JP3976464B2 - Fluid mixer and burner apparatus using the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地域暖房などを行うためのコージェネレーションシステムにおけるガスタービンエンジンのバーナ装置や、焼却炉のバーナ装置などにおいて空気と燃料ガスとを混合する場合に用いられるもの、詳しくは、第1流体が流れる第1流路と、第2流体が流れる前記第1流路に並行した第2流路との間に設けられて、前記第2流路内の第2流体を第1流路内の第1流体に分散供給する流体混合器と、この流体混合器を用いたガスタービンエンジン用や焼却炉用などのバーナ装置とに関する。
【0002】
【従来の技術】
上記流体混合器、例えば、バーナ装置用のものとしては、先に本発明者が開発したものが知られている。
つまり、第1流路幅方向のうち第2流路から離間する方向に沿って一端で第2流路内に連通する管材を配置し、この管材に複数の供給口を管材長さ方向(第1流路幅方向)に適宜間隔を隔てて形成し、管材内部空間を供給路として第2流路内の第2流体を各供給口に供給することにより第2流体を第1流路内に分散供給して第2流体を第1流体に混合させるようにしていた。
また、バーナ装置は、第2流路を規定する内筒と、この内筒を外囲する第3流路を規定する中間筒と、この中間筒を外囲する第1流路を規定する外筒と、前記第1流路及び第3流路に空気を供給するための空気供給手段と、第2流路に燃料ガスを供給するための第1ガス供給手段と、前記第3流路に燃料ガスを供給するための第2ガス供給手段とを設け、前記流体混合器の複数個を周方向に分散配置したものである。つまり、第3流路からの空気と燃料ガスとの混合気をパイロット燃焼させ、第1流路からの空気と燃料ガスとの混合気をメイン燃焼させるようになっている。
そして、上記流体混合器によるときは、第1流路内に燃料ガスを供給する供給口が第1流路の幅方向に分散配置するから、燃料ガスを第1流路内に分散供給させることができて、第1流路内の空気と燃料ガスとの混合性を良好なものにできる利点を有する。
また、上記バーナ装置によるときは、流体混合器を周方向に分散配置させてあるから、第1流路に燃料ガスを周方向にも分散供給させることができることにより第1流路内での空気と燃料ガスとの混合性を良好なものにできて、燃焼性を高いものにできる利点がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の技術によるときは、管材長さ方向に間隔を隔てて形成されることにより第1流路幅方向に分散配置する複数の供給口に対して、管材内部空間から構成される一つの供給路を介して燃料ガスなどの第2流体を供給するから、複数の各供給口から燃料ガスを均一に供給しようとすると圧力損失が大きくなっていた。
【0004】
本発明の目的は、第2流体の第1流路内への分散供給による所期の良好な混合性を確保しながらも、圧力損失を低減できる流体混合器を提供する一方、そのことを有効利用して、所期の良好な燃焼性を確保しながらも、圧力損失を低減できるバーナ装置を提供する点にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る本発明の流体混合器の特徴・作用・効果は次の通りである。
【0006】
〔特徴〕
第1流体が流れる第1流路と、第2流体が流れる前記第1流路に並行した第2流路との間に設けられて、前記第2流路内の第2流体を第1流路内の第1流体に分散供給する流体混合器であって、前記第2流路から離間する方向である第1流路幅方向に分散する状態で前記第1流路内に配置される複数の供給口を備えるとともに、前記第2流路からそれぞれ独立に前記複数の供給口に前記第2流体を導く複数の供給路を備え、前記第1流路内に前記第1流体の流れる方向に沿わせて配設される板状体を備え、前記複数の供給路を前記板状体内に、かつ、前記複数の供給口を前記板状体の端面にそれぞれ形成した点にある。
【0007】
〔作用〕
複数の供給口を第1流路幅方向に分散させてあるから、複数の供給口それぞれからの第2流体の供給により、第1流路内に第2流体を第1流路幅方向で良好に分散させることができる。
しかも、第2流路から複数の供給口に第2流体を導くに、第2流路からそれぞれ独立して複数の各供給口に第2流体を導く複数の供給路を設けてあるから、一つの供給路で第2流路の第2流体を複数の供給口に一括的に導く従来の場合に比較して、複数の供給口から燃料ガスを均一に供給しながらも、圧力損失を少なくすることができる。
さらに、第1流体の流れる方向に沿わせて第1流路内に配設される板状体内に複数の供給路を形成するとともに、その板状体の端面に複数の供給口を形成してあって、供給路及び供給口を形成する板状体が第1流体の流れ方向に沿うものであるから、複数の供給路及び供給口を設けながらも、そのために、第1流体の流れを阻害することが少ない。
しかも、板状体に複数の供給路及び供給口を形成して、ユニット化してあるから、組み付けなどの取り扱いが容易である。
【0008】
〔効果〕
従って、第2流体を良好に分散できることで第1流体と第2流体との混合性を良好に確保しながらも、圧力損失を低減できるようになった。
さらに、第1流路での第1流体の流れ性能を良好に維持した状態で第2流体を第1流体に分散供給することができ、しかも、複数の供給路及び供給口を設けながらも、保管や組み付けなどの取り扱い性を優れたものにできるようになった。
【0009】
請求項2に係る本発明の流体混合器の特徴・作用・効果は次の通りである。
【0010】
〔特徴〕
上記請求項1に係る本発明の流体混合器において、前記複数の供給口を同一方向に開口させてある点にある。
【0011】
〔作用〕
複数の供給口を同一方向に開口させて各供給口から第1流路内に供給された第2流体の流れ方向を同じにしてあるから、例えば各供給口からまちまちの方向に第2流体を供給する場合に比較して第2流体を第1流路内に均一に分散させやすい。
【0012】
〔効果〕
従って、複数の供給口を分散配置して第2流体を分散できることと、供給口からの供給に伴い第2流体を均一に分散できることとの相乗により、優れた分散性を発揮できるようになった。
【0013】
請求項3に係る本発明の流体混合器の特徴・作用・効果は次の通りである。
【0014】
〔特徴〕
