JPH09145018A - 低ＮＯｘバーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外装壁体が過熱されず、面積負荷率の大きい
燃焼の安定した低ＮＯｘバーナを提供する。 【解決手段】 外装壁体２０に沿って設けられるセラミ
ック多孔板から成る一対の淡ガス燃焼壁体１９と、淡ガ
ス燃焼壁体１９と対向し、淡ガス燃焼壁体１９の下端と
同じ高さに下端があり、燃焼領域９の中央寄りに設けら
れる濃ガス燃焼壁体８とを含み、濃ガス燃焼壁体８上で
空気過剰率の低い濃ガスを燃焼させて、濃ガス燃焼炎１
０を形成し、空気過剰率の高い淡ガスを淡ガス燃焼壁体
１９から噴出させ、濃ガス燃焼炎１０を保炎として淡ガ
ス燃焼壁体１９から噴出する淡ガスを安定して燃焼させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気過剰率の高い
ガスを燃焼させることによる窒素酸化物（ＮＯｘ）の発
生量の少ないバーナに関する。

【０００２】

【従来の技術】空気過剰率の高いガスは、単独では安定
して燃焼することができないので、空気過剰率の低いガ
スを燃焼され、この燃焼炎を保炎として、空気過剰率の
高いガスを燃焼している。

【０００３】このような保炎機構を有する典型的な従来
技術のバーナ４０を、図８に示す。互に対向する平行な
外装壁体４１の間に左右対称な一対の燃焼領域Ｂ１，Ｂ
２が設けられ、各燃焼領域Ｂ１，Ｂ２には、濃ガス燃焼
壁体４２と淡ガス燃焼壁体４３とが、濃ガス燃焼壁体４
２を外装壁体４１側に位置させた状態で対向して配置さ
れる。濃ガスは、濃ガス供給管４４から連絡路４５を通
って濃ガス炎口４６に至り、濃ガス燃焼壁体４２に沿っ
て噴出される。燃焼用２次空気は、図示しない送風機か
ら、２次空気通路４７を通って濃ガス燃焼壁体４２の上
下方向に沿って設けられた２次空気吐出孔４８に至り、
ここから噴出され、前記濃ガスとともに燃焼して、濃ガ
ス炎４９を形成する。一方、空気過剰率の大きい淡ガス
は、燃料ガスが管路５１から供給され、送風機から送ら
れて来る空気と混合室５２で混ざって作られ、これは、
ステンレス製淡ガス燃焼壁体４３にスリット状に設けら
れた炎は孔５３から噴出され、淡ガス燃焼炎５４を形成
する。淡ガス燃焼炎５４は、対向する位置にある濃ガス
燃焼炎４９の保炎作用で安定して燃焼を継続できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このバーナ４０は、Ｎ
Ｏｘの発生量の少ない淡ガス燃焼量を多くして、全体の
ＮＯｘ発生量を低減するため、濃ガス燃焼壁体４２の面
積を濃ガス燃焼壁体４３の面積よりも狭くしている。ま
た、濃ガス燃焼の保炎作用を効果的に作用させるため、
濃ガス燃焼壁体４２を淡ガス燃焼壁体４３の位置より相
対的に低く、すなわち濃ガス燃焼壁体４２と淡ガス燃焼
壁体４３との下端は略同じ高さとし、濃ガス燃焼壁体４
２の上端は淡ガス燃焼壁体４３の中間の高さにしてい
る。このため、淡ガス燃焼壁体４３と直接対向する外装
壁体４１の部分５５が、淡ガス燃焼炎５４に曝される。
これを防ぐため、２次空気の一部を濃ガス燃焼壁体４２
の上部に設けた冷却用空気吐出孔５０から噴出させてい
る。しかし、これだけでは充分に外装壁体４１が冷却さ
れず、外装壁体４１の耐久性の点で問題がある。

【０００５】また、淡ガス燃焼壁体４３は、ステンレス
板をプレス加工してスリット状バーナ炎孔５３を形成し
ている。淡ガス燃焼壁体４３は、面積負荷を高くするこ
とが好ましいが、ステンレス板を加工した炎孔を用いて
いる限り面積負荷を上げると、ステンレス板が焼け、変
形を起こすという問題がある。

