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Dans les brûleurs à gaz, utilisés dans les Installations fixes comprenant une turbine à gaz et destinées à produire de la force motrice, le mélange du gaz combustible et de l'air de combustion est généralement préparé dans la zone des flammes de la chambre de combustion, le mélange parfait des fluides étant obtenu par un mouvement de tourbillonnement de l'air de combustion produit par des organes de tourbillonnement à aubes.
On connaît également des brûleurs à courants parallèles dans lesquels les tuyères à air et à gaz sont disposées en nids d'abeilles, la très fine division des fluides en filets d'air et de gaz assurant alors le bon mélangeo Toutefois, dans ces brûleurs sans tourbillonnement, le réglage du débit des gaz est contrarié par les limites étroites d'allumage des combustibles gazeux, ce qui exclut largement l'utilisation dans les grandes installations comprenant une turbine à gaz pour la production de force motrice Etant donné que les brûleurs de ce genre donnent facilement des flammes instables à cause des faibles vitesses de combustion de la plu- part des gaz combustibles, le maximum du débit des gaz qu'on peut obtenir est encore fortement limité.
L'utilisation d'organes de tourbillonnement pour le mélange des fluides permet d'obtenir des débits Importants et une gamme de réglages étendue., mais l'agencement est relativement compliqué et coûteux.
L'invention concerne un brûleur à gaz, de préférence pour cham- bre de combustion d'installations comprenant une turbine à gaz, et permet- tant d'éviter les Inconvénients précités. Ce brûleur est caractérisé par un plateau présentant des orifices disposés en rangées radiales par les- quels les jets de l'air de combustion entrent axialement dans la zone des flammes de la chambre de combustion, ledit plateau étant suivi d'un injec- teur du gaz combustible présentant des orifices par lesquels les jets de gaz entrent radialement dans la zone des flammes, l'agencement étant tel que chaque jet de gaz passe entre deux rangées consécutives de jets d' air, les jets de gaz et les jets d'air étant orientés perpendiculairement les uns par rapport aux autreso
Dans le brûleur à gaz décrit,
le combustible et l'air de combus- tion pénètrent dans la zone des flammes de la chambre de combustion sous la forme de jets perpendiculaires les uns par rapport aux autres, et ce de façon que les jets ne se touchent que dans les zones périphériques où la turbulence est forte tandis que la vitesse est faible. Malgré la grande vitesse de passage de l'air au centre des jets, cette disposition tient compte de la faible vitesse de propagation de la flemme du gaz, et ce par le fait que les flammes se développent dans les intervalles entre les jets d'air orientés radialement, dans la zone périphérique de chaque jet.
Le mélange du gaz et de l'air a lieu dans les zones de mélange des différents jets, et le front des flammes se stabilise dans un espace s'étendant longitudinalement dans la chambre de combustion en partant du plateau perforé aussi loin que la zone de tourbillonnement entourant chaque jet d'air (zone d'eau "morte"). On peut régler la stabilité des flammes en choisissant convenablement la largeur des orifices d'entrée d'air dans chacune des rangées radiales. Il est avantageux de donner aux orifices d'entrée d'air de com- bustion du plateau perforé des sections qui augmentent au fur et à mesure que leur distance augmente par rapport à l'axe longitudinal de la zone des flammes.
Cet agencement permet un dosage exact de l'air et du combustible dans le mélange en direction des rayons de la zone des flammes, l'échange des Impulsions ayant pour effet de dévier pendant le mélange des jets de combustible gazeux de façon qu'ils restent dans une zone présentant des conditions stoechiométriques de combustion. Dans le brdleur à gaz sans tourbillonnement., on peut largement modifier la quantité du gaz et celle de l'air sans qu'il en résulte une altération de la qualité de la combustion ni de la stabilité des flammes. De plus, ce brûleur est beaucoup moins coûteux et plus simple que les dispositifs connus de ce genre.
Le dessin annexé représente à titre d'exemple un mode de mise en oeuvre de l'invention sous la forme d'un brûleur à gaz destiné à être
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utilisé dans les chambres de combustion de turbines à gaz. La figure 1 est une vue en coupe axiale de la partie supérieure d'une chambre de combustion de ce genre placée verticalement;, tandis que la figure 2 est une vue de face à une échelle un peu plus grande., prise dans la direction des flèches A-A de la figure 1.
Sur la figure 1 du dessin., 1 désigne la paroi périphérique d'une chambre de combustion cylindrique dans laquelle est monté un tube de combastion 2 centré sur son axe= L'air de combustion arrive dans la chambre de combustion par le conduit 3, tandis que le gaz combustible est intro= duit par le conduit 4. La zone des flammes, qui se trou--e dans la partie supérieure du tube de combustion, reçoit l'air de combustion par les ori- fices 5 du plateau 6, tandis que l'air additionnel destiné au refroidissement des gaz chauds de combustion pénètre dans le tube de combustion par d'autres orifices 7 pratiqués dans la paroi périphérique de ce tube.
Le conduit 4 présente à son extrémité intérieure c'est-à-dire dans la zone des flammes, des orifices 8 par lesquels est injecté le gaz combustible. On volt sur la figure 2 que les orifices 5 forment des rangées partant radialement de l'axe longitudinal du tube de combustion. Par ces orifices, les jets de l'air de combustion entrent longitudinalement dans la zone des flammes.
Les orifices 8 à l'extrémité Intérieure du conduit adducteur de gaz combustible 4 sont disposés de façon que les jets de gaz entrent radialement dans la zone des flammes et que chaque jet de gaz passe entre deux rangées consé- cutives de jets d'air. Les jets de gaz et d'air sont donc perpendiculaires les uns aux autres. Le gaz brûle dans les Intervalles de mélange entre les jets dans lesquels les zones de turbulence des différents jets de gaz et d'air s'interpénètrento Ainsi que le montre la figure 2, il est avan- tageux de donner aux orifices d'entrée d'air des sections qui augmentent au fur et à mesure que la distance entre les orifices et l'axe longitu- dïnal du tube de combustion devient plus grande.
