JP2005188858A - Combustion control method for tubular flame burner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、管状火炎バーナの燃焼制御方法に関し、特に燃焼室に供給される一次ガス又は燃料、酸素含有ガスまたはこれらを予め混合したもの、あるいは不活性ガスからなる二次ガスを熱交換器で予熱した後、ノズルに安定して分配供給する方法に関する。 The present invention relates to a combustion control method for a tubular flame burner, and in particular, a primary gas or fuel supplied to a combustion chamber, an oxygen-containing gas, or a mixture of these in advance, or a secondary gas composed of an inert gas is used in a heat exchanger. The present invention relates to a method for stably distributing and supplying nozzles after preheating.
管状火炎バーナは燃焼室内において高速の旋回流中に安定な火炎を形成するので、燃焼火炎の温度が安定し、局所的な高温領域が形成されない。また酸素比や空気比を下げて、NOx,炭化水素等の未燃焼分および煤煙などの環境汚染物質を低減することが可能であるため、種々の形式の加熱装置に用いられている。 Since the tubular flame burner forms a stable flame in a high-speed swirling flow in the combustion chamber, the temperature of the combustion flame is stabilized and a local high temperature region is not formed. In addition, since it is possible to reduce the oxygen ratio and the air ratio to reduce unburned components such as NOx and hydrocarbons and environmental pollutants such as soot, they are used in various types of heating devices.
ラジアントチューブ式加熱装置に関しては、管状火炎バーナをラジアントチューブの開口端に装着し、従来のバーナを用いた場合と比較してNOxの発生量を少なくしたラジアントチューブ式加熱装置が本出願人の未公開先行出願に記載されている。その出願番号は特願2002−236958号である。 As for the radiant tube type heating device, a radiant tube type heating device in which a tubular flame burner is attached to the open end of the radiant tube and the amount of NOx generated is smaller than that in the case of using a conventional burner is not yet applied by the applicant. It is described in the published prior application. The application number is Japanese Patent Application No. 2002-236958.
しかしながら、昨今、地球環境に対する関心が急激に高まり、加熱炉などから発生するNOxの量を従来に比して低減させることが要望されている。また、低成長経済において、工場設備の長寿命化も課題である。 However, recently, interest in the global environment has rapidly increased, and there has been a demand for reducing the amount of NOx generated from a heating furnace or the like as compared with the prior art. In a low-growth economy, extending the life of factory equipment is also an issue.
そのため、管状火炎バーナにおいてNOx等の地球汚染源の発生量を少なくし、且つ燃焼火炎の拡がりを小さくするために、燃焼用一次ガスや燃焼火炎の外周部に供給される二次ガスに、燃料、酸素含有ガスまたはこれらを予め混合したものを予熱して混合することが検討されている。 Therefore, in order to reduce the generation amount of earth pollution sources such as NOx in the tubular flame burner and to reduce the spread of the combustion flame, the primary gas for combustion and the secondary gas supplied to the outer periphery of the combustion flame, It has been studied to preheat and mix oxygen-containing gas or a mixture of these in advance.
図6は、燃焼火炎の外周部に二次ガスを噴出させる管状火炎バーナの概略側断面図を示し、管状火炎バーナ1は管状の燃焼室13の外周部から二次ガスcを噴出させる。管状の燃焼室13には、燃料aを燃焼室13内に噴出させるノズル11a、酸素含有ガスbを燃焼室13内に噴出させるノズル11bが取り付けられ、燃焼室13の外周部には二次ガスcを噴出させるノズル11c、11dが取り付けられている。
FIG. 6 is a schematic sectional side view of a tubular flame burner for ejecting secondary gas to the outer peripheral portion of the combustion flame. The
これらのノズルに、熱交換器4aで燃焼排ガスfと熱交換された燃料、酸素含有ガスまたはこれらを予め混合したものe1,e2,e3を供給するが、熱交換後、高温となったガスを各ノズルに分岐点gにおいて切替弁(図では省略)で分配する。 These nozzles are supplied with fuel, oxygen-containing gas or e1 e2, e3 obtained by premixing these with the combustion exhaust gas f in the heat exchanger 4a. Each nozzle is distributed by a switching valve (not shown in the figure) at a branch point g.
