JP2001132912A - Premixing burner - Google Patents

Premixing burner

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JP2001132912A
JP2001132912A JP31604999A JP31604999A JP2001132912A JP 2001132912 A JP2001132912 A JP 2001132912A JP 31604999 A JP31604999 A JP 31604999A JP 31604999 A JP31604999 A JP 31604999A JP 2001132912 A JP2001132912 A JP 2001132912A
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combustion nozzle
burner
gas
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秀昭 末盛
Takanori Nagai
孝典 永井
Kenji Shinya
謙治 新屋
Shigenari Horie
茂斉 堀江
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a premixing burner capable of preventing a back fire and a natural ignition without increasing a cost and using high temperature preheated air. SOLUTION: The premixing burner 10 for burning a premixed gas 38 obtained by premixing a fuel with air comprises a combustion nozzle 13 for burning the gas 38, and a narrow channel part 17 having a narrow channel 16 connected to the nozzle 13. Thus, the channel 16 accelerates the flowing velocity of the gas 38 to a burning speed or more. The channel 16 is perforated at a solid cylindrical metal to form the part 17.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼板の連続焼鈍設
備や連続亜鉛メッキ設備等の加熱帯で使用される予混合
バーナに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a premix burner used in a heating zone such as a continuous annealing facility for steel sheets and a continuous galvanizing facility.

【0002】[0002]

【従来の技術】図8は、従来における燃料と空気とを予
め混合して供給し燃焼させる予混合バーナ50を示すも
のである。この予混合バーナ50は、バーナ本体51の
先端に燃焼筒52と燃焼ノズル53とを有し、バーナ本
体51内に供給した予混合ガス54を燃焼ノズル53か
ら燃焼筒52内に吹き出し、火炎Fを形成させるように
構成されている。また、図8において、符号55はバー
ナ本体51の軸心部を通し先端を燃焼ノズル53吹出し
部に位置させた点火プラグ管、56は予混合ガス54の
混合を助ける多孔板、57は取付用フランジ、60は炉
壁、61は炉壁の耐熱材、62は被加熱材である。
2. Description of the Related Art FIG. 8 shows a conventional premix burner 50 which mixes fuel and air in advance and supplies and burns. The premix burner 50 has a combustion cylinder 52 and a combustion nozzle 53 at the tip of a burner main body 51, and blows out a premixed gas 54 supplied into the burner main body 51 from the combustion nozzle 53 into the combustion cylinder 52, and the flame F Is formed. In FIG. 8, reference numeral 55 denotes an ignition plug tube having a tip passing through the axial portion of the burner main body 51 and a leading end positioned at a blowing portion of the combustion nozzle 53, reference numeral 56 denotes a perforated plate for assisting mixing of the premixed gas 54, and reference numeral 57 denotes a mounting plate. A flange, 60 is a furnace wall, 61 is a heat-resistant material of the furnace wall, and 62 is a material to be heated.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】予混合ガス54がプロ
パンガスと空気との混合ガスである場合、予混合ガス5
4中を火炎が伝播する速度である燃焼速度Sは、 予混合ガス温度 燃焼速度S 30℃ S=約0.40m/秒 250℃ S=約0.94m/秒 となる。上述の予混合バーナ50では、燃焼ノズル53
から流出する予混合ガス54の流速を、燃焼速度S以上
となるように設定し、火炎Fがバーナ部に逆火すること
を防止している。
When the premixed gas 54 is a mixed gas of propane gas and air, the premixed gas 5
The combustion speed S, which is the speed at which the flame propagates in 4, is as follows: premixed gas temperature combustion speed S 30 ° C. S = approximately 0.40 m / sec 250 ° C. S = approximately 0.94 m / sec. In the premix burner 50 described above, the combustion nozzle 53
The flow rate of the premixed gas 54 flowing out of the burner is set so as to be equal to or higher than the combustion speed S, thereby preventing the flame F from returning to the burner.

【0004】しかし、このような予混合バーナ50にお
いては、以下のような問題が発生していた。 (1) 予混合バーナ50の燃焼負荷(熱カロリー量
%)を調節するために、予混合ガス54の流量を減少さ
せて、燃焼ノズル53での予混合ガス54の流速が燃焼
速度S以下になった場合、火炎Fが予混合バーナ50内
部に逆火してバーナ本体51を焼損させるということが
あった。また、逆火が予混合バーナ50に接続された配
管中に及んだ場合、配管内で予混合ガス54が爆発する
という問題があった。
However, such a premix burner 50 has the following problems. (1) In order to adjust the combustion load (thermal calorie amount%) of the premix burner 50, the flow rate of the premix gas 54 is reduced so that the flow rate of the premix gas 54 at the combustion nozzle 53 becomes lower than the combustion speed S. In such a case, the flame F may flash back into the premix burner 50 and burn the burner body 51. Further, when the flashback reaches the pipe connected to the premix burner 50, there is a problem that the premix gas 54 explodes in the pipe.

【0005】(2) 上記の現象は、予混合バーナ50
が接続される炉内の圧力の僅かな変動や、予混含ガス5
4の僅かな脈動によっても発生するため、予混合バーナ
50の燃焼負荷(熱カロリー量%)を調節する場合に、
燃焼ノズル53における予混合ガス54の流速を燃焼速
度Sの3倍以下に下げることが出来なかった。ここで、
予混合バーナ50を、最低燃焼負荷5%で燃焼可能なプ
ロパン焚きバーナに使用する場合、最低燃焼負荷5%時
の燃焼ノズル53における予混合ガス54の流速VBmi
nは、 予混合ガス温度 燃焼ノズル流速VBmin 30℃ VBmin=3×S=1.2m/秒 250℃ VBmin=3×S=2.82m/秒 であるため、この予混合バーナ50における、最大燃焼
負荷100%時の燃焼ノズル流速VBmaxは、 予混合ガス温度 燃焼ノズル流速VBmax 30℃ VBmax=3×S×100/5=24m/秒 250℃ VBmax=3×S×l00/5=56.4m/秒 のように、最低燃焼負荷5%時の燃焼ノズル流速VBmi
nに比べて過大な流速が必要になり、予混含ガス54が
燃焼ノズル53を通過する際の圧力損失が大きくなると
いう問題があった。さらに、この場合予混合バーナ50
に供給する予混合ガス54には、過大な流速が必要なた
め、予混含ガス54を燃焼ノズル53に送り込むための
送風機の能力増大が必要であり、これらのため、設備コ
スト、運転コストが嵩んでいた。
(2) The above phenomenon is caused by the premix burner 50
Changes in the pressure inside the furnace to which the
4 is generated even by a slight pulsation, so when adjusting the combustion load (thermal calorie content%) of the premix burner 50,
The flow rate of the premixed gas 54 in the combustion nozzle 53 could not be reduced to less than three times the combustion speed S. here,
When the premix burner 50 is used for a propane-fired burner capable of burning at a minimum combustion load of 5%, the flow rate VBmi of the premix gas 54 in the combustion nozzle 53 at the time of the minimum combustion load of 5%.
n is the premixed gas temperature, the combustion nozzle flow rate VBmin 30 ° C. VBmin = 3 × S = 1.2 m / sec 250 ° C. VBmin = 3 × S = 2.82 m / sec The combustion nozzle flow rate VBmax at a load of 100% is as follows: Premixed gas temperature Combustion nozzle flow rate VBmax 30 ° C. VBmax = 3 × S × 100/5 = 24 m / sec 250 ° C. VBmax = 3 × S × 100/5 = 56.4 m / , The combustion nozzle flow rate VBmi at the time of the minimum combustion load of 5%
There is a problem that an excessively high flow velocity is required as compared with n, and the pressure loss when the premixed gas 54 passes through the combustion nozzle 53 increases. Further, in this case, the premix burner 50
The premixed gas 54 to be supplied to the fuel cell needs an excessive flow rate, so that the capacity of the blower for feeding the premixed gas 54 to the combustion nozzle 53 needs to be increased, and these costs are reduced. It was bulky.

