JPH1182941A - 酸素バーナ - Google Patents

酸素バーナ

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JPH1182941A
JPH1182941A JP9234954A JP23495497A JPH1182941A JP H1182941 A JPH1182941 A JP H1182941A JP 9234954 A JP9234954 A JP 9234954A JP 23495497 A JP23495497 A JP 23495497A JP H1182941 A JPH1182941 A JP H1182941A
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JP
Japan
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oxygen
fuel
pipe
air
combustion
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JP9234954A
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English (en)
Inventor
Kenji Koizumi
健司 小泉
Toru Morishita
徹 森下
Susumu Uchida
進 内田
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.)
Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

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  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 純酸素、空気、酸素富化燃焼においてそれぞ
れ広いターンダウンレシオをとることができ、且つ火炎
長の自由度も得られるようにする。 【解決手段】 酸素、燃料、空気を個々に燃焼筒11内
に噴出させる構成とする。 前記燃焼筒11に二重管1
2を内装し、ノズル先端を燃焼筒11先端に近接させ
る。前記燃焼筒11に、空気導入口11aを設け、燃焼
筒11内の二重管12の先端側寄りに、空気旋回器13
を介在する。前記二重管12を構成する外管12a先端
に外管12aの径に比較して大なる先端外管12cを連
結し、先端外管12cと前記内管12bとの先端部を一
致させ、先端外管12cの先端面において、内管12b
先端との間に旋回器14を配置する一方、内管12bの
先端面にノズル部15を装着する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、純酸素、空気、酸
素富化燃焼においてそれぞれ広いターンダウンレシオを
とることができ、且つ火炎長の自由度も得られるように
した、コンパクトな酸素バーナに関するものである。
【0002】
【従来の技術】酸素を用いた燃焼には、以下の4形態が
ある。 1.バーナ本体におけるノズル1から燃料と空気を噴出
させて形成した火炎に、前記ノズル1に近接して配置し
た酸素ノズル2から酸素を噴出させ、燃焼させる(アン
ダーフレームエンリッチメント)タイプ(図4参照)。 2.空気に酸素を混入し、燃料と共にノズル3から噴出
させて、通常のバーナと同様に燃焼させるタイプ(図5
参照)。 3.燃料、空気、酸素を個々にノズル4から噴出させ、
燃焼させるタイプ(図6参照)。 4.燃料と酸素とをノズル5から噴出させて燃焼させる
タイプ(純酸素燃焼、図7参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような燃焼形態には、それぞれ次のような欠点が指摘さ
れている。先ず、1の燃焼形態では、短い火炎をつくる
のは困難である。燃料と空気のみで火炎が形成されてい
る箇所では、一般に燃料過剰状態となるため、すすが発
生しやすい。バーナ本体と酸素ノズル2が離れているた
め、コンパクトな設計が不可能である。配管の施工がし
にくい。2の燃焼形態では、酸素の噴出流速は空気の噴
出流速と等しくなるため、短い火炎を形成することが困
難である。高温の火炎がノズル3近傍に形成させやすい
ため、ノズル3の焼損や大きい燃焼音が発生しやすい。
