JP3031908B1 - 衝突撹拌式燃焼方法 - Google Patents
衝突撹拌式燃焼方法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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- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
- Air Supply (AREA)
- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
Abstract
【要約】
【課題】 燃焼用空気と燃料とを別個に炉内供給して低
ＮＯｘを図るバーナの燃焼方法における未燃混合ガスの
排出を防止する。 【解決手段】 先端に燃焼用空気噴出口１１を有する燃
焼用空気供給路１０と、前記燃焼用空気噴出口の外側で
該燃焼用空気噴出口と略同心円上に、且つ、等分割に配
設された複数の燃料噴出口１９を有する燃料供給路１８
とからなるバーナを、燃焼用空気噴出口の少なくとも一
部が互いに重なるように炉壁３に対向配設し、対向する
バーナからの燃焼用空気を炉内で互いに衝突させて燃焼
用空気の衝突撹拌領域Ａを形成するとともに、燃料を衝
突撹拌領域に向けて燃焼用空気の噴出方向と平行に噴出
させて燃焼させる衝突撹拌式燃焼方法。
ＮＯｘを図るバーナの燃焼方法における未燃混合ガスの
排出を防止する。 【解決手段】 先端に燃焼用空気噴出口１１を有する燃
焼用空気供給路１０と、前記燃焼用空気噴出口の外側で
該燃焼用空気噴出口と略同心円上に、且つ、等分割に配
設された複数の燃料噴出口１９を有する燃料供給路１８
とからなるバーナを、燃焼用空気噴出口の少なくとも一
部が互いに重なるように炉壁３に対向配設し、対向する
バーナからの燃焼用空気を炉内で互いに衝突させて燃焼
用空気の衝突撹拌領域Ａを形成するとともに、燃料を衝
突撹拌領域に向けて燃焼用空気の噴出方向と平行に噴出
させて燃焼させる衝突撹拌式燃焼方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バーナの燃焼方
法、特に、炉壁にバーナを対向配置して燃焼させるバー
ナの燃焼方法に関するものである。
法、特に、炉壁にバーナを対向配置して燃焼させるバー
ナの燃焼方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＮＯｘの発生を抑制する炉内燃焼
方法として、たとえば、第２６８３５４５号特許公報に
開示されたように、燃焼用空気と燃料とを炉壁３に設け
た燃焼用空気供給管１と燃料供給管２から別々に炉Ｔ内
に噴出することにより、すなわち、空気と燃料とが直接
混合する前に、空気と燃料とを各々炉内燃焼ガスと混合
させてから混合させ、この酸素濃度の低い状態で燃焼さ
せることによりＮＯｘ低減を図る炉内燃焼方法が提案さ
れている（図４）。
方法として、たとえば、第２６８３５４５号特許公報に
開示されたように、燃焼用空気と燃料とを炉壁３に設け
た燃焼用空気供給管１と燃料供給管２から別々に炉Ｔ内
に噴出することにより、すなわち、空気と燃料とが直接
混合する前に、空気と燃料とを各々炉内燃焼ガスと混合
させてから混合させ、この酸素濃度の低い状態で燃焼さ
せることによりＮＯｘ低減を図る炉内燃焼方法が提案さ
れている（図４）。
【０００３】また、近年、省エネルギーを図るため、特
開平１０−６０５３６号公報等にて、蓄熱体を内蔵する
蓄熱式バーナを炉壁３に対向配置するとともに、対向す
る蓄熱式バーナで対をなし、対向する一方のバーナＢ
1-1 ,Ｂ3-1,Ｂ5-1,Ｂ2-2,Ｂ4-2,Ｂ6-2を燃焼させ、他方
のバーナＢ1-2,Ｂ2-2, Ｂ5-2,Ｂ2-1,Ｂ4-1,Ｂ6-1が燃焼
排ガスを吸引排気して排ガス顕熱をその蓄熱体４に回収
し、所定時間毎に燃焼と熱回収とを交互に切換えて燃焼
用空気を前記蓄熱体４を通して供給することにより予熱
し、省エネルギーを図る燃焼方法が提案されている（図
５）。
開平１０−６０５３６号公報等にて、蓄熱体を内蔵する
蓄熱式バーナを炉壁３に対向配置するとともに、対向す
る蓄熱式バーナで対をなし、対向する一方のバーナＢ
1-1 ,Ｂ3-1,Ｂ5-1,Ｂ2-2,Ｂ4-2,Ｂ6-2を燃焼させ、他方
のバーナＢ1-2,Ｂ2-2, Ｂ5-2,Ｂ2-1,Ｂ4-1,Ｂ6-1が燃焼
排ガスを吸引排気して排ガス顕熱をその蓄熱体４に回収
し、所定時間毎に燃焼と熱回収とを交互に切換えて燃焼
用空気を前記蓄熱体４を通して供給することにより予熱
し、省エネルギーを図る燃焼方法が提案されている（図
５）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
方法は、前述したように、燃焼用空気と燃料とが直接混
合する前に、それぞれの噴出運動量によって形成される
炉内燃焼ガスの再循環流と混合してから炉内空間で緩慢
燃焼をする。つまり、炉内ガスは未反応の燃料と、燃焼
に寄与する以前の燃焼用空気と、燃焼反応途中の中間生
