JP2981959B2 - 液体燃料用バーナー - Google Patents
液体燃料用バーナーInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
- F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
- F23D11/38—Nozzles; Cleaning devices therefor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
- F23D11/10—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour
- F23D11/106—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting at the burner outlet
- F23D11/107—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting at the burner outlet at least one of both being subjected to a swirling motion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
- F23D11/24—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space by pressurisation of the fuel before a nozzle through which it is sprayed by a substantial pressure reduction into a space
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)
- Spray-Type Burners (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液体燃料用バーナーに
関し、特に、火炎からの輻射伝熱を利用するガラス溶融
炉等に好適な液体燃料用バーナーに関する。
関し、特に、火炎からの輻射伝熱を利用するガラス溶融
炉等に好適な液体燃料用バーナーに関する。
【０００２】
【従来の技術】上記ガラス溶融炉においては、ガラスを
均等に昇温加熱するため、重油，灯油等の液体燃料を空
気で燃焼するバーナーを用い、火炎をガラスに直接当て
ず、輻射伝熱を主体とした溶融方法によっている。
均等に昇温加熱するため、重油，灯油等の液体燃料を空
気で燃焼するバーナーを用い、火炎をガラスに直接当て
ず、輻射伝熱を主体とした溶融方法によっている。
【０００３】しかし、支燃性ガスとして空気を用いる
と、空気には燃焼に寄与しない窒素が多いために排ガス
量が多くなり、これに伴って炉から持ち去る熱量も多く
なって熱効率が悪化する。また、有害なＮＯＸも多量に
発生する。
と、空気には燃焼に寄与しない窒素が多いために排ガス
量が多くなり、これに伴って炉から持ち去る熱量も多く
なって熱効率が悪化する。また、有害なＮＯＸも多量に
発生する。
【０００４】そこで、支燃性ガスとして酸素を用いるこ
とが着目される。支燃性ガスとして酸素を用いると、空
気を用いた場合に比べて燃焼排ガス量が約１／５になる
ので、燃焼排ガスが持ち去る熱量も、約１／４〜１／５
に減少し、熱効率が高くなるとともに、ＮＯＸ発生量が
大幅に低減される。
とが着目される。支燃性ガスとして酸素を用いると、空
気を用いた場合に比べて燃焼排ガス量が約１／５になる
ので、燃焼排ガスが持ち去る熱量も、約１／４〜１／５
に減少し、熱効率が高くなるとともに、ＮＯＸ発生量が
大幅に低減される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、支燃性ガスと
して酸素ガスを用いる従来の液体燃料用バーナーによる
火炎は、火炎からの輻射伝熱を主体とする溶融手段に利
用するには著しく不利である。以下、これを詳述する。
して酸素ガスを用いる従来の液体燃料用バーナーによる
火炎は、火炎からの輻射伝熱を主体とする溶融手段に利
用するには著しく不利である。以下、これを詳述する。
【０００６】支燃性ガスとして酸素ガスを用いる従来の
液体燃料用バーナーは、例えば、液体燃料を流す燃料通
路の外周に支燃性ガス通路を同心状に設け、バーナーの
先端部に前記燃料通路に連通する一つの燃料噴出孔を形
成するとともに、該燃料噴出孔を囲うように複数の酸素
ガス噴出孔を前記支燃性ガス通路に連通して設け、液体
燃料を、燃料噴出孔に近接配置したスワラーを介して３
０度以上の大きな角度で霧状に噴出するとともに、酸素
ガス噴出孔から酸素ガスを５０ｍ／ｓｅｃ〜２００ｍ／
ｓｅｃの流速で供給して燃焼させるものである。
液体燃料用バーナーは、例えば、液体燃料を流す燃料通
路の外周に支燃性ガス通路を同心状に設け、バーナーの
先端部に前記燃料通路に連通する一つの燃料噴出孔を形
成するとともに、該燃料噴出孔を囲うように複数の酸素
ガス噴出孔を前記支燃性ガス通路に連通して設け、液体
燃料を、燃料噴出孔に近接配置したスワラーを介して３
０度以上の大きな角度で霧状に噴出するとともに、酸素
ガス噴出孔から酸素ガスを５０ｍ／ｓｅｃ〜２００ｍ／
ｓｅｃの流速で供給して燃焼させるものである。
【０００７】これによって、液体燃料は、酸素ガスと激
しく混合して高速に燃焼し、この結果、空気を用いた場
合より６００〜８００℃高温の火炎長の短い火炎が形成
される。この高温の火炎を被加熱物に直射することによ