このことは空気燃焼において、良好な保炎性を得ようと
すると酸素富化時に保炎部で特に顕著に現れる。3の燃
焼形態では、高温の火炎がノズル4近傍に形成させやす
いため、ノズル4の焼損や大きい燃焼音が発生しやす
い。短炎タイプのバーナではコンパクト化が困難であ
る。また特に空気燃焼時には、保炎性に乏しく、ターン
ダウンレシオ(最大燃焼量と最大燃焼量との比)が狭
い。さらに、以上1〜3の燃焼形態に共通して、純酸素
燃焼と空気燃焼と酸素富化燃焼とを一つのバーナで行う
ことができ、且つそれぞれのターンダウンレシオが広く
取れるものはなかった。また、2流体(燃料、空気)バ
ーナと同程度の大きさまでコンパクト化したものはな
い。そして、4の燃焼形態では、空気燃焼や酸素富化燃
焼が困難なため、適用範囲が狭い。本発明は以上のよう
な課題を改善するために提案されたものであって、純酸
素、空気、酸素富化燃焼においてそれぞれ広いターンダ
ウンレシオをとることができ、且つ火炎長の自由度も得
られるようにした、コンパクトな酸素バーナを提供する
ことを目的とする。
【0004】
【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、酸素、燃料、空気を個々に燃焼筒内
に供給して混合させ、燃焼させる構成とした酸素バーナ
において、前記燃焼筒に導入した前記酸素、燃料、空気
の流れを、それぞれ偏向させた状態で、酸素、燃料、空
気を合流させて混合させ、燃焼させるようにした。また
本発明は、酸素、燃料、空気を個々に燃焼筒内に噴出さ
せる構成とした酸素バーナにおいて、前記燃焼筒に二重
管を内装して、先端側を燃焼筒先端に指向させ、前記燃
焼筒は、空気導入口を有して空気を導入する一方、燃焼
筒内の前記二重管の先端側寄りに、空気旋回器を介在さ
せ、前記二重管は外管と内管とによって構成し、二重管
の先端側の外管と内管との間の通路に旋回器を装着し、
前記内管の先端面にノズル部を装着して、燃焼筒先端側
に前記酸素、燃料、空気の混合部とする構成とした。前
述の構成において、内管の先端面に旋回器を配すること
ができる。また、前記二重管における内管に酸素、外管
に燃料を供給するようにすることができる。また、前記
二重管における内管に燃料、外管に酸素を供給するよう
にすることができる。さらに、燃料が液体の場合、燃料
を内管から、酸素を外管から供給するようにすることが
できる。
【0005】
【発明の実施の形態】次に、本発明にかかる酸素バーナ
について、一つの実施の形態を挙げ、添付の図面に基づ
いて、以下説明する。図1に酸素バーナ10を示し、こ
の酸素バーナ10は、酸素、燃料、空気を個々に燃焼筒
11内に噴出させる構成としたものである。なお、ここ
では、燃料に気体燃料を用いた場合を前提として説明し
ていく。前記燃焼筒11は、長手側中心軸に沿って、同
心的に二重管12を内装し、ノズル先端を燃焼筒11先
端に近接させている。前記燃焼筒11には、空気を取り
入れるための空気導入口11aが設けられている。また
燃焼筒11内の前記二重管12の先端側寄りには、空気
旋回器13が介在されている。
【0006】また前記二重管12は、一定径の外管12
a、内管12bによって構成されており、通路断面積は
それぞれ一定となっている。また前記外管12a長は、
内管12bの長さに比較して短く、外管12a先端に外
管12aの径に比較して大なる先端外管12cを連結し
ている。そしてこの先端外管12cと前記内管12bと
の先端部をほぼ一致させている。
【0007】前記先端外管12cの内径は外管12aの
内径に比較して大であり、通路面積を外管12aと内管
12bとの間の通路面積に比較して大としている。ま
た、前記先端外管12cの先端面において、内管12b
先端との間に旋回器14を配置している。また前記内管
12bの先端面には、ノズル部15が装着されている。
かかるノズル部15には、複数のノズル16が放射状に
拡散するように形成されている。このように、燃焼筒1
1先端側において、先端外管12cの先端面の旋回器1
4、並びに内管12bの先端面のノズル部15とを臨ま
せることで、燃焼筒11先端側の空間を、燃焼筒11内
の空気旋回器13を通した空気と、前記旋回器14、ノ
ズル部15を通した酸素、燃料とを混合させるようした
混合部17としている。
【0008】前記空気旋回器13は、図2に示すよう
に、燃焼筒11における空気導入口11aからの空気の
