JPH0743136B2 - Turbulent premixed burner that reduces nitrogen oxides by reducing combustion - Google Patents
Turbulent premixed burner that reduces nitrogen oxides by reducing combustionInfo
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- JPH0743136B2 JPH0743136B2 JP19214587A JP19214587A JPH0743136B2 JP H0743136 B2 JPH0743136 B2 JP H0743136B2 JP 19214587 A JP19214587 A JP 19214587A JP 19214587 A JP19214587 A JP 19214587A JP H0743136 B2 JPH0743136 B2 JP H0743136B2
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、還元燃焼により窒素酸化物を低減する乱流予
混合型バーナに関するもので、とくに、ガスタービンの
燃焼器に設置される予混合燃焼型バーナとして利用され
るものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a turbulent premixing burner for reducing nitrogen oxides by reducing combustion, and particularly to a premixing unit installed in a combustor of a gas turbine. It is used as a combustion type burner.
[従来の技術] 従来から、ガスタービンの燃焼器においては、燃焼温度
が1000℃以上の高温に達し、空気中の窒素が酸化され
て、窒素酸化物が生成し、この窒素酸化物の低減をする
方法が、いくつか提案されている。すなわち、このよう
な空気中の窒素を起源とする窒素酸化物はサーマル窒素
酸化物と称し、その生成量は火炎温度に比例することが
知られており、したがって、サーマル窒素酸化物の抑制
対策として、火炎温度の低減を基本思想とした燃焼技術
が検討されている。この火炎温度の低減を目的とした従
来の技術には、火炎中へ水あるいは水蒸気の噴射や希薄
燃焼の技術があげられる。これらの技術により、窒素酸
化物の発生は大きく改善されてきたが、ガスタービンの
効率向上を目標として、燃焼ガスの温度を高くすること
が、近年要求されている。これには、燃焼ガスの温度を
高くしても、窒素酸化物の排出を抑制できる新たな燃焼
技術が必要であり、種々の新たな燃焼法が検討されてい
る。[Prior Art] Conventionally, in a combustor of a gas turbine, the combustion temperature reaches a high temperature of 1000 ° C or higher, nitrogen in the air is oxidized, and nitrogen oxides are generated. Several methods have been proposed. That is, such nitrogen oxides originating from nitrogen in the air are called thermal nitrogen oxides, and it is known that the amount produced is proportional to the flame temperature. The combustion technology based on the basic idea of reducing the flame temperature is being studied. Examples of conventional techniques for reducing the flame temperature include a technique of injecting water or steam into the flame and a technique of lean combustion. Although the generation of nitrogen oxides has been greatly improved by these techniques, it has been required in recent years to raise the temperature of the combustion gas in order to improve the efficiency of the gas turbine. This requires a new combustion technique that can suppress the emission of nitrogen oxides even if the temperature of the combustion gas is increased, and various new combustion methods have been studied.
そして、たとえば、特開昭61-41810号公報に記載されて
いるように、発生窒素酸化物の低減では、高温の火炎内
で発生した窒素酸化物を、酸素不足の低空気比火炎を形
成することにより、この低空気比火炎から発生する還元
化学種により無害化する技術が知られている。Then, for example, as described in JP-A-61-41810, in the reduction of nitrogen oxides generated, nitrogen oxides generated in a high temperature flame are formed into a low air ratio flame lacking oxygen. As a result, a technique for detoxifying the reducing chemical species generated from the low air ratio flame is known.
[発明が解決しようとする問題点] 前述の特開昭61-41810号公報に記載されている技術を、
近年要求されている高温度燃焼のガスタービンに利用し
ようとしても、ガスタービンの燃焼器内でのガスの滞留
時間はきわめて短いため、反応時間が短く、還元化学種
と窒素酸化物の還元反応が十分に進行しないという問題
点がある。本発明は、このような問題点を解決しようと
するものである。すなわち、本発明は、ガスタービンの
燃焼器などで、窒素酸化物と還元化学種との混合を十分
にすることができて、両者間の還元反応を効果的に進行
させることができる乱流予混合型バーナを提供すること
を目的とするものである。[Problems to be Solved by the Invention] The technique described in the above-mentioned JP-A-61-41810 is
Even if it is attempted to use it for a high temperature combustion gas turbine that has been required in recent years, the residence time of the gas in the combustor of the gas turbine is extremely short, so the reaction time is short, and the reduction reaction of reducing species and nitrogen oxides There is a problem that it does not progress sufficiently. The present invention is intended to solve such a problem. That is, the present invention provides a turbulent flow predictor capable of sufficiently mixing nitrogen oxides and reducing chemical species in a gas turbine combustor or the like and effectively promoting a reduction reaction between the two. The purpose is to provide a mixed burner.
