(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナー操作方法であって、
前記バーナーは、燃焼空気流の旋廻流を形成する渦発生器（１）を備え、
この渦発生器（１）の下流には、混合ゾーンが続いており、この混合ゾーンにおいては、過渡部（６）内で、流れ方向に延在するフローガイド手段（７）が、作用しており、このフローガイド手段は、渦発生器（１）で形成される旋廻流を、フローガイド手段（７）の下流で作用する混合パイプ（８）内に移送する働きをしており、
渦発生器（１）内には、存在する燃焼用空気の流れに、液状あるいはガス状の燃料、もしくは両方の燃料を供給するための手段が設けられ、
このようにして得られた燃料と空気の混合物は、混合ゾーンの下流へ続く燃焼室内で点火して燃焼し、それと同時に、逆流ゾーン（ＲＢ）を形成するバーナー操作方法において、
水素を含有又は水素のみからなる燃料（ＢＨ２）は、前記フローガイド手段（７）内、あるいは前記フローガイド手段（７）の下流内、もしくは両方において、前記燃料を供給する供給ライン（１０）と接続した燃料タンク（１１）を備えた燃料供給手段（９）から、複数の供給ダクト（１２）を介して、前記燃料と空気の旋廻流に供給され、
水素を含む、又は、水素のみからなるガス状の燃料の供給は、燃料と空気の旋廻流（Ｄ）の乱れが最小であり、かつ最小化されるように行われ、
燃料の供給は、燃料と空気の旋廻流（Ｄ）の渦方向に対して接線方向成分と、バーナー軸（Ａ）に対して縦方向に半径方向成分とを持つことを特徴とするバーナー操作方法。
【請求項２】
水素を含む、又は、水素のみからなる燃料は、回転する燃料と空気の旋廻流（Ｄ）の周りを環状に配列して、多数の個々の燃料流の形で供給されることを特徴とする請求項１に記載のバーナー操作方法。
【請求項３】
水素を含む、又は、水素のみからなる燃料の注入箇所のすぐ上流で、燃料のための出口開口部（９´）を介して、少なくとも断続的に清浄化された空気が排出されることを特徴とする請求項２に記載のバーナー操作方法。
【請求項４】
燃料流は、円形、楕円形、環状、長方形、又は三角形の流れ断面を有していることを特徴とする請求項１乃至３の１項に記載のバーナー操作方法。
【請求項５】
パルス流を持った、水素を含む、又は水素のみからなる燃料は、過渡部（６）の領域内に供給され、パルス流は、過渡部（６）に沿って伝わる回転する燃料と空気の旋廻流（Ｄ）のパルス流に適応し又は一致していることを特徴とする請求項１乃至４の１項に記載のバーナー操作方法。
【請求項６】
水素を含む、又は水素のみからなる燃料の一部は、渦発生器（１）内に入る前に、触媒的に酸化されていることを特徴とする請求項１乃至５の１項に記載のバーナー操作方法。
【請求項７】
液状またはガス状の燃料、もしくは両方の燃料の事前混合に基づき、少なくとも一つの追加の燃料が好ましい場所で混合される方法を実行するためのバーナーであって、
バーナーは、燃焼空気流を形成する渦発生器（１）を備え、
この渦発生器（１）の下流で、混合ゾーンが配置されており、この混合ゾーンにおいては、過渡部（６）内で、流れ方向に延在するフローガイド手段（７）があり、このフローガイド手段は、渦発生器（１）で形成された旋廻流を、フローガイド手段（７）の下流で作用する混合パイプ（８）内に移送する働きをしており、
渦発生器（１）内には、供給される燃焼空気流に液状またはガス状の燃料、もしくは両方の燃料を供給するための手段が設けられ、
このようにして得られた燃料と空気の混合物は、混合ゾーンの下流へ続く燃焼室（Ｂ）内で点火して、燃焼し、それと同時に、逆流ゾーン（ＲＢ）を形成しているバーナーにおいて、
水素を含む、又は、水素のみからなる燃料を注入するための、円状に前記過渡部（６）を取り囲む燃料タンク（１１）を備えた燃料供給手段（９）は、フローガイド手段（７）内またはフローガイド手段（７）の下流、もしくは両方に設けられており、
前記燃料供給手段は、過渡部（６）内で、円形に形成され、等しく配分された、多数の個々の出口開口部（９´）を備えており、
前記出口開口部（９´）から、水素を含む、又は、水素のみからなる燃料が排出され、
