JPH05256420A - 渦流バ−ナ - Google Patents
渦流バ−ナInfo
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- JPH05256420A JPH05256420A JP4324312A JP32431292A JPH05256420A JP H05256420 A JPH05256420 A JP H05256420A JP 4324312 A JP4324312 A JP 4324312A JP 32431292 A JP32431292 A JP 32431292A JP H05256420 A JPH05256420 A JP H05256420A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
- F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
- F23D14/24—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other at least one of the fluids being submitted to a swirling motion
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
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- Control Of Combustion (AREA)
- Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 燃焼領域の中心軸に沿って高度の内部再循環
によって引き起こされる過熱に曝された熱い燃焼生成物
の高温の高速過熱によるバーナーの面を破壊を防止す
る。 【構成】 燃料ガス噴出機が燃料ガス通路の流出端８と
接続され、この燃料噴出機がバ−ナ−管２と噴出機１０
の共通の軸の周りにＵ型の断面部の内部表面を有し、酸
化物噴出機が酸化物供給管４の流出端１４に接続され、
酸化物噴出機が燃料ガス噴出機と同軸状に隔てられたＵ
型の断面部の表面を有し、各噴出室１８，２０がＵ型の
輪郭を有し、共通の軸の周りに円形の流出端を備え、円
筒径の突出体が酸化噴出室内に同軸状に配設され、この
突出体がド−ム状の上流端２８とテ−パ状の下流端３０
を有し、渦巻機３２がその上流端とその下流端の間の突
出体２６に配設され、この渦巻機が酸化物噴出室の表面
に延びている安定した渦巻ブレ−ドを有している。
によって引き起こされる過熱に曝された熱い燃焼生成物
の高温の高速過熱によるバーナーの面を破壊を防止す
る。 【構成】 燃料ガス噴出機が燃料ガス通路の流出端８と
接続され、この燃料噴出機がバ−ナ−管２と噴出機１０
の共通の軸の周りにＵ型の断面部の内部表面を有し、酸
化物噴出機が酸化物供給管４の流出端１４に接続され、
酸化物噴出機が燃料ガス噴出機と同軸状に隔てられたＵ
型の断面部の表面を有し、各噴出室１８，２０がＵ型の
輪郭を有し、共通の軸の周りに円形の流出端を備え、円
筒径の突出体が酸化噴出室内に同軸状に配設され、この
突出体がド−ム状の上流端２８とテ−パ状の下流端３０
を有し、渦巻機３２がその上流端とその下流端の間の突
出体２６に配設され、この渦巻機が酸化物噴出室の表面
に延びている安定した渦巻ブレ−ドを有している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本願はガス燃料の燃焼反応に使用
される、燃料と酸化物を分けて供給する渦流バ−ナに関
する。
される、燃料と酸化物を分けて供給する渦流バ−ナに関
