(57)【要約】  本発明は、特に動力プラントにおけるガスタービンの燃焼器に用いられるバーナ（１）であって；−混合室（３）内へ気体状の酸化剤を供給するための酸化剤供給装置（１０）と、−混合室（３）内へ気体状の燃料を供給するための気体燃料供給装置（１１）と、混合室（３）内へ液状の燃料を供給するための液体燃料供給装置（１２）とが設けられている形式のものに関する。液体燃料を用いたバーナ（１）の運転を改善するために、液体燃料供給装置（１２）が、複数の噴入孔（１４）に液体燃料を供給する主供給管路（１３）を有している。これらの噴入孔（１４）のうちの幾つかは、混合室（３）の流出開口（５）のところで混合室（３）から流出する酸化剤・燃料混合物が有する、バーナ（１）の主流出方向（９）に関して直列に配置されている。これらの噴入孔（１４）のうちの幾つかまたは全ては、各噴入孔（１４）の主噴入方向（１５）が、バーナの主流出方向（９）に対して半径方向に延びる半径方向成分を有するように形成されている。
2008534903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に動力プラントにおけるガスタービンの燃焼器に用いられる予混合バーナであって、少なくとも以下の構成要素；
−酸化剤と気体状および／または液状の燃料とを予混合するための混合室（３）を仕切るためのハウジング（２）と、
−少なくとも１つの流入開口（７）を有し、ただし該流入開口（７）は、該流入開口（７）を通じて混合室（３）に供給される酸化剤がほぼ接線方向で混合室（３）内に流入するように形成されかつ配置されている、混合室（３）内へ酸化剤を供給するための酸化剤供給装置（１０）と、
−混合室（３）内へ気体状の燃料を供給するための気体燃料供給装置（１１）と、
−混合室（３）内へ液状の燃料を供給するための液体燃料供給装置（１２）と、
−酸化剤・燃料混合物を混合室（３）から燃焼器内へ流出させるための、ハウジング（２）に設けられた流出開口（５）と
が設けられている形式のものにおいて、
液体燃料供給装置（１２）が、液体燃料のための１つよりも多い噴入孔（１４）を備えた主供給管路（１３）を有しており、しかも該噴入孔（１４）の少なくとも大部分または全ては、各噴入孔（１４）の主噴入方向（１５）が、バーナの主流出方向（９）に対して直角に延びる半径方向成分を有するように形成されており、ただし、「バーナの主流出方向（９）」とは、混合室（３）の流出開口（５）のところで混合室（３）から流出する酸化剤・燃料混合物が有する方向を意味することを特徴とする、ガスタービン燃焼器に用いられる予混合バーナ。
【請求項２】
液体燃料供給装置（１２）の噴入孔（１４）が、少なくとも１つの列を成して主流出方向（９）に対して平行に配置されている、請求項１記載の予混合バーナ。
【請求項３】
−前記噴入孔（１４）の第１の数が、第１の列に沿って主流出方向（９）に対して平行に配置されており、
−前記噴入孔（１４）の第２の数が、第２の列に沿って主流出方向（９）に対して平行に配置されており、
−液体燃料供給装置（１２）の前記噴入孔（１４）の前記両列が、互いに直径方向で背中合わせに位置している、
請求項２記載の予混合バーナ。
【請求項４】
−前記噴入孔（１４）の少なくとも大部分は、各噴入（１４）の主噴入方向（１５）が付加的に主流出方向（９）の方向に軸方向成分を有するように形成されており、かつ／または
−前記噴入孔（１４）の少なくとも大部分は、各噴入（１４）の主噴入方向（１５）が付加的に接線方向成分、有利には混合室（３）内での旋回流方向における接線方向成分を有するように形成されている、
請求項１から３までのいずれか１項記載の予混合バーナ。
【請求項５】
液体燃料供給装置（１２）が、液体燃料のための少なくとも１つのパイロット噴入孔（１７）を備えたパイロット供給管路（１６）を有しており、しかもパイロット噴入孔（１７）は、該パイロット噴入孔（１７）の主噴入方向（１８）が、主流出方向（９）に対して平行な軸方向成分しか有しないように形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の予混合バーナ。
【請求項６】
−液体燃料供給装置（１２）が、中心に配置されたランス（６）を有しており、該ランス（６）が、バーナヘッド（４）から混合室（３）内に突入して延びており、
−前記ランス（６）が、前記少なくとも１つのパイロット噴入孔（１７）を有しており、かつ／または前記噴入孔（１４）の一部あるいは全てを有している、
請求項１から５までのいずれか１項記載の予混合バーナ。
【請求項７】
−前記ランス（６）が、主供給管路（１３）とパイロット供給管路（１６）とを備えており、
−該パイロット供給管路（１６）がパイロット噴入孔（１７）に液体燃料を供給するようになっており、該パイロット噴入孔（１７）が、前記ランス（６）の自由端部に配置されており、該パイロット噴入孔（１７）の主噴入方向（１８）が、主流出方向（９）に対して平行に向けられており、
