JPH07332622A - 低窒素酸化物バーナ - Google Patents
低窒素酸化物バーナInfo
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- JPH07332622A JPH07332622A JP12777194A JP12777194A JPH07332622A JP H07332622 A JPH07332622 A JP H07332622A JP 12777194 A JP12777194 A JP 12777194A JP 12777194 A JP12777194 A JP 12777194A JP H07332622 A JPH07332622 A JP H07332622A
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- fuel injection
- combustion
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- combustion air
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Abstract
(57)【要約】
【目的】燃焼用空気の許容する圧力損失が極めて低いバ
ーナにおいて、圧力損失を増加させることなく、燃焼ガ
ス中のＮＯx 発生を低減することができる低窒素酸化物
バーナを得ることにある。 【構成】燃焼空間２の拡散燃料ノズル４からの燃料８
と、燃焼空間２に所定方向に流れるように供給されてい
る燃焼用空気５により拡散火炎３を形成する燃焼用空気
の許容圧力損失の小さいバーナにおいて、燃焼空間２の
燃料ノズル４の近傍に配設され、燃料９を高速で噴射す
るための多数の小孔１０を有する燃料噴出部７ｂを備
え、燃料噴出部７ｂから噴射される燃料は燃焼用空気５
と急速に混合されて希薄混合気を生成するものであっ
て、燃料噴出部７ｂは燃焼用空気５の流れに対して流体
抵抗の小さい断面形状の急速混合ノズル７を具備したも
の。
ーナにおいて、圧力損失を増加させることなく、燃焼ガ
ス中のＮＯx 発生を低減することができる低窒素酸化物
バーナを得ることにある。 【構成】燃焼空間２の拡散燃料ノズル４からの燃料８
と、燃焼空間２に所定方向に流れるように供給されてい
る燃焼用空気５により拡散火炎３を形成する燃焼用空気
の許容圧力損失の小さいバーナにおいて、燃焼空間２の
燃料ノズル４の近傍に配設され、燃料９を高速で噴射す
るための多数の小孔１０を有する燃料噴出部７ｂを備
え、燃料噴出部７ｂから噴射される燃料は燃焼用空気５
と急速に混合されて希薄混合気を生成するものであっ
て、燃料噴出部７ｂは燃焼用空気５の流れに対して流体
抵抗の小さい断面形状の急速混合ノズル７を具備したも
の。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば燃料電池発電プ
ラントの改質器用バーナ等に用いられ、燃焼用空気の許
容する圧力損失が小さく、かつ窒素酸化物を低減できる
低窒素酸化物バーナに関する。
ラントの改質器用バーナ等に用いられ、燃焼用空気の許
容する圧力損失が小さく、かつ窒素酸化物を低減できる
低窒素酸化物バーナに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、燃料電池発電プラントの改質器用
バーナのように、燃焼用空気の許容する圧力損失が極め
て低いバーナの場合、燃焼用空気の流路中に燃料ノズル
周囲に設けられた旋回器等の簡単な保炎機構以外に圧損
要素が極力無いようにして、拡散燃料ノズルからバーナ
の燃焼空間への噴射による拡散火炎を形成するバーナが
用いられていた。
バーナのように、燃焼用空気の許容する圧力損失が極め
て低いバーナの場合、燃焼用空気の流路中に燃料ノズル
周囲に設けられた旋回器等の簡単な保炎機構以外に圧損
要素が極力無いようにして、拡散燃料ノズルからバーナ
の燃焼空間への噴射による拡散火炎を形成するバーナが
用いられていた。
【０００３】図７はこの種従来の燃焼用空気の圧力損失
の小さいバーナの第１の例を示す断面図であり、耐火物
１により区画形成された燃焼空間２において、拡散火炎
３を形成する拡散燃料ノズル４が配設され、ノズル４の
先端部外周面には保炎手段である旋回器４ａが配設され
ている。燃焼空間２には、燃焼用空気５が矢印のごとき
供給され、またノズル４の内部には燃料８が矢印のごと
く供給されるように構成したものがある。