[問題点を解決するための手段] 燃料と空気とを予め十分に混合するのに必要な空間を有
し、高空気比燃焼火炎と還元性燃焼火炎とを、同一の火
炎として形成する予混合型バーナにおいて、前記還元性
燃焼火炎を形成するノズルの先端が前記燃焼火炎の中央
に向けて移動することができるようにした。また前記ノ
ズルから乱流火炎を形成するのに必要な空間を有するよ
うに、該ノズルの先端より上流位置に乱流格子を設け
た。[Means for Solving Problems] Premixing having a space necessary for sufficiently mixing fuel and air in advance and forming a high air ratio combustion flame and a reducing combustion flame as the same flame In the die burner, the tip of the nozzle that forms the reducing combustion flame can be moved toward the center of the combustion flame. In addition, a turbulent flow grid was provided at a position upstream from the tip of the nozzle so as to have a space required to form a turbulent flame from the nozzle.
[作用] 乱流予混合型バーナに設置した還元性燃焼火炎を形成す
るノズルの先端は、燃焼器内の予混合燃焼火炎方向に自
由に位置を変化させることができる。したがって、還元
化学種が発生する還元火炎の位置を、燃焼器内で最も窒
素酸化物が発生する領域に位置させることにより、発生
窒素酸化物の還元反応を効果的に進行させることができ
る。また還元性燃焼火炎を形成するノズルの先端より上
流位置に乱流格子を設けたことにより、乱流予混合バー
ナに乱流火炎を形成することができて、予混合火炎から
発生した窒素酸化物と還元火炎から発生した還元化学種
は、急速に均一に混合され、発生窒素酸化物の還元反応
を効果的に進行させることができる。[Operation] The tip of the nozzle that forms the reducing combustion flame installed in the turbulent premixing burner can freely change its position in the direction of the premixing combustion flame in the combustor. Therefore, by positioning the position of the reducing flame where the reducing chemical species are generated in the region where the nitrogen oxides are generated most in the combustor, the reduction reaction of the generated nitrogen oxides can be effectively advanced. In addition, by providing a turbulent flow grid upstream of the tip of the nozzle that forms the reducing combustion flame, it is possible to form a turbulent flame in the turbulent premixing burner and to generate nitrogen oxides from the premixing flame. And the reducing species generated from the reducing flame are rapidly and uniformly mixed, and the reduction reaction of the generated nitrogen oxides can be effectively progressed.
[実施例] 第1図は本発明の第1実施例を示している。第1図にお
いて、1は還元火炎形成のためのノズルで、第1図では
左右方向に移動可能に設けられており、その材質は耐熱
性のセラミックスなどからなっている。このノズルは、
燃料のみ、または低空気比の燃料−空気混合気を噴出す
ることにより、還元火炎を形成する。ガスタービンの燃
料器内で最も窒素酸化物が発生する領域に、このノズル
1の先端を位置させることにより、予混合燃焼により発
生した窒素酸化物を効果的に還元化学種により無害化す
ることができる。2は乱流格子で、予混合乱流火炎を形
成するために設置してある。3は予混合燃焼用の燃料ノ
ズル、4は予混合燃焼用の空気供給口、5は予混合燃焼
用の燃料供給室、6は還元火炎形成用の燃料と空気の予
混合室、7と8は燃料供給管、9は空気供給管、10と11
は前記ノズル1の移動に対して支障がないように設けら
れたパッキンである。[Embodiment] FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 is a nozzle for forming a reducing flame, which is provided so as to be movable in the left-right direction in FIG. 1 and is made of a heat-resistant ceramic or the like. This nozzle is
A reducing flame is formed by ejecting fuel only or a fuel-air mixture with a low air ratio. By positioning the tip of the nozzle 1 in a region where most nitrogen oxides are generated in the fuel device of the gas turbine, the nitrogen oxides generated by the premixed combustion can be effectively rendered harmless by the reducing chemical species. it can. 2 is a turbulent flow grid, which is installed to form a premixed turbulent flame. 3 is a fuel nozzle for premixed combustion, 4 is an air supply port for premixed combustion, 5 is a fuel supply chamber for premixed combustion, 6 is a premixing chamber of fuel and air for reducing flame formation, and 7 and 8 Is a fuel supply pipe, 9 is an air supply pipe, and 10 and 11
Is a packing provided so as not to hinder the movement of the nozzle 1.
