JPH06147429A - 低ＮＯｘバーナ - Google Patents
低ＮＯｘバーナInfo
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- JPH06147429A JPH06147429A JP32749792A JP32749792A JPH06147429A JP H06147429 A JPH06147429 A JP H06147429A JP 32749792 A JP32749792 A JP 32749792A JP 32749792 A JP32749792 A JP 32749792A JP H06147429 A JPH06147429 A JP H06147429A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来方法によってＮＯx 低減効果をもたらす
ことが出来る燃焼器出口ガス温度に比し、さらに高い温
度の燃焼ガスが必要とされる場合においても大きなＮＯ
x 低減効果が得られるバーナを得ようとする。 【構成】 燃焼室８内に、燃料ガスと空気との希薄な混
合気を供給する多数の流路２と、燃料ガスあるいは燃料
ガスと空気との混合気が流れる他の流路６とが互いに他
を取り囲むように配置され、前者２の端面に形成される
平面状の火炎帯の下流において、後者６から燃料ガスあ
るいは燃料ガスと空気との混合気が流入するようにし
た。
ことが出来る燃焼器出口ガス温度に比し、さらに高い温
度の燃焼ガスが必要とされる場合においても大きなＮＯ
x 低減効果が得られるバーナを得ようとする。 【構成】 燃焼室８内に、燃料ガスと空気との希薄な混
合気を供給する多数の流路２と、燃料ガスあるいは燃料
ガスと空気との混合気が流れる他の流路６とが互いに他
を取り囲むように配置され、前者２の端面に形成される
平面状の火炎帯の下流において、後者６から燃料ガスあ
るいは燃料ガスと空気との混合気が流入するようにし
た。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温燃焼ガス発生のた
めのバーナ、特に要求ガス温度が高い場合において、Ｎ
Ｏx の発生を著しく減少させることが出来るバーナに関
する。
めのバーナ、特に要求ガス温度が高い場合において、Ｎ
Ｏx の発生を著しく減少させることが出来るバーナに関
する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービン燃焼器、航空用推進エンジ
ンの燃焼器、加熱装置の燃焼器など、高温燃焼ガス発生
のために使用されている連続燃焼器においては、従来、
燃料と空気とは別個に燃焼器内に供給され、そこで混合
されながら、液体燃料にあっては蒸発を伴って、燃焼が
行われる。この方式では、燃焼室内に空気が過剰で温度
の低い領域が出来る一方、空気（酸素）の不足する領域
が出来る。未燃焼成分は前者が、煙は後者が主な発生個
所となる。また、微視的に見ると、燃料過剰な混合気の
塊が存在するが、この塊が燃焼すると高温ガス塊とな
り、ＮＯx の発生源となる。
ンの燃焼器、加熱装置の燃焼器など、高温燃焼ガス発生
のために使用されている連続燃焼器においては、従来、
燃料と空気とは別個に燃焼器内に供給され、そこで混合
されながら、液体燃料にあっては蒸発を伴って、燃焼が
行われる。この方式では、燃焼室内に空気が過剰で温度
の低い領域が出来る一方、空気（酸素）の不足する領域
が出来る。未燃焼成分は前者が、煙は後者が主な発生個
所となる。また、微視的に見ると、燃料過剰な混合気の
塊が存在するが、この塊が燃焼すると高温ガス塊とな
り、ＮＯx の発生源となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】燃料と空気との混合と
燃焼とが、同時に並行して進行する限り、燃料が気体の
燃料ガスであっても、燃料過剰な混合気塊を排除するこ
とは本質的に不可能で、大気汚染物質の排出の低減は限
界が生じていた。ここで言う燃料ガスは可燃性気体一般
