JPH0243083B2 - - Google Patents

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JPH0243083B2
JPH0243083B2 JP60233117A JP23311785A JPH0243083B2 JP H0243083 B2 JPH0243083 B2 JP H0243083B2 JP 60233117 A JP60233117 A JP 60233117A JP 23311785 A JP23311785 A JP 23311785A JP H0243083 B2 JPH0243083 B2 JP H0243083B2
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C6/00—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion
    • F23C6/04—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection
    • F23C6/045—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection with staged combustion in a single enclosure
    • F23C6/047—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection with staged combustion in a single enclosure with fuel supply in stages
    • 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
    • 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, e.g. noise reduction means
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2201/00—Staged combustion
    • F23C2201/20—Burner staging

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、窒素酸化物の生成を抑制しつつ燃料
と空気との混合物、即ち燃料−空気混合物を燃焼
させる燃料方法並びに該方法を実施するための燃
焼装置に係わる。
知られた燃焼方法及び燃焼装置は、例えば熱処
理の流れ、蒸気の発生、材料の乾燥などきわめて
様々な用途に用いられる。しかし、一般的に燃料
が燃焼すると、大気中に放出されれば汚染物質と
なる窒素酸化物（NOx）が生成され得る。
このような窒素酸化物の生成を抑制しつつ燃料
−空気混合物を燃焼させる様々な方法及び燃焼装
置、即ちバーナ装置が、様々な公的機関によつて
設けられる環境排出規準に適合すべく開発されて
いる。例えば、米国特許第4004875号の発明は
NOx発生量の少ないバーナ装置の提供を目的と
しており、この発明において燃料はまず、化学量
論濃度を下回る濃度の空気しか存在しない区域で
燃焼され、それによつて当該区域に続く燃焼域に
おいて酸素が不足して、NOxの発生を抑制する
還元雰囲気が生成される。
また、燃料の段階的供給による燃焼方法も利用
されており（例えば米国特許第4395223号参照）、
この燃焼方法では燃料の一部が、必要な化学量論
量を上回る量の空気が供給される第１の区域で燃
焼し、残りの部分が第２の区域で燃焼する。第１
の区域に過剰空気が存在することによつて燃焼反
応の温度が低下し、NOxの生成が抑制される。
燃料は第２の区域で、周囲の燃焼ガスで稀釈され
た第１の区域からの過剰酸素と反応し、この酸素
は燃焼反応温度を低下させ、第２の区域での
