JP2015175589A - 蓄熱式バーナ及び金属加熱炉 - Google Patents

Abstract

【課題】窒素酸化物の排出量を十分に減少させることができる蓄熱式バーナを提供する。
【解決手段】同心状に配置された外筒部１と内筒部２との間に形成されて、蓄熱部３にて加熱された燃焼用空気を吐出する空気吐出部Ａと、内筒部２の内方側に配置されて、空気吐出部Ａが燃焼用空気を吐出する空気吐出方向に沿って燃料ガスを吐出する燃料吐出部Ｇとが設けられ、空気吐出部Ａの先端部分Ａｆが、燃料吐出部Ｇの先端Ｇｆよりも、空気吐出方向において前方側に突出されて、燃料吐出部Ｇの先端Ｇｆと空気吐出部Ａの燃料吐出部Ｇよりも空気吐出方向の前方側に突出する先端部分Ａｆの内面とで囲まれた燃料拡散空間部Ｓが形成され、空気吐出部Ａの先端から吐出された燃焼用空気を径方向内方側に案内する先端側ほど小径となる空気案内筒Ｗが設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、同心状に配置された外筒と内筒との間に形成されて、蓄熱部にて加熱された燃焼用空気を吐出する空気吐出部と、前記内筒の内方側に配置されて、前記空気吐出部が燃焼用空気を吐出する空気吐出方向に沿って燃料ガスを吐出する燃料吐出部とが設けられた蓄熱式バーナ、及び、その蓄熱式バーナを備える金属加熱炉に関する。

かかる蓄熱式バーナは、例えば、鋼材を焼き入れのために加熱する等の目的で、金属材（加熱処理物）を加熱処理する金属加熱炉に装備される等、各種の加熱炉に装備されることになり、一般には、加熱炉には、複数の蓄熱式バーナが交番燃焼する形態で装備されることになる。

つまり、複数の蓄熱式バーナの夫々が、蓄熱部を通して炉内空間の燃焼排ガスを流動させて炉外に排出する蓄熱状態と、蓄熱部を通して燃焼用空気を流動させて燃焼する燃焼状態とに切替えることができるように構成される。
そして、複数の蓄熱式バーナが、それらのうちの一部の蓄熱式バーナが蓄熱状態となるときには残りの蓄熱式バーナが燃焼状態となるように切替えられる交番燃焼を行う形態で設けられることになる。

蓄熱式バーナの従来例として、空気吐出部の先端と燃料吐出部の先端とが、空気吐出部が燃焼用空気を吐出する空気吐出方向において、略同じ位置に位置されて、空気吐出部から吐出された燃焼用空気及び燃料吐出部から吐出された燃料ガスを、空気吐出方向に沿って単に流動させながら混合させて燃焼させるように構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。

ちなみに、特許文献１においては、詳細な説明は省略されているが、空気吐出部から吐出された燃焼用空気及び燃料吐出部から吐出された燃料ガスが、空気吐出部の外筒部から空気吐出方向に向けて直線状に伸びる円筒状の筒部の内部において、混合しながら燃焼することが示されている。

特許第３２６７４５４号公報

蓄熱式バーナにおいては、窒素酸化物の排出量を減少させる、いわゆる低ＮＯｘ化が望まれることになる。
すなわち、大気汚染防止法における金属加熱炉のＮＯｘ排出規制値は、例えば、最大定格排出ガス量が０.５万ｍ³Ｎ／ｈで、酸素濃度１１％換算の場合には、１８０ｐｐｍであるが、窒素酸化物の排出量を、大気汚染防止法にて規制されているＮＯｘ排出規制値よりも十分に低下させることが望まれるものとなり、そのためには、蓄熱式バーナの窒素酸化物の排出量を極力減少させることが望まれることになる