成物および燃焼排ガスとからなる混合ガスであるので、
燃焼が未完結の未燃ガスが煙道から排出され、熱効率が
悪いばかりか安全性に課題を有する。
方法は、前述したように、燃焼用空気と燃料とが直接混
合する前に、それぞれの噴出運動量によって形成される
炉内燃焼ガスの再循環流と混合してから炉内空間で緩慢
燃焼をする。つまり、炉内ガスは未反応の燃料と、燃焼
に寄与する以前の燃焼用空気と、燃焼反応途中の中間生
成物および燃焼排ガスとからなる混合ガスであるので、
燃焼が未完結の未燃ガスが煙道から排出され、熱効率が
悪いばかりか安全性に課題を有する。
【０００５】一方、後者の方法は、火炎長さに比べて相
対的に炉幅が狭いと、高温の燃焼ガスが炉内を十分に循
環せず、炉内の被加熱物を効率よく均一に加熱すること
ができないばかりか、燃焼反応が未完結の燃焼ガスを対
向配置されたバーナ（燃焼用空気供給兼排ガス排出口）
から吸引排気されるので、排ガス中の一酸化炭素濃度が
高くなり、吸引排気動作中の蓄熱式バーナ内部の蓄熱体
をオーバーヒートさせる等の課題を有する。
対的に炉幅が狭いと、高温の燃焼ガスが炉内を十分に循
環せず、炉内の被加熱物を効率よく均一に加熱すること
ができないばかりか、燃焼反応が未完結の燃焼ガスを対
向配置されたバーナ（燃焼用空気供給兼排ガス排出口）
から吸引排気されるので、排ガス中の一酸化炭素濃度が
高くなり、吸引排気動作中の蓄熱式バーナ内部の蓄熱体
をオーバーヒートさせる等の課題を有する。
【０００６】これを解決するには、燃焼火炎を相対的に
短くすればよいが、火炎を短くするには限られた領域内
（燃焼空間）で急速燃焼させなければならず、ＮＯｘが
増加するという新たなる課題を有する。
短くすればよいが、火炎を短くするには限られた領域内
（燃焼空間）で急速燃焼させなければならず、ＮＯｘが
増加するという新たなる課題を有する。
【０００７】本発明は、燃焼用空気噴出口と燃料噴出口
とを別個に設けたバーナを炉壁に対向配設して燃焼させ
ると、両バーナから噴出した燃焼用空気が炉内中央部で
衝突して衝突撹拌領域を形成する。そして、燃料をこの
衝突撹拌領域に向けて燃焼用空気の噴出方向と平行に噴
出させ、燃料の一部を燃焼用空気噴出口からの燃焼用空
気の運動量によって誘引混合させ、燃焼用空気が衝突撹
拌領域に到達する前に燃焼する一方、燃料の大部分は衝
突撹拌領域でいわゆる緩慢燃焼し、その高温の燃焼排ガ
スは衝突撹拌領域でのガス拡散力により炉内を活発に移
動する。したがって、この燃焼方法を利用すれば、前記
２者の課題を解決することができるということを見出し
てなされたものである。
とを別個に設けたバーナを炉壁に対向配設して燃焼させ
ると、両バーナから噴出した燃焼用空気が炉内中央部で
衝突して衝突撹拌領域を形成する。そして、燃料をこの
衝突撹拌領域に向けて燃焼用空気の噴出方向と平行に噴
出させ、燃料の一部を燃焼用空気噴出口からの燃焼用空
気の運動量によって誘引混合させ、燃焼用空気が衝突撹
拌領域に到達する前に燃焼する一方、燃料の大部分は衝
突撹拌領域でいわゆる緩慢燃焼し、その高温の燃焼排ガ
スは衝突撹拌領域でのガス拡散力により炉内を活発に移
動する。したがって、この燃焼方法を利用すれば、前記
２者の課題を解決することができるということを見出し
てなされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、先端に燃焼用空気噴出口を有する燃焼用
空気供給路と、前記燃焼用空気噴出口の外側で該燃焼用
空気供給口径１．４〜４．０倍の位置に該燃焼用空気噴
出口と略同心円上に、かつ、略等分割に配設された複数
の燃料噴出口を有する燃料供給路とからなり、前記燃焼
用空気噴出口および燃料噴出口を炉内に直接開口するこ
とからなるバーナを、前記燃焼用空気噴出口の少なくと
も一部が互いに重なるように炉壁に対向配設し、前記対
向するバーナから燃焼用空気を炉内に噴出して互いに衝
突させて燃焼用空気の衝突撹拌領域を形成するととも
に、燃料を各燃料供給量の偏差を設定値の±２０％以内
で前記衝突撹拌領域に向けて燃焼用空気の噴出方向と平
行に噴出させて燃焼させるものである。
成するために、先端に燃焼用空気噴出口を有する燃焼用
空気供給路と、前記燃焼用空気噴出口の外側で該燃焼用
空気供給口径１．４〜４．０倍の位置に該燃焼用空気噴
出口と略同心円上に、かつ、略等分割に配設された複数
の燃料噴出口を有する燃料供給路とからなり、前記燃焼
用空気噴出口および燃料噴出口を炉内に直接開口するこ
とからなるバーナを、前記燃焼用空気噴出口の少なくと
も一部が互いに重なるように炉壁に対向配設し、前記対
向するバーナから燃焼用空気を炉内に噴出して互いに衝
突させて燃焼用空気の衝突撹拌領域を形成するととも
に、燃料を各燃料供給量の偏差を設定値の±２０％以内
で前記衝突撹拌領域に向けて燃焼用空気の噴出方向と平
行に噴出させて燃焼させるものである。
【０００９】また、先端に燃焼用空気噴出兼排ガス排出
口を有する燃焼用空気供給兼排ガス排出路と、前記燃焼
用空気噴出兼排ガス排出口の外側で該燃焼用空気供給口
