JPH066906U

JPH066906U - 熱風発生装置

Info

Publication number: JPH066906U
Application number: JP2747392U
Authority: JP
Inventors: 靖夫広瀬
Original assignee: 株式会社ファーネステクノ
Priority date: 1992-04-24
Filing date: 1992-04-24
Publication date: 1994-01-28

Abstract

(57)【要約】【目的】燃焼室の大きさを決定するバーナの火炎長を
小さくすることにより、燃焼室の小形化、火炎温度の低
下、排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）の減少を図り、し
かも高級な耐火材を使用することのない製造コストの低
い熱風発生装置を提供することを目的とする。【構成】燃焼室を筒状本体の内周面に耐熱物をライニ
ングすることにより形成するとともに希釈空気をバーナ
ーから噴射される火炎の軸線に直交するように噴射する
ようにしたもの。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、工業用の石炭等の熱風乾燥、塗装の水切り、焼付き、化学製品、原料の乾燥、食品の乾燥などに使用される熱風発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、熱風発生装置は、石炭、石灰石、粘土等のような被乾燥物を乾燥や予熱を行なう乾燥機あるいは予熱機等に使用されている。

【０００３】従来の熱風発生装置は、例えば第６図に示すように、鋼鉄製の円筒状の炉殻１の一端にバーナー２を有し、この炉殻１の内部には炭化珪素製の異形ブロックで形成された燃焼室４を設け、この燃焼室４を断面ほぼ半円状の耐火ブロック５（第４図参照）により支持したものである。この耐火ブロック５は、燃焼室４の支持とともに炉殻１との間に空気通路６，７を形成しており、外部と熱遮断している。この空気通路６，７を流通した空気は、混合室８，９で燃焼ガスと混合され、希釈した後に、均一な熱風（排ガス）となり、予熱−乾燥室内等に吐出され、被乾燥物の乾燥あるいは予熱を行なうようになっている。なお、図６中の符号「１０］は燃焼空気用ファン、「１１］は希釈空気用ファンである。

【０００４】このような熱風発生装置は、比較的低温の下で被乾燥物を乾燥予熱しなければならないことから、熱風（排ガス）の温度としては約２５０〜１０００℃程度であり、燃料に対する空気比も２．５〜８．０程度で、理論空気量よりも多くの空気を使用している。この排ガスの温度と空気比との関係を示せば、図７に示すように、空気比が高くなる程排ガスの温度も低下している。

【０００５】また、図８に示すような熱風発生装置もある。この熱風発生装置は、鋼鉄製の円筒状の炉殻１の端部にバーナー２を有し、この炉殻１の内部に耐火レンガで形成された燃焼室４を設け、この炉殻１と燃焼室４との間に空気通路６を形成したものである。この空気通路６には空気導入口１２から導入された空気が流通するが、この空気は、炉殻１の先端部分１ａの耐熱材料よりなる混合室８及び混合室８内に設けられた混合バッフル板１３によって燃焼ガスとミックスされ、所定の温度の熱風とされる。なお、図８中の符号「１４］は断熱材である。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

このような熱風発生装置を設計するに当っては、通常、バーナ２によって形成される火炎の大きさに合わせて燃焼室４の大きさを決定している。バーナ２によって形成される火炎が大きい場合には、燃焼室４も大きくなり、燃焼室内の火炎温度も高くなりがちで、燃焼室４を形成するための材料も、高級な耐火材、例えば、ゼーゲル番号ＳＫ３８〜４０程度のものを使用しなければならず、製造コストがアップする。しかも、このような熱風発生装置を実際に使用したときに吐出される熱風は、高温になれば、光化学スモッグの原因物質となる窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量も増大するという欠点もある。

【０００７】本考案は、上述した従来技術に伴う課題を解決するためになされたもので、燃焼室の大きさを決定するバーナの火炎長を小さくすることにより、燃焼室の小形化、火炎温度の低下、排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）の減少を図り、しかも高級な耐火材を使用することのない製造コストの低い熱風発生装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

かかる目的を達成する本考案は、一端が解放されたケーシング内に、空気導入部からの希釈空気が導入される空気通路を隔てて燃焼室を取付け、該燃焼室の端部にバーナーを装着し、前記ケーシングの開放端から熱風を吹き出すようにした熱風発生装置において、該燃焼室を筒状本体の内周面に耐熱物をライニングすることにより形成するとともに該燃焼室に複数の空気孔を開設し、前記空気通路からの希釈空気を前記バーナーから噴射される火炎の軸線に直交するように噴射するようにしたことを特徴とする熱風発生装置である。

【０００９】前記空気孔は、燃焼室の内径の０．０５〜０．２倍程度の直径を有することが好ましく、また、前記燃焼室は、鋼鉄製の筒状本体と、低級な耐火レンガ又は耐火キャスタブルにより構成することが好ましい。

