JP2004003712A - Burner for generating high temperature gas, and high temperature gas generating method - Google Patents

Burner for generating high temperature gas, and high temperature gas generating method Download PDF

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JP2004003712A JP2002158620A JP2002158620A JP2004003712A JP 2004003712 A JP2004003712 A JP 2004003712A JP 2002158620 A JP2002158620 A JP 2002158620A JP 2002158620 A JP2002158620 A JP 2002158620A JP 2004003712 A JP2004003712 A JP 2004003712A
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Yoshimichi Hino
日野　善道
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a burner for generating high temperature gas (high temperature gas not concerned with combustion) with one burner and a high temperature gas generating method. <P>SOLUTION: This burner comprises a combustion chamber 11 and a plurality of thermal storage objects 12 and 13 provided with the combustion chamber 11 in common, wherein the plurality of thermal storage objects comprise the first thermal storage object 12 for preheating air for combustion and supplying it to the combustion chamber 11, and the second thermal storage object 13 for preheating the supplied gas and supplying it to the combustion chamber as a high temperature gas heated to a high temperature. Combustion gas in the combustion chamber is exhausted through the second thermal storage object 13 at combustion, while a part of the high-temperature gas in the combustion chamber is exhausted through the first thermal storage object 12 at supply of the supplied air, and the part is taken out of an outlet provided at the combustion chamber. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温気体を発生させるバーナおよび高温気体の発生方法に関し、特に燃焼の熱を利用して燃焼には関係しない気体を予熱して高温化するバーナおよびそのバーナを用いた高温気体の発生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼材の加熱などの工業的な加熱においては、気体や液体の燃料を燃焼させて高温のガスを発生させ、その熱を鋼材に伝えることで温度を上げる装置として所謂、炉を使用することが経済性や生産性の面から一般的である。しかしながら、燃焼ガスを直接鋼材に触れさせることが問題となるような場合も多い。ここで問題となるのは鋼材が燃焼ガスによって容易に酸化されることであり、これは歩留まりの低下や表面性状の劣化をもたらす。
同様のことは溶鋼を入れるタンディッシュの場合にも問題となっており、この場合は空のタンディッシュが冷えないように加熱する際に、内部に残った残渣が酸化して次に注入された溶鋼と混ざって鋼中の酸素量が増加して品質を落とすという問題があった。このような問題に対する解決策として、例えば特開平８−１５９６６４号公報があり、これは蓄熱式バーナを利用して高温の不活性ガスを炉内に供給する方法である。
【０００３】
図９は上記特開平８−１５９６６４号公報による炉内の無酸化加熱方法を示すものである。
加熱対象のタンディッシュ１００の蓋上に一対の蓄熱式バーナ５０Ａ、５０Ｂが取り付けられる。各蓄熱式バーナ５０Ａ、５０Ｂは、燃料供給ライン５１および空気供給ライン５２を有するバーナ５３と、燃焼室５４、および蓄熱体５５を備えており、挿入管５６を介してタンディッシュ１００の蓋に接続されている。また、各蓄熱式バーナ５０Ａ、５０Ｂは、切替弁５７を介して接続され、切替弁５７は不活性ガスのＮ２供給径路６１、蓄熱体５５を経由するガス給排径路６２、外部への排気系路６３を切り替えられるようにしてある。６４は排気系路６３に設けられた排気ファンである。
【０００４】
