JP2002206709A - 低ＮＯｘプレミックスバーナー装置および方法 - Google Patents

低ＮＯｘプレミックスバーナー装置および方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料ガスを燃焼するための低ＮＯｘ軸方向プ
レミックスバーナー装置および方法を提供する。 【解決手段】 燃料ガスの第１の部分およびエアーの全
てを混合して、薄い一次燃料ガスエアー混合気を形成す
る工程と、薄い一次燃料ガスエアー混合気を燃焼空間内
に放出し、混合気が燃焼空間の一次燃焼領域内で燃焼さ
れる工程と、燃料ガスの第２の部分を一次燃焼領域内に
放出して、一次燃焼領域内で形成される火炎を安定化さ
せる工程と、燃料ガスの残りの部分を燃焼空間の二次燃
焼領域内に放出する工程とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低ＮＯｘを生成す
るバーナー装置および方法に係わり、特に、低ＮＯｘ軸
方向プレミックスバーナー装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】政府当局および政府関係機関によって採
用されている厳しい環境排気基準のため、従来から、混
合気の燃焼によって形成される燃焼排ガス中の窒素酸化
物（ＮＯｘ）の生成を抑制するバーナー装置および方法
が開発されてきている。例えば、液体燃料またはガス燃
料を、理論濃度以下のエアー中で燃焼させて火炎温度を
低下させ、これによって、サーマルＮＯｘを低減するバ
ーナー装置および方法が開発されてきている。すなわ
ち、エアーが不足した第一燃焼領域内で燃料を燃焼さ
せ、これによって、ＮＯｘ生成を抑制する還元環境が形
成され、エアーの残りの部分が第一領域の下流側にある
第二領域内に導入されて、燃焼されなかった残りの燃料
が燃焼される、多段エアーバーナー装置および方法が開
発されている。
【０００３】また、全てのエアーおよび一部の燃料が第
一領域内で燃焼され、残りの燃料が下流側の第二領域内
で燃焼される、多段燃料バーナー装置が開発されてい
る。そのような多段燃料バーナー装置および方法におい
て、第一領域内の過剰なエアーは、燃焼ガスの温度を低
下させる希釈剤として機能し、これによって、ＮＯｘの
生成を低減する。
【０００４】従来から、低レベルのＮＯｘを含む燃焼排
ガスを生成する多段燃料バーナーが使用されてきている
が、発火能力が高く、ＮＯｘ排出レベルが極めて低い燃
焼排ガスを生成する、改良された軸方向プレミックスバ
ーナー装置およびその装置を使用する方法が、必要とさ
れ続けている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明によれば、前述
した要求を満たし且つ従来技術の欠点を克服する、低Ｎ
Ｏｘ軸方向プレミックスバーナー装置および方法が提供
される。
【０００６】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明によれ
ば、燃焼空間に接続されるように構成された、ガス燃料
を燃焼するための低ＮＯｘ生成プレミックスバーナー装
置が提供される。このバーナー装置は、燃焼空間に取り
付けられる放出端部と、反対側の閉端部とを有するハウ
ジングを備えている。ハウジング内にエアーを導入する
ための手段がハウジングに取り付けられている。貫通す
る開口を有し、バーナータイルの一部として火炎安定ブ
ロックを任意に有するバーナータイルは、バーナーハウ
ジングに隣接する燃焼空間内に配置されている。少なく
とも１つの細長い一次燃料ガスおよびエアーベンチュリ
ミキサー（ｖｅｎｔｕｒｉ ｍｉｘｅｒ）は、前記ハウ
ジング内に配置され、ハウジングの閉端部に隣接して位
置された開口入口端部と、その他端部に取り付けられた
一次燃料ガスエアー混合気放出ノズルとを有している。
放出ノズルは、バーナータイルの開口を通じてバーナー
タイル内を延び、一次燃料ガスエアー混合気の燃焼によ
って形成される火炎が、バーナーハウジングに対して軸
方向に放射され、且つ火炎安定ブロックが使用されてい
る場合には、この火炎安定ブロックに前記火炎が衝突す
るように位置決めされている。加圧燃料ガス源に接続さ
れた第１の一次燃料ガスノズルは、細長いベンチュリミ
キサーの開口入口端部内に、一次燃料ガスジェットを放
出するように配置されており、これによって、ハウジン
グ内からのエアーは、ミキサー内に引き込まれ、ミキサ
ー内の一次燃料ガスと混合され、その結果生じた一次燃
