JPH0133726B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0133726B2 JPH0133726B2 JP58238583A JP23858383A JPH0133726B2 JP H0133726 B2 JPH0133726 B2 JP H0133726B2 JP 58238583 A JP58238583 A JP 58238583A JP 23858383 A JP23858383 A JP 23858383A JP H0133726 B2 JPH0133726 B2 JP H0133726B2
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- Japan
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- primary
- fuel
- nozzle
- air
- combustion
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- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 42
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 22
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 20
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 25
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 3
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
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- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/32—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid using a mixture of gaseous fuel and pure oxygen or oxygen-enriched air
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
Description
本発明はガスバーナに関する。
従来から発熱量が低く、そのままでは燃焼の持
続が困難な低カロリーガスを燃焼させる方法とし
て、 高カロリーガスを混入してガスのカロリーア
ツプを図る方法、 高カロリー燃料の助燃バーナを設ける方法、 空気あるいは燃料ガスを予熱する方法、 などが知られている。 上記ではランニングコストが高くつき、
では従来、必要熱量が不明であつたために、すべ
ての空気または燃料ガスを予熱しており、このた
め加熱器が非常に大きくなり、設備費の増大をま
ねくという問題がある。 そこで本発明はかかる問題点を解消したガスバ
ーナを提供するものであつて、その特徴とすると
ころは、焚口先端を円錐状空間に形成し、その焚
口内に同心状に設けた一次空気ノズル内に一次燃
料ノズルを同心状に挿入し、一次空気ノズルの外
側に二次燃料ノズルを配設し、該二次燃料ノズル
の外側に二次空気ノズルを配設し、一次空気ノズ
ルに接続された一次空気供給管に酸素供給管を接
続したことにある。かかる構成によれば、燃料お
よび空気をそれぞれ一次と二次とに分け、酸素濃
度の上昇に伴つて自燃限界発熱量が低下するのに
着目して、その一次空気に酸素を添加するもので
あるから、低カロリーガスでも確実に着火させ
て、その燃焼を持続させることができ、しかも燃
料または空気を加熱するための加熱器が不要であ
り、かつ使用する酸素量も最少でよく、従来に比
ベランニングコストを下げることができる。 以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明す
る。１は焚口であつて、その先端を円錐状空間に
形成してある。２は焚口１内に同心状に設けた一
次空気ノズル、３は該一次空気ノズル２内に同心
状に挿入された１次燃料ノズル、４は一次空気ノ
ズル２の外側に配設された二次燃料ノズル、５は
該二次燃料ノズル４の外側に配設された二次空気
ノズル、６，７は二次の燃料ノズル４および空気
ノズル５の先端に配設された旋回翼であつて、二
次燃料および二次空気を第１図にイで示すごとく
旋回させるものである。８は低カロリー燃料主供
給管であつて、これから２つに分岐した一次燃料
供給管８Ａと二次燃料供給管８Ｂとはそれぞれ一
次、二次の燃料ノズル３，４に接続してある。９
は空気主供給管であつて、これから２つに分岐し
た一次空気供給管９Ａと二次空気供給管９Ｂとは
それぞれ一次、二次の空気ノズル２，５に接続し
てある。１６は一次空気供給管９Ａに接続された
酸素供給管、１１は一次燃料供給管８Ａの途中に
