JP2584193B2 - Combustion system using a regenerative burner - Google Patents

Combustion system using a regenerative burner

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JP2584193B2
JP2584193B2 JP6112547A JP11254794A JP2584193B2 JP 2584193 B2 JP2584193 B2 JP 2584193B2 JP 6112547 A JP6112547 A JP 6112547A JP 11254794 A JP11254794 A JP 11254794A JP 2584193 B2 JP2584193 B2 JP 2584193B2
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exhaust gas
burner
combustion
regenerator
regenerative
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繁実 松尾
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Chugai Ro Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、2組の蓄熱式バーナを
備え、これらの蓄熱式バーナで交互に燃料を燃焼すると
共に、排ガスの熱を利用して燃料燃焼用気体を予熱し、
これによりエネルギーの省力化を図る燃焼システムに関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention comprises two sets of regenerative burners, in which fuel is alternately burned by these regenerative burners, and a gas for fuel combustion is preheated by utilizing heat of exhaust gas.
This relates to a combustion system that saves energy.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、蓄熱式バーナを用いた燃焼システ
ムとして、例えば実開平4−33825号公報に開示さ
れているものがある。図5に示すように、この燃焼シス
テム50は、蓄熱器とバーナで構成した蓄熱式バーナ5
1,52をラジアントチューブ53に適用したもので、
ラジアントチューブ53の両端開口部に、蓄熱式バーナ
51,52が連結されている。
2. Description of the Related Art A conventional combustion system using a regenerative burner is disclosed, for example, in Japanese Utility Model Laid-Open No. 4-33825. As shown in FIG. 5, the combustion system 50 includes a regenerative burner 5 composed of a regenerator and a burner.
1 and 52 are applied to a radiant tube 53,
The regenerative burners 51 and 52 are connected to the openings at both ends of the radiant tube 53.

【0003】上記蓄熱式バーナ51,52は、燃料噴射
ノズル56,57とその周囲に形成された燃焼用空気噴
射ノズル58,59とを備えており、この燃焼用空気噴
射ノズル58,59に蓄熱媒体60,61が配設されて
いる。上記燃料噴射ノズル56,57は、開閉弁62,
63を介して燃料ガス供給源64に接続されている。燃
焼用空気噴射ノズル58,59は、四方弁65を介して
空気供給ファン66と排ガス放出ファン67に接続され
ており、この四方弁65の操作に基づいて、図示するよ
うに、空気供給ファン66から供給された燃焼用空気を
一方のバーナ51に供給し、排ガス放出ファン67によ
り他方のバーナ52から排ガスを排気する状態と、逆に
排ガス放出ファン67により一方のバーナ51から排ガ
スを排気し、空気供給ファン66から供給された燃焼用
空気を他方のバーナ52に供給する状態に、切り換えで
きるようになっている。
The regenerative burners 51 and 52 have fuel injection nozzles 56 and 57 and combustion air injection nozzles 58 and 59 formed therearound. The combustion air injection nozzles 58 and 59 store heat. Mediums 60 and 61 are provided. The fuel injection nozzles 56 and 57 are provided with on-off valves 62,
It is connected to a fuel gas supply source 64 via 63. The combustion air injection nozzles 58 and 59 are connected to an air supply fan 66 and an exhaust gas discharge fan 67 via a four-way valve 65. Based on the operation of the four-way valve 65, the air supply fan 66 is Is supplied to the one burner 51 and exhaust gas is exhausted from the other burner 52 by the exhaust gas discharge fan 67, and exhaust gas is exhausted from the one burner 51 by the exhaust gas discharge fan 67, The state can be switched to a state in which the combustion air supplied from the air supply fan 66 is supplied to the other burner 52.