【００１０】

【作用】

このようにすれば、バーナーから噴射される火炎流に向って空気を直角に吹き付けることにより、空気と火炎との混合を促進し、火炎を短くすることができるので、この火炎長に基いて設計される燃焼室は小形化することができ、火炎温度も低下し、噴射される熱風中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の量も低減可能となる。しかも、火炎温度の低下に伴ない、燃焼室にライニングされる耐火物も高級なものを必要とせず、比較的安価なものを使用すれば、製造コストの低減を図ることもできる。

【００１１】

【実施例】

以下、図面を参照して本考案の一実施例を説明する。図１は、本考案の一実施例に係る熱風発生装置の概略断面図、図２は、図１の側面図、図３は、図１の要部を詳示した断面図である。図１，２に示す熱風発生装置２０は、一端が解放された筒状のケーシング２１と、このケーシング２１内に取付けられ前記空気と燃料とを混合して燃焼させる燃焼室２２と、この燃焼室２２の端部に取付けられたバーナー２３と、ケーシング２１と燃焼室２２との間に形成された空気通路２４とを有している。

【００１２】前記筒状のケーシング２１は、図２に示すように円筒状をした鋼鉄製のもので、左端には燃焼用空気が流入する空気導入口２５及びファン（図示せず）等を備えた燃焼空気導入部２６が設けられ、上部には希釈用空気が流入する空気導入口２７及びファン（図示せず）等を備えた希釈空気導入部２８が設けられている。燃焼空気導入部２６の中心部分には、前記バーナー２３が設けられ、燃料導入口２９から導入されバーナーノズル３０を通って燃焼室２２に噴射される燃料と、前記燃焼空気導入部２６の空気導入口２５から導入され空気噴射口３１より燃焼室２２に噴射される空気とが混合され、点火部材（図示せず）により着火されて、火炎となって燃焼室２２に噴射されるようになっている。

【００１３】前記燃焼室２２は、鋼鉄製の筒状本体３２の内周面に、耐火レンガ等の耐火物３３がライニングされたもので、左端部は前記バーナー３０を支持し、右端部は前記筒状のケーシング２１の端部近傍まで伸延され、前記空気通路２４から流出される空気流と燃焼ガスとが混合されるようになっている。このように筒状本体３２の内周面に耐火レンガ等の耐火物３３をライニングすれば、耐熱性が向上するのみでなく、鋼鉄製の筒状本体３２及び耐火レンガ等の耐火物３３も低級なものでよく、製造コスト的に有利となる。

【００１４】特に、本実施例では、筒状本体３２及び耐火物３３を貫通して多数の空気孔Ｏが多段に開設されている。図示実施例のものでは、各列に３〜８個の空気孔Ｏが３列設けられ、各空気孔Ｏは、各空気孔Ｏから噴射される希釈空気が、燃焼室２３の軸線に沿って噴射される火炎に対し直交するように吐出されるように開設されており、これにより空気と火炎との混合を促進し、火炎を短くするようにしている。

【００１５】つまり、通常行なわれる燃焼空気と燃料ガスとを混合して生ぜしめた火炎は、燃焼が終了した後に混合が徐々に行なわれるので、火炎の温度が高温となった後に、目的の温度である２５０〜１０００℃に達するので、その過程で窒素酸化物（ＮＯｘ）が発生することになり、また、高温に対処するために燃焼室内も高級な耐火物を使用しなければならないことになる。

【００１６】ところが、空気孔Ｏより火炎に対し直交するように希釈空気を噴射すれば、火炎が高温になる前に空気と火炎とが混合することになっており、火炎が目的の温度以上に上昇しないように空気孔Ｏの位置及び数を調節すれば、火炎長を短くすることができる。

【００１７】このときの空気孔Ｏより噴射する希釈空気が到達位置は、「燃焼の空気力学」（ベアー／シガー著、日本熱エネルギ技術協会出版）第２０頁に記載の式（２．１７）を使用すれば、ｙ／ｄ＝λ^-0.85×（ｘ／ｄ）^0.38 ……（１）として与えられる。

【００１８】式（１）において、「ｄ」は空気孔Ｏの内径、「λ」は軸方向流速Ｖと希釈空気流速ｕの比、「ｘ」は火炎長、「ｙ」は希釈空気が到達する距離である。

【００１９】ここにおいて、燃焼室の設計に重要なパラメータとなるものを列挙すれば、図３に示すように、「Ｖ」；燃焼室２２内を軸方向に流れる燃料ガスと燃焼空気の流速、「ｕ」；火炎と直交する希釈空気の流速、「Ｄ／２」；燃焼室２２の中心軸までの距離、「ｄ」；空気孔Ｏの内径、「Ｎ」；空気孔Ｏの数、である。

【００２０】この内、Ｄ、Ｖ、Ｎを値をフィクスして、Ｎ×ｕ×ｄ²（空気量）を一定とすれば、ｄの変数だけで空気孔Ｏより噴射する希釈空気が到達位置が予測できることになる。