を意味し、天然ガス等のガス状燃料だけでなく、ジェッ
ト燃料のような液体燃料の場合には、これをガス化させ
て得られる燃料ガス、また、石炭の蒸し焼きによる石炭
のガス化ガス等を含むものとする。燃料過剰な混合気塊
を排除する最も効果的な対策は、燃料ガスと空気とをあ
らかじめ混合してから燃焼器内に供給することである。
燃料ガスと空気の最適比率（燃料ガスと空気のいずれも
過不足のない混合割合）の場合の燃焼温度は、燃焼ガス
の最高燃焼温度を達成するが、要求される燃焼ガス温度
がそれよりもかなり低い場合には、燃料希薄な混合気を
燃焼させることによってＮＯx の大幅な低減が可能であ
る。しかし、希薄なほどＮＯx の生成は減少するが、火
炎の安定性が損なわれたり、未燃焼成分の排出が増える
という問題が生じる。また、要求温度が高い場合には、
燃焼ガスの燃焼器内での滞留時間を短縮することによっ
てＮＯx の生成を低減することが出来る。しかし、従来
の構造のバーナでは、滞留時間の短縮は未燃焼成分の排
出を増大させ、燃焼効率も低下する。さらに、低ＮＯx
が期待される過濃／希薄燃焼においても、従来の構造の
バーナでは、燃焼ガスと空気との混合が急速に行えない
ために、混合過程で高温部が生じる。そのため、ＮＯx
の抑制効果は不十分であったり、未燃焼成分、すすの排
出が多く、実用になっていない。
燃焼とが、同時に並行して進行する限り、燃料が気体の
燃料ガスであっても、燃料過剰な混合気塊を排除するこ
とは本質的に不可能で、大気汚染物質の排出の低減は限
界が生じていた。ここで言う燃料ガスは可燃性気体一般
を意味し、天然ガス等のガス状燃料だけでなく、ジェッ
ト燃料のような液体燃料の場合には、これをガス化させ
て得られる燃料ガス、また、石炭の蒸し焼きによる石炭
のガス化ガス等を含むものとする。燃料過剰な混合気塊
を排除する最も効果的な対策は、燃料ガスと空気とをあ
らかじめ混合してから燃焼器内に供給することである。
燃料ガスと空気の最適比率（燃料ガスと空気のいずれも
過不足のない混合割合）の場合の燃焼温度は、燃焼ガス
の最高燃焼温度を達成するが、要求される燃焼ガス温度
がそれよりもかなり低い場合には、燃料希薄な混合気を
燃焼させることによってＮＯx の大幅な低減が可能であ
る。しかし、希薄なほどＮＯx の生成は減少するが、火
炎の安定性が損なわれたり、未燃焼成分の排出が増える
という問題が生じる。また、要求温度が高い場合には、
燃焼ガスの燃焼器内での滞留時間を短縮することによっ
てＮＯx の生成を低減することが出来る。しかし、従来
の構造のバーナでは、滞留時間の短縮は未燃焼成分の排
出を増大させ、燃焼効率も低下する。さらに、低ＮＯx
が期待される過濃／希薄燃焼においても、従来の構造の
バーナでは、燃焼ガスと空気との混合が急速に行えない
ために、混合過程で高温部が生じる。そのため、ＮＯx
の抑制効果は不十分であったり、未燃焼成分、すすの排
出が多く、実用になっていない。
【０００４】これらの問題の解決を図るため、本発明者
は、燃料ガスと空気との混合気による平面状の薄い火炎
帯を形成し、その下流において多数の管から空気を噴射
混合し、ＮＯx の生成反応を停止ないし減速する方法、
燃料過濃な混合気による平面状の薄い火炎帯を形成し、
そのすぐ下流において多数の管から空気を噴射し、未燃
焼成分を急速に燃焼させる方法を開発した（特願平３−
１０５１８２号）。上記発明では、理論混合気よりも薄
い混合気によって平面状火炎を形成し、その下流に空気
を流入させるものにあっては、燃焼器出口のガス温度は
平面状火炎の燃焼ガス温度よりも必然的に低いことにな
る。従って、要求される燃焼器出口温度が最高燃焼温度
に近い場合には、下流で空気を流入させることが出来な
くなってしまう。また、燃料過濃な混合気による場合に
は、低ＮＯx 化を実現するためには、平面状火炎での未
燃焼成分を燃焼させるために必要な空気量よりもかなり
多量の空気の導入が必要となる。その結果として、燃焼
器出口ガス温度は、最高燃焼温度に比べて、かなり低い
温度に抑えられる。最高燃焼温度に近い燃焼器出口ガス
