JPH08189612A - 低ＮＯｘガスバーナ - Google Patents
低ＮＯｘガスバーナInfo
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- JPH08189612A JPH08189612A JP1846195A JP1846195A JPH08189612A JP H08189612 A JPH08189612 A JP H08189612A JP 1846195 A JP1846195 A JP 1846195A JP 1846195 A JP1846195 A JP 1846195A JP H08189612 A JPH08189612 A JP H08189612A
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- combustion
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- 239000007789 gas Substances 0.000 description 22
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- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
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Landscapes
- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 低ＮＯｘガスバーナの火炎の短小化と一層の
低ＮＯｘ化を図る。 【構成】 燃焼室２の基端部に高空気比の予混合ガスを
供給して燃焼室２内で一次火炎を形成させると共に、燃
焼室１の周囲の炉内壁面３に環状に列設した二次燃料噴
出口４からほぼ理論空気量となる残りの燃料を噴出する
ようにし、あるいは、中心部の二次燃料供給管５とその
周囲の円筒形周壁１とに挟まれた燃焼室２の基端部に、
高空気比の予混合ガスを供給して燃焼室２内で一次火炎
を形成させると共に、二次燃料供給管５の先端ノズルか
らほぼ理論空気量となる残りの燃料を噴出することもで
きる。
低ＮＯｘ化を図る。 【構成】 燃焼室２の基端部に高空気比の予混合ガスを
供給して燃焼室２内で一次火炎を形成させると共に、燃
焼室１の周囲の炉内壁面３に環状に列設した二次燃料噴
出口４からほぼ理論空気量となる残りの燃料を噴出する
ようにし、あるいは、中心部の二次燃料供給管５とその
周囲の円筒形周壁１とに挟まれた燃焼室２の基端部に、
高空気比の予混合ガスを供給して燃焼室２内で一次火炎
を形成させると共に、二次燃料供給管５の先端ノズルか
らほぼ理論空気量となる残りの燃料を噴出することもで
きる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属加熱炉、溶融炉、
熱処理炉、乾燥炉等に用いられる低ＮＯｘ型のガスバー
ナに関するものである。
熱処理炉、乾燥炉等に用いられる低ＮＯｘ型のガスバー
ナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より低ＮＯｘ型のガスバーナとし
て、空気二段燃焼方式及び燃料二段燃焼方式が知られて
いる。これらは先ず理論空燃比よりも燃料過剰又は空気
過剰の状態で燃焼を行って一次火炎を形成し、この火炎
に理論空燃比となる残りの空気又は燃料を接触させて完
全燃焼させることにより、燃焼を緩慢に行わせて火炎温
度を低くし、ＮＯｘの発生を抑制するものである。図３
は従来の燃料二段燃焼方式の構造例を示したもので、円
筒状周壁１に囲まれた燃焼室２に一次燃料と過剰空気を
供給して、燃焼室２内で高空気比の一次火炎を形成し、
燃焼室２の周囲の炉内壁面３に環状に列設した二次燃料
噴出口４からほぼ理論空気量となる残りの燃料を噴出し
て、炉内で一次火炎と接触させ完全燃焼させるものであ
り、また図４は従来の空気二段燃焼方式の例を示したも
ので、燃焼室２に燃焼空気と理論空燃比よりも過剰の燃
料を供給して、燃焼室２内で高燃料比の一次火炎を形成
し、燃焼室２の周囲の炉内壁面３に環状に列設した二次
空気噴出口１２からほぼ理論空気量となる残りの空気を
噴出して、炉内で一次火炎と接触させ完全燃焼させるも
