JPH01500049A - Annular nozzle burner and method of using the annular nozzle burner - Google Patents

Annular nozzle burner and method of using the annular nozzle burner

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JPH01500049A
JPH01500049A JP62501310A JP50131087A JPH01500049A JP H01500049 A JPH01500049 A JP H01500049A JP 62501310 A JP62501310 A JP 62501310A JP 50131087 A JP50131087 A JP 50131087A JP H01500049 A JPH01500049 A JP H01500049A
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burner
fuel
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annular
air
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JP62501310A
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タッカー・ジェー・アール
ハンセン・エリック・ア−ル
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エ−ビ−ダブリュ− テクノロジ− インコ−ポレ−テッド
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D1/00Burners for combustion of pulverulent fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D11/00Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/02Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 環状のノズル・バーナーとその環状の ノズル・バーナーを使用する方法 [技術分野] 本発明は、環状のノズル・バーナーに関する。さらに詳しく言えば、本発明は、 緻密な炎から高いピーク温度を得るための所定の燃料/空気比かつ所定の速度で 、燃料と空気の混合物を燃料室に導き入れる方法と装置に関する。[Detailed description of the invention] Annular nozzle burner and its annular How to use nozzle burner [Technical field] The present invention relates to an annular nozzle burner. More specifically, the present invention includes: At a given fuel/air ratio and at a given speed to obtain high peak temperatures from a dense flame. , relates to a method and apparatus for introducing a mixture of fuel and air into a fuel chamber.

[従来背景] 多くの従来の乾燥装置とバーナー・システムにおいては。[Conventional background] In many conventional drying equipment and burner systems.

固体燃料が1次空気の担体と混合され、燃焼室に噴射される。1次空気は完全燃 焼に必要とされる全部の空気のうちの一部分であって、10パーセントより少な い程度から100パーセントまでの範囲にわたっている。燃焼を完全に行なわし めるために必要とされる補足的な空気が2次空気として燃焼室に付加される。一 般に、2次空気は予熱されていて、815°C(1500′″F)程度の温度で 燃焼室に入り、1次空気と燃料の混合物と混合されて、燃料を完全に燃焼させる 。他方、早期燃焼または石炭ダストの爆発を防止するため、1次空気と燃料の混 合物は204°C(400°F)より低い温度に保持されなければならない0通 常、82°C(180″F)またはこれより低い温度に保持されている。Solid fuel is mixed with a carrier of primary air and injected into the combustion chamber. The primary air is completely combusted. A portion of the total air required for baking, less than 10% It ranges from very little to 100%. complete combustion Supplemental air needed to maintain combustion is added to the combustion chamber as secondary air. one Generally, the secondary air is preheated to a temperature of around 815°C (1500''F). Enters the combustion chamber and is mixed with the primary air and fuel mixture to completely burn the fuel . On the other hand, to prevent premature combustion or explosion of coal dust, mixing of primary air and fuel is The compound must be kept at a temperature below 204°C (400°F). The temperature is normally maintained at 82°C (180″F) or lower.

ドイスナー他に与えられた特許(米国特許第4,428゜727号)やニッケル マンに与えられた特許(米国特許第4.373.900号)のごとき現在用いら れているバーナ−9システムは、燃焼炎から得ることができる最高温度が、1次 空気と2次空気と燃料の混合割合により制限されるという前提条件を採用してい る。この点については、現在性なわれている理論は、燃料を迅速かつ完全に燃焼 させるため、2次空気が燃料と空気の流れに十分に混合されることを必要として いる。したがって、現在使用されているバーナーは1次空気と燃料とが2次空気 と混合する迅速対流タイプを採り入れる方法によっているのが大多数である。Patent granted to Deusner et al. (U.S. Pat. No. 4,428°727) and nickel No. 4,373,900, currently in use. The burner 9 system, which is The assumption is that it is limited by the mixing ratio of air, secondary air, and fuel. Ru. The current theory in this regard is that the fuel burns quickly and completely. Requires that the secondary air be well mixed with the fuel and air streams to There is. Therefore, in burners currently used, the primary air and fuel are mixed into the secondary air. The majority of methods employ a rapid convection type that mixes with water.

現在のバーナー・システムはまた粉末化された燃料がバーナーの構造を耐摩的に 摩耗させていることが認められている。このため燃料の流れは比較的低い速度に 制御されている。そのほか、現在の炉の場合、燃焼室の長さが49m(160f set)から61m(200fset)程度にすぎないことがしばしばであり、 炎が炉の側壁や末端に当り、炉の耐火物の寿命を大幅に短縮させている。他方、 必要以上に長い炎を受入れるよう炉の長さを十分に長く構成すると、炉の製造コ ストが大幅に増大する。従って、炎が炉の壁に当ることを防止するため、毎分7 62m(2500feet)から1830m (6000fset)までの比較 的低い空気速度が使用されている。Modern burner systems also use powdered fuel to make the burner structure wear-resistant. It is recognized that it is worn out. This causes the fuel to flow at a relatively low speed. controlled. In addition, in the case of the current furnace, the length of the combustion chamber is 49 m (160 f set) to only about 61m (200fset), The flames hit the side walls and ends of the furnace, significantly shortening the life of the furnace's refractories. On the other hand, Configuring the furnace long enough to accept a longer flame than necessary will reduce the furnace manufacturing cost. Strikes will increase significantly. Therefore, in order to prevent the flame from hitting the walls of the furnace, 7 Comparison from 62m (2500feet) to 1830m (6000fset) A lower air velocity is used.

最近のバーナーの開発活動は、螺線運動を行なわしめて、燃料と空気との流れを 2次空気と迅速に乱流状態に混合するようなたわみ羽根を使用することに力点が 置かれている。Recent burner development efforts have focused on creating spiral movements to improve the flow of fuel and air. Emphasis is placed on the use of flexible vanes that mix quickly and turbulently with the secondary air. It has been placed.

従って、このような混合状態を促進するため、高速度の空気ジェットにかかわり なく乱流装置が使用されている。Therefore, high velocity air jets are involved to promote such mixing conditions. A turbulence device is used instead.

上述の方法によれば、1次の空気と燃料の流れを2次空気と良好に混合すること がてきるが、炉等で満足できる製品を作るために必要な高温度を得るには至って いない。According to the method described above, the primary air and fuel flow can be well mixed with the secondary air. However, it is not possible to obtain the high temperature necessary to make a satisfactory product in a furnace etc. not present.

石炭を燃やす設備から放出される有害な窒素酸化物(Noりの量を減らすために 、多大の努力が払われている。To reduce the amount of harmful nitrogen oxides (No) emitted from coal-burning equipment, , a great deal of effort has been made.

Notの放出を制御する伝統的なやり方は、燃焼ガスを再循環させることにより 酸素濃度と炎の温度を下げることである。しかし、このやり方は、循環ガスを再 循環させて炎の温度に再加熱する際に、消費されるエネルギーが増加するという 欠点がある。The traditional way to control Not emissions is by recirculating the combustion gases. The goal is to lower the oxygen concentration and flame temperature. However, this method does not recycle the circulating gas. Energy consumed increases when circulating and reheating to flame temperature. There are drawbacks.

本発明の目的は、上述の従来のバーナーに附随する欠点を解消するために、燃料 を燃やす改良された方法と改良されたバーナー・システムを提供することである 。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to overcome the drawbacks associated with the conventional burners mentioned above. is to provide an improved method and an improved burner system for burning .

本発明の他の目的は、バーナーの構造または耐火物の壁体を損傷することなく炎 の高いピーク温度を提供することができる効率のよい環状のノズル拳バーナーを 提供することである。Another object of the present invention is to allow the flame to ignite without damaging the structure of the burner or the walls of the refractory. Efficient annular nozzle fist burner that can provide high peak temperatures of It is to provide.

