燃烧的以往的燃烧装置中，还不存在下述燃烧装置，即，具有充分的燃烧气体再循环的量和NOx降低效果，并且，即使是液体燃料也可实现预蒸发燃烧，可与气体燃料同样地实现预混合燃烧。
发明内容
本发明是鉴于上述现有技术的问题而提出的，其目的在于提供燃烧装置以及燃烧方法，可以以简单的构造最大限度地发挥燃烧气体再循环的效果，实现液体燃料的预蒸发、气体燃料/液体燃料的预混合燃烧和低氧浓度下的缓慢燃烧，实现抑制了NOx生成的燃烧。
另外，本发明的目的在于提供燃烧装置，该燃烧装置适用于以低成本实现以耐高温为目标的陶瓷化的情况，特别是在适用于燃气轮机用燃烧装置的情况下，可简化构造，降低成本。
根据本发明的第1方式，提供了一种可以以简单的构造积极地控制并产生燃烧气体再循环的燃烧装置。该燃烧装置具有单筒状的燃烧室、将燃烧用空气向所述燃烧室内供给的空气供给部、和将燃料向所述燃烧室内供给的燃料供给部。所述燃烧装置的构成为，向所述燃烧室内供给的空气在从所述燃料供给部离开的区域，最初与向所述燃烧室内供给的燃料的轨迹交汇，并且在所述燃料供给部附近的区域，与所供给的燃料的轨迹再次交汇。
此时，所述燃料供给部最好形成燃料的流动，该燃料的流动具有所述燃烧室的中心轴方向的速度成分和从所述燃烧室的中心轴朝向该燃烧室的壁面的方向的速度成分，所述空气供给部最好形成燃烧用空气的流动，该燃烧用空气的流动在所述燃烧室的中心轴方向上具有与燃料的流动相对的朝向的速度成分，且具有向周向回旋的速度成分。此外，最好所述燃料的流动具有朝向燃烧装置的出口方向的速度成分，所述燃烧用空气的流动具有朝向与出口方向相反的方向的速度成分。
根据本发明的第2方式，提供了一种可以以简单的构造积极地控制并产生燃烧气体再循环的燃烧装置。该燃烧装置具有：筒状容器，包括封闭端部和开放端部；流入流路，在所述筒状容器的中心轴方向上从所述封闭端部离开的位置上，贯穿筒状容器的侧面而形成，向所述筒状容器内的燃烧室供给燃烧用空气；和燃料喷嘴，设置于所述筒状容器的封闭端部的内侧，向所述筒状容器内的燃烧室供给燃料；所述流入流路形成空气的流动，该空气的流动具有从所述开放端部朝向所述封闭端部的所述筒状容器的中心轴方向的速度成分和向所述筒状容器的周向回旋的速度成分。所述燃料喷嘴向所述流入流路喷射燃料，使该燃料具有从所述封闭端部朝向所述开放端部的所述筒状容器的中心轴方向的速度成分和朝向半径方向外方的速度成分。
根据本发明的第3方式，提供了一种可以以简单的构造积极地控制并产生燃烧气体再循环的燃烧装置。该燃烧装置具有包括封闭端部和开放端部的筒状容器、将燃烧用空气向所述筒状容器内的燃烧室供给的流入流路、和将燃料向所述筒状容器内的燃烧室供给的燃料喷嘴。所述筒状容器在沿着所述筒状容器的中心轴离开所述封闭端部规定的距离的位置上直径变小。所述流入流路在所述筒状容器的直径变小的部分上形成，并且形成空气的流动，该空气的流动具有从所述开放端部朝向所述封闭端部的所述筒状容器的中心轴方向的速度成分和向所述筒状容器的周向回旋的速度成分。所述燃料喷嘴向所述流入流路喷射燃料，使该燃料具有从所述封闭端部朝向所述开放端部的所述筒状容器的中心轴方向的速度成分(与空气的流动相对的朝向的速度成分)和朝向半径方向外方的速度成分(在半径方向外侧具有展开角度的速度成分)。
根据本发明的第4方式，提供了一种可以以简单的构造积极地控制并产生燃烧气体再循环的燃烧装置。该燃烧装置具有：筒状容器，包括封闭端部和开放端部；筒状部件(2次筒)，与所述筒状容器的中心轴大致同轴且设置于所述开放端部一侧，具有比所述筒状容器的直径小的直径；环状的连接部件，将所述筒状容器的开放端部与所述筒状部件的外周面连接；流入流路，在所述连接部件上形成，向所述筒状容器内的燃烧室供给燃烧用空气；和燃料喷嘴，设置于所述筒状容器的封闭端部的内侧，向所述筒状容器内的燃烧室供给燃料。所述流入流路形成空气的流动，该空气的流动具有从所述开放端部朝向所述封闭端部的所述筒状容器的中心轴方向的速度成分和向所述筒状容器的周向回旋的速度成分。所述燃料喷嘴向所述流入流路喷射燃料，使该燃料具有从所述封闭端部朝向所述开放端部的所述筒状容器的中心轴方向的(与空气的流动相对的朝向的)速度成分和朝向半径方向外方的速度成分。
也可在所述筒状容器的侧面的所述封闭端部附近，设有用于朝向所述筒状容器的半径方向内侧流入空气的第2流入流路。也可在所述筒状容器内部的封闭端部和/或所述封闭端部附近的侧壁上设有在所述封闭端部附近的区域中抑制空气的流动的整流构造，该空气的流动具有从所述开放端部朝向所述封闭端部的所述筒状容器的中心轴方向的速度成分，且向所述筒状容器的周向回旋。
也可在所述筒状容器内部的封闭端部和/或所述封闭端部附近的侧壁上设有在所述封闭端部附近的区域中将空气的流动变换为朝向半径方向内方的流动的整流构造，该空气的流动具有从所述开放端部朝向所述封闭端部的所述筒状容器的中心轴方向的速度成分，且向所述筒状容器的周向回旋。
也可在所述筒状容器内部，在所述中心轴方向上比所述流入流路还接近所述封闭端部的位置上设有附加的燃料喷嘴。
根据本发明的第4方式，提供了一种可以以简单的构造积极地控制并产生燃烧气体再循环的燃烧方法。根据该燃烧方法，使燃烧用空气和燃料流入燃烧装置内的燃烧室中并混合燃烧。所述燃烧室内的空气流的轨迹和燃料流的轨迹不相同。所述空气流的轨迹与所述燃料流的轨迹最初在所述燃料流的轨迹的前端附近的区域交汇，接着，在从所述燃料流的轨迹的根部到所述前端附近的范围内交汇。
最好所述燃料流具有所述燃烧室的中心轴方向的速度成分、和从所述燃烧室的中心轴朝向所述燃烧室的壁面的方向的速度成分，最好所述空气流在所述燃烧室的中心轴方向上具有与所述燃料流相对的朝向的速度成分，并且具有向周向回旋的速度成分。
根据本发明，由于燃烧室内的空气流的轨迹与燃料流的轨迹不相同，空气流的轨迹与燃料流的轨迹2次交汇，空气流的轨迹最初在燃料轨迹的前端附近的区域内与燃料流的轨迹交汇，空气流的轨迹在从燃料流的轨迹的根部到前端附近的范围内与燃料流的轨迹第2次交汇，所以能够以简单的构造积极地控制并产生燃烧气体再循环。
因此，在将本发明适用于通用的燃烧装置时，能够稳定性高且最大限度地发挥燃烧气体再循环的作用。
并且，由于能够以高稳定性最大限度地发挥燃烧气体再循环的作用，所以能够在高温且低氧浓度的燃烧气体下燃烧。因此，即使是在现有技术中很难低NOx化的液体燃料的情况下，也可进行具有稳定的蒸发动作的预蒸发燃烧、与气体燃料、液体燃料无关的预混合燃烧、缓慢的燃烧，能够实现均匀且最高火焰温度低的燃烧以及由于燃烧气体中的惰性气体的热容量而平均火焰温度低的燃烧。因此，能够实现在现有技术中很难实现的热式NOx的抑制。
在此，为了使燃烧室内的空气流的轨迹与燃料流的轨迹不相同，使空气流的轨迹与燃料流的轨迹2次交汇，在燃料轨迹的前端附近的区域内空气流的轨迹最初与燃料流的轨迹交汇，在从燃料流的轨迹的根部到前端附近的范围内空气流的轨迹与燃料流的轨迹第2次交汇，例如，可以使空气流与燃料流相对向，空气与出口方向逆向流动并且燃料向出口方向流动，燃料越从喷射一侧离开，越向与燃烧室的中心轴垂直的方向的外侧(如果是筒状容器则为半径方向外方)展开。