の小さいバーナの第１の例を示す断面図であり、耐火物
１により区画形成された燃焼空間２において、拡散火炎
３を形成する拡散燃料ノズル４が配設され、ノズル４の
先端部外周面には保炎手段である旋回器４ａが配設され
ている。燃焼空間２には、燃焼用空気５が矢印のごとき
供給され、またノズル４の内部には燃料８が矢印のごと
く供給されるように構成したものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図７のような構成のバ
ーナにおいて、燃料８が燃焼用空気５と混合する過程で
燃料８の拡散混合速度が燃焼反応の律速条件となるた
め、ほぼ化学量論比に近い混合条件で燃焼反応が持続す
る。このような燃焼条件では、燃焼温度が著しく高くな
り、さらにバーナの許容圧損の制約から燃焼用空気５の
流速も低くなるので、バーナ内の高温反応領域での燃焼
ガスの滞留時間も長くなるため、非常に多量の窒素酸化
物（ＮＯx ）が生成されることが実験等で確認されてい
る。
ーナにおいて、燃料８が燃焼用空気５と混合する過程で
燃料８の拡散混合速度が燃焼反応の律速条件となるた
め、ほぼ化学量論比に近い混合条件で燃焼反応が持続す
る。このような燃焼条件では、燃焼温度が著しく高くな
り、さらにバーナの許容圧損の制約から燃焼用空気５の
流速も低くなるので、バーナ内の高温反応領域での燃焼
ガスの滞留時間も長くなるため、非常に多量の窒素酸化
物（ＮＯx ）が生成されることが実験等で確認されてい
る。
【０００５】具体的には、天然ガスを燃料として燃焼用
空気温度が約２００°Ｃにおいて、燃焼ガス温度が９０
０°Ｃ程度となる場合に、燃焼ガス中のＮＯx 濃度が１
５０〜２５０ｐｐｍ（酸素濃度０％換算）程度と一般の
バーナに比べてかなり高くなる。そこで、ＮＯx を低減
するために、従来から排ガス再循環や蒸気噴射等のよう
に、バーナの周りに付帯設備を設ける方法等があるが、
それらにかかる設備費においてコストアップを招くので
好ましくない。
空気温度が約２００°Ｃにおいて、燃焼ガス温度が９０
０°Ｃ程度となる場合に、燃焼ガス中のＮＯx 濃度が１
５０〜２５０ｐｐｍ（酸素濃度０％換算）程度と一般の
バーナに比べてかなり高くなる。そこで、ＮＯx を低減
するために、従来から排ガス再循環や蒸気噴射等のよう
に、バーナの周りに付帯設備を設ける方法等があるが、
それらにかかる設備費においてコストアップを招くので
好ましくない。
【０００６】このような欠点を除去する従来例として、
特開平３ー１４０７０６号公報に示されるような窒素酸
化物低発生バーナがあるが、これはホーンと呼ばれる燃
焼用空気路の大部分を閉塞するようなコーン状の空気配
分手段を用いているため、空気側の圧力損失の大きな増
加が伴うことが考えられる。従って、燃焼用空気の許容
する圧力損失が極めて低いバーナとしては不適当であ
る。
特開平３ー１４０７０６号公報に示されるような窒素酸
化物低発生バーナがあるが、これはホーンと呼ばれる燃
焼用空気路の大部分を閉塞するようなコーン状の空気配
分手段を用いているため、空気側の圧力損失の大きな増
加が伴うことが考えられる。従って、燃焼用空気の許容
する圧力損失が極めて低いバーナとしては不適当であ
る。
【０００７】そこで、本発明は燃焼用空気の許容する圧
力損失が極めて低いバーナにおいて、圧力損失を増加さ
せることなく、燃焼ガス中のＮＯx 発生を低減すること
ができる低窒素酸化物バーナを提供することを目的とす
る。
力損失が極めて低いバーナにおいて、圧力損失を増加さ
せることなく、燃焼ガス中のＮＯx 発生を低減すること
ができる低窒素酸化物バーナを提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１に対応する発明は、燃料を燃焼空間のほぼ
中央部に配設されている燃料噴射手段の拡散燃料ノズル
から前記燃焼空間に噴出し、前記燃焼空間の所定方向に
供給されている燃焼用空気により拡散火炎を形成する燃
焼用空気の許容圧力損失の小さいバーナにおいて、前記
燃焼空間の燃料噴射手段の近傍に配設され、前記燃料を
高速で噴射するための多数の小孔を有する燃料噴出部を
備え、この燃料噴出部から噴射される燃料は前記燃焼用
空気と急速に混合されて希薄混合気を生成するものであ
って、前記燃料噴出部は前記燃焼用空気の流れに対して
流体抵抗の小さい断面形状の希薄混合気用燃料噴射手段
を具備したことを特徴とする低窒素酸化物バーナであ
る。
め、請求項１に対応する発明は、燃料を燃焼空間のほぼ
中央部に配設されている燃料噴射手段の拡散燃料ノズル
