JPH09152107A - 炉内燃焼制御方法 - Google Patents
炉内燃焼制御方法Info
- Publication number
- JPH09152107A JPH09152107A JP7313220A JP31322095A JPH09152107A JP H09152107 A JPH09152107 A JP H09152107A JP 7313220 A JP7313220 A JP 7313220A JP 31322095 A JP31322095 A JP 31322095A JP H09152107 A JPH09152107 A JP H09152107A
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- JP
- Japan
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- furnace
- fuel
- nozzle
- combustion
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- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料並びに酸化剤の噴出条件を、炉内温度や
空気温度により変えながら、燃焼を行う。 【解決手段】 ノズル部10において、第1ノズル11
を炉壁10に対して中心線が直角状に貫くように形成す
る。一方、第2ノズル12a、第3ノズル12bは、所
定角度傾斜して設ける。第2ノズル12aは、噴出角度
θを比較的大きく設定し、第3ノズル12bは、噴出角
度θを比較的小さく設定してある。かかるノズル部10
を使用して、空気と燃料噴流間の噴出角度θの異なる第
2ノズル12a、第3ノズル12bを切り換え、使用す
る数を変えて燃焼を行う。
空気温度により変えながら、燃焼を行う。 【解決手段】 ノズル部10において、第1ノズル11
を炉壁10に対して中心線が直角状に貫くように形成す
る。一方、第2ノズル12a、第3ノズル12bは、所
定角度傾斜して設ける。第2ノズル12aは、噴出角度
θを比較的大きく設定し、第3ノズル12bは、噴出角
度θを比較的小さく設定してある。かかるノズル部10
を使用して、空気と燃料噴流間の噴出角度θの異なる第
2ノズル12a、第3ノズル12bを切り換え、使用す
る数を変えて燃焼を行う。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料と高温空気な
どの酸化剤を別々に炉内に噴射する燃料炉内直接噴射方
式において、燃料並びに空気等の酸化剤の噴出条件を、
炉内温度や空気温度により変えながら、燃焼を行い、本
来の低NOx性を維持しつつ、火炎の安定化を図った、
炉内燃焼制御方法に関するものである。
どの酸化剤を別々に炉内に噴射する燃料炉内直接噴射方
式において、燃料並びに空気等の酸化剤の噴出条件を、
炉内温度や空気温度により変えながら、燃焼を行い、本
来の低NOx性を維持しつつ、火炎の安定化を図った、
炉内燃焼制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に炉内燃焼は以下のことが言える。 混合気の燃焼性能を決定する燃焼範囲や燃焼速度等
は、炉内温度や空気温度が高くなるにつれて広く、大き
くなる傾向(燃焼しやすい傾向)にある。反対に、低温
では、安定性に欠け、燃焼しにくい。 炉内温度や空気温度が低い状態では、基本的に発生す
るNOx濃度が低い。すなわち、NOx濃度が高いの
は、高温域においてのみである。
は、炉内温度や空気温度が高くなるにつれて広く、大き
くなる傾向(燃焼しやすい傾向)にある。反対に、低温
では、安定性に欠け、燃焼しにくい。 炉内温度や空気温度が低い状態では、基本的に発生す
るNOx濃度が低い。すなわち、NOx濃度が高いの
は、高温域においてのみである。
【0003】ところで、燃料炉内直接噴射法(FDI)
は燃料と空気等が炉内にて混合し、燃焼を開始する前
