JPH11248114A - 二元燃料バ―ナ - Google Patents
二元燃料バ―ナInfo
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- JPH11248114A JPH11248114A JP10373395A JP37339598A JPH11248114A JP H11248114 A JPH11248114 A JP H11248114A JP 10373395 A JP10373395 A JP 10373395A JP 37339598 A JP37339598 A JP 37339598A JP H11248114 A JPH11248114 A JP H11248114A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
- F23D11/005—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space with combinations of different spraying or vaporising means
- F23D11/007—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space with combinations of different spraying or vaporising means combination of means covered by sub-groups F23D11/10 and F23D11/24
-
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- F23D—BURNERS
- F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
- F23D11/10—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour
- F23D11/106—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting at the burner outlet
- F23D11/107—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting at the burner outlet at least one of both being subjected to a swirling motion
-
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- F23D—BURNERS
- F23D17/00—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel
- F23D17/002—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel gaseous or liquid fuel
-
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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- F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
- F23D2900/11101—Pulverising gas flow impinging on fuel from pre-filming surface, e.g. lip atomizers
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)
- Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 確実な燃焼特性を維持しながら、液体燃料
とガス状燃料での運転のために適しているバーナを提供
する。 【解決手段】 液体燃料を空気によって酸化させるため
の二元燃料バーナは、拡散する噴射円錐（液体燃料）を
生じる噴霧ノズル２と、噴射円錐のための衝突体として
のリング状の噴霧唇部３と、第１の空気流を噴射円錐と
そして噴霧唇部の内部を通って案内する一次通路５と、
噴霧唇部の外側を通って第２の空気流を案内し、後端
（噴霧エッジ）に共通の同軸開口を有する二次通路６と
を備えている。一次通路５と二次通路６の間でガス状燃
料のための通路７が噴霧唇部３の内部に案内され、噴霧
エッジ４の上流で一方の通路または両方の通路５，６に
開口している。
とガス状燃料での運転のために適しているバーナを提供
