JPH09101005A - Gas nozzle for low nox burner - Google Patents

Gas nozzle for low nox burner

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JPH09101005A
JPH09101005A JP25667195A JP25667195A JPH09101005A JP H09101005 A JPH09101005 A JP H09101005A JP 25667195 A JP25667195 A JP 25667195A JP 25667195 A JP25667195 A JP 25667195A JP H09101005 A JPH09101005 A JP H09101005A
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burner
nozzles
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善利 関口
Hideo Shitaya
英雄 下谷
Seiji Komaguchi
誠治 駒口
Kazunori Nakamura
和範 中村
Katsuhiko Yamazaki
勝彦 山崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain gas nozzles of a low NOx burner, which are capable of effecting stabilized combustion in all the area of load change of the burner, by a method wherein the injection angle of the gas nozzles, slanted so that the inner surface side of the nozzles are positioned at the base end side of the nozzles and the outer surface side of the nozzles are positioned at the tip end side of the nozzles, is specified. SOLUTION: In a fuel two-stage supplying type low NOx burner, a primary gas nozzle 2, constituting a primary burner 1, is provided with gas injection ports 5, slanted so that the inner surface 3 side of the ports are positioned at the base end side of the nozzle and the outer surface 14 side of the ports are positioned at the tip end side of the nozzle, at a plurality of places in the circumferential direction thereof. In this case, the injection angle θ deg. of these gas injection ports 5 is set so as to be 25 deg.-35 deg.. On the other hand, piloot ports 6, whose injection angle is set so as to be 90 deg., are formed on the tip end unit of the primary gas nozzle 2 at a plurality of places in the circumferential direction thereof. In this case, the primary gas nozzle 2 is arranged in an air cylinder 7. Further, the gas injection ports 5 are arranged in one row on the outer periphery with an equal space.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、各種加熱炉やボイ
ラーなどに適用される燃料二段供給式低NOxバーナー
などにおいて、たとえば一次バーナーを構成するガスノ
ズルに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas nozzle that constitutes, for example, a primary burner in a two-stage fuel supply type low NOx burner applied to various heating furnaces and boilers.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、燃料二段式低NOxガスバーナは
図3に示す構造であった。すなわち従来型は、一次バー
ナー(メインバーナー)11により、一次燃焼域に全燃料
ガスの40〜50%が供給されるとともに、風箱12や空気筒
13を介して、一次バーナー11の外周から全燃焼空気(10
0 %)が供給されるので、一次燃焼域には空気比2.0 以
上の予混合気が生成される。一次バーナ11において、一
次ガスノズル14のガス噴出口15から噴出される40〜50%
の燃料ガス流Cは、空気筒13内を流れる燃焼空気流Dに
対し直交(θ=90°)されており、これにより予混合効
果が促進されるとともに、空気流速および燃料ガス流速
が高速であるためガス噴出口15の近傍では着火(保炎)
されない。
2. Description of the Related Art Conventionally, a two-stage fuel type low NOx gas burner has a structure shown in FIG. That is, in the conventional type, the primary burner (main burner) 11 supplies 40 to 50% of the total fuel gas to the primary combustion region, and the wind box 12 and the air cylinder
The total combustion air (10
(0%) is supplied, a premixed mixture with an air ratio of 2.0 or more is generated in the primary combustion zone. In the primary burner 11, 40 to 50% ejected from the gas ejection port 15 of the primary gas nozzle 14.
The fuel gas flow C of is orthogonal (θ = 90 °) to the combustion air flow D flowing in the air cylinder 13, which promotes the premixing effect, and the air flow velocity and the fuel gas flow velocity are high. Ignition (flame holding) near the gas outlet 15
Not done.

