JP4056186B2

JP4056186B2 - 予混合バーナ

Info

Publication number: JP4056186B2
Application number: JP31604999A
Authority: JP
Inventors: 秀昭末盛; 孝典永井; 謙治新屋; 茂斉堀江
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-11-05
Filing date: 1999-11-05
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2019-11-05
Also published as: JP2001132912A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼板の連続焼鈍設備や連続亜鉛メッキ設備等の加熱帯で使用される予混合バーナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来における燃料と空気とを予め混合して供給し燃焼させる予混合バーナ５０を示すものである。この予混合バーナ５０は、バーナ本体５１の先端に燃焼筒５２と燃焼ノズル５３とを有し、バーナ本体５１内に供給した予混合ガス５４を燃焼ノズル５３から燃焼筒５２内に吹き出し、火炎Ｆを形成させるように構成されている。また、図８において、符号５５はバーナ本体５１の軸心部を通し先端を燃焼ノズル５３吹出し部に位置させた点火プラグ管、５６は予混合ガス５４の混合を助ける多孔板、５７は取付用フランジ、６０は炉壁、６１は炉壁の耐熱材、６２は被加熱材である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
予混合ガス５４がプロパンガスと空気との混合ガスである場合、予混合ガス５４中を火炎が伝播する速度である燃焼速度Ｓは、

となる。
上述の予混合バーナ５０では、燃焼ノズル５３から流出する予混合ガス５４の流速を、燃焼速度Ｓ以上となるように設定し、火炎Ｆがバーナ部に逆火することを防止している。
【０００４】
しかし、このような予混合バーナ５０においては、以下のような問題が発生していた。
（１）予混合バーナ５０の燃焼負荷（熱カロリー量％）を調節するために、予混合ガス５４の流量を減少させて、燃焼ノズル５３での予混合ガス５４の流速が燃焼速度Ｓ以下になった場合、火炎Ｆが予混合バーナ５０内部に逆火してバーナ本体５１を焼損させるということがあった。また、逆火が予混合バーナ５０に接続された配管中に及んだ場合、配管内で予混合ガス５４が爆発するという問題があった。
【０００５】
（２）上記の現象は、予混合バーナ５０が接続される炉内の圧力の僅かな変動や、予混含ガス５４の僅かな脈動によっても発生するため、予混合バーナ５０の燃焼負荷（熱カロリー量％）を調節する場合に、燃焼ノズル５３における予混合ガス５４の流速を燃焼速度Ｓの３倍以下に下げることが出来なかった。
ここで、予混合バーナ５０を、最低燃焼負荷５％で燃焼可能なプロパン焚きバーナに使用する場合、最低燃焼負荷５％時の燃焼ノズル５３における予混合ガス５４の流速ＶＢminは、

であるため、この予混合バーナ５０における、最大燃焼負荷１００％時の燃焼ノズル流速ＶＢmaxは、

のように、最低燃焼負荷５％時の燃焼ノズル流速ＶＢminに比べて過大な流速が必要になり、予混含ガス５４が燃焼ノズル５３を通過する際の圧力損失が大きくなるという問題があった。
さらに、この場合予混合バーナ５０に供給する予混合ガス５４には、過大な流速が必要なため、予混含ガス５４を燃焼ノズル５３に送り込むための送風機の能力増大が必要であり、これらのため、設備コスト、運転コストが嵩んでいた。
【０００６】
（３）炉内および火炎Ｆの熱が、燃焼ノズル５３からバーナ本体５１に伝わることで、燃焼ノズル５３近傍のバーナ本体５１は温度が高温となり、バーナ本体５１内で予混合ガス５４が自然着火し、バーナ本体５１を焼損させるということがあった。また、逆火が予混合バーナ５０に接続された配管中に及んだ場含、配管内で混合ガスが爆発する可能性があった。