−前記主供給管路（１３）が、噴入孔（１４）の少なくとも１つの列に液体燃料を供給するようになっており、該噴入孔（１４）が、主流出方向（９）に対して平行に前記ランス（６）の外周面にわたって延びており、該噴入孔（１４）の主噴入方向（１５）が半径方向成分を有している、
請求項６記載の予混合バーナ。
【請求項８】
前記ランス（６）が、噴入孔（１４）の、直径方向で背中合わせに位置する２つの列を有している、請求項７記載の予混合バーナ。
【請求項９】
噴入孔（１４）が、半径方向成分および軸方向成分および／または接線方向成分を有する主噴入方向（１５）を有している、請求項７または８記載の予混合バーナ。
【請求項１０】
噴入孔（１４）を備えた液体燃料供給装置（１２）の少なくとも大部分が、ハウジング（２）の流入開口（７）の内部または該流入開口（７）の上流側に配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の予混合バーナ。
【請求項１１】
液体燃料供給装置（１２）が、酸化剤流により周囲を流過される管（１９）として形成されている、請求項１０記載の予混合バーナ。
【請求項１２】
前記管（１９）が、流れに好都合に形成された、特に卵形の横断面形状を有している、請求項１１記載の予混合バーナ。
【請求項１３】
−所定の数の噴入孔（１４）は、各噴入孔（１４）の主噴入方向（１５）が、混合室（３）内へ流入する酸化剤流の主流入方向（２７）に対して平行に延びており、かつ／または
−所定の数の噴入孔（１４）は、各噴入孔（１４）の主噴入方向（１５）が、流入開口（７）における酸化剤流の主流入方向（２７）に対して少なくともほぼ直角に延びる横方向成分を有している、
請求項１１記載の予混合バーナ。
【請求項１４】
前記管（１９）が、少なくとも１つの液体燃料通路（２６）を有しており、該液体燃料通路（２６）が、液体燃料供給装置（１２）の複数のまたは全ての噴入孔（１４）に液体燃料を供給するようになっている、請求項１１記載の予混合バーナ。
【請求項１５】
気体燃料供給装置（１１）と液体燃料供給装置（１２）とが、一緒になって前記管（１９）に組み込まれている、請求項１１記載の予混合バーナ。
【請求項１６】
前記管（１９）内に液体燃料通路（２６）に対して平行に、ノズル供給孔（２２，２３）に気体燃料を供給する少なくとも１つの気体燃料通路（２４，２５）が形成されており、該気体燃料通路（２４，２５）が、気体燃料のための少なくとも１つの供給管路（２０，２１）に接続されている、請求項１５記載の予混合バーナ。
【請求項１７】
−前記管（１９）内に液体燃料通路（２６）に対して平行に第１の気体燃料通路（２４）が形成されており、該第１の気体燃料通路（２４）が、第１の供給管路（２０）に接続されていて、ノズル供給孔（２２）の第１のグループに気体燃料を供給するようになっており、
−前記管（１９）内に液体燃料通路（２６）に対して平行に第２の気体燃料通路（２５）が形成されており、該第２の気体燃料通路（２５）が、第２の供給管路（２１）に接続されていて、ノズル供給孔（２３）の第２のグループに気体燃料を供給するようになっている、
請求項１６記載の予混合バーナ。
【請求項１８】
ノズル供給孔（２３）の第２のグループが、主流出方向（９）に関してノズル供給孔（２２）の第１のグループの下流側に配置されている、請求項１７記載の予混合バーナ。
【請求項１９】
ノズル供給孔（２２，２３）の前記両グループが、少なくとも１つの列を成して前記管（１９）の外周面に配置されている、請求項１８記載の予混合バーナ。
【請求項２０】
噴入孔（１４）の列と、ノズル供給孔（２２）の第１のグループの列と、ノズル供給孔（２３）の第２のグループの列とが、管長手方向軸線に沿ってかつ／または管全周にわたって互いにずらされて配置されている、請求項１０から１９までのいずれか１項記載の予混合バーナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明は、特に動力プラントもしくは発電プラントにおけるガスタービンの燃焼器に用いられる予混合バーナであって、少なくとも以下の構成要素；
混合室を仕切るハウジングと、
混合室内へ気体状の酸化剤を供給するための酸化剤供給装置と、
混合室内へ気体状の燃料を供給するための気体燃料供給装置と、
混合室内へ液状の燃料を供給するための液体燃料供給装置と
が設けられている形式のものに関する。
【０００２】
背景技術
