JPH0665714U - 排熱回収式燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 前部のノズル部２には、噴射口７の後部に一
次燃焼空気ノズル８を設け、その周囲に同心的に二次燃
焼空気ノズル１０と炉内排ガス吸引ノズル１４を設け、
空気ノズル８，１０を下部の前部空気ヘッダ９に集合
し、炉内排ガス吸引ノズル１４を上部の前部吸引ヘッダ
１５に集合した。ノズル部２の後部には、隔壁３５によ
って仕切られた小室３８に蓄熱体３９を充填した回転体
３２を設けた。回転体３２の後部には、前部空気ヘッダ
９と前部吸引ヘッダ１５にそれぞれ対向する後部空気ヘ
ッダ２７と後部吸引ヘッダ２６を設けた。そして、ノズ
ル部２の中心に、噴射口７より燃料を噴射する燃料ノズ
ル２３を設けた。 【作用】 吸引ノズル１４から吸引された排ガスはヘッ
ダ１５、蓄熱体３９、ヘッダ２６を介して排気され、そ
の際に蓄熱体３９に回収された熱がヘッダ２７からヘッ
ダ９に供給される燃焼空気の予熱に利用される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、炉内の燃焼排ガスを利用して燃焼空気を予熱する排熱回収式燃焼装 置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、上記排熱回収式燃焼装置（以下「燃焼装置」という。）として、特願昭 ６３−４６３０７号明細書に記載された回転式のものがある。この燃焼装置は、 炉壁に取り付けたバーナタイルに、水平方向に延びる円筒状のダクトと、このダ クトの先端部に対して斜めから接近する燃料ノズルを備えている。上記ダクトは 、炉内側の先端部にハニカム状の通気性を有する蓄熱体が挿入されており、ダク トの中心線に沿って設けた回転軸に支持されている。また、ダクト内には上記回 転軸から放射状に広がる断面扇状の空気通路が形成されており、その先端開口部 が蓄熱体の後端近傍に位置させてある。

【０００３】 上記燃焼装置では、回転軸を回転しつつバーナより燃料が噴射される。また、 空気通路に燃焼空気が供給され、この燃焼空気が蓄熱体を介して炉内に噴射され 、バーナから噴射された燃料と混合されて燃焼される。一方、炉内の排ガスは蓄 熱体を介してダクトより排気され、このとき排ガスの熱が蓄熱体に回収され、蓄 熱体が高温となる。そして、高温となった蓄熱体が空気通路の対向部に移動する と、空気通路から供給された燃焼空気が蓄熱体と接触して加熱される。したがっ て、燃焼が高温域で行われることになり、熱効率のよい燃焼が得られる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記燃焼装置では、蓄熱体が炉内空間に接しており、高温火炎 の影響を直接受けるために、蓄熱体に相当な耐熱強度が要求される。また、蓄熱 体が炉内の異物を吸引することが多く、蓄熱体の目詰まりを招来し易い。さらに 、ハニカム状の蓄熱体を通過する際に乱された燃焼空気はそのまま燃料と混合さ れるために、燃料と燃焼空気がうまく混合せず、燃焼効率が悪いという欠点があ る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記問題点を解決するためになされたもので、噴射口を有するバーナ タイルと、上記噴射口と同軸上に配置された燃料ノズルと、上記燃料ノズルの外 周に配置された一次燃焼空気ノズルと、上記一次燃焼空気ノズルの外周に上記噴 射口と同心的に配置された複数の二次燃焼空気ノズルと、上記二次燃焼空気ノズ ルの外周に上記噴射口と同心的に配置された複数の炉内排ガス吸引ノズルと、上 記一次燃焼空気ノズルと二次燃焼空気ノズルを集合し、上記噴射口の中心軸を通 る平面により二分割された一方の領域に配置され、後端部に開口部を有する前部 空気ヘッダと、上記炉内排ガス吸引ノズルを集合し、上記二分割された他方の領 域に配置され、後端部に開口部を有する前部吸引ヘッダと、上記前部空気ヘッダ の後方に所定間隔を隔てて配置され、前部空気ヘッダの開口部に対向する開口部 を備えた後部空気ヘッダと、上記前部吸引ヘッダの後方に上記所定間隔を隔てて 配置され、前部吸引ヘッダの開口部に対向する開口部を備えた後部吸引ヘッダと 、内筒と外筒の間の空間を前後にかつ半径方向に延びる複数の隔壁で区画すると ともに、隔壁間の小室にそれぞれ蓄熱体を充填し、上記前後のヘッダ間に上記中 心軸を中心として回動自在に設けられた回転体と、上記回転体を回転させる駆動 手段と、を備えたものである。