【0004】したがって、上記燃焼システム50は、四
方弁65と開閉弁62,63の操作に基づいて、蓄熱式
バーナ51,52を交互に燃焼状態と非燃焼状態に切り
換え運転される。すなわち、バーナ51で燃料を燃焼す
る場合、開閉弁62を開状態、開閉弁63を閉状態、四
方弁65を実線状態に設定し、バーナ51に燃料と燃焼
用空気を供給して燃焼する。また、ラジアントチューブ
53内で発生した排ガスは矢印(実線)方向に流れ、蓄
熱媒体61に熱が奪われて排気される。一方、バーナ5
2で燃料を燃焼する場合、開閉弁62を閉状態、開閉弁
63を開状態、四方弁65を点線状態に設定し、バーナ
52に燃料と燃焼用空気を供給して燃焼する。このと
き、燃焼用空気は蓄熱媒体61と接触して予熱されるの
で、効率の良い燃焼が得られる。また、燃焼排ガスはラ
ジアントチューブ53内を矢印(点線)方向に流れて蓄
熱媒体60を加熱し、この熱が次回のバーナ51による
燃焼時に燃焼用空気の予熱に利用される。以上のよう
に、上記燃焼システム50では、排ガスに含まれる熱を
回収し、この熱が燃焼用空気の予熱に利用されるので、
エネルギーの省力化と熱効率の改善が同時に達成でき
る。
Accordingly, the combustion system 50 is operated such that the regenerative burners 51, 52 are alternately switched between a combustion state and a non-combustion state based on the operation of the four-way valve 65 and the on-off valves 62, 63. That is, when fuel is burned by the burner 51, the open / close valve 62 is opened, the open / close valve 63 is closed, and the four-way valve 65 is set to the solid line state, and fuel and combustion air are supplied to the burner 51 for combustion. The exhaust gas generated in the radiant tube 53 flows in the direction of the arrow (solid line), and the heat is taken out by the heat storage medium 61 and exhausted. Meanwhile, burner 5
When fuel is burned in 2, the on-off valve 62 is closed, the on-off valve 63 is open, the four-way valve 65 is set in the dotted line state, and fuel and combustion air are supplied to the burner 52 for combustion. At this time, the combustion air comes into contact with the heat storage medium 61 and is preheated, so that efficient combustion can be obtained. Further, the combustion exhaust gas flows in the direction of the arrow (dotted line) in the radiant tube 53 to heat the heat storage medium 60, and this heat is used for preheating the combustion air at the next combustion by the burner 51. As described above, in the combustion system 50, the heat contained in the exhaust gas is recovered, and this heat is used for preheating the combustion air.
Energy saving and improvement of thermal efficiency can be achieved at the same time.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記燃
焼システム50では、大気中の空気を用いて燃料を燃焼
しており、大気には当然窒素が含まれているので、NO
xの発生は免れない。また、NOxの発生を防止するた
めに純酸素を燃料燃焼用ガスとして用いる方法が燃焼の
分野では知られているが、純酸素の燃焼火炎は極めて高
温になり、被処理材に対する悪影響が懸念されることか
ら、一般工業炉には用いられていなかった。
However, in the combustion system 50, fuel is burned using air in the atmosphere, and since the atmosphere naturally contains nitrogen, NO
The occurrence of x is inevitable. Further, a method of using pure oxygen as a fuel combustion gas in order to prevent the generation of NOx is known in the field of combustion. However, the combustion flame of pure oxygen becomes extremely high temperature, and there is a concern that there is an adverse effect on the material to be treated. Therefore, it was not used in general industrial furnaces.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、一般
工業炉における純酸素の使用を可能とし、これにより熱
効率の向上とNOxの発生を防止する蓄熱式バーナを用
いた燃焼システムを提供することを目的としてなされた
もので、(a)各蓄熱式バーナのバーナにそれぞれ開閉
弁を介して接続された燃料供給源と、(b)一方の蓄熱
器から排ガスを吸引し、この排ガスを残る他方の蓄熱器
へ供給する状態と、上記他方の蓄熱器から排ガスを吸引
し、この排ガスを残る一方の蓄熱器に供給する状態に選
択的に切換できる排ガス吸引・供給手段と、(c)この
排ガス吸引・供給手段から蓄熱器に供給される排ガスに
酸素を供給する酸素供給源と、(d)排ガスと酸素との
混合気体における酸素濃度調整装置と、を設けたもので
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention provides a combustion system using a regenerative burner which enables the use of pure oxygen in a general industrial furnace, thereby improving thermal efficiency and preventing generation of NOx. (A) a fuel supply source connected to each burner of each regenerative burner via an on-off valve, and (b) an exhaust gas is sucked from one of the heat accumulators, and the exhaust gas remains. Exhaust gas suction / supply means for selectively switching to a state of supplying the other regenerator and a state of sucking exhaust gas from the other regenerator and supplying the exhaust gas to the remaining regenerator; An oxygen supply source for supplying oxygen to exhaust gas supplied from the exhaust gas suction / supply means to the regenerator, and (d) an oxygen concentration adjusting device for a mixed gas of the exhaust gas and oxygen are provided.

【0007】また、上記蓄熱式バーナを用いた燃焼シス
テムは種々の用途が考えられるが、なかでもバーナとし
てスリット式バーナを用い、これらのバーナをスリット
が縦方向になるようマッフル炉の炉壁に取り付けて使用
した場合、非常に大きな効果が得られることが判明し
た。
[0007] The combustion system using the regenerative burner can be used for various purposes. Among them, slit burners are used as burners, and these burners are mounted on the furnace wall of a muffle furnace so that the slits extend in the vertical direction. It has been found that a very large effect can be obtained when used by mounting.

【0008】[0008]

【作用】上記構成を有する燃焼システムでは、第1の蓄
熱式バーナで燃料を燃焼する場合、このバーナには燃料
供給源から燃料が供給される。このとき、排ガス吸引・
供給手段は、第2の蓄熱式バーナのバーナ及び蓄熱器を
介して排ガスを吸引し、蓄熱器で熱を奪われた低温排ガ
スを第1の蓄熱式バーナの蓄熱器及びバーナに向けて供
給すべく設定される。第1の蓄熱式バーナに供給される
排ガスには、酸素供給手段から酸素が供給され、この酸
素と排ガスを所定の割合で混合した燃料燃焼用の混合気
体が第1の蓄熱式バーナに供給され蓄熱器で予熱された
のち燃料と共に燃焼される。上記混合用気体の酸素濃度
は測定手段で測定され、その測定結果に基づいて、例え
ば、排ガス吸引・供給手段を操作して排ガス吸引量を調
整し、酸素濃度が適正に調整される。
In the combustion system having the above configuration, when fuel is burned by the first regenerative burner, the burner is supplied with fuel from a fuel supply source. At this time,
The supply means sucks the exhaust gas through the burner and the regenerator of the second regenerative burner, and supplies the low-temperature exhaust gas deprived of heat by the regenerator to the regenerator and the burner of the first regenerative burner. It is set as follows. Oxygen is supplied to the exhaust gas supplied to the first regenerative burner from an oxygen supply means, and a mixed gas for fuel combustion obtained by mixing the oxygen and the exhaust gas at a predetermined ratio is supplied to the first regenerative burner. After being preheated in the regenerator, it is burned with fuel. The oxygen concentration of the mixed gas is measured by the measuring means, and based on the measurement result, for example, the exhaust gas suction amount is adjusted by operating the exhaust gas suction / supply means, and the oxygen concentration is appropriately adjusted.

