JP2613596B2 - Highly stable combustion type burner - Google Patents
Highly stable combustion type burnerInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は気体または液体燃料の燃焼装置に係り、特に
火災を安定化させるに好適なフレームホルダを有する高
安定燃焼型バーナに関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas or liquid fuel combustion apparatus, and more particularly to a highly stable combustion type burner having a frame holder suitable for stabilizing a fire.
従来技術による気体または液体燃焼用バーナのフレー
ムホルダは、燃焼用空気の１部または全部に旋回流を付
勢し、この旋回流によって生じる旋回中心部に低圧域を
形成させてバーナ火災の安定化をはかっていた。この低
圧域の形成により、低圧域後流よりバーナ火災の１部が
逆流（再循環域とも言う）し、火災からのエンタルピ供
給により、燃焼を安定化していた。周知のごとく、燃焼
領域へのエンタルピ供給は、火災の燃焼速度が上昇する
ためバーナ根元の火災安定化に有効となる。しかし、エ
ンタルピ供給による火災安定化の効果は、燃焼速度にし
て高々２倍位の効果しかないことが明らかになってい
る。一般に、燃焼反応速度を効果的に速くする方法とし
て、燃焼反応の場に強い乱流を付勢することがよく知ら
れている。したがって、この乱流を付勢する効果をイン
ペラに付加することにより、従来技術においては到達で
きなかった火災安定化をはかることができる。Prior art frame holders for gas or liquid combustion burners apply a swirling flow to part or all of the combustion air to form a low pressure region at the center of the swirl generated by the swirling flow, thereby stabilizing a burner fire. Was being measured. Due to the formation of the low-pressure region, part of the burner fire flowed back (also referred to as a recirculation region) from the downstream of the low-pressure region, and combustion was stabilized by enthalpy supply from the fire. As is well known, the supply of enthalpy to the combustion zone is effective for stabilizing the fire at the base of the burner because the burning speed of the fire increases. However, it has been found that the effect of stabilizing the fire by the supply of enthalpy is at most twice as high as the combustion speed. In general, as a method of effectively increasing the combustion reaction speed, it is well known to apply strong turbulence to the combustion reaction field. Therefore, by adding the effect of energizing the turbulence to the impeller, it is possible to stabilize a fire that could not be achieved in the prior art.
従来技術における最大の欠点は、燃焼反応の場に強い
乱流を付勢することができず、バーナ火災の安定化が弱
いことであった。このために、バーナのターンダウン比
が狭く、また発熱量の少ない難燃性の燃料の使用に対し
ても、かなりの制限を受けるという問題があった。The biggest disadvantage of the prior art was that it was not possible to energize strong turbulence in the combustion reaction field and the burner fire was weakly stabilized. Therefore, there is a problem that the turndown ratio of the burner is narrow and the use of a flame-retardant fuel having a small calorific value is considerably restricted.
他方、本発明者らは微粉炭の燃焼において、スワラー
ベーンの微粉炭流出口側端部に抵抗部を設けて燃料流で
ある微粉炭流体に渦流を形成させて燃焼用空気との混合
状態を良くする微粉炭燃焼装置を提案（実開昭59−1653
14号公報）している。これは耐摩耗性部材などよりなる
特別のスワラーベーンを用いて、燃料である微粉炭流そ
のものに渦流を形成させて空気との混合を良くする微粉
炭燃焼装置に関するものであり、以下に説明する本発明
の気体または液体燃料用燃焼バーナとは全く燃焼構造を
異にし、また作用効果の点においても相違するものであ
る。On the other hand, the present inventors provide a resistance portion at the end of the pulverized coal outlet side of the swirler vane in the pulverized coal combustion to form a swirl in the pulverized coal fluid as a fuel flow to improve the mixing state with the combustion air. Of pulverized coal combustion equipment to be improved
No. 14). This relates to a pulverized coal combustion device that uses a special swirler vane made of abrasion-resistant members and the like to form a vortex in the pulverized coal stream itself as a fuel to improve the mixing with air. The combustion structure is completely different from the combustion burner for gas or liquid fuel of the present invention, and is also different in the effect.
