JPH0321806B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0321806B2 JPH0321806B2 JP62201051A JP20105187A JPH0321806B2 JP H0321806 B2 JPH0321806 B2 JP H0321806B2 JP 62201051 A JP62201051 A JP 62201051A JP 20105187 A JP20105187 A JP 20105187A JP H0321806 B2 JPH0321806 B2 JP H0321806B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxidant
- fuel
- passage
- stream
- stabilizing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- 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
- F23D14/22—Non-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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Gas Burners (AREA)
- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、先混合型バーナに関し、特に、別個
のオキシダント環帯域（環状の流れ）を必要とす
ることなく安定した火炎で作動することができる
バーナに関する。
のオキシダント環帯域（環状の流れ）を必要とす
ることなく安定した火炎で作動することができる
バーナに関する。
従来の技術
燃焼装置の安全性を維持するためには安定した
火炎を提供するバーナが必要である。バーナの火
炎安定性とは、炉（燃焼装置）の実際の作動条件
下において広範囲の燃焼率及び燃料・オキシダン
ト混合率に亙つて着火状態に維持することができ
るバーナの能力のことをいう。バーナの火炎安定
は、特にバーナ及びバーナブロツクの形状・寸
法、燃料及びオキシダントの流れ状態、炉及びバ
ーナブロツクの温度条件等によつて影響される複
雑な現象である。一般に、燃料とオキシダントと
が混合し始めるバーナの前端面の近傍に高温の燃
焼生成物を再循環させることはバーナの火炎安定
せを高める上で有益であると考えられている。望
ましい効果を得るために大抵の空気バーナはバー
ナブロツクを備え、燃焼用空気流に渦巻を創生す
るようになされている。
火炎を提供するバーナが必要である。バーナの火
炎安定性とは、炉（燃焼装置）の実際の作動条件
下において広範囲の燃焼率及び燃料・オキシダン
ト混合率に亙つて着火状態に維持することができ
るバーナの能力のことをいう。バーナの火炎安定
は、特にバーナ及びバーナブロツクの形状・寸
法、燃料及びオキシダントの流れ状態、炉及びバ
ーナブロツクの温度条件等によつて影響される複
雑な現象である。一般に、燃料とオキシダントと
が混合し始めるバーナの前端面の近傍に高温の燃
焼生成物を再循環させることはバーナの火炎安定
せを高める上で有益であると考えられている。望
ましい効果を得るために大抵の空気バーナはバー
ナブロツクを備え、燃焼用空気流に渦巻を創生す
るようになされている。
バーナの技術分野における最近の大きな進歩
は、J.E.アンダーソンによつて開発され、米国特
許第4378205及び4541796号に開示された吸引式バ
ーナ及び方法である。この吸引式バーナ及び方法
によれば、酸素富化空気（以下単に「富化空気」
と称する）又は純粋酸素でさえも有利に使用する
ことができ、著しく改良された作動効率を得るこ
とができる。このバーナは、燃料噴射点とオキシ
ダント噴射点との間の半径方向の距離を長くした
ことと、オキシダントの噴射速度を比較的高くし
たことを特徴とする。上記のような吸引式バーナ
における火炎は、燃料流の近傍に少量の酸素を環
状流の形で導入することによつて安定化すること
ができる。この構成によれば、広範囲の燃焼条件
に亙つて極めて安定した火炎が得られる。
は、J.E.アンダーソンによつて開発され、米国特
許第4378205及び4541796号に開示された吸引式バ
ーナ及び方法である。この吸引式バーナ及び方法
によれば、酸素富化空気（以下単に「富化空気」
と称する）又は純粋酸素でさえも有利に使用する
ことができ、著しく改良された作動効率を得るこ
とができる。このバーナは、燃料噴射点とオキシ
ダント噴射点との間の半径方向の距離を長くした
ことと、オキシダントの噴射速度を比較的高くし
たことを特徴とする。上記のような吸引式バーナ
における火炎は、燃料流の近傍に少量の酸素を環
状流の形で導入することによつて安定化すること
ができる。この構成によれば、広範囲の燃焼条件
に亙つて極めて安定した火炎が得られる。
