JPH01306718A - ガス状燃料及び酸化体を燃焼させる方法及び酸化体として純粋酸素又は酸素富化空気を用いるバーナー - Google Patents

ガス状燃料及び酸化体を燃焼させる方法及び酸化体として純粋酸素又は酸素富化空気を用いるバーナー

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JPH01306718A
JPH01306718A JP1056538A JP5653889A JPH01306718A JP H01306718 A JPH01306718 A JP H01306718A JP 1056538 A JP1056538 A JP 1056538A JP 5653889 A JP5653889 A JP 5653889A JP H01306718 A JPH01306718 A JP H01306718A
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    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/32Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid using a mixture of gaseous fuel and pure oxygen or oxygen-enriched air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/20Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
    • F23D14/22Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Gas Burners (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 り粟上立上月上1 本発明は、酸化体(オキシダント)として酸素又は酸素
富化空気を使用する後混合型バーナーに関する。
区!二韮韮 後混合型バーナーとは、燃料と酸化体を別々にバーナー
から噴射する型式のバーナーである。燃料と酸化体とは
、バーナーの外部で混合し、燃焼反応する。大部分の産
業用の炉は、後混合型バーナーを使用している。
純粋酸素又は酸素富化空気から成る酸化体(オキシダン
ト)を°高速ジェット(噴流)として燃焼帯域へ噴射し
、燃料ガスを酸化体ジェット内へ連行させるようにする
後混合型バーナーの使用によって得られる利点として、
多数の利点が認められる。その利点の1つは、この種の
バーナーは、広範囲の火炎パターンが可能であるため設
計に非常な融通性があることである0例えば、単に酸化
体噴射ノズルを変更することによって炉内の熱伝達パタ
ーンを実質的に変更することができる。もう1つの利点
は、高速の酸化体ジェットによって創生される燃焼生成
ガスの循環パターンにより炉の均一な加熱が得られるこ
とである。第3の利点−は、負荷に対する熱伝達率を増
大させるように火炎の向きを定めることができることで
ある。更に別の利点は、完全燃焼を確保するようにより
均一な燃料と酸化体の混合が得られることである。更に
他の利点は、酸化体を高速ジェットとすることにより酸
化体がそのジェット内で高温の火炎に接触する時間が短
いので窒素酸化物の生成を減少させることである。
後混合型バーナーの技術における近年の重要な進歩とし
て、ジョン E、アンダーソンによって ′開発され、
米国特許筒4.378.205号及び4.541.79
6号に開示された吸引式バーナー及び燃焼方法がある。
が  °     と   。  占 しかしながら、酸素又は酸素富化空気が低圧では容易に
利用できても、高圧では容易に得られない場合がある。
そのような例の1つは、窒素を生成するための極低温式
空気分離プラントから得られる廃酸素である。その場合
、その酸化体(廃酸素)を燃焼過程において非常な高速
では用いることができない、従って、高速酸化体ジェッ
トの使用によって可能とされる利点を得るために、燃料
を高速ジェットとして燃焼帯域へ噴射し、その高 。
速燃料ジェット内へ酸化体を連行させることによって燃
焼を行わせることが考えられる。しかしながら、高速燃
料ジェットを用いる上での大きな問題点は、非常な高速
度とした場合火炎が不安定になることである。
■1目とl釣 高速燃料ジェットを使用し、しかも、火炎の良好な安定
