JPH10253060A - 燃焼器及び燃焼器用の装置 - Google Patents
燃焼器及び燃焼器用の装置Info
- Publication number
- JPH10253060A JPH10253060A JP6009098A JP6009098A JPH10253060A JP H10253060 A JPH10253060 A JP H10253060A JP 6009098 A JP6009098 A JP 6009098A JP 6009098 A JP6009098 A JP 6009098A JP H10253060 A JPH10253060 A JP H10253060A
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- JP
- Japan
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- combustor
- housing
- flame
- reduced
- wall
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
- F23D14/72—Safety devices, e.g. operative in case of failure of gas supply
- F23D14/74—Preventing flame lift-off
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D23/00—Assemblies of two or more burners
-
- 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
- F23C2202/00—Fluegas recirculation
- F23C2202/40—Inducing local whirls around flame
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D2209/00—Safety arrangements
- F23D2209/20—Flame lift-off / stability
Landscapes
- 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】 燃焼反応及び炎の安定性を高めると共に、放
出する一酸化炭素及び窒素酸化物の量を減らす燃焼器を
提供する。 【解決手段】 燃焼器(110)は、一部のガス流をハ
ウジング壁(127)から離して流すために、燃焼器の
ハウジング(124)へ結合した流向部材(10)を備
える。流向部材(10)の下流側での熱ガス流の再循環
は、流入する新鮮燃料/空気混合気(4)のための連続
発火源を提供することにより、燃焼プロセスを安定させ
る。炎の安定性を増加させると、パイロットバーナ(1
14)の作動を減少又は停止させることもでき、それに
より、窒素酸化物の生成を低くすることができる。壁に
沿う低温領域から遠ざかるように混合流(4)を方向づ
けることにより、抑制され最終的に燃焼器から出ていく
一酸化炭素の量を減らす。
出する一酸化炭素及び窒素酸化物の量を減らす燃焼器を
提供する。 【解決手段】 燃焼器(110)は、一部のガス流をハ
ウジング壁(127)から離して流すために、燃焼器の
ハウジング(124)へ結合した流向部材(10)を備
える。流向部材(10)の下流側での熱ガス流の再循環
は、流入する新鮮燃料/空気混合気(4)のための連続
発火源を提供することにより、燃焼プロセスを安定させ
る。炎の安定性を増加させると、パイロットバーナ(1
14)の作動を減少又は停止させることもでき、それに
より、窒素酸化物の生成を低くすることができる。壁に
沿う低温領域から遠ざかるように混合流(4)を方向づ
けることにより、抑制され最終的に燃焼器から出ていく
一酸化炭素の量を減らす。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼器に関し、特
に、一酸化炭素及び窒素酸化物生成を減少させる内部部
材を有する燃焼器に関する。
に、一酸化炭素及び窒素酸化物生成を減少させる内部部
材を有する燃焼器に関する。
