JPH09145021A - 表面燃焼バーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】熱効率を低下させること無く、かつ簡単な構成
でフランジ部を冷却すること。 【解決手段】本発明の表面燃焼バーナは、燃焼面を繊維
焼結マット７を用いて形成した表面燃焼バーナにおい
て、前記燃焼面７ａの周囲を固定する取り付け部材５，
６に沿って、気体燃料の予混合ガスを供給する経路４を
設けたことを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は予混合ガスを燃料と
する表面燃焼バーナ、特にその燃焼部を固定する取り付
け部材、即ちフランジを冷却する機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】表面燃焼バーナでは、燃焼部が高温とな
るので、その燃焼部を固定する（押さえる）フランジ
は、非常に高温になる。フランジが高温になると、その
裏面及びマットの非燃焼面のフランジ隣接部も熱伝導で
高温になる。

【０００３】フランジ部やマットの非燃焼面が高温にな
り予混合ガスの着火温度を越えると、これらの部材が燃
料ガスと接触するため、燃料ガスが発火し、燃料ガス供
給側に逆火する恐れがある。従って、フランジ部の冷却
が必要である。

【０００４】その対策として、例えば特開昭５９−１３
７７１２号に開示の図７に示す構成がある。これは、予
混合ガスが充満される室２１を囲み冷却空気が充満され
る室２３が設けられ、これらの室を覆うようファイバー
マット２５が設けられ、その周囲をフランジ２６で固定
して（押さえて）いる。そして、室２３からスリット２
４を介して冷却空気を噴出させることにより、フランジ
２６を冷却するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のバーナでは、フ
ランジを保護するためにバーナ周囲に冷却空気を流す
が、その空気が燃焼ガスと共に下流に流れるために、 １，下流側のガス温度を低下させる。

【０００６】２，また、燃焼と関係ない空気の配管が必
要であり、バーナへの供給配管が複雑になる等の問題が
ある。この発明は上記のような問題を解消できるように
した表面燃焼バーナを提供することを課題とするもので
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の表面燃焼バーナ
は、燃焼面を繊維焼結マットを用いて形成した表面燃焼
バーナにおいて、前記燃焼面の周囲を固定する取り付け
部材に沿って、気体燃料の予混合ガスを供給する経路を
設けることにより、バーナ外殻と焼結マットを押さえる
フランジを冷却をすることをことを特徴とするものであ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態の一例
を示す全体構成図である。繊維焼結マット７即ちファイ
バーマットがあり、これはバーナ本体のフランジ５とバ
ーナ外側のマット押さえフランジ６とで固定されてい
る。バーナ本体はマットを邪魔板３が取り囲み、更にそ
の外側を外殻２が取り囲む形になっている。

【０００９】ここで、繊維焼結マット７には、金属繊維
（特にＳＵＳ３１６）、セラミック繊維等が用いられ
る。邪魔板３の端３ａが（図上で）上向きに、またバー
ナ本体のフランジ５の内側端５ａが（図上で）下向きに
張り出すことで、マット押さえフランジ６部の冷却経路
４が構成されている。

【００１０】そして、空気と燃料ガスとの予混合ガスが
供給配管１で導入され、外殻２と邪魔板３の間を通り、
マット押さえフランジ部の冷却経路４に供給され、本体
のフランジ５とマット押さえフランジ６にぶつかり、こ
れらを冷却し、反対に予混合ガスは予熱される。

【００１１】予熱された予混合ガスは邪魔板３とファイ
バーマット７との間に流れ込み、静圧でファイバーマッ
ト７の空隙を通過して燃焼面７ａに達する。そこで予混
合ガスが燃焼し、ファイバーマット表面上で燃焼を完結
した後、高温のガスとして噴出する。

【００１２】次に具体的な実施例について説明する。定
格出力は１２０００kcal/hで、バーナは、外寸法１５０
mm×２５０mm，厚み５０mmの角形で、燃焼部のマット
は、１００mm×２００mm、厚み４mmの板状である。マッ
トの材質はＳＵＳ３１６Ｌステンレス鋼の長繊維材を用
いた。

【００１３】フランジ面の冷却効果については、本体フ
ランジへの予混合ガスの衝突速度がかなり影響する。衝
突速度を速めるとフランジ温度が、より低温となること
が実験で明らかになった。図２にその結果を示す。