上述した従来技術における気体または液体燃焼バーナ
では、燃焼反応の場における乱流強度の向上による燃焼
速度の向上が充分になされていないので、バーナ火災の
安定化が弱く、そのためバーナのターンダウン比が狭
く、低発熱量の難燃性燃料に対する制限、火災検知の不
確実性など、バーナによる燃焼上種々の問題があった。In the above-described gas or liquid combustion burners in the prior art described above, the combustion speed is not sufficiently improved by improving the turbulence intensity in the combustion reaction field, so that the stabilization of the burner fire is weak, and therefore, the turndown ratio of the burner is reduced. There have been various problems with combustion by the burner, such as limitations on flame-retardant fuels that are narrow and have low calorific values, and uncertainties in fire detection.
本発明の目的は、上記の従来技術の問題点を解消し、
燃焼用空気に適正な旋回流と強力な渦流を発生させて、
燃焼反応の場における燃焼速度の向上をはかり、バーナ
火災を安定化させると共に、バーナの自動化に対して充
分な特性を具備した構造のバーナインペラを設けた気体
または液体燃料用の高安定燃焼型バーナ装置を提供する
ことにある。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art,
By generating an appropriate swirl flow and strong vortex flow in the combustion air,
A high-stable combustion type burner for gas or liquid fuel provided with a burner impeller having a structure with sufficient characteristics for stabilizing the burner fire and for automating the burner, while improving the combustion rate in the combustion reaction field. It is to provide a device.
上記本発明の目的は、気体または液体燃料用空気に旋
回流を誘起させるインペラのブレード出口部に、部分的
に流れに抵抗を与える流動抵抗部材を設けて、インペラ
のブレードの後流において小さな強い渦流を発生させ、
火災の安定化をはかることにより、達成される。The object of the present invention is to provide a flow resistance member for partially providing resistance to the flow at the blade outlet of the impeller for inducing a swirling flow in the gas or liquid fuel air, so that a small strong flow is generated in the wake of the blade of the impeller. Generate eddies,
This is achieved by stabilizing the fire.
本発明による気体または液体燃料用バーナは、インペ
ラによる旋回流の効果の上に、乱流渦による効果を付勢
することにより燃焼速度を向上させ、火災の安定化をは
かり、低NOx燃焼を達成することのできる高性能な高安
定燃焼型バーナである。The gas or liquid fuel burner according to the present invention enhances the combustion speed by energizing the effect of the turbulent vortex in addition to the effect of the swirling flow by the impeller, stabilizes the fire, and achieves low NOx combustion. It is a high-performance, high-stable combustion type burner that can be used.
気体または液体燃料のバーナによる燃焼条件、例えば
燃料の発熱量、空気比、燃料と空気の混合過程などを考
えた場合に、火災の安定化を支配する因子は燃焼速度で
ある。つまり、燃焼速度が燃焼用空気流の流れ速度より
大きい場合には火災は安定するが、逆の場合において
は、火災が不安定となり、バーナのターンダウン比が狭
く、低発熱量の難燃性燃料に対する制限、火災検知の不
確実性などの問題が発生する。Considering the combustion conditions of the gas or liquid fuel by the burner, for example, the calorific value of the fuel, the air ratio, the mixing process of the fuel and the air, the factor that governs the stabilization of the fire is the burning rate. In other words, when the combustion speed is higher than the flow speed of the combustion air flow, the fire is stable, but in the opposite case, the fire becomes unstable, the turndown ratio of the burner is narrow, and the flame resistance of the low calorific value is low. Problems such as restrictions on fuel and uncertainty of fire detection occur.
上記の燃焼速度を抜本的に改善するための方法は、第
１に強い乱流渦の発生が最も効果的であり、第２の改善
法は、燃焼反応が行われる場、すなわち火災への熱の充
分な供給である。本発明においては、上記２つの改善に
よって火災の安定化を飛躍的に向上させることができ
る。The above-mentioned method for drastically improving the burning rate is most effective in generating a strong turbulent vortex, and the method for improving the combustion rate is a place where a combustion reaction is performed, that is, a heat to a fire. Is a sufficient supply of In the present invention, fire stabilization can be dramatically improved by the above two improvements.
以下に本発明の一実施例を挙げ図面に基づいてさらに
詳細に説明する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
（実施例１） 第１図は本発明のインペラブレードを用いたバーナの
断面構造を示す模式図である。燃料１は、燃料供給管２
によってバーナ口へ供給され、燃料噴霧部３よりボイラ
火炉内へ噴霧して燃焼させる。この燃料噴霧部３の回り
に、本発明の対象となるインペラ４が設けられている。
燃焼用空気（図示せず）は、強制通風機より供給されて
風箱12へ送られる。この風箱12は、ボイラ水壁16と風箱
壁15により構成されている。風箱12へ供給された燃焼用
空気は、１次,2次,3次空気に分けられてボイラ火炉内へ
供給される。まず、１次空気は、１次空気スライドダン
パ５によって調節された１次空気取入口６より流入し、
１次空気噴出口７よりボイラ火炉内へ供給される。(Example 1) Fig. 1 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of a burner using an impeller blade of the present invention. Fuel 1 is supplied to fuel supply pipe 2
The fuel is supplied to the burner port and sprayed from the fuel spray unit 3 into the boiler furnace for combustion. Around this fuel spray section 3, an impeller 4 to which the present invention is applied is provided.
