JPH08296820A - バーナ - Google Patents
バーナInfo
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- JPH08296820A JPH08296820A JP8101558A JP10155896A JPH08296820A JP H08296820 A JPH08296820 A JP H08296820A JP 8101558 A JP8101558 A JP 8101558A JP 10155896 A JP10155896 A JP 10155896A JP H08296820 A JPH08296820 A JP H08296820A
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- 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
- F23D14/62—Mixing devices; Mixing tubes
-
- 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
-
- 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
- F23D14/70—Baffles or like flow-disturbing devices
-
- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D2203/00—Gaseous fuel burners
- F23D2203/007—Mixing tubes, air supply regulation
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Gas Burners (AREA)
- Spray-Type Burners (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 燃焼空気用の渦流発生器と、該渦流発生
器と作用接続する混合管と、燃料を噴射する手段とから
成っている、熱発生器のためのバーナで、渦流発生器３
が、流れ方向で少なくとも部分的に中空円錐形に先細り
する形状を有し、前記渦流発生器３が、中空室１６から
混合管２内に燃焼空気５を貫流させるための、流れ方向
で見て接線方向の開口６，７を有している。 【効果】 渦流発生器の後ろ側の流れフィールドを自由
に変えることができ、液状の燃料の噴霧が、渦流発生器
を取り囲む流過壁を濡らすことがなく、ＮＯｘエミッシ
ョンを最小にすることができる。
器と作用接続する混合管と、燃料を噴射する手段とから
成っている、熱発生器のためのバーナで、渦流発生器３
が、流れ方向で少なくとも部分的に中空円錐形に先細り
する形状を有し、前記渦流発生器３が、中空室１６から
混合管２内に燃焼空気５を貫流させるための、流れ方向
で見て接線方向の開口６，７を有している。 【効果】 渦流発生器の後ろ側の流れフィールドを自由
に変えることができ、液状の燃料の噴霧が、渦流発生器
を取り囲む流過壁を濡らすことがなく、ＮＯｘエミッシ
ョンを最小にすることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱発生器のための
バーナであって、燃焼空気のための渦流発生器と、該渦
流発生器と作用接続している混合管と、燃料を噴射する
ための手段とから主として成っている形式のものに関す
る。
バーナであって、燃焼空気のための渦流発生器と、該渦
流発生器と作用接続している混合管と、燃料を噴射する
ための手段とから主として成っている形式のものに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ヨーロッパ特許第０３２１８０９号明細
書によれば、多数のシェルより成る円錐形の予混合バー
ナが公知である。この予混合バーナは、円錐形ヘッド内
で閉鎖された渦流を生ぜしめる。この渦流は、渦が次第
に大きくなるのに基づいて円錐形先端部に沿って不安定
になり、環状の渦流に移行する。この渦流は、この箇所
に存在する突然の横断面拡大部に関連して、バーナ軸線
における逆流を引き起こすことになる。形体のない保炎
部材として作用を満たす、逆流ゾーン又は逆流バブル"b
ackflow bubble"のせき止めポイントにおいて点火させ
ることによって燃焼させる前に、ガス状の燃料は、各シ
ェルによって形成された接線方向の通路（空気インレッ
トスリットとも呼ばれている）に沿って、噴射され、こ
こに流入する燃焼空気と均質に混合される。このような
ガス状の燃料のための最後のノズルは、流れ方向で、バ
ーナ吐出付近の非常に近くでしかも炎の近くに位置して
いる。それにも拘わらず、これらのノズルによってもた
らされた燃料は、空気と最適に混合されず、高いＮＯｘ
-エミッション（ＮＯｘ排出）を生じる傾向がある。Ｎ
Ｏｘ-エミッションを最小に維持するために、予混合区
分を延長すれば、これはバーナ本体とそれに続く部分と
の間の移行部材の構成が複雑になる。予混合バーナが下
流で発生する流過フィールドによって、後続の管内の縁
部又は中央部に、軸方向の低い速度に基づいて問題が生
じる。これによって、バックファイヤー（逆火）が生
じ、このような形式で予混合バーナは、過渡的な領域内
では最適な駆動が行われない。液状の燃料は有利な形式
で、燃料ヘッドに設けられた中央のノズルを介して供給
され、次いで円錐形の中空室内で気化される。ガスター
ビン固有の条件下において、この液状の燃料の点火は比
較的早期に、従って常に燃料ノズルの近くで行われる。
