JP2513839B2 - 低カロリ―ガスの燃焼装置 - Google Patents
低カロリ―ガスの燃焼装置Info
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- JP2513839B2 JP2513839B2 JP1126195A JP12619589A JP2513839B2 JP 2513839 B2 JP2513839 B2 JP 2513839B2 JP 1126195 A JP1126195 A JP 1126195A JP 12619589 A JP12619589 A JP 12619589A JP 2513839 B2 JP2513839 B2 JP 2513839B2
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- Japan
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- low
- calorie gas
- tip
- combustion
- combustion air
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
- F23D2900/14—Special features of gas burners
- F23D2900/14002—Special features of gas burners of premix or non premix types, specially adapted for the combustion of low heating value [LHV] gas
Landscapes
- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、発熱量の低い低カロリーガスを安定して燃
焼させるに好適な低カロリーガスの燃焼装置に関する。
焼させるに好適な低カロリーガスの燃焼装置に関する。
高炉から排出される高炉ガス等の低カロリーガスは、
一般に発熱量が低く、又ガス圧力も低く、その儘では燃
焼が困難である。
一般に発熱量が低く、又ガス圧力も低く、その儘では燃
焼が困難である。
上記の低カロリーガスを燃焼させる方法としては、 第７図に示す通り排ガス顕熱を利用して低カロリー
ガス、燃焼用空気を予熱する方法、 第８図ABに示すバーナ自信に排ガス顕熱による予熱
機構を設ける方法、 水素などの助燃料物質を添加する方法、 触媒物質の作用による燃焼方法、 酸素富化による燃焼方法、 等が知られている。
ガス、燃焼用空気を予熱する方法、 第８図ABに示すバーナ自信に排ガス顕熱による予熱
機構を設ける方法、 水素などの助燃料物質を添加する方法、 触媒物質の作用による燃焼方法、 酸素富化による燃焼方法、 等が知られている。
しかしながら、上記の方法では低カロリーガスを安定
燃焼させるには、次のような問題がある。
燃焼させるには、次のような問題がある。
例えば、前掲のの方法では、第７図に示すように低
カロリーガス、燃焼用空気を予熱する為の熱交換器が必
要であり、前掲の方法ではバーナ自身が複雑な構造と
なる。又前掲の方法の助燃料物質は物質自身が高価で
あること、前掲の方法の触媒物質は高負荷燃焼には不
適で、助燃料物質と同じく高価であり経済的でない。
カロリーガス、燃焼用空気を予熱する為の熱交換器が必
要であり、前掲の方法ではバーナ自身が複雑な構造と
なる。又前掲の方法の助燃料物質は物質自身が高価で
あること、前掲の方法の触媒物質は高負荷燃焼には不
適で、助燃料物質と同じく高価であり経済的でない。
更に、前掲のの方法では、酸素富化した燃焼用空気
あるいは酸素が必要で、省資源、省エネの観点から問題
がある。
あるいは酸素が必要で、省資源、省エネの観点から問題
がある。
そこで、本発明の目的は、かかる上記問題点を解消
し、低カロリーガスと燃焼用空気を良好に混合させ、安
定燃焼させる低カロリーガスの燃焼装置を提供するもの
である。
し、低カロリーガスと燃焼用空気を良好に混合させ、安
定燃焼させる低カロリーガスの燃焼装置を提供するもの
