JPH0914635A - 燃焼室 - Google Patents

燃焼室

Info

Publication number
JPH0914635A
JPH0914635A JP8159880A JP15988096A JPH0914635A JP H0914635 A JPH0914635 A JP H0914635A JP 8159880 A JP8159880 A JP 8159880A JP 15988096 A JP15988096 A JP 15988096A JP H0914635 A JPH0914635 A JP H0914635A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
combustion chamber
flow
combustion
chamber according
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP8159880A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4001952B2 (ja
Inventor
Hans Peter Knoepfel
ペーター クネプフェル ハンス
Peter Senior
シニア ピーター
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB RES Ltd
ABB Research Ltd Sweden
Original Assignee
ABB RES Ltd
ABB Research Ltd Sweden
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB RES Ltd, ABB Research Ltd Sweden filed Critical ABB RES Ltd
Publication of JPH0914635A publication Critical patent/JPH0914635A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4001952B2 publication Critical patent/JP4001952B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F23C7/002—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/40—Mixing tubes or chambers; Burner heads
    • F23D11/402—Mixing chambers downstream of the nozzle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D17/00—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel
    • F23D17/002—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel gaseous or liquid fuel
    • 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
    • F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/04—Air inlet arrangements
    • F23R3/10—Air inlet arrangements for primary air
    • F23R3/12—Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/07002—Premix burners with air inlet slots obtained between offset curved wall surfaces, e.g. double cone burners