このような形式の予混合バーナは、欧州特許第０４３３７９０号明細書に基づき公知である。このような形式のバーナは、互いに入り組んだ複数のシェルから形成されたハウジングを有しており、このハウジングは１つの混合室を取り囲んでいる。これらの半割シェルの互いにずらされた配置により、混合室内へ酸化剤、特に燃焼空気を接線方向に供給するためのスリットが形成される。接線方向の燃焼空気流入に基づき、混合室内には旋回流（Drallstroemung）が形成される。この旋回流はバーナ出口において横断面の飛躍的変化に基づき不安定となって、コア部に逆流を有する環状の旋回流へ移行する。この逆流はバーナ出口の下流側における火炎面の安定化を可能にする。燃焼空気のための流入スリットの内部には、燃焼空気内へ気体状の燃料をノズル供給するためのインジェクタが設けられている。インジェクタによるこのようなノズル供給は混合室内部の乱流の旋回流と相まって、気体状の燃料と燃焼空気との良好な混合をもたらす。良好な混合はこのようなバーナでは、燃焼時における低いＮＯｘエミッションを達成するための前提条件である。さらに、このバーナは液状の燃料を供給するための中央のランスを装備しており、このランスはバーナヘッドを起点として混合室内部に突入して延びている。ランスの軸方向の自由端部は噴入開口を有しており、この噴入開口を通じて液体燃料が混合室内と、燃焼器の、前記混合室の下流側に配置された燃焼室内とに噴入可能となる。
【０００３】
このような形式のバーナでは、混合室内への液状の燃料のノズル供給がバーナ軸線に対して平行に行われ、燃焼空気内への気体状の燃料のノズル供給が燃焼空気の流れ方向に対して平行に行われる。これによって、燃料噴流の侵入深さおよび混入に関するノズル供給の特性ならびに燃焼空気流入スリットに沿った燃料分配ならびにバーナ軸線に沿った燃料分配が規定されている。流出開口の配置は燃料と燃焼空気との混合品質ならびにバーナ出口における燃料分配を規定している。しかし、これらの量はＮＯｘエミッションおよびバーナの消炎限界値ならびに燃焼脈動に関するバーナの安定性に決定的な影響を与える。
【０００４】
予混合バーナの運転時、特にガスタービン設備と相まった予混合バーナの運転時において問題となるのは、部分負荷領域である。なぜならば、部分負荷領域では燃焼空気に比較的少量の燃料量しか混加されないからである。しかし、燃料と全燃焼空気との完全な混合が行われると、他ならぬ下側の部分負荷領域ではもはや点火性ではなくなる混合物または極めて不安定な火炎しか形成しない混合物が生じてしまう。このことは望ましくない燃焼脈動または火炎の消火危険を招く。
【０００５】
このような不都合な作用を減少させるための手段は、必要となる所要の全燃料量を中央のランスを介して供給することにある。その場合、バーナは極めて高い空気過剰率の場合に拡散バーナとして運転される。その結果、一方では高い火炎安定性が得られるが、しかし他方では極めて高いＮＯｘエミッションも生じてしまう。
【０００６】
上で述べたバーナの改良形が、欧州特許第１２９２７９５号明細書に記載されている。欧州特許第１２９２７９５号明細書に開示されているバーナは、負荷または燃料品質が変化した場合でも、ほぼ一定の低いエミッション値を持って安定的に運転され得る。この予混合バーナは複数のシェルから構成されたハウジングと、混合室とを有しており、この混合室内には、接線方向に配置されたスリットを介して燃焼空気が導入され、この燃焼空気は混合室内で旋回流へ移行する。前記予混合バーナはさらに、燃焼空気流内へ燃料を持ち込むための手段を有しており、この場合、この手段はバーナ軸線に対してほぼ平行に向けられた、第１の燃料のための第１のグループの燃料流出開口と、バーナ軸線に対してほぼ平行に向けられた、第２の燃料のための少なくとも１つの第２のグループの燃料流出開口とを有している。この場合、第１のグループと第２のグループとは互いに独立して別個に負荷可能である。前記手段は有利には燃焼空気流入スリットの範囲に配置されている。火炎安定性をさらに向上させるためには、付加的にパイロット燃料が１つのランスを介して導入され得る。
【０００７】
バーナは液体燃料だけでも運転され得るので、バーナもしくは燃焼器の運転を完全に中断する必要なしに気体燃料供給装置の保守または修繕を行うことが可能となる。このことは、このようなバーナを装備したガスタービンの効率にとって好都合となる。しかし、別の個所で既に述べたように、バーナの混合室内もしくは燃焼器の燃焼室内への液体燃料の噴入は通常、著しく高められた火炎温度を生ぜしめ、このことは、たとえば液体燃料の点火の前の液体燃料の不十分な噴霧、混合および蒸発に帰因し得る。しかし、高められた火炎温度は、ＮＯｘエミッションおよび煤の、過比例的に高められた生成を併発させる。このような不都合は、液状の燃料に水または水蒸気をたとえば１：１の量割合で混加し、ひいては液状の燃料の代わりに燃料／水−乳濁液を混合室内へノズル供給し、これにより燃焼反応の遅延および局所的な火炎温度の低下をもたらすことにより少しだけ低減され得る。この場合に不都合となるのは、このような希釈剤の供給が高温ガス側におけるタービン内での熱伝達を高め、このことがタービンの寿命の減少を併発させてしまうことである。さらに、動力プラントの所在地によっては、水の希少価値が高過ぎて水を希釈剤として使用するには不適当な所在地も存在する。さらに、バーナが実際に液体燃料によって運転される、比較的短い時間を考慮すると、すなわち、気体燃料供給装置の保守の際またはパイロット運転における比較的短い時間を考慮すると、水を調製するための手間（このためにはたとえば脱塩設備が提供されなければならない）は高過ぎる。
