JPH10185109A - バーナーの運転のための方法 - Google Patents

バーナーの運転のための方法

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JPH10185109A
JPH10185109A JP9351295A JP35129597A JPH10185109A JP H10185109 A JPH10185109 A JP H10185109A JP 9351295 A JP9351295 A JP 9351295A JP 35129597 A JP35129597 A JP 35129597A JP H10185109 A JPH10185109 A JP H10185109A
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burner
fuel
gas
auxiliary gas
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Franz Joos
ヨース フランツ
Marcel Stalder
シュタルダー マルセル
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ABB AB
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ABB Asea Brown Boveri Ltd
Asea Brown Boveri AB
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    • F23D11/10—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour
    • F23D11/22—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour the gaseous medium being vaporised fuel, e.g. for a soldering lamp, or other gaseous fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23D11/101—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting before the burner outlet
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バーナーを運転する際の公知技術のすべての
欠点を取り除き、バーナーのあらゆる運転条件に適した
簡単な方法を提供する。 【解決手段】 補助ガス１５をバーナー１の点火及び部
分負荷に際して供給し、該供給をバーナーの高い負荷領
域で中断する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バーナーの運転の
ための方法であって、目下(aktuell[独語]: current[英
語])の燃料圧力でバーナーの噴霧器ノズル内へ流入する
液体燃料が噴射開口を介して噴射され、前もって補助ガ
スが前記燃料圧力よりもわずかに高い圧力で液体燃料内
に導入される形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】液体燃料の霧化のために特にいわゆる完
全噴流噴霧器(Vollstrahlzerstaeuber: solid-jet atom
izer)が使用される。このようなノズルにおいては、液
体燃料が前室(Vorkammer)から所定の案内長さの円形の
噴射開口を通して高い圧力下で噴射される。生じる燃料
噴流は周囲の程度の差こそあれ静止した状態で微粒なス
プレーに崩壊する。燃焼にとって十分に微細な噴霧液を
生ぜしめるために、ガスタービン装置の全負荷時にのみ
生じるような比較的高い燃料圧力が必要である。これに
対して、例えば燃焼室の点火に際して、若しくは点火の
後の上昇運転(Hochfahren)に際しては低い燃料流過量に
基づき小さい燃料圧力しか必要でない。しかしながら、
ガスタービン装置の部分負荷の際の完全噴流噴霧器によ
る液体燃料の噴霧は、必然的に比較的大きな液滴を生ぜ
しめるので、従来の全噴流スプレーはガスタービン装置
の部分負荷運転には適していない。
【０００３】微粒な液滴を得るために、ノズルが付加的
にいわゆる点火段(Zuendstufe)を備えている。点火段は
第２の噴霧器(Zerstaeuber)であり、第２の噴霧器は相
応に小さい流過量に合わせて構成されていて、従って部
分負荷に際して液体燃料の十分に微粒な霧化を保証す
る。このような手段は、参考書(Lehrbuch)「噴霧とスプ
レー(Atomization and sprays)」、A. Lefebvre, West
Lafayette, Indiana 1989、120頁、図４．２１によって
公知である。このようなノズルは２つの燃料供給通路(B
rennstoffzuleitung)及び半径方向で相対して位置する
２つの燃料通路(Brennstoffkanal)を備えていて、比較
的大きな構成スペースを必要とする。さらに、使用され
る構成部分が煩雑であり、従ってノズルが故障しやす
い。１つのノズル内に２つよりも多くの噴霧器を使用す
ることは、前記欠点を助長することになる。さらに、種
々の制御弁を備えた相応の数の燃料供給通路が必要であ
り、従って構造が複雑になるだけではなく、費用も増大
する。その都度必要な噴霧器への切換に際して、燃料流
