JP2744584B2 - ダクト内燃焼用バーナ装置 - Google Patents

ダクト内燃焼用バーナ装置

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JP2744584B2
JP2744584B2 JP6078478A JP7847894A JP2744584B2 JP 2744584 B2 JP2744584 B2 JP 2744584B2 JP 6078478 A JP6078478 A JP 6078478A JP 7847894 A JP7847894 A JP 7847894A JP 2744584 B2 JP2744584 B2 JP 2744584B2
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誠治 吉田
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  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、いわゆるコージェネレ
イションシステムや金属塗装焼付設備用脱臭システムな
どに有利に実施することができるダクト内燃焼用バーナ
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来からのいわゆるコージェネレイショ
ンシステム(熱電併給システム)では、燃焼器内で圧縮
機によって加圧された燃焼用空気とガス燃料とを混合し
て燃焼させ、その排ガスによってガスタービンを駆動さ
せ、ガスタービンの動力によって発電機を駆動させて発
電するとともに、上記ガスタービンによりも下流側にダ
クト内燃焼用バーナを設けて、上記ガスタービンからの
排ガスによってダクト内燃焼用バーナ装置でガスを燃焼
させ、このダクト内燃焼用バーナ装置からの排ガスの顕
熱を廃熱ボイラによって回収して蒸気を得るとともに、
廃熱ボイラよりもさらに下流側に設けられるエコノマイ
ザによって、その排ガスの顕熱を回収して、廃熱ボイラ
に供給される水を加熱するように構成されている。
【0003】また、金属塗装焼付用脱臭システムにおい
ては、臭気を帯びた排ガスを送るダクト内に燃焼用バー
ナ装置を設置し、その臭気排ガスによってガス燃料を燃
焼し、排ガス中の臭気を除去するようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記ダクト内燃焼用バ
ーナ装置は、燃焼用空気として酸素量12〜18%程度
の希薄酸素の排ガスを用いているため、一般的に酸素量
21%程度の空気を用いるバーナ装置に比べて、NOx
の発生量は低いが、このNOx発生量は、可及的に少な
くすることが好ましい。また、このダクト内燃焼用バー
ナ装置は、NOxの発生量を低く抑え、かつ高いターン
ダウン性能を維持し、しかも、最大燃焼量から最小燃焼
量の範囲にわたって、保炎性および完全燃焼性が達成さ
れなければならないという課題を有していた。
【0005】この種のバーナとしては、例えば、実開平
4年122922号公報に示すようなものが既に提案さ
れている。このバーナは図4に示すように、バーナ装置
21が多数のノズル孔22を持つヘッダ23と、上記ヘ
ッダ23を挟む両側に取り付けられる一対の保炎部材2
4から構成され、ヘッダ23にはフランジ継手25を介
して接続される管路26からガス燃料が供給され、上記
ノズル孔22を介して矢符27で示されるように噴出さ
れる。また、基端部28と遊端部29との間には、排ガ
スが矢符30で示されるように、通過する通気孔31が
形成されている。ところで、このバーナ装置21では、
ノズル孔22の出口近傍で燃料ガスがリテンション(渦
流)Fを発生させ、高濃度ガスが滞留し、高温によって
カーボンCとなって堆積する。そして、これが異常燃焼
やバーナ寿命短縮の原因となる。
【0006】したがって、本発明の目的は、このような
カーボン堆積の問題を解決すると共に、NOx発生量を
可及的に少なくしてターンダウン性能を向上し、かつ保
炎性および完全燃焼性を達成することができるようにし
たダクト内燃焼用バーナ装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、上記
問題点を解決するためになされたもので、排ガスダクト
内で用いられるバーナにおいて、ガス燃料が供給され、
複数のノズル孔が形成されたヘッダと、基端部が上記ヘ