この無酸化加熱方法は、一方の蓄熱式バーナ５０Ａを燃焼させることによりその蓄熱体５５を加熱するとともに、燃焼ガスを蓄熱体５５、切替弁５７を経由して排気ファン６４で吸引することにより、燃焼ガスの熱を蓄熱体５５に吸収・蓄熱させて外部に排気する。このとき、他方の蓄熱式バーナ５０Ｂでは、外部からＮ２ガスを切替弁５７を介して蓄熱体５５に供給し、その蓄熱体５５に蓄熱された熱によってＮ２ガスを高温化し、その高温のＮ２ガスを挿入管５６を通してタンディッシュ１００内に供給するものである。したがって、蓄熱式バーナ５０Ａ、５０Ｂを交互に燃焼させ、かつ切替弁５７の切替により蓄熱と排気、および高温のＮ２ガスの炉内供給とを交互に繰り返すことにより、タンディッシュ１００内部を高温のＮ２ガスで無酸化状態に加熱することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来技術は、不活性ガスを予熱して高温の気体を炉内に供給するという機能を有しているが、蓄熱体を内蔵したバーナをペアで使用しなければならないので、例えば小型の炉や民生用の暖房機器のようなものに利用しようとすると大きさや機構の複雑さが問題となるものであった。その原因としては、燃焼用の空気が蓄熱体で予熱されることなく外部から直接供給されるため、その温度が低く空気の温度を上げるためのエネルギーを燃焼で補わざるを得ないことにある。また、燃焼用空気の温度が低いため、特開平９−２９５１２７号公報に示されているようにパイロットバーナに対する特殊な点火方法をとらざるを得なくなる。
【０００６】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、一つのバーナで高温気体（例えば、燃焼には関わらない高温の気体）を発生させるバーナおよび高温気体の発生方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る高温気体発生用バーナは、燃焼室と、該燃焼室を共通にして設けられた複数の蓄熱体と、前記複数の蓄熱体は燃焼用空気を予熱して前記燃焼室に供給する第１の蓄熱体と、供給気体を予熱し高温化された高温気体として前記燃焼室に供給する第２の蓄熱体とからなり、燃焼時には前記燃焼室内の燃焼ガスを前記第２の蓄熱体を通して排出し、供給気体の供給時には前記燃焼室内の高温気体の一部を前記第１の蓄熱体を通して排出するとともに、一部を前記燃焼室に設けられた取り出し口から取り出すことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明のバーナは、一つのバーナに複数の蓄熱体を設けたもので、それらの蓄熱体のうち第１の蓄熱体は燃焼用の空気を予熱するためのものであり、第２の蓄熱体は供給気体、すなわち被加熱物や炉内、室内等を加熱するために供給する気体を予熱し高温化するためのものである。したがって、燃焼用空気は第１の蓄熱体により予熱されたうえで燃焼室に供給されるので、安定した燃焼が得られる。さらに、燃焼時には燃焼室内の燃焼ガスを第２の蓄熱体を通して排出し、供給気体の供給時には燃焼室内の高温気体の一部を第１の蓄熱体を通して排出するとともに、一部を燃焼室に設けられた取り出し口から取り出すことにより、該取り出し口からは燃焼ガスを排出せず高温気体を排出するので、燃焼ガスが混合しない純度の高い高温気体を得ることができる。
よって、本発明のバーナを用いることにより、特に酸化の問題が生じるような加熱対象に対して、無酸化雰囲気で加熱することができる。
また、本発明のバーナは、構成が簡単で小型化が容易なため、広範な用途に適用することができる。
【０００９】
また、本発明のバーナは、第１の蓄熱体と第２の蓄熱体とを互いに仕切り、並列に配置し、あるいは、第１の蓄熱体と第２の蓄熱体とを燃焼室を挟んで対向状に配置するものである。
複数の蓄熱体を並列に配置する場合は、燃焼用空気や高温気体が短絡して排出されないようにするため、蓄熱体相互間を仕切る仕切り板が必要であるが、対向状に配置する場合は、必ずしも仕切り板は必要ではない。
【００１０】
また、高温気体の取り出し口の近傍または内部に燃焼ガスの排出を防止する手段を設けることが好ましい。このような防止手段としては、燃焼ガスの流れ方向を第２の蓄熱体へ向かわせる整流体や弁機構などがある。
【００１１】
また、高温気体の取り出し口は第２の蓄熱体を出る高温気体の流線方向に設けることが好ましく、高温気体の噴出をスムーズに行わせることができる。
【００１２】
また、燃焼を第２の蓄熱体の近傍または内部で行わせることにより、燃焼ガスが高温気体の取り出し口から排出するのを防ぐことができる。
【００１３】
また、高温気体の一部または大部分を回収し再利用する循環装置を設けてもよい。特に、供給気体が高価なものである場合には、その高温気体の一部または大部分を循環装置で回収し再利用することにより経済性と省エネルギー化を図ることができる。
【００１４】
また、供給気体として、不活性ガスまたは空気を用いるものである。不活性ガスは、特に被加熱物の酸化が問題となるような場合に使用する。それ以外は主に空気が用いられるが、供給気体の種類に特に限定はない。
【００１５】
本発明の高温気体発生方法は、一つのバーナに複数の蓄熱体を有するものを用いて、高温気体を発生させる方法であって、
燃焼用空気を一方の蓄熱体を通過させて予熱し燃焼室で燃料と混合して燃焼させ、その燃焼ガスを他方の蓄熱体を通して外部に排出するとともに、該他方の蓄熱体に燃焼熱を吸収させる燃焼工程と、
供給気体を前記他方の蓄熱体を通過させて予熱し高温化させ、その高温気体の一部を前記一方の蓄熱体を通して外部に排出するとともに、該第１の蓄熱体に高温気体の熱を吸収させ、一部を前記燃焼室に設けられた取り出し口から加熱対象物に供給する高温気体供給工程と、を有することを特徴とする。
【００１６】
このような燃焼工程と高温気体供給工程とを繰り返し行うことにより、加熱対象を高温気体で効率よく加熱することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。図１は本発明の実施形態による高温気体発生バーナの概略構成図である。
