JP2613596B2 - 高安定燃焼型バーナ - Google Patents
高安定燃焼型バーナInfo
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Landscapes
- Gas Burners (AREA)
- 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〕 本発明は気体または液体燃料の燃焼装置に係り、特に
火災を安定化させるに好適なフレームホルダを有する高
安定燃焼型バーナに関する。
火災を安定化させるに好適なフレームホルダを有する高
安定燃焼型バーナに関する。
従来技術による気体または液体燃焼用バーナのフレー
ムホルダは、燃焼用空気の1部または全部に旋回流を付
勢し、この旋回流によって生じる旋回中心部に低圧域を
形成させてバーナ火災の安定化をはかっていた。この低
圧域の形成により、低圧域後流よりバーナ火災の1部が
逆流(再循環域とも言う)し、火災からのエンタルピ供
給により、燃焼を安定化していた。周知のごとく、燃焼
領域へのエンタルピ供給は、火災の燃焼速度が上昇する
ためバーナ根元の火災安定化に有効となる。しかし、エ
ンタルピ供給による火災安定化の効果は、燃焼速度にし
て高々2倍位の効果しかないことが明らかになってい
る。一般に、燃焼反応速度を効果的に速くする方法とし
て、燃焼反応の場に強い乱流を付勢することがよく知ら
れている。したがって、この乱流を付勢する効果をイン
ペラに付加することにより、従来技術においては到達で
きなかった火災安定化をはかることができる。
ムホルダは、燃焼用空気の1部または全部に旋回流を付
勢し、この旋回流によって生じる旋回中心部に低圧域を
形成させてバーナ火災の安定化をはかっていた。この低
圧域の形成により、低圧域後流よりバーナ火災の1部が
逆流(再循環域とも言う)し、火災からのエンタルピ供
給により、燃焼を安定化していた。周知のごとく、燃焼
領域へのエンタルピ供給は、火災の燃焼速度が上昇する
ためバーナ根元の火災安定化に有効となる。しかし、エ
ンタルピ供給による火災安定化の効果は、燃焼速度にし
て高々2倍位の効果しかないことが明らかになってい
る。一般に、燃焼反応速度を効果的に速くする方法とし
て、燃焼反応の場に強い乱流を付勢することがよく知ら
れている。したがって、この乱流を付勢する効果をイン
ペラに付加することにより、従来技術においては到達で
きなかった火災安定化をはかることができる。
従来技術における最大の欠点は、燃焼反応の場に強い
乱流を付勢することができず、バーナ火災の安定化が弱
いことであった。このために、バーナのターンダウン比
が狭く、また発熱量の少ない難燃性の燃料の使用に対し
ても、かなりの制限を受けるという問題があった。
乱流を付勢することができず、バーナ火災の安定化が弱
いことであった。このために、バーナのターンダウン比
が狭く、また発熱量の少ない難燃性の燃料の使用に対し
ても、かなりの制限を受けるという問題があった。
他方、本発明者らは微粉炭の燃焼において、スワラー
ベーンの微粉炭流出口側端部に抵抗部を設けて燃料流で
ある微粉炭流体に渦流を形成させて燃焼用空気との混合
状態を良くする微粉炭燃焼装置を提案(実開昭59−1653
14号公報)している。これは耐摩耗性部材などよりなる
特別のスワラーベーンを用いて、燃料である微粉炭流そ
のものに渦流を形成させて空気との混合を良くする微粉
炭燃焼装置に関するものであり、以下に説明する本発明
の気体または液体燃料用燃焼バーナとは全く燃焼構造を
異にし、また作用効果の点においても相違するものであ
る。
ベーンの微粉炭流出口側端部に抵抗部を設けて燃料流で
ある微粉炭流体に渦流を形成させて燃焼用空気との混合
状態を良くする微粉炭燃焼装置を提案(実開昭59−1653
14号公報)している。これは耐摩耗性部材などよりなる
特別のスワラーベーンを用いて、燃料である微粉炭流そ
のものに渦流を形成させて空気との混合を良くする微粉
炭燃焼装置に関するものであり、以下に説明する本発明
の気体または液体燃料用燃焼バーナとは全く燃焼構造を
異にし、また作用効果の点においても相違するものであ
る。
上述した従来技術における気体または液体燃焼バーナ
では、燃焼反応の場における乱流強度の向上による燃焼
速度の向上が充分になされていないので、バーナ火災の
安定化が弱く、そのためバーナのターンダウン比が狭
く、低発熱量の難燃性燃料に対する制限、火災検知の不
確実性など、バーナによる燃焼上種々の問題があった。
では、燃焼反応の場における乱流強度の向上による燃焼
速度の向上が充分になされていないので、バーナ火災の