これによって、この最適ではない混合に基づいてＮＯｘ
-エミッションが上昇する危険性を避けることができ
ず、これに対する対抗手段として、例えば水噴射(water
injection）に頼らなければならない。液状の燃料によ
る運転における別の問題は、比較的小さい貫流横断面に
関連していて、またそのために可能な、燃料ノズルの噴
霧角度の領域における小さい円錐形角度に関連してい
る。これは、常に円錐形シェルを濡らすことになり、ひ
いては、例えば圧力差が調節されると直ちに、有害物質
エミッションに関連した有害なクラッキングプロセス(c
racking process)を引き起こす。さらにまた、水素を含
有するガス(ＭＢＴＵ-又はＬＢＴＵガス）に類似した天
然ガスを使用し、接線方向の通路に沿ってガス状の燃料
のためのノズルにおいて早期点火させる試みがなされて
いる。またこれに対して、燃料出口において、このよう
なガス状の燃料のための特別な噴射方式を導入すること
よって解決しようとする試みがなされているが、勿論そ
の結果は満足のいくものではない。
書によれば、多数のシェルより成る円錐形の予混合バー
ナが公知である。この予混合バーナは、円錐形ヘッド内
で閉鎖された渦流を生ぜしめる。この渦流は、渦が次第
に大きくなるのに基づいて円錐形先端部に沿って不安定
になり、環状の渦流に移行する。この渦流は、この箇所
に存在する突然の横断面拡大部に関連して、バーナ軸線
における逆流を引き起こすことになる。形体のない保炎
部材として作用を満たす、逆流ゾーン又は逆流バブル"b
ackflow bubble"のせき止めポイントにおいて点火させ
ることによって燃焼させる前に、ガス状の燃料は、各シ
ェルによって形成された接線方向の通路（空気インレッ
トスリットとも呼ばれている）に沿って、噴射され、こ
こに流入する燃焼空気と均質に混合される。このような
ガス状の燃料のための最後のノズルは、流れ方向で、バ
ーナ吐出付近の非常に近くでしかも炎の近くに位置して
いる。それにも拘わらず、これらのノズルによってもた
らされた燃料は、空気と最適に混合されず、高いＮＯｘ
-エミッション（ＮＯｘ排出）を生じる傾向がある。Ｎ
Ｏｘ-エミッションを最小に維持するために、予混合区
分を延長すれば、これはバーナ本体とそれに続く部分と
の間の移行部材の構成が複雑になる。予混合バーナが下
流で発生する流過フィールドによって、後続の管内の縁
部又は中央部に、軸方向の低い速度に基づいて問題が生
じる。これによって、バックファイヤー（逆火）が生
じ、このような形式で予混合バーナは、過渡的な領域内
では最適な駆動が行われない。液状の燃料は有利な形式
で、燃料ヘッドに設けられた中央のノズルを介して供給
され、次いで円錐形の中空室内で気化される。ガスター
ビン固有の条件下において、この液状の燃料の点火は比
較的早期に、従って常に燃料ノズルの近くで行われる。
これによって、この最適ではない混合に基づいてＮＯｘ
-エミッションが上昇する危険性を避けることができ
ず、これに対する対抗手段として、例えば水噴射(water
injection）に頼らなければならない。液状の燃料によ
る運転における別の問題は、比較的小さい貫流横断面に
関連していて、またそのために可能な、燃料ノズルの噴
霧角度の領域における小さい円錐形角度に関連してい
る。これは、常に円錐形シェルを濡らすことになり、ひ
いては、例えば圧力差が調節されると直ちに、有害物質
エミッションに関連した有害なクラッキングプロセス(c
racking process)を引き起こす。さらにまた、水素を含
有するガス(ＭＢＴＵ-又はＬＢＴＵガス）に類似した天
然ガスを使用し、接線方向の通路に沿ってガス状の燃料
のためのノズルにおいて早期点火させる試みがなされて
いる。またこれに対して、燃料出口において、このよう
なガス状の燃料のための特別な噴射方式を導入すること
よって解決しようとする試みがなされているが、勿論そ
の結果は満足のいくものではない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、冒頭に述べた形式のバーナにおいて、前記のような
欠点を取り除くことができる手段を講じることである。
は、冒頭に述べた形式のバーナにおいて、前記のような
欠点を取り除くことができる手段を講じることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題を解決した本発
明によれば、渦流発生器が、流れ方向で少なくとも部分
的に中空円錐形に先細りする形状を有しており、前記渦
流発生器が、中空室から混合管内に燃焼空気を貫流させ
るための、流れ方向で見て接線方向の開口を有してい
る。
明によれば、渦流発生器が、流れ方向で少なくとも部分
的に中空円錐形に先細りする形状を有しており、前記渦
流発生器が、中空室から混合管内に燃焼空気を貫流させ
るための、流れ方向で見て接線方向の開口を有してい
る。
【０００５】本発明による予混合バーナは、円錐形の渦
流発生器より成っており、この渦流発生器は、接線方向
に配置された少なくとも２つのスリットを備えている。
燃焼空気は、軸方向で渦流発生器内に流入し、次いで接
線方向のすべてのスリット又は通路を介して外に流出
し、この円錐形の渦流発生器は、有利には管として構成
された外壁体によって取り囲まれている。この外壁体の
形状は、渦流発生器の下流及び外側で、流れに対して大
きな影響を与えるので、この流れは、渦流発生器の後ろ
側で適当な手段によってさらに変えることができる。こ
の渦流発生器を取り囲む外壁体の横断面は、流れ方向で
例えば円錐形又ヴェンチュリ(venturi)によって減少さ
れている。ガス状の燃料を供給することは、この実施例