第1図に示すように構成された乱流予混合型バーナにお
いては、予混合火炎から発生する窒素酸化物は、低空気
比の燃料−空気混合気を前記ノズル1に供給することに
より形成される還元火炎から発生するCHラジカルおよび
C2ラジカルと反応することにより、無害な窒素へ還元さ
れる。前記ノズル1は移動可能に設けられているので、
該ノズル1の先端を予混合火炎内で最も窒素酸化物が発
生する領域に位置させることにより、発生した窒素酸化
物を効果的に還元できるようにする。In the turbulent premixed burner configured as shown in FIG. 1, nitrogen oxides generated from the premixed flame are formed by supplying a low air ratio fuel-air mixture to the nozzle 1. CH radicals generated from the reducing flame
By reacting with C 2 radicals it is reduced to harmless nitrogen. Since the nozzle 1 is movably provided,
By positioning the tip of the nozzle 1 in a region where most nitrogen oxides are generated in the premixed flame, the generated nitrogen oxides can be effectively reduced.
第2図は第1図の乱流予混合型バーナに設置した乱流格
子2の構造の一例を示している。すなわち、厚さ1mmの
円板に多数の孔を有し、その各孔の直径が2mmで、孔の
中心が、一辺3mmの正三角形の頂点に位置するように配
列されている。FIG. 2 shows an example of the structure of the turbulent flow grid 2 installed in the turbulent premixed burner shown in FIG. That is, a disc having a thickness of 1 mm has a large number of holes, each hole has a diameter of 2 mm, and the centers of the holes are arranged so as to be located at the vertices of an equilateral triangle having a side of 3 mm.
そして、乱流格子2の各孔からは、第3図に示すよう
に、多数のノズルが配列されたように、燃料−空気混合
気が放射状に噴出され、第3図の(a)の斜線で示すよ
うな、互いに流線を異にする流体どうしが衝突し合う領
域が生じる。したがって、この領域においては、流体の
流線に乱れが生じ、第3図の(b)に示すように、乱流
が発生することになる。Then, as shown in FIG. 3, the fuel-air mixture is radially ejected from each hole of the turbulent flow grid 2 as if a large number of nozzles were arranged, and the oblique line in FIG. A region where fluids having different streamlines collide with each other is generated as shown in FIG. Therefore, in this region, turbulence occurs in the streamline of the fluid, and turbulent flow occurs as shown in FIG. 3 (b).
第4図は予混合火炎燃焼実験装置の概略を示している。
予混合型火炎バーナ12の気体混合部は、多孔板13と乱流
格子14から構成され、これらはガス流れの上流側から多
孔板13、乱流格子14の順序に設置されている。多孔板13
には、直径6mmの孔が、一辺7.4mmの正三角形の頂点に配
列されている。これらの孔は、多孔板13の入口と出口で
圧力差を生じさせ、メタン−空気混合気体がバーナ上流
から下流へ流れるようにしてある。乱流格子14は第2図
に示した乱流格子2と同じ構造であり、乱流火炎を形成
する目的で設置してある。サンプリングプローブ15は石
英製で、先端の内径は180μmとしている。このプロー
ブ15ではプローブ内を真空にすると、マッハ1の高速で
燃焼ガスがプローブ内に吸引される。そして、吸引され
た燃焼ガスは断熱膨張し、その結果、高温燃焼ガスは急
冷され、酸化反応等を停止できる。燃焼に使用する燃料
−空気混合気体の混合比を制御するために、一定圧力下
で燃料と空気の流量が制御できる流量制御装置16を設置
してある。火炎周囲の四面は石英製の燃焼筒18で囲い、
外部からの空気の拡散を防いでいる。捕集した燃焼ガス
は、窒素酸化物計とガスクロマトグラフ装置(T.C.D
型)により分析した。また空気比は、ガスクロマトグラ
フ装置による分析値から算出した。また温度分布にはPt
−Rh熱電対を用いた。なお第4図において、17はメタン
および真空ボンベ、19はパッキン、20はトラップ、21は
真空ポンプ、22はダイヤフラムポンプ、23はサンプリン
グバッグである。FIG. 4 shows the outline of the premixed flame combustion experimental apparatus.
