JPH08178289A - 燃焼室用燃料／空気混合装置 - Google Patents
燃焼室用燃料／空気混合装置Info
- Publication number
- JPH08178289A JPH08178289A JP7265659A JP26565995A JPH08178289A JP H08178289 A JPH08178289 A JP H08178289A JP 7265659 A JP7265659 A JP 7265659A JP 26565995 A JP26565995 A JP 26565995A JP H08178289 A JPH08178289 A JP H08178289A
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- JP
- Japan
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- fuel
- combustion chamber
- combustor
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- end piece
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
- F23R3/34—Feeding into different combustion zones
- F23R3/346—Feeding into different combustion zones for staged combustion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
- F23R3/286—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃焼器の脈動を減らし、ＮＯxの発生を減少
させる。 【解決手段】 第１段では燃料を１次燃焼器１に導入
し、第２段では、負荷増加でより多くの燃料を２次燃焼
器２に供給して、最大負荷で両燃焼器１，２の燃料／空
気比率が同じとなるまでとし、両燃焼器１，２をベンチ
ュリノズルとして形成し、２次燃焼器２を囲繞する炎管
３に１次燃焼器１を接線方向に取付けて構成した、１次
及び２次燃焼器１，２を有するガスタービンにおける燃
焼室用燃料／空気混合装置において、多数の孔５を有す
る円錐形閉端ピース４を２次燃焼室２の端に取付け、閉
端ピース４を全面に多数の孔５を配したコーンとして形
成し、コーンの頂点を２次燃焼器２に関し中心に配する
と共にコーンの頂点に孔６を設ける。
させる。 【解決手段】 第１段では燃料を１次燃焼器１に導入
し、第２段では、負荷増加でより多くの燃料を２次燃焼
器２に供給して、最大負荷で両燃焼器１，２の燃料／空
気比率が同じとなるまでとし、両燃焼器１，２をベンチ
ュリノズルとして形成し、２次燃焼器２を囲繞する炎管
３に１次燃焼器１を接線方向に取付けて構成した、１次
及び２次燃焼器１，２を有するガスタービンにおける燃
焼室用燃料／空気混合装置において、多数の孔５を有す
る円錐形閉端ピース４を２次燃焼室２の端に取付け、閉
端ピース４を全面に多数の孔５を配したコーンとして形
成し、コーンの頂点を２次燃焼器２に関し中心に配する
と共にコーンの頂点に孔６を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、第１段では燃料を
１次燃焼器に導入し、第２段では、負荷増加でより多く
の燃料を２次燃焼器に供給して、最大負荷で両燃焼器の
燃料／空気比率が同じとなるまでとし、両燃焼器をベン
チュリノズルとして形成し、２次燃焼器を囲繞する炎管
に１次燃焼器を接線方向に取付けて構成した、１次及び
２次燃焼器を有するガスタービンにおける２段の燃焼室
用燃焼室用燃料／空気混合装置に関する。
１次燃焼器に導入し、第２段では、負荷増加でより多く
の燃料を２次燃焼器に供給して、最大負荷で両燃焼器の
燃料／空気比率が同じとなるまでとし、両燃焼器をベン
チュリノズルとして形成し、２次燃焼器を囲繞する炎管
に１次燃焼器を接線方向に取付けて構成した、１次及び
２次燃焼器を有するガスタービンにおける２段の燃焼室
用燃焼室用燃料／空気混合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃焼室は、両段とも希薄な燃料／空気混
合物を有する希薄予混合２段設計のものであるため、ア
イドルから最大負荷までの全エンジン条件で汚染を可能
な限り最低にすることができる。
合物を有する希薄予混合２段設計のものであるため、ア
イドルから最大負荷までの全エンジン条件で汚染を可能
な限り最低にすることができる。
【０００３】汚染（ＮＯx）を最小にするためには、完
全に蒸発して均一な燃料と空気の混合物を確保すること
が重要である。これはベンチュリノズルを使えば、燃料
の慣性により燃料滴と空気との間に速度差が確保される
ので、達成される。