料ガスエアー混合気は、放出ノズルによって放出される
とともに、バーナータイル内および燃焼空間内で燃焼さ
れる。加圧燃料ガス源に接続された第２の一次燃料ガス
ノズルは、バーナータイル内に配置され、別の一次燃料
ガスを火炎内に放出して火炎をさらに安定化させる。加
圧燃料源に接続され、燃焼空間内に二次燃料ガスを放出
するように配置された少なくとも１つの二次燃料ガスノ
ズルが設けられ、これによって、二次燃料ガスは、燃焼
空間内の燃焼排ガスおよびエアーと混合され、燃焼空間
内で燃焼される。
【０００７】本発明の方法は、基本的に、（ａ）燃料ガ
スの第１の部分および前記エアーの全てを混合して、薄
い一次燃料ガスエアー混合気を形成する工程と、（ｂ）
薄い一次燃料ガスエアー混合気を燃焼空間内に放出し、
混合気が燃焼空間の一次燃焼領域内で燃焼され、その燃
焼によってＮＯｘ含有量が非常に低い燃焼排ガスが形成
される工程と、（ｃ）燃料ガスの第２の部分が一次燃焼
領域内に放出され、燃料ガスの第２の部分が、エアーと
混合され、一次燃焼領域内で形成される火炎を更に安定
化するように燃焼される工程と、（ｄ）燃料ガスの残り
の部分を燃焼空間の二次燃焼領域内に放出し、燃料ガス
のこの残りの部分が、燃焼空間内のエアーおよび燃焼空
間に含まれる燃焼排ガスと混合されて、燃焼排ガスで希
釈される第２の燃料ガスエアー混合気を形成し、混合気
が二次燃焼領域内で燃焼され、ＮＯｘ含有量が非常に低
い別の燃焼排ガスが形成される工程とを備えている。工
程（ａ）にしたがって放出される薄い一次燃料ガスエア
ー混合気の燃焼によって一次燃焼領域内に形成される火
炎は、燃焼空間内の火炎安定ブロックと任意に接触する
ことができる。
【０００８】したがって、本発明の一般的な目的は、燃
料ガスとエアーとの少なくともほぼ理論混合気を燃焼
し、その燃焼からＮＯｘ含有量が非常に低い燃焼く排ガ
スを生成する、改良された低ＮＯｘ軸方向プレミックス
バーナー装置および方法を提供することである。
【０００９】添付図面を参照しながら、以下の好ましい
実施形態の説明を読めば、当業者は、本発明の他の目的
および更なる目的、特徴、利点を容易に理解できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明は、非常に低いＮＯｘ生成
を維持しながら、高い放熱および高いバーナー効率を与
える低ＮＯｘ軸方向プレミックスバーナーを提供する。
バーナー装置は、非常に高い発火能力、様々な火炎形
状、優れた安定性、および所望の性能仕様を満たす非常
に低いＮＯｘ排出を実現することができる。バーナー装
置は、加熱炉のフロアに沿って水平に発火するため、加
熱炉の壁に沿って垂直上方に発火するため、あるいは加
熱炉の壁に沿って所定の角度を成して発火するために使
用しても良い。本発明のバーナー装置および方法の他の
利点は、以下の説明によって当業者に明らかとなる。
【００１１】図面を参照すると、本発明の低ＮＯｘ軸方
向プレミックスバーナー装置が示され、全体にわたって
参照符号１０で図示されている。バーナー１０は、開口
された放出端部１４と反対側の閉端部１６とを有するハ
ウジング１２を備えている。図１に示されるように、ハ
ウジング１２の開口端部１４は、加熱炉の壁２０の開口
１８に接続されるようになっている。当業者であれば分
かるように、加熱炉の壁１８は、一般に、断熱材２２か
ら成る内側層と壁２０とを有しており、断熱材２２は燃
焼空間２４を形成している。燃焼空間２４内では、燃料
およびエアーが燃焼されて、熱い燃焼排ガスが形成され
る。
【００１２】図２に示されるように、制御された量のエ
アーをハウジング１２内に導入するために、ハウジング
１２の側面の開口（図示せず）に、エアーレジスタ２６
が密閉され接続されている。エアーレジスタ２６は、ハ
ンドル２９によって調整することにより、エアレジスタ
を通じてハウジング１２内に流れるエアーの量を制御す
ることができるルーバ２８等を有している。
【００１３】図１および図４に示されるように、全体に
わたって参照符号２８で示されるバーナータイルは、ハ
ウジング１２の開放入口端部１４に取り付けられるとと
もに、燃焼空間２４内へと延びている。他の構成におい
ては、バーナータイル２８を、燃焼空間２４内に配置す
るとともに、燃焼空間２４の壁２０の開口１８に密閉し
て取り付けることもできる。バーナータイル２８は、耐
熱性および難燃性のセラミック材料によって形成されて
おり、単一部品として成形することができ、あるいは、