The gas mixing section of the premixed flame burner 12 is composed of a perforated plate 13 and a turbulent flow grid 14, which are installed in this order from the upstream side of the gas flow to the perforated plate 13 and the turbulent flow grid 14. Perforated plate 13
Has holes with a diameter of 6 mm arranged at the vertices of an equilateral triangle with a side of 7.4 mm. These holes cause a pressure difference between the inlet and the outlet of the perforated plate 13 so that the methane-air mixed gas flows from the upstream side to the downstream side of the burner. The turbulent flow grating 14 has the same structure as the turbulent flow grating 2 shown in FIG. 2 and is installed for the purpose of forming a turbulent flame. The sampling probe 15 is made of quartz, and the inner diameter of the tip is 180 μm. When the inside of the probe 15 is evacuated, combustion gas is sucked into the probe at a high speed of the Mach 1. Then, the sucked combustion gas is adiabatically expanded, and as a result, the high temperature combustion gas is rapidly cooled, and the oxidation reaction and the like can be stopped. In order to control the mixing ratio of the fuel-air mixture gas used for combustion, a flow rate control device 16 capable of controlling the flow rates of fuel and air under a constant pressure is installed. Surround the four sides of the flame with a quartz combustion tube 18,
It prevents the diffusion of air from the outside. The collected combustion gas was analyzed by a nitrogen oxide meter and a gas chromatograph (TCD
Type). The air ratio was calculated from the analysis value by the gas chromatograph. In addition, P t
A −R h thermocouple was used. In FIG. 4, 17 is methane and a vacuum cylinder, 19 is packing, 20 is a trap, 21 is a vacuum pump, 22 is a diaphragm pump, and 23 is a sampling bag.
第5図は第4図に示した予混合火炎燃焼実験装置を用い
て求めた窒素酸化物濃度分布および温度分布を示してい
る。この実験での予混合燃焼火炎の空気比は0.98であ
る。この実験で使用したサンプリングローブによると、
吸引量が少ないため、燃焼ガスの流れ状態を乱さずにサ
ンプリングできる。FIG. 5 shows a nitrogen oxide concentration distribution and a temperature distribution obtained by using the premixed flame combustion experimental apparatus shown in FIG. The air ratio of the premixed combustion flame in this experiment is 0.98. According to the sampling lobes used in this experiment,
Since the amount of suction is small, sampling can be performed without disturbing the flow state of combustion gas.
第5図の黒丸24で示す窒素酸化物濃度分布は、一次火炎
の周辺では10ppm以下であり、一次火炎から下流方向へ
行くにつれて窒素酸化物濃度は高くなり、一次火炎の下
流側の1.0cm付近は30ppmの窒素酸化物濃度であり最も高
い。さらに下流側では徐々に窒素酸化物濃度は低下する
傾向になる。The nitrogen oxide concentration distribution shown by the black circle 24 in Fig. 5 is 10 ppm or less around the primary flame, and the nitrogen oxide concentration increases as it goes downstream from the primary flame, and around 1.0 cm on the downstream side of the primary flame. Is the highest nitrogen oxide concentration of 30 ppm. On the further downstream side, the nitrogen oxide concentration tends to gradually decrease.
