JP5203489B2 - Combustion device - Google Patents

Combustion device Download PDF

Info

Publication number
JP5203489B2
JP5203489B2 JP2011133533A JP2011133533A JP5203489B2 JP 5203489 B2 JP5203489 B2 JP 5203489B2 JP 2011133533 A JP2011133533 A JP 2011133533A JP 2011133533 A JP2011133533 A JP 2011133533A JP 5203489 B2 JP5203489 B2 JP 5203489B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
combustion apparatus
combustion
space
cylindrical
cylindrical space
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2011133533A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013002706A (en
Inventor
祐作 河本
和也 北村
雄介 朝山
智樹 片山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chugai Ro Co Ltd
Original Assignee
Chugai Ro Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chugai Ro Co Ltd filed Critical Chugai Ro Co Ltd
Priority to JP2011133533A priority Critical patent/JP5203489B2/en
Priority to KR1020127022025A priority patent/KR101341681B1/en
Priority to PCT/JP2012/056849 priority patent/WO2012172846A1/en
Priority to CN201280000964.5A priority patent/CN103026138B/en
Priority to TW101110554A priority patent/TWI445906B/en
Publication of JP2013002706A publication Critical patent/JP2013002706A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5203489B2 publication Critical patent/JP5203489B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23MCASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M9/00Baffles or deflectors for air or combustion products; Flame shields
    • F23M9/02Baffles or deflectors for air or combustion products; Flame shields in air inlets
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C3/00Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber
    • F23C3/006Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber the chamber being arranged for cyclonic combustion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F23C7/002Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F23C9/006Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber the recirculation taking place in the combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F23C9/08Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber for reducing temperature in combustion chamber, e.g. for protecting walls of combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L15/00Heating of air supplied for combustion
    • F23L15/02Arrangements of regenerators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23MCASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M9/00Baffles or deflectors for air or combustion products; Flame shields
    • F23M9/08Helical or twisted baffles or deflectors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Air Supply (AREA)
  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)

Description

本発明は、燃焼装置に関する。   The present invention relates to a combustion apparatus.

リジェネレイティブバーナのように、燃焼排ガス中の熱を回収して燃焼装置に供給される燃焼用空気を加熱することによって熱効率を高めた燃焼装置が使用されている。燃焼用空気の温度が高い燃焼装置では、一般的にNOx濃度が高くなりやすい。このため、燃焼用空気と燃料との混合を遅らせて緩慢に燃焼させることで、NOxの発生を抑制する方法が採用される。緩慢燃焼すると、当然ながら、火炎の長さは長くなる。しかしながら、炉の幅が狭い場合には、火炎が対向する炉壁に達して不完全燃焼となるため、十分に燃焼を遅らせることができない。   Like a regenerative burner, a combustion apparatus is used in which heat efficiency is improved by recovering heat in combustion exhaust gas and heating combustion air supplied to the combustion apparatus. In a combustion apparatus in which the temperature of combustion air is high, the NOx concentration generally tends to be high. For this reason, the method of suppressing generation | occurrence | production of NOx by delaying mixing of combustion air and fuel and burning slowly is adopted. Of course, slow combustion increases the length of the flame. However, when the width of the furnace is narrow, the flame reaches the facing furnace wall and incomplete combustion occurs, so that the combustion cannot be sufficiently delayed.

特許文献1には、燃焼用空気を円錐状の空間に接線方向に吹き込むことで、旋回気流を形成し、この気流に載せて火炎を旋回させることにより、火炎長を長くすると共に、炉内において火炎が径方向に広がるようにした燃焼装置が記載されている。   In Patent Document 1, a combustion air is blown into a conical space in a tangential direction to form a swirling airflow, and a flame is swung on the airflow to increase the flame length, and in the furnace A combustion device is described in which the flame spreads radially.

特許文献1では、複数の板材を組み合わせて、円錐状の燃焼空間と、燃焼用空気を吹き込むための流路とを形成している。リジェネレイティブバーナのように、燃焼用空気が極めて高温になる場合には、燃焼空間や流路を形成する板材に高い耐熱性が要求される。しかしながら、そのような高温に耐え得る材料は非常に高価であり、工業炉に適用するには経済的合理性が得られない。   In Patent Document 1, a plurality of plate materials are combined to form a conical combustion space and a flow path for blowing combustion air. When the combustion air becomes extremely high like a regenerative burner, high heat resistance is required for the plate material forming the combustion space and the flow path. However, materials that can withstand such high temperatures are very expensive and are not economically reasonable for industrial furnace applications.

特許第3904644号公報Japanese Patent No. 3904644

前記問題点に鑑みて、本発明の課題は、高温の燃焼用空気を使用でき、且つ、旋回して径方向に広がる火炎を形成できる燃焼装置を提供することを課題とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a combustion apparatus that can use high-temperature combustion air and can form a flame that swirls and expands in the radial direction.