に、炉内の雰囲気を各々の噴流内に巻き込む排ガス再循
環効果と、緩慢燃焼効果によりNOxを低減できる燃焼
法である。例えば図7に示すように、炉壁1に燃料と酸
化剤としての空気を噴出するための通孔2、3を形成し
た構造とし燃焼を行うようにしている。前記通孔2、3
は、距離r離隔して形成してあり、炉内において、通孔
2、3から噴出した燃料と空気とが角度θによって混合
するようにしてある。なお、通孔2、3は、いずれが燃
料用であるとか、空気用であるということは適宜であ
る。このような燃料炉内直接噴射法では、基本的には、
燃料、空気の噴流が混合する前に、充分排気ガスを巻き
込むことが重要となっている。かかる点に影響を与える
ファクタとして、 幾何学的混合角度……θ、各ノズル間の離隔距離…
…r、各流体の速度、またはその比……V1、V2、V
1/V2、各ノズルの数、等がある。
は燃料と空気等が炉内にて混合し、燃焼を開始する前
に、炉内の雰囲気を各々の噴流内に巻き込む排ガス再循
環効果と、緩慢燃焼効果によりNOxを低減できる燃焼
法である。例えば図7に示すように、炉壁1に燃料と酸
化剤としての空気を噴出するための通孔2、3を形成し
た構造とし燃焼を行うようにしている。前記通孔2、3
は、距離r離隔して形成してあり、炉内において、通孔
2、3から噴出した燃料と空気とが角度θによって混合
するようにしてある。なお、通孔2、3は、いずれが燃
料用であるとか、空気用であるということは適宜であ
る。このような燃料炉内直接噴射法では、基本的には、
燃料、空気の噴流が混合する前に、充分排気ガスを巻き
込むことが重要となっている。かかる点に影響を与える
ファクタとして、 幾何学的混合角度……θ、各ノズル間の離隔距離…
…r、各流体の速度、またはその比……V1、V2、V
1/V2、各ノズルの数、等がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】かかる燃料炉内直接噴
射法は、本来的に燃焼がしにくく、火炎の安定性に問題
があり、低温域では使うことができず、別のバーナを必
要とする。そこで、低温時には、燃料や空気の混合を早
めに開始することが安定性を確保することができること
に着目した。そのためには、 1.ノズル数を増やす、2.角度θを大きくする、3.
離隔距離rを小さくする。一方、高温時には、逆の手段
をとるようにすればよい。本発明は、このような背景か
ら提案されたものであって、燃料並びに空気等の酸化剤
の噴出条件を、炉内温度や空気温度により変えながら、
燃焼を行い、本来の低NOx性能を維持しつつ、火炎の
安定化を図った、炉内燃焼制御方法を提供することを目
的とする。
射法は、本来的に燃焼がしにくく、火炎の安定性に問題
があり、低温域では使うことができず、別のバーナを必
要とする。そこで、低温時には、燃料や空気の混合を早
めに開始することが安定性を確保することができること
に着目した。そのためには、 1.ノズル数を増やす、2.角度θを大きくする、3.
離隔距離rを小さくする。一方、高温時には、逆の手段
をとるようにすればよい。本発明は、このような背景か
ら提案されたものであって、燃料並びに空気等の酸化剤
の噴出条件を、炉内温度や空気温度により変えながら、
燃焼を行い、本来の低NOx性能を維持しつつ、火炎の
安定化を図った、炉内燃焼制御方法を提供することを目
的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
ために、本発明は、燃料と酸化剤を別々に炉内に噴射し
て混合させる燃料炉内直接噴射方式による燃焼におい
て、燃料および酸化剤の噴出条件を、炉内温度や酸化剤
温度に応じて変更し、燃焼を行うようにした。また本発
明は、燃料と酸化剤を別々に炉内に噴射して混合させる
燃料炉内直接噴射方式による燃焼において、炉壁に炉内
に向けて近接配置した燃料または酸化剤を噴出するため
のノズルの数、並びに燃料と酸化剤との間の噴出角度
を、炉内温度や酸化剤温度に応じて組み合わせ変更し
て、燃焼を行うようにした。また本発明は、燃料と酸化
