JPH09152106A - 炉内燃焼制御方法 - Google Patents
炉内燃焼制御方法Info
- Publication number
- JPH09152106A JPH09152106A JP7312730A JP31273095A JPH09152106A JP H09152106 A JPH09152106 A JP H09152106A JP 7312730 A JP7312730 A JP 7312730A JP 31273095 A JP31273095 A JP 31273095A JP H09152106 A JPH09152106 A JP H09152106A
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- fuel
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- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料並びに酸化剤の噴出角度を、炉内温度や
空気温度に基づいて変えながら、燃焼を行う。 【解決手段】 炉壁１０に第１通孔１１を中心線が直角
状に貫くように形成する。また、炉壁１０の外側開口面
積を大きくとり、炉内に面する炉壁１０の内側開口面積
を小さくして、断面円錐形状に第２通孔１２を形成す
る。この第２通孔１２において、燃料ノズル１３の炉壁
１０の外側開口側に位置する基端部側を、適宜な操作機
構によって回動変位調節して、空気噴流に対する燃料の
噴出角度θを調節する構造とする。
空気温度に基づいて変えながら、燃焼を行う。 【解決手段】 炉壁１０に第１通孔１１を中心線が直角
状に貫くように形成する。また、炉壁１０の外側開口面
積を大きくとり、炉内に面する炉壁１０の内側開口面積
を小さくして、断面円錐形状に第２通孔１２を形成す
る。この第２通孔１２において、燃料ノズル１３の炉壁
１０の外側開口側に位置する基端部側を、適宜な操作機
構によって回動変位調節して、空気噴流に対する燃料の
噴出角度θを調節する構造とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料と高温空気な
どの酸化剤を別々に炉内に噴射する燃料炉内直接噴射方
式において、燃料並びに空気等の酸化剤の噴出角度を、
炉内温度や空気温度により変えながら、燃焼を行い、本
来の低ＮＯｘ性を維持しつつ、火炎の安定化を図った、
炉内燃焼制御方法に関するものである。
どの酸化剤を別々に炉内に噴射する燃料炉内直接噴射方
式において、燃料並びに空気等の酸化剤の噴出角度を、
炉内温度や空気温度により変えながら、燃焼を行い、本
来の低ＮＯｘ性を維持しつつ、火炎の安定化を図った、
炉内燃焼制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に炉内燃焼は以下のことが言える。 混合気の燃焼性能を決定する燃焼範囲や燃焼速度等
は、炉内温度や空気温度が高くなるにつれて広く、大き
くなる傾向（燃焼しやすい傾向）にある。反対に、低温
では、安定性に欠け、燃焼しにくい。 炉内温度や空気温度が低い状態では、基本的に発生す
るＮＯｘ濃度が低い。すなわち、ＮＯｘ濃度が高いの
は、高温域においてのみである。
は、炉内温度や空気温度が高くなるにつれて広く、大き
くなる傾向（燃焼しやすい傾向）にある。反対に、低温
では、安定性に欠け、燃焼しにくい。 炉内温度や空気温度が低い状態では、基本的に発生す
るＮＯｘ濃度が低い。すなわち、ＮＯｘ濃度が高いの
は、高温域においてのみである。
【０００３】ところで、燃料炉内直接噴射法（ＦＤＩ）
は燃料と空気等が炉内にて混合し、燃焼を開始する前
に、炉内の雰囲気を各々の噴流内に巻き込む排ガス再循
環効果と、緩慢燃焼効果によりＮＯｘを低減できる燃焼
法である。例えば図５に示すように、炉壁１に燃料と酸
化剤としての空気を噴出するための通孔２、３を形成し
た構造とし燃焼を行うようにしている。前記通孔２、３
は、距離ｒ離隔して形成してあり、炉内において、通孔
２、３から噴出した燃料と空気とが角度θによって混合
するようにしてある。なお、通孔２、３は、いずれが燃
料用であるとか、空気用であるということは適宜であ
る。このような燃料炉内直接噴射法では、基本的には、
燃料、空気の噴流が混合する前に、充分排気ガスを巻き
込むことが重要となっている。かかる点に影響を与える
ファクタとして、 幾何学的混合角度……θ、各ノズル間の離隔距離…
…ｒ、各流体の速度、またはその比……Ｖ1、Ｖ2、Ｖ
1／Ｖ2、各ノズルの数、等がある。
は燃料と空気等が炉内にて混合し、燃焼を開始する前