全に蒸発して均一な燃料と空気の混合物を確保すること
が重要である。これはベンチュリノズルを使えば、燃料
の慣性により燃料滴と空気との間に速度差が確保される
ので、達成される。
【０００４】従来は、旋回器を用いて２次燃料／空気混
合物を１次炎に導入していた。これによりベンチュリへ
の出口において混合物に角度モーメントが与えられ、そ
れが第１炎からの回転に逆らって遠心力効果によって重
い未燃混合物を外へと向かわせた。旋回器は製作コスト
が高く、取付けに機械的な問題があり、許容できない脈
動を造り出す傾向を示し、そして焼損に弱かった。
合物を１次炎に導入していた。これによりベンチュリへ
の出口において混合物に角度モーメントが与えられ、そ
れが第１炎からの回転に逆らって遠心力効果によって重
い未燃混合物を外へと向かわせた。旋回器は製作コスト
が高く、取付けに機械的な問題があり、許容できない脈
動を造り出す傾向を示し、そして焼損に弱かった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ヨーロッパ特許出願第
４４５６５２号は中央混合チューブへの横方向混合チュ
ーブを備えたガスタービンの燃焼室用装置を記述してい
る。これらの混合チューブはベンチュリノズルに似てお
り、２次ベンチュリが旋回器を持っている。
４４５６５２号は中央混合チューブへの横方向混合チュ
ーブを備えたガスタービンの燃焼室用装置を記述してい
る。これらの混合チューブはベンチュリノズルに似てお
り、２次ベンチュリが旋回器を持っている。
【０００６】本発明の目的は、上記の問題を避け、汚染
物であるＣＯとＮＯxのレベルを減らし、寿命が長い燃
焼室用燃料／空気混合装置を提供することである。
物であるＣＯとＮＯxのレベルを減らし、寿命が長い燃
焼室用燃料／空気混合装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の手段は、第１段では燃料を１次燃焼器１に
導入し、第２段では、負荷増加でより多くの燃料を２次
燃焼器２に供給して、最大負荷で両燃焼器１，２の燃料
／空気比率が同じとなるまでとし、両燃焼器１，２をベ
ンチュリノズルとして形成し、２次燃焼器２を囲繞する
炎管３に１次燃焼器１を接線方向に取付けて構成した、
１次及び２次燃焼器１，２を有するガスタービンにおけ
る燃焼室用燃焼室用燃料／空気混合装置において、多数
の孔５を有する円錐形閉端ピース４を２次燃焼室２の端
に取付けている。
に、本発明の手段は、第１段では燃料を１次燃焼器１に
導入し、第２段では、負荷増加でより多くの燃料を２次
燃焼器２に供給して、最大負荷で両燃焼器１，２の燃料
／空気比率が同じとなるまでとし、両燃焼器１，２をベ
ンチュリノズルとして形成し、２次燃焼器２を囲繞する
炎管３に１次燃焼器１を接線方向に取付けて構成した、
１次及び２次燃焼器１，２を有するガスタービンにおけ
る燃焼室用燃焼室用燃料／空気混合装置において、多数
の孔５を有する円錐形閉端ピース４を２次燃焼室２の端
に取付けている。
【０００８】又、本発明では、閉端ピース４を、全面に
多数の孔５を配したコーンとして形成し、コーンの頂点
を２次燃焼器２に関し中心に配することができ、閉端ピ
ース４のコーンの頂点に孔６を配することができる。
多数の孔５を配したコーンとして形成し、コーンの頂点
を２次燃焼器２に関し中心に配することができ、閉端ピ
ース４のコーンの頂点に孔６を配することができる。
【０００９】更に本発明では、閉端ピース４の多数の孔
５を任意に配しても良く、閉端ピース４の孔５，６の数
及び大きさ、即ち、全流れ面積を、燃焼器の所要のマス
フロー、可能な圧力降下、並びに最大冷却効果を基にし
て計算しても良く、閉端ピース４の長さを、所要のラジ
アル進出と燃焼室全長とにより決めても良い。
５を任意に配しても良く、閉端ピース４の孔５，６の数
及び大きさ、即ち、全流れ面積を、燃焼器の所要のマス
フロー、可能な圧力降下、並びに最大冷却効果を基にし
て計算しても良く、閉端ピース４の長さを、所要のラジ
アル進出と燃焼室全長とにより決めても良い。
【００１０】本発明は、燃焼室用燃料／空気混合装置の
丈夫さ、経費効率及び機械的一貫性に関する設計要件を
満たす。本発明では、又、高温ガス流内へ冷たい燃料／
空気混合物を強力に且つ安定して射出することにより、
許容できない圧力脈動レベルが避けられる。
丈夫さ、経費効率及び機械的一貫性に関する設計要件を
満たす。本発明では、又、高温ガス流内へ冷たい燃料／
空気混合物を強力に且つ安定して射出することにより、
許容できない圧力脈動レベルが避けられる。
【００１１】本発明によれば、燃焼室内へ比較的冷たい
燃料／空気混合物を高速で射出することにより充分な冷
却も確保される。
燃料／空気混合物を高速で射出することにより充分な冷
却も確保される。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ詳細に記述する。
を参照しつつ詳細に記述する。