性が達成される後混合型バーナー及び燃焼方法を実現す
ることが望ましい。
従って、本発明の目的は、酸化体として酸素又は酸素富
化空気を使用し、燃料を高速度で直接炉帯域内へ噴射す
ることができ、しかも、火炎の良好な安定性が達成され
る後混合型バーナー及び燃焼方法を提供することである
占  ゛ るた の 本発明は、上記目的を達成するために、ガス状燃料及び
酸化体を燃焼させる方法であって、(A)燃焼のための
所要燃料の多部分を5Pより高い、高速度V(ここで、
Pは前記酸化体中に含まれる酸素の容積%、Vはft/
secで表わした速度)で少なくとも1つの流れとして
燃焼帯域へ噴射し、 (B)前記燃焼帯域へ噴射される総ガス状燃料の少なく
とも1%を占める、燃焼のための所要ガス状燃料量の少
部分を0.5Vより低い低速度で前記多部分燃料に近接
させて該燃焼帯域へ噴射し、 (C)少なくとも30容積%の酸素を含む酸化体を、前
記少部分燃料との間に界面を形成するように該少部分燃
料に近接させて、かつ、該界面における少部分燃料の速
度との速度差が200ft/sec(60,96m/s
ec)以内となるような速度で、前記燃焼帯域へ噴射し
、 (D)前記少部分燃料を前記酸化体と共に前記界面にお
いて燃焼させ、 (E)前記多部分燃料を燃焼帯域へ噴射した後直ちに少
部分燃料を該高速の多部分燃料内へ連行させ、しかる後
に酸化体を該高速の多部分燃料内へ連行させ、 (F)前記界面から高温燃焼生成物を引出して前記高速
の多部分燃料内へ導入させ、該高温燃焼生成物が前記酸
化体及び多部分燃料のための途絶することのない着火源
として機能し、酸化体及び多部分燃料を安定した火炎と
して燃焼させることから成る燃焼方法を提供する。
本発明は、又、酸化体として純粋酸素又は酸素富化空気
を用いるバーナーであって、 (A)多部分ガス状燃料を燃焼帯域へ供給するためのも
のであって、中央燃料供給管と、該供給管の噴射端に設
けられ、該供給管から燃焼帯域へ燃料を通すための少な
くとも1つのオリフィスを有するノズルとを含む多部分
燃料供給手段と、 (B)前記多部分燃料が燃焼帯域へ噴射された後直ちに
少部分燃料が該多部分燃料内へ連行されるように少部分
燃料を該多部分燃料に近接させて該燃焼帯域へ噴射する
ために前記ノズルの周りに設けられた環状開口と、 (C)少なくとも30容積%の酸素を含む酸化体源に導
管によって接続されており、酸化体と前記少部分燃料と
が互いに接触する前に前記燃焼帯域内に界面を形成する
ように酸化体を少部分燃料供給のための前記環状開口に
近接させて供給するための酸化体供給手段とから成るバ
ーナーを提供する。
ここで、「燃焼帯域」とは、燃料と酸化体とが混合し、
燃焼反応して熱を放出する領域をいう。
「純粋酸素」とは、少なくとも99.5容積%の酸素濃
度を有するガスをいう。
「界面」とは、酸化体と少部分燃料とが交差する平面又
は空間をいう、この界面は、ガス状燃料(「燃料ガス」
とも称する)が酸化体内へ拡散し、酸化体も燃料ガス内
へ拡散して可燃混合体を創生ずるので、有限の厚みを有
する。
「ガス状燃料」とは、下記の成分の1つ又はそれ以上か
ら成る燃料をいう。
(1)一部又は全部が可燃である1種類又はそれ以上の
ガス状成分 (2)ガス状媒体中に分散された液体燃料滴(3)ガス
状媒体中に分散された固体燃料粒子ガス状燃料の具体的
な例としては、天然ガス、水素、コークス炉ガス、プロ
パン等がある。
「ジェットの見掛は速度」とは、オリフィスから噴射さ
れたジェットの周囲圧での容積流量を該オリフィスの断
面積で除した値である。
1血舅 以下に、添付図を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図を参照して説明すると、本発明の一実施例による
バーナー装置は、ガス状燃料源(図示せず)に導管2に
よって接続された、燃料供給のための中央通路lを有す
る。燃料は、通路1から1つ又はそれ以上のオリフィス
12を有するノズル9を通して燃焼帯域3へ噴射される
第1図は、本発明の好ましい一実施例を示す。
この実施例では、高速燃料流れに近接して噴射される低
速燃料流れは、高速燃料流れを包囲する環状エンベロー
プ(包囲体)を形成する環状流れである。ただし、低速
燃料流れは、必ずしも高速燃料流れを完全に囲繞してい
なくともよい、又、低速燃料の環状流れは、1つの連続
した環状開口からではなく、多数の穴から噴射される多
数の低速ジェット(噴流)から成るものであってもよい
更に又、例えば高速燃料流れが円柱□状ではなく平面ジ
ェットである場合は、低速燃料流れも、高速燃料の平面