発明が解決しようとする問題点
燃料流の近傍にオキシダントの小さな環状の流
れを導入することによつて火炎を安定化させる方
法は、極めて有効であるが、費用のかかる、複雑
な構成を必要とする欠点がある。即ち、この方法
を実施するには、２つの別個のオキシダント流
を、それらが燃料と反応することができるバーナ
の前端面へ導くための２つの通路をバーナに設け
なければならないが、そのためにバーナの寸法が
大きくなり、従つてその製造コストが高くなる。
又、主オキシダント流のためのものと、安定化用
環状オキシダント流のためのものと２つの別個の
オキシダント供給源を必要とする。従つて、バー
ナへの追加の配管、２つのオキシダント流を制御
するために追加の弁装置、及びそれらの追加の構
成部品を装備するための配管及び配線コストが必
要とされる。更に、環状の酸素（オキシダント）
通路の存在は、バーナヘツドを水冷式にすること
による燃料管の冷却を妨害するので、その領域に
過度の温度上昇をもたらすことになる。
れを導入することによつて火炎を安定化させる方
法は、極めて有効であるが、費用のかかる、複雑
な構成を必要とする欠点がある。即ち、この方法
を実施するには、２つの別個のオキシダント流
を、それらが燃料と反応することができるバーナ
の前端面へ導くための２つの通路をバーナに設け
なければならないが、そのためにバーナの寸法が
大きくなり、従つてその製造コストが高くなる。
又、主オキシダント流のためのものと、安定化用
環状オキシダント流のためのものと２つの別個の
オキシダント供給源を必要とする。従つて、バー
ナへの追加の配管、２つのオキシダント流を制御
するために追加の弁装置、及びそれらの追加の構
成部品を装備するための配管及び配線コストが必
要とされる。更に、環状の酸素（オキシダント）
通路の存在は、バーナヘツドを水冷式にすること
による燃料管の冷却を妨害するので、その領域に
過度の温度上昇をもたらすことになる。
本発明は、上記のような従来技術の諸欠点を解
決することを企図したものである。
決することを企図したものである。
発明の目的
従つて、本発明の目的は、半径方向に離隔した
燃料噴射点とオキシダント噴射点を有し、燃料流
の近傍に環状オキシダント流を設定する必要なし
に安定した火炎で作動することができる先混合型
バーナ装置及び方法を提供することである。
燃料噴射点とオキシダント噴射点を有し、燃料流
の近傍に環状オキシダント流を設定する必要なし
に安定した火炎で作動することができる先混合型
バーナ装置及び方法を提供することである。
上記目的を達成するために本発明は、
(a) 燃料を燃焼帯域へ噴射するための噴口端を有
する燃料通路と、 (b) オキシダントを前記燃焼帯域へ噴射するため
の、前記燃料通路の噴口端から半径方向に離隔
した少なくとも１つの噴口端を有する主オキシ
ダント通路と、 (c) 前記燃料通路及び主オキシダント通路の両方
にそれらの噴口端より上流において連通してお
り、該燃料通路との連通点より上流に流れ制限
部を有する安定化用オキシダント通路とから成
り、 比率A3／A1＋A2を0.1未満とし、比率A3／A2を0.7未 満とする（ここで、A1は、前記主オキシダント
通路の噴口端の総断面積、A2は、前記安定化用
オキシダント通路の、燃料通路との連通点におけ
る総断面積、A3は、前記流れ制限部の断面積）
ことを特徴とする先混合型バーナを提供する。
する燃料通路と、 (b) オキシダントを前記燃焼帯域へ噴射するため
の、前記燃料通路の噴口端から半径方向に離隔
した少なくとも１つの噴口端を有する主オキシ
ダント通路と、 (c) 前記燃料通路及び主オキシダント通路の両方
にそれらの噴口端より上流において連通してお
り、該燃料通路との連通点より上流に流れ制限
部を有する安定化用オキシダント通路とから成
り、 比率A3／A1＋A2を0.1未満とし、比率A3／A2を0.7未 満とする（ここで、A1は、前記主オキシダント
通路の噴口端の総断面積、A2は、前記安定化用
オキシダント通路の、燃料通路との連通点におけ
る総断面積、A3は、前記流れ制限部の断面積）
ことを特徴とする先混合型バーナを提供する。
本発明は、又、先混合型バーナを操作する方法
であつて、 (a) 燃料流を燃焼帯域内へ噴射し、 主オキシダント流を前記燃料流の噴射点から
半径方向に離隔した地点で152.4ｍ／秒
（500ft／秒）以上の速度で前記燃焼帯域へ噴射
し、 (c) 前記主オキシダント流及び燃料流の噴射地点
の上流において前記主オキシダント流から安定
化用オキシダントを燃料流内へ導入し、その
際、該安定化用オキシダントの、燃料流への導
入点における速度を106.68ｍ／秒（350ft／秒）
未満とし、該安定化用オキシダントの流量を主
オキシダント流の流量の10％未満とすることを
特徴とする方法を提供する。
であつて、 (a) 燃料流を燃焼帯域内へ噴射し、 主オキシダント流を前記燃料流の噴射点から
半径方向に離隔した地点で152.4ｍ／秒
（500ft／秒）以上の速度で前記燃焼帯域へ噴射
