JPH07318009A

JPH07318009A - 気化燃焼バーナ

Info

Publication number: JPH07318009A
Application number: JP6133824A
Authority: JP
Inventors: Akiyoshi Kawahito; 明美川人; Tetsushi Nakai; 哲志中井; Tatsutoshi Kobayashi; 立季小林; Kanta Kondo; 幹太近藤
Original assignee: MIURA KENKYUSHO KK
Current assignee: MIURA KENKYUSHO KK
Priority date: 1994-05-23
Filing date: 1994-05-23
Publication date: 1995-12-08

Abstract

(57)【要約】【目的】小型・大容量で、燃焼量の調整が容易に行
え、しかも、適用する熱機器、特に、所定の間隔をおい
て互いに略平行に、かつ、バーナからの燃焼火炎と交差
するように設けた多数の伝熱管からなる伝熱管群を備え
たボイラに好適な気化燃焼バーナを得ること。【構成】液体燃料を噴霧する燃料噴霧ノズル(12)，燃
焼用空気を導入する空気導入流路(11)，燃料噴霧ノズル
(12)からの液体燃料の気化を行う燃料蒸発筒(13)，並び
に，この燃料蒸発筒(13)の基部に形成され、燃焼ガスを
燃料蒸発筒(13)内に導入するための燃焼ガス導入部(14)
とから気化ユニット(V) を構成し、前記複数の気化ユニ
ット(V) の外側に、所定の隙間を介在させてバーナケー
シング(C)を配置し、前記各気化ユニット(V) とバーナ
ケーシング(C) との間の隙間を燃焼ガス導入部(14)に連
なる燃焼ガスの再循環流路(R) とした構成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、気化燃焼バーナに関
し、特に、所定の間隔をおいて互いに略平行に、かつ、
バーナからの燃焼火炎と交差するように設けた多数の伝
熱管からなる伝熱管群を備えたボイラに適用するのに好
適な気化燃焼バーナである。

【０００２】

【従来の技術】近年では、環境汚染問題により、ボイラ
においても有害燃焼排気物、特にＮＯ_X，ＣＯ等の一層
の排出濃度の低減が求められている。このような有害燃
焼排気物の排出濃度の低減化対策の一つとして、バーナ
にできるだけ伝熱管を近づけると共に、燃焼火炎中に所
定の間隔をおいて互いに略平行な伝熱管を多数配置し、
伝熱管群への熱交換と同時に燃焼火炎の冷却を行うこと
で、燃焼ガス（燃焼火炎）の高温維持時間を短縮して有
害燃焼排気物、特にサーマルＮＯ_X（thermal ＮＯ_X）
を低減すると共に、高負荷燃焼を実現する技術が知られ
ている。尚、本書で用いる「燃焼火炎」とは、現在燃焼
反応を起している最中の高温ガスのことをいい、この高
温ガス中には燃焼を完了していない可燃性予混合ガスと
燃焼によって生成された燃焼済みガスとを含む。また、
火炎は燃焼ガスと言い換えてもよい。

【０００３】しかしながら、前述の燃焼排気物低減化の
技術は、予混合式バーナ等の気体燃料を用いる燃焼バー
ナをボイラ缶体等に適用した場合の技術であって、この
ような缶体構造のものに適用し得るような液体燃料用の
燃焼バーナについては未達成であり、前述のような気体
燃料を用いる燃焼バーナ、特に予混合式バーナを適用す
る缶体構造のものに液体燃料を用いる燃焼バーナを組合
せるに際しては、次のような不具合いがあった。即ち、
液体燃料を噴霧し、拡散燃焼を行う燃焼バーナと、同一
発熱量の気体燃料の燃焼装置とを比較すると、液体燃料
用燃焼バーナでは、燃焼火炎のバーナ軸方向速度が大き
く、且つ、燃焼火炎の大きさが小さいため、前記伝熱管
に対して直交方向に燃焼火炎を形成することは、伝熱面
が有効利用できないという問題を生じる。また、噴霧さ
れた液体燃料の微粒子が、その周囲から蒸発し、燃焼す
る途中の過程において伝熱管に衝突して凝縮するために
煤が大量発生し、また振動燃焼が生じる。更に、伝熱管
と接触する火炎部分が小さいために、前記のような伝熱
管の冷却作用による低ＮＯ_X化が期待できない。