第5図の白丸25で示す温度分布は、一次火炎が形成され
ているx方向±1.0cmの範囲が、その周辺に比較して温
度が高い。この範囲内では、一次火炎に近いほど温度が
高く、一次火炎の周辺温度は1200℃と最も高い。一次火
炎の下流側の1cmの付近は1100℃である。さらに下流側
に行くと、温度は1000℃、900℃と低くなる。一般にサ
ーマル窒素酸化物発生量は温度に比例することがわかっ
ているが、この実験で得られた窒素酸化物分布と温度分
布を比較してみると、一次火炎周辺温度は1200℃と最も
高いにもかかわらず、窒素酸化物分布は10ppm以下と最
も少ないことがわかる。このように、最も燃焼温度が高
い一次火炎周辺から下流地点に最も高い窒素酸化物濃度
分布ができるのは、一次火炎周辺で発生したサーマル窒
素酸化物が燃焼ガス流れのために下流方向へ移動したた
めと考えられる。下流側では拡散のため、窒素酸化物濃
度は低いと考えられる。In the temperature distribution indicated by the white circle 25 in FIG. 5, the temperature is higher in the range of ± 1.0 cm in the x direction in which the primary flame is formed, compared to the surrounding area. Within this range, the temperature is higher near the primary flame, and the ambient temperature of the primary flame is the highest at 1200 ° C. The area 1 cm downstream of the primary flame is 1100 ° C. Further downstream, the temperature drops to 1000 and 900 degrees Celsius. Generally, it is known that the amount of thermal nitrogen oxides generated is proportional to the temperature, but comparing the nitrogen oxide distribution and the temperature distribution obtained in this experiment, the primary flame ambient temperature is 1200 ° C, which is the highest. Nevertheless, it can be seen that the distribution of nitrogen oxides is the smallest at 10 ppm or less. In this way, the highest nitrogen oxide concentration distribution from the primary flame, where the combustion temperature is highest, to the downstream is because the thermal nitrogen oxides generated around the primary flame have moved downstream due to the combustion gas flow. it is conceivable that. It is considered that the nitrogen oxide concentration is low due to diffusion on the downstream side.
以上のように、燃焼器内の窒素酸化物濃度分布は、燃焼
ガスの流れ状態に左右され、燃料−空気混合ガスの噴出
速度が変化すれば、窒素酸化物濃度分布も変化すると考
えられる。そこで、還元化学種を発生する還元火炎を、
窒素酸化物濃度が最も高い位置に形成すれば、発生窒素
酸化物を効果的に還元できる。As described above, the nitrogen oxide concentration distribution in the combustor depends on the flow state of the combustion gas, and it is considered that the nitrogen oxide concentration distribution also changes if the jet speed of the fuel-air mixed gas changes. Therefore, a reducing flame that generates reducing chemical species,
If formed at the position where the nitrogen oxide concentration is the highest, the generated nitrogen oxide can be effectively reduced.
第6図に第4図の予混合火炎燃焼実験装置において空気
比(λ)を変化させたときに発生する還元化学種のCHラ
ジカル、C2ラジカルのバーナノズル近辺における相対発
光強度を示す。FIG. 6 shows the relative emission intensities of the reducing radicals CH radicals and C 2 radicals generated when the air ratio (λ) is changed in the premixed flame combustion experimental apparatus of FIG. 4 in the vicinity of the burner nozzle.
第6図に示すように、CHラジカル発光強度26は、空気比
0.5付近に、C2ラジカル発光強度27は、空気比0.6付近
に、最高値を示す。このように、CHラジカル、C2ラジカ
ルなどの還元化学種は、空気比(λ)が1以下の低空気
比領域のある地点で最も多く発生することがわかる。以
上の結果から、第1図の乱流予混合型バーナに設した中
央のノズル1から噴出させる還元火炎形成用の燃料−空
気混合気体の空気比は、0.5〜0.6程度に設定すれば、CH
ラジカル、C2ラジカルなどの還元化学種が多量に発生
し、窒素酸化物の還元反応を効果的に進行させることが
できる。As shown in FIG. 6, CH radical emission intensity 26 is
At around 0.5, the C 2 radical emission intensity 27 shows the highest value at around the air ratio of 0.6. As described above, it is understood that reducing species such as CH radicals and C 2 radicals are most often generated at a certain point in the low air ratio region where the air ratio (λ) is 1 or less. From the above results, if the air ratio of the fuel-air mixture gas for forming the reducing flame ejected from the central nozzle 1 provided in the turbulent premixing burner of FIG. 1 is set to about 0.5 to 0.6, CH
A large amount of reducing chemical species such as radicals and C 2 radicals are generated, and the reduction reaction of nitrogen oxides can be effectively advanced.