従来の蓄熱式バーナでは、つまり、空気吐出部の先端と燃料吐出部の先端とが、空気吐出部が燃焼用空気を吐出する空気吐出方向において、略同じ位置に位置されて、空気吐出部から吐出された燃焼用空気及び燃料吐出部から吐出された燃料ガスを、空気吐出方向に沿って単に流動させながら混合させて燃焼させる蓄熱式バーナでは、例えば、金属加熱炉の最大定格排出ガス量が０.５万ｍ³Ｎ／ｈで、酸素濃度１１％換算の場合において、窒素酸化物の排出量を１４０ｐｐｍ程度にすることができる等、金属加熱炉の窒素酸化物の排出量を、大気汚染防止法にて規制されているＮＯｘ排出規制値（１８０ｐｐｍ）よりも減少させることができるものの、窒素酸化物の排出量を、大気汚染防止法にて規制されているＮＯｘ排出規制値よりも十分に低下させることができないものであった。

本発明は、上記実状に鑑みて為されたものであって、その目的は、窒素酸化物の排出量を十分に減少させることができる蓄熱式バーナを提供する点にある。
また、本発明の別の目的は、窒素酸化物の排出量を十分に減少させることができる金属加熱炉を提供する点にある。

本発明の蓄熱式バーナは、同心状に配置された外筒部と内筒部との間に形成されて、蓄熱部にて加熱された燃焼用空気を吐出する空気吐出部と、内筒部の内方側に配置されて、空気吐出部が燃焼用空気を吐出する空気吐出方向に沿って燃料ガスを吐出する燃料吐出部とが設けられたものであって、その第１特徴構成は、
前記空気吐出部の先端部分が、前記燃料吐出部の先端よりも、前記空気吐出方向において前方側に突出されて、前記燃料吐出部の先端と前記空気吐出部の前記燃料吐出部よりも前記空気吐出方向の前方側に突出する前記先端部分の内面とで囲まれた燃料拡散空間部が形成され、
前記空気吐出部の先端から吐出された燃焼用空気を径方向内方側に案内する先端側ほど小径となる空気案内筒が設けられている点を特徴とする。

すなわち、空気吐出部の先端から吐出された燃焼用空気が、空気案内筒にて径方向内方側に案内されて、空気案内筒の内部に高圧状態で存在したのち、空気案内筒の先端から高速で吐出されることになる。
これに対して、燃料吐出部から吐出された燃料ガスは、燃料拡散空間部にて拡散しながら流動したのち、低速で空気案内筒の内部に流動し、その後、空気案内筒の先端から空気吐出方向に向けて低速で流動することになる。

したがって、燃料ガスが空気案内筒の内部に低速で流動した際に、空気案内筒の内部には燃焼用空気が高圧状態で存在するため、燃料ガスと空気案内筒の内部の燃焼用空気との急激な混合が抑制されることになり、また、空気案内筒の内部に低速で流動したのち空気案内筒の先端から低速で流動する燃料ガスが、空気案内筒の先端から低速で流動した際にも、燃焼用空気が空気案内筒の先端から高速で吐出されるため、燃料ガスと空気案内筒の先端から吐出される燃焼用空気との急激な混合が抑制されることになり、その結果、燃料ガスと燃焼用空気とは、空気案内筒の先端から吐出された後において、緩やかに混合して燃焼することになる。

このように、燃料ガスと燃焼用空気とは、空気案内筒の先端から吐出された後に、緩やかに混合して燃焼することになるため、燃料ガスと燃焼用空気との混合により生成される火炎の温度を低下させて、窒素酸化物の生成を十分に減少できることになり、その結果、窒素酸化物の排出量を十分に減少できるのである。

要するに、本発明の第１特徴構成によれば、窒素酸化物の排出量を十分に減少させることができる蓄熱式バーナを提供できる。

本発明の蓄熱式バーナの第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記燃料吐出部に、燃料ガスを噴出する複数の噴出孔が周方向に間隔を隔てて形成されている点を特徴とする。

すなわち、燃料ガスが、周方向に間隔を隔てて形成される複数の噴出孔から分散して噴出される状態で燃料吐出部から吐出されることになるから、燃料ガスを一箇所から集中して吐出させる場合に較べて、燃料吐出部から吐出される燃料ガスの吐出速度を低下させることができるため、燃料吐出部から吐出される燃料ガスが空気案内筒の内部に流動する速度を一層低下させることができる。