【０００４】また、前述のボイラ缶体においては、燃料
噴霧ノズルからその直前の伝熱管までの距離が非常に短
いために噴霧拡散タイプの燃焼装置、特に、高燃焼，低
燃焼，停止の３位置制御を行うような大容量のものを組
合せることは困難であり、単一の燃料噴霧ノズルを用い
る形式の燃焼バーナでは、前述のような３位置制御によ
る燃焼形態を安価には達成できないという問題点を有し
ている。以上のように、前述の燃焼排気物の低減化を達
成した缶体構造に対して、液体燃料を用いる燃焼装置を
組合せることは、事実上不可能であり、実際に燃焼が可
能とした場合においても有害燃焼排気物の低減作用は殆
ど発揮できない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、この発明が解
決しようとする課題は、小型・大容量で、燃焼量の調整
が容易に行え、しかも、適用する熱機器に最適な火炎形
状を得ることのできる気化燃焼バーナを得ることであ
り、特に、所定の間隔をおいて互いに略平行に、かつ、
バーナからの燃焼火炎と交差するように設けた多数の伝
熱管からなる伝熱管群を備えたボイラに適用するのに好
適な気化燃焼バーナを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、上述の課題
に鑑みてなされたもので、少なくとも，液体燃料を噴霧
する燃料噴霧ノズル，燃焼用空気を導入する空気導入流
路，燃料噴霧ノズルから噴霧された液体燃料の気化を行
う燃料蒸発筒，並びに，この燃料蒸発筒の基部に形成さ
れ、燃焼ガスを燃料蒸発筒内に導入するための燃焼ガス
導入部とから気化ユニットを構成し、この気化ユニット
を所定の配列でもって複数個近接配置し、前記複数の気
化ユニットの外側に、所定の隙間を介在させてバーナケ
ーシングを配置し、前記各気化ユニットとバーナケーシ
ングとの間の隙間を燃焼ガス導入部に連なる燃焼ガスの
再循環流路としたことを特徴とする気化燃焼バーナであ
る。更に、前記気化ユニットが、燃料蒸発筒の先端側に
おける気化燃料に対して燃焼用二次空気を供給するため
の第二の空気導入流路を備えていることを第２の特徴と
し、前記第二の空気導入流路を、前記燃料蒸発筒を二重
の筒形状とすることにより、この二重筒に挟まれる空間
部としたことを第３の特徴とし、前記二次空気供給孔
が、前記第二の空気導入流路を画成する燃料蒸発筒の内
周面先端側に形成された末広り形状をなすテーパ部に形
成したことを第４の特徴とする気化燃焼バーナである。
更に、熱機器に適用する場合においては、前記バーナケ
ーシング内に配列する気化ユニットの配列方向を、適用
する熱機器の伝熱管の軸方向に添う方向としたことを第
５の特徴とする気化燃焼バーナであり、更に、所定の間
隔をおいて互いに略平行に、かつ、バーナからの燃焼火
炎と交差するように設けた多数の伝熱管からなる伝熱管
群を備えた熱機器に対して取付けた状態において、バー
ナケーシング内に配置する気化ユニットの配列方向を、
前記熱機器の伝熱管の軸方向に添う方向としたことを第
６の特徴とする気化燃焼バーナである。

【０００７】

【作用】この発明に係る気化燃焼バーナによれば、燃料
噴霧ノズル(12)，空気導入流路(11)，燃料蒸発筒(13)，
並びに，燃焼ガス導入部(14)とから構成した気化ユニッ
ト(V) を所定の配列でもって複数個近接配列し、前記複
数の気化ユニット(V) の外側に、所定の隙間を介在させ
てバーナケーシング(C) を配置し、前記各気化ユニット
(V) とバーナケーシング(C) との間の隙間を燃焼ガス導
入部(14)に連なる燃焼ガスの再循環流路(R) としたこと
から、通常、各気化ユニット(V) 毎に構成していたバー
ナケーシング(C) の共有化を達成する。そして、燃焼時
においては、燃料蒸発筒(13)内の基端部に供給した燃焼
用空気と液体燃料を燃焼させる際に生じる熱と、前記再
循環流路(R) 並びに各気化ユニット(V) の燃焼ガス導入
部(14)を介して燃料蒸発筒(13)内に導入した燃焼ガスの
熱とにより、燃料蒸発筒(13)内において液体燃料を気化
させ、燃料蒸発筒(13)先端側において、この際の燃焼火
炎は、前記気化ユニット(V) の配列状況に対応して形成
され保炎される。この気化燃焼バーナ(B) を、熱機器
(H) に適用するに際しては、前記バーナケーシング(C)
内に配列する気化ユニット(V) の配列方向を、適用する
熱機器(H)の伝熱管(30)の軸方向に添う方向とすること
により、気化燃焼バーナ(B) からの火炎は、伝熱管(30)
を軸方向に広範囲に加熱すると共に、伝熱管(30)の隙間
から後流側の伝熱管(30)に向けて良好に流通する。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の具体的な実施例を図面に基
づいて詳細に説明する。尚、図面に示す実施例は、２基
の気化ユニットをバーナケーシング内に配列した構成の
ものについて図示したものであり、図１は、一実施例の
断面構造を概略的に示した説明図であり、図２は、図１
に示す気化燃焼バーナの燃焼火炎形成側から見た正面図
であり、図３は、図１に示す気化燃焼バーナの機能を説
明するための図面である。