である。
本発明は、上記目的を達成するため、安定燃焼させる
低カロリーガスの燃焼装置の構成として、先端部が閉塞
された筒が軸中心部に設けられた二重管に形成され、こ
の管内に燃焼用空気流路と低カロリーガス流路とが先端
部寄りでの合流可能に同芯又は同軸に配置されるととも
に、前記筒の先端部周囲の管内に燃焼用空気と低カロリ
ーガスとを噴出する貫通孔を備える閉塞板を設けて、燃
焼用空気と低カロリーガスを交互に、かつ、交叉状に噴
出させて混合し、さらにその先に設けた旋回羽根によっ
て混合し噴出させるバーナ本体と、このバーナ本体の先
端部に同軸に設けられ、該先端部に急拡大的に連結され
るバーナ径より大径の筒部及び該筒部に連結され、か
つ、バーナ径より縮径された噴出口を先端に持つ先細の
テーパ筒部から成り、前記旋回羽根の直後部において燃
焼ガスの高温還流領域を形成する筒状保炎器とを備える
構成を採用したものである。
低カロリーガスの燃焼装置の構成として、先端部が閉塞
された筒が軸中心部に設けられた二重管に形成され、こ
の管内に燃焼用空気流路と低カロリーガス流路とが先端
部寄りでの合流可能に同芯又は同軸に配置されるととも
に、前記筒の先端部周囲の管内に燃焼用空気と低カロリ
ーガスとを噴出する貫通孔を備える閉塞板を設けて、燃
焼用空気と低カロリーガスを交互に、かつ、交叉状に噴
出させて混合し、さらにその先に設けた旋回羽根によっ
て混合し噴出させるバーナ本体と、このバーナ本体の先
端部に同軸に設けられ、該先端部に急拡大的に連結され
るバーナ径より大径の筒部及び該筒部に連結され、か
つ、バーナ径より縮径された噴出口を先端に持つ先細の
テーパ筒部から成り、前記旋回羽根の直後部において燃
焼ガスの高温還流領域を形成する筒状保炎器とを備える
構成を採用したものである。
本発明の燃焼装置は前掲の構成としたことから、低カ
ロリーガスは、内管内を送通する燃焼用空気と短時間で
混合する。更に、混合された低カロリーガスと燃焼用空
気は、旋回羽根でさらに混合が促進されると同時に、燃
焼用空気流路の閉塞した先端中心部は効果的に混合領域
を形成する。
ロリーガスは、内管内を送通する燃焼用空気と短時間で
混合する。更に、混合された低カロリーガスと燃焼用空
気は、旋回羽根でさらに混合が促進されると同時に、燃
焼用空気流路の閉塞した先端中心部は効果的に混合領域
を形成する。
また、火炎の広がりを確保して、バーナ先端の熱放散
を抑えるようにしているから、高温度が維持され高温の
還流領域が形成され、低カロリーガスであっても安全に
燃焼させることができる。
を抑えるようにしているから、高温度が維持され高温の
還流領域が形成され、低カロリーガスであっても安全に
燃焼させることができる。
即ち、混合予熱帯では、燃焼用空気と低カロリーガス
とを交互に放射状に流動させて混合した後に旋回羽根で
さらに攪拌・混合させることによって、低カロリーガス
と燃焼用空気の混合を充分に行なえる構造とし、さらに
混合後の反応帯では、筒状保炎器によって還流領域を形
成されることによって、混合の促進を効果的に行う構造
としたので、安定して燃焼が継続する。
とを交互に放射状に流動させて混合した後に旋回羽根で
さらに攪拌・混合させることによって、低カロリーガス
と燃焼用空気の混合を充分に行なえる構造とし、さらに
混合後の反応帯では、筒状保炎器によって還流領域を形
成されることによって、混合の促進を効果的に行う構造
としたので、安定して燃焼が継続する。
以下、図面を参照して本発明の第一実施例に基づいて
説明する。
説明する。
第１図は本発明の低カロリーガスの燃焼装置の断面構
造を示すもので、図示のように燃焼装置のバーナ本体
（１）の軸芯側より、燃焼用空気流路（２）が、外管側
には高炉ガスなどの低カロリーガス流路（３）が同芯状
に配設した二重管で形成されている。燃焼用空気流路
（２）の先端近傍部は、高炉ガスと燃焼用空気の混合が
充分になるよう周方向全面に所定間隔に複数個の貫通孔
（４）を配している。また前記燃焼用空気流路（２）の
先端部は閉塞していて、低カロリーガス流路（３）と燃
焼用空気流路（２）内には、各流体を旋回させ得る旋回
