JPH10238717A - 低ＮＯｘバーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広い燃焼範囲で安定して燃焼でき構成の簡単
な低ＮＯｘバーナを提供する。 【解決手段】 平行な一対の外装壁体３３の中央部に、
上端が外装壁体３３の上端に一致して平行であり、下方
になるに従って間隔が狭くなる台状に形成された一対の
セラミック多孔板から成る淡ガス燃焼壁体３５と、淡ガ
ス燃焼壁体３５の中央下部に水平に形成され、セラミッ
ク多孔板から成る濃ガス燃焼板３７とを含む第１燃焼体
３１を設け、第１燃焼体３１の両側で外装壁体３３の間
に中央下部に濃ガス燃焼板がない他は第１燃焼体３１と
同じ構成の第２燃焼体３３を設け、低負荷燃焼のときは
第１燃焼体３１で濃ガス燃焼板３７による濃ガス燃焼炎
３８を保炎として淡ガス燃焼壁体３５による淡ガス燃焼
炎を形成し、これを第２燃焼体３２の淡ガス燃焼壁体５
１ａ，５１ｂから噴出する空気によるエアーカーテンで
保護し、高負荷燃焼のときは、第１燃焼体による前記燃
焼に加え、第２燃焼体３２の淡ガス燃焼壁体５１ａ，５
１ｂによる淡ガス燃焼炎を形成する低ＮＯｘバーナ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気過剰率の高い
ガスを燃焼させることによる窒素酸化物（ＮＯｘ）の発
生量が少なく、低負荷から高負荷まで負荷変動を大きく
できるバーナに関する。

【０００２】

【従来の技術】空気過剰率の高いガスは、特に低燃焼負
荷では単独では安定して燃焼することができないので、
空気過剰率の低いガスを燃焼させ、この燃焼炎を保炎と
して、空気過剰率の高いガスを燃焼している。

【０００３】このような保炎機構を有し、負荷変動範囲
の大きいバーナとして、本発明者は、先に図３に示すバ
ーナ１０を提案した（特願平８−３０９６４２）。この
従来技術のバーナ１０は、外装壁体１２に平行であっ
て、上端が外装壁体１２の上端に一致し、下方になるに
従って断面の間隔が狭くなる台状に形成されたセラミッ
ク多孔板から成る一対の淡ガス燃焼壁体１３と、一対の
淡ガス燃焼壁体１３の中央下部にあり、セラミック多孔
板から成る濃ガス燃焼板１５とを含む燃焼体１１を、隔
壁１７で区割して互いに対向する平行な外装壁体１２の
間に、３組設けたものである。各燃焼体１１の淡ガス燃
焼炎１４は濃ガス燃焼炎１６で保炎され、かつ低燃焼負
荷のときは、中央の燃焼体１１ｂにおいて燃焼が起こ
り、両側の燃焼体１１ａ，１１ｃでは空気が噴出される
ので、これがエアーカーテンの作用をし、さらに低負荷
燃焼が安定化するので、燃焼負荷範囲が大きい低ＮＯｘ
バーナが得られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記の従来技術のバー
ナは、各燃焼体毎に淡ガスと濃ガスとを作るために、そ
の構成が複雑になるという問題がある。

【０００５】本発明の目的は、低負荷時でも外気の影響
を受けず安定燃焼でき、簡単な構成の低ＮＯｘバーナを
提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、互いに対向す
る平行な一対の外装壁体の間で燃料ガスおよび空気を下
方から上方に流して燃焼させるバーナにおいて、上端が
外装壁体の上端に一致して平行であり、下方になるに従
って断面の間隔が狭くなる台状に形成され、セラミック
多孔板から成る一対の淡ガス燃焼壁体と、前記一対の淡
ガス燃焼壁体の中央下部に水平に形成され、セラミック
多孔板から成る濃ガス燃焼板とを含む第１の燃焼体を一
対の外装壁体間の中央部に設け、上端が外装壁体の上端
に一致して平行であり、下方になるに従って断面の間隔
が狭くなる台状に形成され、一対のセラミック多孔板か
ら成る第２の燃焼体を、第１の燃焼体と外装壁体との間
にそれぞれ設け、低燃焼負荷のときは、第１の燃焼体に
おいて、空気過剰率の低い濃ガスを濃ガス燃焼板から噴
出させ、濃ガス燃焼板上に濃ガス燃焼炎を形成し、空気
過剰率の高い淡ガスを淡ガス燃焼壁体のセラミック多孔
板から噴出させ、前記濃ガス燃焼炎を保炎として、セラ
ミック多孔板から噴出する淡ガスを燃焼させ、第２の燃
焼体から空気を噴出し、高燃焼負荷のときは、第１の燃
焼体において、空気過剰率の低い濃ガスを濃ガス燃焼板
から噴出させ、濃ガス燃焼板上に濃ガス燃焼炎を形成
し、空気過剰率の高い淡ガスを淡ガス燃焼壁体のセラミ
ック多孔板から噴出させ、前記濃ガス燃焼炎を保炎とし
て、セラミック多孔板から噴出する淡ガスを燃焼させ、
第２の燃焼体から空気過剰率の高い淡ガスを噴出して燃
焼させることを特徴とする低ＮＯｘバーナである。