では、スリットの領域内に配置されたノズルによって得
られる。バーナが液状の燃料によって駆動されると、燃
料は、円錐形の渦流発生器の先端部領域内で、渦流発生
器を取り囲む本体の横断面内に供給される。ＭＴＢＵガ
ス又はＬＢＴＵガスが使用されている場合には、この燃
料の比較的多くの量が、外部から直接、渦流発生器を取
り囲む外壁体の横断面内に供給される。これによって、
ここで形成された渦流との混合が同様に保証される。
流発生器より成っており、この渦流発生器は、接線方向
に配置された少なくとも２つのスリットを備えている。
燃焼空気は、軸方向で渦流発生器内に流入し、次いで接
線方向のすべてのスリット又は通路を介して外に流出
し、この円錐形の渦流発生器は、有利には管として構成
された外壁体によって取り囲まれている。この外壁体の
形状は、渦流発生器の下流及び外側で、流れに対して大
きな影響を与えるので、この流れは、渦流発生器の後ろ
側で適当な手段によってさらに変えることができる。こ
の渦流発生器を取り囲む外壁体の横断面は、流れ方向で
例えば円錐形又ヴェンチュリ(venturi)によって減少さ
れている。ガス状の燃料を供給することは、この実施例
では、スリットの領域内に配置されたノズルによって得
られる。バーナが液状の燃料によって駆動されると、燃
料は、円錐形の渦流発生器の先端部領域内で、渦流発生
器を取り囲む本体の横断面内に供給される。ＭＴＢＵガ
ス又はＬＢＴＵガスが使用されている場合には、この燃
料の比較的多くの量が、外部から直接、渦流発生器を取
り囲む外壁体の横断面内に供給される。これによって、
ここで形成された渦流との混合が同様に保証される。
【０００６】
【発明の効果】本発明の主な利点は、渦流発生器の後ろ
側の流れフィールド(flow field)を自由に変えることが
できるという点にある。また、液状の燃料の噴霧は、渦
流発生器を取り囲む本体の流過壁を濡らすことはない、
という特徴を有している。何故ならば、丁度この平面内
において流過横断面は最大になるからである。これによ
って、可能な噴射角度が大きいことに基づいて、渦状に
された燃料空気との最適な混合が得られる。こうして可
能となる、渦流発生器の下流側での長い混合区分は、次
いで行われる燃焼からのＮＯｘエミッションを最小にす
る。ＭＢＴＵガス又はＬＢＴＵガスのための良好なアク
セス可能性は、上方から得られる。また、本発明による
バーナは、その先端部を冷却する必要はもはやない。予
混合段とヘッド段との間のシールに関する問題はもはや
生じない。
側の流れフィールド(flow field)を自由に変えることが
できるという点にある。また、液状の燃料の噴霧は、渦
流発生器を取り囲む本体の流過壁を濡らすことはない、
という特徴を有している。何故ならば、丁度この平面内
において流過横断面は最大になるからである。これによ
って、可能な噴射角度が大きいことに基づいて、渦状に
された燃料空気との最適な混合が得られる。こうして可
能となる、渦流発生器の下流側での長い混合区分は、次
いで行われる燃焼からのＮＯｘエミッションを最小にす
る。ＭＢＴＵガス又はＬＢＴＵガスのための良好なアク
セス可能性は、上方から得られる。また、本発明による
バーナは、その先端部を冷却する必要はもはやない。予
混合段とヘッド段との間のシールに関する問題はもはや
生じない。
【０００７】本発明によるバーナは、その幾何学的形状
が簡単であることによって、高い費用をかけることなし
に、空気を渦流発生器の先端部内に導入することができ
る。この空気は、バーナ軸線において軸方向の噴流を生
ぜしめるか又は混合気を薄めるために使用される。バー
ナが液状の燃料によって駆動される場合は、空気は、従
来技術における混合バーナに対して簡単な形式で、霧化
を促進するためにも使用される。本発明によるバーナ
を、渦流発生器に関連して、従来技術のものに対して逆
に配置すれば、液状の燃料の霧化を改善する。この場
合、渦流発生器のシェルの領域内に配置することはでき
ない。外側領域内の流れを、純粋に軸方向に向けるか又
は薄めたい場合には、渦流発生器本体が、これを取り囲
む外壁体の全横断面を覆わないようにすることによって
得られる。
が簡単であることによって、高い費用をかけることなし
に、空気を渦流発生器の先端部内に導入することができ
る。この空気は、バーナ軸線において軸方向の噴流を生
ぜしめるか又は混合気を薄めるために使用される。バー
ナが液状の燃料によって駆動される場合は、空気は、従
来技術における混合バーナに対して簡単な形式で、霧化
を促進するためにも使用される。本発明によるバーナ
を、渦流発生器に関連して、従来技術のものに対して逆
に配置すれば、液状の燃料の霧化を改善する。この場
合、渦流発生器のシェルの領域内に配置することはでき
ない。外側領域内の流れを、純粋に軸方向に向けるか又
は薄めたい場合には、渦流発生器本体が、これを取り囲
む外壁体の全横断面を覆わないようにすることによって
得られる。
【０００８】本発明の有利な構成要件は、請求項２以下
に記載されている。
に記載されている。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
示した実施例について説明する。本発明を直接理解する
ために必要でない部材は省いた。媒体の流れ方向は矢印
で示されている。種々異なる図面において同じ部材には
同じ符号を記した。
示した実施例について説明する。本発明を直接理解する
ために必要でない部材は省いた。媒体の流れ方向は矢印
で示されている。種々異なる図面において同じ部材には
同じ符号を記した。
【００１０】図示の実施例を分かり易くするために、図
面はそれぞれ部分的な縦断面図と正面図とを示してい
る。
面はそれぞれ部分的な縦断面図と正面図とを示してい
