JP2000146113A - バ―ナ―装置とそれを使用した燃焼方法 - Google Patents
バ―ナ―装置とそれを使用した燃焼方法Info
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
- C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
- C03B5/235—Heating the glass
- C03B5/2353—Heating the glass by combustion with pure oxygen or oxygen-enriched air, e.g. using oxy-fuel burners or oxygen lances
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
- F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
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- F23D14/32—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid using a mixture of gaseous fuel and pure oxygen or oxygen-enriched air
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- F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F23M5/00—Casings; Linings; Walls
- F23M5/02—Casings; Linings; Walls characterised by the shape of the bricks or blocks used
- F23M5/025—Casings; Linings; Walls characterised by the shape of the bricks or blocks used specially adapted for burner openings
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2211/00—Heating processes for glass melting in glass melting furnaces
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- C03B2211/60—Heating processes for glass melting in glass melting furnaces using oxy-fuel burners oxy-fuel burner construction
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
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- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
- Air Supply (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】燃料と酸化剤のノズルおよび３つのコンパート
メントのバーナーブロック構造を有する自己冷却型酸化
剤燃料バーナーを得たい。 【解決手段】燃料流と酸化剤流との流線形の混合のため
の独特の燃料ノズル構造と、所望の焔特性のための酸化
剤流に挿入され制御された渦巻きと、径方向と軸線方向
への焔筒の制御された拡張と、対流による冷却を提供し
処理微粒子のいかなる生成をも阻止するための酸化剤を
利用したバーナーブロック内面の効果的な掃引とを有し
ている。それによって、高温（２２００°Ｆから３００
０°Ｆ）で燃焼でき、また、高温微粒子などを、金属製
のバーナーのノズルおよび耐火性のバーナーブロック内
部の過熱や科学的腐食の損傷をしないで炉で処理でき
る。いろいろな態様のノズルとブロック形状を使用し
て、バーナーは、加熱負荷の要求に応じて、従来の焔ま
たは単調な焔を提供することができる。
メントのバーナーブロック構造を有する自己冷却型酸化
剤燃料バーナーを得たい。 【解決手段】燃料流と酸化剤流との流線形の混合のため
の独特の燃料ノズル構造と、所望の焔特性のための酸化
剤流に挿入され制御された渦巻きと、径方向と軸線方向
への焔筒の制御された拡張と、対流による冷却を提供し
処理微粒子のいかなる生成をも阻止するための酸化剤を
利用したバーナーブロック内面の効果的な掃引とを有し
ている。それによって、高温（２２００°Ｆから３００
０°Ｆ）で燃焼でき、また、高温微粒子などを、金属製
のバーナーのノズルおよび耐火性のバーナーブロック内
部の過熱や科学的腐食の損傷をしないで炉で処理でき
る。いろいろな態様のノズルとブロック形状を使用し
て、バーナーは、加熱負荷の要求に応じて、従来の焔ま
たは単調な焔を提供することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に燃焼装置に
関し、特に、バーナーと、それを使用して燃料を酸素濃
度が空気より大きい酸化剤とともに燃焼する方法に関す
る。
関し、特に、バーナーと、それを使用して燃料を酸素濃
度が空気より大きい酸化剤とともに燃焼する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】空気より大きい酸素濃度を有する酸化剤
を使用したバーナーの技術分野において、そのようなバ
ーナーがガラスの製造に使用された場合、輝いた低い温
度の焔を生成することが１つの目的である。これらの焔
は、しばしば、ガスの速度が遅く、また非常に単純な
（たとえば、パイプインパイプの構造）混合戦略を有し
ている。円筒状の燃焼用空所を有するバーナーブロック
の使用は知られていて、その点で、ほとんどの処理は円
筒状の空所内で酸素が多い殻によって囲まれた燃料が多
い核を有している。円筒状の形状のバーナーブロック
（時として予備燃焼室として参照される）は、円筒状の
空所の長さ「Ｌ」の直径「Ｄ」に対する比率は２と６と
の間である。Ｌ／Ｄのこの比率の範囲において、燃料と
酸素の速度（６００フィート／秒より小さい）は、２０
ＭＭ Ｂｔｕ／時迄の燃焼範囲から選択される。ここ
で、１フィート／秒は、０．３０４８メートル／秒であ
る。また、１フィートは１２インチで、１インチは２．
５４センチメートルである。その目的は、遅延させた混
合を使用することによって、長くて緩やかで高輝度な酸
素と燃料の焔を生成することである。熱分解（燃料の多
い核における）によるすすの生成とそれに続く燃焼は、
焔の輝度を提供する。上述のＬ／Ｄの比率の範囲以外で
は、焔は、非常に高い「軸線的」運動量を与えられ、非
常に輝きがなくなる。
を使用したバーナーの技術分野において、そのようなバ
ーナーがガラスの製造に使用された場合、輝いた低い温
度の焔を生成することが１つの目的である。これらの焔
は、しばしば、ガスの速度が遅く、また非常に単純な
（たとえば、パイプインパイプの構造）混合戦略を有し
ている。円筒状の燃焼用空所を有するバーナーブロック
の使用は知られていて、その点で、ほとんどの処理は円
筒状の空所内で酸素が多い殻によって囲まれた燃料が多
い核を有している。円筒状の形状のバーナーブロック
（時として予備燃焼室として参照される）は、円筒状の
空所の長さ「Ｌ」の直径「Ｄ」に対する比率は２と６と
の間である。Ｌ／Ｄのこの比率の範囲において、燃料と
酸素の速度（６００フィート／秒より小さい）は、２０
ＭＭ Ｂｔｕ／時迄の燃焼範囲から選択される。ここ
で、１フィート／秒は、０．３０４８メートル／秒であ
る。また、１フィートは１２インチで、１インチは２．
５４センチメートルである。その目的は、遅延させた混
合を使用することによって、長くて緩やかで高輝度な酸
素と燃料の焔を生成することである。熱分解（燃料の多
い核における）によるすすの生成とそれに続く燃焼は、
焔の輝度を提供する。上述のＬ／Ｄの比率の範囲以外で
は、焔は、非常に高い「軸線的」運動量を与えられ、非
常に輝きがなくなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そのようなバーナーは
いろいろな目的に有用であるが、欠点がある。そのよう
なバーナーブロックの大きな欠点は、焔の形状特に最大
の焔直径や焔の長さが、バーナーブロックのＬ／Ｄの比
率と、燃料と酸化剤の速度によって常に指示されている
ことである。一般的な焔特性は長く、緩やかで高い輝度
の焔であり、対流加熱用の大きな成分は不要で、多くの
充填物をカバーする比較的大きな焔表面領域であり、あ
るいは、バーナーブロックの加熱された表面近傍（再循
環領域）の微粒子の「暗示効果（ｉｎｓｐｉｒａｔｉｏ
ｎ ｅｆｆｅｃｔ）」の影響を減少する考慮である。そ
のようなバーナーの軸線的運動量の焔は、燃焼による低
圧領域を生成する。
いろいろな目的に有用であるが、欠点がある。そのよう
なバーナーブロックの大きな欠点は、焔の形状特に最大
の焔直径や焔の長さが、バーナーブロックのＬ／Ｄの比
率と、燃料と酸化剤の速度によって常に指示されている
ことである。一般的な焔特性は長く、緩やかで高い輝度
の焔であり、対流加熱用の大きな成分は不要で、多くの
充填物をカバーする比較的大きな焔表面領域であり、あ
るいは、バーナーブロックの加熱された表面近傍（再循
環領域）の微粒子の「暗示効果（ｉｎｓｐｉｒａｔｉｏ
ｎ ｅｆｆｅｃｔ）」の影響を減少する考慮である。そ
のようなバーナーの軸線的運動量の焔は、燃焼による低
圧領域を生成する。
【０００４】上述の３つの次元の再循環領域の寸法と強
度とは、軸線的焔の燃焼生成物の運動量に依存する。焔
の運動量が大きいと、再循環領域の暗示効果は高くなる
であろうし、バーナーブロックの加熱された面の周りの
低圧領域の大きさは大きくなるであろう。
度とは、軸線的焔の燃焼生成物の運動量に依存する。焔
の運動量が大きいと、再循環領域の暗示効果は高くなる
であろうし、バーナーブロックの加熱された面の周りの
低圧領域の大きさは大きくなるであろう。
【０００５】バーナーブロックの加熱された面の近傍の
低圧領域は、いろいろな処理微粒子（ガラスの塊、揮発
性物質、濃縮物および類似の物）が、バーナーブロック
の加熱された面に付着することを可能にするか、また
は、バーナーブロック空所（もし酸化剤流とバーナーブ
ロックの内面との間に空隙があれば）内に引き込まれる
ことさえある。これは、バーナーブロック空所が焔ガス
で完全に充填される構成でない場合極めて通常のことで
ある。空隙の全くない緊密なバーナーブロックを構成す
ることの目的は、燃焼比率（燃料流と酸化剤流の量）が
広い範囲にわたって変えられた場合非常に困難である。
焔の筒（ｅｎｖｅｌｏｐｅ）の周りのバーナーブロック
のわずかなギャップは、低圧の存在とそれに続く再循環
領域の汲み上げ作用によって燃焼生成物をバーナーブロ
ック空所内に暗示することができる。栓をされたバーナ
ーブロックの重要さは、保守の頻度を増大する（バーナ
ーやブロックの清掃かまたはバーナーやブロックの比較
的短い寿命の点から）か、または、高温の焔の直接的ま
たは間接的な衝撃やたわみによる破滅的な故障（バーナ
ーやブロックの溶融）の結果となる。
低圧領域は、いろいろな処理微粒子（ガラスの塊、揮発
性物質、濃縮物および類似の物）が、バーナーブロック
の加熱された面に付着することを可能にするか、また
は、バーナーブロック空所（もし酸化剤流とバーナーブ
ロックの内面との間に空隙があれば）内に引き込まれる
ことさえある。これは、バーナーブロック空所が焔ガス
で完全に充填される構成でない場合極めて通常のことで
ある。空隙の全くない緊密なバーナーブロックを構成す
ることの目的は、燃焼比率（燃料流と酸化剤流の量）が
広い範囲にわたって変えられた場合非常に困難である。
焔の筒（ｅｎｖｅｌｏｐｅ）の周りのバーナーブロック
のわずかなギャップは、低圧の存在とそれに続く再循環
領域の汲み上げ作用によって燃焼生成物をバーナーブロ
ック空所内に暗示することができる。栓をされたバーナ
ーブロックの重要さは、保守の頻度を増大する（バーナ
ーやブロックの清掃かまたはバーナーやブロックの比較
的短い寿命の点から）か、または、高温の焔の直接的ま
たは間接的な衝撃やたわみによる破滅的な故障（バーナ
ーやブロックの溶融）の結果となる。
【０００６】パイプオンパイプ形状のバーナーブロック
構造の他の欠点は、ここでは「単調な（ｆｌａｔ）」焔
として参照するが、燃料と酸化剤のガス流の方向に垂直
な径方向に拡張した焔を生成するのが困難であるという
ことである。円筒状の構造的パイプオンパイプのバーナ
ーブロックは、径方向に発生する焔を拡張するために何
らの装置もない。径方向の単調な焔形状は、一定の熱フ
ラックスで炉の内部を加熱するための空気と燃料のバー
ナーにおいてごく通常のことである。簡単な例として、
空気と燃料のバーナーが炉の屋根（頭部）に設けられて
いて、熱を下方の充填物の鋼（ビレット、板）に放射す
る鋼の再加熱炉がある。径方向に拡張する単調な焔（通
常は渦を巻いている）の利点は、非常に小さい軸線的熱
成分を有していて、ほとんどの熱が熱せられた壁からの
放射によるものである。単調な焔は、コアンダ（ｃｏｓ
ｎｄａ）効果によって壁の表面を抱き込み、均一な放射
を与えるための熱源を生成することが見出された。この
空気と燃料のタイプのバーナーは、工業において「ウオ
ールハガー（ｗａｌｌ ｈｕｇｇｅｒ）」の商品名で知
られている。ウオールハガー焔は、空気が高速における
渦巻きによって生成される。しかしながら、同様の処理
は酸素と燃料のバーナーの使用では立証されていない。
構造の他の欠点は、ここでは「単調な（ｆｌａｔ）」焔
として参照するが、燃料と酸化剤のガス流の方向に垂直
な径方向に拡張した焔を生成するのが困難であるという
ことである。円筒状の構造的パイプオンパイプのバーナ
ーブロックは、径方向に発生する焔を拡張するために何
らの装置もない。径方向の単調な焔形状は、一定の熱フ
ラックスで炉の内部を加熱するための空気と燃料のバー
ナーにおいてごく通常のことである。簡単な例として、
空気と燃料のバーナーが炉の屋根（頭部）に設けられて
いて、熱を下方の充填物の鋼（ビレット、板）に放射す
る鋼の再加熱炉がある。径方向に拡張する単調な焔（通
常は渦を巻いている）の利点は、非常に小さい軸線的熱
成分を有していて、ほとんどの熱が熱せられた壁からの
放射によるものである。単調な焔は、コアンダ（ｃｏｓ
ｎｄａ）効果によって壁の表面を抱き込み、均一な放射
を与えるための熱源を生成することが見出された。この
空気と燃料のタイプのバーナーは、工業において「ウオ
ールハガー（ｗａｌｌ ｈｕｇｇｅｒ）」の商品名で知
られている。ウオールハガー焔は、空気が高速における
渦巻きによって生成される。しかしながら、同様の処理
は酸素と燃料のバーナーの使用では立証されていない。
【０００７】酸化剤と燃料の渦巻きバーナーは、空気中
の濃度よりも大きい酸素濃度を有する酸化剤において知
られている。典型的にはバーナーブロックは、空所内に
引っ込められたバーナーを持った円筒状の空所を有して
いる。高速の燃料注入と渦巻き作用と、環状の空間への
低速の酸素の注入とが行われる。渦巻きで安定された焔
は、一定の直径の円筒状のブロック空所内に形成され
る。この構造において、渦巻き酸素運動により分岐する
酸素流体の流れの拡張のための装置は全くない。結果と
しての焔は、出口の直径Ｄに基づく「狭い」円筒状の焔
である。狭い出口構造に結合されたパイプ形状の燃焼チ
ャンバは、焔用に径方向へまたは極端な場所へ単調な焔
の形成を拡張するのに十分な余裕を提供しない。一定の
直径構造（パイプ形状）は、壁の摩擦によって酸化剤渦
巻きの維持に否定的に影響する。渦巻き流体の流れの径
方向への拡張ができない場合、渦巻きの強度は、壁の摩
擦効果によって直ぐになくなってしまう。他方におい
て、渦巻き酸化剤は、燃焼チャンバ内の近接した関係に
よって、同様に燃料とすばやく反応する。この処理は短
い強烈な焔を生成する。バーナーブロックの冷却は、比
較的狭い直径のバーナーブロックの渦巻き酸化剤の急速
な燃え尽きによって、同様に否定的に影響する。
の濃度よりも大きい酸素濃度を有する酸化剤において知
られている。典型的にはバーナーブロックは、空所内に
引っ込められたバーナーを持った円筒状の空所を有して
いる。高速の燃料注入と渦巻き作用と、環状の空間への
低速の酸素の注入とが行われる。渦巻きで安定された焔
は、一定の直径の円筒状のブロック空所内に形成され
る。この構造において、渦巻き酸素運動により分岐する
酸素流体の流れの拡張のための装置は全くない。結果と
しての焔は、出口の直径Ｄに基づく「狭い」円筒状の焔
である。狭い出口構造に結合されたパイプ形状の燃焼チ
ャンバは、焔用に径方向へまたは極端な場所へ単調な焔
の形成を拡張するのに十分な余裕を提供しない。一定の
直径構造（パイプ形状）は、壁の摩擦によって酸化剤渦
巻きの維持に否定的に影響する。渦巻き流体の流れの径
方向への拡張ができない場合、渦巻きの強度は、壁の摩
擦効果によって直ぐになくなってしまう。他方におい
て、渦巻き酸化剤は、燃焼チャンバ内の近接した関係に
よって、同様に燃料とすばやく反応する。この処理は短
い強烈な焔を生成する。バーナーブロックの冷却は、比
較的狭い直径のバーナーブロックの渦巻き酸化剤の急速
な燃え尽きによって、同様に否定的に影響する。
【０００８】さらに、全体のバーナーの本体部（通常金
属パイプ）は、バーナーの先端部（燃料のノズル先端
部）がバーナーブロックの加熱面から「Ｌ」の距離にな
るまでバーナー内に挿入される。渦巻き酸化剤は、ノズ
ルの出口の直ぐ上流に導かれ、酸化剤は、重要なバーナ
ーブロックの長さ部分を冷却しないで、ほとんどが金属
