JP2006322680A - パイロットバーナ - Google Patents

Abstract

【課題】強い保炎能力と充分な長さの火炎を兼ね備えることにより、メインバーナの空気流による火炎の吹き消えや、メインバーナの燃料噴出時のショックによる火炎の吹き消えを回避するとともに、確実にメインバーナに点火することができるパイロットバーナを提供すること。
【解決手段】ガスノズル３の保炎板２の上流側に一部のガスを噴出する補助ガス孔３１を形成するとともに、この補助ガス孔３１から噴出した補助ガスＢと燃焼用空気Ａの混合気を噴出する混合気噴出口２１を保炎板２に形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、パイロットバーナに関し、特に、強い保炎能力と充分な長さの火炎を兼ね備えることにより、メインバーナの空気流による火炎の吹き消えや、メインバーナの燃料噴出時のショックによる火炎の吹き消えを回避するとともに、確実にメインバーナに点火することができるパイロットバーナに関するものである。

従来のパイロットバーナには、図４（ａ）に示すように、あらかじめ燃料と空気を混合し燃焼する元混合方式と、図４（ｂ）に示すように、燃焼開始ポイントで燃料と空気を混合する先混合方式とがあり、両方式の燃焼方式には、各々長所と短所がある。
元混合方式では、空気比を理論値近傍で燃焼すれば、保炎力は強力であるが、炎長は比較的短炎になり、逆に先混合方式では保炎力は比較的弱いが、炎長は長くなる。

これら従来のパイロットバーナでは、火炎長の不足によりメインノズルヘの点火のタイミングが遅れて着火遅れを起こしたり、保炎力の不足によりメインバーナの空気流によって火炎が不安定になり、メインバーナとの組み合わせに大きな制限が発生したり、メイン燃料を噴出した時点でパイロットバーナの火炎が吹き消えを起こしたり、或いは火炎検知が不可能になってパイロットバーナの機能が充分発揮できなくなるという傾向があった。

本発明は、上記従来のパイロットバーナが有する問題点に鑑み、強い保炎能力と充分な長さの火炎を兼ね備えることにより、メインバーナの空気流による火炎の吹き消えや、メインバーナの燃料噴出時のショックによる火炎の吹き消えを回避するとともに、確実にメインバーナに点火することができるパイロットバーナを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のパイロットバーナは、保護筒の先端付近に保炎板を配設し、該保炎板にガスノズルの先端部を貫設するとともに、前記保護筒により保炎板側に燃焼用空気を供給するようにしたパイロットバーナにおいて、ガスノズルの保炎板の上流側に一部のガスを噴出する補助ガス孔を形成するとともに、該補助ガス孔から噴出した補助ガスと燃焼用空気の混合気を噴出する混合気噴出口を保炎板に形成したことを特徴とする。

この場合において、保炎板と保護筒の間に空隙を形成するとともに、該保炎板に、フレームロッド用貫通孔、イグニッションロッド用貫通孔及びその他の複数個の貫通孔を混合気噴出口として設けることができる。

また、イグニッションロッド用貫通孔の内周に、断面山形の凸条を周方向に形成することができる。

また、炎を検出するフレームロッドを保護筒の内部に組み込んで一体化することができる。

また、パイロットバーナの運転空気量を理論空気量の０．１〜０．５倍とすることができる。

本発明のパイロットバーナによれば、保護筒の先端付近に保炎板を配設し、該保炎板にガスノズルの先端部を貫設するとともに、前記保護筒により保炎板側に燃焼用空気を供給するようにしたパイロットバーナにおいて、ガスノズルの保炎板の上流側に一部のガスを噴出する補助ガス孔を形成するとともに、該補助ガス孔から噴出した補助ガスと燃焼用空気の混合気を噴出する混合気噴出口を保炎板に形成することから、長炎を保持するために一部のガスで混合気を形成して保炎板上に保炎用の火炎を形成するとともに、残りの大部分のガスをガスノズルから噴出して長炎のパイロット火炎を形成することができ、これにより、強い保炎能力と充分な長さの火炎を保持し、メインバーナの空気流による火炎の吹き消えや、メインバーナの燃料噴出時のショックによる火炎の吹き消えを回避するとともに、充分な長さの火炎により確実にメインバーナに点火することができる。

