JPH08233220A - 予混合バーナに気体燃料を供給するための方法および装置 - Google Patents
予混合バーナに気体燃料を供給するための方法および装置Info
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- JPH08233220A JPH08233220A JP7339296A JP33929695A JPH08233220A JP H08233220 A JPH08233220 A JP H08233220A JP 7339296 A JP7339296 A JP 7339296A JP 33929695 A JP33929695 A JP 33929695A JP H08233220 A JPH08233220 A JP H08233220A
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- 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
- F23D14/62—Mixing devices; Mixing tubes
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- 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
- F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
- F23C2900/07002—Premix burners with air inlet slots obtained between offset curved wall surfaces, e.g. double cone burners
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料と空気との良好な混合を保証する。
【解決手段】 予混合物ＶＭ中の燃料の濃度を、バーナ
の各運転条件下に、予混合物が着火範囲外に存在するよ
うに選択し、予混合物ＶＭを最終混合域ＥＭＺに供給
し、該最終混合域で、同じく供給された残りの燃料ＲＢ
および／または酸素含有の二次ガスＳＧと混合し、得ら
れた最終混合物ＥＭを後続の燃焼域ＶＺに供給する。
の各運転条件下に、予混合物が着火範囲外に存在するよ
うに選択し、予混合物ＶＭを最終混合域ＥＭＺに供給
し、該最終混合域で、同じく供給された残りの燃料ＲＢ
および／または酸素含有の二次ガスＳＧと混合し、得ら
れた最終混合物ＥＭを後続の燃焼域ＶＺに供給する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸素含有のガスを
少なくとも１つの混合域および／または燃焼域に供給す
るための主管路を有する予混合バーナに、気体燃料を供
給するための方法であって、燃料の少なくとも第１の部
分を前記主管路に供給し、この場所で少なくとも１つの
予混合域内で酸素含有の一次ガスと混合させて、予混合
物を形成する形式のものに関する。
少なくとも１つの混合域および／または燃焼域に供給す
るための主管路を有する予混合バーナに、気体燃料を供
給するための方法であって、燃料の少なくとも第１の部
分を前記主管路に供給し、この場所で少なくとも１つの
予混合域内で酸素含有の一次ガスと混合させて、予混合
物を形成する形式のものに関する。
【０００２】さらに本発明は、このような形式の方法を
実施するための装置であって、燃料を予混合域に供給す
るための第１の供給手段と、予混合物を引き続き少なく
とも１つの予混合域から最終混合域に案内するための、
前記ケーシングの内部に配置された第２の供給手段と、
燃料および／または酸素含有のガスを最終混合域に供給
するための、少なくとも部分的に前記ケーシングの内部
に配置された第３の供給手段と、前記最終混合域に後置
された燃焼域とが設けられている形式のもに関する。
実施するための装置であって、燃料を予混合域に供給す
るための第１の供給手段と、予混合物を引き続き少なく
とも１つの予混合域から最終混合域に案内するための、
前記ケーシングの内部に配置された第２の供給手段と、
燃料および／または酸素含有のガスを最終混合域に供給
するための、少なくとも部分的に前記ケーシングの内部
に配置された第３の供給手段と、前記最終混合域に後置
された燃焼域とが設けられている形式のもに関する。
【０００３】
【従来の技術】このような形式の方法および該方法を実
施するための装置は、たとえば欧州特許出願公開第０１
８７４４１号明細書に基づき公知である。
施するための装置は、たとえば欧州特許出願公開第０１
８７４４１号明細書に基づき公知である。
【０００４】予混合バーナにおいて気体燃料および／ま
たは燃焼空気を２つ以上の段で互いに混合させることは
一般に知られている。この場合に、たとえば燃料を完全
に燃焼させるために必要となる空気の一部は、混合域内
で燃料と混合されて、引き続き燃焼域に供給される（た
とえば欧州特許出願公開第０１８７４４１号明細書参
照）。しかし、燃料の一部と燃焼空気の一部とを混合さ
せることも可能である。着火は通常、混合物が予混合域
から流出した直後に行われる。すなわち、燃料／一次ガ
ス混合物の組成は、混合物が着火範囲内に存在するよう
に選択される。残りの空気および場合によっては残りの
燃料は、直接に火炎に供給される。
たは燃焼空気を２つ以上の段で互いに混合させることは
一般に知られている。この場合に、たとえば燃料を完全
に燃焼させるために必要となる空気の一部は、混合域内
で燃料と混合されて、引き続き燃焼域に供給される（た
とえば欧州特許出願公開第０１８７４４１号明細書参
照）。しかし、燃料の一部と燃焼空気の一部とを混合さ
せることも可能である。着火は通常、混合物が予混合域
から流出した直後に行われる。すなわち、燃料／一次ガ
ス混合物の組成は、混合物が着火範囲内に存在するよう
に選択される。残りの空気および場合によっては残りの
燃料は、直接に火炎に供給される。
【０００５】この場合に、ＮＯＸ放出を回避するために
ガス流を良好に混合することが重要となる。燃焼／空気
濃度の局所的な変動は、必然的にＮＯＸ生成を増大させ
てしまう。
ガス流を良好に混合することが重要となる。燃焼／空気
濃度の局所的な変動は、必然的にＮＯＸ生成を増大させ
てしまう。
【０００６】公知の方法では、燃料と空気との良好な混
合が必ずしも保証されていない。なぜならば、たとえば
構造上の理由から混合域の長さがしばしば制限されなけ
ればならないからである。この不都合を回避するために
は、特に流れ媒体の混合を促進するバッフルプレートが
混合域で使用される。しかし、このようなバッフルプレ