【０００７】本発明に従えば、中央に設けられる第１の
燃焼体は、前記従来技術の燃焼体の構成と同一である
が、第１の燃焼体と外装壁体との間に設ける第２の燃焼
体は、淡ガス燃焼壁体のみから構成されるので、構成が
簡単になる。また低負荷燃焼の場合は、中央に設けられ
ている第１の燃焼体のみで燃焼されるので、第１の燃焼
体で充分低負荷燃焼ができればよい。第１の燃焼体の燃
焼可能範囲を超える高負荷燃焼の場合は、第１の燃焼体
と、第２の燃焼体のうち１または２とを用いるので、第
２の燃焼体は、全負荷で燃焼するか燃焼しないかのもの
であってよい。実際は全燃焼負荷の１／３および２／３
付近の燃焼負荷で運転されているとき、第２の燃焼体へ
ガスを供給する弁の頻繁な開閉を避けるため、第２の燃
焼体は、１／２〜２／３程度燃焼負荷を減少できるもの
が好ましい。このため中央にある第１燃焼体のみ、低負
荷燃焼ができる濃ガスによる保炎機構のあるものであれ
ばよく、第２燃焼体は特に濃ガスによる保炎機構は不要
である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態によっ
て、より具体的に説明する。

【０００９】図１は、本発明の低ＮＯｘバーナ３０の一
実施の形態の断面図である。本発明の低ＮＯｘバーナ３
０は、対向する平行な外装壁体３３の中央部に第１の燃
焼体３１が設けられ、その両側であって外装壁体３３と
の間に２つの第２の燃焼体３２ａ，３２ｂ（総括すると
きは符号３２で示す）が設けられている。そして第１の
燃焼体３１と第２の燃焼体３２とは、隔壁３４によって
区分されている。

【００１０】第１の燃焼体３１は、外装壁体３３寄りに
一対の淡ガス燃焼壁体３５が設けられ、中央下部寄りに
濃ガス燃焼板３７が設けられる。淡ガス燃焼壁体３５
は、上端が外装壁体３３と一致して平行であり、下方に
なるに従ってお互いの間隔が狭くなる台状に形成され、
セラミック多孔板で構成される。濃ガス燃焼板３７は、
淡ガス燃焼壁体３５の中央下部に水平に形成され、セラ
ミック多孔板で形成される。淡ガス燃焼壁体３５には、
空気過剰率の高い淡ガスが供給され、淡ガス燃焼炎３６
が形成される。また濃ガス燃焼板３７には、空気過剰率
の低い濃ガスが供給され、濃ガス燃焼炎３８が形成され
る。これによって淡ガス燃焼炎３６が濃ガス燃焼炎３８
で保炎され、低負荷燃焼時にも低ＮＯｘで安定した燃焼
ができる。

【００１１】第２の燃焼体３２は、第１の燃焼体３１と
同様の構成で一対の第２の淡ガス燃焼壁体５１が設けら
れる。しかしその下部中央には濃ガス燃焼板は設けられ
ていない。低燃焼負荷時には、この第２の淡ガス燃焼壁
体５１から空気が噴出し、エアーカーテンの作用をし、
第１の燃焼体の燃焼を横風から保護する。高負荷時に
は、この第２の淡ガス燃焼壁体５１から淡ガスが供給さ
れ、図示しない淡ガス燃焼炎が形成される。第２の燃焼
体は、低負荷燃焼することはないので、濃ガス燃焼炎で
保炎されなくても充分燃焼する。

【００１２】第１の燃焼体３１および各第２の燃焼体３
２の燃焼能力を、たとえば各１５，０００ｋｃａｌ／
ｈ、合計燃焼能力を４５，０００ｋｃａｌ／ｈとすると
き、第１の燃焼体３１は、濃ガス燃焼炎３８による保炎
効果と、両側の第２の燃焼体３２によるエアーカーテン
効果とによって、燃焼能力の１／５の低負荷、すなわち
３，０００ｋｃａｌ／ｈまで安定して低ＮＯｘ燃焼がで
きる。また第２の燃焼体３２は、燃焼能力の２／３以上
の燃焼であるので、濃ガスによる保炎がなくても、安定
した燃焼ができる。したがって３，０００〜１５，００
０ｋｃａｌ／ｈの範囲は第１の燃焼体３１で燃焼可能で
あり、１３，０００〜３０，０００ｋｃａｌ／ｈの範囲
は第１の燃焼体３１と一方の第２の燃焼体３２ａとによ
って燃焼可能であり、２３，０００〜４５，０００ｋｃ
ａｌ／ｈの範囲は全ての燃焼体を用いて燃焼可能であ
り、このバーナ３０として３，０００〜４５，０００ｋ
ｃａｌ／ｈの広い範囲にわたって安定して低ＮＯｘ燃焼
が可能である。