上記請求項1に係る本発明の流体混合器において、前記複数の供給口が形成された前記板状体の端面を、前記第1流体の流れる方向下流側の部分ほど前記第2流路側に接近位置する姿勢に配置してある点にある。
【0015】
〔作用〕
複数の供給口が形成された板状体の端面を、第1流体の流れる方向下流側の部分ほど第2流路側に接近位置する姿勢に配置してあるから、端面に沿って適宜間隔を隔てて複数の供給口を形成することにより、複数の供給口を第1流路幅方向に分散配置することができる。換言すれば、板状体に、第1流路幅方向に沿った直線状の複数の貫通孔を端面に沿って適宜間隔を隔てて形成することにより、第1流路幅方向に分散配置する複数の供給口と、それらそれぞれに対応した複数の供給路とを形成することができる。
【0016】
〔効果〕
従って、構造簡単・安価に構成できるようになった。
【0017】
請求項4に係る本発明の流体混合器の特徴・作用・効果は次の通りである。
【0018】
〔特徴〕
第1流体が流れる第1流路と、第2流体が流れる前記第1流路に並行した第2流路との間に設けられて、前記第2流路内の第2流体を第1流路内の第1流体に分散供給する流体混合器であって、前記第2流路から離間する方向である第1流路幅方向に分散する状態で前記第1流路内に配置される複数の供給口を備えるとともに、前記第2流路からそれぞれ独立に前記複数の供給口に前記第2流体を導く複数の供給路を備え、前記第1流路内に前記第1流体の流れる方向に沿わせて配設される板状体を備え、前記複数の供給路を前記板状体内に、かつ、前記複数の供給口を前記板状体の板面にそれぞれ形成してある点にある。
【0019】
〔作用〕
複数の供給口を第1流路幅方向に分散させてあるから、複数の供給口それぞれからの第2流体の供給により、第1流路内に第2流体を第1流路幅方向で良好に分散させることができる。
しかも、第2流路から複数の供給口に第2流体を導くに、第2流路からそれぞれ独立して複数の各供給口に第2流体を導く複数の供給路を設けてあるから、一つの供給路で第2流路の第2流体を複数の供給口に一括的に導く従来の場合に比較して、複数の供給口から燃料ガスを均一に供給しながらも、圧力損失を少なくすることができる。
さらに、第1流体の流れる方向に沿わせて第1流路内に配設される板状体内に複数の供給路を形成するとともに、その板状体の板面に複数の供給口を形成してあって、供給路及び供給口を形成する板状体が第1流体の流れ方向に沿うものであるから、複数の供給路及び供給口を設けながらも、そのために、第1流体の流れを阻害することが少ない。
しかも、板状体に複数の供給路及び供給口を形成して、ユニット化してあるから、組み付けなどの取り扱いが容易である。
その上、板状体の板面に供給口を形成してあって、その板面に沿って流れる高速の第1流体により、第2流体を供給口から第1流路に吸い出そうとする吸引力が作用するから、供給口から第1流路内への第2流体の供給が助長される。
【0020】
〔効果〕
従って、第2流体を良好に分散できることで第1流体と第2流体との混合性を良好に確保しながらも、圧力損失を低減できるようになった。
さらに、第1流路での第1流体の流れ性能を良好に維持した状態で第2流体を第1流体に分散供給することができ、しかも、複数の供給路及び供給口を設けながらも、保管や組み付けなどの取り扱い性を優れたのにでき、その上、一層圧力損失を低減できるようになった。
【0021】
請求項5に係る本発明の流体混合器の特徴・作用・効果は次の通りである。
【0022】
〔特徴〕
上記請求項4に係る本発明の流体混合器において、前記複数の供給口を同一方向に開口させてある点にある。
【0023】
〔作用〕
複数の供給口を同一方向に開口させて各供給口から第1流路内に供給された第2流体の流れ方向を同じにしてあるから、例えば各供給口からまちまちの方向に第2流体を供給する場合に比較して第2流体を第1流路内に均一に分散させやすい。
【0024】
〔効果〕
従って、複数の供給口を分散配置して第2流体を分散できることと、供給口からの供給に伴い第2流体を均一に分散できることとの相乗により、優れた分散性を発揮できるようになった。
【0025】
請求項6に係る本発明のバーナ装置の特徴・作用・効果は次の通りである。
【0026】
〔特徴〕
第2流路を規定する内筒と、前記内筒を外囲する第3流路を規定する中間筒と、前記中間筒を外囲する第1流路を規定する外筒と、前記第1流路及び第3流路に空気を供給するための空気供給手段と、前記第2流路に燃料ガスを供給するための第1ガス供給手段と、前記第3流路に燃料ガスを供給するための第2ガス供給手段とを設け、請求項1〜5のいずれか一項に記載の流体混合器の複数個を周方向に分散配置してある点にある。
【0027】
〔作用〕
第1流路には、空気供給手段により空気が供給されるとともに、流体混合器を介して第2流路内の燃料ガスが供給されることにより、空気と燃料ガスとの混合気が生成されて、この混合気に点火すると着火して混合気が燃焼する。他方、第3流路には、空気供給手段により空気が供給されるとともに、第2ガス供給手段により燃料ガスが供給されることにより、空気と燃料ガスとの混合気が生成されて、この混合気に点火すると着火して混合気が燃焼する。
そして、第1流路径方向(第1流路幅方向)に分散させる状態で燃料ガスを第1流路内に供給する流体混合器の複数個を周方向に分散配置してあるから、第1流路内に周方向でも燃料ガスを分散供給して第1流路内での空気と燃料ガスとの混合性を良好なものにできることで混合気を均一化できる。このことは、空気比を大きくして希薄燃焼による低NOx化を図る場合、希薄燃焼を安定させることができる。
【0028】
〔効果〕
従って、低NOx性能を維持したままで、燃料ガス供給に伴う圧力損失を低減できるようになった。
【0029】
請求項7に係る本発明のバーナ装置の特徴・作用・効果は次の通りである。
【0030】
〔特徴〕
上記請求項6に係る本発明のバーナ装置において、前記第1流路の流体混合器よりも下流側の部位に、前記空気と前記燃料ガスとの混合気に旋回力を付与するスワラーを配置してある点にある。
【0031】
〔作用〕
第1流路の流体混合器よりも下流側の部位にスワラーを配置して、空気と燃料ガスとの混合気に旋回力を付与するようにしてあるから、混合気の旋回で燃焼の安定性を高めることができる。
【0032】
〔効果〕
従って、希薄燃焼性を優れたものにできるようになった。
【0033】
請求項8に係る本発明のバーナ装置の特徴・作用・効果は次の通りである。
