JPH0611120A - 低ＮＯｘ生成ガスバーナ装置とその方法 - Google Patents
低ＮＯｘ生成ガスバーナ装置とその方法Info
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- JPH0611120A JPH0611120A JP5068063A JP6806393A JPH0611120A JP H0611120 A JPH0611120 A JP H0611120A JP 5068063 A JP5068063 A JP 5068063A JP 6806393 A JP6806393 A JP 6806393A JP H0611120 A JPH0611120 A JP H0611120A
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- 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
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- F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
- F23C9/006—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber the recirculation taking place in the combustion chamber
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- F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 低ＮＯx 含量の燃焼排ガスが生成されるよう
に「燃料ガス−空気」混合ガスを燃焼させる、改良され
たガスバーナ装置とその方法が提供することにある。 【構成】 本バーナ装置は、そのバーナタイル内の空気
吐出し開口と、炉内空間内に延び且つ炉内空間内に混合
区域を与える、前記開口を取り囲む壁とを有する、耐火
バーナタイルを含む。少なくとも１つの通路がバーナタ
イル内に形成され、これらの通路は混合区域の中に開
き、燃焼排ガスが前記通路を通して吸い込まれて「燃料
ガス−燃焼排ガス」混合ガスが混合区域の中に吐き出さ
れるように、燃料ガスが前記通路を通して噴射される。
「燃料ガス−燃焼排ガス」混合ガスが混合区域内で旋回
させられ、その混合区域内で空気と混合し、その結果と
して得られる「燃料ガス−燃焼排ガス−空気」混合ガス
が、炉内空間の中の一次反応区域の中に吐き出されて燃
焼させられる。
に「燃料ガス−空気」混合ガスを燃焼させる、改良され
たガスバーナ装置とその方法が提供することにある。 【構成】 本バーナ装置は、そのバーナタイル内の空気
吐出し開口と、炉内空間内に延び且つ炉内空間内に混合
区域を与える、前記開口を取り囲む壁とを有する、耐火
バーナタイルを含む。少なくとも１つの通路がバーナタ
イル内に形成され、これらの通路は混合区域の中に開
き、燃焼排ガスが前記通路を通して吸い込まれて「燃料
ガス−燃焼排ガス」混合ガスが混合区域の中に吐き出さ
れるように、燃料ガスが前記通路を通して噴射される。
「燃料ガス−燃焼排ガス」混合ガスが混合区域内で旋回
させられ、その混合区域内で空気と混合し、その結果と
して得られる「燃料ガス−燃焼排ガス−空気」混合ガス
が、炉内空間の中の一次反応区域の中に吐き出されて燃
焼させられる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、低ＮＯx 生成ガスバー
ナ装置と、低ＮＯx 含量の燃焼排ガスが生成されるよう
に「燃料ガス−空気」混合ガスを燃焼させる方法とに係
わる。
ナ装置と、低ＮＯx 含量の燃焼排ガスが生成されるよう
に「燃料ガス−空気」混合ガスを燃焼させる方法とに係
わる。
【０００２】
【従来の技術】ますます厳格な環境放出基準が政府当局
によって課せられ続けており、こうした環境放出基準
は、大気中に放出され得る窒素酸化物（ＮＯ2 ）と一酸
化炭素のような気体汚染物質の量を制限する。このよう
な基準は、ＮＯx とその他の汚染ガスの発生を低減させ
る改良された様々なガスバーナ設計の開発をもたらして
きた。例えば、ＣＯとＨ2 の還元性環境を生じさせるこ
とを意図して化学量論的酸素濃度より低い酸素濃度にお
いて燃料が燃焼させられる方法と装置とが提案されてい
る。この着想は、多段空気バーナ(staged air burner)
装置の形で使用されており、このバーナ装置では、ＮＯ
x 生成を抑制する化学還元性環境を生じさせる第１の区
域内で空気欠乏状態で燃料が燃焼させられ、空気の残り
部分は第２の酸化区域内に送り込まれる。
によって課せられ続けており、こうした環境放出基準
は、大気中に放出され得る窒素酸化物（ＮＯ2 ）と一酸
化炭素のような気体汚染物質の量を制限する。このよう
な基準は、ＮＯx とその他の汚染ガスの発生を低減させ
る改良された様々なガスバーナ設計の開発をもたらして
きた。例えば、ＣＯとＨ2 の還元性環境を生じさせるこ
とを意図して化学量論的酸素濃度より低い酸素濃度にお
いて燃料が燃焼させられる方法と装置とが提案されてい
る。この着想は、多段空気バーナ(staged air burner)
装置の形で使用されており、このバーナ装置では、ＮＯ
x 生成を抑制する化学還元性環境を生じさせる第１の区
域内で空気欠乏状態で燃料が燃焼させられ、空気の残り
部分は第２の酸化区域内に送り込まれる。
【０００３】更に、その空気の全部と燃料の一部分が第
１の区域内で燃焼させられ、その燃料の残り部分が第２
の区域内で燃焼させられる、方法と装置も開発されてい
る。この多段燃料燃焼方法では、第１の区域内の過剰空
気が、燃焼ガスの温度を低下させてＮＯx 生成を低減さ
せる希釈剤として作用する。燃焼排ガスが燃料ガス及び
／又は「燃料ガス−空気」混合ガスと混合され、それに
よってその混合ガスを希釈し、その混合ガスの燃焼温度
の低下とＮＯx 生成の低減をもたらす、他の方法と装置
とが開発されている。
１の区域内で燃焼させられ、その燃料の残り部分が第２
の区域内で燃焼させられる、方法と装置も開発されてい
る。この多段燃料燃焼方法では、第１の区域内の過剰空
気が、燃焼ガスの温度を低下させてＮＯx 生成を低減さ
せる希釈剤として作用する。燃焼排ガスが燃料ガス及び
／又は「燃料ガス−空気」混合ガスと混合され、それに
よってその混合ガスを希釈し、その混合ガスの燃焼温度
の低下とＮＯx 生成の低減をもたらす、他の方法と装置
とが開発されている。
【０００４】低ＮＯx 含量の燃焼排ガスを生じさせるた
めの従来技術の方法とバーナ装置とが様々な度合いで成
果をあげてはいるが、それでも尚、単純で経済的なバー
ナ装置の使用と低ＮＯx 含量の燃焼排ガスの発生とを可
能にする、ガスバーナ装置と燃料ガス燃焼方法との改善
が依然として必要とされ続けている。
めの従来技術の方法とバーナ装置とが様々な度合いで成
果をあげてはいるが、それでも尚、単純で経済的なバー
ナ装置の使用と低ＮＯx 含量の燃焼排ガスの発生とを可
能にする、ガスバーナ装置と燃料ガス燃焼方法との改善
が依然として必要とされ続けている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題と課題を解決するための
手段】本発明によって、「燃料ガス−空気」混合ガスが
燃焼させられ前記混合ガスから低ＮＯx 含量の燃焼排ガ
スが発生させられる、炉内空間の中に前記混合ガスを吐
出するためのガスバーナ装置が提供され、前記装置は、 − 開放端面を有し、前記炉内空間に取り付けられたハ
ウジングと、 − 調整された流量の空気流を前記ハウジングの中に送
