(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼装置であって、該燃焼装置が、並列に作業する複数のバーナ（２；２ａ〜ｄ）を備えた燃焼器（１）を有しており、バーナ（２；２ａ〜ｄ）に交換可能に差し込まれた燃料ランス（３；３ａ〜ｄ）によって、外方から液体燃料または気体燃料が、対応する液体燃料供給路（９，２１）もしくはガス供給路（５，２４）を介して供給されるようになっている形式のものにおいて、個々のバーナ（２；２ａ〜ｄ）への燃料分配を規定するために、個々の燃料ランス（３；３ａ〜ｄ）の液体燃料供給路（９，２１）またはガス供給路（５，２４）に、可変の絞り個所が設けられていることを特徴とする、燃焼装置。
【請求項２】
絞り個所の絞り作用が、変えられていない状態で最大であり、かつこの絞り作用を機械的な加工によって少しずつ減じることができるように、絞り個所が形成されている、請求項１記載の燃焼装置。
【請求項３】
絞り個所の絞り作用を機械的な材料除去により減じることができるように、絞り個所が形成されている、請求項２記載の燃焼装置。
【請求項４】
絞り個所が回転対称的に形成されており、旋削によって変化させられるようになっている、請求項３記載の燃焼装置。
【請求項５】
各燃料ランス（３；３ａ〜ｄ）の少なくとも前端部が、管状の外周壁（４）と、該外周壁（４）内に同心的に配置された空気供給管（６）と、該空気供給管（６）内に同心的に配置された液体燃料供給管（８）とを有しており、外周壁（４）と空気供給管（６）との間に、環状の第１のガス供給路（５）が形成されており、空気供給管（６）と液体燃料供給管（８）との間に環状の空気供給路（７）が形成されており、液体燃料供給管（８）内部には、第１の液体燃料供給路（９）が形成されており、燃料ランス（３）の前端部で、空気供給管（６）が外周壁（４）を少しだけ超えて突出していて、この突出部分が、バーナ（２）に設けられた、より大きな内径の対応収容孔（２６）に突入しており、空気供給管（６）と収容孔（２６）との間に、環状の第２のガス供給路（２４）が形成されており、該第２のガス供給路が、第１のガス供給路（５）に接続されており、第２のガス供給路（２４）の絞り個所が、空気供給管（６）の外側に取り付けられた絞りリング（１６）によって形成されており、該絞りリングの外径が収容孔（２６）の内径よりも小さい、請求項４記載の燃焼装置。
【請求項６】
各燃料ランスの前端部に、空気供給路（７）内に同心的に第２の液体燃料供給路（２１）が配置されており、該第２の液体燃料供給路が第１の液体燃料供給路（９）に接続されており、この第２の液体燃料供給路が、２つの同心的な管、つまり外側の予膜形成管（１４）と内側に位置する管部分（２２）とによって形成されていて、空気供給路（７）を外側の空気通路（１９）と内側の空気通路（１５）とに分けており、予膜形成管（１４）の前端部が、半径方向内側に向いた環状の段部（１３）を有していて、該段部の高さが、第２の液体燃料供給路（２１）の内法高さにほぼ相当しており、さらに、内側に位置する管部分（２２）が軸線方向で見て段部（１３）の手前で終わっており、段部（１３）と一緒に、管部分（２２）の全長にわたって可変の絞り個所を形成しており、該絞り個所が、半径方向内側に向いた環状ギャップ（２０）の形を有している、請求項５記載の燃焼装置。
【請求項７】
予膜形成管が、バーナ（２）に向かって見て、環状ギャップ（２０）の背後で予膜形成リップ（１２）に移行している、請求項６記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はエネルギー技術分野に関するものである。本発明は、特にガスタービンのための燃焼装置であって、該燃焼装置が、並列に作業する複数のバーナを備えた燃焼器を有しており、バーナに交換可能に差し込まれた燃料ランスによって、外方から液体燃料または気体燃料が、対応する液体燃料供給路もしくはガス供給路を介して供給されるようになっている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば常設ガスタービンのために使用されるような、比較的大きな燃焼器１（図１）においては、多くの場合、並列に作業する複数のバーナ２ａ〜ｄが使用される。これらのバーナには、適当な燃料供給部によって液体燃料または気体燃料が外方から供給され、これらのバーナはタービンを駆動するための高温ガスを生ぜしめる。燃料供給部としては、特に燃料ランス(Brennstofflanzen)３ａ〜ｄが使用される。これらの燃料ランスは外方から交換可能にバーナ２ａ〜ｄに差し込むことができ、液体燃料のための対応液体燃料供給路、もしくは気体燃料のための対応ガス供給路を有している。