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Gas Burners (AREA)
  • Air Supply (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部体のないディフューザの作用を達成し、横
断面拡大部において発生する圧力損失を減少させるこ
と。 【解決手段】 主として圧縮機空気流を受容するための
プレナム（７）と、プレナム（７）の内部に配置された
少なくとも１つのバーナ（１００）と、プレナム（７）
の後ろに接続された燃焼空間（１２２）と、燃焼空間
（１２２）を取囲む、プレナム（７）内に開口する、冷
却空気を導く通路（２，３）とから成るリング燃焼室
（１）においては、冷却空気を導く通路（２，３）がプ
レナム（７）に開口する範囲にインジェクタ系（８，
９）が配置されている。このインジェクタ系（８，９）
はそれぞれ、冷却空気を導く通路（２，３）の延長とし
ての流過通路とこの流過通路の周方向に配置された開口
（５ａ）とから成り、この開口（５ａ）を通って加速空
気（５）が冷却空気流に流入するように構成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は主として少なくとも
１つの圧縮機空気流を受容するためのプレナムと、プレ
ナムの内部に配置された少なくとも１つのバーナと、プ
レナムの後ろに接続された燃焼空間と、燃焼空間を取囲
む、プレナム内に開口する、冷却空気を導く通路とから
成る燃焼室に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年のガスタービンにおいては圧縮機空
気の１部が冷却を目的として分岐させられる。規定に従
ってこの圧縮機空気は熱的に高い負荷を受ける装置の冷
却に使用され、次いで燃焼空気としてガスタービンの回
路へ導入される。この冷却空気を回路へ導入することは
適当な個所で行われなければならないので、そこでは、
この導入に際して発生する圧力損失が高くなりすぎると
いう内在する危険が生じる。これは必然的に当該設備の
効率の低下をもたらす。さらに前述の圧縮機空気は燃焼
室を冷却した後で燃焼ゾーンの前で再び回路へ戻されな
ければならないので、当該設備の固有出力が低下しない
ようにしたい。まさに先に述べた処置に際して、燃焼室
における前混合バーナの使用と関連して、公知技術から
明らかであるように、圧力損失が生じる。この圧力損失
は冷却空気供給部とプレナムとの間の横断面の拡大に基
づき通常は高い効率損失をもたらす。この効率損失はデ
ィフューザによって回避できることは正しいが、それに
も拘わらずこのような手段は、特に今日一般的であるリ
ング燃焼室の場合には、ガスタービンの長さを著しく増
大させ、当業者なら良く判っている欠点をもたらす。こ
れらの欠点はガスタービンがセクエンシャルな燃焼に構
成されていると、すなわちガスタービンがそれぞれ後接
続された２つの燃焼室とタービンとから成っていると顕
著である。長すぎる燃焼室に基づくガスタービンの総長
さを減少させるために燃焼室を、作用的に結合されてい
る両方の流体機械に対して重畳させるという公知の構想
も欠点を有している。何故ならばこの場合には作業媒体
の流れ方向はそれぞれ２度変向されなければならないか
らである。これは効率と燃焼空気の混合の質とによって
好ましくない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記欠点を除
くことを目的としており、本発明の課題は請求項に記載
したように、冒頭に述べた形式の燃焼室において燃焼空
気流への冷却空気の導入が、圧力損失が減少し、しかも
両方の空気流が良好に混合されて行われるようにするこ
とである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】燃焼空気流へ冷却空気を
合流させる際の圧力損失は、少なくとも１つのインジェ
クタ系により、プレナムに対する移行部において部体の
ないディフューザが形成されることにより減少させられ
た。
【０００５】
【発明の効果】本発明の主要な利点は、冷却流を他の空
気流を流入させることが、比較的に長い、流動的に良好
に構成された移行ディフューザを使用した場合と同じよ
うに、コンパクトな構成で保証されることである。この
結果、燃焼室はコンパクトに構成でき、冷却空気の混合
が流体技術的に良好に経過し、有害成分のエミッショ
ン、特にＮＯｘ−エミッションの減少が結果としてもた
らされるような火炎温度が得られる。
【０００６】さらに本発明によっては圧力損失が減少さ
れるだけではなく、積極的な形式で脈動の抑制も達成さ
れる。
【０００７】本発明は特にリング燃焼室を有するガスタ
ービンにおいて大きな利点をもたらす。何故ならば冷却
空気を提案したように混合することはプレナムの延長を
必要とせず、可視的な結果として、当該設備のロータ軸
が短くなるからである。
【０００８】本発明の利点と有利な実施態様は従属請求
項に示されている。
【０００９】
【実施例】次に図面に基づき本発明の複数の実施例を開
示すると共にこれらについて説明する。本発明を理解す
るために直接必要ではない部材は省略してある。種々の
図において同じ部材には同じ符号を付けてあり、媒体の
流れ方向は矢印で示してある。
【００１０】図１には、図示の軸線１０から判るよう
に、図示の燃焼室がリング燃焼室１であることが示され
ている。このリング燃焼室１は、連続する円筒又は準円
筒の形を有している。さらにこのような燃焼室は軸方向
又は準軸方向に又は螺旋形に配置された複数の個別の燃
焼空間から成ることもできる。又、このような燃焼室は
単一の管から成ることもできる。さらにこの燃焼室はガ
スタービンの唯一の燃焼段を形成するか又はセクエンシ
ャルに燃焼させられる設備燃焼段の１つを形成すること
もできる。リング燃焼室１はヘッド側ではプレナム７か
ら成っており、該プレナム７の、流れ方向で見た端部側
は、バーナ１００で終わっている。バーナ１００の分配
並びに構成については図２以下を用いて詳細に説明す
る。このバーナ１００の下流側には燃焼室１の本来の燃
焼空間１２２が接続されている。この燃焼空間１２２間
で生ぜしめられた熱ガス１１は通常は後ろに接続された
タービンを負荷する。燃焼空間１２２は２重のリング状
の通路２，３で取囲まれている。これらの通路２，３を
通って冷却空気４が逆流れ方向へ流れる。ほぼ、バーナ
１００の終端部と燃焼空間１２２の始端部との間の平面
において、したがって前面壁１１０の平面において、こ