【0006】(3) 炉内および火炎Fの熱が、燃焼ノ
ズル53からバーナ本体51に伝わることで、燃焼ノズ
ル53近傍のバーナ本体51温度が高温となり、バーナ
本体51内で予混合ガス54が自然着火し、バーナ本体
51を焼損させるということがあった。また、逆火が予
混合バーナ50に接続された配管中に及んだ場含、配管
内で混合ガスが爆発する可能性があった。
(3) The heat in the furnace and the flame F is transmitted from the combustion nozzle 53 to the burner main body 51, so that the temperature of the burner main body 51 near the combustion nozzle 53 becomes high. The spontaneous ignition may cause the burner main body 51 to burn out. In addition, there is a possibility that the mixed gas explodes in the pipe, including when the flashback reaches the pipe connected to the premix burner 50.

【0007】(4) 供給する予混合ガス54の温度が
上がるにつれて、燃焼速度Sが上がること、また、バー
ナ本体51が高温になり自然着火の危険があることか
ら、この予混合バーナ51では、予熱空気を使用するこ
とが難しく、予熱空気を使用する場合でも、250℃程
度が予熱の限界とされていた。
(4) As the temperature of the supplied premixed gas 54 increases, the combustion speed S increases, and the burner main body 51 becomes hot and there is a risk of spontaneous ignition. It is difficult to use preheated air, and even when preheated air is used, about 250 ° C. has been regarded as the limit of preheating.

【0008】(5) 上述の理由から、予混合バーナ5
0からの逆火によって配管中で生じる爆発を防止するた
め、配管中に高価なフレームアレスタや破裂孔装置を設
けることが必要であり、これらのコストがかかるという
問題があった。
(5) For the reasons described above, the premix burner 5
In order to prevent explosion occurring in the piping due to flashback from zero, it is necessary to provide an expensive flame arrestor or rupture hole device in the piping, and there has been a problem that these costs are high.

【0009】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、コストの上昇を招くことなく逆火と自然着火の防
止を図るとともに、高温予熱空気の使用を可能とするこ
とを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to prevent flashback and spontaneous ignition without increasing the cost and to enable the use of high-temperature preheated air. Things.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、以下の手段を採用した。請求項1に記載の
予混合燃焼バーナは、燃料と空気とを予め混合した予混
合ガスを燃焼させる予混合バーナであって、前記予混合
ガスを燃焼する燃焼ノズルと、該燃焼ノズルに接続さ
れ、前記予混合ガスの流速を燃焼速度以上に設定する狭
流路を中実円筒金属に穿設してなる狭流路部とを有する
ことを特徴とするものである。
The present invention employs the following means in order to solve the above-mentioned problems. The premixed combustion burner according to claim 1 is a premixed burner that burns a premixed gas in which fuel and air are premixed, and is connected to a combustion nozzle that burns the premixed gas and the combustion nozzle. A narrow flow path portion formed by perforating a solid cylindrical metal with a narrow flow path for setting the flow rate of the premixed gas to a combustion speed or higher.

【0011】このような予混合燃焼バーナによれば、伝
熱特性に優れた中実円筒金属に狭流路部を形成したの
で、上流側端面の面積及び熱伝導に寄与する断面積が増
して予熱空気による対流冷却性能が向上する。このた
め、高温となる燃焼ノズル側からの温度勾配を大きとる
ことができるので、予混合ガス入口部におけるノズル壁
面温度(狭流路部上流側端面の温度)を下げることがで
きる。
According to such a premixed combustion burner, since the narrow channel portion is formed in the solid cylindrical metal having excellent heat transfer characteristics, the area of the upstream end face and the cross-sectional area contributing to heat conduction increase. Convection cooling performance with preheated air is improved. For this reason, the temperature gradient from the combustion nozzle side where the temperature becomes high can be increased, so that the nozzle wall surface temperature at the premixed gas inlet portion (the temperature of the upstream end surface of the narrow flow passage portion) can be reduced.

【0012】請求項2に記載の予混合燃焼バーナは、燃
料と空気とを予め混合した予混合ガスを燃焼させる予混
合バーナであって、前記予混合ガスを燃焼する燃焼ノズ
ルと、該燃焼ノズルに接続され、前記予混合ガスの流速
を燃焼速度以上に設定する狭流路部と、前記燃焼ノズル
と前記狭流路部との間に形成された断熱層とを有するこ
とを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a premixed combustion burner for burning a premixed gas obtained by premixing fuel and air, wherein the combustion nozzle burns the premixed gas and the combustion nozzle. And a heat insulating layer formed between the combustion nozzle and the narrow flow passage portion, wherein the narrow flow passage portion is connected to the combustion nozzle and sets the flow rate of the premixed gas to a combustion speed or more. It is.

【0013】このような予混合燃焼バーナによれば、輻
射熱で高温となる燃焼ノズルの上流側が断熱層によって
断熱されるため、狭流路部側へ伝達される熱量を抑制
し、狭流路部自体の温度を下げることができる。このた
め、予混合ガス入口部におけるノズル壁面温度も下げる
ことができる。
According to such a premixed combustion burner, since the upstream side of the combustion nozzle, which becomes high in temperature due to radiant heat, is insulated by the heat insulating layer, the amount of heat transmitted to the narrow flow path side is suppressed, and The temperature of itself can be lowered. Therefore, the nozzle wall temperature at the premixed gas inlet can also be reduced.

【0014】請求項3に記載の予混合燃焼バーナは、燃
料と空気とを予め混合した予混合ガスを燃焼させる予混
合バーナであって、前記予混合ガスを燃焼するセラミッ
クス製の燃焼ノズルと、該燃焼ノズルに接続され、前記
予混合ガスの流速を燃焼速度以上に設定する狭流路部と
を有し、前記セラミックス製の燃焼ノズルを軸方向に弾
性支持したことを特徴とするものである。この場合、セ
ラミックス製の燃焼ノズルを中央部と外周部とに分割し
た構成とするのが好ましい。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a premixed combustion burner for burning a premixed gas in which fuel and air are premixed, wherein the combustion nozzle is made of ceramics for burning the premixed gas. A narrow flow path portion connected to the combustion nozzle for setting the flow rate of the premixed gas to a combustion speed or higher, and the ceramic combustion nozzle is elastically supported in the axial direction. . In this case, it is preferable that the ceramic combustion nozzle be divided into a central portion and an outer peripheral portion.

【0015】このような予混合燃焼バーナによれば、セ
ラミックス製の燃焼ノズルを採用したので耐熱性能が向
上し、炉内温度や予混合ガス温度の設定を高くすること
が可能となる。また、軸方向に弾性支持することで応力
を吸収することができるので、比較的脆いセラミックス
製の燃焼ノズルは割れにくくなる。さらに、セラミック
ス製の燃焼ノズルを中央部と外周部とに2分割すれば、
内外の温度差による応力割れをも防止できる。
According to such a premixed combustion burner, the use of a combustion nozzle made of ceramics improves heat resistance and makes it possible to increase the furnace temperature and the premixed gas temperature. Further, since the stress can be absorbed by being elastically supported in the axial direction, the relatively fragile ceramic combustion nozzle is less likely to crack. Furthermore, if the ceramic combustion nozzle is divided into a central part and an outer peripheral part,
Stress cracking due to a temperature difference between inside and outside can also be prevented.

