JP4103722B2 - Multistage tubular flame burner and its combustion control method - Google Patents

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Description

本発明は、炉や燃焼器に備えるバーナに関するものである。   The present invention relates to a burner provided in a furnace or a combustor.

炉や燃焼器に備えるバーナとして、一端が開放された管状の燃焼室を有し、この燃焼室の閉塞端部近傍に燃料ガスを吹き込むノズルと酸素含有ガスを吹き込むノズルが、前記燃焼室の内周面の接線方向に向けて設けられている管状火炎バーナが示されている(例えば、特許文献1参照。)。   A burner provided in a furnace or a combustor has a tubular combustion chamber with one end opened, and a nozzle for blowing fuel gas and a nozzle for blowing oxygen-containing gas in the vicinity of the closed end of the combustion chamber are provided inside the combustion chamber. A tubular flame burner provided in the tangential direction of the peripheral surface is shown (for example, see Patent Document 1).

この管状火炎バーナは、高速の旋回流中で安定な火炎がバーナ内に形成されるので、燃焼設備の小型化が達成されると共に、燃焼火炎の温度のバラツキが小さく、局所的な高温領域が形成されにくい上に、酸素比又は空気比を下げても安定燃焼ができるので、NOxなどの有害物質、炭化水素等の未燃焼分、煤煙といった環境汚染源を低減することができるバーナである。
特開平11−281015号公報
In this tubular flame burner, a stable flame is formed in the burner in a high-speed swirling flow, so that downsizing of the combustion equipment is achieved, the temperature variation of the combustion flame is small, and a local high temperature region is generated. In addition to being difficult to form, the burner is capable of stable combustion even when the oxygen ratio or air ratio is lowered. Therefore, the burner can reduce environmental pollution sources such as harmful substances such as NOx, unburned components such as hydrocarbons, and smoke.
JP-A-11-281015

しかし、上記の管状火炎バーナにおいては、以下のような問題がある。   However, the above tubular flame burner has the following problems.

すなわち、上記の管状火炎バーナでは、管状の火炎を形成させるため、管状の燃焼室に設けられた管軸方向のスリットに、管軸方向に偏平させた供給ノズルを接続し、接線方向に吹き込み強旋回をかけながら、燃料ガス及び酸素含有ガスを管状の燃焼室に吹き込んでいる。そのため、スリット部での圧力損失が相対的に高くなるという問題がある。つまり、通常、燃料ガス及び酸素含有ガスの供給元圧が一定に決まっているため、燃焼負荷を増加させる場合、燃料ガス及び酸素含有ガスの流量を増加させる必要があるが、その吹き込み速度の2乗に比例してスリット部の圧力損失も増加し、さほど燃焼負荷を増加させることができない。   That is, in the above-described tubular flame burner, in order to form a tubular flame, a supply nozzle flattened in the tube axis direction is connected to a slit in the tube axis direction provided in the tubular combustion chamber, and blown in the tangential direction. Fuel gas and oxygen-containing gas are blown into the tubular combustion chamber while swirling. Therefore, there exists a problem that the pressure loss in a slit part becomes comparatively high. In other words, since the supply pressure of the fuel gas and the oxygen-containing gas is usually fixed, when the combustion load is increased, it is necessary to increase the flow rates of the fuel gas and the oxygen-containing gas. The pressure loss in the slit portion also increases in proportion to the power, and the combustion load cannot be increased so much.

また、スリット部の圧力損失を低減させるためにスリット断面積を大きめにとると、小さな燃焼負荷に対応するために燃料ガス及び酸素含有ガスの流量を減らしたときに、燃焼室内周面に対する接線方向の燃料ガス及び酸素含有ガスの吹き込み速度が著しく低下し、管状の火炎を形成させることができず、逆に、NOx・煤煙等の発生量が増加するという欠点があった。   In addition, if the slit cross-sectional area is made large in order to reduce the pressure loss of the slit portion, the tangential direction with respect to the combustion chamber peripheral surface when the flow rate of the fuel gas and oxygen-containing gas is reduced to cope with a small combustion load. However, the fuel gas and the oxygen-containing gas injection speed are significantly reduced, and a tubular flame cannot be formed. On the contrary, there is a disadvantage that the generation amount of NOx, soot and the like increases.

このように、従来の管状火炎バーナにおいては、燃焼負荷の増減に対応して、燃料ガス及び酸素含有ガスの供給流量を増減させると、管状火炎を形成するために必要な火炎形成最小流速と圧力損失から決まる許容最大流速の間の適正な吹き込み速度が得られない場合があり、広い燃焼負荷範囲で安定した燃焼を行うことが難しく、対応可能な燃焼負荷範囲は限定されたものとなっていた。   As described above, in the conventional tubular flame burner, when the supply flow rate of the fuel gas and the oxygen-containing gas is increased or decreased in response to the increase or decrease of the combustion load, the minimum flame formation flow velocity and pressure necessary for forming the tubular flame are obtained. In some cases, it is not possible to obtain an appropriate blowing speed between the maximum allowable flow velocity determined by the loss, it is difficult to perform stable combustion over a wide combustion load range, and the applicable combustion load range is limited. .

