JPS58150704A - 気体燃料バ−ナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、気体燃料バーナの技術分野に属し、さらに詳
細には、最少限のＮＯｘ量で気体燃料を燃やすことので
きるバーナ装置の構成に関する０本発明は、またさらに
、ＮＯｘの発生を最少限に抑えるたぐいのバーナ装置に
関する。

多少深刻な傾向を帯びる空気汚染となる窒素酸化物の発
生は、すべての燃料燃焼にとって特質をなしている。燃
料が燃えるとき、ＮＯｘ発生を完全に失くする゛ことは
不可能とされているが、もし燃焼用空気が、燃焼前、Ｃ
０２やＨ２０などの燃焼ガスと予混合されていれば、ど
の場合でもＮＯｘ発生を顕著に抑制することが可能にな
る。空気供給の他にガス燃焼物がなければ、ＮＯｘ濃度
は数百ＰＰＭとなるが、付加された燃焼物ガスでもって
、発生ＮＯｘはｉｏｏ　ｐｐ・Ｍより少ないものになる
。

ＮＯｘの減少は、燃焼域への途次における空気中におけ
るＣＯ２，Ｈ２０の両者またはいずれかの存在の故に行
われ、次のような典型的な反応を生ずると考えられてい
る。

ＣＨ４＋　ＧＯ２＝　２００　＋２Ｈ２および ＣＨ４＋Ｈ２０＝　ＣＯ＋　３Ｈ２ これらの反応を通じて、火焔の還元域における可燃部分
圧はほぼ４倍となって、ＮＯｘは、大体燃焼維持のため
の酸素を供給し、これに関連してＮＯＸの存在を少なく
する。かかるＮＯｘ減少についての説明はこれ以上行わ
ないが、装置の主要燃料燃焼部の燃焼帯に導入される燃
焼空気にＣＯ２およびＨｚＯすなわち先行燃焼物が入る
という問題がある。

スタックからバーナへの煙道ガスの再循環に備えて複雑
な手段が設けられているので、燃焼物は、燃焼帯に入る
に先立って燃焼空気に導入される。

スタックガスの再循環のためのかかる手段は、在来型の
ものであるが、熱い煙道ガスを扱う導管および送風機な
どを必要とするので、非常に費用がかかる。本発明は、
主ガスバーナの上流で予備燃焼物を供給しこれにより主
バーナ即ち間欠パーナに流れる二次空気は、燃焼物を予
備バーナから主燃焼帯に運ぶ。本発明は、予備バーナの
燃焼熱が主バーナのそれと組合わされて熱の損失がなく
、また予備バーナからの燃焼物が主燃焼帯で用いられて
ＮＯｘ発生を最少限に抑えられるように主バーナの上流
で燃料気体の一部を燃焼せんとするものである。

本発明の主な目的は、−次バーナの上流で予備バーナ即
ち二次バーナを用いることによりＮＯｘの発生を最少限
に抑え、全気体燃料の一小部分を二次空気の流れの中で
燃やすことにより気体の一部分の完全燃焼物が、二次空
気によって間欠ノ（−−すの燃焼帯へと下方に運ばれる
一連の気体燃料）く−すな提供するにある。

いくつかの実施例は、燃料ガスと一次空気とが、バーナ
管に入って、ここを介してバーナ管の軸線とけば垂直な
面をなす一次バーナ孔をもつ間欠ノく−すに至る一般的
に装置について図示されている。

二次燃焼空気は、バーナ管の外側を流れ主ノ（−す孔の
下流の燃焼域中へ提供される。

−次バーナの上流にある複数の二次）く−ナ孔は、二次
空気流帯に燃料ガスと一次空気との噴流を供給する。こ
れらのガス噴流は、全ガス燃料流の例えば１０％位の一
小部分のみを運ぶようになっている。二次バーナ孔から
出るガスは、二次空気供給の超過空気で完全に燃えて一
次バーナ孔からの燃料ガスによって生じた燃焼帯に二次
空気と共に下流方向に流れる燃焼物ＣＯ２とＨ２０とを
生じさせる。