のバーナーブロックを通って搬送される。渦巻き酸化剤
の使用は、径方向の次元の焔の特性に変えるよりも、燃
料との良好な混合条件を導くようにみえる。固定された
バーナーブロックの構造（円筒状の形状）によって、径
方向の焔の形状の変更のような焔特性と、バーナーの先
端部と酸化剤流を使用するブロック内部の冷却と、掃引
酸化剤流を持ったバーナーブロック内部の清掃とは、厳
しく減少される。
属パイプ）は、バーナーの先端部（燃料のノズル先端
部）がバーナーブロックの加熱面から「Ｌ」の距離にな
るまでバーナー内に挿入される。渦巻き酸化剤は、ノズ
ルの出口の直ぐ上流に導かれ、酸化剤は、重要なバーナ
ーブロックの長さ部分を冷却しないで、ほとんどが金属
のバーナーブロックを通って搬送される。渦巻き酸化剤
の使用は、径方向の次元の焔の特性に変えるよりも、燃
料との良好な混合条件を導くようにみえる。固定された
バーナーブロックの構造（円筒状の形状）によって、径
方向の焔の形状の変更のような焔特性と、バーナーの先
端部と酸化剤流を使用するブロック内部の冷却と、掃引
酸化剤流を持ったバーナーブロック内部の清掃とは、厳
しく減少される。
【０００９】従って、従来のバーナーの上述のいくつか
のあるいは全ての問題点を解決するためのバーナー用の
燃焼技術の必要性が存在する。
のあるいは全ての問題点を解決するためのバーナー用の
燃焼技術の必要性が存在する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば従来の構
造で注目された多くの問題点を提出するバーナー装置と
それを使用した方法が提供される。本発明の第１の態様
は； ａ）燃料導管を有するバーナーブロックを備え、燃料導
管は入口と出口とを有し、燃料導管の出口は実質的に円
錐状の酸化剤拡張チャンバ内に開口していて； ｂ）バーナーブロックはさらに、実質的に環状の酸化剤
通路を有し、燃料導管は実質的に環状の酸化剤通路内に
配置されていて； ｃ）実質的に環状の酸化剤通路は、燃料の入口に近接し
た入口端部と、燃料導管の出口に近接した出口とを有
し、また、渦巻き酸化剤流を生成するための渦巻き装置
をその中に配置されていて； ｄ）実質的に環状の酸化剤通路は、その出口端部がバー
ナーブロック内で実質的に円錐状の酸化剤拡張チャンバ
と流通するように連通していて、実質的に円錐状の酸化
剤拡張チャンバはＤｓの入口直径とＤｃの出口直径とを
有しＤｃがＤｓの少なくとも１１０％であって； ｅ）実質的に円筒状の燃焼用空所はＤｃの直径と入口お
よび出口とを有し、実質的に円錐状の酸化剤拡張チャン
バの出口は実質的に円筒状の燃焼用空所の入口と流体的
に連通して配置されていて、実質的に円筒状の燃焼用空
所の出口は炉のチャンバに開口していて； ｆ）燃料導管の出口は実質的に円筒状の燃焼用空所の出
口からＬｒの距離窪んでいて、ここで、Ｌｒ＝Ｌｃ＋Ｌ
ｅであり、Ｌｃ＝実質的に円筒状の燃焼用空所の軸線方
向の長さ、および、Ｌｅ＝実質的に円錐状の酸化剤拡張
チャンバの軸線方向の長さ；とを備えたバーナー装置で
ある。
造で注目された多くの問題点を提出するバーナー装置と
それを使用した方法が提供される。本発明の第１の態様
は； ａ）燃料導管を有するバーナーブロックを備え、燃料導
管は入口と出口とを有し、燃料導管の出口は実質的に円
錐状の酸化剤拡張チャンバ内に開口していて； ｂ）バーナーブロックはさらに、実質的に環状の酸化剤
通路を有し、燃料導管は実質的に環状の酸化剤通路内に
配置されていて； ｃ）実質的に環状の酸化剤通路は、燃料の入口に近接し
た入口端部と、燃料導管の出口に近接した出口とを有
し、また、渦巻き酸化剤流を生成するための渦巻き装置
をその中に配置されていて； ｄ）実質的に環状の酸化剤通路は、その出口端部がバー
ナーブロック内で実質的に円錐状の酸化剤拡張チャンバ
と流通するように連通していて、実質的に円錐状の酸化
剤拡張チャンバはＤｓの入口直径とＤｃの出口直径とを
有しＤｃがＤｓの少なくとも１１０％であって； ｅ）実質的に円筒状の燃焼用空所はＤｃの直径と入口お
よび出口とを有し、実質的に円錐状の酸化剤拡張チャン
バの出口は実質的に円筒状の燃焼用空所の入口と流体的
に連通して配置されていて、実質的に円筒状の燃焼用空
所の出口は炉のチャンバに開口していて； ｆ）燃料導管の出口は実質的に円筒状の燃焼用空所の出
口からＬｒの距離窪んでいて、ここで、Ｌｒ＝Ｌｃ＋Ｌ
ｅであり、Ｌｃ＝実質的に円筒状の燃焼用空所の軸線方
向の長さ、および、Ｌｅ＝実質的に円錐状の酸化剤拡張
チャンバの軸線方向の長さ；とを備えたバーナー装置で
ある。
【００１１】本発明のこの態様の好ましいバーナー装置
は、実質的に円錐状の酸化剤拡張チャンバが、約５°か
ら約６０°の範囲の拡張角度を有する。特に好ましく
は、約１５°から約２５°の範囲である。さらに本発明
の第１の態様によるバーナー装置は、少なくとも１つの
渦巻き装置が複数の翼であって、それぞれが約５°から
約３０°の範囲の翼角度を有し、より好ましくは約３０
°から約６０°の範囲であるようなバーナー装置であ
る。
は、実質的に円錐状の酸化剤拡張チャンバが、約５°か
ら約６０°の範囲の拡張角度を有する。特に好ましく
は、約１５°から約２５°の範囲である。さらに本発明
の第１の態様によるバーナー装置は、少なくとも１つの
渦巻き装置が複数の翼であって、それぞれが約５°から
約３０°の範囲の翼角度を有し、より好ましくは約３０
°から約６０°の範囲であるようなバーナー装置であ
る。
【００１２】本発明の第２の態様は； ａ）燃料導管を有するバーナーブロックを備え、燃料導
管は入口と出口とを有し、燃料導管の出口は実質的に円
錐状の酸化剤拡張チャンバ内に開口していて； ｂ）バーナーブロックはさらに、実質的に環状の酸化剤
通路を有し、燃料導管は実質的に環状の酸化剤通路内に
配置されていて； ｃ）実質的に環状の酸化剤通路は、燃料導管の入口に近
接した入口端部と、燃料導管の出口に近接した出口とを
有し、また、渦巻き酸化剤流を生成するための渦巻き装
置をその中に配置されていて； ｄ）実質的に環状の酸化剤通路は、その出口端部がバー
ナーブロック内で実質的に円錐状の酸化剤拡張チャンバ
と流通するように連通していて、実質的に円錐状の酸化
剤拡張チャンバはＤｓの入口直径とＤｃの出口直径とを
有しＤｃがＤｓの少なくとも１１０％であって； ｅ）実質的に円筒状の燃焼用空所はＤｃの直径と、実質
的に円錐状の酸化剤拡張チャンバの出口は入口および出
口とを有するドーナツ型の燃焼チャンバと実質的に流体
的に連通して配置されていて、ドーナツ型の燃焼チャン
バの出口は炉のチャンバに開口していて、ドーナツ型の
燃焼チャンバは曲率Ｒの半径を有していて； ｆ）燃料導管の出口はドーナツ型の燃焼チャンバの出口
からＬｒの距離窪んでいて、ここで、Ｌｒ＝Ｌｔ＋Ｌｅ
であり、Ｌｔ＝ドーナツ型の燃焼チャンバの軸線方向の
長さ、および、Ｌｅ＝実質的に円錐状の酸化剤拡張チャ
ンバの軸線方向の長さ；とを備えたバーナー装置であ
る。
管は入口と出口とを有し、燃料導管の出口は実質的に円
錐状の酸化剤拡張チャンバ内に開口していて； ｂ）バーナーブロックはさらに、実質的に環状の酸化剤
通路を有し、燃料導管は実質的に環状の酸化剤通路内に
配置されていて； ｃ）実質的に環状の酸化剤通路は、燃料導管の入口に近
接した入口端部と、燃料導管の出口に近接した出口とを
有し、また、渦巻き酸化剤流を生成するための渦巻き装
置をその中に配置されていて； ｄ）実質的に環状の酸化剤通路は、その出口端部がバー
ナーブロック内で実質的に円錐状の酸化剤拡張チャンバ
と流通するように連通していて、実質的に円錐状の酸化
剤拡張チャンバはＤｓの入口直径とＤｃの出口直径とを
有しＤｃがＤｓの少なくとも１１０％であって； ｅ）実質的に円筒状の燃焼用空所はＤｃの直径と、実質
的に円錐状の酸化剤拡張チャンバの出口は入口および出
口とを有するドーナツ型の燃焼チャンバと実質的に流体
的に連通して配置されていて、ドーナツ型の燃焼チャン
バの出口は炉のチャンバに開口していて、ドーナツ型の
燃焼チャンバは曲率Ｒの半径を有していて； ｆ）燃料導管の出口はドーナツ型の燃焼チャンバの出口
からＬｒの距離窪んでいて、ここで、Ｌｒ＝Ｌｔ＋Ｌｅ
であり、Ｌｔ＝ドーナツ型の燃焼チャンバの軸線方向の
長さ、および、Ｌｅ＝実質的に円錐状の酸化剤拡張チャ
ンバの軸線方向の長さ；とを備えたバーナー装置であ
る。
【００１３】本発明の第２の態様によるバーナー装置に
おいて好ましいのは、ＬｅがＬｒの約１０％〜約５０％
である。
おいて好ましいのは、ＬｅがＬｒの約１０％〜約５０％
である。
【００１４】両方のバーナー装置の態様によるバーナー
装置は、燃料導管が、入口端部と出口端部を有する燃料
ノズルを備えていて、ノズルが渦巻き装置と燃料導管の
出口との間で燃料導管に配置されていて、ノズルが出口
端部よりも大きい外側直径を有する入口端部を備えてい
る。
装置は、燃料導管が、入口端部と出口端部を有する燃料
ノズルを備えていて、ノズルが渦巻き装置と燃料導管の
出口との間で燃料導管に配置されていて、ノズルが出口
端部よりも大きい外側直径を有する入口端部を備えてい
る。
【００１５】本発明の第３の態様は、燃料の燃焼の方法
であって； ａ）燃料と酸化剤とをバーナーブロックに導入し、バー
ナーブロックは本発明の第１の態様によるものであり； ｂ）渦巻き装置を通るように渦巻き酸化剤を形成し； ｃ）渦巻き酸化剤と燃料とを実質的に円錐状の酸化剤拡
張チャンバ内に流し、燃料の流れは実質的に円錐状の酸
化剤拡張チャンバの軸線的中心の実質的近傍であって、
渦巻き酸化剤は実質的に円錐状の酸化剤拡張チャンバの
通過する壁を掃引し； ｄ）渦巻き酸化剤と燃料とを実質的に円筒状の燃焼用空
所内に流し； ｅ）酸化剤が実質的に円筒状の燃焼用空所の通過する壁
を掃引している間に燃料と酸化剤とを実質的に円筒状の
燃焼用空所内で燃焼し； ｆ）実質的に円筒状の燃焼用空所から炉内へ燃焼生成物
を流す；燃料の燃焼方法である。
であって； ａ）燃料と酸化剤とをバーナーブロックに導入し、バー
ナーブロックは本発明の第１の態様によるものであり； ｂ）渦巻き装置を通るように渦巻き酸化剤を形成し； ｃ）渦巻き酸化剤と燃料とを実質的に円錐状の酸化剤拡
張チャンバ内に流し、燃料の流れは実質的に円錐状の酸
化剤拡張チャンバの軸線的中心の実質的近傍であって、
渦巻き酸化剤は実質的に円錐状の酸化剤拡張チャンバの
通過する壁を掃引し； ｄ）渦巻き酸化剤と燃料とを実質的に円筒状の燃焼用空
所内に流し； ｅ）酸化剤が実質的に円筒状の燃焼用空所の通過する壁
を掃引している間に燃料と酸化剤とを実質的に円筒状の
燃焼用空所内で燃焼し； ｆ）実質的に円筒状の燃焼用空所から炉内へ燃焼生成物
を流す；燃料の燃焼方法である。
【００１６】本発明の第３の態様によるこの方法の好ま
しいものは、渦巻き酸化剤が、それが実質的に円錐状の
酸化剤拡張チャンバを通って通過するように、拡張角度
が約５°から約６０°の範囲である拡張角度に依存した
拡張比率で拡張することであり、より好ましくは拡張角
度が約１０°から約３０°の範囲であり、特に好ましく
は拡張角度が約１５°から約２５°の範囲である。本発
明の第３の態様によるこれらの方法において好ましいの
は、燃料が１５０フィート／秒に等しいかそれ以下の速
度を有し、酸化剤が３００フィート／秒に等しいかそれ
以下の速度を有していることである。
しいものは、渦巻き酸化剤が、それが実質的に円錐状の
酸化剤拡張チャンバを通って通過するように、拡張角度
が約５°から約６０°の範囲である拡張角度に依存した
拡張比率で拡張することであり、より好ましくは拡張角
度が約１０°から約３０°の範囲であり、特に好ましく
は拡張角度が約１５°から約２５°の範囲である。本発
明の第３の態様によるこれらの方法において好ましいの
は、燃料が１５０フィート／秒に等しいかそれ以下の速
度を有し、酸化剤が３００フィート／秒に等しいかそれ
以下の速度を有していることである。
【００１７】本発明の第４の態様は、燃料の燃焼の方法
であって； ａ）燃料と酸化剤とをバーナーブロックに導入し、バー
ナーブロックは本発明の第２の態様によるものであり； ｂ）渦巻き装置を通るように渦巻き酸化剤を形成し； ｃ）渦巻き酸化剤と燃料とを実質的に円錐状の酸化剤拡
張チャンバ内に流し、燃料の流れは実質的に円錐状の酸
化剤拡張チャンバの軸線的中心の実質的近傍であって、
渦巻き酸化剤は実質的に円錐状の酸化剤拡張チャンバの
通過する壁を掃引し； ｄ）渦巻き酸化剤と燃料とを実質的に円筒状の燃焼用空
所内に流し； ｅ）酸化剤がドーナツ型の燃焼チャンバの通過する壁を
掃引している間に燃料と酸化剤とをドーナツ型の燃焼チ
ャンバで燃焼し； ｆ）ドーナツ型の燃焼チャンバから炉内へ燃焼生成物を
流す；燃料の燃焼方法である。
であって； ａ）燃料と酸化剤とをバーナーブロックに導入し、バー
ナーブロックは本発明の第２の態様によるものであり； ｂ）渦巻き装置を通るように渦巻き酸化剤を形成し； ｃ）渦巻き酸化剤と燃料とを実質的に円錐状の酸化剤拡
張チャンバ内に流し、燃料の流れは実質的に円錐状の酸
化剤拡張チャンバの軸線的中心の実質的近傍であって、
渦巻き酸化剤は実質的に円錐状の酸化剤拡張チャンバの
通過する壁を掃引し； ｄ）渦巻き酸化剤と燃料とを実質的に円筒状の燃焼用空
所内に流し； ｅ）酸化剤がドーナツ型の燃焼チャンバの通過する壁を
掃引している間に燃料と酸化剤とをドーナツ型の燃焼チ
ャンバで燃焼し； ｆ）ドーナツ型の燃焼チャンバから炉内へ燃焼生成物を
流す；燃料の燃焼方法である。
【００１８】本発明の第４の態様によるこの方法の好ま
しいものは、渦巻き酸化剤が、それが実質的に円錐状の
酸化剤拡張チャンバを通って通過するように、拡張角度
が約５°から約６０°の範囲である拡張角度に依存した
拡張比率で拡張し、これらの方法において、燃料が１５
０フィート／秒に等しいかそれ以下の速度を有してい
て、酸化剤が３００フィート／秒に等しいかそれ以下の
速度を有している。
しいものは、渦巻き酸化剤が、それが実質的に円錐状の
酸化剤拡張チャンバを通って通過するように、拡張角度
が約５°から約６０°の範囲である拡張角度に依存した
拡張比率で拡張し、これらの方法において、燃料が１５
０フィート／秒に等しいかそれ以下の速度を有してい
て、酸化剤が３００フィート／秒に等しいかそれ以下の
速度を有している。
【００１９】ここで使用される用語「実質的に円錐状の
酸化剤拡張チャンバ」は、入口と出口とを有するチャン
バを意味していて、出口は入口よりも大きい直径を有し
ていて、チャンバの断面積はほぼ円形であるが幾つかの
楕円形およびスロット形状は本発明の範囲である。
酸化剤拡張チャンバ」は、入口と出口とを有するチャン
バを意味していて、出口は入口よりも大きい直径を有し
ていて、チャンバの断面積はほぼ円形であるが幾つかの
楕円形およびスロット形状は本発明の範囲である。
【００２０】ここで使用される用語「実質的に環状の酸
化剤通路」は、入口と出口とを有する領域を意味し、軸
線方向の長さの次元がバーナーブロックの空所によって
規定された外側直径と、燃料導管の外側表面によって規
定された内側直径よりも大きい。実質的に環状の酸化剤
通路は、軸線的流れ方向に垂直な面を通って取った断面
から見て好ましくは円形の形状を有しているので、形状
もまた非円形であり、実質的に円錐状の酸化剤拡張チャ
ンバへの入口の形状によって一般に指定される。
化剤通路」は、入口と出口とを有する領域を意味し、軸
線方向の長さの次元がバーナーブロックの空所によって
規定された外側直径と、燃料導管の外側表面によって規
定された内側直径よりも大きい。実質的に環状の酸化剤
通路は、軸線的流れ方向に垂直な面を通って取った断面
から見て好ましくは円形の形状を有しているので、形状
もまた非円形であり、実質的に円錐状の酸化剤拡張チャ
ンバへの入口の形状によって一般に指定される。
【００２１】用語「渦巻き装置（ｓｗｉｒｌｅｒ）」
は、実質的に環状の酸化剤通路の酸化剤の流れの経路に
おかれた場合、酸化剤の実質的軸線的流れを可能にする
のに、酸化剤が実質的に径方向の流れ成分を持つように
する構成成分を意味する。続いて起きる「渦巻き酸化剤
流」は、径方向の流れ成分と軸線方向への流れ成分との
両方を持った酸化剤の流れとして規定される。
は、実質的に環状の酸化剤通路の酸化剤の流れの経路に
おかれた場合、酸化剤の実質的軸線的流れを可能にする
のに、酸化剤が実質的に径方向の流れ成分を持つように
する構成成分を意味する。続いて起きる「渦巻き酸化剤
流」は、径方向の流れ成分と軸線方向への流れ成分との
両方を持った酸化剤の流れとして規定される。
【００２２】熟語「実質的に円筒状の燃焼用空所」は、
軸線方向への実質的拡張なしで、流体がそこを通って流
れるチャンバを意味する。ガスの局部的な拡張が可能に
なるたとえば製造手順によってチャンバにある不完全さ
があるであろうということが理解できる。円形、楕円形
あるいはスロットの断面を有する燃焼チャンバが、「実
質的に円筒状の」として参照されることが更にまた理解
できるであろう。
軸線方向への実質的拡張なしで、流体がそこを通って流
れるチャンバを意味する。ガスの局部的な拡張が可能に
なるたとえば製造手順によってチャンバにある不完全さ
があるであろうということが理解できる。円形、楕円形
あるいはスロットの断面を有する燃焼チャンバが、「実
質的に円筒状の」として参照されることが更にまた理解
できるであろう。
【００２３】ここで使用される用語「実質的にドーナツ
型の燃焼チャンバ」は、入口と出口とを有するチャンバ
意味していて、出口は入口よりも大きな直径を有してい
て、チャンバの断面積はほぼ円形で、チャンバ壁は曲率
半径の半径を有していて、これは一般に本発明の図４に
表されている。
型の燃焼チャンバ」は、入口と出口とを有するチャンバ
意味していて、出口は入口よりも大きな直径を有してい
て、チャンバの断面積はほぼ円形で、チャンバ壁は曲率
半径の半径を有していて、これは一般に本発明の図４に
表されている。
【００２４】ここで使用される用語「酸化剤」は、好ま
しくは酸素濃度が、局部的な条件の空気の酸素濃度より
も大きいガスの流れを意味する。空気は酸化剤として使
