JP3529517B2 - バーナ装置 - Google Patents
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- air
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- furnace
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- 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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- Air Supply (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、蓄熱体に排ガスと
燃焼用空気とを交互に通して排ガス温度に近い高温の燃
焼用空気を得、これを使って燃焼させる蓄熱型バーナシ
ステムに関する。更に詳述すると、本発明は、炉内の被
加熱物に応じて、全体として完全燃焼しながら炉内雰囲
気を無酸素化雰囲気に設定することが可能な蓄熱型バー
ナシステムに関する。
燃焼用空気とを交互に通して排ガス温度に近い高温の燃
焼用空気を得、これを使って燃焼させる蓄熱型バーナシ
ステムに関する。更に詳述すると、本発明は、炉内の被
加熱物に応じて、全体として完全燃焼しながら炉内雰囲
気を無酸素化雰囲気に設定することが可能な蓄熱型バー
ナシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の蓄熱型バーナシステムと
しては、例えば図２に示すように、蓄熱体が直結された
２台で一組のバーナ１０３，１０３の給気系と排気系と
を組み合わせて、これらを交互に燃焼させると共に炉内
での被加熱物１１１の加熱に使われた後の燃焼ガスを焚
かれていない方のバーナ１０３のバーナスロート１０５
を通って排出し、そのときの排ガスの熱を蓄熱器１０９
に回収させて次の燃焼用空気の予熱に用いるシステムが
提案されている。尚、符号１０７は燃料ノズルである。
しては、例えば図２に示すように、蓄熱体が直結された
２台で一組のバーナ１０３，１０３の給気系と排気系と
を組み合わせて、これらを交互に燃焼させると共に炉内
での被加熱物１１１の加熱に使われた後の燃焼ガスを焚
かれていない方のバーナ１０３のバーナスロート１０５
を通って排出し、そのときの排ガスの熱を蓄熱器１０９
に回収させて次の燃焼用空気の予熱に用いるシステムが
提案されている。尚、符号１０７は燃料ノズルである。
【０００３】このバーナ装置では、作動する側のバーナ
ユニット１０３へは、適正量の燃焼用空気及び燃料が供
給される。したがって、バーナスロート１０５で発生す
る火炎は、その空気比が略適正値に設定されており、完
全燃焼しながら炉１０１内の被加熱物１１１を加熱す
る。
ユニット１０３へは、適正量の燃焼用空気及び燃料が供
給される。したがって、バーナスロート１０５で発生す
る火炎は、その空気比が略適正値に設定されており、完
全燃焼しながら炉１０１内の被加熱物１１１を加熱す
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
バーナ装置においては、空気が理論空気量よりも過剰と
なる適正空気比に設定されているため、炉１０１内が酸
化雰囲気となる。このため、例えば鉄鋼加熱炉などのよ
うに酸化し易い被加熱物１１１を加熱する場合、被加熱
物１１１の酸化を防止することができず、スケールロス
の発生により損失を招く。また、炉１０１内雰囲気には
多くの酸素が含まれているので、被加熱物１１１が脱炭
を起こし易い問題を有している。しかも、適正空気比で
燃焼させるため、場合によっては炉１０１内が高温にな
り、サーマルＮＯｘの発生を招いてしまう。一方、これ
らの問題を解決するため、理論空気量以下の空気で燃焼
させると、不完全燃焼を招くこととなるため発煙などを
引き起こす問題がある。しかも、排気時に不完全燃焼ガ
スあるいは可燃付着物が蓄熱体に残留し、これらが燃焼
用空気の供給時に蓄熱体内で燃焼して蓄熱体を傷める虞
がある。このことから、完全燃焼させて尚かつ無酸化雰
囲気とすることは実用上困難であった。
バーナ装置においては、空気が理論空気量よりも過剰と
なる適正空気比に設定されているため、炉１０１内が酸