に、炉内の雰囲気を各々の噴流内に巻き込む排ガス再循
環効果と、緩慢燃焼効果によりＮＯｘを低減できる燃焼
法である。例えば図５に示すように、炉壁１に燃料と酸
化剤としての空気を噴出するための通孔２、３を形成し
た構造とし燃焼を行うようにしている。前記通孔２、３
は、距離ｒ離隔して形成してあり、炉内において、通孔
２、３から噴出した燃料と空気とが角度θによって混合
するようにしてある。なお、通孔２、３は、いずれが燃
料用であるとか、空気用であるということは適宜であ
る。このような燃料炉内直接噴射法では、基本的には、
燃料、空気の噴流が混合する前に、充分排気ガスを巻き
込むことが重要となっている。かかる点に影響を与える
ファクタとして、 幾何学的混合角度……θ、各ノズル間の離隔距離…
…ｒ、各流体の速度、またはその比……Ｖ1、Ｖ2、Ｖ
1／Ｖ2、各ノズルの数、等がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】かかる燃料炉内直接噴
射法は、本来的に燃焼がしにくく、火炎の安定性に問題
があり、低温域では使うことができず、別のバーナを必
要とする。そこで、低温時には、燃料や空気の混合を早
めに開始することが安定性を確保することができること
に着目した。そのためには、 １．ノズル数を増やす、２．角度θを大きくする、３．
離隔距離ｒを小さくする。一方、高温時には、逆の手段
をとるようにすればよい。本発明は、このような背景か
ら提案されたものであって、燃料並びに空気等の酸化剤
の噴出角度を、炉内温度や空気温度により変えながら、
燃焼を行い、本来の低ＮＯｘ性能を維持しつつ、火炎の
安定化を図った、炉内燃焼制御方法を提供することを目
的とする。
射法は、本来的に燃焼がしにくく、火炎の安定性に問題
があり、低温域では使うことができず、別のバーナを必
要とする。そこで、低温時には、燃料や空気の混合を早
めに開始することが安定性を確保することができること
に着目した。そのためには、 １．ノズル数を増やす、２．角度θを大きくする、３．
離隔距離ｒを小さくする。一方、高温時には、逆の手段
をとるようにすればよい。本発明は、このような背景か
ら提案されたものであって、燃料並びに空気等の酸化剤
の噴出角度を、炉内温度や空気温度により変えながら、
燃焼を行い、本来の低ＮＯｘ性能を維持しつつ、火炎の
安定化を図った、炉内燃焼制御方法を提供することを目
的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
ために、本発明は、燃料と酸化剤を別々に炉内に噴射し
て混合させる燃料炉内直接噴射方式による燃焼におい
て、燃料および酸化剤間の噴出角度を、炉内温度や酸化
剤温度に応じて調節して、燃焼を行うようにした。 ま
た本発明は、燃料と酸化剤を別々に炉内に噴射して混合
させる燃料炉内直接噴射方式による燃焼において、炉壁
に炉内に向けて近接配置した燃料および酸化剤を噴出す
るためのノズルを、炉内温度や酸化剤温度に応じて基端
部側を回動調節することで燃料および酸化剤間の噴出角
度を調節して、燃焼を行うようにした。 さらに本発明
は、燃料と酸化剤を別々に炉内に噴射して混合させる燃
料炉内直接噴射方式による燃焼において、炉壁に炉内に
向けて近接配置した燃料および酸化剤を噴出するための
ノズルを、炉内温度や酸化剤温度に応じて先端側を回動
調節することで燃料および酸化剤間の噴出角度を調節し
て、燃焼を行うようにした。
ために、本発明は、燃料と酸化剤を別々に炉内に噴射し
て混合させる燃料炉内直接噴射方式による燃焼におい
て、燃料および酸化剤間の噴出角度を、炉内温度や酸化
剤温度に応じて調節して、燃焼を行うようにした。 ま
た本発明は、燃料と酸化剤を別々に炉内に噴射して混合
させる燃料炉内直接噴射方式による燃焼において、炉壁
に炉内に向けて近接配置した燃料および酸化剤を噴出す
るためのノズルを、炉内温度や酸化剤温度に応じて基端
部側を回動調節することで燃料および酸化剤間の噴出角
度を調節して、燃焼を行うようにした。 さらに本発明
は、燃料と酸化剤を別々に炉内に噴射して混合させる燃
料炉内直接噴射方式による燃焼において、炉壁に炉内に
向けて近接配置した燃料および酸化剤を噴出するための
ノズルを、炉内温度や酸化剤温度に応じて先端側を回動
調節することで燃料および酸化剤間の噴出角度を調節し
て、燃焼を行うようにした。
【０００６】
【発明の実施の形態】次に、本発明にかかる炉内燃焼制
御方法を実施するための典型的な実施の形態を示し、図
面に基づいて、以下説明する。図１に炉内燃焼制御方法
を実施するための燃料炉内直接噴射方式による燃焼構造
を模式的に示す。かかる燃焼構造においては、炉壁１０
に炉内に向けて空気と燃料とを噴出するための第１、第
