(57)【要約】  燃焼領域内で燃料を燃焼してＮＯｘ排出量を低減するためのバーナアセンブリは、バーナアセンブリの軸線に対して所定の角度で水を方向付ける水出口を有する水噴霧サブアセンブリを備える。水出口は、さらに、燃焼領域の上流の空気と混合するための方向に水を方向付けるように構成される。燃焼領域内で燃料を燃焼してＮＯｘ排出量を低減する方法もまた提供される。【選択図】図１Ａ
2014510257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼領域内で燃料を燃焼してＮＯｘ排出量を低減するためのバーナアセンブリであって、
軸線に沿って前記バーナアセンブリの先端部分に向けて延在する空気ノズル導管であって、空気流を受け入れるために内部領域を有する空気ノズル導管を備える空気ノズルサブアセンブリと、
少なくとも部分的に前記空気ノズル導管の前記内部領域に位置する燃料ガス導管であって、前記燃焼領域に供給するために前記軸線に略沿った方向に燃料を方向付けるように構成された燃料ガス導管を備えるガスノズルサブアセンブリと、
前記空気ノズル導管と前記燃料ガス導管との間に配置された通路であって、前記燃焼領域に供給するために前記軸線に略沿った方向に空気を方向付けるように構成された通路と、
前記軸線に対して所定の角度で水を方向付けるように構成された水出口であって、前記燃焼領域の上流の前記空気と混合するために前記通路に向かう方向に前記水を方向付けるように構成された水出口を備える水噴霧サブアセンブリと
を備えるバーナアセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載のバーナアセンブリであって、
前記水出口は、噴霧ノズルを備える
バーナアセンブリ。
【請求項３】
請求項２に記載のバーナアセンブリであって、
前記噴霧ノズルは、前記軸線に対して半径方向外側に向かう方向に前記水を方法付けるように構成された
バーナアセンブリ。
【請求項４】
請求項３に記載のバーナアセンブリであって、
前記噴霧ノズルは、前記軸線と前記水の噴霧方向との角度が９０度未満になるように、１８０度よりも大きな噴霧角度で半径方向外側に向けて前記水を方向付けるように構成された
バーナアセンブリ。
【請求項５】
請求項４に記載のバーナアセンブリであって、
前記噴霧ノズルは、前記軸線と前記水の噴霧方向との角度が８５度未満になるように、１９０度以上２３０度以下の噴霧角度で半径方向外側に向けて前記水を方向付けるように構成された
バーナアセンブリ。
【請求項６】
請求項５に記載のバーナアセンブリであって、
前記噴霧ノズルは、前記軸線と前記水の噴霧方向との角度が約７５度になるように、約２１０度の噴霧角度で半径方向外側に向けて前記水を方向付けるように構成された
バーナアセンブリ。
【請求項７】
請求項３に記載のバーナアセンブリであって、
前記噴霧ノズルは、前記水が前記軸線に沿って前記噴霧ノズルから外側に向かわないように、半径方向外側に向けて前記水を中空円錐状に方向付けるように構成された
バーナアセンブリ。
【請求項８】
請求項３に記載のバーナアセンブリであって、
前記水噴霧サブアセンブリは、さらに、前記燃料ガス導管内で延在する水導管を備え、
前記噴霧ノズルは、前記水導管の先端に接続された
バーナアセンブリ。
【請求項９】
請求項８に記載のバーナアセンブリであって、
さらに、前記水導管と前記燃料ガス導管との間に配置された内側環状通路であって、前記燃焼領域に供給するために前記軸線に略沿った方向に前記燃料を方向付けるように構成された内側環状通路を備える
バーナアセンブリ。
【請求項１０】
請求項１に記載のバーナアセンブリであって、
前記空気ノズル導管は、前記水が循環されることができる冷却コイルを備えた
バーナアセンブリ。
【請求項１１】
燃焼領域内で燃料を燃焼してＮＯｘ排出量を低減する方法であって、
前記燃焼領域に供給するために、燃料ガス導管を通じて軸線に略沿った方向に燃料を供給する工程と、
空気ノズル導管と前記燃料ガス導管との間に配置された環状通路を通じて前記軸線に略沿った方向に前記燃料領域に向けて空気を供給する工程と、
