JPS63282411A - Highly stable combustion burner - Google Patents
Highly stable combustion burnerInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は気体または液体燃料の燃焼装置に係り、特に火
炎を安定化させるに好適なフレームホルダを有する高安
定燃焼型バーナに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a gas or liquid fuel combustion device, and particularly to a highly stable combustion type burner having a flame holder suitable for stabilizing a flame.
従来技術による気体または液体燃焼用バーナのフレーム
ホルダは、燃焼用空気の１部または全部に旋回流を付勢
し、この旋回流によって生じる旋回中心部に低圧域を形
成させてバーナ火炎の安定化をはかっていた。この低圧
域の形成により、低圧域後流よりバーナ火炎の１部が逆
流（再循環域とも言う）シ、火炎からのエンタルピ供給
により、燃焼を安定化していた０周知のごとく、燃焼領
域へのエンタルピ供給は、火炎の燃焼速度が上昇するた
めバーナ根元の火炎安定化に有効となる。しかし、エン
タルピ供給による火炎安定化の効果は、燃焼速度にして
高々２倍位の効果しかないことが明らかになっている。A flame holder for a gas or liquid combustion burner according to the prior art applies a swirling flow to part or all of the combustion air, and forms a low pressure region at the center of the swirl caused by the swirling flow, thereby stabilizing the burner flame. was measuring. As a result of the formation of this low-pressure region, a portion of the burner flame flows backwards from the downstream side of the low-pressure region (also called a recirculation region), and combustion is stabilized by supplying enthalpy from the flame. Enthalpy supply is effective in stabilizing the flame at the base of the burner because it increases the burning speed of the flame. However, it has been revealed that the effect of flame stabilization by supplying enthalpy is at most twice as high as the combustion rate.
一般に、燃焼反応速度を効集的に速くする方法として、
燃焼反応の場に強い乱流を付勢することがよく知られて
いる。したがって、この乱流を付勢する効果をインペラ
に付加することにより、従来技術においては到達できな
かった火炎安定強化をはかることができる。In general, as a method to effectively increase the combustion reaction rate,
It is well known to induce strong turbulence in the combustion reaction field. Therefore, by adding the effect of energizing this turbulent flow to the impeller, it is possible to enhance flame stability, which was not possible with the prior art.
従来技術における最大の欠点は、燃焼反応の場に強い乱
流を付勢することができず、バーナ火炎の安定化が弱い
ことであった。このために、バーナのターンダウン比が
狭く、また発熱量の少ない難燃性の燃料の使用に対して
も、かなりの制限を受けるという問題があった。The biggest drawback in the prior art was that it was not possible to impose strong turbulence in the combustion reaction field, and the stabilization of the burner flame was weak. For this reason, the turndown ratio of the burner is narrow, and the use of flame-retardant fuel with low calorific value is also severely restricted.
他方、本発明者らは微粉炭の燃焼において、スワラ−ベ
ーンの微粉炭流出口側端部に抵抗部を設けて燃料流であ
る微粉炭流体に渦流を形成させて燃焼用空気との混合状
態を良くする微粉炭燃線装置を提案（実開昭５９−１９
５３１４号公報）している。On the other hand, in the combustion of pulverized coal, the present inventors provided a resistance section at the end of the pulverized coal outlet side of the swirler vane to form a vortex in the pulverized coal fluid, which is a fuel flow, to improve the mixing state with the combustion air. Proposed a pulverized coal combustion line device to improve the
No. 5314).
これは耐摩耗性部材などよりなる特別のスワラ−ベーン
を用いて、燃料である微粉炭流そのものに渦流を形成さ
せて空気との混合を良くする微粉炭燃焼装置に関するも
のであ°°す、以下に説明する本発明の気体または液体
燃料用燃焼バーナとは全く燃焼構造を異にし、また作用
効果の点においても相違するものである。This is a pulverized coal combustion device that uses special swirler vanes made of wear-resistant materials to form swirls in the pulverized coal flow itself, which is the fuel, to improve mixing with air. The combustion structure is completely different from the combustion burner for gas or liquid fuel of the present invention which will be explained below, and the operation and effect are also different.
上述した従来技術における気体または液体燃焼バーナで
は、燃焼反応の場における乱流強度の向上による燃焼速
度の向上が充分になされていないので、バーナ火炎の安
定化が弱く、そのためバーナのターンダウン比が狭く、
低発熱量の難燃性燃料に対する制限、火炎検知の不確実
性など、バーナによる燃焼上程々の問題があった。In the gas or liquid combustion burners of the prior art described above, the combustion speed is not sufficiently improved by increasing the turbulence intensity in the combustion reaction field, so the stabilization of the burner flame is weak, and therefore the turndown ratio of the burner is low. narrow,
There were some problems with burner combustion, such as restrictions on low calorific value, flame-retardant fuels, and uncertainty in flame detection.