羽根（５）が設けられ、また前記の（２）、（３）の先
端部外周には、その管径より大きく吐出口に向かって縮
径した筒状の保炎器（６）が設けられている。
造を示すもので、図示のように燃焼装置のバーナ本体
（１）の軸芯側より、燃焼用空気流路（２）が、外管側
には高炉ガスなどの低カロリーガス流路（３）が同芯状
に配設した二重管で形成されている。燃焼用空気流路
（２）の先端近傍部は、高炉ガスと燃焼用空気の混合が
充分になるよう周方向全面に所定間隔に複数個の貫通孔
（４）を配している。また前記燃焼用空気流路（２）の
先端部は閉塞していて、低カロリーガス流路（３）と燃
焼用空気流路（２）内には、各流体を旋回させ得る旋回
羽根（５）が設けられ、また前記の（２）、（３）の先
端部外周には、その管径より大きく吐出口に向かって縮
径した筒状の保炎器（６）が設けられている。
上記筒状保炎器（６）は、大径の筒部及びテーパ筒部
から成っていて、ハーナ本体（１）の先端部に同軸に連
結され、大径の筒部はバーナ径より大径の筒であって、
バーナ本体（１）の先端部に急拡大部に連結され、一
方、テーパ筒部は先細の筒であって、先端がバーナ径よ
り縮径された噴出口に形成されて前記大径の筒部の先端
部に同軸連結される。
から成っていて、ハーナ本体（１）の先端部に同軸に連
結され、大径の筒部はバーナ径より大径の筒であって、
バーナ本体（１）の先端部に急拡大部に連結され、一
方、テーパ筒部は先細の筒であって、先端がバーナ径よ
り縮径された噴出口に形成されて前記大径の筒部の先端
部に同軸連結される。
尚、前記の保炎器を設けないと、還流領域は形成され
ず熱放散が大きくなって炎の吹飛びが著しく、燃焼は安
定しない。又上述の燃焼用空気流路（２）の先端近傍に
配した貫通孔の径寸法は、混合促進のために燃焼用空気
の流速が、低カロリーガスの流速より３乃至４倍となる
ように決めるのが好ましい。
ず熱放散が大きくなって炎の吹飛びが著しく、燃焼は安
定しない。又上述の燃焼用空気流路（２）の先端近傍に
配した貫通孔の径寸法は、混合促進のために燃焼用空気
の流速が、低カロリーガスの流速より３乃至４倍となる
ように決めるのが好ましい。
上記第一実施例の構造に代えて、第２図ABに示すごと
く、低カロリーガスと燃焼用空気を放射状にし、バーナ
本体内で交互に噴出して混合を促進する構造にしてもよ
い。又第３図ABに示すごとく各流路の先端部に閉塞板
（７）を形成してもよい。
く、低カロリーガスと燃焼用空気を放射状にし、バーナ
本体内で交互に噴出して混合を促進する構造にしてもよ
い。又第３図ABに示すごとく各流路の先端部に閉塞板
（７）を形成してもよい。
次に、本発明の低カロリーガスの燃焼装置の構造を用
いた場合と、従来構造を用いた場合での混合特性結果に
ついて、第４図で詳述する。
いた場合と、従来構造を用いた場合での混合特性結果に
ついて、第４図で詳述する。
第４図で明らかなように、燃焼ガス濃度プロフィール
を見てみると、従来構造では低カロリーガスと燃焼用空
気との相対流速、旋回羽根の角度にかかわらず、燃焼用
空気内のガス濃度が低く、混合性はあまり改善されてい
ない。
を見てみると、従来構造では低カロリーガスと燃焼用空
気との相対流速、旋回羽根の角度にかかわらず、燃焼用
空気内のガス濃度が低く、混合性はあまり改善されてい
ない。
ここで燃焼ガス濃度プロフィールの見方について説明
すると、ガス濃度はいずれも点線上での濃度分布を表し
たものであるが、低カロリーガスと燃焼用空気とが同一
体積であるならば、分布曲線の全体が50％に近づくにつ
れて混合が促進されていることになる。
すると、ガス濃度はいずれも点線上での濃度分布を表し
たものであるが、低カロリーガスと燃焼用空気とが同一
体積であるならば、分布曲線の全体が50％に近づくにつ
れて混合が促進されていることになる。
一方、本発明の低カロリーガスの燃焼装置の構造で
は、従来構造と比較して全体が50％に近づいており、混
合促進していることが認められる。
は、従来構造と比較して全体が50％に近づいており、混
合促進していることが認められる。
本発明は、低カロリーガスを安定して燃焼させるため
