JP2000337606A - 高温空気中での低ＮＯｘ燃焼方法および蓄熱式燃焼装置 - Google Patents
高温空気中での低ＮＯｘ燃焼方法および蓄熱式燃焼装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温空気中の燃焼であっても火炎温度を抑
え、ＮＯｘの排出量を低減するとともに、加熱の高効率
化を図る。 【解決手段】 燃焼装置１Ａ内の高温空気中にすすの出
やすい燃料を低速で噴射し、高輝度火炎５，５ａを被加
熱物６の近くに形成した。
え、ＮＯｘの排出量を低減するとともに、加熱の高効率
化を図る。 【解決手段】 燃焼装置１Ａ内の高温空気中にすすの出
やすい燃料を低速で噴射し、高輝度火炎５，５ａを被加
熱物６の近くに形成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温空気中での燃
焼方法および燃焼装置に係り、特に高温の排気の熱回収
を行う蓄熱式燃焼装置における高温空気中での低ＮＯx
燃焼方法に関するものである。
焼方法および燃焼装置に係り、特に高温の排気の熱回収
を行う蓄熱式燃焼装置における高温空気中での低ＮＯx
燃焼方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、工業炉などの燃焼装置では、熱効
率を高めるため、高温の燃焼排ガスから高温の排熱を効
率よく回収して燃料の節約やエネルギの有効利用を図る
蓄熱式燃焼装置が普及しはじめている。
率を高めるため、高温の燃焼排ガスから高温の排熱を効
率よく回収して燃料の節約やエネルギの有効利用を図る
蓄熱式燃焼装置が普及しはじめている。
【０００３】図４は従来の蓄熱式燃焼装置の断面図であ
る。図において、ａは燃焼装置である。ｂは燃焼装置ａ
の側壁、ｃは底部である。ｄ、ｅは側壁ｂの紙面上左右
に上下に設けられたセラミックハニカムまたはペブル製
等の蓄熱体ｎを有する燃焼バーナである。ｆは火炎で、
実線で示した火炎は燃焼バーナｄによる火炎であり、１
点鎖線で示した火炎は燃焼バーナｅによる火炎である。
ｇ、ｉは燃焼バーナｄ、ｅの空気供給口で、図示しない
空気供給管が接続されている。ｈ、ｊは燃焼バーナｄ、
ｅの燃焼排ガス排出口で、図示しない燃焼排ガス排出管
が接続されている。ｋ、ｍは燃料供給管で、燃焼バーナ
ｄ、ｅの蓄熱体ｎ、ｑの出口付近に設けられている。
る。図において、ａは燃焼装置である。ｂは燃焼装置ａ
の側壁、ｃは底部である。ｄ、ｅは側壁ｂの紙面上左右
に上下に設けられたセラミックハニカムまたはペブル製
等の蓄熱体ｎを有する燃焼バーナである。ｆは火炎で、
実線で示した火炎は燃焼バーナｄによる火炎であり、１
点鎖線で示した火炎は燃焼バーナｅによる火炎である。
ｇ、ｉは燃焼バーナｄ、ｅの空気供給口で、図示しない
空気供給管が接続されている。ｈ、ｊは燃焼バーナｄ、
ｅの燃焼排ガス排出口で、図示しない燃焼排ガス排出管
が接続されている。ｋ、ｍは燃料供給管で、燃焼バーナ
ｄ、ｅの蓄熱体ｎ、ｑの出口付近に設けられている。
【０００４】燃焼バーナｄ、ｅは、燃焼と閉止を交互に
行って炉内に火炎ｆを形成する。すなわち、一方の燃焼
バーナｄを燃焼するときは他方の燃焼バーナｅの燃焼を
閉止し、排ガス排出口ｊを開放して排ガスを排出する。
また、燃焼バーナｅを燃焼するときは燃焼バーナｄを閉
止し、排ガス排出口ｈを開放して排ガスを排出する。こ
の間、高温の燃焼排ガスの熱量は燃焼バーナｄ、ｅの蓄
熱体ｎ、ｑに回収される。たとえば、燃焼バーナｄを燃
焼するときは、空気供給口ｇから空気は供給される。空
気は高温の蓄熱体ｎ、ｑを通って１，０００℃程度に加
熱される。高温の空気は、燃料と混合して燃焼し、火炎
