JPH0820047B2 - 低ＮＯｘ短火炎バーナー - Google Patents
低ＮＯｘ短火炎バーナーInfo
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- JPH0820047B2 JPH0820047B2 JP4232615A JP23261592A JPH0820047B2 JP H0820047 B2 JPH0820047 B2 JP H0820047B2 JP 4232615 A JP4232615 A JP 4232615A JP 23261592 A JP23261592 A JP 23261592A JP H0820047 B2 JPH0820047 B2 JP H0820047B2
- Authority
- JP
- Japan
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- nozzle
- peripheral surface
- plug
- nozzle pipe
- outer peripheral
- Prior art date
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Classifications
-
- 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
- F23C1/00—Combustion apparatus specially adapted for combustion of two or more kinds of fuel simultaneously or alternately, at least one kind of fuel being either a fluid fuel or a solid fuel suspended in a carrier gas or air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D1/00—Burners for combustion of pulverulent fuel
- F23D1/02—Vortex burners, e.g. for cyclone-type combustion apparatus
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に、燃料バーナー
に関し、特に、比較的短い火炎でＮＯｘ発生量を低く抑
えることができる、石炭、油又はガスを燃焼させるため
の新規な優れたバーナーに関する。
に関し、特に、比較的短い火炎でＮＯｘ発生量を低く抑
えることができる、石炭、油又はガスを燃焼させるため
の新規な優れたバーナーに関する。
【０００２】
【従来の技術】低ＮＯｘ型（ＮＯｘ放出量の低い）石炭
炊きバーナーは、燃焼中ＮＯ、ＮＯ2等のいわゆるＮＯ
ｘと総称される窒素酸化物の生成を減少させるために空
気及び、又は燃料を段階的に燃焼させるという原理に依
存している。その場合、ＮＯ又はＮＯ2 ではなくＮ2 を
発生させる燃焼反応を生じさせることができるように燃
焼過程の一部分を燃料豊富／酸素不足状態で行わせるこ
とが必要になる。その好例は、空気の段階的燃焼と燃料
の段階的燃焼を用いることによって非常に低いＮＯｘ発
生率を達成することができるようにした米国特許第号
４，８３６，７７２号のバーナーである。
炊きバーナーは、燃焼中ＮＯ、ＮＯ2等のいわゆるＮＯ
ｘと総称される窒素酸化物の生成を減少させるために空
気及び、又は燃料を段階的に燃焼させるという原理に依
存している。その場合、ＮＯ又はＮＯ2 ではなくＮ2 を
発生させる燃焼反応を生じさせることができるように燃
焼過程の一部分を燃料豊富／酸素不足状態で行わせるこ
とが必要になる。その好例は、空気の段階的燃焼と燃料
の段階的燃焼を用いることによって非常に低いＮＯｘ発
生率を達成することができるようにした米国特許第号
４，８３６，７７２号のバーナーである。
【０００３】上記米国特許第号４，８３６，７７２号の
バーナーにおいては、空気の段階的燃焼は、燃料への空
気導入の調整することができるダブル（二重）空気帯域
型バーナーバレルによって行われる。その構成によれ
ば、バーナーを通して導入された全部の空気が直ちに燃
料と混合されるのではなく、空気の導入が徐々に行われ
るように制御される。燃料の段階的燃焼は、制御された
燃料豊富帯域に燃料を導入することによって行われ、そ
の結果、部分燃焼が生じ、炭化水素基を発生する。次い
で、その炭化水素基は、燃焼生成物と混合し、先に火炎
内に生じていたＮＯｘを減少させる。このような組合せ
効果は、燃料ジェットを、空気との混合を遅らせるのに
十分な運動量でもって燃焼室内へ軸方向に導入すること
によって得られる。そのようなバーナー及び方法の望ま
しくない属性の１つは、それによって生じる火炎の長さ
が比較的長いことである。遅延空気／燃料混合は、火炎
を迅速混合された高ＮＯｘ火炎に比べてはるかに長くす
る傾向を有するからである。長い火炎は、そのバーナー
が装備されている炉の壁に衝突し、スラッグの付着や炉
壁の腐蝕を惹起するばかりでなく、可燃物の未燃焼率を
高くする（従って火炎を冷却する）。これらの作用は、
バーナーの作動、有効寿命、及び燃焼効率に大きな影響
を及ぼす。このような燃料の段階的燃焼は、米国特許第
４，２０６，７１２号に開示されている。
バーナーにおいては、空気の段階的燃焼は、燃料への空
