JP5370465B2 - Long flame burner and radiant tube heating device - Google Patents

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  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
  • Gas Burners (AREA)
  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)

Description

本発明は、長火炎バーナおよびそれを搭載したラジアントチューブ式加熱装置に関する。   The present invention relates to a long flame burner and a radiant tube heating device equipped with the burner.

炉や燃焼器に取り付けられるバーナとして、燃料含有ガスを燃焼室に吹き込むノズルと酸素含有ガスを燃焼室に吹き込むノズルを別々に備えたノズルミックス式の非予混合型長火炎バーナ(例えば、特許文献1)や、燃焼室に供給された酸素含有ガスに旋回を加えるための旋回羽根を備えた旋回式の非予混合型長火炎バーナ(例えば、特許文献2)が知られている。また、そのような長火炎バーナを搭載したラジアントチューブ式加熱装置(例えば、特許文献3)が開示されている。   As a burner attached to a furnace or a combustor, a nozzle mix type non-premixed long flame burner (for example, patent document) provided with a nozzle for blowing a fuel-containing gas into a combustion chamber and a nozzle for blowing an oxygen-containing gas into the combustion chamber. 1) and a swirling non-premixed long flame burner (for example, Patent Document 2) having swirl vanes for swirling oxygen-containing gas supplied to a combustion chamber are known. Moreover, the radiant tube type heating apparatus (for example, patent document 3) which mounts such a long flame burner is disclosed.

特開平4−365812号公報JP-A-4-365812 実開昭59−139735号公報Japanese Utility Model Publication No.59-139735 特開平2−103303号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-103303

しかし、特許文献1〜3等に記載された従来の長火炎バーナおよびその長火炎バーナを搭載したラジアントチューブ式加熱装置は、以下に示すような技術課題がある。   However, the conventional long flame burner described in Patent Documents 1 to 3 and the like, and the radiant tube heating device equipped with the long flame burner have the following technical problems.

まず、従来の長火炎バーナに関しては、次のような技術課題がある。   First, there are the following technical problems with the conventional long flame burner.

(1)燃料含有ガスおよび酸素含有ガスの供給側の急激な流量変動に伴って失火する場合がある。その主な理由は、燃料含有ガスと酸素含有ガスとの混合を抑制するため、保炎に有用な再循環領域が狭い範囲に限定され、火炎が不安定になりやすいからである。また、実用バーナを想定した場合、バーナ内での平均空塔速度が層流燃焼速度を大幅に上回っており、吹き消えやすいからである。   (1) There is a case where misfire occurs due to a rapid flow rate fluctuation on the supply side of the fuel-containing gas and the oxygen-containing gas. The main reason is that in order to suppress the mixing of the fuel-containing gas and the oxygen-containing gas, the recirculation region useful for flame holding is limited to a narrow range, and the flame tends to become unstable. In addition, when a practical burner is assumed, the average superficial velocity in the burner is much higher than the laminar combustion velocity, and it is easy to blow out.

(2)着火しにくい。その主な理由は、長火炎を形成させるため、着火に適した再循環領域が狭い範囲に限定されるからである。また、運転条件(燃料含有ガスおよび酸素含有ガスの流量、吹き込み速度、空気過剰率等)によって適正な着火位置が異なるからである。   (2) Hard to ignite. The main reason is that a recirculation region suitable for ignition is limited to a narrow range in order to form a long flame. Further, the proper ignition position varies depending on the operating conditions (flow rates of fuel-containing gas and oxygen-containing gas, blowing speed, excess air ratio, etc.).

さらに、従来の長火炎バーナを搭載したラジアントチューブ式加熱装置には、次のような技術課題がある。   Furthermore, the radiant tube type heating device equipped with the conventional long flame burner has the following technical problems.

(3)燃焼室(ラジアントチューブ)が細長いため、異常燃焼(火炎伝播)により到達圧力が高くなり、管(ラジアントチューブ)が破損する場合がある。   (3) Since the combustion chamber (radiant tube) is elongated, the ultimate pressure increases due to abnormal combustion (flame propagation), and the tube (radiant tube) may be damaged.

(4)ラジアントチューブの曲管部で二次流れが形成されるため、ここで急速に燃料と酸化剤との混合が進み、内壁近傍まで火炎が形成される結果、内壁の一部に局所高温部が形成され、焼損トラブルが発生する場合がある。   (4) Since a secondary flow is formed in the curved pipe portion of the radiant tube, mixing of fuel and oxidant proceeds rapidly here, and a flame is formed to the vicinity of the inner wall. A part may be formed and burning trouble may occur.

(5)燃焼室内での火炎の安定性を確保するため、熱容量の大きいパイロットバーナを常時運転する必要がある。その結果、補助燃料の消費量が多くなる。   (5) In order to ensure the stability of the flame in the combustion chamber, it is necessary to always operate a pilot burner having a large heat capacity. As a result, the consumption of auxiliary fuel increases.

(6)燃焼室が細長く、かつ壁が赤熱するため、従来の失火検知器では失火を検知しにくく、失火後のバルブ全閉操作が遅れ、異常燃焼(爆燃)に至る危険性がある。   (6) Since the combustion chamber is elongated and the wall is red-hot, it is difficult for the conventional misfire detector to detect misfire, the valve fully closing operation after misfire is delayed, and there is a risk of abnormal combustion (deflagration).

(7)燃焼室が細長いため、内壁近傍で燃焼反応が凍結される割合が多く、その結果、未燃ガス成分や粒子状物質の排出濃度が高くなる。   (7) Since the combustion chamber is elongated, the rate at which the combustion reaction is frozen in the vicinity of the inner wall is high, and as a result, the exhaust concentration of unburned gas components and particulate matter increases.

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、高い安全性・信頼性を備えた長火炎バーナおよびそれを搭載したラジアントチューブ式加熱装置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 view of the circumstances as described above, and an object thereof is to provide a long flame burner having high safety and reliability and a radiant tube heating device equipped with the burner. is there.

上記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]燃料含有ガスを燃焼室に吹き込むノズルと酸素含有ガスを燃焼室に吹き込むノズルを別々に備えたノズルミックス式バーナ、または、燃焼室に供給された酸素含有ガスに旋回を加えるための旋回羽根を備えた旋回式バーナのうちのいずれか一方からなる非予混合型長火炎バーナにおいて、
供給される燃料含有ガスまたは酸素含有ガスの急激な流量変動を緩和する流量変動緩和手段と、前記燃焼室の後端から燃焼室内に挿入された、下流に向けて先細形状の円形断面の棒状体と、該棒状体の外表面の温度を前記燃料の着火温度以上に維持するための棒状体加熱手段とを備えていることを特徴とする長火炎バーナ。
[1] A nozzle mix burner provided with a nozzle for blowing fuel-containing gas into the combustion chamber and a nozzle for blowing oxygen-containing gas into the combustion chamber, or swirl for adding swirl to the oxygen-containing gas supplied to the combustion chamber In the non-premixed long flame burner consisting of any one of the swirl type burners with blades,
Flow rate fluctuation mitigating means for mitigating rapid flow rate fluctuations of the supplied fuel-containing gas or oxygen-containing gas, and a rod-shaped body having a circular cross section tapered downstream from the rear end of the combustion chamber into the combustion chamber And a rod-shaped body heating means for maintaining the temperature of the outer surface of the rod-shaped body at or above the ignition temperature of the fuel.

