JPS6333612B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、燃料ガスの低温完全燃焼方法に関す
るものである。特に、食品乾燥の目的で空気加熱
に適用される燃料ガスの低NOx燃焼技術に関す
るものである。

即ち、食品乾燥にあたつてはNOxが有害な汚
染物質を生成するため燃料排ガス中のNOxを極
端に低減することが所望されている。

この問題を解決するための公知技術としては、
２段燃焼、排ガス再循還等により、火焔温度の低
下、火焔内の局部的高温部の排除をはかるものが
存在するが、NOxは通常50〜100ppm程度であ
り、NOxの低減化は不十分である。即ち、食品
乾燥の目的で使用するためには乾燥過程における
希釈前の燃料ガス中のNOxが平均1ppm程度であ
る（1ppmのオーダーに維持される）ことが要求
されるが、上記の公知技術はこの目標値には達し
ていない。

本発明は、低温で完全燃焼させることにより
NOxの低減をはかることを目的とするものであ
り、燃料ガスと空気とをあらかじめ可燃限度の下
限に近い条件（燃料希薄混合気）まで完全予混合
して低温で完全燃焼を可能とするものである。

本願第１発明は、燃料ガスと該ガスを可燃限界
の下限に近い条件に希薄するための多量の燃焼用
空気とを複数のベンチユリーを備えたミキサーセ
クシヨン内に個別に供給し、それぞれのベンチユ
リーにより予混合を行ない、このミキサーセクシ
ヨンの出口側に設けた逆火防止トラツプにより各
ベンチユリーからの排出混合ガスを混合均質と
し、完全混合された希薄混合ガスを火焔安定保持
装置を具備するオフイリスプレートを通過させて
耐火物で製作された燃焼室へ供給し、燃焼すると
共に該燃焼室の出口は先細円錐状とし輻射利用に
よる燃焼の安定を計ることを特徴とするガスの低
温完全燃焼方法を提供する。

本願第２発明は上記方法を実施する装置に係
り、その特徴とするところは複数個のベンチユリ
ー８を具備するミキサーセクシヨンと、それぞれ
火焔安定保持装置２０を装備した複数個のオフイ
リス１８を有するオリフイスプレート１４及びこ
のオリフイスプレート出口側に設けられる耐熱材
料で包囲された燃焼室１６とを備え、上記ミキサ
ーセクシヨンは各ベンチユリーに連なる空気入口
ダクト２と燃焼ガス供給ダクト１０とを備え、ベ
ンチユリーを流通する空気と該ベンチユリーに設
けられた孔９を介して供給される燃料ガスとを予
混合すると共にミキサーセクシヨンとオリフイス
プレート間には上記各ベンチユリーにより予混合
された混合ガスを完全撹拌するための逆火防止用
トラツプ１２を設け、完全撹拌ガスを複数個のオ
リフイスプレートからそれぞれ噴流状態で燃焼室
内に噴出燃焼すると共に燃焼室は燃焼安定性を計
るためオリフイスプレート１４と反対側の出口を
先細円錐状としたことにある。

以下本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説
明する。

第１図を参照して、燃焼空気は空気入口ダクト
２を経由してミキサーモジユールまたはミキサー
セクシヨン３へ供給される。このミキサーセクシ
ヨン３は仕切壁５と６をその両端に対向せしめた
円筒状容器４から成り、この仕切壁５，６の間に
は複数のベンチユリー８が設けられている。この
ベンチユリー８はミキサーセクシヨン３内で且つ
この軸のまわりに略等間隔でリング状に６つ配置
されている。燃料ガスはダクト１０を経由して、
ミキサーセクシヨン３の内部へ供給され、さらに
各ベンチユリーのノド部に設けられた孔９を経由
してベンチユリー８へ入る。この場合、ベンチユ
リー８には燃料ガスに対し空気を前記可燃限界の
下限に近い条件に希薄する比率に供給し、予混合
を行なう。なお、ベンチユリー８は内部降起を生
じないように正確に作り、内面を高度に平滑にす
ることが非常に重要である。

このミキサーセクシヨン３の吐出側と燃焼室１
６の端部壁を形成するオリフイスプレート１４と
の間には逆火防止トラツプ１２を配置する。この
トラツプ１２は逆火防止と共に各ベンチユリー８
から噴出される混合ガスを混合し均一化する作用
を有する。