【０００８】
発明の開示
本発明の根底を成す課題は、上で述べた不都合を回避するために、冒頭で述べた形式の予混合バーナを改良して、特に比較的廉価に実現可能であって、しかもＮＯｘエミッションの低減ならびに煤形成の低減を可能にするような予混合バーナを提供することである。
【０００９】
この課題は本発明によれば、請求項１の特徴部に記載の特徴、つまり液体燃料供給装置が、液体燃料のための１つよりも多い噴入孔を備えた主供給管路を有しており、しかも該噴入孔の少なくとも大部分または全ては、各噴入孔の主噴入方向が、バーナの主流出方向に対して直角に延びる半径方向成分を有するように形成されており、ただし、「バーナの主流出方向」とは、混合室の流出開口のところで混合室から流出する酸化剤・燃料混合物が有する方向を意味することにより解決される。請求項２以下には、本発明の有利な構成が記載されている。
【００１０】
本発明は、冒頭で述べた形式のバーナを液体燃料によって運転するためにこの液体燃料を多数の噴入孔を介して混合室内にノズル供給するという一般的な思想に基づいている。これらの噴入孔はバーナの主流出方向に関して直列に配置されている。これらの噴入孔は、主流出方向に対して半径方向に延びる半径方向成分を有する主噴入方向で液体燃料を噴入する。この場合、「バーナの主流出方向」とは、混合室の流出開口のところで、混合室から流出する酸化剤・燃料混合物が有する方向を意味する。このような構造により、液体燃料の噴入は複数の噴入孔に分配され、これにより、個々の噴入孔における体積流は減少する。こうして、個々の噴入孔の噴霧作用を改善することができる。それと同時に、これにより液体燃料の改善された混合ならびに改善された蒸発が得られる。複数の噴入孔を直列にかつ主流出方向に対して平行に配置した結果、必然的に、噴入孔の一部が混合室の流出開口から比較的大きく遠ざけられるようになる。したがって、この場所で噴入された液体燃料は混合室内において高められた滞留時間を有しており、このことは燃料の混合および蒸発を促進する。さらに、混合および蒸発のために特に有利になるのは、各噴入孔における主噴入方向の半径方向成分である。なぜならば、この手段により、液体燃料の混合および蒸発が強化されるからである。
【００１１】
したがって、本発明による構造により、液体燃料の噴霧、混合および蒸発の著しい改善が得られる。このことは第１に液体燃料の点火を遅延させ、第２に局所的に過剰増大された火炎温度の危険を減少させる。その結果、ＮＯｘ生成が低減される；さらに、煤発生の低減が得られる。この場合に特に有利になるのは、液体燃料に水または水蒸気または別の希釈剤を供給する必要なしにエミッション値の前記改善を得ることができることである。その結果、本発明によるバーナは液体燃料を用いた運転のために水を必要としない。したがって、液体燃料中の含水量（いわゆる「ω値」）は低くなり、有利にはゼロとなる。液体燃料を用いたバーナの運転のためにこのような希釈剤が必要とされないので、このような希釈剤を調製するための相応する設備も不要となる。したがって、このようなバーナを実現するためのコストは比較的小さくなる。
【００１２】
本発明の有利な実施態様では、当該バーナが、バーナヘッドから混合室内部へ突入するように延びる、中心に配置された、つまり同心的に配置されたランスを備えていてよい。その場合、このランスには、複数の噴入孔または全ての噴入孔が設けられていてよい。その場合、噴入孔は主流出方向で、つまりランスの長手方向でランスに沿ってランスの外周面にわたって分配されて配置されている。これに相応して、液体燃料を既にバーナヘッドの比較的近傍で混合室内へ噴入させることができる。
【００１３】
付加的にまたは択一的に、このランスは少なくとも１つのパイロット噴入孔を備えていてよい。このパイロット噴入孔を介して、パイロット運転のために液体燃料が混合室内に、もしくは混合室の下流側に配置された燃焼器の燃焼室内へ噴入される。前記少なくとも１つのパイロット噴入孔は液体燃料を、ほぼ軸方向成分しか有しない主噴入方向、つまり主流出方向に対して平行に延びる主噴入方向で噴入する。前記少なくとも１つのパイロット噴入孔はランスの自由端部に、つまりランスの先端部に軸方向で配置されていると有利である。
【００１４】
本発明の別の択一的な有利な実施態様では、複数の燃料噴入孔または全ての燃料噴入孔が、酸化剤のための前記少なくとも１つの接線方向の流入開口に沿って配置されている。液体燃料の混加は本実施態様では混合室の接線方向の流入開口の内部で、または該流入開口のすぐ上流側で行われる。このノズル供給は混合室内部の乱流の形の旋回流と相まって燃料と酸化剤との激しい混合をもたらす。それと同時に、これによって、噴入された液体燃料の滞留時間が延長され、このことはやはり液体燃料の混合およびとりわけ蒸発を改善する。
【００１５】
