JPH02254210A - 蓄熱式ラジアントチューブバーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はラジアントチューブバーナに関する。

更に詳述すると、本発明は、ラジアントチューブの両端
に蓄熱体を内蔵する一対のバーナを装備し、そのバーナ
を交互に燃焼させて排出される燃焼ガスの熱を蓄熱体で
回収する蓄熱式ラジアントチューブバーナに関する。

（従来の技術） 近年、廃棄ガスから相当量の熱量を回収して熱効率を高
めるべく、燃焼用空気のブレヒート技術が開発されてい
る０例えば、ラジアントチューブの両端に１熱体を有す
るバーナを設け、これらを交互に燃焼させてその燃焼ガ
スを燃焼させていないバーナ側の蓄熱体を通して排出す
るようにし、蓄熱体に蓄熱された燃焼ガスの熱を使って
燃焼用空気をプレヒートするラジアントチューブバーナ
が提案されている（米国特許第４６０４０５１号）、こ
のバーナは、第６図に示すように、ラジアントチ一−ブ
１０１内に突出する燃料ノズル１０３の周囲を炉外にお
いて囲繞するバーナシェル１０４内にコーン状の蓄熱体
１０２を設け、該蓄熱体１０２を通して燃焼用空気の供
給あるいは燃焼ガスの排出を図るようにしたものである
。尚、符号１０５は炉壁、１０６は送ｍ機、１０７は四
方回転弁、１０８はエゼクタである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述の蓄熱式ラジアントチューブバーナ
は、蓄熱された熱を利用したプレヒートによって燃焼空
気が１０００℃程度に加熱されるため、火炎温度が非常
に高くなり、ＮＯｘが多量に発生する欠点がある０日本
の大気汚染防止法によって規制されている排出１（１２
０１１１ＤＩｍ）を大幅に上回る７　００１）ｐＩ！以
上のＮＯｘが発生する欠点がある。

本発明は、低ＮＯｘの蓄熱式ラジアントチューブバーナ
を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） かかる目的を達成するなめ、本発明の蓄熱式ラジアント
チューブバーナは、蓄熱体を、軸方向に燃焼用空気を噴
射させるハニカム構造とし、かつバーナガンを貫通させ
るための穴を中央に有すると共にそのバーナガンの噴射
口の下流に前記穴より大径の穴を設け、前記バーナガン
に沿って燃焼用空気を噴射させ、前記バーナガンの噴射
口の周辺と更にその下流に燃焼用空気を二段に分けて噴
射するようにしている。

また、本発明の蓄熱式ラジアントデユープバーナは、バ
ーナガンの中に、前記バーナガンの中に内部の点火電極
よりも長いパイロットバーナ管を有しパイロット燃料に
対し理論量以下で可燃限界の下限以上のパイロット空気
を供給するパイロットバーナを設け、かつ前記バーナガ
ンに主燃料と共に可燃限界以下の一次空気を供給するよ
うにしている。

（作用） したがって、燃焼用空気が蓄熱体を通してバーナガンの
噴射口と更にその下流において二段に分けて供給され、
蓄熱体で囲繞された一段目では空気不足の状態で燃焼し
、二段目のラジアントチューブ内では不足の空気を供給
して完全燃焼を達成する。また、燃焼ガスはラジアント
チューブの反対側の燃焼していないバーナの蓄熱体を通
して排出される。

（実施例） 以下、本発明の構成を図面に示す実施０１に基づいて詳
細に説明する。

第１図に本発明の蓄熱式ラジアントチューブバーナのシ
ステム全体の実施例を概略説明図で示す。

このラジアントチューブバーナは、ラジアントチューブ
１の両端に、蓄熱体２を内挿するバーナ３．３を夫々装
備すると共にこれらバーナ３，３を燃焼用空気供給系９
と燃焼ガス排気系１０とに選択的に接続可能とし、該バ
ーナ３を交互に燃焼させてその燃焼排ガスを燃焼させて
いない方のバーナの蓄熱体２を通して排出させると共に
燃焼側バーナの蓄熱体２を通して燃焼用空気を供給する
構成とされている。

前記バーナ３は燃料供給系７から供給されるガス燃料を
噴射するバーナガン４と、このバーナガン４を囲親し燃
焼用空気をバーンガン４の周囲に噴射するバーナ管５と
、バーナガン４内に設置されているパイロットバーナ６
及びバーナ管５とバーナガン４の間に充填される蓄熱体
２とがら成る。

