JP3509888B2 - 渦流バーナ - Google Patents

渦流バーナ

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JP3509888B2
JP3509888B2 JP32431292A JP32431292A JP3509888B2 JP 3509888 B2 JP3509888 B2 JP 3509888B2 JP 32431292 A JP32431292 A JP 32431292A JP 32431292 A JP32431292 A JP 32431292A JP 3509888 B2 JP3509888 B2 JP 3509888B2
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
    • F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
    • F23D14/24—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other at least one of the fluids being submitted to a swirling motion

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  • Control Of Combustion (AREA)
  • Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガス燃料供給の燃焼反応
機に使用される、燃料と酸化物を分けて供給する渦流バ
ーナに関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のバーナは主としてガス燃料用の
工業炉や処理ヒ−タ−に点火するために使用され、高い
燃焼強度を有した安定した火炎が要求される。
【０００３】従来設計された渦流バーナは酸化物供給口
で取り囲まれた燃料供給用の中心管を有するバーナ管で
ある。燃焼領域における燃料と酸化物の強い混合は酸化
物が中心管に面したバーナ面に配設された渦管を通過す
ることによって達成される。したがって酸化物の流れは
渦流になり、この渦流は強い程度の燃焼生成物の内部と
外部の再循環と高い燃焼強度を与える。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した仕様の従来の
渦流バーナの一般的な欠点としては、バーナの面がこの
仕様の工業用バーナに要求されるような高温ガス流速に
接していることであり、燃焼領域の中心軸線に沿って強
い程度の内部再循環によって引き起こされる過熱に曝さ
れることである。それによって熱い燃焼生成物は、バー
ナの面の後方に流れ、その結果、バーナの面は高温の高
速過熱となり、従ってバーナの面を破壊することにな
る。
【０００５】本発明の一般的な目的はこの公知の渦流バ
ーナにおけるバーナ面を改良することによってこの問題
を解決することにある。この改良された仕様は、酸化物
の渦流が燃焼領域軸線に沿って集められる全体的な流れ
の方向を持ち、またそれと同時に同じ軸線方向に燃料ガ
ス流が向かうとき、高い燃焼強度を有した熱い燃焼生成
物の有害な内部再循環のない安定した火炎が得られる、
という事実を基礎としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この結果によると、本発
明の渦流バーナは、バーナ管とバーナ管と同心状に隔て
られた酸化物供給管から成り、この２つの管の間に環状
の燃料ガス通路が区画され、酸化物供給管と燃料ガス通
路が別の流入端と別の流出端を有する渦巻流バーナにお
いて、燃料ガス噴出機がバーナ管の流出端と接続され、
この燃料ガス噴出機がバーナ管とこの燃料ガス噴出機の
共通軸線の周りにＵ型の断面の内面を有し、酸化物噴出
機が酸化物供給管の流出端に接続され、この酸化物噴出
機が燃料ガス噴出機と同軸状に隔てられたＵ型の断面の
表面を有し、燃料ガス噴出室が燃料ガス噴出機と酸化物
噴出機の間の表面で区画され、酸化物噴出室が酸化物噴
出機の表面内で区画され、各噴出室がＵ型の輪郭を有
し、共通軸線の周りに円形の流出端を備え、円筒形の突
出体が酸化噴出室内に同軸状に配設され、この突出体が
ド−ム状の上流端とテ−パ状の下流端を有し、渦巻機が
その上流端とその下流端の間の突出体に配設され、この
渦巻機が酸化物噴出室の表面に延びている静止渦巻ブレ
−ドを有し、それによって酸化物噴出室に供給された酸
化物は突出体と渦巻機との組合せ作用により渦流状に下
流の燃焼領域に噴出され、その酸化物の流れは酸化物噴
出室を通過した後噴出室と燃焼領域の共通軸線の周りに
作用する。
【０００７】酸化物は、燃料ガス噴出室に供給され、さ
らに燃料ガス噴出室を通過した後、燃焼領域の軸線に向
