JP4991425B2

JP4991425B2 - 油焚きバーナ

Info

Publication number: JP4991425B2
Application number: JP2007188361A
Authority: JP
Inventors: 健吾重高; 博史高島
Original assignee: 株式会社サムソン
Priority date: 2007-07-19
Filing date: 2007-07-19
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2027-07-19
Also published as: JP2009024932A

Description

本発明は、油焚きバーナに関するものである。

特開２００５−１０６３１０号公報には、燃焼室へ向けて燃料油を噴射する燃料ノズルをバーナの中心軸付近に設け、燃料ノズルの周囲を一次空気通路とし、一次空気通路のさらに外側に二次空気通路を設けており、一次空気通路内にある燃料ノズルの下流側にディフューザを設置し、ディフューザの中心部に設けている燃料噴射穴から燃料を噴射し、ディフューザの燃料噴射穴よりも外周側に設けている一次空気通過部から一次空気を噴射するようにしている油焚きバーナが記載されている。この場合、燃料ノズルからディフューザの先側へ噴射する燃料は、まずディフューザの一次空気通過部から噴射する一次空気と混合し、続いて二次空気通路の二次空気開口部から噴射する二次空気と混合する。燃料と燃焼用空気はバーナの先側で混合し、燃焼を行う。燃焼によって発生した燃焼ガスは下方へ向けて流れるが、燃焼ガスが下方へ流れる際には、周囲から空気を巻き込む。そのため、燃焼室内の燃焼ガスの一部はバーナの側面に回り込み、バーナの側部からバーナの燃料噴射部に循環する炉内再循環の作用が発生する。燃焼ガスの炉内再循環が発生すると、燃料油の気化を促進することができるとともに、燃焼域での酸素濃度が低下することによってＮＯｘ発生量を低く保つことができる。

一次空気通路の先端に設けているディフューザの面には、全体的に分散して設けた多数の一次空気通過部を空けており、中央の燃料ノズルから噴射する燃料と、一次空気通過部から噴射する一次空気を混合して一次燃焼を行う。一次空気の比率を小さくすると、一次燃焼では十分な燃焼が行われないため、火炎温度の局所的な上昇がなくなり、火炎温度が低ければ発生するＮＯｘ量は少なくなる。また、バーナの燃料噴射部では燃焼室内のほかの部分に比べて圧力が低くなるため、バーナの周囲から空気を引き込む作用が発生し、燃焼排ガスの炉内循環が起きる。特開２００５−１０６３１０号公報に記載のバーナの場合、分散させて設けているエアノズルから二次空気を供給するようにしており、エアノズルは一次空気通過部よりも先側に延ばしている。そのため、隣り合うエアノズルの間には空間があり、エアノズルの間にできる空間を通して燃焼排ガスが火炎の中心部へ循環することができるため、炉内循環の作用を強めることができる。酸素濃度の低い燃焼排ガスを火炎内に導入することでも火炎温度の上昇を防止できるため、ＮＯｘ発生量を低減することができる。そして、燃焼排ガス自体は高温であるため、燃焼排ガスの循環を行うことで、高温の燃焼排ガスによる燃料の気化を促進することができ、未燃分の発生を低減することもできる。しかしこの場合、ＮＯｘ発生量を低減するために燃焼の不安定な領域を作っていることになるため、ＣＯやススなど未燃分が発生しやすくなったり、燃焼が不安定になることで燃焼音が大きくなりやすいという問題を抱えている。
特開２００５−１０６３１０号公報