【0003】着火は一次ガスノズル14の先端部で発生す
る混合気の過流、およびパイロット炎Eにより行うこと
を基本原理としている。この燃焼形態は上半図に示され
る正常燃焼時となり、最も安定燃焼されるとともにNO
x低減に効果が発揮される。なお一次バーナー11の周辺
には複数本(四本)の二次バーナー16が配設され、これ
らにより二次燃焼が行われる。
The basic principle is that ignition is performed by the overflow of the air-fuel mixture generated at the tip of the primary gas nozzle 14 and the pilot flame E. This combustion mode is the normal combustion shown in the first half of the figure, and the most stable combustion and NO
It is effective in reducing x. A plurality of (four) secondary burners 16 are arranged around the primary burner 11, and secondary combustion is performed by these.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、化学プラン
トから発生されるオフガスには、H2 (水素)分が50%
以上含有されているものがあり、燃焼速度は1.0 m/s
を超えている。このように燃焼速度の速い燃料ガスで、
上記の一次ガスノズル14を用い、運転上バーナ負荷を順
次低下させると、火炎の着火点は、上半図に示される正
常燃焼時(通常)における一次ガスノズル14の先端部外
方のA点から、下半図に示される異常燃焼時におけるガ
ス噴出口15に近いB点側へと移動される。これは燃焼速
度の速い燃料ガスが、空気流速の低下にともなってガス
噴出口15から噴出後に即刻着火されるためである。この
着火点の移動は、振動燃焼、共鳴騒音および一次ガスノ
ズル14の赤熟Fなどの要因になる。
By the way, the off gas generated from a chemical plant contains 50% of H 2 (hydrogen).
Some of them are contained above, burning rate is 1.0 m / s
Is over. With fuel gas with a high burning rate,
When the burner load is sequentially reduced by using the primary gas nozzle 14 described above, the ignition point of the flame becomes lower than the point A outside the tip of the primary gas nozzle 14 during normal combustion (normal) shown in the upper half diagram. It is moved to the point B side near the gas ejection port 15 at the time of abnormal combustion shown in the half diagram. This is because the fuel gas having a high burning velocity is ignited immediately after being ejected from the gas ejection port 15 with a decrease in the air flow velocity. The movement of the ignition point causes factors such as vibration combustion, resonance noise, and redness F of the primary gas nozzle 14.

【0005】そこで本発明のうち請求項1記載の発明
は、バーナーの負荷変動の全域において安定燃焼し得る
低NOxバーナのガスノズルを提供することを目的とし
たものである。
Therefore, the first aspect of the present invention is to provide a low NOx burner gas nozzle capable of performing stable combustion over the entire range of the load fluctuation of the burner.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明のうちで請求項1記載の低NOxバーナ
のガスノズルは、周方向の複数箇所に、ノズル内面側が
ノズル基端部側に位置するとともにノズル外面側がノズ
ル先端部側に位置するよう傾斜したガス噴出口を設け、
これらガス噴出口の噴出角度を25°〜35°に設定したこ
とを特徴としたものである。
In order to achieve the above-mentioned object, a low NOx burner gas nozzle according to claim 1 of the present invention has a plurality of circumferentially-arranged gas nozzles, in which the nozzle inner surface side is the nozzle base end side. And a gas ejection port that is inclined so that the nozzle outer surface side is positioned on the nozzle tip end side,
The feature is that the ejection angles of these gas ejection ports are set to 25 ° to 35 °.

