JPH06288518A

JPH06288518A - 難燃物質燃焼用のノズル装置

Info

Publication number: JPH06288518A
Application number: JP7827293A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Suyari; 護須鎗; Masaya Morimoto; 雅也森本
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1993-04-05
Filing date: 1993-04-05
Publication date: 1994-10-11

Abstract

(57)【要約】【目的】発熱量が１０００ｋｃａｌ／Ｎｍ³以下の難
燃ガスが安定して燃焼することができるようにする。【構成】このノズル装置１の先端部には燃料噴射口と
空気噴射口とが設けられるとともに、これら燃料噴射口
と空気噴射口とを囲むようにバーナスロート３が上記先
端部から突設され、このバーナスロート３の内周壁面は
高温酸化触媒６で形成されている。このノズル装置１の
中心部には易燃焼性燃料Ｇ１を噴射するパイロットバー
ナ４１が設けられ、一次空気Ａ１を噴射する噴射口を備
えた一次空気通路５１がパイロット燃料用パイプ４を囲
むように設けられ、二次空気Ａ２を噴射する噴射口を備
えた二次空気通路５２が第四パイプ２４を囲むように設
けられ、難燃物質を噴射する噴射口を備えた難燃ガス通
路４２が第三パイプ２３を囲むように設けられ、三次空
気を噴射する噴射口を備えた三次空気通路５３が第二パ
イプ２２を囲むように設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、難燃性物質を燃料とし
て用いる、原動機、加熱炉、あるいは暖房機用などの難
燃物質燃焼用のノズル装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】可燃性の気体、あるいは可燃性の液体あ
るいは可燃性の固体は、通常ノズル装置から空気同伴で
噴出されて燃焼に供される。通常上記ノズル装置は、断
面視で同心円状に複数の筒状体が嵌め込まれ、中央部の
筒状体先端に形成されたノズルから燃料が噴出されると
ともに、その周りの環状を呈する筒状体の開口部から燃
焼用の空気が噴出され、ノズル装置の先端部に突設され
たフード部分であるバーナスロート内で上記両者が混合
され、燃焼するようになっている。

【０００３】ところで、通常燃料として用いられる気体
は、少なくとも１５００ｋｃａｌ／Ｎｍ³以上の発熱量
を保有しているため、上記のようなノズル装置を適用す
ることによって良好に燃焼させることができるが、高炉
ガス、転炉ガス、水性ガス、石油のオフガス、あるいは
各種の製造工程で発生する中間生成ガス等のガスの多く
は、発熱量が１５００ｋｃａｌ／Ｎｍ³未満のいわゆる
難燃物質（以下、難燃ガスという）であり、上記のよう
なノズルから難燃ガスを噴射して燃焼させても保炎性が
悪く、すぐに失火するという不都合が存在した。

【０００４】そこで、難燃ガスの燃焼効率を上昇させる
ために、空気および難燃ガスのいずれか一方の噴出口ま
たは双方の噴出口に旋回流を発生させるスワラ（うずま
き翼）やベーンが設けられたり、気体燃料および燃焼空
気の噴出通路を多重にするなどのノズル装置の構造的な
改良が行われるとともに、酸化剤としての空気の供給量
を増加させる（すなわち空燃比を大きくする）化学的な
対策が講じられてきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、また、
上記の方策を講じるためには、非常に複雑な構造のノズ
ル装置をつくらなければならない他、空気を送る送風機
の容量を大きくする必要があり、初期の設備投資が増大
するばかりか、日常の運転コストも増加するという問題
点を有していた。

【０００６】そして、上記のような各種の対策が講じら
れても、難燃ガスを安定的に燃焼させるためには、ガス
の発熱量は最低限１０００ｋｃａｌ／Ｎｍ³は必要であ
り、それ以下の発熱量の難燃ガスは保炎性が極端に悪く
なり、一旦着火したとしても、すぐに失火するという不
都合があり、従って、１０００ｋｃａｌ／Ｎｍ³以下の
発熱量の難燃ガスは、到底燃料として安心して使用する
ことができるものではなかったのである。

【０００７】しかし、このような低発熱量の難燃ガス
は、各種産業活動において、各所で日夜多量に生産され
ており、燃料として使用できないという理由のもとに大
気中に放散されていることも多く、資源の有効活用の面
および環境保全の面から大きな問題点をかかえていた。