【００１３】図２は、燃料ガスの供給管路を示す系統図
である。燃料ガスは、管路２から元コック３、電磁弁４
を経て３分され、３つの燃焼体へ供給される。第１の燃
焼体３１へ供給される燃料ガスは、第１の比例弁５を通
り分配器６から濃ガス管路３９と２つの淡ガス管路４０
に供給される。第１の比例弁５は、燃料ガスを３，００
０〜１５，０００ｋｃａｌ／ｈの範囲で流量制御し、分
配器６は濃ガス管路３９に１／１０、淡ガス管路４０に
４．５／１０ずつ計９／１０になるように燃料ガスを分
配する。第２の燃焼体３２に供給される燃料ガスは、そ
れぞれ第２の比例弁７ａ，７ｂを経て、２本ずつある第
２の淡ガス管路５２ａ，５２ｂに供給される。一方の第
２の比例弁７ａは、燃焼量が増加するとき、１３，００
０ｋｃａｌ／ｈで開き、減少するとき１５，０００ｋｃ
ａｌ／ｈで閉じ、開いているときは燃料ガス量を１０，
０００〜１５，０００ｋｃａｌ／ｈの範囲で流量制御す
る。燃料ガスは、２つの淡ガス管路５２ａに略１／２ず
つ分配されるので、特に分配器は必要ない。他方の第２
の比例弁７ｂは、燃焼量が増加するとき、２３，０００
ｋｃａｌ／ｈで開き、減少するとき３０，０００ｋｃａ
ｌ／ｈで閉じる。第２の比例弁７ｂの流量制御範囲など
は、一方の第２の比例弁７ａと同じである。

【００１４】濃ガス燃焼板３７、淡ガス燃焼壁体３５お
よび第２の淡ガス燃焼壁体５１ａ，５１ｂの下部には、
それぞれ濃ガス混合室４１、淡ガス混合室４２、第２の
淡ガス混合室５３ａ，５３ｂが設けられており、ここに
前記濃ガス管路３９、淡ガス管路４０、第２の淡ガス管
路５２ａ，５２ｂの先端が臨んでいる。空気は送風機４
７によって加圧され、整流板４８によって整流され、各
ガス混合室４１，４２，５３ａ，５３ｂに導かれる。各
ガス管路３９，４０，５２ａ，５２ｂの先端はノズルと
なっており、その周辺には空気吸引孔４３，４４，５４
ａ，５４ｂが設けられ、ガス管路にガスが供給されてい
るときは、その噴出するエネルギによって空気を吸引す
る。バーナ３０が燃焼しているとき、濃ガス管路３９と
淡ガス管路４０とには常に燃料ガスが供給されており、
濃ガス混合室４１では、理論空気量の１．０５〜１．１
倍の空気が空気吸引孔４３から吸引され混合される。ま
た淡ガス混合室４２では、理論空気量の１．５〜１．６
倍の空気が空気吸引孔４４から吸引され混合される。し
たがって空気吸引孔４３は小さく、空気吸引孔４４は大
きく設けられ、前記の必要な空気量が吸引される。

【００１５】バーナ３０の燃焼負荷が低く、第２の燃焼
体３２が燃焼していないとき、すなわち第２の比例弁７
ａ，７ｂが閉じているときは、第２の淡ガス混合室５３
ａ，５３ｂには燃料ガスが供給されず、送風機４７から
整流板を介して供給される空気は、その圧力によって空
気吸引孔５４ａ，５４ｂから第２の淡ガス混合室５３
ａ，５３ｂに侵入し、第２の淡ガス燃焼壁体５１ａ，５
１ｂから噴出し、第１燃焼体の両側方にエアーカーテン
を形成する。第２の燃焼体３２が燃焼する場合、第２の
淡ガス混合室５３ａ，５３ｂにおける燃料ガスと、これ
によって空気吸引孔５４ａ，５４ｂから吸引される空気
量との関係は、淡ガス混合室４１における関係と大略同
じである。

【００１６】各ガス混合室４１，４２，５３ａ，５３ｂ
は、隔壁４５，４６，５５ａ，５５ｂによって区分され
ており、各燃焼体３１，３２が燃焼を開始するときは、
図示しない点火手段によって点火される。