本発明の目的は、上記の従来技術の問題点を解消し、燃
焼用空気に適正な旋回流と強力な渦流を発生させて、燃
焼反応の場における燃焼速度の向上をはかり、バーナ火
炎を安定化させると共に、バーナの自動化に対して充分
な特性を具備した構造のバーナインペラを設けた気体ま
たは液体燃料用の高安定燃焼型バーナ装置を提供するこ
とにある。The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional technology, generate appropriate swirling flow and strong vortex flow in the combustion air, improve the combustion speed in the combustion reaction field, and stabilize the burner flame. It is an object of the present invention to provide a highly stable combustion type burner device for gas or liquid fuel, which is equipped with a burner impeller having a structure with sufficient characteristics for burner automation.
上記本発明の目的は、気体または液体燃料の燃焼用空気
に旋回流を誘起させるインペラのブレード出口部に、部
分的に流れに抵抗を与える流動抵抗部材を設けて、イン
ペラのブレードの後流において小さな強い渦流を発生さ
せ、火炎の安定化をはかることにより、達成される。The object of the present invention is to provide a flow resistance member that partially provides resistance to the flow at the blade outlet portion of an impeller that induces a swirling flow in the combustion air of gaseous or liquid fuel, so that the flow resistance member partially provides resistance to the flow. This is achieved by creating small strong vortices to stabilize the flame.
本発明による気体または液体燃焼用バーナは、インペラ
による旋回流の効果の上に、乱流渦による効果を付勢す
ることにより燃焼速度を向上させ、火炎の安定化をはか
り、低ＮＯｘ燃焼を達成することのできる高性能な高安
定燃焼型バーナである。The gas or liquid combustion burner according to the present invention improves the combustion speed by enhancing the effect of turbulent vortices on top of the effect of the swirling flow caused by the impeller, and achieves low NOx combustion by stabilizing the flame. This is a high-performance, highly stable combustion type burner that can
気体または液体燃料のバーナによる燃焼条件、例えば燃
料の発熱量、空気比、燃料と空気の混合過程などを考え
た場合に、火炎の安定性を支配する因子は燃焼速度であ
る。つまり、燃焼速度が燃焼用空気流の流れ速度より大
きい場合には火炎は安定するが、逆の場合においては、
火炎が不安定となり、バーナのターンダウン比が狭く、
低発熱量の難燃性燃料に対する制限、火炎検知の不確実
性などの問題が発生する。When considering the combustion conditions of a gas or liquid fuel burner, such as the calorific value of the fuel, the air ratio, and the mixing process of the fuel and air, the combustion speed is a factor that governs the stability of the flame. That is, if the combustion velocity is greater than the flow velocity of the combustion air stream, the flame will be stable, but in the opposite case,
The flame becomes unstable and the turndown ratio of the burner becomes narrow.
Problems arise such as restrictions on low calorific value, flame-retardant fuels, and uncertainty in flame detection.
上記の燃焼速度を抜本的に改善するための方法は、第１
に強い乱流渦の発生が最も効果的であり、第２の改善法
は、燃焼反応が行われる場、すなわち火炎への熱の充分
な供給である９本発明においては、上記２つの改善によ
って火炎の安定化を飛踊的に向上させることができる。The first method for drastically improving the combustion rate is
The second improvement method is to supply sufficient heat to the place where the combustion reaction takes place, that is, to the flame.9 In the present invention, the above two improvements Flame stabilization can be dramatically improved.
以下に本発明の一実施例を挙げ図面に基づいてさらに詳
細に説明する。An embodiment of the present invention will be described below in more detail based on the drawings.
（実施例 １）
第１図は本発明のインペラブレードを用いたバーナの断
面構造を示す模式図である。燃料１は、燃料供給管２に
よってバーナ口へ供給され、燃料噴霧部３よりボイラ火
炉内へ噴霧して燃焼させる。(Example 1) FIG. 1 is a schematic diagram showing the cross-sectional structure of a burner using the impeller blade of the present invention. Fuel 1 is supplied to the burner port through a fuel supply pipe 2, and is sprayed into the boiler furnace from a fuel spray section 3 to be combusted.