ｆを形成する。高温の燃焼排ガスは、蓄熱体ｑを通って
蓄熱体ｑを加熱し、燃焼排ガスを２００℃以下まで降温
して外部に排出される。給気側の蓄熱体ｎが降温し、排
気側の蓄熱体ｑが昇温したら空気の入口と出口を交代
し、燃焼バーナｅで燃焼し、燃焼バーナｄは排気側にな
る。ｐは燃焼装置ａの底部ｃに搬送して載置した鋼塊な
どの被加熱材である。
行って炉内に火炎ｆを形成する。すなわち、一方の燃焼
バーナｄを燃焼するときは他方の燃焼バーナｅの燃焼を
閉止し、排ガス排出口ｊを開放して排ガスを排出する。
また、燃焼バーナｅを燃焼するときは燃焼バーナｄを閉
止し、排ガス排出口ｈを開放して排ガスを排出する。こ
の間、高温の燃焼排ガスの熱量は燃焼バーナｄ、ｅの蓄
熱体ｎ、ｑに回収される。たとえば、燃焼バーナｄを燃
焼するときは、空気供給口ｇから空気は供給される。空
気は高温の蓄熱体ｎ、ｑを通って１，０００℃程度に加
熱される。高温の空気は、燃料と混合して燃焼し、火炎
ｆを形成する。高温の燃焼排ガスは、蓄熱体ｑを通って
蓄熱体ｑを加熱し、燃焼排ガスを２００℃以下まで降温
して外部に排出される。給気側の蓄熱体ｎが降温し、排
気側の蓄熱体ｑが昇温したら空気の入口と出口を交代
し、燃焼バーナｅで燃焼し、燃焼バーナｄは排気側にな
る。ｐは燃焼装置ａの底部ｃに搬送して載置した鋼塊な
どの被加熱材である。
【０００５】このように、燃焼バーナｄ、ｅを交互に燃
焼させ、その燃焼排ガスを燃焼していない燃焼バーナ側
の蓄熱体ｎ，ｑを通して排出し、蓄熱体ｎ，ｑに蓄熱さ
れた燃焼排ガスの熱を利用して燃焼用空気を予熱し、高
温の空気を送給して燃焼装置ａの燃焼用空気として使用
すれば、予熱空気の持ち込む熱量だけ燃料使用量を節約
できる。
焼させ、その燃焼排ガスを燃焼していない燃焼バーナ側
の蓄熱体ｎ，ｑを通して排出し、蓄熱体ｎ，ｑに蓄熱さ
れた燃焼排ガスの熱を利用して燃焼用空気を予熱し、高
温の空気を送給して燃焼装置ａの燃焼用空気として使用
すれば、予熱空気の持ち込む熱量だけ燃料使用量を節約
できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の蓄熱
式燃焼装置においては、燃料と高温の空気をよく混ぜて
燃焼させており、予熱温度を高くすれば、それだけ燃料
の節約率も大きくなるが、火炎の温度が高温になるた
め、ＮＯｘの排出量が増大する。そのため急速混合や燃
料ガスとの混合希釈によって火炎温度を下げてＮＯｘの
排出量を抑制している。しかしながら、ＮＯｘの排出量
を抑制するために火炎温度を下げると熱放射量が減少し
てしまい、被加熱物の加熱効率は低下してしまうという
問題がある。
式燃焼装置においては、燃料と高温の空気をよく混ぜて
燃焼させており、予熱温度を高くすれば、それだけ燃料
の節約率も大きくなるが、火炎の温度が高温になるた
め、ＮＯｘの排出量が増大する。そのため急速混合や燃
料ガスとの混合希釈によって火炎温度を下げてＮＯｘの
排出量を抑制している。しかしながら、ＮＯｘの排出量
を抑制するために火炎温度を下げると熱放射量が減少し
てしまい、被加熱物の加熱効率は低下してしまうという
問題がある。
【０００７】本発明は、上記のような問題点を解決する
ために創案されたもので、高温空気中の燃焼であっても
火炎温度を抑え、ＮＯｘの排出量を低減するとともに、
加熱の高効率化を図ることができる高温空気中での低Ｎ
Ｏｘ燃焼方法および蓄熱式燃焼装置を提供することを目
的とするものである。
ために創案されたもので、高温空気中の燃焼であっても
火炎温度を抑え、ＮＯｘの排出量を低減するとともに、
加熱の高効率化を図ることができる高温空気中での低Ｎ
Ｏｘ燃焼方法および蓄熱式燃焼装置を提供することを目
