低多孔率バーナデッキを有するバーナ
ガスをガス供給チャンバ内に供給するための中心ガス吸込ポートを有する支持体(12)を備えているガスバーナ(10)、好ましくは、予混合バーナである。ガス供給チャンバは、有孔金属板(22)によって囲まれている。有孔金属板では、その底が基部を介して支持体に接続されている。有孔金属板の孔がバーナデッキ(20)をもたらしている。バーナデッキが11%以下の全多孔率を有している。また、本発明は、例えば、熱交換器内におけるこのバーナの使用を提供している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、予混合バーナ、さらに詳細には、有孔金属板材料から作製された保炎器を有するバーナに関する。好ましくは、前記バーナは、円筒形状を有する管状バーナになっている。これらのバーナは、特に、燃焼ボイラーに用いられることに適している。
【背景技術】
【0002】
予混合バーナの周知の一形式は、以下の構成要素の1つ又は複数から構成されている。これらの構成要素は、(a)バーナの先端に配置されるエンドキャップ、(b)バーナデッキ(burner deck):このバーナデッキは、底部の非有孔域、中心部の規則正しい(円形)(場合によっては、燃焼目的のために局部的にさらに修正されることもある)パターンを有する有孔域、及び先端の非有孔域から成っており、このパターンは、主に周方向に延在しており、ほとんどの場合、1mm〜10mmのピッチで高さ方向に繰り返されている、(c)底の非有孔域、中心の有孔部分、及び先端の非有孔域を有する分配器、(d)分配器を兼ねるエンドキャップ、(e)フランジ、並びに(f)圧力分布を調整するためにフランジ内又はその近くに配置される装置である騒音防止管に関する。このような予混合バーナは、特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4、及び特許文献5に記載されている。前述した文献のほとんどにおいて見られるように、これらのバーナでは、分配器とも呼ばれるインナーライナー及び/若しくは騒音防止管のような装置が混合チャンバ内に設けられており、又はスワーラ(渦流器)若しくは有孔ディスクのような他の装置がフランジ内若しくはその近くに設けられている。これらの装置は、これらのバーナにおける火炎の安定化に必要である。この火炎の安定化は、騒音及び排ガスに効果を有するものである。これらの装置を用いることが必要とされる場合、バーナの作製及びバーナの組立が著しく複雑になり、著しいコストが掛かることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】欧州特許出願公開第1337789号明細書
【特許文献2】欧州特許出願公開第2037175号明細書
【特許文献3】国際特許出願公開第2009/077333号パンフレット
【特許文献4】国際特許出願公開第2009/065733号パンフレット
【特許文献5】国際特許出願公開第2009/059933号パンフレット
【特許文献6】国際特許出願公開第95/23315号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の目的は、前述した欠点をなくすことにある。
【0005】
本発明の目的は、火炎の良好な安定性を得るため及び騒音の問題を低減又は排除するための装置をバーナの混合チャンバ内に設ける必要がない予混合バーナを提供することにある。
【0006】
本発明のさらに他の目的は、高CO2から低CO2の全運転域にわたって、及び通常のガス品質、すなわち、天然のガス品質の全範囲にわたって、良好な安定性を有する予混合バーナを提供することにある。
【0007】
通常の天然ガス品質の全範囲には、メタン、エタン、プロパン、ブタン、エテン、プロペン、ブテン、アセチレン等の炭化水素から選択される全てのガス種が含まれている。特許文献6とは対照的に、本発明は、明らかに、水素と通常の燃料ガスとの混合物である高反応性燃料ガスに関連するものではない。
【0008】
本発明のさらに他の目的は、低NOxレベルをもたらす予混合バーナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
特許請求の範囲に記載されている本発明の一態様は、ガスをガス供給チャンバ内に供給するための中心ガス吸込ポートを有する支持体を備えているガスバーナ、好ましくは、予混合バーナを提供している。ガス供給チャンバは、有孔金属板によって囲まれている。前記有孔金属板の孔は、バーナデッキをもたらしている。有孔金属板は、その底が基部を介して支持体に接続されている。バーナデッキは、11%以下、好ましくは、10%未満、さらに好ましくは、9%未満の全多孔率を有している。
【0010】
さらに他の態様では、本発明は、バーナが、前記ガス吸込ポートと実質的に対向して有孔金属板に接続されたエンドキャップをさらに備えている前述したガスバーナを提供している。
【0011】
好ましい態様では、本発明は、エンドキャップもまた孔を備えている段落番号[0009](原文の段落番号[0008])に記載されているガスバーナを提供している。これらの孔は、バーナデッキの一部を成し、これによって、バーナデッキを拡大している。好ましい態様では、エンドキャップは、金属板材料から作製されている。さらに好ましい態様では、エンドキャップの孔パターンと有孔金属板の孔パターンとは、互いに等しくなっている。さらに他の代替的態様では、エンドキャップの孔パターンと有孔金属板の孔パターンとは、互いに異なっている。さらに他の好ましい態様では、エンドキャップ及び有孔金属板のそれぞれにおける孔、例えば、長孔及び孔は、互いに等しくなっている。さらに他の代替的態様では、エンドキャップ及び有孔金属板のそれぞれにおける孔は、互いに異なっている。
【0012】
