JP2002257332A - リジェネレイティブバーナ - Google Patents

リジェネレイティブバーナ

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JP2002257332A
JP2002257332A JP2001056019A JP2001056019A JP2002257332A JP 2002257332 A JP2002257332 A JP 2002257332A JP 2001056019 A JP2001056019 A JP 2001056019A JP 2001056019 A JP2001056019 A JP 2001056019A JP 2002257332 A JP2002257332 A JP 2002257332A
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JP
Japan
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air
primary
regenerative burner
heat storage
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JP2001056019A
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English (en)
Inventor
Shin Shizukuishi
伸 雫石
Takayoshi Kurihara
孝好 栗原
Tomoya Fujimine
智也 藤峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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】 空気二段燃焼型リジェネレイティブバーナに
おいて、一次空気、二次空気が通過する流路にそれぞれ
蓄熱体を設けるようにする。 【解決手段】 給排気口18から筒型本体11側の蓄
熱体16を介して一次燃焼筒13内に至る第1の通路
を、一次空気流路/排気流路とする一方、前記給排気口
18からラジアントチューブ12側の蓄熱体17を介し
て、ラジアントチューブ12に沿う第2の通路を、二次
空気流路/排気流路とする。すなわち前記第1通路にお
ける一次燃焼筒13内の燃料供給手段14の燃料噴出箇
所に至る燃焼用空気を一次空気とし、第2通路を通って
一次燃焼筒13の下流側に至る燃焼用空気を二次空気と
する。また、前記蓄熱体16,17と一次燃焼筒13間
に断熱材を介在してもよい。なお、前記筒型本体11に
おける給排気口18近傍に、第1、第2通路をたどる燃
焼用空気の流量調整手段を設けることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気二段燃焼型リ
ジェネレイティブバーナにおいて、一次空気、二次空気
が通過する流路にそれぞれ蓄熱体を設けるようにした、
リジェネレイティブバーナに関するものである。
【0002】
【従来の技術】リジェネレイティブバーナは、通常のバ
ーナと比較し、NOxの発生濃度が高く、何らかの低N
Ox対策を行っている。その低NOx対策としては、空
気を段階的に供給する空気多段燃焼があり、二段に供給
する手法が主流となっている。実際の構造では、図2、
図3に示すオープン燃焼型リジェネレイティブバーナ
1、また図4に示すラジアントチューブ燃焼型リジェネ
レイティブバーナ2のように、一カ所の蓄熱体3を通過
した燃焼用空気が、その下流で一次空気と二次空気に分
割され供給される仕組みとなっている。そして燃料はそ
の一次空気中に供給されて混合気となり、パイロットバ
ーナ4等の着火装置または着火源によって前記混合気に
着火して、燃焼させるようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】その場合、低NOx対
策として一次空気量と二次空気量とを調整することが考
えられるが、一次空気量および二次空気量を可変とする
ためには、高温に曝される部分にダンパー等の流量調整
部材を設置する必要があり、流量調整部材の耐熱性に留
意しなければならない。また、一次空気温度と二次空気
温度が等しい場合、NOxを下げるために、一次空気温
度を下げる場合には、別途空気を一次空気に付加する必
要が生じる。また、逆に一次空気温度のみを上げるため
には、何らかの加熱装置が必要とされる。なお、パイロ
ットバーナ4、燃料供給部材5は、蓄熱体3通過後の一
次空気流路中に設置されるため、通常炉内に近い部分に