し、 (c) 前記主オキシダント流及び燃料流の噴射地点
の上流において前記主オキシダント流から安定
化用オキシダントを燃料流内へ導入し、その
際、該安定化用オキシダントの、燃料流への導
入点における速度を106.68ｍ／秒（350ft／秒）
未満とし、該安定化用オキシダントの流量を主
オキシダント流の流量の10％未満とすることを
特徴とする方法を提供する。
実施例
添付図を参照して説明すると、燃料は、円筒形
バーナ２０内を燃料通路１を通つて通路の端部
（「噴口端」又は「噴口」とも称する）２に達し、
炉帯域即ち燃焼帯域３へ噴射される。燃料は任意
の可燃燃料であつてよいが、例えば天然ガス、メ
タンガス、又はコークス炉ガス等のガス上燃料が
好ましい。
バーナ２０内を燃料通路１を通つて通路の端部
（「噴口端」又は「噴口」とも称する）２に達し、
炉帯域即ち燃焼帯域３へ噴射される。燃料は任意
の可燃燃料であつてよいが、例えば天然ガス、メ
タンガス、又はコークス炉ガス等のガス上燃料が
好ましい。
オキシダントは、主オキシダント通路４を通つ
て通路端部（「噴口端」又は「噴口」とも称する）
５に達し、やはり、燃焼帯域３へ噴射される。オ
キシダントは、酸素富化空気又は純粋酸素であつ
てよいが、少なくとも30％の酸素濃度を有するこ
とが好ましい。特に好ましいオキシダントは純粋
酸素である。
て通路端部（「噴口端」又は「噴口」とも称する）
５に達し、やはり、燃焼帯域３へ噴射される。オ
キシダントは、酸素富化空気又は純粋酸素であつ
てよいが、少なくとも30％の酸素濃度を有するこ
とが好ましい。特に好ましいオキシダントは純粋
酸素である。
燃料通路の端部２とオキシダント通路の端部５
とは、バーナの前端面に沿つて、即ち、燃料及び
オキシダントが燃焼帯域へ噴射される地点におい
て半径方向に互いに離隔している。この半径方向
の離隔距離は、任意の有効距離であつてよいが、
通常は、オキシダントノズル（噴口端即ち端部
５）の直径の少なくも２倍とする。オキシダント
が酸素である場合は、上記半径方向の距離は、オ
キシダントノズルの直径の少なくとも４倍とし、
酸素を円形オキシダント流として燃焼帯域へ供給
する場合はオキシダントノズルの直径の４〜20倍
とするのが特に好ましい。オキシダントを環状の
流れとして燃焼帯域へ供給する場合は、上記半径
方向の離隔距離は、オキシダントの環状噴口の半
径方向の幅の少なくとも４倍、に好ましくは４〜
20倍とする。好ましい構成においては、燃料通路
１を中央に配置し、主オキシダント通路４を中央
燃料通路の周りに同軸の外側オキシダント通路と
して配置し、オキシダント通路をオキシダント噴
射端より手前の地点で２つ以上の、好ましくは４
〜８つの等間隔に配置されたオキシダント通路に
分岐する。
とは、バーナの前端面に沿つて、即ち、燃料及び
オキシダントが燃焼帯域へ噴射される地点におい
て半径方向に互いに離隔している。この半径方向
の離隔距離は、任意の有効距離であつてよいが、
通常は、オキシダントノズル（噴口端即ち端部
５）の直径の少なくも２倍とする。オキシダント
が酸素である場合は、上記半径方向の距離は、オ
キシダントノズルの直径の少なくとも４倍とし、
酸素を円形オキシダント流として燃焼帯域へ供給
する場合はオキシダントノズルの直径の４〜20倍
とするのが特に好ましい。オキシダントを環状の
流れとして燃焼帯域へ供給する場合は、上記半径
方向の離隔距離は、オキシダントの環状噴口の半
径方向の幅の少なくとも４倍、に好ましくは４〜
20倍とする。好ましい構成においては、燃料通路
１を中央に配置し、主オキシダント通路４を中央
燃料通路の周りに同軸の外側オキシダント通路と
して配置し、オキシダント通路をオキシダント噴
射端より手前の地点で２つ以上の、好ましくは４
〜８つの等間隔に配置されたオキシダント通路に
分岐する。
バーナの燃焼率は、最低50万BTU／時から最
高２千万BTU／時以上とすることができ、バー
ナの寸法は、その最大設計燃焼率に合せて定める
ことができる。通常、主オキシダント通路４の、
炉帯域へのオキシダント噴口の総断面積A1は、
47.484〜111.677mm2（0.0736〜0.1731in2）の範囲と
する。オキシダントは、主オキシダント通路４を
通り、端部即ち噴口５から152.40ｍ／秒
（500ft／秒）以上、好ましくは152.40〜416.36
ｍ／秒（500〜1366ft／秒）の速度で、28.317〜
169.896m3／時（標準条件下）（1000〜6000ft3／
時）の流量で燃焼帯域３へ噴射する。
高２千万BTU／時以上とすることができ、バー
ナの寸法は、その最大設計燃焼率に合せて定める
ことができる。通常、主オキシダント通路４の、
炉帯域へのオキシダント噴口の総断面積A1は、
47.484〜111.677mm2（0.0736〜0.1731in2）の範囲と
する。オキシダントは、主オキシダント通路４を
通り、端部即ち噴口５から152.40ｍ／秒
（500ft／秒）以上、好ましくは152.40〜416.36