用できるであろう。ある好ましい実施例において、「酸
化剤」は、５０％以上の酸素濃度を持っていて、あるケ
ースにおいては好ましくは９０％以上の酸素を有するガ
スを意味する。
しくは酸素濃度が、局部的な条件の空気の酸素濃度より
も大きいガスの流れを意味する。空気は酸化剤として使
用できるであろう。ある好ましい実施例において、「酸
化剤」は、５０％以上の酸素濃度を持っていて、あるケ
ースにおいては好ましくは９０％以上の酸素を有するガ
スを意味する。
【００２５】本発明の装置と方法は、加熱充填物の要求
に依存した従来の（円筒状の）焔と単調な焔を生成する
ための、改良された自己冷却型の酸素と燃料のバーナー
を提供する。バーナーブロックの新規な態様は、渦巻き
チャンバと燃焼チャンバとを有する３つのコンパートメ
ントのバーナーブロックを有する。キーになる次元のな
い比率は： ・Ｌｓ／Ｄｓは、約０．５から約５の範囲、 ・Ｌｅ／Ｄｓは、約０．２５から約３の範囲で、「ｓ」
は渦巻きチャンバを表している、 ・拡張角度（δ）は、約５°から約６０°の範囲、 ・Ｌｃ／Ｄｃは、第２のバーナーの実施例用として０か
ら約２の範囲で、第３の実施例用として約１から約３の
範囲、 ・Ｒｃ／Ｄｃ１は、本発明の第２の実施例において約
０．２５から約２の範囲で、「ｃ」は実質的に円筒状の
燃焼用空所の直径を表し、「１」は実質的に円錐状の酸
化剤拡張チャンバの一番幅の広い点での直径を意味す
る、 ・渦巻き角度（β）は、第１のバーナーの実施例用とし
て約５°から約３０°の範囲で、第２のバーナーの実施
例用として約３０°から約６０°の範囲である。
に依存した従来の（円筒状の）焔と単調な焔を生成する
ための、改良された自己冷却型の酸素と燃料のバーナー
を提供する。バーナーブロックの新規な態様は、渦巻き
チャンバと燃焼チャンバとを有する３つのコンパートメ
ントのバーナーブロックを有する。キーになる次元のな
い比率は： ・Ｌｓ／Ｄｓは、約０．５から約５の範囲、 ・Ｌｅ／Ｄｓは、約０．２５から約３の範囲で、「ｓ」
は渦巻きチャンバを表している、 ・拡張角度（δ）は、約５°から約６０°の範囲、 ・Ｌｃ／Ｄｃは、第２のバーナーの実施例用として０か
ら約２の範囲で、第３の実施例用として約１から約３の
範囲、 ・Ｒｃ／Ｄｃ１は、本発明の第２の実施例において約
０．２５から約２の範囲で、「ｃ」は実質的に円筒状の
燃焼用空所の直径を表し、「１」は実質的に円錐状の酸
化剤拡張チャンバの一番幅の広い点での直径を意味す
る、 ・渦巻き角度（β）は、第１のバーナーの実施例用とし
て約５°から約３０°の範囲で、第２のバーナーの実施
例用として約３０°から約６０°の範囲である。
【００２６】燃料の速度は、本発明の第１と第３の態様
のバーナーと方法用として、好ましくは１５０フィート
／秒よりも小さく、本発明の第２と第４の態様のバーナ
ーと方法によって生成された単調な焔用として５０フィ
ート／秒よりも小さい。酸素の速度は、３００フィート
／秒よりも小さく、軸線的接線的渦巻構造に依存する。
のバーナーと方法用として、好ましくは１５０フィート
／秒よりも小さく、本発明の第２と第４の態様のバーナ
ーと方法によって生成された単調な焔用として５０フィ
ート／秒よりも小さい。酸素の速度は、３００フィート
／秒よりも小さく、軸線的接線的渦巻構造に依存する。
【００２７】本発明の種々の態様の燃料流と酸素流との
ための詳細な流れ幾何学は、冷却操作と微粒子の暗示を
避けるための、バーナーブロック内部の能動的な冷却と
掃引を提供する。
ための詳細な流れ幾何学は、冷却操作と微粒子の暗示を
避けるための、バーナーブロック内部の能動的な冷却と
掃引を提供する。
【００２８】本発明によるバーナーは新規な先端部構造
を使用している。この構造は、２つの点で新規である。
第１は空気力学であって、渦巻き酸化剤流と低速燃料流
用に流線形の混合条件を生成し、バーナーの動作を改良
してホットスポットとノズル先端部近傍の領域の低圧を
回避することである。５から７°の外側のテーパとまっ
すぐな内部の燃料通路とのノズル構造は、この形状の本
質的な部分である。第２は、比較的厚い燃料ノズルと、
伝導フィンを使用した伝導と対流による熱放散モードに
よって達成される熱的効率構成である。
を使用している。この構造は、２つの点で新規である。
第１は空気力学であって、渦巻き酸化剤流と低速燃料流
用に流線形の混合条件を生成し、バーナーの動作を改良
してホットスポットとノズル先端部近傍の領域の低圧を
回避することである。５から７°の外側のテーパとまっ
すぐな内部の燃料通路とのノズル構造は、この形状の本
質的な部分である。第２は、比較的厚い燃料ノズルと、
伝導フィンを使用した伝導と対流による熱放散モードに
よって達成される熱的効率構成である。
【００２９】本発明の自己冷却式バーナー装置は、空気
の酸素濃度よりも大きい酸素濃度を有する酸化剤を使用
するために好ましい。本発明のバーナーとノズルは、高
温（２２００°Ｆから３０００°Ｆ）で燃焼でき、また
高微粒子（あるいは高い処理速度や凝縮）炉で燃焼で
き、それは、その金属バーナーのノズルと耐火性バーナ
ーブロック内部を過熱しないであるいは化学的腐食に起
因する損傷なしでできる。いろいろな態様のノズルとブ
ロックの形状を使用することによって、バーナーは過熱
する充填物の要求に依存して、従来の円筒状の焔あるい
は単調な焔を提供することができる。このバーナーの新
しい態様は、燃料流と酸化剤流との流線形の混合のため
の独特の燃料ノズルと、所望の焔特性用の酸化剤流のた
めの制御された渦巻き入口と、径方向と軸線方向の次元
の焔筒の制御された拡張と、対流冷却を提供し処理微粒
子のあらゆる生成を阻止するために酸化剤を使用したバ
ーナーブロックの内側の表面の効果的な掃引とを有して
いる。さらに、伝導フィンを持った比較的厚い壁の金属
ノズル構造は、ノズルの先端部からの効率的な熱放散と
保守不要なバーナー操作の提供とを可能にする。
の酸素濃度よりも大きい酸素濃度を有する酸化剤を使用
するために好ましい。本発明のバーナーとノズルは、高
温（２２００°Ｆから３０００°Ｆ）で燃焼でき、また
高微粒子（あるいは高い処理速度や凝縮）炉で燃焼で
き、それは、その金属バーナーのノズルと耐火性バーナ
ーブロック内部を過熱しないであるいは化学的腐食に起
因する損傷なしでできる。いろいろな態様のノズルとブ
ロックの形状を使用することによって、バーナーは過熱
する充填物の要求に依存して、従来の円筒状の焔あるい
は単調な焔を提供することができる。このバーナーの新
しい態様は、燃料流と酸化剤流との流線形の混合のため
の独特の燃料ノズルと、所望の焔特性用の酸化剤流のた
めの制御された渦巻き入口と、径方向と軸線方向の次元
の焔筒の制御された拡張と、対流冷却を提供し処理微粒
子のあらゆる生成を阻止するために酸化剤を使用したバ
ーナーブロックの内側の表面の効果的な掃引とを有して
いる。さらに、伝導フィンを持った比較的厚い壁の金属
ノズル構造は、ノズルの先端部からの効率的な熱放散と
保守不要なバーナー操作の提供とを可能にする。
【００３０】
【発明の実施の形態】高微粒子（ｈｉｇｈ ｐａｒｔｉ
ｃｕｌａｔｅ）で高温の炉の操作の改良をすることがで
きる本発明のバーナーの構造の各実施例には、次の３つ
のキーになる態様がある： １．可変の酸化剤燃料焔を形成するための３つのバーナ
ーブロック構造のコンパートメントと、焔から装填物へ
の熱移動を改良するための対応する焔特性、 ２．燃料流と酸化剤流とがバーナーブロックの内部を物
理的に掃引（ｓｗｅｅｐ）し、バーナーブロック内部と
バーナー先端部での微粒子や揮発性物質の生成を阻止す
るための特定の流れ幾何学、 ３．熱放散を改良するための新規な先端設計および先端
構造。
ｃｕｌａｔｅ）で高温の炉の操作の改良をすることがで
きる本発明のバーナーの構造の各実施例には、次の３つ
のキーになる態様がある： １．可変の酸化剤燃料焔を形成するための３つのバーナ
ーブロック構造のコンパートメントと、焔から装填物へ
の熱移動を改良するための対応する焔特性、 ２．燃料流と酸化剤流とがバーナーブロックの内部を物
理的に掃引（ｓｗｅｅｐ）し、バーナーブロック内部と
バーナー先端部での微粒子や揮発性物質の生成を阻止す
るための特定の流れ幾何学、 ３．熱放散を改良するための新規な先端設計および先端
構造。
【００３１】図面を参照すると、図１は、本発明の第１
のバーナー２の実施例の側部立面断面を示している。こ
の実施例において、バーナー装置は、端面すなわち加熱
面６、焔と高温燃焼ガス用の出口８、および冷たい端部
１０を有する好ましくは事実上耐火性のバーナーブロッ
ク４を備えている。燃料導管１２と酸化剤導管１４と
は、バーナーブロック４の冷たい端部１０に流動的に接
続されている。燃料導管１２は、好ましくは金属製のパ
イプでできていて、ノズル先端部１８で終息しているノ
ズル１６が取着されている。酸化剤導管１４は、冷たい
端部１０に流動的に接続され、酸化剤を実質的に管状の
酸化剤通路２２に入ることができるようにした酸化剤プ
レナム（ｐｌｅｎｕｍ）２０を供給する。酸化剤は、酸
化剤導管１４、プレナム２０、および燃料導管１２を取
り巻いている実質的に管状の酸化剤通路２２を通って１
つまたは複数の酸化剤渦巻き装置２４に向かって移動す
る。酸化剤は、このようにして、軸線的に渦巻きチャン
バ２６を通って通過するように、径方向接線方向の流れ
要素を与えられ、次いで、実質的に円錐状の酸化剤拡張
チャンバ２８を通って軸線的に通過するように依然とし
て渦巻いているので拡がることができる。燃料との混合
が開始した酸化剤の流れが完了すると、酸化剤は、出口
８から出る前に、ほぼ円筒状の燃焼用空所３０を通って
軸線的に渦巻き運動をしながら移動する。この実施例で
の拡張の度合いは、従来の焔を得るために軸線的接線方
向の回転を与えるのに十分である。酸化剤渦巻き装置２
４はまた接線方向の流れの度合いに影響する。最大の接
線方向の渦巻き配置は、単調な（ｆｌａｔ）焔を得るた
めに使用される。焔は、比較的低速（好ましくは約５フ
ィート／秒から約１５０フィート／秒の範囲）の燃料流
と、種々の軸線的接線方向の速度（約５０から約３００
フィート／秒の範囲）の渦巻き酸化剤流とを使用するこ
とによって形成される。単調な焔が比較的低い燃料速度
好ましくは約５フィート／秒から約５０フィート／秒の
範囲であるのに対して、接線方向の従来の焔形状を形成
するための燃料の速度は、ほぼ１００フィート／秒また
はそれ以上に維持される。酸化剤流は最初、渦巻きチャ
ンバ２６内で十分な渦巻き強度と方向（接線方向軸線的
な、または接線方向の）を発生され、次いで、予め定め
た発散構造を有する実質的に円錐状の酸化剤拡張チャン
バ２８を使用して径方向の拡大が可能となる。第３に、
渦巻き酸化剤は、燃焼用の特定の寸法の実質的に円筒状
の燃焼用空所３０内で、選択的にまたは部分的に燃料流
と混合することができ、ここで詳細に述べるように、従
来の形状の渦巻き焔を発生するかまたは特定の曲線構造
を使用した単調な焔を発生する。全体の焔形成用のバー
ナーブロック領域は、以下に詳細に述べられている。
のバーナー２の実施例の側部立面断面を示している。こ
の実施例において、バーナー装置は、端面すなわち加熱
面６、焔と高温燃焼ガス用の出口８、および冷たい端部
１０を有する好ましくは事実上耐火性のバーナーブロッ
ク４を備えている。燃料導管１２と酸化剤導管１４と
は、バーナーブロック４の冷たい端部１０に流動的に接
続されている。燃料導管１２は、好ましくは金属製のパ
イプでできていて、ノズル先端部１８で終息しているノ
ズル１６が取着されている。酸化剤導管１４は、冷たい
端部１０に流動的に接続され、酸化剤を実質的に管状の
酸化剤通路２２に入ることができるようにした酸化剤プ
レナム（ｐｌｅｎｕｍ）２０を供給する。酸化剤は、酸
化剤導管１４、プレナム２０、および燃料導管１２を取
り巻いている実質的に管状の酸化剤通路２２を通って１
つまたは複数の酸化剤渦巻き装置２４に向かって移動す
る。酸化剤は、このようにして、軸線的に渦巻きチャン
バ２６を通って通過するように、径方向接線方向の流れ
要素を与えられ、次いで、実質的に円錐状の酸化剤拡張
チャンバ２８を通って軸線的に通過するように依然とし
て渦巻いているので拡がることができる。燃料との混合
が開始した酸化剤の流れが完了すると、酸化剤は、出口
８から出る前に、ほぼ円筒状の燃焼用空所３０を通って
軸線的に渦巻き運動をしながら移動する。この実施例で
の拡張の度合いは、従来の焔を得るために軸線的接線方
向の回転を与えるのに十分である。酸化剤渦巻き装置２
４はまた接線方向の流れの度合いに影響する。最大の接
線方向の渦巻き配置は、単調な（ｆｌａｔ）焔を得るた
めに使用される。焔は、比較的低速（好ましくは約５フ
ィート／秒から約１５０フィート／秒の範囲）の燃料流
と、種々の軸線的接線方向の速度（約５０から約３００
フィート／秒の範囲）の渦巻き酸化剤流とを使用するこ
とによって形成される。単調な焔が比較的低い燃料速度
好ましくは約５フィート／秒から約５０フィート／秒の
範囲であるのに対して、接線方向の従来の焔形状を形成
するための燃料の速度は、ほぼ１００フィート／秒また
はそれ以上に維持される。酸化剤流は最初、渦巻きチャ
ンバ２６内で十分な渦巻き強度と方向（接線方向軸線的
な、または接線方向の）を発生され、次いで、予め定め
た発散構造を有する実質的に円錐状の酸化剤拡張チャン
バ２８を使用して径方向の拡大が可能となる。第３に、
渦巻き酸化剤は、燃焼用の特定の寸法の実質的に円筒状
の燃焼用空所３０内で、選択的にまたは部分的に燃料流
と混合することができ、ここで詳細に述べるように、従
来の形状の渦巻き焔を発生するかまたは特定の曲線構造
を使用した単調な焔を発生する。全体の焔形成用のバー
ナーブロック領域は、以下に詳細に述べられている。
【００３２】本発明の第１の態様の３つのバーナーブロ
ックのコンパートメントは、種々の寸法を述べるために
図２に概略的に示されている。バーナーブロックの各領
域は、全体の焔の形成に基づいた最適な焔特性を生成す
るのに特定の目的を有している。渦巻きチャンバ２６は
渦巻き領域３２を有している。渦巻きチャンバ２６は、
予め定めた角度で燃料ノズル１６の外表面に挿入された
複数の予め定められた数の案内翼を好ましくは有してい
る（あるいは、燃料ノズル１６と耐火性のバーナーブロ
ック４との間の実質的に環状の酸化剤通路２２に、１つ
またはそれ以上の案内翼を挿入することもできる）。案
内翼２４の数は、好ましくは４枚と１６枚との間であっ
て、渦巻きチャンバの全体の直径に依存する。案内翼２
４は、好ましくは金属の薄いフィンであって、燃料ノズ
ル１６の外表面に溶接されている。案内翼の角度β（焔
の軸線的な軸とのなす角度）は、従来の（円筒状の）焔
を発生するために５°から３０°の範囲である。燃料が
多い焔を生成するために構成された非常に小さい寸法の
バーナーまたはシステムにおいて、案内翼は比較的厚い
壁の燃料ノズルに機械加工される。燃料ノズルの周りと
案内翼の下流の環状の領域は、渦巻きチャンバとして表
される。所望の強度（渦巻き数）または所望の軸線的接
線方向のモーメントの渦巻き酸化剤を生成するために特
定の寸法を有している。第１のキーとなる次元のない比
率はＬｓ／Ｄｓであり、これは、好ましくは約０．５か
ら約５の間に範囲である。長さＬｓは、酸化剤渦巻きに
よって生成された渦巻きが一定の直径の領域内で十分に
発生されるような距離を提供する。この領域は、好まし
くは比率（Ｌｓ／ｄｓ）＝５を越えない。それは、値が
５より大きいとすでに発生した酸化剤渦巻きが弱まるよ
うになり始め、接線方向の軸線的方向におけるその強度
を失い始めるからである。これは渦巻きチャンバ内の壁
摩擦による。
ックのコンパートメントは、種々の寸法を述べるために
図２に概略的に示されている。バーナーブロックの各領
域は、全体の焔の形成に基づいた最適な焔特性を生成す
るのに特定の目的を有している。渦巻きチャンバ２６は
渦巻き領域３２を有している。渦巻きチャンバ２６は、
予め定めた角度で燃料ノズル１６の外表面に挿入された
複数の予め定められた数の案内翼を好ましくは有してい
る（あるいは、燃料ノズル１６と耐火性のバーナーブロ
ック４との間の実質的に環状の酸化剤通路２２に、１つ
またはそれ以上の案内翼を挿入することもできる）。案
内翼２４の数は、好ましくは４枚と１６枚との間であっ
て、渦巻きチャンバの全体の直径に依存する。案内翼２
４は、好ましくは金属の薄いフィンであって、燃料ノズ
ル１６の外表面に溶接されている。案内翼の角度β（焔
の軸線的な軸とのなす角度）は、従来の（円筒状の）焔
を発生するために５°から３０°の範囲である。燃料が
多い焔を生成するために構成された非常に小さい寸法の
バーナーまたはシステムにおいて、案内翼は比較的厚い
壁の燃料ノズルに機械加工される。燃料ノズルの周りと
案内翼の下流の環状の領域は、渦巻きチャンバとして表
される。所望の強度（渦巻き数）または所望の軸線的接
線方向のモーメントの渦巻き酸化剤を生成するために特
定の寸法を有している。第１のキーとなる次元のない比
率はＬｓ／Ｄｓであり、これは、好ましくは約０．５か
ら約５の間に範囲である。長さＬｓは、酸化剤渦巻きに
よって生成された渦巻きが一定の直径の領域内で十分に
発生されるような距離を提供する。この領域は、好まし
くは比率（Ｌｓ／ｄｓ）＝５を越えない。それは、値が
５より大きいとすでに発生した酸化剤渦巻きが弱まるよ
うになり始め、接線方向の軸線的方向におけるその強度
を失い始めるからである。これは渦巻きチャンバ内の壁
摩擦による。
【００３３】図２に示された第２の重要な態様は、実質
的に円錐状の酸化剤拡張チャンバ２８であって、これ
は、拡張酸化剤流３４の領域を規定する。これは、渦巻
き酸化剤流３４が径方向に拡張できる発散領域である。
目的は、図３に概略的に示されているように、酸化剤流
を径方向に拡張することと燃料流との混合状態の制御を
維持することである。もし拡張が実行されないと、渦巻
き酸化剤流（渦巻き強度に基づいた）は燃料流と親密に
混合し、燃料と酸化剤との十分に攪拌された混合物を創