り、被加熱物を高温にでき、しかも火炎中に含まれてい
るラディカルな物質が被加熱物に衝突してから安定物質
である二酸化炭素や水に変化する際に発熱するので被加
熱物をより高温にすることができる。
しく混合して高速に燃焼し、この結果、空気を用いた場
合より６００〜８００℃高温の火炎長の短い火炎が形成
される。この高温の火炎を被加熱物に直射することによ
り、被加熱物を高温にでき、しかも火炎中に含まれてい
るラディカルな物質が被加熱物に衝突してから安定物質
である二酸化炭素や水に変化する際に発熱するので被加
熱物をより高温にすることができる。
【０００８】このように、支燃性ガスとして酸素を用い
る従来のバーナーは、被加熱物の直射溶融には有効であ
るが、火炎長が短く、しかも、輻射伝熱に有効な輝炎部
の割合が火炎長に対し約４０〜６０％（重油、灯油等の
石油系液体燃料を用いた場合）と少ないため、火炎から
の輻射伝熱を主体とした溶融手段に利用するには解決す
べき課題がある。
る従来のバーナーは、被加熱物の直射溶融には有効であ
るが、火炎長が短く、しかも、輻射伝熱に有効な輝炎部
の割合が火炎長に対し約４０〜６０％（重油、灯油等の
石油系液体燃料を用いた場合）と少ないため、火炎から
の輻射伝熱を主体とした溶融手段に利用するには解決す
べき課題がある。
【０００９】そこで本発明は、支燃性ガスとして酸素ガ
スを用いることにより、燃焼効率を高くでき、かつ、Ｎ
ＯＸを低減できるという長所を生かしつつ、輻射伝熱に
有効な長くて輝炎部の割合が大きい火炎を得られる液体
燃料用バーナーを提供するものである。
スを用いることにより、燃焼効率を高くでき、かつ、Ｎ
ＯＸを低減できるという長所を生かしつつ、輻射伝熱に
有効な長くて輝炎部の割合が大きい火炎を得られる液体
燃料用バーナーを提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る液体燃料用バーナーは、先端部に燃料
噴出孔を有する燃料通路の外周に支燃性ガス通路を同心
状に設けるとともに、前記燃料噴出孔に空隙部を介して
前記燃料噴出孔と偏心した位置に絞り孔を形成した絞り
部材を連設し、前記燃料噴出孔と絞り孔とで定める偏心
率を１．０〜４．０としたことを特徴とし、また、支燃
性ガスの噴出速度を１〜２０ｍ／ｓｅｃ、望ましくは２
〜１２ｍ／ｓｅｃに制御する手段を備えたこと、前記支
燃性ガス通路に旋回羽根を設けたことを各々特徴とす
る。
め、本発明に係る液体燃料用バーナーは、先端部に燃料
噴出孔を有する燃料通路の外周に支燃性ガス通路を同心
状に設けるとともに、前記燃料噴出孔に空隙部を介して
前記燃料噴出孔と偏心した位置に絞り孔を形成した絞り
部材を連設し、前記燃料噴出孔と絞り孔とで定める偏心
率を１．０〜４．０としたことを特徴とし、また、支燃
性ガスの噴出速度を１〜２０ｍ／ｓｅｃ、望ましくは２
〜１２ｍ／ｓｅｃに制御する手段を備えたこと、前記支
燃性ガス通路に旋回羽根を設けたことを各々特徴とす
る。
【００１１】
【作 用】前記の如く構成した液体燃料用バーナーによ
れば、液体燃料は、絞り孔を通って空隙部に拡散した後
に燃料噴出孔から噴出するが、この際、燃料噴出孔と絞
り孔とは偏心した位置にあるので、原理は明らかでない
が、燃料噴出孔からの液体燃料は、従来より小さな噴霧
角度で噴出し、飛距離が伸びる。一方、支燃性ガスは、
支燃性ガス通路の開口端部から霧化状態の液体燃料を包
囲するように噴出し、この状態で燃焼させると、火炎長
が長く、かつ、輝炎部の割合が大きい火炎が得られる。
れば、液体燃料は、絞り孔を通って空隙部に拡散した後
に燃料噴出孔から噴出するが、この際、燃料噴出孔と絞
り孔とは偏心した位置にあるので、原理は明らかでない
が、燃料噴出孔からの液体燃料は、従来より小さな噴霧
角度で噴出し、飛距離が伸びる。一方、支燃性ガスは、
支燃性ガス通路の開口端部から霧化状態の液体燃料を包
囲するように噴出し、この状態で燃焼させると、火炎長
が長く、かつ、輝炎部の割合が大きい火炎が得られる。
【００１２】火炎長が長くなるのは、燃料噴出孔から鋭
角に噴出することにより、飛距離が伸びた液体燃料が全
長に亙って燃焼するためであり、輝炎部の割合が大きい
のは、液体燃料を一気に燃やす従来の液体燃料用バーナ
ーに比べ、本発明の液体燃料用バーナーでは、液体燃料
と支燃性ガスとの混合速度が緩慢になり、この結果、液
体燃料の燃え方が緩慢になるためと思われる。なお、支
燃性ガスとして空気等の酸素ガス濃度が５０％未満のガ
スを用いると、液体燃料を完全燃焼させにくく、不完全
燃焼によるススが発生するので、本発明においては、前
記の如く支燃性ガスとして酸素ガス濃度が５０％以上の
酸素富化ガス又は高純酸素を用いるのが望ましく、酸素
濃度が高いほど良好な火炎を形成することができる。以
上は、発明者等が種々考究した結果得た知見である。
角に噴出することにより、飛距離が伸びた液体燃料が全
長に亙って燃焼するためであり、輝炎部の割合が大きい
のは、液体燃料を一気に燃やす従来の液体燃料用バーナ
ーに比べ、本発明の液体燃料用バーナーでは、液体燃料
と支燃性ガスとの混合速度が緩慢になり、この結果、液
体燃料の燃え方が緩慢になるためと思われる。なお、支
燃性ガスとして空気等の酸素ガス濃度が５０％未満のガ
スを用いると、液体燃料を完全燃焼させにくく、不完全
燃焼によるススが発生するので、本発明においては、前
記の如く支燃性ガスとして酸素ガス濃度が５０％以上の
酸素富化ガス又は高純酸素を用いるのが望ましく、酸素
濃度が高いほど良好な火炎を形成することができる。以
上は、発明者等が種々考究した結果得た知見である。