[2]前記棒状体は、外表面に凹凸が設けられていることを特徴とする前記[1]に記載の長火炎バーナ。   [2] The long flame burner according to [1], wherein the rod-shaped body has an uneven surface.

[3]前記棒状体は、前記燃焼室に挿入される部分の軸方向長さが前記燃焼室の内径の2〜10倍の範囲内になっていることを特徴とする前記[1]または[2]に記載の長火炎バーナ。   [3] The rod-like body according to the above [1] or [1], wherein an axial length of a portion inserted into the combustion chamber is within a range of 2 to 10 times an inner diameter of the combustion chamber. 2] The long flame burner described in [2].

[4]前記棒状体加熱手段の熱源は、バーナまたは電気ヒーターからなることを特徴とする前記[1]〜[3]のいずれかに記載の長火炎バーナ。   [4] The long flame burner according to any one of [1] to [3], wherein a heat source of the rod-shaped body heating means is a burner or an electric heater.

[5]棒状体加熱手段の熱源がバーナからなっている場合、当該バーナの燃焼排ガスが、長火炎バーナの燃焼排ガスを再循環させるためのエゼクターの駆動ガスとして利用されることを特徴とする前記[4]に記載の長火炎バーナ。   [5] When the heat source of the rod-shaped body heating means is a burner, the combustion exhaust gas of the burner is used as a drive gas for an ejector for recirculating the combustion exhaust gas of the long flame burner. The long flame burner according to [4].

[6]前記酸素含有ガスが、長火炎バーナの燃焼排ガスにより予熱されるようになっていることを特徴とする前記[1]〜[5]のいずれかに記載の長火炎バーナ。   [6] The long flame burner according to any one of [1] to [5], wherein the oxygen-containing gas is preheated by the combustion exhaust gas of the long flame burner.

[7]前記燃料含有ガスまたは/および酸素含有ガスに、長火炎バーナの燃焼排ガスが含有されるようになっていることを特徴とする前記[1]〜[6]のいずれかに記載の長火炎バーナ。   [7] The fuel according to any one of [1] to [6], wherein the fuel-containing gas and / or the oxygen-containing gas contains combustion exhaust gas from a long flame burner. Flame burner.

[8]前記[1]〜[7]のいずれかに記載の長火炎バーナをラジアントチューブの一端または両端に配設したことを特徴とするラジアントチューブ式加熱装置。   [8] A radiant tube heating device, wherein the long flame burner according to any one of [1] to [7] is disposed at one or both ends of a radiant tube.

[9]ラジアントチューブの両端に長火炎バーナを配設した場合は、長火炎バーナが交番燃焼するようになっていることを特徴とする前記[8]に記載のラジアントチューブ式加熱装置。   [9] The radiant tube heating device according to [8], wherein when the long flame burner is disposed at both ends of the radiant tube, the long flame burner is configured to alternately burn.

[10]ラジアントチューブの曲管部の内径が直管部より細くなっていることを特徴とする前記[8]または[9]に記載のラジアントチューブ式加熱装置。   [10] The radiant tube heating device according to [8] or [9] above, wherein an inner diameter of the bent tube portion of the radiant tube is smaller than that of the straight tube portion.

[11]ラジアントチューブの両端の差圧または/および燃焼排ガス温度の異常を検出して、不活性ガスによるパージから再稼動までの操作を自動的に行うための自動運転制御装置が配設されていることを特徴とする前記[8]〜[10]のいずれかに記載のラジアントチューブ式加熱装置。   [11] An automatic operation control device is provided for automatically detecting a differential pressure at both ends of the radiant tube and / or an abnormality in the combustion exhaust gas temperature and automatically performing operations from purging with an inert gas to restarting operation. The radiant tube heating device according to any one of [8] to [10], wherein

本発明においては、高い安全性・信頼性を備えた長火炎バーナおよびラジアントチューブ式加熱装置を得ることができる。   In the present invention, a long flame burner and a radiant tube heating device having high safety and reliability can be obtained.

本発明の第1の実施形態に係る長火炎バーナを示す図である。It is a figure which shows the long flame burner which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る長火炎バーナを示す図である。It is a figure which shows the long flame burner which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 保炎棒加熱手段としてバーナを用いた場合を示す図である。It is a figure which shows the case where a burner is used as a flame holding rod heating means. 保炎棒加熱手段としてバーナを用いた場合の排ガスの利用を示す図である。It is a figure which shows utilization of the waste gas at the time of using a burner as a flame holding rod heating means. 本発明の実施形態に係る長火炎バーナにおいて、酸素含有ガスを長火炎バーナの排ガスで予熱するようにしていることを示す図である。In the long flame burner which concerns on embodiment of this invention, it is a figure which shows having preheated oxygen-containing gas with the waste gas of a long flame burner. 本発明の実施形態に係る長火炎バーナを一端に備えたラジアントチューブ式加熱装置を示す図である。It is a figure which shows the radiant tube type heating apparatus provided with the long flame burner which concerns on embodiment of this invention at one end. 本発明の実施形態に係る長火炎バーナを両端に備えたラジアントチューブ式加熱装置を示す図である。It is a figure which shows the radiant tube type heating apparatus provided with the long flame burner which concerns on embodiment of this invention at both ends. 本発明の実施形態におけるラジアントチューブの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the radiant tube in embodiment of this invention.

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の第1の実施形態に係る長火炎バーナを図1に示す。図1(a)は縦断面図、図1(b)は図1(a)におけるA−A矢視図である。   A long flame burner according to a first embodiment of the present invention is shown in FIG. Fig.1 (a) is a longitudinal cross-sectional view, FIG.1 (b) is an AA arrow line view in Fig.1 (a).

図1に示すように、この実施形態に係る長火炎バーナ1はノズルミックス式長火炎バーナであり、先端11aが開放された燃焼室11を有し、燃料含有ガス(燃料ガス)を吹き込む燃料含有ガス用ノズル12と酸素含有ガス(空気)を吹き込む酸素含有ガス用ノズル13を燃焼室11の後端11b側に別々に備えている。これによって、燃焼室11内に旋回流の長火炎14が形成される。   As shown in FIG. 1, the long flame burner 1 according to this embodiment is a nozzle mix type long flame burner, which has a combustion chamber 11 having an open end 11a, and contains a fuel containing a fuel containing gas (fuel gas). A gas nozzle 12 and an oxygen-containing gas nozzle 13 for blowing oxygen-containing gas (air) are separately provided on the rear end 11 b side of the combustion chamber 11. As a result, a swirling long flame 14 is formed in the combustion chamber 11.

