JP6483169B2 - リジェネレイティブバーナの燃料ノズル冷却構造 - Google Patents

Description

本発明は、排気運転モードで排気を行う排気ブロアを利用することで、燃料ノズルの冷却のために必要な設備費用及び必要な設置スペースを軽減することが可能であって、配管等のレイアウトも簡略なリジェネレイティブバーナの燃料ノズル冷却構造に関する。

リジェネレイティブバーナを用いた炉（特許文献１参照）は各種知られていて、その際、リジェネレイティブバーナを冷却する構造（特許文献２及び３参照）も知られている。特許文献１の「工業用炉、工業用炉の省エネルギ稼働方法及び工業用炉の改造方法」は、燃焼室と煙突を接続する排気管と、開放されて、排気管内に外気（ＡＴＭ）を取り込む吸気開閉弁と、ジェネレータとして機能される吸引ブロアに接続され、開放された吸気開閉弁から取り込まれて排気管を流れる外気により回転されて発電する羽根車とを備えて構成されている。特許文献１では、２つで対の蓄熱式バーナは、それらの燃焼運転と排気運転とが交互に切り替えられるようになっている。

特許文献２の「高温空気用低ＮＯｘバーナ」は、燃料を噴射する燃料ノズルの先端部にバッフルを外嵌状に取り付けると共に、このバッフルの外周にスリット状の二次空気供給孔を形成した構成であって、燃料ノズルは、内周部を燃料通路とし、外周部を冷却空気通路とした二重管に構成され、バッフルは、中心に燃料と冷却空気の噴出孔を設けると共に、この噴出孔の外周側には、入口から出口に向けて同一のピッチ円直径の面内において、３０〜５０°の角度を付けた複数の一次空気供給孔を設け、かつ、これら噴出孔と一次空気供給孔の出口に燃料、冷却空気、一次空気の噴出口部を形成して構成されている。特許文献２のバーナでは、燃料ノズルの冷却に用いる空気を炉内に放出するようにしている。

特許文献３の「蓄熱式バーナ燃料ノズル管の冷却装置」は、導入空気を炉内に放出せず、冷却空気管の冷却のみに用い、しかも前進、行進の往復で冷却して、冷却空気管の過熱を有効に防ぐことを課題とし、燃料ノズル管の外周に内管と外管からなる二重管を配設し、外管と燃料ノズル管の先端開口部を蓋体で閉止すると共に、外管と内管の間の外側通路と、内管と燃料ノズル管の間の内側通路とを蓋体を介し連通して構成した冷却空気管を設けるようにしている。特許文献３では、冷却に用いる導入空気を炉内に放出しないようにしていて、導入空気を空気冷却管に送り込むためには、ブロアを設備する必要がある。

特開２０１６−１３３２５５号公報 特開平１０−１８５１２８号公報 特開２００１−１８２９１５号公報

リジェネレイティブバーナで加熱される炉内雰囲気は、変動せずに均質であることが好ましく、この点で、リジェネレイティブバーナに備える燃料ノズルの冷却構造としては、導入空気を炉内に放出することのない特許文献３の二重管構造を用いることが好ましい。

しかしながら、特許文献３は、いかにして導入空気を空気冷却管に供給するかについては、何ら開示していない。通常一般的には、ブロアを新設もしくは増設して、当該ブロアから空気供給管へ導入空気を供給することが考えられる。ブロアを新設等すると、配管を含めて、そのための設備費用が発生すると同時に、設置スペースも確保する必要があるという課題があった。

本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、排気運転モードで排気を行う排気ブロアを利用することで、燃料ノズルの冷却のために必要な設備費用及び必要な設置スペースを軽減することが可能であって、配管等のレイアウトも簡略なリジェネレイティブバーナの燃料ノズル冷却構造を提供することを目的とする。

本発明にかかるリジェネレイティブバーナの燃料ノズル冷却構造は、排気ブロアを有する排気系の排気吸引作用でバーナ本体の火口から吸引される炉内排気を蓄熱部に流通させて排熱を蓄熱させる排気モードと、該蓄熱部に流通されて加熱される燃焼空気で生成される火炎が該バーナ本体の火口から炉内へ噴出される燃焼モードとを交互に繰り返すリジェネレイティブバーナであって、上記バーナ本体内部に設けられ、燃焼空気と混合されて火炎を生成する燃料をその先端部から噴射する中空筒体状の燃料ノズルと、上記燃料ノズルの外周囲を包囲して設けられ、上記排気系に連通させるための連通部及び大気開放される開口部を有する冷却用チューブと、上記連通部を上記排気系に接続する接続管とを備え、該接属管を介する上記排気系の排気吸引作用で、上記開口部を通じて上記連通部に向かって流通する大気により上記燃料ノズルを冷却するようにしたことを特徴とする。

