JPH0544568B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はガス燃料の燃焼装置に係り、特にガス
状燃料を燃焼させるに際し、火炎を安定化させる
に好適なガス燃料燃焼装置に関するものである。

（従来の技術） ガス燃料燃焼装置の従来例を第７図に示す。ガ
ス燃料１はノズル部２から火炉１５内に向けて噴
射され燃焼する。燃焼用空気はフアンで昇圧さ
れ、空気ダクトを経て風箱６へ供給される。風箱
６は風箱壁７と火炉壁８により構成されている。
風箱６へ供給された燃焼用空気の一部は、一次ス
ライドダンパ９によつて開口面積を調整された一
次空気取入口１０より導入され、一次空気噴口１
１より火炉１５へ供給される。

一次空気噴口１１の中央には、インペラ５が設
けられ、インペラロツド４を図面において左右す
ることにより、最適位置が調節できるようになつ
ている。残りの燃焼空気はエアレジスタ１２に供
給され、ここで旋回強さおよび風量を調節された
のち、二次空気噴口１３より火炉１５へ供給され
る。二次空気噴口１３には、ノズル部２が設置さ
れ、ここよりガス燃料１も噴射される。

第８図は第７図のＡ視図を示したものである。
バーナ中央にインペラ５が設けられ、その外周に
二次空気噴口１３が配置されており、二次空気噴
口１３の中に８個のノズル部２およびフレームホ
ルダ２５が設けられている。

第９図は従来におけるガス燃料ノズル部２の詳
細図であり、第７図のＣ部の拡大図である。ガス
燃料供給ノズル本体１７の先端には、ガス噴射用
の主噴射孔１９が設けられ、１９より上流側のノ
ズル本体１７に、副噴射孔２７が第６図に示すよ
うに設けられている。主噴射孔１９からは、火炉
内に向けて燃料の大部分が噴射され、主燃料火炎
を形成する。一方、副噴射孔２７からは燃料の小
部分がバーナ口の中央部、すなわち、インペラ５
の面上を含む直ぐの後流域に向けて噴射される。
先端が開口したカツプ状のフレームホルダ２５が
フレームホルダガイド２０によつてガス燃料供給
ノズル本体１７の各噴射孔の上流部に取付けられ
ており、フレームホルダガイド２０は上記ノズル
本体１７の外周を覆つている。

このような構成の燃焼装置において、一次空気
噴口１１の中央部に設けられたインペラ５の周囲
を、一次空気が図において左から右への方向に火
炉に向かつて流れ込む際、インペラ５の後流に
は、上記一次空気の一部を巻き込むような渦流が
発生する。副噴射孔２７から噴射された燃料の大
部分は、上記インペラ５の後流に生じる渦流部に
到達し燃焼する。この結果、第８図についていえ
ば、インペラ５とそれを囲む８本のノズル２との
間にある、インペラ５の後流域に一種の火炎帯が
形成される。この結果、ノズル２の主噴射孔１９
から噴射される主燃料には、上記火炎帯から絶え
ず火種が供給され、安定な燃焼が確保されるよう
になつている。一方、副噴射孔２７から噴射され
た燃料の小部分は、フレームホルダ２５内に巻き
込まれて火炎を形成する。この火炎は副噴射孔２
７、さらには種噴射孔１９から噴射される燃料に
対する火種の役目をなすものである。

（発明が解決しようとする問題点） 第９図に示した従来のガス燃焼装置において
は、フレームホルダ２５内へのガス燃料の供給
は、副噴射孔２７から噴出するガス燃料のごく小
部分を巻き込むことにより行なわれているにすぎ
なかつた。このため、フレームホルダ２５の保炎
効果がきわめて弱いという欠点があつた。

従来技術の第２の欠点は、一般に燃焼用空気の
温度は約300℃、ガス燃料の温度は20〜50℃であ
り、前者に接するフレームホルダガイド２０と、
後者に接するガス燃料供給ノズル本体１７の間
に、上記温度差に基づく伸び差が生じ、この温度
差が変動するにつれ伸び差が変わり、フレームホ
ルダ２５と副噴射孔２７との相対位置が変化し、
フレームホルダ２５内へのガス燃料の巻き込み量
が変化するので、適用条件によつては火炎が不安
定となることである。