【０００９】図１，２に示す気化燃焼バーナ(B) は、２
基の気化ユニット(V) をバーナケーシング(C) 内に近接
配置した構成のもので、気化ユニット(V) 並びにバーナ
ケーシング(C) は、ボイラ・燃焼炉等の熱機器への取付
用フランジを兼ねる基盤部材(10)に対して取付けられて
いる。

【００１０】まず、前記気化ユニット(V) の構成につい
て説明すると、この気化ユニット(V) は、空気導入流路
(11)，燃料噴霧ノズル(12)，燃料蒸発筒(13)，並びに，
燃焼ガス導入部(14)を備えている。前記空気導入流路(1
1)は、この実施例においては孔形状のものであって、基
盤部材(10)の各気化ユニット(V) に対応する位置に設け
られている。この空気導入流路(11)は、前記基盤部材(1
0)の背面側（図１における左側）から燃焼用空気の供給
を受けるもので、この実施例においては基盤部材(10)に
穿設した孔としてある。特に、この空気導入流路(11)
を、図示するように、燃料噴霧ノズル(12)と略同軸状を
なす主導入孔(11a) と、その周囲に、主導入孔(11a) に
向けて傾斜させて複数個設けた副導入孔(11b) とを形成
し、両者から燃焼用空気を燃料蒸発筒(13)内に供給する
構成とすることにより、燃料蒸発筒(13)内において燃料
用空気と液体燃料との攪拌・混合を促進し、燃焼性能の
向上を図ることができる。尚、この空気導入流路(11)は
以上のような孔とする他、管形状の部材を前記基盤部材
(10)を貫通させて設けることによって構成してもよい。
燃料噴霧ノズル(12)は、基盤部材(10)の背面側に設けら
れ、その先端を空気導入流路(11)に臨ませてある。この
各燃料噴霧ノズル(12),(12) には、それぞれ燃料バルブ
(15),(15) を介して燃料供給管(16)が接続されている。
燃料蒸発筒(13)は、基盤部材(10)の正面側（図１におけ
る右側）において、空気導入流路(11)とほぼ同軸状とな
るように、その基端部を固定してある。燃焼ガス導入部
(14)は、後述するように、燃焼ガスを燃料蒸発筒(13)内
に導入するためのもので、前記の燃料蒸発筒(13)の基部
（基盤部材(10)側）に所定間隔で複数個設けてある。

【００１１】更にこの実施例の気化ユニット(V) は、前
記の空気導入流路(11)の他に、燃焼用二次空気を導入す
るための第二の空気導入流路(20)と、燃料蒸発筒(13)の
先端側において二次空気を気化燃料に供給する二次空気
供給孔(21)とを備えている。具体的に説明すると、第二
の空気導入流路(20)は、前記燃料蒸発筒(13)を二重の筒
形状とすることにより、この二重筒に挟まれる空間部を
第二の空気導入流路(20)としたもので、図面において
は、前記燃料蒸発筒(13)の外周側に、この燃料蒸発筒(1
3)と略同軸をなすように外筒(17)を設けて、この基端部
側を前記燃料蒸発筒(13)と同様に基盤部材(10)に密着固
定している。そして、燃料蒸発筒(13)と外筒(17)との間
の空間を第二の空気導入流路(20)としてある。この第二
の空気導入流路(20)内への燃焼用空気の供給は、前記第
二の空気導入流路(20)の上流端に位置する基盤部材(10)
に、適宜の寸法の第二の空気導入孔(22)を形成すること
によって、前記の空気導入流路（従って、この空気導入
流路は一次空気の導入流路となる）(11)と同様に、基盤
部材(10)の背面側から燃焼用空気の供給を受ける。一
方、二次空気を燃料蒸発筒(13)の先端側において二次空
気を気化燃料に供給する二次空気供給孔(21)は、前記第
二の空気導入流路(20)を画成する燃料蒸発筒(13)の内周
面先端側に形成された末広り形状をなすテーパ部(13a)
に多数個、所定の分布で形成される。図示する例におい
ては、前記のテーパ部(13a) に略扇形形状のグループを
なして複数の箇所に形成されている。これは、燃料蒸発
筒(13)の先端部近傍において、希薄混合気燃焼部分と過
濃混合気燃焼部分を生じさせることによりサーマルＮＯ
x の生成量の低い領域で燃焼させ、低ＮＯx 化を図るた
めである。前述のように、二次空気を導入する場合は、
前記の空気導入流路(11)から供給される一次空気量と、
第二の空気導入孔(22)から供給される二次空気量は、例
えば、前者一次空気を理論空気量より少なく設定し、両
者の合計が理論空気量より多くなるように設定する。

