JPH0561604U

JPH0561604U - 液体燃料用バーナー

Info

Publication number: JPH0561604U
Application number: JP11268091U
Authority: JP
Inventors: 勝哉伊藤; 百合泰田坂; 深之村川; 浩司神田; 基文上仲
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-12-25
Filing date: 1991-12-25
Publication date: 1993-08-13
Anticipated expiration: 2006-12-25
Also published as: JP2555738Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】コールタール等の難燃性液体燃料を低空気
比、低ＮＯ_xで完全燃焼させる。火力の調節範囲を広げ
る。フレームの形状を安定化する。【構成】オイルガン１から１段目の燃焼空間Ａへ液体
燃料ａを噴出し、その周囲に一次空気ｂを旋回流にして
噴出する。２段目の燃焼空間Ｂで燃焼ガスに二次空気ｃ
を供給する。１段目の燃焼空間Ａは、広角テーパー部６
の出側に狭角テーパー部７を連設した２段構造とし、広
角テーパー部６の内側に燃焼ガスを淀ませる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、コールタール等の難燃性液体燃料の燃焼に適した液体燃料用バーナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】

コールタールを燃料として使用する事例は極めて少ない。これは、コールタールの燃焼によってＮＯ_xおよび煤塵等が多量に発生し、環境衛生の悪化やボイラ等でのダスト付着による性能低下が問題になるためである。しかし、コールタールは安価であり、燃料として使用するための研究は各所で続けられている。その成果として、コールタールに水を添加して燃焼させる技術（特開昭６１−５５５０５号公報）や、コールタールに気体燃料を混合して燃焼させる技術（特開昭６３−４９６０４号公報）は既に提案されている。

【０００３】しかし、これらの技術はコールタールを単独で燃焼させるものではない。そのため、例えば水を添加する場合は、燃焼雰囲気中に水分が生じ、この水分が被加熱材である鋼材の脱炭を助長し、品質の悪化を招くなどの問題がある。また、気体燃料を混合する場合は、気体燃料の混合を大きくしないとＮＯ_xや煤塵の問題は解決されず、コールタールを使用することの経済的メリットは少ない。

【０００４】なお、コールタールを単独で燃焼させる技術は、特開昭６３−４９６０５号公報に開示されている。しかし、これは、燃料供給系を重油系とコールタール系の２系統にし、鋼材の品質に応じて燃料の使い分けをするもので、コールタールを使用した場合の本質的問題を解決するものではない。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

以上のように、コールタールを単独で問題なく燃焼させる技術は、出願人の知る限り存在しない。従来の液体燃料用バーナー、例えばＣ重油用バーナーでコールタールを単独燃焼させた場合の問題を整理すると、以下のとおりである。

【０００６】燃料流量が少ないと、良好に燃焼せず、火炎形状が悪化する。つまり、火炎の長さを一定に保った状態で火力を調整できる範囲が狭い。火力を調節したときに、火炎形状が変化すると、例えば加熱炉内での被加熱材の位置検出にレーザー光等による画像処理装置を用いた場合、火炎形状の変化が外乱となり、正確な位置検出が困難になる。空気比を高くしないと良好に燃焼せず、またＮＯ_xが多い。従って、燃料原単位が悪い。未燃物が多く発生し、バーナーの汚染や被加熱物の汚染を招く。

【０００７】本考案の目的は、コールタール等の難燃性液体燃料を単独で、しかも低空気比および低ＮＯ_xで完全燃焼させ、更に火力調整範囲が広く火炎形状も安定な液体燃料用バーナーを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案の液体燃料用バーナーは、燃料を噴出するオイルガンと、オイルガンの外側に同心状に設けられ、オイルガンの前方に形成された１段目の燃焼空間に一次空気を噴出する一次空気ノズルと、一次空気ノズル内に配設されて、そのノズルから噴出される一次空気を旋回させる空気旋回器と、１段目の燃焼空間の外側に同心状に設けられ、その燃焼空間の前方に形成された２段目の燃焼空間に二次空気を噴出する二次空気ノズルとを具備し、１段目の燃焼空間の周面入側部に、前方へ向かって外側へ傾斜する広角テーパー部を設け、広角テーパー部の出側を、中心軸に平行もしくは前方へ向かって広角テーパー部の傾斜角より小さい角度で外側へ傾斜する狭角テーパー部としたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】

一次空気を旋回させて１段目の燃焼空間に噴出させるので、その中心部に噴出される液体燃料に一次空気がよく混ざる。一次空気とよく混合された燃料は、旋回しながら１段目の燃焼空間内で燃焼が始まる。燃焼ガスは、１段目の燃焼空間の広角テーパー部内、狭角テーパー部内を経て第２の燃焼空間に噴出されるが、狭角テーパー部は、中心軸に平行もしくは広角テーパー部より小さい傾斜角になっているので、燃焼ガスが広角テーパー部内に淀む。この広角テーパー部内での燃焼ガスの淀みにより、旋回された燃料の空間壁面への付着が防止され、燃焼が継続される。更に、二次空気ノズルから噴出された空気により、２段目の燃焼が行われ、この２段燃焼により火炎温度が抑えられて低ＮＯｘの完全燃焼が行われる。

