JP2000039111A - ガス焚きバーナ - Google Patents
ガス焚きバーナInfo
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Abstract
とを配置してなる排気再燃ガス焚きバーナにおいて、着
火安定性と逆火防止性に優れ、排気再燃ガス焚きバーナ
として用いて好適なガス焚きハーナを提供する。 【解決手段】 濃燃料ノズル1を挟んで淡燃料ノズル2
を配置してなる排気再燃ガス焚きバーナである。濃燃料
ノズル1は中央に空気吹出孔7を有する保炎器4の周り
に燃料ノズル11を有するとともに排気供給通路を有し
ている。一方、淡燃料ノズル2は内部に配置された燃料
ノズル管15から噴出された燃料を排気と混合して放出
する予混合ノズルとその周囲に排気噴出スリットを有し
ている。
Description
ィーゼルエンジンの排気又は大気のいづれをも燃焼用空
気としてガス燃料を燃焼させることのできる排気再燃ガ
ス焚きバーナに関する。
2〜15%程度で温度は400〜550℃であり、これ
をボイラなどにおけるバーナの燃焼用空気として使用す
ることにより、ボイラの出力増加による高効率化、CO
2 排出量の削減、さらにはガスタービン排気中のNOx
が燃焼によって還元され更なる低NOxができるなどの
利点を達成できる。
ノズルを挟んで、排気を燃焼用空気として用いる淡燃料
ノズルを配置した構造のものが使われている。一般に、
濃燃料ノズルと淡燃料ノズルによって、それぞれ濃燃料
火炎と淡燃料火炎を形成させるようにした、大気を燃焼
用空気に使用したガス焚きバーナでは、燃料量の低下
(燃焼用空気量も低下)に伴い、特に淡燃料ノズルにお
いて火炎がバーナ内へ逆火する恐れがあった。
使用する場合には、空気量が多く、バーナ内の空気流速
も早いので逆火の傾向は少いが、燃焼用空気を排気から
大気に切り換えた場合は空気量が低下して流速も遅くな
るので逆火し易くなる。
は拡散炎であって前記したような逆火の恐れはないが、
その着火性の優劣がバーナ全体の着火安定性を左右す
る。従来の排気再燃ガス焚きバーナでは濃燃料ノズルに
おける保炎性能を確保するため点火トーチを使用するな
どの手段を用いていた。そのため、濃燃料ノズルにおけ
る着火安定性は点火トーチの性能に依存するものとなっ
ており、点火トーチの使用で避けたい状況にあった。
燃料を燃焼させるバーナにおいて広範囲な燃料量の増減
に対応して安定した着火・燃焼性も確保でき、併せて、
燃焼用空気として大気を使用するよう切換えた場合も逆
火を起こさず、ガス燃料の燃焼を広範囲な燃料量の増減
に対応して常に安定した着火・燃焼性のもとに行えるよ
うにした排気再燃ガス焚きバーナを提供することを課題
としている。
するため、濃燃料ノズルを挟んで淡燃料ノズルと補助排
気ノズルを配置してなる排気再燃ガス焚きバーナにおい
て、前記濃燃料ノズルは中央に空気吹出孔を有する保炎
器の周りに燃料ノズルと排気供給通路を有し、前記淡燃
料ノズルは内部に配置された燃料ノズル管から噴出され
た燃料を排気と混合して放出する予混合ノズルと周囲に
排気噴出スリットを有し、前記補助排気ノズルは燃焼用
空気として排気を使用する場合のみ本ノズルから排気を
吹き込み、大気を使用する場合は本ノズルの過熱防止の
ために少量の大気を通気する排気再燃ガス焚きバーナを
提供する。
焚きバーナにおいては、濃燃料ノズルは保炎器を有し、
その保炎器の周りから高速度で吹き込まれる燃焼用一次
排気によって保炎器背面には渦流(負圧ゾーン)が形成
される。保炎器の周りに配された濃燃料ノズルから噴出
されたガス燃料はその一部が保炎器背面の渦流へ巻き込
まれ、渦流内で保炎器中央の空気吹出孔から吹き出す空
気流と混合して着火し、これによって自己保炎性のよい
安定した濃燃料火炎を形成する。
出されたガス燃料が燃焼用二次排気と混合して予混合気
が形成され、放出されて着火し、燃焼される。この予混
合気は淡燃料ノズル出口部に設けられた噴出スリットか
ら噴出される燃焼用二次排気によって淡燃料ノズルから
噴出された直後の外周囲をシールされるのでノズル壁面
との接触により生ずる予混合気表面の流速低下及び淀み
部も無くなるので逆火が防止される。
焚きバーナにおいては、濃燃料ノズルで保炎器によって
自己保炎性のよい安定した着火が行われ、その濃燃料ノ
ズルの両側で予混合気が逆火の恐れなく、良好に燃焼す
るのである。
おいてガスタービン等の排気を燃焼用空気として使用す
る場合、それ等の排気は濃燃料、淡燃料及び補助の各コ
