JP3081343B2 - 低NOxバーナ - Google Patents

低NOxバーナ

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JP3081343B2
JP3081343B2 JP04036955A JP3695592A JP3081343B2 JP 3081343 B2 JP3081343 B2 JP 3081343B2 JP 04036955 A JP04036955 A JP 04036955A JP 3695592 A JP3695592 A JP 3695592A JP 3081343 B2 JP3081343 B2 JP 3081343B2
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gas
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fuel gas
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聡一 石福
好弘 襟川
久雄 阿部
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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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、吸収式冷温水機、吸収
式冷凍機、蒸気ボイラー、温水ボイラーなどにおいて使
用される窒素酸化物(以下NOxと略す)の生成が低減
された低NOxバーナに関する。
【0002】
【従来の技術】工場、事業所などから排出される排ガス
中のNOxなどにより大気汚染が次第に増加する傾向に
あり、その対策が強く望まれている。燃料の燃焼によっ
て生成するNOxは燃焼用空気の中に含まれている窒素
と酸素が高温状態において反応して生じるサーマルNO
xと呼ばれるものと、燃料中に含まれる各種の窒素化合
物が燃焼に際して酸化されてNOxとなるフューエルN
Oxと呼ばれるものとがあるが、気体燃料を用いる場合
の殆どは、燃焼温度が高くなったことにより発生するサ
ーマルNOxであり、酸素濃度が高いほど、燃焼温度が
高いほど、また高温での排ガスの滞留時間が長いほど多
く生成される。従って、サーマルNOxを低減するため
には、酸素濃度を下げ、燃焼温度を下げ、燃焼の完結時
間を小さくして高温での排ガスの滞留時間を短くするこ
とが必要になる。
【0003】そこで従来これらの考え方に従って、運転
条件の変更によるもの、低過剰空気燃焼、燃焼室熱発生
率の低減、燃焼用空気の予熱温度の低減、バーナの構造
を工夫してNOxを低減させる低NOxバーナなどの燃
焼技術によるNOxの抑制対策が種々なされている。こ
れらの中でも低NOxバーナによる対策は比較的簡単な
改良で既設の装置に適用できる可能性があり、抑制効果
も大きいので、効果的な低NOxバーナの開発が求めら
れている。
【0004】従来の低NOxガスバーナは、NOx低減
はある程度可能であるが、燃焼温度が低下することによ
り、燃焼速度が小さくなり、振動燃焼が発生したり、不
完全燃焼が起こり一酸化炭素(CO)やすすが発生する
問題がある。
【0005】従来の低NOxガスバーナの例として実開
平2−140122号公報に開示されたバーナがある
が、燃料ガス圧が低圧の場合(例えば、約100mmH
2 O)、空気と燃料ガスとの混合が良くなり、燃焼温度
が高くなりNOx濃度が高くなるという欠点がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の低NOxガスバ
ーナーは下記のような欠点があるので、これらを解決し
た低NOxガスバーナーを提供する。 急激な燃焼が起り、NOx値を50ppm以下にす
ることが困難である。 振動燃焼限界が低く、安定燃焼域が狭いので燃料消
費量を高くできない。 排ガス再循環が起こらない。 不完全燃焼が起こり一酸化炭素(CO)やすすが発
生する。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記の点に鑑
み鋭意研究した結果、NOX 値を低減させる手段とし
て、燃料ガス噴出口、燃焼用空気通路や燃焼用空気孔の
配置やチューブの寸法をを特定することにより課題を解
決することができることを見いだして本発明を成すに至
った。
【0008】本発明の請求項1の発明は、先端に複数の
燃料ガス噴出口8をノズル周方向に設け、かつ、燃焼用
空気2の流れ方向と交わるように複数のガス噴出口8よ
り燃料ガス3が噴出される状態で形成したガスノズル
4、および複数のガス噴出口8に対応させて外周辺に分
割して設けた複数の燃焼用空気通路7Dおよび燃焼用空
気孔部7A、7B、7Cを有するプレート6を設けたチ
