JPH0642721A - 自己再循環型燃焼バーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃焼ガスの一部を、燃焼用空気、或は燃料の
噴出エネルギーを利用して再循環させる形式の自己再循
環型燃焼バーナにおいて、燃焼筒の落下防止と混合表面
積の増大によるＮＯx 抑制効果の向上を目的とする。 【構成】 バーナ取付け部(10)に、所定数の支持部材(3
0)を介して軸方向に所定の間隔をおいて取付けた燃焼筒
(20)と、この燃焼筒(20)の中心部に挿入配置した燃料供
給管(40)と、上記燃焼筒(20)の内部に、燃焼用空気を供
給するための空気供給管(50)を所定数、上記燃料供給管
(40)を取り巻くように配置したこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、燃焼ガスの一部を燃
焼用空気、或いは燃料の噴出エネルギーを利用して再循
環させる形式のバーナの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、燃焼機器における有害燃焼排
気物の低減化には、種々の提案がなされてきたが、近年
では、環境汚染等の問題から有害燃焼排気物の中でも特
にＮＯx の低減に注意が向けられている。

【０００３】従来から、このような有害燃焼排気物の低
減化対策は種々提案されているが、そのひとつの燃焼排
気再循環方式、即ち、燃焼排気ガスの一部を燃焼用空気
或いは燃料に混合させる方式は、効果的にＮＯx の発生
を抑制できることから多用されている。

【０００４】上記の燃焼排気再循環方式には、ファンに
より燃焼排気の一部を循環させ、焼用空気（或いは予混
合気）に混合する強制再循環方式と、燃焼用空気（或い
は燃料）の噴出エネルギーにより、燃焼排気の一部を吸
引し、燃焼用空気（或いは予混合気）に混合する自己再
循環方式とがあり、前者は、ファン及び再循環経路を必
要とするため比較的大型の燃焼機器に、後者は構造の簡
便さから小型の燃焼機器に用いられている。

【０００５】上記のような自己再循環式燃焼バーナとし
ては、例えば、実公昭５８−１８００８号公報、実開昭
５６−５８１１１号公報（ともに本件出願人による）等
に開示されたものがあるが、これらは、混合燃焼部を構
成する燃焼筒の基端部側に燃焼排ガスの導入孔を設ける
と共に、燃焼筒の中心部に燃料供給管を挿入配置し、該
燃料供給管の先端部に末広がり形状の排気吸引促進体を
設け、上記排気吸引促進体の表面に沿って燃焼用空気を
供給し、この燃焼用空気が上記排気吸引促進体と燃焼筒
との間を通過する際に生じる負圧吸引力により燃焼排ガ
スを上記燃焼筒基端部の導入孔より燃焼筒内に導入する
構成となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の自己再循環式燃
焼バーナにおいて、燃焼排ガスと燃焼用空気（或いは燃
料）との合流部は、燃料供給部周囲の末広がり形状の排
気吸引促進体とその外周の燃焼筒内周面とで構成されて
おり、燃焼用空気上流側より流路断面積を絞り、この部
分の流速を高めることによって、上述の再循環のための
燃焼ガス吸引作用および混合作用を得ている。

【０００７】しかし、上記の燃焼排気吸引促進体に沿っ
て噴流を流し、燃焼用空気と燃焼排気ガスの導入を図る
構成では、上記燃焼排気吸引促進体と燃焼筒内周壁との
隙間を上記燃焼ガス及び燃焼用空気が層状に通過し、そ
れらの境界部に相当する円筒状部分において混合作用が
生じるため、燃焼用空気と燃焼排気ガスの混合表面積を
大きくすることができず、低ＮＯx 化を促進することが
難しかった（図５(B)(C)参照）。