本発明の別の目的は、排気ガスを再循環させて再加熱するエネルギーを消費する 工程を減らして、容認することができるNOxのレベルをもった環状のノズル・ バーナーを提供することである。Another object of the invention is to recirculate and reheat exhaust gas consuming energy. Annular nozzle with reduced process and acceptable NOx levels is to provide a burner.

本発明の特長は、燃焼室を小さくシ、耐火物の壁面に当たる炎を減らすようノズ ルにほぼ接近した小さくて短い炎を提供することである0本発明の他の特長は1 本発明のバーナーと方法により加熱される製品を改良したことである。The features of the present invention are that the combustion chamber is made smaller and the nozzle is designed to reduce the amount of flame hitting the refractory wall. Another feature of the present invention is that it provides a small, short flame that is close to the flame. There is an improvement in the products heated by the burner and method of the present invention.

本発明の別の特長は、本発明が炎の高いピーク温度を用意したにもかかわらず、 環状体の寿命を予期しないくらい伸ばすことができたことである。Another feature of the present invention is that even though the present invention provides for a high peak temperature of the flame, This is because we were able to extend the lifespan of the annular body to an unexpected extent.

本発明のさらに別の特長は、現在使用されているバーナーよりも炎を安定させ、 炎をバーナーに”付着”させたことができたことである、微粉砕された粒子燃料 を使用する場合。Yet another feature of the invention is that it provides a more stable flame than currently used burners; The pulverized particle fuel that allowed the flame to “stick” to the burner When using.

切り換え時に粒状の燃料の燃焼を維持するに十分に加熱されるまでは、制御され た割合で耐火物の壁体を加熱するガスまたは油による炎を使用するのが一般的な やり方である。しかし、本発明は、バーナーでの粒状の燃料の燃焼を容易に安定 化することができるとともに、比較的高価なスタート用燃料から所要の粒状燃料 により迅速に切り換えることが可能な炎のコアを提供するものである。この点に ついては、本発明の詳細な説明は、燃料の”粒子”と呼ばれている。しかし、こ のように”粒子”を使用することは、微粉砕された粒子燃料に限定されるもので はなく、いろいろな燃料に関係した実例から明らかなように、ガスの分子と液体 燃料の小さい粒子を含んでいる0本発明は円筒状の断面を有する環状のノズル・ バーナーについて説明されているが、このようなバーナーは円筒形以外の断面を もつものであってもよい。It is controlled until the granular fuel is heated enough to sustain combustion during switching. It is common to use a gas or oil flame to heat the refractory wall at a That's the way to do it. However, the present invention easily stabilizes the combustion of granular fuel in the burner. It is possible to convert from relatively expensive starting fuel to the required granular fuel. This provides a flame core that can be switched more quickly. to this point Therefore, the detailed description of the present invention is referred to as fuel "particles." However, this The use of “particles” is limited to finely pulverized particle fuels. gas molecules and liquids, as is clear from examples related to various fuels. The present invention uses an annular nozzle with a cylindrical cross section containing small particles of fuel. Although burners are described, such burners may have a cross section other than cylindrical. It may be something you have.

本発明者による多くの試験の結果、1次空気と燃料との混合物と2次空気との対 流的な混合を従来のような混合とすることは、生産性上好ましくなく、一般的な 考え方と異なって、もっとも好ましい温度と炎の輪郭を提供するものでないこと が判明したのである。燃料の粒子を分散させるため、1次空気と燃料の混合物と を2次空気と激しく混合させることが慣習的なやり方である。しかし、本発明者 は、粒子間の平均距離を増大させることが好ましくないことを発見したのである 。As a result of many tests by the inventor, the pairing of the mixture of primary air and fuel with the secondary air It is unfavorable in terms of productivity to use fluid mixing as conventional mixing, and Contrary to concept, it does not provide the most favorable temperature and flame profile. It became clear. A mixture of primary air and fuel is used to disperse the fuel particles. It is customary practice to mix the air with secondary air intensively. However, the inventor found that increasing the average distance between particles is undesirable. .

[発明の開示] 本発明の方法は、燃料粒子の分散を抑制して炎の1次燃焼領域に燃料の粒子を集 中させることにより緻密な炎を作り。[Disclosure of invention] The method of the present invention suppresses the dispersion of fuel particles and concentrates them in the primary combustion region of the flame. Create a dense flame by letting it flow inside.

燃料粒子間に高速度の輻射熱熱の移動を維持するよう構成された環状のノズル・ バーナーを使用する。もちろん、このことは、従来の環状のノズルQバーナーに 適用されている理論と相反するものであるが、以下に注記されているように、大 幅に使用状態を改善している。この点については、高温度の炎の熱が主として輻 射によって移動し、燃料がバーナーを離れるときの温度上昇が主として高温の燃 料粒子から低温の燃料粒子への輻射熱の移動の関数であることは以前から判明し ている。したがって、一定の粒子の温度は隣接した燃焼粒子からの距離の関数で もある0本発明は、改善された結果を得るためこれらの原理を採用している。An annular nozzle configured to maintain high velocity radiant heat transfer between fuel particles. Use a burner. Of course, this does not apply to traditional annular nozzle Q-burners. Although contrary to the applied theory, as noted below, The condition of use has been greatly improved. In this regard, the heat of the high-temperature flame is mainly due to radiation. The temperature rise when the fuel leaves the burner is primarily due to the high temperature It has long been found that this is a function of the transfer of radiant heat from the fuel particles to the cooler fuel particles. ing. Therefore, the temperature of a given particle is a function of its distance from adjacent combustion particles. The present invention employs these principles to obtain improved results.

本発明の別の観点によれば、排気ガス中のNOxは1次燃焼慴域を還元性雰囲気 の中に保持することにより大幅に減らすことができる。このことは、過剰の酸素 が、燃えている粒子に到達することを防止することにより達成することができる ことが判明したのである。According to another aspect of the present invention, NOx in the exhaust gas transforms the primary combustion region into a reducing atmosphere. It can be significantly reduced by keeping it in the This means that excess oxygen can be achieved by preventing burning particles from reaching the It turned out that.

固体燃料粒子が燃える割合が粒子の表面で得ることができる酸素の関数であるこ とは以前から判明している。しかし、燃料と空気の流れから一定の燃料粒子への 酸素の移動は1粒子を採り囲む境界層を通って粒子が燃えている表面への酸素の ガス状の分散に左右される。The rate at which solid fuel particles burn is a function of the oxygen available at the surface of the particles. It has been known for a long time. However, from the flow of fuel and air to a certain amount of fuel particles The movement of oxygen is through the boundary layer surrounding one particle to the surface where the particle is burning. Depends on gaseous dispersion.

粒子が燃えている表面への酸素の移動の割合を改善する方法が、一定の粒子と2 次空気との間の相対的な速度差を増大させることであることは、上記の説明にも とづいて判明している。このため境界層の厚さが減少するものと考えられる。A method to improve the rate of oxygen transfer to the surface where the particles are burning is The above explanation also shows that the next thing to do is to increase the relative velocity difference between air and air. It has since become clear. This is thought to reduce the thickness of the boundary layer.

たとえば1本発明の一実施例においては、微粉砕された固体燃料は1次空気によ り高速度で環状のノズルを通って燃焼室に運ばれ、その燃焼室で比較的制止した 2次空気を通過する。この相互作用が燃焼を大幅に改善することが明らかにされ ている。For example, in one embodiment of the present invention, pulverized solid fuel is The fuel is transported at high velocity through an annular nozzle to the combustion chamber, where it is relatively stopped. Passes through secondary air. This interaction has been shown to significantly improve combustion. ing.