安定化が弱く、そのためバーナのターンダウン比が狭
く、低発熱量の難燃性燃料に対する制限、火災検知の不
確実性など、バーナによる燃焼上種々の問題があった。
本発明の目的は、上記の従来技術の問題点を解消し、
燃焼用空気に適正な旋回流と強力な渦流を発生させて、
燃焼反応の場における燃焼速度の向上をはかり、バーナ
火災を安定化させると共に、バーナの自動化に対して充
分な特性を具備した構造のバーナインペラを設けた気体
または液体燃料用の高安定燃焼型バーナ装置を提供する
ことにある。
燃焼用空気に適正な旋回流と強力な渦流を発生させて、
燃焼反応の場における燃焼速度の向上をはかり、バーナ
火災を安定化させると共に、バーナの自動化に対して充
分な特性を具備した構造のバーナインペラを設けた気体
または液体燃料用の高安定燃焼型バーナ装置を提供する
ことにある。
上記本発明の目的は、気体または液体燃料用空気に旋
回流を誘起させるインペラのブレード出口部に、部分的
に流れに抵抗を与える流動抵抗部材を設けて、インペラ
のブレードの後流において小さな強い渦流を発生させ、
火災の安定化をはかることにより、達成される。
回流を誘起させるインペラのブレード出口部に、部分的
に流れに抵抗を与える流動抵抗部材を設けて、インペラ
のブレードの後流において小さな強い渦流を発生させ、
火災の安定化をはかることにより、達成される。
本発明による気体または液体燃料用バーナは、インペ
ラによる旋回流の効果の上に、乱流渦による効果を付勢
することにより燃焼速度を向上させ、火災の安定化をは
かり、低NOx燃焼を達成することのできる高性能な高安
定燃焼型バーナである。
ラによる旋回流の効果の上に、乱流渦による効果を付勢
することにより燃焼速度を向上させ、火災の安定化をは
かり、低NOx燃焼を達成することのできる高性能な高安
定燃焼型バーナである。
気体または液体燃料のバーナによる燃焼条件、例えば
燃料の発熱量、空気比、燃料と空気の混合過程などを考
えた場合に、火災の安定化を支配する因子は燃焼速度で
ある。つまり、燃焼速度が燃焼用空気流の流れ速度より
大きい場合には火災は安定するが、逆の場合において
は、火災が不安定となり、バーナのターンダウン比が狭
く、低発熱量の難燃性燃料に対する制限、火災検知の不
確実性などの問題が発生する。
燃料の発熱量、空気比、燃料と空気の混合過程などを考
えた場合に、火災の安定化を支配する因子は燃焼速度で
ある。つまり、燃焼速度が燃焼用空気流の流れ速度より
大きい場合には火災は安定するが、逆の場合において
は、火災が不安定となり、バーナのターンダウン比が狭
く、低発熱量の難燃性燃料に対する制限、火災検知の不
確実性などの問題が発生する。
上記の燃焼速度を抜本的に改善するための方法は、第
1に強い乱流渦の発生が最も効果的であり、第2の改善
法は、燃焼反応が行われる場、すなわち火災への熱の充
分な供給である。本発明においては、上記2つの改善に
よって火災の安定化を飛躍的に向上させることができ
る。
1に強い乱流渦の発生が最も効果的であり、第2の改善
法は、燃焼反応が行われる場、すなわち火災への熱の充
分な供給である。本発明においては、上記2つの改善に
よって火災の安定化を飛躍的に向上させることができ
る。
以下に本発明の一実施例を挙げ図面に基づいてさらに
詳細に説明する。
詳細に説明する。
(実施例1) 第1図は本発明のインペラブレードを用いたバーナの
断面構造を示す模式図である。燃料1は、燃料供給管2
によってバーナ口へ供給され、燃料噴霧部3よりボイラ
火炉内へ噴霧して燃焼させる。この燃料噴霧部3の回り
に、本発明の対象となるインペラ4が設けられている。
燃焼用空気(図示せず)は、強制通風機より供給されて
風箱12へ送られる。この風箱12は、ボイラ水壁16と風箱
壁15により構成されている。風箱12へ供給された燃焼用
空気は、1次,2次,3次空気に分けられてボイラ火炉内へ
供給される。まず、1次空気は、1次空気スライドダン
パ5によって調節された1次空気取入口6より流入し、
1次空気噴出口7よりボイラ火炉内へ供給される。
断面構造を示す模式図である。燃料1は、燃料供給管2
によってバーナ口へ供給され、燃料噴霧部3よりボイラ
火炉内へ噴霧して燃焼させる。この燃料噴霧部3の回り
に、本発明の対象となるインペラ4が設けられている。
燃焼用空気(図示せず)は、強制通風機より供給されて
風箱12へ送られる。この風箱12は、ボイラ水壁16と風箱
壁15により構成されている。風箱12へ供給された燃焼用
空気は、1次,2次,3次空気に分けられてボイラ火炉内へ
供給される。まず、1次空気は、1次空気スライドダン
パ5によって調節された1次空気取入口6より流入し、