尚、符号２４は電磁パルプである。

各バーナ管５は四方切替弁８を介して燃焼用空気供給系
９と燃焼ガス排気系１０とに選択的に接続可能に設けら
れている。そして、燃焼用空気供給系９の押込み送風機
１１から供給される燃焼用空気をいずれか一方のバーナ
３へ供給して燃焼させる一方、他方のバーナ３の蓄熱体
２を経て燃焼ガスを排気ブロワ１２によって誘引排気す
るように設けられている。この燃焼用空気と燃焼ガスの
流れの切替えはタイマ（図示省略）を使って一定時間置
きにあるいは蓄熱体２を通過した燃焼ガス温度をサーモ
センサ（図示省略）で測定してこれが所定温度に達した
ときに、燃料噴射と同期して流れを切換え得るように切
替弁８が駆動される。

尚、このバーナ管５はフランジ２３を利用してラジアン
トチューブ１に着脱可能に接続されている。

前記蓄熱体２は、チューブ１から排出される燃焼ガスの
顕熱を蓄えるためのもので、蓄熱体として一般に使用さ
れかつ燃焼ガスと反応したり燃焼用空気に悪影響を与え
ないものであればいかなる材質のものであっても採用可
能である。一般に、蓄熱体２としては、伝熱面積が大き
く圧力損失が小さいこと及び耐熱性、耐熱衝撃性、耐食
性に優れることが要求されることから、セラミックスや
アルミナ、耐熱金属等が採用される。また、本発明の蓄
熱体２は燃焼用空気を軸方向に流通させるハニカム構造
を採る。そこで、例えば海綿状に発泡した通気性のある
セラミックスを用いて燃焼ガスの流れ方向に沿うハニカ
ム状のセル孔１３を多数形成した所謂ハニカムセラミッ
クスを採用している。尚、本明細書において蓄熱体は、
材質あるいは材料自体が多孔質であるものは勿論のこと
、それ自体に通気性がなくとも構造的に通気性を確保し
得るものも含まれる。

蓄熱体２はバーナ管５及びラジアントチューブ１内に充
填されている。この蓄熱体２は、中央にバーナガン４を
貫通させるための穴１４とその下流により大径の穴１５
を形成し、バーナガン４の噴射口の周辺と更にその下流
に燃焼用空気を二段に分けて噴射するように設けられて
いる１例えば、第２図に示すように、明瞭な段部によっ
て二段に分けても良いし、第３図に示すように、バーナ
ガン４の噴射口より下流に向かうに従って漸次穴が広が
る砲弾形の穴１５を形成しても良い、更に、第４図（Ａ
）、（Ｂ）に示すように、蓄熱体２の入口側の樅断面形
状を出口側のそれと同じようにして各セル孔１３の長さ
を同じにするか、あるいは第５図に示すようにセル孔１
３の長さを異なるままにしてセル孔１３の穴径を外径側
程大きくして圧力損失を均一にすることが好ましい。

バーナカン４にはパイロットバーナ６が内挿されている
。パイロットバーナ６は、パイロット燃料とパイロット
空気とを混合する混合部１６とパイロットバーナ管１７
及びこれらの中を貫通する点火電極１８とから構成され
°ている０点火電極１８には通常カンタル線、ステンレ
ス鋼等が採用されている。ｆ：ｈ１１８は、その周囲を
シリコンチューブや石英ガラス等の絶縁物１９で囲繞さ
れており、更にスター碍子等の絶縁碍子２０を介してパ
イロットバーナ管１７の中央に配置されている。

あまり長い電極の採用は、途中での電流リークを招き易
く先端での火花の飛びが不安定になるため、着火不良を
起し易い０反面短いパイロットバーナ６は火炎がバーナ
ガン４の出口まで飛ばず着火しない、そこで、電ｉｉｓ
はあまり長くせず、パイロットバーナ管１７の先端に継
ぎ足し管２１を接続してパイロット火炎をバーナガン４
の出口まで到達するように配慮されている。この継ぎ足
し管２１はあまり長過ぎると火炎が冷却され過ぎて失火
してしまい、短か過ぎてもバーナガンの先まで火炎が形
成されない、そこで、この継ぎ足し管２１を含めたパイ
ロットバーナ管全体の長さｌはバーナガンの全長りに対
し１／２〜２／３の範囲にすることが好ましく、最も好
ましくは２７３以下の範囲内でできるだけ長くすること
である。尚、パイロットガスバーナ６としては上述のも
のに限定されるものではない６例えば、ラジアントチュ
ーブ内に挿入される燃焼筒を設け、この燃焼筒内にバー
ナガン４とパイロットバーナ６とを並列に設置しても良
い、この場合、蓄熱体２は燃焼筒とラジアントチューブ
１、及び／又は燃焼筒とバーナ管５との間に充填される
。