図１および図３に示されるように複数の部品によって形
成することができる。バーナータイル２８は、さらに後
述する一対の燃料ガスおよびエアーベンチュリミキサー
に接続される、放出ノズル３２を受けるための２つの開
口３０（図３）を有している。開口３０および放出ノズ
ル３２は、バーナータイル２８の側壁および底壁３４、
３６、３８、４０によって囲まれている。放出ノズル３
２を取り囲むバーナータイル２８の中央部分には、開口
４２が形成されている。また、火炎安定ブロック４４
を、バーナータイル２８の底壁３８に任意に取り付けた
り、あるいは、バーナータイル２８の底壁３８に隣接し
て位置決めすることができる。
【００１４】図１、３、４に示されるように、一対の燃
料ガスおよびエアーベンチュリミキサー４６が、ハウジ
ング１２内で軸方向に配置されている。細長いベンチュ
リミキサー４６はそれぞれ、ハウジング１２の閉端部１
６に隣接して位置される開口端部４８と、前述した放出
ノズル３２に接続された他端部とを有している。放出ノ
ズル３２は、僅かな角度を成して位置されており、これ
により、火炎安定ブロック４４が使用されている場合に
は、ノズル３２を通じて放出される燃料ガスとエアーと
の混合気、およびこれらの燃焼によって形成される火炎
が、火炎安定ブロック４４に向けて放射されるようにな
っている。各ベンチュリミキサー４６の開放入口端部に
は、全体にわたって参照符号５０（図１）で示された調
整可能なエアードアアセンブリが設けられている。ベン
チュリミキサー４６内に入るエアーを制御して釣り合わ
せるために、アセンブリ５０の一部を成す制御ハンドル
５２が利用される。
【００１５】図１および図４に示されるように、全体に
わたって参照符号５４で示される閉じられた仕切り室
は、ハウジング１２内に配置されるとともに、燃焼空間
２４の開口１８に密閉して取り付けられている。閉じら
れた仕切り室５４は開口５６（図４）を有しており、こ
の仕切り室５４に開口５６を覆ってドア５８が蝶着され
ている。ドア５８はロッド６０に接続されており、ロッ
ド６０は、ドア５８を開閉するため、にハウジング１２
の閉端部１６の外側に装着された制御ハンドルに接続さ
れている。ドア５８が開かれると、ハウジング１２内か
らのエアーは、開口５６を通じて、閉じられた仕切り室
５４内へと流れ、その後、バーナータイル２８の開口４
２によって燃焼空間２４内へと流れる。ドア５８を使用
して燃焼空間２４内への二次的なエアーの量を制御でき
る場合には、通常、ドア５８は、後述するように、ベン
チュリミキサー４６から放出される燃料ガスとエアーと
の混合気が、最初に点火される時にだけ使用される。
【００１６】一対の一次燃料ガスノズル６４は、ハウジ
ング１２の閉端部１６に取り付けられるとともに、ベン
チュリミキサー４６（一方のノズル６４および一方のベ
ンチュリミキサー４６だけが図１に示されている）の開
口端部４８内に、一次燃料ガスジェットを放出するよう
に位置決めされている。図１および図２に示されるよう
に、各一次燃料ガスノズル６４は、管路６６によって、
燃料ガスヘッダ６８に接続されている。当業者であれば
分かるように、ベンチュリミキサー４６の開口端部４８
内に放出される一次燃料ガスジェットによって、ハウジ
ング１２内からのエアーがベンチュリミキサー４６内に
引き込まれ、これにより、放出された一次燃料ガスとエ
アーとが混合され、その混合気は、ベンチュリミキサー
４６に取り付けられた放出ノズル３２によってベンチュ
リミキサー４６から出される。放出ノズル３２は、ベン
チュリミキサーからの燃料ガスとエアーとの混合気が、
放出ノズルを通じて流れるために必要な総排出面積を与
えるように構成された複数の開口を有している。また、
当業者であれば分かるように、放出ノズル３２は、フラ
ッシュバックを生じさせることなくバーナー１０が動作
できるように構成されている。
【００１７】燃焼空間２４内のバーナータイル２８の端
部には、一対の二次燃料ガスノズル（多段燃料ガスノズ
ル）７０が配置されている。二次燃料ガスチップ７０
は、２つの燃料ガスとエアーとの混合気の放出ノズル３
２の上部両側に配置されており、ノズル７０は、燃焼空
間２４内の一次燃焼領域の下流側の二次燃焼領域内に、
二次燃料ガスが放出されるように方向付けられている。
【００１８】ノズル３２から放出される一次燃料ガスと
エアーとの混合気の燃焼によって形成される火炎は、火
炎安定ブロック４４が使用されている場合には、このブ
ロック４４に衝突して、ブロック４４を加熱し、火炎が