NOxの生成を抑制する。
このような知られた、燃料の段階的供給による
燃焼方法は精巧なバーナ装置を必要とし、このバ
ーナ装置は該装置の取付及び運転を高価にする複
数の燃料ノズル及び／または空気あるいは再循環
ガスの複雑な分配システムを含んでいる。
本発明は前記諸点に鑑み成されたものであり、
その目的とするところは、簡単な構成を備え且つ
より一層NOxの発生を低下させ得る燃料−空気
混合物の燃焼方法を提供することにある。
前記目的は、本発明によれば、バーナハウジン
グ内に配置された少なくとも１つのノズルから放
出される燃料と前記バーナハウジング内に導入さ
れる空気とを混合し、当該混合によつて得られた
燃料−空気混合物が点火されて燃焼される燃料−
空気混合物の燃焼方法であつて、前記燃料の一部
が空気と混合して前記少なくとも１つのノズルに
隣接する点火領域を備えるように当該燃料の一部
を当該ノズル内の少なくとも１つの第１のオリフ
イスを介して当該ノズルから放出する段階と、前
記燃料の別の一部が、当該燃料の別の一部を当該
燃料の化学量論的燃焼に必要な量を上回る量の空
気の割合で混合し且つ一次燃焼域内で燃焼するこ
とを生じさせる乱れたパターン内で分配されるよ
うに当該燃料の別の一部を前記少なくとも１つの
ノズル内の少なくとも１つの第２のオリフイスを
介して当該ノズルから放出する段階と、前記燃料
の残りの一部を、比較的低速で移動する燃料によ
つて実質的に保護された高速の燃料の噴流が生成
され且つ当該燃料の残りの一部が前記一次燃焼域
内並びに当該一次燃焼域の下流に分配され、燃焼
生成物で稀釈された当該一次燃焼域からの空気と
混合され、当該一次燃焼域によつて流入空気との
直接接触から実質的に保護された二次燃焼域にお
いて燃焼されるように配置された少なくとも１つ
の第３のオリフイスを介して前記少なくとも１つ
のノズルから放出する段階とを有してなる燃料−
空気混合物の燃焼方法によつて達成される。
また本発明によれば、前記目的は、バーナハウ
ジングと、このバーナハウジング内に配置された
少なくとも１つのノズルと、空気を前記燃料と混
合するように前記バーナハウジング内に流れ込む
ような空気を生起するための空気取入口とを有し
てなり、その混合によつて得られた燃料−空気混
合物が点火され燃焼されるように構成された燃料
−空気混合物の燃焼装置であつて、前記少なくと
も１つのノズルは、前記燃料が空気と混合し当該
ノズルに隣接する点火領域を備えるように当該ノ
ズルの内部に配置され且つ当該ノズルの内部を通
過して前記燃料の一部を放出すべく位置決めされ
た少なくとも１つの点火オリフイスと、前記燃料
の別の一部を化学量論的燃焼に必要な量を上回る
量の割合の空気と混合し且つ一次燃焼域で燃焼す
ることを生じさせる乱れたパターンで当該燃料の
別の一部が分配されるように当該燃料の別の一部
を内部を介して放出すべく位置決めされた少なく
とも１つの一次燃焼オリフイスと、前記燃料の残
りの一部が前記一次燃焼域内並びに当該一次燃焼
域の下流に分配され、燃焼生成物で稀釈された当
該一次燃焼域からの空気と混合され、当該一次燃
焼域によつて流入空気との直接接触から実質的に
保護された二次燃焼域において燃焼されるよう
に、当該一次燃焼オリフイスより内側で、前記少
なくとも１つのノズル内に配置され、且つ前記燃
料の残りの一部を比較的低速で移動する燃料によ
つて保護された高速の燃料の噴流の形態において
放出すべく位置付けられた少なくとも１つ燃料放
出凹部によつて囲繞された少なくとも１つの二次
燃焼オリフイスとを含んでいる燃料−空気混合物
を燃焼させるための燃焼装置によつて達成され
る。
このような燃焼方法及び当該燃焼方法を実施す
るための装置は窒素酸化物の生成を、先行技術に
よる方法の場合より容易かつ安価に抑制し得る。
本発明がより良く理解されるように、本発明
を、添付図面を単なる一具体例として参照しつつ
以下に詳述する。
第１図及び第２図に示す燃焼装置であるバーナ