ートの組込みは、構造にかかる過剰手間を意味し、しか
も望ましくない圧力損失を招く。
合が必ずしも保証されていない。なぜならば、たとえば
構造上の理由から混合域の長さがしばしば制限されなけ
ればならないからである。この不都合を回避するために
は、特に流れ媒体の混合を促進するバッフルプレートが
混合域で使用される。しかし、このようなバッフルプレ
ートの組込みは、構造にかかる過剰手間を意味し、しか
も望ましくない圧力損失を招く。
【０００７】さらに、混合物を燃焼域に供給するための
供給管路内ならびに予混合域でも、火炎の逆火の危険が
常に存在している。この問題を解決するための慣用の手
段としては、「保炎器」が使用される。このような機械
的な保炎器の使用は、やはり付加的な構造手間を招いて
しまい、この場合、残留リスクが常に存在している。機
械的な保炎器はさらに、極めて高い熱負荷にさらされて
おり、このことはしばしば保炎器の磨耗や、またときど
き保炎器の裂断を招いてしまう。このような構成部分
は、さらに下流側に位置する別の構成部分、たとえばタ
ービン羽根を危険にさらすおそれがある。
供給管路内ならびに予混合域でも、火炎の逆火の危険が
常に存在している。この問題を解決するための慣用の手
段としては、「保炎器」が使用される。このような機械
的な保炎器の使用は、やはり付加的な構造手間を招いて
しまい、この場合、残留リスクが常に存在している。機
械的な保炎器はさらに、極めて高い熱負荷にさらされて
おり、このことはしばしば保炎器の磨耗や、またときど
き保炎器の裂断を招いてしまう。このような構成部分
は、さらに下流側に位置する別の構成部分、たとえばタ
ービン羽根を危険にさらすおそれがある。
【０００８】機械的な保炎器なしでも十分となるフレー
ムリテンションバーナとしては、いわゆるダブルコーン
型予混合バーナを挙げることができる。このようなダブ
ルコーン型バーナは、たとえば欧州特許第０３２１８０
９号明細書に基づき公知であって、あとで図３および図
４につき詳しく説明する。燃料、この場合にはガスは、
入口ギャップにおいて一列の噴射ノズルを介して、圧縮
機から流入する燃焼空気内に噴射される。噴射ノズルは
一般に全ギャップにわたって均一に分配されている。
ムリテンションバーナとしては、いわゆるダブルコーン
型予混合バーナを挙げることができる。このようなダブ
ルコーン型バーナは、たとえば欧州特許第０３２１８０
９号明細書に基づき公知であって、あとで図３および図
４につき詳しく説明する。燃料、この場合にはガスは、
入口ギャップにおいて一列の噴射ノズルを介して、圧縮
機から流入する燃焼空気内に噴射される。噴射ノズルは
一般に全ギャップにわたって均一に分配されている。
【０００９】後置された燃焼器における混合物の信頼性
の良い着火および十分な燃焼を得るためには、燃料と空
気とを密に混合することが必要である。良好な混合は、
特に望ましくないＮＯＸの生成を招く、燃焼器中のいわ
ゆるホットスポットを回避するためにも役立つ。
の良い着火および十分な燃焼を得るためには、燃料と空
気とを密に混合することが必要である。良好な混合は、
特に望ましくないＮＯＸの生成を招く、燃焼器中のいわ
ゆるホットスポットを回避するためにも役立つ。
【００１０】燃焼のために必要となる空気の一部を上流
側で燃料管路に供給して、燃料管路に沿った一種の予混
合を達成することも、原理的には可能である。しかし、
たとえばガスタービンの燃焼器内部での予混合バーナの
多数の使用事例では、空気管路内の圧力が燃料管路内の
圧力よりも著しく低くなる。その結果、このような供給
では、燃焼空気が再び高度に圧縮されなければならなく
なり、このことはかなりの器械手間を意味する。その結
果、実際には、大きな手間にもかかわらず極めて少量の
空気しか燃料に混加することができない。したがって、
満足し得る問題解決は相変わらず保証されていない。
側で燃料管路に供給して、燃料管路に沿った一種の予混
合を達成することも、原理的には可能である。しかし、
たとえばガスタービンの燃焼器内部での予混合バーナの
多数の使用事例では、空気管路内の圧力が燃料管路内の
圧力よりも著しく低くなる。その結果、このような供給
では、燃焼空気が再び高度に圧縮されなければならなく
なり、このことはかなりの器械手間を意味する。その結
果、実際には、大きな手間にもかかわらず極めて少量の
空気しか燃料に混加することができない。したがって、
満足し得る問題解決は相変わらず保証されていない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
で述べた形式の方法を改良して、上記問題が克服され、
燃料と空気との良好な混合が保証されるような方法を提
供することである。
で述べた形式の方法を改良して、上記問題が克服され、
燃料と空気との良好な混合が保証されるような方法を提
供することである。
【００１２】さらに本発明の課題は、このような方法を
実施するための装置を提供することである。
実施するための装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の方法では、混合物中の燃料の濃度を、バーナ
の各運転条件下に、予混合物が着火範囲外に存在するよ
うに選択し、予混合物を最終混合域に供給し、該最終混
合域で、同じく供給された残りの燃料および／または酸
素含有の二次ガスと混合し、得られた最終混合物を後続
の燃焼域に供給するようにした。
に本発明の方法では、混合物中の燃料の濃度を、バーナ
の各運転条件下に、予混合物が着火範囲外に存在するよ
うに選択し、予混合物を最終混合域に供給し、該最終混
合域で、同じく供給された残りの燃料および／または酸
素含有の二次ガスと混合し、得られた最終混合物を後続
の燃焼域に供給するようにした。
【００１４】さらに上記課題を解決するために本発明の
構成では、燃料を予混合域に供給するための第１の供給
手段と、予混合物を引き続き少なくとも１つの予混合域
から最終混合域に案内するための、前記ケーシングの内
部に配置された第２の供給手段と、燃料および／または
酸素含有のガスを最終混合域に供給するための、少なく
とも部分的に前記ケーシングの内部に配置された第３の
供給手段と、前記最終混合域に後置された燃焼域とが設
けられているようにした。
構成では、燃料を予混合域に供給するための第１の供給
手段と、予混合物を引き続き少なくとも１つの予混合域
から最終混合域に案内するための、前記ケーシングの内
部に配置された第２の供給手段と、燃料および／または
酸素含有のガスを最終混合域に供給するための、少なく
とも部分的に前記ケーシングの内部に配置された第３の
供給手段と、前記最終混合域に後置された燃焼域とが設
