CN102401394A - 蓄热式燃烧装置及加热炉 - Google Patents

Abstract

一种蓄热式燃烧装置，当使燃料在加热炉内燃烧时，在设有空气喷出口及燃料喷出口的加热炉的内壁附近也能进行燃烧，并抑制燃烧时产生NOx。该蓄热式燃烧装置(10)将经过收容有蓄热材料(11)的蓄热部(12)而被引导至燃烧用空气供给部(13)的燃烧用空气从空气喷出口(14)喷出至加热炉(1)内，并将经由燃料供给部(15)而导出的燃料从燃料喷出口(16)喷出至加热炉内，从而使燃料在加热炉内燃烧，并且将空气喷出口与燃料喷出口隔开所需间隔地设置，并在所述燃烧用空气供给部的空气喷出口的部分设置以朝向加热炉内呈锥状扩展的方式倾斜的倾斜部(13a)。

Description

蓄热式燃烧装置及加热炉

相关申请

本申请要求日本专利申请号为2010-202294号的优先权。

技术领域

本发明涉及一种蓄热式燃烧装置及使用这种蓄热式燃烧装置的加热炉，其中，上述蓄热式燃烧装置将经过收容有蓄热材料的蓄热部而被引导至燃烧用空气供给部的燃烧用空气从空气喷出口喷出至加热炉内，并将经过燃料供给部而被引导而来的燃料从燃料喷出口喷出至加热炉内，从而使燃料在加热炉内燃烧。尤其是，在上述蓄热式燃烧装置中，具有如下特征：当如上所述使燃料在加热炉内燃烧时，在设有上述空气喷出口和燃料喷出口的加热炉的内壁附近也可适当地进行燃烧，从而在燃烧时抑制NOx的产生。

背景技术

一直以来，在加热炉中，为了利用燃烧废气的热来进行高效的燃烧，采用如下的蓄热式燃烧装置，在该蓄热式燃烧装置中，在非燃烧时将加热炉内的燃烧废气经由收容有蓄热材料的蓄热部排出，使燃烧废气的热储存在蓄热材料，另一方面，在燃烧时将燃烧用空气经由收容有如上所述蓄热后的蓄热材料的蓄热部而使其加热，并将如上所述加热后的燃烧用空气经由燃烧用空气供给部而从空气喷出口喷出至加热炉内，从而使燃料燃烧。

在此，作为蓄热式燃烧装置，例如可利用如特開2002-139217号公報(日本专利特开2002-139217号公报)所示这样的蓄热式燃烧装置，它将经过对燃烧废气的热进行储存的蓄热部而被加热的燃烧用空气从空气导入部引导至混合室，并经过燃料供给喷嘴将燃料引导至上述混合室，在该混合室内将上述加热后的燃烧用空气与燃料混合，在将它们从混合室引导至炉侧的燃烧室后使其燃烧。

此外，可利用特許第3031908号公報(日本专利特许第3031908号公报)和特許第3557028号公報(日本专利特许第3557028号公报)所示这样的蓄热式燃烧装置，将在对燃烧废气的热进行储存的蓄热部内对燃烧用空气进行加热，并从一次燃料喷嘴对引导该加热后的燃烧用空气的燃烧用空气供给部供给一次燃料，并在使燃烧用空气从上述燃烧用空气供给部喷出至加热炉内的空气喷出口的周边设置将二次燃料喷出至加热炉内的二次燃料喷出口，使二次燃料从该二次燃料喷出口喷出至加热炉内，从而使上述二次燃料在加热炉内进行二次燃烧。

然而，如日本专利特开2002-139217号公报所示的蓄热式燃烧装置存在如下问题：当使将加热后的燃烧用空气与燃料进行混合后的混合气在燃烧室内燃烧时，燃烧室内的燃烧温度增高，使得NOx的产生增多。

此外，在如日本专利特许第3031908号公报和日本专利特许第3557028号公报所示的蓄热式燃烧装置中，从一次燃料喷嘴对引导加热后的燃烧用空气的燃烧用空气供给部供给一次燃料而使其进行一次燃烧，并将一次燃烧之后的燃烧用空气从燃烧用空气供给部经由空气喷出口喷出至加热炉内，并且使二次燃料从设于上述空气喷出口周边的二次燃料喷出口喷出至加热炉内，由此当使二次燃料在加热炉内进行二次燃烧时，从二次燃料喷出口被喷出至加热炉内的二次燃料立即与从上述空气喷出口被喷出的燃烧用空气接触而发生燃烧，使得该部分的燃烧温度增高，仍然会使NOx的产生增多。