【0009】[0009]

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。図1は本発明にかかる蓄熱式バーナを
用いた燃焼システム1の配管系統図で、燃焼システム1
は、2組の蓄熱式バーナ2,3を備えており、それぞれ
の蓄熱式バーナ2,3はバーナ4,5と蓄熱器6,7で
それぞれ構成されている。上記バーナ4,5は、炉壁8
に固定されており、それぞれ開閉弁9,10を介して燃
料供給源11に連結されている。蓄熱器6,7は、例え
ばアルミナボールなどの蓄熱媒体を内部に収容してお
り、本実施例ではバーナ4,5に連結された燃焼用気体
供給管(以下「気体供給管」という。)16,17に設
けてある。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a piping diagram of a combustion system 1 using a regenerative burner according to the present invention.
Is provided with two sets of regenerative burners 2 and 3, each of which is constituted by burners 4 and 5 and regenerators 6 and 7, respectively. The burners 4 and 5 are connected to the furnace wall 8.
And are connected to a fuel supply source 11 via on-off valves 9 and 10, respectively. The heat accumulators 6 and 7 house a heat storage medium such as alumina balls therein, and in this embodiment, a combustion gas supply pipe (hereinafter, referred to as a “gas supply pipe”) 16 connected to the burners 4 and 5. , 17 are provided.

【0010】上記気体供給管16,17の端部は、四方
弁18の第1ポート19と第2ポート20にそれぞれ接
続されている。四方弁18の第3ポート21と第4ポー
ト22にはそれぞれ排ガス管23,24の一端部が接続
されており、一方の排ガス管23の他端部はファン25
の吸引部に接続され、他方の排ガス管24はファン25
の排気部に接続された排ガス放出管26に接続されてい
る。上記排ガス放出管26には、排ガス輸送方向に関し
て排ガス管26の接続部よりも下流側に、排出量調整弁
27を備えており、この調整弁27の開度調整によって
ファン25の排ガス放出量が調整できるようになってい
る。本発明では、上記気体供給管16,17、四方弁1
8、排ガス管23,24、ファン25により排ガス吸引
・供給手段を構成している。
The ends of the gas supply pipes 16 and 17 are connected to a first port 19 and a second port 20 of a four-way valve 18, respectively. One end of exhaust gas pipes 23 and 24 is connected to the third port 21 and the fourth port 22 of the four-way valve 18, respectively.
The exhaust gas pipe 24 is connected to a fan 25
Is connected to an exhaust gas discharge pipe 26 connected to an exhaust part of the exhaust gas. The exhaust gas discharge pipe 26 is provided with an emission control valve 27 downstream of the connection part of the exhaust gas pipe 26 in the exhaust gas transport direction. It can be adjusted. In the present invention, the gas supply pipes 16 and 17 and the four-way valve 1 are used.
8, the exhaust gas pipes 23 and 24 and the fan 25 constitute exhaust gas suction / supply means.

【0011】上記気体供給管16,17は、酸素供給管
28,29を介して酸素供給源30に接続されており、
これら酸素供給管28,29に設けた開閉弁31,32
の開閉操作に基づいて気体供給管16,17に純酸素が
供給できるようになっている。気体供給管16,17に
は、また、酸素供給管28,29の接続部よりもバーナ
側に、一端を酸素濃度調整装置33に接続したガス抽出
管34,35の他端部がそれぞれ接続されている。
The gas supply pipes 16 and 17 are connected to an oxygen supply source 30 via oxygen supply pipes 28 and 29,
On-off valves 31, 32 provided on these oxygen supply pipes 28, 29
Pure oxygen can be supplied to the gas supply pipes 16 and 17 based on the opening / closing operation of. The gas supply pipes 16 and 17 are connected to the burner side of the connection parts of the oxygen supply pipes 28 and 29, respectively, and the other end parts of the gas extraction pipes 34 and 35 each having one end connected to the oxygen concentration adjusting device 33, respectively. ing.