しかしながら、管状火炎バーナの排ガスにより予熱されたガスは高温のため、切替弁を安定して作動させるためには冷却装置などが必要で設備が複雑となる。 However, since the gas preheated by the exhaust gas from the tubular flame burner is high in temperature, a cooling device or the like is required to stably operate the switching valve, and the equipment becomes complicated.
そこで、本発明は、燃焼用一次ガスや燃焼火炎の外周部に供給される二次ガスの供給ノズルに、燃料、酸素含有ガスまたはこれらを予め混合したものを熱交換器で予熱した後、簡便な装置で安定して分配供給する方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention is simple after preheating a fuel, an oxygen-containing gas, or a mixture of these in advance in a supply nozzle for a secondary gas supplied to the outer periphery of the primary gas for combustion or combustion flame using a heat exchanger. It is an object of the present invention to provide a method for stably distributing and supplying with a simple apparatus.
本発明の課題は以下の手段により達成できる。
1複数のノズルから燃焼用の一次ガスと共に予熱された、燃料、酸素含有ガスまたはこれらを予め混合したもの、あるいは不活性ガスを燃焼室内に供給する管状火炎バーナにおいて、前記燃料、酸素含有ガスまたはこれらを予め混合したもの、あるいは不活性ガスを高温のガスと熱交換器により熱交換する際、前記複数のノズルへの供給経路ごとに前記高温のガスと熱交換されることを特徴とする管状火炎バーナの燃焼制御方法。
The object of the present invention can be achieved by the following means.
In a tubular flame burner that is preheated from a plurality of nozzles together with a primary gas for combustion, a premixed fuel, or a mixture thereof, or a tubular flame burner that supplies an inert gas into the combustion chamber, the fuel, oxygen-containing gas, or A tube in which these are mixed in advance, or when an inert gas is heat-exchanged with a high-temperature gas by a heat exchanger, heat is exchanged with the high-temperature gas for each supply path to the plurality of nozzles. Flame burner combustion control method.
2更に、前記予熱された、燃料、酸素含有ガスまたはこれらを予め混合したもの、あるいは不活性ガスを、燃焼室の外周に沿って設けた側室から噴出する二次ガスとし、前記二次ガス供給経路毎に、前記熱交換器において熱交換することを特徴とする1記載の管状火炎バーナの燃焼制御方法。
2 Further, the preheated fuel, oxygen-containing gas, or a mixture thereof, or an inert gas is used as a secondary gas ejected from a side chamber provided along the outer periphery of the combustion chamber, and the
3前記一次ガス及び/または前記二次ガスを一つの熱交換器において供給経路毎に熱交換されることを特徴とする1または2記載の管状火炎バーナの燃焼制御方法。 3. The method of controlling combustion of a tubular flame burner according to 1 or 2, wherein the primary gas and / or the secondary gas is heat-exchanged for each supply path in one heat exchanger.
4前記一次ガス及び/または前記二次ガスをそれらの供給経路毎に設けられた熱交換器において熱交換されることを特徴とする1または2記載の管状火炎バーナの燃焼制御方法。 4. The method of controlling combustion of a tubular flame burner according to 1 or 2, wherein heat exchange is performed on the primary gas and / or the secondary gas in a heat exchanger provided for each of the supply paths.
本発明によれば、安定して燃焼用一次ガスや燃焼火炎の外周部に供給される二次ガスに予熱された燃料、酸素含有ガスまたはこれらを予め混合したもの、あるいは不活性ガスを混合できるので、NOx等地球汚染源の発生量が少なく、燃焼火炎の拡がりが小さい管状火炎バーナが得られ、ラジアントチューブ式加熱装置に用いた場合、ラジアントチューブの減耗や亀裂等の熱的劣化が少なく、長寿命化が達成でき、産業上極めて有用である。また、発生するNOx量が少量なので地球環境上も好ましい。 According to the present invention, a preheated fuel, an oxygen-containing gas, a premixed mixture of these, or an inert gas can be mixed stably with the primary gas for combustion and the secondary gas supplied to the outer peripheral portion of the combustion flame. As a result, a tubular flame burner with a small amount of NOx and other earth pollution sources and a small flame spread is obtained. When used in a radiant tube heating device, there is little thermal degradation such as wear and cracking of the radiant tube, It can achieve a long life and is extremely useful in industry. Moreover, since the amount of generated NOx is small, it is preferable in terms of the global environment.