ｍ／秒（500〜1366ft／秒）の速度で、28.317〜
169.896m3／時（標準条件下）（1000〜6000ft3／
時）の流量で燃焼帯域３へ噴射する。
燃料通路１と主オキシダント通路４の両方とそ
れらの端部より上流において安定化用オキシダン
ト通路を連通させる。この安定化用オキシダント
通路の燃料通路１との連通点における総断面積
A2は、通常、7.290〜34.193mm2（0.290〜0.053in2）
の範囲内とする。この安定化用オキシダント通路
の、燃料通路１との連通点より上流には、最も狭
い地点で通常3.226〜11.871mm2（0.005〜0.0184in2）
の範囲の断面積A3を有する制限部（狭窄部）を
設ける。安定化用オキシダントは、燃料流内へ流
入する地点で最大でも106.68ｍ／秒（350ft／
秒）、好ましくは30.48〜76.20ｍ／秒（100〜
250ft／秒）、最も好ましくは約60.96ｍ／秒
（200ft／秒）の速度を有し、通常、主オキシダン
ト流の速度より少なくとも30％低い、好ましくは
67〜75％低い速度を有するものとする。又、この
安定化用オキシダントの流量は主オキシダント流
の流量の３〜10％、好ましくは５〜10％の範囲と
する。
れらの端部より上流において安定化用オキシダン
ト通路を連通させる。この安定化用オキシダント
通路の燃料通路１との連通点における総断面積
A2は、通常、7.290〜34.193mm2（0.290〜0.053in2）
の範囲内とする。この安定化用オキシダント通路
の、燃料通路１との連通点より上流には、最も狭
い地点で通常3.226〜11.871mm2（0.005〜0.0184in2）
の範囲の断面積A3を有する制限部（狭窄部）を
設ける。安定化用オキシダントは、燃料流内へ流
入する地点で最大でも106.68ｍ／秒（350ft／
秒）、好ましくは30.48〜76.20ｍ／秒（100〜
250ft／秒）、最も好ましくは約60.96ｍ／秒
（200ft／秒）の速度を有し、通常、主オキシダン
ト流の速度より少なくとも30％低い、好ましくは
67〜75％低い速度を有するものとする。又、この
安定化用オキシダントの流量は主オキシダント流
の流量の３〜10％、好ましくは５〜10％の範囲と
する。
添付図には、上記安定化用オキシダント通路の
好ましい実施例が示されている。添付図を参照し
て説明すると、主オキシダント通路４は該通路と
燃料通路１との間の壁内でオリフイス６と連通し
ている。オリフイス６は、上述した断面積A3を
有し、安定化用オキシダントを複数のスロツト８
へ分配するマニホールドとしての役割を果たす環
状溝７に連通している。これらのスロツト８は、
安定化用オキシダントを複数の地点即ち噴口９か
ら燃料内へ供給する。スロツト８は、主オキシダ
ントの噴口端５と５の間に円周方向に配置するの
が好ましく、従つて、図ではスロツト８は、点線
で示されている。噴口端９の総断面積は、上述の
A2として規定される。図には、１つのオリフイ
ス６だけが示されているが本発明のバーナには複
数個のオリフイスを設けることができ、それらの
オリフイスの総断面積を上述のA3として規定す
る。
好ましい実施例が示されている。添付図を参照し
て説明すると、主オキシダント通路４は該通路と
燃料通路１との間の壁内でオリフイス６と連通し
ている。オリフイス６は、上述した断面積A3を
有し、安定化用オキシダントを複数のスロツト８
へ分配するマニホールドとしての役割を果たす環
状溝７に連通している。これらのスロツト８は、
安定化用オキシダントを複数の地点即ち噴口９か
ら燃料内へ供給する。スロツト８は、主オキシダ
ントの噴口端５と５の間に円周方向に配置するの
が好ましく、従つて、図ではスロツト８は、点線
で示されている。噴口端９の総断面積は、上述の
A2として規定される。図には、１つのオリフイ
ス６だけが示されているが本発明のバーナには複
数個のオリフイスを設けることができ、それらの
オリフイスの総断面積を上述のA3として規定す
る。
本発明によれば、２つの重要な関係（比率）を
規定する。第１の関係は、A3／A1＋A2を0.1未満と することである。この関係は、オキシダント流の
総断面積に対する安定化用オキシダント流の制限
部の断面積の百分率（％）を規定し、安定化用オ
キシダントの流量が主オキシダントの流量の10％
未満となるように規定する。安定化用オキシダン
トの流量が主オキシダントの流量の10％を越える
と、特にオキシダントとして純粋酸素が使用され
る場合は、燃料と安定化用オキシダントとの混合
点に非常な高温状態を創生し、バーナを損傷した
り、NOxの発生を増大させる原因となる。
規定する。第１の関係は、A3／A1＋A2を0.1未満と することである。この関係は、オキシダント流の
総断面積に対する安定化用オキシダント流の制限
部の断面積の百分率（％）を規定し、安定化用オ
キシダントの流量が主オキシダントの流量の10％
未満となるように規定する。安定化用オキシダン
