JP2737538B2 - ダクト内を流れるガスの昇温方法および装置 - Google Patents
ダクト内を流れるガスの昇温方法および装置Info
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- 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
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- Chimneys And Flues (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ダクト内を流れる各
種温度のガスを必要温度まで昇温させるための方法およ
び装置に関するものである。
種温度のガスを必要温度まで昇温させるための方法およ
び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、ガスタービンから排出された排
ガスの有する熱をボイラで回収したり、高炉、熱風炉、
焼結炉等のような各種反応炉から排出された排ガスの有
する熱を利用して、鉄鉱石、石炭、フラックス等の各種
原料の乾燥や石灰石の焼成等を行うために、ダクト内を
流れる上記各種排ガスの温度を、更に必要温度まで高め
ることが行われている。
ガスの有する熱をボイラで回収したり、高炉、熱風炉、
焼結炉等のような各種反応炉から排出された排ガスの有
する熱を利用して、鉄鉱石、石炭、フラックス等の各種
原料の乾燥や石灰石の焼成等を行うために、ダクト内を
流れる上記各種排ガスの温度を、更に必要温度まで高め
ることが行われている。
【０００３】このような、ダクト内を流れる排ガスの昇
温方法として、次に述べる方法が知られている。 排ガスが酸素を含有していない場合は、例えば、特
開平２−197708号公報等に開示されているように、図６
に示す、排ガスが流れるダクト１の内部に、ダクト１と
水平方向にバーナ２を設け、導管３を通してバーナ２か
ら空気と共に噴射される燃料ガスを燃焼させ、バーナ２
から噴出する燃焼フレーム４によって、ダクト１内を流
れる排ガスを加熱する（以下、先行技術１という）。
温方法として、次に述べる方法が知られている。 排ガスが酸素を含有していない場合は、例えば、特
開平２−197708号公報等に開示されているように、図６
に示す、排ガスが流れるダクト１の内部に、ダクト１と
水平方向にバーナ２を設け、導管３を通してバーナ２か
ら空気と共に噴射される燃料ガスを燃焼させ、バーナ２
から噴出する燃焼フレーム４によって、ダクト１内を流
れる排ガスを加熱する（以下、先行技術１という）。
【０００４】 排ガスが酸素を含有している場合は、
例えば、「工業加熱」Vol.27,No.6 等に開示されている
ように、図７に示す、排ガスが流れるダクト１の内部
に、ダクト１と水平方向にバーナ２を設け、バーナ２の
ガス噴出口側に、多数の空気噴出口６を有する２次空気
噴射用コーン５を設け、バーナ２から燃料を噴射し、２
次空気噴射用コーン５の空気噴出口６から噴射される２
次空気によって前記燃料を燃焼させ、生成した燃焼フレ
ーム４によって、ダクト１を流れる排ガスを加熱する
（以下、先行技術２という）。
例えば、「工業加熱」Vol.27,No.6 等に開示されている
ように、図７に示す、排ガスが流れるダクト１の内部
に、ダクト１と水平方向にバーナ２を設け、バーナ２の
ガス噴出口側に、多数の空気噴出口６を有する２次空気
噴射用コーン５を設け、バーナ２から燃料を噴射し、２
次空気噴射用コーン５の空気噴出口６から噴射される２
次空気によって前記燃料を燃焼させ、生成した燃焼フレ
ーム４によって、ダクト１を流れる排ガスを加熱する
（以下、先行技術２という）。
【０００５】 ダクト内にバーナを設けないで排ガス
を昇温する場合は、図８に示すように、ダクト１の途中
に混合室７を設け、混合室７に、ダクト８を介して燃焼
室９を接続し、バーナ10より燃料を噴射しそして燃焼室
９において燃焼せしめ、かくして高温ガスを生成する。
このようにして生成した高温ガスを、混合室７内に送り
込みそしてダクト１からの排ガスと混合し、かくして、
ダクト１内を流れる排ガスの温度を高める（以下、先行
技術３という）。
を昇温する場合は、図８に示すように、ダクト１の途中
に混合室７を設け、混合室７に、ダクト８を介して燃焼
室９を接続し、バーナ10より燃料を噴射しそして燃焼室
９において燃焼せしめ、かくして高温ガスを生成する。
このようにして生成した高温ガスを、混合室７内に送り
込みそしてダクト１からの排ガスと混合し、かくして、
ダクト１内を流れる排ガスの温度を高める（以下、先行