因此，在过去，提出过如下方法：通过将上述二次燃料喷出口设在远离上述空气喷出口的位置、或提高从空气喷出口喷出至加热炉内的燃烧用空气的流速，从而使燃烧用空气与二次燃料在远离空气喷出口及二次燃料喷出口的位置处慢慢地接触后使它们燃烧，由此来抑制NOx的产生。

然而，在如上所述使燃烧用空气与二次燃料在远离空气喷出口及二次燃料喷出口的位置处慢慢地接触后使它们燃烧时，存在设有空气喷出口及二次燃料喷出口的内壁附近的加热炉内的温度未得到充分上升，而在加热炉内出现温度偏差，从而无法对被处理物进行适当的加热处理这样的问题。此外，在上述情况下，存在如下等问题：二次燃料没有得到充分燃烧，剩余的二次燃料会与燃烧废气一起被引导至其它蓄热式燃烧装置中的蓄热部，从而产生燃烧效率降低这样的问题；当在如上所述二次燃料被引导到其中的其它蓄热式燃烧装置的蓄热部内进行燃烧时，会使该蓄热部内的蓄热材料过度受热(日文：オ一バ一ヒ一ト)这样的问题。

发明内容

本发明的技术问题在于解决下述蓄热式燃烧装置及使用这种蓄热式燃烧装置的加热炉中存在的上述问题，其中，该蓄热式燃烧装置将经过收容有蓄热材料的蓄热部而被引导至燃烧用空气供给部的燃烧用空气从空气喷出口喷出至加热炉内，并将经过燃料供给部而被引导而来的燃料从燃料喷出口喷出至加热炉内，从而使燃料在加热炉内燃烧。

即，本发明所要解决的技术问题在于在上述蓄热式燃烧装置中，当使燃料在加热炉内燃烧时，能抑制燃烧时产生NOx，并且，即使在设有空气喷出口及燃料喷出口的加热炉的内壁附近也能恰当地进行燃烧，从而使加热炉的内壁附近的温度也得到充分上升，由此防止在加热炉内出现温度偏差，并能使被处理物得到恰当的加热处理。而且，抑制了燃料在没有得到充分燃烧的状态下与燃烧废气一起被引导至其它蓄热式燃烧装置的蓄热部，从而防止燃烧效率降低，此外，还防止收容于其它蓄热式燃烧装置的蓄热部的蓄热材料过度受热。

为了解决上述技术问题，在本发明的蓄热式燃烧装置中，其将经过收容有蓄热材料的蓄热部而被引导至燃烧用空气供给部的燃烧用空气从空气喷出口喷出至加热炉内，并将经由燃料供给部而导出的燃料从燃料喷出口喷出至加热炉内，从而使燃料在加热炉内燃烧，并且将上述空气喷出口与燃料喷出口隔开所需间隔地设置，并在上述燃烧用空气供给部的空气喷出口的部分设置以朝向加热炉内呈锥状扩展的方式倾斜的倾斜部。

在此，在本发明的蓄热式燃烧装置中，较为理想的是，以朝向加热炉呈锥状扩展的方式倾斜的上述倾斜部的倾斜角θ为1°～3.5°的范围。

此外，在本发明的蓄热式燃烧装置中，较为理想的是，使上述燃烧用空气供给部呈锥状扩展之前的部分的直径Da与呈锥状扩展的倾斜部的从倾斜开始位置至空气喷出口的直线最短距离X之间满足0.5≤X/Da≤2.0的条件。

此外，在本发明的蓄热式燃烧装置中，较为理想的是，使上述燃烧用空气供给部呈锥状扩展之前的部分的直径Da与上述空气喷出口的中心和燃料喷出口的中心间的间隔L之间满足0.25≤Da/L≤0.30的条件。

而且，在本发明的蓄热式燃烧装置中，在将燃料喷出至加热炉内的燃料喷出口的部分也可以设置以朝向加热炉内呈锥状扩展的方式倾斜的倾斜部。

此外，在本发明的加热炉中，使用上述蓄热式燃烧装置。

在本发明的蓄热式燃烧装置中，由于将空气喷出口与燃料喷出口隔开所需间隔地设置，并在燃烧用空气供给部的空气喷出口的部分设置以朝向加热炉内呈锥状扩展的方式倾斜的倾斜部，因此，在将经过收容有蓄热材料的蓄热部而被引导至燃烧用空气供给部的燃烧用空气从空气喷出口喷出至加热炉内，并将经由燃料供给部导出的燃料从燃料喷出口喷出至加热炉内，从而使燃料在加热炉内进行燃烧时，使从空气喷出口被喷出的燃烧用空气沿着以呈锥状扩展的方式倾斜的倾斜部朝加热炉内扩展地喷出。