【００１７】本発明のバーナ３０は、燃焼負荷が低いと
き、すなわち第１燃焼体３１のみが燃焼するときは、図
３に示す従来技術のバーナ１０と略同じ構成で燃焼する
ので、充分低負荷まで、たとえば第１燃焼体３１の全負
荷の１／５まで安定して燃焼できる。また燃焼によって
発生するＮＯｘの量は、主として濃ガス燃焼炎３６で発
生するので、低負荷燃焼のときは、従来技術のバーナ１
０と略同じＮＯｘ発生量となり、その含有量は２０ｐｐ
ｍ程度である。高負荷燃焼のときは、濃ガス割合が減少
するので、これよりは減少する。本発明者らの実測結果
では、ＮＯｘ含有量は１８ｐｐｍ程度となった。なおこ
れらのＮＯｘ含有量は、Ｏ₂＝０に換算した値である。

【００１８】次に本発明のバーナ３０と、図３に示す従
来技術のバーナ１０との構成を比較すると、従来技術の
バーナ１０は３つの燃焼体１０ａ，１０ｂ，１０ｃに各
別々に濃ガスと淡ガスとを供給する必要があり、燃料ガ
スをたとえば１０：４５：４５に分配する分配器６が３
つ必要になる。これに対し本発明のバーナ３０は、分配
器６が１つでよい。また従来技術のバーナ１０では、３
つの燃焼体１０ａ，１０ｂ，１０ｃにそれぞれ２つの隔
壁１８，１９が必要である。これに対し本発明のバーナ
３０では第１燃焼体では２つの隔壁４５，４６が必要で
あるが、第２の燃焼体では１つの隔壁５４のみでよい。
さらに第２燃焼体では濃ガス燃焼板３７が必要なく、そ
れだけ構成が簡単になるとともに、バーナ３０の幅を小
さくすることができる。

【００１９】このように本発明のバーナ３０は、従来技
術のバーナ１０よりも簡単な構成で同じ機能を有する。

【００２０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、簡単な構
成であるにもかかわらず、大きい燃焼負荷範囲で安定に
低いＮＯｘ発生量で燃焼できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の低ＮＯｘバーナ３０の
断面図である。

【図２】燃料ガスの系統図である。

【図３】従来技術の低ＮＯｘバーナ３０の断面図であ
る。

【符号の説明】

５ 第１の比例弁 ６ 分配器 ７ａ，７ｂ 第２の比例弁 ３０ 低ＮＯｘバーナ ３１ 第１の燃焼体 ３２ 第２の燃焼体 ３３ 外装壁体 ３５ 淡ガス燃焼壁体 ３６ 淡ガス燃焼炎 ３７ 濃ガス燃焼板 ３８ 濃ガス燃焼炎 ４１ 濃ガス混合室 ４２ 淡ガス混合室 ４７ 送風機 ４８ 整流板 ５１ａ，５１ｂ 第２の淡ガス燃焼壁体 ５３ａ，５３ｂ 第２の淡ガス混合室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに対向する平行な一対の外装壁体の
   間で燃料ガスおよび空気を下方から上方に流して燃焼さ
   せるバーナにおいて、 上端が外装壁体の上端に一致して平行であり、下方にな
   るに従って断面の間隔が狭くなる台状に形成され、セラ
   ミック多孔板から成る一対の淡ガス燃焼壁体と、前記一
   対の淡ガス燃焼壁体の中央下部に水平に形成され、セラ
   ミック多孔板から成る濃ガス燃焼板とを含む第１の燃焼
   体を一対の外装壁体間の中央部に設け、上端が外装壁体
   の上端に一致して平行であり、下方になるに従って断面
   の間隔が狭くなる台状に形成され、一対のセラミック多
   孔板から成る第２の燃焼体を、第１の燃焼体と外装壁体
   との間にそれぞれ設け、 低燃焼負荷のときは、第１の燃焼体において、空気過剰
   率の低い濃ガスを濃ガス燃焼板から噴出させ、濃ガス燃
   焼板上に濃ガス燃焼炎を形成し、空気過剰率の高い淡ガ
   スを淡ガス燃焼壁体のセラミック多孔板から噴出させ、
   前記濃ガス燃焼炎を保炎として、セラミック多孔板から
   噴出する淡ガスを燃焼させ、第２の燃焼体から空気を噴
   出し、 高燃焼負荷のときは、第１の燃焼体において、空気過剰
   率の低い濃ガスを濃ガス燃焼板から噴出させ、濃ガス燃
   焼板上に濃ガス燃焼炎を形成し、空気過剰率の高い淡ガ
   スを淡ガス燃焼壁体のセラミック多孔板から噴出させ、
   前記濃ガス燃焼炎を保炎として、セラミック多孔板から
   噴出する淡ガスを燃焼させ、第２の燃焼体から空気過剰
   率の高い淡ガスを噴出して燃焼させることを特徴とする
   低ＮＯｘバーナ。