CN103765101A - 壁面辐射式燃烧器单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够将处理材料更均匀地加热，且能够使炉身小型化的壁面辐射式燃烧器单元。该壁面辐射式燃烧器单元具备形成与处理材料对置的辐射壁面(Z)的炉身元件(5)、形成沿着炉身元件的辐射壁面的扁平火焰(f)而对该辐射壁面进行加热的一对蓄热式燃烧器装置(7)，通过来自辐射壁面的辐射热对处理材料进行加热。燃烧器装置具备开设形成于炉身元件并吹出扁平火焰的开口部(9)、形成于炉身元件且与开口部连接而供燃烧用空气(C)流通的空气流路(8)，空气流路和辐射壁面经由开口部而由连续的曲面(S)连结。其结果是，扁平火焰在产生附壁效应的燃烧用空气的空气流的作用下沿着辐射壁面整体。

Description

壁面辐射式燃烧器单元

技术领域

本发明涉及能够对处理材料更均匀地进行加热的壁面辐射式燃烧器单元。

背景技术

作为对处理材料进行加热的加热炉，例如已知有一种加热炉，通过从位于处理材料的侧方的炉壁朝向处理材料来生成与该处理材料大致平行的火焰的燃烧器，对处理材料或炉内气氛进行加热。这样的加热炉的燃烧器将燃料呈放射状喷出而形成圆锥状的火焰。即，火焰的截面形状呈大致圆形，因此在处理材料中，在接近火焰的部位与远离火焰的部位处，加热状态不同，从而难以对处理材料进行均匀加热。

针对这样的问题，在专利文献1及2中已知有一种为了以扁平形状形成厚度薄的火焰来对处理材料进行加热，而使火焰扩宽的装置。专利文献1的“使火焰扩宽的装置及使用了该装置的炉”具有：主喷嘴，其引导由燃烧气体和燃烧支援气体中的一方构成的主喷流；二次喷嘴，其引导二次喷流，该二次喷流绕着主喷流流动，实质上具有固定的宽度，且由燃烧气体和燃烧支援气体中的另一方构成；弯曲面，其与二次喷流正切地配置，从而通过附壁效应将二次喷流向主喷流中吸引，使二次喷流偏转而使二次喷流和主喷流混合来形成火焰。

专利文献2的“狭缝喷嘴型燃烧器或安装有狭缝喷嘴型蓄热式燃烧器的步进式金属加热炉”将具有扁平形状的燃烧器火焰的狭缝型燃烧器或狭缝喷嘴型蓄热式燃烧器安装于炉的侧壁，从而建造出全高约为2，500mm，高度低，建造费低，且实现节能化的新型的步进式金属加热炉。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-178230号公报

专利文献2：日本特开平10-183235号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，难以形成厚度薄的扁平形状的火焰。另外，仅通过形成平坦的扁平形状的火焰来对处理材料进行加热的情况下，很难以使热分布均匀的方式对处理材料进行加热。

本发明鉴于上述现有的课题而作出，其目的在于提供一种能够将处理材料更均匀地加热，且还能够使炉身小型化的壁面辐射式燃烧器单元。

解决方案

本发明的壁面辐射式燃烧器单元的特征在于，具备：炉身元件，其形成与处理材料对置的辐射壁面；燃烧器，其形成沿着该炉身元件的该辐射壁面的扁平火焰而对该辐射壁面进行加热，其中，通过来自所述辐射壁面的辐射热对处理材料进行加热。

所述壁面辐射式燃烧器单元的特征在于，所述扁平火焰在产生附壁效应的燃烧用空气的空气流的作用下沿着所述辐射壁面。

所述壁面辐射式燃烧器单元的特征在于，所述燃烧器具备形成于所述炉身元件并吹出扁平火焰的开口部、形成于所述炉身元件且与所述开口部连接而供燃烧用空气流通的空气流路，该空气流路和所述辐射壁面经由所述开口部而由连续的曲面连结。

所述壁面辐射式燃烧器单元的特征在于，在所述燃烧器的所述空气流路中，位于所述曲面的里侧且相对于该曲面而朝向折回的方向形成有弯曲路径。

所述壁面辐射式燃烧器单元的特征在于，所述燃烧器具有沿着所述弯曲路径向所述空气流路内喷射燃料的燃料喷射部。

所述壁面辐射式燃烧器单元的特征在于，在所述燃烧器的所述空气流路中，在比来自所述燃料喷射部的燃料与燃烧用空气合流的合流部靠下游侧的位置，且在所述曲面朝向所述弯曲路径折回的反转部位周边形成有用于将燃料和燃烧用空气搅拌混合的挡板部。