【0002】
【従来の技術】壁材料を保護するために必要な冷却のた
め、ガスタービンの燃焼室壁の内側表面は、一般に燃焼
室内部を流れる燃焼ガスより冷たい。燃焼室壁に沿って
噴射されるフィルム冷却空気は、壁近傍に低ガス温度領
域をもたらす。低温領域内部では、燃焼反応は抑制さ
れ、一酸化炭素が酸化して炭酸ガスにならないため、一
酸化炭素濃度が高くなる。
め、ガスタービンの燃焼室壁の内側表面は、一般に燃焼
室内部を流れる燃焼ガスより冷たい。燃焼室壁に沿って
噴射されるフィルム冷却空気は、壁近傍に低ガス温度領
域をもたらす。低温領域内部では、燃焼反応は抑制さ
れ、一酸化炭素が酸化して炭酸ガスにならないため、一
酸化炭素濃度が高くなる。
【0003】燃焼室内で生成される窒素酸化物の量は、
主に燃焼反応が生じる温度に依存する。例えば、拡散炎
で気体燃料を燃焼させるパイロットバーナは、拡散炎が
可能な限り高い炎の温度付近で燃焼する領域を有するの
で、比較的多量の窒素酸化物を生成する。一方、点火前
に燃料希薄混合気内に燃料と空気とを予混合するバーナ
は、燃焼帯全体の温度が一様に低いので、比較的少量の
窒素酸化物しか生成しない。
主に燃焼反応が生じる温度に依存する。例えば、拡散炎
で気体燃料を燃焼させるパイロットバーナは、拡散炎が
可能な限り高い炎の温度付近で燃焼する領域を有するの
で、比較的多量の窒素酸化物を生成する。一方、点火前
に燃料希薄混合気内に燃料と空気とを予混合するバーナ
は、燃焼帯全体の温度が一様に低いので、比較的少量の
窒素酸化物しか生成しない。
【0004】パイロットバーナは、予混合型のバーナよ
り多くの窒素酸化物を生成するが、慣用的な燃焼器は、
一般的にパイロットバーナの炎の方が予混合型バーナの
炎より安定しているため、両方の型を使用する。炎の固
有安定性のため、パイロットバーナは、起動のためと、
炎の安定性を高めるためとに使用されるのが一般的であ
る。
り多くの窒素酸化物を生成するが、慣用的な燃焼器は、
一般的にパイロットバーナの炎の方が予混合型バーナの
炎より安定しているため、両方の型を使用する。炎の固
有安定性のため、パイロットバーナは、起動のためと、
炎の安定性を高めるためとに使用されるのが一般的であ
る。
【0005】図1には、拡散パイロット及び予混合主燃
焼帯を備えた慣用的で、典型的な多ノズル付燃焼器11
0が示されている。典型的に、市販の入手可能な燃焼器
には、出願人により製造された、ウエスティングハウス
多ノズル付燃焼器501及び251モデル(Westinghou
se Multi-Nozzle Combustor Models 501 and 251)があ
る。
焼帯を備えた慣用的で、典型的な多ノズル付燃焼器11
0が示されている。典型的に、市販の入手可能な燃焼器
には、出願人により製造された、ウエスティングハウス
多ノズル付燃焼器501及び251モデル(Westinghou
se Multi-Nozzle Combustor Models 501 and 251)があ
る。
【0006】典型的な燃焼器110は、旋回安定化拡散
炎パイロットバーナ114の回りに等角度間隔に配置さ
れた複数のノズル組立体112を備える。パイロットコ
ーン118は、パイロット火炎125を取り囲みかつ保
護する。ハウジング124は、燃焼室122を取り囲
む。各々のノズル組立体112は、旋回器組立体116
を備えており、この旋回器組立体が、気体燃料と空気と
を方向付けすると共に予混合し、予混合燃料空気流4を
形成する。各々の予混合燃料空気流4は、燃焼して、炎
5を生成する。これらの炎5は、一般にパイロットコー
ン118の端部から下流に生成され、パイロット火炎1
25により点火されると共に、燃焼室122内部にあ
る。
炎パイロットバーナ114の回りに等角度間隔に配置さ
れた複数のノズル組立体112を備える。パイロットコ
ーン118は、パイロット火炎125を取り囲みかつ保
護する。ハウジング124は、燃焼室122を取り囲
む。各々のノズル組立体112は、旋回器組立体116
を備えており、この旋回器組立体が、気体燃料と空気と
を方向付けすると共に予混合し、予混合燃料空気流4を
形成する。各々の予混合燃料空気流4は、燃焼して、炎
5を生成する。これらの炎5は、一般にパイロットコー
ン118の端部から下流に生成され、パイロット火炎1
