JPH0210002A - 蓄熱バーナにおけるＮＯｘの生成を抑制する方法と装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、−船釣にいえば、炉を加熱するために蓄熱型
式のバーナに関し、より詳細には最終燃焼排出物中でＮ
Ｏｘの生成が最少である蓄熱バーナに関する。

〔従来技術〕

炉のための蓄熱型式のバーナは当該分野において種々の
型式と構造のものか良く知られているが、これらには共
通の特徴があり、排気ガスとしての高温燃焼排出物から
熱を引き出して蓄熱するための流入する燃焼空気を予熱
する熱の連続移動を伴う蓄熱ユニットが設けられている
。最も初期の蓄熱バーナ型式の炉は、炉の両側の適当な
場所にある２つのバーナと蓄熱ユニット（暫々″チエッ
カー室′″煉瓦の剛質構造である）を有する対称的な配
列のものである。このような蓄熱炉の燃焼は−・方のバ
ーナによって始まり、他方の側の蓄熱ユッ１−による燃
焼排出物中に存在する熱の蓄積を伴う。蓄熱ユニソｈあ
るいは格子積煉瓦室（チェツカー室）の最適な加熱の後
に、炉内の空気流は燃焼空気を予熱するチエッカ−室か
ら燃焼空気を引き出すように逆転される。従って、チエ
ッカ室のダクトは交互に燃焼生成物と燃焼空気とを搬送
し、バーナは交互にバーナあるいは煙道として機能する
。

最近の蓄熱システムは完全な対称形ではなく、代りに特
定の対で用いられる蓄熱バーナを含む。

対にされた蓄熱バーナの夫々は、通常蓄熱ベッド形状の
蓄熱ユニットを具え、燃焼空気はバーナに至る途中にこ
こを通過する。バーナは対で用いられるので、１つのバ
ーナが燃焼するとき、他方のバーナは煙道あるいは蓄熱
ベッドとして機能とする。２０〜１２０秒程度ごとに、
炉内の流れは逆転され、バーナの機能が交換する。即ち
最初の燃焼バーナは排気ガスの排気／熱蓄熱ベッドとな
り、第２バーナが燃焼する。１組のバーナ配列の模範的
なシステムは米国特許第４，５２２，５８８号に見出さ
れる。

蓄熱システムについての従来からの問題は、チソ素の結
合した燃料を同様に、空気の極端な高温予熱と炎温度の
結果として生じる燃焼排出物中に必然的に存在する極端
に高いＮＯｘ濃度である。この結果、従来産業上広く受
は入れられてきた蓄熱システムは、増加した場所とプロ
セス条件中での標準的な放出にもはや適合できない。加
えて、従来の″蓄熱対″に用いられているバーナは構造
が限られ、炎の形状や特性を調整するのに適していない
。ＮＯｘ放出条件に適合するように炎の温度を調整する
ことにより、特定の用途に広く適用できる低ＮＯｘバー
ナ概念（装置）が必要とされている。それ故に、従来の
システムの蓄熱作用を具えながらも顕著なＮＯｘの減少
と応用への適合性を具える蓄熱バーナシステムへの要求
が根強くある。

〔発明の構成〕

」二記要求に適うように本発明は、燃料放出手段、バー
ナ室、蓄熱ベッドおよび蓄熱バーナ装置内に組み込まれ
たＮＯｘ生成、抑制手段を有する１対の離れた第１、第
２蓄熱バーナを含む燃焼ガス流が炉を出て第２バーナ室
を通過し、該第２バーナに設けられた蓄熱ベッドを通過
する内、第１バーナが炉内部に高温ガスを送る燃焼状態
にあるように、上記バーナは周期的に作動するように適
合されている。適当なバッフル即ちより広くは燃焼ガス
が初期燃焼領域に戻る再循環を誘引する手段をバーナ装
置に組み込むことにより、あるいは、連続した燃料噴射
を通じて燃料を段階的に（供給）することにより、ある
いは燃焼空気の連続的な導入ないし燃焼空気中の酸素量
を減少するように制御された状態での燃焼空気と燃焼生
成物とが混合された混合（汚染）燃焼空気の使用を通じ
て燃焼空気を段階的に（供給）することにより、あるい
はファン入口ないしバーナ構造内部での燃焼空気と燃料
ガスとの混合の何れかにより、ＮＯｘを実質的に減少す
ることができる。

蓄熱バーナ装置はそれ故にバーナバッフルと共に空気噴
射を有する蓄熱バーナを含み、あるいは複数のガス噴射
を含み、該噴射が初期燃焼領域に燃焼ガスを戻す再循環
を誘引してＮＯｘを抑制しかつ炎の形状と特性を定める
燃料／空気混合比を制御する。該バーナはガスまたは空
気の何れかの段階的燃焼を与え、あるいはバーナ内部で
の空気の混合（汚染）ないし燃焼ファンからの混合（汚
染）された空気の使用を通じてＮＯｘを抑制する。本蓄
熱バーナのある種の態様は、燃焼ガスが初期燃焼領域へ
戻る再循環、混合空気の使用、および燃料または燃焼空
気の何れかの（供給を）段階化することを含む。