る。
【００１１】図１には、管状の混合管２と、該混合管２
内に組み込まれた中空円錐形の渦流発生器３とから成る
予混合バーナ１が示されている。渦流発生器３は、流れ
方向で円錐形状に小さくなる輪郭形状を有している。渦
流発生器内に流入する空気４は、まず軸方向に流れ、次
いで、矢印５で示されているように接線方向又はほぼ接
線方向で、内から外へ流れる。このために接線方向の通
路６，７が設けられており、これらの通路６，７は、互
いに入れ子式に入り込む少なくとも２つの中空の円錐形
の部分体８，９より成っており、これらの部分体８，９
の中心軸線は互いにずらして延びている。所定の運転状
態においては、渦流発生器３が個別の螺旋状部から成っ
ていてもよい。前述のように、円錐形の部分体８，９の
各中心軸線又は長手方向左右対称軸線を互いにずらして
配置したことによって、隣接する壁部においてそれぞれ
接線方向の通路６，７が形成され、この通路６，７を通
って燃焼空気５が渦流発生器３の内室１６から混合管２
内に流入する。
内に組み込まれた中空円錐形の渦流発生器３とから成る
予混合バーナ１が示されている。渦流発生器３は、流れ
方向で円錐形状に小さくなる輪郭形状を有している。渦
流発生器内に流入する空気４は、まず軸方向に流れ、次
いで、矢印５で示されているように接線方向又はほぼ接
線方向で、内から外へ流れる。このために接線方向の通
路６，７が設けられており、これらの通路６，７は、互
いに入れ子式に入り込む少なくとも２つの中空の円錐形
の部分体８，９より成っており、これらの部分体８，９
の中心軸線は互いにずらして延びている。所定の運転状
態においては、渦流発生器３が個別の螺旋状部から成っ
ていてもよい。前述のように、円錐形の部分体８，９の
各中心軸線又は長手方向左右対称軸線を互いにずらして
配置したことによって、隣接する壁部においてそれぞれ
接線方向の通路６，７が形成され、この通路６，７を通
って燃焼空気５が渦流発生器３の内室１６から混合管２
内に流入する。
【００１２】図示の部分体８，９の円錐形状は、流れ方
向で所定の固定角度を有している。もちろん、運転使用
状態に応じて、部分体８，９は流れ方向で次第に大きく
又は小さくなる円錐形の傾斜を有している。つまり、部
分体８，９は、ディフューザ(diffuser)若しくはコンフ
ューザ(confuser)として構成することができる。これら
２つの形状は当業者がよく知っているので、その形状に
ついては詳しく図示していない。２つの円錐形の部分体
８，９は、それぞれ１つの燃焼ライン１０，１１を有し
ており、これらの燃焼ライン１０，１１は、接線方向の
通路６，７に沿って配置されていて、噴射開口１２，１
３を備えており、これらの噴射開口１２，１３を通して
有利にはガス状の燃料１４が、これらの噴射開口１２，
１３内を貫流する燃焼空気５に、矢印で示されているよ
うに噴射される。これらの燃料ライン１０，１１は、有
利には、通路６，７によって形成された接線方向の、渦
流発生器３からの流出部及び混合管２内への流入部の領
域内に配置されている。これは最適な空気／燃料混合気
１５を得るためである。燃料空気５が付加的に前加熱さ
れるか又は、例えば戻し案内された煙道ガス或いは排ガ
スが増加すると、一般的に、特に液状の燃料（その噴射
は前記燃料ライン１０，１１を介して行うこともでき
る）が使用されている場合には、装入された燃料１４の
気化が持続して行われる。円錐形の部分体８，９の構造
においては、渦流発生器３の入口における燃料空気５若
しくは混合気１５の所望の流れフィールドを調節するこ
とができるようにするために、接線方向の通路６，７の
幅及び円錐角度に関連して、狭い限界を維持しなければ
ならない。一般的に、接線方向の通路６，７の幅を小さ
くすると、戻り流ゾーンを形成する可能性のある渦数の
形成が、場所的に促進されるということが言える。この
場合、これに関連した修正は、渦流発生器３の領域内で
の軸方向速度に影響を与えることによっても可能であ
る。これについては図５に詳しく説明されている。危険
な渦数は、接線方向の通路６，７の幅が流過方向で可変
に構成されていることによっても影響される。通路６，
７の幅が流過方向で小さくなると、逆流ゾーンの形成箇
所は下流に移動する。逆流ゾーンの形成は次のようにし
て行われる。混合管２の流出側に本来の燃焼室（図示し
ていない）が配置されている。混合管２は次のような混
合作用を行う。つまり、渦流発生器３の下流に所定の混
合区域が形成され、この混合区域で、噴射された燃料と
は無関係に、完全な予混合が行われるような混合管とし
ての作用を行う。混合区域はさらに、損失のない流れガ
イドを行うので、調節された存在する移行部幾何学形状
と作用接続して、まず逆流ゾーンが形成されないように
し、これによって混合管２の全長に亙って、それぞれの
燃料のための混合物に影響を与えることができる。この
混合管２はさらに、混合管２内での軸方向速度プロフィ
ールが軸線において最大となるという別の特性を有して
いるので、燃焼室からの炎のバックファイヤ（逆火）は
不可能である。勿論、このような構成においては、軸方
向速度は壁部に向かって低下する可能性があることは事
実である。この領域においてもバックファイヤを避ける
ために、混合管２は流過方向及び周方向で、種々異なる
横断面及び方向の多数の孔（図示せず）を備えることが
できる。これらの孔を通って、所定量の空気が混合管２
内部に流入し、壁部に沿って速度が上昇せしめられる。
同じ作用を得るための別の可能性は、混合管２の流過横
断面に、渦流発生器３の下流側で同様に詳しく図示して
いない狭窄部を設け、これによって混合管２内での全体
的な速度レベルが上昇せしめられる。混合管２内での流