従来の予混合バーナは、14%から18%の範囲内の多孔率を有している。驚いたことに、バーナデッキの多孔率の減少によって、バーナデッキに生じた火炎の音響時間遅れを減少させ、これによって、拡散器をもはや必要としないバーナを作製することができることが見出された。また、驚いたことに、このバーナは、大気開放型として運転された場合には不安定な燃焼をもたらすが、熱交換器の内側に適用された場合には安定した火炎及び安定した燃焼パターンをもたらすことも見出された。また、このバーナは、熱交換器及びその周辺部の第1のヘルムホルツ共鳴に対するより安定した応答をもたらし、これによって、ハミング(humming)とも呼ばれる低周波数熱音響不安定性を引き起こすことがない。しかしながら、このバーナが組み込まれたボイラーの低温条件下での開始過程において、該ボイラーがハミング音を生じことがあるので、バーナがその混合チャンバ内に騒音防止装置を備えることが依然として必要とされる場合がある。このバーナ内に騒音防止装置を用いることによって、CO排気にも好ましい効果が得られる。また、多孔率の減少は、ホイッスル(whistling)又はハウリング(howling)とも呼ばれるボイラーの第1のヘルムホルツ共鳴よりも高い周波数の熱音響不安定性を減衰させないことも見出されている。これらの周波数を相殺するためにも、騒音防止装置が必要である。
【0013】
本発明のさらに他の態様では、前述した形式のガスバーナは、バーナデッキの50%を超える部分が9%以下の多孔率を有しており、バーナデッキの50%以下の部分が11%を超える多孔率を有しており、かつ全多孔率が11%以下である、バーナデッキを有している。バーナデッキの孔パターンのこの変更によって、拡散器をなくすと共にハミング騒音を除去する効果に加えて、熱交換器の第2の高ヘルムホルツ共鳴、すなわち、高不安定音響共鳴に対するより安定した応答をもたらし、バーナが組み込まれたボイラーがもはやホイッスル音を生じないバーナが提供されることになる。加えて、低温条件下での開始過程において、ハミング音がなくなり、その結果、バーナの混合チャンバ内での騒音防止装置の使用を省略することができる。さらに、これによって、高CO2から低CO2の全運転域にわたって、及びガス品質の全範囲にわたって、安定したデッキが得られることになる。
【0014】
特許請求の範囲に記載されている本発明の他の態様は、バーナデッキが互いに異なる孔パターンを有する段落番号[0008]、段落番号[0009]、段落番号[0010]、又は段落番号[0012](原文の段落番号[0007]、段落番号[0008]、段落番号[0009]、又は段落番号[0011])に記載されているようなガスバーナを提供している。互いに異なるピッチを有するさらなるパターンを加えることによって、ガス品質の全範囲にわたって安定性が増大し、NOx排出が低下することが分かっている。好ましい態様では、バーナは、急峻かつ段階的に変化する孔パターンを有するバーナデッキを備えている。
【0015】
好ましい態様では、本発明は、徐々に増加若しくは減少する孔パターン又は徐々に増加若しくは減少する孔パターン間ピッチを有するバーナデッキを備えているバーナを提供している。この勾配は、軸方向に設定されていてもよいし、又は周方向に設定されていてもよい。デッキの孔を徐々に増加又は減少させることによって、孔をほとんど無段階に変化させることができ、これによって、デッキの表面の可変孔配置を得ることができる。本発明の他の好ましい実施形態では、バーナは、バーナデッキの全高さ又は全周にわたって繰返しのない完全にランダムなデッキを有しており、これによって、前述した追加的な装置を必要としない安定したデッキが得られることになる。
【0016】
最も好ましくは、火炎安定性を改良するために、下流に向かうにつれて多孔率が減少するようになっているとよい。一実施形態では、11%を超える多孔率を有する部分が、ガス入口の最も近くに位置している。9%以下の多孔率を有する部分が、ガス入口から最も離れた、すなわち、最も下流側に位置している。
【0017】
[定義]
「バーナデッキ(burner deck)」という用語は、本発明に照らして、孔の全体が存在しているバーナの部分であると理解されたい。2つ以上の互いに離間した孔領域がバーナ面に見出される場合、バーナデッキは、全ての孔領域に及ぶ表面として定義されている。
【0018】
「バーナデッキの全多孔率」という用語は、本発明に照らして、1つ又は複数の有孔部分が配置されているバーナの表面によって除算された孔、長孔、又は他の開口の表面の比率として理解されたい。
【0019】
「孔パターン」という用語は、本発明に照らして、孔の繰返し配列であると理解されたい。
【0020】
以下、添付の図面を参照して、本発明の例示的実施形態について説明する。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の第1の態様による例示的実施形態を示す図である。
【図2A】本発明の第2の態様による例示的実施形態を示す図である。
【図2B】本発明の第2の態様による例示的実施形態を示す図である。
【図2C】本発明の第2の態様による例示的な孔パターンを示す図である。
【図3】本発明の第3の態様による例示的実施形態を示す図である。
【図4】本発明のさらに他の態様による例示的実施形態を示す図である。
【図5】本発明のさらに他の態様による例示的実施形態を示す図である。
【図6】本発明のさらに他の態様による例示的実施形態を示す図である。
【図7】本発明のさらに他の態様による例示的実施形態を示す図である。
【図8】本発明のさらに他の態様による例示的実施形態を示す図である。
【図9】本発明のさらに他の態様による例示的実施形態を示す図である。
【図10】本発明の態様によるさらに他の例示的実施形態を示す図である。
【図11】本発明の態様によるさらに他の例示的実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