径１．４〜４．０倍の位置に該燃焼用空気噴出兼排ガス
排出口と略同心円上に、かつ、略等分割に配設された複
数の燃料噴出口を有する燃料供給路とからなり、前記燃
焼用空気供給口および燃料噴出口を炉内に直接開口する
とともに、前記燃焼用空気供給兼排ガス排出路中に配設
され排ガス排出路に切換え接続される蓄熱室を備えた蓄
熱式バーナを、前記燃焼用空気噴出兼排ガス排出口の少
なくとも一部が互いに重なるように炉壁に偶数対対向配
設し、前記対向配設した蓄熱式バーナの燃料、燃焼用空
気の供給および炉内燃焼排ガスの排気を同期させてこの
偶数対の半分以下の所定対の蓄熱式バーナの燃焼用空気
供給兼排ガス排出口から燃焼用空気を炉内に噴出して互
いに衝突させて燃焼用空気の衝突撹拌領域を形成すると
ともに、燃料を各燃料供給量の偏差を設定値の±２０％
以内で前記衝突撹拌領域に向けて燃焼用空気の噴出方向
と平行に噴出させて炉内で燃焼させる一方、他の対の蓄
熱式バーナの燃焼用空気噴出兼排ガス排出口から炉内燃
焼排ガスを吸引排気して次回燃焼時の燃焼用空気の予熱
に利用する熱を蓄熱室の蓄熱体に回収することを所定時
間毎に交互に切換えて燃焼させるものである。
口を有する燃焼用空気供給兼排ガス排出路と、前記燃焼
用空気噴出兼排ガス排出口の外側で該燃焼用空気供給口
径１．４〜４．０倍の位置に該燃焼用空気噴出兼排ガス
排出口と略同心円上に、かつ、略等分割に配設された複
数の燃料噴出口を有する燃料供給路とからなり、前記燃
焼用空気供給口および燃料噴出口を炉内に直接開口する
とともに、前記燃焼用空気供給兼排ガス排出路中に配設
され排ガス排出路に切換え接続される蓄熱室を備えた蓄
熱式バーナを、前記燃焼用空気噴出兼排ガス排出口の少
なくとも一部が互いに重なるように炉壁に偶数対対向配
設し、前記対向配設した蓄熱式バーナの燃料、燃焼用空
気の供給および炉内燃焼排ガスの排気を同期させてこの
偶数対の半分以下の所定対の蓄熱式バーナの燃焼用空気
供給兼排ガス排出口から燃焼用空気を炉内に噴出して互
いに衝突させて燃焼用空気の衝突撹拌領域を形成すると
ともに、燃料を各燃料供給量の偏差を設定値の±２０％
以内で前記衝突撹拌領域に向けて燃焼用空気の噴出方向
と平行に噴出させて炉内で燃焼させる一方、他の対の蓄
熱式バーナの燃焼用空気噴出兼排ガス排出口から炉内燃
焼排ガスを吸引排気して次回燃焼時の燃焼用空気の予熱
に利用する熱を蓄熱室の蓄熱体に回収することを所定時
間毎に交互に切換えて燃焼させるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図１〜図３にしたがって説明する。図１は、本発明に
適用される蓄熱式バーナＢを示す。この蓄熱式バーナＢ
は、大略、先端に燃焼用空気噴出兼排ガス排出口１１を
有し、途中に蓄熱室１２と備えた燃焼用空気供給兼排ガ
ス排出路１０と、燃焼用空気噴出兼排ガス排出口１１の
外側で該燃焼用空気噴出兼排ガス排出口と略同心円上
に、かつ、略等分割に配設された複数（図では２箇所）
の燃料噴出口１９を有する燃料供給路１８とからなる。
て図１〜図３にしたがって説明する。図１は、本発明に
適用される蓄熱式バーナＢを示す。この蓄熱式バーナＢ
は、大略、先端に燃焼用空気噴出兼排ガス排出口１１を
有し、途中に蓄熱室１２と備えた燃焼用空気供給兼排ガ
ス排出路１０と、燃焼用空気噴出兼排ガス排出口１１の
外側で該燃焼用空気噴出兼排ガス排出口と略同心円上
に、かつ、略等分割に配設された複数（図では２箇所）
の燃料噴出口１９を有する燃料供給路１８とからなる。
【００１１】そして、前記蓄熱室１２には蓄熱体１３が
設けられ、前記燃焼用空気噴出兼排ガス排出口１１側に
ヘッダ１４、反対側に風箱１５が形成され、風箱１５は
下記するように、燃焼用空気用開閉弁Ｖ1と排ガス用開
閉弁Ｖ2とにより燃焼用空気供給管Ｐ1と排ガス排出管Ｐ
2とに切換え連通するようになっている。
設けられ、前記燃焼用空気噴出兼排ガス排出口１１側に
ヘッダ１４、反対側に風箱１５が形成され、風箱１５は
下記するように、燃焼用空気用開閉弁Ｖ1と排ガス用開
閉弁Ｖ2とにより燃焼用空気供給管Ｐ1と排ガス排出管Ｐ
2とに切換え連通するようになっている。
【００１２】また、燃焼用空気供給兼排ガス排出路１０
の所定位置には、点火用燃料ノズル１６と前記燃焼用空
気噴出兼排ガス排出口１１側の斜め前方に向かって火炎
を噴出するパイロットバーナ１７がそれぞれ設けてあ
る。
の所定位置には、点火用燃料ノズル１６と前記燃焼用空
気噴出兼排ガス排出口１１側の斜め前方に向かって火炎
を噴出するパイロットバーナ１７がそれぞれ設けてあ
る。
【００１３】図２は、前記蓄熱式バーナＢを炉壁３に配
設した図を示し、蓄熱式バーナＢは、炉壁３の隣接する
蓄熱式バーナＢ1-1とＢ1-2、Ｂ2-1とＢ2-2、Ｂ3-1とＢ
3-2およびＢ4-1とＢ4-2、Ｂ5-1とＢ5-2、Ｂ6-1とＢ6-2
で対をなし、所定時間毎に燃焼と排気を繰り返す構成の
蓄熱式バーナＢを対向配設したものである。なお、本図
は複数に区画されたゾーンのうちの１つとして以下動作
説明する。
