JP3107352B2 - Hot air burner - Google Patents

Hot air burner

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JP3107352B2
JP3107352B2 JP07006625A JP662595A JP3107352B2 JP 3107352 B2 JP3107352 B2 JP 3107352B2 JP 07006625 A JP07006625 A JP 07006625A JP 662595 A JP662595 A JP 662595A JP 3107352 B2 JP3107352 B2 JP 3107352B2
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combustion
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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、スラブ,ビレット,ブ
ルーム等の被加熱材を所定の目標温度まで加熱する加熱
炉用の高温空気バーナに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-temperature air burner for a heating furnace for heating a material to be heated such as a slab, a billet or a bloom to a predetermined target temperature.

【0002】[0002]

【従来技術】従来、この種の加熱炉用のバーナでは燃焼
量が低下するとバーナからの燃料ガスと燃焼空気の流出
速度が低下して、火炎のリフティング現象が発生し、こ
の結果、バーナ側の炉内温度が高くなって被加熱材が均
−に加熱できないという間題があった。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a burner for a heating furnace of this type, when the amount of combustion decreases, the outflow speed of fuel gas and combustion air from the burner decreases, causing a flame lifting phenomenon. There has been a problem that the material to be heated cannot be uniformly heated due to an increase in the furnace temperature.

【0003】これに対して、たとえば特公昭63−23
447号公報に示されているような低負荷燃焼対策のバ
ーナがある。
On the other hand, for example, Japanese Patent Publication No. 63-23
There is a burner for low load combustion countermeasures as disclosed in Japanese Patent No. 447.

【0004】このバーナの特徴は、加熱炉の低負荷燃焼
時の炉巾方向の温度分布を均一にして被加熱材を均一に
加熱することを目的とし、これを達成するために、低負
荷燃焼時に作動するようにして適量のモーチブ空気が適
当な圧力で供給されるモーチブ空気供給手段を設け、該
モーチブ空気は内流空気用バッフルあるいは外流空気用
バッフルあるいは気体燃料噴出孔領域内に設けたモーチ
ブ噴出孔から直進させることを技術手段とするものであ
る。
[0004] The feature of this burner is to uniformly heat the material to be heated by making the temperature distribution in the furnace width direction uniform at the time of low load combustion of the heating furnace. A motive air supply means for supplying an appropriate amount of motive air at an appropriate pressure so that the motive air is supplied to the internal air baffle, the external air baffle, or the motive air provided in the gas fuel ejection hole area. The technical means is to make the vehicle go straight from the ejection hole.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では燃焼用空気の予熱温度が燃料の着火温度(例えば
コークス炉ガスでは約700℃)以下の比較的燃焼速度
の遅い、従来空気バーナに対しては非常に有効である
が、最近実用化されだしたリジェネバーナのように予熱
空気温度が燃料の着火温度以上、例えば予熱空気温度が
1000℃となるような高温空気バーナでは燃焼速度が
極端に早くなるため、火炎の伸長のためにモーチブ空気
を使用すると、逆にこのモーチブ空気で燃料の燃焼反応
が促進されて、火炎が高温の短炎となり、この結果、炉
内温度分布が不均−になると共に窒素酸化物(以下、
「NOx」と略記する)の生成量が増加するという問題
点があった。
However, in this method, the preheating temperature of the combustion air is relatively lower than the ignition temperature of the fuel (for example, about 700 ° C. in the case of coke oven gas). Is very effective, but the combustion speed is extremely fast in a high-temperature air burner where the preheating air temperature is higher than the ignition temperature of the fuel, such as a regenerative burner that has recently been put into practical use, and the preheating air temperature is 1000 ° C. Therefore, when motivated air is used to extend the flame, the combustion reaction of the fuel is accelerated by the motivated air, and the flame becomes a high-temperature short flame. As a result, the temperature distribution in the furnace becomes uneven. And nitrogen oxides (hereinafter,
There is a problem that the generation amount of "NOx" is increased.