内に不連続が生じて、これはバーナーを消してしまうも
とにつながる。
【０００４】前記参考書には、142〜144頁、図４．５０
に液体燃料のための噴霧器が記載してあり、この場合、
噴射開口の上流側で補助ガスが液体流内に導入される。
このために、液体燃料管の内部にガス管を配置してあ
り、ガス管が噴射開口の上流で終わっていて、補助ガス
のための複数の流出開口を備えている。液体流内への補
助ガスの噴射は小さい速度でかつ液体流に比べてわずか
にしか高くない圧力で行われる。液体内に流入する補助
ガスは気泡を形成して、気泡の作用によって液体流内に
液体の比較的細かいスレート(Fetzen: shred)若しくは
薄いリボン(Band:ribbon)が生じる。直径の小さいこの
ような液体流は容易に細かなスプレーに破壊されるの
で、これによって液体燃料の噴霧が改善される。液体燃
料管内への補助ガスの噴射によって、噴霧すべき全容積
流が増大され、その結果、完全噴流噴霧器を用いて部分
負荷時にも燃料の十分な霧化が達成可能である。
【０００５】しかしながらこのような完全噴流噴霧器は
欠点として、ガスタービン装置の全負荷時に、即ち高い
燃料圧力に際して使用できない。このような運転状態に
際して液体燃料内への補助ガスの噴射、ひいては噴霧器
の機能を保証するために、補助ガスが高く圧縮されねば
ならない。このことは高い費用を必要とし、かつ外部か
らのエネルギー供給なしには不可能である。従って前述
の噴霧器はこれまで普及していない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は前述の
すべての欠点を取り除き、バーナーの運転のためのあら
ゆる運転条件に適した簡単な方法を提供することであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明に基づく手段では、補助ガスをバーナーの点
火並びにバーナーの部分負荷に際してのみ供給し、該供
給をバーナーの高い負荷領域(Lastbereich)で中断する
ようになっている。
【０００８】
【発明の効果】本発明の前記手段によって、それ自体公
知の噴霧器ノズルが点火及び低負荷条件にも、高負荷条
件にも、もちろん全負荷にも最適に適合される。これに
よって、このような噴霧器ノズル、若しくは噴霧器ノズ
ルを備えたバーナーの使用範囲が著しく拡大される。こ
れによってはじめて、例えばガスタービンの異なる燃焼
空気圧力で運転される燃焼室における使用が可能にな
る。
【０００９】一般的に、エミッション(Emission)の少な
い燃焼が、バーナー内で液体燃料に補助ガスを予混合す
ることによって達成される。このような方法を、測地上
の異なる高さにバーナーを配置されて軸線方向に組み込
まれた燃焼室内で使用すると、付加的な利点が得られ
る。補助ガスの供給によって、液体燃料の特に点火時に
生じる不均一な分配が明らかに改善され、ひいては燃焼
室の機能確実性が高められる。
【００１０】特に有利には、補助ガスがバーナーへの液
体燃料の供給の中断に際しても引き続き供給される。こ
れによって噴霧器ノズルが付加的に掃気され、ひいては
コークス化が防止される。
【００１１】さらに有利には、補助ガスが圧力容器若し
くは補助圧縮機からバーナーへ供給される。従って、バ
ーナーの実際の使用条件に対応して補助ガスのための適
当な供給源が設けられる。
【００１２】特に有利には、圧縮空気が補助ガスとして
供給される。このために、必要に応じて周囲空気が圧縮
され、若しくは既にバーナーの点火の前に充填された圧
力容器からの圧縮空気が用いられる。補助ガスとして周
囲空気を使用することは特に有利であり、それというの
は周囲空気は常に利用できるからである。
【００１３】使用に応じて本発明は、不活性ガス、例え
ば窒素、若しくは点火ガス、例えばプロパン、若しくは
燃料ガス、例えば天然ガスで実施される。
【００１４】
【発明の実施の形態】図面には、本発明の実施例として
ガスタービン装置内に配置された液体燃料(fluessiger
Brennstoff: liquid fuel)のためのバーナーが示してあ
る。唯一の図面は噴霧器ノズルを備えたバーナーの部分
縦断面図である。
【００１５】本発明の理解にとって重要なエレメントの
みが示してある。装置のうちの例えば圧縮機及びガスタ
ービンは図示してない。作業媒体(Arbeitsmittel)の流
れ方向は矢印で示してある。
【００１６】ガスタービン装置（図示せず）内に配置さ
れた複数のバーナー１は、液体燃料２、厳密には燃料油
(Brennoel)で運転される。もちろん、別の適当な燃料(B
rennstoff)も使用される。
【００１７】各バーナー１は外側の空気管(Luftrohr)３
及び該空気管３の内部に同軸的に配置された噴霧器ノズ
ル(Zerstaeuberduese)４から成っており、空気管及び噴
霧器ノズルはガスタービン装置の燃焼室５内に開口して
いる。噴霧器ノズル４は内室７を備えた液体燃料管６、
燃料供給通路８、及び円形の噴射開口９を有している。
噴霧器ノズル４の内室７に、供給通路１０を備えたガス
管(Gasrohr)１１を配置してあり、ガス管が内室７への
複数の出口開口１２を有している。内室７は噴射開口９
に向かう方向で先細になっていて、即ち液体燃料２のた
めの案内部分(Fuehrungsstueck)１３で以て形成されて
いる。供給通路１０に制御弁１４が設けられており、制
御弁を用いてガス管１１が開閉される。
【００１８】ガスタービン装置の運転に際して、各バー
ナー１は対応する燃料供給通路８を介して液体燃料２を
供給される。この場合、液体燃料２はまず液体燃料管６
の内室７に達し、そこで燃料圧力に基づき噴射開口９に
