JP2590518Y2 - バーナ - Google Patents

バーナ

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JP2590518Y2
JP2590518Y2 JP1990053679U JP5367990U JP2590518Y2 JP 2590518 Y2 JP2590518 Y2 JP 2590518Y2 JP 1990053679 U JP1990053679 U JP 1990053679U JP 5367990 U JP5367990 U JP 5367990U JP 2590518 Y2 JP2590518 Y2 JP 2590518Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は公害の原因となるNOxを抑制したバーナに
関する。より詳しくは、燃焼室より発生した排ガスを火
炎に混入させ、燃焼温度を低下してNOxの発生を抑制し
たバーナに関する。
〔従来の技術〕
従来のバーナにおいては、燃料ガス供給管の先端に炎
口を設け、この燃料ガス供給管に燃料ガスを導入し、上
記炎口から噴出させると共に、この炎口の周囲に排ガス
を混入した燃焼用空気を供給して燃焼していた。
上記のように燃焼用空気に排ガスを混入する理由は、
燃料ガスを十分な空気で燃焼させると火炎が高温になり
過ぎ、これにより空気中のN2とO2とが反応し、有害なNO
xを発生するため、排ガスを混入して燃焼温度を下げる
ことにある。
〔考案が解決しようとする課題〕
しかし、上記のような従来のバーナにおいては、燃焼
用空気に対する排ガスの混入率を30%以上にすることが
できず、NOx発生の抑制に限界があった。
その理由は、排ガスを燃焼用空気に混合すると燃焼速
度が遅くなり、他方燃料ガスと燃焼用空気と排ガスとの
混合ガスの噴出速度が速くなり、前者が後者より遅くな
ると火炎は炎口からはなれ(リフトするとも云う)、不
安定になり少しの外乱で消火し、安定燃焼ができなくな
るからである。
この考案は、NOxの発生を抑制するための排ガスの混
入率を増大してもリフトして消えることのないバーナを
提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本考案のバーナは、燃料供
給管(1)の先端部に開口からなる炎口(2)が形成さ
れ、該燃料供給管の先端部に同心状に第1と第2と第3
の筒体(4,6,8)が順次配置されてなり、第1の筒体
(4)は、その基端が前記燃料供給管の基端側に固定さ
れ、その先端が第2の筒体(6)の先端に接して又は近
接させて配置されるとともに、その筒壁に複数の孔
(5)が穿設され、第2の筒体は、その先端が前記炎口
の位置よりも火炎の下流側にはなれた位置に配置され、
第3の筒体(8)は、その先端が第2の筒体の先端より
も突き出して配置されるとともに、その先端開口(9,
d)が第2の筒体の先端開口よりも小さな開口に絞って
形成され、第1と第2の筒体に挟まれた空間に燃焼用空
気を供給する流路が連通され、第2と第3の筒体に挟ま
れた空間に排ガスを供給する流路が連通されてなること
を特徴とする。
すなわち、第2の筒体の先端が炎口の位置よりも火炎
の下流側にはなれた位置に配置して、第2のと第3の筒
体に挟まれた空間を介して供給される排ガスを、燃焼用
空気に直接混入させずに、炎口から離れた火炎の下流側
に混入することを特徴とする。
〔作用〕
酸素がわずかしか含まれてない排ガスを排ガス流路に
よって導き、上記火炎の途中に混入していることから、
火炎の燃焼温度が降下されNOxの発生を抑制する。
特に排ガスを火炎の途中に混入するようにしているた
めに、排ガスの混合比率を上げても、炎口付近の燃焼に
は何ら変化がないので、火炎がリフトして消火するよう
なことがない。この結果、さらにNOxの発生を低減でき
る。
まい、炎口周囲の火炎速度は、排ガスが混入されてい
ない分だけ遅くなり、しかも火炎伝播速度の低下がない
ことから、火炎をリフトさせることなく燃料ガスを増大
することが可能になる。この結果、単位火炉容積当りの
バーナ発熱量を高くした高負荷燃焼が可能になる。
〔実施例〕
以下、図面に基づいて本考案の実施例を説明する。第
1図はこの考案に係るバーナの第1の実施例の構成図で
ある。このバーナの中央に燃料を供給する燃料供給管1
が設けられ、この燃料供給管1の先端には1又は複数の
炎口2が適宜設けられている。上記炎口2を包囲すると
共に一端が上記燃料供給管1に固定され他端が燃焼室3
に向けて開拡したエアーコーン4が設けられている。こ
のエアーコーン4の壁面には複数の気孔5が開孔されて
いる。また上記エアーコーン4の外側を囲むように気筒
6が設けられている。この気筒6は先端が内側に折曲し
て上記エアーコーン4の開拡先端部に近接又は接し、他
端が上記燃料供給管1の囲りに設けた空洞7に連通され
ている。更に、上記気筒6の外側を囲んで円筒形の排ガ