此外，如上所述被扩展地喷出的燃烧用空气与上述从燃料喷出口被喷出的燃料迅速接触并燃烧，即使在设有空气喷出口及燃料喷出口的加热炉的内壁附近，也能恰当地进行燃烧，从而使这部分的温度也上升。

其结果是，在使用这种蓄热式燃烧装置的加热炉中，能防止在加热炉内出现温度偏差，而使被处理物得到恰当的加热处理，并且能防止燃料在没有得到充分燃烧的状态下与燃烧废气一起被引导至其它蓄热式燃烧装置的蓄热部，从而能防止燃烧效率降低、收容于其它蓄热式燃烧装置的蓄热部的蓄热材料过度受热。

此外，如上所述从空气喷出口被喷出的燃烧用空气沿着以呈锥状扩展的方式倾斜的倾斜部朝加热炉内扩展地喷出，其结果是，被扩展地喷出的燃烧用空气与加热炉内的燃烧废气混合，而使上述燃烧用空气中的氧气浓度降低。此外，如上所述氧气浓度降低了的燃烧用空气以大角度扩展而在靠近加热炉内壁的位置处与从燃料喷出口被喷出的燃料接触来进行燃烧，从而能防止燃烧时燃烧温度急剧上升，并能抑制Nox的产生。

其结果是，在本发明的加热炉中，由于在空气喷出口的部分设有以朝向加热炉内呈锥状扩展地倾斜的倾斜部，因此，在加热炉的内壁附近也进行燃烧，不仅使得加热炉内的所有地方的温度均匀上升，也能抑制NOx的产生。

附图说明

图1是使用本发明一实施方式的蓄热式燃烧装置的加热炉的局部说明图。

图2是在上述实施方式的蓄热式燃烧装置中，表示在空气喷出口的部分设有以朝向加热炉呈锥状扩展的方式倾斜的倾斜部的状态的示意说明图。

图3是空气喷出口的部分呈直线状、且未设有以朝向加热炉呈锥状扩展的方式倾斜的倾斜部的参照例的蓄热式燃烧装置的示意说明图。

图4是表示空气喷出口的倾斜部的倾斜角θ与燃烧用空气和燃料相接触的交点位置P处的燃烧用空气中的氧气浓度之间的关系的图。

图5是在上述实施方式的蓄热式燃烧装置中，表示在使燃料喷出至加热炉内的燃料喷出口的部分也设有以朝向加热炉呈锥状扩展的方式倾斜的倾斜部的状态的示意说明图。

(符号说明)

1加热炉

1a内壁

10蓄热式燃烧装置

11蓄热材料

12蓄热部

13燃烧用空气供给部

13a倾斜部

14空气喷出口

15气体供给管(燃料供给部)

16燃料喷出口

16a倾斜部

θ倾斜部的倾斜角

Da燃烧用空气供给部呈锥状扩展之前的部分的直径

X倾斜部的从倾斜开始位置至空气喷出口的直线最短距离

L空气喷出口的中心与燃料喷出口的中心之间的间隔

P从空气喷出口被喷出的燃烧用空气与从燃料喷出口被喷出的燃料相接触的交点位置

具体实施方式

以下，根据附图对本发明实施方式的蓄热式燃烧装置及使用该蓄热式燃烧装置的加热炉进行具体说明。另外，本发明的蓄热式燃烧装置及加热炉并不局限于下述实施方式所示的蓄热式燃烧装置及加热炉，其能在不改变发明思想的范围内进行适当改变。

在本实施方式中，如图1所示，将成对的蓄热式燃烧装置10设置成朝向加热炉1的内部相对。

在此，在上述蓄热式燃烧装置10中进行燃烧时，将燃烧用空气引导至收容有蓄热材料11的蓄热部12，并在该蓄热部12中将上述燃烧用空气加热。此外，将如上所述加热后的燃烧用空气从蓄热部12经由燃烧空气供给部13而从设于燃烧空气供给部13前端的空气喷出口14喷出至加热炉1内，并且将经由气体供给管(燃料供给部)15导出的燃料从燃料喷出口16喷出至加热炉1内，从而使如上所述被喷出的燃料在加热炉1内与从上述空气喷出口14被喷出的燃烧用空气接触并燃烧。

