JP2012083098A - Apparatus and method for modifying combustor nozzle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、総括的には燃焼器ノズルを修正するための装置及び方法
に関係する。具体的には、本発明の実施形態は、異なる反応性レベルを有する燃料で作動するように調整することができるノズルを含む。
The present invention relates generally to an apparatus and method for modifying a combustor nozzle. Specifically, embodiments of the present invention include nozzles that can be adjusted to operate with fuels having different reactivity levels.
燃焼器は、商業運転において広く使用される。例えば、一般的なガスタービンは、少なくとも１つの燃焼器に加圧作動流体を供給する圧縮機を含む。燃焼器は、燃料を加圧作動流体と混合しかつこの混合気を点火燃焼させて、高い温度及び圧力を有する燃焼ガスを発生させる。燃焼ガスは、燃焼器から流出しかつタービンに流れ、タービンにおいて、燃焼ガスは膨張して仕事を産生する。 Combustors are widely used in commercial operation. For example, a typical gas turbine includes a compressor that provides a pressurized working fluid to at least one combustor. The combustor mixes fuel with a pressurized working fluid and ignites and burns the mixture to generate combustion gases having a high temperature and pressure. The combustion gas exits the combustor and flows to the turbine, where the combustion gas expands to produce work.
燃焼器には、燃焼のために様々な燃料を供給することができる。例えば、燃焼器は、高炉ガス、コークス炉ガス、天然ガス、気化液化天然ガス（ＬＮＧ）、プロパン、水素、又はそれらの混合物を使用して作動するように設計することができる。各燃料タイプは一般的に、燃焼のための異なる反応性を有する。加えて、反応性は、燃料供給元、純度、温度、希釈剤の付加などのような様々な要因に応じて同じタイプの燃料間でも変化する可能性がある。燃料の変更は、ガスタービン内の様々な構成要素の作動及び／又は性能を変化させる可能性がある。例えば、燃料の反応性の変更は、燃焼器の圧力、温度及び出力を変化させる可能性がある。従って、燃焼器、特に燃焼器内のノズルを調整して異なる反応性レベルを有する燃料に適応させることが望ましい。 The combustor can be supplied with various fuels for combustion. For example, the combustor can be designed to operate using blast furnace gas, coke oven gas, natural gas, vaporized liquefied natural gas (LNG), propane, hydrogen, or mixtures thereof. Each fuel type generally has a different reactivity for combustion. In addition, the reactivity may vary between the same type of fuel depending on various factors such as fuel source, purity, temperature, diluent addition, and the like. Fuel changes can change the operation and / or performance of various components in the gas turbine. For example, changing the reactivity of the fuel can change the pressure, temperature and power of the combustor. It is therefore desirable to adjust the combustor, particularly the nozzles in the combustor, to accommodate fuels having different reactivity levels.
異なる反応性燃料を使用する燃焼器を設計しかつ作動させるための様々な努力が行なわれてきた。例えば、燃焼器の作動限界は、燃料の反応性に基づいて調整することができる。しかしながら、この解決方法では、燃焼器における作動限界の低下又はガスタービンに関連するその他の要求が生じる。異なる反応性燃料を使用する燃焼器を作動させる別の解決方法は、燃焼器を作動停止しかつ１以上のノズルを異なる寸法の燃料オリフィスを有する代替ノズルと交換することである。しかしながら、この方法は、ガスタービンにより行なわれている実作業の中断並びに代替ノズルの在庫を必要とする。ガスタービンにより行なわれている実作業の中断は、突然かつ不要の作動停止を引き起こし、また代替ノズルの在庫は、ガスタービンの運転コストを増大させる。 Various efforts have been made to design and operate combustors that use different reactive fuels. For example, the operating limit of the combustor can be adjusted based on the reactivity of the fuel. However, this solution creates reduced operating limits in the combustor or other requirements associated with the gas turbine. Another solution for operating a combustor that uses a different reactive fuel is to deactivate the combustor and replace one or more nozzles with alternative nozzles having different sized fuel orifices. However, this method requires interruption of the actual work being done by the gas turbine and stock of alternative nozzles. The interruption of the actual work being done by the gas turbine causes a sudden and unnecessary shutdown, and the replacement nozzle inventory increases the operating cost of the gas turbine.
その結果、異なる反応性レベルを有する燃料で作動するように調整することができる改良型のノズルが、望ましいと言える。 As a result, an improved nozzle that can be tuned to operate with fuels having different reactivity levels may be desirable.