の冷却空気４はポテンシャルの高い、外から来る空気量
５（以下加速空気と呼ぶ）と作用的に結合される。この
場合、両方の空気流４，５の協働はインジェクタ系８，
９を介して行われる。これらのインジェクタ系８，９は
リング燃焼室１の内壁と外壁とに対して周方向で配置さ
れている。このインジェクタ系の構成については図２を
用いて詳細に説明する。このインジェクタ系８，９の内
部では冷却空気４には、加速空気５の作用により、きわ
めて短い区間内で、空間的にコンパクトな、良好な速度
プロフィールが与えられる。この速度プロフィールは比
較的に長いディフューザの速度プロフィールに相応す
る。この速度プロフィールは対応するインジェクタ系の
壁に沿った流れの剥離を有していないので、横断面が拡
大するたびに発生する圧力損失は、この空気流６がプレ
ナム７内の別の圧縮空気に合流させられる場合に減少さ
せられる。この結果、先に述べた両方の主空気流の混合
で、一様な燃焼空気１１５が準備され、バーナ１００に
良好な燃焼空気１１５が供給され、次いで燃料と混合さ
れることで、点火可能な混合気が最善の状態で形成され
る。次いで行われる燃焼では、有害物質のエミッション
が減少するという利点が得られる。この場合に使用され
るバーナは前混合技術にしたがって構成されていると有
利である。特定の使用にとっては拡散バーナを用いるこ
ともできる。
【００１１】図２においては個々のインジェクタ系８，
９の構造が示されている。さらに図２からは、後続の燃
焼空間に対する前面壁１１０内のバーナ１００の配置状
態が判る。この配置はケースバイケースで異なることが
できる。この場合にはバーナの数も異なることができ
る。さらに複合バーナ内部においてはパイロットバーナ
とメーンバーナとの分割が行われている。この手段によ
りトランジェントな負荷範囲が良好に始動されるように
なる。バーナ１００の両側の両方の周方向で冷却空気４
は個々のそれ自体閉じられたインジェクタ系８，９を通
して導かれる。これらのインジェクタ系８，９は方形通
路の形を有している。各通路の周方向には加速空気５は
そこに規則的な間隔をおいて存在する孔５ａを介して供
給され、通路のきわめて短い長さ内で冷却空気４に良好
な速度プロフィールを与える。次いでこの冷却空気４は
プレナム内へ流入する。もちろん通路の幾何学的な横断
面形状は図示の方形形状に限定されるものではない。こ
の通路の流過横断面及び最終的にはこの通路の周方向の
数もケースバイケースで決定される。この場合にはどの
設計に際しても目的は、最も短い区間内での冷却空気４
の速度プロフィールの最適化でなければならない。
【００１２】次に２つの前混合バーナタイプを示しかつ
これについて詳細に説明する。１つは図１と図２とにお
いてすでに概略的に示した、図３〜６に示した前混合バ
ーナ１００であり、他の１つは図７〜１２に詳細に示さ
れかつ説明される別の前混合バーナである。
【００１３】バーナ１００の構造をより良く理解するた
めには、図３と共に図４〜６の個々の断面図を参照する
ことが有利である。さらに図３を不要に見にくくしない
ために図３においては、図４〜６に示した案内薄板１２
１ａ，１２１ｂは略示してあるに過ぎない。以後は図３
の説明に際しては必要に応じて他の図４〜６を示すこと
にする。
【００１４】図３のバーナ１００は前混合バーナであっ
て２つの中空の円錐形の部分体１０１，１０２から成っ
ている。部分体１０１，１０２は互いにずらされて、内
外に嵌合させられている。円錐状の部分体１０１，１０
２の各中心軸線又は長手方向対称軸線１０１ｂ，０２ｂ
が互いにずらされていることにより、両側には、鏡像的
な配置で、それぞれ１つの接線方向の空気流入スリット
又は通路１１９，１２０が形成されている（図４〜６を
参照）。この空気流入スリット又は通路１１９，１２０
を通って燃焼空気１１５はバーナ１００の内室へ、すな
わち円錐中空室１１４内へ流入する。図示の部分体１０
１，１０２の円錐形は流れ方向で所定の変わらない角度
を有している。もちろん使用目的に応じて、部分体１０
１，１０２は流れ方向で増大するか減少する円錐傾斜
を、トランペット又はチューリップもしくはディフュー
ザ又はコンフューザのように有していることもできる。
後に述べた両方の形は図示していない。何故ならばこれ
らの形は当業者にとっては容易に想像できるものである
からである。両方の円錐状の部分体１０１，１０２はそ
れぞれ１つの円筒状の始端部分１０１ａ，１０２ａを有
している。これらの始端部分１０１ａ，１０２ａは円錐
状の部分体１０１，１０２と似たように、互いにずらさ
れて延びているので、接線方向の空気流入スリット１１
９，１２０はバーナ１００の全長に亘って存在してい
る。円筒形の始端部分の範囲にはノズル１０３が配置さ
れている。このノズル１０３の燃料吹込み部１０４は、
円錐状の部分体１０１，１０２によって形成された円錐
中空室１１４の最も狭い横断面と合致する。このノズル
１０３の吹込み容積と形式は各バーナ１００の所定のパ
ラメータに合わせられる。もちろんバーナは純円錐状
に、すなわち円筒状の端部分１０１ａ，１０２ａなし
で、唯一の接線方向の空気流入スリットを有する唯一の
部分体から又は３つ以上の部分体から構成されていても
よい。さらに円錐状の部分体１０１，１０２はそれぞれ
１つの燃料導管１０８，１０９を有している。この燃料
導管１０８，１０９は接線方向の空気流入スリット１１
９，１２０に沿って配置されかつ吹込み開口１１７を備
えている。この吹込み開口１１７により有利にはガス状
の燃料がそこを流過する燃料空気流１１５内へ、矢印１
１６で示したように吹込まれる。この燃料導管１０８，
１０９は有利には遅くとも接線方向の流入部の端部に、
すなわち円錐中空室１１４への入口の前に配置され、良
好な空気／燃料混合物が得られるようになっている。燃
焼空間側１２２でバーナ１００の出口開口は前面壁１１
０に移行している。この前面壁１１０には多数の孔１１
０ａが存在している。後者の孔１１０ａは必要に応じて
働き、希薄化空気又は冷却空気１１０ｂを燃焼空間１２
２の前方部分へ供給する。さらにこの空気供給はバーナ
１００の出口における火炎の安定化に役立つ。この火炎
の安定化は、半径方向の扁平化に基づき火炎のコンパク
ト性を助ける場合に重要である。ノズル１０３を通って
供給された燃料は液状又はガス状の燃料１１２であり、
この燃料１１２にはいずれの場合にも、戻された排ガス
を加えることができる。この燃料１１２は、これが液状
の燃料である場合には特に、鋭角で円錐中空室１１４内
へ吹込まれる。その結果ノズル１０３からは円錐状の燃