気導入の調整することができるダブル（二重）空気帯域
型バーナーバレルによって行われる。その構成によれ
ば、バーナーを通して導入された全部の空気が直ちに燃
料と混合されるのではなく、空気の導入が徐々に行われ
るように制御される。燃料の段階的燃焼は、制御された
燃料豊富帯域に燃料を導入することによって行われ、そ
の結果、部分燃焼が生じ、炭化水素基を発生する。次い
で、その炭化水素基は、燃焼生成物と混合し、先に火炎
内に生じていたＮＯｘを減少させる。このような組合せ
効果は、燃料ジェットを、空気との混合を遅らせるのに
十分な運動量でもって燃焼室内へ軸方向に導入すること
によって得られる。そのようなバーナー及び方法の望ま
しくない属性の１つは、それによって生じる火炎の長さ
が比較的長いことである。遅延空気／燃料混合は、火炎
を迅速混合された高ＮＯｘ火炎に比べてはるかに長くす
る傾向を有するからである。長い火炎は、そのバーナー
が装備されている炉の壁に衝突し、スラッグの付着や炉
壁の腐蝕を惹起するばかりでなく、可燃物の未燃焼率を
高くする（従って火炎を冷却する）。これらの作用は、
バーナーの作動、有効寿命、及び燃焼効率に大きな影響
を及ぼす。このような燃料の段階的燃焼は、米国特許第
４，２０６，７１２号に開示されている。
【０００４】低ＮＯｘバーナーにおいて火炎の長さを短
くするために、燃料（例えば、粉末石炭）ノズルの噴口
にインペラ（羽根）を設けることができる。それらのイ
ンペラは、燃料の軸方向の運動量を減少させ、それによ
って火炎の長さを短くする働きをする。しかしながら、
ＮＯｘの発生量が著しく増大する。米国特許第４，４４
０，１５１号に開示された別の型式のバーナーは、燃料
ジェットを幾つかの流れに分割し、それらの流れを加速
させノズルの噴口において偏向させるように構成されて
いる。しかしながら、このバーナーでは、やはりインペ
ラを使用する上述の米国特許第４，８３６，７７２号の
バーナーの場合と同様に、ＮＯｘの発生を抑制する能力
が阻害される。更に、米国特許第４，４００，１５１号
には、燃料ジェットの速度を制御する手段を備えたバー
ナーを開示しているが、その構造は、燃焼効率の点で疑
問があるばかりでなく、機械的な信頼性の点でも劣る。
くするために、燃料（例えば、粉末石炭）ノズルの噴口
にインペラ（羽根）を設けることができる。それらのイ
ンペラは、燃料の軸方向の運動量を減少させ、それによ
って火炎の長さを短くする働きをする。しかしながら、
ＮＯｘの発生量が著しく増大する。米国特許第４，４４
０，１５１号に開示された別の型式のバーナーは、燃料
ジェットを幾つかの流れに分割し、それらの流れを加速
させノズルの噴口において偏向させるように構成されて
いる。しかしながら、このバーナーでは、やはりインペ
ラを使用する上述の米国特許第４，８３６，７７２号の
バーナーの場合と同様に、ＮＯｘの発生を抑制する能力
が阻害される。更に、米国特許第４，４００，１５１号
には、燃料ジェットの速度を制御する手段を備えたバー
ナーを開示しているが、その構造は、燃焼効率の点で疑
問があるばかりでなく、機械的な信頼性の点でも劣る。
【０００５】実験結果によれば、米国特許第４，８３
６，７７２号のバーナーは、非常に低いＮＯｘ発生率で
短い火炎を創生することができるが、燃料ジェットの運
動量に対抗させるために非常に高度の二次空気渦流を必
要とする。この高度の二次空気渦流を得るには、バーナ
ーの圧力降下を非常に大きくしなければならず、実用上
不適当である。
６，７７２号のバーナーは、非常に低いＮＯｘ発生率で
短い火炎を創生することができるが、燃料ジェットの運
動量に対抗させるために非常に高度の二次空気渦流を必
要とする。この高度の二次空気渦流を得るには、バーナ
ーの圧力降下を非常に大きくしなければならず、実用上
不適当である。
【０００６】米国特許第４，７６８，９４８号は、バー
ナー軸線に平行なコンパクトな火炎を創生する環状ノズ
ル型バーナーを開示している。米国特許第４，４２８，
７２７号は、ノズルの外周面と、それを囲繞する環状出
口との間隙の大きさを変更することができる軸方向に移
動自在の部材を備えた固形燃料用バーナーを開示してい
る。米国特許第３，０４９，０８５号は、軸方向に調節
自在のインペラを備えた燃料用バーナーを開示してい
る。
ナー軸線に平行なコンパクトな火炎を創生する環状ノズ
ル型バーナーを開示している。米国特許第４，４２８，
７２７号は、ノズルの外周面と、それを囲繞する環状出
口との間隙の大きさを変更することができる軸方向に移
動自在の部材を備えた固形燃料用バーナーを開示してい
る。米国特許第３，０４９，０８５号は、軸方向に調節
自在のインペラを備えた燃料用バーナーを開示してい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述したいろいろな従
来技術の欠点に鑑み、火炎の長さを比較的短くし、か
つ、ＮＯｘの発生量の抑制を達成することができるバー
ナーを提供することが望まれる。本発明は、このような
要望を充足することを課題とする。
来技術の欠点に鑑み、火炎の長さを比較的短くし、か
つ、ＮＯｘの発生量の抑制を達成することができるバー
ナーを提供することが望まれる。本発明は、このような
要望を充足することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、石炭、油又はガスを燃焼させるためのバ
ーナーにおいて、先端に向って漸次拡大する断面積を有