から前記燃焼空間に噴出し、前記燃焼空間の所定方向に
供給されている燃焼用空気により拡散火炎を形成する燃
焼用空気の許容圧力損失の小さいバーナにおいて、前記
燃焼空間の燃料噴射手段の近傍に配設され、前記燃料を
高速で噴射するための多数の小孔を有する燃料噴出部を
備え、この燃料噴出部から噴射される燃料は前記燃焼用
空気と急速に混合されて希薄混合気を生成するものであ
って、前記燃料噴出部は前記燃焼用空気の流れに対して
流体抵抗の小さい断面形状の希薄混合気用燃料噴射手段
を具備したことを特徴とする低窒素酸化物バーナであ
る。
【０００９】前記目的を達成するため、請求項２に対応
する発明は、燃料を燃焼空間のほぼ中央部に配設されて
いる燃料噴射手段の拡散燃料ノズルから前記燃焼空間に
噴出し、前記燃焼空間の所定方向に供給されている燃焼
用空気により拡散火炎を形成する燃焼用空気の許容圧力
損失の小さいバーナにおいて、前記燃焼空間の燃料噴射
手段の近傍に配設され、前記燃料を高速で噴射するため
の多数の小孔を有する燃料噴出部を備え、この燃料噴出
部から噴射される燃料は前記燃焼用空気と急速に混合さ
れて希薄混合気を生成するものであって、前記燃料噴出
部は前記燃焼用空気の流れに対して流体抵抗の小さい断
面形状の希薄混合気用燃料噴射手段と、この希薄混合気
用燃料噴射手段の燃料噴出部の近傍に前記燃焼用空気の
流路に沿って配設され、前記希薄混合気用燃料噴射手段
により混合される希薄混合気の空気の流量を制限するた
めの空気流量制限手段と、を具備したことを特徴とする
低窒素酸化物バーナである。
する発明は、燃料を燃焼空間のほぼ中央部に配設されて
いる燃料噴射手段の拡散燃料ノズルから前記燃焼空間に
噴出し、前記燃焼空間の所定方向に供給されている燃焼
用空気により拡散火炎を形成する燃焼用空気の許容圧力
損失の小さいバーナにおいて、前記燃焼空間の燃料噴射
手段の近傍に配設され、前記燃料を高速で噴射するため
の多数の小孔を有する燃料噴出部を備え、この燃料噴出
部から噴射される燃料は前記燃焼用空気と急速に混合さ
れて希薄混合気を生成するものであって、前記燃料噴出
部は前記燃焼用空気の流れに対して流体抵抗の小さい断
面形状の希薄混合気用燃料噴射手段と、この希薄混合気
用燃料噴射手段の燃料噴出部の近傍に前記燃焼用空気の
流路に沿って配設され、前記希薄混合気用燃料噴射手段
により混合される希薄混合気の空気の流量を制限するた
めの空気流量制限手段と、を具備したことを特徴とする
低窒素酸化物バーナである。
【００１０】前記目的を達成するため、請求項３に対応
する発明は、燃料を燃焼空間のほぼ中央部に配設されて
いる燃料噴射手段の拡散燃料ノズルから前記燃焼空間に
噴出し、前記燃焼空間の所定方向に供給されている燃焼
用空気により拡散火炎を形成する燃焼用空気の許容圧力
損失の小さいバーナにおいて、前記燃焼空間の燃料噴射
手段の近傍に配設され、前記燃料を高速で噴射するため
の多数の小孔を有する燃料噴出部を備え、この燃料噴出
部から噴射される燃料は前記燃焼用空気と急速に混合さ
れて希薄混合気を生成するものであって、前記燃料噴出
部は前記燃焼用空気の流れに対して流体抵抗の小さい断
面形状の複数個の希薄混合気用燃料噴射手段と、この各
希薄混合気用燃料噴射手段の燃料噴出部の近傍にそれぞ
れ前記燃焼用空気の流路に沿って配設され、前記各希薄
混合気用燃料噴射手段により混合される希薄混合気の空
気の流量を制限するための複数の空気流量制限手段と、
を具備したことを特徴とする低窒素酸化物バーナであ
る。
する発明は、燃料を燃焼空間のほぼ中央部に配設されて
いる燃料噴射手段の拡散燃料ノズルから前記燃焼空間に
噴出し、前記燃焼空間の所定方向に供給されている燃焼
用空気により拡散火炎を形成する燃焼用空気の許容圧力
損失の小さいバーナにおいて、前記燃焼空間の燃料噴射
手段の近傍に配設され、前記燃料を高速で噴射するため
の多数の小孔を有する燃料噴出部を備え、この燃料噴出
部から噴射される燃料は前記燃焼用空気と急速に混合さ
れて希薄混合気を生成するものであって、前記燃料噴出
部は前記燃焼用空気の流れに対して流体抵抗の小さい断
面形状の複数個の希薄混合気用燃料噴射手段と、この各
希薄混合気用燃料噴射手段の燃料噴出部の近傍にそれぞ
れ前記燃焼用空気の流路に沿って配設され、前記各希薄
混合気用燃料噴射手段により混合される希薄混合気の空
気の流量を制限するための複数の空気流量制限手段と、
を具備したことを特徴とする低窒素酸化物バーナであ
る。
【００１１】前記目的を達成するため、請求項４に対応
