JP4096016B2 - Combustion method of regenerative radiant tube burner - Google Patents
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Description
本発明は、蓄熱式ラジアントチューブバーナの燃焼方法に関するものである。 The present invention relates to a combustion method for a regenerative radiant tube burner.
バーナ装置において、加熱効率を向上させる技術として、伝熱管内の燃焼排ガスを脈動させることにより流速を速め熱伝達係数を大きくするパルス燃焼方式が知られている。 In the burner apparatus, as a technique for improving the heating efficiency, a pulse combustion method is known in which the flow rate is increased and the heat transfer coefficient is increased by pulsating the combustion exhaust gas in the heat transfer tube.
しかしながら、従来、パルス燃焼を行なうには、非常に短いサイクルで圧力変動を発生させる機構を、燃料および燃焼用空気の供給側に設ける必要がある。しかし、この機構を蓄熱式ラジアントチューブバーナに適用すると、バーナの点火、消火を断続的に、かつ、2台のバーナを交番させながら行なうため、燃焼の不安定や火炎検知器の検知不良にもとづく燃焼遮断が生じたり、また、バーナの点火、消火を制御する制御器の追従性に不安要素があり、蓄熱式ラジアントチューブバーナにパルス燃焼を適用することができなかった。 However, conventionally, in order to perform pulse combustion, it is necessary to provide a mechanism for generating pressure fluctuations in a very short cycle on the fuel and combustion air supply side. However, when this mechanism is applied to a regenerative radiant tube burner, the ignition and extinguishing of the burner are performed intermittently and while the two burners are alternated, so that it is based on unstable combustion and poor detection of the flame detector. Combustion is interrupted, and there is an anxiety factor in the followability of the controller that controls ignition and extinguishing of the burner, and pulse combustion cannot be applied to the regenerative radiant tube burner.
したがって、本発明は、パルス燃焼と同様、簡単な手段でラジアントチューブ内の圧力を脈動させて熱効率を向上させる蓄熱式ラジアントチューブバーナの燃焼方法を提供すること課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a combustion method for a regenerative radiant tube burner that improves the thermal efficiency by pulsating the pressure in the radiant tube by simple means, as in the case of pulse combustion.
本発明は、前記の目的を達成するために、ラジアントチューブの両端部内にバーナ本体を設けてこのバーナ本体の外周部に蓄熱体を配置するとともに、前記蓄熱体後部に位置するラジアントチューブに燃焼用空気供給口兼排ガス排出口を備えた蓄熱式ラジアントチューブバーナにおいて、前記蓄熱式ラジアントチューブバーナの燃焼排ガス排気系に回転弁からなる脈動流発生機構を設け、バーナ燃焼時に前記回転弁の弁体を回転させることにより前記ラジアントチューブ内の排ガス圧力を脈動させて蓄熱式ラジアントチューブバーナを燃焼させるものである。
The present invention, in order to achieve the object, along with arranging the regenerator to the outer peripheral portion of the lever of the burner body provided bar burner body in both ends of the radiant tube, the radiant tube positioned in the regenerator rear in regenerative radiant tube burner with a combustion air supply port and an exhaust gas outlet, the regenerative radiant combustion gas exhaust system tube burner providing a pulsating flow generation mechanism consisting of the rotary valve, the valve of the rotary valve during burner combustion a shall by burning regenerative radiant tube burner by pulsing the exhaust gas pressure in the radiant tube by rotating the body.
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、バーナの加熱効率を向上させるに必要な燃焼排ガスの脈動流の発生を、燃焼排ガス排気系に設けた回転弁からなる脈動流発生機構の弁体を回転させて行なうものでありバーナの燃焼は通常燃焼であるため、バーナのパルス燃焼と異なり他の機構に何の支障も与えることなく、加熱効率を向上させることができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the generation of the pulsating flow of the combustion exhaust gas necessary for improving the heating efficiency of the burner is performed by the pulsating flow generation mechanism comprising a rotary valve provided in the combustion exhaust gas exhaust system . Since the combustion is performed by rotating the valve body and the burner is normally combusted, the heating efficiency can be improved without causing any trouble to other mechanisms unlike the pulse combustion of the burner.