25により点火されると共に、燃焼室122内部にあ
る。
【0007】一般に、ハウジング124を冷却するため
に壁に沿って噴射される冷却空気6のために、低温領域
は、ハウジング124近傍の燃焼室122内部に形成さ
れる。熱損失量と低温領域の位置とは、燃焼器の構成部
品と、燃焼器内部の流体力学と、そして作動特性との機
械設計及び熱設計に依存する。
に壁に沿って噴射される冷却空気6のために、低温領域
は、ハウジング124近傍の燃焼室122内部に形成さ
れる。熱損失量と低温領域の位置とは、燃焼器の構成部
品と、燃焼器内部の流体力学と、そして作動特性との機
械設計及び熱設計に依存する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】燃焼反応及び炎の安定
性を高めると共に、放出する一酸化炭素及び窒素酸化物
の量を減らす燃焼器が要求される。本発明は、この要求
を満たすものである。
性を高めると共に、放出する一酸化炭素及び窒素酸化物
の量を減らす燃焼器が要求される。本発明は、この要求
を満たすものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】炎の安定性を改良し一酸
化炭素及び窒素酸化物の生成を減す改良した燃焼器が提
供される。燃焼器は、一部のガス流をハウジング壁から
離して流すために、燃焼器のハウジングへ結合した流向
部材を使用して、この流向部材の下流側で熱ガスの再循
環をもたらす。流向部材は、十分な量の燃焼が行われる
前に、ガス流に接触する傾斜部材である。傾斜部材は、
上流側で新鮮な燃料/空気混合気の衝突により冷却され
る。
化炭素及び窒素酸化物の生成を減す改良した燃焼器が提
供される。燃焼器は、一部のガス流をハウジング壁から
離して流すために、燃焼器のハウジングへ結合した流向
部材を使用して、この流向部材の下流側で熱ガスの再循
環をもたらす。流向部材は、十分な量の燃焼が行われる
前に、ガス流に接触する傾斜部材である。傾斜部材は、
上流側で新鮮な燃料/空気混合気の衝突により冷却され
る。
【0010】流向部材の下流側での熱ガス流の再循環
は、流入する新鮮燃料/空気混合気のための連続発火源
を提供することにより、燃焼プロセスを安定させる。炎
の安定性を増加させると、パイロットバーナの作動を減
少させることができ、さらには止めることもでき、それ
により、窒素酸化物の生成を低くすることができる。壁
に沿う低温領域から遠ざかるように混合流を方向づける
ことにより、抑制され最終的に燃焼器から出ていく一酸
化炭素の量を減らす。
は、流入する新鮮燃料/空気混合気のための連続発火源
を提供することにより、燃焼プロセスを安定させる。炎
の安定性を増加させると、パイロットバーナの作動を減
少させることができ、さらには止めることもでき、それ
により、窒素酸化物の生成を低くすることができる。壁
に沿う低温領域から遠ざかるように混合流を方向づける
ことにより、抑制され最終的に燃焼器から出ていく一酸
化炭素の量を減らす。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の実施態様を図2に示す。
上述した典型的な燃焼器を参照して、本発明の実施態様
を説明する。しかし、特許請求の範囲に開示されるもの
を除き、本発明は、この実施態様に限定されるものでは
なく、ここでの教示に従って他の燃焼器への改良も含む
ものである。
上述した典型的な燃焼器を参照して、本発明の実施態様
を説明する。しかし、特許請求の範囲に開示されるもの
を除き、本発明は、この実施態様に限定されるものでは
なく、ここでの教示に従って他の燃焼器への改良も含む
ものである。
【0012】図面を参照するが、総ての図面に亙って同
様の参照符号は、同様の構成要素を指すものであり、特
に図2を参照すると、本発明に使用する燃焼器110の
一部分が示されている。燃焼器110は、複数のノズル
組立体112と、パイロットバーナ114と、パイロッ
トコーン118と、ハウジング124と、そしてライナ
壁128とを有する。ハウジング124は、外側表面1
26と内側表面127とを有する。ライナ壁128は、
ハウジング124内部に配置され、かつ外側表面129
と内側表面130とを有する。ハウジング124とライ
ナ壁128とは、ほぼ同心状の円筒であり、該円筒は、