【０００８】また、上記の構造のバーナにおいては、燃
焼筒の基端部に所定寸法の燃焼排ガスの流入孔を形成す
るか、スペーサとして機能する板状または棒状の取付け
部材を利用して基端部に所定の間隔をおいた状態で使用
機器に固定することによって、燃焼ガスの流入経路を確
保しているが、そのような構造では、上記バーナからの
輻射熱により流入孔周辺や取付け部材が加熱され酸化が
促進されるため、ＳＵＳ材（ステンレス鋼）等の耐熱材
料を用いても薄肉化が進行し、長期的には破断して燃焼
筒が落下するという問題もあった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
に鑑みてなされたものであって、燃焼ガスの一部を、燃
焼用空気、或いは燃料の噴出エネルギーを利用して再循
環させる形式のバーナであって、バーナ取付け部に、所
定数の支持部材を介して軸方向に所定の間隔をおいて取
付けた燃焼筒と、この燃焼筒の中心部に挿入配置した燃
料供給管と、上記燃焼筒の内部に、燃焼用空気を供給す
るための空気供給管を所定数、上記燃料供給管を取り巻
くように配置したことを特徴とし、更に、上記支持部材
は、その内部に、冷却用空気を導入し、流通させる空気
流通路を有していることを特徴とする自己再循環型燃焼
バーナである。

【００１０】

【実施例】この発明に係る自己再循環型燃焼バーナを、
多管式貫流ボイラの液体燃料用バーナに適用した一実施
例を図面を参照しながら説明する。図面において、(A)
は、多管式貫流ボイラ等の缶体、(B) は、缶体(A) 上部
に取付けたウィンドボックス、(10)は、バーナ取付け部
材、(20)は、燃焼筒、(30)は、支持部材、(40)は、燃料
供給管、(50)は、空気供給管を示す。

【００１１】上記缶体(A) は、角型断面の環状の上部ヘ
ッダ(1) 及び下部ヘッダ（図示省略）間を多数の水管
(2) で連結し、これらにより円筒状の燃焼室(3) を構成
する。上記ウインドボックス(B) は、内部に複数の整流
板(4)(5)を同軸状に配置し、後述するように送風機(F)
からバーナに向けて供給する燃焼用空気の偏流を防止
し、均一な流れを得るためのもので、上記の上部ヘッダ
(1) 上に実質上同軸に配置される。そして、このウィン
ドボックス(B) の底板を、上記の燃焼バーナの取付け部
材(10)として用いることにより、上記缶体(A) の燃焼室
(3) にバーナを吊下げた状態で配置する。

【００１２】上記燃焼筒(20)は、概ね、末広がりのテー
パー形状をなしており、上記ウィンドボックス(B) の底
板、即ち、バーナ取付け部材(10)の中央部に、所定の間
隔を保有した状態で配置され、この燃焼筒(20)の固定及
び上記の間隔の保持は、燃焼筒(20)の基端部の周囲に所
定数（図示する実施例では６本）配設した支持部材(30)
によって行う。

【００１３】これらの支持部材(30)の内部には、軸線方
向に沿う空気流通路(31)を形成してあり、この空気流通
路(31)の両端が開口した状態で上記取付け部材(10)と燃
焼筒(20)との間に取付けられる。そして、この空気流通
路(31)は、上記取付け部材(10)に穿設した流通孔(11)(1
1)から空気の供給を受けるように構成してあり、この冷
却用空気は空気流通路(31)と通過した後、支持部材(30)
の先端から噴出する。ここで、上記空気流通路(31)に流
入する空気量は、取付け部材(10)に形成する流通孔(11)
(11)の径の大小によって調整する。尚、この実施例で
は、上記の支持部材(30)を、その軸線が上記燃焼筒(20)
の軸線と実質上平行となるように配置してあるが、適宜
変更可能である。

【００１４】上記燃料供給管(40)は、上記の燃焼筒(20)
の中心部に挿入配置してあり、この実施例においては、
液体燃料用のバーナであるので、その先端部に２個の燃
料噴射ノズル(41)(42)を取付けてある。各燃料噴射ノズ
ル(41)(42)は、それぞれ低燃焼用、高燃焼用の燃料噴射
ノズルであって、選択的に用いることにより、停止・低
燃焼・高燃焼の３種類の燃焼量を得ることができる。