在此，根据本发明，由于所述燃料流具有燃烧室中心轴方向的速度成分和从燃烧室中心轴朝向燃烧室壁面方向的速度成分，所述空气流在燃烧室中心轴方向上具有与燃料的流动相对的朝向的速度成分，并且具有向周向回旋的速度成分，燃料的流动具有朝向燃烧装置的出口方向的速度成分，燃烧用空气的流动具有朝向与出口方向相反的方向的速度成分，因此能够实现所述的流动。
并且在本发明中，从空气供给机构(流入流路)向燃烧室内供给的空气的流动的一部分作为低温的燃烧气体或不成为燃烧气体的空气流，沿着燃烧室内壁面流动。结果，通过低温的燃烧气体或不成为燃烧气体的空气流，保护燃烧装置的内壁不受燃烧装置内部的热的影响。结果，可实现提供一种对燃烧热有高耐久性的燃烧装置。
如上所述，根据本发明，由于提供了能够积极地控制并产生燃烧气体再循环的简单的构造，可实现容易使用陶瓷等耐热材料、容易分解和部件更换并且保养性优良的燃烧装置。
另外，在设有辅助燃料喷嘴(附加燃料喷嘴)时，即使在气体燃料/液体燃料的混合燃烧及低发热量的燃料及废液的燃烧中，也可抑制热式NOx的生成。
在将具备上述构成的本发明作为1次燃烧区域适用于燃气轮机燃烧装置时，可以以简单的构造积极地控制并产生燃烧气体再循环。并且，在燃气轮机燃烧装置的1次燃烧区域中，可以稳定性高且能够最大限度地发挥燃烧气体再循环的作用。
并且，由于具有高稳定性，在适用了本发明的燃气轮机燃烧装置中，能够更稀薄地设计1次燃烧区域，因此，作用效果为，可以抑制平均燃烧温度到很低，并进一步抑制热式NOx的生成。
另外，在适用了本发明的燃烧装置的燃气轮机燃烧装置中，由于能够在高稳定性下最大限度地发挥燃烧气体再循环的作用，所以即使在是例如在现有技术中很难低Nox化的液体燃料情况下，也可抑制热式NOx的生成。
如上所述，在本发明的燃烧装置中，由于内壁适当地由低温的空气流冷却，所以能够提供一种耐久性高的燃气轮机燃烧装置。
此外，在本发明的燃烧装置中，由于构造简单，所以容易使用陶瓷等耐热材料，并且容易分解、更换，能够实现提供一种保养性优良的燃气轮机燃烧装置。
此外，在适用了本发明的燃烧装置的燃气轮机中，由于可以在1次燃烧区域的外侧空气不流动，并且使衬套露出，可用简单的构造配置燃料喷嘴或点火装置等，可降低成本。
此外，由于可降低衬套相对壳体的热膨胀，因此构造简单，可进一步降低成本。
并且，根据将适用了设有辅助燃料喷嘴(附加燃料喷嘴)的本发明的燃烧装置的燃气轮机，即使在气体燃料/液体燃料的混合燃烧及低发热量的燃料及废液的燃烧中，也可抑制热式NOx的生成。
附图说明
图1为示出以往的筒状燃烧装置的剖视图；
图2为示出以往的筒状燃烧装置的另一例的剖视图；
图3为示出以往的燃气轮机用筒状燃烧装置的剖视图；
图4为示出本发明的第1实施方式的燃烧装置的立体图；
图5为图4的剖视图；
图6为示出本发明的第2实施方式的燃烧装置的立体图；
图7为图6的剖视图；
图8为示出本发明的第3实施方式的燃烧装置的立体图；
图9为图8的剖视图；
图10为示出本发明的实施方式中的回旋器的一例的立体图；
图11为示出本发明的实施方式中的回旋器的另一例的立体图；
图12为示出本发明的实施方式中的回旋器的又一例的立体图；
图13为示出本发明的实施方式中的燃料喷嘴的另一例的立体图；
图14为图13的剖视图；
图15为示出本发明的实施方式中的燃料喷嘴的又一例的立体图；
图16为图15的剖视图；
图17为示出本发明的实施方式中的作用的立体透视图；
图18A为图17的剖视图；
图18B为图18A的放大图；
图19为示出本发明的第4实施方式中的燃烧装置的剖视图；
图20为示出本发明的第5实施方式中的燃烧装置的剖视图；
图21为示出本发明的第6实施方式中的燃烧装置的立体透视图；
图22为示出本发明的第7实施方式中的燃烧装置的立体透视图；
图23为示出本发明的第8实施方式中的燃烧装置的立体透视图；
图24为示出本发明的第9实施方式中的燃烧装置的立体透视图；
图25为示出本发明的第10实施方式中的燃烧装置的立体透视图；
图26为示出本发明的第11实施方式中的燃烧装置的立体透视图；
图27为示出本发明的第12实施方式中的燃烧装置的剖视图；
图28为示出本发明的第13实施方式中的燃烧装置的立体透视图；
图29为图28的剖视图；
图30为示出本发明的第14实施方式中的燃烧装置的剖视图；
图31为示出本发明的第15实施方式中的燃烧装置的剖视图；
图32为示出本发明的第16实施方式中的燃烧装置的剖视图；
图33为示出本发明的第17实施方式中的燃烧装置的立体透视图；
图34为示出在本发明的第2实施方式的燃烧装置中不使用回旋器时的立体图；
图35为图34的剖视图；
图36为示出将本发明的燃烧装置适用于燃气轮机发电机的例子的框图。
具体实施方式
下面，参照图4～图36，对本发明的实施方式的燃烧装置进行说明。在各实施方式中，相同部分标以相同的符号，省略重复的说明。
首先，参照图4和图5，说明第1实施方式中的燃烧装置。图4和图5所示的燃烧装置为主要适用于锅炉或工业炉、或者也可以适用于燃气轮机的通用的燃烧装置，具有一端(封闭端部)10被封闭的筒状容器(以下简单地称作“容器”)12、流入壳体14、回旋器16和设置为穿过前述容器12的上端(封闭端部)10的的燃料喷嘴18。在容器12的侧面13，以相同的间距形成多个空气流入部20，形成燃烧用空气22经由该空气流入部20流入容器12内的、由空气流入部20、流入壳体14和回旋器16形成的流入流路。所述回旋器16将在下面详述，被形成为将包含所述空气流入部20的容器12的侧面13的周围包围。
如图4和图5所示，燃烧用空气22利用送风机或压缩机(未图示)，流入流入壳体14中，通过回旋器16，从所述空气流入部20流入容器12内。利用燃料泵、鼓风机或压缩机(未图示)，经燃料喷嘴18向容器12内以相对中心轴J展开角度α来喷射燃料(图中为符号23所表示的轨迹)。燃料23与燃烧用空气22混合燃烧，燃烧气体24从容器12的开口端26排出。
第1实施方式的燃烧装置的特征为，如图5所示，在从容器12的封闭端部10向容器12的轴J方向离开规定距离的位置上，燃烧用空气22具有与从容器12的封闭端部10向开放端部26的朝向(出口方向)相反的朝向的速度成分而流入容器12内，形成回旋流28(即，形成流动，该流动在筒状容器12的中心轴J方向上具有从开放端部26朝向封闭端部10的速度成分，并且具有向圆周方向回旋的速度成分)，并且，从容器12的封闭端部10向出口26方向，相对容器12的中心轴J在径向上展开角度α并且瞄准燃烧用空气的流入部20来喷射燃料(朝向空气流入部20喷射燃料，使该燃料具有在中心轴J方向上从封闭端部10朝向开放端部26的速度成分和朝向半径方向外方的速度成分：是符号23所表示的轨迹)。
尽管未图示，但空气流入部20相对容器12的侧面13的开口比例及形状及间距可任意设定。另外，尽管未图示，但也可以设置成，在燃烧用空气22朝向容器12的流入部20中，只要具有与出口26相反朝向的速度成分，就使所流入的燃烧用空气22的流动偏向。最典型地，可由螺旋型喷嘴实现相对容器12的中心轴具有展开角度的燃料的喷射23。
