JPH02293512A - バーナ - 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】 本発明は、熱ガスを形成するためのバーナであって、バ
ーナのバーナ本が中空の少なくとも２つの部分円錐部材
から成っており、部分円錐部材がバーナ本体の内部への
接線方向の燃焼空気流入口、及びガス状若しくは液状の
燃料の供給通路を有している形式のもの、及びバーナの
運転方法。

ＥＰ−ＡＩ−０２　１０４６２号公報により公知のバー
ナは、接線方向に流入する空気で負荷される２重に湾曲
された中空の少なくとも２つの部分円錐部材から成って
いる。１つの部分円錐部材は流れ方向で円錐の開く内円
錐体を形成しているのに対して、別の部分円錐部材は流
れ方向で円錐の閉じる外円錐体を形成している。

内円錐体は軸線方向の全長にガス状の燃料を供給するた
めの燃料通路を有しており、燃料が複数の燃料ノズルを
通ってバーナの内室に流入して、そこで接線方向に流入
する燃焼空気と混合される。バーナはさらに液状の燃料
のための別の供給通路を有し、二重バーナを形成してい
る。液状の燃料の噴射は軸線方向で外側円錐体に向けら
れ、噴射の強さに応じて長さ及びコンシステンシーの異
なる燃料フイルムが形成される。放射熱による液状の燃
料の自然な気化と共に、燃料混合が接線方向に供給され
る燃焼空気によって行われ、燃焼空気は旋回運動によっ
て軸線方向で燃料フイルムを層状に巻き上げ、これによ
って渦巻きが過度に強く形成される。液状の燃料の噴射
のパルスが機械の負荷に適合させられるので、混合気は
薄くも濃くもない。

前混合区域を備えたバーナにおいては、ＮＯＸ及びＣＯ
がわずかになる。

広い運転範囲における良好な火炎安定性は、バーナの内
部内へのパックファイヤに対する処置を省略することに
よって保証される。

さらにバーナの構造によって渦流を形成することができ
、この渦流は中心では旋回運動が弱いものの軸線方向で
高い速度を有している。渦流の旋回数は軸線方向で強く
増大し、バーナの端部で破壊値に達するので、位置的に
安定した渦遺流が生じる。

本発明の課題は、冒頭に述べた形式のバーナを改善して
、有害物質・エミッション値をあらゆる運転、例えば液
状の燃料での運転、ガス状の燃料での運転若しくは両方
の燃料の混合気での運転に際しさらに減少させることで
ある。

本発明においては廃ガスを戻すことによって燃料気化及
び火炎温度に影響を及ぼすことが重要である。バーナを
液状の燃料で運転する場合には、燃焼空気を熱量的に処
理する廃ガスによって、完全に気化された燃料・燃焼空
気一混合気が燃焼のために供給される。廃ガスの戻しに
よって混合気を最適にすることに基づき燃焼室内の火炎
温度が調節され、ＮＯｘの形成を促すような局所的なピ
ーク温度はもはや生じなくなる。こ”れに対しバーナを
ガス状の燃料で運転する場合には、すでにガス状の混合
気が形成されているので、火炎温度がすでに述べたよう
なボジチプな影響を受ける。液状の燃料及びガス状の燃
料での運転においては廃ガスを戻す場合の利点が同時に
得られる。

前述のように運転されるバーナは有害物質エミッション
に関連してＮＯｘ●エミッションを基準で許容される限
界値のわずか１０％しか計測されない程度に減少させる
。このようにして新たな質的段階が達成された。さらに
利点として廃ガスの戻しによって、大気中で使用される
燃焼装置が化学量論的な運転法で有害物質エミッション
に関連して最適に運転される。

本発明に基づくバーナにおいては構造が簡単であるにも
かかわらず、燃焼室からバーナ内へのバックファイヤー
のおそれはない。公知技術においてライニングの燃え尽
き、ひいては渦流形成羽根の損傷の問題は、本発明のバ
ーナにおいては生じない。

本発明の有利な構成が特許請求の範囲第２項以下に記載
してある。

次に図面に基づき本発明の実施例を具体的に説明する。

第１図はバーナの基本構造を示している。バーナ本体は
中空の半割の２つの部分円錐部材１２を有している。部
分円錐部材は第２図から明らかなように互いにずらして
上下に位置している。このような構造によりバーナはダ
ブル円錐バーナと呼ばれている。ノズル３は液状の燃料
を導くために役立っている。両方の部分円錐部材１．２
はそれぞれ燃料管路８．９を有しており、燃料管路は開
口１７を備えており、この開口を通ってガス状の燃料１
３が流出して燃焼空気１５と混合される。燃焼空気１５
は第３図から明らかなように空気・廃ガスー混合気であ
る。空気・廃ガスー混合気は新気供給通路２３ａ．２３
ｂ及び廃ガス通路２２ａ．２２ｂから導かれるようにな
っており、廃ガス通路はバーナの燃焼室から延びている
。還流区域６が第２図に示してある。