２の通孔１１、１２を形成している。この場合、第１通
孔１１からは空気を噴出させるようにし第１通孔１１は
炉壁１０に対して中心線が直角状に貫くように形成して
いる。一方、第２通孔１２には、燃料ノズル１３を配置
して燃料を噴出させるようにしている。この第２通孔１
２では、炉壁１０の外側開口面積を大きくとり、炉内に
面する炉壁１０の内側開口面積を小さくして、断面円錐
形状に形成している。かかる第２通孔１２において、燃
料ノズル１３の炉壁１０の外側開口側に位置する基端部
側を、適宜な操作機構（図示省略）によって回動変位調
節して、空気噴流に対する燃料の噴出角度θを調節する
ようにしている。なお、前記操作機構は、炉内温度、ま
たは空気温度を検出する温度検出手段（図示省略）の検
出信号に基づいて動作する構成としている。前記角度θ
は、温度検出手段による空気温度または炉内温度にかか
る検出信号により連続的、またはいくつかのポイントで
設定される。また、前記第２通孔１２は、複数設けても
良い。さらに、前記第１通孔１１を燃料噴出用として、
第２通孔１２を空気噴出用としてもよい。
御方法を実施するための典型的な実施の形態を示し、図
面に基づいて、以下説明する。図１に炉内燃焼制御方法
を実施するための燃料炉内直接噴射方式による燃焼構造
を模式的に示す。かかる燃焼構造においては、炉壁１０
に炉内に向けて空気と燃料とを噴出するための第１、第
２の通孔１１、１２を形成している。この場合、第１通
孔１１からは空気を噴出させるようにし第１通孔１１は
炉壁１０に対して中心線が直角状に貫くように形成して
いる。一方、第２通孔１２には、燃料ノズル１３を配置
して燃料を噴出させるようにしている。この第２通孔１
２では、炉壁１０の外側開口面積を大きくとり、炉内に
面する炉壁１０の内側開口面積を小さくして、断面円錐
形状に形成している。かかる第２通孔１２において、燃
料ノズル１３の炉壁１０の外側開口側に位置する基端部
側を、適宜な操作機構（図示省略）によって回動変位調
節して、空気噴流に対する燃料の噴出角度θを調節する
ようにしている。なお、前記操作機構は、炉内温度、ま
たは空気温度を検出する温度検出手段（図示省略）の検
出信号に基づいて動作する構成としている。前記角度θ
は、温度検出手段による空気温度または炉内温度にかか
る検出信号により連続的、またはいくつかのポイントで
設定される。また、前記第２通孔１２は、複数設けても
良い。さらに、前記第１通孔１１を燃料噴出用として、
第２通孔１２を空気噴出用としてもよい。
【０００７】このような構造によれば、炉内に面する炉
壁１０の内側開口面積を小さくしたことにより、放熱の
損失を抑えることができ、また構造的にも強度が大きく
耐久性がよい。
壁１０の内側開口面積を小さくしたことにより、放熱の
損失を抑えることができ、また構造的にも強度が大きく
耐久性がよい。
【０００８】本発明にかかる炉内燃焼制御方法を実施す
るためには、図２に示すような燃焼構造とすることもで
きる。すなわち、この場合では、炉壁２０に垂直に貫く
第１の通孔２１と共に、炉壁２０に対して所定角度持た
せて第２の通孔２２を形成している。この第２通孔２２
は、炉壁２０外側開口面積を小とし、炉内に面する内側
開口面積を大とした、断面円錐管状に拡開する形状と
し、噴出ノズル２３（ここでは燃料用）を先端側を所定
の操作機構により、角度変位調節し、空気噴流に対する
燃料噴出角度を調節するようにしている。なお、前記通
孔２１を燃料噴出用として、第２通孔２２を空気噴出用
としてもよい。
るためには、図２に示すような燃焼構造とすることもで
きる。すなわち、この場合では、炉壁２０に垂直に貫く
第１の通孔２１と共に、炉壁２０に対して所定角度持た
せて第２の通孔２２を形成している。この第２通孔２２
は、炉壁２０外側開口面積を小とし、炉内に面する内側
開口面積を大とした、断面円錐管状に拡開する形状と
し、噴出ノズル２３（ここでは燃料用）を先端側を所定
の操作機構により、角度変位調節し、空気噴流に対する
燃料噴出角度を調節するようにしている。なお、前記通
孔２１を燃料噴出用として、第２通孔２２を空気噴出用
としてもよい。
【０００９】以上、本発明にかかる炉内燃焼制御方法を
実施するための典型例を上げて説明したが、次に、上記
各燃焼構造において、第１通孔の径……Ｄ、第２通孔の
径……ｄ、第１通孔と第２通孔との離隔距離……ｒ、幾
何学的混合開始点……Ｐ、幾何学的混合開始距離……
Ｌ、空気と燃料との噴出角度……θとし、図示する。た
だし、ｄ＝１／５Ｄ、ｒ＝２／３Ｄ、広がり角度…片側
７°とする（図３参照）。噴出面から幾何学的混合開始
点Ｐまでの距離Ｌが大きいほど事前に排気ガスを充分に
