JP3452632B2 - ガス燃料燃焼用バーナ装置 - Google Patents
ガス燃料燃焼用バーナ装置Info
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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、ガス燃料燃焼用バーナ
装置に係り、特に広い負荷帯と操作条件にわたって良好
な燃焼を行ない、燃焼振動を防止するに好適なガス燃料
燃焼用バーナ装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来技術になるガス燃料燃焼装置を図２
に示す。図２において、２はウインドボックス、３はボ
イラ火炉である。１１は炉壁、１２は炉壁１１のバーナ
スロート、１３はガスバーナで、このガスバーナはバー
ナスロート内に円形状に配置された数個、例えば８個の
ガスバーナスパッド２０の集合体によって構成されてい
る。ガスバーナスパッド２０の先端部には図３に示すよ
うに主孔４と保炎効果をもたらす副孔５を有し、ガスバ
ーナスパッド集合体の中央には内筒１６によって形成さ
れた１次空気管路が設けられ、その中央のバーナ中心軸
１０に沿ってインペラ支持軸３１を設け、その先端に皿
状のインペラ３０が配置される。各ガスバーナスパッド
２０の他方の端部はガス分配管１８に接続されている。 【０００３】内筒１６の外周には燃焼排ガスを噴射する
１次ガス筒１９が配置される。また、バーナスロート１
２内には外筒１７が配置され、バーナスロートとの間に
３次空気通路２３を形成する。３次空気通路には、その
空気流量を調節するとともに、３次空気に回転力を与え
る３次エアレジスタ２７が設けられる。また、外筒１７
と１次ガス筒１９との間には２次空気管路が形設される
とともに、外筒１７に設けた１次スリーブ２４（１次ダ
ンパともいう）により流量を調節された空気は１次空気
管路および２次空気管路に供給される。２５は２次空気
レジスタ、２２は２次空気通路である。２６は２次空気
管路に設けた２次ベーン、２８は１次ガス筒と内筒の間
に設けた１次ガスベーンである。 【０００４】図２の燃焼装置において、ガスバーナスパ
ッド２０の先端の主孔４からは火炉内に向けて燃料の大
部分が噴射され、副孔５からは燃料の小部分がバーナ口
の中心部、すなわち、インペラ３０の面上を含む直ぐの
後流域に向けて噴射される。１次空気噴口の中央部に設
けられたインペラ３０の周囲を、１次空気が図において
左から右に火炉に向かって流れ込む際に、インペラ３０
の後流には、上記１次空気の一部を巻き込むような渦流
が発生する。 【０００５】副孔５から噴射された燃料の大部分は、上
記インペラ３０の後流に生じる渦流部に到達し燃焼す
る。この結果、図２についていえば、インペラ３０とそ
れを囲む、例えば８本のガスバーナスパッド２０との間
にある、インペラ３０の後流域に一種の火炎帯が形成さ
れる。この結果スパッド２０の主孔４から噴射される主
燃料には、上記火炎帯から絶えず火種が供給され、安定
な燃焼が確保されるようになっている。 【０００６】上記従来の装置は、図２に示すように、イ
ンペラによる保炎は、あくまで、インペラによるブラフ
ボディ効果のみに頼っていた。（火力原子力発電技術協
会「燃料および燃焼」Ｐ２０７。平成元年５月発行）。
もとより、このブラフボディ効果は、周囲の燃焼空気を
旋回させることにより、バーナ中心軸に沿って再循環流
を発生させることで増進されることは知られていた。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
は、（１）低ＮＯX 燃焼のために燃焼用空気量を絞る
と、バーナ燃焼空気の旋回力が変化すること、（２）燃
焼空気への排ガス混合の比率が変わることによっても旋
回力が変化することから、幅広い運用条件において、イ
ンペラ後流のブラフボディ効果による火炎の安定化を維
持することが困難であった。このため、条件によって
は、燃焼振動と呼ばれる安定着火と火炎の吹き飛びのフ
ィードバックによる自励振動を生じボイラ等の装置の継
