(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼空間の開口に取り付けられるよう構成され、燃料ガスを燃焼するための低ＮＯｘ軸方向プレミックスバーナー装置であって、
前記燃焼空間の前記開口に取り付けられる放出端部と、反対側の閉端部とを有するハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられ、ハウジング内にエアーを導入するための手段と、
貫通する開口を有するとともに、前記ハウジングの前記放出端部に取り付けられ、あるいは前記開口に隣接する前記燃焼空間内に配置されるバーナータイルと、
前記ハウジングの前記閉端部に隣接して配置された開口入口端部と、他端部に取り付けられた一次燃料ガスエアー混合気放出ノズルとを有し、前記ハウジング内に配置される少なくとも１つの細長い一次燃料ガスおよびエアーベンチュリミキサーと、
加圧燃料ガス源に接続され、前記細長いベンチュリミキサーの前記開口入口端部内に一次燃料ガスジェットを放出するように配置された第１の一次燃料ガスノズルとを備え、前記ハウジング内からのエアーは、前記ミキサー内に引き込まれ、ミキサー内の前記一次燃料ガスと混合され、その結果生じた一次燃料ガスエアー混合気は、前記放出ノズルによって放出され、前記バーナータイル内および前記燃焼空間内で燃焼され、
前記バーナー装置は更に、加圧燃料ガス源に接続され、前記放出ノズルに隣接して前記バーナータイル内に配置され、追加の一次燃料ガスを前記火炎内に放出して前記火炎を安定化させる、第２の一次燃料ガスノズルと、
加圧燃料ガス源に接続され、前記燃焼空間内に二次燃料ガスを放出するように位置された少なくとも１つの二次燃料ガスノズルとを備え、前記二次燃料ガスは、前記燃焼空間内の燃焼排ガスおよびエアーと混合され、燃焼空間内で燃焼されるバーナ装置。
【請求項２】
前記バーナータイルに取り付けられ、あるいは前記燃焼空間内に配置された火炎安定ブロックを更に備え、前記放出ノズルによって放出される前記一次燃料ガスエアー混合気の燃焼によって形成される火炎は、前記火炎安定ブロックに衝突することにより安定化される、請求項１に記載のバーナー装置。
【請求項３】
前記バーナータイル内のエアー通路と、前記ハウジング内に配置され且つ前記燃焼空間の前記開口に密閉され取り付けられる閉じられた仕切り室とを更に備え、前記仕切り室は、エアードアを有し、該エアードアは、選択的に開放されてエアーを前記仕切り室内に流すとともに前記バーナータイル内の前記エアー通路を通じて前記燃焼空間内に流すことができる、請求項１に記載のバーナー装置。
【請求項４】
１つまたは複数の別の細長い一次燃料ガスおよびエアーベンチュリミキサーを更に備え、該ベンチュリミキサーは、該ベンチュリミキサーに取り付けられ、前記バーナータイルの開口を通じてバーナータイル内を延びる放出ノズルを有し、前記開口入口端部に一次燃料ガスジェットを放出するように配置された第１の一次燃料ガスノズルを有する、請求項１に記載のバーナー装置。
【請求項５】
前記バーナータイル内に配置され、前記火炎を更に安定化させる１つまたは複数の別の第２の一次燃料ガスノズルを更に備えている、請求項１に記載のバーナー装置。
【請求項６】
１つまたは複数の別の二次燃料ガスノズルを更に備えている、請求項１に記載のバーナー装置。
【請求項７】
前記ベンチュリミキサーの放出ノズルによって放出された前記一次燃料ガスエアー混合気の点火を容易にするための管路を更に備え、該管路は、一端が前記ハウジングの前記閉端部に密閉され貫通して接続され、他端が前記ハウジング内に配置された前記閉じられた仕切り室に密閉され貫通して内部に接続されている、請求項３に記載のバーナー装置。
【請求項８】
燃焼空間の開口に取り付けられるように構成され、燃料ガスを燃焼するための低ＮＯｘ軸方向プレミックスバーナー装置であって、
前記燃焼空間の前記開口に取り付けられる放出端部と、反対側の閉端部とを有するハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられ、ハウジング内にエアーを導入するための手段と、