設した図を示し、蓄熱式バーナＢは、炉壁３の隣接する
蓄熱式バーナＢ1-1とＢ1-2、Ｂ2-1とＢ2-2、Ｂ3-1とＢ
3-2およびＢ4-1とＢ4-2、Ｂ5-1とＢ5-2、Ｂ6-1とＢ6-2
で対をなし、所定時間毎に燃焼と排気を繰り返す構成の
蓄熱式バーナＢを対向配設したものである。なお、本図
は複数に区画されたゾーンのうちの１つとして以下動作
説明する。
【００１４】ただし、対向する蓄熱式バーナＢの燃焼用
空気噴出兼排ガス排出口１１は、少なくとも一部が互い
に重なるように配置している。そして、前記各蓄熱式バ
ーナＢの蓄熱室１２は、前述のように燃焼用空気用開閉
弁Ｖ1と排ガス用開閉弁Ｖ2とを介して燃焼用空気供給管
Ｐ1と排ガス排出管Ｐ2とに連通している。
空気噴出兼排ガス排出口１１は、少なくとも一部が互い
に重なるように配置している。そして、前記各蓄熱式バ
ーナＢの蓄熱室１２は、前述のように燃焼用空気用開閉
弁Ｖ1と排ガス用開閉弁Ｖ2とを介して燃焼用空気供給管
Ｐ1と排ガス排出管Ｐ2とに連通している。
【００１５】また、前記燃料供給路１８は、燃料用制御
弁Ｖ3を介して燃料供給管Ｐ3に連通している。
弁Ｖ3を介して燃料供給管Ｐ3に連通している。
【００１６】さらに、前記燃焼用空気供給管Ｐ1、排ガ
ス排出管Ｐ2および燃料供給管Ｐ3にはそれぞれ燃焼用空
気用制御弁Ｖ11、排ガス用制御弁Ｖ12と燃料用制御弁Ｖ
13を備え、前記各開閉弁Ｖ11，Ｖ12,Ｖ13は制御信号に
よりそれぞれの弁開度を調整する。
ス排出管Ｐ2および燃料供給管Ｐ3にはそれぞれ燃焼用空
気用制御弁Ｖ11、排ガス用制御弁Ｖ12と燃料用制御弁Ｖ
13を備え、前記各開閉弁Ｖ11，Ｖ12,Ｖ13は制御信号に
よりそれぞれの弁開度を調整する。
【００１７】つぎに、前記構成からなる蓄熱式バーナＢ
の操業について図１〜図３を参照して説明する。
の操業について図１〜図３を参照して説明する。
【００１８】まず、炉の立上げ時、すなわち、炉温が常
温（燃料の自然着火温度以下）である場合、前記各蓄熱
式バーナＢのうち所定数の蓄熱式バーナＢにおいて、パ
イロットバーナ１７を着火させ、燃焼用空気供給兼排ガ
ス排出路１０に燃焼用空気を供給し、これに見合う燃料
を点火用燃料ノズル１６から供給して燃焼させ、残りの
蓄熱式バーナＢの燃焼用空気噴出兼排ガス排出口１１を
排ガス排出管Ｐ2に連通させて排気する。なお、前記蓄
熱式バーナＢの全数を燃焼させ、燃焼排ガスを図示しな
い煙道から排出して炉を昇温してもよい。
温（燃料の自然着火温度以下）である場合、前記各蓄熱
式バーナＢのうち所定数の蓄熱式バーナＢにおいて、パ
イロットバーナ１７を着火させ、燃焼用空気供給兼排ガ
ス排出路１０に燃焼用空気を供給し、これに見合う燃料
を点火用燃料ノズル１６から供給して燃焼させ、残りの
蓄熱式バーナＢの燃焼用空気噴出兼排ガス排出口１１を
排ガス排出管Ｐ2に連通させて排気する。なお、前記蓄
熱式バーナＢの全数を燃焼させ、燃焼排ガスを図示しな
い煙道から排出して炉を昇温してもよい。
【００１９】そして、炉温が燃料の自然着火温度以上に
なると、前記常温点火用燃料ノズル１６への燃料供給を
停止するとともにパイロットバーナ１７を消火し、たと
えば、蓄熱式バーナＢ1-1とＢ4-1、Ｂ2-1とＢ5-1、Ｂ
3-1とＢ6-1において、燃焼用空気用開閉弁Ｖ1を開、燃
料用開閉弁Ｖ3を開、排ガス用開閉弁Ｖ2を閉とする一
方、残りの蓄熱式バーナＢ1-2とＢ4-2、Ｂ2-2とＢ5-2、
Ｂ3-2とＢ6-2においては、燃焼用空気用開閉弁Ｖ1を
閉、燃料用開閉弁Ｖ3を閉、排ガス用制御弁Ｖ2を開とす
る。
なると、前記常温点火用燃料ノズル１６への燃料供給を
停止するとともにパイロットバーナ１７を消火し、たと
えば、蓄熱式バーナＢ1-1とＢ4-1、Ｂ2-1とＢ5-1、Ｂ
3-1とＢ6-1において、燃焼用空気用開閉弁Ｖ1を開、燃
料用開閉弁Ｖ3を開、排ガス用開閉弁Ｖ2を閉とする一
方、残りの蓄熱式バーナＢ1-2とＢ4-2、Ｂ2-2とＢ5-2、
Ｂ3-2とＢ6-2においては、燃焼用空気用開閉弁Ｖ1を
閉、燃料用開閉弁Ｖ3を閉、排ガス用制御弁Ｖ2を開とす
る。
【００２０】これにより、蓄熱式バーナＢ1-1とＢ4-1、
Ｂ2-1とＢ5-1、Ｂ3-1とＢ6-1から噴出した燃焼用空気は
炉内中央部付近で衝突し衝突撹拌領域Ａを形成する。燃
料は、燃料噴出口１９から前記衝突撹拌領域Ａに向かっ
て噴出し、噴出した燃料の一部が前記燃焼用空気の運動
量によって誘引され、燃焼用空気が衝突撹拌領域Ａに到
達する前に、燃焼用空気と混合燃焼する一方、残りの大
部分は衝突撹拌領域Ａで燃料と混合して燃焼する。つま
り、緩慢燃焼することになりＮＯｘを低減する。
Ｂ2-1とＢ5-1、Ｂ3-1とＢ6-1から噴出した燃焼用空気は
炉内中央部付近で衝突し衝突撹拌領域Ａを形成する。燃
料は、燃料噴出口１９から前記衝突撹拌領域Ａに向かっ
て噴出し、噴出した燃料の一部が前記燃焼用空気の運動
量によって誘引され、燃焼用空気が衝突撹拌領域Ａに到
達する前に、燃焼用空気と混合燃焼する一方、残りの大
部分は衝突撹拌領域Ａで燃料と混合して燃焼する。つま