【０００６】

【作用】

以上の構成を有する燃焼装置では、駆動手段により回転体が回転している状態 において、燃料ノズルに燃料、後部空気ヘッダに燃焼空気が供給される。後部空 気ヘッダに供給された燃焼空気は、回転体の蓄熱体を通り前部空気ヘッダに送ら れ、一次燃焼空気ノズルと二次燃焼空気ノズルより噴射される。そして、一次燃 焼空気ノズルより噴射された燃焼空気は、燃料ノズルより噴射された燃料と混合 燃焼される。また、二次空気ヘッダより噴射された燃焼空気は、火炎の先端側で 燃料と一次燃焼空気の混合気と接触燃焼される。

【０００７】 一方、炉内排ガス吸引ノズルより燃焼排ガスが吸引される。この燃焼排ガスは 前部吸引ヘッダに集められ、回転体の蓄熱体を介して後部吸引ヘッダに送られて 排気される。また、排ガスが蓄熱体を通過する際に、熱が蓄熱体に回収され、燃 焼空気の予熱に利用される。

【０００８】

【実施例】

以下、添付図面を参照して本考案の実施例について説明する。図１は本考案に かかる燃焼装置の縦断面図、図２，〜，図７はそれぞれ図１に示すII−II線，〜 ，VII−VII線の断面図である。

【０００９】 これらの図に示す燃焼装置１において、バーナタイル５の前部にノズル部２が 構成されており、このバーナタイル５には前端面３の中央部に向かって円錐台状 に広がる一次燃焼室４が形成されている。上記一次燃焼室４の中央には中心線６ に沿って断面円形の噴射口７が形成され、この噴射口７の後部は後方に向かって 拡径され、一次燃焼空気ノズル８としてある。

【００１０】 一次燃焼空気ノズル８の後方にはこれに連通する空気ヘッダ９が形成され、上 記ノズル８の外周で前端面３からバーナタイル５の後方に向かって噴射口７と同 心的にかつ等間隔に形成された複数の二次燃焼空気ノズル１０が空気ヘッダ９に 連通されている。

【００１１】 空気ヘッダ９はその底部を後方に延設して空気通路１１が形成されており、図 ４に示すように、中心軸６を通る水平線１２よりも下方の領域に中心軸６を中心 とする断面扇状を有しかつ後端面１７において開放された開口部１３に上記空気 通路１１が連通されている。

【００１２】 二次燃焼空気ノズル１０の外周には、前端面３から後方に向かって、二次燃焼 空気ノズル１０と同心的にかつ等間隔に複数の炉内排ガス吸引ノズル１４が形成 され、その後端部が吸引ヘッダ１５に連通されている。

【００１３】 吸引ヘッダ１５は、図４に示すように、水平線１２の上方領域に中心軸６を中 心とする断面扇状に形成されており、後端面１７において開放され、前部には空 気通路１１の外側を周方向に迂回して下部の吸引ノズル１４に連通する排ガス通 路１６を備えている。そして、空気ヘッダ９と吸引ヘッダ１５の間には、中心軸 ６に沿って後端面１７より空気ヘッダ９の前部に連通する中心孔１８が形成され 、この中心孔１８にはノズル部２から後方に延びるスリーブ１９が嵌挿されてい る。

【００１４】 ノズル外筒２０はノズル部２の外周に嵌装されて後方に延び、後端部が中央に 貫通孔２１を有する後壁２２によって塞がれ、この貫通孔２１より上記スリーブ １９をバーナタイル５に向けて突出させてある。スリーブ１９には後端より燃料 ノズル２３が挿入され、この燃料ノズル２３の先端が噴射口７の後部に位置させ てある。また、スリーブ１９にはこれと同心的に別のスリーブ２４が外装され、 このスリーブ２４の後端が後壁２２の貫通孔２１に接続されている。