料プロフィール１０５が形成され、この燃料１０５プロ
フィールは接線方向に流入する、回転する燃焼空気１１
５で取囲まれる。軸方向では燃料１１２の集中は連続的
に、流入する燃焼空気１１５によって、適正な混合のた
めに解消される。バーナ１００がガス状の燃料１１３で
運転されると、燃料の供給は有利には開口ノズル１１７
を介して行われる。この場合、この燃料／空気混合物の
形成は、円錐中空室１１４への空気流入スリット１１９
の移行部において直接行われる。燃料１１２をノズル１
０３を介して吹込むことはヘッド段の機能を充たす。す
なわち、これは通常は運転開始及び部分負荷運転で行わ
れる。もちろんこのヘッド段を介しては液状燃料を用い
た基本負荷運転も可能である。バーナ１００の端部にお
いては一方では横断面に亘って良好で均一な燃料集中が
生じ、他方では臨界的な渦流数が生じる。後者はそこで
構成された横断面の拡大と協働して渦流消滅をもたらす
と共にそこに逆流ゾーン１０６を形成する。点火はこの
逆流ゾーン１０６の先端で行われる。この個所ではじめ
て安定した火炎フロント１０７を発生させることができ
る。公知の前混合区間の場合に発生する惧れがあり、こ
れに対して複雑な火炎保持体が設けられているように、
火炎がバーナ１００の内部へフラッシュバックする惧れ
はこの場合にはなくなる。燃料空気１１５が付加的に予
熱されているか又は戻された排ガスで富化されている
と、これはいずれの場合にも、使用された液状の燃料１
１２が燃焼ゾーンに達する前に気化されることを助け
る。同じ考察は導管１０８，１０９を介してガス状の燃
料の代わりに液状の燃料が供給される場合にもあてはま
る。円錐状の部分体１０１，１０２の構成に際しては、
円錐角と接線方向の空気流入スリット１１９，１２０の
幅とに関し狭い限界を維持し、燃焼空気１１５の所望の
流れ域がフラッシュバックゾーン１０６と共にバーナの
出口に得られるようにしなければならない。一般的には
接線方向の空気流入スリット１１９，１２０の縮小は、
フラッシュバックゾーン１０６をより上流側へ移動さ
せ、これにより混合気が早期に点火されるようにすると
いうことが言える。一度固定したフラッシュバックゾー
ン１０６の位置は安定していることを常に確認する必要
がある。何故ならば渦流数は流れ方向でバーナ１００の
円錐形の範囲で増大するからである。バーナ１００の内
部の軸方向速度は軸方向の燃焼空気流の適当な図示され
ていない供給によって変化させることができる。さらに
バーナ１００の前記構成は接線方向の空気流入スリット
１１９，１２０の大きさを変化させ、これによってバー
ナ１００の構成長さを変化させることなく運転的に比較
的に大きな帯幅を捉えることができるようにするのに適
している。さらに円錐状の部分体１０１，１０２を螺旋
形に内外に嵌合させることも可能である。
【００１５】図４〜６には案内板１２１ａ，１２１ｂの
幾何学的な構想が示されている。案内板１２１ａ，１２
１ｂは流れ案内機能を有している。この場合、案内板１
２１ａ，１２１ｂはその長さに相応して、円錐形の部分
体１０１，１０２の各端部を流入方向で燃焼空気１１５
に対して延長する。燃焼空気１１５を円錐中空室１１４
内へ誘導することは、通路が円錐中空室１１４内に侵入
する範囲に配置された旋回点１２３を中心として案内板
１２１ａ，１２１ｂを開放もしくは閉鎖することによ
り、最適化することができる。特にこれは、接線方向の
空気流入スリット１１９，１２０の元来のギャップ幅が
変化させられると必要である。もちろんこの動的な手段
は静的に設け、必要に応じて案内板が円錐状の部分体１
０１，１０２と不動な構成部分を形成することもでき
る。同様にバーナ１００は案内板なしで運転することも
できるし、このために他の補助手段を設けることもでき
る。
【００１６】図７には別のバーナの全体構造が示されて
いる。
【００１７】最初に有効であるのは渦流発生器１００ａ
であり、この渦流発生器１００ａは図３のバーナ１００
の渦流発生器とほぼ同じように構成されている。この渦
流発生器１００ａは円錐形の構成体であって、接線方向
で見て複数個所で、接線方向に流入する燃焼空気流で負
荷される。これによって形成される流れは渦流発生器１
００ａの下流に設けられた移行幾何学的形状に基づき連
続に移行部２００に引き渡される。この移行部２００は
そこで剥離域が発生し得ないように形成されている。こ
の移行幾何学的構成については図１２に基づき詳しく説
明する。この移行部２００は移行幾何学的形状の下流側
で管２０により延長されている。この場合、両方の部分
はバーナ３００の本来の混合管２２０を形成する。もち
ろん混合管２２０は単一の部材から成ることもできる。
すなわち、移行部２００と管２０は単一の連続した構造
体として鋳造されることもできる。この場合には各部分
の特徴は維持されたままである。移行部２００と管２０
とが２つの部分から造られると、これらの部分はブッシ
ュリング５０によって結合される。この場合、同じブッ
シュリング５０はヘッド側では渦流発生器００ａの固定
面として役立つ。さらにこのようなブッシュリング５０
は種々の混合管を使用できるという利点を有している。
管２０の下流側には本来の燃焼空間１２２がある。この
燃焼空間１２２はほぼ図１の燃焼空間に相応しており、
燃焼空間１２２は火炎管３０だけで略示してある。混合
管２２０は渦流発生器１００ａの下流で、規定された混
合区間が準備され、この混合区間内で種々の形式の燃料
の完全な前混合が達成されるようにするという条件を充
たしている。さらにこの混合区間、すなわち混合管２２
０は損失のない流れの案内を可能にするので、当初移行
幾何学的形状と協働してフラッシュバックゾーンを形成
せず、これによって混合管２２０の長さに亘ってすべて
の種類の燃料の混合質に影響を及ぼすことができる。し
かしながらこの混合管２２０は他の特性をも有してい
る。この特性は、混合管２２０内において軸方向速度プ
ロフィールが軸の上に顕著な最大を有し、燃焼室からの
火炎の逆点火が可能ではなくなるということである。も
ちろんこのような構成においては軸方向速度が壁に向か
って低下するということは正しい。この範囲でも逆点火
を阻止するためには、混合管２２０には流れ方向及び周
方向に、規則的又は不規則的に分配された、横断面と方
向とが異なった多数の孔２１が設けられ、これらの孔２
１を通って空気量が混合管２２０の内部へ流れ、壁に沿
って速度の増大を誘発するようになっている。同じ効果
を得るための別の可能性は、混合管２２０の流過横断面
が、既に述べた移行幾何学的形状を形成する移行通路２
０１の下流側で狭められ、これによって混合管２２０内