Combustion air (not shown) is supplied from a forced draft fan and sent to the wind box 12. The wind box 12 includes a boiler water wall 16 and a wind box wall 15. The combustion air supplied to the wind box 12 is divided into primary, secondary and tertiary air and supplied into the boiler furnace. First, the primary air flows in from the primary air inlet 6 adjusted by the primary air slide damper 5,
The air is supplied from the primary air outlet 7 into the boiler furnace.
次に、２次空気は２次空気スライドダンパ８によって
調節されて２次空気取入口９より流入し、２次空気ベー
ン10により旋回流を付勢され、２次空気噴出口11よりボ
イラ火炉内へ供給される。Next, the secondary air is adjusted by the secondary air slide damper 8, flows in from the secondary air inlet 9, is energized by the secondary air vanes 10, and is swirled by the secondary air vanes 10 into the boiler furnace. Supplied to
残りの３次空気は、３次空気エアレジスタ13で旋回流
となり、３次空気噴出口14よりボイラ火炉内へ供給され
る。The remaining tertiary air is swirled by the tertiary air register 13 and supplied from the tertiary air outlet 14 into the boiler furnace.
第２図は、第１図のＡ矢視図であって、バーナ軸芯部
に燃料噴霧部３が設けられ、それを取り囲むように円形
のインペラ４が配置されている。その外周部に１次空気
噴出口７、さらにその外側に２次空気ベーン10、２次空
気噴出口11、最外周に３次空気噴出口14が設けられてい
る。本発明は、以下に述べるようにインペラ４の保炎性
向上に関するものであり、第１図、第２図に示したバー
ナ全体の構成に関するものではない。FIG. 2 is a view taken in the direction of arrow A in FIG. 1, in which a fuel spray section 3 is provided on a burner shaft core, and a circular impeller 4 is arranged so as to surround the fuel spray section. A primary air outlet 7 is provided at the outer periphery, a secondary air vane 10 and a secondary air outlet 11 are further provided outside the primary air outlet 7, and a tertiary air outlet 14 is provided at the outermost periphery. The present invention relates to the improvement of the flame holding property of the impeller 4 as described below, and does not relate to the configuration of the entire burner shown in FIG. 1 and FIG.
第３図は、第２図に示したインペラ４の構成を示す模
式図である。図に示すごとく、中空のインペラ固定軸19
の上に、複数個のインペラブレード18が設けられてい
る。このインペラ４は、あたかも電気扇風機の羽根のよ
うになっており、燃焼用空気がインペラ４を通過するこ
とにより旋回流が形成される構造になっている。FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the impeller 4 shown in FIG. As shown in the figure, the hollow impeller fixed shaft 19
Are provided with a plurality of impeller blades 18. The impeller 4 is like a blade of an electric fan, and has a structure in which a swirling flow is formed when combustion air passes through the impeller 4.
第４図は、第３図に示すインペラ４のＢ−Ｂ断面、す
なわちインペラブレード18部の同一半径断面を示したも
のであり、本実施例におけるインペラブレードの構造を
示すものである。FIG. 4 shows a cross section taken along the line BB of the impeller 4 shown in FIG. 3, that is, the same radius cross section of the impeller blade 18 and shows the structure of the impeller blade in this embodiment.