【００１５】 スリーブ２４とノズル外筒２０との間には、図７に示すように、４つの仕切壁 ２５が設けてあり、水平線１２を挟んで上下にそれぞれ扇状の空室（後部吸引ヘ ッダ）２６と空室（後部空気ヘッダ）２７が形成され、上部の空室２６がダクト ２８を介して吸引ファン２９に接続され、下部の空室２７がダクト３０を介して ブロア３１に接続されている。

【００１６】 回転式蓄熱体３２は、図１，６に示すように、スリーブ１８よりも若干大径の 内筒３３と、ノズル外筒２０よりも若干小径の外筒３４と、内筒３３と外筒３４ を連結する複数の半径方向に延びた隔壁３５と、内筒３３と外筒３４の前端面と 後端面をそれぞれ塞ぐ多孔壁３６，３７と、隔壁３５で区画されたそれぞれの小 室３８に配置された通気性の蓄熱媒体３９とで構成されている。

【００１７】 なお、水平線１２を挟んで上下に対向する仕切壁２５，２５の中心角が、隣接 する隔壁３５，３５の中心角とほぼ等しくしてある。また、蓄熱媒体３９は、耐 熱性のあるセラミックスからなる球体の集合であってもよいし、セラミックスか らなるハニカム体であってもよい。

【００１８】 そして、回転式蓄熱体３２は、内筒３３をスリーブ１９に外装し、ノズル部２ と空室２６，２７との間に配置され、スリーブ１９，２４の間に挿入された駆動 軸４０に連結され、モータ４１の駆動に基づいて回転駆動するようにしてある。 また、空室２６，２７と回転式蓄熱体３２との間はシール部材４２によりシール されている。

【００１９】 以上の構成を備えた燃焼装置１では、回転式蓄熱体３２がモータ４１の駆動に 基づいて一定速度で回転する。燃料は燃料ノズル２３に供給され、この燃料ノズ ル２３の先端開口部より噴射口７を介して炉内４３に噴射される。燃焼空気はブ ロア３１よりダクト３０を介して空室２７、さらに蓄熱体３２を介して空気ヘッ ダ９に供給され、一次燃焼空気ノズル８と複数の二次燃焼空気ノズル１０に分岐 する。そして、一次燃焼空気ノズル８に供給された燃焼空気は噴射口７より噴射 され、燃料と混合燃焼されて火炎を形成し、二次燃焼空気ノズル１０に供給され た燃焼空気が火炎の先端側で、燃料と二次空気との混合気と接触燃焼される。

【００２０】 ここで、蓄熱体３２を通過することにより流れの乱された燃焼空気は、一次燃 焼空気ノズル８と二次燃焼空気ノズル１０で再び整流されて炉内４３に噴射され るので、安定した火炎形状が確保できる。また、蓄熱体３９はノズル部２の背後 に配置されており、塵埃を含む炉内雰囲気と直接に接触することがないので、長 期に亘り安定した通気性を維持できるとともに、炉内４３の高温輻射熱を受ける ことがないので、炉内に蓄熱体が接する従来の燃焼装置ほどの耐熱強度は蓄熱媒 体３９に不要である。

【００２１】 一方、炉内の高温排ガスは、吸引ファン２９の駆動に基づいて炉内排ガス吸引 ノズル１４より吸引される。それぞれの炉内排ガス吸引ノズル１４に吸収された 排ガスは吸引ヘッダ１５に集合し、蓄熱体３２、空室２６、およびダクト２８を 介して排気され、吸引ヘッダ１５との対向部を通過していく隔壁３８間の蓄熱媒 体３９に排ガスの熱が回収され、吸引ヘッダ１５との対向部を通過した蓄熱媒体 ３９が加熱される。

【００２２】 そして、加熱された蓄熱媒体３９がモータ４１の回転により空室２７および空 気ヘッダ９との対向部に移動すると、空室２７から空気ヘッダ９に移動する燃焼 空気が加熱された蓄熱媒体３９と接触して炉内とほぼ同じ温度まで予熱され、燃 焼が高温域で行われる。また、燃料と燃焼空気が二段燃焼されることによって低 ＮＯｘの燃焼が可能となる。