スコーン8が設けてある。この排ガスコーン8は一端が
空洞7の壁面に固定され他端に口径dの開口を有するエ
ンドプレート9が固定されている。
エンドプレート9の口径dは気筒6の先端に設けた折
曲り部の内径よりΔYだけ小さく設定されている。
またエンドプレート9の位置は、気筒6の先端部に対
し、一定の間隔をあけて設けられている。
上記燃焼室3には煙道10を介して排気トップ11が設け
られている。この煙道10の途中から上記排ガスコーン8
に連通させて排ガス循環パイプ12が設けられ、この排ガ
ス循環パイプ12の途中に送風機13が設けられている。ま
た、この送風機13の出口側にダンパー14が設けられてい
る。更に上記空洞7に燃焼用空気15を供給する送風機16
が設けられている。
次に動作について説明する。先づ送風機16を動作させ
ると共に、矢印20のように燃料供給管1に燃料ガスを供
給して着火すれば火炎18が形成される。
そして、送風機13によって吸引された排ガスを気筒6
の先端とエンドプレート9により形成された隙間から矢
印24の如く噴出させると、火炎18の燃焼がゆるやかにな
って火炎温度が低下し、これによって高温燃焼に起因す
るNOxの発生が抑制される。
特に、上記排ガスの混入の位置が炎口2から一定の距
離はなれた位置にあたるため、排ガスの混入率を増大し
ても消火することがない。また燃料ガスの噴出量をふや
すことが可能になるから、高負荷燃焼(100万〜1000万
〔Kcal/h/m3〕)を実現できる。
なお、エアーコーン4の先端口径よりも、排ガスコ
ーン8の先端に設けたエンドプレート9の口径dが小さ
い方が、排ガスの混入が良好となり、排ガスの混入量を
増加して行ったとき、30%以上でもリフトが起りにく
い。しかし、逆の関係であっても一定の効果がある。
ここで、従来のバーナの構成は、第1図の排ガスコー
ン8とエンドプレート9がなく、排ガス循環パイプ12の
端部を空洞7に接続し、矢印21で示した燃焼用空気15に
排ガスを混入していたので、炎口2周囲の火炎速度が大
となり、リフトなどの問題が生じていたのである。
なお、第1図のダンパー14は混入する排ガスの量を調
節するものである。そのダンパー開度は、NOxの発生状
態を見ながら増加させNOxの減少傾向と、燃焼の火力、
熱収支などを考慮して決める。
従来、NOxをてい減するために排ガス混入率を上昇し
てゆくと、30%近傍においてリフト消えたが、この考案
によれば、炎口2と排ガスの混入位置が離れているの
で、上記混入率が30%を越えても火炎が消火することが
なく、NOxを極めて少い値にすることができる。
また排ガスの混入位置は、火炎18の途中であれば、火
炎の外側から混入しても、内側から混入してもNOxを抑
制できる。
上記の実施例においては、煙道の途中に排ガス循環パ
イプ12を設けて排ガスの採取点としたが、燃焼室3の側
壁に直結して採取しても良い。
第2図はこの考案の第2の実施例の構成図である。図
において、第1図と同一符号は同一又は相当部分である
から説明を省略する。燃料供給管1の先端部は茸状の空
室からなる頭骸部40が備えられ、この頭骸部40の表面に
は複数の炎口2が設けられている。また上記燃料供給管
1から上記頭骸部40を囲む如く一端が燃焼室3に向けて
開拡したエアーコーン4が設けられている。このエアー
コーン4の中腹に設けられ上記頭骸部40を包む如く皿板
41が並設され、上記一方の炎口2を囲みかつ上記皿板41
の間が円筒状の隔壁42によって仕切られ、しかも炎口2
に対向する皿板41は吹抜けている。また他方の炎口2に
対向する皿板41も吹抜穴43が設けられているが円筒状の
隔壁はない。また燃焼用空気15を供給する送風機16は気
筒6の側壁に設けられ、この気筒6の外側を囲んで排ガ
スコーン8とこの排ガスコーン8に設けられたエンドプ
レート9が曲折した気筒6aに近設され、排ガス流路が形
成されている。
次にこの作用を説明する。矢印20の方向に進入した燃
料ガスは燃料供給管1を通って炎口2,2より燃焼室3内
に噴出する。他方送風機16によって送られた燃焼用空気
15が気筒6と、先端が開拡したエアーコーン4との間に
進入し、このエアーコーン4の腹壁に開孔した複数の気
孔5及び気孔5aから噴出する。そこで炎口2,2から噴出
した燃料ガス25,26に着火すれば、火炎30と、火炎31と
を発生する。この火炎30は円筒状の隔壁42によって矢印
25の方向に噴出した燃料ガスへの酸素(O2)の供給が不
足するために生ずる酸素不足炎30である。
他方、火炎31は炎口2の出側に隔壁がないから燃焼用
空気15aが十分供給され高温な酸素過剰炎31を形成す
る。この酸素過剰炎31は高温であるためにNOxを発生す
る。
そこで、上記酸素過剰炎31の燃焼速度を緩慢にして燃
焼温度を降下させるために、火炎30,31の外方から、つ
まり気筒6aとエンドプレート9とによって形成される排
ガス流路より燃焼室3内で発生した排ガスの一部を混合