本発明の目的と特徴の理解をさらに容易ならしめる、添
付図面を参照しつつ以下に詳細な説明な行う０ 図面、特に第１図、第２図を参照すると、そこには本発
明の改良されたバーナが符号ｌＯによって示されている
。バーナは、供給パイプ２４′を介してガスの供給を受
けるバーナ管１２を備え、・鉄バイブ２４からのガスは
、該パイプ２４の末端からバーナ管の軸線に沿って噴出
し開口２６からは一次空気４６１導入する０矢印１３で
示され喪、ガスと一次空気との混合物は、バーナ管の内
部を通って、選択されたほぼ平面領域即ち中央充満室３
２に入り、そこからバーナ管の軸線を横断する平面の列
をなす複数の一次バーナ孔を備えている一次バーナに流
れていく。−次バーナ孔は、第◆図、第を図に示す如く
、バーナ管の末端を横切りそこを閉じている横断面内に
設けてもよく、成るいはまた、第２図に示すように１バ
ーナ管の末端に取付けられ、かつ公知の放射状バーナの
傾向ｔもった複数の半径方向パイプ即ち導管をもった中
央室の形状をとってもよい。半径方向パイプは、円周方
向１に等間隔に配置され、かつその端部が閉じられる。

バーナは、炉または他の燃焼器の壁１８の円形開口２０
内に挿入されている。バーナそれ自体は、壁１８の外面
をなす／レート１６に取付けられた金属支持体１４によ
って支持される。取付は、ポル・ト２２の如き在来の手
段なら何でもできるようになっている。支持体１４は、
複数の開口３８を設け、この開口を介して二次空気が、
バーナ管１２と炉壁の円形開口２０の壁面との間の環状
空間４゜に吸引される。

複数の間欠バーナ孔３６は、パイプ３４の下流側に設け
られ、ここから下流方向かつパイプ３４の軸線を横切っ
て噴流が出ていく。これらの噴流は、パイプ３４間の三
角形状の通路４４に流れていき、パイプを介する二次空
気は、壁２０の内部とバーナ管の外を通って間欠バーナ
孔３６のすぐ下方に形成される燃焼帯に入っていく。

第１図および第２図に関してこれまで述べてきたものは
、実質的に公知の気体燃料バーナである。

本発明の新規性は、鎖線で示した囲い３９０円筒空間に
二次バーナを配置することにある。この二次バーナは、
−次バーナ及び−次バーナ孔から出るガスの燃焼帯の上
流にある。

本発明は、ガスバーナに関連し、また本発明によれば、
２つの基本的なガス燃焼の態様がある。

すなわち生ガス即ち予混合されないガス燃焼と、−次空
気と予混合されたガス燃焼とである。本発明は、予混合
ガスおよび一次空気を利用するバーナに関連する。「予
混合」という語は、燃料ガスの一次バーナそして主燃焼
帯への途次における一次空気とガスとの予混合を指すの
に用いられる。

気体燃料との空気予混合は、燃料を燃やすための化学量
論的空気の百分率を変えることができる。

かかるバーナの大半は、２５チから８５嘔の化学量論的
空気を気体燃料と予混合させるが、ｌｏ。

チの化学量論的空気の予混合または小量の過剰空気を生
じさせるガスバーナもいくつが祉ある。本発明は、いか
なる形式の予混合バーナにも適用でき、また本発明は、
本質的には、同じバーナ構造内で２つの状態の燃料燃焼
または２つの燃焼帯管提供するものである。第１の燃焼
状態は、燃料の大半が向けられ、また二次バーナは、例
えば気体燃料の全流量の１０１といった具合に全燃料の
選択された部分に向けられる。残りの９０％は、−次バ
ーナに行ってしまう。予備バーナである二次バ、−すは
一次燃焼帯の上流で、かつ−火燃焼帯方向へ向う二次空
気流内にある。バーナへの空気流は、−次および二次燃
焼帯両方への空気供給に向けられ、そこでは、化学量論
的空気より少ない空気が、ガスと予混合される。化学量
論的空気が、気体燃料とかかわりあうと、二次ガス空気
の混合物の排出端に接する低圧帯が、先行する二次燃焼
帯からの燃焼物００ｚとＨ２Ｏの流入を直ぐに行う。

気体燃料の一小部分を燃やす二次バーナは、−次ガスが
燃える燃焼帯の上流におかれる一次バーナ孔の上流に配
置される。二次燃焼帯は、二次燃焼物が燃焼空気と共に
、−次パーナの燃焼帯に流れなければならないので、上
流におかれなければならない。図示される幾つかの実施
例中、ある二次バーナは、−次パーナ孔の直ぐ上流にあ
り、別　　　１の二次バーナはさらに上流にあるのが示
されているが、上流の特定の距離は問題・ではなく、所
望の従来通りの距離でよい。

第３Ａ図、第３Ｂ図を参照すると、二次バーナ孔が放射
状の上流端よりもさらに上流に設けられて健る。

開口８２は、放射状体３０の上流で、バーナ管１２の壁
に横断面をなして穿孔され、かつ円周方向に等間隔にさ
れている。本質的ではないが、開口８２の数は、放射状
体のアームの数と等しくし、また開口は、放射状体のア
ーム間の三角形の空間４４を２等分する面に配置される
のがよい。この理由は、以下の記載により明らかにされ
ている。

開口８２からや＼上流に隔てて、バーナ管１２によって
支持され、かつ例えば符号８８で示す個所で溶接されて
いる複数の２条片８６がある。２条片の外翼９０は、ガ
ス流と、および矢印８４に従って開口８２から。２条片
の下流域への一次空気とを制限する。ここで空気は、靜
かになり、ガスは、２条片の両側を通過する空気流６４
から得られた−次空気および二次空気と共に燃える。矢
印６６によって示される燃焼物は、矢印６８に従って二
次空気６４と共に下流に移動し、第２図の放射状体３０
のアーム間の空間４４１に抜けて一部バーナの下流の燃
焼帯に入る。

第３Ｂ図の符号８６で示す如き邪魔板は、二次バーナ孔
５６．８２の静かな燃焼のための遮蔽領域を提供する一
方、バーナ管の外で外方に、かつ望ましくは下流方向に
一部ガスを射出する開口を設けることも可能である。こ
の場合、ガスは燃焼し、燃焼物は、−次燃焼帯まで下方
に運ばれる。

邪魔板は、二次バーナ孔の焔が、二次空気の流れによっ
て吹き消されることがないようにするので実施例にとっ
て大きな役割を占める。

この邪魔板には、下流方向に向けられた外縁をもつ環状
板の形をしたものがある。二次燃焼ガスは、この邪魔板
の蔭で環状に流れる。

従って、主たる間欠燃焼帯°の上流の小さい二次燃焼帯
に対し静かな燃焼帯を守り、これを可能とするのに用い
られるいくつかの邪魔板形状がある。

第４図および第５図を参照すると、そこには、バーナ管
の軸線に対して平行に、かつ表面に穿孔された複数のバ
ーナ孔９４を備えた円形プレート９２の実施例が示され
る。気体燃料の全流量は、第１図示のものより大きい直
径をもったバーナ管９８から到来する。この場合、燃焼
空気の大半は、矢印１３に従ってガスと共にバーナ管内
の空間１５を介して流れる。

円形プレート９２の上流には矢印９６に従って外方下流
方向に角度をなしてバーナ管の壁に穿孔された複数の開
口９５がある。二次空気は、バーナ管の外側を流れ二次
燃焼帯を上に通っていき、そこでは、ガスと空気９６は
、開口９５から出て、そして燃える。燃焼物Ｃｏ２とＨ
２Ｏは、矢印６６に従って空気６４と共に流れ、バーナ
孔９３の燃焼帯内で矢印６８に従って下流で混合が行わ
れる。