り込むための手段と、 − 前記ハウジンクの前記開放端面に取り付けられ、空
気がそのバーナタイルを通過することを可能にすべくそ
のバーナタイル内に形成された開口を有し、前記炉内空
間の中に延びる前記開口を取り囲む壁を有し、前記壁の
外側表面が前記開口に向かって傾斜させられ、且つ前記
壁の内側に突起が備えられるように前記壁の内側表面が
前記開口の周囲から一定の間隔を置かれている耐火バー
ナタイルと、 − 一次燃料ガスと燃焼排ガスを前記壁の外側から前記
壁の内側に導くべく、前記バーナタイル内に形成された
少なくとも１つの通路と、 − 燃料ガス源に連結されるように構成されていると共
に、前記炉内空間からの「一次燃料ガス−燃焼排ガス」
混合ガスが前記通路から前記壁の内側の中に吐出される
ように前記通路に対して配置されており、前記通路内で
燃料ガスジェットを形成し且つ前記通路を通して燃焼排
ガスを吸い込む手段と、 − 燃料ガス源に連結されるように構成されており、二
次燃料ガスが前記炉内空間内の燃焼排ガスと空気とに混
合するように前記壁の外側傾斜側面の付近に前記二次燃
料ガスを吐出するために備えられた少なくとも１つのノ
ズルとを含む。
手段】本発明によって、「燃料ガス−空気」混合ガスが
燃焼させられ前記混合ガスから低ＮＯx 含量の燃焼排ガ
スが発生させられる、炉内空間の中に前記混合ガスを吐
出するためのガスバーナ装置が提供され、前記装置は、 − 開放端面を有し、前記炉内空間に取り付けられたハ
ウジングと、 − 調整された流量の空気流を前記ハウジングの中に送
り込むための手段と、 − 前記ハウジンクの前記開放端面に取り付けられ、空
気がそのバーナタイルを通過することを可能にすべくそ
のバーナタイル内に形成された開口を有し、前記炉内空
間の中に延びる前記開口を取り囲む壁を有し、前記壁の
外側表面が前記開口に向かって傾斜させられ、且つ前記
壁の内側に突起が備えられるように前記壁の内側表面が
前記開口の周囲から一定の間隔を置かれている耐火バー
ナタイルと、 − 一次燃料ガスと燃焼排ガスを前記壁の外側から前記
壁の内側に導くべく、前記バーナタイル内に形成された
少なくとも１つの通路と、 − 燃料ガス源に連結されるように構成されていると共
に、前記炉内空間からの「一次燃料ガス−燃焼排ガス」
混合ガスが前記通路から前記壁の内側の中に吐出される
ように前記通路に対して配置されており、前記通路内で
燃料ガスジェットを形成し且つ前記通路を通して燃焼排
ガスを吸い込む手段と、 − 燃料ガス源に連結されるように構成されており、二
次燃料ガスが前記炉内空間内の燃焼排ガスと空気とに混
合するように前記壁の外側傾斜側面の付近に前記二次燃
料ガスを吐出するために備えられた少なくとも１つのノ
ズルとを含む。
【０００６】更に、本発明は、「燃料ガス−空気」混合
ガスが燃焼させられ前記混合ガスから低ＮＯx 含量の燃
焼排ガスが発生させられる、炉内空間の中に前記混合ガ
スを吐出するための方法も提供し、前記方法は、(a) 前
記炉内空間内の混合区域の中に前記空気を吐出する段階
と、(b) 「一次燃料ガス−燃焼排ガス」混合ガスを生成
するために、前記燃料ガスの一部分を前記炉内空間から
の燃焼排ガスと混合する段階と、(c) 前記「一次燃料ガ
ス−燃焼排ガス」混合ガスが前記混合区域の周囲で旋回
させられ、前記混合区域内で空気と混合し、その結果と
して得られた「一次燃料ガス−燃焼排ガス−空気」混合
ガスが前記炉内空間内の一次反応区域の中に吐出され、
前記一次反応区域内で前記「一次燃料ガス−燃焼排ガス
−空気」混合ガスが燃焼させられて、その混合ガスから
低ＮＯx 含量の燃焼排ガスが生成されるように、前記混
合区域内の少なくとも１つの位置から前記混合区域の中
に前記「一次燃料ガス−燃焼排ガス」混合ガスを吐出す
る段階と、(d) 前記燃料ガスが前記炉内空間中に含まれ
る燃焼排ガスと混合し、前記炉内空間内の二次反応区域
内で燃焼させられ、それによって低ＮＯx 含量の追加の
燃焼排ガスがそれから生成されるように、前記混合区域
の外側の前記炉内空間の中に前記燃料ガスの残り部分を
吐出する段階とを含む。
ガスが燃焼させられ前記混合ガスから低ＮＯx 含量の燃
焼排ガスが発生させられる、炉内空間の中に前記混合ガ
スを吐出するための方法も提供し、前記方法は、(a) 前
記炉内空間内の混合区域の中に前記空気を吐出する段階
と、(b) 「一次燃料ガス−燃焼排ガス」混合ガスを生成
するために、前記燃料ガスの一部分を前記炉内空間から
の燃焼排ガスと混合する段階と、(c) 前記「一次燃料ガ
ス−燃焼排ガス」混合ガスが前記混合区域の周囲で旋回
させられ、前記混合区域内で空気と混合し、その結果と
して得られた「一次燃料ガス−燃焼排ガス−空気」混合
ガスが前記炉内空間内の一次反応区域の中に吐出され、
前記一次反応区域内で前記「一次燃料ガス−燃焼排ガス
−空気」混合ガスが燃焼させられて、その混合ガスから
低ＮＯx 含量の燃焼排ガスが生成されるように、前記混
合区域内の少なくとも１つの位置から前記混合区域の中
に前記「一次燃料ガス−燃焼排ガス」混合ガスを吐出す
る段階と、(d) 前記燃料ガスが前記炉内空間中に含まれ
る燃焼排ガスと混合し、前記炉内空間内の二次反応区域
内で燃焼させられ、それによって低ＮＯx 含量の追加の
燃焼排ガスがそれから生成されるように、前記混合区域
の外側の前記炉内空間の中に前記燃料ガスの残り部分を
吐出する段階とを含む。
【０００７】本発明による装置と方法とによって、「一
次燃料ガス−燃焼排ガス」混合ガスを生成するために、
燃料ガスの第１の部分が炉内空間からの燃焼排ガスと混
合される。この「一次燃料ガス−燃焼排ガス」混合ガス
は、前記混合区域の周囲でこの混合ガスが旋回させら
れ、前記混合区域内に吐出された空気と混合するよう
に、その中の少なくとも１つの位置から前記混合区域の
中に吐出される。その結果として得られた「一次燃料ガ
ス−燃焼排ガス−空気」混合ガスが前記炉内空間内の一
次反応区域の中に吐出され、前記一次反応区域内で前記
「一次燃料ガス−燃焼排ガス−空気」混合ガスが燃焼さ
せられ、この混合ガスから低ＮＯx 含量の燃焼排ガスが
生成される。前記燃料ガスが燃焼排ガスと前記炉内空間
中に残留する空気とに混合し、前記炉内空間内の二次反
応区域内で燃焼させられ、それによって低ＮＯx 含量の
追加の燃焼排ガスがそれから生成されるように、燃料ガ
スの残り部分が、混合区域の外側の前記炉内空間の中に
吐出される。
次燃料ガス−燃焼排ガス」混合ガスを生成するために、
燃料ガスの第１の部分が炉内空間からの燃焼排ガスと混
合される。この「一次燃料ガス−燃焼排ガス」混合ガス
は、前記混合区域の周囲でこの混合ガスが旋回させら
れ、前記混合区域内に吐出された空気と混合するよう
に、その中の少なくとも１つの位置から前記混合区域の
中に吐出される。その結果として得られた「一次燃料ガ
ス−燃焼排ガス−空気」混合ガスが前記炉内空間内の一
次反応区域の中に吐出され、前記一次反応区域内で前記
「一次燃料ガス−燃焼排ガス−空気」混合ガスが燃焼さ
せられ、この混合ガスから低ＮＯx 含量の燃焼排ガスが
生成される。前記燃料ガスが燃焼排ガスと前記炉内空間
中に残留する空気とに混合し、前記炉内空間内の二次反
応区域内で燃焼させられ、それによって低ＮＯx 含量の
追加の燃焼排ガスがそれから生成されるように、燃料ガ
スの残り部分が、混合区域の外側の前記炉内空間の中に
吐出される。
【０００８】低ＮＯx 含量の燃焼排ガスの生成を可能に
する、比較的単純で経済的なバーナ装置が提供される。
する、比較的単純で経済的なバーナ装置が提供される。
【０００９】本発明がより容易に理解され得るように、
以下の説明が、添付図面を参照しながら、単なる実施例
として示される。
以下の説明が、添付図面を参照しながら、単なる実施例
として示される。
【００１０】
【実施例】さて図１〜図３においては、低ＮＯx 生成バ