前記課題を解決するために、本発明による燃焼装置は、円筒形の円筒空間を画定する円筒部と、前記円筒空間から炉内に向かって拡径する拡径空間を画定する拡径部と、前記円筒空間に接する平面からなる第1の側面と、前記第1の側面に対向する平面からなる第2の側面と、前記第2の側面から屈曲して延伸し、前記円筒空間に接する平面からなる第3の側面とを有し、蓄熱体を収容した蓄熱室に連通するノズル流路とを備えるものとする。 In order to solve the above problems, a combustion apparatus according to the present invention includes a cylindrical portion that defines a cylindrical cylindrical space, a diameter-expanding portion that defines a diameter-expanding space that expands from the cylindrical space toward the inside of the furnace, From a first side surface composed of a plane in contact with the cylindrical space, a second side surface composed of a plane facing the first side surface, and a plane bent and extended from the second side surface, from the plane in contact with the cylindrical space comprising a third aspect possess, it is intended to comprise a nozzle channel communicating with the heat storage chamber containing a heat storage medium.

この構成によれば、第1の側面に沿って円筒空間に接線方向に燃焼用空気を吹き込んで螺旋状の旋回気流を形成するノズル流路に、円筒空間に接するように開放する第3の側面を設けたことで、円筒空間からノズル流路に燃焼ガスを排出する際の流路抵抗を低減して十分な流量を確保できる。また、第3の側面が第2の側面から屈曲して延伸するため、ノズル流路の側面と円筒部の内壁との間に形成される角が大きくなり、燃焼装置内壁全面に十分な厚みを持たせることが可能である。このため、燃焼装置を耐熱性に優れる材料で形成し、高温の燃焼用空気を使用して燃焼することも、高温の燃焼ガスを排出することも可能になる。また、燃焼室が拡径部を有することで、旋回気流を径方向に大きくし、炉内においてさらに旋回気流が径方向に拡大することを容易にする。   According to this configuration, the third side surface that is opened to come into contact with the cylindrical space into the nozzle flow path that blows combustion air tangentially into the cylindrical space along the first side surface to form a spiral swirling airflow. By providing this, it is possible to reduce the flow path resistance when exhausting the combustion gas from the cylindrical space to the nozzle flow path, and to secure a sufficient flow rate. Further, since the third side surface is bent and extended from the second side surface, the angle formed between the side surface of the nozzle channel and the inner wall of the cylindrical portion is increased, and a sufficient thickness is provided on the entire inner wall of the combustion apparatus. It is possible to have it. For this reason, a combustion apparatus is formed with the material excellent in heat resistance, and it becomes possible to burn using high temperature combustion air, and to discharge | emit high temperature combustion gas. Further, since the combustion chamber has the enlarged diameter portion, the swirl airflow is increased in the radial direction, and the swirl airflow is further easily expanded in the radial direction in the furnace.

また、本発明の燃焼装置において、前記第3の側面は、前記第2の側面から90°以下の角度だけ屈曲して延伸することが好ましい。   In the combustion apparatus of the present invention, it is preferable that the third side surface bends and extends from the second side surface by an angle of 90 ° or less.

この構成によれば、燃焼室内に鋭角に突出する角が形成されないので、強度を高くできる。   According to this structure, since an acute angle is not formed in the combustion chamber, the strength can be increased.

また、本発明の燃焼装置において、前記第3の側面は、前記第1の側面との間に形成する前記円筒空間側の角度が90°以下であることが好ましい。   In the combustion apparatus of the present invention, it is preferable that an angle on the cylindrical space side formed between the third side surface and the first side surface is 90 ° or less.

この構成によれば、ノズル流路から燃焼ガスを排出する際、第3の側面に沿った気流が第1の側面に対して、第2の側面に向かう方向に入射および反射するので、排気抵抗が小さくなる。   According to this configuration, when the combustion gas is discharged from the nozzle flow path, the air flow along the third side surface is incident and reflected in the direction toward the second side surface with respect to the first side surface, so that the exhaust resistance Becomes smaller.

また、本発明の燃焼装置において、前記拡径部は、階段状に拡径してもよい。   Moreover, the combustion apparatus of this invention WHEREIN: You may expand the said enlarged diameter part in step shape.

この構成によれば、拡径空間において、炉内に向かって流れる燃焼用空気、混合気または燃焼ガスは、拡径部の各段差において壁面から剥離して、その流れを阻害する渦を生じる。このため、円筒空間において形成された螺旋状の流れが、拡径空間においても旋回を維持する。   According to this configuration, in the diameter expansion space, the combustion air, the air-fuel mixture or the combustion gas flowing toward the inside of the furnace is separated from the wall surface at each step of the diameter expansion portion, and a vortex that inhibits the flow is generated. For this reason, the spiral flow formed in the cylindrical space keeps turning even in the enlarged diameter space.

また、本発明の燃焼装置において、前記円筒部の内壁に、連続または断続した螺旋状の溝または突起が設けられてもよい。   In the combustion apparatus of the present invention, a continuous or intermittent spiral groove or protrusion may be provided on the inner wall of the cylindrical portion.