【００２３】 なお、上記実施例では、スリーブ１９と２４の間に挿入した駆動軸４０を回転 式蓄熱体３２に連結し、モータ４２の回転を上記駆動軸４０を介して回転式蓄熱 体３２に伝達するものとしたが、回転式蓄熱体３２を回転させる機構はこれに限 るものでなく、例えば回転式蓄熱体３２の外周に周方向に連続したギヤ部等を設 け、これを駆動系に連結するようにしてもよい。

【００２４】

【考案の効果】

以上の説明で明らかなように、本考案にかかる燃焼装置では、蓄熱体はノズル の背後に配置され、炉内雰囲気と直接に接することがないようにしてあるので、 炉内の高温輻射熱の影響を受けることがなく、炉内に蓄熱体を面して配置した燃 焼装置に比べて蓄熱体を高耐熱強度の材料で構成する必要がなく、より安価に製 作することができる。また、蓄熱体は多量の塵埃を含む炉内雰囲気と直接に接触 することがないので、蓄熱体が目詰まりすることも少なく、長期に亘り一定の通 気性を維持できる。さらに、蓄熱体を通過した燃焼空気は一次燃焼空気ノズルと 二次燃焼空気ノズルで整流されて噴射されるので、安定した火炎形状が確保でき る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 燃焼装置の縦断面図である。

【図２】 図１に示す燃焼装置のII−II線断面図であ
る。

【図３】 図１に示す燃焼装置のIII−III線断面図であ
る。

【図４】 図１に示す燃焼装置のIV−IV線断面図であ
る。

【図５】 図１に示す燃焼装置のV−V線断面図である。

【図６】 図１に示す燃焼装置のVI−VI線断面図であ
る。

【図７】 図１に示す燃焼装置のVII−VII線断面図であ
る。

【符号の説明】

１…燃焼装置、２…ノズル部、５…バーナタイル、７…
噴射口、８…一次燃焼空気ノズル、９…空気ヘッダ（前
部空気ヘッダ）、１０…二次燃焼空気ノズル、１３…開
口部、１４…炉内排ガス吸引ノズル、１５…吸引ヘッダ
（前部吸引ヘッダ）、２０…ノズル外筒、２３…燃料ノ
ズル、２６…空室（後部空気ヘッダ）、２７…空室（後
部吸引ヘッダ）、２８…ダクト、３２…回転式蓄熱体、
３５…隔壁、３８…小室、３９…蓄熱媒体。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 噴射口を有するバーナタイルと、上記噴
   射口と同軸上に配置された燃料ノズルと、上記燃料ノズ
   ルの外周に配置された一次燃焼空気ノズルと、上記一次
   燃焼空気ノズルの外周に上記噴射口と同心的に配置され
   た複数の二次燃焼空気ノズルと、上記二次燃焼空気ノズ
   ルの外周に上記噴射口と同心的に配置された複数の炉内
   排ガス吸引ノズルと、上記一次燃焼空気ノズルと二次燃
   焼空気ノズルを集合し、上記噴射口の中心軸を通る平面
   により二分割された一方の領域に配置され、後端部に開
   口部を有する前部空気ヘッダと、上記炉内排ガス吸引ノ
   ズルを集合し、上記二分割された他方の領域に配置さ
   れ、後端部に開口部を有する前部吸引ヘッダと、上記前
   部空気ヘッダの後方に所定間隔を隔てて配置され、前部
   空気ヘッダの開口部に対向する開口部を備えた後部空気
   ヘッダと、上記前部吸引ヘッダの後方に上記所定間隔を
   隔てて配置され、前部吸引ヘッダの開口部に対向する開
   口部を備えた後部吸引ヘッダと、内筒と外筒の間の空間
   を前後にかつ半径方向に延びる複数の隔壁で区画すると
   ともに、隔壁間の小室にそれぞれ蓄熱体を充填し、上記
   前後のヘッダ間に上記中心軸を中心として回動自在に設
   けられた回転体と、上記回転体を回転させる駆動手段
   と、を備えたことを特徴とする排熱回収式燃焼装置。