本発明の態様及び利点は、次の説明においてその一部を記載しており、或いはそれら説明から自明なものとして理解することができ、或いは本発明の実施により学ぶことができる。 Aspects and advantages of the present invention are set forth in part in the description which follows, or can be understood from the description, or can be learned by practice of the invention.
本発明の１つの実施形態は、燃焼器ノズルであり、本燃焼器ノズルは、空洞を形成したノズル本体を含む。ノズル本体内に配置されたオリフィスは、空洞から該ノズル本体を貫通して流体連通を構成する。オリフィスに近接して配置された可動バリアは、そこにおいて該可動バリアがオリフィスを少なくとも部分的に閉鎖する第１の位置を有する。 One embodiment of the present invention is a combustor nozzle, which includes a nozzle body defining a cavity. An orifice disposed within the nozzle body provides fluid communication from the cavity through the nozzle body. A movable barrier disposed proximate to the orifice has a first position where the movable barrier at least partially closes the orifice.
本発明の別の実施形態は、燃焼器ノズルであり、本燃焼器ノズルは、空洞を形成したノズル本体を含む。ノズル本体内に配置されたオリフィスは、空洞から該ノズル本体を貫通して流体連通を構成する。オリフィス内に配置された取外し可能インサートが、該オリフィスの有効断面積を減少させる。 Another embodiment of the present invention is a combustor nozzle, which includes a nozzle body defining a cavity. An orifice disposed within the nozzle body provides fluid communication from the cavity through the nozzle body. A removable insert located within the orifice reduces the effective cross-sectional area of the orifice.
本発明の実施形態はまた、燃焼器に燃料を供給する方法を含む。本方法は、ノズル内に配置されたオリフィスを通して燃料を流すステップと、燃料の反応性を判定するステップと、燃料の反応性に基づいてオリフィスの有効断面積を調整するステップとを含む。 Embodiments of the invention also include a method of supplying fuel to a combustor. The method includes flowing fuel through an orifice disposed in the nozzle, determining fuel reactivity, and adjusting an effective cross-sectional area of the orifice based on the fuel reactivity.
本明細書を精査することにより、当業者には、そのような実施形態の特徴及び態様並びにその他がより良好に理解されるであろう。 Upon review of this specification, those skilled in the art will better understand the features and aspects of such embodiments as well as others.
添付図面の図を参照することを含む本明細書の以下の残り部分において、当業者に対する本発明の最良の形態を含む本発明の完全かつ有効な開示をより具体的に説明する。 In the following remainder of this specification, including with reference to the drawings in the accompanying drawings, a more complete and effective disclosure of the present invention, including the best mode of the present invention, will be described more specifically.
次に、その１以上の実施例を添付図面に示している本発明の現在の実施形態を詳細に参照することにする。詳細な説明では、図面における特徴要素を参照して、数字及び文字表示を使用する。図面及び説明における同様又は類似の表示は、本発明の同様の又は類似の部分を説明するのにも使用している。 Reference will now be made in detail to the present embodiments of the invention, one or more examples of which are illustrated in the accompanying drawings. In the detailed description, numerals and letter designations are used with reference to features in the drawings. Similar or similar designations in the drawings and description are used to describe similar or similar parts of the invention.
各実施例は、本発明の限定ではなく、本発明の説明の目的で示している。実際に、その技術的範囲又は技術思想から逸脱せずに、本発明において修正及び変更を行なうことができることは当業者には明らかであろう。例えば、１つの実施形態の一部として図示した又は説明した特徴要素は、別の実施形態で使用してさらに別の実施形態を生み出すことができる。従って、本発明は、そのような修正及び変更を特許請求の範囲及びその均等物の技術的範囲内に属するものとして保護することを意図している。 Each example is provided by way of explanation of the invention, not limitation of the invention. In fact, it will be apparent to those skilled in the art that modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope or spirit of the invention. For example, features illustrated or described as part of one embodiment can be used in another embodiment to yield a still further embodiment. Accordingly, the present invention is intended to protect such modifications and changes as fall within the scope of the appended claims and equivalents thereof.
本発明の様々な実施形態は、異なる反応性燃料で使用することができる燃焼器用のノズルを提供する。ノズルは一般的に、燃焼チャンバ内に燃料を流す１以上のオリフィスを含み、また１以上のオリフィスの断面積は、燃料の反応性に従って増大又は減少させることができる。その結果、ノズルは異なる反応性レベルを有する燃料で使用するように調整することができる。 Various embodiments of the present invention provide a nozzle for a combustor that can be used with different reactive fuels. The nozzle typically includes one or more orifices that flow fuel into the combustion chamber, and the cross-sectional area of the one or more orifices can be increased or decreased according to the reactivity of the fuel. As a result, the nozzle can be adjusted for use with fuels having different reactivity levels.