図1〜図11を参照して、本発明に係るバーナの実施形態について説明する。
【0023】
図1は、ガスをガス供給チャンバ又はガス混合チャンバ16内に供給するための中心ガス吸込ポート14を有する支持体又はフランジ12を備えているガスバーナ10、好ましくは、予混合バーナを示している。ガス供給チャンバ16は、有孔金属板22によって囲まれている。有孔金属板22では、その底が基部を介して支持体又はフランジ12に接続されている。有孔金属板22の孔24は、バーナデッキ20をもたらしている。バーナデッキ20は、11%以下、好ましくは、10%未満、さらに好ましくは、9%未満の全多孔率を有している。
【0024】
図2Aは、本発明によるバーナの斜視図を示している。図2Bは、図2Aの線II−IIに沿った断面図を示している。図2A及び図2Bは、ガスをガス供給チャンバ又はガス混合チャンバ16内に供給するための中心ガス吸込ポート14を有する支持体又はフランジ12を備えているガスバーナ10、好ましくは、予混合バーナを示している。ガス供給チャンバ16は、有孔金属板22と、前記ガス吸込ポート14と実質的に対向するエンドキャップ18とによって囲まれている。有孔金属板22の孔24は、バーナデッキ20をもたらしている。エンドキャップ18は、有孔金属板22の先端に接続されており、有孔金属板22は、その底が基部を介して支持体又はフランジ18に接続されている。バーナデッキ20は、11%以下、好ましくは、10%未満、さらに好ましくは、9%未満の全多孔率を有している。例示的実施形態では、図2Cに示されている孔パターンを有するバーナ10は、102.4mmの長さ及び70.4mmの直径を有している。バーナデッキは、81.2mmの長さ及び7.7%の多孔率を有している。有孔板の孔パターンは、長孔と丸孔との組合せである。有孔板の厚みが0.6mmの場合、長孔は、4.0mm×0.5mmであり、丸孔は、0.8mmの直径を有している。孔は、4.8mmのパターンにグループ化されており、このパターンが、バーナデッキの全体にわたって均等に繰り返されている。前述したように、このバーナは、騒音防止装置を依然として必要としているが、圧力分割器又は分配器をもはや必要としていない。
【0025】
本発明のさらに他の態様は、エンドキャップ18もまた孔を備えているバーナ10を提供している。図3は、エンドキャップが孔30を備えている本発明による例示的なバーナを示している。このバーナのバーナデッキは、符号20によって示されている。
【0026】
本発明のさらに他の態様は、バーナデッキの50%を超える部分が9%以下の多孔率を有し、バーナデッキの10%〜50%の部分が11%を超える多孔率を有するバーナデッキを備えているバーナ10を提供している。このバーナデッキは、11%以下の全多孔率を有している。例示的実施形態では、図4に示されているバーナ10は、94.8mmの長さ及び70.4mmの直径を有している。バーナデッキ20は、93.6mmの長さを有している。有孔板22の孔パターンは、長孔と丸孔との組合せである。有孔板22の厚みは、0.6mmであり、長孔は、4.0mm×0.5mmであり、丸孔は、0.8mmの直径を有している。孔は、図4に示されているパターンにグループ化されており、バーナデッキの最初の11.8mmの長さ区域は、15%の多孔率を有しており、バーナデッキの次の46.8mmの長さ区域は、7.3%の多孔率を有しており、バーナデッキの最後の5.8mmの長さ区域は、16.5%の多孔率を有している。このパターンは、バーナの周囲に沿ってバーナデッキの全体にわたって繰り返されている。これによって、9.8%の全多孔率を有するバーナデッキがもたらされている。バーナデッキの孔パターンのこの変更によって、拡散器をなくすと共にハミング騒音を除去する効果に加えて、熱交換器の第2の高ヘルムホルツ共鳴、すなわち、高不安定音響共鳴に対するより安定した応答をもたらし、これによって、バーナがもはやホイッスル(whistling)音を生じないバーナが得られている。これに加えて、低温条件下での開始過程において、ハミング音がなくなり、これによって、バーナの混合チャンバ内での騒音防止装置の使用を省略することができる。さらに、これによって、高CO2から低CO2の全運転域にわたって、及びガス品質の全範囲にわたって、安定したデッキが得られている。さらに、図4のこの特定例の場合、バーナデッキ20の始端及び終端を比較的高多孔率にすることによって、バーナのさらに一層安定した火炎パターンが得られている。
【0027】
特許請求の範囲に記載されている本発明のさらに他の態様による例示的実施形態は、図5に示されている孔パターンを有する有孔金属板22を備えているガスバーナを提供している。図示されている孔パターンは、バーナの周囲にわたって繰り返されている。ここで、バーナデッキ20は、互いに異なる孔パターンを有している。互いに異なるピッチを有するさらなるパターンを加えることによって、ガス品質の広範囲にわたって安定性が増大し、NOx排出が低下することが分かっている。図5の例示的な孔パターンは、バーナデッキ20の孔パターンを急峻かつ段階的に変化させたものである。
【0028】
図6は、本発明の好ましい態様によるバーナデッキ20の孔パターンの他の例を示している。この例では、バーナデッキ20の多孔率は、下流方向において段階的に減少している。図示されている有孔金属板22の孔パターンは、バーナの周囲にわたって繰り返されている。
【0029】
図7は、本発明の好ましい態様によるバーナデッキ20の孔パターンの一例を示している。この一例では、多孔率が徐々に大きくなっている。有孔金属板22のこの孔パターンは、バーナの周囲にわたって繰り返されている。
【0030】
図8は、バーナデッキ20の例示的な孔パターンを示している。この孔パターンは、有孔金属板22の長さ方向において繰り返されている。