1次空気噴出口7よりボイラ火炉内へ供給される。
次に、2次空気は2次空気スライドダンパ8によって
調節されて2次空気取入口9より流入し、2次空気ベー
ン10により旋回流を付勢され、2次空気噴出口11よりボ
イラ火炉内へ供給される。
調節されて2次空気取入口9より流入し、2次空気ベー
ン10により旋回流を付勢され、2次空気噴出口11よりボ
イラ火炉内へ供給される。
残りの3次空気は、3次空気エアレジスタ13で旋回流
となり、3次空気噴出口14よりボイラ火炉内へ供給され
る。
となり、3次空気噴出口14よりボイラ火炉内へ供給され
る。
第2図は、第1図のA矢視図であって、バーナ軸芯部
に燃料噴霧部3が設けられ、それを取り囲むように円形
のインペラ4が配置されている。その外周部に1次空気
噴出口7、さらにその外側に2次空気ベーン10、2次空
気噴出口11、最外周に3次空気噴出口14が設けられてい
る。本発明は、以下に述べるようにインペラ4の保炎性
向上に関するものであり、第1図、第2図に示したバー
ナ全体の構成に関するものではない。
に燃料噴霧部3が設けられ、それを取り囲むように円形
のインペラ4が配置されている。その外周部に1次空気
噴出口7、さらにその外側に2次空気ベーン10、2次空
気噴出口11、最外周に3次空気噴出口14が設けられてい
る。本発明は、以下に述べるようにインペラ4の保炎性
向上に関するものであり、第1図、第2図に示したバー
ナ全体の構成に関するものではない。
第3図は、第2図に示したインペラ4の構成を示す模
式図である。図に示すごとく、中空のインペラ固定軸19
の上に、複数個のインペラブレード18が設けられてい
る。このインペラ4は、あたかも電気扇風機の羽根のよ
うになっており、燃焼用空気がインペラ4を通過するこ
とにより旋回流が形成される構造になっている。
式図である。図に示すごとく、中空のインペラ固定軸19
の上に、複数個のインペラブレード18が設けられてい
る。このインペラ4は、あたかも電気扇風機の羽根のよ
うになっており、燃焼用空気がインペラ4を通過するこ
とにより旋回流が形成される構造になっている。
第4図は、第3図に示すインペラ4のB−B断面、す
なわちインペラブレード18部の同一半径断面を示したも
のであり、本実施例におけるインペラブレードの構造を
示すものである。
なわちインペラブレード18部の同一半径断面を示したも
のであり、本実施例におけるインペラブレードの構造を
示すものである。
第4図において、上流からの燃焼用空気流20は、イン
ペラブレード18の間を流れて全体的には旋回流を形成す
る。本実施例のポイントは、インペラブレード18の燃焼
用空気流20の出口部、すなわちインペラブレード18の後
流端に流動抵抗部材21を設けたことにある。図に示すご
とく、インペラブレード18の平面より突出するように設
置された流動抵抗部材21によって、その後流部に小さく
強い乱流渦22が発生し、いわゆるボルテックスシートを
発生させることができる。当然のことながら、乱流渦22
の最も強い乱流の部分は、流動抵抗部材21直後の後流部
近くであり、流動抵抗部材21より離れるにしたがって乱
流渦22は減衰することになる。この乱流渦22の中に上記
燃料噴霧部3から燃料供給が行なわれるので、流動抵抗
部材21の直後の後流部より強固な火災を発生させること
ができる。つまり、インペラ4の後流部(ボイラ火炉側
に面している部分)において、インペラブレードの流動
抵抗部材21の直後の後流部より安定した火災の発生が得
られることになる。
ペラブレード18の間を流れて全体的には旋回流を形成す
る。本実施例のポイントは、インペラブレード18の燃焼
用空気流20の出口部、すなわちインペラブレード18の後
流端に流動抵抗部材21を設けたことにある。図に示すご
とく、インペラブレード18の平面より突出するように設
置された流動抵抗部材21によって、その後流部に小さく
強い乱流渦22が発生し、いわゆるボルテックスシートを
発生させることができる。当然のことながら、乱流渦22
の最も強い乱流の部分は、流動抵抗部材21直後の後流部
近くであり、流動抵抗部材21より離れるにしたがって乱
流渦22は減衰することになる。この乱流渦22の中に上記
燃料噴霧部3から燃料供給が行なわれるので、流動抵抗
部材21の直後の後流部より強固な火災を発生させること
ができる。つまり、インペラ4の後流部(ボイラ火炉側
に面している部分)において、インペラブレードの流動
抵抗部材21の直後の後流部より安定した火災の発生が得
られることになる。
(実施例2) 本発明によるバーナインペラの他の一例を第5図に示
す。第5図は、第3図のB−B断面を展開した模式図で