前記出口開口部（９´）は、燃料がバーナー軸（Ａ）に対して、接線方向成分及び半径方向成分でもって排出されるように、設計され、過渡部（６）に沿って配置されていることを特徴とするバーナー。
【請求項８】
渦発生器（１）は、流れ方向で、一方が他方の中に組込まれ、一つの物体を完成する少なくとも二つの中空の部分円錐状シェルから成り、
中空の円錐状シェルにより形成された内部スペースの断面積が流れ方向に増加しており、
部分円錐状シェルの隣接した壁が、部分円錐状シェルによって形成された内部のスペースに燃焼空気を流入させるための接線方向のスロット又はダクトをシェルの縦方向領域内に形成するように、これらの部分円錐状シェルの対称部の各縦軸線が互いにずれて延びていることを特徴とする請求項７に記載のバーナー。
【請求項９】
渦発生器（１）は、流れ方向で、一方が他方の中に組込まれ、一つの物体を完成する少なくとも二つの中空の部分円錐状シェルから成り、
中空の部分円錐状シェルにより形成される内部のスペースの断面が流れ方向に円筒状又はほぼ円筒状になっており、
これらの部分円錐状シェルの隣接した壁が、部分円錐状シェルによって形成された内部スペースに燃焼空気を流入させるための接線方向のスロット又はダクトをシェルの縦方向領域内に形成するように、これらの部分円錐状シェルの、各縦方向対称軸線が互いにずれて延びており、
内部スペースは、内部体を有しており、その断面積は流れ方向に減少していることを特徴とする請求項７に記載のバーナー。
【請求項１０】
前記内部体は、流れ方向に、円錐状又はほぼ円錐状に走っていることを特徴とする請求項９に記載のバーナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念による方法に関する。またこの方法を実行するためのバーナーに関する
【背景技術】
【０００２】
温室効果ガスの大気への放出を削減する全世界中での試みの観点で、２０１０年に期待される温室効果ガスの放出を１９９０年と同じレベルに削減するという京都議定書ほど知られて規定されたものはない。この計画の実現には、多大な努力が必要であり、特に、人類により引き起こされたＣＯ２の放出を削減する貢献が考えられる。人類による大気へ放出されるＣＯ２の約1/3は、電気を発生させるために発電所で化石燃料が燃やされることによるエネルギーの発生に起因するものである。特に、現代の科学技術の活用により、また、追加の国家的な枠組み作りの状況により、ＣＯ２放出の更なる増加を避けるかなりの可能性が、エネルギー発生部門で達成される見通しである。
【０００３】
それ自体が知られ、技術的に管理される一つの可能性は、燃焼でのＣＯ２放出の削減のために、発電所が燃やされる燃料から炭素を引き出すことで、それは、これらが燃焼室に紹介される前から実現さえされてきた。これは、例えば、酸素により燃料の部分的な酸化、及び/又は、スチームにより燃料の前処理といった燃料に対応する前処理が必要とされる。このように前処理された燃料は、ほとんどがH2とCOが高い割合であり、混合量にも依存しているが、熱量をもっており、一般的に、天然ガスより下方に存在する。熱量に依存するが、この方法により合成的に生成されたガスは、天然ガスの燃焼のために設計されている従来のバーナーの使用に適していないエムブツ（Mbtu）ガスやエルブツ（Lbtu）ガスとして指定されている。それらは、例えば、EP0 321 809 B1やEP0 780 629 A2や、WO93/17279や、EP1 070 915 A1から推測される。現在の記述に不可欠であるすべての上記公開公報は、事前に燃料を混ぜ合わせるタイプのバーナーについて記載されている。それは、燃焼用の空気と混ぜあわせた燃料を含む旋回流が生成され、流れ方向に円錐形に広くなり、流れ方向に、バーナーから現れる後に、できるだけ一様の空気/燃料の混合物が与えられても、増加する渦のために不安定になり、コアで逆流する環状の渦に変化することである。
【０００４】