前記燃焼領域の上流の空気と混合するために、前記軸線に対して所定の角度で、前記環状通路に向かう方向に水を供給する工程と
を備える方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、
前記水を供給する工程は、前記軸線に対して半径方向外側に向かう方向に前記水を方向付ける工程を備える
方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、
前記水を供給する工程は、前記軸線と前記水の噴霧方向との角度が９０度未満になるように、１８０度よりも大きな噴霧角度で半径方向外側に向けて前記水を方向付ける工程を備える
方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、
前記水を供給する工程は、前記軸線と前記水の噴霧方向との角度が８５度未満になるように、１９０度以上２３０度以下の噴霧角度で半径方向外側に向けて前記水を方向付ける工程を備える
方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、
前記水を供給する工程は、前記軸線と前記水の噴霧方向との角度が約７５度になるように、約２１０度の噴霧角度で半径方向外側に向けて前記水を方向付ける工程を備える
方法。
【請求項１６】
請求項１１に記載の方法であって、
前記水を供給する工程は、前記水が前記軸線に沿って噴霧ノズルから外側に向かわないように、前記水噴霧ノズルから半径方向外側に向けて前記水を中空円錐状に方向付ける工程を備える
方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
[0001]ガスバーナは、広く様々な商業的用途および工業的用途で使用されている。例えば、ガスバーナは、液化された天然ガスなどの極低温流体を気化させるのに使用することができる。具体的には、極低温流体は、サブマージドコンバスチョン式気化器（ＳＣＶ）において加熱されることができる。ＳＣＶは、典型的には、熱交換チューブと、チューブが沈められる水タンクと、を備えている。極低温流体は、チューブを流れる。ＳＣＶは、さらに、ダクトシステム内に着火するガスバーナを備えている。ダクトシステムは、穴が開けられた複数の部分を有しており、これらの部分は、スパージャーチューブとして知られている。これらの部分は、バーナの排ガスをタンク内の水を通じて上方に向けて泡に導く。このため、排ガスは、水および沈められたチューブを加熱する。その結果、チューブを流れる極低温流体もまた加熱される。排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）は、タンクから煙道を通って上方に運ばれ、排ガスとともに大気に排出される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
[0002]長年にわたってガスバーナについて多くの改善がなされてきたにもかかわらず、依然として、さらなる改善が継続的に求められている。例えば、効率、性能、排出制御およびコストのうちの少なくとも１つが改善されたバーナが依然として求められている。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１Ａ】[0003]本発明によるバーナアセンブリの実施形態の断面斜視図である。
【図１Ｂ】[0004]図１Ａに示されたバーナアセンブリの一部分の詳細である。
【図２】[0005]図１Ａに示されるバーナアセンブリに使用可能な、水供給部および噴霧ノズルが組み込まれた主バーナの部分横断立面図である。
【図３Ａ】[0006]図２に示される主バーナの一部分の上面図である。
【図３Ｂ】[0007]図３Ａに示される主バーナの一部分の立面図である。
【図４】[0008]図２に示される主バーナの先端部分の横断立面図である。
【図５Ａ】[0009] 図１Ａに示されるバーナアセンブリに使用可能な、水噴霧サブアセンブリの一部分の立面図である。