また、本発明にかかるリジェネレイティブバーナの燃料ノズル冷却構造は、排気ブロアを有する排気系を開閉する排気弁が開かれかつ給気ブロアを有する給気系を開閉する給気弁が閉じられて、該排気系の排気吸引作用でバーナ本体の火口から吸引される炉内排気を、蓄熱部に流通させて排熱を蓄熱させ、該排気弁を介して該排気系へ排出する排気モードと、該排気弁が閉じられかつ該給気弁が開かれて、該給気系の給気作用で該バーナ本体へ給気される燃焼空気を、該蓄熱部に流通させて加熱し、加熱された燃焼空気で生成される火炎が該バーナ本体の火口から炉内へ噴出される燃焼モードとを交互に繰り返すリジェネレイティブバーナであって、上記バーナ本体内部に設けられ、燃焼空気と混合されて火炎を生成する燃料をその先端部から噴射する中空筒体状の燃料ノズルと、上記燃料ノズルの外周囲を包囲して設けられ、上記排気系に連通させるための連通部及び大気開放される開口部を有する冷却用チューブと、上記蓄熱部と上記排気弁との中間位置で、上記連通部を上記排気系に接続する接続管とを備え、排気モード時には、上記接続管を介する上記排気系の排気吸引作用で、上記開口部を通じて上記連通部に向かって流通する大気により上記燃料ノズルを冷却し、燃焼モード時には、上記給気系の給気作用で、該蓄熱部を迂回して、該接続管を介し該連通部を通じて該開口部に向かって流通する燃焼空気により該冷却ノズルを冷却するようにしたことを特徴とする。

前記冷却用チューブの前記連通部及び前記開口部は、前記燃料ノズル先端部と反対側の基端部側に形成され、上記冷却用チューブには、上記燃料ノズルの外回りを取り囲んで、その長さ方向に先端部側から基端部側に亘って形成され、上記連通部に連通される第１流路と、該第１流路の外回りを取り囲んで、上記燃料ノズルの長さ方向に先端部側から基端部側へ亘って形成され、上記開口部に連通される第２流路と、上記燃料ノズルの先端部側で上記第１流路と上記第２流路とを連通させる接続流路とを備えることを特徴とする。

一方が燃焼モードのときに他方が排気モードで運転される一対の前記リジェネレイティブバーナを備え、これらリジェネレイティブバーナの前記排気系は互いに合流部で合流され、該合流部の下流に単一の前記排気ブロアが備えられることを特徴とする。

本発明にかかるリジェネレイティブバーナの燃料ノズル冷却構造にあっては、排気運転モードで排気を行う排気ブロアを利用することで、燃料ノズルの冷却のために必要な設備費用及び必要な設置スペースを軽減することができ、配管等のレイアウトも簡略化することができる。

本発明に係るリジェネレイティブバーナの燃料ノズル冷却構造の第１実施形態を示す構成図である。 本発明に係るリジェネレイティブバーナの燃料ノズル冷却構造の第２実施形態を示す構成図である。

以下に、本発明にかかるリジェネレイティブバーナの燃料ノズル冷却構造の好適な実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、第１実施形態に係るリジェネレイティブバーナの燃料ノズル冷却構造を示す構成図である。

図１に示すようにリジェネレイティブバーナ１Ｌ，１Ｒは従来周知のように、炉５内に向かう一端に火口２Ｌ，２Ｒを有するバーナ本体３Ｌ，３Ｒと、バーナ本体３Ｌ，３Ｒの他端３ａに、当該バーナ本体３Ｌ，３Ｒに隣接させて直結して設けられた蓄熱部４Ｌ，４Ｒとを備えていて、バーナ本体３Ｌ，３Ｒの火口２Ｌ，２Ｒから炉５内に向けて火炎Ｆを噴出して炉５内を加熱する（例えば、１，０００℃程度）燃焼モードと、火口２Ｌ，２Ｒから炉５内の排気Ｅを吸引して排出する排気モードとが対面する一対で、交互に繰り返し切り換えられて運転されるようになっている。

リジェネレイティブバーナ１Ｌ，１Ｒでは、排気モード時に、排気ブロア１４を有する排気系１６の排気吸引作用によって炉５内から排気Ｅが吸引され、吸引された排気Ｅは蓄熱部４Ｌ，４Ｒに流通され、これにより当該排気Ｅの排熱が蓄熱部４Ｌ，４Ｒに蓄熱され、蓄熱部４Ｌ，４Ｒを通過した排気Ｅは降温されて（例えば、２００℃程度）排気系１６へ排出されることとなり、その後、排気モードから燃焼モードに運転が切り換えられると、給気ブロア１１を有する給気系１３の給気作用で燃焼空気が蓄熱部４Ｌ，４Ｒに流通されて、当該蓄熱部４Ｌ，４Ｒに蓄熱された排気Ｅの排熱で燃焼空気が予熱（加熱）される。