【0016】そして、上記の予混合燃焼バーナにおいて
は、前記狭流路部から前記燃焼ノズルへ連なるノズル流
路内をリセス構造にするのが好ましく、これによって、
火炎が上流側へ伝播するのを抑制できる。
In the above-mentioned premixed combustion burner, it is preferable that the inside of the nozzle flow passage leading from the narrow flow passage portion to the combustion nozzle has a recess structure.
The propagation of the flame to the upstream side can be suppressed.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る予混合バーナ
の一実施形態を、図面に基づいて説明する。図1は本発
明による予混合バーナの実施例を示す縦断面図、図2は
図1の要部分解組立図、図3は図1の燃焼ノズル周辺を
拡大した図、図4は狭流路部を示す図3のA−A断面
図、図5は燃焼ノズルの形状を示す図、図6は燃焼ノズ
ルの弾性支持構造を示す要部断面図、図7はリセス構造
を示す要部断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a premix burner according to the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a premixing burner according to the present invention, FIG. 2 is an exploded view of a main part of FIG. 1, FIG. 3 is an enlarged view of the vicinity of a combustion nozzle of FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 3, showing the shape of the combustion nozzle, FIG. 6 is a sectional view of a principal part showing an elastic support structure of the combustion nozzle, and FIG. 7 is a sectional view of a principal part showing a recess structure. It is.

【0018】図1において、予混合バーナ10は、バー
ナ本体11と、バーナ本体11の先端に設けられたセラ
ミックス製の燃焼筒12と、燃焼筒12内に格納された
燃焼ノズル13とを有する。ここで、符号14は燃焼ノ
ズル13に設けられた複数個の燃焼ノズル孔であり、ま
た、符号のFは予混合ノズル10から噴出される火炎、
61は予混合バーナ10が取り付けられる炉壁60の耐
火材、62は火炎Fで加熱処理される被加熱材である。
In FIG. 1, a premix burner 10 has a burner main body 11, a ceramic combustion cylinder 12 provided at the end of the burner main body 11, and a combustion nozzle 13 housed in the combustion cylinder 12. Here, reference numeral 14 denotes a plurality of combustion nozzle holes provided in the combustion nozzle 13, and reference numeral F denotes a flame ejected from the premixing nozzle 10,
61 is a refractory material of the furnace wall 60 to which the premix burner 10 is attached, and 62 is a material to be heated which is heated by the flame F.

【0019】バーナ本体11は、軸心部に配設されて燃
焼ノズル13に達する点火プラグ管15と、点火プラグ
管15のまわりに配設されて燃焼ノズル13の燃焼ノズ
ル孔14と通じる複数個の狭流路16とを有する。この
狭流路16は、たとえばSUS310などの中実円筒金
属を素材とし、ドリルなどを用いた機械加工により軸方
向に穿設されたものであり、流路面積を絞ることで予混
合ガスの流速を燃焼速度以上に加速する機能を有してい
る。以後、このような狭流路16が穿設された中実円筒
金属部を狭流路部17と呼ぶことにする。また、狭流路
部17は、炉内及び火炎Fの熱が、バーナ本体11側へ
伝わるのを抑えるために、炉壁60の耐火材61の厚さ
の1/5以上の長さ、より好ましくは1/3以上の長さ
に設定されている。
The burner main body 11 has a plurality of ignition plug pipes 15 arranged at the axial center and reaching the combustion nozzle 13, and a plurality of burner main bodies 11 arranged around the ignition plug pipe 15 and communicating with the combustion nozzle holes 14 of the combustion nozzle 13. And a narrow channel 16. The narrow channel 16 is made of a solid cylindrical metal such as SUS310, and is formed in the axial direction by machining using a drill or the like. Has a function of accelerating the combustion speed to be higher than the combustion speed. Hereinafter, the solid cylindrical metal part in which such a narrow channel 16 is formed is referred to as a narrow channel section 17. Further, the narrow flow path portion 17 has a length of 1/5 or more of the thickness of the refractory material 61 of the furnace wall 60, in order to suppress the heat in the furnace and the flame F from being transmitted to the burner main body 11 side. Preferably, the length is set to 1/3 or more.

【0020】この狭流路部17は、図4に示すように、
点火プラグ管15を通すプラグ管穴18が断面中央に穿
設され、その外周部に等ピッチで多数の狭流路16が穿
設された多孔円筒金属である。図示の例では、合計12
本の狭流路16を30度ピッチで配列してあるが、適宜
設計変更可能なことは言うまでもない。なお、狭流路部
17の外周は、図3に示すように、セラミックペーパ3
6を巻き付けてステンレス製の針金で被覆するのが好ま
しい。この狭流路部17の下流側には、断熱層19を介
して、燃焼ノズル13が配設されている。断熱層19と
しては、セラミックファイバ充填材などの不定形耐火材
が用いられる。そして、断熱層19における狭流路16
及びプラグ管穴18との連結部には、アルミナやムライ
トなどで成形されたスリーブ20,21が断熱材サポー
トリングとして用いられ、断熱層19内の孔または通路
を確実に確保できるようになっている。
As shown in FIG.
It is a porous cylindrical metal in which a plug tube hole 18 for passing the ignition plug tube 15 is formed in the center of the cross section, and a large number of narrow channels 16 are formed in the outer periphery thereof at equal pitches. In the illustrated example, a total of 12
Although the narrow channels 16 are arranged at a pitch of 30 degrees, it goes without saying that the design can be changed as appropriate. In addition, as shown in FIG.
6 is preferably wound and covered with a stainless steel wire. The combustion nozzle 13 is disposed downstream of the narrow flow path portion 17 via a heat insulating layer 19. As the heat insulating layer 19, an irregular refractory material such as a ceramic fiber filler is used. The narrow channel 16 in the heat insulating layer 19
Sleeves 20 and 21 made of alumina, mullite, or the like are used as a heat insulating material support ring at a connection portion with the plug tube hole 18 so that a hole or a passage in the heat insulating layer 19 can be reliably secured. I have.

【0021】燃焼ノズル13としては、耐熱性に優れた
セラミックスで製造されたものが好ましい。具体的な耐
熱性のセラミックスとしては、炭化ケイ素や窒化ケイ素
などが好適である。この燃焼ノズル13は、適当な厚み
を有する略円板状の部材であるが、本実施例では、図5
に示すように、中央部13aと外周部13bとに2分割
した構造を採用している。一方の中央部13aは、図5
(a)に示すように、全体がほぼ凸形状断面をした部材
であり、中央に点火プラグ用のプラグ穴22が貫通して
設けられている。もう一方の外周部13bは、図5
(b)に示すように、中心部に上述した中央部13aが
嵌合するドーナツ状に成形された部材であり、プラグ穴
22の外周に位置するように、多数のノズル孔14が狭
流路16と同数(図示の例では12個)貫通して設けら
れている。なお、各ノズル孔14は、図5(c)に示す
ように、入口14aと出口14bとが円周方向へ偏心し
て傾斜した状態に貫通しており、予混合ガスを旋回させ
て流出させるようになっている。
The combustion nozzle 13 is preferably made of ceramics having excellent heat resistance. As specific heat-resistant ceramics, silicon carbide and silicon nitride are suitable. The combustion nozzle 13 is a substantially disk-shaped member having an appropriate thickness.
As shown in the figure, a structure in which a central part 13a and an outer peripheral part 13b are divided into two parts is adopted. One central portion 13a is shown in FIG.
As shown in (a), the whole is a member having a substantially convex cross section, and a plug hole 22 for an ignition plug is provided through the center. The other outer peripheral portion 13b is shown in FIG.
As shown in (b), the central portion 13 a is a donut-shaped member fitted to the central portion, and a large number of nozzle holes 14 are formed in a narrow channel so as to be located on the outer periphery of the plug hole 22. The same number as 16 (12 in the illustrated example) penetrates and is provided. As shown in FIG. 5 (c), each of the nozzle holes 14 penetrates in a state where the inlet 14a and the outlet 14b are eccentric and inclined in the circumferential direction, so that the premixed gas is swirled and discharged. It has become.