ンパートメントへ夫々燃焼用一次排気、二次排気及び補
助排気として送り込まれ、所定流速で炉内へ吹き込まれ
る。
気から大気へ切り換える場合は空気量が減少して各ノズ
ルから吹き込まれる空気の流速が低下するので補助コン
パートメントへの送気量を調節して濃燃料ノズル及び淡
燃料ノズルからの吹き込み流速が排気使用時と変わらぬ
ように出来るので常に良好な燃焼性を維持できて好まし
い。
においては、保炎器の中央における空気吹出孔は、保炎
器の外面に沿って空気を吹き出すように構成すると、保
炎器の周りの燃料ノズルから噴出される燃料ガスとの混
合を良くして着火安定性を高めるので好ましい。
レームスキャナを配置すると、そこを流れる空気流によ
ってフレームスキャナを冷却すると共に燃焼生成物がフ
レームスキャナに付着したりしてフレームの検知に障害
を来たすことがないものとすることができる。
バーナにおいて濃燃料ノズルにおける燃料ノズルを保炎
器の周縁に近接して取付けた構造にすると、燃料ノズル
から噴出された燃料ガスが保炎器により着火し易くなっ
て保炎性を高める上で好ましい。
離れて保炎器周縁との間に隙間があるときは、その隙間
をガスプロテクタで塞いで、燃料ノズルから噴出された
燃料の一部が、保炎器の方に流れるのを、その隙間を流
れる燃焼空気によって妨げられないようにすると保炎器
における保炎機能を高める上で好ましい。
ナにおいて、濃燃料ノズルにおける燃料噴出口の一部を
保炎器の方向に向けて設けた構造にするのが保炎器上に
おける燃料の着火を安定して行わせる上で好ましい。
バーナにおいては、その淡燃料ノズルにおける燃料ノズ
ル管の前後方向位置を調節可能な構成にすると予混合気
の形成状態を調節できるものとなって好ましい。
焚きバーナを図示した実施の形態に基づいて具体的に説
明する。図1において、ガスタービン或いはディーゼル
エンジンから図示されていない風道を通して送られて来
た排気はバーナへ入るが、バーナ内は中心部の濃燃料コ
ンパートメント34を挟んで淡燃料コンパートメント3
5、更にその上下に補助コンパートメント36があって
排気は濃燃料コンパートメント34には燃焼用一次排気
37、淡燃料コンパートメント35には燃焼用二次排気
38、補助コンパートメント36には燃焼用補助排気3
9として送り込まれる。
よる排気再燃ガス焚きバーナの全体構造を説明する。図
1及び図2において、1は濃燃料ノズルで、この濃燃料
ノズル1を挟んで淡燃料ノズル2と補助排気ノズル33
が配置されている。
してあり、これについて説明する。濃燃料ノズル1の中
心には保炎器支持管3があり、その先端に保炎器4が取
り付けられている。保炎器4は朝顔形で中央に開口5が
設けられるとともに半径方向に8本のスリット6が形成
されている。
吹出口7があり、この空気吹出口7から空気を噴出する
よう空気源に連絡されている。また、保炎器支持管3の
中にはフレームスキャナ(図示していない)が収納され
ていて保炎器支持管3内を流れる空気流で冷却されるよ
うになっている。
り、燃料導管8の先端からは6本の燃料ノズル管9が保
炎器4のまわりに伸びている。各燃料ノズル管9の先端
にはそれぞれ6個の燃料噴出口10をもつ燃料ノズル1
1が設けられている。燃料導管8と燃料ノズル管9の外
側を囲んで一次排気ノズル12が設けられ、この一次排
気ノズル12と燃料導管8及び燃料ノズル管9の間を燃
焼用一次排気37が流れる。
り、燃料導管8によって導かれたガス燃料は、燃料ノズ
ル管9、燃料ノズル11を通って燃焼炉内に噴出され
る。噴出された燃料の一部は、保炎器4の周りから吹き
込まれる一次排気によって保炎器4背面に形成された渦
流(負圧ゾーン)へ巻き込まれ、保炎器4の中心から噴
出される空気流と渦流内で混合して着火し燃料ノズル1
1から噴出される燃料全体を燃焼させる。
して示してあり、これについて説明する。図3において
13は燃料管であり、この燃料管13にはヘダー管14
を介して4本の燃料ノズル管15が連絡されている。各
燃料ノズル管15には、上下にそれぞれ複数個の燃料噴
出口16が形成されている。
はディーゼルエンジンからの排気を導き、燃料ノズル管
15の燃料噴出口16から噴出される燃料と混合させ、
形成された予混合気を先端から放出する。なお、図3の
(a)に矢印で示すように、二次排気ノズル17内にお
ける燃料ノズル管15の前後位置を調整可能な構造と
し、二次排気ノズル17の先端から所望状態に混合され
た予混合気を放出させるようにすることが好ましい。
7との間に排気を導き、先端のスリット20から二次排
気38の薄膜流を放出させ、淡燃料ノズル2から放出直