この構成によれば、旋状の溝または突起が燃焼用空気を案内して、旋回気流の形成を促進する。   According to this configuration, the spiral groove or protrusion guides the combustion air and promotes the formation of the swirling airflow.

また、本発明の燃焼装置において、前記溝または突起は、前記拡径部に近付くほど幅が広くなってもよい。   In the combustion apparatus of the present invention, the groove or the protrusion may be wider as it gets closer to the enlarged diameter portion.

この構成によれば、旋回気流に偏りを生じて、周方向の一部にだけ火炎が長く伸びることを防止できる。   According to this configuration, it is possible to prevent the swirling airflow from being biased and the flame from extending only a part in the circumferential direction.

また、本発明の燃焼装置において、前記溝または突起は、断続的に設けられ、周方向に隣接する前記溝または突起が、軸方向に互い違いに配置されてもよい。   In the combustion apparatus of the present invention, the grooves or protrusions may be provided intermittently, and the grooves or protrusions adjacent in the circumferential direction may be alternately arranged in the axial direction.

この構成によれば、溝の内部または突起の間に形成される旋回気流の上流と下流とで燃焼用空気の入れ換えを行えるので、火炎の拡散効果が高い。   According to this configuration, the combustion air can be exchanged upstream and downstream of the swirling airflow formed in the groove or between the protrusions, so that the flame diffusion effect is high.

本発明の第1実施形態の燃焼装置の軸方向断面図である。1 is an axial sectional view of a combustion apparatus according to a first embodiment of the present invention. 図1の燃焼装置の軸直角断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view perpendicular to the axis of the combustion apparatus of FIG. 1. 図1の燃焼装置の異なる方向の軸方向断面図である。It is an axial sectional view of the different direction of the combustion apparatus of FIG. 本発明の第2実施形態の燃焼装置の軸方向断面図である。It is an axial sectional view of the combustion device of a 2nd embodiment of the present invention. 図4の燃焼装置の軸直角断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view perpendicular to the axis of the combustion apparatus of FIG. 4. 本発明の第3実施形態の燃焼装置の軸方向断面図である。It is an axial sectional view of a combustion apparatus according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第4実施形態の燃焼装置の軸方向断面図である。It is an axial sectional view of the combustion device of a 4th embodiment of the present invention. 本発明の第5実施形態の燃焼装置の軸方向断面図である。It is an axial sectional view of a combustion apparatus according to a fifth embodiment of the present invention. 図8の燃焼装置の軸直角断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view perpendicular to the axis of the combustion device of FIG. 8.

これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図1乃至3は、本発明の第1実施形態の燃焼装置を示す。   Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. 1 to 3 show a combustion apparatus according to a first embodiment of the present invention.

本実施形態の燃焼装置は、炉内空間1を画定する炉壁2に、バーナ本体3を取り付けてなる。バーナ本体3は、その内部に円筒形の円筒空間4を確定する円筒部5を構成する。炉壁2には、円筒空間4から炉内空間1に向かって拡径する拡径空間6を画定する拡径部7が形成されている。この円筒空間4と拡径空間6とは、本実施形態の燃焼装置の特徴的な形状を有する燃焼室を構成している。本実施形態の拡径空間6は、炉内空間1側ほど、拡径率が大きくなっている。   The combustion apparatus of this embodiment is configured by attaching a burner body 3 to a furnace wall 2 that defines a furnace internal space 1. The burner body 3 constitutes a cylindrical portion 5 that defines a cylindrical cylindrical space 4 therein. The furnace wall 2 is formed with a diameter-expanded portion 7 that defines a diameter-expanded space 6 that expands from the cylindrical space 4 toward the furnace space 1. The cylindrical space 4 and the expanded diameter space 6 constitute a combustion chamber having a characteristic shape of the combustion apparatus of the present embodiment. The diameter expansion space 6 of the present embodiment has a larger diameter expansion ratio toward the furnace inner space 1 side.

また、バーナ本体3は、円筒空間4の上部に開口するノズル流路8を有する。ノズル流路8は、円筒空間4の円筒面に接する平面からなる第1の側面8aと、第1の側面8aに対向して第1の側面8aと平行に延伸する平面からなる第2の側面8bと、第2の側面8bから屈曲して90°の角度で延伸し、円筒空間4に接する平面からなる第3の側面8cとを備える。また、ノズル流路8の天面は円筒空間4の天面8dに連続するように延伸し、ノズル流路8の底面8eは、天面に平行である。つまり、ノズル流路8の天面および底面は、円筒空間4の中心軸に直角にする平面である。   The burner body 3 has a nozzle channel 8 that opens to the top of the cylindrical space 4. The nozzle flow path 8 has a first side surface 8a composed of a flat surface in contact with the cylindrical surface of the cylindrical space 4, and a second side surface composed of a flat surface facing the first side surface 8a and extending in parallel with the first side surface 8a. 8b and a third side surface 8c which is bent from the second side surface 8b and extends at an angle of 90 ° and which is a plane in contact with the cylindrical space 4. The top surface of the nozzle channel 8 extends so as to be continuous with the top surface 8d of the cylindrical space 4, and the bottom surface 8e of the nozzle channel 8 is parallel to the top surface. That is, the top surface and the bottom surface of the nozzle channel 8 are planes that are perpendicular to the central axis of the cylindrical space 4.