【0022】中央のプラグ穴22は、組立状態において
上述したスリーブ21を介して狭流路部17のプラグ管
穴18と連通する。また、各ノズル穴14は、それぞれ
がスリーブ20を介して狭流路部17の狭流路16と連
通しており、バーナ本体11に供給された予混合ガスの
ノズル流路を形成している。このノズル流路は、狭流路
部17から燃焼ノズル13へ連なる部分、具体的には狭
流路16と同径にしたスリーブ20とノズル孔14との
接続部をリセス構造としてある。すなわち、スリーブ2
0及び狭流路16の内径D2をノズル孔14の内径D1
より小径にして段差部23を設け、同段差部23におい
てノズル流路内を流れる予混合ガスに渦流が生じるよう
にしてある。
The central plug hole 22 communicates with the plug tube hole 18 of the narrow flow passage 17 through the sleeve 21 in the assembled state. Each nozzle hole 14 communicates with the narrow flow path 16 of the narrow flow path portion 17 via the sleeve 20, and forms a nozzle flow path of the premixed gas supplied to the burner main body 11. . This nozzle flow passage has a recessed structure at a portion connecting the narrow flow passage portion 17 to the combustion nozzle 13, specifically, a connection portion between the sleeve 20 having the same diameter as the narrow flow passage 16 and the nozzle hole. That is, the sleeve 2
0 and the inner diameter D2 of the narrow channel 16
The step 23 is provided with a smaller diameter, and a vortex is generated in the premixed gas flowing in the nozzle flow path at the step 23.

【0023】上述した燃焼ノズル13は、燃焼筒12内
に格納されて軸方向に弾性支持されている。この弾性支
持構造を説明すると、燃焼ノズル13は、バーナ本体1
1に固定された狭流路部17の先端面と、先端部がテー
パ状に絞られた燃焼筒12との間に断熱層19を介して
挟持されている。燃焼筒12の内面には、テーパ開始部
近傍の上流側に段差面24(図3参照)を設けてあり、
該段差面24により燃焼ノズル13の下流側先端面外周
部をバーナ本体11側へ押圧するように構成されてい
る。
The above-described combustion nozzle 13 is housed in the combustion cylinder 12 and is elastically supported in the axial direction. Explaining this elastic support structure, the combustion nozzle 13 is connected to the burner main body 1.
1 is sandwiched, via a heat insulating layer 19, between the distal end surface of the narrow flow path portion 17 fixed to 1 and the combustion cylinder 12 whose distal end portion is tapered. On the inner surface of the combustion cylinder 12, a step surface 24 (see FIG. 3) is provided on the upstream side near the taper start portion.
The stepped surface 24 is configured to press the outer peripheral portion of the downstream end surface of the combustion nozzle 13 toward the burner main body 11.

【0024】燃焼筒12の後端部側には、外周方向へ突
出する鍔部12aが設けられ、該鍔部12aはセラミッ
クウールブレイド25を介してクランプ26の固定リン
グ27に係止されている。クランプ26は、固定リング
27に組立状態で軸方向に延びる3本のロッド28を固
着したもので、各ロッド28の端部にはネジ部28aが
形成されている。一方、バーナ本体11側のフランジ部
29には、クランプ26のネジ部28aと対応する位置
に内ネジを切ったボス穴30が設けられている。このボ
ス穴30には、ロッド28より大径の貫通孔31aを形
成したボス31が螺合されて固定されている。このボス
31に対してロッド28を挿入し、ボス31の内部に配
設したバネ32及び座金33を貫通したロッド28の先
端ネジ部28aにナット34を螺合させて締め付ける。
この結果、バネ32はボス31で圧縮された状態とな
り、一方がボス31により移動を規制されるため、座金
33及びナット34を介してロッド28をフランジ部2
9から離間する方向へ付勢する。なお、図中の符号35
はボス31と螺合してボス内部を塞ぐプラグである。
At the rear end side of the combustion cylinder 12, a flange 12a projecting in the outer peripheral direction is provided, and the flange 12a is engaged with a fixing ring 27 of a clamp 26 via a ceramic wool blade 25. . The clamp 26 is formed by fixing three rods 28 extending in the axial direction in an assembled state to a fixing ring 27, and a thread 28 a is formed at an end of each rod 28. On the other hand, the flange portion 29 on the burner main body 11 side is provided with a boss hole 30 in which an internal thread is cut at a position corresponding to the screw portion 28 a of the clamp 26. A boss 31 having a through hole 31 a having a diameter larger than that of the rod 28 is screwed and fixed to the boss hole 30. A rod 28 is inserted into the boss 31, and a nut 34 is screwed into a tip thread portion 28 a of the rod 28 that passes through a spring 32 and a washer 33 provided inside the boss 31, and tightened.
As a result, the spring 32 is compressed by the boss 31, and one of the springs 32 is restricted from moving by the boss 31, so that the rod 28 is connected to the flange 2 via the washer 33 and the nut 34.
9 is urged in a direction away from 9. It should be noted that reference numeral 35 in FIG.
Is a plug that is screwed with the boss 31 to close the inside of the boss.

【0025】上述した付勢力は、クランプ26が燃焼筒
12をバーナ本体11側へ引きつける方向の力として作
用するので、この力を受ける燃焼筒12はバネ32の弾
性により燃焼ノズル13を軸方向に押圧して支持するの
である。換言すれば、熱変形などにより燃焼ノズル13
に対して軸方向に作用する力を、バネ32の弾性により
吸収することが可能な構造となっている。
The above-described urging force acts as a force in a direction in which the clamp 26 pulls the combustion cylinder 12 toward the burner main body 11, and the combustion cylinder 12 receiving this force moves the combustion nozzle 13 in the axial direction by the elasticity of the spring 32. It is pressed and supported. In other words, the combustion nozzle 13 due to thermal deformation or the like.
The force acting in the axial direction with respect to the spring 32 can be absorbed by the elasticity of the spring 32.

