JPH1054557A - 液体燃料及びガス燃料のための組合わされたバーナを備えた環状燃焼器の運転のための装置 - Google Patents

液体燃料及びガス燃料のための組合わされたバーナを備えた環状燃焼器の運転のための装置

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JPH1054557A
JPH1054557A JP9119363A JP11936397A JPH1054557A JP H1054557 A JPH1054557 A JP H1054557A JP 9119363 A JP9119363 A JP 9119363A JP 11936397 A JP11936397 A JP 11936397A JP H1054557 A JPH1054557 A JP H1054557A
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air
gas
burner
liquid fuel
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アンダーソン ゴードン
Volkmar Galke
ガルケ フォルクマール
Roger Suter
ズーター ローガー
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ABB AB
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ABB Asea Brown Boveri Ltd
Asea Brown Boveri AB
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    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 液体燃料４とガス燃料９とのための組合
わされたバーナ１を備えた環状燃焼器の運転のための装
置であって、各バーナ１が、液体燃料の供給のために、
付加的な空気通路７を備えた燃料ランス３と、液体燃料
４の霧化のために、バーナフード１３の外部から霧化空
気５の供給を受ける空気吹込ノズル２とを備えており、
かつ、ガス運転時に霧化空気５の供給流を少なくとも部
分的に絞り込むための調整機構が設けられている。この
調整機構を成す外部の弁２１が、霧化空気５のための主
供給導管１９内に配置されている。主供給導管が環状導
管２０内に開口しており、環状導管がそれぞれ１つの分
岐導管２３を介して各燃料ランス３のヘッド２４に結合
されている。 【効果】 霧化空気の供給流が簡単にノズルもしくはバ
ーナの外部で制御され、これにより、最適にそのつどの
運転条件に適合される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は燃焼技術分野に関す
る。本発明は、液体燃料とガス燃料とのための組合わさ
れたバーナ、特にガスタービンの二重円錐構造（若しく
はダブルコーン形）のバーナを備えた環状燃焼器の運転
のための装置であって、各バーナが、液体燃料の霧化の
ためにバーナフードの外部から霧化空気の供給を受ける
空気吹込ノズルを備えており、その際、ガス運転時に霧
化空気の供給流が少なくとも部分的に絞り込まれる形式
のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＮＯｘエミッションを可能なかぎり低く
するために、バーナはその希薄消火限界の近傍で運転さ
れる。しかしながら、このことによりバーナの制御範囲
が著しく制約される。この欠点を回避するために、例え
ばガスタービンの部分負荷運転において内的なパイロッ
ト操作が行われ、このパイロット操作で燃焼ガスが軸線
の近傍で付加的な燃料により濃厚にされる。このことに
より、バーナの安定領域が拡大され、従って確実な運転
が部分負荷条件でも保証される。
【０００３】ガス燃料又は液体燃料によるバーナの選択
的な運転のために、液体燃料を空気吹込ノズルを用いて
霧化せしめることは公知である。そのことのために、軸
線の近傍に、換言すればバーナの中心部に空気が噴入さ
れる。この霧化空気は燃焼空気と同様に、二重円錐構造
の予混合バーナ（これの原理的な構造はヨーロッパ特許
第０３２１８０９号明細書に記載されている）において
は、このバーナの外部に配置されたプレナムから抽出さ
れる。
【０００４】この霧化空気の噴入は燃料オイルを霧化す