混合できると考えられる。ここで、噴出角度θが０のと
きのＬをＬ0とし、それに対する比をとったもの、Ｌ／
Ｌ0を再循環効果係数Ｋとすると、Ｋが１に近いほどＮ
Ｏｘ濃度が低く、反対にＫが０に近づくに従いその効果
が薄れ、火炎は安定することがわかる（図４参照）。従
って、低温時には噴出角度θを大きく、高温時には、噴
出角度θを小さくするようにすることで、本来の低ＮＯ
ｘ性を維持しつつ、火炎の安定化を図ることができる。
実施するための典型例を上げて説明したが、次に、上記
各燃焼構造において、第１通孔の径……Ｄ、第２通孔の
径……ｄ、第１通孔と第２通孔との離隔距離……ｒ、幾
何学的混合開始点……Ｐ、幾何学的混合開始距離……
Ｌ、空気と燃料との噴出角度……θとし、図示する。た
だし、ｄ＝１／５Ｄ、ｒ＝２／３Ｄ、広がり角度…片側
７°とする（図３参照）。噴出面から幾何学的混合開始
点Ｐまでの距離Ｌが大きいほど事前に排気ガスを充分に
混合できると考えられる。ここで、噴出角度θが０のと
きのＬをＬ0とし、それに対する比をとったもの、Ｌ／
Ｌ0を再循環効果係数Ｋとすると、Ｋが１に近いほどＮ
Ｏｘ濃度が低く、反対にＫが０に近づくに従いその効果
が薄れ、火炎は安定することがわかる（図４参照）。従
って、低温時には噴出角度θを大きく、高温時には、噴
出角度θを小さくするようにすることで、本来の低ＮＯ
ｘ性を維持しつつ、火炎の安定化を図ることができる。
【００１０】
【発明の効果】以上、本発明によれば、 低温域において火炎が安定し、且つ高温域において
低ＮＯｘ性を維持することができるので、燃料炉内直接
噴射法の問題点を改善することができ、広い範囲での利
用が可能となる。 燃料二段燃焼方式の二段目のノズルにも応用可能で
ある。
低ＮＯｘ性を維持することができるので、燃料炉内直接
噴射法の問題点を改善することができ、広い範囲での利
用が可能となる。 燃料二段燃焼方式の二段目のノズルにも応用可能で
ある。
【００１１】
【図１】本発明にかかる炉内燃焼制御方法を実施するた
めの燃焼構造の一例を示す、模式的な説明図である。
めの燃焼構造の一例を示す、模式的な説明図である。
【図２】本発明にかかる炉内燃焼制御方法を実施するた
めの燃焼構造の別例を示す、模式的な説明図である。
めの燃焼構造の別例を示す、模式的な説明図である。
【図３】本発明にかかる炉内燃焼制御方法の説明に供す
る幾何学的作用説明図である。
る幾何学的作用説明図である。
【図４】本発明にかかる炉内燃焼制御方法に基づく、噴
出角度と再循環効果係数の関係を示したグラフである。
出角度と再循環効果係数の関係を示したグラフである。
【図５】燃料炉内直接噴射法を説明するための模式的な
燃焼構造図である。
燃焼構造図である。
１０、２０ 炉壁 １１、２１ 第１通孔 １２、２２ 第２通孔 １３ 燃料ノズル ２３ 噴出ノズル
Claims (3)
- 【請求項１】 燃料と酸化剤を別々に炉内に噴射して
混合させる燃料炉内直接噴射方式による燃焼において、
燃料および酸化剤間の噴出角度を、炉内温度や酸化剤温
度に応じて調節して、燃焼を行うようにしたことを特徴
とする炉内燃焼制御方法。 - 【請求項２】 燃料と酸化剤を別々に炉内に噴射して
混合させる燃料炉内直接噴射方式による燃焼において、
炉壁に炉内に向けて近接配置した燃料および酸化剤を噴
出するためのノズルを、炉内温度や酸化剤温度に応じて
基端部側を回動調節することで燃料および酸化剤間の噴
出角度を調節して、燃焼を行うようにしたことを特徴と
する炉内燃焼制御方法。 - 【請求項３】 燃料と酸化剤を別々に炉内に噴射して
混合させる燃料炉内直接噴射方式による燃焼において、
炉壁に炉内に向けて近接配置した燃料および酸化剤を噴
出するためのノズルを、炉内温度や酸化剤温度に応じて
先端側を回動調節することで燃料および酸化剤間の噴出
角度を調節して、燃焼を行うようにしたことを特徴とす
る炉内燃焼制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7312730A JPH09152106A (ja) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | 炉内燃焼制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7312730A JPH09152106A (ja) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | 炉内燃焼制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09152106A true JPH09152106A (ja) | 1997-06-10 |