ーナ装置10が、炉内空間の底部壁12の開口の上を覆って
底部壁12にシーリング取り付けされた形で示されてい
る。ガスバーナ装置は、図面に示されるように、鉛直方
向に装着されて上向きに燃焼させられるのが一般的であ
るが、本発明のバーナ装置は水平方向に装着されること
も可能であり、更には、鉛直方向に装着され且つ下向き
に燃焼させられることも可能であるということが理解さ
れなければならない。
ーナ装置10が、炉内空間の底部壁12の開口の上を覆って
底部壁12にシーリング取り付けされた形で示されてい
る。ガスバーナ装置は、図面に示されるように、鉛直方
向に装着されて上向きに燃焼させられるのが一般的であ
るが、本発明のバーナ装置は水平方向に装着されること
も可能であり、更には、鉛直方向に装着され且つ下向き
に燃焼させられることも可能であるということが理解さ
れなければならない。
【００１１】バーナ装置10は、閉じた端面18と開放端面
20とを有するハウジング16を含み、このハウジング16
は、フランジ22と、フランジ22と壁12との中の相補的な
開口を通って延びる複数のボルト14とによって、炉壁12
に取り付けられる。燃焼用空気入口連結箇所24がハウジ
ング16に取り付けられ、従来通りの空気流量調整ダンパ
26を収容する。
20とを有するハウジング16を含み、このハウジング16
は、フランジ22と、フランジ22と壁12との中の相補的な
開口を通って延びる複数のボルト14とによって、炉壁12
に取り付けられる。燃焼用空気入口連結箇所24がハウジ
ング16に取り付けられ、従来通りの空気流量調整ダンパ
26を収容する。
【００１２】炉壁12には断熱材料28の内側層が備えら
れ、ハウジング16の開放端面20は、園炉壁に取り付けら
れた耐火炎性で耐熱性の耐火材料で形成されたバーナタ
イル30を含む。図１〜図３に示された実施例では、断熱
材料28の内側表面とバーナタイル30の基部部分32の表面
52とが一致した高さの位置に配置され、バーナ装置10に
よって吐出される燃料ガスと空気が（更に詳細に後述さ
れるように）その中で燃焼させられる炉内空間の一部分
を画定する。しかし、必要に応じて表面52が断熱材料28
の内側表面よりも高い位置又は低い位置に配置されるこ
とも可能であるということが理解されなければならな
い。
れ、ハウジング16の開放端面20は、園炉壁に取り付けら
れた耐火炎性で耐熱性の耐火材料で形成されたバーナタ
イル30を含む。図１〜図３に示された実施例では、断熱
材料28の内側表面とバーナタイル30の基部部分32の表面
52とが一致した高さの位置に配置され、バーナ装置10に
よって吐出される燃料ガスと空気が（更に詳細に後述さ
れるように）その中で燃焼させられる炉内空間の一部分
を画定する。しかし、必要に応じて表面52が断熱材料28
の内側表面よりも高い位置又は低い位置に配置されるこ
とも可能であるということが理解されなければならな
い。
【００１３】バーナタイル30は、その基部部分32の中に
形成された中心開口34を有し、連結箇所24を経由してハ
ウジング16の中に送り込まれる空気が、この中心開口34
を通して吐出される。更に、バーナタイル30は、開口34
を取り囲み且つ炉内空間の中に延びる壁部分36をも含
む。突起40が壁36の内側に備えられ、且つ壁36の外側表
面42が開口34に向かって傾斜させられるように、壁36の
内側表面38は開口34の周囲から一定の距離だけ離されて
いる。壁36の内側表面38も開口34に向かって傾斜させら
れることが好ましい。
形成された中心開口34を有し、連結箇所24を経由してハ
ウジング16の中に送り込まれる空気が、この中心開口34
を通して吐出される。更に、バーナタイル30は、開口34
を取り囲み且つ炉内空間の中に延びる壁部分36をも含
む。突起40が壁36の内側に備えられ、且つ壁36の外側表
面42が開口34に向かって傾斜させられるように、壁36の
内側表面38は開口34の周囲から一定の距離だけ離されて
いる。壁36の内側表面38も開口34に向かって傾斜させら
れることが好ましい。
【００１４】図２と図３に最も適切に示されるように、
バーナタイル30の基部部分32は、その基部部分32の表面
52の下方の位置において壁部分36の外側に三角形の表面
50を形成する、４つの切り込み空間をその基部部分内に
有する。逆時計回り方向に表面50から突起40へと延びる
４つの通路54が、基部部分32の中に形成される。通路54
の各々は傾いており、表面50の高さにおける壁36の外側
から、壁36の内側の突起40へと延びる。
バーナタイル30の基部部分32は、その基部部分32の表面
52の下方の位置において壁部分36の外側に三角形の表面
50を形成する、４つの切り込み空間をその基部部分内に
有する。逆時計回り方向に表面50から突起40へと延びる
４つの通路54が、基部部分32の中に形成される。通路54
の各々は傾いており、表面50の高さにおける壁36の外側
から、壁36の内側の突起40へと延びる。
【００１５】燃料ガスジェット形成ノズル56が、バーナ
タイル30内の通路54の中への開口57の付近の表面50の各
々に配置される。燃料ガスジェット形成ノズル56は、導
管58によって燃料ガスマニホルド60に連結される。導管
58は、（より詳細に後述されるように）燃料ガスを一次
燃料ガスと二次燃料ガスに配分するためのオリフィスを
有することが可能なユニオン62によって、マニホルド60
に接続されることが可能である。
タイル30内の通路54の中への開口57の付近の表面50の各
々に配置される。燃料ガスジェット形成ノズル56は、導
管58によって燃料ガスマニホルド60に連結される。導管
58は、（より詳細に後述されるように）燃料ガスを一次
燃料ガスと二次燃料ガスに配分するためのオリフィスを
有することが可能なユニオン62によって、マニホルド60
に接続されることが可能である。
【００１６】壁36の外側表面と表面52との交線の付近に
位置した４つの二次燃料ガスノズル64が、互いに一定の
距離を置いて、壁36の外側のバーナタイル30の基部部分
32の表面52上に配置される。ノズル64内の燃料ガス吐出
開口は、壁36の傾斜外側表面に概ね平行に且つその表面
の付近に二次燃料ガスを導く。ノズル64は燃料ガス導管
66に連結され、この導管66は、バーナタイル30とハウジ
ング16とハンジング16の端面18とを通過して延び、燃料
ガスを配分するために必要に応じてオリフィスも有する
ことが可能なユニオン68によって、燃料ガスマニホルド
60に連結される。
位置した４つの二次燃料ガスノズル64が、互いに一定の
距離を置いて、壁36の外側のバーナタイル30の基部部分
32の表面52上に配置される。ノズル64内の燃料ガス吐出
開口は、壁36の傾斜外側表面に概ね平行に且つその表面
の付近に二次燃料ガスを導く。ノズル64は燃料ガス導管
66に連結され、この導管66は、バーナタイル30とハウジ
ング16とハンジング16の端面18とを通過して延び、燃料
ガスを配分するために必要に応じてオリフィスも有する
ことが可能なユニオン68によって、燃料ガスマニホルド
60に連結される。
【００１７】バーナ装置10の作動中には、燃料ガスが炉
内空間の中に送り込まれ、求められる熱放出を結果的に
もたらす流量で炉内空間内で燃焼させられる。連結箇所
24と空気流量調整ダンパ26とを経由してバーナのハウジ
ング16の中に送り込まれる空気の、燃料ガスの合計流量
に対比した流量は、概ね化学量論比か又は化学量論比よ
りも大きい混合比の「燃料ガス−空気」混合ガスが炉内
空間内に結果的にもたらされるような流量である。この
空気流量は、概ねその化学量論流量からその化学量論流
量よりも約25％大きい流量までの範囲内であることが好
ましい。
内空間の中に送り込まれ、求められる熱放出を結果的に