一バーナガン４に接続された主燃料供給系７の途中例え
ばバーナガン４の入口にサージングタンク２２のような
膨張部を設けている。この場合、１つの制御系統（例え
ば１つの電磁パルプ）によってパイロット燃料Ｆｐと主
燃料Ｆｌとを同時に供給する場合において、パイロット
燃料［ｐよりも主燃料［１を遅らせて噴射させることが
できる。この主燃料Ｆｎの遅れはミリセコンド単位の僅
かな時間で良い。

尚、ラジアントチューブｌの形式はストレート形（直管
形）、Ｕ形、′ｒ形、Ｗ形、０形、し形などの公知の形
状の他、新規形状であっても実施可能である。

以上のように構成されたラジアントチューブバーナは次
のように作動する。まず、パイロットバーナ６に適量の
パイロット燃料（ガス燃料）と理論空気量以下で可燃限
界の下限以上のパイロット空気、例えばλｐ＝０．５程
度のパイロット空気を供給し点火する。また、バーナガ
ン４へはガス燃料の供給と同時にこの燃料に対して可燃
限界外の一次空気例えばλ＝Ｏ，ＯＳの極めて僅かな一
次空気を加える。主燃料はサージングタンク２２におい
て一旦膨張しパイロット燃料よりも瓜かに遅れて供給さ
れる。

したがって、パイロットバーナ６には空気不足状態では
あるが可燃限界範囲内の混合気が供給され、パイロット
バーナ６の先端で一旦着火する。

しかし、この火炎は畔ぎ足し管内を流れる間に冷却され
点火能力のない低温の赤いフレーム２５となり、その周
囲に未燃のパイロット燃料と空気が層流になって流れる
。そして、継ぎ足し管２１の出口において、バーナガン
４内を流れる丙かな一次空気Ａ１によって未燃のパイロ
ット燃料Ｆｐが着火する。この火炎はバーナガン４の先
端まで達する。その後遅れて到達した主燃料Ｆｌによっ
てバーナガン４内は圧倒的空気不足となるため上述の火
炎は失火することになるが、失火ポイントは継ぎ足し管
２１の先端から始まり、バーナガン４の先端に至るので
、バーナガン４の先端では一瞬であるがパイロット火炎
と主燃料「１とバーナガン４の周囲を流れる二次空気へ
２の三者が共存する瞬間があり、この時主燃料Ｆｌが着
火する。したがって、本バーナでは主燃料着火後はバー
ナガン４内のパイロットフレームは消失し、点火能力の
無い低温の赤いフレーム２５だけとなる。

押込み送風機１１によって供給される燃焼用空気は蓄熱
体２を通ってバーナガン４の噴射口の周辺及び更にその
下流のラジアントチューブ１中に２段に分けて供給され
、２段燃焼させる。他方、燃焼ガスは排気ファン１２の
作動によって燃焼していない方のバーナ３の蓄熱体２を
通って排出される。排出される燃焼ガスの熱は蓄熱体２
を通過する間に回収される。一定時間経過後、停止して
いた反対側のバーナ３を燃焼させてそれまで燃焼させて
いたバーナ３を停止し、冷えた反対側の蓄熱体２を通し
て燃焼ガスを排出する。他方、燃焼用空気は燃焼排ガス
が蓄熱体２に捨てた熱を拾って−、例えば７００〜１，
０００℃の高温に予熱されて供給される。この燃焼と排
出を交互に繰返して徐々にラジアントチューブ１と蓄熱
体２の温度を上昇させる。チューブ１と蓄熱体２が設定
温度に達すると、定常燃焼に移行する。燃焼用空気と燃
焼ガスの切替えは、適宜間隔例えば２０秒〜５分間隔に
行なうか、排出される燃焼ガスが制御温度例えば２００
℃程度となれば行なう。