れのガイドにおいて、選択された処置が、許容できない
圧力損失を生ぜしめる場合には、これに対する手段とし
て、混合管２の端部に図示していないディフューザを設
けることができる。混合管２の端部には、前述のように
燃焼室が接続されており、この場合、２つの流過横断面
間には横断面段差が存在する。これによって、保炎部材
の特性を有する中央のバックファイヤゾーンが形成され
る。この保炎部材は、もちろん形体のないものである。
前述のように、安定したバックファイヤゾーンの形成
は、混合管２内での充分に高い渦数が形成されていると
いうことが前提となる。運転中に、前記横断面段差内
で、この箇所に生じる負圧によって渦流を破壊する、流
れを調節する縁部ゾーンが形成されると、バックファイ
ヤゾーンの環状安定性が増大される。初めにおいて高い
渦数が望まれない場合には、安定した逆流ゾーンが、混
合管端部にややねじられた空気流が供給されることによ
って（例えば接線方向の開口によって）生ぜしめられ
る。この場合、必要な空気量は全空気量の約５〜２０％
である。このような渦流発生器３の構成はもっぱら、接
線方向の通路６，７の幅を可変に構成するために適して
いる。これによって渦流発生器３の構造長さに影響を与
えずに、比較的大きい運転範囲をカバーすることができ
る。勿論、円錐形の部分体８，９は、別の平面内で互い
に摺動可能であって、これによってこれらの部分体同士
が重なり合うことも可能である。さらにまた、円錐形の
部分体８，９は、互いに逆方向に運動することによって
互いに螺旋状に、入れ子式に入り込ませることも可能で
ある。これによって、接線方向の通路６，７の形状、大
きさ及び構成を任意に変えることができ、ひいては、渦
流発生器３は、その構造長さを変えることなしに、幅の
広い適用可能性を有している。
向で所定の固定角度を有している。もちろん、運転使用
状態に応じて、部分体８，９は流れ方向で次第に大きく
又は小さくなる円錐形の傾斜を有している。つまり、部
分体８，９は、ディフューザ(diffuser)若しくはコンフ
ューザ(confuser)として構成することができる。これら
２つの形状は当業者がよく知っているので、その形状に
ついては詳しく図示していない。２つの円錐形の部分体
８，９は、それぞれ１つの燃焼ライン１０，１１を有し
ており、これらの燃焼ライン１０，１１は、接線方向の
通路６，７に沿って配置されていて、噴射開口１２，１
３を備えており、これらの噴射開口１２，１３を通して
有利にはガス状の燃料１４が、これらの噴射開口１２，
１３内を貫流する燃焼空気５に、矢印で示されているよ
うに噴射される。これらの燃料ライン１０，１１は、有
利には、通路６，７によって形成された接線方向の、渦
流発生器３からの流出部及び混合管２内への流入部の領
域内に配置されている。これは最適な空気／燃料混合気
１５を得るためである。燃料空気５が付加的に前加熱さ
れるか又は、例えば戻し案内された煙道ガス或いは排ガ
スが増加すると、一般的に、特に液状の燃料（その噴射
は前記燃料ライン１０，１１を介して行うこともでき
る）が使用されている場合には、装入された燃料１４の
気化が持続して行われる。円錐形の部分体８，９の構造
においては、渦流発生器３の入口における燃料空気５若
しくは混合気１５の所望の流れフィールドを調節するこ
とができるようにするために、接線方向の通路６，７の
幅及び円錐角度に関連して、狭い限界を維持しなければ
ならない。一般的に、接線方向の通路６，７の幅を小さ
くすると、戻り流ゾーンを形成する可能性のある渦数の
形成が、場所的に促進されるということが言える。この
場合、これに関連した修正は、渦流発生器３の領域内で
の軸方向速度に影響を与えることによっても可能であ
る。これについては図５に詳しく説明されている。危険
な渦数は、接線方向の通路６，７の幅が流過方向で可変
に構成されていることによっても影響される。通路６，
７の幅が流過方向で小さくなると、逆流ゾーンの形成箇
所は下流に移動する。逆流ゾーンの形成は次のようにし
て行われる。混合管２の流出側に本来の燃焼室（図示し
ていない）が配置されている。混合管２は次のような混
合作用を行う。つまり、渦流発生器３の下流に所定の混
合区域が形成され、この混合区域で、噴射された燃料と
は無関係に、完全な予混合が行われるような混合管とし
ての作用を行う。混合区域はさらに、損失のない流れガ
イドを行うので、調節された存在する移行部幾何学形状
と作用接続して、まず逆流ゾーンが形成されないように
し、これによって混合管２の全長に亙って、それぞれの
燃料のための混合物に影響を与えることができる。この
混合管２はさらに、混合管２内での軸方向速度プロフィ
ールが軸線において最大となるという別の特性を有して
いるので、燃焼室からの炎のバックファイヤ（逆火）は
不可能である。勿論、このような構成においては、軸方
向速度は壁部に向かって低下する可能性があることは事
実である。この領域においてもバックファイヤを避ける
ために、混合管２は流過方向及び周方向で、種々異なる
横断面及び方向の多数の孔（図示せず）を備えることが
できる。これらの孔を通って、所定量の空気が混合管２
内部に流入し、壁部に沿って速度が上昇せしめられる。
同じ作用を得るための別の可能性は、混合管２の流過横
断面に、渦流発生器３の下流側で同様に詳しく図示して
いない狭窄部を設け、これによって混合管２内での全体
的な速度レベルが上昇せしめられる。混合管２内での流
れのガイドにおいて、選択された処置が、許容できない
圧力損失を生ぜしめる場合には、これに対する手段とし
て、混合管２の端部に図示していないディフューザを設
けることができる。混合管２の端部には、前述のように
燃焼室が接続されており、この場合、２つの流過横断面