つぎに、本発明の実施の形態を図1にしたがって説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
10はラジアントチューブで、その両端部には、燃料供給管11a,11bが設けられるとともに、この燃料供給管11a,11bの外方に設けた内筒12a,12bの外周に外筒13a,13bが設けられ、前記内筒12a,12bと外筒13a,13bとで形成される空間にはたとえば、セラミックボールやセラミック製のハニカム体からなる蓄熱体14a,14bが充填されている。なお、蓄熱体14a,14bの前方には多数の開口15a,15bが設けられている。
また、前記外筒13a,13bとラジアントチューブ10との間には隙間Aが形成されているが、この隙間Aは仕切板16a,16bにより長手方向に2分割されている。
Further, a gap A is formed between the
さらに、ラジアントチューブ10の前記仕切板16a,16bより後方には燃焼用空気供給兼排気口17a,17bが、前方には冷却用空気供給兼排気口18a,18bが設けられている。
Furthermore, combustion air supply /
そして、前記燃料供給管11a,11bは燃料遮断弁V1a,V1bを介して燃料供給ラインに接続するとともに、燃焼用空気供給兼排気口17a,17bは排ガス遮断弁V2a,V2bを介して排ガス吸引ファンF1に連通し、かつ、前記排ガス遮断弁V2a,V2bと燃焼用空気供給兼排気口17a,17b間は燃焼用空気遮断弁V3a,V3bを介して燃焼用空気供給ブロワF2に連通している。
また、前記冷却用空気供給兼排気口18a,18bは冷却用空気遮断弁V4a,V4bを介して前記燃焼用空気供給ブロワF2に連通するとともに、前記冷却用空気遮断弁V4a,V4bと冷却用空気供給兼排気口18a,18bとの間は冷却用空気遮断弁V5a,V5bに接続している。
The
Moreover, the cooling air supply and
さらに、前記排ガス遮断弁V2a,V2bより下流の排ガス合流点aより下流の排ガスラインに排ガス遮断弁V6を設けるとともに、この排ガス遮断弁V6のバイパスラインに調整弁V7とモータ駆動により開・閉する脈動流発生機構である回転弁V8が設置してある。 Further, an exhaust gas cutoff valve V 6 is provided in the exhaust gas line downstream of the exhaust gas junction point a downstream of the exhaust gas cutoff valves V 2a and V 2b , and an adjustment valve V 7 and a motor drive are provided in the bypass line of the exhaust gas cutoff valve V 6. rotary valve V 8 is open, closes pulsating flow generation mechanism are installed by.
前記回転弁V8は、図2に示すように、流路Pを有する弁箱20と、弁体21を回転するシャフト22とからなり、モータMの駆動により流路Pを開閉するものである。なお、23はシールパッキンで24はグランドである。
As shown in FIG. 2, the rotary valve V 8 includes a
つぎに、前記構成からなる蓄熱式ラジアントチューブバーナBは、まず、前記燃料遮断弁V1a、排ガス遮断弁V2b、燃焼用空気遮断弁V3aおよび排ガス遮断弁V6を開、その他の遮断弁を閉とし、燃焼用空気供給ブロワF2、排ガス吸引ファンF1を駆動するとともに燃料供給ラインから燃料ガスを一方のバーナ本体Braに供給する。燃焼用空気は蓄熱体14aを通過して開口15aから噴出する一方、燃料ガスは燃料供給管11aの先端開口部から噴出する。そして、燃焼用空気と燃料ガスは開口15aと燃料供給管11aの先端開口部との間に形成される保炎部19aで混合され、図示しない点火プラグのスパークによりバーナ本体Braが着火し完全燃焼する。そして、その燃焼排ガスはラジアントチューブ10を通り、その輻射伝熱により炉T内を加熱したのち蓄熱体14bを通過して、該蓄熱体14bを800〜900℃に加熱し、燃焼ガス自身は約200℃に降温し、排ガス吸引ファンF1から排気される。
Next, the regenerative radiant tube burner B having the above configuration first opens the fuel cutoff valve V 1a , the exhaust gas cutoff valve V 2b , the combustion air cutoff valve V 3a and the exhaust gas cutoff valve V 6 , and the other cutoff valves. Is closed, the combustion air supply blower F 2 and the exhaust gas suction fan F 1 are driven, and the fuel gas is supplied from the fuel supply line to one burner body Bra . The combustion air passes through the heat accumulator 14a and is ejected from the opening 15a, while the fuel gas is ejected from the tip opening of the
その後、所定時間経過後、前記冷却用空気遮断弁V4a,V4b,V5a,V5bを除く他の遮断弁を互いに逆方向に切替え、つまり、バーナ本体Brbが燃焼し、バーナ本体Braは消火する。 Thereafter, after a predetermined time has elapsed, the other shut-off valves other than the cooling air shut-off valves V 4a , V 4b , V 5a , V 5b are switched in the opposite directions, that is, the burner body B rb burns and the burner body B Ra extinguishes fire.