装置１０は炉室の壁１２に設けられた開口部１４
に取付けられており、このバーナ装置１０は炭化
水素ガスのような気体燃料を燃焼させる場合に適
用するべく設計されている。
バーナ装置１０は、複数のボルト部材１８によ
り開口部１４の外側に取付けられた円筒形の外側
のハウジング部材１６によつて構成されたバーナ
ハウジングと、壁１２の内側を覆うように耐火材
料製の断熱層２２に設けられた開口部内に設置さ
れた耐熱性の耐火材料製部材２０とを含む。部材
２０は、図示したように炉室の壁１２及び／また
は耐火材料製の断熱層２２に取付けられ得、ある
いはまた円筒形のハウジング部材１６にも適宜取
付けられ得る。
ハウジング部材１６は空気調整器として機能
し、そのために、周囲に互いに離隔して配置され
た複数の空気取入口である給気口２６を備えてい
る。壁２４がハウジング部材１６の端部を閉じ、
またハウジング部材１６の給気口２６に対して相
補的である別の複数の給気口（図示せず）を備え
た円筒形のダンパ２８がハウジング部材１６を覆
つて回転可能に配置されている。ダンパ２８はハ
ンドル３０によつて、給気口２６がダンパ２８の
ボデイによつて閉じられる位置と、第１図に示し
た、ダンパ２８の給気口が給気口２６に一致して
空気流が最大となる位置との間で回転され得る。
ハウジング部材１６内には案内管３２が該ハウ
ジング部材１６と同軸に配置されており、この案
内管３２の外方端部は壁２４に設けられた開口部
内に例えば溶接によつて固定されており、またそ
の内方の端部には保護コーン３４が取付けられて
いる。燃料供給導管３６は案内管３２内を通つて
伸長し、該燃料供給導管３６の内方端部には燃料
放出ノズルであるノズル３８が取付けられてい
る。燃料供給導管３６の外端部には燃料源との結
合用にねじ山が設けてあり、燃料供給導管３６
は、ボルト部材４０によつて壁２４に着脱可能に
取付けられたプレート３９に密に取付けられてい
る。
パイロツト４２が、壁２４に設けられた開口部
を貫通して伸長する供給導管４４を結合されてお
り、この供給導管４４には閉鎖部材４６が着脱可
能に取付けられている。供給導管４４の外端部
は、パイロツト燃料源と結合するべく構成された
パイロツト燃料−空気混合器４８と結合されてい
る。
第３図及び第４図は、保護コーン３４が皿形
で、かつ複数の開口部５０を備えていることを示
し、前記開口部５０は制限された量の空気を通過
させ得る。保護コーン３４は、流入空気が第３図
の矢印５２の示す方向に流れ込む時、ノズル３８
近傍に保護された領域を創出するべく機能する。
無論、ノズル３８近傍に保護領域を創出すること
は、保護コーン３４以外の様々な種類及び形状の
装置によつても実現可能である。
ノズル３８は保護コーン３４の中央開口部を貫
通して伸長し、その半球形の端部壁５４に第１の
組の１つ以上の点火オリフイスの一例である孔５
６を有する。２つ以上の孔５６が設けられる場
合、それらの孔５６は好ましくはどれも同じ寸法
を有し、かつ好ましくはノズル３８の軸線に垂直
な、即ち第３図に記号Ｃで示した角度が90゜とな
る平面内でノズル３の周囲に等間隔に配置され
る。ノズル３８の軸線はハウジング部材１６の軸
線に対して平行であり、従つて孔５６の軸線は、
ハウジング部材１６を通過する空気流の流入方向
に対して実質的に垂直な平面内に位置する。第１
の組の孔５６はノズル３８に供給された燃料の一
部である第１の部分を放出し、放出された燃料の
第１の部分は流入空気の一部と混合し、それによ
つてノズル３８近傍に点火域が現出する。
ノズル３８の壁部分５４には、第２の組の１つ
以上の一次燃焼オリフイスの一例である孔５８も
設けられている。２つ以上の孔５８が設けられる
場合、それらの孔５８は好ましくはどれも同じ寸
法を有し、かつ点火オリフイスの一例である孔５
６より内側、即ち該孔５６の上方において壁５４
周囲に等間隔に配置される。各孔５８の軸線は好
ましくは空気の流入方向に対して互いに同じ角度
ｂ（第３図）だけ傾斜しており、角度ｂは好まし