ューブ5を形成したバーナ1において、ガスノズル4の
中心Pと、ガス噴出口8に対応して設けた燃焼用空気通
路7Dの外周辺に沿った長さの1/2の点(以下、燃焼
用空気通路7Dの中心と称す)とを結ぶ線上に空気孔部
7Aと燃料ガス噴出口8を位置させ、ガスノズル4の中
心Pと、ガス噴出口8に対応して設けた燃焼用空気通路
7Dの両端の縁E(以下、燃焼用空気通路7Dの縁Eと
称す)とを結ぶ2本の線上に空気孔部7Bを位置させ
そしてガスノズル4の中心Pと相隣る燃焼用空気通路
7Dに挟まれてプレート6の外周辺に沿って設けたプレ
ート凸部9の外周辺に沿った長さの1/2の点(以下、
プレート凸部9の中心と称す)とを結ぶ線上に空気孔部
7Cを位置させるとともに、プレート6からガス噴出口
8までの寸法より、プレート6からガス噴出方向に延在
するチューブ5の先端部までの寸法を大きくした(以
下、チューブ5の寸法F’を燃料ガス噴出口8の位置す
る寸法G’よりも大きくしたと称す)ことを特徴とする
低NOxバーナである。
【0009】
【0010】
【0011】
【作用】 燃料ガス噴出口8より噴出した燃料ガス3は、燃焼
用空気孔部7Aより供給される空気2と混合して、混合
ガス10(図3)となる。ここでの混合比は、燃料の可
燃限界よりも高く、燃焼は起こらない。この混合ガス1
0は、次に燃焼用空気孔部7Bからの空気2によって、
可燃限界に達し、プレート6上に炎の境界線11(図
2)をつくり保炎する。この燃焼によって、燃焼しきれ
なかった未燃ガスを、燃焼用空気孔部7Cおよび燃焼用
空気通路7Dより供給される空気2によって完全燃焼さ
せる。 上述のような空気の送り方によって、急激な燃焼を
させないので、燃焼時に発生するNOxを45〜50p
pm(O2 0%換算)とし、かつ、安定した燃焼を行う
ことができる。 特に、空気孔部7Bをガスノズル4の中心Pと燃焼
用空気通路7Dの縁Eとを結ぶ線上に位置させることに
よって、図3に示すような、炎の境界面12が生じ、図
4に示したように、炎のリフトにより振動燃焼限界が高
められ、安定燃焼域を広くすることができる。
【0012】 図5に示したように、チューブ5から
プレート6の燃焼用空気孔部7を通過させて燃焼室側へ
燃焼用空気2を供給し、その空気2の流れ方向と交わる
ように燃料ガス噴出口8より燃料ガス3を噴出させる
際、チューブ5の寸法Fを燃料ガス噴出口8の位置する
寸法Gよりも小さくすると、図6のように、広がる炎が
形成されて矢印のような排ガス再循環13が生じ、その
結果、発生するNOxを35〜40ppm(O2 0%換
算)とすることができる。
【0013】 図7のように、チューブ5からプレー
ト6の燃焼用空気孔部7を通過させて燃焼室側へ燃焼用
空気2を供給し、その空気2の流れ方向と交わるように
燃料ガス噴出口8より燃料ガス3を噴出させる際、チュ
ーブ5の寸法F’を燃料ガス噴出口8の位置する寸法
G’よりも大きくすると、未燃焼ガスをチューブ5の内
壁がとらえるので、図8に示すようにCO限界が低下
し、安定燃焼域を広げることができる。
【0014】
【実施例】次に本発明の低NOX バーナを図1〜図8に
より詳細に説明するが、本発明の主旨を逸脱しない限り
実施例に限定されるものではない。図1に本発明の低N
X バーナの断面図を示す。図2に本発明の低NOX
ーナを矢印方向Xから見た側面図を示す。図3に本発明
の低NOX バーナの燃焼時の炎の状態を示す。図4に本
発明の低NOX バーナを用いた時の振動燃焼限界の変化
を示す。
【0015】図1および図2に示すように、燃料ガス3
を燃焼用空気2と混合して燃焼させるバーナ1は、先端
に複数の燃料ガス噴出口8をノズル周方向に設けられ、
かつ、燃焼用空気2の流れ方向と交わるようにガス噴出
口8より燃料ガス3が噴出される状態で形成されてお
り、また外周辺に分割して設けた複数の燃焼用空気通路
7Dおよび燃焼用空気孔部7A、7B、7Cを有するプ
レート6を設けたチューブ5を有している。ガスノズル
4の中心Pと燃焼用空気通路7Dの中心とを結ぶ線上に
複数の空気孔部7Aと燃料ガス噴出口8を位置させ、複
数の空気孔部7Bをガスノズル4の中心Pと燃焼用空気
通路7Dの縁Eとを結ぶ線上に位置させ、そして複数の
空気孔部7Cをガスノズル4の中心Pと対応するプレー
ト凸部9の中心とを結ぶ線上に位置させている。このよ
うに燃料ガス噴出口8、燃焼用空気通路7Dや燃焼用空
気孔部7A、7B、7Cの配置を特定することにより、
急激な燃焼をさせないので、燃焼時に発生するNOxを
45〜50ppm(O2 0%換算)とし、かつ、安定し
た燃焼を行うことができた。また、図4に示したよう
に、炎のリフトにより振動燃焼限界Aが振動燃焼限界B
となって高められ、安定燃焼域を広くすることができ
た。
【0016】図5に本発明の他の低NOX バーナの断面
図を示す。図6に本発明の他の低NOX バーナの燃焼時