このバーナ１０は、本体内部の燃焼室１１を共通にして複数の蓄熱体１２、１３が仕切り板１４により仕切られた状態で設けられているものである。すなわち、同じ燃焼室１１に対して複数の蓄熱体１２、１３を並列に配置し、第１の蓄熱体１２と第２の蓄熱体１３は仕切り板１４により相互に仕切られているものである。蓄熱体の個数は２個に限られるものではなく、２個以上の複数であればよい。また、蓄熱体の配置についても後述するごとく燃焼室１１を挟んで対向状態に配置することができる。この場合は、必ずしも蓄熱体相互間を仕切る必要がないこともある。
【００１８】
燃焼室１１には、燃料供給口１５と高温気体取り出し口１６とが設けられる。供給気体はこのバーナの使用目的により異なり、例えば、タンディッシュ内の溶鋼のような被加熱物の酸化が問題となるような場合は不活性ガス（例えば、窒素ガス）であり、このバーナを暖房用に使用する場合は空気である。
高温気体取り出し口１６は、加熱対象物に通じており、ここではタンディッシュ１００に接続されている。
【００１９】
第１の蓄熱体１２は高温気体供給時の蓄熱を利用して燃焼用空気の予熱に供するためのものであり、第２の蓄熱体１３は燃焼時の蓄熱を利用して供給気体を高温化するためのものである。第１の蓄熱体１２には燃焼用空気の供給系１７と高温気体の排気系１８が接続され、第２の蓄熱体１３には供給気体の供給系１９と燃焼ガスの排気系２０が接続されている。図中、２１はこれらの供給系１７、１９、排気系１８、２０のそれぞれに設けられた開閉弁である。
【００２０】
このバーナ１０の動作を図２に基づいて説明する。バーナ１０は、図２（Ａ）に示す燃焼工程と、図２（Ｂ）に示す高温気体供給工程を繰り返して機能する。燃焼工程においては、図２（Ａ）に矢印で示すように、燃焼用空気を供給系１７から第１の蓄熱体１２を通して燃焼室１１に供給するとともに、燃料供給口１５から燃料を供給し両者を所定の空燃比で混合させて燃焼させる。このとき、燃焼用空気は、前回の高温気体供給工程（後述）において予熱・蓄熱された第１の蓄熱体１２を通過して供給されるので、第１の蓄熱体１２により予熱された空気が燃焼室１１に供給される。またこのとき、燃焼ガスは、第２の蓄熱体１３を通して排気系２０から排気ファン（図示せず）により吸引され外部に排出されるので、第２の蓄熱体１３は燃焼熱を吸収して蓄熱する。また、被加熱物（ここでは溶鋼）の酸化を防止するためには、燃焼ガスがなるべく取り出し口１６からタンディッシュ１００内へ入らないような手段を講じる必要がある。このような手段として、蓄熱体１２、１３の圧力損失や、取り出し口１６の口径、排気系２０の低圧化などに制限を加えるほか、後述する実施形態で示すような手段がある。
【００２１】
次に、第２の蓄熱体１３が燃焼ガスによって十分に温度上昇したならば、高温気体供給工程に切り替える。高温気体供給工程においては、供給系１９から必要な気体を供給する。この供給気体は上記燃焼工程で蓄熱された第２の蓄熱体１３を通過して燃焼室１１に供給されるので、供給気体は第２の蓄熱体１３により予熱され高温となる。この高温気体は、一部は燃焼用空気予熱用の蓄熱体１２、排気系１８を経由して排出され、このとき蓄熱体１２に高温気体の熱を吸収して蓄熱させる。また、高温気体の一部は取り出し口１６からタンディッシュ１００の内部に送り込まれる。また、取り出し口１６から排出される高温気体の流量をより多くするには、排気系１８の開閉弁２１の開度を小さくしたり、排気ファン（図示せず）の吸引圧力を低下させるなどの方法がとられる。
【００２２】
このように燃焼工程と高温気体供給工程とを繰り返すことにより、タンディッシュ１００の内部は、高温化された不活性ガス（例えば、高温窒素ガス）によって次第に加熱されていくとともに、内部の酸素量が減少していく。よって、タンディッシュ１００に注入される溶鋼の酸化防止と炉内加熱を行うことができる。
【００２３】
次に、上記燃焼工程において、燃焼ガスが高温気体取り出し口１６から排出しないようにする構成例について説明する。
その一つの手段は、図３に示すように、燃焼ガスの流れを制約する方法である。これは、燃焼ガスの流れ方向が上向きとなるように傾斜させた整流体２２を高温気体取り出し口１６の近傍で燃料供給口１５寄りに設けるものである。また、高温気体取り出し口１６は供給気体予熱用の第２の蓄熱体１３の下方、すなわち第２の蓄熱体１３から出る高温気体の流線方向に設けるとよい。
このような整流体２２を設置することにより、燃焼ガスの流れ方向が高温気体取り出し口１６と反対の方向になるので、燃焼ガスが高温気体取り出し口１６に流れ込むことがない。
【００２４】
別の手段は、図４に示すように、燃焼ガスの流れ方向には取り出し口を有しない供給管のような構造物による壁２３を設けるものである。燃焼ガスは壁２３に当たって上向きに流れの向きを変更するので、これと反対の下向きに開口する高温気体取り出し口１６に流れ込むことはない。
また、図示は省略するが、高温気体取り出し口１６を構成する配管内に弁などの能動的な手段を設けてもよい。
【００２５】
次に、必要な高温の気体が空気であるような場合の別の実施形態を図５に示す。この実施形態では、山形状の整流体２４が高温気体取り出し口１６の近傍に設けられている。整流体２４は第２の蓄熱体１３を通して供給される高温空気の一部が第１の蓄熱体１２の方へ向きを変えるようになっている。
この実施形態によれば、第２の蓄熱体１３を通して高温空気を取り出しながら、次工程の空気予熱用の第１の蓄熱体１２を燃焼で加熱するので、次工程の空気温度をより高くすることができ、そうすることで燃焼をより安定化することができる。また、本発明バーナ１０を暖房用に使用する場合に有効である。
【００２６】
図６は本発明のさらに別の実施形態を示すものである。この実施形態は、第２の蓄熱体１３の近傍に燃料供給管２５を設け、燃焼を第２の蓄熱体１３の近傍または内部で行わせるようにしたものである。また、高温気体取り出し口１６の近傍には図３と同様な整流体２２を配設し、第１の蓄熱体１２からの予熱空気が第２の蓄熱体１３の方へ向かうようにしている。
このような構成とすることにより、燃焼ガスが高温気体取り出し口１６から排出するのを防ぐことができるとともに、高温気体をより高温で取り出すことができる。
【００２７】