置かれる。そのため、メインテナンスが容易なバーナの
背面側に配置することが難しい。また、バーナの背面か
ら取り出せるように設置すると、その長さが長くなり、
高温に曝され、変形等の問題が生じる。本発明は、この
ような不都合を改善するために提案されたものであっ
て、空気二段燃焼型リジェネレイティブバーナにおい
て、一次空気、二次空気が通過する流路にそれぞれ蓄熱
体を設けるようにした、リジェネレイティブバーナを提
供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
ために、本発明では、一次空気流路/排気流路としての
第1の通路と、二次空気流路/排気流路としての第2の
通路とを有する空気二段燃焼型リジェネレイティブバー
ナにおいて、前記第1、第2通路それぞれに蓄熱体を設
ける構造を開示する。また本発明では、前記第1通路
と、第2通路とを、それぞれ一次空気流路、二次空気流
路として使用する際に、一次空気/二次空気の流量を調
整可能とする流量調整手段を設けた構造を開示する。ま
た本発明では、前記流量調整手段により低温時には一次
空気量を増し、高温時には一次空気量を減ずる燃焼制御
を行う構成を開示する。また本発明では、ラジアントチ
ューブ型のリジェネレイティブバーナにおいて、リジェ
ネレイティブバーナの本体にラジアントチューブを連通
接続し、前記本体からラジアントチューブに至る内部に
一次燃焼筒を配設し、この一次燃焼筒内に向けて燃料供
給手段を配設すると共に着火装置を併設し、前記本体に
燃焼用空気の取り入れ、および燃焼排ガスの排気のため
の給排気口を設け、前記本体およびラジアントチューブ
と、一次燃焼筒間にそれぞれ蓄熱体を設け、前記給排気
口から前記本体側の蓄熱体を介して前記一次燃焼筒内に
至る第1の通路を、一次空気流路/排気流路とする一
方、前記給排気口から前記ラジアントチューブ側の蓄熱
体を介して、ラジアントチューブに沿う第2の通路を、
二次空気流路/排気流路とする構造を開示する。また本
発明では、前記第1通路を通過する一次空気、および第
2通路を通過する二次空気の流量を調整可能とする流量
調整手段を設けた構造を開示する。また本発明では、前
記一次燃焼筒を、セラミック製チューブで構成したこと
を開示する。また本発明では、前記一次燃焼筒と蓄熱体
間に断熱材を施した構造を開示する。さらに本発明で
は、一次空気流路、二次空気流路として使用する際の、
前記第1通路と、第2通路との上流側に蓄熱体を装入す
る構成を開示する。
【0005】本発明によれば、一次空気流路/排気流路
としての第1の通路と、二次空気流路/排気流路として
の第2の通路とに、それぞれ蓄熱体を設けたことによ
り、それぞれの蓄熱体量を加減、または蓄熱体材質や粒
子の寸法、密度を変えて、一次空気および二次空気の温
度を変化させることが容易となる。また、一次空気、二
次空気量が可変であり、火炎特性を変えることが容易で
ある。例えば、一次空気比率を増加させると火炎が短
く、かつNOx排出量が増加し、逆に一次空気比率を下
げると、火炎は長くNOxは低くなる。また、低温時に
一次燃焼用空気を増せば燃焼性が安定し、未燃物質の発
生が抑えられ、高温時には一次燃焼用空気を減らすこと
により、NOxの低減を図ることができる。さらに、燃
料供給部材、着火部材等は、炉内から離れた箇所に設置
可能なので、メインテナンスが容易となる上、燃料供給
部材、着火部材を過熱してしまうというようなことはな
い。
【0006】
【発明の実施の形態】次に、本発明にかかるリジェネレ
イティブバーナの実施の形態を図面により示し、以下説
明する。図1にリジェネレイティブバーナ10を示し、
このリジェネレイティブバーナ10は、ラジアントチュ
ーブ型のもので、筒型本体11にラジアントチューブ1
2を連通接続し、この筒型本体11からラジアントチュ
ーブ12に至る内部に、外径がこれら筒型本体11およ
びラジアントチューブ12の内径に比較してはるかに小
さい一次燃焼筒13を配設している。この一次燃焼筒1
3として、例えばセラミック製チューブにより構成する
ことができる。またこの一次燃焼筒13には、筒型本体
11の外側から燃料を供給するための燃料供給手段14
を配設し、さらに燃料供給手段14には着火装置15を
併設している。また、前記筒型本体11およびラジアン
トチューブ12と、一次燃焼筒13間には、それぞれ蓄
熱体16,17を嵌挿している。そして、前記筒型本体
11のラジアントチューブ12との結合箇所近傍には、
燃焼用空気の取り入れ、および燃焼排ガスの排気のため
の給排気口18を設けている。
【0007】かかるリジェネレイティブバーナ10にお
いて、前記給排気口18から前記筒型本体11側の蓄熱
体16を介して前記一次燃焼筒13内に至る第1の通路
