JPH04225701A

JPH04225701A - 燃焼器

Info

Publication number: JPH04225701A
Application number: JP40801290A
Authority: JP
Inventors: Mitsugi Uehara; 上原　貢
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1990-12-27
Filing date: 1990-12-27
Publication date: 1992-08-14

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はガス燃焼器に関する。詳
しくは、本発明は、低空気比で安定な燃焼を行なうこと
ができる低ＮＯｘ　燃焼器に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃焼操作によって、環境（大気）を汚染
してはならないことは古くからいわれてきているが、こ
のところ、ほかの種々なる汚染源との複合汚染によって
公害問題が大きくなっている。大気汚染をもたらす原因
の一つは、燃焼時のＮＯｘ　排出である。

【０００３】燃焼によって生ずるＮＯｘ　には空気中の
窒素分子に起因するサーマルＮＯｘ　と、燃料中に含ま
れる種々の窒素化合物に起因するフューエルＮＯｘ　と
があるが、一般に問題となるのはサーマルＮＯｘ　の方
である。サーマルＮＯｘ　を低減させるには■燃焼温度を低くす
ること、■燃焼反応域での酸素濃度を制限すること、■
高温域での燃焼ガスの滞留時間を短縮すること、が要諦
である。

【０００４】具体的には、次の（イ）〜（ハ）がサーマ
ルＮＯｘ　低減法として行なわれている。

【０００５】（イ）火炎中に、水や蒸気（Ｈ２　Ｏは化
学反応によってもＮＯを減少させる作用有り）を噴射す
る方法、（ロ）排ガス再循環（空気とともに）法（ハ）低過剰空
気燃焼、多段（二段）燃焼法（ニ）急速・均一混合によ
る燃焼促進法、伝熱を急速に行う（急速放熱火炎）よう
な火炎の形成（火炎の薄膜化）などなお、（イ）〜（ニ）は単独若しくは相互に組合わされ
て用いられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】低ＮＯｘ　ガスバーナ
は、バーナの基本的な性質を損なうことなく、ＮＯｘ　
の発生を抑えられる特性のものでなければならないのは
いうまでもないが、従来の燃焼器ではこれらを両立させ
ることは容易ではなかった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の燃焼
器は、先端部に、可燃性ガスの噴出口と、該噴出口の外
周囲にそれと同軸状に配置された空気の噴出口とを備え
た燃焼器において、前記先端部の前方に保炎用のリング
を噴出口と同軸に配置すると共に、前記可燃性ガスの噴
出口内部又はその前方に該噴出口と同軸かつ噴出口の軸
心線方向に進退自在にガス流通方向下流側に向って拡径
するテーパ形のコーン状ベーンを配置したことを特徴と
するものである。

【０００８】請求項２の燃焼器は、請求項１の燃焼器に
おいて、前記保炎用リングとコーン状ベーンとは電気的
に絶縁されており、前記保炎用リングに負電圧を印加し
、前記コーン状ベーンに正電圧を印加するための電圧印
加装置が設置されていることを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】請求項１の燃焼器において、可燃性ガス（燃料
ガスそのもの、又は燃料ガスに１次空気を混合させたも
の）は燃焼器先端中央の可燃性ガスの噴出口から噴出さ
れ、２次空気が該噴出口を取り巻く空気噴出口から噴出
され、これら噴出口の前方領域において燃焼が行なわれ
る。

【００１０】これら噴出口が設けられた燃焼器先端部の
前方に保炎用リングが設けられているので、空気比を１
前後と低くしても、燃料と空気とが急速かつ均一に混合
し、燃焼が安定する。また、この保炎用リングは、着火
源の温度保持機能を有すると共に、形成される火炎は比
較的短炎となり、薄膜（火炎帯の厚み）化する。

【００１１】なお、コーン状ベーンを進退させてその位
置を調節することにより、燃料ガスが可燃性ガス噴出口
から確実に保炎用リングに向って噴出されるようにガス
噴出方向を制御することが可能となる。

【００１２】請求項２では、この保炎用リングに負電圧
を印加することにより、火炎中の正プラズマ粒子を保炎
用リングに引き付ける作用が奏され、保炎作用が一段と
向上する。

【００１３】本発明では上記の如くして、焚込みガス量
の増大に対応し易く、かつ低空気比でも安定した燃焼作
動が行なわれるようになり、サーマルＮＯｘ　の発生量
が小さい空気比１．１程度での安定燃焼が可能となる。

【００１４】

【実施例】第１図は実施例に係る燃焼器の断面図である
。

【００１５】この燃焼器１０の軸心部には内管（バーナ
ー管）１２が配置され、それと同軸に外管（エアダクト
）１４が配置され、これら内管１２及び外管１４の噴出
口は燃焼器１０の先端部において同心配置されている。外管１４の先端には、噴出口に向って縮径する絞り部が
設けられている。

【００１６】外管１４の外周囲は、冷却水の入口１６ａ
及び出口１６ｂを有したウォータージャケットケース１
６で囲まれており、バーナー機構を水冷しうるようにな
っている。１８は内管１２の後端に接続された可燃性ガ
ス供給用のパイプであり、本実施例では１次空気の供給
パイプ２０が該パイプ１８に接続されている。２２は内
管１２の後端に接続された２次空気供給用のパイプであ
り、本実施例では必要に応じ燃焼排ガスをも内管１２に
供給しうるようにするために、排ガス供給用パイプ２４
が該パイプ２２に接続されている。