本発明はまた、その夫々の燃焼端が炉内部に連通する互
いに離れた一対の第１ダクトか、あるいはＵ字型の放射
状管バーナのチューブに接続して交互に炉内に高温燃焼
ガスを放射するか又は炉から高温排気ガスを排出する室
を具えたバーナを含む。各バーナは、燃焼空気取入ダク
ト／排気ガス排出デクＩ・に夫々接続し、そこに一体化
された蓄熱媒体ベッドを有する。混合（汚染）ダクトは
蓄熱ベッドの炉側にある２個のバーナの間を連結し、各
バーナの室内部分に連通ずる。ノズルは高速ガス流を中
間連結ダクトに交互に噴射するように各バーナ室に設置
される。該高速流は右側バーナで燃焼空気を予熱するた
めに炉から出る高温燃焼生成物（ｒ’ｏｃ）を含む排出
ガスの一部を随伴する。高温排気ガスの残余は、後に（
左側バンクが燃焼状態のとき）逆に流れる燃焼空気へ熱
を移すために左側バンクの蓄熱媒体ベットを通過する。

燃料ノズルあるいは他の噴射手段は、右側パンクバーナ
室で燃料流を高温ｐｏｃ含有排気ガスと予熱燃焼空気と
の混合物に導入し、これによりバーナ炎の中での抑制さ
れた即ち減少されたＮＯｘ組成物が得られる。かなりの
高温、例えば、約１８００゜ないし２０００°Ｆの間で
、予熱された燃焼空気が高温のＰＯＣ含有排気ガスと混
合（汚染）されるという事実によって、循環効率が向−
１ニする一方で蓄熱体の大きさは格段に小さくなる。高
温混合（汚染）　１）ＱＣ含有排気ガスの高ｎｒｕ１度
が炉の効率を高める一方で混合燃焼空気の低酸素濃度が
炎温度を低１；させＮＯｘ組成物を最少にする。

本発明の好適な態様において、噴射されたガス流は炉を
出る高温排気ガス流に対して接線方向に噴射され、混合
（汚染）流に随伴される高密度ｐｏｃ層を形成するよう
に排気ガスに渦流を！ブえる。本発明の蓄熱バーナは、
ＮＯｘを減少し、炎の温度と特性を制御し、さらに蓄熱
システムの高い熱効率特性を維持する。

「発明の具体的記載〕 図示されるように炉室１２か一対の蓄熱バーナ１．／１
を具える蓄熱システム１０か第り図に示される。バーナ
対は２個の左右同一のバーナユニットを含む。

左右のバーナユニットはそれ自身の内部の室に熱を供給
するように炉壁の内側に装置されている。

左右のバーナは直接炉室へ燃焼生成物を交互に燃焼する
ように適合させられている。本発明はまた、第１１図に
おいて想像線と（指示番号）２１５によって部分的に示
される交互に燃焼される連続したＵ字型の放射状管蓄熱
バーナシステムについての使用にも適する。直接燃焼お
よび放射状管での燃焼の何れの場合においても１本発明
は自己−混合（汚染）低ＮＯｘ蓄熱バーナ対を提供する
。当該分野で既知であるが、蓄熱型のバーナは高温の排
気ガスから排熱を回収することにおいて、従来放射状管
バ−ナについて用いられていた通常の往復型予熱器より
も明らかに効率が良い。

各蓄熱バーナ１４は直接隣接する蓄熱ベラ１〜１８に接
続しており、ここを通して燃焼空気／排気がバーナ１４
と燃焼空気／排気通路１６の間を通過する。

燃焼空気は燃焼フロア２０の作用によって一方のバーナ
１４に一時に供給され、左側バーナ１４（第１図」二）
が燃焼しているとき、左側燃焼空気弁２２が開いて左側
排気弁２４が閉じ、右側バーナ１４が燃焼室１２の煙道
として作用するように、右側燃焼空気弁２２と右側排気
弁２４がそれぞれ閉しおよび開く。

この結果、左側バーナ］４の燃焼時、右側バーナ１４の
蓄熱ベラ＋；＋ｇは燃焼排出物から熱を回収する。

炉内の流れが逆転すると、右側の蓄熱ペソ１−１８は左
側蓄熱バーナ１４への燃焼空気を予熱する。制御弁２７
と共に図示された接続部２６はファン人口２１で燃焼生
成物を空気に混合する（空気を汚染する）手段となる。

第２図を参照すると、蓄熱バーナは図示するようにバー
ナ３０を含み、これから燃料ノズル３２（耐人物中に埋
設されている）か開口３４での燃力“Ｌに燃料を供給す
る。一方、燃料ノズルは当該分野において既知の手段に
よって断熱され又は空気に冷却される。バーナの対（一
方のみ図示）は、第１図に示しかつ当該分野で知られて
いるように、隣接する炉室への燃焼を提供する。燃焼空
気は空気吸込部３６を通してバーナ３０に供給され、図
示されるように蓄熱ベッド３８を通過する。燃料ノズル
３２は燃料管路４０に設けられている。燃料ノズル３２
に隣接して配設されているのはバーナバッフル４２であ
り、これは燃焼空気流を開１」３４に導く。