介在させた開閉弁である。前記一次燃料ノズル３
の燃料噴射口は該ノズル３の半径方向に沿つて形
成されている。したがつてノズル３からその半径
方向に沿つて噴射された燃料ガスは一次空気ノズ
ル２内を流れる空気流によつて第１図にロで示す
ごとく焚口１から放射状に噴射されるものであ
る。 上記構成において、一次空気供給管９Ａ内を流
れる一次空気には酸素供給管１６から酸素が添加
され、酸素濃度が高い一次空気が一次空気ノズル
２内に入る。また一次燃料供給管８Ａから一次燃
料ノズル３内に入つた低カロリー燃料はその噴射
口から一次燃料ノズル３の半径方向へ噴射され、
一次空気ノズル２から噴射される酸素濃度の高い
一次空気流に乗つて焚口１から第１図のロで示す
ごとく放射状に噴射される。また二次燃料ノズル
４から低カロリーの二次燃料が第１図のイに示す
ごとく旋回させられながら噴射され、さらに二次
空気ノズル５から二次空気が旋回させられながら
噴射される。そして酸素濃度の上昇によつて燃料
の自然限界発熱量が低下するから、一次燃料が酸
素濃度の高い一次空気の作用により容易に着火さ
せられると共にその燃焼を持続させられ、また一
次燃料の燃焼熱によつて二次燃料および二次空気
を必要温度まで加熱し、全体として安定した燃焼
を持続するものである。 ここで第３図に示すごとく支燃ガス（一次空
気）中に酸素を添加し、酸素濃度を高くすれば自
燃限界発熱量（QL）を低下させることができる。
さらに第４図から明らかなように全ガス基準の発
熱量（QL′）Kcal／Ｎm3は(1)式で示されるように
一定であることがわかつた。 QL′＝QL・Ｇ／Ｇ＋Ｎ＝Ｋ（一定） ……(1) ただしＧ：可燃ガス量（Ｎm3／ｈ） Ｎ：支燃ガス量（Ｎm3／ｈ） 今、一次燃料ノズル３に供給される一次燃料の
全燃料に対する割合を（ｍ）とすれば、一次燃料
ノズル３で燃焼を持続させるために必要な熱量は
ｍ（QL−Qg）≡ｍ・ΔQ（Kcal／Ｎm3）である。こ
れによつて発生する熱量はｍ・QL（Kcal／Ｎm3）
であり、ｍ・QL≧ΔQであれば燃焼は持続する。
したがつてｍ≧ΔQ／QLであればよい。しかしな
がら実機では、ガスの混合や熱放散などにより火
炎を十分安定させるには、次式の関係が成り立つ
ようにすることが適当であることがわかつた。 1.3×ΔQ／QL≧ｍ≧1.1×ΔQ／QL 次に必要酸素量は(1)式から mG・Qg／mG＋AL≧Ｋ mG＋AL≦１／Ｋ（mG・Qg） ∴AL≦mG・Qg／Ｋ−mG＝mG（Qg／Ｋ−１） ただしAL：限界支燃ガス量（Ｎm3／ｈ） ここで(A)を一次燃料（mG）を燃焼させるに必
要な空気量（Ｎm3／ｈ）とすれば（ただし一次バ
ーナの空気比は1.05〜1.5が適当である）、酸素供
給量 Ｏ（Ｎm3／ｈ）はＯ＝21／79（Ａ−AL）である。 上記第１の実施例における旋回翼６，７に代え
て、第５図に示すごとくノズル４，５の内壁面に
ほぼ接線方向に沿う多数のスリツト１３を形成し
てもよいし（第２の実施例）、また第６図に示す
ごとくノズル４，５の端面に周方向に沿つてのび
る傾斜穴１４を形成してもよい（第３の実施例）。 （実施例） ガス発熱量600Kcal／Ｎm3のCH4−N2低カロリ
ーガスの燃焼実験 （計算値） 第３図より空気中（O221％）の限界発熱量は
780Kcal／Ｎm3である。これより一次燃料の割合
（ｍ）は 780−600／780×1.3≧ｍ≧780−600／780×1.1 0.3≧ｍ≧0.25 となる。 空気比を1.2とすれば必要空気量は1.2×0.557＝
0.668Nm3／Ｎm3ガス、又第４図より全ガス中の
自燃限界発熱量は380Kcal／Ｎm3である。限界支
燃ガス量AL≦0.25×1.0×（600／380−１）＝0.14必要
酸 素量は Ｏ＝21／79×（0.25×1.0×0.668−1.14）＝0.0270N m3／Ｎm3Gas2.7％である。（ただし全可燃ガス量
に対する酸素供給量） （実験） 燃焼実験結果を表１に示す。
続が困難な低カロリーガスを燃焼させる方法とし
て、 高カロリーガスを混入してガスのカロリーア
ツプを図る方法、 高カロリー燃料の助燃バーナを設ける方法、 空気あるいは燃料ガスを予熱する方法、 などが知られている。 上記ではランニングコストが高くつき、
では従来、必要熱量が不明であつたために、すべ
ての空気または燃料ガスを予熱しており、このた
め加熱器が非常に大きくなり、設備費の増大をま
ねくという問題がある。 そこで本発明はかかる問題点を解消したガスバ
ーナを提供するものであつて、その特徴とすると
ころは、焚口先端を円錐状空間に形成し、その焚
口内に同心状に設けた一次空気ノズル内に一次燃
料ノズルを同心状に挿入し、一次空気ノズルの外
側に二次燃料ノズルを配設し、該二次燃料ノズル
の外側に二次空気ノズルを配設し、一次空気ノズ
ルに接続された一次空気供給管に酸素供給管を接
続したことにある。かかる構成によれば、燃料お
よび空気をそれぞれ一次と二次とに分け、酸素濃
度の上昇に伴つて自燃限界発熱量が低下するのに
着目して、その一次空気に酸素を添加するもので
あるから、低カロリーガスでも確実に着火させ
て、その燃焼を持続させることができ、しかも燃