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、管状の燃焼室内に管状の火炎を形成させる管状火炎バーナにおいて、より広い燃焼負荷範囲で安定した燃焼を可能とする管状火炎バーナ及びその燃焼制御方法を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is a tubular flame burner that enables stable combustion in a wider combustion load range in a tubular flame burner that forms a tubular flame in a tubular combustion chamber. It is an object of the present invention to provide a combustion control method therefor.

上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。   In order to solve the above problems, the present invention has the following features.

[1]先端が開放された管状の燃焼室と、ノズル噴射口が前記燃焼室の内面に開口した、燃料と酸素含有ガスを別々にあるいは予混合して吹き込むノズルを備え、各ノズルの噴射方向が燃焼室内周面の接線方向とほぼ一致している管状火炎バーナを複数個用いて、燃焼室の内径の大きい管状火炎バーナの後端に、それより燃焼室の内径の小さい管状火炎バーナの先端を連結するようにして一体の管状火炎バーナとするとともに、多段となった管状火炎バーナを構成する個々の管状火炎バーナの使用と停止を切り替え可能としたことを特徴とする多段式管状火炎バーナ。 [1] A tubular combustion chamber having an open end and a nozzle having a nozzle injection port opened on the inner surface of the combustion chamber and injecting fuel and oxygen-containing gas separately or premixed, and the injection direction of each nozzle Using a plurality of tubular flame burners that are substantially aligned with the tangential direction of the circumferential surface of the combustion chamber, and at the rear end of the tubular flame burner with the larger inner diameter of the combustion chamber, the tip of the tubular flame burner with the smaller inner diameter of the combustion chamber A multi-stage tubular flame burner characterized in that it can be switched between use and stop of individual tubular flame burners constituting a multi-stage tubular flame burner.

[2]先端が開放された管状の燃焼室と、ノズル噴射口が前記燃焼室の内面に開口した、燃料と酸素含有ガスを別々にあるいは予混合して吹き込むノズルを備え、各ノズルの噴射方向が燃焼室内周面の接線方向とほぼ一致している管状火炎バーナを複数個用いて、燃焼室の内径の大きい管状火炎バーナの後端に、それより燃焼室の内径の小さい管状火炎バーナの先端を連結するようにして一体の管状火炎バーナとした多段式管状火炎バーナの燃焼制御方法であって、
前記燃料と酸素含有ガスの吹き込み速度が、管状火炎を形成するために必要な火炎形成最小流速と圧力損失から決まる許容最大流速の間の適正な吹き込み速度となるように、燃焼負荷に応じて、前記多段式管状火炎バーナを構成する個々の管状火炎バーナの内から、使用する管状火炎バーナを選択して燃焼することを特徴とする多段式管状火炎バーナの燃焼制御方法。
[2] A tubular combustion chamber having an open end, a nozzle having a nozzle injection port opened on the inner surface of the combustion chamber, and injecting fuel and oxygen-containing gas separately or premixed, and an injection direction of each nozzle Using a plurality of tubular flame burners that are substantially aligned with the tangential direction of the circumferential surface of the combustion chamber, and at the rear end of the tubular flame burner with the larger inner diameter of the combustion chamber, the tip of the tubular flame burner with the smaller inner diameter of the combustion chamber Is a combustion control method for a multi-stage tubular flame burner which is an integral tubular flame burner so as to be connected to each other,
Depending on the combustion load, the fuel and oxygen-containing gas blowing rate is an appropriate blowing rate between the flame forming minimum flow rate required to form the tubular flame and the allowable maximum flow rate determined from the pressure loss , A combustion control method for a multi-stage tubular flame burner, characterized in that a tubular flame burner to be used is selected from the individual tubular flame burners constituting the multi-stage tubular flame burner and burned.

本発明を用いれば、燃焼負荷の増減に対応して、多段になった管状火炎バーナから適切な管状火炎バーナを選択して使用することができるので、より広い燃焼負荷範囲で安定した燃焼を行うことが可能となる。   According to the present invention, an appropriate tubular flame burner can be selected and used from the multi-stage tubular flame burner in accordance with the increase or decrease of the combustion load, so that stable combustion is performed in a wider combustion load range. It becomes possible.

本発明の一実施形態を図1〜図4に示す。図1は、この実施形態に用いる多段式管状火炎バーナの側面図、図2(a)は、図1におけるA−A矢視の断面図、図2(b)は、図1におけるB−B矢視の断面図である。図3、図4は、この実施形態に係る多段式管状火炎バーナの燃焼制御方法の説明図である。   One embodiment of the present invention is shown in FIGS. FIG. 1 is a side view of a multistage tubular flame burner used in this embodiment, FIG. 2A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1, and FIG. It is sectional drawing of an arrow. 3 and 4 are explanatory diagrams of the combustion control method for the multistage tubular flame burner according to this embodiment.

図1において、1がこの実施形態に係る多段式管状火炎バーナであり、内径の大きい大径管状火炎バーナ2の後に、内径の小さい小径管状火炎バーナ3を直列に連結して一体の管状火炎バーナとした構造になっている。   In FIG. 1, 1 is a multi-stage tubular flame burner according to this embodiment, and a large-diameter tubular flame burner 2 having a large inner diameter is followed by a small-diameter tubular flame burner 3 having a small inner diameter connected in series. It has a structure.