的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載発明によれば、燃焼装置内の高温空気
中にすすの出やすい燃料を低速で噴射し、高輝度火炎を
被加熱物の近くに形成する高温空気中での低ＮＯｘ燃焼
方法が提供される。
め、請求項１記載発明によれば、燃焼装置内の高温空気
中にすすの出やすい燃料を低速で噴射し、高輝度火炎を
被加熱物の近くに形成する高温空気中での低ＮＯｘ燃焼
方法が提供される。
【０００９】請求項５記載発明によれば、高温の排気の
熱回収を行い、熱回収により得られた空気の予熱温度が
７００℃以上である蓄熱式燃焼装置において、燃料ノズ
ルから燃焼装置内の高温空気中にすすの出やすい燃料を
低速で噴射し、高輝度火炎を被加熱物の近くに形成した
蓄熱式燃焼装置が提供される。
熱回収を行い、熱回収により得られた空気の予熱温度が
７００℃以上である蓄熱式燃焼装置において、燃料ノズ
ルから燃焼装置内の高温空気中にすすの出やすい燃料を
低速で噴射し、高輝度火炎を被加熱物の近くに形成した
蓄熱式燃焼装置が提供される。
【００１０】上記すすの出やすい燃料は、燃料成分の炭
素と水素の原子数の比率Ｈ／Ｃが３未満であるのが好ま
しい。
素と水素の原子数の比率Ｈ／Ｃが３未満であるのが好ま
しい。
【００１１】上記燃料は、プロパン、エチレン、ベンセ
ン、灯油のいずれかであるのが好ましい。
ン、灯油のいずれかであるのが好ましい。
【００１２】燃料の噴射平均速度Ｖ（ｍ／ｓ）は、有効
噴射孔直径をＤｊ（ｍ）としたとき、Ｖ＜１７，０００
×Ｄｊであるのが好ましい。
噴射孔直径をＤｊ（ｍ）としたとき、Ｖ＜１７，０００
×Ｄｊであるのが好ましい。
【００１３】次に本発明の作用を説明する。本発明の高
温空気中での低ＮＯｘ燃焼方法および蓄熱式燃焼装置に
よれば、燃焼装置を稼働するときは、図示しないパイロ
ットバーナなどにより、あらかじめ、燃焼炉内の温度を
所定の温度まで昇温する。所定の温度まで昇温した後、
燃焼炉内の高温空気中にすすの出やすい燃料を低速で噴
射して燃焼する。燃料流は高温の空気中で周囲部分が燃
焼するとともに、中心部は酸素が欠乏しており、１，５
００〜１，８００℃の高温雰囲気で蒸し焼き状態とな
り、大量のすすを生成する。すすは周囲の高温部から加
熱されて高輝度の輻射光を出すとともに、周囲の温度を
低下させる。この高輝度の輻射光により被加熱物が効果
的に加熱される。このように火炎は、すすの高輝度の輻
射光により高温にならないので、低ＮＯｘ化を図ること
ができる。また、すすはＮＯｘ生成に寄与する火炎内
の、Ｏ，ＯＨ活性種を消費・減少させることにより、Ｎ
Ｏｘ生成を抑制する。高輝度火炎を被加熱物の近くに形
成するので高い輻射加熱効率を得ることができる。熱回
収により得られた空気の予熱温度は、７００℃以上なの
で生成したすすを完全燃焼することができ、すすが未燃
のまま、あるいは不完全燃焼のまま外部に排出すること
はない。
温空気中での低ＮＯｘ燃焼方法および蓄熱式燃焼装置に
よれば、燃焼装置を稼働するときは、図示しないパイロ
ットバーナなどにより、あらかじめ、燃焼炉内の温度を
所定の温度まで昇温する。所定の温度まで昇温した後、
燃焼炉内の高温空気中にすすの出やすい燃料を低速で噴
射して燃焼する。燃料流は高温の空気中で周囲部分が燃
焼するとともに、中心部は酸素が欠乏しており、１，５
００〜１，８００℃の高温雰囲気で蒸し焼き状態とな
り、大量のすすを生成する。すすは周囲の高温部から加
熱されて高輝度の輻射光を出すとともに、周囲の温度を
低下させる。この高輝度の輻射光により被加熱物が効果
的に加熱される。このように火炎は、すすの高輝度の輻
射光により高温にならないので、低ＮＯｘ化を図ること