【００１２】また、前記テーパ部(13a) の基端側には、
環状の絞り部材(18)を設けてあり、この絞り部材(18)
は、燃料蒸発筒(13)の内周壁面から中心に向けて所定の
高さを有しており、前記燃料蒸発筒(13)内を流れる液体
燃料と燃焼用空気の混合流れに対して絞り部材(18)の後
流側において渦流を生じさせ、液体燃料の気化並びに空
気との混合を促進し、保炎性能を安定させるためのもの
である。尚、この実施例では、燃料蒸発筒(13)を二重の
筒形状にしたことにより、燃焼ガスと２次空気の混合を
防止し、燃焼ガスの循環を効果的に行うために、前記燃
焼ガス導入部(14)を、外筒(17)の外周と燃料蒸発筒(13)
の内周とを連通させるパイプ状の部材によって構成して
ある。

【００１３】以上の構成の気化ユニット(V) は、２基が
所定の間隔をおいて基盤部材(10)上に近接配置した状態
となっており、２基の気化ユニット(V) は、基盤部材(1
0)の正面側に設けたバーナケーシング(C) によって所定
の間隔をおいて取囲まれた状態となっている。このバー
ナケーシング(C) は、後述するように気化ユニット(V)
との間に燃焼ガスの再循環流路(R) を形成するためのも
ので、その先端部は、所定の空間を残して先細りのテー
パ形状としてある。尚、バーナケーシング(C) 先端部
は、内部の気化ユニット(V) の燃料蒸発筒(13)の開口部
に若干覆い被さる長さとしてある。またバーナケーシン
グ(C) は、気化ユニット(V) が２基であるため、長円形
の断面形状を有しており、前記気化ユニット(V) との間
に形成される隙間が燃焼ガス導入部(14)に連なる燃焼ガ
スの再循環流路(R) となり、燃焼ガスはバーナケーシン
グ(C) と各気化ユニット(V) における燃料蒸発筒(13)と
の先端間の隙間から前記再循環流路(R) ，燃焼ガス導入
部(14)を経て燃料蒸発筒(13)内に流入する。

【００１４】尚、この実施例においては、一方の気化ユ
ニット（図１に示す実施例では、下方側のユニット）に
は、その基盤部材(10)の背面側に燃料噴霧ノズル(12)に
近接させて点火用のスパークロッド(S) を設けてある。

【００１５】以上の構成の気化燃焼バーナについて、そ
の燃焼作用について説明する。まず、図示しない空気供
給手段により、前記２系統の空気導入流路(11),(20)か
ら燃料蒸発筒(13)に向けてそれぞれ燃焼用の一次空気並
びに二次空気を供給し、また、燃料バルブ(15)の操作に
より、燃料供給管(16)からの液体燃料を燃料噴霧ノズル
(12)から噴霧し、空気導入流路(11)を介して燃料蒸発筒
(13)内に供給し、スパークロッド(S) に通電する。この
際、液体燃料の供給は、両方の気化ユニット(V) につい
て同時に行ってもよいが、以下では、スパークロッド
(S) を設けてある側の気化ユニット(V) 側について先に
供給しているものとする。尚、この場合においても、燃
焼用空気は両方の気化ユニット(V) に供給されている。

【００１６】前記スパークロッド(S) の放電エネルギー
により、噴霧された燃料微粒子の一部が高温になり、こ
の高温の燃料微粒子が、他の燃料微粒子、並びに、一次
空気と共に、燃料蒸発筒(13)先端のテーパ部(13a) に達
すると、この先端部近傍においては、二次空気供給孔(2
1)から噴出する二次空気により、噴霧された燃料を完全
燃焼させるに必要な空気が供給されることになり、高温
の燃料微粒子が、先ず発火し、この反応が周囲の燃料微
粒子に伝搬され、燃料蒸発筒(13)の先端部で燃焼火炎が
生じ、この近傍にて保炎される。以上の過程を経て形成
される燃焼火炎は、点火動作後、極短時間のみであり、
以後は、以下のような過程を経て、青炎状態の安定な気
化燃焼に移行する。即ち、燃料蒸発筒(13)内に供給され
る一次空気並びに液体燃料の流れにより、燃料蒸発筒(1
3)とバーナケーシング(C) との先端間の再循環流路(R)
の開口部における圧力は、再循環流路(R) 内部側より低
くなっているため、燃料蒸発筒(13)から噴出される燃焼
ガスは、前記燃料蒸発筒(13)とバーナケーシング(C) と
の先端間の隙間から再循環流路(R) 内に流入し、燃焼ガ
ス導入部(14)を介して燃料蒸発筒(13)の基端部内側に再
び流入する。そして、燃料噴霧ノズル(12)からの液体燃
料を加熱し、その粒子を気化させ、燃料蒸発筒(13)にお
いて青炎での定常燃焼に極短時間で移行させる。この定
常燃焼状態において、燃焼ガス導入部(14)からの燃焼ガ
スは、燃焼ガスの温度を低下させる作用も有し、これに
よりサーマルＮＯ_X発生を抑制する。