する、粉砕石炭等の燃料を搬送するためのノズルパイプ
と、該ノズルパイプ内に配置されており、先端に向って
漸次拡大する断面積を有する軸方向に移動自在のプラグ
を含むことを特徴とするバーナーを提供する。本発明
は、又、構造が簡単で、頑健であり、製造コストが安価
なバーナーを提供する。
決するために、石炭、油又はガスを燃焼させるためのバ
ーナーにおいて、先端に向って漸次拡大する断面積を有
する、粉砕石炭等の燃料を搬送するためのノズルパイプ
と、該ノズルパイプ内に配置されており、先端に向って
漸次拡大する断面積を有する軸方向に移動自在のプラグ
を含むことを特徴とするバーナーを提供する。本発明
は、又、構造が簡単で、頑健であり、製造コストが安価
なバーナーを提供する。
【０００９】本発明のバーナーは、総体的には、軸方向
の燃料ノズルパイプと、該ノズルを囲繞するダブル（二
重）空気帯域を有する上記米国特許第４，８３６，７７
２号に開示されたバーナーと類似しているが、本発明に
おいては、燃料ノズルが、その内部に中空プラグを収容
するように改変されている、ノズルパイプ内には、円錐
形ディフューザから成るノズル内混合器が設けられてい
る。ノズルパイプ内へ流入した燃料／一次空気混合物
（「燃料／空気混合物」又は単に「空燃混合物」とも称
する）は、米国特許第４，３８０，２０２号に開示され
ているように、この円錐形ディフューザによってノズル
パイプの壁近くでは燃料濃度が濃厚であり、ノズルパイ
プの中心近くでは燃料が希薄になる分布パターンに分散
される。ノズルは、円錐形ディフューザを過ぎたところ
から拡大し、ノズル出口全体の断面積をノズル入口の断
面積のほぼ２倍の大きさにする。それによって、中空プ
ラグによって占められる断面積を除いたノズル出口の正
味断面積がノズル入口の断面積にほぼ等しい大きさにな
るように設計する。従って、中空プラグの外周面に沿っ
て流れる空燃混合物は、ノズル入口とほぼ同じ速度で流
れる。この中空プラグは、ノズルパイプの先端（ノズル
出口）に対して相対的に移動させることができ、それに
よってノズル出口からの空燃混合物の出口速度（噴出速
度）を変更することができる。
の燃料ノズルパイプと、該ノズルを囲繞するダブル（二
重）空気帯域を有する上記米国特許第４，８３６，７７
２号に開示されたバーナーと類似しているが、本発明に
おいては、燃料ノズルが、その内部に中空プラグを収容
するように改変されている、ノズルパイプ内には、円錐
形ディフューザから成るノズル内混合器が設けられてい
る。ノズルパイプ内へ流入した燃料／一次空気混合物
（「燃料／空気混合物」又は単に「空燃混合物」とも称
する）は、米国特許第４，３８０，２０２号に開示され
ているように、この円錐形ディフューザによってノズル
パイプの壁近くでは燃料濃度が濃厚であり、ノズルパイ
プの中心近くでは燃料が希薄になる分布パターンに分散
される。ノズルは、円錐形ディフューザを過ぎたところ
から拡大し、ノズル出口全体の断面積をノズル入口の断
面積のほぼ２倍の大きさにする。それによって、中空プ
ラグによって占められる断面積を除いたノズル出口の正
味断面積がノズル入口の断面積にほぼ等しい大きさにな
るように設計する。従って、中空プラグの外周面に沿っ
て流れる空燃混合物は、ノズル入口とほぼ同じ速度で流
れる。この中空プラグは、ノズルパイプの先端（ノズル
出口）に対して相対的に移動させることができ、それに
よってノズル出口からの空燃混合物の出口速度（噴出速
度）を変更することができる。
【００１０】
【実施例】添付図を参照すると、エルボ１２からノズル
入口１４へ供給される粉砕石炭燃料と一次空気との混合
物を燃焼させるために特に設計されたバーナー１０が示
されている。この粉砕石炭燃料／一次空気混合物（以
下、「石炭／一次空気混合物」又は「石炭／空気混合
物」又は「燃料／空気混合物」又は「空燃混合物」とも
称する）は、ノズル入口１４から中央ノズルパイプ１６
（以下、「ノズルパイプ」又は単に「パイプ」又は「ノ
ズル」とも称する）の入口に流入する。ノズルパイプ１
６は、炉の燃焼室２２の隔壁を構成する水管壁（多数の
並置された水管２６によって形成された壁）２０と、外
側バーナー支持壁２４との間に画定された二次空気風箱
１８を横切って延長している。外側バーナー支持壁２４
は、ノズルパイプ１６のフランジ１７によって閉鎖され
るアクセス開口を有している。水管壁２０を構成する水
管２６は、燃焼室２２内へと漸次拡開した壁を有する円
錐形のバーナーポート３０を形成するように曲げられて
いる。
入口１４へ供給される粉砕石炭燃料と一次空気との混合
物を燃焼させるために特に設計されたバーナー１０が示
されている。この粉砕石炭燃料／一次空気混合物（以
下、「石炭／一次空気混合物」又は「石炭／空気混合
物」又は「燃料／空気混合物」又は「空燃混合物」とも
称する）は、ノズル入口１４から中央ノズルパイプ１６
（以下、「ノズルパイプ」又は単に「パイプ」又は「ノ
ズル」とも称する）の入口に流入する。ノズルパイプ１
６は、炉の燃焼室２２の隔壁を構成する水管壁（多数の
並置された水管２６によって形成された壁）２０と、外
側バーナー支持壁２４との間に画定された二次空気風箱
１８を横切って延長している。外側バーナー支持壁２４
は、ノズルパイプ１６のフランジ１７によって閉鎖され
るアクセス開口を有している。水管壁２０を構成する水
管２６は、燃焼室２２内へと漸次拡開した壁を有する円
錐形のバーナーポート３０を形成するように曲げられて
いる。
【００１１】ノズルパイプ１６内には、円錐形ディフュ