図７は本発明のさらに別の実施形態を示すものである。供給気体が高価なものである場合、図７のようにレシーバ２６、ファン２７からなる循環装置２８を設けることで高価な供給気体（高温気体）の一部もしくは大部分を回収し再利用することが可能となる。したがって、資源的にもエネルギー的にも（温度が高い気体を再利用するため）経済的となり、かつ省エネルギー化を図ることができる。
【００２８】
図８は蓄熱体の配置に関する別の実施形態を示すものであり、上から見た図を示す。この実施形態は、中央部の燃焼室１１を挟んで対向状態に第１の蓄熱体１２と第２の蓄熱体１３を配置したものである。この場合は、蓄熱体相互間を図１のように仕切る必要はない。また、高温気体取り出し口１６には、燃焼ガスを排出させず高温気体だけを取り出すように弁機構などを設ける必要がある。
このような蓄熱体１２、１３の配置構成であっても高温気体を取り出すことができる。
【００２９】
本発明において使用される蓄熱体は、空気その他の気体を効率よく通過させる通気性と、それらの気体の保有熱を効率よく吸収する伝熱性とを有するものであればよく、その構造や形状、材質等は特に限定されない。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、一つのバーナに複数の蓄熱体を設け、これらの蓄熱体を利用して燃焼工程と高温気体供給工程を行わせるようにしたものであるので、安定した燃焼を行うことができるとともに、必要な高温気体を燃焼ガスが混入しない高い純度で取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による高温気体発生バーナの概略構成図である。
【図２】本発明のバーナの燃焼工程と高温気体供給工程を示す説明図である。
【図３】燃焼ガスの高温気体取り出し口への流れ込みを防止する手段の一例を示す構成図である。
【図４】燃焼ガスの高温気体取り出し口への流れ込みを防止する手段の他の例を示す構成図である。
【図５】本発明の別の実施形態を示す概略構成図である。
【図６】本発明のさらに別の実施形態を示す概略構成図である。
【図７】本発明のさらに別の実施形態を示す概略構成図である。
【図８】本発明のさらに別の実施形態を示す概略構成図である。
【図９】特開平８−１５９６６４号公報によるバーナの概略構成図である。
【符号の説明】
１０　バーナ
１１　燃焼室
１２　第１の蓄熱体
１３　第２の蓄熱体
１４　仕切り板
１５　燃料供給口
１６　高温気体取り出し口
１７　燃焼用空気の供給系
１８　高温気体の排気系
１９　供給気体の供給系
２０　燃焼ガスの排気系
２１　開閉弁
２２　整流体
２３　壁
２４　整流体
２５　燃料供給管
２６　レシーバ
２７　ファン
２８　循環装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a burner for generating a high-temperature gas and a method for generating a high-temperature gas, and more particularly to a burner for preheating a gas not related to the combustion by using heat of combustion to increase the temperature, and generating a high-temperature gas using the burner. About the method.
[0002]
[Prior art]
In industrial heating such as heating of steel, it is economical to use a so-called furnace as a device that raises the temperature by burning gas or liquid fuel to generate high-temperature gas and transfer the heat to the steel. It is common in terms of productivity and productivity. However, there are many cases where it is problematic to bring the combustion gas into direct contact with the steel material. The problem here is that the steel material is easily oxidized by the combustion gas, which leads to a decrease in yield and a deterioration in surface properties.
The same is true for tundishes that contain molten steel, in which case, when heating an empty tundish to keep it cool, the residue left inside oxidizes and is injected next. There is a problem that the quality of the steel deteriorates due to an increase in the amount of oxygen in the steel mixed with the molten steel. As a solution to such a problem, for example, there is JP-A-8-159664, which is a method of supplying a high-temperature inert gas into a furnace using a regenerative burner.
