JPH06193841A - ガス作動式のプレミックスバーナ - Google Patents

ガス作動式のプレミックスバーナ

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JPH06193841A
JPH06193841A JP5258135A JP25813593A JPH06193841A JP H06193841 A JPH06193841 A JP H06193841A JP 5258135 A JP5258135 A JP 5258135A JP 25813593 A JP25813593 A JP 25813593A JP H06193841 A JPH06193841 A JP H06193841A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃焼室を出来る限り希薄な消炎限界近くで、
すなわち実際にＮＯxが生じない範囲内で作動すること
ができる手段を見出す。 【構成】 燃料プロフィールに所期の影響を与えるため
にバーナの出口でバーナ軸線の領域における燃料濃度が
バーナの出口面（２２）における平均燃料濃度よりも大
きいことである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばガスタービンの
燃焼室のためのガス作動式のプレミックスバーナであっ
て、複数のノズルを介して噴射された燃料が予混合室内
で着火前に燃焼空気と強力に混合されるようになってお
り、ノズルがバーナ軸線の周りに配置されている形式の
ものに関する。
【０００２】
【従来の技術】プレミックスバーナを基礎としたガスタ
ービンのための燃焼室は例えばＥＰ−Ｂ１２９６１９か
ら公知である。ここでは本来の燃焼工程が火炎ホルダの
下流側で起こる前に多数の管形部材内で予混合／予蒸発
工程が噴射された燃料と圧縮空気との間で大きな空気過
剰率で経過する。この手段でもって燃焼からの汚染物質
の放出値は著しく低減せしめられる。
【０００３】最大限の空気過剰率での燃焼（火炎がそも
そも依然として燃えること、さらにＣＯが大量には生じ
ないことと仮定して）は汚染物質ＮＯx量を低下させる
のみならず、さらに他の汚染物質、すなわち上記のＣＯ
および未燃焼炭化水素を底レベルに保持する。これは比
較的大きな空気過剰率の選択を可能にし、最初は大量の
ＣＯが生じるが、これらはさらに反応してＣＯ2になる
ので、最終的にＣＯ放出は僅かである。しかし他方では
大きな空気過剰率のために形成される付加的なＮＯは少
量であるにすぎない。この公知の燃焼室では多数の管形
部材が予混合を行うので負荷制御に際してその都度各作
動期（始動、部分負荷、全負荷）に最適な空気過剰率が
得られるような数の部材のみが燃料でもって作動され
る。
【０００４】火炎ホルダを省略し得る他のタイプのプレ
ミックスバーナが二重円錐バーナの形でＥＰ−Ｂ１−０
３２１８０９から公知である。
【０００５】しかしプレミックスバーナを備えたすべて
の燃焼室は、少なくともバーナの一部しか燃料でもって
作動されない作動状態または各バーナに少量にされた燃
料が負荷される作動状態で殆ど火炎安定性の限界に達す
るという欠点を有している。実際きわめて希薄な混合
気、これから生じる低い火炎温度のために典型的なガス
タービン条件下で既にほぼ２，０の空気過剰率で消炎限
界に達した。
【０００６】この事実は、相応して面倒な制御による比
較的複雑な燃焼室の作動方法に導く。プレミックスバー
ナの作動範囲を拡大する他の方法は、バーナを小さな拡
散火炎を用いて支援することである。このパイロット火
炎は純粋な燃料または少なくとも劣悪に予混合された燃
料を受取り、このことは一方で安定な火炎に導くが、他
方では拡散燃焼に典型的な高いＮＯx−放出をもたら
す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、燃焼
室を出来る限り希薄な消炎限界近くで、すなわち実際に
ＮＯxが生じない範囲内で作動することができる手段を
見出すことである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の手段は、燃料プロフィールに所期の影響を