剤を別々に炉内に噴射して混合させる燃料炉内直接噴射
方式による燃焼において、炉壁に炉内に向けて近接配置
した燃料または酸化剤を噴出するためのノズルから、炉
内温度や酸化剤温度に応じて、異なる燃料と酸化剤との
離隔距離のノズルを組み合わせ選択して、燃焼を行うよ
うにした。また本発明は、燃料と酸化剤を別々に炉内に
噴射して混合させる燃料炉内直接噴射方式による燃焼に
おいて、炉壁に炉内に向けて近接配置した燃料または酸
化剤を噴出するためのノズルの数を、炉内温度や酸化剤
温度に応じて変更して、燃焼を行うようにした。
ために、本発明は、燃料と酸化剤を別々に炉内に噴射し
て混合させる燃料炉内直接噴射方式による燃焼におい
て、燃料および酸化剤の噴出条件を、炉内温度や酸化剤
温度に応じて変更し、燃焼を行うようにした。また本発
明は、燃料と酸化剤を別々に炉内に噴射して混合させる
燃料炉内直接噴射方式による燃焼において、炉壁に炉内
に向けて近接配置した燃料または酸化剤を噴出するため
のノズルの数、並びに燃料と酸化剤との間の噴出角度
を、炉内温度や酸化剤温度に応じて組み合わせ変更し
て、燃焼を行うようにした。また本発明は、燃料と酸化
剤を別々に炉内に噴射して混合させる燃料炉内直接噴射
方式による燃焼において、炉壁に炉内に向けて近接配置
した燃料または酸化剤を噴出するためのノズルから、炉
内温度や酸化剤温度に応じて、異なる燃料と酸化剤との
離隔距離のノズルを組み合わせ選択して、燃焼を行うよ
うにした。また本発明は、燃料と酸化剤を別々に炉内に
噴射して混合させる燃料炉内直接噴射方式による燃焼に
おいて、炉壁に炉内に向けて近接配置した燃料または酸
化剤を噴出するためのノズルの数を、炉内温度や酸化剤
温度に応じて変更して、燃焼を行うようにした。
【0006】
【発明の実施の形態】次に、本発明にかかる炉内燃焼制
御方法を実施するための典型的な実施の形態を示し、図
面に基づいて、以下説明する。図1、図2に炉内燃焼制
御方法を実施するための燃料炉内直接噴射方式によるノ
ズル部10を模式的に示す。前記ノズル部10は、炉壁
(図示省略)に炉内に向けて空気(予熱空気、または富
化空気、あるいは酸素)と燃料とを噴出するための第1
のノズル11、第2のノズル12a、第3のノズル12
bを有する。この場合、第1ノズル11からは空気を噴
出させるようにし第1ノズル11は炉壁10に対して中
心線が直角状に貫くように形成している。一方、第2ノ
ズル12a、第3ノズル12bは、所定角度傾斜して設
けてあり、燃料を噴出させるようにしている。このう
ち、第2ノズル12aは、第1ノズル11からの空気噴
流に対する噴出角度θを比較的大きく設定してあり、第
3ノズル12bは、噴出角度θを比較的小さく設定して
ある。また、図3、図4に示すように、第2ノズル12
aと、第3ノズル12bとを複数設けるようにしたノズ
ル部20としてもよい。なお、前記第1ノズル11から
は燃料を、第2ノズル12a、第3ノズル12bからは
空気を噴出させるようにしてもよい。
御方法を実施するための典型的な実施の形態を示し、図
面に基づいて、以下説明する。図1、図2に炉内燃焼制
御方法を実施するための燃料炉内直接噴射方式によるノ
ズル部10を模式的に示す。前記ノズル部10は、炉壁
(図示省略)に炉内に向けて空気(予熱空気、または富
化空気、あるいは酸素)と燃料とを噴出するための第1
のノズル11、第2のノズル12a、第3のノズル12
bを有する。この場合、第1ノズル11からは空気を噴
出させるようにし第1ノズル11は炉壁10に対して中
心線が直角状に貫くように形成している。一方、第2ノ
ズル12a、第3ノズル12bは、所定角度傾斜して設
けてあり、燃料を噴出させるようにしている。このう
ち、第2ノズル12aは、第1ノズル11からの空気噴
流に対する噴出角度θを比較的大きく設定してあり、第
3ノズル12bは、噴出角度θを比較的小さく設定して
ある。また、図3、図4に示すように、第2ノズル12
aと、第3ノズル12bとを複数設けるようにしたノズ
ル部20としてもよい。なお、前記第1ノズル11から
