JPH09178120A - 予混合式バーナー - Google Patents

予混合式バーナー

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JPH09178120A
JPH09178120A JP8322466A JP32246696A JPH09178120A JP H09178120 A JPH09178120 A JP H09178120A JP 8322466 A JP8322466 A JP 8322466A JP 32246696 A JP32246696 A JP 32246696A JP H09178120 A JPH09178120 A JP H09178120A
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    • 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
    • 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
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
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  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 予混合式バーナーにおいて有害排出物を低減
し、かつ逆流ゾーンを安定化する。 【解決手段】 円錐部分体（１２，１３）の先端部を基
点にして下流側に予混合式バーナー（１１）の内部へ延
びた槍状供給装置（１）が配置されており、該槍状供給
装置が中心軸線（１０）に対してほぼ対称的に延びてお
り、かつ槍状供給装置（１）の下流側端部に少なくとも
１つの燃料ノズル（８）が配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、予混合式バーナー
であって、主に、流れ方向で見て互いに重ねられた（in
einandergeschachtelt）少なくとも２つの円錐部分体を
備えており、これらの各円錐軸線が中心軸線に対してず
らされており、これにより燃焼空気のために接線方向の
スリットが形成されている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の予混合式バーナーは例えばヨー
ロッパ特許第０３２１８０９号公報から公知である。燃
焼空気は、主に２つの円錐形半シェルから成るスワール
バーナーとして構成された予混合式バーナーによって回
転せしめられる。燃料は回転する空気内へ吹込まれ、か
つここで空気と混合される。バーナーの出口に所定の帽
子形の再循環ゾーンが現れ、その先端で添加が行われ
る。火炎自体は再循環ゾーンによってバーナーの前で安
定化され、機械的な保炎器は不要である。このようなバ
ーナーの熱音響的な挙動は通常安定しており、かつ単純
でコスト上有利な構造を特徴とする。
【０００３】バーナーがガス状の燃料で運転される場合
には、そのために２つの部分体の壁内の縦方向に分配さ
れたガス流入開口が、２つの円錐半シェルによって形成
された接線方向のスリットの領域内に設けられる。した
がってガスでの運転では燃焼空気との混合気形成が既に
入口スリットのゾーン内で始る。
【０００４】円錐半シェルの先端部には液体燃料のため
の燃料ノズルが配置されている。燃料は鋭角を成して中
空円錐内へ噴射される。生じる円錐状の燃料プロフィー
ルは接線方向に流入する空気によって包囲される。燃料
濃度は圧縮空気と混合する結果軸方向に連続的に減少す
る。燃料の噴射角度は予混合式バーナーの開角によって
規定される。しかし液体燃料とガス状燃料との良好な混
合は小さな開角によって困難にされ、このことが有害物
質の排出の増大に導くことがある。
【０００５】接線方向のスリットの領域内でのガス状燃
料の噴射による予混合式バーナーの運転がもはや保証さ
れない部分負荷では、ガス状燃料は円錐半シェルの先端
部に配置された燃料ノズルを介して噴射される。しかし
逆流ゾーンと燃料ノズルとの間の軸方向距離が大きいこ
とにより火炎の軸方向位置が変化し、これにより脈動が
生じる危険がある。さらに逆流ゾーンと燃料ノズルとの
間の軸方向距離が大きいことにより所要燃料量が増大
し、これが有害排出物の増大を導きかねない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に記載の形式の予混合式バーナーにおいて有害排出物を
低減し、かつ逆流ゾーンを安定化することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、本発明に