る際に生じるのみならず、霧化のための空気を全く必要
としないガス運転時でも生じる。バーナがガス運転され
る場合には、この付加的な空気は一面においては希薄化
より、かつ他面においては入射流自体により火炎を不安
定にする。このことがさらにガス火炎の希薄消火限界の
低下を誘発する。
【０００５】ドイツ連邦共和国特許公開第４４２４５９
９号明細書からは液体燃料とガス燃料とのための組合わ
されたバーナの運転のための方法と複数の装置とが公知
である。この場合には、霧化空気の供給流の制御を行う
ことにより上記欠点が排除される。その場合、ガス燃料
による運転時に霧化空気の供給流が少なくとも部分的に
絞り込まれる。
【０００６】このことのために、ドイツ連邦共和国特許
公開第４４２４５９９号明細書によれば、例えば、パイ
ロットガス通路が霧化横断面の手前で少なくとも１つの
霧化空気通路内へ開口する結果として霧化空気の絞り込
みがパイロットガスにより行われるように、空気吹込ノ
ズルが形成されている。この構成が有する欠点は、ガス
燃料によるバーナの運転時には、スタート状態でのみな
らず、常に付加的なパイロットガスと共に運転が行われ
なければならないことにある。
【０００７】ドイツ連邦共和国特許公開第４４２４５９
９号明細書に記載の別の構成では、バーナフード内のバ
ーナが、送風機空気のための組込まれた空気流入口を備
えたバーナ接続継手により固定されており、かつ液体燃
料の供給のためにこのバーナ接続継手には上流に燃料ラ
ンスが接続されている。この場合、燃料ランス又はバー
ナ接続継手に、例えば移動可能な又は回転可能なスリー
ブの形状の調整機構が配置されており、この調整機構は
ガス燃料でのバーナの運転時に、霧化空気の空気流入口
を少なくとも部分的に閉鎖する。この解決手段が有する
欠点は、調整機構が機械の内部に配置されており、従っ
てアクセスが困難であることにある。
【０００８】イギリス国特許第２０９１４０９号明細書
からは、燃焼空気及び霧化空気の供給流が燃焼器の要求
に応じて共通して制御されることが公知である。このこ
とのために、１つの共通のピストンの作用を受ける２つ
の互いに異なる調量弁が配置されている。この解決手段
が有する欠点は、霧化空気の制御を別個に行うことが不
可能であることにある。さらに、両方の弁はノズルに直
に配置されており、従って高温にさらされることにあ
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記欠点を排除すべく
本発明の課題とするところは、熱ガス生成のために液体
燃料とガス燃料とのための組合わされたバーナを備えた
環状燃焼器の運転のための装置を改良して、霧化空気を
個別に制御することができ、その結果、液体燃料の霧化
に悪影響を与えることなしにガス火炎の希薄消火限界を
上昇せしめるような簡単な装置を提供することにある。
この装置は信頼性よく作動し、かつバーナのガス運転と
オイル運転との間の問題のない切換えを可能ならしめな
ければならない。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれ
ば、請求項１に記載のように、液体燃料とガス燃料との
ための組合わされたバーナ、特にガスタービンの二重円
錐構造のバーナを備えた環状燃焼器の運転のための装置
であって、各バーナが、液体燃料の供給のために、少な
くとも１つの付加的な空気通路を備えた燃料ランス(fue
l lance)と、液体燃料の霧化のために、バーナフードの
外部から霧化空気の供給を受ける空気吹込ノズルとを備
えており、かつ、ガス運転時に霧化空気の供給流を少な
くとも部分的に絞るための調整機構が設けられている形
式のものにおいて、この調整機構が外部の弁から成り、
この弁が、圧縮機出口から到来する、霧化空気のための
主供給導管内に配置されており、その場合、この主供給
導管が環状導管内に開口しており、かつ、環状導管がそ
れぞれ１つの分岐導管を介して各燃料ランスのヘッドに
結合されていることにより解決される。
【００１１】
【発明の効果】本発明の利点とするところは、霧化空気
の供給流が簡単にノズルもしくはバーナの外部で制御さ
れ、これにより、最適にそのつどの運転条件に適合され
ることにある。バーナのガス運転とオイル運転との間の
切換えが選択的に行われ、その際、オイル運転では所要
の霧化空気が妨げられることなく空気吹込ノズル内に達
するように弁が著しく開放され、他面においてバーナの
ガス運転では、霧化空気の供給流が阻止されるように弁