【0012】上記酸素濃度調整装置33は酸素濃度測定
器を備えており、気体抽出管34,35に設けた開閉弁
36,37を開閉し、それぞれの気体供給管16,17
を流れる混合気体の酸素濃度が適宜測定できるようにな
っている。また、酸素濃度調整装置33はファン25と
排出量調整弁27にそれぞれ接続されており、酸素濃度
の測定結果に基づいて、可変電圧周波数変換器(VVV
F)によってファン25の回転数又は排出量調整弁27
の開度、若しくはそれらの両方が調整できるようになっ
ている。上記排出量調整弁27は、蓄熱式バーナ2,3
の双方を非燃焼状態に維持する場合に備えて全閉できる
方式が好ましい。なお、気体抽出管34,35、開閉弁
36,37の代わりに、気体供給管16,17に酸素濃
度計12,13を直接設けてその測定値を信号として酸
素濃度調整装置33に送ってもよい。
The oxygen concentration adjusting device 33 includes an oxygen concentration measuring device, and opens and closes on-off valves 36 and 37 provided in the gas extraction tubes 34 and 35, respectively.
The oxygen concentration of the mixed gas flowing through the sample can be appropriately measured. The oxygen concentration adjusting device 33 is connected to the fan 25 and the discharge amount adjusting valve 27, respectively, and based on the measurement result of the oxygen concentration, the variable voltage frequency converter (VVV
F), the rotation speed of the fan 25 or the discharge amount adjusting valve 27
, Or both of them can be adjusted. The emission control valve 27 is provided with regenerative burners 2 and 3
It is preferable to use a method in which both can be fully closed in case both are maintained in a non-combustion state. Instead of the gas extraction tubes 34 and 35 and the on-off valves 36 and 37, the oxygen concentration meters 12 and 13 are directly provided in the gas supply tubes 16 and 17 and the measured values are sent to the oxygen concentration adjusting device 33 as signals. Good.

【0013】以上の構成を備えた燃焼システム1の動作
を説明する。図1に示すように、第1の蓄熱式バーナ2
のバーナ4で燃料を燃焼し、第2の蓄熱式バーナ3のバ
ーナ5から炉内38の排ガスを吸引する場合、ファン2
5を駆動すると共に、燃料開閉弁9、酸素開閉弁31を
開き、これらと対をなす燃料開閉弁10、酸素開閉弁3
2を閉じる。また、四方弁18の弁39は図示する実線
位置に設定される。これにより、炉内38の排ガス(残
留酸素濃度約2%)が、第2蓄熱式バーナ3のバーナ5
と蓄熱器7を介して気体供給管17に吸引される。この
とき、蓄熱器7を通過する際に、排ガス40の熱が蓄熱
器7に回収され、気体供給管17に排出される排ガス4
0の温度は低下している。
The operation of the combustion system 1 having the above configuration will be described. As shown in FIG. 1, the first regenerative burner 2
When the fuel is burned by the burner 4 and the exhaust gas in the furnace 38 is sucked from the burner 5 of the second regenerative burner 3, the fan 2
5, the fuel on / off valve 9, the oxygen on / off valve 31 are opened, and the fuel on / off valve 10, the oxygen on / off valve 3
Close 2. Further, the valve 39 of the four-way valve 18 is set at the position indicated by the solid line in the figure. As a result, the exhaust gas (residual oxygen concentration of about 2%) in the furnace 38 is transferred to the burner 5 of the second regenerative burner 3.
Is sucked into the gas supply pipe 17 through the heat accumulator 7. At this time, when passing through the regenerator 7, the heat of the exhaust gas 40 is recovered by the regenerator 7 and the exhaust gas 4 discharged to the gas supply pipe 17 is discharged.
The temperature of 0 is decreasing.

【0014】次に、排ガス40は、四方弁18の第2ポ
ート20及び第3ポート21、排ガス管23を介してフ
ァン25に送られる。ファン25から排出された排ガス
は、排ガス放出管26から排ガス調整弁27を介して一
部が排気される。残る排ガスは、排ガス管24、四方弁
18の第4ポート22及び第1ポート19を介して第1
蓄熱式バーナ2に通じる気体供給管16に送られ、ここ
で酸素供給源30から供給された所定量の純酸素と混合
し、酸素濃度が15〜21%の混合気体に調整される。
そして、この混合気体は蓄熱器6を介して高温に予熱さ
れてバーナ4に送られ、燃料供給源11から供給された
燃料と共に炉内38に噴射されて燃焼される。
Next, the exhaust gas 40 is sent to the fan 25 via the second port 20 and the third port 21 of the four-way valve 18 and the exhaust gas pipe 23. Part of the exhaust gas discharged from the fan 25 is exhausted from an exhaust gas discharge pipe 26 via an exhaust gas control valve 27. The remaining exhaust gas passes through the exhaust gas pipe 24, the fourth port 22 and the first port 19 of the four-way valve 18,
The gas is sent to a gas supply pipe 16 communicating with the regenerative burner 2, where it is mixed with a predetermined amount of pure oxygen supplied from an oxygen supply source 30 so that the oxygen concentration is adjusted to a gas mixture of 15 to 21%.
Then, the mixed gas is preheated to a high temperature via the regenerator 6, sent to the burner 4, injected into the furnace 38 together with the fuel supplied from the fuel supply source 11, and burned.