かう内部流れ方向にて燃焼領域に噴出される燃料ガス
と、燃焼領域内で混合される。
【０００８】渦巻機によって引き起こされた渦流は、そ
れらの接触する領域を増加することによって燃料ガスと
酸化物の混合を促進する。効果的な混合は渦巻ブレ−ド
がピッチ角１５°から７５°、好ましくは２９°から４
５°に調整したときに得られる。
【０００９】同時に噴出室のＵ型輪郭によって引き起こ
された燃焼領域軸線に沿って内部方向に導かれた流れの
パターンが燃焼領域軸線の周りの高温領域における熱い
燃焼生成物の再循環を防止する。さもなければ、バーナ
の面の過熱されることになる。
【００１０】さらにこの内部方向に導かれた流れのパタ
ーンは燃焼領域の低温の外側の領域における強い程度の
外部再循環を引き起こすことになる。この領域から冷却
された燃焼生成物のみがバーナの面と逆方向に流れ、そ
こで生成物は熱い燃焼領域に吸い込まれ、そこで再過熱
される。
【００１１】ガス点火反応機内では本発明によるバーナ
を使用している間、冷却された燃焼生成物の再循環流
は、熱い燃焼生成物の悪影響を防いで燃焼領域を取り囲
んでいる反応機の壁を有利に保護し、反応機の寿命を延
ばすことになる。
【００１２】噴出室の流出端に近いバーナ面の温度は最
小先端角を有する鋭利に縁取られた酸化物噴出室の流出
端で酸化物噴出機を形成することによってさらに低温化
される。熱の減少とこの酸化物噴出機の適度な機械的な
強度はその先端角度が１５°と６０°好ましくは１５°
と４０°の間で得られる。
【００１３】本発明によるバーナの他の利点として、冷
却化された燃焼生成物の強い程度の外部再循環が燃焼流
出領域における均一な温度分布をもたらす。均一な温度
分布は点火された触媒反応機の操作する間において大変
重要なことであり、そしてそこでの生成物の産物は、燃
焼流出領域に配設された触媒層における温度分布に大き
く依存している。
【００１４】本発明のバーナはガス燃料反応機における
触媒の処理の実行と加熱を行なう上で有効である。本発
明の上記の目的と有利性は図を参照して以下の記述でさ
らに詳しく説明される。この唯一の図面は本願の具体例
による渦流バーナの断面の概略図である。
【００１５】
【実施例】図において、バーナ管２は中央の酸化物供給
管４を共通軸線１６に対して同軸状に取り囲んでおり、
この２つの管の間に燃料ガス供給通路６が区画されてい
る。軸線１６の周りのＵ型の断面内面を有する燃料ガス
噴出機１０がバーナ管２の流出端８に配設される。燃料
ガス噴出機１０は、中央の酸化物供給管４の流出端１４
に据えられたＵ型の断面表面を有する同軸の酸化物噴出
機１２を収容している。このＵ型の酸化物噴出機の形状
は、円筒形の部分と円錐形の部分を有する適当な金属体
を加工することによって得られるのが好ましい。円筒形
の部分と円錐形の部分の移行角度は１１５°から１７０
°の範囲にあるのが好ましい。
【００１６】これら燃料ガス噴出機１０と酸化物噴出機
１２の表面は、燃料ガス供給通路６と連結した燃料ガス
噴出室１８を取り囲んでいる。また中央の酸化物供給管
４の流出端の酸化物噴出機１２は酸化物噴出室２０を取
り囲んでいる。噴出室１８と２０は、軸線１６に同軸状
に配設された円形の流出端２２と２４を持ち、軸線１６
の周りにＵ型の輪郭を有している。噴出室２０の流出端
２４は噴出室１８より低い部分に開放されてもよい。
【００１７】酸化物噴出室の流出端を取り囲んでいる酸
化物噴出機１２の端は以下でさらに詳しく説明するよう
に過熱に対してその端を保護するために最小の先端角度
γでテ−パ状になっている。噴出室２０はさらに噴出室
２０の内面に同軸状に隔てられた円筒形の突出体２６を
有している。突出体２６はド−ム状の上流端２８とテ−
パ状の下流端３０を有している。突出体２６の円筒形の
表面の周りには、渦巻機３２が噴出室２０の表面に延び
ている静止渦巻ブレ−ド（図示せず）を有して配設され
ている。上述の構造のバーナを操作する際には燃料ガス
は、通路６を通って噴出室１８に供給され、噴出室２０
の流出端２４の下流の燃焼領域に向かって噴出される。
噴出室１８のＵ型の輪郭により噴出された燃料ガス流
は、図の矢印によって示されたように噴出室１８の共通
軸線１６と、燃焼領域との方向に誘導される。燃焼領域
内では、燃料ガス流は中央の酸化物供給管４により供給
され、且つ噴出室２０を通って燃焼領域に噴出される酸
化物と混合される。
【００１８】燃焼領域に噴出される前に酸化物の流れ
は、渦巻機３２を通過することによって渦流の状態にさ
れる。さらに突出体２６と噴出室２０のＵ型の輪郭によ
り渦巻いている酸化物の流れは、燃焼領域軸線の周りに
作用された全体流として燃焼領域に放出される。
【００１９】その結果、酸化物と燃料ガス流の混合は、
主として燃焼領域軸線の周りの高温領域で完成される。
従って、この領域内の熱い燃焼生成物の有害な内部再循