トの流量が主オキシダントの流量の10％を越える
と、特にオキシダントとして純粋酸素が使用され
る場合は、燃料と安定化用オキシダントとの混合
点に非常な高温状態を創生し、バーナを損傷した
り、NOxの発生を増大させる原因となる。
第２の重要な関係（比率）は、A3／A2を0.7未満と
することである。これは、安定化用オキシダント
の噴口断面積に対する安定化用オキシダント流の
制限部の断面積の関係を規定し、安定化用オキシ
ダントの速度が主オキシダント流の速度から十分
に減速させることを規定する。この減速により安
定した火炎を得ることを可能にする。燃料内への
噴射点における安定化用オキシダントの速度が
106.68ｍ／秒（350ft／秒）を越えると安定した
火炎が得られない。
の噴口断面積に対する安定化用オキシダント流の
制限部の断面積の関係を規定し、安定化用オキシ
ダントの速度が主オキシダント流の速度から十分
に減速させることを規定する。この減速により安
定した火炎を得ることを可能にする。燃料内への
噴射点における安定化用オキシダントの速度が
106.68ｍ／秒（350ft／秒）を越えると安定した
火炎が得られない。
上述したように、安定化用オキシダントは、そ
の燃焼帯域３への噴射点２より上流（噴口９）に
おいて燃料流内へ供給さるれる。この「引込め」
距離（噴射点２から噴口９までの距離）は、通
常、2.54〜25.4mm（0.1〜1.0in）の範囲とし、好ま
しくは5.08〜10.16mm（0.2〜0.4in）の範囲とする。
引込め距離を約25.4mm（1.0in）より大きくすると
過熱現象を起こし、反対に、引込め距離を2.54mm
（0.1in）より小さくすると火炎の不安定化を招く
ことになる。
の燃焼帯域３への噴射点２より上流（噴口９）に
おいて燃料流内へ供給さるれる。この「引込め」
距離（噴射点２から噴口９までの距離）は、通
常、2.54〜25.4mm（0.1〜1.0in）の範囲とし、好ま
しくは5.08〜10.16mm（0.2〜0.4in）の範囲とする。
引込め距離を約25.4mm（1.0in）より大きくすると
過熱現象を起こし、反対に、引込め距離を2.54mm
（0.1in）より小さくすると火炎の不安定化を招く
ことになる。
以下の具体例は、本発明の装置及び方法を更に
例示するためのものであるが、これは例示の目的
で示されたものであり、発明を限定するためのも
のではない。
例示するためのものであるが、これは例示の目的
で示されたものであり、発明を限定するためのも
のではない。
添付図に示された実施例のバーナを炉の燃焼用
に用いた。このバーナには６つの主オキシダント
の噴口端を設け、それらの噴口端の総流れ断面積
を106.903mm2（0.1657in2）とした。使用燃料は天
然ガスとし、オキシダントとして純粋酸素を
416.36ｍ／秒（1366ft／秒）の速度で噴射した。
安定化用オキシダント通路のオリフイスの流れ断
面積A3は6.484mm2（0.01005in2）とし、安定化用オ
キシダントの燃料流への供給点の総流れ断面積
A2は25.742mm2（0.0399in2）とした。従つて、 関係式A3／A1＋A2＝6.484／106.903＋6.484 ＝0.057となり、A3／A2＝6.484／25.742＝0.251となる
。燃 料通路内へ流入するときの安定化用オキシダント
の速度は、104.55ｍ／秒（343ft／秒）、主オキシ
ダントの速度に比べて74.9％の減速とした。安定
化用オキシダントの流量は、化学量論上の所要酸
素流量の5.7％とした。燃料の速度（流速）は、
最低3.05から最高156.36ｍ／秒（10〜513ft／秒）
までいろいろに変更させたところ、バーナは、上
記の燃料速度範囲全体に亙つて安定した火炎で作
動することが認められた。
に用いた。このバーナには６つの主オキシダント
の噴口端を設け、それらの噴口端の総流れ断面積
を106.903mm2（0.1657in2）とした。使用燃料は天
然ガスとし、オキシダントとして純粋酸素を
416.36ｍ／秒（1366ft／秒）の速度で噴射した。
安定化用オキシダント通路のオリフイスの流れ断
面積A3は6.484mm2（0.01005in2）とし、安定化用オ
キシダントの燃料流への供給点の総流れ断面積
A2は25.742mm2（0.0399in2）とした。従つて、 関係式A3／A1＋A2＝6.484／106.903＋6.484 ＝0.057となり、A3／A2＝6.484／25.742＝0.251となる
。燃 料通路内へ流入するときの安定化用オキシダント
の速度は、104.55ｍ／秒（343ft／秒）、主オキシ
ダントの速度に比べて74.9％の減速とした。安定
化用オキシダントの流量は、化学量論上の所要酸
素流量の5.7％とした。燃料の速度（流速）は、
最低3.05から最高156.36ｍ／秒（10〜513ft／秒）
までいろいろに変更させたところ、バーナは、上
記の燃料速度範囲全体に亙つて安定した火炎で作
動することが認められた。