させれば火炎30,31の温度は降下してNOxの発生を抑制す
る。この抑制作用・効果は第1図に示した実施例の記述
と同様であるので省略する。
第3図は、この考案の第3の実施例の構成図である。
この実施例においては、燃料供給管1の内側に排ガス流
路となる排ガス循環パイプ12を設け、その開口先端が炎
口2から一定の間隔をあけて火炎の下流に位置されてい
る。燃料供給管1の外側に設けたエアーコーン4と、こ
のエアーコーン4の外側に設けた気筒6は第1図と同一
の構成である。
次にこの作用、効果を説明する。燃料ガスは炎口2か
ら噴出し、燃焼用空気はエアーコーン4の壁面に設けた
複数の気孔5から噴出する。排ガスは矢印23の如く炎口
2の下流側の一定位置の開孔から放出され拡散する。上
記燃料ガスに着火したときも炎がリフトして消えないか
ら高負荷燃焼をさせることが可能で、しかも循環させた
排ガスによって燃焼速度を緩慢にしてNOxの発生を抑制
する。この抑制の動作原理は第1の実施例と同様であ
る。
第4図は、この考案の第4の実施例の構成図であり、
排ガス循環パイプ12を斜方から炎口2の下流側の一定位
置に設けて排ガスを火炎の下流側の内側に噴出させよう
としたものである。
このように構成しても、燃焼速度を緩慢にして、NOx
の発生を抑制する。この抑制原理は第3の実施例と同様
である。
上記第1,2,3,4の実施例においては、バーナの燃料が
気体であることを前提として説明した。然しながら燃料
ガスに代えて、ノズルから噴射する液体燃料に適用して
も同様の作用効果を示す。
〔考案の効果〕
酸素濃度が小さい排ガスを排ガス流路によって導き火
炎の途中に混入していることから、火炎の燃焼温度が降
下され、NOxの発生を抑制する。
特に排ガスを火炎の途中に混入したことから、この混
入比率を上げても炎口付近の燃焼には何等変化がないの
で火炎がリフトして消えることがない。この結果、さら
にNOxの発生を低減できる。
また、炎口周囲の火炎速度は、排ガスが混入されてい
ない分だけ遅くなり、しかも火炎伝播速度の低下がない
ことから、火炎をリフトさせることなく燃料ガスを増大
させて、高負荷燃焼を実現することが可能となる。
その結果、高負荷燃焼を可能にする効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの考案に係る第1の実施例の構成図、 第2図はこの考案に係る第2の実施例の構成図、 第3図はこの考案に係る第3の実施例の構成図、 第4図はこの考案に係る第4の実施例の構成図である。 1……燃料供給管、2……炎口、3……燃焼室、4……
エアーコーン、5……気孔、6……気筒、7……空洞、
8……排ガスコーン、9……エンドプレート、10……煙
道、12……排ガス循環パイプ、13……送風機、14……ダ
ンパー、15……燃焼用空気、18……火炎。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−186107(JP,A) 特開 昭50−115330(JP,A) 特開 平1−121610(JP,A) 実開 昭50−66538(JP,U) 実開 昭54−21849(JP,U) 実開 昭53−54430(JP,U) 実開 昭51−145632(JP,U)

Claims (2)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃料供給管の先端部に開口からなる炎口が
    形成され、該燃料供給管の先端部に同心状に第1と第2
    と第3の筒体が順次配置されてなり、 第1の筒体は、その基端が前記燃料供給管の基端側に固
    定され、その先端が第2の筒体の先端に接して又は近接
    させて配置されるとともに、その筒壁に複数の孔が穿設
    され、 第2の筒体は、その先端が前記炎口の位置よりも火炎の
    下流側にはなれた位置に配置され、 第3の筒体は、その先端が第2の筒体の先端よりも突き
    出して配置されるとともに、その先端開口が第2の筒体
    の先端開口よりも小さな開口に絞って形成され、 第1と第2の筒体に挟まれた空間に燃焼用空気を供給す
    る流路が連通され、 第2と第3の筒体に挟まれた空間に排ガスを供給する流
    路が連通されてなるバーナ。
  2. 【請求項2】前記燃料供給管は、前記炎口が複数設けら
    れてなり、 前記燃料供給管の先端から離れた位置に、第1の筒体を
    筒径方向にわたって仕切る皿板が設けられ、 該皿板は、前記炎口に対向する位置に開口が形成されて
    なり、 該皿板と前記燃料供給管の先端部とにより形成される空
    間から、前記炎口の一部と該炎口に対応する開口に挟ま
    れる空間を仕切る隔壁が設けられてなる実用新案登録請
    求の範囲第1項に記載のバーナ。
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