このように、燃料ガスが空気案内筒の内部に流動する速度を一層低下させることができるため、燃料ガスと空気案内筒の内部の燃焼用空気との急激な混合や、空気案内筒の先端から流動する燃料ガスと空気案内筒の先端から吐出される燃焼用空気との急激な混合を一層適切に抑制しながら、燃料ガスと燃焼用空気とを一層緩やかに混合して燃焼させることが可能となるのであり、その結果、窒素酸化物の生成を一層減少させて、窒素酸化物の排出量を一層減少させることができる。

要するに、本発明の第２特徴構成は、上記第１特徴構成による作用効果に加えて、窒素酸化物の排出量を一層減少させることができる蓄熱式バーナを提供できる。

本発明の蓄熱式バーナの第３特徴構成は、上記第１又は第２特徴構成に加えて、
前記空気案内筒の先端部に、前記空気吐出方向に沿って同径状態で伸びる先端筒部が設けられている点を特徴とする。

すなわち、空気案内筒から吐出される燃焼用空気が、空気吐出方向に沿って同径状態で伸びる先端筒部にて案内されながら吐出されるため、空気案内筒から吐出される燃焼用空気が、空気案内筒から吐出されたのちにおいて、直ちに径方向外方側に広がることなく、高速で流動する状態を維持し易いものとなる。

このように、空気案内筒から吐出される燃焼用空気が高速で流動する状態を維持し易いものとなるため、空気案内筒の先端から流動する燃料ガスと空気案内筒の先端から吐出される燃焼用空気との急激な混合が一層適切に抑制されて、燃料ガスと燃焼用空気とが一層緩やかに混合して燃焼することになり、その結果、窒素酸化物の生成を一層的確に減少させて、窒素酸化物の排出量を一層的確に減少させることができる。

要するに、本発明の第３特徴構成によれば、上記第１又は第２特徴構成による作用効果に加えて、窒素酸化物の排出量を一層的確に減少させることができる蓄熱式バーナを提供できる。

本発明の蓄熱式バーナの第４特徴構成は、上記第１〜第３特徴構成のいずれかに加えて、
前記燃料吐出部の先端から吐出される燃料ガスの燃料吐出速度が、前記空気案内筒から吐出される燃焼用空気の空気吐出速度の０.５倍以下である点を特徴とする。

すなわち、燃料吐出部の先端から吐出される燃料ガスの燃料吐出速度が、空気案内筒から吐出される燃焼用空気の空気吐出速度の０.５倍以下であるから、燃料吐出部から吐出された燃料ガスが燃料拡散空間部にて拡散しながら流動したのち空気案内筒の内部に流動する速度は、空気案内筒から吐出される燃焼用空気の空気吐出速度の０.５倍よりも低くなる。

このように、燃料ガスが空気案内筒の内部に流動する速度が、空気案内筒から吐出される燃焼用空気の空気吐出速度の０.５倍よりも低くなるため、燃料ガスと空気案内筒の内部の燃焼用空気との急激な混合や、空気案内筒の先端から流動する燃料ガスと空気案内筒の先端から吐出される燃焼用空気との急激な混合が的確に抑制されて、燃料ガスと燃焼用空気とが緩やかに混合して燃焼することになり、その結果、窒素酸化物の生成を的確に減少させて、窒素酸化物の排出量を的確に減少させることができる。

要するに、本発明の第４特徴構成によれば、上記第１〜第３特徴構成のいずれかによる作用効果に加えて、窒素酸化物の排出量を的確に減少させることができる蓄熱式バーナを提供できる。

本発明の金属加熱炉の特徴構成は、上記第１〜第４特徴構成のいずれかに記載の蓄熱式バーナの複数が、前記蓄熱部を通して炉内空間の燃焼排ガスを流動させて炉外に排出する蓄熱状態と、前記蓄熱部を通して燃焼用空気を流動させて燃焼する燃焼状態とに切替えられる形態で、且つ、複数の前記蓄熱式バーナのうちの一部の蓄熱式バーナが蓄熱状態となるときには残りの蓄熱式バーナが燃焼状態となるように切替えられる交番燃焼形態で設けられている点を特徴とする。