図１は、本発明の技術的範囲内にある燃焼器１０の簡略断面図を示している。図１に示す燃焼器は、ガスタービンシステムで使用するのに適しているが、本明細書に説明する本発明の実施形態は、特許請求の範囲で特に記載していない限りガスタービンシステムで使用する燃焼器に限定されるものではないことは、当業者には容易に分かるであろう。ケーシング１２は、燃焼器１０を囲んで加圧作動流体を閉じ込めることができる。ノズルは、例えば図１に示すように、一次ノズル１８が二次ノズル２０の周りに半径方向に配置された状態で端部カバー１６内に配置することができる。ノズル１８、２０の下流に配置されたライナ２２は、スロート２８によって分離された上流チャンバ２４及び下流チャンバ２６を形成することができる。加圧作動流体は、ケーシング１２及びライナ２２間を通ってノズル１８、２０に流れることができる。ノズル１８、２０は、燃料を加圧作動流体と混合し、かつその混合気は、ノズル１８、２０からそこで燃焼が行なわれる上流チャンバ２４及び下流チャンバ２６内に流れる。 FIG. 1 shows a simplified cross-sectional view of a combustor 10 that is within the scope of the present invention. Although the combustor shown in FIG. 1 is suitable for use in a gas turbine system, the embodiments of the invention described herein are used in a gas turbine system unless specifically stated in the claims. Those skilled in the art will readily recognize that the combustor is not limited to the above. The casing 12 can surround the combustor 10 and contain the pressurized working fluid. The nozzles can be arranged in the end cover 16 with the primary nozzles 18 arranged radially around the secondary nozzles 20, for example as shown in FIG. The liner 22 disposed downstream of the nozzles 18, 20 can form an upstream chamber 24 and a downstream chamber 26 separated by a throat 28. Pressurized working fluid can flow between the casing 12 and the liner 22 to the nozzles 18, 20. The nozzles 18, 20 mix the fuel with the pressurized working fluid, and the mixture flows from the nozzles 18, 20 into the upstream chamber 24 and the downstream chamber 26 where combustion takes place.
図２は、本発明の１つの実施形態による、燃焼器１０の端部カバー１６内に据付けられたノズル３０の簡略断面図を示している。図示するように、ノズル３０は一般的に、該ノズル３０の内部に空洞３４を形成したノズル本体３２と、ノズル本体３２内に配置されかつノズル空洞３４から該ノズル本体３２を貫通して流体連通した１以上のオリフィス３６とを含む。ノズル３０はさらに、ノズル本体３２を囲むシュラウド３８を含み、該シュラウド３８及びノズル本体３２間に半径方向に１以上のスワーラベーン４０を配置するようにすることができる。ノズル３０に連結された燃料供給源４２が、空洞３４に燃料を供給する。燃料は次に、１以上のオリフィス３６を通って流れ、また存在する場合には、スワーラベーン４０が、燃焼に先立って上流チャンバ２４に流入する燃料を旋回させる。 FIG. 2 shows a simplified cross-sectional view of a nozzle 30 installed in the end cover 16 of the combustor 10 according to one embodiment of the present invention. As shown, the nozzle 30 generally includes a nozzle body 32 having a cavity 34 formed therein, and is disposed within the nozzle body 32 and from the nozzle cavity 34 through the nozzle body 32 and in fluid communication therewith. One or more orifices 36. The nozzle 30 may further include a shroud 38 that surrounds the nozzle body 32 such that one or more swirler vanes 40 are disposed radially between the shroud 38 and the nozzle body 32. A fuel supply 42 connected to the nozzle 30 supplies fuel to the cavity 34. The fuel then flows through one or more orifices 36 and, if present, swirler vanes 40 swirl the fuel entering the upstream chamber 24 prior to combustion.
図２に示すように、ノズルはさらに、１以上のオリフィス３６に近接して配置された１以上の可動バリア４４を含むことができる。可動バリア４４は一般的に、あらゆるジオメトリ形状を有する遠位端部４６を含む。例えば、遠位端部４６は、円筒形、円形、方形、三角形、又はその他のジオメトリ形状を含むことができる。可動バリア４４は、図２に示すように、空洞３４の内部にすべて設置することができる。別の実施形態では、可動バリア４４は、空洞３４の内部に部分的に設置して、遠位端部４６がオリフィス３６を貫通して延びるようすることができる。 As shown in FIG. 2, the nozzle may further include one or more movable barriers 44 disposed proximate to the one or more orifices 36. The movable barrier 44 generally includes a distal end 46 having any geometric shape. For example, the distal end 46 can include a cylindrical, circular, square, triangular, or other geometric shape. All the movable barriers 44 can be installed inside the cavity 34 as shown in FIG. In another embodiment, the movable barrier 44 can be partially installed within the cavity 34 such that the distal end 46 extends through the orifice 36.
