JP2019174039A - Surface combustion burner - Google Patents
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Description
本発明は、燃焼用空気と燃料ガスを混合した予混合ガスを耐熱金属繊維製編物等の透過材で形成した燃焼筒を持つバーナヘッドから噴射し、燃焼筒の外側表面で燃焼を行う表面燃焼バーナに関するものであり、より詳しくは燃焼面における火炎の燃焼状態を均一化することのできる表面燃焼バーナに関するものである。 The present invention is a surface combustion in which a premixed gas obtained by mixing combustion air and fuel gas is injected from a burner head having a combustion cylinder formed of a permeable material such as a knitted fabric made of heat-resistant metal fiber, and combustion is performed on the outer surface of the combustion cylinder More specifically, the present invention relates to a surface combustion burner that can make the combustion state of a flame on a combustion surface uniform.
特許6238523号公報に記載があるように、耐熱金属繊維材などの透過材を使用した燃焼筒を持つバーナヘッドに、燃焼用空気と燃料ガスを予め混合した予混合ガスを供給し、燃焼筒の透過材を通して燃焼筒外側表面に予混合ガスを噴射することで燃焼筒の表面で燃焼を行う表面燃焼バーナが知られている。 As described in Japanese Patent No. 6238523, a premixed gas in which combustion air and fuel gas are premixed is supplied to a burner head having a combustion cylinder using a permeation material such as a heat-resistant metal fiber material, 2. Description of the Related Art A surface combustion burner that performs combustion on the surface of a combustion cylinder by injecting a premixed gas onto the outer surface of the combustion cylinder through a permeable material is known.
このような表面燃焼バーナの場合、火炎を広い面で燃焼するために火炎は短いものとすることができ、燃焼室を小さくすることができるために装置を小型化することができるというメリットがある。しかしデメリットとしては、火炎が広く分散するものであるために燃焼が不安定になりやすく、高空気比側での燃焼を行うと振動燃焼が発生しやすいという問題があった。また、円筒形に形成した燃焼筒の側面と先端面から予混合ガスを噴射して燃焼を行う表面燃焼バーナでは、予混合ガスは進行方向の正面となる先端面に多く流れ、進行方向に対して垂直となる側面よりも先端面での火炎が大きくなることがある。局所的に火炎が大きく形成されることになると、単位面積当たりの燃焼負荷が高くなっている部分では、火炎がバーナから離れて火炎が安定しなくなることがあった。燃焼筒の内側に予混合ガスの進行方向への流れの一部を阻害するじゃま板を設置することで、燃焼筒先端面の燃焼負荷を低減することができるが、今度は燃焼筒からじゃま板までの距離の長短によって側面での燃焼状態が不均一になることがあった。そのため、燃焼面での燃焼を均一化し、燃焼の安定性を向上させることが望まれていた。 In the case of such a surface combustion burner, since the flame is burned on a wide surface, the flame can be short, and the combustion chamber can be made small, so that the apparatus can be miniaturized. . However, the disadvantage is that the flame is widely dispersed, so that the combustion tends to become unstable, and vibration combustion tends to occur when combustion is performed on the high air ratio side. In addition, in a surface combustion burner that burns by injecting premixed gas from the side and tip surfaces of a cylindrical combustion cylinder, a large amount of premixed gas flows to the tip surface that is the front in the direction of travel. The flame at the tip may be larger than the vertical side. When a large flame is locally formed, in a portion where the combustion load per unit area is high, the flame may be separated from the burner and the flame may become unstable. By installing a baffle plate that inhibits part of the flow of the premixed gas in the traveling direction inside the combustion cylinder, the combustion load on the front face of the combustion cylinder can be reduced, but this time from the combustion cylinder to the baffle plate Depending on the length of the distance, the combustion state on the side surface may become uneven. Therefore, it has been desired to make combustion on the combustion surface uniform and improve combustion stability.