【0015】第1蓄熱式バーナ2による上記燃焼状態は
所定時間継続され、その後、第2蓄熱式バーナ3のバー
ナ5で燃料を燃焼し、第1の蓄熱式バーナ2のバーナ4
から炉内38の排ガスを吸引する燃焼状態に切り換えら
れる。この新たな燃焼状態では、図2に示すように、燃
料開閉弁10、酸素開閉弁32を開き、これらと対をな
す燃料開閉弁9、酸素開閉弁31を閉じる。また、四方
弁18の弁39は図1に示す状態から図2の実線位置に
設定される。これにより、炉内38の排ガスが、第1蓄
熱式バーナ2のバーナ4と蓄熱器6を介して気体供給管
16に吸引され、排ガス40の熱が蓄熱器6に回収され
る。
The above-mentioned combustion state by the first regenerative burner 2 is continued for a predetermined time, after which the fuel is burned by the burner 5 of the second regenerative burner 3 and the burner 4 of the first regenerative burner 2 is burned.
Is switched to a combustion state in which the exhaust gas in the furnace 38 is sucked. In this new combustion state, as shown in FIG. 2, the fuel on-off valve 10 and the oxygen on-off valve 32 are opened, and the fuel on-off valve 9 and the oxygen on-off valve 31, which are paired with them, are closed. Further, the valve 39 of the four-way valve 18 is set to the position shown by the solid line in FIG. 2 from the state shown in FIG. Thereby, the exhaust gas in the furnace 38 is sucked into the gas supply pipe 16 via the burner 4 of the first regenerative burner 2 and the regenerator 6, and the heat of the exhaust gas 40 is recovered in the regenerator 6.

【0016】上記蓄熱器6を通過して温度が低下した排
ガス40は、四方弁18の第1ポート19及び第3ポー
ト21、排ガス管23を介してファン25により吸引さ
れる。ファン25から排出された排ガス40は、排ガス
放出管26から排ガス調整弁27を介して一部が排気さ
れ、残りは排ガス輸送路24、四方弁18の第4ポート
22及び第2ポート20を介して第2蓄熱式バーナ3に
通じる気体供給管17に送られ、ここで酸素供給源30
から供給される所定量の純酸素と混合して、酸素濃度が
15〜21%の混合気体に調整される。そして、混合気
体は蓄熱器7で予熱されたのちバーナ5に送られ、燃料
供給源11から供給された燃料と共に炉内38に噴射さ
れて燃焼される。
The exhaust gas 40 whose temperature has dropped after passing through the regenerator 6 is sucked by the fan 25 through the first port 19 and the third port 21 of the four-way valve 18 and the exhaust gas pipe 23. Exhaust gas 40 discharged from the fan 25 is partially exhausted from an exhaust gas discharge pipe 26 through an exhaust gas control valve 27, and the rest is discharged through an exhaust gas transport path 24, a fourth port 22 and a second port 20 of the four-way valve 18. To the gas supply pipe 17 leading to the second regenerative burner 3 where the oxygen supply source 30
Is mixed with a predetermined amount of pure oxygen supplied from the above to adjust the oxygen concentration to a mixed gas having a concentration of 15 to 21%. Then, the mixed gas is preheated by the regenerator 7, sent to the burner 5, injected into the furnace 38 together with the fuel supplied from the fuel supply source 11, and burned.

【0017】第2蓄熱式バーナ3による燃焼状態は所定
時間継続され、その後、再び第1の蓄熱式バーナ2のバ
ーナ4で燃料を燃焼し、第2の蓄熱式バーナ3のバーナ
5から炉内38の排ガス40を吸引する燃焼状態に切り
換えられる。このように、上記2つの燃焼状態が所定時
間ごとに繰り返される。
The combustion state of the second regenerative burner 3 is continued for a predetermined period of time, after which the fuel is burned again by the burner 4 of the first regenerative burner 2, and then burned from the burner 5 of the second regenerative burner 3. The combustion state is switched to a state in which the exhaust gas 40 is sucked. Thus, the above two combustion states are repeated every predetermined time.

【0018】なお、バーナ2,3に吸引された排ガス4
0は蓄熱器6,7でそれぞれ熱が奪われて温度が低くな
っているので、四方弁18及びファン25は高価な耐熱
性のものを使用する必要はない。
The exhaust gas 4 sucked by the burners 2 and 3
In the case of 0, the heat is taken away by the heat accumulators 6 and 7, respectively, so that the temperature is lowered. Therefore, it is not necessary to use expensive heat-resistant materials for the four-way valve 18 and the fan 25.

【0019】混合気体の酸素濃度調整、及び炉内温度の
調整は次のようにして行われる。すなわち、第1蓄熱式
バーナ2で燃料を燃焼する場合、図1に示すように開閉
弁36を開き、排ガスと純酸素からなる混合気体の一部
を気体抽出管34を通じて抽出し、その酸素濃度を酸素
濃度調整装置33で測定し適正な値に設定する。次に、
その設定値に基づいて、ファン25の回転数又は排ガス
調整弁27の開度を調整するか、若しくはそれらの両方
を調整することにより、ファン25の排ガス吸引量又は
排ガス放出量を調整する。その結果、純酸素と混合され
る排ガス量及び混合気体の酸素濃度が調整されると共
に、炉内38の温度が調整される。第2蓄熱式バーナ3
で燃料を燃焼する場合、同様に、開閉弁37を開いて混
合気体の一部を気体抽出管35より抽出してその酸素濃
度を酸素濃度調整装置33で測定し、その測定結果に基
づいて適正な設定値を選択し混合気体の酸素濃度及び炉
内温度が調整される。
The adjustment of the oxygen concentration of the mixed gas and the adjustment of the furnace temperature are performed as follows. That is, when fuel is burned by the first regenerative burner 2, the on-off valve 36 is opened as shown in FIG. 1, and a part of the mixed gas composed of exhaust gas and pure oxygen is extracted through the gas extraction pipe 34, and the oxygen concentration thereof is increased. Is measured by the oxygen concentration adjusting device 33 and set to an appropriate value. next,
Based on the set value, the rotation speed of the fan 25 or the opening degree of the exhaust gas control valve 27 is adjusted, or both of them are adjusted, so that the exhaust gas suction amount or the exhaust gas discharge amount of the fan 25 is adjusted. As a result, the amount of exhaust gas mixed with pure oxygen and the oxygen concentration of the mixed gas are adjusted, and the temperature of the furnace interior 38 is adjusted. Second regenerative burner 3
Similarly, when fuel is burned, the on-off valve 37 is opened, a part of the mixed gas is extracted from the gas extraction pipe 35, and the oxygen concentration is measured by the oxygen concentration adjusting device 33. An appropriate set value is selected, and the oxygen concentration of the mixed gas and the furnace temperature are adjusted.