間には横断面段差が存在する。これによって、保炎部材
の特性を有する中央のバックファイヤゾーンが形成され
る。この保炎部材は、もちろん形体のないものである。
前述のように、安定したバックファイヤゾーンの形成
は、混合管２内での充分に高い渦数が形成されていると
いうことが前提となる。運転中に、前記横断面段差内
で、この箇所に生じる負圧によって渦流を破壊する、流
れを調節する縁部ゾーンが形成されると、バックファイ
ヤゾーンの環状安定性が増大される。初めにおいて高い
渦数が望まれない場合には、安定した逆流ゾーンが、混
合管端部にややねじられた空気流が供給されることによ
って（例えば接線方向の開口によって）生ぜしめられ
る。この場合、必要な空気量は全空気量の約５〜２０％
である。このような渦流発生器３の構成はもっぱら、接
線方向の通路６，７の幅を可変に構成するために適して
いる。これによって渦流発生器３の構造長さに影響を与
えずに、比較的大きい運転範囲をカバーすることができ
る。勿論、円錐形の部分体８，９は、別の平面内で互い
に摺動可能であって、これによってこれらの部分体同士
が重なり合うことも可能である。さらにまた、円錐形の
部分体８，９は、互いに逆方向に運動することによって
互いに螺旋状に、入れ子式に入り込ませることも可能で
ある。これによって、接線方向の通路６，７の形状、大
きさ及び構成を任意に変えることができ、ひいては、渦
流発生器３は、その構造長さを変えることなしに、幅の
広い適用可能性を有している。
【００１３】図２には、渦流発生器３の内室１６から混
合管２への、燃焼空気５の流出状態が示されている。こ
の場合、接線方向６，７の領域内では、燃料１４が燃焼
空気流５内に噴射されている。有利には、接線方向の通
路６、７の領域内にはガス状の燃料が噴射される。
合管２への、燃焼空気５の流出状態が示されている。こ
の場合、接線方向６，７の領域内では、燃料１４が燃焼
空気流５内に噴射されている。有利には、接線方向の通
路６、７の領域内にはガス状の燃料が噴射される。
【００１４】図３及び図４は、図１及び図２とは、渦流
発生器３の内室を貫通してロッド形燃料供給部１７が延
びていて、このロッド形燃料供給部１７から、渦流発生
器３の先端部領域で、混合管２内への燃料噴射１８が行
われる。有利にはノズル１９は液状の燃料２０によって
駆動されるが、別の燃料によって駆動されることも排除
されない。液状の燃料を噴射する際には、図示されてい
るように、燃料スプレー円錐形２１が、混合管２の壁部
を濡らすことなしに、幅広に構成することができる限り
は、この平面における自由な横断面が有利である。それ
以外では、予混合バーナ１の構成は前記図面に示したも
のと同様である。
発生器３の内室を貫通してロッド形燃料供給部１７が延
びていて、このロッド形燃料供給部１７から、渦流発生
器３の先端部領域で、混合管２内への燃料噴射１８が行
われる。有利にはノズル１９は液状の燃料２０によって
駆動されるが、別の燃料によって駆動されることも排除
されない。液状の燃料を噴射する際には、図示されてい
るように、燃料スプレー円錐形２１が、混合管２の壁部
を濡らすことなしに、幅広に構成することができる限り
は、この平面における自由な横断面が有利である。それ
以外では、予混合バーナ１の構成は前記図面に示したも
のと同様である。
【００１５】図５及び図６は、図１及び図２に示した構
成とは、渦流発生器３が付加的に環状の軸方向の空気流
２２を許容するという点が異なっている。このような空
気流の最終的な目的は、図１に関する説明により明らか
なように、正しい箇所で危険な渦数を形成することが、
空気流を軸方向で噴射することによって調節することが
できるように構成されているということから出発してい
る。
成とは、渦流発生器３が付加的に環状の軸方向の空気流
２２を許容するという点が異なっている。このような空
気流の最終的な目的は、図１に関する説明により明らか
なように、正しい箇所で危険な渦数を形成することが、
空気流を軸方向で噴射することによって調節することが
できるように構成されているということから出発してい
る。
【００１６】図７及び図８は図３及び図４に基づいてい
るが、ＭＢＴＵ-若しくはＬＢＴＵ-ガスを混合管２内に
噴射するための手段２３が設けられている点が異なって
いる。このような噴射形式は、主として、このようなガ
スを必要な量だけ、渦流発生器３における噴射を介して
供給することは殆どないという事実に基づいている。
るが、ＭＢＴＵ-若しくはＬＢＴＵ-ガスを混合管２内に
噴射するための手段２３が設けられている点が異なって
いる。このような噴射形式は、主として、このようなガ
スを必要な量だけ、渦流発生器３における噴射を介して
供給することは殆どないという事実に基づいている。
【００１７】図９及び図１０に示した予混合バーナは、
図１及び図２に示した実施例のものとほぼ対応するが、
この図９及び図１０に示したものは、渦流発生器３の軸
方向のインレット横断面２５が最大に、つまり渦流発生
器３のインレット横断面２５が混合管２の横断面に相当
している。接線方向の通路６，７を貫流する空気流５の
最初の可能な流れは、インレット横断面２５の下流に位
置している。この構成は特に、流れが外側領域内で純粋
に軸方向に整列されるか又は減少されるべき箇所におい
て有利である。
図１及び図２に示した実施例のものとほぼ対応するが、
この図９及び図１０に示したものは、渦流発生器３の軸
方向のインレット横断面２５が最大に、つまり渦流発生
器３のインレット横断面２５が混合管２の横断面に相当
している。接線方向の通路６，７を貫流する空気流５の
最初の可能な流れは、インレット横断面２５の下流に位
置している。この構成は特に、流れが外側領域内で純粋