【０００６】本発明の目的は、安定燃焼ができ、外装壁
体の過熱を防止し、面積負荷が大きい、低ＮＯｘバーナ
を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、互に対向する
平行な一対の外装壁体の間で燃料ガスおよび空気を下方
から上方に流して燃焼させるバーナにおいて、前記外装
壁体に沿って、上端が外装壁体の上端に一致し、下方に
なるに従って断面の間隔が狭くなる台状に形成され、セ
ラミック多孔板から成る一対の淡ガス燃焼壁体と、前記
淡ガス燃焼壁体と燃焼面が対向して設けられ、淡ガス燃
焼壁体の中間の高さに上端があり、淡ガス燃焼用壁体の
下端と略等しい高さに下端がある濃ガス燃焼壁体であっ
て、濃ガス燃焼壁体の下端に沿って間隔をあけて複数個
設けられる濃ガス炎孔と、濃ガス炎孔の間に対応する位
置に濃ガス燃焼壁体の上下方向に沿って延びるスリット
状に複数個設けられる２次空気吐出孔とを有する濃ガス
燃焼壁体とを含み、空気混合率の低い濃ガスを濃ガス炎
口から噴出させ、前記濃ガスと２次空気とで濃ガス燃焼
壁体上に濃ガス燃焼炎を形成し、空気混合率の高い淡ガ
スを淡ガス燃焼壁体のセラミック多孔板から噴出させ、
前記濃ガス燃焼炎を保炎として、セラミック多孔板から
噴出する淡ガスを燃焼させることを特徴とする低ＮＯｘ
バーナである。 本発明に従えば、外装壁体に沿って淡ガス燃焼壁体が設
けられているので、外装壁体が過熱することがない。ま
た、淡ガス燃焼壁体がセラミック多孔板からできてお
り、熱による変形が生じ難いので、高い面積負荷で燃焼
することができる。

【０００８】また本発明の最高燃焼負荷の１／５未満の
燃焼負荷では、濃ガス燃焼炎のみで燃焼を行い、燃焼負
荷が最高燃焼負荷の１／５以上では、濃ガス中の燃料ガ
ス量と淡ガス中の燃料ガス量との比を１：３〜４とする
ことを特徴とする。 本発明に従えば、燃焼負荷が最高燃焼負荷の１／５未満
の不安定な燃焼のときは、燃焼の安定した濃ガス燃焼を
行い、燃焼負荷が比較的安定する最高燃焼負荷の１／５
以上のときは、淡ガス燃焼を濃ガス燃焼の３〜４倍に増
して行うので、負荷変動を大きくしても常に安定した燃
焼を行うことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明をより
具体的に説明する。

【００１０】図１は本発明の低ＮＯｘバーナ１の一実施
の形態の一部を切欠いた側面図であり、図２は図１の切
断面線ＩＩ−ＩＩによる断面図である。燃料ガスの一部
は、濃ガス管路２からノズル３を介して本バーナ１の下
部中央寄りに供給される。ノズル３の周辺には空気吸引
孔４が設けられ、燃料ガスがノズル３から噴出すること
によって１次空気が吸引される。ノズル３の先には混合
管４があり、ここで燃料ガスと１次空気とが混合され
る。混合管４は、連絡部５を介して配合部６に接続さ
れ、配合部６上面にある濃ガス炎孔７から燃料領域９の
中央寄りにある濃ガス燃焼壁体８に沿って噴出される。
濃ガス燃焼壁体８からは、後述する２次空気が供給さ
れ、濃ガスは、図示しない点火装置によって点火され、
濃ガス燃焼炎１０を形成して燃焼する。空気孔４の大き
さは制限されているので、１次空気の混合量は制限さ
れ、濃ガスの空気混合割合は、理論空気に対し０．３程
度で、さらに２次空気によって完全燃焼する。

【００１１】燃料ガスの大部分は、淡ガス管路１１から
電磁弁１２を介して本バーナ１の下部両側方に供給され
る。本バーナ１内の淡ガス分配管１３は、上面に間隔を
あけて複数の噴出孔１４が設けられている。燃料ガス
は、噴出孔１４から混合室１５内に噴出される。混合室
１５には、図示しない送風機から空気が供給され、混合
室１５内で燃料ガスと空気とが混合される。混合室１５
には、燃料ガスと空気との混合をよくするため絞り１６
や邪魔板１７が設けられ、さらに整流板１８で整流さ
れ、両外装壁体２０に沿って設けられた淡ガス燃焼壁体
１９を構成するセラミック多孔板から噴出し、濃ガス燃
焼炎１０によって点火されて淡ガス燃焼炎２１を形成し
て燃焼する。淡ガス燃焼炎２１は、濃ガス燃焼炎１０に
よって保炎され安定化する。混合室１５では、約２の空
気過剰率で材料ガスと１次空気とが混合され、淡ガスが
作られる。

【００１２】空気は、図示しない送風機によって加圧供
給され、第１整流板２３によって整流された後、分配板
２４で淡ガス用空気と２次空気との比が約４：１となる
ように分配され、前記混合室１５と２次空気通路２５と
に供給される。