本発明の別の観点によれば、環状のノズルは内側のコア領域と外側の燃料流入環 状体を備えている。少なくとも毎分2135m(7000fpm)の比較的高い 速度で粒状の燃料を環状体を通過させるため比較的少量の1次空気を使用するこ とにより、結果として得られる燃料と空気の流れはほぼ真直であり、さらにコア 領域に低速度の渦流効果を作ることが明らかにされている。この低圧の領域は炎 の軸に沿った炎長のコアを提供している。さらに、コアにあるこの低圧、低速度 の領域が、毎分6100m(20,000fpm)を上回る燃料と空気の速度で も炎が吹き消えないように、バーナーの先端に炎を付着させる働きをしている。According to another aspect of the invention, the annular nozzle has an inner core region and an outer fuel inlet ring. It has a shape. Relatively high speed of at least 2135 m/min (7000 fpm) Using a relatively small amount of primary air to force the granular fuel through the annulus at high velocity With this, the resulting fuel and air flow is nearly straight, and even closer to the core. It has been shown to create a low-velocity vortex effect in the region. This area of low pressure is a flame It provides a core of flame length along the axis of the flame. Additionally, this low pressure, low speed in the core at fuel and air velocities greater than 6100 meters per minute (20,000 fpm). It also works by attaching the flame to the tip of the burner to prevent it from blowing out.

さらに、燃料流入環状体の外側の寸法と面積との間の高い比を維持し、これより 炎のコアの領域の容積を増加させることにより上記の効果をさらに高めることが できる。Furthermore, maintaining a high ratio between the outer dimension and area of the fuel inlet annulus, from which The above effects can be further enhanced by increasing the volume of the flame core area. can.

なお、 ′真直”の用語を ”層流”と混同すべきでない。Note that the term 'straight' should not be confused with 'laminar flow'.

”真直“は、ここでは、パイプの中の”プラグ流動0と同様、ある粒子がほとん どぶれることなくほぼ軸方向にだけ移動する意味で使用されている。“Straight” here means that a certain particle is almost It is used in the sense of moving almost only in the axial direction without falling.

上述の原理に従って構成され使用された環状のノズル・バーナーの特性の結果、 非常に緻密で強力な炎が生じるので、より小さくより効率のよい炉の使用が可能 となる。さらに、特定の実施例においては、従来の環状バーナm−システムを使 用したはるかに大きい炉を使用した場合より良質の製品が大量に生産される。さ らに、本発明の方法と装置は炉壁上に保護コーティングを制御された状態で形成 することが可能であり、ある事例では費用のかかる補修の必要をかなり遅らせる ことができるという補足的な特長を備えている。As a result of the characteristics of the annular nozzle burner constructed and used according to the principles described above, Produces a very dense and powerful flame, allowing the use of smaller and more efficient furnaces becomes. Additionally, in certain embodiments, conventional annular burner m-systems may be used. A much larger furnace would produce better quality product in larger quantities. difference Additionally, the method and apparatus of the present invention provide controlled formation of a protective coating on the furnace walls. can significantly delay the need for costly repairs in some cases. It has the additional feature of being able to

本発明のその他の目的と特徴と特長は、添付図面に示されている本発明の好適な 実施例の以下の詳細な説明より明らかであろう、添付図面を通して同じ参照符合 は同じ部品を表示している。添付図面は必ずしも寸法通りではない、添付図面は 、本発明の原理を図解するために作成されたものにすぎない。Other objects, features and advantages of the invention are illustrated in the accompanying drawings. The same reference numbers throughout the accompanying drawings will be apparent from the following detailed description of the embodiments. are showing the same parts. The attached drawings are not necessarily to scale; the attached drawings are , were created solely to illustrate the principles of the invention.

[図面の簡単な説明] 第1図は本発明方法を実施する際に使用される環状ノズル・バーナーの構成を概 念的に図解した断面図、第2図は第1図に示されている環状ノズルOバーナーの 一部分を拡大した断面図、第3図は第1図に示されている環状ノズル・バーナー の一部分を拡大した断面図であって本発明の他の実施例に使用される補足的な要 素を備えた断面図、第4図は本発明の実例の1つに使用される環状ノズル−バー ナーの端面図、第5図は第4図の5−5線で切断した環状ノズル−バーナーの断 面図、第6図は本発明の実例1つに使用される他の環状ノズル・バーナーの端面 図、第7図は第6図の7−7線で切断した断面図、第8図は本発明の実例の1つ に使用される別の環状のノズル・バーナーの端面図、第9図は第8図の9−9線 で切断した断面図、第10図は本発明の別の実例に使用されるさらに別の環状ノ ズル・バーナーの端面図、第11図は第10図の11−11線で切断した断面図 である。[Brief explanation of the drawing] Figure 1 schematically shows the structure of the annular nozzle/burner used when carrying out the method of the present invention. A conceptually illustrated cross-sectional view, Figure 2, shows the annular nozzle O-burner shown in Figure 1. A partially enlarged cross-sectional view, Figure 3 shows the annular nozzle burner shown in Figure 1. FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view showing supplementary elements used in other embodiments of the present invention; FIG. 4 shows an annular nozzle bar used in one embodiment of the invention. Figure 5 is a cross-section of the annular nozzle and burner taken along line 5-5 in Figure 4. Top view, Figure 6 is an end view of another annular nozzle burner used in one embodiment of the invention. 7 is a sectional view taken along line 7-7 in FIG. 6, and FIG. 8 is an example of the present invention. Figure 9 is an end view of another annular nozzle burner used in FIG. 10 shows yet another annular nozzle used in another embodiment of the invention. End view of the Zull burner, Figure 11 is a sectional view taken along line 11-11 in Figure 10. It is.

[発明を実施するための最良の形態] 第1図は、耐火壁13を有する炉内に設置された環状ノズル・バーナー11の構 成を概念的に図解したものである。1次の空気と燃料を流す環状部15が外側の パイプ17と内側のパイプ19との間に形成されている。バーナー11の中央の コア21は開放状態であってもよく、あるいは耐火物のプラグで閉止するように してもよい、2次空気は従来の手段を通って燃焼室に入り、領域25内で炎27 を取り囲む。[Best mode for carrying out the invention] FIG. 1 shows the structure of an annular nozzle burner 11 installed in a furnace with a refractory wall 13. This is a conceptual illustration of the structure. The annular part 15 through which the primary air and fuel flow is located on the outside. It is formed between the pipe 17 and the inner pipe 19. in the center of burner 11 The core 21 may be open or closed with a refractory plug. The secondary air may enter the combustion chamber through conventional means and form a flame 27 within region 25. surround.

1次の空気と燃料は環状部15を通ってファン装置26によって燃焼室の中に吹 き込まれ、その燃焼室の中で着火し、強力で緻密な炎27を形成する。燃焼点2 9はノズルから所定の距離より離れたところにあって、燃焼点29では燃料の約 95%が燃焼している。炎の温度がピークである点を結んだ線31が内側の線に より表示されており、好適な実施例においては、この内側の線は炎の外表面から 約0 、4c層のところに位置している。Primary air and fuel are blown through the annulus 15 into the combustion chamber by a fan device 26. The flame is ignited in the combustion chamber, forming a powerful and dense flame 27. Burning point 2 9 is located at a distance greater than a predetermined distance from the nozzle, and at the combustion point 29, approximately 95% is burned. The line 31 connecting the points where the flame temperature is at its peak is the inner line. In the preferred embodiment, this inner line extends from the outer surface of the flame. It is located at approximately 0.4c layer.

環状ノズル・バーナー11はまた、炎27の内側のコア33にある低速で低圧力 の領域での燃焼を促進している0図示のように、炎27のこの内側のコア33は 渦流効果を作りだし、バーナー11の先端に非常に近いところあるいはバーナー 11の先端で燃料の着火点を作っている。なお、耐火プラグ23を使用した場合 、その耐火プラグ23が着火装置として機能する。The annular nozzle burner 11 also has a low speed and low pressure in the inner core 33 of the flame 27. As shown, this inner core 33 of the flame 27 promotes combustion in the region of It creates a vortex effect and is very close to the tip of burner 11 or The tip of No. 11 creates an ignition point for the fuel. In addition, when using fireproof plug 23 , the fireproof plug 23 functions as an ignition device.

