JPH0656244B2

JPH0656244B2 - 輻射炉用バーナ

Info

Publication number: JPH0656244B2
Application number: JP63095291A
Authority: JP
Inventors: 誠宮田
Original assignee: 株式会社桑原製作所
Priority date: 1988-04-18
Filing date: 1988-04-18
Publication date: 1994-07-27
Anticipated expiration: 2009-07-27
Also published as: JPH01266407A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は輻射炉用バーナに係り、特にエチレン分解炉や
水素改質炉の如く炉内反応管を炉壁側からの輻射熱によ
り加熱させるべき炉壁を火炎で加熱して輻射熱を放射す
るようにした低ＮＯ_Ｘ構造の輻射炉用バーナの改良に関
する。

〔従来の技術〕

エチレン分解炉のような輻射炉は、炉の中央部に反応管
を配置し、この反応管を加熱すべく炉壁を火炎で加熱
し、炉壁からの輻射熱を放射する輻射炉用バーナが用い
られている。この輻射炉用バーナは、火炎が直接反応管
に達しないように炉壁に沿う火炎を形成するように構成
され、かつ窒素酸化物の発生を抑制するような構造とさ
れている。

第１０〜１２図に従来の低ＮＯ_Ｘ構造の輻射炉用バーナ
の概略構成図を示す。この輻射炉用バーナは二段燃焼式
低ＮＯ_Ｘバーナとしたもので、輻射炉１の縦壁として形
成されている輻射壁２と炉床３との接合部分において炉
床３側に設けられている。第１０図に示したバーナ４
は、輻射壁２際に開口する二次吹き出し口５と、これに
並んで炉中心側に一次吹き出し口６を設けたものであ
る。そして、前記一次吹き出し口６内には一次空気供給
管７を接続するとともに燃料ノズル８を臨ませており、
一次空気と燃料を混合して燃焼火炎を形成するようにし
ている。また、前記二次吹き出し口５には二次空気供給
管９が接続され、一次吹き出し口６からの還元燃焼領域
の未然分の完全燃焼をおこなわせるようにしている。か
かる構造の輻射炉用バーナでは、燃焼が二段階に行わ
れ、一段燃焼での酸素不足によるＮＯ_Ｘ生成抑制効果と
火炎温度低下によるＮＯ_Ｘ抑制効果と二段燃料での完全
燃焼作用により最終的に低ＮＯ_Ｘ化を図るようにしてい
る。また、第１１図に示したバーナ１０は、前記輻射炉
用バーナと一次吹き出し口６と二次吹き出し口５との配
置が異なり、一次吹き出し口６を輻射壁２側に、二次吹
き出し口５を炉床３中心側にそれぞれ配置したものであ
る。この従来例の輻射炉用バーナも同様な作用を行わせ
るようにしたものである。更に、第１２図には燃料を二
段階供給するようにして二段燃焼を行わせるようにした
バーナ１１で、輻射壁２側に燃焼用空気の供給管１２を
接続するとともに、一次燃料供給ノズル１３を臨ませた
一次吹き出し口１４を形成し、炉中心側にて炉床３上に
突出して二次燃料供給ノズル１５を設けた構造としてい
る。かかる輻射炉用バーナにおいても火炎温度の低下と
低酸素分圧によるＮＯ_Ｘ低減効果を得ようとするもので
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の二段燃焼式輻射炉用バーナで
は、二段階に空気または燃料を供給して二段燃焼を行わ
せようとしても、低ＮＯ_Ｘ効果が充分に得られないとい
う問題があった。すなわち、上述のような輻射壁２に沿
わせて火炎を形成する輻射炉用バーナでは、各吹き出し
口からの流れおよび火炎がコアンダ現象によって赤熱さ
れた輻射壁２面に吸い寄せられて緩慢燃焼領域が破壊さ
れる結果、二段階とすべき燃焼が短時間で混合してしま
い、二段階燃焼を行わせるための燃焼の時間的遅れを生
じさせることができず、低ＮＯ_Ｘ作用が充分に発揮され
ない欠点があった。

本発明は、上記従来の問題点に着目し、輻射壁に沿う火
炎を形成する輻射炉用バーナであって、コアンダ効果に
よる低ＮＯ_Ｘ効果の減衰を防止することができるように
し、もって二段燃焼による高い低ＮＯ_Ｘ作用を発揮させ
る構造とした輻射炉用バーナを提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係る輻射炉用バー
ナは、燃料または燃焼用空気を多段に供給し輻射壁に沿
う火炎を形成する輻射炉用バーナにおいて、燃料と燃焼
用空気を混合燃焼させる一次吹き出し口の前記輻射壁に
沿う両側位置に燃焼用空気または燃料の二次吹き出し口
を併設し、この二次吹き出し口からの吹き出し方向を前
記一次吹き出し口からの吹き出し方向と平行となるよう
に開口させた構成とした。