【０００７】
（４）供給する予混合ガス５４の温度が上がるにつれて、燃焼速度Ｓが上がること、また、バーナ本体５１が高温になり自然着火の危険があることから、この予混合バーナ５１では、予熱空気を使用することが難しく、予熱空気を使用する場合でも、２５０℃程度が予熱の限界とされていた。
【０００８】
（５）上述の理由から、予混合バーナ５０からの逆火によって配管中で生じる爆発を防止するため、配管中に高価なフレームアレスタや破裂孔装置を設けることが必要であり、これらのコストがかかるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、コストの上昇を招くことなく逆火と自然着火の防止を図るとともに、高温予熱空気の使用を可能とすることを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
請求項１に記載の予混合燃焼バーナは、燃料と空気とを予め混合した予混合ガスを燃焼させる予混合バーナであって、前記予混合ガスを燃焼する燃焼ノズルと、該燃焼ノズルに接続され、前記予混合ガスの流速を燃焼速度以上に設定する狭流路を中実円筒金属に穿設してなり、予混合ガス入口部の温度が自然発火温度以下となるように前記燃焼ノズル側から温度勾配を形成する長さの狭流路部とを有することを特徴とするものである。
【００１１】
このような予混合燃焼バーナによれば、伝熱特性に優れた中実円筒金属に狭流路部を形成し、狭流路部の長さは、予混合ガス入口部の温度が自然発火温度以下となるように燃焼ノズル側から温度勾配を形成するようにしたので、予熱空気による対流冷却性能が向上するとともに、高温となる燃焼ノズル側から大きな温度勾配が形成されて、予混合ガス入口部におけるノズル壁面温度（狭流路部上流側端面の温度）を下げることができる。
【００１２】
請求項２に記載の予混合燃焼バーナは、請求項１に記載の予混合バーナにおいて、前記燃焼ノズルと前記狭流路部との間に形成された断熱層を有することが好ましい。
【００１３】
このような予混合燃焼バーナによれば、輻射熱で高温となる燃焼ノズルの上流側が断熱層によって断熱されるため、狭流路部側へ伝達される熱量を抑制し、狭流路部自体の温度を下げることができる。このため、予混合ガス入口部におけるノズル壁面温度も下げることができる。
【００１４】
請求項３に記載の予混合燃焼バーナは、請求項１または２に記載の予混合バーナにおいて、前記燃焼ノズルをセラミックス製とし、該セラミックス製の燃焼ノズルを軸方向に弾性支持したものが好ましい。
この場合、セラミックス製の燃焼ノズルを中央部と外周部とに分割した構成とするのが好ましい。
【００１５】
このような予混合燃焼バーナによれば、セラミックス製の燃焼ノズルを採用したので耐熱性能が向上し、炉内温度や予混合ガス温度の設定を高くすることが可能となる。
また、軸方向に弾性支持することで応力を吸収することができるので、比較的脆いセラミックス製の燃焼ノズルは割れにくくなる。さらに、セラミックス製の燃焼ノズルを中央部と外周部とに２分割すれば、内外の温度差による応力割れをも防止できる。
【００１６】
そして、上記の予混合燃焼バーナにおいては、前記狭流路部から前記燃焼ノズルへ連なるノズル流路内をリセス構造にするのが好ましく、これによって、火炎が上流側へ伝播するのを抑制できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る予混合バーナの一実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は本発明による予混合バーナの実施例を示す縦断面図、図２は図１の要部分解組立図、図３は図１の燃焼ノズル周辺を拡大した図、図４は狭流路部を示す図３のＡ−Ａ断面図、図５は燃焼ノズルの形状を示す図、図６は燃焼ノズルの弾性支持構造を示す要部断面図、図７はリセス構造を示す要部断面図である。