【図５Ｂ】[0010]図５Ａに示される水噴霧サブアセンブリの上面図である。
【図６】[0011]図２に示される主バーナの先端部分の拡大横断立面図である。
【図７】[0012]主バーナの他の実施形態の拡大横断立面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
[0013]本発明が本明細書において特定の実施形態に関して図示され説明されるものの、本発明は、示される詳細に限定されるものではない。むしろ、本発明から離れることなく、特許請求の範囲の等価物の範囲内で、詳細において様々な修正がなされ得る。
【０００５】
[0014]概して、図示する例のバーナアセンブリは、耐火材料がほとんど、または、全く使用されない水冷式バーナである。燃料源（好ましくは、天然ガス供給部）および酸素源（好ましくは、送風機）によって、これらの反応物の流れがバーナに供給される。
【０００６】
[0015]バーナアセンブリは、好ましくは、水噴射システムを備えている。このシステムは、水源と連通する水ラインを備えている。水源は、好ましくは、貯留された水のタンクであるが、オプションとしては、公共的に利用可能な上水道であってもよい。
【０００７】
[0016]バーナアセンブリは、ＬＮＧサブマージドコンバスチョン式気化器（ＳＣＶｓ）と組み合わせると特に有用である。そのような気化器は、極低温流体および低温流体の加熱および／または気化のために便利である。酸素、窒素、エチレン、アンモニアおよびプロパンとともに使用されることが多いが、そのような気化器システムは、オプションとしては、例えばベースロード・ピークシェービング再ガス化施設において、ＬＮＧの気化に使用される。
【０００８】
[0017]ＳＣＶは、バーナと、単一の容器内に収容することができるプロセスチューブコイルと、を有する間接加熱式熱交換器である。その構成は、水中排気原理に基づいており、それによって、バーナの燃焼生成物は、ウォータバスに排出される。これは、チューブコイル内のＬＮＧを気化するための伝熱媒体として使用される。
【０００９】
[0018]単一バーナＳＣＶでは、燃焼空気は、一般的に、２つの位置においてバーナに導入される。この空気のほとんどは上部ボリュート（螺旋）部分に入り（補助燃料空気）、残り（主燃料空気）は燃料ガス噴射器の周りの領域に供給される。かかる構成によって、バーナは、上方に向けて２つのボリュートの間の中央部分（ここで、燃焼ガスが補助燃焼空気と相互に反応する）に発火する。補助燃料空気は、接線方向の入口を介して上部ボリュートに入り、旋回移動される。これによって、バーナから上昇する燃焼ガスと良好に混合されるとともに、その後、プロセスチューブ束の下に位置する１組のスパージャーチューブに排出される前にバーナの軸線に沿って戻るガス再循環がもたらされる。
【００１０】
[0019]一点水噴射は、本明細書において、ＮＯｘ排出量を低減することが見出された。水スプレーをバーナノズルの先端に取り付けることによって、炎の温度を低下させることができ、したがって、サーマルＮＯｘの発生が抑制される。それ故、ＮＯｘのレベルを少なくとも５０％は低下できる。
【００１１】
[0020]本発明の好ましい態様によれば、ＳＣＶは、水噴射を使用したガスノズル構成を採用する。この構成は、ＮＯｘ排出を作り出す最大の動作条件において３％ドライ酸素（Ｏ２）換算で３０百万の一（ｐｐｍ）以下となるように単一のバーナを制御する。水噴射は、水噴射ノズル円錐（例えば、鉛直方向の６０〜９０度の円錐立体角を有する）を使用して行うことができる。
【００１２】
[0021]水がシステム内に噴射されるように水を方向付けるために、２１０度中空円錐のような中空円錐が使用される。中空円錐ノズルによって、中実円錐と比べて改善された結果がもたらされる。異なる位置で燃焼空気に水を噴霧し、しいては炎を冷却することから改善された性能が得られると考えられる。その結果、バーナからのＮＯｘ排出量は、２０ｐｐｍ以下まで低減できる。
【００１３】