另外，在图5中，符号28表示回旋流，该回旋流由燃料与从空气流入部20流入的燃烧用空气22混合、燃烧而成的燃烧气体构成，并且在与出口26相反的方向上具有较大的速度成分。
下面，参照图6和图7，说明第2实施方式的燃烧装置。在图6和图7所示的燃烧装置中，是将图4和图5的第1实施方式中的容器12置换为容器的截面在燃烧用空气流入部上缩径后的容器112。
即，在筒状容器112中，在图7所示的上下方向的大致中央，形成截面不连续变化的台阶部100，在该台阶部100上，形成使燃烧用空气22流入容器112内的空气流入部20。另外，在图6和图7中，符号110表示容器112的封闭端部。
在如此形成的第2实施方式的燃烧装置中，流过流入壳体14的燃烧用空气22流入回旋器16中，经空气流入部20，从图7的下方朝向上方流入容器112内。另外，流入容器112内的空气22利用后面详细描述的回旋器的构成，形成在与出口26相反的方向上具有更大的速度成分的回旋流28。即，形成流动28，该流动28在筒状容器112的中心轴J方向上具有从开放端部26朝向封闭端部110的速度成分，并且具有向圆周方向回旋的速度成分。并且，朝向空气流入部(流入流路)20，具有在中心轴J方向上从封闭端部110向开放端部26的速度成分和朝向半径方向外方的速度成分地喷射燃料。
在此，回旋器16和流入壳体14与后述的图8和图9的第3实施方式大致相同，有关回旋器16和流入壳体14的详细说明将在说明第3实施方式时进行。
在图6和图7中，容器112的截面变化部即台阶部100被描绘为垂直于容器112的中心轴J方向，但角度是任意的。另外，尽管未图示，但空气流入部20的开口比例及形状及间距也可任意设定。此外，回旋器16被描绘成轴流形状，但也可以是从回旋器外周流入燃烧用空气22的斜流形状。再者，尽管未图示，但在空气流入部20中也可设置成使流入的燃烧用空气22的流动朝径向偏向的构造。
下面，参照图8和图9，说明第3实施方式的燃烧装置。在图8和图9的第3实施方式的燃烧装置中，是将图4和图5的第1实施方式中的容器12根据制作上的要求置换为在截面变化部分(台阶部)202分割为容器212、2次筒200和连接部件270的构成的实施方式。
在图8和图9中，连接部件270被描绘为垂直于容器212和2次筒200的轴向，但角度是任意的。尽管未图示，但形成于容器212的侧面212a与2次筒200的外周侧面200a之间的环状间隙中所设置的空气流入部20的开口比例及形状及间距可任意设定。另外，尽管回旋器16被描绘成轴流形状，但也可以是从回旋器16外周流入燃烧用空气22的斜流形状。再者，尽管未图示，但在空气流入部20中可设置成使流入的燃烧用空气22的流动朝径向偏向的构造。
在第1实施方式～第3实施方式中，容器12、112、212的截面形状为圆形，但可变更为任意的形状。在容器中，只要作为整体形成回旋流，则也可以是多角形。另外，容器12的截面形状在燃烧用空气流入位置以外，也可在轴向变化。与以上容器等同的构造也同样适用于以下所有的实施方式。在此，构成流入流路的所述回旋器16的构成可进行各种变形。
下面，以图8和图9的第3实施方式为例，参照图10～图12，对回旋器16的构成进行详述。回旋器16的结构通常如图10所示，在内筒50与外筒52之间设置有使流动偏向的回旋叶片54，来形成空气导入通路56。另外，作为回旋器16的其他方法，如图11所示，也可以在环状部件58上开有使流动偏向的多个空气导入通路56a。此时的空气导入通路56a的形状、开口面积、个数是任意的。或者，作为可实现与回旋器16同样的作用的另外的结构，如图12所示，也可以在所述连接部件270上安装按每个所述连接部件270的空气流入部20进行分割的空气导入通路56b。
另外，在结构为图10和图11的回旋器16中，回旋器16可兼作连接部件。即，在图10的例中，通过废弃内筒50和外筒52，用回旋叶片54将2次筒200(参照图8和图9)与容器212(参照图8和图9)连接，从而回旋叶片54可兼作连接部件270。在图11的例中，环状部件58可兼作连接部件270。与以上的回旋器16有关的等同的构造也同样可适用于第1和第2实施方式以及与以下说明的燃烧装置有关的所有的实施方式中。
关于壳体，第1～第3实施方式的流入壳体14的形状可任意变形。例如，尽管未图示，但第1～第3实施方式的涡旋形状的流入壳体14也可以为从容器12、112或2次筒200的出口226的周围流入的形状。此外，尽管未图示，但在由图12所示的分割后的空气导入通路56b起到回旋器16的作用时，也可以将例如延长管与空气导入通路56连接，并设有使该延长管合流的流入管，来代替流入壳体14。与以上的流入壳体14有关的等同构造也同样可适用于以下所有的实施方式。
在此，燃料喷嘴18的结构可进行各种变形。作为图8和图9的第3实施方式所示的单一的喷嘴，最典型的是利用螺旋型喷嘴尖来实现，或者，虽然未图示，但也可利用相对容器212的中心轴具有向径向外侧展开的角度并开有多个喷孔的喷嘴尖来实现。尽管会形成复杂的构造，但也可使用微粒化特性好的喷嘴尖。
作为燃料喷嘴的其他构成方法，如图13和图14所示，也可代替单一的燃料喷嘴，将多个喷嘴18a配置于容器212的封闭端部210的大致同心圆上来实现。此时，只要燃料从容器212的封闭端部210向出口26方向相对于容器212的中心轴J向径向外方具有角度，呈喷射状、或较小的展开角度的圆锥状或扇状并且对准燃烧用空气的流入部20喷射，则也可实现与单一的喷嘴同样的作用。通过使喷嘴18a设有多个，特别是在大型的燃烧装置中很难适用单一的喷嘴时很有效。作为其他的燃料喷嘴的构成方法，如图15和图16所示，可通过由中空材料形成并开有多个孔的环18b来实现。与以上的燃料喷嘴(18，18a，18b)有关的同样的构造也可适用于第1实施方式～第3实施方式以及以后的所有的实施方式中。
发明人等对第3实施方式的燃烧装置利用液体燃料进行燃烧试验，发现下述情况，即，靠近容器中心形成一个火焰，靠近外周形成一个环状火焰，共计二个火焰；靠近容器中心的火焰是均匀且稍青的火焰，靠近外周的环状火焰为非常薄且均匀的青火焰；根据此现象，形成预蒸发、预混合燃烧；作为其结果，抑制了NOx的生成。
以下以图8和图9的第3实施方式为例，根据图17、图18A以及图18B，进一步详细地说明图示的实施方式的作用。
如图17、图18A和图18B所示，从燃料喷嘴18相对于容器212的中心轴向径向外侧具有展开角度α地喷射燃料21(符号23的轨迹)。想到了相对容器212的轴方向具有展开角度α地被喷射的(即，向着流入流路20，具有在中心轴J方向从封闭端部210朝向开放端部26的速度成分和向半径方向外方的速度成分，来进行喷射)燃料的几个燃料轨迹23a、23b(参照图17)。
参照图17，从周向的某处位置流入容器212中的燃烧用空气22b在容器212内边朝着与出口26相反的方向回旋边逆流(即，形成流动28，该流动28在筒状容器212的中心轴J方向上具有从开放端部26向封闭端部210的速度成分，并且向筒状容器212的周向回旋)，一个轨迹23a与位置25交汇。
