JP2960464B2 - 化石燃料を使用する燃焼装置を運転する方法 - Google Patents
化石燃料を使用する燃焼装置を運転する方法Info
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- F23D17/00—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel
- F23D17/002—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel gaseous or liquid fuel
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- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、化石燃料を使用する燃焼装置をバーナーを
介して運転する方法であって、燃焼室から出た排気が水
冷式の熱交換器において冷却され、該冷却された排気の
一部が新鮮空気と混合されて燃焼空気となり、該燃焼空
気が前記バーナーに導入される前に、別の熱交換器にお
いて予備加熱される形式の方法に関する。
介して運転する方法であって、燃焼室から出た排気が水
冷式の熱交換器において冷却され、該冷却された排気の
一部が新鮮空気と混合されて燃焼空気となり、該燃焼空
気が前記バーナーに導入される前に、別の熱交換器にお
いて予備加熱される形式の方法に関する。
従来の技術 例えばセントラルヒーティング用の燃焼装置におい
て、通常の構造にあっては、燃料はノズルを介して燃焼
室内に噴霧され、そこで燃焼空気の供給を受けつつ燃焼
せしめられる。原則的にはこのような燃焼装置の運転は
ガス状又は液状の燃料によって可能である。液状の燃料
を使用する場合、NOX、CO、UHCの排出に関連するクリー
ンな燃焼についての欠点は、表面的には燃料の広範かつ
必要不可欠な噴霧並びに燃料と燃焼空気との混合にあ
る。
て、通常の構造にあっては、燃料はノズルを介して燃焼
室内に噴霧され、そこで燃焼空気の供給を受けつつ燃焼
せしめられる。原則的にはこのような燃焼装置の運転は
ガス状又は液状の燃料によって可能である。液状の燃料
を使用する場合、NOX、CO、UHCの排出に関連するクリー
ンな燃焼についての欠点は、表面的には燃料の広範かつ
必要不可欠な噴霧並びに燃料と燃焼空気との混合にあ
る。
ガス状燃料を使用する場合、有害物質の排出に関して
本質的に低減を伴う燃焼が特徴的である。何となれば、
液状の燃料とは対照的に、燃料の気化が予め与えられて
いるからである。しかしながら特に家庭で使用するため
の燃焼装置においては、ガス運転式のバーナーは、この
種の燃焼装置が提供すると思われる多くのそれに関連す
る利点にも拘らず、普及するに至っていない。この理由
は、ガス状燃料の調達に高額な社会設備を必要とするこ
と、そして更に、運転を継続する間に気化室内に望まし
くない堆積物が生じること（それは気化効率を急激に著
しく阻害し、燃焼の悪化及び有害排出物の増加をもたら
す。）はもとより、この種の気化バーナーが多くの維持
費を必要とすることにあろう。一度ガス状燃料が利用で
きなくなると、この燃焼装置は停止する。
本質的に低減を伴う燃焼が特徴的である。何となれば、
液状の燃料とは対照的に、燃料の気化が予め与えられて
いるからである。しかしながら特に家庭で使用するため
の燃焼装置においては、ガス運転式のバーナーは、この
種の燃焼装置が提供すると思われる多くのそれに関連す
る利点にも拘らず、普及するに至っていない。この理由
は、ガス状燃料の調達に高額な社会設備を必要とするこ
と、そして更に、運転を継続する間に気化室内に望まし
くない堆積物が生じること（それは気化効率を急激に著
しく阻害し、燃焼の悪化及び有害排出物の増加をもたら
す。）はもとより、この種の気化バーナーが多くの維持
費を必要とすることにあろう。一度ガス状燃料が利用で
きなくなると、この燃焼装置は停止する。
それに応じて、液状の燃料が使用される場合、有害排
出物の低下に関係する燃焼の質は、燃料／新鮮空気−混
合気の最適な混合度合を提供すること、即ち液状燃料の
完全な気化を保証することが成功したか否かに大いに依
存している。この場合、欧州特許出願公開第0166329号
明細書において記載されているような、部分付加運転領
域での問題提起についても注意されたい。部分負荷運転
に際しては比較的弱々しく運転しようとするその他の公
知になった幾つかの試みは、その際に燃焼が悪化してCO
/UHCの排出が極めて著しく上昇するために、いつも失敗
に終っている。専門用語によれば、この状態は、CO/UHC
−NOXシェーレという名称で言い換えられる。本来の燃
焼域の前に燃料／新鮮空気−混合気のための予備混合域
を設けるという方法も、安全に運転できるバーナーを得
るには至らない。なぜならばそこには燃焼域から予備混
合域への逆火がバーナーを破損するかもしれないという
内在的な危険性があるからである。
出物の低下に関係する燃焼の質は、燃料／新鮮空気−混
合気の最適な混合度合を提供すること、即ち液状燃料の
完全な気化を保証することが成功したか否かに大いに依
存している。この場合、欧州特許出願公開第0166329号
明細書において記載されているような、部分付加運転領
域での問題提起についても注意されたい。部分負荷運転
に際しては比較的弱々しく運転しようとするその他の公
知になった幾つかの試みは、その際に燃焼が悪化してCO
/UHCの排出が極めて著しく上昇するために、いつも失敗
に終っている。専門用語によれば、この状態は、CO/UHC
−NOXシェーレという名称で言い換えられる。本来の燃
焼域の前に燃料／新鮮空気−混合気のための予備混合域
を設けるという方法も、安全に運転できるバーナーを得
るには至らない。なぜならばそこには燃焼域から予備混
合域への逆火がバーナーを破損するかもしれないという
内在的な危険性があるからである。
欧州特許出願公開第0210462号明細書によれば、液状
及び場合によってはガス状の燃料を燃焼させるのに好都