り、緩慢燃焼することになりＮＯｘを低減する。
【００２１】そして、前記高温の燃焼排ガスは衝突撹拌
領域Ａでの複雑な流れにより炉内を活発に移動する。こ
のため、炉内の温度分や残留Ｏ2％が均一化され、被加
熱物Ｗを効率よく均一に加熱することになる。
領域Ａでの複雑な流れにより炉内を活発に移動する。こ
のため、炉内の温度分や残留Ｏ2％が均一化され、被加
熱物Ｗを効率よく均一に加熱することになる。
【００２２】一方、蓄熱式バーナＢ1-2とＢ4-2、Ｂ2-2
とＢ5-2、Ｂ3-2とＢ6-2においては、燃焼用空気噴出兼
排ガス排出口１１が排ガス排出管Ｐ2を介して排気ファ
ン（図示せず）に連通しているため、この燃焼用空気噴
出兼排ガス排出口１１から炉内の高温の燃焼排ガスを吸
引排気し、その顕熱を蓄熱体１３に回収する。
とＢ5-2、Ｂ3-2とＢ6-2においては、燃焼用空気噴出兼
排ガス排出口１１が排ガス排出管Ｐ2を介して排気ファ
ン（図示せず）に連通しているため、この燃焼用空気噴
出兼排ガス排出口１１から炉内の高温の燃焼排ガスを吸
引排気し、その顕熱を蓄熱体１３に回収する。
【００２３】所定時間経過後、前記燃焼用空気用開閉弁
Ｖ1、排ガス用開閉弁Ｖ2、燃料用開閉弁Ｖ3をそれぞれ
逆に動作させ、一方の蓄熱式バーナＢ1-1とＢ4-1、Ｂ
2-1とＢ5-1、Ｂ3-1とＢ6-1で排ガスを吸引排気し、他方
の蓄熱式バーナＢ1-2とＢ4-2、Ｂ2-2とＢ5-2、Ｂ3-2と
Ｂ6-2で燃焼を行う。この場合、先に蓄熱された蓄熱体
１３を通過して高温に予熱された燃焼用空気が炉内へ供
給されるため、省エネルギーを図ることができる。
Ｖ1、排ガス用開閉弁Ｖ2、燃料用開閉弁Ｖ3をそれぞれ
逆に動作させ、一方の蓄熱式バーナＢ1-1とＢ4-1、Ｂ
2-1とＢ5-1、Ｂ3-1とＢ6-1で排ガスを吸引排気し、他方
の蓄熱式バーナＢ1-2とＢ4-2、Ｂ2-2とＢ5-2、Ｂ3-2と
Ｂ6-2で燃焼を行う。この場合、先に蓄熱された蓄熱体
１３を通過して高温に予熱された燃焼用空気が炉内へ供
給されるため、省エネルギーを図ることができる。
【００２４】また、前述のように各蓄熱式バーナＢの操
業が開始すれば、炉内温度は燃料の自然着火温度以上と
なっているため、蓄熱式バーナＢの燃焼・吸引切換え時
にパイロットバーナ１７の点火、常温点火用燃料ノズル
１６は使用しないことはいうまでもない。
業が開始すれば、炉内温度は燃料の自然着火温度以上と
なっているため、蓄熱式バーナＢの燃焼・吸引切換え時
にパイロットバーナ１７の点火、常温点火用燃料ノズル
１６は使用しないことはいうまでもない。
【００２５】なお、前記蓄熱式バーナＢにおいて、燃焼
用空気噴出兼排ガス排出口１１からの燃焼用空気の噴出
速度は８０ｍ/ｓから１２０ｍ/ｓの範囲が好ましい。こ
れは、噴出速度が８０ｍ/ｓより遅いと、燃料を拡散混
合するに十分な乱れを有する衝突撹拌領域Ａが形成され
ないばかりか、隣接する蓄熱式バーナＢの吸引排気動作
（熱回収作用）を行っている燃焼用空気噴出兼排ガス排
出口１１へ向かおうとする流れ場（所謂ショートパス）
が形成され、投入された燃焼用空気および燃焼が未完結
の燃料および燃焼排ガスが短時間で吸引排気され、被処
理材Ｗへの伝熱効率が低下するためであり、逆に１２０
ｍ／ｓ以上であると、燃料との混合拡散が促進されすぎ
てＮＯｘの発生量が増大するためである。
用空気噴出兼排ガス排出口１１からの燃焼用空気の噴出
速度は８０ｍ/ｓから１２０ｍ/ｓの範囲が好ましい。こ
れは、噴出速度が８０ｍ/ｓより遅いと、燃料を拡散混
合するに十分な乱れを有する衝突撹拌領域Ａが形成され
ないばかりか、隣接する蓄熱式バーナＢの吸引排気動作
（熱回収作用）を行っている燃焼用空気噴出兼排ガス排
出口１１へ向かおうとする流れ場（所謂ショートパス）
が形成され、投入された燃焼用空気および燃焼が未完結
の燃料および燃焼排ガスが短時間で吸引排気され、被処
理材Ｗへの伝熱効率が低下するためであり、逆に１２０
ｍ／ｓ以上であると、燃料との混合拡散が促進されすぎ
てＮＯｘの発生量が増大するためである。
【００２６】燃料の噴出速度は燃焼用空気の噴出速度の
１/３から１/５の範囲が好ましい。その理由は、１/５
以下であると、燃料が燃焼用空気の衝突で形成された衝
突撹拌領域Ａまで流れの方向性を維持しながら到達でき
る運動量に足らないからであり、１/３以上であると、
燃料は衝突撹拌領域Ａに達したのち燃焼用空気の乱れに
打ち勝つことにより燃焼用空気の乱れによって拡散混合
する量が減少するからである。
１/３から１/５の範囲が好ましい。その理由は、１/５
以下であると、燃料が燃焼用空気の衝突で形成された衝
突撹拌領域Ａまで流れの方向性を維持しながら到達でき
る運動量に足らないからであり、１/３以上であると、
燃料は衝突撹拌領域Ａに達したのち燃焼用空気の乱れに
打ち勝つことにより燃焼用空気の乱れによって拡散混合
する量が減少するからである。
【００２７】また、前記燃料噴出口１９におけるそれぞ
れの燃料供給量の偏差は±２０％以内で許容され、好ま
しくは、同量である。これは、燃料噴出口１９が３以上