が全閉されるか、又は火炎安定にほとんど影響を与えな
い所定量の空気が燃料ランスに達するように弁が部分的
に閉鎖される。制御機構を外部に配置したことにより、
機械の内部の運転温度が高い場合でも、制御機構の信頼
性のある作動が保証される。
【００１２】環状導管が外側でガスタービンのケーシン
グに配置されていると特別効果的である。このことによ
り、簡単な組立と問題のないアクセスとが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、図１から図３に示した実施
例につき本発明を詳しく説明する。
【００１４】図面には液体燃料とガス燃料とのための組
合わされたバーナを備えていて、ガスタービンに所要の
熱ガスを供給する環状燃焼器にもとづいて本発明の１実
施例が図示されている。
【００１５】図面には本発明の理解のために重要なエレ
メントだけが図示されている。作動媒体の流れ方向は矢
印をもって示されている。
【００１６】図１は概略的に二重円錐構造のバーナ１
（以下二重円錐バーナ）を示す。その原理的な構造はヨ
ーロッパ特許第０３２１８０９号明細書に記載されてお
り、従って、ここではその説明を省略する。二重円錐バ
ーナ１の上流側端部に空気吹込ノズル２が配置されてい
る。この空気吹込ノズル２は、二重円錐バーナ１に結合
された燃料ランス３を介して液体燃料４及び霧化空気５
の供給を受ける。この理由で、燃料ランス３内には液体
燃料通路６と霧化空気通路７とが配置されている。さら
に、燃料ランス３はガス通路８を介して二重円錐バーナ
１のためのガス燃料９をも供給する。燃料ランス３内に
配置されたパイロットガス通路１０を介して付加的なガ
ス燃料、いわゆるパイロットガス１１が燃料ガスの濃厚
化のために二重円錐バーナ１の軸線の近傍に噴入され
る。燃焼空気１２は、エアプレナム１４に連通したバー
ナフード１３の内部空間から二重円錐バーナ１に供給さ
れる。二重円錐バーナ１は下流で環状燃焼器１５に開口
している。
【００１７】液体燃料４による運転時には、液体燃料４
は燃料ランス３内の中央に配置された液体燃料通路６を
介して空気吹込ノズル２内へ案内され、かつその場所
で、霧化空気通路７を介して供給された霧化空気５によ
り細かく霧化される。このようにして霧化された液体燃
料４は次いで、二重円錐バーナ１の接線方向の空気流入
スリットを介して流入した燃焼空気１２との混合の目的
で、バーナ内室１６内に達する。燃料空気混合物は最終
的に環状燃焼器１５内で燃焼する。
【００１８】ガス燃料９による運転時には、霧化空気５
の供給流は、さらに後でも説明するように絞り込まれる
かもしくは完全に遮断される。それゆえガス燃料９は、
接線方向の空気流入スリットを介してバーナ内室１６内
へ流入した燃焼空気１２と妨げられることなく予混合さ
れる。バーナ開口部の下流には逆流ゾーン１７が形成さ
れており、その尖端で燃料空気混合物の点火が行われ
る。次いでこの箇所には安定な火炎フロントが形成され
る。スタート時もしくは部分負荷条件で火炎の安定な燃
焼を保証するために、パイロットガス通路１０を介して
パイロットガス１１が空気吹込ノズル２に供給される。
この付加的なパイロットガス１１により燃料ガスが濃厚
化されて、二重円錐バーナ１の安定範囲が拡大する。
【００１９】図２は本発明に基づく装置の原理的なスケ
ッチを示す。環状燃焼器１５はここには図示されていな
い圧縮機と、同様に図示されていないタービンとの間に
配置されている。ガスタービンプラントの図２に概略的
に示された圧縮機出口１８には導管１９が接続されてお
り、この導管は環状導管２０に通じていてこれに結合さ
れている。導管１９は霧化空気５のための主供給導管を
成している。この導管１９内には弁２１が配置されてお
り、この弁により、環状導管２０内を流れる霧化空気５
の量が調整される。環状導管２０はガスタービンのケー
シングの外部でケーシングに取り付けられていて、機械
全体の周りに案内されている。組立の理由からこの環状
導管２０は分割されており、その両方の半部はフランジ
２２により互いに結合されている。環状導管２０から
は、図２に示された実施例では３０個の分岐導管２３が
分岐している。それぞれの分岐導管２３はその他方の端
部で燃料ランス３のヘッド２４に結合されている。この
ことは特に図３にもとづく拡大詳細図から明瞭に看取さ
れる。
【００２０】環状燃焼器１５の二重円錐バーナ１が液体
燃料４により運転される場合には、弁２１が開放され