この場合、保炎板と保護筒の間に空隙を形成するとともに、該保炎板に、フレームロッド用貫通孔、イグニッションロッド用貫通孔及びその他の複数個の貫通孔を混合気噴出口として設けることにより、イグニッションロッド用貫通孔付近に良好な混合気を生成して確実な点火を行うとともに、フレームロッド用貫通孔付近に確実に火炎を形成して安定した火炎検知電流を得ることができ、さらに、全体的に良好な混合気を生成して保炎板の近傍に保炎効果の大きい火炎を形成することができる。

また、イグニッションロッド用貫通孔の内周に、断面山形の凸条を周方向に形成することにより、凸条の頂部とイグニッションロッドの距離を最短にすることができ、これにより、安定した点火用火花を形成することができる。

また、炎を検出するフレームロッドを保護筒の内部に組み込んで一体化することにより、パイロットバーナの火炎の存在を確実に検出することができる。

また、パイロットバーナの運転空気量を理論空気量の０．１〜０．５倍とすることにより、安定した保炎能力の強い充分な長さの火炎を形成することができる。

以下、本発明のパイロットバーナの実施の形態を、図面に基づいて説明する。

パイロットバーナに要求される性能としては、強力な保炎力を有し、充分な長さの火炎を形成することができ、しかも確実な火炎検知が可能であることが重要である。
これらの性能を有するパイロットバーナを使用すれば、メインバーナの空気流による火炎の吹き消えや、燃料噴出時のショックによるパイロット火炎の吹き消え等の不都合は回避され、安全でしかもスムーズにメインバーナヘの着火が可能になり着火時の安全を確保することができる。

また、本実施例のパイロットバーナは、火炎の存在を検知できるフレームロッド４を保護筒１に組み込んで一体化しており、パイロットバーナに着火した時点で火炎の存在を判定することができる。
このフレームロッド４による火炎検知において、特に必要な性能は、パイロットバーナが外乱の影響を受けても、火炎が形成されている場合は一定の検知電流を発生することができ、かつ火炎が消滅すれば即時に失火信号を発報できることである。
そのためには、確実に火炎が形成され。火炎が存在する限りにおいて、フレームロッド４自身が火炎で包まれていることが必須条件となる。

本実施例では、まず長炎を保持するために燃料ガスの一部（全体の燃料噴出量の１０％〜２０％）をフレームロッド用貫通孔２２とイグニッションロッド用貫通孔２３の２方向に向かって、保炎板２の直近上流で噴出し、これにより、予混合気体を形成して、保炎板２上に保炎用の火炎を形成する。
そして、残りの大部分の燃料ガスをガスノズル３からバーナ軸心方向に噴出することにより、長炎のパイロット火炎Ｆ１を形成できるものである。
また、パイロットバーナの運転空気比は０．１〜０．５程度で運転し、理論空気比での運転に比較して更に炎長を伸ばすことができる。

図１〜図３に、本発明のパイロットバーナの一実施例を示す。
パイロットバーナの火炎Ｆ１は、基本的に長炎でしかも保炎が確実な、メインバーナの外乱に影響されにくい火炎が要求される。
本実施例のパイロットバーナでは、元混合式の燃焼特性を保炎力強化に、先混合式の燃焼特性を長炎化に利用し、両方式の長所を組み合わせている。

すなわち、このパイロットバーナは、保護筒１の先端付近に保炎板２を配設し、ガスノズル３の先端部を該保炎板２を貫通して僅かに突出するように配設するとともに、保護筒１により保炎板２側に燃焼用空気Ａを供給するようにしている。
そして、このパイロットバーナは、かかる構成において、ガスノズル３の保炎板２の上流側に一部のガスを噴出する補助ガス孔３１を形成するとともに、該補助ガス孔３１から噴出した補助ガスＢと燃焼用空気Ａの混合気を噴出する混合気噴出口２１を保炎板２に形成している。

保護筒１は、基部側が閉塞された筒体からなり、この基部側の空気入口１１からこの保護筒１を通って保炎板２に燃焼用空気Ａが供給される。
保護筒１の内部には、炎の有無を検出するフレームロッド４と、パイロットバーナに点火するイグニッションロッド５とが、前記ガスノズル３と共に組み込まれ一体化されている。

保炎板２は保護筒１の内径より僅かに小さい径で形成されており、保護筒１との間に微少な空隙を混合気噴出口２１として形成している。
また、保炎板２には、フレームロッド用貫通孔２２、イグニッションロッド用貫通孔２３及びその他の複数個の貫通孔２４が、混合気噴出口２１として形成されている。
なお、フレームロッド用貫通孔２２及びイグニッションロッド用貫通孔２３は、保炎板２を貫通するフレームロッド４又はイグニッションロッド５の周囲に、混合気噴出口２１となる空隙を形成している。