する発明は、前記希薄混合気用燃料噴射手段の燃料噴出
部は、前記拡散火炎の上流側に配置したことを特徴とす
る請求項１〜請求項３のいずれか一つに記載の低窒素酸
化物バーナである。
する発明は、前記希薄混合気用燃料噴射手段の燃料噴出
部は、前記拡散火炎の上流側に配置したことを特徴とす
る請求項１〜請求項３のいずれか一つに記載の低窒素酸
化物バーナである。
【００１２】
【作用】請求項１に対応する発明によれば、小孔を有
し、かつ、燃焼用空気の流れに対して流体抵抗の小さい
断面形状の燃料噴出部を備えた希薄混合気用燃料噴射手
段を設けたので、燃焼用空気の流れへ挿入による圧力損
失の増加は小さいことから、圧力損失が低いまま、燃焼
ガス中のＮＯx 発生を低減することができる。
し、かつ、燃焼用空気の流れに対して流体抵抗の小さい
断面形状の燃料噴出部を備えた希薄混合気用燃料噴射手
段を設けたので、燃焼用空気の流れへ挿入による圧力損
失の増加は小さいことから、圧力損失が低いまま、燃焼
ガス中のＮＯx 発生を低減することができる。
【００１３】請求項２に対応する発明によれば、請求項
１に対応する発明に、空気流量制限手段を付加したの
で、請求項１に対応する発明の作用に加え、燃焼用空気
が多すぎる場合に対しては、混合気の当量比が低下し過
ぎないようにすることが可能となり、未燃分の発生を防
止できるという作用が得られる。
１に対応する発明に、空気流量制限手段を付加したの
で、請求項１に対応する発明の作用に加え、燃焼用空気
が多すぎる場合に対しては、混合気の当量比が低下し過
ぎないようにすることが可能となり、未燃分の発生を防
止できるという作用が得られる。
【００１４】請求項３に対応する発明によれば、希薄混
合気用燃料噴射手段および空気流量制限手段をそれぞれ
複数個設けたので、希薄混合気用燃料の総量が変化する
場合には、燃料の増減に合わせて段階的に各希薄混合気
用燃料噴射手段に供給する燃料を切替えることができ、
希薄混合気の当量比の大きな変化量を小刻みにすること
ができ、ＮＯx が低く、かつ、未燃分の少ない条件を満
たす運転範囲を広げることが可能になる。
合気用燃料噴射手段および空気流量制限手段をそれぞれ
複数個設けたので、希薄混合気用燃料の総量が変化する
場合には、燃料の増減に合わせて段階的に各希薄混合気
用燃料噴射手段に供給する燃料を切替えることができ、
希薄混合気の当量比の大きな変化量を小刻みにすること
ができ、ＮＯx が低く、かつ、未燃分の少ない条件を満
たす運転範囲を広げることが可能になる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明による低窒素酸化物バーナの
第１実施例の概略構成を示す断面図であり、図２は図１
の上方から見た平面図である。キャスタブル等の耐火物
１により区画形成された燃焼空間２において、拡散火炎
３を形成する拡散燃料ノズル４が配設され、ノズル４の
先端部外周面には保炎手段を構成する旋回器４ａが配設
されている。燃焼空間２には、燃焼用空気５が矢印のご
とき供給され、またノズル４の内部には燃料８が矢印の
ごとく供給されるように構成されている点は従来の図７
と同一である。
て説明する。図１は本発明による低窒素酸化物バーナの
第１実施例の概略構成を示す断面図であり、図２は図１
の上方から見た平面図である。キャスタブル等の耐火物
１により区画形成された燃焼空間２において、拡散火炎
３を形成する拡散燃料ノズル４が配設され、ノズル４の
先端部外周面には保炎手段を構成する旋回器４ａが配設
されている。燃焼空間２には、燃焼用空気５が矢印のご
とき供給され、またノズル４の内部には燃料８が矢印の
ごとく供給されるように構成されている点は従来の図７
と同一である。
【００１６】従来例と異なる点は、燃料噴射手段を構成
する円筒状の拡散燃料ノズル４以外に、新たに旋回器４
ａの周囲に、希薄混合気用燃料噴射手段を構成する燃料
導入部７ａと燃料噴出部７ｂを備えた急速混合ノズル７
を設けたものである。急速混合ノズル７は燃料９を高速
に噴射することができることから、噴射された燃料と燃
焼用空気５が急速に混合されて希薄混合気６が生成さ
れ、この希薄混合気６が燃焼空間２に供給される。
する円筒状の拡散燃料ノズル４以外に、新たに旋回器４
ａの周囲に、希薄混合気用燃料噴射手段を構成する燃料
導入部７ａと燃料噴出部７ｂを備えた急速混合ノズル７
を設けたものである。急速混合ノズル７は燃料９を高速
に噴射することができることから、噴射された燃料と燃
焼用空気５が急速に混合されて希薄混合気６が生成さ