ノズル流路8は、第1の側面8aと第2の側面8bとによって画定され、断面が一定なスリット状の助走部9と、90°以下の角度で互いに交差する円筒空間4の2つの接面である第1の側面8aと第3の側面8cとによって画定された開口部10とからなる。   The nozzle channel 8 is defined by a first side surface 8a and a second side surface 8b, and has a slit-shaped run-up portion 9 having a constant cross section and two contact points of the cylindrical space 4 intersecting each other at an angle of 90 ° or less. It consists of the opening part 10 defined by the 1st side surface 8a and the 3rd side surface 8c which are surfaces.

ノズル流路8の他端は、蓄熱体を収容した蓄熱室11に連通している。詳しくは、ノズル流路8の他端は、断面形状がノズル流路8と一致する矩形形状から、蓄熱室11に連通する接続流路12と一致する円形形状に遷移する遷移流路13に接続されている。   The other end of the nozzle channel 8 communicates with the heat storage chamber 11 that houses the heat storage body. Specifically, the other end of the nozzle flow path 8 is connected to a transition flow path 13 that transitions from a rectangular shape whose cross-sectional shape matches the nozzle flow path 8 to a circular shape that matches the connection flow path 12 communicating with the heat storage chamber 11. Has been.

またノズル流路8の開口部10において、第1の側面8aの天面8dに近い位置には、燃料ガスを供給するためのガスノズル14が開口している。ガスノズル14は、1次燃焼用空気も供給され、点火装置を内蔵している。   Further, in the opening 10 of the nozzle flow path 8, a gas nozzle 14 for supplying fuel gas is opened at a position near the top surface 8d of the first side surface 8a. The gas nozzle 14 is also supplied with primary combustion air and incorporates an ignition device.

本実施形態において、蓄熱室11において加熱されてから供給される燃焼用空気は、ノズル流路8から円筒部5の内壁に沿って接線方向に吹き込まれ、円筒空間4内に螺旋状に旋回する気流を形成する。ガスノズル14から供給された燃料が燃焼して形成される火炎は、この旋回気流に乗って、螺旋状に延伸する。   In the present embodiment, the combustion air supplied after being heated in the heat storage chamber 11 is blown in a tangential direction along the inner wall of the cylindrical portion 5 from the nozzle flow path 8 and swirls spirally into the cylindrical space 4. Create an air flow. The flame formed by the combustion of the fuel supplied from the gas nozzle 14 rides on this swirling airflow and extends spirally.

火炎(旋回気流)が拡径部7に達すると、その形状に合わせて、旋回気流の旋回半径が拡大してゆく。そして、炉内空間1に到達した旋回気流は、径方向外側に、炉壁2の内面に沿って全周に広がるような渦状の流れを形成する。これにより、見かけ上の火炎は傘状に広がったものとなり、燃料の燃焼を遅らせて緩慢燃焼しても、見かけ上の燃焼火炎の長さが短くなる。このため、本実施形態の燃焼装置は、対向する炉壁が近距離にあるような幅の狭い炉にも適用できる。   When the flame (swirl airflow) reaches the enlarged diameter portion 7, the swirl radius of the swirl airflow increases in accordance with the shape. And the swirling airflow which reached | attained the furnace space 1 forms the spiral flow which spreads to a perimeter along the inner surface of the furnace wall 2 on the radial direction outer side. As a result, the apparent flame spreads in an umbrella shape, and the length of the apparent combustion flame is shortened even if the combustion of the fuel is delayed and slow combustion is performed. For this reason, the combustion apparatus of this embodiment is applicable also to a narrow furnace where the opposing furnace walls are at a short distance.

また、このように燃焼ガスによって渦を形成すると、渦の中心部は負圧となる。このため、渦状の流れから脱離した燃焼ガスは、渦の中心に吸引され、火炎の中に巻き込まれる。これによって、燃焼ガス中の未燃燃料ガスを完全燃焼させられるので、燃焼温度を低くして低NOx化できる。   Further, when the vortex is formed by the combustion gas in this way, the central portion of the vortex becomes a negative pressure. For this reason, the combustion gas desorbed from the spiral flow is sucked into the center of the vortex and is caught in the flame. As a result, the unburned fuel gas in the combustion gas can be completely burned, so that the combustion temperature can be lowered to reduce NOx.