所述壁面辐射式燃烧器单元的特征在于，所述燃烧器通过将一对蓄热式燃烧器装置夹着所述辐射壁面配置而成，该蓄热式燃烧器装置具有通过排气使燃烧用空气变暖的蓄热部，且交变进行燃烧动作和排气动作，通过伴随一方的所述蓄热式燃烧器装置的排气吸引动作而生成的沿着该辐射壁面的气流，使基于另一方的所述蓄热式燃烧器装置的燃烧动作产生的所述扁平火焰沿着该辐射壁面。

发明效果

在本发明的壁面辐射式燃烧器单元中，能够将处理材料更均匀地加热，且能够使炉身小型化。

附图说明

图1是表示本发明的壁面辐射式燃烧器单元的优选的一实施方式的具备该燃烧器单元的加热炉的局部剖开立体图。

图2是图1所示的壁面辐射式燃烧器单元的主要部分纵向剖视图。

图3是图2的A部放大图。

图4是图1所示的壁面辐射式燃烧器单元的俯视图。

图5是说明图1所示的壁面辐射式燃烧器单元所具备的挡板部的作用的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的壁面辐射式燃烧器单元的优选的一实施方式进行详细说明。图1是说明具备本实施方式的壁面辐射式燃烧器单元的加热炉1的结构的局部剖开立体图。本实施方式的加热炉1例如构成通过使搬运的处理材料2经过预热区段、加热区段、均热区段而对处理材料2进行加热的连续式的加热炉的一部分。

如图1所示，在加热炉1的内部设有对被加热的处理材料2进行搬运的例如活动梁那样的搬运部3。壁面辐射式燃烧器单元4由炉身元件5和构成燃烧器的交变燃烧式的一对蓄热式燃烧器装置7构成。交变燃烧式的蓄热式燃烧器装置7如公知的那样，具有通过排气E(参照图2)使燃烧用空气C变暖的蓄热部11，并交替进行燃烧动作和排气动作。由搬运部3搬运的处理材料2通过来自辐射壁面Z的辐射热而被加热，该辐射壁面Z与该处理材料2对置，被燃烧器装置7烧烤而被加热成光亮状态。在本实施方式中，举例说明产生对处理材料2进行加热的辐射热的加热炉1内表面的辐射壁面为位于处理材料2的上方的内表面、即加热炉1的顶面6(参照图2)，且该顶面6由壁面辐射式燃烧器单元4的炉身元件5形成的情况。即，在图示例中，炉身元件5形成炉身1a的炉顶部，与左右一对炉壁部及炉床部一起构成炉身1a。炉身元件5也可以形成炉壁部或炉床部，在这样的情况下，与其他的炉顶部等一起构成炉身1a。

图2是本实施方式的壁面辐射式燃烧器单元4的主要部分纵向剖视图，图3是图2中A部放大图，图4是壁面辐射式燃烧器单元4的俯视图。在图4中，省略后述的燃料喷射部10而示出空气流路8等。如图2所示，壁面辐射式燃烧器单元4具备：具有作为加热炉1的内表面的顶面6且由耐热材料形成的炉身元件5；形成沿着顶面6的扁平火焰f来对该顶面6进行加热的一对蓄热交变燃烧式的燃烧器装置7。

炉身元件5呈长方体状，具有将与搬运到加热炉1内的处理材料2的搬运方向正交的方向作为长度方向的大致长方形的顶面6，构成空气流路8的第一流路8a向上方突出。

在炉身元件5的顶面6的长度方向的两端部侧，分别开设形成有沿着搬运方向的呈狭缝状的开口部9。一对蓄热式燃烧器装置7在一方的燃烧动作时从该开口部9吹出扁平火焰f，在另一方的排气动作时从该开口部9吸引排气E，由上述2个开口部9夹着的区域成为被扁平火焰f加热而产生固体辐射的辐射壁面Z。

在炉身元件5上具备经由开口部9而在燃烧时喷出火焰f且在排气时吸引排气E的空气流路8的一部分、朝向空气流路8内喷射燃料的燃料喷射部10、以及点火用的先导燃烧器(未图示)，由此构成燃烧器装置7。空气流路8由上述第一流路8a和第二流路8b构成，该第二流路8b设置在炉身元件5的上侧且与蓄热部11连接。在蓄热部11上连接有吸排气用的连通管12。