合なバーナーが公知である。このバーナーは予備混合域
を必要としない。液状燃料の噴霧と、気化状態へ向けて
の供給空気を用いた前記液状燃料の混合による調整とが
行われて、予備混合の発生が不必要になるのである、こ
の点に関しては、液状燃料を噴霧する運動量が装置の負
荷に適合せしめられるために、混合気は決して過度に稀
薄にも濃厚にもならない。有害物質の排出に関してここ
において評価されたバーナーの利点が否定されるべきで
はないとしても、NOX及びCOの排出値が、法的な規制値
以下にあろうとも、将来的に更に実質的に低減せしめら
れるべきであることは明らかである。更に、液状燃料の
噴霧方式に由来するコークス化の問題を無視し得ないこ
と、そして燃料の噴霧自体簡単に取り扱えないことが判
明している。その他の問題が、バーナーにおける混合気
形成の過程でのNOX及びその温度から生じている。前記
過剰空気の温度は、混合気の点火前に、液状燃料の完全
な蒸発そしてそれゆえ気化を何等保証しない。更に、こ
のようなバーナーを大気中の燃焼装置において使用した
場合、最適な運転が決して行われないことが判明してい
る。何となれば、液状燃料の気化率が十分に達成された
としても、周知のようにNOXの生成に寄与しているとこ
ろの局所的に高い火炎温度のピーク値になお影響が及ぼ
されないであろうからである。
及び場合によってはガス状の燃料を燃焼させるのに好都
合なバーナーが公知である。このバーナーは予備混合域
を必要としない。液状燃料の噴霧と、気化状態へ向けて
の供給空気を用いた前記液状燃料の混合による調整とが
行われて、予備混合の発生が不必要になるのである、こ
の点に関しては、液状燃料を噴霧する運動量が装置の負
荷に適合せしめられるために、混合気は決して過度に稀
薄にも濃厚にもならない。有害物質の排出に関してここ
において評価されたバーナーの利点が否定されるべきで
はないとしても、NOX及びCOの排出値が、法的な規制値
以下にあろうとも、将来的に更に実質的に低減せしめら
れるべきであることは明らかである。更に、液状燃料の
噴霧方式に由来するコークス化の問題を無視し得ないこ
と、そして燃料の噴霧自体簡単に取り扱えないことが判
明している。その他の問題が、バーナーにおける混合気
形成の過程でのNOX及びその温度から生じている。前記
過剰空気の温度は、混合気の点火前に、液状燃料の完全
な蒸発そしてそれゆえ気化を何等保証しない。更に、こ
のようなバーナーを大気中の燃焼装置において使用した
場合、最適な運転が決して行われないことが判明してい
る。何となれば、液状燃料の気化率が十分に達成された
としても、周知のようにNOXの生成に寄与しているとこ
ろの局所的に高い火炎温度のピーク値になお影響が及ぼ
されないであろうからである。
発明が解決しようとする課題 ゆえに本発明の課題は、冒頭に記載の形式の方法を改
良して、液状燃料の場合でもガス状燃料の場合でも、並
びに混合運転の場合でも、有害物質の排出値を最小化す
るところの方法を提供することにある。
良して、液状燃料の場合でもガス状燃料の場合でも、並
びに混合運転の場合でも、有害物質の排出値を最小化す
るところの方法を提供することにある。
課題を解決するための手段 この課題を解決するために本発明の方法では、燃焼空
気が、流れ方向において増大する横断面を有していて互
いにずらされて上下に位置決めされた部分円錐体によっ
て形成される、少なくとも２つの接線方向の空気流入ス
ロットを介して、バーナーの内室に流入し、該バーナー
内において燃焼空気に燃料が加えられ、燃焼空気と燃料
とから成る混合気の点火が、バーナーの出口位置におい
て行われ、火炎がバーナ口の領域において逆流域によっ
て安定化されるようにした。
気が、流れ方向において増大する横断面を有していて互
いにずらされて上下に位置決めされた部分円錐体によっ
て形成される、少なくとも２つの接線方向の空気流入ス
ロットを介して、バーナーの内室に流入し、該バーナー
内において燃焼空気に燃料が加えられ、燃焼空気と燃料
とから成る混合気の点火が、バーナーの出口位置におい
て行われ、火炎がバーナ口の領域において逆流域によっ
て安定化されるようにした。
発明の利点 本発明の本質的な利点は、燃料及び燃焼室内の火炎温
度に同時に干渉している点に認められる。液状燃料を使
って燃焼装置を運転する場合、完全に蒸気化した燃料／
燃焼空気−混合気が燃焼部に供給され得るように、排気
再循環が作用する。前記排気再循環に起因する改善は火
炎温度にも影響するもので、NOXの生成に寄与している
ピーク温度はもはや発生しない。これに対してガス状の
燃料を使用して燃焼装置を運転する場合、確かに気化し
た混合気が既に存在しているのであるが、ここにおいて
も火炎温度は積極的な影響を受けることになる。混合運
転の場合は全ての利点が同時に生じることになる。
度に同時に干渉している点に認められる。液状燃料を使
って燃焼装置を運転する場合、完全に蒸気化した燃料／
燃焼空気−混合気が燃焼部に供給され得るように、排気
再循環が作用する。前記排気再循環に起因する改善は火
炎温度にも影響するもので、NOXの生成に寄与している
ピーク温度はもはや発生しない。これに対してガス状の
燃料を使用して燃焼装置を運転する場合、確かに気化し
た混合気が既に存在しているのであるが、ここにおいて
も火炎温度は積極的な影響を受けることになる。混合運
転の場合は全ての利点が同時に生じることになる。
化石燃料を使って運転される一般的な燃焼装置の有害
物質の排出に関する改善値は、僅かなパーセント数を示
すだけでなく、NOXの排出に限れば、ことによると法的
な規制値が許容する値の10％しか測定されない程に、最
小化せしめられるものである。こうして全く新しい質的
段階が、前記方法により達成される。
物質の排出に関する改善値は、僅かなパーセント数を示
すだけでなく、NOXの排出に限れば、ことによると法的
な規制値が許容する値の10％しか測定されない程に、最
小化せしめられるものである。こうして全く新しい質的
段階が、前記方法により達成される。
本発明のその他の利点は、準化学量的運転方式に際し
て、冷却された排気の再循環により大気中の燃焼装置に