り出す。そのような混合物の燃焼は、比較的高い反応率
によって即時的であり、最も耐火性のバーナーブロック
を溶融することが可能な非常に高い温度を生成する。酸
化剤流の混合能力を減少するために、拡張角度δは、好
ましくは約５°から約６０°の範囲である。拡張チャン
バの軸線方向の長さＬｅは、約０．２５から約３の範囲
の一定の比率Ｌｅ／Ｄｓに固定される。長さＬｅが比較
的大きいと、燃料流と混合する前に、渦巻き酸化剤流
（同様に焔３８）を径方向により拡張する（拡張角度δ
に依存して）ようにする。これは、特に単調な焔を発生
するために使用される（大きな拡張角度を持って）。長
さＬｅが比較的小さいと、直ちに酸化剤流を燃料流との
混合を可能にし、これは、より従来の形状の焔を発生す
るために有用である。
的に円錐状の酸化剤拡張チャンバ２８であって、これ
は、拡張酸化剤流３４の領域を規定する。これは、渦巻
き酸化剤流３４が径方向に拡張できる発散領域である。
目的は、図３に概略的に示されているように、酸化剤流
を径方向に拡張することと燃料流との混合状態の制御を
維持することである。もし拡張が実行されないと、渦巻
き酸化剤流（渦巻き強度に基づいた）は燃料流と親密に
混合し、燃料と酸化剤との十分に攪拌された混合物を創
り出す。そのような混合物の燃焼は、比較的高い反応率
によって即時的であり、最も耐火性のバーナーブロック
を溶融することが可能な非常に高い温度を生成する。酸
化剤流の混合能力を減少するために、拡張角度δは、好
ましくは約５°から約６０°の範囲である。拡張チャン
バの軸線方向の長さＬｅは、約０．２５から約３の範囲
の一定の比率Ｌｅ／Ｄｓに固定される。長さＬｅが比較
的大きいと、燃料流と混合する前に、渦巻き酸化剤流
（同様に焔３８）を径方向により拡張する（拡張角度δ
に依存して）ようにする。これは、特に単調な焔を発生
するために使用される（大きな拡張角度を持って）。長
さＬｅが比較的小さいと、直ちに酸化剤流を燃料流との
混合を可能にし、これは、より従来の形状の焔を発生す
るために有用である。
【００３４】実質的に円筒状の燃焼用空所３０は、燃焼
領域３６を生成する（図２）。これは、全体の焔形成用
の燃料と酸化剤との両方の制御された混合のための最終
的な領域である。実質的に円筒状の燃焼用空所３０の構
造は、実質的に円錐状の酸化剤拡張チャンバ２８内です
でに起きた燃料と渦巻き酸化剤とに混合を補うためであ
る。渦巻き酸化剤流は、ある程度実質的に円錐状の酸化
剤拡張チャンバ２８まで径方向に拡張することを可能に
される。実質的に円筒状の燃焼用空所３０は、径方向へ
の拡張プロセスを拘束するのに使用され、混合条件に基
づいて領域３６に焔３８を生成する。燃焼チャンバの次
元のない比率Ｌｃ／Ｄｃ（図２参照）は、所望の焔の形
状に基づいて選択される。表１は焔運動量とＬｃ／Ｄｃ
比率との適切な範囲に基づいた幾つかの基本的焔タイプ
のリストである。これらの数字は、種々の燃焼率におけ
る累積的な経験的データと計算上の研究に基づいてい
る。
領域３６を生成する（図２）。これは、全体の焔形成用
の燃料と酸化剤との両方の制御された混合のための最終
的な領域である。実質的に円筒状の燃焼用空所３０の構
造は、実質的に円錐状の酸化剤拡張チャンバ２８内です
でに起きた燃料と渦巻き酸化剤とに混合を補うためであ
る。渦巻き酸化剤流は、ある程度実質的に円錐状の酸化
剤拡張チャンバ２８まで径方向に拡張することを可能に
される。実質的に円筒状の燃焼用空所３０は、径方向へ
の拡張プロセスを拘束するのに使用され、混合条件に基
づいて領域３６に焔３８を生成する。燃焼チャンバの次
元のない比率Ｌｃ／Ｄｃ（図２参照）は、所望の焔の形
状に基づいて選択される。表１は焔運動量とＬｃ／Ｄｃ
比率との適切な範囲に基づいた幾つかの基本的焔タイプ
のリストである。これらの数字は、種々の燃焼率におけ
る累積的な経験的データと計算上の研究に基づいてい
る。
【００３５】
【表１】
【００３６】本発明の第２の態様についてみると、燃焼
チャンバは、単調な焔形成が従来の（円筒状の）焔とあ
る程度異なっている。単調な焔は「コアンダ（ｃｏａｎ
ｄａ）」効果によって形成され、図４にバーナー装置５
０によって示されたような燃焼チャンバ出口に曲線的幾
何学を用いて形成される。ここにおいて、実質的に円錐
状の酸化剤拡張チャンバ２８は、拡張チャンバの発散領
域に接する半径Ｒｃを使用して燃焼チャンバ内に延びて
いる。比率Ｒｃ／Ｄｃ１は、約０．２５から約２の範囲
である。半径Ｒｃ用の比較的小さい比率は比較的小さい
寸法のバーナーに使用され、比較的大きい比率は比較的
大きい寸法のバーナーに使用される。
チャンバは、単調な焔形成が従来の（円筒状の）焔とあ
る程度異なっている。単調な焔は「コアンダ（ｃｏａｎ
ｄａ）」効果によって形成され、図４にバーナー装置５
０によって示されたような燃焼チャンバ出口に曲線的幾
何学を用いて形成される。ここにおいて、実質的に円錐
状の酸化剤拡張チャンバ２８は、拡張チャンバの発散領
域に接する半径Ｒｃを使用して燃焼チャンバ内に延びて
いる。比率Ｒｃ／Ｄｃ１は、約０．２５から約２の範囲
である。半径Ｒｃ用の比較的小さい比率は比較的小さい
寸法のバーナーに使用され、比較的大きい比率は比較的
大きい寸法のバーナーに使用される。
【００３７】図４に示されているバーナー装置における
径方向の緩やかな発散は、いつか拡張する径方向の焔の
回転を維持し、焔が単調な形状の構成を発生することを
可能にするために必要である。単調な焔を生成するため
の渦巻き角度（焔軸線に関する案内翼角度β）は、同様
に、好ましくは約３０°から約６０°の範囲に比較的大
きく維持される。単調な焔は、実質的に円錐状の酸化剤
拡張チャンバ壁を抱き込むために作り出され、炉の壁は
コアンダ効果をなす。バーナーブロックの厚い面に近い
比較的大きな直径の回転焔は、装填物に放射的な加熱フ
ラックスを提供する。
径方向の緩やかな発散は、いつか拡張する径方向の焔の
回転を維持し、焔が単調な形状の構成を発生することを
可能にするために必要である。単調な焔を生成するため
の渦巻き角度（焔軸線に関する案内翼角度β）は、同様
に、好ましくは約３０°から約６０°の範囲に比較的大
きく維持される。単調な焔は、実質的に円錐状の酸化剤
拡張チャンバ壁を抱き込むために作り出され、炉の壁は
コアンダ効果をなす。バーナーブロックの厚い面に近い
比較的大きな直径の回転焔は、装填物に放射的な加熱フ
ラックスを提供する。
【００３８】燃焼チャンバ構造と特に種々の次元の、ま
た次元のない比率と角度とは、比較的冷たい酸化剤の薄
い層が、実質的に円錐状の酸化剤拡張チャンバの内壁と
下流のバーナー装置の部分に常に存在するように選択さ
れる。本発明のバーナー装置と方法の基本的な目的は、
焔経路に沿った壁内面全体に近接して残すために、回転
酸化剤の薄い層を維持することである。これは、本発明
の第１のバーナー装置用として図３に示されている。
た次元のない比率と角度とは、比較的冷たい酸化剤の薄
い層が、実質的に円錐状の酸化剤拡張チャンバの内壁と
下流のバーナー装置の部分に常に存在するように選択さ
れる。本発明のバーナー装置と方法の基本的な目的は、
焔経路に沿った壁内面全体に近接して残すために、回転
酸化剤の薄い層を維持することである。これは、本発明
の第１のバーナー装置用として図３に示されている。
【００３９】燃料流と渦巻き酸化剤流用の特定の流れ幾
何学は、燃料と酸化剤との混合が、変更可能な焔形状バ
ーナー形成を提供するために、注意深く制御されるよう
に示唆される。従来の円筒状または単調な焔は、バーナ
ー先端部とバーナーブロック内部構造を簡単に変更する
ことによって得られる。多くの場合において、必要な内
部構造の耐火物の挿入は、バーナーブロック内部構造に
変えるために現存するバーナーブロックに挿入すること
ができる。これは、加熱プロセスを長い間中断すること
を阻止するであろう。最終的な終点は、過剰な焔温度な
しでまたはバーナー部分の加熱なしで、装填物への均一
な熱フラックスをもって達成される。処理粒子物体また
は揮発性の材料の高集合を有している炉において、バー
ナーブロック内装物の能動的掃引のこの概念は、バーナ
ーブロック内で生成される物質ができるのとは別に非常
に重要である。特に高い燃焼割合のようなある流れ状態
に置いて、低圧領域または再循環地帯が多分発生し、炉
の雰囲気からの微粒子は、燃焼チャンバ内に引き込まれ
微粒子物質を付着する。能動的掃引がもたらされない場
合、微粒子の蓄積が生じ、全体的な焔の流れ力学に逆の
影響を有することができる。焔にとって、進路をそらさ
れブロックの内部耐熱面を衝撃し究極的なブロックの損
傷を招来することは通常ではない。図３に概略的に示さ
れているのは、能動的なバーナーブロック冷却と微粒子
掃引処理である。
何学は、燃料と酸化剤との混合が、変更可能な焔形状バ
ーナー形成を提供するために、注意深く制御されるよう
に示唆される。従来の円筒状または単調な焔は、バーナ
ー先端部とバーナーブロック内部構造を簡単に変更する
ことによって得られる。多くの場合において、必要な内
部構造の耐火物の挿入は、バーナーブロック内部構造に
変えるために現存するバーナーブロックに挿入すること
ができる。これは、加熱プロセスを長い間中断すること
を阻止するであろう。最終的な終点は、過剰な焔温度な
しでまたはバーナー部分の加熱なしで、装填物への均一
な熱フラックスをもって達成される。処理粒子物体また
は揮発性の材料の高集合を有している炉において、バー
ナーブロック内装物の能動的掃引のこの概念は、バーナ
ーブロック内で生成される物質ができるのとは別に非常
に重要である。特に高い燃焼割合のようなある流れ状態
に置いて、低圧領域または再循環地帯が多分発生し、炉
の雰囲気からの微粒子は、燃焼チャンバ内に引き込まれ
微粒子物質を付着する。能動的掃引がもたらされない場
合、微粒子の蓄積が生じ、全体的な焔の流れ力学に逆の
影響を有することができる。焔にとって、進路をそらさ
れブロックの内部耐熱面を衝撃し究極的なブロックの損
傷を招来することは通常ではない。図３に概略的に示さ
れているのは、能動的なバーナーブロック冷却と微粒子
掃引処理である。
【００４０】バーナーノズル先端部への揮発性の材料の
濃縮は、ある条件下でのバーナーブロックの能動的な掃
引なしでも生ずることができる。濃縮された塩は金属製
のノズル先端部と反応することができる。化学反応の場
合には、加速された腐食が早期故障の原因となる。濃縮
された塩は、また、ノズル先端部の層が流れの制限また
は焔のそれを生じた後、層を形成することができる。再
び、究極的なブロックの損傷が生ずる。
濃縮は、ある条件下でのバーナーブロックの能動的な掃
引なしでも生ずることができる。濃縮された塩は金属製
のノズル先端部と反応することができる。化学反応の場
合には、加速された腐食が早期故障の原因となる。濃縮
された塩は、また、ノズル先端部の層が流れの制限また
は焔のそれを生じた後、層を形成することができる。再
び、究極的なブロックの損傷が生ずる。
【００４１】従来の（パイプ−イン−パイプ）バーナー
構造に置いて、天然ガスノズルは、バーナーブロックに
重大な焔形成を阻止するために、通常加熱領域に向かっ
て前進する。低微粒子応用においてさえも、この配置は
ノズルの加速された腐食を生成する。この腐食は、イン
コネル６００やＰＭ２０００合金のような変わった材料
でさえも起きる。２つの異なった腐食メカニズムが確認
されている。天然ガスに曝されているノズルの内側は、
特にインコネル６００合金において深刻な金属粉塵化が
生ずる。ノズルの外側は、窪みづけとクロムの損耗とが
生ずる。これらの問題に対処するために、高価なノズル
が２つの顕著な設計態様で構成されてきた。
構造に置いて、天然ガスノズルは、バーナーブロックに
重大な焔形成を阻止するために、通常加熱領域に向かっ
て前進する。低微粒子応用においてさえも、この配置は
ノズルの加速された腐食を生成する。この腐食は、イン
コネル６００やＰＭ２０００合金のような変わった材料
でさえも起きる。２つの異なった腐食メカニズムが確認
されている。天然ガスに曝されているノズルの内側は、
特にインコネル６００合金において深刻な金属粉塵化が
生ずる。ノズルの外側は、窪みづけとクロムの損耗とが
生ずる。これらの問題に対処するために、高価なノズル
が２つの顕著な設計態様で構成されてきた。
【００４２】ａ）空気力学的形状：燃料ノズルの内側と
外側の構造は、燃料と酸化剤との流れの空気力学的混合
用に最適化される。これは図５に概略的に示されてい
る。渦巻き酸化剤流（軸線的接線方向における）は、２
つの流体の急激な中断をしないで、緩やかなまた空気力
学的な方法で燃料流と混合することが可能になる。燃料
ノズルの外側の角度θは、約５°から７°の値の範囲内
にのみ固定される。この構成は、渦巻き酸化剤流におけ
る流れの分離を回避する。ターボジェットの境界層理論
は、ガス流角度が７°より大きいと流れの分離の可能性
があることを示している。分離された酸化剤流は、燃料
ノズル１６の滞留領域（１８ａおよび１８ｂ）の再循環
領域と低圧領域とにある。再循環領域のターボの小渦
は、燃料流と酸化剤流との間の加速された混合と、ホッ
トスポットの形成の原因となる。幾つかのケースにおい
て、これらのホットスポットは、すすを形成するかまた
は滞留領域１８ａ、１８ｂによって燃料ノズルの先端部
にプロセス微粒子（すなわち、加熱されている装填物か
らの）を付着させる。
外側の構造は、燃料と酸化剤との流れの空気力学的混合
用に最適化される。これは図５に概略的に示されてい
る。渦巻き酸化剤流（軸線的接線方向における）は、２
つの流体の急激な中断をしないで、緩やかなまた空気力
学的な方法で燃料流と混合することが可能になる。燃料
ノズルの外側の角度θは、約５°から７°の値の範囲内
にのみ固定される。この構成は、渦巻き酸化剤流におけ
る流れの分離を回避する。ターボジェットの境界層理論
は、ガス流角度が７°より大きいと流れの分離の可能性
があることを示している。分離された酸化剤流は、燃料
ノズル１６の滞留領域（１８ａおよび１８ｂ）の再循環
領域と低圧領域とにある。再循環領域のターボの小渦
は、燃料流と酸化剤流との間の加速された混合と、ホッ
トスポットの形成の原因となる。幾つかのケースにおい
て、これらのホットスポットは、すすを形成するかまた
は滞留領域１８ａ、１８ｂによって燃料ノズルの先端部
にプロセス微粒子（すなわち、加熱されている装填物か
らの）を付着させる。
【００４３】ｂ）熱的に効率的な構造：燃料ノズル構造
１６は、効率的な熱損出のために「伝導」と「対流」の
両方の熱移動メカニズムの利点を得るようになってい
る。高温伝導構造は、比較的厚いノズル構造を使用する
ことによって達成される。通常の操作に置いて、本発明
の改良されたバーナー装置と方法によって形成される焔
は、ノズルの先端部に取り付けられる。従って、ノズル
の先端部は、伝導熱を集約された先端部領域から離し、
燃料ノズルの上流へ（燃料供給部に向かって）ある距離
移動することができなければならない。図６に示された
ように、燃料流「Ｆ」と酸化剤流「Ｏ」とは上流から下
流に、図６の左から右に流れる。比較的厚いノズル１６
は、矢印５６によって表された「軸線的条件」モードを
可能にする。伝達された熱は、次いで、５４で示された
ように、強制的な対流熱移動に使用するのに、流れる燃
料流と酸化剤流とによって取り上げられる（ノズルの両
側において）。簡単に言うと、比較的厚い先端部は、軸
線的伝導５６に使用する熱の効率的な移動とそれに続く
効果的な強制された対流５４とを可能にする。強制され
た対流モードは、燃料流を流すことと酸化剤流を流す
（渦巻かせる）こととによる。さらに、酸化剤を渦巻か
せるのに使用される案内翼２４は、また、「熱伝導フィ
ン」として作用し、熱（５８）を環状の渦巻き酸化剤流
にきわめて効果的に伝導的に移動する。フィンの数（好
ましくは約４から約１６）に依存して、熱伝導とそれに
よる強制された対流的熱移動効率は、かなりの程度改良
することができる。同一の燃焼割合で上述の先端部を使
用して、また、他のバーナーの類似した構造変数を使用
して、ノズルの温度が１０００°Ｆから３００°Ｆに減
少されたことが種々の実験中に示された。
１６は、効率的な熱損出のために「伝導」と「対流」の
両方の熱移動メカニズムの利点を得るようになってい
る。高温伝導構造は、比較的厚いノズル構造を使用する
ことによって達成される。通常の操作に置いて、本発明
の改良されたバーナー装置と方法によって形成される焔
は、ノズルの先端部に取り付けられる。従って、ノズル
の先端部は、伝導熱を集約された先端部領域から離し、
燃料ノズルの上流へ（燃料供給部に向かって）ある距離
移動することができなければならない。図６に示された
ように、燃料流「Ｆ」と酸化剤流「Ｏ」とは上流から下
流に、図６の左から右に流れる。比較的厚いノズル１６
は、矢印５６によって表された「軸線的条件」モードを
可能にする。伝達された熱は、次いで、５４で示された
ように、強制的な対流熱移動に使用するのに、流れる燃
料流と酸化剤流とによって取り上げられる（ノズルの両
側において）。簡単に言うと、比較的厚い先端部は、軸
線的伝導５６に使用する熱の効率的な移動とそれに続く
効果的な強制された対流５４とを可能にする。強制され
た対流モードは、燃料流を流すことと酸化剤流を流す
（渦巻かせる）こととによる。さらに、酸化剤を渦巻か
せるのに使用される案内翼２４は、また、「熱伝導フィ
ン」として作用し、熱（５８）を環状の渦巻き酸化剤流
にきわめて効果的に伝導的に移動する。フィンの数（好
ましくは約４から約１６）に依存して、熱伝導とそれに
よる強制された対流的熱移動効率は、かなりの程度改良
することができる。同一の燃焼割合で上述の先端部を使
用して、また、他のバーナーの類似した構造変数を使用
して、ノズルの温度が１０００°Ｆから３００°Ｆに減
少されたことが種々の実験中に示された。
【００４４】本発明の新規なノズルは、好ましくは、容
易なノズル交換のためと、異なった燃焼割合要件用のノ
ズル変更のために、燃料導管への標準的なネジ結合と使
用できる。
易なノズル交換のためと、異なった燃焼割合要件用のノ