部分円錐部材１．２は第３図から明らかなように軸線対
称的に配置して中心軸線１ｂ、２ｂを側方にずらし、接
線方向の空気流入口を形成しており、この空気流入口を
通って燃焼空気１５がバーナの内室、即ち円錐中空室１
４内に流入する。両方の部分円錐部材１．２は円筒形の
始端部１ａ、２ａを有しており、この始端部も部分円錐
部材１．２に相応して互いに側方にずれて延びており、
その結果始端部にも接線方向の空気流入口が形成されて
いる。円筒形の始端部１ａ、２ａ内にノズル３を配置し
てあり、ノズルの燃料噴射開口４は２つの部分円錐部材
ｌ２によって形成された円錐中空室１４の最小の横断面
内に位置している。ノズル３の大きさはバーナの形式に
基づいて規定される。バーナは円筒形の始端部１ａ、２
ａなしに完全に円錐形に構成されていてよい。燃料管路
８．９は接線方向の空気流入口の端部に位置しており、
そこで燃料ｌ３が矢印１６で示すように噴射され、流入
する燃焼空気１５と混合される。バーナは燃焼室の側に
燃焼装置壁１０を有している。

ノズル３を通って流れる燃料ｌ２は鋭角の角度で円錐中
空室１４内に噴射され、バーナ出口面で円錐状の均質な
燃料噴霧を形成する。ノズル３は助成されるノズル若し
くはＥＰ−Ａ１　　２１０４６２号公報に記載されてい
るようにガス状の燃料及び液゛状の燃料を供給する二重
ノズルであってよい。ノズル３から噴射された円錐形の
燃料噴射流５は接線方向Ｉコ流入する燃焼空気１５によ
って巻き付けられるように取り囲まれる。液状の燃料ｌ
２の濃度は軸線方向で燃焼空気１５によって連続的に減
少する。ガス状の燃料ｌ３が噴射され、接線方向の空気
流入口の端部で燃焼空気１５と混合される。ノズルによ
って噴射された燃料滴はガス状の燃料と燃焼空気との混
合気の渦流によって回転速度成分を与えられ渦流を形成
し、この渦流の口を開ける範囲、即ち還流区域６の範囲
で横断面全体に亙って均質で最適な燃料濃度が達成され
る。渦流によって形成される遠心力が液状の燃料１２の
燃料滴を半径方向外側へ移動させる。燃料滴が半径方向
外側へ移動すると同時に気化が生じる。遠心力と気化と
の相互作用を考慮して、部分円錐部材１．２の内壁が濡
らされず、かつ還流区域６の範囲で極めて均一な燃料・
空気一混合気が生じるように設計される。点火自体は還
流区域６の先端で行われ、この先端で始めて安定した火
炎面７が形成される。公知のバーナにおいておそれられ
るようなバーナの内部への火炎のバックファイヤは生じ
ない。気化の度合いは、もちろんバーナの大きさ、液状
の燃料の燃料滴の大きさ、及び燃焼空気１５の温度に関
連している。燃焼区域内へ入る前に完全な気化が行われ
た場合、有害エミッション値は最小になる。部分円錐部
材１．２を円錐角度及び接線方向の空気流入口の幅に関
して構成する際に狭い許容誤差が維持され、空気の所望
の流動区域がバーナの開口の範囲の還流区域６で以て火
炎安定のために調節される。接線方向の空気流入口を小
さくすると、還流区域６が上流側へ移動し、混合気が早
期に着火される。幾何学的に一度固定された還流区域６
は位置的に安定しており、渦の旋回数がバーナの円錐形
の範囲で流れ方向で増大する。ダブル円錐形のバーナの
構造は、バーナの所定の構成長さにおいて接線方向の空
気流入口の大きさを変えるために適しており、この場合
部分円錐部材１．２が燃焼装置壁ｌＯに解離可能に固定
されている。両方の部分円錐部材１．２を互いに接近す
る方向で若しくは互いに離反する方向で半径方向にずら
すことによって、両方の中心軸線１ｂ、２ｂの間隔が第
３図から明らかなように減少若しくは増大され、接線方
向の空気流入口の間隙幅が相応に変化される第２図及び
第３図から明らかなように入口部分２０ａ．２０ｂが燃
焼空気１５を接線方向に円錐中空室１４内へ導くように
なっている。

