JPS599140Y2 - 衝風炉用バ−ナ− - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は衝風中に燃料を吹き込むための管構造のバーナ
ー先端部形状の改良に関する。

高炉などの操業例にみられるように高温、高速の衝風流
路内に更に重油などの燃料を吹き込んで燃焼させる場合
、これに用いられる−バーナーは一般に複数の管を同心
円的に多重管構造とした単純な形状のものが選ばれる。

高温、高速の衝風中に曝される条件下において、これは
長寿命であり、作業性を容易にし、かつ材料費を安価に
することを期待しているためである。

従来から一般に用いられるこれらの多重管バーナーを図
示の例で述べる。

第１図は従来型バーナーの先端部縦断面を示すものであ
って、内管１とそれを同心円的に包回せる外管２によっ
て構戊されている。

液体または気体の主燃料３は内管１の中を通り、矢印の
方向へ噴出し、またこの主燃料３を包囲するように空冷
あるいはアトマイズを主目的とする助燃気体等（以下助
燃気体という）４が内管１と外管２の間隙部から衝風５
の方向と同じ矢印方向へ噴出する。

これらの流体はバーナー前面で混合し、可燃混合流体が
生戒する。

この場合従来型バーナーでは、内管１、外管２の先端部
１’，２’が管軸に直交若しくは直交に近い角度で管肉
厚相当部分が平面となるように加工されているが、この
管先端部１’，２’の損傷が甚しいという現象が生じて
いる。

この現象は本考案者の実験によれば、先端部１’，２’
の平面部の前方直近部分に主燃料３と助燃気体４または
これらと高速の衝風５の流れの間に死角が生じ、その空
隙部分のＳ１，Ｓ２の中に互いにぶつかり合った前記流
れの一部が過流となって安定して存在し、先端部１’，
２’の前面直近位置で燃焼するものとみられる。

即ち、可燃混合流体の主流は先端部１’，２’より前後
の離れた位置で燃焼するが、主流から外れた極く一部は
、先端部１’，２’直近で焼結し、その火炎は安定して
先端部を加熱し、溶損させるものであるとの知見を得た
。

本考案は従来型バーナーの欠点である先端部の溶損を除
き、局部的損耗によるバーナーの寿命低下を防止するこ
とを目的とするもので、その要旨とするところは、前述
せる管先等部の局部溶損の原因を排除するために管先端
部の形状を改良するにある。

以下に本考案の詳細を述べる。

第２図は本考案による管先端部形状の一例である。

まず、第１の特徴は燃料等の噴出する流路が末広がり状
となるように管の面にテーパ角度をθ１，θ２，θ３，
θ４を与える。

このテーパ角度θ１〜θ４は２０゜以下とする。

このテーパ角度を設けることにより次の如き効果が得ら
れる。

即ち、第３図に外管２の先端部近傍の状態を模式的に示
すと従来型の場合は空隙部分Ｓ２はａ，ｂ，Ｃの各点を
結ぶ三角形で示す広い範囲となるが、テーパ角度θを設
けると同じ肉厚の外管を使用しても先端近傍の空隙部分
はａ’，ｌ）’，ｃの三点を結ぶ範囲に縮まるので仮り
に若干の渦流が生じてもその燃焼を引き起こす噴出体の
絶対量が少ないので悪影響が少なくなる。

なお、このテーパー角度範囲の限定根拠は噴流体の自由
拡がり面と管壁面との間に生ずる剥離層に可燃混合流体
の渦流が安定して滞留することを妨げるような形状即ち
、火炎が安定しない角度ということであり、本考案者の
実験によれば、この角度θ１〜θ４は２０゜以下の場合
は火炎がテーパ面に連続して存在するという現象は起き
ないことが確められている。

次に本考案のもう一つの重要な特徴は前述のテーパー角
度に加えて先端部ａ′，ｂ′の角部を無くするために、
Ｒ加工することである。

一般には、１種類の半径ｒで先端部全体に円弧をつける
とよい。

第３図で示すようにＲ加工すると従来の平面ａ’−１）
’は、円弧面ａ″−ｂ″となり、ここでの渦流の安定性
と火炎の量を著しく減少させるのに有利になる。

しかし、半径ｒがあまり小さくなり過ぎると先端部のバ
ーナー質量に較べて受熱面積が過大となり、絶対的にも
相対的にも先端部の熱容量が少なくなるという不利な点
と、本来の主流燃焼帯が近づくので先端部は過熱損耗し
易くなる。

従ってこの下限は多くの実験結果から半径ｒはＱ．５ｍ
ｍとすべきである。

また、管の肉厚によっては、小さい値の半径ｒがとれな
い場合が生じるが、最大３．Ｑｍｍまであって、これよ
り大きいと実用的に効果が乏しい。

これらの意味から、先端部の管の肉厚は厚くて、熱容量
を大きくシ、かつ、前述のテーパ角度との組合せによっ
て、先端部の形状を確保することが好ましい。

通常実用的な範囲で望ましくは、０．８〜２．５ｍｍの
半径ｒでかつテーパをもつ管壁部分の長さをできるだけ
長くするとよい。

なお、テーパ角度θをつけないで、半径ｒのみをつけて
も或る程度の効果は期待できるが、実用的に十分な効果
を期待するなら、テーパ角度θと半径ｒの巧みな合或に
よって構或すべきである。

次に本考案によるバーナー先端部の実施例を示す。

高炉の衝風羽口部に使用する重油バーナーに適用したも
ので第２図に示した二重管構造であり、その詳細は、第
１表の如くである。

この本考案によるバーナーの使用の結果は、これに対応
する従来型バーナーの寿命が１ケ月であったのに対し、
１０ケ月以上経過しても、まだそのまま十分に使用に耐
えることが認められた。

なお、本考案のバーナー先端形状は、例示した二重管の
場合に拘ることなく、多重管或るいは単一管の場合にお
いても、同様の技術思想の範囲において、効果的に適用
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来型バーナーの先端部縦断面を示し、第２図
は本考案のバーナー先端部縦断面を示し、第３図は管先
端部付近の形状一変化を説明する概念図である。 １・・・・・・内管、２・・・・・・外管、３・・・・
・・主燃料、４・・・・・・助燃気体、５・・・・・・
衝風。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 高温の衝風中に熱料を吹き込むための管構造のバーナー
   において、管先端部近傍の管肉厚が管先端方向に向って
   漸次薄肉となるように管壁面に２０゜以下のテーパ角度
   を与え、かつ先端部に半径０．５〜３ｍｍの丸味をつけ
   たことを特徴とする衝風炉用バーナー。