【００１７】以上の着火−燃焼動作は、スパークロッド
(S) を設けた側の気化ユニット(V)についてであるが、
この状態において、他方側の気化ユニット(V) には燃焼
用空気が供給されているため、空気流によって前述同様
の燃焼ガスの再循環が行われ、燃焼ガスにより燃料蒸発
筒(13)の昇温が行われている。更に、２個の気化ユニッ
ト(V) はバーナケーシング(C) 内において近接配置して
あるため、燃焼中の気化ユニット(V) からの熱輻射によ
り、他方側の気化ユニット(V) の燃料蒸発筒(13)の昇温
も行われる。従って、他方側の気化ユニット(V) に燃料
の供給を開始すると、循環中の燃焼ガス並びに昇温され
た燃料蒸発筒(13)からの熱輻射によってこの燃料は即時
に気化し、燃料蒸発筒(13)から噴出する。そして、バー
ナケーシング(C) から噴出した時点で、燃焼中の気化ユ
ニット(V) の燃焼火炎により着火され、青炎での燃焼を
開始する。

【００１８】以上のように、この構成によれば、個々の
気化ユニット(V) には別々に燃焼用空気，並びに液体燃
料が供給され、燃焼が各気化ユニット毎に個々に成立し
ていることから、一方の気化ユニットによる燃焼を行っ
ても、燃焼性に影響はなく、サーマルＮＯ_Xや、ＣＯの
生成量は増加しない。

【００１９】更に、以上の構成によると、前記のよう
に、着火手段（スパークロッド(S) ）を設けていない側
の燃料供給を停止することにより、片方の気化ユニット
(V) のみの燃焼を行い、気化燃焼バーナ全体の50％負荷
の場合の運転が可能であり、また、二つの気化ユニット
(V) の発生熱量を異ならせて設定しておき、各気化ユニ
ット(V) を選択的に燃焼させることにより、気化燃焼バ
ーナ(B) 全体としての燃焼量を種々の比率で調整するこ
とができる。例えば、各気化ユニット(V) の燃焼量の比
を４：６とすることにより、気化燃焼バーナ全体として
の燃焼量に対して、 100％−40％− 0％， 100％−60％
− 0％のように燃焼量を調整できる。

【００２０】以上構成の気化燃焼バーナ(B) は、ボイラ
等の熱機器に取付けて使用されるが、熱機器に適用する
に際しては、バーナケーシング(C) 内に配置する気化ユ
ニット(V) の配列方向を、適用する熱機器の伝熱管の軸
方向に添う方向とする。換言すれば、適用する熱機器の
伝熱管の軸線方向に対して、気化ユニット(V)の配列方
向を略合致させた状態で、この熱機器に取付ける。この
ように取付けることにより、気化燃焼バーナ(B) からの
燃焼火炎は、伝熱管の軸方向に広がる偏平な燃焼火炎と
なり、前記伝熱管を軸方向に広範囲に加熱するため、伝
熱管を均等に加熱することができ、また、このような形
状であるため、上流側の伝熱管の隙間から後流側の伝熱
管に向けて良好に流通するようになり、熱効率の向上と
伝熱管の過熱防止に貢献すると共に、熱機器との関連に
おいて燃焼の安定化が図れる。

【００２１】以下では、この気化燃焼バーナ(B) を適用
した熱機器の具体例を図４，５に示し、以下に説明す
る。図示する熱機器(H) はボイラであって、その缶体(5
0)の構成は、図５に示すように、複数本の伝熱管(30')
を１列に整列配置すると共に、隣合う伝熱管(30')同志
をフィン状部材(31)で連結して伝熱管壁(32)を形成し、
この伝熱管壁(32)を２枚対面させて配置し、該一対の伝
熱管壁(32),(32) を構成する各伝熱管(30')の上下端を
上下のヘッダ(33),(34) にそれぞれ連結し、前記一対の
伝熱管壁(32),(32) の長手方向の一端側に前記の気化燃
焼バーナ(B) を設けると共に、他端側に排ガス出口(35)
を設け、前記一対の伝熱管壁(32),(32) と前記上下のヘ
ッダ(33),(34) とにより気化燃焼バーナ(B) からの燃焼
火炎並びに燃焼ガスが実質上直線的に通過するガス通路
(36)を形成して、このガス通路(36)内に、前記燃焼ガス
の流通を許容する間隔をもって、かつこのガス通路(36)
の略全域に亘って多数の伝熱管(30)を挿設したものであ
る。尚、この実施例における熱機器(H) においては、前
記一対の伝熱管壁(32),(32) のうちの一方側（図５にお
ける下方側）は、他方のものより短く（即ち、伝熱管の
本数を少なく）設定することにより、前記ガス通路(36)
からの排ガスの排出を、前記一対の伝熱管壁(32),(32)
の長手方向の他端側の側面から行うように構成してあ
る。