後の予混合気を燃焼炉内で周囲からシールし、淡燃料ノ
ズル2における逆火を防ぐ。なお、シール用排ガス量
は、全排ガス量の5〜10%である。
は以上の構造を有し、濃燃料ノズル1では、燃料ノズル
11から噴出されたガス燃料が保炎器4で着火し拡散炎
を形成して燃焼する。一方、濃燃料ノズルを挟んで配設
されている淡燃料ノズル2からは、燃料ノズル管15か
ら噴出されて排ガスと混合された予混合気が放出され、
前記した濃燃料ノズルが形成している拡散炎により着火
され燃焼する。
燃料ノズル1において、保炎器4の周りに配置された燃
料ノズル11から噴出される燃料を確実に着火させて自
己保炎性の良い燃焼炎を形成させ、その濃燃料ノズル1
を挟んで配置された淡燃料ノズル2からは、周りをスリ
ット20から噴出される排気によってシールされた予混
合気を放出させ、その逆火燃焼を防ぎつつ安定した燃焼
を行わせる。こうして着火安定性が良く、逆火防止が確
実に行われた排気再燃ガス焚きバーナが提供される。
ナを実施の一形態について説明したが、本発明による排
気再燃ガス焚きバーナは種々の変形を加えることができ
る。以下、それらのいくつかについて具体的に説明す
る。まず、図4に示す濃燃料バーナの変形例について説
明する。
支持管3の先端に覆されている。保炎器支持管の先端に
は、中心の空気吹出口7と周囲の空気孔22が形成され
ている。キャップ21は2重管になっていて、中心の管
は空気吹出口7と連通されている。一方、2重管の環状
空間は空気孔21と連通している。
23が設けられ、空気孔22から流れて来た空気を保炎
器4の外面に沿わせて放出する。なお、図において19
は保炎器支持管3内に配置されたフレームスキャナを示
している。その他の構成は図2に示した濃燃料ノズルの
構成と同じである。
おいて、保炎器支持管3内を流れて来た空気は、フレー
ムスキャナ19を冷却して保炎器支持管3の先端の空気
孔22からキャップ21の環状空間に入り、その周囲の
空気放出孔23から保炎器4の外面に沿って流れる。こ
れによって保炎器4の外面に形成される渦流における酸
素濃度が増加し、燃料ノズル11から噴出された燃料ガ
スの一部を巻き込んでその着火安定性を増すことができ
る。
る。図5において、30は空気吹出管で、保炎器支持管
3の先端に取付けられている。空気吹出管30は保炎器
支持管3の先端中心の空気吹出口7から供給された空気
を空気吹出管30の中心軸に対し直角方向に保炎器4の
外面に向け放出するように空気吹出孔31が形成されて
いる。一方、燃料ノズル11は保炎器4の周囲に保炎器
4の周縁に近接した状態で配置されている。その他の部
分の構成は先の実施形態のものと同じなので説明を省略
する。
は、燃料ノズル11においては、燃料ノズル11が保炎
器4の周縁に近接して配置されているので、燃料ノズル
11と保炎器4の間に排気が流れず、燃料ノズル11か
ら噴出された燃料の一部は保炎器4の内側に巻き込まれ
易くなる。また、保炎器支持管3によって導かれた空気
は空気吹出管30によって保炎器4の外面に沿って流さ
れて前記した燃料の一部の着火を安定して行わせること
となる。
る。図6に示すバーナでは、燃料ノズル11が保炎器4
の周縁から間隔をおいて配置されており、各燃料ノズル
11と保炎器4の周縁との間の隙間を塞ぐようにガスノ
ズルプロテクタ32が取付けられている。その他の構成
は図5に示すバーナと同じである。
保炎器4のまわりに間隙を置いて配設されているが、そ
の間隙をガスノズルプロテクタ32によって塞いでいる
ので、燃料ノズル11と保炎器4の間を排気が流れず、
図5に示したバーナと同様、燃料ノズル11から噴出さ
れる燃料の一部を保炎器4の内面に流れ易くし着火安定
性を向上させている。
ナを実施形態に基づいて具体的に説明したが、いづれの
実施形態においても、保炎器支持管3内に空気を供給す
る以外は、濃燃料ノズル1における一次排気ノズル1
2、および淡燃料ノズル2における二次排気ノズル1
7、シール用側壁18内にはガスタービン等の排気を供
給し燃焼用空気として用いる場合について説明したが、
これらの燃焼用排気を通常の大気に切換えて燃焼させる
こともできる。
ではあるが、排気を使うガスタービンやディーゼルエン
ジンが停止された状態等でも通常の大気を使って燃焼さ
せることもできる。
である。ガスタービン或いはディーゼルエンジンから送
られていた排気が何らかの事情により停止した場合でも
ボイラの運転は継続する必要があるため燃焼用空気はボ
イラ側の送風設備(図示されていない)から大気が送り