【０００８】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、発熱量が１０００ｋｃａｌ
／Ｎｍ³以下の難燃物質が安定して燃焼することができ
る難燃物質燃焼用のノズル装置を提供することを目的と
している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
難燃物質燃焼用のノズル装置は、難燃性の物質を噴射し
て燃焼させるノズル装置であって、このノズル装置の先
端部には燃料噴射口と空気噴射口とが設けられるととも
に、これら燃料噴射口と空気噴射口とを囲むようにバー
ナスロートが上記先端部から突設され、このバーナスロ
ートの内周壁面は高温酸化触媒で形成されていることを
特徴とするものである。

【００１０】

【作用】上記請求項１記載の難燃物質燃焼用のノズル装
置によれば、バーナスロートはノズル装置の先端部に燃
料噴射口と空気噴射口とを囲むように突設されているた
め、燃料噴射口から噴射された難燃物質と、空気噴射口
から噴射された燃焼空気との混合物の一部は、上記バー
ナスロート内の内周壁面に接触した状態でノズル装置か
ら外部に噴射される。そして、バーナスロートの内周壁
面は高温酸化触媒で形成されているため、上記混合物は
上記混合物の内周壁面への接触によって上記高温酸化触
媒の作用を受けて確実に燃焼する。

【００１１】従って、このノズル装置を用いれば、従来
燃焼させることが困難とされていた低発熱量の難燃物質
をも良好に燃焼させることができる。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明に係る難燃物質燃焼用のノズ
ル装置の一例を示す側面視の断面図であり、図２はその
平面図である。これらの図に示すように、ノズル装置１
は複数のパイプが同心円状に嵌め込まれたバーナ部２
と、このバーナ部２の周縁部上部に突設されたバーナス
ロート３とから基本構成されている。

【００１３】上記バーナ部２は、最も外側に設けられた
第一パイプ２１と、この第一パイプ２１に嵌め込まれた
第二パイプ２２と、この第二パイプ２２に嵌め込まれた
第三パイプ２３と、この第三パイプ２３に嵌め込まれた
第四パイプ２４と、さらにこの第四パイプ２４の内部に
嵌め込まれたパイロット燃料用パイプ４とから構成され
ている。

【００１４】上記パイロット燃料用パイプ４の先端部に
はパイロットバーナ４１が設けられている。このパイロ
ット燃料用パイプ４には、都市ガス、コークス炉ガス、
天然ガス、石油ガス等の易燃焼性燃料Ｇ１が供給され、
先端のパイロットバーナ４１の燃料噴射孔から外部に噴
射されるようになっている。

【００１５】上記パイロット燃料用パイプ４の外周面と
第四パイプ２４の内周面との間には一次空気Ａ１が通る
一次空気通路５１が形成され、第四パイプ２４の外周面
と第三パイプ２３の内周面との間には二次空気Ａ２が通
る二次空気通路５２が形成されている。

【００１６】そして、上記第三パイプ２３の外周面と第
二パイプ２２の内周面との間には本発明に係る難燃物質
としての難燃ガスＧ２を送るための難燃ガス通路４２が
形成され、さらにその外側の第二パイプ２２の外周面と
第一パイプ２１の内周面との間には三次空気Ａ３が通る
三次空気通路５３が形成されている。

【００１７】上記一次空気通路５１と二次空気通路５２
と三次空気通路５３とでバーナ部２における空気通路５
が形成され、その先端部に、図２に示すように、それぞ
れ環状の空気噴射口５ａが設けられている。また、難燃
ガス通路４２の先端部には燃料噴射口である難燃ガス噴
射口４２ａが設けられている。そして、それぞれの空気
噴射口５ａと、難燃ガス噴射口４２ａとの先端部は面一
の状態に設定されている。

【００１８】上記一次空気通路５１の空気噴射口５ａに
は、一次空気Ａ１に旋回流を発生させるスワラ４３が設
けられている。このスワラ４３はいわゆる固定羽根体で
あって、その複数枚がパイロット燃料用パイプ４に対し
て傾いた状態で同パイプ４を取り囲むように取り付けら
れている。従って、このスワラ４３を通過した一次空気
Ａ１は、このスワラ４３を通過することによって旋回流
になる。

【００１９】また、二次空気通路５２の内部には二次空
気Ａ２に旋回流を発生させる可変ベーン４４が設けられ
ている。この可変ベーン４４はいわゆる可動羽根体であ
って、その複数枚が第四パイプ２４に対して傾いた状態
で同パイプ２４を取り囲むように設けられている。そし
てこの可変ベーン４４の場合は、各羽根体の第四パイプ
２４に対する傾きを変更することができるように構成さ
れており、この傾きを変えることによって旋回流の旋回
度合いを任意に設定することができるようになってい
る。

【００２０】上記第一パイプ２１はバーナ部２の頂部か
らさらに上部に延設されてバーナスロート３の環状支持
部３１が形成されている。この環状支持部３１の内周面
に環状体３２が嵌め込まれ、この環状体３２の内周壁面
に本発明に係る高温酸化触媒６が張り付けられている。

