JP2002130675A - 予混合燃料噴射弁を備えた低NOx燃焼器 - Google Patents
予混合燃料噴射弁を備えた低NOx燃焼器Info
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Abstract
燃料噴射弁を備えた低NOx燃焼器を提供する。 【解決手段】 主噴射弁15と予混合管16とからなる
予混合燃料噴射弁14を備える。予混合管16は、燃焼
用空気を内部に導入する複数の空気導入孔16aを有す
る。空気導入孔16aは、内外の圧力差を保持できる微
細な貫通孔であり、かつ予混合管全体にランダムに配置
されている。
Description
低NOx燃焼器に係わり、更に詳しくは、振動燃焼を防
止できる予混合燃料噴射弁を備えた低NOx燃焼器に関
する。
排ガス中のNOx(窒素酸化物)を低減することが義務
付けられており、我国では、全国基準でも例えば70p
pm以下、大都市(例えば東京)では例えば25〜30
ppm以下にする必要がある。
より空気中の窒素が酸化するいわゆるサーマルNOxが
主であり、このサーマルNOxを低減するには、火炎中
のホットスポットを減少させ、高温火炎の発生をなくす
ことが効果的である。このため、予混合燃焼方式の低N
Ox燃焼器が用いられている。
焼器の全体構成図である。この図に示すように、従来の
低NOx燃焼器は、中央部に配置されたパイロットバー
ナー8と、そのまわりに配置された複数(図には1つの
みを示す)のメインバーナー9とを備える。なお、この
図において、1はスクロール部、2は燃焼器ライナ、3
はケーシング、4は点火栓(イグナイタ)であり、空気
6がケーシング3とライナ2の間を流れてバーナー8、
9に達し、このバーナーとその他の部分を通ってライナ
2内に流入して火炎7a,7bを形成し、発生した燃焼
ガスがスクロール部1を通って図示しないガスタービン
に導かれ、これを駆動するようになっている。
に同軸に配置された主噴射弁9aと予混合管9bとから
なる。主噴射弁9aには、ケーシング3を通して外部か
ら燃料Fが供給される。この燃料には、例えばガス燃料
を用いる。予混合管9bは、この図で下端部が開口した
円筒形の筒であり、内部で燃料と空気が互いに混合しや
すくなっている。すなわち、メインバーナー9は、主噴
射弁9aと予混合管9bで構成された予混合希薄バーナ
ーである。この構成により、主噴射弁9aにより予混合
管9b内に燃料Fを噴射し、予混合管9b内で燃料Fを
十分な空気量と予混合しこれを希薄燃焼させることがで
きる。かかる予混合燃焼方式の燃焼器では、燃料を十分
な空気量と予混合しこれを希薄燃焼させるものであり、
このためホットスポットがなく、高温火炎の発生をなく
し低NOx化を実現することができる。
合燃焼方式の燃焼器では、振動燃焼が問題となることが
ある。
予混合管9b内に未着火の予混合気が存在し、この予混
合気が燃焼室内でパイロットバーナー8の火炎7aによ
り着火して火炎7bを形成する。このメインバーナー9
の火炎7bの位置は、安定燃焼時には、予混合管9bか
ら離れた位置に安定しているが、予混合気の当量比が高
くなると、この火炎位置が予混合管9bに近づく。更
に、火炎位置が予混合管9bの出口近傍になると、この
部分では流速の変動が大きいため、流れの乱れによる火
炎のばたつきが発生し、このばたつきが励振源となって
出口付近の圧力P2が変動する。
側にも伝播し、主噴射弁9aの出口付近の圧力P1も変
動する。主噴射弁9aの燃料噴射圧P0は一定に制御さ
れているので、出口付近の圧力P1の変動により、燃料
流量Wfも変動する。
口圧力P1と出口圧力P2とが180度の位相差をもつ
と、この燃料流量Wfの変動が出口圧力P2の変動を加
速することになり、振動燃焼が一層激しくなる。この位
相差は、予混合管の長さや直径、燃焼温度、振動数によ
り、広範囲で運転する場合には、不可避的に発生するこ
とがある。
生する圧力変動が燃料噴射弁に直接伝播し、燃料供給圧
力が一定の場合、燃料噴射弁前後圧力が変動し、このた
め燃料流量が変動することが一因である。すなわち、予
混合管内に圧力変動が伝わり、この変動により燃料噴射
弁前後の差圧が変動し、これにより燃料流量変動が生じ
ることが、振動燃焼の原因といえる。
が振動して騒音を発生するばかりでなく、燃焼器におけ
る燃焼も不安定となり、安定した低NOx運転が困難に
なる。
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、振動
燃焼の発生を本質的に回避できる予混合燃料噴射弁を備
えた低NOx燃焼器を提供することにある。
弁(15)と予混合管(16)とからなる予混合燃料噴
射弁(14)を備え、該予混合管(16)は、燃焼用空
気を内部に導入する複数の空気導入孔(16a)を有す
る、ことを特徴とする低NOx燃焼器が提供される。
空気導入孔(16a)は、内外の圧力差を保持できる微
細な貫通孔であり、かつ予混合管全体にランダムに配置
されている。
が発生しても、その振動燃焼による出口圧力P2の周期
的変動が、予混合管(16)の入口まで伝播される間
に、空気導入孔(16a)から流入する燃焼用空気によ
り圧力変動が緩和される。従って、振動燃焼による出口
圧力P2と入口圧力P1が180度の位相差をもった場
合でも、入口圧力P1の変動が小さいので、燃料流量の