もたらす流量で炉内空間内で燃焼させられる。連結箇所
24と空気流量調整ダンパ26とを経由してバーナのハウジ
ング16の中に送り込まれる空気の、燃料ガスの合計流量
に対比した流量は、概ね化学量論比か又は化学量論比よ
りも大きい混合比の「燃料ガス−空気」混合ガスが炉内
空間内に結果的にもたらされるような流量である。この
空気流量は、概ねその化学量論流量からその化学量論流
量よりも約25％大きい流量までの範囲内であることが好
ましい。
【００１８】一点鎖線の矢印で図に示されるように、空
気が、ハウジング16とバーナタイル30内の開口34とを通
過して、壁部分36の内側に形成された混合区域の中に流
れ込む。一方、この混合区域内では、通路54を経由して
混合区域内に吐出された旋回する「一次燃料ガス−燃焼
排ガス」混合ガスに空気が混合し、その結果として生じ
る「一次燃料ガス−燃焼排ガス−空気」混合ガスが、壁
36によって形成された混合区域から、炉内空間内の一次
反応区域の中に吐出され、この一次反応区域内で、発火
させられたその混合ガスが燃焼させられ、低ＮＯx 含量
の燃焼排ガスがその混合ガスから生成される。燃料ガス
の残りの二次部分が、壁部分36の外側傾斜表面の付近に
ノズル64を経由して吐出され、それによって、その二次
燃料ガスが、炉内空間内に含まれた燃焼排ガスと混合
し、二次反応区域内で燃焼させられ、その結果として、
低ＮＯx 含量を有する追加の燃焼排ガスが、その混合ガ
スから生成される。
気が、ハウジング16とバーナタイル30内の開口34とを通
過して、壁部分36の内側に形成された混合区域の中に流
れ込む。一方、この混合区域内では、通路54を経由して
混合区域内に吐出された旋回する「一次燃料ガス−燃焼
排ガス」混合ガスに空気が混合し、その結果として生じ
る「一次燃料ガス−燃焼排ガス−空気」混合ガスが、壁
36によって形成された混合区域から、炉内空間内の一次
反応区域の中に吐出され、この一次反応区域内で、発火
させられたその混合ガスが燃焼させられ、低ＮＯx 含量
の燃焼排ガスがその混合ガスから生成される。燃料ガス
の残りの二次部分が、壁部分36の外側傾斜表面の付近に
ノズル64を経由して吐出され、それによって、その二次
燃料ガスが、炉内空間内に含まれた燃焼排ガスと混合
し、二次反応区域内で燃焼させられ、その結果として、
低ＮＯx 含量を有する追加の燃焼排ガスが、その混合ガ
スから生成される。
【００１９】一次燃料ガスとして使用される燃料ガス部
分は、一般的に、バーナ装置10によって炉内空間の中に
吐出される燃料ガス全体の約5 体積％〜約75体積％の範
囲内であり、吐き出される二次燃料ガスの流量は、燃料
ガスの合計流量の約95％〜約25％である。一次燃料ガス
は、一次燃料ガスの１体積当たり約１体積〜約10体積の
範囲内の量の燃焼排ガスと混合させられる。
分は、一般的に、バーナ装置10によって炉内空間の中に
吐出される燃料ガス全体の約5 体積％〜約75体積％の範
囲内であり、吐き出される二次燃料ガスの流量は、燃料
ガスの合計流量の約95％〜約25％である。一次燃料ガス
は、一次燃料ガスの１体積当たり約１体積〜約10体積の
範囲内の量の燃焼排ガスと混合させられる。
【００２０】更に具体的には、好ましくは燃料ガス全体
の15体積％の一次燃料ガスが、マニホルド60から、導管
58を経由して、一次燃料ガスジェット形成ノズル56に流
れる。ノズル56は、通路54内で（図に実線の矢印で示さ
れる）一次燃料ガスのジェットを形成する。通路54を通
過する一次燃料ガスジェットは、（図に点線の矢印で示
される）炉内空間からの燃焼排ガスが通路54の中に吸い
込まれることを引き起こし、従って、その燃焼排ガスが
一次燃料ガスと混合させられる。その結果として得られ
る「一次燃料ガス−燃焼排ガス」混合ガスが、通路54か
ら突起40の付近において壁36の内側表面に対して吐出さ
れる。好ましくは、通路54が壁36の内側表面に対して接
線方向に配置され、通路54から吐出される「一次燃料ガ
ス−燃焼排ガス」混合ガスが、前記混合区域の周囲で、
即ち、突起40の上方で且つ壁36の内側表面38の付近で、
旋回させられる。「一次燃料ガス−燃焼排ガス」混合ガ
スが、混合区域の周囲で旋回する時に、その混合区域を
通って流れる空気と混合し、その結果として生じる「一
次燃料ガス−燃焼排ガス−空気」混合ガスがその混合区
域内で燃焼し始め、炉内空間内の一次反応区域の中に吐
出され、その一次反応区域の中で「一次燃料ガス−燃焼
排ガス−空気」混合ガスが燃焼させられる。
の15体積％の一次燃料ガスが、マニホルド60から、導管
58を経由して、一次燃料ガスジェット形成ノズル56に流
れる。ノズル56は、通路54内で（図に実線の矢印で示さ
れる）一次燃料ガスのジェットを形成する。通路54を通
過する一次燃料ガスジェットは、（図に点線の矢印で示
される）炉内空間からの燃焼排ガスが通路54の中に吸い
込まれることを引き起こし、従って、その燃焼排ガスが
一次燃料ガスと混合させられる。その結果として得られ
る「一次燃料ガス−燃焼排ガス」混合ガスが、通路54か
ら突起40の付近において壁36の内側表面に対して吐出さ
れる。好ましくは、通路54が壁36の内側表面に対して接
線方向に配置され、通路54から吐出される「一次燃料ガ
ス−燃焼排ガス」混合ガスが、前記混合区域の周囲で、
即ち、突起40の上方で且つ壁36の内側表面38の付近で、
旋回させられる。「一次燃料ガス−燃焼排ガス」混合ガ
スが、混合区域の周囲で旋回する時に、その混合区域を
通って流れる空気と混合し、その結果として生じる「一
次燃料ガス−燃焼排ガス−空気」混合ガスがその混合区
域内で燃焼し始め、炉内空間内の一次反応区域の中に吐
出され、その一次反応区域の中で「一次燃料ガス−燃焼
排ガス−空気」混合ガスが燃焼させられる。
【００２１】二次燃焼ガスがマニホルド60から導管66を
経由してノズル64に導かれ、（図に実線で示されるよう
に）壁36の傾斜外側表面42に対して概ね平行に且つその
表面42の付近に吐き出され、それによって二次燃料ガス
が（図に点線で示される）炉内空間からの燃焼排ガスと
混合する。その結果として生じる「二次燃料ガス−燃焼
排ガス」混合ガスが、炉内空間内の二次反応区域内で、
炉内空間内に残る酸素と共に燃焼させられる。ノズル64
が壁36の傾斜外側表面42の全体に亙って二次燃料ガスを
拡散させるが故に、炉内空間からの燃焼排ガスと二次燃
料ガスとの混合が促進される。
経由してノズル64に導かれ、（図に実線で示されるよう
に）壁36の傾斜外側表面42に対して概ね平行に且つその
表面42の付近に吐き出され、それによって二次燃料ガス
が（図に点線で示される）炉内空間からの燃焼排ガスと
混合する。その結果として生じる「二次燃料ガス−燃焼
排ガス」混合ガスが、炉内空間内の二次反応区域内で、
炉内空間内に残る酸素と共に燃焼させられる。ノズル64
が壁36の傾斜外側表面42の全体に亙って二次燃料ガスを
拡散させるが故に、炉内空間からの燃焼排ガスと二次燃
料ガスとの混合が促進される。
【００２２】一次燃料ガスと二次燃料ガスの両方が燃焼
の前に比較的低温の燃焼排ガスと混合させられ、「一次
燃料ガス−燃焼排ガス」混合ガスも過剰な空気を含むが
故に、これらの混合ガスの燃焼は比較的低温であり、よ
り低いＮＯx レベルの燃焼排ガスが生成される。
の前に比較的低温の燃焼排ガスと混合させられ、「一次
燃料ガス−燃焼排ガス」混合ガスも過剰な空気を含むが
故に、これらの混合ガスの燃焼は比較的低温であり、よ
り低いＮＯx レベルの燃焼排ガスが生成される。
【００２３】図４と図５に示される第２の実施例のバー
ナ装置80は、殆ど全ての点で上記のバーナ装置10と同一
である。装置80は、炉内空間を形成し且つその壁に取り
付けられた断熱材料層84を有する壁82に連結される。装