【0034】
〔特徴〕
上記請求項6や7に係る本発明のバーナ装置において、前記流体混合器として請求項5記載の流体混合器を設け、前記流体混合器の板状体を、それらの板面を第1流路の螺旋方向に沿わせる姿勢で配置して、第1流路に供給される空気に旋回力を付与するスワラーのフィンを前記板状体から構成してある点にある。
【0035】
〔作用〕
スワラーを設けて第1流路に供給される空気に旋回力を付与して、燃焼の安定性を高めることで希薄燃焼性を良好化するのであるが、第2流路内の燃料ガスを第1流路内に分散供給するための流体混合器が供給口及び供給路を形成する板状体を備えていることに着目して、板状体を第1流路の螺旋方向に沿わせる姿勢に配置することでこの板状体でスワラーのフィンを構成させてあるから、流体混合器とスワラーとの間で部材の兼用化を図ることができる。
しかも、板状体の板面に供給口を形成してあって、その板面に沿って流れる空気によるエゼクタにより、供給口には、燃料ガスを第1流路に吸い出そうとする吸引力が作用するから、供給口から第1流路内への燃料ガスの供給が助長される。
【0036】
〔効果〕
従って、燃焼の安定性を優れたものにしながらも、構造の簡素化及びコストダウンを図ることができ、しかも、より一層圧力損失を低減できるようになった。
【0037】
【発明の実施の形態】
ガスタービンエンジンや焼却炉などに用いられるバーナ装置は、図1、図2に示すように、第2流路A2を規定する内筒1と、この内筒1を外囲する第3流路A3を規定する中間筒2と、この中間筒2を外囲する第1流路A1を規定する外筒3と、前記第1流路A1及び第3流路A3に空気を供給するための空気供給手段と、前記第2流路A2に燃料ガスを供給するための第1ガス供給手段と、前記第3流路A3に燃料ガスを供給するための第2ガス供給手段と、前記第2流路A2内の燃料ガスを前記第1流路A1内の空気に分散供給する流体混合手段とを設けて構成されている。
【0038】
前記内筒1と中間筒2と外筒3とは同心状に配置されている。
【0039】
前記空気供給手段は、図示しないコンプレッサーなどにより、第1流路A1及び第3流路A3に一端開口から空気を押し込む手段である。
【0040】
前記第1ガス供給手段は、燃料ガスを蓄えた図示しないガス供給源から図示しない導管を介して第2流路A2に燃料ガスを供給する手段である。
【0041】
前記第2ガス供給手段は、前記内筒1のうち前記中間筒2内に挿入する側の端部に、周方向に適宜間隔を隔てて複数の噴出口4を形成したノズル5を装着して、第2流路A2内の燃料ガスを噴出口4から第3流路A3内に噴出供給する手段である。
【0042】
前記流体混合手段は、前記第1流路A1と第2流路A2との間に、第2流路A2内の燃料ガスを第1流路A1内の空気に分散供給する複数の流体混合器6を周方向に分散配置する状態で設けて構成されている。
【0043】
前記流体混合器6は、図3、図4にも示すように、前記第1流路A1に空気の流れる方向に沿わせて板状体7を配設し、この板状体7のうち第1流路A1内に位置する端面に、同一方向に開口する複数の供給口8を端面の長さ方向に適宜間隔を隔てて形成し、前記第2流路A2からそれぞれ独立に前記複数の供給口8に燃料ガスを導く複数の供給路9を前記板状体7内に形成して構成されている。
【0044】
前記板状体7の端面は、空気の流れる方向で下流側ほど第2流路A2側に接近位置する姿勢に配置されている。つまり、前記複数の供給口8は、第2流路A2から離間する方向である第1流路幅方向(径方向)に分散配置していることになる。
【0045】
従って、この流体混合手段によるときは、複数の流体混合器6が周方向に分散配置するとともに、各流体混合器6の複数の供給口8が第1流路幅方向に分散配置していることにより、燃料ガスを第1流路A1内に第1流路幅方向及び周方向に分散させて供給することができるのである。
【0046】
そして、前記第1流路A1の流体混合器6よりも下流側の部位には、前記空気と燃料ガスとの混合気に、旋回力を付与する第1のスワラー10が配置されている。
【0047】
また、前記第3流路A3のうち流れ方向の中間部位には、この第3流路A3内を流れてきた空気と燃料ガスとの混合気に旋回力を付与する第2のスワラー11が配置されている。
【0048】
更に、前記中間筒2の下流側端部近くには、第1流路A1を流れてきた混合気の一部を、第3流路A3を流れてきた混合気に合流混合させるエアステージリング12が配置されている。図中Sは、周方向に分散位置して外筒3に中間筒2を支持させるストラットである。
【0049】
上記構成のバーナ装置では、第2のスワラー11で旋回力を付与されると同時に混合された混合気に図示しない点火装置で点火することにより、この混合気が着火燃焼して、パイロット燃焼が起こり、このパイロット燃焼の炎が、第1流路A1を流れてきた混合気に火移りすることで混合気が着火燃焼して、メイン燃焼が起こる。
【0050】
〔別実施形態〕
上記実施の形態において、前記流体混合器6を次のように改変したものである。
すなわち、図5〜図8に示すように、板状体7の端面に供給口8を形成するのではなく、両板面のうち一方に、板面に対して直交する方向に燃料ガスを噴出するための複数の供給口8を第1流路幅方向及び空気流れ方向に分散形成し、他方の板面のうち各供給口8に板厚方向で対向する部分のそれぞれにも板面に対して直交する方向に燃料ガスを噴出するための供給口8を形成し、前記第2流路A2からの距離が同じで対向する二つの供給口8に対して一つ割合で第2流路A2からそれぞれ独立に複数の供給口8に燃料ガスを導く複数の供給路9を板状体7内に形成してある。つまり、供給口8が複数であっても、第2流路A2からの距離が同じで共通の供給路9から燃料ガスが供給される複数の供給口8は、本発明では、一つの供給口8であると定義する。
【0051】
そして、複数の板状体7を、それらの板面を第1流路A1の螺旋方向に沿わせる姿勢で配置して、第1流路A1に供給される空気に旋回力を付与するスワラー13のフィン13aのうち周方向で一つ置きに位置するものを前記板状体7から構成してある。
【0052】
【実施例】
因みに、本発明の効果を確認するために本発明者が行った実験を次に示す。
本発明のバーナ装置として、上記実施の形態で示した構造の第1バーナ装置と、上記別実施形態で示した構造の第2バーナ装置との二種を用意し、比較対象バーナ装置として、上記従来の技術で説明したバーナ装置を用意した。