（発明の効果） 以上の説明より明らかなように、本発明の蓄熱式ラジア
ントチューブバーナは、蓄熱体を、軸方向に燃焼用空気
を噴射させるハニカム構造とし、かつバーナガンを貫通
させるための穴を中央に有すると共にそのバーナガンの
下流に前記穴より大径の穴部を設け、前記バーナガンに
沿って燃焼用空気を噴射させ、前記バーナガンの噴射口
の周辺と更にその下流に燃焼用空気を二段に分けて噴射
ようにしているので、蓄熱体で囲繞された一段目では空
気不足の状態で燃焼し、二段目のラジアントチューブ内
では不足の空気を供給し完全燃焼させ、全体としてＮＯ
ｘ発生量を極めて低く抑えることができる。しかも、バ
ーナカン及びパイロットバーナは、蓄熱体によって包囲
され高温の燃焼ガスに直接さらされることがないので焼
損の虞れがない。

また、バーンガンの中にパイロットバーナを配置してい
るため、狭くかつ蓄熱体で満たされているバーナ管及び
ラジアントチューブ内へのパイロットバーナの取付けを
可能としかつパイロットバーナの設置が極めて容易で場
所を取らず、点火が確実なものとなる。

また、蓄熱体が、バング部分のラジアントチューブを火
炎から保護し、かつパイロットバーナに因る油加熱を防
ぐので、バング部分及びその近傍のラジアントチューブ
の破裂を防止できる。

更に、主燃料供給系にサージングタンクを設ける場合、
同時にパイロット燃料と主燃料とを供給しても主燃料側
に僅かの遅れが生じ確実に着火する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の蓄熱式ラジアントチューブバーナシス
テムの一実施例を示す概略図、第２図は蓄熱体部分を拡
大して詳細に説明する概略図、第３図は蓄熱体の他の実
施例を示す中央縦断面図、第４図（Ａ）、（Ｂ）は更に
蓄熱体能の実施例を示す中央縦断面図、第５図は他の蓄
熱体の実施例を示す横断面図、第６図は従来の蓄熱式ラ
ジアントチューブバーナの一例を示す断面図である。 １・・・ラジアントチューブ、　２・・・蓄熱体、３・
・・バーナ、 ４・・・バーナガン、　５・・・バーナ管、６・・・パ
イロットバーナ、７・・・燃料供給系、８・・・四方弁
、　９・・・空気供給系、１０・・・ＤＩ気系、１３・
・・セル孔、 １４・・・バーナガンを貫通させるための穴、１５・・
・１４の穴より大径の穴、 １７・・・パイロットバーナ管、１８・・・点火電極。 ２１・・・継ぎ足し管、２２・・・サージングタンク。 特許出願人　日本フＴ−ネス工業株式会社代　理　人　
弁理士　　村　瀬　　−美第 図（Ａ） 第 図 第 第 図 図（Ｂ） 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）蓄熱体を内蔵するバーナを交互に燃焼させその燃
   焼ガスを非燃焼側のバーナの蓄熱体を通じて排出させる
   一方、燃焼側のバーナでは燃焼用空気を前記蓄熱体を通
   して供給する蓄熱式ラジアントチューブバーナにおいて
   、前記蓄熱体は軸方向に燃焼用空気を噴射させるハニカ
   ム構造であり、かつバーナガンを貫通させるための穴を
   中央に有すると共にそのバーナガンの噴射口の下流に前
   記穴より大径の穴を設け、前記バーナガンの噴射口の周
   辺と更にその下流に燃焼用空気を二段に分けて噴射する
   ことを特徴とする蓄熱式ラジアントチューブバーナ。
2. （２）前記バーナガンの中に内部の点火電極よりも長い
   パイロットバーナ管を有しパイロット燃料に対し理論量
   以下で可燃限界の下限以上のパイロット空気を供給する
   パイロットバーナを設け、かつ前記バーナガンに主燃料
   と共に可燃限界以下の一次空気を供給することを特徴と
   する請求項１に記載の蓄熱式ラジアントチューブバーナ
   。
3. （３）前記バーナガンに主燃料を供給する系の途中にサ
   ージングタンクを備えることを特徴とする請求項２記載
   の蓄熱式ラジアントチューブバーナ。