【００１０】なお、液体燃料に一次空気を混合し、更にその前方で二次空気の混合を行う２段燃焼型のバーナーは、特開昭６３−６３０６号公報等に開示されているが、従来のものは、燃焼ガスが１段目の燃焼空間から２段目の燃焼空間へストレートに噴出され、１段目の燃焼空間内に燃焼ガスの淀みが生じないので、コールタール等の難燃性燃料を使用した場合は、燃焼が燃焼空間内で行われ難く、炉内等へ出たところで燃焼が行われるため、火炎が吹き飛び現象をおこし、火炎の形状が安定しない。そこで、一次空気を旋回させると、燃焼空間内で燃焼が行われるようになるが、淀み箇所が無い場合は、燃料および燃焼中の未燃炭素（煤）が燃焼空間の壁面に付着し、燃焼が継続されなくなる。

【００１１】

【実施例】

以下に本考案の実施例を説明する。図１は本考案を実施したバーナーの一例を示す縦断側面図である。

【００１２】バーナーの軸心部には、液体燃料を噴出するオイルガン１が設けられている。オイルガン１の外側には、周方向に連続した環状の一次空気ノズル２が同心状に設けられており、その内部には同じく環状の空気旋回器３が配設されている。

【００１３】オイルガン１の前方には、筒状のバーナータイル４が設けられている。バーナータイル４は、その内側に１段目の燃焼空間Ａを形成する。オイルガン１は、燃焼空間Ａの中心部に液体燃料ａを吹き込み、一次空気ノズル２は、一次空気ｂを空気旋回器３により、燃焼空間Ａの中心軸回りの旋回流にして燃焼空間Ａに吹き込む。

【００１４】バーナータイル４の内面は、入側端部では、中心軸に平行なストレート部５になっている。ストレート部５の出側には、出側に向かって３０度程度の比較的大きい角度で外側へ広がる広角テーパー部６が設けられいる。ストレート部５および広角テーパー部６は、バーナータイル４の全長の１／４〜１／３程度を占め、広角テーパー部６の出側は、出側に向かって広角テーパー部６より小さい１０度程度の角度で外側へ広がる狭角テーパー部７になっている。

【００１５】バーナータイル４の外側には、周方向に連続した環状の二次空気ノズル８が同心状に設けられている。バーナータイル４および二次空気ノズル８は、断熱材９で内張りされた炉壁１０を貫通してその内部に連通している。炉壁１０の内部は、２段目の燃焼空間Ｂを兼ねている。

【００１６】燃焼の際には、オイルガン１から１段目の燃焼空間Ａ内に液体燃料ａが噴出される。燃焼用空気は、導入管１１からバーナー内に導入され、図示されないダンパーにより所定の比率で一次空気ノズル２と二次空気ノズル８に分流される。これにより、一次空気ノズル２からは、一次空気ｂが１段目の燃焼空間Ａの中心軸回りの旋回流として燃焼空間Ａへ噴出され、二次空気ノズル８からは、二次空気ｃが２段目の燃焼空間Ｂの中心軸にほぼ平行な環状流として燃焼空間Ｂへ噴出される。

【００１７】一次空気ノズル２から噴出された一次空気ｂは、旋回しながらバーナータイル４のストレート部５内で整流され、更に広角テーパー部６および狭角テーパー部７の部分で半径方向に広がりながら旋回を続ける。一方、液体燃料ａは、噴出と同時に一次空気ｂの旋回流に巻き込まれ、一次空気ｂとよく混合しながら１段目の燃焼空間Ａで着火し、１段目の燃焼が開始される。

【００１８】このとき、広角テーパー部６と狭角テーパー部７の変化点近傍にガス流の淀みができ、この淀み部分に燃焼ガスの一部が滞留し、液体燃料および未燃炭素が旋回によって広角テーパー部６および狭角テーパー部７の表面に付着するのを防止する。そして、不完全燃焼を続けながら２段目の燃焼空間Ｂに進んできた燃焼ガスは、旋回半径方向の制約がなくなることから、若干拡大された旋回流となり、二次空気ノズル８から噴出された二次空気Ｃと混合して燃焼空間Ｂで完全燃焼される。

【００１９】本考案のバーナーで特に重要な広角テーパー部６の中心軸に対する傾斜角αが小さすぎると、燃焼が１段目の燃焼空間Ａで行われず、大部分が２段目の燃焼空間Ｂで行われるため、火炎が吹き飛んで燃焼が不安定となり、火炎形状の不安定を招く。大きすぎると、狭角テーパー部７の表面に燃料および未燃炭素が付着し、燃焼が継続されなくなる。このようなことから、αは１０〜４５度が望ましい。

【００２０】広角テーパー部６の全長ｘは、短すぎると、淀みの効果が小さくなって燃焼の大部分が２段目の燃焼空間Ｂで行われ、長すぎると、狭角テーパー部７の表面に燃料および未燃炭素が付着することから、１段目の燃焼空間Ａの全長Ｌの１／８〜３／８が望ましい。