技術３という）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した先行技術１お
よび２には、次のような問題がある。 a. ダクト１内に設けられたバーナ２は、その燃焼フレ
ーム４によってダクト１の内壁が局部的に加熱されるこ
とを防止するために、ダクト１の中心にその長手方向に
向けて配置されている。従って、バーナ２からの燃焼フ
レーム４によって生成した高温の燃焼排ガスは、ダクト
１内を流れるガスと同一方向に且つダクト１の中心部を
流れやすいために、ダクト１内を流れるガスと混合しに
くい。従って、両者を短時間に混合させ、ダクト１内を
流れるガスを短時間に昇温させることができない。
よび２には、次のような問題がある。 a. ダクト１内に設けられたバーナ２は、その燃焼フレ
ーム４によってダクト１の内壁が局部的に加熱されるこ
とを防止するために、ダクト１の中心にその長手方向に
向けて配置されている。従って、バーナ２からの燃焼フ
レーム４によって生成した高温の燃焼排ガスは、ダクト
１内を流れるガスと同一方向に且つダクト１の中心部を
流れやすいために、ダクト１内を流れるガスと混合しに
くい。従って、両者を短時間に混合させ、ダクト１内を
流れるガスを短時間に昇温させることができない。
【０００７】b. ダクト１の途中に設けられたエルボや
バルブ等のために、ダクト１内を流れるガスには偏流が
発生する。この偏流のために、バーナ２からの燃焼フレ
ーム４が直進性を失って曲がる結果、曲がった燃焼フレ
ームによってダクト１の内壁が加熱され、内壁が損傷す
る問題が生ずる。
バルブ等のために、ダクト１内を流れるガスには偏流が
発生する。この偏流のために、バーナ２からの燃焼フレ
ーム４が直進性を失って曲がる結果、曲がった燃焼フレ
ームによってダクト１の内壁が加熱され、内壁が損傷す
る問題が生ずる。
【０００８】c. 燃焼フレーム４の形状は、燃焼負荷即
ち燃料供給量に比例して大きくなるが、先行技術１およ
び２の昇温方式では、基本的に、燃焼フレーム４の近傍
におけるダクト内壁の過加熱を避けることができない。
従って、燃焼フレーム４が大きくなるような高負荷燃
焼、即ち、ダクト１内を流れるガスを短時間に昇温させ
ることができない。
ち燃料供給量に比例して大きくなるが、先行技術１およ
び２の昇温方式では、基本的に、燃焼フレーム４の近傍
におけるダクト内壁の過加熱を避けることができない。
従って、燃焼フレーム４が大きくなるような高負荷燃
焼、即ち、ダクト１内を流れるガスを短時間に昇温させ
ることができない。
【０００９】d. バーナ２がダクト１内の中心部に配置
されているので、バーナ２およびバーナ２の取り付けら
れた導管３は、ダクト１内を流れる排ガスの顕熱および
バーナ２の燃焼フレーム４からの放射熱を受ける。その
結果、バーナ２および導管３に熱変形が生じ、且つ、バ
ーナ２を支持する導管３に、高温クリープが生ずる。
されているので、バーナ２およびバーナ２の取り付けら
れた導管３は、ダクト１内を流れる排ガスの顕熱および
バーナ２の燃焼フレーム４からの放射熱を受ける。その
結果、バーナ２および導管３に熱変形が生じ、且つ、バ
ーナ２を支持する導管３に、高温クリープが生ずる。
【００１０】先行技術３によれば、上述した先行技術１
および２のような問題は生じないが、一方、次のような
問題がある。即ち、バーナ10により生成した高温の燃焼
ガスは、燃焼室９およびダクト８を通り、混合室７にお
いて、ダクト１を通る排ガスと混合されるので、燃焼室
９、ダクト８および混合室７における、燃焼ガスの熱損
失が大きい。また、加熱設備が大規模になるため、設備
費が嵩む。
および２のような問題は生じないが、一方、次のような
問題がある。即ち、バーナ10により生成した高温の燃焼
ガスは、燃焼室９およびダクト８を通り、混合室７にお
いて、ダクト１を通る排ガスと混合されるので、燃焼室
９、ダクト８および混合室７における、燃焼ガスの熱損
失が大きい。また、加熱設備が大規模になるため、設備
費が嵩む。
【００１１】従って、この発明の目的は、上述した問題
を解決し、ダクト内を流れるガスを、ダクト内壁に過熱
による損傷等が生ずることなく、且つ、熱損失が少な
く、所定温度まで短時間に均一に昇温させることがで
き、しかも、設備が小型で補修も容易な、ダクト内を流
れる各種ガスを経済的に昇温させることができる方法お
よび装置を提供することにある。
を解決し、ダクト内を流れるガスを、ダクト内壁に過熱
による損傷等が生ずることなく、且つ、熱損失が少な
く、所定温度まで短時間に均一に昇温させることがで
き、しかも、設備が小型で補修も容易な、ダクト内を流
れる各種ガスを経済的に昇温させることができる方法お