本発明において、ノズル流路8は、円筒空間4に供給する燃焼用空気を整流するための助走部9を備える。このため、ノズル流路8は、円筒部5の内壁に沿って流れるように、燃焼用空気を吹き込むことができる。   In the present invention, the nozzle flow path 8 includes a run-up portion 9 for rectifying combustion air supplied to the cylindrical space 4. For this reason, the combustion air can be blown into the nozzle flow path 8 so as to flow along the inner wall of the cylindrical portion 5.

また、ノズル流路8は、円筒空間4に向かって大きく開いた開口部10を備える。このため、蓄熱室11において熱回収するために円筒空間4を介して炉内空間1の燃焼ガスを排気する際には、円筒空間4上部の広い範囲から燃焼ガスがノズル流路8に流れ込むことができる。つまり、開口部10は、炉内空間1の燃焼ガスを排気する際の流路抵抗を低減して、排気効率を高める。   Further, the nozzle flow path 8 includes an opening 10 that is wide open toward the cylindrical space 4. For this reason, when exhausting the combustion gas in the furnace space 1 through the cylindrical space 4 for heat recovery in the heat storage chamber 11, the combustion gas flows into the nozzle flow path 8 from a wide range above the cylindrical space 4. Can do. That is, the opening 10 reduces the flow resistance when exhausting the combustion gas in the furnace space 1 and increases the exhaust efficiency.

このように、排気効率を高めるためには、第3の側面8cに沿った気流が、第1の側面8aに対して、円筒空間4側から遷移流路13側に向かって入射および反射するような角度にすることが好ましい。つまり、図2に二点鎖線で示した第3の側面8c’のように、第1の側面8aとの間に90°よりも大きな角度を円筒空間4側に形成するものでないことが好ましい。   As described above, in order to increase the exhaust efficiency, the airflow along the third side surface 8c is incident and reflected from the cylindrical space 4 side toward the transition flow path 13 side with respect to the first side surface 8a. It is preferable that the angle be set to a certain angle. That is, it is preferable not to form an angle larger than 90 ° on the side of the cylindrical space 4 with respect to the first side surface 8a like the third side surface 8c 'shown by a two-dot chain line in FIG.

また、本発明の燃焼装置は、第3の側面8cが第2の側面8bから90°の角度で延伸しているため、図2に二点鎖線で示した第2の側面8bと第3の側面8c’との間に形成される角のように、内部の空間に突出する細い構造体がないので、内面全体を、キャスタブル耐火物のような機械的な強度には劣るが耐熱性が高い材料で覆うことができる。このため、本発明の燃焼装置は、蓄熱室11において高温に熱せられた燃焼用空気によっても損傷しないように設計できる。   Further, in the combustion apparatus of the present invention, since the third side surface 8c extends from the second side surface 8b at an angle of 90 °, the second side surface 8b shown by the two-dot chain line in FIG. Since there is no thin structure projecting into the internal space like the corner formed between the side surface 8c ', the entire inner surface is inferior in mechanical strength like a castable refractory, but has high heat resistance. Can be covered with material. For this reason, the combustion apparatus of the present invention can be designed not to be damaged by the combustion air heated to a high temperature in the heat storage chamber 11.

図4乃至5に、本発明の第2実施形態の燃焼装置を示す。尚、これ以降の実施形態の説明では、先に説明した実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して、重複する説明を省略する。   4 to 5 show a combustion apparatus according to a second embodiment of the present invention. In the following description of the embodiment, the same constituent elements as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

本実施形態において、円筒空間4を形成する円筒部5の内壁には、螺旋状の溝15が形成されている。また、本実施形態の拡径空間6は、階段状に拡径している。換言すると、拡径部7の内壁面は、径が段階的に大きくなる複数の円筒によって構成されている。   In the present embodiment, a spiral groove 15 is formed on the inner wall of the cylindrical portion 5 that forms the cylindrical space 4. Moreover, the diameter expansion space 6 of this embodiment is expanded in steps. In other words, the inner wall surface of the enlarged diameter portion 7 is composed of a plurality of cylinders whose diameters are increased stepwise.

螺旋状の溝15は、ノズル流路8から吹き込まれた燃焼用空気が溝15に沿って旋回するように案内する。これにより、旋回気流の形成を確実にする。また、溝15のピッチを小さくすれば、円筒空間4内における燃焼用空気の旋回の回数を多くすることができる。これにより、円筒空間4内における火炎の実質的な長さを長くすることができ、燃焼をより遅らせてさらなる低NOx化ができる。   The spiral groove 15 guides the combustion air blown from the nozzle flow path 8 so as to swirl along the groove 15. This ensures the formation of the swirling airflow. Further, if the pitch of the grooves 15 is reduced, the number of revolutions of the combustion air in the cylindrical space 4 can be increased. Thereby, the substantial length of the flame in the cylindrical space 4 can be lengthened, combustion can be further delayed, and further NOx reduction can be achieved.