くは15〜70゜である。第２の組の孔５８はノズル
３８に供給された燃料の別の一部である第２の部
分を放出し、その際前記第２の部分は、撹乱され
かつ外側へ広がるように分配される。
ノズル３８の壁部分５４は更に、一次燃焼オリ
フイスの一例である孔５８より内側、即ち該孔５
８の上方に第３の組の１つ以上の二次燃焼オリフ
イスの一例である孔６０を具えている。この場合
も２つ以上の孔６０が設けられる時は、それらの
孔６０は好ましくは皆同じ寸法を有し、かつノズ
ル３８において円周上に互いに離隔して形成され
る。孔６０の軸線は、ノズル３８の軸線並びに空
気の流入口方向５２に対して平行であつても、あ
るいはまた第３図に示すように、１〜30゜である
角度ａだけ傾斜していてもよい。角度ａは、角度
ｂにほぼ等しくかあるいは角度ｂより小さく決定
され得るが、角度ｂを上回つてはならないという
点が留意されるべきである。
第３図、第４図及び第６図の夫々に示すよう
に、燃料放出凹部の一例である環形の凹部７０が
ノズル３８に孔６０を囲繞して設けられている。
環形の凹部７０は隣接し合つた円筒壁７２及び７
４によつて構成されており、これらの円筒壁７
２，７４はその上方端部において壁５４に接続
し、またその下方端部において環形の壁７４に接
続している。１つ以上の開口部７８が環形である
円筒の壁７４に好ましく設けられ、それによつて
凹部７０はノズル３８内部と連通する。環形の凹
部７０は好ましくは、開口部７８に比較して相対
的に大きい横断面積を有する。
孔６０はノズル３８に供給された燃料の残りの
一部の大部分を高速噴流の形態で放出し、一方そ
の他の比較的僅かな一部は環形の凹部７０から、
比較的低速で移動する燃料筒体の形態で放出され
る。しかし、上記残りの一部は実質的に全部が燃
料の第２の部分の孔５８からの放出によつて創出
された一次燃焼域内並びに該燃焼域下流に位置す
る二次燃焼域で燃焼する。
上述の本発明による燃焼装置の機能を担う燃焼
方法を、第５図及び第６図を参照して次に説明す
る。
通常約0.2〜約２バールゲージの圧力下にある
燃料が、燃料供給導管３６に供給される。圧力約
0.2〜１バールゲージのパイロツト燃料が空気混
合器４８に供給されてそこで空気と混合され、そ
の結果得られる燃料−空気混合物はパイロツト４
２から放出されて点火され、燃焼する。パイロツ
ト４２からの炎が、ノズル３８から放出された燃
料に点火するべく機能する。しかし、他の点火手
段も使用され得、パイロツトバーナを構成するパ
イロツト４２の使用は任意的なものであることに
留意するべきである。
燃料供給導管３６に供給された加圧された燃料
は流れてノズル３８に達し、該ノズル３８に設け
られた孔５６，５８及び６０並びに凹部７０から
炉室内へ放出される。点火オリフイスの一例であ
る孔５６は、この孔５６から放出される燃料の第
１の部分がノズル３８から放出される全燃料の約
１％から約25％となるような寸法及び／または数
に形成されている。孔５６から放出された上記燃
料の第１の部分は、保護コーン３４によつて保護
されたノズル３８近傍の点火領域６２において空
気と混合し、パイロツト４２あるいはその他の手
段からの炎によつて点火され、燃焼する。
第２の組の孔、即ち一次燃焼オリフイスの一例
である孔５８は、この孔５８から放出される燃料
の第２の部分がノズル３８から放出される燃料の
全量の約１％から約60％となるような寸法及び／
または数に形成されている。燃料の第２の部分は
ノズル３８から外側へ広がるように、撹乱するべ
く分配され、その結果燃料はバーナ装置１０のハ
ウジング内へハウジング部材１６の給気口２６を
経て流入した空気と混合する。ハウジング部材１
６を覆つて配置されたダンパ２８の位置を調節す
ることによつて、空気の全量は、ノズル３８から
放出される燃料の全量の化学量論的燃焼に必要な
空気量に実質的に等しいかそれ以上であるように
調整される。生成された燃料の第２の部分と空気
との混合物は、ノズル３８から外側へ広がる一次
