JP4306617B2 - 管状火炎バーナ - Google Patents

Description

本発明は、燃焼効率を損なわずに低ＮＯｘ燃焼が可能な燃焼バーナに関する。

バーナからの有害燃焼廃棄物を低減させる方法として、有害燃焼廃棄物がＮＯｘの場合は、排ガス再循環燃焼法、水添加燃焼法および多段燃焼法などの方法が実用化されている。これらの技術はＮＯｘの発生を低減させる燃焼排ガス温度の抑制、高温燃焼ガスの滞留時間の短縮、酸素分圧の低下などを利用するものである。

排ガス再循環燃焼法は排ガスの一部をバーナ部に再循環して酸素分圧を下げ低ＮＯｘ化する方法で、水添加燃焼法は燃焼室に水や水蒸気を吹き込んで火炎温度を下げて低ＮＯｘ化する方法である。

特許文献１は多段燃焼方法を用いた低ＮＯｘガス焚バーナに関し、油焚バーナに比較してＮＯｘ量の規制が厳しいガス焚バーナにおいて、バーナに一次空気ノズルと二次空気ノズルを設けで燃焼室内において完全燃焼させＮＯｘ量を低減させることが記載されている。

また、特許文献１では、排ガス再循環燃焼法は燃焼用送風機により排ガスを循環させるため、火炎が不安定となり燃焼用空気系も汚染されることから循環させる排ガス量が制約される。排ガスを自己循環させる場合は低負荷の燃焼条件下において再循環率が低下し、ＮＯｘ量の低減に制約が生じることなどが指摘されている。

更に、水添加燃焼法はバーナの金属部に腐食が生じたり、ボイラー効率が低下する。また添加する水分としてボイラの発生蒸気が利用できない場合、蒸気発生装置等が別途必要となり設備費用が高価となることなどが指摘されている。
特開平７−１２７８１７号公報

上述したように排ガス再循環燃焼法や水添加燃焼法は原理的に優れるものの種々の付加的設備を必要とし実機化されたバーナは複雑な構造で高価となり必ずしも実用性に優れていたものではない。

そこで、本発明は簡単な構造で排ガスを循環させたり、水添加を行うことが可能で燃焼効率に優れるバーナを提供することを目的とする。

本発明の課題は以下の手段により達成できる。
１．一端が開放され、燃焼ガスを噴出する円管状の燃焼室を有し、前記燃焼室の他端部に燃料ガスを前記燃焼室の内壁面接線方向に沿って、前記燃焼室内に吹き込む燃料供給ノズルと、酸素含有ガスを前記燃焼室の内壁面接線方向に沿って、前記燃焼室内に吹き込む酸素含有ガス供給ノズルとを、前記燃焼室内において前記燃料ガスと前記酸素含有ガスによる燃焼ガスが旋回流を生じるように配置し、更に前記管状の燃焼室から噴出する燃焼ガスの一部、水および不活性流体の少なくとも一つからなる付加流体を前記燃焼室内に供給する付加流体用ノズルを、前記燃焼室の接線方向、管軸方向および前記燃焼室の径方向の少なくとも一つに配置することを特徴とする管状火炎バーナ。
２．１に記載の管状火炎バーナを備えたことを特徴とする燃焼、加熱もしくは乾燥装置。

本発明の管状火炎バーナは簡単な構造で排ガスの再循環や水添加が可能なので、安価な設備投資で低ＮＯｘ化が可能で産業上極めて有用である。また、燃焼排ガスに対して効率的に排ガスの再循環や水添加が可能なので火炎温度の低下が少なく燃料損失が少ない。

本発明は管状火炎バーナの燃焼室にその接線方向、管軸方向および直径方向の少なくとも一つから、再循環させる燃焼ガス、水および不活性流体の少なくとも一つ（以降、付加流体）を吹き込むことを特徴とする。

図１は、本発明の一実施形態に係る管状火炎バーナの構造を説明する図で、図において１は管状火炎バーナ、２は燃料ガス、３は酸素含有ガス、４は付加流体、５は燃焼ガス、１１は酸素含有ガス３を燃焼室内に吹き込む酸素含有ガス供給ノズル、１２は燃料ガスを燃焼室内に吹き込む燃料ガス供給ノズル、１３ａ，ｂ，ｃは付加流体用ノズルを示す。図２は図１のＡ−Ａ矢視の断面図を示す。