すなわち、蓄熱状態と燃焼状態とに切替えられる複数の蓄熱式バーナが、交番燃焼を行うものであるから、炉外に排出する燃焼排ガスが保有する熱を利用して燃焼用空気を予熱しながら、蓄熱式バーナを燃焼させることができるため、省エネ性の向上を図りながら加熱処理物を加熱することができる。

そして、複数の蓄熱式バーナの夫々が、燃料ガスと燃焼用空気とを、空気案内筒の先端から吐出させた後に、緩やかに混合させながら燃焼させることにより、窒素酸化物の排出量を十分に減少できるため、炉全体としての窒素酸化物の排出量を十分に減少できる。

要するに、本発明の金属加熱炉の特徴構成によれば、省エネ性の向上を図りながら加熱処理物を加熱することができ、しかも、炉全体としての窒素酸化物の排出量を十分に減少できる。

蓄熱式バーナの縦断側面図 蓄熱式バーナの先端部の拡大縦断側面図 蓄熱式バーナの先端部の正面図 金属加熱炉の横断平面図 実験結果を示す表 実験結果を示すグラフ

〔実施形態〕
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（金属加熱炉の全体構成）
図４に示すように、例示する金属加熱炉は、炉体Ｈの炉内空間Ｎを通して搬送される加熱処理物Ｄを加熱する火炎Ｆを炉内空間Ｎに形成する複数の蓄熱式バーナＢが、加熱処理物Ｄの搬送経路Ｒの長手方向に沿って設けられて、搬送経路Ｒに沿って炉内空間Ｎに装入される加熱処理物Ｄを、複数の蓄熱式バーナＢにて加熱するように構成されている。
ちなみに、炉体Ｈの内部の温度、つまり、炉内空間Ｎの温度は、定常運転状態においては、８００℃〜１０００℃程度である。

本実施形態においては、４台の蓄熱式バーナＢが、炉体Ｈの両横側壁部の夫々に、搬送経路Ｒの長手方向に沿って２台ずつ並べる状態で設けられ、それら４台の蓄熱式バーナＢが、後述の如く、交番燃焼するように構成されている。

（蓄熱式バーナの構成）
蓄熱式バーナＢには、図１に示すように、同心状に配置された外筒部１と内筒部２との間に形成されて、蓄熱部３にて加熱された燃焼用空気を吐出する空気吐出部Ａと、内筒部２の内方側に配置されて、空気吐出部Ａが燃焼用空気を吐出する空気吐出方向に沿って燃料ガスを吐出する燃料吐出部Ｇとが設けられ、また、燃料吐出部Ｇの内部には、パイロット燃焼用ノズルＵ及び点火用のスパークロッドＴが配置されている。

本実施形態においては、蓄熱部３が外筒部１と内筒部２との間に配置され、空気吐出部Ａの後端側部分には、蓄熱部３と連通する給排気室４が形成され、この給排気室４の給気用継手４Ａに、給気路５が接続され、給排気室４の排気用継手４Ｂに、排気路６が接続されている。
給気路５には、大気中の空気を燃焼用空気として供給する給気ファンＰが接続され、排気路６には、炉内空間Ｎの燃焼排ガスを炉外に吸引排出する排気ファンＱに接続されている。

空気吐出部Ａを構成する内筒部２の内方には、大径筒７と小径筒８とが、内筒部２と同心状になる状態でかつ内筒部２よりも後方側に突出させる状態で、２重管状に設けられている（図２参照）。
大径筒７と小径筒８との間の空間の後端側箇所に、燃料ガスが供給される燃料供給用継手９が接続され、燃料供給用継手９から供給される燃料ガスが、大径筒７と小径筒８との間の空間を通して、燃料吐出部Ｇに供給されるように構成されている。

