JPH06257750A - 予混合気の燃焼方法 - Google Patents

予混合気の燃焼方法

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JPH06257750A
JPH06257750A JP7294893A JP7294893A JPH06257750A JP H06257750 A JPH06257750 A JP H06257750A JP 7294893 A JP7294893 A JP 7294893A JP 7294893 A JP7294893 A JP 7294893A JP H06257750 A JPH06257750 A JP H06257750A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃料・空気予混合ノズルを有する燃焼器の燃
焼方法において、予混合気の燃料濃度の変化に起因した
燃焼速度の変化で火炎長が変化し、ひいては燃焼振動が
発生するという不具合を解消すること。 【構成】 予混合ノズル１から噴出して形成される予混
合気２と予混合気２の流路が急拡大する予混合ノズル出
口部の下流域にて循環又は滞留する高温ガスとの間に、
燃料を含まない中性流体８を供給するもの。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は低ＮＯｘ燃焼を達成する
ための燃料・空気予混合気ノズルを有する燃焼器におけ
る予混合気の燃焼方法に関し、ガスタービン燃焼器、ボ
イラ、化学工業炉などの燃焼器に適用することができ
る。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービン燃焼器などにおいて、燃焼
器排ガスの低ＮＯｘ化のため、最近では燃料と燃焼用空
気とを予め混合させ、この予混合気を希薄燃焼させると
いう方法が一般的に採用されている。この予混合気の燃
焼方法によれば、燃料濃度の不均一な領域がなくなるた
め局所的に高温に燃焼する領域がなくなり、発生ＮＯｘ
を大幅に低減することができるのである。
【０００３】図３は従来の予混合気の燃焼方式によるバ
ーナの一部を例示したもので、図中、参照符号１は予混
合ノズル、２は予混合気、３は保炎器、４は火炎、６は
循環又は滞留高温ガス、６はパイロットノズル、７はパ
イロット燃料を示している。
【０００４】予混合ノズル１から燃焼器内へ噴出された
予混合気２は燃焼しながら保炎器３を巻くようにしてそ
の後流側に保炎のための循環高温ガス５を形成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
予混合気の燃焼方法において、予混合気の燃焼速度は予
混合気温度が高いほど、予混合気中の燃料濃度が大きい
ほど高いという作用があり、特に、燃料濃度はこれによ
る燃焼速度を著しく変化させる。この燃焼速度の変化は
火炎長を変化させることになり、ひいては燃焼振動の発
生原因となる。
【０００６】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、予混合気の燃料濃度の変化による燃焼振動
が発生しにくい予混合気の燃焼方法を提供することを目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的に対し、本発明
によれば、低ＮＯｘを達成するための燃料・空気予混合
ノズルを有した燃焼器による予混合気の燃焼方法におい
て、予混合ノズルから噴出して形成される予混合気層
と、予混合気の流路が急拡大する予混合ノズル出口部の
下流域にて循環又は滞留する高温ガスとの間に、燃料を
含まない流体を供給することを特徴とする予混合気の燃
焼方法が提供される。
【０００８】
【作用】上述の手段によれば、予混合気層と高温ガスと
の間に中性流体を供給することにより、高温ガスから直
接予混合気に火炎伝播することがなく、高温ガスと中性
流体との混合拡散により中温ガスを生成し、その後、こ
の中温ガスと予混合気との混合拡散により予混合気が燃
焼することになる。すなわち、従来の予混合火炎のよう
に火炎伝播することがなく、混合拡散が律速となった燃
焼となる。
【０００９】
【実施例】図１は本発明による方法を実施したバーナの
一例を示しており、図中、図３に示したものと同一の部
分については同一の符号を付してその詳細な説明は省略
する。
【００１０】図１によれば、予混合ノズル１とパイロッ
トノズル６との間に中性流体８を供給するための通路が
形成されており、その燃焼室内への中性流体８の噴出口
は中性流体８を保炎器３の内壁面に沿って流出させるよ
うに構成されている。中性流体８は燃料を含まない流体
であって、たとえば空気、排ガス、蒸気などとすること
ができる。
【００１１】図１の構成によれば、予混合ノズル１から
噴出した予混合気２の層と循環高温ガス５との間に中性
流体を供給するようにしたので、予混合ノズル１から噴
出した予混合気２と高温ガス５とが直接接触することが
なくなる。中性流体８はまず高温ガス５と混合して中温
ガスを生成し、その後方にてこの中温ガスは予混合気２
と混合して火炎４を形成する。
【００１２】つまり、高温ガス５と予混合ノズル１から
供給された予混合気２とが直接触れることがないので、
従来のような高温ガス５から予混合気２へ直接火炎伝播
し、十分に拡散していない予混合気が強制的に燃焼させ
られることがない。すなわち、中性流体８によって高温
ガス５から隔てられた予混合気２は拡散律速の燃焼をす
ることができるため、主火炎が長い燃焼となる。このこ
とは、発熱率の分散ができ、燃焼振動を防止することが
できる。
【００１３】図２は本発明方法によるバーナと従来のバ
ーナとをそれぞれ使用して燃焼させたときの燃焼振動の
状態を示したグラフである。グラフの縦軸は燃焼振動の
目安となる燃焼器の内圧変動を示し、横軸はパイロット
（拡散火炎用のパイロット燃料７）の比率を示したもの
で、パイロット比率の大小に拘らず本発明の中性流体あ
りの方が従来の中性流体なしの場合よりも圧力変動比が
小さい、つまり、燃焼振動が小さいことを示しており、
本発明による効果を裏付けている。
【００１４】また、本発明は、図１のようなバーナ形状
に限られるものではなく、循環流の生じる燃焼器におい
て、その循環流と予混合気との間に中性流体を供給する
ものを全て含み、たとえば様々な保炎板を有するものや
流路が急拡大する部分で循環流又は澱み点が生じるもの
等に適用することができる。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、通常の予混合火炎のよ
うに火炎伝播で燃焼せずに混合拡散律速で燃焼するた
め、予混合気の燃料濃度の影響の小さな燃焼が可能とな
る。
【００１６】また、高温ガスと中性流体とが混合して中
温ガスとなった後、予混合気と混合するため、この混合
領域での火炎温度が低く、この領域でのＮＯｘの発生は
極めて少ない。
【００１７】さらに、拡散律速の燃焼とすることができ
るため、主火炎が長く、発熱率が分散できるため、燃焼
振動を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による燃焼方法の適用例を示したバーナ
の概略説明図である。
【図２】本発明方法による効果を示した実験データのグ
ラフである。
【図３】従来の予混合燃焼方法によるバーナの概略説明
図である。
【符号の説明】
１ 予混合ノズル ２ 予混合気 ３ 保炎器 ４ 火炎 ５ 高温ガス ８ 中性流体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２３Ｒ 3/28 Ｄ 7604−3Ｇ (72)発明者 谷村 聡 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】低ＮＯｘを達成するための燃料・空気予混
    合ノズルを有した燃焼器による予混合気の燃焼方法にお
    いて、予混合ノズルから噴出して形成される予混合気層
    と、予混合気の流路が急拡大する予混合ノズル出口部の
    下流域にて循環又は滞留する高温ガスとの間に、燃料を
    含まない流体を供給することを特徴とする予混合気の燃
    焼方法。
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