Flashback Avoidance in Swirling Flow Burners

Lean premixed combustion using swirling flows is widely used in gas turbines and combustion. Although flashback is not generally a problem with natural gas combustion, there are some reports of flashback damage with existing gas turbines, whilst hydrogen enriched fuel blends cause concerns in this area. Thus, this paper describes a practical approach to study and avoid flashback in a pilot scale 100 kW tangential swirl burner. The flashback phenomenon is studied experimentally via the derivation of flashback limits for a variety of different geometrical conditions. A high speed camera is used to visualize the process and distinguish new patterns of avoidance. The use of a central fuel injector is shown to give substantial benefits in terms of flashback resistance. Conclusions are drawn as to mitigation technologies.

ResumenEl uso de flujos giratorios en condiciones pobres premezcladas se utiliza ampliamente en turbinas de gas y en combustión en general. A pesar de que el reflujo de llama no suele ser un problema durante la combustión de gas natural, existen muchos reportes sobre el daño que el reflujo puede producir en turbinas de gas actuales, especialmente cuando se utilizan mezclas de combustible con hidrógeno enriquecido. Por ende, este artículo describe una aproximación práctica al estudio y eliminación del reflujo de llama en un quemador de flujo giratorio tangencial de 100kW. El fenómeno de reflujo de llama se estudia experimentalmente mediante la derivación de los límites de reflujo para una gran variedad de geometrías diferentes. Se utilizó una cámara de fotografía rápida para visualizar el proceso y distinguir algunos parámetros para evitar el fenómeno. El uso de un inyector de combustible central produjo beneficios substanciales en términos de resistencia al reflujo de llama. Se presentan conclusiones sobre cómo mitigar el fenómeno.