前記第1バーナ装置は、直径が1.4mmの供給口8を5個形成した8つの流体混合器6を備えた仕様のものであり、第2バーナ装置は、直径が1.0mmの供給口8(供給路9の直径は2.0mmである。)を2×5個形成した8つの流体混合器6を備えた仕様のものである。
そして、それぞれのバーナ装置について、定格(Φ(当量比)=0.35、メイン燃料流量17.5m3/h(標準状態)、パイロット燃料流量1.9m3/h (標準状態),TIT(燃焼器出口平均温度)=1000℃)での大気開放燃焼試験を行った。
第1バーナ装置では、NOx13ppm(酸素0%換算)以下、燃焼効率99%以上、燃料最大圧力損失32kPaの結果を得た。
第2バーナ装置では、NOx10ppm(酸素0%換算)以下、燃焼効率99%以上、燃料最大圧力損失30kPaの結果を得た。
従来バーナ装置では、NOx13ppm(酸素0%換算)以下、燃焼効率99%以上、燃料最大圧力損失294kPaの結果を得た。
【図面の簡単な説明】
【図1】 縦断側面図
【図2】 横断正面図
【図3】 要部(流体混合器)の縦断側面図
【図4】 要部(流体混合器)の斜視図
【図5】 別実施形態を示す縦断側面図
【図6】 別実施形態を示す横断正面図
【図7】 別実施形態を示す要部(流体混合器)の縦断側面図
【図8】 別実施形態を示す要部(流体混合器)の横断正面図
【符号の説明】
A1 第1流路
A2 第2流路
1 内筒
2 中間筒
3 外筒
6 流体混合器
8 供給口
9 供給路
10 スワラー
13 スワラー
13a フィン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is used when air and fuel gas are mixed in a burner device of a gas turbine engine in a cogeneration system for performing district heating or the like, a burner device of an incinerator, and the like. Is provided between the first flow path through which the second fluid flows and the second flow path parallel to the first flow path through which the second fluid flows, and the second fluid in the second flow path is disposed in the first flow path. The present invention relates to a fluid mixer that supplies and distributes a first fluid, and a burner device that uses the fluid mixer for a gas turbine engine or an incinerator.
[0002]
[Prior art]
As the fluid mixer, for example, for a burner device, one previously developed by the present inventors is known.
That is, a pipe material that communicates with the second flow path at one end along a direction away from the second flow path in the first flow path width direction, and a plurality of supply ports are connected to the pipe material in the length direction of the pipe (first 1 channel width direction) is formed at an appropriate interval, and the second fluid is supplied into the first channel by supplying the second fluid in the second channel to each supply port using the pipe interior space as the supply channel. The second fluid was mixed with the first fluid by being distributedly supplied.
The burner device includes an inner cylinder that defines the second flow path, an intermediate cylinder that defines the third flow path that surrounds the inner cylinder, and an outer cylinder that defines the first flow path that surrounds the intermediate cylinder. A cylinder, air supply means for supplying air to the first flow path and the third flow path, first gas supply means for supplying fuel gas to the second flow path, and the third flow path. Second gas supply means for supplying fuel gas is provided, and a plurality of the fluid mixers are dispersedly arranged in the circumferential direction. That is, the air-fuel mixture of air and fuel gas from the third flow path is subjected to pilot combustion, and the air-fuel mixture of air and fuel gas from the first flow path is subjected to main combustion.
