JPH05240437A - 2種のガス状成分を混合する装置及びこの装置を内蔵したバーナ - Google Patents
2種のガス状成分を混合する装置及びこの装置を内蔵したバーナInfo
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- JPH05240437A JPH05240437A JP4342029A JP34202992A JPH05240437A JP H05240437 A JPH05240437 A JP H05240437A JP 4342029 A JP4342029 A JP 4342029A JP 34202992 A JP34202992 A JP 34202992A JP H05240437 A JPH05240437 A JP H05240437A
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- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
- F15D1/00—Influencing flow of fluids
- F15D1/0015—Whirl chambers, e.g. vortex valves
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/10—Mixing by creating a vortex flow, e.g. by tangential introduction of flow components
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- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
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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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- F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 2種のガス状成分を特に申し分なくかつ均一
に混合する装置を提供する。 【構成】 接線方向の流入通路11が流入ギャップ5内
に開口しており,この流入ギャップを通って一方のガス
状成分が流入し,流入ノズル13を通って他方のガス状
成分が流入ギャップ5内の範囲内に供給され,流入通路
11内の範囲内に若干の傾斜板16が設けられており,
これらの傾斜板は流入ギャップ5に向かって厚くなって
いて,流入ギャップ5内ではがれ縁17をもって終わっ
ており,流入ノズルは傾斜板16のはがれ縁17と並ぶ
範囲内に配置されている。
に混合する装置を提供する。 【構成】 接線方向の流入通路11が流入ギャップ5内
に開口しており,この流入ギャップを通って一方のガス
状成分が流入し,流入ノズル13を通って他方のガス状
成分が流入ギャップ5内の範囲内に供給され,流入通路
11内の範囲内に若干の傾斜板16が設けられており,
これらの傾斜板は流入ギャップ5に向かって厚くなって
いて,流入ギャップ5内ではがれ縁17をもって終わっ
ており,流入ノズルは傾斜板16のはがれ縁17と並ぶ
範囲内に配置されている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,2種のガス状成分を混
合する装置であって,接線方向の流入通路を有し,この
流入通路は流入ギャップ内に開口しており,この流入ギ
ャップを通って一方のガス状成分が流入し,更に流入ノ
ズルを有し,この流入ノズルを通って他方のガス状成分
が流入ギャップ内の範囲内に供給される形式のもの,及
び少なくとも2つの部分円すい部体を有する高熱ガス発
生用のバーナであって,部分円すい部体の互いに平行な
中心軸線が互いにずらされている形式のものに関する。