れ、この希薄混合気６が燃焼空間２に供給される。
【００１７】急速混合ノズル７は、燃料９を導入する中
空２重円筒状の燃料導入部７ａと、これと連通可能に設
けられた複数の燃料噴出部７ｂからなり、燃料噴出部７
ｂは燃料導入部７ａの上端部近くの内側を連通するよう
に設けられ、拡散燃料ノズル４の先端側に配設されてい
る旋回器４ａの外周側に水平でかつ放射状に延びるよう
に設けられると共に、各々は例えば図３のように断面が
流線型筒状（ほぼ楕円筒状）で、燃料用空気５の流れの
方向に長軸面が一致するように形成され、燃料噴出部７
ｂの上半部壁に口径が１mm以下の小孔１０が多数形成さ
れている。
空２重円筒状の燃料導入部７ａと、これと連通可能に設
けられた複数の燃料噴出部７ｂからなり、燃料噴出部７
ｂは燃料導入部７ａの上端部近くの内側を連通するよう
に設けられ、拡散燃料ノズル４の先端側に配設されてい
る旋回器４ａの外周側に水平でかつ放射状に延びるよう
に設けられると共に、各々は例えば図３のように断面が
流線型筒状（ほぼ楕円筒状）で、燃料用空気５の流れの
方向に長軸面が一致するように形成され、燃料噴出部７
ｂの上半部壁に口径が１mm以下の小孔１０が多数形成さ
れている。
【００１８】図４は急速混合ノズル７の燃料噴出部７ｂ
の別の例を説明するための断面図であり、図３の断面形
状はほぼ上下左右対称な形状であるが、上部が尖った左
右対称の形状としたものである。この場合も、図３と同
様に長軸面が燃料用空気５の流れの方向に一致するよう
に構成することは言うまでもない。
の別の例を説明するための断面図であり、図３の断面形
状はほぼ上下左右対称な形状であるが、上部が尖った左
右対称の形状としたものである。この場合も、図３と同
様に長軸面が燃料用空気５の流れの方向に一致するよう
に構成することは言うまでもない。
【００１９】以上のように構成した実施例によれば、以
下のような作用効果が得られる。図１に示す燃焼用空気
５の流れの中に配置された急速混合ノズル７の燃料噴出
部７ｂは、前述の通り、流体抵抗の少ない断面形状であ
るため、燃料噴出部７ｂの周囲での空気の流れの剥離は
ほとんどない。従って、流れの中のブラフボディ等の後
流で通常見られるような渦流や乱れによって発生する循
環流は、急速混合ノズル７、特にその燃料噴出部７ｂの
後流ではほとんど発生しないため、燃料噴出部７ｂから
噴出した燃料９ａが着火・燃焼しても急速混合ノズル７
の後流において容易に保炎しない。
下のような作用効果が得られる。図１に示す燃焼用空気
５の流れの中に配置された急速混合ノズル７の燃料噴出
部７ｂは、前述の通り、流体抵抗の少ない断面形状であ
るため、燃料噴出部７ｂの周囲での空気の流れの剥離は
ほとんどない。従って、流れの中のブラフボディ等の後
流で通常見られるような渦流や乱れによって発生する循
環流は、急速混合ノズル７、特にその燃料噴出部７ｂの
後流ではほとんど発生しないため、燃料噴出部７ｂから
噴出した燃料９ａが着火・燃焼しても急速混合ノズル７
の後流において容易に保炎しない。
【００２０】また、急速混合ノズル７の燃料噴出部７ｂ
にあけられた多数の小孔１０からの燃料は、非常に高速
な噴流となって燃焼用空気５の流れと交差するが、前述
のように燃料噴出部７ｂの後流では容易に保炎しないた
め、燃料９は燃焼用空気５と急速に混合し、比較的均質
で燃料希薄な混合気となってほとんど未燃のまま拡散火
炎に流入する。この混合気の当量比が０．６程度である
場合、拡散火炎と共に、混合気中の燃料も燃焼し、化学
量論比近傍での燃焼温度に比較すると、かなり低温の燃
焼温度となり、ＮＯx の発生が抑制される。
にあけられた多数の小孔１０からの燃料は、非常に高速
な噴流となって燃焼用空気５の流れと交差するが、前述
のように燃料噴出部７ｂの後流では容易に保炎しないた
め、燃料９は燃焼用空気５と急速に混合し、比較的均質
で燃料希薄な混合気となってほとんど未燃のまま拡散火
炎に流入する。この混合気の当量比が０．６程度である
場合、拡散火炎と共に、混合気中の燃料も燃焼し、化学
量論比近傍での燃焼温度に比較すると、かなり低温の燃
焼温度となり、ＮＯx の発生が抑制される。
【００２１】図５は本発明の第２実施例の概略構成を示
す断面図であり、図１の実施例と異なる点は、新たに空
気流路を分割する流路分割板１１が、燃焼用空気５の流
れの方向に沿って並行に配設されている点である。ま
た、分割された内輪側の空気流路を通過する燃焼用空気
５ａに対して燃料を噴射するように急速混合ノズル７に
小孔１０が形成されているが、外輪側には小孔が形成さ