化雰囲気となる。このため、例えば鉄鋼加熱炉などのよ
うに酸化し易い被加熱物１１１を加熱する場合、被加熱
物１１１の酸化を防止することができず、スケールロス
の発生により損失を招く。また、炉１０１内雰囲気には
多くの酸素が含まれているので、被加熱物１１１が脱炭
を起こし易い問題を有している。しかも、適正空気比で
燃焼させるため、場合によっては炉１０１内が高温にな
り、サーマルＮＯｘの発生を招いてしまう。一方、これ
らの問題を解決するため、理論空気量以下の空気で燃焼
させると、不完全燃焼を招くこととなるため発煙などを
引き起こす問題がある。しかも、排気時に不完全燃焼ガ
スあるいは可燃付着物が蓄熱体に残留し、これらが燃焼
用空気の供給時に蓄熱体内で燃焼して蓄熱体を傷める虞
がある。このことから、完全燃焼させて尚かつ無酸化雰
囲気とすることは実用上困難であった。
【０００５】本発明は、全体としては適正空気比による
完全燃焼を可能とし、無酸化雰囲気を形成できる蓄熱型
バーナシステムを提供することを目的とする。
完全燃焼を可能とし、無酸化雰囲気を形成できる蓄熱型
バーナシステムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明は、蓄熱体を備えこの蓄熱体に対する排ガス
及び燃焼用空気の流れを相対的に切り替えることによっ
て該蓄熱体を通して燃焼用空気の供給と排ガスの排出と
を交互に行い排ガスの温度に近い高温の燃焼用空気を供
給して燃焼させるバーナ装置において、バーナ装置は交
互に燃焼する一対のバーナユニットから成り、各バーナ
ユニットはバーナスロート部分にアフターバーニング室
をそれぞれ設けると共に各アフターバーニング室同士を
連結させる連通路を設け、作動側のバーナユニットに適
正空気比に相当する量の燃焼用空気を圧送すると共に該
燃焼用空気の一部を連通路を介してアフターバーニング
用空気として停止側のバーナユニットのアフターバーニ
ング室内に直接導き、作動側のバーナユニットに還元炎
を形成させて炉内を無酸化性雰囲気に設定すると共に、
停止側のバーナユニットのバーナスロートを介して炉内
の不完全燃焼ガスを排気する際に、この不完全燃焼ガス
を前記蓄熱体に流入させる前にアフターバーニング室に
導入されるアフターバーニング用空気で再燃焼させるよ
うにしている。
め、本発明は、蓄熱体を備えこの蓄熱体に対する排ガス
及び燃焼用空気の流れを相対的に切り替えることによっ
て該蓄熱体を通して燃焼用空気の供給と排ガスの排出と
を交互に行い排ガスの温度に近い高温の燃焼用空気を供
給して燃焼させるバーナ装置において、バーナ装置は交
互に燃焼する一対のバーナユニットから成り、各バーナ
ユニットはバーナスロート部分にアフターバーニング室
をそれぞれ設けると共に各アフターバーニング室同士を
連結させる連通路を設け、作動側のバーナユニットに適
正空気比に相当する量の燃焼用空気を圧送すると共に該
燃焼用空気の一部を連通路を介してアフターバーニング
用空気として停止側のバーナユニットのアフターバーニ
ング室内に直接導き、作動側のバーナユニットに還元炎
を形成させて炉内を無酸化性雰囲気に設定すると共に、
停止側のバーナユニットのバーナスロートを介して炉内
の不完全燃焼ガスを排気する際に、この不完全燃焼ガス
を前記蓄熱体に流入させる前にアフターバーニング室に
導入されるアフターバーニング用空気で再燃焼させるよ
うにしている。
【０００７】したがって、作動側バーナユニットと停止
側バーナユニットとのそれぞれのバーナスロート部分に
設けられたアフターバーニング室の間に生じる圧力差に
よって作動側バーナユニットに供給される適正空気比に
相当する量の燃焼用空気の一部が連通路からアフターバ
ーニング用空気として直接停止側のバーナユニットのア
フターバーニング室に導かれて分配されるので、作動バ
ーナユニット側のバーナスロートから炉内へ噴射される
火炎及び燃焼ガスは空気不足状態で還元炎となり、炉内
を無酸化雰囲気とする。そして、不完全燃焼ガスは、炉
外へ排気される際にアフターバーニング室でアフターバ
ーニング空気と接触して再燃焼を起こし、全体として適
正空気比の完全燃焼を完了した後に蓄熱体を経て大気側
に放出される。そして、アフターバーニングで生じた熱
を含めて炉内から排出された燃焼ガスの熱が蓄熱体で回
収され、燃焼用空気の予熱に使われて再び炉内へ戻され
る。
側バーナユニットとのそれぞれのバーナスロート部分に