【００１３】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明を詳しく説
明する。図１は、本発明に係る液体燃料用バーナーの一
実施例を示す断面図で、この液体燃料用バーナー１は、
燃料通路２の外周に支燃性ガス通路３を同心状に設け、
前記燃料通路２の中心線４上の先端部に一つの燃料噴出
孔５を形成するとともに、該燃料噴出孔５に空隙部６を
介して複数個、例えば３個の絞り孔７を有する絞り部材
８を連設しており、前記燃料噴出孔５と、空隙部６を介
して連設する絞り部材８とによって燃料霧化部が形成さ
れている。
明する。図１は、本発明に係る液体燃料用バーナーの一
実施例を示す断面図で、この液体燃料用バーナー１は、
燃料通路２の外周に支燃性ガス通路３を同心状に設け、
前記燃料通路２の中心線４上の先端部に一つの燃料噴出
孔５を形成するとともに、該燃料噴出孔５に空隙部６を
介して複数個、例えば３個の絞り孔７を有する絞り部材
８を連設しており、前記燃料噴出孔５と、空隙部６を介
して連設する絞り部材８とによって燃料霧化部が形成さ
れている。
【００１４】前記複数個の絞り孔７は、各々同一口径
で、かつ、前記中心線４を中心とする円周上に等間隔で
配置されている。従って、絞り孔７の位置は、燃料噴出
孔５に対し偏心している。
で、かつ、前記中心線４を中心とする円周上に等間隔で
配置されている。従って、絞り孔７の位置は、燃料噴出
孔５に対し偏心している。
【００１５】上記構成により、液体燃料及び支燃性ガス
は、それぞれの通路２，３を介して周知の手段で供給さ
れるが、このうち液体燃料は、絞り孔７を通って空隙部
６に拡散し、次いで燃料噴出孔５から噴出し、その外周
の支燃性ガス通路３の開口端部３ａから噴出する酸素ガ
スと混合して燃焼する。
は、それぞれの通路２，３を介して周知の手段で供給さ
れるが、このうち液体燃料は、絞り孔７を通って空隙部
６に拡散し、次いで燃料噴出孔５から噴出し、その外周
の支燃性ガス通路３の開口端部３ａから噴出する酸素ガ
スと混合して燃焼する。
【００１６】燃料噴出孔５から噴出する液体燃料の噴霧
角度は、燃料噴出孔５の長さや断面積によっても若干変
化するが、主に空隙部６の間隔（Ｌ）に対する絞り孔７
の中心と中心線４との半径（Ｍ）の比、即ち、Ｍ／Ｌの
値（以下、偏心率という）によって変化することが実験
的に確認された。偏心率を１．０未満にすると、燃料の
飛距離は伸びるが、燃料噴出孔５から噴出する液体燃料
の分散（霧状化）が不十分となり、液体燃料の一部が未
燃焼になる。一方、偏心率を４．０を超えて大きくする
と、分散性は良いが、噴霧角度が大きくなり、火炎長が
短くなる。このようなことから、偏心率を１．０〜４．
０の範囲に設定することにより、十分な分散性を得た上
で液体燃料の噴霧角度を５〜１０度と小さくすることが
でき、長い火炎が得られる。
角度は、燃料噴出孔５の長さや断面積によっても若干変
化するが、主に空隙部６の間隔（Ｌ）に対する絞り孔７
の中心と中心線４との半径（Ｍ）の比、即ち、Ｍ／Ｌの
値（以下、偏心率という）によって変化することが実験
的に確認された。偏心率を１．０未満にすると、燃料の
飛距離は伸びるが、燃料噴出孔５から噴出する液体燃料
の分散（霧状化）が不十分となり、液体燃料の一部が未
燃焼になる。一方、偏心率を４．０を超えて大きくする
と、分散性は良いが、噴霧角度が大きくなり、火炎長が
短くなる。このようなことから、偏心率を１．０〜４．
０の範囲に設定することにより、十分な分散性を得た上
で液体燃料の噴霧角度を５〜１０度と小さくすることが
でき、長い火炎が得られる。
【００１７】図２は、燃料霧化部の他の実施例を示すも
ので、支燃性ガス通路は、前記図１と同様なので燃料通
路近傍のみを拡大して示している。本実施例では、絞り
部材８の絞り孔７は、燃料通路２の中心線４上に一つ形
成され、絞り孔７に対して偏心した位置に燃料噴出孔５
が複数個設けられている。これら複数個の燃料噴出孔５
は同一口径で、中心線４を中心とする円周上に等間隔で
配置されている。この場合の偏心率は、中心線４と燃料
噴出孔５の中心との半径（Ｎ）を空隙部６の間隔（Ｌ）
で除したもの、即ちＮ／Ｌで表される。
ので、支燃性ガス通路は、前記図１と同様なので燃料通
路近傍のみを拡大して示している。本実施例では、絞り
部材８の絞り孔７は、燃料通路２の中心線４上に一つ形
成され、絞り孔７に対して偏心した位置に燃料噴出孔５
が複数個設けられている。これら複数個の燃料噴出孔５
は同一口径で、中心線４を中心とする円周上に等間隔で
配置されている。この場合の偏心率は、中心線４と燃料
噴出孔５の中心との半径（Ｎ）を空隙部６の間隔（Ｌ）
で除したもの、即ちＮ／Ｌで表される。
【００１８】一般に、本発明では、前記偏心率を所定の
値に保持するため、燃料噴出孔５と絞り孔７とを各一つ
ずつ設ける場合、一つの燃料噴出孔５に対して複数の絞
り孔７を設ける場合、複数の燃料噴出孔５に対して一つ
の絞り孔７を設ける場合、の３つの場合で構成し、常に
絞り孔７の断面積（複数のときは合計断面積）は、燃料
噴出孔５の断面積（複数のときは合計断面積）より大き
くする。そして、燃料噴出孔５又は絞り孔７を複数個設
ける場合は、全て同一の口径で、中心線を中心とする円
周上に等間隔に配置することが、良好な火炎の形成の点
で好ましいが、偏心率を前記のような所定の範囲内とす
る限り、他の条件が多少変化しても、従来より噴霧角度
の小さい噴霧状態が得られる。
値に保持するため、燃料噴出孔５と絞り孔７とを各一つ
ずつ設ける場合、一つの燃料噴出孔５に対して複数の絞
り孔７を設ける場合、複数の燃料噴出孔５に対して一つ
の絞り孔７を設ける場合、の３つの場合で構成し、常に