の総速度レベルを上げることである。図面においては移
行通路２０１の出口は混合管２２０のもっとも狭い流過
横断面に相当する。したがって前述の移行通路２０１は
形成された流れに不都合な影響を及ぼすことなく、その
つどの横断面差を橋絡する。これに対し、選択された手
段が管流４０を混合管２２０に沿って案内する場合に許
容できない圧力損失をもたらすと、混合管２２０の端部
に図示されていないディフューザを設けることで対処す
ることができる。混合管２２０の端部には燃焼空間の火
炎管３０が接続される。この場合、両方の流過横断面の
間には横断面飛躍部が存在する。この場合にはじめて火
炎保持体の特性を有する中央の逆流ゾーン１０６が形成
される。運転中にこの横断面飛躍部の内部に流れ縁部ゾ
ーンが形成される。この流れ縁部ゾーンにおいてはそこ
を支配する負圧によって渦流剥離が生じるので、この結
果、逆流ゾーン１０６のリング安定化が強められる。端
面側では、すなわち前面壁１１０においては複数の開口
３１が設けられ、これらの開口３１を介して空気量が直
接的に横断面飛躍部に流れ、そこで逆流ゾーン１０６の
リング安定化を強めるために寄与する。これに伴って、
安定した逆流ゾーン１０６を生ぜしめるためには管内に
十分に高い渦流数も必要であることを述べておく必要が
ある。これが不都合である場合には安定した逆流ゾーン
を、管端部において、強い渦流の与えられた空気流を例
えば接線方向の開口を介して供給することによって生ぜ
しめることができる。この場合にはこのために必要とさ
れる空気量が総空気量の約５〜２０％であるということ
から出発している。
【００１８】図８の渦流発生器１００ａの形状的な構成
は、既に述べたように、ほぼ図３に示されたバーナ１０
０に相応している。この場合にはこの渦流発生器１００
ａは前面壁をもはや有していない。ここで開示しておか
なければならない相違に関しては、図７に基づく記述を
参考にされたい。
【００１９】図９に関しては図４〜６に基づく記述を参
考にされたい。
【００２０】図１０では、図９とは異なって、渦流発生
器１００ａが４つの部分体１３０，１３１，１３２，１
３３から構成されている。各部分体に対する長手方向対
称軸線は、文字（ａ）で示してある。この構成について
言えることは、これによって生ぜしめられた、低い渦流
強さにより、適当に拡大されたスリット幅と協働するこ
とにより、混合管２２０内において渦流発生器１１０ａ
の下流側で渦流が消滅するのが阻止され、混合管がそれ
に期待した機能を充たすようにするために最も適するよ
うになることである。
【００２１】図１１は、部分体１４０，１４１，１４
２，１４３が羽根プロフィール形状を有し、所定の流れ
を準備するために設けられている限りにおいて図１０と
は異なっている。その他の点では渦流発生器の作用形式
は変わっていない。燃料１１６を燃焼空気流に混合する
ことは羽根プロフィールの内部から行われる。すなわち
燃料導管１０８はいまや個々の羽根に統合されている。
この場合にも個々の部分体に対する長手方向対称軸線は
文字（ａ）で示されている。
【００２２】図１２には移行部材２００が３次元的に見
て示されている。移行幾何学的形状は図１０又は１１に
相応して、４つの部分体を有する渦流発生器１００ａの
ために構成されている。これに相応して移行幾何学的形
状は上流側で作用する部分体の自然の延長として４つの
移行通路２０１を有している。これによって前述の部分
体の１１４の円錐面は管２０もしくは混合管２２０の壁
と交差するまで延長されている。同じ考察は渦流発生器
が他の原理で、図８で記述したものとして構成されてい
る場合にも当嵌まる。個々の移行通路２０１の、流れ方
向で下方へ延びる面は流れ方向で螺旋状に延びる形を有
している。この形は移行部材２００の流過横断面が流れ
方向で円錐状に拡大するという事実に相応して鎌形の経
過を描く。移行通路２０１の渦流角は、流れ方向で見
て、管流７０が燃焼室入口における横断面飛躍部に達す
るまでにまだ十分に大きい区間が管流７０に与えられ、
吹込まれた燃料との完全な前混合が行われるように選択
されている。さらに前述の処置により混合管壁に沿った
軸方向速度が渦流発生器の下流側で高められる。移行幾
何学的形状と混合管２２０の範囲における処置は、この
混合管の中心点に向かって軸方向速度プロフィールをは
っきりと上昇させるので、これに相応して早期点火の惧
れが回避される。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷却空気を燃焼空気流に合流させる範囲におい
てリング燃焼室を示した図。
【図２】リング燃焼室を図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って断
面した図。
【図３】前混合バーナを適当に破断して示した斜視図。
【図４】図３のバーナの断面図。
【図５】図３のバーナの断面図。
【図６】図３のバーナの断面図。
【図７】別のバーナを示した図。
【図８】図７のバーナの構成部分としての渦流発生器を
適当に破断して示した斜視図。
【図９】図８によるツウシェル構造の渦流発生器の断面
図。
【図１０】フオシェル構造の渦流発生器の断面図
【図１１】シェルが羽根状に形成された渦流発生器の断
面図。
【図１２】渦流発生器と後置の混合管との間の移行幾何
学的形状を示した図。
【符号の説明】
１ リング燃焼室 ２，３ リング形の冷却空気通路 ４ 冷却空気 ５ 加速空気 ５ａ 孔 ６ 空気流 ７ プレナム ８，９ インジェクタ系 １０ 軸線 １１ 熱ガス ２０ 管 ２１ 空気流過開口 ３０ 火炎管 ４０ 管流 ５０ ブッシュリング １００ 前混合バーナ １００ａ 渦流発生器 １０１，１０２ 部分体 １０１ａ，１０２ａ 円筒形の始端部 １０１ｂ，１０２ｂ 長手方向対称軸線 １０３ 燃料ノズル １０４ 燃料吹込み部 １０５ 吹込み燃料プロフィール １０６ 逆流ゾーン １０７ 火炎フロント １０８，１０９ 燃料導管 １１０ 前面壁 １１０ａ 空気孔 １１０ｂ 冷却空気 １１２ 液状燃料 １１３ ガス状燃料 １１４ 円錐中空室 １１５ 燃焼空気 １１６ 吹込み燃料 １１７ 燃料ノズル １１９，１２０ 接線方向の空気流入スリット １２１ａ，１２１ｂ 案内板 １２２ 燃焼空間 １２３ 旋回点 １３０，１３１，１３２，１３３ 部分体 １３０ａ，１３１ａ，１３２ａ，１３３ａ 長手方向
対称軸線 １４０，１４１，１４２，１４３ 羽根プロフィール
形の部分体 １４０ａ，１４１ａ，１４２ａ，１４３ａ 長手方向
対称軸線 ２００ 移行部材 ２０１ 移行通路 ２２０ 混合管 ３００ バーナ