【0006】本発明は、上記問題点を解決すべく創案さ
れたもので、その目的はバーナの低負荷燃焼時の火炎の
リフティング現象の防止を図ると共に、モーチブ流体に
燃焼反応を行わない水蒸気を使用して、高温空気燃焼で
の火炎の高温短炎化を防止して炉内温度分布の均一化す
なわち被加熱材の均一加熱とNOxの生成量の抑制を図
った加熱炉用の高温空気バーナを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to prevent the flame lifting phenomenon at the time of low load combustion of a burner and to produce steam which does not perform a combustion reaction on the motive fluid. High-temperature air burner for heating furnaces that uses a high-temperature air combustion to prevent the flame from shortening to a high temperature and to make the temperature distribution in the furnace uniform, that is, to uniformly heat the material to be heated and to suppress the generation of NOx. Is to provide.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、燃料ガスを供
給するための燃料ノズルと、高温の燃焼用空気を供給す
るための空気ノズルと、火炎を伸長するためのモーチブ
流体ノズルを備えた高温空気バーナにおいて、前記モー
チブ流体を水蒸気とし、該水蒸気を前記燃料ノズル内に
設けた水蒸気ノズルから供給することを特微とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention comprises a fuel nozzle for supplying fuel gas, an air nozzle for supplying hot combustion air, and a motive fluid nozzle for extending a flame. In the high-temperature air burner, the motive fluid is steam, and the steam is supplied from a steam nozzle provided in the fuel nozzle.

【0008】また、前記モーチブ水蒸気を燃焼排ガスの
顕熱で発生させることを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that the motive steam is generated by sensible heat of the combustion exhaust gas.

【0009】[0009]

【作用】燃焼空気よりも容積比(例えばコークス炉ガス
では燃料1Nm3 に対して約5Nm3 の燃焼空気が必
要)が小さい燃料中にモーチブ水蒸気を吹き込むため、
小量のモーチブ水蒸気で効率的に火炎の伸長ができる。
[Function] Since motivated steam is blown into fuel having a smaller volume ratio than combustion air (for example, about 5 Nm 3 of combustion air is required for 1 Nm 3 of fuel in coke oven gas),
The flame can be extended efficiently with a small amount of motivated steam.

【0010】また、水蒸気は燃料との燃焼反応が起こら
ないため、燃料中にモーチブ水蒸気を直接吹き込めば燃
焼反応が遅延して炉内温度分布が均一になると共に、水
蒸気の希釈効果により最高火炎温度が低下してNOxの
生成が抑制される。
Further, since steam does not cause a combustion reaction with the fuel, direct injection of motive steam into the fuel delays the combustion reaction and makes the temperature distribution in the furnace uniform. And generation of NOx is suppressed.

【0011】さらに、水蒸気は炭酸ガスよりもガス輻射
能が大きいため、被加熱材への伝熱量が増加する。
Further, since steam has a greater gas radiating power than carbon dioxide, the amount of heat transferred to the material to be heated increases.

【0012】加えて、燃焼排ガスの顕熱を利用してモー
チブ水蒸気を発生させるため、水蒸気を発生させるため
の特別なエネルギ源が不要である。
In addition, since motive steam is generated using sensible heat of the combustion exhaust gas, a special energy source for generating steam is not required.

【0013】[0013]

【実施例】図1は本発明の高温空気バーナの概略を示す
縦断面図である。
1 is a longitudinal sectional view schematically showing a high-temperature air burner according to the present invention.

【0014】図において、加熱炉の炉壁1に貫通させて
組み込んだバッフル2にバーナ本体3が一体に連結され
ている。
In FIG. 1, a burner main body 3 is integrally connected to a baffle 2 which is inserted through a furnace wall 1 of a heating furnace.

【0015】バーナ本体3は、環状断面の燃料ノズル4
とl次空気ノズル5とを同軸に配置し、更に燃料ノズル
4の中に水蒸気ノズル7を配置し、更に2次空気ノズル
6を燃料ノズル4と同軸の仮想円周上に複数個の穴状の
ものとして配置した構造を持つ。そして、これらの各ノ
ズル4〜7は、供給孔2a,2b,2c,2dにそれぞ
れ連通可能とし、供給孔2a,2bは環状断面であり、
供給孔2cは穴状で炉内側に開放し、ノズル2dはバー
ナ中心に開口している。
The burner body 3 has a fuel nozzle 4 having an annular cross section.
And the primary air nozzle 5 are coaxially arranged, the steam nozzle 7 is further arranged in the fuel nozzle 4, and the secondary air nozzle 6 is formed with a plurality of holes on a virtual circle coaxial with the fuel nozzle 4. It has a structure arranged as a thing. These nozzles 4 to 7 can communicate with the supply holes 2a, 2b, 2c, 2d, respectively, and the supply holes 2a, 2b have an annular cross section.
The supply hole 2c has a hole shape and opens inside the furnace, and the nozzle 2d opens at the center of the burner.