貫通する一対の開口を有し、前記ハウジングの前記放出端部に取り付けられ、あるいは前記開口に隣接する前記燃焼空間内に配置される、バーナータイルの一部として火炎安定ブロックを有するバーナータイルと、
前記ハウジング内に配置される一対の細長い一次燃料ガスおよびエアーベンチュリミキサーとを備え、各一次燃料ガスおよびエアーベンチュリミキサーは、前記ハウジングの前記閉端部に隣接して位置された開口入口端部と、他端部に取り付けられた一次燃料ガスエアー混合気放出ノズルとを有し、前記放出ノズルは、前記バーナータイルの開口を通じてバーナータイル内を延び、バーナータイル内に配置され、前記放出ノズルによって放出される前記一次燃料ガスエアー混合気の燃焼によって形成される火炎は、前記火炎安定ブロックに衝突することにより安定化され、
前記バーナー装置が更に、加圧燃料ガス源に接続される一対の第１の一次燃料ガスノズルを備え、各第１の一次燃料ガスノズルは、一方の前記細長いベンチュリミキサーの開口入口端部内に一次燃料ガスジェットを放出するように配置され、前記ハウジング内からのエアーは、前記ミキサー内に引き込まれ、ミキサー内の前記一次燃料ガスと混合され、その結果生じた一次燃料ガスエアー混合気は、前記放出ノズルによって放出され、前記バーナータイル内および前記燃焼空間内で燃焼され、
前記バーナー装置が更に、加圧燃料ガス源に接続され、前記バーナータイル内に配置され、別の一次燃料ガスを前記火炎内に放出して前記火炎を更に安定化させる第２の一次燃料ガスノズルと、
加圧燃料源に接続され、前記燃焼空間内に二次燃料ガスを放出するように配置された一対の二次燃料ガスノズルとを備え、前記二次燃料ガスは、燃焼空間内の燃焼排ガスおよびエアーと混合され、燃焼空間内で燃焼されるバーナー装置。
【請求項９】
前記バーナータイル内のエアー通路と、前記ハウジング内に配置され且つ前記燃焼空間の前記開口に密閉され取り付けられる閉じられた仕切り室とを更に備え、前記仕切り室は、エアードアを有し、該エアードアは、選択的に開放されて、エアーを前記仕切り室内に、および前記バーナータイル内の前記エアー通路を通じて前記燃焼空間内に流すことができる、請求項８に記載のバーナー装置。
【請求項１０】
前記ベンチュリミキサーの放出ノズルによって放出された前記一次燃料ガスエアー混合気の点火を容易にするための管路を更に備え、該管路は、一端が前記ハウジングの前記閉端部に密閉され貫通して接続され、他端が前記ハウジング内に配置された前記閉じられた仕切り室に密閉され貫通して内部に接続されている、請求項９に記載のバーナー装置。
【請求項１１】
前記バーナータイルの前記エアー通路は、前記バーナータイルにおける前記ベンチュリミキサーの放出ノズルの開口間に配置されている、請求項１０に記載のバーナー装置。
【請求項１２】
燃料ガスとエアーとから成る少なくともほぼ理論混合気を燃焼空間内に排出するための方法であって、前記混合気が燃焼され、燃焼によってＮＯｘ含有量が非常に低い燃焼排ガスが形成される方法であり、
（ａ）燃料ガスの第１の部分および前記エアーの全てを混合して、薄い一次燃料ガスエアー混合気を形成する工程と、
（ｂ）前記薄い一次燃料ガスエアー混合気を燃焼空間内に排出し、前記混合気が燃焼空間の一次燃焼領域内で燃焼され、燃焼によってＮＯｘ含有量が非常に低い燃焼排ガスが形成される工程と、
（ｃ）前記燃料ガスの第２の部分が前記一次燃焼領域内に排出され、前記燃料ガスの第２の部分が、エアーと混合されるとともに、一次燃焼領域内で形成される火炎を安定化するように燃焼される工程と、
（ｄ）燃料ガスの残りの部分を燃焼空間の二次燃焼領域内に排出し、燃料ガスの残りの部分が、燃焼空間内に残存するエアーおよび燃焼空間に含まれる燃焼排ガスと混合されて、燃焼排ガスで希釈される二次燃料ガスエアー混合気を形成し、前記混合気が二次燃焼領域内で燃焼され、ＮＯｘ含有量が非常に低い別の燃焼排ガスが形成される工程と、