第2図は、環状のバーナー11を拡大して図解したものであって、その環状のバ ーナー11は機械加工された円筒状のインサート35を有しており、そのインサ ート35は環状部15の輻37の約4から12倍の長さを、先端からうしろ向き に延在している。インサート35の表面はぼり等がないように平滑に機械加工さ れているので、環状ノズル・バーナー11の環状部から1次の燃料と空気の混合 物の真直な流れを作ることができる。FIG. 2 is an enlarged illustration of the annular burner 11, and shows the annular burner 11. The inner 11 has a machined cylindrical insert 35. The root 35 has a length approximately 4 to 12 times the radius 37 of the annular portion 15, and extends backward from the tip. It extends to The surface of the insert 35 is machined smoothly so that there are no protrusions. Since the primary fuel and air are mixed from the annular part of the annular nozzle burner 11, Can create a straight flow of things.

第2図はまた、パイロット−ポート39を示しており、そのパイロッ)−ボート 39から燃焼中のガスを噴射して、始動時に炎27を着火することができる。さ もなければ、パイロット・ボート39から着火装置を延出せしめて、同じ機能を 行なわしめるようにしてもよい。FIG. 2 also shows the pilot port 39, which Burning gas can be injected from 39 to ignite the flame 27 during startup. difference If not, extend the ignition system from the pilot boat 39 and perform the same function. You may also force them to do so.

第3図は、パイプ19と外側の環状部15との間に内側の環状部41を形成せし めた別のバーナー11の構成を概念的に図解した断面図である。この内側の環状 部41はパイプ19と環状部15の間に環状のインサート43を挿入することに より形成されており、ガスまたは油のごとき別の燃料または始動燃料を通す通路 を提供している。内側の環状部41も1次側の環状部の機械加工されたインサー ト35に相当した機械加工されたインサート46を備えている。第3図に示され ているように、半径方向の空気通路45をインサート43のまわりに円周状に設 け、内側の環状部41から1次の空気と燃料の環状部15に通じるようにしても よい、上述のように、耐火物の壁に制御された状態で堆積層を持つことがときに は望ましいことがあるが、真直な流れを選択的に乱すとともに、緻密で強い炎の 輪郭を細長い炎に選択的に変え。FIG. 3 shows an inner annular portion 41 formed between the pipe 19 and the outer annular portion 15. FIG. 2 is a cross-sectional view conceptually illustrating the configuration of another burner 11. This inner ring The part 41 is for inserting an annular insert 43 between the pipe 19 and the annular part 15. a passageway formed by a fuel cell and through which another fuel or starting fuel, such as gas or oil, passes is provided. The inner annular part 41 is also a machined insert of the primary annular part. A machined insert 46 corresponding to the insert 35 is provided. As shown in Figure 3 A radial air passage 45 is provided circumferentially around the insert 43 as shown in FIG. However, the inner annular portion 41 may be connected to the primary air and fuel annular portion 15. Good, as mentioned above, when it is possible to have a controlled deposit layer on the refractory wall. is sometimes desirable, but it also selectively disrupts straight flow and creates dense and strong flames. Selectively change the outline to an elongated flame.

耐火物のライニング上の余分の堆積物を取り除くために噴射が使用される。Injection is used to remove excess deposits on the refractory lining.

外側の環状部15の直径は、所要の高速度の真直な流れを提供するとともに、所 要の緻密で強力な炎27を作るために一定の断面領域で変えることができる。The diameter of the outer annulus 15 is selected to provide the required high velocity straight flow and to provide the required It can be varied in a certain cross-sectional area to create the essential dense and powerful flame 27.

環状ノズル・バーナーの動作について説明すると、1次空気と粉炭等の燃料がフ ァンを使用することにより燃料環状部15を通って吹き込まれる。1次空気の量 は制限されていて、燃料を炉の燃焼室に運ぶために少なくとも約毎分213m( 7000fpm)の高速度で噴射される。To explain the operation of an annular nozzle burner, primary air and fuel such as powdered coal are The fuel is blown through the annulus 15 using a fan. Volume of primary air is limited to at least approximately 213 m/min (213 m/min) to convey fuel to the furnace combustion chamber It is injected at a high speed of 7,000 fpm).

1次空気と燃焼の粒子はほぼ真直な流れをなしているので、燃料の粒子は非常に 接近した状態にある。1次空気と燃料の粒子が燃焼室を通過するに従って、燃料 の粒子と1次空気は2次空気を通って燃焼室の中に高速度で移動するので、境界 層の厚さは減少する。従って、境界層を通って燃料粒子の燃焼面に酸素が迅速に 拡散するので、燃料粒子はすでに着火している燃料粒子の輻射熱により着火する ことになる。かくして、高速度の1次空気と燃料の混合物は燃焼を終える。Since the primary air and combustion particles are in an almost straight flow, the fuel particles are very are in close proximity. As the primary air and fuel particles pass through the combustion chamber, the fuel particles and the primary air move at high velocity into the combustion chamber through the secondary air, so that the boundary The layer thickness decreases. Therefore, oxygen quickly passes through the boundary layer to the combustion surface of the fuel particles. As it diffuses, fuel particles are ignited by the radiant heat of already ignited fuel particles. It turns out. Thus, the high velocity primary air and fuel mixture completes combustion.

炎27の内側のコア33の渦流効果のおかげで、燃料と空気の流速がもっとも高 いときでも、燃料の着火点をバーナーの頂部に非常に近いところに保持すること ができる。燃料と空気の流れが高速度であるので、燃焼室にはいる環状部15の 入口で冷却効果が生じることにより環状部の寿命を伸ばすことができる。Thanks to the vortex effect of the core 33 inside the flame 27, the fuel and air flow velocity is the highest. to keep the fuel ignition point very close to the top of the burner, even when Can be done. Due to the high velocity of the fuel and air flow, the annulus 15 entering the combustion chamber is The life of the annular part can be extended by the cooling effect produced at the inlet.

上述の容量で環状ノズルを使用して試験が行なわれたが成功を収めた。粉炭を使 用した場合でさえ、強力で非常に太きい先端炎が作られたが、先端炎は緻密で長 さはわずか50m(20feet)という短いものであった。さらに、試験の結 果、本発明の方法とバーナーが対流混合タイプのバーナーより大幅に効果がある ことが示された。さらに、上述のように使用される環状ノズルの概念は液体燃料 にも同じような結果をもって適用することができる。Tests were successfully conducted using an annular nozzle at the volumes described above. using powdered charcoal A strong and very thick apical flame was produced even when using It was short, only 50 meters (20 feet) long. In addition, the results of the test As a result, the method and burner of the present invention are significantly more effective than convective mixing type burners. It was shown that Furthermore, the annular nozzle concept used as mentioned above is suitable for liquid fuel can also be applied with similar results.

これと関連して、真直な流れの状態で1次空気の量を制限して燃料粒子の速度が 増加すると、燃焼速度が増加し、炎のピーク温度が高くなるものと考えられるか ら、製品のトン当りの燃料の使用量が大幅に減少する結果となる。その他、使用 例によっては温度が高いことは、より良い製品を作ることができるうえではっき りと有利である。たとえば、セメント・キルンの実施例では(従来の装置により 作られた製品と比較して)、本発明の方法により作られた製品は、結晶の大きさ が小さく、強度が高く、アルカリ含有量は低かった。Related to this, limiting the amount of primary air in straight flow conditions increases the velocity of the fuel particles. If it increases, is it expected that the burning rate will increase and the peak temperature of the flame will become higher? This results in a significant reduction in fuel usage per ton of product. Others, use In some cases, higher temperatures have clear advantages in producing better products. It is very advantageous. For example, in the cement kiln example (with conventional equipment) The product made by the method of the present invention has a crystal size of was small, strength was high, and alkali content was low.