は燃料を、第2ノズル12a、第3ノズル12bからは
空気を噴出させるようにしてもよい。
【0007】次に、以上のようなノズル部10、ノズル
部20を使用して、空気と燃料噴流間の噴出角度θの異
なる第2ノズル12a、第3ノズル12bを切り換え、
使用する数を変えて燃焼する手順を説明する。 組み合わせ1.低温時………第2ノズル12a(噴出角度θ大) 高温時………第3ノズル12b(噴出角度θ小) 組み合わせ2.低温時………第2ノズル12a(噴出角度θ大) 第3ノズル12b(噴出角度θ小) 高温時………第3ノズル12b(噴出角度θ小) 組み合わせ3.低温時………第2ノズル12a(噴出角度θ大) 高温時………第2ノズル12a(噴出角度θ大) 第3ノズル12b(噴出角度θ小) という、組合せによって燃焼を行う。なお、不使用状態
のノズルは、冷却空気等でパージしておくことができ
る。また、使用するノズルの変更は、元にある開閉弁等
により行うことができる。
部20を使用して、空気と燃料噴流間の噴出角度θの異
なる第2ノズル12a、第3ノズル12bを切り換え、
使用する数を変えて燃焼する手順を説明する。 組み合わせ1.低温時………第2ノズル12a(噴出角度θ大) 高温時………第3ノズル12b(噴出角度θ小) 組み合わせ2.低温時………第2ノズル12a(噴出角度θ大) 第3ノズル12b(噴出角度θ小) 高温時………第3ノズル12b(噴出角度θ小) 組み合わせ3.低温時………第2ノズル12a(噴出角度θ大) 高温時………第2ノズル12a(噴出角度θ大) 第3ノズル12b(噴出角度θ小) という、組合せによって燃焼を行う。なお、不使用状態
のノズルは、冷却空気等でパージしておくことができ
る。また、使用するノズルの変更は、元にある開閉弁等
により行うことができる。
【0008】また、本発明における炉内燃焼制御方法
は、以下のように実施することもできる。すなわち、図
5に示すようなノズル部30を使用する。かかるノズル
部30は、第1ノズル11に対して第2ノズル31を離
隔距離r1をもって、第3ノズル32を離隔距離r2をも
って、第1ノズル11を中心とする放射線状に配置して
いる。なお、r2>r1としている。
は、以下のように実施することもできる。すなわち、図
5に示すようなノズル部30を使用する。かかるノズル
部30は、第1ノズル11に対して第2ノズル31を離
隔距離r1をもって、第3ノズル32を離隔距離r2をも
って、第1ノズル11を中心とする放射線状に配置して
いる。なお、r2>r1としている。
【0009】次にこのようなノズル部30を使用して、
離隔距離の異なる第2ノズル31、第3ノズル32をを
切り換え、組み合わせて燃焼する手順を説明する。 組み合わせ1.低温時………離隔距離r1の第2ノズル31(噴出角度θ大) 高温時………離隔距離r2の第3ノズル32(噴出角度θ任意) 組み合わせ2.低温時………離隔距離r1の第2ノズル31 離隔距離r2の第3ノズル32 高温時………離隔距離r2の第3ノズル32 組み合わせ3.低温時………離隔距離r1の第2ノズル31 高温時………離隔距離r1の第2ノズル31 離隔距離r2の第3ノズル32
離隔距離の異なる第2ノズル31、第3ノズル32をを
切り換え、組み合わせて燃焼する手順を説明する。 組み合わせ1.低温時………離隔距離r1の第2ノズル31(噴出角度θ大) 高温時………離隔距離r2の第3ノズル32(噴出角度θ任意) 組み合わせ2.低温時………離隔距離r1の第2ノズル31 離隔距離r2の第3ノズル32 高温時………離隔距離r2の第3ノズル32 組み合わせ3.低温時………離隔距離r1の第2ノズル31 高温時………離隔距離r1の第2ノズル31 離隔距離r2の第3ノズル32
【0010】また、炉内燃焼制御方法は、以下のように
実施することもできる。すなわち、図6に示すようなノ
ズル部40を使用する。かかるノズル部40は、第1ノ
ズル11に対して離隔距離rにて、第1ノズル11を中
心とする放射線状に且つ互いに等間隔ごとに多数の第2
ノズル41を配置している。なお、第2ノズル41に