大径管状火炎バーナ2は、図1及び図2(a)に示すように、先端10aが開放されて燃焼ガスの排出口になっている管状の燃焼室10と、燃焼室10に燃料ガスと酸素含有ガスを別々に吹き込むためのノズル11a、11b、11c、11dを有している。そして、燃焼室10の後端10b近傍に、燃焼室10へのノズル噴射口として管軸方向に沿った細長いスリット12が燃焼室10の同一円周上の4個所に形成されており、それぞれのスリット12に、管軸方向に細長い偏平形状のノズル11a、11b、11c、11dが接続されている。それぞれのノズル11a、11b、11c、11dの噴射方向は、燃焼室10の内周面の接線方向でかつ同一回転方向になるように設けられている。それら4個のノズルの内、ノズル11aとノズル11cの2個は燃料ガス吹き込みノズルであり、ノズル11bとノズル11dの2個は酸素含有ガス吹き込みノズルである。   As shown in FIGS. 1 and 2A, the large-diameter tubular flame burner 2 includes a tubular combustion chamber 10 having an open end 10a serving as a combustion gas discharge port, and a fuel gas in the combustion chamber 10. It has nozzles 11a, 11b, 11c, and 11d for blowing oxygen-containing gas separately. In the vicinity of the rear end 10b of the combustion chamber 10, elongated slits 12 along the tube axis direction are formed at four locations on the same circumference of the combustion chamber 10 as nozzle injection ports to the combustion chamber 10. The slits 12 are connected to nozzles 11a, 11b, 11c, and 11d that are elongated in the tube axis direction. The injection directions of the nozzles 11 a, 11 b, 11 c, and 11 d are provided so as to be tangential to the inner peripheral surface of the combustion chamber 10 and in the same rotational direction. Of these four nozzles, two nozzles 11a and 11c are fuel gas blowing nozzles, and two nozzles 11b and 11d are oxygen-containing gas blowing nozzles.

燃料ガス吹き込みノズル11a、11cからは燃料ガスが燃焼室10の内周面の接線方向に向かって高速で吹き込まれ、酸素含有ガス吹き込みノズル11b、11dからは酸素含有ガスが燃焼室10の内周面の接線方向に向かって高速で吹き込まれ、燃焼室10の内周面に近い領域で燃料ガスと酸素含有ガスが効率良く混合されながら旋回流が形成されるようになっている。その旋回流となった混合ガスに点火プラグ又はパイロットバーナ等の点火装置(図示せず)によって点火すると、燃焼室10内に管状の火炎が生成される。そして、その燃焼ガスは、燃焼室10の先端10aから排出される。   Fuel gas is blown from the fuel gas blowing nozzles 11 a and 11 c at a high speed toward the tangential direction of the inner circumferential surface of the combustion chamber 10, and oxygen-containing gas is blown from the oxygen-containing gas blowing nozzles 11 b and 11 d to the inner circumference of the combustion chamber 10. A swirling flow is formed while the fuel gas and the oxygen-containing gas are efficiently mixed in a region close to the inner peripheral surface of the combustion chamber 10 while being blown at high speed toward the tangential direction of the surface. When the mixed gas in the swirl flow is ignited by an ignition device (not shown) such as an ignition plug or a pilot burner, a tubular flame is generated in the combustion chamber 10. Then, the combustion gas is discharged from the tip 10 a of the combustion chamber 10.

一方、小径管状火炎バーナ3は、図1及び図2(b)に示すように、先端13aが大径管状火炎バーナ2の後端10bに接続して燃焼ガスの排出口になっている管状の燃焼室13と、燃焼室13に燃料ガスと酸素含有ガスを別々に吹き込むためのノズル14a、14b、14c、14dを有している。そして、燃焼室13の後端13b近傍に、燃焼室13へのノズル噴射口として管軸方向に沿った細長いスリット15が燃焼室13の同一円周上に4個所に形成されており、それぞれのスリット15に、管軸方向に細長い偏平形状のノズル14a、14b、14c、14dが接続されている。それぞれのノズル14a、14b、14c、14dの噴射方向は、燃焼室13の内周面の接線方向でかつ同一回転方向になるように設けられている。それら4個のノズルの内、ノズル14aとノズル14cの2個は燃料ガス吹き込みノズルであり、ノズル14bとノズル14dの2個は酸素含有ガス吹き込みノズルである。   On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 2B, the small-diameter tubular flame burner 3 has a tubular shape in which the tip 13a is connected to the rear end 10b of the large-diameter tubular flame burner 2 and serves as a combustion gas discharge port. Combustion chamber 13 and nozzles 14a, 14b, 14c, and 14d for separately blowing fuel gas and oxygen-containing gas into combustion chamber 13 are provided. In the vicinity of the rear end 13b of the combustion chamber 13, elongated slits 15 along the tube axis direction are formed at four locations on the same circumference of the combustion chamber 13 as nozzle injection ports to the combustion chamber 13. The slits 15 are connected to flat nozzles 14a, 14b, 14c, 14d that are elongated in the tube axis direction. The injection directions of the nozzles 14 a, 14 b, 14 c, and 14 d are provided so as to be tangential to the inner peripheral surface of the combustion chamber 13 and in the same rotational direction. Of these four nozzles, two of the nozzles 14a and 14c are fuel gas injection nozzles, and two of the nozzles 14b and 14d are oxygen-containing gas injection nozzles.