続的運用ができなくなる場合もあった。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本願で特許請求する発明は以下のとおりである。（１）
バーナの中心軸に沿って設けられ火炉に向けて開口する
１次空気通路と、該１次空気通路先端火炉側に設けられ
たインペラと、１次空気通路周囲に設けられ火炉に向け
て開口する追加空気通路と、該追加空気通路火炉端付近
に設けた複数個のガス燃料噴射用スパッドとを設けたガ
ス燃料燃焼用バーナ装置において、前記インペラの火炉
側表面に設置された断面がＩ、ＬまたはＴ字状のリング
と、該リングの外周面に向けてガス燃料を噴射して衝突
させる前記スパッドに設けた副孔と、ガス燃料を火炉に
向けて噴射するスパッドに設けた主孔とを備えたことを
特徴とするガス燃料燃焼用バーナ装置。 【０００９】 【作用】前記課題の（１）の解決は、ガススパッドの全
数または一部より、燃料をインペラ上に設けた環状のフ
ェンスに向けて接線様に投入することで実現される。ま
た、前記課題の（２）の解決は、該フェンスの先端にリ
ング上のエッジまたは平板を設けることによって実現さ
れる。 【００１０】上記により、インペラ近傍の旋回流は強化
され、この旋回流れに沿って、上記エッジによって安定
着火した燃料の燃焼が継続される。 【００１１】 【実施例】本発明は図２の従来技術の構成において、ガ
スバーナの火炉側先端中央部に配置するインペラを改良
したもので、他の部分については図２と同様である。図
１に本発明を実施するに最も好適な具体的実施例を示
す。バーナ中心軸１０上に、インペラ支持軸３１によっ
てインペラ３０を設置する。インペラ３０の周囲に、複
数個の燃料ガス噴射管（ガス・スパッド）２０を惑星状
に少なくとも４本設置する。ガス・スパッドの先端よ
り、副孔燃料５０および主孔燃料５１を噴射する。副孔
燃料の燃料量は、通常主孔燃料の燃料量と同一か、少な
くする。インペラ３０の火炉に接する面上には、図１に
示すようにＩ型リング４０、またはＴ型リング４５を設
ける。副孔燃料５０は、Ｉ型もしくはＴ型リング（４０
または４５）のフェンス面に向けて接線様に噴射する。
なお、図１に示したインペラ１の上半分はＩ型リング設
置の例を示し、下半分はＴ型リング設置の場合を示す。
なお、図示していないがＬ型断面のリングを設けても同
様の効果がある。 【００１２】副孔燃料５０はリング４０または４５のフ
ェンスの存在により旋回が維持される。副孔燃料５０
は、適正なフェンスとの衝突角度の設定により、旋回し
ながらインペラ後流に向けて末広がりの流れを形成する
ため、インペラ後流には、図１に示すように、バーナ中
心軸を囲むように、“フトコロ”の広い再循環域６０が
形成される。上記によってインペラによる保炎が強化さ
れる。また、フェンスの先端にエッジ様の平板を設ける
（例えばＴ型リング４５）ことにより、微小渦による着
火点の安定維持もできる。リングをセラミック製とする
ことにより材料の強度を増進する。また、リングのフェ
ンス面に凹凸状の突起を設けることにより、旋回流れに
乱れを与えることができる。さらにスパッド２０とイン
ペラ支持軸３１の先端部分に相方の連結点を設けて、副
孔噴流とリングの位置関係を固定することが好ましい。 【００１３】 【発明の効果】本発明によれば、副孔噴流とリングフェ
ンス面の存在により、副孔噴流による旋回流が強化し、
フェンスによる旋回流の安定維持およびインペラ後流の
再循環域の増強が可能となる。またＴ字型リングを使用
することにより、微小渦発生機能の付加と上記（ｉ）と
の組合せによりインペラ火炎が強化され、燃焼振動を防
止することができる。さらに燃焼振動が防止されるの
で、他のバーナ構造は、低ＮＯX 化のための施策のみと
なり、複雑な操作機能（２次ベーンの可変機能）を設け
ることが不要となる。
装置に係り、特に広い負荷帯と操作条件にわたって良好
な燃焼を行ない、燃焼振動を防止するに好適なガス燃料
燃焼用バーナ装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来技術になるガス燃料燃焼装置を図２