【００１３】図１は、２次燃焼器（２次ベンチュリ）２
を囲繞する炎管３の接線方向に取付けた１次燃焼器（１
次ベンチュリ）１を特に示している。
を囲繞する炎管３の接線方向に取付けた１次燃焼器（１
次ベンチュリ）１を特に示している。
【００１４】図２は、多数の孔５をあけられた壁を有
し、２次燃焼器２の自由端に取付けられた閉端ピース４
を特に示している。閉端ピース４は多数の孔５のコーン
の形をしており、ベンチュリノズルから延びて多数の孔
５が全表面に任意に配されている。コーンの頂点は２次
燃焼器２に関して中央に配されている。加えて、コーン
の頂点には軸線方向に燃料／空気混合物を射出するため
の孔６がある。孔６の大きさは要求される冷却効果によ
って決められる。
し、２次燃焼器２の自由端に取付けられた閉端ピース４
を特に示している。閉端ピース４は多数の孔５のコーン
の形をしており、ベンチュリノズルから延びて多数の孔
５が全表面に任意に配されている。コーンの頂点は２次
燃焼器２に関して中央に配されている。加えて、コーン
の頂点には軸線方向に燃料／空気混合物を射出するため
の孔６がある。孔６の大きさは要求される冷却効果によ
って決められる。
【００１５】孔５の数と大きさ、即ち、全流れ面積は２
次燃焼器２内の燃料／空気混合物の必要とされるマスフ
ロー、可能な圧力降下、並びに孔５の放出係数によって
決定される。その係数は実験的に実証されてもいるし、
充分に確立されて公に利用可能である理論とも合致す
る。エー・エッチ・レフェブレ（Ａ．Ｈ．ＬｅＦｅｂｒ
ｅ）の「ガスタービン燃焼」及びアイ・イー・アイデル
チック（Ｉ．Ｅ．Ｉｄｅｌｃｈｉｋ）の「油圧抵抗ハン
ドブック」を参照。図２に示した孔の数及び配置はほん
の一例であって、これに限定されるものではない。正確
な値は適用次第である。
次燃焼器２内の燃料／空気混合物の必要とされるマスフ
ロー、可能な圧力降下、並びに孔５の放出係数によって
決定される。その係数は実験的に実証されてもいるし、
充分に確立されて公に利用可能である理論とも合致す
る。エー・エッチ・レフェブレ（Ａ．Ｈ．ＬｅＦｅｂｒ
ｅ）の「ガスタービン燃焼」及びアイ・イー・アイデル
チック（Ｉ．Ｅ．Ｉｄｅｌｃｈｉｋ）の「油圧抵抗ハン
ドブック」を参照。図２に示した孔の数及び配置はほん
の一例であって、これに限定されるものではない。正確
な値は適用次第である。
【００１６】閉端ピース４は、冷たい燃料／空気混合物
が通過すること、及び多数の孔５を通して高速で混合物
が射出されることにより内部冷却される。孔５の位置の
決定は２次燃焼器２の冷却要件によって決められる。閉
端ピース４の長さはラジアル進出深さと燃焼室全長との
折衷である。閉端ピース４を長くすると、２次燃焼スペ
ースが減ることになり、従ってＣＯが増える。
が通過すること、及び多数の孔５を通して高速で混合物
が射出されることにより内部冷却される。孔５の位置の
決定は２次燃焼器２の冷却要件によって決められる。閉
端ピース４の長さはラジアル進出深さと燃焼室全長との
折衷である。閉端ピース４を長くすると、２次燃焼スペ
ースが減ることになり、従ってＣＯが増える。
【００１７】既述したように、孔５の数は高温ガス流内
への必要とされる燃料／空気混合物の進出深さによって
決められる。実施の形態での必要とされる進出深さは炎
管３である。所要の進出距離のため多数の孔の径は、確
立されていて公に利用可能な資料によって計算され、そ
して実験的にも実証された。
への必要とされる燃料／空気混合物の進出深さによって
決められる。実施の形態での必要とされる進出深さは炎
管３である。所要の進出距離のため多数の孔の径は、確
立されていて公に利用可能な資料によって計算され、そ
して実験的にも実証された。
【００１８】明細書導入部で言及したように、燃焼器脈
動は多くの希薄予混合燃焼器設計に固有の問題である。
本発明によれば、この問題は、炎管へ燃料／空気混合物
を強力且つ高速に射出することにより従来の設計と比較
して燃焼器の脈動を劇的に減らすことができた。本発明
によれば、燃焼器脈動が問題とならず、燃焼器の段階間
の燃料分配が最適化されて、汚染（ＮＯx）を最小にす
ることができる。
動は多くの希薄予混合燃焼器設計に固有の問題である。
本発明によれば、この問題は、炎管へ燃料／空気混合物
を強力且つ高速に射出することにより従来の設計と比較
して燃焼器の脈動を劇的に減らすことができた。本発明
によれば、燃焼器脈動が問題とならず、燃焼器の段階間
の燃料分配が最適化されて、汚染（ＮＯx）を最小にす
ることができる。
【００１９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の燃焼室用燃
料／空気混合装置によれば、燃焼器の脈動を減少させる
ことができると共に燃料分配が最適化されてＮＯxによ
る汚染を最少に押えることができる、等種々の優れた効
果を奏し得る。
料／空気混合装置によれば、燃焼器の脈動を減少させる
ことができると共に燃料分配が最適化されてＮＯxによ
る汚染を最少に押えることができる、等種々の優れた効
