JPH0712314A - ガスバーナー - Google Patents

ガスバーナー

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JPH0712314A
JPH0712314A JP15205793A JP15205793A JPH0712314A JP H0712314 A JPH0712314 A JP H0712314A JP 15205793 A JP15205793 A JP 15205793A JP 15205793 A JP15205793 A JP 15205793A JP H0712314 A JPH0712314 A JP H0712314A
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JP
Japan
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gas
combustion
gas fuel
combustion chamber
supporting
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Pending
Application number
JP15205793A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuaki Kobayashi
伸明 小林
Hiroshi Sanai
宏 讃井
Takeshi Tada
健 多田
Hiroshi Kurihara
博 栗原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Oxygen Co Ltd
JFE Engineering Corp
Nippon Sanso Corp
Original Assignee
Japan Oxygen Co Ltd
Nippon Sanso Corp
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 800〜2000kcal/Nm3 程度の低
カロリーガス燃料を燃焼させる場合でも安定した燃焼状
態が得られ、圧力の広範囲な変化あるいは急激な変化
や、ガス燃料の発熱量の急激な変化にも耐えることがで
きるガスバーナーを提供する。 【構成】 燃焼室13の円錐面の角度を軸線に対して5
〜30度の範囲に形成し、ガス燃料噴出口12を環状に
形成するとともに、該噴出口12にガス燃料を旋回流と
して燃焼室13に噴出させる旋回羽根17を設け、燃焼
室13に開口した支燃性ガス噴出口14を、ガス燃料の
旋回方向と同方向に噴出するように配設する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスバーナーに関し、
特に、800〜2000kcal/Nm3 程度の低カロ
リーガス燃料を、酸素あるいは酸素富化空気で燃焼させ
るガスバーナーに関する。
【0002】
【従来の技術】ガス燃料を燃焼させるバーナーとして、
例えば、図5に示すように、ガス燃料供給路1の先端の
ガス燃料噴出口2に、先端側が拡径した円錐状の燃焼室
3を連設し、該燃焼室3の周壁に支燃性ガス噴出口4を
設けた構造のものが知られている。このバーナーは、ガ
ス燃料供給路1から供給されるガス燃料を、ガス燃料噴
出口2から燃焼室3の中心に噴出させるとともに、支燃
性ガス噴出口4から支燃性ガスを接線方向に噴出させ、
両者を混合して燃焼させるものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
造のバーナーは、支燃性ガスを接線方向に噴出させてガ
ス燃料との混合を促進するようにしてはいるものの、燃
焼雰囲気の圧力の変化やガス燃料の圧力変化及び発熱量
の変化等の広範囲な条件での混合が十分ではなかった。
このため、圧力が大気圧から高圧、例えば5kg/cm
2 Gに変化するような広範囲での圧力変化や、圧力が急
激に0.5kg/cm2 G程度変化するような急激な圧
力変化によりガスの噴出速度が変化すると、ガス燃料と
支燃性ガスとの混合が十分に行えず燃焼が不安定にな
る。また、低カロリーのガス燃料、特に発熱量が800
〜2000kcal/Nm3 のガス燃料を用いた場合
は、ガス燃料と支燃性ガスとの混合を十分に行う必要が
あるため、通常は、ガス燃料の発熱量に応じた噴出速度
に設定されているので、燃料の発熱量が急激に300k
cal/Nm3 程度変化すると、噴出速度の設定が異な
るために混合が不十分になり、火炎が不安定になった
り、失火したりする不都合があった。
【0004】そこで本発明は、800〜2000kca
l/Nm3 程度の低カロリーガス燃料を燃焼させる場合
でも安定した燃焼状態が得られ、圧力の広範囲な変化あ
るいは急激な変化や、ガス燃料の発熱量の急激な変化に
も耐えることができるガスバーナーを提供することを目
的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明のガスバーナーは、ガス燃料供給路先端の