する。 【解決手段】 液体燃料を空気によって酸化させるため
の二元燃料バーナは、拡散する噴射円錐（液体燃料）を
生じる噴霧ノズル２と、噴射円錐のための衝突体として
のリング状の噴霧唇部３と、第１の空気流を噴射円錐と
そして噴霧唇部の内部を通って案内する一次通路５と、
噴霧唇部の外側を通って第２の空気流を案内し、後端
（噴霧エッジ）に共通の同軸開口を有する二次通路６と
を備えている。一次通路５と二次通路６の間でガス状燃
料のための通路７が噴霧唇部３の内部に案内され、噴霧
エッジ４の上流で一方の通路または両方の通路５，６に
開口している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、拡散する噴射円錐
を生じる燃料用噴霧ノズルと、ノズル軸線に対して同心
的で、噴射円錐のための衝突体を形成するリング状の噴
霧唇部と、第１の空気流を噴射円錐にそして噴霧唇部の
内側横断面を通って案内する一次通路と、噴霧唇部の外
側を通って第２の空気流を案内し、この第２の空気流を
包囲流れとして第１の空気流に合流させる二次通路とを
備えた、液体燃料を空気によって酸化させるための、二
元燃料バーナとして形成されたバーナ、特に定置された
ガスタービンの燃焼室で使用するためのバーナに関す
る。
を生じる燃料用噴霧ノズルと、ノズル軸線に対して同心
的で、噴射円錐のための衝突体を形成するリング状の噴
霧唇部と、第１の空気流を噴射円錐にそして噴霧唇部の
内側横断面を通って案内する一次通路と、噴霧唇部の外
側を通って第２の空気流を案内し、この第２の空気流を
包囲流れとして第１の空気流に合流させる二次通路とを
備えた、液体燃料を空気によって酸化させるための、二
元燃料バーナとして形成されたバーナ、特に定置された
ガスタービンの燃焼室で使用するためのバーナに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】液体燃料で単一燃料運転するための冒頭
に述べたバーナはドイツ連邦共和国特許出願公開第１９
６２７７６０号公報によって知られている。このバーナ
は有害物質エミッションを減少させるために、バーナ室
内で空気と燃料の混合気を充分に均一に分配させるため
に役立つ。その際、噴霧ノズルの拡散する噴射円錐は、
衝突体として作用する噴霧唇部の方に向いている。この
噴霧唇部の内面には、下流の方に移動する燃料フィルム
が形成されている。燃料フィルムは噴霧唇部の後端の噴
霧エッジまで移動する。この噴霧エッジにおいて、燃料
フィルムは合流する２つの空気流（一次と二次）の空気
案内によっておよび局部的な横断面縮小によって、大き
な剪断力を受け、それによって非常に微細にかつ均一に
噴霧される。このバーナの有利な用途は、ケロシンで運
転される飛行用ガスタービンである。
に述べたバーナはドイツ連邦共和国特許出願公開第１９
６２７７６０号公報によって知られている。このバーナ
は有害物質エミッションを減少させるために、バーナ室
内で空気と燃料の混合気を充分に均一に分配させるため
に役立つ。その際、噴霧ノズルの拡散する噴射円錐は、
衝突体として作用する噴霧唇部の方に向いている。この
噴霧唇部の内面には、下流の方に移動する燃料フィルム
が形成されている。燃料フィルムは噴霧唇部の後端の噴
霧エッジまで移動する。この噴霧エッジにおいて、燃料
フィルムは合流する２つの空気流（一次と二次）の空気
案内によっておよび局部的な横断面縮小によって、大き
な剪断力を受け、それによって非常に微細にかつ均一に
噴霧される。このバーナの有利な用途は、ケロシンで運
転される飛行用ガスタービンである。
【０００３】迅速に始動および停止可能な高出力の原動
機として、電力発生（ピーク負荷）のために発電所で多
く使用される定置されたガスタービンの場合には、すぐ
に使用できるようにするために、ガス状燃料と液体燃料
による運転に適していることが要求される。“普通の”
運転のために、例えば天然ガスが使用され、“緊急運
転”のために軽油が使用される。その際、両燃料を同時
に供給する運転状態も発生する。この特別な用途は別に
して、“二元燃料運転”またはその適性は、いろいろな
バーナ用途において利点がある。
機として、電力発生（ピーク負荷）のために発電所で多
く使用される定置されたガスタービンの場合には、すぐ
に使用できるようにするために、ガス状燃料と液体燃料
による運転に適していることが要求される。“普通の”
運転のために、例えば天然ガスが使用され、“緊急運
転”のために軽油が使用される。その際、両燃料を同時
に供給する運転状態も発生する。この特別な用途は別に
して、“二元燃料運転”またはその適性は、いろいろな
バーナ用途において利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の課題
は、確実な燃焼特性を維持しながら、液体燃料とガス状