ッダに取り付けられ、基端部から排ガスの供給方向下流
側になるにつれて相互に拡開し、基端部から遊端部より
になるにつれて内径を大とする複数の通気孔が形成され
た保炎部材と、上記ノズル孔にそれぞれ取り付けられ、
保炎部材で囲まれた燃焼室に突出した複数の先端開放ノ
ズルパイプと、を備えたことを特徴としている。
【0008】また、上記先端開放ノズルパイプは、該ノ
ズルパイプの内径をD、燃焼室への突出長さをLとする
と、これら内径Dと突出長さLが、L/D=1.0〜2
0.0の関係を満足するように設置されていることが望
ましい。
【0009】
【作用】本発明に従えば、排ガスはダクト内で、ヘッダ
に向けて供給される。このヘッダには保炎部材が設けら
れ、排ガスは通気孔を通過して燃焼室に噴出し、ヘッダ
のノズルパイプから噴出されるガス燃料と混合する。こ
のとき、保炎部材の各通気孔の周囲で渦巻き状の伴流
(乱流)が発生する。このような伴流によって混合の遅
れを生じさせ、比較的酸素濃度の低い排ガスとガス燃料
とを確実に混合して良好な保炎で低NOx化を図ること
ができる。また、低燃焼時において、保炎がノズルパイ
プ近傍で行われても、通気孔が保炎部材の基端部から遊
端部になるにつれて大となるように形成されるので、保
炎が行われる位置に応じて適度の排ガスを供給すること
ができ、これによって良好な保炎性および完全燃焼性を
得ることができる。
【0010】このようにして、比較的酸素濃度の低い排
ガスであっても、ヘッダのノズル孔から供給されるガス
燃料と確実に混合させて、高いターンダウン性能で完全
燃焼することができる。また、ノズルパイプは、保炎部
材で囲まれた燃焼室に突出しているので、ヘッダの近傍
に高濃度ガスが溜まったり、それによりヘッダの端部、
つまり、燃焼室に対向する部分にカーボンが堆積すると
いうことはない。
【0011】
【実施例】図1は、本発明の一実施例のダクト内燃焼用
バーナ装置1を示す断面図であり、図2は、そのバーナ
装置1の平面図であり、図3は、そのバーナ装置1の一
部を切り欠いて示す斜視図である。ダクト内燃焼用バー
ナ装置1は、基本的には、ガス燃料が供給され、多数の
微小なノズル孔2が形成されたヘッダ3と、ヘッダの上
記ノズル孔2を挟む両側に取り付けられる一対の保炎部
材4,4とを有する。また、上記ノズル孔2には、ノズ
ルパイプ2aが取り付けてあり、このノズルパイプ2a
は、上記保炎部材4,4で囲まれた燃焼室4aに突出し
ている。ヘッダ3には、フランジ継手5を介して接続さ
れる管路6からガス燃料が供給され、上記ノズルパイプ
2aを介して矢符7で示されるように噴出される。
【0012】上記ノズルパイプ2aは、ノズルパイプ2
aの内径をD、燃焼室4aへの突出長さをLとすると、
これら内径Dと突出長さLが、L/D=1.0〜20.
0の関係を満足するように設置されていることが望まし
く、例えば、長さLが2〜40mm、内径Dが1〜2m
mとしてある。
【0013】各保炎部材4の基端部8は、上記ヘッダ3
にボルト等を用いて固定されており、角度θを成して遊
端部9側になるにつれて拡開して設けられる。この角度
θは、例えば30〜60度に選ばれる。また、各保炎部
材4の幅W1は、150〜250mmに選ばれる。基端
部8と遊端部9との間には、排ガスが矢符10で示され
るように通過する通気孔11が形成される。
【0014】これらのヘッダ3と、一対の保炎部材4,
4とによって構成されるバーナ本体部分12は、図2に
示されるように、バーナ本体部分12を複数連結してバ
ーナ全体13が形成される。これらのバーナ本体部分1
2は、金属製のパッキンを介してボルト締めによって連
結されている。バーナ全体13の長手方向一端部には、
点火プラグ14が設けられている。このように、バーナ
全体13を複数のバーナ本体部分12から構成して、い
わゆるユニット化することによって、任意の燃焼量に対
応することができる。
【0015】以上の構成からなるダクト内燃焼用バーナ
装置1では、ノズルパイプ2aから最大燃焼時におい
て、流速260m/s、圧力5000mH2Oで噴出さ
れるガス燃料によって、保炎部材4よりも外側方に流れ
る排ガスが25〜50mmH2Oの差圧を生じて燃焼室
4a内に流れ込む。このことは、保炎部材4の内側でノ
ズルパイプ2aから高速で噴出したガス燃料の運動量に
よって、保炎部材4の通気孔11の周囲には剥離現象が
生じ、このような剥離現象に伴って渦巻き状の伴流(乱
流)18が発生し、これによって、保炎部材4の外側方