ジェットに隣接する平面流れとすることができる。
再び第1図を参照して説明すると、通路1と同心関係を
なして、環状通路又は開口4が設けられている。環状通
路4は、ガス状燃料源(図示せず)に導管5によって接
続される。低速燃料は、環状通路4から直接燃焼帯域3
へ噴射され、その噴射点及び中央通路1からの高速燃料
の噴射点のところ及びそれらの噴射点から僅かに離れた
ところで中央通路lからの高速燃料を包囲するエンベロ
ープを形成する。
燃焼帯域の始点においては酸化体が低速燃料流れに近接
するように、少なくとも30容積%の酸素を含む酸化体
が燃料通路l、4料は別個の手段によって燃焼帯域3へ
供給される。第1図の実施例では、酸化体は、低速燃料
の環状流れの外周面と同心関係をなし、かつ、酸化体の
噴射点及び低速燃料の噴射点において低速燃料の環状流
れの外周面に隣接した酸化体通路6を通して燃焼帯域へ
直接供給される。酸化体通路6は、少なくとも30容積
%の酸素を含む純粋酸素又は酸素富化空気源(図示せず
)に導管によって接続されている。
酸素源としては、例えばガスボンベ、使用前に気化させ
る液体酸素タンク等があり、大量使用のためには、極低
温精製プラントや圧力スイング式吸着プラントを使用す
ることができる。又、後純度酸素と空気を混合して酸素
富化空気を創生し、それを酸化体通路6へ供給してもよ
い。
燃料通路1は、酸化体との燃焼に必要とされる燃料の総
所要量のうちの多部分(以下、単に「多部分燃料」とも
称する)を供給し、通路lと同心の通路4は、燃料の総
所要量の残り即ち少部分(以下、単に「少部分燃料」と
も称する)を供給する。少部分燃料は、燃焼帯域へ供給
される総燃料の少なくとも1%を占め、10%未満であ
ることが好ましい。
多部分燃料は、通路1からその出口オリフィス12のと
ころで測定して5Pより高い速度Vを有する高速燃料ジ
ェット8として燃焼帯域3へ噴射される。(ここで、■
は、ft/secで表わした速度であり、Pは酸化体中
に含まれる酸素の容積%である。) 少部分燃料は、酸化体との界面において酸化体の速度と
の速度差が200 ft/5ee(60,96111/
sec)以内となるような、0.5 Vより低い低速度
で環状通路4から多部分燃料に近接させて燃焼帯域3へ
噴射される。少部分燃料の速度は100 ft/sec
(30,5m/sec)未満とすることが好ましい。
再び第1図を参照して説明すると、燃料の低速流れは、
通路4の先端の出ロアから噴射される。
この低速流は、中央通路1の先端オリフィス12から噴
射される多部分燃料の高速燃料ジェット8の周りにエン
ベロープを形成する。オリフィス12かも噴出する高速
ジェットは、燃焼帯域3を通る際に周囲のガスを連行す
る。高速ジェット8が ・ノズルから噴出した後最初に
連行されるガスは、燃料の低速環状流れである。この低
速少部分燃料は、高速多部分燃料が燃焼帯域へ噴射され
ると直ちに該多部分燃料内へ連行される0次いで、高速
燃料ジェット8内へ酸化体が連行される。高速燃料ジェ
ット8内へ連行される酸化体の流れ線は、第1図に点線
10によって表わされている。低速燃料流と酸化体が高
速燃料ジェット8内へ吸引される際低速燃料流と酸化体
との間に界面11が形成される。酸化体及び低速燃料の
点火は、任意の適当な点火手段によって行われる。少部
分燃料の環状流れは酸化体に対して低速で移動するので
、界面11のところに安定した火炎を維持することがで
きる。この火炎からの高温燃焼生成物は、多部分燃料が
炉内のガスによって実質的に稀釈されないうちに、ノズ
ル9のオリフィス12の直径の6倍に等しい距離より短
い距離のところにある点13においてジェット8内へ吸
引される0点13は、酸化体が高速燃料ジェット8内へ
吸引され始め、多部分燃料と混合し始める点である。第
1図の実施例では、点13即ち酸化体と高速燃料ジェッ
ト8との交差点は、該燃料ジェットの外周を囲む円であ
る。環状の燃料−酸化体火炎からの高温燃焼生成物は、
酸化体と多部分燃料とが初めて合流する交差点13にお
いて途切れることのない連続した着火源の役割をする0
点13は、着火のための理想的な部位である。多部分燃
料が炉内ガスによって実質的に希釈される前の段階にお
けるこの連続的な着火源は、酸化体と高速燃料ジェット
8との界面itに酸化体と燃料との安定した燃焼を維持
することを可能にする。しかも、それは多部分燃料の完
全性を乱すことなく達成される。
第2〜4図は、高速燃料噴射のために単一のオリフィス
を使用する本発明のバーナー装置の実施例を示す、第3