ある。インペラブレード18の後流に設ける流動抵抗部材
23の平面部とインペラブレード18の平面部とのなす角度
αが、必ずしも直角である必要はない。つまり、その角
度αが30〜150度であっても良好な結果が得られる。す
なわち、バーナ火災の安定化に著しい効果を得ることが
できる。したがって、これらも本発明の技術的範囲に含
まれることは言うまでもない。流動抵抗部材23の後流に
小さい強力な乱流渦24が実施例1と同様に発生させるこ
とが可能であり、安定したバーナ火災が得られる。
す。第5図は、第3図のB−B断面を展開した模式図で
ある。インペラブレード18の後流に設ける流動抵抗部材
23の平面部とインペラブレード18の平面部とのなす角度
αが、必ずしも直角である必要はない。つまり、その角
度αが30〜150度であっても良好な結果が得られる。す
なわち、バーナ火災の安定化に著しい効果を得ることが
できる。したがって、これらも本発明の技術的範囲に含
まれることは言うまでもない。流動抵抗部材23の後流に
小さい強力な乱流渦24が実施例1と同様に発生させるこ
とが可能であり、安定したバーナ火災が得られる。
以上の実施例において説明したごとく、本発明による
火災安定化の手法は、究極のところ燃焼用空気に旋回流
を誘起させるインペラ4のインペラブレード18の後流端
において、流動抵抗部材21,23を、インペラブレード18
の後流端の平面部より、少なくとも一方(一方または両
方)に燃焼用空気流20の流れ方向と交差する方向に突出
させて設けることを特徴とするものであり、これにより
強力な乱流渦を発生させバーナ火災の安定化をはかるも
のである。
火災安定化の手法は、究極のところ燃焼用空気に旋回流
を誘起させるインペラ4のインペラブレード18の後流端
において、流動抵抗部材21,23を、インペラブレード18
の後流端の平面部より、少なくとも一方(一方または両
方)に燃焼用空気流20の流れ方向と交差する方向に突出
させて設けることを特徴とするものであり、これにより
強力な乱流渦を発生させバーナ火災の安定化をはかるも
のである。
以上詳細に説明したごとく、本発明の気体または液体
燃焼用バーナにおいて、インペラブレードの出口部に流
動抵抗部材を設けたバーナインペラを用いることによっ
て、燃焼用空気流に効果的な旋回流を与えると同時に、
インペラブレードの後流において強力な小さな渦流を多
く発生させることができるので、燃焼反応速度は著しく
増大し、バーナ火災の安定性を飛躍的に改善させること
ができる。その結果、 (1)バーナのターンダウン比の拡大 (2)低発熱量燃料への適用拡大 (3)火災検知の確実性増大 など、極めて優れた燃焼効果を得ることができる。
燃焼用バーナにおいて、インペラブレードの出口部に流
動抵抗部材を設けたバーナインペラを用いることによっ
て、燃焼用空気流に効果的な旋回流を与えると同時に、
インペラブレードの後流において強力な小さな渦流を多
く発生させることができるので、燃焼反応速度は著しく
増大し、バーナ火災の安定性を飛躍的に改善させること
ができる。その結果、 (1)バーナのターンダウン比の拡大 (2)低発熱量燃料への適用拡大 (3)火災検知の確実性増大 など、極めて優れた燃焼効果を得ることができる。
第1図は本発明のインペラを用いたバーナの断面構造の
一例を示す模式図、第2図は第1図のA矢視であるバー
ナ正面図、第3図は第2図のインペラ部の拡大図、第4
図は第3図のB−B断面を展開した模式図、第5図は本
発明のインペラブレードの他の構造の一例を示す模式図
である。 1……燃料、2……燃料供給管 3……燃料噴霧部、4……インペラ 5……1次空気スライドダンパ 6……1次空気取入口、7……1次空気噴出口 8……2次空気スライドダンパ 9……2次空気取入口、10……2次空気ベーン 11……2次空気噴出口、12……風箱 13……3次空気エアレジスタ 14……3次空気噴出口、15……風箱壁 16……ボイラ水壁、17……バーナテーパ部 18……インペラブレード、19……インペラ固定軸 20……燃焼用空気流、21……流動抵抗部材 22……乱流渦、23……流動抵抗部材 24……乱流渦
一例を示す模式図、第2図は第1図のA矢視であるバー
ナ正面図、第3図は第2図のインペラ部の拡大図、第4
図は第3図のB−B断面を展開した模式図、第5図は本
発明のインペラブレードの他の構造の一例を示す模式図
である。 1……燃料、2……燃料供給管 3……燃料噴霧部、4……インペラ 5……1次空気スライドダンパ 6……1次空気取入口、7……1次空気噴出口 8……2次空気スライドダンパ 9……2次空気取入口、10……2次空気ベーン 11……2次空気噴出口、12……風箱 13……3次空気エアレジスタ 14……3次空気噴出口、15……風箱壁 16……ボイラ水壁、17……バーナテーパ部 18……インペラブレード、19……インペラ固定軸 20……燃焼用空気流、21……流動抵抗部材 22……乱流渦、23……流動抵抗部材 24……乱流渦