本発明が解決しようとする課題は、耐熱金属繊維製編物等の透過材で形成した円筒形の燃焼筒を持ち、燃焼筒の外側表面に予混合ガスを噴射して燃焼を行う表面燃焼バーナにおいて、燃焼面での燃焼状態を均一化し、燃焼の安定性を向上することのできる表面燃焼バーナを提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is a surface combustion burner that has a cylindrical combustion cylinder formed of a permeable material such as a knitted fabric made of heat-resistant metal fibers, and burns by injecting a premixed gas onto the outer surface of the combustion cylinder. Another object of the present invention is to provide a surface combustion burner that can make the combustion state on the combustion surface uniform and improve the stability of combustion.
請求項1に記載の発明は、円筒形の燃焼筒の内側に予混合ガスを導入し、燃焼筒内から周方向へ予混合ガスを噴射して燃焼筒表面で燃焼を行う表面燃焼バーナであって、燃焼筒の予混合ガス入口側となる根元側は側面を鋼板で形成することで非燃焼部とし、先端側は先端面と側面を耐熱金属繊維製編物等の透過材で形成することで表面燃焼部としておき、燃焼筒の根元側としている非燃焼部を通して予混合ガスを供給し、燃焼筒の先側としている表面燃焼部の外側表面で燃焼を行うようにしている表面燃焼バーナにおいて、
燃焼筒の非燃焼部の内部には、先端面と側面を金属製多孔板で形成し、入口面には予混合ガス流入用の開口部を持った円筒形であって、燃焼筒とは同心であり、径は燃焼筒より小さくした内筒材を設置しており、前記の内筒材は燃焼筒の表面燃焼部には掛からない長さとしていることを特徴とする。
The invention according to
Inside the non-combustion part of the combustion cylinder, a tip and side surfaces are formed of a metal perforated plate, and the inlet face has a cylindrical shape with an opening for inflow of premixed gas, which is concentric with the combustion cylinder The inner cylinder material whose diameter is smaller than that of the combustion cylinder is installed, and the inner cylinder material has a length that does not reach the surface combustion portion of the combustion cylinder.
請求項2に記載の発明は、前記の表面燃焼バーナにおいて、燃焼筒の径は予混合ガスを燃焼筒へ送るバーナダクトの径より大きなものとし、内筒材の径はバーナダクトの径以上で燃焼筒の径よりは小さくしていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the surface combustion burner, the diameter of the combustion cylinder is larger than the diameter of the burner duct that sends the premixed gas to the combustion cylinder, and the diameter of the inner cylinder is equal to or greater than the diameter of the burner duct. It is characterized by being smaller than the diameter.
燃焼筒の非燃焼部に内筒材を設置しておくと、バーナヘッドの燃焼筒へ送られてきた予混合ガスは内筒材の先端面に衝突することで燃焼筒の先端方向に向かう力が弱まる。内筒材の先端面と側面は多孔板としているため、予混合ガスは分散して流れ、予混合ガスの流れによる圧力は分散する。燃焼筒の表面燃焼部に入る前に圧力を分散させておくことで、燃焼筒の表面燃焼部に入った予混合ガスは燃焼筒の透過部材全体から均一に噴射することになり、より均一な燃焼を行うことができる。内筒材は燃焼筒の表面燃焼部の内側には入っていないため、内筒材と燃焼筒側面の燃焼面との間に広狭が発生して表面燃焼部で燃焼状態が不均一になるということにもならない。 If the inner cylinder material is installed in the non-combustion part of the combustion cylinder, the premixed gas sent to the combustion cylinder of the burner head collides with the tip surface of the inner cylinder material, and the force toward the tip of the combustion cylinder Is weakened. Since the front end surface and the side surface of the inner cylindrical material are perforated plates, the premixed gas flows in a dispersed manner, and the pressure due to the flow of the premixed gas is dispersed. By dispersing the pressure before entering the surface combustion part of the combustion cylinder, the premixed gas that has entered the surface combustion part of the combustion cylinder is uniformly injected from the entire permeation member of the combustion cylinder. Combustion can be performed. Since the inner cylinder material does not enter the inside of the surface combustion part of the combustion cylinder, a wideness occurs between the inner cylinder material and the combustion surface of the combustion cylinder side surface, and the combustion state becomes uneven in the surface combustion part It doesn't matter.
本発明を実施することで、火炎の燃焼状態を均一化することができる。 By implementing the present invention, the combustion state of the flame can be made uniform.