バーナーの概念に依存して、または、バーナーの力の機能として、なるべく一様の空気/燃料の混合物を生成するために、液状、及び/又は、ガス状の燃料は、事前に燃料を混ぜるバーナーの内部で形作られる旋回流と一緒になる。上で言及したように、しかしながら、汚染物質、特にＣＯ２の放出を削減する目的のために、合成的に取り扱われているガス状の燃料を従来のタイプの燃料の燃焼機に、又は、燃焼機で、混合するように使用することは適切であり、それが故に、従来の事前混合型バーナーシステムの構造的なデザインに関する特別の必要性が浮上する。このように、バーナーシステムに送りこまれる合成ガスは、天然ガスで操作される比較するバーナーに比べて、複数の燃料の量を必要としていて、顕著に異なったパルス流となる。
【０００５】
合成ガスでは水素が高い割合で、低い発火温度で、水素の炎が高速度であるために、フラッシュバックの危険が増加をもたらし、繰り返しがちの燃料である。これを避けるために、バーナー内で、引火しやすい燃料/空気の混合物の平均残存時間をできるだけ減少することが適切である。
【０００６】
ガス状又は液状の燃料、及び、水素を含む又は、水素のみからなる燃料、手短に合成ガスの燃焼のための方法又はバーナーは、WO 2006/058843 A1で記載されているように知られている。この場合、事前に混合するバーナーは、ダブルコーンバーナーとしてよく知られ、EP 0 780 629 A2によるとダウンストリームミキシングゾーンを備え、そのことは、縦方向部分図、図2a,bで図的に記載されている。事前混合型バーナーの配置は、バーナー縦方向で円錐形上に広くなり、渦生成シェル２によって境界を定められた渦発生器１を備えている。燃料を供給するための手段が渦発生器１のバーナー軸Ａの周りに軸方向、円錐形状に備えられている。このように、液体燃料Bflは、渦発生器１の最も小さな内径の場所で、バーナー軸Ａ沿いで指し示されている注入ノズル３を通じて渦スペースへ注がれる。燃焼用空気Ｌは正接流れ方向で渦スペースに、正接の注入口スロット４を介して入り、ガス状の燃料Bgは、好ましくは、天然ガスであり、燃焼用空気Ｌに混ぜられる。加えて、注入装置５が備えられ（図２ｂ参照）、それは、合成ガスBH2の更なる注入のために備えられている。
【０００７】
渦発生器１内で形作られる燃料/空気の混合物は、旋回流として、過渡的な部分６を通過する。それは、旋回流を安定化されるための渦手段７を備え、混合パイプ８の下流に続く、燃焼室Ｂ内で引火しやすい燃料/空気の混合物が発火する前に、燃料/空気の混合物を十分に一様に混ぜる混合パイプ８に通じている。混合パイプ８から燃焼室Ｂへの過渡の間にセクションを通じて流れの不連続の拡大のために、空間的に安定な火炎前面が設立される逆流の泡の形で逆流ゾーンRBを生成すると同時に、混ぜ合わされた燃料/空気の混合物の旋回流が爆発する。
【０００８】
バーナーに沿って形作られる流れのプロフィールは、図２ａで描かれており、バーナー軸Ａに縦方向にマークされている速度最大とは区別している。それらの量は、バーナー壁の近くに形作られているそれらの流れ速度超えて、たいてい３、４倍の状態にある。バーナー軸とバーナー壁との大きな速度差のために、ローカル流れ速度がバーナー壁の近くに形成され、それは、ローカル燃料濃度を導き、特に、合成ガスの追加の投入の場合であり、水素部分による発火の高い可能性のため、避けることが適切なフレームフラッシュバックの増加する危険に貢献している。フレームフラッシュバック減少させるために、混合パイプに沿ってフィルム穴、それ自体、が備えられ、その穴を通じて、供給された空気は、壁付近に空気フィルムを形作るための混合パイプの内部壁に沿って送りこまれている。
【０００９】
水素を含んだ合成ガスがバーナー壁の領域に達するのを避けるために、図２ｂの図表の縦方向、部分的な説明によると、合成ガスBH2は、バーナー縦方向軸Ａに対して約６０°で渦発生器１の渦スペースに放出される。特に、５０％以上の水素割合を持った水素豊富な燃料は、典型的には、とても高いフレーム速度を持ち、さらに、とても低い比体積の熱量を持っており、それゆえ、より多くの量の水素を含む燃料が必要とされ、所望の電力に関係する燃焼機の熱を達成するために、バーナーに備えつけられていなければならない。バーナーの渦スペース、又は、ミキシングゾーンででさえ、バーナーに大きな量の流れをもたらす水素を含んだ燃料の不十分の混合に起因することは、高圧テストとして知られている。フラッシュバック現象が起きなかった場合でさえ、水素を含む合成ガスと燃焼機の空気の不十分な混合は、増加した酸化窒素の放出を導く、拡散のような燃焼機をもたらす。それゆえ、フラッシュバック現象の回避のための必要性と、ますます厳しくなる環境の必要の観点で要求されるＮＯx放出の制限とを確認することが望まれている。