設けられたアフターバーニング室の間に生じる圧力差に
よって作動側バーナユニットに供給される適正空気比に
相当する量の燃焼用空気の一部が連通路からアフターバ
ーニング用空気として直接停止側のバーナユニットのア
フターバーニング室に導かれて分配されるので、作動バ
ーナユニット側のバーナスロートから炉内へ噴射される
火炎及び燃焼ガスは空気不足状態で還元炎となり、炉内
を無酸化雰囲気とする。そして、不完全燃焼ガスは、炉
外へ排気される際にアフターバーニング室でアフターバ
ーニング空気と接触して再燃焼を起こし、全体として適
正空気比の完全燃焼を完了した後に蓄熱体を経て大気側
に放出される。そして、アフターバーニングで生じた熱
を含めて炉内から排出された燃焼ガスの熱が蓄熱体で回
収され、燃焼用空気の予熱に使われて再び炉内へ戻され
る。
【０００８】ここで、アフターバーニング室はバーナユ
ニットのバーナスロート自体で構成されても良いが、好
ましくは蓄熱体と炉内寄りのバーナスロート部分との間
に設けられることであり、より好ましくは炉内寄りのバ
ーナスロートよりもアフターバーニング室の穴径を大き
くすることである。
ニットのバーナスロート自体で構成されても良いが、好
ましくは蓄熱体と炉内寄りのバーナスロート部分との間
に設けられることであり、より好ましくは炉内寄りのバ
ーナスロートよりもアフターバーニング室の穴径を大き
くすることである。
【０００９】この場合、停止側のバーナユニットでは、
不完全燃焼ガスはアフターバーニング室内で急膨張によ
り流れが遅くなりかつ渦の発生などによって乱流となる
ため、不完全燃焼ガスがアフターバーニング用空気と良
好に混合してより確実に再燃焼する。
不完全燃焼ガスはアフターバーニング室内で急膨張によ
り流れが遅くなりかつ渦の発生などによって乱流となる
ため、不完全燃焼ガスがアフターバーニング用空気と良
好に混合してより確実に再燃焼する。
【００１０】しかも、アフターバーニング室と炉との間
のバーナスロートがオリフィスとして機能し、作動側の
バーナユニットのアフターバーニング室の圧力をＰ1 、
炉内圧力をＰ2 、停止側のバーナユニットのアフターバ
ーニング室の圧力をＰ3 とすれば、Ｐ1 ＞Ｐ2 ＞Ｐ3 の
関係となる。そこで、作動側のバーナユニットに供給さ
れる適正空気比となる量の燃焼用空気は、その一部が圧
力差によって連通路からアフターバーニング用空気とし
て直接停止側のバーナユニットのアフターバーニング室
に導かれて分配される。したがって、作動側のバーナユ
ニットでは、空気不足で燃焼し還元炎を形成する。ま
た、これによって発生する不完全燃焼ガスは、停止側の
バーナユニットを経て排気される際にアフターバーニン
グ室内でアフターバーニング用空気と接触して再燃焼す
る。そして、全体として適正空気比で完全燃焼してから
蓄熱体を通って排気される。
のバーナスロートがオリフィスとして機能し、作動側の
バーナユニットのアフターバーニング室の圧力をＰ1 、
炉内圧力をＰ2 、停止側のバーナユニットのアフターバ
ーニング室の圧力をＰ3 とすれば、Ｐ1 ＞Ｐ2 ＞Ｐ3 の
関係となる。そこで、作動側のバーナユニットに供給さ
れる適正空気比となる量の燃焼用空気は、その一部が圧
力差によって連通路からアフターバーニング用空気とし
て直接停止側のバーナユニットのアフターバーニング室
に導かれて分配される。したがって、作動側のバーナユ
ニットでは、空気不足で燃焼し還元炎を形成する。ま
た、これによって発生する不完全燃焼ガスは、停止側の
バーナユニットを経て排気される際にアフターバーニン
グ室内でアフターバーニング用空気と接触して再燃焼す
る。そして、全体として適正空気比で完全燃焼してから
蓄熱体を通って排気される。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
実施例に基づいて詳細に説明する。
実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１２】図１に本発明のバーナ装置の実施形態の一
例を示す。このバーナ装置５１は、それぞれ蓄熱体１
５，１５を有し交互に燃焼する一対のバーナユニット
３，３を流路切替手段２１を介して空気供給系５あるい
は排気系７に選択的に接続して、一方のバーナユニット
３を燃焼させている間に他方のバーナユニット３から被
加熱物３７の加熱に使った後の燃焼ガスを排気させるよ