料または空気を加熱するための加熱器が不要であ
り、かつ使用する酸素量も最少でよく、従来に比
ベランニングコストを下げることができる。 以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明す
る。１は焚口であつて、その先端を円錐状空間に
形成してある。２は焚口１内に同心状に設けた一
次空気ノズル、３は該一次空気ノズル２内に同心
状に挿入された１次燃料ノズル、４は一次空気ノ
ズル２の外側に配設された二次燃料ノズル、５は
該二次燃料ノズル４の外側に配設された二次空気
ノズル、６，７は二次の燃料ノズル４および空気
ノズル５の先端に配設された旋回翼であつて、二
次燃料および二次空気を第１図にイで示すごとく
旋回させるものである。８は低カロリー燃料主供
給管であつて、これから２つに分岐した一次燃料
供給管８Ａと二次燃料供給管８Ｂとはそれぞれ一
次、二次の燃料ノズル３，４に接続してある。９
は空気主供給管であつて、これから２つに分岐し
た一次空気供給管９Ａと二次空気供給管９Ｂとは
それぞれ一次、二次の空気ノズル２，５に接続し
てある。１６は一次空気供給管９Ａに接続された
酸素供給管、１１は一次燃料供給管８Ａの途中に
介在させた開閉弁である。前記一次燃料ノズル３
の燃料噴射口は該ノズル３の半径方向に沿つて形
成されている。したがつてノズル３からその半径
方向に沿つて噴射された燃料ガスは一次空気ノズ
ル２内を流れる空気流によつて第１図にロで示す
ごとく焚口１から放射状に噴射されるものであ
る。 上記構成において、一次空気供給管９Ａ内を流
れる一次空気には酸素供給管１６から酸素が添加
され、酸素濃度が高い一次空気が一次空気ノズル
２内に入る。また一次燃料供給管８Ａから一次燃
料ノズル３内に入つた低カロリー燃料はその噴射
口から一次燃料ノズル３の半径方向へ噴射され、
一次空気ノズル２から噴射される酸素濃度の高い
一次空気流に乗つて焚口１から第１図のロで示す
ごとく放射状に噴射される。また二次燃料ノズル
４から低カロリーの二次燃料が第１図のイに示す
ごとく旋回させられながら噴射され、さらに二次
空気ノズル５から二次空気が旋回させられながら
噴射される。そして酸素濃度の上昇によつて燃料
の自然限界発熱量が低下するから、一次燃料が酸
素濃度の高い一次空気の作用により容易に着火さ
せられると共にその燃焼を持続させられ、また一
次燃料の燃焼熱によつて二次燃料および二次空気
を必要温度まで加熱し、全体として安定した燃焼
を持続するものである。 ここで第３図に示すごとく支燃ガス（一次空
気）中に酸素を添加し、酸素濃度を高くすれば自
燃限界発熱量（QL）を低下させることができる。
さらに第４図から明らかなように全ガス基準の発
熱量（QL′）Kcal／Ｎm3は(1)式で示されるように
一定であることがわかつた。 QL′＝QL・Ｇ／Ｇ＋Ｎ＝Ｋ（一定） ……(1) ただしＧ：可燃ガス量（Ｎm3／ｈ） Ｎ：支燃ガス量（Ｎm3／ｈ） 今、一次燃料ノズル３に供給される一次燃料の
全燃料に対する割合を（ｍ）とすれば、一次燃料
ノズル３で燃焼を持続させるために必要な熱量は
ｍ（QL−Qg）≡ｍ・ΔQ（Kcal／Ｎm3）である。こ
れによつて発生する熱量はｍ・QL（Kcal／Ｎm3）
であり、ｍ・QL≧ΔQであれば燃焼は持続する。
したがつてｍ≧ΔQ／QLであればよい。しかしな
がら実機では、ガスの混合や熱放散などにより火
炎を十分安定させるには、次式の関係が成り立つ
ようにすることが適当であることがわかつた。 1.3×ΔQ／QL≧ｍ≧1.1×ΔQ／QL 次に必要酸素量は(1)式から mG・Qg／mG＋AL≧Ｋ mG＋AL≦１／Ｋ（mG・Qg） ∴AL≦mG・Qg／Ｋ−mG＝mG（Qg／Ｋ−１） ただしAL：限界支燃ガス量（Ｎm3／ｈ） ここで(A)を一次燃料（mG）を燃焼させるに必
要な空気量（Ｎm3／ｈ）とすれば（ただし一次バ
ーナの空気比は1.05〜1.5が適当である）、酸素供
給量 Ｏ（Ｎm3／ｈ）はＯ＝21／79（Ａ−AL）である。 上記第１の実施例における旋回翼６，７に代え
て、第５図に示すごとくノズル４，５の内壁面に
ほぼ接線方向に沿う多数のスリツト１３を形成し
てもよいし（第２の実施例）、また第６図に示す
ごとくノズル４，５の端面に周方向に沿つてのび
る傾斜穴１４を形成してもよい（第３の実施例）。 （実施例） ガス発熱量600Kcal／Ｎm3のCH4−N2低カロリ
ーガスの燃焼実験 （計算値） 第３図より空気中（O221％）の限界発熱量は
780Kcal／Ｎm3である。これより一次燃料の割合
（ｍ）は 780−600／780×1.3≧ｍ≧780−600／780×1.1 0.3≧ｍ≧0.25 となる。 空気比を1.2とすれば必要空気量は1.2×0.557＝
0.668Nm3／Ｎm3ガス、又第４図より全ガス中の
自燃限界発熱量は380Kcal／Ｎm3である。限界支
燃ガス量AL≦0.25×1.0×（600／380−１）＝0.14必要
酸 素量は Ｏ＝21／79×（0.25×1.0×0.668−1.14）＝0.0270N m3／Ｎm3Gas2.7％である。（ただし全可燃ガス量
に対する酸素供給量） （実験） 燃焼実験結果を表１に示す。