可動バリア４４は、第１の位置及び第２の位置を有することができる。第１の位置では、可動バリア４４の遠位端部４６は、オリフィス３６に近接して、該オリフィス３６を閉鎖し及び／又は該オリフィス３６の有効断面積を減少させる。本明細書で使用する場合に、オリフィス３６の有効断面積というのは、燃料がそれを通って空洞３４から上流チャンバ２４内に流れる全面積のことである。例えば、第１の位置では、可動バリア４４の遠位端部４６は、オリフィス３６に十分に近接して或いはオリフィス３６の内部にさえ位置して、該オリフィス３６の有効断面積を減少させ、それによって空洞３４から該オリフィス３６を通って燃焼チャンバ２４内に流れる燃料の流量を減少させるようにすることができる。第２の位置では、可動バリア４４の遠位端部４６は、オリフィス３６からさらに離れて位置して、該オリフィス３６の有効断面積を増大させるようにすることができる。例えば、第２の位置では、可動バリア４４の遠位端部４６は、オリフィス３６から十分に離れて位置して、該オリフィス３６の有効断面積を最大にし、それによって空洞３４から該オリフィス３６を通って燃焼チャンバ２４内に流れる燃料の流量を増大させるようにすることができる。 The movable barrier 44 can have a first position and a second position. In the first position, the distal end 46 of the movable barrier 44 is proximate to the orifice 36 to close the orifice 36 and / or reduce the effective cross-sectional area of the orifice 36. As used herein, the effective cross-sectional area of the orifice 36 is the total area through which fuel flows from the cavity 34 into the upstream chamber 24. For example, in the first position, the distal end 46 of the movable barrier 44 is located sufficiently close to or even within the orifice 36 to reduce the effective cross-sectional area of the orifice 36 and thereby Can reduce the flow of fuel from the cavity 34 through the orifice 36 into the combustion chamber 24. In the second position, the distal end 46 of the movable barrier 44 can be located further away from the orifice 36 to increase the effective cross-sectional area of the orifice 36. For example, in the second position, the distal end 46 of the movable barrier 44 is located sufficiently away from the orifice 36 to maximize the effective cross-sectional area of the orifice 36, thereby moving the orifice 36 from the cavity 34. The flow rate of fuel passing through the combustion chamber 24 can be increased.
可動バリア４４は、空洞３４の内部でハブ４８に連結することができる。例えば、図２に示すように、遠位端部４６は、ロッド５０又はピストンによってハブ４８に連結することができる。各ロッド５０又はピストンは、各ロッド５０及びハブ４８間にねじ係合を構成する内部又は外部ねじ部を含むことができる。このようにして、各ロッド５０及びハブ４８間のねじ係合により、可動バリア４４を移動させるための手段が得られる。それに代えて又はそれに加えて、可動バリア４４を移動させるための手段は、ハブ４８に連結された空圧又は油圧供給源５４を含むことができる。従って、ハブ４８に空気又は別の流体を供給して、該ハブ４８に対して各ロッド５０を空圧により又は油圧により伸長或いは後退させることができる。さらに別の実施形態では、可動バリア４４を移動させるための手段は、当技術分野で公知の往復動のためのあらゆる関節式、ねじ式、ラチェット式、ヒンジ式、その他の機械的構造を含むことができる。 The movable barrier 44 can be coupled to the hub 48 within the cavity 34. For example, as shown in FIG. 2, the distal end 46 can be connected to a hub 48 by a rod 50 or a piston. Each rod 50 or piston may include an internal or external thread that constitutes a threaded engagement between each rod 50 and hub 48. In this way, means for moving the movable barrier 44 is obtained by screw engagement between each rod 50 and the hub 48. Alternatively or additionally, the means for moving the movable barrier 44 may include a pneumatic or hydraulic supply 54 coupled to the hub 48. Accordingly, air or another fluid can be supplied to the hub 48 so that each rod 50 can be extended or retracted with respect to the hub 48 by pneumatic pressure or hydraulic pressure. In yet another embodiment, the means for moving the movable barrier 44 include any articulated, screwed, ratcheted, hinged, or other mechanical structure for reciprocation known in the art. Can do.