うにして成る。各バーナユニット３，３は、本実施形態
の場合には、例えば炉１１の同じ壁に並べて配置して交
互に作動させるようにしているが、場合によっては炉１
１の互いに向き合う側壁に対向させて据え付けられた
り、直交する異なる壁にそれぞれ配置して交互に作動さ
せるようにしても良い。
例を示す。このバーナ装置５１は、それぞれ蓄熱体１
５，１５を有し交互に燃焼する一対のバーナユニット
３，３を流路切替手段２１を介して空気供給系５あるい
は排気系７に選択的に接続して、一方のバーナユニット
３を燃焼させている間に他方のバーナユニット３から被
加熱物３７の加熱に使った後の燃焼ガスを排気させるよ
うにして成る。各バーナユニット３，３は、本実施形態
の場合には、例えば炉１１の同じ壁に並べて配置して交
互に作動させるようにしているが、場合によっては炉１
１の互いに向き合う側壁に対向させて据え付けられた
り、直交する異なる壁にそれぞれ配置して交互に作動さ
せるようにしても良い。
【００１３】各バーナユニット３のバーナスロート部分
にはアフターバーニング室１７が形成されている。本実
施形態の場合には、バーナスロート５３には炉１１から
所定距離だけ離れて炉内１２寄りのバーナスロート部分
（以下炉側バーナストロート部分と呼ぶ）５５よりも穴
径の大きなアフターバーニング室１７が設けられてい
る。したがって、各バーナスロート５３のアフターバー
ニング室１７と炉１１の間の炉側バーナスロート部分５
５は、アフターバーニング室１７に比べて通路面積が狭
くオリフィスを構成する。各炉側バーナスロート部分５
５には、燃料噴射ノズル３１が取り付けられている。
尚、各バーナユニット３，３は、バーナスロート５３，
５５、蓄熱体１５等より構成されている。
にはアフターバーニング室１７が形成されている。本実
施形態の場合には、バーナスロート５３には炉１１から
所定距離だけ離れて炉内１２寄りのバーナスロート部分
（以下炉側バーナストロート部分と呼ぶ）５５よりも穴
径の大きなアフターバーニング室１７が設けられてい
る。したがって、各バーナスロート５３のアフターバー
ニング室１７と炉１１の間の炉側バーナスロート部分５
５は、アフターバーニング室１７に比べて通路面積が狭
くオリフィスを構成する。各炉側バーナスロート部分５
５には、燃料噴射ノズル３１が取り付けられている。
尚、各バーナユニット３，３は、バーナスロート５３，
５５、蓄熱体１５等より構成されている。
【００１４】また、各バーナユニット３のアフターバー
ニング室１７同士は、連通路５９によって連結されてい
る。この連通路５９は、炉側バーナスロート部分５５の
通路断面積に比べてさらに狭く設定されている。したが
って、アフターバーニング室１７と炉内１２との間の炉
側バーナスロート部分５５がオリフィスとして機能し、
作動側のバーナユニット３のアフターバーニング室１７
の圧力をＰ1 、炉内１２の圧力をＰ2 、停止側のバーナ
ユニット３のアフターバーニング室１７の圧力をＰ3 と
すれば、Ｐ1 ＞Ｐ2 ＞Ｐ3 の関係となる。勿論、バーナ
スロート５３に対して供給される燃焼用空気の一部が一
定の割合で停止側のバーナユニット３のアフターバーニ
ング室１７に流れるのであればどのような構造あるいは
機構であっても採用可能である。
ニング室１７同士は、連通路５９によって連結されてい
る。この連通路５９は、炉側バーナスロート部分５５の
通路断面積に比べてさらに狭く設定されている。したが
って、アフターバーニング室１７と炉内１２との間の炉
側バーナスロート部分５５がオリフィスとして機能し、
作動側のバーナユニット３のアフターバーニング室１７
の圧力をＰ1 、炉内１２の圧力をＰ2 、停止側のバーナ
ユニット３のアフターバーニング室１７の圧力をＰ3 と
すれば、Ｐ1 ＞Ｐ2 ＞Ｐ3 の関係となる。勿論、バーナ
スロート５３に対して供給される燃焼用空気の一部が一
定の割合で停止側のバーナユニット３のアフターバーニ
ング室１７に流れるのであればどのような構造あるいは
機構であっても採用可能である。
【００１５】また、燃焼用空気供給系５は、適正空気比
に相当する量の燃焼用空気が作動側バーナユニット３に
供給されるように構成されている。したがって、蓄熱体
１５を経て作動側のバーナユニット３のバーナスロート
５３内に供給される適正空気比となる量の燃焼用空気の
一部は、圧力差によってアフターバーニング室１７内か