ハウジングの内側表面127とライナ壁の外側表面12
9とが環状の壁通路14を形成するように方向付けられ
ている。ハウジング124とライナ壁128とは、燃焼
室122を取り囲む。
様の参照符号は、同様の構成要素を指すものであり、特
に図2を参照すると、本発明に使用する燃焼器110の
一部分が示されている。燃焼器110は、複数のノズル
組立体112と、パイロットバーナ114と、パイロッ
トコーン118と、ハウジング124と、そしてライナ
壁128とを有する。ハウジング124は、外側表面1
26と内側表面127とを有する。ライナ壁128は、
ハウジング124内部に配置され、かつ外側表面129
と内側表面130とを有する。ハウジング124とライ
ナ壁128とは、ほぼ同心状の円筒であり、該円筒は、
ハウジングの内側表面127とライナ壁の外側表面12
9とが環状の壁通路14を形成するように方向付けられ
ている。ハウジング124とライナ壁128とは、燃焼
室122を取り囲む。
【0013】ハウジングの内側表面127は、壁通路1
4の上流端を取り囲むために、ライナ壁128のすぐ近
くの上流端でライナ壁の外側表面129と接続する。上
流端が取り囲まれているため、壁通路14は、この壁通
路14の下流端でのみ燃焼室122と連通する。壁通路
14の上流端付近のハウジング124を貫く複数のハウ
ジング孔117は、ハウジングの外部と壁通路14を連
通させることができる。ハウジング124とライナ壁1
28とを冷却するため、壁冷却媒体6は、一般にハウジ
ング孔127を通り、そして壁通路14を通り燃焼室1
22へ流入する。
4の上流端を取り囲むために、ライナ壁128のすぐ近
くの上流端でライナ壁の外側表面129と接続する。上
流端が取り囲まれているため、壁通路14は、この壁通
路14の下流端でのみ燃焼室122と連通する。壁通路
14の上流端付近のハウジング124を貫く複数のハウ
ジング孔117は、ハウジングの外部と壁通路14を連
通させることができる。ハウジング124とライナ壁1
28とを冷却するため、壁冷却媒体6は、一般にハウジ
ング孔127を通り、そして壁通路14を通り燃焼室1
22へ流入する。
【0014】本発明によれば、燃焼器110は、ガス流
4と接触する流向部材を備える。図2に示した傾斜部材
10は、流向部材の実施態様である。傾斜部材10は、
燃焼器の円周回りのノズル出口120付近のライナ壁1
28に、慣習的な方法により固着されている。
4と接触する流向部材を備える。図2に示した傾斜部材
10は、流向部材の実施態様である。傾斜部材10は、
燃焼器の円周回りのノズル出口120付近のライナ壁1
28に、慣習的な方法により固着されている。
【0015】傾斜部材10は、ガス流4と接触し、かつ
ガス流に対して傾斜角θで方向付けられている。典型的
なウエスティングハウス501及び251モデルに実施
する時には、傾斜角θは30〜60度、傾斜部材10は
厚さ0.127センチ(0.05インチ)、長さ1.2
7〜5.08センチ(0.5〜2インチ)であるのが好
ましい。当業者であれば、他の型の燃焼器で最適の結果
をもたらすために他の角度、厚さ及び長さが要求される
ことが理解できるであろうし、該角度、厚さ及び長さ
は、該他の型の燃焼器に習熟した者であれば容易に明白
になるであろう。
ガス流に対して傾斜角θで方向付けられている。典型的
なウエスティングハウス501及び251モデルに実施
する時には、傾斜角θは30〜60度、傾斜部材10は
厚さ0.127センチ(0.05インチ)、長さ1.2
7〜5.08センチ(0.5〜2インチ)であるのが好
ましい。当業者であれば、他の型の燃焼器で最適の結果
をもたらすために他の角度、厚さ及び長さが要求される
ことが理解できるであろうし、該角度、厚さ及び長さ
は、該他の型の燃焼器に習熟した者であれば容易に明白
になるであろう。
【0016】本発明の作動に関し、流向部材としての傾
斜部材10は、傾斜部材10の下流側で再循環を引き起
こす。再循環は、熱燃焼生成物を上流から傾斜部材10
の下流端へ運ぶ。これらの熱燃焼生成物は、流入する燃
料/空気混合気4を連続的に点火し、それにより、炎を
安定させる。ガス流4が傾斜部材10を越えて流れる
時、このガス流4はまだ十分に燃焼していないので、傾
斜部材10は冷却する必要がない。また、ガス流4は、