【0026】さて、図示省略の管路からバーナ本体11
内のガス流通室37に供給された予混合ガス38は、狭
流路部17において各狭流路16に分散される。予混合
ガス38は燃料と空気とを予め混合したものであり、こ
こで使用する燃料は、プロパン、LNG、COG(Coke
Over Gas)、LPGなどである。各狭流路16の断面
積を合計した総断面積は、ガス流通室37の断面積より
小さく設定されているので、予混合ガス38の流速は狭
流路16を通過する際に加速される。この場合、予混合
バーナ10が最低燃焼負荷で燃焼される時、狭流路16
内における予混合ガス38のガス流速Vcが予混合ガス
38の燃焼速度Sより大きくなるように設定されてい
る。
Now, the burner main body 11 is connected through a conduit (not shown).
The premixed gas 38 supplied to the gas flow chamber 37 in the inside is dispersed in each narrow channel 16 in the narrow channel section 17. The premixed gas 38 is a mixture of fuel and air in advance, and the fuel used here is propane, LNG, COG (Coke (Coke)).
Over Gas) and LPG. Since the total cross-sectional area of the cross-sectional areas of the narrow channels 16 is set to be smaller than the cross-sectional area of the gas flow chamber 37, the flow rate of the premixed gas 38 is accelerated when passing through the narrow channels 16. . In this case, when the premix burner 10 is burned with the minimum combustion load, the narrow flow path 16
The gas flow velocity Vc of the premixed gas 38 is set to be higher than the combustion speed S of the premixed gas 38.

【0027】このような予混合バーナ10においては、
予混合ガス38がバーナ本体11の共通の流通室37か
ら各狭流路16を通って燃焼ノズル13の燃焼ノズル孔
14から燃焼筒12内に噴出するので、点火プラグ管1
5により予混合ガス38に点火して火炎Fを形成し、こ
の火炎Fにより燃焼筒12の前方にある被加熱材62を
直接加熱する。この時、ガス流速Vcが予混合ガス38
の燃焼速度Sより大きくなるように保たれているので、
逆火が生じるようなことはない。
In such a premix burner 10,
Since the premixed gas 38 is jetted from the common flow chamber 37 of the burner main body 11 through each narrow flow path 16 into the combustion cylinder 12 from the combustion nozzle hole 14 of the combustion nozzle 13, the ignition plug tube 1
5, the premixed gas 38 is ignited to form a flame F, and the flame F directly heats the material to be heated 62 in front of the combustion tube 12. At this time, the gas flow velocity Vc is
Is maintained to be greater than the combustion speed S of
There is no flashback.

【0028】このようにして予混合ガス38の燃焼及び
直接加熱を継続すると、燃焼ノズル13の先端は炉内及
び火炎Fからの輻射熱を受けて温度上昇する。そこで、
燃焼ノズル13自体を高温に耐えるセラミックス製とし
ている。このため、炉内温度を高く設定したり、あるい
は、高温予熱空気の使用により予混合ガス温度を高く設
定することが可能になっている。炉内温度や予混合ガス
温度を高く設定することは、いずれも炉効率の改善に有
効である。また、燃焼ノズル13を高温にすることがで
きるので、火炎Fの保炎性を向上させることもできる。
When the combustion of the premixed gas 38 and the direct heating are continued in this manner, the tip of the combustion nozzle 13 rises in temperature by receiving radiant heat from the furnace and from the flame F. Therefore,
The combustion nozzle 13 itself is made of ceramics that can withstand high temperatures. For this reason, it is possible to set a high furnace temperature or a high premixed gas temperature by using high-temperature preheated air. Setting the temperature inside the furnace or the temperature of the premixed gas high is effective for improving the furnace efficiency. Further, since the temperature of the combustion nozzle 13 can be increased, the flame holding property of the flame F can be improved.

【0029】さらに、高温になる燃焼ノズル13は、燃
焼ノズル孔14が外周側に設けられかつプラグ管穴18
が設けられているため、内外で大きな温度差が生じて熱
応力による割れを生じる恐れがある。特に、セラミック
スは金属に比べて脆いため、割れを生じやすい。そこ
で、セラミックス製の燃焼ノズル13を、相対的に温度
の低い中心部13aを高温となる外周部13bから分離
させ、中心部13aと外周部13bとに2分割した構造
としてある。このため、中心部13aと外周部13bと
の間に生じる熱応力を吸収できるようになり、燃焼ノズ
ル13の熱応力割れを防止することが可能になる。この
場合、特に半径方向の熱応力吸収に対して有効である
が、段差面があるため軸方向の熱応力を吸収することも
できる。
Further, the combustion nozzle 13 which is heated to a high temperature has a combustion nozzle hole 14 provided on the outer peripheral side and a plug tube hole 18.
Is provided, there is a possibility that a large temperature difference occurs between the inside and the outside, and cracks may occur due to thermal stress. In particular, since ceramics are more brittle than metals, they tend to crack. In view of this, the combustion nozzle 13 made of ceramics has a structure in which the central portion 13a having a relatively low temperature is separated from the peripheral portion 13b having a high temperature, and the central portion 13a and the peripheral portion 13b are divided into two. For this reason, thermal stress generated between the central portion 13a and the outer peripheral portion 13b can be absorbed, and thermal stress cracking of the combustion nozzle 13 can be prevented. In this case, it is particularly effective for absorbing thermal stress in the radial direction, but it is also possible to absorb thermal stress in the axial direction due to the presence of the stepped surface.

【0030】さらに、セラミックス製の燃焼ノズル13
は、軸方向に弾性支持されているため、応力割れを生じ
にくい支持構造となっている。また、予混合バーナ10
の温度上昇により各部材が熱変形すると、燃焼ノズル1
3の軸方向に作用する力も変化する。しかし、上述した
バネ32による弾性支持構造を採用しているので、軸方
向に作用する応力変化をバネ32の弾性により吸収して
応力割れを防止することができる。このように、熱応力
や周辺部材の熱変形により生じる応力変化に対する対策
を施したので、金属に比べて高温に耐えうるという特徴
を有する反面脆いという特性のセラミックス製燃焼ノズ
ル13を使用しても、高い耐久性や信頼性を得ることが
できる。また、熱応力に対する対策がとられたことで、
セラミックス製の燃焼ノズル13をより高温で使用する
ことが可能になる。
Further, a combustion nozzle 13 made of ceramics
Is elastically supported in the axial direction, so that it has a support structure that does not easily cause stress cracking. The premix burner 10
When each member is thermally deformed due to a rise in temperature, the combustion nozzle 1
The force acting in the axial direction of No. 3 also changes. However, since the above-described elastic support structure using the spring 32 is employed, a change in stress acting in the axial direction can be absorbed by the elasticity of the spring 32 to prevent stress cracking. As described above, since measures have been taken against thermal stress and stress changes caused by thermal deformation of peripheral members, even if the ceramic combustion nozzle 13 having the characteristic of being able to withstand high temperatures as compared with metal, but having the characteristic of being brittle, is used. , High durability and reliability can be obtained. In addition, due to measures taken against thermal stress,
The combustion nozzle 13 made of ceramics can be used at a higher temperature.