【０００３】
並列に作業するこのようなバーナ群の場合、個々のバーナ２ａ〜ｄの燃料供給部もしくは燃料ランス３ａ〜ｄにおける構造上の僅かな違いにより、望ましくない不均一な燃料分配が生ぜしめられる恐れがある。不均一な燃料分配は燃焼器１における不均一な温度分布を意味する。これにより燃焼器１は不均一に負荷されタービンの耐用寿命が短くなってしまう。
【０００４】
しかしその反面、パイロット段において個々のバーナを意識的かつ合目的的に、異なった状態で運転することは有利であるとも云える。このような運転により、異なる温度特性が生ぜしめられ、このような一様でない温度勾配に基づき、タービンの回転数アップ時に燃焼器の振動が阻止される。この場合、現存のパイロット段の改装が容易に可能であることが望ましい。しかしながら、慣用の燃料系を内設したガスタービンの場合、燃料量をこのように後から変化させることはできない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭で述べたような形式の燃焼装置を改良して、個々のバーナへの規定の燃料分配が容易に実現し、しかも現存のパイロット段の改装が容易に行われるような燃焼装置を提供することである。
【０００６】
【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構成では、個々のバーナへの燃料分配を規定するために、個々の燃料ランスの液体燃料供給路またはガス供給路に、可変の絞り個所が設けられているようにした。
【０００７】
【発明の効果】
絞り個所が可変であることにより、個々の各燃料ランスのための燃料供給を簡単に個別に調整することができる。
【０００８】
本発明の第１の有利な構成によれば、絞り個所の絞り作用が、変えられていない状態で最大であり、かつこの絞り作用を機械的な加工によって少しずつ減じることができ、絞り作用の減小が特に機械的な材料除去により生ぜしめられ、特に絞り個所が回転対称的に形成され、旋削によって変化させられるように、絞り個所が形成されている。
【０００９】
これにより調整作業を現場において、絞り個所を機械的に材料除去することによって容易に行うことができる。これにより、燃料供給路が拡大される。燃料ランスの着脱が簡単に行われることにより、均一な燃料分配もしくは規定の不均一性を有する燃料分配が各バーナに得られるまで、処置を繰り返すことができる。これにより、燃焼器における温度差は最小限に減じることができるか、もしくは規定の温度特性に従う。
【００１０】
本発明による装置の第２の有利な構成によれば、各燃料ランスの少なくとも前端部が、管状の外周壁と、該外周壁内に同心的に配置された空気供給管と、該空気供給管内に同心的に配置された液体燃料供給管とを有しており、外周壁と空気供給管との間に、環状の第１のガス供給路が形成されており、空気供給管と液体燃料供給管との間に環状の空気供給路が形成されており、液体燃料供給管内部には、第１の液体燃料供給路が形成されており、燃料ランスの前端部で、空気供給管が外周壁を少しだけ超えて突出していて、この突出部分が、バーナに設けられた、より大きな内径の対応収容孔に突入しており、空気供給管と収容孔との間に、環状の第２のガス供給路が形成されており、該第２のガス供給路が、第１のガス供給路に接続されており、第２のガス供給路の絞り個所が、空気供給管の外側に取り付けられた絞りリングによって形成されており、該絞りリングの外径が収容孔の内径よりも小さい。
【００１１】
本発明による装置の第３の有利な構成によれば、各燃料ランスの前端部に、空気供給路内に同心的に第２の液体燃料供給路が配置されており、該第２の液体燃料供給路が第１の液体燃料供給路に接続されており、この第２の液体燃料供給路が、２つの同心的な管、つまり外側の予膜形成管と内側に位置する管部分とによって形成されていて、空気供給路を外側の空気通路と内側の空気通路とに分けており、予膜形成管の前端部が、半径方向内側に向いた環状の段部を有していて、該段部の高さが、第２の液体燃料供給路の内法高さにほぼ相当しており、さらに、内側に位置する管部分が軸線方向で見て段部の手前で終わっており、段部と一緒に、管部分の全長にわたって可変の絞り個所を形成しており、該絞り個所が、半径方向内側に向いた環状ギャップの形を有している。