〔作用〕

上記構成によれば、一次吹き出し口から吹き出される燃
料と燃焼用空気とが混合されて燃焼火炎を形成し、これ
に併設された二次吹き出し口からは二段燃焼を行わせる
ための空気あるいは燃料が供給される。二次吹き出し口
はこの発明では一次吹き出し口の両側に輻射壁に沿って
形成配置されているため、コアンダ効果によって各吹き
出し口からの火炎が輻射壁側に吸い寄せられても、二つ
の火炎が互いに接近して相互に混合することがなく、両
火炎は時間間隔をおいて多段に燃焼することになる。こ
の結果、コアンダ効果に起因する段階的に形成される火
炎の急速混合が防止され、この種の輻射炉用バーナの段
階的燃焼を確実に行わせることができ、もって低ＮＯ_Ｘ
化を有効に実現できる。

〔発明に実施例〕

以下に、本発明に係る輻射炉用バーナの実施例を図面を
参照して詳細に説明する。

第１〜２図は第一実施例に係る輻射炉用バーナの模式図
を示し、第３〜５図にはその具体的構成例を示したもの
である。

このバーナ２０は輻射炉２２の炉壁２４と炉床２６との
コーナ部における特に炉床２６側に前記炉壁２４と接合
状態に配置され、火炎を炉壁２４に沿って形成するよう
に構成されている。すなわち、このバーナ２０は炉床２
６面に矩形に開口された吹き出し口２８を有し、この吹
き出し口２８の内周面部を耐火レンガ等からなるバーナ
ブロック３０にて覆っている。吹き出し口２８はその一
方の長辺部を前記炉壁２４に沿わせるように開口されて
いる。このような吹き出し口２８には燃焼用空気を供給
する空気供給管３２が接続され、吹き出し口２８から炉
壁２４に沿って上方に吹き出すようにしている。また、
空気供給管３２内には吹き出し口２８との接続部に近い
箇所にて燃料ガスを供給する燃料供給管３４が嵌入され
ている。この燃料供給管３４は輻射炉２２の下部に配管
され、炉壁２４に沿うように空気供給管３２を貫通して
いる。そして、燃料供給管３４には吹き出し口２８から
輻射炉２２内に向かうように分岐して突出する一次燃料
ノズル３６と二次燃料ノズル３８が設けられている。こ
の場合において、前記一次燃料ノズル３６は吹き出し口
２８の中央部に位置し、二次燃料ノズル３８は一次燃料
ノズル３６に隣接して炉壁２４に沿う両側に配置されて
いる。そして、このバーナ２０で二段燃焼を行わせるべ
く、中央の一次燃料ノズル３６の高さを炉床２６面より
低くし、両側の二次燃料ノズル３８の高さをを一次燃料
ノズル３６より高く設定しており、燃料の噴射高さを異
ならせることにより、一次燃料ノズル３６による燃焼火
炎が早期に形成され、二次燃料ノズル３８による火炎が
遅れて生成されるようにしている。このようなことか
ら、当該実施例では吹き出し口２８は一次および二次吹
き出し口を兼用した構造となっており、一つの吹き出し
口２８の中央を一次、その両サイドを二次の吹き出し口
としている。

なお、第３〜５図に示したように、一次燃焼ノズル３６
に近接してパイロットバーナ４０が設けられ、点火用に
供されている。

このような構成にかかるバーナ２０の作用は次のように
なる。すなわち、空気供給管３２から燃焼用空気を供給
し、燃料供給管３４から燃料ガスを供給すると、吹き出
し口２８においては最初高さの低い一次燃料ノズル３６
からの噴射燃料が空気と混合し燃焼し、一次火炎Ａが生
成される。次いで、この一次火炎Ａに遅れて二次燃料ノ
ズル３８からの噴射燃料が作用し、一次火炎Ａの両側に
二次火炎Ｂが生成されることになる。ところで、前記吹
き出し口２８に配置された一次燃料ノズル３６、二次燃
料ノズル３８はいずれも炉壁２４に沿うように配置され
ている。したがってこれらのノズル３６、３８からの噴
射燃料のよる火炎Ａ、Ｂは炉壁２４に沿って生成され
る。壁に沿う噴射流はコアンダ効果により噴射方向が壁
に近接するように曲げられるが、各火炎Ａ、Ｂは炉壁２
４の沿うフラットな形態を保持したまま曲げられるだけ
で、火炎Ａ、Ｂ相互が近付くように曲げられることはな
い。この結果、当該バーナ２０では段階的な火炎形成が
適切な時間遅れをもって行われ、もって低ＮＯ_Ｘ化を有
効に発揮させることができる。