絞り孔７の断面積（複数のときは合計断面積）は、燃料
噴出孔５の断面積（複数のときは合計断面積）より大き
くする。そして、燃料噴出孔５又は絞り孔７を複数個設
ける場合は、全て同一の口径で、中心線を中心とする円
周上に等間隔に配置することが、良好な火炎の形成の点
で好ましいが、偏心率を前記のような所定の範囲内とす
る限り、他の条件が多少変化しても、従来より噴霧角度
の小さい噴霧状態が得られる。
【００１９】実験例１ 燃料噴出孔と絞り孔との偏心による効果を確認するた
め、図１に示す構造の液体燃料用バーナー（発明品）１
と、前記した従来の液体燃料用バーナー（従来品）Ａと
を大気中で燃焼させて火炎の状態を確認した。なお、発
明品１における偏心率は３．０である。
め、図１に示す構造の液体燃料用バーナー（発明品）１
と、前記した従来の液体燃料用バーナー（従来品）Ａと
を大気中で燃焼させて火炎の状態を確認した。なお、発
明品１における偏心率は３．０である。
【００２０】上記各バーナーの燃料通路には、液体燃料
として灯油を５０リットル／ｈの割合で流し、支燃性ガ
ス通路には酸素ガス（酸素ガス濃度９８％）を１００Ｎ
ｍ3／ｈ（ここで、Ｎｍ3 は０℃、大気圧状態での体積
を示す）の割合で流した。なお、発明品１と従来品Ａと
では、支燃性ガス通路の断面積が異なるため、酸素ガス
の噴出速度は発明品では６ｍ／ｓｅｃ、従来品では１０
０ｍ／ｓｅｃである。この結果を表１に示す。また、形
成された火炎の状態を図３に示す。図３の（イ）は発明
品１による火炎、（ロ）は従来品Ａによる火炎である。
火炎の温度は、輝炎部の温度を放射温度計により測定し
たものである。
として灯油を５０リットル／ｈの割合で流し、支燃性ガ
ス通路には酸素ガス（酸素ガス濃度９８％）を１００Ｎ
ｍ3／ｈ（ここで、Ｎｍ3 は０℃、大気圧状態での体積
を示す）の割合で流した。なお、発明品１と従来品Ａと
では、支燃性ガス通路の断面積が異なるため、酸素ガス
の噴出速度は発明品では６ｍ／ｓｅｃ、従来品では１０
０ｍ／ｓｅｃである。この結果を表１に示す。また、形
成された火炎の状態を図３に示す。図３の（イ）は発明
品１による火炎、（ロ）は従来品Ａによる火炎である。
火炎の温度は、輝炎部の温度を放射温度計により測定し
たものである。
【００２１】
【表１】
【００２２】上記表１及び図３から明らかなように、従
来品では、燃料噴出孔から広がろうとする液体燃料の噴
霧を、外側を流れる酸素ガスで抑え込むようにして火炎
が形成されており、液体燃料と酸素ガスとが急激に混合
しているので、本発明品１の場合より高温で、かつ、短
い火炎が得られている。従来品による火炎は、図３
（ロ）に示すように、輝炎部Ｂは、バーナーの先端部近
傍に部分的に形成され、該輝炎部Ｂより先には、燃料の
気化によって生じたガスが燃焼していると考えられる青
白い不輝炎部Ｃが長く形成されていた。
来品では、燃料噴出孔から広がろうとする液体燃料の噴
霧を、外側を流れる酸素ガスで抑え込むようにして火炎
が形成されており、液体燃料と酸素ガスとが急激に混合
しているので、本発明品１の場合より高温で、かつ、短
い火炎が得られている。従来品による火炎は、図３
（ロ）に示すように、輝炎部Ｂは、バーナーの先端部近
傍に部分的に形成され、該輝炎部Ｂより先には、燃料の
気化によって生じたガスが燃焼していると考えられる青
白い不輝炎部Ｃが長く形成されていた。
【００２３】一方、発明品１の場合には、図３（イ）に
示すように、従来品Ａより長い火炎が得られ、しかも、
輝炎部Ｂは火炎全体に及んでいた。
示すように、従来品Ａより長い火炎が得られ、しかも、
輝炎部Ｂは火炎全体に及んでいた。
【００２４】上記のように、本発明に係る液体燃料用バ
ーナーによれば、従来のものより輻射伝熱の多い良好な
火炎が得られるが、支燃性ガス通路から噴出する支燃性
ガスの噴出速度を１〜２０ｍ／ｓｅｃ、特に２〜１２ｍ
／ｓｅｃの範囲に制御する手段を備えることにより、実
用的に最適な火炎が得られる。なお、支燃性ガスの流速
を制御する手段としては、使用する支燃性ガス量に合わ
せて支燃性ガス通路の断面積を調整したり、支燃性ガス
通路への供給管に流量調節計を設けるなど、従来公知の
各種手段を用いることができる。
ーナーによれば、従来のものより輻射伝熱の多い良好な
火炎が得られるが、支燃性ガス通路から噴出する支燃性
ガスの噴出速度を１〜２０ｍ／ｓｅｃ、特に２〜１２ｍ
／ｓｅｃの範囲に制御する手段を備えることにより、実
用的に最適な火炎が得られる。なお、支燃性ガスの流速
を制御する手段としては、使用する支燃性ガス量に合わ
せて支燃性ガス通路の断面積を調整したり、支燃性ガス
通路への供給管に流量調節計を設けるなど、従来公知の
各種手段を用いることができる。
【００２５】実験例２ 次に、酸素ガスの噴出速度と火炎との関係を調べるた
め、酸素ガスの供給量を一定とし、図１に示す構造で、
かつ、支燃性ガス通路の断面積が種々に異なるバーナー
を用い、酸素ガスを種々の速度で噴出して火炎を形成し
た。この結果を図４に示す。図中、Ｄは火炎長、Ｅは輝
炎部の長さを示す。
め、酸素ガスの供給量を一定とし、図１に示す構造で、
かつ、支燃性ガス通路の断面積が種々に異なるバーナー
を用い、酸素ガスを種々の速度で噴出して火炎を形成し
た。この結果を図４に示す。図中、Ｄは火炎長、Ｅは輝
炎部の長さを示す。
【００２６】図４から明らかなように、酸素ガスの流速
を１ｍ／ｓｅｃ未満の低速にすると、輝炎部の割合は高
いが火炎が短くなる。これは、酸素ガスの流速が遅過ぎ
て火炎の先端部では液体燃料と酸素ガスとの混合状態が
悪化し、未燃部分が生じるためと思われる。酸素ガスの
流速を２ｍ／ｓｅｃ以上にすると、略良好な火炎が得ら