を備えている方法。
【請求項１３】
前記薄い一次燃料ガスエアー混合気の燃焼によって形成される火炎が、火炎安定ブロックに衝突することにより安定化されるように、前記燃焼空間内に火炎安定ブロックを位置決めする工程を更に備えている、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記薄い一次燃料ガスエアー混合気は、一次燃料ガスおよびエアーベンチュリミキサー内で形成され、ベンチュリミキサーに取り付けられた放出ノズルを介して前記一次燃焼領域内に放出される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記薄い一次燃料ガスエアー混合気は、２つ以上の一次燃料ガスおよびエアーベンチュリミキサー内で形成され、ベンチュリミキサーに取り付けられた放出ノズルを介して前記一次燃焼領域内に放出される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記燃料ガスの前記残りの部分は、少なくとも１つの二次燃料ガスノズルによって、前記二次燃焼領域内に放出される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記燃焼空間内に放出された前記薄い一次燃料ガスエアー混合気は、約１．５：４であるエアーに対する燃料ガスの理論空燃比を有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記燃焼空間内に放出された前記薄い一次燃料ガスエアー混合気内の前記燃料ガスの第１の部分は、燃焼空間内に放出される燃料ガス全体の約３０％から約７０％の範囲内の体積量である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記燃焼空間内に放出される前記燃料ガスの第２の部分は、前記燃焼空間内に放出される燃料ガス全体の約２％から約２５％の範囲内の体積量である、請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記燃焼空間内に放出される前記燃料ガスの前記残りの部分は、前記燃焼空間内に放出される燃料ガス全体の約２５％から約６８％の範囲内の体積量である、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低ＮＯｘを生成するバーナー装置および方法に係わり、特に、低ＮＯｘ軸方向プレミックスバーナー装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
政府当局および政府関係機関によって採用されている厳しい環境排気基準のため、従来から、混合気の燃焼によって形成される燃焼排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成を抑制するバーナー装置および方法が開発されてきている。例えば、液体燃料またはガス燃料を、理論濃度以下のエアー中で燃焼させて火炎温度を低下させ、これによって、サーマルＮＯｘを低減するバーナー装置および方法が開発されてきている。すなわち、エアーが不足した第一燃焼領域内で燃料を燃焼させ、これによって、ＮＯｘ生成を抑制する還元環境が形成され、エアーの残りの部分が第一領域の下流側にある第二領域内に導入されて、燃焼されなかった残りの燃料が燃焼される、多段エアーバーナー装置および方法が開発されている。
【０００３】
また、全てのエアーおよび一部の燃料が第一領域内で燃焼され、残りの燃料が下流側の第二領域内で燃焼される、多段燃料バーナー装置が開発されている。そのような多段燃料バーナー装置および方法において、第一領域内の過剰なエアーは、燃焼ガスの温度を低下させる希釈剤として機能し、これによって、ＮＯｘの生成を低減する。
【０００４】