置80は、閉じた端面88と壁82に取り付けられた開放端面
90とを有するハウジング86と、ハウジング86の開放端面
90に取り付けられ、断熱材料層84の厚さに一致した厚さ
の部分94を有するバーナタイル92と、バーナタイル92内
に形成された円筒形の中心開口96と、炉内空間の中に延
び且つ炉内空間内に混合区域を形成する壁部分98とを有
する。壁98の外側表面100 は、開口96に向けて傾斜させ
られ、突起102 が壁98の内側に形成される。壁98の内側
表面も開口96に向けて傾斜させられていることが好まし
く、偏向リング106 が開口96内に連結される。この偏向
リング106 は随意のものであり、この偏向リング106
は、壁98内に吐き出される「燃料ガス−燃焼排ガス」混
合ガスを、その混合ガスが旋回して混合する際に突起10
2 の上方に保つことを補助するために、バーナ装置80
（及び上記のバーナ装置10）内に含まれることが可能で
ある。この偏向リング106 が含まれる時には、この偏向
リング106 は突起102 の内側縁部に配置される。
ナ装置80は、殆ど全ての点で上記のバーナ装置10と同一
である。装置80は、炉内空間を形成し且つその壁に取り
付けられた断熱材料層84を有する壁82に連結される。装
置80は、閉じた端面88と壁82に取り付けられた開放端面
90とを有するハウジング86と、ハウジング86の開放端面
90に取り付けられ、断熱材料層84の厚さに一致した厚さ
の部分94を有するバーナタイル92と、バーナタイル92内
に形成された円筒形の中心開口96と、炉内空間の中に延
び且つ炉内空間内に混合区域を形成する壁部分98とを有
する。壁98の外側表面100 は、開口96に向けて傾斜させ
られ、突起102 が壁98の内側に形成される。壁98の内側
表面も開口96に向けて傾斜させられていることが好まし
く、偏向リング106 が開口96内に連結される。この偏向
リング106 は随意のものであり、この偏向リング106
は、壁98内に吐き出される「燃料ガス−燃焼排ガス」混
合ガスを、その混合ガスが旋回して混合する際に突起10
2 の上方に保つことを補助するために、バーナ装置80
（及び上記のバーナ装置10）内に含まれることが可能で
ある。この偏向リング106 が含まれる時には、この偏向
リング106 は突起102 の内側縁部に配置される。
【００２４】上記のバーナ装置10の通路54と同一である
４つの通路108 が、バーナタイル92内に形成され、一次
燃料ガスを通路108 を通して噴射するために、且つ通路
108内に燃焼排ガスを吸い込むために、一次燃料ガスジ
ェット形成ノズル110 が備えられる。一次燃料ガスジェ
ット形成ノズル110 は、導管112 によって燃料ガスマニ
ホルド114 に連結される。壁98の傾斜外側表面100 に対
して概ね平行に且つその表面100 の付近に二次燃料ガス
を吐き出すために、４つの追加のノズル116 が備えられ
る。ノズル116 が導管118 に連結され、更に、導管118
が燃料ガスマニホルド114 に連結される。
４つの通路108 が、バーナタイル92内に形成され、一次
燃料ガスを通路108 を通して噴射するために、且つ通路
108内に燃焼排ガスを吸い込むために、一次燃料ガスジ
ェット形成ノズル110 が備えられる。一次燃料ガスジェ
ット形成ノズル110 は、導管112 によって燃料ガスマニ
ホルド114 に連結される。壁98の傾斜外側表面100 に対
して概ね平行に且つその表面100 の付近に二次燃料ガス
を吐き出すために、４つの追加のノズル116 が備えられ
る。ノズル116 が導管118 に連結され、更に、導管118
が燃料ガスマニホルド114 に連結される。
【００２５】バーナ装置80は、バーナタイル94内の開口
96を通過する空気が環状に流れることを引き起こすため
の手段をその装置80が含むという点においてのみ、上記
のバーナ装置10と異なっている。即ち、円筒形の邪魔板
120 が開口96の中の中心に配置され、邪魔板120 とハウ
ジング86の端面壁88とに取り付けられた支持部材122に
よって開口96内とハウジング86内とにおいて支持される
円筒形の邪魔板120 が、開口96を通過して壁98内の混合
区域内に流れ込む空気が環状に流れる（即ち、その空気
が開口96の内周に追いやられる）ことを引き起こすとい
う点を除いて、バーナ装置80の動作は全ての点で上記の
バーナ装置10の動作と同一である。混合区域を通過する
この環状の流れは、一次反応区域内に吐出される前の
「一次燃料ガス−燃焼排ガス」混合ガスと空気との混合
を容易化し増大させる。これに加えて、図に一点鎖線で
示されるように、邪魔板120 に対して接線方向にハウジ
ング86の中に空気を送り込むことによって、空気が開口
96を通って流れるが故に、空気流の旋回が引き起こされ
ることが可能である。
96を通過する空気が環状に流れることを引き起こすため
の手段をその装置80が含むという点においてのみ、上記
のバーナ装置10と異なっている。即ち、円筒形の邪魔板
120 が開口96の中の中心に配置され、邪魔板120 とハウ
ジング86の端面壁88とに取り付けられた支持部材122に
よって開口96内とハウジング86内とにおいて支持される
円筒形の邪魔板120 が、開口96を通過して壁98内の混合
区域内に流れ込む空気が環状に流れる（即ち、その空気
が開口96の内周に追いやられる）ことを引き起こすとい
う点を除いて、バーナ装置80の動作は全ての点で上記の
バーナ装置10の動作と同一である。混合区域を通過する
この環状の流れは、一次反応区域内に吐出される前の
「一次燃料ガス−燃焼排ガス」混合ガスと空気との混合
を容易化し増大させる。これに加えて、図に一点鎖線で
示されるように、邪魔板120 に対して接線方向にハウジ
ング86の中に空気を送り込むことによって、空気が開口
96を通って流れるが故に、空気流の旋回が引き起こされ
ることが可能である。
【００２６】さて、図６と図７では、上記のバーナ装置
10と同一の第３の実施例のバーナ装置130 が示され、そ
のバーナ装置130 の働きは、空気がバーナタイル134 内
の開口132 を通過する際にその空気を旋回させるための
手段がハウジング136 内に備えられるということを除い
て、上記のバーナ装置10と同一である。空気を旋回させ
るための手段は様々な大きさと設計であってよいが、バ
ーナ装置130 内に固定羽根旋回翼138 が配置され、この
旋回翼138 は、ハウジング136 に取り付けられた支持部
材140 によって開口132 内に保持される。固定羽根旋回
翼138 は、中心軸の周囲に配置された複数の固定羽根13
9 （図７）を有し、これらの羽根は、図に一点破線で示
されるように開口132 を通って流れる空気の少なくとも
一部分が旋回させられるようなピッチを有する。
10と同一の第３の実施例のバーナ装置130 が示され、そ
のバーナ装置130 の働きは、空気がバーナタイル134 内
の開口132 を通過する際にその空気を旋回させるための
手段がハウジング136 内に備えられるということを除い
て、上記のバーナ装置10と同一である。空気を旋回させ
るための手段は様々な大きさと設計であってよいが、バ
ーナ装置130 内に固定羽根旋回翼138 が配置され、この
旋回翼138 は、ハウジング136 に取り付けられた支持部
材140 によって開口132 内に保持される。固定羽根旋回
翼138 は、中心軸の周囲に配置された複数の固定羽根13
9 （図７）を有し、これらの羽根は、図に一点破線で示
されるように開口132 を通って流れる空気の少なくとも
一部分が旋回させられるようなピッチを有する。
【００２７】バーナ装置130 の働きは、壁144 によって
画定された混合区域内に吐出される「燃料ガス−燃焼排
ガス」混合ガスとの空気の混合を、その空気の旋回が増
