JP2004205113A - ラジアントチューブバーナ - Google Patents
ラジアントチューブバーナ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004205113A JP2004205113A JP2002375099A JP2002375099A JP2004205113A JP 2004205113 A JP2004205113 A JP 2004205113A JP 2002375099 A JP2002375099 A JP 2002375099A JP 2002375099 A JP2002375099 A JP 2002375099A JP 2004205113 A JP2004205113 A JP 2004205113A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- combustion
- air
- radiant tube
- burner
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
Landscapes
- Gas Burners (AREA)
- Air Supply (AREA)
- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
Abstract
【課題】NOxの発生を抑制でき,ラジアントチューブの表面に略均一な温度分布を形成することができるラジアントチューブバーナを提供すること。
【解決手段】ラジアントチューブバーナ1は,バーナボディ31,32,ラジアントチューブ2及びガス管41,42を有している。ガス管41,42の先端部には,燃焼筒61,62が配設されている。ラジアントチューブバーナ1は,燃焼筒61,62内において,空気流入口611,621より流入させた燃焼用空気Aの一部とガス管41,42より噴出させた燃料ガスFとを燃焼用空気不足の状態で不完全燃焼させ,かつこの不完全燃焼させた1次燃焼ガスG1と空気ノズル511,521より噴出させた燃焼用空気Aの残部とを混合して2次燃焼を行うよう構成されている。
【選択図】 図1
【解決手段】ラジアントチューブバーナ1は,バーナボディ31,32,ラジアントチューブ2及びガス管41,42を有している。ガス管41,42の先端部には,燃焼筒61,62が配設されている。ラジアントチューブバーナ1は,燃焼筒61,62内において,空気流入口611,621より流入させた燃焼用空気Aの一部とガス管41,42より噴出させた燃料ガスFとを燃焼用空気不足の状態で不完全燃焼させ,かつこの不完全燃焼させた1次燃焼ガスG1と空気ノズル511,521より噴出させた燃焼用空気Aの残部とを混合して2次燃焼を行うよう構成されている。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【技術分野】
本発明は,ラジアントチューブからの放射熱により加熱炉内を加熱するためのラジアントチューブバーナに関する。
【0002】
【従来技術】
従来より,加熱炉内を加熱するバーナとして,ラジアントチューブバーナが知られている。このラジアントチューブバーナは,バーナボディを通過させて噴出させる燃焼用空気と,上記バーナボディの内周側に配設したガス管より噴出させる燃料ガスとを混合させて燃焼を行う。そして,この燃焼ガスを上記バーナボディに連結したラジアントチューブを通過させ,ラジアントチューブからの放射熱により上記加熱炉内を加熱する。
【0003】
そして,例えば,ラジアントチューブの両端にそれぞれ配設した各バーナにおいて,交互に燃焼又は排気を繰り返すリジェネレイティブバーナにおいては,上記燃焼に使用される燃焼用空気は,各バーナに配設した蓄熱体により排気ガスとの熱交換を行って高温に加熱された予熱空気となる。そのため,このようなリジェネレイティブバーナにおいては,上記予熱空気を用いて燃焼を行うためにNOx(窒素酸化物)が発生するおそれがある。
【0004】
また,上記NOxの発生は,上記燃焼による火炎に上記燃焼用空気中の酸素が十分に供給され,急激に燃焼を行ったときに起こり易いと考えられる。そのため,例えば,特許文献1に示されるラジアントチューブバーナにおいては,上記燃料ガス又は燃焼用空気の噴出位置をラジアントチューブ内で偏心させて,燃料ガスと燃焼用空気との混合が起こり難い状態を形成することにより,NOxの発生を抑制している。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−356310号公報
【0006】
【解決しようとする課題】
しかしながら,上記特許文献1のラジアントチューブバーナにおいては,上記ラジアントチューブ内では偏心した燃焼用空気の流れにより偏心した火炎が形成される。そのため,このラジアントチューブの各部における表面温度が不均一になり,上記加熱炉内を効率よく加熱するには不十分である。
【0007】
本発明は,かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので,NOxの発生を抑制することができると共に,ラジアントチューブの表面に略均一な温度分布を形成することができるラジアントチューブバーナを提供しようとするものである。
【0008】
【課題の解決手段】
本発明は,燃焼用空気を流入させる筒状のバーナボディと,該バーナボディに連結したラジアントチューブと,該ラジアントチューブ及び上記バーナボディの内周側に配設すると共に燃料ガスを噴出させるガス管とを有し,かつ該ガス管の先端部には,先端側が開放された筒状の燃焼筒を有しており,
また,上記燃焼筒には,上記バーナボディを流れる上記燃焼用空気の一部をその内周側に流入させる空気流入口が設けられていると共に,上記燃焼筒と上記ラジアントチューブとの間には,上記燃焼用空気の残部を噴出させる空気ノズルが形成されており,
上記燃焼筒内において,上記空気流入口より流入させた上記燃焼用空気の一部と上記ガス管より噴出させた上記燃料ガスとを燃焼用空気不足の状態で不完全燃焼させ,かつ該不完全燃焼させた1次燃焼ガスと上記空気ノズルより噴出させた上記燃焼用空気の残部とを混合して2次燃焼を行うよう構成されていることを特徴とするラジアントチューブバーナにある(請求項1)。
【0009】
本発明のラジアントチューブバーナにおいては,上記バーナボディ内に流入した燃焼用空気は,このバーナボディと上記ガス管との間の通路を流れる。そして,この燃焼用空気が,上記ガス管の先端部に設けた上記燃焼筒に到達したときには,その一部が上記空気流入口よりこの燃焼筒の内周側に流入する。また,燃焼用空気の残りは,燃焼筒の外周側とラジアントチューブの内周側との間を流れ,上記空気ノズルより噴出される。
【0010】
そして,上記燃焼筒の内周側に流入した燃焼用空気の一部は,上記ガス管の先端部より噴出される燃料ガスと混合されて燃焼する。このとき,燃焼筒内においては,燃焼用空気の一部と燃料ガスとにより,燃焼用空気が少ない状態,すなわち酸素不足の状態で1次燃焼としての不完全燃焼が行われる。
【0011】
その後,上記不完全燃焼を行った1次燃焼ガスが上記燃焼筒より噴出され,上記空気ノズルより噴出された上記燃焼用空気の残部と混合されて,これらによる2次燃焼が行われる。このとき,上記1次燃焼ガスは,十分な量の燃焼用空気,すなわち十分な量の酸素と混合して燃焼を行うことができ,最適な空気比でほぼ完全燃焼を行うことができる。
そのため,本発明によれば,上記不完全燃焼としての1次燃焼と,上記略完全燃焼としての2次燃焼とを行うことにより,燃料ガスと燃焼用空気とが急激な燃焼を行うことを避けることができ,燃焼による火炎の温度を低下させることができる。これにより,NOxの発生を抑制することができる。
【0012】
また,本発明においては,燃料ガスと燃焼用空気とを偏心させた状態で噴出させる必要がない。そのため,上記燃焼による火炎は,上記ラジアントチューブの軸中心に対して,ほとんど偏心することなく形成される。そのため,ラジアントチューブの各部における表面温度にばらつきを生ずることがほとんどない。