【0007】ここでガスノズルは、燃料二段供給式低N
Oxバーナーなどにおける一次ガスノズル、二次ガスノ
ズルなど、種々なガスノズルである。したがって請求項
1の発明によると、ガス噴出口の噴出角度を25°〜35°
の角度内として燃料ガスを噴出させることにより、燃焼
空気の流れとの交叉角度を緩やかにし得、直角状に交叉
する場合と比較して、予混合効果を抑制し得る。このよ
うに予混合を抑制することにより、直角交叉する場合と
比較して、燃焼遅れが生じることになり、その結果、燃
焼速度の速い燃料ガスを使用するときや、燃焼空気の流
速が低下したときでも、着火点をガスノズルの先端部外
方とし得、常に安定燃焼を可能としている。
Here, the gas nozzle is a two-stage fuel supply type low N
Various gas nozzles such as primary gas nozzles and secondary gas nozzles in Ox burners and the like. Therefore, according to the invention of claim 1, the ejection angle of the gas ejection port is 25 ° to 35 °.
By injecting the fuel gas within the angle of, the crossing angle with the flow of the combustion air can be made gentle, and the premixing effect can be suppressed as compared with the case of crossing at a right angle. By suppressing the premixing in this way, a combustion delay occurs as compared with the case of crossing at right angles, and as a result, the flow velocity of combustion air decreases when using fuel gas with a high combustion speed. Even at this time, the ignition point can be outside the tip of the gas nozzle, and stable combustion is always possible.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
図1、図2に基づいて説明する。図1において、たとえ
ば燃料二段供給式低NOxバーナーにおいて一次バーナ
ー1を構成する一次ガスノズル2には、その周方向の複
数箇所に、ノズル内面3側がノズル基端部側に位置され
るとともにノズル外面4側がノズル先端部側に位置され
るよう傾斜したガス噴出口5が設けられる。そして、こ
れらガス噴出口5の噴出角度θ°は25°〜35°に設定さ
れている。前記一次ガスノズル2の先端部には、その周
方向の複数箇所に、噴出角度が90°に設定されたパイロ
ット口6が形成されている。なお一次ガスノズル2は空
気筒7内に配置されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below.
A description will be given based on FIGS. 1 and 2. In FIG. 1, for example, in a primary gas nozzle 2 that constitutes the primary burner 1 in a two-stage low-NOx fuel burner, the nozzle inner surface 3 side is located at the nozzle base end side and the nozzle outer surface is provided at a plurality of locations in the circumferential direction. A gas ejection port 5 is provided so that the nozzle 4 is located on the nozzle tip side. The ejection angle θ ° of these gas ejection ports 5 is set to 25 ° to 35 °. Pilot ports 6 whose ejection angle is set to 90 ° are formed at a plurality of positions in the circumferential direction at the tip of the primary gas nozzle 2. The primary gas nozzle 2 is arranged in the air cylinder 7.

【0009】ここで一次ガスノズル2は、一次燃料ガス
8の噴出量がガス噴出口5群とパイロット口6群とに区
分され、容量比でそれぞれ、ガス噴出口5群が90〜95
%、パイロット口6群が10〜5%に案分されている。な
おガス噴出口5は、外周に等間隔で一列に配置されてい
る。
Here, in the primary gas nozzle 2, the amount of the primary fuel gas 8 ejected is divided into a gas ejection port 5 group and a pilot port 6 group, and the gas ejection port 5 groups are 90 to 95 in terms of volume ratio.
%, 6 groups of pilot mouths are divided into 10 to 5%. The gas ejection ports 5 are arranged in a line at equal intervals on the outer circumference.

【0010】以下に、上記した実施の形態における作用
を説明する。ガス噴出口5の噴出角度θ°を、設定され
た25°〜35°の角度内として、一次燃料ガス8を噴出さ
せることにより、燃焼空気9の流れとの交叉角度が緩や
かとなり、直角状に交叉される場合と比較して、予混合
効果が抑制される。このように予混合が抑制されること
により、直角状に交叉される場合と比較して、燃焼遅れ
が生じることになり、その結果、燃焼速度の速い一次燃
料ガス8を使用するときや、燃焼空気9の流速が低下し
たときでも、着火点は一次ガスノズル2の先端部外方と
なり、常に安定燃焼が可能となる。
The operation of the above embodiment will be described below. By making the ejection angle θ ° of the gas ejection port 5 within the set angle of 25 ° to 35 ° and ejecting the primary fuel gas 8, the crossing angle with the flow of the combustion air 9 becomes gentle and becomes a right angle. The premixing effect is suppressed as compared to the case of crossing. By suppressing the premixing in this way, a combustion delay occurs as compared with the case of crossing at right angles, and as a result, when using the primary fuel gas 8 with a high combustion speed, Even when the flow velocity of the air 9 is reduced, the ignition point is located outside the tip of the primary gas nozzle 2, and stable combustion is always possible.