ズル変更のために、燃料導管への標準的なネジ結合と使
用できる。
【００４５】第１の実施例に示されたバーナーの数値的
シミュレーションは、ＦＬＵＥＮＴ／ＵＮＳ計算による
流体力学コンピュータプログラムを使用して達成され
た。使用されたドメインは、渦巻きを持った線対称のフ
ィールドであった。採用された物理的モデルは、燃焼用
のＰＤＦモデル、ターボ用のＲＮＧイプシロンモデル、
および輻射による熱伝導の効果を計数するためのＰ１モ
デルである。考慮された天然ガスの流量割合は、２、３
００ｓｃｆｈで、酸化剤流量割合は４、９００ｓｃｆｈ
であった。燃焼空間の事実上の壁は、断熱的に考慮さ
れ、ブロック壁を通る伝導の熱移動が考慮されなければ
ならない。比較のために、２つの異なったケースが調査
された。それは、基本的なケースは渦巻きがなく、第２
のケースは酸化剤流のみのための渦巻き角度βが２０°
のものである。
シミュレーションは、ＦＬＵＥＮＴ／ＵＮＳ計算による
流体力学コンピュータプログラムを使用して達成され
た。使用されたドメインは、渦巻きを持った線対称のフ
ィールドであった。採用された物理的モデルは、燃焼用
のＰＤＦモデル、ターボ用のＲＮＧイプシロンモデル、
および輻射による熱伝導の効果を計数するためのＰ１モ
デルである。考慮された天然ガスの流量割合は、２、３
００ｓｃｆｈで、酸化剤流量割合は４、９００ｓｃｆｈ
であった。燃焼空間の事実上の壁は、断熱的に考慮さ
れ、ブロック壁を通る伝導の熱移動が考慮されなければ
ならない。比較のために、２つの異なったケースが調査
された。それは、基本的なケースは渦巻きがなく、第２
のケースは酸化剤流のみのための渦巻き角度βが２０°
のものである。
【００４６】図７の（ａ）と（ｂ）とは、２つのケース
の酸化剤の輪郭すなわち酸素量の割合を示していて、図
７の（ａ）は渦巻きのない流れ用、そして図７の（ｂ）
は渦巻きのある流れ用であって、バーナーは図１に従っ
て構成されている。結果は、酸化剤の径方向の放散を制
限し、ほとんどの酸化剤をバーナーの軸線に集中するの
に渦巻きが重要な影響を有していることを示している。
これらのパターンは酸化剤運動量の差異とに帰し、ま
た、バーナー操作におけるこれらのパターンの意味合い
は図８の（ａ）と（ｂ）とに関連して論議する。
の酸化剤の輪郭すなわち酸素量の割合を示していて、図
７の（ａ）は渦巻きのない流れ用、そして図７の（ｂ）
は渦巻きのある流れ用であって、バーナーは図１に従っ
て構成されている。結果は、酸化剤の径方向の放散を制
限し、ほとんどの酸化剤をバーナーの軸線に集中するの
に渦巻きが重要な影響を有していることを示している。
これらのパターンは酸化剤運動量の差異とに帰し、ま
た、バーナー操作におけるこれらのパターンの意味合い
は図８の（ａ）と（ｂ）とに関連して論議する。
【００４７】図８の（ａ）と（ｂ）とは、渦巻きのない
ケース（図８の（ａ））と渦巻きのあるケース（図８の
（ｂ））とをそれぞれ表す温度側面すなわち温度の輪郭
を示していて、バーナーは図１に従って構成されてい
る。温度側面は、渦巻きのないケース（図８の（ａ））
の「比較的だらりとした」焔と比較して、図８の（ｂ）
の渦巻きのあるケースでは比較的長くかなりバーナーの
軸線方向に向かって集中した焔を導く。渦巻きのないケ
ースの焔は、充填物（下流）と壁（上流）とに向かって
径方向に発散する傾向がある。温度分布状態におけるこ
の差はガラスの製造のような種々の工業的応用にとって
非常に重要である。このように、渦巻きを導入すると、
図８の８ａ）と（ｂ）とからも分かるように、溶融ガラ
スの表面と炉の壁との両方を低い温度にすることができ
る。このパターンは、溶融ガラスからの放散を比較的低
くすることができ、炉の頭部の損耗を押さえることと同
様に改良されたバーナーにとって極めて重要なことであ
る。図８の（ａ）と（ｂ）とに示された温度分布状態
は、また、渦巻流のより直接的な焔が、バーナーブロッ
ク内への温度側面を減少する結果となる。これは、改良
されたバーナーの他の重要な変数で、バーナーの寿命を
強烈に減少し、およびそれによる炉効率に影響するよう
な商業的ガラス炉において経験する高温を与えられる。
さらに、渦巻きのある流れは、渦巻きのない流れの場合
と比較して、比較的低い平均温度を持ったバーナーの先
端部とバーナーブロックの改良された対流冷却へ導くた
めの比較的大きな運動量を酸化剤流のために保有してい
る。ここで提示したケースにおいて、渦巻き流のための
平均酸化剤運動量は、渦巻き流のないケースよりも１０
％高い。このファクターは、速度の接線的成分によって
与えられた遠心力と組み合わされて、バーナーブロック
の壁に隣接した流れを改良し、それ故比較的高い対流熱
移動係数にする。このように、渦巻き流のないケース
は、渦巻き流のあるケースよりも１１０°Ｆまで高いバ
ーナーブロックの出口の比較的高い温度側面にする。
ケース（図８の（ａ））と渦巻きのあるケース（図８の
（ｂ））とをそれぞれ表す温度側面すなわち温度の輪郭
を示していて、バーナーは図１に従って構成されてい
る。温度側面は、渦巻きのないケース（図８の（ａ））
の「比較的だらりとした」焔と比較して、図８の（ｂ）
の渦巻きのあるケースでは比較的長くかなりバーナーの
軸線方向に向かって集中した焔を導く。渦巻きのないケ
ースの焔は、充填物（下流）と壁（上流）とに向かって
径方向に発散する傾向がある。温度分布状態におけるこ
の差はガラスの製造のような種々の工業的応用にとって
非常に重要である。このように、渦巻きを導入すると、
図８の８ａ）と（ｂ）とからも分かるように、溶融ガラ
スの表面と炉の壁との両方を低い温度にすることができ
る。このパターンは、溶融ガラスからの放散を比較的低
くすることができ、炉の頭部の損耗を押さえることと同
様に改良されたバーナーにとって極めて重要なことであ
る。図８の（ａ）と（ｂ）とに示された温度分布状態
は、また、渦巻流のより直接的な焔が、バーナーブロッ
ク内への温度側面を減少する結果となる。これは、改良
されたバーナーの他の重要な変数で、バーナーの寿命を
強烈に減少し、およびそれによる炉効率に影響するよう
な商業的ガラス炉において経験する高温を与えられる。
さらに、渦巻きのある流れは、渦巻きのない流れの場合
と比較して、比較的低い平均温度を持ったバーナーの先
端部とバーナーブロックの改良された対流冷却へ導くた
めの比較的大きな運動量を酸化剤流のために保有してい
る。ここで提示したケースにおいて、渦巻き流のための
平均酸化剤運動量は、渦巻き流のないケースよりも１０
％高い。このファクターは、速度の接線的成分によって
与えられた遠心力と組み合わされて、バーナーブロック
の壁に隣接した流れを改良し、それ故比較的高い対流熱
移動係数にする。このように、渦巻き流のないケース
は、渦巻き流のあるケースよりも１１０°Ｆまで高いバ
ーナーブロックの出口の比較的高い温度側面にする。
【００４８】図７の（ａ）、（ｂ）、図８の（ａ）、
（ｂ）は、また、最初に燃焼チャンバで拡張し実質的に
円筒状の燃焼チャンバ構造によって引き継がれた一定し
ていない直径が、壁の摩擦が小さいことによる酸化剤渦
巻きの維持に確実に影響を及ぼすことを示している。
（ｂ）は、また、最初に燃焼チャンバで拡張し実質的に
円筒状の燃焼チャンバ構造によって引き継がれた一定し
ていない直径が、壁の摩擦が小さいことによる酸化剤渦
巻きの維持に確実に影響を及ぼすことを示している。
【００４９】もし、渦巻き流の流れが渦巻きチャンバ内
で発生できなければ、そして次いで径方向へ拡張できな
ければ、渦巻きの強度は壁摩擦の影響によって直ぐにな
くなる。他方において、一定の直径のチャンバにおい
て、渦巻き酸化剤が燃料と燃焼チャンバ内で非常に近接
しているので、短い強力な焔を創り出すために極めてす
ばやく反応する。バーナーブロックの冷却は、また、渦
巻き酸化剤の比較的広い直径の燃焼チャンバで比較的ゆ
っくりと燃焼しきるので、拡張領域を有することによっ
て確実に影響を及ぼす。
で発生できなければ、そして次いで径方向へ拡張できな
ければ、渦巻きの強度は壁摩擦の影響によって直ぐにな
くなる。他方において、一定の直径のチャンバにおい
て、渦巻き酸化剤が燃料と燃焼チャンバ内で非常に近接
しているので、短い強力な焔を創り出すために極めてす
ばやく反応する。バーナーブロックの冷却は、また、渦
巻き酸化剤の比較的広い直径の燃焼チャンバで比較的ゆ
っくりと燃焼しきるので、拡張領域を有することによっ
て確実に影響を及ぼす。
【００５０】いくつかの研究所における図１と２による
バーナー構造の試験の後で、更なる試験が、ホウケイ酸
塩ウール絶縁材（ファイバーグラス）を使用した炉で行
われた。７４０平方フィートの溶融領域の炉の容量は、
１日１５０トンであり、これは、テキサス州ヒュースト
ンのエアー・リキードアメリカ社から入手可能な商品名
ＡＬＧＬＡＳＳ（登録商標）として知られている、１０
本のパイプインパイプ型の従来の酸化剤と燃料のバーナ
ーを使用している。炉の燃焼割合は約１９ＭＭＢｔｕ／
時である。従来のバーナーは、炉内の高いレベルの微粒
子、濃縮物および蒸発物によって毎週の清掃が必要とな
る。バーナーのノズルとバーナーブロックは、周期的な
清掃が必要である。需要者は、中間的長さ配置の５００
ｋＷの本発明の改良されたバーナーの限定された分野の
試験的使用に賛成した。目的は、新しいバーナーを使用
して、保守や清掃を減少することである。従来のバーナ
ーが取り外され、新しいバーナーとバーナーブロック
（図１と２とに概略的に示されている）が装着された。
バーナーとブロックの特性はつぎの通りである。
バーナー構造の試験の後で、更なる試験が、ホウケイ酸
塩ウール絶縁材（ファイバーグラス）を使用した炉で行
われた。７４０平方フィートの溶融領域の炉の容量は、
１日１５０トンであり、これは、テキサス州ヒュースト
ンのエアー・リキードアメリカ社から入手可能な商品名
ＡＬＧＬＡＳＳ（登録商標）として知られている、１０
本のパイプインパイプ型の従来の酸化剤と燃料のバーナ
ーを使用している。炉の燃焼割合は約１９ＭＭＢｔｕ／
時である。従来のバーナーは、炉内の高いレベルの微粒
子、濃縮物および蒸発物によって毎週の清掃が必要とな
る。バーナーのノズルとバーナーブロックは、周期的な
清掃が必要である。需要者は、中間的長さ配置の５００
ｋＷの本発明の改良されたバーナーの限定された分野の
試験的使用に賛成した。目的は、新しいバーナーを使用
して、保守や清掃を減少することである。従来のバーナ
ーが取り外され、新しいバーナーとバーナーブロック
（図１と２とに概略的に示されている）が装着された。
バーナーとブロックの特性はつぎの通りである。
【００５１】速度（酸化剤）＝２２から７５フィート／
秒； 速度（燃料）＝４０から１３０フィート／秒； Ｌｃ／Ｄｃ＝１．７８ Ｄｃ＝３．３８インチ； Ｌｅ＝全体の燃焼チャンバ長さＬｔの１５％、ここでＬ
ｔ＝Ｌｅ＋Ｌｃ； Ｄｓ＝２．２インチ； Ｌｃ＝５．９インチ；Ｌｓ＝２インチ；Ｌｅ＝１．０６
インチ；および渦巻き角度β＝１０°。
秒； 速度（燃料）＝４０から１３０フィート／秒； Ｌｃ／Ｄｃ＝１．７８ Ｄｃ＝３．３８インチ； Ｌｅ＝全体の燃焼チャンバ長さＬｔの１５％、ここでＬ
ｔ＝Ｌｅ＋Ｌｃ； Ｄｓ＝２．２インチ； Ｌｃ＝５．９インチ；Ｌｓ＝２インチ；Ｌｅ＝１．０６
インチ；および渦巻き角度β＝１０°。
【００５２】バーナーは、平均燃焼割合が２．３ＭＭ
Ｂｔｕ／時で燃焼され、平均焔長さが８フィートで平均
焔幅が約２０インチとなった。焔は非常に輝いていて
（商品名ＡＬＧＬＡＳＳ（登録商標）で知られた従来の
バーナーよりも）、より幅が広い。内部ブロックの温度
は、（光学式パイロメータで測定して）酸化剤の冷却と
掃引作用によって比較的低い。バーナーのノズルはむし
ろ比較的冷たい（長時間の燃焼後に２００から３００°
Ｆ）。数週間の連続使用後に、本発明のバーナーは取り
出された。それは、非常にきれいで清掃の必要がないこ
とが分かった。バーナーブロック空所は、同様に非常に
きれいであった。需要者は、炉全体（１０本のバーナ
ー）を本発明のバーナーに変更することの決定をした。
９ヶ月の連続操業の後、新しいバーナーは定期的な清掃
の必要がなかった。
Ｂｔｕ／時で燃焼され、平均焔長さが８フィートで平均
焔幅が約２０インチとなった。焔は非常に輝いていて
（商品名ＡＬＧＬＡＳＳ（登録商標）で知られた従来の
バーナーよりも）、より幅が広い。内部ブロックの温度
は、（光学式パイロメータで測定して）酸化剤の冷却と
掃引作用によって比較的低い。バーナーのノズルはむし
ろ比較的冷たい（長時間の燃焼後に２００から３００°
Ｆ）。数週間の連続使用後に、本発明のバーナーは取り
出された。それは、非常にきれいで清掃の必要がないこ
とが分かった。バーナーブロック空所は、同様に非常に
きれいであった。需要者は、炉全体（１０本のバーナ
ー）を本発明のバーナーに変更することの決定をした。
９ヶ月の連続操業の後、新しいバーナーは定期的な清掃
の必要がなかった。
【００５３】本発明のこのいろいろな態様は、多くの利
点を持って述べられたが、当業者にとって、請求の範囲
の鮮明な境界内で考慮され得るここで述べたバーナー装
置と方法の実体のない変更と改良が確実に考えられる。
点を持って述べられたが、当業者にとって、請求の範囲
の鮮明な境界内で考慮され得るここで述べたバーナー装
置と方法の実体のない変更と改良が確実に考えられる。
【００５４】
【発明の効果】本発明の酸化剤燃料バーナーは、高温
（２２００°Ｆから３０００°Ｆ）で燃焼でき、また、
高温微粒子（あるいは高い処理揮発物や濃縮物）を、金
属製のバーナーのノズルおよび耐火性のバーナーブロッ
ク内部の過熱や科学的腐食の損傷をしないで炉で処理で
きる。また、いろいろな態様のノズルとブロック形状を
使用することによって本発明のバーナーは、加熱負荷の
要求に応じて、従来の焔または単調な焔を提供すること
ができる。このバーナーの新しい態様は、燃料流と酸化
剤流との流線形の混合のための独特の燃料ノズル構造
と、所望の焔特性のための酸化剤流に挿入され制御され
た渦巻きと、径方向と軸線方向への焔筒の制御された拡
張と、対流による冷却を提供し処理微粒子のいかなる生
成をも阻止するための酸化剤を利用したバーナーブロッ
ク内面の効果的な掃引とを可能にしている。さらに、熱
伝導フィンを持った比較的厚い壁の金属製のノズル構造
は、ノズル先端部からの効果的な熱放散を可能にし、保
守不要なバーナーが得られた。
（２２００°Ｆから３０００°Ｆ）で燃焼でき、また、
高温微粒子（あるいは高い処理揮発物や濃縮物）を、金
属製のバーナーのノズルおよび耐火性のバーナーブロッ
ク内部の過熱や科学的腐食の損傷をしないで炉で処理で
きる。また、いろいろな態様のノズルとブロック形状を
使用することによって本発明のバーナーは、加熱負荷の
要求に応じて、従来の焔または単調な焔を提供すること
ができる。このバーナーの新しい態様は、燃料流と酸化
剤流との流線形の混合のための独特の燃料ノズル構造
と、所望の焔特性のための酸化剤流に挿入され制御され
た渦巻きと、径方向と軸線方向への焔筒の制御された拡
張と、対流による冷却を提供し処理微粒子のいかなる生
成をも阻止するための酸化剤を利用したバーナーブロッ
ク内面の効果的な掃引とを可能にしている。さらに、熱
伝導フィンを持った比較的厚い壁の金属製のノズル構造
は、ノズル先端部からの効果的な熱放散を可能にし、保
守不要なバーナーが得られた。
【図１】第１のバーナーの実施例の側部立面断面図。
【図２】第１のバーナーの実施例の種々の寸法を示す概
略的線図。
略的線図。
【図３】渦巻き酸化剤を示す第１のバーナーの実施例の
一部概略的側部立面断面図。
一部概略的側部立面断面図。
【図４】種々の寸法を示す第２のバーナーの実施例の側
部立面断面図。
部立面断面図。
【図５】本発明による燃料ノズルの概略的線図。
【図６】構造本来の熱移動効果を示す図５のノズルの第
２の概略図。
２の概略図。
【図７】（ａ）と（ｂ）とは、それぞれ、渦巻きありと
渦巻きなしにおける第１のバーナーの実施例の焔のモデ
ルプログラムのデータを示す図。
渦巻きなしにおける第１のバーナーの実施例の焔のモデ
ルプログラムのデータを示す図。
【図８】（ａ）と（ｂ）とは、それぞれ、渦巻きありと
渦巻きなしにおける第２のバーナーの実施例の焔のモデ
ルプログラムのデータを示す図。
渦巻きなしにおける第２のバーナーの実施例の焔のモデ
ルプログラムのデータを示す図。
２……バーナー ４……バーナーブロック ６……端面（加熱面） ８……出口 １０……冷たい端部 １２……燃料導管 １４……酸化剤導管 １６……ノズル １８……ノズル先端部 ２０……酸化剤プレナム ２２……酸化剤通路 ２４……酸化剤渦巻き装置（案内翼） ２６……渦巻きチャンバ ２８……実質的に円錐状の酸化剤拡張チャンバ ３０……実質的に円筒状の燃焼用空所 ３４……拡張酸化剤流 ３８……焔
フロントページの続き (72)発明者 ハーレー・エー・ボーダース アメリカ合衆国、イリノイ州 60148、ロ ンバード、イー・テイラー・ロード 244 (72)発明者 オビディウ・マリン アメリカ合衆国、イリノイ州 60532、リ スル、キャリッジ・ヒル・ロード 2040 (72)発明者 オリビエ・シャロン アメリカ合衆国、イリノイ州 60611、シ カゴ、イースト・オンタリオ 401
Claims (20)
- 【請求項１】 ａ）燃料導管を有するバーナーブロック
を備え、燃料導管は入口と出口とを有し、燃料導管の出
口は実質的に円錐状の酸化剤拡張チャンバ内に開口して
いて； ｂ）バーナーブロックはさらに、実質的に環状の酸化剤
通路を有し、燃料導管は実質的に環状の酸化剤通路内に
配置されていて； ｃ）実質的に環状の酸化剤通路は、燃料の入口に近接し
た入口端部と、燃料導管の出口に近接した出口とを有
し、また、渦巻き酸化剤流を生成するための渦巻き装置
をその中に配置されていて； ｄ）実質的に環状の酸化剤通路は、その出口端部がバー
ナーブロック内で実質的に円錐状の酸化剤拡張チャンバ
と流通するように連通していて、実質的に円錐状の酸化
剤拡張チャンバはＤｓの入口直径とＤｃの出口直径とを