従って、図２に関して図示しかつ説明したノズルの実施形態により、既存の設計に勝る幾つかの利点が得られる。例えば、顧客は、燃料の反応性を判定し、かつ可動バリア４４の位置を調整することによって、ノズル３０を通る燃料の流量を容易に調整することができる。このようにして、顧客は、燃料の反応性に基づいてノズル３０内のオリフィス３６の有効断面積を調整することができる。その結果、顧客は代替ノズルの在庫を維持する必要がなく、かつそれにも拘らずノズルを交換するための突然又は不要の作動停止を必要とせずに燃料タイプ間或いは異なる反応性燃料間で切替えることができる。加えて、可動バリア４４は、顧客が定常運転時に該可動バリア４４の位置を僅かに調整して所望の燃焼器出力を得るのを可能にする。 Thus, the nozzle embodiment shown and described with respect to FIG. 2 provides several advantages over existing designs. For example, the customer can easily adjust the fuel flow rate through the nozzle 30 by determining the reactivity of the fuel and adjusting the position of the movable barrier 44. In this way, the customer can adjust the effective area of the orifice 36 in the nozzle 30 based on the reactivity of the fuel. As a result, customers do not need to maintain an inventory of alternative nozzles and nevertheless switch between fuel types or between different reactive fuels without the need for sudden or unnecessary shutdowns to replace nozzles. Can do. In addition, the movable barrier 44 allows the customer to slightly adjust the position of the movable barrier 44 during steady state operation to obtain the desired combustor output.
図３は、本発明の別の実施形態によるノズル６０の簡略断面図である。図示するように、ノズル６０は一般的に、該ノズル６０の内部に空洞６４を形成したノズル本体６２と、ノズル本体６２内に配置されかつノズル空洞６４から該ノズル本体６２を貫通して流体連通した１以上のオリフィス６６とを含む。ノズル６０はさらに、ノズル本体６２を囲むシュラウド６８を含み、該シュラウド６８及びノズル本体６２間に半径方向に１以上のスワーラベーン７０を配置するようにすることができる。ノズル６０に連結された燃料供給源７２が、空洞６４に燃料を供給する。燃料は次に、１以上のオリフィス６６を通って流れ、また存在する場合には、スワーラベーン７０が、燃焼に先立って燃焼チャンバ２４に流入する燃料を旋回させる。 FIG. 3 is a simplified cross-sectional view of a nozzle 60 according to another embodiment of the present invention. As shown, the nozzle 60 is generally in fluid communication with a nozzle body 62 having a cavity 64 formed therein and disposed within the nozzle body 62 and from the nozzle cavity 64 through the nozzle body 62. One or more orifices 66. The nozzle 60 can further include a shroud 68 that surrounds the nozzle body 62 such that one or more swirler vanes 70 are disposed radially between the shroud 68 and the nozzle body 62. A fuel supply source 72 connected to the nozzle 60 supplies fuel to the cavity 64. The fuel then flows through one or more orifices 66 and, if present, swirler vanes 70 swirl the fuel entering the combustion chamber 24 prior to combustion.
図３に示すように、ノズル６０はさらに、１以上のオリフィス６６内に１以上の取外し可能インサート７４を含むことができる。取外し可能インサート７４は、燃料における様々な反応性レベルに対応した様々な内径を有することができる。特定の実施形態では、取外し可能インサート７４は、個々のオリフィス６６を通る燃料流れを完全に遮断するプラグとして働く中実インサートを含むことができる。このようにして、取外し可能インサート７４は、各オリフィス６６又は該オリフィス６６のサブセット内に据付けて該オリフィス６６の有効断面積を減少させ、それによって空洞６４から該オリフィス６６を通って燃焼チャンバ２４内に流れる燃料の流量を減少させることができる。必要な場合には、オリフィス６６から取外し可能インサート７４を取外して、該オリフィス６６の有効断面積を最大にし、それによって空洞６４から該オリフィス６６を通って燃焼チャンバ２４内に流れる燃料の流量を増大させるようにすることができる。 As shown in FIG. 3, the nozzle 60 may further include one or more removable inserts 74 within one or more orifices 66. The removable insert 74 can have various internal diameters that correspond to various reactivity levels in the fuel. In certain embodiments, the removable insert 74 can include a solid insert that acts as a plug that completely blocks fuel flow through the individual orifices 66. In this manner, the removable insert 74 is installed within each orifice 66 or a subset of the orifice 66 to reduce the effective cross-sectional area of the orifice 66 and thereby from the cavity 64 through the orifice 66 into the combustion chamber 24. It is possible to reduce the flow rate of the fuel flowing into the tank. If necessary, the removable insert 74 is removed from the orifice 66 to maximize the effective cross-sectional area of the orifice 66, thereby increasing the flow rate of fuel flowing from the cavity 64 through the orifice 66 into the combustion chamber 24. You can make it.