考虑到液体燃料的情况时，在位置25，经过燃料轨迹23a的燃料有某种程度的蒸发，从而粒子的直径变小，并且，由于在空气流中行进，因此与喷嘴18的出口附近相比速度慢，并且，由于燃料21与燃料用空气22b的速度成为相对的朝向，所以燃料21趁着燃烧用空气22b的流动被点火，来形成火焰进行燃烧。
燃烧用空气22b在容器212中边在与出口相反的方向上回旋边逆流而上，形成高温低氧浓度的燃烧气体24b。并且，随着与容器212的封闭端部210接近，在容器212的中心轴J附近改变朝向，在容器212的中心轴J附近，向出口26方向改变朝向，在位置27横切燃料轨迹23b。即，产生燃烧气体再循环。在图18A中，燃烧气体24a横切的燃料轨迹23也可与燃料轨迹23a相同。
在位置27，高温、低氧浓度的燃烧气体24b不使燃料点火而进行预蒸发。蒸发后的燃料与燃烧气体24b伴流，虽然燃烧气体24b为高温，但由于为低氧浓度，所以抑制了燃烧速度，从而蒸发后的燃料不立刻点火而预混合。并且，经过规定时间后点火从而燃烧，燃烧气体24b进一步成为高温、低氧浓度的燃烧气体24，从出口26排出。
与现有技术不同，在图示实施方式(在图17、图18A和图18B中例示了第3实施方式)中，重要的是，大部分的燃料最初不与燃烧用空气22接触，而是最初与燃烧气体24b接触，从而实际上可以在低氧浓度下实现点火、燃烧。
另外，在图17、图18A和图18B所示的实施方式中，假如在燃料轨迹23的根部附近的燃料蒸发少的情况下，更多的燃料在燃料轨迹23的前端与燃烧用空气22b混合，燃烧气体24b的温度变高，从而促进了在燃料轨迹23的根部的蒸发。即，具有对蒸发量的反馈作用。因此，具有即使燃料喷射的条件改变也可稳定地实现本实施方式的作用的性质。
在气体燃料的情况下，燃料呈喷射状穿过空气流，被喷射形成为，周边部部分地与空气混合，同时，在丧失其运动量前燃料喷射流到达位置25，由此，与液体燃料时同样，燃烧用空气22b在容器212中边向与出口26相反的方向回旋边逆流而上，与燃料轨迹23a交汇，并与燃料21混合，形成高温、低氧浓度的燃烧气体24b。
并且，随着接近容器212的封闭端部210，在容器212的中心轴J附近改变朝向，在中心轴J附近反转，在位置27横切燃料轨迹23b，引起燃烧气体再循环。虽然燃烧气体24b为高温，但由于为低氧浓度，所以抑制了燃烧速度，从而不立刻点火而进行预混合，在经过规定时间后点火从而燃烧。
作为参照图17、图18A和图18B所说明的图示的实施方式的最基本的作用为，空气和燃料在燃烧装置内按如下方式流动。即，空气和燃料在该燃烧装置内改变流动的朝向，在燃烧装置内的燃烧用的空气与燃料的各自的轨迹不相同，空气的轨迹与燃料的轨迹2回交汇，并且，对于空气来说，最初的交汇是在燃料轨迹的前端附近，而第2回交汇是从燃料轨迹的根部到前端附近的区域中产生，通过如此使燃料与空气混合，可积极地控制并引起燃烧气体再循环。
若在通过容器212的中心轴的截面上表现图示的实施方式的该燃烧装置内的流动，则如图18A和图18B所示。在图18B中，根据位置示意地分成22a、22b、22c、22d来图示流入容器212中的燃烧用空气。
流入筒状容器212中的燃烧用空气22的大半部分22b、22c、22d如图18A所示，分别与燃料轨迹23冲撞，成为燃烧气体24b、24c、24d，在容器212内较深地逆流而上，并再次横切燃料轨迹23。燃烧用空气的流入位置越离开容器212的外周13，燃烧用空气越逆流而上到较浅的位置就进行反转。流入容器212的燃烧用空气22中，从最接近容器212的内面21b的位置流入的燃烧用空气22a在不与燃料21冲撞的状态下，在容器212内逆流而上到最深。并且，随着逆流而上，与燃烧气体24b混合，成为燃烧气体24a。因此，沿着燃料轨迹23，燃烧气体24a、24b、24c、24d无遗漏地横切，燃烧气体再循环的作用被最大限度地发挥。也就是说，图示的实施方式的最本质的作用之一为，燃烧气体沿着燃料的轨23无遗漏地横切。
通过这些作用，在图示的实施方式的燃烧装置中，如图18A所示，形成有容器中心轴J附近的主火焰60、和容器外周附近的从容器212的内壁离开的环状火焰62这两种火焰。
由于燃烧用空气22回旋，所以环状火焰62在容器212内的滞留时间较长，并且在周向上较好地均匀混合，形成燃烧用空气22与燃料21相对的形式，并且，从主火焰60到与燃料21(23)汇合前的燃烧用空气22，利用紊流扩散来供给高温的燃烧气体，由此燃烧用空气22的温度上升，氧浓度降低，抑制了燃料的点火，并且促进了蒸发，所以火焰的稳定度提高。
另外，主火焰60通过环状火焰62的燃烧气体24a，24b，24c，24d横切燃料轨迹23，使环状火焰62成为可靠的点火源，提高了稳定性，并且，由于在高温且低氧浓度的燃烧气体下燃烧，所以形成预蒸发燃烧、预混合燃烧和缓慢的燃烧，并不是通常的扩散燃烧那样局部存在高温的场所的燃烧，而是成为均匀且最高火焰温度低并且利用燃烧气体中的惰性气体的热容量从而平均火焰温度低的燃烧，从而抑制了热式NOx的生成。
若说明图示的实施方式中的冷却上的优点，在图18A和图18B中，流入容器212的燃烧用空气22中的、从最接近容器212的内面212b流入的燃料用空气22a在与燃料21不冲撞的状态下，在容器212内逆流而上到最深，随着逆流而上，与燃烧气体24b混合，成为燃烧气体24a。燃烧气体24a由于为比较低的温度，从而保护容器212的内面防止过热。
另外，在最容器212的内面212b最远的位置上，流入容器212的燃烧用空气22e因与燃料21(23)的到达点相比在出口26一侧反转，向出口26的方向流动，所以不形成燃烧气体，而是从2次筒200的中心轴J附近开始逐渐与主火焰60的燃烧气体混合。但是，该反转后的燃烧用空气22e中的、最接近2次筒200的内面200a的部分为比较低的温度，保护2次筒200的内面200a不受主火焰60的高温的影响。
图17、图18A和图18B例示了第3实施方式，但上述的作用在第1、第2实施方式以及以后说明的实施方式中也是同样的。
另外，作为构造上的优点，由于燃烧室被分割成容器212和下游的构造(2次筒200)，所以可容易地取出容器212，与现有例相比，燃烧装置的分解、更换、保养容易，确保了保养性。
下面，参照图19，说明与所述第3实施方式等同即具有互换性的第4实施方式。在图19中，第4实施方式的燃烧装置为，容器312的封闭端部310与所述第1～第3实施方式不同，是截面曲线Lr由不均匀曲率的自由圆弧形成的曲面，构成所谓的“圆顶型”。另外，圆顶型容器312的下端312a的内周侧经由环状的连接部件270与2次筒200连接。
图19的第4实施方式的燃烧装置的情况下，也可实现与所述第3实施方式所说明的作用同样的作用。通过由曲面构成容器312的封闭端部310，特别是在燃烧温度成为高温的用途中，在容器312由陶瓷等耐热材料构成时，制作上更容易，可期待成本的下降。另外，由于燃烧室被分割成容器312和下游的构造(2次筒200)，所以可容易地取出容器312，与现有例相比，燃烧装置的分解、更换、保养容易，提高了保养性。图19的第4实施方式的由一部分曲面构成的容器312也可适用于第1和第2实施方式。