燃焼域６４において燃焼する。燃料の第２の部分
が該燃料の化学量論的燃焼に必要な量を上回る量
の空気と混合するので、一次燃焼域６４の温度は
低下し、一次燃焼域６４におけるNOxの生成が
抑制される。
ノズル３８に供給された燃料の残りの部分は、
ノズル３８に設けられた第３の組の孔、即ち二次
燃焼オリフイスの一例である孔６０並びに環形の
凹部７０から放出される。第６図に示すように、
孔６０から放出された燃料噴流８０は初め、環形
の凹部７０から放出された比較的低速で移動する
燃料筒体８２によつて保護される。凹部７０から
放出された比較的低速で移動する燃料筒体８２が
孔６０から放出された高速で移動する燃料噴流８
０の周囲に存在することによつて、燃料噴流８０
は空気から隔てられてその燃焼が遅延し、燃焼反
応は比較的低温で生起される。更に、凹部７０及
び孔６０から放出される燃料部分は一次燃焼域６
４内並びに該燃焼域６４下流において二次燃焼域
６６内へと分配され、この二次燃焼域６６は一次
燃焼域６４によつて、流入空気との直接接触から
実質的に保護されている。二次燃焼域６６におい
て燃料は一次燃焼域６４からの空気と混合し、こ
の空気は一次燃焼域６４由来の燃焼生成物で稀釈
されている。
二次燃焼オリフイスの一例である孔６０及び凹
部７０から放出される燃料部分が、比較的低速で
移動する燃料によつて保護された高速の燃料噴流
が生じるようにして放出されるため、燃料が一次
燃焼域６４内並びに該燃焼域６４下流に位置する
二次燃焼域６６で燃焼するため、また上記燃料部
分と混合する空気が燃焼生成物で稀釈されている
ため、燃焼は比較的低温で実現し、従つてNOx
の生成が抑制される。
第７図〜第９図に、燃料放出ノズルの変形例を
示す。ここに図示した燃料放出ノズル９０は１つ
以上の点火オリフイスの別の一例である孔９４の
１組と１つ以上の一次燃焼オリフイスの別の一例
である孔９６の１組とを備えた端部壁９２を含
み、前記点火のための孔９４及び一次燃焼のため
の孔９６はそれぞれ、ノズル３８の孔５６及び５
８と同様に配置され、かつ機能する。ノズル３８
に設けられた環形の凹部７０及び開口部７８並び
に二次燃焼オリフイスの一例である孔６０の代わ
りに、ノズル９０はノズル３８の孔６０と同様に
配置された、陥入して位置する１つ以上の二次燃
焼オリフイスの別の一例である孔９８の１組を有
する。第９図から最も良く知見されるように、各
孔９８は壁９２内側に隣接する小直径の円筒状部
分１００と、壁９２外側に隣接する拡張された円
筒状凹部１０２とを含む。
機能時、各孔９８は、比較的低速で移動する燃
料環１０６によつて囲繞及び保護された中央の高
速な燃料噴流１０４を創出する。高速の燃料噴流
１０４が孔９８の小直径の円筒状部分１００によ
つて形成され、この噴流１０４が拡張凹部１０２
を通過する際、その一部分は周囲の環形スペース
内へと移動して速度が低下し、比較的低速で移動
する燃料保護体１０６を構成する。比較的低速で
移動する燃料保護体は陥入して位置する孔９８か
ら放出される燃料の燃焼を遅らせ、その結果燃焼
温度が低下し、窒素酸化物の生成は低減される。
陥入して位置する孔９８の別様の配置を使用し
得ることは明らかである。例えば、ノズル３８の
環形の凹部７０及び開口部７８に替えて、孔６０
を囲繞する複数の陥入して位置する孔９８が用い
られ得る。
以上のように、本発明の燃料−空気混合物の燃
焼方法によれば、まず前記燃料の一部が前記少な
くとも１つの第１のオリフイスを介してノズルか
ら放出されて空気と混合されることによつて当該
ノズルに隣接する点火領域を備えており、そして
低速で移動する燃料によつて実質的に保護される
ように高速噴流が放出されている。即ち、前記高
速噴流及び低速で移動する燃料が、前記二次燃焼
域内で燃焼され且つ前記一次燃焼域による流入空
気への直接的な接触から実質的に保護されてい
る。
このような構造によつて、本発明の燃料−空気
混合物の燃焼方法における燃焼には３つの領域が