第４図において、上流からの燃焼用空気流20は、イン
ペラブレード18の間を流れて全体的には旋回流を形成す
る。本実施例のポイントは、インペラブレード18の燃焼
用空気流20の出口部、すなわちインペラブレード18の後
流端に流動抵抗部材21を設けたことにある。図に示すご
とく、インペラブレード18の平面より突出するように設
置された流動抵抗部材21によって、その後流部に小さく
強い乱流渦22が発生し、いわゆるボルテックスシートを
発生させることができる。当然のことながら、乱流渦22
の最も強い乱流の部分は、流動抵抗部材21直後の後流部
近くであり、流動抵抗部材21より離れるにしたがって乱
流渦22は減衰することになる。この乱流渦22の中に上記
燃料噴霧部３から燃料供給が行なわれるので、流動抵抗
部材21の直後の後流部より強固な火災を発生させること
ができる。つまり、インペラ４の後流部（ボイラ火炉側
に面している部分）において、インペラブレードの流動
抵抗部材21の直後の後流部より安定した火災の発生が得
られることになる。In FIG. 4, the combustion air flow 20 from the upstream flows between the impeller blades 18 to form a swirling flow as a whole. The point of this embodiment is that the flow resistance member 21 is provided at the outlet of the combustion air flow 20 of the impeller blade 18, that is, at the downstream end of the impeller blade 18. As shown in the drawing, a small and strong turbulent vortex 22 is generated in the downstream portion by the flow resistance member 21 installed so as to protrude from the plane of the impeller blade 18, so that a so-called vortex sheet can be generated. Naturally, turbulent vortices 22
The strongest turbulent portion is near the wake portion immediately after the flow resistance member 21, and the turbulent vortex 22 is attenuated as the distance from the flow resistance member 21 increases. Since the fuel is supplied from the fuel spray unit 3 into the turbulent vortex 22, a stronger fire can be generated than the downstream part immediately after the flow resistance member 21. That is, in the downstream portion of the impeller 4 (the portion facing the boiler furnace side), a stable fire can be obtained from the downstream portion immediately after the flow resistance member 21 of the impeller blade.
（実施例２） 本発明によるバーナインペラの他の一例を第５図に示
す。第５図は、第３図のＢ−Ｂ断面を展開した模式図で
ある。インペラブレード18の後流に設ける流動抵抗部材
23の平面部とインペラブレード18の平面部とのなす角度
αが、必ずしも直角である必要はない。つまり、その角
度αが30〜150度であっても良好な結果が得られる。す
なわち、バーナ火災の安定化に著しい効果を得ることが
できる。したがって、これらも本発明の技術的範囲に含
まれることは言うまでもない。流動抵抗部材23の後流に
小さい強力な乱流渦24が実施例１と同様に発生させるこ
とが可能であり、安定したバーナ火災が得られる。Embodiment 2 FIG. 5 shows another example of the burner impeller according to the present invention. FIG. 5 is a schematic diagram in which a cross section taken along line BB of FIG. 3 is developed. Flow resistance member provided downstream of impeller blade 18
The angle α formed between the plane portion of 23 and the plane portion of the impeller blade 18 does not necessarily have to be a right angle. That is, good results can be obtained even when the angle α is 30 to 150 degrees. That is, a remarkable effect can be obtained for stabilizing the burner fire. Therefore, it goes without saying that these are also included in the technical scope of the present invention. A small powerful turbulent vortex 24 can be generated downstream of the flow resistance member 23 as in the first embodiment, and a stable burner fire can be obtained.
以上の実施例において説明したごとく、本発明による
火災安定化の手法は、究極のところ燃焼用空気に旋回流
を誘起させるインペラ４のインペラブレード18の後流端
において、流動抵抗部材21,23を、インペラブレード18
の後流端の平面部より、少なくとも一方（一方または両
方）に燃焼用空気流20の流れ方向と交差する方向に突出
させて設けることを特徴とするものであり、これにより
強力な乱流渦を発生させバーナ火災の安定化をはかるも
のである。As described in the above embodiment, the fire stabilization method according to the present invention ultimately causes the flow resistance members 21 and 23 at the downstream end of the impeller blade 18 of the impeller 4 that induces a swirl flow in the combustion air. , Impeller blades 18
And at least one (one or both) of the turbulent vortices is provided so as to protrude in a direction intersecting the flow direction of the combustion air flow 20 from at least one (one or both) of the wake ends. To stabilize the burner fire.
以上詳細に説明したごとく、本発明の気体または液体
燃焼用バーナにおいて、インペラブレードの出口部に流
動抵抗部材を設けたバーナインペラを用いることによっ
て、燃焼用空気流に効果的な旋回流を与えると同時に、
インペラブレードの後流において強力な小さな渦流を多
く発生させることができるので、燃焼反応速度は著しく
増大し、バーナ火災の安定性を飛躍的に改善させること
ができる。その結果、 （１）バーナのターンダウン比の拡大 （２）低発熱量燃料への適用拡大 （３）火災検知の確実性増大 など、極めて優れた燃焼効果を得ることができる。As described in detail above, in the gas or liquid combustion burner of the present invention, by using a burner impeller provided with a flow resistance member at the outlet of the impeller blade, an effective swirl flow is given to the combustion air flow. at the same time,
Since a lot of strong small vortices can be generated in the wake of the impeller blade, the combustion reaction rate is significantly increased, and the stability of the burner fire can be greatly improved. As a result, it is possible to obtain extremely excellent combustion effects such as (1) expansion of burner turndown ratio, (2) expansion of application to low calorific value fuel, and (3) increase in certainty of fire detection.