けられているようにした。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、予混合物中の燃料の濃
度を、バーナの各運転条件下に、予混合物が着火範囲外
に存在するように選択し、予混合物を最終混合域に供給
し、この場所で同じく供給された残りの燃料および／ま
たは酸素含有の二次ガスと混合させ、得られた最終混合
物を後続の燃焼域に供給するという手段に基づき、著し
く改善された混合が得られる。予混合物の組成は所用の
逆火防止を生ぜしめる。
度を、バーナの各運転条件下に、予混合物が着火範囲外
に存在するように選択し、予混合物を最終混合域に供給
し、この場所で同じく供給された残りの燃料および／ま
たは酸素含有の二次ガスと混合させ、得られた最終混合
物を後続の燃焼域に供給するという手段に基づき、著し
く改善された混合が得られる。予混合物の組成は所用の
逆火防止を生ぜしめる。
【００１６】本発明による装置は単純性という利点を有
している。冒頭で説明した欧州特許出願公開第０１８７
４４１号明細書に記載の構成とは異なり、本発明による
装置では、複数のケーシングや管路が必要とならない。
原則的に本発明による装置はｘｘ燃料を用いる運転のた
めにも、ｙｙ燃料を用いる運転のためにも、唯一つのケ
ーシングから成っていてよい。
している。冒頭で説明した欧州特許出願公開第０１８７
４４１号明細書に記載の構成とは異なり、本発明による
装置では、複数のケーシングや管路が必要とならない。
原則的に本発明による装置はｘｘ燃料を用いる運転のた
めにも、ｙｙ燃料を用いる運転のためにも、唯一つのケ
ーシングから成っていてよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面につき詳しく説明する。
面につき詳しく説明する。
【００１８】図面には、本発明を理解する上で重要とな
る構成要素しか示していない。たとえば燃焼器全体、プ
ラントに対する燃焼器の対応関係、燃料供給装置、制御
装置等は図示されていない。作業媒体の流れ方向は全て
の図面において同じ矢印で示されている。
る構成要素しか示していない。たとえば燃焼器全体、プ
ラントに対する燃焼器の対応関係、燃料供給装置、制御
装置等は図示されていない。作業媒体の流れ方向は全て
の図面において同じ矢印で示されている。
【００１９】図１に示した方法原理は予混合バーナで実
施される。この予混合バーナは主として予混合域ＶＭＺ
と最終混合域ＥＭＺと燃焼域ＶＺとを有している。気体
燃料Ｂの少なくとも第１の部分は供給管路４を介して予
混合バーナに供給される。主管路１０を介して、酸素含
有ガスＧ、たとえば空気が一次ガスＰＧとして予混合域
ＶＭＺに供給される。予混合域ＶＭＺでは、予混合物Ｖ
Ｍが生成される。予混合物ＶＭ中の燃料の濃度はバーナ
の各運転条件下に、予混合物が着火範囲外にあるように
設定される。使用される燃料に応じて、予混合物は過度
に濃厚であっても、過度に希薄であってもよい。低い発
熱量を有する燃料が使用されると、予混合物中の燃料の
濃度は着火可能範囲よりも上となる。予混合物中の燃料
の質量割合は約５０〜１００％である。それに対して高
い発熱量を有する燃料が使用されると、予混合物中の燃
料の濃度は着火可能範囲よりも下となる。この場合で
は、予混合物中の燃料の質量割合は約０〜２.２％とな
る。当然ながら、この数値データは基準値であるに過ぎ
ない。正確な数値は気体の種類、バーナ入口における燃
焼空気温度および燃焼空気圧、バーナ内での気体温度お
よび空気速度に関連している。
施される。この予混合バーナは主として予混合域ＶＭＺ
と最終混合域ＥＭＺと燃焼域ＶＺとを有している。気体
燃料Ｂの少なくとも第１の部分は供給管路４を介して予
混合バーナに供給される。主管路１０を介して、酸素含
有ガスＧ、たとえば空気が一次ガスＰＧとして予混合域
ＶＭＺに供給される。予混合域ＶＭＺでは、予混合物Ｖ
Ｍが生成される。予混合物ＶＭ中の燃料の濃度はバーナ
の各運転条件下に、予混合物が着火範囲外にあるように
設定される。使用される燃料に応じて、予混合物は過度
に濃厚であっても、過度に希薄であってもよい。低い発
熱量を有する燃料が使用されると、予混合物中の燃料の
濃度は着火可能範囲よりも上となる。予混合物中の燃料
の質量割合は約５０〜１００％である。それに対して高
い発熱量を有する燃料が使用されると、予混合物中の燃
料の濃度は着火可能範囲よりも下となる。この場合で
は、予混合物中の燃料の質量割合は約０〜２.２％とな
る。当然ながら、この数値データは基準値であるに過ぎ
ない。正確な数値は気体の種類、バーナ入口における燃
焼空気温度および燃焼空気圧、バーナ内での気体温度お
よび空気速度に関連している。
【００２０】その後に、予混合物ＶＭは最終混合域ＥＭ
Ｚに供給され、この最終混合域において同じく供給され
た残りの燃料ＲＢと混合され、かつ／または酸素含有の
二次気体ＳＧと混合される。得られた最終混合物ＥＭは
後続の燃焼域ＶＺに供給される。必要に応じて、燃焼域
ＶＺにはさらに酸素含有の三次ガスＴＧを供給すること
ができる。
Ｚに供給され、この最終混合域において同じく供給され
た残りの燃料ＲＢと混合され、かつ／または酸素含有の
二次気体ＳＧと混合される。得られた最終混合物ＥＭは
後続の燃焼域ＶＺに供給される。必要に応じて、燃焼域
ＶＺにはさらに酸素含有の三次ガスＴＧを供給すること
ができる。
【００２１】当然ながら、このようにして複数の予混合
域を直列接続または並列接続で配置することもできる。
域を直列接続または並列接続で配置することもできる。
【００２２】図２には、上記方法を実施するための装置
が示されている。予混合バーナの予混合域ＶＭＺと最終
混合域ＥＭＺと燃焼域ＶＺとに空気を供給するための主
管路１０は、長手方向軸線Ｘ―Ｘを有するケーシングと
して形成されている。予混合域ＶＭＺに燃料を供給する
ための第１の供給手段は、符号４で図示されている。こ
の第１の供給手段は、長手方向軸線Ｘ−Ｘに対して直角
に配置されたノズルプレート１５に開口した燃料供給部
である。燃焼空気は空気管路１を介してノズルプレート
１５の上方でケーシングに流入する。
が示されている。予混合バーナの予混合域ＶＭＺと最終
混合域ＥＭＺと燃焼域ＶＺとに空気を供給するための主
管路１０は、長手方向軸線Ｘ―Ｘを有するケーシングと
して形成されている。予混合域ＶＭＺに燃料を供給する
ための第１の供給手段は、符号４で図示されている。こ
の第１の供給手段は、長手方向軸線Ｘ−Ｘに対して直角
に配置されたノズルプレート１５に開口した燃料供給部
である。燃焼空気は空気管路１を介してノズルプレート
１５の上方でケーシングに流入する。
【００２３】ケーシング１０の内部に配置された第２の
供給手段６は、予混合物ＶＭを予混合域ＶＭＺから最終