[0003]
FIG. 9 shows a non-oxidizing heating method in a furnace according to the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-159664.
A pair of regenerative burners 50A and 50B are mounted on the lid of the tundish 100 to be heated. Each regenerative burner 50A, 50B includes a burner 53 having a fuel supply line 51 and an air supply line 52, a combustion chamber 54, and a regenerator 55, and is connected to the lid of the tundish 100 via an insertion tube 56. Have been. Each regenerative burner 50A, 50B are connected via the switching valve 57, switching valve 57 N 2 supply path 61 of the inert gas, the gas supply and exhaust paths 62 passing through the regenerator 55, an exhaust to the outside The system route 63 can be switched. Reference numeral 64 denotes an exhaust fan provided in the exhaust path 63.
[0004]
This non-oxidation heating method heats the regenerator 55 by burning one regenerative burner 50A, and sucks the combustion gas by the exhaust fan 64 via the regenerator 55 and the switching valve 57. The heat of the combustion gas is absorbed and stored in the regenerator 55 and exhausted to the outside. At this time, in the other regenerative burner 50B, N 2 gas is supplied from the outside to the regenerator 55 via the switching valve 57, and the heat stored in the regenerator 55 raises the temperature of the N 2 gas. The N 2 gas is supplied into the tundish 100 through the insertion tube 56. Therefore, the inside of the tundish 100 is heated to a high temperature by alternately burning the heat storage burners 50A and 50B and alternately repeating the heat storage and the exhaust and the supply of the high-temperature N 2 gas into the furnace by switching the switching valve 57. It can be heated to a non-oxidized state by N 2 gas.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The above-described prior art has a function of preheating an inert gas and supplying a high-temperature gas into the furnace.However, since a burner having a built-in heat storage body must be used in pairs, for example, a small-sized burner is required. The size and the complexity of the mechanism have been problematic when trying to use it in furnaces and other types of consumer heating equipment. The reason is that the air for combustion is directly supplied from the outside without being preheated by the heat storage body, so that the temperature is low and energy for raising the temperature of the air must be supplemented by combustion. Further, since the temperature of the combustion air is low, a special ignition method for the pilot burner has to be adopted as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-295127.
[0006]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the related art, and has a burner that generates a high-temperature gas (for example, a high-temperature gas not involved in combustion) with one burner, and a method of generating a high-temperature gas. The purpose is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A burner for generating high-temperature gas according to the present invention includes a combustion chamber, a plurality of heat storage bodies provided in common with the combustion chamber, and the plurality of heat storage bodies preheat combustion air and supply the preheated combustion air to the combustion chamber. A first regenerator and a second regenerator for pre-heating the supply gas and supplying the high-temperature gas to the combustion chamber as a high-temperature gas. During combustion, the combustion gas in the combustion chamber passes through the second regenerator. Discharging, at the time of supplying the supply gas, discharging a part of the high-temperature gas in the combustion chamber through the first heat storage body and extracting a part from a discharge port provided in the combustion chamber. is there.
[0008]
The burner according to the present invention is provided with a plurality of heat accumulators in one burner, of which a first heat accumulator is for preheating combustion air, and a second heat accumulator is provided. Is for preheating and increasing the temperature of the supplied gas, that is, the gas supplied for heating the object to be heated, the inside of the furnace, the room, and the like. Therefore, since the combustion air is supplied to the combustion chamber after being preheated by the first heat storage body, stable combustion can be obtained. Further, at the time of combustion, the combustion gas in the combustion chamber is discharged through the second regenerator, and when the supply gas is supplied, a part of the high-temperature gas in the combustion chamber is discharged through the first regenerator and a part is provided in the combustion chamber. By taking out from the taken-out port, the high-temperature gas is discharged from the taking-out port without discharging the combustion gas, so that a high-purity high-temperature gas in which the combustion gas is not mixed can be obtained.
Therefore, by using the burner of the present invention, it is possible to heat in a non-oxidizing atmosphere particularly a heating target in which an oxidation problem occurs.
Further, the burner of the present invention can be applied to a wide range of uses because the configuration is simple and the miniaturization is easy.
[0009]
Further, the burner of the present invention partitions the first heat storage element and the second heat storage element from each other and arranges them in parallel, or opposes the first heat storage element and the second heat storage element with a combustion chamber interposed therebetween. It is arranged in a shape.
When a plurality of heat storage elements are arranged in parallel, a partition plate for partitioning the heat storage elements is necessary to prevent combustion air and high-temperature gas from being short-circuited and discharged. However, a partition plate is not always necessary.
[0010]
Further, it is preferable to provide a means for preventing discharge of the combustion gas near or inside the outlet for the high-temperature gas. Examples of such prevention means include a rectifier and a valve mechanism for directing the flow direction of the combustion gas to the second heat storage.