安定し、燃焼空間２４の一次燃焼領域内に混合領域が形
成される。一次燃焼領域内に放出される一次燃料ガスと
エアーとの混合気は過剰なエアーを含んでいるため、一
次燃焼領域内で生成される燃焼排ガスは、ＮＯｘ含有量
が非常に低い。二次燃料ガスノズル７０によって二次燃
焼領域内に放出される二次燃料ガスは、燃焼空間内に残
存するエアー、および燃焼空間中に含まれる燃焼排ガス
と混合されて、燃焼排ガスで希釈される二次燃料ガスエ
アー混合気を形成し、この混合気は二次燃焼領域内で燃
焼され、ＮＯｘ含有量が非常に低い別の燃焼排ガスが形
成される。二次燃料ガスノズル７０は、ハウジング１２
内の管路７２およびハウジング１２の閉端部１６の外側
の管路７４によって、燃料ガス入口ヘッダ６８に接続さ
れている。
【００１９】安定ブロック４４が使用される場合には、
この安定ブロック４４によって成される火炎の安定化に
加え、一次燃焼領域内で形成される火炎を更に安定させ
るために、一次燃料ガスエアー放出ノズル３２に隣接し
て、一次燃料ガスノズル７６が配置されている。すなわ
ち、一次燃料ガスノズル７６は、図３に最もよく示され
るように、放出ノズル３２の下側であって、且つ放出ノ
ズル３２間に配置されている。一次燃料ガスノズル７６
は、ハウジング１２内の管路７８およびハウジング１２
の外側の管路８０によって、燃料ガス入口ヘッダ６８に
接続されている。燃料ガスノズル７６によって一次燃焼
領域内に放出された一次燃料ガスは、一次燃焼領域内で
エアーと混合され、実質的に理論混合気である燃料ガス
エアー混合気を一次燃焼領域内に形成する。その混合気
の一次燃焼領域内での燃焼は、形成される火炎全体を安
定化させる。
【００２０】ベンチュリミキサー放出ノズル３２によっ
て放出された一次燃料ガスエアー混合気の点火を容易に
するための管路８２は、ハウジング１２の閉端部１６を
貫通して、および閉じられた仕切り室５４を貫通して内
部へ密閉して接続される。ハウジング１２には、管路８
２の外端部上に、カバードアが取り付けられている。当
業者であれば分かるように、トーチが、管路８２を通じ
て閉じられた仕切り室５４内へと挿入され、ノズル３２
から排出される一次燃料ガスエアー混合気を点火するた
めの開口４２を貫通するように挿入される。点火前に閉
じられた仕切り室５４内に燃料ガスが入らないように、
トーチを挿入する前に、閉じられた仕切り室５４内のエ
アードア５８が開かれる。
【００２１】当業者であれば分かるように、バーナー装
置１０が満たすべき設計条件に応じて、バーナー装置
は、１つまたは複数の一次燃料ガスエアーベンチュリミ
キサーと、一次燃料ガスを１つまたは複数のベンチュリ
ミキサーに注入するための１つまたは複数の第１の一次
燃料ガスノズルと、一次燃焼領域内で火炎を安定させる
ための１つまたは複数の第２の一次燃料ガスノズルと、
二次燃焼領域内に燃料ガスを導入するための１つまたは
複数の二次燃料ガスノズルとを有することができる。ま
た、ベンチュリミキサー内にエアーを引き込むための複
数の一次燃料ノズルを有する、単一の一次燃料ガスエア
ーベンチュリミキサーを使用することも可能である。
【００２２】本発明のバーナー装置によって達成される
方法、すなわち、燃料ガスとエアーとから成る少なくと
もほぼ理論混合気を、燃焼空間内に放出するための方法
であって、前記混合気が燃焼され、その燃焼によってＮ
Ｏｘ含有量が非常に低い燃焼排ガスが形成される方法
は、基本的に、以下の工程から成る。すなわち、（ａ）
燃料ガスの第１の部分（ここでは、一次燃料ガスと称す
る）および全てのエアーは、ベンチュリミキサー４６内
で混合され、これによって、薄い一次燃料ガスエアー混
合気を形成し、（ｂ）薄い一次燃料ガスエアー混合気が
燃焼空間２４内に放出され、これによって、混合気が燃
焼空間の一次燃焼領域内で燃焼され、形成された火炎
は、燃焼空間２４内の火炎安定ブロック４４と任意に接
触することにより安定化され、ＮＯｘ含有量が非常に低
い燃焼排ガスが形成され、（ｃ）燃料ガスの第２の部分
（これもまた、一次燃料ガスと称する）が一次燃焼領域
内に放出され、これによって、一次燃料ガスの第２の部
分は、エアーと混合されるとともに、一次燃焼領域内で
形成される火炎を安定化するように燃焼され、（ｄ）燃
料ガスの残りの部分（二次燃料ガスと称する）が燃焼空
間２４の二次燃焼領域内に放出され、燃料ガスのこの残
りの部分は、燃焼空間２４内に残存するエアーおよび燃
焼空間に含まれる燃焼排ガスと混合されて、燃焼排ガス