図では燃料ノズルが単独で示されており、第2.4図で
は燃料ノズルがバーナー装置内に組込まれた状態で示さ
れている。第4図には火炎が示されている。第4図を参
照して説明すると、高速燃料は、単一のオリフィス20
を通して噴射され、低速燃料は、環状通路21を通して
噴射される。酸化体は、通路26を通して燃焼帯域へ噴
射される。低速燃料と酸化体は高速燃料ジェット22内
へ連行されていくので、低速燃料と酸化体との間の界面
27に安定した火炎が形成される。この界面における火
炎は、高速燃料ジェット22と合流する点24において
ノズルを取巻くエンベロープを形成する0点24は、酸
化体が高速燃料ジェット22内へ最初に吸引される点で
ある。界面27の火炎から高温燃焼生成物が連続して供
給されることにより酸化体と高速燃料即ち多部分燃料と
の間に途切れることのない着火源が設定され維持される
。ノズル23は、脱着自在であり、ねじ山28を介して
燃料供給管29に螺入される。かくして、多部分燃料ノ
ズル23は、容易に他の形態のノズルと交換することが
できるので、所望に応じてバーナー装置を異なる作動態
様で作動するように改変することができる。
本発明の好ましい実施例においては、高速燃料を複数の
小径オリフィスを通して燃焼帯域へ噴射する。単一の大
径オリフィスを用いた場合は、高速ジェットは燃料を長
い距離に亙って連行し、−方、高速燃料のオリフィスに
近いところでの連行は、浮揚力及び自然の対流力に打克
つには不十分である。その結果、酸化体は高速燃料ジェ
ットと混合せず、一部は未反応のままに残されることに
なる。第5.6図は、高速燃料のために4つのオリフィ
スを用いたバーナー装置における本発明の実施例を示す
、第6図では燃料ノズルが単独で示されており、第5図
では燃料ノズルがバーナー装置内に組込まれた状態で示
されている。第5図に示されるように、4つのオリフィ
ス30は、各オリフィスから噴出する高速燃料ジェット
が互いに干渉しないようにバーナー軸線から外方へ斜め
に傾けられている。第4図の単一オリフィスノズル23
を第5図の4つのオリフィスを有するノズル31に代え
ることによって、酸化体の連行が高速燃料オリフィスに
より近い部位で行われ、浮揚力と自然対流力により酸化
体が反応しないまま通り過ぎてしまう傾向が大幅に減少
される0本発明のこの好ましい実施例においては、高速
燃料のため 2のオリフィスを3つ以上設け、各オリフ
ィスの直径を1/41n(6,35■■)未満とするこ
とが特に好ましい。
第7.8及び9図には本発明の更に他の実施例が示され
ている。第8図では燃料ノズルが単独で示されており、
第7及び9図では燃料ノズルがバーナー装置内に組込ま
れた状態で示されている。
第9図には火炎が示されている。この実施例は、第4図
の単一オリフィスノズル23に代えてを第9図に示され
る多才リフイスノズル50を用いたものである。12の
オリフィス51が、ノズル50の先端面52に等間隔に
配置され、バーナー軸線から外方へ傾けられている。こ
れらのオリフィスを十分な間隔をもって収容するために
、ノズルは、環状燃料通路54の出口53を越えて突出
させて拡大され、ノズルの先端面52の面積を拡大する
ようになされている、この実施例では、出口53から噴
出した燃料の低速環状流れは、ノズル50の外周面に沿
って流れた後多部分燃料の高速ジェット55内へ連行さ
れる。低速燃料と酸化体との界面56の火炎は、ノズル
50の、燃焼帯域内へ突出した部分を囲繞するエンベロ
ープを形成する。かくして、酸化体と環状燃料流との界
面5−6が高速燃料ジェット55と交差する点58には
、通路57から噴出する酸化体と高速燃料ジェット55
に対する連続的な着火源が提供される。
本発明の好ましい実施例では、オリフィス51をバーナ
ー軸線から外方へ100以上傾ける。
第1O111図には本発明の更に他の実施例が示されて
いる。第11図では燃料ノズルが単独で示されており、
第10図では燃料ノズルがバーナー装置内に組込まれた
状態で示されている。燃料ノズル61は球状表面62を
有する。高速燃料ジェットのためのオリフィス63は、
球面状表面62に対して垂直に球状体の中心に向けて穿
設されている。これらのオリフィスは、第11図に示さ
れるように共通の中心を有する3つの同心円64.65
.66上に位置する。これらのオリフィスへのガス状燃
料の供給は、通路67を通して行われる。総燃料量の1
〜10%の少部分燃料は、通路67から抽出(ブリード
)通路68を通して環状通路69へ抽出される。酸化体