環は防ぐことができる。再循環は燃焼領域の低温の外側
領域においてのみ確立され、その結果、噴出室の流出端
に近い所の構成要素の温度は低下する結果となる。これ
まで述べてきた様に、この領域の温度は酸化物噴出室の
流出端の周りで酸化物噴出端の角度γによってさらに制
御されても良い。それによって酸化物と燃料ガスの混合
領域は先端角度の減少により端からの距離を増加し続け
る。
【００２０】このように仕様の具体例を参照にして本発
明を説明してきたが、当業者にとって容易に明らかにな
る変更や変形は本発明の範囲内のものと見なされる。例
えば極めて高い燃焼強度が要求される適用においては、
バーナの面は、酸化物噴出機１２内の貫通の通路を通し
て酸化物噴出機１２の端に向かって導入される噴出室１
８及び２０の流出端の領域への不活性ガス或いは蒸気を
追加することによって、高温からさらに保護される。
【００２１】
【発明の効果】本発明により、燃焼領域の中心軸線に沿
って強い程度の内部再循環によって引き起こされる過熱
に曝された熱い燃焼生成物の高温の高速過熱によるバー
ナの面を破壊を防止するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の具体例による渦流バーナの断面の概略
図
【符号の説明】
２ バーナ管 ４ 酸化物供給管 ６ 燃料ガス供給通路 ８ 流出端 １０ 燃料ガス噴出機 １２ 酸化物噴出機 １４ 流出端 １６ 軸線 １８ 燃料ガス噴出室 ２０ 酸化物噴出室 ２２ 流出端 ２４ 流出端 ２６ 突出体 ２８ 上流端 ３０ 下流端 ３２ 渦巻機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リセ・オルセン デンマーク国、アスケビ、スロッツハヴ ェヴェイ、19 (56)参考文献 特開 平１−179812（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−119021（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−13821（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23D 14/22 - 14/24

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 バーナ管とバーナ管と同心状に隔てられ
    た酸化物供給管から成り、この２つの管の間に環状の燃
    料ガス通路が区画され、酸化物供給管と燃料ガス通路が
    別の流入端と別の流出端を有する渦流バーナにおいて、 燃料ガス噴出機がバーナ管の流出端と接続され、この燃
    料ガス噴出機がバーナ管とこの燃料ガス噴出機の共通軸
    線の周りにＵ型の断面の内面を有し、 酸化物噴出機が酸化物供給管の流出端に接続され、この
    酸化物噴出機が燃料ガス噴出機と同軸状に隔てられたＵ
    型の断面の表面を有し、 燃料ガス噴出室が燃料ガス噴出機と酸化物噴出機の間の
    表面で区画され、 酸化物噴出室が酸化物噴出機の表面内で区画され、 各噴出室がＵ型の輪郭を有し、共通軸線の周りに円形の
    流出端を備え、 円筒形の突出体が酸化噴出室内に同軸状に配設され、こ
    の突出体がド−ム状の上流端とテ−パ状の下流端を有
    し、 渦巻機がその上流端とその下流端の間の突出体に配設さ
    れ、この渦巻機が酸化物噴出室の表面に延びている静止
    渦巻ブレ−ドを有し、 それによって酸化物噴出室に供給された酸化物は突出体
    と渦巻機により渦流状に下流の燃焼領域に噴出され、そ
    の酸化物の流れは酸化物噴出室を通過した後噴出室と燃
    焼領域の共通軸線の周りに作用し、 酸化物は、燃料ガス噴出室に供給され、さらに燃料ガス
    噴出室を通過した後、燃焼領域の軸線に向かう内部流れ
    方向にて燃焼領域に噴出される燃料ガスと、燃焼領域内
    で混合されることを特徴とする渦流バーナ。
  2. 【請求項２】 渦巻ブレ−ドがピッチ角１５°から７５
    °、好ましくは２９°から４５°で渦巻機に配設される
    ことを特徴とする請求項１の渦流バーナ。
  3. 【請求項３】 燃料ガス噴出機と酸化物噴出機は、噴出
    室の流出端で１５°から６０°、好ましくは１５°から
    ４０°の先端角度を有することを特徴とする請求項１の
    渦流バーナ。
  4. 【請求項４】 ガス燃料供給反応機内の触媒処理を実行
    するための請求項１から３までのいずれか一項の渦流バ
    ーナの使用方法。
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NZ (1) NZ245336A (ja)
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