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 主として少なくとも１つの圧縮機空気流
    を受容するためのプレナムと、プレナムの内部に配置さ
    れた少なくとも１つのバーナと、プレナムの後ろに接続
    された燃焼空間と、燃焼空間を取囲む、プレナム内に開
    口する、冷却空気を導く通路とから成る燃焼室におい
    て、冷却空気を導く通路（２，３）がプレナム（７）へ
    開口する範囲にインジェクタ系（８，９）が配置されて
    おり、インジェクタ系（８，９）がそれぞれ、冷却空気
    を導く通路（２，３）の延長部としての流過通路と流過
    通路の周方向に配置された多数の開口（５ａ）とから成
    り、これらの開口（５ａ）が加速空気（５）で負荷可能
    であることを特徴とする燃焼室。
  2. 【請求項２】 燃焼室がリング燃焼室である、請求項１
    記載の燃焼室。
  3. 【請求項３】 インジェクタ系（８，９）が燃焼空間
    （１２２）の壁の周囲にリング状に配置されている、請
    求項２記載の燃焼室。
  4. 【請求項４】 インジェクタ系（８，９）がプレナム
    （７）内に突入している、請求項１記載の燃焼室。
  5. 【請求項５】 バーナ（１００）が流れ方向で内外に嵌
    合する、少なくとも２つの、中空でかつ円錐形の部分体
    （１０１，１０２）から成り、これらの部分体（１０
    １，１０２）の各長手方向対称軸線（１０１ｂ，１０２
    ｂ）が互いにずらされて延びており、部分体（１０１，
    １０２）の隣り合う壁が、部分体（１０１，１０２）の
    長手方向に、接線方向の通路（１１９，２００）を燃焼
    空気流（１１５）のために形成しており、部分体（１０
    １，１０２）により形成された円錐中空空間（１１４）
    内に少なくとも１つの燃料ノズル（１０３）が存在して
    いる、請求項１記載の燃焼室。
  6. 【請求項６】 接線方向の通路（１１９，１２０）範囲
    にこの通路（１１９，１２０）の長手方向に別の燃料ノ
    ズル（１１７）が配置されている、請求項５記載の燃焼
    室。
  7. 【請求項７】 部分体（１０１，１０２）が流れ方向
    で、一定の角度で円錐状に拡大しているか又は増大する
    円錐傾斜又は減少する円錐傾斜を有している、請求項５
    記載の燃焼室。
  8. 【請求項８】 バーナ（３００）が渦流発生器（１００
    ａ）と渦流発生器（１００ａ）の下流に配置された混合
    区間（２２０）とから成り、渦流発生器（１００ａ）の
    下流の混合区間（２２０）が、第１の区間部分（２０
    ０）の内部に、流れ方向に延びる移行通路（２０１）を
    有し、この移行通路（２０１）が渦流発生器（１００
    ａ）において形成された流れ（４０）を移行通路（２０
    １）の下流に接続された混合区間（２２０）の流過横断
    面（２０）内に導く、請求項１記載の燃焼室。
  9. 【請求項９】 渦流発生器（１００ａ）が流れ方向で内
    外に嵌合する、少なくとも２つの、中空で円錐形である
    部分体（１０１，１０２；１３０，１３１，１３２，１
    ３３；１４０，１４１，１４２，１４３）から成り、こ
    れらの部分体の各長手方向対称軸線（１０１ｂ，１０２
    ｂ；１３０ａ，１３１ａ，１３２ａ，１３３ａ，１３４
    ａ；１４０ａ，１４１ａ，１４２ａ，１４３ａ）が互い
    にずらされて延び、部分体の隣り合う壁が部分体の長手
    方向に、接線方向の通路（１１９，１２０）を燃焼空気
    流（１１５）のために形成しており、部分体により形成
    された円錐中空空間（１１４）内に少なくとも１つの燃
    料ノズル（１０３）が配置されている、請求項８記載の
    燃焼室。
  10. 【請求項１０】 接線方向の通路（１１９，１２０）の
    範囲に、その長手方向に別の燃料ノズル（１１７）が配
    置されている、請求項９記載の燃焼室。
  11. 【請求項１１】 部分体（１４０，１４１，１４２，１
    ４３）が横断面で見て羽根状のプロフィールを有してい
    る、請求項９記載の燃焼室。
  12. 【請求項１２】 混合区間（２２０）が管形状の混合部
    材として構成されている、請求項８記載の燃焼室。
  13. 【請求項１３】 混合区間（２２０）における移行通路
    （２０１）の数が渦流発生器（１００ａ）の部分体（１
    ０１，１０２；１３１，１３２，１３３，１３４；１４
    ０，１４１，１４２，１４３）の数に相当している、請
    求項９記載の燃焼室。
  14. 【請求項１４】 混合区間（２２０）が移行通路（２０
    １）の下流側に、流れ方向及び周方向に空気流を吹込む
    ためのプレフィルミング孔（２１）としての開口を備え
    ている、請求項８記載の燃焼室。
  15. 【請求項１５】 混合区間（２２０）が移行通路（２０
    １）の下流側に空気流を吹込むための接線方向の開口を
    備えている、請求項８記載の燃焼室。
  16. 【請求項１６】 移行通路（２０１）の下流側の混合区
    間（２２０）の流過横断面（２０）が渦流発生器（１０
    ０ａ）に形成された流れ（４０）の横断面よりも小さい
    かそれと同じ大きさであるか又はそれよりも大きい、請
    求項８記載の燃焼室。
  17. 【請求項１７】 移行通路（２０１）がセクタで混合区
    間（２２０）の端面を捉え、流れ方向で螺旋状に延びて
    いる、請求項８記載の燃焼室。
  18. 【請求項１８】 混合区間（２２０）の端部にディフュ
    ーザが存在している、請求項８記載の燃焼室。
  19. 【請求項１９】 バーナ（１００，３００）の下流側に
    燃焼空間（１２２）が配置されており、バーナ（１０
    ０，３００）と燃焼空間（１２２）との間に横断面飛躍
    部が存在しており、この横断面飛躍部の範囲に逆流ゾー
    ン（１０６）が存在している、請求項５又は８記載の燃
    焼室。
JP15988096A 1995-06-26 1996-06-20 燃焼室 Expired - Lifetime JP4001952B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19523094A DE19523094A1 (de) 1995-06-26 1995-06-26 Brennkammer
DE19523094.9 1995-06-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0914635A true JPH0914635A (ja) 1997-01-17
JP4001952B2 JP4001952B2 (ja) 2007-10-31