一方、図３に示すように、イグニッションロッド用貫通孔２３の内周には、断面山形の凸条２５が周方向に形成されており、凸条２５の頂部に角度θを持たせて、頂部とイグニッションロッド５の距離を最短にすることにより、安定した点火用火花を形成することができる。

補助ガスＢは、図２に示すように、保炎板近傍の上流側で、ガスノズル３の補助ガス孔３１から噴出される。
補助ガス孔３１は本実施例では２個形成されており、一方の補助ガス孔３１は、フレームロッド用貫通孔２２の中心部に向けて５％〜１０％程度のガスを軸直角方向に噴出し、もう一方の補助ガス孔３１は、イグニッションロッド用貫通孔２３の中心部に向けて５％〜１０％程度のガスを軸直角方向に噴出する。

イグニッションロッド用貫通孔２３は、頂部から下流に向かってある角度をもって末広がりになっているために、図２（ａ）に示すように、混合気の流れに逆流渦Ｃが形成され、イグニッションロッド用貫通孔２３の近傍に確実にしかも安定して火炎Ｆ２が形成される。
また、保炎板２と保護筒１の空隙には、逆流渦Ｃが形成され、この部分にも火炎Ｆ２が安定して形成され、保炎力の強化がなされている。
また、図２（ｃ）に示すように、保炎板２の複数個の貫通孔２４からも、保炎板２の近傍に保炎効果の大きい火炎Ｆ２を形成することができる。

図２（ｂ）に、フレームロッド付近の断面図を示す。
本実施例では、パイロットバーナ自身にフレームロッド４が一体化して組み込まれているために、メインバーナに対してどのように取り付けてもパイロット火炎Ｆ１の有無を判定できるというメリットを有している。
また、フレームロッド用貫通孔２２からは、前記したように、補助ガスＢと燃焼用空気Ａの混合気が噴出する。これにより、フレームロッド用貫通孔２２近傍に確実に火炎Ｆ２が形成されることになり、安定した火炎検知電流を得ることができる。

図２（ｃ）に、保炎板付近の軸直交断面図を示す。
保炎板２には、イグニッションロッド用貫通孔２３とイグニッションロッド５、フレームロッド用貫通孔２２とフレームロッド４、複数の貫通孔２４及びガスノズル３の先端部が設けられており、イグニッションロッド用貫通孔２３及びフレームロッド用貫通孔２２を含めて、複数の貫通孔２４にも火炎Ｆ２が形成される構造となっている。
これらの火炎Ｆ２により、ガスノズル３から噴出されるガスに対して保炎効果を発揮して、長炎でしかも保炎の安定した火炎Ｆ１を形成するパイロットバーナを提供することができる。

また、パイロットバーナの運転状態を考えると、メインバーナから燃焼用空気が供給されている状況でパイロットバーナに点火されるので、パイロットバーナの運転空気比は、必ずしも理論空気比以上供給される必要はない。
したがって、本実施例では、パイロットバーナに要求される基本的条件である火炎Ｆ１の長炎化のために、空気比の値を０．１〜０．５の値の範囲で運転することを条件としている。
パイロットバーナは、運転中は必ずメインバーナから燃焼用空気が供給されている状態にあり、理論空気比以下での運転で何ら問題は発生しない。この運転条件により更に長炎化が可能になる。
ただ、このような条件で元混合方式のバーナでは天然ガス等の燃焼範囲を逸脱するので燃焼自身が不可能であることは明白であるが、理論的にも保炎板近傍の上流から保炎強化のために補助ガスＢを供給することにより理論空気比以下で安定燃焼が可能になり、長炎化が実現できることがわかる。

かくして、本実施例のパイロットバーナは、保護筒１の先端付近に保炎板２を配設し、ガスノズル３の先端部を該保炎板２に貫設するとともに、保護筒１により保炎板２側に燃焼用空気Ａを供給するようにしたパイロットバーナにおいて、ガスノズル３の保炎板２の上流側に一部のガスを噴出する補助ガス孔３１を形成するとともに、該補助ガス孔３１から噴出した補助ガスＢと燃焼用空気Ａの混合気を噴出する混合気噴出口２１を保炎板２に形成することから、長炎を保持するために一部のガスで混合気を形成して保炎板２上に保炎用の火炎Ｆ２を形成するとともに、残りの大部分のガスをガスノズル３から噴出して長炎のパイロット火炎Ｆ１を形成することができ、これにより、強い保炎能力と充分な長さの火炎Ｆ１を保持し、メインバーナの空気流による火炎Ｆ１の吹き消えや、メインバーナの燃料噴出時のショックによる火炎Ｆ１の吹き消えを回避するとともに、充分な長さの火炎Ｆ１により確実にメインバーナに点火することができる。