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図2は本発明の燃焼方法を適用する管状火炎バーナの一例を示す側断面図で、図において1は管状火炎バーナ、11a,11bは燃焼のため、一次ガス(燃料および酸素含有ガスのそれぞれおよび予めこれらを混合したものの夫々)を吹き込むノズル、11c、11dは燃焼火炎の外周部に供給される二次ガスcを側室12に吹き込むノズル、12は燃焼室外周部に設けられる環状の側室、13は燃焼室、aは燃料、bは酸素含有ガス、cは二次ガス、dは燃料a、酸素含有ガスbによる旋回流を示す。
FIG. 2 is a side sectional view showing an example of a tubular flame burner to which the combustion method of the present invention is applied. In the figure, 1 is a tubular flame burner, 11a and 11b are primary gases (fuel and oxygen-containing gas and 11c and 11d are nozzles for blowing the secondary gas c supplied to the outer peripheral portion of the combustion flame into the
管状火炎バーナ1は、一端が開放された管状の燃焼室13と前記燃焼室13の内面の接線方向に向けて開口し、燃料aおよび酸素含有ガスbの夫々を吹き込むノズル11a,11bと前記燃焼室13の外周に沿って環状に設けた側室12を備え、前記側室12には、燃焼火炎の噴出方向に沿って二次ガスcを直線的に噴出させるノズル11d,11cを備える。
The
以下の本発明の説明では、燃料および酸素含有ガスの夫々またはこれらを予混合したガスであって燃焼室13内に吹き込まれるものを一次ガスとする。燃焼火炎の外周部に供給される、燃料、酸素含有ガスまたはこれらを予混合したガス、または不活性ガスのいずれかを二次ガスとする。不活性ガスは低NOx化のために蒸気やArカ゛ス等が好ましい。
In the following description of the present invention, the fuel and the oxygen-containing gas or a gas obtained by premixing them and the gas blown into the
図3は本発明の一実施形態に係る管状火炎バーナの燃焼方法を説明する模式図で、図において、4b、4c、4dは高温のガスfと燃料、酸素含有ガスまたはこれらを予め混合したもの、または不活性ガスを熱交換する熱交換器、fは高温のガスで例えば管状火炎バーナ1の排ガスや当該火炎バーナ1と交番燃焼する管状火炎バーナの排ガスを示す。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a method of burning a tubular flame burner according to an embodiment of the present invention. In the figure, 4b, 4c, and 4d are high-temperature gas f and fuel, oxygen-containing gas, or a mixture of these in advance. Or a heat exchanger for exchanging heat with an inert gas, f is a high-temperature gas, for example, exhaust gas of the
本実施例では、一次ガスa、bや二次ガスcに、燃料、酸素含有ガス、またはこれらを予混合したガスe1,e2,e3を予熱して混合する際、吹き込むノズル毎に設けた熱交換器によって、高温のガスfと熱交換し、熱交換器を通過して高温となった予熱ガスを切り替え弁で分配することなく、吹き込むことを特徴とする。 In this embodiment, when preheating and mixing fuel, oxygen-containing gas, or gases e1, e2, e3 obtained by premixing these with primary gas a, b or secondary gas c, heat provided for each nozzle to be blown in Heat is exchanged with the high-temperature gas f by the exchanger, and the preheated gas that has passed through the heat exchanger and has reached a high temperature is blown without being distributed by the switching valve.