従来から、低レベルのＮＯｘを含む燃焼排ガスを生成する多段燃料バーナーが使用されてきているが、発火能力が高く、ＮＯｘ排出レベルが極めて低い燃焼排ガスを生成する、改良された軸方向プレミックスバーナー装置およびその装置を使用する方法が、必要とされ続けている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明によれば、前述した要求を満たし且つ従来技術の欠点を克服する、低ＮＯｘ軸方向プレミックスバーナー装置および方法が提供される。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明によれば、燃焼空間に接続されるように構成された、ガス燃料を燃焼するための低ＮＯｘ生成プレミックスバーナー装置が提供される。このバーナー装置は、燃焼空間に取り付けられる放出端部と、反対側の閉端部とを有するハウジングを備えている。ハウジング内にエアーを導入するための手段がハウジングに取り付けられている。貫通する開口を有し、バーナータイルの一部として火炎安定ブロックを任意に有するバーナータイルは、バーナーハウジングに隣接する燃焼空間内に配置されている。少なくとも１つの細長い一次燃料ガスおよびエアーベンチュリミキサー（ｖｅｎｔｕｒｉ  ｍｉｘｅｒ）は、前記ハウジング内に配置され、ハウジングの閉端部に隣接して位置された開口入口端部と、その他端部に取り付けられた一次燃料ガスエアー混合気放出ノズルとを有している。放出ノズルは、バーナータイルの開口を通じてバーナータイル内を延び、一次燃料ガスエアー混合気の燃焼によって形成される火炎が、バーナーハウジングに対して軸方向に放射され、且つ火炎安定ブロックが使用されている場合には、この火炎安定ブロックに前記火炎が衝突するように位置決めされている。加圧燃料ガス源に接続された第１の一次燃料ガスノズルは、細長いベンチュリミキサーの開口入口端部内に、一次燃料ガスジェットを放出するように配置されており、これによって、ハウジング内からのエアーは、ミキサー内に引き込まれ、ミキサー内の一次燃料ガスと混合され、その結果生じた一次燃料ガスエアー混合気は、放出ノズルによって放出されるとともに、バーナータイル内および燃焼空間内で燃焼される。加圧燃料ガス源に接続された第２の一次燃料ガスノズルは、バーナータイル内に配置され、別の一次燃料ガスを火炎内に放出して火炎をさらに安定化させる。加圧燃料源に接続され、燃焼空間内に二次燃料ガスを放出するように配置された少なくとも１つの二次燃料ガスノズルが設けられ、これによって、二次燃料ガスは、燃焼空間内の燃焼排ガスおよびエアーと混合され、燃焼空間内で燃焼される。
【０００７】
本発明の方法は、基本的に、（ａ）燃料ガスの第１の部分および前記エアーの全てを混合して、薄い一次燃料ガスエアー混合気を形成する工程と、（ｂ）薄い一次燃料ガスエアー混合気を燃焼空間内に放出し、混合気が燃焼空間の一次燃焼領域内で燃焼され、その燃焼によってＮＯｘ含有量が非常に低い燃焼排ガスが形成される工程と、（ｃ）燃料ガスの第２の部分が一次燃焼領域内に放出され、燃料ガスの第２の部分が、エアーと混合され、一次燃焼領域内で形成される火炎を更に安定化するように燃焼される工程と、（ｄ）燃料ガスの残りの部分を燃焼空間の二次燃焼領域内に放出し、燃料ガスのこの残りの部分が、燃焼空間内のエアーおよび燃焼空間に含まれる燃焼排ガスと混合されて、燃焼排ガスで希釈される第２の燃料ガスエアー混合気を形成し、混合気が二次燃焼領域内で燃焼され、ＮＯｘ含有量が非常に低い別の燃焼排ガスが形成される工程とを備えている。工程（ａ）にしたがって放出される薄い一次燃料ガスエアー混合気の燃焼によって一次燃焼領域内に形成される火炎は、燃焼空間内の火炎安定ブロックと任意に接触することができる。
【０００８】
したがって、本発明の一般的な目的は、燃料ガスとエアーとの少なくともほぼ理論混合気を燃焼し、その燃焼からＮＯｘ含有量が非常に低い燃焼く排ガスを生成する、改良された低ＮＯｘ軸方向プレミックスバーナー装置および方法を提供することである。
【０００９】
