| 【発明の名称】 |
低ＮＯｘバーナ |
| 【発明者】 |
【氏名】永山 聡
【氏名】雫石 伸
|
| 【要約】 |
【課題】現在のところ最も低ＮＯｘ化を実現できるものの一つは、予混合濃淡燃焼とＦＧＲの組合せ、もしくは予混合多段燃焼とＦＧＲの組合せであると考えられている。これを実現するために、自己排ガス再循環と予混合燃焼を組み合わせたバーナが本発明者により提案されているが、排ガス再循環の効果を十分に引き出すためにはバーナの全体の径が大きくなってしまうという課題がある。
【解決手段】そこで本発明では、燃料ガスと一次空気の予混合気チャンバー１の一側に複数の予混合気噴出ノズル２を突設すると共に、これらの予混合気噴出ノズルに挟まれた空間３を通して二次空気供給パイプ４を突設し、予混合気噴出ノズルの前方に位置する二次空気供給パイプの先端側に二次空気噴出部５を構成した低ＮＯｘバーナを提案する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 燃料ガスと一次空気の予混合気チャンバーの一側に複数の予混合気噴出ノズルを突設すると共に、これらの予混合気噴出ノズルに挟まれた空間を通して二次空気供給パイプを突設し、予混合気噴出ノズルの前方に位置する二次空気供給パイプの先端側に二次空気噴出部を構成したことを特徴とする低ＮＯｘバーナ【請求項２】 複数の予混合気噴出ノズルは環状に配置し、これらの予混合気噴出ノズルに囲まれた空間を通して二次空気供給パイプを突設することを特徴とする請求項１に記載の低ＮＯｘバーナ【請求項３】 複数の予混合気噴出ノズルは列状に配置し、列間の空間を通して二次空気供給パイプを突設することを特徴とする請求項１に記載の低ＮＯｘバーナ【請求項４】 複数の予混合気噴出ノズルの下流側の空間を囲む筒状体を二次空気供給パイプと同軸状に設置して、二次空気噴出部から噴出する二次空気を筒体の内壁に衝突させる構成とすることを特徴とする請求項１〜３までのいずれか１項に記載の低ＮＯｘバーナ【請求項５】 二次空気噴出部は、二次空気を二次空気流路の横方向に噴出させるように構成することを特徴とする請求項１〜４までのいずれか１項に記載の低ＮＯｘバーナ【請求項６】 二次空気噴出部は、二次空気を斜め前方又は前方に噴出させる構成とすることを特徴とする請求項１〜４までのいずれか１項に記載の低ＮＯｘバーナ【請求項７】 予混合気チャンバーに、予混合気噴出ノズルに加えて、保炎機構を備えた保炎バーナを適数設けることを特徴とする請求項１〜６までのいずれか１項に記載の低ＮＯｘバーナ【請求項８】 保炎バーナは、予混合気噴出ノズルの開口部にメタルニット等の多孔質材を装着して構成することを特徴とする請求項７に記載の低ＮＯｘバーナ【請求項９】 保炎バーナは、袖火保炎機構を備えたステクタイトバーナとして構成することを特徴とする請求項７に記載の低ＮＯｘバーナ |
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低ＮＯｘバーナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】バーナにおける低ＮＯｘ化技術としては、ａ．濃淡燃焼、ｂ．燃料または酸化剤多段燃焼、ｃ．予混合希薄燃焼、ｄ．排ガス再循環（ＦＧＲ）、ｅ．蒸気または水噴霧、等があり、多くの低ＮＯｘバーナは、これらを単独で利用したり、または組み合わせた機構を持っている。
【０００３】上述した低ＮＯｘ化技術を利用して、現在のところ最も低ＮＯｘ化を実現できるものの一つは、予混合濃淡燃焼とＦＧＲの組合せ、もしくは予混合多段燃焼とＦＧＲの組合せであると考えられている。そこで、本発明者は、予混合多段燃焼と自己排ガス再循環を利用して超低ＮＯｘな燃焼を可能にするバーナとして、図６に示す構造のものを先に提案した。（平成１１年特許願第２４６５５２号の願書に添付した明細書と図面を参照。）
【０００４】即ち、このバーナは、バーナ燃焼室ａの一側に予混合気チャンバーｂを構成し、予混合気チャンバーｂに設けた予混合気噴出ノズルｃからバーナ燃焼室ａ内に予混合気を噴出する構成とすると共に、バーナ燃焼室ａ内には予混合気噴出ノズルｃによる予混合気の噴出方向からずらした位置に、下流側から上流側に至る排ガス再循環パイプｄを設け、またバーナ燃焼室ａの側壁側には二次空気流路ｅを構成し、二次空気流路ｅに設けた二次空気噴出部ｆからバーナ燃焼室ａの下流側に二次空気を噴出する構成としたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この構成のバーナでは、予混合噴出ノズルｃからの予混合気の噴出力により排ガス再循環パイプｄを通して炉内の排ガスを巻き込み、その後二次空気を供給することで超低ＮＯｘな燃焼を可能にする構造となっているが、排ガス再循環の効果を十分に引き出すためには排ガスの再循環面積を大きく、即ち、排ガス再循環パイプｄの断面積を大きく取らなければならないため、バーナの全体の径が大きくなってしまう。本発明はこのような課題を解決することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決するために本発明では、燃料ガスと一次空気の予混合気チャンバーの一側に複数の予混合気噴出ノズルを突設すると共に、これらの予混合気噴出ノズルに挟まれた空間を通して二次空気供給パイプを突設し、予混合気噴出ノズルの前方に位置する二次空気供給パイプの先端側に二次空気噴出部を構成した低ＮＯｘバーナを提案するものである。