れておらず、外輪側の空気流路を通過する空気５ｂは、
燃料と混合することなく、希釈空気としてそのまま燃焼
空間２の外周部に流入させる構造となっている。
す断面図であり、図１の実施例と異なる点は、新たに空
気流路を分割する流路分割板１１が、燃焼用空気５の流
れの方向に沿って並行に配設されている点である。ま
た、分割された内輪側の空気流路を通過する燃焼用空気
５ａに対して燃料を噴射するように急速混合ノズル７に
小孔１０が形成されているが、外輪側には小孔が形成さ
れておらず、外輪側の空気流路を通過する空気５ｂは、
燃料と混合することなく、希釈空気としてそのまま燃焼
空間２の外周部に流入させる構造となっている。
【００２２】以上のように構成された第２実施例におい
ても、前述の第１実施例と同様に、燃焼用空気５の流れ
中に配置された急速混合ノズル７の燃料噴出部７ｂは、
流体抵抗の少ない断面形状であるため、その後流では乱
れによる循環流はほとんどなく、容易に保炎することは
ない。
ても、前述の第１実施例と同様に、燃焼用空気５の流れ
中に配置された急速混合ノズル７の燃料噴出部７ｂは、
流体抵抗の少ない断面形状であるため、その後流では乱
れによる循環流はほとんどなく、容易に保炎することは
ない。
【００２３】また、急速混合ノズル７の燃料噴出部７ｂ
の多数の小孔１０から燃料は、非常に高速な噴流となっ
て燃焼用空気５ａの流れと交差するが、前述の通りノズ
ル後流では容易に保炎しないため、この燃料９は燃焼用
空気５ａと急速に混合し、燃料希薄な混合気となってほ
とんど未燃のまま拡散火炎に流入する。
の多数の小孔１０から燃料は、非常に高速な噴流となっ
て燃焼用空気５ａの流れと交差するが、前述の通りノズ
ル後流では容易に保炎しないため、この燃料９は燃焼用
空気５ａと急速に混合し、燃料希薄な混合気となってほ
とんど未燃のまま拡散火炎に流入する。
【００２４】第２実施例によれば、急速混合ノズル７の
燃料噴出部７ｂからの燃料９を全ての燃焼用空気５ａに
ではなく、流路分割板１１により燃焼用空気を分割して
内輪側の空気５ａに対してのみ混合させることによって
混合気の当量比を０．６程度となるように調整すること
ができる。さらに、残りの空気は燃焼空間２の外周部に
そのまま供給され、その内側で生成された燃焼ガスを希
釈できる。
燃料噴出部７ｂからの燃料９を全ての燃焼用空気５ａに
ではなく、流路分割板１１により燃焼用空気を分割して
内輪側の空気５ａに対してのみ混合させることによって
混合気の当量比を０．６程度となるように調整すること
ができる。さらに、残りの空気は燃焼空間２の外周部に
そのまま供給され、その内側で生成された燃焼ガスを希
釈できる。
【００２５】混合気中の燃料は、拡散火炎とともに燃焼
されるので、化学量論比近傍での燃焼温度に比較してか
なり燃焼することができるため、ＮＯｘの発生が抑制さ
れると共に、燃焼用空気が多すぎる場合には、混合気の
当量比が低下し過ぎないようにすることが可能となり、
未燃分の発生も防止できる。第２実施例の低ＮＯｘバー
ナによる燃焼試験の結果、天然ガスを燃料として燃焼用
空気温度が約２００°Ｃにおいて燃焼ガス温度が９００
°Ｃ程度となる場合、燃焼ガス中のＮＯｘ濃度が５０〜
７０ｐｐｍ（酸素濃度０％換算）程度に低減することが
可能であり、そのときに未燃分の発生はほとんどないこ
とが実験結果から明らかである。
されるので、化学量論比近傍での燃焼温度に比較してか
なり燃焼することができるため、ＮＯｘの発生が抑制さ
れると共に、燃焼用空気が多すぎる場合には、混合気の
当量比が低下し過ぎないようにすることが可能となり、
未燃分の発生も防止できる。第２実施例の低ＮＯｘバー
ナによる燃焼試験の結果、天然ガスを燃料として燃焼用
空気温度が約２００°Ｃにおいて燃焼ガス温度が９００
°Ｃ程度となる場合、燃焼ガス中のＮＯｘ濃度が５０〜
７０ｐｐｍ（酸素濃度０％換算）程度に低減することが
可能であり、そのときに未燃分の発生はほとんどないこ
とが実験結果から明らかである。
【００２６】図６は本発明の第３実施例の概略構成を示
す断面図であり、図１の実施例と異なる点は、図５の実
施例と同様に、燃焼用空気５の流れ方向に沿って並行し
て空気流路を分割する流路分割板１１が設けられてい
る。さらに、分割された二つの空気流路を通過する燃焼
用空気５ａに対して各々燃料を噴射するように急速混合
ノズル７の燃料噴出部７ｂに二群の小孔１０を形成した
ことであり、各々独立して燃料９ｂおよび９ｃが供給さ
れる構造となっている。