図示した管状火炎バーナは一端が開放され、燃焼ガス５を燃焼室内において形成または噴出する管状の燃焼室を有し、前記燃焼室の他端部に燃料ガス２を前記燃焼室の接線方向に沿って、前記燃焼室内に吹き込む燃料供給ノズル１２と、酸素含有ガス３を前記燃焼室の接線方向に沿って、前記燃焼室内に吹き込む酸素含有ガス供給ノズル１１とを有する。

前記管状の燃焼室から噴出する燃焼ガスの一部を、前記燃焼室内に吹き込み再循環させる付加流体（再循環燃焼ガス）用ノズル１３ａ、付加流体（水）用ノズル１３ｂ，付加流体（不活性流体）用ノズル１３ｃを配置する。

図示した管状火炎バーナは、付加流体４を燃焼室内に吹き込む付加流体用ノズル１３ａ，１３ｂ，１３ｃを複数配置するが、本発明では付加流体用ノズルは単数でも複数でも良く特にその数は規定しない。

また、付加流体用ノズル１３ａ（１３ｂ，１３ｃ）を燃焼室に取り付ける位置は前記燃焼室の接線方向、管軸方向もしくは径方向のいずれであっても良い。
図２に示すように燃料供給ノズル１２、酸素含有ガス供給ノズル１１は前記燃焼室内において前記燃料ガスと前記酸素含有ガスを混合燃焼して得られる燃焼ガス５が旋回流により急速混合の促進が図られ、付加流体用ノズル１３ａ（１３ｂ，１３ｃ）から供給される再循環させる燃焼ガス、水および不活性流体の少なくとも一つからなる付加流体は燃焼ガス５と急速かつ効率良い混合促進が図られ、安定した火炎形成を行なうととともにＮＯｘを大幅に低減する。

尚、本発明において、管状火炎バーナの燃焼ガスとは燃焼火炎および／または燃焼ガスとする。

図３は上述した管状火炎バーナを用いた加熱装置の構成を模式的に説明する図で、加熱装置６は炉内温度センサ６１、炉内換気用ブロアー６２、開閉弁６４の制御装置６３（NOｘセンサー）、開閉弁６４を有し、加熱装置には管状火炎バーナ１が配置されている。

炉内に配置した被加熱物８を、管状火炎バーナ１で加熱する場合は、ガス成分分析装置６３による炉内雰囲気ガス成分中のＮＯｘ濃度を測定し、所望のＮＯｘ濃度となるように排ガス循環量(１３ａ)（もしくは水添加量１３ｂ、不活性流体量１３ｃ）を制御する。本構成は、燃焼装置、乾燥装置に適用可能である。

本発明の一実施例を示す図。 図１におけるＡ−Ａ矢視の断面図。 本発明の一実施例を示す図。

符号の説明

１ 管状火炎バーナ
２ 燃料ガス
３ 酸素含有ガス
４ 付加流体
５ 燃焼ガス
１１ 酸素含有ガス供給ノズル
１２ 燃料ガス供給ノズル
１３ａ，ｂ，ｃ 付加流体用ノズル
６ 加熱装置
６１ 炉内温度センサ
６２ 炉内換気用ブロアー
６３ 制御装置（ＮＯｘセンサー）
６４ 開閉弁
８ 被加熱物

Claims (2)

1. 一端が開放され、燃焼ガスを噴出する円管状の燃焼室を有し、前記燃焼室の他端部 に燃料ガスを前記燃焼室の内壁面接線方向に沿って、前記燃焼室内に吹き込む燃料供 給ノズルと、酸素含有ガスを前記燃焼室の内壁面接線方向に沿って、前記燃焼室内に 吹き込む酸素含有ガス供給ノズルとを、前記燃焼室内において前記燃料ガスと前記酸 素含有ガスによる燃焼ガスが旋回流を生じるように配置し、更に前記管状の燃焼室か ら噴出する燃焼ガスの一部、水および不活性流体の少なくとも一つからなる付加流体 を前記燃焼室内に供給する付加流体用ノズルを、前記燃焼室の接線方向、管軸方向お よび前記燃焼室の径方向の少なくとも一つに配置することを特徴とする管状火炎バー ナ。
2. 請求項１に記載の管状火炎バーナを備えたことを特徴とする燃焼、加熱もしくは 乾燥装置。

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