如上所述，蓄热交变燃烧式的燃烧器装置7以两台一组构成。在将一方的燃烧器装置7的空气流路8作为供给燃料F及燃烧用空气C的燃烧气体供给路使用的情况下，将另一方的燃烧器装置7的空气流路8作为排出排气E的排气排出路使用，并通过切换操作进行切换而交变燃烧。在各空气流路8与连通管12之间设置的蓄热部11中，在排气动作时，蓄积排出排气E时的废热，在燃烧动作时，在燃烧用空气C流通时对其进行加热。上述燃烧器装置7在炉身元件5上以对称的形状·结构配置。

空气流路8和辐射壁面Z以经由开口部9而由连续的曲面S连结的方式形成。在空气流路8中，位于曲面S的里侧且相对于该曲面S而朝向折回的方向形成有弯曲路径Y。在图示例中，空气流路8的第一流路8a具有：向下的直行路径D；与开口部9侧连结，在炉身元件5的长度方向上以从辐射壁面Z向相反侧突出的方式弯曲的弯曲路径Y。即，第一流路8a在上部向下方直行，在成为顶面6侧的下部，以从与顶面6正交的方向朝向与辐射壁面Z相反的一侧突出的方式弯曲。更详细而言，弯曲路径Y如图3所示，在直行路径D侧，以远离辐射壁面Z且朝向顶面6侧的方式弯曲，在开口部9侧，以接近辐射壁面Z且朝向顶面6侧的方式弯曲。由此，在燃烧动作时，从开口部9沿着辐射壁面Z倾斜地吹出燃烧用空气C及燃料F。

与蓄热部11连接的空气流路8的第二流路8b的水平部分为截面圆形形状。另一方面，与第一流路8a连接的第二流路8b的铅垂部分如图4所示，以与第一流路8a的形状对应的方式形成为朝向下方宽度逐渐变宽的矩形形状，其中，该第一流路8a的形状与开口部9的形状对应。由此，从开口部9吹出的火焰f成为厚度薄的扁平形状。开口部9的开口面积设定得比第一流路8a的截面积稍小，来使开口部9处的流速提高。

各燃烧器装置7的燃料喷射部10在各开口部9的长度方向两端侧设置一对，沿着弯曲路径Y向空气流路8内喷射燃料F。燃料喷射部10设置在第一流路8a的辐射壁面Z侧，朝向弯曲而突出的外侧弯曲面Y1喷射燃料F。燃料喷射部10的燃料喷射口10a位于直行路径D下部，由此，燃烧用空气C和燃料F以弯曲路径Y的上游侧为合流部X而进行合流。

如图5所示，在空气流路8中，在比来自燃料喷射部10的燃料F与燃烧用空气C合流的合流部X靠下游侧的位置，且在曲面S朝向弯曲路径Y折回的反转部位T周边，形成有用于将燃料F和燃烧用空气C搅拌混合的挡板部13。在图示例中，在比弯曲路径Y靠直行路径D侧的位置，从与外侧弯曲面Y1对置的内侧弯曲面Y2突出的作为突起的挡板13a在开口部9的长度方向上隔开适当间隔而设置。燃烧用空气C及燃料F由挡板13a搅拌来促进混合。避开挡板13a而顺畅地流通的燃烧用空气C伴随着被搅拌混合后的燃烧用空气C及燃料F，被从开口部9猛力吹出。通过这两方的作用，即使为扁平火焰f，也能够维持燃料／空气的混合和流速这双方。需要说明的是，燃料喷射部10不局限于一对(2台)，也可以为1台，还可以为3台以上。

从开口部9吹出的火焰f在通过与辐射壁面Z连结的曲面S而作用在燃烧用空气C的空气流上的附壁效应的作用下，成为沿着顶面6的辐射壁面Z前进的扁平形状的火焰f。并且，在本实施方式中，在伴随一方的燃烧器装置7的排气吸引动作而生成的沿着辐射壁面Z的气流的作用下，使基于另一方的燃烧器装置7的燃烧动作产生的扁平火焰f可靠地沿着该辐射壁面Z，从而顶面6整体成为光亮状态。由此，对辐射壁面Z整面进行高效率的加热而产生固体辐射，从而能够对处理材料2进行均匀加热。