【表】
以上述べたごとく本発明によれば、燃料および
空気をそれぞれ一次と二次とに分け、酸素濃度の
上昇に伴つて自燃限界発熱量が低下するのに着目
して、その一次空気に酸素を添加することにより
一次燃焼安定させ、その一次燃焼火炎により二次
燃焼を接続させるものであるから、低カロリーガ
スでも確実に着火させて、その燃焼を持続させる
ことができ、しかも燃料または空気を加熱するた
めの加熱器や高カロリー燃料の添加が不要であ
り、かつ使用する酸素量も最少でよく、従来に比
ベランニングコストを下げることができる。
空気をそれぞれ一次と二次とに分け、酸素濃度の
上昇に伴つて自燃限界発熱量が低下するのに着目
して、その一次空気に酸素を添加することにより
一次燃焼安定させ、その一次燃焼火炎により二次
燃焼を接続させるものであるから、低カロリーガ
スでも確実に着火させて、その燃焼を持続させる
ことができ、しかも燃料または空気を加熱するた
めの加熱器や高カロリー燃料の添加が不要であ
り、かつ使用する酸素量も最少でよく、従来に比
ベランニングコストを下げることができる。
第１図〜第４図は本発明の第１の実施例を示
し、第１図実線は概略縦断面図、第２図は要部の
概略正面図、第３図および第４図はO2濃度と自
燃限界発熱量の関係を示すグラフである。第５図
は本発明の第２の実施例を示す要部の斜視図、第
６図は本発明の第３の実施例を示す要部の斜視図
である。 １…焚口、２…一次空気ノズル、３…一次燃料
ノズル、４…二次燃料ノズル、５…二次空気ノズ
ル、９Ａ…一次空気供給管、１６…酸素供給管。
し、第１図実線は概略縦断面図、第２図は要部の
概略正面図、第３図および第４図はO2濃度と自
燃限界発熱量の関係を示すグラフである。第５図
は本発明の第２の実施例を示す要部の斜視図、第
６図は本発明の第３の実施例を示す要部の斜視図
である。 １…焚口、２…一次空気ノズル、３…一次燃料
ノズル、４…二次燃料ノズル、５…二次空気ノズ
ル、９Ａ…一次空気供給管、１６…酸素供給管。
Claims (1)
- １ 焚口先端を円錐状空間に形成し、その焚口内
に同心状に設けた一次空気ノズル内に一次燃料ノ
ズルを同心状に挿入し、一次空気ノズルの外側に
二次燃料ノズルを配設し、該二次燃料ノズルの外
側に二次空気ノズルを配設し、一次空気ノズルに
接続された一次空気供給管に酸素供給管を接続し
たことを特徴とするガスバーナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58238583A JPS60129516A (ja) | 1983-12-16 | 1983-12-16 | ガスバ−ナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58238583A JPS60129516A (ja) | 1983-12-16 | 1983-12-16 | ガスバ−ナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60129516A JPS60129516A (ja) | 1985-07-10 |
| JPH0133726B2 true JPH0133726B2 (ja) | 1989-07-14 |
Family
ID=17032356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58238583A Granted JPS60129516A (ja) | 1983-12-16 | 1983-12-16 | ガスバ−ナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60129516A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8256226B2 (en) * | 2009-04-23 | 2012-09-04 | General Electric Company | Radial lean direct injection burner |
| SE1050114A1 (sv) * | 2010-02-05 | 2010-12-14 | Linde Ag | Förfarande vid förbränning av lågvärdigt bränsle |
| CN103196142B (zh) * | 2013-04-18 | 2015-09-16 | 河北海丽特种石墨制造有限公司 | 焙烧炉用燃烧器 |
| US20220290862A1 (en) * | 2021-03-11 | 2022-09-15 | General Electric Company | Fuel mixer |
-
1983
- 1983-12-16 JP JP58238583A patent/JPS60129516A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60129516A (ja) | 1985-07-10 |
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