JPH01203809A - 液体燃料の予備混合方式の燃焼方法 - Google Patents

液体燃料の予備混合方式の燃焼方法

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JPH01203809A
JPH01203809A JP63319709A JP31970988A JPH01203809A JP H01203809 A JPH01203809 A JP H01203809A JP 63319709 A JP63319709 A JP 63319709A JP 31970988 A JP31970988 A JP 31970988A JP H01203809 A JPH01203809 A JP H01203809A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、予備混合区間を有しないバーナー中で液体燃
料を予備混合方式で燃焼する方法、々らびに接縁方向の
空気入口スリットおよびガス状および数体燃料用供給装
置を有する、１つの物体に補完する中空の部分円錐体か
らなる熱ガス発生用バーナーに関する。
〔従来の技術〕
ヨーロッパ特許出願公開第２１０４６２号から、接線方
向に空気の流入する少なくとも２つの二重湾曲の中空の
部分円錐体から形成されているバーナーが公知となって
いる。これらの物体は、流動方向に円錐形に外方へ開く
ダイアゴナルに沿って折曲げられている。この場合、−
方の湾曲した折曲げ面は流出方向に末広がりに延びる内
円錐を形成し、他方の湾曲した折曲げ面は流出方向に先
細になる外円錐を形成する。
内円錐は末端側でその軸方向の全延長上に、接線方向に
流入する燃焼用空気と混合するため、幾つかの燃料ノズ
ルによってバーナーの内部空間中へ流入するガス状燃料
供給用の燃料通路をそれぞれ１つ有する。さらに、バー
ナーは液体燃料の別個の供給路を有し、従ってこれは複
式バーナーである。液体燃料の噴射口は軸方向に外円錐
に向けられ、そこで噴射の強さにより棟種の長い燃料膜
が形成するようになっている。
そこに支配する輻射熱による液体燃料の自然蒸発のはか
に、接線方向に導入される燃焼用空気により主要混合が
行なわれ、該燃焼用空気は軸方向のその回転運動によっ
て燃料＠全層状に広げ、これによって強い混合の形成が
不要になる。
液体燃料の噴射パルスを装置の負荷に適合させることに
よって、混合物は燃料が決して過度に低含量または高含
量になることはない。
それとともに、２つの目的を直接に達成することができ
るニ ー子備混合バーナーの利点（即ち僅かなＮＯｘおよびＣ
ｏ　）が生じる。
−広い運転範囲内での良好な炎安定性が保証されている
。
さらに、このバーナーの構造形態から、中心部で回転が
少ないが、転方向速度過剰分を有する渦流が生じる。こ
れが、転方向に回転数が著しく増加し、バーナーの端部
で破壊値ないしは臨界値に達するので、位置安定の堝逆
流を生じる。
ここに記載したバーナーの利点は否定できないが、ＮＯ
ｘおよびＣＯ放出値は、バーナーの使用によって既に法
律による限界値よりも低いが将来は実質的に減少させね
ばならないことが判明した。ざらに、油の燃焼からの外
円錐のコークス化の問題は排除できずかつ燃料噴射も藺
単に行なうことはできないことも判明している。
ざらに、油噴射は構造上比較的費用をかけて解決された
。折曲けられた円錐断面およびその相互の調和も簡単に
行なうことはできない。
〔発明が解決しようとする課題〕
ここに本発明がはじまる。請求項に記載されているよう
な本発明の課題は、最初に記載した種類の方法ならびに
バーナーにおいて、安定な渦逆流帯域を有するバーナー
中の流動範囲を変えることなしに、バーナーの具体的構
造を簡単にし、同時に液体燃料の予備混合方式の燃焼か