それ故,本発明によれば,NOxの発生を抑制することができると共に,ラジアントチューブの表面に略均一な温度分布を形成することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において,上記燃焼用空気としては,大気(フレッシュエアー),酸素と大気との混合物,酸素と不活性ガスとの混合物,及び大気と燃焼排ガス(燃焼を行った後の排ガス)との混合物を用いることができる。
【0014】
また,本発明においては,上記バーナボディ,上記ガス管及び上記燃焼筒は,上記ラジアントチューブの両端にそれぞれ配設してあると共に,上記各バーナボディと上記各ガス管との間には,蓄熱体がそれぞれ配設されており,上記ラジアントチューブバーナは,上記各バーナボディにおいて燃焼と排気とを交互に繰り返すリジェネバーナ(リジェネレイティブバーナ)であることが好ましい(請求項2)。
【0015】
この場合には,一方のバーナボディにおいて燃焼を行い,この燃焼による燃焼ガスにより上記ラジアントチューブを加熱した後には,他方のバーナボディにおいては,上記加熱後の排気ガスを上記蓄熱体を通過させて,この排気ガスにおける排熱を上記蓄熱体に蓄えることができる。そして,次に,この他方のバーナボディにおいて燃焼を行うときには,上記排熱を蓄えた蓄熱体に対して上記燃焼用空気を通過させ,この燃焼用空気を予熱させる。そして,この予熱させた燃焼用空気(予熱空気)を用いて燃焼を行うことにより,上記蓄熱体における熱量を利用して燃焼を行うことができる。
【0016】
これにより,上記一方のバーナボディの排気ガスにおける排熱を回収することができ,上記ラジアントチューブバーナの熱効率を向上させることができる。
このように上記ラジアントチューブバーナは,上記リジェネバーナとして用いる際に特に上記優れた作用効果を発揮することができる。
【0017】
また,上記燃焼筒は,その先端部に該燃焼筒の外周側の全周に突出した鍔部を有しており,上記空気ノズルは,上記鍔部と上記ラジアントチューブの内周側との間に形成されていることが好ましい(請求項3)。
この場合には,上記燃焼筒における鍔部の外径を調整することにより,上記空気ノズルから噴出させる燃焼用空気の量を調整することができる。そのため,この調整が容易である。また,上記鍔部の形成により,上記燃焼筒の外周側と上記ラジアントチューブの内周側との間を流れる燃焼用空気の流れを絞って,その流速を容易に大きくすることができる。
【0018】
また,上記空気流入口と上記空気ノズルとは,上記空気流入口より上記燃焼筒内に流入させる燃焼用空気の量と,上記空気ノズルより噴出させる燃焼用空気の量との比が,1:7〜1:9となるように形成されていることが好ましい。
この場合には,上記空気流入口より燃焼筒内に流入させる燃焼用空気の量と,上記空気ノズルより噴出させる燃焼用空気の量との比が最適であり,NOxの発生を効果的に抑制できると共に,上記ラジアントチューブバーナの熱効率を向上させることができる。
【0019】
また,上記空気流入口より燃焼筒内に流入させる燃焼用空気の量が1に対して,上記空気ノズルより噴出させる燃焼用空気の量が7よりも小さいときには,上記1次燃焼に使用する燃焼用空気の量が多くなり,上記NOxの発生を低減する効果が十分に得られないおそれがある。
一方,上記空気流入口より燃焼筒内に流入させる燃焼用空気の量が1に対して,上記空気ノズルより噴出させる燃焼用空気の量が9よりも大きいときには,上記1次燃焼に使用する燃焼用空気の量が少なくなり,上記燃焼筒内において1次燃焼を行うことが困難になるおそれがある。
【0020】
また,上記燃焼筒は,その内径が上記ラジアントチューブの内径の70〜80%であることが好ましい。
この場合には,上記燃焼筒の内径が最適になり,NOxの発生を効果的に抑制できると共に,上記ラジアントチューブバーナの熱効率を向上させることができる。
【0021】
また,上記燃焼筒の内径が上記ラジアントチューブの内径の70%未満である場合には,上記空気ノズルの開口面積が大きくなり,上記燃焼筒の内周側に上記空気流入口より燃焼用空気を流入させることが困難になるおそれがある。また,この場合には,上記燃焼筒内の容積が小さすぎて,上記1次燃焼としての不完全燃焼を十分に行うことができないおそれがある。
一方,上記燃焼筒の内径が上記ラジアントチューブの内径の80%を超える場合には,上記空気ノズルの開口面積が小さくなり,この空気ノズルより噴出させる燃焼用空気の量が少なくなるおそれがある。
【0022】
また,上記燃焼筒は,その軸方向長さが100〜200mmであることが好ましい。
この場合には,上記燃焼筒の軸方向長さが最適になり,NOxの発生を効果的に抑制できると共に,上記ラジアントチューブバーナの熱効率を向上させることができる。
【0023】
また,上記燃焼筒の軸方向長さが100mm未満である場合には,この燃焼筒の軸方向長さが短いことにより,上記1次燃焼と2次燃焼とを分離して十分に行うことができないおそれがある。
一方,上記燃焼筒の軸方向長さが200mmを超える場合には,この燃焼筒の軸方向長さが長いことにより,上記2次燃焼を行う前に上記1次燃焼による火炎が失火してしまうおそれがある。
【0024】
また,上記ラジアントチューブバーナは,上記空気ノズルから50〜100m/sの速度で上記燃焼用空気の残部を噴出させるよう構成されていることが好ましい。
この場合には,上記空気ノズルから噴出させる燃焼用空気の速度が最適であり,NOxの発生を効果的に抑制できると共に,上記ラジアントチューブバーナの熱効率を向上させることができる。
【0025】
また,上記燃焼用空気の残部の噴出速度が,50m/s未満の場合には,上記ラジアントチューブバーナ内において,上記燃料と上記燃焼用空気との混合が十分にされすぎて,NOxを発生させてしまうおそれがある。
一方,上記燃焼用空気の残部の噴出速度が,100m/sを超える場合には,上記燃焼による火炎が失火してしまうおそれがある。
【0026】
【実施例】
以下に,図面を用いて本発明のラジアントチューブバーナにかかる実施例につき説明する。
図1,図2に示すごとく,本例のラジアントチューブバーナ1は,燃焼用空気Aを流入させる筒状のバーナボディ31,32と,このバーナボディ31,32に連結したラジアントチューブ2と,このラジアントチューブ2の内周側201及び上記バーナボディ31,32の内周側301に配設すると共に燃料ガスFを流入させるガス管41,42とを有している。また,バーナボディ31,32の内周側301とガス管41,42との間には,上記燃焼用空気Aを通過させるための空気通路51,52が形成されている。
【0027】
また,図1,図2に示すごとく,ガス管41,42の先端部には,上記燃料ガスFを噴出させるガスノズル411,421が形成されていると共に,先端側が開放された筒状の燃焼筒61,62が配設されている。
上記燃焼筒61,62には,上記空気通路51,52を流れる上記燃焼用空気Aの一部をその内周側601に流入させる空気流入口611,621が設けられている。また,上記燃焼筒61,62の外周側602と上記ラジアントチューブ2の内周側201との間には,上記燃焼用空気Aの残部を噴出させる空気ノズル511,521が形成されている。
【0028】
そして,上記ラジアントチューブバーナ1は,上記燃焼筒61,62内において,上記空気流入口611,621より流入させた上記燃焼用空気Aの一部と上記ガス管41,42より噴出させた燃料ガスFとを燃焼用空気A不足の状態で不完全燃焼させ,かつこの不完全燃焼させた1次燃焼ガスG1と上記空気ノズル511,521より噴出させた燃焼用空気Aの残部とを混合して2次燃焼を行うよう構成されている。
【0029】
以下に,これを詳説する。
図1,図2に示すごとく,上記ラジアントチューブ2,ガス管41,42,燃焼筒61,62は,円環形状を有している。また,上記燃焼筒61,62は,上記燃焼用空気Aの流れの上流側に位置する基端部64と,この基端部64より立設された円周部65とを有しいる。また,上記空気流入口611,621は,上記基端部64の円周方向に向けて複数形成されている。この複数の空気流入口611,621は,上記燃焼筒61,62の軸中心に向けて傾斜して形成されている。