同時に、環状ノズルOバーナーを使用する上述の方法から作られた測定可能なN owは、エネルギーを費やす燃焼ガスの再循環に頼らなくとも大幅に減少してい る。従って、本発明は広く利用することができ、業務用に利用されているボイラ ー等に使用される他のタイプのバーナーにも適用することができ、燃料をかなり 節約することができるとともに、再循環される燃焼用空気の量を減らすことがで き、窒素酸化物を効果的に制御することができる。At the same time, measurable N made from the above method using an annular nozzle O burner ow is significantly reduced without resorting to energy-consuming recirculation of combustion gases. Ru. Therefore, the present invention can be widely used and can be applied to boilers used for commercial purposes. It can also be applied to other types of burners used in savings and reduce the amount of combustion air that is recirculated. and nitrogen oxides can be effectively controlled.

実例1 第4図と第5図は、米国特許第4.428.728号に記載されているタイプの バーナーの変更例を示す、この実例が使用された炉は”間接”燃焼タイプの炉で あって、微粉砕された乾いた石炭はサイクロンとフィルター捕集器に捕集され、 大気温度の1次空気により環状部15’を通って運ばれた。Example 1 Figures 4 and 5 are of the type described in U.S. Pat. No. 4,428,728. The furnace in which this example was used is an "indirect" type furnace, showing an example of a burner modification. The finely pulverized dry coal is collected in a cyclone and filter collector, Primary air at ambient temperature was carried through the annulus 15'.

外側のパイプ50の内側は305■(12i nc h) で環状部15′の幅 は19mm(0,75inch)T’あった。毎時5から7トンの割合の粉炭と 毎分約1019m’(3600cfpm)の割合の1次空気が毎分約642m  (19557fpm)の最大速度で環状部15’を通過した。これと関連して、 炎のピーク温度は環状部15°を通過する速度が増加するにしたがって増加し、 過剰空気を最小程度に下げることによりNOxは大幅に減少した。なお、空気の 入口装置を制御して、過剰酸素を1.5%以下に下げるために一酸化炭素モニタ ーが使用され、排気ガイ中のNorは400 ppmを下回る程度まで減少した 。The inside of the outer pipe 50 is 305cm (12inch), and the width of the annular part 15' is was 19 mm (0.75 inch) T'. pulverized coal at a rate of 5 to 7 tons per hour and Primary air at a rate of approximately 1019 m' (3600 cfpm) per minute is approximately 642 m' per minute. It passed through the annular portion 15' at a maximum speed of (19557 fpm). In connection with this, The peak temperature of the flame increases as the velocity through the 15° annulus increases; By reducing excess air to a minimum, NOx was significantly reduced. In addition, the air Carbon monoxide monitor to control inlet equipment to reduce excess oxygen to below 1.5% - was used, and the Nor in the exhaust guy was reduced to below 400 ppm. .

最大燃焼容量では、1次空気は全燃焼の約10%であり、残りは2次空気であっ た。At maximum combustion capacity, primary air accounts for approximately 10% of the total combustion, with the remainder being secondary air. Ta.

通常の運転の間、内側のコア52を通って流動は行なわれなかった。内側のコア を使用した流動は炎のピーク温度にはマイナスの影響があった。しかし、耐火物 の壁から好ましくない堆積物が取り除かれるまで断面積を大幅に増加させること により炎の形状を変えるため、(1時間より短かい)短期間、石炭移送ラインよ り内側のコア52に図示されていない装置により少量の1次空気がそらされた。During normal operation, no flow occurred through the inner core 52. inner core The flow used had a negative effect on the peak temperature of the flame. However, refractory to significantly increase the cross-sectional area until undesirable deposits are removed from the walls of the for a short period of time (less than 1 hour) to change the shape of the flame. A small amount of primary air was diverted to the inner core 52 by a device not shown.

実例2 この実例の炉は直接供給タイプのものであり、石炭を乾燥して微粉砕したあと、 粉炭が直接バーナーに吹き込まれた。Example 2 The furnace in this example is a direct feed type, which means that after drying and pulverizing the coal, Powdered coal was blown directly into the burner.

直接燃焼炉では、1次空気は1通常、燃焼用空気のうちの高いパーセントを占め ており、1次空気は石炭微粉砕装置から直接送られてくるものであるので、すで に高温度に加熱されている。この実例の実施例では石炭微粉砕装置から送られて くる1次空気の温度は約65@C(150°F)と82°C(180°F)との 間にあり、最大燃焼容量では1次空気は全燃焼空気の約33から40パーセント の間にあり、残りが2次空気であった。In direct combustion furnaces, the primary air usually makes up a high percentage of the combustion air. The primary air is directly sent from the coal pulverizer, so it is already is heated to a high temperature. In this illustrative embodiment, the coal pulverizer sends The primary air temperature is approximately 65@C (150°F) and 82°C (180°F). At maximum combustion capacity, the primary air accounts for approximately 33 to 40 percent of the total combustion air. The rest was secondary air.

この特殊な実施例の炉はロータリ・セメント・キルンと関連して使用された1本 発明方法を使用した装置を始動させたあと直ちに、炎の形状に顕著な改良が観察 された。さらに、タリンカーの品質と熱エネルギーの効率に大幅な増加が認めら れた。さらに、キルンは燃料を補足的に投入することなく、単位時間当り7%よ り多くの製品を生産した。塩化カルシウムを転化することなくかっキルンの容量 を低減させることなく所要の低アルカリ・セメントが得られた。This particular example furnace was used in conjunction with a rotary cement kiln. Immediately after starting the device using the invented method, a noticeable improvement in the shape of the flame was observed. It was done. Furthermore, a significant increase in the quality and thermal energy efficiency of the tallincar was observed. It was. In addition, the kiln can generate up to 7% per unit time without additional fuel input. produced many products. Capacity of kiln without converting calcium chloride The required low alkali cement was obtained without reducing the

第6図と第7図に示されている環状バーナーが、1次間当り約10トンの割合の 粉炭と粉末コークスと、毎分4440m(14560feet)と5711m  (18725feet)の間の堆泥最大速度と毎分約392m”(14000c fpm)と504rrf (18000cf pm)との間の流量をもつ1次空 気を供給して使用された。外側のパイプ54の内径は39.4cm(15,5i nch)であり、内側のパイプ56の外径は20.3cm(8inch)であっ たので、環状部15”(7)幅は9.5cm(3,75inch) であった、 なお、内側のパイプ56は、先端58からその先端58より約30.5c+5( 12inch)の位置にある断面積を減縮シタ部分60まで延在していた。The annular burner shown in Figures 6 and 7 has a rate of approximately 10 tons per primary space. Powdered coal and powdered coke, 4440m (14560 feet) and 5711m per minute (18,725 feet) and about 392 m” (14,000 feet per minute) fpm) and 504 rrf (18,000 cf pm). It was used to supply air. The inner diameter of the outer pipe 54 is 39.4 cm (15.5i nch), and the outer diameter of the inner pipe 56 is 20.3 cm (8 inches). Therefore, the width of the annular portion 15" (7) was 9.5 cm (3,75 inch). The inner pipe 56 is approximately 30.5c+5( 12 inches) extending to the reduced bottom portion 60.

実 例 3 第8図と第9図に示されている実施例が、アセチレンを燃やすバーナーと関連し て使用された。毎分2235m(7330fpm)から8947m(29335 fpm)の範囲にある速度で容積が毎分0.14rn’(5cfpm)と0.2 8m”(10cfpm)の間にあるアセチレンといっしょに、0から毎分0.2 8m″(10cfpm)の容量の1次空気が使用された。Actual example 3 The embodiments shown in Figures 8 and 9 relate to a burner burning acetylene. was used. From 2235 m/min (7330 fpm) to 8947 m (29335 m/min) fpm) with a volume in the range of 0.14 rn' (5 cfpm) and 0.2 0 to 0.2 per minute with acetylene between 8 m” (10 cfpm) A volume of primary air of 8 m'' (10 cfpm) was used.