【0031】
図9は、さらに例示的な孔パターンを示している。この孔パターンは、バーナの周囲にわたって繰り返されている。この孔パターンでは、バーナデッキ20の長さに沿っては、どのようなパターンの繰返しも行われていない。例示的なバーナは、91.2mmの長さ及び70.4mmの直径を有している。バーナデッキは、70.4mmの長さを有している。有孔板22の孔パターンは、図9に示されているように、長孔と丸孔との組合せである。有孔板22の厚みが0.6mmの場合、長孔は、4.0mm×0.5mmであり、丸孔は、0.8mmの直径を有しており、このバーナデッキは、7.5%の全多孔率を有している。
【0032】
当業者であれば、本発明によるバーナを得るために、どのような孔パターン又はどのような孔パターンの組が長さ方向に沿って又は周囲にわたって繰り返されてもよいことを認めるであろう。
【0033】
本発明の他の好ましい実施形態が、図10に示されている。有孔金属板22から作製されたバーナ10は、完全にランダムな有孔バーナデッキ20を有している。すなわち、このバーナデッキ20では、バーナデッキの全高さ又は全周にわたってどのような繰返しも存在していない。これによって、前述したような追加的な装置を必要としない安定したデッキが得られている。
【0034】
図11は、本発明の他の例示的実施形態を示している。このバーナは、有孔金属板22の孔パターンと異なる孔パターンを有する有孔エンドキャップ24を有している。孔30は、孔24と一緒になって、バーナデッキ20をもたらしている。
【0035】
以上、ガスをガス供給チャンバ内に供給するための中心ガス吸込ポートを有する支持体を備えているガスバーナ、好ましくは、予混合バーナについて説明した。ガス供給チャンバは、有孔金属板と、前記ガス吸込ポートと実質的に対向するエンドキャップとによって囲まれている。有孔金属板の孔は、バーナデッキをもたらしている。エンドキャップは、有孔金属板の先端に接続されており、有孔金属板は、その底が基部を介して支持体に接続されている。バーナデッキは、11%以下の全多孔率を有している。また、本発明は、例えば、熱交換器におけるこのバーナの使用を提供するものである。
【符号の説明】
【0036】
10 ガスバーナ
12 支持体又はフランジ
14 中心ガス吸込ポート
16 ガス供給チャンバ又はガス混合チャンバ
18 エンドキャップ
20 バーナデッキ
22 有孔金属板
24 孔
30 孔
【技術分野】
【0001】
本発明は、予混合バーナ、さらに詳細には、有孔金属板材料から作製された保炎器を有するバーナに関する。好ましくは、前記バーナは、円筒形状を有する管状バーナになっている。これらのバーナは、特に、燃焼ボイラーに用いられることに適している。
【背景技術】
【0002】
予混合バーナの周知の一形式は、以下の構成要素の1つ又は複数から構成されている。これらの構成要素は、(a)バーナの先端に配置されるエンドキャップ、(b)バーナデッキ(burner deck):このバーナデッキは、底部の非有孔域、中心部の規則正しい(円形)(場合によっては、燃焼目的のために局部的にさらに修正されることもある)パターンを有する有孔域、及び先端の非有孔域から成っており、このパターンは、主に周方向に延在しており、ほとんどの場合、1mm〜10mmのピッチで高さ方向に繰り返されている、(c)底の非有孔域、中心の有孔部分、及び先端の非有孔域を有する分配器、(d)分配器を兼ねるエンドキャップ、(e)フランジ、並びに(f)圧力分布を調整するためにフランジ内又はその近くに配置される装置である騒音防止管に関する。このような予混合バーナは、特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4、及び特許文献5に記載されている。前述した文献のほとんどにおいて見られるように、これらのバーナでは、分配器とも呼ばれるインナーライナー及び/若しくは騒音防止管のような装置が混合チャンバ内に設けられており、又はスワーラ(渦流器)若しくは有孔ディスクのような他の装置がフランジ内若しくはその近くに設けられている。これらの装置は、これらのバーナにおける火炎の安定化に必要である。この火炎の安定化は、騒音及び排ガスに効果を有するものである。これらの装置を用いることが必要とされる場合、バーナの作製及びバーナの組立が著しく複雑になり、著しいコストが掛かることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】欧州特許出願公開第1337789号明細書
【特許文献2】欧州特許出願公開第2037175号明細書
【特許文献3】国際特許出願公開第2009/077333号パンフレット
【特許文献4】国際特許出願公開第2009/065733号パンフレット
【特許文献5】国際特許出願公開第2009/059933号パンフレット
【特許文献6】国際特許出願公開第95/23315号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の目的は、前述した欠点をなくすことにある。
【0005】
本発明の目的は、火炎の良好な安定性を得るため及び騒音の問題を低減又は排除するための装置をバーナの混合チャンバ内に設ける必要がない予混合バーナを提供することにある。
【0006】
本発明のさらに他の目的は、高CO2から低CO2の全運転域にわたって、及び通常のガス品質、すなわち、天然のガス品質の全範囲にわたって、良好な安定性を有する予混合バーナを提供することにある。
【0007】
通常の天然ガス品質の全範囲には、メタン、エタン、プロパン、ブタン、エテン、プロペン、ブテン、アセチレン等の炭化水素から選択される全てのガス種が含まれている。特許文献6とは対照的に、本発明は、明らかに、水素と通常の燃料ガスとの混合物である高反応性燃料ガスに関連するものではない。
【0008】