添付図面を参照しながら、以下の好ましい実施形態の説明を読めば、当業者は、本発明の他の目的および更なる目的、特徴、利点を容易に理解できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、非常に低いＮＯｘ生成を維持しながら、高い放熱および高いバーナー効率を与える低ＮＯｘ軸方向プレミックスバーナーを提供する。バーナー装置は、非常に高い発火能力、様々な火炎形状、優れた安定性、および所望の性能仕様を満たす非常に低いＮＯｘ排出を実現することができる。バーナー装置は、加熱炉のフロアに沿って水平に発火するため、加熱炉の壁に沿って垂直上方に発火するため、あるいは加熱炉の壁に沿って所定の角度を成して発火するために使用しても良い。本発明のバーナー装置および方法の他の利点は、以下の説明によって当業者に明らかとなる。
【００１１】
図面を参照すると、本発明の低ＮＯｘ軸方向プレミックスバーナー装置が示され、全体にわたって参照符号１０で図示されている。バーナー１０は、開口された放出端部１４と反対側の閉端部１６とを有するハウジング１２を備えている。図１に示されるように、ハウジング１２の開口端部１４は、加熱炉の壁２０の開口１８に接続されるようになっている。当業者であれば分かるように、加熱炉の壁１８は、一般に、断熱材２２から成る内側層と壁２０とを有しており、断熱材２２は燃焼空間２４を形成している。燃焼空間２４内では、燃料およびエアーが燃焼されて、熱い燃焼排ガスが形成される。
【００１２】
図２に示されるように、制御された量のエアーをハウジング１２内に導入するために、ハウジング１２の側面の開口（図示せず）に、エアーレジスタ２６が密閉され接続されている。エアーレジスタ２６は、ハンドル２９によって調整することにより、エアレジスタを通じてハウジング１２内に流れるエアーの量を制御することができるルーバ２８等を有している。
【００１３】
図１および図４に示されるように、全体にわたって参照符号２８で示されるバーナータイルは、ハウジング１２の開放入口端部１４に取り付けられるとともに、燃焼空間２４内へと延びている。他の構成においては、バーナータイル２８を、燃焼空間２４内に配置するとともに、燃焼空間２４の壁２０の開口１８に密閉して取り付けることもできる。バーナータイル２８は、耐熱性および難燃性のセラミック材料によって形成されており、単一部品として成形することができ、あるいは、図１および図３に示されるように複数の部品によって形成することができる。バーナータイル２８は、さらに後述する一対の燃料ガスおよびエアーベンチュリミキサーに接続される、放出ノズル３２を受けるための２つの開口３０（図３）を有している。開口３０および放出ノズル３２は、バーナータイル２８の側壁および底壁３４、３６、３８、４０によって囲まれている。放出ノズル３２を取り囲むバーナータイル２８の中央部分には、開口４２が形成されている。また、火炎安定ブロック４４を、バーナータイル２８の底壁３８に任意に取り付けたり、あるいは、バーナータイル２８の底壁３８に隣接して位置決めすることができる。
【００１４】
図１、３、４に示されるように、一対の燃料ガスおよびエアーベンチュリミキサー４６が、ハウジング１２内で軸方向に配置されている。細長いベンチュリミキサー４６はそれぞれ、ハウジング１２の閉端部１６に隣接して位置される開口端部４８と、前述した放出ノズル３２に接続された他端部とを有している。放出ノズル３２は、僅かな角度を成して位置されており、これにより、火炎安定ブロック４４が使用されている場合には、ノズル３２を通じて放出される燃料ガスとエアーとの混合気、およびこれらの燃焼によって形成される火炎が、火炎安定ブロック４４に向けて放射されるようになっている。各ベンチュリミキサー４６の開放入口端部には、全体にわたって参照符号５０（図１）で示された調整可能なエアードアアセンブリが設けられている。ベンチュリミキサー４６内に入るエアーを制御して釣り合わせるために、アセンブリ５０の一部を成す制御ハンドル５２が利用される。
【００１５】