外側のバイブロ2の内径は2.54cm(finch)であり、内側のバイブロ 4の外径は2.38cm(0,9375inch)であるので、環状部15″の 幅は0.8cm(0゜03125inch)であった、プラグ66が内側のバイ ブロ4の内部に固定され、直径が、0.86cm(0,34i nch)のオリ フィス64が用意された。なお、参照数字66により表示されているもののごと き適当な内側パイプ支持体が第11図までに示されている実施例にも使用されて いる。The inner diameter of the outer vibro 2 is 2.54 cm (finch), and the inner diameter of the inner vibro 2 is 2.54 cm (finch). 4 has an outer diameter of 2.38 cm (0,9375 inch), so the annular part 15'' The width of the plug 66 was 0.8 cm (0°03125 inch). It is fixed inside the blower 4 and has a diameter of 0.86 cm (0.34 inch). Fis 64 was prepared. In addition, as indicated by the reference number 66, A suitable inner pipe support is also used in the embodiments shown up to FIG. There is.

シリンダーに充填されたアセチレンがいろいろな量の圧縮空気といっしょに環状 部15”の中に供給された。低い速度でも炎は比較的短く(約25.4cm(1 0i nch)か930.4cm(12inch))で、最大点における直径は 約3.8cm(約1.5inch)であった、予想と異なり、空気と燃料の速度 が増加するにしたがって、着火点はバーナーの先端にますます接近した。たとえ ば、着火点は、先端から1 、3cm(0、5f nch)から1.9cm(0 ,75inch)までのところにあった、しかし、最大速度では着火点は先端に とどまっているようにみえ、炎の長さは17.8cm(7inch)から20. 3cm(8inch)程度まで短くなった。速度が増加するにしたがって、炎は ますます明るくなった。使用されている装置から得られる空気と燃料の最大流動 状態でも炎を”吹き消す”かあるいは着火点をバーナーの先端から離すようにす ることは不可能であった。Acetylene filled in a cylinder forms a ring with various amounts of compressed air. 15". Even at low velocities, the flame was relatively short (approximately 25.4 cm (1 0i nch) or 930.4 cm (12 inch)), and the diameter at the maximum point is The velocity of the air and fuel was about 3.8 cm (about 1.5 inch), which was different from what was expected. As the ignition point increased, the ignition point moved closer and closer to the burner tip. parable For example, the ignition point is from 1.3 cm (0.5 f nch) to 1.9 cm (0.5 f nch) from the tip. , 75 inches), but at maximum speed the ignition point was at the tip. It appears to be stationary, and the length of the flame ranges from 17.8 cm (7 inches) to 20 inches. It was shortened to about 3 cm (8 inches). As the speed increases, the flame It became brighter and brighter. Maximum flow of air and fuel available from the equipment used Try to "blow out" the flame or move the ignition point away from the tip of the burner. It was impossible.

通常の運転の間、オリフィス68は栓づめによりふさがれた。しかし、栓をはず し、(毎分0.028mゝ(1立方フイート)より少ない)ごく少量の空気を非 常に低い速度でオリフィス68を通って供給すると、炎はわずかに強くなるよう であるが、若干長くなるように思われた。オリフィス68を通って空気をある程 度以上供給すると、炎は広がって乱れた状態となり、黒い煙が生じた。During normal operation, orifice 68 was plugged. However, I removed the stopper. and remove very small amounts of air (less than 0.028 m2 (1 cubic foot) per minute). The flame will be slightly stronger if fed through orifice 68 at a constant low velocity. However, it seemed to take a little longer. some air through the orifice 68 If more than 100% was supplied, the flame would spread and become turbulent, producing black smoke.

比較調査では環状部15″がふさがれて、環状部15″と同じ断面積をもつよう 参照数字68に表示されているものに相当したオリフィスが製作された。上記の 点を除き、他のパラメーターは同じであった。なお、毎分約2135m(700 0fpm)の燃料と空気の速度ではバーナーの炎の長さは約61ci+(2f  e e t)であり、着火点がバーナーの先端から約1.3cm(0,5inc h)から1 、9cm(0、751nch)離れた位置における炎の直径は1. 90■(0,75inch)であった。しかし、炎はかなり黄色を呈していて、 かなりの量の黒い煙が発生した。速度が毎分305mから(1000fpm)か ら457m (15000f pm)に増加すると、直径は増加しないが炎は長 くなり、着火点は先端からさらに移動した。速度がさらに増加すると、炎は先端 から約7.6cm移動し、炎が吹き消えた。炎が吹き消える前に得られた最大炎 の長さは約91cm(36inch)であった。In the comparative study, the annular part 15'' was closed so that it had the same cross-sectional area as the annular part 15''. An orifice corresponding to that shown at reference numeral 68 was fabricated. above Except for this point, other parameters were the same. In addition, approximately 2135 m/min (700 m/min) At a fuel and air velocity of 0 fpm, the burner flame length is approximately 61 ci + (2 fpm). e e t), and the ignition point is about 1.3 cm (0.5 inch) from the tip of the burner. The diameter of the flame at a distance of 1.9 cm (0.751 nch) from h) is 1.9 cm (0.751 nch). It was 90■ (0.75 inch). However, the flame was quite yellow, A considerable amount of black smoke was generated. Is the speed from 305m/min (1000fpm)? When the diameter increases from 457 m (15,000 f pm) to The ignition point moved further from the tip. As the speed increases further, the flame will reach the tip The flames moved approximately 7.6 cm from the ground, and the flames were extinguished. Maximum flame obtained before flame is blown out The length was approximately 91 cm (36 inches).

実例4 この実例では、外側のパイプ72の内径は10.2cm(4inch)で、内側 のプラグ74の外径は5.1cm(2inch)であり、幅2、.5cm(1i n c h)の環状部15””が用意された。Example 4 In this example, the outer pipe 72 has an inner diameter of 4 inches; The outer diameter of the plug 74 is 5.1 cm (2 inches), and the width is 2, . 5cm (1i An annular portion 15"" of nch) was prepared.

燃料は天然ガスで流量は毎分0.7m’ (25cfpm)から1.4m″(5 0cfdpm )であった、1次空気の容量は約70m’ (250cf pm )と14m’(500cfpm)の間にあり、推定速度は毎分約1281m ( 420Of pm)と2562m (8400fpm)との間にあった。The fuel is natural gas, and the flow rate ranges from 0.7 m' (25 cfpm) to 1.4 m' (5 cfpm). The primary air capacity was approximately 70 m' (250 cf pm). ) and 14 m' (500 cfpm), with an estimated speed of approximately 1281 m/min ( It was between 420 of pm) and 2562 m (8400 fpm).

上述の実施例は垂直の燃焼室と関連して使用された。第10図と第11図に示さ れている内側のコア74を使用した場合と使用しない場合についてバーナーが試 験された。内側のコアを使用しない場合、バーナーの炎の着火点は先端から61 cm(2feet)離れており、比較的低い速度でも炎は不安定であった。速度 が比較的高いとき、炎は不規則であり、すぐに炎が吹き消えた。内側のコア74 を取り付けた場合、比較的低い速度でも着火点はバーナーの先端から約0.6c m(0,25i nch)に所在しており、炎は非常に安定であった。バーナー の先端の中心には青い炎を目視することができた。試験が終了したあと、内側の コア・プラグ74の中心では色が消えたが、このことは先端または先端の近傍で 着火点が実際に生じていたことを示すものである。The embodiment described above was used in conjunction with a vertical combustion chamber. Shown in Figures 10 and 11. The burner was tested with and without the inner core 74. tested. If the inner core is not used, the ignition point of the burner flame is 61° from the tip. cm (2 feet) apart and the flame was unstable even at relatively low velocities. speed When the temperature was relatively high, the flame was irregular and quickly blown out. inner core 74 When installed, the ignition point is approximately 0.6 cm from the tip of the burner even at relatively low speeds. m (0,25i nch), and the flame was very stable. burner A blue flame could be seen in the center of the tip. After the test is finished, the inside The color disappeared in the center of the core plug 74, but this did not occur at or near the tip. This shows that the ignition point actually occurred.