Family
ID=18032739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7312730A Pending JPH09152106A (ja) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | 炉内燃焼制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09152106A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11132420A (ja) * | 1997-09-01 | 1999-05-21 | Tokyo Gas Co Ltd | 酸素燃焼バーナと該バーナを持つ燃焼炉 |
| JP2000161615A (ja) * | 1998-11-27 | 2000-06-16 | Tokyo Gas Co Ltd | 酸素燃焼バーナと該バーナを持つ燃焼炉 |
| WO2013052086A2 (en) * | 2011-10-03 | 2013-04-11 | Saint-Gobain Containers, Inc. | Reduced emissions combustor |
| KR101271861B1 (ko) * | 2010-09-09 | 2013-06-07 | 쥬가이로 고교 가부시키가이샤 | 축열식 연소 장치 및 가열로 |
| JP2013170740A (ja) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Osaka Gas Co Ltd | ガラス溶解炉用の燃焼装置 |
| JP2021185335A (ja) * | 2015-07-31 | 2021-12-09 | ヌヴェラ・フュエル・セルズ，エルエルシー | ＮＯｘ放出が低減されたバーナーアセンブリ |
-
1995
- 1995-11-30 JP JP7312730A patent/JPH09152106A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11132420A (ja) * | 1997-09-01 | 1999-05-21 | Tokyo Gas Co Ltd | 酸素燃焼バーナと該バーナを持つ燃焼炉 |
| JP2000161615A (ja) * | 1998-11-27 | 2000-06-16 | Tokyo Gas Co Ltd | 酸素燃焼バーナと該バーナを持つ燃焼炉 |
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| WO2013052086A2 (en) * | 2011-10-03 | 2013-04-11 | Saint-Gobain Containers, Inc. | Reduced emissions combustor |
| WO2013052086A3 (en) * | 2011-10-03 | 2013-05-30 | Saint-Gobain Containers, Inc. | Reduced emissions combustor |
| US20140242527A1 (en) * | 2011-10-03 | 2014-08-28 | Saint-Gobain Containers, Inc. | Reduced emissions combustor |
| EP2766665A4 (en) * | 2011-10-03 | 2015-10-14 | Saint Gobain Emballage | COMBUSTION CHAMBER WITH REDUCED EMISSIONS |
| EA027085B1 (ru) * | 2011-10-03 | 2017-06-30 | Сэн-Гобэн Амбаллаж | Камера сгорания со сниженными выбросами |
| JP2013170740A (ja) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Osaka Gas Co Ltd | ガラス溶解炉用の燃焼装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041116 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041124 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050406 |