【0030】
また,図1に示すごとく,上記空気流入口611,621と上記空気ノズル511,521とは,上記空気流入口611,621より上記燃焼筒61,62内に流入させる燃焼用空気Aの量と,上記空気ノズル511,521より噴出させる燃焼用空気Aの量との比が,1:7〜1:9となるように形成されている。これにより,空気流入口611,621より燃焼筒61,62内に流入させる燃焼用空気Aの量と,空気ノズル511,521より噴出させる燃焼用空気Aの量との比が最適になる。
そして,図2に示すごとく,本例では,上記最適な燃焼用空気Aの量の比を形成するために,上記空気流入口611,621の全体の開口面積と上記空気ノズル511,521の全体の開口面積とを設定している。
【0031】
また,図1に示すごとく,上記燃焼筒61,62は,その内径D2が上記ラジアントチューブ2の内径D1の70〜80%である。具体的には,本例のラジアントチューブ2の内径D1は104mmとし,本例の燃焼筒61,62の内径D2は80mmとした。また,上記燃焼筒61,62は,その軸方向Lの長さCが150mmである。なお,軸方向Lとは,燃料ガスF及び燃焼用空気Aの流れの方向をいう。
また,上記燃焼用空気Aは,上記空気ノズル511,521からの燃焼用空気Aの噴出速度が50〜100m/sとなるように,バーナボディ31,32内に流入させた。
【0032】
また,同図に示すごとく,上記燃焼筒61,62は,その先端部にこの燃焼筒61,62の外周側602の全周に突出した鍔部63を有しており,上記空気ノズル511,521は,上記鍔部63と上記ラジアントチューブ2の内周側201との間に形成されている。そして,本例では,上記鍔部63の外径を調整することにより,上記空気ノズル511,521から噴出させる燃焼用空気Aの量が調整されている。
なお,燃焼筒61,62の先端部とは,燃焼筒61,62における燃料ガスF及び燃焼用空気Aの流れの下流側の先端部をいう。
【0033】
図3,図4に示すごとく,本例のラジアントチューブバーナ1は,2つのバーナボディ31,32(第1バーナボディ31及び第2バーナボディ32)により,燃焼と排気とを交互に行うリジェネバーナを構成している。
すなわち,上記各バーナボディ31,32,ガス管41,42及び燃焼筒61,62は,上記ラジアントチューブ2の両端にそれぞれ配設されている。また,上記のごとく,各バーナボディ31,32の内周側301と各ガス管41,42の外周側402との間には,上記燃焼用空気Aを通過させるための各空気通路51,52が形成されており,各空気通路51,52には,熱量を蓄えるための各蓄熱体512,522がそれぞれ配置されている(図1参照)。
【0034】
こうして,図1に示すごとく,第1バーナボディ31は,第1ガス管41,第1ガスノズル411,第1空気通路51,第1空気ノズル511,第1蓄熱体512,第1燃焼筒61及び第1空気流入口611を有しており,第2バーナボディ32は,第2ガス管42,第2ガスノズル421,第2空気通路52,第2空気ノズル521,第2蓄熱体522,第2燃焼筒62及び第2空気流入口621を有している。
【0035】
また,上記ラジアントチューブバーナ1は,加熱炉7に配設されており,加熱炉7内を加熱するよう構成されている。
また,上記各バーナ31,32の各空気通路51,52には,3方弁54が接続されており,各空気通路51,52は,この3方弁54の切換動作によって燃焼用空気Aの供給通路55に接続されるか,又は排気ガスG3の排気通路56に接続される。
【0036】
以下に,上記リジェネバーナを構成したラジアントチューブバーナ1における燃焼動作につき説明し,このラジアントチューブバーナ1による作用効果につき説明する。
図3に示すごとく,上記第1バーナボディ31において燃焼を行う際には,上記第1ガス管41に燃料ガスFを流入させると共に上記第1バーナボディ31の第1空気通路51に燃焼用空気Aを流入させる。また,第1バーナボディ31において燃焼を行う際には,第1バーナボディ31及び第2バーナボディ32に設けた3方弁54の切換動作により,第1バーナボディ31の第1空気通路51は燃焼用空気Aの供給通路55に接続され,第2バーナボディ32の第2空気通路52は排気ガスG3の排気通路56に接続されている。
【0037】
そして,図1に示すごとく,上記第1空気通路51を流れる燃焼用空気Aが,上記第1ガス管41の先端部に設けた上記第1燃焼筒61に到達したときには,その一部が上記第1空気流入口611よりこの第1燃焼筒61の内周側601に流入する。また,燃焼用空気Aの残りは,第1燃焼筒61の外周側602とラジアントチューブ2の内周側201との間を流れ,上記第1空気ノズル511より噴出される。また,第1空気ノズル511より噴出される燃焼用空気Aの残部は,上記鍔部63によってその流れが絞られ,流速が増加した状態で噴出する。
【0038】
そして,同図に示すごとく,上記第1燃焼筒61の内周側601に流入した燃焼用空気Aの一部は,上記第1ガス管41の先端部より噴出される燃料ガスFと混合されて燃焼する。このとき,第1燃焼筒61内においては,燃焼用空気Aの一部と燃料ガスFとにより,燃焼用空気Aが少ない状態,すなわち酸素不足の状態で1次燃焼としての不完全燃焼が行われる。
【0039】
次いで,図1に示すごとく,上記不完全燃焼を行った1次燃焼ガスG1が上記第1燃焼筒61より噴出され,上記第1空気ノズル511より噴出された上記燃焼用空気Aの残部と混合されて,これらによる2次燃焼が行われる。このとき,上記1次燃焼ガスG1は,十分な量の燃焼用空気A,すなわち十分な量の酸素と混合して燃焼を行うことができる。
【0040】
次いで,図3に示すごとく,上記2次燃焼による2次燃焼ガスG2が上記ラジアントチューブ2内を流れるときに,ラジアントチューブ2の外周表面202より放射熱を発生させて,上記加熱炉7内を加熱する。そして,この燃焼用ガスは,上記第2バーナボディ32へ向けてと流れる。
【0041】
そして,同図に示すごとく,上記2次燃焼ガスG2は排気ガスG3として,上記第2空気ノズル521より第2バーナボディ32の第2空気通路52を通過して,第2バーナボディ32の外部に排気される。このとき,この排気ガスG3は,第2空気通路52に配置した第2蓄熱体522に熱量を与え,第2蓄熱体522は,排気ガスG3における排熱を蓄える。
こうして,第1バーナボディ31による燃焼と第2バーナボディ32による排気とが行われる。
【0042】
次いで,図4に示すごとく,上記第1バーナボディ31における燃焼が終わると,第2バーナボディ32において燃焼を行うために第1バーナボディ31及び第2バーナボディ32に設けた各3方弁54の切換動作により,第1バーナボディ31の第1空気通路51は上記排気通路56に接続され,第2バーナボディ32の第2空気通路52は上記供給通路55に接続される。
【0043】
そして,図1,図4に示すごとく,上記第2ガス管42に燃料ガスFを流入させると共に上記第2空気通路52に燃焼用空気Aを流入させる。このとき,この燃焼用空気Aには,上記第1バーナボディ31からの排気ガスG3による排熱を蓄えた第2蓄熱体522における熱量が与えられる。そのため,第2バーナボディ32において燃焼を行う際には,第2蓄熱体522における熱量を利用して燃焼を行うことができ,第1バーナボディ31の排気ガスG3における排熱を回収することができる。
【0044】
その後,図4に示すごとく,第2バーナボディ32においても,上記第1バーナボディ31と同様に上記1次燃焼及び2次燃焼が行われる。そして,第2バーナボディ32における2次燃焼による2次燃焼ガスG2が上記ラジアントチューブ2内を通過し,上記加熱炉7内を加熱した後の排気ガスG3が上記第1空気ノズル511より第1バーナボディ31の第1空気通路51を通過して,第1バーナボディ31の外部に排気される。そして,このときには,第1バーナボディ31における第1蓄熱体512に排気ガスG3における排熱が蓄えられる。