このように集められたデーグーに基づけば、環状部15の外径対内径の最大比は 約2.0であるように思われる。外径対環状部の面積の数値的な比は0.1より 大きくなければならない、はとんどの実施例について環状部15から燃焼室に入 る退出部における最小有効使用速度は毎分約2135m(7000fpm)であ る、第3図でインサート35により表示されている平滑な環状表面の最小長さは 環状部15の幅に等しいが、インサート35に対応した平滑な環状表面の好適な 長さは、環状部15の幅の約4倍から12倍の間にある。Based on the data collected in this way, the maximum ratio of the outer diameter to the inner diameter of the annular portion 15 is It appears to be about 2.0. The numerical ratio of the outer diameter to the area of the annular portion is less than 0.1. In most embodiments, the entrance from the annulus 15 into the combustion chamber must be large. The minimum effective operating speed at the exit is approximately 2135 meters per minute (7000 fpm). The minimum length of the smooth annular surface represented by insert 35 in FIG. A suitable annular surface with a smooth annular surface equal to the width of the annular portion 15 but corresponding to the insert 35 The length is between approximately 4 and 12 times the width of the annular portion 15.

本発明の好適な実施例について本発明を図解し説明したが1本発明の精神と範囲 を逸脱しない限り、本発明に適宜変更を加えてさしつかえないことは出車者であ れば容易に理解していただけよう。Having illustrated and described the invention with respect to preferred embodiments thereof, the spirit and scope of the invention are The exhibitor is free to make appropriate changes to the present invention as long as they do not deviate from the above. I hope you can understand it easily.

[産業上の利用性] 本発明によれば、高い温度の炎を提供することができ、このノズル・バーナーを 使用してより良い製品を作ることができる。しかも、炎の温度が高いので、燃料 の使用量を大幅に削減でき、コストダウンを図ることができる。その上、炎の温 度が高くてもノズル・バーナーの寿命が長く、かつ耐火物の壁体を損傷すること がない。[Industrial applicability] According to the present invention, a high temperature flame can be provided, and this nozzle burner can be used to You can use it to make better products. Moreover, since the temperature of the flame is high, the fuel It is possible to significantly reduce the usage amount and reduce costs. Moreover, the temperature of the flame The life of the nozzle and burner is long even at high temperatures, and the wall of the refractory is not damaged. There is no.

また、炎をノズルにほぼ接近させているので、燃焼室を小さくすることができる 。Also, since the flame is brought close to the nozzle, the combustion chamber can be made smaller. .

更に、排気ガスを再循環させて、燃焼用空気量を減らすと共に、窒素耐化物を許 容できるレベルとすることができる。Additionally, exhaust gases are recirculated to reduce the amount of combustion air and allow for nitrogen resistant materials. It can be brought to an acceptable level.

国際調査報告 kw−−−−−hwi1糎隋%h DI”’〒#tQ I’17/finフフ・international search report kw---hwi1糎Sui%hDI"'〒#tQ I'17/finfufu・