に、低カロリーガスと燃焼用空気の混合を充分に行うこ
と、バーナ先端の還流領域を大きくとり、周囲流への火
炎の広がりを確保すること、 更に、バーナ先端近傍の熱放散を抑え、温度を高く保
つことを条件に第１図に示す保炎器を設けた構造とし
た。
に、低カロリーガスと燃焼用空気の混合を充分に行うこ
と、バーナ先端の還流領域を大きくとり、周囲流への火
炎の広がりを確保すること、 更に、バーナ先端近傍の熱放散を抑え、温度を高く保
つことを条件に第１図に示す保炎器を設けた構造とし
た。
これら上記の条件が実現しているかの確認として火炎
流れの数値シミュレーションを実施した結果、第５図の
温度分布（Ｋ）に示すように高温の還流領域が形成して
おり、又第６図の可燃成分濃度プロフィールからも、可
燃成分濃度が高くなっており、火炎を効果的に伝播し、
安定した燃焼の継続ができることが判った。
流れの数値シミュレーションを実施した結果、第５図の
温度分布（Ｋ）に示すように高温の還流領域が形成して
おり、又第６図の可燃成分濃度プロフィールからも、可
燃成分濃度が高くなっており、火炎を効果的に伝播し、
安定した燃焼の継続ができることが判った。
以上、説明したように、本発明によれば低カロリーガ
スと燃焼用空気を良好に混合させる構造としたものであ
るから、従来の構造とは異なり、高炉ガスなどの低カロ
リーガスを、効率良く、安定した燃焼ができるものであ
る。
スと燃焼用空気を良好に混合させる構造としたものであ
るから、従来の構造とは異なり、高炉ガスなどの低カロ
リーガスを、効率良く、安定した燃焼ができるものであ
る。
勿論、他の低カロリーガスを燃焼する場合において
も、速やかに燃焼用空気と混合が促進され良好な火炎を
形成することができる。
も、速やかに燃焼用空気と混合が促進され良好な火炎を
形成することができる。
さらに本発明によれば、大径の筒部及びテーパ筒部か
らなる筒状保炎器をバーナ本体の先端に同軸連結する構
成としたことによって、旋回羽根による混合攪拌とその
直後部の筒状保炎器での循環流との相乗作用によって、
筒状保炎器内ではより高温の還流領域が形成されること
になり、その結果、低カロリーガスであっても見掛け上
可燃成分濃度が高くなった如くなって安定した燃焼継続
が図れる。
らなる筒状保炎器をバーナ本体の先端に同軸連結する構
成としたことによって、旋回羽根による混合攪拌とその
直後部の筒状保炎器での循環流との相乗作用によって、
筒状保炎器内ではより高温の還流領域が形成されること
になり、その結果、低カロリーガスであっても見掛け上
可燃成分濃度が高くなった如くなって安定した燃焼継続
が図れる。
第１図は本発明の低カロリーガスの燃焼装置の断面構造
を示す図、第２図ABは本発明の第二実施例の断面構造を
示す図であって、第２図Ａは正面断面図、第２図ＢはＸ
矢示に沿う断面図、第３図ABは本発明の第三実施例の断
面構造を示す図であって、第３図Ａは正面断面図、第３
図ＢはＹ矢示に沿う断面図、第４図は混合特性結果を示
す図、第５図、第６図は本発明装置による数値シミュレ
ーション結果を示す図、第７図、第８図ABは従来の低カ
ロリーガスを燃焼する方法を示す図である。 （１）……バーナ本体、（２）……燃焼用空気流路、
（３）……低カロリーガス流路、（４）……貫通孔、
（５）……旋回羽根、（６）……保炎器、（７）……閉
塞板、
を示す図、第２図ABは本発明の第二実施例の断面構造を
示す図であって、第２図Ａは正面断面図、第２図ＢはＸ
矢示に沿う断面図、第３図ABは本発明の第三実施例の断
面構造を示す図であって、第３図Ａは正面断面図、第３
図ＢはＹ矢示に沿う断面図、第４図は混合特性結果を示
す図、第５図、第６図は本発明装置による数値シミュレ
ーション結果を示す図、第７図、第８図ABは従来の低カ
ロリーガスを燃焼する方法を示す図である。 （１）……バーナ本体、（２）……燃焼用空気流路、
（３）……低カロリーガス流路、（４）……貫通孔、
（５）……旋回羽根、（６）……保炎器、（７）……閉
塞板、
Claims (1)
- 【請求項１】先端部が閉塞された筒が軸中心部に設けら
れた二重管に形成され、この管内に燃焼用空気流路と低