本発明のさらに他の目的は、低NOxレベルをもたらす予混合バーナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
特許請求の範囲に記載されている本発明の一態様は、ガスをガス供給チャンバ内に供給するための中心ガス吸込ポートを有する支持体を備えているガスバーナ、好ましくは、予混合バーナを提供している。ガス供給チャンバは、有孔金属板によって囲まれている。前記有孔金属板の孔は、バーナデッキをもたらしている。有孔金属板は、その底が基部を介して支持体に接続されている。バーナデッキは、11%以下、好ましくは、10%未満、さらに好ましくは、9%未満の全多孔率を有している。
【0010】
さらに他の態様では、本発明は、バーナが、前記ガス吸込ポートと実質的に対向して有孔金属板に接続されたエンドキャップをさらに備えている前述したガスバーナを提供している。
【0011】
好ましい態様では、本発明は、エンドキャップもまた孔を備えている段落番号[0009](原文の段落番号[0008])に記載されているガスバーナを提供している。これらの孔は、バーナデッキの一部を成し、これによって、バーナデッキを拡大している。好ましい態様では、エンドキャップは、金属板材料から作製されている。さらに好ましい態様では、エンドキャップの孔パターンと有孔金属板の孔パターンとは、互いに等しくなっている。さらに他の代替的態様では、エンドキャップの孔パターンと有孔金属板の孔パターンとは、互いに異なっている。さらに他の好ましい態様では、エンドキャップ及び有孔金属板のそれぞれにおける孔、例えば、長孔及び孔は、互いに等しくなっている。さらに他の代替的態様では、エンドキャップ及び有孔金属板のそれぞれにおける孔は、互いに異なっている。
【0012】
従来の予混合バーナは、14%から18%の範囲内の多孔率を有している。驚いたことに、バーナデッキの多孔率の減少によって、バーナデッキに生じた火炎の音響時間遅れを減少させ、これによって、拡散器をもはや必要としないバーナを作製することができることが見出された。また、驚いたことに、このバーナは、大気開放型として運転された場合には不安定な燃焼をもたらすが、熱交換器の内側に適用された場合には安定した火炎及び安定した燃焼パターンをもたらすことも見出された。また、このバーナは、熱交換器及びその周辺部の第1のヘルムホルツ共鳴に対するより安定した応答をもたらし、これによって、ハミング(humming)とも呼ばれる低周波数熱音響不安定性を引き起こすことがない。しかしながら、このバーナが組み込まれたボイラーの低温条件下での開始過程において、該ボイラーがハミング音を生じことがあるので、バーナがその混合チャンバ内に騒音防止装置を備えることが依然として必要とされる場合がある。このバーナ内に騒音防止装置を用いることによって、CO排気にも好ましい効果が得られる。また、多孔率の減少は、ホイッスル(whistling)又はハウリング(howling)とも呼ばれるボイラーの第1のヘルムホルツ共鳴よりも高い周波数の熱音響不安定性を減衰させないことも見出されている。これらの周波数を相殺するためにも、騒音防止装置が必要である。
【0013】
本発明のさらに他の態様では、前述した形式のガスバーナは、バーナデッキの50%を超える部分が9%以下の多孔率を有しており、バーナデッキの50%以下の部分が11%を超える多孔率を有しており、かつ全多孔率が11%以下である、バーナデッキを有している。バーナデッキの孔パターンのこの変更によって、拡散器をなくすと共にハミング騒音を除去する効果に加えて、熱交換器の第2の高ヘルムホルツ共鳴、すなわち、高不安定音響共鳴に対するより安定した応答をもたらし、バーナが組み込まれたボイラーがもはやホイッスル音を生じないバーナが提供されることになる。加えて、低温条件下での開始過程において、ハミング音がなくなり、その結果、バーナの混合チャンバ内での騒音防止装置の使用を省略することができる。さらに、これによって、高CO2から低CO2の全運転域にわたって、及びガス品質の全範囲にわたって、安定したデッキが得られることになる。
【0014】
特許請求の範囲に記載されている本発明の他の態様は、バーナデッキが互いに異なる孔パターンを有する段落番号[0008]、段落番号[0009]、段落番号[0010]、又は段落番号[0012](原文の段落番号[0007]、段落番号[0008]、段落番号[0009]、又は段落番号[0011])に記載されているようなガスバーナを提供している。互いに異なるピッチを有するさらなるパターンを加えることによって、ガス品質の全範囲にわたって安定性が増大し、NOx排出が低下することが分かっている。好ましい態様では、バーナは、急峻かつ段階的に変化する孔パターンを有するバーナデッキを備えている。
【0015】
好ましい態様では、本発明は、徐々に増加若しくは減少する孔パターン又は徐々に増加若しくは減少する孔パターン間ピッチを有するバーナデッキを備えているバーナを提供している。この勾配は、軸方向に設定されていてもよいし、又は周方向に設定されていてもよい。デッキの孔を徐々に増加又は減少させることによって、孔をほとんど無段階に変化させることができ、これによって、デッキの表面の可変孔配置を得ることができる。本発明の他の好ましい実施形態では、バーナは、バーナデッキの全高さ又は全周にわたって繰返しのない完全にランダムなデッキを有しており、これによって、前述した追加的な装置を必要としない安定したデッキが得られることになる。
【0016】
最も好ましくは、火炎安定性を改良するために、下流に向かうにつれて多孔率が減少するようになっているとよい。一実施形態では、11%を超える多孔率を有する部分が、ガス入口の最も近くに位置している。9%以下の多孔率を有する部分が、ガス入口から最も離れた、すなわち、最も下流側に位置している。
【0017】
[定義]