【００１５】上記空気供給管(50)は、図３〜４に示すよ
うに上記燃焼筒(20)の基端部内周側において、上記燃料
供給管(40)を中心とする二重の環状をなすように所定個
数（図示する実施例では２４本）配置されている。これ
ら各空気供給管(50)(50)‥‥相互の配置状態は、外側の
環状列の各空気供給管(50)(50)‥‥の隙間に、内側の環
状列の各空気供給管(50)(50)‥‥が位置するように、そ
の周方向の配設ピッチ（角度ピッチ）を半ピッチずらせ
てある。そして外側の環状列の空気供給管(50)(50)‥‥
は、内側の環状列の空気供給管(50)(50)‥‥より大径の
ものとしてあり、各空気供給管(50)(50)‥‥の基端部側
は、上記のバーナ取付け部材(10)の裏面（上面）に開口
してウィンドボックス(B) から燃焼用空気の供給を受け
るように構成してある。

【００１６】上記構成の自己再循環型燃焼バーナにおけ
る燃焼作用について説明する。まず、送風機(F) を起動
し、ウィンドボックス(B) 、空気供給管(50)(50)を介し
て燃焼筒(20)内に燃焼用空気を供給すると共に、燃料噴
射ノズル(41)から燃焼筒(20)内に液体燃料を噴霧し、図
示しない着火装置によって着火すると、燃焼筒(20)内部
で燃焼が始まる。この燃焼火炎は、温度を高めながら、
燃焼筒(20)の先端部分に向けて移動し、先端部から燃焼
室(3) 内に向けて噴出する。

【００１７】このときの燃焼筒(20)の基端部の内周側と
外周側の圧力は、空気供給管(50)(50)‥‥から燃焼筒(2
0)内に供給された空気流によって、内周側のほうが低く
なっている。このため、上述の燃焼筒(20)の先端部から
噴出した燃焼排ガスは、上記燃焼筒(20)の基端部の隙間
を通って燃焼筒(20)内に流入する。このようにして燃焼
筒(20)内に流入した燃焼排ガスは、空気供給管(50)(50)
‥‥からの新気と共に、再度、燃焼用空気として供給さ
れる。

【００１８】ここで、上記燃焼用空気と燃焼排ガスとの
混合状況は次の様になる。図５(A) に示す様に、空気供
給管(50)(50)‥‥からの燃焼用空気は、実質上直線状
に、燃焼筒(20)内に流入するが、この際に各空気供給管
(50)(50)‥‥の内径と同様の流れの束となっている。従
って、各流束の周囲が吸引した燃焼排ガスとの混合領域
となり、この領域面積は従来の燃焼排気吸引促進体を用
いたもの（図５(B)(C)参照）より拡大されているため、
効果的に両者が混合し、更に後流側で燃料と混合され
る。この際、外側の環状列の各空気供給管(50)(50)‥‥
と、内側の環状列の各空気供給管(50)(50)‥‥は、その
周方向の配設ピッチ（角度ピッチ）を半ピッチずらせて
あるため、燃焼排ガスは、外側環状列の空気供給管(50)
(50)‥‥からの空気流の隙間から、内側環状列の空気供
給管(50)(50)‥‥からの空気流に容易に侵入することが
できるため、このように多重環状列状に空気供給管を配
置したとしても、燃焼用空気と燃焼排ガスとの混合は容
易に行われる。

【００１９】以上のように、燃焼排ガスの一部を新気に
混入して燃焼用空気として供給すると、燃焼用空気中に
不活性ガスが増えるため燃焼が緩慢になり、燃焼ガスの
熱容量が増えることによって火炎温度が低下し、ＮＯx
（thermal ＮＯx ）の発生が抑制される。同時に、燃焼
筒(20)に再び流入した燃焼ガスは、燃料噴射ノズル(41)
(41)からの液体燃料を加熱し、その粒子の微粒化を促進
させ、燃焼性を向上させるという効果も有する。