【００２１】狭角テーパー部７の中心軸に対する傾斜角βは、小さすぎると、狭角テーパー部７の表面に燃料および未燃炭素が付着し、大きすぎると一次空気と燃料の混合および保炎性能が悪くなって、燃焼が不安定となることから、０〜１５度でかつ広角テーパー部６の傾斜角αの１／１０〜３／１０が望ましい。狭角テーパー部７の全長ｙは、短すぎると火炎形状が安定せず、長すぎると狭角テーパー部７の表面に燃料および未燃炭素が付着することから、全長Ｌの５／８〜７／８が望ましい。

【００２２】ストレート部５は、一次空気の整流およびバーナータイル４のコーナー割れ防止の機能を有し、その長さｚは全長Ｌの１／８〜３／８が望ましい。

【００２３】２段目の燃焼空間Ｂの断面積Ｓは、小さすぎると、狭角テーパー部７の表面に燃料および未燃炭素が付着し、大きすぎると、一次空気と燃料の混合および保炎性能が悪くなって、燃焼が不安定となることから、１段目の燃焼空間Ａの出側断面積Ｓの4.５〜5.５倍が望ましい。

【００２４】また、一次空気の旋回角度θは、小さすぎると、一次空気と燃料の混合が悪くなって燃焼の大部分が２段目の燃焼空間Ｂで行われ、大きすぎると、燃料および未燃炭素が狭角テーパー部７の表面に付着することから、３０〜６０度が望ましい。

【００２５】一次空気と一次空気の流量比は、総流量に対する一次空気の流量比で表わして、２０〜８０％が望ましい。これは、小さすぎると、旋回流が弱くなるため、一次空気と燃料の混合が悪化して燃焼の大部分が２段目の燃焼空間Ｂで行われ、大きすぎると、狭角テーパー部７の表面に燃料および未燃炭素が付着するからである。

【００２６】本考案のバーナーでコールタール（粗タール５０％＋ロードタール５０％）を燃焼させた。比較のために、筒体の内面全長を一定角度（１０度）で傾斜させたバーナーも使用した。それぞれのバーナーを使用した場合の空気比、ＮＯ_x量、フレーム形状が安定な状態での火力調節範囲、未燃物発生状況を表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】本考案のバーナーは、難燃性のコールタールを低空気比、低ＮＯ_xで完全燃焼させることができる。高負荷燃焼から低負荷燃焼まで安定した火炎で燃焼を行うことができる。これは、１段目の燃焼空間に淀み領域を形成したためである。

【００２９】本考案バーナーは、コールタールだけでなくＣ重油より低質の重質油等も同様に燃焼させることができ、これらを燃料とする例えば焼結点火炉、高炉熱風炉、ボイラー、線材加熱炉等に広く使用することができる。

【００３０】

【考案の効果】

以上の説明から明らかなように、本考案の液体燃料用バーナーは、１段目の燃焼空間に燃焼ガス淀み領域を形成した２段燃焼により、コールタールのような難燃性液体燃料を低空気比、低ＮＯ_xで完全燃焼させるので、燃料原単位を向上させることができる。火力の調節範囲が広く、加熱炉の材料装入停止時等における燃費を抑えることができる。高負荷燃焼から低負荷燃焼まで安定なフレーム形成を保つことができるので、画像処理で加熱炉内の被加熱材位置を検出する場合の検出精度を高めることができる。未燃物の発生が少ないので、失火、黒煙発生のおそれが少なく、また、被加熱材およびバーナータイル等の汚染を減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案バーナーの一例を示す縦断側面図であ
る。

【符号の説明】

１オイルガン２一次空気ノズル３空気旋回器４バーナータイル６広角テーパー部７狭角テーパー部８二次空気ノズルＡ１段目の燃焼空間Ｂ２段目の燃焼空間ａ液体燃料ｂ一次空気ｃ二次空気

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【手続補正書】

【提出日】平成４年１２月４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】考案の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【考案の名称】液体燃料用バーナー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者神田浩司和歌山県和歌山市湊1850番地住友金属工業株式会社和歌山製鉄所内 (72)考案者上仲基文和歌山県和歌山市湊1850番地住金マネジメント株式会社内

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】燃料を噴出するオイルガンと、オイルガ
ンの外側に同心状に設けられ、オイルガンの前方に形成
された１段目の燃焼空間に一次空気を噴出する一次空気
ノズルと、一次空気ノズル内に配設されて、そのノズル
から噴出される一次空気を旋回させる空気旋回器と、１
段目の燃焼空間の外側に同心状に設けられ、その燃焼空
間の前方に形成された２段目の燃焼空間に二次空気を噴
出する二次空気ノズルとを具備し、１段目の燃焼空間の
周面入側部に、前方へ向かって外側へ傾斜する広角テー
パー部を設け、広角テーパー部の出側を、中心軸に平行
もしくは前方へ向かって広角テーパー部の傾斜角より小
さい角度で外側へ傾斜する狭角テーパー部としたことを
特徴とする液体燃料用バーナー。