JP5507422B2 - 予混合管状火炎バーナ - Google Patents
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Description
この予混合管状火炎バーナは、燃焼安定性に優れ、可燃範囲であれば、通常のバーナでは燃焼できないような過濃又は希薄な混合気でも安定的に燃焼させることが可能である。
また、一般に、NOxを低減する燃焼機器としては、希薄燃焼が有効であるが、混合気に濃度むらがあると、NOxを十分に抑えることができないという問題が指摘されている。
前記燃焼室の外周に、前記スリットが連通されて、前記スリットの前記燃焼室の管軸方向での開口長さと同じ又はその開口長さ以上の前記燃焼室の管軸方向での幅を有する環状の周回路が設けられ、燃料と空気を混合する混合器が、前記燃焼室における旋回燃焼での旋回方向と同一方向に混合気を前記周回路に導入するように設けられている点にある。
以上のことから、コンパクトでNOxを低減した燃焼機器を実現でき、しかも、逆火の発生をも防止することができる予混合管状火炎バーナを実現できる。
ここで、NOx低減と総括空気比の低減を両立させるためには、燃焼の安定性は高いもののNOx発生の大きい空気比1.0での燃焼量を極小(例えば、総括燃焼量の数%程度)に、燃焼は不安定になりやすいもののNOx発生の小さい空気比1.5以上での燃焼量を可能な限り大きく(例えば、総括燃焼量の60〜80%)、空気比0.5未満での燃焼は、総括空気比を適当な値(例えば1.2〜1.3)とするための必要量を推算して燃焼させればよい。各区画の幅は、圧損を同程度に揃える場合には、流量に比例的に決めれば良く、逆に、各区画の幅を揃える場合には、混合気の圧力を高めて供給するか、スリット幅を大きく設計すればよい。
〔第1実施形態〕
図1及び図2は、本発明に係る予混合管状火炎バーナの第1実施形態を示すものである。図1は、本発明に係る予混合管状火炎バーナの第1実施形態の斜視図であり、図2は、本発明に係る予混合管状火炎バーナ1の第1実施形態の管軸方向での断面図である。
予混合管状火炎バーナ1は、円筒状の燃焼室2と、燃焼室2の側面に管軸方向(図1中上下方向)に沿って開口するスリット3とを備えている。スリット3は、燃焼室2の周方向に間隔を隔てて複数(例えば、8つ)設けられている。予混合管状火炎バーナ1は、複数のスリット3から燃焼室2内面の接線方向に向けて燃料と空気の混合気Mを偏心導入させて旋回燃焼させるように構成されている。燃料については、例えば、天然ガス等の燃料ガスとしている。
図1及び図2に示すものでは、周回路4における混合気Mの流動方向での流路長さN1を燃焼室2の外周の1周分の長さN2としているが、周回路4における流路長さN1を燃焼室2の外周の1周分の長さN2以上とすることもできる。
この第2実施形態は、上記第1実施形態における周回路4の別実施形態である。その他の構成については、上記第1実施形態と同様であるので、図3及び図4に基づいて、周回路4を中心に説明し、その他の構成については説明を省略する。図3は、本発明に係る予混合管状火炎バーナの第2実施形態の斜視図であり、図4は、本発明に係る予混合管状火炎バーナ1の第2実施形態の管軸方向での断面図である。
この第3実施形態では、上記第2実施形態における周回路4の別実施形態である。その他の構成については、上記第2実形態と同様であるので、図5及び図6に基づいて、周回路4を中心に説明し、その他の構成については説明を省略する。図5は、本発明に係る予混合管状火炎バーナの第3実施形態の斜視図であり、図6は、本発明に係る予混合管状火炎バーナ1の第3実施形態の管軸方向での断面図である。