ーザ２８が配置されている。円錐形ディフューザ２８
は、石炭／一次空気混合物をノズルパイプ１６の内周面
即ち内壁３２近くでは燃料濃度が比較的濃厚となり、ノ
ズルパイプ内に配置された中空プラグ３８の外周面３４
の近くでは燃料が比較的希薄になる分布パターンに分散
させる。プラグ３８は図では斜線で示されているが、実
際には中空であり、例えば点火器や、油霧化器を受容す
るための導管を含むいろいろな構造体を収容している。
図では、油霧化器は、霧化油と霧化媒体の混合物を燃焼
室２２内へ噴出するための霧化器出口４０として示され
ている。霧化媒体は、例えばスチーム又は空気である。
ーザ２８が配置されている。円錐形ディフューザ２８
は、石炭／一次空気混合物をノズルパイプ１６の内周面
即ち内壁３２近くでは燃料濃度が比較的濃厚となり、ノ
ズルパイプ内に配置された中空プラグ３８の外周面３４
の近くでは燃料が比較的希薄になる分布パターンに分散
させる。プラグ３８は図では斜線で示されているが、実
際には中空であり、例えば点火器や、油霧化器を受容す
るための導管を含むいろいろな構造体を収容している。
図では、油霧化器は、霧化油と霧化媒体の混合物を燃焼
室２２内へ噴出するための霧化器出口４０として示され
ている。霧化媒体は、例えばスチーム又は空気である。
【００１２】プラグ３８を両頭矢印で示されるように軸
方向に前後に移動させるための駆動手段（添付図に符号
４４で概略的に示されている）がプラグ３８に連結され
ている。プラグ３８を前後に移動させることによって、
プラグ３８の外周面３４の前端に向って拡大テーパして
いる部分をノズルパイプ１６の内周面３２の前端に向っ
て拡大テーパしている部分に対して接近又は離間させ、
それによって、パイプ１６とプラグ３８の間に画定され
た環状のノズル噴口４６を通して燃焼室２２内へ矢印３
６の方向に噴出する石炭／一次空気の速度を変更するこ
とができる。
方向に前後に移動させるための駆動手段（添付図に符号
４４で概略的に示されている）がプラグ３８に連結され
ている。プラグ３８を前後に移動させることによって、
プラグ３８の外周面３４の前端に向って拡大テーパして
いる部分をノズルパイプ１６の内周面３２の前端に向っ
て拡大テーパしている部分に対して接近又は離間させ、
それによって、パイプ１６とプラグ３８の間に画定され
た環状のノズル噴口４６を通して燃焼室２２内へ矢印３
６の方向に噴出する石炭／一次空気の速度を変更するこ
とができる。
【００１３】二次空気は、風箱１８からノズルパイプ１
６の外周面とバーナーバレル５２の内周面との間に画定
された環状の二次空気通路５０内へ矢印４８の方向に流
入する。二次空気通路５０への環状の入口は、パイプ１
６の外周面に摺動自在に取付けられたスライドダンパー
５４を軸方向に移動させることによって開閉することが
できる。
６の外周面とバーナーバレル５２の内周面との間に画定
された環状の二次空気通路５０内へ矢印４８の方向に流
入する。二次空気通路５０への環状の入口は、パイプ１
６の外周面に摺動自在に取付けられたスライドダンパー
５４を軸方向に移動させることによって開閉することが
できる。
【００１４】二次空気通路５０は、燃焼室２２に近いと
ころで外側環状通路５６と内側環状通路５８に分割され
ており、それぞれの環状通路に少くとも１つの渦流羽根
５７，５９が設けられている。かくして、二次空気は、
バーナーポート３０から燃焼室２２へ噴出する石炭／一
次空気混合物の周りに環状のパターンをなして排出され
る。
ころで外側環状通路５６と内側環状通路５８に分割され
ており、それぞれの環状通路に少くとも１つの渦流羽根
５７，５９が設けられている。かくして、二次空気は、
バーナーポート３０から燃焼室２２へ噴出する石炭／一
次空気混合物の周りに環状のパターンをなして排出され
る。
【００１５】図に示されるようにプラグ３８が配置され
た構成では、粉砕石炭燃料／一次空気混合物は、上記米
国特許第４，８３６，７７２号のバーナーの場合と同様
の速度でノズルから矢印３６で示されるように噴出し、
燃焼を安定化し、加速するための火炎安定化リング６０
を通って流出することができる。しかしながら、この空
燃混合物がノズルから噴出するとき、中空プラグ３８の
ブラッフボディ効果により中空プラグ３８の外周面に近
接する流体の流れが軸方向内方へ引込まれて再循環せし
められプラグ３８の周りの静穏帯域に留まる傾向を有す
る。かくして、中空プラグ３８は燃料／一次空気混合物
即ち燃料ジェットの軸方向の運動量を効果的に減少させ
る働きをする。しかして、この静穏帯域は、燃料濃度が
濃くなるので、ＮＯｘ発生量の抑制を達成することがで
きる。しかも、この燃料ジェットの運動量の低減は、２
つの理由で火炎の長さを短くする効果を有する。１つ
は、バーナーの噴出端から燃料ジェットが噴出する単位
距離当りでみて燃料が燃焼するのに要する時間が長くな
ることである。他の１つは、燃料ジェットの運動量が減
少したことにより、周りの渦流二次空気（燃焼副生成ガ
スを含む）がバーナーの先端即ち出口端４３から適度の
距離のところで容易に燃料ジェットに進入し完全に混ざ
り合うことができる。
た構成では、粉砕石炭燃料／一次空気混合物は、上記米
国特許第４，８３６，７７２号のバーナーの場合と同様
の速度でノズルから矢印３６で示されるように噴出し、
燃焼を安定化し、加速するための火炎安定化リング６０
を通って流出することができる。しかしながら、この空
燃混合物がノズルから噴出するとき、中空プラグ３８の