す断面図であり、図１の実施例と異なる点は、図５の実
施例と同様に、燃焼用空気５の流れ方向に沿って並行し
て空気流路を分割する流路分割板１１が設けられてい
る。さらに、分割された二つの空気流路を通過する燃焼
用空気５ａに対して各々燃料を噴射するように急速混合
ノズル７の燃料噴出部７ｂに二群の小孔１０を形成した
ことであり、各々独立して燃料９ｂおよび９ｃが供給さ
れる構造となっている。
【００２７】これにより、希薄混合気用燃料の総量（９
ｂ＋９ｃ）が変化する場合に、燃料の増減に合わせて段
階的に内側の燃料９ｂのみへの供給から９ｂ，９ｃの大
きな変化量を小刻みにすることができ、ＮＯｘが低く、
かつ、未燃分が少ない条件を満たす運転範囲を広げるこ
とが可能となる。
ｂ＋９ｃ）が変化する場合に、燃料の増減に合わせて段
階的に内側の燃料９ｂのみへの供給から９ｂ，９ｃの大
きな変化量を小刻みにすることができ、ＮＯｘが低く、
かつ、未燃分が少ない条件を満たす運転範囲を広げるこ
とが可能となる。
【００２８】本発明は前述した実施例に限定されるもの
ではなく、種々変形して実施できる。例えば、図１、図
２の実施例では、拡散燃料ノズル４の周囲に、旋回器４
ａを配設し、この旋回器４ａの周囲に急速混合ノズル７
の燃料噴出部７ｂが放射状に配設したが、この配置に限
らず、急速混合ノズル７は拡散火炎３の上流側に配置さ
れ、かつ拡散火炎３に希薄混合気６が流入するような構
成であれば、いかなる構成であってもよい。また、図６
の実施例では、小孔１０および燃料９ｂは、二群の例を
示しているが、その数に制限されるものではない。
ではなく、種々変形して実施できる。例えば、図１、図
２の実施例では、拡散燃料ノズル４の周囲に、旋回器４
ａを配設し、この旋回器４ａの周囲に急速混合ノズル７
の燃料噴出部７ｂが放射状に配設したが、この配置に限
らず、急速混合ノズル７は拡散火炎３の上流側に配置さ
れ、かつ拡散火炎３に希薄混合気６が流入するような構
成であれば、いかなる構成であってもよい。また、図６
の実施例では、小孔１０および燃料９ｂは、二群の例を
示しているが、その数に制限されるものではない。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、燃焼用空気の許容する
圧力損失が極めて低いバーナにおいて、圧力損失を増加
させることなく、燃焼ガス中のＮＯx 発生を低減するこ
とができる低窒素酸化物バーナを提供することができ
る。
圧力損失が極めて低いバーナにおいて、圧力損失を増加
させることなく、燃焼ガス中のＮＯx 発生を低減するこ
とができる低窒素酸化物バーナを提供することができ
る。
【図１】本発明による低窒素酸化物バーナの第１実施例
の概略構成を示す断面図。
の概略構成を示す断面図。
【図２】図１の耐火物の上方から見た平面図。
【図３】図１の急速混合ノズルの第１の例を示す断面
図。
図。
【図４】図１の急速混合ノズルの第２の例を示す断面
図。
図。
【図５】本発明による低窒素酸化物バーナの第２実施例
の概略構成を示す断面図。
の概略構成を示す断面図。
【図６】本発明による低窒素酸化物バーナの第３実施例
の概略構成を示す断面図。
の概略構成を示す断面図。
【図７】従来の燃焼用空気の許容する圧力損失の低いバ
ーナの一例の概略構成を示す断面図。
ーナの一例の概略構成を示す断面図。
１…耐火物、２…燃焼空間、３…拡散火炎、４…拡散燃
料ノズル、４ａ…旋回器、５…燃焼用空気、５ｂ…希釈
空気、６…希薄混合気、７…急速混合ノズル、７ａ…燃
料導入部、７ｂ…燃料噴出部、８…燃料、９…燃料、９
ａ…燃料噴流、９ｂ，９ｃ…燃料、１０…小孔、１１…
流路分割板。
料ノズル、４ａ…旋回器、５…燃焼用空気、５ｂ…希釈
空気、６…希薄混合気、７…急速混合ノズル、７ａ…燃
料導入部、７ｂ…燃料噴出部、８…燃料、９…燃料、９
ａ…燃料噴流、９ｂ，９ｃ…燃料、１０…小孔、１１…
流路分割板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇佐美 優 東京都千代田区神田神保町二丁目２番30号 東京電力株式会社開発研究所内 (72)発明者 松井 宏 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内
Claims (4)
- 【請求項１】 燃料を燃焼空間のほぼ中央部に配設され
ている燃料噴射手段の拡散燃料ノズルから前記燃焼空間
に噴出し、前記燃焼空間の所定方向に供給されている燃
焼用空気により拡散火炎を形成する燃焼用空気の許容圧