は、ノズル61を取巻く環状通路70を通して供給され
る0通路69から噴出した燃料は、オリフィス63から
噴出される高速燃料ジェットの周りの火炎を安定化させ
るのに必要な低速燃料流れを形成する。この環状通路6
9からの燃料流れは、球面状表面62に沿って流れた後
、高速燃料ジェット内へ連行される。1状低速燃料流れ
と酸化体との界面の火炎は、ノズルの球状表面の周りに
エンベロープを画定する。
第11図の各同心円の共通の中心は、バーナー軸線上に
位置するが、第12.13図の実施例に示されるように
同心円の中心をバーナー軸線から雛れた点に位置させて
もよい、第13図では燃料ノズルが単独で示されてあり
、第12図では燃料ノズルがバーナー装置内に組込まれ
た状態で示されている。第12図には、バーナー軸線を
通る線84に対して角度をなす線83が示されている。
線83は点82においてノズルの表面と交差する。ノズ
ルの表面上にオリフィスを配置するための各同心円は線
83上に共通の中心を有する。低速の環状燃料は、第1
0.11図のバーナー装置に関連して説明したのと同じ
態様で高速燃料ジェットの周りの火炎を安定化する。火
炎のパターンは、高速燃料ジェットの方向によって決定
される0本発明を第12.13図に示されるように実施
した場合、ジェット火炎はバーナー軸線から外方へ斜め
に向けられる。従って、このノズルに代えるだけでバー
ナー全体を傾けたのと同じ効果が得られる。
本発明は、又、非対称の穴(オリフィス)パターンを有
する多才リフイスノズルによっても実施することができ
る。
以下の具体例、本発明を更に説明し、比較対照となる実
験結果を示すためのものである。これは、例示の目的で
示されるものであり、本発明を限定するためのものでは
ない。
1止l 第1図に示されたのと同様のバーナー装置(以下、単に
「バーナー」とも称する)を用いてバーナーテストを行
った。燃料として天然ガスを使用し、酸化体として純粋
酸素を使用した。この燃料を直径1/ l 61n(1
,5875tmm)の単一のオリフィスを有するノズル
を通して燃焼帯域へ噴射させた。比較のために、環状通
路を通しての低速度の燃料を噴出させた場合と、させな
い場合についてテストした。環状通路を通しての燃料流
を使用しない場合は、火炎は、ノズルを通しての高速燃
料ジzyトの速度が最高860 ft/5ea(262
,13m/5ea)に相当する6 6 CFH(1,8
7m”/h)の流量までは安定していた。ノズルを通し
ての高速燃料の流量ヲ66CFt((1,87m”/h
)カラ増大サセルと、火炎は、ノズルから離脱し、実用
に供せない程不安定になった。
これと同じテストを、環状通路を通して1.7 ft/
sec(0,518m/5ee)の速度に相当する4、
2CFH(0,1189+s”/hの流量で低速燃料を
噴射させた場合に関して行った。ノズルオリフィスを通
しての高速燃料の流量を増大させていったところ、高速
燃料ジェットの流量が最高220 CFH(6,23m
”/h) (燃料ジェットの見掛は速度2880 ft
/sec(877,82m/sec)に相当する)に至
るまで火炎は安定したままであり、ノズルにくっついた
ままであった。この流量は、利用しうる燃料圧の導管を
通しての燃料流量の最高限度であった。このときの酸素
の流量は、7.4 ft/sec(2,26m/sec
)の見掛は速度に相当する3 50 CFH(9,91
が/h)であった、この状態で環状通路を通しての低速
燃料流を遮断したところ、火炎はノズルから離脱し、騒
音を発するとともに不安定となった。
上記のように、高速多部分燃料ジェットに近接して環状
通路を通して低速燃料を噴射させることにより、ノズル
に(つついた安定した火炎を維持する状態でノズルオリ
フィスを通して噴射させることができる高速燃料ジェッ
トの流量を3倍以上増大させることができることが判明
した。
1且盈1 叙上のように、本発明のバーナー装置及び方法によって
、酸化体として酸素又は酸素富化空気を使用し、かつ、
非常に高い燃料速度において効率的な安定した燃焼を達
成することができる。
以上、本発明を特定の実施例に関連して詳しく説明した
が、本発明は、そ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。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明のバーナー装置の一実施例の断面図、
第2図は、本発明のバーナー装置の単一オリフィスノズ
ルの断面図、第3図は、第2図の燃料ノズルの端面図、