であっても同様である。その理由は、隣接する熱回収状
態の蓄熱式バーナＢに近い側の燃料噴出口１９からの供
給量が多くなると、燃焼が炉内で完結し難くなり、ＣＯ
等の未焼分が発生するためであり、逆に、遠い側の燃料
噴出口１９からの供給量が多くなると燃料と燃焼用空気
の混合領域が狭くなり、局所加熱傾向が顕著になると同
時にＮＯｘの発生量が増大するためである。
れの燃料供給量の偏差は±２０％以内で許容され、好ま
しくは、同量である。これは、燃料噴出口１９が３以上
であっても同様である。その理由は、隣接する熱回収状
態の蓄熱式バーナＢに近い側の燃料噴出口１９からの供
給量が多くなると、燃焼が炉内で完結し難くなり、ＣＯ
等の未焼分が発生するためであり、逆に、遠い側の燃料
噴出口１９からの供給量が多くなると燃料と燃焼用空気
の混合領域が狭くなり、局所加熱傾向が顕著になると同
時にＮＯｘの発生量が増大するためである。
【００２８】さらに、燃焼用空気噴出兼排ガス排出口１
１の軸心から燃料噴出口１９の軸心までの距離Ｌは、前
記燃焼用空気噴出兼排ガス排気口１１の外径の１．４か
ら４．０倍までの範囲が好ましい。その理由は、前記距
離が近すぎると、燃料噴出口１９からの燃料が燃焼用空
気の運動量に誘引され、燃料と燃焼用空気とが急速混合
するのでＮＯｘの発生量が増大するためである。逆に、
前記距離が遠すぎると前述した燃焼用空気の衝突撹拌領
域Ａに燃料を供給できないので局部的に燃料リッチの部
分が炉内で形成され、未燃焼分が発生するからである。
１の軸心から燃料噴出口１９の軸心までの距離Ｌは、前
記燃焼用空気噴出兼排ガス排気口１１の外径の１．４か
ら４．０倍までの範囲が好ましい。その理由は、前記距
離が近すぎると、燃料噴出口１９からの燃料が燃焼用空
気の運動量に誘引され、燃料と燃焼用空気とが急速混合
するのでＮＯｘの発生量が増大するためである。逆に、
前記距離が遠すぎると前述した燃焼用空気の衝突撹拌領
域Ａに燃料を供給できないので局部的に燃料リッチの部
分が炉内で形成され、未燃焼分が発生するからである。
【００２９】前記説明は、隣接する蓄熱式バーナ同志で
対をなす例を述べたが、本実施例に限定されるものでは
なく、燃料、燃焼用空気の供給および炉内燃焼排ガスの
排気を対向配設したバーナで同期すれば、どのような対
を構成しても構わない。
対をなす例を述べたが、本実施例に限定されるものでは
なく、燃料、燃焼用空気の供給および炉内燃焼排ガスの
排気を対向配設したバーナで同期すれば、どのような対
を構成しても構わない。
【００３０】また、前記説明は、蓄熱式バーナＢの燃焼
方法であるが、この蓄熱式バーナＢから蓄熱室１２を除
いた構成のバーナを、炉壁３に対向して配設して燃焼す
れば、前記蓄熱式バーナにおける蓄熱作用と燃焼用空気
の予熱作用を除き、同一の作用効果を得ることができ
る。この場合、燃焼用空気噴出兼排ガス排出口１１から
は燃焼用空気の噴出のみであることは勿論である。
方法であるが、この蓄熱式バーナＢから蓄熱室１２を除
いた構成のバーナを、炉壁３に対向して配設して燃焼す
れば、前記蓄熱式バーナにおける蓄熱作用と燃焼用空気
の予熱作用を除き、同一の作用効果を得ることができ
る。この場合、燃焼用空気噴出兼排ガス排出口１１から
は燃焼用空気の噴出のみであることは勿論である。
【００３１】なお、燃焼用空気と燃料の噴出速度および
燃焼用空気噴出兼排ガス排出口１１の軸心から燃料噴出
口１９の軸心までの距離Ｌについては、前記蓄熱式バー
ナについて述べたことと同一である。また、燃料噴出口
１９におけるそれぞれの燃料供給量の偏差は前記蓄熱式
バーナについて述べたように、±２０％以内で許容さ
れ、好ましくは、同量である。これは、燃料供給量のバ
ランスが崩れると、炉内で燃料リッチ部分（濃部分）と
燃料リーン部分（淡部分）が形成されて、燃焼用空気の
衝突による衝突撹拌領域Ａで燃料と燃焼用空気とが均一
に混合できなくなり、結果的に従来例で示した特許２６
８３５４５号公報と同様の現象、すなわち、炉内で未反
応の燃料、燃焼に寄与する前の燃焼用空気、燃焼反応途
中の中間生成物および燃焼排ガスが介在することにな
り、煙道に燃焼未反応の燃料が排出され、熱効率、安全
面に課題を有するからである。
燃焼用空気噴出兼排ガス排出口１１の軸心から燃料噴出
口１９の軸心までの距離Ｌについては、前記蓄熱式バー
ナについて述べたことと同一である。また、燃料噴出口
１９におけるそれぞれの燃料供給量の偏差は前記蓄熱式
バーナについて述べたように、±２０％以内で許容さ
れ、好ましくは、同量である。これは、燃料供給量のバ
ランスが崩れると、炉内で燃料リッチ部分（濃部分）と
燃料リーン部分（淡部分）が形成されて、燃焼用空気の
衝突による衝突撹拌領域Ａで燃料と燃焼用空気とが均一
に混合できなくなり、結果的に従来例で示した特許２６
８３５４５号公報と同様の現象、すなわち、炉内で未反
応の燃料、燃焼に寄与する前の燃焼用空気、燃焼反応途
中の中間生成物および燃焼排ガスが介在することにな
り、煙道に燃焼未反応の燃料が排出され、熱効率、安全
面に課題を有するからである。