第7図は本発明の第2実施例を示している。この実施例
における還元火炎形成用の燃料ノズル位置は、第7図の
(a)と第7図の(b)に示すとおりを選定することが
できるようにしたものである。すなわち、第7図の
(a)は予混合バーナノズル28と還元火炎形成用の燃料
ノズル29の位置がZ軸方向に同じ位置にある時、第7図
の(b)は還元火炎形成用の燃料ノズル29を予混合バー
ナノズル28より下流側に2.5cmの位置にある時である。FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention. The position of the fuel nozzle for forming the reducing flame in this embodiment can be selected as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b). That is, in FIG. 7A, when the premixing burner nozzle 28 and the reducing flame forming fuel nozzle 29 are located at the same position in the Z-axis direction, FIG. 7B shows the reducing flame forming fuel. This is when the nozzle 29 is located 2.5 cm downstream of the premix burner nozzle 28.
最初に、第7図の(a)に示される位置に還元火炎形成
用の燃料ノズル29を位置せしめ、予混合バーナ内に乱流
格子を設置した時としない時に、第4図の石英製の燃焼
筒18から排出されるガスの窒素酸化物濃度を比較したの
が第8図である。First, the fuel nozzle 29 for reducing flame formation is positioned at the position shown in FIG. 7 (a), and the turbulent flow grid is installed in the premix burner, and when the turbulent flow grid is not installed. FIG. 8 compares the nitrogen oxide concentrations of the gas discharged from the combustion cylinder 18.
第8図の実線曲線32は予混合型バーナ内に乱流格子を設
置しない時に排出されるガス中の窒素酸化物濃度、点線
曲線33は乱流格子を設置した時に排出されるガス中の窒
素酸化物濃度である。第8図に示すように、両曲線32,3
3ともに還元火炎が低空気比火炎であるほど、窒素酸化
物は低減している。また曲線33は曲線32より窒素酸化物
濃度は低空気比領域において小さいことにより、乱流格
子の効果により低空気比火炎から発生する還元化学種と
発生窒素酸化物の混合が十分進み、還元反応がよく進行
していることがわかる。The solid curve 32 in FIG. 8 is the nitrogen oxide concentration in the gas discharged when the turbulent flow grid is not installed in the premixed burner, and the dotted curve 33 is the nitrogen in the gas discharged when the turbulent flow grid is installed. It is the oxide concentration. As shown in FIG. 8, both curves 32,3
In both cases, the lower the reduction flame, the lower the air ratio flame, and the more the nitrogen oxides are reduced. In addition, curve 33 shows that the nitrogen oxide concentration is lower in the low air ratio region than curve 32, so the mixing of the reducing species generated from the low air ratio flame and the generated nitrogen oxides is sufficiently promoted by the effect of the turbulent flow lattice, and the reduction reaction You can see that is progressing well.
つぎに、予混合型バーナ内に乱流格子を設置し、第7図
の(a)の位置と第7図の(b)の位置に還元火炎形成
用の燃料ノズル29を位置させ、その両者で排出ガス中の
窒素酸化物濃度を比較したのが第9図である。Next, a turbulent flow grid is installed in the premixed burner, and the reducing flame forming fuel nozzle 29 is positioned at the position shown in FIG. 7 (a) and the position shown in FIG. 7 (b). FIG. 9 compares the nitrogen oxide concentrations in the exhaust gas with.
第9図の点線曲線34は第7図の(a)の位置に還元火炎
形成用の燃料ノズル29がある時に排出されるガス中の窒
素酸化物濃度、鎖線曲線35は第7図の(b)の位置に還
元火炎形成用の燃料ノズル29がある時に排出されるガス
中の窒素酸化物濃度である。第9図に示されるように、
曲線35は曲線34より窒素酸化物濃度は低空気比領域にお
いて小さいことから、窒素酸化物が最も発生する領域
に、還元化学種を発生する還元火炎を形成させたことに
より、発生窒素酸化物の還元反応を効果的に進行させる
ことができたと考えられる。The dotted curve 34 in FIG. 9 is the nitrogen oxide concentration in the gas discharged when the reducing flame forming fuel nozzle 29 is located at the position in FIG. 7 (a), and the chain curve 35 is in FIG. 7 (b). ) Is the concentration of nitrogen oxides in the gas discharged when the fuel nozzle 29 for reducing flame formation is located at position (a). As shown in FIG.