で希釈される二次燃料ガスエアー混合気を形成し、これ
によって、この混合気が二次燃焼領域内で燃焼され、そ
こから、ＮＯｘ含有量が非常に低い別の燃焼排ガスが形
成される。
【００２３】前述したように、前記方法は、関連する特
定の用途に応じて、１つまたは複数の一次燃料ガスエア
ーベンチュリミキサーと、一次燃料ガスを１つまたは複
数のベンチュリミキサーに注入するための１つまたは複
数の第１の一次燃料ガスノズルと、一次燃焼領域内で火
炎を安定させるための１つまたは複数の第２の一次燃料
ガスノズルと、二次燃焼領域内に燃料ガスを導入するた
めの１つまたは複数の二次燃料ガスノズルとを有する本
発明のバーナー装置で実行することができる。
【００２４】一次燃焼領域内に放出される一次燃料ガス
の第１の部分とエアーとの薄い混合気は、一般に、空気
に対する燃料ガスの理論比が約１．５：４である混合気
である。また、薄い一次燃料ガスエアー混合気内の一次
燃料ガスの第１の部分は、一般に、燃焼空間内に放出さ
れる燃料ガス全体の約３０％から約７０％の範囲内の体
積量である。火炎を安定化させるために一次燃焼領域内
に放出される一次燃料ガスの第２の部分は、一般に、燃
焼空間内に放出される燃料ガス全体の約２％から約２５
％の範囲内の体積量である。燃料ガスの残りの部分、す
なわち、二次燃料ガスは、一般に、燃焼空間内に放出さ
れる燃料ガス全体の約２５％から約６８％の範囲内の体
積量で、二次燃焼領域内に放出される。
【００２５】本発明のバーナー装置および方法を更に例
証するため、以下の実施形態が与えられる。
【００２６】ＳＣＦにつき１１６０ＢＴＵのカロリー値
を有する燃料ガスを燃焼することによって、１時間に
４．８ＢＴＵの放熱を呈するバーナー装置１０が、燃焼
空間２４内に発火される。加圧された燃料ガスは、約４
５ｐｓｉｇの圧力で且つ１時間に４１００ＳＣＦの割合
でバーナー１０に供給される。燃料ガスの一部は、一次
燃料ガスおよびエアーベンチュリミキサー４６を通じて
流れ、エアーと混合される。ベンチュリミキサー４６内
で形成される薄い一次燃料ガスエアー混合気は、燃焼空
間の一次燃焼領域内に放出されて燃焼され、形成される
火炎は、火炎安定ブロック４４と接触することにより安
定化される。燃料ガスの第２の部分は、一次燃料ガスノ
ズル７６によって燃焼空間内に放出されてエアーと混合
されるとともに、一次燃焼領域内で形成される火炎を更
に安定化するように燃焼される。燃料ガスの残りの部分
は、二次燃料ガスノズル７０によって燃焼空間内に放出
される。この実施形態において、ハウジング１２内に導
入されるエアーの割合は、ダンパ２８によって制御さ
れ、これにより、燃焼空間２４内に導入されるエアー全
体の割合は、燃焼空間内の過剰エアーの１５％を超える
量である。全てのエアーは、ベンチュリミキサー４６に
よって燃焼空間２４内に導入される。
【００２７】二次燃料ノズル７０から放出される二次燃
料ガスは、燃焼空間２４内に残存するエアー、および燃
焼空間中の比較的冷たい燃焼排ガスと混合されて、燃焼
排ガスで希釈される燃料ガスエアー混合気を形成する。
この燃料ガスエアー混合気は、燃焼空間２４の一次燃焼
領域に隣接する二次燃焼領域内で燃焼される。
【００２８】一次燃焼領域内の薄い一次燃料ガスエアー
混合気、および二次燃焼領域内の燃焼排ガスで希釈され
た二次燃料ガスエアー混合気の燃焼の結果、燃焼空間２
４から排出される燃焼排ガスは、ＮＯｘ含有量が非常に
低い。すなわち、燃焼空間２４から回収される燃焼排ガ
スのＮＯｘ含有量は、約１２ｐｐｍよりも低い。
【００２９】このように、本発明は、前述され、および
固有の対象や目的および利点を達成するためにうまく適
合される。この開示の目的のために、本発明のこの好ま
しい実施形態を説明してきたが、添付のクレームによっ
て規定される本発明の精神内で、当業者は、部品および
工程の構造および配置に様々な変形を提案することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃焼空間に取り付けられた本発明のバーナー装
置の側面図である。
【図２】図１の２−２線に沿うバーナー装置の端面図で
ある。
【図３】図１の３−３線に沿うバーナー装置の反対側の
端面図である。
【図４】図３の４−４線に沿うバーナー装置の断面図で
ある。
【符号の説明】
