JP7078787B2 - Fuel gas nozzle and gas burner equipped with it - Google Patents
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Description
本発明は、燃料ガスを希釈空気で均一に希釈し、煤の発生を防止することが可能な燃料ガスノズル及びこれを備えたガスバーナーに関する。 The present invention relates to a fuel gas nozzle capable of uniformly diluting a fuel gas with diluted air and preventing the generation of soot, and a gas burner provided with the fuel gas nozzle.
ガスバーナーは、従来種々のものが開発されている。例えば、特許文献1の「バーナタイルレスガスバーナ」は、燃焼用空気を接線方向に供給する燃焼用空気供給口を後部に備えた内面円形の燃焼用空気供給管と、該燃焼用空気供給管の中心に配設し、先端に直進用ガス噴出孔および先端近傍の外周面に放射状ガス噴出孔をそれぞれ複数個有する燃料ガス供給管と、該燃料ガス供給管に直角に取り付けられる第1フランジ部と該フランジ部の外周部から前記燃料ガス供給管と所定間隔をもって前方に突出する筒部と該筒部先端に直角に設けた第2フランジ部とからなり、前記第1,第2フランジ部には燃焼用空気供給管と平行な複数の貫通孔を有し、前記第2フランジ部が前記放射状ガス噴出孔とほぼ同一レベルに位置するように取り付けられるスタビライザと、該スタビライザの前方に突出して設けた点火プラグと、前記燃焼用空気供給管の先端部に交換可能に取り付けられ前記スタビライザの径より大なる内径のコンバスタと、から構成されている。
Various gas burners have been conventionally developed. For example, the "burner tileless gas burner" of
特許文献2の「蓄熱式バーナ及びその低NOx燃焼方法」は、1次燃料ノズルを、燃焼用空気のノズル内で燃焼用空気の流れの周りから噴射可能に設けるとともに、2次燃料ノズルは、その配管先端の噴出口に、噴射する2次燃料の周りから保炎空気を供給可能な流路を含む保炎機構を設けて、燃焼用空気とは異なる場所から燃焼用空気ノズルとほぼ平行に炉内に直接吹き込み可能にしている。
In
特許文献2では、燃料に全空気流量の0.5~5%程度の空気を混合すると、煤の発生を防止できるとしている。
特許文献3の「ブラストバーナのベンチュリーミキサー混合比調節装置」は、ノズルからベンチュリーに向って加圧空気を噴出させることにより、そのジェットのもつエネルギーによって低圧の燃料ガスを前記ベンチュリー内に吸引して混合気を作るブラストバーナのベンチュリーミキサーにおいて、前記ノズルからの加圧空気の噴出に伴なって吸引力を受ける燃料ガス入口部に、内外二重の弁部材からなり、かつ、この内外の両弁部材を軸線方向に相対移動自在に構成したガス調節弁を設け、このガス調節弁の内側弁部材又は外側弁部材の何れか一方には、両者の相対移動方向に沿ったスリットを形成し、以って、内外両弁部材の軸線方向相対移動によりガスの通過面積を変更して吸引ガス量を調整し得るように構成している。
The "Blast Burner Ventury Mixer Mixing Ratio Adjusting Device" of
特許文献4の「窒素酸化物発生量低減用プレミックスバーナ」は、ベンチュリーミキサーに向かって燃焼用空気を噴出させることにより低圧供給される燃料ガスを前記ベンチュリーミキサー内に吸引混合させて燃焼を行なうべく構成するプレミックスバーナにおいて、前記ベンチュリーミキサーに向かって噴出する燃焼用一次空気を、ディフューザー出口部での空気比が1.0以下になるように制御する弁を燃焼用空気供給系に設けるとともに、この制御弁よりも下流の空気供給系部分から二次空気供給系を分岐させて燃焼不足空気を二次空気として、プレミックスされた混合ガスよりも下流位置において燃焼室内に噴出すべく構成している。
In
特許文献5の「バーナの燃焼雰囲気制御装置」は、空気を通過させているベンチュリーミキサにゼロガバナを経て燃焼ガスを供給して混合ガスを得るバーナの燃焼雰囲気制御装置において、前記ベンチュリーミキサの出口側の混合室に2次圧調整ガス導入管の先端側が接続され、前記2次圧調整ガス導入管には2次圧調整弁が接続されて構成されている。
The "burner combustion atmosphere control device" of
特許文献1は、燃焼用空気供給口を後部に備えた燃焼用空気供給管と、燃焼空気供給管の中心に燃料ガス供給管が配設されたガスバーナーを開示し、特許文献2は、燃料噴出口から噴出する燃料の周りから保炎空気を供給可能な流路を含む保炎機構を設けて、燃焼用空気とは異なる場所から炉内に直接吹き込み可能な燃料ノズル(燃料ガスノズル)を開示していて、空気導入管を接続する構成ではあるが、燃料ガスと空気とが十分に混合されず、燃料ガスを適切に希釈することはできず、煤の発生を十分に防止できない。
このため、燃料ガスと空気とを混合させる構成として、特許文献3では、ノズルからベンチュリーに向かって加圧空気を噴出させることにより、低圧の燃料ガスをベンチュリー内に吸引して混合気を作るベンチュリーミキサーを備えること、特許文献4では、低圧供給される燃料ガスをベンチュリーミキサー内に吸引混合させて燃焼を行うこと、特許文献5では、ベンチュリーミキサーにゼロガバナを経て燃料ガスを供給して混合ガスを得るようにしている。
Therefore, as a configuration in which the fuel gas and the air are mixed, in