存在している。まず、１つ目の領域として少なく
とも１つの中間燃焼域、即ち低速で移動する領域
が存在し、２つ目の別の領域として該低速で移動
する領域を保護する外側の一次燃焼域が存在して
おり、また３つ目の更に別の１つの領域として該
低速で移動する中間領域の燃料によつて保護され
た高速噴流が存在している。
従つて、本発明による燃焼方法を用いると、一
次燃焼域での燃焼が過剰空気中で実現するので当
該一次燃焼域における炎の温度が低下し、それに
よつてNOxの生成が抑制され、二次燃焼域での
燃焼は、当該二次燃焼域が一次燃焼域によつて流
入空気との直接接触を妨げられるため、更には当
該二次燃焼域に供給される燃料の高速噴流が低速
に移動される燃料によつて空気から隔てられるた
め遅延する。この遅延、即ち燃料と空気との混合
の遅延によつて、空気が一次燃焼域並びに燃焼室
内からの燃焼生成物で稀釈されることが可能とな
り、その結果燃焼温度が低下して、二次燃焼域で
のNOx生成は抑制され得る。
本明細書では本発明を自然通風型の燃焼装置で
あるバーナ装置に係わるものとして説明したが、
本発明は強制通風の利用を含むきわめて様々なバ
ーナ装置の設計に適用され得る。また、本発明に
よる燃焼装置の燃料放出ノズルは、例えば米国特
許第3033273号に開示されているようなバーナ装
置１基に複数で用いられ得る。更に、燃料放出ノ
ズル及び保護コーンはどちらも、上記に規定され
た機能を全うする他の様々な形態及び形状を取り
得る。
本発明の方法及び装置の明確な理解の一助とす
るべく、次の実施例を示す。
実施例 発熱量9.615kW・hr／m3の天然ガスを燃焼させ
ることによつて1756.8kWの熱を発生するべく設
計されたバーナ装置１０を炉室内部へ向けて機能
させる。ノズル３８は、第１の組の孔として直径
1.59mmの孔５６を６つ、第２の組の孔として直径
3.57mmの孔５８を４つ、及び第３の組の孔として
直径4.76mmの孔６０を４つ備えている。環形の凹
部７０は内径が15.88mm、外径が24.13mmで、深さ
は22.86mmであり、15.88mmの大きさの開口部７８
を４つ有する。孔５６，５８及び６０の軸線はノ
ズル３８の軸線に対して、それぞれ90゜、40゜及び
10゜の角度を有する。
燃料はノズル３８に圧力約15psigで、約185
m3／hrの割合で供給される。点火のための孔５６
から放出される第１の燃料部分の量は約16.9m3／
hr、一次燃焼のための孔５８から放出される第２
の燃料部分の量は約56.2m3／hr、二次燃焼のため
の孔６０及び凹部７０から放出されるその他の燃
料部分の量は約109.6m3／hrである。
放出された燃料はバーナ装置１０内で空気と混
合して燃焼し、それによつて炉室内に約
1756.8kWの熱が発生される。炉室からの煙道排
出物は、約30ppmを下回る濃度のNOxしか含有
しない。通常のノズルを具備した通常のバーナ装
置を同様条件下に同様方法で炉室内部へ向け機能
させた場合、煙道排出物のNOx濃度は約70ppm
を上回る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による燃焼装置の一具体例の側
断面図、第２図は第１図の燃焼装置の平面図、第
３図は第１図の燃焼装置の燃料放出ノズルを含む
部分の拡大部分断面図、第４図は第３図の燃焼装
置の部分の平面図、第５図は第１図の燃焼装置の
機能を担う燃焼方法を示す側断面図、第６図は第
３図の燃料放出ノズルの一部分の、該部分の機能
を示す部分拡大図、第７図は燃料放出ノズルの変
形例を示す第３図に類似の拡大部分断面図、第８
図は第７図の装置部分の平面図、第９図は第７図
の燃料放出ノズルの一部分の、該部分の機能を示
す部分拡大図である。 １０……バーナ装置、１６……ハウジング部
材、２０……耐火材料製部材、２６……給気口、
２８……ダンパ、３２……案内管、３４……保護
コーン、３６……燃料供給導管、３８，９０……