ブラッフボディ効果により中空プラグ３８の外周面に近
接する流体の流れが軸方向内方へ引込まれて再循環せし
められプラグ３８の周りの静穏帯域に留まる傾向を有す
る。かくして、中空プラグ３８は燃料／一次空気混合物
即ち燃料ジェットの軸方向の運動量を効果的に減少させ
る働きをする。しかして、この静穏帯域は、燃料濃度が
濃くなるので、ＮＯｘ発生量の抑制を達成することがで
きる。しかも、この燃料ジェットの運動量の低減は、２
つの理由で火炎の長さを短くする効果を有する。１つ
は、バーナーの噴出端から燃料ジェットが噴出する単位
距離当りでみて燃料が燃焼するのに要する時間が長くな
ることである。他の１つは、燃料ジェットの運動量が減
少したことにより、周りの渦流二次空気（燃焼副生成ガ
スを含む）がバーナーの先端即ち出口端４３から適度の
距離のところで容易に燃料ジェットに進入し完全に混ざ
り合うことができる。
【００１６】本発明の構成によれば、単に中空プラグ３
８をノズルの先端に対して前後に位置調節することによ
ってバーナーノズルの噴出速度（ノズルから噴出するジ
ェット燃料の速度）を変更することができ、それによっ
て、ＮＯｘの発生量及び火炎の長さを制御することがで
きる。例えば、中空プラグ３８をノズルの出口端４３か
ら後退させれば、噴出速度が低くなり、火炎の長さが短
くされる。これによって、低ＮＯｘバーナーにおいて火
炎の長さを短縮するという問題を解決する。
８をノズルの先端に対して前後に位置調節することによ
ってバーナーノズルの噴出速度（ノズルから噴出するジ
ェット燃料の速度）を変更することができ、それによっ
て、ＮＯｘの発生量及び火炎の長さを制御することがで
きる。例えば、中空プラグ３８をノズルの出口端４３か
ら後退させれば、噴出速度が低くなり、火炎の長さが短
くされる。これによって、低ＮＯｘバーナーにおいて火
炎の長さを短縮するという問題を解決する。
【００１７】火炎の長さを短縮するための別法として、
バーナーノズルの出口にインペラを設ける方法が従来か
ら時折用いられている。インペラによって石炭／一次空
気混合物をバーナーの軸線から斜めの角度に外方へ偏向
させ、それによって、燃料ジェットの運動量を減少させ
る。火炎の長さは、インペラの拡開角度に比例して短く
される。このようなインペラを使用することの欠点は、
噴出燃料（燃料ジェット）がその外周を取巻く二次空気
の流れ内へ必然的に偏向されることである。その結果、
粉砕石炭の脱蔵（揮発成分の放出）により燃料濃厚帯域
を減少させ、インペラを備えていない同様のバーナーに
比べてＮＯｘ発生量を相当に増大させることになる。こ
れに対して、本発明は、燃料ジェットを衰弱させること
によって、火炎が発生する際の燃料ジェットの運動量を
減少させ、燃料ジェットを燃料濃厚状態に維持する。従
って、火炎が短くされ、しかも、ＮＯｘの発生量が低く
抑えられる。
バーナーノズルの出口にインペラを設ける方法が従来か
ら時折用いられている。インペラによって石炭／一次空
気混合物をバーナーの軸線から斜めの角度に外方へ偏向
させ、それによって、燃料ジェットの運動量を減少させ
る。火炎の長さは、インペラの拡開角度に比例して短く
される。このようなインペラを使用することの欠点は、
噴出燃料（燃料ジェット）がその外周を取巻く二次空気
の流れ内へ必然的に偏向されることである。その結果、
粉砕石炭の脱蔵（揮発成分の放出）により燃料濃厚帯域
を減少させ、インペラを備えていない同様のバーナーに
比べてＮＯｘ発生量を相当に増大させることになる。こ
れに対して、本発明は、燃料ジェットを衰弱させること
によって、火炎が発生する際の燃料ジェットの運動量を
減少させ、燃料ジェットを燃料濃厚状態に維持する。従
って、火炎が短くされ、しかも、ＮＯｘの発生量が低く
抑えられる。
【００１８】本発明の主要な利点は、上述したように、
ＮＯｘの発生量を抑制するとともに、火炎の長さを短く
することであるが、その他にも幾つかの利点が得られ
る。１つは、燃焼させることが困難な石炭を燃料として
バーナーを使用することに関連する利点である。バーナ
ーノズルの噴出速度が低ければ、揮発分の低い石炭、含
水分の高い亜炭、石油コークス等の燃焼し難い微粉燃料
の燃焼が促進されることが立証されている。本発明のバ
ーナーは、その中空プラグ３８を多少後退させることに
よっていわゆる点火促進ダブルレジスター型バーナーの
ように作動させることができる。それによって、ノズル
から噴出する燃料／一次空気混合物の速度を大幅に低く
し、ノズルの直ぐ下流の点火帯域における燃料の滞留時
間を増大させることができる。ただし、米国及びその他
の多くの国で使用されている石炭の大部分は、噴出速度
を著しく低くすることに依存することなく容易に燃焼さ
せることができる。実際、噴出速度を著しく低くする
と、火炎のノズルへの逆戻り（逆火）を生じ、バーナー
を損傷したり、危険な状態を惹起するおそれがある。従
って、本発明のバーナーのもう１つの利点は、使用され
る石炭の品質に適合するようにノズルの噴出速度を容易
に変更することができることである。従って、本発明に
よれば、同じバーナーで、ノズルの噴出速度を調節する
ことによって燃焼し難い石炭でも、燃焼し易い石炭でも
容易に燃焼させることができる。
ＮＯｘの発生量を抑制するとともに、火炎の長さを短く
することであるが、その他にも幾つかの利点が得られ
る。１つは、燃焼させることが困難な石炭を燃料として
バーナーを使用することに関連する利点である。バーナ
ーノズルの噴出速度が低ければ、揮発分の低い石炭、含