の炎の状態を示す。図5に示したように、チューブ5の
寸法Fを燃料ガス噴出口8の位置する寸法Gよりも小さ
くしたことにより、図6に示すように、広がる炎が形成
されて矢印のような排ガス再循環13が生じ、その結
果、発生するNOxを35〜40ppm(O2 0%換
算)とすることができた。
【0017】図7に本発明の他の低NOX バーナの断面
図を示す。図8に本発明の他の低NOX バーナを用いた
時のCO限界の変化を示す。図7に示したように、チュ
ーブ5の寸法F’を燃料ガス噴出口8の位置する寸法
G’よりも大きくしたことにより、図8に示すように、
CO限界AがCO限界Bに低下して、安定燃焼領域を広
げることができた。
【0018】
【発明の効果】上記のように、本発明はNOxの生成が
低減された低NOxガスバーナを提供するものであり、
燃料ガス噴出口、燃焼用空気通路や燃焼用空気孔の配置
やチューブの寸法を特定することによりNOX 値の低減
が計れる上、振動燃焼限界を上げたり、CO限界を下げ
たりすることができ、その結果、安定燃焼域を広げるこ
とができる。本発明の低NOxガスバーナはシンプルな
構造を有し、汎用性および低廉価性(低価格)の点にお
いても優れているので、吸収式冷温水機、吸収式冷凍
機、蒸気ボイラー、温水ボイラーなどにおいて好適に使
用でき、その産業上の利用価値は甚だ大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の低NOX バーナの断面図を示す。
【図2】本発明の低NOX バーナを矢印方向Xから見た
側面図を示す。
【図3】本発明の低NOX バーナの燃焼時の炎の状態を
示す。
【図4】本発明の低NOX バーナを用いた時の振動燃焼
限界の変化を示す。
【図5】本発明の他の低NOX バーナの断面図を示す。
【図6】本発明の他の低NOX バーナの燃焼時の炎の状
態を示す。
【図7】本発明の他の低NOX バーナの断面図を示す。
【図8】本発明の他の低NOX バーナを用いた時のCO
限界の変化を示す。
【符号の説明】
E 燃焼用空気通路の縁 F、F’ チューブの寸法 G、G’ 燃料ガス噴出口の位置する寸法 P ガスノズルの中心 1 低NOxバーナ 2 燃焼用空気 3 燃料ガス 4 ガスノズル 5 チューブ 6 プレート 7 燃焼用空気孔部 7A、7B、7C 燃焼用空気孔部 7D 燃焼用空気通路 8 燃料ガス噴出口 9 プレート凸部 10 混合ガス 11 炎の境界線 12 炎の境界面 13 排ガス再循環 14 パイロットバーナ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−10435(JP,A) 特開 平5−113206(JP,A) 特開 平4−332306(JP,A) 実開 平2−140122(JP,U) 実開 平5−8208(JP,U) 特公 昭52−29011(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23D 14/22 F23C 11/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 先端に複数の燃料ガス噴出口8をノズル
    周方向に設け、かつ、燃焼用空気2の流れ方向と交わる
    ように複数のガス噴出口8より燃料ガス3が噴出される
    状態で形成したガスノズル4、および複数のガス噴出口
    8に対応させて外周辺に分割して設けた複数の燃焼用空
    気通路7Dおよび燃焼用空気孔部7A、7B、7Cを有
    するプレート6を設けたチューブ5を形成したバーナ1
    において、 ガスノズル4の中心Pと、ガス噴出口8に対応して設け
    た燃焼用空気通路7Dの外周辺に沿った長さの1/2の
    とを結ぶ線上に空気孔部7Aと燃料ガス噴出口8を位
    置させ、ガスノズル4の中心Pと、ガス噴出口8に対応して設け
    た燃焼用空気通路7Dの両端の縁Eとを結ぶ2本の線上
    に空気孔部7Bを位置させ 、 そしてガスノズル4の中心Pと相隣る燃焼用空気通路
    7Dに挟まれてプレート6の外周辺に沿って設けたプレ
    ート凸部9の外周辺に沿った長さの1/2の点とを結ぶ
    線上に空気孔部7Cを位置させるとともに、 プレート6からガス噴出口8までの寸法より、プレート
    6からガス噴出方向に延在するチューブ5の先端部まで
    の寸法を大きくしたこと を特徴とする低NOxバーナ。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1318485C (zh) * 2004-02-24 2007-05-30 中国科学院化学研究所 改变聚合物材料表面浸润性的方法
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