小径筒８の後端部に、パイロット燃焼用の燃料ガスを供給するパイロット用燃料供給継手１０及びパイロット燃焼用の燃焼用空気を供給するパイロット用空気供給継手１１が設けられて、パイロット用燃料供給継手１０から供給される燃料ガス及びパイロット用空気供給継手１１から供給される燃焼用空気が、小径筒８の内部空間を通してパイロット燃焼用ノズルＵに供給されるように構成されている。

図２及び図３に示すように、燃料吐出部Ｇには、燃料ガスを噴出する複数の噴出孔１２が周方向に間隔を隔てて形成されている。
具体的には、図３に示すように、燃料吐出部Ｇは、大径筒７の先端部に底部が螺合される有底筒状の大径筒部１３の内部に、小径筒８の先端部に嵌合される小径筒部１４を嵌合させた形態に構成され、小径筒部１４の外周部に、上述の噴出孔１２が、周方向に間隔を隔てて形成されている。

図２に示すように、空気吐出部Ａの先端部分Ａｆが、燃料吐出部Ｇの先端Ｇｆよりも、空気吐出部Ａが燃焼用空気を吐出する空気吐出方向において前方側に突出されて、燃料吐出部Ｇの先端Ｇｆと空気吐出部Ａの燃料吐出部Ｇよりも空気吐出方向の前方側に突出する先端部分Ａｆの内面とで囲まれた燃料拡散空間部Ｓが形成されている。

ちなみに、本実施形態においては、内筒部２が、空気吐出部Ａの先端部分Ａｆの後端部のみに重複する形態で設けられて、空気吐出部Ａの先端部分Ａｆに装備した蓄熱部３が燃料拡散空間部Ｓに露呈するように構成されている。

また、空気吐出部Ａの先端から吐出された燃焼用空気を径方向内方側に案内する先端側ほど小径となる空気案内筒Ｗが、上述の外筒部１に連なる状態で設けられ、また、空気案内筒Ｗの先端部に、空気吐出方向に沿って同径状態で伸びる先端筒部Ｗｆが設けられている。

また、本実施形態においては、燃料吐出部Ｇの先端Ｇｆから吐出される燃料ガスの燃料吐出速度Ｖｆが、空気案内筒Ｗから吐出される燃焼用空気の空気吐出速度Ｖａの０.１５倍以下、具体的には、０．１倍に設定されている。
ちなみに、図２には、空気吐出部Ａの先端から吐出された燃焼用空気の流れや、燃料吐出部Ｇから吐出された燃料ガスの流れを、白抜き矢印にて模式的に示している。

（交番燃焼の詳細）

図４に示すように、給気路５が、給気ファンＰと複数の蓄熱式バーナＢとを並列状態で接続するように構成され、給気路５における４つの蓄熱式バーナＢの夫々に対応する部分には、燃焼用空気の供給を断続する給気弁１５が設けられている。
排気路６が、排気ファンＱと複数の蓄熱式バーナＢとを並列状態で接続するように構成され、排気路６における４つの蓄熱式バーナＢの夫々に対応する部分には、排気路６を開閉する排気弁１６が設けられている。

図１及び図４に示すように、蓄熱式バーナＢの燃料供給用継手９には、メタンを主成分とする都市ガス等の燃料ガスを供給する燃料ガス供給路１７が接続され、燃料ガス供給路１７には、各蓄熱式バーナＢへの燃料ガスの供給を各別に断続する燃料弁１８が設けられている。

したがって、蓄熱式バーナＢは、蓄熱部３を通して炉内空間Ｎの燃焼排ガスを流動させて炉体Ｈの外部に排出する蓄熱状態と、蓄熱部３を通して燃焼用空気を流動させて燃焼する燃焼状態とに交互に切替えられるように構成されている。
すなわち、給気弁１５及び燃料弁１８を閉じかつ排気弁１６を開くことにより、蓄熱式バーナＢが蓄熱状態となり、給気弁１５及び燃料弁１８を開きかつ排気弁１６を閉じることにより、蓄熱式バーナＢが燃焼状態となるように構成されている。