【００１８】
図１において、予混合バーナ１０は、バーナ本体１１と、バーナ本体１１の先端に設けられたセラミックス製の燃焼筒１２と、燃焼筒１２内に格納された燃焼ノズル１３とを有する。ここで、符号１４は燃焼ノズル１３に設けられた複数個の燃焼ノズル孔であり、また、符号のＦは予混合ノズル１０から噴出される火炎、６１は予混合バーナ１０が取り付けられる炉壁６０の耐火材、６２は火炎Ｆで加熱処理される被加熱材である。
【００１９】
バーナ本体１１は、軸心部に配設されて燃焼ノズル１３に達する点火プラグ管１５と、点火プラグ管１５のまわりに配設されて燃焼ノズル１３の燃焼ノズル孔１４と通じる複数個の狭流路１６とを有する。この狭流路１６は、たとえばＳＵＳ３１０などの中実円筒金属を素材とし、ドリルなどを用いた機械加工により軸方向に穿設されたものであり、流路面積を絞ることで予混合ガスの流速を燃焼速度以上に加速する機能を有している。以後、このような狭流路１６が穿設された中実円筒金属部を狭流路部１７と呼ぶことにする。
また、狭流路部１７は、炉内及び火炎Ｆの熱が、バーナ本体１１側へ伝わるのを抑えるために、炉壁６０の耐火材６１の厚さの１／５以上の長さ、より好ましくは１／３以上の長さに設定されている。
【００２０】
この狭流路部１７は、図４に示すように、点火プラグ管１５を通すプラグ管穴１８が断面中央に穿設され、その外周部に等ピッチで多数の狭流路１６が穿設された多孔円筒金属である。図示の例では、合計１２本の狭流路１６を３０度ピッチで配列してあるが、適宜設計変更可能なことは言うまでもない。なお、狭流路部１７の外周は、図３に示すように、セラミックペーパ３６を巻き付けてステンレス製の針金で被覆するのが好ましい。
この狭流路部１７の下流側には、断熱層１９を介して、燃焼ノズル１３が配設されている。断熱層１９としては、セラミックファイバ充填材などの不定形耐火材が用いられる。そして、断熱層１９における狭流路１６及びプラグ管穴１８との連結部には、アルミナやムライトなどで成形されたスリーブ２０，２１が断熱材サポートリングとして用いられ、断熱層１９内の孔または通路を確実に確保できるようになっている。
【００２１】
燃焼ノズル１３としては、耐熱性に優れたセラミックスで製造されたものが好ましい。具体的な耐熱性のセラミックスとしては、炭化ケイ素や窒化ケイ素などが好適である。
この燃焼ノズル１３は、適当な厚みを有する略円板状の部材であるが、本実施例では、図５に示すように、中央部１３ａと外周部１３ｂとに２分割した構造を採用している。一方の中央部１３ａは、図５（ａ）に示すように、全体がほぼ凸形状断面をした部材であり、中央に点火プラグ用のプラグ穴２２が貫通して設けられている。もう一方の外周部１３ｂは、図５（ｂ）に示すように、中心部に上述した中央部１３ａが嵌合するドーナツ状に成形された部材であり、プラグ穴２２の外周に位置するように、多数のノズル孔１４が狭流路１６と同数（図示の例では１２個）貫通して設けられている。
なお、各ノズル孔１４は、図５（ｃ）に示すように、入口１４ａと出口１４ｂとが円周方向へ偏心して傾斜した状態に貫通しており、予混合ガスを旋回させて流出させるようになっている。
【００２２】
中央のプラグ穴２２は、組立状態において上述したスリーブ２１を介して狭流路部１７のプラグ管穴１８と連通する。
また、各ノズル穴１４は、それぞれがスリーブ２０を介して狭流路部１７の狭流路１６と連通しており、バーナ本体１１に供給された予混合ガスのノズル流路を形成している。このノズル流路は、狭流路部１７から燃焼ノズル１３へ連なる部分、具体的には狭流路１６と同径にしたスリーブ２０とノズル孔１４との接続部をリセス構造としてある。すなわち、スリーブ２０及び狭流路１６の内径Ｄ２をノズル孔１４の内径Ｄ１より小径にして段差部２３を設け、同段差部２３においてノズル流路内を流れる予混合ガスに渦流が生じるようにしてある。