バーナバッフル４２の構造は第２ａ図に一層明瞭に表わ
されており、同図は第２図の２ａ　−２ａ線に沿った断
面図である。バーナバッフル４２は図示するように離れ
た４つのバーナバッフル孔４４を有する概ね円筒形状の
構造である。（第２図において、バーナバッフル孔４４
は、燃料管路４０の端部のノズルの」二下に示され、各
孔４４の出口は燃料ノズル：３２の先端と同一平面であ
る。）第２ａ図に示すように、空気の通路はバーナバッ
フルの孔を通しろ以外は塞さがれている。４つの孔を通
して燃料ノズル３２のすぐ上流へ導かれた燃焼空気の噴
射効果はバッフル面に低圧領域を造り出し、それが燃焼
ガスの初期燃焼帯域への再循環を引き起し、かくして炎
温度を下げ、燃焼排出物中のＮＯｘレベルを実質的に低
下させる。図示されるように、離れた４つの孔を用いる
ことにより、これら孔の間の燃焼ガスに対する適当な再
循環領域が与えられる。同様の燃焼空気の噴射作用は燃
料流を燃焼空気に導き、それは空気と燃料の必要な混合
をもたらし、炎の形状と特徴に大きな影響を及ぼす。燃
焼空気孔の角度と方向は炎の形状と特徴を制御するよう
に調整することができる。ＮＯｘを最少にする観点から
は４つ孔バーナバッフル４２が好ましいが、燃焼空気孔
の数と配置は必要に応じ変更でき、第２図の蓄熱バーナ
３０に組み込むことができる。

バーナバッフル４２の大きさは変化させうるが、あり、
図示するようにこれに応じた大きさの孔を具える。バッ
フルの径は通常５ないし３０インチ（１２，７〜７．６
２ｃｍ）の間の範囲である。４つ孔パンフル４２が好ま
しいが、ＮＯｘの減少を最大にするバッフルとして６．
８．９および１２孔のバッフルもまたＮＯｘ　ｔｉ−減
少し、　それ故また第２図の蓄熱バーナ３０に組み込む
ことができる。

再び第２図を参照すると、本発明の他の全ての実施態様
に適用できるのであるが、バーナ３０は組立てられた外
部金属ケース（図示せず）によって構成されており、適
当な断熱材で充分に断熱されている。燃料管路ノズルは
金属を含む標準の材料で組み立てられており、このよう
な金属構造物は適当に断熱され、または充分に露出して
いる場合（第２及び第５図参照）には空気冷却され、あ
るいは他の実施態様においては耐火物中に埋設されまた
はそれによって覆われる。蓄熱ベラ１〜３８の組み立て
に用いられる適当な材料は当該分野において既知である
。

本発明の低ＮＯｘ　蓄熱バーナの第２実施態様は第３図
に示される。第３図は開口ブロック５２と開１コ５４を
有するバーナ５０の部分図である。空気吸込部と蓄熱ベ
ッドは本発明の第１実施例と同一であり、それ故にそれ
らの構造は第３図に詳細には示されていない。燃焼には
燃料孔５６によって燃料が供給され、該孔は図示する傾
いた態様で開０５４に燃料を噴射する。（耐火物で囲ま
れた燃料孔に代えて、通常の燃料路とノズルを用いても
よい。）２つの燃料孔５６が第３図に示されているが、
例えば均等な間隔の同心平面上の配列である４、６．８
、または１０個の燃料孔を含む追加の燃料孔を設けても
よい。前方に傾いた燃料孔は、ＮＯｘを抑えながら、燃
焼ガスが初期燃焼域に戻る再循環を引き起すように機能
する。燃料の噴出はまた燃焼空気を伴送して燃料と空気
の混合を促進し炎の形状と特性に影響を及ぼす。

この設計は、炎の形状と特性を特定の条件に適合させて
変えるように、個々の燃料噴射の角度を方向について変
えることができる。該噴射の数と配置（バーナの中心線
に対する角度と回転角度）は、炎の形状および特性、な
らびにＮＯｘ抑制の程度を制御するために変化させるこ
とができる。図示される複数の噴射配列は、供給マニホ
ルドと各噴射口との間の個々の自動化された遮断弁と共
に用いられ、燃料の必要が減少した際に仕送エネルギー
と混合エネルギーを維持するように噴射の数を減少でき
る付随的な利点を与える。例えば、６噴射前列は、残り
の使用されている噴射の最大噴射エネルギーを維持しな
がら、２噴射を２７３流量に、４噴射を１／３に遮断で
きる。第３図に示すように向い合う燃料孔５６は相対的
に９０°の角度で燃料を吹込むが、吹込みはバーナの中
心線に対して約３０°ないし約１５０°の間の相対角度
において効果的であり、また吹込み点に対して第２の角
度を設ける際に回転運動を与えてもよい。