つまり、給気ファンＰが、燃焼状態の蓄熱式バーナＢに燃焼用空気を供給し、炉内空間Ｎの燃焼排ガスを吸引して炉外に排出する排気ファンＱが、蓄熱状態の蓄熱式バーナＢに対して吸引作用することになり、燃料ガスが、燃焼状態の蓄熱式バーナＢに供給されることにより、複数の蓄熱式バーナＢが、蓄熱状態と燃焼状態とに切替えられるように構成されている。

また、蓄熱式バーナＢの燃焼を制御する燃焼制御部（図示せず）が、給気弁１５、燃料弁１８及び排気弁１６を開閉制御して、複数の蓄熱式バーナＢのうちの一部の蓄熱式バーナＢが蓄熱状態となるときには残りの蓄熱式バーナＢが燃焼状態となるように切替える交番燃焼形態で、複数の蓄熱式バーナＢを燃焼させるように構成されている。

本実施形態においては、図４に示すように、炉体Ｈの両横側壁部の夫々に搬送経路Ｒの長手方向に沿って並べた２台の蓄熱式バーナＢを交番燃焼させるように構成されている。
詳しくは、平面視にて４角形の角部に位置する状態で並ぶ４台の蓄熱式バーナＢのうちで、対角線に位置する一対の蓄熱式バーナＢを組として、２組の蓄熱式バーナＢを交番燃焼させるように構成されている。

ちなみに、図３においては、給気弁１５、排気弁１６及び燃料弁１８のうちで、閉じ状態となるものを黒塗り状態で示し、給気弁１５、排気弁１６及び燃料弁１８のうちで、開き状態となるものを白抜き状態で示している。

尚、図示は省略するが、給気路５には、燃焼用空気の供給量を変更設定する給気ダンパが装備され、排気路６には、燃焼排ガスの排出量を変更設定する排気ダンパが装備され、また、燃料ガス供給路１７には、燃料ガスの供給量を変更設定する燃料調整弁が装備されて、複数の蓄熱式バーナＢの燃焼量が、給気ダンパ、排気ダンパ、及び、燃料調整弁の操作によって調整されることになる。

（実施形態のまとめ）
上記した金属加熱炉は、複数の蓄熱式バーナＢの夫々が、燃料ガスと燃焼用空気とを、空気案内筒Ｗの先端から吐出させた後に、緩やかに混合して燃焼させることによって、窒素酸化物の生成量を十分に減少できるため、炉全体としての窒素酸化物の排出量を十分に減少できる。

すなわち、空気吐出部Ａの先端から吐出された燃焼用空気が、空気案内筒Ｗにて径方向内方側に案内されて、空気案内筒Ｗの内部に高圧状態で存在したのち、空気案内筒Ｗの先端から高速で吐出されることになるのに対して、燃料吐出部Ｇの先端Ｇｆから吐出された燃料ガスが、燃料拡散空間部Ｓにて拡散しながら流動したのち、低速で空気案内筒Ｗの内部に流動し、その後、空気案内筒Ｗの先端から空気吐出方向に向けて低速で流動することになる。

したがって、燃焼用空気が空気案内筒Ｗの内部においては高圧状態で存在するため、燃料ガスが空気案内筒Ｗの内部に低速で流動した際に、燃料ガスと空気案内筒Ｗの内部の燃焼用空気との急激な混合が抑制され、また、燃焼用空気が空気案内筒Ｗの先端から高速で吐出されるため、空気案内筒Ｗの先端から燃料ガスが低速で流動した際に、燃料ガスと空気案内筒Ｗの先端から吐出される燃焼用空気との急激な混合が抑制されることになり、その結果、燃料ガスと燃焼用空気とが、空気案内筒Ｗの先端から吐出された後において、緩やかに混合して燃焼することになる。