のである。なおいずれの場合にも、一次燃料の燃焼方式
としては、緩慢燃焼の必要から先混合燃焼が用いられて
いる。
て、空気二段燃焼方式及び燃料二段燃焼方式が知られて
いる。これらは先ず理論空燃比よりも燃料過剰又は空気
過剰の状態で燃焼を行って一次火炎を形成し、この火炎
に理論空燃比となる残りの空気又は燃料を接触させて完
全燃焼させることにより、燃焼を緩慢に行わせて火炎温
度を低くし、ＮＯｘの発生を抑制するものである。図３
は従来の燃料二段燃焼方式の構造例を示したもので、円
筒状周壁１に囲まれた燃焼室２に一次燃料と過剰空気を
供給して、燃焼室２内で高空気比の一次火炎を形成し、
燃焼室２の周囲の炉内壁面３に環状に列設した二次燃料
噴出口４からほぼ理論空気量となる残りの燃料を噴出し
て、炉内で一次火炎と接触させ完全燃焼させるものであ
り、また図４は従来の空気二段燃焼方式の例を示したも
ので、燃焼室２に燃焼空気と理論空燃比よりも過剰の燃
料を供給して、燃焼室２内で高燃料比の一次火炎を形成
し、燃焼室２の周囲の炉内壁面３に環状に列設した二次
空気噴出口１２からほぼ理論空気量となる残りの空気を
噴出して、炉内で一次火炎と接触させ完全燃焼させるも
のである。なおいずれの場合にも、一次燃料の燃焼方式
としては、緩慢燃焼の必要から先混合燃焼が用いられて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】低ＮＯｘ化のための空
気二段あるいは燃料二段燃焼方式は、いずれも緩慢燃焼
させることにより燃焼温度を下げるものであるから、従
来よりも火炎が長くなって、火炎の長さ方向に炉長を大
きくする必要がある上に、一次火炎が太長でしかも殆ど
燃焼室の外で燃焼するために、一次火炎と二次燃料噴出
口４又は二次空気噴出口１２との距離（図３又は図４の
ｄ）を十分大きくとらなければならず、バーナの口径が
大きくなるという欠点があり、またそのために二次火炎
の直径が大きくなることから、二次火炎の周側面が炉壁
に接触してヒートスポットを生じるのを避けるために、
火炎の幅方向にも炉の長さを広げる必要があり、炉が大
型化するという欠点があった。更にまた、緩慢燃焼によ
り一次火炎の燃焼温度が理論空燃比燃焼に比して平均的
に低くはなるものの、先混合のため燃料と空気との混合
途中で、一次火炎の表面層付近に局部的に理論空燃比と
なる箇所があり、その箇所（所謂ヒートポイント）が高
温のＮＯｘ発生源となるという問題があった。本発明は
これらの問題点を解消し、従来の低ＮＯＸバーナに比し
炉を小型化し得る上に、局部的な高温箇所の発生を防止
することによって、更に一層の低ＮＯｘ化が可能なガス
バーナを提供することを目的とするものである。
気二段あるいは燃料二段燃焼方式は、いずれも緩慢燃焼
させることにより燃焼温度を下げるものであるから、従
来よりも火炎が長くなって、火炎の長さ方向に炉長を大
きくする必要がある上に、一次火炎が太長でしかも殆ど
燃焼室の外で燃焼するために、一次火炎と二次燃料噴出
口４又は二次空気噴出口１２との距離（図３又は図４の
ｄ）を十分大きくとらなければならず、バーナの口径が
大きくなるという欠点があり、またそのために二次火炎
の直径が大きくなることから、二次火炎の周側面が炉壁
に接触してヒートスポットを生じるのを避けるために、
火炎の幅方向にも炉の長さを広げる必要があり、炉が大
型化するという欠点があった。更にまた、緩慢燃焼によ
り一次火炎の燃焼温度が理論空燃比燃焼に比して平均的
に低くはなるものの、先混合のため燃料と空気との混合
途中で、一次火炎の表面層付近に局部的に理論空燃比と
なる箇所があり、その箇所（所謂ヒートポイント）が高
温のＮＯｘ発生源となるという問題があった。本発明は
これらの問題点を解消し、従来の低ＮＯＸバーナに比し
炉を小型化し得る上に、局部的な高温箇所の発生を防止
することによって、更に一層の低ＮＯｘ化が可能なガス
バーナを提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明によるバ
ーナは、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、円筒形の
周壁１に囲まれた燃焼室２の基端部に高空気比の予混合
ガスを供給して燃焼室２内で一次火炎を形成させると共