「バーナデッキ(burner deck)」という用語は、本発明に照らして、孔の全体が存在しているバーナの部分であると理解されたい。2つ以上の互いに離間した孔領域がバーナ面に見出される場合、バーナデッキは、全ての孔領域に及ぶ表面として定義されている。
【0018】
「バーナデッキの全多孔率」という用語は、本発明に照らして、1つ又は複数の有孔部分が配置されているバーナの表面によって除算された孔、長孔、又は他の開口の表面の比率として理解されたい。
【0019】
「孔パターン」という用語は、本発明に照らして、孔の繰返し配列であると理解されたい。
【0020】
以下、添付の図面を参照して、本発明の例示的実施形態について説明する。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の第1の態様による例示的実施形態を示す図である。
【図2A】本発明の第2の態様による例示的実施形態を示す図である。
【図2B】本発明の第2の態様による例示的実施形態を示す図である。
【図2C】本発明の第2の態様による例示的な孔パターンを示す図である。
【図3】本発明の第3の態様による例示的実施形態を示す図である。
【図4】本発明のさらに他の態様による例示的実施形態を示す図である。
【図5】本発明のさらに他の態様による例示的実施形態を示す図である。
【図6】本発明のさらに他の態様による例示的実施形態を示す図である。
【図7】本発明のさらに他の態様による例示的実施形態を示す図である。
【図8】本発明のさらに他の態様による例示的実施形態を示す図である。
【図9】本発明のさらに他の態様による例示的実施形態を示す図である。
【図10】本発明の態様によるさらに他の例示的実施形態を示す図である。
【図11】本発明の態様によるさらに他の例示的実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
図1〜図11を参照して、本発明に係るバーナの実施形態について説明する。
【0023】
図1は、ガスをガス供給チャンバ又はガス混合チャンバ16内に供給するための中心ガス吸込ポート14を有する支持体又はフランジ12を備えているガスバーナ10、好ましくは、予混合バーナを示している。ガス供給チャンバ16は、有孔金属板22によって囲まれている。有孔金属板22では、その底が基部を介して支持体又はフランジ12に接続されている。有孔金属板22の孔24は、バーナデッキ20をもたらしている。バーナデッキ20は、11%以下、好ましくは、10%未満、さらに好ましくは、9%未満の全多孔率を有している。
【0024】
図2Aは、本発明によるバーナの斜視図を示している。図2Bは、図2Aの線II−IIに沿った断面図を示している。図2A及び図2Bは、ガスをガス供給チャンバ又はガス混合チャンバ16内に供給するための中心ガス吸込ポート14を有する支持体又はフランジ12を備えているガスバーナ10、好ましくは、予混合バーナを示している。ガス供給チャンバ16は、有孔金属板22と、前記ガス吸込ポート14と実質的に対向するエンドキャップ18とによって囲まれている。有孔金属板22の孔24は、バーナデッキ20をもたらしている。エンドキャップ18は、有孔金属板22の先端に接続されており、有孔金属板22は、その底が基部を介して支持体又はフランジ18に接続されている。バーナデッキ20は、11%以下、好ましくは、10%未満、さらに好ましくは、9%未満の全多孔率を有している。例示的実施形態では、図2Cに示されている孔パターンを有するバーナ10は、102.4mmの長さ及び70.4mmの直径を有している。バーナデッキは、81.2mmの長さ及び7.7%の多孔率を有している。有孔板の孔パターンは、長孔と丸孔との組合せである。有孔板の厚みが0.6mmの場合、長孔は、4.0mm×0.5mmであり、丸孔は、0.8mmの直径を有している。孔は、4.8mmのパターンにグループ化されており、このパターンが、バーナデッキの全体にわたって均等に繰り返されている。前述したように、このバーナは、騒音防止装置を依然として必要としているが、圧力分割器又は分配器をもはや必要としていない。
【0025】
本発明のさらに他の態様は、エンドキャップ18もまた孔を備えているバーナ10を提供している。図3は、エンドキャップが孔30を備えている本発明による例示的なバーナを示している。このバーナのバーナデッキは、符号20によって示されている。
【0026】
本発明のさらに他の態様は、バーナデッキの50%を超える部分が9%以下の多孔率を有し、バーナデッキの10%〜50%の部分が11%を超える多孔率を有するバーナデッキを備えているバーナ10を提供している。このバーナデッキは、11%以下の全多孔率を有している。例示的実施形態では、図4に示されているバーナ10は、94.8mmの長さ及び70.4mmの直径を有している。バーナデッキ20は、93.6mmの長さを有している。有孔板22の孔パターンは、長孔と丸孔との組合せである。有孔板22の厚みは、0.6mmであり、長孔は、4.0mm×0.5mmであり、丸孔は、0.8mmの直径を有している。孔は、図4に示されているパターンにグループ化されており、バーナデッキの最初の11.8mmの長さ区域は、15%の多孔率を有しており、バーナデッキの次の46.8mmの長さ区域は、7.3%の多孔率を有しており、バーナデッキの最後の5.8mmの長さ区域は、16.5%の多孔率を有している。このパターンは、バーナの周囲に沿ってバーナデッキの全体にわたって繰り返されている。これによって、9.8%の全多孔率を有するバーナデッキがもたらされている。バーナデッキの孔パターンのこの変更によって、拡散器をなくすと共にハミング騒音を除去する効果に加えて、熱交換器の第2の高ヘルムホルツ共鳴、すなわち、高不安定音響共鳴に対するより安定した応答をもたらし、これによって、バーナがもはやホイッスル(whistling)音を生じないバーナが得られている。これに加えて、低温条件下での開始過程において、ハミング音がなくなり、これによって、バーナの混合チャンバ内での騒音防止装置の使用を省略することができる。さらに、これによって、高CO2から低CO2の全運転域にわたって、及びガス品質の全範囲にわたって、安定したデッキが得られている。さらに、図4のこの特定例の場合、バーナデッキ20の始端及び終端を比較的高多孔率にすることによって、バーナのさらに一層安定した火炎パターンが得られている。