混合域ＥＭＺに引き渡すために働く。少なくとも部分的
にケーシング１０の内部に配置された第３の供給手段
５，１７；２，１６は、残りの燃料ＲＢおよび／または
空気である二次ガスＳＧを最終混合域ＥＭＺに供給する
ために働く。このためには、燃料管路５が管路４から分
岐している。この燃料管路５は遮断機構Ｖ１によって閉
鎖することができる。この燃料管路５は燃料を流出ノズ
ル１７に案内する。この流出ノズル１７は混合物の流れ
方向に対して横方向で最終混合域に開口している。この
最終混合域ＥＭＺに同じく空気が供給される場合、この
空気は空気管路１から分岐した管路２を介して流出ノズ
ル１６によって最終混合域に流入する。この管路２も遮
断機構Ｖ２によって閉鎖することができる。
供給手段６は、予混合物ＶＭを予混合域ＶＭＺから最終
混合域ＥＭＺに引き渡すために働く。少なくとも部分的
にケーシング１０の内部に配置された第３の供給手段
５，１７；２，１６は、残りの燃料ＲＢおよび／または
空気である二次ガスＳＧを最終混合域ＥＭＺに供給する
ために働く。このためには、燃料管路５が管路４から分
岐している。この燃料管路５は遮断機構Ｖ１によって閉
鎖することができる。この燃料管路５は燃料を流出ノズ
ル１７に案内する。この流出ノズル１７は混合物の流れ
方向に対して横方向で最終混合域に開口している。この
最終混合域ＥＭＺに同じく空気が供給される場合、この
空気は空気管路１から分岐した管路２を介して流出ノズ
ル１６によって最終混合域に流入する。この管路２も遮
断機構Ｖ２によって閉鎖することができる。
【００２４】最終混合域ＥＭＺからは、処理済み混合物
が移送部７を介して、後置された燃焼域ＶＺに流入す
る。遮断機構Ｖ３によって遮断可能な付加的な通路３
は、三次ガスＴＧの空気流を燃焼域ＶＺに供給するため
に設けられている。
が移送部７を介して、後置された燃焼域ＶＺに流入す
る。遮断機構Ｖ３によって遮断可能な付加的な通路３
は、三次ガスＴＧの空気流を燃焼域ＶＺに供給するため
に設けられている。
【００２５】上記装置を用いて、次のようなプロセスを
実現することができる。
実現することができる。
【００２６】遮断機構Ｖ１が閉じられていてかつ遮断機
構Ｖ２が開かれている状態で、全燃料と空気の一部とが
予混合域ＶＭＺに供給される。この運転形式は低い発熱
量を有する燃料において選択される。この場合、予混合
物中の燃料の質量割合は約５０〜１００％である。
構Ｖ２が開かれている状態で、全燃料と空気の一部とが
予混合域ＶＭＺに供給される。この運転形式は低い発熱
量を有する燃料において選択される。この場合、予混合
物中の燃料の質量割合は約５０〜１００％である。
【００２７】遮断機構Ｖ１が開かれていてかつ遮断機構
Ｖ２が閉じられた状態では、全空気と燃料の一部とが予
混合域ＶＭＺに供給される。残りの燃料は最終混合域Ｅ
ＭＺに供給される。この運転形式は高い発熱量を有する
燃料において選択される。この場合、予混合物中の燃料
の質量割合は約０〜２．２％である。
Ｖ２が閉じられた状態では、全空気と燃料の一部とが予
混合域ＶＭＺに供給される。残りの燃料は最終混合域Ｅ
ＭＺに供給される。この運転形式は高い発熱量を有する
燃料において選択される。この場合、予混合物中の燃料
の質量割合は約０〜２．２％である。
【００２８】当然ながら、両遮断機構Ｖ１，Ｖ２が開い
た状態での運転形式を選択することもできる。
た状態での運転形式を選択することもできる。
【００２９】全ての運転形式は、遮断機構Ｖ３を適宜に
開放することによって三次空気ＴＧを燃焼域ＶＺに供給
することにより補足することができる。
開放することによって三次空気ＴＧを燃焼域ＶＺに供給
することにより補足することができる。
【００３０】図３および図４には、一方では低い発熱量
の燃料のために構成されており、他方では高い発熱量の
燃料のために構成されている燃焼器の２つの実施例が示
されている。
の燃料のために構成されており、他方では高い発熱量の
燃料のために構成されている燃焼器の２つの実施例が示
されている。
【００３１】図３には、符号５０で、被覆されたプレナ
ムチャンバが示されている。このプレナムチャンバ５０
は一般に、圧縮機（図示しない）によって搬送された燃
焼空気を収容して、燃焼器に供給する。フロントプレー
ト５２によって仕切られた燃焼域ＶＺを有する燃焼器に
は、ドーム５１が装着されている。このドーム５１には
バーナ１１０が配置されており、この場合、バーナ出口
１１８はフロントプレート５２と少なくともほぼ同一の
平面に位置する。この燃焼器は環状燃焼器であっても、
円筒状のサイロ燃焼器であってもよい。図示の場合は環
状燃焼室であってよい。このことは、全周にわたって分
配されて多数のバーナ１１０が相並んで均一にまたは互
いにずらされて、円環状のフロントプレート５２に配置
されていることを意味する。
ムチャンバが示されている。このプレナムチャンバ５０
は一般に、圧縮機（図示しない）によって搬送された燃
焼空気を収容して、燃焼器に供給する。フロントプレー
ト５２によって仕切られた燃焼域ＶＺを有する燃焼器に
は、ドーム５１が装着されている。このドーム５１には
バーナ１１０が配置されており、この場合、バーナ出口
１１８はフロントプレート５２と少なくともほぼ同一の
平面に位置する。この燃焼器は環状燃焼器であっても、
円筒状のサイロ燃焼器であってもよい。図示の場合は環
状燃焼室であってよい。このことは、全周にわたって分
配されて多数のバーナ１１０が相並んで均一にまたは互
いにずらされて、円環状のフロントプレート５２に配置
されていることを意味する。
【００３２】図３に示した実施例では、燃焼空気がプレ
ナムチャンバ５０からドーム内部に流入する。一次ガス
ＰＧの主部分はノズルプレート１５を通って予混合域Ｖ
ＭＺに流入する。全燃料、つまりこの場合では低い発熱
量を有する燃料は供給管路４を介してノズルプレート１
５に流入し、このノズルプレート１５からさらに予混合
域ＶＭＺに供給される。この場合に、濃厚な混合物が得
られ、この混合物は発火することができない。この予混
合物は次いで、最終混合域ＥＭＺに供給される。この実
施例では、上記バーナ１１０が最終混合の機能を引き受
ける。
ナムチャンバ５０からドーム内部に流入する。一次ガス
ＰＧの主部分はノズルプレート１５を通って予混合域Ｖ
ＭＺに流入する。全燃料、つまりこの場合では低い発熱
量を有する燃料は供給管路４を介してノズルプレート１
５に流入し、このノズルプレート１５からさらに予混合
域ＶＭＺに供給される。この場合に、濃厚な混合物が得
られ、この混合物は発火することができない。この予混
合物は次いで、最終混合域ＥＭＺに供給される。この実
施例では、上記バーナ１１０が最終混合の機能を引き受
ける。
【００３３】図３および図５に示した予混合バーナ１１
