JP2010210100A - 管状火炎バーナ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一端を閉塞させた円筒状の燃焼室2の側面に軸方向に沿って開口するスリット3から燃焼室2内面の接線方向に向けて、空気と燃料との混合気を噴出させて又は燃料と空気とを各別に噴出させて旋回燃焼させる管状火炎バーナ1において、燃焼室2での燃焼ガスの流動方向において下流側部位での燃焼が早期に完結して燃焼ガスの流動方向Xにおけるバーナ全体としての燃焼の完結を促進する燃焼促進構造とされている。
【選択図】図1
Description
また、窒素酸化物の低減を目的に、空気二段燃焼を行うためのノズルを燃焼室での燃焼ガスの流動方向の下流側に備えた管状火炎バーナも提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
また、燃焼量を軸方向に均一にすれば、それによって生成する燃焼ガスの流量は下流に向かって増加していくことになり、燃焼完結が遅れると共に、流速増大に伴う騒音や圧損の原因となっている。
前記燃焼室での燃焼ガスの流動方向において下流側部位での燃焼が早期に完結して前記燃焼ガスの流動方向におけるバーナ全体としての燃焼の完結を促進する燃焼促進構造とされている点にある。
なお、燃焼用空気流量の分布は一様な分布が望ましいが、必ずしも一様である必要は無い。ただし、いずれの部分も燃焼可能な空気比(0.5以上)であり、かつ全体として、完全燃焼に適正な空気比(1.05〜1.6程度)を保つ必要がある。
また、燃焼ガスの流動方向の上流側の空気流量を大きくすれば、燃焼が促進されると共に、管状火炎バーナを通過する燃焼ガス流量の増加が少なくなる(一様に近づく)効果がある。一方で、燃焼ガスの流動方向の下流側の空気流量を大きくすれば、二段燃焼的な、あるいは濃淡燃焼的な窒素酸化物低減効果が期待できる。
部分予混合にて燃焼させる場合には、別途空気の供給が必要になるが、その場合も、燃料流量を燃焼ガスの流動方向の上流側よりも下流側を小さくなるように、空気の流量分布を設定することで、同様の効果を得ることが可能である。
そこで、本特徴構成によれば、燃焼室の内径を燃焼ガスの流動方向の上流側部位よりも下流側部位を大きくすれば、燃焼室内の燃焼ガスの流速を抑制することができるので、燃焼ガスの流動方向の下流側部位での燃焼が完結に至る距離(時間)を短くできる。よって、燃焼ガスの流動方向においてバーナ全体として燃焼完結を促進でき、高負荷燃焼が可能になる。併せて、燃焼ガスの流速低減による燃焼騒音の低減と圧損の低下が可能になり、燃料、空気もしくは混合気の供給圧力を低下させることができる。供給圧力の低下は、燃焼用ブロア等の動力低減とコストダウンに繋がる効果がある。
図1は、本発明に係る管状火炎バーナの第1実施形態を示すものである。図1(a)は、本発明に係る管状火炎バーナの斜視図であり、図1(b)は、図1(a)におけるA−A断面図である。
管状火炎バーナ1は、一端部(図1(a)下端部)が閉塞された円筒状の燃焼室2と、円筒状の燃焼室2の側面に軸方向に沿って開口するスリット3とを備え、スリット3から燃焼室2内面の接線方向に向けて、燃料(例えば天然ガス等の燃料ガス)と空気とを各別に対向して噴出させて旋回燃焼させている。図1に示す管状火炎バーナ1では、スリット3として、燃料を噴出させる燃料用スリット3aと空気を噴出させる空気用スリット3bとを備え、各スリット3a,3bから燃料と空気とを各別に対向して噴出させて旋回燃焼させている。各スリット3には供給管4が接続されており、燃料用スリット3aには燃料供給管4aが接続されており、空気用スリット3bには空気供給管4bが接続されている。また、図1では、スリット3を2つ設け、各スリット3から燃焼室2内面の接線方向に向けて燃料又は空気を噴出しているが、例えば、スリット3を3つ設け、2つのスリット3から燃焼室2内面の接線方向に空気を噴出し、1つのスリット3から燃焼室2内面の接線方向に燃料を噴出させることもできる。よって、スリット3の数については、2つ以上で適宜変更可能である。
ここで、燃料流量とは、拡散燃焼の場合は純粋な燃料流量であるが、部分予混合燃焼の場合は、燃料と一次空気の混合気をも意味しているものとし、その場合の燃料濃度は一定であるものとして扱う。
図2は、第2実施形態における本発明に係る管状火炎バーナの斜視図を示している。上記第1実施形態における図1と同符号を記すことにより共通する構成については説明を省略し、異なる構成のみ説明する。
この第2実施形態における管状火炎バーナ1では、燃料と空気とを各別に燃焼室2に供給するのではなく、燃料と空気とを予め混合した混合気を燃焼室2に供給している。また、スリット3の開口幅及び供給管4の流路幅は、燃焼ガスの流動方向X(図中下方側から上方側に向かう方向)に同幅としている。また、図2では、スリット3を2つ設け、各スリット3から燃焼室2内面の接線方向に向けて混合気を噴出しているが、例えば、スリット3を1つ或いは3つ以上設け、各スリット3から燃焼室2内面の接線方向に混合気を噴出させることもできる。よって、スリット3の数については、適宜変更可能である。
図3は、第3実施形態における本発明に係る管状火炎バーナの斜視図を示している。上記第1実施形態における図1と同符号を記すことにより共通する構成については説明を省略し、異なる構成のみ説明する。
この第3実施形態における管状火炎バーナ1では、図2にて示した第2実施形態と同様に、燃料と空気とを予め混合した混合気を燃焼室2に供給している。また、スリット3の開口幅及び供給管4の流路幅は、燃焼ガスの流動方向X(図中下方側から上方側に向かう方向)に同幅としている。
2 燃焼室
3 スリット
Claims (4)
- 一端を閉塞させた円筒状の燃焼室の側面に軸方向に沿って開口するスリットから前記燃焼室内面の接線方向に向けて、空気と燃料との混合気を噴出させて又は燃料と空気とを各別に噴出させて旋回燃焼させる管状火炎バーナであって、
前記燃焼室での燃焼ガスの流動方向において下流側部位での燃焼が早期に完結して前記燃焼ガスの流動方向におけるバーナ全体としての燃焼の完結を促進する燃焼促進構造とされている管状火炎バーナ。 - 前記燃焼促進構造として、前記燃焼室に供給する燃料流量を、前記燃焼ガスの流動方向の上流側部位よりも下流側部位を小さくしている請求項1に記載の管状火炎バーナ。
- 前記燃焼促進構造として、前記燃焼室に供給する燃料濃度を、前記燃焼ガスの流動方向の上流側部位よりも下流側部位を低くしている請求項1に記載の管状火炎バーナ。
- 前記燃焼促進構造として、前記燃焼室の内径を、前記燃焼ガスの流動方向の上流側部位よりも下流側部位を大きくしている請求項1に記載の管状火炎バーナ。
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