【００１２】
環状ギャップ状の絞り個所によって、連続的な液体燃料分配（剥離なしの液体燃料流）が生ぜしめられる。これにより、流れ方向で見て絞り個所の下流側に位置する予膜形成面の良好な負荷が保証される。このことは一層好ましい霧滴の分配をもたらし、ひいてはエミッションを改善する。
【００１３】
別の有利な構成が請求項２以下に記載されている。
【００１４】
【実施例】
以下に本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００１５】
図２には、本発明による装置の有利な１実施例の縦断面が拡大されて示されている。この図２においては、ダブルコーン型バーナまたはＥＶ型バーナと呼ばれる、図１に概略的に示されたバーナ２の後部が見られる。このようなバーナは例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第３７０７７７３号明細書に基づき公知である。バーナ２の後部は収容孔２６を有している。この収容孔２６には、燃料ランス３の前端部、つまりランスヘッド１０が差し込まれている。この燃料ランス３は右側に向かって延びて（図２においては見ることができない）、プレナム室を貫通してタービンケーシングから突出して、ケーシングの外側で対応燃料導管に接続することができる。
【００１６】
この実施例の燃料ランス３の少なくとも前端部は、管状の外周壁４と、この外周壁４内に同心的に配置された空気供給管６と、この空気供給管６内に同心的に配置された液体燃料供給管８とから形成されている。外周壁４と空気供給管６との間には、環状の第１のガス供給路５が延びており、空気供給管６と液体燃料供給管８との間には、環状の空気供給路７が延びている。さらに液体燃料供給管８内部には、第１の液体燃料供給路９が延びている。燃料ランス３の前端部では、空気供給管６が外周壁４を少しだけ超えて突出しており、この突出部分がバーナ２に設けられた収容孔２６内に差し込まれている。収容孔２６の内径がこの場所における空気供給管６の外径よりも大きいので、空気供給管６と収容孔２６との間には環状の第２のガス供給路２４が形成される。この第２のガス供給路は第１のガス供給路５に接続されている。この実施例の場合、このような第２のガス供給路２４には、本発明による第１の絞り個所が配置されている。この絞り個所は図３の拡大図において明確に示されている。
【００１７】
図３に示したように、第１の絞り個所が第２のガス供給路２４において、空気供給管６の外側に取り付けられた絞りリング１６によって形成されている。この絞りリングの外径は収容孔２６の内径よりも小さい。燃料ランス３がタービンケーシングから引き出されると、突出した空気供給管６に設けられた絞りリング１６は、外方から自由にアクセス可能となり、加工を施すことができる。これにより、絞りリング１６の外径を減じることができ、ひいては絞り個所の絞り作用を減じることもできる。旋削を少しずつ行うことができる。リング直径を減じたあとにその都度装置の燃料分配を試験することができるので、徐々に燃料分配の極めて正確な調整が得られる。
【００１８】
絞りリング１６を備えたこのような第１の絞り個所は、ガス供給路５，２４における気体燃料の供給に関連している。図３に示した実施例においては、第２の絞り個所が液体燃料（例えばオイルまたはオイル・水エマルジョン）の供給部に設けられている。このために、燃料ランス３の前端部において、空気供給路７内に同心的に第２の液体燃料供給路２１が配置されている。この第２の液体燃料供給路は、第１の液体燃料供給路９に接続されている。この第２の液体燃料通路２１は２つの同心的な管、つまり外側の予膜形成管１４と内側の第１の管部分２２とから成っている。この第２の液体燃料通路は空気供給路７を、外側の空気通路１９と内側の空気通路１５とに分割する。これらの空気通路は空気供給路７から来た空気によって貫流される。
【００１９】