温度を得ようとすると、希釈用に導入する空気量を減ら
す必要があるので、ＮＯxの低減は困難となる。本発明
は、上記方法によって著しいＮＯx 低減効果をもたらす
ことが出来る燃焼器出口ガス温度に比して、さらに高い
温度の燃焼ガスが必要とされる場合においても大きなＮ
Ｏx 低減効果が得られるバーナを得ようとするものであ
る。
は、燃料ガスと空気との混合気による平面状の薄い火炎
帯を形成し、その下流において多数の管から空気を噴射
混合し、ＮＯx の生成反応を停止ないし減速する方法、
燃料過濃な混合気による平面状の薄い火炎帯を形成し、
そのすぐ下流において多数の管から空気を噴射し、未燃
焼成分を急速に燃焼させる方法を開発した（特願平３−
１０５１８２号）。上記発明では、理論混合気よりも薄
い混合気によって平面状火炎を形成し、その下流に空気
を流入させるものにあっては、燃焼器出口のガス温度は
平面状火炎の燃焼ガス温度よりも必然的に低いことにな
る。従って、要求される燃焼器出口温度が最高燃焼温度
に近い場合には、下流で空気を流入させることが出来な
くなってしまう。また、燃料過濃な混合気による場合に
は、低ＮＯx 化を実現するためには、平面状火炎での未
燃焼成分を燃焼させるために必要な空気量よりもかなり
多量の空気の導入が必要となる。その結果として、燃焼
器出口ガス温度は、最高燃焼温度に比べて、かなり低い
温度に抑えられる。最高燃焼温度に近い燃焼器出口ガス
温度を得ようとすると、希釈用に導入する空気量を減ら
す必要があるので、ＮＯxの低減は困難となる。本発明
は、上記方法によって著しいＮＯx 低減効果をもたらす
ことが出来る燃焼器出口ガス温度に比して、さらに高い
温度の燃焼ガスが必要とされる場合においても大きなＮ
Ｏx 低減効果が得られるバーナを得ようとするものであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の低ＮＯx バーナ
においては、燃焼室内に、燃料ガスと空気との混合気が
流れる多数の流路と、燃料ガスあるいは燃料ガスと空気
との混合気が流れる流路とが互いに他を取り囲むように
配置され、前者の端面に形成される平面状の火炎帯の下
流において、後者から燃料ガスあるいは燃料ガスと空気
との混合気が流入するようにしたことを特徴とする。
においては、燃焼室内に、燃料ガスと空気との混合気が
流れる多数の流路と、燃料ガスあるいは燃料ガスと空気
との混合気が流れる流路とが互いに他を取り囲むように
配置され、前者の端面に形成される平面状の火炎帯の下
流において、後者から燃料ガスあるいは燃料ガスと空気
との混合気が流入するようにしたことを特徴とする。
【０００６】
【作用】上記のように、燃料ガスあるいは燃料ガスと空
気との混合気が平面状火炎からの燃焼ガス中に噴射混合
されると、その温度が下がり、ＮＯx の生成反応は停止
されるかあるいは減速される。さらに、噴射される混合
気中に多量の燃料が含まれる場合には、平面状火炎中で
生成されたＮＯx の一部は燃料によって無害な窒素に還
元されることが本発明者らの実験で確認された。噴射さ
れた燃料の燃焼によるＮＯx の生成は、バーナの構造が
合理的で、均一な混合を可能にしているため、局所的な
高温部が生成されにくいことのほか、酸素濃度が平面状
火炎の下流では空気中よりも低いため、抑制される。噴
射された燃料ガスあるいは混合気中の燃料は、平面状火
炎の燃焼ガスとの混合後の温度が高いので、容易に燃焼
することが出来る。
気との混合気が平面状火炎からの燃焼ガス中に噴射混合
されると、その温度が下がり、ＮＯx の生成反応は停止
されるかあるいは減速される。さらに、噴射される混合
気中に多量の燃料が含まれる場合には、平面状火炎中で
生成されたＮＯx の一部は燃料によって無害な窒素に還
元されることが本発明者らの実験で確認された。噴射さ
れた燃料の燃焼によるＮＯx の生成は、バーナの構造が
合理的で、均一な混合を可能にしているため、局所的な
高温部が生成されにくいことのほか、酸素濃度が平面状
火炎の下流では空気中よりも低いため、抑制される。噴