おいても最適な運転が実現されるという可能性から生じ
ている。
て、冷却された排気の再循環により大気中の燃焼装置に
おいても最適な運転が実現されるという可能性から生じ
ている。
本発明の課題の解決手段の利点及び有利な改良は、そ
の他の従属請求項において特徴づけられている。
の他の従属請求項において特徴づけられている。
以下において本発明の実施例が図面に基づいてより詳
細に説明される。本発明の直接的な理解に必要のない全
ての要素が省略されている。様々な媒体の流れ方向は矢
印で示されている。幾つかの図面において、それぞれの
同一の要素には同一の参照符号が付与されている。
細に説明される。本発明の直接的な理解に必要のない全
ての要素が省略されている。様々な媒体の流れ方向は矢
印で示されている。幾つかの図面において、それぞれの
同一の要素には同一の参照符号が付与されている。
実施例 第１図はバーナーＺを備える燃焼装置を示し、同バー
ナーはそこでは単に液体燃料12を使用して運転せしめら
れる。液体燃料でも気体燃料でも、あるいは混合運転と
しても運転され得るところのバーナーが第４〜７図に示
されている。燃焼質22から出る高熱の排気Ａは熱交換気
Ｘを通過する。その熱交換は、水流入Ｇ及び水流出Ｇ′
によって示されているように、水によって維持される。
勿論、他の媒体によって熱交換を達成することもでき
る。熱交換器Ｘを通る高熱排気Ａの流れは、符号Ａによ
って示された矢印の方向によって概略的に再現される。
この場合、個々の室は水流によって包囲されているパイ
プラインとしてイメージされよう。熱交換器Ｘを通過し
たことでもはや約180℃の温度に冷却された排気Ａ′
は、その後煙管Ｅを経て煙突Ｆへ流れる。煙管Ｅの開始
前に分岐部が設けられており、同分岐部により所望量の
排気が吸い出される。１つの通路が、正反対の方向か
ら、約15℃の温度の新鮮空気Ｌを導入する。冷却された
排気Ａ′と新鮮空気Ｌとの配合は弁Ｂによって行われ
る。この弁は、今や排気／新鮮空気−混合気である燃焼
空気15を送風機Ｄを介してバーナーＺへ導くところの戻
し通路Ｈの高さに位置している。この燃焼空気15の流量
は、前記配合後に、戻し通路Ｈ内に配置された別の弁Ｃ
によって調節される。流れ矢印が象徴しているように、
燃焼空気15は、その配合及び流量調節後に、直ちにバー
ナーＺに流入するのではなく、さらに熱吸収する意味で
第２の熱交換器Ｘ′を通過する。即ち燃焼空気15は装入
される前に、それも排気Ａの熱によって加熱される。こ
の処置の目的は有害物質の排出を低減させることにあ
る。前記有害物質の排出の低減は、バーナーＺ内の液体
燃料が混合気の点火位置までに完全に気化されるように
配慮した場合に達成される。この要求を満足させるため
に、既に上で装置にしたがって説明したように、排気
Ａ′が煙管Ｅへ向う途中で吸い出され、新鮮空気Ｌと7:
10の割合で混合され、そして前述の送風機Ｄを介して熱
交換器Ｘ′に導かれる。好ましくは前記各熱交換器X,
X′は、原理図である第１図からは明らかでないところ
の、ボイラの火室内に位置している。熱交換器Ｘ′を貫
流する燃焼空気15は、バーナーＺに導かれる前に約400
℃に加熱される。燃焼空気15をこのように準備する利点
は、液体燃料12を確実に気化させることのみならず、燃
焼室22内の火炎温度が一様性を有し、もってNOXを生成
する危険性を解消することにもある。ガス状の燃料が使
用される場合であっても、後者の点は依然として明確に
確認され、したがってガス状燃料を用いてバーナーＺを
運転する場合でも排気の再循環を意図することは問題な
く適切である。排気Ａをまず最初に冷却し、次いで新鮮
空気Ｌと混合して燃焼空気15にするという、ここにおい
て選択された排気の再循環方法は、配合要素、送風機そ
して調節装置が低い温度にさらされるという利点を持
つ。ただしこれは、排気Ａが熱交換器Ｘにおいて前もっ
て冷却されないような場合には当てはまらないであろ
う。既に説明したように、冷却された排気Ａ′の温度は
約180℃であり、新鮮空気Ｌの温度は約15℃である。そ
れゆえ燃焼空気15は熱交換器Ｘに還流する前に約60℃の
温度になる。したがって配合弁Ｂ、送風機Ｄ、調節弁Ｃ
のような全ての要素を、高合金の耐熱性の合金を使用し
て構成する必要はない。
ナーはそこでは単に液体燃料12を使用して運転せしめら
れる。液体燃料でも気体燃料でも、あるいは混合運転と
しても運転され得るところのバーナーが第４〜７図に示
されている。燃焼質22から出る高熱の排気Ａは熱交換気
Ｘを通過する。その熱交換は、水流入Ｇ及び水流出Ｇ′
によって示されているように、水によって維持される。
勿論、他の媒体によって熱交換を達成することもでき
る。熱交換器Ｘを通る高熱排気Ａの流れは、符号Ａによ
って示された矢印の方向によって概略的に再現される。
この場合、個々の室は水流によって包囲されているパイ
プラインとしてイメージされよう。熱交換器Ｘを通過し
たことでもはや約180℃の温度に冷却された排気Ａ′
は、その後煙管Ｅを経て煙突Ｆへ流れる。煙管Ｅの開始
前に分岐部が設けられており、同分岐部により所望量の
排気が吸い出される。１つの通路が、正反対の方向か
ら、約15℃の温度の新鮮空気Ｌを導入する。冷却された
排気Ａ′と新鮮空気Ｌとの配合は弁Ｂによって行われ
る。この弁は、今や排気／新鮮空気−混合気である燃焼
空気15を送風機Ｄを介してバーナーＺへ導くところの戻
し通路Ｈの高さに位置している。この燃焼空気15の流量
は、前記配合後に、戻し通路Ｈ内に配置された別の弁Ｃ
によって調節される。流れ矢印が象徴しているように、
燃焼空気15は、その配合及び流量調節後に、直ちにバー
ナーＺに流入するのではなく、さらに熱吸収する意味で
第２の熱交換器Ｘ′を通過する。即ち燃焼空気15は装入
される前に、それも排気Ａの熱によって加熱される。こ
の処置の目的は有害物質の排出を低減させることにあ
る。前記有害物質の排出の低減は、バーナーＺ内の液体
燃料が混合気の点火位置までに完全に気化されるように
配慮した場合に達成される。この要求を満足させるため