背景技術のベンチュリーミキサーを用いた燃料ノズルは、流路の中心に設けられるベンチュリーから空気が噴出されるため、燃料ガスと燃焼空気の混合の分布(混合割合)が流路の中央と、その周りとで異なってしまい、火炎が安定しないという課題があった。 Since air is ejected from the venturi provided in the center of the flow path in the fuel nozzle using the Venturi mixer of the background technology, the distribution (mixing ratio) of the mixture of fuel gas and combustion air is in and around the center of the flow path. There was a problem that the flame was not stable.
本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、燃料ガスを希釈空気で均一に希釈し、煤の発生を防止することが可能な燃料ガスノズル及びこれを備えたガスバーナーを提供することを目的とする。 The present invention has been devised in view of the above-mentioned conventional problems, and provides a fuel gas nozzle capable of uniformly diluting a fuel gas with diluted air and preventing soot generation, and a gas burner provided with the fuel gas nozzle. The purpose is to do.
本発明にかかる燃料ガスノズルは、燃焼空気と混合される燃料ガスを供給する燃料ガスノズルであって、炉内への燃料ガスの噴出方向に沿う下流管部と、該噴出方向とは交差する方向に設けられて該下流管部と接続された上流管部と、これら上流管部と下流管部の接続によって形成される屈曲部と、該屈曲部に該噴出方向とは反対側へ延出された延出部を備え、燃料ガスが該上流管部から該下流管部に向かって流通する燃料ガス流路と、上記延出部から燃料ガスの噴出方向に沿って挿入され、該燃料ガス流路の上記下流管部内に、燃料ガスの噴出方向へ向かって希釈空気を噴出する希釈空気噴出管とを備え、該希釈空気噴出管には、当該希釈空気噴出管の内径よりも小さな孔径の希釈空気噴出孔が複数設けられ、上記希釈空気噴出管の挿入先端は、該希釈空気噴出管の挿入方向で、上記延出部側の上記上流管部の内壁面から、該上流管部の管軸までの範囲に位置されることを特徴とする。
The fuel gas nozzle according to the present invention is a fuel gas nozzle that supplies fuel gas mixed with combustion air, and is in a direction intersecting the downstream pipe portion along the ejection direction of the fuel gas into the furnace and the ejection direction. The upstream pipe portion provided and connected to the downstream pipe portion, the bent portion formed by the connection between the upstream pipe portion and the downstream pipe portion, and the bent portion extended to the side opposite to the ejection direction. The fuel gas flow path is provided with an extension portion, and the fuel gas flows from the upstream pipe portion toward the downstream pipe portion, and the fuel gas flow path is inserted along the fuel gas ejection direction from the extension portion. A diluted air ejection pipe that ejects diluted air in the direction of fuel gas ejection is provided in the downstream pipe portion of the above , and the diluted air ejection pipe has a pore size smaller than the inner diameter of the diluted air ejection pipe. A plurality of ejection holes are provided, and the insertion tip of the diluted air ejection pipe is from the inner wall surface of the upstream pipe portion on the extension portion side to the pipe axis of the upstream pipe portion in the insertion direction of the diluted air ejection pipe. It is characterized by being located in the range of.
前記希釈空気噴出管は、平坦な面状の噴出ヘッド部を有し、該噴出ヘッド部に前記希釈空気噴出孔が設けられていることを特徴とする。 The diluted air ejection pipe has a flat surface-shaped ejection head portion, and the diluted air ejection hole is provided in the ejection head portion.