与えるためにバーナの出口でバーナ軸線の領域における
燃料濃度がバーナの出口面における平均燃料濃度よりも
大きいことである。
【０００９】そのためには付加的な燃料ノズルがバーナ
軸線の領域内に設けられていると有利である。これらの
付加的な燃料ノズルが別個の燃料管路を介して供給可能
であり、燃料管路内に閉止可能な制御弁が配置されてい
ると有用である。
【００１０】
【発明の効果】本発明の利点は、中でも限界的な状態に
おける（例えば一様な燃料プロフィールでの予混合燃焼
についての消炎限界が時に越えられることがある一時的
な振動の発生時における）燃焼室純然たる純支援にみる
ことができる。バーナ軸線の領域で燃料プロフィールを
濃くし、これによって異なる空気過剰率を持つゾーンを
作ることによって生じる火炎を著しく安定に保持するこ
とができる。
【００１１】バーナがきわめて希薄な混合気においても
作動可能であることによって、今や燃焼室の負荷および
除荷時に従来の一様な燃料プロフィールでの予混合燃焼
ではその希薄混合気消炎限界故に普通経験され得なかっ
た空気比範囲が実施（ｄｕｒｃｈｑｕｅｒｅｎ）され得
る点で制御が簡単にされる。
【００１２】
【実施例】本発明の実施例が図に二重円錐構造形式のプ
レミックスバーナの例で略示されている。図には本発明
の理解に必要な部材のみが示されている。例えば燃焼室
内のバーナの関連装置、燃料準備系、制御装置等は示さ
れていない。作業媒体の流れ方向は矢印で示されてい
る。
【００１３】略示されているプレミックスバーナは例え
ばＥＰ−Ｂ１−０３２１８０９から公知であるいわゆる
二重円錐バーナである。このようなバーナは例えば個別
の燃焼室のドーム状端部内または環状燃焼室内に配置す
ることができる。
【００１４】バーナは主に２つの中空、円錐形の部分体
１１，１２から成り、これらは流れ方向で見て内外に重
ねられている。両部分体の各中心軸線１３，１４は互い
にずらされている。両部分体の隣り合った壁はこれらの
長手方向で見て燃焼空気のための接戦方向のスリットを
形成しており、燃焼空気はこうしてバーナ内部の予混合
室に入る。
【００１５】この例のバーナは気体燃料で作動される。
そのためには両部分体の壁内の接戦方向のスリットの領
域にノズルの形のガス流入開口１７が縦方向において分
配されて配置されている。これらのノズルは部分体につ
き各１つの集合管路１８から供給され、集合管路自体は
ガス供給管路１９によって供給される。燃料制御は制御
弁２０を介して行われる。したがってこのようなガス作
動では燃焼空気との混合気形成はすでに入口のスリット
１５内で行われる。
【００１６】バーナ出口２２では負荷される環状横断面
にわたって出来る限り均質な燃料濃度が得られる。バー
ナ出口では所定の帽子状の逆流ゾーンが現れ、その先端
で着火が行われる。
【００１７】このような予混合燃焼で所望のＮＯx−限
界値を困難なく下廻ることができる。しかし安定性限界
は低い火炎温度のために低い。負荷範囲全体にわたって
の燃焼室の確実な作動のために着火性と消炎との間の領
域は比較的狭い。
【００１８】ところで本発明は最大限均質な燃料濃度を
所期通りに、しかもバーナの出口面においてバーナ軸線
１０の領域内により高い燃料濃度が存在するように乱す
ように配慮されており、このより高い燃料濃度が安定な
火炎を保証する。
【００１９】この目的のために円錐頂部の領域内に付加
的な燃料ノズル２３が配置されており、したがってこの
地点で相対的に少量の燃焼空気が予混合空間内へ流入す
る。これらの燃料ノズルは別個の燃料管路２４を介して
ガスを供給される。ガス量の微調節のためには燃料管路
２４内に制御弁２５が配置されている。
【００２０】付加的に噴射されたガス量はバーナ軸線１
０上で予混合濃厚化を行う。したがってバーナ出口では
負荷された横断面にわたって不均一な燃料分布およびこ
れとともに異なる空気過剰率を持つゾーンが生じる。バ
ーナ軸線の領域内にこのようにして生ぜしめられた、十
分に独立な核火炎はこの周囲の、一様な燃料濃度で生ぜ
しめられた主火炎よりも著しく安定である。この領域内