合する装置であって,接線方向の流入通路を有し,この
流入通路は流入ギャップ内に開口しており,この流入ギ
ャップを通って一方のガス状成分が流入し,更に流入ノ
ズルを有し,この流入ノズルを通って他方のガス状成分
が流入ギャップ内の範囲内に供給される形式のもの,及
び少なくとも2つの部分円すい部体を有する高熱ガス発
生用のバーナであって,部分円すい部体の互いに平行な
中心軸線が互いにずらされている形式のものに関する。
【0002】
【従来の技術】ヨーロッパ特許第0321809号明細
書によって,2つの部分円すい部体を有するバーナが公
知である。このバーナは接線方向に向いた2つの空気流
入ギャップを有している。流入ギャップの範囲内では流
入ノズルによって液状の燃料が空気に混合せしめられ
る。このバーナは,ガス状の燃料と燃焼空気とを申し分
なく混合するようには構成されていない。
書によって,2つの部分円すい部体を有するバーナが公
知である。このバーナは接線方向に向いた2つの空気流
入ギャップを有している。流入ギャップの範囲内では流
入ノズルによって液状の燃料が空気に混合せしめられ
る。このバーナは,ガス状の燃料と燃焼空気とを申し分
なく混合するようには構成されていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこの点につい
て解決策を講ずるものである。すなわち本発明は2種の
ガス状の成分を特に申し分なくかつ均一に混合する装
置,及びこの装置によって,可及的に均一な一次温度分
配を生ぜしめる能力を著しく増大させたバーナを提供す
るという課題を解決するものである。
て解決策を講ずるものである。すなわち本発明は2種の
ガス状の成分を特に申し分なくかつ均一に混合する装
置,及びこの装置によって,可及的に均一な一次温度分
配を生ぜしめる能力を著しく増大させたバーナを提供す
るという課題を解決するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
の手段は,請求項1及び8に記載したとおりである。
の手段は,請求項1及び8に記載したとおりである。
【0005】
【発明の効果】本発明によって得られる効果は,大体に
おいて,一方のガス状成分の流入範囲内の簡単な手段に
よって両方のガス状成分を特に迅速に混合させることが
できることである。この装置を前述の形式のバーナに内
蔵すると,反応の開始前に燃焼空気がガス状の燃料と特
に均一に混合せしめられ,これによって,極めて申し分
なく燃焼が行われ,特に例えばNOxのような不都合な
燃焼生成物の発生量が減少せしめられる。更に燃料が申
し分なく利用され,これによって不飽和炭化水素化合物
及び一酸化炭素の発生が抑制される。
おいて,一方のガス状成分の流入範囲内の簡単な手段に
よって両方のガス状成分を特に迅速に混合させることが
できることである。この装置を前述の形式のバーナに内
蔵すると,反応の開始前に燃焼空気がガス状の燃料と特
に均一に混合せしめられ,これによって,極めて申し分
なく燃焼が行われ,特に例えばNOxのような不都合な
燃焼生成物の発生量が減少せしめられる。更に燃料が申
し分なく利用され,これによって不飽和炭化水素化合物
及び一酸化炭素の発生が抑制される。
【0006】
【実施例】以下においては,図1〜図3を参照しながら
本発明の構成を具体的に説明する。図においては同じ要
素には同一の符号を付けてある。
本発明の構成を具体的に説明する。図においては同じ要
素には同一の符号を付けてある。
【0007】図1はガスタービン装置の1つのバーナ1
を極めて簡単に,概略的斜視図で示したものである。こ
のバーナ1は高熱ガスを発生させる別の装置で使用する
こともできる。バーナ1は2つの中空の部分円すい部体
2・3から構成されており,これらの部分円すい部体の
中心軸線は互いに平行でありかつ半径方向で互いにずら
されている。バーナ端部において,単に概略的に示した
カラー4が部分円すい部体を互いに結合している。バー
ナ1の残りの保持装置及び燃焼空気の供給通路は図面を
見易くするために図示していない。部分円すい部体2・
3をずらしてあることによって,それぞれ部分円すい部
