JP2007192485A - ガスバーナ - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で排ガスの再循環および燃焼空気の分割により多段混合して燃焼効率を高め、低ＮＯｘ化を図ることができるガスバーナを提供する。
【解決手段】外筒１１の先端部内で燃料噴出口と同軸線上延長位置にラバルノズル形成部２１が設けられ、そのラバルノズル形成部２１の吸込み部の周縁２２ａと前記外筒内壁面１１ａとの間に分流空気の流通部１５が形成され、前記ラバルノズル形成部２１のディフューザ２４出口前方に、前記流通部１５で分岐された空気と燃焼排ガスとの混合による二次燃焼ガスの吸入部２６が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、簡単な構造で排ガスの再循環および燃焼空気の分割による多段燃焼を可能にし、ＮＯｘ濃度の低減を測ることができるガスバーナに関するものである。

従来、燃焼機器などで燃焼に伴い発生する有害燃焼排気物の低減化について、特にＮＯｘの低減化を図る技術については、種々の提案がなされている。その一例として燃焼空気を一次、二次に分割して供給する方法では、部分予混合式ガスバーナを用い、予混合気の噴出口部の下流域に薄膜円筒状の予混合気流を形成し、この予混合気流へ向けて外方から燃焼用二次空気を細分化して噴出させ、多数の小炎を形成することにより局部的な高温部を発生させずに完全燃焼させてＮＯｘの低減化を図る方法が特許文献１によって知られている。

特許第３４１７３６７号公報

しかし、従来の技術においては、前述のように二次空気を一次空気の供給ラインから分流して、一次燃焼部に吹き込むことで一次燃焼部で同時的に二次燃焼させるようにされている。したがって、燃焼排ガスと二次空気とを混合して燃焼部に供給し完全燃焼させるようにすることはできない。また、火炎の直進性を向上させることも困難であるので、例えば小型貫流ボイラに用いるバーナとした場合、燃焼効率を向上させ難いという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、簡易な構成で排ガスの再循環および燃焼空気の分割により多段混合して燃焼効率を高め、低ＮＯｘ化を図ることができるガスバーナを提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、本発明によるガスバーナは、
外筒の先端部内で燃料噴出口と同軸線上延長位置にラバルノズル形成部が設けられ、そのラバルノズル形成部の吸込み部の外周縁と前記外筒内面との間に分流空気の流通部が形成され、前記ラバルノズル形成部のディフューザ出口前方に、前記流通部で分岐された空気と燃焼排ガスとの混合による二次燃焼ガスの吸入部が設けられていることを特徴とするものである（第１発明）。

前記発明において、前記ラバルノズル形成部のディフューザ出口前方位置に形成される二次燃焼ガスの吸入部は、前記ディフューザ出口よりも広い横断面で所要長さに形成されるとともに、予混合噴出ガスの流動方向に沿った側面に二次燃焼ガスの吸入孔が設けてあるのがよい（第２発明）。

前記第２発明において、二次燃焼ガスの吸入部には、二次燃焼ガスの吸入孔の開度を調整する仕切板が付設されているのがよい（第３発明）。

本発明によれば、簡単な構造で燃焼空気を一次、二次に分割して燃料と多段混合させ、燃焼効率を高めて低ＮＯｘ化を図ることができる。また、このガスバーナを例えば小型貫流ボイラなどで使用する場合、バーナ周囲が燃焼排ガスで充満しているため、燃料と一次空気との混合気をラバルノズル形成部で高速流動化させて、前記燃焼排ガスと外筒内で分岐したフレッシュ空気とでなる酸素濃度の低い二次空気（二次燃焼ガス）を吸入して火炎に供給することにより、より効果的にＮＯｘの低減を図ることができる。

また、本発明によれば、ラバルノズル形成部を具備させることにより、混合気を高速で噴出させて燃焼させることができるので、火炎の直進性が高く、幅の狭い火炎が得られるため、例えば小型貫流ボイラに用いれば、火炎流路が狭く、かつ曲進する場合でも火炎の形状や燃焼状態が側壁の影響を受け難い、という利点がある。したがって、この種の燃焼装置に使用して効果的である。

次に、本発明によるガスバーナの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１には、本発明の一実施形態に係るガスバーナの要部を模式的に表わす断面図が、図２には使用例を表わす模式図が、それぞれ示されている。

本実施形態のガスバーナ１０は、燃焼装置のバーナ取付部に装着できる取付構造（図示せず）を備えた外筒１１と、この外筒１１内に軸心線を揃えて先端部に向けて設けられる燃料ガスと燃焼用の空気とを混合噴出させる混合手段２０と、燃料ガス供給手段１２とで構成されている。

前記外筒１１は、所定の内法に形成されて、その内部中心線上に燃料ガス（例えば都市ガス）を供給する燃料ガス供給手段１２が配置されている。また、外筒１１の後端部（燃焼側と反対方向）には送風機による燃焼用の空気供給口１３（具体的な図示省略）が接続されている。

前記混合手段２０は、その主体がラバルノズル形状（以下、「ラバルノズル形成部２１」という）にされ、前記外筒１１内部で燃料ガス供給手段１２のガス噴出口１２ａを通る軸心線ａ上にラバルノズル形成部２１の軸心線が合致するようにして配置されている。