下面，参照图20说明第5实施方式的燃烧装置。图20的第5实施方式为图8和图9的第3实施方式的应用型，即，相对于第3实施方式，是在容器的封闭端部附近形成辅助空气孔的实施方式。在图20中，第5实施方式的燃烧装置为在容器412的封闭端部410附近的侧面413上形成多个辅助空气孔419的实施方式。
如上所述从形成于封闭端部410附近的侧面413上的多个辅助空气孔419流入的燃烧用空气22d由于向向心方向喷呈射状地流入容器412内，所以吸引周围的燃烧气体24b，在容器412的封闭端部410附近，作为全体在朝向容器412的中心方向的方向上促进流动。由此，在筒状容器412的封闭端部410附近，将回旋流动的燃烧气体24b导向容器412的中心附近，使其向着燃料轨迹23进行再循环。第5实施方式的辅助空气孔419也适用于第1和第2实施方式。
下面，参照图21说明第6实施方式的燃烧装置。图21的第6实施方式为，相对于图8和图9的第3实施方式，在容器212的封闭端部210内侧设有多个整流构造即导流叶片11的实施方式。通过设有所述导流叶片11，可获取与第5实施方式(参照图20)中的辅助空气孔419同样的作用。除了在筒状容器212的封闭端部210内侧设有多个整流构造即导流叶片11之外，实质上与图8和图9的第3实施方式相同。另外，该导流叶片11也可适用于所述第1实施方式、第2实施方式以及第5实施方式。
下面，参照图22说明第7实施方式的燃烧装置。图22的第7实施方式为，通过在图8和图9的第3实施方式的容器212的封闭端部210附近的侧面内壁213上设有多个整流构造即导流叶片11a来实现与图20的第5实施方式中的辅助空气孔419同样的作用的实施方式。除了在容器212的封闭端部210附近的侧面内壁213上设有多个整流构造即导流叶片11a以外，实质上与第3实施方式相同。另外，该导流叶片11a也可适用于所述第1、第2以及第5实施方式。另外，也可并设第6和第7实施方式所示的整流构造。
下面，参照图23，说明第8实施方式的燃烧装置。图23的第8实施方式是与第6和第7实施方式同样地将导流叶片11b适用于图19的第4实施方式中。即，沿着由圆顶状容器312的曲面所构成的封闭端部310的曲面的内侧，直到大致封闭端部310的顶部形成导流叶片11b。
所述第6～第8实施方式所示的导流叶片11、11a、11b在容器212、312的封闭端部210、310附近起到抑制空气流以及/或将该空气流朝半径方向整流的作用，该空气流在筒状容器212的中心轴J方向上具有从开放端部26朝向封闭端部210的速度成分，并且向筒状容212的周向回旋。并且，可以将与图20的第5实施方式同样地回旋流动的燃烧气体24b(参照图20)导向筒状容器212、312的封闭端部210、310的中心附近，顺畅地向燃料轨迹23进行再循环。
参照图24～图26，分别说明进一步发展所述第6～第8实施方式的第9～第11实施方式。
首先，图24的第9实施方式是将图21的第6实施方式中的整流构造即导流叶片11最优化后的实施方式。即，在第9实施方式的导流叶片11c中，使图21的第6实施方式的导流叶片11的形状弯曲成圆弧状，以使燃烧用空气向容器212的中心螺旋状卷绕(回旋)，从而易向中心部流动。该导流叶片11c也可适用于第1、第2和第5实施方式。另外，也可以与第7实施方式的导流叶片11a一同使用。
图25的第10实施方式是将图22的第7实施方式中的整流构造即导流叶片11a最优化后的实施方式。即，在第10实施方式的导流叶片11d中，使图22的第7实施方式的导流叶片11a的形状沿着容器212的内壁213倾斜配置，变形为该导流叶片11d的上方前端在图示的例中朝着垂直方向立起。该导流叶片11d也可适用于第1、第2以及第5实施方式。另外，可与第9实施方式所示的导流叶片11c一同使用，也可与第6实施方式的导流叶片11一同使用。
图26的第11实施方式是将图23的第8实施方式中的整流构造即导流叶片11b最优化后的实施方式。即，在第11实施方式的导流叶片11e中，使图23的第8实施方式的导流叶片11b的形状沿着圆顶状容器312的弯曲的圆顶内壁313倾斜配置，变形为该导流叶片11e的上方前端在图示的例中朝着垂直方向立起。
在上述的第9～第11实施方式中，整流构造(导流叶片)11c、11d、11e的作用为，积极地且更顺畅地使回旋的燃烧气体24a(未图示)的流动偏向为朝着向心方向的流动，由此，将回旋流过的燃烧气体24b在容器212、312的封闭端部210、310附近更顺畅地引导到容器212、312的中心附近，能够使其向燃料轨迹23进行再循环。
另外，只要具有使回旋流动偏向为向心方向的流动的作用，则即使改变整流构造的详细的形状，实质上也是相同的。另外，整流构造也可以是在容器212、312上附加板状或台状等的物体，也可以是在容器212、312的内面构成沟槽状的形状。
下面，参照图27，说明第3实施方式的应用例即第12实施方式的燃烧装置。该燃烧装置为，在容器512的内面513，在燃烧用空气22的流入部20稍靠近封闭端部510处设有辅助喷射燃料的辅助燃料喷嘴502的实施方式。
从辅助燃料喷嘴502喷射的燃料既可以与从主燃料喷嘴18喷射出的燃料相同，也可以是不同的燃料。即使是在燃烧装置是大型装置，或者气体燃料下喷射压力受限从而很难使燃料到达燃烧用空气22的流入部20(未图示)的情况下，若从辅助燃料喷嘴502喷射相同燃料，则通过与图8和图9的第3实施方式同样的燃烧气体再循环，可实现抑制热式Nox再生的燃烧。
另外，通过从燃料喷嘴18喷射液体燃料，从辅助燃料喷嘴502喷射气体燃料，以简单的构成就可实现液/气体混合燃烧。此外，利用辅助燃料喷嘴502，能够进一步提高降低调节性能(turndown)。此外，在使用低发热量下很难稳定地燃烧的燃料时，特别是在对尽管具有发热量但该热量少的废液进行燃烧处理时，从燃料喷嘴18喷射低发热量燃料或废液，从辅助燃料喷嘴502喷射燃烧性良好的燃料，从而与第3实施方式同样地，通过燃烧气体再循环，形成预蒸发、预混合的燃料，能够实现抑制热式NOx生成的燃烧。
另外，在图27中，辅助燃料喷嘴502是在容器512的内面513设有多个喷嘴的喷嘴，但作为其他的构成，(尽管未图示)也可以在容器512的内侧侧面设置开有多个喷射孔的单一的环。
第12实施方式的辅助燃料喷嘴502也可适用于第1、第2以及第4～第11实施方式。
在将本发明适用于燃气轮机的燃烧装置时，也可以将上述的实施方式(第1实施方式～第12实施方式)看作1次燃烧区域，在出口的下游进一步设置空气流入部。另外，在燃气轮机的燃烧装置中，为了不降低燃烧效率而排出未燃烧成分或不增加NOx生成，在1次燃烧区域的下游添加空气的技术被广为公知。因此，由于在将本发明适用于燃气轮机时，可以通过将公知的技术应用到至此所说明的实施方式中来实现，所以在保持本发明本质的状态下，可具有许多应用的实施方式。以下，不能描述其所有的内容，只对其一部分例子进行说明。