この場合、バーナ本体Brbに供給される燃焼用空気は、既に高温となった蓄熱体14bを通過して高温(700〜800℃)に予熱されて開口15bから噴出する一方、燃料ガスは燃料供給管11bの先端開口部から噴出する。そして、燃焼用空気と燃料ガスは燃料供給管11bの先端開口部との間で形成される保炎部19bで混合され完全燃焼する。この燃焼排ガスは今度は蓄熱体14aを通って蓄熱体14aを800〜900℃に予熱して排気される。
In this case, the combustion air supplied to the burner body B rb passes through the
その後、所定時間が経過すると、前述とは逆に各遮断弁が元の状態に切替り順次バーナ本体Bra,Brbは交番燃焼を行なう。 Thereafter, when a predetermined time elapses, each shut-off valve is switched to the original state contrary to the above, and the burner bodies B ra and B rb sequentially perform alternating combustion.
つぎに、ラジアントチューブ10内の燃焼排ガスを脈動させるには、前述のように、バーナ本体Bra,Brbを交番燃焼させるとともに、前記排ガス遮断弁V6を閉とし、調整弁V7をラジアントチューブ10内の圧力P1をプラス圧力となるように調整したうえで、モータMの駆動により脈動流発生機構である回転弁V8を作動させて数10Hz〜100Hzのサイクルで流路Pを開閉させる。これによりラジアントチューブ10内の圧力は、図3に示すように圧力はP1,Pmaxと変動し、つまり、燃焼排ガスは脈動流となって排気されることとなり、ラジアントチューブ10内の加熱効率が向上することになる。
Next, in order to pulsate the combustion exhaust gas in the
つぎに、ヒートサイクルの変更等により、炉温を降温させる必要が生じると、前記燃料遮断弁V1a,V1b、排ガス遮断弁V2a,V2b、燃焼用空気遮断弁V3a,V3bを閉とするとともに、たとえば、冷却用空気遮断弁V4aを開、V4bを閉とし、また冷却用空気遮断弁V5aを閉、V5bを開、排ガス吸引ファンF1を停止する。 Next, when it is necessary to lower the furnace temperature by changing the heat cycle, the fuel cutoff valves V 1a and V 1b , the exhaust gas cutoff valves V 2a and V 2b , and the combustion air cutoff valves V 3a and V 3b are set. For example, the cooling air shut-off valve V 4a is opened, V 4b is closed, the cooling air shut-off valve V 5a is closed, V 5b is opened, and the exhaust gas suction fan F 1 is stopped.
そうすると、冷却用空気供給兼排気口18aから燃焼用空気供給ブロワF2からの冷却用空気が供給され、この冷却用空気は高温となっている蓄熱体14a内を通過することなく、すなわち、余り昇温することなくラジアントチューブ10に供給され、ラジアントチューブ10を有効に冷却したのち冷却用空気遮断弁V5bから排気されることになる。
Then, the cooling air is supplied from the combustion air supply blower F 2 from the cooling air supply / exhaust port 18a, and this cooling air does not pass through the high-temperature heat storage body 14a, that is, the remainder It is supplied to the
なお、冷却用空気を供給する冷却用空気供給口兼排気口は18a,18bのいずれでもよいが、低温側蓄熱体、たとえば、今まで燃焼状態にあったバーナ本体側から供給すれば、ラジアントチューブ10を通過して昇温した冷却用空気が高温側蓄熱体の外周を通過するため該蓄熱体の保有熱の損失が少なく、つぎのバーナ燃焼時に、バーナ点火初期から燃焼用空気を予熱することができる。 The cooling air supply / exhaust port for supplying the cooling air may be either 18a or 18b. However, if it is supplied from a low-temperature side heat accumulator, for example, the burner main body side that has been in a combustion state until now, the radiant tube The cooling air that has been heated through 10 passes through the outer periphery of the high-temperature side heat accumulator, so that there is little loss of the heat stored in the heat accumulator, and the combustion air is preheated from the beginning of burner ignition at the next burner combustion. Can do.
10…ラジアントチューブ、11a,11b…燃料供給管、12a,12b…内筒、13a,13b…外筒、14a,14b…蓄熱体、15a,15b…開口、16a,16b…仕切板、17a、17b…燃焼用空気供給兼排気口、18a,18b…冷却用空気供給兼排気口、19a,19b…保炎部、A…隙間、Bra,Brb…バーナ本体、F1…排ガス吸引ファン、F2…燃焼用空気供給ブロワ、V1a,V1b…燃料遮断弁、V2a,V2b…排ガス遮断弁、V3a,V3b…燃焼用空気遮断弁、V4a,V4b…冷却用空気遮断弁、V5a,V5b…冷却用空気遮断弁、V6…排ガス遮断弁、V7…調整弁、V8…回転弁(脈動流発生機構)、a…排ガス合流点、T…炉。
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