よび装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段〕本発明者等
は、上述した問題を解決すべく鋭意研究を重ねた。その
結果、ガスが流れるダクトの所定位置の周方向に、所定
間隔をあけて複数個のガス吹込み孔を設け、ガス吹込み
孔を通して、ダクト内を流れるガス中に、前記ガスの流
れと実質的に直交させて、所定のモーメンタム比によ
り、燃料ガスまたは酸素含有ガスからなる昇温用ガスを
吹き込めば、ダクト内壁に過熱による損傷等が生ずるこ
となく、且つ、熱損失が少なく、ダクト内を流れるガス
を所定温度まで短時間に昇温させ得ることを知見した。 【００１３】この発明の方法は、上記知見に基づいてな
されたものであって、ガスが流れるダクトの所定位置の
周方向に、所定間隔をあけて複数個のガス吹込み孔を設
け、前記ガス吹込み孔を通して、ダクト内を流れるガス
中に、前記ガスを昇温させるための燃料ガスまたは酸素
含有ガスからなる昇温用ガスを吹込み、このときの下記
によって算出される、前記ダクト内を流れるガスのモー
メンタム値(MJ1) と前記昇温用ガスのモーメンタム値(M
J2) との比（ MJ2／ MJ1） MJ1 ＝ Ａ1 ×ρ1 ×Ｖ1 2 MJ2 ＝ Ａ2 ×ρ2 ×Ｖ2 2 但し、 MJ1：ダクト内を流れるガスのモーメンタム値
（Kg・m/s2) MJ2：昇温用ガスのモーメンタム値（Kg・m/s2) Ａ1 ：ダクトの断面積（m2) Ａ2 ：ガス吹込み孔の断面積（m2) ρ1 ：ダクト内を流れるガスの密度（Kg/m3) ρ2 ：昇温用ガスの密度（Kg/m3) Ｖ1 ：ダクト内を流れるガスの流速（m/s) Ｖ2 ：昇温用ガスの噴出初速度（m/s) を、0.07〜0.23の範囲内に限定することに特徴を有する
ものである。
は、上述した問題を解決すべく鋭意研究を重ねた。その
結果、ガスが流れるダクトの所定位置の周方向に、所定
間隔をあけて複数個のガス吹込み孔を設け、ガス吹込み
孔を通して、ダクト内を流れるガス中に、前記ガスの流
れと実質的に直交させて、所定のモーメンタム比によ
り、燃料ガスまたは酸素含有ガスからなる昇温用ガスを
吹き込めば、ダクト内壁に過熱による損傷等が生ずるこ
となく、且つ、熱損失が少なく、ダクト内を流れるガス
を所定温度まで短時間に昇温させ得ることを知見した。 【００１３】この発明の方法は、上記知見に基づいてな
されたものであって、ガスが流れるダクトの所定位置の
周方向に、所定間隔をあけて複数個のガス吹込み孔を設
け、前記ガス吹込み孔を通して、ダクト内を流れるガス
中に、前記ガスを昇温させるための燃料ガスまたは酸素
含有ガスからなる昇温用ガスを吹込み、このときの下記
によって算出される、前記ダクト内を流れるガスのモー
メンタム値(MJ1) と前記昇温用ガスのモーメンタム値(M
J2) との比（ MJ2／ MJ1） MJ1 ＝ Ａ1 ×ρ1 ×Ｖ1 2 MJ2 ＝ Ａ2 ×ρ2 ×Ｖ2 2 但し、 MJ1：ダクト内を流れるガスのモーメンタム値
（Kg・m/s2) MJ2：昇温用ガスのモーメンタム値（Kg・m/s2) Ａ1 ：ダクトの断面積（m2) Ａ2 ：ガス吹込み孔の断面積（m2) ρ1 ：ダクト内を流れるガスの密度（Kg/m3) ρ2 ：昇温用ガスの密度（Kg/m3) Ｖ1 ：ダクト内を流れるガスの流速（m/s) Ｖ2 ：昇温用ガスの噴出初速度（m/s) を、0.07〜0.23の範囲内に限定することに特徴を有する
ものである。
【００１４】
【作用】次に、この発明の原理について説明する。主流
ガスとこれに吹き込まれる吹込みガスとを混合させる場
合の混合性は、これを流体力学的に考察すると、主流ガ
スおよび吹込みガスの運動エネルギー比即ち下記によっ
て算出される両者のモーメンタム比（ MJ2／ MJ1）のバ
ランスによって決められる。 MJ1：主流ガスのモーメンタム値（Ａ1 ×ρ1 ×Ｖ1 2） MJ2：吹込みガスのモーメンタム値（Ａ2 ×ρ2 ×
Ｖ2 2）
ガスとこれに吹き込まれる吹込みガスとを混合させる場
合の混合性は、これを流体力学的に考察すると、主流ガ
スおよび吹込みガスの運動エネルギー比即ち下記によっ
て算出される両者のモーメンタム比（ MJ2／ MJ1）のバ
ランスによって決められる。 MJ1：主流ガスのモーメンタム値（Ａ1 ×ρ1 ×Ｖ1 2） MJ2：吹込みガスのモーメンタム値（Ａ2 ×ρ2 ×
Ｖ2 2）
【００１５】そこで、ダクト内を流れるガス中に昇温用
ガスを吹込んで燃焼せしめ、前記ガスを昇温させる場合
における、ダクト内を流れるガスのモーメンタム値
(MJ1) と昇温用ガスのモーメンタム値(MJ2) との比（ M
J2／ MJ1）と、ダクト内壁の過加熱即ちダクト内壁最大
