JPS62242711A - ラジアントチユ−ブバ−ナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ラジアントチューブ内に設けられた燃焼筒内
へ、ガスバーナのノズルを同心的に臨ませ、ガスバーナ
から噴出される燃料ガスを前記ガスバーナと燃焼筒との
間の環状空間を通して供給される一次空気により一次燃
焼させるとともに前記燃焼筒とラジアントチューブとの
間の環状空間を通して供給される二次空気により二次燃
焼させるラジアントチューブに関するものであり、さら
に詳しくは燃焼火炎中に霧化水を添加することによって
ＮＯｘを低減させる水添加式低ＮＯｘラジアントチュー
ブに係るものであり、殊に加圧気体の種類、霧化方式を
限定するものである。

〔従来の技術〕

このようなラジアントチューブバーナにおいて、ＮＯｘ
の発生を抑制するために、特公昭５２−２９０−０７号
公報によれば、燃料ガスノズルの内部に蒸気管を設け、
バーナ燃焼によって形成される火炎中に蒸気を吹き込む
ことにより火炎温度を下げることが提案されている。し
かして、蒸気吹き込みの場合と水を噴霧する場合と比較
した時、水噴霧する場合の方が火炎温度の低下の効果が
高く、またＮＯｘ低減の効果も高い。

しかしながら噴霧粒径が大きくなる欠点があることから
、ラジアントチューブへの悪影響および火炎が不安定と
なることが予測されるために実用化は不可能と考えられ
ていた。

〔発明が解決しようとする間層点〕

本発明は、−大空気の旋回流で高負荷燃焼させることに
より良好で安定化した燃焼を行ない、ラジアントチュー
ブ内でソフトな二段燃焼を行なわせるととも己燃焼火炎
中へ霧化水を添加することによって火炎温度を低下させ
る方法と、さらに燃料ガス中心に燃焼排ガスを霧化媒体
として吹き込み低ＮＯｘを達成し得るラジアントチュー
ブバーナを提供するものである。

〔間遺点を解決するための手段〕

このため、本発明によれば、火炎分散型ノズルとして構
成されたノズル中心口を水噴霧ノズルとし、該ノズルを
ガスバーナ内部に設けた添加水移送管を介して加圧気体
および添加水の供給が可能な霧化水生成器に接続したも
のである。

さらに、他の有利な手段として、霧化水生成器を、添加
水移送管に接続されるべき円錐状穴を有する円筒と、こ
れに嵌合せしめられるべき加圧気体および添加水の吹き
込み溝を有する凹所円板と、これらの円筒および円板を
内蔵するハウジングとから構成したものである。

このような本発明においては、加圧気体（空気、蒸気、
不活性ガス）　　２　ｋｇ／ｃｍ”　〜６　ｋｇ／ｃｍ
１の範囲による霧化方式の水添加と、低圧ガス（燃料ガ
ス、燃焼排ガス等）　　３００ｍｍＡｑ　〜１，０００
ｍｍＡｑの範囲の霧化方式の水添加等がある。

〔実施例〕

次に、第１図ないし第３図に示されている加圧気体によ
る霧化方式の実施例により本発明をさらに詳細に説明す
る。

第１図および第２１３！ｉｆｆにおいて、ガスバーナｌ
は、このバーナｌのまわりに同心的に設けられた燃焼Ｗ
Ｊ２の中へ突出する火炎分散型ノズル３を有し、その後
端にはガス接続管４が接続されており、燃焼筒２の後方
には、前記バーナを同様に同心的に包囲する一次空気供
給管５が連続形成してあり、その周囲にわたって４個の
一次空気流入口６が穿設しである。さらに、ガスバーナ
ｌの先端上には、１５〜６０’の角度を有する一次空気
旋回羽根７が保持筒（図示せず）を介して固定されてお
り、燃焼筒２および一次空気供給管５の外周にはラジア
ントチューブ８が設けてあり、前記−大空気供給管およ
びラジアントチューブはそれぞれフランジ９．１０を介
して端壁１１にて閉鎖され、ガスバーナｌは前記端壁を
貫通して延びている。また、ガスバーナｌの先端に螺装
されている火炎分散型ノズル３の中央には前記バーナ内
の添加水移送管１２に通ずる水噴霧ノズル１３とそのま
わりにガス接続管４に通ずる複数個のガス噴出口１４が
穿設しである。

なお、ラジアントチューブ８の後方には空気供給管’１
５が接続してあり、添加水移送ｆｆ１２の後端には加圧
気体および添加水の供給管１６．１７が接続されている
霧化水生成ａ１ｇが付設してあり、パイロットバーナ１
９は端壁ｌｌを通って一端が火炎分散型ノズル３に臨ん
でいる。