れる。一方、酸素ガスの噴出速度を１２ｍ／ｓｅｃ以上
にすると輝炎部の割合が減少してくる。特に、酸素ガス
の噴出速度を２０ｍ／ｓｅｃを超える高速にすると、火
炎長はあまり変化しないが輝炎部の割合が著しく減少す
る。これは、酸素ガスの流速が速過ぎて、液体燃料と酸
素ガスとの混合が促進され過ぎ、火炎の先端部近傍では
液体燃料が燃焼により一部気化し、気化状態で燃焼する
ので輝炎にならないためと考えられる。
を１ｍ／ｓｅｃ未満の低速にすると、輝炎部の割合は高
いが火炎が短くなる。これは、酸素ガスの流速が遅過ぎ
て火炎の先端部では液体燃料と酸素ガスとの混合状態が
悪化し、未燃部分が生じるためと思われる。酸素ガスの
流速を２ｍ／ｓｅｃ以上にすると、略良好な火炎が得ら
れる。一方、酸素ガスの噴出速度を１２ｍ／ｓｅｃ以上
にすると輝炎部の割合が減少してくる。特に、酸素ガス
の噴出速度を２０ｍ／ｓｅｃを超える高速にすると、火
炎長はあまり変化しないが輝炎部の割合が著しく減少す
る。これは、酸素ガスの流速が速過ぎて、液体燃料と酸
素ガスとの混合が促進され過ぎ、火炎の先端部近傍では
液体燃料が燃焼により一部気化し、気化状態で燃焼する
ので輝炎にならないためと考えられる。
【００２７】以上の結果から、本発明の液体燃料用バー
ナーは、酸素ガスの流速を、実用的な見地から１〜２０
ｍ／ｓｅｃ、望ましくは２〜１２ｍ／ｓｅｃに制御する
ことが好ましい。
ナーは、酸素ガスの流速を、実用的な見地から１〜２０
ｍ／ｓｅｃ、望ましくは２〜１２ｍ／ｓｅｃに制御する
ことが好ましい。
【００２８】次に、図５及び図６は、支燃性ガス通路に
旋回羽根を設けた実施例を示すもので、図５は支燃性ガ
ス通路３を形成する外側の管を切り欠いて示した断面
図、図６は図５のVI−VI線矢視図である。
旋回羽根を設けた実施例を示すもので、図５は支燃性ガ
ス通路３を形成する外側の管を切り欠いて示した断面
図、図６は図５のVI−VI線矢視図である。
【００２９】本実施例に示すバーナー１０では、燃料通
路２に形成される燃料霧化部は、前記図１のものと同様
であるが、支燃性ガス通路３には、旋回羽根１１が設け
られている。この旋回羽根１１は、図６に示すように、
４枚の可動板１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを、支燃
性ガス通路３内に所定の角度で設けたものである。な
お、可動板の枚数は、一例として４枚としたが任意の枚
数で構成することができる。
路２に形成される燃料霧化部は、前記図１のものと同様
であるが、支燃性ガス通路３には、旋回羽根１１が設け
られている。この旋回羽根１１は、図６に示すように、
４枚の可動板１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを、支燃
性ガス通路３内に所定の角度で設けたものである。な
お、可動板の枚数は、一例として４枚としたが任意の枚
数で構成することができる。
【００３０】上記構成により、支燃性ガス通路３を流れ
る支燃性ガスは、旋回羽根１１部分を通過する時に旋回
力を付与されて旋回状態で噴出する。これにより、火炎
長はほとんど変わらないが、輝炎部の温度が高い燃焼火
炎が発生し、輻射伝熱効果が向上する。これは、支燃性
ガスが旋回羽根１１の通過時に旋回力を付与され、霧化
噴出した液体燃料の回りを旋回しながら液体燃料と混合
するので、液体燃料との混合がより適切に行われるため
と思われる。
る支燃性ガスは、旋回羽根１１部分を通過する時に旋回
力を付与されて旋回状態で噴出する。これにより、火炎
長はほとんど変わらないが、輝炎部の温度が高い燃焼火
炎が発生し、輻射伝熱効果が向上する。これは、支燃性
ガスが旋回羽根１１の通過時に旋回力を付与され、霧化
噴出した液体燃料の回りを旋回しながら液体燃料と混合
するので、液体燃料との混合がより適切に行われるため
と思われる。
【００３１】実験例３ 次に、図１の構造の液体燃料用バーナーの支燃性ガス通
路に旋回羽根を設けて図５及び図６の構成とした液体燃
料用バーナーを用い、液体燃料，酸素ガスの流速等の条
件を実験例１と同様にして，旋回羽根の傾度を変えて旋
回羽根の効果を確認した。旋回羽根の傾度は、旋回羽根
を構成する可動板が支燃性ガス通路と平行な状態を傾度
０とし、支燃性ガス通路と垂直な状態を９０度とした。
この結果を表２に示す。
路に旋回羽根を設けて図５及び図６の構成とした液体燃
料用バーナーを用い、液体燃料，酸素ガスの流速等の条
件を実験例１と同様にして，旋回羽根の傾度を変えて旋
回羽根の効果を確認した。旋回羽根の傾度は、旋回羽根
を構成する可動板が支燃性ガス通路と平行な状態を傾度
０とし、支燃性ガス通路と垂直な状態を９０度とした。
この結果を表２に示す。
【００３２】
【表２】
【００３３】表２から明らかなように、傾度が０のとき
は、図１のバーナーと同じ結果であり、傾度を２０度、
４０度と上昇していくと、火炎長，輝炎部は略同じま
ま、火炎の温度が高くなった。しかし、傾度を４５度以
上にすると変化はなく、むしろ旋回羽根が酸素ガスの流
れに対して抵抗になるので、酸素ガスの供給圧力を高め
る必要が生じる。従って、旋回羽根の傾度は、実際の使
用状況に応じて４０度以下の適宜な値に設定することが
望ましい。
は、図１のバーナーと同じ結果であり、傾度を２０度、
４０度と上昇していくと、火炎長，輝炎部は略同じま
ま、火炎の温度が高くなった。しかし、傾度を４５度以
上にすると変化はなく、むしろ旋回羽根が酸素ガスの流
れに対して抵抗になるので、酸素ガスの供給圧力を高め
る必要が生じる。従って、旋回羽根の傾度は、実際の使
用状況に応じて４０度以下の適宜な値に設定することが
望ましい。
