WO2025100243A1 - バーナ - Google Patents

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WO2025100243A1
WO2025100243A1 PCT/JP2024/037822 JP2024037822W WO2025100243A1 WO 2025100243 A1 WO2025100243 A1 WO 2025100243A1 JP 2024037822 W JP2024037822 W JP 2024037822W WO 2025100243 A1 WO2025100243 A1 WO 2025100243A1
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supply pipe
gas supply
tip
combustion
fuel gas
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雅志 山口
義之 萩原
康之 山本
周平 手操
真二 村上
圭佑 阿部
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Nippon Sanso Holdings Corp
Original Assignee
Nippon Sanso Holdings Corp
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    • 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
    • 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
    • F23D14/32—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid using a mixture of gaseous fuel and pure oxygen or oxygen-enriched air
    • 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
    • F23D14/46—Details
    • F23D14/48—Nozzles
    • 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
    • F23D14/46—Details
    • F23D14/48—Nozzles
    • F23D14/58—Nozzles characterised by the shape or arrangement of the outlet or outlets from the nozzle, e.g. of annular configuration

Definitions

  • the present invention relates to a burner.
  • Burners that use fuel gas and combustion-supporting gas are known (see, for example, Patent Document 1).
  • the heat source is generally a burner that burns fuel with an oxidizer.
  • Various fossil fuels are used as fuel, including solid fuels such as pulverized coal, liquid fuels such as kerosene or heavy oil, or gaseous fuels such as natural gas or LPG.
  • solid fuels such as pulverized coal
  • liquid fuels such as kerosene or heavy oil
  • gaseous fuels such as natural gas or LPG.
  • the object to be heated is heated by the radiant heat transfer of the flame produced by burning fuel.
  • Ammonia has the characteristic of not producing CO2 when burned, but on the other hand, there are problems such as low flame radiation intensity due to the lack of carbon, and an unstable flame due to its slow burning speed.
  • the object of the present invention is to provide a burner that uses ammonia as fuel and ensures radiation intensity and flame stability.
  • One aspect of the present invention is as follows:
  • a burner that uses a fuel gas containing ammonia and a combustion supporting gas having an oxygen concentration of 30% or more.
  • a fuel gas supply pipe through which the fuel gas is supplied and the fuel gas is ejected from a fuel gas ejection hole at the tip of the fuel gas supply pipe;
  • the burner according to claim 1 further comprising a combustion-supporting gas supply pipe arranged radially outside the fuel gas supply pipe so as to surround the fuel gas supply pipe, supplying the combustion-supporting gas and ejecting the gas from a combustion-supporting gas ejection hole at the tip.
  • the fuel gas ejection hole is formed on an inner circumferential surface of the tip of the fuel gas supply pipe,
  • the inner diameter of the fuel gas supply pipe at the tip is d1
  • the outer diameter is D1
  • the inner diameter at a position that is a distance L1 from the tip is d2
  • d 1 ⁇ d 2 At a position where 5 ⁇ d 1 ⁇ L 1 ⁇ 10 ⁇ d 1 , d 1 ⁇ d 2 ;
  • the combustion supporting gas ejection hole is formed on the inner peripheral surface of the tip of the combustion supporting gas supply pipe,
  • the inner diameter of the tip of the combustion supporting gas supply pipe is d3 and the inner diameter at a position where the distance from the tip is L2 is d4 ,
  • the tip of the fuel gas supply pipe is located closer to the base end than the tip of the combustion assisting gas supply pipe,
  • the distance from the tip of the fuel gas supply pipe to the tip of the combustion assisting gas supply pipe is L3 .
  • a burner body having the fuel gas supply pipe and the combustion supporting gas supply pipe; a burner block having an opening in which the burner body is disposed;
  • the maximum outer diameter of the combustion assisting gas supply pipe at the portion disposed at the opening is D4 and the inner diameter at the tip of the opening is D5 , D4 ⁇ D5 ⁇ 1.1 ⁇ D4 ;
  • the tip of the combustion supporting gas supply pipe is located on the base end side of the tip of the opening, When the distance from the tip of the opening to the tip of the combustion supporting gas supply pipe is L4 ,
  • the burner according to any one of [2] to [5], wherein 0.2 ⁇ (D 5 /2) 2 ⁇ L 42 ⁇ 0.5.