Family

ID=7765231

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP15988096A Expired - Lifetime JP4001952B2 (ja) 1995-06-26 1996-06-20 燃焼室

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5832732A (ja)
EP (1) EP0751351B1 (ja)
JP (1) JP4001952B2 (ja)
DE (2) DE19523094A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001221437A (ja) * 1999-12-16 2001-08-17 Rolls Royce Plc 燃焼室
CN103542412A (zh) * 2012-07-10 2014-01-29 阿尔斯通技术有限公司 用于燃气涡轮的多锥体式预混合喷燃器

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19720786A1 (de) * 1997-05-17 1998-11-19 Abb Research Ltd Brennkammer
WO1999006767A1 (de) * 1997-07-31 1999-02-11 Siemens Aktiengesellschaft Brenner
DE19737997A1 (de) * 1997-08-30 1999-03-04 Asea Brown Boveri Plenum
EP0918190A1 (de) * 1997-11-21 1999-05-26 Abb Research Ltd. Brenner für den Betrieb eines Wärmeerzeugers
AUPP895999A0 (en) * 1999-03-01 1999-03-25 Bowin Technology Pty Limited Gas fired burner apparatus
DE10049205A1 (de) * 2000-10-05 2002-05-23 Alstom Switzerland Ltd Verfahren und Vorrichtung zur Brennstoffversorgung eines Vormischbrenners
US6360776B1 (en) 2000-11-01 2002-03-26 Rolls-Royce Corporation Apparatus for premixing in a gas turbine engine
US7624722B2 (en) * 2007-12-31 2009-12-01 Cummins, Inc Apparatus and system for efficiently recirculating an exhaust gas in a combustion engine
EP2252831B1 (de) * 2008-03-07 2013-05-08 Alstom Technology Ltd Brenneranordnung sowie anwendung einer solchen brenner-anordnung
WO2009109454A1 (de) * 2008-03-07 2009-09-11 Alstom Technology Ltd Verfahren und brenneranordnung zum erzeugen von heissgas sowie anwendung des verfahrens
DE102010014037A1 (de) * 2009-04-02 2010-11-04 Cummins Filtration IP, Inc., Minneapolis Reduktionsmittelzersetzungssystem
FR2945854B1 (fr) * 2009-05-19 2015-08-07 Snecma Vrille melangeuse pour un injecteur de carburant dans une chambre de combustion d'une turbine a gaz et dispositif de combustion correspondant