When the fluid mixer is used, the supply ports for supplying the fuel gas in the first flow path are distributed in the width direction of the first flow path, so that the fuel gas is distributed and supplied in the first flow path. Therefore, there is an advantage that the mixing property of the air and the fuel gas in the first flow path can be improved.
In addition, when using the burner device, the fluid mixers are distributed in the circumferential direction, so that the fuel gas can be distributed and supplied to the first flow path in the circumferential direction, so that the air in the first flow path can be supplied. There is an advantage that the mixing property of the fuel and the fuel gas can be made good and the combustibility can be made high.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the above-described conventional technique, the pipe inner space is formed with respect to the plurality of supply ports that are formed in the pipe length direction so as to be distributed in the first flow path width direction. Since the second fluid such as the fuel gas is supplied through one supply path, the pressure loss increases when the fuel gas is supplied uniformly from each of the plurality of supply ports.
[0004]
The object of the present invention is to provide a fluid mixer that can reduce the pressure loss while ensuring the desired good mixing property by dispersing and supplying the second fluid into the first flow path. This is to provide a burner device that can reduce the pressure loss while ensuring the desired good combustibility.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The features / actions / effects of the fluid mixer of the present invention according to
[0006]
〔Characteristic〕
A first flow path through which the first fluid flows and a second flow path in parallel with the first flow path through which the second fluid flows are provided to allow the second fluid in the second flow path to flow through the first flow path. A fluid mixer that supplies and distributes to the first fluid in the channel, and is disposed in the first channel in a state of being dispersed in the first channel width direction that is a direction away from the second channel. And a plurality of supply paths for guiding the second fluid to the plurality of supply ports independently from the second flow path, in the direction in which the first fluid flows in the first flow path. A plate-like body disposed along the plate-like body, wherein the plurality of supply paths are formed in the plate-like body, and the plurality of supply ports are formed on end surfaces of the plate-like body .