そして、この長火炎バーナ1においては、燃料含有ガス用ノズル12に燃料含有ガスを供給する配管に、燃料含有ガスの急激な流量変動を緩和する流量変動緩和手段31が設置され、酸素含有ガス用ノズル13に酸素含有ガスを供給する配管に、酸素含有ガスの急激な流量変動を緩和する流量変動緩和手段41が設置されている。流量変動緩和手段31、41としては、バッファタンク、絞り、フィルタ(膜、充填層)等が用いられる。また、図1中の32と42は流量計、34と43は流量調整弁、34と44は逆止弁、35と45は開閉弁である。ここで、流量計32、42としてマスフローメーターを用いた場合には、マスフローメーターには流量変動緩和機能もあるので、流量変動緩和手段31、41としてのバッファタンク、絞り、フィルタ等を設置しなくともよい。   In the long flame burner 1, a flow rate fluctuation reducing means 31 for reducing a rapid flow rate fluctuation of the fuel-containing gas is installed in a pipe for supplying the fuel-containing gas to the fuel-containing gas nozzle 12. A flow rate fluctuation mitigating means 41 for mitigating a rapid flow rate fluctuation of the oxygen-containing gas is installed in a pipe that supplies the oxygen-containing gas to the nozzle 13. As the flow rate fluctuation mitigating means 31, 41, a buffer tank, a throttle, a filter (a membrane, a packed bed) or the like is used. 1, 32 and 42 are flow meters, 34 and 43 are flow rate adjusting valves, 34 and 44 are check valves, and 35 and 45 are on-off valves. Here, when a mass flow meter is used as the flow meters 32 and 42, the mass flow meter also has a flow rate fluctuation mitigation function, so that a buffer tank, a throttle, a filter, etc. as the flow rate fluctuation mitigation means 31 and 41 are not installed. Also good.

このように、この長火炎バーナ1は、流量変動緩和手段31、41が設置されていることによって、燃料含有ガスあるいは酸素含有ガスの急激な流量変動が緩和されるので、失火が回避されて、異常燃焼が防止され、安全性・信頼性が向上する。また、稼働率が向上し、補修費が低減するので運転費が安価となる。   Thus, since the long flame burner 1 is provided with the flow rate fluctuation mitigating means 31 and 41, the rapid flow rate fluctuation of the fuel-containing gas or the oxygen-containing gas is mitigated, so misfire is avoided, Abnormal combustion is prevented and safety and reliability are improved. In addition, the operating rate is improved and the repair cost is reduced, so the operating cost is reduced.

さらに、この長火炎バーナ1においては、燃焼室11の後端11bから燃焼室11内に同心円状に挿入された円形断面の棒状体(ここでは、中空の円錐台形の棒状体)21と、その棒状体21の外表面の温度を燃料の着火温度以上に維持するための棒状体加熱手段(ここでは、電気ヒーター)24を備えている。そして、棒状体21には熱電対23が取り付けられており、熱電対23による測温結果に基づいてヒーターコントローラ24が電気ヒーター22による入熱量を調整するようになっている。   Further, in the long flame burner 1, a rod-shaped body (here, a hollow truncated cone-shaped rod body) 21 having a circular cross section inserted concentrically into the combustion chamber 11 from the rear end 11b of the combustion chamber 11, and its A rod-shaped body heating means (in this case, an electric heater) 24 for maintaining the temperature of the outer surface of the rod-shaped body 21 at or above the ignition temperature of the fuel is provided. A thermocouple 23 is attached to the rod-shaped body 21, and the heater controller 24 adjusts the amount of heat input by the electric heater 22 based on the temperature measurement result by the thermocouple 23.

このように、この長火炎バーナ1では、燃焼室11の後端11bから燃焼室11内に同心円状に棒状体21を設置し、その棒状体21の外表面の温度を燃料の着火温度以上に維持するようにしているので、もし、流量変動緩和手段31、41の働きにも関わらず何らかの原因で大きな流量変動が発生した場合でも、燃料の着火温度以上の表面温度が維持された棒状体21によって、失火に対するリスクを大幅に軽減することができる。したがって、失火後の爆発を未然に防止することができる。すなわち、この棒状体21は保炎棒としての機能を有することになる。   Thus, in this long flame burner 1, the rod-shaped body 21 is installed concentrically in the combustion chamber 11 from the rear end 11b of the combustion chamber 11, and the temperature of the outer surface of the rod-shaped body 21 is equal to or higher than the ignition temperature of the fuel. Therefore, even if a large flow rate fluctuation occurs for some reason regardless of the operation of the flow rate fluctuation mitigating means 31, 41, the rod-like body 21 in which the surface temperature above the ignition temperature of the fuel is maintained. Can greatly reduce the risk of misfire. Therefore, it is possible to prevent an explosion after a misfire. That is, this rod-shaped body 21 has a function as a flame holding rod.

ここで、燃焼室11内に同心円状に棒状体(保炎棒)21を設置することは、保炎棒21によって旋回流が乱されにくいこと、および、気体に遠心力が働くため保炎棒21によって加熱された気体が周囲に拡散しにくいこと、保炎棒の表面に近づくほど円周方向の流速が小さくなるため火炎が吹き消えにくいことなどの理由により、良好な着火性および保炎性が得られる。したがって、本発明は、特に交番燃焼のような間欠的な燃焼を行う場合に威力を発揮するものと考えられる。   Here, the concentric rod-shaped body (flame holding rod) 21 installed in the combustion chamber 11 is that the swirl flow is not easily disturbed by the flame holding rod 21 and the centrifugal force acts on the gas, so that the flame holding rod. Good ignitability and flame-holding property because the gas heated by 21 is difficult to diffuse to the surroundings, and the circumferential velocity decreases as it approaches the flame-holding rod surface, making it difficult for the flame to blow off. Is obtained. Therefore, the present invention is considered to be particularly effective when performing intermittent combustion such as alternating combustion.

なお、保炎棒21の外表面の形態としては、単純な円形でもある程度の保炎効果が期待できるが、望ましくは、外表面に凹凸を設け、着火後の初期火炎核が旋回流等によって吹き飛ばされないようにする方がよい。例えば、保炎棒21の外表面に軸方向に複数本溝(幅5mm・深さ5mm程度)を配設すると、その溝の中に循環流が形成されるため、保炎性が格段に向上する。   As the form of the outer surface of the flame holding rod 21, even if it is a simple circle, a certain degree of flame holding effect can be expected. However, preferably, the outer surface is provided with irregularities so that the initial flame kernel after ignition is blown away by a swirling flow or the like. It is better not to be. For example, if a plurality of grooves (width 5 mm, depth 5 mm) are arranged on the outer surface of the flame holding rod 21 in the axial direction, a circulation flow is formed in the groove, so the flame holding performance is greatly improved. To do.

また、保炎棒21の基本形状については、円筒状でもある程度の保炎効果が期待できるが、望ましくは、図1に示しているように、上流端(燃焼室11の後端11b側)から下流に向けて先細の円錐台形状を採用するほうがよい。その主な理由は、先細形状の方が、材料力学的に保炎棒21の自重による最大たわみ量を小さくできること、および、保炎棒21の周囲に長火炎が形成された場合、下流ほど燃焼排ガス量が増加するため、下流に向けて通路断面積を増加させた方が望ましい(旋回流の減衰を抑制することができる)からである。   In addition, as for the basic shape of the flame holding rod 21, a certain amount of flame holding effect can be expected even in a cylindrical shape, but preferably from the upstream end (the rear end 11b side of the combustion chamber 11) as shown in FIG. It is better to adopt a tapered truncated cone shape toward the downstream. The main reasons are that the tapered shape can reduce the maximum deflection due to the weight of the flame holding rod 21 in terms of material mechanics, and if a long flame is formed around the flame holding rod 21, it burns downstream. This is because, since the amount of exhaust gas increases, it is desirable to increase the passage cross-sectional area toward the downstream (attenuation of swirling flow can be suppressed).

