JPH0424269Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案はLPGと水素とを混焼させたり、ある
いはそれぞれを専焼させたりできるラジアントウ
オールバーナのノズル構造に関する。

従来の技術 一般に、ラジアントウオールバーナの燃料とし
てはLPG（液化石油ガス）やケロシン等の液体燃
料や、LPGにも含有されているメタンやプロパ
ン等の気体燃料が使用されるが塩ビモノマー製造
プラントのエチレンジクロライド分解炉において
は水飽和水素（ウエツトH₂）が副生されるので、
この副生された水素を上記燃料の代替品として有
効に利用することが望まれている。そのため、こ
の目的にそうものとして、例えば実公昭60−
42247号公報に開示されているようなLPG水素混
焼バーナのノズル構造が提案されている。これは
第４図に示すように、燃焼室３０内に平坦な先端
部３１ａを突出させたノズル部材３１に、大径の
水素通路３２および複数のLPG通路を設けると
ともに周面に開口する複数の水素噴射口３４およ
び複数のLPG噴射口３５を同一円周上に交互に
形成してこれらの噴射口３４，３５から燃焼室３
０内に水素およびLPGを拡散噴出する一方、こ
のノズル部材３１の周囲から燃焼室３０内に空気
を旋回させながら導入し、これにより両燃料すな
わち水素とLPGとを混和しながら燃焼させるも
のである。これによれば、一般に良好なラジアン
トウオール炎が形成され、両燃料が完全燃焼す
る。

考案が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のように先端３１ａが平坦
な形状であるノズル構造によると以下のような問
題点がある。つまり、LPGのガス形成において
比較的軽質なメタンCH₄を多く含有しているもの
をLPG側へ供給すると火炎の吹きとびが発生し
て良好なラジアントウオール炎が得られない。

本考案は前記問題点を解決するもので、ノズル
部材の先端形状を改良することによりメタン等の
軽質ガスを多く含むLPGを燃料として使用した
場合でも良好なラジアントウオール炎を形成でき
るLPG水素混焼バーナのノズル構造を得ること
を目的とする。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため、本考案はLPG水
素混焼バーナにおいて、内側の水素供給管と外側
のLPG供給管とが同心状に配置された先端に、
軸心部に前記水素供給管に減圧オリフイスを介し
て連通する大軽の水素通路を有しかつ周辺部に前
記LPG供給管に連通する複数の小径のLPG通路
を有するとともに先端閉鎖部近傍で前記水素通路
から半径方向に延びて周面に開口する複数の水素
噴射口と、複数のLPG通路からそれぞれ周面に
開口する複数のLPG噴射口とが同一円周上に交
互に形成されたノズル部材を設け、該ノズル部材
の先端閉鎖部の形状を円錐台形状に構成するとと
もに、その傾斜面延長線の交差角度αが60度〜90
度でかつノズル部材の外径ｄに対する円錐台形高
さの比／ｄが0.3〜0.4になるように形成した
ものである。

作 用 上記構成において、燃料であるLPGおよび水
素は、それぞれの供給管および通路を通つた後、
それぞれの噴射口から拡散噴出されて均一な混和
状態となり燃焼するが、この場合に、ノズル部材
の先端形状は、傾斜面延長線の交差角度αが60度
〜90度でかつノズル部材の外径ｄに対する円錐形
高さの比／ｄが0.3〜0.4である円錐台形状と
されているので、上記LPGにメタン等の軽質ガ
スが多く含まれている場合においても火災の吹き
とび等は発生せず、その結果良好なラジアントウ
オール炎が得られる。つまり、ノズル部材の先端
形状における傾斜面の交差角度を60度〜90度とす
ることにより燃焼室内に形成されるうず巻点を安
定化させ、さらにノズル部材の外径ｄに対する円
錐形高さの比／ｄを0.3以上とすることによ
り上記安定化を確実なものとするとともに、上記
比／ｄを0.4以下とすることにより円錐部の異
常赤熱を防止したのである。