偏差温度との関係を、下記条件によって調べた。 ダクト内径 ：200mm 主流ガス ：空気 昇温用ガス ：可燃性ガス（ＢガスとＣガスとの混
合ガス） 主流ガスの流速 ：１５m/sec 吹込みガスの流速：各種
ガスを吹込んで燃焼せしめ、前記ガスを昇温させる場合
における、ダクト内を流れるガスのモーメンタム値
(MJ1) と昇温用ガスのモーメンタム値(MJ2) との比（ M
J2／ MJ1）と、ダクト内壁の過加熱即ちダクト内壁最大
偏差温度との関係を、下記条件によって調べた。 ダクト内径 ：200mm 主流ガス ：空気 昇温用ガス ：可燃性ガス（ＢガスとＣガスとの混
合ガス） 主流ガスの流速 ：１５m/sec 吹込みガスの流速：各種
【００１６】図１は、その調査結果を示すグラフであ
る。図１において、横軸はモーメンタム比（ MJ2／
MJ1）を示し、縦軸はダクト内壁最大偏差温度（内壁最
高温度ー内壁平均温度）を示す。ダクト内壁に過加熱が
生じないダクト内壁最大偏差温度は１００℃である。
る。図１において、横軸はモーメンタム比（ MJ2／
MJ1）を示し、縦軸はダクト内壁最大偏差温度（内壁最
高温度ー内壁平均温度）を示す。ダクト内壁に過加熱が
生じないダクト内壁最大偏差温度は１００℃である。
【００１７】図１から明らかなように、ダクト内壁最大
偏差温度を１００℃に以下にするためのモーメンタム比
は、0.07〜0.23の範囲内である。モーメンタム比が0.07
未満では、昇温用ガスの吹込みによって生成する燃焼フ
レームが、ダクト内の主流ガスの流れに負けて、主流ガ
スの中心部まで到達することができない。一方、モーメ
ンタム比が0.23を超えると、上記燃焼フレームが主流ガ
スを貫通してダクトの反対側の壁面まで到達する。従っ
て、何れの場合も、ダクト内壁最大偏差温度が１００℃
を超える結果、ダクト内壁に過加熱が発生し、且つ、主
流ガスを均一に昇温させることができなくなる。
偏差温度を１００℃に以下にするためのモーメンタム比
は、0.07〜0.23の範囲内である。モーメンタム比が0.07
未満では、昇温用ガスの吹込みによって生成する燃焼フ
レームが、ダクト内の主流ガスの流れに負けて、主流ガ
スの中心部まで到達することができない。一方、モーメ
ンタム比が0.23を超えると、上記燃焼フレームが主流ガ
スを貫通してダクトの反対側の壁面まで到達する。従っ
て、何れの場合も、ダクト内壁最大偏差温度が１００℃
を超える結果、ダクト内壁に過加熱が発生し、且つ、主
流ガスを均一に昇温させることができなくなる。
【００１８】従って、ダクト内を流れるガス中に、前記
ガスを昇温させるための昇温用ガスを吹込むときの、前
記ダクト内を流れるガスのモーメンタム値(MJ1) と昇温
用ガスのモーメンタム値(MJ2) との比（ MJ2／ MJ1）
は、0.07〜0.23の範囲内に限定すべきである。
ガスを昇温させるための昇温用ガスを吹込むときの、前
記ダクト内を流れるガスのモーメンタム値(MJ1) と昇温
用ガスのモーメンタム値(MJ2) との比（ MJ2／ MJ1）
は、0.07〜0.23の範囲内に限定すべきである。
【００１９】ダクト内を流れるガスに対する昇温用ガス
の吹込みは、ダクト壁の周方向に所定間隔をあけて設け
られた複数個のガス吹込み孔を通して行うべきである。
このように、ダクト周方向に設けられた複数個のガス吹
込み孔を通して昇温用ガスを吹き込むことにより、ダク
ト内を流れるガスを均一に昇温させることができ、且
つ、燃焼フレームの長さが短くなってダクト内壁の過加
熱が防止される。ダクト内を流れるガス中に対する昇温
用ガスの吹込みは、前記ガスと実質的に直交させて行う
ことが好ましい。このように、昇温用ガスを、ダクト内
を流れるガスと実質的に直交させて吹き込むことによ
り、上記効果を一段と有効に発揮させることができる。
の吹込みは、ダクト壁の周方向に所定間隔をあけて設け
られた複数個のガス吹込み孔を通して行うべきである。
このように、ダクト周方向に設けられた複数個のガス吹
込み孔を通して昇温用ガスを吹き込むことにより、ダク
ト内を流れるガスを均一に昇温させることができ、且
つ、燃焼フレームの長さが短くなってダクト内壁の過加
熱が防止される。ダクト内を流れるガス中に対する昇温
用ガスの吹込みは、前記ガスと実質的に直交させて行う
ことが好ましい。このように、昇温用ガスを、ダクト内
を流れるガスと実質的に直交させて吹き込むことによ
り、上記効果を一段と有効に発揮させることができる。
【００２０】上述したように、ダクト内を流れるガスに
対し、ダクト壁の周方向に所定間隔をあけて設けられた
複数個のガス吹込み孔を通して、0.07〜0.23の範囲内の