上記オリフイスプレート１４には多数のオリフ
イス１８が設けられ、このオリフイス１８を経由
して空気とガスの混合物が通過する。これによつ
て発生する混合ガスの噴出は点火され、オリフイ
スプレート１４の反対側の耐火物製の燃焼室１６
の端部に設けられている出口２８を経由して燃焼
室を出て希釈され周囲の空気により急冷される
が、その以前に、燃焼室１６内で99.5％以上の完
全燃焼まで燃焼する。この燃焼を効果的に行なう
ため前記出口２８は前方へ収束した円錐状に形成
する。これによりオリフイス１８から噴出するバ
ーナージエツトへ熱を反射し、燃焼安定性の向上
を計ることができる。逆火防止トラツプ１２はベ
ンチユリー８内への照返しのおそれを防止する作
用を兼ねる。

ダクト２とダクト１０を経由する燃焼用の燃料
ガスと空気の供給は調整され、その結果、ガス／
空気の比は当該ガスの可燃性の下限に接近し、燃
焼室の出口２８での燃焼成物は、外部の空気で希
釈される前に、遊離酸素を8.5％以上含んでいる。

バーナーオリフイス１８は、混合物が当該燃料
ガスの可燃性の許容限度よりも下限で弱い時で
も、安定した火焔を維持できるように設計され配
置されている。

オリフイス１８のいくつかの中には火焔保持ま
たは火焔安定保持装置２０が取り入れられてい
る。該火焔安定保持装置２０は混合物の大部分を
中心へ通過させるが、小量は管状のオリフイス１
８の壁へ供給され、そこで速度を失つて安定にし
それ自体の中へ主要火焔も安定させる条件を与え
る。燃焼室１６は耐火材料で包囲され、特にオリ
フイスプレート／端部壁１４は急速に加熱され、
それ自体小さい火焔へ輻射して安定性と急速燃焼
を促進する。

第２図乃至第４図は、上記火焔安定保持装置を
例示するものであり、さらに多数の火焔ジエツト
を与えるためのオリフイスプレート１４内へ差し
込まれた陶製管で構成する。火焔の安定性を促進
し、また火焔基部での温度のため急速点火と燃焼
を高める部分燃焼生成物の回収用のスペースを保
障するため、隣接ジエツト間に十分な場所を残す
ことが望ましい。

第２図に示される装置は陶製管２２から成り、
これはオリフイスプレート１４の両端面と同一レ
ベルの面になつている。第３図では陶製管２４は
プレート１４の前部端面と相関的に引つ込められ
ているが、第４図では陶製管２６はプレート１４
の前部端面から突出している。さらに、表示され
てはいないが、少なくとも管のいくつかは、速度
を不意に低下させ、その結果として安定性を与え
るために、上流端で直径の減少部分を備えること
ができる。上述した火焔安定保持装置の異なるも
のを混用して単一装置に採用してもよい。

上記基本的バーナー装置は種々の形式の空気加
熱器用の用途に適した種々の形状のモジユールと
サイズで組み立てることができる。

さらにまた、この装置は、バーナーの部分を消
火できるようにし、残りの部分を運転させたまま
とし、しかも熱出力を低下しても同じ制御燃焼条
件を与えることができるように、制御運転用とし
て配置することができる。

窒素化合物の形成に影響を及ぼす要因は、火焔
の温度、酸素と窒素の利用可能性、および燃料ガ
スが高温に維持される時間である。

本発明によれば、複数のベンチユリー８により
空気と燃料ガスとを予混合し、トラツプ１２によ
り再度混合するようにしたから、各ベンチユリー
８における混合比に若干の相違があつても均一化
することができる。従つてガスの可燃性の下限に
近接した燃料ガスと多量の空気との混合を「完全
混合済ガス」（トータルプレミクス）とすること
ができ、これを完全に燃焼することにより、燃焼
室内で燃料ガスを空気と共に燃焼する方法を与え
るもので、ここでは燃焼室内での完全燃焼の99.5
％以上まで燃料ガスが燃焼され、これは燃焼ガス
と空気を「完全混合済ガス」として燃焼室内へ導
入することから成るものである。「完全混合済ガ
ス」は、燃料ガス／空気比は空気を伴つた燃料ガ
スの可燃性の限界に近く、その結果、外来空気に
よる希釈の前の燃焼室の入口に於ける燃焼生成物
は、遊離酸素の8.5％以上を含み、トラツプ１２
を設けたことにより混合物により占められる体積
内でのすべての位置に於て、またバーナーの運転
範囲の全体にわたるすべての一定時間内処理量に
於て、一定となつている。かかる比率は混合物の
流れの断面にわたり、またすべての長手方向の位
置に於て一定である。そのような一定の燃料ガ
ス／空気比が常に維持されることを保証すること
により、火焔温度は実用的に可能な最低レベルに
制御され、混合物は変動しないから昇降せず、ま
た窒素酸化物の形成を最小に抑えるために必要な
ものと相反する火焔条件を生じない上記と同様の
同種の条件が後混合またはノズル混合様式のよう
な既知のバーナー形式では、実際には可燃性の限
界で働くように設計されたものは存在しない。