根据本实施方式的壁面辐射式燃烧器单元4，通过由蓄热交变燃烧式的一对燃烧器装置7生成的扁平火焰f对炉身元件5的辐射壁面Z进行加热，并通过来自被加热后的辐射壁面Z整面的辐射热来对处理材料2进行加热，因此，与直接接触燃烧器的火焰进行加热的情况相比，能够均匀地对处理材料2进行加热。

由于通过产生附壁效应的燃烧用空气C的空气流使扁平火焰f沿着辐射壁面Z，因此能够高效率地对辐射壁面Z进行加热。另外，通过伴随一方的燃烧器装置7的排气吸引动作而生成的沿着辐射壁面Z的气流，能够使基于另一方的燃烧器装置7的燃烧动作产生的扁平火焰f沿着该辐射壁面Z，由此，也能够通过扁平火焰f有效地加热辐射壁面Z。

详细而言，在燃烧器装置7具备开设形成于炉身元件5且吹出扁平火焰f的开口部9、形成于炉身元件5且与开口部9连接而供燃烧用空气C流通的空气流路8，该燃烧器装置7通过经由开口部9利用连续的曲面S将空气流路8和辐射壁面Z连结而构成，因此通过附壁效应能够使从开口部9吹出的火焰f沿着辐射壁面Z。并且，通过一对蓄热交变燃烧式的燃烧器装置7，产生将扁平火焰f从一方的开口部9吹出并将其沿着辐射壁面Z向另一方的开口部9吸引这样的一连串的气流，扁平火焰f伴随该气流而沿着辐射壁面Z延伸，因此能够可靠且高效率地对辐射壁面Z进行加热。

由于来自开口部9的火焰f为扁平状，因此能够对辐射壁面Z进行更宽且均匀地加热。由于在炉身元件5与处理材料2之间形成的火焰f为扁平状，因此能够缩窄处理材料2与顶面6等炉身1a内表面的间隔(在图中，降低加热炉1的高度)，能够使加热炉1小型化。

在燃烧器装置7的空气流路8中，位于曲面S的里侧且相对于该曲面S而朝向折回的方向形成有弯曲路径Y，因此在火焰f从开口部9吹出时，能够使火焰f以向辐射壁面Z接近的方式产生回旋作用，能够进一步提高火焰f产生的辐射壁面Z的加热作用。

燃烧器装置7具有沿着弯曲路径Y而向空气流路8内喷射燃料F的燃料喷射部10，因此能够确保燃烧用空气C的顺畅的流动，并使上述燃料F与燃烧用空气C的合流顺利化，能够从开口部9吹出流速快的火焰f。

在燃烧器装置7的空气流路8中，在比来自燃料喷射部10的燃料F与燃烧用空气C合流的合流部X靠下游侧的位置，且在曲面S朝向弯曲路径Y折回的反转部位T周边形成有用于将燃料F和燃烧用空气C搅拌混合的挡板部13，因此能够使燃料F与燃烧用空气C的混合提高，能够确保高效率的燃烧。

顺畅地流过挡板部13后的燃烧用空气C及燃料F维持气流的势头，从而能够充分发挥附壁效应，能够对辐射壁面Z进行适当地加热而通过充分的辐射热对处理材料2进行处理。

另外，如上述实施方式所示，通过将包含炉身元件5(在图中，为炉顶部)和燃烧器装置7的壁面辐射式燃烧器单元4进行单元化，由此将它们连续设置来形成炉顶部等的炉身1a，从而能够容易地构成加热炉1。在上述实施方式中，将炉身元件5作为构成炉顶部的构件，但当然也可以作为构成炉床部或炉壁部的构件。

符号说明：

1   加热炉

1a  炉身

2   处理材料

3   搬运部

4   壁面辐射式燃烧器单元

5   炉身元件

6   顶面

7   蓄热式燃烧器装置

8   空气流路

8a  第一流路

8b  第二流路

9   开口部

10  燃料喷射部

10a 燃料喷射口

11  蓄热部

12  连通管

13  挡板部

13a 挡板

C   燃烧用空气

D   直行路径

E   排气

F   燃料

f   扁平火焰

S   曲面

T   反转部位

X   合流部

Y   弯曲路径

Y1  外侧弯曲面

Y2  内侧弯曲面

Z   辐射壁面

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.(修改后)一种壁面辐射式燃烧器单元，其特征在于，具备：