[0011]
Further, the outlet for the high-temperature gas is preferably provided in the streamline direction of the high-temperature gas exiting the second heat storage body, so that the high-temperature gas can be spouted smoothly.
[0012]
Further, by causing the combustion to be performed in the vicinity of or inside the second heat storage body, it is possible to prevent the combustion gas from being discharged from the hot gas outlet.
[0013]
Further, a circulation device for recovering a part or most of the high-temperature gas and reusing it may be provided. In particular, when the supply gas is expensive, a part or most of the high-temperature gas is recovered by a circulation device and reused, whereby economy and energy saving can be achieved.
[0014]
Further, an inert gas or air is used as the supply gas. The inert gas is used particularly when oxidation of the object to be heated poses a problem. Other than that, air is mainly used, but there is no particular limitation on the type of supply gas.
[0015]
The high-temperature gas generation method of the present invention is a method of generating a high-temperature gas by using one having a plurality of heat storage bodies in one burner,
The combustion air is preheated by passing through one of the regenerators, mixed with fuel in the combustion chamber and burned, and the combustion gas is discharged to the outside through the other regenerator, and the other regenerator absorbs the heat of combustion. Burning process,
The supply gas is passed through the other heat storage element to be preheated to a high temperature, a part of the high temperature gas is discharged to the outside through the one heat storage element, and the heat of the high temperature gas is absorbed by the first heat storage element. And a high-temperature gas supply step of supplying a portion to the object to be heated from an outlet provided in the combustion chamber.
[0016]
By repeatedly performing such a combustion step and a high-temperature gas supply step, the object to be heated can be efficiently heated with the high-temperature gas.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a high-temperature gas generation burner according to an embodiment of the present invention.
The burner 10 is provided with a plurality of heat storage bodies 12 and 13 separated by a partition plate 14 using a common combustion chamber 11 inside the main body. That is, a plurality of heat storage bodies 12 and 13 are arranged in parallel in the same combustion chamber 11, and the first heat storage body 12 and the second heat storage body 13 are separated from each other by the partition plate 14. The number of heat storage bodies is not limited to two, but may be two or more. Further, the arrangement of the heat storage bodies can be arranged in an opposed state with the combustion chamber 11 interposed therebetween as described later. In this case, it is not always necessary to partition between the heat storage bodies.
[0018]
The combustion chamber 11 is provided with a fuel supply port 15 and a hot gas outlet 16. The supply gas varies depending on the purpose of use of the burner. For example, when oxidation of a material to be heated such as molten steel in a tundish poses a problem, the supply gas is an inert gas (eg, nitrogen gas). When used for air.
The hot gas outlet 16 communicates with the object to be heated, and here is connected to the tundish 100.
[0019]
The first regenerator 12 is used for preheating combustion air by using the heat stored when the high-temperature gas is supplied, and the second regenerator 13 is used to heat the supplied gas to a high temperature using the heat stored during the combustion. It is for doing. The first regenerator 12 is connected to a combustion air supply system 17 and a high-temperature gas exhaust system 18, and the second regenerator 13 is connected to a supply gas supply system 19 and a combustion gas exhaust system 20. ing. In the figure, reference numeral 21 denotes an opening / closing valve provided in each of the supply systems 17, 19 and the exhaust systems 18, 20.
[0020]
The operation of the burner 10 will be described with reference to FIG. The burner 10 functions by repeating the combustion process shown in FIG. 2A and the high-temperature gas supply process shown in FIG. In the combustion step, as shown by arrows in FIG. 2A, combustion air is supplied from a supply system 17 to the combustion chamber 11 through the first regenerator 12, and fuel is supplied from a fuel supply port 15 to supply the combustion air. Are mixed at a predetermined air-fuel ratio and burned. At this time, the combustion air is supplied after passing through the first heat storage element 12 that has been preheated and stored in the previous high-temperature gas supply step (described later), so that the air preheated by the first heat storage element 12 is It is supplied to the combustion chamber 11. At this time, the combustion gas is sucked from the exhaust system 20 by the exhaust fan (not shown) through the second heat storage body 13 and discharged to the outside, so that the second heat storage body 13 absorbs the heat of combustion and stores the heat. I do. In order to prevent oxidation of the object to be heated (here, molten steel), it is necessary to take measures to prevent the combustion gas from entering the tundish 100 from the outlet 16 as much as possible. As such a means, there are restrictions on the pressure loss of the heat storage bodies 12 and 13, the diameter of the outlet 16, the reduction of the pressure of the exhaust system 20, and the like, as well as the means described in the embodiment described later.
[0021]
Next, when the temperature of the second heat storage unit 13 is sufficiently increased by the combustion gas, the process is switched to the high-temperature gas supply step. In the high-temperature gas supply step, a necessary gas is supplied from the supply system 19. This supply gas is supplied to the combustion chamber 11 after passing through the second regenerator 13 stored in the combustion step, so that the supply gas is preheated by the second regenerator 13 to a high temperature. This high-temperature gas is partially discharged via the heat storage unit 12 for preheating the combustion air and the exhaust system 18, and at this time, the heat storage unit 12 absorbs the heat of the high-temperature gas and stores the heat. A part of the high-temperature gas is sent from the outlet 16 into the tundish 100. In order to increase the flow rate of the high-temperature gas discharged from the outlet 16, the opening degree of the on-off valve 21 of the exhaust system 18 may be reduced, or the suction pressure of an exhaust fan (not shown) may be reduced. The method is taken.