モーメンタム比（ MJ2／ MJ1）により昇温用ガスを吹き
込むことによって、ダクト内を流れるガスを、ダクト径
の５倍以内の長さ範囲において、ダクト内壁に過加熱
（平均ガス温度＋100 ℃) が生ずることなく、ダクト径
方向に均一な温度（最高ガス温度ー最低ガス温度＝100
℃以内) で昇温させることができる。
対し、ダクト壁の周方向に所定間隔をあけて設けられた
複数個のガス吹込み孔を通して、0.07〜0.23の範囲内の
モーメンタム比（ MJ2／ MJ1）により昇温用ガスを吹き
込むことによって、ダクト内を流れるガスを、ダクト径
の５倍以内の長さ範囲において、ダクト内壁に過加熱
（平均ガス温度＋100 ℃) が生ずることなく、ダクト径
方向に均一な温度（最高ガス温度ー最低ガス温度＝100
℃以内) で昇温させることができる。
【００２１】次に、この発明の方法に使用される装置に
ついて説明する。図２は、この発明の装置におけるダク
ト部分の一例を示す概略横断面図、図３は、図２のＡ−
Ａ線断面図である。図２および図３に示すように、ダク
ト１の周壁には所定間隔をあけて６個の昇温用ガスの吹
込み孔11が設けられている。ガス吹込み孔11の各々に
は、昇温用ガスの噴射ノズル12が取り付けられている。
ガス噴射ノズル12は、図４に部分拡大断面図で示すよう
に、ガス吹込み孔11内に、その先端がダクト１の内面と
面一になるように取り付けられており、ガス噴射ノズル
12内には、着火用のパイロットバーナ13が挿入されてい
る。
ついて説明する。図２は、この発明の装置におけるダク
ト部分の一例を示す概略横断面図、図３は、図２のＡ−
Ａ線断面図である。図２および図３に示すように、ダク
ト１の周壁には所定間隔をあけて６個の昇温用ガスの吹
込み孔11が設けられている。ガス吹込み孔11の各々に
は、昇温用ガスの噴射ノズル12が取り付けられている。
ガス噴射ノズル12は、図４に部分拡大断面図で示すよう
に、ガス吹込み孔11内に、その先端がダクト１の内面と
面一になるように取り付けられており、ガス噴射ノズル
12内には、着火用のパイロットバーナ13が挿入されてい
る。
【００２２】図５は、この発明の装置の一実施態様を示
す全体説明図である。図５に示すように、ダクト１の所
定位置に、上述した６個のガス噴射ノズル12を有する昇
温用ガス吹込み管14が接続されている。ガス吹込み管14
より上流側のダクト１に、ダクト１内を流れるガスの温
度を測定するための温度計（T0) が設けられており、ガ
ス吹込み管14より下流側のダクト１に、同じくダクト１
内を流れるガスの温度を測定するための温度計（T1,T2,
T3,T4,T5 )が所定距離にわたって設けられている。22
は、ダクト１の下流に設けられた、ダクト１内を流れる
昇温されたガスを熱交換するための熱交換器である。
す全体説明図である。図５に示すように、ダクト１の所
定位置に、上述した６個のガス噴射ノズル12を有する昇
温用ガス吹込み管14が接続されている。ガス吹込み管14
より上流側のダクト１に、ダクト１内を流れるガスの温
度を測定するための温度計（T0) が設けられており、ガ
ス吹込み管14より下流側のダクト１に、同じくダクト１
内を流れるガスの温度を測定するための温度計（T1,T2,
T3,T4,T5 )が所定距離にわたって設けられている。22
は、ダクト１の下流に設けられた、ダクト１内を流れる
昇温されたガスを熱交換するための熱交換器である。
【００２３】ガス吹込み管14に設けられた６個のガス噴
射ノズル12の各々には、ガス噴射ノズル12に昇温用ガス
を供給するための導管15が接続されており、各導管15
は、昇温用ガスを供給するヘッダ管16に接続されてい
る。導管15の途中には、流量調整弁17および開閉弁18が
設けられている。
射ノズル12の各々には、ガス噴射ノズル12に昇温用ガス
を供給するための導管15が接続されており、各導管15
は、昇温用ガスを供給するヘッダ管16に接続されてい
る。導管15の途中には、流量調整弁17および開閉弁18が
設けられている。
【００２４】19は、６個のガス噴射ノズル12の各々の導
管15に設けられた流量調整弁17を作動させるガス流量制
御器であり、そして、20は、導管15を開閉する開閉弁18
を作動させる開閉弁制御器である。ガス流量制御器19に
は、ガス温度設定器21が接続されている。
管15に設けられた流量調整弁17を作動させるガス流量制
御器であり、そして、20は、導管15を開閉する開閉弁18
を作動させる開閉弁制御器である。ガス流量制御器19に
は、ガス温度設定器21が接続されている。
【００２５】ガス流量制御器19および開閉弁制御器20に
は、ダクト１内を流れるガスのモーメンタム値(MJ1)