に、既に上で装置にしたがって説明したように、排気
Ａ′が煙管Ｅへ向う途中で吸い出され、新鮮空気Ｌと7:
10の割合で混合され、そして前述の送風機Ｄを介して熱
交換器Ｘ′に導かれる。好ましくは前記各熱交換器X,
X′は、原理図である第１図からは明らかでないところ
の、ボイラの火室内に位置している。熱交換器Ｘ′を貫
流する燃焼空気15は、バーナーＺに導かれる前に約400
℃に加熱される。燃焼空気15をこのように準備する利点
は、液体燃料12を確実に気化させることのみならず、燃
焼室22内の火炎温度が一様性を有し、もってNOXを生成
する危険性を解消することにもある。ガス状の燃料が使
用される場合であっても、後者の点は依然として明確に
確認され、したがってガス状燃料を用いてバーナーＺを
運転する場合でも排気の再循環を意図することは問題な
く適切である。排気Ａをまず最初に冷却し、次いで新鮮
空気Ｌと混合して燃焼空気15にするという、ここにおい
て選択された排気の再循環方法は、配合要素、送風機そ
して調節装置が低い温度にさらされるという利点を持
つ。ただしこれは、排気Ａが熱交換器Ｘにおいて前もっ
て冷却されないような場合には当てはまらないであろ
う。既に説明したように、冷却された排気Ａ′の温度は
約180℃であり、新鮮空気Ｌの温度は約15℃である。そ
れゆえ燃焼空気15は熱交換器Ｘに還流する前に約60℃の
温度になる。したがって配合弁Ｂ、送風機Ｄ、調節弁Ｃ
のような全ての要素を、高合金の耐熱性の合金を使用し
て構成する必要はない。
第２図は、送風機Ｄに関する戻し通路Ｈの配置、駆動
装置Ｍを介した液体燃料の供給、駆動装置Ｍを備える配
合弁Ｂ並びに燃焼空気−流量15を調節する弁Ｃをかなり
概略的に示している。矢線Ｖは１つのオプションを示唆
するもので、同オプションは、液体燃料が送風機Ｄの後
ろで燃料空気15に混入され得ることにある。
装置Ｍを介した液体燃料の供給、駆動装置Ｍを備える配
合弁Ｂ並びに燃焼空気−流量15を調節する弁Ｃをかなり
概略的に示している。矢線Ｖは１つのオプションを示唆
するもので、同オプションは、液体燃料が送風機Ｄの後
ろで燃料空気15に混入され得ることにある。
バーナーＺの構成をさらに良く理解するためには、第
４図と同時に第５〜７図の個々の断面図を参照すること
が有利である。さらに、第４図を不必要に複雑化させな
いために、第５〜７図において概略的に示されたそらせ
板21a,21bは第４図においては単に示唆的に記載されて
いる。以下では、第４図の説明であっても必依に応じて
選択的に残りの第５〜７図についても言及される。
４図と同時に第５〜７図の個々の断面図を参照すること
が有利である。さらに、第４図を不必要に複雑化させな
いために、第５〜７図において概略的に示されたそらせ
板21a,21bは第４図においては単に示唆的に記載されて
いる。以下では、第４図の説明であっても必依に応じて
選択的に残りの第５〜７図についても言及される。
第１図のバーナーＺは２つの半中空の部分円錐体1,2
によって構成されており、同部分円錐体は互いに位置を
ずらして上下に位置している。部分円錐体1,2相互の各
中心軸線1b,2bの位置ずれは、鏡像的な配置の両側部に
おいてそれぞれ１つの接線方向の空気流入スリット19,2
0を提供しており（第５〜７図）、同スリットを経て、
燃焼空気15（排気／新鮮空気−混合気）がバーナーＺの
内側室、即ち円錐中空室14内に流れ込む。両部分円錐体
1,2はそれぞれ１つのシリンダ状の始端部分1a,2aを有し
ており、同始端部分は同様に部分円錐体1,2に類似して
互いに位置をずらして延びている。したがって接線方向
に空気流入スリット19,20は始端から存在している。前
記シリンダ状の始端部分1a,2aにはノズル３が取り付け
られており、同ノズルの燃料噴霧口は、２つの部分円錐
体1,2によって構成された円錐状の中空室14の最小横断
面と一致する。勿論、バーナーＺを純粋に円錐状に、つ
まりシリンダ状の始端部分1a,2aを設けずに構成するこ
ともできる。両部分円錐体1,2は選択的にそれぞれ１つ
の燃料通路8,9を有しており、同燃料通路には開口17が
設けられており、同開口を通して、ガス状燃料13が、接
線方向の空気流入スリット19,20を経て流入する燃焼空
気15に混入せしめられる。燃料通路8,9の位置は第２〜
４図からおおよそ明らかである。燃料通路8,9は接線方
向の空気流入スリット19,20の端部に付設されており、
その結果そこにおいて、流入する燃焼空気15とガス状燃
料13との混合16も行われることになる。勿論、両燃料を
用いた混合運転も可能である。バーナーは、燃焼室側22
において、部分円錐体1,2のための可能な固定手段とし
て使用される、若干数の穴11を備える鍔状の終端板10を
有しており、必要な場合には同穴を通して、稀薄空気な
いし冷却空気18を燃焼室22の前部ないし同燃焼室の壁に
供給することができる。ノズル３を経て流入する液状燃
料12は、バーナーの流出面において可能な限り均一な円
錐状の燃料噴霧が生ずるように、円錐中空室14内に鋭角
度で噴射せしめられる。燃料噴霧口４については、エア
アシスト形ノズル又は圧力噴霧器が対象となる。液体燃
料の円錐状の輪郭５は、接線方向に流入する回転する燃
焼空気流15によって包囲される。液体燃料12の濃度は燃
焼空気15の混入により、軸線方向に沿って連続的に低下
する。ガス状燃料13/16が装入されると、燃焼空気15と
の混合気形成が空気流入スリット19,20の端部において
直ちに行われる。液状燃料12を噴霧する場合に、渦がほ
ころびる領域、つまり逆流域６の範囲において、最適な
均一の燃料濃度が横断面にわたって達成される。点火は
逆流域６の頂点において行われる。この位置において初
めて安定した火炎面７が生じる。ここでは、公知の予備
混合路においては潜在的な問題になっており、そのため
の対策が複雑な保炎器を用いて試みられるとろの、バー
ナーＺ内部への火炎の後退を懸念する必要はない。第１
図に関連して説明したように燃焼空気15が予熱される
と、混合気の点火が行われるバーナーＺの出口位置に到
達する前に、液状燃料12の全体的な気化が加速的に生ず