第４および５図は、燃焼が段階的である本発明の低ＮＯ
ｘ蓄熱バーナの第３および第１１実施態様を示す。第４
図のバーナにおいて段階的な燃料は段階的な燃焼を達成
し、第５図のバーナにおいて段階的な空気は段階的な燃
焼を生ずる。先づ第４図を参照すると、バーナ６０は、
蓄熱ベット６１と開口６２を有し、第１段燃料孔６４と
第２段燃料孔６６を有する。第１段燃料孔６４への燃料
の供給は、燃料の３０〜７０％が該第１段燃料孔６４に
よって吹込まれるように制限される。第２段燃料孔６６
は、第１段燃料孔６４と開口６２との間に位置し、燃料
（３０〜７０％）の残りを燃焼場所に吹込む。段階的燃
焼のための燃焼空気は蓄熱ベッド６１を経て入る。この
２段階配列は、対をなす孔６４．６６によって引き起こ
される燃焼ガスと燃焼空気との仕送の結果としてだけで
なく、第１段階の燃焼場所に充分に過剰な空気が存在す
る結果として、これは初期燃焼領域ま温度を低下しＮＯ
ｘの生成を抑制する、ＮＯｘの生成を減少するように機
能する。２個の燃料孔の２組が夫々、本発明の第３実施
態様の目的のために図示されるが、２段階燃焼の各々に
おける２個の燃焼ノズルより多く、好ましくは均等な間
隔で同心円平面上の形態で用いてもよい。本発明の他の
実施態様に関し、バーナ６０は、炉内の流れが逆転した
時、煙道として機能するように適合させられている。

第５図を参照すると、段階的な燃焼空気により段階的な
燃焼を行うバーナの必要な部分が図示されている。蓄熱
ヘソ１−７２を有するバーナ７０は燃料路８０、燃料ノ
ズル８２（何れも耐火物中に埋設され、または断熱され
またはビニ？気冷却さオシている）才９よび開ロア８を
具えている。蓄熱八ツｌへ７２を経てバーナ７０に流入
する燃焼空気は第１空気通路７４および第２空気通路７
６の手段によって２段階に燃料と混合する。第１次およ
び第２次燃焼は、第１空気通路７４を通過する、燃料ノ
ズル８２の位置で３０〜７０％の燃焼空気の初期供給量
によって達成される３、燃焼空気の残りの；３０〜７０
％は開１１７８における第２次燃焼を行うように第２空
気通路７６を通して流九る。

この段階的空気供給燃焼手段は初期（第１次）燃焼領域
での燃料過多で燃焼させ、炎の温度を［；げ、ＮＯｘの
生成を抑制する。

好適な構造は空気の段階的（供給）構造がそれが曝され
る高温に応じて適当なセラミックで造られたものである
。空気孔７６の配列は、孔の数、長さ、方向および回転
角度に関し最少のＮＯｘを生成し、かつ炎の形状と特性
を制御するように調整することができる。第４図に示さ
れる空気流構造と比較して、第１および第２空気通路７
４．７６を通過する相対的に一層制限された空気流にも
かかわらず、本発明の両実施態様は蓄熱システムでの使
用に適しており、両バーナは、炉内の流れの方向が逆転
した時に煙道として機能することができる。第１図に示
す方法によりファン入りで混合（ｌη染）された空気は
、第２図、第３図、第４図および第５図に記載される実
施態様に適用することができ、これはこれらの実施態様
のみによって可能な水準以下にＮＯｘを実質的に抑制す
る。

第６図から第１０図（および同様に第１−図）は、燃焼
生成物による燃焼空気の混合によりＮＯｘの生成を抑制
する種々の方法を示す。第６図を参照すると、本発明の
第５実施態様が図示されており、ここでは空気取入口９
４と蓄熱ベソ１り９２を具えたバーナ９０に６個の燃料
管９６．６個のベンチュリー９８および６個の混合（汚
染）ダクト］００が取付けられている。このバーナ９０
は開口１０１　を通して炉室に延びている。この求心的
配置の燃料管９６の全部によって、燃料はバーナ耐人物
中のそれぞれのベンチコリー９８を通してバーナに供給
される。（本発明の［１的のために、ベンチュリーは広
がった円筒状の孔領域である。）燃料管９６からの高圧
燃料の噴射はベンチュリー９８に負圧領域を生じ、この
負圧領域は炉ガスを炉室から混合タフｌ−１，００を通
して燃焼領域へ戻るように誘引する。このような燃焼生
成物の再循環は燃焼中の炎を冷却しＮＯｘの生成を減少
させる。もし必要なら、燃料ガスが燃料管９６を通して
全く流れず、循環か中断している間、冷却を維持し、か
つ、帯留するガス状の炭化水素の分解（クラッキング）
を防止するために、少量の燃焼空気および／または再循
環された燃焼生成物をバーナ９０に通じることができる
。バーナ９０は逆流時に煙道として効果的に機能する。

第６図には図示しないか、所望ならば、混合管１００、
ベンチュリー９８ないし求心配置燃料管９６はまた前向
きまたは後向きの角度をとることができ、あるいは燃料
ｊＥよび誘引される燃焼生成物との双曲面流（ｈｙｐｃ
ｒｂｏｌ、ｏｊ、ｄ　ｓｔｒｅａｍ）を生ずる接線方向
の部材を具えることができる。この角度と放射状の部材
はそれぞれの応用に適するよう個別に構成される。これ
らの変更例は、特定の用途に適するように炎の外形と幾
何形状を変更するために用いることができる。　これら
のあるものは、第２．３．７．９及び１０図に関して実
施することができる。

