CN103322573A

CN103322573A - 燃烧装置及加热炉

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Publication number: CN103322573A
Application number: CN2013100238034A
Authority: CN
Inventors: 片山智树; 河本祐作; 阪本佳史; 作部屋幸嗣
Original assignee: Chugai Ro Co Ltd
Current assignee: Chugai Ro Co Ltd
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2013-01-22
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2033-01-22
Also published as: JP5134736B1; CN103322573B; KR101298873B1; TW201335547A; JP2013195044A; TWI429855B

Abstract

一种燃烧装置，能在燃料中使用燃料气体和/或燃料油来进行燃烧，能容易地进行修理、维修等，并且在使这两种燃料同时燃烧时，能抑制燃料油不完全燃烧，而使煤附着于油喷嘴而导致堵塞的情况。将使燃料气体喷出的气体喷嘴（13）和使燃料油喷出的油喷嘴（16）设置在远离喷出燃烧用空气的空气喷嘴（11）的、互不相同的位置处，使燃料气体从气体喷嘴（13）朝向由空气喷嘴（11）喷出的燃烧用空气喷出，另一方面，使燃料油从油喷嘴（16）朝向由空气喷嘴（11）喷出的燃烧用空气喷出。

Description

燃烧装置及加热炉

技术领域

本发明涉及在燃烧时所用的燃料中使用燃料气体及燃料油的燃烧装置以及使用上述燃烧装置来对被处理物进行加热的加热炉。特别地，具有以下优点：不仅能在燃烧装置所用的燃料中使用燃料气体和/或燃料油，而且能容易地对燃烧装置进行修理、维修等，另外，当使燃料油和燃料气体同时燃烧时，还能抑制燃料油不完全燃烧使煤附着在油喷嘴上而导致堵塞的情况。

背景技术

在现有的燃烧装置中，一般利用在燃烧时所用的燃料中使用燃料气体的装置和使用燃料油的装置。

此外，在上述燃烧装置中，在使燃料气体、燃料油燃烧的情况下，燃料气体、燃料油与燃烧用空气高效地接触而燃烧，因此，一般在使燃烧用空气喷出的空气喷嘴的内周侧设置使燃料气体喷出的气体喷嘴、使燃料油喷出的油喷嘴，从而使燃烧用空气喷出在从气体喷嘴喷出的燃料气体、从油喷嘴喷出的燃料油的周围。

此处，在这样使燃烧用空气喷出的空气喷嘴的内周侧设置气体喷嘴、油喷嘴的燃烧装置中，在燃料气体与燃料油之间转换所使用的燃料的情况下，存在以下各种问题：需要更换配管的工作等，作业非常麻烦而耗费时间，并且使成本也升高等。

另外，目前，作为使用燃料气体和燃料油的燃烧装置中，如专利文献1所示，提出了一种装置：在使燃烧用空气喷出的空气喷嘴的内周侧设置使燃料油喷出的油喷嘴，而将使燃料气体喷出的气体喷嘴设置在空气喷嘴的外周侧。

然而，在这种燃烧装置中，由于在油喷嘴的外周设置有空气喷嘴和气体喷嘴的多重管结构，因此，存在对燃烧装置的修理、维修等非常麻烦这样的问题。另外，在从油喷嘴和气体喷嘴使燃料油和燃料气体同时喷出来使其燃烧的情况下，燃料气体比燃料油更容易燃烧，因此，从气体喷嘴喷出的燃料气体先燃烧，而消耗了其周围的燃烧用空气，从油喷嘴喷出的燃料油不完全燃烧而产生煤，上述煤附着在油喷嘴上，从而存在油喷嘴堵塞等问题。

另外，近年来，为了利用燃烧废气的热量来高效地使燃料气体燃烧，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，使燃烧废气的热量储存在蓄热材料中，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从空气喷嘴喷出，从而使燃料气体燃烧。

此外，在上述蓄热式的燃烧装置中，存在如下装置：将使燃料气体喷出的气体喷嘴设置在使燃烧用空气喷出的空气喷嘴的内周侧的装置；以及如专利文献2、3所示，将使燃料气体喷出的气体喷嘴设置在远离使燃烧用空气喷出的空气喷嘴的位置，并使燃料气体从上述气体喷嘴朝向由空气喷嘴喷出的燃烧用空气喷出，来使该燃料气体燃烧的装置。