する。
【０００２】
【従来の技術】この種のバ−ナは主としてガス燃料用の
工業炉や処理ヒ−タ−に点火するために使用され、高い
燃焼強度を有した安定した火炎が要求される。
工業炉や処理ヒ−タ−に点火するために使用され、高い
燃焼強度を有した安定した火炎が要求される。
【０００３】従来設計された火炎バ−ナは酸化物供給部
で取り囲まれた燃料供給機用の中心管を有するバ−ナ−
管である。燃焼領域における燃料と酸化物の強い混合は
酸化物が中心管に面したバ−ナ−面に配設された渦管を
通過することによって達成される。したがって酸化物の
蒸気は渦流になり、高度な燃焼生成物の内部と外部の再
循環と高い燃焼強度を与える。
で取り囲まれた燃料供給機用の中心管を有するバ−ナ−
管である。燃焼領域における燃料と酸化物の強い混合は
酸化物が中心管に面したバ−ナ−面に配設された渦管を
通過することによって達成される。したがって酸化物の
蒸気は渦流になり、高度な燃焼生成物の内部と外部の再
循環と高い燃焼強度を与える。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した仕様の従来の
渦流バーナーの一般的な欠点としては、バーナーの面が
高温ガス流速に接していることであり、この仕様の工業
用バーナーに要求されることは燃焼領域の中心軸に沿っ
て高度の内部再循環によって引き起こされる過熱に曝さ
れることである。それによって熱い燃焼生成物は、バー
ナーの面の後方に流れ、その結果、高温の高速過熱とな
り、バーナーの面を破壊することになる。
渦流バーナーの一般的な欠点としては、バーナーの面が
高温ガス流速に接していることであり、この仕様の工業
用バーナーに要求されることは燃焼領域の中心軸に沿っ
て高度の内部再循環によって引き起こされる過熱に曝さ
れることである。それによって熱い燃焼生成物は、バー
ナーの面の後方に流れ、その結果、高温の高速過熱とな
り、バーナーの面を破壊することになる。
【０００５】本願発明の一般的な目的はこの公知の渦流
バーナーにおけるバーナー面を改良することによってこ
の問題を解決することにある。この改良された仕様は、
全流向が燃焼領域の軸に沿って集められた酸化物の渦流
であるとき、またそれと同時に同じ軸方向に燃料ガス流
が向かうとき、高い燃焼強度を有した熱い燃焼生成物の
有害な内部再循環のない安定した火炎が得られる、とい
う事実を基礎としている。
バーナーにおけるバーナー面を改良することによってこ
の問題を解決することにある。この改良された仕様は、
全流向が燃焼領域の軸に沿って集められた酸化物の渦流
であるとき、またそれと同時に同じ軸方向に燃料ガス流
が向かうとき、高い燃焼強度を有した熱い燃焼生成物の
有害な内部再循環のない安定した火炎が得られる、とい
う事実を基礎としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この結果によると、本願
発明の渦流バ−ナはバ−ナ−管とバ−ナ−管と同心状に
隔てられた酸化物供給管から成り、この２つの管の間に
環状の燃料ガス通路が区画され、酸化物供給管と燃料ガ
ス通路が別の流入端と別の流出端を有する渦巻流バ−ナ
−において、燃料ガス噴出機が燃料ガス通路の流出端と
接続され、この燃料噴出機がバ−ナ−管と噴出機の共通
の軸の周りにＵ型の断面部の内部表面を有し、酸化物噴
出機が酸化物供給管の流出端に接続され、酸化物噴出機
が燃料ガス噴出機と同軸状に隔てられたＵ型の断面部の
表面を有し、燃料ガス噴出室が燃料ガスと酸化物噴出機
の表面で区画され、酸化物噴出室が酸化物噴出機の表面
内で区画され、各噴出室がＵ型の輪郭を有し、共通の軸
の周りに円形の流出端を備え、円筒径の突出体が酸化噴