【００２２】前記構成の缶体(50)においては、各伝熱管
(30)の相互の間隔を、図示するように、伝熱管(30)の直
径以下としてあるが、この理由は、伝熱管直径とその間
隔によって、燃焼火炎及び燃焼ガスと各伝熱管(30)との
対流伝熱効率と圧力損失が相反して変化し、また、挿設
する伝熱管(30)の本数も変化するが、前記間隔がそれら
の要因を満足するためである。また、前記気化燃焼バー
ナ(B) は、前記ガス通路(36)内において対面する伝熱管
(30),(30) に比較的近接した位置に配置するが、前記気
化燃焼バーナ(B) とこれに対面する伝熱管(30),(30) と
の間隔も極めて小さいものとなっている。特に、この実
施例のように、気化燃焼バーナ(B) のバーナケーシング
(C) の先端部を先細りのテーパ形状とし、この先端部を
対向する伝熱管(30),(30) の隙間に入り込むように設け
ることにより、対面する伝熱管(30),(30) との間隔を極
めて小さいものとすることができる。前記缶体(50)にお
ける気化燃焼バーナ(B) の取付部には、図示しない送風
手段から燃焼用空気の供給を受けるウインドボックス(4
3)を配置してあり、前記気化燃焼バーナ(B) にはこのウ
インドボックス(43)を介して燃焼用空気を導入する。ま
た、前記缶体(50)の側面には、前記排ガス出口(35)と連
通する排ガス排出手段(44)を設けてある。この排ガス排
出手段(44)は、排ガスを系外に排出する煙突台の他、こ
の煙突台に代えて節炭器等の熱回収手段を設けたもので
あってもよい。

【００２３】以上の構成の熱機器(H) において、図示し
ない送風機からウインドボックス(43)を介して燃焼用空
気が気化燃焼バーナ(B) に供給されると共に、前記燃料
供給管(16)を介して液体燃料が気化燃焼バーナ(B) に供
給され、スパークロッド(S)によって点火される。この
後は、前記同様にして気化燃焼バーナ(B) の燃焼が行わ
れるが、この燃焼状態において、気化燃焼バーナ(B) か
ら噴出する燃焼ガスは、缶体(50)の各伝熱管(30)の隙間
空間内を図中左方から右方に向けて燃焼しながら流動
し、この流動過程において、燃焼火炎及び燃焼ガスは、
各伝熱管(30)に熱伝達を行い、排ガス出口(35)から、煙
突台等の排ガス排出手段(44)から系外に排出される。こ
の燃焼過程において、気化燃焼バーナ(B) は、バーナ内
部で速やかに液体燃料の気化を行うものであるため、前
記気化燃焼バーナ(B) と対面する伝熱管(30)(30)との距
離を、前記のように極めて小さいものとしても、各伝熱
管(30)に青炎状態の火炎を作用させることができる。更
に、気化燃焼バーナ(B) の前方に形成される燃焼火炎
は、伝熱管(30)に伝熱作用を及ぼして燃焼反応の生じな
い温度領域まで温度降下するまでに、速やかに燃焼を完
了するため、未燃焼部分が残留することなく、完全燃焼
する。更に、この気化燃焼バーナ(B) は、前記伝熱管(3
0)の軸線に沿う方向に気化ユニット(V) を配置してある
ため、前述の効果に加えて更に次のような作用効果を発
揮する。まず、前述のような気化ユニット(V) の配置状
況により、気化燃焼バーナ(B)からの燃焼火炎は、伝熱
管(30)に対して軸方向に、広範囲に接触するようになる
ため、前記の効果的な伝熱と同時に燃焼火炎の冷却を有
効に行うことができる。従って、燃焼火炎並びに燃焼ガ
スの高温維持時間を短縮して有害燃焼排気物、特にサー
マルＮＯx の低減化を達成する。しかも、伝熱管(30)の
軸方向に気化ユニット(V) を配置することにより、伝熱
管(30)の軸方向に広がる偏平な燃焼火炎を形成すること
ができるため、この燃焼火炎並びに燃焼ガスを伝熱管(3
0)の隙間から後流側の伝熱管(30)に向けて良好に流通す
るようになり、この後流側の伝熱管(30)においても上述
のような効果的な伝熱と燃焼火炎の冷却を有効に行うこ
とができ、燃焼火炎並びに燃焼ガスの高温維持時間を短
縮して有害燃焼排気物の低減化を達成できる。従って、
この発明に係る気化燃焼バーナ(B) の適用によって、熱
機器との関連において燃焼の安定化が図れると共に、後
流側の伝熱管においても前記冷却作用を有効に発揮させ
ることができる。