射された燃料ガスあるいは混合気中の燃料は、平面状火
炎の燃焼ガスとの混合後の温度が高いので、容易に燃焼
することが出来る。
【０００７】
【実施例】図１（ａ）は、本発明のバーナの１実施例の
構成を示す断面図であり、燃焼室８への燃料ガスあるい
は混合気は、２つの流路１と５とに分けて供給される。
流路１からは、燃料の一部と空気との希薄な混合気が、
燃焼室８の１側の壁を形成する平板３に均一に分布して
設けられた多数の混合気流路とである孔２から燃焼室８
内に供給される。この混合気は、平板３の下流に平面状
に拡がる火炎帯４を形成する。他の流路５の先端は、上
記の平板３を均一に分布して貫き、図２に示すように、
上記孔２と互いに他を取り囲むように配置された多数の
管６とされ、流路５から供給される残りの燃料ガスと空
気の混合気は、管６の先端部に設けられた孔７から半径
方向に、平面状火炎４の燃焼ガスの流れ中に噴射され、
混合、燃焼される。
構成を示す断面図であり、燃焼室８への燃料ガスあるい
は混合気は、２つの流路１と５とに分けて供給される。
流路１からは、燃料の一部と空気との希薄な混合気が、
燃焼室８の１側の壁を形成する平板３に均一に分布して
設けられた多数の混合気流路とである孔２から燃焼室８
内に供給される。この混合気は、平板３の下流に平面状
に拡がる火炎帯４を形成する。他の流路５の先端は、上
記の平板３を均一に分布して貫き、図２に示すように、
上記孔２と互いに他を取り囲むように配置された多数の
管６とされ、流路５から供給される残りの燃料ガスと空
気の混合気は、管６の先端部に設けられた孔７から半径
方向に、平面状火炎４の燃焼ガスの流れ中に噴射され、
混合、燃焼される。
【０００８】孔７から噴射される混合気の温度は、平面
状火炎の燃焼ガス温度よりも低いので、この混合によっ
て平面状火炎の下流でのＮＯx の生成反応は、停止され
るかあるいは減速される。さらに、噴射された混合気の
燃料濃度が高い場合には、平面状火炎の中で生成された
ＮＯx の一部を無害な窒素に還元する。噴射された混合
気と平面状火炎の燃焼ガスとの混合によって生じた混合
ガスの温度は、燃料の酸化反応が始まるには十分な温度
であるので、反応が始まり、ガス温度は上昇し、燃焼器
出口で最高温度に達する。この状況を図１（ｂ）に燃焼
室内の温度分布として示す。
状火炎の燃焼ガス温度よりも低いので、この混合によっ
て平面状火炎の下流でのＮＯx の生成反応は、停止され
るかあるいは減速される。さらに、噴射された混合気の
燃料濃度が高い場合には、平面状火炎の中で生成された
ＮＯx の一部を無害な窒素に還元する。噴射された混合
気と平面状火炎の燃焼ガスとの混合によって生じた混合
ガスの温度は、燃料の酸化反応が始まるには十分な温度
であるので、反応が始まり、ガス温度は上昇し、燃焼器
出口で最高温度に達する。この状況を図１（ｂ）に燃焼
室内の温度分布として示す。
【０００９】多数の孔２が設けられた平板３の代わり
に、細い管を束ねて混合気の流路を形成しても、その下
流端面の下流に平面状の火炎帯を形成出来、同様の効果
が得られる。孔２およびそれに代わる通路、あるいは管
およびそれに代わる通路の壁面に、混合気の反応を促進
する触媒を担持させれば、より燃料希薄、あるいは過濃
な混合気に対しても平面状火炎の形成が容易となり、一
層大きなＮＯx 低減効果を得ることができる。また、流
路５から供給される混合気は、その極限としての燃料ガ
スそのものであってもよく、還元作用はむしろ大きくな
る。さらに、平板３と管６を互いに固定せず、燃焼器の
作動条件（温度、燃料濃度、要求ガス温度など）に応じ
て両者の相対的軸方向位置を可変とすれば、広い作動範
囲にわたって未燃焼成分とＮＯx の排出を共に抑制でき
る。
に、細い管を束ねて混合気の流路を形成しても、その下
流端面の下流に平面状の火炎帯を形成出来、同様の効果
が得られる。孔２およびそれに代わる通路、あるいは管
およびそれに代わる通路の壁面に、混合気の反応を促進
する触媒を担持させれば、より燃料希薄、あるいは過濃