[0007]
[Action]
Since the plurality of supply ports are dispersed in the first flow path width direction, the second fluid is excellent in the first flow path width direction by supplying the second fluid from each of the plurality of supply ports. Can be dispersed.
In addition, in order to guide the second fluid from the second flow path to the plurality of supply ports, a plurality of supply paths for guiding the second fluid to the plurality of supply ports are provided independently from the second flow path. Compared to the conventional case in which the second fluid in the second flow path is collectively guided to the plurality of supply ports by one supply path, the pressure loss is reduced while the fuel gas is uniformly supplied from the plurality of supply ports. be able to.
Furthermore, a plurality of supply passages are formed in the plate-like body disposed in the first flow path along the flow direction of the first fluid, and a plurality of supply ports are formed on the end surface of the plate-like body. And since the plate-shaped body which forms a supply path and a supply port is what follows the flow direction of a 1st fluid, even if it provides several supply paths and a supply port, it obstructs the flow of the 1st fluid for that purpose There is little to do.
In addition, since a plurality of supply paths and supply ports are formed in the plate-like body and unitized, handling such as assembly is easy.
[0008]
〔effect〕
Therefore, since the second fluid can be dispersed well, the pressure loss can be reduced while ensuring good mixing of the first fluid and the second fluid.
Furthermore, the second fluid can be distributed and supplied to the first fluid in a state in which the flow performance of the first fluid in the first flow path is favorably maintained, and while providing a plurality of supply paths and supply ports, It has become possible to make it easier to handle and store.
[0009]
The features / actions / effects of the fluid mixer of the present invention according to claim 2 are as follows.
[0010]
〔Characteristic〕
In the fluid mixer according to the first aspect of the present invention, the plurality of supply ports are opened in the same direction.
[0011]
[Action]
Since the plurality of supply ports are opened in the same direction and the flow direction of the second fluid supplied from the supply ports into the first flow path is made the same, for example, the second fluid is supplied in various directions from each supply port. Compared to the supply, the second fluid is easily dispersed in the first flow path.
[0012]
〔effect〕
Therefore, it has become possible to exhibit excellent dispersibility by synergy between the fact that the second fluid can be dispersed by arranging a plurality of supply ports in a distributed manner and that the second fluid can be uniformly dispersed with the supply from the supply ports. .
[0013]
The features / actions / effects of the fluid mixer of the present invention according to
[0014]
〔Characteristic〕
In the fluid mixer according to the first aspect of the present invention, the end face of the plate-like body in which the plurality of supply ports are formed is closer to the second flow path side toward the downstream side in the flow direction of the first fluid. It is in the point arranged in the position which is located.
[0015]
[Action]
Since the end face of the plate-like body in which a plurality of supply ports are formed is arranged in a posture closer to the second flow path side as the portion on the downstream side in the flow direction of the first fluid, an appropriate interval is provided along the end face. By forming a plurality of supply ports, the plurality of supply ports can be dispersedly arranged in the first flow path width direction. In other words, a plurality of linear through-holes along the first flow path width direction are formed in the plate-like body at appropriate intervals along the end surface, thereby being distributed and arranged in the first flow path width direction. A plurality of supply ports and a plurality of supply paths corresponding to each of them can be formed.
[0016]
〔effect〕
Therefore, the structure can be configured easily and inexpensively.
[0017]
The features / actions / effects of the fluid mixer of the present invention according to
[0018]
〔Characteristic〕
A first flow path through which the first fluid flows and a second flow path in parallel with the first flow path through which the second fluid flows are provided to allow the second fluid in the second flow path to flow through the first flow path. A fluid mixer that supplies and distributes to the first fluid in the channel, and is disposed in the first channel in a state of being dispersed in the first channel width direction that is a direction away from the second channel. And a plurality of supply paths for guiding the second fluid to the plurality of supply ports independently from the second flow path, in the direction in which the first fluid flows in the first flow path. A plate-like body disposed along the plate-like body, wherein the plurality of supply paths are formed in the plate-like body, and the plurality of supply ports are formed on a plate surface of the plate-like body.
[0019]
[Action]
Since the plurality of supply ports are dispersed in the first flow path width direction, the second fluid is excellent in the first flow path width direction by supplying the second fluid from each of the plurality of supply ports. Can be dispersed.
In addition, in order to guide the second fluid from the second flow path to the plurality of supply ports, a plurality of supply paths for guiding the second fluid to the plurality of supply ports are provided independently from the second flow path. Compared to the conventional case in which the second fluid in the second flow path is collectively guided to the plurality of supply ports by one supply path, the pressure loss is reduced while the fuel gas is uniformly supplied from the plurality of supply ports. be able to.