[0022]
By repeating the combustion step and the high-temperature gas supply step in this manner, the inside of the tundish 100 is gradually heated by the high-temperature inert gas (for example, high-temperature nitrogen gas) and the amount of oxygen inside the tundish 100 is reduced. Decreasing. Therefore, oxidation of the molten steel injected into the tundish 100 and heating in the furnace can be performed.
[0023]
Next, a configuration example in which the combustion gas is prevented from being discharged from the high-temperature gas outlet 16 in the combustion step will be described.
One of the methods is a method of restricting the flow of the combustion gas as shown in FIG. In this configuration, a rectifier 22 inclined so that the flow direction of the combustion gas is directed upward is provided near the fuel supply port 15 in the vicinity of the hot gas outlet 16. Further, the high-temperature gas outlet 16 may be provided below the second regenerator 13 for supply gas preheating, that is, in the streamline direction of the high-temperature gas exiting from the second regenerator 13.
Since the flow direction of the combustion gas is opposite to the direction of the hot gas outlet 16 by installing such a rectifier 22, the combustion gas does not flow into the hot gas outlet 16.
[0024]
Another means is to provide a wall 23 made of a structure such as a supply pipe having no outlet in the flow direction of the combustion gas, as shown in FIG. Since the combustion gas hits the wall 23 and changes the direction of the flow upward, it does not flow into the hot gas outlet 16 which opens downward and is opposite thereto.
Although not shown, active means such as a valve may be provided in a pipe constituting the hot gas outlet 16.
[0025]
Next, another embodiment in which the required high-temperature gas is air is shown in FIG. In this embodiment, a mountain-shaped rectifier 24 is provided near the hot gas outlet 16. The rectifier 24 is configured so that a part of the high-temperature air supplied through the second heat storage unit 13 turns to the first heat storage unit 12.
According to this embodiment, while taking out high-temperature air through the second heat storage body 13, the first heat storage body 12 for air preheating in the next step is heated by combustion, so that the air temperature in the next step is made higher. So that combustion can be more stabilized. Further, the present invention is effective when the burner 10 is used for heating.
[0026]
FIG. 6 shows still another embodiment of the present invention. In this embodiment, a fuel supply pipe 25 is provided near the second heat storage body 13 so that combustion is performed near or inside the second heat storage body 13. A rectifier 22 similar to that shown in FIG. 3 is provided near the high-temperature gas outlet 16 so that preheated air from the first heat storage unit 12 is directed toward the second heat storage unit 13.
With this configuration, it is possible to prevent the combustion gas from being discharged from the hot gas outlet 16 and to take out the hot gas at a higher temperature.
[0027]
FIG. 7 shows still another embodiment of the present invention. When the supply gas is expensive, a part or most of the expensive supply gas (high-temperature gas) can be collected and reused by providing a circulation device 28 including a receiver 26 and a fan 27 as shown in FIG. Becomes possible. Therefore, it is economical in terms of resources and energy (in order to reuse a gas having a high temperature), and energy saving can be achieved.
[0028]
FIG. 8 shows another embodiment relating to the arrangement of the heat storage bodies, and is a view seen from above. In this embodiment, a first heat storage body 12 and a second heat storage body 13 are arranged opposite to each other with a central combustion chamber 11 interposed therebetween. In this case, it is not necessary to partition the heat storage bodies as shown in FIG. Further, it is necessary to provide a valve mechanism or the like at the high-temperature gas outlet 16 so as to extract only the high-temperature gas without discharging the combustion gas.
Even with such an arrangement of the heat storage bodies 12 and 13, high-temperature gas can be taken out.
[0029]
The heat storage body used in the present invention may be any as long as it has air permeability that allows air and other gases to pass efficiently, and heat transfer property that efficiently absorbs the heat held by those gases, and its structure and shape, The material and the like are not particularly limited.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a plurality of heat storage elements are provided in one burner, and the combustion step and the high-temperature gas supply step are performed using these heat storage elements. Combustion can be performed, and required high-temperature gas can be taken out with high purity that does not mix the combustion gas.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a high-temperature gas generation burner according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a burner combustion step and a high-temperature gas supply step of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram showing an example of a means for preventing a combustion gas from flowing into a hot gas outlet.