有しＤｃがＤｓの少なくとも１１０％であって； ｅ）実質的に円筒状の燃焼用空所はＤｃの直径と入口お
よび出口を有し、実質的に円錐状の酸化剤拡張チャンバ
の出口は実質的に円筒状の燃焼用空所の入口と流体的に
連通して配置されていて、実質的に円筒状の燃焼用空所
の出口は炉のチャンバに開口していて； ｆ）燃料導管の出口は実質的に円筒状の燃焼用空所の出
口からＬｒの距離窪んでいて、ここで、Ｌｒ＝Ｌｃ＋Ｌ
ｅであり、Ｌｃ＝実質的に円筒状の燃焼用空所の軸線方
向の長さ、および、Ｌｅ＝実質的に円錐状の酸化剤拡張
チャンバの軸線方向の長さ；とを備えたことを特徴とす
るバーナー装置。 - 【請求項２】 実質的に円錐状の酸化剤拡張チャンバ
は、約５°から約６０°の範囲の拡張角度を有すること
を特徴とする請求項１記載のバーナー装置。 - 【請求項３】 実質的に円錐状の酸化剤拡張チャンバ
は、約１０°から約３０°の範囲の拡張角度を有するこ
とを特徴とする請求項２記載のバーナー装置。 - 【請求項４】 実質的に円錐状の酸化剤拡張チャンバ
は、約１５°から約２５°の範囲の拡張角度を有するこ
とを特徴とする請求項２記載のバーナー装置。 - 【請求項５】 少なくとも１つの渦巻き装置は、それぞ
れが約５°から約３０°の範囲の翼角度を有する複数の
翼を備えたことを特徴とする請求項１記載のバーナー装
置。 - 【請求項６】 少なくとも１つの渦巻き装置は、それぞ
れが約３０°から約６０°の範囲の翼角度を有する複数
の翼を備えたことを特徴とする請求項１記載のバーナー
装置。 - 【請求項７】 燃料導管は、入口端部と出口端部とを有
する燃料ノズルを備え、ノズルは渦巻き装置と燃料導管
の出口との間で燃料導管内に配置されていて、ノズルは
出口端部よりも大きい外側直径を入口端部に有している
ことを特徴とする請求項１記載のバーナー装置。 - 【請求項８】 ＬｅがＬｒの約１０％から約５０％であ
ることを特徴とする請求項１記載のバーナー装置。 - 【請求項９】 ａ）燃料導管を有するバーナーブロック
を備え、燃料導管は入口と出口とを有し、燃料導管の出
口は実質的に円錐状の酸化剤拡張チャンバ内に開口して
いて； ｂ）バーナーブロックはさらに、実質的に環状の酸化剤
通路を有し、燃料導管は実質的に環状の酸化剤通路内に
配置されていて； ｃ）実質的に環状の酸化剤通路は、燃料導管の入口に近
接した入口端部と、燃料導管の出口に近接した出口とを
有し、また、渦巻き酸化剤流を生成するための渦巻き装
置をその中に配置されていて； ｄ）実質的に環状の酸化剤通路は、その出口端部がバー
ナーブロック内で実質的に円錐状の酸化剤拡張チャンバ
と流通するように連通していて、実質的に円錐状の酸化
剤拡張チャンバはＤｓの入口直径とＤｃの出口直径とを
有しＤｃがＤｓの少なくとも１１０％であって； ｅ）実質的に円筒状の燃焼用空所はＤｃの直径と、実質
的に円錐状の酸化剤拡張チャンバの出口は入口および出
口を有するドーナツ型の燃焼チャンバと実質的に流体的
に連通して配置されていて、ドーナツ型の燃焼チャンバ
の出口は炉のチャンバに開口していて、ドーナツ型の燃
焼チャンバは曲率Ｒの半径を有していて； ｆ）燃料導管の出口はドーナツ型の燃焼チャンバの出口
からＬｒの距離窪んでいて、ここで、Ｌｒ＝Ｌｔ＋Ｌｅ
であり、Ｌｔ＝ドーナツ型の燃焼チャンバの軸線方向の
長さ、および、Ｌｅ＝実質的に円錐状の酸化剤拡張チャ
ンバの軸線方向の長さ；とを備えたことを特徴とするバ
ーナー装置。 - 【請求項１０】 ＬｅがＬｒの約１０％から約５０％で
あることを特徴とする請求項９記載のバーナー装置。 - 【請求項１１】 ａ）燃料と酸化剤とをバーナーブロッ
クに導入し、バーナーブロックは燃料導管を有し、燃料
導管は入口と出口とを有し、燃料導管の出口は実質的に
円錐状の酸化剤拡張チャンバ内に開口していて、バーナ
ーブロックはさらに、実質的に環状の酸化剤通路を有
し、燃料導管は実質的に環状の酸化剤通路内に配置され
ていて、実質的に環状の酸化剤通路は、燃料の入口に近
接した入口端部と、燃料導管の出口に近接した出口とを
有し、また、渦巻き酸化剤流を生成するための渦巻き装
置をその中に配置されていて、実質的に環状の酸化剤通
路は、その出口端部がバーナーブロック内で実質的に円
錐状の酸化剤拡張チャンバと流通するように連通してい
て、実質的に円錐状の酸化剤拡張チャンバはＤｓの入口
直径とＤｃの出口直径とを有しＤｃがＤｓの少なくとも
１１０％であって、バーナーブロックはＤｃの直径と入
口および出口を有する実質的に円筒状の燃焼用空所を備
え、実質的に円錐状の酸化剤拡張チャンバの出口は実質
的に円筒状の燃焼用空所の入口と流体的に連通して配置
されていて、実質的に円筒状の燃焼用空所の出口は炉の
チャンバに開口していて、燃料導管の出口は実質的に円
筒状の燃焼用空所の出口からＬｒの距離窪んでいて、こ
こで、Ｌｒ＝Ｌｃ＋Ｌｅであり、Ｌｃ＝実質的に円筒状
の燃焼用空所の軸線方向の長さ、および、Ｌｅ＝実質的
に円錐状の酸化剤拡張チャンバの軸線方向の長さであ
り； ｂ）渦巻き装置を通るように渦巻き酸化剤を形成し； ｃ）渦巻き酸化剤と燃料とを実質的に円錐状の酸化剤拡
張チャンバ内に流し、燃料の流れは実質的に円錐状の酸
化剤拡張チャンバの軸線的中心の実質的近傍であって、
渦巻き酸化剤は実質的に円錐状の酸化剤拡張チャンバの
通過する壁を掃引し； ｄ）渦巻き酸化剤と燃料とを実質的に円筒状の燃焼用空
所内に流し； ｅ）酸化剤が実質的に円筒状の燃焼用空所の通過する壁
を掃引している間に燃料と酸化剤とを実質的に円筒状の
燃焼用空所内で燃焼し； ｆ）実質的に円筒状の燃焼用空所から炉内へ燃焼生成物
を流す；ことを特徴とする燃料の燃焼方法。 - 【請求項１２】 渦巻き酸化剤は、それが実質的に円錐
状の酸化剤拡張チャンバを通って通過するように、拡張
角度が約５°から約６０°の範囲である拡張角度に依存
した拡張比率で拡張することを特徴とする請求項１１記
載の燃料の燃焼方法。 - 【請求項１３】 渦巻き酸化剤は、それが実質的に円錐
状の酸化剤拡張チャンバを通って通過するように、拡張
角度が約１０°から約３０°の範囲である拡張角度に依
存した拡張比率で拡張することを特徴とする請求項１２
記載の燃料の燃焼方法。 - 【請求項１４】 渦巻き酸化剤は、それが実質的に円錐
状の酸化剤拡張チャンバを通って通過するように、拡張
角度が約１５°から約２５°の範囲である拡張角度に依
存した拡張比率で拡張することを特徴とする請求項１２
記載の燃料の燃焼方法。 - 【請求項１５】 燃料が１５０フィート／秒に等しいか
それ以下の速度を有していることを特徴とする請求項１
１記載の燃料の燃焼方法。 - 【請求項１６】 酸化剤が３００フィート／秒に等しい
かそれ以下の速度を有していることを特徴とする請求項
１１記載の燃料の燃焼方法。 - 【請求項１７】 ａ）燃料と酸化剤とをバーナーブロッ
クに導入し、バーナーブロックは燃料導管を有し、燃料
導管は入口と出口とを有し、燃料導管の出口は実質的に
円錐状の酸化剤拡張チャンバ内に開口していて、バーナ
ーブロックはさらに、実質的に環状の酸化剤通路を有
し、燃料導管は実質的に環状の酸化剤通路内に配置され
ていて、実質的に環状の酸化剤通路は、燃料導管の入口
に近接した入口端部と、燃料導管の出口に近接した出口
とを有し、また、渦巻き酸化剤流を生成するための渦巻
き装置をその中に配置されていて、実質的に環状の酸化
剤通路は、その出口端部がバーナーブロック内で実質的
に円錐状の酸化剤拡張チャンバと流通するように連通し
ていて、実質的に円錐状の酸化剤拡張チャンバはＤｓの
入口直径とＤｃの出口直径とを有しＤｃがＤｓの少なく
とも１１０％であって、実質的に円筒状の燃焼用空所は
Ｄｃの直径と、実質的に円錐状の酸化剤拡張チャンバの
出口は入口および出口を有するドーナツ型の燃焼チャン
バと実質的に流体的に連通して配置されていて、ドーナ
ツ型の燃焼チャンバの出口は炉のチャンバに開口してい
て、ドーナツ型の燃焼チャンバは曲率Ｒの半径を有して
いて、燃料導管の出口はドーナツ型の燃焼チャンバの出
口からＬｒの距離窪んでいて、ここで、Ｌｒ＝Ｌｔ＋Ｌ
ｅであり、Ｌｔ＝ドーナツ型の燃焼チャンバの軸線方向
の長さ、および、Ｌｅ＝実質的に円錐状の酸化剤拡張チ
ャンバの軸線方向の長さであり； ｂ）渦巻き装置を通るように渦巻き酸化剤を形成し； ｃ）渦巻き酸化剤と燃料とを実質的に円錐状の酸化剤拡
張チャンバ内に流し、燃料の流れは実質的に円錐状の酸
化剤拡張チャンバの軸線的中心の実質的近傍であって、
渦巻き酸化剤は実質的に円錐状の酸化剤拡張チャンバの
通過する壁を掃引し； ｄ）渦巻き酸化剤と燃料とを実質的に円筒状の燃焼用空
所内に流し； ｅ）酸化剤がドーナツ型の燃焼チャンバの通過する壁を
掃引している間に燃料と酸化剤とをドーナツ型の燃焼チ
ャンバで燃焼し； ｆ）ドーナツ型の燃焼チャンバから炉内へ燃焼生成物を
流す；ことを特徴とする燃料の燃焼方法。 - 【請求項１８】 渦巻き酸化剤は、それが実質的に円錐
状の酸化剤拡張チャンバを通って通過するように、拡張
角度が約５°から約６０°の範囲である拡張角度に依存
した拡張比率で拡張することを特徴とする請求項１７記
載の燃料の燃焼方法。 - 【請求項１９】 燃料が１５０フィート／秒に等しいか
それ以下の速度を有していることを特徴とする請求項１
７記載の燃料の燃焼方法。 - 【請求項２０】 酸化剤が３００フィート／秒に等しい
かそれ以下の速度を有していることを特徴とする請求項
１７記載の燃料の燃焼方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/185,183 US6123542A (en) | 1998-11-03 | 1998-11-03 | Self-cooled oxygen-fuel burner for use in high-temperature and high-particulate furnaces |
| US185183 | 1998-11-03 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000146113A true JP2000146113A (ja) | 2000-05-26 |
Family
ID=22679946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11314131A Pending JP2000146113A (ja) | 1998-11-03 | 1999-11-04 | バ―ナ―装置とそれを使用した燃焼方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US6123542A (ja) |
| EP (1) | EP0999411B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000146113A (ja) |
| KR (1) | KR20000035204A (ja) |
| CN (1) | CN1157558C (ja) |
| AT (1) | ATE282792T1 (ja) |
| DE (1) | DE69921939T2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009520944A (ja) * | 2005-12-22 | 2009-05-28 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | 予熱された反応物を用いた多段酸素燃焼プロセス |
| CN104879754A (zh) * | 2015-05-25 | 2015-09-02 | 绥阳县华夏陶瓷有限责任公司 | 辊道窑富氧喷嘴 |
| JP2019526026A (ja) * | 2016-07-08 | 2019-09-12 | ノヴァ ケミカルズ（アンテルナショナル）ソシエテ アノニム | 金属製バーナータイル |
| JP2022080292A (ja) * | 2020-11-17 | 2022-05-27 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 前炉システムのための酸素燃料バーナ |
Families Citing this family (119)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2771798B1 (fr) * | 1997-12-02 | 1999-12-31 | Air Liquide | Bruleur oxy-combustible |
| FR2786555B1 (fr) | 1998-11-30 | 2001-01-19 | Air Liquide | Systeme de combustion a combustible liquide |
| DE19914666B4 (de) * | 1999-03-31 | 2009-08-20 | Alstom | Brenner für einen Wärmeerzeuger |
| US7168269B2 (en) * | 1999-08-16 | 2007-01-30 | The Boc Group, Inc. | Gas injection for glass melting furnace to reduce refractory degradation |
| PL206626B1 (pl) * | 2000-08-04 | 2010-09-30 | Babcock Hitachi Kk | Palnik do paliwa stałego oraz sposób spalania za pomocą palnika do paliwa stałego |
| CN2449853Y (zh) * | 2000-11-13 | 2001-09-26 | 梁光启 | 汽油－氧气割焊引射雾化器 |
| AU2002250671A1 (en) * | 2000-11-27 | 2002-06-03 | Linde Aktiengesellschaft | Burner and method for the chemical reaction of two gas streams |
| NL1017045C2 (nl) * | 2001-01-08 | 2002-07-09 | Elbar Bv | Inrichting en werkwijze voor het aanbrengen van een gaslaag op een oppervlak. |
| US6872070B2 (en) * | 2001-05-10 | 2005-03-29 | Hauck Manufacturing Company | U-tube diffusion flame burner assembly having unique flame stabilization |
| US7475569B2 (en) * | 2001-05-16 | 2009-01-13 | Owens Corning Intellectual Captial, Llc | Exhaust positioned at the downstream end of a glass melting furnace |
| AU2002214995A1 (en) * | 2001-09-05 | 2003-03-24 | Webasto Thermosysteme International Gmbh | System for converting fuel and air into reformate and method for mounting such a system |
| ITMI20012784A1 (it) * | 2001-12-21 | 2003-06-21 | Nuovo Pignone Spa | Iniettore migliorato di combustibile liquido per bruciatori di turbine a gas |
| US6892654B2 (en) * | 2002-04-18 | 2005-05-17 | Eastman Chemical Company | Coal gasification feed injector shield with oxidation-resistant insert |
| US6755355B2 (en) | 2002-04-18 | 2004-06-29 | Eastman Chemical Company | Coal gasification feed injector shield with integral corrosion barrier |
| US6638061B1 (en) | 2002-08-13 | 2003-10-28 | North American Manufacturing Company | Low NOx combustion method and apparatus |
| DE10320965B4 (de) * | 2003-05-09 | 2012-03-15 | Linde Ag | Vorrichtung zur reaktiven Umsetzung von Gasströmen |
| US7392668B2 (en) * | 2003-06-10 | 2008-07-01 | Ocv Intellectual Capital Llc | Low heat capacity gas oxy fired burner |
| CA2445818C (en) * | 2003-07-04 | 2009-12-22 | Holcim Ltd. | Method and system for process gas entrainment and mixing in a kiln system |
| DE10332860A1 (de) * | 2003-07-18 | 2005-02-10 | Linde Ag | Gasbrenner |