【特許文献１】欧州特許第 0 321 809 B1明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第0 780 629 A2明細書
【特許文献３】国際公開第 93/17279の明細書
【特許文献４】欧州特許出願公開第 1 070 915 A1明細書
【特許文献５】国際公開2006/058843 A1明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
これまで知られていた事前混合型のバーナーの概念による課題が、結論のでないフォームで下にまとめられている。
【００１１】
１．バーナースペースに注がれる水素を含んだ燃料の流れと、渦発生機の中で形作られた燃料/空気旋回流との間の不十分な流れの連携により、フレームフラッシュバックイベントを回避するための不適切な予防がある。
【００１２】
２．バーナー軸に沿って、合成ガスの追加燃料の濃縮と、温度上昇を起因との結果として起きるＮＯx放出の増加。
【００１３】
３．上で参照される不十分な流れの連携にもより、渦スペースに導かれ、分かれた燃料分配器回路を介してそれぞれのケースで導かれる多数の燃料経路のため、バーナーの配置の構成が複雑化していること。
【００１４】
４．燃料供給での変化のために、バーナーの電力変化はとても制限されている。特に、とりわけ、燃焼室の振動により区別される燃料の不安定度が形作るためである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この従来技術から進歩して、本発明の目的は、上記課題を回避することができる事前混合型バーナーの操作方法、又は混合型バーナー自身を特徴としている。さらに、合成ガスとして知られている、水素を含有した燃料を操作する場合、バーナー空気旋廻流の改良した混合を行うことが適切であり、バーナー内でより安定な流れの状態を実現している。
【００１６】
本発明が基本とする目的への解決は請求項１に記載されている。請求項９の目的とすることは、解決に対応してデザインされた装置に関するものである。本発明の考えをさらに発展させる特徴は、従属請求項の目的とする事柄であり、例示的な実施例によるさらなる記述から集めることも可能である。すべての請求項は、さらなる記述を寄せ集めた部分である。
【００１７】
事前混合型バーナーを操作するために解決手段による方法の原理の考えは、望まれる目的を達成するために、水素を含有した燃料の特性と、上でデザインされた事前混合型バーナーの特徴の両方を基本として考えなければならなく、正確に言うと、フレームフラッシュバックの発生をすることなしに、なるべく放出量を抑えるためには、稀な場合にのみ、又は、バーナーの不安定度を無視してよい場合にのみ得られる。
【００１８】
このように、体積比で低い熱量とより高い体積流量が必要とされ、低密度の水素を含有した合成ガスが有利に利用されている。これは、一方では、高い合成ガスの体積流量により、過渡部の下流でフレームフラッシュバックの危険性を減少させるため、バーナー近傍の流れ領域での流れ速度を直接の上昇することができる。他方で、合成ガスの低い燃料密度は、燃焼用空気の旋廻流での改善された混合を実現し、それは、旋廻流内での遠心力が、燃焼用空気との合成ガスの径方向の混合を許容するために利用されている。合成ガスが旋廻流の径方向外側領域で供給されるとき、旋廻流内で発生する遠心力によって、径方向外側により重い空気の割合が移動するために、バーナー軸に関して、軸近傍領域に、より軽い合成ガスの移動が起きる。
【００１９】