なお、大径管状火炎バーナ2の燃焼室10の内径が大きいことに対応して、大径管状火炎バーナ2のスリット12の開口面積の方が、小径管状火炎バーナ3のスリット15の開口面積に比べて大きくなっている。   In correspondence with the larger inner diameter of the combustion chamber 10 of the large diameter tubular flame burner 2, the opening area of the slit 12 of the large diameter tubular flame burner 2 is larger than the opening area of the slit 15 of the small diameter tubular flame burner 3. It is larger than that.

燃料ガス吹き込みノズル14a、14cからは燃料ガスが燃焼室13の内周面の接線方向に向かって高速で吹き込まれ、酸素含有ガス吹き込みノズル14b、14dからは酸素含有ガスが燃焼室13の内周面の接線方向に向かって高速で吹き込まれ、燃焼室13の内周面に近い領域で燃料ガスと酸素含有ガスが効率良く混合されながら旋回流が形成されるようになっている。その旋回流となった混合ガスに点火プラグ又はパイロットバーナ等の点火装置(図示せず)によって点火すると、燃焼室13内に管状の火炎が生成される。そして、その燃焼ガスは、燃焼室13の先端13aから大径管状火炎バーナ2の燃焼室10を経由して先端10aから排出される。   Fuel gas is blown from the fuel gas blowing nozzles 14 a and 14 c at a high speed toward the tangential direction of the inner peripheral surface of the combustion chamber 13, and oxygen-containing gas is blown from the oxygen-containing gas blowing nozzles 14 b and 14 d to the inner circumference of the combustion chamber 13. A swirling flow is formed while the fuel gas and the oxygen-containing gas are efficiently mixed in a region close to the inner peripheral surface of the combustion chamber 13 while being blown at a high speed in the tangential direction of the surface. When the mixed gas in the swirl flow is ignited by an ignition device (not shown) such as an ignition plug or a pilot burner, a tubular flame is generated in the combustion chamber 13. The combustion gas is discharged from the tip 10 a from the tip 13 a of the combustion chamber 13 through the combustion chamber 10 of the large diameter tubular flame burner 2.

なお、上記の酸素含有ガスは、空気、酸素、酸素富化空気、酸素・排ガス混合ガスなど燃焼用の酸素を供給するガスを指している。   The oxygen-containing gas mentioned above refers to a gas that supplies oxygen for combustion, such as air, oxygen, oxygen-enriched air, oxygen / exhaust gas mixture gas.

そして、図3に示すように、大径管状火炎バーナ2の燃料ガス吹き込みノズル11a、11cへ燃料ガスを供給する配管中には、ノズル11a、11cへの燃料ガスの供給を入り切りする開閉弁16aが設けられており、大径管状火炎バーナ2の酸素含有ガス吹き込みノズル11b、11dへ酸素含有ガスを供給する配管中には、ノズル11b、11dへの酸素含有ガスの供給を入り切りする開閉弁16bが設けられている。したがって、この開閉弁16a、16bの開閉によって、大径管状火炎バーナ2の使用と停止を切り替えることができる。   As shown in FIG. 3, an on-off valve 16a for turning on and off the supply of the fuel gas to the nozzles 11a and 11c is provided in the pipe for supplying the fuel gas to the fuel gas injection nozzles 11a and 11c of the large-diameter tubular flame burner 2. In the pipe for supplying oxygen-containing gas to the oxygen-containing gas blowing nozzles 11b, 11d of the large-diameter tubular flame burner 2, an on-off valve 16b that turns on and off the supply of the oxygen-containing gas to the nozzles 11b, 11d. Is provided. Therefore, use and stop of the large-diameter tubular flame burner 2 can be switched by opening and closing the on-off valves 16a and 16b.

また、小径管状火炎バーナ3の燃料ガス吹き込みノズル14a、14cへ燃料ガスを供給する配管中には、ノズル14a、14cへの燃料ガスの供給を入り切りする開閉弁17aが設けられており、小径管状火炎バーナ3の酸素含有ガス吹き込みノズル14b、14dへ酸素含有ガスを供給する配管中には、ノズル14b、14dへの酸素含有ガスの供給を入り切りする開閉弁17bが設けられている。したがって、この開閉弁17a、17bの開閉によって、小径管状火炎バーナ3の使用と停止を切り替えることができる。   Further, in the pipe for supplying fuel gas to the fuel gas blowing nozzles 14a and 14c of the small diameter tubular flame burner 3, an on-off valve 17a for turning on and off the supply of the fuel gas to the nozzles 14a and 14c is provided. In the piping for supplying oxygen-containing gas to the oxygen-containing gas blowing nozzles 14b and 14d of the flame burner 3, an on-off valve 17b for turning on and off the supply of the oxygen-containing gas to the nozzles 14b and 14d is provided. Therefore, the use and stop of the small diameter tubular flame burner 3 can be switched by opening and closing the on-off valves 17a and 17b.

そして、開閉弁16a、16b、17a、17bの開閉を制御するための供給制御装置20が設けられており、その開閉制御によって、使用する管状火炎バーナを選択できるようになっている。   And the supply control apparatus 20 for controlling opening and closing of the on-off valve 16a, 16b, 17a, 17b is provided, and the tubular flame burner to be used can be selected now by the on-off control.