ら連通路５９に流出し、アフターバーニング用空気とな
って停止側バーナユニット３のアフターバーニング室１
７内に直接導かれる。
に相当する量の燃焼用空気が作動側バーナユニット３に
供給されるように構成されている。したがって、蓄熱体
１５を経て作動側のバーナユニット３のバーナスロート
５３内に供給される適正空気比となる量の燃焼用空気の
一部は、圧力差によってアフターバーニング室１７内か
ら連通路５９に流出し、アフターバーニング用空気とな
って停止側バーナユニット３のアフターバーニング室１
７内に直接導かれる。
【００１６】各蓄熱体１５，１５は、各バーナスロート
５３の炉１１とは反対側の端に接続されている。これら
の蓄熱体１５は、例えば、比較的圧力損失が低い割りに
熱容量が大きく、かつ耐久性の高い材料（例えば、ファ
インセラミックス）をハニカム形状の筒形に成形したも
のが採用され、バーナボディあるいはこれと別体のケー
シングなどに収められてバーナユニット３に組み込まれ
ている。この蓄熱体１５は、通過する排ガスとの間で熱
交換を行い廃熱を回収すると共に回収した熱で燃焼用空
気を予熱する。各バーナユニット３，３の蓄熱体１５，
１５は、ダクト２３，２３を介して四方弁２１のポート
２１ａ，２１ｂに接続されている。また、四方弁２１の
他のポート２１ｃ，２１ｄには、空気供給系５及び排気
系７がそれぞれ接続されている。したがって、この四方
弁２１を切り替えることで、各バーナユニット３，３並
びに蓄熱体１５，１５のうち何れか一方は空気供給系５
に、何れか他方は排気系７にそれぞれ選択的に接続され
る。
５３の炉１１とは反対側の端に接続されている。これら
の蓄熱体１５は、例えば、比較的圧力損失が低い割りに
熱容量が大きく、かつ耐久性の高い材料（例えば、ファ
インセラミックス）をハニカム形状の筒形に成形したも
のが採用され、バーナボディあるいはこれと別体のケー
シングなどに収められてバーナユニット３に組み込まれ
ている。この蓄熱体１５は、通過する排ガスとの間で熱
交換を行い廃熱を回収すると共に回収した熱で燃焼用空
気を予熱する。各バーナユニット３，３の蓄熱体１５，
１５は、ダクト２３，２３を介して四方弁２１のポート
２１ａ，２１ｂに接続されている。また、四方弁２１の
他のポート２１ｃ，２１ｄには、空気供給系５及び排気
系７がそれぞれ接続されている。したがって、この四方
弁２１を切り替えることで、各バーナユニット３，３並
びに蓄熱体１５，１５のうち何れか一方は空気供給系５
に、何れか他方は排気系７にそれぞれ選択的に接続され
る。
【００１７】他方、作動側のバーナユニット３のバーナ
スロート５３からはアフターバーニング用空気とし停止
側バーナユニット３のアフターバーニング室１７へ分配
された残りの燃焼用空気が噴出される。この作動側のバ
ーナユニット３のバーナスロート５５から噴出される燃
焼用空気は、適正空気比となる量からアフターバーニン
グ用空気を分配することにより空気不足となり、還元火
炎を発生させる量の燃焼用空気、即ち理論空気量以下と
なるように設けられている。したがって、このバーナユ
ニット３で発生する火炎が噴出される炉内１２は、無酸
化雰囲気とされる。
スロート５３からはアフターバーニング用空気とし停止
側バーナユニット３のアフターバーニング室１７へ分配
された残りの燃焼用空気が噴出される。この作動側のバ
ーナユニット３のバーナスロート５５から噴出される燃
焼用空気は、適正空気比となる量からアフターバーニン
グ用空気を分配することにより空気不足となり、還元火
炎を発生させる量の燃焼用空気、即ち理論空気量以下と
なるように設けられている。したがって、このバーナユ
ニット３で発生する火炎が噴出される炉内１２は、無酸
化雰囲気とされる。
【００１８】作動側のバーナユニット３において燃焼に
供される燃焼用空気は空気不足であるが、その不足分を
停止側のバーナユニット３のアフターバーニング室１７
でアフターバーニング用空気として供給するようにし
て、バーナ装置５１全体としては適正空気比となるよう
に設定されている。
供される燃焼用空気は空気不足であるが、その不足分を
停止側のバーナユニット３のアフターバーニング室１７
でアフターバーニング用空気として供給するようにし
て、バーナ装置５１全体としては適正空気比となるよう
に設定されている。
【００１９】尚、燃料は、三方弁３３の第１及び第２ポ
ート３３ａ，３３ｂに接続されている各燃料通路３５を