予膜形成管１４の前端部は半径方向内側に向いた環状の段部１３を有している。この段部１３の高さは、第２の液体燃料供給路２１の内法高さにほぼ相当する。内側の第１の管部分２２は軸線方向で見て段部１３の手前で終わっていて、段部１３と一緒に、半径方向内側に向いた環状ギャップ２０の形の絞り個所を形成している。この絞り個所は、第１の管部分２２の長さを変えることによって変化させることができる。予膜形成管１４は流れ方向で見て環状ギャップ２０の下流側で予膜形成リップ１２に移行している。この予膜形成リップの内面、つまり予膜形成面においては、環状ギャップ２０から流出した液体燃料が膜を形成する。この膜は、剥離縁として作用する、予膜形成リップ１２の端部において剥離する。比較的狭い環状ギャップ２０によって、連続的な液体燃料分配（剥離なしの液体燃料流）が保証される。このことは、一層有利な霧滴分配をもたらし、ひいてはエミッションを改善する。さらに、このような構造においては、空気流出縁部と液体燃料剥離縁との距離は常に一定に保たれる。これにより液体燃料エミッションが一層計算可能になる。
【００２０】
第１の管部分２２は、半径方向に向けられた第１のウェブ２５を介して、より小さな直径の第２の管部分１８に接続されている。この第２の管部分は液体燃料供給管８に直接的に接続されている。この第１のウェブ２５を孔２３が貫通している。これらの孔は、第１の液体燃料供給路９と第２の液体燃料供給路２１とを接続している。予膜形成管１４は、第１の管部分２２の後端部に設けられた対応付設部に被せ嵌められており、半径方向に向けられた第２のウェブ１７によって空気供給管６に支持されている。空気供給路７から来た空気は第１のウェブ２５相互間を通って内側の空気通路１５に流入するか、もしくは第２のウェブ１７相互間を通って外側の空気通路１９に流入する。第２の管部分１８は前方で、ろう接されたピン１１によって閉鎖されている。このピンの直径は燃焼器に向かって円錐状に拡大している。
【００２１】
液体燃料供給部に設けられた絞り個所（２０）の絞り作用を変えたい場合には、先ず燃料ランス３がケーシングから引き出される。次いでピン１１が第２の管部分１８から、ろう接部分を分離することによって取り外される。第１の管部分２２は今や内方から自由にアクセス可能であり、旋削によってその長さを（例えば図３の実線部分から点線部分に）短くすることができる。次いでピン１１が再び差し込まれ、燃料ランスを運転中に検査することができる。絞り作用がまだ強すぎる場合には、所望の均一な燃料分配が得られるまで加工が繰り返される。気体燃料供給における絞り作用の調節と液体燃料供給における絞り作用の調節とを互いに無関係に行うことができることが判る。
【００２２】
全体的に見て、本発明により、燃料ランスによって燃料供給される燃焼装置のバーナにおいて、燃料供給の簡単かつ有効な調整可能性が得られる。このような燃焼装置は、均一な温度分布または望み通りの不均一性を有する温度分布を可能にし、さらに（特にパイロット段において）容易に改装することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が実現可能なような、複数のバーナと燃料ランスとを備えた燃焼装置の概略的な側面図である。
【図２】燃料ランスの前端部がダブルコーン型バーナの対応収容孔に差し込まれているような、本発明による装置の実施例を示した拡大縦断面図である。
【図３】絞り個所を見易くするために図２に示した部分をさらに拡大して示した図である。
【符号の説明】
１  燃焼器、  ２，２ａ〜ｄ  バーナ、  ３，３ａ〜ｄ  燃料ランス、  ４  外周壁、  ５，２４  ガス供給路、  ６  空気供給管、  ７  空気供給路、  ８液体燃料供給管、  ９，２１  液体燃料通路、  １０  ランスヘッド、  １１ピン、  １２  予膜形成リップ、  １３  段部、  １４  予膜形成管、  １５内側の空気通路、  １６  絞りリング、  １７，２５  ウェブ、  １８，２２管部分、  １９  外側の空気通路、  ２０  環状ギャップ、  ２３  孔、  ２６  収容孔
【図１】
0003645939.tif 000002
【図２】
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【図３】
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