果を奏し得る。
【図１】本発明による、燃焼域への１次燃料／空気混合
物射出のための１次燃焼器（１次ベンチュリ）と、本発
明による、円筒形燃焼室内に配置される２次燃焼器（２
次ベンチュリ）の平断面図である。
物射出のための１次燃焼器（１次ベンチュリ）と、本発
明による、円筒形燃焼室内に配置される２次燃焼器（２
次ベンチュリ）の平断面図である。
【図２】２次燃焼器の自由端に取付けられる、本発明に
よる燃焼室用燃料／空気混合装置の正面図である。
よる燃焼室用燃料／空気混合装置の正面図である。
【図３】図２に示した装置の断面図である。
１ １次燃焼器 ２ ２次燃焼器 ３ 炎管 ４ 円錐形閉端ピース ５，６ 孔
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年１０月２６日
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、第１段では燃料を
１次燃焼器に導入し、第２段では、負荷増加でより多く
の燃料を２次燃焼器に供給して、最大負荷で両燃焼器の
燃料／空気比率が同じとなるまでとし、両燃焼器をベン
チュリノズルとして形成し、２次燃焼器を囲繞する炎管
に１次燃焼器を接線方向に取付けて構成した、１次及び
２次燃焼器を有するガスタービンにおける２段の燃焼室
用燃料／空気混合装置に関する。
１次燃焼器に導入し、第２段では、負荷増加でより多く
の燃料を２次燃焼器に供給して、最大負荷で両燃焼器の
燃料／空気比率が同じとなるまでとし、両燃焼器をベン
チュリノズルとして形成し、２次燃焼器を囲繞する炎管
に１次燃焼器を接線方向に取付けて構成した、１次及び
２次燃焼器を有するガスタービンにおける２段の燃焼室
用燃料／空気混合装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の手段は、第１段では燃料を１次燃焼器１に
導入し、第２段では、負荷増加でより多くの燃料を２次
燃焼器２に供給して、最大負荷で両燃焼器１，２の燃料
／空気比率が同じとなるまでとし、両燃焼器１，２をベ
ンチュリノズルとして形成し、２次燃焼器２を囲繞する
炎管３に１次燃焼器１を接線方向に取付けて構成した、
１次及び２次燃焼器１，２を有するガスタービンにおけ
る燃焼室用燃料／空気混合装置において、多数の孔５を
有する円錐形閉端ピース４を２次燃焼室２の端に取付け
ている。
に、本発明の手段は、第１段では燃料を１次燃焼器１に
導入し、第２段では、負荷増加でより多くの燃料を２次
燃焼器２に供給して、最大負荷で両燃焼器１，２の燃料
／空気比率が同じとなるまでとし、両燃焼器１，２をベ
ンチュリノズルとして形成し、２次燃焼器２を囲繞する
炎管３に１次燃焼器１を接線方向に取付けて構成した、
１次及び２次燃焼器１，２を有するガスタービンにおけ
る燃焼室用燃料／空気混合装置において、多数の孔５を
有する円錐形閉端ピース４を２次燃焼室２の端に取付け
ている。
Claims (7)
- 【請求項１】 第１段では燃料を１次燃焼器（１）に導
入し、第２段では、負荷増加でより多くの燃料を２次燃
焼器（２）に供給して、最大負荷で両燃焼器（１）
（２）の燃料／空気比率が同じとなるまでとし、両燃焼
器（１）（２）をベンチュリノズルとして形成し、２次
燃焼器（２）を囲繞する炎管（３）に１次燃焼器（１）
を接線方向に取付けて構成した、１次及び２次燃焼器
（１）（２）を有するガスタービンにおける燃焼室用燃
焼室用燃料／空気混合装置において、多数の孔（５）を
有する円錐形閉端ピース（４）を２次燃焼室（２）の端
に取付けたことを特徴とする燃焼室用燃料／空気混合装
置。 - 【請求項２】 閉端ピース（４）を、全面に多数の孔
（５）を配したコーンとして形成し、コーンの頂点を２
次燃焼器（２）に関し中心に配した、請求項１に記載の
燃焼室用燃料／空気混合装置。 - 【請求項３】 閉端ピース（４）のコーンの頂点に孔
（６）を配した、請求項１又は２に記載の燃焼室用燃料
／空気混合装置。 - 【請求項４】 閉端ピース（４）の多数の孔（５）を任
意に配した、請求項１、２又は３に記載の燃焼室用燃料
／空気混合装置。 - 【請求項５】 閉端ピース（４）の孔（５）の数及び大
きさ、即ち、全流れ面積を、燃焼器の所要のマスフロ
ー、可能な圧力降下、並びに最大冷却効果を基にして計
算する、請求項１、２又は４に記載の燃焼室用燃料／空
気混合装置。 - 【請求項６】 閉端ピース（４）の頂点に設けた孔
（６）の大きさ、即ち、全流れ面積を、燃焼器の所要の
マスフロー、可能な圧力降下、並びに最大冷却効果を基
にして計算する、請求項３に記載の燃焼室用燃料／空気
混合装置。 - 【請求項７】 閉端ピース（４）の長さを、所要のラジ
アル進出と燃焼室全長とにより決める、請求項１、２、
３、４、５又は６に記載の燃焼室用燃料／空気混合装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO943918 | 1994-10-14 | ||