炎5からの放射熱伝達から、そして再循環熱ガスからの
縦連接熱伝達(connective heat transfer)から傾斜部
材10を冷却する。
斜部材10は、傾斜部材10の下流側で再循環を引き起
こす。再循環は、熱燃焼生成物を上流から傾斜部材10
の下流端へ運ぶ。これらの熱燃焼生成物は、流入する燃
料/空気混合気4を連続的に点火し、それにより、炎を
安定させる。ガス流4が傾斜部材10を越えて流れる
時、このガス流4はまだ十分に燃焼していないので、傾
斜部材10は冷却する必要がない。また、ガス流4は、
炎5からの放射熱伝達から、そして再循環熱ガスからの
縦連接熱伝達(connective heat transfer)から傾斜部
材10を冷却する。
【0017】本発明は、その精神及び本質的特性から逸
脱しないで他の特定の形態に具現化することも可能であ
り、従って、前記明細書でなく、本発明の範囲を表す添
付の請求項を参照すべきである。また、本発明は、添付
の請求項だけでなく、下記の項目に記載の概念も、その
保護の対象とすることができる。 (1) さらに、内側表面と外側表面とを有するライナ
壁を備え、該ライナ壁は前記ハウジング内部でほぼ同心
状にあり、該ライナ壁と前記ハウジングとを冷却するた
めの壁用冷却媒体を運ぶための壁通路を、該ライナ壁の
該外側表面と前記ハウジングの前記内側表面との間に形
成するように、該ライナ壁の該外側表面は前記ハウジン
グの前記内側表面から離隔する請求項1に記載の燃焼
器。 (2) 前記ハウジングの前記外側表面は、複数のハウ
ジング孔を有し、壁用冷却媒体が該ハウジング孔を通り
前記壁通路内へ通過できる上記(1)項に記載の燃焼
器。 (3) 前記流向部材は、前記ノズル下流の前記ライナ
壁の前記内側表面に固着する傾斜部材から成る請求項1
に記載の燃焼器。 (4) 前記流向部材は、傾斜部材から成る請求項2に
記載の装置。
脱しないで他の特定の形態に具現化することも可能であ
り、従って、前記明細書でなく、本発明の範囲を表す添
付の請求項を参照すべきである。また、本発明は、添付
の請求項だけでなく、下記の項目に記載の概念も、その
保護の対象とすることができる。 (1) さらに、内側表面と外側表面とを有するライナ
壁を備え、該ライナ壁は前記ハウジング内部でほぼ同心
状にあり、該ライナ壁と前記ハウジングとを冷却するた
めの壁用冷却媒体を運ぶための壁通路を、該ライナ壁の
該外側表面と前記ハウジングの前記内側表面との間に形
成するように、該ライナ壁の該外側表面は前記ハウジン
グの前記内側表面から離隔する請求項1に記載の燃焼
器。 (2) 前記ハウジングの前記外側表面は、複数のハウ
ジング孔を有し、壁用冷却媒体が該ハウジング孔を通り
前記壁通路内へ通過できる上記(1)項に記載の燃焼
器。 (3) 前記流向部材は、前記ノズル下流の前記ライナ
壁の前記内側表面に固着する傾斜部材から成る請求項1
に記載の燃焼器。 (4) 前記流向部材は、傾斜部材から成る請求項2に
記載の装置。
【図1】 典型的な燃焼器の概略図である。
【図2】 本発明に従う燃焼器における傾斜部材から成
る流向部材の実施態様を示す図である。
る流向部材の実施態様を示す図である。
4…ガス流(予混合燃料空気流)、5…炎、6…冷却媒
体(冷却空気)、10…傾斜部材(流向部材)14…壁
通路、110…燃焼器、112…ノズル組立体、114
…パイロットバーナ、116…旋回器組立体、117…
ハウジング孔、118…パイロットコーン、120…ノ
ズル出口、122…燃焼室、124…ハウジング、12
5…パイロット火炎、126…外側表面、127…内側
表面、128…ライナ壁、129…外側表面、130…
内側表面。
体(冷却空気)、10…傾斜部材(流向部材)14…壁
通路、110…燃焼器、112…ノズル組立体、114
…パイロットバーナ、116…旋回器組立体、117…
ハウジング孔、118…パイロットコーン、120…ノ
ズル出口、122…燃焼室、124…ハウジング、12
5…パイロット火炎、126…外側表面、127…内側
表面、128…ライナ壁、129…外側表面、130…
内側表面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドナルド・モリース・ニューベリー アメリカ合衆国、フロリダ州、オーラン ド、ファブリー・サークル 2423 (72)発明者 ウィリアム・リチャード・ライアン アメリカ合衆国、フロリダ州、オーラン ド、ナンバー 1034、アイヴァー・パーク 2284