第８図は第６図中■−■線に沿った断面図である。６個
の均等な間隔の求心配置燃料管９６とそれぞれベンチュ
リー９８は″平面同心″の配列において明瞭に図示され
る。

第７．９および１０図は、ＮＯｘ抑制のために燃焼空気
が再循環される他の実施態様を表わす。第７図は空気取
入口１１４を具えた蓄熱ベッド１１２と連続するバーナ
１１０を表わす。バーナ１１０は、前述の実施態様と同
様に、ベンチュリー１２０．１２２および混合ダクト１
２４を有するが、　これらの構成に図示するように第１
および第２求心配置燃料管路１１６゜１１８を付加して
いる。第１求心配置燃料管路１１６は第１ベンチュリー
１２０の内部に配設され、複数の求心的燃料空気流を形
成する。第２求心配置燃料管路１１８は第２ベンチュリ
ー１２２の内部に配設されそれぞれのベンチュリー中の
燃料流によって生じる圧力現象（負圧領域）は本発明の
前記実施態様によって生ずると同様に燃焼生成物を混合
ダクト１２４を通じて後方に誘引するように作用する。

更に、第１求心配置燃料管路１１６と第２求心配置燃料
管路月８との間で、　炎の形状と特性を制御するために
燃料を段階的にしてもよい。燃焼生成物のバーナへの再
循環はＮＯｘを最少にすることに寄与する。より詳細に
は、燃料の多段化−ｍ−および燃焼生成物の対応する再
循環−ｍ−における変動に伴う流れの衝突は炎の幾何形
状を適切に決定できる乱流レベル髪形成する。

第９図は第７図に示される実施態様に類似した本発明の
第６実施態様を示す。バーナ１３０は蓄熱ベッド］３２
に続く空気取り入れ口１３４を具える。燃焼は第１求心
配置燃料管路１３６と第２求心配置燃料管路１３８の手
段によって行われる。直接接触する第１および第２求心
配置燃料管路１３６．１３８の各組は、３０°より大き
い相対角度、例えば図示するように４５°の相対角度で
燃料を集中させる。噴射された燃料の衝突は、各ノズル
を出る燃料の量の変動と共に、炎の幾何学形状を適切に
定めることのできる乱流レベルを形成する。集中室１４
０それ自体は燃焼生成物の再循環を誘引せず１本発明の
第６実施態様の目的のために、空気取り入れ口１３４を
経由する燃焼空気は、後に変更して開示されるように第
１図に概略的に示される再循環手段を含むがこれに限定
されない適当な流路手段（図示せず）を経由して再循環
された燃焼生成物と混合（汚染）される。

第１０図を参照すると、バーナ１５０に入る燃焼空気は
図示されるように空気取り入れ口１５２に続く蓄熱ベッ
ド１５４を最初に通過する。直線状の燃料管路１５Ｇは
同軸の環状燃料管路１５８と組をなす。

（環状燃料管路１５８は、図示しないが、所望により有
孔環状ノズルを有する。）組み合わされた同軸の燃料管
路は、同軸の流れを生じ、それぞれのベンチュリー１６
０に至る。　この同軸燃料管路は明らかに同軸の燃料／
ｍｍ湾流形成するが、燃料／空気および燃料／燃焼生成
物の流れもまた本発明の範囲内において意図される。同
軸流はベンチュリー１６０は負圧領域を形成し、　これ
は逆に混合ダクト１６２を経た炉からの燃焼生成物の再
循環を誘引する。本発明の第８実施態様の目的のために
、環状燃料管路１５８を出る流体は最も好ましくは、そ
の中にエネルギー源を有する低圧冷却空気であり、これ
はその構造安定性を促進するために冷却媒体を直線状の
燃料管路１５６に供給する。（低圧冷却空気エネルギー
源は本発明の他の実施態様にも用いられる。）本発明の
既に述べた実施態様についてと同様に、燃焼生成物の再
循環はＮＯｘの生成を抑制する。

ここに図示した本発明の全実施態様において、示された
位置に複数の、好ましくは放射状に、燃料ノズルが設け
られる。さらには、燃料ノズルを出る燃料の集中および
／または仕送は、概ね３０゜から約１５０°の燃料ノズ
ル集中角度によって達成される。これらの蓄熱システム
に用いられる典型的な燃料はガスまたは石油である。耐
火物は当分野において周知であり、概ね個々の方法の適
用について要求される仕様に従って製造されたセラミッ
ク組成物である。