に軸方向に整列されるか又は減少されるべき箇所におい
て有利である。
【図１】本発明の１実施例による予混合バーナを、軸方
向で部分的に断面した図である。
向で部分的に断面した図である。
【図２】図１に示した予混合バーナの正面図である。
【図３】液状の燃料を噴射するためのヘッドノズルを備
えた予混合バーナの軸方向で部分的に断面した図であ
る。
えた予混合バーナの軸方向で部分的に断面した図であ
る。
【図４】図３に示した予混合バーナの正面図である。
【図５】軸方向の縁部流を備えた、概略的に示された予
混合バーナの概略図である。
混合バーナの概略図である。
【図６】図５に示した予混合バーナを正面から見た概略
図である。
図である。
【図７】水素を含有するガスを噴射するための手段を備
えた変化実施例による予混合バーナの、軸方向で部分的
に断面した図である。
えた変化実施例による予混合バーナの、軸方向で部分的
に断面した図である。
【図８】図７に示した予混合バーナの正面図である。
【図９】渦流発生器が取り囲み体の全横断面を覆ってい
ない、本発明の別の実施例による予混合バーナの概略図
である。
ない、本発明の別の実施例による予混合バーナの概略図
である。
【図１０】図９に示した前混合バーナの正面図である。
１ 予混合バーナ、 ２ 混合管、 ３ 渦流発生器、
４ 流入空気、 ５燃焼空気の流出流、 ６，７ 接
線方向の通路、 ８，９ 円錐形の部分体、１０，１１
燃料ライン、 １２，１３ 噴射開口、 １４ 燃
料、 １５空気／燃料混合気、 １６ 渦流発生器の内
室、 １７ ロッド状の燃料供給部材、 １８ 燃料噴
射、 １９ 燃料噴射ノズル、 ２０ 燃料、 ２１
燃料スプレー円錐形体、 ２２ 軸方向の空気流、 ２
３ ガス状の燃料のための噴射部材、 ２４ 低カロリ
ーの燃焼ガス、 ２５ 渦流発生器のインレット横断面
４ 流入空気、 ５燃焼空気の流出流、 ６，７ 接
線方向の通路、 ８，９ 円錐形の部分体、１０，１１
燃料ライン、 １２，１３ 噴射開口、 １４ 燃
料、 １５空気／燃料混合気、 １６ 渦流発生器の内
室、 １７ ロッド状の燃料供給部材、 １８ 燃料噴
射、 １９ 燃料噴射ノズル、 ２０ 燃料、 ２１
燃料スプレー円錐形体、 ２２ 軸方向の空気流、 ２
３ ガス状の燃料のための噴射部材、 ２４ 低カロリ
ーの燃焼ガス、 ２５ 渦流発生器のインレット横断面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴォルフガング ポーリフケ スイス国 ヴィンディッシュ レンデシュ トラーセ ４ (72)発明者 ピーター スィーニア イギリス国 レチェスター カウンテスト ホープ マールストン クレセント ８
Claims (10)
- 【請求項１】 熱発生器のためのバーナであって、燃焼
空気のための渦流発生器と、該渦流発生器と作用接続し
ている混合管と、燃料を噴射するための手段とから主と
して成っている形式のものにおいて、 渦流発生器（３）が、流れ方向で少なくとも部分的に中
空円錐形に先細りする形状を有しており、前記渦流発生
器（３）が、中空室（１６）から混合管（２）内に燃焼
空気（５）を貫流させるための、流れ方向で見て接線方
向の開口（６，７）を有していることを特徴とする、バ
ーナ。 - 【請求項２】 燃料（１４）を噴射するための手段がノ
ズル（１２，１３）であって、これらのノズルが、接線
方向の開口（６，７）の領域内に配置されている、請求
項１記載のバーナ。 - 【請求項３】 燃料（２０）を噴射するための手段が、
渦流発生器（３）の先端部の領域内で燃料噴射（１８）
を行う少なくとも１つのノズル（１９）より成ってい
る、請求項１記載のバーナ。 - 【請求項４】 燃料（１４，２０）を噴射するための手
段が、接線方向の開口（６，７）の領域内に配置された
ノズル（１２，１３）と、渦流発生器８３）の先端部の
領域内に配置された中央のノズル（１９）とから成って
いる、請求項１から３までのいづれか１項記載のバー
ナ。 - 【請求項５】 混合管の下流に燃焼室が配置されてお
り、混合管（２）と燃焼室との間の移行部に横断面段差
が設けられており、この横断面段差の領域内で逆流ゾー
ンが作用する、請求項１記載のバーナ。 - 【請求項６】 渦流発生器（３）が、流れ方向で互いに
入れ子式に入り込む中空で円錐形の少なくとも２つの部
分体（８，９）より成っており、これらの部分体（８，
９）のそれぞれの長手方向左右対称軸線が互いにずらし
て配置されていて、これによって部分体（８，９）の隣
接し合う壁部が、その長手方向区分で、燃料空気流
（５）を貫流させるための接線方向の通路（６，７）を
形成している、請求項１記載のバーナ。 - 【請求項７】 渦流発生器（３）が流れ方向で、円錐形
に次第に小さくなる横断面を有している、請求項１記載
のバーナ。 - 【請求項８】 渦流発生器（３）が流れ方向で見てコン
フューザ(confuser)の形状を有している、請求項１記載
のバーナ。 - 【請求項９】 渦流発生器（３）が流れ方向で見て少な
くとも１区分に亙ってディフューザ(diffuser)の形状を
有している、請求項１記載のバーナ。 - 【請求項１０】 混合管（２）が円筒形の形状である、
請求項１記載のバーナ。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19515082.1 | 1995-04-25 | ||
| DE19515082A DE19515082B4 (de) | 1995-04-25 | 1995-04-25 | Vormischbrenner |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08296820A true JPH08296820A (ja) | 1996-11-12 |