そして、予熱された燃焼空気が、バーナ本体３Ｌ，３Ｒへ給気され、当該バーナ本体３Ｌ，３Ｒの内部に設けられた燃料ノズル６Ｌ，６Ｒを通じて供給される燃料ガスと混合されて燃焼されることにより、バーナ本体３Ｌ，３Ｒは、排熱を利用した省エネルギ運転で、火炎Ｆを生成する。

リジェネレイティブバーナ１Ｌ，１Ｒを採用する場合、燃焼モードと排気モードのモード切り換えに伴って炉内温度が変動しないように、当該バーナ１Ｌ，１Ｒは、一対一組で用いられる。

いずれか一方のリジェネレイティブバーナ１Ｌ（１Ｒ）が燃焼モードのときには、他方のリジェネレイティブバーナ１Ｒ（１Ｌ）は排気モードで運転され、前者が排気モードに切り換えられたときには、後者が燃焼モードに切り換えられるように、燃焼モードと排気モードとが一対のリジェネレイティブバーナ１Ｌ，１Ｒ相互間で交互になるように運転制御される。

図示例では、炉５を構成する断面四角形状の炉壁のうち、互いに向かい合う左右の炉側壁それぞれに、一対でバーナ本体３Ｌ，３Ｒが設けられている。一対のバーナ本体は、同じ壁面に隣接して設けるようにしてもよい。

本実施形態に係るリジェネレイティブバーナの燃料ノズル冷却構造では、図１に示すように、左右一対の各リジェネレイティブバーナ１Ｌ，１Ｒは、炉５内に向けて開放された火口２Ｌ，２Ｒを一端に有する、通路形態のバーナ本体３Ｌ，３Ｒと、バーナ本体３Ｌ，３Ｒの他端３ａにその一端４ａが接続された蓄熱部４Ｌ，４Ｒと、バーナ本体３Ｌ，３Ｒの他端３ａ側を貫通して当該バーナ本体３Ｌ，３Ｒ内部に外部から挿入して設けられ、先端部開口６ａが火口２Ｌ，２Ｒに臨ませられて、燃焼空気と混合されて火炎Ｆを生成する燃料ガスなどの燃料を先端部開口６ａから火口２Ｌ，２Ｒに向けて噴射する中空筒体状の燃料ノズル６Ｌ，６Ｒと、燃料ノズル６Ｌ，６Ｒの外周囲を包囲して設けられ、バーナ本体３Ｌ，３Ｒの他端３ａ側を貫通して当該バーナ本体３Ｌ，３Ｒ内部に、その外部から燃料ノズル６Ｌ，６Ｒの先端部開口６ａもしくはその近傍まで延出される冷却用チューブ８Ｌ，８Ｒと、燃料の供給・停止を制御する燃料用開閉弁９Ｌ，９Ｒ（図中、白抜き表示は開；黒ベタ表示は閉）を有し、各燃料ノズル６Ｌ，６Ｒに、その長さ方向一端側の先端部開口６ａとは反対側の燃料ノズル６Ｌ，６Ｒの基端６ｂ側で接続されて、燃料を燃料ノズル６Ｌ，６Ｒの先端部開口６ａへ向けて供給する燃料供給系１０と、燃焼空気をバーナ本体３Ｌ，３Ｒへ供給するための給気ブロア１１及び燃焼空気の供給・停止を制御する開閉自在な給気弁１２Ｌ，１２Ｒ（図中、白抜き表示は開；黒ベタ表示は閉）を有し、各蓄熱部４Ｌ，４Ｒの他端４ｂに接続されて燃焼空気を蓄熱部４Ｌ，４Ｒへ給気する給気系１３と、炉５内の排気Ｅを火口２Ｌ，２Ｒから吸引して炉５外へ排出するための排気ブロア１４及び排気Ｅの排出・停止を制御する開閉自在な排気弁１５Ｌ，１５Ｒ（図中、白抜き表示は開；黒ベタ表示は閉）を有し、各蓄熱部４Ｌ，４Ｒの他端４ｂに接続されて蓄熱部４Ｌ，４Ｒから流出される排気Ｅが流通される排気系１６とを備えて構成される。

給気系１３は詳細には、一対のリジェネレイティブバーナ１Ｌ，１Ｒの蓄熱部４Ｌ，４Ｒにそれぞれ直結されて、各蓄熱部４Ｌ，４Ｒへ供給される燃焼空気がそれぞれ流通される一対の燃焼空気供給管１３ａと、これら燃焼空気供給管１３ａを合流させる燃焼空気合流部１３ｂと、燃焼空気合流部１３ｂを介して各燃焼空気供給管１３ａに接続される燃焼空気供給本管１３ｃとから構成され、給気ブロア１１は、一対のリジェネレイティブバーナ１Ｌ，１Ｒ双方に燃焼空気を供給するために燃焼空気供給本管１３ｃに設けられ、給気弁１２Ｌ，１２Ｒは、一対のリジェネレイティブバーナ１Ｌ，１Ｒの運転モードを個別に切り換えるために、燃焼空気供給管１３ａに設けられる。