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)環状のノズルを有するバーナーで燃料を燃焼させる方法であって、 燃料の粒子の分散を抑止することにより緻密な炎を発生させ、該炎の1次燃焼領 域に前記燃料の粒子を集中させる工程と、 前記燃料粒子の十分な速度を維持し、これにより前記燃料の粒子間に高速度の輻 射熱の移動を行なわしめる工程と、 より成ることを特徴とする方法。 (2)特許請求の範囲第1項に記載の方法であって、前記1次の燃焼領域に還元 性雰囲気を維持する工程を備えていることを特徴とする方法。 (3)前記環状のノズル・バーナーが内側の領域と外側の燃料流入環状体を備え たタイプのものである特許請求の範囲第1項に記載の方法であって、その方法が 、ほぼ前記燃料流入環状体を通っただけ前記燃料を噴射させる工程を備えている ことを特徴とする方法。 (4)前記環状のノズル・バーナーが内側の寸法と外側の寸法を有する内側のコ ア領域と外側の燃料流入環状体を備えたタイプのものである特許請求の範囲第1 項に記載の方法であって、その方法が、外側の寸法対前記内側の寸法と外側の寸 法との間の面積の数値的な比を約0.1より大きく設定する工程を備えているこ とを特徴とする方法。 (5)前記環状のノズル・バーナーが内側の寸法と外側の寸法を有する内側の領 域と外側の燃料流入環状体を備えたタイプのものである特許請求の範囲第1項に 記載の方法であって、その方法が、前記外側の寸法対前記内側の寸法との比を約 2より小さく設定する工程を備えていることを特徴とする方法。 (6)前記炎がバーナーの軸に沿ってそのバーナーより延在している特許請求の 範囲第1項に記載の方法であって、その方法が、前記環状のノズルの近傍でかつ 前記軸に沿って低圧のコア・炎領域を作る工程を備えていることを特徴とする方 法。 (7)特許請求の範囲第1項に記載の方法であって、前記粒子が前記環状のノズ ルを離れたあと、前記粒子のほぼ真直な流れを維持する工程を備えていることを 特徴とする方法。 (8)特許請求の範囲第1項に記載の方法であって、2次空気が前記炎を取り囲 んでいることと、前記2次空気からの酸素が主として分散により前記燃料の粒子 と結合することとを特徴とする方法。 (9)特許の範囲第8項に記載の方法であって、前記燃料の粒子と前記2次空気 との間に十分に高い相対速度を維持し、前記1次燃焼領域に炎のコアを作る工程 を備えていることを特徴とする方法。 (10)前記燃料粒子の一部分が境界層により囲まれている特許請求の範囲第1 項に記載の方法であって、その方法が、前記境界層を横切って酸素が拡散する割 合を制御することにより燃焼の割合を制御する工程を備えていることを特徴とす る方法。 (11)前記環状のノズル・バーナーが内側のコア領域と外側の燃料が流入する 環状体を備えているタイプのものである特許請求の範囲第1項に記載の方法であ って、その方法が、前記燃料といっしょに前記環状体を通過するようにされた空 気の量を制限することにより前記燃料粒子が燃焼する割合を制御する工程を備え ていることを特徴とする方法。 (12)特許請求の範囲第1項に記載の方法であって、排気ガス中のNOxのレ ベルをモニターし、燃焼用空気の量を調節してNOxのレベルを低下させる工程 を備えていることを特徴とする方法。 (13)特許請求の範囲第1項に記載の方法であって、前記燃料粒子の前記分散 を抑止する割合を選択的に低下させ、前記炎の横断面積を選択的に増加させる工 程を備えていることを特徴とする方法。 (14)特許請求の範囲第1項に記載の方法であって、前記バーナーの中心を通 って少量の空気を選択的かつ一時的に導入する工程を備えていることを特徴とす る方法。 (15)2次空気が前記炎を取り囲んでいる特許請求の範囲第1項に記載の方法 であって、その方法が、前記燃料粒子と前記2次空気との間に十分に高い相対速 度を維持し、前記1次燃焼領域に炎のコアを作る工程を備えていることを特徴と する方法。 (18)内側のコア領域と外側の燃料流入環状体を備えたタイプの環状ノズルを 備えた改良されたバーナーであって、前記内側のコア領域を通過する燃焼用空気 の量を制限する手段を前記内側のコア領域に備えていることを特徴とするバーナ ー。 (17)特許請求の範囲第16項に記載のバーナーであって、前記環状体から流 れる燃料がほぼ真直な流動状態となるよう前記燃料流入環状体を真直な状態にす る手段を備えていることを特徴とするバーナー。 (18)特許請求の範囲第18項に記載のバーナーであって、前記環状ノズルの 軸に沿った前記真直な状態にする手段の延在の程度が、少なくとも前記環状体の 幅に等しいことを特徴とするバーナー。 (19)特許請求の範囲第18項に記載のバーナーであって、前記真直な状態に する手段の延在の程度が前記環状体の幅の約4倍と12倍の間にあることを特徴 とするバーナー。 (20)特許請求の範囲第17項に記載のバーナーであって、そのバーナーから 延在した炎の外側の寸法を選択的かつ一時的に大きくするため前記真直な流れの 真直な状態を選択的かつ一時的に減少させる手段を備えていることを特徴とする バーナー。 (21)特許請求の範囲第16項に記載のバーナーであって、前記燃料流入環状 体が内側の寸法と外側の寸法を備えていることと、前記外側の寸法対前記内側の 寸法の比が約2.0以下であることを特徴とするバーナー。 (22)特許請求の範囲第21項に記載のバーナーであって、前記外側の寸法対 前記環状体の面積の数値的な比が少なくとも0.1であることを特徴とするバー ナー。 (23)特許請求の範囲第16項に記載のバーナーであって、前記燃料流入環状 体から燃料を少なくとも毎分2135m(700feet)の速度で排出する手 段を備えていることを特徴とするバーナー。 (24)特許請求の範囲第16項に記載のバーナーであって、前記環状体が内側 の寸法と外側の寸法を備えていることと、前記外側の寸法対前記環状体の面積の 数値的な比が少なくとも約0.1であることを特徴とするバーナー。 (25)特許請求の範囲第16項に記載のバーナーであって、その環状ノズル・ バーナーが1次燃焼領域を有する炎を作ることと、前記バーナーが前記1次燃焼 領域にほぼ還元性の雰囲気を維持する手段を備えていることとを特徴とするバー ナー。 (26)特許請求の範囲第25項に記載のバーナーであって、前記炎の中心に炎 のコア領域を作る手段を備えていることを特徴とするバーナー。 (27)特許請求の範囲第16項に記載のバーナーであって、結果として生じた 炎の形状を選択的に変更するため非軸流方向に前記燃料流入環状体の中に補足的 な空気を選択的に導入する手段を備えていることを特徴とするバーナー。[Claims] (1) A method of burning fuel with a burner having an annular nozzle, By suppressing the dispersion of fuel particles, a dense flame is generated and the primary combustion area of the flame is concentrating the fuel particles in a region; Maintain sufficient velocity of the fuel particles to avoid high velocity convergence between particles of the fuel. a step of transferring radiation heat; A method characterized by comprising: (2) The method according to claim 1, wherein the reduction is performed in the primary combustion region. A method characterized by comprising a step of maintaining a sexual atmosphere. (3) the annular nozzle burner has an inner region and an outer fuel inlet annulus; A method according to claim 1, which is of the type , injecting the fuel approximately through the fuel inlet annulus. A method characterized by: (4) the annular nozzle burner has an inner core having inner dimensions and outer dimensions; claim 1, which is of the type comprising a region and an outer fuel inlet annulus. 3. The method according to paragraph 1, wherein the method setting the numerical ratio of the area between the A method characterized by: (5) said annular nozzle burner has an inner region having an inner dimension and an outer dimension; Claim 1, which is of the type with a region and an outer fuel inlet annulus. The method of claim 1, wherein the method reduces the ratio of the outer dimension to the inner dimension to about A method characterized by comprising the step of setting the value to be smaller than 2. (6) The flame extends from the burner along the axis of the burner. The method according to scope 1, wherein the method comprises: near the annular nozzle; A method characterized by comprising a step of creating a low-pressure core/flame region along the axis. Law. (7) The method according to claim 1, wherein the particles are formed in the annular nozzle. a step for maintaining a substantially straight flow of said particles after leaving the flow chamber; How to characterize it. (8) The method according to claim 1, wherein secondary air surrounds the flame. and that the oxygen from the secondary air is mainly dispersed into the fuel particles. A method characterized by combining with. (9) Scope of the patent The method according to item 8, wherein the fuel particles and the secondary air maintaining a sufficiently high relative velocity between the A method characterized by comprising: (10) Claim 1, wherein a portion of the fuel particles are surrounded by a boundary layer. The method according to paragraph 1, wherein the method is characterized in that the method It is characterized by comprising a step of controlling the combustion rate by controlling the combustion rate. How to do it. (11) The annular nozzle burner has an inner core region and an outer fuel inflow. The method according to claim 1, which is of a type comprising an annular body. Therefore, the method includes an air flow which is caused to pass through the annular body together with the fuel. controlling the rate at which the fuel particles burn by limiting the amount of air. A method characterized by: (12) The method according to claim 1, which reduces NOx in exhaust gas. The process of monitoring the combustion air and adjusting the amount of combustion air to reduce NOx levels. A method characterized by comprising: (13) The method according to claim 1, wherein the dispersion of the fuel particles A method for selectively lowering the rate of suppression of the flame and selectively increasing the cross-sectional area of the flame. A method characterized by having a certain degree of (14) The method according to claim 1, in which the burner is passed through the center of the burner. It is characterized by having a step of selectively and temporarily introducing a small amount of air. How to do it. (15) The method according to claim 1, wherein secondary air surrounds the flame. and the method includes a sufficiently high relative velocity between the fuel particles and the secondary air. and a step of creating a core of flame in the primary combustion region. how to. (18) A type of annular nozzle with an inner core region and an outer fuel inlet annulus. An improved burner comprising: combustion air passing through the inner core region; A burner characterized in that said inner core region is provided with means for limiting the amount of -. (17) The burner according to claim 16, wherein the burner The fuel inflow annular body is kept in a straight state so that the fuel flowing in the fuel flows in a substantially straight state. A burner characterized in that it is provided with a means for (18) The burner according to claim 18, wherein the annular nozzle The degree of extension of said straightening means along the axis is at least as large as that of said annular body. Burner characterized by equal width. (19) The burner according to claim 18, wherein the burner is in the straight state. characterized in that the degree of extension of the means for Burner. (20) The burner according to claim 17, wherein from the burner of the straight stream to selectively and temporarily increase the outer dimensions of the extended flame. characterized by comprising means for selectively and temporarily reducing the straight state; burner. (21) The burner according to claim 16, wherein the fuel inflow annular The body has an inner dimension and an outer dimension, and said outer dimension versus said inner dimension. A burner characterized in that the ratio of dimensions is about 2.0 or less. (22) The burner according to claim 21, wherein the outer dimension A bar characterized in that the numerical ratio of the areas of the annular body is at least 0.1. Nah. (23) The burner according to claim 16, wherein the fuel inlet annular A hand that expels fuel from the body at a rate of at least 700 feet (2135 meters per minute) A burner characterized by having stages. (24) The burner according to claim 16, wherein the annular body is on the inner side. and an outer dimension, and the outer dimension versus the area of the annular body. A burner characterized in that the numerical ratio is at least about 0.1. (25) The burner according to claim 16, wherein the annular nozzle a burner producing a flame having a primary combustion zone; a bar characterized in that it comprises means for maintaining a substantially reducing atmosphere in the area; Nah. (26) The burner according to claim 25, wherein a flame is located at the center of the flame. A burner characterized by comprising means for creating a core area. (27) A burner according to claim 16, in which the resulting Supplementary fuel entry into the annulus in a non-axial flow direction to selectively modify the flame shape A burner characterized in that it is equipped with a means for selectively introducing air.
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