前記希釈空気噴出孔から噴出される希釈空気の流速は、前記燃料ガス流路内を流通する燃料ガスの流速よりも大きいことを特徴とする。 The flow velocity of the diluted air ejected from the diluted air ejection hole is characterized by being larger than the flow velocity of the fuel gas flowing in the fuel gas flow path.
前記希釈空気噴出管内の圧力は、前記燃料ガス流路内の圧力よりも高いことを特徴とする。 The pressure in the diluted air ejection pipe is characterized by being higher than the pressure in the fuel gas flow path.
本発明にかかる燃料ガスノズルを備えたガスバーナーは、上記燃料ガスノズルと、燃焼空気を供給する燃焼空気ノズルとで構成したことを特徴とする。 The gas burner provided with the fuel gas nozzle according to the present invention is characterized by comprising the above fuel gas nozzle and a combustion air nozzle for supplying combustion air.
本発明にかかる燃料ガスノズル及びこれを備えたガスバーナーにあっては、燃料ガスを希釈空気で均一に希釈し、煤の発生を防止することができる。詳細には、希釈空気噴出管の挿入先端は、希釈空気噴出管の挿入方向で、延出部側の上流管部の内壁面から、上流管部の管軸までの範囲に位置されるので、混合ムラが起こりにくい。
In the fuel gas nozzle and the gas burner provided with the fuel gas nozzle according to the present invention, the fuel gas can be uniformly diluted with diluted air to prevent the generation of soot. Specifically, since the insertion tip of the diluted air ejection pipe is located in the insertion direction of the diluted air ejection pipe, it is located in a range from the inner wall surface of the upstream pipe portion on the extending portion side to the pipe axis of the upstream pipe portion. Mixing unevenness is unlikely to occur.
以下に、本発明にかかる燃料ガスノズル及びこれを備えたガスバーナーの好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, a preferred embodiment of the fuel gas nozzle and the gas burner provided with the fuel gas nozzle according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
本実施形態では、図1に示すように、ガスバーナーの一例として、蓄熱部1を有するリジェネバーナー2を示し、当該リジェネバーナー2に燃料ガスノズル3を備えた場合について説明する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a
リジェネバーナー2は例えば、加熱炉4の炉内4aに配置されるワーク(不図示)を挟んで対向する炉壁4bに各々設けられている。尚、図1は、対向する炉壁4bの一方に設けられているリジェネバーナー2を示している。
The
リジェネバーナー2は、炉内4aへの燃焼空気の供給と炉内4aからの排ガスの排出とを交互に繰り返す給排気ノズル(燃焼空気ノズル)5と、給排気ノズル5に隣接して配置され、炉内4aに向けて、燃焼空気と混合される燃料ガスを供給する燃料ガスノズル3とを備えて構成される。
The
図示例では、給排気ノズル5はほぼ水平に配置され、燃料ガスノズル3は、燃料ガスが給排気ノズル5からの燃焼空気に混ざり合うように斜めに配置される。
In the illustrated example, the air supply /
燃料ガスノズル3は、図1及び図2に示すように、炉内4aに燃料ガスを供給するガス噴出孔3aを有し、燃料ガスの流路を形成する供給本管6と、供給本管6内に挿入され、希釈空気(希釈用の空気;以下同じ)を供給する希釈空気噴出管7とから構成される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
供給本管6は、ガス噴出孔3aを有し、炉壁4bを貫通して設けられ、ガス噴出孔3aからの燃料ガスの炉内4aへの噴出方向に沿う下流管部6aと、炉壁4bから炉外に突出している下流管部6aと接続され、噴射方向とは交差する方向に延設された上流管部6bとを備える。
The supply main 6 has a
燃料ガスは、供給本管6の上流管部6bから下流管部6aに向かって、供給本管6の屈曲した燃料ガスの流路内を流通する。
The fuel gas flows from the