出室内に同軸状に配設され、この突出体がド−ム状の上
流端とテ−パ状の下流端を有し、渦巻機がその上流端と
その下流端の間の突出体に配設され、この渦巻機が酸化
物噴出室の表面に延びている安定した渦巻ブレ−ドを有
し、それによって酸化物噴出室に供給された酸化物は突
出体と渦巻機により渦流状に下流の燃焼領域に噴出さ
れ、その酸化物の流れは酸化物噴出室を通過した後噴出
室と燃焼領域の共通の軸の周りに向かうことになる。
発明の渦流バ−ナはバ−ナ−管とバ−ナ−管と同心状に
隔てられた酸化物供給管から成り、この２つの管の間に
環状の燃料ガス通路が区画され、酸化物供給管と燃料ガ
ス通路が別の流入端と別の流出端を有する渦巻流バ−ナ
−において、燃料ガス噴出機が燃料ガス通路の流出端と
接続され、この燃料噴出機がバ−ナ−管と噴出機の共通
の軸の周りにＵ型の断面部の内部表面を有し、酸化物噴
出機が酸化物供給管の流出端に接続され、酸化物噴出機
が燃料ガス噴出機と同軸状に隔てられたＵ型の断面部の
表面を有し、燃料ガス噴出室が燃料ガスと酸化物噴出機
の表面で区画され、酸化物噴出室が酸化物噴出機の表面
内で区画され、各噴出室がＵ型の輪郭を有し、共通の軸
の周りに円形の流出端を備え、円筒径の突出体が酸化噴
出室内に同軸状に配設され、この突出体がド−ム状の上
流端とテ−パ状の下流端を有し、渦巻機がその上流端と
その下流端の間の突出体に配設され、この渦巻機が酸化
物噴出室の表面に延びている安定した渦巻ブレ−ドを有
し、それによって酸化物噴出室に供給された酸化物は突
出体と渦巻機により渦流状に下流の燃焼領域に噴出さ
れ、その酸化物の流れは酸化物噴出室を通過した後噴出
室と燃焼領域の共通の軸の周りに向かうことになる。
【０００７】酸化物は燃焼領域内で、燃料ガス噴出室に
供給されさらに燃料噴出室を通過した後内側の流向が燃
焼領域の軸方向に向かって燃焼領域に噴出される燃料ガ
スと混合される。
供給されさらに燃料噴出室を通過した後内側の流向が燃
焼領域の軸方向に向かって燃焼領域に噴出される燃料ガ
スと混合される。
【０００８】渦巻機に取り入れられた渦流はそれらの接
触する領域を増加することによって燃料ガスと酸化物の
混合を促進する。効果的な混合は渦巻ブレ−ドがピッチ
角１５°から７５°、好ましくは２９°から４５°に調
整したとき得られる。
触する領域を増加することによって燃料ガスと酸化物の
混合を促進する。効果的な混合は渦巻ブレ−ドがピッチ
角１５°から７５°、好ましくは２９°から４５°に調
整したとき得られる。
【０００９】同時に噴出室のＵ型輪郭によって引き起こ
された燃焼領域の軸に沿って内部方向に流れるという型
が燃焼領域の軸の周りの高温領域における熱い燃焼生成
物の再循環を防止することになる。
された燃焼領域の軸に沿って内部方向に流れるという型
が燃焼領域の軸の周りの高温領域における熱い燃焼生成
物の再循環を防止することになる。
【００１０】さらにこの内部方向に流れるという型は燃
焼領域の低温の外側の領域における高度の外部再循環を
引き起こすことになる。この領域からは冷却された燃焼
生成物がバ−ナの面と逆方向に流れ、そこで生成物は熱
い燃焼領域に吸い込まれ、そこで再過熱される。
焼領域の低温の外側の領域における高度の外部再循環を
引き起こすことになる。この領域からは冷却された燃焼
生成物がバ−ナの面と逆方向に流れ、そこで生成物は熱
い燃焼領域に吸い込まれ、そこで再過熱される。
【００１１】ガス点火反応室内では本願発明によればバ
−ナを使用している間、冷却された燃焼生成物の再循環
流が熱い燃焼生成物と衝突して燃焼領域を取り囲んでい
る反応室の壁を有利に保護し、反応室の寿命を延ばすこ
とになる。
−ナを使用している間、冷却された燃焼生成物の再循環