カロリーガス流路とが先端部寄りでの合流可能に同芯又
は同軸に配置されるとともに、前記筒の先端部周囲の管
内に燃焼用空気と低カロリーガスとを噴出する貫通孔を
交互に備える閉塞板を設けて、燃焼用空気と低カロリー
ガスを交互に、かつ、交叉状に噴出させて混合し、さら
にその先に設けた旋回羽根によって混合し噴出させるバ
ーナ本体と、このバーナ本体の先端部に同軸に設けら
れ、該先端部に急拡大的に連結されるバーナ径より大径
の筒部及び該筒部に連結され、かつ、バーナ径より縮径
された噴出口を先端に持つ先細のテーパ筒部から成り、
前記旋回羽根の直後部において燃焼ガスの高温還流領域
を形成する筒状保炎器とを備えることを特徴とする低カ
ロリーガスの燃焼装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1126195A JP2513839B2 (ja) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | 低カロリ―ガスの燃焼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1126195A JP2513839B2 (ja) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | 低カロリ―ガスの燃焼装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02306009A JPH02306009A (ja) | 1990-12-19 |
| JP2513839B2 true JP2513839B2 (ja) | 1996-07-03 |
Family
ID=14929053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1126195A Expired - Fee Related JP2513839B2 (ja) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | 低カロリ―ガスの燃焼装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2513839B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2524025B2 (ja) * | 1991-09-24 | 1996-08-14 | 株式会社神戸製鋼所 | 低カロリ―ガスの燃焼バ―ナ構造およびその燃焼方法 |
| JP4760977B2 (ja) * | 2009-10-22 | 2011-08-31 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 高炉操業方法 |
| JP4760976B2 (ja) * | 2009-10-22 | 2011-08-31 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 高炉操業方法 |
| JP2016031200A (ja) * | 2014-07-30 | 2016-03-07 | 日立造船株式会社 | 低カロリーガス用ガスバーナの燃焼方法および低カロリーガス用ガスバーナ |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5546812Y2 (ja) * | 1975-10-17 | 1980-11-04 | ||
| JPS583164A (ja) * | 1981-06-29 | 1983-01-08 | Nec Corp | 磁気デイスク装置 |
-
1989
- 1989-05-19 JP JP1126195A patent/JP2513839B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02306009A (ja) | 1990-12-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |