JPS597885B2 - ガスバ−ナノズル - Google Patents
ガスバ−ナノズルInfo
- Publication number
- JPS597885B2 JPS597885B2 JP15722078A JP15722078A JPS597885B2 JP S597885 B2 JPS597885 B2 JP S597885B2 JP 15722078 A JP15722078 A JP 15722078A JP 15722078 A JP15722078 A JP 15722078A JP S597885 B2 JPS597885 B2 JP S597885B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- air
- nozzle
- combustion
- burner
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
- F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
- F23D14/24—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other at least one of the fluids being submitted to a swirling motion
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は工業用ガスバーナの燃料ノズルに係り、特に燃
料ガスを空気旋回器内の空気流と良好に混合せしめ、部
分予混合形の燃焼を実現するガスバ一ナノズルを提供す
ることにある。
料ガスを空気旋回器内の空気流と良好に混合せしめ、部
分予混合形の燃焼を実現するガスバ一ナノズルを提供す
ることにある。
ガスバーナノズルは燃料と空気の供給、混合方式により
大別すると予混合バーナと拡散バーナが有る。
大別すると予混合バーナと拡散バーナが有る。
予混合バーナは燃焼前にバーナ内で燃料と空気の混合ガ
スを形成させるものであり、従って燃焼は均一混合気の
燃焼となる。
スを形成させるものであり、従って燃焼は均一混合気の
燃焼となる。
火炎はカーボンの生成を伴わない青色燃焼炎であり、化
学反応速度が支配的であるから高負荷燃焼となり、家庭
用の小形バーナや放射バーナ等に広く用いられていろ。
学反応速度が支配的であるから高負荷燃焼となり、家庭
用の小形バーナや放射バーナ等に広く用いられていろ。
一方、拡散バーナは燃料ガスと空気が別々に供給され、
燃焼室内で混合しながら燃焼する。
燃焼室内で混合しながら燃焼する。
この為火炎は一般にカーボンの生成を伴う黄色の輝炎で
あるとともに、混合速度が燃焼量を支配するようになる
ため燃焼負荷率は予混合バーナより小さいのが普通であ
る。
あるとともに、混合速度が燃焼量を支配するようになる
ため燃焼負荷率は予混合バーナより小さいのが普通であ
る。
しかしながら予混合バーナにおいて大きな問題となる逆
火が生じない事、及び予混合バーナに比較して燃焼範囲
が広い事、バーナの圧力損失が小さい事などの長所を有
する事から特に大形の燃焼器用として、例えばボイラ、
ガスタービン等に広く用いられていろ。
火が生じない事、及び予混合バーナに比較して燃焼範囲
が広い事、バーナの圧力損失が小さい事などの長所を有
する事から特に大形の燃焼器用として、例えばボイラ、
ガスタービン等に広く用いられていろ。
また両者の中間的バーナとして、燃料に一部分空気を予
混合し、火炎長さや火炎の安定性を向上させるバーナ、
即ち部分予混合バーナが有る。
混合し、火炎長さや火炎の安定性を向上させるバーナ、
即ち部分予混合バーナが有る。
しかしこのバーナの構造は予混合バーナに類似している
。
。
本発明は工業用の、特に大容量、高負荷燃焼用の拡散バ
ーナの燃焼性の改良に関するものであり以降に拡散バー
ナの作用、問題点を述べろとともに本発明の内容を詳述
する。
ーナの燃焼性の改良に関するものであり以降に拡散バー
ナの作用、問題点を述べろとともに本発明の内容を詳述
する。
第１図にボイラー、ガスタービン等に良く用いられる拡
散バーナの基本形を示す。
散バーナの基本形を示す。
燃料ノズル１のコーン形状部には複数個の燃料噴口２を
有し、一般的には燃料ノズル１と同軸上に空気旋回器３
が配列されている。
有し、一般的には燃料ノズル１と同軸上に空気旋回器３
が配列されている。
ノズル１の外周から燃焼器壁面４に向って放射状に延び
た旋回羽根５がノズル１の回りに一定角度ねじって取り
付けられており空気１０１が図面の左から右方向に旋回
羽根５０間を通る際に、ノズル１０回りに旋回を起すよ
うに空気流が偏向されろ。
た旋回羽根５がノズル１の回りに一定角度ねじって取り
付けられており空気１０１が図面の左から右方向に旋回
羽根５０間を通る際に、ノズル１０回りに旋回を起すよ
うに空気流が偏向されろ。
旋回羽根５０間を通った空気はノズル１０回りに旋回し
ながら、その旋回流は全体として矢印１０１′で示す如
く旋回直径が徐々に大きくなりながら第１図の右方向に
移動する。
ながら、その旋回流は全体として矢印１０１′で示す如
く旋回直径が徐々に大きくなりながら第１図の右方向に
移動する。
この空気旋回流に対し、燃料噴口２より燃料ガス流が矢
印１００′で示すように流れて、両者が混合される。
印１００′で示すように流れて、両者が混合される。
この空気の旋回流により、旋回流の中心部は遠心力効果
により外周部よりも低圧となる。
により外周部よりも低圧となる。
このため旋回流の中心部は矢印１０２で示す如く下流側
より燃焼カスの吸い込みが起り、いわゆる逆流を伴う再
循環領域が形成される。
より燃焼カスの吸い込みが起り、いわゆる逆流を伴う再
循環領域が形成される。
これにより、高速気流中においても、再循環領域に形成
される炎によって燃焼器全体の炎を安定に保つことがで
きる。
される炎によって燃焼器全体の炎を安定に保つことがで
きる。
かかる拡散バーナの開発上の問題点は、できるだけ広い
燃焼範囲にわたって火炎を安定かつ最適形状に保つよう
に燃料ノズルの噴口の径、数、位置および噴出角度等を
空気旋回器との関係において決定することである。
燃焼範囲にわたって火炎を安定かつ最適形状に保つよう
に燃料ノズルの噴口の径、数、位置および噴出角度等を
空気旋回器との関係において決定することである。
ここで第１図に示ス如キ燃料ノズルにおいては、燃料と
空気の混合はそれぞれの運動量のバランスにおいて決る
混合域１０で行われる。
空気の混合はそれぞれの運動量のバランスにおいて決る
混合域１０で行われる。
このため燃焼器出力すなわち燃料流量の変化とともに混
合域１０は変動し、これに対応して燃焼性能も微妙に変
化する。
合域１０は変動し、これに対応して燃焼性能も微妙に変
化する。
特に燃料噴流と旋回空気流の角度が不適当で混合不良の
場合、もしくは燃料流量を絞って燃焼させろ場合には燃
料噴流１００′の一部が内部循環流１０２に引き込まれ
るために火炎の中心部に燃料濃度の濃い領域が生じ、す
すの発生が増大する。
場合、もしくは燃料流量を絞って燃焼させろ場合には燃
料噴流１００′の一部が内部循環流１０２に引き込まれ
るために火炎の中心部に燃料濃度の濃い領域が生じ、す
すの発生が増大する。
逆に燃料流量を増す場合や燃料噴流と空気流の角度が大
きい場合には燃料噴流が空気流１０１′を貫通するよう
になり、貫通した燃料の一部は外部循環流１０３に巻き
込まれるため、この外部循環流１０３に沿って副火炎が
形成され、このために燃焼器壁が加熱されたり火炎全体
が不安定になったりする原因となる。
きい場合には燃料噴流が空気流１０１′を貫通するよう
になり、貫通した燃料の一部は外部循環流１０３に巻き
込まれるため、この外部循環流１０３に沿って副火炎が
形成され、このために燃焼器壁が加熱されたり火炎全体
が不安定になったりする原因となる。
殊にガスタービン燃焼器のように高温高圧燃焼を行う場
合にはすすの発生を抑制するために特に混合の促進を図
る必要があるが、このためには燃料ノズルと旋回器の圧
力損失が非常に大きくなるという欠点を有する。
合にはすすの発生を抑制するために特に混合の促進を図
る必要があるが、このためには燃料ノズルと旋回器の圧
力損失が非常に大きくなるという欠点を有する。
本発明は以上述べた拡散バーナの欠点を改良するもので
あり、その要点とするところは燃料噴口を空気旋回器の
内部に設けるとともに、燃料と空気の部分予混合化を促
進しすることにより、燃焼範囲の拡大とすす、ＮＯｘ等
の発生を抑制するものである。
あり、その要点とするところは燃料噴口を空気旋回器の
内部に設けるとともに、燃料と空気の部分予混合化を促
進しすることにより、燃焼範囲の拡大とすす、ＮＯｘ等
の発生を抑制するものである。
以下に本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
第２図は本発明の一実施例を示すものであり、袋管状の
燃料ノズル１と燃焼器壁面４との間には、空気旋回器３
が配置されていろ。
燃料ノズル１と燃焼器壁面４との間には、空気旋回器３
が配置されていろ。
空気旋回器は、複数の空気旋回羽根５より構成されてい
ろ。
ろ。
ノズル１の外周から放射状に延びた旋回羽根５はノズル
の軸線に対し一定の角度をなすようにノズル１の回りに
一定角度ねじられており、旋回羽根５０間を図面の左か
ら右に空気が通り抜けろと、ノズル１の中心軸の回りに
旋回する傾向が与えられろ。
の軸線に対し一定の角度をなすようにノズル１の回りに
一定角度ねじられており、旋回羽根５０間を図面の左か
ら右に空気が通り抜けろと、ノズル１の中心軸の回りに
旋回する傾向が与えられろ。
燃料ノズル１０周壁には空気旋回器３の旋回羽根５の各
ピンチの中間に等間隔もしくはある組み合せ間隔で燃料
噴口２を開口させてある。
ピンチの中間に等間隔もしくはある組み合せ間隔で燃料
噴口２を開口させてある。
また、燃料ノズル１の外周には燃料噴口２の下流側に渦
発生板６がそれぞれの噴口２に対応して設けてある。
発生板６がそれぞれの噴口２に対応して設けてある。
この渦発生板６は隣接する旋回羽根によって形成される
空気通路内の空気を乱すためのものであり、噴口２から
下流に向うにつれて徐々に背の高くなる板状部材を旋回
羽根５と同じ方向にノズルの中心線に対して一定角度傾
けて取り付けていろ。
空気通路内の空気を乱すためのものであり、噴口２から
下流に向うにつれて徐々に背の高くなる板状部材を旋回
羽根５と同じ方向にノズルの中心線に対して一定角度傾
けて取り付けていろ。
第３図は燃料ノズルの燃料噴口部と渦発生板の一実施例
を示すものである。
を示すものである。
かかる燃料ノズルにおいては、第２図に示すように燃料
は空気旋回器の中に噴射され、空気旋回器３の内部に設
けられた渦発生板により燃料噴流はほｇ二等分されろと
ともに、渦発生板の後流に渦列な発生させろ。
は空気旋回器の中に噴射され、空気旋回器３の内部に設
けられた渦発生板により燃料噴流はほｇ二等分されろと
ともに、渦発生板の後流に渦列な発生させろ。
第４図は燃料噴流の流動状態を模式的に示すものであり
、渦流の発生により空気旋回器の空気の燃料渦流への巻
込み混合が誘起され、燃料と空気の混合はほとんどこの
渦流の中で完了するとともに、燃量、空気流量の変化に
関係なくほｒ 一定角度で燃焼器内へ噴出する。
、渦流の発生により空気旋回器の空気の燃料渦流への巻
込み混合が誘起され、燃料と空気の混合はほとんどこの
渦流の中で完了するとともに、燃量、空気流量の変化に
関係なくほｒ 一定角度で燃焼器内へ噴出する。
従って従来形ノズルにおいて問題となる混合不良による
すす発生や設計点をずれて燃焼させろ時の火炎の不安定
性の問題は大巾に改良される。
すす発生や設計点をずれて燃焼させろ時の火炎の不安定
性の問題は大巾に改良される。
特にガスタービン燃焼器においては、高温・高圧燃焼の
ためすすの発生が大きな問題となるが、この場合には旋
回空気量を燃料流量に対して６〜８倍程度の流量とし、
カーボン限界をはずした部分予混合燃焼とすることによ
り解消することが可能である。
ためすすの発生が大きな問題となるが、この場合には旋
回空気量を燃料流量に対して６〜８倍程度の流量とし、
カーボン限界をはずした部分予混合燃焼とすることによ
り解消することが可能である。
尚、空気旋回器３を出た空気と燃料ガスの混合物は旋回
流となっているため、従来例で説明した再循環領域が形
成され火炎の安定が良くなるものであろ。
流となっているため、従来例で説明した再循環領域が形
成され火炎の安定が良くなるものであろ。
本発明の効果は以下の通りである。
（１）燃料流量及び空気流量の変化によらず燃料と空気
の混合気の噴出流は不変であり、広い燃焼範囲にわたっ
て安定燃焼する。
の混合気の噴出流は不変であり、広い燃焼範囲にわたっ
て安定燃焼する。
（２）渦発生板により燃料と空気の混合が促進されるた
めにすすの発生の少ない燃焼が実現する。
めにすすの発生の少ない燃焼が実現する。
第１図は従来形ガスバーナノズルの説明図、第２図は本
発明のガスバーナノズルを示す図、第３図は燃料ノズル
周りの詳細図、第４図は混合領域の流れ模様を示す図で
ある。 １・・・・・・燃料ノズル、２・・・・・・燃料噴口、
３・・・・・・空気旋回器、６・・・・・・渦発生板。
発明のガスバーナノズルを示す図、第３図は燃料ノズル
周りの詳細図、第４図は混合領域の流れ模様を示す図で
ある。 １・・・・・・燃料ノズル、２・・・・・・燃料噴口、
３・・・・・・空気旋回器、６・・・・・・渦発生板。
Claims (1)
- １ 燃料ノズルと複数の空気旋回羽根の配列からなる空
気旋回器を該ノズルの外周に配置したガスバーナノズル
において、燃料ノズルの燃料噴口をそれぞれ隣接配列さ
れた空気旋回羽根間で形成される空気通路部に開口させ
、かつ燃料噴口の開口部下流側の空気通路部内に面して
燃料ノズルの外周に板部材を設置し、空気旋回器中で燃
料ガスと空気の渦流混合を誘起させろようにしたことを