上記の概要を基本として、請求項１の前提部分による、バーナーを持った、水素を含むか、水素のみからなる合成ガス、簡潔に言うと合成ガスのための解決の方法は、合成ガスが過渡部領域内で燃料／空気の旋廻流に注入されることとは区別している。
【００２０】
渦発生器領域と下流に続く混合パイプの間の過渡部は、主として、ほとんど損失のない旋廻流の移動するための役目を果たし、過渡部は、一定の流れ断面を持つ混合パイプに沿って伝わる円筒状の旋廻流に向かって、渦発生器内でバーナー縦軸に対して円錐状に大きくなっている。円筒状の旋廻流を形成する流れの移動は、過渡部に沿って備えられているフローガイド手段の平面や曲線によって起きる。できるだけ損失の少ない流れ移動のための測定ではあるが、特に、過渡部は、混合パイプに沿って壁付近領域での流れ速度は、バーナー軸、又は、混合パイプ軸領域の流れ速度より、かなり小さくなるようにすることにかなり貢献している。解決手段によると、バーナー壁又は合成パイプの壁に沿って流れ速度を減少させる配置で、この領域で流れ速度を増加するために、寸法を測ることが提案されている。上で述べたように、高い体積流量率のため、合成ガスは特に方向を持った方法で、流れ領域の壁近傍の流動作用を加速することで安定化する。解決手段によると、過渡部に沿った水素を含有した合成ガスの方向性をもった注入により、旋廻流の方向で追加の注入燃料が混合される。旋廻流はどんな場合でも過渡部を通過し、すなわち、合成ガスは、バーナー縦軸の関係で、バーナー内で好ましく選択された正接及び径方向成分を持って注入される。この場合、バーナー内で既に形成されている燃料/空気の旋廻流に邪魔な流れがわずかであるように燃料の注入を調整することが適切である。このように、乱気流増加のために起きるフレームフラッシュバックの危険を避けるために、燃料注入は局所流の角度に適応させる。その上、改良した混合の目的のために、過渡部に沿った、径方向成分を持ったすなわち、旋廻流の広がる流れ方向に横軸角度成分を持った、合成ガスの注入を実行することが有効であり、その結果、注入される合成ガスができるだけ効果的に燃料/空気の旋廻流と混合している。他方で、しかしながら、大きな径方向成分、すなわち、バーナー軸と合成ガス注入方向との間で選択された角度があまりにも大きいことは、旋廻流の動的流れの伝播形成にあまりにも不利益となり、その結果、部分的、好ましくは、壁近傍の流れ速度が形成され、フレームフラッシュバックの危険性が増大する。フレームフラッシュバックの危険性を減少させる目的のために壁近傍領域の流れの効果的な加速と、旋廻流でのできるだけ好ましい混合との間での妥協点を、合成ガス注入では実行しなければならないことが示されている。
【００２１】
他の理由では、過渡部は追加の合成ガス流の注入に適しており、特に、過渡部は十分に大きな壁厚さでデザインされた過渡部の断片と、合成ガス注入のために提供されている多数の個々の外部注入口とで区切られているためである。外部注入口と外部注入口に接続される合成ガス供給ダクトのデザインは、構成や位置の観点で、構造的な制約なしに、要望どおりに、作成されており、特に、過渡部の断片がそれらの手段のために十分なスペースを提供しているからである。
【００２２】
既に配置され、過渡部に沿って分配され、バーナー壁や混合パイプ壁に沿って空気フィルムとしてぴったりと配置されていて、たいてい空気が注入されるフィルム穴として知られているものを、合成ガスの注入に使用することが可能である。バーナーが天然ガスや原油で操作される時でさえ、掃気の永久注入を避けることも可能である。
【００２３】
その上、過渡部内に存在し、合成ガスが放出される外部注入口の構造的なデザインに依存して、合成ガスの流れの形状を、円形、楕円形、環状、実質的に長方形、又は、実質的に三角形の流れ断面に形成することが可能であり、バーナー内での存在する燃料/空気旋廻流との改良された混合に貢献するものである。
【００２４】