【００３４】なお、以上の実験は、大気中で行ったた
め、火炎の先端部は浮力により上向きになったが、実際
に炉内で使用する場合には、炉内の温度が高いため、炉
内の温度と火炎の温度の差が小さくなり、浮力が減少し
て略水平の火炎が得られる。
め、火炎の先端部は浮力により上向きになったが、実際
に炉内で使用する場合には、炉内の温度が高いため、炉
内の温度と火炎の温度の差が小さくなり、浮力が減少し
て略水平の火炎が得られる。
【００３５】実験例４ 引き続き、傾度を０としたバーナーと傾度を４０度とし
たバーナとをテスト用燃焼炉に装着して炉内の温度を測
定した。比較として実験例１で用いた従来品（支燃性ガ
スとして酸素ガスを用いる従来の液体燃料用バーナー）
も用いた。
たバーナとをテスト用燃焼炉に装着して炉内の温度を測
定した。比較として実験例１で用いた従来品（支燃性ガ
スとして酸素ガスを用いる従来の液体燃料用バーナー）
も用いた。
【００３６】本発明のバーナー１と従来品Ａとでは、前
記したように火炎の形成状態が異なる。従って、本発明
のバーナー１の場合には、バーナーの先端部を、図７
（イ）に示すように、炉２０内に連通するバーナー挿入
口２１の大気側に配置できるのに対し、従来品Ａでは、
バーナー挿入口２１の奥まで挿入しなければならず、バ
ーナー挿入口２１の外面に貼られたバーナータイルに損
耗を与えないようにする必要がある。この点で、従来品
では、ノズル部近傍に水冷等の冷却部を設ける必要があ
るのに対し、本発明バーナーでは、火炎が細長く形成さ
れる結果、燃焼によるノズルの熱負荷が小さくなり、ノ
ズル部近傍の冷却が不要となる利点もある。
記したように火炎の形成状態が異なる。従って、本発明
のバーナー１の場合には、バーナーの先端部を、図７
（イ）に示すように、炉２０内に連通するバーナー挿入
口２１の大気側に配置できるのに対し、従来品Ａでは、
バーナー挿入口２１の奥まで挿入しなければならず、バ
ーナー挿入口２１の外面に貼られたバーナータイルに損
耗を与えないようにする必要がある。この点で、従来品
では、ノズル部近傍に水冷等の冷却部を設ける必要があ
るのに対し、本発明バーナーでは、火炎が細長く形成さ
れる結果、燃焼によるノズルの熱負荷が小さくなり、ノ
ズル部近傍の冷却が不要となる利点もある。
【００３７】図８は、前記各バーナーを用いて火炎を形
成し、バーナー挿入口２１の炉内開口端から所定の位置
における炉内の天井部の温度を測定したものであり、Ｆ
は従来品、Ｇは傾度０度の発明品、Ｈは傾度４０度の発
明品によるものである。図８から明らかなように、Ｆ，
Ｇ，Ｈの順で炉内が高温になっていることが判る。
成し、バーナー挿入口２１の炉内開口端から所定の位置
における炉内の天井部の温度を測定したものであり、Ｆ
は従来品、Ｇは傾度０度の発明品、Ｈは傾度４０度の発
明品によるものである。図８から明らかなように、Ｆ，
Ｇ，Ｈの順で炉内が高温になっていることが判る。
【００３８】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る液体燃料用
バーナーは、液体燃料の霧化部と、該霧化部に同心状に
支燃性ガス通路を設けた構成により、液体燃料の噴霧角
度を小さくし、かつ、支燃性ガスの供給速度の制御によ
り、長く、しかも輝炎部の割合が大きい火炎を得ること
を可能としたので、輻射伝熱を主体としたガラス溶融等
に利用した場合、溶融効果が向上し、しかも液体燃料，
酸素ガスが節減できる。
バーナーは、液体燃料の霧化部と、該霧化部に同心状に
支燃性ガス通路を設けた構成により、液体燃料の噴霧角
度を小さくし、かつ、支燃性ガスの供給速度の制御によ
り、長く、しかも輝炎部の割合が大きい火炎を得ること
を可能としたので、輻射伝熱を主体としたガラス溶融等
に利用した場合、溶融効果が向上し、しかも液体燃料，
酸素ガスが節減できる。
【００３９】また、本発明バーナーは、前記した如く、
燃焼火炎が細い紡錘状になるので、燃焼によるバーナー
先端部への熱負荷が少なくなる特徴がある。このため、
従来の酸素ガスを用いた液体燃料用バーナーでは不可欠
であった水冷ジャケットを不要とすることも可能であ
る。
燃焼火炎が細い紡錘状になるので、燃焼によるバーナー
先端部への熱負荷が少なくなる特徴がある。このため、
従来の酸素ガスを用いた液体燃料用バーナーでは不可欠
であった水冷ジャケットを不要とすることも可能であ
る。
【図１】本発明の液体燃料用バーナーの一実施例を示す
要部の断面図である。
要部の断面図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す要部の断面図であ
る。
る。
【図３】実験例１における火炎の状態を示す説明図であ
る。
る。
【図４】実験例２における酸素ガスの噴出速度と火炎と
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図５】本発明のさらに他の実施例を示す要部の断面図
である。
である。
【図６】図５のVI−VI線矢視図である。
【図７】実験例４における燃焼炉へのバーナーの装着状
態を示す図である。
態を示す図である。
【図８】実験例４において燃焼炉におけるバーナー挿入
口の炉内開口端からの距離と炉内の天井部の温度との関
係を示す図である。
口の炉内開口端からの距離と炉内の天井部の温度との関
係を示す図である。
１…液体燃料用バーナー、２…燃料通路、３…支燃性ガ
ス通路、４…中心線、５…燃料噴出孔、６…空隙部、７
…絞り孔、８…絞り部材
ス通路、４…中心線、５…燃料噴出孔、６…空隙部、７