この場合、保炎板２と保護筒１の間に空隙を形成するとともに、該保炎板２に、フレームロッド用貫通孔２２、イグニッションロッド用貫通孔２３及びその他の複数個の貫通孔２４を混合気噴出口２１として設けることにより、イグニッションロッド用貫通孔２３付近に良好な混合気を生成して確実な点火を行うとともに、フレームロッド用貫通孔２２付近に確実に火炎Ｆ２を形成して安定した火炎検知電流を得ることができ、さらに、全体的に良好な混合気を生成して保炎板２の近傍に保炎効果の大きい火炎Ｆ２を形成することができる。

また、イグニッションロッド用貫通孔２３の内周に、断面山形の凸条２５を周方向に形成することにより、凸条２５の頂部とイグニッションロッド５の距離を最短にすることができ、これにより、安定した点火用火花を形成することができる。

また、炎を検出するフレームロッド４を保護筒１の内部に組み込んで一体化することにより、パイロットバーナの火炎Ｆ１の存在を確実に検出することができる。

また、パイロットバーナの運転空気量を理論空気量の０．１〜０．５倍とすることにより、安定した保炎能力の強い充分な長さの火炎Ｆ１を形成することができる。

以上、本発明のパイロットバーナについて、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、実施例に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。

本発明のパイロットバーナは、強い保炎能力と充分な長さの火炎を兼ね備えることにより、メインバーナの空気流による火炎の吹き消えや、メインバーナの燃料噴出時のショックによる火炎の吹き消えを回避するとともに、確実にメインバーナに点火できるという特性を有していることから、例えば、大型ボイラ用バーナ等のパイロットバーナの用途に好適に用いることができる。

本発明のパイロットバーナの一実施例を示し、（ａ）はイグニッションロッド付近の断面図、（ｂ）はフレームロッド付近の断面図である。 同実施例のパイロットバーナを示し、（ａ）はイグニッションロッド付近の拡大断面図、（ｂ）はフレームロッド付近の拡大断面図、（ｃ）は保炎板付近の軸直交拡大断面図である。 保炎板とガスノズルを示し、（ａ）はその正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｄ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。 従来のパイロットバーナを示し、（ａ）は元混合方式を示す断面図、（ｂ）は先混合方式を示す断面図である。

符号の説明

１ 保護筒
１１ 空気入口
２ 保炎板
２１ 混合気噴出口
２２ フレームロッド用貫通孔
２３ イグニッションロッド用貫通孔
２４ 貫通孔
２５ 凸条
３ ガスノズル
３１ 補助ガス孔
４ フレームロッド
５ イグニッションロッド
Ａ 燃焼用空気
Ｂ 補助ガス
Ｆ１ 火炎（点火用）
Ｆ２ 火炎（保炎用）

Claims (5)

1. 保護筒の先端付近に保炎板を配設し、該保炎板にガスノズルの先端部を貫設するとともに、前記保護筒により保炎板側に燃焼用空気を供給するようにしたパイロットバーナにおいて、ガスノズルの保炎板の上流側に一部のガスを噴出する補助ガス孔を形成するとともに、該補助ガス孔から噴出した補助ガスと燃焼用空気の混合気を噴出する混合気噴出口を保炎板に形成したことを特徴とするパイロットバーナ。
2. 保炎板と保護筒の間に空隙を形成するとともに、該保炎板に、フレームロッド用貫通孔、イグニッションロッド用貫通孔及びその他の複数個の貫通孔を混合気噴出口として設けたことを特徴とする請求項１記載のパイロットバーナ。
3. イグニッションロッド用貫通孔の内周に、断面山形の凸条を周方向に形成したことを特徴とする請求項１又は２記載のパイロットバーナ。
4. 炎を検出するフレームロッドを保護筒の内部に組み込んで一体化したことを特徴とする請求項１、２又は３記載のパイロットバーナ。
5. パイロットバーナの運転空気量を理論空気量の０．１〜０．５倍としたことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のパイロットバーナ。

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