JPH05256420A - 渦流バ−ナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 燃焼領域の中心軸に沿って高度の内部再循環
によって引き起こされる過熱に曝された熱い燃焼生成物
の高温の高速過熱によるバーナーの面を破壊を防止す
る。 【構成】 燃料ガス噴出機が燃料ガス通路の流出端８と
接続され、この燃料噴出機がバ−ナ−管２と噴出機１０
の共通の軸の周りにＵ型の断面部の内部表面を有し、酸
化物噴出機が酸化物供給管４の流出端１４に接続され、
酸化物噴出機が燃料ガス噴出機と同軸状に隔てられたＵ
型の断面部の表面を有し、各噴出室１８，２０がＵ型の
輪郭を有し、共通の軸の周りに円形の流出端を備え、円
筒径の突出体が酸化噴出室内に同軸状に配設され、この
突出体がド−ム状の上流端２８とテ−パ状の下流端３０
を有し、渦巻機３２がその上流端とその下流端の間の突
出体２６に配設され、この渦巻機が酸化物噴出室の表面
に延びている安定した渦巻ブレ−ドを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願はガス燃料の燃焼反応に使用
される、燃料と酸化物を分けて供給する渦流バ−ナに関
する。

【０００２】

【従来の技術】この種のバ−ナは主としてガス燃料用の
工業炉や処理ヒ−タ−に点火するために使用され、高い
燃焼強度を有した安定した火炎が要求される。

【０００３】従来設計された火炎バ−ナは酸化物供給部
で取り囲まれた燃料供給機用の中心管を有するバ−ナ−
管である。燃焼領域における燃料と酸化物の強い混合は
酸化物が中心管に面したバ−ナ−面に配設された渦管を
通過することによって達成される。したがって酸化物の
蒸気は渦流になり、高度な燃焼生成物の内部と外部の再
循環と高い燃焼強度を与える。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した仕様の従来の
渦流バーナーの一般的な欠点としては、バーナーの面が
高温ガス流速に接していることであり、この仕様の工業
用バーナーに要求されることは燃焼領域の中心軸に沿っ
て高度の内部再循環によって引き起こされる過熱に曝さ
れることである。それによって熱い燃焼生成物は、バー
ナーの面の後方に流れ、その結果、高温の高速過熱とな
り、バーナーの面を破壊することになる。

【０００５】本願発明の一般的な目的はこの公知の渦流
バーナーにおけるバーナー面を改良することによってこ
の問題を解決することにある。この改良された仕様は、
全流向が燃焼領域の軸に沿って集められた酸化物の渦流
であるとき、またそれと同時に同じ軸方向に燃料ガス流
が向かうとき、高い燃焼強度を有した熱い燃焼生成物の
有害な内部再循環のない安定した火炎が得られる、とい
う事実を基礎としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この結果によると、本願
発明の渦流バ−ナはバ−ナ−管とバ−ナ−管と同心状に
隔てられた酸化物供給管から成り、この２つの管の間に
環状の燃料ガス通路が区画され、酸化物供給管と燃料ガ
ス通路が別の流入端と別の流出端を有する渦巻流バ−ナ
−において、燃料ガス噴出機が燃料ガス通路の流出端と
接続され、この燃料噴出機がバ−ナ−管と噴出機の共通
の軸の周りにＵ型の断面部の内部表面を有し、酸化物噴
出機が酸化物供給管の流出端に接続され、酸化物噴出機
が燃料ガス噴出機と同軸状に隔てられたＵ型の断面部の
表面を有し、燃料ガス噴出室が燃料ガスと酸化物噴出機
の表面で区画され、酸化物噴出室が酸化物噴出機の表面
内で区画され、各噴出室がＵ型の輪郭を有し、共通の軸
の周りに円形の流出端を備え、円筒径の突出体が酸化噴
出室内に同軸状に配設され、この突出体がド−ム状の上
流端とテ−パ状の下流端を有し、渦巻機がその上流端と
その下流端の間の突出体に配設され、この渦巻機が酸化
物噴出室の表面に延びている安定した渦巻ブレ−ドを有
し、それによって酸化物噴出室に供給された酸化物は突
出体と渦巻機により渦流状に下流の燃焼領域に噴出さ
れ、その酸化物の流れは酸化物噴出室を通過した後噴出
室と燃焼領域の共通の軸の周りに向かうことになる。

【０００７】酸化物は燃焼領域内で、燃料ガス噴出室に
供給されさらに燃料噴出室を通過した後内側の流向が燃
焼領域の軸方向に向かって燃焼領域に噴出される燃料ガ
スと混合される。