次いで,第1バーナボディ31において燃焼が行われる際には,第1蓄熱体512における排熱を回収して燃焼が行われる。そして,以降は,同様にして,各バーナボディ31,32において交互に燃焼と排気とが繰り返される。
【0045】
本例のラジアントチューブバーナ1においては,上記のごとく,上記不完全燃焼としての1次燃焼と,上記略完全燃焼としての2次燃焼とを行う。また,これらの燃焼は,上記のごとく,各燃焼筒61,62の構成により,上記1次燃焼に供給される燃焼用空気Aの量と上記2次燃焼に供給される燃焼用空気Aの量との比が,1:7〜1:9であることにより,燃料ガスFと燃焼用空気Aとが急激な燃焼を行うことを避けることができる。そのため,1次燃焼及び2次燃焼による火炎Kの温度を低下させることができ,NOxの発生を効果的に抑制することができる。
【0046】
また,本例のラジアントチューブバーナ1においては,燃料ガスFと燃焼用空気Aとを偏心させた状態で噴出させる必要がない。そのため,上記1次燃焼及び2次燃焼による火炎Kは,上記ラジアントチューブ2の軸中心に対して,ほとんど偏心することなく形成される。そのため,ラジアントチューブ2の外周表面202の各部における温度にばらつきを生ずることがほとんどない。
それ故,本例のラジアントチューブバーナ1によれば,NOxの発生を抑制することができると共に,ラジアントチューブ2の外周表面202に略均一な温度分布を形成することができる。
【0047】
なお,図示は省略するが,上記各ガス管41,42は,内管を上記燃料ガスFを通過させ,外管を燃料ガスFと燃焼用空気Aとの混合気よりなるパイロットガスを通過させる2重管構造とすることもできる。この場合には,上記各バーナボディ31,32においては,上記パイロットガスにより形成された火炎により,上記各空気流入口611,621より各燃焼筒61,62の内周側601に流入した燃焼用空気Aの一部と上記各ガスノズル411,421より噴出された燃料ガスFとの混合気に着火して,上記1次燃焼を容易に行うことができる。
【0048】
(性能試験)
本例においては,上記ラジアントチューブバーナ1の性能試験として,ラジアントチューブバーナ1(発明品)において燃焼を行った後の排気ガスG3のNOx濃度を測定した。また,比較のために,上記各燃焼筒61,62を有していない各バーナボディにより構成したラジアントチューブバーナ(比較品)についても同様に測定を行った。
【0049】
上記測定を行ったところ,発明品におけるNOx濃度は,排気ガスG3中の酸素濃度11%換算値(すなわち排気ガスG3中の実際の酸素濃度下におけるNOx濃度を,この排気ガスG3中の酸素濃度が11%である場合に換算した値)で,239ppm,比較品におけるNOx濃度は,同様に393ppmであった。このことより,本例のラジアントチューブバーナ1においては,NOx濃度の低減効果が大きいことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例における,ラジアントチューブバーナを示す図で,特にバーナボディ及び燃焼筒の周辺を示す断面説明図。
【図2】実施例における,ラジアントチューブバーナを示す図で,特に燃焼筒の周辺を示す正面図。
【図3】実施例における,ラジアントチューブバーナを示す図で,第1バーナボディにおいて燃焼を行うと共に第2バーナボディにおいて排気を行う状態を示す断面説明図。
【図4】実施例における,ラジアントチューブバーナを示す図で,第2バーナボディにおいて燃焼を行うと共に第1バーナボディにおいて排気を行う状態を示す断面説明図。
【符号の説明】
1...ラジアントチューブバーナ,
2...ラジアントチューブ,
31...第1バーナボディ,
32...第2バーナボディ,
41...第1ガス管,
411...第1ガスノズル,
42...第2ガス管,
421...第2ガスノズル,
51...第1空気通路,
511...第1空気ノズル,
512...第1蓄熱体,
52...第2空気通路,
521...第2空気ノズル,
522...第2蓄熱体,
61...第1燃焼筒,
611...第1空気流入口,
62...第2燃焼筒,
621...第2空気流入口,
63...鍔部,
F...燃料ガス,
A...燃焼用空気,
G1...1次燃焼ガス,
G2...2次燃焼ガス,
G3...排気ガス,
K...火炎,
【技術分野】
本発明は,ラジアントチューブからの放射熱により加熱炉内を加熱するためのラジアントチューブバーナに関する。
【0002】
【従来技術】
従来より,加熱炉内を加熱するバーナとして,ラジアントチューブバーナが知られている。このラジアントチューブバーナは,バーナボディを通過させて噴出させる燃焼用空気と,上記バーナボディの内周側に配設したガス管より噴出させる燃料ガスとを混合させて燃焼を行う。そして,この燃焼ガスを上記バーナボディに連結したラジアントチューブを通過させ,ラジアントチューブからの放射熱により上記加熱炉内を加熱する。
【0003】
そして,例えば,ラジアントチューブの両端にそれぞれ配設した各バーナにおいて,交互に燃焼又は排気を繰り返すリジェネレイティブバーナにおいては,上記燃焼に使用される燃焼用空気は,各バーナに配設した蓄熱体により排気ガスとの熱交換を行って高温に加熱された予熱空気となる。そのため,このようなリジェネレイティブバーナにおいては,上記予熱空気を用いて燃焼を行うためにNOx(窒素酸化物)が発生するおそれがある。
【0004】
また,上記NOxの発生は,上記燃焼による火炎に上記燃焼用空気中の酸素が十分に供給され,急激に燃焼を行ったときに起こり易いと考えられる。そのため,例えば,特許文献1に示されるラジアントチューブバーナにおいては,上記燃料ガス又は燃焼用空気の噴出位置をラジアントチューブ内で偏心させて,燃料ガスと燃焼用空気との混合が起こり難い状態を形成することにより,NOxの発生を抑制している。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−356310号公報
【0006】
【解決しようとする課題】
しかしながら,上記特許文献1のラジアントチューブバーナにおいては,上記ラジアントチューブ内では偏心した燃焼用空気の流れにより偏心した火炎が形成される。そのため,このラジアントチューブの各部における表面温度が不均一になり,上記加熱炉内を効率よく加熱するには不十分である。
【0007】
本発明は,かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので,NOxの発生を抑制することができると共に,ラジアントチューブの表面に略均一な温度分布を形成することができるラジアントチューブバーナを提供しようとするものである。
【0008】
【課題の解決手段】
本発明は,燃焼用空気を流入させる筒状のバーナボディと,該バーナボディに連結したラジアントチューブと,該ラジアントチューブ及び上記バーナボディの内周側に配設すると共に燃料ガスを噴出させるガス管とを有し,かつ該ガス管の先端部には,先端側が開放された筒状の燃焼筒を有しており,
また,上記燃焼筒には,上記バーナボディを流れる上記燃焼用空気の一部をその内周側に流入させる空気流入口が設けられていると共に,上記燃焼筒と上記ラジアントチューブとの間には,上記燃焼用空気の残部を噴出させる空気ノズルが形成されており,
上記燃焼筒内において,上記空気流入口より流入させた上記燃焼用空気の一部と上記ガス管より噴出させた上記燃料ガスとを燃焼用空気不足の状態で不完全燃焼させ,かつ該不完全燃焼させた1次燃焼ガスと上記空気ノズルより噴出させた上記燃焼用空気の残部とを混合して2次燃焼を行うよう構成されていることを特徴とするラジアントチューブバーナにある(請求項1)。
【0009】
本発明のラジアントチューブバーナにおいては,上記バーナボディ内に流入した燃焼用空気は,このバーナボディと上記ガス管との間の通路を流れる。そして,この燃焼用空気が,上記ガス管の先端部に設けた上記燃焼筒に到達したときには,その一部が上記空気流入口よりこの燃焼筒の内周側に流入する。また,燃焼用空気の残りは,燃焼筒の外周側とラジアントチューブの内周側との間を流れ,上記空気ノズルより噴出される。