参照图28和图29，说明第13实施方式中的燃气轮机的燃烧装置。图28和图29的第13实施方式为将所述图8和图9的第3实施方式的燃烧装置适用于燃气轮机燃烧装置的实施方式。
在图28和图29中，该燃气轮机燃烧装置与所述第3实施方式比较，由2级不同截面的筒构成2次筒600，使得具有在上方与连接部件270连接的小径部602和通过台阶部(截面扩张部)604与该小径部602连接的大径部606。在图示的例中，在所述小径部602上为1级，在大径部604上为2级，在各级上开口有多个并且同一间距的空气孔614。
2次筒600在下游截面为扩张的，但其也可任意设定。另外，直到出口26一体构成2次筒600，但也可根据制作上的要求进行分割。流入壳体14被置换为与2次筒600相对应延长的流入壳体14b。
从在2次筒600的周围在多级上形成的空气孔614流入2次和稀释空气618。与图8和图9的第3实施方式同样地，在1次燃烧区域616中，沿着燃料轨迹23无遗漏地发生燃烧气体再循环，从而在高温且低氧浓度的燃烧气体下燃烧，所以在液体燃料的情况下形成预蒸发燃烧，进行形成与气体燃料/液体燃料无关的预混合燃烧及缓慢的燃烧，(不是如通常的扩散燃烧那样在局部形成理论混合比而在在局部存在高温场所的燃烧)形成均匀且最高火焰温度低、并且由于燃烧气体中的惰性气体的热容量而平均火焰温度低的燃烧，从而抑制热式NOx的生成。2次筒600的最上游侧的直到2次空气孔614为止的壁面由与第3实施方式同样地，由1次空气617的一部分冷却。
另外，尽管未图示，但也可以在从2次筒600的2次空气孔614到出口的壁面上任意开有冷却空气孔。此外，由于1次燃烧区域616的稳定性高，所以可以使相对整个空气流量的1次空气617的流量比率增高，作为更稀薄的1次燃烧，使燃烧温度降低，从而可进一步抑制热式NOx的生成。
作为构成的进一步的优点，与现有技术不同，在1次燃烧区域616最靠近出口26的位置上，由于流入1次空气617，因此，2次筒600相对流入壳体14b被固定在1次燃烧区域616最靠近出口的位置和2次筒600的出口这2个地方。因此，不需要使1次燃烧区域616的外侧由流入壳体14b包覆而成2重构造，在1次燃烧区域中，容器212露出。为此，燃料喷嘴18或未图示的点火装置可不经由流入壳体14b而直接安装到容器212上，由于构造简单，所以可降低成本。当然，希望所露出的容器212由隔热材料经隔热处理而成。
另外，由于2次筒600固定到流入壳体14b上的部分的长度较短，并且是温度较低的2次/稀释区域，所以2次筒600的热膨胀量减少，可以以更简单的构造固定容器212和流入壳体14b，可降低成本。此外，关于容器212的热膨胀，由于容器212的封闭端部210并不受约束，所以一点儿都不存在问题。再有，由于燃烧室被分割成容器212和下游的构造(2次筒200)，所以能够容易地取出容器212，与以往相比，容易进行燃烧装置的分解、更换、保养，提高了保养性。
即使在代替第3实施方式、将第1、第2以及第6～第12实施方式适用于燃气轮机燃烧装置的情况下，也可同样地实现第13实施方式的作用、效果。另外，此时，可以原样发挥第1、第2以及第6～第12实施方式各自的作用、效果。
下面，参照图30说明第14实施方式的燃气轮机燃烧装置。图30的第14实施方式为，将所述第4实施方式的燃烧装置适用于燃气轮机燃烧装置的实施方式。
在图30中，该燃气轮机燃烧装置与所述第4实施方式比较，2次筒被置换为向出口26侧延长并在合适位置开有空气孔614的2次筒600。另外，2次筒600在下游截面扩张，但其也可任意设定。此外，2次筒600直到出口26为止为一体构成，但也可根据制作上的要求进行分割。流入壳体14置换为与2次筒600相对应地延长的流入壳体14b，从空气孔614流入2次和稀释空气618。
与图19的第4实施方式相同，在1次燃烧区域616中，通过沿着燃料轨迹23无遗漏地产生燃烧气体再循环，而在高温且低氧浓度的燃烧气体下燃烧，所以在液体燃料的情况下形成预蒸发燃烧、进而形成与气体燃料/液体燃料无关的预混合燃烧及缓慢的燃烧，(不是如通常的扩散燃烧那样在局部形成理论混合比而在局部存在高温的场所的燃烧)形成均匀且最高火焰温度低、并且由于燃烧气体中的惰性气体的热容量从而平均火焰温度低的燃烧，所以抑制热式NOx的生成。2次筒600的直到最上游侧的2次空气孔614a为止的壁面602a与图19的第4实施方式相同，由1次空气617的一部分冷却。
另外，尽管未图示，但也可以在2次筒600的从2次空气孔614到出口26的壁面上任意开有冷却空气孔。
此外，由于1次燃烧区域616的稳定性高，所以可以使相对整个空气流量的1次空气617的流量比率增高，作为更稀薄的1次燃烧，使燃烧温度降低，从而可进一步抑制热式NOx的生成。另外，燃烧室通过使容器312的封闭端部310以曲面构成圆顶状，从而特别是在温度成为高温的用途中，在由陶瓷等耐热材料形成筒状容器312的情况下，制作更容易，可降低成本。
作为构成的进一步的优点，与现有技术不同，在1次燃烧区域616的最靠近出口26的位置上，由于流入1次空气617，因此，2次筒600相对流入壳体14b被固定在1次燃烧区域616的最靠近出口的位置和2次筒600的出口这2个地方。因此，不需要使1次燃烧区域616的外侧由流入壳体14b包覆而成2重构造，在1次燃烧区域中，容器312露出。因此，燃料喷嘴18或未图示的点火装置可不经由流入壳体14b而直接安装到容器312上，由于构造简单，可降低成本。当然，希望所露出的容器312由隔热材料经隔热处理而成。
另外，由于2次筒600固定到流入壳体14b上的部分的长度较短，并且是温度较低的2次/稀释区域，所以2次筒600的热膨胀量减少，可以以更简单的构造固定容器312和流入壳体14b，可降低成本。此外，关于容器312的热膨胀，由于容器312的封闭端部310并不受约束，所以一点儿也不存在问题。再有，由于燃烧室被分割成容器312和下游的构造(2次筒600)，所以能够容易地取出容器312，与现有技术相比，容易进行燃烧装置的分解、更换、保养，提高了保养性。
下面，参照图31说明第15实施方式的燃气轮机燃烧装置。图31的第15实施方式为将所述图20的第5实施方式的燃烧装置适用于燃气轮机燃烧装置的实施方式。
在图31中，该燃气轮机燃烧装置与所述第5实施方式比较，将2次筒被置换为向出口26侧延长并在合适位置开有空气孔614的2次筒600。流入壳体被置换为与2次筒600相对应地延长的流入壳体14c，从空气孔614流入2次和稀释空气618。
与图20的第5实施方式相同，在1次燃烧区域616中，通过沿着燃料轨迹23无遗漏地发生燃烧气体再循环，而在高温且低氧浓度的燃烧气体下燃烧，所以在液体燃料的情况下形成预蒸发燃烧、进而形成与气体燃料/液体燃料无关的预混合燃烧及缓慢的燃烧，(不是如通常的扩散燃烧那样在局部形成理论混合比而在局部存在高温的场所的燃烧)形成均匀且最高火焰温度低、并且由于燃烧气体中的惰性气体的热容量而平均火焰温度低的燃烧，从而抑制热式NOx的生成。2次筒600的直到最上游侧的2次空气孔614为止的壁面602a与第5-实施方式相同，由1次空气617的一部分冷却。