次に、上記の例との比較例を説明する。
この例で用いたバーナは、上記例で使用したも
のと類似のバーナであつたが、安定化用オキシダ
ントの通路の流れ断面積を一定（35.613mm2）とし
た。
のと類似のバーナであつたが、安定化用オキシダ
ントの通路の流れ断面積を一定（35.613mm2）とし
た。
従つて、関係式A3／A2＝1.0となる。
使用燃料は天然ガスとし、オキシダントとして
やはり純粋酸素を使用した。安定化用オキシダン
ト通路の流れ断面積は一定で増大しないから、燃
料流に流入するとこの安定化用オキシダントの速
度は減少しない。このバーナを9.14から32.92
ｍ／秒（30〜108ft／秒）の範囲の幾つかの異な
る燃料速度で作動させたが、火炎は安定せず、バ
ーナの火が消えてしまつた。
やはり純粋酸素を使用した。安定化用オキシダン
ト通路の流れ断面積は一定で増大しないから、燃
料流に流入するとこの安定化用オキシダントの速
度は減少しない。このバーナを9.14から32.92
ｍ／秒（30〜108ft／秒）の範囲の幾つかの異な
る燃料速度で作動させたが、火炎は安定せず、バ
ーナの火が消えてしまつた。
上記本発明の具体例で用いたのと類似したバー
ナを使用した更に別の比較例においては、安定化
用オキシダント通路を燃料通路と主オキシダント
通路の両方に連通する一連のスロツトによつて構
成し、各スロツトの流れ断面積を5.445mm2とした。
使用燃料は天然ガスとし、オキシダントとしてや
はり純粋酸素を使用した。主オキシダントの速度
は150.88ｍ／秒とした。スロツトの断面積は一定
で増大していないから、安定化用オキシダントの
速度は減速されない。このバーナを3.05から
51.82ｍ／秒（10〜170ft／秒）の範囲の幾つかの
異なる燃料速度で作動させたが、火炎は非常に不
安定であつた。
ナを使用した更に別の比較例においては、安定化
用オキシダント通路を燃料通路と主オキシダント
通路の両方に連通する一連のスロツトによつて構
成し、各スロツトの流れ断面積を5.445mm2とした。
使用燃料は天然ガスとし、オキシダントとしてや
はり純粋酸素を使用した。主オキシダントの速度
は150.88ｍ／秒とした。スロツトの断面積は一定
で増大していないから、安定化用オキシダントの
速度は減速されない。このバーナを3.05から
51.82ｍ／秒（10〜170ft／秒）の範囲の幾つかの
異なる燃料速度で作動させたが、火炎は非常に不
安定であつた。
発明の効果
以上の説明から分かるように、本発明のバーナ
装置及び方法によれば、半径方向に離隔した燃料
噴射点とオキシダント噴射点を有し、燃料流の近
傍に環状オキシダント流を設定する必要なしに安
定した火炎で先混合型バーナを作動させることが
できる。
装置及び方法によれば、半径方向に離隔した燃料
噴射点とオキシダント噴射点を有し、燃料流の近
傍に環状オキシダント流を設定する必要なしに安
定した火炎で先混合型バーナを作動させることが
できる。
添付図は、本発明の先混合型バーナの一実施例
の軸線方向に添つてみた断面図である。 １……燃料通路、２……噴口端、３……燃焼帯
域、４……主オキシダント通路、５……噴口端、
６……オリフイス（流れ制限部）、７……環状溝、
９……噴口端。
の軸線方向に添つてみた断面図である。 １……燃料通路、２……噴口端、３……燃焼帯
域、４……主オキシダント通路、５……噴口端、
６……オリフイス（流れ制限部）、７……環状溝、
９……噴口端。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ (a) 燃料を燃焼帯域へ噴射するための噴口端
を有する燃料通路と、 (b) オキシダントを前記燃焼帯域へ噴射するため
の、前記燃料通路の噴口端から半径方向に離隔
した少なくとも１つの噴口端を有する主オキシ
ダント通路と、 (c) 前記燃料通路及び主オキシダント通路の両方
にそれらの噴口端より上流において連通してお
り、該燃料通路との連通点より上流に流れ制限
部を有する安定化用オキシダント通路とから成
り、比率A3／A1＋A2を0.1未満とし、比率A3／A2を 0.7未満とする（ここで、A1は、前記主オキシ
ダント通路の噴口端の総断面積、A2は、前記
安定化用オキシダント通路の、燃料通路との連
通点における総断面積、A3は、前記流れ制限
部の断面積）ことを特徴とする先混合型バー
ナ。 ２ 前記燃料通路は中央管であり、前記主オキシ
ダント通路は該燃料通路と同軸の環状通路であつ
て、オキシダントを前記燃焼帯域へ複数の噴射点
から噴射するように複数の噴射通路に分岐してい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
バーナ。 ３ 前記断面積A1は、47.484〜111.677mm2（0.0736
〜0.1731in2）の範囲内であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のバーナ。 ４ 前記断面積A2は、7.290〜34.193mm2（0.290〜
