CN107614976B - 辐射管燃烧器 - Google Patents

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Abstract

设置有将燃料气体引导至辐射管内的燃料气体导管，并且将燃烧筒以比燃料气体导管的前端部更向辐射管内延伸的方式设置，该燃烧筒将供给至辐射管内的燃烧用空气引导至燃料气体导管的外周侧从而与燃料气体混合并燃烧，在燃烧筒的燃烧用空气导入侧的外周部上，设置有用于阻止燃烧用空气被引导至燃烧筒和辐射管之间的抑制板，并且在燃烧筒和燃料气体导管之间设置有回旋翼，该回旋翼使引导至燃料气体导管的外周侧的燃烧用空气回旋并且与燃料气体混合。

Description

辐射管燃烧器
技术领域
本发明涉及一种辐射管燃烧器。特别是，设置有将燃料气体引导至辐射管内的燃料气体导管，并且燃烧筒以比上述燃料气体导管的前端部更向辐射管内延伸的方式设置，上述燃烧筒将供给至辐射管内的燃烧用空气引导至上述燃料气体导管的外周侧，使该燃烧用空气与从上述燃料气体导管喷出的燃料气体混合并燃烧，在上述辐射管燃烧器中，引导至燃料气体导管的外周侧的燃烧用空气和从燃料气体导管喷出的燃料气体在上述燃烧筒内迅速地混合，从而使燃料气体合适地燃烧，辐射管不会熔化受损，能很好地防止燃烧时煤(煤烟)的产生。
背景技术
一直以来，在工业用加热炉、热处理炉等中，在对被加热物进行加热时，火焰与被加热物接触，为了防止被加热物被氧化，如专利文献1等所示，在辐射管内利用有一种使燃料气体与燃烧用空气混合从而燃烧的辐射管燃烧器。
在上述辐射管燃烧器中，在使燃料气体与燃烧用空气混合从而燃烧时，会产生NOX从而含有NOX的燃烧排气被排出。
因此，在专利文献2中，以将燃烧排气送回燃烧筒的方式进行燃烧，该燃烧筒使燃料气体与燃烧用空气混合从而燃烧，另外，在专利文献3中，将燃烧用空气的一部分引导至使燃料气体与燃烧用空气混合从而燃烧的燃烧筒的下游侧，从而进行两个阶段的燃烧，藉此使燃烧缓慢进行从而使火焰的温度下降，防止NOX的产生。
但是，如上所述通过使燃烧缓慢来降低火焰温度，从而使燃料气体燃烧的情况下，容易产生煤，特别是，若使相对于燃料气体的燃烧用空气的量降低，使空气比μ(实际空气量/理论空气量)在1.0以下进行燃烧，存在会产生很多煤的问题。
另外，以往如专利文献4所示，将燃料气体和燃烧用空气以绕轴心的回旋流的状态供给到辐射管内并燃烧。
如上所述以绕轴心的回旋流的状态供给燃料气体和燃烧用空气的情况下，燃料气体和燃烧用空气迅速地被混合并燃烧，能抑制煤的产生，但是由于快速地进行燃烧导致火焰的温度升高，进行上述燃烧的燃料喷出部分的附近会发生局部过热，从而会产生辐射管局部的熔化受损这样的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2006－308175号公报
专利文献2：日本专利特开平11－201416号公报
专利文献3：日本专利特开平11－201417号公报
专利文献4：日本专利特开2013－185791号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明的技术问题在于解决辐射管燃烧器的上述问题。