另一方面，在没有进行燃烧的蓄热式燃烧装置10中，停止经由气体供给管15将燃料引导至燃料喷出口16，从而不进行燃料，并且经由上述蓄热部12吸引加热炉1内的燃烧废气，从而将该燃烧废气的热储存到收容于上述蓄热部12内的蓄热材料11，之后，将上述燃烧废气排出。

此外，在本实施方式的蓄热式燃烧装置10中，如图1和图2所示，将空气喷出口14与燃料喷出口16隔开所需间隔地设置，并在上述燃烧用空气供给部13中的空气喷出口14的部分设置以朝向加热炉1呈锥状扩展的方式倾斜的倾斜部13a。

若如上所述在燃烧用空气供给部13中的空气喷出口14的部分设有以朝向加热炉1呈锥状扩展的方式倾斜的倾斜部13a，则从空气喷出口14被喷出的燃烧用空气会沿着以呈锥状扩展的方式倾斜的倾斜部13a朝加热炉1内扩展地喷出。

此外，上述被扩展地喷出的燃烧用空气与加热炉10内的燃烧废气混合，而使上述燃烧用空气中的氧气浓度降低，并且，如图2所示，上述氧气浓度降低了的燃烧用空气大角度地扩展而在靠近加热炉1内壁1a的交点位置P处与上述从燃料喷出口16被喷出的燃料接触来进行燃烧。例如，如图3所示，与从未设有倾斜部的呈直线状的空气喷出口14’直线地喷出燃烧用空气时上述燃烧用空气和从燃料喷出口16’被喷出的燃料相接触的交点位置P’相比，上述交点位置P更靠近加热炉1的内壁1a，即使在靠近设有空气喷出口14及燃料喷出口16的加热炉1的内壁1a的位置上，也能恰当地进行燃烧。

其结果是，在靠近加热炉1的内壁1a的位置，温度也能恰当地上升，从而防止在加热炉1内出现温度偏差，并使被处理物(未图示)得到恰当的加热处理。此外，上述燃料在加热炉1内被充分燃烧，防止燃料在没有得到充分燃烧的状态下与燃烧废气一起被引导至其它蓄热式燃烧装置10中的蓄热部12，并且防止燃烧效率降低或收容于其它蓄热式燃烧装置10的蓄热部12的蓄热材料11过度受热。

此外，若如上所述从空气喷出口14被喷出的燃烧用空气沿着以呈锥状扩展的方式倾斜的倾斜部13a朝加热炉1内扩展地喷出，则被喷出的燃烧用空气与加热炉1内的燃烧废气快速混合，从而可使上述燃烧用空气中的氧气浓度降低。即，如图4所示，随着空气喷出口14的倾斜部13a的倾斜角θ增大，会使燃烧用空气与燃料相接触的上述交点位置P处的燃烧用空气中的氧气浓度降低，从而使上述氧气浓度降低了的燃烧用空气与从燃料喷出口16被喷出的燃料接触来进行燃烧。

此外，由于利用如上所述氧气浓度降低了的燃烧用空气来进行燃烧，因此，单位体积的反应热减少，即使如上所述燃料在加热炉1的内壁1a附近处与燃烧用空气接触来进行燃烧，也能防止燃烧时燃烧温度急剧上升，从而能抑制Nox的产生。

在此，在燃烧用空气供给部13中的空气喷出口14的部分设有以朝向加热炉1呈锥状扩展的方式倾斜的倾斜部13a时，若上述倾斜角θ变小，则会使从空气喷出口14被喷出至加热炉1内的燃烧用空气的扩展性变差，从而很难充分得到上述效果。另一方面，在上述倾斜角θ变得过大时，燃料用空气会脱离倾斜部13a而产生涡流等，燃烧用空气便无法沿着倾斜部13a被恰当地引导至空气喷出口14，从而使得从空气喷出口14被喷出至加热炉1内的燃烧用空气的扩展性变差，由此很难充分得到上述效果。因此，较为理想的是，将上述倾斜部13a的倾斜角θ设为1°～3.5°的范围。