ができる。また、すすはＮＯｘ生成に寄与する火炎内
の、Ｏ，ＯＨ活性種を消費・減少させることにより、Ｎ
Ｏｘ生成を抑制する。高輝度火炎を被加熱物の近くに形
成するので高い輻射加熱効率を得ることができる。熱回
収により得られた空気の予熱温度は、７００℃以上なの
で生成したすすを完全燃焼することができ、すすが未燃
のまま、あるいは不完全燃焼のまま外部に排出すること
はない。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図面に基づいて説明する。図１は請求項２記載の蓄
熱式燃焼装置の断面図である。図において、１は蓄熱式
燃焼装置（以下「燃焼装置」という）であり、１Ａは燃
焼装置１の燃焼炉である。１ａは燃焼炉１Ａの炉壁、１
ｂは炉底である。２、２ａは炉壁１ａに設けられた燃料
供給ノズル（以下「ノズル」という）である。３は燃料
供給装置である。４、４ａは一端を燃料供給装置３に、
他端をノズル２、２ａに連結したノズル２、２ａへの燃
料供給管である。５、５ａは燃焼炉１Ａ内に噴射された
燃料により形成された高輝度火炎である。６は燃焼炉１
Ａの底部１ｂ上に搬入された鋼塊などの被加熱物であ
る。７、８は炉壁１ａに設けられたセラミックハニカム
またはペブル製等の蓄熱体７ａ，８ａを有する空気予熱
器兼排熱回収器である。空気予熱器７（８）兼排熱回収
器８（７）は、たとえば、ノズル２から燃料を噴射して
燃焼するときは空気予熱器７から高温空気を噴射し、排
熱回収器８から燃焼排ガスを排出する。このとき排熱回
収器８の蓄熱体８ａは燃焼排ガスによって蓄熱される。
また、ノズル２ａから燃料を噴射して燃焼するときは排
熱回収器８から高温空気を噴射し、空気予熱器７から排
ガスを排出する。このとき空気予熱器７の蓄熱体７ａは
燃焼排ガスによって蓄熱される。ノズル２またはノズル
２ａの燃焼と閉止は、３０〜６０秒の短い間隔で交互に
切り換えて行う。１１、１２は一端を空気予熱器７
（８）兼排熱回収器８（７）に、他端を送風機９に連結
した空気送給管兼燃焼排ガス排出管で、中間に切替弁１
０を設けている。空気予熱器７（８）兼排熱回収器８
（７）は、たとえば、空気送給管１１から高温空気を送
給するときは空気送給管１１が燃焼用空気を送給し、燃
焼排ガス排出管１２が燃焼排ガスを排出する。空気予熱
器７（８）兼排熱回収器８（７）は、ノズル２、２ａの
燃焼または閉止に合わせて燃焼用空気の送給と排ガスの
排出を切替弁１０により交互に切り換えて行われる。な
お、１３は燃焼排ガス流である。
て、図面に基づいて説明する。図１は請求項２記載の蓄
熱式燃焼装置の断面図である。図において、１は蓄熱式
燃焼装置（以下「燃焼装置」という）であり、１Ａは燃
焼装置１の燃焼炉である。１ａは燃焼炉１Ａの炉壁、１
ｂは炉底である。２、２ａは炉壁１ａに設けられた燃料
供給ノズル（以下「ノズル」という）である。３は燃料
供給装置である。４、４ａは一端を燃料供給装置３に、
他端をノズル２、２ａに連結したノズル２、２ａへの燃
料供給管である。５、５ａは燃焼炉１Ａ内に噴射された
燃料により形成された高輝度火炎である。６は燃焼炉１
Ａの底部１ｂ上に搬入された鋼塊などの被加熱物であ
る。７、８は炉壁１ａに設けられたセラミックハニカム
またはペブル製等の蓄熱体７ａ，８ａを有する空気予熱
器兼排熱回収器である。空気予熱器７（８）兼排熱回収
器８（７）は、たとえば、ノズル２から燃料を噴射して
燃焼するときは空気予熱器７から高温空気を噴射し、排
熱回収器８から燃焼排ガスを排出する。このとき排熱回
収器８の蓄熱体８ａは燃焼排ガスによって蓄熱される。
また、ノズル２ａから燃料を噴射して燃焼するときは排
熱回収器８から高温空気を噴射し、空気予熱器７から排