【0020】上記混合気体の酸素濃度調整は、ファン2
5の回転数及び/又は排ガス調整弁27の開度を調整す
ることによって行うが、酸素濃度の測定結果に基づい
て、酸素供給源30からの酸素供給量、又は酸素開閉弁
31,32の開度を調整し、それにより酸素濃度調整や
炉内温度調整を行うようにしてもよい。
The oxygen concentration of the gas mixture is adjusted by the fan 2
5 and / or the degree of opening of the exhaust gas control valve 27 is adjusted. Based on the measurement result of the oxygen concentration, the amount of oxygen supplied from the oxygen supply source 30 or the opening and closing of the oxygen on-off valves 31 and 32 is performed. The temperature may be adjusted to adjust the oxygen concentration or the furnace temperature.

【0021】炉内温度を調整するためにいずれの蓄熱式
バーナ2,3も非燃焼状態に設定する場合、燃料開閉弁
9,10、酸素開閉弁31,32、及び排ガス調整弁2
7を閉じる。この場合、ファン25を駆動すると、いず
れか一方のバーナ4又は他方のバーナ5から吸引された
炉内の排ガスが気体供給管16,17、排ガス管23,
24、及び四方弁18を介して他方のバーナ5又は一方
のバーナ4から噴射され、炉内38で排ガス40が対流
する。また、四方弁18の弁39を図1に示す状態から
図2に示す状態へ、またその逆へと所定時間ごとに切り
換えることにより、対流方向が切り換えられる。その結
果、炉内での雰囲気撹拌効果が盛んになり、炉内の温度
を均一に保ち、処理材料が均一に加熱される。
When any of the regenerative burners 2 and 3 is set to a non-combustion state to adjust the furnace temperature, the fuel on / off valves 9 and 10, the oxygen on / off valves 31 and 32, and the exhaust gas control valve 2
Close 7. In this case, when the fan 25 is driven, the exhaust gas in the furnace sucked from one of the burners 4 or the other burner 5 is supplied to the gas supply pipes 16 and 17, the exhaust gas pipe 23,
The fuel is injected from the other burner 5 or one of the burners 4 through 24 and the four-way valve 18, and the exhaust gas 40 convects in the furnace 38. The convection direction is switched by switching the valve 39 of the four-way valve 18 from the state shown in FIG. 1 to the state shown in FIG. 2 and vice versa at predetermined time intervals. As a result, the effect of stirring the atmosphere in the furnace becomes active, the temperature in the furnace is kept uniform, and the processing material is uniformly heated.

【0022】なお、以上の説明では、燃焼システム1に
は蓄熱式バーナを一組だけ設けるものとしたが、複数組
の蓄熱式バーナを設けてもよいことは明らかである。
In the above description, only one set of regenerative burners is provided in the combustion system 1. However, it is apparent that a plurality of sets of regenerative burners may be provided.

【0023】次に、上記燃焼装置1をマッフル炉、例え
ばカバー型金属ストリップコイル焼鈍炉(以下「カバー
型焼鈍炉」という。)に適用した例を説明する。図3,
4に示すように、カバー型焼鈍炉41は、耐火物からな
る炉体42の内部に、金属製のマッフルであるインナカ
バー43を設置して構成される。上記インナカバー43
の内部にはベース板44が設けてあり、このベース板4
4には、処理材料である金属ストリップコイル45が複
数積載してある。また、上記ベース板44の下部にはフ
ァン46がモータ47により回転可能に設けてある。そ
して、ファンの回転によりインナカバー43内に封入し
た雰囲気が循環して金属ストリップコイル45を均一に
加熱する。
Next, an example in which the combustion apparatus 1 is applied to a muffle furnace, for example, a cover-type metal strip coil annealing furnace (hereinafter, referred to as "cover-type annealing furnace") will be described. Figure 3,
As shown in FIG. 4, the cover-type annealing furnace 41 is configured by installing an inner cover 43 which is a metal muffle inside a furnace body 42 made of a refractory. The inner cover 43
Is provided with a base plate 44.
4, a plurality of metal strip coils 45 as processing materials are mounted. A fan 46 is provided below the base plate 44 so as to be rotatable by a motor 47. Then, the atmosphere enclosed in the inner cover 43 is circulated by the rotation of the fan, and the metal strip coil 45 is heated uniformly.

【0024】上記炉体42には、縦長のスリット型の火
炎ポート48,49が対向して設けてあり、この火炎ポ
ート48,49には、それぞれ上記蓄熱式バーナ2,3
が取り付けてある。
The furnace body 42 is provided with vertically elongated slit-type flame ports 48, 49 facing each other. The flame ports 48, 49 are respectively connected to the regenerative burners 2, 3 respectively.
Is attached.