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉増 公治 呉市宝町6番9号 バブコック日立株式 会社呉工場内 (56)参考文献 特開 昭61−252420(JP,A)
Claims (2)
- 【請求項1】燃料供給管より液体燃料または気体燃料を
噴霧もしくは噴射し、燃焼用空気をバーナのインペラブ
レードにより旋回流を付勢して燃焼させる構造のバーナ
において、該バーナのインペラブレードの燃焼用空気出
口部の端部に流動抵抗部材を設けたことを特徴とする高
安定燃焼型バーナ。 - 【請求項2】インペラブレードの燃焼用空気出口部に設
ける流動抵抗部材は、板状の小片部材であり、該小片部
材の平面部は燃焼用空気の流れ方向と交差する方向に突
出させて設け、上記インペラブレードの平面部と上記小
片部材の平面部とのなす角度が30〜150度であることを
特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の高安定燃焼型
バーナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62116970A JP2613596B2 (ja) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | 高安定燃焼型バーナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62116970A JP2613596B2 (ja) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | 高安定燃焼型バーナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63282411A JPS63282411A (ja) | 1988-11-18 |
| JP2613596B2 true JP2613596B2 (ja) | 1997-05-28 |
Family
ID=14700262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62116970A Expired - Lifetime JP2613596B2 (ja) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | 高安定燃焼型バーナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2613596B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070269755A2 (en) * | 2006-01-05 | 2007-11-22 | Petro-Chem Development Co., Inc. | Systems, apparatus and method for flameless combustion absent catalyst or high temperature oxidants |
| JP4849938B2 (ja) * | 2006-04-07 | 2012-01-11 | リンナイ株式会社 | 濃淡バーナ |
| CN104832944A (zh) * | 2015-05-11 | 2015-08-12 | 广东顺德圣堡莱热能科技有限公司 | 一种全预混模块炉气体扰流片 |
| CN104990078B (zh) * | 2015-07-20 | 2017-11-17 | 北京大学 | 一种可快速实现无焰燃烧的燃烧器 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61252420A (ja) * | 1985-05-01 | 1986-11-10 | Babcock Hitachi Kk | ガスバ−ナ保炎構造 |
-
1987
- 1987-05-15 JP JP62116970A patent/JP2613596B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63282411A (ja) | 1988-11-18 |
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