る。それゆえ、空気吹込ノズル２内での液体燃料４の霧
化のために必要な霧化空気５は妨げられることなく環状
導管２０内へ、次いでそこから分岐導管２３を介して燃
料ランス３のヘッド２４内に達する。次いで、霧化空気
５は燃料ランス３内に設けられた霧化空気通路７を通し
て空気吹込ノズル２内へ流入し、この場所で液体燃料４
の霧化のために利用される。霧化された液体燃料４は次
いで主・燃焼空気１２と予混合され、かつ、燃料空気混
合物が最終的に環状燃焼器１５内で燃焼し、その際、わ
ずかなＮＯｘエミッションしか生じない。
【００２１】ガス運転に切換えられると、弁２１が少な
くとも部分的に閉鎖され、その結果、所定量の霧化空気
５だけが導管１９、環状導管２０及び分岐導管２３を通
って燃料ランス３内に達する。もちろん、弁２１の全閉
により霧化空気５の供給流を完全に遮断することも可能
である。このようにして、供給すべき空気量を極めて簡
単に制御し、かつそのつどの運転条件に迅速に適合させ
ることができる。ガス火炎は不安定とならない。ガス運
転とオイル運転との間の切換えが問題なく可能である。
切換え過程時に燃料ランスの交換は不要である。外部の
弁を介した空気供給のこの制御が有する別の利点とする
ところは、調整機構が機械の外部で操作されることがで
きるため、良好なアクセスと良好な運転確実性とが得ら
れることにある。このことは、常に効率改善を求める現
代のガスタービンが次第に高い温度で運転されるため特
に重要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】空気吹込ノズルを備えたバーナの配置を示す略
示図である。
【図２】本発明にもとづく装置の原理的なスケッチを示
す図である。
【図３】図２の部分拡大詳細図である。
【符号の説明】
１ バーナ（二重円錐バーナ）、 ２ 空気吹込ノズ
ル、 ３ 燃料ランス、４ 液体燃料、 ５ 霧化空
気、 ６ 液体燃料通路、 ７ 霧化空気通路、８ ガ
ス通路、 ９ ガス燃料、 １０ パイロットガス通
路、 １１ パイロットガス、 １２ 燃焼空気、 １
３ バーナフード、 １４ プレナム、１５ 環状燃焼
器、 １６ バーナ内室、 １７ 逆流ゾーン、 １８
圧縮機出口、 １９ 霧化空気のための主供給導管、
２０ 環状導管、 ２１ 弁、２２ フランジ、 ２
３ 分岐導管、 ２４ 燃料ランスのヘッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フォルクマール ガルケ スイス国 チューリッヒ エングヴェーク １ (72)発明者 ローガー ズーター スイス国 チューリッヒ プレディガーガ ッセ 19

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 液体燃料（４）とガス燃料（９）とのた
    めの組合わされたバーナ（１）、特にガスタービンの二
    重円錐構造のバーナを備えた環状燃焼器の運転のための
    装置であって、各バーナ（１）が、液体燃料の供給のた
    めに、少なくとも１つの付加的な空気通路（７）を備え
    た燃料ランス（３）と、液体燃料（４）の霧化のため
    に、バーナフードの外部から霧化空気（５）の供給を受
    ける空気吹込ノズル（２）とを備えており、かつ、ガス
    運転時に霧化空気（５）の供給流を少なくとも部分的に
    絞り込むための調整機構が設けられている形式のものに
    おいて、この調整機構が外部の弁（２１）から成り、こ
    の弁が、圧縮機出口（１８）から到来する、霧化空気
    （５）のための主供給導管（１９）内に配置されてお
    り、この主供給導管（１９）が環状導管（２０）内に開
    口しており、かつ、環状導管（２０）がそれぞれ１つの
    分岐導管（２３）を介して各燃料ランス（３）のヘッド
    （２４）に結合されていることを特徴とする液体燃料及
    びガス燃料のための組合わされたバーナを備えた環状燃
    焼器の運転のための装置。
  2. 【請求項２】 環状導管（２０）が、外側でタービンの
    ケーシングに配置されている請求項１記載の装置。
JP9119363A 1996-05-10 1997-05-09 液体燃料及びガス燃料のための組合わされたバーナを備えた環状燃焼器の運転のための装置 Pending JPH1054557A (ja)

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