JPH06294505A - 低NOxバ−ナ - Google Patents

低NOxバ−ナ

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JPH06294505A
JPH06294505A JP27812492A JP27812492A JPH06294505A JP H06294505 A JPH06294505 A JP H06294505A JP 27812492 A JP27812492 A JP 27812492A JP 27812492 A JP27812492 A JP 27812492A JP H06294505 A JPH06294505 A JP H06294505A
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芳治 植田
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景良 唐
Masamichi Yamamoto
雅通 山本
Atsumi Uenashi
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Kiyomiki Ishitani
清幹 石谷
Kazuya Kurimoto
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 簡単な構造でボイラの低NO化をはかり、
短炎で高負荷燃焼にも適用可能なバーナを提供する。 【構成】 先端を閉じた丸型インナーチューブ1の先端
の周囲に放射状に燃料ガスを噴出するガスノズル孔4が
設けられ、4の後方に空気を軸方向に噴出するプレート
3を1とブラストチューブ2との間に設けられた丸型低
NOバーナであり、ガスノズル孔の後方に空気を軸方
向に噴出する開口を持つプレート3があり、プレート3
にはスリット状又はV字状の切欠き又は多数の小径の円
孔が設けられ、またガスノズル孔の直径dgとするとプ
レートとガスノズル孔中心間の距離lを1/2dg〜3
dg以下とし、又プレートからのブラストチューブ2の
出しシロLを0以上10dg以下とし、又は更に2の先
端に絞りが設けられるか、インナーチューブ1の先端に
1よりも大きく2の内径よりも小さいフロントプレート
が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はボイラ等に使用される低
NOxバ−ナに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、先混合式の低NOxバ−ナとして
は、薄膜燃焼、二段燃焼、濃淡燃焼、排ガス再循環、水
蒸気噴霧等の技術又はそれらの組合わせによるものが通
常使用されているが、これらは何れも火炎の温度を低く
抑制し、緩慢燃焼させる原理に基づくものであり、火炎
が長炎化する恨みがあつた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】低NOx化のために従
来のバ−ナを使用するとバ−ナの構造が複雑化するとと
もに大きな燃焼空間が必要となり、装置が大型化するた
めボイラが高価につくという問題点がある。上記に鑑
み、本発明は水蒸気噴射や排ガス再循環のように特別な
装置を必要とせず、著しく簡単なバ−ナ構造でボイラの
低NOx化を図り、かつ短炎で高負荷燃焼にも適用可能
なバ−ナを提供することを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記に鑑み、本発明の第
1は先端を閉じた丸型又は角型のインナ−チユ−ブの先
端近傍に、丸型の場合は該インナ−チユ−ブの周囲に半
径方向に放射状に、角型の場合はインナ−チユ−ブから
軸芯に対して垂直方向の相対する二方向に燃料ガスが噴
射するためのガスノズル孔が設けられ、該ガスノズル孔
の後方に空気を軸方向に噴射させるため丸型の場合は多
数の小径の円孔又はV字状の切欠きが設けたプレ−ト
を、角型の場合は多数の小径の円孔又はスリツト状の切
欠きが設けられたプレ−トがインナ−チユ−ブとブラス
トチユ−ブとの間に設けられた低NOxバ−ナであり、
その第2はガスノズル孔(4) が、プレ−トが多数の小円
孔で構成されている場合は小円孔の配列間に、プレ−ト
がV字状又はスリツト状の切欠きの場合は切欠き周辺よ
りも内側で、切欠き縁に沿つて燃料ガスが噴出するよう
に設られけた第1発明の低NOxバ−ナであり、その第
3はガスノズル孔の直径をdg としたときプレ−トとガ
スノズル孔中心間の距離lを 1/2dg 以上、3dg 以下