燃料での運転のために適している、冒頭に述べた種類の
バーナを提供することである。
は、確実な燃焼特性を維持しながら、液体燃料とガス状
燃料での運転のために適している、冒頭に述べた種類の
バーナを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明に従
い、冒頭に述べた種類のバーナにおいて、二元燃料バー
ナとしての形成時に、ガス状燃料のための通路が一次通
路と二次通路の間で噴霧唇部の中に案内され、噴霧唇部
の後端を形成する噴霧エッジの上流で一次通路およびま
たは二次通路に開口していることによって解決される。
い、冒頭に述べた種類のバーナにおいて、二元燃料バー
ナとしての形成時に、ガス状燃料のための通路が一次通
路と二次通路の間で噴霧唇部の中に案内され、噴霧唇部
の後端を形成する噴霧エッジの上流で一次通路およびま
たは二次通路に開口していることによって解決される。
【０００６】請求項１記載の二元燃料バーナの好ましい
実施形は従属請求項に記載されている。
実施形は従属請求項に記載されている。
【０００７】本発明による解決策は、ガス状燃料のため
の付加的な通路が噴霧唇部内を案内され、噴霧エッジの
上流で、すなわち燃料準備を最後に左右する個所で、一
次通路およびまたは二次通路に開口することにある。こ
の付加的な通路は充分に任意に形成可能であり、一部分
は協働作用する多数の個々の通路（例えば穴）からなっ
ていてもよい。噴霧エッジの近くでのガス混合は、空気
通路内での火炎前面の逆火を生じることなく、バーナの
充分な冷却と共に、燃料成分の均質混合を保証する。
の付加的な通路が噴霧唇部内を案内され、噴霧エッジの
上流で、すなわち燃料準備を最後に左右する個所で、一
次通路およびまたは二次通路に開口することにある。こ
の付加的な通路は充分に任意に形成可能であり、一部分
は協働作用する多数の個々の通路（例えば穴）からなっ
ていてもよい。噴霧エッジの近くでのガス混合は、空気
通路内での火炎前面の逆火を生じることなく、バーナの
充分な冷却と共に、燃料成分の均質混合を保証する。
【０００８】液体燃料またはガス状燃料で選択的に運転
可能なバーナ装置は、ドイツ連邦共和国特許第２８２０
７０２号公報によって既に知られている。このバーナ装
置は中央に、混合面を有する混合リングを備えている。
この混合面には、液体燃料の噴霧が空気流によって供給
可能であり、この混合面から燃料と空気の混合気が混合
リングに入る。ガス状燃料は混合リングの下側から空気
流に導入可能である。両燃料による共同運転は行われな
い。
可能なバーナ装置は、ドイツ連邦共和国特許第２８２０
７０２号公報によって既に知られている。このバーナ装
置は中央に、混合面を有する混合リングを備えている。
この混合面には、液体燃料の噴霧が空気流によって供給
可能であり、この混合面から燃料と空気の混合気が混合
リングに入る。ガス状燃料は混合リングの下側から空気
流に導入可能である。両燃料による共同運転は行われな
い。
【０００９】
【発明の実施の形態】続いて、図に基づいて本発明を詳
しく説明する。図は、バーナ軸線によって分離された上
下に位置する半断面図で示した、ガス混合が異なる２つ
のバーナ変形例を、縮尺に従わずに簡略化して示す図で
ある。
しく説明する。図は、バーナ軸線によって分離された上
下に位置する半断面図で示した、ガス混合が異なる２つ
のバーナ変形例を、縮尺に従わずに簡略化して示す図で
ある。
【００１０】縦中心軸線をＸで示した二元燃料バーナ１
は、噴霧ノズル２から液体燃料Ｆが供給される。この燃
料は拡散した噴射円錐１３の形をして噴霧ノズル２から
流出し、軸線Ｘに関して同心的なリング状噴霧唇部３の
内面に当たる。この噴霧唇部上には、下流に移動する燃
料フィルム１４が形成される。この燃料フィルムは噴霧
エッジ４で、そこの空気流状態により、空気が行き渡っ
た微細な燃料霧１５に変化する。
は、噴霧ノズル２から液体燃料Ｆが供給される。この燃
料は拡散した噴射円錐１３の形をして噴霧ノズル２から
流出し、軸線Ｘに関して同心的なリング状噴霧唇部３の
内面に当たる。この噴霧唇部上には、下流に移動する燃
料フィルム１４が形成される。この燃料フィルムは噴霧
エッジ４で、そこの空気流状態により、空気が行き渡っ
た微細な燃料霧１５に変化する。
【００１１】燃焼空気は、先ず最初に分離された２つの
空気流Ｌ１，Ｌ２の形で二元燃料バーナを通過する。第
１の空気流Ｌ１は中央の一次通路５と噴射円錐の範囲を
通ってコア流として噴霧唇部３の噴霧エッジ４に達す
る。第２の空気流Ｌ２は同心的な二次通路６から噴霧唇
部３の外周を通って噴霧エッジ４に達する。この噴霧エ
ッジで、第２の空気流は包囲流れとして第１の空気流Ｌ
１と液体燃料に出会う。噴霧エッジ４の範囲に狭い横断
面を有する二次通路６の収斂および拡散する外側輪郭１