燃料放出ノズル、４２……パイロツト、４８……
パイロツト燃料−空気混合器、５０，７８……開
口部、５４，９２……端部壁、５６，５８，６
０，９４，９６，９８……孔、６２……点火領
域、６４……一次燃焼域、６６……二次燃焼域、
７０，１０２……凹部、８０，１０４……燃料噴
流、８２……燃料筒体、１００……円筒状部分、
１０６……燃料保護体。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ バーナハウジング内に配置された少なくとも
    １つのノズルから放出される燃料と前記バーナハ
    ウジング内に導入される空気とを混合し、当該混
    合によつて得られた燃料−空気混合物が点火され
    て燃焼される燃料−空気混合物の燃焼方法であつ
    て、前記燃料の一部が空気と混合して前記少なく
    とも１つのノズルに隣接する点火領域を備えるよ
    うに当該燃料の一部を当該ノズル内の少なくとも
    １つの第１のオリフイスを介して当該ノズルから
    放出する段階と、前記燃料の別の一部が、当該燃
    料の別の一部を当該燃料の化学量論的燃焼に必要
    な量を上回る量の空気の割合で混合し且つ一次燃
    焼域内で燃焼することを生じさせる乱れたパター
    ン内で分配されるように当該燃料の別の一部を前
    記少なくとも１つのノズル内の少なくとも１つの
    第２のオリフイスを介して当該ノズルから放出す
    る段階と、前記燃料の残りの一部を、比較的低速
    で移動する燃料によつて実質的に保護された高速
    の燃料の噴流が生成され且つ当該燃料の残りの一
    部が前記一次燃焼域内並びに当該一次燃焼域の下
    流に分配され、燃焼生成物で稀釈された当該一次
    燃焼域からの空気と混合され、当該一次燃焼域に
    よつて流入空気との直接接触から実質的に保護さ
    れた二次燃焼域において燃焼されるように配置さ
    れた少なくとも１つの第３のオリフイスを介して
    前記少なくとも１つのノズルから放出する段階と
    を有してなる燃料−空気混合物の燃焼方法。 ２ 前記燃料の一部が前記少なくとも１つのノズ
    ルから放出される燃料の全量の１％から25％の割
    合で放出されることを特徴とする特許請求の範囲
    第１項に記載の方法。 ３ 前記燃料の別の一部が前記少なくとも１つの
    ノズルから放出される燃料の全量の１％から60％
    の割合で放出されることを特徴とする特許請求の
    範囲第１項または第２項に記載の方法。 ４ 前記バーナハウジング内に導入される空気の
    全量が前記少なくとも１つのノズルから放出され
    る燃料の全量の化学量論的燃焼に必要な空気の量
    に実質的に等しいかそれ以上であることを特徴と
    する特許請求の範囲第１項から第３項のいずれか
    一項に記載の方法。 ５ 前記一次燃焼域が漏斗形になるように前記燃
    料の別の一部が前記第２のオリフイスによつて外
    側へ広がるように分配されることを特徴とする特
    許請求の範囲第１項から第４項のいずれか一項に
    記載の方法。 ６ バーナハウジングと、このバーナハウジング
    内に配置された少なくとも１つのノズルと、空気
    を前記燃料と混合するように前記バーナハウジン
    グ内に流れ込むような空気を生起するための空気
    取入口とを有してなり、その混合によつて得られ
    た燃料−空気混合物が点火され燃焼されるように
    構成された燃料−空気混合物の燃焼装置であつ
    て、前記少なくとも１つのノズルは、前記燃料が
    空気と混合し当該ノズルに隣接する点火領域を備
    えるように当該ノズルの内部に配置され且つ当該
    ノズルの内部を通過して前記燃料の一部を放出す
    べく位置決めされた少なくとも１つの点火オリフ
    イスと、前記燃料の別の一部を化学量論的燃焼に
