JP2000283418A - 低NOxラジアントチューブバーナ及びその運転制御方法 - Google Patents

低NOxラジアントチューブバーナ及びその運転制御方法

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JP2000283418A
JP2000283418A JP11094051A JP9405199A JP2000283418A JP 2000283418 A JP2000283418 A JP 2000283418A JP 11094051 A JP11094051 A JP 11094051A JP 9405199 A JP9405199 A JP 9405199A JP 2000283418 A JP2000283418 A JP 2000283418A
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JP
Japan
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exhaust gas
supply pipe
radiant tube
burner
gas supply
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JP11094051A
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English (en)
Inventor
Shin Shizukuishi
伸 雫石
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Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

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  • Gas Burners (AREA)
  • Air Supply (AREA)
  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排ガス再循環法を適用した従来のラジアント
チューブバーナは、燃料と排ガスの混合気が供給される
混合気導入管の先端部が、パイロットバーナの炎や一次
燃焼部のメイン火炎により過熱されて変形してしまった
り、排ガス中の酸素濃度が高く、且つ、燃料と排ガスの
混合気の流速が遅い場合には、混合気導入管内に逆火が
生じてしまう等の課題がある。 【解決手段】 そこで本発明では、空気供給管部1の後
部に排ガス供給管3を突設すると共に、この排ガス供給
管内に同軸に燃料供給管4を設置した低NOxラジアン
トチューブバーナを提案するものであり、この低NOx
ラジアントチューブバーナは、蓄熱体9を設けたものの
一対によりリジェネレイティブバーナを構成することが
でき、このように再循環のために供給する排ガスによる
冷却効果により、排ガス供給管、燃料供給管、そして蓄
熱体の過熱を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、低NOxラジアン
トチューブバーナ及びその運転制御方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】ラジアントチューブバーナは、金属やセ
ラミックス等で構成された細い管のなかで燃焼させるた
め、その燃焼負荷が高く、従って排出NOx濃度も高
い。このNOxを低減するために、一般的には、下記の
ような各種の低NOx手法が行われている。 a.排ガス再循環法:燃焼用空気又は燃料(ガス)に燃
焼排気を混入させ、酸素分圧を下げ、火炎温度の低下に
よりNOxを低減する手法 b.多段燃焼法:燃焼用空気または燃料を段階的に供給
させて燃焼させることにより、火炎温度のピークを下げ
て、NOxを低減する手法。 c.上記a,bの方法の組み合わせ d.触媒等を使用する方法
【0003】図3は燃料中に排ガスを導入する排ガス再
循環法と二段燃焼を組み合わせた従来の低NOxラジア
ントチューブバーナの例を示すものである。即ち、この
バーナは、空気供給管部a内に混合気導入管bを設置す
ると共に、混合気導入管bの後端側には排ガス吸引室c
を構成し、この排ガス吸引室cには混合気導入管b方向
に燃料を噴出する燃料ノズルdを設置すると共に、排ガ
ス導入部eを設けた構成である。そして混合気導入管b
の前方には筒状の一次燃焼部fを設置し、その上流側に
パイロットバーナgを設置している。この構成では、排
ガスは、燃料ノズルdから混合気導入管b内に噴出する
燃料の噴出エネルギーにより吸引されて排ガス導入部e
から排ガス吸引室cを経て混合気導入管b内に流入し、
燃料と混合されて一次燃焼部fに供給されて一次燃焼が
行われる。そして一次燃焼部fの下流側において空気供