込まれて来る。
には相互に逆の開閉動作をする排気、大気切換装置45
が装着されていて、事前に発信される排気の送気停止の
信号を受けて自動的に作動を開始し、最終的には排気側
が全閉され、大気側が全開して完全に大気の送気に切り
換わる。
ナ内の濃燃料コンパートメント34、淡燃料コンパート
メント35及び補助コンパートメント36へ分配され、
夫々一次排気ノズル12、二次排気ノズル17及び補助
排気ノズル33からボイラ火炉内へ噴出される。しか
し、大気は含有酸素濃度(約21%)が排気(約12〜
15%)に比べて多いため燃焼用空気流量(容積)とし
ては減少(温度も低い)する。このため噴出速度が低下
して燃焼性劣化及び淡燃料ノズル2内への逆火の可能性
が高くなる。
性劣化と淡燃料ノズル2内への逆火を防止するため大気
へ切り換えた際には共通風箱40圧力と火炉圧力(図示
されていない)を測定して風箱〜火炉差圧調節装置44
により補助排気調節ダンパ43を作動し、燃焼用補助排
気(大気)39流量を減少させて、風箱〜火炉差圧を常
時、排気使用時と同一になるよう調節する。この結果、
一次排気ノズル12と二次排気ノズル17からの大気噴
出速度を排気使用じと同様の維持が可能となり燃焼性劣
化及び逆火が防止できるので好ましい。
ル1における燃料ノズル11に設けられた燃料噴出口1
0は、燃料ノズル11の先端から真直ぐに燃料ガスを噴
出するものとして説明したが、燃料噴出口10の一部を
保炎器4の外面向きに燃料ガスを噴出するように形成さ
せると、保炎器4における燃料ガスの巻き込むが良くな
り着火安定性を増す効果がある。
ガス焚きバーナは濃燃料ノズルを挟んで淡燃料ノズルと
補助排気ノズルを配置してなる排気再燃ガス焚きバーナ
において、濃燃料ノズルは中央に空気吹出孔を有する保
炎器の周りに燃料ノズルと排気供給路を有し、淡燃料ノ
ズルは内部に配置された燃料ノズル管から噴出された燃
料を排気と混合して放出する予混合ノズルと周囲に排気
噴出スリットを設けた構造としたものである。
炎器の中央の空気吹出孔から吹出される空気により、保
炎器外面での酸素濃度が高くなり、保炎器のまわりの燃
料ノズルから噴出されて保炎器の外面に巻き込まれた燃
料ガスの安定した着火を維持する。
て放出される予混合気が周りを排気の膜流でシールされ
逆火を防止される。このように本発明によれば着火安定
性が良く、かつ、逆火を防止された排気再燃ガス焚きバ
ーナが提供される。
央の空気吹出孔を保炎器の外面に沿う方向に空気を吹き
出すように設けた構造としたものでは保炎器外面での酸
度濃度を高め燃料ガスの着火安定性を増す効果がある。
ズルにおける燃料ノズルを保炎器の周縁に近接して配置
したり、保炎器周縁との間隙を塞ぐことにより、或い
は、燃料ノズルにおける燃料噴出口の一部を保炎器の外
面向きに設けたものとすることにより着火安定性を増す
効果を奏する。
器支持管の内部にフレームスキャナを配置することによ
りフレームスキャナは保炎器支持管内を流れる空気流に
よって冷却されるとともにダスト類の付着が防がれ、フ
レームスキャナの作動を確実なものとすることができ
る。
ズル内でガス燃料を噴出する燃料ノズル管の軸方向位置
を調節可能としたものでは淡燃料ノズルにおける予混合
気形成を所望の状態で行うことのできるものとなる効果
がある。
用空気として排気以外に流量減少を伴う大気を使用して
の燃焼も変わらぬ燃焼性の維持が可能である。
構造を示す図面で(a)は縦断面図、(b)は(a)の
B矢視図。
構造を拡大して示す図面で(a)は縦断面図、(b)は
(a)のB矢視図。
構造を拡大して示す図面で(a)は縦断面図、(b)は
(a)のB矢視図。
おける濃燃料バーナの変形例を示す図面で(a)は縦断
面図、(b)は(a)のb−b線に沿う断面図、(c)
は(a)のc−c線に沿う断面図。
おける濃燃料バーナの他の変形例を示す図面で(a)は
縦断面図、(b)は(a)のb−b線に沿う断面図。
おける濃燃料バーナの更に他の変形例を示す図面で
(a)は縦断面図、(b)は(a)のb−b線に沿う断
面図。
おける排気、大気切換系統図。
Claims (8)
- 【請求項1】 濃燃料ノズルを挟んで淡燃料ノズルと補
助排気ノズルを配置してなるガス焚きバーナにおいて、
前記濃燃料ノズルは中央に空気吹出孔を有する保炎器の
周りに燃料ノズルを有するとともに排気供給通路を有
し、前記淡燃料ノズルは内部に配置された燃料ノズル管
から噴出された燃料を排気と混合して放出する予混合ノ
ズルとその周囲に排気噴出スリットを有することを特徴