この燃料噴霧部３の回りに、本発明の対象となるインペ
ラ４が設けられている。燃焼用空気（図示せず）は、強
制通風機より供給されて風箱１２へ送られる。この風箱
１２は、ボイラ水壁１６と風箱壁１５により構成されて
いる。風箱１２へ供給された燃焼用空気は、１次、２次
、３次空気に分けられてボイラ火炉内へ供給される。ま
ず、１次空気は、１次空気スライドダンパ５によって調
節された１次空気取入口６より流入し、１次空気噴出ロ
アよりボイラ火炉内へ供給される。An impeller 4, which is the object of the present invention, is provided around this fuel spray section 3. Combustion air (not shown) is supplied from a forced draft fan and sent to the wind box 12 . This wind box 12 is composed of a boiler water wall 16 and a wind box wall 15. The combustion air supplied to the wind box 12 is divided into primary, secondary, and tertiary air and supplied into the boiler furnace. First, primary air flows in through the primary air intake port 6 adjusted by the primary air slide damper 5, and is supplied into the boiler furnace through the primary air blowout lower.
次に、２次空気は２次空気スライドダンパ８によって調
節されて２次空気取入口９より流入し、２次空気ベーン
１０により旋回流を付勢され、２次空気噴出口１１より
ボイラ火炉内へ供給される。Next, the secondary air is regulated by the secondary air slide damper 8, flows into the secondary air intake port 9, is forced into a swirling flow by the secondary air vane 10, and enters the boiler furnace from the secondary air jet port 11. supplied to
残りの３次空気は、３次空気エアレジスタ１３で旋回流
となり、３次空気噴出口１４よりボイラ火炉内へ供給さ
れる。The remaining tertiary air becomes a swirling flow in the tertiary air register 13 and is supplied into the boiler furnace through the tertiary air jet port 14.
第２図は、第１図のＡ矢視図であって、バーナ軸芯部に
燃料噴霧部３が設けられ、それを取り囲むように円形の
インペラ４が配置されている。その外周部に１次空気噴
出ロア、さらにその外側に２次空気ベーン１０．２次空
気噴出口１１、最外周に３次空気噴出口１４が設けられ
ている０本発明は、以下に述−べるようにインペラ４の
保炎性向上に関するものであり、第１図、第２図に示し
たバーナ全体の構成に関するものではない。FIG. 2 is a view taken in the direction of arrow A in FIG. 1, in which a fuel spray section 3 is provided at the burner shaft core, and a circular impeller 4 is arranged to surround it. The present invention is provided with a primary air jetting lower on its outer periphery, a secondary air vane 10 and a secondary air jetting port 11 on its outer periphery, and a tertiary air jetting port 14 on its outermost periphery. This is concerned with improving the flame stability of the impeller 4, and is not concerned with the overall structure of the burner shown in FIGS. 1 and 2.
第３図は、第２図に示したインペラ４の構成を示す模式
図である。図に示すごとく、中空のインペラ固定軸１９
の上に、複数個のインペラブレード１８が設けられてい
る。このインペラ４は、あたかも電気扇風機の羽根のよ
うになっており、燃焼用空気がインペラ４を通過するこ
とにより旋回流が形成される構造になっている。FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the impeller 4 shown in FIG. 2. As shown in the figure, the hollow impeller fixed shaft 19
A plurality of impeller blades 18 are provided thereon. The impeller 4 resembles the blades of an electric fan, and has a structure in which a swirling flow is formed when the combustion air passes through the impeller 4.
第４図は、第３図に示すインペラ４のＢ−Ｂ断面、すな
わちインペラブレード１８部の同一半径断面を示したも
のであり、本実施例におけるインペラブレードの構造を
示すものである。FIG. 4 shows a BB cross section of the impeller 4 shown in FIG. 3, that is, a cross section with the same radius of the impeller blade 18, and shows the structure of the impeller blade in this embodiment.
第４図において、上流からの燃焼用空気流２０は、イン
ペラブレード１８の間を流れて全体的には旋回流を形成
する。本実施例のポイントは、インペラブレード１８の
燃焼用空気流２０の出口部、すなわちインペラブレード
１８の後流端に流動抵抗部材２１を設けたことにある。In FIG. 4, the combustion air flow 20 from upstream flows between the impeller blades 18 and forms a generally swirling flow. The key point of this embodiment is that the flow resistance member 21 is provided at the outlet of the combustion air flow 20 of the impeller blade 18, that is, at the trailing end of the impeller blade 18.