に、燃焼室１の周囲の炉内壁面３に環状に列設した二次
燃料噴出口４からほぼ理論空気量となる残りの燃料を噴
出するようにしたものであり、請求項２の発明によるバ
ーナは、図２に示すように、中心部の二次燃料供給管５
とその周囲の円筒形周壁１とに挟まれた燃焼室２の基端
部に、高空気比の予混合ガスを供給して燃焼室２内で一
次火炎を形成させると共に、二次燃料供給管５の先端ノ
ズル６からほぼ理論空気量となる残りの燃料を噴出する
ようにしたものであって、いずれも高空気比の予混合ガ
スによって一次火炎を形成するようにした点に特徴を有
するものである。
ーナは、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、円筒形の
周壁１に囲まれた燃焼室２の基端部に高空気比の予混合
ガスを供給して燃焼室２内で一次火炎を形成させると共
に、燃焼室１の周囲の炉内壁面３に環状に列設した二次
燃料噴出口４からほぼ理論空気量となる残りの燃料を噴
出するようにしたものであり、請求項２の発明によるバ
ーナは、図２に示すように、中心部の二次燃料供給管５
とその周囲の円筒形周壁１とに挟まれた燃焼室２の基端
部に、高空気比の予混合ガスを供給して燃焼室２内で一
次火炎を形成させると共に、二次燃料供給管５の先端ノ
ズル６からほぼ理論空気量となる残りの燃料を噴出する
ようにしたものであって、いずれも高空気比の予混合ガ
スによって一次火炎を形成するようにした点に特徴を有
するものである。
【０００５】
【作用】一般に二段燃焼方式では、狭い燃焼室内で燃焼
する一段目の燃焼において、ＮＯｘ発生源となる局部的
な高温域を発生し易いのであるが、本発明の構成によれ
ば、燃料と過剰空気とが均一に混合された予混合ガスに
よって一段目の燃焼が行われるために、一次火炎に局部
的な高温域が形成されることがなく、また燃焼速度の速
い予混合ガスにより殆ど燃焼室２内で燃焼が完了し、燃
焼室２から噴出する一次火炎が短くて細いために、二次
燃料噴出口４を燃焼室２の先端開口部に接近して設ける
ことができ、従ってＮＯｘ値を低く保ちながら、二次火
炎を短小化して、炉を小型化することができる。すなわ
ち本発明は、予混合バーナが一般に高ＮＯｘであるとい
う先入観を打破し、予混合ガスでもその可燃範囲の限界
付近（空燃比ｍ＝１．４〜１．７）では低温燃焼が可能
であるばかりでなく、むしろ局部高温域を発生しないと
いう利点がある点に着目して、バーナ及び炉の小型化と
一層の低ＮＯｘ化を実現し得たものである。
する一段目の燃焼において、ＮＯｘ発生源となる局部的
な高温域を発生し易いのであるが、本発明の構成によれ
ば、燃料と過剰空気とが均一に混合された予混合ガスに
よって一段目の燃焼が行われるために、一次火炎に局部
的な高温域が形成されることがなく、また燃焼速度の速
い予混合ガスにより殆ど燃焼室２内で燃焼が完了し、燃
焼室２から噴出する一次火炎が短くて細いために、二次
燃料噴出口４を燃焼室２の先端開口部に接近して設ける
ことができ、従ってＮＯｘ値を低く保ちながら、二次火
炎を短小化して、炉を小型化することができる。すなわ
ち本発明は、予混合バーナが一般に高ＮＯｘであるとい
う先入観を打破し、予混合ガスでもその可燃範囲の限界
付近（空燃比ｍ＝１．４〜１．７）では低温燃焼が可能
であるばかりでなく、むしろ局部高温域を発生しないと
いう利点がある点に着目して、バーナ及び炉の小型化と
一層の低ＮＯｘ化を実現し得たものである。
【０００６】
【実施例】図１（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施例を
示したもので、円筒形の周壁１に囲まれた燃焼室２の基
端部に、主炎孔７ａ及び補炎孔７ｂを有するガスノズル
７を通じて後方の混合ガス管８より高空気比の予混合ガ
スが供給されており、燃焼室２内で一次火炎が形成され
るようになっている。なお１０は保炎板である。また燃
焼室１の周囲には、（ｂ）図に示すように、複数の二次
燃料供給管９が設けられており、各二次燃料供給管９の
先端の二次燃料噴出口４が炉内壁面３に開口して、予混
合ガスと共にほぼ理論空気量となる残りの燃料を噴出す
るようになっている。予混合ガスの空燃比ｍの可燃範囲
は０．５２＜ｍ＜１．７３であり、予混合ガス中の燃料
がこれより濃すぎても薄すぎても着火しない。またｍ＝