然而，在上述蓄热式的燃烧装置中，由于仅设有使燃料气体喷出的气体喷嘴，因此，在将所使用的燃料从燃料气体转换为燃料油的情况下，存在以下问题：需要更换配管的工作等，作业非常麻烦而耗费时间，并且使成本升高。另外，仅通过如上所述从气体喷嘴喷出的燃料气体与从空气喷嘴喷出的燃烧用空气混合并使该燃料气体燃烧，存在如下问题：很难根据目的改变火焰的形状，以使加热炉内的被处理物适当地加热这样的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利实开昭62－156224号公报

专利文献2：日本专利特开2007－24335号公报

专利文献3：日本专利特开2010－127525号公报

发明内容

本发明的技术问题是在使燃料气体和燃料油燃烧的燃烧装置中，能在其燃料中使用燃料气体和/或燃料油，并且能容易地进行燃烧装置的修理、维修等，另外，当使燃料油与燃料油同时燃烧时，还能抑制燃料油不完全燃烧使煤附着于油喷嘴而导致堵塞等现象。

为解决上述技术问题，在本发明的燃烧装置中，包括：气体喷嘴，该气体喷嘴使燃料气体喷出；油喷嘴，该油喷嘴使燃料油喷出；以及空气喷嘴，该空气喷嘴使燃烧用空气喷出，其特征是，将上述气体喷嘴和油喷嘴设置在远离上述空气喷嘴的、互不相同的位置，使燃料气体从上述气体喷嘴朝向由上述空气喷嘴喷出的燃烧用空气喷出，另一方面，使燃料油从上述油喷嘴朝向由上述空气喷嘴喷出的燃烧用空气喷出。

这样，当分体设置使燃料气体喷出的气体喷嘴和使燃料油喷出的油喷嘴时，能使要燃烧的燃料简单地在燃料气体与燃料油间切换，或是同时使用燃料气体和燃料油这两种燃料。

另外，当将气体喷嘴和油喷嘴设置在远离空气喷嘴的互不相同的位置时，若进行修理、维修等，则能个别地拆下气体喷嘴和油喷嘴。

此外，在上述燃烧装置中，若设置燃料气体调节装置和燃料油调节装置，其中，上述燃料气体调节装置对从上述气体喷嘴喷出的燃料气体的量进行调节，上述燃料油调节装置对从上述油喷嘴喷出的燃料油的量进行调节，则除了能使要燃烧的燃料在燃料气体与燃料油间切换之外，还能对要燃烧的燃料中的燃料气体与燃料油的比例进行恰当地调节。其结果是，能进行与目的相适应的恰当的燃烧，并且当增大燃料油的比例时，能增加燃料油的燃烧时火焰的热辐射以增大散热，从而能实现加热时间的缩短和节能化。

另外，若使从上述空气喷嘴喷出的燃烧用空气与从上述气体喷嘴喷出的燃料气体合流的位置和从上述油喷嘴喷出的燃料油与从上述空气喷嘴喷出的燃烧用空气合流的位置不同，则燃料气体与燃料油在不同的位置与燃烧用空气接触而燃烧，能抑制燃料油不完全燃烧，并且也能防止因不完全燃烧而产生的煤附着于油喷嘴。

另外，在上述燃烧装置中，若在比从上述空气喷嘴喷出的燃烧用空气与从上述气体喷嘴喷出的燃料气体合流的位置更靠喷出方向下游侧的位置处，使从上述油喷嘴喷出的燃料油与从上述空气喷嘴喷出的燃烧用空气合流，则燃烧的火焰变长，在远离燃烧装置的位置也能充分地进行加热。

此处，当使从空气喷嘴喷出的燃烧用空气与从气体喷嘴喷出的燃料气体合流的位置和从油喷嘴喷出的燃料油与从空气喷嘴喷出的燃烧用空气合流的位置不同时，能使用使燃料气体从上述气体喷嘴朝向由空气喷嘴喷出的燃烧用空气喷出的燃料气体喷出角度与使燃料油从油喷嘴朝向由空气喷嘴喷出的燃烧用空气喷出的燃料油喷出角度不同的方法、使空气喷嘴与气体喷嘴间的间隔和空气喷嘴与油喷嘴间的间隔不同的方法。