特徴とするガスバーナノズル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15722078A JPS597885B2 (ja) | 1978-12-15 | 1978-12-15 | ガスバ−ナノズル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15722078A JPS597885B2 (ja) | 1978-12-15 | 1978-12-15 | ガスバ−ナノズル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5582211A JPS5582211A (en) | 1980-06-20 |
| JPS597885B2 true JPS597885B2 (ja) | 1984-02-21 |
Family
ID=15644839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15722078A Expired JPS597885B2 (ja) | 1978-12-15 | 1978-12-15 | ガスバ−ナノズル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS597885B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63112194A (ja) * | 1986-10-31 | 1988-05-17 | トツパン・ム−ア株式会社 | 綴じ台紙とその作成方法 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59195343U (ja) * | 1983-06-09 | 1984-12-25 | 日本碍子株式会社 | ノズルミツクス型ガスバ−ナのガス供給用ノズル |
| US5470224A (en) * | 1993-07-16 | 1995-11-28 | Radian Corporation | Apparatus and method for reducing NOx , CO and hydrocarbon emissions when burning gaseous fuels |
| AU7328394A (en) * | 1993-07-16 | 1995-02-13 | Radian Corporation | Apparatus and method for reducing nox, co and hydrocarbon emissions when burning gaseous fuels |
| US5505615A (en) * | 1994-06-15 | 1996-04-09 | Winnox Combustion Systems, B.V. | Device for mixing a gaseous fuel with air and combustor provided with such a device |
| KR20010002228A (ko) * | 1999-06-12 | 2001-01-15 | 손재익 | 연소기용 공기ㆍ연료 혼합 분사기 |
| CN100445642C (zh) * | 2004-12-06 | 2008-12-24 | 北京时代桃源环境科技有限公司 | 垃圾填埋气燃烧器 |
| GB2437977A (en) * | 2006-05-12 | 2007-11-14 | Siemens Ag | A swirler for use in a burner of a gas turbine engine |
| WO2009014979A2 (en) * | 2007-07-20 | 2009-01-29 | Shell Oil Company | A flameless combustion heater |
| JP6395619B2 (ja) * | 2015-01-16 | 2018-09-26 | 大阪瓦斯株式会社 | 直進炎型ガスバーナ |
| US11041621B2 (en) * | 2016-07-26 | 2021-06-22 | Jfe Steel Corporation | Auxiliary burner for electric furnace |
-
1978
- 1978-12-15 JP JP15722078A patent/JPS597885B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63112194A (ja) * | 1986-10-31 | 1988-05-17 | トツパン・ム−ア株式会社 | 綴じ台紙とその作成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5582211A (en) | 1980-06-20 |
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