給管部aを流れている空気と混合して二次燃焼が行われ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のバー
ナでは、以下に示すような課題がある。 a.燃料と排ガスの混合気が供給される混合気導入管b
の先端部が、パイロットバーナgの炎及び一次燃焼部f
のメイン火炎により過熱されて変形してしまう。 b.排ガス中の酸素濃度が高く、且つ、燃料と排ガスの
混合気の流速が遅い場合には、混合気導入管b内に逆火
が生じる。 本発明はこのような課題を解決することを目的とするも
のである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明では、まず、空気供給管部の後部に排ガス
供給管を突設すると共に、この排ガス供給管内に同軸に
燃料供給管を設置した低NOxラジアントチューブバー
ナを提案する。
【0006】また本発明では、前記構成において、空気
供給管部内の、排ガス供給管の前方に筒状一次燃焼部を
設置することを提案する。
【0007】さらに本発明では、前記構成において、空
気供給管部内には、排ガス供給管との間に通気可能な蓄
熱体を設置し、この構成の複数のバーナによりリジェネ
レイティブバーナを構成することを提案する。
【0008】次に本発明では、以上の低NOxラジアン
トチューブバーナにおいて、排ガス供給管を通して噴出
させる排ガスの流速と燃料供給管を通して噴出させる燃
料の流速の夫々を可変とすることにより、炎の形状を可
変とする低NOxラジアントチューブバーナの運転制御
方法を提案する。
【0009】次に本発明では、以上の低NOxラジアン
トチューブバーナにおいて、着火時や設置している炉温
が低い場合には、排ガス供給室を経て排ガス供給管か
ら、通常運転時における排ガスに代えて空気を供給した
り、または排ガスの供給を停止する低NOxラジアント
チューブバーナの運転制御方法を提案する。
【0010】また本発明では、上述した低NOxラジア
ントチューブバーナによりリジェネレイティブバーナを
構成した場合、その運転するに際して、燃焼時のバーナ
においてのみ排ガス供給室を経て排ガス供給管から排ガ
スを供給する低NOxラジアントチューブバーナの運転
制御方法を提案する。
【0011】また本発明では、上述した低NOxラジア
ントチューブバーナによりリジェネレイティブバーナを
構成した場合、その運転するに際して排ガス供給室を経
て排ガス供給管から排ガスを常時供給する低NOxラジ
アントチューブバーナの運転制御方法を提案する。
【0012】以上の本発明の低NOxラジアントチュー
ブバーナにおいては、排ガスは排ガス再循環系統から排
ガス供給室を経て、燃料供給管の外側に同軸に配置した
排ガス供給管から噴出するものであり、その量等を適宜
に調節することができるので、流速を速くすることによ
り熱伝達率を上げることができ、このことから排ガスに
よる排ガス供給管及び燃料供給管の先端側の冷却を効果
的に行うことができ、従ってこれらの過熱を防止するこ
とができる。また排ガスと燃料は、夫々排ガス供給管と
燃料供給管により噴出されるので、排ガス中の酸素濃度
が高い場合でも逆火はしない。リジェネレイティブバー
ナとして構成した場合には、前記管の先端側の冷却と共
に通気可能な蓄熱体の冷却を行うことができ、これらの
過熱が防止される。
【0013】また本発明によれば、着火時や、設置して
いる炉温が低温で、燃焼性が悪い場合には、排ガス供給
室を経て排ガス供給管から、通常時における排ガスに代
えて空気を供給したり、または排ガスの供給を停止する
ことにより、燃焼性を改善することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図を参
照して説明する。図1は本発明の低NOxラジアントチ
ューブバーナの第1の実施の形態を示す要部の縦断面図
である。符号1は空気供給管部であり、この空気供給管
部1はラジアントチューブバーナの端部に位置する部分
である。空気供給管部1の後部には排ガス供給室2を構
成し、この排ガス供給室2から空気供給管部1内に排ガ
ス供給管3を突設し、この排ガス供給管3内に同軸に燃
料供給管4を設置している。尚、排ガス供給管3は排ガ
ス供給室2を設けずに直接に突設することができる。空
気供給管部1内には、排ガス供給管3の前方に筒状一次
燃焼部5を設置すると共に、排ガス供給管3と筒状一次
燃焼部5間に位置する空気供給管部1の個所には、パイ
ロットバーナ等の着火源装置6を設置している。排ガス
供給室2には排ガス導入口7を設け、この排ガス導入口
7は、排ガス再循環用ファン(図示省略)等を有する排
ガス再循環系(図示省略)に接続している。
【0015】以上の構成において、空気供給管部1内に
は空気供給口8から空気が供給されると共に、燃料供給
管4からは燃料が、そして排ガス供給管3からは排ガス
が筒状一次燃焼部5方向に噴出する。燃料供給管4と排
ガス供給管3は同軸に構成しているため、夫々から噴出