る。勿論、気化の程度は、バーナーＺの大きさ、液滴量
の配分そして燃焼空気15の温度に依存する。しかしなが
ら、低温の燃焼空気15による液滴の均一な予備混合のほ
かに、あるいは追加的に、予熱された燃焼空気15によっ
て液滴の気化が単に部分的にのみ達成されるか又は全体
的に達成されるかには無関係に、空気過剰が少なくとも
60％に達した時には酸化窒素及び一酸化炭素の排出量が
低下する。それによってここでは、追加的な安全対策
が、NOXの排出を最小化するために自由に講じられる。
燃焼域に入る前に完全に蒸発する場合には、有害物質の
排出量は最小である。過剰空気が再循環する排気によっ
て代用される時には、準化学量的運転に対しても同様の
ことが当てはまる。部分円錐体1,2を設計する場合、火
炎を安定化するべく空気の所望の流れ領域がバーナー口
の領域における空気の逆流域６と共に生ずるためには、
円錐の傾斜及び接線方向の空気流入スリット19,20の幅
に関して、狭い限度幅が守られなければならない。一般
的には、空気流入スリット19,20を縮小させると逆流域
６がさらに上流へ移動し、それによって確かに混合気が
より早く点火せしめられるであろうと考えられる。少な
くともここでは、螺旋回数がバーナーの円錐形状領域に
おいて流れ方向に沿って増加するので、一度幾何学的に
固定された逆流域６はそれ自体としては位置的に安定し
ていると考えられる。バーナーの前記構造は、第５〜７
図から特に明らかなように、バーナーの全長が予め定め
られている場合に、部分円錐体1,2が互いに接近又は離
隔して、両中心軸線1b,2bの間隔が縮小又は増加し、そ
れにしたがって接線方向の空気流入スリット19,20の隙
間の大きさが変化することに基づいて、同接線方向の空
気流入スリット19,20の大きさを変更せしめることにも
っぱら適している。勿論、部分円錐体1,2は他の平面に
おいても互いに移動可能であり、これによってさらに部
分円錐体のオーバーラップが調整可能である。さらに、
部分円錐体1,2を、逆向きに回転する運動によって互い
に螺旋状に移動させることが可能である。こうして接線
方向の空気流入スリット19,20の形状及び大きさを任意
に変化させることが可能であり、それによってバーナー
をその全長を変更することなく個別的に適合させること
ができる。
によって構成されており、同部分円錐体は互いに位置を
ずらして上下に位置している。部分円錐体1,2相互の各
中心軸線1b,2bの位置ずれは、鏡像的な配置の両側部に
おいてそれぞれ１つの接線方向の空気流入スリット19,2
0を提供しており（第５〜７図）、同スリットを経て、
燃焼空気15（排気／新鮮空気−混合気）がバーナーＺの
内側室、即ち円錐中空室14内に流れ込む。両部分円錐体
1,2はそれぞれ１つのシリンダ状の始端部分1a,2aを有し
ており、同始端部分は同様に部分円錐体1,2に類似して
互いに位置をずらして延びている。したがって接線方向
に空気流入スリット19,20は始端から存在している。前
記シリンダ状の始端部分1a,2aにはノズル３が取り付け
られており、同ノズルの燃料噴霧口は、２つの部分円錐
体1,2によって構成された円錐状の中空室14の最小横断
面と一致する。勿論、バーナーＺを純粋に円錐状に、つ
まりシリンダ状の始端部分1a,2aを設けずに構成するこ
ともできる。両部分円錐体1,2は選択的にそれぞれ１つ
の燃料通路8,9を有しており、同燃料通路には開口17が
設けられており、同開口を通して、ガス状燃料13が、接
線方向の空気流入スリット19,20を経て流入する燃焼空
気15に混入せしめられる。燃料通路8,9の位置は第２〜
４図からおおよそ明らかである。燃料通路8,9は接線方
向の空気流入スリット19,20の端部に付設されており、
その結果そこにおいて、流入する燃焼空気15とガス状燃
料13との混合16も行われることになる。勿論、両燃料を
用いた混合運転も可能である。バーナーは、燃焼室側22
において、部分円錐体1,2のための可能な固定手段とし
て使用される、若干数の穴11を備える鍔状の終端板10を
有しており、必要な場合には同穴を通して、稀薄空気な
いし冷却空気18を燃焼室22の前部ないし同燃焼室の壁に
供給することができる。ノズル３を経て流入する液状燃
料12は、バーナーの流出面において可能な限り均一な円
錐状の燃料噴霧が生ずるように、円錐中空室14内に鋭角
度で噴射せしめられる。燃料噴霧口４については、エア
アシスト形ノズル又は圧力噴霧器が対象となる。液体燃
料の円錐状の輪郭５は、接線方向に流入する回転する燃
焼空気流15によって包囲される。液体燃料12の濃度は燃
焼空気15の混入により、軸線方向に沿って連続的に低下
する。ガス状燃料13/16が装入されると、燃焼空気15と
の混合気形成が空気流入スリット19,20の端部において
直ちに行われる。液状燃料12を噴霧する場合に、渦がほ
ころびる領域、つまり逆流域６の範囲において、最適な
均一の燃料濃度が横断面にわたって達成される。点火は
逆流域６の頂点において行われる。この位置において初
めて安定した火炎面７が生じる。ここでは、公知の予備
混合路においては潜在的な問題になっており、そのため
の対策が複雑な保炎器を用いて試みられるとろの、バー
ナーＺ内部への火炎の後退を懸念する必要はない。第１
図に関連して説明したように燃焼空気15が予熱される
と、混合気の点火が行われるバーナーＺの出口位置に到
達する前に、液状燃料12の全体的な気化が加速的に生ず
る。勿論、気化の程度は、バーナーＺの大きさ、液滴量
の配分そして燃焼空気15の温度に依存する。しかしなが
ら、低温の燃焼空気15による液滴の均一な予備混合のほ
かに、あるいは追加的に、予熱された燃焼空気15によっ
て液滴の気化が単に部分的にのみ達成されるか又は全体
的に達成されるかには無関係に、空気過剰が少なくとも
60％に達した時には酸化窒素及び一酸化炭素の排出量が
低下する。それによってここでは、追加的な安全対策
が、NOXの排出を最小化するために自由に講じられる。
燃焼域に入る前に完全に蒸発する場合には、有害物質の
排出量は最小である。過剰空気が再循環する排気によっ