向けてさらに送られる。バーナー若しくはガスタービン
装置の点火過程(Zuendvorgang)中にも、部分負荷運転(T
eillastbetrieb)に際しても、供給通路１０を介して、
かつガス管１１内に配置された出口開口１２を通して、
補助ガス(Hilfsgas)１５として役立つ圧縮された空気(L
uft)が内室７内の液体燃料２内に導入される。この導入
（噴射）は小さい速度でかつ燃料２に対してわずかにし
か高くないほぼ０．１乃至３．０バールの圧力で行われ
る。このような付加的な空気１５によって容積流、ひい
ては燃料圧力が高められ、その結果、既にバーナー１の
点火過程及び部分負荷運転に際して液体燃料２の改善さ
れた霧化が達成される。さらに、液体燃料２内に流入す
る補助ガス１５は気泡を形成し、このような気泡の作用
によって液体燃料２が液体の細かいスレート若しくは薄
いリボンの形に圧縮される。従って液体燃料２の個別の
部分(einzelne Teile)が比較的小さい出発直径(Ausgang
sdurchmesser)しか有していないので、噴射開口９を介
した液体燃料２の噴射に際して特に微粒の霧化が達成さ
れる。
【００１９】補助ガス１５として役立つ空気はガスター
ビン装置の圧縮機区分（図示せず）から予備圧縮(vorve
rdichtet)して取り出され、必要な際に補助圧縮機（同
じく図示せず）を介して必要な圧力にもたらされる。も
ちろん空気１５は圧力容器(Druckbehaelter)から供給さ
れてもよい。
【００２０】ガスタービン装置の負荷の増大に伴って、
バーナー１の燃料流過量が連続的に増大する。燃料流過
量に対応してバーナー１及び噴霧器ノズル４内の燃料圧
力が上昇する。十分な霧化のために必要な燃料圧力が達
成されると、空気供給が制御弁１４の閉鎖によって中断
される。制御弁１４を閉鎖した状態で、即ち燃料圧力の
高い状態で、液体燃料２が円形の噴射開口９によって、
燃焼に適した微粒なスプレーに分割される。
【００２１】バーナー１への液体燃料２の供給の中断の
後にも、例えばバーナー１をシーケンシャルな燃焼室(g
estufte Brennkammer: sequential combustion chambe
r)の段階バーナー(Stufenbrenner: stage burner)、点
火バーナー、若しくはパイロットバーナーとして一時的
に使用する場合、若しくはガスタービン装置の遮断に際
して、バーナー１には引き続き空気１５が供給される。
これによって、噴霧器ノズル４の掃気が保証され、噴霧
器ノズルへのコークス化が防止される。
【００２２】もちろん、使用される空気１５としては選
択的に別の補助ガス、例えば不活性ガス（窒素）、若し
くは点火ガス（プロパン）、若しくは燃料ガス（天然ガ
ス）も使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】噴霧器ノズルを備えたバーナーの部分縦断面図
【符号の説明】
１ バーナー、 ２ 液体燃料、 ３ 空気管、
４ 噴霧器ノズル、５ 燃焼室、 ６ 液体燃料
管、 ７ 内室、 ８ 燃料供給通路、９ 噴射開
口、 １０ 供給通路、 １１ ガス管、 １２
出口開口、 １３ 案内部分、 １４ 制御弁、
１５ 補助ガス

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 バーナー（１）の運転のための方法であ
    って、目下の燃料圧力でバーナー（１）の噴霧器ノズル
    （４）内へ流入する液体燃料（２）が噴射開口（９）を
    介して噴射され、前もって補助ガス（１５）が前記燃料
    圧力よりもわずかに高い圧力で液体燃料（２）内に導入
    される形式のものにおいて、補助ガス（１５）をバーナ
    ー（１）の点火及び部分負荷に際して供給し、該供給を
    バーナー（１）の高い負荷領域で中断することを特徴と
    する、バーナーの運転のための方法。
  2. 【請求項２】 補助ガス（１５）をバーナー（１）への
    液体燃料（２）の供給の中断に際しても引き続き供給す
    る請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 補助ガス（１５）を圧力容器若しくは補
    助圧縮機からバーナー（１）へ供給する請求項１記載の
    方法。
  4. 【請求項４】 圧縮された空気を補助ガス（１５）とし
    て供給する請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】 バーナー（１）の点火及び／又は部分負
    荷運転中に周囲空気（１５）を圧縮してバーナー（１）
    へ供給する請求項４記載の方法。
  6. 【請求項６】 圧縮された空気（１５）を、バーナー
    （１）の点火の前に充填された圧力容器からバーナー
    （１）へ供給する請求項３記載の方法。
  7. 【請求項７】 補助ガス（１５）として不活性ガス、有
    利には窒素をバーナー（１）へ供給する請求項３記載の
    方法。
  8. 【請求項８】 補助ガス（１５）として点火ガス、有利
    にはプロパンをバーナー（１）へ供給する請求項３記載
    の方法。
  9. 【請求項９】 補助ガス（１５）として燃料ガス、有利
    には天然ガスをバーナー（１）へ供給する請求項３記載
    の方法。
JP9351295A 1996-12-19 1997-12-19 バーナーの運転のための方法 Pending JPH10185109A (ja)

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