【0025】上記構成のカバー型焼鈍炉41は、火炎ポ
ート48,49がスリット型に形成してあるので、第1
の蓄熱式バーナ2、または、第2の蓄熱式バーナ3を燃
焼させた際に発生する火炎が炉体42とインナカバー4
3の間に縦方向に広がる。したがって、インナカバー4
3に対して放熱面積を均一に大きくすることができる。
また、燃焼によって発生した排ガスは、インナカバー4
3の上方に移動し、温度が低下した後に下方に移動し
て、燃焼していない側の火炎ポート48又は49のいず
れかから排出される。このように、火炎がインナカバー
43に接触することがなく、また広い火炎面積から熱が
放射されるので、インナカバー43の寿命が長くなる。
さらに燃料として純酸素が使用できるので、燃焼生成物
がCO2,H2Oと残留酸素だけとなり、CO2,H2Oの
分圧が高くなってガス輻射能が向上し、伝熱効率も改善
する。
In the cover-type annealing furnace 41 having the above-described structure, the flame ports 48 and 49 are formed in a slit shape.
The flame generated when the regenerative burner 2 or the second regenerative burner 3 is burned is a furnace body 42 and an inner cover 4.
Spreads vertically between three. Therefore, the inner cover 4
3, the heat radiation area can be increased uniformly.
Exhaust gas generated by combustion is supplied to the inner cover 4.
3 and moves down after the temperature drops, and is discharged from either the non-combustion side flame port 48 or 49. As described above, since the flame does not contact the inner cover 43 and heat is radiated from a wide flame area, the life of the inner cover 43 is extended.
Furthermore, pure oxygen can be used as a fuel, so that the combustion products are only CO 2 and H 2 O and residual oxygen, the partial pressure of CO 2 and H 2 O is increased, the gas radiating ability is improved, and the heat transfer efficiency is also improved. I do.

【0026】ちなみに、図6,7に示すように、従来の
カバー型焼鈍炉70では、円形の火炎ポート71から定
常燃焼火炎が形成されているので、マッフルの周方向の
温度均一性を保つために、複数のバーナ72が必要であ
った。しかし、上記カバー型焼鈍炉41では、火炎が炉
体42とインナカバー43の間の縦方向に広がると共に
蓄熱式バーナによる燃焼と排気を切り替える方式を採用
するので、2組の蓄熱式バーナ2,3を設けるだけでよ
い。なお、上記カバー型焼鈍炉70の構成は、上記カバ
ー型燃鈍炉41と同一部材について、同一符号を付して
説明を省略する。
As shown in FIGS. 6 and 7, in the conventional cover type annealing furnace 70, since a steady combustion flame is formed from the circular flame port 71, the uniformity of the temperature in the circumferential direction of the muffle is maintained. In addition, a plurality of burners 72 were required. However, the cover-type annealing furnace 41 employs a method in which the flame spreads in the vertical direction between the furnace body 42 and the inner cover 43 and switches between combustion and exhaust by a regenerative burner. 3 only needs to be provided. In the structure of the cover-type annealing furnace 70, the same members as those of the cover-type annealing furnace 41 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
かかる蓄熱式バーナの燃焼システムによれば、酸素と排
ガスとの混合気体を燃料燃焼用気体として使用している
ので、エネルギーの省力化を図りつつ、NOxの発生を
完全に防止する。また、燃焼システムの径路中に窒素が
存在しないことから、従来のようにバーナ構造に対して
NOx対策を施す設計が不要であり、バーナの構造が極
めて簡単となる。
As is apparent from the above description, according to the regenerative burner combustion system according to the present invention, since a mixed gas of oxygen and exhaust gas is used as a fuel combustion gas, energy can be saved. While preventing the generation of NOx. In addition, since nitrogen does not exist in the path of the combustion system, it is not necessary to design the burner structure to take measures against NOx as in the prior art, and the structure of the burner becomes extremely simple.

【0028】また、混合気体の酸素濃度を調整すること
により、火炎の温度を自由に調整できるので、様々な用
途の炉、例えば一般工業炉にも燃料として純酸素の利用
が可能となる。
Further, since the temperature of the flame can be freely adjusted by adjusting the oxygen concentration of the mixed gas, pure oxygen can be used as a fuel in a furnace for various uses, for example, a general industrial furnace.

【0029】さらに、対をなす両方の蓄熱式バーナを非
燃焼状態に保ち、一方のバーナから吸引した排ガスを他
方のバーナから噴射することにより、また排ガスの循環
方向の適宜切り換えることにより、燃焼停止時にも炉内
に排ガスの対流を形成し、処理材を均一に加熱できる。
Further, by keeping both regenerative burners forming a pair in a non-combustion state, the exhaust gas sucked from one burner is injected from the other burner, and the circulation direction of the exhaust gas is appropriately switched to stop the combustion. In some cases, convection of exhaust gas is formed in the furnace, so that the processing material can be uniformly heated.