【００３２】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
の発明では、相対向するバーナの燃焼用空気を高速で噴
出し、燃焼用空気を互いに炉内中央部で衝突させて衝突
撹拌領域を形成するとともに、燃料をこの衝突撹拌領域
に向けて燃焼用空気の噴出方向と平行に噴出させ、燃料
の一部を燃焼用空気噴出口からの燃焼用空気の運動量に
よって誘引混合させ、燃焼用空気が衝突撹拌領域に到達
する前に燃焼する一方、燃料の大部分は衝突撹拌領域で
燃料と混合燃焼させ、いわゆる緩慢燃焼を行う。しかも
高温の燃焼排ガスが衝突撹拌領域の影響を受けて炉内を
活発に移動するため、燃料は完全に燃焼し、かつ、炉内
の温度分布や残留Ｏ2％が均一化され、被加熱物を効率
よく加熱することができるとともに、炉内での局部的な
燃焼、発熱領域を抑制してＮＯｘの発生を抑制できる。
したがって、煙道から未燃ガスが排出されることはな
い。
の発明では、相対向するバーナの燃焼用空気を高速で噴
出し、燃焼用空気を互いに炉内中央部で衝突させて衝突
撹拌領域を形成するとともに、燃料をこの衝突撹拌領域
に向けて燃焼用空気の噴出方向と平行に噴出させ、燃料
の一部を燃焼用空気噴出口からの燃焼用空気の運動量に
よって誘引混合させ、燃焼用空気が衝突撹拌領域に到達
する前に燃焼する一方、燃料の大部分は衝突撹拌領域で
燃料と混合燃焼させ、いわゆる緩慢燃焼を行う。しかも
高温の燃焼排ガスが衝突撹拌領域の影響を受けて炉内を
活発に移動するため、燃料は完全に燃焼し、かつ、炉内
の温度分布や残留Ｏ2％が均一化され、被加熱物を効率
よく加熱することができるとともに、炉内での局部的な
燃焼、発熱領域を抑制してＮＯｘの発生を抑制できる。
したがって、煙道から未燃ガスが排出されることはな
い。
【００３３】請求項２の発明では、前記同様燃料は炉内
中央部の衝突撹拌領域にて完全に燃焼するため、炉幅が
狭くても、吸引排気中の蓄熱体をオーバヒートさせるこ
となく、かつ、高温の燃焼ガスは炉内を十分に循環する
ため被加熱物を効率よく加熱することができる。
中央部の衝突撹拌領域にて完全に燃焼するため、炉幅が
狭くても、吸引排気中の蓄熱体をオーバヒートさせるこ
となく、かつ、高温の燃焼ガスは炉内を十分に循環する
ため被加熱物を効率よく加熱することができる。
【図１】 （Ａ)は本発明に使用する蓄熱式バーナの断
面図、（Ｂ）は（Ａ)の正面図。
面図、（Ｂ）は（Ａ)の正面図。
【図２】 図１に示す蓄熱式バーナの炉内配置と配管関
係を示す図。
係を示す図。
【図３】 図２における燃焼状態を示す図。
【図４】 （Ａ)は従来のバーナの断面図、（Ｂ）は
（Ａ)のＩＶ−ＩＶ線断面図。
（Ａ)のＩＶ−ＩＶ線断面図。
【図５】 従来の蓄熱式バーナの燃焼状態を示す図。
１０〜燃焼用空気供給兼排ガス排出路、１１〜燃焼用空
気噴出兼排ガス排出口、１２〜蓄熱室、１３〜蓄熱体、
Ａ〜衝突撹拌領域、Ｂ〜バーナ、Ｖ1〜燃焼用空気用開
閉弁、Ｖ2〜排ガス用開閉弁、Ｖ3〜燃料用開閉弁。
気噴出兼排ガス排出口、１２〜蓄熱室、１３〜蓄熱体、
Ａ〜衝突撹拌領域、Ｂ〜バーナ、Ｖ1〜燃焼用空気用開
閉弁、Ｖ2〜排ガス用開閉弁、Ｖ3〜燃料用開閉弁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上出 雅男 大阪府大阪市西区京町堀２丁目４番７号 中外炉工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−42709（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−53115（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−22915（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−322111（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−172307（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−130740（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−42822（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−168503（ＪＰ，Ａ) 実開 昭49−98822（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23C 5/28 F23D 14/22 F23L 15/02
Claims (2)
- 【請求項１】 先端に燃焼用空気噴出口を有する燃焼用
空気供給路と、前記燃焼用空気噴出口の外側で該燃焼用
空気供給口径の１．４〜４．０倍の位置に該燃焼用空気
噴出口と略同心円上に、かつ、略等分割に配設された複
数の燃料噴出口を有する燃料供給路とからなり、前記燃
焼用空気噴出口および燃料噴出口を炉内に直接開口する