１０ バーナー １２ ハウジング １４ 放射端部 １６ 反対側の端部 １８、３０、４２、５６ 開口 ２０ 壁 ２２ 断熱材 ２４ 燃焼空間 ２６ エアーレジスタ ２８ バーナータイル ２９ ハンドル ３２ 放出ノズル ３４、３６、３８、４０ 底壁 ４４ 火炎安定ブロック ４６ ベンチュリミキサー ４８ 開口端部 ５０ アセンブリ ５２ 制御ハンドル ５４ 仕切り室 ５８ ドア ６０ ロッド ６４、７６ 一次燃料ガスノズル ６６、７２、７４、７８、８０、８２ 管路 ６８ ガスヘッダ ７０ 二次燃料ガスノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アール・ロバート・ヘイズ アメリカ合衆国、オクラホマ・74021、コ リンズビル、イースト・ワンハンドレツ ド・トウエンテイ・ナインス・プレース・ 13147 (72)発明者 リチヤード・テイ・ウエイベル アメリカ合衆国、オクラホマ・74014、ブ ロークン・アロウ、サウス・トウハンドレ ツド・エイテイーンス・イースト・アベニ ユー・6552 (72)発明者 ウエズリイ・アール・バスマン アメリカ合衆国、オクラホマ・74127、タ ルサ、サウス・インデイアン・アベニユ ー・1335 (72)発明者 ロジヤー・ポー アメリカ合衆国、オクラホマ・74421、ベ ツグス、ピー・オー・ボツクス・718 Ｆターム(参考） 3K017 AA02 AA06 AB02 AB06 AC03 AD01 AD08 3K065 TA01 TA14 TB04 TD05 TF01 TH01

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃焼空間の開口に取り付けられるよう構
    成され、燃料ガスを燃焼するための低ＮＯｘ軸方向プレ
    ミックスバーナー装置であって、 前記燃焼空間の前記開口に取り付けられる放出端部と、
    反対側の閉端部とを有するハウジングと、 前記ハウジングに取り付けられ、ハウジング内にエアー
    を導入するための手段と、 貫通する開口を有するとともに、前記ハウジングの前記
    放出端部に取り付けられ、あるいは前記開口に隣接する
    前記燃焼空間内に配置されるバーナータイルと、 前記ハウジングの前記閉端部に隣接して配置された開口
    入口端部と、他端部に取り付けられた一次燃料ガスエア
    ー混合気放出ノズルとを有し、前記ハウジング内に配置
    される少なくとも１つの細長い一次燃料ガスおよびエア
    ーベンチュリミキサーと、 加圧燃料ガス源に接続され、前記細長いベンチュリミキ
    サーの前記開口入口端部内に一次燃料ガスジェットを放
    出するように配置された第１の一次燃料ガスノズルとを
    備え、前記ハウジング内からのエアーは、前記ミキサー
    内に引き込まれ、ミキサー内の前記一次燃料ガスと混合
    され、その結果生じた一次燃料ガスエアー混合気は、前
    記放出ノズルによって放出され、前記バーナータイル内
    および前記燃焼空間内で燃焼され、 前記バーナー装置は更に、加圧燃料ガス源に接続され、
    前記バーナータイル内に配置され、別の一次燃料ガスを
    前記火炎内に放出して前記火炎を安定化させる、第２の
    一次燃料ガスノズルと、 加圧燃料ガス源に接続され、前記燃焼空間内に二次燃料
    ガスを放出するように位置された少なくとも１つの二次
    燃料ガスノズルとを備え、前記二次燃料ガスは、前記燃
    焼空間内の燃焼排ガスおよびエアーと混合され、燃焼空
    間内で燃焼されるバーナ装置。
  2. 【請求項２】 前記バーナータイルに取り付けられ、あ
    るいは前記燃焼空間内に配置された火炎安定ブロックを
    更に備え、前記放出ノズルによって放出される前記一次
    燃料ガスエアー混合気の燃焼によって形成される火炎
    は、前記火炎安定ブロックに衝突することにより安定化
    される、請求項１に記載のバーナー装置。
  3. 【請求項３】 前記バーナータイル内のエアー通路と、
    前記ハウジング内に配置され且つ前記燃焼空間の前記開
    口に密閉され取り付けられる閉じられた仕切り室とを更
    に備え、前記仕切り室は、エアードアを有し、該エアー
    ドアは、選択的に開放されてエアーを前記仕切り室内に
    流すとともに前記バーナータイル内の前記エアー通路を
    通じて前記燃焼空間内に流すことができる、請求項１に
    記載のバーナー装置。
  4. 【請求項４】 １つまたは複数の別の細長い一次燃料ガ
    スおよびエアーベンチュリミキサーを更に備え、該ベン
    チュリミキサーは、該ベンチュリミキサーに取り付けら
