JP7319621B1 - バーナ - Google Patents
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- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
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Abstract
Description
先端部が開放された燃焼管を備え、上記燃焼管における先端開口部から外側に、燃焼用酸化剤ガスの存在下にて燃料の旋回燃焼により生じる管状火炎を噴出可能なバーナユニット部を複数または単数有しており、
上記管状火炎の内部空間が上記管状火炎の外部空間から閉ざされた状態で燃焼するように構成されている、
バーナにある。
実施形態1のバーナについて、図1~図3を用いて説明する。図1~図3に例示されるように、本実施形態1のバーナ1は、バーナユニット部10を有している。
実施形態2のバーナについて、図4を用いて説明する。なお、実施形態2以降において用いられる符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
実施形態3のバーナについて、図5~図7を用いて説明する。
実施形態4のバーナについて、図8を用いて説明する。
実施形態5のバーナについて、図9および図10を用いて説明する。
実施形態6のバーナについて、図11および図12を用いて説明する。
実施形態7のバーナについて、図13および図14を用いて説明する。
実施形態8のバーナについて、図15および図16を用いて説明する。
実施形態9のバーナについて、図17を用いて説明する。
実施形態10のバーナについて、図18および図19を用いて説明する。
図20に、本実験例1にて作製したバーナユニットの形状、寸法を示す。なお、図20において、寸法の単位はmmである。本実験例1では、具体的には、図20に示されるように、先端開口内径14.3mm、先端開口外径16mm、管長さ22.3mmの円管状の燃焼管に対し、燃焼管の内壁面の接線方向から燃焼管内にアンモニアガスと空気とが予混合された予混合ガスを流入させて約2.04のスワール数の旋回流を得ることが可能なバーナユニットを作製した。
実験例1にて作製したバーナユニットをバーナユニット部として用い、図1~図3に示されるバーナを作製した。本実験例2のバーナは、主ダクト部の筒壁に燃焼管の先端開口が対向するように取り付けた2個のバーナユニット部による各管状火炎を主ダクト部の中央部で衝突させて衝突火炎を形成するものである。図23および図24に、作製したバーナと形成火炎の様子を示す。
上述した実験例2では、広い当量比にわたる燃焼確認実験は行われなかったので、本実験例3では実験例2と同じ装置を用いて,広い当量比にわたる燃焼状態確認実験が実施された。但し、今後の主ガスMGを流入させる実験に備えて、図9および図10に図示した実施形態5にて説明した保炎ガード112を使用した。図25に使用した保炎ガードの写真を示す。この保炎ガードを、主ダクト部内に対向して突出する各バーナユニット部の各燃焼管の先端部に、主ダクト部の基端部側から装着した。但し、本実験例3では、主ダクト部の基端部側は閉鎖状態とした。また、本実験例3では、4つのガス供給管に対してアンモニアガスと空気とが予混合された予混合ガスを供給した。図26に、作製したバーナと形成火炎の様子を示す。
上述した実験例1~3は、各供給管にアンモニア・空気の予混合ガスを供給した実験(予混合式)であったが、産業用バーナとしては、一方の供給管に酸化剤ガスのみを供給し、もう一方の供給管に燃料のみを供給し、酸化剤ガスと燃料とを燃焼領域に別々に供給し逆火を防止する「先混合式」化が重要である。そこで、実験例3と同じバーナを用いて,各バーナユニット部の第1供給管に空気を、第2供給管にアンモニアガスを供給したところ、良好な燃焼が確認された。この結果から、本開示のバーナが、アンモニア・空気の「先混合式」燃焼も実現できることが確認された。
10 バーナユニット部
100 燃焼管
F 管状火炎
Claims (16)
- 先端部が開放された燃焼管を備え、上記燃焼管における先端開口部から外側に、燃焼用酸化剤ガスの存在下にて燃料の旋回燃焼により生じる管状火炎を噴出可能なバーナユニット部を複数または単数有しており、