らのＮＯｘ放出値を最小にすることである。
〔課題を解決するための手段〕
この課題は、本発明によれば、請求項１および２に記載
された手段によって解決される。
構成に関する本発明の′Ｍ要な利点は、通常の予備混合
帯域の不存在においてバーナー中への逆火の危険を心配
する８喪がない点に認められる。ざらに、混合流中で回
転発生器を使用する場合の周知問題、たとえば回転羽根
の破壊を伴なう被膜の焼失によって生じる欠点がなくな
る。
ＮＯ！放出値に関する本発明の１螢な利点は、この放出
値が衝撃的に、現在まで達成可能の最大値と考えられて
いた放出値の数分の１に低下する点に認められ為。従っ
て、改良はたんに一組のパーセント値を有するだけでな
く、法定限界値の１０〜１５％の極めて小ざい大きざで
変動し、従って全く新しい質的等級が達成さねた。
本発明のもう１つの利点は、本発明によるバーナーは、
その圧縮比が液体燃料の早期蒸発（その理由はあらかじ
め燃料の自己点火がはじまるからである）がもはや可能
でない程度に高いガスタービンにかいても使用すること
ができる可能性から明らかである。最後に、本発明によ
るバーナーは、蒸発には不十分な空気予熱しか達成する
ことができないかまたは全く達成できないようなケース
においても使用できる。
最後ではないが、本発明のＮｐな利点は、本発明による
バーナーが少数の成分からなり、簡単に製造および組立
できる点に認められる。
本発明による課辿解決の有利かつ適切な構成は請求項２
以降に記載されている。
次に、本発明の１実施例を図面につき詳述する。本発明
全直接理解するのに必要でないすべての構成部材は省略
されている。種々の媒体の流動方向は矢印で記載されて
いる。種々の図において、それぞれ同じ部材は同じ参照
数字を備えている。
〔実施例〕
バーナーの構造ケより良く理解するために〆ｍｌは、第
１図と同時に第２図〜第４図による（ｌｉｍ個の断面図
を参照するのが１利である。さらに第１図を不必要に概
観できないようにしないために、第１図に第２図〜第４
図に略示した案内板２１ａ、２’１ｂが示唆的に収容さ
れている。
以下、第１図の記載に際しても選択的に、必要に応じて
残りの第２図〜第４図全引用する。
第１図によるバーナーは、２つの中空部分円錐体全互い
にずらして亘ねて構成されている。
部分円錐体１，２のそれぞれの中心軸１ｂ。
２ｂを互いにずらすことにより、鏡像配置の双方の側で
それぞれ接線方向の空気入口スリット１９．２０があき
（第２図〜第４図）、該スリットにより燃焼用空気１５
がバーナーの内部空間、つまり円錐形空所１４中へ流入
する。双方の部分円錐体１，２は、それぞれ１つの円筒
形始端部１ａ、２ａを有し、該始端部もまた部分円錐体
１．２と同様に互いにずらされて延ひているので、接線
方向の空気入口スリット１９゜２０ははじめから存在す
る。この円筒形始端部１ａ、２ａにはノズル３が収納さ
れていて、その燃料噴射口４は２つの部分円錐体１，２
により形成される円錐形空所１４の最狭断面と一致する
。もちろん、バーナーは純円錐形、つまり円筒形始端部
１ａ、２ａなしに構成されていてもよい。双方の部分円
錐体１，２は、孔１７を備えているそれぞれ１つの燃料
通路８．９ｔ’ｌＷし、該孔によってガス状燃料が接線
方向の空気入口スリツ）１９．２１通って流入する燃焼
用空気１５に混入される。これらの燃料通路８゜９の位
置は第２図〜第４図から明らかである。
燃料通路８，９は接線方向の空気入口スリット１９．２
０の末端に取付けられているので、ここでもガス状燃料
１３と流入する燃焼用空気１５との混合１６が行なわれ
る。バーナーは燃焼室側２２に、部分円錐体１，２用の
固定部材として使用される、多数の孔１１を有する７ラ
ンゾ状の端板１０を有し、この孔により必要な場合に希
釈空気ないしは冷却空気１８を燃焼室２２の前方部分な