な混合気に対しても平面状火炎の形成が容易となり、一
層大きなＮＯx 低減効果を得ることができる。また、流
路５から供給される混合気は、その極限としての燃料ガ
スそのものであってもよく、還元作用はむしろ大きくな
る。さらに、平板３と管６を互いに固定せず、燃焼器の
作動条件（温度、燃料濃度、要求ガス温度など）に応じ
て両者の相対的軸方向位置を可変とすれば、広い作動範
囲にわたって未燃焼成分とＮＯx の排出を共に抑制でき
る。
【００１０】
【発明の効果】本発明のバーナは、上記のように、細分
して供給される混合気によって保持された火炎が、全体
として面状の薄い火炎帯を形成し、その直後において混
合気あるいは燃料ガスが効果的に混合されるので、燃焼
後極めて短い時間内に燃焼ガス温度が下げられ、ＮＯx
の生成反応を停止ないし著しく減速させることが出来
る。その上、燃料ガスによる還元効果によって、ＮＯx
の排出を効果的に抑制することが出来る。また、燃焼ガ
ス下流に噴射混合された混合気は、燃焼ガスとの混合に
よって予熱されるので、未燃焼成分の排出が抑制され、
混合が均一な上に酸素濃度が低いので、ＮＯx の発生も
抑制される。その上、要求ガス温度が高い場合でも、燃
焼室の上流部の燃焼ガス温度は燃焼器出口での温度より
も相当低く抑えることが出来、火炎輻射も少ないので、
バーナ部及び燃焼室壁の冷却や耐熱性の要求を緩和でき
る。
して供給される混合気によって保持された火炎が、全体
として面状の薄い火炎帯を形成し、その直後において混
合気あるいは燃料ガスが効果的に混合されるので、燃焼
後極めて短い時間内に燃焼ガス温度が下げられ、ＮＯx
の生成反応を停止ないし著しく減速させることが出来
る。その上、燃料ガスによる還元効果によって、ＮＯx
の排出を効果的に抑制することが出来る。また、燃焼ガ
ス下流に噴射混合された混合気は、燃焼ガスとの混合に
よって予熱されるので、未燃焼成分の排出が抑制され、
混合が均一な上に酸素濃度が低いので、ＮＯx の発生も
抑制される。その上、要求ガス温度が高い場合でも、燃
焼室の上流部の燃焼ガス温度は燃焼器出口での温度より
も相当低く抑えることが出来、火炎輻射も少ないので、
バーナ部及び燃焼室壁の冷却や耐熱性の要求を緩和でき
る。
【図１】（ａ）は本発明のバーナの１実施例の構成を概
念的に示す断面図であり、（ｂ）は燃焼室内の燃焼温度
の変化を示す図である。
念的に示す断面図であり、（ｂ）は燃焼室内の燃焼温度
の変化を示す図である。
【図２】上記バーナの実施例の混合気供給口の分布を示
す正面図である。
す正面図である。
１ 混合気流路 ２、７ 孔
３ 平板 ４ 平面状火炎帯 ５ 混合気あるいは燃料ガス
６ 管 ８ 燃焼室
３ 平板 ４ 平面状火炎帯 ５ 混合気あるいは燃料ガス
６ 管 ８ 燃焼室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２３Ｄ 14/58 Ｚ
Claims (5)
- 【請求項１】 燃焼室壁に、燃料ガスと空気との混合気
が流れる多数の流路と、燃料ガスあるいは燃料ガスと空
気との混合気が流れる流路とが、互いに他を取り囲むよ
うに配置され、前者の端面に形成される平面状の火炎帯
の下流において、後者から燃料ガスあるいは燃料ガスと
空気との混合気が流入するようにしたことを特徴とする
低ＮＯxバーナ - 【請求項２】 上記平面状の火炎帯の下流への燃料ガス
あるいは燃料ガスと空気との混合気の流入が、上記燃料
ガスと空気との混合気が流れる多数の流路の下流にまで
延びる他の流路の孔からなされることを特徴とする請求
項１の低ＮＯxバーナ - 【請求項３】 上記燃料ガスと空気との混合気が流れる
多数の流路の出口端と他の流路の出口端との軸方向距離
が可変とされていることを特徴とする請求項２の低ＮＯ
xバーナ - 【請求項４】 上記燃料ガスと空気との混合気が流れる
多数の流路は、上記平面状の火炎帯の下流への燃料ガス
あるいは燃料ガスと空気との混合気が流れる流路を配設
した板に設けられた多数の孔であることを特徴とする請