【００１７】前記内管１２内の噴出口近傍にコーン状ベ
ーン２６が内管１２と同軸的に配置されている。このベ
ーン２６は、ガス流通方向下流側に向って拡径するテー
パ形のものであり、その尖頭側にベーン支持用シャフト
２８が固着されている。該シャフト２８は内管１２の軸
心線に沿って燃焼器の後端外部にまで延設されている。該シャフト２８の後端部には雄ねじが刻設されており、
外管１４の後端外部に設けられたナット３０に螺合して
いる。シャフト２８を螺進させることにより、ベーン２
６は内管１２内をその軸心線方向に進退される。

【００１８】内管１２の先端側においては、その半径方
向にステー３２が設けられ、該ステー３２はシャフト２
８をスライド自在に支持している。外管１４の先端側に
おいては、内管１２を支承するロッド状のクランプ３４
が設けられている。詳細な図示は省略するが、該クラン
プ３４の長さ方向中途部分にはアジャスタナットが設け
られており、該クランプ３４の長さを調節することによ
り内管１２と外管１４の軸心を正確に合致させうるよう
構成されている。また、このクランプ３４の放射方向先
端側は冷却水室内に突出し、かつその先端に放熱フィン
３４ａが固着され、内管１２の熱を冷却水室内に効率良
く逃がしうるよう構成されている。

【００１９】前記外管１４の先端側は前記内管１２の先
端面からは非導電性ステー３６が突設され、該ステー３
６によって保炎用のリング３８が内管１２の噴出口と同
軸となるように支承されている。このリング３８は、前
記内管１２と共に、耐熱性金属又は導電性セラミックス
（例えばＳｉＣ）製とされている。そして、本実施例で
は、リング３８に負電圧を印加し、ベーン２８に正電圧
を印加するように電圧印加装置（図示略）が設けられて
いる。

【００２０】４０は外管１４内に設けられた整流・混合
用のスクリーンである。

【００２１】このように構成された燃焼器においては、
前記［作用］の項で説明した通り、保炎用のリング３８
が設けられており、１．１程度の低空気比でも安定燃焼
でき、低ＮＯｘ　燃焼が可能である。特にベーン２８を
例えば５ＫＶ程度の負に帯電させることにより、正に帯
電している火炎をリング３８に引き付け、一層安定した
燃焼を実現できる。また、ベーン２８を進退させること
により、内管１２から噴出されるガス流れがリング３８
に向って流れるように流路調節できることで、リング後
流の再循環領域が確保される。

【００２２】本発明では、内管１２に対し、１次空気は
供給せず燃料ガスのみを供給して拡散炎燃焼としても良
く、内管１２に例えば空気比０．６程度の割合で１次空
気を供給し、予混合炎燃焼としても良い。

【００２３】本発明において、コーン状ベーン２８の円
錐形状としては、円錐高さｈと円錐底面の直径ｄとの比
ｈ／ｄが２〜５程度とするのが好ましい。また、外管１
４の絞り比（非絞り部の内径をＤ、噴出口の内径をＤ’
としたときに（Ｄ’／Ｄ）２の値）は０．１５〜０．２
５が好ましい。

【００２４】保炎用リング３８に関しては、第２図に示
した環素径ｄ１　と環径ｄ２　との比ｄ１　／ｄ２　が
０．２〜０．３となるようにするのが好ましい。また、
この環径ｄ２は、内管１２の内径ｄ３　に対し、ｄ２　
／ｄ３　が１．２〜１．５となるようにするのが好まし
い。

【００２５】リング３８を支えるステー３６の軸方向高
さＨは、該内管１２の内径ｄ３　に対し約２倍程度（１
．５〜３倍程度でもよい。）となるようにするのが好ま
しい。即ちＨ＝２ｄ３　が好ましい。

【００２６】内管１２の管肉厚ｔは該内管１２の内径ｄ
３　の約３０％（２０〜４０％程度でも良い。）となる
ようにするのが好ましい。即ちｔ＝０．３ｄ３　が好ま
しい。内管１２の外径ｄ４　と、外管１４の噴出口内径
Ｄ’との比ｄ４　／Ｄ’は０．１５〜０．５０位が好ま
しい。

【００２７】ベーン３８の円錐底面直径ｄと内管１２の
内径ｄ３　との比ｄ／ｄ３　は０．５８〜０．７６が好
ましい。

【００２８】

【発明の効果】以上の通り、本発明の燃焼器においては
、高負荷に対応でき、かつ低空気比で安定した燃焼が可
能であり、低ＮＯｘ　燃焼が可能となる。特に、請求項
２によると、かかる効果が一層顕著になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る燃焼器の断面図である。

【図２】燃焼器の先端部の寸法図である。

【符号の説明】

１０　　燃焼器１２　　内管１４　　外管２６　　ベーン３８　　保炎用リング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　先端部に、可燃性ガスの噴出口と、該
噴出口の外周囲にそれと同軸状に配置された空気の噴出
口とを備えた燃焼器において、前記先端部の前方に保炎
用のリングを噴出口と同軸に配置すると共に、前記可燃
性ガスの噴出口内部又はその前方に該噴出口と同軸かつ
噴出口の軸心線方向に進退自在にガス流通方向下流側に
向って拡径するテーパ形のコーン状ベーンを配置したこ
とを特徴とする燃焼器。
【請求項２】　　請求項１の燃焼器において、前記保炎
用リングとコーン状ベーンとは電気的に絶縁されており
、前記保炎用リングに負電圧を印加し、前記コーン状ベ
ーンに正電圧を印加するための電圧印加装置が設置され
ていることを特徴とする燃焼器。