Furthermore, a plurality of supply paths are formed in the plate-like body disposed in the first flow path along the flow direction of the first fluid, and a plurality of supply ports are formed on the plate surface of the plate-like body. Therefore, since the plate-like body forming the supply path and the supply port is along the flow direction of the first fluid, the flow of the first fluid is reduced for this purpose while providing a plurality of supply paths and supply ports. There is little inhibition.
In addition, since a plurality of supply paths and supply ports are formed in the plate-like body and unitized, handling such as assembly is easy.
In addition, a supply port is formed on the plate surface of the plate-like body, and the second fluid is sucked from the supply port to the first flow path by the high-speed first fluid flowing along the plate surface. Since the suction force acts, the supply of the second fluid from the supply port into the first flow path is facilitated.
[0020]
〔effect〕
Therefore, since the second fluid can be dispersed well, the pressure loss can be reduced while ensuring good mixing of the first fluid and the second fluid.
Furthermore , the second fluid can be distributed and supplied to the first fluid in a state in which the flow performance of the first fluid in the first flow path is favorably maintained, and while providing a plurality of supply paths and supply ports, In addition to excellent handling and storage, the pressure loss can be further reduced.
[0021]
The features / actions / effects of the fluid mixer of the present invention according to
[0022]
〔Characteristic〕
In the fluid mixer according to the fourth aspect of the present invention, the plurality of supply ports are opened in the same direction.
[0023]
[Action]
Since the plurality of supply ports are opened in the same direction and the flow direction of the second fluid supplied from the supply ports into the first flow path is made the same, for example, the second fluid is supplied in various directions from each supply port. Compared to the supply, the second fluid is easily dispersed in the first flow path.
[0024]
〔effect〕
Therefore, it has become possible to exhibit excellent dispersibility by synergy between the fact that the second fluid can be dispersed by arranging a plurality of supply ports in a distributed manner and that the second fluid can be uniformly dispersed with the supply from the supply ports. .
[0025]
The features / actions / effects of the burner device according to the sixth aspect of the present invention are as follows.
[0026]
〔Characteristic〕
An inner cylinder defining a second flow path, an intermediate cylinder defining a third flow path surrounding the inner cylinder, an outer cylinder defining a first flow path surrounding the intermediate cylinder, and the first An air supply means for supplying air to the flow path and the third flow path, a first gas supply means for supplying fuel gas to the second flow path, and a fuel gas to the third flow path The second gas supply means is provided, and a plurality of fluid mixers according to any one of
[0027]
[Action]
Air is supplied to the first flow path by the air supply means, and the fuel gas in the second flow path is supplied via the fluid mixer, thereby generating a mixture of air and fuel gas. When this mixture is ignited, the mixture is ignited and the mixture is burned. On the other hand, air is supplied to the third flow path by the air supply means, and fuel gas is supplied by the second gas supply means, thereby generating a mixture of air and fuel gas. When it is ignited, it ignites and the air-fuel mixture burns.
Since a plurality of fluid mixers that supply fuel gas into the first flow path in a state of being dispersed in the first flow path radial direction (first flow path width direction) are distributed in the circumferential direction, the first Even in the circumferential direction in the flow path, the fuel gas is distributed and supplied to improve the mixing property of the air and the fuel gas in the first flow path, whereby the air-fuel mixture can be made uniform. This can stabilize lean combustion when the air ratio is increased to achieve low NOx by lean combustion.
[0028]
〔effect〕
Accordingly, it is possible to reduce the pressure loss accompanying the fuel gas supply while maintaining the low NOx performance.
[0029]
The features / actions / effects of the burner device according to the seventh aspect of the present invention are as follows.
[0030]
〔Characteristic〕
In the burner device according to the sixth aspect of the present invention, a swirler that provides a swirling force to the air-fuel mixture is disposed at a downstream side of the fluid mixer in the first flow path. It is in a certain point.
[0031]
[Action]
Since a swirler is arranged at a downstream side of the fluid mixer in the first flow path so as to apply a swirling force to the mixture of air and fuel gas, combustion stability is achieved by swirling the mixture. Can be increased.
[0032]
〔effect〕
Accordingly, the lean flammability can be improved.
[0033]
The features / actions / effects of the burner device according to the eighth aspect of the present invention are as follows.
[0034]
〔Characteristic〕
In the burner device of the present invention according to
[0035]
[Action]
A swirler is provided to impart a swirling force to the air supplied to the first flow path to improve the stability of combustion, thereby improving the lean combustibility. The fuel gas in the second flow path is Paying attention to the fact that the fluid mixer for distributing and supplying in one flow path includes a plate-like body that forms a supply port and a supply path, the posture in which the plate-like body follows the spiral direction of the first flow path Since the fins of the swirler are configured by this plate-like body by arranging them, it is possible to share the members between the fluid mixer and the swirler.