とした請求項1又は2記載の低NOxバ−ナである。
【0005】また上記発明においてブラストチユ−ブの
先端をガスノズル位置よりも前方に突き出すか、更に前
方に突き出したブラストチユ−ブの先端に絞りを設ける
か又は、更にインナ−チユ−ブ先端にインナ−チユ−ブ
の外径dよりも径が大きく、ブラストチユ−ブの内径D
よりも径の小さいフロントプレ−トを設けたものであ
る。
【0006】ここに丸型の場合プレ−ト(3) に4〜8個
のV字型の切欠きを設けるか又は放射状に半径方向に向
けて直径を順次大にした多数の小円孔を設けると効果的
である。また角型の場合は適当なピツチでスリツト状の
切欠きを設けるか、インナ−チユ−ブから外側に向けて
直径の順次大きくした多数の円孔でプレ−トを構成する
と効果的である。
【0007】またプレ−トとガスノズル孔中心間の距離
lを3dg 以下としてできるだけ近付けて構成すること
によつて、プレ−トを通過する空気の噴流とガスの噴流
とが直接衝突するのではなく、プレ−ト面上に形成され
る空気の再循環流中にガスが噴出され、安定した火炎が
得られる。好適にはプレ−ト面とガスノズル孔とが接す
る1/2 dg とすると多少NOxは増大するが、最も混合
のよい条件が得られる。3dg 以上とすると、ガスと空
気の噴流が衝突し、NOxは減少するが火炎が不安定と
なる不都合が生ずる。
【0008】更に本発明では、空気流速とガス流速とに
関連して空気側差圧が100 〜400mmAq 程度にとられる
が、この範囲においてガスノズル差圧は400mm Aq 以
上、好適には1000〜4000mmAq となるようにガスノズル
孔の直径dg を決めることにより、混合がよく、燃焼範
囲が広く、タ−ンダウンの広いバ−ナが得られる。更に
相隣れるガスノズル径を変化させて濃淡燃焼をさせると
若干火炎は長くなるが、更に低NOx化を達成すること
ができる。
【0009】
【作用】本発明はガスノズルから噴出するガスとプレ−
トから軸方向に噴出する空気が直接衝突するのではな
く、プレ−トの面上で空気の噴流に引つ張られてガスが
均一に混合するため安定した火炎が形成される。従つて
本発明の構成により1個のガスノズルで1火炎が形成さ
れ、全体としては火炎分割が行われる。即ち丸型の場合
は分割環状火炎が形成され、角型の場合はインナ−チユ
−ブの両側に分割帯状火炎が形成されることになる。ま
た火炎を分割しているため、通常の環状火炎や帯状火炎
よりも火炎表面積が増大し、その輻射冷却によつて火炎
の温度が低下して低NOx化が達成される。
【0010】
【実施例】次に本発明の実施例を図面によつて説明す
る。〔図1〕は本発明の丸型又は角型の一実施例による
横断面図、〔図2〕、〔図3〕は丸型、〔図4〕、〔図
5〕は角型の一実施例の正面図、〔図6〕は本発明の他
の一実施例の横断面図を示す。
【0011】〔図1〕、〔図2〕、〔図3〕に示す丸型
の本発明ではインナ−チユ−ブ(1)、ブラストチユ−ブ
(2) は丸型で、〔図1〕、〔図4〕、〔図5〕に示す角
型の場合は断面がそれぞれ角型又は長方形で構成されて
いる。燃料ガスは先端が閉ざされたインナ−チユ−ブ
(1) を通り先端近傍のガスノズル(4) から、丸型の場合
はプレ−ト(3) に沿つて矢印で示すように放射状に噴出
する。角型の場合はインナ−チユ−ブから矢印で示すよ
うに相対二方向にプレ−ト(3) のスリツト又は孔列の縁
に沿つて噴出する。一方空気は図示しないが押込みフア
ンからウインドボツクス(6) に入り、インナ−チユ−ブ
(1) とブラストチユ−ブ(2) の間を通りガスノズル後方
のプレ−ト(3) に設けられたV字状切欠き(5) 、又はス
リツト状切欠き(5′) 又は多数の小径円孔(5″) から軸
方向に噴出する。
【0012】ここでプレ−ト(3) が多数の小径孔(5″)
で構成されている場合、ガスノズル(4) は円孔(5″) の
配列間に位置するようになし、プレ−ト(3) がV字状切
欠き(5) 又はスリツト状切欠き(5′) で構成されている
場合はガスノズル(4) は周辺より若干内側に切欠き縁に
沿つて燃料ガスが噴出するように設けられている。また
本発明者等の研究結果によるとガスノズル孔の直径をd
g としたときプレ−ト(3) からガスノズル孔中心までの
距離lを3dg 以下としてできるだけ近付けて構成す
る。好適にはプレ−トとガスノズル孔が接する程度に1/
2 dg とするのがよい。上記の構成においては何れの場
合もガスノズルから噴出するガスとプレ−ト(3) から軸
方向に噴出する空気とが直接衝突しないため局部的混合
による火炎の不安定はない。