(1)上記第3実施形態では、周回路4を燃焼室2の管軸方向で3つの周回路部位4A〜4Cに区画した例を示したが、周回路を燃焼室2の管軸方向で2つの周回路部位に区画することもできる。このように、2つの周回路部位に区画する場合には、燃焼室の管軸方向で燃焼ガスの流動方向の上流側に位置する周回路部位には、空気比が1.5以上の混合気を導入させるとともに、燃焼室の管軸方向で燃焼ガスの流動方向の下流側に位置する周回路部位には、空気比が0.5未満の混合気を導入させる。
また、周回路4を区画する数については、2つ或いは3つ以外に、周回路4を燃焼室2の管軸方向で3つ以上の周回路部位に区画することもできる。
周回路4を多数に区画した場合には、同一空気比の混合気を複数の区画に供給することも可能である。バーナの量産時には、混合気流量毎にその幅を変えるよりも、同一幅の区画として組み合わせて製作する方が、金型等の償却上、コスト的に有利となることがあるからである。
2 燃焼室
3 スリット
4 周回路
5 混合器
6 環状路
M 混合気
Claims (9)
- 円筒状の燃焼室の管軸方向に沿って開口された複数のスリットから、前記燃焼室に燃料と空気の混合気を偏心導入させて旋回燃焼させる予混合管状火炎バーナであって、
前記燃焼室の外周に、前記スリットが連通されて、前記スリットの前記燃焼室の管軸方向での開口長さと同じ又はその開口長さ以上の前記燃焼室の管軸方向での幅を有する環状の周回路が設けられ、燃料と空気を混合する混合器が、前記燃焼室における旋回燃焼での旋回方向と同一方向に混合気を前記周回路に導入するように設けられている予混合管状火炎バーナ。 - 前記周回路は、混合気の流動方向での流路長さが前記燃焼室の外周の全長以上であるとともに、前記燃焼室の管軸方向の断面での流路幅が混合気の流動方向で下流側ほど連続的に縮小され、前記周回路に混合気を導入する前記混合器が1つ設けられている請求項1に記載の予混合管状火炎バーナ。
- 前記周回路は、前記燃焼室の管軸方向の断面での流路幅が混合気の流動方向で同一で前記燃焼室の外周を1周する前記燃焼室と同心の環状路にて構成され、その環状路の断面積が、複数の前記スリットの総開口面積以上に構成され、前記混合器の数が前記スリットの数よりも少数に構成されている請求項1に記載の予混合管状火炎バーナ。
- 複数の前記スリットの夫々から前記燃焼室に導入される混合気の平均空気比が1.5以上に設定されている請求項1〜3の何れか1項に記載の予混合管状火炎バーナ。
- 前記周回路は、前記燃焼室の管軸方向で複数の周回路部位に区画され、前記周回路部位毎に異なる濃度の混合気を導入自在に構成されている請求項1〜3の何れか1項に記載の予混合管状火炎バーナ。
- 前記周回路は、2つの前記周回路部位に区画され、前記燃焼室の管軸方向で燃焼ガスの流動方向の上流側に位置する前記周回路部位には、空気比が1.5以上の混合気を導入させるとともに、前記燃焼室の管軸方向で燃焼ガスの流動方向の下流側に位置する前記周回路部位には、空気比が0.5未満の混合気を導入させる請求項5に記載の予混合管状火炎バーナ。
- 前記周回路は、3つ以上の前記周回路部位に区画され、前記周回路部位の夫々に導入する混合気が、前記燃焼室の管軸方向で燃焼ガスの流動方向の上流側から下流側に順に、空気比が1.0の混合気、空気比が1.5以上の混合気、空気比が0.5未満の混合気となるように構成されている請求項5に記載の予混合管状火炎バーナ。
- 前記燃焼室は、前記燃焼室の管軸方向で燃焼ガスの流動方向の上流側端部が閉塞され、その上流側端部に空気を導入自在に構成されている請求項5〜7の何れか1項に記載の予混合管状火炎バーナ。
- 前記燃焼室での混合気の総括の空気比が1.5未満となるように構成されている請求項5〜8の何れか1項に記載の予混合管状火炎バーナ。
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