[0022]図面を全体的に参照すると、本発明は、アセンブリ１０のようなバーナアセンブリを提供する。このアセンブリ１０は、燃焼領域において燃料を燃焼させてＮＯｘ排出量を低減するように構成されている。バーナアセンブリ１０は、空気ノズルサブアセンブリを備えている。このサブアセンブリは、主バーナ空気ノズルおよび冷却コイルによって提供されるような空気ノズル導管２４を備えている。この空気ノズル導管２４は、バーナアセンブリ１０の先端部分に向けて軸線に沿って延在する。空気ノズル導管は、空気流５６を受け入れる内部領域を有している。
【００１４】
[0023]バーナアセンブリ１０は、また、ガスノズルアセンブリ２８のようなガスノズルサブアセンブリを備えている。このガスノズルアセンブリ２８は、少なくとも部分的に空気ノズル導管の内部領域内に位置決めされた燃料ガス導管３４（例えば、燃料ガスパイプを含む）を備えている。燃料ガス導管は、燃焼領域まで、または、燃焼領域に向けて供給するために、概ね軸線に沿った方向に燃料を方向付けるように構成されている。バーナアセンブリ１０は、さらに、空気ノズル導管と燃料ガス導管との間に形成された環状通路（例えば、主バーナ空気ノズルと冷却コイル２４と燃料ガスパイプ３４との間の環状通路）を備えている。この環状通路は、燃焼領域まで、または、燃焼領域に向けて供給するために、概ね軸線に沿った方向に空気を方向付けるように構成されている。
【００１５】
[0024]水噴霧サブアセンブリは、水出口を備えて設けられる。水出口は、軸線に対して所定の角度で水を方向付けるように構成されている。水出口は、さらに、燃焼領域の上流の空気と混合するために、環状通路に向かう方向に水を方向付けるように構成されている。水を含んでいても含んでいなくてもよい他の冷却剤合成物が使用されてもよいので、水は、単なる例示の目的で使用されている。
【００１６】
[0025]水噴霧サブアセンブリの水出口は、オプションとしては、ノズル２６またはノズル９０のような水噴霧ノズルを備えている。水噴霧ノズルは、軸線に対して半径方向外側に向かう方向に水を方向付けるように構成され得る。具体的には、ノズル９０のような水噴霧ノズルは、軸線と水の噴霧方向との角度Ａ４が９０度未満になるように、１８０度よりも大きな噴霧角度Ａ３で、または、軸線と水の噴霧方向との角度Ａ４が８５度未満になるように、１９０度以上２３０度以下の噴霧角度Ａ３で、または、軸線と水の噴霧方向との角度Ａ４が約７５度になるように、約２１０度の噴霧角度Ａ３で水を方向付けるように構成されていてもよい。
【００１７】
[0026]したがって、水噴霧ノズルは、水が水噴霧ノズルから軸線Ａに沿って外側に向かわないように、中空円錐状に水を方向付けるように構成され得る。水噴霧サブアセンブリは、オプションとしては、燃料ガス導管内で延在するように位置決めされた水パイプ４４のような水導管を備えている。水噴霧ノズルは、水導管の先端に連結される。バーナアセンブリは、オプションとしては、水導管と燃料ガス導管との間に形成された内側環状通路を備えている。この内側環状通路は、燃焼領域に供給するために、概ね軸線に沿った方向に燃料を方向付けるように構成されている。空気ノズルサブアセンブリの空気ノズル導管は、水が循環することができる冷却コイルを備えていてもよい。
【００１８】
[0027]本発明は、また、ＮＯｘ排出量を低減しつつ燃焼領域において燃料を燃焼するために、既存のバーナアセンブリを改良する方法を提供する。この方法は、空気ノズルサブアセンブリを有するバーナアセンブリとともに使用され得る。この空気ノズルサブアセンブリは、主バーナ空気ノズルおよび冷却コイル２４のような空気ノズル導管と、燃料ガスパイプ３４のような燃料ガス導管を有するガスノズルサブアセンブリと、ノズル２６またはノズル９０のような水出口を有する水噴霧サブアセンブリと、を備えている。この方法は、燃焼領域の上流の空気と混合するために、空気ノズル導管の軸線に対して所定の角度で、空気ノズル導管と燃料ガス導管との間の環状通路に向かう方向に、水を方向付けるように水出口を構成する工程を備える。
【００１９】