另外，尽管未图示，但也可以在2次筒600的从2次空气孔614到出口26的壁面上任意开有冷却空气孔。此外，由于1次燃烧区域616的稳定性高，所以可以使相对整个空气流量的1次空气617的流量比率增高，作为更稀薄的1次燃烧，使燃烧温度降低，从而可进一步抑制热式NOx的生成。
作为构成的进一步的优点，与现有技术不同，在1次燃烧区域616的最靠近出口26的位置以及容器412的封闭端部410，流入空气，所以2次筒600相对流入壳体14c被固定在容器412的封闭端部410和2次筒600的出口这2个地方。因此，不需要使容器412的封闭端部410的外侧由流入壳体14c包覆而成2重构造，容器412的封闭端部410露出。因此，燃料喷嘴18或未图示的点火装置可不经由流入壳体14c而直接安装到容器412的封闭端部410上，由于构造简单，所以可降低成本。当然，希望所露出的容器412的封闭端部410由隔热材料经隔热处理而成。
下面，参照图32，对第16实施方式的燃气轮机燃烧装置进行说明。图32的第16实施方式为所述图29的第13实施方式的应用例。
该燃气轮机燃烧装置为，通过由2次回旋器715使2次空气618成为回旋流，可促进2次区域中的混合。本实施方式的2次回旋器715也可适用于所述第14、第15实施方式。如此，在1次燃烧区域的下游添加空气时，通过使用不会使燃烧效率降低而排出未燃成分或者不会增加NOx生成的公知技术，可在保持本发明的本质的状态下，获得各种各样应用的实施方式。
上述实施方式涉及单筒型(罐型)燃烧装置，但在有多种类的环型(环状)燃烧装置中，具有下述类型，即，设置有多个以往在该1次燃烧区域中通过回旋使火焰稳定的图1所示的现有技术的燃烧装置来作为1次燃烧区域的类型。本发明的实施方式的燃烧装置也可以在具有本质效果的状态下作为环型(环状)燃烧装置的1次燃烧区域来适用。参照图33，说明这样的环型燃烧装置即第17实施方式的燃烧装置。
该燃烧装置(图33)为，将所述图8和图9的第3实施方式的燃烧装置C与多个(在图示例中为8个)单一的2次环状容器833连接，将流入壳体作为环状流入壳体814，以构成环型(环状)燃烧装置。详细地讲，多个燃烧装置C的2次筒200的端部以与2次环状容器833的封闭端部834连通方式连接。
代替图8和图9的第3实施方式，将第1、第2、第4和第5～第12实施方式适用于本实施方式(第17实施方式)时，也可以原样发挥第1、第2、第4和第5～第12实施方式的各自的作用、效果。
另外，尽管未图示，但图32的第16实施方式的2次回旋器715也可适用于图33的第17实施方式。此外，尽管未图示，但多个的第3实施方式的燃烧装置也可不仅在2次环状容器833的周向而且可在半径方向设置多列。其特别适用于大型的环状燃烧装置。
以上所说明的实施方式的任意一个均是将空气回旋地向燃烧室供给，但图34和图35示出了不使空气回旋而进行供给的例子。图34和图35所示的燃烧装置不使用回旋器，而在空气流入部20中使用导入部17，该导入部17仅用于供给空气，使得在燃烧室中心轴方向上具有与燃料的流动相对的朝向的速度成分。即使采用如此构成，空气流的轨迹和燃料流的轨迹也不相同，可以形成下述流动的状态，即，空气流的轨迹与燃料流的轨迹2次交汇，在燃料轨迹的前端附近区域中空气流的轨迹最初与燃料流的轨迹交汇，在从燃料流的轨迹根部到前端附近的范围内，空气流的轨迹与燃料流的轨迹第2次交汇。
另外，在图34和图35中，示出了在第2实施方式中没有回旋器时的构成，但在上述的第1、第3～第17实施方式中，也同样可以采用没有回旋器的构成。但是，如果是使用了回旋器的第1～第17实施方式所示的构成，则空气流形成沿着燃烧装置的内壁面回旋的回旋流，由于离心力的作用，空气流在朝着燃烧装置的出口方向改变流动的朝向之前，能够沿着燃烧装置外周面的内面更圆滑、遍布长距离地逆流而上。即，如果是第1～第17实施方式所示的构成，与图34和图35代表性示出的的构成相比，能够更有效地形成上述流动的状态。
下面，参照图36，说明将上述实施方式的燃烧装置适用于燃气轮机发电机的实施方式。图36所示的燃气轮机发电机具有燃气轮机装置900和发电机902。
燃气轮机装置900具有利用燃烧气体进行旋转的汽轮机904、使燃料与空气的混合气燃烧的燃烧器906、调节燃料向燃烧器906的供给量的燃料调节阀908、将空气向燃烧器906压送的空气压缩机910、间接地使所述汽轮机904成为控制对象的控制装置912。在此，上述实施方式的燃烧装置作为图36中的燃烧906使用。
汽轮机904具有接受燃烧气体926并进行旋转的多个未图示的旋转翼，通过旋转轴914与空气压缩机910连接，并且，可自由旋转地支承于未图示的壳体内。空气压缩机910的构成为，经由旋转轴914由汽轮机904驱动，将供给到空气压缩机910内的空气916压缩。该空气压缩机910的构成为，经由配管918与燃烧器906连接，由空气压缩机910压缩的空气920经由配管918向燃烧器906供给。
燃料调节阀908设置于燃烧器906的上游侧，从未图示的燃料供给源供给的燃料922通过该燃料调节阀908之后，向燃烧器906供给。燃料调节阀908为阀的开度可变的构成，通过控制装置912经控制信号线924操作该开度，调节燃料922对燃烧器906的供给量。
向燃烧器906供给的燃料922和压缩空气920在燃烧器906中形成混合气，混合气在燃烧器906燃烧，由此产生高温、高压的燃烧气体926。并且，通过将所产生的高温、高压燃烧气体926向汽轮机904供给，汽轮机904高速旋转。汽轮机904经由旋转轴914与发电机902直接连接，通过汽轮机904旋转，使发电机902旋转驱动，从而进行发电。
另外，在旋转轴914的轴附近(在图36中为发电机902的附近)，设有检测出汽轮机904的转数的转数检测器928。由转数检测器928检测出的转速的信息经由信号线930被传递给控制装置912。关于燃烧器906的构成以及作用和效果，与上述各实施方式中的燃烧装置的构成和作用效果相同。
如上所述，在将本发明的实施方式适用于通用的燃烧装置时，通过用简单的构造积极地控制并产生燃烧气体再循环，能够稳定性高且最大限度地发挥燃烧气体再循环的作用。
另外，由于能够在高稳定性下最大限度地发挥燃烧气体再循环的作用，所以在高温且低氧浓度的燃烧气体下燃烧，形成在液体燃料的情况下具有稳定的蒸发动作的预蒸发燃烧、与气体燃料、液体燃料无关的预混合燃烧、缓慢的燃烧，实现以均匀且最高火焰温度低的燃烧、由于燃烧气体中的惰性气体的热容量而平均火焰温度低的燃烧，可实现提供一种现有技术中很难实现的可以抑制热式NOx生成的燃烧装置。
并且，由于燃烧装置的内壁适当地由低温的空气流冷却，因此可实现提供一种耐久性高的燃烧装置。
可实现提供一种容易使用陶瓷等耐热材料的燃烧装置。另外，由于分解、更换变得容易，所以可实现提供一种保养性优良的燃烧装置。