流れを、旋回流とするためのもので、燃焼筒11中心軸
を空気通路中に位置する半径を有する円周上において接
線方向に偏向させた複数の旋回穴18を放射状に形成し
ている。これら旋回穴18を前記空気を通過させること
により、燃焼筒11中心軸、すなわち二重管12周囲に
旋回する旋回流となるようにしている。なお、空気旋回
器13は空気流に対して旋回を与えるものであれば、そ
の構成は適宜である。一方、先端外管12cの先端にお
ける旋回器14は、先端外管12cの内壁面に沿って、
放射状に扇型形状の通穴19が形成されている。かかる
通穴19を燃料または酸素を通過させることで燃料、酸
素に旋回を掛けるようにしている。なお、前記旋回器1
4も、燃料または酸素の流れに対して旋回を与えるもの
であれば、その構成は適宜である。
【0009】以上のように構成される酸素バーナ10に
おいて、燃焼筒11に対しては、空気を導入する一方、
二重管12においては、酸素を内管12bから、燃料を
外管12a側から送り込むようにしてもよいし、燃料を
内管12bから、酸素を外管12a側から送り込むよう
にしてもよい。また、燃料が液体の場合は、燃料を内管
12bから、酸素を外管12a側から送り込むようにす
ることができる。
【0010】前記酸素バーナ10において、先ず、酸素
を内管12bから、燃料を外管12a側から送り込む場
合、燃焼筒11の空気導入口11aから送り込まれた空
気は、空気旋回器13の旋回穴18を通過することで、
二重管12周囲を旋回する旋回流となって先端外管12
c先端の混合部17に至る。一方、内管12bを介して
送り込まれた酸素は、内管12b先端のノズル部15に
至り、複数のノズル16を通過することで、放射状に拡
散する噴出流となって前記混合部17にもたらされる。
そして他方、外管12a側から供給された燃料は、内管
12bと外管12aとの間の通路を通って先端外管12
cと内管12bとの間の通路に至り、先端外管12cの
先端における旋回器14に至る。ここで燃料は、旋回が
掛けられ、先端外管12c先端の混合部17に達する。
前記混合部17は、断面積が、内管12bと外管12a
との間の通路、並びに先端外管12cと内管12bとの
間の通路の断面積に比較して格段に大きいため、空気、
酸素および燃料の流れは拡散し、一層混合が促進され
る。そして、二重管12に近接配置している着火手段2
0により、容易に着火させることができ、良好な燃焼を
実行することができる。
【0011】一方、酸素バーナ10において、燃料を内
管12bから、酸素を外管12a側から送り込む方式の
場合、燃料の流れは内管12b先端のノズル部15にお
けるノズル16により、放射状に拡散する噴出流となっ
て前記混合部17にもたらされ、酸素流は、先端外管1
2cの先端における旋回器14によって旋回が掛けら
れ、先端外管12c先端の混合部17に達する。かかる
方式においても、燃焼筒11先端の混合部17におい
て、混合が良好に進行し、着火手段20により、容易に
着火させることができ、良好な燃焼を実行することがで
きる。
【0012】さらに、燃料が液体である場合は、燃料を
内管12b先端のノズル部15におけるノズル16から
噴出させることにより、燃料は、放射状に拡散すること
で噴霧状態となり、気体燃料と何ら変わらぬ混合状態が
得られ、容易に着火させることができ、良好な燃焼を実
行することができる。
【0013】いずれにしても、以上のような酸素バーナ
10によれば、燃焼筒11内に燃料および酸素を噴出さ
せる二重管12を内装し、且つ、着火手段20も燃焼筒
11内に配置する構成であるから、燃料、空気バーナと
同程度の大きさまでコンパクトな構造とすることができ
る。また、個々に供給される酸素、空気、および燃料の
量を調整することでそれぞれ純酸素燃焼、空気燃焼、酸
素富化燃焼を達成することができると共に、それぞれ広
いターンダウンレシオを取ることができるため、応用範
囲が極めて広い。一方、酸素、空気、および燃料の量、
あるいは、燃焼筒11または二重管12の規格寸法を適
宜設定することで、それぞれの流速の調整が可能であ
り、この流速の調整によって空気旋回器13、または旋
回器14を通過する際、旋回の度合いを加減することが
でき、火炎形状を短炎から長炎まで自由に変えることが
できる。さらには、酸素の噴出流速が速いので高温の火
炎がノズル部15からある程度離れて形成されるため、
ノズル部15の焼損を引き起こしたり、大きな燃焼音を