図１および図４に示されるように、全体にわたって参照符号５４で示される閉じられた仕切り室は、ハウジング１２内に配置されるとともに、燃焼空間２４の開口１８に密閉して取り付けられている。閉じられた仕切り室５４は開口５６（図４）を有しており、この仕切り室５４に開口５６を覆ってドア５８が蝶着されている。ドア５８はロッド６０に接続されており、ロッド６０は、ドア５８を開閉するため、にハウジング１２の閉端部１６の外側に装着された制御ハンドルに接続されている。ドア５８が開かれると、ハウジング１２内からのエアーは、開口５６を通じて、閉じられた仕切り室５４内へと流れ、その後、バーナータイル２８の開口４２によって燃焼空間２４内へと流れる。ドア５８を使用して燃焼空間２４内への二次的なエアーの量を制御できる場合には、通常、ドア５８は、後述するように、ベンチュリミキサー４６から放出される燃料ガスとエアーとの混合気が、最初に点火される時にだけ使用される。
【００１６】
一対の一次燃料ガスノズル６４は、ハウジング１２の閉端部１６に取り付けられるとともに、ベンチュリミキサー４６（一方のノズル６４および一方のベンチュリミキサー４６だけが図１に示されている）の開口端部４８内に、一次燃料ガスジェットを放出するように位置決めされている。図１および図２に示されるように、各一次燃料ガスノズル６４は、管路６６によって、燃料ガスヘッダ６８に接続されている。当業者であれば分かるように、ベンチュリミキサー４６の開口端部４８内に放出される一次燃料ガスジェットによって、ハウジング１２内からのエアーがベンチュリミキサー４６内に引き込まれ、これにより、放出された一次燃料ガスとエアーとが混合され、その混合気は、ベンチュリミキサー４６に取り付けられた放出ノズル３２によってベンチュリミキサー４６から出される。放出ノズル３２は、ベンチュリミキサーからの燃料ガスとエアーとの混合気が、放出ノズルを通じて流れるために必要な総排出面積を与えるように構成された複数の開口を有している。また、当業者であれば分かるように、放出ノズル３２は、フラッシュバックを生じさせることなくバーナー１０が動作できるように構成されている。
【００１７】
燃焼空間２４内のバーナータイル２８の端部には、一対の二次燃料ガスノズル（多段燃料ガスノズル）７０が配置されている。二次燃料ガスチップ７０は、２つの燃料ガスとエアーとの混合気の放出ノズル３２の上部両側に配置されており、ノズル７０は、燃焼空間２４内の一次燃焼領域の下流側の二次燃焼領域内に、二次燃料ガスが放出されるように方向付けられている。
【００１８】
ノズル３２から放出される一次燃料ガスとエアーとの混合気の燃焼によって形成される火炎は、火炎安定ブロック４４が使用されている場合には、このブロック４４に衝突して、ブロック４４を加熱し、火炎が安定し、燃焼空間２４の一次燃焼領域内に混合領域が形成される。一次燃焼領域内に放出される一次燃料ガスとエアーとの混合気は過剰なエアーを含んでいるため、一次燃焼領域内で生成される燃焼排ガスは、ＮＯｘ含有量が非常に低い。二次燃料ガスノズル７０によって二次燃焼領域内に放出される二次燃料ガスは、燃焼空間内に残存するエアー、および燃焼空間中に含まれる燃焼排ガスと混合されて、燃焼排ガスで希釈される二次燃料ガスエアー混合気を形成し、この混合気は二次燃焼領域内で燃焼され、ＮＯｘ含有量が非常に低い別の燃焼排ガスが形成される。二次燃料ガスノズル７０は、ハウジング１２内の管路７２およびハウジング１２の閉端部１６の外側の管路７４によって、燃料ガス入口ヘッダ６８に接続されている。
【００１９】
安定ブロック４４が使用される場合には、この安定ブロック４４によって成される火炎の安定化に加え、一次燃焼領域内で形成される火炎を更に安定させるために、一次燃料ガスエアー放出ノズル３２に隣接して、一次燃料ガスノズル７６が配置されている。すなわち、一次燃料ガスノズル７６は、図３に最もよく示されるように、放出ノズル３２の下側であって、且つ放出ノズル３２間に配置されている。一次燃料ガスノズル７６は、ハウジング１２内の管路７８およびハウジング１２の外側の管路８０によって、燃料ガス入口ヘッダ６８に接続されている。燃料ガスノズル７６によって一次燃焼領域内に放出された一次燃料ガスは、一次燃焼領域内でエアーと混合され、実質的に理論混合気である燃料ガスエアー混合気を一次燃焼領域内に形成する。その混合気の一次燃焼領域内での燃焼は、形成される火炎全体を安定化させる。