本発明の特に有利な改良形では、液体燃料供給装置が少なくとも１つの液体燃料通路を有しており、この液体燃料通路は液体燃料のための主供給管路に接続されている。液体燃料通路は複数の噴入孔または全ての噴入孔に通じていて、前記少なくとも１つの接線方向の流入開口に沿って延びる管内に形成されている。この管は酸化剤流に関して各流入開口の上流側に配置されている。このような管を介して行われる液体燃料のノズル供給は、各流入開口に沿った液体燃料の噴入の最適な分配を可能にする。このことも、液体燃料の噴霧、混合および蒸発をアシストする。
【００１６】
本発明のさらに別の特別な改良形では、前記管が付加的に、気体燃料を用いたバーナの運転のために気体燃料を同じく前記管を介して各流入開口の上流側で酸化剤流に供給するために使用され得る。この目的のためには、前記管が液体燃料通路の他に少なくとも１つの気体燃料通路を有している。したがって、この個所でノズル供給された気体燃料は、やはりバーナ内での特に長い滞留時間を有しており、このことは酸化剤流との混合を促進する。液体燃料通路と前記気体燃料通路とを１つの共通の管に組み込むことにより、バーナの製造コストが減じられる。
【００１７】
本発明によるバーナの別の重要な特徴および利点は、請求項２以下、図面および図面につき説明される実施例の記載から明らかである。
【００１８】
図面の簡単な説明
本発明の有利な実施例を図面につき詳しく説明する。図面中、同一のコンポーネントまたは類似のコンポーネントまたは同一機能のコンポーネントには、同じ符号が付与されている。
【００１９】
図１は、本発明によるバーナを著しく簡素化して示す原理的な縦断面図であり、
図２は、図１に示したバーナを断面線ＩＩ−ＩＩに沿って断面した横断面図であり、
図３は、本発明の別の実施例によるバーナの、図１と同様の縦断面図であり、
図４は、図３に示したバーナを断面線ＩＶ−ＩＶに沿って断面した横断面図であり、
図５は、本発明のさらに別の実施例によるバーナの、図１と同様の縦断面図であり、
図６は、図５に示したバーナを断面線ＶＩ−ＶＩに沿って断面した横断面図であり、
図７は、図５に示したバーナを断面線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿って断面した横断面図であり、
図８は、本発明のさらに別の実施例によるバーナの、図１と同様の縦断面図であり、
図９は、図８に示したバーナを断面線ＩＸ−ＩＸに沿って断面した横断面図であり、
図１０は、図８に示したバーナを断面線Ｘ−Ｘに沿って断面した横断面図であり、
図１１は、図９にＸＩで示した部分の拡大図であり、
図１２は、図８にＸＩＩで示した部分の拡大図であり、
図１３は、図１２にＸＩＩＩで示した部分の拡大図である。
【００２０】
発明を実施するための形態
図１、図３、図５および図８に示したように、本発明によるバーナ１はハウジング２により仕切られた混合室３を有している。バーナ１はさらにバーナヘッド４を有しており、このバーナヘッド４は混合室３の流出開口５とは反対の側に位置するように配置されている。図示の実施例では、バーナヘッド４にランス６が取り付けられており、このランス６は混合室３内に同心的に突入している。ランス６はこの場合、バーナヘッド４に引戻し可能もしくは引込み可能に配置されていてよいので、ランス６はいわば必要な場合にのみ混合室３内へ引き込まれる。
【００２１】
図２、図４、図６、図７および図９、図１０に示したように、ハウジング２は図示の実施例では、混合室３が酸化剤のための２つの流入開口７を有するように形成されている。これらの流入開口７は、混合室３に対して接線方向の流入、ひいては同心的な渦流系が形成されるように配置されかつ形成されている。このことはハウジング２の半割シェル構造により達成され、この場合、両半割シェルの分離平面はハウジング２の長手方向中心軸線に関して偏心的に互いにずらされて配置されている。さらに、ハウジング２は、流出開口５に向かって拡開する横断面を持ってほぼ円錐状に形成されている。しかし、ハウジング２は必ずしも円錐状に形成されている必要はない。ハウジング２は円筒状に形成されていてもよく、この場合、ハウジング２のこのような実施態様では、冒頭で挙げた欧州特許第１２９２７９５号明細書に詳しく説明されているように、混合室３の内部に円錐状に先細りになった内側体を配置することが有利である。
【００２２】
バーナ１は、特に発電プラントにおけるガスタービンの燃焼器（図示しない）に酸化剤・燃料混合物を供給するために働く。このためには、バーナ１が前記燃焼器に接続されており、しかもこの場合、バーナ１は、流出開口５が燃焼器の燃焼室８に開口するように接続されている。この場合、酸化剤・燃料混合物は流出開口５のところで主流出方向９を有しており、この主流出方向９は混合室３の長手方向に対して平行に延びていて、流出開口５に対してほぼ直角に位置している。
【００２３】