第１］図および第１２図に示される本発明の他の実施態
様において、燃焼生成物（ｐｏｃ）を含有する高温排気
ガスは離れて設置されたファン手段（図示せず）によっ
て生した強制あるいは誘引された流の影響によって炉内
部２１０を出て第］ダクト２］２を経由しバーナ２０４
の非燃焼排気状態にあるバーナ室２１４に入る。流体圧
力あるいは高圧エネルギ源、これは空気、ｐｏｃまたは
ガス状燃料を含む、は供給管路２２０　を通じて吸引さ
れ、好ましくは高速でノズルを通じ、そこに連通してい
る燃焼室２１４に放出される。ノズル２２２は中間連結
ダクト２２４の長手方向軸と同軸に一直線状に設けｌう
れている。　ダクｌ−２２４はその端部が隔てられた左
右のバンクバーナ２０４　、２０４　’のバーナ室２］
、／１，２１４’に連通している。中間連結ダクＩ〜２
２４は好ましくは第１２図および第１５図に示すように
バーナ室２］４，２１４’の側壁から分岐する。　ノズ
ル２２２から放出された高流速ガス流はバーナ室２］４
に流入する高温排気ガスを部分的に誘引する。このよう
に誘引された高温排気ガスの部分は高速ガス流に合流さ
れ、中間連結ダク＋−２２４を通して流れる。高運動エ
ネルギーがノズル２２２を出るガス流に付与され、　こ
れはこのガス流および左側バンクバーす２０４から右側
パンクバーナｚ０４′へ中間連結ダクトを通して補助フ
ァンやフロアの必要なしに運ばれる排気ガス部分を移動
するのに充分である。

炉２０６の第］ダクｌ−２１２から排出されバーナ室２
１４に入る高温排気ガスの大部分は、既知の構造を有す
る左側の蓄熱ベットまたは蓄熱器２１６を通して下向き
に流れ、これらは耕気ガスからかなりの熱量を引き出し
燃焼サイクルが逆転したときに後で燃焼空気を予熱する
ために蓄熱する４、第１２図に最適に示され７）ように
、冷却された排気ガスばダクｈ２］８の経路から蓄熱ベ
ノＦ２］６を出て弁組立体２３０の開＋１２２６を通し
て排気される。同軸可能な弁板２：３２は冷却された排
気ガスを弁２３０のＩＪ１゛気［１２２６に向かわせ、
同時に冷却燃焼空気を開口１２２８の経路から内部に誘
く。燃焼空気口２２８は、負圧流状態のとき直接大気に
関してもよく、また、全て既知の加圧、ファン駆動シス
テムに接続してもよい。冷却燃焼空気は弁２３０を通過
してダクト２１８′に入り予熱された蓄熱ベッド２１６
を通じて上向きに流れる。蓄熱ベッド２１６′に蓄積さ
れた熱は流入してくる燃焼空気を予熱するのに費やされ
、これは右側のバーナ室２１４′のバーンバンク２０４
′に入る。

ノズル２２２からの高速ガス流とこれに随伴された高温
排気ガスは、中間連結ダクト２２４を出てバーナ室２１
４′に入り、ここで予熱された燃焼空気と混合し、その
酸化物水準を低下することによって燃焼空気流を汚染な
いし希釈する。達成される混合（汚染）の程度は、供給
管路２２０とノズル２２２を通じて導入された高速ガス
流の流量と流速によって制御される。例えば、燃焼空気
流の混合は、右側バンクバーナ２０４′のバーナ室２１
４′を出る混合された空気とガス流について測定した場
合、約１５％から約２１％の間の範囲に制御される。

図示する燃焼状態を通じて、燃料は右側パンクバーナ２
０／Ｉ　’の内部にある燃料管路２０５′を通して導入
される。少量の流入した外部空気が、右側が燃焼状態の
間、これらの部分を冷却するために供給管路２２０′と
ノズル２２２′を通して好適に流される。

同時に右側が燃焼状態のとき、左側バンクの燃料管路２
０５もそこを流れる少量の外部清浄空気やｐｏｃの流れ
によって好適に冷却される。

初期燃焼は右側パンクバーナ２０４′のバーナ燃焼室２
］／Ｉ’で開始し、炉の開放内部２］０あるいはダクト
２１２’に接続している放射状管２］５の内部の燃焼室
にダクト２１．２’を通じて拡がる。耐火断熱材２３４
゜２３４　’の層はダクｌ−２１２，２］２’を包み込
み、支持構造２０８または放射状管２］５を燃焼の高温
から保護している。断熱材２３６の層はまたバーナバン
ク２０４゜２０４′、蓄熱ベッド２］６，２１．６’お
よび中間連結ダクト２２４の周囲に好適に用いられ、熱
損失を最少にする。外側の保護金属表面２３８は不注意
な損傷に対して断熱材Ｍ２３６を保護するために設けら
れている。

る。

右側の燃焼状態サイクルは、ＰＯＣを含有する排気ガス
が左側バンクバーナ２０４の第１ダクｌ−２１２の燃焼
室を通じて炉２０６を出ることにより達成される。前述
したように、これらの排気ガス部分は蓄熱ベッド２１６
を通じて流れる残余部分と共に中間連結ダクｈ２２４に
誘引される。冷却された排気ガスは、負圧流システムに
よって設けられた吸引管に流出されるか、あるいは燃焼
空気口２２８が加圧空気供給システムの影響下にあると
き煙道に開口１する排気口２２６に連通ずる該煙道に流
出される。

所定時間経過後、燃焼方向は図示される右側状態から左
側状態に逆転される。燃焼／排気ダクト２］２．２１２
’におけると同様に、ダクト２１８．２１８’及び２２
４における燃焼空気と排気ガスの方向は第１］。