０は、たとえば欧州特許第０３２１８０９号明細書に基
づき公知のダブルコーン型バーナである。このダブルコ
ーン型バーナは主として２つの中空な部分円錐体１１
１，１１２から成っている。両部分円錐体１１１，１１
２は長手方向で互いに内外に入り組んでいる。両部分円
錐体１１１，１１２の各中心軸線１１３，１１４は互い
にずらされている。両部分円錐体１１１，１１２の互い
に隣接した壁は、両部分円錐体１１１，１１２の長手方
向延びで見て、予混合物のための接線方向のスリット１
１９を形成している。こうして予混合物はバーナ内部に
流入する。
０は、たとえば欧州特許第０３２１８０９号明細書に基
づき公知のダブルコーン型バーナである。このダブルコ
ーン型バーナは主として２つの中空な部分円錐体１１
１，１１２から成っている。両部分円錐体１１１，１１
２は長手方向で互いに内外に入り組んでいる。両部分円
錐体１１１，１１２の各中心軸線１１３，１１４は互い
にずらされている。両部分円錐体１１１，１１２の互い
に隣接した壁は、両部分円錐体１１１，１１２の長手方
向延びで見て、予混合物のための接線方向のスリット１
１９を形成している。こうして予混合物はバーナ内部に
流入する。
【００３４】二次ガスＳＧの空気を供給するためには、
ドーム５１を起点にして延びる管路２が設けられてい
る。バーナ１１０には、接線方向のスリット１１９の範
囲で、両部分円錐体１１１，１１２の壁に長手方向で分
配された流入開口１１７が設けられている。したがっ
て、予混合物との最終的な混合物形成は、既に流入スリ
ット１１９の区域で開始する。
ドーム５１を起点にして延びる管路２が設けられてい
る。バーナ１１０には、接線方向のスリット１１９の範
囲で、両部分円錐体１１１，１１２の壁に長手方向で分
配された流入開口１１７が設けられている。したがっ
て、予混合物との最終的な混合物形成は、既に流入スリ
ット１１９の区域で開始する。
【００３５】バーナ出口１１８では、負荷される円環状
の横断面にわたって均一な燃料濃度が生じる。このバー
ナ出口には、規定された球欠状の逆流域１２２が生じ
る。この逆流域１２２の先端で着火が行われる。ダブル
コーン型バーナのこれらの点は冒頭で挙げた欧州特許第
０３２１８０９号明細書に基づき公知である。
の横断面にわたって均一な燃料濃度が生じる。このバー
ナ出口には、規定された球欠状の逆流域１２２が生じ
る。この逆流域１２２の先端で着火が行われる。ダブル
コーン型バーナのこれらの点は冒頭で挙げた欧州特許第
０３２１８０９号明細書に基づき公知である。
【００３６】図４に示した実施例では、燃焼空気がプレ
ナムチャンバ５０から、やはりドーム内部に流入する。
この場合に、全空気量Ｇはノズルプレート１５を通って
予混合域ＶＭＺに流入する。燃料、つまりこの場合では
高い発熱量を有する燃料の一部Ｂは、供給管路４を介し
てノズルプレート１５に流入して、このノズルプレート
１５から予混合域に供給される。このときに、希薄な混
合物が形成され、この混合物は同じく発火することがで
きない。次いで、この予混合物は最終混合域ＥＭＺに供
給される。この最終混合域の機能は上記バーナ１１０に
よって引き受けられる。
ナムチャンバ５０から、やはりドーム内部に流入する。
この場合に、全空気量Ｇはノズルプレート１５を通って
予混合域ＶＭＺに流入する。燃料、つまりこの場合では
高い発熱量を有する燃料の一部Ｂは、供給管路４を介し
てノズルプレート１５に流入して、このノズルプレート
１５から予混合域に供給される。このときに、希薄な混
合物が形成され、この混合物は同じく発火することがで
きない。次いで、この予混合物は最終混合域ＥＭＺに供
給される。この最終混合域の機能は上記バーナ１１０に
よって引き受けられる。
【００３７】希薄な予混合物はバーナの接線方向のスリ
ットを介してバーナ内部に流入する。この接線方向のス
リットの範囲で両部分円錐体の壁に長手方向で分配され
た流入開口（図５および図６参照）は、残りの燃料ＲＢ
を供給するために働く。この残りの燃料は、ドームから
突出した中心の燃料ランス５を介して近付けられる。残
りの燃料ＲＢによる希薄な予混合物の混合物濃厚化は、
この場合にも既に流入スリット域で開始する。
ットを介してバーナ内部に流入する。この接線方向のス
リットの範囲で両部分円錐体の壁に長手方向で分配され
た流入開口（図５および図６参照）は、残りの燃料ＲＢ
を供給するために働く。この残りの燃料は、ドームから
突出した中心の燃料ランス５を介して近付けられる。残
りの燃料ＲＢによる希薄な予混合物の混合物濃厚化は、
この場合にも既に流入スリット域で開始する。
【図１】本発明による方法の一般的な原理図である。
【図２】本発明による装置の概略図である。
【図３】高い発熱量の燃料で運転される燃焼器の部分縦
断面図である。
断面図である。
【図４】低い発熱量の燃料で運転される燃焼器の部分断
面図である。
面図である。
【図５】ダブルコーン型の予混合バーナの出口範囲にお
ける横断面図である。
ける横断面図である。
【図６】図５に示した予混合バーナの円錐先端範囲にお
ける横断面図である。
ける横断面図である。
１ 空気管路、 ２ 供給手段、 ３ 通路、 ４，
５，６ 供給手段、 ７移送部、 １０ 主管路、 １
５ ノズルプレート、 １６，１７ 流出ノズル、 ５
０ プレナムチャンバ、 ５１ ドーム、 １１０ バ
ーナ、 １１１，１１２ 部分円錐体、 １１３，１１
４ 中心軸線、 １１７ 流入開口、１１８ バーナ出
口、 １１９ スリット、 １２２ 逆流域、 Ｂ
燃料、Ｇ 酸素含有のガス、 ＶＭ 予混合物、 ＶＭ
Ｚ 予混合域、 ＥＭ 最終混合物、 ＥＭＺ 最終混
合域、 ＶＺ 燃焼域、 ＲＢ 残りの燃料、 ＰＧ一
次ガス、 ＳＧ 二次ガス、 ＴＧ 三次ガス、 Ｖ
１，Ｖ２，Ｖ３ 遮断機構
５，６ 供給手段、 ７移送部、 １０ 主管路、 １
５ ノズルプレート、 １６，１７ 流出ノズル、 ５
０ プレナムチャンバ、 ５１ ドーム、 １１０ バ
ーナ、 １１１，１１２ 部分円錐体、 １１３，１１
４ 中心軸線、 １１７ 流入開口、１１８ バーナ出
口、 １１９ スリット、 １２２ 逆流域、 Ｂ
燃料、Ｇ 酸素含有のガス、 ＶＭ 予混合物、 ＶＭ
Ｚ 予混合域、 ＥＭ 最終混合物、 ＥＭＺ 最終混
合域、 ＶＺ 燃焼域、 ＲＢ 残りの燃料、 ＰＧ一
次ガス、 ＳＧ 二次ガス、 ＴＧ 三次ガス、 Ｖ
１，Ｖ２，Ｖ３ 遮断機構
Claims (12)
- 【請求項１】 酸素含有のガス（Ｇ）を少なくとも１つ
の混合域および／または燃焼域（ＶＭＺ，ＥＭＺ，Ｖ
Ｚ）に供給するための主管路（１０）を有する予混合バ
ーナに、気体燃料（Ｂ）を供給するための方法であっ
て、燃料の少なくとも第１の部分を前記主管路（１０）