また、燃料ガスが、周方向に間隔を隔てて形成されている複数の噴出孔１２から分散して噴出される形態で燃料吐出部Ｇから低速で吐出されるから、燃料ガスが空気案内筒Ｗの内部に流動する速度を一層低下させることができるため、燃料ガスと空気案内筒Ｗの内部の燃焼用空気との急激な混合や、空気案内筒Ｗの先端から流動する燃料ガスと空気案内筒Ｗの先端から吐出される燃焼用空気との急激な混合を一層適切に抑制して、燃料ガスと燃焼用空気とを、空気案内筒Ｗの先端から吐出された後において、緩やかに混合させながら適切に燃焼させることができる。

また、空気案内筒Ｗから吐出される燃焼用空気が、空気吐出方向に沿って同径状態で伸びる先端筒部Ｗｆにて案内されながら吐出されるから、空気案内筒Ｗから吐出される燃焼用空気が、空気案内筒Ｗから吐出されたのちにおいて、直ちに径方向外方側に広がることなく、高速で流動する状態を維持し易いものとなるため、空気案内筒Ｗの先端から流動する燃料ガスと空気案内筒Ｗの先端から吐出される燃焼用空気との急激な混合が一層適切に抑制されて、燃料ガスと燃焼用空気とが一層緩やかに混合して燃焼することになる。

さらに、燃料吐出部Ｇの先端Ｇｆから吐出される燃料ガスの燃料吐出速度Ｖｆが、空気案内筒Ｗから吐出される燃焼用空気の空気吐出速度Ｖａの０.１５倍以下である０．１倍に設定されているから、燃料吐出部Ｇから吐出された燃料ガスが燃料拡散空間部Ｓにて拡散しながら流動したのち空気案内筒Ｗの内部に流動する速度が、空気案内筒Ｗから吐出される燃焼用空気の空気吐出速度の０.１倍よりも低くなるため、燃料ガスと空気案内筒Ｗの内部の燃焼用空気との急激な混合や、空気案内筒Ｗの先端から流動する燃料ガスと空気案内筒Ｗの先端から吐出される燃焼用空気との急激な混合が一層的確に抑制されて、燃料ガスと燃焼用空気とが緩やかに混合して燃焼することになる。

（実験結果）
図５の表及び図６のグラフは、上記した実施形態に記載の蓄熱式バーナＢを、金属加熱炉（最大定格排出ガス量が０.５万ｍ³Ｎ／ｈ）に装備して、燃料吐出速度Ｖｆと空気案内筒Ｗから吐出される燃焼用空気の空気吐出速度Ｖａとの比を、０．１００、０．２１６、０．４４２に変化させながら、窒素酸化物の排出量（ＮＯｘ：酸素濃度１１％換算）を計測した結果を示すものである。

この実験結果から明らかなように、燃料吐出部Ｇの先端Ｇｆから吐出される燃料ガスの燃料吐出速度Ｖｆが、空気案内筒Ｗから吐出される燃焼用空気の空気吐出速度Ｖａの０．５倍以下のときには、窒素酸化物の排出量（ＮＯｘ：酸素濃度１１％換算）を、大気汚染防止法における金属加熱炉のＮＯｘ排出規制値である１８０ｐｐｍ（最大定格排出ガス量が０.５万ｍ³Ｎ／ｈで、酸素濃度１１％換算の場合）よりも十分に低減できる。

特に、燃料吐出部Ｇの先端Ｇｆから吐出される燃料ガスの燃料吐出速度Ｖｆが、空気案内筒Ｗから吐出される燃焼用空気の空気吐出速度Ｖａの０．１５倍以下のときには、窒素酸化物の排出量（ＮＯｘ：酸素濃度１１％換算）を、大気汚染防止法における金属加熱炉のＮＯｘ排出規制値である１８０ｐｐｍ（最大定格排出ガス量が０.５万ｍ³Ｎ／ｈで、酸素濃度１１％換算の場合）の半分以下となるように低減できる。

〔別実施形態〕
次に、別実施形態を列記する。
（１）上記実施形態においては、加熱処理物Ｄが搬送経路Ｒに沿って搬送される炉内空間Ｎに対して、４台の蓄熱式バーナＢを装備する場合を例示したが、蓄熱式バーナＢの設置数や設置形態は、金属加熱炉の具体的な形態において各種変更できる。