介して各燃料ノズル３１，３１に供給される。また、第
３ポート３３ｃには、燃料供給源が接続されている。
ート３３ａ，３３ｂに接続されている各燃料通路３５を
介して各燃料ノズル３１，３１に供給される。また、第
３ポート３３ｃには、燃料供給源が接続されている。
【００２０】以上のように構成されるバーナ装置５１で
は、四方弁２１及び三方弁３３は、互いに連動して切り
替わり、一対のバーナユニット３，３を交互に燃焼させ
る一方、停止側のバーナユニット３のアフターバーニン
グ室１７内で炉内から排気される不完全燃焼ガスをアフ
ターバーニング用空気で再燃焼させてから蓄熱体１５を
通して排出される。
は、四方弁２１及び三方弁３３は、互いに連動して切り
替わり、一対のバーナユニット３，３を交互に燃焼させ
る一方、停止側のバーナユニット３のアフターバーニン
グ室１７内で炉内から排気される不完全燃焼ガスをアフ
ターバーニング用空気で再燃焼させてから蓄熱体１５を
通して排出される。
【００２１】このとき、作動側のバーナユニット３の炉
側バーナスロート部分５５には、停止側バーナユニット
３のアフターバーニング室１７へ流出した分を除いた
量、即ち適正空気比よりも少ない理論空気量以下の燃焼
用空気が流入する。そして、この燃焼用空気は、燃料ノ
ズル３１から噴射された燃料と混合して図示していない
パイロットバーナで点火され燃焼する。ここで、燃焼用
空気の量は適正空気比に相当する量であるが、その一部
が連通路５９を経て停止側バーナユニット３のアフター
バーニング室１７に流出するため実質的には完全燃焼し
得ない量、即ち理論空気量以下に減少している。したが
って、炉側バーナスロート部分５５で発生する火炎は、
空気不足の状態で燃焼した還元炎となり、炉内１２が無
酸化雰囲気とされる。
側バーナスロート部分５５には、停止側バーナユニット
３のアフターバーニング室１７へ流出した分を除いた
量、即ち適正空気比よりも少ない理論空気量以下の燃焼
用空気が流入する。そして、この燃焼用空気は、燃料ノ
ズル３１から噴射された燃料と混合して図示していない
パイロットバーナで点火され燃焼する。ここで、燃焼用
空気の量は適正空気比に相当する量であるが、その一部
が連通路５９を経て停止側バーナユニット３のアフター
バーニング室１７に流出するため実質的には完全燃焼し
得ない量、即ち理論空気量以下に減少している。したが
って、炉側バーナスロート部分５５で発生する火炎は、
空気不足の状態で燃焼した還元炎となり、炉内１２が無
酸化雰囲気とされる。
【００２２】そして、炉内１２の不完全燃焼ガスは、停
止側のバーナユニット３の炉側バーナスロート部分５５
を介してアフターバーニング室１７に流れ込む。この不
完全燃焼ガスは、連通路５９を介してアフターバーニン
グ室１７内に導入されるアフターバーニング用空気に接
触して再燃焼する。
止側のバーナユニット３の炉側バーナスロート部分５５
を介してアフターバーニング室１７に流れ込む。この不
完全燃焼ガスは、連通路５９を介してアフターバーニン
グ室１７内に導入されるアフターバーニング用空気に接
触して再燃焼する。
【００２３】ここで、アフターバーニング室１７は、炉
側バーナスロート部分５５に比べて通路面積が大きく設
定されている。このため、アフターバーニング室１７内
では、不完全燃焼ガスが急膨張して流れが遅くなり、か
つ渦の発生などと相まってアフターバーニング用空気と
良好に混ざり合って燃焼する。不完全燃焼ガスは燃焼直
後のものであり、非常に高温であるので、アフターバー
ニング室１７内に供給されたアフターバーニング用空気
に触れると、直ちに再燃焼する。また、連通路５９を介
してアフターバーニング室１７内に流れ込むアフターバ
ーニング用空気の量は、適正空気比の際の燃焼用空気の
不足分に相当する。したがって、不完全燃焼ガスはアフ
ターバーニング室１７内で完全燃焼する。そして、この
燃焼済みガスは、蓄熱体１５で熱を回収された後大気側
に排気される。
側バーナスロート部分５５に比べて通路面積が大きく設
定されている。このため、アフターバーニング室１７内
では、不完全燃焼ガスが急膨張して流れが遅くなり、か
つ渦の発生などと相まってアフターバーニング用空気と
良好に混ざり合って燃焼する。不完全燃焼ガスは燃焼直
後のものであり、非常に高温であるので、アフターバー
ニング室１７内に供給されたアフターバーニング用空気