特别是，以下述为所要解决的技术问题，设置有将燃料气体引导至辐射管内的燃料气体导管，并且燃烧筒以比上述燃料气体导管的前端部更向辐射管内延伸的方式设置，上述燃烧筒将供给到辐射管内的燃烧用空气引导至上述燃料气体导管的外周侧，使该燃烧用空气与从上述燃料气体导管喷出的燃料气体混合并燃烧，在上述辐射管燃烧器中，引导至燃料气体导管的外周侧的燃烧用空气和从燃料气体导管喷出的燃料气体在上述燃烧筒内迅速地混合，从而使燃料气体适当地燃烧，辐射管不会熔化损失，能很好地防止燃烧时煤的产生。
解决技术问题所采用的技术方案
在本发明的辐射管燃烧器中，为了解决如上所述的技术问题，设置有将燃料气体引导至辐射管内的燃料气体导管，并且燃烧筒以比上述燃料气体导管的前端部更向辐射管内延伸的方式设置，上述燃烧筒将供给至辐射管内的燃烧用空气引导至上述燃料气体导管的外周侧，使该燃烧用空气与从上述燃料气体导管喷出的燃料气体混合并燃烧，在上述辐射管燃烧器中，在上述燃烧筒的燃烧用空气导入侧的外周部设置有用于抑制燃烧用空气被引导至燃烧筒和辐射管之间的抑制板，并且在上述燃烧筒和燃料气体导管之间设置有回旋翼，该回旋翼使引导至燃料气体导管的外周侧的燃烧用空气回旋并与上述燃料气体混合。
在上述辐射管燃烧器中，由于供给至辐射管内的燃烧用空气被设于上述燃烧筒的燃烧用空气导入侧的外周部的抑制板阻止，上述燃烧用空气在流路的截面积较小的状态下被引导至燃烧筒和燃料气体导管之间，所以燃烧用空气的流速增加。此外，由于上述燃烧用空气通过上述回旋翼进行高速回旋并且与从燃料气体导管的前端部喷出的燃料气体在燃烧筒内迅速混合，所以在上述燃烧筒内燃料气体能进行完全燃烧，从而能抑制燃烧时煤的产生。另外，为了防止上述燃烧时上述燃烧筒熔化受损，较为理想的是以通过上述燃烧，燃烧筒不会达到耐热温度以上的方式设定燃烧筒的直径和长度。另外，在本发明的辐射管燃烧器中，在燃烧筒和燃料气体导管之间设置有使燃烧用空气回旋的回旋翼，较为理想的是该回旋翼设置于引导燃料气体的燃料气体导管的前端部的近旁。由此，通过回旋翼回旋的燃烧用空气与刚从燃料气体导管的前端部喷出的燃料气体更迅速地混合，能进一步抑制燃烧时煤的产生。
另外，在本发明的辐射管燃烧器中，在燃烧筒和燃料气体导管之间设置有回旋翼，相对于燃料气体导管的轴向倾斜的回旋翼在上述燃烧筒和燃料气体导管之间沿周向设置有多片。
另外，如上所述使回旋翼相对于燃料气体导管的轴向倾斜设置时，较为理想的是使相对于燃料气体导管的轴向倾斜的回旋翼的倾斜角θ的范围在15°～45°。这是由于，若回旋翼的倾斜角未满15°，则难以通过回旋翼使燃烧用空气充分回旋并与燃料气体迅速地混合，另一方面，若回旋翼的倾斜角超过45°，则燃烧用空气流会不均匀，难以与燃料气体合适地混合，无论何种情况下都难以充分地抑制燃烧时煤的产生。
另外，在本发明的辐射管燃烧器的上述抑制板上，能设置将上述燃烧用空气的一部分引导至燃烧筒的外周部来将燃烧筒冷却的冷却用通气部。由此，如上所述通过回旋翼使燃烧用空气回旋并与燃料气体迅速地混合，从而使燃料气体在燃烧筒内燃烧的情况下，能抑制燃烧筒局部过热，燃烧筒不会处于耐热温度以上，能防止燃烧筒局部熔化受损。
另外，在发明的辐射管燃烧器中，使燃烧用空气与燃料气体混合并在燃烧筒内燃烧时，即使空气比μ在1以下，如上所述也能通过上述回旋翼使燃烧用空气回旋并与从燃料气体导管的前端部喷出的燃料气体在燃烧筒内迅速地混合，使燃料气体在燃烧筒充分地燃烧，从而能抑制燃烧时煤的产生。
发明效果
在本发明的辐射管燃烧器中，如上所述由于是将燃烧用空气引导至燃料气体导管和设置于其外周侧的燃烧筒之间，通过回旋翼使燃烧用空气一边回旋，一边与从燃料气体导管的前端部喷出的燃料气体在燃烧筒内混合并燃烧，所以燃烧用空气和燃料气体能在燃烧筒内迅速地混合并燃烧，能抑制燃烧时煤的产生并且也能防止辐射管的熔化受损。