と、ガス噴射ノズル12からダクト１内を流れるガス中に
吹き込まれる昇温用ガスのモーメンタム値(MJ2) との比
（ MJ2／ MJ1）が0.07〜0.23の範囲内になるような、昇
温用ガスの吹込み条件が記憶されている。
は、ダクト１内を流れるガスのモーメンタム値(MJ1)
と、ガス噴射ノズル12からダクト１内を流れるガス中に
吹き込まれる昇温用ガスのモーメンタム値(MJ2) との比
（ MJ2／ MJ1）が0.07〜0.23の範囲内になるような、昇
温用ガスの吹込み条件が記憶されている。
【００２６】ダクト１内を流れるガスに対し、昇温用ガ
ス吹込み管14に設けられた６個のガス噴射ノズル12から
昇温用ガスが吹き込まれる。昇温用ガスの吹き込みによ
って昇温されたガスの温度は、最終温度計 T5 において
測定され、その測定値はガス流量制御器19および開閉弁
制御器20に送られる。そして、ガス流量制御器19にガス
温度設定器21から送り込まれた、所定のガス温度と比較
され、その差の値に基づいて導管15の各々に設けられた
流量調整弁17の開度が調整される。更に、開閉弁制御器
20により、導管15の各々に設けられた開閉弁18が作動さ
れ、所要本数のガス噴射ノズル12が作動するように制御
される。このような、ガス流量制御器19および開閉弁制
御器20における制御は、何れも、モーメンタム比（ MJ2
／ MJ1）が0.07〜0.23の範囲内になるような条件におい
て行われる。
ス吹込み管14に設けられた６個のガス噴射ノズル12から
昇温用ガスが吹き込まれる。昇温用ガスの吹き込みによ
って昇温されたガスの温度は、最終温度計 T5 において
測定され、その測定値はガス流量制御器19および開閉弁
制御器20に送られる。そして、ガス流量制御器19にガス
温度設定器21から送り込まれた、所定のガス温度と比較
され、その差の値に基づいて導管15の各々に設けられた
流量調整弁17の開度が調整される。更に、開閉弁制御器
20により、導管15の各々に設けられた開閉弁18が作動さ
れ、所要本数のガス噴射ノズル12が作動するように制御
される。このような、ガス流量制御器19および開閉弁制
御器20における制御は、何れも、モーメンタム比（ MJ2
／ MJ1）が0.07〜0.23の範囲内になるような条件におい
て行われる。
【００２７】この結果、ダクト１内を流れるガスに対
し、ガス噴射ノズル12から常にモーメンタム比（ MJ2／
MJ1）が0.07〜0.23の範囲内になるような条件で昇温用
ガスを吹き込むことができ、従って、ダクト１の内壁に
過熱による損傷等が生ずることなく、且つ、熱損失が少
なく、ダクト１内を流れるガスを所定温度まで短時間に
昇温させることができる。
し、ガス噴射ノズル12から常にモーメンタム比（ MJ2／
MJ1）が0.07〜0.23の範囲内になるような条件で昇温用
ガスを吹き込むことができ、従って、ダクト１の内壁に
過熱による損傷等が生ずることなく、且つ、熱損失が少
なく、ダクト１内を流れるガスを所定温度まで短時間に
昇温させることができる。
【００２８】図２〜５は、この発明の装置の一例を示し
たものであり、図示の装置に限定されるものではない。
即ち、上述した説明においては、ダクト１の周壁に、６
個のガス吹込み孔11およびガス噴射ノズル12が設けられ
ているが、その数は、２個以上何個であってもよい。ま
た、ガス吹込み孔11およびガス噴射ノズル12の数が少な
い場合には、ガス噴射ノズル12に昇温用ガスを供給する
ための導管15に流量調整弁17のみを設けもよい。この場
合には、流量調整弁17を作動させるガス流量制御器19に
より、昇温用ガスの流量のみが制御される。
たものであり、図示の装置に限定されるものではない。
即ち、上述した説明においては、ダクト１の周壁に、６
個のガス吹込み孔11およびガス噴射ノズル12が設けられ
ているが、その数は、２個以上何個であってもよい。ま
た、ガス吹込み孔11およびガス噴射ノズル12の数が少な
い場合には、ガス噴射ノズル12に昇温用ガスを供給する
ための導管15に流量調整弁17のみを設けもよい。この場
合には、流量調整弁17を作動させるガス流量制御器19に
より、昇温用ガスの流量のみが制御される。
【００２９】
【実施例】次ぎに、この発明を、実施例により比較例と
対比しながら説明する。図２〜５に示した装置を使用
し、下記条件により、ダクト内を流れるガスを昇温させ
た。 ダクト内径 ：200mm 主流ガス ：空気 昇温用ガス ：可燃性ガス（ＢガスとＣガスとの混
合ガス） 主流ガスの流速 ：１５m/sec 最終温度計 T5 の位置：ガス噴射ノズルの設置位置から
1000mmの地点 モーメンタム比（ MJ2／ MJ1）：0.03、0.09、0.23、0.