そして、燃焼モードのリジェネレイティブバーナ１Ｒ（１Ｌ）では、排気弁１５Ｒ（１５Ｌ）が閉じられ、かつ給気弁１２Ｒ（１２Ｌ）が開かれて、給気系１３の給気作用で送り込まれる燃焼空気は、給気弁１２Ｒ（１２Ｌ）を介して蓄熱部４Ｒ（４Ｌ）へ流通され、蓄熱部４Ｒ（４Ｌ）からさらに、バーナ本体３Ｒ（３Ｌ）の火口２Ｒ（２Ｌ）へ向けて供給されるようになっている。

排気系１６は詳細には、一対のリジェネレイティブバーナ１Ｌ，１Ｒの蓄熱部４Ｌ，４Ｒにそれぞれ直結されて、各蓄熱部４Ｌ，４Ｒから排出される排気Ｅがそれぞれ流通される一対の排気管１６ａと、これら排気管１６ａが互いに合流される排気合流部１６ｂと、排気合流部１６ｂを介して各排気管１６ａに接続される排気本管１６ｃとから構成され、排気ブロア１４は、一対のリジェネレイティブバーナ１Ｌ，１Ｒ双方から排気Ｅを排出するために排気本管１６ｃに設けられ、排気弁１５Ｌ，１５Ｒは、一対のリジェネレイティブバーナ１Ｌ，１Ｒの運転モードを個別に切り換えるために、排気管１６ａに設けられる。

そして、排気モードのリジェネレイティブバーナ１Ｌ（１Ｒ）では、排気弁１５Ｌ（１５Ｒ）が開かれ、かつ給気弁１２Ｌ（１２Ｒ）が閉じられて、排気系１６の排気吸引作用で吸引される排気Ｅは、バーナ本体３Ｌ（３Ｒ）の火口２Ｌ（２Ｒ）から蓄熱部４Ｌ（４Ｒ）へ流通され、蓄熱部４Ｌ（４Ｒ）からさらに、排気弁１５Ｌ（１５Ｒ）を介して排気系１６へ排出されるようになっている。

燃料用開閉弁９Ｌ，９Ｒは、リジェネレイティブバーナ１Ｌ，１Ｒが燃焼モードのとき、燃料を燃料ノズル６Ｌ，６Ｒに供給するために開かれ、排気モードのとき、燃料の供給を停止するために閉じられる。

給気弁１２Ｌ，１２Ｒは、リジェネレイティブバーナ１Ｌ，１Ｒが燃焼モードのとき、燃焼空気を、蓄熱部４Ｌ，４Ｒを介してバーナ本体３Ｌ，３Ｒの火口２Ｌ，２Ｒに供給するために開かれ、排気モードのとき、燃焼空気の供給を停止するために閉じられる。

排気弁１５Ｌ，１５Ｒは、リジェネレイティブバーナ１Ｌ，１Ｒが排気モードのとき、炉５内の排気Ｅを、蓄熱部４Ｌ，４Ｒを介してバーナ本体３Ｌ，３Ｒの火口２Ｌ，２Ｒから吸引するために開かれ、燃焼モードのとき、排気Ｅの吸引を停止するために閉じられる。給気ブロア１１及び排気ブロア１４は、炉５の操業中は通常、常時運転される。

本実施形態では、上述したリジェネレイティブバーナ１Ｌ，１Ｒの基本構成に対し、高温の火口２Ｌ，２Ｒに臨ませて配置され、また、高温の排気Ｅがその周辺に流通する燃料ノズル６Ｌ，６Ｒを冷却するための冷却構造が各リジェネレイティブバーナ１Ｌ，１Ｒそれぞれに備えられる。燃料ノズル６Ｌ，６Ｒの冷却構造は主として、上記冷却用チューブ８Ｌ，８Ｒと、冷却用チューブ８Ｌ，８Ｒを排気系１６に接続する接続管１７Ｌ，１７Ｒとから構成される。