バーナ１は、図１、図３、図５および図８にそれぞれ矢印によりシンボル化されて図示されている酸化剤供給装置１０を備えている。この酸化剤供給装置１０は混合室３内に気体状の酸化剤、一般に空気を供給するために働く。さらに、バーナ１は、図１および図３にやはり矢印によりシンボル化されて図示されている気体燃料供給装置１１を備えている。この気体燃料供給装置１１は混合室３内に気体状の燃料、たとえば希ガスを供給するために働く。通常、バーナ１は専ら気体燃料によって運転される。しかし、本発明によるバーナ１はさらに、液状の燃料、たとえば燃料油（Heizoel）を用いた運転のためにも設計されている。このためには、バーナ１が付加的に液体燃料供給装置１２を有している。この液体燃料供給装置１２を用いて混合室３内に液状の燃料を導入することができる。
【００２４】
本発明によれば、この液体燃料供給装置１２が少なくとも１つの主供給管路１３を備えている。この主供給管路１３は液体燃料を複数の噴入孔１４に供給する。これらの噴入孔１４を通じて、混合室３内に液体燃料を導入することができる。この場合、これらの噴入孔１４は、少なくとも複数の噴入孔１４が主流出方向９に関して少なくとも１列になって配置されるように配置されているか、もしくは分配されている。さらに、各噴入孔１４の、それぞれ矢印によりシンボル化された主噴入方向１５が、主流出方向９に対して半径方向に延びる半径方向成分を有するように個々の噴入孔１４が形成されていることが特に重要となる。「主噴入方向」とはこの場合、旋回流を有するか、または有しない噴射噴流が平均して有している方向を意味する。
【００２５】
噴入孔１４のこのような構造もしくはこのような配置構成により、噴入孔１４の、混合室３の長手方向で分配された配置が得られる。このことは噴入された液体燃料の改善された噴霧、混合および蒸発のために有利である。
【００２６】
図１、図３および図５の実施例では、これらの噴入孔１４がランス６に形成されている。これにより、混合室３内での酸化剤の接線方向の供給に基づいて形成される旋回流内への液体燃料の噴入は、いわば混合室３の内部から行われる。これに相応して、液体燃料のための主供給管路１３は少なくとも部分的にランス６の内部に延びている。
【００２７】
噴入孔１４は、１列よりも多い列、たとえば直径方向で互いに背中合わせに位置する２つの列を成して、主流出方向９に対して平行に配置されていると有利である。図２に示したように、噴入孔１４は、たとえば両ハウジング半割シェルの分離平面に位置しており、この分離平面内で両ハウジング半割シェルは偏心的に互いにずらされて配置されていて、スリット状の流入開口７を形成している。
【００２８】
噴入孔１４の列の数は混合室３の流入開口７の数に相当していると有利である。こうして、噴入孔１４の各グループを特にそれぞれ１つの流入開口７に対応させることができる。しかし、このことは必ずしもそうでなくともよい。噴入孔１４の、より多い列またはより少ない列が配置されていてもよいし、あるいは噴入孔１４の列が流入開口７に対して上流側または下流側にずらされていてもよい。
【００２９】
図１〜図４に図示されている構成では、互いに背中合わせに位置する２つの列を成して設けられた噴入孔１４が、それぞれ対（ペア）毎に同一の長手方向平面に配置されているが、互いに背中合わせに位置する列の噴入孔は互いにずらされていてもよい。この場合、各列の並設された噴入孔１４は互いに均一な相互間隔を有していると有利である。
【００３０】
図１に示した実施例では、主噴入方向１５がそれぞれ半径方向成分しか有しないように噴入孔１４がそれぞれ形成されている。すなわち、主噴入方向１５は主流出方向９に対して直角に延びている。
【００３１】
１つの改良形では、液体燃料供給装置１２がオプショナルにパイロット供給管路１６を装備していてよい。このパイロット供給管路１６を用いて少なくとも１つのパイロット噴入孔１７に液体燃料を供給することができる。その他の噴入孔１４とは異なり、この少なくとも１つのパイロット噴入孔１７は、矢印により示した主噴入方向１８を有するように形成されている。この主噴入方向１８は、主流出方向９に対して平行に延びる軸方向成分しか有していない。したがって、バーナ１のパイロット運転においては、液体燃料を軸方向で、つまり主流出方向９に対して平行に、旋回流を持って、または旋回流なしに混合室３内に噴入させるか、もしくは直接に燃焼室８内に噴入させることができる。有利には、前記少なくとも１つのパイロット噴入孔１７はランス６に、しかも有利にはランス先端部に、つまりランス６の、バーナヘッド４から遠ざけられた方の端部に配置されている。
【００３２】
図３および図５に示した実施例の場合のように、噴入孔１４は、その各主噴入方向１５が半径方向成分に対して付加的にさらに軸方向成分、つまり主流出方向９に対して平行に延びる成分を有するように形成されていても有利である。こうして、たとえば酸化剤流との混合を改善することができる。
【００３３】
図４および図６に示したように、噴入孔１４は、各主噴入方向１５が半径方向成分に対して付加的にさらに周方向成分を有するように形成されていてもよい。これらの周方向成分または接線方向成分はこの場合、主流出方向９に対して直交する横方向でかつ半径方向成分に対して直交する横方向に延びている。これらの周方向成分は、混合室３内の酸化剤の接線方向の流入に基づき形成される旋回流の回転方向に向けられていると有利である。これらの周方向成分も、液体燃料と酸化剤との混合を改善するために寄与することができる。この場合もちろん、主噴入方向１５が半径方向成分の他に軸方向成分および周方向成分を累積的にまたは択一的に有するように噴入孔１４を形成することができる。