| JP3889079B2 JP3889079B2 (ja) | 2007-03-07 |
Family
ID=7760262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10155896A Expired - Lifetime JP3889079B2 (ja) | 1995-04-25 | 1996-04-23 | バーナ |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5738508A (ja) |
| EP (1) | EP0740108A2 (ja) |
| JP (1) | JP3889079B2 (ja) |
| KR (1) | KR960038235A (ja) |
| CN (1) | CN1160143A (ja) |
| CA (1) | CA2168638A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| DE19859829A1 (de) * | 1998-12-23 | 2000-06-29 | Abb Alstom Power Ch Ag | Brenner zum Betrieb eines Wärmeerzeugers |
| US7097448B2 (en) * | 2004-05-07 | 2006-08-29 | Peter Chesney | Vortex type gas lamp |
| US7213348B2 (en) * | 2004-11-12 | 2007-05-08 | Bsh Home Appliances Corporation | Gas burner and air heater assembly for a gas clothes dryer |
| CA2786597A1 (en) | 2010-01-06 | 2011-07-14 | The Outdoor Greatroom Company LLLP | Fire container assembly |
| CN101871648B (zh) * | 2010-07-09 | 2012-05-30 | 郭雅婷 | 多元燃料工业锅炉及窑炉燃烧器 |
| EP2685161B1 (en) * | 2012-07-10 | 2018-01-17 | Ansaldo Energia Switzerland AG | Combustor arrangement, especially for a gas turbine |
| EP2685160B1 (en) * | 2012-07-10 | 2018-02-21 | Ansaldo Energia Switzerland AG | Premix burner of the multi-cone type for a gas turbine |
| CN106439820B (zh) * | 2016-11-28 | 2018-08-03 | 无锡市莱达热工工程有限公司 | 热工炉烧嘴芯体 |
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|---|---|---|---|---|
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| CH674561A5 (ja) * | 1987-12-21 | 1990-06-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
| CH680157A5 (ja) * | 1989-12-01 | 1992-06-30 | Asea Brown Boveri | |
| US5307634A (en) * | 1992-02-26 | 1994-05-03 | United Technologies Corporation | Premix gas nozzle |
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-
1996
- 1996-02-01 CA CA002168638A patent/CA2168638A1/en not_active Abandoned
- 1996-02-05 US US08/597,029 patent/US5738508A/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-03-29 KR KR1019960009315A patent/KR960038235A/ko not_active Application Discontinuation
- 1996-04-12 EP EP96810227A patent/EP0740108A2/de not_active Withdrawn
- 1996-04-23 JP JP10155896A patent/JP3889079B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1996-04-25 CN CN96106020A patent/CN1160143A/zh active Pending
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| CN1160143A (zh) | 1997-09-24 |
| EP0740108A2 (de) | 1996-10-30 |
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