【００２３】
上述した燃焼ノズル１３は、燃焼筒１２内に格納されて軸方向に弾性支持されている。この弾性支持構造を説明すると、燃焼ノズル１３は、バーナ本体１１に固定された狭流路部１７の先端面と、先端部がテーパ状に絞られた燃焼筒１２との間に断熱層１９を介して挟持されている。燃焼筒１２の内面には、テーパ開始部近傍の上流側に段差面２４（図３参照）を設けてあり、該段差面２４により燃焼ノズル１３の下流側先端面外周部をバーナ本体１１側へ押圧するように構成されている。
【００２４】
燃焼筒１２の後端部側には、外周方向へ突出する鍔部１２ａが設けられ、該鍔部１２ａはセラミックウールブレイド２５を介してクランプ２６の固定リング２７に係止されている。クランプ２６は、固定リング２７に組立状態で軸方向に延びる３本のロッド２８を固着したもので、各ロッド２８の端部にはネジ部２８ａが形成されている。
一方、バーナ本体１１側のフランジ部２９には、クランプ２６のネジ部２８ａと対応する位置に内ネジを切ったボス穴３０が設けられている。このボス穴３０には、ロッド２８より大径の貫通孔３１ａを形成したボス３１が螺合されて固定されている。このボス３１に対してロッド２８を挿入し、ボス３１の内部に配設したバネ３２及び座金３３を貫通したロッド２８の先端ネジ部２８ａにナット３４を螺合させて締め付ける。この結果、バネ３２はボス３１で圧縮された状態となり、一方がボス３１により移動を規制されるため、座金３３及びナット３４を介してロッド２８をフランジ部２９から離間する方向へ付勢する。なお、図中の符号３５はボス３１と螺合してボス内部を塞ぐプラグである。
【００２５】
上述した付勢力は、クランプ２６が燃焼筒１２をバーナ本体１１側へ引きつける方向の力として作用するので、この力を受ける燃焼筒１２はバネ３２の弾性により燃焼ノズル１３を軸方向に押圧して支持するのである。換言すれば、熱変形などにより燃焼ノズル１３に対して軸方向に作用する力を、バネ３２の弾性により吸収することが可能な構造となっている。
【００２６】
さて、図示省略の管路からバーナ本体１１内のガス流通室３７に供給された予混合ガス３８は、狭流路部１７において各狭流路１６に分散される。予混合ガス３８は燃料と空気とを予め混合したものであり、ここで使用する燃料は、プロパン、ＬＮＧ、ＣＯＧ（Coke Over Gas）、ＬＰＧなどである。
各狭流路１６の断面積を合計した総断面積は、ガス流通室３７の断面積より小さく設定されているので、予混合ガス３８の流速は狭流路１６を通過する際に加速される。この場合、予混合バーナ１０が最低燃焼負荷で燃焼される時、狭流路１６内における予混合ガス３８のガス流速Ｖｃが予混合ガス３８の燃焼速度Ｓより大きくなるように設定されている。
【００２７】
このような予混合バーナ１０においては、予混合ガス３８がバーナ本体１１の共通の流通室３７から各狭流路１６を通って燃焼ノズル１３の燃焼ノズル孔１４から燃焼筒１２内に噴出するので、点火プラグ管１５により予混合ガス３８に点火して火炎Ｆを形成し、この火炎Ｆにより燃焼筒１２の前方にある被加熱材６２を直接加熱する。この時、ガス流速Ｖｃが予混合ガス３８の燃焼速度Ｓより大きくなるように保たれているので、逆火が生じるようなことはない。
【００２８】
このようにして予混合ガス３８の燃焼及び直接加熱を継続すると、燃焼ノズル１３の先端は炉内及び火炎Ｆからの輻射熱を受けて温度上昇する。そこで、燃焼ノズル１３自体を高温に耐えるセラミックス製としている。このため、炉内温度を高く設定したり、あるいは、高温予熱空気の使用により予混合ガス温度を高く設定することが可能になっている。炉内温度や予混合ガス温度を高く設定することは、いずれも炉効率の改善に有効である。また、燃焼ノズル１３を高温にすることができるので、火炎Ｆの保炎性を向上させることもできる。
【００２９】
さらに、高温になる燃焼ノズル１３は、燃焼ノズル孔１４が外周側に設けられかつプラグ管穴１８が設けられているため、内外で大きな温度差が生じて熱応力による割れを生じる恐れがある。特に、セラミックスは金属に比べて脆いため、割れを生じやすい。