流が熱い燃焼生成物と衝突して燃焼領域を取り囲んでい
る反応室の壁を有利に保護し、反応室の寿命を延ばすこ
とになる。
【００１２】噴出室の流出端に近いバ−ナ面の温度は最
小先端角を有する鋭利に縁取られた酸化物噴出室の流出
端で酸化物の噴出機を形成することによってさらに低温
化される。減少した熱と噴出機の適度な機械的な力はそ
の先端角度が１５°と６０°好ましくは１５°と４０°
の間で得られる。
小先端角を有する鋭利に縁取られた酸化物噴出室の流出
端で酸化物の噴出機を形成することによってさらに低温
化される。減少した熱と噴出機の適度な機械的な力はそ
の先端角度が１５°と６０°好ましくは１５°と４０°
の間で得られる。
【００１３】本願発明によるバ−ナの他の利点として、
冷却化された燃焼生成物の高度の外部再循環が燃焼流出
領域における均一な温度撹拌をもたらす。これは生成物
が燃焼流出領域に配設された触媒床における温度撹拌に
大きく依存している点火された触媒反応室の操作する間
において大変重要なことである。
冷却化された燃焼生成物の高度の外部再循環が燃焼流出
領域における均一な温度撹拌をもたらす。これは生成物
が燃焼流出領域に配設された触媒床における温度撹拌に
大きく依存している点火された触媒反応室の操作する間
において大変重要なことである。
【００１４】本願発明のバ−ナはガス燃料化された反応
室における触媒の処理を加熱して行なう上で有効であ
る。本願発明の上記の目的と有利性は図を参照して以下
の記述でさらに詳しく説明される。この唯一の図面は本
願の具体例による渦流バ−ナの断面の概略図である。
室における触媒の処理を加熱して行なう上で有効であ
る。本願発明の上記の目的と有利性は図を参照して以下
の記述でさらに詳しく説明される。この唯一の図面は本
願の具体例による渦流バ−ナの断面の概略図である。
【００１５】
【実施例】図においてバ−ナ−管２は中央の酸化物供給
管４を共通の軸１６に対して同軸状に取り囲んでいる。
軸１６の周りのＵ型の断面内部表面を有する噴出機１０
はバ−ナ−管２の流出端８に配設される。Ｕ型の噴出機
の形状は円筒部と円錐部を有する適当な金属体を加工す
ることによって得られるのが好ましい。従って円筒部と
円錐部の通過角度は１１５°と１７０°の範囲にあるの
が好ましい。
管４を共通の軸１６に対して同軸状に取り囲んでいる。
軸１６の周りのＵ型の断面内部表面を有する噴出機１０
はバ−ナ−管２の流出端８に配設される。Ｕ型の噴出機
の形状は円筒部と円錐部を有する適当な金属体を加工す
ることによって得られるのが好ましい。従って円筒部と
円錐部の通過角度は１１５°と１７０°の範囲にあるの
が好ましい。
【００１６】噴出機１０と１２の表面は燃料ガス供給通
路６と連結した噴出室１８を取り囲んでいる。また中心
管４の流出端の噴出機１２は酸化物噴出室２０を取り囲
んでいる。噴出室１８と２０は軸１６の周りにＵ型の輪
郭を有し、軸１６に同軸状に配設された円形の流出端２
２と２４により軸１６の周りにＵ型の輪郭を有してい
る。
路６と連結した噴出室１８を取り囲んでいる。また中心
管４の流出端の噴出機１２は酸化物噴出室２０を取り囲
んでいる。噴出室１８と２０は軸１６の周りにＵ型の輪
郭を有し、軸１６に同軸状に配設された円形の流出端２
２と２４により軸１６の周りにＵ型の輪郭を有してい
る。
【００１７】噴出室２０の流出端２４は噴出室１８より
低い部分に開放されてもよい。酸化物分室の流出端を取
り囲んでいる噴出機１２の端は以下でさらに詳しく説明
するように過熱に対してその端を保護するために最小の
先端角度γでテ−パ状になっている。噴出機２０はさら
に噴出室２０の内部表面に同軸状に隔てられた円筒状の