【0031】このようにして高温となった燃焼ノズル1
3は、熱伝導によりバーナ本体11の内壁面を温度上昇
させることになる。しかし、燃焼ノズル13と狭流路部
17との間には断熱層19が設けられているので、燃焼
ノズル13と狭流路部17との間の熱伝導が抑制されて
大きな温度差を付けることができる。また、狭流路部1
7を中実円筒金属製としたので、上流側端面における予
混合ガス38との接触面積及び熱伝達に寄与する断面積
が大きくなって伝熱性に優れたものとなり、従ってガス
流通室37側に供給される予混合ガス38により効率よ
く対流冷却される。これにより、狭流路部17には燃焼
ノズル13からガス流通室37へ大きな温度勾配を付け
ることができるので、結果的には上流側(ガス流通室3
7側)の温度を高温の燃焼ノズル13に比べてかなり低
く設定することができる。この温度は、狭流路部17の
長さや空気予熱温度などによって変化するので、燃料に
応じて異なる予混合ガス38の着火温度以下となるよう
適宜調整すればよく、これにより、予混合ガス38がバ
ーナ本体11内で自然着火するのを防止できる。
The combustion nozzle 1 thus heated to a high temperature
3 increases the temperature of the inner wall surface of the burner body 11 by heat conduction. However, since the heat insulating layer 19 is provided between the combustion nozzle 13 and the narrow flow passage 17, heat conduction between the combustion nozzle 13 and the narrow flow passage 17 is suppressed, and a large temperature difference is provided. be able to. In addition, the narrow channel portion 1
7 is made of a solid cylindrical metal, the contact area with the premixed gas 38 on the upstream end face and the cross-sectional area contributing to heat transfer are increased, and the heat transfer property is excellent. Convection cooling is efficiently performed by the supplied premixed gas 38. Thus, a large temperature gradient can be applied to the narrow flow path portion 17 from the combustion nozzle 13 to the gas flow chamber 37, and as a result, the upstream side (the gas flow chamber 3
The temperature on the side 7) can be set considerably lower than that of the high-temperature combustion nozzle 13. Since this temperature varies depending on the length of the narrow flow passage portion 17, the air preheating temperature, and the like, it may be appropriately adjusted to be equal to or lower than the ignition temperature of the premixed gas 38 which differs depending on the fuel. Can be prevented from spontaneously ignited in the burner main body 11.

【0032】ところで、セラミックス製の燃焼ノズル1
3は、上流側が断熱層19によって断熱されているため
温度が上昇し、常温空気の場合でもこの部分で自着火が
発生していると考えられる。しかし、自着火点が上流側
へ移動せず金属製の狭流路部17で温度が上昇しなけれ
ばバーナの耐熱上の問題はない。そこで、火炎Fがセラ
ミックス製の燃焼ノズル13から上流側へ伝播するのを
抑制するため、ノズル流路内には図7に示すリセス構造
が採用されている。
By the way, the combustion nozzle 1 made of ceramics
In the case of No. 3, since the upstream side is insulated by the heat insulating layer 19, the temperature rises, and even in the case of room temperature air, it is considered that self-ignition occurs in this portion. However, if the self-ignition point does not move to the upstream side and the temperature does not rise in the narrow metal channel section 17, there is no problem in heat resistance of the burner. In order to prevent the flame F from propagating from the ceramic combustion nozzle 13 to the upstream side, a recess structure shown in FIG. 7 is employed in the nozzle flow path.

【0033】ここで、燃料によって異なる好適な燃焼ノ
ズル孔14の内径D1及び上流側のスリーブ20及び狭
流路16の内径D2を示す。たとえば、バーナ容量が1
40Kwで、予混合ガス温度を350℃とした場合、以下
のようになる。プロパンを燃料とする場合には、D1を
8.1〜12.3mmとし、かつ、D2を6.5〜9.8
mmとすればよく、特に、D1=10mm,D2=8mmとす
るのが好ましい。製鉄所の副生ガスであるCOGを燃料
とする場合には、D1を8.6〜12.9mmとし、か
つ、D2を6.9〜10.3mmとすればよく、特に、D
1=10.5mm,D2=8.4mmとするのが好ましい。
LNG及びLPGを燃料とする場合には、概略プロパン
と同等の径とするのが好ましい。
Here, a preferred inner diameter D1 of the combustion nozzle hole 14 and an inner diameter D2 of the upstream sleeve 20 and the narrow passage 16 which differ depending on the fuel are shown. For example, if the burner capacity is 1
When the premixed gas temperature is set to 350 ° C. at 40 Kw, the result is as follows. When propane is used as fuel, D1 is set to 8.1 to 12.3 mm, and D2 is set to 6.5 to 9.8.
mm, and it is particularly preferable that D1 = 10 mm and D2 = 8 mm. When COG, which is a by-product gas of an ironworks, is used as a fuel, D1 may be set to 8.6 to 12.9 mm and D2 may be set to 6.9 to 10.3 mm.
It is preferable that 1 = 10.5 mm and D2 = 8.4 mm.
When LNG and LPG are used as fuel, it is preferable that the diameter is approximately equal to that of propane.

【0034】このように、予混合バーナ10において
は、燃焼負荷を調節する場合でも、燃焼負荷が設定され
た最低燃焼負荷以下にならない限り、狭流路16内の混
含ガス流速Vcが燃焼速度S以上に保持されているた
め、火炎Fが予混合バーナ10内部に逆火することがな
くなる。このため、バーナ本体11の焼損と、配管中で
の混合ガス38の爆発の危険を解消することができる。
As described above, in the premix burner 10, even when the combustion load is adjusted, the mixed gas flow velocity Vc in the narrow passage 16 is set to the combustion speed unless the combustion load becomes equal to or less than the set minimum combustion load. Since it is held at S or more, the flame F does not flash back into the premix burner 10. For this reason, the danger of burning of the burner main body 11 and explosion of the mixed gas 38 in the piping can be eliminated.

【0035】また、狭流路16において生じる圧損によ
り、バーナ本体11に予混合ガス38を供給する図示し
ない配管内部は静圧を増す。そのため、炉内圧力の僅か
な変動や、予混合ガス38の僅かな脈動下にあっても、
狭流路16においては所定の流速を保持することができ
る。このため、火炎Fが予混合バーナ10内部に逆火す
ることがなくなる。また、狭流路16の長さを、たとえ
ば炉壁60の耐火材61厚さの1/5以上に設定して、
予混含ガス38が流速Vcで流れる部分を延長すれば、
狭流路16内の対流冷却性能が向上し、火炎Fが逆火す
ることを防ぐ効果を飛躍的に向上させることができる。
このため、予混合バーナ10の燃焼負荷の可燃範囲を拡
大することができる。その結果、予混合バーナ10の燃
焼負荷を最大1/20まで絞ることが可能になる。
Further, due to the pressure loss generated in the narrow flow path 16, the inside of a pipe (not shown) for supplying the premixed gas 38 to the burner main body 11 increases the static pressure. Therefore, even under a slight fluctuation of the furnace pressure or a slight pulsation of the premixed gas 38,
A predetermined flow velocity can be maintained in the narrow channel 16. Therefore, the flame F does not flash back into the premix burner 10. Further, the length of the narrow channel 16 is set to, for example, 1/5 or more of the thickness of the refractory material 61 of the furnace wall 60,
If the portion where the premixed gas 38 flows at the flow velocity Vc is extended,
The convective cooling performance in the narrow flow path 16 is improved, and the effect of preventing the flame F from flashing back can be dramatically improved.
Therefore, the flammable range of the combustion load of the premix burner 10 can be expanded. As a result, the combustion load of the premix burner 10 can be reduced to a maximum of 1/20.

【0036】狭流路部16での予混合ガス流速Vcを燃
焼速度S以上に保つことにより、狭流路16の内壁温度
が予混合ガス38の自然着火温度に達した場合でも、狭
流路16内においては火炎が形成されず、狭流路16中
において逆火が発生することを防止できる。従って、燃
焼ノズル13を高温の炉内に近づけて配置することが可
能になる。また、狭流路16により、バーナ11本体の
共通の流通室37を炉壁60の耐火材61の裏側に配置
することが可能なため、流通室37が高温となって混合
ガスを自然着火させる危険を回避することができる。
By maintaining the premixed gas flow velocity Vc in the narrow flow passage section 16 at the combustion speed S or more, even if the inner wall temperature of the narrow flow passage 16 reaches the spontaneous ignition temperature of the premixed gas 38, the narrow flow passage No flame is formed in the inside 16, and it is possible to prevent the occurrence of flashback in the narrow channel 16. Therefore, it becomes possible to arrange the combustion nozzle 13 close to the high-temperature furnace. Further, since the common flow chamber 37 of the burner 11 main body can be arranged behind the refractory material 61 of the furnace wall 60 by the narrow flow path 16, the flow chamber 37 becomes high temperature and spontaneously ignites the mixed gas. Danger can be avoided.