供給本管6には、上流管部6b側に、燃料ガスの供給量を調整するための調整弁(不図示)が設けられている。
The supply main 6 is provided with a regulating valve (not shown) for adjusting the supply amount of fuel gas on the
下流管部6aは、向きの異なる上流管部6bの接続によって形成される屈曲部6cに、ガス噴出孔3a側とは反対側へ延出された延出部6dを備え、この延出部6dの先端には、取付フランジ6eが設けられている。
The
希釈空気噴出管7は、延出部6dから、供給本管6の下流管部6a内に、ガス噴出孔3aから噴出される燃料ガスの噴出方向に沿って挿入される。
The diluted
希釈空気噴出管7は、図2及び図3に示すように、下流管部6aの内径D1よりも小さな外径D2で形成される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the diluted
希釈空気噴出管7の挿入先端には、下流管部6aを流通する燃料ガスの流通方向に向かって希釈空気を噴出し供給するための噴出ヘッド部7aが設けられる。
At the insertion tip of the diluted
噴出ヘッド部7aは、平坦な面状で、希釈空気噴出管7の内径D3よりも小さな孔径D4の希釈空気噴出孔7bが複数設けられている。
The
希釈空気噴出管7には、図示しないけれども、少なくとも噴出ヘッド部7aよりも上流側に、希釈空気の供給量を調節するための調節弁が設けられている。
Although not shown, the diluted
希釈空気噴出管7には、噴出ヘッド部7aとは反対側に、フランジ7cが設けられている。フランジ7cは、希釈空気噴出管7を延出部6dから供給本管6内に挿入したときに、取付フランジ6eと当接され、ボルト・ナットで、取付フランジ6eと接合される。
The diluted
希釈空気噴出管7は、フランジ7cが取付フランジ6eに接合されたときに、噴出ヘッド部7aが、供給本管6の屈曲部6cもしくはその周辺に位置される。
In the diluted
本実施形態では、供給本管6と希釈空気噴出管7をフランジ接合して接続する例を示しているが、ネジ接合など、その他の接続構造を採用してもよいことはもちろんである。
In the present embodiment, an example in which the supply
なお、希釈空気噴出管7の挿入先端である噴出ヘッド部7aの位置は、当該希釈空気噴出管7の挿入方向において、上流管部6bの、延出部6d側の内壁面から、当該上流管部6bの中心線(管軸)Cまでの範囲Rに位置するようにすれば、混合ムラが起こりにくく、好ましい。
The position of the
希釈空気噴出管7内における希釈空気の圧力は、供給本管6内の燃料ガスの圧力よりも高く設定される。
The pressure of the diluted air in the diluted
また、希釈空気噴出管7から噴出される希釈空気は、希釈空気噴出管7の内径D3よりも小さな孔径D4の複数の希釈空気噴出孔7bから噴出され、供給本管6内を流通する燃料ガスの流れよりも速く設定される。
Further, the diluted air ejected from the diluted
このように、希釈空気噴出孔7bから噴出される希釈空気の流速は、供給本管6内を流通する燃料ガスの流速よりも大きい。
As described above, the flow velocity of the diluted air ejected from the diluted
本実施形態の燃料ガスノズル3によれば、燃料ガスが流通する供給本管6内に希釈空気噴出管7を設けているので、希釈空気を供給本管6内に供給して、供給本管6内の燃料ガスを均一な分布で希釈空気により希釈し、燃焼空気との燃焼における煤の発生を防止することができる。
According to the
このとき、希釈空気噴出管7は、燃料ガスの流通方向に希釈空気を供給するので、燃料ガスの流通を妨げることがない。
At this time, since the diluted
また、希釈空気噴出管7先端の噴出ヘッド部7aに設けられている希釈空気噴出孔7bは、希釈空気噴出管7の内径D3よりも小さな孔径D4なので、希釈空気を希釈空気噴出管7から速い速度で噴出させることができる。
Further, since the diluted
さらに、希釈空気噴出孔7bは、平坦な面状の噴出ヘッド部7aに複数設けられているので、希釈空気を、一か所に集中しないように、分散させて噴出することができ、希釈空気を分布よく燃料ガスに混合することができる。
Further, since a plurality of diluted air ejection holes 7b are provided in the flat surface-shaped
このため、複数の希釈空気噴出孔7bから供給本管6内噴出される希釈空気で、混合ムラなく、燃料ガスを均一に希釈して、燃焼空気との燃焼における煤の発生を防止することができる。 Therefore, it is possible to uniformly dilute the fuel gas with the diluted air ejected from the plurality of diluted air ejection holes 7b into the supply main 6 without uneven mixing, and prevent the generation of soot in combustion with the combustion air. can.