    れ、前記バーナータイルの開口を通じてバーナータイル
    内を延びる放出ノズルを有し、前記開口入口端部に一次
    燃料ガスジェットを放出するように配置された第１の一
    次燃料ガスノズルを有する、請求項１に記載のバーナー
    装置。
  5. 【請求項５】 前記バーナータイル内に配置され、前記
    火炎を更に安定化させる１つまたは複数の別の第２の一
    次燃料ガスノズルを更に備えている、請求項１に記載の
    バーナー装置。
  6. 【請求項６】 １つまたは複数の別の二次燃料ガスノズ
    ルを更に備えている、請求項１に記載のバーナー装置。
  7. 【請求項７】 前記ベンチュリミキサーの放出ノズルに
    よって放出された前記一次燃料ガスエアー混合気の点火
    を容易にするための管路を更に備え、該管路は、一端が
    前記ハウジングの前記閉端部に密閉され貫通して接続さ
    れ、他端が前記ハウジング内に配置された前記閉じられ
    た仕切り室に密閉され貫通して内部に接続されている、
    請求項３に記載のバーナー装置。
  8. 【請求項８】 燃焼空間の開口に取り付けられるように
    構成され、燃料ガスを燃焼するための低ＮＯｘ軸方向プ
    レミックスバーナー装置であって、 前記燃焼空間の前記開口に取り付けられる放出端部と、
    反対側の閉端部とを有するハウジングと、 前記ハウジングに取り付けられ、ハウジング内にエアー
    を導入するための手段と、 貫通する一対の開口を有し、前記ハウジングの前記放出
    端部に取り付けられ、あるいは前記開口に隣接する前記
    燃焼空間内に配置される、バーナータイルの一部として
    火炎安定ブロックを有するバーナータイルと、 前記ハウジング内に配置される一対の細長い一次燃料ガ
    スおよびエアーベンチュリミキサーとを備え、各一次燃
    料ガスおよびエアーベンチュリミキサーは、前記ハウジ
    ングの前記閉端部に隣接して位置された開口入口端部
    と、他端部に取り付けられた一次燃料ガスエアー混合気
    放出ノズルとを有し、前記放出ノズルは、前記バーナー
    タイルの開口を通じてバーナータイル内を延び、バーナ
    ータイル内に配置され、前記放出ノズルによって放出さ
    れる前記一次燃料ガスエアー混合気の燃焼によって形成
    される火炎は、前記火炎安定ブロックに衝突することに
    より安定化され、 前記バーナー装置が更に、加圧燃料ガス源に接続される
    一対の第１の一次燃料ガスノズルを備え、各第１の一次
    燃料ガスノズルは、一方の前記細長いベンチュリミキサ
    ーの開口入口端部内に一次燃料ガスジェットを放出する
    ように配置され、前記ハウジング内からのエアーは、前
    記ミキサー内に引き込まれ、ミキサー内の前記一次燃料
    ガスと混合され、その結果生じた一次燃料ガスエアー混
    合気は、前記放出ノズルによって放出され、前記バーナ
    ータイル内および前記燃焼空間内で燃焼され、 前記バーナー装置が更に、加圧燃料ガス源に接続され、
    前記バーナータイル内に配置され、別の一次燃料ガスを
    前記火炎内に放出して前記火炎を更に安定化させる第２
    の一次燃料ガスノズルと、 加圧燃料源に接続され、前記燃焼空間内に二次燃料ガス
    を放出するように配置された一対の二次燃料ガスノズル
    とを備え、前記二次燃料ガスは、燃焼空間内の燃焼排ガ
    スおよびエアーと混合され、燃焼空間内で燃焼されるバ
    ーナー装置。
  9. 【請求項９】 前記バーナータイル内のエアー通路と、
    前記ハウジング内に配置され且つ前記燃焼空間の前記開
    口に密閉され取り付けられる閉じられた仕切り室とを更
    に備え、前記仕切り室は、エアードアを有し、該エアー
    ドアは、選択的に開放されて、エアーを前記仕切り室内
    に、および前記バーナータイル内の前記エアー通路を通
    じて前記燃焼空間内に流すことができる、請求項８に記
    載のバーナー装置。
  10. 【請求項１０】 前記ベンチュリミキサーの放出ノズル
    によって放出された前記一次燃料ガスエアー混合気の点
    火を容易にするための管路を更に備え、該管路は、一端
    が前記ハウジングの前記閉端部に密閉され貫通して接続
    され、他端が前記ハウジング内に配置された前記閉じら