突出体２６を有している。突出体２６はド−ム状の上流
の端２８とテ−パ状の下流の端３０を有している。突出
体２６の円筒状の表面の周りには渦巻機３２が噴出室２
０の表面に延びている安定した渦巻ブレ−ドを有して配
設されている。（図示せず） 上述の構造のバ−ナ−を操作する際には燃料ガスが通路
６を通って噴出室１８に供給され、燃焼領域の下流を噴
出室２０の流出端２４に向かって噴出される。噴出室１
８のＵ型輪郭により噴出された燃料ガス流は図の矢印に
よって示されたような噴出室１８と燃焼領域の共通の軸
１６の方向に向けられた燃焼領域内にある。燃焼領域内
では燃料ガス流は中央管４に供給された酸化物と混合さ
れ、噴出室２０を通って燃焼領域に噴出される。
低い部分に開放されてもよい。酸化物分室の流出端を取
り囲んでいる噴出機１２の端は以下でさらに詳しく説明
するように過熱に対してその端を保護するために最小の
先端角度γでテ−パ状になっている。噴出機２０はさら
に噴出室２０の内部表面に同軸状に隔てられた円筒状の
突出体２６を有している。突出体２６はド−ム状の上流
の端２８とテ−パ状の下流の端３０を有している。突出
体２６の円筒状の表面の周りには渦巻機３２が噴出室２
０の表面に延びている安定した渦巻ブレ−ドを有して配
設されている。（図示せず） 上述の構造のバ−ナ−を操作する際には燃料ガスが通路
６を通って噴出室１８に供給され、燃焼領域の下流を噴
出室２０の流出端２４に向かって噴出される。噴出室１
８のＵ型輪郭により噴出された燃料ガス流は図の矢印に
よって示されたような噴出室１８と燃焼領域の共通の軸
１６の方向に向けられた燃焼領域内にある。燃焼領域内
では燃料ガス流は中央管４に供給された酸化物と混合さ
れ、噴出室２０を通って燃焼領域に噴出される。
【００１８】燃焼領域に噴出される前に酸化物の流れは
渦巻機３２を通過することによって渦流がもたらされ
る。さらに突出体２６と噴出室２０のＵ型輪郭により渦
巻いている酸化物の流れは燃焼領域の軸の周り向けられ
た全体流の燃焼領域に発射される。
渦巻機３２を通過することによって渦流がもたらされ
る。さらに突出体２６と噴出室２０のＵ型輪郭により渦
巻いている酸化物の流れは燃焼領域の軸の周り向けられ
た全体流の燃焼領域に発射される。
【００１９】その結果、酸化物と燃料ガス流の混合は主
として燃焼領域の軸の周りの高温領域で完成される。従
ってこの領域内の熱い生成物の有害な内部再循環は防ぐ
ことができる。再循環は燃焼領域の低温の外側において
のみ確立され、その結果、噴出室の流出端に近い所で材
料の温度は低下する結果となる。これまで述べてきた様
にこの領域の温度は酸化物噴出室の流出端の周りで酸化
物噴出端の角度γによってさらに制御されても良い。そ
れによって酸化物と燃料ガスの混合領域は先端角度の減
少した端からの距離を増加し続ける。
として燃焼領域の軸の周りの高温領域で完成される。従
ってこの領域内の熱い生成物の有害な内部再循環は防ぐ
ことができる。再循環は燃焼領域の低温の外側において
のみ確立され、その結果、噴出室の流出端に近い所で材
料の温度は低下する結果となる。これまで述べてきた様
にこの領域の温度は酸化物噴出室の流出端の周りで酸化
物噴出端の角度γによってさらに制御されても良い。そ
れによって酸化物と燃料ガスの混合領域は先端角度の減
少した端からの距離を増加し続ける。
【００２０】このように仕様の具体例を参照にして本願
を説明してきたが、従来技術に実際に明確にみられる変
化や改良は本願の範囲によって期待できる。例えば大変
高い燃焼強度が要求される適用においては、バ−ナの面
は酸化物分室１２内の穴状の通路を通して噴出機１２の
端に設置された噴出室１８及び２０の流出端の領域にお
いて内部ガス或いは蒸気を吹き込むことによって高温に