ガス燃料噴出口に、先端側が拡径した円錐状の燃焼室を
連設し、該燃焼室の周壁に支燃性ガス噴出口を設けたガ
スバーナーにおいて、前記燃焼室の円錐面の角度を軸線
に対して5〜30度の範囲に形成し、前記ガス燃料噴出
口をガス燃料供給路の内周面に沿う環状に形成するとと
もに、該ガス燃料噴出口にガス燃料を旋回流として前記
燃焼室に噴出させる旋回羽根を設け、前記支燃性ガス噴
出口を、前記ガス燃料の旋回方向と同方向に支燃性ガス
を噴出するように配設したことを特徴としている。
【0006】また、本発明は、前記ガス燃料の噴出速度
が10〜80Nm/秒であること、前記支燃性ガスの噴
出速度が30〜130Nm/秒であること、前記支燃性
ガスの酸素濃度が40〜100%であること、前記環状
ガス燃料噴出口は、ガス燃料供給路内周と該ガス燃料供
給路内に同軸に配設した中空管外周との間に形成されて
いることを特徴とするものである。なお、「Nm/秒」
は、0℃,大気圧状態に換算した流速である。
【0007】
【作 用】上記構成によれば、ガス燃料自体が旋回流と
なって燃焼室に噴出するとともに、該旋回流と同方向に
支燃性ガスが噴出するので、両者の混合を十分に行うこ
とができ、安定した燃焼状態を得ることができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明を、図面に示す一実施例に基づ
いてさらに詳細に説明する。図1及び図2は、本発明の
ガスバーナーの一実施例を示すもので、ガス燃料供給路
11と、該ガス燃料供給路11先端のガス燃料噴出口1
2に連設した先端側が拡径している円錐状の燃焼室13
と、該燃焼室13の周壁に開口する支燃性ガス噴出口1
4と、該支燃性ガス噴出口14に連設した支燃性ガス供
給路15とにより構成されている。
【0009】前記ガス燃料噴出口12は、ガス燃料供給
路11の内周と該ガス燃料供給路11内に同軸に配設し
た中空管16の外周との間に環状に形成され、該ガス燃
料噴出口12には、ガス燃料を旋回流として燃焼室13
内に噴出させる複数の旋回羽根17が設けられている。
【0010】前記ガス燃料噴出口12における中空管1
6の外径D1 とガス燃料供給路11の内径D2 とは、通
常は、D2 /D1 を1.5〜3.0の範囲にすることが
好ましく、この比の値が大きい場合、即ちD2 /D1
3.0を超えると、ガス燃料の噴出速度が低下するため
に混合を十分に行えなくなることがある。また、旋回羽
根17の角度は、ガス燃料の流速やガス燃料噴出口12
の開口幅等により異なるが、一般には、ガス燃料供給路
11の軸線に対して30〜60度の範囲にすることが好
ましく、角度が小さいと十分な旋回流が得られず、大き
すぎるとガス燃料の流れ抵抗が大きくなる不都合があ
る。なお、旋回羽根17の枚数は、角度や口径により適
当に選定すればよい。
【0011】また、前記燃焼室13の円錐面の拡開角度
θは、同じくガス燃料供給路11の軸線に対して5〜3
0度の範囲に形成する。この拡開角度が小さすぎると、
燃焼室容積が小さくなってガス燃料と支燃性ガスとの混
合を十分に行えなくなり、逆に拡開角度が大きすぎる
と、燃焼室出口径が大きくなるために火炎の噴出速度が
遅くなり、火炎が不安定になる不都合がある。
【0012】さらに、前記ガス燃料噴出口12から噴出
するガス燃料の噴出速度は、10〜80Nm/秒(0
℃,1気圧の標準状態に換算した速度)の範囲、特に2
0〜50Nm/秒の範囲に設定することが好ましい。
【0013】一方、前記支燃性ガス噴出口14は、該支
燃性ガス噴出口14から燃焼室13内に噴出する支燃性
ガスを、該燃焼室13におけるガス燃料の旋回方向と同
じ方向に噴出するように配設されている。この支燃性ガ
ス噴出口14から噴出する支燃性ガスとしては、酸素濃
度が40〜100%の酸素富化ガスあるいは酸素ガスを
用いることが望ましい。また、支燃性ガスの噴出速度
は、30〜130Nm/秒、特に50〜100Nm/秒
の範囲が好ましい。
【0014】ここで、前記ガス燃料の噴出速度と支燃性
ガスの噴出速度とが燃焼に及ぼす影響について実験した
結果を説明する。なお、ガス燃料噴出口12におけるD
2 /D1 は2.0、燃焼室13の円錐面の拡開角度θは
15度とし、ガス燃料として発熱量が1157〜181
7kcal/Nm3 の範囲のプロパンと窒素の混合ガス
を、支燃性ガスとして酸素濃度99.6%のガスをそれ
ぞれ用いた。
【0015】まず、図3は、燃焼時の雰囲気が大気圧の
ときの結果を示すものである。この図から明らかなよう
に、大気圧状態では、ガス燃料の噴出速度が10〜80
Nm/秒の範囲で、かつ、支燃性ガスの噴出速度が30
〜130Nm/秒の範囲にあるときに安定した燃焼状態
となる。
【0016】また、図4は、燃焼時の雰囲気が約3kg
/cm2 Gのときの結果を示すものである。この図から
明らかなように、圧力が3kg/cm2 Gのときでも、
ガス燃料の噴出速度が10〜80Nm/秒の範囲で、か