另外，在上述燃烧装置中，当使燃烧用空气从上述空气喷嘴喷出时，在非燃烧时使燃烧废气的热存储在蓄热部中，另一方面，在燃烧时通过这样蓄热后的蓄热部对燃烧用空气进行加热，并使加热后的燃烧用空气从上述空气喷嘴喷出。这样的话，能利用燃烧废气的热来使燃料气体、燃料油高效地燃烧。

另外，在本发明的加热炉中，当加热被处理物时，使用上述燃烧装置。

在本发明的燃烧装置中，将气体喷嘴和油喷嘴设置在远离空气喷嘴的、互不相同的位置处，使燃料气体从气体喷嘴朝向由空气喷嘴喷出的燃烧用空气喷出，另一方面，使燃料油从油喷嘴朝向由空气喷嘴喷出的燃烧用空气喷出，因此，能使要燃烧的燃料简单地在燃料气体和燃料油间切换、或同时使用燃料气体和燃料油这两种燃料。

另外，即便在同时使燃料气体和燃料油这两种燃料燃烧的情况下，燃料气体和燃料油在不同的位置处，与燃烧用空气接触而燃烧，可抑制燃料油不完全燃烧，并且也能防止因不完全燃烧而产生的煤附着于油喷嘴的情况。

此外，当将气体喷嘴和油喷嘴设置在远离空气喷嘴的互不相同的位置时，能个别地拆下气体喷嘴和油喷嘴，从而能容易地进行修理、维修等。

附图说明

图1是使用本发明一实施方式的燃烧装置的加热炉的局部说明图。

图2是表示在上述实施方式的燃烧装置中使燃料气体从设于气体喷嘴的气体喷嘴单元喷出，并仅使燃料气体燃烧的状态的示意说明图。

图3是表示在上述实施方式的燃烧装置中使燃料油从设于油喷嘴的油喷嘴单元喷出，并仅使燃料油燃烧的状态的示意说明图。

图4是表示在上述实施方式的燃烧装置中使燃料气体和燃料油分别从设于气体喷嘴的气体喷嘴单元和设于油喷嘴的油喷嘴单元分别喷出，并使燃料气体和燃料油燃烧的状态的示意说明图。

图5是表示在上述实施方式的燃烧装置中改变从设于气体喷嘴的气体喷嘴单元和设于油喷嘴的油喷嘴单元喷出的燃料气体和燃料油的比例来进行燃烧的情况下的NOx产生量的变化的图。

图6是表示在上述实施方式的燃烧装置中改变从设于气体喷嘴的气体喷嘴单元和设于油喷嘴的油喷嘴单元喷出的燃料气体和燃料油的比例来进行燃烧的情况下的火焰长度的变化的图。

图7是表示在上述实施方式的燃烧装置中使从油喷嘴喷出的燃料油在比从气体喷嘴喷出的燃料气体更靠喷出方向下游侧的位置处，与从空气喷嘴喷出的燃烧用空气合流的第一例的示意说明图。

图8是表示在上述实施方式的燃烧装置中使从油喷嘴喷出的燃料油在比从气体喷嘴喷出的燃料气体更靠喷出方向下游侧的位置处，与从空气喷嘴喷出的燃烧用空气合流的第二例的示意说明图。

符号说明

1 加热炉

1a 侧壁

10 燃烧装置

11 空气喷嘴

12 蓄热部

12a 蓄热材料

13 气体喷嘴

14 气体喷嘴单元

14a 导燃烧嘴

15 燃料气体供给通路

15a 燃料气体调节阀（燃料气体调节装置）

16 油喷嘴

17 油喷嘴单元

17a 导燃烧嘴

18 燃料油供给通路

18a 燃料油调节阀（燃料油调节装置）

d1 空气喷嘴与气体喷嘴间的间隔

D2 空气喷嘴与油喷嘴间的间隔

L1 空气喷嘴的轴线

L2 气体喷嘴的轴线

L3 油喷嘴的轴线

θ1 使燃料气体朝燃烧用空气喷出的燃料气体喷出角度

θ2 使燃料油朝燃烧用空气喷出的燃料油喷出角度

具体实施方式

以下，基于附图，对本发明实施方式的燃烧装置及使用该燃烧装置的加热炉进行具体说明。另外，本发明的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适当改变来实施。