体2・3の外側の縁部6とこれと向き合う内側の縁部7
との間に2つの流入ギャップ5が形成されている。両方
の部分円すい部体2・3はそれぞれ同一の開き角度を有
している。部分円すい部体2・3のせん端の範囲内には
バーナノズル8が設けられており,矢印9で示すように
液状の燃料がバーナノズル8内に供給される。しかしな
がらバーナ1にはバーナノズル8なしでも液状燃料を供
給して運転することができる。
を極めて簡単に,概略的斜視図で示したものである。こ
のバーナ1は高熱ガスを発生させる別の装置で使用する
こともできる。バーナ1は2つの中空の部分円すい部体
2・3から構成されており,これらの部分円すい部体の
中心軸線は互いに平行でありかつ半径方向で互いにずら
されている。バーナ端部において,単に概略的に示した
カラー4が部分円すい部体を互いに結合している。バー
ナ1の残りの保持装置及び燃焼空気の供給通路は図面を
見易くするために図示していない。部分円すい部体2・
3をずらしてあることによって,それぞれ部分円すい部
体2・3の外側の縁部6とこれと向き合う内側の縁部7
との間に2つの流入ギャップ5が形成されている。両方
の部分円すい部体2・3はそれぞれ同一の開き角度を有
している。部分円すい部体2・3のせん端の範囲内には
バーナノズル8が設けられており,矢印9で示すように
液状の燃料がバーナノズル8内に供給される。しかしな
がらバーナ1にはバーナノズル8なしでも液状燃料を供
給して運転することができる。
【0008】外側の各縁部6には案内板10が普通は調
整不能に取り付けられている。しかし,この案内板10
を調整可能に取り付けることも考えられる。各案内板1
0とこれと向き合う部分円すい部体2又は3の外壁との
間には流入通路11が形成されており,この流入通路は
流入ギャップ5内に開口している。図2においては流入
通路11の形状が概略的に示されている。矢印12は燃
焼空気の流入を示し,燃焼空気は流入ギャップ5を通っ
てほぼ接線方向に部分円すい部体2・3の内部に流入す
る。燃焼空気の供給機構は示されていない。外側の縁部
6に沿って,ガス状のあるいはガス状に気化された燃料
を流入ギャップ5の範囲内に流入させる複数の流入ノズ
ル13が設けられている。バーナ1の外側にある燃料供
給通路は図1においては図面を見易くするために示され
ていないが,図2においては燃料供給通路14が示され
ている。図2において矢印15は流入するガス状燃料の
流動方向を示す。
整不能に取り付けられている。しかし,この案内板10
を調整可能に取り付けることも考えられる。各案内板1
0とこれと向き合う部分円すい部体2又は3の外壁との
間には流入通路11が形成されており,この流入通路は
流入ギャップ5内に開口している。図2においては流入
通路11の形状が概略的に示されている。矢印12は燃
焼空気の流入を示し,燃焼空気は流入ギャップ5を通っ
てほぼ接線方向に部分円すい部体2・3の内部に流入す
る。燃焼空気の供給機構は示されていない。外側の縁部
6に沿って,ガス状のあるいはガス状に気化された燃料
を流入ギャップ5の範囲内に流入させる複数の流入ノズ
ル13が設けられている。バーナ1の外側にある燃料供
給通路は図1においては図面を見易くするために示され
ていないが,図2においては燃料供給通路14が示され
ている。図2において矢印15は流入するガス状燃料の
流動方向を示す。
【0009】更に図1及び図2から分かるように,案内
板10には流入通路11内で傾斜板16が取り付けられ
ており,これらの傾斜板は流入する燃焼空気の方向で流
入ギャップ5に向かって厚くなっており,流入ギャップ
5の手前で,はがれ縁17をもって終わっている。流入
ノズル13は傾斜板16のはがれ縁17と並んでかつ
(又は)その下流側に配置されている。流入ノズル13
は傾斜板16の水力等価直径の1〜ほぼ5倍の範囲内に
配置されている。更に流入ノズル13とはがれ縁17と
の間隔は流入ノズル13の直径に比してかなり大きい。
はがれ縁17からはがれる燃焼空気渦流は図2において
矢印18で示されている。傾斜板16は流入通路11内
に,流入ギャップ5の高さのほぼ3〜5倍に相当する長