【0010】
そして,上記燃焼筒の内周側に流入した燃焼用空気の一部は,上記ガス管の先端部より噴出される燃料ガスと混合されて燃焼する。このとき,燃焼筒内においては,燃焼用空気の一部と燃料ガスとにより,燃焼用空気が少ない状態,すなわち酸素不足の状態で1次燃焼としての不完全燃焼が行われる。
【0011】
その後,上記不完全燃焼を行った1次燃焼ガスが上記燃焼筒より噴出され,上記空気ノズルより噴出された上記燃焼用空気の残部と混合されて,これらによる2次燃焼が行われる。このとき,上記1次燃焼ガスは,十分な量の燃焼用空気,すなわち十分な量の酸素と混合して燃焼を行うことができ,最適な空気比でほぼ完全燃焼を行うことができる。
そのため,本発明によれば,上記不完全燃焼としての1次燃焼と,上記略完全燃焼としての2次燃焼とを行うことにより,燃料ガスと燃焼用空気とが急激な燃焼を行うことを避けることができ,燃焼による火炎の温度を低下させることができる。これにより,NOxの発生を抑制することができる。
【0012】
また,本発明においては,燃料ガスと燃焼用空気とを偏心させた状態で噴出させる必要がない。そのため,上記燃焼による火炎は,上記ラジアントチューブの軸中心に対して,ほとんど偏心することなく形成される。そのため,ラジアントチューブの各部における表面温度にばらつきを生ずることがほとんどない。
それ故,本発明によれば,NOxの発生を抑制することができると共に,ラジアントチューブの表面に略均一な温度分布を形成することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において,上記燃焼用空気としては,大気(フレッシュエアー),酸素と大気との混合物,酸素と不活性ガスとの混合物,及び大気と燃焼排ガス(燃焼を行った後の排ガス)との混合物を用いることができる。
【0014】
また,本発明においては,上記バーナボディ,上記ガス管及び上記燃焼筒は,上記ラジアントチューブの両端にそれぞれ配設してあると共に,上記各バーナボディと上記各ガス管との間には,蓄熱体がそれぞれ配設されており,上記ラジアントチューブバーナは,上記各バーナボディにおいて燃焼と排気とを交互に繰り返すリジェネバーナ(リジェネレイティブバーナ)であることが好ましい(請求項2)。
【0015】
この場合には,一方のバーナボディにおいて燃焼を行い,この燃焼による燃焼ガスにより上記ラジアントチューブを加熱した後には,他方のバーナボディにおいては,上記加熱後の排気ガスを上記蓄熱体を通過させて,この排気ガスにおける排熱を上記蓄熱体に蓄えることができる。そして,次に,この他方のバーナボディにおいて燃焼を行うときには,上記排熱を蓄えた蓄熱体に対して上記燃焼用空気を通過させ,この燃焼用空気を予熱させる。そして,この予熱させた燃焼用空気(予熱空気)を用いて燃焼を行うことにより,上記蓄熱体における熱量を利用して燃焼を行うことができる。
【0016】
これにより,上記一方のバーナボディの排気ガスにおける排熱を回収することができ,上記ラジアントチューブバーナの熱効率を向上させることができる。
このように上記ラジアントチューブバーナは,上記リジェネバーナとして用いる際に特に上記優れた作用効果を発揮することができる。
【0017】
また,上記燃焼筒は,その先端部に該燃焼筒の外周側の全周に突出した鍔部を有しており,上記空気ノズルは,上記鍔部と上記ラジアントチューブの内周側との間に形成されていることが好ましい(請求項3)。
この場合には,上記燃焼筒における鍔部の外径を調整することにより,上記空気ノズルから噴出させる燃焼用空気の量を調整することができる。そのため,この調整が容易である。また,上記鍔部の形成により,上記燃焼筒の外周側と上記ラジアントチューブの内周側との間を流れる燃焼用空気の流れを絞って,その流速を容易に大きくすることができる。
【0018】
また,上記空気流入口と上記空気ノズルとは,上記空気流入口より上記燃焼筒内に流入させる燃焼用空気の量と,上記空気ノズルより噴出させる燃焼用空気の量との比が,1:7〜1:9となるように形成されていることが好ましい。
この場合には,上記空気流入口より燃焼筒内に流入させる燃焼用空気の量と,上記空気ノズルより噴出させる燃焼用空気の量との比が最適であり,NOxの発生を効果的に抑制できると共に,上記ラジアントチューブバーナの熱効率を向上させることができる。
【0019】
また,上記空気流入口より燃焼筒内に流入させる燃焼用空気の量が1に対して,上記空気ノズルより噴出させる燃焼用空気の量が7よりも小さいときには,上記1次燃焼に使用する燃焼用空気の量が多くなり,上記NOxの発生を低減する効果が十分に得られないおそれがある。
一方,上記空気流入口より燃焼筒内に流入させる燃焼用空気の量が1に対して,上記空気ノズルより噴出させる燃焼用空気の量が9よりも大きいときには,上記1次燃焼に使用する燃焼用空気の量が少なくなり,上記燃焼筒内において1次燃焼を行うことが困難になるおそれがある。
【0020】
また,上記燃焼筒は,その内径が上記ラジアントチューブの内径の70〜80%であることが好ましい。
この場合には,上記燃焼筒の内径が最適になり,NOxの発生を効果的に抑制できると共に,上記ラジアントチューブバーナの熱効率を向上させることができる。
【0021】
また,上記燃焼筒の内径が上記ラジアントチューブの内径の70%未満である場合には,上記空気ノズルの開口面積が大きくなり,上記燃焼筒の内周側に上記空気流入口より燃焼用空気を流入させることが困難になるおそれがある。また,この場合には,上記燃焼筒内の容積が小さすぎて,上記1次燃焼としての不完全燃焼を十分に行うことができないおそれがある。
一方,上記燃焼筒の内径が上記ラジアントチューブの内径の80%を超える場合には,上記空気ノズルの開口面積が小さくなり,この空気ノズルより噴出させる燃焼用空気の量が少なくなるおそれがある。
【0022】
また,上記燃焼筒は,その軸方向長さが100〜200mmであることが好ましい。
この場合には,上記燃焼筒の軸方向長さが最適になり,NOxの発生を効果的に抑制できると共に,上記ラジアントチューブバーナの熱効率を向上させることができる。
【0023】
また,上記燃焼筒の軸方向長さが100mm未満である場合には,この燃焼筒の軸方向長さが短いことにより,上記1次燃焼と2次燃焼とを分離して十分に行うことができないおそれがある。
一方,上記燃焼筒の軸方向長さが200mmを超える場合には,この燃焼筒の軸方向長さが長いことにより,上記2次燃焼を行う前に上記1次燃焼による火炎が失火してしまうおそれがある。
【0024】
また,上記ラジアントチューブバーナは,上記空気ノズルから50〜100m/sの速度で上記燃焼用空気の残部を噴出させるよう構成されていることが好ましい。
この場合には,上記空気ノズルから噴出させる燃焼用空気の速度が最適であり,NOxの発生を効果的に抑制できると共に,上記ラジアントチューブバーナの熱効率を向上させることができる。
【0025】
また,上記燃焼用空気の残部の噴出速度が,50m/s未満の場合には,上記ラジアントチューブバーナ内において,上記燃料と上記燃焼用空気との混合が十分にされすぎて,NOxを発生させてしまうおそれがある。
一方,上記燃焼用空気の残部の噴出速度が,100m/sを超える場合には,上記燃焼による火炎が失火してしまうおそれがある。
【0026】
【実施例】
以下に,図面を用いて本発明のラジアントチューブバーナにかかる実施例につき説明する。
図1,図2に示すごとく,本例のラジアントチューブバーナ1は,燃焼用空気Aを流入させる筒状のバーナボディ31,32と,このバーナボディ31,32に連結したラジアントチューブ2と,このラジアントチューブ2の内周側201及び上記バーナボディ31,32の内周側301に配設すると共に燃料ガスFを流入させるガス管41,42とを有している。また,バーナボディ31,32の内周側301とガス管41,42との間には,上記燃焼用空気Aを通過させるための空気通路51,52が形成されている。