に供給し、この場所で少なくとも１つの予混合域（ＶＭ
Ｚ）内で酸素含有の一次ガス（ＰＧ）と混合させて、予
混合物（ＶＭ）を形成する形式のものにおいて、予混合
物（ＶＭ）中の燃料の濃度を、バーナの各運転条件下
に、予混合物が着火範囲外に存在するように選択し、予
混合物（ＶＭ）を最終混合域（ＥＭＺ）に供給し、該最
終混合域で、同じく供給された残りの燃料（ＲＢ）およ
び／または酸素含有の二次ガス（ＳＧ）と混合し、得ら
れた最終混合物（ＥＭ）を後続の燃焼域（ＶＺ）に供給
することを特徴とする、予混合バーナに気体燃料を供給
するための方法。 - 【請求項２】 燃焼域（ＶＺ）に酸素含有の三次ガス
（ＴＧ）を供給する、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 複数の予混合域を直列または並列に接続
する、請求項１または２記載の方法。 - 【請求項４】 低い発熱量を有する燃料を使用し、予混
合物中の燃料の濃度を着火可能範囲よりも上に設定す
る、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項５】 高い発熱量を有する燃料を使用し、予混
合物中の燃料の濃度を着火可能範囲よりも下に設定す
る、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項６】 予混合物中の燃料の質量割合が約５０〜
１００％である、請求項４記載の方法。 - 【請求項７】 予混合物中の燃料の質量割合が、約０〜
２．２％である、請求項５記載の方法。 - 【請求項８】 請求項１から７までのいずれか１項記載
の方法を実施するための装置であって、予混合バーナの
少なくとも１つの混合域および／または燃焼域に酸素含
有のガスを供給するための主管路（１０）がケーシング
として形成されており、該ケーシングが、燃料と酸素含
有のガスとを混合するための少なくとも１つの予混合域
（ＶＭＺ）を有している形式のものにおいて、燃料を予
混合域（ＶＭＺ）に供給するための第１の供給手段
（４）と、予混合物を引き続き少なくとも１つの予混合
域から最終混合域（ＥＺ）に案内するための、前記ケー
シング（１０）の内部に配置された第２の供給手段
（６）と、燃料および／または酸素含有のガスを最終混
合域（ＥＺ）に供給するための、少なくとも部分的に前
記ケーシング（１０）の内部に配置された第３の供給手
段（５，１７；２，１６）と、前記最終混合域に後置さ
れた燃焼域（ＶＺ）とが設けられていることを特徴とす
る、予混合バーナに気体燃料を供給するための装置。 - 【請求項９】 酸素含有のガスの第３の流れを燃焼域
（ＶＺ）に供給するための付加的な手段（３）が設けら
れている、請求項８記載の装置。 - 【請求項１０】 前記ケーシング（１０）が長手方向軸
線（Ｘ―Ｘ）を有しており、前記第１の供給手段（４）
がノズルプレート（１５）を有しており、該ノズルプレ
ート（１５）が、前記長手方向軸線に対してほぼ直角に
配置されている、請求項８または９記載の装置。 - 【請求項１１】 前記第３の供給手段が、多数の流出ノ
ズル（１６；１７）を有している、請求項８から１０ま
でのいずれか１項記載の装置。 - 【請求項１２】 最終混合域として、ダブルコーン原理
によるバーナが使用されており、該バーナが、主として
流れ方向で互いに内外に入り組んだ、中空の２つの部分
円錐体（１１１，１１２）を備えており、両部分円錐体
（１１１，１１２）の各中心軸線（１１３，１１４）が
互いにずらされており、しかも両部分円錐体（１１１，
１１２）の互いに隣接した壁が、両部分円錐体の長手方
向延びに予混合物のための接線方向のギャップ（１１
９）を形成しており、該ギャップ（１１９）の範囲で両
部分円錐体の壁に長手方向で分配された、残りの燃料
（ＲＢ）または二次空気（ＳＧ）のための流入開口（１
１７）が設けられている、請求項８記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4446842A DE4446842B4 (de) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | Verfahren und Vorrichtung zum Zuleiten eines gasförmigen Brennstoffs in einen Vormischbrenner |
| DE4446842.3 | 1994-12-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08233220A true JPH08233220A (ja) | 1996-09-10 |
Family
ID=6537290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7339296A Ceased JPH08233220A (ja) | 1994-12-27 | 1995-12-26 | 予混合バーナに気体燃料を供給するための方法および装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5895211A (ja) |
| EP (1) | EP0719983B2 (ja) |
| JP (1) | JPH08233220A (ja) |
| CN (1) | CN1106532C (ja) |
| DE (2) | DE4446842B4 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4446842B4 (de) † | 1994-12-27 | 2006-08-10 | Alstom | Verfahren und Vorrichtung zum Zuleiten eines gasförmigen Brennstoffs in einen Vormischbrenner |
| GB9911867D0 (en) * | 1999-05-22 | 1999-07-21 | Rolls Royce Plc | A combustion chamber assembly and a method of operating a combustion chamber assembly |
| DE10056124A1 (de) | 2000-11-13 | 2002-05-23 | Alstom Switzerland Ltd | Brennersystem mit gestufter Brennstoff-Eindüsung und Verfahren zum Betrieb |