する燃料と排ガスは、混合しながら筒状一次燃焼室5方
向に移動し、空気供給管部4に供給された空気の一部と
混合して筒状一次燃焼室5内に流入して、一次燃焼が行
われる。燃料と排ガスは夫々燃料供給管4と排ガス供給
管3により供給されるため、排ガス中の酸素濃度が高い
場合でも逆火はしない。そして筒状一次燃焼室5内にお
いて一次燃焼したガスは、筒状一次燃焼室5の下流側に
おいて、その外側を流れてくる空気と混合し、こうして
て二次燃焼が行われる。上述したとおり、排ガス導入口
7は排ガス再循環系に接続されているため、排ガスの噴
出量等は適宜に調節することができ、従って排ガスの流
速を速くすることにより、排ガスと排ガス供給管3及び
燃料供給管4との熱伝達率を上昇させることができ、こ
れらの管の先端側を効果的に冷却することができるの
で、炉温が高い場合にもこれらの過熱を防止することが
できる。
【0016】また排ガス供給管3を経て噴出する排ガス
の流速と燃料供給管4を経て噴出する燃料の流速の夫々
を可変とすることにより、炎の形状、この場合長さを可
変とすることができ、ラジアントチューブバーナの長さ
方向の温度分布を用途等に応じて最適化することができ
る。
【0017】以上の第1の実施の形態では、燃料供給管
4と排ガス供給管3の前方に筒状一次燃焼室5を設け
て、2段燃焼を行うように構成しているが、筒状一次燃
焼室5を設けず、2段燃焼を行わないで、専ら排ガス再
循環のみによるNOxの低下を計るような構成とするこ
ともできる。
【0018】また排ガス供給口7から排ガス供給室2を
経て排ガス供給管3への排ガスの供給を必要に応じて停
止可能としたり、排ガスに代えて空気を供給可能とする
ように排ガス再循環系を構成することができ、このよう
な構成では、着火時や、設置している炉温が低温で、燃
焼性が悪い場合には、通常時における排ガスに代えて排
ガス供給管3に空気を供給したり、または排ガスの供給
を停止することにより、燃焼性を改善することができ
る。
【0019】次に図2は本発明の低NOxラジアントチ
ューブバーナの第2の実施の形態を示す要部の縦断面図
である。この第2の実施の形態は、第1の実施の形態の
バーナ部分の構成において、空気供給管部1内に、排ガ
ス供給管3との間に通気可能な蓄熱体9を設置し、この
ような構成の一対のバーナによりリジェネレイティブバ
ーナを構成したものである。従って、第1の実施の形態
と同様な構成要素には同一の符号を付して重複する説明
は省略する。このようにして構成したリジェネレイティ
ブバーナにおいては、周知のリジェネレイティブバーナ
と同様に、一方のバーナ、図中左側のバーナが燃焼状態
の場合には右側のバーナが排気状態であり、これらの燃
焼状態を交番的に変更して排熱回収を効率的に行うもの
である。このようなリジェネレイティブバーナにおいて
は、排ガス供給管3内を流れる排ガスにより蓄熱体9も
冷却され、従って炉温が高い場合にも過熱の防止を行う
ことができる。そして、この場合、排ガス供給管3への
排ガスの導入は、燃焼状態のバーナ側、即ち、図の状態
においては、図中左側のバーナについて行うように制御
することができる。こうすると、燃焼状態のバーナ側に
おける排ガス供給管3、燃料供給管4の先端側と共に蓄
熱体9を冷却してそれらの過熱を防止すると共に、排気
状態のバーナ側、即ち図中右側のバーナでは排ガスの供
給による冷却が行われないので、排ガスによる蓄熱体9
への蓄熱を効率的に行うことができる。
【0020】しかしながら、本発明によるリジェネレイ
ティブバーナを、高温の炉で使用する場合には、燃焼状
態及び排気状態のバーナのいずれにも、即ち常時、排ガ
スを供給することにより、蓄熱体9等の必要以上の昇温
を防止することができる。
【0021】
【発明の効果】本発明は以上のとおりであるので、次の
ような効果がある。 a.燃料供給管の外側に同軸に構成した排ガス供給管か
ら供給される排ガスによる排ガス再循環効果でNOxの
低減を計ることができる。 b.燃料と排ガスは夫々燃料供給管と排ガス供給管によ
り供給されるため、排ガス中の酸素濃度が高い場合でも
逆火はしない。 c.排ガスの流速を調節することができるので、速い流
速により排ガスとの熱伝達率を上昇させることができ、
従って冷却効果が増大して、燃料供給管と排ガス供給管
の先端側の過熱を防止することができる。 d.排ガスと燃料の夫々の噴出流速を可変とすることに
より、炎の形状、この場合長さを可変とすることがで
き、ラジアントチューブバーナの温度分布を用途等に応
じて最適化することができる。 e.着火時や、設置している炉温が低温で、燃焼性が悪
い場合には、通常時における排ガスに代えて排ガス供給
管に空気を供給したり、または排ガスの供給を停止する
ことにより、燃焼性を改善することができる。 f.本発明によりリジェネレイティブバーナを構成した
場合には、b項の内容と共に、蓄熱体の必要以上の過熱