冷却用チューブ８Ｌ，８Ｒは、燃料ノズル６Ｌ，６Ｒの外回りを取り囲んで、その長さ方向に先端部開口６ａ側から基端部６ｂ側に亘ってパイプ状に形成され、バーナ本体３Ｌ，３Ｒ外方の燃料ノズル６Ｌ，６Ｒの基端部６ｂ側で、当該燃料ノズル６Ｌ，６Ｒの外周面に接合される環状の封鎖端板１９ａでその基端部が封鎖され、火口２Ｌ，２Ｒに近接する先端部側が開放された内管１９と、内管１９の外回りを取り囲んで、燃料ノズル６Ｌ，６Ｒの長さ方向に先端部開口６ａ側から基端部６ｂ側に亘ってパイプ状に形成され、バーナ本体３Ｌ，３Ｒ外方の燃料ノズル６Ｌ，６Ｒの基端部６ｂ側で、内管１９の外周面に接合される環状の第１封止端板２０ａでその基端部が封止されると共に、内管１９よりも火口２Ｌ，２Ｒ側に延出されている燃料ノズル６Ｌ，６Ｒの先端部開口６ａ位置で、内管１９の先端部側を火口２Ｌ，２Ｒ側から覆いつつ、燃料ノズル６Ｌ，６Ｒの外周面に接合される環状の第２封止端板２０ｂで先端部側が封止された外管２０と、バーナ本体３Ｌ，３Ｒ外方の燃料ノズル６Ｌ，６Ｒの基端部６ｂ側で、外管２０に、大気開放して形成された開口部２１、並びに内管１９に、排気系１６に連通させるために形成された連通部２２とから構成される。

そして、これら内管１９及び外管２０により、冷却用チューブ８Ｌ，８Ｒには、燃料ノズル６Ｌ，６Ｒの外回りを取り囲んで、その長さ方向に先端開口部６ａ側から基端部６ｂ側に亘って形成され、連通部２２に連通される第１流路２３と、第１流路２３の外回りを取り囲んで、燃料ノズル６Ｌ，６Ｒの長さ方向に先端部開口６ａ側から基端部６ｂ側へ亘って形成され、開口部２１に連通される第２流路２４と、燃料ノズル６Ｌ，６Ｒの先端部開口６ａ側で、流路が折り返すように、第１流路２３と第２流路２４とを連通させる接続流路２５とが備えられる。

すなわち、排気吸引作用を奏する排気系１６は、燃料ノズル６Ｌ，６Ｒの外回りを経由して、大気開放される。そして、冷却用チューブ８Ｌ，８Ｒの連通部２２は、接続管１７Ｌ，１７Ｒを介して排気系１６に、本実施形態では各蓄熱部４Ｌ，４Ｒからの排気管１６ａが合流される排気合流部１６ｂの下流側で、排気ブロア１４が単一で備えられる排気本管１６ｃに接続される。各リジェネレイティブバーナ１Ｌ，１Ｒの接続管１７Ｌ，１７Ｒの排気系１６に対する接続位置は、排気弁１５Ｌ，１５Ｒと排気ブロア１４との中間位置であれば、どのような位置に接続してもよい。

次に、第１実施形態にかかるリジェネレイティブバーナの燃料ノズル冷却構造の作用について説明する。炉５の稼働中では例えば図１に示すように、いずれか一方（右側）のリジェネレイティブバーナ１Ｒでは、燃料用開閉弁９Ｒ及び給気弁１２Ｒが開かれ、かつ排気弁１５Ｒが閉じられて、燃焼モードであり、他方（左側）のリジェネレイティブバーナ１Ｌでは、燃料用開閉弁９Ｌ及び給気弁１２Ｌが閉じられ、かつ排気弁１５Ｌが開かれて、排気モードで運転される。リジェネレイティブバーナ１Ｌ，１Ｒ自体の運転は、上述したように周知である。

排気ブロア１４による排気吸引作用により、排気モードのリジェネレイティブバーナ１Ｌの蓄熱部４Ｌを流通し、蓄熱部４Ｌに蓄熱して降温された排気Ｅは、開かれている排気弁１５Ｌを介して排気ブロア１４に達し、排出される。

この排気ブロア１４の排気吸引作用は、排気本管１６ｃから両接続管１７Ｌ，１７Ｒを介して、各冷却用チューブ８Ｌ，８Ｒの連通部２２に作用する。連通部２２は、第１流路２３、接続流路２５、並びに第２流路２４を介して、大気開放されている開口部２１と連通されているので、排気ブロア１４の排気吸引作用によって大気が、開口部２１を通じ連通部２２に向かって、両方の冷却用チューブ８Ｌ，８Ｒ内に流通される。

蓄熱部４Ｌ，４Ｒの一端４ａにおける温度（約１，０００℃）よりもはるかに低い常温の大気は、一対のリジェネレイティブバーナ１Ｌ，１Ｒ双方の冷却用チューブ８Ｌ，８Ｒの基端部側の開口部２１から、炉５内に臨む火口２Ｌ，２Ｒに設置されて高温状態にある、燃焼モード及び排気モード双方の一対のリジェネレイティブバーナ１Ｌ，１Ｒに備えられる燃料ノズル６Ｌ，６Ｒの先端部開口６ａへ向かって、外管２０内の第２流路２４を流通し、接続流路２５で折り返されてさらに内管１９内の第１流路２３を流通して、これにより、両方のリジェネレイティブバーナ１Ｌ，１Ｒの燃料ノズル６Ｌ，６Ｒを冷却し、冷却した後、もちろん炉５内へ流出されることなく、連通部２２から、排気Ｅが流通している排気系１６へと単一の排気ブロア１４の排気吸引作用で吸引され排出される。