つ、支燃性ガスの噴出速度が30〜130Nm/秒の範
囲にあれば略満足できる燃焼状態が得られ、この内、ガ
ス燃料の噴出速度が20〜50Nm/秒の範囲で、か
つ、支燃性ガスの噴出速度が50〜100Nm/秒の範
囲にあるときに安定した燃焼状態となる。
【0017】さらに、図4における安定燃焼の範囲内
で、ガス燃料の組成を変化させて、発熱量を3秒間で3
00kcal/Nm3 変化させたが、安定燃焼状態を保
持することができた。また、燃焼雰囲気圧力を3kg/
cm2 Gから3.3kg/cm2 Gに約5秒間で変化さ
せたが、同様に安定燃焼を保持することができた。
【0018】しかも、本実施例に示すように、ガス燃料
供給路11内に中空管16を同軸状に配設することによ
り、中空管16内を覗き窓として利用したり、燃焼停止
時に作業棒を挿入する空間として使用することができ
る。なお、バーナーそのものとしては、環状のガス燃料
噴出口12を形成できるものならば、ガス燃料供給路1
1の中心部に配設するものの形状は任意に選定でき、例
えば、丸棒状のものや円盤上のものを旋回羽根17で支
持するようにしてもよい。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のガスバー
ナーは、旋回羽根を有する環状のガス燃料噴出口先端
に、拡開角度5〜30度の範囲の燃焼室を連設し、燃焼
室に支燃性ガスをガス燃料の旋回方向と同方向に噴出す
るようにしたから、ガス燃料と支燃性ガスとを十分に混
合させることができ、安定した燃焼火炎を得ることがで
きる。
【0020】特に、前記ガス燃料の噴出速度を10〜8
0Nm/秒、支燃性ガスの噴出速度を30〜130Nm
/秒の範囲にそれぞれ設定することにより、800〜2
000kcal/Nm3 程度の低カロリーガス燃料を用
いた場合でも、安定した燃焼状態とすることができる。
また、支燃性ガスの酸素濃度を40〜100%にするこ
とにより、効率のよい燃焼が得られる。さらに、環状の
ガス燃料噴出口を形成する手段として、ガス燃料供給路
内に中空管を同軸に配設することにより、該中空管内を
覗き窓や作業棒の挿入空間として利用することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例を示すガスバーナーの断面
図である。
【図2】 図1のII−II線断面図である。
【図3】 燃焼雰囲気が大気圧のときのガス燃料の噴出
速度と支燃性ガスの噴出速度とに対する安定燃焼範囲を
示す図である。
【図4】 燃焼雰囲気が約3kg/cm2 Gのときのガ
ス燃料の噴出速度と支燃性ガスの噴出速度とに対する安
定燃焼範囲を示す図である。
【図5】 従来のガスバーナーの一例を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
11…ガス燃料供給路、12…ガス燃料噴出口、13…
燃焼室、14…支燃性ガス噴出口、15…支燃性ガス供
給路、16…中空管、17…旋回羽根
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 多田 健 東京都千代田区丸ノ内1丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 栗原 博 東京都千代田区丸ノ内1丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガス燃料供給路先端のガス燃料噴出口
    に、先端側が拡径した円錐状の燃焼室を連設し、該燃焼
    室の周壁に支燃性ガス噴出口を設けたガスバーナーにお
    いて、前記燃焼室の円錐面の角度を軸線に対して5〜3
    0度の範囲に形成し、前記ガス燃料噴出口をガス燃料供
    給路の内周面に沿う環状に形成するとともに、該ガス燃
    料噴出口にガス燃料を旋回流として前記燃焼室に噴出さ
    せる旋回羽根を設け、前記支燃性ガス噴出口を、前記ガ
    ス燃料の旋回方向と同方向に支燃性ガスを噴出するよう
    に配設したことを特徴とするガスバーナー。
  2. 【請求項2】 前記ガス燃料の噴出速度が10〜80N
    m/秒であることを特徴とする請求項1記載のガスバー
    ナー。
  3. 【請求項3】 前記支燃性ガスの噴出速度が30〜13
    0Nm/秒であることを特徴とする請求項1記載のガス
    バーナー。
  4. 【請求項4】 前記支燃性ガスの酸素濃度が40〜10
    0%であることを特徴とする請求項1記載のガスバーナ
    ー。
  5. 【請求項5】 前記環状のガス燃料噴出口は、ガス燃料
    供給路内周と該ガス燃料供給路内に同軸に配設した中空
    管外周との間に形成されていることを特徴とする請求項
    1記載のガスバーナー。
JP15205793A 1993-06-23 1993-06-23 ガスバーナー Pending JPH0712314A (ja)

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