必要とあれば、第φ図の鎖線９９で示される小さい邪魔
板式の条片を、各開口９５のあるところでバーナヘッド
の外面に溶接してもよい。

これまで述べてきたものは、気体燃料の大半、例えば９
０％が燃える一次燃焼帯と、残りの僅かな割合、ｉｏ＊
の如きものが燃える二次燃焼帯との２つの燃焼帯からな
る燃焼装置についてであった。二次燃焼帯は、−次燃焼
帯の上流に配置され、二次燃焼帯での完全燃焼物は、二
次空気と共に下流、に運ばれ５、−次バーナ孔から出る
気体燃料と空気と混合して一次燃焼帯に入るが、そこで
は、−次燃焼帯で発生したＮＯｘが酸素担体、ＧＯ２，
Ｈ２Ｏによって化学的に減少し、バーナ装置で発生した
ＮＯｘの全量を最小限に抑える。

これらの基本的な構成要件でもって、−次および二次バ
ーナのバーナ装置の形状を変えることができる。つまり
一部バーナを気体燃料と一次空気の供給を受ける在来の
放射状体としたり、または平行して軸線方向に向いてい
る開口をもった大半の領域を占めるバーナプレートとし
たりすることができる。二次燃焼孔は、すべて−次燃焼
帯の上流にあり、ガスが上流のアースから流れて、つま
り一部バーナ孔からのガス流に対向する放射アームの一
部として二次空気の対向流となるのである。

二次バーナ孔は、他の実施例では、バーナ孔の壁に設け
て必要に応じて、外方または外方下流方向に流すように
してもよい。また、各種の構造とした邪魔板を用いて二
次燃焼帯のために静かな帯域を設けて、焔が消されるこ
とのないようＫしてもよいＯ 以上、本発明の望ましい実施態様のみを示したが、請求
の範囲内で様々な変更もしくＬ修正を加うるも、何ら本
発明の趣旨を逸脱するものではない０

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明の一般的な形式をなす装
置の横断面図と端面図、第３Ａ図、第３Ｂ図は、第１図
と第２図に示し九装置の一実施例の詳細図、突諭稠専＃
４〒第４図お−よび第５図は、本発明の別の実施例の横
断面図と端面図である。 １０・・・・・・バーす　　　１２・・・・・・バーナ
管２６・・・・・・　開　口　　　３０・・・・・・放
射状体３４・・・・・・パイプ　　　３６・曲・−次バ
ーナ孔４０・・・・・・空　間　　　４６・・・・・・
−次空気５６・・・・・・　二次バーナ孔　５８・曲・
　ガス流６２・・・・・・　邪魔板　　　　６４・曲・
　二次空気６６・・・・・・　燃焼物

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. バーナ管と、選択されたほぼ平面領域にわたって平面配
   列され、かつバーナ管に対して横断方向にある複数の一
   次バーナ孔をもった量水バーナヘッドとからなる間欠バ
   ーナと、気体燃料と一次燃焼空気との混合物をバーナ管
   に供給し、またバーナ管を介して一次バーナ孔にさらに
   供給する手段と、バーナ管まわりで下流方向に動く二次
   燃焼空気を間欠バーナに供給する手段と、−次バーナ孔
   の上流にあってバーナ管内部からの気体燃料と一次空気
   との供給を受ける二次バーナ孔とを備えたＮＯｘ発生を
   最少限に抑制する気体燃料バーナ装置であって、気体燃
   料は、二次空気の光帯でバーナ管の外と、−次バーナの
   上流で燃えるようになっており、前記−次パーナは、バ
   ーナ管の末端を閉切るバーナ板を備え、バーナ板は、そ
   の面積の大半にわたって穿孔された複数の開口をもって
   おり、前記二次バーナ孔は、円周方向に間隔をおいて横
   断面をなしてバーナ管壁に穿孔され、二次ノ（−す孔の
   軸線は、横断面にあり、平たい複数の条片は、バーナ管
   の外壁に取付けられ、条片の１つは、二次バーナ孔のお
   のおのと整合し、かつ二次バーナ孔の上流にあり、これ
   によって燃焼ガスと一次空気の噴流は、条片の蔭で燃焼
   し、かくして二次バーナ孔の燃焼物は、下流の二次空気
   の流れによって間欠バーナの燃焼帯に運ばれることを特
   徴とする気体燃料バーナ装置。