| WO2005124231A2 (en) * | 2004-06-11 | 2005-12-29 | Vast Power Systems, Inc. | Low emissions combustion apparatus and method |
| EP1614963A1 (de) * | 2004-07-09 | 2006-01-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Vormischverbrennungssystem |
| EP1828684A1 (de) * | 2004-12-23 | 2007-09-05 | Alstom Technology Ltd | Vormischbrenner mit mischstrecke |
| US8443583B2 (en) * | 2006-06-15 | 2013-05-21 | Indiana University Research And Technology Corp. | Pilot fuel injection for a wave rotor engine |
| WO2009019113A2 (de) * | 2007-08-07 | 2009-02-12 | Alstom Technology Ltd | Brenner für eine brennkammer einer turbogruppe |
| EP2058590B1 (de) * | 2007-11-09 | 2016-03-23 | Alstom Technology Ltd | Verfahren zum Betrieb eines Brenners |
| EP2220433B1 (de) * | 2007-11-27 | 2013-09-04 | Alstom Technology Ltd | Verfahren und vorrichtung zur verbrennung von wasserstoff in einem vormischbrenner |
| TWI325401B (en) * | 2007-12-17 | 2010-06-01 | Duen Gang Mou | Vessel structure |
| US8650881B2 (en) * | 2009-06-30 | 2014-02-18 | General Electric Company | Methods and apparatus for combustor fuel circuit for ultra low calorific fuels |
| US8863525B2 (en) | 2011-01-03 | 2014-10-21 | General Electric Company | Combustor with fuel staggering for flame holding mitigation |
| DE102011050802B4 (de) | 2011-06-01 | 2013-03-21 | Green Gas Germany Gmbh | Verfahren zum Betrieb von Gasmotoren mit einem CH4-haltigen Schwachgas und Mischvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| US9587562B2 (en) | 2013-02-06 | 2017-03-07 | General Electric Company | Variable volume combustor with aerodynamic support struts |
| US9546598B2 (en) | 2013-02-06 | 2017-01-17 | General Electric Company | Variable volume combustor |
| US9441544B2 (en) | 2013-02-06 | 2016-09-13 | General Electric Company | Variable volume combustor with nested fuel manifold system |
| US9562687B2 (en) | 2013-02-06 | 2017-02-07 | General Electric Company | Variable volume combustor with an air bypass system |
| US9435539B2 (en) | 2013-02-06 | 2016-09-06 | General Electric Company | Variable volume combustor with pre-nozzle fuel injection system |
| US9447975B2 (en) | 2013-02-06 | 2016-09-20 | General Electric Company | Variable volume combustor with aerodynamic fuel flanges for nozzle mounting |
| US9422867B2 (en) | 2013-02-06 | 2016-08-23 | General Electric Company | Variable volume combustor with center hub fuel staging |
| US9689572B2 (en) | 2013-02-06 | 2017-06-27 | General Electric Company | Variable volume combustor with a conical liner support |
| CN106500102B (zh) * | 2016-11-04 | 2018-11-13 | 中国科学技术大学 | 一种可控热氛围燃烧器 |
| CN107655001A (zh) * | 2017-09-25 | 2018-02-02 | 南京律智诚专利技术开发有限公司 | 智能天然气燃烧炉 |
Family Cites Families (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB615163A (ja) * | 1900-01-01 | |||
| US1466795A (en) * | 1922-03-03 | 1923-09-04 | Robert M Gibson | Fuel mixer |
| JPS5237611B2 (ja) * | 1973-03-01 | 1977-09-24 | ||