[0028]この方法は、オプションとしては、水噴霧サブアセンブリの、ノズル２６またはノズル９０のような水噴霧ノズルを、軸線に対して半径方向外側の方向に水を方向付けるように構成する工程を備える。具体的には、この方法は、軸線と水の噴霧方向との角度Ａ４が９０度未満になるように、１８０度よりも大きな噴霧角度Ａ３で、または、軸線と水の噴霧方向との角度Ａ４が８５度未満になるように、１９０度以上２３０度以下の噴霧角度Ａ３で、または、軸線と水の噴霧方向との角度Ａ４が約７５度になるように、約２１０度の噴霧角度Ａ３で、水を方向付けるように、水噴霧ノズルを構成する工程を備える。
【００２０】
[0029]この方法は、オプションとしては、水が水噴霧ノズルから軸線Ａに沿って外側に向かわないように中空円錐状に水を方向付けるように水噴霧ノズルを構成する工程を備える。
【００２１】
[0030]本発明は、また、ＮＯｘ排出量を低減しつつ燃焼領域において燃料を燃焼するために、バーナシステムを使用する方法を提供する。この方法は、燃料ガス導管を通して燃焼領域に供給するために概ね軸線に沿った方向に燃料を方向付ける工程と、空気ノズル導管と燃料ガス導管との間に形成された環状通路を通して燃焼領域に向けて概ね軸線に沿った方向に空気を方向付ける工程と、燃焼領域の上流の空気と混合するために軸線に対して所定の角度で環状通路に向かう方向に水を方向付ける工程と、を備える。
【００２２】
[0031]この方法の水を方向付ける工程は、オプションとしては、軸線に対して半径方向外側に向かう方向に水を方向付ける工程を備える。例えば、水を方向付ける工程は、軸線と水の噴霧方向との角度Ａ４が９０度未満になるように、１８０度よりも大きな噴霧角度Ａ３で、または、軸線と水の噴霧方向との角度Ａ４が８５度未満になるように、１９０度以上２３０度以下の噴霧角度Ａ３で、または、軸線と水の噴霧方向との角度Ａ４が約７５度になるように、約２１０度の噴霧角度Ａ３で、水を方向付ける工程を備える。この水を方向付ける工程は、また、水が水噴霧ノズルから軸線に沿って外側に向かわないように、水噴霧ノズルから中空円錐状に水を方向付ける工程を備える。
【００２３】
[0032]特に図１Ａを参照すると、本発明の一実施形態によるバーナアセンブリ１０は、空気を循環させるための頂部ボリュート１２および底部ボリュート１４を備えている。ウォータジャケットを有するコーンアセンブリ１６は、底部ボリュート１４と頂部ボリュート１２との間に延在しており、このため、燃焼生成物が流れるための通路が提供される。部分的なデッキサポート１８は、頂部ボリュート１２に付随している。バーナ頂部プレート２０は、頂部ボリュート１２を取り囲んでいる。
【００２４】
[0033]バーナアセンブリ１０には、水供給部と噴霧ノズルとが組み込まれた主バーナ２２が設けられている（より詳細は後述する）。図１Ｂは、主バーナ２２の先端部分の断面を示す。この先端部分は、以下で詳細を説明するように噴霧ノズル２６を備えている。
【００２５】
[0034]次に図２を参照すると、主バーナ２２のアセンブリの構成要素が横断立面図で示されている。主バーナ２２は、概して、空気ノズルサブアセンブリと、ガスノズルサブアセンブリと、水噴霧サブアセンブリとを備えている。具体的には、主バーナ２２は、主バーナ空気ノズルと、冷却コイル２４とを備えている。主バーナ空気ノズルおよび冷却コイル２４は、連結されて、通常、主バーナ空気ノズルと冷却コイル２４とを通って上方に向けて流れる空気の供給を受け入れる。
【００２６】
[0035]主バーナ２２は、また、ガスノズルアセンブリ２８と、水ノズルアセンブリ３０とを備えている。水ノズルアセンブリ３０は、少なくとも部分的にガスノズルアセンブリ２８内に位置決めされる。ガスノズルアセンブリ２８は、連結器３２を介して燃料ガスパイプ３４に連結されている。同様に、燃料ガスパイプ３４は、Ｔ字状部３６を介し燃料ガスパイプ３８に連結されている。燃料ガスパイプ３８は、同様に、エルボ４０を介して連結され、燃料ガス入口４２が提供される。入口４２は、燃料ガス源（図示せず）に接続されている。
【００２７】