上記管状火炎の内部空間が上記管状火炎の外部空間から閉ざされた状態で燃焼するように構成されている、
バーナ。 - 一端部が開放された筒状の主ダクト部を有しており、
上記主ダクト部内に複数または単数の上記バーナユニット部の上記燃焼管の上記先端開口部が連通されている、
請求項1に記載のバーナ。 - 複数の上記バーナユニット部を有しており、
上記主ダクト部内において、各上記管状火炎同士が衝突するように構成されている、
請求項2に記載のバーナ。 - 各上記バーナユニット部は、各上記燃焼管の管軸線が上記主ダクト部の筒軸線上またはその近傍において交わるように配置されている、
請求項3に記載のバーナ。 - 各上記管軸線が、同一面内にある、
請求項4に記載のバーナ。 - 各上記バーナユニット部は、各上記管軸線が上記主ダクト部の一端開口部側に向かって斜めに傾斜するように配置されている、
請求項3に記載のバーナ。 - 各上記バーナユニット部は、各上記燃焼管の管軸線が段違いとなるように配置されている、
請求項3に記載のバーナ。 - 上記主ダクト部の他端部が開放されており、
上記主ダクト部の他端部から一端部に向かって、燃料、燃焼用酸化剤ガス、または、これらが予混合された予混合ガスより構成される主ガスが流れるように構成されている、
請求項3に記載のバーナ。 - 上記主ダクト部の他端部が開放されており、
上記主ダクト部の他端部から一端部に向かって、燃料、燃焼用酸化剤ガス、または、これらが予混合された予混合ガスより構成される主ガスが流れるように構成されており、
上記主ダクト部内を流れる上記主ガスから、各上記管状火炎同士の衝突によって形成される衝突火炎を守る保炎ガード、あるいは、
各上記管状火炎同士の衝突によって形成される衝突火炎よりも上記主ガスの流れの上流側に設置される、上記主ガスの循環流を生成する循環流生成器、のうち少なくともいずれか1つが設けられている、
請求項3に記載のバーナ。 - 上記主ダクト部の他端部が開放されており、
上記主ダクト部の他端部から一端部に向かって、燃料、燃焼用酸化剤ガス、または、これらが予混合された予混合ガスより構成される主ガスが流れるように構成されており、
上記主ダクト部内を流れる上記主ガスから、各上記管状火炎同士の衝突によって形成される衝突火炎を守る保炎ガード、あるいは、
各上記管状火炎同士の衝突によって形成される衝突火炎よりも上記主ガスの流れの上流側に設置される、上記主ダクト部の他端部から上記主ダクト部内に流入する上記主ガスを旋回させる旋回羽根、のうち少なくともいずれか1つが設けられている、
請求項3に記載のバーナ。 - 上記主ダクト部の他端部が開放されており、
上記主ダクト部の他端部から一端部に向かって、燃料、燃焼用酸化剤ガス、または、これらが予混合された予混合ガスより構成される主ガスが流れるように構成されており、
上記主ダクト部内を流れる上記主ガスから、各上記管状火炎同士の衝突によって形成される衝突火炎を守る保炎ガード、あるいは、
各上記管状火炎同士の衝突によって形成される衝突火炎よりも上記主ガスの流れの上流側に設置される、上記主ダクト部の他端部から上記主ダクト部内に流入する上記主ガスを旋回させる旋回羽根、のうち少なくともいずれか1つが設けられており、
上記旋回羽根は、中心部にボス部を有しており、上記ボス部がその下流側に上記主ガスの循環流を生成させる、
請求項3に記載のバーナ。 - 上記主ダクト部の他端部がキャップ部により閉塞されている、
請求項3に記載のバーナ。 - 上記キャップ部における上記主ダクト部内側の表面に、衝突した上記管状火炎の逃げ場となる溝部が形成されている、
請求項12に記載のバーナ。 - 上記主ダクト部内において、上記管状火炎が上記主ダクト部内の固体壁に衝突するように構成されている、
請求項2に記載のバーナ。 - 複数の上記バーナユニット部と、
炉内と炉外とを隔てる炉壁と、を有しており、
上記炉壁に各上記バーナユニット部が所定の交差角で向き合うように取り付けられており、
上記炉内において、各上記管状火炎同士が衝突するように構成されている、
請求項1に記載のバーナ。 - 複数の上記バーナユニット部を有しており、
各上記燃焼管の基端部同士が連通状態で接続され、当該管接続部において単数の火炎センサにて火炎監視を行うように構成されている、
請求項1から請求項15の少なくとも1つに記載のバーナ。
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