さにわたって延びている。この寸法は同時に流入通路1
1の最小長さでもあり,この場合流入通路11をこの最
小寸法を超えて延長すると流動状態の改善をもたらすこ
とができる。
板10には流入通路11内で傾斜板16が取り付けられ
ており,これらの傾斜板は流入する燃焼空気の方向で流
入ギャップ5に向かって厚くなっており,流入ギャップ
5の手前で,はがれ縁17をもって終わっている。流入
ノズル13は傾斜板16のはがれ縁17と並んでかつ
(又は)その下流側に配置されている。流入ノズル13
は傾斜板16の水力等価直径の1〜ほぼ5倍の範囲内に
配置されている。更に流入ノズル13とはがれ縁17と
の間隔は流入ノズル13の直径に比してかなり大きい。
はがれ縁17からはがれる燃焼空気渦流は図2において
矢印18で示されている。傾斜板16は流入通路11内
に,流入ギャップ5の高さのほぼ3〜5倍に相当する長
さにわたって延びている。この寸法は同時に流入通路1
1の最小長さでもあり,この場合流入通路11をこの最
小寸法を超えて延長すると流動状態の改善をもたらすこ
とができる。
【0010】図1においては各案内板10に単に2つの
傾斜板16が示されている。しかしながら,案内板10
の全長にわたってこのような傾斜板16を設け,バーナ
の狭い部分においてもガス状の燃料が流入する燃焼空気
と申し分なく混合せしめられるようにするのが有利であ
る。バーナ1の,燃焼室内への出口に隣接する部分にだ
け傾斜板16を設けることも可能である。それは,この
範囲内ではガス状の燃料と燃焼空気との特に良好な混合
が重要であるからである。
傾斜板16が示されている。しかしながら,案内板10
の全長にわたってこのような傾斜板16を設け,バーナ
の狭い部分においてもガス状の燃料が流入する燃焼空気
と申し分なく混合せしめられるようにするのが有利であ
る。バーナ1の,燃焼室内への出口に隣接する部分にだ
け傾斜板16を設けることも可能である。それは,この
範囲内ではガス状の燃料と燃焼空気との特に良好な混合
が重要であるからである。
【0011】図2に示した断面線A−Aに沿った断面は
図3に示されている。傾斜板16の間にはそれぞれ中間
スペース19があり,この中間スペースは傾斜板16と
ほぼ同じ幅である。燃料噴流20は,断面切断面の下流
側のどの範囲内に流入ノズル13がガス状燃料を供給す
るかを示す。概略的に示した渦21は,流入する燃焼空
気の最も激しい渦運動箇所を示す。傾斜板16によって
生ぜしめられる渦は燃料噴流20の運動量を増大させる
ものである。この理由から燃料を供給する流入ノズル1
3は,燃料が,渦21の範囲内の,半径方向で内方に向
いた空気速度成分が最大の範囲内に達するように配置さ
れている。中間スペース19の幅は常に傾斜板16の幅
と同じである必要はない。最適の混合条件は,バーナを
特定の用途に適合させることによって,その都度調整す
ることができる。例えば,バーナ出口に向かって傾斜板
16の幅が増大しているように,バーナを構成すること
も可能である。
図3に示されている。傾斜板16の間にはそれぞれ中間
スペース19があり,この中間スペースは傾斜板16と
ほぼ同じ幅である。燃料噴流20は,断面切断面の下流
側のどの範囲内に流入ノズル13がガス状燃料を供給す
るかを示す。概略的に示した渦21は,流入する燃焼空
気の最も激しい渦運動箇所を示す。傾斜板16によって
生ぜしめられる渦は燃料噴流20の運動量を増大させる
ものである。この理由から燃料を供給する流入ノズル1
3は,燃料が,渦21の範囲内の,半径方向で内方に向
いた空気速度成分が最大の範囲内に達するように配置さ
れている。中間スペース19の幅は常に傾斜板16の幅
と同じである必要はない。最適の混合条件は,バーナを
特定の用途に適合させることによって,その都度調整す
ることができる。例えば,バーナ出口に向かって傾斜板
16の幅が増大しているように,バーナを構成すること
も可能である。
【0012】混合作用は,はがれ縁17の高さによって
も変化させることができる。普通ははがれ縁は流入ギャ
ップ5の高さのほぼ25%〜ほぼ50%の高さを有して