を流れる排ガスが燃焼室4a内に吸引されて、ガス燃料
と混合することで、保炎性および完全燃焼性が達成され
る。
【0016】また、最小燃焼時においては、ノズルパイ
プ2aから噴出するガス燃料の流速が最大時の1/15
となることによって、ガス燃料と排ガスとの混合が遅れ
てしまう。このような混合の遅れを補償するために、ノ
ズルパイプ2aを複数とし、通気孔11の内径を基端部
8から遊端部9寄りになるにしたがって、順次大きくな
るように形成するとともに、複数列配列することによっ
て、上記混合の遅れによる保炎性および完全燃焼性の低
下を防止できる。
【0017】なお、ヘッダ3にノズル孔2を設けただけ
では、上記ノズル孔2の周辺に伴流が発生する。そし
て、この伴流によってガス燃料濃度の高い混合ガスがヘ
ッダ3の燃焼室対向部近傍に滞留してカーボン化し、ヘ
ッダ端面2bに付着・堆積し、ガス燃料の噴出量を制限
するという問題がある。しかし、本願のダクト内燃焼用
バーナ装置1では、ヘッダ3のノズル孔2にノズルパイ
プ2aを設け、このノズルパイプ2aを燃焼室4aに突
出させているので、ノズルパイプ2aの噴出口周辺2c
に伴流が発生することはなく、カーボンがヘッダ端面2
bに堆積することはない。したがって、長期間に渡りノ
ズルパイプ2aを清掃しなくてもガス燃料が安定して噴
出する。
【0018】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係るダクト内燃焼用バーナ装置によれば、ヘッダに設
けた複数の先端開放ノズルパイプから噴出するガス燃料
によって、排ガスを保炎部材に設けた通気孔を介して燃
焼室に吸引することができる。また、このようにして吸
引された排ガスは、渦巻き状の伴流となり、ガス燃料と
排ガスとの混合を遅らせる。したがって、酸素濃度の低
い排ガスであっても、ガス燃料と確実に混合して良好な
保炎で低NOxを図ることができる。また、上記保炎部
材の通気孔は、基端部から遊端部寄りになるにつれて、
その内径が大となるように形成されるので、燃焼量に応
じた好ましい燃焼性、および保炎性を維持しつつ、NO
xの発生量を少なくすることができる。
【0019】さらにまた、ヘッダのノズル孔にノズルパ
イプを設けているので、ノズルパイプの噴出口周辺に伴
流が発生することはない。したがって、ガス燃料濃度の
高い混合ガスが、カーボン等に変化してノズルパイプの
噴出口周辺に付着・堆積することはないので、長期間に
渡って安定してガス燃料が噴出する。このため、バーナ
寿命が延びる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るダクト内燃焼用バーナ装置の断
面図である。
【図2】 本発明に係るダクト内燃焼用バーナ装置の側
面図である。
【図3】 本発明に係るダクト内燃焼用バーナの斜視図
である。
【図4】 従来のダクト内燃焼用バーナの断面図であ
る。
【符号の説明】
1…ダクト内燃焼用バーナ装置、2…ノズル孔、2a…
ノズルパイプ、3…ヘッダ、4…保炎部材、4a…燃焼
室、8…基端部、9…遊端部、11…通気孔、13…バ
ーナ全体。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排ガスダクト内で用いられるバーナにお
    いて、ガス燃料が供給され、複数のノズル孔が形成され
    たヘッダと、基端部が上記ヘッダに取り付けられ、基端
    部から排ガスの供給方向下流側になるにつれて相互に拡
    開し、基端部から遊端部よりになるにつれて内径を大と
    する複数の通気孔が形成された保炎部材と、上記ノズル
    孔にそれぞれ取り付けられ、保炎部材で囲まれた燃焼室
    に突出した複数の先端開放ノズルパイプと、を備えたこ
    とを特徴とするダクト内燃焼用バーナ装置。
  2. 【請求項2】 上記ノズルパイプは、該ノズルパイプの
    内径をD、燃焼室への突出長さをLとすると、これら内
    径Dと突出長さLが、L/D=1.0〜20.0の関係
    を満足するように設置されていることを特徴とする請求
    項1に記載のダクト内燃焼用バーナ装置。
JP6078478A 1994-04-18 1994-04-18 ダクト内燃焼用バーナ装置 Expired - Fee Related JP2744584B2 (ja)

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