力損失の小さいバーナにおいて、 前記燃焼空間の燃料噴射手段の近傍に配設され、前記燃
料を高速で噴射するための多数の小孔を有する燃料噴出
部を備え、この燃料噴出部から噴射される燃料は前記燃
焼用空気と急速に混合されて希薄混合気を生成するもの
であって、前記燃料噴出部は前記燃焼用空気の流れに対
して流体抵抗の小さい断面形状の希薄混合気用燃料噴射
手段を具備したことを特徴とする低窒素酸化物バーナ。 - 【請求項２】 燃料を燃焼空間のほぼ中央部に配設され
ている燃料噴射手段の拡散燃料ノズルから前記燃焼空間
に噴出し、前記燃焼空間の所定方向に供給されている燃
焼用空気により拡散火炎を形成する燃焼用空気の許容圧
力損失の小さいバーナにおいて、 前記燃焼空間の燃料噴射手段の近傍に配設され、前記燃
料を高速で噴射するための多数の小孔を有する燃料噴出
部を備え、この燃料噴出部から噴射される燃料は前記燃
焼用空気と急速に混合されて希薄混合気を生成するもの
であって、前記燃料噴出部は前記燃焼用空気の流れに対
して流体抵抗の小さい断面形状の希薄混合気用燃料噴射
手段と、 この希薄混合気用燃料噴射手段の燃料噴出部の近傍に前
記燃焼用空気の流路に沿って配設され、前記希薄混合気
用燃料噴射手段により混合される希薄混合気の空気の流
量を制限するための空気流量制限手段と、 を具備したことを特徴とする低窒素酸化物バーナ。 - 【請求項３】 燃料を燃焼空間のほぼ中央部に配設され
ている燃料噴射手段の拡散燃料ノズルから前記燃焼空間
に噴出し、前記燃焼空間の所定方向に供給されている燃
焼用空気により拡散火炎を形成する燃焼用空気の許容圧
力損失の小さいバーナにおいて、 前記燃焼空間の燃料噴射手段の近傍に配設され、前記燃
料を高速で噴射するための多数の小孔を有する燃料噴出
部を備え、この燃料噴出部から噴射される燃料は前記燃
焼用空気と急速に混合されて希薄混合気を生成するもの
であって、前記燃料噴出部は前記燃焼用空気の流れに対
して流体抵抗の小さい断面形状の複数個の希薄混合気用
燃料噴射手段と、 この各希薄混合気用燃料噴射手段の燃料噴出部の近傍に
それぞれ前記燃焼用空気の流路に沿って配設され、前記
各希薄混合気用燃料噴射手段により混合される希薄混合
気の空気の流量を制限するための複数の空気流量制限手
段と、 を具備したことを特徴とする低窒素酸化物バーナ。 - 【請求項４】 前記希薄混合気用燃料噴射手段の燃料噴
出部は、前記拡散火炎の上流側に配置したことを特徴と
する請求項１〜請求項３のいずれか一つに記載の低窒素
酸化物バーナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12777194A JPH07332622A (ja) | 1994-06-09 | 1994-06-09 | 低窒素酸化物バーナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12777194A JPH07332622A (ja) | 1994-06-09 | 1994-06-09 | 低窒素酸化物バーナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07332622A true JPH07332622A (ja) | 1995-12-22 |
Family
ID=14968294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12777194A Pending JPH07332622A (ja) | 1994-06-09 | 1994-06-09 | 低窒素酸化物バーナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07332622A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005195214A (ja) * | 2004-01-06 | 2005-07-21 | Noritz Corp | 燃焼装置 |
-
1994
- 1994-06-09 JP JP12777194A patent/JPH07332622A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005195214A (ja) * | 2004-01-06 | 2005-07-21 | Noritz Corp | 燃焼装置 |
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