図に示すごとく、インペラブレード１８の平面より突出
すように設置された流動抵抗部材２１によって、その後
流部に小さく強い乱流渦２２が発生し、いわゆるポルテ
ックスシートを発生させることができる。当然のことな
がら、乱流渦２２の最も強い乱流の部分は、流動抵抗部
材２１直後の後流部近くであり、流動抵抗部材２１より
離れるにしたがって乱流渦２２は減衰することになる。As shown in the figure, the flow resistance member 21 installed so as to protrude from the plane of the impeller blade 18 generates a small and strong turbulent vortex 22 in its trailing portion, and can generate a so-called portex sheet. Naturally, the most turbulent part of the turbulent vortex 22 is near the wake immediately after the flow resistance member 21, and the turbulent vortex 22 attenuates as it moves away from the flow resistance member 21.
この乱流渦２２の中に上記燃料噴霧部３から燃料供給が
行なわれるので、流ｌ抵抗部材２１の直後の後流部より
強固な火炎を発生させることができる。Since fuel is supplied from the fuel spray section 3 into this turbulent vortex 22, a stronger flame can be generated from the wake section immediately after the flow resistance member 21.
つまり、インペラ４の後流部（ボイラ火炉側に面してい
る部分）において、インペラブレードの流動抵抗部材２
１の直後の後流部より安定した火炎の発生が得られるこ
とになる。In other words, in the downstream part of the impeller 4 (the part facing the boiler furnace side), the flow resistance member 2 of the impeller blade
More stable flame generation can be obtained from the wake immediately after 1.
（実施例２）
本発明によるバーナインペラの他の一例を第５図に示す
。第５図は、第３図のＢ−Ｂ断面を展開した模式図であ
る。インペラブレード１８の後流に設ける流動抵抗部材
２３の平面部とインペラブレード１８の平面部とのなす
角度αが、必ずしも直角である必要はない。つまり、そ
の角度αが３０〜１５０度であっても良好な結果が得ら
れる。すなわち、バーナ火炎の安定化に著るしい効果を
得ることができる。したがって、これらも本発明の技術
的範囲に含まれることは言うまでもない。流動抵抗部材
２３の後流に小さい強力な乱流渦２４が実施例１と同様
′に発生させることが可能であり、安定したバーナ火炎
が得られる。(Example 2) Another example of the burner impeller according to the present invention is shown in FIG. FIG. 5 is a schematic diagram developed from the BB cross section in FIG. 3. The angle α formed by the plane part of the flow resistance member 23 provided downstream of the impeller blade 18 and the plane part of the impeller blade 18 does not necessarily have to be a right angle. In other words, good results can be obtained even if the angle α is 30 to 150 degrees. That is, a remarkable effect can be obtained in stabilizing the burner flame. Therefore, it goes without saying that these are also included within the technical scope of the present invention. A small strong turbulent vortex 24 can be generated in the wake of the flow resistance member 23 in the same way as in the first embodiment, and a stable burner flame can be obtained.
以上の実施例において説明したごとく、本発明による火
炎安定化の手法は、究極のところ燃焼用空気に旋回流を
誘起させるインペラ４のインペラブレード１８の後流端
において、流動抵抗部材２１゜２３を、インペラブレー
ド１８の後流端の平面部より、少なくとも一方（一方ま
たは両方）に燃焼用空気流２０の流れ方向と交差する方
向に突出させて設けることを特徴とするものであり、こ
れにより強力な乱流渦を発生させバーナ火炎の安定をは
かるものである。As explained in the above embodiments, the method of flame stabilization according to the present invention is to install the flow resistance members 21 and 23 at the trailing end of the impeller blades 18 of the impeller 4, which ultimately induces a swirling flow in the combustion air. , is characterized in that at least one (or both) of the impeller blades 18 is provided so as to protrude in a direction intersecting the flow direction of the combustion air flow 20 from the flat part of the trailing end of the impeller blade 18. This stabilizes the burner flame by generating a turbulent vortex.
以上詳細に説明したごとく、本発明の気体または液体燃
焼用バーナにおいて、インペラブレードの出口部に流動
抵抗部材を設けたバーナインペラを用いることによって
、燃焼用空気流に効果的な旋回流を与えると同時に、イ
ンペラブレードの後流において強力な小さな渦流を多く
発生させることができるので、燃焼反応速度は著しく増
大し、バーナ火炎の安定性を氷鑵的に改善させることが
できる。その結果、
（１）バーナのターンダウン比の拡大
（２）低発熱量燃料への適用拡大
（３）火炎検知の確実性増大
など、極めて優れた燃焼効果を得ることができる。As explained in detail above, in the gas or liquid combustion burner of the present invention, by using a burner impeller in which a flow resistance member is provided at the outlet of the impeller blade, an effective swirling flow can be imparted to the combustion air flow. At the same time, many strong small vortices can be generated in the wake of the impeller blades, so that the combustion reaction rate can be significantly increased and the stability of the burner flame can be significantly improved. As a result, it is possible to obtain extremely excellent combustion effects such as (1) expansion of the turndown ratio of the burner, (2) expansion of application to low calorific value fuels, and (3) increased reliability of flame detection.