【００２０】
ベンチュリミキサー放出ノズル３２によって放出された一次燃料ガスエアー混合気の点火を容易にするための管路８２は、ハウジング１２の閉端部１６を貫通して、および閉じられた仕切り室５４を貫通して内部へ密閉して接続される。ハウジング１２には、管路８２の外端部上に、カバードアが取り付けられている。当業者であれば分かるように、トーチが、管路８２を通じて閉じられた仕切り室５４内へと挿入され、ノズル３２から排出される一次燃料ガスエアー混合気を点火するための開口４２を貫通するように挿入される。点火前に閉じられた仕切り室５４内に燃料ガスが入らないように、トーチを挿入する前に、閉じられた仕切り室５４内のエアードア５８が開かれる。
【００２１】
当業者であれば分かるように、バーナー装置１０が満たすべき設計条件に応じて、バーナー装置は、１つまたは複数の一次燃料ガスエアーベンチュリミキサーと、一次燃料ガスを１つまたは複数のベンチュリミキサーに注入するための１つまたは複数の第１の一次燃料ガスノズルと、一次燃焼領域内で火炎を安定させるための１つまたは複数の第２の一次燃料ガスノズルと、二次燃焼領域内に燃料ガスを導入するための１つまたは複数の二次燃料ガスノズルとを有することができる。また、ベンチュリミキサー内にエアーを引き込むための複数の一次燃料ノズルを有する、単一の一次燃料ガスエアーベンチュリミキサーを使用することも可能である。
【００２２】
本発明のバーナー装置によって達成される方法、すなわち、燃料ガスとエアーとから成る少なくともほぼ理論混合気を、燃焼空間内に放出するための方法であって、前記混合気が燃焼され、その燃焼によってＮＯｘ含有量が非常に低い燃焼排ガスが形成される方法は、基本的に、以下の工程から成る。すなわち、（ａ）燃料ガスの第１の部分（ここでは、一次燃料ガスと称する）および全てのエアーは、ベンチュリミキサー４６内で混合され、これによって、薄い一次燃料ガスエアー混合気を形成し、（ｂ）薄い一次燃料ガスエアー混合気が燃焼空間２４内に放出され、これによって、混合気が燃焼空間の一次燃焼領域内で燃焼され、形成された火炎は、燃焼空間２４内の火炎安定ブロック４４と任意に接触することにより安定化され、ＮＯｘ含有量が非常に低い燃焼排ガスが形成され、（ｃ）燃料ガスの第２の部分（これもまた、一次燃料ガスと称する）が一次燃焼領域内に放出され、これによって、一次燃料ガスの第２の部分は、エアーと混合されるとともに、一次燃焼領域内で形成される火炎を安定化するように燃焼され、（ｄ）燃料ガスの残りの部分（二次燃料ガスと称する）が燃焼空間２４の二次燃焼領域内に放出され、燃料ガスのこの残りの部分は、燃焼空間２４内に残存するエアーおよび燃焼空間に含まれる燃焼排ガスと混合されて、燃焼排ガスで希釈される二次燃料ガスエアー混合気を形成し、これによって、この混合気が二次燃焼領域内で燃焼され、そこから、ＮＯｘ含有量が非常に低い別の燃焼排ガスが形成される。
【００２３】
前述したように、前記方法は、関連する特定の用途に応じて、１つまたは複数の一次燃料ガスエアーベンチュリミキサーと、一次燃料ガスを１つまたは複数のベンチュリミキサーに注入するための１つまたは複数の第１の一次燃料ガスノズルと、一次燃焼領域内で火炎を安定させるための１つまたは複数の第２の一次燃料ガスノズルと、二次燃焼領域内に燃料ガスを導入するための１つまたは複数の二次燃料ガスノズルとを有する本発明のバーナー装置で実行することができる。
【００２４】
一次燃焼領域内に放出される一次燃料ガスの第１の部分とエアーとの薄い混合気は、一般に、空気に対する燃料ガスの理論比が約１．５：４である混合気である。また、薄い一次燃料ガスエアー混合気内の一次燃料ガスの第１の部分は、一般に、燃焼空間内に放出される燃料ガス全体の約３０％から約７０％の範囲内の体積量である。火炎を安定化させるために一次燃焼領域内に放出される一次燃料ガスの第２の部分は、一般に、燃焼空間内に放出される燃料ガス全体の約２％から約２５％の範囲内の体積量である。燃料ガスの残りの部分、すなわち、二次燃料ガスは、一般に、燃焼空間内に放出される燃料ガス全体の約２５％から約６８％の範囲内の体積量で、二次燃焼領域内に放出される。