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2621477A (en) * 1948-06-03 1952-12-16 Power Jets Res & Dev Ltd Combustion apparatus having valve controlled passages for preheating the fuel-air mixture
US3691762A (en) * 1970-12-04 1972-09-19 Caterpillar Tractor Co Carbureted reactor combustion system for gas turbine engine
US3751991A (en) * 1971-05-21 1973-08-14 Technovator Inc Particulate solid material inspection system
US3859786A (en) * 1972-05-25 1975-01-14 Ford Motor Co Combustor
US4098075A (en) * 1976-06-01 1978-07-04 United Technologies Corporation Radial inflow combustor
GB1571213A (en) * 1977-01-28 1980-07-09 Kainov G Combustion chamber for gas turbine engine
US4561841A (en) * 1980-11-21 1985-12-31 Donald Korenyi Combustion apparatus
US4651534A (en) * 1984-11-13 1987-03-24 Kongsberg Vapenfabrikk Gas turbine engine combustor
USH1008H (en) * 1985-05-28 1992-01-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Dump combustor with noncoherent flow
JPH0816531B2 (ja) * 1987-04-03 1996-02-21 株式会社日立製作所 ガスタ−ビン燃焼器
WO1988008503A1 (en) * 1987-04-30 1988-11-03 May Michael G Process and device for combustion of fuel
US4875339A (en) * 1987-11-27 1989-10-24 General Electric Company Combustion chamber liner insert
US4887432A (en) * 1988-10-07 1989-12-19 Westinghouse Electric Corp. Gas turbine combustion chamber with air scoops
CH678100A5 (ja) * 1989-03-10 1991-07-31 Oertli Waermetechnik Ag
CH680816A5 (ja) * 1989-04-27 1992-11-13 Asea Brown Boveri
CH680084A5 (ja) * 1989-06-06 1992-06-15 Asea Brown Boveri
DE4232442A1 (de) * 1992-09-28 1994-03-31 Asea Brown Boveri Gasturbinenbrennkammer
US5490388A (en) * 1992-09-28 1996-02-13 Asea Brown Boveri Ltd. Gas turbine combustion chamber having a diffuser
EP0597138B1 (de) * 1992-11-09 1997-07-16 Asea Brown Boveri AG Gasturbinen-Brennkammer
DE4320212A1 (de) * 1993-06-18 1994-12-22 Abb Research Ltd Feuerungsanlage
DE4411624A1 (de) * 1994-04-02 1995-10-05 Abb Management Ag Brennkammer mit Vormischbrennern
DE4415315A1 (de) * 1994-05-02 1995-11-09 Abb Management Ag Kraftwerksanlage
DE4435266A1 (de) * 1994-10-01 1996-04-04 Abb Management Ag Brenner
DE4439619A1 (de) * 1994-11-05 1996-05-09 Abb Research Ltd Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Vormischbrenners

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001221437A (ja) * 1999-12-16 2001-08-17 Rolls Royce Plc 燃焼室
CN103542412A (zh) * 2012-07-10 2014-01-29 阿尔斯通技术有限公司 用于燃气涡轮的多锥体式预混合喷燃器
JP2014016148A (ja) * 2012-07-10 2014-01-30 Alstom Technology Ltd ガスタービン用のマルチコーンタイプの予混合バーナ
CN103542412B (zh) * 2012-07-10 2016-02-03 阿尔斯通技术有限公司 用于燃气涡轮的多锥体式预混合喷燃器
US9441837B2 (en) 2012-07-10 2016-09-13 General Electric Technology Gmbh Premix burner of the multi-cone type for a gas turbine

Also Published As

Publication number Publication date
EP0751351A1 (de) 1997-01-02
EP0751351B1 (de) 2002-10-16
US5832732A (en) 1998-11-10
DE59609792D1 (de) 2002-11-21
JP4001952B2 (ja) 2007-10-31
DE19523094A1 (de) 1997-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3904685B2 (ja) 予混合バーナ
US5735687A (en) Burner for a heat generator
JP4406127B2 (ja) トラップ渦空洞を有するガスタービンエンジン燃焼器用の燃料噴射棒
US8057224B2 (en) Premix burner with mixing section
JP5399462B2 (ja) バーナ装置を運転する方法
JP3904655B2 (ja) ヒートジェネレータ用のバーナ
JP3828969B2 (ja) 予混合バーナ
JP4442940B2 (ja) 熱発生器のためのバーナ
US5674066A (en) Burner
JP3904644B2 (ja) 熱発生器に用いられるバーナ
US20020011070A1 (en) Combustor, a gas turbine, and a jet engine
EP1172610A1 (en) Fuel nozzle for premix turbine combustor
JPH0914635A (ja) 燃焼室
US7189073B2 (en) Burner with staged fuel injection
JPH11223306A (ja) 熱発生器を稼働するためのバーナ
JP2010532860A (ja) ガスタービン用バーナ
US6895759B2 (en) Premix burner and method of operation
JPH08226649A (ja) コンバスタ
US6186775B1 (en) Burner for operating a heat generator
JP2000097407A (ja) 熱発生器用のバ―ナ
US5954495A (en) Burner for operating a heat generator
JP3810502B2 (ja) 円錐バーナ
CN1143077C (zh) 用于运行热发生器的燃烧器
CN116221780B (zh) 掺混机构及燃烧装置
JPH09222228A (ja) ガスタービン燃焼器

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060106

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20060404

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20060407

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060619

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20070105

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070507

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20070511

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070711

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070719

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070808

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070816

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100824

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110824

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110824

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120824

Year of fee payment: 5

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120824

Year of fee payment: 5

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120824

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130824

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term