【0037】その結果、予混合バーナ10からの逆火、
および、配管中での爆発防止のために、配管中に高価な
フレームアレスタ及び破裂孔装置を設ける必要を解消し
た。
As a result, flashback from the premix burner 10
In addition, the necessity of providing an expensive flame arrester and a rupture hole device in the piping to prevent explosion in the piping has been eliminated.

【0038】前述のような、逆火防止効果の向上によ
り、予熱によって予混合ガス38の温度を自然着火温度
近くまで上げることが可能になる。例えばプロパンガス
を使用する予混合バーナ10において、1400℃以上
の高い炉温で使用する場合であっても、プロパンガスの
着火温度520℃に対し、燃焼空気の予熱温度を約47
0〜500℃程度にまで高めることが可能となる。
By improving the effect of preventing backfire as described above, it becomes possible to raise the temperature of the premixed gas 38 to near the spontaneous ignition temperature by preheating. For example, even when the premix burner 10 using propane gas is used at a high furnace temperature of 1400 ° C. or more, the preheating temperature of the combustion air is set to about 47 ° C. for the ignition temperature of propane gas of 520 ° C.
It is possible to increase the temperature to about 0 to 500 ° C.

【0039】さらに、高温の予混合ガス38を使用でき
るため、排ガスを利用して予混合ガス38を予熱して熱
回収率を向上させることができ、運転コストの削減が可
能になる。また、高温の予混合ガス38を使用できるた
め、予混合燃焼で燃焼温度が2200℃以上の火炎を得
ることができる。この結果、被加熱材62を急速昇温す
る能カを飛躍的に向上することができる。このような、
予混合の高温火炎によって、燃焼ガスの分子が電離し、
多くの活性基を存在させるようになるため、空気比0.
9以下の広い範囲で被加熱材62の還元加熱を可能にな
る。
Further, since the high-temperature premixed gas 38 can be used, the premixed gas 38 can be preheated by using the exhaust gas to improve the heat recovery rate, and the operating cost can be reduced. Further, since a high-temperature premixed gas 38 can be used, a flame having a combustion temperature of 2200 ° C. or more can be obtained by premixed combustion. As a result, the ability to rapidly raise the temperature of the material to be heated 62 can be dramatically improved. like this,
The molecules of the combustion gas are ionized by the premixed high-temperature flame,
An air ratio of 0.
Reduction heating of the material to be heated 62 can be performed in a wide range of 9 or less.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明の予混合バーナによれば、以下の
効果を奏する。 (1) 中実金属に機械加工して狭流路を形成した狭
流路部を採用したので、予熱空気による対流冷却性能を
増すことができる。このため、炉温を高い温度に設定し
ても、熱勾配を大きくとって予混合ガス入口部の温度を
自然着火温度以下まで下げることができるようになり、
予混合ガスが自然着火することによる逆火を防止でき
る。 (2) 燃焼ノズルと狭流路部との間に断熱層を設け
たので、高温となる燃焼ノズルから狭流路部への熱伝導
が抑制され、大きな温度差を付けることができる。従っ
て、金属製の狭流路部が焼損するのを防止でき、また、
燃焼ノズル内で着火した火炎が上流へ移動するのを防止
できる。 (3) 燃焼ノズルをセラミックス製としたので高温
に耐えることができ、炉内温度及び予混合ガス温度を従
来より高く設定することが可能になって炉効率の向上に
大きな効果を奏する。また、燃焼ノズルが高温に耐えら
れるので、火炎の保炎性を向上させることもできる。 (4) 金属と比較して高温に耐える反面脆いセラミ
ックス製燃焼ノズルを2分割構造とし、また、軸方向に
弾性支持した支持構成としたので、熱応力や支持応力に
より割れが生じるのを防止できる。従って、セラミック
ス製燃焼ノズルのより高温での使用が可能になり、しか
も、耐久性や信頼性を向上させることができる。 (5) リセス構造の採用により、火炎が燃焼ノズル
から上流側へ伝播するのを抑制できるので、金属製狭流
路部の焼損を防止できる。従って、水冷をしなくても金
属の使用が可能となるため、コスト面で有利になる。
According to the premix burner of the present invention, the following effects can be obtained. (1) Since a narrow channel portion formed by machining a solid metal to form a narrow channel is employed, convection cooling performance by preheated air can be increased. For this reason, even if the furnace temperature is set to a high temperature, the temperature at the inlet of the premixed gas can be reduced to a value equal to or lower than the spontaneous ignition temperature by taking a large thermal gradient,
Flashback due to spontaneous ignition of the premixed gas can be prevented. (2) Since the heat insulating layer is provided between the combustion nozzle and the narrow flow passage portion, heat conduction from the combustion nozzle, which becomes hot, to the narrow flow passage portion is suppressed, and a large temperature difference can be provided. Therefore, it is possible to prevent the metal narrow channel portion from being burned,
The flame ignited in the combustion nozzle can be prevented from moving upstream. (3) Since the combustion nozzle is made of ceramics, it can withstand high temperatures, and the furnace temperature and the premixed gas temperature can be set higher than before, which has a great effect on improving furnace efficiency. Further, since the combustion nozzle can withstand high temperatures, the flame holding property of the flame can be improved. (4) Since the combustion nozzle made of ceramics, which is resistant to high temperatures as compared with metals, has a two-part structure, and has a support structure elastically supported in the axial direction, cracks due to thermal stress and support stress can be prevented. . Accordingly, it is possible to use the ceramic combustion nozzle at a higher temperature, and it is possible to improve durability and reliability. (5) By employing the recess structure, it is possible to suppress the flame from propagating from the combustion nozzle to the upstream side, so that burning of the narrow metal channel can be prevented. Therefore, metal can be used without water cooling, which is advantageous in cost.

【0041】このように、狭流路内の予混含ガス流速が
燃焼速度以上に保持され、しかも、予混合ガス入口部の
温度を自然着火温度以下に設定できるので、火炎が予混
合バーナ内部に逆火することがなくなり、バーナ本体の
焼損と、配管中での混合ガスの爆発の危険を解消するこ
とができる。従って、配管中に高価なフレームアレスタ
及び破裂孔装置を設けること、および、予混含ガスを燃
焼ノズルに送り込むための送風機の能力を増大すること
が必要なくなるため、上記の効果を、設備コスト,運転
コストの上昇を招くことなく奏することができる。
As described above, the flow rate of the premixed gas in the narrow flow path is maintained at the combustion speed or higher, and the temperature of the premixed gas inlet can be set at the spontaneous ignition temperature or lower. Therefore, the risk of burnout of the burner body and explosion of the mixed gas in the piping can be eliminated. Therefore, it is not necessary to provide an expensive flame arrestor and a rupture hole device in the piping, and it is not necessary to increase the capacity of the blower for feeding the premixed gas to the combustion nozzle. This can be achieved without increasing operating costs.