さらにまた燃焼点における混合物比率の不完全
さにより種々の燃焼条件が適用され、NOx（窒素
酸化物）のレベルはその目的に対して許容値以上
に高い。

ガス／空気比はできるだけ高いレベルで維持さ
れる。例えば天然ガスついては１：15以上であ
る。使用される高いレベルの過剰空気において
は、火焔速度は低く、これは火焔の安定性に間題
を生ずる結果となる。この問題に対し、火焔安定
保持装置２０をそれぞれ装備した複数個のオリフ
イス１８を有するオリフイスプレート１４は有効
に作用し、希薄混合気で安定着火、燃焼を達成す
るものであり、バーナー自体の周囲に20：１まで
の希釈な希薄混合気のもとでも安定着火、燃焼が
可能である。

本発明は上述したように、燃焼ガスと空気との
可燃限界の下限に近い条件（燃料希薄混合気）ま
で完全に予混合することを可能とし、且つ燃焼室
で輻射を利用し低温完全燃焼させることにより燃
焼排ガス中のNOx濃度が平均1ppm程度に極端に
低減された時に食品乾燥用の低NOx燃焼を達成
できる効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すバーナー装置の
長手方向の縦断面図、第２図乃至第４図は火焔保
持特性を選択するための種々の火焔保持装置を示
し、それぞれ火焔安定保持装置の横断面図であ
る。 ２……空気入口ダクト、３……ミキサーセクシ
ヨン、４……円筒状容器、５，６……仕切壁、８
……ベンチユリー、９……孔、１０……ダクト、
１２……逆火防止トラツプ、１４……オリフイス
プレート、１６……燃焼室、１８……オリフイ
ス、２０……火焔安定保持装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃料ガスと該ガスを可燃限界の下限に近い条
   件に希薄するための多量の燃焼用空気とを複数の
   ベンチユリーを備えたミキサーセクシヨン内に個
   別に供給し、それぞれのベンチユリーにより予混
   合を行ない、このミキサーセクシヨンの出口側に
   設けた逆火防止トラツプにより各ベンチユリーか
   らの排出混合ガスを混合均質とし、完全混合され
   た希薄混合ガスを火焔安定保持装置を具備するオ
   フイリスプレートを通過させて耐火物で製作され
   た燃焼室へ供給し、燃焼すると共に該燃焼室の出
   口は先細円錐状とし輻射利用による燃焼の安定を
   計ることを特徴とするガスの低温完全燃焼方法。 ２ 複数個のベンチユリー８を具備するミキサー
   セクシヨンと、それぞれ火焔安定保持装置２０を
   装備した複数個のオフイリス１８を有するオリフ
   イスプレート１４及びこのオリフイスプレート出
   口側に設けられる耐熱材料で包囲された燃焼室１
   ６とを備え、上記ミキサーセクシヨンは各ベンチ
   ユリーに連なる空気入口ダクト２と燃料ガス供給
   ダクト１０とを備え、ベンチユリーを流通する空
   気と該ベンチユリーに設けられた孔９を介して供
   給される燃料ガスと予混合すると共にミキサーセ
   クシヨンとオリフイスプレート間には上記各ベン
   チユリーにより予混合された混合ガスを完全撹拌
   するための逆火防止用トラツプ１２を設け、完全
   撹拌ガスを複数個のオリフイスからそれぞれ噴流
   状態で燃焼室内に噴出燃焼すると共に燃焼室は燃
   焼安定性を計るためオリフイスプレート１４と反
   対側の出口を先細円錐状としたことを特徴とする
   ガスの低温完全燃焼装置。