  • a heating furnace having at least one burner according to any one of claims [1] to [6] installed therein.
  • the present invention provides a burner that uses ammonia as fuel and ensures radiation intensity and flame stability.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a heating furnace according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of the burner shown in FIG. 1 is a graph showing the relationship between the oxygen concentration of an oxidizer and the adiabatic theoretical flame temperature.
  • 1 is a graph showing the relationship between the oxygen concentration of an oxidizer and the combustion rate.
  • the heating furnace 6 has at least one burner 1.
  • the heating furnace 6 has a furnace side wall 6a on which the burner 1 is installed.
  • the burner 1 is embedded in the furnace side wall 6a.
  • the arrangement of the burner 1 in the heating furnace 6 is not limited to this.
  • the burner 1 burns fuel gas in the internal space 6b of the heating furnace 6 to heat the object to be heated and melt it as necessary.
  • Burner 1 uses a fuel gas containing ammonia and a combustion-supporting gas with an oxygen concentration of 30% or more.
  • the above configuration makes it possible to realize a burner 1 that uses ammonia as the fuel gas and can ensure radiation intensity and flame stability.
  • the fuel gas is not particularly limited as long as it contains ammonia, but it is preferable that it contains ammonia as the main component (i.e., the ammonia component is more than 50% and not more than 100%).
  • the combustion supporting gas is not particularly limited as long as it has an oxygen concentration of 30% or more, but it is preferable to use oxygen-enriched air and have an oxygen concentration of 30% or more in the combustion supporting gas.
  • the radiation intensity and flame stability of burner 1 are related to the flame temperature and burning speed, and the flame temperature and burning speed are related to the oxygen concentration of the supporting gas.
  • the relationship between the oxygen concentration of the oxidizer (supporting gas) and the adiabatic theoretical flame temperature of fossil fuel (methane) and ammonia is as shown in Figure 3
  • the relationship between the oxygen concentration of the oxidizer (supporting gas) and the burning speed of fossil fuel (methane) and ammonia is as shown in Figure 4.
  • ammonia has a lower flame temperature and burning speed than fossil fuels.
  • Equation (1) applies when CH4 is burned in air.
  • Equation (2) represents the case where CH4 is burned in oxygen.
  • Equation (3) applies when NH3 is burned in air.
  • Equation (4) represents the case where NH3 is burned in oxygen.
  • the CO 2 and H 2 O contained in the right side of each formula are known as radiant gases, and these gases contribute to the radiation performance of the combustion flame.
  • the concentration of each radiant gas is as follows, and it can be seen that changing the oxidant from air to oxygen improves the radiation performance of the flame.
  • the CO 2 concentration in the exhaust gas increases.
  • the CO 2 concentration is zero, and the concentration of the radiant gas is greater than that in formula (1).
  • formula (4) in which the oxidant is changed from air to oxygen, the concentration of the radiant gas is further improved. Therefore, it can be seen that it is effective to increase the oxygen concentration of the oxidant for ammonia, which has a low flame temperature.
  • the burner 1 has a fuel gas supply pipe 2a that supplies fuel gas (preferably without premixing oxygen) and ejects it from the fuel gas ejection hole 2a1 at the tip, and a combustion-stimulating gas supply pipe 2b that is provided radially outside the fuel gas supply pipe 2a so as to surround the fuel gas supply pipe 2a (preferably the tip of the fuel gas supply pipe 2a as shown) (preferably as shown so that a flow path for the combustion-stimulating gas is formed between the outer peripheral surface of the fuel gas supply pipe 2a and the inner peripheral surface of the combustion-stimulating gas supply pipe 2b that is spaced from the outer peripheral surface all around), and supplies the combustion-stimulating gas (preferably without premixing fuel) and ejects it from the combustion-stimulating gas ejection hole 2b1 at the tip.