【0016】燃料ノズル4には、例えばコークス炉ガス
等の燃料の供給源を接続し、2次空気ノズル6には炉操
業の際に熱回収して利用する高温(700℃以上)の予
熱空気の供給源に接続され、水蒸気ノズル7は同様に炉
操業に際して、排ガスの顕熱を利用して蒸気を発生させ
る蒸気発生機(図示せず)に接続したシステムとする。
A fuel supply source such as a coke oven gas is connected to the fuel nozzle 4, and a high temperature (700 ° C. or higher) preheated air used for recovering and using heat during the furnace operation is connected to the secondary air nozzle 6. The steam nozzle 7 is similarly connected to a steam generator (not shown) that generates steam using sensible heat of exhaust gas during furnace operation.

【0017】このようなシステムにおいて、燃料ガス、
高温空気及び水蒸気は従来技術の項で挙げた公報に記載
のものと同様にバルブ操作の制御によって、負荷に応じ
て最適燃焼できるようにすることは無論である。
In such a system, the fuel gas,
It is a matter of course that the high-temperature air and the steam can be optimally burned according to the load by controlling the valve operation in the same manner as in the publications described in the section of the prior art.

【0018】図2に従来のバーナと本発明の高温空気バ
ーナとの炉内温度分布例を示す。
FIG. 2 shows an example of a furnace temperature distribution between the conventional burner and the high-temperature air burner according to the present invention.

【0019】すなわち、(a)従来技術バーナでモーチ
ブ空気を使用した通常予熱空気(700℃以下)燃焼の
炉内温度分布、(b)従来技術バーナでモーチブ空気を
使用した高温空気(700℃以上)燃焼の炉内温度分
布、(c)本発明バーナでモーチブ水蒸気を使用した高
温空気燃焼の炉内温度分布である。
That is, (a) the temperature distribution in the furnace for normal preheating air (700 ° C. or less) combustion using motivated air in the prior art burner, and (b) high temperature air (700 ° C. or more) using motivated air in the conventional burner (C) In-furnace temperature distribution of combustion, and (c) In-furnace temperature distribution of high-temperature air combustion using motivated steam in the burner of the present invention.

【0020】(a)は図2中の1点鎖線で示すように、
バーナからやや離れた部分で最も高温になり炉中央側に
向かって温度が低下していく分布となる。
FIG. 2A shows, as shown by a one-dot chain line in FIG.
The temperature is highest at a part slightly away from the burner, and the temperature decreases toward the furnace center.

【0021】(b)は図2中の点線で示すように、バー
ナに近い部分の温度がかなり高く、炉中央側へ向けて低
下していく分布となる。これは高温空気によって燃焼が
促進され、さらにモーチブ空気も燃焼を速めるよう働く
からである。このパターンの燃焼では火炎が高温の短炎
となるためNOxが発生しやすく、炉内温度の均一性も
(a)に比べると劣悪である。
In FIG. 2B, as indicated by a dotted line in FIG. 2, the temperature near the burner is considerably high, and the temperature decreases toward the center of the furnace. This is because the combustion is promoted by the hot air, and the motivated air also acts to accelerate the combustion. In this pattern of combustion, the flame becomes a high-temperature short flame, so that NOx is likely to be generated, and the uniformity of the furnace temperature is also inferior to that of (a).

【0022】(c)では図2の実線で示すような温度分
布となる。すなわち、バーナの近傍においても、パター
ン(b)のような過度の温度上昇がなく、炉中央方向へ
向けての温度降下も(b)と比較してその度合いが小さ
く、炉内温度の均一性が向上する。このような(c)に
よる燃焼の現象の特性は、次のように説明できる。
In (c), the temperature distribution is as shown by the solid line in FIG. That is, even in the vicinity of the burner, there is no excessive temperature rise as in the case of the pattern (b), and the degree of the temperature drop toward the furnace center is smaller than that in the case of (b). Is improved. The characteristics of the phenomenon of combustion due to (c) can be explained as follows.

【0023】ー般に、高温空気燃焼では燃焼反応が促進
されて火炎が高温の短炎となるが、本発明の高温空気バ
ーナでは燃料との燃焼反応が無いモーチブ水蒸気を燃料
ノズル4内に吹き込むため、燃焼反応の遅延化と低負荷
燃焼時の火炎のリフティング現象の防止により、炉内温
度分布が均一になるためである。
In general, in high-temperature air combustion, the combustion reaction is accelerated and the flame becomes a high-temperature short flame. In the high-temperature air burner of the present invention, motivated steam having no combustion reaction with fuel is blown into the fuel nozzle 4. Therefore, the temperature distribution in the furnace becomes uniform by delaying the combustion reaction and preventing the flame lifting phenomenon during low load combustion.