０は、燃料と空気の混合気の均質化を促進する流れ状態
を生じる。通路５，６内の流れは、ねじれ（旋回流）発
生器８，９によって同じ方向または反対方向のねじれ運
動、すなわち周方向の成分を加えることが可能である。
両空気流Ｌ１，Ｌ２が噴霧エッジ４で出会う際に、大き
さと方向の速度の差と周方向成分により、剪断力と遠心
力が生じる。この剪断力と遠心力によって、燃料と空気
の密な混合が達成可能である。その際、燃料はできるか
ぎり短い軸方向混合距離で、大きな酸化表面を有するで
きるだけ小さく均一に分配された小滴に変換される。こ
の場合、混合領域は同様に、できるだけ短い軸方向距離
で、予め定めた横断面、特に燃焼室横断面に広がってい
る。すなわち、大きく拡散している。
空気流Ｌ１，Ｌ２の形で二元燃料バーナを通過する。第
１の空気流Ｌ１は中央の一次通路５と噴射円錐の範囲を
通ってコア流として噴霧唇部３の噴霧エッジ４に達す
る。第２の空気流Ｌ２は同心的な二次通路６から噴霧唇
部３の外周を通って噴霧エッジ４に達する。この噴霧エ
ッジで、第２の空気流は包囲流れとして第１の空気流Ｌ
１と液体燃料に出会う。噴霧エッジ４の範囲に狭い横断
面を有する二次通路６の収斂および拡散する外側輪郭１
０は、燃料と空気の混合気の均質化を促進する流れ状態
を生じる。通路５，６内の流れは、ねじれ（旋回流）発
生器８，９によって同じ方向または反対方向のねじれ運
動、すなわち周方向の成分を加えることが可能である。
両空気流Ｌ１，Ｌ２が噴霧エッジ４で出会う際に、大き
さと方向の速度の差と周方向成分により、剪断力と遠心
力が生じる。この剪断力と遠心力によって、燃料と空気
の密な混合が達成可能である。その際、燃料はできるか
ぎり短い軸方向混合距離で、大きな酸化表面を有するで
きるだけ小さく均一に分配された小滴に変換される。こ
の場合、混合領域は同様に、できるだけ短い軸方向距離
で、予め定めた横断面、特に燃焼室横断面に広がってい
る。すなわち、大きく拡散している。
【００１２】ここまでの説明は液体燃料の準備に関す
る。
る。
【００１３】ガス状燃料Ｇのために付加的な通路７が設
けられている。この通路は燃焼空気の通路５，６の間
で、噴霧唇部３の内部に別個に通じている。この通路か
ら、ガス状燃料が噴霧エッジ４の上流の流れ接続部を経
て、一次通路５、二次通路６または両通路５，６に案内
される。すなわち、このガス状燃料は空気と場合によっ
ては液体燃料と合流する。その際、ガス状燃料も噴霧エ
ッジ４のところで開始される分配プロセスに寄与する。
けられている。この通路は燃焼空気の通路５，６の間
で、噴霧唇部３の内部に別個に通じている。この通路か
ら、ガス状燃料が噴霧エッジ４の上流の流れ接続部を経
て、一次通路５、二次通路６または両通路５，６に案内
される。すなわち、このガス状燃料は空気と場合によっ
ては液体燃料と合流する。その際、ガス状燃料も噴霧エ
ッジ４のところで開始される分配プロセスに寄与する。
【００１４】二元燃料バーナ１が時間的に分離して液体
燃料またはガスで運転される場合には、ガス状燃料は液
体燃料と同様に、中央の一次通路５内に案内される。そ
のための構造的な状態は、軸線Ｘの上側の半断面図に示
してある。噴霧唇部３の内側のつながっている１つのリ
ング状開口が、通路７の開口を形成している。同様に、
多数の穴がこの開口を形成していてもよい。すなわち、
液体運転時に燃料フィルム１４が噴霧エッジ４の方に移
動する場所で、ガスが流出する。選択された運転態様
（択一的な）によって液体燃料とガスの相互作用が生じ
ないので、これは実際に問題ではない。
燃料またはガスで運転される場合には、ガス状燃料は液
体燃料と同様に、中央の一次通路５内に案内される。そ
のための構造的な状態は、軸線Ｘの上側の半断面図に示
してある。噴霧唇部３の内側のつながっている１つのリ
ング状開口が、通路７の開口を形成している。同様に、
多数の穴がこの開口を形成していてもよい。すなわち、
液体運転時に燃料フィルム１４が噴霧エッジ４の方に移
動する場所で、ガスが流出する。選択された運転態様
（択一的な）によって液体燃料とガスの相互作用が生じ
ないので、これは実際に問題ではない。
【００１５】液体燃料とガスによる同時運転すなわち組
み合わせ運転の場合には、状態が異なる。そのために考
えられる構造が軸線Ｘの下側の半断面図に示してある。
燃料フィルムが噴霧エッジ４に達する前に、ガス供給に
よって燃料フィルム（液状）１４の大部分を完全に破壊
することが不利であるので、ガス状燃料は一部だけある
いは専ら液体燃料を含まない二次通路６に案内される。
そのために、噴霧唇部３の外壁を貫通する穴１１が適し
ている。（破線で示した）穴１２または液体燃料フィル
ムを通ってガス状燃料流の一部を放出する他の穴を付加
的に設けることができる。
み合わせ運転の場合には、状態が異なる。そのために考