在本实施方式中，如图1所示，在加热炉1的侧壁1a上，将燃烧装置10朝向加热炉1的内部设置。

此处，在上述燃烧装置10中，设置使燃烧用空气朝加热炉1内喷出的空气喷嘴11，将燃烧用空气经由收容有蓄热材料12a的蓄热部12而引导至该空气喷嘴11。

另外，在远离上述空气喷嘴11的位置，设有使燃料气体朝加热炉内1喷出的气体喷嘴13，在该气体喷嘴13内安装有使燃料气体朝向从空气喷嘴11喷出的燃烧用空气喷出的气体喷嘴单元14，并在朝该气体喷嘴单元14供给燃料气体的燃料气体供给通路15中设置燃料气体调节阀15a，以作为对供给至气体喷嘴单元14的燃料气体的量进行调节的燃料气体调节装置。另外，在该气体喷嘴单元14旁边，设置用于使从气体喷嘴单元14喷出的燃料气体着火的导燃烧嘴14a。

另外，在远离上述空气喷嘴11的位置、即与上述气体喷嘴13不同的位置处，设置使燃料油朝加热炉1内喷出的油喷嘴16，在该油喷嘴16内设置使燃料油朝向从空气喷嘴11喷出的燃烧用空气喷出的油喷嘴单元17，并在朝该油喷嘴单元17供给燃料油的燃料油供给通路18中设置燃料油调节阀18a，以作为对供给至油喷嘴单元17的燃料油的量进行调节的燃料油调节装置。另外，在该油喷嘴单元17旁边设置用于使从该油喷嘴单元17喷出的燃料油着火的导燃烧嘴17a。

此处，在该燃烧装置10中，在仅使用燃料气体来进行燃烧的情况下，如图2所示，打开上述燃料气体调节阀15a，而经由燃料气体供给通路15将燃料气体引导至气体喷嘴单元14，另一方面，关闭上述燃料油调节阀18a，而不将燃料油引导至油喷嘴单元17。

此外，将燃烧用空气经由在非燃烧时使燃烧废气的热存储在蓄热材料12a中的蓄热部12引导至上述空气喷嘴11，将在该蓄热部12中被加热后的燃烧用空气从空气喷嘴11喷出至加热炉1内，并且如上所述从引导来燃料气体的气体喷嘴单元14，使燃料气体朝向喷出至加热炉1内的燃烧用空气喷出，从而使上述燃料气体在加热炉1内燃烧。在加热炉1内的温度没有达到燃料气体的着火温度的情况下，利用上述导燃烧嘴14a，使从气体喷嘴单元14喷出的燃料气体着火。

另一方面，在上述燃烧装置10中，在仅使用燃料油来进行燃烧的情况下，如图3所示，打开上述燃料油调节阀18a，而经由燃料油供给通路18将燃料油引导至油喷嘴单元17，另一方面，关闭燃料气体调节阀15a，而不将燃料气体引导至气体喷嘴单元14。

此外，与上述燃料气体的情况相同，将燃烧用空气经由上述蓄热部12引导至空气喷嘴11，将在蓄热部12中被加热后的燃烧用空气从上述空气喷嘴11喷出至加热炉1内，并且如上所述从引导来燃料油的油喷嘴单元17，使燃料油朝向喷出至加热炉1内的燃烧用空气喷出，从而使上述燃料油在加热炉1内燃烧。在加热炉1内的温度没有达到燃料油的着火温度的情况下，利用上述导燃烧嘴17a，使从油喷嘴单元17喷出的燃料油着火。

