JP4259483B2 - 管状火炎バーナ - Google Patents

Description

本発明は炉や燃焼器に備えるバーナに関し、特に液体燃料の使用に好適なものに関する。

高負荷燃焼が可能で、かつ燃焼量の調整範囲が非常に大きく、小型化が可能な、工業的に用いられるバーナとして、管状火炎バーナが開発されている。管状火炎バーナは、構造的にＮＯｘなどの有害物質、煤煙等、環境汚染源を低減することが可能なため、種々の燃料の使用に適した構造のものが提案されている。

例えば特許文献１には燃料としてガス燃料を用いる場合に適した管状火炎バーナが記載されている。特許文献１は、管状の燃焼室内に、燃料ガスや酸素含有ガス、または予めこれらを混合した予混合気を燃焼状況に応じて適切に吹き込むため、これらのガスを燃焼室内に吹き込むノズルにガス混合器を取り付け、吹き込むガスを選択したり、混合比率を制御するとともに、燃焼室の下流端部の内壁温度を検知して、ガス流量を制御することが記載されている。

また、特許文献２には燃料として液体燃料を用いる場合に適した管状火炎バーナが記載されている。特許文献２は、燃料として液体燃料を用いる管状火炎バーナに関し、一端が開放された管状の燃焼室を有し、この燃焼室の他端部に、内壁面の接線方向に向けて開口する酸素含有ガスを吹きこむノズルと、該ノズルと同一の周面に液体燃料の噴射弁が設けたものが記載されている。
特許第３３５８５２７号公報 特開平１１−２８１０１８号公報

しかしながら、特許文献２記載の構造の管状火炎バーナを用いた炉の場合、燃焼が不安定となり、排ガス中の汚染物質が所期の範囲内に収まらず問題となる場合があり、安定した管状火炎を得るため、燃焼室内に散布された液体燃料を酸素含有ガスから遮蔽する構造を有する管状火炎バーナが本出願人より新たに提案されている。

図３、４は管状火炎バーナの構造を模式的に示す図で、図３は横断面方向、図４は径 方向断面構造を示す。管状火炎バーナ１００には酸素含有ガスを吹き込むノズル１１０ と、液体燃料ｅを燃焼室内に噴射させる噴射弁１２０を有し、その先端部には燃焼室内 に吹き込まれた液体燃料ｅを酸素含有ガスから遮蔽する構造の噴射弁出口部１３０が取 り付けられている。

燃焼室内に吹き込まれた液体燃料ｅは形状ａで散布するが、遮蔽する構造の噴射弁出 口部１３０が取り付けられているので、噴射弁１２０が酸素含有ガスを吹き込むノズル １１０に対向して配置されていても、燃焼室内に吹き込まれた液体燃料ａが微粒化され ない状態で燃焼が開始することは抑制されるが、酸素含有ガスｇの吹込流速によっては 煤ｈが燃焼室の内壁に堆積し、燃焼状態が不安定となる場合がある。

そこで、本発明は、液体燃料を用いて、連続した管状火炎が得られる管状火炎バーナを提供することを目的とする。

本発明者等は、液体燃料を用いた場合の、燃焼状況について詳細に観察し、管状火炎バーナの場合、燃焼室内における液体燃料の微粒化および予蒸発が燃焼安定性に大きな影響を与えることを見出し、燃焼室内において十分に微粒化および予蒸発された液体燃料を確保することが可能な酸素含有ガスと液体燃料のノズルの配置位置について検討した。

本発明は得られた知見を基に更に検討を加えてなされたものであり、すなわち、本 発明は、
１ 一端が開放され、他端部に酸素含有ガスを吹き込むノズルと、液体燃料を吹き込 む噴射弁を備えた燃焼室を有する管状火炎バーナであって、前記ノズルは、管軸方向 に沿って、スリット状の開口部を有し、酸素含有ガスをその内壁面の接線方向に吹き 込み、前記噴射弁は、噴出し口を前記酸素含有ガスから遮蔽する構造の噴射弁出口部 をその先端部に備え、前記噴射弁の噴出し口は、前記ノズルの開口部より、上流側に 位置しているとともに、前記噴射弁出口部は、噴射弁から漏斗状に噴出する液体燃料 をその内壁に接触させずに内包する、噴射弁の吹き込み口の周囲を漏斗状に囲む部品 であることを特徴とする管状火炎バーナ。

本発明によれば、連続した管状火炎を形成することが可能で、安定燃焼により排気ガス中の汚染物質が安定して低減でき、産業上極めて有用である。

本発明に係る管状火炎バーナは、液体燃料を燃焼室内において十分に拡散、蒸発させた後燃焼させるため、液体燃料の噴出し口を酸素含有ガスの供給ノズルの開口部より上流側に配置することを特徴とする。