従来技術の第３の欠点は、低NOx燃焼を行な
うため、一次空気および二次空気に燃焼炉（例え
ばボイラ）出口の燃焼排ガスを混合して混合気の
酸素濃度を下げて運転する場合（例えば燃焼排ガ
スを15％程度混合して燃焼用空気の酸素濃度を21
％から17〜18％に下げた状態でガス燃料を燃焼さ
せる場合）、燃料の着火性が悪くなり安定した火
炎の形成が行なわれなくなり、火炎のゆらぎによ
る火炉内ドラフト変動が発生し易くなる問題点を
有していた。このことは供給するガス圧力を高め
てガス噴出孔（主噴射孔、副噴射孔）からのガス
流速を高める（すなわち、火炉負荷を上げた場合
に相当する）と一そう火炉内ドラフト変動を起
し、火炉に燃焼振動を生ずるという問題があつ
た。

（発明の目的） 本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、幅広い運転条件に対応でき、安定した火炎
が得られるガス燃料燃焼装置を提供することにあ
る。

（問題点を解決するための手段） 要するに本発明は、フレームホルダを備えたガ
ス燃料噴射ノズルにおいて、副噴射孔から噴射さ
れる燃料が確実に噴射孔直後で着火されるよう
に、副噴射孔の上流側あるいは副噴射孔の周囲に
補助噴射孔を設けたものであり、必要な場合さら
に、フレームホルダで覆われたガス燃料供給本体
部分に、燃料噴射孔を設けてフレームホルダ内に
確実に保炎燃料を供給するとともに、フレームホ
ルダ先端部に保炎部材を設けて火炎を安定化させ
るようにしたものである。

すなわち、本発明は、バーナスロートを有する
火炉壁と、この火炉壁から離れて位置し、火炉壁
とともに燃焼空気を前記バーナスロートへ流すた
めの風箱を形成する風箱壁と、前記風箱内に設け
られ、ガス燃料を供給して燃料する燃焼器を組合
わせてなるガス燃料燃焼装置において、前記燃焼
器は、火炉側先端部より後方に向けて主噴射孔と
大副噴射孔を有し、かつ大副噴射孔の近くには小
副噴射口を備えたガス供給ノズル本体と、その外
側に設けられ火炉側先端部において前方開口のカ
ツプ状フレームホルダを有するフレームホルダガ
イドから構成され、前記フレームホルダには１個
以上の空気取入口を設けられていることを特徴と
する。

（実施例） 本発明の実施例を図面に用いて詳細に説明す
る。第１図は本発明の対象となるガスバーナーの
一具体例を示す断面図であり、第７図と異なると
ころは燃焼用空気の供給の仕方にある。すなわ
ち、二次空気は二次エアレジスタ１２ａで風量を
調節された後、二次ベーン１２Ｃにて旋回方向お
よび旋回強さを調節し、二次空気噴口１３より火
炉１５へ供給される。残りの燃焼用空気は、三次
エアレジスタ１２ｂで風量および旋回強さを調節
され、三次空気噴口１６より火炉１５へ供給され
る。一次空気については第７図の場合と同様であ
る。

第２図は第１図のＢ視図で、火炉１５側より見
たバーナ正面図を示したものである。バーナ軸心
上にインペラ５が設けられ、その外周に環状の一
次空気噴口１１、その外周に環状の二次空気噴口
１３、さらにその外周に環状の三次空気噴口１６
が設けられている。バーナスロート１４は先開き
のテーパ状として火炉壁８に開口されており、三
次空気噴口１６の外側に設けられている。ガス燃
料ノズル２は図示のように三次空気噴口１６に８
個配置され燃焼器を構成している。

第３図は第１図のＡ部詳細図を示す。ガス供給
ノズル本体１７の先端には主噴射孔１９、大幅噴
射孔２７、小副噴射孔２１および保炎孔２２が設
けられている。また、ガス供給ノズル本体１７に
は保炎孔２２を覆うように、先端開口したカツプ
状のフレームホルダ２５が設けられガス噴射孔２
１，２７，１９から噴射される燃料による火炎の
安定化を計つている。このフレームホルダ２５に
は１個または複数個の空気孔２４が設けられ、フ
レームホルダ２５の内部に空気を供給している。
フレームホルダ２５の先端部には保炎板２９が設
けられ、火炎の安定化を図つている。保炎板２９
上で燃焼するに必要なガス燃料は、保炎孔２２よ
り供給される。