【０００８】渦巻機に取り入れられた渦流はそれらの接
触する領域を増加することによって燃料ガスと酸化物の
混合を促進する。効果的な混合は渦巻ブレ−ドがピッチ
角１５°から７５°、好ましくは２９°から４５°に調
整したとき得られる。

【０００９】同時に噴出室のＵ型輪郭によって引き起こ
された燃焼領域の軸に沿って内部方向に流れるという型
が燃焼領域の軸の周りの高温領域における熱い燃焼生成
物の再循環を防止することになる。

【００１０】さらにこの内部方向に流れるという型は燃
焼領域の低温の外側の領域における高度の外部再循環を
引き起こすことになる。この領域からは冷却された燃焼
生成物がバ−ナの面と逆方向に流れ、そこで生成物は熱
い燃焼領域に吸い込まれ、そこで再過熱される。

【００１１】ガス点火反応室内では本願発明によればバ
−ナを使用している間、冷却された燃焼生成物の再循環
流が熱い燃焼生成物と衝突して燃焼領域を取り囲んでい
る反応室の壁を有利に保護し、反応室の寿命を延ばすこ
とになる。

【００１２】噴出室の流出端に近いバ−ナ面の温度は最
小先端角を有する鋭利に縁取られた酸化物噴出室の流出
端で酸化物の噴出機を形成することによってさらに低温
化される。減少した熱と噴出機の適度な機械的な力はそ
の先端角度が１５°と６０°好ましくは１５°と４０°
の間で得られる。

【００１３】本願発明によるバ−ナの他の利点として、
冷却化された燃焼生成物の高度の外部再循環が燃焼流出
領域における均一な温度撹拌をもたらす。これは生成物
が燃焼流出領域に配設された触媒床における温度撹拌に
大きく依存している点火された触媒反応室の操作する間
において大変重要なことである。

【００１４】本願発明のバ−ナはガス燃料化された反応
室における触媒の処理を加熱して行なう上で有効であ
る。本願発明の上記の目的と有利性は図を参照して以下
の記述でさらに詳しく説明される。この唯一の図面は本
願の具体例による渦流バ−ナの断面の概略図である。

【００１５】

【実施例】図においてバ−ナ−管２は中央の酸化物供給
管４を共通の軸１６に対して同軸状に取り囲んでいる。
軸１６の周りのＵ型の断面内部表面を有する噴出機１０
はバ−ナ−管２の流出端８に配設される。Ｕ型の噴出機
の形状は円筒部と円錐部を有する適当な金属体を加工す
ることによって得られるのが好ましい。従って円筒部と
円錐部の通過角度は１１５°と１７０°の範囲にあるの
が好ましい。

【００１６】噴出機１０と１２の表面は燃料ガス供給通
路６と連結した噴出室１８を取り囲んでいる。また中心
管４の流出端の噴出機１２は酸化物噴出室２０を取り囲
んでいる。噴出室１８と２０は軸１６の周りにＵ型の輪
郭を有し、軸１６に同軸状に配設された円形の流出端２
２と２４により軸１６の周りにＵ型の輪郭を有してい
る。

【００１７】噴出室２０の流出端２４は噴出室１８より
低い部分に開放されてもよい。酸化物分室の流出端を取
り囲んでいる噴出機１２の端は以下でさらに詳しく説明
するように過熱に対してその端を保護するために最小の
先端角度γでテ−パ状になっている。噴出機２０はさら
に噴出室２０の内部表面に同軸状に隔てられた円筒状の
突出体２６を有している。突出体２６はド−ム状の上流
の端２８とテ−パ状の下流の端３０を有している。突出
体２６の円筒状の表面の周りには渦巻機３２が噴出室２
０の表面に延びている安定した渦巻ブレ−ドを有して配
設されている。（図示せず） 上述の構造のバ−ナ−を操作する際には燃料ガスが通路
６を通って噴出室１８に供給され、燃焼領域の下流を噴
出室２０の流出端２４に向かって噴出される。噴出室１
８のＵ型輪郭により噴出された燃料ガス流は図の矢印に
よって示されたような噴出室１８と燃焼領域の共通の軸
１６の方向に向けられた燃焼領域内にある。燃焼領域内
では燃料ガス流は中央管４に供給された酸化物と混合さ
れ、噴出室２０を通って燃焼領域に噴出される。

