JP4063174B2 - Tubular flame burner - Google Patents
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Description
本発明は、炉や燃焼器に備えるバーナに関するものである。 The present invention relates to a burner provided in a furnace or a combustor.
炉や燃焼器に備えるバーナとして、一端が開放された管状の燃焼室を有し、この燃焼室の閉塞端部近傍に燃料ガスを吹き込むノズルと酸素含有ガスを吹き込むノズルが、前記燃焼室の内周面の接線方向に向けて設けられている管状火炎バーナが示されている(例えば、特許文献1参照。)。 A burner provided in a furnace or a combustor has a tubular combustion chamber with one end opened, and a nozzle for blowing fuel gas and a nozzle for blowing oxygen-containing gas in the vicinity of the closed end of the combustion chamber are provided inside the combustion chamber. A tubular flame burner provided in the tangential direction of the peripheral surface is shown (for example, see Patent Document 1).
この管状火炎バーナは、高速の旋回流中で安定な火炎がバーナ内に形成されるので、燃焼設備の小型化が達成されると共に、燃焼火炎の温度のバラツキが小さく、局所的な高温領域が形成されにくい上に、酸素比又は空気比を下げても安定燃焼ができるので、NOxなどの有害物質、炭化水素等の未燃焼分、煤煙といった環境汚染源を低減することができるバーナである。
一般的に発熱量の小さい燃料ガスを用いた場合には、電気スパークによる点火をさせるることができる空気比範囲が非常に狭く、燃料ガスと酸素含有ガスを予混合せずに供給する場合極めて点火が難しい。 In general, when fuel gas with a small calorific value is used, the air ratio range that can be ignited by electric sparks is very narrow, and it is extremely difficult to supply fuel gas and oxygen-containing gas without premixing Ignition is difficult.
上記の管状火炎バーナにおいても、燃焼室内部で、燃料ガスと酸素含有ガスが点火に適切な空気比範囲に混合される領域が限定されるため、電気スパークによる点火が極めて難しいという問題があり、場合によっては、点火用のパイロットバーナが必要となる。 Even in the above tubular flame burner, the region where the fuel gas and the oxygen-containing gas are mixed in an air ratio range suitable for ignition is limited in the combustion chamber, and therefore there is a problem that ignition by electric spark is extremely difficult, In some cases, a pilot burner for ignition is required.
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、管状の燃焼室内に管状の火炎を形成させる管状火炎バーナにおいて、安定して電気スパークによる点火ができる管状火炎バーナを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides a tubular flame burner capable of stably igniting with an electric spark in a tubular flame burner that forms a tubular flame in a tubular combustion chamber. It is intended.
上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。 In order to solve the above problems, the present invention has the following features.
[1]先端が開放され、後端に点火用スパークプラグが取り付けられている管状の燃焼室と、ノズル噴射口が前記燃焼室の内面に開口し、燃料と酸素含有ガスを別々にあるいは予混合して吹き込むノズルを備え、各ノズルの噴射方向が燃焼室内周面の接線方向とほぼ一致している管状火炎バーナにおいて、前記点火用スパークプラグが前記燃焼室の管軸とr/3(但し、r:燃焼室の半径)位置の間でかつ前記ノズルの位置より燃焼室後端側に設けられていることを特徴とする管状火炎バーナ。 [1] A tubular combustion chamber having a front end opened and an ignition spark plug attached to the rear end, and a nozzle injection port opened on the inner surface of the combustion chamber, so that fuel and oxygen-containing gas are separately or premixed. In the tubular flame burner in which the injection direction of each nozzle substantially coincides with the tangential direction of the circumferential surface of the combustion chamber, the ignition spark plug is connected to the tube axis of the combustion chamber with r / 3 (however, The tubular flame burner is provided between the positions r: radius of the combustion chamber) and on the rear end side of the combustion chamber from the position of the nozzle .
本発明においては、燃焼室の管軸近傍の適切な位置に点火用スパークプラグを取り付けているので、燃焼室の燃料ガスと酸素含有ガスが混合したガスに確実に点火することができ、点火用のパイロットバーナを必要とせず、管状火炎バーナの小型化と低廉化が可能となる。 In the present invention, since the ignition spark plug is attached at an appropriate position near the tube axis of the combustion chamber, the gas mixed with the fuel gas and the oxygen-containing gas in the combustion chamber can be reliably ignited. Therefore, it is possible to reduce the size and cost of the tubular flame burner.
本発明の一実施形態を図1〜図3に示す。図1は、この実施形態に係る管状火炎バーナの側面図、図2は、図1におけるA−A矢視の断面図である。図3は、この実施形態に係る管状火炎バーナの点火状態を説明する説明図である。 One embodiment of the present invention is shown in FIGS. FIG. 1 is a side view of a tubular flame burner according to this embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. FIG. 3 is an explanatory view for explaining the ignition state of the tubular flame burner according to this embodiment.