27
対比しながら説明する。図２〜５に示した装置を使用
し、下記条件により、ダクト内を流れるガスを昇温させ
た。 ダクト内径 ：200mm 主流ガス ：空気 昇温用ガス ：可燃性ガス（ＢガスとＣガスとの混
合ガス） 主流ガスの流速 ：１５m/sec 最終温度計 T5 の位置：ガス噴射ノズルの設置位置から
1000mmの地点 モーメンタム比（ MJ2／ MJ1）：0.03、0.09、0.23、0.
27
【００３０】上述した条件でダクト内を流れるガス中に
昇温用ガスを吹き込んだときの、入口ガス温度(T0)、ガ
スの平均上昇温度（ΔT5ave)、最大ガス温度差（ΔT5）
およびダクト内壁最大偏差温度（σΔT1〜T5）を、その
評価と共に表１に示す。
昇温用ガスを吹き込んだときの、入口ガス温度(T0)、ガ
スの平均上昇温度（ΔT5ave)、最大ガス温度差（ΔT5）
およびダクト内壁最大偏差温度（σΔT1〜T5）を、その
評価と共に表１に示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】ガスの平均上昇温度（ΔT5ave)、最大ガス
温度差（ΔT5）およびダクト内壁最大偏差温度（σΔT1
〜T5）は、下記により算出した。 ガスの平均上昇温度（ΔT5ave)：T5平均ガス温度ー入口
T0ガス温度 最大ガス温度差（ΔT5） ：T5最大ガス温度ーT5最
小ガス温度 ダクト内壁最大偏差温度（σΔT1〜T5）：ダクト内壁最
高温度ーT5平均ガス温度 なお、ダクト内壁最大偏差温度即ち内壁の過加熱は、ガ
ス噴射ノズルの設置位置から1000mmの地点までの間の５
ヵ所の温度に基づいて算出した。
温度差（ΔT5）およびダクト内壁最大偏差温度（σΔT1
〜T5）は、下記により算出した。 ガスの平均上昇温度（ΔT5ave)：T5平均ガス温度ー入口
T0ガス温度 最大ガス温度差（ΔT5） ：T5最大ガス温度ーT5最
小ガス温度 ダクト内壁最大偏差温度（σΔT1〜T5）：ダクト内壁最
高温度ーT5平均ガス温度 なお、ダクト内壁最大偏差温度即ち内壁の過加熱は、ガ
ス噴射ノズルの設置位置から1000mmの地点までの間の５
ヵ所の温度に基づいて算出した。
【００３３】表１から明らかなように、モーメンタム比
が本発明の範囲を外れて小さい比較例１、および、モー
メンタム比が本発明の範囲を超えて大きい比較例２にお
いては、ダクト内壁最大偏差温度即ち内壁の過加熱が大
きかった。これに対し、モーメンタム比が本発明の範囲
内の実施例１および２においては、ダクト内壁最大偏差
温度即ち内壁の過加熱が極めて小さかった。
が本発明の範囲を外れて小さい比較例１、および、モー
メンタム比が本発明の範囲を超えて大きい比較例２にお
いては、ダクト内壁最大偏差温度即ち内壁の過加熱が大
きかった。これに対し、モーメンタム比が本発明の範囲
内の実施例１および２においては、ダクト内壁最大偏差
温度即ち内壁の過加熱が極めて小さかった。
【００３４】以上述べたように、この発明によれば、ダ
クト内を流れるガスを、ダクト内壁に過熱による損傷等
が生ずることなく、且つ、熱損失が少なく、所定温度ま
で短時間に昇温させることができ、しかも、設備が小型
である上、ガス噴射ノズルがダクトの外に設けられてい
るので補修も容易であり、極めて経済的である等、工業
上有用な効果がもたらされる。
クト内を流れるガスを、ダクト内壁に過熱による損傷等
が生ずることなく、且つ、熱損失が少なく、所定温度ま
で短時間に昇温させることができ、しかも、設備が小型
である上、ガス噴射ノズルがダクトの外に設けられてい
るので補修も容易であり、極めて経済的である等、工業
上有用な効果がもたらされる。
【図１】モーメンタム比とダクト内壁最大偏差温度との
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
【図２】この発明の装置におけるダクト部分の一例を示
す概略横断面図である。
す概略横断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】ガス噴射ノズルの部分拡大断面図である。
【図５】この発明の装置の一実施態様を示す全体説明図
である。
である。
【図６】ダクト内に設けられたバーナによって、ダクト
内を流れる排ガスを昇温させる従来の方法の一例を示す
説明図である。
内を流れる排ガスを昇温させる従来の方法の一例を示す
説明図である。
【図７】ダクト内に設けられたバーナによって、ダクト
内を流れる排ガスを昇温させる従来の方法の他の例を示
す説明図である。
内を流れる排ガスを昇温させる従来の方法の他の例を示
す説明図である。
【図８】ダクト内にバーナを設けないで排ガスを昇温す
る従来の方法の一例を示す説明図である。
る従来の方法の一例を示す説明図である。