を、一次空気流路/排気流路とする一方、前記給排気口
18から前記ラジアントチューブ12側の蓄熱体17を
介して、ラジアントチューブ12に沿う第2の通路を、
二次空気流路/排気流路としている。すなわち前記第1
通路における一次燃焼筒13内の燃料供給手段14の燃
料噴出箇所に至る燃焼用空気を一次空気とし、第2通路
を通って一次燃焼筒13の下流側に至る燃焼用空気を二
次空気としている。前記蓄熱体16,17には、周知の
構造、形状、材質のもの(例えばセラミックフォーム,
ハニカム状構造体,耐熱金属繊維、金網)を用いること
ができ、また、それぞれ充填量を調節可能な構造として
いる。また、かかる蓄熱体16,17と前記一次燃焼筒
13間に断熱材を介在させるようにしてもよい。なお、
図示していないが、前記筒型本体11における給排気口
18近傍には、前記第1、第2通路をたどる燃焼用空気
の流量調整手段を設けることができる。
【0008】以上のようなリジェネレイティブバーナ1
0において、筒型本体11における給排気口18から燃
焼用空気を取り入れ、筒型本体11側の蓄熱体16を通
過させて一次燃焼筒13内の燃料供給手段14の燃料噴
出箇所に導き、燃料供給手段14によって噴射された燃
料と混合して混合気となり、着火装置15によって混合
気に着火させて燃焼を開始させることができる。火炎は
一次燃焼筒13内を進行し、高温の燃焼排ガスや未燃分
のガスは一次燃焼筒13の下流側に至る。前記一次燃焼
筒13の下流側には、筒型本体11における給排気口1
8から燃焼用空気が前記ラジアントチューブ12側の蓄
熱体17を通過して、二次空気として供給されているの
で、前記燃焼排ガスや未燃分のガスと混合して燃焼を完
結することができる。なお、筒型本体11の外側から一
次燃焼筒13内に装入した燃料供給手段14、および着
火装置15は、燃焼の際、火炎に曝されることはなく、
一次空気が通過することで、過熱されるようなことはな
い。また、一次燃焼筒13は、セラミック製チューブに
より構成しているので、耐熱性は問題ない。さらに、一
次燃焼筒13と蓄熱体16,17間に断熱材を介在させ
れば、一次燃焼筒13の耐熱性は一層向上する。
【0009】前記燃焼状態から燃焼を停止して、燃焼排
ガスの排気を行うときは、高温の燃焼排ガスは、ラジア
ントチューブ12側の蓄熱体17を通過する一方、一次
燃焼筒13、筒型本体11側の蓄熱体16を通過して、
筒型本体11における給排気口18から排気される。こ
の時、蓄熱体16,17において燃焼排ガスの排熱が回
収され、次の燃焼時に、燃焼用空気が前記蓄熱体16,
17を通過することで、回収された排熱によって予熱さ
れ、燃焼に供される。
【0010】ところで、筒型本体11における給排気口
18から燃焼用空気を取り入れる際、流量調整手段によ
って一次空気量、二次空気量を変えることにより、火炎
特性を変えることができる。例えば、一次空気量を増加
させると火炎が短く、かつNOx排出量が増加し、逆に
一次空気比率を下げると、火炎は長くNOxは低くな
る。
【0011】また、低温時、すなわち燃焼運転開始時に
一次空気量を増加させると燃焼が安定し、未燃物質の発
生が抑えられ、高温時、すなわち燃焼運転継続中には、
一次空気量を減らすことにより、NOxの低減を図るこ
とができる。
【0012】そして、前記筒型本体11側、ラジアント
チューブ12側双方に設けた蓄熱体16、17の量の加
減、材質や粒子の寸法、密度を変えることで、一次空気
および二次空気の温度を変化させることもできる。例え
ば、筒型本体11側の蓄熱体16の量を減らせば、蓄熱
体16を通過する一次空気の温度が下がり、NOxを下
げることが容易となる。
【0013】また、以上のようなリジェネレイティブバ
ーナ10において、給排気口18近傍に蓄熱体を装入し
てもよい。このようにすると、バーナのコンパクト化が
可能となる。
【0014】
【発明の効果】本発明によれば、以下の種々の低NOx
対策を取ることができる。 (1)空気二段燃焼型リジェネレイティブバーナにおい
て、一次空気量、二次空気量を可変としたことで、火炎
特性を変えて、NOxの排出量を制御することができ
る。 (2)低温時に一次空気量を増せば燃焼性が安定し、未
燃物質の発生が抑えられ、高温時には一次空気量を減ら
すことにより、NOxの低減を図ることができる。 (3)一次空気、二次空気が各々通過する蓄熱体の量を
加減、または蓄熱体材質や粒子の寸法、密度を変えるこ
とにより、一次空気および二次空気の温度を変化させ、
NOxの低減を図ることができる。 さらに本発明によれば、燃料供給部材、着火部材等を着
火箇所より上流側に設置することが可能となり、メイン