左側のリジェネレイティブバーナ１Ｌが燃焼モードに切り換えられ、右側のリジェネレイティブバーナ１Ｒが排気モードに切り換えられても、排気ブロア１４の運転時は常時、左右両方の燃料ノズル６Ｌ，６Ｒは、排気吸引作用で導入される大気によって冷却が確保されるようになっている。

以上説明した第１実施形態に係るリジェネレイティブバーナの燃料ノズル冷却構造にあっては、排気ブロア１４を有する排気系１６の排気吸引作用でバーナ本体３Ｌ，３Ｒの火口２Ｌ，２Ｒから吸引される炉内排気Ｅを、バーナ本体３Ｌ，３Ｒに隣接して直結して設けられた蓄熱部４Ｌ，４Ｒに流通させて排熱を蓄熱させる排気モードと、蓄熱部４Ｌ，４Ｒに流通されて加熱される燃焼空気で生成される火炎Ｆがバーナ本体３Ｌ，３Ｒの火口２Ｌ，２Ｒから炉５内へ噴出される燃焼モードとを交互に繰り返すリジェネレイティブバーナ１Ｌ，１Ｒであって、バーナ本体３Ｌ，３Ｒ内部に設けられ、燃焼空気と混合されて火炎Ｆを生成する燃料をその先端部開口６ａから炉５内へ噴射する中空筒体状の燃料ノズル６Ｌ，６Ｒと、燃料ノズル６Ｌ，６Ｒの外周囲を包囲して設けられ、排気系１６に連通させるための連通部２２及び大気開放される開口部２１を有する冷却用チューブ８Ｌ，８Ｒと、連通部２２を排気系１６に接続する接続管１７Ｌ，１７Ｒとを備え、接属管１７Ｌ，１７Ｒを介する排気系１６の排気吸引作用で、開口部２１を通じて連通部２２に向かって流通する大気により燃料ノズル６Ｌ，６Ｒを冷却するようにしたので、排気モードで排気Ｅを排出する排気ブロア１４を利用して、冷却用の大気を冷却用チューブ８Ｌ，８Ｒに流入させて燃料ノズル６Ｌ，６Ｒを冷却してこれが熱変形されることを防止でき、そしてまた、燃料ノズル６Ｌ，６Ｒを冷却するために必要な設備は、燃料ノズル６Ｌ，６Ｒを包囲する冷却用チューブ８Ｌ，８Ｒ及び冷却用チューブ８Ｌ，８Ｒと排気系１６とを接続する接続管１７Ｌ，１７Ｒだけで済むので、設備費用及び必要な設置スペースもパイプのスペース程度であって軽減することができ、従って、レイアウトも簡略なものとすることができる。

冷却用チューブ８Ｌ，８Ｒの連通部２２及び開口部２１は、燃料ノズル６Ｌ，６Ｒの先端部開口６ａとは反対側の基端部６ｂ側に形成され、冷却用チューブ８Ｌ，８Ｒには、燃料ノズル６Ｌ，６Ｒの外回りを取り囲んで、その長さ方向に先端部開口６ａ側から基端部６ｂ側に亘って形成され、連通部２２に連通される第１流路２３と、第１流路２３の外回りを取り囲んで、燃料ノズル６Ｌ，６Ｒの長さ方向に先端部開口６ａ側から基端部６ｂ側へ亘って形成され、開口部２１に連通される第２流路２４と、燃料ノズル６Ｌ，６Ｒの先端部開口６ａ側で第１流路２３と第２流路２４とを連通させる接続流路２５とを備えるので、大気を燃料ノズル６Ｌ，６Ｒの長さ方向に第２流路２４から第１流路２３へ亘って流通させて往復で冷却作用を確保できて、効率よく冷却することができると共に、冷却用の大気を炉５内へ放出しないので、炉内雰囲気が変動されることを防ぐことができる。

一方が燃焼モードのときに他方が排気モードで運転される一対のリジェネレイティブバーナ１Ｌ，１Ｒを備え、これらリジェネレイティブバーナ１Ｌ，１Ｒの排気系１６は互いに排気合流部１６ｂで合流され、排気合流部１６ｂの下流に単一の排気ブロア１４が備えられるので、一対のリジェネレイティブバーナ１Ｌ，１Ｒで稼働される炉５であっても、単一の排気ブロア１４で、双方の燃料ノズル６Ｌ，６Ｒを冷却しつつ交番燃焼運転を確保することができる。