１ ダクト、 ２ バーナ、 ３ 導管、 ４ 燃焼フレーム、 ５ ２次空気噴射用コーン、 ６ 空気噴出口、 ７ 混合室、 ８ ダクト、 ９ 燃焼室、 10 バーナ、 11 ガス吹込み孔、 12 ガス噴射ノズル、 13 パイロットバーナ、 14 ガス吹込み管、 15 導管、 16 ヘッダ管、 17 流量調整弁、 18 開閉弁、 19 ガス流量制御器、 20 開閉弁制御器、 21 ガス温度設定器、 22 熱交換器。
Claims (4)
- 【請求項１】 ガスが流れるダクトの所定位置の周方向
に、所定間隔をあけて複数個のガス吹込み孔を設け、前
記ガス吹込み孔を通して、ダクト内を流れるガス中に、
前記ガスを昇温させるための燃料ガスまたは酸素含有ガ
スからなる昇温用ガスを吹込み、このときの下記によっ
て算出される、前記ダクト内を流れるガスのモーメンタ
ム値(MJ1) と前記昇温用ガスのモーメンタム値(MJ2) と
の比（MJ2／ MJ1） MJ1 ＝ Ａ1 ×ρ1 ×Ｖ1 2 MJ2 ＝ Ａ2 ×ρ2 ×Ｖ2 2 但し、 MJ1：ダクト内を流れるガスのモーメンタム値
（Kg・m/s2) MJ2：昇温用ガスのモーメンタム値（Kg・m/s2) Ａ1 ：ダクトの断面積（m2) Ａ2 ：ガス吹込み孔の断面積（m2) ρ1 ：ダクト内を流れるガスの密度（Kg/m3) ρ2 ：昇温用ガスの密度（Kg/m3) Ｖ1 ：ダクト内を流れるガスの流速（m/s) Ｖ2 ：昇温用ガスの噴出初速度（m/s) を、0.07〜0.23の範囲内に限定することを特徴とする、
ダクト内を流れるガスの昇温方法。 - 【請求項２】 前記ガス吹込み孔を通して、前記ダクト
内を流れるガス中に、前記ガスと実質的に直交させて前
記昇温用ガスを吹き込む、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 ガスが流れるダクトの所定位置の周方向
に、所定間隔をあけて設けられた、前記ダクト内を流れ
るガス中に昇温用ガスを吹き込むための複数個のガス吹
込み孔と、前記複数個のガス吹込み孔の各々に取り付け
られた昇温用ガス噴射ノズルと、前記ガス噴射ノズルに
昇温用ガスを供給するための導管の途中に設けられた制
御弁と、前記ダクトの前記ガス吹込み孔の下流側に設け
られた温度計と、前記ダクト内を流れるガスのモーメン
タム値(MJ1) と昇温用ガスのモーメンタム値(MJ2) との
比（ MJ2／ MJ1）が0.07〜0.23の範囲内になるように、
前記ガス噴射用ノズルから噴射される昇温用ガスの噴出
初速度を制御するための制御器とからなることを特徴と
する、ダクト内を流れるガスの昇温装置。 - 【請求項４】 前記昇温用ガス噴射ノズルが、前記ダク
トの長さ方向と実質的に直交させて設けられている、請
求項３記載の装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4131662A JP2737538B2 (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | ダクト内を流れるガスの昇温方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4131662A JP2737538B2 (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | ダクト内を流れるガスの昇温方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05302708A JPH05302708A (ja) | 1993-11-16 |
| JP2737538B2 true JP2737538B2 (ja) | 1998-04-08 |
Family
ID=15063297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4131662A Expired - Fee Related JP2737538B2 (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | ダクト内を流れるガスの昇温方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2737538B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115047146B (zh) * | 2022-05-30 | 2023-02-28 | 华中科技大学 | 一种物料动态干燥特性曲线的测量系统及测量方法 |
-
1992
- 1992-04-24 JP JP4131662A patent/JP2737538B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05302708A (ja) | 1993-11-16 |
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