【００２４】また、以上のようにこの発明に係る気化燃
焼バーナの適用により、この熱機器(H) において、燃焼
火炎並びに燃焼ガスを効果的に、しかも均一に冷却する
ことができるため、燃焼火炎並びに燃焼ガスを比較的低
温に保持する領域を得ることができ、更に燃焼火炎並び
に燃焼ガスは、各伝熱管(30)によってこの伝熱管(30)の
隙間で渦流となるため、保炎性が向上すると共に、未燃
ガスが火炎流に急速に取込まれて完全燃焼が行われ、特
にＣＯは酸化されてＣＯ2 となる。又、燃焼反応後の燃
焼ガスも、各伝熱管、並びに伝熱管壁に接触しながら缶
体(50)の長手方向に通過するようになり、比較的低い温
度範囲に保たれる。従って、ＣＯ₂ のＣＯへの熱解離が
抑制される。例えば、前記熱機器(H) に、この気化燃焼
バーナ(B) 適用した場合において、有害排気物の生成量
を調べると、空気比 1.4，燃焼量174.1KWの条件下で２
基の気化ユニット(V) に液体燃料を供給したて燃焼させ
た場合、ＮＯ_Xは、 60ppm程度であり、ＣＯについて
は、 15ppm以下と極めて低くなっている。これらのＮＯ
_X，ＣＯ値は、元来有害燃焼排気物の生成が少ないとさ
れる気体燃料バーナと遜色無い優秀な値である。

【００２５】以上の実施例においては、２基の気化ユニ
ット(V) をバーナケーシング(C) 内に配置してなる気化
燃焼バーナ(B) としてあるが、バーナケーシング(C) 内
に配置する気化ユニット数は、２基に限らず、また、バ
ーナケーシング(C) 内での気化ユニット(V) を配列は直
線状に限らず、格子状等の配置としてあってもよい。
尚、この気化燃焼バーナ(B) が伝熱管(30)を有する熱機
器(H) に適用するものにおいては、少なくとも２基以上
の気化ユニット(V) が伝熱管(30)の軸線方向に沿う方向
となるように配列すればよい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る気
化燃焼バーナによれば、燃料噴霧ノズル，空気導入流
路，燃料蒸発筒，並びに，燃焼ガス導入部とから構成し
た気化ユニットを所定の配列でもって複数個近接配列
し、前記複数の気化ユニットの外側に、所定の隙間を介
在させてバーナケーシングを配置し、前記各気化ユニッ
トとバーナケーシングとの間の隙間を燃焼ガス導入部に
連なる燃焼ガスの再循環流路としたことから、各気化ユ
ニット毎に構成しているバーナケーシングの共有化を達
成することができるため、気化燃焼バーナ全体の小型化
を達成することができる。しかも、前記の構成により各
気化ユニット間の間隔を狭めることができるため、気化
ユニットを従来より高密度に配置することができ、小型
・大容量の気化燃焼バーナを提供することが可能にな
る。更に、前記の構成により各気化ユニットは個別に燃
焼火炎を形成することができるため、バーナケーシング
内の各気化ユニットを適宜選択して点火することによ
り、燃焼量の調整を容易に行え、要求熱量に対応させた
燃焼を行い得る極めて実用性の高い気化燃焼バーナを提
供できる。また、この発明に係る気化燃焼バーナは、前
記のように、燃焼用空気の供給を、一次空気と二次空気
とに分けて供給しているため、着火性、燃焼性に優れ、
しかも、液体燃料をごく短時間で効果的に気化して即時
に青炎による定常燃焼に移行するため、従来の気化燃焼
バーナのような煤の発生や、この煤の付着による燃焼性
の劣化を防止でき、安定した性能を長期にわたって維持
できる。