【0030】さらにまた、蓄熱式バーナの燃焼システム
をマッフル炉に使用したものでは、マッフル炉にスリッ
ト型のポートを設けていることにより、火炎が炉体とマ
ッフルの縦方向に広がり、マッフルに対して放熱面積を
均一に大きくすることができる。また、火炎、もしく
は、排ガスがマッフルに接触することはないので、マッ
フルの熱変形がなく、マッフルの使用寿命を延長するこ
とができる。
Further, in the case where the combustion system of the regenerative burner is used in the muffle furnace, the flame is spread in the longitudinal direction of the furnace body and the muffle by providing the muffle furnace with the slit-type port, so that the flame is spread to the muffle. As a result, the heat radiation area can be increased uniformly. Further, since the flame or the exhaust gas does not come into contact with the muffle, there is no thermal deformation of the muffle, and the service life of the muffle can be extended.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明に係る蓄熱式バーナの燃焼システムの
配管系統図である。
FIG. 1 is a piping diagram of a combustion system for a regenerative burner according to the present invention.

【図2】 本発明に係る蓄熱式バーナの燃焼システムの
配管系統図である。
FIG. 2 is a piping diagram of a regenerative burner combustion system according to the present invention.

【図3】 本発明に係る蓄熱式バーナの燃焼システムを
使用したマッフル炉の縦断面図である。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a muffle furnace using a regenerative burner combustion system according to the present invention.

【図4】 本発明に係る蓄熱式バーナの燃焼システムを
使用したマッフル炉の横断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a muffle furnace using a regenerative burner combustion system according to the present invention.

【図5】 従来の蓄熱式バーナの配管系統図である。FIG. 5 is a piping diagram of a conventional regenerative burner.

【図6】 従来のマッフル炉の縦断面図である。FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a conventional muffle furnace.

【図7】 従来のマッフル炉の横断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of a conventional muffle furnace.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…蓄熱式バーナの燃焼システム、2,3…蓄熱式バー
ナ、4,5…バーナ、6,7…蓄熱器、11…燃料供給
源、18…四方弁、25…ファン、27…排出量調節
弁、30…酸素供給源、33…酸素濃度調整装置。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Combustion system of regenerative burner, 2,3 ... Regenerative burner, 4,5 ... Burner, 6,7 ... Regenerator, 11 ... Fuel supply source, 18 ... Four-way valve, 25 ... Fan, 27 ... Emission control Valve, 30: oxygen supply source, 33: oxygen concentration adjusting device.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 バーナと蓄熱器を備えた蓄熱式バーナを
2組備え、これらの蓄熱式バーナを、バーナに供給され
た燃料を蓄熱器を介して供給された燃焼用気体と共に燃
焼する燃焼状態と、バーナと蓄熱器に対する燃料と燃焼
用気体の供給をそれぞれ停止すると共に蓄熱器を介して
炉内の排ガスを排気する排熱回収状態に交互に設定する
ことにより、第1の蓄熱式バーナと第2の蓄熱式バーナ
とで交互に燃料を燃焼する燃焼装置において、(a)各
蓄熱式バーナのバーナにそれぞれ開閉弁を介して接続さ
れた燃料供給源と、(b)一方の蓄熱器から排ガスを吸
引し、この排ガスを残る他方の蓄熱器へ供給する状態
と、上記他方の蓄熱器から排ガスを吸引し、この排ガス
を残る一方の蓄熱器に供給する状態に選択的に切換でき
る排ガス吸引・供給手段と、(c)この排ガス吸引・供
給手段から蓄熱器に供給される排ガスに酸素を供給する
酸素供給源と、(d)排ガスと酸素との混合気体におけ
る酸素濃度調整装置と、を設けたことを特徴とする蓄熱
式バーナを用いた燃焼システム。
1. A combustion state in which two regenerative burners each having a burner and a regenerator are provided, and the regenerative burners are burned together with the fuel supplied to the burners and the combustion gas supplied via the regenerator. The first regenerative burner by stopping the supply of fuel and combustion gas to the burner and the regenerator and alternately setting the exhaust heat recovery state to exhaust the exhaust gas in the furnace via the regenerator. In a combustion apparatus for burning fuel alternately with a second regenerative burner, (a) a fuel supply source connected to a burner of each regenerative burner via an on-off valve, and (b) one of the regenerators Exhaust gas suction that can selectively switch between a state in which the exhaust gas is sucked and the exhaust gas is supplied to the remaining regenerator and a state in which the exhaust gas is sucked from the other regenerator and the exhaust gas is supplied to the remaining regenerator.・ Supplier A stage, (c) an oxygen supply source for supplying oxygen to the exhaust gas supplied from the exhaust gas suction / supply means to the regenerator, and (d) an oxygen concentration adjusting device for a mixed gas of the exhaust gas and oxygen. A combustion system using a regenerative burner.
【請求項2】 上記請求項1に記載の蓄熱式バーナの燃
焼システムを備え、上記バーナにスリット式バーナを用
い、これらのバーナをスリットが縦方向になるよう炉壁
に取り付けたことを特徴とするマッフル型炉。
2. A regenerative burner combustion system according to claim 1, wherein a slit-type burner is used as the burner, and these burners are attached to a furnace wall such that the slits extend in a vertical direction. Muffle furnace.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101554486B1 (en) 2013-12-03 2015-09-22 한국에너지기술연구원 Regenerative oxyfuel combustion system with heat storage unit
KR101565065B1 (en) 2013-12-03 2015-11-16 한국에너지기술연구원 Regenerative oxyfuel combustion system with reformer

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