そこで、セラミックス製の燃焼ノズル１３を、相対的に温度の低い中心部１３ａを高温となる外周部１３ｂから分離させ、中心部１３ａと外周部１３ｂとに２分割した構造としてある。このため、中心部１３ａと外周部１３ｂとの間に生じる熱応力を吸収できるようになり、燃焼ノズル１３の熱応力割れを防止することが可能になる。この場合、特に半径方向の熱応力吸収に対して有効であるが、段差面があるため軸方向の熱応力を吸収することもできる。
【００３０】
さらに、セラミックス製の燃焼ノズル１３は、軸方向に弾性支持されているため、応力割れを生じにくい支持構造となっている。
また、予混合バーナ１０の温度上昇により各部材が熱変形すると、燃焼ノズル１３の軸方向に作用する力も変化する。しかし、上述したバネ３２による弾性支持構造を採用しているので、軸方向に作用する応力変化をバネ３２の弾性により吸収して応力割れを防止することができる。
このように、熱応力や周辺部材の熱変形により生じる応力変化に対する対策を施したので、金属に比べて高温に耐えうるという特徴を有する反面脆いという特性のセラミックス製燃焼ノズル１３を使用しても、高い耐久性や信頼性を得ることができる。また、熱応力に対する対策がとられたことで、セラミックス製の燃焼ノズル１３をより高温で使用することが可能になる。
【００３１】
このようにして高温となった燃焼ノズル１３は、熱伝導によりバーナ本体１１の内壁面を温度上昇させることになる。しかし、燃焼ノズル１３と狭流路部１７との間には断熱層１９が設けられているので、燃焼ノズル１３と狭流路部１７との間の熱伝導が抑制されて大きな温度差を付けることができる。
また、狭流路部１７を中実円筒金属製としたので、上流側端面における予混合ガス３８との接触面積及び熱伝達に寄与する断面積が大きくなって伝熱性に優れたものとなり、従ってガス流通室３７側に供給される予混合ガス３８により効率よく対流冷却される。これにより、狭流路部１７には燃焼ノズル１３からガス流通室３７へ大きな温度勾配を付けることができるので、結果的には上流側（ガス流通室３７側）の温度を高温の燃焼ノズル１３に比べてかなり低く設定することができる。
この温度は、狭流路部１７の長さや空気予熱温度などによって変化するので、燃料に応じて異なる予混合ガス３８の着火温度以下となるよう適宜調整すればよく、これにより、予混合ガス３８がバーナ本体１１内で自然着火するのを防止できる。
【００３２】
ところで、セラミックス製の燃焼ノズル１３は、上流側が断熱層１９によって断熱されているため温度が上昇し、常温空気の場合でもこの部分で自着火が発生していると考えられる。しかし、自着火点が上流側へ移動せず金属製の狭流路部１７で温度が上昇しなければバーナの耐熱上の問題はない。そこで、火炎Ｆがセラミックス製の燃焼ノズル１３から上流側へ伝播するのを抑制するため、ノズル流路内には図７に示すリセス構造が採用されている。
【００３３】
ここで、燃料によって異なる好適な燃焼ノズル孔１４の内径Ｄ１及び上流側のスリーブ２０及び狭流路１６の内径Ｄ２を示す。たとえば、バーナ容量が１４０Kwで、予混合ガス温度を３５０℃とした場合、以下のようになる。
プロパンを燃料とする場合には、Ｄ１を８．１〜１２．３mmとし、かつ、Ｄ２を６．５〜９．８mmとすればよく、特に、Ｄ１＝１０mm，Ｄ２＝８mmとするのが好ましい。
製鉄所の副生ガスであるＣＯＧを燃料とする場合には、Ｄ１を８．６〜１２．９mmとし、かつ、Ｄ２を６．９〜１０．３mmとすればよく、特に、Ｄ１＝１０．５mm，Ｄ２＝８．４mmとするのが好ましい。
ＬＮＧ及びＬＰＧを燃料とする場合には、概略プロパンと同等の径とするのが好ましい。
【００３４】
このように、予混合バーナ１０においては、燃焼負荷を調節する場合でも、燃焼負荷が設定された最低燃焼負荷以下にならない限り、狭流路１６内の混含ガス流速Ｖｃが燃焼速度Ｓ以上に保持されているため、火炎Ｆが予混合バーナ１０内部に逆火することがなくなる。このため、バーナ本体１１の焼損と、配管中での混合ガス３８の爆発の危険を解消することができる。