また、燃料ガスを供給する配管中には、燃料ガス吹き込みノズル11a、11c、14a、14cに供給する燃料ガスの全体流量を調整するための燃料ガス流量調整弁18が設けられており、酸素含有ガスを供給する配管中には、酸素含有ガス吹き込みノズル11b、11d、14b、14dに供給する酸素含有ガスの全体流量を調整するための酸素含有ガス流量調整弁19が設けられている。燃料ガス流量調整弁18と酸素含有ガス流量調整弁19は供給制御装置20によって制御され、供給する燃料ガス及び酸素含有ガスの全体流量を調整するようになっている。   The fuel gas supply pipe is provided with a fuel gas flow rate adjusting valve 18 for adjusting the overall flow rate of the fuel gas supplied to the fuel gas blowing nozzles 11a, 11c, 14a, 14c, and contains oxygen. An oxygen-containing gas flow rate adjusting valve 19 for adjusting the overall flow rate of the oxygen-containing gas supplied to the oxygen-containing gas blowing nozzles 11b, 11d, 14b, and 14d is provided in the gas supply pipe. The fuel gas flow rate adjustment valve 18 and the oxygen-containing gas flow rate adjustment valve 19 are controlled by a supply control device 20 so as to adjust the overall flow rates of the supplied fuel gas and oxygen-containing gas.

なお、燃料ガス及び酸素含有ガスの全体供給流量は、燃料ガスの流量計21と酸素含有ガスの流量計22によって測定されており、その測定値は供給制御装置20に送られ、燃料ガス流量調整弁18及び酸素含有ガス流量調整弁19の開度調整に利用されるようになっている。   The total supply flow rate of the fuel gas and the oxygen-containing gas is measured by the fuel gas flow meter 21 and the oxygen-containing gas flow meter 22, and the measured value is sent to the supply control device 20 to adjust the fuel gas flow rate. The valve 18 and the oxygen-containing gas flow rate adjusting valve 19 are used for opening degree adjustment.

上記のように構成された多段式管状火炎バーナ1の燃焼制御方法を図3、図4を用いて説明する。   A combustion control method for the multistage tubular flame burner 1 configured as described above will be described with reference to FIGS.

この多段式管状火炎バーナの燃焼制御方法では、燃焼負荷に応じて、大径管状火炎バーナ2と小径管状火炎バーナ3の内から、使用する管状火炎バーナを選択するようにしている。   In this multistage tubular flame burner combustion control method, the tubular flame burner to be used is selected from the large diameter tubular flame burner 2 and the small diameter tubular flame burner 3 in accordance with the combustion load.

すなわち、大径管状火炎バーナ2と小径管状火炎バーナ3は、それぞれ、吹き込み速度が管状火炎を形成するために必要な火炎形成最小流速となる供給流量と、圧力損失から決まる許容最大流速となる供給流量の範囲に対応した燃焼負荷の範囲が、燃焼可能範囲となるが、小径管状火炎バーナ3は、燃焼室の内径が小さく、スリットの開口面積も小さいことから、比較的小さな燃焼負荷の範囲が燃焼可能範囲となり、大径管状火炎バーナ2は、内径が大きく、スリットの開口面積も大きいことから、比較的大きい燃焼負荷の範囲が燃焼可能範囲となる。   That is, the large-diameter tubular flame burner 2 and the small-diameter tubular flame burner 3 are each supplied with a supply flow rate at which the blowing speed becomes a minimum flame formation flow velocity necessary for forming a tubular flame and an allowable maximum flow velocity determined from pressure loss. The range of the combustion load corresponding to the range of the flow rate is the combustible range, but the small-diameter tubular flame burner 3 has a relatively small combustion load range because the internal diameter of the combustion chamber is small and the opening area of the slit is small. Since the large-diameter tubular flame burner 2 has a large inner diameter and a large opening area of the slit, a relatively large combustion load range is the combustible range.

したがって、燃焼負荷が小さい内は、小径管状火炎バーナ3を使用し、燃焼負荷が大きくなると、大径管状火炎バーナ2を使用し、さらに燃焼負荷が大きくなると、大径管状火炎バーナ2と小径管状火炎バーナ3を併用する。   Therefore, when the combustion load is small, the small-diameter tubular flame burner 3 is used. When the combustion load increases, the large-diameter tubular flame burner 2 is used. When the combustion load increases further, the large-diameter tubular flame burner 2 and the small-diameter tubular flame burner are used. Use flame burner 3 together.

これによって、この実施形態においては、単体の管状火炎バーナでは困難な広い燃焼負荷範囲での安定した燃焼が可能となる。   Thus, in this embodiment, stable combustion in a wide combustion load range, which is difficult with a single tubular flame burner, is possible.

次に、本発明の他の実施形態を、図5を用いて説明する。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

前述の実施形態においては、図3に示したように、大径管状火炎バーナ2又は/及び小径管状火炎バーナ3に供給する燃料ガスの全体流量と酸素含有ガスの全体流量を調整するようにしているのに対して、この実施形態においては、さらに、供給する燃料ガスの流量と酸素含有ガスの流量を大径管状火炎バーナ2と小径管状火炎バーナ3に対して別個に調整できるようにしている。   In the above-described embodiment, as shown in FIG. 3, the overall flow rate of the fuel gas supplied to the large-diameter tubular flame burner 2 and / or the small-diameter tubular flame burner 3 and the overall flow rate of the oxygen-containing gas are adjusted. In contrast, in this embodiment, the flow rate of the fuel gas to be supplied and the flow rate of the oxygen-containing gas can be adjusted separately for the large diameter tubular flame burner 2 and the small diameter tubular flame burner 3. .