    れた仕切り室に密閉され貫通して内部に接続されてい
    る、請求項９に記載のバーナー装置。
  11. 【請求項１１】 前記バーナータイルの前記エアー通路
    は、前記バーナータイルにおける前記ベンチュリミキサ
    ーの放出ノズルの開口間に配置されている、請求項１０
    に記載のバーナー装置。
  12. 【請求項１２】 燃料ガスとエアーとから成る少なくと
    もほぼ理論混合気を燃焼空間内に排出するための方法で
    あって、前記混合気が燃焼され、燃焼によってＮＯｘ含
    有量が非常に低い燃焼排ガスが形成される方法であり、 （ａ）燃料ガスの第１の部分および前記エアーの全てを
    混合して、薄い一次燃料ガスエアー混合気を形成する工
    程と、 （ｂ）前記薄い一次燃料ガスエアー混合気を燃焼空間内
    に排出し、前記混合気が燃焼空間の一次燃焼領域内で燃
    焼され、燃焼によってＮＯｘ含有量が非常に低い燃焼排
    ガスが形成される工程と、 （ｃ）前記燃料ガスの第２の部分が前記一次燃焼領域内
    に排出され、前記燃料ガスの第２の部分が、エアーと混
    合されるとともに、一次燃焼領域内で形成される火炎を
    安定化するように燃焼される工程と、 （ｄ）燃料ガスの残りの部分を燃焼空間の二次燃焼領域
    内に排出し、燃料ガスの残りの部分が、燃焼空間内に残
    存するエアーおよび燃焼空間に含まれる燃焼排ガスと混
    合されて、燃焼排ガスで希釈される二次燃料ガスエアー
    混合気を形成し、前記混合気が二次燃焼領域内で燃焼さ
    れ、ＮＯｘ含有量が非常に低い別の燃焼排ガスが形成さ
    れる工程と、 を備えている方法。
  13. 【請求項１３】 前記薄い一次燃料ガスエアー混合気の
    燃焼によって形成される火炎が、火炎安定ブロックに衝
    突することにより安定化されるように、前記燃焼空間内
    に火炎安定ブロックを位置決めする工程を更に備えてい
    る、請求項１２に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記薄い一次燃料ガスエアー混合気
    は、一次燃料ガスおよびエアーベンチュリミキサー内で
    形成され、ベンチュリミキサーに取り付けられた放出ノ
    ズルを介して前記一次燃焼領域内に放出される、請求項
    １２に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記薄い一次燃料ガスエアー混合気
    は、２つ以上の一次燃料ガスおよびエアーベンチュリミ
    キサー内で形成され、ベンチュリミキサーに取り付けら
    れた放出ノズルを介して前記一次燃焼領域内に放出され
    る、請求項１２に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記燃料ガスの前記残りの部分は、少
    なくとも１つの二次燃料ガスノズルによって、前記二次
    燃焼領域内に放出される、請求項１２に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記燃焼空間内に放出された前記薄い
    一次燃料ガスエアー混合気は、約１．５：４であるエア
    ーに対する燃料ガスの理論空燃比を有する、請求項１２
    に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記燃焼空間内に放出された前記薄い
    一次燃料ガスエアー混合気内の前記燃料ガスの第１の部
    分は、燃焼空間内に放出される燃料ガス全体の約３０％
    から約７０％の範囲内の体積量である、請求項１２に記
    載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記燃焼空間内に放出される前記燃料
    ガスの第２の部分は、前記燃焼空間内に放出される燃料
    ガス全体の約２％から約２５％の範囲内の体積量であ
    る、請求項１２に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記燃焼空間内に放出される前記燃料
    ガスの前記残りの部分は、前記燃焼空間内に放出される
    燃料ガス全体の約２５％から約６８％の範囲内の体積量
    である、請求項１２に記載の方法。
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