【００３４】
噴入孔１４の配置、位置決めおよび寸法設定ならびに噴入孔１４の主噴入方向１５の配向のためには、酸化剤ガス中での液体燃料の特に良好な噴霧、混合および蒸発をもたらす最適条件が模索されると有利である。このためには、個々の噴入孔１４を孔横断面および／または主噴入方向および／または相互間隔に関して種々異なって形成し、これにより極端な事例ではそれぞれ個々の噴入孔を、局所的に生ぜしめられる流れ条件に最適に適合させることができることも特に必要となり得る。さらに、もちろん、その都度所望の主噴入方向をきれいに描くことができるようにするためには、噴入孔１４が長さ対直径の特定の割合を有しなければならない。この場合、ランス６の肉厚さを、たとえば液状の燃料を供給するための慣用のランスの場合よりも大きく設定することが必要となることも十分に考えられる。
【００３５】
図５および図８に示した実施例では、各流入開口７に１つの管１９が対応配置されている（図６、図７ならびに図９、図１０をも参照）。これらの管１９は酸化剤流の内部に、または酸化剤流に関してそれぞれ対応する流入開口７の上流側に配置されていて、各流入開口７全体に沿ってほぼ平行に延びている。有利には、管１９は円形の横断面を備えているのではなく、流入開口７内部または流入開口７の直接上流側におけるスペース事情および流れ特性に適合するように長円形プロファイル、卵形プロファイルまたは流線形プロファイルを有している。
【００３６】
気体燃料供給装置１１はこの実施態様では、少なくとも１つの供給管路を有している。本事例では、２つの供給管路、つまり第１の供給管路２０と第２の供給管路２１とが設けられている。両供給管路２０，２１を用いて、複数のノズル供給孔２２，２３に気体燃料を供給することができる。この場合、第１のノズル供給孔２２には第１の供給管路２０から気体燃料が供給され、第２のノズル供給孔２３には第２の供給管路２１から気体燃料が供給される。ノズル供給孔２２，２３は酸化剤流に関して各流入開口７の上流側に配置されている。各管１９は少なくとも１つの気体燃料通路を有している。この気体燃料通路は各供給管路２０，２１に接続されていて、それぞれ対応するノズル供給孔２２，２３にまで通じている。したがって、この事例では、各管１９内に第１の気体燃料通路２４が内蔵されており、この第１の気体燃料通路２４は第１の供給管路２０を第１のノズル供給孔２２に連通するように接続している。同様に、各管１９は第２の気体燃料通路２５をも内蔵しており、この第２の気体燃料通路２５は第２の供給管路２１を第２のノズル供給孔２３に連通するように接続している。
【００３７】
図示の実施例では、第１のノズル供給孔２２が、混合室３の、流出開口５から遠ざけられた、バーナヘッド４に続いた第１の長手方向区分に配置されていて、これにより第１のバーナ段を形成している。これとは異なり、第２のノズル供給孔２３は混合室３の、流出開口５に続いた第２の長手方向区分に配置されていて、これにより第２のバーナ段を形成している。この第２のバーナ段は主流出方向９に関して第１のバーナ段の下流側に配置されている。互いに別個の供給管路２０，２１を介して、両バーナ段を互いに別個に独立して制御することができる。この限りでは、図５および図８に示した実施例は２段式のバーナ１であると云える。
【００３８】
各管１９の内部には、第１のグループのノズル供給孔２２も、第２のグループのノズル供給孔２３も、それぞれそれ自体少なくとも１つの列を成して配置されている。これらの列はほぼ各流入開口７に沿って延びている。
【００３９】
図５および図８に示した実施例では、気体燃料の供給が前記管１９を介して、つまり酸化剤流に関して流入開口７の上流側で行われる。さらに、この実施例では、液体燃料がパイロット噴入としてランス６を介してかつ前記少なくとも１つのパイロット噴入孔１７を通じて噴入され得る。
【００４０】
図５に示した実施例では、ランス６に設けられた噴入孔１４を通じて内部から混合室３内へ液体燃料をノズル供給することができる。これとは異なり、図８に示した実施例では、噴入孔１４がランス６に設けられているのではなく、同じく前記少なくとも１つの管１９に設けられている。これにより、噴入孔１４は酸化剤流に関して各流入開口７の上流側に位置している。その場合、液体燃料の噴入は酸化剤流に関して各流入開口７の上流側で行われる。
【００４１】
この目的のためには、管１９が付加的に液体燃料通路２６を有している。この液体燃料通路２６は気体燃料通路２４，２５に対して平行に延びている。液体燃料通路２６は主供給管路１３と噴入孔１４との間の連通接続を形成する。噴入孔１４を管１９に組み込むことにより、気体状の燃料を用いても液状の燃料を用いても運転され得るバーナ１のための特に単純な構造が得られる。それと同時に、このような形式の液体燃料噴入の場合には、混合室３内での液体燃料のための特に大きな滞留時間が得られる。これにより、液体燃料の噴霧、混合および蒸発が改善される。