【0013】本発明においては、プレ−ト面に沿つて噴
出された燃料ガスは空気の噴流に引っ張られるようにし
て均一に混合し、火炎の形成、保持が効果的に行われ
る。丸型の場合は分割環状火炎が形成され、角型の場合
はインナ−チユ−ブの両側に分割帯状火炎が形成され
る。上記のようにこれらの個々の分割火炎は極めて混合
がよく短炎であるため全体の火炎も短く収まり高負荷燃
焼も可能となる。また火炎を分割しているため通常の環
状火炎や帯状火炎よりも火炎表面積が増大し、その輻射
冷却により火炎の温度が低下して低NOx化が達成され
る。
【0014】更に本発明においては、プレ−ト面からの
ブラストチユ−ブの出しシロL(2′) の寸法によつて火
炎の形状が大きく変化することが確認された。つまり該
出しシロL(2′) が0に近く短い場合には広がつた火炎
を形成し、燃焼性は若干悪くなるが、NOx値は低くな
る。逆に該出しシロL(2′) が長いと細く延びた火炎を
形成し、燃焼性はよくなるがNOx値は高くなる。また
該出しシロL(2′) を長くしすぎるとブラストチユ−ブ
先端が過熱焼損するようになる。上記よりブラストチユ
−ブ先端が焼損せずに燃焼性と低NOx性が満足される
条件として好適には該出しシロL(2′) をガスノズル孔
の直径をdg としたとき、0以上10dg以下とするのが
よい。更に燃焼性を高めて高負荷燃焼を行う場合にはN
Oxは多少増大するがブラストチユ−ブに先端絞り(8)
を設けると効果的である。
【0015】火炎の安定性から言えばインナ−チユ−ブ
先端にフロントプレ−ト(9) を設けて保炎を強化するの
が効果的である。なお着火用のパイロツトバ−ナ(7) は
本実施例にはインナ−チユ−ブ(1) の中を通してインナ
−チユ−ブの先端から外へ開口している。本発明ではこ
れに限定されるものではなくインナ−チユ−ブ(1) とブ
ラストチユ−ブ(2) の間を通してもよい。
【0016】〔図7〕、〔図8〕は火炉負荷が2000×10
4Kcal /m3hrのボイラに適用した本願実施例による結果
の一例を示すが、各負荷において広い燃焼性と低NOx
性が達成された。
【0017】
【発明の効果】本発明の効果を纏めると下記の通りであ
る。 (1) 本発明により簡単で安価な低NOxバ−ナが完成さ
れた。 (2) 本バ−ナを使用した高負荷燃焼ボイラはその燃焼室
を小さくできるためボイラの小型化が達成される。従来
困難とされていた火炉負荷が1000×104Kcal/m3hr以上の
場合でも良好な燃焼性とNOxが60ppm (O2 、0%換
算)以下の低NOx性とが達成された。 (3) 従来の低NOxバ−ナのように火炎が延びて水冷伝
熱面に当たり、伝熱面の過熱焼損や燃焼不良を起すこと
がない。 (4) ガスノズルから噴出するガスとプレ−トから軸方向
に噴出する空気が直接衝突しないため局部的混合による
火炎の不安定がない。即ちプレ−ト面に沿つて噴出され
る燃料ガスは空気の噴流に引っ張られるようにして均一
に混合し、火炎の形成、保持が効果的に行われる。 (5) また1個のガスノズルからの燃料ガスは空気と均一
に混合して安定した短炎を形成しガスノズルの個数だけ
火炎が分割される。即ち丸型の場合は分割環状火炎が形
成され、角型の場合はインナ−チユ−ブの両側に分割帯
状火炎が形成される。 (6) 個々の分割火炎は極めて混合がよく短炎であるため
全体の火炎が短く収まり高負荷燃焼が可能である。また
火炎を分割しているため通常の環状火炎や帯状火炎より
も火炎表面積が増大し、その輻射冷却により火炎の温度
が低下して、低NOx化が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の丸型及び角型インナ−チユ
−ブの横断面図。
【図2】丸型インナ−チユ−ブの一実施例。
【図3】丸型インナ−チユ−ブの一実施例。
【図5】角型インナ−チユ−ブの一実施例。
【図6】本発明の他の一実施例の横断面図。
【図7】本発明の結果の一例。
【図8】本発明の結果の他の一例。
【符号の説明】
1.インナ−チユ−ブ 2.ブラストチユ−ブ 2′.ブラストチユ−ブ出しシロ 3.プレ−ト 4.ガスノズル 5.プレ−トのV字状切欠き部 5′.プレ−トのスリツト状切欠き部 5″.プレ−トの小径円孔 6.ウインドボツクス 7.パイロツトバ−ナ 8.ブラストチユ−ブ先端の絞り 9.フロントプレ−ト
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年12月28日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の丸型及び角型インナーチユ