さらに、保炎棒21の外表面の温度の設定値については、熱電対23の指示値が必ずしも保炎棒21の外表面の平均温度を示すとは限らないこと、および、着火操作に伴うガス流れにより保炎棒21が冷やされることなどを考慮し、燃料の着火温度より100℃程度以上高めに設定することが望ましい。   Further, regarding the set value of the temperature of the outer surface of the flame holding rod 21, the indicated value of the thermocouple 23 does not necessarily indicate the average temperature of the outer surface of the flame holding rod 21, and the gas accompanying the ignition operation Considering that the flame holding rod 21 is cooled by the flow, etc., it is desirable to set it higher than the ignition temperature of the fuel by about 100 ° C. or more.

ちなみに、着火操作後、長火炎が保炎棒21の周囲に形成されると、火炎からの輻射及び燃焼排ガスによる熱伝達により、保炎棒21の外表面温度が燃料の着火温度以上を維持することになるため、保炎棒21に外部エネルギーを加えるのは、燃焼開始初期段階のみでよいことになる。したがって、本方式は、従来のパイロットバーナ方式と比較して省エネルギー効果が大きい。   By the way, when a long flame is formed around the flame holding rod 21 after the ignition operation, the outer surface temperature of the flame holding rod 21 is maintained above the ignition temperature of the fuel due to radiation from the flame and heat transfer by the combustion exhaust gas. Therefore, it is only necessary to apply external energy to the flame holding rod 21 at the initial stage of combustion. Therefore, this method has a larger energy saving effect than the conventional pilot burner method.

なお、保炎棒21の軸方向長さについては、燃焼室11の内径の2〜10倍とすることが好ましい。燃焼室11の内径の2倍未満であると、ガスの供給変動に対する保炎性が極端に悪化し、異常燃焼防止が困難になるからであり、燃焼室11の内径の10倍を超えると、自重によるたわみ量が過大となり、火炎の軸対象性が維持できなくなり、保炎棒21の外壁や燃焼室11の内壁の焼損が発生する危険性があるからである。   Note that the axial length of the flame holding rod 21 is preferably 2 to 10 times the inner diameter of the combustion chamber 11. If the inner diameter of the combustion chamber 11 is less than twice the inner diameter of the combustion chamber 11, the flame holding property against gas supply fluctuations is extremely deteriorated, making it difficult to prevent abnormal combustion. This is because the amount of deflection due to its own weight becomes excessive, the flame axis target property cannot be maintained, and the outer wall of the flame holding rod 21 and the inner wall of the combustion chamber 11 may be burned out.

また、保炎棒21の外径(平均外径)については、燃焼室11の内径の0.4〜0.6倍が好ましい。保炎棒21の外径があまり小さいと、伝熱面積が小さくなって保炎性が悪くなるからであり、逆に、保炎棒21の外径があまり大きいと、燃焼室11の空間が狭くなり、壁と火炎とが近づきすぎて焼損する危険性があるからである。   Further, the outer diameter (average outer diameter) of the flame holding rod 21 is preferably 0.4 to 0.6 times the inner diameter of the combustion chamber 11. This is because if the outer diameter of the flame holding rod 21 is too small, the heat transfer area becomes smaller and the flame holding performance is worsened. Conversely, if the outer diameter of the flame holding rod 21 is too large, the space of the combustion chamber 11 becomes smaller. This is because there is a risk that the wall becomes narrower and the flame is too close to burn.

同様に、保炎棒21が燃焼室11の軸心に対して偏心しすぎると、火炎が燃焼室11の内壁に接近し、焼損トラブルが発生する場合がある。また、保炎棒21の偏心により旋回流が乱され、かつ旋回速度が減速するため、一様な火炎が形成できなくなってしまう。   Similarly, if the flame holding rod 21 is too eccentric with respect to the axis of the combustion chamber 11, the flame may approach the inner wall of the combustion chamber 11 and burnout trouble may occur. In addition, the swirl flow is disturbed by the eccentricity of the flame holding rod 21 and the swirl speed is reduced, so that a uniform flame cannot be formed.

このように、この長火炎バーナ1は、燃焼室11内に保炎棒21が設置されていることによって、保炎性が大幅に改善されるので、失火が回避されて、異常燃焼が防止され、安全性・信頼性が向上する。また、稼働率が向上し、補修費が低減するので運転費が安価となる。   Thus, the long flame burner 1 is provided with the flame holding rod 21 in the combustion chamber 11 so that the flame holding performance is greatly improved. Thus, misfire is avoided and abnormal combustion is prevented. , Safety and reliability are improved. In addition, the operating rate is improved and the repair cost is reduced, so the operating cost is reduced.

そして、この長火炎バーナ1においては、燃料含有ガスまたは/および酸素含有ガスに長火炎バーナ1の燃焼排ガスが含有されるようになっている。すなわち、図1に示すように、長火炎バーナ1の燃焼排ガスが流量計36、流量調整弁37、逆止弁38を経由して燃料ガスに混合され、同様に、流量計46、流量調整弁47、逆止弁48を経由して空気に混合されるようになっている。   In the long flame burner 1, the combustion exhaust gas of the long flame burner 1 is contained in the fuel-containing gas and / or the oxygen-containing gas. That is, as shown in FIG. 1, the combustion exhaust gas of the long flame burner 1 is mixed with the fuel gas via the flow meter 36, the flow rate adjustment valve 37, and the check valve 38. Similarly, the flow meter 46, the flow rate adjustment valve 47, mixed with air via a check valve 48.

これにより、燃料/酸素濃度が低減し、緩慢燃焼が促進されて、局所高温が回避され、環境負荷物質であるNOxの排出が低減する。また、高い排ガス再循環率が達成され、これに伴なって、空気過剰率を小さく抑えることができるため、排ガス顕熱が大幅に低下し、熱効率が向上することから、燃料消費量が節約でき、省エネルギーとなる。   As a result, the fuel / oxygen concentration is reduced, the slow combustion is promoted, the local high temperature is avoided, and the emission of NOx, which is an environmental load substance, is reduced. In addition, a high exhaust gas recirculation rate is achieved, and as a result, the excess air ratio can be kept small, which significantly reduces exhaust gas sensible heat and improves thermal efficiency, thus saving fuel consumption. It becomes energy saving.

なお、図1においては、保炎棒21の加熱手段として電気ヒーター22を用いているが、図3に示すように、保炎棒21の加熱手段としてバーナを用いてもよい。   In FIG. 1, the electric heater 22 is used as the heating means for the flame holding rod 21, but a burner may be used as the heating means for the flame holding rod 21 as shown in FIG. 3.

すなわち、図3(a)は、保炎棒21の加熱手段として長火炎バーナを用いた場合であり、保炎棒21(ここでは、中空の円筒状の棒状体)の中空部内に長火炎バーナ51が配置されている。また、図3(b)は、保炎棒21の加熱手段として市販の通常バーナを用いた場合であり、保炎棒21の中空部内に内筒53を設置し、その内筒53の後端(保炎棒21の上流端側)に市販の通常バーナ52が取り付けられている。   That is, FIG. 3A shows a case where a long flame burner is used as a heating means for the flame holding rod 21, and the long flame burner is placed in the hollow portion of the flame holding rod 21 (here, a hollow cylindrical rod-like body). 51 is arranged. 3B shows a case where a commercially available ordinary burner is used as a heating means for the flame holding rod 21. An inner cylinder 53 is installed in the hollow portion of the flame holding rod 21, and the rear end of the inner cylinder 53 is shown. A commercially available normal burner 52 is attached to (on the upstream end side of the flame holding rod 21).