は、噴出角度θ大のもの41aと、噴出角度θが任意の
もの41bとがある。
実施することもできる。すなわち、図6に示すようなノ
ズル部40を使用する。かかるノズル部40は、第1ノ
ズル11に対して離隔距離rにて、第1ノズル11を中
心とする放射線状に且つ互いに等間隔ごとに多数の第2
ノズル41を配置している。なお、第2ノズル41に
は、噴出角度θ大のもの41aと、噴出角度θが任意の
もの41bとがある。
【0011】このようなノズル部40を使用して、ノズ
ルを切り換え、組み合わせて燃焼する手順を説明する
と、 組み合わせ1.低温時………第2ノズル41a(噴出角度θ大) 高温時………第2ノズル41b(噴出角度θ任意) 組み合わせ2.低温時………第2ノズル41a(噴出角度θ大) 第2ノズル41b(噴出角度θ任意) 高温時………第2ノズル41b(噴出角度θ任意) このようなノズル部40による燃焼によれば、低温時、
空気噴流の周りに燃料を噴出する第2ノズル41a、4
1bが多数配置してあるため、炉内ガスの巻き込みがあ
っても、空気と燃料の混合の障害となりにくく、混合が
促進され、燃焼状態は大幅に改善され良好となる。
ルを切り換え、組み合わせて燃焼する手順を説明する
と、 組み合わせ1.低温時………第2ノズル41a(噴出角度θ大) 高温時………第2ノズル41b(噴出角度θ任意) 組み合わせ2.低温時………第2ノズル41a(噴出角度θ大) 第2ノズル41b(噴出角度θ任意) 高温時………第2ノズル41b(噴出角度θ任意) このようなノズル部40による燃焼によれば、低温時、
空気噴流の周りに燃料を噴出する第2ノズル41a、4
1bが多数配置してあるため、炉内ガスの巻き込みがあ
っても、空気と燃料の混合の障害となりにくく、混合が
促進され、燃焼状態は大幅に改善され良好となる。
【0012】以上、本発明にかかる炉内燃焼制御方法を
実施するための実例を3例挙げて説明したが、いずれに
しても、炉内温度、空気温度を見て、低温時には、空気
と燃料の混合を早めて混合を促進させる効果を有してお
り、また、高温時には、緩慢燃焼効果により、NOx濃
度を抑えるという当初の目的を達成しているので、燃料
炉内直接噴射法の問題点を改善することができ、広い範
囲での利用が可能となる。
実施するための実例を3例挙げて説明したが、いずれに
しても、炉内温度、空気温度を見て、低温時には、空気
と燃料の混合を早めて混合を促進させる効果を有してお
り、また、高温時には、緩慢燃焼効果により、NOx濃
度を抑えるという当初の目的を達成しているので、燃料
炉内直接噴射法の問題点を改善することができ、広い範
囲での利用が可能となる。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、 低温域において火炎が安定し、且つ高温域において
低NOx性を維持することができるので、燃料炉内直接
噴射法の問題点を改善することができ、広い範囲での利
用が可能となる。 燃料二段燃焼方式の二段目のノズルにも応用可能で
ある。
低NOx性を維持することができるので、燃料炉内直接
噴射法の問題点を改善することができ、広い範囲での利
用が可能となる。 燃料二段燃焼方式の二段目のノズルにも応用可能で
ある。
【0014】
【図1】本発明にかかる炉内燃焼制御方法を実施するた
めのノズル部の一例を示す、模式的な平面説明図であ
る。
めのノズル部の一例を示す、模式的な平面説明図であ
る。
【図2】図1に示すノズル部の燃料及び酸化剤の噴出状
態を示した、模式的な斜視説明図である。
態を示した、模式的な斜視説明図である。
【図3】本発明にかかる炉内燃焼制御方法を実施するた
めのノズル部の別例を示す、模式的な平面説明図であ
る。
めのノズル部の別例を示す、模式的な平面説明図であ
る。
【図4】図3に示すノズル部の燃料及び酸化剤の噴出状
態を示した、模式的な斜視説明図である。
態を示した、模式的な斜視説明図である。
【図5】本発明にかかる炉内燃焼制御方法を実施するた
めのノズル部の別例を示す、模式的な平面説明図であ
る。
めのノズル部の別例を示す、模式的な平面説明図であ