大させ促進するということを除いて、上記のバーナ装置
10の働きと同一である。
画定された混合区域内に吐出される「燃料ガス−燃焼排
ガス」混合ガスとの空気の混合を、その空気の旋回が増
大させ促進するということを除いて、上記のバーナ装置
10の働きと同一である。
【００２８】図８と図９は更に別の実施例のバーナ装置
150 を示し、このバーナ装置150 は、内側燃料ガスノズ
ル152 がバーナタイル156 内の開口154 の中に配置され
るということを除いて、その構造と働きにおいてバーナ
装置10と同一である。ノズル152 は導管158 によって燃
料ガスマニホルド160 に連結される。好ましい実施例で
は、バーナ装置150 は、ノズル152 の付近に且つそのノ
ズル152 の周囲に配置された従来通りの保炎器163 も含
む。一次ノズル164 は、更に、一次燃料が通路162 を経
由して流れることを引き起こし、二次燃料ガスが、環状
壁166 の外側に配置された二次ノズル168 を経由して吐
出される。
150 を示し、このバーナ装置150 は、内側燃料ガスノズ
ル152 がバーナタイル156 内の開口154 の中に配置され
るということを除いて、その構造と働きにおいてバーナ
装置10と同一である。ノズル152 は導管158 によって燃
料ガスマニホルド160 に連結される。好ましい実施例で
は、バーナ装置150 は、ノズル152 の付近に且つそのノ
ズル152 の周囲に配置された従来通りの保炎器163 も含
む。一次ノズル164 は、更に、一次燃料が通路162 を経
由して流れることを引き起こし、二次燃料ガスが、環状
壁166 の外側に配置された二次ノズル168 を経由して吐
出される。
【００２９】バーナ装置150 の作動中には、燃料ガスの
一部分が、内側燃料ガスノズル152によってノズル164
を経由して、開口154 内の位置から、バーナタイル156
の壁166 によって画定された混合区域の中に吐出され
る。内側燃料ガスノズル152 を経由して混合区域内に吐
出される燃料ガスの特定の部分の割合は様々であってよ
いが、一次燃料ガスの約15体積％〜約30体積％の範囲内
の部分であることが好ましい。即ち、その一次燃料ガス
部分は、バーナ装置150 の中に送りこまれる燃料ガス全
体の約5 体積％〜約75体積％の範囲内であり、最も好ま
しくは約15体積％であり、内側燃料ガスノズル152 によ
って吐出される燃料ガス部分は、好ましくは一次燃料ガ
スの約15体積％〜約30体積％の範囲内であり、最も好ま
しくは約20体積％である。開口154 内の位置から燃料ガ
スの一部分の吐出は、一次燃料ガスが混合空気内で空気
と混合することを容易化し促進する。
一部分が、内側燃料ガスノズル152によってノズル164
を経由して、開口154 内の位置から、バーナタイル156
の壁166 によって画定された混合区域の中に吐出され
る。内側燃料ガスノズル152 を経由して混合区域内に吐
出される燃料ガスの特定の部分の割合は様々であってよ
いが、一次燃料ガスの約15体積％〜約30体積％の範囲内
の部分であることが好ましい。即ち、その一次燃料ガス
部分は、バーナ装置150 の中に送りこまれる燃料ガス全
体の約5 体積％〜約75体積％の範囲内であり、最も好ま
しくは約15体積％であり、内側燃料ガスノズル152 によ
って吐出される燃料ガス部分は、好ましくは一次燃料ガ
スの約15体積％〜約30体積％の範囲内であり、最も好ま
しくは約20体積％である。開口154 内の位置から燃料ガ
スの一部分の吐出は、一次燃料ガスが混合空気内で空気
と混合することを容易化し促進する。
【００３０】図10と図11は、更に別の実施例のバーナ装
置170 を示し、このバーナ装置170は、バーナタイル172
内の通路171 がバーナタイル172 の基部部分176 の表
面175 の高さに壁174 の外側から壁174 の内側まで水平
方向に形成されるということを除いて、その構造と働き
において前述のバーナ装置10と同一である。通路171
は、壁174 の内側の突起180 の直ぐ上に、壁174 の内側
表面178 に対して接線方向に形成される。好ましい実施
例では、ノズル184 によって管182 の中に噴射される一
次燃料が更に先に進み、より多量の燃焼排ガスと混合さ
せられるように、耐高温性で耐蝕性の金属又は類似の材
料で形成された管182 が通路171 内に配置される。
置170 を示し、このバーナ装置170は、バーナタイル172
内の通路171 がバーナタイル172 の基部部分176 の表
面175 の高さに壁174 の外側から壁174 の内側まで水平
方向に形成されるということを除いて、その構造と働き
において前述のバーナ装置10と同一である。通路171
は、壁174 の内側の突起180 の直ぐ上に、壁174 の内側
表面178 に対して接線方向に形成される。好ましい実施
例では、ノズル184 によって管182 の中に噴射される一
次燃料が更に先に進み、より多量の燃焼排ガスと混合さ
せられるように、耐高温性で耐蝕性の金属又は類似の材
料で形成された管182 が通路171 内に配置される。
【００３１】本発明のバーナ装置を更に説明するため
に、次の実施例を示す。
に、次の実施例を示す。
【００３２】実施例１ 45474 ジュール／ｍ3 のカロリー値を有する天然ガスの
燃焼によって2930キロワットの熱放出を得るように設計
されたバーナ装置10を、炉内空間の中へ燃焼させた。
燃焼によって2930キロワットの熱放出を得るように設計
されたバーナ装置10を、炉内空間の中へ燃焼させた。
【００３３】約2.04バールの圧力と 283.2ｍ3 ／時の流
量で、加圧燃料ガスをバーナ10のマニホルド62に供給し
た。その燃料ガスの15体積％部分（42.5ｍ3 ／時）を一
次燃料ガスとして使用し、それをノズル56によって通路
54の中に噴射し、その結果として、約 212.5ｍ3 ／時の
燃焼排ガスが通路54の中に吸い込まれ、一次燃料ガス
（一次燃料ガスの１体積当たりで約５体積の燃焼排ガ
ス）と混合させられた。その燃料ガスの残りの二次燃料
ガス部分(240.7ｍ3 ／時）が、ノズル64を通して炉内空
間の中に吐き出された。
量で、加圧燃料ガスをバーナ10のマニホルド62に供給し
た。その燃料ガスの15体積％部分（42.5ｍ3 ／時）を一
次燃料ガスとして使用し、それをノズル56によって通路
54の中に噴射し、その結果として、約 212.5ｍ3 ／時の
燃焼排ガスが通路54の中に吸い込まれ、一次燃料ガス
（一次燃料ガスの１体積当たりで約５体積の燃焼排ガ
ス）と混合させられた。その燃料ガスの残りの二次燃料
ガス部分(240.7ｍ3 ／時）が、ノズル64を通して炉内空
間の中に吐き出された。
【００３４】炉内空間21の中に送り込まれる空気の流量
が炉内空間内に吐き出される燃料ガスの全流量に対して
少なくとも概ね化学量論流量であるように、ハウジング
16の中に送り込まれる空気の流量をダンパ26によって調
節した。
が炉内空間内に吐き出される燃料ガスの全流量に対して
少なくとも概ね化学量論流量であるように、ハウジング
16の中に送り込まれる空気の流量をダンパ26によって調
節した。
【００３５】その空気が、バーナタイル30の壁部分36に
よって画定される混合区域の中にバーナタイル30の開口
34を通って流れ込み、通路54を経由してその混合区域内
に吐き出された「一次燃料ガス−燃焼排ガス」混合ガス
と混合した。その結果として得られた「一次燃料ガス−
燃焼排ガス−空気」混合ガスが燃焼し始め、炉内空間内
の一次反応区域の中に吐出され、その一次反応区域内で
燃焼させられた。
よって画定される混合区域の中にバーナタイル30の開口
34を通って流れ込み、通路54を経由してその混合区域内
に吐き出された「一次燃料ガス−燃焼排ガス」混合ガス