    必要な量を上回る量の割合の空気と混合し且つ一
    次燃焼域で燃焼することを生じさせる乱れたパタ
    ーンで当該燃料の別の一部が分配されるように当
    該燃料の別の一部を内部を介して放出すべく位置
    決めされた少なくとも１つの一次燃焼オリフイス
    と、前記燃料の残りの一部が前記一次燃焼域内並
    びに当該一次燃焼域の下流に分配され、燃焼生成
    物で稀釈された当該一次燃焼域からの空気と混合
    され、当該一次燃焼域によつて流入空気との直接
    接触から実質的に保護された二次燃焼域において
    燃焼されるように、当該一次燃焼オリフイスより
    内側で、前記少なくとも１つのノズル内に配置さ
    れ、且つ前記燃料の残りの一部を比較的低速で移
    動する燃料によつて保護された高速の燃料の噴流
    の形態において放出すべく位置付けられた少なく
    とも１つ燃料放出凹部によつて囲繞された少なく
    とも１つの二次燃焼オリフイスとを含んでいる燃
    料−空気混合物を燃焼させるための燃焼装置。 ７ 前記少なくとも１つのノズル及び前記少なく
    とも１つの点火オリフイスの夫々の近傍に保護領
    域を創出すべく取り付けられた手段を有している
    ことを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の
    装置。 ８ 前記少なくとも１つの点火オリフイスは、当
    該点火オリフイスを通過する前記燃料の一部の流
    量が前記少なくとも１つのノズルの夫々から放出
    される燃料の全流量の１％から25％の割合となる
    ような大きさであることを特徴とする特許請求の
    範囲第６項または第７項に記載の装置。 ９ 前記少なくとも１つの一次燃焼オリフイス
    は、当該一次燃焼オリフイスを通過する前記燃料
    の別の一部の流量が前記少なくとも１つのノズル
    の夫々から放出される燃料の全流量の１％から60
    ％の割合となるような大きさであることを特徴と
    する特許請求の範囲第６項から第８項のいずれか
    一項に記載の装置。 １０ 前記少なくとも１つの点火オリフイスの軸
    線は協働するノズルの軸線に対して実質的に垂直
    であることを特徴とする特許請求の範囲第６項か
    ら第９項のいずれか一項に記載の装置。 １１ 前記少なくとも１つの一次燃焼オリフイス
    の軸線が協働するノズルの軸線に対して15度から
    70度の角度で傾斜しており、前記少なくとも１つ
    の二次燃焼オリフイスの軸線が前記協働するノズ
    ルの軸線に対して平行であるか、あるいは１度か
    ら30度の角度で傾斜していることを特徴とする特
    許請求の範囲第６項から第１０項のいずれか一項
    に記載の装置。 １２ 前記オリフイスを含んだ少なくとも１つの
    ノズルの部分が半球形であることを特徴とする特
    許請求の範囲第６項から第１１項のいずれか一項
    に記載の装置。 １３ 前記二次燃焼オリフイスが、環状に配列さ
    れた複数のオリフイスと、この複数のオリフイス
    の配列を囲繞する環状の凹部を有することを特徴
    とする特許請求の範囲第６項から第１２項のいず
    れか一項に記載の装置。 １４ 前記二次燃焼オリフイスが、拡張された凹
    部内へと夫々開口する複数のオリフイスを有する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第６項から第１
    ２項のいずれか一項に記載の装置。
JP60233117A 1985-05-06 1985-10-18 燃料―空気混合物の燃焼方法並びに該方法を実施するための燃焼装置 Granted JPS61256107A (ja)

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