…絞り孔、８…絞り部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 讃井 宏 神奈川県川崎市幸区塚越４−320 日本 酸素株式会社内 (72)発明者 飯野 公夫 山梨県北巨摩郡高根町下黒沢3054−３ 日本酸素株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−50511（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F23D 11/38 F23D 11/02 F23D 11/24
Claims (3)
- 【請求項１】 先端部に燃料噴出孔を有する燃料通路の
外周に支燃性ガス通路を同心状に設けるとともに、前記
燃料噴出孔に空隙部を介して前記燃料噴出孔と偏心した
位置に絞り孔を形成した絞り部材を連設し、前記燃料噴
出孔と絞り孔とで定める偏心率を１．０〜４．０とした
ことを特徴とする液体燃料用バーナー。 - 【請求項２】 請求項１記載の液体燃料用バーナーに、
支燃性ガス通路から噴出する支燃性ガスの噴出速度を１
〜２０ｍ／ｓｅｃに制御する手段を備えたことを特徴と
する液体燃料用バーナー。 - 【請求項３】 請求項１記載の液体燃料用バーナーの支
燃性ガス通路に旋回羽根を設けたことを特徴とする液体
燃料用バーナー。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5138636A JP2981959B2 (ja) | 1993-06-10 | 1993-06-10 | 液体燃料用バーナー |
| EP94908482A EP0653591B1 (en) | 1993-06-10 | 1994-03-02 | Burner for liquid fuel |
| DE69426641T DE69426641T2 (de) | 1993-06-10 | 1994-03-02 | Brenner für flüssigen brennstoff |
| US08/381,862 US5603456A (en) | 1993-06-10 | 1994-03-02 | Liquid fuel burner |
| PCT/JP1994/000334 WO1994029645A1 (fr) | 1993-06-10 | 1994-03-02 | Bruleur pour combustible liquide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5138636A JP2981959B2 (ja) | 1993-06-10 | 1993-06-10 | 液体燃料用バーナー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06347008A JPH06347008A (ja) | 1994-12-20 |
| JP2981959B2 true JP2981959B2 (ja) | 1999-11-22 |
Family
ID=15226677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5138636A Expired - Lifetime JP2981959B2 (ja) | 1993-06-10 | 1993-06-10 | 液体燃料用バーナー |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5603456A (ja) |
| EP (1) | EP0653591B1 (ja) |
| JP (1) | JP2981959B2 (ja) |
| DE (1) | DE69426641T2 (ja) |
| WO (1) | WO1994029645A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003207131A (ja) * | 2001-12-21 | 2003-07-25 | Nuovo Pignone Holding Spa | ガスタービンのバーナ用の改良された液体燃料インジェクタ |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19514615C2 (de) * | 1995-04-25 | 2001-05-17 | Alstom Power Boiler Gmbh | Brenner, insbesondere Strahlbrenner, zum Verbrennen von staubförmigem Brennstoff, insbesondere staubförmiger Kohle, und einem brennbaren Fluid |
| DE59709510D1 (de) * | 1997-09-15 | 2003-04-17 | Alstom Switzerland Ltd | Kombinierte Druckzerstäuberdüse |
| JP4693968B2 (ja) * | 2000-09-11 | 2011-06-01 | 大陽日酸株式会社 | 炉の運転方法 |
| JP4758202B2 (ja) * | 2005-11-08 | 2011-08-24 | タカミツ工業株式会社 | 火葬炉用オイルバーナ |
| EP2405197A1 (en) | 2010-07-05 | 2012-01-11 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Low maintenance combustion method suitable for use in a glass forehearth |