【００３５】
また、狭流路１６において生じる圧損により、バーナ本体１１に予混合ガス３８を供給する図示しない配管内部は静圧を増す。そのため、炉内圧力の僅かな変動や、予混合ガス３８の僅かな脈動下にあっても、狭流路１６においては所定の流速を保持することができる。このため、火炎Ｆが予混合バーナ１０内部に逆火することがなくなる。
また、狭流路１６の長さを、たとえば炉壁６０の耐火材６１厚さの１／５以上に設定して、予混含ガス３８が流速Ｖｃで流れる部分を延長すれば、狭流路１６内の対流冷却性能が向上し、火炎Ｆが逆火することを防ぐ効果を飛躍的に向上させることができる。このため、予混合バーナ１０の燃焼負荷の可燃範囲を拡大することができる。その結果、予混合バーナ１０の燃焼負荷を最大１／２０まで絞ることが可能になる。
【００３６】
狭流路部１６での予混合ガス流速Ｖｃを燃焼速度Ｓ以上に保つことにより、狭流路１６の内壁温度が予混合ガス３８の自然着火温度に達した場合でも、狭流路１６内においては火炎が形成されず、狭流路１６中において逆火が発生することを防止できる。従って、燃焼ノズル１３を高温の炉内に近づけて配置することが可能になる。また、狭流路１６により、バーナ１１本体の共通の流通室３７を炉壁６０の耐火材６１の裏側に配置することが可能なため、流通室３７が高温となって混合ガスを自然着火させる危険を回避することができる。
【００３７】
その結果、予混合バーナ１０からの逆火、および、配管中での爆発防止のために、配管中に高価なフレームアレスタ及び破裂孔装置を設ける必要を解消した。
【００３８】
前述のような、逆火防止効果の向上により、予熱によって予混合ガス３８の温度を自然着火温度近くまで上げることが可能になる。例えばプロパンガスを使用する予混合バーナ１０において、１４００℃以上の高い炉温で使用する場合であっても、プロパンガスの着火温度５２０℃に対し、燃焼空気の予熱温度を約４７０〜５００℃程度にまで高めることが可能となる。
【００３９】
さらに、高温の予混合ガス３８を使用できるため、排ガスを利用して予混合ガス３８を予熱して熱回収率を向上させることができ、運転コストの削減が可能になる。
また、高温の予混合ガス３８を使用できるため、予混合燃焼で燃焼温度が２２００℃以上の火炎を得ることができる。この結果、被加熱材６２を急速昇温する能カを飛躍的に向上することができる。
このような、予混合の高温火炎によって、燃焼ガスの分子が電離し、多くの活性基を存在させるようになるため、空気比０．９以下の広い範囲で被加熱材６２の還元加熱を可能になる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の予混合バーナによれば、以下の効果を奏する。
（１）中実金属に機械加工して狭流路を形成した狭流路部を採用したので、予混合ガスによる対流冷却性能を増すことができる。このため、炉温を高い温度に設定しても、熱勾配を大きくとって予混合ガス入口部の温度を自然着火温度以下まで下げることができるようになり、予混合ガスが自然着火することによる逆火を防止できる。
（２）燃焼ノズルと狭流路部との間に断熱層を設けたので、高温となる燃焼ノズルから狭流路部への熱伝導が抑制され、大きな温度差を付けることができる。従って、金属製の狭流路部が焼損するのを防止でき、また、燃焼ノズル内で着火した火炎が上流へ移動するのを防止できる。
（３）燃焼ノズルをセラミックス製としたので高温に耐えることができ、炉内温度及び予混合ガス温度を従来より高く設定することが可能になって炉効率の向上に大きな効果を奏する。また、燃焼ノズルが高温に耐えられるので、火炎の保炎性を向上させることもできる。