に示す。図２において、２はウインドボックス、３はボ
イラ火炉である。１１は炉壁、１２は炉壁１１のバーナ
スロート、１３はガスバーナで、このガスバーナはバー
ナスロート内に円形状に配置された数個、例えば８個の
ガスバーナスパッド２０の集合体によって構成されてい
る。ガスバーナスパッド２０の先端部には図３に示すよ
うに主孔４と保炎効果をもたらす副孔５を有し、ガスバ
ーナスパッド集合体の中央には内筒１６によって形成さ
れた１次空気管路が設けられ、その中央のバーナ中心軸
１０に沿ってインペラ支持軸３１を設け、その先端に皿
状のインペラ３０が配置される。各ガスバーナスパッド
２０の他方の端部はガス分配管１８に接続されている。 【０００３】内筒１６の外周には燃焼排ガスを噴射する
１次ガス筒１９が配置される。また、バーナスロート１
２内には外筒１７が配置され、バーナスロートとの間に
３次空気通路２３を形成する。３次空気通路には、その
空気流量を調節するとともに、３次空気に回転力を与え
る３次エアレジスタ２７が設けられる。また、外筒１７
と１次ガス筒１９との間には２次空気管路が形設される
とともに、外筒１７に設けた１次スリーブ２４（１次ダ
ンパともいう）により流量を調節された空気は１次空気
管路および２次空気管路に供給される。２５は２次空気
レジスタ、２２は２次空気通路である。２６は２次空気
管路に設けた２次ベーン、２８は１次ガス筒と内筒の間
に設けた１次ガスベーンである。 【０００４】図２の燃焼装置において、ガスバーナスパ
ッド２０の先端の主孔４からは火炉内に向けて燃料の大
部分が噴射され、副孔５からは燃料の小部分がバーナ口
の中心部、すなわち、インペラ３０の面上を含む直ぐの
後流域に向けて噴射される。１次空気噴口の中央部に設
けられたインペラ３０の周囲を、１次空気が図において
左から右に火炉に向かって流れ込む際に、インペラ３０
の後流には、上記１次空気の一部を巻き込むような渦流
が発生する。 【０００５】副孔５から噴射された燃料の大部分は、上
記インペラ３０の後流に生じる渦流部に到達し燃焼す
る。この結果、図２についていえば、インペラ３０とそ
れを囲む、例えば８本のガスバーナスパッド２０との間
にある、インペラ３０の後流域に一種の火炎帯が形成さ
れる。この結果スパッド２０の主孔４から噴射される主
燃料には、上記火炎帯から絶えず火種が供給され、安定
な燃焼が確保されるようになっている。 【０００６】上記従来の装置は、図２に示すように、イ
ンペラによる保炎は、あくまで、インペラによるブラフ
ボディ効果のみに頼っていた。（火力原子力発電技術協
会「燃料および燃焼」Ｐ２０７。平成元年５月発行）。
もとより、このブラフボディ効果は、周囲の燃焼空気を
旋回させることにより、バーナ中心軸に沿って再循環流
を発生させることで増進されることは知られていた。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
は、（１）低ＮＯX 燃焼のために燃焼用空気量を絞る
と、バーナ燃焼空気の旋回力が変化すること、（２）燃
焼空気への排ガス混合の比率が変わることによっても旋
回力が変化することから、幅広い運用条件において、イ
ンペラ後流のブラフボディ効果による火炎の安定化を維
持することが困難であった。このため、条件によって
は、燃焼振動と呼ばれる安定着火と火炎の吹き飛びのフ
ィードバックによる自励振動を生じボイラ等の装置の継
続的運用ができなくなる場合もあった。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本願で特許請求する発明は以下のとおりである。（１）
バーナの中心軸に沿って設けられ火炉に向けて開口する
１次空気通路と、該１次空気通路先端火炉側に設けられ
たインペラと、１次空気通路周囲に設けられ火炉に向け
て開口する追加空気通路と、該追加空気通路火炉端付近
に設けた複数個のガス燃料噴射用スパッドとを設けたガ
ス燃料燃焼用バーナ装置において、前記インペラの火炉
側表面に設置された断面がＩ、ＬまたはＴ字状のリング