１２図に示す方向から逆転される。左側パンクバーナ２
０４が燃焼状態のとき、弁板２３２は想像線２３２′に
示す位置に回転され、該弁板は蓄熱ベッド２１６におけ
る予熱のために冷却燃焼空気をダクト２１８を通じ上方
へ向ける。この状態で、弁板２３２′はダクト２１８′
から出る冷却された排気ガスを同時に排気口２２６を経
て排気煙道に向ける。

本発明の基本構成を具体化する僅かに変更された装置２
４０が第１３〜１５図示される。該装置２４０は、燃料
流が中間連結ダクｌ−２２４から出る排気ガスの渦流に
接線方向から志久される以外は概ね前述と同様の態様で
作動する。第５図に示すように、ノズル２２２からの高
速ガス状の噴流は排気ガス流の一部をチャンバ２１４か
ら中間連結タクト２２４へ誘引する。チャンバ２１４側
壁のダクｌ−２２４の接線方向取入口とダクト２２４の
ノズル２２２の同軸配列はチャンバ２１４中の排気ガス
に渦流を形成し、　これはノズル２２２からの高速ガス
流によってダクｌ−２２４を通過するように誘引された
高密度高温ｐｏｃの外層を形成する。　このＰＯＣ密槃
層を渦流化する特徴はまた第１］、、１２図の実施態様
においても達成される。第１４図に示すように複数の燃
料導管２０５′は複数の燃料流をチャンバ２１４′に接
線方向から供給し、更に燃焼混合物に所望の渦流を与え
る。燃料は入ロダクＩ〜２０９およびバーナ室２１４′
を囲む連通環状マニホルド２０７′の経路を経て導管２
０５′に供給される。

燃焼空気を処理（汚染）するために燃焼プロセスに循環
された排気ガス／　ＰＯＣは炉室に入るガスとはぼ等し
い温度である。結果的に、蓄熱器２１６゜２１６′の大
きさは仮りに該蓄熱器に入る流れについて混合（汚染）
が行われるならそれより充分に小さくてよい。更に蓄熱
器に直接混合空気を用いるものに比較して、　自己混合
（汚染）排気ガス／ＰＯＣ流がバーナ室２１４，２１４
’に噴射されたとき約１８００’から２００００Ｆの温
度であるという事実によって、循環効率が向上する。こ
れらの明確な経済的利点が達成される一方でＮＯｘ抑制
の望ましい生態的目標が達成される。

本発明は特定の材料および実施態様に関係して説明され
たが、本発明は付随する特許請求の範囲に記載された限
りにおいてのみ限定される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、炉を２つの低ＮＯｘ　蓄熱バーナの概略図で
あり、ファン入口の空気を混合（汚染）する方法を示す
。 第２図はバーナバッフルを有する低ＮＯｘ　蓄熱バーナ
の第１実施例の断面図である。 第２ａ図は、第２図中２ａ　−２ａ線に沿った断面図、
第３図は、燃焼空気と燃焼ガスとの伴出のための燃料噴
射ノズルを有する蓄熱バーナの第２実施態様を示す断面
図、 第４図および第５図は、段階的な燃焼のために用いられ
た２つの蓄熱バーナ（第３及び第４実施態様）の断面図
、 第６図は、燃焼生成物によって燃焼空気が混合（汚染）
される蓄熱バーナの第５実施態様の断面図、第７図およ
び第９図は集中ノズルの組を具えた蓄熱バーナの第６及
び第７実施態様の断面図、第８図は、第６図中■−■線
に沿った断面図、第１０図は、第１及び第２の同心状の
流れ（燃料／燃料、燃料／空気、燃料／燃焼生成物）が
燃焼領域に導入される蓄熱バーナの第８実施態様の断面
図、 第１１図は、本発明による対になった加熱蓄熱バーナシ
ステムの概略平面図、 第１２図は第１図に表わした本発明の実施態様の正面概
略図、 第１３図は、燃料送給の異なった様式を有する対をなす
バーナ型式における本発明の他の実施態様の概略平面図
、 第１４図は、第１３図中ＸＩシーＸＩＶ線に沿った、燃
料噴射マニホルドの横断面図、 第１５図は、第３図中ＸＶ−ＸＶ線に沿った、ガス噴射
左側パンクバーナ室と内部連通ダクトの部分横断面であ
る。 図面中、 １〇−蓄熱システム　　　　１２−炉室３０、６０．７
０．９０．１１０．１３０．１５０，２０４−蓄熱ハー
ナ１．８．３８．６１．７２．９２．　］、］、２．１
．５３．１．５４−蓄熱ベラ１−３２、８２−燃料ノズ
ル　　　４２−バーナバッフル４０、９６．１．１６．
１１８．１３６．１３８．１５６．１５８−燃料管路５
６、６４．６６−燃料孔 ９８、１２０．　］２２．１６０−ベンチュリー１、Ｑ
Ｏ，１２／ｌ、　］、］６２−混合汚染）ダグ１〜特許
出願人　ブルーム・エンジニアリンク・カンパニー・イ
ンコーポレーテノド 代理人弁理士松井政広（外１名） ■ ○