て代用される時には、準化学量的運転に対しても同様の
ことが当てはまる。部分円錐体1,2を設計する場合、火
炎を安定化するべく空気の所望の流れ領域がバーナー口
の領域における空気の逆流域６と共に生ずるためには、
円錐の傾斜及び接線方向の空気流入スリット19,20の幅
に関して、狭い限度幅が守られなければならない。一般
的には、空気流入スリット19,20を縮小させると逆流域
６がさらに上流へ移動し、それによって確かに混合気が
より早く点火せしめられるであろうと考えられる。少な
くともここでは、螺旋回数がバーナーの円錐形状領域に
おいて流れ方向に沿って増加するので、一度幾何学的に
固定された逆流域６はそれ自体としては位置的に安定し
ていると考えられる。バーナーの前記構造は、第５〜７
図から特に明らかなように、バーナーの全長が予め定め
られている場合に、部分円錐体1,2が互いに接近又は離
隔して、両中心軸線1b,2bの間隔が縮小又は増加し、そ
れにしたがって接線方向の空気流入スリット19,20の隙
間の大きさが変化することに基づいて、同接線方向の空
気流入スリット19,20の大きさを変更せしめることにも
っぱら適している。勿論、部分円錐体1,2は他の平面に
おいても互いに移動可能であり、これによってさらに部
分円錐体のオーバーラップが調整可能である。さらに、
部分円錐体1,2を、逆向きに回転する運動によって互い
に螺旋状に移動させることが可能である。こうして接線
方向の空気流入スリット19,20の形状及び大きさを任意
に変化させることが可能であり、それによってバーナー
をその全長を変更することなく個別的に適合させること
ができる。
第５〜７図からそらせ板21a,21bの位置も明らかであ
る。そらせ板は流れ導入機能を有しており、この場合合
同そらせ板は、その長さに対応して、部分円錐体1,2の
その時々の端部を燃焼空気15の流入方向に沿って延長せ
しめる。円錐中空室14への燃料空気15の通路形成は、そ
らせ板21a,21bを回転中心23の回りで開閉することによ
って最適化することができる。これは、接線方向の空気
流入スリット19,20の隙間の本来の大きさが変更せしめ
られる時には、特に必要である。バーナーＺは、そらせ
板21a,21bがなくても運転可能である。
る。そらせ板は流れ導入機能を有しており、この場合合
同そらせ板は、その長さに対応して、部分円錐体1,2の
その時々の端部を燃焼空気15の流入方向に沿って延長せ
しめる。円錐中空室14への燃料空気15の通路形成は、そ
らせ板21a,21bを回転中心23の回りで開閉することによ
って最適化することができる。これは、接線方向の空気
流入スリット19,20の隙間の本来の大きさが変更せしめ
られる時には、特に必要である。バーナーＺは、そらせ
板21a,21bがなくても運転可能である。
第１図は、排気再循環手段と排気温度処理手段と燃焼空
気を得るために排気を新鮮空気と混合する手段とを備え
る燃焼装置の全体図、第２図は、排気を新鮮空気と混合
し、その燃焼空気をバーナーに供給するための送風機と
駆動装置の部分図、第３図は、排気と新鮮空気の量的な
配合を指示する弁の部分図、第４図は、液状及び／又は
ガス状の燃料用のバーナーについての適当に切開された
斜視図、第5,6,7図は、第４図のバーナーを概略的に簡
略化して表示するところの、各平面Ｖ−Ｖ（第５図）、
VI−VI（第６図）、VII−VII（第７図）に沿った対応す
る断面図を示す。 Ａ……排気、Ａ′……冷却された排気、Ｌ……新鮮空
気、X,X′……熱交換器、Ｚ……バーナー、1,2……部分
円錐体、1b,2b……中心軸線、３……燃料ノズル、４…
…燃料噴霧口、７……バーナー、13,16……ガス状の燃
料、14……内部室、15……燃焼空気、19,20……空気流
入スリット、21a,21b……そらせ板、22……燃焼室
気を得るために排気を新鮮空気と混合する手段とを備え
る燃焼装置の全体図、第２図は、排気を新鮮空気と混合
し、その燃焼空気をバーナーに供給するための送風機と
駆動装置の部分図、第３図は、排気と新鮮空気の量的な
配合を指示する弁の部分図、第４図は、液状及び／又は
ガス状の燃料用のバーナーについての適当に切開された
斜視図、第5,6,7図は、第４図のバーナーを概略的に簡
略化して表示するところの、各平面Ｖ−Ｖ（第５図）、
VI−VI（第６図）、VII−VII（第７図）に沿った対応す
る断面図を示す。 Ａ……排気、Ａ′……冷却された排気、Ｌ……新鮮空
気、X,X′……熱交換器、Ｚ……バーナー、1,2……部分
円錐体、1b,2b……中心軸線、３……燃料ノズル、４…
…燃料噴霧口、７……バーナー、13,16……ガス状の燃
料、14……内部室、15……燃焼空気、19,20……空気流
入スリット、21a,21b……そらせ板、22……燃焼室
Claims (4)
- 【請求項１】化石燃料を使用する燃焼装置をバーナーを
介して運転する方法であって、燃焼室（22）から出た排
気（Ａ）が水冷式の熱交換器（Ｘ）において冷却され、
該冷却された排気（Ａ′）の一部が新鮮空気（Ｌ）と混
合されて燃焼空気（15）となり、該燃焼空気（15）が前
記バーナー（７）に導入される前に、別の熱交換器
（Ｘ′）において予備加熱される形式の方法において、
燃焼空気（15）が、流れ方向において増大する横断面を
有していて互いにずらされて上下に位置決めされた部分
円錐体（1,2）によって形成される、少なくとも２つの
接線方向の空気流入スロット（19,20）を介して、バー
ナー（Ｚ）の内室に流入し、該バーナー（Ｚ）内におい
て燃焼空気（15）に燃料（12,13）が加えられ、燃焼空
気（15）と燃料（12,13）とから成る混合気の点火が、
バーナー（Ｚ）の出口位置において行われ、火炎がバー
ナ口の領域において逆流域（６）によって安定化される
ことを特徴とする、化石燃料を使用する燃焼装置を運転
する方法。 - 【請求項２】前記冷却された排気（Ａ′）は新鮮空気
（Ｌ）と7:10の割合で混合される、請求項１記載の方
法。 - 【請求項３】前記燃焼空気（15）は前記バーナー（Ｚ）
に付勢される前に400℃に予備加熱される、請求項１記