第３図から明らかなように、軸線対称に接線方向に配置
された入口部分２０ａ、２０ｂはディフユーザとして構
成されており、このディフユーザはディフユーザの始端
部に設けられたジェットインジェクタ２１ａ、２１ｂの
作用を強めるために役立っている。入口部分２０ａ．２
ｏｂの延長部としての空気供給通路２３ａ、２３ｂは廃
ガス戻し漏斗２２ａ．２２ｂを有しており、廃ガス戻し
漏斗の出口はジェットインジエクタ２１ａ、２１ｂの作
用面と合致してぃる。ほぼ９５０℃の部分冷却された所
定の量の戻しは、バーナが大気中の燃焼装置内で化学量
論的な運転方法に用いられる場合に、バーナの最適な運
転にとって必要である。最適な質量流比率、即ち戻され
る廃ガスと供給される新気との間の割合はほぼ０．７で
ある。新気温度が例えば１５℃でかつ廃ガス温度がほぼ
９　５　０　℃である場合には、燃焼空気１５の混合温
度はほぼ４ｏＯ°Ｃに達する。このような条件では液状
の燃料の最適な気化のための熱的な出力はほぼ１００〜
２００ＫＷであり、Ｎ　Ｏ　ｘ　／　Ｃ　ｏ　／　Ｕ　
Ｈ　Ｃ　−エミッションが最小になる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであって、第１図はバ
ーナの概略断面図、第２図はバーナの斜視図、及び第３
図は第１図の■−■線に沿った断面図である。 ｌ・・・部分円錐部材、ｌａ・・・始端部、ｌｂ・・・
中心軸線、２・・・部分円錐部材、２ａ・・・始端部、
２ｂ・・・中心軸線、３・・・ノズル、４・・・燃料噴
射開口５・・・燃料噴射流、６・・・還流区域、８及び
９・・・燃料管路、ｌ３・・・燃料、１４・・・円錐中
空室、１５・・・燃焼空気、１６・・・矢印、１７・・
・開口、２ｏａ及び２０ｂ・・・入口部分、２２ａ及び
２２ｂ・・・廃ガス通路、２３ａ及び２３ｂ・・・新気
供給通路ＦＩＧ．１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱ガスを形成するためのバーナであって、バーナの
   バーナ本が中空の少なくとも２つの部分円錐部材から成
   っており、部分円錐部材がバーナ本体の内部への接線方
   向の燃焼空気流入口、及びガス状若しくは液状の燃料の
   供給通路を有している形式のものにおいて、接線方向の
   燃焼空気流入口（２０ａ、２０ｂ）への通路内にガスの
   ための混合装置（２１ａ、２２ａ、２３ａ；２１ｂ、２
   ２ｂ、２３ｂ）が配置されていることを特徴とするバー
   ナ。 ２、バーナ本体が、上下に位置しかつ流れ方向で増大す
   る円錐角の中空の２つの部分円錐部材（１、２）から成
   っており、部分円錐部材の中心軸線（１ｂ、２ｂ）が部
   分円錐部材（１、２）の長手方向で互いにずらされて延
   びており、部分円錐部材（１、２）によって形成された
   内室（１４）内に少なくとも１つの燃料ノズル（３）を
   配置してあり、燃料ノズルの燃料噴射開口（４）が部分
   円錐部材（１、２）の互いにずらされた中心軸線（１ｂ
   、２ｂ）間に位置しており、接線方向への燃焼空気流入
   口（２０ａ、２０ｂ）内に別の燃料ノズル（１７）を配
   置してあり、混合装置が第１の流入漏斗（２３ａ、２３
   ｂ）及び第２の流入漏斗（２２ａ、２２ｂ）から成って
   おり、両方の流入漏斗の、ディフューザの形の接線方向
   へ燃焼空気流入口（２０ａ、２０ｂ）内への共通の開口
   がジェットインジェクタ（２１ａ、２１ｂ）を形成して
   いる請求項１記載のバーナ。 ３、内室（１４）内に配置された燃料ノズル（３）が液
   状の燃料を噴射するようになっており、接線方向の燃焼
   空気流入口内に配置された燃料ノズル（１７）がガス状
   の燃料を供給するようになっている請求項２記載のバー
   ナ４、燃料ノズル（３）の燃料噴射開口（４）が部分円
   錐部材（１、２）の互いにずらされた中心軸線（１ｂ、
   ２ｂ）間の中央に位置している請求項２記載のバーナ。 ５、熱ガスを形成するためのバーナを運転する方法であ
   って、第１の流入漏斗（２３ａ、２３ｂ）を介して新気
   を供給し、第２の流入漏斗（２２ａ、２２ｂ）を介して
   廃ガスを戻し、新気と廃ガスとを混合して量の正確なか
   つ均質な燃焼空気（１５）を形成して、バーナ内へ供給
   することを特徴とする運転方法。 ６、第２の流入漏斗（２２ａ、２２ｂ）を介して戻され
   る廃ガスと第１の流入漏斗（２３ａ、２３ｂ）を介して
   供給される新気との割合が０．７である。