保炎棒21の加熱手段として電気ヒーター22を用いた場合には、精密な実時間制御が行えるので、信頼性が向上する。また、付帯設備がコンパクトとなり、設備費が安価になる。   When the electric heater 22 is used as the heating means for the flame holding rod 21, precise real-time control can be performed, so that reliability is improved. In addition, the incidental equipment becomes compact and the equipment cost is low.

これに対して、保炎棒21の加熱手段として長火炎バーナ51を用いた場合には、燃焼を開始する前に、下流側の火炎から熱の供給を受けるため、超過エンタルピ火炎が形成され、補助燃料や電気が節約できるので、運転費が安価となる。   On the other hand, when the long flame burner 51 is used as the heating means of the flame holding rod 21, before the combustion is started, heat is supplied from the downstream flame, so that an excess enthalpy flame is formed, Since auxiliary fuel and electricity can be saved, the operating cost is low.

また、保炎棒21の加熱手段として市販の通常バーナ52を用いた場合には、運転費が安価となる。   Further, when a commercially available normal burner 52 is used as a heating means for the flame holding rod 21, the operating cost is reduced.

なお、保炎棒21の加熱手段として長火炎バーナ51または通常バーナ52を用いた場合には、その排ガスを、長火炎バーナ1の燃焼排ガスを再循環(NOx低減対策)させるためのエゼクターの駆動ガスとして利用することができる。   When the long flame burner 51 or the normal burner 52 is used as the heating means for the flame holding rod 21, the ejector is driven to recirculate the exhaust gas from the combustion exhaust gas of the long flame burner 1 (NOx reduction measures). It can be used as a gas.

すなわち、図4は、上流端から管長さの1/4の位置に低温蒸気または冷空気によるエゼクター57を備え、下流端から管長さの1/4の位置に高温ガスによるエゼクター56を備えた1/4波長管(Rijke Tube)55に、長火炎バーナ1が設置された燃焼設備(例えば、廃棄物焼却炉のボイラ)の出口から排出される燃焼排ガスを導くに際して、保炎棒21を加熱した長火炎バーナ51または通常バーナ52の排ガスをエゼクター56の駆動ガスとして利用するものである。   That is, FIG. 4 is provided with an ejector 57 made of low temperature steam or cold air at a position 1/4 of the tube length from the upstream end, and an ejector 56 made of hot gas at a position 1/4 of the tube length from the downstream end. When the combustion exhaust gas discharged from the outlet of the combustion facility (for example, the boiler of the waste incinerator) in which the long flame burner 1 is installed is guided to the / 4 wavelength tube (Rijke Tube) 55, the flame holding rod 21 is heated. The exhaust gas from the long flame burner 51 or the normal burner 52 is used as the drive gas for the ejector 56.

これによって、排ガス再循環用の高温ブロワが省略でき、消費電力が節約できるとともに、設備費が安価となる。また、高温ブロワの焼損やダスト付着によるトラブルが回避され、安全性や信頼性が向上するとともに、運転費が安価となる。   As a result, a high-temperature blower for exhaust gas recirculation can be omitted, power consumption can be saved, and equipment costs can be reduced. Further, troubles due to burning of high-temperature blowers and dust adhesion are avoided, safety and reliability are improved, and operating costs are reduced.

ちなみに、廃棄物焼却炉の排ガスを高温用誘引ブロワによって再循環させる場合には、設備費が高価、ブロワの羽根車へのダスト付着によるトラブル発生(異常振動、羽根車破損)等の問題がある。   By the way, when the exhaust gas from the waste incinerator is recirculated by a high-temperature induction blower, there are problems such as high equipment costs and troubles caused by dust adhering to the blower impeller (abnormal vibration, impeller damage). .

また、この長火炎バーナ1においては、酸素含有ガスを長火炎バーナ1の燃焼排ガスにより予熱することもできる。   Further, in the long flame burner 1, the oxygen-containing gas can be preheated by the combustion exhaust gas of the long flame burner 1.

すなわち、図5に示すように、一対の蓄熱体61a、61bと切換弁62を設置して、交番式で酸素含有ガスを長火炎バーナ1の燃焼排ガスで予熱する。ここで、図5(a)は、酸素含有ガス(空気)を蓄熱体61aで予熱し、長火炎バーナ1の燃焼排ガスで蓄熱体61bを加熱している状態を示し、図5(b)は、長火炎バーナ1の燃焼排ガスで蓄熱体61aを加熱し,酸素含有ガス(空気)を蓄熱体61bで予熱している状態を示している。   That is, as shown in FIG. 5, a pair of heat accumulators 61 a and 61 b and a switching valve 62 are installed to preheat the oxygen-containing gas with the combustion exhaust gas of the long flame burner 1 in an alternating manner. Here, Fig.5 (a) shows the state which preheats oxygen-containing gas (air) with the thermal storage body 61a, and heats the thermal storage body 61b with the combustion exhaust gas of the long flame burner 1, FIG.5 (b) shows. The heat storage body 61a is heated by the combustion exhaust gas of the long flame burner 1, and the oxygen-containing gas (air) is preheated by the heat storage body 61b.

このように、酸素含有ガスを長火炎バーナ1の燃焼排ガスにより予熱することによって、長火炎バーナ1に用いる燃料代が節約でき、運転費が安価になる。また、燃料/酸素含有ガスの反応性が向上し、失火が防止されて、異常燃焼が防止されるので、補修費が低減し、運転費が安価になる。さらに、失火が防止されることにから、安全性・信頼性が向上するとともに、稼働率が向上して運転費が安価になる。   Thus, by preheating the oxygen-containing gas with the combustion exhaust gas of the long flame burner 1, the fuel cost used for the long flame burner 1 can be saved, and the operating cost is reduced. Further, the reactivity of the fuel / oxygen-containing gas is improved, misfire is prevented, and abnormal combustion is prevented, so that the repair cost is reduced and the operation cost is reduced. Furthermore, since misfires are prevented, safety and reliability are improved, and the operating rate is improved and the operating cost is reduced.

次に、本発明の第2の実施形態に係る長火炎バーナを図2に示す。図2(a)は縦断面図、図2(b)は図2(a)におけるB−B矢視図である。   Next, a long flame burner according to the second embodiment of the present invention is shown in FIG. 2A is a longitudinal sectional view, and FIG. 2B is a view taken along the line BB in FIG. 2A.

図2に示すように、この実施形態に係る長火炎バーナ2は旋回式長火炎バーナであり、先端11aが開放された燃焼室11を有し、燃料含有ガス(燃料ガス)を燃焼室11に吹き込む燃料含有ガス用ノズル12と、酸素含有ガス(空気)を燃焼室11に供給するための酸素含有ガス供給口14と、供給された酸素含有ガスに旋回を加えるための旋回羽根15とを燃焼室11の後端11b側にそれぞれ備えている。これによって、燃焼室11内に旋回流の長火炎14が形成される。   As shown in FIG. 2, the long flame burner 2 according to this embodiment is a swirl type long flame burner, and has a combustion chamber 11 with an open end 11 a, and a fuel-containing gas (fuel gas) is supplied to the combustion chamber 11. Combusting a nozzle 12 for fuel-containing gas to be blown in, an oxygen-containing gas supply port 14 for supplying oxygen-containing gas (air) to the combustion chamber 11, and a swirl vane 15 for adding swirl to the supplied oxygen-containing gas The chamber 11 is provided on the rear end 11b side. As a result, a swirling long flame 14 is formed in the combustion chamber 11.