【００２０】更に、この燃焼中において、上記支持部材
(30)(30)‥‥は、燃焼火炎から輻射熱を受けて加熱され
るが、上記支持部材(30)(30)‥‥内部の空気流通路(31)
(31)に流通孔(11)(11)‥‥から燃焼用空気の一部を流通
させているため、支持部材(30)(30)‥‥は、この空気流
により有効に冷却される。従って、従来問題になってい
た燃焼筒(20)の過熱による破損が防止できる。尚、上記
支持部材(30)(30)‥‥から噴出する空気流は、燃焼筒(2
0)の外表面を流れるため、この外表面に煤等が付着する
のも防止することができる。

【００２１】次に、図６は、この発明に係る自己再循環
型燃焼バーナの他の実施例を示すもので、上記の第一実
施例との共通部分には、同一参照番号を附し、その詳細
説明を省略する。図面に示すように、この実施例の特徴
は、支持部材(30)を、燃焼用空気の流通路(31)とし、燃
焼筒(20)内部に空気流通路(31)の一端を開口させたこと
である。詳細には、この支持部材(30)をパイプ状部材で
形成し、上端をバーナ取付部材(10)に接続してウインド
ボックス(B) 内に開口させ、下端を燃焼筒(20)の中程の
テーパー状部分に接続してこの燃焼筒(20)内に開口させ
てある。

【００２２】このような構造にすることにより、支持部
材(30)は、その内部に軸線方向に沿う空気流通路(31)が
形成され、この空気流通路(31)によりウィンドボックス
(B)に供給された空気を、燃焼筒(20)に送給する。尚、
この実施例においても、支持部材(30)を、その軸線が上
記燃焼筒(20)の軸線と実質上平行となるように配置して
あるが、適宜変更可能である。

【００２３】この実施例の自己再循環型燃焼バーナにお
ける燃焼作用について説明する。上記実施例同様に、送
風機(F) を起動して、ウインドボックス(B) に燃焼用空
気を供給すると共に、燃料噴射ノズル(41)から燃焼筒(2
0)内に液体燃料を噴霧する。この時、上記のウインドボ
ックス(B) に供給された空気は、空気供給管(50)(50)、
並びに、支持部材(30)の空気流通路(31)によって燃焼筒
(20)内に供給されており、前記の噴霧された液体燃料
に、図示しない着火装置によって着火すると、燃焼筒(2
0)内部で燃焼が始まる。この燃焼火炎は、温度を高めな
がら、燃焼筒(20)の先端部分に向けて移動し、先端部か
ら燃焼室(3) 内に向けて噴出する。

【００２４】このときの燃焼筒(20)の基端部の内周側と
外周側の圧力は、空気供給管(50)(50)‥‥、並びに、空
気流通路(31)(31)から燃焼筒(20)内に供給された空気流
によって、内周側のほうが低くなる。このため、上述の
燃焼筒(20)の先端部から噴出した燃焼排ガスは、上記燃
焼筒(20)の基端部の隙間を通って燃焼筒(20)内に流入す
る。このようにして燃焼筒(20)内に流入した燃焼排ガス
は、空気供給管(50)(50)‥‥、並びに、空気流通路(31)
(31)からの新気と共に、再度、燃焼用空気として供給さ
れる。

【００２５】以上のように定常燃焼に移行した状態にお
いて、空気供給管(50)(50)‥‥からの燃焼用空気、噴霧
された燃料、燃焼排ガスの混合状況は上記実施例と同様
であるが、この実施例においては、支持部材(30)に形成
した空気流通路(31)からの空気を上記の実施例の混合領
域よりも下流側に供給することによって、二次燃焼を行
わせることができ、従って、上記の燃焼ガスの再循環に
よる低ＮＯx 効果に加えて、この二次燃焼による低ＮＯ
x 効果が発揮され、極めて優れた低公害バーナを得るこ
とができる。