【００１３】図３は、濃ガス燃焼壁体８の正面図であ
る。濃ガス燃焼壁体８はステンレス製であり、濃ガス炎
孔７の中間にスリット状の空気吐出孔２６が設けられて
いる。また、濃ガス燃焼壁体８の上部、空気吐出孔２６
の中間には、角孔状の補助燃焼用空気吐出孔２７が設け
られている。２次空気は、２次空気通路２５を経て、主
としてスリット状の空気吐出孔２６から、また一部は補
助燃焼用空気吐出孔２７から吐出され、濃ガスを長い炎
の濃ガス燃焼炎１０として燃焼させ、淡ガスの燃焼を安
定化させる。

【００１４】図４は、淡ガス燃焼壁体１９を構成するセ
ラミック多孔板３０の正面図である。セラミック多孔板
３０は、赤外線ストーブ用に搬用されているものを、複
数枚横に並べて使用できる。厚さ１３ｍｍ、図４の黒点
で示す炎孔は１．２５ｍｍφのものが常用される。この
セラミック多孔板の面積負荷は、６．５〜７．０ｋｃａ
ｌ／ｈｍｍ² と大きく、ステンレス板を加工したスリッ
ト状炎孔５３の１．５〜２倍の面積負荷とすることがで
きる。

【００１５】図５は、セラミック多孔板３０の取付部分
の拡大断面図である。セラミック多孔板３０は、混合室
１５の隔壁３１と配合部６の隔壁３２とによって支持さ
れる支持枠３３に、セラミックウール３４を介して接す
る。これによって、セラミック多孔体３０表面で淡ガス
が燃焼しても、前記隔壁３１，３２および支持枠３３に
は熱が伝わり難く、これらを加工し易い材料、たとえば
鋼板で作ることができる。

【００１６】図６は、燃料ガスの供給管路を示す系統図
である。燃料ガスは、管路３５から元コック３６、電磁
弁３７、比例弁３８を経て、分岐して濃ガス管路２およ
び淡ガス管路１１に接続される。さらに、濃ガス管路２
は、２つに分岐してノズル３に、また淡ガス管路１１は
電磁弁１２を経てから２つに分岐して、淡ガス分配管１
３に接続される。電磁弁３７は、燃料ガス量を徐々に増
加し、最終的に最大負荷にするもので、比例弁３８は燃
料ガス量に比例して、送風機から空気量を供給するため
に設けられる。淡ガス管路１１に設けられる電磁弁１２
は、燃料ガス供給量が少ない間は閉じ、燃料ガスの量が
最大負荷の１／５以上になれば開き、淡ガス管路１１に
供給する燃料ガスの量を濃ガス管路２に供給する量の３
〜４倍にする。これによって、低負荷時に濃ガスのみを
燃焼させて安定した燃焼を行い、高負荷時には低ＮＯｘ
燃焼をすることができる。

【００１７】図７は、本バーナ１による燃焼量と燃料ガ
ス供給量の関係を示すグラフである。図７において、Ｌ
２（破線）は淡ガス用燃料ガスの供給量を示し、Ｌ３
（１点鎖線）は濃ガス用の燃料ガス供給量を示し、Ｌ１
（実線）は前記を合算した全燃料ガス供給量を示す。燃
焼が進むに伴って、全燃料ガス供給量は、Ｌ１に沿って
増加する。たとえば、最大燃焼負荷３０，０００ｋｃａ
ｌ／ｈのバーナにおいて、燃焼量が６，０００ｋｃａｌ
／ｈ（最大燃焼負荷の１／５）までは、電磁弁１２は閉
じられており、全燃料ガスは、濃ガス管路２に供給され
る。この状態で濃ガスは、ノズル３によって吸引された
１次空気と、濃ガス燃焼壁体８の空気吐出孔８からの２
次空気とによって、安定に燃焼し、さらに淡ガス燃焼壁
体１９から空気のみが噴出するので、完全燃焼する。全
燃料量が６，０００ｋｃａｌ／ｈ以上では、電磁弁１２
が開く。これによって、濃ガス用の燃料ガス供給量が約
１／４に減少し、淡ガス管路１１に燃料ガスが供給され
る。電磁弁１２が開いた直後は、濃ガス管路２には約
１，５００ｋｃａｌ／ｈの燃料ガスが供給され、安定に
燃焼する。これに対し、淡ガス管路１１には約４，５０
０ｋｃａｌ／ｈの燃料ガスが供給され、濃ガス燃焼炎１
０によって点火され、淡ガス燃焼炎２１を形成する。濃
ガス燃焼炎１０は、長炎を形成するので、保炎効果が大
きく、淡ガス燃焼炎２１は安定化される。