【0027】
また,図1,図2に示すごとく,ガス管41,42の先端部には,上記燃料ガスFを噴出させるガスノズル411,421が形成されていると共に,先端側が開放された筒状の燃焼筒61,62が配設されている。
上記燃焼筒61,62には,上記空気通路51,52を流れる上記燃焼用空気Aの一部をその内周側601に流入させる空気流入口611,621が設けられている。また,上記燃焼筒61,62の外周側602と上記ラジアントチューブ2の内周側201との間には,上記燃焼用空気Aの残部を噴出させる空気ノズル511,521が形成されている。
【0028】
そして,上記ラジアントチューブバーナ1は,上記燃焼筒61,62内において,上記空気流入口611,621より流入させた上記燃焼用空気Aの一部と上記ガス管41,42より噴出させた燃料ガスFとを燃焼用空気A不足の状態で不完全燃焼させ,かつこの不完全燃焼させた1次燃焼ガスG1と上記空気ノズル511,521より噴出させた燃焼用空気Aの残部とを混合して2次燃焼を行うよう構成されている。
【0029】
以下に,これを詳説する。
図1,図2に示すごとく,上記ラジアントチューブ2,ガス管41,42,燃焼筒61,62は,円環形状を有している。また,上記燃焼筒61,62は,上記燃焼用空気Aの流れの上流側に位置する基端部64と,この基端部64より立設された円周部65とを有しいる。また,上記空気流入口611,621は,上記基端部64の円周方向に向けて複数形成されている。この複数の空気流入口611,621は,上記燃焼筒61,62の軸中心に向けて傾斜して形成されている。
【0030】
また,図1に示すごとく,上記空気流入口611,621と上記空気ノズル511,521とは,上記空気流入口611,621より上記燃焼筒61,62内に流入させる燃焼用空気Aの量と,上記空気ノズル511,521より噴出させる燃焼用空気Aの量との比が,1:7〜1:9となるように形成されている。これにより,空気流入口611,621より燃焼筒61,62内に流入させる燃焼用空気Aの量と,空気ノズル511,521より噴出させる燃焼用空気Aの量との比が最適になる。
そして,図2に示すごとく,本例では,上記最適な燃焼用空気Aの量の比を形成するために,上記空気流入口611,621の全体の開口面積と上記空気ノズル511,521の全体の開口面積とを設定している。
【0031】
また,図1に示すごとく,上記燃焼筒61,62は,その内径D2が上記ラジアントチューブ2の内径D1の70〜80%である。具体的には,本例のラジアントチューブ2の内径D1は104mmとし,本例の燃焼筒61,62の内径D2は80mmとした。また,上記燃焼筒61,62は,その軸方向Lの長さCが150mmである。なお,軸方向Lとは,燃料ガスF及び燃焼用空気Aの流れの方向をいう。
また,上記燃焼用空気Aは,上記空気ノズル511,521からの燃焼用空気Aの噴出速度が50〜100m/sとなるように,バーナボディ31,32内に流入させた。
【0032】
また,同図に示すごとく,上記燃焼筒61,62は,その先端部にこの燃焼筒61,62の外周側602の全周に突出した鍔部63を有しており,上記空気ノズル511,521は,上記鍔部63と上記ラジアントチューブ2の内周側201との間に形成されている。そして,本例では,上記鍔部63の外径を調整することにより,上記空気ノズル511,521から噴出させる燃焼用空気Aの量が調整されている。
なお,燃焼筒61,62の先端部とは,燃焼筒61,62における燃料ガスF及び燃焼用空気Aの流れの下流側の先端部をいう。
【0033】
図3,図4に示すごとく,本例のラジアントチューブバーナ1は,2つのバーナボディ31,32(第1バーナボディ31及び第2バーナボディ32)により,燃焼と排気とを交互に行うリジェネバーナを構成している。
すなわち,上記各バーナボディ31,32,ガス管41,42及び燃焼筒61,62は,上記ラジアントチューブ2の両端にそれぞれ配設されている。また,上記のごとく,各バーナボディ31,32の内周側301と各ガス管41,42の外周側402との間には,上記燃焼用空気Aを通過させるための各空気通路51,52が形成されており,各空気通路51,52には,熱量を蓄えるための各蓄熱体512,522がそれぞれ配置されている(図1参照)。
【0034】
こうして,図1に示すごとく,第1バーナボディ31は,第1ガス管41,第1ガスノズル411,第1空気通路51,第1空気ノズル511,第1蓄熱体512,第1燃焼筒61及び第1空気流入口611を有しており,第2バーナボディ32は,第2ガス管42,第2ガスノズル421,第2空気通路52,第2空気ノズル521,第2蓄熱体522,第2燃焼筒62及び第2空気流入口621を有している。
【0035】
また,上記ラジアントチューブバーナ1は,加熱炉7に配設されており,加熱炉7内を加熱するよう構成されている。
また,上記各バーナ31,32の各空気通路51,52には,3方弁54が接続されており,各空気通路51,52は,この3方弁54の切換動作によって燃焼用空気Aの供給通路55に接続されるか,又は排気ガスG3の排気通路56に接続される。
【0036】
以下に,上記リジェネバーナを構成したラジアントチューブバーナ1における燃焼動作につき説明し,このラジアントチューブバーナ1による作用効果につき説明する。
図3に示すごとく,上記第1バーナボディ31において燃焼を行う際には,上記第1ガス管41に燃料ガスFを流入させると共に上記第1バーナボディ31の第1空気通路51に燃焼用空気Aを流入させる。また,第1バーナボディ31において燃焼を行う際には,第1バーナボディ31及び第2バーナボディ32に設けた3方弁54の切換動作により,第1バーナボディ31の第1空気通路51は燃焼用空気Aの供給通路55に接続され,第2バーナボディ32の第2空気通路52は排気ガスG3の排気通路56に接続されている。
【0037】
そして,図1に示すごとく,上記第1空気通路51を流れる燃焼用空気Aが,上記第1ガス管41の先端部に設けた上記第1燃焼筒61に到達したときには,その一部が上記第1空気流入口611よりこの第1燃焼筒61の内周側601に流入する。また,燃焼用空気Aの残りは,第1燃焼筒61の外周側602とラジアントチューブ2の内周側201との間を流れ,上記第1空気ノズル511より噴出される。また,第1空気ノズル511より噴出される燃焼用空気Aの残部は,上記鍔部63によってその流れが絞られ,流速が増加した状態で噴出する。
【0038】
そして,同図に示すごとく,上記第1燃焼筒61の内周側601に流入した燃焼用空気Aの一部は,上記第1ガス管41の先端部より噴出される燃料ガスFと混合されて燃焼する。このとき,第1燃焼筒61内においては,燃焼用空気Aの一部と燃料ガスFとにより,燃焼用空気Aが少ない状態,すなわち酸素不足の状態で1次燃焼としての不完全燃焼が行われる。
【0039】
次いで,図1に示すごとく,上記不完全燃焼を行った1次燃焼ガスG1が上記第1燃焼筒61より噴出され,上記第1空気ノズル511より噴出された上記燃焼用空気Aの残部と混合されて,これらによる2次燃焼が行われる。このとき,上記1次燃焼ガスG1は,十分な量の燃焼用空気A,すなわち十分な量の酸素と混合して燃焼を行うことができる。
【0040】
次いで,図3に示すごとく,上記2次燃焼による2次燃焼ガスG2が上記ラジアントチューブ2内を流れるときに,ラジアントチューブ2の外周表面202より放射熱を発生させて,上記加熱炉7内を加熱する。そして,この燃焼用ガスは,上記第2バーナボディ32へ向けてと流れる。
【0041】
そして,同図に示すごとく,上記2次燃焼ガスG2は排気ガスG3として,上記第2空気ノズル521より第2バーナボディ32の第2空気通路52を通過して,第2バーナボディ32の外部に排気される。このとき,この排気ガスG3は,第2空気通路52に配置した第2蓄熱体522に熱量を与え,第2蓄熱体522は,排気ガスG3における排熱を蓄える。
こうして,第1バーナボディ31による燃焼と第2バーナボディ32による排気とが行われる。