すなわち、図5に示すように、まず、大径管状火炎バーナ2に燃料ガスを供給する配管中には、燃料ガス吹き込みノズル11a、11cに供給する燃料ガスの流量を調整するための燃料ガス流量調整弁18aが設けられており、大径管状火炎バーナ2に酸素含有ガスを供給する配管中には、酸素含有ガス吹き込みノズル11b、11dに供給する酸素含有ガスの流量を調整するための酸素含有ガス流量調整弁19aが設けられている。燃料ガス流量調整弁18aと酸素含有ガス流量調整弁19aは供給制御装置20aによって制御され、大径管状火炎バーナ2に供給する燃料ガス及び酸素含有ガスの流量を調整できるようになっている。燃料ガス及び酸素含有ガスの供給流量は、燃料ガスの流量計21aと酸素含有ガスの流量計22aによって測定されており、その測定値は供給制御装置20aに送られ、燃料ガス流量調整弁18a及び酸素含有ガス流量調整弁19aの開度調整に利用されるようになっている。   That is, as shown in FIG. 5, first, in the pipe for supplying the fuel gas to the large-diameter tubular flame burner 2, the fuel gas flow rate for adjusting the flow rate of the fuel gas supplied to the fuel gas blowing nozzles 11a and 11c. An adjustment valve 18a is provided, and an oxygen-containing gas for adjusting the flow rate of the oxygen-containing gas supplied to the oxygen-containing gas blowing nozzles 11b and 11d is provided in the pipe for supplying the oxygen-containing gas to the large-diameter tubular flame burner 2. A gas flow rate adjusting valve 19a is provided. The fuel gas flow rate adjusting valve 18a and the oxygen-containing gas flow rate adjusting valve 19a are controlled by a supply control device 20a so that the flow rates of the fuel gas and the oxygen-containing gas supplied to the large-diameter tubular flame burner 2 can be adjusted. The supply flow rates of the fuel gas and the oxygen-containing gas are measured by the fuel gas flow meter 21a and the oxygen-containing gas flow meter 22a. The measured values are sent to the supply control device 20a, and the fuel gas flow rate adjusting valve 18a and It is used for adjusting the opening of the oxygen-containing gas flow rate adjusting valve 19a.

同様に、小径管状火炎バーナ3に燃料ガスを供給する配管中には、燃料ガス吹き込みノズル14a、14cに供給する燃料ガスの流量を調整するための燃料ガス流量調整弁18bが設けられており、小径管状火炎バーナ3に酸素含有ガスを供給する配管中には、酸素含有ガス吹き込みノズル14b、14dに供給する酸素含有ガスの流量を調整するための酸素含有ガス流量調整弁19bが設けられている。燃料ガス流量調整弁18bと酸素含有ガス流量調整弁19bは供給制御装置20bによって制御され、小径管状火炎バーナ3に供給する燃料ガス及び酸素含有ガスの流量を調整できるようになっている。燃料ガス及び酸素含有ガスの供給流量は、燃料ガスの流量計21bと酸素含有ガスの流量計22bによって測定されており、その測定値は供給制御装置20bに送られ、燃料ガス流量調整弁18b及び酸素含有ガス流量調整弁19bの開度調整に利用されるようになっている。   Similarly, a fuel gas flow rate adjusting valve 18b for adjusting the flow rate of the fuel gas supplied to the fuel gas blowing nozzles 14a and 14c is provided in the pipe for supplying the fuel gas to the small diameter tubular flame burner 3, An oxygen-containing gas flow rate adjusting valve 19b for adjusting the flow rate of the oxygen-containing gas supplied to the oxygen-containing gas blowing nozzles 14b and 14d is provided in the pipe for supplying the oxygen-containing gas to the small diameter tubular flame burner 3. . The fuel gas flow rate adjustment valve 18b and the oxygen-containing gas flow rate adjustment valve 19b are controlled by a supply control device 20b so that the flow rates of the fuel gas and the oxygen-containing gas supplied to the small diameter tubular flame burner 3 can be adjusted. The supply flow rates of the fuel gas and the oxygen-containing gas are measured by the fuel gas flow meter 21b and the oxygen-containing gas flow meter 22b, and the measured values are sent to the supply control device 20b, and the fuel gas flow rate adjusting valve 18b and It is used for adjusting the opening of the oxygen-containing gas flow rate adjusting valve 19b.

そして、大径管状火炎バーナ2の供給制御装置20aと小径管状火炎バーナ3の供給制御装置20bと連携して、燃料ガス及び酸素含有ガスの全体供給流量を調整できるようになっている。   Then, in cooperation with the supply control device 20a for the large diameter tubular flame burner 2 and the supply control device 20b for the small diameter tubular flame burner 3, the overall supply flow rates of the fuel gas and the oxygen-containing gas can be adjusted.