[0036]水ノズルアセンブリ３０は、水パイプ４４を介して水源に連結されている。水パイプ４４は、エルボ４６を介して水パイプ４８に連結されている。水パイプ４８は、同様に、エルボ５０を介して連結され、水入口５２が提供される。入口５２は、水源または他の冷却剤源（図示せず）に接続されている。
【００２８】
[0037]図２に矢印によって概略的に示されているように、燃料ガス流５４のために、概ね主バーナ２２の先端に向かう方向に通路が形成されている。同時に、水流５８のために、水流５８が概して燃料ガス流５４内に配置された通路すなわち導管内を流れるように主バーナ２２の先端に向けて通路が形成されている。空気流５６のために、冷却コイル２４と燃料ガスパイプ３４との間で、概ね主バーナ２２の先端部分２３に向かう方向に、通路が形成されている。
【００２９】
[0038]理解されるように、主バーナ２２は、燃料ガス流５４の燃料と空気流５６の空気とボリュート１４の基部の空気とを含む、燃料と空気との混合物が燃焼するように構成される。この燃焼によって、図２に全体が２５で示される炎が生成される。この炎は、主バーナ２２の軸線に沿った方向に延在する。この軸線は、図２に示される実施形態では、鉛直軸線Ａに沿って方向付けられる。炎の基部は、一般的に、軸線Ａに沿って主バーナ２２の先端を僅かに越えた距離に位置する。再び図１Ａを参照すると、炎は、コーンアセンブリ１６に向けて、または、コーンアセンブリ１６の中に延在する。
【００３０】
[0039]図３Ａおよび図３Ｂを参照すると、主バーナ２２の先端部分が上面図および側面図でそれぞれ示されている。主バーナ２２は、主バーナ２２の頂部プレート６２の上方で延在する水噴霧ノズル２６を備えている。一対の突起６４（本実施形態では１８０度オフセットされている）は、取り付け器具を固定するために、主バーナ２２の軸線Ａから半径方向外側に向けて延在している。主バーナ２２は、また、複数のポート６８すなわち穴が形成された壁を有するパイプ６６を備えている。パイプ６６内からの燃料ガス流５４は、ポート６８を通って方向付けられ得る。
【００３１】
[0040]次に図４を参照すると、燃料ガス流５４および水流５８の概ねの方向を説明するために、主バーナ２２の先端部分が断面で示されている。これらの流れは、主バーナ２２の軸線に沿った略同一の方向（例えば、軸線Ａに平行または略平行な方向）に向けられている。水流５８は、水噴霧サブアセンブリの水パイプ４４を通って移動する。燃料ガス流５４は、燃料ガスパイプ３４の内面と水パイプ４４の外面との間に形成された環状通路内を移動する。
【００３２】
[0041]次に図４、図５Ａおよび図５Ｂを参照すると、水噴霧サブアセンブリの諸特徴が側面図および上面図でそれぞれ示されている。水噴霧サブアセンブリは、パイプ連結器７２から延在する、水パイプ４４の水パイプ部分７０を備えている。上部中心部材７４（本実施形態では、単なる例示の目的でスポークとして３つが図示されている）は、水パイプ部分７０から半径方向外側に向けて延在しており、パイプ連結器７２の先端から距離Ｄのところに概して配置されている。上部中心プレート７４は、厚みＴを有しており、水パイプ４４の水パイプ部分７０を主バーナ２２の燃料ガスパイプ３４内で中央に配置できるように中心配置機能を提供するように構成される。下部中心プレート７６もまた、この目的のために設けられている。
【００３３】
[0042]水噴霧サブアセンブリの構成要素が図５Ａに示されている。この構成要素は、主バーナ２２の大きさに応じて選択される長さＬを有している。図５Ｂに示されるように、上部中心スポーク７４は、下部中心プレート７６の直径と同様の距離まで外側に向けて延在しており、このようなスポークは、所定の角度Ａ１（例えば１２０度）で相互に間隔を隔てられている。
【００３４】
[0043]次に図６を参照すると、主バーナ２２の先端部分の詳細が１つの例示的な実施形態にしたがって図示されている。本実施形態における水噴霧ノズル２６は、水噴霧円錐角度Ａ２を有する中実円錐噴霧ノズルである。したがって、水流５８は、水パイプ部分７０を通り、連結器７２を通り、そして、水噴霧ノズル２６のノズル開口を通って移動し、主バーナ２２の先端から上方に向けて中実円錐状に方向付けられる。水噴霧円錐角度Ａ２には、水噴霧ノズル２６によって生成される中実噴霧円錐の角度が含まれる。