次に、霧化水生成器１８は、第３図および第４図に示す
ように、円形凹所２０を有する円板２１と前記凹所に相
当する径から次第に減少する中心の円錐状穴２２を有し
、かつ前記円板と同じ径の円筒２３を同軸的に嵌め合せ
て一体形成し、これをハウジング２４内に組み込むもの
であって、この場合、円板２１はプラグ２５にて挿着さ
れ、かつ円筒２３は添加水移送管１２に接続されるもの
であり、前記円板と円筒の嵌合によって霧化水生成室２
６が形成される。円筒２３に近い方にある円板２１の端
面には円形凹所２０の接線方向に前記円形凹所へ通ずる
加圧気体および添加水を導入する吹き込み溝２７．２８
が中心軸に対して直角な１つの面上に刻設されており、
これらの溝はそれぞれ加圧気体供給管１６と添加水供給
管１７に接続されている。

次に、第７図および第８図に示されている低圧力の燃料
ガスおよび低圧力の排ガスによる霧化方式の実施例につ
いて説明する。

第７図において、ガスバーナ１は、このバーすのまわり
に同心的に設けられた燃焼筒２の中へ突出する火炎分散
型ノズル３を有し、その後端にはガス接続管４が接続さ
れており、前記火炎分散型ノズルの中心部には水流出ノ
ズル２９が設けてあり、これらの水流出ノズルと排ガス
ノズルによって形成された環状空間にはガス旋回羽根３
０が設けられ、このガス旋回羽根の角度は１５°〜４０
°の範囲で設定される。

かくして、ガス接続管４からガスバーナ１内へ導入され
た燃料ガスＧは矢印方向へ給送され、ガス旋回羽根３０
により高速旋回流となり、一方、添加水接続口３１に接
続されている添加水移送管１２内へ導入された水Ｗは矢
印方向へ給送され、水流出ノズル２９から流出するもの
であるが、この場合、前記水流出ノズルから流出した水
は燃料ガスの噴射エネルギーにより＠霧せしめられる。

このように、水は燃料ガスによって噴霧されるため、噴
霧水と燃料ガスが良く混合され、水の添加効果が上がっ
て火炎温度を低下させ、これによってＮＯｘの発生を大
幅に低減させることが可能となる。

次に、第８図において、第７図と同様にガスバーナｌの
先端部に火炎分散型ノズル３を有し、その中心部に水流
出ノズル２９からの水を噴霧するための排ガス導入筒３
２と、この導入筒の中心部に添加水移送管！２が設けて
あり、前記火炎分散型ノズルの中央部には水流出ノズル
２９が設けてあって、これらの水流出ノズルと排ガスノ
ズルによって形成された環状空間には排ガス旋回羽根３
０’を設置し、羽根角度は１５°〜４０°の範囲で設定
されている。

かくして、排ガスＧ′は排ガス旋回羽根３０′により高
速旋回気流となり、水流出ノズル２９から流出する水Ｗ
を噴霧せしめ、この噴霧された水は排ガス高速旋回気流
により火炎分散型ノズル３から燃料ガスと混合しくＷＧ
）、排ガスと燃料ガスの混合および燃料ガスと噴霧水と
の混合が急速に行なわれ、燃料ガスの燃焼遅れによる火
炎温度の均一化と噴霧水の蒸気潜熱の吸熱により火炎塩
度が低下し、これによってＮＯｘの発生を大幅に低減さ
せることが可能となる。

〔作用〕

さて、接続管４を介してガスバーナｌへ供給された燃料
ガスは、火炎分散型ノズル３から燃焼筒２内に噴出され
ると、当該ガスは流入口６を経て流入し、かつ−次空気
旋回羽根７で旋回せしめられる一次燃焼空気Ｃ１ととも
に撹拌され、高負荷で還元−火燃焼を行なった後、燃焼
筒２から噴出する。

一方、適宜図示してない空気調整ダンパにより一次空気
Ｃ工に対して一定の比に分配された二次空気Ｃ！は、燃
焼筒２とラジアントチューブ８の環状通路を前記燃焼筒
を冷却しながらチューブ内側に沿って流れ、−火燃焼ガ
スの境界面で局所加熱することなく順次二次燃焼する。