【００１８】本バーナ１は、前記のように燃焼領域９の
両側に面積負荷の大きいセラミック多孔板３０から成る
淡ガス燃焼壁体１９が対向して設けられているので、淡
ガス燃焼炎２１によって外装壁体２０が過熱されること
がない。また、両淡ガス燃焼壁体１９と対向するよう
に、燃焼領域９の下部中央寄りに濃ガス燃焼壁体８が設
けられているので、濃ガス燃焼壁体８に沿って長く伸び
た濃ガス燃焼炎１０によって、淡ガス燃焼炎２１がよく
保炎され、バーナ全体として安定した燃焼ができる。ま
た、最大燃焼負荷の１／５未満の低負荷のときは、濃ガ
ス燃焼のみを行うので、燃焼が低負荷から最大負荷まで
安定する。

【００１９】なお、本バーナ１を用いて濃ガス燃焼およ
び淡ガス燃焼を行った場合、すなわち最大燃焼負荷の１
／５以上の負荷で燃焼を行った場合、両者を合せた全体
の空気過剰率は、１．６〜１．９程度になるように、空
気供給量が調整されており、これによってＮＯｘの発生
量を２２〜２８ｐｐｍ（Ｏ₂ ＝０％）程度まで低減でき
た。

【００２０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、外装壁体
に沿って、セラミック多孔板から成る一対の淡ガス燃焼
壁体が設けられているので、淡ガス燃焼壁体による面積
負荷を増大しても外装壁体が過熱されず、小面積で大き
い燃焼負荷の低ＮＯｘバーナを得ることができる。

【００２１】また本発明によれば、最大燃焼負荷の１／
５未満では、濃ガス燃焼のみを行うので、負荷変動幅の
大きい低ＮＯｘバーナを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の低ＮＯｘバーナ１の一
部を切欠いた側面図である。

【図２】図１の切断面線ＩＩ−ＩＩによる断面図であ
る。

【図３】濃ガス燃焼壁体８の正面図である。

【図４】淡ガス燃焼壁体１９を構成するセラミック多孔
板３０の正面図である。

【図５】セラミック多孔板３０の取付部分の部分拡大断
面図である。

【図６】燃料ガスの系統図である。

【図７】燃料ガスの供給量と燃焼量との関係を示すグラ
フである。

【図８】従来技術の低ＮＯｘバーナの断面図である。

【符号の説明】

１ 低ＮＯｘバーナ ７ 濃ガス炎孔 ８ 濃ガス燃焼壁体 ９ 燃焼領域 １０ 濃ガス燃焼炎 １９ 淡ガス燃焼壁体 ２０ 外装壁体 ２１ 淡ガス燃焼炎 ２６ ２次空気吐出孔 ３０ セラミック多孔板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互に対向する平行な一対の外装壁体の間
   で燃料ガスおよび空気を下方から上方に流して燃焼させ
   るバーナにおいて、 前記外装壁体に沿って、上端が外装壁体の上端に一致
   し、下方になるに従って断面の間隔が狭くなる台状に形
   成され、セラミック多孔板から成る一対の淡ガス燃焼壁
   体と、 前記淡ガス燃焼壁体と燃焼面が対向して設けられ、淡ガ
   ス燃焼壁体の中間の高さに上端があり、淡ガス燃焼用壁
   体の下端と略等しい高さに下端がある濃ガス燃焼壁体で
   あって、 濃ガス燃焼壁体の下端に沿って間隔をあけて複数個設け
   られる濃ガス炎孔と、 濃ガス炎孔の間に対応する位置に濃ガス燃焼壁体の上下
   方向に沿って延びるスリット状に複数個設けられる２次
   空気吐出孔とを有する濃ガス燃焼壁体とを含み、 空気混合率の低い濃ガスを濃ガス炎口から噴出させ、前
   記濃ガスと２次空気とで濃ガス燃焼壁体上に濃ガス燃焼
   炎を形成し、空気混合率の高い淡ガスを淡ガス燃焼壁体
   のセラミック多孔板から噴出させ、前記濃ガス燃焼炎を
   保炎として、セラミック多孔板から噴出する淡ガスを燃
   焼させることを特徴とする低ＮＯｘバーナ。
2. 【請求項２】 最高燃焼負荷の１／５未満の燃焼負荷で
   は、濃ガス燃焼炎のみで燃焼を行い、燃焼負荷が最高燃
   焼負荷の１／５以上では、濃ガス中の燃料ガス量と淡ガ
   ス中の燃料ガス量との比を１：３〜４とすることを特徴
   とする請求項１記載の低ＮＯｘバーナ。