JPS6042248Y2 - バ−ナ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は低発熱量燃料の燃焼に用いるバーナに関する
。

一般に発熱量２５００ｋｃａｌ／ｒｒｅ以下の燃料ガス
は低発熱量燃料と称せられ、通常の燃焼装置によって燃
焼させることは困難であり、特に発熱量５Ｑ［）ｋｃａ
ｌ ／ ７７１’以下のものは着火温度以上に加熱して
も燃焼温度の維持が非常に困難で燃焼は持続せず、一般
に燃料とみなされていない。

従来この低発熱燃料を燃焼させるためには、他の高発熱
量燃料との混合、他の熱源による燃料および燃焼用空気
の予熱、燃焼用空気への酸素富化など、特別の方法ある
いは装置を用いねばならず、不経済であった。

しかし低発熱燃料は製鉄産業における高炉ガス（発熱量
線８００ｋｃａｌ ／ポ）、転炉ガス（同２０００ｋｃ
ａｌ ／、ｄ ）をはじめ化学工業等においても副生ガ
スとして大量に発生し、場合によっては何ら利用されず
に廃棄されている実情であり、安価に産出されることか
らその経済的な利用技術の確立が望まれている。

この考案は上記の点にかんがみてなされたもので、簡潔
な構造の装置により発熱量が１００ｋｃａｌ／イ程度の
超低発熱量燃料まで容易に燃焼させることができる低発
熱量燃料用バーナを提供しようとするものである。

しかしてこの考案の要旨とするところは、バーナの燃焼
室を通気性固体の囲壁て囲み、通過する燃焼ガスにより
加熱され高温となった通気性固体のふく射熱伝達により
燃焼室からのふく射損失を減少せしめて燃焼室内を高温
に維持するとともに、燃料さまたは燃焼用空気の運動量
により燃焼ガスを燃焼室内で自己再循環させ、さらに通
気性固体の外側に配設した熱交換器により燃料ガスおよ
び／または燃焼用空気を予熱後、燃焼室内に導入するこ
とにある。

この考案において通気性固体とは、金属やセラミック等
の耐熱材料から成り、網状、ハニカム状１、せんい状、
多孔質状などの通気性を有する形状に成形された適宜厚
さの固体をいう。

この通気性固体は小球あるいは小径線が多数集合したも
のと等価と考えられるので、この通気性固体に燃焼ガス
を流通させた場合には、対流熱伝達係数が著しく大きい
とともに、実質的な表面積がきわめて大きいといえる。

以下第１図および第２図によりこの考案の一実施例を説
明する。

図中１はバーナで、２はバーナタイル、３は燃焼室、４
はバーナタイル２に取付けられ燃焼室３を囲む通気性固
体から成る囲壁で、円筒状の側壁４ａはステンレス金網
（線径０．２ｒＩｒＩｒＬ１５０メツシユ）を２０層積
層し、円板状の側壁４ｂは上記ステンレス金網を２０層
積層して戊る。

５は囲壁４の外側に配設したチューブ式の熱交換器で、
Ｌ字状に折曲成形した複数個の空気管６の両端部を、空
気筒７およびバーナタイル２の背面に固定した環状室８
に接続して戊る。

９は空気筒７に連通ずる空気供給口、１０は空気供給管
である。

１１は空気噴出用のスリット１２を内周面にそなえた中
空環状の空気噴出リングで、環状室８に連通ずる複数個
の給気管１３に接続され、この給気管により支持された
空気噴出リング１１の外周面と燃焼室３の周壁の一部を
形成するバーナタイル２の内壁面１４との間には、燃焼
ガス自己再循環用の再循環路１５が形成されている。

１６はバーナタイル２の端部に取付けたガスノズルで、
１７は燃料ガス供給口、１８は燃料ガス供給管である。

また１９は基部をバーナタイル２に固着した外筒で、燃
焼ガス出口２０をそなえ、この外筒と囲壁４との間には
燃焼ガス流路２１が形成されている。

上記構成の装置において低発熱量燃料である燃焼ガスを
ガスノズル１６から噴出させるとともに、空気供給口９
から熱交換器５内へ圧送した燃焼用空気を空気噴出リン
グのスリット１２から噴出させると、燃焼ガスと燃焼用
空気は燃焼室３内において拡散混合するから、図示しな
い点火装置により点火して燃焼をおこなう。

この燃焼により発生した燃焼ガスは囲壁４を通過して燃
焼ガス流路２１．燃焼ガス出口２０を経て図示しない受
熱部に流入する。

この燃焼ガスの通過に際して表面積の大きい通気性固体
から囲壁４は対流熱伝達によりすみやかに加熱され高温
となるが、囲壁４は固体であってガスよりはるかに大き
いふく射射出能力を有するため、この囲壁４からのふく
射熱伝達により燃焼室３内は高温に維持される。