ガスを排出する。このとき空気予熱器７の蓄熱体７ａは
燃焼排ガスによって蓄熱される。ノズル２またはノズル
２ａの燃焼と閉止は、３０〜６０秒の短い間隔で交互に
切り換えて行う。１１、１２は一端を空気予熱器７
（８）兼排熱回収器８（７）に、他端を送風機９に連結
した空気送給管兼燃焼排ガス排出管で、中間に切替弁１
０を設けている。空気予熱器７（８）兼排熱回収器８
（７）は、たとえば、空気送給管１１から高温空気を送
給するときは空気送給管１１が燃焼用空気を送給し、燃
焼排ガス排出管１２が燃焼排ガスを排出する。空気予熱
器７（８）兼排熱回収器８（７）は、ノズル２、２ａの
燃焼または閉止に合わせて燃焼用空気の送給と排ガスの
排出を切替弁１０により交互に切り換えて行われる。な
お、１３は燃焼排ガス流である。
【００１５】このように図１は、ノズル２を燃焼して高
輝度火炎５（実線で示す）を形成し、ノズル２ａの燃焼
を閉止して排熱回収器８が燃焼排ガスを排気している状
態を示している。燃料供給管４からノズル２に燃料が供
給され、また、燃焼用空気供給管１１から空気予熱器７
を通って予熱された燃焼用空気は燃焼炉１Ａ内に供給さ
れる。一方、燃料供給管４ａは閉止され、燃焼炉１Ａ内
の燃焼排ガスは排熱回収器８から燃焼排ガス排出管１２
を通り切替弁１０を介して排出される。この間、燃焼排
ガスが保有する高温の熱量が排熱回収器８の蓄熱体８ａ
に回収される。なお、蓄熱体７ａ、８ａは、常時炉内側
が１，０００℃、炉外側が２００℃程度に保たれてい
て、空気は空気予熱器７を通って７００℃〜１，０００
℃程度まで加熱され、排気は炉外に排出されるとき２０
０℃程度まで冷却される。
輝度火炎５（実線で示す）を形成し、ノズル２ａの燃焼
を閉止して排熱回収器８が燃焼排ガスを排気している状
態を示している。燃料供給管４からノズル２に燃料が供
給され、また、燃焼用空気供給管１１から空気予熱器７
を通って予熱された燃焼用空気は燃焼炉１Ａ内に供給さ
れる。一方、燃料供給管４ａは閉止され、燃焼炉１Ａ内
の燃焼排ガスは排熱回収器８から燃焼排ガス排出管１２
を通り切替弁１０を介して排出される。この間、燃焼排
ガスが保有する高温の熱量が排熱回収器８の蓄熱体８ａ
に回収される。なお、蓄熱体７ａ、８ａは、常時炉内側
が１，０００℃、炉外側が２００℃程度に保たれてい
て、空気は空気予熱器７を通って７００℃〜１，０００
℃程度まで加熱され、排気は炉外に排出されるとき２０
０℃程度まで冷却される。
【００１６】燃料は、すすの出やすい燃料成分の炭素と
水素の原子数の比率Ｈ／Ｃが３未満のプロパン、エチレ
ン、ベンセン、灯油を使用するのがよい。なお、すすは
高温空気中なので未燃のままあるいは不完全燃焼のまま
排出されることはない。
水素の原子数の比率Ｈ／Ｃが３未満のプロパン、エチレ
ン、ベンセン、灯油を使用するのがよい。なお、すすは
高温空気中なので未燃のままあるいは不完全燃焼のまま
排出されることはない。
【００１７】燃料の噴射平均速度Ｖ（ｍ／ｓ）は、有効
噴射孔直径をＤｊ（ｍ）としたとき、Ｖ＜１７，０００
×Ｄｊであるのがよい。
噴射孔直径をＤｊ（ｍ）としたとき、Ｖ＜１７，０００
×Ｄｊであるのがよい。
【００１８】次に実施形態に基づく作用について述べ
る。本発明の高温空気中での低ＮＯｘ燃焼方法方法およ
び蓄熱式燃焼装置によれば、燃焼装置１を稼働するとき
は、図示しないパイロットバーナなどにより、あらかじ
め、燃焼炉１Ａ内の温度を所定の温度まで昇温する。所
定の温度まで昇温した後、燃焼炉１Ａ内の高温空気中に
すすの出やすい燃料を低速で噴射して燃焼する。燃料流
は高温の空気中で周囲部分が燃焼するとともに、中心部
は酸素が欠乏しており、１，５００〜１，８００℃の高