階段状の拡径部7は、周方向に旋回する気流に対しては流れに沿って平坦な壁面であるが、炉内空間1に向かう気流に対しては、凹凸のある壁面である。従って、炉内空間1に向かう気流は、各段差を乗り越えるたびに、壁面から剥離して、その流れを阻害する渦を生じる。これにより、円筒空間4において形成された旋回気流が拡径部7において軸方向に向きを変えることを阻害し、燃焼用空気および燃焼ガスの旋回を維持する。これにより、炉内空間1に形成される傘状の火炎を大きく開いた形状とする。   The step-like enlarged diameter portion 7 is a flat wall surface along the flow with respect to the airflow swirling in the circumferential direction, but is an uneven wall surface with respect to the airflow toward the furnace space 1. Therefore, every time the airflow toward the furnace space 1 gets over each step, the airflow separates from the wall surface and generates a vortex that hinders the flow. As a result, the swirling airflow formed in the cylindrical space 4 is prevented from changing the direction in the axial direction in the enlarged diameter portion 7, and the swirling of the combustion air and the combustion gas is maintained. Thereby, it is set as the shape which opened the umbrella-shaped flame formed in the furnace space 1 largely.

また、本実施形態において、ノズル流路8の第2の側面8bは、第1の側面8aに対してやや傾斜した方向に延伸している。つまり、第1の側面8aと第2の側面8bとは、互いに対向し合い、スリット状の流路を形成するが、形成する流路の幅が必ずしも一定でなくてもよい。例えば、第2の側面8bは、円筒空間4に向かって流路の幅が狭くなるような方向に延伸してもよい。   In the present embodiment, the second side surface 8b of the nozzle channel 8 extends in a direction slightly inclined with respect to the first side surface 8a. That is, the first side surface 8a and the second side surface 8b face each other to form a slit-shaped flow path, but the width of the flow path to be formed is not necessarily constant. For example, the second side surface 8 b may extend in a direction in which the width of the flow path becomes narrower toward the cylindrical space 4.

また、本実施形態のように、ノズル流路8の第3の側面8cは、第2の側面8bから90°よりも小さい角度だけ屈曲して延伸してもよい。これにより、炉内空間1の燃焼ガスを排気する際の流路抵抗をさらに低減して、排気効率を高めることができ、また、第2の側面8bと第3の側面8cとが形成する角を鈍角にして、高い強度を得やすくできる。   Further, as in the present embodiment, the third side surface 8c of the nozzle flow path 8 may be bent and extended from the second side surface 8b by an angle smaller than 90 °. Thereby, the flow resistance when exhausting the combustion gas in the furnace space 1 can be further reduced, the exhaust efficiency can be increased, and the angle formed by the second side surface 8b and the third side surface 8c. Makes it easy to obtain high strength.

図6に、本発明の第3実施形態の燃焼装置を示す。本実施形態では、円筒部5の内壁には、拡径空間6に近付くに従って、一定の割合で軸方向の幅が広くなる螺旋状の溝15が形成されている。   FIG. 6 shows a combustion apparatus according to a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, a spiral groove 15 is formed on the inner wall of the cylindrical portion 5 such that the axial width increases at a certain rate as the diameter-expanding space 6 is approached.

このように、溝15の幅が拡大することで、旋回気流の流速が周方向に均一になる。特に、円筒部5の下部において、溝15同士が接近し、円筒空間4の下端において略全周に亘って溝15が存在するようになることが好ましい。そのようにすれば、旋回気流が偏って、火炎が一方向にだけ長く伸びることを防止でき、全周から略均等に火炎を噴射できる。   Thus, the flow velocity of the swirling air flow becomes uniform in the circumferential direction by increasing the width of the groove 15. In particular, it is preferable that the grooves 15 approach each other at the lower portion of the cylindrical portion 5 and the grooves 15 exist over substantially the entire circumference at the lower end of the cylindrical space 4. By doing so, it is possible to prevent the swirling airflow from being biased and the flame from extending long in only one direction, and the flame can be injected substantially evenly from the entire circumference.

また、本実施形態の拡径部7は、角が丸く面取りされた階段状の内壁面を有する。このような形状でも、気流の旋回を維持する機能を果たし得る。   In addition, the enlarged diameter portion 7 of the present embodiment has a stepped inner wall surface with rounded corners. Even in such a shape, the function of maintaining the swirl of the airflow can be achieved.

図7に、本発明の第4実施形態の燃焼装置を示す。本実施形態では、円筒部5の内壁には、螺旋状の突起16が形成されている。   FIG. 7 shows a combustion apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, a spiral protrusion 16 is formed on the inner wall of the cylindrical portion 5.

この突起16も、第2実施形態の溝15と同様に、ノズル流路8から吹き込まれた燃焼用空気を螺旋状に旋回するように案内する。   This projection 16 also guides the combustion air blown from the nozzle flow path 8 so as to swirl spirally, similarly to the groove 15 of the second embodiment.