１．０〜１．３付近は燃焼温度が高く、ＮＯｘ発生率の
高い領域である。従って予混合ガスの空燃比はｍ＝１．
４〜１．７に設定されており、一次燃焼による排ガス中
の酸素濃度は６．５〜９．０と高く、このときのＮＯｘ
含有率は３〜１２ｐｐｍ（Ｏ2 ：０％換算）ときわめて
低い値を実現することができる。更に炉内酸素濃度が２
〜３％になるように二次燃料供給量を調整して一次残存
酸素で二次燃料を完全燃焼させることにより、二段目の
燃焼によるＮＯｘ発生量は従来とほぼ同じレベルに維持
することができ、結局従来の二段燃焼方式に比し、総合
的なＮＯｘ発生率をより低く抑えることができる。なお
図１の実施例は、乾燥炉やアルミ溶解炉のように比較的
低温の炉に使用するバーナで、燃料供給管９は金属製の
周壁１と外筒１１との間に設けられているが、炉温が１
０００〜１３００℃と高温になる場合には、周壁１をバ
ーナタイルで形成し、このバーナタイルを貫通して燃料
供給管９を設けることにより、周壁１や燃料供給管９が
高温に耐えられるようにしている。
示したもので、円筒形の周壁１に囲まれた燃焼室２の基
端部に、主炎孔７ａ及び補炎孔７ｂを有するガスノズル
７を通じて後方の混合ガス管８より高空気比の予混合ガ
スが供給されており、燃焼室２内で一次火炎が形成され
るようになっている。なお１０は保炎板である。また燃
焼室１の周囲には、（ｂ）図に示すように、複数の二次
燃料供給管９が設けられており、各二次燃料供給管９の
先端の二次燃料噴出口４が炉内壁面３に開口して、予混
合ガスと共にほぼ理論空気量となる残りの燃料を噴出す
るようになっている。予混合ガスの空燃比ｍの可燃範囲
は０．５２＜ｍ＜１．７３であり、予混合ガス中の燃料
がこれより濃すぎても薄すぎても着火しない。またｍ＝
１．０〜１．３付近は燃焼温度が高く、ＮＯｘ発生率の
高い領域である。従って予混合ガスの空燃比はｍ＝１．
４〜１．７に設定されており、一次燃焼による排ガス中
の酸素濃度は６．５〜９．０と高く、このときのＮＯｘ
含有率は３〜１２ｐｐｍ（Ｏ2 ：０％換算）ときわめて
低い値を実現することができる。更に炉内酸素濃度が２
〜３％になるように二次燃料供給量を調整して一次残存
酸素で二次燃料を完全燃焼させることにより、二段目の
燃焼によるＮＯｘ発生量は従来とほぼ同じレベルに維持
することができ、結局従来の二段燃焼方式に比し、総合
的なＮＯｘ発生率をより低く抑えることができる。なお
図１の実施例は、乾燥炉やアルミ溶解炉のように比較的
低温の炉に使用するバーナで、燃料供給管９は金属製の
周壁１と外筒１１との間に設けられているが、炉温が１
０００〜１３００℃と高温になる場合には、周壁１をバ
ーナタイルで形成し、このバーナタイルを貫通して燃料
供給管９を設けることにより、周壁１や燃料供給管９が
高温に耐えられるようにしている。
【０００７】図２は本発明の他の実施例を示したもの
で、円筒形周壁１に囲まれた燃焼室２の中心部に、基端
部より二次燃料供給管５が突設されており、この燃焼室
２の基端部に高空気比の予混合ガスを供給して、燃焼室
２内で一次火炎を形成させると共に、二次燃料供給管５
の先端ノズル６からは、ほぼ理論空気量となる残りの燃
料を噴出するようにしたものである。この場合にも一次
と二次のノズル間の半径方向の距離ｄはゼロであるが、
予混合ガスによって一段目の燃焼が燃焼室２内で完了し
てるので、二段の燃焼を軸方向に十分離して行うことが
でき、バーナ及び炉の小型化と一層の低ＮＯｘ化を実現
することができたものである。
で、円筒形周壁１に囲まれた燃焼室２の中心部に、基端
部より二次燃料供給管５が突設されており、この燃焼室
２の基端部に高空気比の予混合ガスを供給して、燃焼室
２内で一次火炎を形成させると共に、二次燃料供給管５
の先端ノズル６からは、ほぼ理論空気量となる残りの燃
料を噴出するようにしたものである。この場合にも一次
と二次のノズル間の半径方向の距離ｄはゼロであるが、
予混合ガスによって一段目の燃焼が燃焼室２内で完了し
てるので、二段の燃焼を軸方向に十分離して行うことが
でき、バーナ及び炉の小型化と一層の低ＮＯｘ化を実現
することができたものである。
【０００８】
【発明の効果】本発明によれば上述のように、燃料と過
剰空気とが均一に混合された予混合ガスによって一段目
の燃焼が行われるために、一次火炎に局部的な高温域が
形成されることがなく、また燃焼速度の速い予混合ガス