求項１の低ＮＯxバーナ - 【請求項５】 上記孔およびそれに代わる通路、あるい
は管およびそれに代わる通路の壁面に、混合気の反応を
促進する触媒を担持させたことを特徴とする請求項１な
いし４のいずれかの低ＮＯxバーナ
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4327497A JP2500349B2 (ja) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | 高温燃焼ガス発生用低ＮＯｘバ―ナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4327497A JP2500349B2 (ja) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | 高温燃焼ガス発生用低ＮＯｘバ―ナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06147429A true JPH06147429A (ja) | 1994-05-27 |
| JP2500349B2 JP2500349B2 (ja) | 1996-05-29 |
Family
ID=18199812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4327497A Expired - Lifetime JP2500349B2 (ja) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | 高温燃焼ガス発生用低ＮＯｘバ―ナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2500349B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101223460B1 (ko) * | 2010-07-27 | 2013-01-17 | 부산대학교 산학협력단 | 고체연료 분류층 가스화 고압 평판화염 반응기용 버너 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5624804U (ja) * | 1979-08-02 | 1981-03-06 | ||
| JPH04158109A (ja) * | 1990-10-19 | 1992-06-01 | Paloma Ind Ltd | 全一次式高負荷バーナ |
| JPH04313608A (ja) * | 1991-04-11 | 1992-11-05 | Natl Aerospace Lab | 低ＮＯｘ バーナ |
-
1992
- 1992-11-13 JP JP4327497A patent/JP2500349B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5624804U (ja) * | 1979-08-02 | 1981-03-06 | ||
| JPH04158109A (ja) * | 1990-10-19 | 1992-06-01 | Paloma Ind Ltd | 全一次式高負荷バーナ |
| JPH04313608A (ja) * | 1991-04-11 | 1992-11-05 | Natl Aerospace Lab | 低ＮＯｘ バーナ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101223460B1 (ko) * | 2010-07-27 | 2013-01-17 | 부산대학교 산학협력단 | 고체연료 분류층 가스화 고압 평판화염 반응기용 버너 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2500349B2 (ja) | 1996-05-29 |
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