前記ラバルノズル形成部２１は、入口部分２２（本発明の吸込み部に対応）を中間のスロート部２３に向かって絞縮するラッパ状に形成されて、その開口縁２２ａに前記外筒１１の内壁面１１ａと所要の間隔を開けて空気の流通部１５が形成されるように配置されている。また、ディフューザ２４の先端にはその開口面積より広い面積で軸方向に所要長さで形成される二次燃焼ガスの吸入部２６が連設されている。また、このラバルノズル形成部２１は、前記入口部分２２と前記燃料ガス供給手段１２のガス噴出口１２ａとが一次空気の吸引を効果的に行える距離をとって配置されている。なお、ラバルノズル形成部２１は外筒１１に対してその姿勢が維持できるように外側部分で図示されない支持部材によって取付けられ支持されている。

前記ラバルノズル形成部２１の先端側に設けられた二次燃焼ガスの吸入部２６は、前記外筒１１の先端から突き出すように配されて、側面に二次燃焼ガスの吸入孔２７が設けられている。この吸入孔２７についてはディフューザ２４から高速で噴出される混合気の流速により二次燃焼ガスが誘引容易な形状、例えば軸方向に沿った長孔を複数設けるようにするのが望ましい。そして、その吸入孔２７の外側には、吸入孔２７の開口を調整する孔開きのスライド板２８が付設され、二次燃焼ガスの吸入量を調整できるようにされている。

このように構成されるガスバーナ１０は、例えば小型貫流ボイラに付設して使用される。この際、燃料として都市ガスを用い、燃料ガス供給手段１２によって供給し、一方、空気比１．０〜１．２となるように流量を制御された空気と燃料ガスとを混合させる。なお、空気比は目的に応じて調整されるため、例えば希薄燃焼による低ＮＯｘ化を図る場合には、前記値以上の空気比とすることもあり、還元燃焼させる場合には前記値以下の空気比での運転も考えられる。

図１に矢印でもって表されるように、燃料ガス供給手段１２の噴出口１２ａから供給される燃料ガスＧ（黒塗り矢印で示す）と空気Ａ（白抜き矢印で示す）との予混合気Ｇ′（斜線入り矢印で示す）は、混合手段２０のラバルノズル形成部２１における入口部分２２へ導入される。その予混合気はスロート部２３で圧縮されてディフューザ２４を通じ、圧力開放されると同時に高速で出口から噴出される。ディフューザ２４の出口に連なる二次燃焼ガスの吸入部２６では、流路が急拡大するために、噴出する予混合気の一部が再循環領域を形成しながら主流は直進する。この直進する予混合気に対して図示されないバーナ付設の着火手段で着火して燃焼させる。

一方、外筒１１でラバルノズル形成部２１の入口部分２２における周縁２２ａと外筒内壁面１１ａとの間に形成された流通部１５で分岐された空気Ａ′が、外筒１１先端の開口部１６から外部に噴出する。この分割された空気Ａ′は、前記ラバルノズル形成部２１に繋がる二次燃焼ガスの吸入部２６で噴出する予混合気Ｇ′の吐出力による誘引作用によって、その二次燃焼ガスの吸入部２６に設けられた吸入孔２７から内部に吸引され、火炎Ｆに向かって二次空気として供給される。

前記二次燃焼ガスの吸入部２６では、側面に設けられた吸入孔２７がスリット状になっていて、ディフューザ２４から噴出する予混合気Ｇ′の吐出力に伴う誘引作用で二次空気（空気Ａ′）が流れに沿って吸引され、無理なく二次燃焼用空気として供給できる。そして、この二次燃焼ガスの吸入部２６では、吸入孔２７部分で二次燃焼の促進が、吸入孔のない部分で予混合気の再循環による保炎が行われる。

前記吸入孔２７は、スライド板２８によって開口率が調整できるので、その調整で二次空気だけでなくバーナ周囲の燃焼排ガスＧａをも吸引し、酸素濃度の低い二次空気を作成して火炎に向かって供給できるので、局所的高温の少ない燃焼を実現することができ、更なる低ＮＯｘを図ることができる。

また、二次燃焼ガスの吸入部２６において、吸入孔２７から流入する二次空気（二次燃焼ガス）は、外側から噴出している予混合気の主流に向かって流れるために、火炎の拡散（図１または図２において紙面に向かって左右方向への拡がり）を抑えるように作用し、火炎に直進性を持たせることが可能である。したがって、小型貫流ボイラのように火炎流路が狭く、曲進する場合でも、火炎形状や燃焼状態が影響を受け難く、効果的な燃焼が行われることになり有効である。

本発明の一実施形態に係るガスバーナの要部を模式的に表わす断面図 使用例を表わす模式図

符号の説明

１ 燃焼室
１０ ガスバーナ
１１ 外筒
１２ 燃料ガスの供給手段
１５ 分岐する空気の流通部
１６ 外筒先端の開口部
２０ 混合手段
２１ ラバルノズル形成部
２２ 入口部分
２４ ディフューザ
２６ 二次燃焼ガスの吸入部
２７ 吸入孔
２８ スライド板

Claims (3)

1. 外筒の先端部内で燃料噴出口と同軸線上延長位置にラバルノズル形成部が設けられ、そのラバルノズル形成部の吸込み部の外周縁と前記外筒内面との間に分流空気の流通部が形成され、前記ラバルノズル形成部のディフューザ出口前方に、前記流通部で分岐された空気と燃焼排ガスとの混合による二次燃焼ガスの吸入部が設けられていることを特徴とするガスバーナ。
2. 前記ラバルノズル形成部のディフューザ出口前方位置に形成される二次燃焼ガスの吸入部は、前記ディフューザ出口よりも広い横断面で所要長さに形成されるとともに、予混合噴出ガスの流動方向に沿った側面に二次燃焼ガスの吸入孔が設けてある請求項１に記載のガスバーナ。
3. 前記二次燃焼ガスの吸入部には、二次燃焼ガスの吸入孔の開度を調整する仕切板が付設されている請求項２に記載のガスバーナ。

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