ーブの横断面図。
【図2】丸型インナーチユーブの一実施例。
【図3】丸型インナーチユーブの一実施例。
【図4】角型インナーチユーブの一実施例。
【図5】角型インナーチユーブの一実施例。
【図6】本発明の他の一実施例の横断面図。
【図7】本発明の結果の一例。
【図8】本発明の結果の他の一例。
【符号の説明】 1.インナーチユーブ 2.ブラストチユーブ 2′.ブラストチユーブ出しシロ 3.プレート 4.ガスノズル 5.プレートのV字状切欠き部 5′.プレートのスリツト状切欠き部 5″.プレートの小径円孔 6.ウインドボツクス 7.パイロツトバーナ 8.ブラストチユーブ先端の絞り 9.フロントプレート
フロントページの続き (72)発明者 小林 広 滋賀県野洲郡野洲町大字三上2308番地 株 式会社ヒラカワガイダム滋賀事業所内 (72)発明者 植田 芳治 滋賀県野洲郡野洲町大字三上2308番地 株 式会社ヒラカワガイダム滋賀事業所内 (72)発明者 木下 正成 滋賀県野洲郡野洲町大字三上2308番地 株 式会社ヒラカワガイダム滋賀事業所内 (72)発明者 唐 景良 滋賀県野洲郡野洲町大字三上2308番地 株 式会社ヒラカワガイダム滋賀事業所内 (72)発明者 山本 雅通 滋賀県野洲郡野洲町大字三上2308番地 株 式会社ヒラカワガイダム滋賀事業所内 (72)発明者 上梨 厚見 滋賀県野洲郡野洲町大字三上2308番地 株 式会社ヒラカワガイダム滋賀事業所内 (72)発明者 石谷 清幹 兵庫県芦屋市岩園町8番7号 (72)発明者 栗本 一哉 東京都港区海岸1丁目5番20号 東京瓦斯 株式会社本社内 (72)発明者 長谷部 宏之 大阪市中央区平野町4丁目1番2号 大阪 瓦斯株式会社本社内 (72)発明者 坂井 亮 名古屋市熱田区桜田町19番18号 東邦瓦斯 株式会社本社内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 先端を閉じた丸型インナ−チユ−ブ(1)
    の先端近傍の周囲に放射状(半径方向)に燃料ガスを噴
    出するためのガスノズル孔(4) が設けられ、該ガスノズ
    ル孔(4) の後方に空気を軸方向に噴出するためのプレ−
    ト(3) がインナ−チユ−ブ(1) とブラストチユ−ブ(2)
    との間に設けられたことを特徴とする丸型低NOxバ−
    ナ。
  2. 【請求項2】 先端を閉じた角型又は長方形のインナ−
    チユ−ブ(1) の先端近傍に相対する二方向に燃料ガスが
    噴出されるガスノズル孔が設けられ、該ガスノズル孔の
    後方に空気を軸方向に噴出するための開口〔(5′) な
    ど〕を有するプレ−ト(3) がインナ−チユ−ブ(1) とブ
    ラストチユ−ブ(2) との間に設けられたことを特徴とす
    る角型低NOxバ−ナ。
  3. 【請求項3】 プレ−ト(3) にスリツト状又はV字状の
    切欠きが設けられるか又は多数の小径の円孔が設けられ
    たことを特徴とする請求項1又は2記載の低NOxバ−
    ナ。
  4. 【請求項4】 プレ−ト(3) が多数の小円孔で構成され
    ている場合は、小円孔の配列の中間にガスノズル孔が設
    けられ、V字状又はスリツト状の切欠きの場合は、切欠
    き周辺より内側で切欠き縁に沿つて燃料ガスが噴出する
    ようにガスノズル孔が設けられたことを特徴とする請求
    項1又は2又は3記載の低NOxバ−ナ。
  5. 【請求項5】 ガスノズル孔の直径をdg としたとき、
    プレ−トとガスノズル孔中心間との距離lを1/2 dg 以
    上3dg 以下となしたことを特徴とする請求項1,2,
    3又は4記載の低NOxバ−ナ。
  6. 【請求項6】 ガスノズル孔の直径をdg としたとき、
    プレ−トからのブラストチユ−ブの出しシロLが0以上
    10dg 以下となされたことを特徴とする請求項1,2,
    3,4又は5記載の低NOxバ−ナ。
  7. 【請求項7】 ブラストチユ−ブ先端に絞り(8) が設け
    られたことを特徴とする請求項1,2,3,4,5又は
    6記載の低NOxバ−ナ。
  8. 【請求項8】 インナ−チユ−ブ先端にインナ−チユ−
    ブ(1) の外径dよりも大きく、ブラストチユ−ブの内径
    Dより小さいフロントプレ−トが設けられたことを特徴
    とする請求項1,2,3,4,5,6又は7記載の低N
    Oxバ−ナ。
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