炉身元件，其形成与处理材料对置的辐射壁面；

燃烧器，其形成沿着该炉身元件的该辐射壁面的扁平火焰而对该辐射壁面进行加热，

通过来自所述辐射壁面的辐射热对处理材料进行加热，

所述燃烧器具备形成于所述炉身元件并吹出扁平火焰的开口部、形成于所述炉身元件且与所述开口部连接而供燃烧用空气流通的空气流路，该空气流路和所述辐射壁面经由所述开口部而由连续的曲面连结，

在所述燃烧器的所述空气流路中，位于所述曲面的里侧且相对于该曲面而朝向折回的方向形成有弯曲路径。

2.根据权利要求1所述的壁面辐射式燃烧器单元，其特征在于，

所述扁平火焰在产生附壁效应的燃烧用空气的空气流的作用下沿着所述辐射壁面。

3.(删除)

4.(删除)

5.(修改后)根据权利要求1或2所述的壁面辐射式燃烧器单元，其特征在于，

所述燃烧器具有沿着所述弯曲路径向所述空气流路内喷射燃料的燃料喷射部。

6.根据权利要求5所述的壁面辐射式燃烧器单元，其特征在于，

在所述燃烧器的所述空气流路中，在比来自所述燃料喷射部的燃料与燃烧用空气合流的合流部靠下游侧的位置，且在所述曲面朝向所述弯曲路径折回的反转部位周边形成有用于将燃料和燃烧用空气搅拌混合的挡板部。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的壁面辐射式燃烧器单元，其特征在于，

所述燃烧器通过将一对蓄热式燃烧器装置夹着所述辐射壁面配置而构成，该蓄热式燃烧器装置具有通过排气使燃烧用空气变暖的蓄热部，且交替地进行燃烧动作和排气动作，

通过伴随一方的所述蓄热式燃烧器装置的排气吸引动作而生成的沿着该辐射壁面的气流，使基于另一方的所述蓄热式燃烧器装置的燃烧动作产生的所述扁平火焰沿着该辐射壁面。

Claims (7)

1.一种壁面辐射式燃烧器单元，其特征在于，具备：

炉身元件，其形成与处理材料对置的辐射壁面；

燃烧器，其形成沿着该炉身元件的该辐射壁面的扁平火焰而对该辐射壁面进行加热，

通过来自所述辐射壁面的辐射热对处理材料进行加热。

2.根据权利要求1所述的壁面辐射式燃烧器单元，其特征在于，

所述扁平火焰在产生附壁效应的燃烧用空气的空气流的作用下沿着所述辐射壁面。

3.根据权利要求1或2所述的壁面辐射式燃烧器单元，其特征在于，

所述燃烧器具备形成于所述炉身元件并吹出扁平火焰的开口部、形成于所述炉身元件且与所述开口部连接而供燃烧用空气流通的空气流路，该空气流路和所述辐射壁面经由所述开口部而由连续的曲面连结。

4.根据权利要求3所述的壁面辐射式燃烧器单元，其特征在于，

在所述燃烧器的所述空气流路中，位于所述曲面的里侧且相对于该曲面而朝向折回的方向形成有弯曲路径。

5.根据权利要求4所述的壁面辐射式燃烧器单元，其特征在于，

所述燃烧器具有沿着所述弯曲路径向所述空气流路内喷射燃料的燃料喷射部。

6.根据权利要求5所述的壁面辐射式燃烧器单元，其特征在于，

在所述燃烧器的所述空气流路中，在比来自所述燃料喷射部的燃料与燃烧用空气合流的合流部靠下游侧的位置，且在所述曲面朝向所述弯曲路径折回的反转部位周边形成有用于将燃料和燃烧用空气搅拌混合的挡板部。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的壁面辐射式燃烧器单元，其特征在于，

所述燃烧器通过将一对蓄热式燃烧器装置夹着所述辐射壁面配置而构成，该蓄热式燃烧器装置具有通过排气使燃烧用空气变暖的蓄热部，且交替地进行燃烧动作和排气动作，

通过伴随一方的所述蓄热式燃烧器装置的排气吸引动作而生成的沿着该辐射壁面的气流，使基于另一方的所述蓄热式燃烧器装置的燃烧动作产生的所述扁平火焰沿着该辐射壁面。

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