実施例 以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明
する。

第１図は混焼バーナ先端部分の一例を示す縦断
正面図であり、この混焼バーナ１は外筒である空
気筒２と、この空気筒２の先端にかぶせられて内
部に燃焼室３ａが、また中心部に挿通穴３ｂが形
成されたデイフユーザ３と、このデイフユーザ３
の挿通穴３ｂから燃焼室３ａ内へ突設されたノズ
ル部材４と、このノズル部材４に減圧オリフイス
５と筒状の接続部材６を介して連設された内側の
水素供給管７および同心状外側のLPG供給管８
とを有する。なお、水素供給管７と接続部材６お
よび接続部材６とLPG供給管８とは、水素供給
管７とLPG供給管８との間に接続部材６の一端
を嵌合した状態で溶接され、さらに、この接続部
材６の他端に、ノズル部材４のつば状後端および
オリフイス部材５を外嵌する接続金具９が螺着さ
れてこれらの部材４，５，６，７，８が一体化さ
れている。また、前記ノズル部材４は軸心部に大
径の水素通路１０が形成されかつ周片部に複数小
径のLPG通路１１が形成されており、水素通路
１０は前記減圧オリフイス５に設けられたオリフ
イス部５ａと接続部材６に形成された中心貫通孔
６ａとを介して前記水素供給管７に連通され、ま
たそれぞれのLPG通路１１は減圧オリフイス５
に形成された貫通孔５ｂと接続部材６に形成され
た周側貫通孔６ｂとを介して前記LPG供給管８
に連通されている。また、ノズル部材４の前部は
閉じられて円錐台形状の閉塞部４ａに構成され、
第２図および第３図に拡大して示すように上記水
素通路１０から半径方向に延びて周面に開口する
複数の水素噴射口１２と、複数のLPG通路１１
から軸心線に対して約60度の角度で前方に延びて
周面に開口する複数のLPG噴射口１３とが同一
円周上に位置するように交互に形成されている。
このノズル部材４の先端閉塞部４ａの形状は、第
３図に示すように、その傾斜面延長線の交差角度
αは60度〜90度でかつノズル部材４の外径ｄに対
する円錐台形高さの比／ｄが0.3〜0.4になる
ように形成されている。

なお、前記デイフユーザ３の後端部とノズル部
材４との間には１次空気用通気孔１４ａを有する
空気旋回用オリフイス１４が設けられているとと
もに、デイフユーザ３の内周壁には、縦断面にて
斜め前方に傾斜し、かつ横断面にて半径方向に対
して所要角をなしている複数の２次空気用通気孔
３ｃが形成されている。また、当該混焼バーナ１
はバーナタイル１５内に嵌装されるようになつて
いる。

上記構成において、水素は水素供給管７から接
続部材６の中央貫通孔６ａを経て減圧オリフイス
５のオリフイス部５ａに至り、これを通過する際
に減圧された後、水素通路１０を経て水素噴射口
１２から拡散角180度で燃焼室３ａ内に噴出され
る。また、LPGはLPG供給管８から接続部材６
の周側貫通孔６ｂおよび減圧オリフイス５の貫通
孔５ｂを経てLPG通路１１に至り、LPG噴射口
１３から燃焼室３ａ内に広角拡散噴射される。ま
た、空気は空気筒２から供給され、１次空気は旋
回用オリフイス１４の通気孔１４ａを通過して旋
回流となつて燃焼室３ａ内に流入し、噴出する水
素およびLPGと混合して着火源となる。また、
２次空気はデイフユーザ３の通気孔３ｃを通過し
て旋回流となり、水素およびLPGの未燃分を完
全燃焼させる。そして、デイフユーザ３の円筒形
状とバーナタイル１５の形状とが相俟つて、ラジ
アントウオール炎が形成される。この場合に、水
素供給量が少ない場合には、不足分がLPG等の
一般燃料で補われる。さらに、水素が全く供給さ
れない場合には、LPGの単独燃焼（専焼）がな
される。

