CN108884996B - 蓄热式燃烧器装置 - Google Patents

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Abstract

一种蓄热式燃烧器装置(10)，在燃烧器(1)中设置有蓄热体(32、42)，以对在炉内(S)燃烧后的燃烧气体的热量进行回收，并且对燃烧用空气进行加热，其特征在于，包括：燃烧器(1)，所述燃烧器(1)使火焰形成；以及供排气管(2)，所述供排气管(2)对燃烧用空气进行供给、对废气热量进行回收，燃烧器(1)包括：燃料管(12)，所述燃料管(12)将燃料导入；空气管(11)，所述空气管(11)将用于向燃料添加的一次用空气导入；以及主管(13)，所述主管(13)与炉内(S)连通，将来自燃料管(12)的燃料和来自空气管(11)的一次用空气合流并向炉内(S)喷射燃料，在空气管(11)中，设置有对一次用空气进行加热的加热装置(111)。

Description

蓄热式燃烧器装置
技术领域
本发明涉及一种蓄热式燃烧器装置。
背景技术
目前，在加热炉、燃烧炉等燃烧装置中，为了实现节能的目的，已知一种在燃烧器中设置有蓄热体的蓄热式燃烧器装置，上述蓄热体对在炉内燃烧后的燃烧气体的热量进行回收，并且对燃烧用空气进行加热。此外，如专利文献1和2所示，在炉内导入部，在中心配置有对燃料和空气进行供给的燃烧器，在燃烧器的周围配置有对燃烧用空气进行供给且对废气热进行回收的供排气管，在燃烧器的周围形成有主火焰。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2007-024335号公报
专利文献2：日本专利特开2010-127525号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在上述示例中，存在以下技术问题：由于燃烧器的燃烧用空气是常温的，因此，蓄热式燃烧器装置的燃烧器的火焰温度较低，燃烧器的火焰与由蓄热体加热的燃烧用空气之间的温度差较大，因此，会使燃烧不稳定，由于没有很好地将燃烧器的火焰与燃烧用空气混合，所以，气体混合得不均匀，在上述混合得不均匀的部分容易产生烟尘、NOX。
因此，本发明的目的在于提供一种蓄热式燃烧器装置，这种蓄热式燃烧器装置使燃烧器的火焰与由蓄热体加热的燃烧用空气之间的温度差降低，使燃烧器的火焰与燃烧用空气的燃烧稳定，从而能抑制烟尘、NOX的产生。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的蓄热式燃烧器在燃烧器设置有对在炉内燃烧后的燃烧气体的热量进行回收、并且对燃烧用空气进行加热的蓄热体，其特征在于，包括：
燃烧器，上述燃烧器形成火焰；以及
供排气管，上述供排气管对燃烧用空气进行供给、对废气热量进行回收，
上述燃烧器包括：燃料管，上述燃料管将燃料导入；空气管，上述空气管将用于向燃料添加的一次用空气导入；以及主管，上述主管与炉内连通，将来自上述燃料管的燃料和来自上述空气管的一次用空气合流并向炉内喷射燃料，
在上述空气管中，设置有对一次用空气进行加热的加热装置。
根据上述结构，利用加热装置对一次用空气进行加热，因此，能使由一次用空气与燃料混合而燃烧的火焰温度上升，其结果是，能稳定地形成与由蓄热体加热的燃烧用空气混合而燃烧的火焰。此外，通过使由一次用空气与燃料混合而燃烧的火焰温度上升，从而能加快一次用空气与燃料混合的流速，通过促进与由蓄热体加热的燃烧用空气进行混合，从而能降低产生烟尘、NOX的比例。另外，燃料可以是煤气、汽油等任意物质。
此外，较为理想的是，本发明还包括下述结构。
(1)上述主管包括合流上述空气管的第一部分和合流上述燃料管的第二部分，
上述第一部分比上述第二部分靠空气及燃料的流动方向的上游侧，
上述第二部分与炉内连通。
(2)在上述结构(1)中，上述第一部分的内径比上述第二部分的内径小。
(3)在上述结构(1)或(2)中，上述加热装置是引燃烧嘴，
上述引燃烧嘴的火焰形成为不到达上述主管的大小，
上述第一部分的轴心和上述第二部分的轴心位于同一直线上，
在上述第一部分的、空气及燃料的流动方向的上游端设置有火焰监视器。