いしはその壁に供給することができる。ノズル３を流れ
る液体燃料１２は、鋭角で円錐形空所１４中へ、バーナ
ー出口面にできるだけ均質な円錐形の燃料スプレーが生
じるように噴射され、その際部分円錐体１，２の内壁が
噴霧される液体燃料１２によって濡れないように厳密に
注意しなければならない。燃料噴射装置４は空気支持ノ
ズルまたは加圧吹霧器であってもよい。円錐形の液体燃
料プロフィル５は、接一方向に流入する燃焼用空気回転
流１５によって敗り囲１れる。液体燃料１２の濃度は軸
方向に連続的に混入される燃焼用空気１５によって減少
する。ガス状燃料を燃焼する場合には、燃焼用空気との
混合物形成は直接に空気入口スリット１９．２０の末端
で行なわれる。液体燃料１２の噴射の場合には、渦破壊
範囲、つまり逆流帯域６の範、囲で、全断面にわたり最
適かつ均質な燃料濃度が達Ｆｉ５ｔさ釣る。点火は逆流
帯域６の先端で行なわれる。この個所ではじめて、安定
な炎前線７が形成しつる。予備混合区間において潜在的
に生じる（これに対゛して該区間で複雑な炎維持装置で
救済策が試みられる）ような、バーナー内部への逆火は
本発明では心配する心安はない。燃焼用空気１５が予熱
きれている場合にはバーナーの出口で混合物の点火が生
じうる点に達する以前に、液体燃料１２の自然蒸発が起
きる。もちろん蒸発の程度汀、バーナーの犬ぎさ、滴の
大きさの分配ｐよび希釈空気の温度に依存する。低温度
の燃焼用空気１５により均質な予備混合のほかにまたは
付加的に予熱された燃焼用空気１５により部分的滴蒸発
のみまたは完全な滴蒸発が達成されるか否かとは独立に
、空気過剰量が少なくとも６０％である場合には、窒素
酸化物または一酸化炭素放出が低くなる。燃焼帯域に入
る前に完全に蒸発する場合には、有害物質放出値が最も
低い。同じことは、空気過剰量を循環する廃ガスに代え
る場合、近似化学量論的作業についても言える。部分円
錐体１，２を円錐勾配および接線方向の空気入口スリッ
ト１９．２０の幅に関して形成する場合、空気の所望の
流動域が空気の逆流帯域６と共に炎安定化のためにバー
ナー口の範囲内に生じるようにするためには、狭い範囲
を維持しなけれはならない。一般に、空気入口スリツ）
１９．２０’に小さくすると逆流帯域６はさらに上流側
に移動するが、これによって混合物が早期に点火するこ
とになると言うことができる。ここでともかく、−度幾
何学的に決定された逆流帯域６はそれ自体位置安定であ
るということができる。それというのも回転数はバーナ
ーの円錐形の範囲内で流動方向に増加するからである。
このバーナーの構造はとくに、バーナーの全長があらか
じめ与えられている場合、部分円錐体１，２が遮断板１
０との分離可能な結合により固定されていることにより
接線方向の空気入口スリツ）１９　、２０の大きさを変
えるのに適当である。双方の部分円錐体１．２を半径方
向に相互に接近または離れるように移動することによっ
て、双方の中心軸１ｂ。
２ｂの距離は縮小ないしは拡大し、それに応じて接線方
向の空気入口スリツ）１９．２０の間隙の大きさは、第
２図〜第４図からとくに良好に明らかなように変化する
。もちろん、部分円錐体１，２は他の平面内でも互いに
移動可能であり、これによってむしろ七の重なりを制御
することができる。むしろ部分円錐体１，２を反対方向
の回転運動によって螺旋状にはまり合って移ｗＪさせる
ことが可能である。従って、接線方向の空気入口１９．
２０の形かよひ太きさを任意に変えることができ、それ
によりバーナーはその全長金変えることなく一般的に使
用できる。
第２図〜第４図からは、案内板２１ａ、２１ｂの位置も
明らかである。これらの案内板は、流動案内機能を有し
、この場合該部分円錐体１および２のそれぞれの端部を
燃焼用空気１５の流入方向に異なる長さに延長する。円