図４、図５及び図６は、本発明の別の実施形態による取外し可能インサートの斜視図を示している。図４に示す取外し可能インサート７４は、平滑内表面７６と、オリフィス６６内に又は該オリフィス６６から取外し可能インサート７４をねじ部により取付け又は取外すのを可能にするねじ付き外表面７８とを含む。図５に示す取外し可能インサート８０は、平滑外表面８２と溝付き又は螺旋状内表面８４とを含む。図６に示す取外し可能インサート８６は同様に、平滑外表面８２を含み、内表面上にはタービュレータ８８を備えている。このようにして、図５又は図６に示す取外し可能インサート８０、８６は、オリフィス６６内に圧入することができ、溝付き内表面８４又は内表面上のタービュレータ８８は、取外し可能インサート８０、８６を通って流れる燃料の旋回、加速及び／又は混合を強化する。 4, 5 and 6 show perspective views of a removable insert according to another embodiment of the present invention. The removable insert 74 shown in FIG. 4 includes a smooth inner surface 76 and a threaded outer surface 78 that allows the removable insert 74 to be attached to or removed from the orifice 66 by a threaded portion. The removable insert 80 shown in FIG. 5 includes a smooth outer surface 82 and a grooved or helical inner surface 84. The removable insert 86 shown in FIG. 6 also includes a smooth outer surface 82 with a turbulator 88 on the inner surface. In this manner, the removable inserts 80, 86 shown in FIG. 5 or 6 can be press fit into the orifice 66, and the fluted inner surface 84 or turbulator 88 on the inner surface can be removed from the removable inserts 80, 86. Enhance the swirling, acceleration and / or mixing of fuel flowing through it.
従って、図３、図４、図５及び図６に関して図示しかつ説明したノズル６０の実施形態により、既存設計に勝る幾つかの利点が得られる。例えば、顧客は、燃料の反応性を判定し、かつ１以上のオリフィス６６に対して１以上の取外し可能インサート７４を据付け或いは取外すことによって、ノズル６０を通る燃料の流量を容易に調整することができる。このようにして、顧客は、燃料の反応性に基づいてノズル６０内のオリフィス６６の有効断面積を調整することができる。その結果、顧客は代替ノズルの在庫を維持する必要がなく、かつそれにも拘らずノズルを交換することを必要とせずに燃料タイプ間或いは異なる反応性レベルを有する燃料間で切替えることができる。 Thus, the embodiment of the nozzle 60 shown and described with respect to FIGS. 3, 4, 5 and 6 provides several advantages over existing designs. For example, the customer can easily adjust the fuel flow rate through the nozzle 60 by determining fuel reactivity and installing or removing one or more removable inserts 74 for one or more orifices 66. it can. In this way, the customer can adjust the effective cross-sectional area of the orifice 66 in the nozzle 60 based on the reactivity of the fuel. As a result, customers can switch between fuel types or between fuels with different reactivity levels without having to maintain an inventory of alternative nozzles and nevertheless needing to replace nozzles.
本明細書は最良の形態を含む実施例を使用して、本発明を開示し、また当業者が、あらゆる装置又はシステムを製作しかつ使用しまたあらゆる組込み方法を実行することを含む本発明の実施を行なうことを可能にもする。本発明の特許性がある技術的範囲は、特許請求の範囲により定めており、また当業者が想到するその他の実施例を含むことができる。そのようなその他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と相違しない構造的要素を含むか又はそれらが特許請求の範囲の文言と本質的でない相違を有する均等な構造的要素を含む場合には、特許請求の範囲の技術的範囲内に属する。 This written description uses examples, including the best mode, to disclose the invention and to enable any person skilled in the art to make and use any device or system and perform any embedded method. It also makes it possible to implement. The patentable scope of the invention is defined by the claims, and may include other examples that occur to those skilled in the art. Such other embodiments may include structural elements that do not differ from the language of the claims or that they contain equivalent structural elements that have substantive differences from the language of the claims. Belongs to the technical scope of the claims.