いる。この値も,バーナのその都度の用途に応じて変化
させることができる。傾斜板16は案内板10をフライ
ス加工することによって形成又は増設することもでき
る。このような加工は,既存の装置を改良する場合に採
用すると有利である。
も変化させることができる。普通ははがれ縁は流入ギャ
ップ5の高さのほぼ25%〜ほぼ50%の高さを有して
いる。この値も,バーナのその都度の用途に応じて変化
させることができる。傾斜板16は案内板10をフライ
ス加工することによって形成又は増設することもでき
る。このような加工は,既存の装置を改良する場合に採
用すると有利である。
【0013】本発明による2種のガス状成分を混合する
装置は,実施例におけるように,バーナあるいは類似の
装置に有利に使用できるだけではなく,2種のガス状成
分を特に申し分なく混合させるすべての場合に使用する
ことができる。本発明による装置によって,異種の蒸気
を相互に,あるいは蒸気とガスとを申し分なく混合する
ことも考えられる。
装置は,実施例におけるように,バーナあるいは類似の
装置に有利に使用できるだけではなく,2種のガス状成
分を特に申し分なく混合させるすべての場合に使用する
ことができる。本発明による装置によって,異種の蒸気
を相互に,あるいは蒸気とガスとを申し分なく混合する
ことも考えられる。
【0014】作用形式について説明を加えると,流入ノ
ズル13から流入するガス状の燃料は燃焼空気と混合せ
しめられる。流入する高熱量の燃料噴流の運動量は両方
のガス状成分を申し分なく混合させるのに充分でない。
常識的な技術的費用をかけても,この運動量を高めるこ
とは不可能である。しかし本発明による流入通路11内
のはがれ縁17を有する傾斜板16は流入ギャップ5内
に,矢印18及び渦21によって示すように,所定のら
せん状渦を生ぜしめる。これらのらせん状渦は燃料噴流
20に衝突して,ガス状の燃料を細かくひきちぎって連
行し,これによって燃料と燃焼空気とが申し分なく混合
せしめられる。この型のバーナにおいては本来の燃焼は
周知のように炎フロント22内で行われる。また逆流区
域23が形成され,炎フロント22を安定させる。この
バーナにおいては燃料と燃焼空気とが申し分なく混合せ
しめられるので,熱によるNOxの発生が極めてわずか
な燃焼が行われ,燃料のエネルギが充分に利用される。
ズル13から流入するガス状の燃料は燃焼空気と混合せ
しめられる。流入する高熱量の燃料噴流の運動量は両方
のガス状成分を申し分なく混合させるのに充分でない。
常識的な技術的費用をかけても,この運動量を高めるこ
とは不可能である。しかし本発明による流入通路11内
のはがれ縁17を有する傾斜板16は流入ギャップ5内
に,矢印18及び渦21によって示すように,所定のら
せん状渦を生ぜしめる。これらのらせん状渦は燃料噴流
20に衝突して,ガス状の燃料を細かくひきちぎって連
行し,これによって燃料と燃焼空気とが申し分なく混合
せしめられる。この型のバーナにおいては本来の燃焼は
周知のように炎フロント22内で行われる。また逆流区
域23が形成され,炎フロント22を安定させる。この
バーナにおいては燃料と燃焼空気とが申し分なく混合せ
しめられるので,熱によるNOxの発生が極めてわずか
な燃焼が行われ,燃料のエネルギが充分に利用される。
【図1】本発明の1実施例を示したバーナの概略的斜視
図である。
図である。
【図2】図1のバーナの部分的断面図である。
【図3】図2のA−A線に沿った断面図である。
1 バーナ, 2 部分円すい部体, 3 部分円すい
部体, 4 カラー,5 流入ギャップ, 6 縁部,
7 縁部, 8 バーナノズル, 9 矢印, 10
案内板, 11 流入通路, 12 矢印, 13
流入ノズル,14 燃料供給通路, 15 矢印, 1
6 傾斜板, 17 はがれ縁,18 矢印, 19
中間スペース, 20 燃料噴流, 21 渦, 22
炎フロント, 23 逆流区域
部体, 4 カラー,5 流入ギャップ, 6 縁部,
7 縁部, 8 バーナノズル, 9 矢印, 10
案内板, 11 流入通路, 12 矢印, 13
流入ノズル,14 燃料供給通路, 15 矢印, 1