| NO943918A NO179883C (no) | 1994-10-14 | 1994-10-14 | Drivstoff-/luftblandingsanordning |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08178289A true JPH08178289A (ja) | 1996-07-12 |
Family
ID=19897507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7265659A Pending JPH08178289A (ja) | 1994-10-14 | 1995-10-13 | 燃焼室用燃料／空気混合装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5611196A (ja) |
| EP (1) | EP0711957B1 (ja) |
| JP (1) | JPH08178289A (ja) |
| AT (1) | ATE234445T1 (ja) |
| DE (1) | DE69529879T2 (ja) |
| NO (1) | NO179883C (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6972397B2 (en) * | 2003-12-16 | 2005-12-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Heating cooker |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5356300A (en) * | 1993-09-16 | 1994-10-18 | The Whitaker Corporation | Blind mating guides with ground contacts |
| US5924276A (en) * | 1996-07-17 | 1999-07-20 | Mowill; R. Jan | Premixer with dilution air bypass valve assembly |
| US5761897A (en) * | 1996-12-20 | 1998-06-09 | United Technologies Corporation | Method of combustion with a two stream tangential entry nozzle |
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| US6339923B1 (en) * | 1998-10-09 | 2002-01-22 | General Electric Company | Fuel air mixer for a radial dome in a gas turbine engine combustor |
| NO312379B1 (no) * | 2000-02-14 | 2002-04-29 | Ulstein Turbine As | Brenner for gassturbiner |
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| US7270539B1 (en) * | 2003-10-28 | 2007-09-18 | Soil-Therm Equipment, Inc. | Method and apparatus for destruction of vapors and waste streams using flash oxidation |
| US7273366B1 (en) * | 2003-10-28 | 2007-09-25 | Soil-Therm Equipment, Inc. | Method and apparatus for destruction of vapors and waste streams |
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| US9528444B2 (en) | 2013-03-12 | 2016-12-27 | General Electric Company | System having multi-tube fuel nozzle with floating arrangement of mixing tubes |
| US9765973B2 (en) | 2013-03-12 | 2017-09-19 | General Electric Company | System and method for tube level air flow conditioning |
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