１０ 燃焼器
１２ ケーシング
１６ 端部カバー
１８ 一次ノズル
２０ 二次ノズル
２２ ライナ
２４ 上流チャンバ
２６ 下流チャンバ
２８ スロート
３０ ノズル−図２
３２ ノズル本体
３４ 空洞
３６ オリフィス
３８ シュラウド
４０ スワーラベーン
４２ 燃料供給源
４４ 可動バリア
４６ 遠位端部
４８ ハブ
５０ ロッド
５２ ねじ部
５４ 空圧又は油圧供給源
６０ ノズル−図３
６２ ノズル本体
６４ 空洞
６６ ポート
６８ シュラウド
７０ スワーラベーン
７２ 燃料供給源
７４ 取外し可能インサート−図４
７６ 平滑内表面
７８ ねじ付き外表面
８０ 取外し可能インサート−図５
８２ 平滑外表面
８４ 螺旋状内表面
８６ 取外し可能インサート−図６
８８ タービュレータ
10 Combustor 12 Casing 16 End Cover 18 Primary Nozzle 20 Secondary Nozzle 22 Liner 24 Upstream Chamber 26 Downstream Chamber 28 Throat 30 Nozzle-FIG.
32 Nozzle body 34 Cavity 36 Orifice 38 Shroud 40 Swirl vane 42 Fuel supply 44 Movable barrier 46 Distal end 48 Hub 50 Rod 52 Screw 54 Pneumatic or hydraulic supply 60 Nozzle-FIG.
62 Nozzle body 64 Cavity 66 Port 68 Shroud 70 Swirler vane 72 Fuel supply 74 Removable insert-FIG.
76 Smooth inner surface 78 Threaded outer surface 80 Removable insert-FIG.
82 Smooth Outer Surface 84 Spiral Inner Surface 86 Removable Insert—FIG.
88 Turbulators
Claims (13)
前記ノズル本体（３２）内に配置されかつ前記空洞（３４）から該ノズル本体（３２）を貫通して流体連通したオリフィス（３６）と、
前記オリフィス（３６）に近接して配置された可動バリア（４４）にして、該可動バリア（４４）が前記オリフィス（３６）を少なくとも部分的に閉鎖する第１の位置を有する可動バリア（４４）と
を備える燃焼器ノズル（３０）。 A nozzle body (32) formed with a cavity (34);
An orifice (36) disposed within the nozzle body (32) and in fluid communication from the cavity (34) through the nozzle body (32);
A movable barrier (44) disposed in proximity to the orifice (36) and having a first position at which the movable barrier (44) at least partially closes the orifice (36). A combustor nozzle (30).
前記複数のオリフィス（３６）に近接して配置された複数の可動バリア（４４）にして、前記複数のオリフィス（３６）を少なくとも部分的に閉鎖する第１の位置を有する複数の可動バリア（４４）と
をさらに備える、請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の燃焼器ノズル（３０）。 A plurality of orifices (36) disposed in the nozzle body (32);
A plurality of movable barriers (44) disposed proximate to the plurality of orifices (36) to have a plurality of movable barriers (44) having a first position at least partially closing the plurality of orifices (36). The combustor nozzle (30) according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
ノズル（３０）内のオリフィス（３６）を通して燃料を流すステップと、
前記燃料の反応性を判定するステップと、
前記燃料の反応性に基づいて前記オリフィス（３６）の有効断面積を調整するステップと
を含む方法。 A method of supplying fuel to a combustor (10), comprising:
Flowing fuel through an orifice (36) in a nozzle (30);
Determining the reactivity of the fuel;
Adjusting the effective cross-sectional area of the orifice (36) based on the reactivity of the fuel.