  • fuel gas supply pipe 2a that supplies fuel gas (preferably without premixing oxygen) and ejects it from the fuel gas ejection hole 2a1 at the tip
  • the fuel gas ejected from the fuel gas ejection hole 2a1 and the combustion-stimulating gas ejected from the combustion-stimulating gas ejection hole 2b1 can be supplied to the burner flame, so that stable ammonia combustion can be achieved while suppressing backfire.
  • the fuel gas supply pipe 2a preferably surrounds the central axis O of the combustion supporting gas supply pipe 2b as shown, and more preferably is arranged coaxially with the combustion supporting gas supply pipe 2b as shown.
  • the inner and outer circumferential surfaces of the fuel gas supply pipe 2a at the tip of the fuel gas supply pipe 2a and the inner and outer circumferential surfaces of the combustion supporting gas supply pipe 2b at the tip of the combustion supporting gas supply pipe 2b are each circular, but are not limited to this.
  • the burner 1 has a burner body 2 that has a double-pipe structure consisting of a fuel gas supply pipe 2a and a combustion-supporting gas supply pipe 2b.
  • the fuel gas ejection hole 2a1 is formed on the inner surface of the tip of the fuel gas supply pipe 2a. If the inner diameter at the tip of the fuel gas supply pipe 2a is d1 , the outer diameter is D1 , and the inner diameter at a position a distance from the tip is L1 is d2 , then at a position where 5 ⁇ d1 ⁇ L1 ⁇ 10 ⁇ d1 , d1 ⁇ d2 , and ⁇ ( D1 - d1 )/ D1 ⁇ 100 ⁇ 20.
  • the flow path of the fuel gas near the fuel gas ejection hole 2a1 narrows toward the fuel gas ejection hole 2a1, and the supply pressure of the fuel gas increases toward the fuel gas ejection hole 2a1.
  • the supply pressure of the fuel gas at the fuel gas ejection hole 2a1 is uniformized, and the uniformity of the ejection amount of the fuel gas at the fuel gas ejection hole 2a1 can be improved.
  • the distance between the outer circumferential surface of the flow path of the fuel gas and the inner circumferential surface of the flow path of the combustion-supporting gas at the tip of the fuel gas supply pipe 2a becomes small enough for practical use, and the fuel gas and the combustion-supporting gas can be quickly mixed. Therefore, good stability of the flame due to good mixing can be realized.
  • the combustion-supporting gas ejection hole 2b1 is formed on the inner surface of the tip of the combustion-supporting gas supply pipe 2b.
  • the inner diameter at the tip of the combustion-supporting gas supply pipe 2b is d3 and the inner diameter at a position where the distance from the tip is L2 is d4 , then at a position where 5 ⁇ d3 ⁇ L2 ⁇ 10 ⁇ d3 , d3 ⁇ d4 ; and the tip of the fuel gas supply pipe 2a is located closer to the base end than the tip of the combustion-supporting gas supply pipe 2b, and when the distance from the tip of the fuel gas supply pipe 2a to the tip of the combustion-supporting gas supply pipe 2b is L3 , then L3 ⁇ 5 ⁇ d3 .
  • the mixing chamber 3 can be formed while suppressing the possibility of backfire, and therefore, even better stability of the flame due to better mixing can be achieved.
  • the fuel gas supply pipe 2a and the combustion supporting gas supply pipe 2b each extend linearly parallel to the central axis O in a range where 0 ⁇ L 2 ⁇ 10 ⁇ d3 is satisfied.
  • the burner 1 has a burner body 2 having a fuel gas supply pipe 2a and a combustion supporting gas supply pipe 2b, and a burner block 4 having an opening 4a in which the burner body 2 is arranged (preferably coaxially as shown).
  • a burner body 2 having a fuel gas supply pipe 2a and a combustion supporting gas supply pipe 2b
  • a burner block 4 having an opening 4a in which the burner body 2 is arranged (preferably coaxially as shown).