【0042】
次いで,図4に示すごとく,上記第1バーナボディ31における燃焼が終わると,第2バーナボディ32において燃焼を行うために第1バーナボディ31及び第2バーナボディ32に設けた各3方弁54の切換動作により,第1バーナボディ31の第1空気通路51は上記排気通路56に接続され,第2バーナボディ32の第2空気通路52は上記供給通路55に接続される。
【0043】
そして,図1,図4に示すごとく,上記第2ガス管42に燃料ガスFを流入させると共に上記第2空気通路52に燃焼用空気Aを流入させる。このとき,この燃焼用空気Aには,上記第1バーナボディ31からの排気ガスG3による排熱を蓄えた第2蓄熱体522における熱量が与えられる。そのため,第2バーナボディ32において燃焼を行う際には,第2蓄熱体522における熱量を利用して燃焼を行うことができ,第1バーナボディ31の排気ガスG3における排熱を回収することができる。
【0044】
その後,図4に示すごとく,第2バーナボディ32においても,上記第1バーナボディ31と同様に上記1次燃焼及び2次燃焼が行われる。そして,第2バーナボディ32における2次燃焼による2次燃焼ガスG2が上記ラジアントチューブ2内を通過し,上記加熱炉7内を加熱した後の排気ガスG3が上記第1空気ノズル511より第1バーナボディ31の第1空気通路51を通過して,第1バーナボディ31の外部に排気される。そして,このときには,第1バーナボディ31における第1蓄熱体512に排気ガスG3における排熱が蓄えられる。
次いで,第1バーナボディ31において燃焼が行われる際には,第1蓄熱体512における排熱を回収して燃焼が行われる。そして,以降は,同様にして,各バーナボディ31,32において交互に燃焼と排気とが繰り返される。
【0045】
本例のラジアントチューブバーナ1においては,上記のごとく,上記不完全燃焼としての1次燃焼と,上記略完全燃焼としての2次燃焼とを行う。また,これらの燃焼は,上記のごとく,各燃焼筒61,62の構成により,上記1次燃焼に供給される燃焼用空気Aの量と上記2次燃焼に供給される燃焼用空気Aの量との比が,1:7〜1:9であることにより,燃料ガスFと燃焼用空気Aとが急激な燃焼を行うことを避けることができる。そのため,1次燃焼及び2次燃焼による火炎Kの温度を低下させることができ,NOxの発生を効果的に抑制することができる。
【0046】
また,本例のラジアントチューブバーナ1においては,燃料ガスFと燃焼用空気Aとを偏心させた状態で噴出させる必要がない。そのため,上記1次燃焼及び2次燃焼による火炎Kは,上記ラジアントチューブ2の軸中心に対して,ほとんど偏心することなく形成される。そのため,ラジアントチューブ2の外周表面202の各部における温度にばらつきを生ずることがほとんどない。
それ故,本例のラジアントチューブバーナ1によれば,NOxの発生を抑制することができると共に,ラジアントチューブ2の外周表面202に略均一な温度分布を形成することができる。
【0047】
なお,図示は省略するが,上記各ガス管41,42は,内管を上記燃料ガスFを通過させ,外管を燃料ガスFと燃焼用空気Aとの混合気よりなるパイロットガスを通過させる2重管構造とすることもできる。この場合には,上記各バーナボディ31,32においては,上記パイロットガスにより形成された火炎により,上記各空気流入口611,621より各燃焼筒61,62の内周側601に流入した燃焼用空気Aの一部と上記各ガスノズル411,421より噴出された燃料ガスFとの混合気に着火して,上記1次燃焼を容易に行うことができる。
【0048】
(性能試験)
本例においては,上記ラジアントチューブバーナ1の性能試験として,ラジアントチューブバーナ1(発明品)において燃焼を行った後の排気ガスG3のNOx濃度を測定した。また,比較のために,上記各燃焼筒61,62を有していない各バーナボディにより構成したラジアントチューブバーナ(比較品)についても同様に測定を行った。
【0049】
上記測定を行ったところ,発明品におけるNOx濃度は,排気ガスG3中の酸素濃度11%換算値(すなわち排気ガスG3中の実際の酸素濃度下におけるNOx濃度を,この排気ガスG3中の酸素濃度が11%である場合に換算した値)で,239ppm,比較品におけるNOx濃度は,同様に393ppmであった。このことより,本例のラジアントチューブバーナ1においては,NOx濃度の低減効果が大きいことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例における,ラジアントチューブバーナを示す図で,特にバーナボディ及び燃焼筒の周辺を示す断面説明図。
【図2】実施例における,ラジアントチューブバーナを示す図で,特に燃焼筒の周辺を示す正面図。
【図3】実施例における,ラジアントチューブバーナを示す図で,第1バーナボディにおいて燃焼を行うと共に第2バーナボディにおいて排気を行う状態を示す断面説明図。
【図4】実施例における,ラジアントチューブバーナを示す図で,第2バーナボディにおいて燃焼を行うと共に第1バーナボディにおいて排気を行う状態を示す断面説明図。
【符号の説明】
1...ラジアントチューブバーナ,
2...ラジアントチューブ,
31...第1バーナボディ,
32...第2バーナボディ,
41...第1ガス管,
411...第1ガスノズル,
42...第2ガス管,
421...第2ガスノズル,
51...第1空気通路,
511...第1空気ノズル,
512...第1蓄熱体,
52...第2空気通路,
521...第2空気ノズル,
522...第2蓄熱体,
61...第1燃焼筒,
611...第1空気流入口,
62...第2燃焼筒,
621...第2空気流入口,
63...鍔部,
F...燃料ガス,
A...燃焼用空気,
G1...1次燃焼ガス,
G2...2次燃焼ガス,
G3...排気ガス,
K...火炎,
Claims (3)
- 燃焼用空気を流入させる筒状のバーナボディと,該バーナボディに連結したラジアントチューブと,該ラジアントチューブ及び上記バーナボディの内周側に配設すると共に燃料ガスを噴出させるガス管とを有し,かつ該ガス管の先端部には,先端側が開放された筒状の燃焼筒を有しており,
また,上記燃焼筒には,上記バーナボディを流れる上記燃焼用空気の一部をその内周側に流入させる空気流入口が設けられていると共に,上記燃焼筒と上記ラジアントチューブとの間には,上記燃焼用空気の残部を噴出させる空気ノズルが形成されており,
上記燃焼筒内において,上記空気流入口より流入させた上記燃焼用空気の一部と上記ガス管より噴出させた上記燃料ガスとを燃焼用空気不足の状態で不完全燃焼させ,かつ該不完全燃焼させた1次燃焼ガスと上記空気ノズルより噴出させた上記燃焼用空気の残部とを混合して2次燃焼を行うよう構成されていることを特徴とするラジアントチューブバーナ。 - 請求項1において,上記バーナボディ,上記ガス管及び上記燃焼筒は,上記ラジアントチューブの両端にそれぞれ配設してあると共に,上記各バーナボディと上記各ガス管との間には,蓄熱体がそれぞれ配設されており,
上記ラジアントチューブバーナは,上記各バーナボディにおいて燃焼と排気とを交互に繰り返すリジェネバーナであることを特徴とするラジアントチューブバーナ。 - 請求項1又は2において,上記燃焼筒は,その先端部に該燃焼筒の外周側の全周に突出した鍔部を有しており,上記空気ノズルは,上記鍔部と上記ラジアントチューブの内周側との間に形成されていることを特徴とするラジアントチューブバーナ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002375099A JP2004205113A (ja) | 2002-12-25 | 2002-12-25 | ラジアントチューブバーナ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002375099A JP2004205113A (ja) | 2002-12-25 | 2002-12-25 | ラジアントチューブバーナ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004205113A true JP2004205113A (ja) | 2004-07-22 |