本発明が解決しようとする課題は、低ＮＯｘ性能を維持しながら未燃分の発生量を低減することのできる油焚きバーナを提供することにある。

請求項１に記載の発明は、燃焼室へ向けて燃料油を噴射する燃料ノズルをバーナの中心軸付近に設け、燃料ノズルの周囲を一次空気通路とし、一次空気通路のさらに外側に二次空気通路を設けており、一次空気通路内にある燃料ノズルの下流側にディフューザを設置し、ディフューザの中心部に設けている燃料噴射穴から燃料を噴射し、ディフューザの燃料噴射穴よりも外周側に設けている一次空気通過部から一次空気を噴射するようにしている油焚きバーナにおいて、前記ディフューザの一次空気通過部は、ディフューザの外周部分であって、隣り合う一次空気通過部とは周方向に間隔を空けて配置することで、ディフューザ外周部は、一次空気通過部と外周遮蔽部を交互に配置した形状とし、ディフューザの一次空気通過部よりも内周側であって燃料噴射穴までの間は、空気が通過しない内周遮蔽部を設けたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記の油焚きバーナにおいて、二次空気通路の先端には二次空気を燃焼室へ噴射する複数の二次空気開口部を周方向に間隔を開けて環状に配置しておき、前記ディフューザの一次空気通過部は、二次空気開口部とバーナ中心軸を結ぶ線上に配置し、前記ディフューザの外周遮蔽部は隣り合う二次空気開口部の中点とバーナ中心軸を結ぶ線上に配置していることを特徴とする。

本発明を実施することで、燃焼排ガスの循環が一次空気によって邪魔されることがなくなり、燃焼排ガスを燃料噴射位置まで効率よく循環させることができるため、ＮＯｘ発生量をより低減することができる。そして一次空気と燃焼排ガスを分けることで一次空気による燃焼排ガスの冷却も抑えることができる。燃焼排ガスを高温のまま燃料噴射位置まで送り込むようにすれば、高温の燃焼排ガスによって燃料油滴の気化を促進することができるため、低酸素で燃焼している一次燃焼域の燃焼を改善することができ、未燃分の発生を低減することができる。また、一次空気通過部は二次空気開口部とバーナ中心部を結ぶ線上に配置し、外周遮蔽部は隣り合う二次空気開口部の中点とバーナ中心部を結ぶ線上に配置すると、燃焼排ガスの流路と一次空気の流路を明確に分割することができ、前記の効果はより高くなる。

本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明を実施しているバーナを燃焼室側から見た平面図、図２は図１のバーナの縦断面を示した斜視図、図３は図１のバーナをボイラに搭載した場合の縦断面図である。

ボイラは、中央に略円筒状の燃焼室６を持ち、燃焼室６の周囲を多数の水管で囲む。燃焼室６の上部に、燃焼室の中心軸とバーナの中心軸が重なるようにバーナ１を設置し、燃焼室６に向けて下向きに火炎を発生するようにしておく。バーナ１には内筒２及び外筒３からなる２重の円筒を設け、内筒２内に燃料ノズル４を設けている。内筒２と外筒３は同心の円筒であり、内筒２の内側を一次空気通路９、内筒２と外筒３で挟まれた環状領域を二次空気通路１３とする。一次空気通路９の燃料ノズルよりも下流にディフューザ１１、二次空気通路１３の先端にはエアノズル８を設け、ディフューザ１１の一次空気通過部７から一次空気を噴射し、エアノズル８の先端開口部である二次空気開口部１２から二次空気を噴射する。

一次空気通過部７はディフューザ１１の外周部に間隔を空けて設けている。ディフューザ１１外周部は、開口している一次空気通過部７と、開口していない外周遮蔽部５を設けており、ディフューザ１１の外周部は一次空気通過部７と外周遮蔽部５を交互に配置した形状としている。ディフューザ１１は、中心部に設けている燃料噴射穴１４と、外周部に設けている一次空気通過部７以外の部分は、空気噴射用の開口部を空けていない内周遮蔽部１０としており、内周遮蔽部１０からは空気の噴射を行わないようにしている。一次空気通過部７は、二次空気開口部１２とバーナ中心部を結ぶ線上に配置し、前記外周遮蔽部は隣り合う二次空気開口部の中点とバーナ中心部を結ぶ線上に配置しておく。

エアノズル８は環状の二次空気通路１３先端側に設けているパイプであり、周方向に間隔をあけて配置している。エアノズル８の先端側開口部が二次空気開口部１２となり、二次空気開口部１２から直下方向へ燃焼用空気を噴出するようにしておく。エアノズル８の二次空気開口部１２は、二次空気通路１３の先端よりもさらに先側に設けており、二次空気通路先端では、エアノズル８を設けている部分以外の場所はふさいでいるため、隣り合うエアノズル８の間では燃焼排ガスがバーナの中心へ向けて流れ込むことができるようになっている。