| DE10357474B4 (de) * | 2003-12-09 | 2006-05-24 | Webasto Ag | System zum Umsetzen von Brennstoff und Luft zu Reformat |
| US7390189B2 (en) * | 2004-08-16 | 2008-06-24 | Air Products And Chemicals, Inc. | Burner and method for combusting fuels |
| AU2008200617B2 (en) * | 2004-08-16 | 2009-04-30 | Air Products And Chemicals, Inc. | Burner and method for combusting fuels |
| US7581948B2 (en) * | 2005-12-21 | 2009-09-01 | Johns Manville | Burner apparatus and methods for making inorganic fibers |
| US7802452B2 (en) | 2005-12-21 | 2010-09-28 | Johns Manville | Processes for making inorganic fibers |
| BRPI0717031A2 (pt) * | 2006-08-25 | 2013-10-01 | Linde Inc | injeÇço de oxigÊnio atravÉs de um teto ou coroa de um forno de vidro |
| US20090136884A1 (en) * | 2006-09-18 | 2009-05-28 | Jepson Stewart C | Direct-Fired Furnace Utilizing An Inert Gas To Protect Products Being Thermally Treated In The Furnace |
| US7717701B2 (en) * | 2006-10-24 | 2010-05-18 | Air Products And Chemicals, Inc. | Pulverized solid fuel burner |
| EP2094392B1 (en) | 2006-12-14 | 2012-02-01 | Tronox LLC | An improved jet for use in a jest mill micronizer |
| FR2924201B1 (fr) * | 2007-11-23 | 2013-08-16 | Air Liquide | Procede de chauffage au moyen d'un oxybruleur comportant un injecteur dispose a l'interieur d'un bloc |
| US8485813B2 (en) * | 2008-01-11 | 2013-07-16 | Hauck Manufacturing Company | Three stage low NOx burner system with controlled stage air separation |
| US8113002B2 (en) * | 2008-10-17 | 2012-02-14 | General Electric Company | Combustor burner vanelets |
| CN101956974A (zh) * | 2009-07-16 | 2011-01-26 | 毛羽 | 一种新型高效低NOx可控火焰形状燃气燃烧器 |
| US8875544B2 (en) | 2011-10-07 | 2014-11-04 | Johns Manville | Burner apparatus, submerged combustion melters including the burner, and methods of use |
| US8707739B2 (en) | 2012-06-11 | 2014-04-29 | Johns Manville | Apparatus, systems and methods for conditioning molten glass |
| US9021838B2 (en) | 2010-06-17 | 2015-05-05 | Johns Manville | Systems and methods for glass manufacturing |
| US8973400B2 (en) | 2010-06-17 | 2015-03-10 | Johns Manville | Methods of using a submerged combustion melter to produce glass products |
| US8707740B2 (en) | 2011-10-07 | 2014-04-29 | Johns Manville | Submerged combustion glass manufacturing systems and methods |
| US9032760B2 (en) | 2012-07-03 | 2015-05-19 | Johns Manville | Process of using a submerged combustion melter to produce hollow glass fiber or solid glass fiber having entrained bubbles, and burners and systems to make such fibers |
| US10322960B2 (en) | 2010-06-17 | 2019-06-18 | Johns Manville | Controlling foam in apparatus downstream of a melter by adjustment of alkali oxide content in the melter |
| US8997525B2 (en) | 2010-06-17 | 2015-04-07 | Johns Manville | Systems and methods for making foamed glass using submerged combustion |
| US9096452B2 (en) | 2010-06-17 | 2015-08-04 | Johns Manville | Methods and systems for destabilizing foam in equipment downstream of a submerged combustion melter |
| US8650914B2 (en) | 2010-09-23 | 2014-02-18 | Johns Manville | Methods and apparatus for recycling glass products using submerged combustion |
| US9776903B2 (en) | 2010-06-17 | 2017-10-03 | Johns Manville | Apparatus, systems and methods for processing molten glass |
| US8769992B2 (en) | 2010-06-17 | 2014-07-08 | Johns Manville | Panel-cooled submerged combustion melter geometry and methods of making molten glass |
| US8991215B2 (en) | 2010-06-17 | 2015-03-31 | Johns Manville | Methods and systems for controlling bubble size and bubble decay rate in foamed glass produced by a submerged combustion melter |
| US8973405B2 (en) | 2010-06-17 | 2015-03-10 | Johns Manville | Apparatus, systems and methods for reducing foaming downstream of a submerged combustion melter producing molten glass |
| CN102297595A (zh) * | 2010-06-25 | 2011-12-28 | 上海宝钢工业检测公司 | 一种环形加热炉烧嘴砖快速更换方法 |
| US8800289B2 (en) | 2010-09-08 | 2014-08-12 | General Electric Company | Apparatus and method for mixing fuel in a gas turbine nozzle |
| US9010083B2 (en) | 2011-02-03 | 2015-04-21 | General Electric Company | Apparatus for mixing fuel in a gas turbine |
| US8365534B2 (en) | 2011-03-15 | 2013-02-05 | General Electric Company | Gas turbine combustor having a fuel nozzle for flame anchoring |
| RU2011115528A (ru) | 2011-04-21 | 2012-10-27 | Дженерал Электрик Компани (US) | Топливная форсунка, камера сгорания и способ работы камеры сгорания |
| US9506654B2 (en) | 2011-08-19 | 2016-11-29 | General Electric Company | System and method for reducing combustion dynamics in a combustor |
| US8984887B2 (en) | 2011-09-25 | 2015-03-24 | General Electric Company | Combustor and method for supplying fuel to a combustor |
| US8801428B2 (en) | 2011-10-04 | 2014-08-12 | General Electric Company | Combustor and method for supplying fuel to a combustor |
| US8550809B2 (en) | 2011-10-20 | 2013-10-08 | General Electric Company | Combustor and method for conditioning flow through a combustor |
| US9188335B2 (en) | 2011-10-26 | 2015-11-17 | General Electric Company | System and method for reducing combustion dynamics and NOx in a combustor |
| US9004912B2 (en) | 2011-11-11 | 2015-04-14 | General Electric Company | Combustor and method for supplying fuel to a combustor |
| US8894407B2 (en) | 2011-11-11 | 2014-11-25 | General Electric Company | Combustor and method for supplying fuel to a combustor |
| US9033699B2 (en) | 2011-11-11 | 2015-05-19 | General Electric Company | Combustor |
| US9322557B2 (en) | 2012-01-05 | 2016-04-26 | General Electric Company | Combustor and method for distributing fuel in the combustor |
| US9052112B2 (en) | 2012-02-27 | 2015-06-09 | General Electric Company | Combustor and method for purging a combustor |
| US8511086B1 (en) | 2012-03-01 | 2013-08-20 | General Electric Company | System and method for reducing combustion dynamics in a combustor |
| US9121612B2 (en) | 2012-03-01 | 2015-09-01 | General Electric Company | System and method for reducing combustion dynamics in a combustor |
| US9533905B2 (en) | 2012-10-03 | 2017-01-03 | Johns Manville | Submerged combustion melters having an extended treatment zone and methods of producing molten glass |
| US9249734B2 (en) | 2012-07-10 | 2016-02-02 | General Electric Company | Combustor |
| US8904798B2 (en) | 2012-07-31 | 2014-12-09 | General Electric Company | Combustor |
| EP2903941A4 (en) | 2012-10-03 | 2016-06-08 | Johns Manville | METHOD AND SYSTEMS FOR DESTABILIZING FOAM IN A DEVICE HAVING BEEN SWITCHED DOWN UNDERWATER COMBUSTION FURNACE |
| US9227865B2 (en) | 2012-11-29 | 2016-01-05 | Johns Manville | Methods and systems for making well-fined glass using submerged combustion |
| US20150291465A1 (en) * | 2012-11-30 | 2015-10-15 | Corning Incorporated | Swirling burner and process for submerged combustion melting |
| CH707316A1 (de) * | 2012-12-07 | 2014-06-13 | Lianpeng Jing | Russgenerator. |
| US20140157790A1 (en) * | 2012-12-10 | 2014-06-12 | Zilkha Biomass Power Llc | Combustor assembly and methods of using same |
| US9353950B2 (en) | 2012-12-10 | 2016-05-31 | General Electric Company | System for reducing combustion dynamics and NOx in a combustor |
| US8794217B1 (en) * | 2013-02-07 | 2014-08-05 | Thrival Tech, LLC | Coherent-structure fuel treatment systems and methods |
| US10119704B2 (en) | 2013-02-14 | 2018-11-06 | Clearsign Combustion Corporation | Burner system including a non-planar perforated flame holder |
| US11460188B2 (en) | 2013-02-14 | 2022-10-04 | Clearsign Technologies Corporation | Ultra low emissions firetube boiler burner |
| US10386062B2 (en) | 2013-02-14 | 2019-08-20 | Clearsign Combustion Corporation | Method for operating a combustion system including a perforated flame holder |
| WO2014197108A2 (en) * | 2013-03-20 | 2014-12-11 | Clearsign Combustion Corporation | Electrically stabilized swirl-stabilized burner |
| US10654740B2 (en) | 2013-05-22 | 2020-05-19 | Johns Manville | Submerged combustion burners, melters, and methods of use |