6 傾斜板, 17 はがれ縁,18 矢印, 19
中間スペース, 20 燃料噴流, 21 渦, 22
炎フロント, 23 逆流区域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート イー ブライデンタール アメリカ合衆国 ワシントン エヌ イー シアトル サンド ポイント ウェイ 10306
Claims (12)
- 【請求項1】 2種のガス状成分を混合する装置であっ
て,接線方向の流入通路(11)を有し,この流入通路
は流入ギャップ(5)内に開口しており,この流入ギャ
ップを通って一方のガス状成分が流入し,更に流入ノズ
ル(13)を有し,この流入ノズルを通って他方のガス
状成分が流入ギャップ(5)内の範囲内に供給される形
式のものにおいて,流入通路(11)内の範囲内に若干
の傾斜板(16)が設けられており,これらの傾斜板は
流入ギャップ(5)に向かって厚くなっていて,流入ギ
ャップ(5)内ではがれ縁(17)をもって終わってお
り,流入ノズルは傾斜板(16)のはがれ縁(17)と
並ぶ範囲内に配置されていることを特徴とする2種のガ
ス状成分を混合する装置。 - 【請求項2】 付加的な流入ノズル(13)が傾斜板
(16)のはがれ縁(17)の下流側の範囲内に配置さ
れている請求項1記載の装置。 - 【請求項3】 流入ノズル(13)が傾斜板(16)の
水力等価直径の1〜ほぼ5倍の範囲内に配置されている
請求項1又は2記載の装置。 - 【請求項4】 流入ノズル(13)とはがれ縁(17)
との間隔が流入ノズル(13)の直径に比してかなり大
きい請求項1から3までのいずれか1項記載の装置。 - 【請求項5】 傾斜板(16)が流入ギャップ(5)の
高さのほぼ3〜5倍に相当する長さにわたって延びてお
り,はがれ縁が流入ギャップ(5)の高さのほぼ25%
〜ほぼ50%の高さを有している請求項1から4までの
いずれか1項記載の装置。 - 【請求項6】 流入通路(11)が,少なくとも流入ギ
ャップ(5)の高さの3〜5倍に相当する長さにわたっ
て延びている請求項5記載の装置。 - 【請求項7】 一方のガス状成分が主として燃焼空気で
あり,他方のガス状成分がガス状のあるいはガス状に気
化された燃料である請求項1から6までのいずれか1項
に記載の装置。 - 【請求項8】 少なくとも2つの部分円すい部体(2・
3)を有する高熱ガス発生用のバーナであって,部分円
すい部体の互いに平行な中心軸線が互いにずらされてい
る形式のものにおいて,次のような装置,すなわち接線
方向の流入通路(11)を有し,この流入通路は流入ギ
ャップ(5)内に開口しており,この流入ギャップを通
って一方のガス状成分が流入し,更に流入ノズル(1
3)を有し,この流入ノズルを通って他方のガス状成分
が流入ギャップ(5)内の範囲内に供給され,流入通路
(11)内の範囲内に若干の傾斜板(16)が設けられ
ており,これらの傾斜板は流入ギャップ(5)に向かっ
て厚くなっていて,流入ギャップ(5)内ではがれ縁
(17)をもって終わっており,流入ノズルは傾斜板
(16)のはがれ縁(17)と並ぶ範囲内に配置されて
いる2種のガス状成分を混合する装置,を少なくとも2
つ有していることを特徴とするバーナ。 - 【請求項9】 各流入ギャップ(5)の外側の縁部
(6)にそれぞれ案内板(10)が取り付けられてお
り,この案内板は接線方向の流入通路(11)の外壁を
形成していて,かつ傾斜板(16)のための保持体とし
て構成されている請求項8記載のバーナ。 - 【請求項10】 個々の傾斜板(16)の間に,傾斜板
(16)とほぼ同じ幅の中間スペース(19)が設けら
れている請求項9記載のバーナ。 - 【請求項11】 傾斜板(16)が,主として所属の流
入ギャップ(5)のバーナ出口の方の範囲内に配置され
ている請求項9記載のバーナ。 - 【請求項12】 傾斜板(16)の幅がバーナ出口に向
かって増大している請求項8から10までのいずれか1
項に記載のバーナ。
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