載の方法。 - 【請求項４】バーナー（Ｚ）に流入する燃焼空気（15）
の量が、接線方向の空気流入スロット（19,20）の流入
開口の変化によって増大又は減少させられる、請求項１
記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH947/89-9 | 1989-03-15 | ||
| CH947/89A CH678568A5 (ja) | 1989-03-15 | 1989-03-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02275202A JPH02275202A (ja) | 1990-11-09 |
| JP2960464B2 true JP2960464B2 (ja) | 1999-10-06 |
Family
ID=4198867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2060147A Expired - Fee Related JP2960464B2 (ja) | 1989-03-15 | 1990-03-13 | 化石燃料を使用する燃焼装置を運転する方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5044935A (ja) |
| EP (1) | EP0392158B1 (ja) |
| JP (1) | JP2960464B2 (ja) |
| AT (1) | ATE109877T1 (ja) |
| CH (1) | CH678568A5 (ja) |
| DE (1) | DE59006735D1 (ja) |
| ES (1) | ES2060826T3 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CH680157A5 (ja) * | 1989-12-01 | 1992-06-30 | Asea Brown Boveri | |
| ES2064538T3 (es) * | 1990-06-29 | 1995-02-01 | Wuenning Joachim | Procedimiento y dispositivo para la combustion de combustible en un recinto de combustion. |
| CH682009A5 (ja) * | 1990-11-02 | 1993-06-30 | Asea Brown Boveri | |
| US5259342A (en) * | 1991-09-11 | 1993-11-09 | Mark Iv Transportation Products Corporation | Method and apparatus for low NOX combustion of gaseous fuels |
| USRE36373E (en) * | 1993-08-23 | 1999-11-02 | Benz; Robert P. | Low NOx burner process for boilers |
| US5511971A (en) * | 1993-08-23 | 1996-04-30 | Benz; Robert P. | Low nox burner process for boilers |
| DE4411624A1 (de) * | 1994-04-02 | 1995-10-05 | Abb Management Ag | Brennkammer mit Vormischbrennern |
| DE4422535A1 (de) * | 1994-06-28 | 1996-01-04 | Abb Research Ltd | Verfahren zum Betrieb einer Feuerungsanlage |
| DE19503348A1 (de) * | 1995-02-02 | 1996-08-08 | Erhard Liebig | Verringerung der NO¶x¶-Emissionen durch Verminderung der Stickstoffzufuhr in den Verbrennungsprozess |
| SE9602688L (sv) * | 1996-07-08 | 1998-01-09 | Volvo Ab | Katalytisk brännkammare, samt förfarande för tändning och reglering av den katalytiska brännkammaren |
| DE10040869A1 (de) * | 2000-08-21 | 2002-03-07 | Alstom Power Nv | Verfahren und Vorrichtung zur Unterdrückung von Strömungswirbeln innerhalb einer Strömungskraftmaschine |
| US7074033B2 (en) * | 2003-03-22 | 2006-07-11 | David Lloyd Neary | Partially-open fired heater cycle providing high thermal efficiencies and ultra-low emissions |
| FR2863691A1 (fr) * | 2003-12-15 | 2005-06-17 | Pillard Chauffage | Bruleur pour chaudiere a tubes de fumees |
| DE102004061400B4 (de) * | 2004-12-21 | 2012-12-20 | Umicore Ag & Co. Kg | Verfahren zur Erzeugung eines Stromes heißer Verbrennungsabgase mit einstellbarer Temperatur, Apparatur zur Durchführung des Verfahrens und Verwendung der Verbrennungsabgase zur gezielten Alterung von Katalysatoren |