附图说明
图1是表示本发明一实施方式的辐射管燃烧器中辐射管穿过加热炉的炉壁并导向加热炉内的状态的示意剖视说明图。
图2是同一实施方式的辐射管燃烧器的上述图1的A-A线的剖视说明图。
图3是同一实施方式的辐射管燃烧器的上述图1的B-B线的剖视说明图。
图4是表示同一实施方式的辐射管燃烧器的、在燃烧筒和燃料气体导管之间设置有回旋翼并且回旋翼相对于燃料气体导管的轴向以规定的倾斜角θ倾斜设置的状态的局部说明图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明实施方式的辐射管燃烧器进行具体说明。另外，本发明的辐射管燃烧器并不限定于下述实施方式所示的装置，能在不改变发明思想的范围内进行适当改变来加以实施。
如图1所示，本实施方式的辐射管燃烧器10的辐射管11穿过加热炉1的炉壁1a导向加热炉1内。
在上述辐射管燃烧器10中，在朝加热炉1的炉外延伸出的辐射管11的一端部，设置有向导入至加热炉1内的辐射管11内引导燃料气体的燃料气体导管12，在该燃料气体导管12的中心部设置有点火用的点火塞13，并且在辐射管11内设置有供给燃烧用空气的燃烧用空气供给管14。
此外，在上述实施方式的辐射管燃烧器10中，在设置于辐射管11内的上述燃料气体导管12的外周侧，燃烧筒15比燃料气体导管12的前端部更向辐射管11内延伸，如上所述将供给到辐射管11内的燃烧用空气引导至上述燃烧筒15和燃料气体导管12之间。
另外，一边利用设于燃烧筒15和燃料气体导管12之间的回旋翼16使引导至燃烧筒15和燃料气体导管12之间的燃烧用空气进行回旋，一边在比燃料气体导管12的前端部向前方延伸的燃烧筒15内，使上述燃烧用空气与从设置于燃料气体导管12的前端的燃料气体喷出口12a喷出的燃料气体混合从而进行燃烧。
此外，在上述燃烧筒15的燃烧用空气导入侧的端部设置有抑制板17，在如上所述将供给到辐射管11内的燃烧用空气导向燃料气体导管12和设置于其外周的燃烧筒15之间时，该抑制板17抑制将供给到辐射管11内的燃烧用空气导向燃烧筒15和辐射管11之间。
如图1和图2所示，在本实施方式中，使上述抑制板17的外径比辐射管11的内径稍小，将燃烧用空气的一部分导向燃烧筒15的外周部从而将燃烧筒15冷却的冷却用通气部17a以一定间隔设置于上述抑制板17的外周和辐射管11的内周之间，并且在上述燃烧筒15和燃料气体导管12之间，在周向上设置有多个空气导入口17b，穿过这些空气导入口17b，将供给到辐射管11内的燃烧用空气导向上述燃烧筒15和燃料气体导管12之间。
如本实施方式这样，将冷却用通气部17a以一定间隔设置于抑制板17的外周和辐射管11的内周之间时，由于抑制板17等是安装于燃烧筒15的状态，所以将这些构件设置于辐射管11内的操作能容易地进行，另一方面，需要通过合适的保持构件(未图示)将上述构件保持在辐射管11内。另外，虽然未图示，但是能在上述抑制板17上局部地设置冷却用通气部17a，或者不设置冷却用通气部17a。
另外，在上述实施方式的上述燃烧筒15内，如上所述通过回旋翼16使引导至燃烧筒15和燃料气体导管12之间的燃烧用空气进行回旋，从而与从燃料气体导管12前端的燃料气体喷出口12a喷出的燃料气体混合，在上述燃料气体导管12的前端部的附近，如图3所示，将从燃料气体导管12的前端侧观察呈扇形的回旋翼16如图4所示地相对于辐射管11的轴向X以规定的倾斜角θ倾斜设置，并在上述燃烧筒15和燃料气体导管12之间沿周向配置多片(图中所示的例子中是8片)。另外，回旋翼16尽可能配置于燃料气体导管12的前端部近旁即可，较为理想的是使回旋翼16的至少一部分位于与燃料气体导管12的前端面相同的位置。