根据上述结构(1)，第一部分比第二部分靠空气及燃料的流动方向的上游侧，第二部分与炉内连通，因此，能使由加热装置加热的一次用空气与来自燃料管的燃料有效地混合。
根据上述结构(2)，第一部分的内径比第二部分的内径小，因此，能使来自燃料管的燃料难以在主管中、从第二部分向第一部分回流。
根据上述结构(3)，引燃烧嘴的火焰没有到达主管，第一部分与第二部分位于同一直线上，因此，能容易地利用位于第一部分的上游端的火焰监视器对由一次用空气与燃料混合而燃烧的火焰进行监视。
发明效果
因此，根据本发明，能提供一种蓄热式燃烧器装置，这种蓄热式燃烧器装置使燃烧器的火焰与由蓄热体加热的燃烧用空气之间的温度差降低，使燃烧器的火焰与燃烧用空气的燃烧稳定，从而能抑制烟尘、NOX的产生。
附图说明
图1是本发明实施方式的蓄热式燃烧器装置的剖视示意图。
图2是从炉内侧观察到的蓄热式燃烧器装置的示意图。
图3是图2的III-III线剖视图。
图4是对空气废气切换装置的切换进行说明的图。
图5是对空气废气切换装置的切换进行说明的图。
图6是图2的VI-VI线剖视图。
具体实施方式
(整体结构)
图1是本发明实施方式的蓄热式燃烧器装置10的剖视示意图。如图1所示，蓄热式燃烧器装置10包括一个燃烧器1以及配置于燃烧器1周围的多个供排气管2。燃烧器1向炉内S供给燃料，燃烧器1的一端与炉内S连通。此外，供排气管2向炉内S供给燃烧用空气，供排气管2的一端与炉内S连通。在炉内S中，来自燃烧器1的火焰与来自供排气管2的燃烧用空气混合，从而形成主火焰。
图2是从炉内S侧观察到的蓄热式燃烧器装置的示意图。如图2所示，在中心配置有燃烧器1，在本实施方式中，四个供排气管2在燃烧器1的同心圆上以对称的方式配置。另外，图1也是图2的I-I线剖视图。
图3是图2的III-III线剖视图。如图1～图3所示，供排气管2包括供排气管21～24，供排气管21和供排气管22左右形成一对，各自与共用的供排气室31连通。在供排气室31中配置有蓄热体32。同样地，供排气管23和供排气管24左右形成一对，各自与共用的供排气室41连通。在供排气室41中配置有蓄热体42。
供排气室31通过配管51与空气废气切换装置61连接，同样地，供排气室41通过配管52与空气废气切换装置61连接。供排气室31和配管51通过凸缘33连接，供排气室41和配管52通过凸缘43连接。空气废气切换装置61与空气供给管62以及废气排出管63连结，上述空气废气切换装置61包括切换阀61a，该切换阀61a使空气供给管62与配管51或配管52连通，与此同时，使废气排出管63与配管52或配管51连通。在空气供给管62中设置有用于供给燃烧用空气的空气供给用鼓风机(未图示)，在废气排出管63中设置有用于排出燃烧废气的排气风扇(未图示)。
图4和图5是对空气废气切换装置61的切换进行说明的图。在图4中，空气废气切换装置61的切换阀61a使空气供给管62与配管51连通，使废气排出管63与配管52连通。其结果是，来自空气供给管62的燃烧用空气流过配管51，由供排气室31的蓄热体32加热，然后从供排气管21、22向炉内S喷射。此外，来自炉内S的燃烧废气通过设于废气排出管63的排气风扇而流过供排气管23、24，通过供排气室41的蓄热体42对废热进行回收，然后流过配管52并从废气排出管63排出。
另一方面，在图5中，空气废气切换装置61的切换阀61a使空气供给管62与配管52连通，使废气排出管63与配管51连通。其结果是，来自空气供给管62的燃烧用空气流过配管52，由供排气室41的蓄热体42加热，然后从供排气管23、24向炉内S喷射。此外，来自炉内S的燃烧废气通过设于废气排出管63的排气风扇而流过供排气管21、22，通过供排气室31的蓄热体32对废热进行回收，然后流过配管51并从废气排出管63排出。
如上所述，通过使空气废气切换装置61的切换阀61a在图4和图5之间进行切换，使燃烧用空气的供给和燃烧废气的回收在供排气管21、22和供排气管23、24之间交替反复地进行，通过蓄热体32、42对在炉内S燃烧后的燃烧废气的热量进行回收，并且能利用由蓄热体32、42回收的热量对燃烧用空气进行加热。