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図1は本発明を実施している表面燃焼バーナでの透過材層の一部を切り取った一部断面斜視図、図2は本発明を実施している表面燃焼バーナ全体のフロー図である。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a partially sectional perspective view in which a part of a permeation material layer in a surface combustion burner implementing the present invention is cut out, and FIG. 2 is a flow diagram of the entire surface combustion burner implementing the present invention.
本発明の表面燃焼バーナは、燃料ガス供給配管8を通して供給してきた燃料ガスと、送風機9から送ってきた燃焼用空気をバーナダクト1内で混合し、バーナヘッド2から予混合ガスを噴射して燃焼を行う。燃料ガスと燃焼用空気の混合は、燃焼用空気を通すバーナダクト1内に燃料ガスを噴射することで行うようにしている。送風機9から送られてきた燃焼用空気を流すバーナダクト1には、途中にバーナダクト内の流路面積を縮小した後に拡大するベンチュリミキサ3を設置している。ベンチュリミキサ3は、バーナダクト1と同心であって、燃焼用空気供給方向に先絞りとなる円錐台形部材、狭めた径の円筒形部材、燃焼用空気供給方向に先広がりとなる円錐台形部材からなる。先絞りとなる円錐台形部材の先側に、燃料ガスを燃焼用空気内に送る燃料ガス噴射口を設置しており、燃料ガス噴射口へ燃料ガスを送る燃料ガス供給配管8をベンチュリミキサ3中間の円筒管とバーナダクト1の間にできる環状の空間に接続しておく。
The surface combustion burner of the present invention mixes the fuel gas supplied through the fuel
バーナダクト1では、ベンチュリミキサ3で流路面積を一旦縮小した後に拡大しているため、バーナダクト内を流れてきた燃焼用空気は、ベンチュリミキサ3の部分で流速が上がり、圧力は低くなる。圧力低下部に燃料ガス噴射口を設けておくと、圧力低下によって燃料ガス噴射口から燃料ガスを吸引する作用が発生する。
In the
燃料ガス供給配管8の途中には、燃料ガスの供給量を調節する燃料弁6を設置する。燃料弁6を通して供給する燃料ガス量と送風機によって供給する燃焼用空気量の比率が所定の値となるように燃料ガス供給量と燃焼用空気供給量を調節する。
In the middle of the fuel
燃焼用空気と燃料ガスが混ざり合った予混合ガスは、バーナダクト1の先にあるバーナヘッド2へ送っており、バーナヘッド2の部分で燃焼する。バーナヘッド2には円筒形の燃焼筒4を設置している。燃焼筒4はバーナダクト1と同心であって、径はバーナダクト1より大きくした円筒形状であり、根元側と先端側で異なる作用を持つ。燃焼筒4の先端側は表面燃焼部5であり、側面と先端面を透過材である耐熱金属繊維製編物によって形成する。耐熱金属繊維製編物で壁面を構成することにより、燃焼筒4内へ供給した予混合ガスは燃焼筒4の壁面を透過して内から周囲へ噴射させることができる。バーナの燃焼を行う場合、燃焼筒4先側の耐熱金属繊維製編物によって形成した部分で燃焼することになり、燃焼筒4の表面で燃焼する。
The premixed gas in which the combustion air and the fuel gas are mixed is sent to the
燃焼筒4の根元側は鋼板によって構成しており、燃焼筒4の根元側では予混合ガスが周方向へ噴射されることはなく、燃焼は行われないため非燃焼部10となる。非燃焼部10での燃焼筒4の内部には、先端面と側面を金属製多孔板で形成し、入口面には予混合ガス流入用の開口部を持った円筒形であって、燃焼筒4とは同心であり、径は燃焼筒4より小さくした内筒材7を設置している。内筒材7は燃焼筒4の表面燃焼部5には出ておらず、表面燃焼部5には掛からない長さとしている。内筒材7の径はバーナダクト1の径と同じとしており、内筒材7の根元側はバーナダクト1と繋がるようにしておく。
The base side of the
バーナの燃焼を行う場合、送風機9を作動することでバーナダクト1へ燃焼焼用空気を送り、燃料ガス供給配管8を通して燃料ガスをバーナダクト1へ送る。燃焼用空気と燃料ガスはベンチュリミキサ3で混合される。ベンチュリミキサ3では、圧力低下による燃料ガスの吸引や流路拡大による乱流の発生によって燃焼用空気と燃料ガスは良好に混合される。また燃料ガスの供給圧力が低い場合には燃料ガスが送られにくくなるが、ベンチュリミキサ3を設置しておくとベンチュリミキサ3部分で圧力低下が発生し、燃料ガスを吸引する作用が発生するため、燃料ガスを滞りなく送ることができる。
When burning the burner, the combustion air is sent to the
予混合ガスはバーナダクト1を通して燃焼を行うバーナヘッド2へ送られる。バーナダクト1の先に設置している燃焼筒4は、バーナダクト1の径よりも大きくしており、燃焼筒4内に設置している内筒材7はバーナダクト1と同じ径としている。バーナダクト1と内筒材7を接続しておくと、送られてきた予混合ガスは内筒材7内に入る。燃焼筒4の径はバーナダクト1の径より大きいため、内筒材7に入った予混合ガスは内筒材7側面の穴を通して外側へ広がりながら流れ、内筒材7先端まで直進した予混合ガスは内筒材7先端の面に衝突する。内筒材7は多穴板で形成しているため、内筒材7先端に衝突した予混合ガスも穴を通して内筒材7の外側へ出ていく。内筒材7の内側から外側へ出ていく予混合ガスは分散した流れとなり、特定方向への圧力の集中はなくなる。