  • the tip of the combustion supporting gas supply pipe 2b is located closer to the base end than the tip of the opening 4a, and when the distance from the tip of the opening 4a to the tip of the combustion supporting gas supply pipe 2b is L4 , 0.2 ⁇ ⁇ ( d5 /2) 2 ⁇ ⁇ ⁇ L42 ⁇ 0.5 is satisfied.
  • D4 ⁇ d5 ⁇ 1.1 ⁇ D4 the tip of the combustion supporting gas supply pipe 2b is located closer to the base end than the tip of the opening 4a, and 0.2 ⁇ ( d5 /2) 2 ⁇ L42 ⁇ 0.5, so that the opening 4a of the burner block 4 can form a good combustion chamber 5 while protecting the burner body 2 from radiant heat from the installation environment such as an industrial furnace.
  • the burner 1 is not limited to a configuration having a burner block 4, and may be configured to have a water-cooled jacket instead of or in addition to the burner block 4.
  • the opening 4a is configured as a circular through hole, but is not limited to this.
  • burner 2 burner body 2a fuel gas supply pipe 2a1 fuel gas ejection hole 2b combustion supporting gas supply pipe 2b1 combustion supporting gas ejection hole 3 mixing chamber 4 burner block 4a opening 5 combustion chamber 6 heating furnace 6a furnace side wall 6b internal space d1 inner diameter d2 inner diameter d3 inner diameter d4 inner diameter d5 inner diameter D1 outer diameter D2 outer diameter D3 outer diameter D4 outer diameter L1 distance L2 distance L3 distance L4 distance O central axis

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Abstract

アンモニアを含む燃料ガスと酸素濃度３０％以上の支燃性ガスとを用いるバーナ。

Description

バーナ
　本発明はバーナに関する。
　燃料ガスと支燃性ガスとを用いるバーナが知られている（例えば特許文献１参照）。
特許第４２６１７５３号公報