图6是图2的VI-VI线剖视图。如图6所示，燃烧器1包括：空气管11，上述空气管11将用于向燃料添加的一次用空气导入；燃料管12，上述燃料管12将燃料导入；以及主管13，上述主管13将来自燃料管12的燃料和来自空气管11的一次用空气合流并向炉内S喷射火焰、与炉内S连通。此外，燃烧器1包括用于点燃火焰的合适的火花塞(未图示)等点火元件。
主管13包括合流空气管11的第一部分131和合流燃料管12的第二部分132，第一部分131比第二部分132靠空气及燃料的流动方向的上游侧。第一部分131与第二部分132一体形成，第一部分131和第二部分132以第一部分131的轴心与第二部分132的轴心一致的方式在同一直线上延伸。第一部分131的内径比第二部分132的内径小，在第一部分131与第二部分132之间的连接部形成有台阶13a。
空气管11相对于主管13的第一部分131以具有90度以下的角度θ1的方式合流，燃料管12相对于主管13的第二部分132以具有90度以下的角度θ2的方式合流。空气管11与第一部分131构成的角度θ1小于或等于燃料管12与第二部分132构成的角度θ2。
空气管11包括：下游部分11a，上述下游部分11a与主管13的第一部分131合流；以及上游部分11b，上述上游部分11b位于下游部分11a的空气流动方向的上游侧，供一次用空气导入。如上所述，下游部分11a相对于第一部分131以具有90度以下的角度θ1的方式合流，下游部分11a与上游部分11b具有大致90度的角度θ3。即，在下游部分11a与上游部分11b之间，形成有折曲大致90度的折曲部11c。另外，下游部分11a、上游部分11b及折曲部11c一体形成。
在空气管11的折曲部11c设置有对一次用空气进行加热的加热装置即引燃烧嘴111。引燃烧嘴111在折曲部11c安装成沿下游部分11a延伸，以使引燃烧嘴111的火焰的形成朝向与下游部分11a平行。此外，一次用空气向空气管11导入的导入位置比引燃烧嘴111的安装位置更靠空气流动方向的上游侧。此外，在空气管11中，设置有用于点燃引燃烧嘴111的、合适的火花塞(未图示)等点火元件以及用于对引燃烧嘴111的火焰进行监视的火焰监视器(未图示)。
引燃烧嘴111的火焰形成为沿下游部分11a延伸但不到达主管13的大小。在主管13的第一部分131的、空气及燃料的流动方向的上游端，设置有对在主管13、炉内S形成的火焰的状态进行监视的火焰监视器14。此外，引燃烧嘴111的主体111a是既可以仅喷射燃料，通过与空气管11的空气混合而形成火焰，也可以喷射燃料和空气而形成火焰的元件。
根据上述结构的蓄热式燃烧器装置10，能起到如下效果。
(1)利用引燃烧嘴111对一次用空气进行加热，因此，能使由一次用空气与燃料混合而燃烧的火焰温度上升，其结果是，能稳定地形成与由蓄热体32、42加热的燃烧用空气混合而燃烧的火焰。此外，通过使由一次用空气与燃料混合而燃烧的火焰温度上升，从而能加快一次用空气与燃料混合的流速，促进与由蓄热体32、42加热的燃烧用空气进行混合，从而能降低产生烟尘、NOX的比例。
(2)第一部分131比第二部分132靠空气及燃料的流动方向的上游侧，第二部分132与炉内S连通，因此，能使由引燃烧嘴111加热的一次用空气与来自燃料管12的燃料有效地混合。
(3)第一部分131的内径比第二部分132的内径小，在第一部分131与第二部分132之间的连接部形成有台阶13a，因此，能使来自燃料管12的燃料难以在主管13中从第二部分132向第一部分131回流。
(4)如图中的X处所示，引燃烧嘴111的火焰的前端没有到达主管13，第一部分131与第二部分132位于同一直线上，因此，不会误对引燃烧嘴111的火焰进行监视，能利用位于第一部分131的上游端的火焰监视器14，容易地对由一次用空气与燃料混合而燃烧的火焰进行监视。
(5)空气管11相对于主管13的第一部分131以具有90度以下的角度θ1的方式合流，因此，能使来自空气管11的一次用空气沿主管13内的空气及燃料的流动方向顺畅地流动。
(6)空气管12相对于主管13的第二部分132以具有90度以下的角度θ2的方式合流，因此，能使来自燃料管12的燃料沿主管13内的空气及燃料的流动方向顺畅地流动。