In addition, the supply port is formed in the plate surface of the plate-like body, and the suction force for sucking the fuel gas into the first flow path is supplied to the supply port by the ejector by the air flowing along the plate surface. Therefore, the supply of fuel gas from the supply port into the first flow path is facilitated.
[0036]
〔effect〕
Therefore, the structure can be simplified and the cost can be reduced while the combustion stability is excellent, and the pressure loss can be further reduced.
[0037]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As shown in FIGS. 1 and 2, the burner device used in a gas turbine engine, an incinerator, or the like includes an
[0038]
The
[0039]
The air supply means is means for pushing air into the first flow path A1 and the third flow path A3 from one end opening by a compressor (not shown).
[0040]
The first gas supply means is means for supplying fuel gas from a gas supply source (not shown) that stores fuel gas to the second flow path A2 via a conduit (not shown).
[0041]
The second gas supply means is provided with a
[0042]
The fluid mixing means includes a plurality of fluid mixers that distribute and supply the fuel gas in the second flow path A2 to the air in the first flow path A1 between the first flow path A1 and the second flow path A2. 6 is provided in a state of being distributed in the circumferential direction.
[0043]
As shown in FIGS. 3 and 4, the
[0044]
The end face of the plate-
[0045]
Therefore, when using this fluid mixing means, the plurality of
[0046]
And the
[0047]
In addition, a
[0048]
Further, near the downstream end of the intermediate cylinder 2, an
[0049]
In the burner device configured as described above, the swirl force is applied by the
[0050]
[Another embodiment]
In the above embodiment, the
That is, as shown in FIGS. 5 to 8, instead of forming the
[0051]
And the
[0052]
【Example】
Incidentally, an experiment conducted by the inventor in order to confirm the effect of the present invention will be described below.
As the burner device of the present invention, two types of the first burner device having the structure shown in the above embodiment and the second burner device having the structure shown in the above-mentioned another embodiment are prepared. The burner apparatus described in the prior art was prepared.
The first burner device has a specification including eight
For each burner device, the ratings (Φ (equivalence ratio) = 0.35, main fuel flow rate 17.5
In the 1st burner apparatus, the result of NOx13ppm (oxygen 0% conversion) or less, combustion efficiency 99% or more, and fuel maximum pressure loss 32kPa was obtained.
In the second burner device, NOx was 10 ppm (oxygen 0% conversion) or less, combustion efficiency was 99% or more, and the maximum fuel pressure loss was 30 kPa.
In the conventional burner apparatus, results of
[Brief description of the drawings]
[Fig. 1] Vertical side view [Fig. 2] Transverse front view [Fig. 3] Vertical side view of the main part (fluid mixer) [Fig. 4] Perspective view of the main part (fluid mixer) [Fig. 5] Another embodiment FIG. 6 is a cross-sectional front view showing another embodiment. FIG. 7 is a longitudinal side view of a main part (fluid mixer) showing another embodiment. FIG. 8 is a main part (fluid) showing another embodiment. Cross-sectional front view of mixer) [Explanation of symbols]
A1 1st flow path A2
Claims (8)
前記第1流路内に前記第1流体の流れる方向に沿わせて配設される板状体を備え、前記複数の供給路を前記板状体内に、かつ、前記複数の供給口を前記板状体の端面にそれぞれ形成してある流体混合器。A first flow path through which the first fluid flows and a second flow path in parallel with the first flow path through which the second fluid flows are provided to allow the second fluid in the second flow path to flow through the first flow path. A fluid mixer that supplies and distributes to the first fluid in the channel, and is disposed in the first channel in a state of being dispersed in the first channel width direction that is a direction away from the second channel. And a plurality of supply passages for guiding the second fluid to the plurality of supply ports independently from the second flow path,
A plate-like body disposed in the first flow path along the direction in which the first fluid flows; the plurality of supply paths in the plate-like body; and the plurality of supply ports in the plate A fluid mixer formed on each end face of the body .
前記第1流路内に前記第1流体の流れる方向に沿わせて配設される板状体を備え、前記複数の供給路を前記板状体内に、かつ、前記複数の供給口を前記板状体の板面にそれぞれ形成してある流体混合器。 A first flow path through which the first fluid flows and a second flow path in parallel with the first flow path through which the second fluid flows are provided to allow the second fluid in the second flow path to flow through the first flow path. A fluid mixer that supplies and distributes to the first fluid in the channel, and is disposed in the first channel in a state of being dispersed in the first channel width direction that is a direction away from the second channel. And a plurality of supply passages for guiding the second fluid to the plurality of supply ports independently from the second flow path,
A plate-like body disposed in the first flow path along the direction in which the first fluid flows; the plurality of supply paths in the plate-like body; and the plurality of supply ports in the plate Fluid mixers respectively formed on the plate surface of the body.
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