在设有辅助燃料喷嘴的情况下，可实现提供一种即使在气体燃料/液体燃料的混合燃烧及低发热量的燃料及废液的燃烧中也可抑制热式NOx生成的燃烧装置。
在将上述实施方式作为1次燃烧区域适用于燃气轮机燃烧装置时，通过用简单的构造积极地控制并产生燃烧气体再循环，在1次燃烧区域，能够稳定性高且最大限度地发挥燃烧气体再循环的作用。
由于能够在高稳定性下最大限度地发挥燃烧气体再循环的作用，所以在高温且低氧浓度的燃烧气体下燃烧，形成在现有技术下很难实现低NOx化的液体燃料的情况下具有稳定的蒸发动作的预蒸发燃烧、与气体燃料、液体燃料无关的预混合燃烧、缓慢的燃烧，实现以均匀且最高火焰温度低的燃烧、由于燃烧气体中的惰性气体的热容量而平均火焰温度低的燃烧，并且，可实现提供一种通过更稀薄地设计1次燃烧区域可进一步将燃烧温度抑制到很低的、抑制热式NOx生成的燃气轮机燃烧装置。
由于燃烧装置的内壁适当地由低温的空气流冷却，因此可实现提供一种耐久性高的燃气轮机燃烧装置。
可实现提供一种容易使用陶瓷等耐热材料的燃气轮机燃烧装置。另外，由于分解、更换变得容易，所以可实现提供一种保养性优良的燃气轮机燃烧装置。
由于能够采用在1次燃烧区域的外侧空气不流动并露出衬套的构造，能够用简单的构造配置燃料喷嘴及点火装置等，实现提供一种可降低成本的燃气轮机燃烧装置。
由于可降低衬套对壳体的热膨胀，所以可实现提供一种构造简单、可降低成本的燃气轮机燃烧装置。
在设有辅助燃料喷嘴的情况下，可实现提供一种即使在气体燃料/液体燃料的混合燃烧及低发热量的燃料及废液的燃烧中也可抑制热式NOx生成的燃气轮机燃烧装置。
此外，附记：以上说明了的实施方式在保持发明的本质的范围内可任意地变形，发明的技术外延必须始终由权利要求书的记载判断。即，图示的实施方式只是例示，并不是对限定本发明的技术范围的要旨的记载。
工业实用性
本发明能够适当地适用于使燃烧用空气和燃料流入燃烧室、将燃烧用空气和燃料混合来进行燃烧的燃烧装置。
Claims (12)
1、一种燃烧装置，其特征在于，具有单筒状的燃烧室、将燃烧用空气向所述燃烧室内供给的空气供给部、和将燃料向所述燃烧室内供给的燃料供给部；
向所述燃烧室内供给的空气在从所述燃料供给部离开的区域，与向所述燃烧室内供给的燃料的轨迹最初交汇，并且在所述燃料供给部附近的区域，与所供给的燃料的轨迹再次交汇。
2、按照权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于，所述燃料供给部形成燃料的流动，该燃料的流动具有所述燃烧室的中心轴方向的速度成分和从所述燃烧室的中心轴朝向该燃烧室的壁面的方向的速度成分，
所述空气供给部形成燃烧用空气的流动，该燃烧用空气的流动在所述燃烧室的中心轴方向上具有与燃料的流动相对的朝向的速度成分，且具有向周向回旋的速度成分。
3、按照权利要求2所述的燃烧装置，其特征在于，所述燃料的流动具有朝向燃烧装置的出口方向的速度成分，
所述燃烧用空气的流动具有朝向与出口方向相反的方向的速度成分。
4、一种燃烧装置，其特征在于，具有：
筒状容器，包括封闭端部和开放端部；
流入流路，在所述筒状容器的中心轴方向上从所述封闭端部离开的位置上，贯穿筒状容器的侧面而形成，向所述筒状容器内的燃烧室供给燃烧用空气；
和燃料喷嘴，设置于所述筒状容器的封闭端部的内侧，向所述筒状容器内的燃烧室供给燃料；
所述流入流路形成空气的流动，该空气的流动具有从所述开放端部朝向所述封闭端部的所述筒状容器的中心轴方向的速度成分和向所述筒状容器的周向回旋的速度成分，
所述燃料喷嘴向所述流入流路喷射燃料，使该燃料具有从所述封闭端部朝向所述开放端部的所述筒状容器的中心轴方向的速度成分和朝向半径方向外方的速度成分。
5、一种燃烧装置，其特征在于，具有包括封闭端部和开放端部的筒状容器、将燃烧用空气向所述筒状容器内的燃烧室供给的流入流路、和将燃料向所述筒状容器内的燃烧室供给的燃料喷嘴；
所述筒状容器在沿着所述筒状容器的中心轴离开所述封闭端部规定的距离的位置上直径变小，
所述流入流路在所述筒状容器的直径变小的部分上形成，并且形成空气的流动，该空气的流动具有从所述开放端部朝向所述封闭端部的所述筒状容器的中心轴方向的速度成分和向所述筒状容器的周向回旋的速度成分，
所述燃料喷嘴向所述流入流路喷射燃料，使该燃料具有从所述封闭端部朝向所述开放端部的所述筒状容器的中心轴方向的速度成分和朝向半径方向外方的速度成分。
6、一种燃烧装置，其特征在于，具有：
筒状容器，包括封闭端部和开放端部；
筒状部件，与所述筒状容器的中心轴大致同轴且设置于所述开放端部一侧，具有比所述筒状容器的直径小的直径；
环状的连接部件，将所述筒状容器的开放端部与所述筒状部件的外周面连接；
流入流路，在所述连接部件上形成，向所述筒状容器内的燃烧室供给燃烧用空气；
和燃料喷嘴，设置于所述筒状容器的封闭端部的内侧，向所述筒状容器内的燃烧室供给燃料；
所述流入流路形成空气的流动，该空气的流动具有从所述开放端部朝向所述封闭端部的所述筒状容器的中心轴方向的速度成分和向所述筒状容器的周向回旋的速度成分，
所述燃料喷嘴向所述流入流路喷射燃料，使该燃料具有从所述封闭端部朝向所述开放端部的所述筒状容器的中心轴方向的速度成分和朝向半径方向外方的速度成分。
7、按照权利要求4～6中任一项所述的燃烧装置，其特征在于，在所述筒状容器的侧面的所述封闭端部附近，设有用于朝向所述筒状容器的半径方向内侧流入空气的第2流入流路。
8、按照权利要求4～7中任一项所述的燃烧装置，其特征在于，在所述筒状容器内部的封闭端部和/或所述封闭端部附近的侧壁上，设有在所述封闭端部附近的区域中抑制空气的流动的整流构造，该空气的流动具有从所述开放端部朝向所述封闭端部的所述筒状容器的中心轴方向的速度成分，且向所述筒状容器的周向回旋。
9、按照权利要求4～8中任一项所述的燃烧装置，其特征在于，在所述筒状容器内部的封闭端部和/或所述封闭端部附近的侧壁上，设有在所述封闭端部附近的区域中将空气的流动变换为朝向半径方向内方的流动的整流构造，该空气的流动具有从所述开放端部朝向所述封闭端部的所述筒状容器的中心轴方向的速度成分，且向所述筒状容器的周向回旋。
10、按照权利要求4～9中任一项所述的燃烧装置，其特征在于，在所述筒状容器内部，在所述中心轴方向上比所述流入流路还接近所述封闭端部的位置上设有附加的燃料喷嘴。
11、一种燃烧方法，使燃烧用空气和燃料流入燃烧装置内的燃烧室中并混合燃烧，其特征在于，所述燃烧室内的空气流的轨迹和燃料流的轨迹不相同，
所述空气流的轨迹与所述燃料流的轨迹最初在所述燃料流的轨迹的前端附近的区域交汇，接着，在从所述燃料流的轨迹的根部到所述前端附近的范围内交汇。
12、按照权利要求11所述的燃烧方法，其特征在于，所述燃料流具有所述燃烧室的中心轴方向的速度成分、和从所述燃烧室的中心轴朝向所述燃烧室的壁面的方向的速度成分，
所述空气流在所述燃烧室的中心轴方向上具有与所述燃料流相对的朝向的速度成分，并且具有向周向回旋的速度成分。
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