(7)空气管11与第一部分131构成的角度θ1小于或等于燃料管12与第二部分132构成的角度θ2，因此，能更容易地在主管13内，将来自空气管11的一次用空气与来自燃料管12的燃料混合。
(8)供排气管21、22左右形成一对，与共用的供排气室31连通，此外，供排气管23、24左右形成一对，与共用的供排气室41连通，因此，能利用单个空气废气切换装置61对燃烧用空气的供给与燃烧废气的回收进行切换。
(9)供排气管21～24在燃烧器1的同心圆上以对称的方式配置，因此，容易使来自供排气管21～24的燃烧用空气的供给和燃烧废气的回收相对于燃烧器1均匀地进行，从而在炉内S中，能使燃烧器1周围的燃烧状态更稳定。
在上述实施方式中，对一次用空气进行加热的加热装置是引燃烧嘴111，但本发明的加热装置并不限定于引燃烧嘴，只要是能加热一次用空气的加热装置即可，例如可以是电加热器、热交换器等。
在上述实施方式中，蓄热式燃烧器装置10是一个燃烧器装置包括多个供排气管21～24、在多个供排气管21～24之间交替反复地进行供排气的自蓄热式燃烧器装置，但本发明并不限定于自蓄热式燃烧器装置，也可以采用以下蓄热式燃烧器装置：包括一对相对的燃烧器装置，当一方的燃烧器装置形成火焰时，另一方的燃烧器装置对燃烧废气进行回收并将热量回收于蓄热体。
在上述实施方式中，蓄热式燃烧器装置10包括一个燃烧器1和四个供排气管21～24，但在蓄热式燃烧器装置是自蓄热式燃烧器装置的情况下，供排气管的数量为两个以上的偶数即可。此外，在蓄热式燃烧器装置不是自蓄热式燃烧器装置的情况下，供排气管的数量不需要为偶数，只要为一个以上即可。
在上述实施方式中，供排气管21～24在燃烧器1的同心圆上以对称的方式配置，也可以相对于燃烧器1不对称地配置。
在上述实施方式中，供排气管21、22左右形成一对，设置有共用的蓄热体32，供排气管23、24左右形成一对，设置有共用的蓄热体42，但也可以在每个供排气管设置单独的蓄热体。
在不脱离权利要求书所记载的本发明的精神和范围的前提下，能进行各种变形及变更。
产业上的可利用性
在本发明中，能提供一种蓄热式燃烧器装置，这种蓄热式燃烧器装置使燃烧器的火焰与由蓄热体加热的燃烧用空气之间的温度差降低，使燃烧器的火焰与燃烧用空气的燃烧稳定，从而能抑制烟尘、NOX的产生，因此，工业上的利用价值巨大。
符号说明
1 燃烧器
11 空气管
11a 下游部分 11b 上游部分11c 折曲部
111 引燃烧嘴 111a 引燃烧嘴主体
12 燃料管
13 主管
131 第一部分 132 第二部分
13a 台阶
14 火焰监视器
2 供排气管
21 供排气管22 供排气管23 供排气管24 供排气管
31 供排气室32 蓄热体33 凸缘
41 供排气室42 蓄热体43 凸缘
51 配管52 配管
61 空气废气切换装置61a 切换阀
62 空气供给管 63 废气排出管
10 蓄热式燃烧器装置
S 炉内
θ1～θ3 角度

Claims (2)

1.一种蓄热式燃烧器装置，该蓄热式燃烧器装置在燃烧器中设置有蓄热体，以对在炉内燃烧后的燃烧气体的废气热量进行回收，并且对燃烧用空气进行加热，其特征在于，包括：
燃烧器，所述燃烧器使火焰形成；以及
供排气管，所述供排气管对燃烧用空气进行供给，对所述废气热量进行回收，
所述燃烧器包括：燃料管，所述燃料管将燃料导入；空气管，所述空气管将用于向燃料添加的一次用空气导入；以及主管，所述主管与炉内连通，将来自所述燃料管的燃料和来自所述空气管的一次用空气合流并向炉内喷射燃料，
在所述空气管中，设置有对一次用空气进行加热的加热装置，
所述主管包括合流所述空气管的第一部分和合流所述燃料管的第二部分，
所述第一部分比所述第二部分靠空气及燃料的流动方向的上游侧，
所述第二部分与炉内连通，
所述加热装置是引燃烧嘴，
所述引燃烧嘴的火焰形成为不到达所述主管的大小，
所述第一部分的轴心和所述第二部分的轴心位于同一直线上，
在所述第一部分的、空气及燃料的流动方向的上游端设置有火焰监视器。
2.如权利要求1所述的蓄热式燃烧器装置，其特征在于，
所述第一部分的内径比所述第二部分的内径小。
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