と混合した。その結果として得られた「一次燃料ガス−
燃焼排ガス−空気」混合ガスが燃焼し始め、炉内空間内
の一次反応区域の中に吐出され、その一次反応区域内で
燃焼させられた。
【００３６】二次燃料ノズル64から吐出された燃料が、
炉内空間からの燃焼排ガスと、一次反応区域からの残余
空気とに混合し、炉内空間内の一次反応区域に概ね隣接
し且つその一次燃焼区域を取り囲む二次反応区域内で燃
焼させられた。
炉内空間からの燃焼排ガスと、一次反応区域からの残余
空気とに混合し、炉内空間内の一次反応区域に概ね隣接
し且つその一次燃焼区域を取り囲む二次反応区域内で燃
焼させられた。
【００３７】燃焼排ガスによる一次燃料ガスと二次燃料
ガスの希釈の故に、比較的低温の燃焼が結果的に得ら
れ、それによって、生成された燃焼排ガスは低いＮＯ
含量を有した。即ち、炉内空間から抜き出された燃焼排
ガスは、約25ppm を下回るＮＯ含量を有した。
ガスの希釈の故に、比較的低温の燃焼が結果的に得ら
れ、それによって、生成された燃焼排ガスは低いＮＯ
含量を有した。即ち、炉内空間から抜き出された燃焼排
ガスは、約25ppm を下回るＮＯ含量を有した。
【００３８】実施例２ 45474ジュール／ｍ3 のカロリー値を有する天然ガスの
燃焼によって2930キロワットの熱放出を得るように設計
されたバーナ装置150 を、炉内空間の中へ燃焼させた。
燃焼によって2930キロワットの熱放出を得るように設計
されたバーナ装置150 を、炉内空間の中へ燃焼させた。
【００３９】約2.04バールの圧力と 283.2ｍ3 ／時の流
量で、加圧燃料ガスをバーナ150 に供給した。その燃料
ガスの15体積％部分（42.5ｍ3 ／時）を一次燃料ガスと
して使用し、それをノズル164 によって通路162 の中に
噴射し、その結果として、約212.5ｍ3 ／時の燃焼排ガ
スが通路162 の中に吸い込まれ、一次燃料ガス（一次燃
料ガスの１体積当たり約５体積の燃焼排ガス）と混合さ
せられた。燃料ガスの５体積％部分（14.2ｍ3 ／時）が
内側燃料ガスとしても使用され、バーナタイル156 の壁
部分166 によって形成された混合区域の中に、内側ノズ
ル152 によって吐出された。その燃料ガスの残りの二次
部分（ 226.6ｍ3 ／時）が、二次ノズル168 を通して炉
内空間の中に吐出された。
量で、加圧燃料ガスをバーナ150 に供給した。その燃料
ガスの15体積％部分（42.5ｍ3 ／時）を一次燃料ガスと
して使用し、それをノズル164 によって通路162 の中に
噴射し、その結果として、約212.5ｍ3 ／時の燃焼排ガ
スが通路162 の中に吸い込まれ、一次燃料ガス（一次燃
料ガスの１体積当たり約５体積の燃焼排ガス）と混合さ
せられた。燃料ガスの５体積％部分（14.2ｍ3 ／時）が
内側燃料ガスとしても使用され、バーナタイル156 の壁
部分166 によって形成された混合区域の中に、内側ノズ
ル152 によって吐出された。その燃料ガスの残りの二次
部分（ 226.6ｍ3 ／時）が、二次ノズル168 を通して炉
内空間の中に吐出された。
【００４０】炉内空間の中に吐き出される空気の流量が
炉内空間内に吐出される燃料ガスの全流量に対して少な
くとも概ね化学量論流量であるように、ハウジング169
の中に送り込まれる空気の流量を調節した。
炉内空間内に吐出される燃料ガスの全流量に対して少な
くとも概ね化学量論流量であるように、ハウジング169
の中に送り込まれる空気の流量を調節した。
【００４１】その空気が、バーナタイル156 の壁部分16
6 によって画定される混合区域の中にバーナタイル156
の開口154 を通って流れ込み、通路162 を経由してその
混合区域内に吐出された「一次燃料ガス−燃焼排ガス」
混合ガスと、ノズル152 によって吐出された内側燃料ガ
スとに混合した。その結果として得られた「燃料ガス−
燃焼排ガス−空気」混合ガスが燃焼し始め、炉内空間内
の一次反応区域の中に吐き出され、その一次反応区域内
で燃焼させられた。
6 によって画定される混合区域の中にバーナタイル156
の開口154 を通って流れ込み、通路162 を経由してその
混合区域内に吐出された「一次燃料ガス−燃焼排ガス」
混合ガスと、ノズル152 によって吐出された内側燃料ガ
スとに混合した。その結果として得られた「燃料ガス−
燃焼排ガス−空気」混合ガスが燃焼し始め、炉内空間内
の一次反応区域の中に吐き出され、その一次反応区域内
で燃焼させられた。
【００４２】二次燃料ノズル168 から吐出された燃料ガ
スが、炉内空間からの燃焼排ガスと、一次反応区域から
の残余空気とに混合し、炉内空間内の一次反応区域に概
ね隣接し且つその区域を取り囲む二次反応区域内で燃焼
させられた。
スが、炉内空間からの燃焼排ガスと、一次反応区域から
の残余空気とに混合し、炉内空間内の一次反応区域に概
ね隣接し且つその区域を取り囲む二次反応区域内で燃焼
させられた。
【００４３】燃焼排ガスによる一次燃料ガスと二次燃料
ガスの希釈の故に、比較的低温の燃焼が結果的に得ら
れ、それによって、生成されて炉内空間から抜き出され
た燃焼排ガスは、約25ppm を下回る低いＮＯx 含量を有
した。
ガスの希釈の故に、比較的低温の燃焼が結果的に得ら
れ、それによって、生成されて炉内空間から抜き出され
た燃焼排ガスは、約25ppm を下回る低いＮＯx 含量を有
した。
【００４４】必要に応じて、概ね４つの一次及び二次燃
料ガスノズルとその関連装置とが使用されることが可能
であり、ハウジングとバーナタイルとバーナタイル壁部
分は、本明細書で説明された形状と形態とは異なった、
様々な形状と形態をとることが可能である。
料ガスノズルとその関連装置とが使用されることが可能
であり、ハウジングとバーナタイルとバーナタイル壁部
分は、本明細書で説明された形状と形態とは異なった、
様々な形状と形態をとることが可能である。
【図１】炉壁に取り付けられた、本発明によるバーナ装
置の第１の実施例の側断面図である。
置の第１の実施例の側断面図である。
【図２】図１の線2-2 に沿ってとられた断面図である。
【図３】図２の線3-3 に沿ってとられた断面図である。
【図４】本発明によるバーナ装置の第２の実施例の側断
面図である。
面図である。
【図５】図４の線5-5 に沿ってとられた断面図である。
【図６】本発明によるバーナ装置の第３の実施例の側断
面図である。
面図である。
【図７】図６の線7-7 に沿ってとられた断面図である。
【図８】本発明によるバーナ装置の第４の実施例の側断
面図である。
面図である。
【図９】図８の線9-9 に沿ってとられた断面図である。
【図１０】本発明によるバーナ装置の第５の実施例の側
断面図である。
断面図である。
【図１１】図10の線11-11 に沿ってとられた断面図であ
る。
る。
10、80、130 、150 、170 ガスバーナ装置 12 炉内空間の底部壁 14 ボルト 16、86、136 、169 ハウジング 18、88 ハウジングの閉じた端面 20、20 ハウジングの開放端面 22 フランジ 24 燃焼用空気入口連結箇所 26 空気流量調整ダンパ 28、84 断熱材料 30、92、134 、156 、172 耐火バーナタイル 32 バーナタイル基部部分 34、96、132 、154 開口 36、98 バーナタイル壁部分 40、102 、180 突起 50 壁部分の外側の三角形表面 54、162 、171 通路 56 一次燃料ガスジェット形成ノズル 58、158 導管 60、114 、160 マニホルド 62、68 ユニオン 64、116 、168 、184 燃料ガスノズル 106 偏向リング 120 邪魔板 138 固定羽根旋回翼 163 保炎器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 サミユエル・オー・ネイピア アメリカ合衆国、オクラホマ・74066、サ プルパ、サウス・オクラホマ・920 (72)発明者 アンドリユー・ピー・ジヨーンズ アメリカ合衆国、オクラホマ・74008、ビ クスビイ、イースト・アベニユー、サウ ス・ワンハンドレツドアンドサーテイーセ カンド・18320