| DE202013006962U1 (de) | 2013-08-05 | 2013-08-28 | Tenneco Gmbh | Mischkammer |
| US9784163B2 (en) | 2015-01-22 | 2017-10-10 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | Exhaust aftertreatment system having mixer assembly |
| DE102015103425B3 (de) | 2015-03-09 | 2016-05-19 | Tenneco Gmbh | Mischvorrichtung |
| EP3290794A1 (en) * | 2016-09-05 | 2018-03-07 | Technip France | Method for reducing nox emission |
| CN106861430A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-06-20 | 西安西热锅炉环保工程有限公司 | 一种增设高温烟气换热器的零排放尿素热解系统及方法 |
| US11098894B2 (en) * | 2018-07-11 | 2021-08-24 | Praxair Technology, Inc. | Multifunctional fluidic burner |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE2650660A1 (de) * | 1976-11-05 | 1978-05-11 | Interliz Anstalt | Heizkessel mit einem heissgasgenerator fuer fluessige oder gasfoermige brennstoffe |
| SE454205B (sv) * | 1982-05-21 | 1988-04-11 | Eberspaecher J | Brennare for mindre luftuppvermningsapparater for transportabla rum t ex i fordon |
| JPS5927109A (ja) * | 1982-08-02 | 1984-02-13 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃焼装置 |
| ATE37224T1 (de) * | 1984-06-25 | 1988-09-15 | Vth Ag | Brenner, insbesondere brenner zur verbrennung von fluessigen brennstoffen in gasfoermigem zustand. |
| DE3501189A1 (de) * | 1985-01-16 | 1986-07-17 | Henkel KGaA, 4000 Düsseldorf | Verfahren und anlage zur reduzierung des no(pfeil abwaerts)x(pfeil abwaerts)-gehaltes von mittels fossiler brennstoffe beheizten grossfeuerungsanlagen |
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| CH674561A5 (ja) * | 1987-12-21 | 1990-06-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
| US4929172A (en) * | 1989-04-25 | 1990-05-29 | Georgia Tech Research Corporation | Stably operating pulse combustor and method |
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1989
- 1989-03-15 CH CH947/89A patent/CH678568A5/de not_active IP Right Cessation
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1990
- 1990-02-13 DE DE59006735T patent/DE59006735D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-02-13 AT AT90102788T patent/ATE109877T1/de not_active IP Right Cessation
- 1990-02-13 ES ES90102788T patent/ES2060826T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1990-02-13 EP EP90102788A patent/EP0392158B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-03-12 US US07/491,734 patent/US5044935A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-03-13 JP JP2060147A patent/JP2960464B2/ja not_active Expired - Fee Related
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