这样的话，能将在上述燃烧装置10中燃烧时所使用的燃料简单地在燃料气体与燃料油之间切换。

另外，在该燃烧装置10中，在使用燃料气体和燃料油这两种燃料来进行燃烧的情况下，如图4所示，打开上述燃料气体调节阀15a和燃料油调节阀18a，而经由燃料气体供给通路15将燃料气体引导至气体喷嘴单元14，并经由燃料油供给通路18将燃料油引导至油喷嘴单元17。

此外，与上述燃料气体和燃料油的情况相同，将燃烧用空气经由上述蓄热部12引导至空气喷嘴11，将在蓄热部12中被加热后的燃烧用空气从该空气喷嘴11喷出至加热炉1内，并且如上所述从引导来燃料气体的气体喷嘴单元14和引导来燃料油的油喷嘴单元17，分别使燃料气体和燃料油朝喷出至加热炉1内的燃烧用空气喷出，从而使上述燃料气体和燃料油在加热炉1内燃烧。

此处，在上述燃烧装置10中，在不使从油喷嘴单元17喷出的燃料油在加热炉1内单独地燃烧，而始终与从气体喷嘴单元14喷出的燃料气体一起燃烧的情况下，也能消除上述油喷嘴单元17的上述导燃烧嘴17a等。另外，仅在燃料油的着火温度以上时，使燃料油喷出的情况下，也能消除上述油喷嘴单元17的上述导燃烧嘴17a等。

另外，当如上所述使用燃料气体和燃料油这两种燃料来进行燃烧时，能利用燃料气体调节阀15a和燃料油调节阀18a，对引导至气体喷嘴单元14的燃料气体的量和引导至油喷嘴单元17的燃料油的量进行适当调节。

接着，在将上述燃烧装置10的燃料的燃烧量设为恒定，并改变引导至气体喷嘴单元14的燃料气体的比率和引导至油喷嘴单元17的燃料油的比率的情况下，对NOx产生量与火焰长度的变化进行研究，并将其结果示于图5及图6。

此处，在图5中，将仅使燃料油燃烧的情况下的NOx产生量设为1.00，并示出了改变燃料油和燃料气体的比率的情况下的NOx的产生量的变化。

另外，在图6中，将仅使燃料油燃烧的情况下的火焰长度设为1.00，并示出了改变燃料油和燃料气体的比率的情况下的火焰长度的变化。

其结果是，当引导至油喷嘴单元17的燃料油的比率变高时，可知NOx产生量增加，另一方面，火焰长度变长，在远离燃烧装置10的位置也能充分地进行加热。另外，当燃料油的比率变高时，燃料油的燃烧的火焰的放射导热变高，能在加热炉1内高效地加热被处理物（未图示）。

这样，使用燃料气体和燃料油这两种燃料来进行燃烧时的燃料油的比率能由所需的火焰长度和温度来确定，但除此之外，也能由燃料气体、燃料油的现有价格和NOx产生量来确定，并通过对该比率进行调节，也有助于低成本、低公害的燃烧。

另外，如上所述，当使燃料气体和燃料油从气体喷嘴单元14和油喷嘴单元17分别朝由空气喷嘴11喷出的燃烧用空气喷出，并在加热炉1内使燃料气体和燃料油燃烧时，若使从油喷嘴单元17喷出的燃料油在比从气体喷嘴单元14喷出的燃料气体更靠喷出方向下游侧的位置处，与从空气喷嘴11喷出的燃烧用空气合流，则容易燃烧的燃料气体先燃烧，不易燃烧的燃料油后燃烧，因此，燃烧时的火焰长度进一步变长，在燃烧炉1内的较大范围内进行燃烧，从而使加热炉1内被均匀地加热。

此外，当使这样从油喷嘴单元17喷出的燃料油在比从气体喷嘴单元14喷出的燃料气体更靠喷出方向下游侧的位置，与从空气喷嘴11喷出的燃烧用空气合流时，例如，能使用图7和图8所示的方法。

此处，在图7所示的方法中，使空气喷嘴11与气体喷嘴13间的间隔d1和空气喷嘴11与油喷嘴16间的间隔d2相同，另一方面，使燃料油从油喷嘴16朝向由空气喷嘴11喷出的燃烧用空气喷出的燃料油喷出角度θ2、即空气喷嘴11的轴线L1与油喷嘴16的轴线L3交叉的角度，比使燃料气体从气体喷嘴13朝向由空气喷嘴11喷出的燃烧用空气喷出的燃料气体喷出角度θ1、即空气喷嘴11的轴线L1与气体喷嘴13的轴线L2交叉的角度小。