| US9777922B2 (en) | 2013-05-22 | 2017-10-03 | Johns Mansville | Submerged combustion burners and melters, and methods of use |
| US10131563B2 (en) | 2013-05-22 | 2018-11-20 | Johns Manville | Submerged combustion burners |
| US10138151B2 (en) | 2013-05-22 | 2018-11-27 | Johns Manville | Submerged combustion burners and melters, and methods of use |
| EP2999923B1 (en) | 2013-05-22 | 2018-08-15 | Johns Manville | Submerged combustion melter with improved burner and corresponding method |
| SI3003997T1 (sl) | 2013-05-30 | 2021-08-31 | Johns Manville | Potopni zgorevalni gorilniki s sredstvi za izboljšanje mešanja za talilne peči za steklo in uporaba |
| US9731990B2 (en) | 2013-05-30 | 2017-08-15 | Johns Manville | Submerged combustion glass melting systems and methods of use |
| WO2015009300A1 (en) | 2013-07-18 | 2015-01-22 | Johns Manville | Fluid cooled combustion burner and method of making said burner |
| US9273868B2 (en) | 2013-08-06 | 2016-03-01 | General Electric Company | System for supporting bundled tube segments within a combustor |
| CN103452537B (zh) * | 2013-09-18 | 2016-08-17 | 江苏大江石油科技有限公司 | 纯氧复合热载体发生器高温高压燃烧结构 |
| CN103452539A (zh) * | 2013-09-18 | 2013-12-18 | 江苏大江石油科技有限公司 | 纯氧柴油复合热载体发生器系统 |
| CN103452538B (zh) * | 2013-09-18 | 2016-06-22 | 江苏大江石油科技有限公司 | 纯氧天然气复合热载体发生器系统 |
| US20150128647A1 (en) * | 2013-09-27 | 2015-05-14 | Osemwengie Uyi Iyoha | Glass furnace forehearth heating |
| CN105579776B (zh) | 2013-10-07 | 2018-07-06 | 克利尔赛恩燃烧公司 | 具有有孔火焰保持器的预混燃料燃烧器 |
| EP3097365A4 (en) | 2014-01-24 | 2017-10-25 | Clearsign Combustion Corporation | LOW NOx FIRE TUBE BOILER |
| CN104376145B (zh) * | 2014-08-12 | 2018-08-07 | 广东江联能源环保有限公司 | 基于cfd 技术的旋流燃烧器燃烧质量评判方法 |
| CN105650640B (zh) * | 2014-11-14 | 2018-02-27 | 中国科学院力学研究所 | 基于旋拧数优化的加热器喷嘴 |
| US10520221B2 (en) | 2015-04-06 | 2019-12-31 | Carrier Corporation | Refractory for heating system |
| US9751792B2 (en) | 2015-08-12 | 2017-09-05 | Johns Manville | Post-manufacturing processes for submerged combustion burner |
| US10041666B2 (en) | 2015-08-27 | 2018-08-07 | Johns Manville | Burner panels including dry-tip burners, submerged combustion melters, and methods |
| US10670261B2 (en) | 2015-08-27 | 2020-06-02 | Johns Manville | Burner panels, submerged combustion melters, and methods |
| US9815726B2 (en) | 2015-09-03 | 2017-11-14 | Johns Manville | Apparatus, systems, and methods for pre-heating feedstock to a melter using melter exhaust |
| US9982884B2 (en) | 2015-09-15 | 2018-05-29 | Johns Manville | Methods of melting feedstock using a submerged combustion melter |
| US10837705B2 (en) | 2015-09-16 | 2020-11-17 | Johns Manville | Change-out system for submerged combustion melting burner |
| US10081563B2 (en) | 2015-09-23 | 2018-09-25 | Johns Manville | Systems and methods for mechanically binding loose scrap |
| US10144666B2 (en) | 2015-10-20 | 2018-12-04 | Johns Manville | Processing organics and inorganics in a submerged combustion melter |
| WO2017173537A1 (en) | 2016-04-05 | 2017-10-12 | Métal 7 Inc. | Burner for gas heated furnace and method of operation thereof |
| US10246362B2 (en) | 2016-06-22 | 2019-04-02 | Johns Manville | Effective discharge of exhaust from submerged combustion melters and methods |
| CN106277718B (zh) * | 2016-08-19 | 2019-03-15 | 巨石集团有限公司 | 一种玻璃纤维池窑用玻璃液通道加热方法 |
| US10301208B2 (en) | 2016-08-25 | 2019-05-28 | Johns Manville | Continuous flow submerged combustion melter cooling wall panels, submerged combustion melters, and methods of using same |
| US10337732B2 (en) | 2016-08-25 | 2019-07-02 | Johns Manville | Consumable tip burners, submerged combustion melters including same, and methods |
| US10145561B2 (en) | 2016-09-06 | 2018-12-04 | General Electric Company | Fuel nozzle assembly with resonator |
| US10196294B2 (en) | 2016-09-07 | 2019-02-05 | Johns Manville | Submerged combustion melters, wall structures or panels of same, and methods of using same |
| US10233105B2 (en) | 2016-10-14 | 2019-03-19 | Johns Manville | Submerged combustion melters and methods of feeding particulate material into such melters |
| WO2018208695A1 (en) | 2017-05-08 | 2018-11-15 | Clearsign Combustion Corporation | Combustion system including a mixing tube and a perforated flame holder |
| US10859260B2 (en) | 2017-10-13 | 2020-12-08 | Praxair Technology, Inc. | Reduced fouling in staged combustion |
| DE102018116418A1 (de) * | 2018-07-06 | 2020-01-09 | Saint-Gobain Isover G+H Ag | Brennerstein für einen Schmelzofen, hiermit versehener Schmelzofen sowie Verfahren zum Abführen von Kondensat aus einem Brennstein |
| CN109163326B (zh) * | 2018-07-09 | 2020-03-31 | 江苏大学 | 一种可控制火焰位置的微燃烧器 |
| US11866361B2 (en) * | 2019-10-29 | 2024-01-09 | Honeywell International Inc. | Fuel gas and oxygen burner |
| CN113757652B (zh) * | 2021-08-31 | 2022-06-07 | 西安交通大学 | 一种强迫点火型超临界水热燃烧装置 |
| CN114357632B (zh) * | 2022-03-21 | 2022-07-15 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种喷油器优化方法及装置 |
| WO2024047123A1 (en) * | 2022-08-30 | 2024-03-07 | Katholieke Universiteit Leuven | Swirl reactor |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1731722A (en) * | 1927-07-11 | 1929-10-15 | Balcke Ag Maschbau | Gas burner |
| BE795438A (fr) * | 1972-02-23 | 1973-05-29 | Heurtey Sa | Bruleur a flamme plate utilisant des combustibles liquides lourds |
| US3905751A (en) * | 1974-03-21 | 1975-09-16 | Midland Ross Corp | Gas burner |
| US4125359A (en) * | 1977-06-29 | 1978-11-14 | Selas Corporation Of America | Burner assembly |
| US4313789A (en) * | 1979-12-17 | 1982-02-02 | Industrial Insulations Inc. | Lightweight refractory fiber burner block |
| IT1133435B (it) * | 1980-06-06 | 1986-07-09 | Italimpianti | Bruciatore a volta radiante |
| US5256058A (en) * | 1992-03-30 | 1993-10-26 | Combustion Tec, Inc. | Method and apparatus for oxy-fuel heating with lowered NOx in high temperature corrosive environments |
| US5449286A (en) * | 1993-06-22 | 1995-09-12 | Praxair Technology, Inc. | Controlled flame fuel jet combustion |
| US5470224A (en) * | 1993-07-16 | 1995-11-28 | Radian Corporation | Apparatus and method for reducing NOx , CO and hydrocarbon emissions when burning gaseous fuels |
| US5454712A (en) * | 1993-09-15 | 1995-10-03 | The Boc Group, Inc. | Air-oxy-fuel burner method and apparatus |
| DE69419685T2 (de) * | 1993-10-01 | 2000-02-10 | Air Liquide | Brenner und deren Anwendung in einem Glasofen |
| US5490775A (en) * | 1993-11-08 | 1996-02-13 | Combustion Tec, Inc. | Forward injection oxy-fuel burner |
| US5433600A (en) * | 1994-04-13 | 1995-07-18 | Industrial Technology Research Institute | Burner for the combustion of coke oven gas |
| FR2725017B1 (fr) * | 1994-09-22 | 1996-12-13 | Air Liquide | Ouvreau pour oxybruleur, ensemble d'oxybruleur comportant un tel ouvreau et procede de mise en oeuvre d'un tel ensemble |
| US5814125A (en) * | 1997-03-18 | 1998-09-29 | Praxair Technology, Inc. | Method for introducing gas into a liquid |
-
1998
- 1998-11-03 US US09/185,183 patent/US6123542A/en not_active Expired - Lifetime
-
1999
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- 1999-11-04 JP JP11314131A patent/JP2000146113A/ja active Pending
-
2000
- 2000-05-16 US US09/571,241 patent/US6210151B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-09-22 US US09/668,789 patent/US6276924B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009520944A (ja) * | 2005-12-22 | 2009-05-28 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | 予熱された反応物を用いた多段酸素燃焼プロセス |
| CN104879754A (zh) * | 2015-05-25 | 2015-09-02 | 绥阳县华夏陶瓷有限责任公司 | 辊道窑富氧喷嘴 |
| JP2019526026A (ja) * | 2016-07-08 | 2019-09-12 | ノヴァ ケミカルズ（アンテルナショナル）ソシエテ アノニム | 金属製バーナータイル |
| JP2019527332A (ja) * | 2016-07-08 | 2019-09-26 | ノヴァ ケミカルズ（アンテルナショナル）ソシエテ アノニム | 金属製バーナーコンポーネント |
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| JP2022080292A (ja) * | 2020-11-17 | 2022-05-27 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 前炉システムのための酸素燃料バーナ |
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