Family
ID=32812938
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002375099A Pending JP2004205113A (ja) | 2002-12-25 | 2002-12-25 | ラジアントチューブバーナ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004205113A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012141100A (ja) * | 2010-12-29 | 2012-07-26 | Toho Gas Co Ltd | リジェネラジアントチューブバーナ |
CN102777917A (zh) * | 2011-05-07 | 2012-11-14 | 霍注新 | 一种直喷式燃气炉的炉头 |
KR101335621B1 (ko) | 2012-06-28 | 2013-12-02 | 한국에너지기술연구원 | 분체연료연소장치 |
CN104494034A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-04-08 | 东莞市秋天塑胶材料有限公司 | Pvc发泡炉供热系统 |
ITMI20131931A1 (it) * | 2013-11-20 | 2015-05-21 | Tenova Spa | Bruciatore industriale autorigenerativo e forno industriale per la conduzione di processi di combustione autorigenerativa |
CN109307270A (zh) * | 2018-11-04 | 2019-02-05 | 佛山市科皓燃烧设备制造有限公司 | 一种内部烟气回流低NOx自身预热式烧嘴 |
CN112594680A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-04-02 | 华能海南发电股份有限公司东方电厂 | 一种防止旋流煤粉燃烧器烧损的一体式一次风管系统 |
-
2002
- 2002-12-25 JP JP2002375099A patent/JP2004205113A/ja active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012141100A (ja) * | 2010-12-29 | 2012-07-26 | Toho Gas Co Ltd | リジェネラジアントチューブバーナ |
CN102777917A (zh) * | 2011-05-07 | 2012-11-14 | 霍注新 | 一种直喷式燃气炉的炉头 |
KR101335621B1 (ko) | 2012-06-28 | 2013-12-02 | 한국에너지기술연구원 | 분체연료연소장치 |
ITMI20131931A1 (it) * | 2013-11-20 | 2015-05-21 | Tenova Spa | Bruciatore industriale autorigenerativo e forno industriale per la conduzione di processi di combustione autorigenerativa |
WO2015075666A1 (en) * | 2013-11-20 | 2015-05-28 | Tenova S.P.A. | Self-regenerating industrial burner and industrial furnace for carrying out self-regenerating combustion processes |
US10288285B2 (en) | 2013-11-20 | 2019-05-14 | Tenova S.P.A. | Self-regenerating industrial burner and industrial furnace for carrying out self-regenerating combustion processes |
CN104494034A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-04-08 | 东莞市秋天塑胶材料有限公司 | Pvc发泡炉供热系统 |
CN104494034B (zh) * | 2014-12-26 | 2016-08-31 | 东莞市秋天塑胶材料有限公司 | Pvc发泡炉供热系统 |
CN109307270A (zh) * | 2018-11-04 | 2019-02-05 | 佛山市科皓燃烧设备制造有限公司 | 一种内部烟气回流低NOx自身预热式烧嘴 |
CN109307270B (zh) * | 2018-11-04 | 2023-09-12 | 佛山市科皓燃烧设备制造有限公司 | 一种内部烟气回流低NOx自身预热式烧嘴 |
CN112594680A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-04-02 | 华能海南发电股份有限公司东方电厂 | 一种防止旋流煤粉燃烧器烧损的一体式一次风管系统 |
CN112594680B (zh) * | 2020-12-16 | 2022-12-20 | 华能海南发电股份有限公司东方电厂 | 一种防止旋流煤粉燃烧器烧损的一体式一次风管系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3633671B2 (ja) | NOx放出の低い産業用のバーナ | |
JP5216369B2 (ja) | バーナおよびその運転方法 | |
TWI429855B (zh) | 燃燒裝置及加熱爐 | |
JPH11108308A (ja) | 水管ボイラおよびバーナ | |
JP2004205113A (ja) | ラジアントチューブバーナ | |
US8992210B2 (en) | Method and device for diluted combustion | |
CN212081232U (zh) | 一种尾气喷管组件及低氮燃烧器 | |
JP2002221091A (ja) | 排ガスボイラ及び排ガスボイラにおける燃焼方法 | |
JP3946574B2 (ja) | エアヒートバーナ | |
JP2004069139A (ja) | 低NOx燃焼装置 | |
JP2003279002A (ja) | 蓄熱式ラジアントチューブ燃焼装置 | |
JP2008209112A (ja) | 放射加熱装置 | |
JP2008082617A (ja) | ラジアントチューブバーナ | |
JP2000039143A (ja) | 蓄熱式バーナ装置の燃焼制御方法およびバーナ装置 | |
JP2004522138A (ja) | 燃焼器サイクル空気流量の調整方法 | |
JPH09178101A (ja) | 気流循環式管式加熱設備 | |
JP4033127B2 (ja) | 管状火炎バーナの燃焼制御方法 | |
JPH0783414A (ja) | シングルエンド型ラジアントチュ−ブバ−ナ装置 | |
JP4674001B2 (ja) | 貫流ボイラ | |
JP3967843B2 (ja) | バーナ装置 | |
JP2000356310A (ja) | 蓄熱式ラジアントチューブバーナ | |
JP2003343817A (ja) | 旋回型低NOx燃焼器 | |
JP2008175427A (ja) | 燃焼装置およびボイラ | |
JP2004293980A (ja) | 加熱炉 | |
JPH09133329A (ja) | バーナ |