前記燃料の反応性に基づいて前記複数のオリフィス（３６）の有効断面積を調整するステップと、
をさらに含む、請求項９乃至請求項１２のいずれか１項記載の方法。 Flowing fuel through a plurality of orifices (36) in the nozzle (30);
Adjusting the effective cross-sectional area of the plurality of orifices (36) based on the reactivity of the fuel;
The method according to claim 9, further comprising:
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|---|---|---|---|---|
| US528883A (en) * | 1894-11-06 | Gas-burner | ||
| US850581A (en) * | 1906-09-28 | 1907-04-16 | George W Hopkins | Blowpipe. |
| US883374A (en) * | 1907-06-14 | 1908-03-31 | Anders Akeson | Feed device for hydrocarbon-burners. |
| US1027825A (en) * | 1910-05-24 | 1912-05-28 | May E Doble | Hydraulic nozzle. |
| US1094124A (en) * | 1912-11-16 | 1914-04-21 | Garnet W Coen | Combined valve and spray-nozzle for hydrocarbon-burners. |
| US1948824A (en) * | 1931-03-28 | 1934-02-27 | O'connor Martin | Nozzle |
| US2345402A (en) * | 1939-10-28 | 1944-03-28 | Anglo Saxon Petroleum Co | Liquid-fuel burner |
| US2314089A (en) * | 1940-11-15 | 1943-03-16 | Selas Company | Aircraft heater |
| US3128048A (en) * | 1962-11-13 | 1964-04-07 | Mary Ansara Nelson | Fog nozzle |
| US4125360A (en) * | 1976-10-28 | 1978-11-14 | Envirotech Corporation | Steam atomizing burner |
| CH640335A5 (en) * | 1979-01-15 | 1983-12-30 | Straumann Inst Ag | BURNER NOZZLE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF. |
| US4353508A (en) * | 1980-11-10 | 1982-10-12 | Spraying Systems Company | Nozzle with pre-orifice metering restriction |
| JPS62119319A (en) * | 1985-11-20 | 1987-05-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | appliance stopper |
| US4793798A (en) * | 1986-08-08 | 1988-12-27 | Sabin Darrel B | Burner apparatus |
| CN87204748U (en) * | 1987-11-09 | 1988-08-10 | 株洲市东区节能燃油器厂 | Adjustable spray nozzle of oil burner |
| JPH02130313A (en) * | 1988-11-08 | 1990-05-18 | Toto Ltd | Flow rate control nozzle |
| JPH02130315A (en) * | 1988-11-08 | 1990-05-18 | Toto Ltd | Flow rate control device |
| JPH02130314A (en) * | 1988-11-08 | 1990-05-18 | Toto Ltd | Flow rate control nozzle |
| JPH05340530A (en) * | 1991-03-22 | 1993-12-21 | Atamu Giken Kk | Device for feeding gas to gas burner |
| US5244382A (en) * | 1991-12-10 | 1993-09-14 | Robertshaw Controls Company | Jet burner construction, heating apparatus utilizing the jet burner construction and methods of making the same |
| CN2197576Y (en) * | 1994-03-02 | 1995-05-17 | 冷九华 | Adjustable nozzle for universal gas furnaces |
| DE19648981B4 (en) * | 1996-11-26 | 2007-02-15 | Polysius Ag | burner |
| US6036481A (en) * | 1998-03-06 | 2000-03-14 | Carrier Corporation | Burner with flame retainer insert |
| US6220852B1 (en) * | 1999-03-25 | 2001-04-24 | Hauck Manufacturing Company | Variable exit high velocity burner |
| JP2002243118A (en) * | 2001-02-20 | 2002-08-28 | Sun Wave Ind Co Ltd | Gas-air mixing device for gas burner |
| US6702571B2 (en) * | 2001-09-05 | 2004-03-09 | Gas Technology Institute | Flex-flame burner and self-optimizing combustion system |
| US20040072113A1 (en) * | 2002-10-15 | 2004-04-15 | Chin-Chung Chuan | Multi-flame type lighter |
| US20040202978A1 (en) * | 2003-04-11 | 2004-10-14 | Wong Ming King | Lighter nozzle system for producing stylish torch |
| US20050167530A1 (en) * | 2004-01-30 | 2005-08-04 | Ward Kenneth R. | Mechanically sealed adjustable gas nozzle |
| US7377036B2 (en) * | 2004-10-05 | 2008-05-27 | General Electric Company | Methods for tuning fuel injection assemblies for a gas turbine fuel nozzle |
| ES1059642Y (en) * | 2005-02-10 | 2005-09-01 | Fagor S Coop | ROTATING VALVE MOUNTED ON A MULTI-GAS COOKING DEVICE |
| FR2887597B1 (en) * | 2005-06-27 | 2010-04-30 | Egci Pillard | ANNULAR CONDUIT AND BURNER COMPRISING SUCH A CONDUCT |
| US8028968B2 (en) * | 2007-05-22 | 2011-10-04 | Mike Gum | Variable orifice gas flow modulating valve |
| US20090181336A1 (en) * | 2008-01-14 | 2009-07-16 | Grand Mate Co., Ltd. | Control device for gas burner |
| CN101398178B (en) * | 2008-10-27 | 2012-07-18 | 江阴德尔热能机械有限公司 | Adjustable nozzle of fume burner |
| US8998605B2 (en) * | 2010-10-07 | 2015-04-07 | Carrier Corporation | Inshot burner flame retainer |
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