【００２１】上記高温酸化触媒として、白金、パラジウ
ム、ロジウム、ニッケル、コバルト、鉄、マンガンおよ
びクロム等の元素の単体または化合物が使用される。そ
してこれらの単体または化合物のいずれかが二種以上の
組み合わせで組み合わされて高温酸化触媒が構成され
る。

【００２２】そして、ここで酸化触媒というのは、燃焼
などの酸化反応に際し、触媒作用を果たす物質の総称で
あり、それらのうち、特に高温でその機能が顕著なもの
を高温酸化触媒という。これら酸化触媒は、自身が酸化
状態と還元状態とをサイクル的に繰り返す性質を有して
おり、酸化状態から還元状態に移行するときに被酸化物
（本発明の場合は難燃ガス）に働きかけて酸化反応を助
ける働きをするのである。

【００２３】そして、このような高温酸化触媒は、通
常、ハニカム状に加工されたり、シリカ等の多孔質の物
質に担持させたり、あるいはガラス繊維等の耐熱繊維体
に担持させることによって使用に供されるが、本実施例
においては、厚みが数ｍｍの板状、筒状あるいはタイル
状に成形したものをバーナスロートの内周壁面に貼り合
わせることで適用している。

【００２４】以下本発明の作用について説明する。本発
明に係るノズル装置１によって難燃ガスＧ２を燃焼させ
るには、まずパイロット燃料用パイプ４に易燃焼性燃料
Ｇ１を送り込み、それをパイロットバーナ４１から噴射
させるとともに、一次空気通路５１から一次空気Ａ１を
供給して点火し易燃焼性燃料Ｇ１を燃焼させる。この易
燃焼性燃料Ｇ１は高発熱量の燃料ガスが使用されている
ため、バーナスロート３内で良好に火炎を形成して燃焼
する。

【００２５】つぎに二次空気通路５２および三次空気通
路５３からもバーナスロート３内に二次空気Ａ２および
三次空気Ａ３を供給すると同時に難燃ガス通路４２から
難燃ガスＧ２をバーナスロート３内に供給する。そうす
ると、難燃ガス通路４２からバーナスロート３内に供給
された難燃ガスＧ２は、すでに燃焼している易燃焼性燃
料Ｇ１の火炎から引火して燃焼を開始する。

【００２６】そして、難燃ガス噴射口４２ａから立ち昇
った実線で示す難燃ガスＧ２は、三次空気通路５３の空
気噴射口５ａから供給された点線で示す三次空気Ａ３を
同伴して混合状態でバーナスロート３の内周壁面に張設
された高温酸化触媒６に接触し、この高温酸化触媒６の
酸化作用によって燃焼が促進される。

【００２７】また、一次空気通路５１の空気噴射口５ａ
にはスワラ４３が設けられているため、このスワラ４３
を通過した一次空気Ａ１は旋回流となってバーナスロー
ト３内に供給されるとともに、二次空気通路５２の空気
噴射口５ａには可変ベーン４４が設けられているため、
この可変ベーン４４を通過した二次空気Ａ２も旋回流と
なってバーナスロート３内に供給され、これらの旋回流
によってバーナスロート３内に供給された難燃ガスＧ２
は充分に空気と混合され良好に燃焼する。

【００２８】難燃ガスＧ２の火炎は図１の二点鎖線で示
すように上方に拡散して立ち昇る。難燃ガスＧ２の燃焼
状態が安定すれば、易燃焼性燃料Ｇ１の供給を停止して
もよい。そして、本発明のノズル装置１を使用すれば、
発熱量が１０００ｋｃａｌ／Ｎｍ³以下でも難燃ガスＧ
２を安定的に燃焼させることが可能である。

【００２９】なお、本実施例においては、高温酸化触媒
６は薄い板状とされ、これがバーナスロート３の内周壁
面に張設されているが、本発明は高温酸化触媒６が薄い
板状であることに限定されるものではなく、バーナスロ
ート３そのものをすべて高温酸化触媒６で構成してもよ
い。さらに、高温酸化触媒でハニカムや網状体を形成
し、これらで上部開口を覆うようにバーナスロート３に
嵌め込むようにし、それに火炎を接触させるようにして
もよい。

【００３０】本発明の難燃物質燃焼用のノズル装置１
は、以上詳述したように、バーナ部２の頂部に延設され
たバーナスロート３の内周壁面に高温酸化触媒６を張設
したものであるため、難燃ガス通路４２の上部に形成さ
れた難燃ガス噴射口４２ａからバーナスロート３内に噴
射された難燃ガスＧ２は、空気噴射口５ａから供給され
た空気と混合状態でバーナスロート３の内周壁面に張設
された高温酸化触媒６と接触して酸化が促進され、難燃
ガスＧ２が従来は安定して燃焼させることができなかっ
た程度に低発熱量であっても良好に燃焼する。