在本实施方式中，将多片回旋翼16配置于周向，如图3所示，相邻的回旋翼16沿着辐射方向局部重合从而无法观察到相反侧。这样，能防止穿过上述空气导入口17b且导向燃烧筒15和燃料气体导管12之间的燃烧用空气不与回旋翼16抵接就直接通过，燃烧用空气沿着各回旋翼16回旋，能与从燃烧气体喷出口12a喷出的燃料气体在燃烧筒15内合适地混合。
另外，如图4所示，将回旋翼16相对于辐射管11的轴向X以规定的倾斜角θ倾斜设置，为了通过回旋翼16使如上所述引导至燃烧筒15和燃料气体导管12之间的燃烧用空气充分地回旋来与从燃料气体喷出口12a喷出的燃料气体在燃烧筒15内迅速地混合并燃烧，回旋翼16相对于辐射管11的轴向X的倾斜角θ的范围是15°～45°。
如上所述通过回旋翼16使引导至燃烧筒15和燃料气体导管12之间的燃烧用空气回旋并且使该燃料用空气与从燃料气体喷出口12a喷出的燃料气体在燃烧筒15内迅速地混合并燃烧，能抑制燃烧时煤的产生。另外，在本实施方式中，为了防止由上述燃烧导致燃烧筒15熔化受损，以燃烧时燃烧筒15不会达到耐热温度以上的方式设定燃烧筒15的直径和长度。
另外，在本实施方式的辐射管燃烧器10中，为了如上所述使燃料气体和燃烧用空气在燃烧筒15内迅速地混合并燃烧，减少相对于燃料气体的燃烧用空气的量少，使空气比μ在1.0以下进行燃烧的情况下，也能抑制燃烧时煤的产生，能提供一种空气比μ的调整范围较大的辐射管燃烧器10。另外，即使是在空气比μ接近1.0时燃烧或者空气比μ随机在1.0以下的情况时，也不需要担心煤的产生。
符号说明
1：加热炉
1a：炉壁
10：辐射管燃烧器
11：辐射管
12：燃料气体导管
12a：燃料气体喷出口
13：点火塞
14：燃烧用空气供给管
15：燃烧筒
16：回旋翼
17：抑制板
17a：冷却用通气部
17b：空气导入口
X：燃料气体导管的轴向
θ：倾斜角

Claims (5)

1.一种辐射管燃烧器，设置有将燃料气体引导至辐射管内的燃料气体导管，并且燃烧筒以比所述燃料气体导管的前端部更向辐射管内延伸的方式设置，所述燃烧筒将供给到辐射管内的燃烧用空气引导至所述燃料气体导管的外周侧，使该燃烧用空气与从所述燃料气体导管喷出的燃料气体混合并燃烧，
其特征在于，
在所述燃烧筒的燃烧用空气导入侧的外周部设置有用于阻止燃烧用空气被引导至燃烧筒和辐射管之间的抑制板，并且在所述燃烧筒和燃料气体导管之间设置有回旋翼，该回旋翼使引导至燃料气体导管的外周侧的燃烧用空气回旋并与所述燃料气体混合。
2.如权利要求1所述的辐射管燃烧器，其特征在于，
所述回旋翼设置于对燃料气体进行引导的燃料气体导管的前端部的近旁。
3.如权利要求1或2所述的辐射管燃烧器，其特征在于，
在所述燃烧筒和燃料气体导管之间，沿周向设置有多片相对于所述燃料气体导管的轴向倾斜的回旋翼。
4.如权利要求1或2所述的辐射管燃烧器，其特征在于，
在所述抑制板上设置有冷却用通气部，该冷却用通气部用于将所述燃烧用空气的一部分引导至燃烧筒的外周部从而将燃烧筒冷却。
5.如权利要求1或2所述的辐射管燃烧器，其特征在于，
使燃烧用空气和燃料气体混合并在燃烧筒内燃烧时，空气比μ在1以下。
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