また、本実施形態に示すように、拡径部7は、円錐状の拡径空間6を形成してもよい。   Further, as shown in the present embodiment, the enlarged diameter portion 7 may form a conical enlarged diameter space 6.

図8および9に、本発明の第5実施形態の燃焼装置を示す。本実施形態では、円筒部5の内壁には、約半周毎に断続的に設けた螺旋状の突起16が形成されている。さらに、本実施形態では、周方向に隣接し合う突起16が、円筒空間4の軸方向に互い違いになるように2分の1ピッチだけ軸方向にずらして配置されている。   8 and 9 show a combustion apparatus according to a fifth embodiment of the present invention. In the present embodiment, a spiral protrusion 16 provided intermittently about every half circumference is formed on the inner wall of the cylindrical portion 5. Furthermore, in this embodiment, the protrusions 16 adjacent to each other in the circumferential direction are arranged so as to be shifted in the axial direction by a half pitch so as to be alternated in the axial direction of the cylindrical space 4.

本実施形態において、軸方向に隣接する2つの突起16の間に案内された燃焼用空気(並びに燃料および燃焼ガス)の塊は、周方向に下流側の次の突起16によって2つに分割される。このようにして、旋回気流の隣接する上流の燃焼用空気と下流の燃焼用空気とを部分的に互いに入れ替えることにより、火炎の拡散効果を高められる。   In this embodiment, a mass of combustion air (and fuel and combustion gas) guided between two axially adjacent projections 16 is divided into two by the next projection 16 on the downstream side in the circumferential direction. The Thus, the flame diffusion effect can be enhanced by partially replacing the upstream combustion air and the downstream combustion air adjacent to each other in the swirling airflow.

1…炉内空間
2…炉壁
3…バーナ本体
4…円筒空間
5…円筒部
6…拡径空間
7…拡径部
8…ノズル流路
8a…第1の側面
8b…第2の側面
8c…第3の側面
9…助走部
10…開口部
11…蓄熱室
12…接続流路
13…遷移流路
14…ガスノズル
15…溝
16…突起
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Furnace space 2 ... Furnace wall 3 ... Burner main body 4 ... Cylindrical space 5 ... Cylindrical part 6 ... Expanded space 7 ... Expanded part 8 ... Nozzle flow path 8a ... 1st side surface 8b ... 2nd side surface 8c ... 3rd side surface 9 ... Running part 10 ... Opening part 11 ... Heat storage room 12 ... Connection flow path 13 ... Transition flow path 14 ... Gas nozzle 15 ... Groove 16 ... Protrusion

Claims (7)

円筒形の円筒空間を画定する円筒部と、
前記円筒空間から炉内に向かって拡径する拡径空間を画定する拡径部と、
前記円筒空間に接する平面からなる第1の側面と、前記第1の側面に対向する平面からなる第2の側面と、前記第2の側面から屈曲して延伸し、前記円筒空間に接する平面からなる第3の側面とを有し、蓄熱体を収容した蓄熱室に連通するノズル流路とを備えることを特徴とする燃焼装置。
A cylindrical portion that defines a cylindrical cylindrical space;
A diameter-expanding portion that defines a diameter-expanding space that expands from the cylindrical space into the furnace;
From a first side surface composed of a plane in contact with the cylindrical space, a second side surface composed of a plane facing the first side surface, and a plane bent and extended from the second side surface, from the plane in contact with the cylindrical space comprising a third aspect possess, combustion apparatus, characterized in that it comprises a nozzle passage which communicates with the heat storage chamber containing a heat storage medium.
前記第3の側面は、前記第2の側面から90°以下の角度だけ屈曲して延伸することを特徴とする請求項1に記載の燃焼装置。   The combustion apparatus according to claim 1, wherein the third side surface is bent and extended by an angle of 90 ° or less from the second side surface. 前記第3の側面は、前記第1の側面との間に形成する前記円筒空間側の角度が90°以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の燃焼装置。   3. The combustion apparatus according to claim 1, wherein an angle on the cylindrical space side formed between the third side surface and the first side surface is 90 ° or less. 4. 前記拡径部は、階段状に拡径することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の燃焼装置。   The combustion apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the diameter-expanded portion expands in a stepped manner. 前記円筒部の内壁に、連続または断続した螺旋状の溝または突起が設けられていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の燃焼装置。   The combustion apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein a continuous or intermittent spiral groove or protrusion is provided on an inner wall of the cylindrical portion. 前記溝または突起は、前記拡径部に近付くほど幅が広くなることを特徴とする請求項5に記載の燃焼装置。   The combustion apparatus according to claim 5, wherein the groove or the projection becomes wider as it gets closer to the enlarged diameter portion. 前記溝または突起は、断続的に設けられ、周方向に隣接する前記溝または突起が、軸方向に互い違いに配置されていることを特徴とする請求項5または6に記載の燃焼装置。   The combustion apparatus according to claim 5 or 6, wherein the grooves or protrusions are provided intermittently, and the grooves or protrusions adjacent in the circumferential direction are alternately arranged in the axial direction.
JP2011133533A 2011-06-15 2011-06-15 Combustion device Active JP5203489B2 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011133533A JP5203489B2 (en) 2011-06-15 2011-06-15 Combustion device
KR1020127022025A KR101341681B1 (en) 2011-06-15 2012-03-16 combustion device
PCT/JP2012/056849 WO2012172846A1 (en) 2011-06-15 2012-03-16 Combustion device
CN201280000964.5A CN103026138B (en) 2011-06-15 2012-03-16 Combustion device
TW101110554A TWI445906B (en) 2011-06-15 2012-03-27 Combustion device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011133533A JP5203489B2 (en) 2011-06-15 2011-06-15 Combustion device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013002706A JP2013002706A (en) 2013-01-07
JP5203489B2 true JP5203489B2 (en) 2013-06-05