ことからなるバーナを、前記燃焼用空気噴出口の少なく
とも一部が互いに重なるように炉壁に対向配設し、前記
対向するバーナから燃焼用空気を炉内に噴出して互いに
衝突させて燃焼用空気の衝突撹拌領域を形成するととも
に、燃料を各燃料供給量の偏差を設定値の±２０％以内
で前記衝突撹拌領域に向けて燃焼用空気の噴出方向と平
行に噴出させて燃焼させることを特徴とする衝突撹拌式
燃焼方法。 - 【請求項２】 先端に燃焼用空気噴出兼排ガス排出口を
有する燃焼用空気供給兼排ガス排出路と、前記燃焼用空
気噴出兼排ガス排出口の外側で該燃焼用空気供給口径の
１．４〜４．０倍の位置に該燃焼用空気噴出兼排ガス排
出口と略同心円上に、かつ、略等分割に配設された複数
の燃料噴出口を有する燃料供給路とからなり、前記燃焼
用空気供給口および燃料噴出口を炉内に直接開口すると
ともに、前記燃焼用空気供給兼排ガス排出路中に配設さ
れ排ガス排出路に切換え接続される蓄熱室を備えた蓄熱
式バーナを、前記燃焼用空気噴出兼排ガス排出口の少な
くとも一部が互いに重なるように炉壁に偶数対対向配設
し、前記対向配設した蓄熱式バーナの燃料、燃焼用空気
の供給および炉内燃焼排ガスの排気を同期させてこの偶
数対の半分以下の所定対の蓄熱式バーナの燃焼用空気噴
出兼排ガス排出口から燃焼用空気を炉内に噴出して互い
に衝突させて燃焼用空気の衝突撹拌領域を形成するとと
もに、燃料を各燃料供給量の偏差を設定値の±２０％以
内で前記衝突撹拌領域に向けて燃焼用空気の噴出方向と
平行に噴出させて炉内で燃焼させる一方、他の対の蓄熱
式バーナの燃焼用空気噴出兼排ガス排出口から炉内燃焼
排ガスを吸引排気して次回燃焼時の燃焼用空気の予熱に
利用する熱を蓄熱室の蓄熱体に回収することを所定時間
毎に交互に切換えることを特徴とする衝突撹拌式燃焼方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11070552A JP3031908B1 (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | 衝突撹拌式燃焼方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11070552A JP3031908B1 (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | 衝突撹拌式燃焼方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3031908B1 true JP3031908B1 (ja) | 2000-04-10 |
| JP2000266305A JP2000266305A (ja) | 2000-09-29 |
Family
ID=13434815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11070552A Expired - Lifetime JP3031908B1 (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | 衝突撹拌式燃焼方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3031908B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012057873A (ja) * | 2010-09-09 | 2012-03-22 | Chugai Ro Co Ltd | 蓄熱式燃焼装置及び加熱炉 |
| KR20190031685A (ko) * | 2017-09-18 | 2019-03-27 | 현대자동차주식회사 | 흡기 맥동 보정 방법 및 보정 장치 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007078331A (ja) * | 2005-09-16 | 2007-03-29 | Petroleum Energy Center | バーナおよび高温空気燃焼炉 |
-
1999
- 1999-03-16 JP JP11070552A patent/JP3031908B1/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012057873A (ja) * | 2010-09-09 | 2012-03-22 | Chugai Ro Co Ltd | 蓄熱式燃焼装置及び加熱炉 |
| KR20190031685A (ko) * | 2017-09-18 | 2019-03-27 | 현대자동차주식회사 | 흡기 맥동 보정 방법 및 보정 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000266305A (ja) | 2000-09-29 |
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