【0027】
特許請求の範囲に記載されている本発明のさらに他の態様による例示的実施形態は、図5に示されている孔パターンを有する有孔金属板22を備えているガスバーナを提供している。図示されている孔パターンは、バーナの周囲にわたって繰り返されている。ここで、バーナデッキ20は、互いに異なる孔パターンを有している。互いに異なるピッチを有するさらなるパターンを加えることによって、ガス品質の広範囲にわたって安定性が増大し、NOx排出が低下することが分かっている。図5の例示的な孔パターンは、バーナデッキ20の孔パターンを急峻かつ段階的に変化させたものである。
【0028】
図6は、本発明の好ましい態様によるバーナデッキ20の孔パターンの他の例を示している。この例では、バーナデッキ20の多孔率は、下流方向において段階的に減少している。図示されている有孔金属板22の孔パターンは、バーナの周囲にわたって繰り返されている。
【0029】
図7は、本発明の好ましい態様によるバーナデッキ20の孔パターンの一例を示している。この一例では、多孔率が徐々に大きくなっている。有孔金属板22のこの孔パターンは、バーナの周囲にわたって繰り返されている。
【0030】
図8は、バーナデッキ20の例示的な孔パターンを示している。この孔パターンは、有孔金属板22の長さ方向において繰り返されている。
【0031】
図9は、さらに例示的な孔パターンを示している。この孔パターンは、バーナの周囲にわたって繰り返されている。この孔パターンでは、バーナデッキ20の長さに沿っては、どのようなパターンの繰返しも行われていない。例示的なバーナは、91.2mmの長さ及び70.4mmの直径を有している。バーナデッキは、70.4mmの長さを有している。有孔板22の孔パターンは、図9に示されているように、長孔と丸孔との組合せである。有孔板22の厚みが0.6mmの場合、長孔は、4.0mm×0.5mmであり、丸孔は、0.8mmの直径を有しており、このバーナデッキは、7.5%の全多孔率を有している。
【0032】
当業者であれば、本発明によるバーナを得るために、どのような孔パターン又はどのような孔パターンの組が長さ方向に沿って又は周囲にわたって繰り返されてもよいことを認めるであろう。
【0033】
本発明の他の好ましい実施形態が、図10に示されている。有孔金属板22から作製されたバーナ10は、完全にランダムな有孔バーナデッキ20を有している。すなわち、このバーナデッキ20では、バーナデッキの全高さ又は全周にわたってどのような繰返しも存在していない。これによって、前述したような追加的な装置を必要としない安定したデッキが得られている。
【0034】
図11は、本発明の他の例示的実施形態を示している。このバーナは、有孔金属板22の孔パターンと異なる孔パターンを有する有孔エンドキャップ24を有している。孔30は、孔24と一緒になって、バーナデッキ20をもたらしている。
【0035】
以上、ガスをガス供給チャンバ内に供給するための中心ガス吸込ポートを有する支持体を備えているガスバーナ、好ましくは、予混合バーナについて説明した。ガス供給チャンバは、有孔金属板と、前記ガス吸込ポートと実質的に対向するエンドキャップとによって囲まれている。有孔金属板の孔は、バーナデッキをもたらしている。エンドキャップは、有孔金属板の先端に接続されており、有孔金属板は、その底が基部を介して支持体に接続されている。バーナデッキは、11%以下の全多孔率を有している。また、本発明は、例えば、熱交換器におけるこのバーナの使用を提供するものである。
【符号の説明】
【0036】
10 ガスバーナ
12 支持体又はフランジ
14 中心ガス吸込ポート
16 ガス供給チャンバ又はガス混合チャンバ
18 エンドキャップ
20 バーナデッキ
22 有孔金属板
24 孔
30 孔
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガスをガス供給チャンバ(16)内に供給するための中心ガス吸込ポート(14)を有する支持体(12)を備えているガスバーナ(10)、好ましくは、予混合バーナであって、
前記ガス供給チャンバ(16)が有孔金属板(22)によって囲まれており、
前記有孔金属板(22)では、その底が基部を介して前記支持体(12)に接続されており、
前記有孔金属板(22)の孔(24)がバーナデッキ(20)をもたらし、
前記バーナデッキ(20)が11%以下の全多孔率を有している、ガスバーナ。
【請求項2】
前記ガス吸込ポート(14)と実質的に対向するエンドキャップ(18)をさらに備え、
前記エンドキャップ(18)が前記有孔金属板(22)に接続されている、請求項1に記載のガスバーナ(10)。
【請求項3】
前記エンドキャップ(18)もまた孔(30)を備えており、これによって、前記孔(30)が、前記バーナデッキ(20)を拡大することになる、請求項2に記載のガスバーナ。
【請求項4】
前記バーナデッキの50%を超える部分が9%以下の多孔率を有しており、
前記バーナデッキの50%以下の部分が11%を超える多孔率を有している、請求項1〜3のいずれか一項に記載のガスバーナ。
【請求項5】
前記バーナデッキが互いに異なる孔パターンを有している、請求項1〜4のいずれか一項に記載のガスバーナ。
【請求項6】
前記バーナデッキが少なくとも2つの互いに異なる孔パターンを有している、請求項5に記載のガスバーナ。