【００２７】更に、この発明に係る気化燃焼バーナによ
れば、気化ユニットの配列状況に対応した形状の燃焼火
炎を得ることができるため、バーナの用途、即ち、適用
するボイラ，燃焼炉等のような熱機器に応じた燃焼火炎
を得ることができ、極めて、適用範囲の広い気化燃焼バ
ーナを提供することができる。即ち、この気化燃焼バー
ナを、ボイラ等の熱機器に適用するに際しては、前記バ
ーナケーシング内に配列する気化ユニットの配列方向
を、適用する熱機器の伝熱管の軸方向に添う方向とする
ことにより、気化燃焼バーナからの火炎は、伝熱管を軸
方向に広範囲に加熱するため、伝熱管を均等に加熱する
ことができ、熱効率の向上と伝熱管の過熱防止に貢献す
る。特に、適用する熱機器が、所定の間隔をおいて互い
に略平行に、かつ、バーナからの燃焼火炎と交差するよ
うに設けた多数の伝熱管からなる伝熱管群を備えたもの
である場合は、前述の効果に加え、燃焼火炎が伝熱管に
対して広範囲に接触しているため燃焼火炎の冷却を有効
に行うことができ、この燃焼火炎の冷却によるＮＯ_Xの
低減化を効果的に行える。しかも、伝熱管の軸方向に気
化ユニットを配置することにより、伝熱管の軸方向に広
がる偏平な燃焼火炎を形成することができるため、この
燃焼火炎並びに燃焼ガスを伝熱管の隙間から後流側の伝
熱管に向けて良好に流通するようになり、熱機器との関
連において燃焼の安定化が図れると共に、後流側の伝熱
管においても前記冷却作用を有効に発揮させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る気化燃焼バーナの一実施例の構
成を説明するための図面で、図２のＩ−Ｉ線断面図であ
る。

【図２】図１に示す気化燃焼バーナの燃焼火炎形成側か
ら見た正面図である。

【図３】図１に示す気化燃焼バーナの機能を説明するた
めの図面である。

【図４】この発明に係る気化燃焼バーナを熱機器に適用
した場合の機能を説明するための一部破断部分を有する
概略側面図である。

【図５】図４に示す熱機器における伝熱管の配置を説明
するための概略平面図である。

【符号の説明】

(10) 基盤部材 (11) 空気導入流路 (12) 燃料噴霧ノズル (13) 燃料蒸発筒 (14) 燃焼ガス導入部 (20) 第二の空気導入流路 (30) 伝熱管 (B) 気化燃焼バーナ (C) バーナケーシング (H) 熱機器 (R) 再循環流路 (V) 気化ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者近藤幹太愛媛県松山市堀江町７番地株式会社三浦研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体燃料を気化させて燃焼させる気化燃
焼バーナであって、液体燃料を噴霧する燃料噴霧ノズル
(12)，燃焼用空気を導入する空気導入流路(11)，燃料噴
霧ノズル(12)から噴霧された液体燃料の気化を行う燃料
蒸発筒(13)，並びに，この燃料蒸発筒(13)の基部に形成
され、燃焼ガスを燃料蒸発筒(13)内に導入するための燃
焼ガス導入部(14)とから気化ユニット(V) を構成し、こ
の気化ユニット(V) を所定の配列でもって複数個近接配
置し、前記複数の気化ユニット(V) の外側に、所定の隙
間を介在させてバーナケーシング(C) を配置し、前記各
気化ユニット(V) とバーナケーシング(C) との間の隙間
を燃焼ガス導入部(14)に連なる燃焼ガスの再循環流路
(R) としたことを特徴とする気化燃焼バーナ。
【請求項２】前記気化ユニット(V) が、燃料蒸発筒(1
3)の先端側における気化燃料に対して燃焼用二次空気を
供給するための第二の空気導入流路(20)を備えているこ
とを特徴とする請求項１記載の気化燃焼バーナ。
【請求項３】前記燃料蒸発筒(13)を二重の筒形状とす
ることにより、この二重筒に挟まれる空間部を第二の空
気導入流路(20)としたことを特徴とする請求項１記載の
気化燃焼バーナ。
【請求項４】前記二次空気供給孔(21)が、前記第二の
空気導入流路(20)を画成する燃料蒸発筒(13)の内周面先
端側に形成された末広り形状をなすテーパ部(13a) に形
成したことを特徴とする請求項３記載の気化燃焼バー
ナ。
【請求項５】前記バーナケーシング(C) 内に配置する
気化ユニット(V) の配列方向を、適用する熱機器(H) の
伝熱管(30)の軸方向に添う方向としたことを特徴とする
請求項１乃至請求項４記載の気化燃焼バーナ。
【請求項６】所定の間隔をおいて互いに略平行に、か
つ、バーナからの燃焼火炎と交差するように設けた多数
の伝熱管(30)からなる伝熱管群を備えた熱機器(H) に対
して取付けた状態において、バーナケーシング(C) 内に
配置する気化ユニット(V) の配列方向を、前記熱機器
(H) の伝熱管(30)の軸方向に添う方向としたことを特徴
とする請求項１乃至請求項４記載の気化燃焼バーナ。