　金属加熱炉、ガラス溶解炉、アルミ溶解炉等の工業炉においては、燃料を酸化剤で燃焼させるバーナを熱源とすることが一般的である。燃料には、微粉炭等の固体燃料、灯油若しくは重油等の液体燃料、又は天然ガス若しくはＬＰＧ等の気体燃料等の様々な化石燃料が用いられる。工業炉では、燃料を燃焼させた火炎の輻射伝熱によって被加熱物を加熱する。
　化石燃料を用いる場合、燃焼排ガス中に多量のＣＯ２を含むことになるため、近年では、アンモニアを用いることが提案されてきている。
　アンモニアは燃焼してもＣＯ２を発生しないといった特徴をもつが、一方で炭素が含まれないために火炎の輻射強度が低くなったり、燃焼速度が遅いために火炎が安定しなかったりする問題がある。
　そこで本発明の目的は、燃料にアンモニアを用い且つ輻射強度と火炎の安定性とを確保できるバーナを提供することにある。
　本発明の一態様は以下のとおりである。
［１］
　アンモニアを含む燃料ガスと酸素濃度３０％以上の支燃性ガスとを用いるバーナ。
［２］
　前記燃料ガスを供給し先端の燃料ガス噴出孔から噴出する燃料ガス供給管と、
　前記燃料ガス供給管の径方向外側に前記燃料ガス供給管を囲繞するように設けられ、前記支燃性ガスを供給し先端の支燃性ガス噴出孔から噴出する支燃性ガス供給管とを有する、［１］に記載のバーナ。
［３］
　前記燃料ガス供給管と前記支燃性ガス供給管とによる２重管構造であるバーナ本体を有する、［２］に記載のバーナ。
［４］
　前記燃料ガス噴出孔は前記燃料ガス供給管の前記先端の内周面で形成され、
　前記燃料ガス供給管の前記先端での内径をｄ１とし、外径をＤ１とし、先端からの距離がＬ１となる位置での内径をｄ２とした時に、
　５×ｄ１≦Ｌ１≦１０×ｄ１となる位置ではｄ１＜ｄ２であり、
　｛（Ｄ１－ｄ１）／Ｄ１｝×１００≦２０である、［２］又は［３］に記載のバーナ。
［５］
　前記支燃性ガス噴出孔は前記支燃性ガス供給管の前記先端の内周面で形成され、
　前記支燃性ガス供給管の前記先端での内径をｄ３とし、先端からの距離がＬ２となる位置での内径をｄ４とした時に、
　５×ｄ３≦Ｌ２≦１０×ｄ３となる位置ではｄ３＜ｄ４であり、
　前記燃料ガス供給管の前記先端は、前記支燃性ガス供給管の前記先端よりも基端側に位置し、
　前記燃料ガス供給管の前記先端から前記支燃性ガス供給管の前記先端までの距離をＬ３とした時に、
　Ｌ３＜５×ｄ３である、［２］～［４］の何れか１項に記載のバーナ。
［６］
　前記燃料ガス供給管及び前記支燃性ガス供給管を有するバーナ本体と、
　前記バーナ本体が配置される開口部を有するバーナブロックとを有し、
　前記開口部に配置される部分での前記支燃性ガス供給管の最大の外径をＤ４とし、前記開口部の先端での内径をＤ５とした時に、
　Ｄ４≦Ｄ５≦１．１×Ｄ４であり、
　前記支燃性ガス供給管の前記先端は、前記開口部の前記先端よりも基端側に位置し、
　前記開口部の前記先端から前記支燃性ガス供給管の前記先端までの距離をＬ４とした時に、
　０．２≦｛（Ｄ５／２）２×π｝÷Ｌ４ ２≦０．５である、［２］～［５］の何れか１項に記載のバーナ。
［７］
　［１］～［６］の何れか１項に記載されたバーナが、少なくとも1基以上設置された加熱炉。
　本発明によれば、燃料にアンモニアを用い且つ輻射強度と火炎の安定性とを確保できるバーナを提供することができる。
本発明の一実施形態の加熱炉を示す断面図である。 図１に示すバーナの部分拡大図である。 酸化剤の酸素濃度と断熱理論火炎温度との関係を示すグラフである。 酸化剤の酸素濃度と燃焼速度との関係を示すグラフである。
　以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を例示説明する。