水分の高い亜炭、石油コークス等の燃焼し難い微粉燃料
の燃焼が促進されることが立証されている。本発明のバ
ーナーは、その中空プラグ３８を多少後退させることに
よっていわゆる点火促進ダブルレジスター型バーナーの
ように作動させることができる。それによって、ノズル
から噴出する燃料／一次空気混合物の速度を大幅に低く
し、ノズルの直ぐ下流の点火帯域における燃料の滞留時
間を増大させることができる。ただし、米国及びその他
の多くの国で使用されている石炭の大部分は、噴出速度
を著しく低くすることに依存することなく容易に燃焼さ
せることができる。実際、噴出速度を著しく低くする
と、火炎のノズルへの逆戻り（逆火）を生じ、バーナー
を損傷したり、危険な状態を惹起するおそれがある。従
って、本発明のバーナーのもう１つの利点は、使用され
る石炭の品質に適合するようにノズルの噴出速度を容易
に変更することができることである。従って、本発明に
よれば、同じバーナーで、ノズルの噴出速度を調節する
ことによって燃焼し難い石炭でも、燃焼し易い石炭でも
容易に燃焼させることができる。
【００１９】本発明のバーナーの他の利点は、バーナー
内に軸方向に配置されたノズルパイプ１６と中空プラグ
３８の組合せの使用に関連して得られるものである。即
ち、この構成は、主油霧化器４０又は主ガス噴出器（図
示せず）のようなバーナーの点火器及び、又は補助燃料
噴出器のためのハウジングとして機能することができ
る。ノズルパイプ１６と中空プラグ３８は、そのような
機器のための好便な場所を提供し、その軸方向の部位に
より、天然ガス又は燃料油を燃焼させるための燃料段階
的燃焼原理の適用を容易にする。
内に軸方向に配置されたノズルパイプ１６と中空プラグ
３８の組合せの使用に関連して得られるものである。即
ち、この構成は、主油霧化器４０又は主ガス噴出器（図
示せず）のようなバーナーの点火器及び、又は補助燃料
噴出器のためのハウジングとして機能することができ
る。ノズルパイプ１６と中空プラグ３８は、そのような
機器のための好便な場所を提供し、その軸方向の部位に
より、天然ガス又は燃料油を燃焼させるための燃料段階
的燃焼原理の適用を容易にする。
【００２０】添付図に示された本発明の実施例において
は、パイプ１６は、円筒形壁部分６４，６５を有し、中
空プラグ３８は、円筒形壁部分６２，６３を有している
が、これらの壁は、ノズルの噴出速度に対する更に広範
囲の調節能力を得るためにテーパさせてもよい。
は、パイプ１６は、円筒形壁部分６４，６５を有し、中
空プラグ３８は、円筒形壁部分６２，６３を有している
が、これらの壁は、ノズルの噴出速度に対する更に広範
囲の調節能力を得るためにテーパさせてもよい。
【００２１】図示の実施例では、中空プラグ３８は、ノ
ズル入口１４の断面積とほぼ同じ断面積を有し、ノズル
出口４３全体の断面積は、ノズル入口１４の断面積のほ
ぼ２倍である。ただし、中空プラグ、ノズル入口及びノ
ズル出口の断面積の比率は、上記以外の比率にた方が効
率が良い場合もある。例えば、中空プラグ３８の断面積
をノズル入口１４の断面積のほぼ２倍にし、ノズル出口
４３全体の断面積をノズル入口１４の断面積のほぼ３倍
にすることもできる。
ズル入口１４の断面積とほぼ同じ断面積を有し、ノズル
出口４３全体の断面積は、ノズル入口１４の断面積のほ
ぼ２倍である。ただし、中空プラグ、ノズル入口及びノ
ズル出口の断面積の比率は、上記以外の比率にた方が効
率が良い場合もある。例えば、中空プラグ３８の断面積
をノズル入口１４の断面積のほぼ２倍にし、ノズル出口
４３全体の断面積をノズル入口１４の断面積のほぼ３倍
にすることもできる。
【００２２】又、ＮＯｘを更に減少させるために、ある
いは火炎の形状を制御するために、少量の空気又は再循
環排ガスを供給するためのダクト６６，６７を図に示さ
れるようにそれぞれノズルパイプ１６の側壁及びプラグ
３８の側壁に設けることもできる。以上、本発明を実施
例に関連して説明したが、本発明は、ここに例示した実
施例の構造及び形態に限定されるものではなく、本発明
の精神及び範囲から逸脱することなく、いろいろな実施
形態が可能であり、いろいろな変更及び改変を加えるこ
とができることを理解されたい。
いは火炎の形状を制御するために、少量の空気又は再循
環排ガスを供給するためのダクト６６，６７を図に示さ
れるようにそれぞれノズルパイプ１６の側壁及びプラグ
３８の側壁に設けることもできる。以上、本発明を実施
例に関連して説明したが、本発明は、ここに例示した実
施例の構造及び形態に限定されるものではなく、本発明
の精神及び範囲から逸脱することなく、いろいろな実施
形態が可能であり、いろいろな変更及び改変を加えるこ
とができることを理解されたい。
【図１】図１は、本発明に従って構成されたバーナーの
概略断面図である。
概略断面図である。
１０：バーナー １２：エルボ １４：ノズル入口 １６：中央のするパイプ（燃料ノズル） １８：二次空気風箱 ２０：水管壁 ２２：燃焼室 ２８：円錐形ディフューザ ３０：円錐形バーナーポート ３２：内周面又は内壁 ３４：外周面 ３８：中空プラグ ４０：霧化器出口 ４４：駆動手段 ４６：ノズル噴口 ５０：二次空気通路 ５２：バーナーバレル ５６：外側環状通路 ５７：渦流羽根 ５８：内側環状通路 ５９：渦流羽根
Claims (12)
- 【請求項１】 粉砕石炭燃料／空気混合物を燃焼させる
ためのバーナーであって、粉砕石炭 燃料／一次空気混合物を受け取るためのノズル
入口（１４）と、粉砕石炭燃料／一次空気混合物を噴出