【0042】そして、燃焼ノズルから上流側へ大きな温
度勾配がとれるので、セラミックス製ノズルを採用し炉
温を高く設定しても予混合ガスの予熱を自然着火温度近
くまで上げることができるようになり、炉効率の向上に
より省エネルギや二酸化炭素排出量の低減に大きな効果
を奏する。なお、燃料がプロパンの場合、従来の250
℃程度から少なくとも自然着火温度(520℃程度)よ
り約50℃低い470℃程度まで上げることができる。
Since a large temperature gradient can be obtained from the combustion nozzle to the upstream side, even if a ceramic nozzle is used and the furnace temperature is set high, the preheating of the premixed gas can be increased to near the spontaneous ignition temperature. By improving the furnace efficiency, there is a great effect on energy saving and reduction of carbon dioxide emission. If the fuel is propane, the conventional 250
The temperature can be raised from about 0 ° C to at least about 470 ° C, which is at least about 50 ° C lower than the auto-ignition temperature (about 520 ° C).

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の予混合バーナの一実施形態を示す
縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of a premix burner of the present invention.

【図2】 図1の要部分解組立図である。FIG. 2 is an exploded view of a main part of FIG.

【図3】 図1の燃焼ノズル周辺を拡大して示した図
である。
FIG. 3 is an enlarged view showing a periphery of a combustion nozzle of FIG. 1;

【図4】 狭流路部の断面形状を示す図3のA−A断
面図である。
FIG. 4 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 3, showing a sectional shape of the narrow flow passage portion.

【図5】 2分割された燃焼ノズルの形状例を示す図
で、(a)は中央部の縦断面図、(b)は外周部の縦断
面図、(c)は(b)の右側面図である。
5A and 5B are diagrams showing an example of the shape of a combustion nozzle divided into two parts, in which FIG. 5A is a longitudinal sectional view of a central part, FIG. 5B is a longitudinal sectional view of an outer peripheral part, and FIG. FIG.

【図6】 燃焼ノズルの弾性支持構造を示す要部断面
図である。
FIG. 6 is a sectional view of a main part showing an elastic support structure of the combustion nozzle.

【図7】 ノズル流路のリセス構造を示す要部断面図
である。
FIG. 7 is a sectional view of a main part showing a recess structure of a nozzle flow path.

【図8】 従来の予混合バーナを示す断面図である。FIG. 8 is a sectional view showing a conventional premix burner.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 予混合バーナ 11 バーナ本体 12 燃焼筒 13 燃焼ノズル 13a 中央部 13b 外周部 14 燃焼ノズル孔 14a 入口 14b 出口 15 点火プラグ管 16 狭流路 17 狭流路部 18 プラグ管穴 19 断熱層 20,21 スリーブ 22 プラグ穴 23 段差部 24 段差面 25 セラミックウールブレイド 26 クランプ 27 固定リング 28 ロッド 28a ネジ部 29 フランジ部 30 ボス穴 31 ボス 31a 貫通孔 32 バネ 33 座金 34 ナット 35 プラグ 36 セラミックペーパ 37 ガス流通室 38 予混合ガス 60 炉壁 61 耐火材 62 被加熱材 F 火炎 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Premix burner 11 Burner main body 12 Combustion cylinder 13 Combustion nozzle 13a Central part 13b Outer peripheral part 14 Combustion nozzle hole 14a Inlet 14b Exit 15 Ignition plug tube 16 Narrow channel 17 Narrow channel 18 Plug tube hole 19 Insulating layer 20, 21 Sleeve 22 Plug hole 23 Step portion 24 Step surface 25 Ceramic wool blade 26 Clamp 27 Fixing ring 28 Rod 28a Thread portion 29 Flange portion 30 Boss hole 31 Boss 31a Through hole 32 Spring 33 Washer 34 Nut 35 Plug 36 Ceramic paper 37 Gas flow chamber 38 Premixed gas 60 Furnace wall 61 Refractory material 62 Heated material F Flame

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新屋 謙治 広島県広島市西区観音新町四丁目6番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 堀江 茂斉 広島県広島市西区観音新町四丁目6番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 Fターム(参考) 3K017 AA01 AA05 AB07 AB09 AC01 AD01 AD11 AE01 AE02 AF03 AG05 CA03 CA05 CB02 CB04 CB11 CD02 CD05 CF01 CF02 CG03 CH04  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kenji Shinya 4-6-22 Kannon Shinmachi, Nishi-ku, Hiroshima-shi, Hiroshima Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Hiroshima Research Laboratory (72) Inventor Shigeru Horie Kannon-Shimmachi 4 in Nishi-ku, Hiroshima-shi, Hiroshima No. 6-22, F-term in Hiroshima Research Laboratory, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (Reference) 3K017 AA01 AA05 AB07 AB09 AC01 AD01 AD11 AE01 AE02 AF03 AG05 CA03 CA05 CB02 CB04 CB11 CD02 CD05 CF01 CF02 CG03 CH04

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃料と空気とを予め混合した予混合ガ
スを燃焼させる予混合バーナであって、 前記予混合ガスを燃焼する燃焼ノズルと、 該燃焼ノズルに接続され、前記予混合ガスの流速を燃焼
速度以上に設定する狭流路を中実円筒金属に穿設してな
る狭流路部とを有することを特徴とする予混合バーナ。
1. A premix burner for burning a premix gas obtained by premixing fuel and air, comprising: a combustion nozzle for burning the premix gas; and a flow rate of the premix gas connected to the combustion nozzle. And a narrow flow passage portion formed by perforating a solid cylindrical metal with a narrow flow passage for setting the combustion speed to a combustion speed or more.
【請求項2】 燃料と空気とを予め混合した予混合ガ
スを燃焼させる予混合バーナであって、 前記予混合ガスを燃焼する燃焼ノズルと、 該燃焼ノズルに接続され、前記予混合ガスの流速を燃焼
速度以上に設定する狭流路部と、 前記燃焼ノズルと前記狭流路部との間に形成された断熱
層とを有することを特徴とする予混合バーナ。
2. A premix burner for burning a premix gas in which fuel and air are premixed, a combustion nozzle for burning the premix gas, and a flow rate of the premix gas connected to the combustion nozzle. A premixing burner comprising: a narrow passage portion that sets the combustion speed to be equal to or higher than a combustion speed; and a heat insulating layer formed between the combustion nozzle and the narrow passage portion.
【請求項3】 燃料と空気とを予め混合した予混合ガ
スを燃焼させる予混合バーナであって、 前記予混合ガスを燃焼するセラミックス製の燃焼ノズル
と、 該燃焼ノズルに接続され、前記予混合ガスの流速を燃焼
速度以上に設定する狭流路部とを有し、 前記セラミックス製の燃焼ノズルを軸方向に弾性支持し
たことを特徴とする予混合バーナ。
3. A premix burner for burning a premix gas obtained by premixing fuel and air, comprising: a combustion nozzle made of ceramics for burning the premix gas; A premixing burner comprising: a narrow flow path portion for setting a gas flow rate to a combustion speed or more; and a ceramic combustion nozzle elastically supported in an axial direction.
【請求項4】 前記燃焼ノズルを中央部と外周部とに
分割したことを特徴とする請求項3に記載の予混合バー
ナ。
4. The premix burner according to claim 3, wherein said combustion nozzle is divided into a central portion and an outer peripheral portion.
【請求項5】 前記狭流路部から前記燃焼ノズルへ連
なるノズル流路内をリセス構造にしたことを特徴とする
請求項1から4のいずれかに記載の予混合バーナ。
5. The premix burner according to claim 1, wherein an inside of a nozzle passage connected to the combustion nozzle from the narrow passage portion has a recess structure.
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