温雰囲気で蒸し焼き状態となり、大量のすすを生成す
る。すすは周囲の高温部から加熱されて高輝度の輻射光
を出すとともに、周囲の温度を低下させる。この高輝度
の輻射光により被加熱物が効果的に加熱される。このよ
うに火炎は、すすの高輝度の輻射光により高温にならな
いので、低ＮＯｘ化を図ることができる。また、すすは
ＮＯｘ生成に寄与する火炎内の、Ｏ，ＯＨ活性種を消費
・減少させることにより、ＮＯｘ生成を抑制する。高輝
度火炎５、５を被加熱物６の近くに形成するので高い輻
射加熱効率を得ることができる。熱回収により得られた
空気の予熱温度は、７００℃〜１，０００℃程度なので
生成したすすを完全燃焼することができ、すすが未燃の
まま、あるいは不完全燃焼のまま外部に排出することは
ない。
る。本発明の高温空気中での低ＮＯｘ燃焼方法方法およ
び蓄熱式燃焼装置によれば、燃焼装置１を稼働するとき
は、図示しないパイロットバーナなどにより、あらかじ
め、燃焼炉１Ａ内の温度を所定の温度まで昇温する。所
定の温度まで昇温した後、燃焼炉１Ａ内の高温空気中に
すすの出やすい燃料を低速で噴射して燃焼する。燃料流
は高温の空気中で周囲部分が燃焼するとともに、中心部
は酸素が欠乏しており、１，５００〜１，８００℃の高
温雰囲気で蒸し焼き状態となり、大量のすすを生成す
る。すすは周囲の高温部から加熱されて高輝度の輻射光
を出すとともに、周囲の温度を低下させる。この高輝度
の輻射光により被加熱物が効果的に加熱される。このよ
うに火炎は、すすの高輝度の輻射光により高温にならな
いので、低ＮＯｘ化を図ることができる。また、すすは
ＮＯｘ生成に寄与する火炎内の、Ｏ，ＯＨ活性種を消費
・減少させることにより、ＮＯｘ生成を抑制する。高輝
度火炎５、５を被加熱物６の近くに形成するので高い輻
射加熱効率を得ることができる。熱回収により得られた
空気の予熱温度は、７００℃〜１，０００℃程度なので
生成したすすを完全燃焼することができ、すすが未燃の
まま、あるいは不完全燃焼のまま外部に排出することは
ない。
【００１９】
【実施例】本発明の有効性を確かめるため、高温空気中
での噴射火炎の熱放射と高温空気中でのＮＯｘ排出指数
について試験を行った。
での噴射火炎の熱放射と高温空気中でのＮＯｘ排出指数
について試験を行った。
【００２０】図２は試験の１つの例で、高温空気中での
噴射火炎の熱放射を示す図である。図において、横軸に
燃料の重量割合を、縦軸に火炎局部からの熱放射強度
（Ｗ／ｃｍ2 ）を示している。燃焼空気を８４０℃に設
定した。燃料にすすの多いエチレンを使用し、窒素で希
釈すると、図に示すように、エチレンの重量割合を１と
した場合、火炎局部からの熱放射は１３Ｗ／ｃｍ2 であ
る。燃料にメタンを使用し、メタンの重量割合を１とし
た場合、火炎局部からの熱放射は５Ｗ／ｃｍ2 である。
したがって、エチレンはメタンの約３倍の熱放射強度を
有する。エチレンおよびメタンは共に窒素で希釈して行
うと熱放射強度は低下し、重量割合が０．５以下ではほ
ぼ等しく２．５程度である。
噴射火炎の熱放射を示す図である。図において、横軸に
燃料の重量割合を、縦軸に火炎局部からの熱放射強度
（Ｗ／ｃｍ2 ）を示している。燃焼空気を８４０℃に設
定した。燃料にすすの多いエチレンを使用し、窒素で希
釈すると、図に示すように、エチレンの重量割合を１と
した場合、火炎局部からの熱放射は１３Ｗ／ｃｍ2 であ
る。燃料にメタンを使用し、メタンの重量割合を１とし
た場合、火炎局部からの熱放射は５Ｗ／ｃｍ2 である。
したがって、エチレンはメタンの約３倍の熱放射強度を
有する。エチレンおよびメタンは共に窒素で希釈して行
うと熱放射強度は低下し、重量割合が０．５以下ではほ
ぼ等しく２．５程度である。