するためのノズル出口（４３）を有し、該入口と出口の
間の全長の少くとも一部分に沿って先端に向って漸次拡
大する内周面部分を有し、該漸次拡大する内周面部分の
上流側と下流側に円筒形の部分を有するノズルパイプ
（１６）と、 該ノズルパイプ内に粉砕石炭燃料／一次空気混合物を通
すための環状のノズル空間を画定するように該ノズルパ
イプ内に軸方向に延設されており、粉砕石炭燃料／一次
空気混合物の流れを該環状のノズル空間に沿って外方へ
偏向させるように前記ノズルパイプの前記漸次拡大する
内周面部分と対向して全長の少くとも一部分に沿って先
端に向って漸次拡大する外周面部分を有し、該漸次拡大
する外周面部分の上流側と下流側に円筒形の部分を有す
るプラグ（３８）と、 前記ノズルパイプ及びプラグの前記漸次拡大する内周面
部分及び外周面部分の付近で粉砕石炭燃料／一次空気混
合物の移動速度を変更させるべく該ノズルパイプ及びプ
ラグの漸次拡大する内周面部分及び外周面部分のところ
の前記ノズル空間の断面積を変更するために該ノズルパ
イプとプラグの間に連結されており、該ノズルパイプと
プラグを相対的に軸方向に移動させるための駆動手段
と、ＮＯｘを減少させるために、前記プラグの前記漸次拡大
する外周面部分のところで該プラグの外周面から前記環
状のノズル空間内へ空気を供給するためのダクト手段
と、 前記ノズル出口から噴出される粉砕石炭燃料／一次空気
混合物の周りに環状の流れとして二次空気を供給するた
めの、前記ノズルパイプの周りに配設された二次空気供
給手段と、 から成るバーナー。 - 【請求項２】 前記粉砕石炭燃料／一次空気混合物を前
記ノズル入口へ供給するために該ノズル入口に接続され
たエルボを有することを特徴とする請求項１に記載のバ
ーナー。 - 【請求項３】 前記ノズル入口の下流で、かつ、前記ノ
ズルパイプの前記漸次拡大する内周面部分及び前記プラ
グの前記漸次拡大する外周面部分の上流において前記ノ
ズル空間内に円錐形ディフューザが配置されていること
を特徴とする請求項１に記載のバーナー。 - 【請求項４】 前記二次空気供給手段は、前記ノズルパ
イプの周りに配置されており、該ノズルパイプの周りに
環状の二次空気通路を画定するバレルを含むことを特徴
とする請求項１に記載のバーナー。 - 【請求項５】 前記二次空気通路内に、該通路を内側環
状通路と外側環状通路に分割するための手段が配置され
ており、該内側環状通路と外側環状通路の少くとも一方
に少くとも１つの渦流羽根が配置されていることを特徴
とする請求項４に記載のバーナー。 - 【請求項６】 前記ノズルパイプの内周面は、前記ノズ
ル出口の断面積をノズル入口の断面積のほぼ２倍に拡大
するように漸次拡大していることを特徴とする請求項１
に記載のバーナー。 - 【請求項７】 前記プラグの外周面は、該プラグが前記
ノズル入口の断面積にほぼ等しい断面積を占めるように
漸次拡大していることを特徴とする請求項１に記載のバ
ーナー。 - 【請求項８】 前記ノズルパイプの内周面は、前記ノズ
ル出口の断面積をノズル入口の断面積のほぼ３倍に拡大
するように漸次拡大していることを特徴とする請求項１
に記載のバーナー。 - 【請求項９】 前記プラグの外周面は、該プラグが前記
ノズル入口の断面積のほぼ２倍の断面積を占めるように
漸次拡大していることを特徴とする請求項８に記載のバ
ーナー。 - 【請求項１０】 粉砕石炭燃料／空気混合物を燃焼させ
るためのバーナーであって、 粉砕石炭燃料／一次空気混合物を受け取るためのノズル
入口（１４）と、粉砕石炭燃料／一次空気混合物を噴出
するためのノズル出口（４３）を有し、該入口と出口の
間の全長の少くとも一部分に沿って先端に向って漸次拡
大する内周面部分を有し、該漸次拡大する内周面部分の
上流側と下流側に円筒形の部分を有するノズルパイプ
（１６）と、 該ノズルパイプ内に粉砕石炭燃料／一次空気混合物を通
すための環状のノズル空間を画定するように該ノズルパ
イプ内に軸方向に延設されており、粉砕石炭燃料／一次
空気混合物の流れを該環状のノズル空間に沿って外方へ
偏向させるように前記ノズルパイプの前記漸次拡大する
内周面部分と対向して全長の少くとも一部分に沿って先
端に向って漸次拡大する外周面部分を有し、該漸次拡大
する外周面部分の上流側と下流側に円筒形の部分を有す
るプラグ（３８）と、 前記ノズルパイプ及びプラグの前記漸次拡大する内周面
部分及び外周面部分の付近で粉砕石炭燃料／一次空気混
合物の移動速度を変更させるべく該ノズルパイプ及びプ
ラグの漸次拡大する内周面部分及び外周面部分のところ
の前記ノズル空間の断面積を変更するために該ノズルパ
イプとプラグの間に連結されており、該ノズルパイプと
プラグを相対的に軸方向に移動させるための駆動手段
と、 ＮＯｘを減少させるために、前記プラグの前記漸次拡大
する外周面部分のところで該プラグの外周面から、並び
に、前記ノズルパイプの前記漸次拡大する内周面部分の
ところで該ノズルパイプの内周面から前記環状のノズル
空間内へ空気を供給するためのダクト手段と、 前記ノズル出口から噴出される粉砕石炭燃料／一次空気
混合物の周りに環状の流れとして二次空気を供給するた
めの、前記ノズルパイプの周りに配設された二次空気供
給手段と、 から成るバーナー。 - 【請求項１１】 粉砕石炭燃料／空気混合物を燃焼させ
るためのバーナーであって、 粉砕石炭燃料／一次空気混合物を受け取るためのノズル
入口（１４）と、粉砕石炭燃料／一次空気混合物を噴出
するためのノズル出口（４３）を有し、該入口と出口の