テナンスが容易となる上、燃料供給部材、着火部材を過
熱してしまうというようなことはない。
【0015】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるリジェネレイティブバーナの一
つの実施形態を示す、模式的な断面説明図である。
【図2】現行のオープン燃焼型リジェネレイティブバー
ナの一例を示す、模式的断面説明図である。
【図3】図2に示すオープン燃焼型リジェネレイティブ
バーナの、一次空気および二次空気、並びに燃料噴出部
の配置構成を示す、正面図である。
【図4】現行のラジアントチューブ燃焼型リジェネレイ
ティブバーナの一例を示す、模式的断面説明図である。
【符号の説明】
1 オープン燃焼型リジェネレイ
ティブバーナ 2 ラジアントチューブ燃焼型リ
ジェネレイティブバーナ 3 蓄熱体 4 パイロットバーナ 5 燃料供給部材 10 リジェネレイティブバーナ 11 筒型本体 12 ラジアントチューブ 13 一次燃焼筒 14 燃料供給手段 15 着火装置 16,17 蓄熱体 18 給排気口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤峰 智也 東京都港区海岸一丁目5番20号 東京瓦斯 株式会社内 Fターム(参考) 3K017 DC03 3K023 QA16 QB13 QB17 QC07 3K091 AA01 BB08 CC22 EA12 EA22 EA24

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一次空気流路/排気流路としての第1
    の通路と、二次空気流路/排気流路としての第2の通路
    とを有する空気二段燃焼型リジェネレイティブバーナに
    おいて、前記第1、第2通路それぞれに蓄熱体を設ける
    構造としたことを特徴とするリジェネレイティブバー
    ナ。
  2. 【請求項2】 前記第1通路と、第2通路とを、それ
    ぞれ一次空気流路、二次空気流路として使用する際に、
    一次空気/二次空気の流量を調整可能とする流量調整手
    段を設けた構造としたことを特徴とする請求項1記載の
    リジェネレイティブバーナ。
  3. 【請求項3】 前記流量調整手段により低温時には一
    次空気量を増し、高温時には一次空気量を減ずる燃焼制
    御を行う構成としたことを特徴とする請求項2記載のリ
    ジェネレイティブバーナ。
  4. 【請求項4】 ラジアントチューブ型のリジェネレイ
    ティブバーナにおいて、リジェネレイティブバーナの本
    体にラジアントチューブを連通接続し、前記本体からラ
    ジアントチューブに至る内部に一次燃焼筒を配設し、こ
    の一次燃焼筒内に向けて燃料供給手段を配設すると共に
    着火装置を併設し、前記本体に燃焼用空気の取り入れ、
    および燃焼排ガスの排気のための給排気口を設け、前記
    本体およびラジアントチューブと、一次燃焼筒間にそれ
    ぞれ蓄熱体を設け、前記給排気口から前記本体側の蓄熱
    体を介して前記一次燃焼筒内に至る第1の通路を、一次
    空気流路/排気流路とする一方、前記給排気口から前記
    ラジアントチューブ側の蓄熱体を介して、ラジアントチ
    ューブに沿う第2の通路を、二次空気流路/排気流路と
    することを特徴とするリジェネレイティブバーナ。
  5. 【請求項5】 前記第1通路を通過する一次空気、お
    よび第2通路を通過する二次空気の流量を調整可能とす
    る流量調整手段を設けた構造としたことを特徴とする請
    求項4記載のリジェネレイティブバーナ。
  6. 【請求項6】 前記一次燃焼筒を、セラミック製チュ
    ーブで構成したことを特徴とする請求項4または5記載
    のリジェネレイティブバーナ。
  7. 【請求項7】 前記一次燃焼筒と蓄熱体間に断熱材を
    施したことを特徴とする請求項4ないし6記載のうち、
    何れか1記載のリジェネレイティブバーナ。
  8. 【請求項8】 一次空気流路、二次空気流路として使
    用する際の、前記第1通路と、第2通路との上流側に蓄
    熱体を装入する構成としたことを特徴とする請求項1な
    いし7記載のうち、いずれか1記載のリジェネレイティ
    ブバーナ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007254163A (ja) * 2006-03-20 2007-10-04 Ihi Corp 燃料処理装置

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