【００３５】
[0044]主バーナ２２は、また、その先端部分において、取付リング７８を備えている。取付リング７８は、１つ以上のガスケット８０すなわちシール部を支持する。取付リング７８およびガスケット８０によって、主バーナ２２のプレート６２に対するシール手段が提供され、それによって、連結器７２とエンドプレート６２の孔７３との間の空間を通る燃料ガスの流れを低減するか防止する。シール部は、図６に破線で示されており、取付リング７８およびガスケット８０の位置は、ガスケット８０がエンドプレート６２の底面６３に接触し、それによってシールが提供されるように調節される。ガスケット８０のこの位置は、図６において破線で示されている。このため、燃料ガス流５４の実質的に全ては、ガスノズルアセンブリ２８を形成するパイプ内のポート６８を介して、ガスノズルアセンブリ２８を通って排出される。
【００３６】
[0045]図７は、主バーナ２２の先端部分の拡大断面図で示される、本発明の例示的な他の実施形態を示す。図１Ａ〜６に関して上述した構成要素に対応する図７の構成要素は、１００だけ増やした対応する参照番号によって指定される。図７に示されるノズル９０の構成は、図６に示されるノズル２６といくらか異なっている。例えば、水噴霧ノズル９０は、中実円錐水噴霧に代えて中空円錐噴霧を提供する。
【００３７】
[0046]より具体的には、ノズル９０は、水流１５８が主バーナの軸線Ａから半径方向外側に向けて中空円錐状に排出されるように、水流１５８を方向付けし直す。このようにして、水は、半径方向外側に向けて、軸線Ａに沿って主バーナの先端を越えた位置に形成される炎の基部から離れて方向付けし直される。バーナの先端において中空円錐噴霧形状を使用することによって、炎から離れた噴霧形状に水流を方向付けし直すことができる。また、このような噴霧形状によって、燃焼領域の上流の空気流の経路に向けて、または、当該経路内に水噴霧を方向付けし直すことができる。様々なノズルの構成を使用することができるものの、１つの適切なノズルの実施形態は、Delavan株式会社のDelavan Spray Technologies社から入手可能なＰＪ型ノズルのような中空円錐噴霧ノズルであり、この会社は、Goodrich社の完全出資子会社である。そのようなノズルは、外部「ピントル（pintle）」デフレクタを使用して中空円錐噴霧パターンを作り出すように構成されている。
【００３８】
[0047]水噴霧ノズル９０は、図７に示すように、水噴霧円錐角度Ａ３を形成するように構成される。広く様々な水噴霧円錐角度Ａ３を選択し得るものの、１８０度よりも大きな噴霧角度Ａ３が後述する理由によって使用される。水噴霧角度Ａ３が１８０度よりも大きい場合、主バーナの軸線と水の噴霧方向との角度Ａ４は、９０度未満になる。噴霧角度Ａ３が１９０度以上２３０度以下の範囲にあると、軸線と水の噴霧方向との角度Ａ４は、６５度以上８５度以下になる。例えば、一実施形態では、噴霧角度Ａ３は、約２１０度であり、その結果、軸線と水の噴霧方向との角度Ａ４は約７５度になる。
【００３９】
[0048]水は、主バーナの空気ノズルの内面と冷却コイル２４と燃料ガスパイプ３４の外面またはガスノズルアセンブリ２８の外面との間で延在する環状通路２９に導かれる。換言すれば、水は、空気流５６が主バーナの空気ノズルおよび冷却コイル２４を通過する際に空気流５６の中に向けられる。
【００４０】
[0049] かかる水噴霧の方向によって、燃料領域に先立って燃焼領域の上流で水が空気流５６中に取り込まれる。このため、バーナの炎によって生成されるＮＯｘ排出量がさらに低減される。加えて、水噴霧によって、水を軸線Ａに沿って炎の基部に方向付けるよりはむしろ、燃焼領域の上流の空気との混合が促進される。
【００４１】
[0050]水は、図示される実施形態では、バーナアセンブリの先端部分において水噴霧ノズルを使用して空気中に導入されるが、水は炎の位置よりも上流の空気中の任意の位置、好ましくは、空気流５６が燃焼の領域に導入される通路内に導入できると考えられる。例えば、水は、水流５８の経路に沿った任意の位置に導入されることができ、このような位置には、エルボ４６の領域内の基部、または、水流５８の経路に沿った他の任意の位置が含まれる。