とするガス焚きバーナ。 - 【請求項2】 前記保炎器中央の空気吹出孔は同保炎器
の面に沿う空気流を吹き出すように構成されていること
を特徴とする請求項1に記載のガス焚きバーナ。 - 【請求項3】 前記保炎器中央の空気吹出孔にフレーム
スキャナを配置したことを特徴とする請求項1に記載の
ガス焚きバーナ。 - 【請求項4】 前記濃燃料ノズルにおける燃料ノズルが
前記保炎器の周縁に近接して取付けてあることを特徴と
する請求項1に記載のガス焚きバーナ。 - 【請求項5】 前記濃燃料ノズルにおける燃料ノズルと
前記保炎器の周縁との間の間隙をガスプロテクタで塞い
だことを特徴とする請求項1に記載のガス焚きバーナ。 - 【請求項6】 前記濃燃料ノズルにおける燃料ノズルの
燃料噴出口の一部を前記保炎器の方向に向けて設けたこ
とを特徴とする請求項1に記載のガス焚きバーナ。 - 【請求項7】 前記淡燃料ノズルにおける燃料ノズル管
の前後方向位置を調節可能としたことを特徴とする請求
項1に記載のガス焚きバーナ。 - 【請求項8】 燃焼用空気として使用している排気を大
気に切換えた際、前記濃燃料ノズル及び淡燃料ノズルか
らの大気噴出速度を排気使用時と変わらぬ燃焼を維持出
来る状態に調節可能なことを特徴とする請求項1に記載
のガス焚きバーナ。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP21087998A JP3702101B2 (ja) | 1998-07-27 | 1998-07-27 | ガス焚きバーナ |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21087998A JP3702101B2 (ja) | 1998-07-27 | 1998-07-27 | ガス焚きバーナ |
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JP2000039111A true JP2000039111A (ja) | 2000-02-08 |
JP3702101B2 JP3702101B2 (ja) | 2005-10-05 |
Family
ID=16596616
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21087998A Expired - Fee Related JP3702101B2 (ja) | 1998-07-27 | 1998-07-27 | ガス焚きバーナ |
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JP (1) | JP3702101B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103267307A (zh) * | 2013-05-16 | 2013-08-28 | 上海诺特飞博燃烧设备有限公司 | 一种工业燃气燃烧器点火稳燃装置 |
CN108758629A (zh) * | 2018-07-10 | 2018-11-06 | 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 | 低氮氧化合物燃气燃烧器 |
-
1998
- 1998-07-27 JP JP21087998A patent/JP3702101B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN103267307A (zh) * | 2013-05-16 | 2013-08-28 | 上海诺特飞博燃烧设备有限公司 | 一种工业燃气燃烧器点火稳燃装置 |
CN108758629A (zh) * | 2018-07-10 | 2018-11-06 | 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 | 低氮氧化合物燃气燃烧器 |
CN108758629B (zh) * | 2018-07-10 | 2024-04-12 | 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 | 低氮氧化合物燃气燃烧器 |
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---|---|
JP3702101B2 (ja) | 2005-10-05 |
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