ノズル11aに供給される一次ガスaには、熱交換器4bで高温のガスfと熱交換した燃料、酸素含有ガス、またはこれらを予混合したガスe1を混合させる。
The primary gas a supplied to the
ノズル11cに供給される二次ガスcには、熱交換器4cで高温のガスfと熱交換した燃料、酸素含有ガス、またはこれらを予混合したガスまたは不活性ガスe2を混合させる。ノズル11bに供給される一次ガスbには、熱交換器4dで高温のガスfと熱交換した燃料、酸素含有ガス、またはこれらを予混合したガスe3を吹き込む。
The secondary gas c supplied to the
図4は本発明の他の実施形態を示し、燃料、酸素含有ガス、またはこれらを予混合したガスe1、e2、e3を一台の熱交換器4c内において、それぞれの供給経路毎に、高温のガスfと熱交換して予熱する。
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention, in which fuel, oxygen-containing gas, or gases e1, e2, and e3 obtained by premixing them are heated at a high temperature for each supply path in one
熱交換器で予熱のために用いる高温のガスfは、燃料、酸素含有ガス、またはこれらを予混合したガスe1、e2、e3を吹き込む管状火炎バーナや当該火炎バーナと交番燃焼する管状火炎バーナで発生するものを利用することが好ましい。 The high-temperature gas f used for preheating in the heat exchanger is a tubular flame burner that blows fuel, oxygen-containing gas, or gases e1, e2, and e3 premixed with these, or a tubular flame burner that alternately burns with the flame burner. It is preferable to use what is generated.
図1は、ラジアントチューブの両端部に管状火炎バーナを取り付けたラジアントチューブ式加熱装置を示し、管状火炎バーナを交番燃焼させ、それらの排ガスで、燃料、酸素含有ガス、またはこれらを予混合したガスeを熱交換器4により予熱した後、それぞれの管状火炎バーナに供給する。図1は熱交換器4が1台で図5に示す方法で予熱する場合を示すが、上述した図3のように供給経路毎に熱交換器を設けることも可能である。 FIG. 1 shows a radiant tube type heating device in which a tubular flame burner is attached to both ends of a radiant tube. The tubular flame burner is alternately burned, and the exhaust gas, fuel, oxygen-containing gas, or gas premixed with these exhaust gases After e is preheated by the heat exchanger 4, it is supplied to each tubular flame burner. FIG. 1 shows a case where one heat exchanger 4 is preheated by the method shown in FIG. 5, but it is also possible to provide a heat exchanger for each supply path as shown in FIG.
図5は、ラジアントチューブの一端に管状火炎バーナを取り付けたラジアントチューブ式加熱装置を示し、排ガスが噴出する端部に熱交換器を設けることが可能である。 FIG. 5 shows a radiant tube type heating device in which a tubular flame burner is attached to one end of a radiant tube, and a heat exchanger can be provided at an end portion where exhaust gas is ejected.
尚、以上の本発明の説明では、いずれも管状の一端が開放された燃焼室を有する管状火炎バーナを用いたが、燃焼室の両端が開放された管状火炎バーナでも、本発明の作用効果が損なわれることはない。
また、本発明に係る管状火炎バーナの燃焼方法は、ラジアントチューブ#式加熱装置に適用が限定されるものではなく、直火燃焼方式の加熱装置にも適用可能である。
In the above description of the present invention, a tubular flame burner having a combustion chamber with one tubular end opened is used. However, even with a tubular flame burner with both ends of the combustion chamber opened, the operational effects of the present invention can be obtained. It will not be damaged.
Further, the method for burning a tubular flame burner according to the present invention is not limited to application to a radiant tube # type heating device, and can also be applied to a heating device of a direct fire combustion type.
1 管状火炎バーナ
11a 燃料を吹き込むノズル
11b 酸素含有ガスを吹き込むノズル
11c、11d 二次ガスを吹き込むノズル
12 側室
13 燃焼室
2 ラジアントチューブ
3 ラジアントチューブ式加熱装置
4、4a、4b、4c、4d 熱交換器
5 切替弁
a 燃料
b 酸素含有ガス
c 二次ガス
d 旋回流
e,e1,e2,e3 燃料、酸素含有ガス、またはこれらを予混合したもの
f 高温のガス
g 分岐点
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