により燃焼室２内で燃焼がほぼ完了し、燃焼室２から噴
出する一次火炎が細く短くなるために、二次燃料噴出口
４を燃焼室２の先端開口部に接近して設けても、一次燃
焼と二次燃焼との間に必要とされる距離を軸方向に充分
隔てることができ、従ってＮＯｘ低減率を一層向上する
と共に、炉内の火炎長及び火炎幅を小さくして、バーナ
及び炉を小型化することができるという利点がある。
剰空気とが均一に混合された予混合ガスによって一段目
の燃焼が行われるために、一次火炎に局部的な高温域が
形成されることがなく、また燃焼速度の速い予混合ガス
により燃焼室２内で燃焼がほぼ完了し、燃焼室２から噴
出する一次火炎が細く短くなるために、二次燃料噴出口
４を燃焼室２の先端開口部に接近して設けても、一次燃
焼と二次燃焼との間に必要とされる距離を軸方向に充分
隔てることができ、従ってＮＯｘ低減率を一層向上する
と共に、炉内の火炎長及び火炎幅を小さくして、バーナ
及び炉を小型化することができるという利点がある。
【図１】（ａ）は本発明の一実施例の縦断面図、（ｂ）
はその正面図。。
はその正面図。。
【図２】本発明の他の実施例の縦断面図。
【図３】従来例の縦断面図。
【図４】（ａ）は他の従来例の縦断面図、（ｂ）はその
正面図。
正面図。
１ 周壁 ２ 燃焼室 ３ 炉内壁面 ４ 二次燃料噴出口 ５ 二次燃料供給管 ６ 先端ノズル ７ ガスノズル ８ 混合ガス供給管 ９ 燃料供給管 １０ 保炎板 １１ 外筒 １２ 二次空気供給管
Claims (3)
- 【請求項１】 円筒形の周壁に囲まれた燃焼室の基端部
に高空気比の予混合ガスを供給して燃焼室内で一次火炎
を形成させると共に、燃焼室の周囲の炉内壁面に環状に
列設した二次燃料噴出口からほぼ理論空気量となる残り
の燃料を噴出するようにして成る低ＮＯｘガスバーナ。 - 【請求項２】 中心部の二次燃料供給管とその周囲の円
筒形周壁とに挟まれた燃焼室の基端部に、高空気比の予
混合ガスを供給して燃焼室内で一次火炎を形成させると
共に、二次燃料供給管の先端ノズルからほぼ理論空気量
となる残りの燃料を噴出するようにして成る低ＮＯｘガ
スバーナ。 - 【請求項３】 予混合ガスの空燃比を１．４〜１．７と
して成る請求項１又は２記載の低ＮＯｘガスバーナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1846195A JPH08189612A (ja) | 1995-01-10 | 1995-01-10 | 低ＮＯｘガスバーナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1846195A JPH08189612A (ja) | 1995-01-10 | 1995-01-10 | 低ＮＯｘガスバーナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08189612A true JPH08189612A (ja) | 1996-07-23 |
Family
ID=11972282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1846195A Pending JPH08189612A (ja) | 1995-01-10 | 1995-01-10 | 低ＮＯｘガスバーナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08189612A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006220373A (ja) * | 2005-02-10 | 2006-08-24 | Miura Co Ltd | ボイラおよび低ＮＯｘ燃焼方法 |
-
1995
- 1995-01-10 JP JP1846195A patent/JPH08189612A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006220373A (ja) * | 2005-02-10 | 2006-08-24 | Miura Co Ltd | ボイラおよび低ＮＯｘ燃焼方法 |
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