また、本実施形態の説明では、一対のリジェネレイティブバーナ１Ｌ，１Ｒへの適用について説明したが、一対に限らず、リジェネレイティブバーナが単体であっても、上記作用効果を得ることができる。

図２は、第２実施形態に係るリジェネレイティブバーナの燃料ノズル冷却構造を示す構成図である。第２実施形態は、上記第１実施形態と比較して、排気系１６に対する接続管２６Ｌ，２６Ｒの接続位置が異なり、これによって作用が相違する。

第１実施形態では、連通部２２からの接続管１７Ｌ，１７Ｒは、排気本管１６ｃに接続されているが、第２実施形態では、連通部２２からの接続管２６Ｌ，２６Ｒは、各リジェネレイティブバーナ１Ｌ，１Ｒそれぞれにおいて、バーナ本体３Ｌ，３Ｒに隣接して直結して設けられる蓄熱部４Ｌ，４Ｒと排気弁１５Ｌ，１５Ｒとの中間位置に接続される。その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

第２実施形態にかかるリジェネレイティブバーナの燃料ノズル冷却構造の作用について説明する。上述したように、リジェネレイティブバーナ１Ｌ，１Ｒは、燃焼モードでは、火炎Ｆが生成される火口２Ｌ，２Ｒに臨む燃料ノズル６Ｌ，６Ｒの先端部開口６ａ近辺が、当該燃料ノズル６Ｌ，６Ｒの他の部分に比して高温となり、他方、排気モードでは、火炎Ｆは消火されるものの、燃料ノズル６Ｌ，６Ｒの外回りに高温な排気Ｅが流通する。

このため、冷却用チューブ８Ｌ，８Ｒによる燃料ノズル６Ｌ，６Ｒの冷却については、燃焼モードでは、内管１９側を低温とし、他方、排気モードでは、外管２０側を低温とすることが好ましい。

第２実施形態では、接続管２６Ｌ，２６Ｒの排気系１６に対する接続位置を、蓄熱部４Ｌ，４Ｒと排気弁１５Ｌ，１５Ｒとの中間位置に接続するようにしたので、排気モード（図中、左側のリジェネレイティブバーナ１Ｌの運転で示す）では、上記第１実施形態と同様に、接続管２６Ｌを介する排気系１６の排気吸引作用で、開口部２１を通じて連通部２２に向かって流通する大気が最初外管２０を流れ、その後内管１９を流れることにより、より低温の大気によって排気Ｅに晒される外管２０をより効率良く冷却して燃料ノズル６Ｌが過熱されないように適切に冷却することができる。

他方、燃焼モード（図中、右側のリジェネレイティブバーナ１Ｒの運転で示す）では、上記第１実施形態とは異なり、給気ブロア１１を有する給気系１３の給気作用で供給されて蓄熱部４Ｒへ向かう燃焼空気のうち、その一部が蓄熱部４Ｒを迂回して、排気弁１５Ｒが閉じられている排気系１６（排気管１６ａ）を経由して接続管２６Ｒに流入し、そして、接続管２６Ｒを介し連通部２２を通じて開口部２１に向かって流通する燃焼空気は、最初内管１９を流れて、その後外管２０を流れることにより、より低温の燃焼空気によって火炎Ｆに晒される内管１９をより効率良く冷却して燃料ノズル６Ｒが過熱されないように適切に冷却することができる。

すなわち、燃焼モードや排気モードという運転状況の切り替えに対し、冷却用チューブ８Ｌ，８Ｒ内の流れ方向が変わり、燃料ノズル６Ｌ，６Ｒの良好な冷却効果を確保することができる。

また、接続管２６Ｌ，２６Ｒは、互いに隣接して直結されているバーナ本体３Ｌ，３Ｒと蓄熱部４Ｌ，４Ｒとの間に配設すればよいので、第１実施形態のように接続管１７Ｌ，１７Ｒを、少なくとも排気弁１５Ｌ，１５Ｒの下流側まで延設する必要がなく、パイプのスペースを削減することができ、設備費用の削減及び設備レイアウトのコンパクト化を達成することができる。

第２実施形態にあっても、一対のリジェネレイティブバーナ１Ｌ，１Ｒへの適用のみならず、リジェネレイティブバーナが単体であっても、上記作用効果を得ることができる。また、第２実施形態にあっても、第１実施形態が奏するその他の作用効果を奏することはもちろんである。