バーナーで、水素を含有する、水素のみからなるガス状の燃料の燃焼のための解決手段によりデザインされた装置に関しては、請求項９の序文にあるように、例示的な実施例を説明するために、参照文献が下記で部分的に記述されている。本発明の解決手段によりデザインされたバーナーは、過渡部に沿って、少なくとも水素を含む合成ガスの注入のための手段を備えている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明は、以下の実施例の方法により記載されているが、実施例や図面により、本発明の一般的概念は制限されない。
【００２６】
図１は、縦方向に分けられた解決のために設計された事前混合型バーナーの図を示したものであり、渦発生器１を備え、渦発生器の渦スペースは、部分的に円錐状のシェル２の形で２つの渦シェルによって囲まれており、シェル２は、どの場合にも、相互に空気注入口スロット４を区切り、渦スペース内で、旋回流が形成されると同時に、スロット４を通して燃焼供給空気が注入される。旋回流は、液状の燃料を取り囲み、円錐状に伝播し、液状の燃料は、中央に取り付けられた燃料ノズル３を通じて、放出される。付け加えて、図では詳細に記載していないが、空気と混合されるガス状の燃料、好ましくは天然ガスをさらに注入する手段が空気注入口スロット４に沿って備えられている。渦発生器1内でこのように形作られる空気/燃料の旋回流は、過渡部６によって、渦発生器の下流に移動し、もともと円錐状に伝わっていた旋回流は、円柱状に伝わる旋回流に移行し、バーナー軸Ａ上に関して縦方向に、断面で一定の流れということができる。本発明を解決するためのバーナーの概念は、追加的に紹介する水素を含んだ燃料を提供することであり、それは、合成ガスと言うことができ、過渡部に沿って、さらに燃料注入手段９に通じている。
【００２７】
過渡部６の領域で、その追加の燃料注入は、円状に配置され、一様に分配され、共通供給ライン１０を介して合成ガスBH2をすべてが供給され、個々の出口開口部を持っている。供給ライン１０は円状に過渡部６を取り囲む燃料タンク１１に接続され、燃料注入手段９の個々の出口開口部９´から燃料が供給されている。
【００２８】
このケースの場合、合成ガスBH2の注入が、壁近傍、特に過渡部６の下流に続く混合パイプ８で起こり、フレームフラッシュバックの危険を減少させるために、流動作用が促進される。しかしながら、渦発生器１内で形作られる旋回流の些細な障害において、燃料の注入を実行することは同様に適切である。
【００２９】
燃料の注入が過渡部６と過渡部の下流に続く混合パイプ８の領域で起こる径方向成分は、同様に、図１で記載される縦方向に部分に分けられた図で示されている。合成ガスBH2の燃料注入の方向で、バーナー軸Ａに対してわずかに傾斜した方向は、燃料/空気の旋回流を持った改良された燃料の混合に貢献しており、なおかつ、旋廻流内での回転動作により生じる遠心力のため、より軽い水素を含んだ燃料と、旋廻流のより重たい空気の成分とが径方向に混ざり合いを手助けしている。それは、縦方向に分けられた図である図１で見ることができ、それが、混合パイプ８の下流と隣り合う燃焼機Ｂに入る直前、水素を含んだ燃料BH2は、全体の流れがわかる断面上で、できるだけ均一に分配されるように混ぜ合わされる。
【００３０】
上で説明したように、合成ガス注入を、径方向成分を持って実行するのに加えて、合成ガスは、旋廻流をできるだけ邪魔しないように、旋廻流に対して接線方向の成分に注入する。バーナー内で形成される燃料/空気の旋廻流の円周方向で、水素を含む合成ガスの接線上の注入を明らかにさせるために、参照図が図３に作られた。その図３は、過渡部６の領域での断面図を示している。過渡部６の内部外形がフローガイド部７であることが特徴であり、フローガイド手段７は、流れ方向に円錐状に広がり、流れ期間を最適化している。そして、フローガイド手段７は、円錐状に広がる旋廻流を断面で一定の流れを持って伝わる旋廻流に移行させる。フローガイド手段の径方向の周辺に、合成ガスを貯えるタンク１１が備えられている。タンク１１は、図１に記載されるように供給ライン１０を介して燃料を提供している。過渡部６内で水素を含有した燃料の注入のために複数の供給ダクト１２が備えられている。供給ダクト１２を介して、合成ガスが過渡部６の内部に注入される。個々の燃料供給ダクト１２の空間的な位置確認が、旋廻流の流れをかなり弱めることなく、バーナー内で形成された旋廻流Ｄに対して、大体接線方向に燃料の放出がきちんと行われるように実行される。この接合点でのことをもう一度強調すると、径方向成分にますます燃料注入すると、バーナー内で形作る旋廻流の改良された混合を確かにするが、それは、ますます、前記旋廻流の流れの動き邪魔し、フレームフラッシュバックの危険性を増大する望ましくない乱れた渦を形作る結果となる。ある程度、バーナーの内部に注入される混合ガスを通すフローダクトの配置とデザインにより、最適化された混合の品質とフレームフラッシュバックの危険性を減少させることとの妥協点を見出さなければならない。