Claims (2)
- 【請求項1】 入口端を有する燃焼室を画成する内側表
面と外側表面とを備えるハウジングと、 ガス流を前記燃焼室の前記入口端に方向付けるための、
前記燃焼室の前記入口端に隣接する前記ハウジングの前
記内側表面に固着される少なくとも一つの予混合用ノズ
ルと、 流向部材であって、該流向部材の下流の前記ハウジング
の前記内側表面のすぐ近くの上流側で熱燃焼生成物を再
循環させるようにするための、前記ノズルの少なくとも
一部の下流において前記ハウジングの前記内側表面に固
着される流向部材とを備える燃焼器。 - 【請求項2】 内側表面を備えるハウジングを有する燃
焼器用の装置であって、前記ハウジングの前記内側表面
の周囲に固着されると共に燃焼作動中にガス流と流体連
通し、該ガス流の少なくとも一部分を、再循環地帯を設
立するための前記ハウジングの前記内側表面から離れて
流れるようにする流向部材を備える燃焼器用の装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US81637397A | 1997-03-13 | 1997-03-13 | |
US08/816373 | 1997-03-13 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10253060A true JPH10253060A (ja) | 1998-09-25 |
Family
ID=25220432
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6009098A Pending JPH10253060A (ja) | 1997-03-13 | 1998-03-11 | 燃焼器及び燃焼器用の装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10253060A (ja) |
WO (1) | WO1998040670A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0935097B1 (en) * | 1998-02-09 | 2004-09-01 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Combustor |
JP2003028425A (ja) * | 2001-07-17 | 2003-01-29 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 予混合燃焼器のパイロットバーナー、予混合燃焼器、およびガスタービン |
JP4070758B2 (ja) * | 2004-09-10 | 2008-04-02 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービン燃焼器 |
US8127550B2 (en) | 2007-01-23 | 2012-03-06 | Siemens Energy, Inc. | Anti-flashback features in gas turbine engine combustors |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US2592110A (en) * | 1949-05-21 | 1952-04-08 | Curtiss Wright Corp | Orifice type flame holder construction |
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1998
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- 1998-03-11 JP JP6009098A patent/JPH10253060A/ja active Pending
Also Published As
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