　図１～図２に示すように、本発明の一実施形態において加熱炉６は、少なくとも１基以上のバーナ１を有する。加熱炉６は、バーナ１が設置された炉側壁６ａを有する。バーナ１は、炉側壁６ａに埋設される。なお、バーナ１の加熱炉６への配置はこれに限定されない。バーナ１は、加熱炉６の内部空間６ｂで燃料ガスを燃焼させて被加熱物を加熱し、必要に応じて溶融させる。
バーナ１は、アンモニアを含む燃料ガスと酸素濃度３０％以上の支燃性ガスとを用いる。
　上記構成によれば、燃料ガスにアンモニアを用い且つ輻射強度と火炎の安定性とを確保できるバーナ１を実現できる。燃料ガスは、アンモニアを含む限り特に限定されないが、アンモニアを主成分として含む（すなわちアンモニア成分が５０％を超え１００％以下である）ことが好ましい。支燃性ガスは、酸素濃度３０％以上であれば特に限定されないが、酸素富化空気を用い支燃性ガス中の酸素濃度が３０％以上となる構成とすることが好ましい。
　バーナ１の輻射強度及び火炎の安定性は、火炎温度及び燃焼速度に関係し、火炎温度及び燃焼速度は、支燃性ガスの酸素濃度に関係する。例えば、酸化剤（支燃性ガス）の酸素濃度と化石燃料（メタン）及びアンモニアの断熱理論火炎温度との関係は図３に示すとおりであり、酸化剤（支燃性ガス）の酸素濃度と化石燃料（メタン）及びアンモニアの燃焼速度との関係は図４に示すとおりである。このように、アンモニアは化石燃料に比べて火炎温度及び燃焼速度が低い。以上に鑑み、支燃性ガスの酸素濃度を３０％以上とすることで、工業炉での実用に十分な輻射強度と火炎の安定性とを確保できることが分かった。
　一般的な化石燃料の主成分であるＣＨ４（メタン）とＮＨ３（アンモニア）の燃焼時の化学式を比較すると以下のとおりとなる。
（１）ＣＨ４＋２Ｏ２＋８Ｎ２→ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ＋８Ｎ２
（２）ＣＨ４＋２Ｏ２→ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ
（３）ＮＨ３＋０．７５Ｏ２＋３Ｎ２→１．５Ｈ２Ｏ＋３．５Ｎ２
（４）ＮＨ３＋０．７５Ｏ２→１．５Ｈ２Ｏ＋０．５Ｎ２
式（１）は、ＣＨ４を空気中で燃焼させた場合である。
式（２）は、ＣＨ４を酸素中で燃焼させた場合である。
式（３）は、ＮＨ３を空気中で燃焼させた場合である。
式（４）は、ＮＨ３を酸素中で燃焼させた場合である。
　各式の右辺に含まれるＣＯ２とＨ２Ｏは輻射性ガスとして知られ、これらのガスが燃焼火炎の輻射性能に寄与する。各式を比較すると、各輻射性ガスの濃度が以下のとおりであり、酸化剤を空気から酸素に変更することで火炎の輻射性能が向上することが分かる。しかし、式（２）においては、排ガス中のＣＯ２濃度が増大してしまう。また、式（３）ではＣＯ２濃度はゼロであり、輻射性ガスの濃度は式（１）よりも大きい。さらに、酸化剤を空気から酸素に変更した式（４）では、輻射性ガスの濃度がさらに向上する。したがって、火炎温度の低いアンモニアでは、酸化剤の酸素濃度を高めることが有効であることが分かる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　バーナ１は、燃料ガスを（好ましくは酸素を予混合せずに）供給し先端の燃料ガス噴出孔２ａ１から噴出する燃料ガス供給管２ａと、燃料ガス供給管２ａの径方向外側に燃料ガス供給管２ａ（好ましくは図示のように燃料ガス供給管２ａの先端部）を囲繞するように（好ましくは図示のように、燃料ガス供給管２ａの外周面と当該外周面から全周に亘って離間する支燃性ガス供給管２ｂの内周面との間に支燃性ガスの流路が形成されるように）設けられ、支燃性ガスを（好ましくは燃料を予混合せずに）供給し先端の支燃性ガス噴出孔２ｂ１から噴出する支燃性ガス供給管２ｂとを有する。上記構成によれば、バーナ火炎に燃料ガス噴出孔２ａ１から噴出する燃料ガスと支燃性ガス噴出孔２ｂ１から噴出する支燃性ガスとを供給できるので、逆火を抑制しつつ安定したアンモニアの燃焼を実現できる。燃料ガス供給管２ａは好ましくは図示のように支燃性ガス供給管２ｂの中心軸線Ｏを囲繞し、より好ましくは図示のように支燃性ガス供給管２ｂと同軸に設けられる。燃料ガス供給管２ａの先端での燃料ガス供給管２ａの内周面及び外周面と、支燃性ガス供給管２ｂの先端での支燃性ガス供給管２ｂの内周面及び外周面とは、本実施形態ではそれぞれ円形であるがこれに限らない。