【００２６】更に、この燃焼中において、上記支持部材
(30)(30)‥‥は、燃焼火炎から輻射熱を受けて加熱され
るが、上記実施例同様に、支持部材(30)(30)‥‥内部の
空気流通路(31)(31)に燃焼用空気の一部を流通させてい
るため、支持部材(30)(30)‥‥は、この空気流により有
効に冷却される。従って、従来問題になっていた燃焼筒
(20)の過熱による破損が防止できる。

【００２７】尚、以上の説明においては、この発明に係
る自己再循環型燃焼バーナを、多管式貫流ボイラの液体
燃料用バーナに適用した一実施例について説明したが、
この発明は、上記のような液体燃料用バーナに限らず、
気体燃料用バーナにも適用でき、更に、このバーナを適
用する熱機器は、ボイラに限らず、焼却炉、乾燥機等の
熱機器も適用できる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る自
己再循環型燃焼バーナは、上述のような構造としたた
め、燃焼用空気と燃焼排ガスとの混合領域を拡大するこ
とができ、従って、従来のバーナに比較してより低ＮＯ
x 化が図れる。

【００２９】加えて、上記の様な支持部材によって、燃
焼筒の基端側に燃焼排気ガスの流入開口を形成する構造
であるため、従来構造より開口面積を広く取ることがで
きるため、圧力損失を増大させることなく燃焼排ガスの
循環流量を増大することが可能でこれによっても、従来
よりも低ＮＯx 化が図れる。

【００３０】更に、上記支持部材に、燃焼筒内部に開口
する空気流通路を設けることにより、二次燃焼を行わせ
ることができるため、上記の燃焼ガスの再循環による低
ＮＯx 効果に加えて、この二次燃焼による低ＮＯx 効果
が発揮され、極めて優れた低公害バーナを得ることがで
きる。

【００３１】また、燃焼筒を支持する支持部材の内部に
燃焼用空気の一部を分流して供給することにより、有効
に冷却することができるため、この部分の過熱、更には
焼損を防止でき、燃焼筒の保持耐久性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る自己再循環型燃焼バーナの一実
施例を示す縦断側面図である。

【図２】この発明に係る自己再循環型燃焼バーナの一実
施例における燃焼筒の縦断側面図である。

【図３】この発明に係る自己再循環型燃焼バーナの一実
施例における空気供給管周辺の拡大平面図である。

【図４】この発明に係る自己再循環型燃焼バーナの一実
施例における空気供給管周辺の縦断側面図である。

【図５】この発明に係る自己再循環型燃焼バーナの一実
施例と従来の燃焼バーナにおける機能の比較説明図であ
る。

【図６】この発明に係る自己再循環型燃焼バーナの他の
実施例を示す縦断側面図である。

【符号の説明】

(10) ‥‥ バーナ取付け部 (20) ‥‥ 燃焼筒 (30) ‥‥ 支持部材 (31) ‥‥ 空気流通路 (40) ‥‥ 燃料供給管 (50) ‥‥ 空気供給管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼ガスの一部を、燃焼用空気、或いは
   燃料の噴出エネルギーを利用して再循環させる形式のバ
   ーナであって、 バーナ取付け部(10)に、所定数の支持部材(30)を介して
   軸方向に所定の間隔をおいて取付けた燃焼筒(20)と、 この燃焼筒(20)の中心部に挿入配置した燃料供給管(40)
   と、 上記燃焼筒(20)の内部に、燃焼用空気を供給するための
   空気供給管(50)を所定数、上記燃料供給管(40)を取り巻
   くように配置したことを特徴とする自己再循環型燃焼バ
   ーナ。
2. 【請求項２】 上記支持部材(30)は、その内部に、冷却
   用空気を導入し、流通させる空気流通路(31)を有してい
   ることを特徴とする請求項１記載の自己再循環型燃焼バ
   ーナ。
3. 【請求項３】 上記支持部材(30)は、燃焼筒(20)内部に
   開口する空気流通路(31)を有していることを特徴とする
   請求項１記載の自己再循環型燃焼バーナ。