図１、２は、本発明の一実施形態に係る管状火炎バーナの構造を説明する模式図で図１は横断面方向の構造を示し、図２は径方向断面の構造を示す図である。

図１、２において、１は管状火炎バーナ、１１は酸素含有ガスを吹き込むノズル、１１ａはノズル１１の燃焼室内に開口する開口部の上流側側壁、１２は液体燃料を吹き込む噴射弁、１３は噴出し口を酸素含有ガスから遮蔽する構造の噴射弁出口部、ａは燃焼室内の液体燃料の散布状態を模式的に示す形状、ｂは管状火炎、ｃ１は噴射弁１２の中心線、ｄはノズル１１の上流側の開口部の位置、ｅは液体燃料、ｆは酸素含有ガスを示す。

図示した管状火炎バーナ１は、一端が開放され、他端の近傍部（他端部）に酸素含有ガスｆを吹き込むノズル１１と液体燃料ｅを吹き込む噴射弁１２を有する。

図において開放された端部からノズル１１と噴射弁１２が配置された端部に向かう方向を上流側とする。

ノズル１１は、管軸方向に沿って、スリット状の開口部を有し、酸素含有ガスｆを燃 焼室の内壁面の接線方向に吹き込む。ノズル１１は、その先端部の噴出し口が燃焼室内 または壁面と同一面内に位置し、噴出し口を酸素含有ガスから遮蔽する構造の噴射弁出 口部１３をその先端部に備える。

ノズル１１と噴射弁１２はその中心線ｃ１が、ノズル１１の上流側側壁１１ａより、上流側となるように配置する。すなわち、噴射弁１２の中心線ｃ１は、上流側側壁１１ａの位置ｄより、距離ｌだけ上流側となるように配置する。

このような構造とすることにより、液体燃料が燃焼室内に吹き込まれた直後において、酸素含有ガスと接触することを防止され、液体燃料が燃焼室内において十分に微粒化、予蒸発された後、燃焼反応が開始されるので、燃焼反応が安定し、連続した管状火炎の形成が可能となる。

噴出し口を酸素含有ガスから遮蔽する構造の噴射弁出口部１３は、ノズル１１の開口 部の上流側側壁１１ａより上流側に取り付けることが必要であり、その寸法形状は、燃 焼室内において安定した燃焼が得られ、且つ管状火炎の形成を阻害しないように、酸素 含有ガスや液体燃料の流量に応じて適宜選定するが、噴射弁出口部１３は、液体燃料ｅ が噴射弁１２から末広がり漏斗状に散布されるので、漏斗状部品とする。

漏斗状とする場合は、燃焼室内において、吹き込まれた液体燃料が十分に微粒化、予蒸発した後、燃焼が開始されるように、噴射弁から噴出する液体燃料をその内壁に接触させずに内包する形状寸法とすることが好ましい。

尚、噴出し口を酸素含有ガスから遮蔽する噴射弁出口部１３に用いる材質は、燃焼状態の高温に晒されるため、セラミックなどの耐熱材料が好ましい。また、噴射弁１２は、液体燃料ｅを燃焼室の燃焼室の内壁面の接線方向に吹き込む

本発明の一実施例（横断面構造を説明する図）。 図１の径方向断面構造を説明する図。 従来例。 図３の径方向断面構造を説明する図。

符号の説明

１ 管状火炎バーナ
１１ 酸素含有ガスを吹き込むノズル
１１ａ ノズル開口部の上流側側壁
１２ 噴射弁
１３ 噴射弁出口部
ａ 燃焼室内における液体燃料の散布状態
ｂ 管状火炎
ｃ１ 噴射弁の中心線
ｄ 開口部の位置
ｅ 液体燃料
ｆ 酸素含有ガス
１００ 管状火炎バーナ８（従来例）
１１０ 酸素含有ガスを吹き込むノズル（従来例）
１２０ 噴射弁（従来例）
１３０ 噴射弁出口部（従来例）
ａ 液体燃料の散布状態
ｂ 管状火炎
ｃ 酸素含有ガス
ｄ 液体燃料
ｈ 煤

Claims (1)

1. 一端が開放され、他端部に酸素含有ガスを吹き込むノズルと、液体燃料を吹き込 む噴射弁を備えた燃焼室を有する管状火炎バーナであって、前記ノズルは、管軸方 向に沿って、スリット状の開口部を有し、酸素含有ガスをその内壁面の接線方向に 吹き込み、前記噴射弁は、噴出し口を前記酸素含有ガスから遮蔽する構造の噴射弁 出口部をその先端部に備え、前記噴射弁の噴出し口は、前記ノズルの開口部より、 上流側に位置しているとともに、前記噴射弁出口部は、噴射弁から漏斗状に噴出す る液体燃料をその内壁に接触させずに内包する、噴射弁の吹き込み口の周囲を漏斗 状に囲む部品であることを特徴とする管状火炎バーナ。

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