錐形空所１４中での燃焼用空気の排出路は、空気案内板
２１ａ、２１ｂを回転点２３を中心に開閉することによ
って最適にすることができ、これは殊に、接線方向の空
気入口スリット１９．２０のもとの間隙大きさを変える
ときに必要である。
【図面の簡単な説明】
添付図面は本発明の１実施例を示すもので、第１図はバ
ーナーの相応に切開した８＋視図であり、 第２図、第６図および第４図はバーナーの簡略化せる略
示断面図であって、第２図はｕ　−１１而による断面図
であり、第３囚は■−亀面による断面図であり、第４図
はＩＶ　−ＩＶ而による断面図である。 １・・・部分円錐体、１ａ・・・円筒形始端部、１ｂ・
・・部分円錐体１の中心軸、２・・・部分円錐体　２ａ
・・・円筒形始端部、２ｂ・・・部分円錐体２の中心軸
、３・・・ノズル、４・・・燃料噴射口、５・・・燃料
噴射７０口フィル、６・・・逆流帯域（渦破壊）、７・
・・炎前森、８・・・ガス状燃料用通路、９・・・ガス
状燃料用通路、１０・・・遮断板、１１・・・孔、１２
・・・液体燃料、１３・・・ガス状燃料、１４・・・円
錐形空所、１５・・・燃焼用空気、１６・・・ガス状燃
料の噴射ないしは混入、１７・・・孔、１８・・・希釈
空気、１９・・・接線方向の空気入口スリット、２０・
・・接線方向の空気入口スリット、２１ａ・・・案内板
、２２・・・燃焼室、２３・・・回私叩心。 ｌｂ、２ｂ・−・中心軸　　　　　　　　１５・・・燃
焼用空気１４・・・内部空間　　　　　　　　　　１６
・・・ガス状燥料Ｑ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、予備混合区間を有しないバーナー中で液体燃料を予
    備混合形式で燃焼する方法において、バーナーの内部空
    間（１４）内に流動方向に拡がる、内部空間（１４）の
    壁を濡らさない円錐形の液体燃料カラム（５）を形成さ
    せ、該液体燃料カラムを接線方向にバーナー中へ流入す
    る燃焼用空気回転流（１５）によつて取り囲み、その際
    混合物の点火はバーナーの出口から行なわれ、かつバー
    ナー口の範囲内に逆流帯域（６）によつて炎安定化が形
    成されるようにすることを特徴とする液体燃料の予備混
    合方式の燃焼方法。 ２、燃焼用空気流（１５）に、バーナーの内部空間（１
    ４）中への該空気流の流入の過程でガス状燃料（１３／
    １６）を供給する請求項１記載の方法。 ３、接線方向の空気入口スリットおよびガス状および液
    体燃料用供給装置を有する、１つの物体に補完する中空
    の部分円錐体からなる熱がス発生用バーナーにおいて、
    バーナーが少なくとも２つの重なり合つて位置定めされ
    た末広がりに延びる 流動方向に末広がりに延びる中空の 部分円錐体（１、２）からなり、その中心軸（１ｂ、２
    ｂ）は部分円錐体（１、２）の長手方向に互いにずらさ
    れて延びており、その際部分円錐体（１、２）により形
    成される円錐空洞状の内部空間（１４）の内部でバーナ
    ーヘッドに燃料ノズル（３）が配置されていて、該ノズ
    ルの燃料噴射口（４）が、互いにずらされた部分円錐体
    （１、２）の中心軸（１ｂ、２ｂ）の真中にあることを
    特徴とする熱ガス発生用バーナー。 ４、部分円錐体（１、２）が互いに接近または離れるよ
    うに移動可能である請求項６記載のバーナー。 ５、燃料噴射ノズル（４）が空気支持ノズルである請求
    項３記載のバーナー。 ６、ノズル（３）が加圧噴霧器である請求項６記載のバ
    ーナー。 ７、部分円錐体（１、２）が流入側に可動案内板を備え
    ている請求項３記載のバーナー。
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