燃料ノズル４から噴射する燃料は、燃料ノズル４から円錐状に広がり、一次空気通過部７から噴射している燃焼用空気と混合して、一次燃焼を行う。このとき、燃料ノズル４の直下部分では燃焼室内のほかの部分に比べて圧力の低い領域ができる。そのため、燃焼室内の燃焼排ガスを巻き込むことになり、燃焼室６内の燃焼排ガスは、エアノズル８の間を通ってバーナの中心へ向かう。高温の燃焼排ガスが燃料噴射部までくると、燃料ノズル４から噴射している燃料の気化を促進することになる。

ディフューザ１１の全面に一次空気通過部７を設けていた場合、一次空気通過部７から噴射する一次空気によって燃焼排ガスの流れが阻害されたり、一次空気によって燃焼排ガスが冷却されることになっていた。しかし本発明では、ディフューザ１１の一次空気通過部７は、ディフューザ１１の外周部に間隔を空けて設けており、それ以外の部分は外周遮蔽部５及び内周遮蔽部１０として一次空気通過部７を設けない形状としている。循環している燃焼排ガスの通路には一次空気通過部７が存在しないことになり、一次空気と燃焼排ガスの接触は最小限となっている。そのため、バーナの中心方向へ向かう燃焼排ガスと一次空気の接触は少なくなり、燃焼排ガスの流れが一次空気流によって阻害されたり、一次空気流によって燃焼排ガスが冷却されるということがなくなる。

また、ＮＯｘ発生量を低減するために一次空気の比率を低くしているバーナでは、一次空気のみでは燃焼を維持することができない程度まで一次空気を低くすることでＮＯｘ発生量低減の効果を高めることができる。しかし、ディフューザ１１の全面に一次空気通過部７を設けておき、ディフューザ１１の下面全体に空気を噴射している場合、一次空気が分散されるために火炎の形成が不安定になるということがあった。一次空気通過部７を幾つかに集合させておき、ディフューザ１１の下面に空気比が比較的高くなる領域を設けるようにすると、空気比の高い部分で安定した一次火炎を形成できるため、燃焼の安定性が向上することになる。また、個々の一次空気通過部７と二次空気開口部１２を近づけていることで、バーナの燃焼部には空気比の高い領域と空気比の低い領域が交互に並ぶことになる。このことにより、火炎には濃淡ができ、ＮＯｘ発生量をより低くすることができる。

本発明を実施しているバーナを燃焼室側から見た平面図図１のバーナの縦断面を示した斜視図、図１のバーナをボイラに搭載した状態でのボイラの一部断面図

符号の説明

１バーナ
２内筒
３外筒
４燃料ノズル
５外周遮蔽部
６燃焼室
７一次空気通過部
８エアノズル
９一次空気通路
１０内周遮蔽部
１１ディフューザ
１２二次空気開口部
１３二次空気通路
１４燃料噴射穴

Claims

燃焼室へ向けて燃料油を噴射する燃料ノズルをバーナの中心軸付近に設け、燃料ノズルの周囲を一次空気通路とし、一次空気通路のさらに外側に二次空気通路を設けており、一次空気通路内にある燃料ノズルの下流側にディフューザを設置し、ディフューザの中心部に設けている燃料噴射穴から燃料を噴射し、ディフューザの燃料噴射穴よりも外周側に設けている一次空気通過部から一次空気を噴射するようにしている油焚きバーナにおいて、前記ディフューザの一次空気通過部は、ディフューザの外周部分であって、隣り合う一次空気通過部とは周方向に間隔を空けて配置することで、ディフューザ外周部は、一次空気通過部と外周遮蔽部を交互に配置した形状とし、ディフューザの一次空気通過部よりも内周側であって燃料噴射穴までの間は、空気が通過しない内周遮蔽部を設けたことを特徴とする油焚きバーナ。
請求項１に記載の油焚きバーナにおいて、二次空気通路の先端には二次空気を燃焼室へ噴射する複数の二次空気開口部を周方向に間隔を開けて環状に配置しておき、前記ディフューザの一次空気通過部は、二次空気開口部とバーナ中心軸を結ぶ線上に配置し、前記ディフューザの外周遮蔽部は隣り合う二次空気開口部の中点とバーナ中心軸を結ぶ線上に配置していることを特徴とする油焚きバーナ。