【０００７】また本発明では、上記の構成において、複数の予混合気噴出ノズルは環状に配置し、これらの予混合気噴出ノズルに囲まれた空間を通して二次空気供給パイプを突設することを提案する。
【０００８】また本発明では、上記の構成において、複数の予混合気噴出ノズルは列状に配置し、列間の空間を通して二次空気供給パイプを突設することを提案する。
【０００９】また本発明では、以上の構成において、複数の予混合気噴出ノズルの下流側の空間を囲む筒状体を二次空気供給パイプと同軸状に設置して、二次空気噴出部から噴出する二次空気を筒体の内壁に衝突させる構成とすることを提案する。
【００１０】また本発明では、以上の構成において、二次空気噴出部は、二次空気を二次空気流路の横方向に噴出させるように構成することを提案する。または、以上の構成において、二次空気噴出部は、二次空気を斜め前方又は前方に噴出させる構成とすることを提案する。
【００１１】また本発明では、以上の構成において、予混合気チャンバーに、予混合気噴出ノズルに加えて、保炎機構を備えた保炎バーナを適数設けることを提案する。そして、本発明では、保炎バーナとして、予混合気噴出ノズルの開口部にメタルニット等の多孔質材を装着して構成したり、又は袖火保炎機構を備えたステクタイトバーナとして構成することを提案する。
【００１２】以上の本発明のバーナにおいては、予混合気噴出ノズルは燃焼炉内に突出した状態で設置される。しかして、複数の予混合気噴出ノズルから噴出した燃料ガスと一次空気の予混合気は予混合火炎を形成するが、噴出する際に、それらの外側から内側方向に炉内の燃焼排ガスを巻き込むため、この火炎により生成されるＮＯｘは非常に少ない。そして、この後、予混合気噴出ノズルの前方に位置する二次空気噴出部から二次空気が供給されることで未燃分が完全に酸化される。このようにして本発明のバーナにおいては、予混合多段燃焼と自己排ガス再循環が合理的に行われて、非常に低ＮＯｘな燃焼を可能とするものである。
【００１３】複数の予混合気噴出ノズルの下流側の空間を囲む筒状体を二次空気供給パイプと同軸状に設置して、二次空気噴出部から噴出する二次空気を筒体の内壁に衝突させる構成としたものでは、衝突により渦流を生じるため、予混合火炎との混合がより良く行われ、燃焼範囲を広く保つことができる。
【００１４】本発明のバーナにおいては、保炎機構を設けずに常時パイロット方式により燃焼させる構成とする他、予混合気チャンバーに、予混合気噴出ノズルに加えて、保炎機構を備えた保炎バーナを適数設けることにより、時限パイロット方式での燃焼を可能とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図を参照して説明する。図１〜図５は、夫々本発明の実施の形態を示すもので、夫々の図において、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面（もしくは矢視）図である。まず本発明のバーナの第１の実施の形態を示す図１において、符号１は燃料ガスと一次空気の予混合気チャンバーであり、この予混合気チャンバー１の一側に、複数の予混合気噴出ノズル２を突設すると共に、これらの予混合気噴出ノズル２に挟まれた空間３を通して二次空気供給パイプ４を突設し、予混合気噴出ノズル２の前方に位置する二次空気供給パイプ４の先端側に二次空気噴出部５を構成している。この実施の形態においては予混合気チャンバー１は円筒状に形成し、その一側に８個の予混合気噴出ノズル２を円環状に配置すると共に、外周に、燃焼炉に取り付けるためのフランジ状部６を形成している。また、二次空気供給パイプ４は予混合気チャンバー１を貫通し、予混合気噴出ノズル２に囲まれた空間３を通して突設しており、その先端は閉塞して、横方向に複数の二次空気噴出部５を構成している。この場合、二次空気噴出部５は夫々の予混合気噴出ノズル２に対応して構成し、夫々の前方の横方向に二次空気を噴出する構成としている。またいずれかの予混合気噴出ノズル２に対応してパイロットバーナ７を設けている。
【００１６】以上の構成において、複数の予混合気噴出ノズル２から噴出した燃料ガスと一次空気の予混合気は常時パイロット方式のパイロットバーナ７により着火、保炎されて予混合火炎８を形成するが、噴出する際に、図中ＦＧＲと記載した矢印で示すように、外側から内側方向に炉内の燃焼排ガスを巻き込むため、実質的な排ガスの再循環面積が大きく、従って排ガス再循環の効果を十分に引き出すため、火炎８により生成されるＮＯｘは非常に少ない。そして、この後、予混合気噴出ノズル２の前方に位置する二次空気噴出部５から二次空気が供給されることで未燃分が完全に酸化される。このようにして本発明のバーナにおいては、予混合多段燃焼と自己排ガス再循環が合理的に行われて、非常に低ＮＯｘな燃焼を可能とする。