0.053in2）の範囲内であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のバーナ。 ５ 前記断面積A3は、3.226〜11.871mm2（0.005〜
0.0184in2）の範囲内であることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のバーナ。 ６ 前記安定化用オキシダント通路は、前記主オ
キシダント通路及び環状分配溝と連通するオリフ
イスと、該分配溝及び前記燃料通路と連通する複
数のスロツトとから成ることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載のバーナ。 ７ 前記主オキシダント通路と前記燃料通路と
は、それぞれの噴口端において該主オキシダント
通路の噴口端のノズル直径の少なくとも２倍の距
離だけ半径方向に離隔していることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のバーナ。 ８ 前記安定化用オキシダント通路は、前記燃料
通路の噴口端の2.54〜25.4mm上流において該燃料
通路と連通していることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載のバーナ。 ９ 先混合型バーナを操作する方法であつて、 (a) 燃料流を燃焼帯域内へ噴射し、 (b) 主オキシダント流を前記燃料流の噴射点から
半径方向に離隔した地点で152.4ｍ／秒
（500ft／秒）以上の速度で前記燃焼帯域へ噴射
し、 (c) 前記主オキシダント流及び燃料流の噴射地点
の上流において前記主オキシダント流から安定
化用オキシダントを燃料流内へ導入し、その
際、該安定化用オキシダントの、燃料流への導
入点における速度を106.68ｍ／秒（350ft／秒）
未満とし、該安定化用オキシダントの流量を主
オキシダント流の流量の10％未満とすることを
特徴とする方法。 １０ 前記燃料として天然ガスを使用することを
特徴とする特許請求の範囲第９項記載の方法。 １１ 前記オキシダントとして純粋酸素を使用す
ることを特徴とする特許請求の範囲第９項記載の
方法。 １２ 前記オキシダントとして少なくとも30％の
酸素濃度を有する酸素富化空気を使用することを
特徴とする特許請求の範囲第９項記載の方法。 １３ 前記主オキシダント流の約３〜10％を前記
安定化用オキシダントとして前記燃料量内へ導入
することを特徴とする特許請求の範囲第９項記載
の方法。 １４ 前記安定化用オキシダントの、燃料流への
導入点における速度は、前記主オキシダント流の
速度に比べて少なくとも30％減速させることを特
徴とする特許請求の範囲第９項記載の方法。 １５ 前記安定化用オキシダントの、燃料流への
導入点における速度は、30.48〜76.2ｍ／秒（100
〜250ft／秒）の範囲内とすることを特徴とする
特許請求の範囲第９項記載の方法。 １６ 前記安定化用オキシダントの、燃料流への
導入点における速度は、前記主オキシダント流の
速度に比べて67〜75％減速させることを特徴とす
る特許請求の範囲第９項記載の方法。 １７ 前記安定化用オキシダントは、前記燃料流
の噴射点の2.54〜25.4mm（0.1〜1.0in）上流におい
て前記燃料流内へ導入することを特徴とする特許
請求の範囲第９項記載の方法。 １８ 前記主オキシダント流の速度は、152.4〜
416.36ｍ／秒（500〜1366ft／秒）とすることを
特徴とする特許請求の範囲第９項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/896,211 US4693680A (en) | 1986-08-14 | 1986-08-14 | Flame stabilized post-mixed burner |
| US896211 | 1992-06-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6349610A JPS6349610A (ja) | 1988-03-02 |
| JPH0321806B2 true JPH0321806B2 (ja) | 1991-03-25 |
Family
ID=25405816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62201051A Granted JPS6349610A (ja) | 1986-08-14 | 1987-08-13 | 先混合型バーナ |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4693680A (ja) |
| EP (1) | EP0258709B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6349610A (ja) |