そして特に、この混焼バーナ１によれば、ノズ
ル部材４の先端閉塞部４ａの形状が円錐形状とさ
れ、かつその傾斜面の交差角度αが60度〜90度と
されているのでLPGにメタン等の軽質ガスが多
く含まれている場合においても燃焼室３ａ内のう
ず巻点が安定化する。この場合に、上記のように
LPGにメタン等の軽質ガスが多く含まれる場合
には、ノズル部材４の外径ｄに対する円錐高さ
の比／ｄが0.3以下になると前記安定化現象が
薄れ、0.4以上になると先端の円錐部が異常赤熱
するが、この比／ｄは0.3〜0.4になるように形
成されているので上記うず巻点は一層確実に安定
化され、かつ異常赤熱がない状態に保たれる。こ
の結果、LPGにメタン等の軽質ガスが多く含ま
れている場合においても燃料は完全燃焼されて良
好なラジアントウオールが得られる。

なお、ここでこの混焼バーナ１を用いた実験結
果について以下に記載する。燃料ガス分子量が13
〜56のガスを専焼させた場合については、全ての
分子量において良好なラジアントウオール炎が形
成された。なお、この場合の空気比は1.02までの
範囲で燃焼可能とされ、この時に未燃一酸化炭素
の発生はなかつた。また、前記軽質ガスをLPG
ノズル側に、水素ガスを水素ノズル側に供給して
水素混焼を行なつた場合にも上記と同様に良好な
ラジアントウオール炎が得られた。

以上のように本考案によれば、ノズル部材の先
端閉塞部の形状を円錐台形状とし、その傾斜面延
長線の交差角度が60度〜90度でかつノズル部材の
外径に対する円錐台形高さの比が0.3〜0.4になる
ように軽質ガスしたので、メタン等の軽質ガスを
多く含むLPGを燃料として使用した場合でも良
好なラジアントウオールが得られることになる。
したがつてLPG側ノズルへの燃料は種類を選ば
ず広範囲のものが使用できる。なお、従来の混焼
ノズルの機能はもちろん維持されているので
LPGと水素との混焼度合は自由に行えることは
いうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本考案の一実施例を示し、第１図
は混焼バーナ先端部分の縦断正面図、第２図はノ
ズル部材の縦断側面図、第３図はノズル部材先端
部近傍の縦断拡大正面図、また第４図は従来のノ
ズル部材の縦断正面図である。 １……混焼バーナ、２……外筒、３……デイフ
ユーザ、３ａ……燃焼室、３ｃ……２字空気用通
気孔、４……ノズル部材、４ａ……ノズル部材の
先端閉塞部、５……減圧オリフイス、７……水素
供給管、８……LPG供給管、１０……水素通路、
１１……LPG通路、１２……水素噴射口、１３
……LPG噴射口、１４……空気旋回用オリフイ
ス、１４ａ……１次空気用通気孔、α……ノズル
部材先端部の傾斜面延長線の交差角度、ｄ……ノ
ズル部材の外径、……ノズル部材先端部の円錐
台形高さ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内側の水素供給管と外側のLPG供給管とが同
   心状に配置された先端に、軸心部に前記水素供給
   管に減圧オリフイスを介して連通する大径の水素
   通路を有しかつ周辺部に前記LPG供給管に連通
   する複数の小径のLPG通路を有するとともに、
   先端閉塞部近傍で前記水素通路から半径方向に延
   びて周面に開口する複数の水素噴射口と、複数の
   LPG通路からそれぞれ周面に開口する複数の
   LPG噴射口とが同一円周上に交互に形成された
   ノズル部材を設け、該ノズル部材の先端閉塞部の
   形状を円錐台形状に構成するとともに、その傾斜
   面延長線の交差角度αが60度〜90度でかつノズル
   部材の外径ｄに対する円錐台形高さの比／ｄ
   が0.3〜0.4になるように形成したことを特徴とす
   るLPG水素混焼バーナにおけるノズル構造。