上記のように構成された多段式管状火炎バーナの燃焼を行う場合には、燃焼負荷が小さい内は、大径管状火炎バーナ2の燃料ガス流量調整弁18a及び酸素含有ガス流量調整弁19aの開度を零にして、小径管状火炎バーナ3の燃料ガス流量調整弁18b及び酸素含有ガス流量調整弁19bの開度を燃焼負荷に応じて調整し、燃焼負荷が大きくなると、小径管状火炎バーナ3の燃料ガス流量調整弁18b及び酸素含有ガス流量調整弁19bの開度を零にして、大径管状火炎バーナ2の燃料ガス流量調整弁18a及び酸素含有ガス流量調整弁19aの開度を燃焼負荷に応じて調整する。さらに燃焼負荷が大きくなると、零にしていた小径管状火炎バーナ3の燃料ガス流量調整弁18b及び酸素含有ガス流量調整弁19bの開度を開けて、燃焼負荷に応じて、大径管状火炎バーナ2の燃料ガス流量調整弁18a及び酸素含有ガス流量調整弁19aの開度と、小径管状火炎バーナ3の燃料ガス流量調整弁18b及び酸素含有ガス流量調整弁19bの開度をそれぞれ調整する。   When the multi-stage tubular flame burner configured as described above is burned, the fuel gas flow rate adjustment valve 18a and the oxygen-containing gas flow rate adjustment valve 19a of the large diameter tubular flame burner 2 are opened while the combustion load is small. The degree of opening of the fuel gas flow rate adjusting valve 18b and the oxygen-containing gas flow rate adjusting valve 19b of the small-diameter tubular flame burner 3 is adjusted according to the combustion load, and when the combustion load increases, the small-diameter tubular flame burner 3 The opening degrees of the fuel gas flow rate adjusting valve 18b and the oxygen-containing gas flow rate adjusting valve 19b are set to zero, and the opening amounts of the fuel gas flow rate adjusting valve 18a and the oxygen-containing gas flow rate adjusting valve 19a of the large-diameter tubular flame burner 2 are set as combustion loads. Adjust accordingly. When the combustion load further increases, the opening of the fuel gas flow rate adjustment valve 18b and the oxygen-containing gas flow rate adjustment valve 19b of the small-diameter tubular flame burner 3 that has been zeroed is opened, and the large-diameter tubular flame burner 2 according to the combustion load. The opening degrees of the fuel gas flow rate adjustment valve 18a and the oxygen-containing gas flow rate adjustment valve 19a and the opening degrees of the fuel gas flow rate adjustment valve 18b and the oxygen-containing gas flow rate adjustment valve 19b of the small-diameter tubular flame burner 3 are respectively adjusted.

これによって、この実施形態においても、単体の管状火炎バーナでは困難な広い燃焼負荷範囲での安定した燃焼が可能となる。   Thus, also in this embodiment, stable combustion in a wide combustion load range that is difficult with a single tubular flame burner is possible.

なお、これまでに述べた実施形態では、2個の管状火炎バーナを連結しているが、必要に応じて3個以上の管状火炎バーナを連結しても良い。   In the embodiments described so far, two tubular flame burners are connected. However, if necessary, three or more tubular flame burners may be connected.

また、これまでに述べた実施形態では、燃料ガス吹き込みノズル及び酸素含有ガス吹き込みノズルを、噴射方向が燃焼室内周面の接線方向に一致するように設けているが、必ずしも燃焼室内周面の接線方向に一致する必要はなく、燃焼室にガスの旋回流を形成できる程度に、噴射方向が燃焼室内周面の接線方向から外れていても良い。   In the embodiments described so far, the fuel gas injection nozzle and the oxygen-containing gas injection nozzle are provided so that the injection direction coincides with the tangential direction of the combustion chamber peripheral surface. It is not necessary to coincide with the direction, and the injection direction may deviate from the tangential direction of the circumferential surface of the combustion chamber to such an extent that a swirl flow of gas can be formed in the combustion chamber.

また、これまでに述べた実施形態では、燃焼室への噴射口として管軸方向に沿ってスリットを設け、そのスリットに偏平形状の燃料ガス吹き込みノズル及び酸素含有ガス吹き込みノズルを接続しているが、燃焼室への噴射口として複数の小孔を管軸方向に配し、その小孔列に燃料ガスあるいは酸素含有ガスを吹き込むためのノズルを接続するようにしても良い。   In the embodiments described so far, a slit is provided along the tube axis direction as an injection port to the combustion chamber, and a flat fuel gas injection nozzle and an oxygen-containing gas injection nozzle are connected to the slit. A plurality of small holes may be arranged in the tube axis direction as injection ports to the combustion chamber, and nozzles for injecting fuel gas or oxygen-containing gas may be connected to the small hole row.

また、これまでに述べた実施形態では、燃料ガスと酸素含有ガスを別々に吹き込んでいるが、燃料ガスと酸素含有ガスを予混合して吹き込んでも良い。   In the embodiments described so far, the fuel gas and the oxygen-containing gas are blown separately, but the fuel gas and the oxygen-containing gas may be blown in a premixed manner.