| BR (1) | BR8704208A (ja) |
| CA (1) | CA1275906C (ja) |
| DE (1) | DE3765369D1 (ja) |
| ES (1) | ES2017976B3 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US4878829A (en) * | 1988-05-05 | 1989-11-07 | Union Carbide Corporation | Fuel jet burner and combustion method |
| US4907961A (en) * | 1988-05-05 | 1990-03-13 | Union Carbide Corporation | Oxygen jet burner and combustion method |
| US4954076A (en) * | 1989-07-28 | 1990-09-04 | Air Products And Chemicals, Inc. | Flame stabilized oxy-fuel recirculating burner |
| US4988285A (en) * | 1989-08-15 | 1991-01-29 | Union Carbide Corporation | Reduced Nox combustion method |
| US4957050A (en) * | 1989-09-05 | 1990-09-18 | Union Carbide Corporation | Combustion process having improved temperature distribution |
| US5110285A (en) * | 1990-12-17 | 1992-05-05 | Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation | Fluidic burner |
| US5100313A (en) * | 1991-02-05 | 1992-03-31 | Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation | Coherent jet combustion |
| US5209656A (en) * | 1991-08-29 | 1993-05-11 | Praxair Technology, Inc. | Combustion system for high velocity gas injection |
| US5266025A (en) * | 1992-05-27 | 1993-11-30 | Praxair Technology, Inc. | Composite lance |
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| ITMI20061636A1 (it) * | 2006-08-22 | 2008-02-23 | Danieli & C Officine Meccaniche Spa | Bruciatore |
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|---|---|---|---|---|
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-
1986
- 1986-08-14 US US06/896,211 patent/US4693680A/en not_active Expired - Fee Related
-
1987
- 1987-08-07 CA CA000544038A patent/CA1275906C/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-08-13 JP JP62201051A patent/JPS6349610A/ja active Granted
- 1987-08-13 DE DE8787111778T patent/DE3765369D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-08-13 ES ES87111778T patent/ES2017976B3/es not_active Expired - Lifetime
- 1987-08-13 BR BR8704208A patent/BR8704208A/pt not_active IP Right Cessation
- 1987-08-13 EP EP87111778A patent/EP0258709B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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