る。
【図6】本発明にかかる炉内燃焼制御方法を実施するた
めのノズル部の別例を示す、模式的な平面説明図であ
る。
めのノズル部の別例を示す、模式的な平面説明図であ
る。
【図7】燃料炉内直接噴射法を説明するための模式的な
燃焼構造図である。
燃焼構造図である。
10、20、30、40 ノズル部 11 第1ノズル 12a、31 第2ノズル 12b、32 第3ノズル 41a、41b 第2ノズル
Claims (4)
- 【請求項1】 燃料と酸化剤を別々に炉内に噴射して
混合させる燃料炉内直接噴射方式による燃焼において、
燃料および酸化剤の噴出条件を、炉内温度や酸化剤温度
に応じて変更し、燃焼を行うようにしたことを特徴とす
る炉内燃焼制御方法。 - 【請求項2】 燃料と酸化剤を別々に炉内に噴射して
混合させる燃料炉内直接噴射方式による燃焼において、
炉壁に炉内に向けて近接配置した燃料または酸化剤を噴
出するためのノズルの数、並びに燃料と酸化剤との間の
噴出角度を、炉内温度や酸化剤温度に応じて組み合わせ
変更して、燃焼を行うようにしたことを特徴とする炉内
燃焼制御方法。 - 【請求項3】 燃料と酸化剤を別々に炉内に噴射して
混合させる燃料炉内直接噴射方式による燃焼において、
炉壁に炉内に向けて近接配置した燃料または酸化剤を噴
出するためのノズルから、炉内温度や酸化剤温度に応じ
て、異なる燃料と酸化剤との離隔距離のノズルを組み合
わせ選択して、燃焼を行うようにしたことを特徴とする
炉内燃焼制御方法。 - 【請求項4】 燃料と酸化剤を別々に炉内に噴射して
混合させる燃料炉内直接噴射方式による燃焼において、
炉壁に炉内に向けて近接配置した燃料または酸化剤を噴
出するためのノズルの数を、炉内温度や酸化剤温度に応
じて変更して、燃焼を行うようにしたことを特徴とする
炉内燃焼制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7313220A JPH09152107A (ja) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | 炉内燃焼制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7313220A JPH09152107A (ja) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | 炉内燃焼制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09152107A true JPH09152107A (ja) | 1997-06-10 |
Family
ID=18038563
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7313220A Pending JPH09152107A (ja) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | 炉内燃焼制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09152107A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012057873A (ja) * | 2010-09-09 | 2012-03-22 | Chugai Ro Co Ltd | 蓄熱式燃焼装置及び加熱炉 |
-
1995
- 1995-11-30 JP JP7313220A patent/JPH09152107A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012057873A (ja) * | 2010-09-09 | 2012-03-22 | Chugai Ro Co Ltd | 蓄熱式燃焼装置及び加熱炉 |
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