第１図は本発明のインペラを用いたバーナの断面構造の
一例を示す模式図、第２図は第１図のＡ矢視であるバー
ナ正面図、第３図は第２図のインペラ部の拡大図、第４
図は第３図のＢ−Ｂ断面を展開した模式図、第５図は本
発明のインペラブレードの他の構造の一例を示す模式図
である。 １……燃料、２……燃料供給管 ３……燃料噴霧部、４……インペラ ５……１次空気スライドダンパ ６……１次空気取入口、７……１次空気噴出口 ８……２次空気スライドダンパ ９……２次空気取入口、10……２次空気ベーン 11……２次空気噴出口、12……風箱 13……３次空気エアレジスタ 14……３次空気噴出口、15……風箱壁 16……ボイラ水壁、17……バーナテーパ部 18……インペラブレード、19……インペラ固定軸 20……燃焼用空気流、21……流動抵抗部材 22……乱流渦、23……流動抵抗部材 24……乱流渦FIG. 1 is a schematic view showing an example of a cross-sectional structure of a burner using the impeller of the present invention, FIG. 2 is a front view of the burner as viewed from an arrow A in FIG. 1, and FIG. Enlarged view, fourth
The figure is a schematic view in which the BB cross section of FIG. 3 is developed, and FIG. 5 is a schematic view showing another example of the structure of the impeller blade of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel 2 ... Fuel supply pipe 3 ... Fuel spray part 4 ... Impeller 5 ... Primary air slide damper 6 ... Primary air intake 7 ... Primary air ejection 8 ... Secondary air slide damper 9 Secondary air inlet 10, Secondary air vane 11 Secondary air outlet 12, Wind box 13 Tertiary air register 14 Tertiary air Outlet, 15 ... wind box wall 16 ... boiler water wall, 17 ... burner taper section 18 ... impeller blade, 19 ... impeller fixed shaft 20 ... combustion air flow, 21 ... flow resistance member 22 ... turbulence Flow vortex, 23: Flow resistance member 24: Turbulent vortex
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉増 公治 呉市宝町６番９号 バブコック日立株式 会社呉工場内 (56)参考文献 特開 昭61−252420（ＪＰ，Ａ) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Koji Masura, Inventor 6-9 Takaracho, Kure City Inside the Kure Factory of Babcock Hitachi, Ltd. (56) References JP-A-61-252420 (JP, A)
Claims (2)
噴霧もしくは噴射し、燃焼用空気をバーナのインペラブ
レードにより旋回流を付勢して燃焼させる構造のバーナ
において、該バーナのインペラブレードの燃焼用空気出
口部の端部に流動抵抗部材を設けたことを特徴とする高
安定燃焼型バーナ。1. A burner having a structure in which a liquid fuel or a gaseous fuel is sprayed or injected from a fuel supply pipe and combustion air is burned by energizing a swirling flow by an impeller blade of the burner and burning the impeller blade of the burner. A highly stable combustion type burner, characterized in that a flow resistance member is provided at an end of a use air outlet.
ける流動抵抗部材は、板状の小片部材であり、該小片部
材の平面部は燃焼用空気の流れ方向と交差する方向に突
出させて設け、上記インペラブレードの平面部と上記小
片部材の平面部とのなす角度が30〜150度であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の高安定燃焼型
バーナ。2. A flow resistance member provided at a combustion air outlet portion of an impeller blade is a plate-like small piece member, and a plane portion of the small piece member is provided so as to protrude in a direction intersecting with a flow direction of combustion air. 2. The highly stable combustion type burner according to claim 1, wherein an angle between the flat portion of the impeller blade and the flat portion of the small piece member is 30 to 150 degrees.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61252420A (en) * | 1985-05-01 | 1986-11-10 | Babcock Hitachi Kk | Gas burner flame-holding structure |
-
1987
- 1987-05-15 JP JP62116970A patent/JP2613596B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63282411A (en) | 1988-11-18 |
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