そして、この長火炎バーナ2においても、前述の長火炎バーナ1と同様に、燃料含有ガス用ノズル12に燃料含有ガスを供給する配管に、燃料含有ガスの急激な流量変動を緩和する流量変動緩和手段31が設置され、酸素含有ガス供給口14に酸素含有ガスを送給する配管に、酸素含有ガスの急激な流量変動を緩和する流量変動緩和手段41が設置されている。   In the long flame burner 2 as well, as in the long flame burner 1 described above, the flow rate fluctuation mitigation for mitigating the rapid flow rate fluctuation of the fuel containing gas to the pipe for supplying the fuel containing gas to the fuel containing gas nozzle 12. Means 31 is installed, and flow rate fluctuation mitigation means 41 for mitigating rapid flow rate fluctuations of the oxygen-containing gas is installed in a pipe that supplies the oxygen-containing gas to the oxygen-containing gas supply port 14.

さらに、この長火炎バーナ2においても、前述の長火炎バーナ1と同様に、燃焼室11の後端11bから燃焼室11内に同心円状に挿入された円形断面の保炎棒21と、その保炎棒21の外表面の温度を燃料の着火温度以上に維持するための保炎棒加熱手段(ここでは、電気ヒーター)24を備えている。そして、保炎棒21には熱電対23が取り付けられており、熱電対23による測温結果に基づいてヒーターコントローラ24が電気ヒーター22による入熱量を調整するようになっている。   Further, in the long flame burner 2, similarly to the long flame burner 1 described above, a flame holding rod 21 having a circular cross section inserted concentrically into the combustion chamber 11 from the rear end 11 b of the combustion chamber 11, and its holding rod. Flame holding rod heating means (in this case, an electric heater) 24 is provided for maintaining the temperature of the outer surface of the flame rod 21 at or above the ignition temperature of the fuel. A thermocouple 23 is attached to the flame holding rod 21, and the heater controller 24 adjusts the amount of heat input by the electric heater 22 based on the temperature measurement result by the thermocouple 23.

なお、その他の構成については、図3〜図5に示した点も含めて、前述の長火炎バーナ1の場合と同様である。   In addition, about another structure, including the point shown in FIGS. 3-5, it is the same as that of the case of the above-mentioned long flame burner 1. FIG.

したがって、この実施形態に係る長火炎バーナ2においても、前述の長火炎バーナ1と同様の効果を得ることができ、高い安全性・信頼性を備えた長火炎バーナとなっている。   Therefore, also in the long flame burner 2 which concerns on this embodiment, the effect similar to the above-mentioned long flame burner 1 can be acquired, and it is a long flame burner provided with high safety | security and reliability.

そして、図6、図7に、上記の長火炎バーナ1または長火炎バーナ2を搭載したラジアントチューブ式加熱装置を示す。図6は、U字形状のラジアントチューブ75の一端に長火炎バーナ1または長火炎バーナ2を設置した一端型ラジアントチューブ式加熱装置71であり、図7は、U字形状のラジアントチューブ75の両端にそれぞれ長火炎バーナ1(1a、1b)または長火炎バーナ2(2a、2b)を設置した両端型ラジアントチューブ式加熱装置72である。   FIG. 6 and FIG. 7 show a radiant tube heating device equipped with the long flame burner 1 or the long flame burner 2 described above. FIG. 6 shows a one-end type radiant tube heating device 71 in which the long flame burner 1 or the long flame burner 2 is installed at one end of a U-shaped radiant tube 75, and FIG. 7 shows both ends of the U-shaped radiant tube 75. These are both-end type radiant tube heating devices 72 provided with a long flame burner 1 (1a, 1b) or a long flame burner 2 (2a, 2b) respectively.

このような長火炎バーナ1、2を搭載したラジアントチューブ式加熱装置71、72においては、ラジアントチューブ75に沿って、火炎が空間に形成されるため、ラジアントチューブ内壁での燃焼凍結が回避され、環境負荷物質である未燃ガスや粒子状物質の排出が低減する。また、安定した長火炎が形成されて、局所高温が回避されるので、内壁の焼損が防止され、補修費が低減し、運転費が安価になる。また、局所高温が回避されることによって、環境負荷物質であるNOxの排出も低減する。さらに、安定した長火炎が形成されることによって、ラジアントチューブ75の外表面の温度分布が平均化されるため、加熱対象(製品)の加熱効率が向上し、燃料消費量が節約できて省エネルギーとなるとともに、製品の加熱温度分布が均一化して製品の品質が向上する。その上、加熱温度の調整範囲が拡大し、制御性も向上するので、設備能力が向上し、製品の品質も向上する。   In the radiant tube heating devices 71 and 72 equipped with such long flame burners 1 and 2, a flame is formed in the space along the radiant tube 75, so that freezing of combustion on the inner wall of the radiant tube is avoided, Emissions of unburned gas and particulate matter that are environmentally hazardous substances are reduced. Moreover, since a stable long flame is formed and a local high temperature is avoided, burning of the inner wall is prevented, repair costs are reduced, and operating costs are reduced. Further, by avoiding local high temperatures, emission of NOx, which is an environmentally hazardous substance, is also reduced. Furthermore, since a stable long flame is formed, the temperature distribution on the outer surface of the radiant tube 75 is averaged, so that the heating efficiency of the heating object (product) is improved, fuel consumption can be saved, and energy can be saved. At the same time, the heating temperature distribution of the product becomes uniform and the quality of the product is improved. In addition, the adjustment range of the heating temperature is expanded and the controllability is improved, so that the facility capacity is improved and the product quality is improved.

なお、図7に示すように、この両端型ラジアントチューブ式加熱装置72では、それぞれの長火炎バーナ1a、1b(または、長火炎バーナ2a、2b)に対応して設けられている蓄熱体76a、76bを用いて、長火炎バーナ1a、1b(または、長火炎バーナ2a、2b)の排ガスで酸素含有ガス(空気)を予熱しながら交番燃焼するようになっている。   As shown in FIG. 7, in the double-end type radiant tube heating device 72, the heat accumulators 76a provided corresponding to the long flame burners 1a and 1b (or the long flame burners 2a and 2b), 76b is used to perform alternating combustion while preheating oxygen-containing gas (air) with the exhaust gas of the long flame burners 1a, 1b (or the long flame burners 2a, 2b).

これによって、酸素含有ガスの実流速が増加するため、より長火炎が形成されるので、ラジアントチューブ75の表面温度が平均化し、加熱効率が向上することから、燃料代が節約でき、運転費が安価になる。また、長火炎バーナ1a、1b(または、長火炎バーナ2a、2b)に設けられている保炎棒21の表面温度が均一化されて、失火がより一層確実に防止されるようになり、異常燃焼が防止されて、補修費が低減し、運転費が安価になる。   As a result, the actual flow rate of the oxygen-containing gas is increased, and a longer flame is formed. Therefore, the surface temperature of the radiant tube 75 is averaged, and the heating efficiency is improved. It will be cheaper. In addition, since the surface temperature of the flame holding rod 21 provided in the long flame burners 1a and 1b (or the long flame burners 2a and 2b) is made uniform, misfire can be prevented more reliably, Combustion is prevented, repair costs are reduced, and operating costs are reduced.