【００２１】この試験の結果、すすの形成しやすいエチ
レンを使用すると、高温雰囲気中で火炎中にすすを形成
して熱放射強度が大きくなることがわかった。
レンを使用すると、高温雰囲気中で火炎中にすすを形成
して熱放射強度が大きくなることがわかった。
【００２２】図３は同時に測定した試験の１つの例で、
高温空気中でのＮＯｘ排出指数を示す図である。図にお
いて、横軸に燃料の重量割合を縦軸にＮＯｘ排出指数
（ｇ／Ｋｇ−ｆｕｅｒ）を示している。燃焼空気を８４
０℃に設定した。燃料にすすの多いエチレンを使用し、
図に示すように、エチレンの重量割合を１とした場合、
ＮＯｘの排出量は４ｇ／Ｋｇである。燃料にメタンを使
用し、メタンの重量割合を１とした場合、ＮＯｘの排出
量は５４Ｋｇである。燃料を窒素で希釈し、燃料の重量
割合を減らして行うとエチレンでは０．５５のとき最大
値を示し、メタンでは０．８のとき最大値を示す。
高温空気中でのＮＯｘ排出指数を示す図である。図にお
いて、横軸に燃料の重量割合を縦軸にＮＯｘ排出指数
（ｇ／Ｋｇ−ｆｕｅｒ）を示している。燃焼空気を８４
０℃に設定した。燃料にすすの多いエチレンを使用し、
図に示すように、エチレンの重量割合を１とした場合、
ＮＯｘの排出量は４ｇ／Ｋｇである。燃料にメタンを使
用し、メタンの重量割合を１とした場合、ＮＯｘの排出
量は５４Ｋｇである。燃料を窒素で希釈し、燃料の重量
割合を減らして行うとエチレンでは０．５５のとき最大
値を示し、メタンでは０．８のとき最大値を示す。
【００２３】この試験の結果、エチレンを使用すると、
高輝度火炎により火炎温度が下がり、ＮＯｘの排出量が
低減し、熱放射強度を大きくできることがわかった。
高輝度火炎により火炎温度が下がり、ＮＯｘの排出量が
低減し、熱放射強度を大きくできることがわかった。
【００２４】本発明は、上記実施の形態に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更
し得ることは勿論である。
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更
し得ることは勿論である。
【００２５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、燃
焼炉内の高温空気中にすすの出やすい燃料を急激に混合
しないように低速で噴射して高輝度火炎を被加熱物の近
くに形成して燃焼するようにしたので、火炎温度を抑え
てＮＯｘの排出量を低減するとともに、加熱の高効率化
を図ることができるなどの優れた効果を奏する。
焼炉内の高温空気中にすすの出やすい燃料を急激に混合
しないように低速で噴射して高輝度火炎を被加熱物の近
くに形成して燃焼するようにしたので、火炎温度を抑え
てＮＯｘの排出量を低減するとともに、加熱の高効率化
を図ることができるなどの優れた効果を奏する。
【図１】本発明による蓄熱燃焼装置の断面図である。
【図２】有効性を確かめるために行った試験の１つの例
で、高温空気中での噴射火炎の熱放射を示す図である。
で、高温空気中での噴射火炎の熱放射を示す図である。
【図３】有効性を確かめるために行った試験の１つの例
で、高温空気中でのＮＯｘ排出指数を示す図である。
で、高温空気中でのＮＯｘ排出指数を示す図である。
【図４】従来の蓄熱燃焼装置の断面図である。
１ 燃焼装置 １Ａ 燃焼炉 １ａ 炉壁 １ｂ 炉底 ２，２ａ ノズル ３ 燃料供給装置 ４，４ａ 燃料供給管 ５，５ａ 火炎 ６ 被加熱物 ７，８ 空気予熱器兼排熱回収器 ９ 送風機 １０ 切替弁 １１，１２ 空気供給管兼排ガス排出管 １３ 燃焼排ガス流
Claims (8)
- 【請求項１】 燃焼装置内の高温空気中にすすの出やす