另外，在图8所示的方法中，使空气喷嘴11和油喷嘴16间的间隔d2比空气喷嘴11和气体喷嘴13间的间隔d1大，另一方面，使燃料气体从气体喷嘴13朝向由空气喷嘴11喷出的燃烧用空气喷出的燃料气体喷出角度θ1与使燃料油从油喷嘴16朝向由空气喷嘴11喷出的燃烧用空气喷出的燃料油喷出角度θ2相同。

另外，虽未图示，但使图7所示的方法和图8所示的方法组合，也能使从油喷嘴单元17喷出的燃料油在比从气体喷嘴单元14喷出的燃料气体更靠喷出方向下游侧的位置处，与从空气喷嘴11喷出的燃烧用空气合流。

另外，与上述情况相反，也可使从油喷嘴单元17喷出的燃料油在比从气体喷嘴单元14喷出的燃料气体更靠喷出方向上游侧的位置处，与从空气喷嘴11喷出的燃烧用空气合流。这样的话，燃烧用空气先与不易燃烧的燃料油混合，因此，可抑制燃料油不完全燃烧，能防止煤产生。

另外，在上述实施方式中，对包括存储燃烧废气的热的蓄热部12的蓄热式的燃烧装置10进行了说明，但在没有包括上述蓄热部12的通常的燃烧装置中也能采用相同的结构。

Claims

1.一种燃烧装置，包括：

气体喷嘴，该气体喷嘴使燃料气体喷出；

油喷嘴，该油喷嘴使燃料油喷出；以及

空气喷嘴，该空气喷嘴使燃烧用空气喷出，

其特征在于，

将所述气体喷嘴和油喷嘴设置在远离所述空气喷嘴的、互不相同的位置处，使燃料气体从所述气体喷嘴朝向由所述空气喷嘴喷出的燃烧用空气喷出，另一方面，使燃料油从所述油喷嘴朝向由所述空气喷嘴喷出的燃烧用空气喷出。

2.如权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于，

设有燃料气体调节装置和燃料油调节装置，其中，所述燃料气体调节装置对从所述气体喷嘴喷出的燃料气体的量进行调节，所述燃料油调节装置对从所述油喷嘴喷出的燃料油的量进行调节。

3.如权利要求1或2所述的燃烧装置，其特征在于，

使从所述空气喷嘴喷出的燃烧用空气与从所述气体喷嘴喷出的燃料气体合流的位置和从所述油喷嘴喷出的燃料油与从所述空气喷嘴喷出的燃烧用空气合流的位置不同。

4.如权利要求1或2所述的燃烧装置，其特征在于，

在比从所述空气喷嘴喷出的燃烧用空气与从所述气体喷嘴喷出的燃料气体合流的位置更靠喷出方向下游侧的位置，使从所述油喷嘴喷出的燃料油与从所述空气喷嘴喷出的燃烧用空气合流。

5.如权利要求1或2所述的燃烧装置，其特征在于，

使燃料气体从所述气体喷嘴朝向由所述空气喷嘴喷出的燃烧用空气喷出的燃料气体喷出角度与使燃料油从所述油喷嘴朝向由所述空气喷嘴喷出的燃烧用空气喷出的燃料油喷出角度不同。

6.如权利要求1或2所述的燃烧装置，其特征在于，

使所述空气喷嘴与所述气体喷嘴间的间隔和所述空气喷嘴与所述油喷嘴间的间隔不同。

7.如权利要求1或2所述的燃烧装置，其特征在于，

在非燃烧时使燃烧废气的热存储在蓄热部中，另一方面，在燃烧时通过这样蓄热后的蓄热部对燃烧用空气进行加热，并使加热后的燃烧用空气从所述空气喷嘴喷出。

8.一种加热炉，对被处理物进行加热，其特征在于，

使用权利要求1或2所述的燃烧装置。