そして、図8に示すように、ラジアントチューブ75は、曲管部75bの内径を直管部75aより細くし、その間をテーパ管75cで接続するようにしてもよい。   And as shown in FIG. 8, the radiant tube 75 may make the internal diameter of the curved pipe part 75b thinner than the straight pipe part 75a, and you may make it connect with the taper pipe 75c between them.

これによって、曲管部75bで旋回速度が増速して、長火炎が安定的に維持され、内壁近傍での反応凍結や不完全燃焼が回避されることとなり、粒子状物質の排出が低減する。また、長火炎が安定に維持されることにより、局所高温が回避されて、加熱効率が向上し、運転費が安価になる。さらに、局所高温が回避されることにより、環境負荷物質であるNOxの排出が低減する。その上、ラジアントチューブ75の曲管部75bが軽量化されることになるので、設備費が安価になる。   As a result, the turning speed is increased in the curved pipe portion 75b, the long flame is stably maintained, reaction freezing and incomplete combustion in the vicinity of the inner wall are avoided, and the discharge of particulate matter is reduced. . Moreover, by maintaining a long flame stably, local high temperature is avoided, a heating efficiency improves, and an operating cost becomes cheap. Furthermore, the discharge of NOx, which is an environmentally hazardous substance, is reduced by avoiding local high temperatures. In addition, since the bent pipe portion 75b of the radiant tube 75 is reduced in weight, the equipment cost is reduced.

なお、曲管部75bの内径を直管部75aより細くする際には、段付きの管で両者を接続することでも、ある程度の旋回速度の増速効果が期待できるが、図8に示したように、テーパ管75c(内径の開き角が30°程度以下)を介して滑らかに接続した方が渦等の発生に伴なう流体力学的なロスを低く抑えることができるので望ましい。   When the inner diameter of the curved pipe portion 75b is made thinner than that of the straight pipe portion 75a, the effect of increasing the turning speed to some extent can be expected by connecting both with a stepped pipe, as shown in FIG. As described above, it is preferable that the connection is smoothly made through the tapered tube 75c (the inner diameter has an opening angle of about 30 ° or less) because the hydrodynamic loss accompanying the generation of vortices and the like can be reduced.

そして、このラジアントチューブ式加熱装置71、72は、ラジアントチューブ75の両端の差圧または/および燃焼排ガス温度の異常を検出して、不活性ガスによるパージから再稼動までの操作を自動的に行うための自動運転制御装置(図示せず)が配設されている。   The radiant tube heating devices 71 and 72 detect the differential pressure at both ends of the radiant tube 75 and / or abnormal combustion exhaust gas temperature, and automatically perform operations from purging with an inert gas to re-operation. An automatic operation control device (not shown) is provided.

ラジアントチューブ75内に火炎が形成されると、管内壁と接触するガスの平均温度が上昇し、ガスの粘性が増加することに起因して、ラジアントチューブ75の両端の差圧が上昇する。したがって、ラジアントチューブ75の両端の差圧または/および燃焼排ガス温度を常時モニターすることにより、失火を速やかに検知し、窒素ガス等によるパージを行うことにより、異常燃焼(爆燃、爆轟)を未然に防止することができる。   When a flame is formed in the radiant tube 75, the average temperature of the gas in contact with the inner wall of the tube increases, and the viscosity of the gas increases, so that the differential pressure across the radiant tube 75 increases. Therefore, by constantly monitoring the differential pressure at the both ends of the radiant tube 75 and / or the combustion exhaust gas temperature, misfiring can be detected quickly and purged with nitrogen gas or the like to prevent abnormal combustion (deflagration, detonation). Can be prevented.

すなわち、自動運転制御装置は以下のような手順で制御を行う。   That is, the automatic operation control apparatus performs control according to the following procedure.

(S1)ラジアントチューブ75の両端の差圧または/および燃焼排ガス温度の異常を検出する。   (S1) An abnormality in differential pressure at both ends of the radiant tube 75 and / or combustion exhaust gas temperature is detected.

(S2)長火炎バーナ1(または、長火炎バーナ2)の開閉弁35、45を閉じて、燃料含有ガスと酸素含有ガスの供給を停止する。   (S2) The on-off valves 35 and 45 of the long flame burner 1 (or the long flame burner 2) are closed, and the supply of the fuel-containing gas and the oxygen-containing gas is stopped.

(S3)保炎棒21への熱負荷を上昇させる。   (S3) The heat load on the flame holding rod 21 is increased.

(S4)窒素ガスによるラジアントチューブ75内のパージを行う。その際に、窒素ガスの量はラジアントチューブ75の内容積の少なくとも5倍以上とする。   (S4) Purge the radiant tube 75 with nitrogen gas. At that time, the amount of nitrogen gas is set to at least 5 times the internal volume of the radiant tube 75.

(S5)長火炎バーナ1(または、長火炎バーナ2)の開閉弁35、45を開き、流量調整弁33、43の開度を絞った状態で、燃料含有ガスと酸素含有ガスの供給を再開し、着火操作を行う。   (S5) With the open / close valves 35 and 45 of the long flame burner 1 (or long flame burner 2) opened and the flow rate adjusting valves 33 and 43 being opened, the supply of fuel-containing gas and oxygen-containing gas is resumed. And perform an ignition operation.

(S6)徐々に流量調整弁33、43の開度を大きくして燃焼負荷を上昇させた後、定格運転条件に設定する。   (S6) After gradually increasing the opening of the flow rate adjusting valves 33 and 43 to increase the combustion load, the rated operating conditions are set.

上記のような制御を行うことにより、失火後速やかに適正な処置をとることができるようになり、異常燃焼が防止されて、補修費が低減し、運転費が安価になる。また、異常燃焼が防止されることにより、適切に加熱されずに製品不良となる割合を最小化することができる。   By performing the control as described above, an appropriate measure can be taken immediately after a misfire, abnormal combustion is prevented, repair costs are reduced, and operating costs are reduced. Further, by preventing abnormal combustion, it is possible to minimize the rate of product failure without proper heating.

以上に述べたように、本発明の実施形態に係る長火炎バーナ1、2およびラジアントチューブ式加熱装置71、72においては、燃料含有ガスあるいは酸素含有ガスの急激な流量変動を緩和する流量変動緩和手段31、41が設置されているとともに、長火炎バーナ1、2の燃焼室11内に、適用する燃料の着火温度以上の表面温度を有する保炎棒21が設置されており、仮に急激な流量変動があっても、その影響を受けにくく、火炎の安定性が格段に向上する。したがって、安全性・信頼性の向上、安価な運転費・設備費、環境負荷物質(NOx、粒子状物質)の低減、省エネルギー、製品品質の向上等の優れた効果を得ることができる。   As described above, in the long flame burners 1 and 2 and the radiant tube heating devices 71 and 72 according to the embodiment of the present invention, the flow rate fluctuation mitigation for mitigating rapid flow fluctuations of the fuel-containing gas or oxygen-containing gas. Means 31 and 41 are installed, and a flame holding rod 21 having a surface temperature equal to or higher than the ignition temperature of the fuel to be applied is installed in the combustion chamber 11 of the long flame burners 1 and 2. Even if it fluctuates, it is hard to be affected, and the stability of the flame is greatly improved. Therefore, it is possible to obtain excellent effects such as improvement of safety and reliability, inexpensive operation costs and equipment costs, reduction of environmentally hazardous substances (NOx, particulate matter), energy saving, and improvement of product quality.