と、該リングの外周面に向けてガス燃料を噴射して衝突
させる前記スパッドに設けた副孔と、ガス燃料を火炉に
向けて噴射するスパッドに設けた主孔とを備えたことを
特徴とするガス燃料燃焼用バーナ装置。 【０００９】 【作用】前記課題の（１）の解決は、ガススパッドの全
数または一部より、燃料をインペラ上に設けた環状のフ
ェンスに向けて接線様に投入することで実現される。ま
た、前記課題の（２）の解決は、該フェンスの先端にリ
ング上のエッジまたは平板を設けることによって実現さ
れる。 【００１０】上記により、インペラ近傍の旋回流は強化
され、この旋回流れに沿って、上記エッジによって安定
着火した燃料の燃焼が継続される。 【００１１】 【実施例】本発明は図２の従来技術の構成において、ガ
スバーナの火炉側先端中央部に配置するインペラを改良
したもので、他の部分については図２と同様である。図
１に本発明を実施するに最も好適な具体的実施例を示
す。バーナ中心軸１０上に、インペラ支持軸３１によっ
てインペラ３０を設置する。インペラ３０の周囲に、複
数個の燃料ガス噴射管（ガス・スパッド）２０を惑星状
に少なくとも４本設置する。ガス・スパッドの先端よ
り、副孔燃料５０および主孔燃料５１を噴射する。副孔
燃料の燃料量は、通常主孔燃料の燃料量と同一か、少な
くする。インペラ３０の火炉に接する面上には、図１に
示すようにＩ型リング４０、またはＴ型リング４５を設
ける。副孔燃料５０は、Ｉ型もしくはＴ型リング（４０
または４５）のフェンス面に向けて接線様に噴射する。
なお、図１に示したインペラ１の上半分はＩ型リング設
置の例を示し、下半分はＴ型リング設置の場合を示す。
なお、図示していないがＬ型断面のリングを設けても同
様の効果がある。 【００１２】副孔燃料５０はリング４０または４５のフ
ェンスの存在により旋回が維持される。副孔燃料５０
は、適正なフェンスとの衝突角度の設定により、旋回し
ながらインペラ後流に向けて末広がりの流れを形成する
ため、インペラ後流には、図１に示すように、バーナ中
心軸を囲むように、“フトコロ”の広い再循環域６０が
形成される。上記によってインペラによる保炎が強化さ
れる。また、フェンスの先端にエッジ様の平板を設ける
（例えばＴ型リング４５）ことにより、微小渦による着
火点の安定維持もできる。リングをセラミック製とする
ことにより材料の強度を増進する。また、リングのフェ
ンス面に凹凸状の突起を設けることにより、旋回流れに
乱れを与えることができる。さらにスパッド２０とイン
ペラ支持軸３１の先端部分に相方の連結点を設けて、副
孔噴流とリングの位置関係を固定することが好ましい。 【００１３】 【発明の効果】本発明によれば、副孔噴流とリングフェ
ンス面の存在により、副孔噴流による旋回流が強化し、
フェンスによる旋回流の安定維持およびインペラ後流の
再循環域の増強が可能となる。またＴ字型リングを使用
することにより、微小渦発生機能の付加と上記（ｉ）と
の組合せによりインペラ火炎が強化され、燃焼振動を防
止することができる。さらに燃焼振動が防止されるの
で、他のバーナ構造は、低ＮＯX 化のための施策のみと
なり、複雑な操作機能（２次ベーンの可変機能）を設け
ることが不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になるバーナ装置の一実施例を示す図。
【図２】本発明が適用される従来技術になる低ＮＯX ガ
スバーナの側断面図。 【図３】ガスバーナスパッドの先端構造図。 【符号の説明】 ２…ウインドボックス、３…ボイラ火炉、４…スパッド
主孔、５…スパッド副孔、１０…バーナ中心軸、１１…
炉壁、１２…バーナスロート、１３…ガスバーナ、１６
…内管（１次空気管路）、１７…外筒（２次空気管
路）、１８…ガス分配管、１９…１次ガス（燃焼ガス）
筒、２０…ガスバーナスパッド、２２…２次空気通路、
２３…３次空気通路、２４…１次スリーブ、２５…２次
空気レジスタ、２６…２次ベーン、２７…３次空気レジ
スタ、２８…１次ガスベーン、３０…インペラ、３１…
インペラ支持軸、４０…Ｉ型リング、４５…Ｔ型リン