（４）金属と比較して高温に耐える反面脆いセラミックス製燃焼ノズルを２分割構造とし、また、軸方向に弾性支持した支持構成としたので、熱応力や支持応力により割れが生じるのを防止できる。従って、セラミックス製燃焼ノズルのより高温での使用が可能になり、しかも、耐久性や信頼性を向上させることができる。
（５）リセス構造の採用により、火炎が燃焼ノズルから上流側へ伝播するのを抑制できるので、金属製狭流路部の焼損を防止できる。従って、水冷をしなくても金属の使用が可能となるため、コスト面で有利になる。
【００４１】
このように、狭流路内の予混含ガス流速が燃焼速度以上に保持され、しかも、予混合ガス入口部の温度を自然着火温度以下に設定できるので、火炎が予混合バーナ内部に逆火することがなくなり、バーナ本体の焼損と、配管中での混合ガスの爆発の危険を解消することができる。
従って、配管中に高価なフレームアレスタ及び破裂孔装置を設けること、および、予混含ガスを燃焼ノズルに送り込むための送風機の能力を増大することが必要なくなるため、上記の効果を、設備コスト，運転コストの上昇を招くことなく奏することができる。
【００４２】
そして、燃焼ノズルから上流側へ大きな温度勾配がとれるので、セラミックス製ノズルを採用し炉温を高く設定しても予混合ガスの予熱を自然着火温度近くまで上げることができるようになり、炉効率の向上により省エネルギや二酸化炭素排出量の低減に大きな効果を奏する。なお、燃料がプロパンの場合、従来の２５０℃程度から少なくとも自然着火温度（５２０℃程度）より約５０℃低い４７０℃程度まで上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の予混合バーナの一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１の要部分解組立図である。
【図３】図１の燃焼ノズル周辺を拡大して示した図である。
【図４】狭流路部の断面形状を示す図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】２分割された燃焼ノズルの形状例を示す図で、（ａ）は中央部の縦断面図、（ｂ）は外周部の縦断面図、（ｃ）は（ｂ）の右側面図である。
【図６】燃焼ノズルの弾性支持構造を示す要部断面図である。
【図７】ノズル流路のリセス構造を示す要部断面図である。
【図８】従来の予混合バーナを示す断面図である。
【符号の説明】
１０予混合バーナ
１１バーナ本体
１２燃焼筒
１３燃焼ノズル
１３ａ中央部
１３ｂ外周部
１４燃焼ノズル孔
１４ａ入口
１４ｂ出口
１５点火プラグ管
１６狭流路
１７狭流路部
１８プラグ管穴
１９断熱層
２０，２１スリーブ
２２プラグ穴
２３段差部
２４段差面
２５セラミックウールブレイド
２６クランプ
２７固定リング
２８ロッド
２８ａネジ部
２９フランジ部
３０ボス穴
３１ボス
３１ａ貫通孔
３２バネ
３３座金
３４ナット
３５プラグ
３６セラミックペーパ
３７ガス流通室
３８予混合ガス
６０炉壁
６１耐火材
６２被加熱材
Ｆ火炎

Claims

燃料と空気とを予め混合した予混合ガスを燃焼させる予混合バーナであって、
前記予混合ガスを燃焼する燃焼ノズルと、
該燃焼ノズルに接続され、前記予混合ガスの流速を燃焼速度以上に設定する狭流路を中実円筒金属に穿設してなり、予混合ガス入口部の温度が自然発火温度以下となるように前記燃焼ノズル側から温度勾配を形成する長さの狭流路部とを有することを特徴とする予混合バーナ。
前記燃焼ノズルと前記狭流路部との間に形成された断熱層を有することを特徴とする請求項１に記載の予混合バーナ。
前記燃焼ノズルをセラミックス製とし、該セラミックス製の燃焼ノズルを軸方向に弾性支持したことを特徴とする請求項１または２に記載の予混合バーナ。
前記燃焼ノズルを中央部と外周部とに分割したことを特徴とする請求項３に記載の予混合バーナ。
前記狭流路部から前記燃焼ノズルへ連なるノズル流路内をリセス構造にしたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の予混合バーナ。