【００４２】
この場合もちろん、前記少なくとも１つの管１９が液体燃料通路２６しか有しないような実施例も考えられる。その場合、気体燃料の導入は別個の管を用いるか、または任意の別の適当な手段により行われ得る。
【００４３】
図９および図１１に示したように、管１９は第１の気体燃料通路２４の範囲に３チャンバ式の構造を有している。この場合、各チャンバがそれぞれ１つの通路、つまり第１の気体燃料通路２４と第２の気体燃料通路２５と液体燃料通路２６とを形成している。図１１に示した断面図の断面は、第１の気体燃料通路２４に連通している、それぞれ一対の互いに背中合わせに位置する第１のノズル供給孔２２と、第２の気体燃料通路２５に連通している、それぞれ一対の互いに背中合わせに位置する第２のノズル供給孔２３と、液体燃料通路２６に連通している複数の噴入孔１４とが判るように選択されている。
【００４４】
この場合にも、再びそれぞれ複数の噴入孔１４がグループ毎にまとめられているのが判る。噴入孔１４のこれらのグループはそれぞれ相前後して一列になって主流出方向９に対して平行に配置されている。全ての噴入孔１４はそれぞれ、その各主噴入方向１５がバーナ１の主流出方向９に関して半径方向成分を有するように形成されている。さらに、複数の噴入孔１４が管１９の下流側縁部に沿って配置されており、この場合、これらの噴入孔１４は、その各主噴入方向１５がバーナ１の主流入方向に対して平行に延びるように形成されている。この主流入方向は図１１に矢印２７により示されている。主流入方向２７は各流入開口７における、混合室３内に流入する酸化剤流により形成される。さらに、２列の噴入孔１４が設けられている。これらの噴入孔１４はそれぞれ、その各主噴入方向１５が主流入方向２７に関して横方向成分を有するように形成されている。こうして、噴入は、管１９の周囲を流れてかつ管１９の下流側で流入開口７を通じて混合室３内に流入する酸化剤流内に直接に行われる。
【００４５】
図１２および図１３に示したように、噴入孔１４と、管１９の同じ側に形成された第２のノズル供給孔２３とは、主流出方向９に関して互いにずらされて配置されており、こうして相互オーバラップが回避される。同様のことは、有利には噴入孔１４と第１のノズル供給孔２２との間の相対位置についても云える。このようなずらされた配置形式に基づき、たとえば気体燃料を用いたバーナ１の運転時に点火性の混合物が噴入孔１４を通って液体燃料供給装置１２内へ流入することを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明によるバーナを著しく簡素化して示す原理的な縦断面図である。
【図２】図１に示したバーナを断面線ＩＩ−ＩＩに沿って断面した横断面図である。
【図３】本発明の別の実施例によるバーナの、図１と同様の縦断面図である。
【図４】図３に示したバーナを断面線ＩＶ−ＩＶに沿って断面した横断面図である。
【図５】本発明のさらに別の実施例によるバーナの、図１と同様の縦断面図である。
【図６】図５に示したバーナを断面線ＶＩ−ＶＩに沿って断面した横断面図である。
【図７】図５に示したバーナを断面線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿って断面した横断面図である。
【図８】本発明のさらに別の実施例によるバーナの、図１と同様の縦断面図である。
【図９】図８に示したバーナを断面線ＩＸ−ＩＸに沿って断面した横断面図である。
【図１０】図８に示したバーナを断面線Ｘ−Ｘに沿って断面した横断面図である。
【図１１】図９にＸＩで示した部分の拡大図である。
【図１２】図８にＸＩＩで示した部分の拡大図である。
【図１３】図１２にＸＩＩＩで示した部分の拡大図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  バーナ
２  ハウジング
３  混合室
４  バーナヘッド
５  流出開口
６  ランス
７  流入開口
８  燃焼室
９  主流出方向
１０  酸化剤供給装置
１１  気体燃料供給装置
１２  液体燃料供給装置
１３  主供給管路
１４  噴入孔
１５  主噴入方向
１６  パイロット供給管路
１７  パイロット噴入孔
１８  パイロット噴入孔１７の主噴入方向
１９  管
２０  第１の供給管路
２１  第２の供給管路
２２  第１のノズル供給孔
２３  第２のノズル供給孔
２４  第１の気体燃料通路
２５  第２の気体燃料通路
２６  液体燃料通路
２７  主流入方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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