1、1a、1b ノズルミックス式長火炎バーナ
2、2a、2b 旋回式長火炎バーナ
11 燃焼室
11a 燃焼室の先端
11b 燃焼室の後端
12 燃料含有ガス用ノズル
13 酸素含有ガス用ノズル
14 旋回火炎
15 酸素含有ガス供給口
16 旋回羽根
21 棒状体(保炎棒)
22 電気ヒーター
23 熱電対
24 ヒーターコントローラ
31 流量変動緩和手段
32 流量測定手段
33 流量調整弁
34 逆止弁
35 開閉弁
36 流量計
37 流量調整弁
38 逆止弁
41 流量変動緩和手段
42 流量測定手段
43 流量調整弁
44 逆止弁
45 開閉弁
46 流量計
47 流量調整弁
48 逆止弁
51 長火炎バーナ
52 通常バーナ
53 内筒
55 1/4波長管
56、57 エゼクター
61a、61b 蓄熱体
62 切換弁
71 一端型ラジアントチューブ式加熱装置
72 両端型ラジアントチューブ式加熱装置
75 ラジアントチューブ
75a 直管部
75b 曲管部
75c テーパ管
76a、76b 蓄熱体
1, 1a, 1b Nozzle mix type long flame burner 2, 2a, 2b Swivel type long flame burner 11 Combustion chamber 11a Front end of combustion chamber 11b Rear end of combustion chamber 12 Fuel-containing gas nozzle 13 Oxygen-containing gas nozzle 14 Swirl flame 15 Oxygen-containing gas supply port 16 Swirling blade 21 Rod-shaped body (flame holding rod)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 22 Electric heater 23 Thermocouple 24 Heater controller 31 Flow rate fluctuation relaxation means 32 Flow rate measurement means 33 Flow rate adjustment valve 34 Check valve 35 On-off valve 36 Flow meter 37 Flow rate adjustment valve 38 Check valve 41 Flow rate fluctuation relaxation means 42 Flow rate measurement means 43 Flow rate adjusting valve 44 Check valve 45 Open / close valve 46 Flow meter 47 Flow rate adjusting valve 48 Check valve 51 Long flame burner 52 Normal burner 53 Inner cylinder 55 1/4 wavelength tube 56, 57 Ejector 61a, 61b Regenerator 62 Switching valve 71 One-end type radiant tube type heating device 72 Double-end type radiant tube type heating device 75 Radiant tube 75a Straight pipe part 75b Curved pipe part 75c Taper pipes 76a, 76b

Claims (10)

燃料含有ガスを燃焼室に吹き込むノズルと酸素含有ガスを燃焼室に吹き込むノズルを別々に備えたノズルミックス式バーナ、または、燃焼室に供給された酸素含有ガスに旋回を加えるための旋回羽根を備えた旋回式バーナのうちのいずれか一方からなる非予混合型長火炎バーナにおいて、
供給される燃料含有ガスまたは酸素含有ガスの急激な流量変動を緩和する流量変動緩和手段と、前記燃焼室の後端から燃焼室内に挿入された、下流に向けて先細形状の円形断面の棒状体と、該棒状体の外表面の温度を前記燃料の着火温度以上に維持するための棒状体加熱手段とを備えており、
前記棒状体は、外表面に軸方向に複数本の溝が配設されていることを特徴とする長火炎バーナ。
Equipped with a nozzle mix burner equipped with a nozzle that blows fuel-containing gas into the combustion chamber and a nozzle that blows oxygen-containing gas into the combustion chamber, or a swirl vane that adds swirl to the oxygen-containing gas supplied to the combustion chamber In the non-premixed long flame burner consisting of any one of the swirling burners,
Flow rate fluctuation mitigating means for mitigating rapid flow rate fluctuations of the supplied fuel-containing gas or oxygen-containing gas, and a rod-shaped body having a circular cross section tapered downstream from the rear end of the combustion chamber into the combustion chamber And a rod-shaped body heating means for maintaining the temperature of the outer surface of the rod-shaped body at or above the ignition temperature of the fuel ,
The long flame burner , wherein the rod-shaped body has a plurality of axial grooves formed on an outer surface thereof .
前記棒状体は、前記燃焼室に挿入される部分の軸方向長さが前記燃焼室の内径の2〜10倍の範囲内になっていることを特徴とする請求項1に記載の長火炎バーナ。 2. The long flame burner according to claim 1, wherein an axial length of a portion of the rod-like body inserted into the combustion chamber is within a range of 2 to 10 times an inner diameter of the combustion chamber. . 前記棒状体加熱手段の熱源は、バーナまたは電気ヒーターからなることを特徴とする請求項1または2に記載の長火炎バーナ。 3. The long flame burner according to claim 1, wherein a heat source of the rod-shaped body heating means is a burner or an electric heater. 棒状体加熱手段の熱源がバーナからなっている場合、当該バーナの燃焼排ガスが、長火炎バーナの燃焼排ガスを再循環させるためのエゼクターの駆動ガスとして利用されることを特徴とする請求項に記載の長火炎バーナ。 If the heat source of the rod-like member heating means is turned from the burner, to claim 3, combustion exhaust gas of the burner, characterized in that it is utilized as a driving gas ejector for recirculating the flue gas of the long flame burner The long flame burner described. 前記酸素含有ガスが、長火炎バーナの燃焼排ガスにより予熱されるようになっていることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の長火炎バーナ。 The long flame burner according to any one of claims 1 to 4 , wherein the oxygen-containing gas is preheated by the combustion exhaust gas of the long flame burner. 前記燃料含有ガスまたは酸素含有ガスの少なくともいずれか一方に、長火炎バーナの燃焼排ガスが含有されるようになっていることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の長火炎バーナ。 The fuel-containing gas or to at least one of oxygen-containing gas, the long flame according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the combustion exhaust gas of the long flame burner is adapted to be contained Burner. 請求項1〜のいずれかに記載の長火炎バーナをラジアントチューブの一端または両端に配設したことを特徴とするラジアントチューブ式加熱装置。 A radiant tube heating device, wherein the long flame burner according to any one of claims 1 to 6 is disposed at one or both ends of a radiant tube. ラジアントチューブの両端に長火炎バーナを配設した場合は、長火炎バーナが交番燃焼するようになっていることを特徴とする請求項に記載のラジアントチューブ式加熱装置。 The radiant tube heating device according to claim 7 , wherein when a long flame burner is disposed at both ends of the radiant tube, the long flame burner is configured to alternately burn. ラジアントチューブの曲管部の内径が直管部より細くなっていることを特徴とする請求項またはに記載のラジアントチューブ式加熱装置。 The radiant tube heating device according to claim 7 or 8 , wherein an inner diameter of the bent tube portion of the radiant tube is smaller than that of the straight tube portion. ラジアントチューブの両端の差圧または燃焼排ガス温度の少なくともいずれか一方の異常を検出して、不活性ガスによるパージから再稼動までの操作を自動的に行うための自動運転制御装置が配設されていることを特徴とする請求項のいずれかに記載のラジアントチューブ式加熱装置。 Radiant tube differential pressure across also of detecting at least one of one anomaly the combustion exhaust gas temperature, the automatic driving control apparatus for automatically performing an operation to re-run from the purge by inert gas is provided radiant tube heating device according to any one of claims 7-9, characterized in that it is.
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