　バーナ１は、燃料ガス供給管２ａと支燃性ガス供給管２ｂとによる２重管構造であるバーナ本体２を有する。上記構成によれば、簡単な構造で輻射強度と火炎の安定性とを確保できる。
　燃料ガス噴出孔２ａ１は燃料ガス供給管２ａの先端の内周面で形成され、燃料ガス供給管２ａの先端での内径をｄ１とし、外径をＤ１とし、先端からの距離がＬ１となる位置での内径をｄ２とした時に、５×ｄ１≦Ｌ１≦１０×ｄ１となる位置ではｄ１＜ｄ２であり、｛（Ｄ１－ｄ１）／Ｄ１｝×１００≦２０である。上記構成によれば、５×ｄ１≦Ｌ１≦１０×ｄ１となる位置ではｄ１＜ｄ２であることで、燃料ガス噴出孔２ａ１の付近で燃料ガスの流路が燃料ガス噴出孔２ａ１に向かって狭くなるため、燃料ガスの供給圧力が燃料ガス噴出孔２ａ１に向かって大きくなり、その結果、燃料ガス噴出孔２ａ１での燃料ガスの供給圧力が均一化されるため、燃料ガス噴出孔２ａ１での燃料ガスの噴出量の均一性を向上できる。また、｛（Ｄ１－ｄ１）／Ｄ１｝×１００≦２０であることで、燃料ガス供給管２ａの先端において、燃料ガスの流路の外周面と支燃性ガスの流路の内周面との距離が実用上十分に小さくなることで、燃料ガスと支燃性ガスとの速やかな混合を実現できる。したがって、良好な混合による火炎の良好な安定性を実現できる。
　支燃性ガス噴出孔２ｂ１は支燃性ガス供給管２ｂの先端の内周面で形成され、支燃性ガス供給管２ｂの先端での内径をｄ３とし、先端からの距離がＬ２となる位置での内径をｄ４とした時に、５×ｄ３≦Ｌ２≦１０×ｄ３となる位置ではｄ３＜ｄ４であり、燃料ガス供給管２ａの先端は、支燃性ガス供給管２ｂの先端よりも基端側に位置し、燃料ガス供給管２ａの先端から支燃性ガス供給管２ｂの先端までの距離をＬ３とした時に、Ｌ３＜５×ｄ３である。上記構成によれば、５×ｄ３≦Ｌ２≦１０×ｄ３となる位置ではｄ３＜ｄ４であることで、支燃性ガスの流路が支燃性ガス噴出孔２ｂ１に向かって狭くなるため、支燃性ガスの供給圧力が支燃性ガス噴出孔２ｂ１に向かって大きくなり、その結果、支燃性ガス噴出孔２ｂ１での支燃性ガスの供給圧力が均一化されるため、支燃性ガス噴出孔２ｂ１での支燃性ガスの噴出量の均一性を向上できる。また、燃料ガス供給管２ａの先端が支燃性ガス供給管２ｂの先端よりも基端側に位置し、Ｌ３＜５×ｄ３であることで、逆火が生じる可能性を抑制しつつ混合室３を形成できるため、より一層良好な混合による火炎のより一層良好な安定性を実現できる。燃料ガス供給管２ａ及び支燃性ガス供給管２ｂはそれぞれ、本実施形態では、少なくとも０≦Ｌ２≦１０×ｄ３となる範囲において中心軸線Ｏに平行に直線状に延びる。
　バーナ１は、燃料ガス供給管２ａ及び支燃性ガス供給管２ｂを有するバーナ本体２と、バーナ本体２が（好ましくは図示のように同軸に）配置される開口部４ａを有するバーナブロック４とを有し、開口部４ａに配置される部分での支燃性ガス供給管２ｂの最大の外径をＤ４とし、開口部４ａの先端での内径をｄ５とした時に、Ｄ４≦ｄ５≦１．１×Ｄ４であり、支燃性ガス供給管２ｂの先端は、開口部４ａの先端よりも基端側に位置し、開口部４ａの先端から支燃性ガス供給管２ｂの先端までの距離をＬ４とした時に、０．２≦｛（ｄ５／２）２×π｝÷Ｌ４ ２≦０．５である。上記構成によれば、Ｄ４≦ｄ５≦１．１×Ｄ４であり、支燃性ガス供給管２ｂの先端が開口部４ａの先端よりも基端側に位置し、０．２≦｛（ｄ５／２）２×π｝÷Ｌ４ 2≦０．５であることで、バーナブロック４の開口部４ａによって良好な燃焼室５を形成しつつ工業炉などの設置環境からの輻射熱からバーナ本体２を保護できる。なお、バーナ１はバーナブロック４を有する構成に限らず、例えば、バーナブロック４に代えて、又は加えて、水冷ジャケットを有する構成としてもよい。開口部４ａは本実施形態では円形の貫通穴で構成されるがこれに限らない。