【００１４】ただし、速度を速めるためには、外殻２の
内壁と邪魔板３の端３ａの外側との距離を狭める必要が
あり、そうすることにより、圧損が増す結果となり、予
混合ガスの供給圧を高める必要が生じた。故に、冷却経
路４の設計にあたっては、その辺も考慮する必要があ
る。

【００１５】尚、今回の実施例では、外殻２の内壁と邪
魔板３の端３ａの外側との隙間を５mmに設定した。図３
には、バーナを炉内へ装着した条件での、従来の予混合
ガスをフランジ部へ当てないバーナ（ａ）と、本発明を
装着したバーナ（ｂ）との押さえフランジ温度の比較を
示す。低温の予混合ガスがフランジに衝突することが、
押さえフランジ温度を下げていることが判る。

【００１６】図４には、従来技術（図７）と本発明バー
ナ（図１）との出口下流１００mmでの燃焼ガス平均温度
の違いを示す。同じ負荷、空気比で比較した場合、本発
明に比べ従来技術では予混合ガスの流量は同じである
が、冷却空気の分だけ燃焼領域に入り込むため、バーナ
出口のガス温度は低温となる。すなわち、要求される出
口ガス温度が一定の条件では、投入する燃料量を少なく
することができ、省エネルギ効果もある。

【００１７】図５には、従来のバーナ（図３ａ）と本発
明（図３ｂ）との燃焼安定範囲を示す。縦軸が焼結マッ
トを通過するガスの流速、横軸が空気比である。予混合
ガスが余熱されることにより、希薄側の安定燃焼範囲が
広がり、燃焼にゆとりができる。

【００１８】図６は、円筒状の２００kw用バーナへ応用
した例である。このバーナは、外管１１，中管１２と燃
焼部マットでできた内管１３との３重管構造になってい
る。

【００１９】予混合ガスは外管１１に取り付けてある管
１４から流入する。バーナ内へ流入したガスは外管１１
と中管１２との間を通り、フランジ１５に衝突してフラ
ンジを冷却し、その後中管１２と燃焼部マットでできた
内管１３との間に入り、燃焼部マット１３から配管２０
内へ噴出して、マット内側表面で燃焼して、高温燃焼ガ
スを配管内部へ供給する。

【００２０】そして、図６（ｃ）に示すように、燃焼部
マット１３はフランジ１５と、断面Ｌ形の押さえフラン
ジ１６とにより固定されている。一方、中管１２の両端
部は（図上で）下向きに張り出し、押さえフランジ１６
との間に冷却経路４が構成されている。こうして、予混
合ガスはフランジ１５とマット押さえフランジ１６にぶ
つかり、これらを冷却すると同時に予熱される。この例
で、最大出力時に、予混合ガスのフランジへ衝突する速
度は３０m/s 程度であり、その条件でフランジ表面温度
は２５０度であった。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、バー
ナの燃料に使用する予混合ガスで高温となるフランジ部
を冷却する構造としたので、（ａ）冷却で失う熱量を予
混合気の予熱として回収することができ、熱効率を向上
させる省エネルギ効果がある、（ｂ）燃料ガスが予熱さ
れるので保炎効果がある、（ｃ）冷却のために必要なユ
ーティリティを削減でき単純化、コンパクト化により、
イニシャルコストダウン効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の態様の一例の全体構成を示す説
明図。

【図２】本発明バーナで測定した予混合ガス流速とフラ
ンジ表面温度との関係を示す説明図。

【図３】バーナを炉内に装着した状態での、フランジ部
を予混合気で冷却しない従来型の場合と冷却した本発明
の場合との、押さえフランジ表面温度の比較説明図。

【図４】従来技術と本発明との、バーナ出口下流１００
mmでの燃焼ガス平均温度の比較説明図。

【図５】従来技術と本発明との火炎安定範囲の比較図。

【図６】本発明の他の例の全体構成を示す説明図。

【図７】従来技術のバーナフランジ冷却機構の説明図。

【符号の説明】

４…経路，５，６…取り付け部材（フランジ），７…繊
維焼結マット。

フロントページの続き (72)発明者 大野 陽太郎 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼面を繊維焼結マットを用いて形成し
   た表面燃焼バーナにおいて、前記燃焼面の周囲を固定す
   る取り付け部材に沿って、気体燃料の予混合ガスを供給
   する経路を設けることにより、バーナ外殻と焼結マット
   を押さえるフランジを冷却をすることを特徴とする表面
   燃焼バーナ。