【００４２】
[0051]あるいは、水流は、主バーナの空気ノズルの構造および冷却コイル２４から半径方向内側に向けて空気流５６中に導入され得る。例えば、水は、燃料ガスパイプ３４またはガスノズルアセンブリ２８に向けて半径方向内側に対面する冷却コイル内に１つ以上のノズルを配置することによって、冷却コイルから空気流５６内に導入され得る。換言すれば、冷却コイルを流れる水の一部分は、半径方向内側に向けて方向付けて燃焼領域の上流の空気流５６内に取り込まれることによって、ＮＯｘ排出量の低減に利用され得る。
【００４３】
＜実施例＞
[0052]水噴射ノズル試験におけるＮＯｘ低減に関するデータが取得された。排気筒排出データポイントは、ＬＮＧ気化器上に記録された。測定値は、図６に示される水噴射ノズルを組み込んだシステム（９２度以下の中実円錐噴射パターンＡ２）を使用して取得された。試験測定値は、図７に示される水噴射ノズル（２１０度中空円錐噴射パターンＡ３）を使用して取得された。
【００４４】
[0053]試験測定値は、次表によって報告される。
【表１】
2014510257.tif 000003
【００４５】
[0054]前述の試験は、図６の水噴霧ノズル２６が中実円錐水噴霧に代えて中実円錐噴霧を使用する水噴霧ノズル９０に取り替えられた場合に、ＮＯｘのさらなる低減が生じることを示している。より具体的には、水噴霧ノズル９０は、水流１５８が主バーナの軸線Ａから半径方向外側に向けて中空円錐状に延在するように、水流１５８を方向付けし直す。このようにして、水は、半径方向外側に向けて、軸線Ａに沿って主バーナの先端を越えた位置に形成される炎の基部から離れて方向付けし直される。これにより、空気が燃焼領域に流入する箇所の上流の空気に水が容易に取り込まれ、したがって、ＮＯｘ排出量が低減される。
【００４６】
[0055]本発明の実施形態が本明細書で図示され説明されてきたが、このような実施形態は、単に例示の目的で提供されたことが理解されよう。当業者には、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、多数の変形、変更、置換が想起されるであろう。したがって、本明細書の開示がそのような変形や修正の全てを本発明の趣旨および範囲内にあるものとして包含することが意図される。
【符号の説明】
【００４７】
１０…バーナアセンブリ
１２…頂部ボリュート
１４…底部ボリュート
１６…コーンアセンブリ
１８…デッキサポート
２０…バーナ頂部プレート
２２…主バーナ
２３…先端部分
２４…冷却コイル
２６…水噴霧ノズル
２８…ガスノズルアセンブリ
２９…環状通路
３０…水ノズルアセンブリ
３２…連結器
３４…燃料ガスパイプ
３８…燃料ガス導管
４０…エルボ
４２…燃料ガス入口
４４…水パイプ
４６…エルボ
４８…水パイプ
５０…エルボ
５２…水入口
５４…燃料ガス流
５６…空気流
５８…水流
６２…エンドプレート
６３…底面
６４…突起
６６…パイプ
６８…ポート
７０…水パイプ部分
７２…パイプ連結器
７３…孔
７４…上部中心プレート
７６…下部中心プレート
７８…取付リング
８０…ガスケット
９０…水噴霧ノズル
１５８…水流
Ａ…軸線
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
2014510257.tif 000007
【図３Ｂ】
2014510257.tif 000008
【図４】
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【図５Ａ】
2014510257.tif 000010
【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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