　本発明の実施形態について前述したが、本発明は前述した実施形態に限定されず、前述した実施形態は本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる。
　１　バーナ
　２　バーナ本体
　２ａ　燃料ガス供給管
　２ａ１　燃料ガス噴出孔
　２ｂ　支燃性ガス供給管
　２ｂ１　支燃性ガス噴出孔
　３　混合室
　４　バーナブロック
　４ａ　開口部
　５　燃焼室
　６　加熱炉
　６ａ　炉側壁
　６ｂ　内部空間
　ｄ１　内径
　ｄ２　内径
　ｄ３　内径
　ｄ４　内径
　ｄ５　内径
　Ｄ１　外径
　Ｄ２　外径
　Ｄ３　外径
　Ｄ４　外径
　Ｌ１　距離
　Ｌ２　距離
　Ｌ３　距離
　Ｌ４　距離
　Ｏ　中心軸線

Claims (7)

  1. 　アンモニアを含む燃料ガスと酸素濃度３０％以上の支燃性ガスとを用いるバーナ。
  2. 　前記燃料ガスを供給し先端の燃料ガス噴出孔から噴出する燃料ガス供給管と、
    　前記燃料ガス供給管の径方向外側に前記燃料ガス供給管を囲繞するように設けられ、前記支燃性ガスを供給し先端の支燃性ガス噴出孔から噴出する支燃性ガス供給管とを有する、請求項１に記載のバーナ。
  3. 　前記燃料ガス供給管と前記支燃性ガス供給管とによる２重管構造であるバーナ本体を有する、請求項２に記載のバーナ。
  4. 　前記燃料ガス噴出孔は前記燃料ガス供給管の前記先端の内周面で形成され、
    　前記燃料ガス供給管の前記先端での内径をｄ１とし、外径をＤ１とし、先端からの距離がＬ１となる位置での内径をｄ２とした時に、
    　５×ｄ１≦Ｌ１≦１０×ｄ１となる位置ではｄ１＜ｄ２であり、
    　｛（Ｄ１－ｄ１）／Ｄ１｝×１００≦２０である、請求項２に記載のバーナ。
  5. 　前記支燃性ガス噴出孔は前記支燃性ガス供給管の前記先端の内周面で形成され、
    　前記支燃性ガス供給管の前記先端での内径をｄ３とし、先端からの距離がＬ２となる位置での内径をｄ４とした時に、
    　５×ｄ３≦Ｌ２≦１０×ｄ３となる位置ではｄ３＜ｄ４であり、
    　前記燃料ガス供給管の前記先端は、前記支燃性ガス供給管の前記先端よりも基端側に位置し、
    　前記燃料ガス供給管の前記先端から前記支燃性ガス供給管の前記先端までの距離をＬ３とした時に、
    　Ｌ３＜５×ｄ３である、請求項２に記載のバーナ。
  6. 　前記燃料ガス供給管及び前記支燃性ガス供給管を有するバーナ本体と、
    　前記バーナ本体が配置される開口部を有するバーナブロックとを有し、
    　前記開口部に配置される部分での前記支燃性ガス供給管の最大の外径をＤ４とし、前記開口部の先端での内径をＤ５とした時に、
    　Ｄ４≦Ｄ５≦１．１×Ｄ４であり、
    　前記支燃性ガス供給管の前記先端は、前記開口部の前記先端よりも基端側に位置し、
    　前記開口部の前記先端から前記支燃性ガス供給管の前記先端までの距離をＬ４とした時に、
    　０．２≦｛（Ｄ５／２）２×π｝÷Ｌ４ ２≦０．５である、請求項２に記載のバーナ。
  7. 　請求項１～６の何れか１項に記載されたバーナが、少なくとも1基以上設置された加熱炉。
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