【請求項7】
前記バーナデッキが徐々に変化する多孔率を有している、請求項5に記載のガスバーナ。
【請求項8】
前記バーナデッキ(20)が実質的に完全にランダムな多孔率を有している、請求項5に記載のガスバーナ。
【請求項9】
熱交換器内における請求項1〜8のいずれか一項に記載のガスバーナの使用方法。
【請求項10】
炉又は空気加熱器内における請求項1〜8のいずれか一項に記載のガスバーナの使用方法。
【請求項11】
ガスをガス供給チャンバ(16)内に供給するための中心ガス吸込ポート(14)を有する支持体(12)を備えているガスバーナ(10)、好ましくは、予混合バーナであって、
前記ガス供給チャンバ(16)が有孔金属板(22)によって囲まれており、
これに関して、前記ガス吸込ポート(14)と前記有孔金属板(22)との間のガス拡散器が取り除かれており、
前記有孔金属板(22)では、その底が基部を介して前記支持体(12)に接続されており、
前記有孔金属板(22)の孔(24)がバーナデッキ(20)をもたらし、
前記バーナデッキ(20)が11%以下の多孔率を有している、ガスバーナ。
【請求項1】
ガスをガス供給チャンバ(16)内に供給するための中心ガス吸込ポート(14)を有する支持体(12)を備えているガスバーナ(10)、好ましくは、予混合バーナであって、
前記ガス供給チャンバ(16)が有孔金属板(22)によって囲まれており、
前記有孔金属板(22)では、その底が基部を介して前記支持体(12)に接続されており、
前記有孔金属板(22)の孔(24)がバーナデッキ(20)をもたらし、
前記バーナデッキ(20)が11%以下の全多孔率を有している、ガスバーナ。
【請求項2】
前記ガス吸込ポート(14)と実質的に対向するエンドキャップ(18)をさらに備え、
前記エンドキャップ(18)が前記有孔金属板(22)に接続されている、請求項1に記載のガスバーナ(10)。
【請求項3】
前記エンドキャップ(18)もまた孔(30)を備えており、これによって、前記孔(30)が、前記バーナデッキ(20)を拡大することになる、請求項2に記載のガスバーナ。
【請求項4】
前記バーナデッキの50%を超える部分が9%以下の多孔率を有しており、
前記バーナデッキの50%以下の部分が11%を超える多孔率を有している、請求項1〜3のいずれか一項に記載のガスバーナ。
【請求項5】
前記バーナデッキが互いに異なる孔パターンを有している、請求項1〜4のいずれか一項に記載のガスバーナ。
【請求項6】
前記バーナデッキが少なくとも2つの互いに異なる孔パターンを有している、請求項5に記載のガスバーナ。
【請求項7】
前記バーナデッキが徐々に変化する多孔率を有している、請求項5に記載のガスバーナ。
【請求項8】
前記バーナデッキ(20)が実質的に完全にランダムな多孔率を有している、請求項5に記載のガスバーナ。
【請求項9】
熱交換器内における請求項1〜8のいずれか一項に記載のガスバーナの使用方法。
【請求項10】
炉又は空気加熱器内における請求項1〜8のいずれか一項に記載のガスバーナの使用方法。
【請求項11】
ガスをガス供給チャンバ(16)内に供給するための中心ガス吸込ポート(14)を有する支持体(12)を備えているガスバーナ(10)、好ましくは、予混合バーナであって、
前記ガス供給チャンバ(16)が有孔金属板(22)によって囲まれており、
これに関して、前記ガス吸込ポート(14)と前記有孔金属板(22)との間のガス拡散器が取り除かれており、
前記有孔金属板(22)では、その底が基部を介して前記支持体(12)に接続されており、
前記有孔金属板(22)の孔(24)がバーナデッキ(20)をもたらし、
前記バーナデッキ(20)が11%以下の多孔率を有している、ガスバーナ。
【図1】
【図2a】
【図2b】
【図2c】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2a】
【図2b】
【図2c】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公表番号】特表2013−513774(P2013−513774A)
【公表日】平成25年4月22日(2013.4.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−542446(P2012−542446)
【出願日】平成22年11月26日(2010.11.26)
【国際出願番号】PCT/EP2010/068284
【国際公開番号】WO2011/069839
【国際公開日】平成23年6月16日(2011.6.16)
【出願人】(508225613)ベーカート・コンバスチョン・テクノロジー・ベスローテン・フェンノートシャップ (5)
【出願人】(592014377)ナムローゼ・フェンノートシャップ・ベーカート・ソシエテ・アノニム (81)
【氏名又は名称原語表記】N V BEKAERT SOCIETE ANONYME
【Fターム(参考)】
【公表日】平成25年4月22日(2013.4.22)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年11月26日(2010.11.26)
【国際出願番号】PCT/EP2010/068284
【国際公開番号】WO2011/069839
【国際公開日】平成23年6月16日(2011.6.16)
【出願人】(508225613)ベーカート・コンバスチョン・テクノロジー・ベスローテン・フェンノートシャップ (5)
【出願人】(592014377)ナムローゼ・フェンノートシャップ・ベーカート・ソシエテ・アノニム (81)
【氏名又は名称原語表記】N V BEKAERT SOCIETE ANONYME
【Fターム(参考)】
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