【0011】上記した一次ガスノズル2のテストデータ
が図2に示されている。すなわち、一次バーナー1の運
転負荷を減じてゆくと、噴出角度θ°がθ°=35°以上
でかつ大きいほど振動燃焼域に移行し、ノズル赤熱や共
鳴騒音を生じることが判明した。また噴出角度θ°を小
さくすると、θ°=25°以下では運転負荷の変動に殆ど
関係なくリフト燃焼域に移行し、火炎がリフト(吹飛び
消炎)することが判明した。そしてθ°=25〜35°の範
囲内において、一次バーナー1の負荷変動の全域で、振
動、赤熱、リフト現象のいづれも発生せず、安定燃焼す
る領域を確保し得る。
The test data of the above-mentioned primary gas nozzle 2 is shown in FIG. That is, it was found that as the operating load of the primary burner 1 is reduced, the jetting angle θ ° shifts to the oscillating combustion region as the jet angle θ ° is greater than θ ° = 35 °, and nozzle red heat and resonance noise are generated. It was also found that when the jet angle θ ° is reduced, when θ ° = 25 ° or less, the flame shifts to the lift combustion region regardless of the fluctuation of the operating load, and the flame lifts (blown out). Within the range of θ ° = 25 to 35 °, vibration, red heat and lift phenomenon do not occur in the entire load fluctuation of the primary burner 1, and a stable combustion region can be secured.

【0012】[0012]

【発明の効果】上記した本発明の請求項1によると、ガ
ス噴出口の噴出角度を25°〜35°の角度内として燃料ガ
スを噴出させることで、燃焼空気の流れとの交叉角度を
緩やかにできて、予混合効果を抑制できる。これにより
燃焼遅れが生じることになり、その結果、燃焼速度の速
い燃料ガスを使用するときや、燃焼空気の流速が低下し
たときでも、着火点をガスノズルの先端部外方にでき、
以て、バーナーの負荷変動の全域において常に安定燃焼
を可能にできて、振動燃焼、共鳴騒音およびガスノズル
の赤熟などの発生を防止できる。
According to the first aspect of the present invention described above, the fuel gas is ejected with the ejection angle of the gas ejection port within the angle of 25 ° to 35 °, so that the intersection angle with the flow of the combustion air is gentle. Therefore, the premixing effect can be suppressed. This causes combustion delay, and as a result, the ignition point can be located outside the tip of the gas nozzle even when using a fuel gas with a high combustion rate or when the flow velocity of the combustion air decreases.
As a result, stable combustion can be always performed over the entire range of load changes of the burner, and vibration combustion, resonance noise, and red maturity of the gas nozzle can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態の一例を示し、低NOxバ
ーナの一次ガスノズルの縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a primary gas nozzle of a low NOx burner showing an example of an embodiment of the present invention.

【図2】同低NOxバーナの一次ガスノズルにおけるテ
ストデータの説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of test data in the primary gas nozzle of the low NOx burner.

【図3】従来例を示し、低NOxバーナの縦断面図であ
る。
FIG. 3 is a vertical sectional view of a low NOx burner showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 一次バーナー 2 一次ガスノズル 3 ノズル内面 4 ノズル外面 5 ガス噴出口 6 パイロット口 8 一次燃料ガス 9 燃焼空気 θ° 噴出角度 1 Primary Burner 2 Primary Gas Nozzle 3 Nozzle Inner Surface 4 Nozzle Outer Surface 5 Gas Jet Port 6 Pilot Port 8 Primary Fuel Gas 9 Combustion Air θ ° Jet Angle

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 和範 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28号 日立造船株式会社内 (72)発明者 山崎 勝彦 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28号 日立造船株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Kazunori Nakamura 5-3-8 Nishikujo, Konohana-ku, Osaka City, Osaka Prefecture Hitachi Shipbuilding Co., Ltd. (72) Inventor Katsuhiko Yamazaki 5-chome, Nishikujo, Osaka, Osaka City No. 28 in Hitachi Shipbuilding Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 周方向の複数箇所に、ノズル内面側がノ
ズル基端部側に位置するとともにノズル外面側がノズル
先端部側に位置するよう傾斜したガス噴出口を設け、こ
れらガス噴出口の噴出角度を25°〜35°に設定したこと
を特徴とする低NOxバーナのガスノズル。
1. A plurality of circumferential gas outlets are provided with inclined gas ejection ports such that the nozzle inner surface side is located at the nozzle base end side and the nozzle outer surface side is located at the nozzle tip end side, and the ejection angles of these gas ejection ports are provided. The low NOx burner gas nozzle is characterized in that the temperature is set to 25 ° to 35 °.
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