Since the curve 35 shows that the nitrogen oxide concentration is smaller than that of the curve 34 in the low air ratio region, by forming the reducing flame that generates the reducing species in the region where the nitrogen oxide is most generated, the generated nitrogen oxide It is considered that the reduction reaction could be effectively advanced.
[発明の効果] 本発明のうち、第1番目の発明は、予混合型バーナにお
いて、還元性燃焼火炎を形成するノズルの先端が高空気
比燃焼火炎の中央に向けて移動可能に設けられているか
ら、前記ノズルの先端を移動させて燃焼器内で最も窒素
酸物が発生する領域に位置させることができ、したがっ
て、還元火炎からの還元化学種により、発生窒素酸化を
還元することができるので、燃焼時の発生窒素酸化物量
を低減できる効果がある。[Effects of the Invention] The first aspect of the present invention is a premixed burner, wherein a tip of a nozzle that forms a reducing combustion flame is provided so as to be movable toward the center of the high air ratio combustion flame. Therefore, the tip of the nozzle can be moved so as to be positioned in the region where most nitrogen oxides are generated in the combustor, and therefore, the generated nitrogen oxidation can be reduced by the reducing species from the reducing flame. Therefore, there is an effect that the amount of nitrogen oxides generated during combustion can be reduced.
また第2番目の発明は、前記第1番目の発明の構成を備
えていて、かつ、前記ノズルから乱流火炎を形成するの
に必要な空間を有するように、該ノズルの先端より上流
位置に設けられた乱流格子を備えているので、前記第1
番目の発明の効果を奏するほかに、乱流予混合火炎を形
成して予混合燃焼により生じた窒素酸化物の燃焼器内に
おける滞在時間を長くし、還元火炎から生じる還元化学
種と十分に混合でき、両者間の還元反応を進行させ、燃
焼時の発生窒素酸化物量を低減できる。A second aspect of the invention is provided with the configuration of the first aspect of the invention, and is provided at a position upstream from the tip of the nozzle so as to have a space required to form a turbulent flame from the nozzle. Since it has a turbulent flow grid provided,
In addition to the effect of the second invention, a turbulent premixed flame is formed to prolong the residence time of nitrogen oxides generated by premixed combustion in the combustor and sufficiently mix with reducing species generated from the reducing flame. Therefore, the reduction reaction between them can be promoted, and the amount of nitrogen oxides generated during combustion can be reduced.
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の第1実施例を示した断面図、第2図は
第1図の乱流格子の説明図、第3図(a)(b)は同じ
く作用の説明図、第4図は実験装置の概略を示した説明
図、第5図は窒素酸化物濃度分布と温度分布の説明図、
第6図は還元化学種の相対発光強度の説明図、第7図
(a)(b)は本発明の第2実施例を示した断面図、第
8図は還元火炎の空気比と窒素酸化物濃度の関係の説明
図、第9図は同じくもう1つの説明図である。 1……還元火炎形成用のノズル 2……乱流格子 3……予混合燃焼用の燃料ノズル 4……予混合燃焼用の空気供給口 5……予混合燃焼用の燃料供給 6……還元火炎形成用の燃料と空気の予混合室 7,8……燃料供給管 9……空気供給管 10,11……パッキン 28……予混合バーナノズル 29……還元火炎形成用の燃料ノズルBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory view of a turbulent flow lattice of FIG. 1, and FIGS. 3 (a) and 3 (b) are the same. Fig. 4 is an explanatory view of the action, Fig. 4 is an explanatory view showing the outline of the experimental apparatus, Fig. 5 is an explanatory view of nitrogen oxide concentration distribution and temperature distribution
FIG. 6 is an explanatory view of the relative emission intensity of reducing species, FIGS. 7 (a) and 7 (b) are sectional views showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is an air ratio of reducing flame and nitrogen oxidation. FIG. 9 is another explanatory diagram of the relationship of the substance concentration, and FIG. 1 ... Nozzle for reducing flame formation 2 ... Turbulent flow grid 3 ... Fuel nozzle for premixed combustion 4 ... Air supply port for premixed combustion 5 ... Fuel supply for premixed combustion 6 ... Reduction Fuel and air premixing chamber for flame formation 7,8 …… Fuel supply pipe 9 …… Air supply pipe 10, 11 …… Packing 28 …… Premixing burner nozzle 29 …… Fuel nozzle for reducing flame formation
フロントページの続き (72)発明者 ▲楢▼戸 清 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 小林 啓信 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 稲田 徹 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 嵐 紀夫 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内Front Page Continuation (72) Inventor ▲ Nara To Kiyoshi 4026 Kuji Town, Hitachi City, Hitachi, Ibaraki Prefecture Hitachi Research Laboratory, Ltd. (72) Keinobu Kobayashi 4026 Kuji Town, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd. Hitachi, Ltd. (72) Inventor Toru Inada 4026 Kujimachi, Hitachi City, Hitachi, Ibaraki Prefecture Hitachi Research Institute, Ltd. (72) Norio Arashi 4026, Kujicho, Hitachi City, Ibaraki Hitachi, Ltd. Hitachi Institute, Ltd.