| IT989199B (it) * | 1973-06-15 | 1975-05-20 | O F R Spa | Testa di combustione per brucia tori di combustibili gassosi con stabilizzazione a gradiente di concentrazione spazialmente loca lizzato |
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| FR2569825B1 (fr) * | 1984-09-04 | 1988-12-09 | Totalgaz Cie Fse | Bruleur a melange prealable integre et a flamme pilote integree |
| US4629413A (en) * | 1984-09-10 | 1986-12-16 | Exxon Research & Engineering Co. | Low NOx premix burner |
| GB2171789B (en) † | 1985-03-01 | 1989-02-08 | Valor Heating Ltd | Gas burners |
| DE3512948A1 (de) * | 1985-04-11 | 1986-10-16 | Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt e.V., 5300 Bonn | Einblaselement fuer einen verbrennungsreaktor, insbesondere einen dampferzeuger |
| DE3662462D1 (en) * | 1985-07-30 | 1989-04-20 | Bbc Brown Boveri & Cie | Dual combustor |
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| US4982570A (en) * | 1986-11-25 | 1991-01-08 | General Electric Company | Premixed pilot nozzle for dry low Nox combustor |
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| FR2619891B1 (fr) † | 1987-09-02 | 1991-09-27 | Gaz De France | Tete de bruleur a gaz |
| CH674561A5 (ja) | 1987-12-21 | 1990-06-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
| GB8807859D0 (en) * | 1988-04-05 | 1988-05-05 | Nordsea Gas Technology Ltd | Combination burners |
| US4910957A (en) * | 1988-07-13 | 1990-03-27 | Prutech Ii | Staged lean premix low nox hot wall gas turbine combustor with improved turndown capability |
| JPH0684817B2 (ja) † | 1988-08-08 | 1994-10-26 | 株式会社日立製作所 | ガスタービン燃焼器及びその運転方法 |
| EP0358437B1 (en) * | 1988-09-07 | 1995-07-12 | Hitachi, Ltd. | A fuel-air premixing device for a gas turbine |
| DE9000960U1 (de) * | 1989-02-02 | 1990-04-05 | Joh. Vaillant Gmbh U. Co, 5630 Remscheid | Einrichtung zur stufenweisen Verbrennung eines Brennstoff-Primärluft-Gemisches |
| JPH0579631A (ja) † | 1991-09-19 | 1993-03-30 | Hitachi Ltd | 燃焼器設備 |
| JP2758301B2 (ja) † | 1991-11-29 | 1998-05-28 | 株式会社東芝 | ガスタービン燃焼器 |
| EP0592717B1 (de) * | 1992-10-16 | 1998-02-25 | Asea Brown Boveri Ag | Gasbetriebener Vormischbrenner |
| DE4309115A1 (de) * | 1993-03-23 | 1994-09-29 | Viessmann Werke Kg | Verfahren zum Betrieb eines Ölverdampfungsbrenners |
| US5361586A (en) † | 1993-04-15 | 1994-11-08 | Westinghouse Electric Corporation | Gas turbine ultra low NOx combustor |
| DE4330083A1 (de) * | 1993-09-06 | 1995-03-09 | Abb Research Ltd | Verfahren zum Betrieb eines Vormischbrenners |
| DE4330613A1 (de) † | 1993-09-09 | 1995-03-16 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb einer Gasturbine |
| DE4446842B4 (de) † | 1994-12-27 | 2006-08-10 | Alstom | Verfahren und Vorrichtung zum Zuleiten eines gasförmigen Brennstoffs in einen Vormischbrenner |
-
1994
- 1994-12-27 DE DE4446842A patent/DE4446842B4/de not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-12-04 US US08/566,954 patent/US5895211A/en not_active Expired - Fee Related
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