FIG. 4 is a configuration diagram showing another example of a means for preventing a combustion gas from flowing into a high-temperature gas outlet.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing still another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing still another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing still another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a burner according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-159664.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 Burner 11 Combustion chamber 12 First regenerator 13 Second regenerator 14 Partition plate 15 Fuel supply port 16 Hot gas outlet 17 Combustion air supply system 18 Hot gas exhaust system 19 Supply gas supply system 20 Combustion Gas exhaust system 21 On-off valve 22 Rectifier 23 Wall 24 Rectifier 25 Fuel supply pipe 26 Receiver 27 Fan 28 Circulator

Claims (10)

燃焼室と、該燃焼室を共通にして設けられた複数の蓄熱体と、前記複数の蓄熱体は燃焼用空気を予熱して前記燃焼室に供給する第１の蓄熱体と、被加熱気体を予熱し高温化された高温気体として前記燃焼室に供給する第２の蓄熱体とからなり、燃焼時には前記燃焼室内の燃焼ガスを前記第２の蓄熱体を通して排出し、供給気体の供給時には前記燃焼室内の高温気体の一部を前記第１の蓄熱体を通して排出するとともに、一部を前記燃焼室に設けられた取り出し口から取り出すことを特徴とする高温気体発生用バーナ。A combustion chamber, a plurality of heat storage bodies provided in common with the combustion chamber, the plurality of heat storage bodies preheat combustion air and supply the first heat storage body to the combustion chamber; A second regenerator for supplying a preheated high-temperature gas to the combustion chamber as a high-temperature gas, wherein the combustion gas in the combustion chamber is discharged through the second regenerator during combustion, and the combustion is performed when the supply gas is supplied. A high-temperature gas generation burner, wherein a part of the high-temperature gas in the chamber is discharged through the first heat storage body, and a part of the high-temperature gas is discharged from a discharge port provided in the combustion chamber. 前記第１の蓄熱体と前記第２の蓄熱体とは互いに仕切られ、並列に配置してなることを特徴とする請求項１記載の高温気体発生用バーナ。The high-temperature gas generation burner according to claim 1, wherein the first heat storage body and the second heat storage body are separated from each other and arranged in parallel. 前記第１の蓄熱体と前記第２の蓄熱体とは前記燃焼室を挟んで対向状に配置してなることを特徴とする請求項１記載の高温気体発生用バーナ。The high temperature gas generation burner according to claim 1, wherein the first heat storage body and the second heat storage body are arranged to face each other with the combustion chamber interposed therebetween. 前記取り出し口の近傍または内部に前記燃焼ガスの排出を防止する手段を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の高温気体発生用バーナ。The burner for generating a high-temperature gas according to any one of claims 1 to 3, wherein a means for preventing discharge of the combustion gas is provided near or inside the outlet. 前記取り出し口を前記第２の蓄熱体を出る高温気体の流線方向に設けたことを特徴とする請求項２または４記載の高温気体発生用バーナ。The hot gas generating burner according to claim 2 or 4, wherein the outlet is provided in a streamline direction of the hot gas exiting the second heat storage body. 燃焼を前記第２の蓄熱体の近傍または内部で行わせることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の高温気体発生用バーナ。The high-temperature gas generation burner according to any one of claims 1 to 5, wherein the combustion is performed near or inside the second heat storage body. 高温気体の一部または大部分を回収し再利用する循環装置を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の高温気体発生用バーナ。The high-temperature gas generation burner according to any one of claims 1 to 6, further comprising a circulation device that collects and reuses a part or most of the high-temperature gas. 前記供給気体として、不活性ガスを用いることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の高温気体発生用バーナ。The high-temperature gas generation burner according to any one of claims 1 to 7, wherein an inert gas is used as the supply gas. 前記供給気体として、空気を用いることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の高温気体発生用バーナ。The burner according to any one of claims 1 to 7, wherein air is used as the supply gas. 一つのバーナに複数の蓄熱体を有するものを用いて、高温気体を発生させる方法であって、
燃焼用空気を一方の蓄熱体を通過させて予熱し燃焼室で燃料と混合して燃焼させ、その燃焼ガスを他方の蓄熱体を通して外部に排出するとともに、該他方の蓄熱体に燃焼熱を吸収させる燃焼工程と、
供給気体を前記他方の蓄熱体を通過させて予熱し高温化させ、その高温気体の一部を前記一方の蓄熱体を通して外部に排出するとともに、該第１の蓄熱体に高温気体の熱を吸収させ、一部を前記燃焼室に設けられた取り出し口から加熱対象物に供給する高温気体供給工程と、
を有することを特徴とする高温気体発生方法。A method for generating a high-temperature gas by using one having a plurality of heat storage bodies in one burner,
The combustion air is preheated by passing through one of the regenerators, mixed with fuel in the combustion chamber and burned, and the combustion gas is discharged to the outside through the other regenerator, and the other regenerator absorbs the heat of combustion. Burning process,
The supply gas is passed through the other heat storage element to be preheated to a high temperature, a part of the high temperature gas is discharged to the outside through the one heat storage element, and the heat of the high temperature gas is absorbed by the first heat storage element. And a high-temperature gas supply step of supplying a part to the object to be heated from an outlet provided in the combustion chamber,
A method for generating a high-temperature gas, comprising:
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