１Ｌ，１Ｒ リジェネレイティブバーナ
２Ｌ，２Ｒ 火口
３Ｌ，３Ｒ バーナ本体
３ａ バーナ本体の他端
４Ｌ，４Ｒ 蓄熱部
４ａ 蓄熱部の一端
４ｂ 蓄熱部の他端
５ 炉
６Ｌ，６Ｒ 燃料ノズル
６ａ 燃料ノズルの先端部開口
６ｂ 燃料ノズルの基端
８Ｌ，８Ｒ 冷却用チューブ
９Ｌ，９Ｒ 燃料用開閉弁
１０ 燃料供給系
１１ 給気ブロア
１２Ｌ，１２Ｒ 給気弁
１３ 給気系
１３ａ 燃焼空気供給管
１３ｂ 燃焼空気合流部
１３ｃ 燃焼空気供給本管
１４ 排気ブロア
１５Ｌ，１５Ｒ 排気弁
１６ 排気系
１６ａ 排気管
１６ｂ 排気合流部
１６ｃ 排気本管
１７Ｌ，１７Ｒ 接続管
１９ 内管
１９ａ 封鎖端板
２０ 外管
２０ａ 第１封止端板
２０ｂ 第２封止端板
２１ 開口部
２２ 連通部
２３ 第１流路
２４ 第２流路
２５ 接続流路
２６Ｌ，２６Ｒ 接続管
Ｅ 排気
Ｆ 火炎

Claims (4)

1. 排気ブロアを有する排気系の排気吸引作用でバーナ本体の火口から吸引される炉内排気を蓄熱部に流通させて排熱を蓄熱させる排気モードと、該蓄熱部に流通されて加熱される燃焼空気で生成される火炎が該バーナ本体の火口から炉内へ噴出される燃焼モードとを交互に繰り返すリジェネレイティブバーナであって、
   上記バーナ本体内部に設けられ、燃焼空気と混合されて火炎を生成する燃料をその先端部から噴射する中空筒体状の燃料ノズルと、上記燃料ノズルの外周囲を包囲して設けられ、上記排気系に連通させるための連通部及び大気開放される開口部を有する冷却用チューブと、上記連通部を上記排気系に接続する接続管とを備え、
   該接属管を介する上記排気系の排気吸引作用で、上記開口部を通じて上記連通部に向かって流通する大気により上記燃料ノズルを冷却するようにしたことを特徴とするリジェネレイティブバーナの燃料ノズル冷却構造。
2. 排気ブロアを有する排気系を開閉する排気弁が開かれかつ給気ブロアを有する給気系を開閉する給気弁が閉じられて、該排気系の排気吸引作用でバーナ本体の火口から吸引される炉内排気を、蓄熱部に流通させて排熱を蓄熱させ、該排気弁を介して該排気系へ排出する排気モードと、該排気弁が閉じられかつ該給気弁が開かれて、該給気系の給気作用で該バーナ本体へ給気される燃焼空気を、該蓄熱部に流通させて加熱し、加熱された燃焼空気で生成される火炎が該バーナ本体の火口から炉内へ噴出される燃焼モードとを交互に繰り返すリジェネレイティブバーナであって、
   上記バーナ本体内部に設けられ、燃焼空気と混合されて火炎を生成する燃料をその先端部から噴射する中空筒体状の燃料ノズルと、上記燃料ノズルの外周囲を包囲して設けられ、上記排気系に連通させるための連通部及び大気開放される開口部を有する冷却用チューブと、上記蓄熱部と上記排気弁との中間位置で、上記連通部を上記排気系に接続する接続管とを備え、
   排気モード時には、上記接続管を介する上記排気系の排気吸引作用で、上記開口部を通じて上記連通部に向かって流通する大気により上記燃料ノズルを冷却し、燃焼モード時には、上記給気系の給気作用で、該蓄熱部を迂回して、該接続管を介し該連通部を通じて該開口部に向かって流通する燃焼空気により該冷却ノズルを冷却するようにしたことを特徴とするリジェネレイティブバーナの燃料ノズル冷却構造。
3. 前記冷却用チューブの前記連通部及び前記開口部は、前記燃料ノズル先端部と反対側の基端部側に形成され、上記冷却用チューブには、上記燃料ノズルの外回りを取り囲んで、その長さ方向に先端部側から基端部側に亘って形成され、上記連通部に連通される第１流路と、該第１流路の外回りを取り囲んで、上記燃料ノズルの長さ方向に先端部側から基端部側へ亘って形成され、上記開口部に連通される第２流路と、上記燃料ノズルの先端部側で上記第１流路と上記第２流路とを連通させる接続流路とを備えることを特徴とする請求項１または２に記載のリジェネレイティブバーナの燃料ノズル冷却構造。
4. 一方が燃焼モードのときに他方が排気モードで運転される一対の前記リジェネレイティブバーナを備え、これらリジェネレイティブバーナの前記排気系は互いに合流部で合流され、該合流部の下流に単一の前記排気ブロアが備えられることを特徴とする請求項１〜３いずれかの項に記載のリジェネレイティブバーナの冷却構造。

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