グ、５０…副孔燃料、５１…主孔燃料。
スバーナの側断面図。 【図３】ガスバーナスパッドの先端構造図。 【符号の説明】 ２…ウインドボックス、３…ボイラ火炉、４…スパッド
主孔、５…スパッド副孔、１０…バーナ中心軸、１１…
炉壁、１２…バーナスロート、１３…ガスバーナ、１６
…内管（１次空気管路）、１７…外筒（２次空気管
路）、１８…ガス分配管、１９…１次ガス（燃焼ガス）
筒、２０…ガスバーナスパッド、２２…２次空気通路、
２３…３次空気通路、２４…１次スリーブ、２５…２次
空気レジスタ、２６…２次ベーン、２７…３次空気レジ
スタ、２８…１次ガスベーン、３０…インペラ、３１…
インペラ支持軸、４０…Ｉ型リング、４５…Ｔ型リン
グ、５０…副孔燃料、５１…主孔燃料。
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F23D 14/22 - 14/24
F23D 14/58
F23D 14/74
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 バーナの中心軸に沿って設けられ火炉に
向けて開口する１次空気通路と、該１次空気通路先端火
炉側に設けられたインペラと、１次空気通路周囲に設け
られ火炉に向けて開口する追加空気通路と、該追加空気
通路火炉端付近に設けた複数個のガス燃料噴射用スパッ
ドとを設けたガス燃料燃焼用バーナ装置において、前記
インペラの火炉側表面に設置された断面がＩ、Ｌまたは
Ｔ字状のリングと、該リングの外周面に向けてガス燃料
を噴射して衝突させる前記スパッドに設けた副孔と、ガ
ス燃料を火炉に向けて噴射するスパッドに設けた主孔と
を備えたことを特徴とするガス燃料燃焼用バーナ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06135694A JP3452632B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | ガス燃料燃焼用バーナ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06135694A JP3452632B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | ガス燃料燃焼用バーナ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07269818A JPH07269818A (ja) | 1995-10-20 |
| JP3452632B2 true JP3452632B2 (ja) | 2003-09-29 |
Family
ID=13168801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06135694A Expired - Fee Related JP3452632B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | ガス燃料燃焼用バーナ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3452632B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7295990B1 (ja) * | 2022-04-28 | 2023-06-21 | 三菱重工パワーインダストリー株式会社 | ガスバーナ |
-
1994
- 1994-03-30 JP JP06135694A patent/JP3452632B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07269818A (ja) | 1995-10-20 |
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Legal Events
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