【0024】また、燃焼火炎中の断面中央へ向けて供給
孔2dから水蒸気が噴出されて火炎に添加されるので、
水蒸気による希釈効果により、最高火炎温度を下げるこ
とができる。これは図2において示した(b)との比較
からも明かである。従って、火炎温度の過度な高温化を
避けることができ、NOxの発生も抑制することが可能
となる。
Further, since steam is ejected from the supply hole 2d toward the center of the cross section in the combustion flame and is added to the flame,
The maximum flame temperature can be reduced by the dilution effect of steam. This is clear from the comparison with (b) shown in FIG. Accordingly, it is possible to avoid an excessive increase in the flame temperature, and it is also possible to suppress the generation of NOx.

【0025】さらに、水蒸気は炭酸ガスよりもガス輻射
能が大きいため、水蒸気を火炎中に吹き込むことによっ
て、被加熱材への伝熱量を増加させることができる。
Further, since steam has a greater gas radiating power than carbon dioxide gas, the amount of heat transferred to the material to be heated can be increased by blowing steam into the flame.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明の高温空気バーナはモーチブ水蒸
気を燃料ノズル内に吹き込むため、次のような効果が得
られる。
The hot air burner of the present invention blows motivated steam into the fuel nozzle, so that the following effects can be obtained.

【0027】(1)燃焼空気よりも容積比が小さい燃料
中にモーチブ水蒸気を吹き込むため、小量のモーチブ水
蒸気で効率的に火炎の伸長ができる。
(1) Since the motivated steam is blown into the fuel having a smaller volume ratio than the combustion air, the flame can be efficiently extended with a small amount of the motivated steam.

【0028】(2)水蒸気は燃料との燃焼反応が起こら
ないため、燃料中にモーチブ水蒸気を直接吹き込めば燃
焼反応が遅延して炉内温度分布が均一になると共に、水
蒸気の希釈効果により最高火炎温度が低下してNOxの
生成が抑制される。
(2) Since steam does not cause a combustion reaction with the fuel, direct injection of motive steam into the fuel delays the combustion reaction and makes the temperature distribution in the furnace uniform, and the maximum flame due to the dilution effect of the steam. The temperature decreases, and the generation of NOx is suppressed.

【0029】(3)水蒸気よりも炭酸ガスのガス輻射能
が大きいため、被加熱材への伝熱量が増加する。
(3) Since the gas radiating power of carbon dioxide gas is larger than that of water vapor, the amount of heat transferred to the material to be heated increases.

【0030】(4)モーチブ水蒸気を燃焼排ガスの顕熱
で発生するため、特別なエネルギーー源が不要である。
(4) Since the motive steam is generated by the sensible heat of the combustion exhaust gas, no special energy source is required.

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

【図1】 本発明のバーナの概略縦断面図である。FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a burner of the present invention.

【図2】 従来技術バーナ及び本発明バーナの炉内温度
分布を示す線図である。
FIG. 2 is a diagram showing furnace temperature distributions of a prior art burner and a burner of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 炉壁 2 バッフル 3 バーナ本体 4 燃料ノズル 5 1次空気ノズル 6 2次空気ノズル 7 水蒸気ノズル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Furnace wall 2 Baffle 3 Burner main body 4 Fuel nozzle 5 Primary air nozzle 6 Secondary air nozzle 7 Steam nozzle

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23D 14/22 F23C 11/00 F23D 14/84 F23L 7/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F23D 14/22 F23C 11/00 F23D 14/84 F23L 7/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 燃料ガスを供給するための燃料ノズル
と、高温の燃焼用空気を供給するための空気ノズルと、
火炎を伸長するためのモーチブ流体ノズルを備えた高温
空気バーナにおいて、前記モーチブ流体を水蒸気とし、
該水蒸気を前記燃料ノズル内に設けた水蒸気ノズルから
供給することを特微とする高温空気バーナ。
A fuel nozzle for supplying fuel gas; an air nozzle for supplying high-temperature combustion air;
A hot air burner equipped with a motive fluid nozzle for extending a flame, wherein the motive fluid is steam,
A high-temperature air burner characterized in that the steam is supplied from a steam nozzle provided in the fuel nozzle.
【請求項2】 前記モーチブ水蒸気を燃焼排ガスの顕熱
で発生させることを特徴とする請求項1記載の高温空気
バーナ。
2. The high-temperature air burner according to claim 1, wherein the motive steam is generated by sensible heat of flue gas.
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