対してさらに保護される。
を説明してきたが、従来技術に実際に明確にみられる変
化や改良は本願の範囲によって期待できる。例えば大変
高い燃焼強度が要求される適用においては、バ−ナの面
は酸化物分室１２内の穴状の通路を通して噴出機１２の
端に設置された噴出室１８及び２０の流出端の領域にお
いて内部ガス或いは蒸気を吹き込むことによって高温に
対してさらに保護される。
【００２１】
【発明の効果】本願発明により、燃焼領域の中心軸に沿
って高度の内部再循環によって引き起こされる過熱に曝
された熱い燃焼生成物の高温の高速過熱によるバーナー
の面を破壊を防止するという効果を奏する。
って高度の内部再循環によって引き起こされる過熱に曝
された熱い燃焼生成物の高温の高速過熱によるバーナー
の面を破壊を防止するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願の具体例による渦流バ−ナの断面の概略図
２ バ−ナ−管 ４ 酸化物供給管 ６ 燃料ガス供給通路 ８ 流出端 １０ 噴出機 １２ 同軸噴出機 １４ 流出端 １６ 軸 １８ 噴出室 ２０ 噴出室 ２２ 流出端 ２４ 流出端 ２６ 突出体 ２８ 上流端 ３０ 下流端 ３２ 渦巻機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リセ・オルセン デンマーク国、アスケビ、スロッツハヴェ ヴェイ、19
Claims (4)
- 【請求項１】 バ−ナ−管とバ−ナ−管と同心状に隔て
られた酸化物供給管から成り、この２つの管の間に環状
の燃料ガス通路が区画され、酸化物供給管と燃料ガス通
路が別の流入端と別の流出端を有する渦流バ−ナ−にお
いて、 燃料ガス噴出機が燃料ガス通路の流出端と接続され、こ
の燃料噴出機がバ−ナ−管と噴出機の共通の軸の周りに
Ｕ型の断面部の内部表面を有し、 酸化物噴出機が酸化物供給管の流出端に接続され、酸化
物噴出機が燃料ガス噴出機と同軸状に隔てられたＵ型の
断面部の表面を有し、 燃料ガス噴出室が燃料ガスと酸化物噴出機の表面で区画
され、 酸化物噴出室が酸化物噴出機の表面内で区画され、 各噴出室がＵ型の輪郭を有し、共通の軸の周りに円形の
流出端を備え、 円筒径の突出体が酸化噴出室内に同軸状に配設され、こ
の突出体がド−ム状の上流端とテ−パ状の下流端を有
し、 渦巻機がその上流端とその下流端の間の突出体に配設さ
れ、この渦巻機が酸化物噴出室の表面に延びている安定
した渦巻ブレ−ドを有し、 それによって酸化物噴出室に供給された酸化物は突出体
と渦巻機により渦流状に下流の燃焼領域に噴出され、そ
の酸化物の流れは酸化物噴出室を通過した後噴出室と燃
焼領域の共通の軸の周りに向かい、 酸化物は燃焼領域内で、燃料ガス噴出室に供給されさら
に燃料噴出室を通過した後内側の流向が燃焼領域の軸方
向に向かって燃焼領域に噴出される燃料ガスと混合され
ることを特徴とする渦流バーナー。 - 【請求項２】 渦巻ブレ−ドがピッチ角１５°から７５
°、好ましくは２９°から４５°で渦巻機に配設される
ことを特徴とする請求項１の渦流バ−ナ−。 - 【請求項３】 噴出機が噴出室の流出端で１５°から６
０°、好ましくは１５°から４０°の先端角度を有する
ことを特徴とする請求項１の渦流バ−ナ−。 - 【請求項４】 ガス燃料反応機内の触媒処理を実行する
ための請求項１から３までのいずれかの渦流バ−ナの使
用方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DK1974/91 | 1991-12-06 | ||
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