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、離れた第１および第２蓄熱バーナの一組を有し、各
   バーナは、燃料と各バーナに結合された蓄熱ベッドから
   供給された予熱燃焼空気流とを混合するための室を有し
   、周期的に作動するように適合させられた各バーナにお
   いて、排気ガス流が炉を出て第２バーナ室を通過し、該
   第２バーナに接続された蓄熱ベッドに流れる間に、第１
   バーナが高温ガスを炉内部に向ける燃焼状態にある型式
   の蓄熱バーナ装置であって、該蓄熱バーナ装置内に組み
   込まれたＮＯｘ生成抑制手段を有する改良された装置。 ２、第１請求項の蓄熱バーナ装置であって、燃焼空気を
   選択的に導くように、ＮＯｘの生成を抑制する手段が燃
   焼域の上流に位置する燃料ノズルに隣接する孔を有する
   概ね円筒状のバーナバッフルを有するもの。 ３、第１請求項の蓄熱バーナ装置であって、ＮＯｘの生
   成を抑制する手段が、燃焼ガスと空気とを燃焼域に運ぶ
   ための傾斜した複数の燃料ノズルを有するもの。 ４、第１請求項の蓄熱バーナ装置であって、ＮＯｘの生
   成を抑制する手段が３０〜７０％の燃焼燃料を上流に放
   出する複数の燃料ノズルからなる第１の組と、残余の３
   ０〜７０％の燃焼燃料を放出する複数の燃料ノズルから
   なる第２の組とを有するバーナ本体を含む段階的な燃焼
   を行うための手段を有し、これにより初期燃焼が上記第
   １組の領域で生じ、第２次燃焼が上記第２組の領域で生
   ずるもの。 ５、第１請求項の蓄熱バーナ装置であって、ＮＯｘの生
   成を抑制する手段が、燃料ノズルと燃焼空気の一部を該
   燃料ノズルに直接接するバーナの領域に導入する手段と
   を有し、更に該燃焼空気の残余を該燃料ノズルの上流へ
   導入する手段を具えたバーナを有するもの。６、第５請
   求項の蓄熱バーナ装置であって、ベンチュリーが混合（
   汚染）ダクトを経て炉室と流体連通状態にあるように、
   バーナが該バーナ中央室に通じるベンチュリー内に配設
   された少なくとも１つの燃料ノズルを有するもの。 ７、第６請求項の蓄熱バーナ装置であって、該バーナが
   燃料ノズルからバーナ中央室に至る第１ベンチュリー中
   に配設された４組のノズルを有し、残り２個の各燃料ノ
   ズルが第２ベンチュリー中に配設されており、上記各第
   １ベンチュリーは各第２ベンチュリーと集束しており、
   かつそれらの間の混合ダクトを経て炉室と流体連通状態
   にあるもの。 ８、第７請求項の蓄熱バーナ装置であって、該燃料ノズ
   ルに環状の燃料管路と同軸の線状の燃料管路が付属して
   いるもの。 ９、第１請求項の蓄熱バーナ装置であって、該バーナが
   炉室からの燃焼生成物で燃焼空気を混合（汚染）する手
   段を含むもの。 １０、第１請求項の蓄熱バーナ装置であって、ＮＯｘの
   生成を抑制する手段が、蓄熱ベッドの炉側にある２個の
   バーナを連結する混合（汚染）ダクトを有し、かつ各バ
   ーナ室に設置され、高速ガス流を該中間連結ダクトに交
   互に噴射するノズル手段と各バーナの内部室とに連通す
   るもの。 １１、第１０請求項の蓄熱バーナ装置であって、該ノズ
   ル手段が各バーナ室に設けられたノズルを有し、各ノズ
   ルが中間連結ダクトと実質的に同軸に配列されたオリフ
   ィスを有するもの。 １２、第１１請求項の蓄熱バーナ装置であって、高温排
   気ガスに渦流を与えるように中間連結ダクトが各バーナ
   室に対して接線方向に配置され、これにより燃焼ガス生
   成物の高密度層が該ガス流に随伴されるもの。 １３、第１０請求項の蓄熱バーナ装置であって、燃料、
   予熱燃焼空気および高温排気ガスの混合を改善するため
   に、各バーナ室が該バーナ室の孔に対して接線方向に配
   列された複数の燃料入口ノズルを含み、これによりそこ
   を流れるガスに渦流が付与されるもの。 １４、炉を出る排気ガスから交互に熱を引き出して、そ
   こを通過する供給された燃焼空気を加熱するために設け
   られた蓄熱ベッドを有する型式の蓄熱バーナの一組にお
   いてＮＯｘの生成を抑制する方法であって； 炉から高温排気ガス流を引き出し、 ガス流を該排気ガス流に噴射し、 該噴射されたガス流中に高温排気ガスの一部を随伴させ
   、 噴射されたガス流と高温排気ガスの随伴部分とをバーナ
   室に通過させ、 バーナ室での燃焼プロセスを該高温排気ガス部分で混合
   （汚染）し、これによりＮＯｘの生成を抑制する方法。