図1において、10は管状の燃焼室であり、先端10aが開放されて燃焼排ガスの排出口になっている。そして、燃焼室10の後端10bの近傍に距離L離れて、燃焼室10へ燃料ガスを吹き込むノズルと酸素含有ガスを吹き込むノズルが取り付けられている。また、燃焼室10の後端10bには、点火用スパークプラグ21が取り付けられており、点火用スパークプラグ21はイグナイタ22及び電源23によって、燃焼室10内にスパークを飛ばすようになっている。
In FIG. 1,
図1及び図2に示すように、燃焼室10へのノズル噴射口として管軸方向に沿った細長いスリット12が燃焼室10の同一管周上に4個所に形成されており、それぞれのスリット12に、管軸方向に細長い偏平形状のノズル11a、11b、11c、11dが接続されている。それぞれのノズル11a、11b、11c、11dの噴射方向は、燃焼室10の内周面の接線方向でかつ同一回転方向になるように設けられている。それら4個のノズルの内、ノズル11aとノズル11cの2個は燃料ガス吹き込みノズルであり、ノズル11bとノズル11dの2個は酸素含有ガス吹き込みノズルである。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, four
燃料ガス吹き込みノズル11a、11cからは燃料ガスが燃焼室10の内周面の接線方向に向かって高速で吹き込まれ、酸素含有ガス吹き込みノズル11b、11dからは酸素含有ガスが燃焼室10の内周面の接線方向に向かって高速で吹き込まれ、燃焼室10の内周面に近い領域で燃料ガスと酸素含有ガスが効率良く混合されながら旋回流が形成されるようになっている。その旋回流となった混合ガスに点火用スパークプラグ21によって適切に点火すると、燃焼室10内に管状の火炎が生成される。その燃焼ガスは燃焼室10の先端10aから排出される。
Fuel gas is blown from the fuel
なお、上記の酸素含有ガスは、空気、酸素、酸素富化空気、酸素・排ガス混合ガスなど燃焼用の酸素を供給するガスを指している。 The oxygen-containing gas mentioned above refers to a gas that supplies oxygen for combustion, such as air, oxygen, oxygen-enriched air, oxygen / exhaust gas mixture gas.
そして、この実施形態においては、点火用スパークプラグ21を、燃焼室10の管軸とr/2(但し、r:燃焼室の半径)位置の間に取り付けている。
In this embodiment, the
図3は、燃焼室10の半径方向における点火用スパークプラグ21の取り付け位置と点火用スパークプラグ21にようる点火状態との関係を示したものであり、管軸とr/2位置の間に点火用スパークプラグ21を取り付けることにより、良好な点火を行うことができることを示している。
FIG. 3 shows the relationship between the mounting position of the
これは、燃焼室10の管軸近傍は、燃料ガスと酸素含有ガスが混合された旋回流の流速が比較的遅くなり、適切な空気比範囲に混合されるので、確実に着火することができるからである。
This is because, in the vicinity of the tube axis of the
これによって、点火用のパイロットバーナを必要とせず、管状火炎バーナの小型化と低廉化が可能となる。 As a result, a pilot flame burner for ignition is not required, and the tubular flame burner can be reduced in size and cost.
また、管状火炎バーナの一層の小型化を図るためにノズル11a〜11dと燃焼室10の後端10bとの距離Lを短くした場合には、燃料ガスと酸素含有ガスの混合のための適当な距離が得られなくなって、燃焼室10の後端10b付近において燃料ガスと酸素含有ガスが適切な空気比範囲に混合がされる領域が半径方向に狭くなる可能性があるので、そのような場合には、管軸とr/3位置の間に点火用スパークプラグ21を取り付けることが好ましい。これにより、ノズル11a〜11dと点火用スパークプラグ21が接近している場合(L≒0)でも確実に良好な点火を行うことができる。
Further, when the distance L between the
なお、この実施形態では、燃料ガス吹き込みノズル及び酸素含有ガス吹き込みノズルを、噴射方向が燃焼室内周面の接線方向に一致するように設けているが、必ずしも燃焼室内周面の接線方向に一致する必要はなく、燃焼室にガスの旋回流を形成できる程度に、噴射方向が燃焼室内周面の接線方向から外れていても良い。 In this embodiment, the fuel gas injection nozzle and the oxygen-containing gas injection nozzle are provided so that the injection direction coincides with the tangential direction of the combustion chamber peripheral surface, but it does not necessarily match the tangential direction of the combustion chamber peripheral surface. The injection direction may be deviated from the tangential direction of the circumferential surface of the combustion chamber to such an extent that a swirl flow of gas can be formed in the combustion chamber.
また、この実施形態では、燃焼室への噴射口として管軸方向に沿ってスリットを設け、そのスリットに偏平形状の燃料ガス吹き込みノズル及び酸素含有ガス吹き込みノズルを接続しているが、燃焼室への噴射口として複数の小孔を管軸方向に配し、その小孔列に燃料ガスあるいは酸素含有ガスを吹き込むためのノズルを接続するようにしても良い。 In this embodiment, a slit is provided along the tube axis direction as an injection port to the combustion chamber, and a flat fuel gas injection nozzle and an oxygen-containing gas injection nozzle are connected to the slit. A plurality of small holes may be arranged in the direction of the tube axis as nozzles of the nozzles, and nozzles for injecting fuel gas or oxygen-containing gas may be connected to the small hole rows.
また、この実施形態では、燃料ガスを吹き込んでいるが、液体燃料を吹き込んでも良い。液体燃料としては、灯油、軽油、アルコール、A重油等の比較的低い温度で気化するものが好適である。 In this embodiment, fuel gas is blown in, but liquid fuel may be blown in. As the liquid fuel, those which vaporize at a relatively low temperature such as kerosene, light oil, alcohol, A heavy oil and the like are suitable.
また、この実施形態では、燃料ガスと酸素含有ガスを別々に吹き込んでいるが、燃料ガスと酸素含有ガスを予混合して吹き込んでも良い。 In this embodiment, the fuel gas and the oxygen-containing gas are blown separately, but the fuel gas and the oxygen-containing gas may be premixed and blown.
10 燃焼室
10a 燃焼室の先端
10b 燃焼室の後端
11a、11c 燃料ガス吹き込みノズル
11b、11d 酸素含有ガス吹き込みノズル
12 スリット
21 点火用スパークプラグ
22 イグナイタ
23 電源
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