変動が少なくほぼ一定の燃料流量を維持することがで
き、これにより、振動燃焼を防止し、安定した低NOx
燃焼を可能にする。
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。
備えた低NOx燃焼器の全体構成図である。この図にお
いて、(A)は縦断面図、(B)は(A)の部分図であ
る。
中央部に配置されたパイロットバーナー12と、そのま
わりに配置された複数(例えば6つ)のメインバーナー
14(予混合燃料噴射弁)とを備える。なお、この図に
おいて2は燃焼器ライナ、3はケーシング、4は点火栓
(イグナイタ)である。この構成により空気6がケーシ
ング3とライナ2の間を流れてバーナー12、14に達
し、このバーナーとその他の部分を通ってライナ2内に
流入して火炎7a,7bを形成し、発生した燃焼ガスが
スクロール部(図示せず)を通って図示しないガスター
ビンに導かれ、これを駆動するようになっている。
12は、燃料を燃焼室11内で拡散燃焼させる拡散バー
ナーである。また、メインバーナー14(予混合燃料噴
射弁)は、燃料を空気を予混合して燃焼室内で燃焼させ
る予混合バーナーである。
混合管16とからなる。また、予混合管16は、燃焼用
空気6を内部に導入する複数の空気導入孔16aを有す
る。この空気導入孔16aは、上述した空気6の流れを
本質的に維持するために内外の圧力差を保持できる範囲
の微細な貫通孔であり、かつ予混合管全体にランダムに
配置されている。
を示す模式図である。この図に示すように、予混合管1
6には、燃料噴射圧P0で燃料が供給され、この燃料噴
射部の圧力(入口圧力)をP1、予混合管16の出口圧
力をP2とする。
説明図である。この図において、(A)は従来例、
(B)は本発明の場合である。
近傍で火炎のばたつきが発生し、このばたつきが励振源
となって出口付近の圧力P2が変動すると、従来の予混
合燃料噴射弁では、この圧力変動P2が、ほとんど減衰
せずに予混合管の上流側にも伝播し、主噴射弁の出口付
近の圧力P1も変動し、この結果、燃料流量Wfが変動
して、振動燃焼を助長することになる。
は、図2(B)に示すように、予混合管の出口近傍で火
炎のばたつきが発生し、このばたつきが励振源となって
出口付近の圧力P2が変動しても、この圧力変動P2が、
空気導入孔16aから流入する燃焼用空気により減衰さ
れるので、主噴射弁9aの出口付近の圧力P1は安定
し、この結果、燃料流量Wfの変動が小さくなって、振
動燃焼を防止することができる。
複数の空気導入孔16aを有しているので、圧力変動P
2が伝播して内部の圧力が低いときには流入空気量が増
大し、逆に内部の圧力が高いときには流入空気量が減少
して、全体の圧力変動を低減する。従って、振動燃焼に
よる出口圧力P2と入口圧力P1が180度の位相差をも
った場合でも、入口圧力P1の変動が小さいので、燃料
流量の変動が少なくほぼ一定の燃料流量を維持すること
ができ、これにより、振動燃焼を防止し、安定した低N
Ox燃焼を可能にする。
ものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変
更が可能である。
射弁を備えた低NOx燃焼器は、圧力変動を空気導入孔
から流入する燃焼用空気により減衰して振動燃焼の発生
を本質的に回避できる、等の優れた効果を有する。
x燃焼器の全体構成図である。
る。
である。
グ、4 点火栓(イグナイタ)、6 空気、7 火炎、
7a パイロット火炎(拡散火炎)、7b メイン火炎
(予混合火炎)、8 パイロットバーナー、9 メイン
バーナー、9a 主噴射弁、9b 予混合管、10 低
NOx燃焼器、11 燃焼室、12 パイロットバーナ
ー(拡散バーナー)、14 メインバーナー(予混合燃
料噴射弁)、15 主噴射弁、16 予混合管、16a
空気導入孔
Claims (2)
- 【請求項1】 主噴射弁(15)と予混合管(16)と
からなる予混合燃料噴射弁(14)を備え、 該予混合管(16)は、燃焼用空気を内部に導入する複
数の空気導入孔(16a)を有する、ことを特徴とする
低NOx燃焼器。 - 【請求項2】 前記空気導入孔(16a)は、内外の圧
力差を保持できる微細な貫通孔であり、かつ予混合管全
体にランダムに配置されている、ことを特徴とする請求
項1に記載の低NOx燃焼器。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2000325140A JP4524902B2 (ja) | 2000-10-25 | 2000-10-25 | 予混合燃料噴射弁を備えた低NOx燃焼器 |
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Publications (2)
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Country Status (1)
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- 2000-10-25 JP JP2000325140A patent/JP4524902B2/ja not_active Expired - Lifetime
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