よれば、円錐部分体の先端部を基点にして下流側へ予混
合式バーナーの内部へ延びる槍状供給装置が配置されて
おり、該槍状供給装置が中心軸線に対してほぼ対称的に
延びており、かつ該槍状供給装置の下流側端部に少なく
とも１つの燃料ノズルが配置されていることによって達
成される。
【０００８】
【発明の効果】本発明の利点は、特に、逆流ゾーンと燃
料ノズルとの間の軸方向の距離がバーナー内部空間内へ
突入した槍状供給装置によって短縮されることにある。
これによって逆流ゾーンは各負荷範囲において軸方向で
安定化され、脈動は回避される。燃料の噴射が燃料ノズ
ルによって逆流ゾーン近傍で行われることによりさらに
火炎の安定化に必要な燃料は少なくて済む。したがって
部分負荷運転においても、予混合式バーナーを僅かな窒
素酸化物排出で運転することが可能である。さらに槍状
供給装置の外面が剪断面として働き、剪断面はガス状燃
料と燃焼空気との緊密な混合を助成し、したがって有害
排出物を低減する。燃料ノズルを逆流ゾーンの近くに位
置決めしたことによって液体燃料の燃料ノズルの噴射角
を大きくすることができる。これによって液体燃料使用
時の予混合が改善され、かつ酸化窒素排出は低減され
る。
【０００９】槍状供給装置が下流側に少なくとも予混合
バーナーの下から３分の１の所まで延びていると、特に
有利である。これは火炎の前面のバーナー内部へのバッ
クファイアを阻止する。
【００１０】さらに、槍状供給装置が槍状管とその内部
に配置された燃料導管とから構成されていると有利であ
る。これにより燃焼空気の１部を槍状管を通して吹込む
ことができ、このために燃料と空気との緊密な混合が助
成される。さらに火炎が槍状供給装置の端部に滞留する
のが防止される。
【００１１】槍状管と燃料導管との間にスワール体を配
置すると有利である。これによって槍状管から吹込まれ
る空気に任意のスワールを付与することができ、その結
果緊密な混合がさらに最適化される。
【００１２】さらに、槍状管の下流側端部に空気で吹飛
ばされる霧化ノズル(luftuterstuetzte Zerstaeubungsd
uese、英語ではairblast atmizer)を配置すると有利で
ある。これは液体燃料の僅かな有害物排出での燃焼を許
す。
【００１３】予混合式バーナーが少なくともバーナー出
口の領域内に円形の横断面を有していると有利である。
円形のバーナー出口は中心軸線に対して軸対称な流れを
生じる。これによって円錐部分体の軸線によって惹起さ
れる脈動は回避され、かつ逆流ゾーンは一層安定化され
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】図面には発明の理解に必要な部材
のみが示されている。作業媒体の流れ方向は矢印によっ
て示されている。
【００１５】図１および図２には予混合式バーナー１１
が略示されている。これは主に既出のヨーロッパ特許０
３２１８０９号公報から公知である、いわゆる二重円錐
形バーナーである。予混合式バーナーは、例えばガスタ
ービン群で燃焼空気と燃料との混合のために燃焼の前に
使用される。このような予混合式バーナー１１は２つの
中空の半円錐部分体１２，１３を備え、半円錐部分体は
流れ方向に互いに重ね合わされている。２つの半円錐部
分体の各円錐軸線１４と１５は予混合式バーナー１１の
中心軸線１０に対してずらされている。２つの半円錐部
分体の隣合った壁はこれらの縦方向に延在した部分に圧
縮燃焼空気のための接線方向のスリット１６を形成して
おり、燃焼空気はこのようにしてバーナー内部へ入る。
【００１６】接線方向のスリット１６の領域における２
つの半円錐部分体の壁には縦方向に延びたガス供給導管
１８が設けられている。ガス状燃料の噴射はガス供給導
管１８から分岐した、図示されないガス流入開口を介し
て行われる。
【００１７】半円錐部分体１２，１３によって形成され
た先端部を基点にして、下流側に延びた槍状供給装置１
が予混合式バーナー１１の中心軸線１０に対して対称的
に配置されている。槍状供給装置は槍状管２とこの内部
に配置された燃料導管３とを備えている。槍状供給装置
１の下流側端部の軸方向位置は有利には少なくとも予混
合式バーナー１１の下から３分の１の所にある、すなわ
ち槍状供給装置は予混合式バーナー１１から突出してい
てもよい。例えば槍状供給装置１は予混合式バーナーの
軸方向の高さの２０％まで予混合式バーナー１１から突
出していてよい。スワール体６が槍状管２の内部、有利
には下流側端部の近くに配置されている。
【００１８】図３および図４によれば、スワール体６は
変向体７を備え、変向体は槍状管の内壁と燃料導管３と
の間に配置されている。燃料導管３の内部には環状の外
側の燃料供給通路５と内側の燃料供給通路４が配置され