また、かかる実施例では、一次燃料ノズル３６と二次燃
料ノズル３８とを炉壁２４に沿って併設した構成として
いるため、吹き出し口２８の開口幅を小さくでき、輻射
炉２２の内部の限定されたスペースでこの種のバーナ２
０を輻射炉２２の中央側に配置されている反応管から離
して配置しつつ高い輻射熱を発生させることができる効
果も得られる。

次に第６〜７図には第二実施例に係るバーナ４２を示
す。この例は第一実施例のバーナ２０における二次燃料
ノズル３８を吹き出し口２８内に配置せず、バーナブロ
ック３０を貫通して輻射炉２２内に臨ませた点が相違す
るのみである。したがって、この実施例では、吹き出し
口２８を一次吹き出し口とし、二次燃料ノズル３８を二
次吹き出し口として構成される。この第二実施例では、
特に一次火炎Ａと二次火炎Ｂの分離効果が高く、二段燃
焼による低ＮＯ_Ｘ作用が高くなる利点が得られる。

また、第８〜９図には第三実施例に係るバーナ４４を示
す。この実施例は燃料と燃焼用空気の混合気が吹き出さ
れる一次吹き出し口４６の炉壁２４に沿う両側に燃焼用
空気を吹き出させる二次吹き出し口４８を形成した点が
前記実施例と相違する。すなわち、炉床２６の炉壁２４
沿いの位置に矩形の一次吹き出し口４６を開口形成して
おり、これには燃料供給管３４の先端を折り曲げて形成
した燃料ノズル５０を中央に臨ませ、その先端噴射口を
炉床２６面より低い位置に設定配置している。そして、
前記一次吹き出し口４６の炉壁２４に沿う両側には仕切
り壁５２によって一次吹き出し口４６と区画された二次
吹き出し口４８が炉床２６面に開口されている。前記一
次吹き出し口４６と二次吹き出し口４８とは炉床２６の
下部に設けられた空気供給管５４を通じて燃焼用空気を
供給するようになっている。もちろん、各吹き出し口４
６、４８の内壁は耐火レンガ等のバーナブロック５６に
よって覆われている。

この実施例では、一次吹き出し口４６か燃料と空気の混
合気が吹き出され、これにより形成される火炎は還元燃
焼領域となり、両側の二次吹き出し口４８から供給され
る二次空気が還元燃焼領域の未然分の完全燃焼を行う。
この場合にも一次吹き出し口４６および二次吹き出し口
４８が炉壁２４に沿って形成されているので、コアンダ
効果によって二段に形成される火炎が炉壁２４に近接し
ても一次火炎Ａと二次火炎Ｂとが急速混合するような現
象は起きない。したがって、低ＮＯ_Ｘ作用が低減される
ことが防止され、この種の二段燃焼作用による高い低Ｎ
Ｏ_Ｘ効果を有効に実現させることができる。

なお、上記いずれの実施例も上向き燃焼構造の例を示し
ているが、下向き燃焼構造のバーナとしてもよいのはも
ちろんである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、一次吹き出し口
と二次吹き出し口とを輻射炉の炉壁に沿って並列配置し
た構成の輻射炉用のバーナとしたので、火炎が炉壁側に
曲げられるようなコアンダ効果が生じても、多段に形成
される火炎相互が急速混合することが防止され、もって
高い低ＮＯ_Ｘ効果を有効に発揮させることができるとい
う優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第一実施例に係る輻射炉用バーナの構成模式斜
視図、第２図は同バーナの炉壁に沿う断面図、第３図は
同実施例の具体的構成を示す平面図、第４図は炉壁に沿
う同断面図、第５図は炉壁の壁厚方向に沿う同断面図、
第６図は第二実施例に係る輻射炉用バーナの構成模式斜
視図、第７図は同バーナの炉壁に沿う断面図、第８図は
第三実施例に係る輻射炉用バーナの構成模式斜視図、第
９図は同バーナの炉壁に沿う断面図、第１０図は従来例
に係る輻射炉用バーナ断面図、第１１図は他の従来例の
同断面図、第１２図は更に他の従来例の同断面図であ
る。２０、４２、４４……輻射炉用バーナ、２２……輻射
炉、２４……炉壁、２６……炉床、２８……吹き出し口
（一次、二次兼用）、３２……空気供給管、３４……燃
料供給管、３６……一次燃料ノズル、３８……二次燃料
ノズル、４６……一次吹き出し口、４８……二次吹き出
し口。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料または燃焼用空気を多段に供給し輻射
壁に沿う火炎を形成する輻射炉用バーナにおいて、燃料
と燃焼用空気を混合燃焼させる一次吹き出し口の前記輻
射壁に沿う両側位置に燃焼用空気または燃料の二次吹き
出し口を併設し、この二次吹き出し口からの吹き出し方
向を前記一次吹き出し口からの吹き出し方向と平行とな
るように開口させたことを特徴とする輻射炉用バーナ。