を防止することができる。 g.f項における排ガスによる蓄熱体の冷却は、燃焼時
のバーナについてのみ行うことにより、蓄熱体の必要以
上の冷却を防止することができる。 h.高温の炉で使用する場合には、燃焼状態及び排気状
態のバーナのいずれにも、即ち常時、排ガスを供給する
ことにより、蓄熱体等の必要以上の昇温を防止すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の低NOxラジアントチューブバーナ
の第1の実施の形態を示す要部の縦断面図である。
【図2】 本発明の低NOxラジアントチューブバーナ
により、リジェネレイティブバーナを構成した実施の形
態を示す要部の縦断面図である。
【図3】 排ガス再循環法を適用したラジアントチュー
ブバーナの従来例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1 空気供給管部 2 排ガス供給室 3 排ガス供給管 4 燃料供給管 5 筒状一次燃焼部 6 着火源装置 7 排ガス導入口 8 空気供給口 9 蓄熱体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3K017 BA05 BA06 BB04 BB05 BC01 BC05 BE05 BE11 BE12 DC03 DC07 3K023 QA16 QB02 QB09 QB21 QC07 3K091 AA01 AA10 AA20 BB08 BB26 CC06 CC07 CC24 DD02 EA13 EA23 EA24 EA34

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空気供給管部の後部に排ガス供給管を突
    設すると共に、この排ガス供給管内に同軸に燃料供給管
    を設置したことを特徴とする低NOxラジアントチュー
    ブバーナ
  2. 【請求項2】 空気供給管部内には、排ガス供給管の前
    方に筒状一次燃焼部を設置したことを特徴とする請求項
    1記載の低NOxラジアントチューブバーナ
  3. 【請求項3】 空気供給管部内には、排ガス供給管との
    間に通気可能な蓄熱体を設置し、この構成の複数のバー
    ナによりリジェネレイティブバーナを構成することを特
    徴とする請求項1または2記載の低NOxラジアントチ
    ューブバーナ
  4. 【請求項4】 請求項1〜3までのいずれか1項に記載
    の低NOxラジアントチューブバーナにおいて、排ガス
    供給管を通して噴出させる排ガスの流速と燃料供給管を
    通して噴出させる燃料の流速の夫々を可変とすることに
    より、炎の形状を可変とすることを特徴とする低NOx
    ラジアントチューブバーナの運転制御方法
  5. 【請求項5】 請求項1〜3までのいずれか1項に記載
    の低NOxラジアントチューブバーナにおいて、着火時
    や設置している炉温が低い場合には、排ガス供給室を経
    て排ガス供給管から、通常運転時における排ガスに代え
    て空気を供給することを特徴とする低NOxラジアント
    チューブバーナの運転制御方法
  6. 【請求項6】 請求項1〜3までのいずれか1項に記載
    の低NOxラジアントチューブバーナにおいて、着火時
    や設置している炉温が低い場合には、通常時において排
    ガス供給室を経て排ガス供給管から供給している排ガス
    の供給を停止することを特徴とする低NOxラジアント
    チューブバーナの運転制御方法
  7. 【請求項7】 請求項3記載の低NOxラジアントチュ
    ーブバーナにおいて、リジェネレイティブバーナとして
    の運転に際して、燃焼時のバーナにおいてのみ排ガス供
    給室を経て排ガス供給管から排ガスを供給することを特
    徴とする低NOxラジアントチューブバーナの運転制御
    方法
  8. 【請求項8】 請求項3記載の低NOxラジアントチュ
    ーブバーナにおいて、リジェネレイティブバーナとして
    の運転に際して、排ガス供給室を経て排ガス供給管から
    排ガスを常時供給することを特徴とする低NOxラジア
    ントチューブバーナの運転制御方法
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101893254A (zh) * 2010-09-03 2010-11-24 魏伯卿 富氧局部增氧射流助燃提高燃烧炉生产负荷的方法及装置
CN105486080A (zh) * 2014-10-11 2016-04-13 梁燕龙 竖窑烧嘴及方法
CN109253451A (zh) * 2017-07-13 2019-01-22 鞍钢股份有限公司 一种烟气回流相变换热辐射管装置

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