| US20120137695A1 (en) * | 2010-12-01 | 2012-06-07 | General Electric Company | Fuel nozzle with gas only insert |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE197805C (ja) * | ||||
| GB595907A (en) * | 1945-07-06 | 1947-12-23 | John David Main Smith | Improvements in or relating to the dispersal of fog |
| US2551276A (en) * | 1949-01-22 | 1951-05-01 | Gen Electric | Dual vortex liquid spray nozzle |
| US3013732A (en) * | 1959-09-01 | 1961-12-19 | Parker Hannifin Corp | Fuel injection nozzle |
| GB1258762A (ja) * | 1968-01-04 | 1971-12-30 | ||
| FR2229306A5 (ja) * | 1973-01-17 | 1974-12-06 | Ishikawajima Harima Heavy Ind | |
| US3979069A (en) * | 1974-10-11 | 1976-09-07 | Luigi Garofalo | Air-atomizing fuel nozzle |
| US3974966A (en) * | 1975-08-20 | 1976-08-17 | Avco Corporation | Miniature flat spray nozzle |
| JPS5413020A (en) * | 1977-06-30 | 1979-01-31 | Nippon Oxygen Co Ltd | Liquid fuel burner |
| US4261517A (en) * | 1979-11-23 | 1981-04-14 | General Electric Company | Atomizing air metering nozzle |
| US4379689A (en) * | 1981-02-13 | 1983-04-12 | Selas Corporation Of America | Dual fuel burner |
| JPS60202225A (ja) * | 1984-03-27 | 1985-10-12 | Tokyo Gas Co Ltd | 輝炎発生燃焼装置 |
| DE3823599A1 (de) * | 1988-07-12 | 1990-01-18 | Kls Consulting Kurt Skoog | Vorrichtung zum verbrennen fluessiger oder gasfoermiger brennstoffe |
| JP3010056U (ja) | 1994-10-12 | 1995-04-18 | アイ・アンド・ピー株式会社 | 連続紙送給装置用トラクタ装置 |
-
1993
- 1993-06-10 JP JP5138636A patent/JP2981959B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-03-02 US US08/381,862 patent/US5603456A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-03-02 EP EP94908482A patent/EP0653591B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-03-02 DE DE69426641T patent/DE69426641T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-03-02 WO PCT/JP1994/000334 patent/WO1994029645A1/ja active IP Right Grant
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003207131A (ja) * | 2001-12-21 | 2003-07-25 | Nuovo Pignone Holding Spa | ガスタービンのバーナ用の改良された液体燃料インジェクタ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06347008A (ja) | 1994-12-20 |
| EP0653591A4 (en) | 1997-06-04 |
| US5603456A (en) | 1997-02-18 |
| DE69426641T2 (de) | 2001-06-28 |
| DE69426641D1 (de) | 2001-03-08 |
| WO1994029645A1 (fr) | 1994-12-22 |
| EP0653591A1 (en) | 1995-05-17 |
| EP0653591B1 (en) | 2001-01-31 |
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| JPH0128847B2 (ja) |
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