に触れると、直ちに再燃焼する。また、連通路５９を介
してアフターバーニング室１７内に流れ込むアフターバ
ーニング用空気の量は、適正空気比の際の燃焼用空気の
不足分に相当する。したがって、不完全燃焼ガスはアフ
ターバーニング室１７内で完全燃焼する。そして、この
燃焼済みガスは、蓄熱体１５で熱を回収された後大気側
に排気される。
【００２４】その後、排気温度が所定温度にまで達する
と、あるいは所定時間（例えば２０〜４０秒前後）が経
過したときに、四方弁２１及び三方弁３３が第２の切替
位置に連動して切り替えられると、今まで停止していた
バーナユニット３に燃焼用空気及び燃料が供給されると
共に今まで作動していたバーナユニット３への供給が遮
断される。また、アフターバーニングで生じた熱は、炉
内から排出される燃焼ガスの熱ともども蓄熱体１５に回
収され、燃焼用空気の予熱に使われて再び炉内１２へ戻
される。
と、あるいは所定時間（例えば２０〜４０秒前後）が経
過したときに、四方弁２１及び三方弁３３が第２の切替
位置に連動して切り替えられると、今まで停止していた
バーナユニット３に燃焼用空気及び燃料が供給されると
共に今まで作動していたバーナユニット３への供給が遮
断される。また、アフターバーニングで生じた熱は、炉
内から排出される燃焼ガスの熱ともども蓄熱体１５に回
収され、燃焼用空気の予熱に使われて再び炉内１２へ戻
される。
【００２５】尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。例えば、本実施形態では、それぞれのバーナスロー
ト５３，５５には、通路面積を増加させてある程度の容
積を有するアフターバーニング室１７を設けているが、
各アフターバーニング室１７は必ずしも必要ではなく、
各バーナスロート５３，５５自体をアフターバーニング
室として使用するように構成しても良い。
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。例えば、本実施形態では、それぞれのバーナスロー
ト５３，５５には、通路面積を増加させてある程度の容
積を有するアフターバーニング室１７を設けているが、
各アフターバーニング室１７は必ずしも必要ではなく、
各バーナスロート５３，５５自体をアフターバーニング
室として使用するように構成しても良い。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明のバーナ装置
によると、完全燃焼を達成しながらも炉内では無酸化雰
囲気を形成することができる。したがって、被加熱物の
酸化を抑制してスケールロスの発生防止を図ることがで
きると共に、被加熱物の表面の炭素が炉内雰囲気中の酸
素と結びつくことを防止でき、脱炭が発生して被加熱物
の品質が悪化するのを防止できる。また、全体的な燃焼
としてはいわゆる濃淡燃焼を実施することができ、ＮＯ
ｘ発生の低減を図ることができる。
によると、完全燃焼を達成しながらも炉内では無酸化雰
囲気を形成することができる。したがって、被加熱物の
酸化を抑制してスケールロスの発生防止を図ることがで
きると共に、被加熱物の表面の炭素が炉内雰囲気中の酸
素と結びつくことを防止でき、脱炭が発生して被加熱物
の品質が悪化するのを防止できる。また、全体的な燃焼
としてはいわゆる濃淡燃焼を実施することができ、ＮＯ
ｘ発生の低減を図ることができる。
【００２７】また、請求項４の発明によると、停止側の
バーナユニットでは、不完全燃焼ガスの流れがアフター
バーニング室内で遅くなりかつ乱流となるため、不完全
燃焼ガスがアフターバーニング用空気と良好に混合して
より確実に再燃焼する。
バーナユニットでは、不完全燃焼ガスの流れがアフター
バーニング室内で遅くなりかつ乱流となるため、不完全
燃焼ガスがアフターバーニング用空気と良好に混合して
より確実に再燃焼する。
【００２８】更に請求項４の発明によると、アフターバ
ーニング室と炉との間のバーナスロートがオリフィスと
して機能し、作動側のバーナユニットに適正空気比とな
る量の燃焼用空気が供給されても、この燃焼用空気の一
部が圧力差によって連通路からアフターバーニング用空
気として停止側のバーナユニットのバーナスロートある
いはアフターバーニング室に直接導かれる。したがっ
て、独立したアフターバーニング用空気の供給手段を必
要とせず、設備コストが安価に済むと共に運転制御も容
易となる。