The premixed gas is sent through the
内筒材7を設置していない場合、図3に記載しているように予混合ガスは燃焼筒4の先端方向に流れる成分が強くなり、燃焼筒4の先側に大きな火炎が形成され、燃焼筒4側面に発生する火炎とは燃焼負荷が異なることになっていた。しかし内筒材7を設置すると、燃焼筒4内での予混合ガスの流れ方向が分散して圧力の集中がなくなり、燃焼筒4全体での燃焼負荷をより均一にすることができる。燃焼状態が均一化すると燃焼が安定し、振動燃焼の発生を低減することができるようになる。
When the inner cylinder material 7 is not installed, as shown in FIG. 3, the premixed gas has a stronger component flowing in the tip direction of the
なお、本発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and many modifications can be made by those having ordinary knowledge in the art within the technical idea of the present invention.
1 バーナダクト
2 バーナヘッド
3 ベンチュリミキサ
4 燃焼筒
5 表面燃焼部
6 燃料弁
7 内筒材
8 燃料ガス配管
9 送風機
10 非燃焼部
1 Burner duct
2
Claims (2)
燃焼筒の非燃焼部の内部には、先端面と側面を金属製多孔板で形成し、入口面には予混合ガス流入用の開口部を持った円筒形であって、燃焼筒とは同心であり、径は燃焼筒より小さくした内筒材を設置しており、前記の内筒材は燃焼筒の表面燃焼部には掛からない長さとしていることを特徴とする表面燃焼バーナ。 A surface combustion burner that introduces a premixed gas into a cylindrical combustion cylinder, injects the premixed gas from the inside of the combustion cylinder in the circumferential direction, and burns on the surface of the combustion cylinder, the premixed gas inlet of the combustion cylinder The base side is the non-burning part by forming the side with a steel plate, and the tip side is the surface burning part by forming the tip and the side with a permeable material such as a heat-resistant metal fiber knitted fabric. In the surface combustion burner that supplies the premixed gas through the non-combustion part that is the base side and performs combustion on the outer surface of the surface combustion part that is the front side of the combustion cylinder,
Inside the non-combustion part of the combustion cylinder, a tip and side surfaces are formed of a metal perforated plate, and the inlet face has a cylindrical shape with an opening for inflow of premixed gas, which is concentric with the combustion cylinder The surface combustion burner is characterized in that an inner cylinder material having a diameter smaller than that of the combustion cylinder is installed, and the inner cylinder material has a length that does not reach the surface combustion portion of the combustion cylinder.
2. The surface combustion burner according to claim 1, wherein the diameter of the combustion cylinder is larger than the diameter of the burner duct, and the diameter of the inner cylinder material is larger than the diameter of the burner duct for sending the premixed gas to the combustion cylinder and smaller than the diameter of the combustion cylinder. A surface combustion burner characterized by
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