此外，在如上所述设置以呈锥状扩展的方式倾斜的倾斜部13a时，若上述倾斜部13a的长度较短，则燃烧用空气沿着倾斜部13a被引导至空气喷出口14的长度变短，从而使从空气喷出口14被喷出的燃烧用空气无法以恰当扩展的状态喷出。另一方面，在增长倾斜部13a长度时，燃烧用空气容易脱离倾斜部13a且会使装置大型化。因此，较为理想的是，使呈锥状扩展之前的部分的燃烧用空气供给部13的直径Da与呈锥状扩展的倾斜部13a的从倾斜开始位置至空气喷出口14的直线最短距离X之间满足0.5≤X/Da≤2.0的条件。

此外，在如上所述将空气喷出口14与燃料喷出口16隔开所需间隔地设置时，若空气喷出口14与燃料喷出口16之间的间隔过小，则从空气喷出口14被喷出的燃烧用空气会在没有充分扩展的状态下与从燃料喷出口16被喷出的燃料接触，燃烧会在燃烧用空气中的氧气浓度尚未因与燃烧废气混合而恰当降低的状态下进行，从而使得燃烧温度上升而容易产生NOx。另一方面，若空气喷出口14与燃料喷出口16的间隔过大，则从空气喷出口14被喷出的燃烧用空气无法与从燃料喷出口16被喷出的燃料恰当接触，燃烧会在远离加热炉1内壁1a的位置上进行，由此在加热炉1内会出现温度偏差、或是燃料在没有被充分燃烧的状态下与燃烧废气一起被引导至其它蓄热式燃烧装置10的蓄热部12。因此，较为理想的是，使燃烧用空气供给部13呈锥状扩展之前的部分的直径Da与上述空气喷出口14的中心和燃料喷出口16的中心间的间隔L之间满足0.25≤Da/L≤0.30的条件。

另外，在本实施方式的蓄热式燃烧装置10中，虽然没有示出对燃烧用空气进行一次燃烧的例子，但也可以在上述燃烧用空气供给部13设置供给一次燃料的一次燃料供给管(未图示)和导燃烧嘴(未图示)，来对经由上述燃烧用空气供给部13而被导入的燃烧用空气进行一次燃烧。

此外，如图5所示，在上述燃料喷出口16的部分上，也可与上述空气喷出口14同样地设置以朝向加热炉1内呈锥状扩展的方式倾斜的倾斜部16a。此外，若如上所述在燃料喷出口16的部分也设置以朝向加热炉1内呈锥状扩展的方式倾斜的倾斜部16a，则从上述燃料喷出口16被喷出的燃料会沿着上述倾斜部16a朝加热炉1内扩展地喷出，与如上所述沿着倾斜部13a从空气喷出口14朝加热炉1内扩展地喷出的燃烧用空气相接触的交点位置P会更靠近加热炉1的内壁1a，从而能在更靠近加热炉1的内壁1a的位置上进行恰当的燃烧。

Claims (6)

1.一种蓄热式燃烧装置，其将经过收容有蓄热材料的蓄热部而被引导至燃烧用空气供给部的燃烧用空气从空气喷出口喷出至加热炉内，并将经由燃料供给部而导出的燃料从燃料喷出口喷出至加热炉内，从而使燃料在加热炉内燃烧，其特征在于，所述空气喷出口与燃料喷出口隔开所需间隔地设置，并且，在所述燃烧用空气供给部的空气喷出口的部分设置有以朝向加热炉内呈锥状扩展的方式倾斜的倾斜部。

2.如权利要求1所述的蓄热式燃烧装置，其特征在于，在所述空气喷出口的部分以朝向加热炉呈锥状扩展的方式倾斜设置的倾斜部的倾斜角的范围为1°～3.5°。

3.如权利要求1或2所述的蓄热式燃烧装置，其特征在于，使所述燃烧用空气供给部呈锥状扩展之前的部分的直径Da与呈锥状扩展的倾斜部的从倾斜开始位置至空气喷出口的直线最短距离X之间满足0.5≤X/Da≤2.0的条件。

4.如权利要求1或2所述的蓄热式燃烧装置，其特征在于，使所述燃烧用空气供给部呈锥状扩展之前的部分的直径Da与所述空气喷出口的中心和燃料喷出口的中心间的间隔L之间满足0.25≤Da/L≤0.30的条件。

5.如权利要求1或2所述的蓄热式燃烧装置，其特征在于，在将燃料喷出至加热炉内的所述燃料喷出口的部分设置有以朝向加热炉内呈锥状扩展的方式倾斜的倾斜部。

6.一种加热炉，其特征在于，所述加热炉使用权利要求1或2所述的蓄热式燃烧装置。

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