ーニング室と炉との間のバーナスロートがオリフィスと
して機能し、作動側のバーナユニットに適正空気比とな
る量の燃焼用空気が供給されても、この燃焼用空気の一
部が圧力差によって連通路からアフターバーニング用空
気として停止側のバーナユニットのバーナスロートある
いはアフターバーニング室に直接導かれる。したがっ
て、独立したアフターバーニング用空気の供給手段を必
要とせず、設備コストが安価に済むと共に運転制御も容
易となる。
【図１】本発明のバーナ装置の一実施形態を示す原理図
である。
である。
【図２】従来のバーナ装置の原理図である。
５１ バーナ装置
３ バーナユニット
１１ 炉
１２ 炉内
５３ バーナスロート
５５ 炉側バーナスロート部分
１５ 蓄熱体
１７ アフターバーニング室
３１ 燃料ノズル
３７ 被加熱物
５９ 連通路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F23L 15/02
Claims (4)
- 【請求項１】 蓄熱体を備えこの蓄熱体に対する排ガス
及び燃焼用空気の流れを相対的に切り替えることによっ
て該蓄熱体を通して燃焼用空気の供給と排ガスの排出と
を交互に行い排ガスの温度に近い高温の燃焼用空気を供
給して燃焼させるバーナ装置において、前記バーナ装置
は交互に燃焼する一対のバーナユニットから成り、各バ
ーナユニットはバーナスロート部分にアフターバーニン
グ室をそれぞれ設けると共に各アフターバーニング室同
士を連結させる連通路を設け、作動側の前記バーナユニ
ットに適正空気比に相当する量の燃焼用空気を圧送する
と共に該燃焼用空気の一部を前記連通路を介してアフタ
ーバーニング用空気として停止側の前記バーナユニット
の前記アフターバーニング室内に直接導き、作動側の前
記バーナユニットに還元炎を形成させて炉内を無酸化性
雰囲気に設定すると共に、停止側の前記バーナユニット
の前記バーナスロートを介して前記炉内の不完全燃焼ガ
スを排気する際に、この不完全燃焼ガスを前記蓄熱体に
流入させる前に前記アフターバーニング室に導入される
前記アフターバーニング用空気で再燃焼させることを特
徴とするバーナ装置。 - 【請求項２】 前記アフターバーニング室は前記バーナ
ユニットのバーナスロートの一部で構成されるものであ
る請求項１記載のバーナ装置。 - 【請求項３】 前記アフターバーニング室は前記蓄熱体
と前記炉内寄りのバーナスロート部分との間に設けられ
るものである請求項１又は２記載のバーナ装置。 - 【請求項４】 前記アフターバーニング室は前記炉内寄
りのバーナスロートよりも穴径が大きいことを特徴とす
る請求項３に記載のバーナ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29813195A JP3529517B2 (ja) | 1995-11-16 | 1995-11-16 | バーナ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29813195A JP3529517B2 (ja) | 1995-11-16 | 1995-11-16 | バーナ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09137938A JPH09137938A (ja) | 1997-05-27 |
| JP3529517B2 true JP3529517B2 (ja) | 2004-05-24 |
Family
ID=17855591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29813195A Expired - Fee Related JP3529517B2 (ja) | 1995-11-16 | 1995-11-16 | バーナ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3529517B2 (ja) |
-
1995
- 1995-11-16 JP JP29813195A patent/JP3529517B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09137938A (ja) | 1997-05-27 |
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