Claims (15)
- 【請求項１】 「燃料ガス−空気」混合ガスが燃焼させ
られ前記混合ガスから低ＮＯx 含量の燃焼排ガスが生成
させられる、炉内空間内に前記混合ガスを吐出するため
のガスバーナ装置であって、 開放端面を有し、前記炉内空間に取り付けられたハウジ
ングと、 調整された流量の空気流を前記ハウジングの中に送り込
むための手段と、 前記ハウジンクの前記開放端面に取り付けられ、空気が
そのバーナタイルを通過することを可能にすべくそのバ
ーナタイル内に形成された開口を有し、前記炉内空間の
中に延びる前記開口を取り囲む壁を有し、前記壁の外側
表面が前記開口に向かって傾斜させられ、且つ前記壁の
内側に突起が備えられるように前記壁の内側表面が前記
開口の周囲から一定の間隔を置かれている耐火バーナタ
イルと、 一次燃料ガスと燃焼排ガスを前記壁の外側から前記壁の
内側に導くべく、前記バーナタイル内に形成された少な
くとも１つの通路と、 燃料ガス源に連結されるように構成されていると共に、
前記炉内空間からの「一次燃料ガス−燃焼排ガス」混合
ガスが前記通路から前記壁の内側の中に吐出されるよう
に前記通路に対して配置されており、前記通路内で燃料
ガスジェットを形成し且つ前記通路を通して燃焼排ガス
を吸い込む手段と、 燃料ガス源に連結されるように構成されており、二次燃
料ガスが前記炉内空間内の燃焼排ガスと空気とに混合す
るように前記壁の外側傾斜側面の付近に前記二次燃料ガ
スを吐出するために備えられた少なくとも１つのノズル
とを含む前記ガスバーナ装置。 - 【請求項２】 前記バーナタイル内の前記少なくとも１
つの通路が、前記壁の内側表面に対して前記一次燃料ガ
スと燃焼排ガスとを吐出するために配置される請求項１
に記載のガスバーナ装置。 - 【請求項３】 二次燃料ガスを吐出するための前記少な
くとも１つのノズルが、前記壁の前記外側傾斜表面と前
記壁の外側のバーナタイル表面との交線の付近に配置さ
れる請求項１又は２に記載のガスバーナ装置。 - 【請求項４】 前記壁の前記内側表面が前記開口に向か
って傾斜させられている請求項１から３のいずれか一項
に記載のガスバーナ装置。 - 【請求項５】 前記バーナタイルが、前記バーナタイル
内に形成された複数の前記通路と、前記通路の各々の中
で燃料ガスジェットを形成するための手段とを含む請求
項１から４のいずれか一項に記載のガスバーナ装置。 - 【請求項６】 前記開口と前記壁と前記突起とが概ね円
形であり、前記通路が、前記壁の内側表面に対して接線
方向に燃料ガスと燃焼排ガスを吐出するために、前記バ
ーナタイル内に配置される請求項１から５のいずれか一
項に記載のガスバーナ装置。 - 【請求項７】 前記通路が傾斜している請求項１から６
のいずれか一項に記載のガスバーナ装置。 - 【請求項８】 偏向リングが前記突起の内側において前
記バーナタイルに取り付けられている請求項１から７の
いずれか一項に記載のガスバーナ装置。 - 【請求項９】 更に、前記バーナタイル内の前記開口を
通って空気が環状に流れることを引き起こすための手段
も含む請求項１から８のいずれか一項に記載のガスバー
ナ装置。 - 【請求項１０】 更に、前記バーナタイル内の前記開口
を通過する空気流の全部又は一部分を旋回させるための
手段も含む請求項１から９のいずれか一項に記載のガス
バーナ装置。 - 【請求項１１】 更に、前記開口内の位置から前記壁の
内側に追加の燃料ガスを吐出すべく、前記ハウジングに
取り付けられ且つ燃料ガス源に連結されるように構成さ
れた燃料ガスノズルも含む請求項１から10のいずれか一
項に記載のガスバーナ装置。 - 【請求項１２】 「燃料ガス−空気」混合ガスが燃焼さ
せられ前記混合ガスから低ＮＯx 含量の燃焼排ガスが発
生させられる、炉内空間の中に前記混合ガスを吐出する
ための方法であって、 前記炉内空間内の混合区域の中に前記空気を吐出する段
階と、 「一次燃料ガス−燃焼排ガス」混合ガスを生成するため
に、前記燃料ガスの一部分を前記炉内空間からの燃焼排
ガスと混合する段階と、 前記「一次燃料ガス−燃焼排ガス」混合ガスが前記混合
区域の周囲で旋回させられ、前記混合区域内で空気と混
合し、その結果として得られた「一次燃料ガス−燃焼排
ガス−空気」混合ガスが前記炉内空間内の一次反応区域
の中に吐出され、前記一次反応区域内で前記「一次燃料
ガス−燃焼排ガス−空気」混合ガスが燃焼させられて、
その混合ガスから低ＮＯx 含量の燃焼排ガスが生成され
るように、前記混合区域内の少なくとも１つの位置から
前記混合区域の中に前記「一次燃料ガス−燃焼排ガス」
混合ガスを吐出する段階と、 前記燃料ガスが前記炉内空間中に含まれる燃焼排ガスと
混合し、前記炉内空間内の二次反応区域内で燃焼させら
れ、それによって低ＮＯx 含量の追加の燃焼排ガスが生
成されるように、前記混合区域の外側の前記炉内空間の
中に前記燃料ガスの残り部分を吐出する段階とを含む前
記方法。 - 【請求項１３】 前記炉内空間内に吐き出される前記
「燃料ガス−空気」混合ガスが、少なくとも概ね化学量
論混合比の混合ガスである請求項12に記載の方法。 - 【請求項１４】 前記「一次燃料ガス−燃焼排ガス」混
合ガスを生成するための前記段階において前記「一次燃
料ガス−燃焼排ガス」混合ガスを生成するために使用さ
れる前記燃料ガスの前記部分が、前記炉内空間内に吐き
出される燃料ガス全体の5 〜75体積％の範囲内である請
求項12又は13に記載の方法。 - 【請求項１５】 前記「一次燃料ガス−燃焼排ガス」混
合ガスを生成するための前記段階において生成される前
記「一次燃料ガス−燃焼排ガス」混合ガスが、その混合
ガス中の前記燃料ガスの１体積当たり約１体積〜約10体
積の範囲内の量の燃焼排ガスを含む請求項12〜14のいず
れか一項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US858563 | 1992-03-27 | ||
| US07/858,563 US5238395A (en) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | Low nox gas burner apparatus and methods |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0611120A true JPH0611120A (ja) | 1994-01-21 |
| JP2633453B2 JP2633453B2 (ja) | 1997-07-23 |
Family
ID=25328598
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5068063A Expired - Lifetime JP2633453B2 (ja) | 1992-03-27 | 1993-03-26 | 低ＮＯｘ生成ガスバーナ装置とその方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5238395A (ja) |
| EP (1) | EP0562795A3 (ja) |
| JP (1) | JP2633453B2 (ja) |
| KR (1) | KR930020077A (ja) |
| CA (1) | CA2076689C (ja) |
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