しかも囲壁４からのふく射エネルギは囲壁の内方に向う
量の方が外方へ向う量より大である。

この囲壁４部におけるふく射エネルギ射出状態にって第
２図の模式図により説明すると、囲壁４は燃焼ガス流通
方向に厚さＸを有するため、その層には通過する燃焼ガ
スとの対流熱伝達により曲線２２で示す温度勾配を生じ
る。

そして各層Ｘ１．Ｘ２．・・・・・・Ｘ５において排ガ
スの上流側Ｙおよび下流側Ｚに射出するふく射エネルギ
矢印ｙ１．ｙ２．・・・・・・ｙ５、およびＺｌ、ｚ２
．・・・・・・ｚ５であるが、このうちふく射エネルギ
Ｚ１９２２９ ＹＥＮ ｙ５は通気性固体の遮蔽効果に
より減衰されるので、結局ふく射エネルギの主要部２３
は燃焼ガスの上流側Ｙ方向に向き、燃焼室３内の高温維
持に有効に利用されるのである。

一方囲壁４を通過して温度低下した燃焼ガスは燃焼ガス
流路２１を流通する際に熱交換路５の空気管６および空
気筒７を主として対流熱伝達により加熱−これにより熱
交換器５内を流通する燃焼用空気は充分予熱されて空気
噴出リング１１を経て燃焼室３内へ供給される。

さらに燃焼ガスの一部は、燃焼ガスおよび燃焼用空気の
燃焼室内への噴射運動量により駆動されて、燃焼室３か
ら再循環路１５を経て矢印Ｒで示すように燃料ガス供給
口１６の燃料噴射口の周囲および／または空気噴出用の
スリット１２の周囲に自己再循環するため、大きな還流
域が生じて保炎性が向上し、また燃焼ガスの燃焼室内滞
留時間の延長により燃焼効率が向上し、さらには燃焼ガ
スの有する熱エネルギによって燃焼ガスの予熱、子分群
されにはラジカル生皮による燃焼反応の促進作用が加わ
ることになり、前述の囲壁４による燃焼室３内の高温維
持作用および燃焼用空気の予熱作用とあいまって、低発
熱量燃料の燃焼が一層確実におこなわれるのである。

上記構成のバーナ（燃焼室３の大きさ：直径１５０ｒｒ
ｒｒＩＬ×高さ３００ｍｍ）を用い、燃料ガスとして都
市ガスをＮ２で希釈したものを用いた考案者の実験結果
によると、安定燃焼の維持が可能な燃料ガスの発熱量の
下限値は１ＱＱｋｃａｌ／−であった。

上記実施例においてはバーナの燃焼器としては拡散燃焼
形式のものを用いたが、予混合燃焼形式の燃焼器を用い
てもよい。

また上記各実施例においては、熱交換器により燃焼用空
気の予熱をおこなうようにしたが、このかわりに燃料ガ
ス、または燃焼用空気と燃料ガスの両者を予熱するよう
にしてもよい。

以上は本考案を気体燃料の燃焼に適用した場合について
説明したが、本考案は噴霧器等を用いることにより液体
燃料の燃焼、あるいは気体および液体燃料の混合燃焼に
も適用することができる。

以上説明したようにこの考案によれば簡潔でコンパクト
な装置により低発熱量燃料あるいは従来燃料として考え
られていない発熱量６００ｋｃａｌ／ｒｒｅ以下の超低
発熱量の燃焼をおこなってその燃焼熱を各種用途の加熱
源として利用することができ、豊富に埋蔵されている低
品位燃料ガス等をエネルギ資源として有効に利用できる
とともに、各種工業における副生ガスの助燃用高発熱量
燃料の浪費が一掃されるばかりでなく該副生ガスをエネ
ルギ源として有効活用できるなど、省資源上多大の効果
を得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示すバーナの縦断面図、
第２図は通気性固体のふく射射出状態を示す模式説明図
である。 １・・・・・・バーナ、３・・・・・・燃焼室、４・・
・・・・囲壁、５・・・・・・熱交換器、１１・・・・
・・空気噴出リング、１５・・・・・・再循環路、１６
・・・・・・ガスノズル。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 燃焼室を通気性固体からなる囲壁で囲み、該囲壁の外側
   に流体燃料および／または燃焼用空気の予熱用熱交換器
   を設け、上記熱交換器により予熱した流体燃料および／
   または燃焼用空気を燃焼室内に導入して燃焼をおこなう
   ようにするとともに、燃焼ガスが自己再循環するための
   再循環路を上記燃焼室に設けたことを特徴とするバーナ
   。