本発明の一実施形態に係る多段式管状火炎バーナの側面図である。It is a side view of the multistage type tubular flame burner concerning one embodiment of the present invention. 図1のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 本発明の一実施形態に係る多段式管状火炎バーナの燃焼制御方法の説明図である。It is explanatory drawing of the combustion control method of the multistage tubular flame burner which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る多段式管状火炎バーナの燃焼制御方法の説明図である。It is explanatory drawing of the combustion control method of the multistage tubular flame burner which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態の説明図である。It is explanatory drawing of other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 多段式管状火炎バーナ
2 大径管状火炎バーナ
3 小径管状火炎バーナ
10 大径管状火炎バーナの燃焼室
10a 大径管状火炎バーナの燃焼室の先端
10b 大径管状火炎バーナの燃焼室の後端
11a、11c 燃料ガス吹き込みノズル
11b、11d 酸素含有ガス吹き込みノズル
12 スリット
13 小径管状火炎バーナの燃焼室
13a 小径管状火炎バーナの燃焼室の先端
13b 小径管状火炎バーナの燃焼室の後端
14a、14c 燃料ガス吹き込みノズル
14b、14d 酸素含有ガス吹き込みノズル
15 スリット
16a 燃料ガスの開閉弁
16b 酸素含有ガスの開閉弁
17a 燃料ガスの開閉弁
17b 酸素含有ガスの開閉弁
18、18a、18b 燃料ガスの流量調整弁
19、19a、19b 酸素含有ガスの流量調整弁
20、20a、20b 供給制御装置
21、21a、21b 燃料ガスの流量計
22、22a、22b 酸素含有ガスの流量計
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Multistage type tubular flame burner 2 Large diameter tubular flame burner 3 Small diameter tubular flame burner 10 Combustion chamber of large diameter tubular flame burner 10a Front end of combustion chamber of large diameter tubular flame burner 10b Rear end of combustion chamber of large diameter tubular flame burner 11a 11c Fuel gas injection nozzles 11b, 11d Oxygen-containing gas injection nozzles 12 Slit 13 Combustion chamber of small diameter tubular flame burner 13a Tip of combustion chamber of small diameter tubular flame burner 13b Rear end of combustion chamber of small diameter tubular flame burner 14a, 14c Fuel gas Blowing nozzles 14b, 14d Oxygen-containing gas blowing nozzle 15 Slit 16a Fuel gas on-off valve 16b Oxygen-containing gas on-off valve 17a Fuel gas on-off valve 17b Oxygen-containing gas on-off valve 18, 18a, 18b Fuel gas flow rate adjustment valve 19 19a, 19b Oxygen-containing gas flow control valve 20, 2 a, 20b supply controller 21, 21a, flowmeter 22,22a and 21b the fuel gas flow meter of 22b containing gas

Claims (2)

先端が開放された管状の燃焼室と、ノズル噴射口が前記燃焼室の内面に開口した、燃料と酸素含有ガスを別々にあるいは予混合して吹き込むノズルを備え、各ノズルの噴射方向が燃焼室内周面の接線方向とほぼ一致している管状火炎バーナを複数個用いて、燃焼室の内径の大きい管状火炎バーナの後端に、それより燃焼室の内径の小さい管状火炎バーナの先端を連結するようにして一体の管状火炎バーナとするとともに、多段となった管状火炎バーナを構成する個々の管状火炎バーナの使用と停止を切り替え可能としたことを特徴とする多段式管状火炎バーナ。 A tubular combustion chamber having an open end, and a nozzle having a nozzle injection port opened on the inner surface of the combustion chamber, the fuel and the oxygen-containing gas being blown separately or premixed, the injection direction of each nozzle being the combustion chamber Using a plurality of tubular flame burners that substantially coincide with the tangential direction of the peripheral surface, the tip of the tubular flame burner with a smaller inner diameter of the combustion chamber is connected to the rear end of the tubular flame burner with a larger inner diameter of the combustion chamber. Thus, while using it as an integral tubular flame burner, the use and stop of each tubular flame burner which constitute the multi-stage tubular flame burner were made switchable, The multi-stage tubular flame burner characterized by things. 先端が開放された管状の燃焼室と、ノズル噴射口が前記燃焼室の内面に開口した、燃料と酸素含有ガスを別々にあるいは予混合して吹き込むノズルを備え、各ノズルの噴射方向が燃焼室内周面の接線方向とほぼ一致している管状火炎バーナを複数個用いて、燃焼室の内径の大きい管状火炎バーナの後端に、それより燃焼室の内径の小さい管状火炎バーナの先端を連結するようにして一体の管状火炎バーナとした多段式管状火炎バーナの燃焼制御方法であって、
前記燃料と酸素含有ガスの吹き込み速度が、管状火炎を形成するために必要な火炎形成最小流速と圧力損失から決まる許容最大流速の間の適正な吹き込み速度となるように、燃焼負荷に応じて、前記多段式管状火炎バーナを構成する個々の管状火炎バーナの内から、使用する管状火炎バーナを選択して燃焼することを特徴とする多段式管状火炎バーナの燃焼制御方法。
A tubular combustion chamber having an open end, and a nozzle having a nozzle injection port opened on the inner surface of the combustion chamber, the fuel and the oxygen-containing gas being blown separately or premixed, the injection direction of each nozzle being the combustion chamber Using a plurality of tubular flame burners that substantially coincide with the tangential direction of the peripheral surface, the tip of the tubular flame burner with a smaller inner diameter of the combustion chamber is connected to the rear end of the tubular flame burner with a larger inner diameter of the combustion chamber. In this way, a combustion control method for a multi-stage tubular flame burner that is an integral tubular flame burner ,
Depending on the combustion load, the fuel and oxygen-containing gas blowing rate is an appropriate blowing rate between the flame forming minimum flow rate required to form the tubular flame and the allowable maximum flow rate determined from the pressure loss , A combustion control method for a multi-stage tubular flame burner, characterized in that a tubular flame burner to be used is selected from the individual tubular flame burners constituting the multi-stage tubular flame burner and burned.
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