における支配的な空気過剰率に応じて若干多量のＮＯx
が生成されるのは避けられないが、このＮＯx−発生は
拡散火炎で導かれるバーナの場合よりも依然として低
い。いずれの場合も決定的なのは相応するＮＯx−上昇
を伴わない消炎限界の改善である。
【００２１】不均一に分配された、しかし予混合される
燃料分布の形のこの安定化補助手段は、これを必要とし
ない作動範囲では制御弁２５を単に閉止することによっ
て切ることができる。
【００２２】したがって主要な作動範囲において消炎限
界での作動形式を保証する新規手段は、今日達成可能な
ＮＯx−値２０ｐｐｍを確実に著しく下廻ることを可能
にする。
【００２３】本発明が図示の上記の実施例に限定されな
いことはもちろんである。付加ノズルを備えた図示の構
成に変わるものとしてバーナ内の噴射ノズルを不均一に
分布させることによってもバーナ出口面内に“不調の”
燃料プロフィールを得ることができよう。または均一な
分布でノズル横断面を異ならせることにより。これらす
べての手段により混合気内で所望の“より濃厚な”筋が
得られる。
【００２４】原則的には本発明はまたバーナ軸線におい
て混合気濃厚化が行われる二重円錐構造形式のプレミッ
クスバーナに限定されるものではなく、支配的な空気速
度分野によって火炎安定化が生ぜしめられるすべての燃
焼室ゾーンで使用可能である。
【００２５】さらに図示の二重円錐バーナは、混合油／
ガス作動のために円錐頂部でバーナ軸線上に位置した液
体燃料のための燃料ノズルを備えていてよい。これから
燃料を一定の角度で中空円錐部内へ噴射することができ
る。得られる円錐形の液体燃料プロフィールは接戦方向
で流入する燃焼空気によって包囲される。燃料の濃度は
燃焼空気との混合により軸線方向に見て連続的に低下せ
しめられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プレミックスバーナの縦断面図である。
【図２】プレミックスバーナの横断面図である。
【符号の説明】
１０ バーナ軸線、 １１，１２ 部分体、 １３，１
４ 中心軸線、 １５スリット、 １７ ガス流入開
口、 １８ 集合管路、 １９ ガス供給管路、２０，
２５ 制御弁、 ２１ 予混合室、 ２２ バーナ出
口、 ２３ 燃 料ノズル、 ２４ 燃料管路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロビン マクミラン スイス国 ヌスバウメン シュールシュト ラーセ （番地なし) (72)発明者 ピルミン シーセル スイス国 ウンターエーレンディンゲン ティーフェンヴァーク 415

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃焼室のためのガス作動式のプレミック
    スバーナであって、複数のノズル（１７）を介して噴射
    された燃料が予混合室（２１）内で着火前に燃焼空気と
    強力に混合せしめられるようになっており、ノズルがバ
    ーナ軸線（１０）の周りに配置されている形式のものに
    おいて、燃料プロフィールに所期の影響を与えるために
    バーナの出口でバーナ軸線の領域における燃料濃度がバ
    ーナの出口面（２２）における平均燃料濃度よりも大き
    いことを特徴とする、ガス作動式のプレミックスバー
    ナ。
  2. 【請求項２】 付加的な燃料ノズル（２３）がバーナ軸
    線（１０）の領域内に設けられている、請求項１記載の
    プレミックスバーナ。
  3. 【請求項３】 付加的な燃料ノズル（２３）が別個の燃
    料管路（２４）を介して供給可能である、請求項２記載
    のプレミックスバーナ。
  4. 【請求項４】 別個の燃料管路（２４）が閉止可能な制
    御弁（２５）を備えている、請求項３記載のプレミック
    スバーナ。
  5. 【請求項５】 付加的な燃料ノズル（２３）が円錐頂部
    の領域内に配置されている、請求項２記載のプレミック
    スバーナ。
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