第4図は、第2図のバーナー装置を用いて本発明を実施
した場合に得られる火炎の態様を示す、第2図と同様の
断面図、第5図は、本発明のバーナー装置の多才リフイ
スノズルの断面図、第6図は、第5図の燃料ノズルの端
面図、第7図は、本発明のバーナー装置の別の実施例に
よる多才リフイスノズルの断面図、第8図は、第7図の
燃料ノズルの端面図、第9図は、第7図のバーナー装置
を用いて本発明を実施した場合に得られる火炎の態様を
示す、第8図と同様の断面図、第10図は、本発明のバ
ーナー装置の更に別の実施例による多才リフイスノズル
の断面図、第11図は、第10図の燃料ノズルの端面図
、第12図は、本発明のバーナー装置の更に別の実施例
による多才リフイスノズルの断面図、第13図は、バー
ナー軸線に対して30”の角度でみた第12図の燃料ノ
ズルの端面図である。 1:中央通路 2:導管 3:燃焼帯域 4:環状通路 6:酸素通路 8:高速燃料ジェット 9:ノズル 11:界面 12ニオリフイス 20:単一オリフィス 21:環状通路 22:高速燃料ジェット 23:単一オリフィスノズル 26二酸化体通路 27:界面 30ニオリフイス 31:ノズル 50:多才リフイスノズル 51ニオリフイス 54:環状燃料通路 55:多部分燃料の高速ジェット 56:界面 57二酸化体通路 61:燃料ノズル 62:球状表面 63:オリフィス 67二酸化体通路 68:抽出(ブリード)通路 69:環状通路 70二酸化体通路 ψ ○ ム−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ガス状燃料及び酸化体を燃焼させる方法であって、 (A)燃焼のための所要燃料の多部分を5Pより高い高
    速度V(ここで、Pは前記酸化体中に含まれる酸素の容
    積%、Vはft/secで表わした速度)で少なくとも
    1つの流れとして燃焼帯域へ噴射し、 (B)前記燃焼帯域へ噴射される総ガス状燃料の少なく
    とも1%を占める、燃焼のための所要ガス状燃料量の少
    部分を0.5Vより低い低速度で前記多部分燃料に近接
    させて該燃焼帯域へ噴射し、 (C)少なくとも30容積%の酸素を含む酸化体を、前
    記少部分燃料との間に界面を形成するように該少部分燃
    料に近接させて、かつ、該界面における少部分燃料の速
    度との速度差が200ft/sec(60.96m/s
    ec)以内となるような速度で、前記燃焼帯域へ噴射し
    、 (D)前記少部分燃料を前記酸化体と共に前記界面にお
    いて燃焼させ、 (E)前記多部分燃料を燃焼帯域へ噴射した後直ちに少
    部分燃料を該高速の多部分燃料内へ連行させ、しかる後
    に酸化体を該高速の多部分燃料内へ連行させ、 (F)前記界面から高温燃焼生成物を引出して前記高速
    の多部分燃料内へ導入させ、該高温燃焼生成物が前記酸
    化体及び多部分燃料のための途絶することのない着火源
    として機能し、酸化体及び多部分燃料を安定した火炎と
    して燃焼させることから成る燃焼方法。 2、前記酸化体は純粋酸素であることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の燃焼方法。 3、前記低速は、100ft/sec(30.48m/
    sec)を越えないことを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の燃焼方法。 4、前記燃焼帯域へ低速度で噴射される燃料は、該燃焼
    帯域へ噴射される総燃料量の10%未満であることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の燃焼方法。 5、前記低速燃料の流れを、前記高速燃料の周りに環状
    の低速エンベロープを形成するように該高速燃料を包囲
    する環状の流れとして燃焼帯域へ噴射することを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の燃焼方法。 6、前記少部分燃料を前記多部分燃料からの抽出流とし
    て供給することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の燃焼方法。 7、前記高速多部分燃料を複数の個別の燃料流れとして
    前記燃焼帯域へ噴射することを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の燃焼方法。 8、前記高速多部分燃料を、少なくとも1つの軸線方向