【００１７】次に図２は本発明の第２の実施の形態を示すもので、図１に示した第１の実施の形態と同様な構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。即ち、この実施の形態では、予混合気チャンバー１は角形に構成し、複数の予混合気噴出ノズル２、この場合８個の予混合気噴出ノズル２は空間３を隔てて２列に配置しており、この列間の空間３を通して二次空気供給パイプ４を突設している。そして、この二次空気供給パイプ４は、列間の空間３に沿って延びる扁平な角形パイプとして構成しており、第１の実施の形態と同様に先端は閉塞して、横方向に複数の二次空気噴出部５を構成している。この場合、二次空気噴出部５は夫々の予混合気噴出ノズル２に対応して構成し、夫々の下流側の横方向に二次空気を噴出する構成としている。この実施の形態に示すように、本発明では、予混合気チャンバー１の形状や、複数の予混合気噴出ノズル２の配置、二次空気供給パイプ４の形状等は必要に応じて適宜に選定することができる。
【００１８】次に図３は本発明の第３の実施の形態を示すもので、この実施の形態についても、図１に示した第１の実施の形態と同様な構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。即ち、この実施の形態では、円環状に配置した複数の予混合気噴出ノズル２の下流側を囲む筒状体９を、二次空気供給パイプ４と同軸状に設置しており、この筒状体９の前方端は、二次空気供給パイプ４の二次空気噴出部５の位置よりも前方に位置させている。この構成では、予混合火炎８は、筒状体９の後方端から炉内の燃焼排ガスを巻き込んで筒状体９内を前方、即ち下流側に流れる。この際、二次空気噴出部５から噴出した二次空気が筒状体９の内壁に衝突して渦流を生じるため、予混合火炎８との混合がより良く行われ、燃焼範囲を広く保つことができる。尚、このような筒状体９は角形に形成する等により、第２の実施の形態に適用して、列状に配置した予混合気噴出ノズル２の下流側に配置することができるものである。
【００１９】次に、以上の第１〜第３の実施の形態では、二次空気噴出部５からの二次空気の噴出方向は横方向であるが、その他の方向とすることもできる。即ち、図４は本発明の第４の実施の形態を示すもので、この実施の形態についても、図１に示した第１の実施の形態と同様な構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。即ち、この実施の形態では、二次空気噴出部５は、バーナ燃焼室１の斜め前方に二次空気を噴出するように構成している。このように二次空気噴出部５からの二次空気の噴出方向は、本発明のバーナを利用する用途等に応じて適宜に選択することができる。
【００２０】以上の第１〜第４の実施の形態のバーナにおいては、保炎機構を設けずに常時パイロット方式により燃焼させる構成としているが、予混合気チャンバー１に、予混合気噴出ノズル２に加えて、保炎機構を備えた保炎バーナ１０を適数設けることができる。即ち、図５は本発明の第５の実施の形態を示すもので、この実施の形態についても図１に示した第１の実施の形態と同様な構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。この実施の形態では、予混合気チャンバー３に、予混合気噴出ノズル２に加えて、保炎機構を備えた保炎バーナ１０を適数設けたものである。この保炎バーナ１０は、上記予混合気噴出ノズル２の開口部にメタルニット等の多孔質材１１を装着して構成したり、又は袖火保炎機構を備えたステクタイトバーナ等として構成することができる。この実施の形態では、保炎バーナ１０が着火源となるので、他の実施の形態のようにパイロットバーナ７を常時燃焼させておく必要がなく、時限パイロット方式でも運転が可能となる。この第５の実施の形態は、図５に示すように第１の実施の形態に適用する他、全ての実施の形態に適用できるものである。
【００２１】
【発明の効果】本発明に係るバーナは以上のとおりであるので、次のような効果がある。ａ．予混合多段燃焼と自己排ガス再循環が同時に可能であるので、超低ＮＯｘなバーナを実現できる。ｂ．予混合気噴出ノズルはバーナ燃焼室内に構成するのではなく、本発明のバーナを適用する燃焼炉内に突出させるので、バーナ全体を大きくせずにＦＧＲの断面積を大きくして、その効果を十分に得ることができる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００２２０２６２
【氏名又は名称】東京瓦斯株式会社
|
| 【出願日】 |
平成１１年９月３０日（１９９９．９．３０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７１１０２
【弁理士】
【氏名又は名称】三觜 晃司
|
| 【公開番号】 |
特開２００１−９９４０３（Ｐ２００１−９９４０３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年４月１３日（２００１．４．１３） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２７８９９７ |
|