第１図は本発明のインペラを用いたバーナの断面構造の
一例を示す模式図、第２図は第１図のＡ矢視であるバー
ナ正面図、第３図は第２図のインペラ部の拡大図、第４
図は第３図のＢ−Ｂ断面を展開した模式図、第５図は本
発明のインペラブレードの他の構造の一例を示す模式図
である。
１・・・燃料 ２・・・燃料供給管３・・
・燃料噴霧部 ４・・・インペラ５・・・１次空
気スライドダンパ
６・・・１次空気取入口 ７・・・１次空気噴出口８
・・・２次空気スライドダンパ
９・・・２次空気取入口 １０・・・２次空気ベーン
１１・・・２次空気噴出口 １２・・・風筒１３・・
・３次空気エアレジスタ
１４・・・３次空気噴出口 １５・・・風箱壁１６・
・・ボイラ水壁 １７・・・バーナテーパ部１８
・・・インペラブレード １９・・・インペラ固定軸２
０・・・燃焼用空気流 ２１・・・流動抵抗部材２
２・・・乱流渦 ２３・・・流動抵抗部材２
４・・・乱流渦FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the cross-sectional structure of a burner using the impeller of the present invention, FIG. 2 is a front view of the burner as viewed from arrow A in FIG. 1, and FIG. Enlarged view, 4th
The figure is a schematic diagram developed from the BB cross section of FIG. 3, and FIG. 5 is a schematic diagram showing another example of the structure of the impeller blade of the present invention. 1...Fuel 2...Fuel supply pipe 3...
・Fuel spray section 4... Impeller 5... Primary air slide damper 6... Primary air intake port 7... Primary air jet port 8
...Secondary air slide damper 9...Secondary air intake 10...Secondary air vane 11...Secondary air outlet 12...Wind tube 13...
・Tertiary air air register 14...Tertiary air outlet 15...Wind box wall 16・
... Boiler water wall 17 ... Burner taper part 18
... Impeller blade 19 ... Impeller fixed shaft 2
0... Combustion air flow 21... Flow resistance member 2
2... Turbulent vortex 23... Flow resistance member 2
4...Turbulent vortex
Claims (1)
くは噴射し、燃焼用空気をバーナのインペラブレードに
より旋回流を付勢して燃焼させる構造のバーナにおいて
、上記バーナのインペラブレードの後流に強力な渦流を
発生させてバーナ火炎の安定化をはかるために、上記イ
ンペラブレードの燃焼用空気出口部に流動抵抗部材を設
けたことを特徴とする高安定燃焼型バーナ。 ２、インペラブレードの燃焼用空気出口部に設ける流動
抵抗部材は、板状の小片部材であり、該小片部材の平面
部は燃焼用空気の流れ方向と交差する方向に突出させて
設け、上記インペラブレードの平面部と上記小片部材の
平面部とのなす角度が３０〜１５０度であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の高安定燃焼型バー
ナ。[Scope of Claims] 1. In a burner having a structure in which liquid fuel or gaseous fuel is sprayed or injected from a fuel supply pipe and combustion air is combusted by urging a swirling flow by impeller blades of the burner, the impeller of the burner is A highly stable combustion type burner, characterized in that a flow resistance member is provided at the combustion air outlet of the impeller blade in order to stabilize the burner flame by generating a strong vortex flow in the wake of the blade. 2. The flow resistance member provided at the combustion air outlet portion of the impeller blade is a plate-shaped small piece member, and the flat part of the small piece member is provided so as to protrude in a direction intersecting the flow direction of the combustion air. 2. The highly stable combustion burner according to claim 1, wherein the angle between the flat surface of the blade and the flat surface of the small piece member is 30 to 150 degrees.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62116970A JP2613596B2 (en) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | Highly stable combustion type burner |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP62116970A JP2613596B2 (en) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | Highly stable combustion type burner |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63282411A true JPS63282411A (en) | 1988-11-18 |
| JP2613596B2 JP2613596B2 (en) | 1997-05-28 |
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ID=14700262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62116970A Expired - Lifetime JP2613596B2 (en) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | Highly stable combustion type burner |
Country Status (1)
| Country | Link |
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1987
- 1987-05-15 JP JP62116970A patent/JP2613596B2/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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| JP2613596B2 (en) | 1997-05-28 |
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