【００３１】従って、従来は燃料としての使用が困難で
あるとして、各種工業の製造工程で大気中に放散されて
いたいわゆるオフガスを燃料として有効活用することが
可能になり、その経済的利益は膨大である。

【００３２】また、本実施例においては、ノズル装置１
の中心部には易燃焼性燃料Ｇ１のパイロットバーナ４１
が設けられているため、このパイロットバーナ４１に点
火することによって、定常燃焼の状態に到達するまで上
記バーナ４１の助けを借りて難燃ガスＧ２を燃焼させる
ことができる。そして、燃焼用の空気は、環状に形成さ
れ多重に配設された一次空気通路５１、二次空気通路５
２および三次空気通路５３から噴射されるように構成さ
れているとともに、二次空気通路５２と三次空気通路５
３との間に難燃物質通路が設けられているため、難燃ガ
スＧ２と燃焼用の空気とが混合された状態で噴出し、良
好な燃焼が実現するような状況になる。

【００３３】また、本実施例においては、一次空気Ａ１
の噴射口には、噴射空気に旋回流を発生させるスワラ４
１が設けられているため、空気はこのスワラ４１の作用
で旋回流を発生した状態で噴射され、空気Ａ１と難燃ガ
スＧ２とは確実に混合され、難燃ガスＧ２の良好な燃焼
に貢献する。

【００３４】さらに、本実施例においては、二次空気Ａ
２の噴射口にはその開度によって二次空気Ａ２の噴射量
を調節する可変ベーン４４が設けられているため、この
可変ベーン４４の開度を調節することにより、難燃ガス
Ｇ２の噴射量に応じて二次空気Ａ２の噴射量を調節する
ことが可能であり、常に最適の空気の供給量を設定する
ことができる。

【００３５】加えて、本実施例においては、上記高温酸
化触媒６として、白金、パラジウム、ロジウム、ニッケ
ル、コバルト、鉄、マンガン若しくはクロムまたはそれ
らの二種以上を組み合わせたものを用いるものであるた
め、組み合わされた物質は良好な高温酸化触媒としての
機能をそなえているため、難燃ガスＧ２の良好な燃焼を
有効に援助することができる。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の難燃物質燃
焼用のノズル装置は、難燃性の物質を噴射して燃焼させ
るノズル装置であって、このノズル装置の先端部には燃
料噴射口と空気噴射口とが設けられるとともに、これら
燃料噴射口と空気噴射口とを囲むようにバーナスロート
が上記先端部から突設され、このバーナスロートの内周
壁面は高温酸化触媒で形成されてなるものである。

【００３７】従って、燃料噴射口から噴射された難燃物
質と、空気噴射口から噴射された燃焼空気との混合物の
一部は、上記バーナスロート内の内周壁面に接触した状
態でノズル装置から外部に噴射され、上記混合物は上記
混合物の内周壁面への接触によって上記高温酸化触媒の
作用を受けて確実に燃焼する。

【００３８】すなわち、このノズル装置を用いれば、従
来燃焼させることが困難とされていた低発熱量の難燃物
質をも良好に燃焼させることができるのである。

【００３９】また、上記高温酸化触媒で構成されたバー
ナスロートは、表面で難燃物質の燃焼を促進し、赤熱す
ることにより、主流の難燃物質も良好に燃焼する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る難燃物質燃焼用のノズル装置の一
例を示す側面視の断面図である。

【図２】図１の難燃物質燃焼用のノズル装置の平面図で
ある。

【符号の説明】

１ノズル装置２バーナ部２１第一パイプ２２第二パイプ２３第三パイプ２４第四パイプ３バーナスロート３１環状支持部３２環状体４パイロット燃料用パイプ４１パイロットバーナ４２難燃ガス通路４２ａ難燃ガス噴射口４３スワラ４４可変ベーン５空気通路５ａ空気噴射口５１一次空気通路５２二次空気通路５３三次空気通路６高温酸化触媒

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】難燃性の物質を噴射して燃焼させるノズ
ル装置であって、このノズル装置の先端部には燃料噴射
口と空気噴射口とが設けられるとともに、これら燃料噴
射口と空気噴射口とを囲むようにバーナスロートが上記
先端部から突設され、このバーナスロートの内周壁面は
高温酸化触媒で形成されていることを特徴とする難燃物
質燃焼用のノズル装置。