【００１８】燃焼領域に噴出される前に酸化物の流れは
渦巻機３２を通過することによって渦流がもたらされ
る。さらに突出体２６と噴出室２０のＵ型輪郭により渦
巻いている酸化物の流れは燃焼領域の軸の周り向けられ
た全体流の燃焼領域に発射される。

【００１９】その結果、酸化物と燃料ガス流の混合は主
として燃焼領域の軸の周りの高温領域で完成される。従
ってこの領域内の熱い生成物の有害な内部再循環は防ぐ
ことができる。再循環は燃焼領域の低温の外側において
のみ確立され、その結果、噴出室の流出端に近い所で材
料の温度は低下する結果となる。これまで述べてきた様
にこの領域の温度は酸化物噴出室の流出端の周りで酸化
物噴出端の角度γによってさらに制御されても良い。そ
れによって酸化物と燃料ガスの混合領域は先端角度の減
少した端からの距離を増加し続ける。

【００２０】このように仕様の具体例を参照にして本願
を説明してきたが、従来技術に実際に明確にみられる変
化や改良は本願の範囲によって期待できる。例えば大変
高い燃焼強度が要求される適用においては、バ−ナの面
は酸化物分室１２内の穴状の通路を通して噴出機１２の
端に設置された噴出室１８及び２０の流出端の領域にお
いて内部ガス或いは蒸気を吹き込むことによって高温に
対してさらに保護される。

【００２１】

【発明の効果】本願発明により、燃焼領域の中心軸に沿
って高度の内部再循環によって引き起こされる過熱に曝
された熱い燃焼生成物の高温の高速過熱によるバーナー
の面を破壊を防止するという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の具体例による渦流バ−ナの断面の概略図

【符号の説明】

２ バ−ナ−管 ４ 酸化物供給管 ６ 燃料ガス供給通路 ８ 流出端 １０ 噴出機 １２ 同軸噴出機 １４ 流出端 １６ 軸 １８ 噴出室 ２０ 噴出室 ２２ 流出端 ２４ 流出端 ２６ 突出体 ２８ 上流端 ３０ 下流端 ３２ 渦巻機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リセ・オルセン デンマーク国、アスケビ、スロッツハヴェ ヴェイ、19

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バ−ナ−管とバ−ナ−管と同心状に隔て
   られた酸化物供給管から成り、この２つの管の間に環状
   の燃料ガス通路が区画され、酸化物供給管と燃料ガス通
   路が別の流入端と別の流出端を有する渦流バ−ナ−にお
   いて、 燃料ガス噴出機が燃料ガス通路の流出端と接続され、こ
   の燃料噴出機がバ−ナ−管と噴出機の共通の軸の周りに
   Ｕ型の断面部の内部表面を有し、 酸化物噴出機が酸化物供給管の流出端に接続され、酸化
   物噴出機が燃料ガス噴出機と同軸状に隔てられたＵ型の
   断面部の表面を有し、 燃料ガス噴出室が燃料ガスと酸化物噴出機の表面で区画
   され、 酸化物噴出室が酸化物噴出機の表面内で区画され、 各噴出室がＵ型の輪郭を有し、共通の軸の周りに円形の
   流出端を備え、 円筒径の突出体が酸化噴出室内に同軸状に配設され、こ
   の突出体がド−ム状の上流端とテ−パ状の下流端を有
   し、 渦巻機がその上流端とその下流端の間の突出体に配設さ
   れ、この渦巻機が酸化物噴出室の表面に延びている安定
   した渦巻ブレ−ドを有し、 それによって酸化物噴出室に供給された酸化物は突出体
   と渦巻機により渦流状に下流の燃焼領域に噴出され、そ
   の酸化物の流れは酸化物噴出室を通過した後噴出室と燃
   焼領域の共通の軸の周りに向かい、 酸化物は燃焼領域内で、燃料ガス噴出室に供給されさら
   に燃料噴出室を通過した後内側の流向が燃焼領域の軸方
   向に向かって燃焼領域に噴出される燃料ガスと混合され
   ることを特徴とする渦流バーナー。
2. 【請求項２】 渦巻ブレ−ドがピッチ角１５°から７５
   °、好ましくは２９°から４５°で渦巻機に配設される
   ことを特徴とする請求項１の渦流バ−ナ−。
3. 【請求項３】 噴出機が噴出室の流出端で１５°から６
   ０°、好ましくは１５°から４０°の先端角度を有する
   ことを特徴とする請求項１の渦流バ−ナ−。
4. 【請求項４】 ガス燃料反応機内の触媒処理を実行する
   ための請求項１から３までのいずれかの渦流バ−ナの使
   用方法。