    に近い向きに向けられたジェットとして、又、少なくと
    も1つの半径方向に近い向きに向けられたジェットとし
    て前記燃焼帯域へ噴射し、半径方向に近い向きのジェッ
    トを軸線方向に近い向きのジェットから少なくとも10
    °外方に向けるようにするすることを特徴とする特許請
    求の範囲第7項記載の燃焼方法。 9、前記高速多部分燃料を直径0.25in(6.35
    mm)未満の1つ又はそれ以上のオリフィスを通して前
    記燃焼帯域へ噴射することを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の燃焼方法。 10、前記高速多部分燃料を前記少部分燃料が前記燃焼
    帯域へ噴射される点より下流において該燃焼帯域へ噴射
    することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の燃焼
    方法。 11、酸化体として純粋酸素又は酸素富化空気を用いる
    バーナーであって、 (A)多部分ガス状燃料を燃焼帯域へ供給するためのも
    のであって、中央燃料供給管と、該供給管の噴射端に設
    けられ、該供給管から燃焼帯域へ燃料を通すための少な
    くとも1つのオリフィスを有するノズルとを含む多部分
    燃料供給手段と、 (B)前記多部分燃料が燃焼帯域へ噴射された後直ちに
    少部分燃料が該多部分燃料内へ連行されるように少部分
    燃料を該多部分燃料に近接させて該燃焼帯域へ噴射する
    ために前記ノズルの周りに設けられた環状開口と、 (C)少なくとも30容積%の酸素を含む酸化体源に導
    管によって接続されており、酸化体と前記少部分燃料と
    が互いに接触する前に前記燃焼帯域内に界面を形成する
    ように酸化体を少部分燃料供給のための前記環状開口に
    近接させて供給するための酸化体供給手段とから成るバ
    ーナー。 12、前記多部分燃料供給手段のノズルは複数のオリフ
    ィスを有することを特徴とする特許請求の範囲第11項
    記載のバーナー。 13、前記複数のオリフィスは、互いに平行であって、
    前記燃焼帯域の方に向けられていることを特徴とする特
    許請求の範囲第12項記載のバーナー。 14、前記複数のオリフィスは、互いに外方へ拡開する
    角度で前記燃焼帯域の方に向けられていることを特徴と
    する特許請求の範囲第12項記載のバーナー。 15、前記各オリフィスは、0.25in(6.35m
    m)未満の直径を有することを特徴とする特許請求の範
    囲第12項記載のバーナー。 16、前記多部分燃料供給手段のノズルは、脱着自在の
    ノズルであることを特徴とする特許請求の範囲第11項
    記載のバーナー。 17、前記脱着自在のノズルは、該バーナーのヘッドに
    螺着されていることを特徴とする特許請求の範囲第12
    項記載のバーナー。 18、前記多部分燃料供給手段から前記環状開口内へガ
    ス状燃料を通すことができるように前記中央燃料供給管
    に少なくとも1つの抽出穴が穿設されていることを特徴
    とする特許請求の範囲第11項記載のバーナー。 19、前記多部分燃料供給手段は、前記少部分燃料が前
    記環状開口から前記燃焼帯域へ噴射される点より下流に
    おいて多部分燃料を該燃焼帯域へ噴射するように配設さ
    れていることを特徴とする特許請求の範囲第11項記載
    のバーナー。 20、前記ノズルは球状表面を有するものであることを
    特徴とする特許請求の範囲第11項記載のバーナー。 21、前記ノズルの球状表面に対して垂直にノズルの中
    心に向けて該ノズルを貫通し、該バーナーの軸線に対し
    て同心的に配列された複数のオリフィスが設けられてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第20項記載のバー
    ナー。 22、前記ノズルの球状表面に対して垂直にノズルの中
    心に向けて該ノズルを貫通し、該バーナーの軸線に対し
    て偏心的に配列された複数のオリフィスが設けられてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第20項記載のバー
    ナー。
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