また、希釈空気噴出孔7bから噴出される希釈空気の流速は、供給本管6内を流通する燃料ガスの流速よりも大きいので、希釈空気を供給本管6内により勢いよく噴出させることができる。このため、燃料ガスを効率よく希釈することができる。また、燃料ガスが希釈空気噴出管7内へ流入することも防止できる。
Further, since the flow velocity of the diluted air ejected from the diluted
また、希釈空気噴出管7内の圧力は、供給本管6内の圧力よりも高いので、希釈空気を確実に供給本管6内に噴出させることができる。そしてこれによってもまた、燃料ガスが希釈空気噴出管7内へ流入することを防止できる。
Further, since the pressure in the diluted
本実施形態のリジェネバーナー2によれば、燃料ガスを均一に希釈できる燃料ガスノズル3と、燃焼空気を供給する給排気ノズル5とで構成したので、安定した火炎を形成することができ、また、煤の発生を抑制することもできる。
According to the regenerate
上記実施形態においては、燃料ガスノズル3をリジェネバーナー2に備える例について説明したが、リジェネバーナー2以外のガスバーナーにも適用可能であることはもちろんである。図4には、普通の一般的なバーナー8への本発明の適用例が示されている。
In the above embodiment, an example in which the
一般的なバーナー8では、炉内4aに連通される燃焼空気ノズル9の内部に、燃料ガスノズル3が設けられている。燃料ガスノズル3は、上述したように、供給本管6と、希釈空気噴出管7とから構成される。希釈空気噴出管7は、供給本管6内に、上述した延出部6dに相当する部位から、上記実施形態と同様に挿入されて設けられる。このような構成であっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。
In a general burner 8, a
また、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。 Further, the above-described embodiment is for facilitating the understanding of the present invention, and is not for limiting the interpretation of the present invention. It goes without saying that the present invention can be modified and improved without departing from the spirit thereof, and the present invention includes an equivalent thereof.
1 蓄熱部
2 リジェネバーナー
3 燃料ガスノズル
3a ガス噴出孔
4 加熱炉
4a 炉内
4b 炉壁
5 給排気ノズル
6 供給本管
6a 下流管部
6b 上流管部
6c 屈曲部
6d 延出部
6e 取付フランジ
7 希釈空気噴出管
7a 噴出ヘッド部
7b 希釈空気噴出孔
7c フランジ
8 一般的なバーナー
9 燃焼空気ノズル
D1 下流管部の内径
D2 希釈空気噴出管の外径
D3 希釈空気噴出管の内径
D4 希釈空気噴出孔の孔径
1
Claims (5)
炉内への燃料ガスの噴出方向に沿う下流管部と、該噴出方向とは交差する方向に設けられて該下流管部と接続された上流管部と、これら上流管部と下流管部の接続によって形成される屈曲部と、該屈曲部に該噴出方向とは反対側へ延出された延出部を備え、燃料ガスが該上流管部から該下流管部に向かって流通する燃料ガス流路と、
上記延出部から燃料ガスの噴出方向に沿って挿入され、該燃料ガス流路の上記下流管部内に、燃料ガスの噴出方向へ向かって希釈空気を噴出する希釈空気噴出管とを備え、
該希釈空気噴出管には、当該希釈空気噴出管の内径よりも小さな孔径の希釈空気噴出孔が複数設けられ、
上記希釈空気噴出管の挿入先端は、該希釈空気噴出管の挿入方向で、上記延出部側の上記上流管部の内壁面から、該上流管部の管軸までの範囲に位置されることを特徴とする燃料ガスノズル。 A fuel gas nozzle that supplies fuel gas mixed with combustion air.
A downstream pipe portion along the direction of fuel gas ejection into the furnace, an upstream pipe portion provided in a direction intersecting the ejection direction and connected to the downstream pipe portion, and these upstream pipe portions and downstream pipe portions. A fuel gas having a bent portion formed by the connection and an extended portion extending in the direction opposite to the ejection direction in the bent portion, and the fuel gas flows from the upstream pipe portion to the downstream pipe portion. Channel and
A diluted air ejection pipe that is inserted from the extending portion along the ejection direction of the fuel gas and ejects the diluted air in the ejection direction of the fuel gas is provided in the downstream pipe portion of the fuel gas flow path.
The diluted air ejection pipe is provided with a plurality of diluted air ejection holes having a pore diameter smaller than the inner diameter of the diluted air ejection pipe.
The insertion tip of the diluted air ejection pipe is located in the range from the inner wall surface of the upstream pipe portion on the extending portion side to the pipe axis of the upstream pipe portion in the insertion direction of the diluted air ejection pipe. Featuring a fuel gas nozzle.
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