えられる構造が軸線Ｘの下側の半断面図に示してある。
燃料フィルムが噴霧エッジ４に達する前に、ガス供給に
よって燃料フィルム（液状）１４の大部分を完全に破壊
することが不利であるので、ガス状燃料は一部だけある
いは専ら液体燃料を含まない二次通路６に案内される。
そのために、噴霧唇部３の外壁を貫通する穴１１が適し
ている。（破線で示した）穴１２または液体燃料フィル
ムを通ってガス状燃料流の一部を放出する他の穴を付加
的に設けることができる。
【００１６】液体燃料フィルム１４は噴霧唇部表面に重
要な冷却機能を加える。従って、局部的に狭く限定した
複数の個所で燃料フィルム１４を通ってガスを案内し、
それによってこの個所の間に充分に大きな破壊されない
フィルム領域が残るようにすると好都合である。
要な冷却機能を加える。従って、局部的に狭く限定した
複数の個所で燃料フィルム１４を通ってガスを案内し、
それによってこの個所の間に充分に大きな破壊されない
フィルム領域が残るようにすると好都合である。
【図１】バーナ軸線によって分離された上下に位置する
半断面図で示した、ガス混合が異なる２つのバーナ変形
例を、縮尺に従わずに簡略化して示す図である。
半断面図で示した、ガス混合が異なる２つのバーナ変形
例を、縮尺に従わずに簡略化して示す図である。
１ 二元燃料バーナ ２ 噴霧ノズル ３ 噴霧唇部 ４ 噴霧エッジ ５ 一次通路 ６ 二次通路 ７ 通路 ８，９ ねじれ発生器 １０ 外側輪郭 １１，１２ 穴
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クラウス・メルクレ ドイツ連邦共和国、76131 カールスルー ヘ、ダルラッヒエル・アレー、30 (72)発明者 ヴオルフガング・ロイッケル ドイツ連邦共和国、67098 バート・デユ ルクハイム、アウフ・デル・ユーデンフー ト、15
Claims (6)
- 【請求項１】 拡散する噴射円錐を生じる燃料用噴霧ノ
ズルと、ノズル軸線に対して同心的で、噴射円錐のため
の衝突体を形成するリング状の噴霧唇部と、第１の空気
流を噴射円錐にそして噴霧唇部の内側横断面を通って案
内する一次通路と、噴霧唇部の外側を通って第２の空気
流を案内し、この第２の空気流を包囲流れとして第１の
空気流に合流させる二次通路とを備えた、液体燃料を空
気によって酸化させるためのバーナ、特に定置されたガ
スタービンの燃焼室で使用するためのバーナにおいて、
二元燃料バーナとしての形成時に、ガス状燃料のための
通路（７）が一次通路（５）と二次通路（６）の間で噴
霧唇部（３）の中に案内され、噴霧唇部（３）の後端を
形成する噴霧エッジ（４）の上流で一次通路（５）およ
びまたは二次通路（６）に開口していることを特徴とす
るバーナ。 - 【請求項２】 ガス状燃料のための通路（７）が噴霧エ
ッジ（４）の上流で二次通路（６）にのみあるいは一次
通路（５）と二次通路（６）に開口していることを特徴
とする、少なくとも一時的に液体燃料とガス状燃料によ
って同時運転するために、請求項１記載のバーナ。 - 【請求項３】 ガス状燃料のための通路（７）が噴霧エ
ッジ（４）の上流で一次通路（５）に開口していること
を特徴とする、液体燃料とガス状燃料で時間的にずらし
て運転するための請求項１記載のバーナ。 - 【請求項４】 ガス状燃料のための通路（７）が出口範
囲に、つながっている１つのリング状の流れ横断面およ
びまたは多数の個々の流れ横断面、特に多数の穴（１
１，１２）を有することを特徴とする請求項１〜３のい
ずれか一つに記載のバーナ。 - 【請求項５】 一次通路（５）と二次通路（６）が入口
側に、例えば案内羽根の形をしたねじれ発生器（８，
９）を備え、通路（５，６）内でねじれが同じ方向また
は反対方向であることを特徴とする請求項１〜４のいず
れか一つに記載のバーナ。 - 【請求項６】 二次通路（６）がねじれ発生器（９）の
下流で、収斂および拡散する外側輪郭（１０）を有し、
この外側輪郭の最も狭い横断面が少なくともほぼ噴霧エ
ッジ（４）と同じ軸方向位置にあることを特徴とする請
求項５記載のバーナ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19803879:8 | 1998-01-31 | ||
| DE19803879A DE19803879C1 (de) | 1998-01-31 | 1998-01-31 | Zweistoffbrenner |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11248114A true JPH11248114A (ja) | 1999-09-14 |
Family
ID=7856310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060307 |