【００２５】
本発明のバーナー装置および方法を更に例証するため、以下の実施形態が与えられる。
【００２６】
ＳＣＦにつき１１６０ＢＴＵのカロリー値を有する燃料ガスを燃焼することによって、１時間に４．８ＢＴＵの放熱を呈するバーナー装置１０が、燃焼空間２４内に発火される。加圧された燃料ガスは、約４５ｐｓｉｇの圧力で且つ１時間に４１００ＳＣＦの割合でバーナー１０に供給される。燃料ガスの一部は、一次燃料ガスおよびエアーベンチュリミキサー４６を通じて流れ、エアーと混合される。ベンチュリミキサー４６内で形成される薄い一次燃料ガスエアー混合気は、燃焼空間の一次燃焼領域内に放出されて燃焼され、形成される火炎は、火炎安定ブロック４４と接触することにより安定化される。燃料ガスの第２の部分は、一次燃料ガスノズル７６によって燃焼空間内に放出されてエアーと混合されるとともに、一次燃焼領域内で形成される火炎を更に安定化するように燃焼される。燃料ガスの残りの部分は、二次燃料ガスノズル７０によって燃焼空間内に放出される。この実施形態において、ハウジング１２内に導入されるエアーの割合は、ダンパ２８によって制御され、これにより、燃焼空間２４内に導入されるエアー全体の割合は、燃焼空間内の過剰エアーの１５％を超える量である。全てのエアーは、ベンチュリミキサー４６によって燃焼空間２４内に導入される。
【００２７】
二次燃料ノズル７０から放出される二次燃料ガスは、燃焼空間２４内に残存するエアー、および燃焼空間中の比較的冷たい燃焼排ガスと混合されて、燃焼排ガスで希釈される燃料ガスエアー混合気を形成する。この燃料ガスエアー混合気は、燃焼空間２４の一次燃焼領域に隣接する二次燃焼領域内で燃焼される。
【００２８】
一次燃焼領域内の薄い一次燃料ガスエアー混合気、および二次燃焼領域内の燃焼排ガスで希釈された二次燃料ガスエアー混合気の燃焼の結果、燃焼空間２４から排出される燃焼排ガスは、ＮＯｘ含有量が非常に低い。すなわち、燃焼空間２４から回収される燃焼排ガスのＮＯｘ含有量は、約１２ｐｐｍよりも低い。
【００２９】
このように、本発明は、前述され、および固有の対象や目的および利点を達成するためにうまく適合される。この開示の目的のために、本発明のこの好ましい実施形態を説明してきたが、添付のクレームによって規定される本発明の精神内で、当業者は、部品および工程の構造および配置に様々な変形を提案することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃焼空間に取り付けられた本発明のバーナー装置の側面図である。
【図２】図１の２−２線に沿うバーナー装置の端面図である。
【図３】図１の３−３線に沿うバーナー装置の反対側の端面図である。
【図４】図３の４−４線に沿うバーナー装置の断面図である。
【符号の説明】
１０  バーナー
１２  ハウジング
１４  放射端部
１６  反対側の端部
１８、３０、４２、５６  開口
２０  壁
２２  断熱材
２４  燃焼空間
２６  エアーレジスタ
２８  バーナータイル
２９  ハンドル
３２  放出ノズル
３４、３６、３８、４０  底壁
４４  火炎安定ブロック
４６  ベンチュリミキサー
４８  開口端部
５０  アセンブリ
５２  制御ハンドル
５４  仕切り室
５８  ドア
６０  ロッド
６４、７６  一次燃料ガスノズル
６６、７２、７４、７８、８０、８２  管路
６８  ガスヘッダ
７０  二次燃料ガスノズル
【図１】
0003833522.tif 000002
【図２】
0003833522.tif 000003
【図３】
0003833522.tif 000004
【図４】
0003833522.tif 000005