発生するようなことはない。
【0014】以上、本発明にかかる酸素バーナについ
て、一つの実施の形態を挙げ説明したが、二重管12先
端、すなわち、内管12bの先端面のノズル部15の代
わりに、さらに旋回器21を配置する構成としてもよ
い。かかる構成によれば、酸素、燃料、空気いずれに対
しても旋回を与えることができ、混合を一層良好に進行
させることができ、確実な着火、燃焼を達成することが
できる。
【0015】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、 (1)燃焼筒内に燃料および酸素を噴出させる二重管を
内装し、且つ、着火手段も燃焼筒内に配置する構成とし
たことにより、小型化が可能である。 (2)純酸素燃焼、空気燃焼、酸素富化燃焼を達成する
ことができると共に、それぞれ広いターンダウンレシオ
を取ることができるため、応用範囲が極めて広い。 (3)旋回の度合いを加減することができ、火炎形状を
短炎から長炎まで自由に変えることができる。 (4)酸素の噴出流速を高めることにより、高温の火炎
がノズル部からある程度離れて形成されるため、ノズル
部の焼損や大きな燃焼音が出ることはない。
【0016】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるにかかる酸素バーナの一例を示
す模式的な断面説明図である。
【図2】図1に示す酸素バーナに設けられた空気旋回器
の一例を示す、模式的な平面説明図である。
【図3】図1に示す酸素バーナに設けられた二重管先端
の、平面説明図である。
【図4】現行における酸素を用いた燃焼方式の一例を説
明するに供する、ノズル部の模式図である。
【図5】現行における酸素を用いた燃焼方式の別例を説
明するに供する、ノズル部の模式図である。
【図6】現行における酸素を用いた燃焼方式の別例を説
明するに供する、ノズル部の模式図である。
【図7】現行における酸素を用いた燃焼方式の別例を説
明するに供する、ノズル部の模式図である。
【符号の説明】
10 酸素バーナ 11 燃焼筒 12 二重管 12a 外管 12b 内管 12c 先端外管 13 空気旋回器 14、21 旋回器 15 ノズル部 16 ノズル 17 混合部 18 旋回穴 19 通穴 20 着火手段

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸素、燃料、空気を個々に燃焼筒内に
    供給して混合させ、燃焼させる構成とした酸素バーナに
    おいて、前記燃焼筒に導入した前記酸素、燃料、空気の
    流れを、それぞれ偏向させた状態で、酸素、燃料、空気
    を合流させて混合させ、燃焼させるようにしたことを特
    徴とする酸素バーナ。
  2. 【請求項2】 酸素、燃料、空気を個々に燃焼筒内に
    供給して混合させ、燃焼させる構成とした酸素バーナに
    おいて、前記燃焼筒に酸素および燃料を個々に供給させ
    るための二重管を介装して、この二重管の先端側を燃焼
    筒先端に指向させ、前記燃焼筒は、空気導入口を有して
    空気を導入する一方、燃焼筒内の前記二重管の先端側寄
    りに、空気旋回器を介在させ、前記二重管は外管と内管
    とによって構成し、二重管の先端側の外管と内管との間
    の通路に旋回器を装着し、前記内管の先端面にノズル部
    を装着して、燃焼筒先端側に前記酸素、燃料、空気の混
    合部とする構成としたことを特徴とする酸素バーナ。
  3. 【請求項3】 前記内管の先端面に旋回器を配したこ
    とを特徴とする請求項2記載の酸素バーナ。
  4. 【請求項4】 前記二重管における内管に酸素、外管
    に燃料を供給するようにしたことを特徴とする請求項2
    または3記載の酸素バーナ。
  5. 【請求項5】 前記二重管における内管に燃料、外管
    に酸素を供給するようにしたことを特徴とする請求項2
    または3記載の酸素バーナ。
  6. 【請求項6】 燃料が液体の場合、燃料を内管から、
    酸素を外管から供給するようにしたことを特徴とする請
    求項2記載の酸素バーナ。
JP9234954A 1997-08-29 1997-08-29 酸素バーナ Pending JPH1182941A (ja)

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