ている。内側の燃料供給通路４によって燃料導管３の下
流側端部にある燃料ノズル８へ燃料が供給される。この
燃料ノズル８は液体燃料とガス状燃料の噴射のための二
重のノズルとして設計されている。外側の燃料供給通路
５は変向体７を介して槍状管２の下流側端部の内部の外
側の燃料供給通路５ａへ分岐している。これを通って外
側の燃料供給通路５によって運ばれた液体燃料３０は槍
状管の下流側端部へ導かれる。槍状管２の下流側端部の
槍状管の外縁は霧化エッジ１７として働く。
【００１９】図示されない圧縮機内で得られた燃焼空気
９は接線方向のスリット１６から予混合式バーナー１１
の内部へ入る。燃焼空気９は予混合式バーナー１１の構
成によって回転せしめられ、スワール係数は流れ方向で
増大する。ガスでの運転中は、燃焼空気９との混合気形
成は入口スリット１６のゾーン内で始る。槍状管２の外
壁は付加的な剪断面として作用して、さらに燃焼空気９
とガス状燃料の混合を助成する。バーナー出口２０にお
いてできる限り均質な燃料濃度が負荷横断面にわたって
調節される。燃焼室壁１９によって形成された燃焼室内
のバーナー出口２０の所に所定の帽子状の逆流ゾーン２
１が生じ、この逆流ゾーンの先端で着火が行われる。逆
流ゾーン２１の軸方向位置は槍状供給装置１の下流側端
部の軸方向位置によって決められる。これにより逆流ゾ
ーンの軸方向の移動、ひいては脈動が阻止される。
【００２０】接線方向のスリット１６の領域内でのガス
状燃料３１の噴射による予混合バーナー１１の運転がも
はや保証されない部分負荷では、ガス状の燃料は燃料ノ
ズル８を介して噴射される。ガス状燃料はこれによって
逆流ゾーン２１の近くで噴射され、これにより全負荷運
転と部分負荷運転との間の脈動が回避される。さらに燃
料ノズル８から噴射されるべき燃料の必要量は減少せし
められる、それというのも燃料は直接逆流ゾーン２１内
へ噴射されるからである。
【００２１】槍状管２と燃料導管３との間の中空室を通
って燃焼空気９ａも運ばれる。槍状管２を通って運ばれ
る燃焼空気９ａの割合は全空気流の２５％までであって
よい。スワール体６によって燃焼空気９ａは回転せしめ
られる。この場合スワールの形式および強さは予混合式
バーナーのその都度の状況に適合せしめられなければな
らない。例えばスワール体５は、これによって発生され
るスワールが予混合式バーナー１１のスワールとは逆に
延びるように設計することができる。これは燃焼空気
９，９ａと燃料との混合を高め、かつ付加的に逆流ゾー
ン２１の、したがって槍状供給装置１の下流側端部の火
炎のバックファイアを阻止する。
【００２２】予混合式バーナー１１が液体燃料で運転さ
れる場合には、燃料は槍状供給装置１を用いて噴射され
る。噴射は外側の燃料供給通路５を用いて行われ、この
燃料供給通路を介して液体燃料３０は霧化エッジ１７へ
送られる。これによって槍状管２を通って運ばれる燃焼
空気９ａを用いて空気吹飛ばし形の霧化ノズル２２が形
成される。霧化を改善するためには場合により燃焼空気
９ａは燃焼空気９に比較してより圧縮されなければなら
ない。
【００２３】さらに液体燃料は燃料ノズル８を介して噴
射することができる。予混合式バーナー１１の内部にお
ける燃料ノズル８の軸方向一のためにこの燃料のずる８
の噴射閣はきわめて大きく選択することができる。これ
によって燃焼空気９，９ａと燃料との緊密な混合が改善
される。
【００２４】図５によれば予混合バーナーは少なくとも
バーナー出口２０に円形の出口を備えることができる。
そのためには半円錐部分体１２，１３の２つの円錐軸線
１４，１５が例えば中心軸線１０上に集められなければ
ならない。円形の出口によって逆流ゾーン２１は一層安
定化され、かつ脈動は回避される。
【００２５】図６および図７によれば、予混合バーナー
１１の横断面を下流側端部における円形の横断面へ移行
させるためにアダプタ３９を取付けることができる。ア
ダプタ３９への移行部における、２つの半円錐部分体１
２，１３の内径Ｒｉはアダプタ３９の出口の半径Ｒａよ
りも大きい。アダプタ３９の高さｈと角度αの大きさは
アダプタ３９への入口の形状によって左右される。角度
αは平均流れ角度（Stroemungswinkel）に相当し、した
がって分離は起らない。アダプタ３９の貫流可能な自由
面積はアダプタ３９の入口から出口へ向って減少し、し
たがってここで流れはアダプタによって付加的に加速さ
れる。
【００２６】もちろん本発明は図示の説明された実施例
に限定されない。予混合式バーナーに複数の接線方向の
入口スリットを備えてもよい。槍状供給装置はまた二重
円錐形バーナーとは異なるバーナーで使用することもで
きる。二重ノズルも２つのノズルから構成されていてよ
く、この場合内側の燃料供給通路が相応して適合せしめ