間の全長の少くとも一部分に沿って先端に向って漸次拡
大する内周面部分を有し、該漸次拡大する内周面部分の
上流側と下流側に円筒形の部分を有するノズルパイプ
（１６）と、 該ノズルパイプ内に粉砕石炭燃料／一次空気混合物を通
すための環状のノズル空間を画定するように該ノズルパ
イプ内に軸方向に延設されており、粉砕石炭燃料／一次
空気混合物の流れを該環状のノズル空間に沿って外方へ
偏向させるように前記ノズルパイプの前記漸次拡大する
内周面部分と対向して全長の少くとも一部分に沿って先
端に向って漸次拡大する外周面部分を有し、該漸次拡大
する外周面部分の上流側と下流側に円筒形の部分を有す
るプラグ（３８）と、 前記ノズルパイプ及びプラグの前記漸次拡大する内周面
部分及び外周面部分の付近で粉砕石炭燃料／一次空気混
合物の移動速度を変更させるべく該ノズルパイプ及びプ
ラグの漸次拡大する内周面部分及び外周面部分のところ
の前記ノズル空間の断面積を変更するために該ノズルパ
イプとプラグの間に連結されており、該ノズルパイプと
プラグを相対的に軸方向に移動させるための駆動手段
と、 ＮＯｘを減少させるために、前記プラグの前記漸次拡大
する外周面部分のところで該プラグの外周面から前記環
状のノズル空間内へ再循環排ガスを供給するためのダク
ト手段と、 前記ノズル出口から噴出される粉砕石炭燃料／一次空気
混合物の周りに環状の流れとして二次空気を供給するた
めの、前記ノズルパイプの周りに配設された二次空気供
給手段と、 から成るバーナー。 - 【請求項１２】 粉砕石炭燃料／空気混合物を燃焼させ
るためのバーナーであって、 粉砕石炭燃料／一次空気混合物を受け取るためのノズル
入口（１４）と、粉砕石炭燃料／一次空気混合物を噴出
するためのノズル出口（４３）を有し、該入口と出口の
間の全長の少くとも一部分に沿って先端に向って漸次拡
大する内周面部分を有し、該漸次拡大する内周面部分の
上流側と下流側に円筒形の部分を有するノズルパイプ
（１６）と、 該ノズルパイプ内に粉砕石炭燃料／一次空気混合物を通
すための環状のノズル空間を画定するように該ノズルパ
イプ内に軸方向に延設されており、粉砕石炭燃料／一次
空気混合物の流れを該環状のノズル空間に沿って外方へ
偏向させるように前記ノズルパイプの前記漸次拡大する
内周面部分と対向して全長の少くとも一部分に沿って先
端に向って漸次拡大する外周面部分を有し、該漸次拡大
する外周面部分の上流側と下流側に円筒形の部分を有す
るプラグ（３８）と、 前記ノズルパイプ及びプラグの前記漸次拡大する内周面
部分及び外周面部分の付近で粉砕石炭燃料／一次空気混
合物の移動速度を変更させるべく該ノズルパイプ及びプ
ラグの漸次拡大する内周面部分及び外周面部分のところ
の前記ノズル空間の断面積を変更するために該ノズルパ
イプとプラグの間に連結されており、該ノズルパイプと
プラグを相対的に軸方向に移動させるための駆動手段
と、 ＮＯｘを減少させるために、前記プラグの前記漸次拡大
する外周面部分のところで該プラグの外周面から、並び
に、前記ノズルパイプの前記漸次拡大する内周面部分の
ところで該ノズルパイプの内周面から前記環状のノズル
空間内へ再循環ガスを供給するためのダクト手段と、 前記ノズル出口から噴出される粉砕石炭燃料／一次空気
混合物の周りに環状の流れとして二次空気を供給するた
めの、前記ノズルパイプの周りに配設された二次空気供
給手段と、 から成るバーナー。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US749356 | 1991-08-23 | ||
| US07/749,356 US5199355A (en) | 1991-08-23 | 1991-08-23 | Low nox short flame burner |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05231617A JPH05231617A (ja) | 1993-09-07 |
| JPH0820047B2 true JPH0820047B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=25013399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4232615A Expired - Lifetime JPH0820047B2 (ja) | 1991-08-23 | 1992-08-10 | 低ＮＯｘ短火炎バーナー |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5199355A (ja) |
| EP (1) | EP0529779B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0820047B2 (ja) |
| KR (1) | KR970003605B1 (ja) |
| CN (1) | CN1072255A (ja) |
| CA (1) | CA2074102A1 (ja) |
| DE (1) | DE69210715T2 (ja) |
| ES (1) | ES2087451T3 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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