（２）上記実施形態においては、蓄熱式バーナＢを金属加熱炉に装備する場合を例示したが、本発明の蓄熱式バーナＢは、金属加熱炉以外の種々の加熱炉に装備できる。

（３）上記実施形態においては、蓄熱部３が外筒部１と内筒部２との間の空間に配設される形態で、空気吐出部Ａが構成される場合を例示したが、外筒部１と内筒部２との間の空間を、単に燃焼用空気が流動する空間として、空気吐出部Ａの外部に蓄熱部３を装備する形態で実施してもよい。

（４）上記実施形態においては、内筒部２を、空気吐出部Ａの先端部分Ａｆの後端部よりも後方側部分にのみ存在する形態で設けて、空気吐出部Ａの先端部分Ａｆに位置する蓄熱部３が燃料拡散空間部Ｓに露呈するように構成される場合を例示したが、内筒部２を、空気吐出部Ａの先端部分Ａｆの全体を覆う状態で設けるようにする形態で実施してもよい。

（５）上記実施形態においては、燃料吐出部Ｇの先端Ｇｆから吐出される燃料ガスの燃料吐出速度Ｖｆが、空気案内筒Ｗから吐出される燃焼用空気の空気吐出速度Ｖａの０.１５倍以下である０．１倍に設定される場合を例示したが、上述した実験結果から明らかな如く、燃料吐出部Ｇの先端Ｇｆから吐出される燃料ガスの燃料吐出速度Ｖｆを、空気案内筒Ｗから吐出される燃焼用空気の空気吐出速度Ｖａの０.５倍以下に設定する形態で実施してもよい。

１ 外筒部
２ 内筒部
３ 蓄熱部
１２ 噴出孔
Ａ 空気吐出部
Ａｆ 先端部分
Ｂ 蓄熱式バーナ
Ｇ 燃料吐出部
Ｇｆ 先端
Ｎ 炉内空間
Ｓ 燃料拡散空間部
Ｗ 空気案内筒
Ｗｆ 先端筒部

Claims (5)

1. 同心状に配置された外筒部と内筒部との間に形成されて、蓄熱部にて加熱された燃焼用空気を吐出する空気吐出部と、前記内筒部の内方側に配置されて、前記空気吐出部が燃焼用空気を吐出する空気吐出方向に沿って燃料ガスを吐出する燃料吐出部とが設けられた蓄熱式バーナであって、
   前記空気吐出部の先端部分が、前記燃料吐出部の先端よりも、前記空気吐出方向において前方側に突出されて、前記燃料吐出部の先端と前記空気吐出部の前記燃料吐出部よりも前記空気吐出方向の前方側に突出する前記先端部分の内面とで囲まれた燃料拡散空間部が形成され、
   前記空気吐出部の先端から吐出された燃焼用空気を径方向内方側に案内する先端側ほど小径となる空気案内筒が設けられている蓄熱式バーナ。
2. 前記燃料吐出部に、燃料ガスを噴出する複数の噴出孔が周方向に間隔を隔てて形成されている請求項１記載の蓄熱式バーナ。
3. 前記空気案内筒の先端部に、前記空気吐出方向に沿って同径状態で伸びる先端筒部が設けられている請求項１又は２記載の蓄熱式バーナ。
4. 前記燃料吐出部の先端から吐出される燃料ガスの燃料吐出速度が、前記空気案内筒から吐出される燃焼用空気の空気吐出速度の０.５倍以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄熱式バーナ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄熱式バーナの複数が、前記蓄熱部を通して炉内空間の燃焼排ガスを流動させて炉外に排出する蓄熱状態と、前記蓄熱部を通して燃焼用空気を流動させて燃焼する燃焼状態とに切替えられる形態で、且つ、複数の前記蓄熱式バーナのうちの一部の蓄熱式バーナが蓄熱状態となるときには残りの蓄熱式バーナが燃焼状態となるように切替えられる交番燃焼形態で設けられている金属加熱炉。

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