型ノズル３の中心にある噴射ノズル１３から噴出せしめ
ることにより火炎の温度を低下させてＮＯｘの発生を抑
制するものであって、この場合、噴出せしめられ霧化水
の泡沫は、泡沫内の気体圧力と燃焼筒内の圧力との差に
よって急激に膨張して破裂するものであるが、泡沫の厚
さは、例えば０．１μｍ以上で極めて薄いため、破裂し
た泡沫の破片は非常に微細となり、この微細な水の粒子
は火炎から蒸発潜熱を奪って火炎温度を低下させ、これ
によってＮＯｘの発生を大幅に低減させることが可能と
なる。　　　　　　　　　４〔発明の効果〕 本発明に係るラジアントチューブで水添加することによ
ってＮＯｘ　ｆｌ減率を第６図の添加水量とＮＯｘ低減
率の関係で示しである。

本発明のラジアントチューブバーナの操業条件を 燃料　ＣＯＣ：　４，５００　ｋｃａｌ／Ｎｄ燃焼１ｊ
　　　　　　　　：　１４５　ｓ　０００　ｋｃ　ａＪ
！　／　ｈ燃焼用空気温度　　　：４００℃ 排ガス中の残存へ　　：４％ ラジアントチューブ　：フインチＷ型 として、添加水量を徐々に増加してＮＯｘ　ａ減率（％
）を見た。

この結果からみても明らかなように、本発明に係るラジ
アントチューブバーナにおける水添加によってＮＯｘ低
減効果があり、また最高チューブ温度も低下することか
らラジアントチューブの寿命を長期間の使用に耐える値
にすることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るラジアントチューブバーナの軸方
向断面図、第２図は本バーナにおける火炎分散型ノズル
の縦漸面図、第３図および第４図は前同様の霧化水生成
器の要部分解斜視図および断面図、第５図は霧化水の生
成を説明する図、第６図は添加水量とＮＯｘ低減率を示
す図、第７図は低圧燃料ガスによる霧化方式を採用した
本発明の他の実施例の要部を示す軸方向断面図、第８図
は低圧燃焼排ガスによる霧化方式を採用した本発明のさ
らに他の実施例の要部を示す軸方向断面図である。 ｌ・・・ガスバーナ、２・・・燃焼筒、３・・・火炎分
散型ノズル、８・・・ラジアントチューブ、１２・・・
添加水移送管、１３・・・水噴霧ノズル、１６・・・加
圧気体供給管、１７・・・添加水供給管、１８・・・霧
化水生成器、２０・・・円形凹所、２１・・・円板、２
２・・・円錐状穴、２３・・・円筒、２４晦・・ハウジ
ング、２６・・・霧化水生成室、２７・・・加圧気体吹
き込み溝、２８・・・添加水吹き込み溝、２９・・・水
流出ノズル、３０・・・ガス旋回羽根、３０′　・・・
燃焼排ガス旋回羽根、３１・・・添加水接続口、３２・
・・排ガス導入筒、Ｃｚ　・・・−次空気、Ｃ鴬　・・
・二次空気。 特許出願人　日本燃焼システム株式会社同　　　三菱重
工業株式会社 添加水量とＮＯｘ低減率 ｗＡ１ｍ水量Ｈｔｇ　／　ｉｏ、０ＯＯｋｃａｔ’　）
第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ラジアントチユーブ内に設けられた燃焼筒へ、ガス
   バーナのノズルを同心的に臨ませ、ガスバーナから噴出
   される燃料ガスを前記ガスバーナと燃焼筒との間の環状
   空間を通して供給される一次空気により一次燃焼させる
   とともに前記燃焼筒とラジアントチユーブとの間の環状
   空間を通して供給される二次空気により二次燃焼させる
   型式のバーナにおいて、火炎分散型ノズルとして構成さ
   れたノズルの中心口を水噴霧ノズルとし、該ノズルをガ
   スバーナ内部に設けた添加水移送管を介して加圧気体お
   よび添加水の供給が可能な霧化水生成器に接続したこと
   を特徴とする、ラジアントチユーブバーナ。 ２　霧化水生成器が添加水移送管に接続されるべき円錐
   状穴を有する円筒と、これに嵌合せしめられるべき加圧
   気体および添加水の吹き込み溝を有する凹所円板とこれ
   らの円筒および内板を内蔵するハウジングとから成るこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載のラジア
   ントチユーブバーナ。 ３　燃料ガスの噴射エネルギーにより添加水移送管から
   の水を噴霧させるために、水流出ノズルを火炎分散型ノ
   ズルの中心部に設置したことを特徴とする、特許請求の
   範囲第１項に記載のラジアントチユーブバーナ。 ４　加圧燃焼排ガスの噴射エネルギーにより添加水移送
   管からの水を噴霧させるために、排ガス導入筒および水
   流出ノズルを火炎分散型ノズルの中心部に設置したこと
   を特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載のラジアン
   トチユーブバーナ。