い燃料を低速で噴射し、高輝度火炎を被加熱物の近くに
形成したことを特徴とする高温空気中での低ＮＯx 燃焼
方法。 - 【請求項２】 上記すすの出やすい燃料は、燃料成分の
炭素と水素の原子数の比率Ｈ／Ｃが３未満である請求項
１記載の高温空気中での低ＮＯx 燃焼方法。 - 【請求項３】 上記燃料は、プロパン、エチレン、ベン
セン、灯油のいずれかである請求項１記載の高温空気中
での低ＮＯx 燃焼方法。 - 【請求項４】 燃料の噴射平均速度Ｖ（ｍ／ｓ）は、有
効噴射孔直径をＤｊ（ｍ）としたとき、Ｖ＜１７，００
０×Ｄｊである請求項１記載の高温空気中での低ＮＯx
燃焼方法。 - 【請求項５】 高温の排気の熱回収を行い、熱回収によ
り得られた空気の予熱温度が７００℃以上である蓄熱式
燃焼装置において、燃料ノズルから燃焼装置内の高温空
気中にすすの出やすい燃料を低速で噴射し、高輝度火炎
を被加熱物の近くに形成したことを特徴とする蓄熱式燃
焼装置。 - 【請求項６】 上記すすの出やすい燃料は、燃料成分の
炭素と水素の原子数の比率Ｈ／Ｃが３未満である請求項
５記載の蓄熱式燃焼装置。 - 【請求項７】 上記燃料は、プロパン、エチレン、ベン
セン、灯油のいずれかである請求項５記載の蓄熱式燃焼
装置。 - 【請求項８】 燃料の噴射平均速度Ｖ（ｍ／ｓ）は、有
効噴射孔直径をＤｊ（ｍ）としたとき、Ｖ＜１７，００
０×Ｄｊである請求項５記載の蓄熱式燃焼装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11142826A JP2000337606A (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | 高温空気中での低ＮＯｘ燃焼方法および蓄熱式燃焼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11142826A JP2000337606A (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | 高温空気中での低ＮＯｘ燃焼方法および蓄熱式燃焼装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000337606A true JP2000337606A (ja) | 2000-12-08 |
Family
ID=15324527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11142826A Pending JP2000337606A (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | 高温空気中での低ＮＯｘ燃焼方法および蓄熱式燃焼装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000337606A (ja) |
-
1999
- 1999-05-24 JP JP11142826A patent/JP2000337606A/ja active Pending
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070911 |
|
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|
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| A02 | Decision of refusal |
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