Family

ID=47356844

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011133533A Active JP5203489B2 (en) 2011-06-15 2011-06-15 Combustion device

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP5203489B2 (en)
KR (1) KR101341681B1 (en)
CN (1) CN103026138B (en)
TW (1) TWI445906B (en)
WO (1) WO2012172846A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104596358A (en) * 2013-10-31 2015-05-06 北京航天长征飞行器研究所 Infrared smoke screen generation device
JP2019015439A (en) * 2017-07-06 2019-01-31 中外炉工業株式会社 Heat-storing-type combustion facility
JP6727729B2 (en) 2017-07-07 2020-07-22 中外炉工業株式会社 Heat treatment furnace
CN108194921A (en) * 2017-12-29 2018-06-22 江苏飞鹿重工机械制造有限公司 A kind of novel transformation low NO

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5624802Y2 (en) * 1975-08-08 1981-06-11
JPS5224777U (en) * 1975-08-13 1977-02-21
JPS52153939U (en) * 1976-05-18 1977-11-22
CH674561A5 (en) * 1987-12-21 1990-06-15 Bbc Brown Boveri & Cie
JP3065677B2 (en) * 1991-03-04 2000-07-17 東邦瓦斯株式会社 Radiant tube burner using swirling combustion
JP3282944B2 (en) * 1994-07-18 2002-05-20 トヨタ自動車株式会社 Low NOx burner
DE19547912A1 (en) * 1995-12-21 1997-06-26 Abb Research Ltd Burners for a heat generator
JPH1144409A (en) * 1997-07-23 1999-02-16 Kozo Sekimoto Combustion furnace
JP2004076988A (en) * 2002-08-13 2004-03-11 Tokyo Gas Co Ltd Heat storage and combustion type flat flame burner
DE102005004358A1 (en) * 2005-01-31 2006-08-03 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Combustion assembly for a vehicle heater
DE102005055642A1 (en) * 2005-11-22 2007-05-24 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Combustion chamber assembly for an evaporator burner

Also Published As

Publication number Publication date
CN103026138A (en) 2013-04-03
WO2012172846A1 (en) 2012-12-20
KR101341681B1 (en) 2013-12-16
KR20130079317A (en) 2013-07-10
TW201245635A (en) 2012-11-16
CN103026138B (en) 2014-09-03
JP2013002706A (en) 2013-01-07
TWI445906B (en) 2014-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5203489B2 (en) Combustion device
JP5657794B2 (en) Gas turbine combustion chamber
WO2014024943A1 (en) Burner for exhaust gas purification devices
US20050014102A1 (en) Recuperator burner including recuperator
CN114234227A (en) Low NOX, high rate, high temperature, staged recirculation combustor and radiant tube combustion system
JP5936400B2 (en) Tubular flame burner and radiant tube heating device
WO2018133292A1 (en) Nozzle with adjustable inner and outer flow channel equivalence ratios, nozzle array, and burner
US9518306B2 (en) Top-firing hot blast stove
JP3333826B2 (en) Boiler with water tube group
TWI412710B (en) Combustor
RU2642997C2 (en) Gas burner with low content of nitrogen oxides and method of fuel gas combustion
JP2005226850A (en) Combustion device
JP2005337515A (en) Shell-and-tube once-through boiler
TWI649517B (en) Burner structure
KR101557453B1 (en) Liner including cooling structure providing double sleeve of gas turbine and cooling method thereof
US8998605B2 (en) Inshot burner flame retainer
CN216480939U (en) Biomass burner goes out fire section of thick bamboo
JP2003343817A (en) SWIRL TYPE LOW NOx COMBUSTOR
JP2019128056A (en) Cylindrical heat exchanger
JP2009109067A (en) Mixed combustion burner and boiler
CN115468164A (en) Low-nitrogen combustor
JP2011247444A (en) Tubular flame burner
JPH0227309Y2 (en)
CN114719255A (en) Single-layer porous medium burner
JPH09145024A (en) Square shaped nozzle mixing burner

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121112

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130212

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130213

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5203489

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160222

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250