【００３１】
図４によるさらなる縦方向に分けられた図では、供給ダクト１２の出口開口部９´の上流に、掃気ガスダクト１３が備えられ、掃気ガスダクト１３を通して、追加の空気が、過渡部６の下流に続く混合パイプ８の壁に沿って、それ自体知られた方法で放出されている。図４で記載された実施例では、水素を含んだ合成ガスも、掃気ガスダクト１３を通して放出され、特に、天然ガスと原油によってバーナーが操作されている場合である。すでに紹介した水素を含んだ燃料を持った掃気ガスダクトやフィルム穴開口部は、バーナー壁の領域、つまり混合パイプに沿った壁での燃料の集中を制御又は影響することに貢献している。
【００３２】
本発明の解決のためのバーナー概念は、一方で、壁近傍の流れ速度を混合パイプに沿って増加させ、他方で、追加の燃料、すなわち、水素を含有した燃料を、渦発生器内で既に形成された旋廻流に注入することによる個々の適合によって、乱れた渦の形をかなり避けたり減少する結果となることで、このように、フレームフラッシュバックを減少させることを助けるものである。バーナー内で形作られる旋廻流のより多くの空気の割合に比べて、注入される水素を含有した合成ガスの比重がより小さいために、回転運動により起こる遠心力により、周辺機器端部領域で注入される合成ガスの径方向の混合を生じさせ、空気/燃料旋廻流が燃焼機に入る前に、注入される水素の完全な混合が達成される。その上、過渡部内で利用可能な空間により、構造が頑丈な形であるため、高信頼に燃料注入の測定を実行することが可能である。このように、燃料がラインに供給され、出口開口部個々に構成され、選択された水素を含有する燃料の機能が発揮するように寸法が取られている。すでに紹介した掃気エアが壁近傍の塗膜層を形成する開口部に供給され、同様に、水素を含んだ合成ガスの注入のためにも利用されている。過渡部６の領域のみで合成ガスの追加の注入により、渦発生器にそって注入するのに比べて、水素の平均滞留時間がより少なくなり、その結果、バーナー操作がより確実に実行される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の課題の解決のために設計された事前混合型バーナーの縦方向に分けられた図面が示されている。
【図２ａ】従来技術による事前混合型バーナーの縦方向に分けられた図面が示されている。
【図２ｂ】従来技術による事前混合型バーナーの縦方向に分けられた図面が示されている。
【図３】本発明の課題の解決のために設計されたバーナーの過渡部の断面図が示されている。
【図４】本発明の課題の解決のために設計されたバーナーのさらなる実施例を縦方向に分けられた図面により示している。
【符号の説明】
【００３４】
１  渦発生器
２  渦シェル、円錐状のシェル部
３  燃料ノズル
４  空気注入口スロット
５  合成ガス注入手段
６  過渡部
７  フローガイド手段
８  混合パイプ
９  水素を含有した燃料の注入手段
９´出口開口部
１０  供給ライン
１１  燃料タンク
１２  供給ダクト
１３  空気清掃やガス掃気のダクト
Ａ  バーナー軸
Ｂ  燃焼機
Ｄ  旋廻流
ＲＢ  逆流泡、逆流ゾーン
ＢＨ２  合成ガス
Ｂｆ１  液状燃料
Ｂg  ガス状燃料
Ｌ  燃焼用空気
【図１】
0005594951.tif 000002
【図２ａ】
0005594951.tif 000003
【図２ｂ】
0005594951.tif 000004
【図３】
0005594951.tif 000005
【図４】
0005594951.tif 000006