られなければならない。外側の燃料供給通路は燃料導管
によって槍状管内へ設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】予混合式バーナーの部分縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った予混合式バーナー
の部分横断面図である。
【図３】図１のＩＩＩの部分の拡大図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った部分横断面図であ
る。
【図５】図１のＶ−Ｖ線に沿った予混合式バーナーの部
分横断面図である。
【図６】アダプタの部分横断面図である。
【図７】アダプタの略示斜視図である。
【符号の説明】
１ 槍状供給装置、 ８ 燃料ノズル、 ９ 燃焼空
気、 １０ 中心軸線、１１ 予混合式バーナー、 １
２，１３ 半円錐部分体、 １４，１５ 軸線、 １６
スリット

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 予混合式バーナー（１１）であって、主
    に、流れ方向で見て互いに重ねられた少なくとも２つの
    円錐部分体（１２，１３）を備えており、これらの各円
    錐軸線（１４，１５）が中心軸線（１０）に対してずら
    されており、これにより燃焼空気のために接線方向のス
    リット（１６）が形成されている形式のものにおいて、
    円錐部分体（１２，１３）の先端部を基点にして下流側
    に予混合式バーナー（１１）の内部へ延びた槍状供給装
    置（１）が配置されており、該槍状供給装置が中心軸線
    （１０）に対してほぼ対称的に延びており、かつ槍状供
    給装置（１）の下流側端部に少なくとも１つの燃料ノズ
    ル（８）が配置されていることを特徴とする、予混合式
    バーナー。
  2. 【請求項２】 槍状供給装置（１）が下流側に少なくと
    も予混合式バーナー（１１）の下から３分の１の所まで
    延びている、請求項１記載の予混合式バーナー。
  3. 【請求項３】 槍状供給装置（１）が主に槍状管（２）
    とその内部に配置された燃料導管（３）とを備えてお
    り、かつ燃料導管（３）の下流側端部に燃料ノズル
    （８）が配置されている、請求項１記載の予混合式バー
    ナー。
  4. 【請求項４】 燃料導管（３）内に内側の燃料供給通路
    （４）および外側の燃料供給通路が配置されている、請
    求項３記載の予混合式バーナー。
  5. 【請求項５】 槍状管（２）の下流側端部に空気で吹飛
    ばされる霧化ノズル（２２）が配置されている、請求項
    ３記載の予混合式バーナー。
  6. 【請求項６】 槍状管（２）と燃料導管（３）との間に
    スワール体が配置されている、請求項３記載の予混合式
    バーナー。
  7. 【請求項７】 スワール体が複数の変向体（７）から成
    っている、請求項６記載の予混合式バーナー。
  8. 【請求項８】 予混合式バーナー（１１）が少なくとも
    バーナー出口（２０）の領域内に円形の横断面を有して
    いる、請求項１記載の予混合式バーナー。
  9. 【請求項９】 予混合式バーナー（１１）の下流側端部
    にアダプタ（３９）が配置されており、該アダプタの下
    流側端部が円形の横断面を有している、請求項１記載の
    予混合式バーナー。
  10. 【請求項１０】 予混合式バーナー（１１）の円錐部分
    体（１２，１３）のアダプタ（３９）への移行部におけ
    る内径（Ｒｉ）がアダプタ（３９）の出口半径（Ｒａ）
    よりも大きい、請求項９記載の予混合式バーナー。
JP32246696A 1995-12-05 1996-12-03 予混合式バーナー Expired - Lifetime JP3863608B2 (ja)

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DE19545309A DE19545309A1 (de) 1995-12-05 1995-12-05 Vormischbrenner
DE19545309.3 1995-12-05

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JPH09178120A true JPH09178120A (ja) 1997-07-11
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EP (1) EP0778445B1 (ja)
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