第４図は第３図に示すガス供給ノズル本体の先
端部を拡大したものである。ガス供給ノズル本体
１７の先端には、小副噴射孔２１、大副噴射孔２
７および主噴射孔１９が図示のように設けられて
いる。小副噴射孔２１および大副噴射孔２７から
のガス燃料噴出方向は、すべてインペラ５上に向
かつている。つまり、インペラ５上で燃焼するに
必要なガス燃料を小副噴射孔２１および大副噴射
孔２７より供給している。

第５図は本発明による小副噴射孔２１および大
副噴射孔２７より噴出したガスによつて形成され
る火炎の状況を示したものである。小副噴射孔２
１より噴出したガスは直ちに拡散し、燃焼空気と
反応し小副噴射孔火炎面３０を形成する。この火
炎面３０により後流側の大副噴射孔ガス流３１が
包まれるようになる。一方、大副噴射孔火炎面３
２は、その孔２７よりかなり離れた処に生成す
る。この理由は、ガスの燃焼速度より速い流速の
場となる大副噴射孔ガス流内では、燃焼が行なわ
れないためである。火炉ドラフト変動の主な要因
は、大副噴射孔２７より離れて形成される大副噴
射孔火炎面３２のゆらぎ現象であり、このゆらぎ
強度を低下させるために、小副噴射孔火炎面３０
によつて大副噴射孔ガス流３１を覆うようにする
ものであるかくすることにより大副噴射孔からの
ガス噴流の着火点が一定となり火炎のゆらぎが少
なくなる。小副噴射孔火炎面３０により、上記大
副噴射孔火炎面３２のゆらぎ強度を低下させるこ
とができ、結果的に火炉ドラフト変動を低く抑え
ることができる。

本発明における副噴射孔の他の実施例を第６図
に示す。大副噴射孔２７の周りに複数個の小副噴
射孔２１が設けられている。このようにすること
により、いずれの方向の空気流に対しても常に大
副噴射孔２７のガス噴流によつて生じる火炎面３
２のゆらぎ強度を低下させることができる。

（発明の効果） 本発明によれば、主噴射孔と副噴射孔を備えた
ガス燃料燃焼装置において、副噴射孔から噴射さ
れる燃料の着火が安定し、火炎のゆらぎが少なく
なるので、主噴射孔から噴射される主燃料の着火
も安定し、火炎のゆらぎが減少する。これにより
火炉内のドラフト変動が少なくなり、ガス燃料を
使用するボイラなどで問題とされる燃焼振動の発
生を未然に抑えることができる。

また同様に、燃焼用空気に燃焼排ガスを混入し
て低NOx燃焼を行なう場合においても、バーナ
の着火性を確保し火炎のゆらぎを減少させること
ができるので、燃焼用空気に混入する排ガスの混
入率も広範囲に変化させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の対象となるガス燃焼装置の一
実施例を示す断面図、第２図は第１図のＢ視図、
第３図は第１図のＡ部詳細図、第４図は第３図の
ガスノズル先端部の拡大説明図、第５図は本発明
におけるガスノズルから噴射された燃料の着火を
説明する図、第６図は本発明におけるガスノズル
部の他の実施例を示す図、第７図は従来のガス燃
料燃焼装置の断面図、第８図は第７図のＡ視図、
第９図は第７図のＣ部詳細図を示す。 １……ガス燃料、２……ガス燃料ノズル、５…
…インペラ、６……風箱、７……風箱壁、８……
火炉壁、１１……一次空気噴口、１３……二次空
気噴口、１４……バーナスロート、１５……火
炉、１６……三次空気噴口、１７……ガス供給ノ
ズル本体、１９……主噴射孔、２１……小副噴射
孔、２２……保炎孔、２５……フレームホルダ、
２７……大副噴射孔、２９……保炎板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ バーナスロートを有する火炉壁と、この火炉
   壁から離れて位置し、火炉壁とともに燃焼空気を
   前記バーナスロートへ流すための風箱を形成する
   風箱壁と、前記風箱内に設けられ、ガス燃料を供
   給して燃焼する燃焼器を組合わせてなるガス燃料
   燃焼装置において、前記燃焼器は、火炉側先端部
   より後方に向けて主噴射孔と大副噴射孔を有し、
   かつ大副噴射孔の近くには小副噴射口を備えたガ
   ス供給ノズル本体と、その外側に設けられ火炉側
   先端部において前方開口のカツプ状フレームホル
   ダを有するフレームホルダガイドから構成され、
   前記フレームホルダには１個以上の空気取入口を
   設けられていることを特徴とするガス燃料燃焼装
   置。