Claims (2)
要な空間を有し、高空気比燃焼火炎と還元性燃焼火炎と
を、同一の火炎として形成する予混合型バーナにおい
て、前記還元性燃焼火炎を形成するノズルの先端が前記
燃焼火炎の中央に向けて移動可能に設けられていること
を特徴とする、還元燃焼により窒素酸化物を低減する乱
流予混合型バーナ。1. A premix burner which has a space necessary for sufficiently mixing combustion and air in advance and which forms a high air ratio combustion flame and a reducing combustion flame as the same flame. A turbulent premixing burner for reducing nitrogen oxides by reducing combustion, wherein a tip of a nozzle that forms a reducing combustion flame is provided so as to be movable toward the center of the combustion flame.
要な空間を有し、高空気比燃焼火炎と還元性燃焼火炎と
を、同一の火炎として形成する予混合型バーナにおい
て、前記還元性燃焼火炎を形成するノズルの先端が前記
燃焼火炎の中央に向けて移動可能に設けられ、かつ、前
記ノズルから乱流火炎を形成するのに必要な空間を有す
るように、該ノズルの先端より上流位置に設けられた乱
流格子を備えていることを特徴とする、還元燃焼により
窒素酸化物を低減する乱流予混合型バーナ。2. A premix burner having a space necessary for sufficiently mixing fuel and air in advance, and forming a high air ratio combustion flame and a reducing combustion flame as the same flame. The tip of the nozzle that forms the reducing combustion flame is movably provided toward the center of the combustion flame, and the tip of the nozzle has a space necessary to form a turbulent flame from the nozzle. A turbulent premixed burner for reducing nitrogen oxides by reducing combustion, characterized by comprising a turbulent flow grid provided at a more upstream position.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19214587A JPH0743136B2 (en) | 1987-07-31 | 1987-07-31 | Turbulent premixed burner that reduces nitrogen oxides by reducing combustion |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19214587A JPH0743136B2 (en) | 1987-07-31 | 1987-07-31 | Turbulent premixed burner that reduces nitrogen oxides by reducing combustion |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6438523A JPS6438523A (en) | 1989-02-08 |
| JPH0743136B2 true JPH0743136B2 (en) | 1995-05-15 |
Family
ID=16286443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19214587A Expired - Lifetime JPH0743136B2 (en) | 1987-07-31 | 1987-07-31 | Turbulent premixed burner that reduces nitrogen oxides by reducing combustion |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0743136B2 (en) |
Families Citing this family (8)
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| US5733603A (en) * | 1996-06-05 | 1998-03-31 | Kimberly-Clark Corporation | Surface modification of hydrophobic polymer substrate |
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| JP6331662B2 (en) * | 2014-05-07 | 2018-05-30 | 三浦工業株式会社 | Gas burner |
| JP2019174051A (en) * | 2018-03-28 | 2019-10-10 | 株式会社Ihi | Combustion device and gas turbine |
| KR102096749B1 (en) * | 2019-11-25 | 2020-04-02 | 순천대학교 산학협력단 | Combustion apparatus to maximize running efficiency and emission performance |
-
1987
- 1987-07-31 JP JP19214587A patent/JPH0743136B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6438523A (en) | 1989-02-08 |
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