RESIDE.
1.- Brûleur à gaze de préférence pour chambres de combustion d' installations comprenant une turbine à gaz, caractérisé par un plateau présentant des orifices disposés en rangées radiales et par lesquels les jets de l'air de combustion entrent dans la zone des flammes dans la direction de son axe longitudinale et par un conduit présentant à son extrémité intérieure et dans la zone des flammes des orifices par lesquels les jets de gaz entrent radialement dans cette zone des flammes., l'agencement des orifices étant tel que chaque jet de gaz passe entre deux rangées consécutives de jets d'air, et que les jets d'air soient perpendiculaires aux jets de gaz.
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In gas burners, used in fixed installations comprising a gas turbine and intended to produce motive power, the mixture of fuel gas and combustion air is generally prepared in the flame zone of the combustion chamber. , the perfect mixture of fluids being obtained by a swirling movement of the combustion air produced by vane swirling members.
Parallel flow burners are also known in which the air and gas nozzles are arranged in honeycombs, the very fine division of the fluids into streams of air and gas then ensuring the right mixture. However, in these burners without swirling, gas flow control is hampered by the narrow ignition limits of gaseous fuels, which largely excludes use in large installations including a gas turbine for the production of motive power Since the burners of this As such easily give off unstable flames because of the low combustion rates of most fuel gases, the maximum gas flow that can be obtained is still severely limited.
The use of swirlers for mixing fluids allows high flow rates and a wide range of settings to be obtained, but the arrangement is relatively complicated and expensive.
The invention relates to a gas burner, preferably for a combustion chamber of installations comprising a gas turbine, and making it possible to avoid the aforementioned drawbacks. This burner is characterized by a plate having orifices arranged in radial rows through which the jets of the combustion air enter axially into the flame zone of the combustion chamber, said plate being followed by an injector of the combustion chamber. combustible gas having orifices through which the gas jets enter radially into the flame zone, the arrangement being such that each gas jet passes between two consecutive rows of air jets, the gas jets and the air jets being oriented perpendicular to each other
In the gas burner described,
the fuel and the combustion air enter the flame zone of the combustion chamber in the form of jets perpendicular to each other, so that the jets only touch in the peripheral areas where the turbulence is high while the speed is low. In spite of the high speed of passage of the air in the center of the jets, this arrangement takes into account the low speed of propagation of the gas flames, and this by the fact that the flames develop in the intervals between the air jets. oriented radially, in the peripheral zone of each jet.
The mixing of gas and air takes place in the mixing zones of the different jets, and the flame front stabilizes in a space extending longitudinally in the combustion chamber from the perforated plate as far as the zone of flame. vortex surrounding each air jet ("dead" water zone). The stability of the flames can be adjusted by suitably choosing the width of the air inlet openings in each of the radial rows. It is advantageous to give the combustion air inlet openings of the perforated plate sections which increase as their distance increases from the longitudinal axis of the flame zone.
This arrangement allows for exact metering of air and fuel in the mixture towards the rays of the flame zone, the exchange of pulses having the effect of deflecting the jets of gaseous fuel during mixing so that they remain in an area with stoichiometric combustion conditions. In the non-vortex gas burner, the quantity of gas and the quantity of air can be greatly modified without resulting in any deterioration in the quality of combustion or in the stability of the flames. In addition, this burner is much less expensive and simpler than known devices of this type.
The appended drawing represents by way of example an embodiment of the invention in the form of a gas burner intended to be
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used in the combustion chambers of gas turbines. Figure 1 is an axial sectional view of the upper part of such a combustion chamber placed vertically, while Figure 2 is a front view on a somewhat larger scale, taken in the direction of arrows AA in figure 1.
In Figure 1 of the drawing., 1 designates the peripheral wall of a cylindrical combustion chamber in which is mounted a combustion tube 2 centered on its axis = The combustion air arrives in the combustion chamber through the duct 3, while the combustible gas is introduced through pipe 4. The flame zone, which is located in the upper part of the combustion tube, receives the combustion air through the openings 5 of the plate 6, while the additional air intended for cooling the hot combustion gases enters the combustion tube through other orifices 7 made in the peripheral wall of this tube.
The duct 4 has at its inner end, that is to say in the flame zone, orifices 8 through which the combustible gas is injected. It can be seen in FIG. 2 that the orifices 5 form rows starting radially from the longitudinal axis of the combustion tube. Through these orifices, the jets of combustion air enter longitudinally into the flame zone.
The orifices 8 at the inner end of the fuel gas adductor conduit 4 are arranged so that the gas jets enter the flame zone radially and each gas jet passes between two consecutive rows of air jets. The gas and air jets are therefore perpendicular to each other. The gas burns in the mixing intervals between the jets in which the zones of turbulence of the different gas and air jets interpenetrate As shown in figure 2, it is advantageous to give the inlet ports d Air sections which increase as the distance between the orifices and the longitudinal axis of the combustion tube becomes greater.
RESIDE.
1.- Gauze burner preferably for combustion chambers of installations comprising a gas turbine, characterized by a plate having orifices arranged in radial rows and through which the jets of combustion air enter the flame zone in the direction of its longitudinal axis and by a duct having at its inner end and in the flame zone orifices through which the gas jets enter this flame zone radially., the arrangement of the orifices being such that each gas jet passes between two consecutive rows of air jets, and that the air jets are perpendicular to the gas jets.
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