【００２１】したがって、ｄ／Ｄ（空気孔の燃焼室に対する大きさ）と希釈空気の到達位置ｙとの関係を調べると、図４に示すような結果となった。

【００２２】つまり、ｄを小さくしていくと、２乗の大きさでｕが速くなるので、その分だけ到達する力が大きくなるが、ｕの２乗の大きさで希釈空気の圧力損失が大きくなり、実用に供さなくなる。また、このときの空気速度は、１００ｍ／ｓを越えることになり、あまり速すぎて燃焼火炎の吹き飛び現象が起きる可能性がある。このため、空気の圧力損失を考慮したときの「ｄ」の大きさ限界としては、ｄ／Ｄ＝０．０５である。

【００２３】一方、空気孔を大きくしていくと、圧力損失は小さくなるが、中心までの到達距離も小さくなる。その中心までの距離限界としてのｄの大きさとしては、ｄ／Ｄ＝０．２である。

【００２４】また、実験で窒素酸化物（ＮＯｘ）の量を測定した結果を示せば、図に示すようになる。この図５より明らかなように、ｄ／Ｄが小さくなるほど混合が良くなり、窒素酸化物（ＮＯｘ）の量が低下することが分る。この点からしても、空気孔Ｏは、燃焼室２２の内径Ｄの０．０５〜０．２倍程度の直径を有することが好ましいことになる。

【００２５】次に実施例の作用を説明する。熱風発生装置２０を作動すれば、バーナー２３においては、燃料導入口２９から導入された燃料と、燃焼空気導入口２５から導入された燃焼空気が混合されて着火され、火炎となって燃焼室２２に向って噴射される。一方、図外のブロア等により供給される希釈用空気は、空気導入口２７から筒状のケーシング２１と燃焼室２２との間の空気通路２４を通って燃焼室２２の外端に導かれ、ここでミックスされて被乾燥物に向って吹き出される。

【００２６】この場合、燃焼室２２の筒状本体３２及び耐熱物３３を貫通する空気孔Ｏが多段に開設されているので、バーナーから火炎が噴射されると直ちに第１段の空気孔Ｏからの空気が火炎と混合する。この空気孔Ｏから噴射された希釈空気は、火炎の軸線に直交するように噴射されるので、火炎が高温になる前に空気と火炎との混合を達成し、火炎の温度上昇を防止することができる。このような火炎と希釈空気との混合が複数回にわたり多段で起り、その都度火炎の温度は段階的に低下させられ、火炎の温度を目的の温度以上に上昇しないようにすれば、火炎長を短くできる。

【００２７】したがって、燃焼室２２は小形化し、火炎温度は低下することになり、この火炎温度の低下により排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）の減少を図ることができる。また、火炎温度の低下により燃焼室２２の本体内面にライニングされた耐火物３３も高級な耐火材を必要としないので、製造コストの低減を図ることもできる。本考案は、上述した実施例のみに限定されるものでなく、実用新案登録請求の範囲内において、種々改変することができる。前記実施例では空気通路２４からの希釈空気を火炎の軸線に直交するように複数列設けられた空気孔Ｏから噴射するようにしたものであるが、この空気孔Ｏは、１段であってもよく、またさらに多い多段としてもよい。また、このように段階的に火炎温度を低下させず、リニアに低下させたい場合には、空気孔Ｏを燃焼室全体にわたり形成してもよい。

【００２８】

【考案の効果】

以上述べたように、本考案によれば、バーナーから噴射される火炎流に向って空気を直角に吹き付けるようにしたので、空気と火炎との混合を促進し、火炎を短くすることができ、燃焼室の小形化、火炎温度の低下、窒素酸化物（ＮＯｘ）の量も低減できる。しかも、火炎温度の低下に伴ない、燃焼室を構成する筒状本体及びライニングされる耐火物も高級なものを必要とせず、製造コストの低減を図ることもできる。

【提出日】平成５年７月６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】従来の熱風発生装置は、例えば第６図に示すように、鋼鉄製の円筒状の炉殻１の一端にバーナー２を有し、この炉殻１の内部には炭化珪素製の異形ブロックで形成された燃焼室４を設け、この燃焼室４を断面ほぼ半円状の耐火ブロック５により支持したものである。この耐火ブロック５は、燃焼室４の支持とともに炉殻１との間に空気通路６，７を形成しており、外部と熱遮断している。この空気通路６，７を流通した空気は、混合室８，９で燃焼ガスと混合され、希釈した後に、均一な熱風（排ガス）となり、予熱−乾燥室内等に吐出され、被乾燥物の乾燥あるいは予熱を行なうようになっている。なお、図６中の符号「１０］は燃焼空気用ファン、「１１］は希釈空気用ファンである。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】また、実験で窒素酸化物（ＮＯｘ）の量を測定した結果を示せば、図５に示すようになる。この図５より明らかなように、ｄ／Ｄが小さくなるほど混合が良くなり、窒素酸化物（ＮＯｘ）の量が低下することが分る。この点からしても、空気孔Ｏは、燃焼室２２の内径Ｄの０．０５〜０．２倍程度の直径を有することが好ましいことになる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】したがって、燃焼室２２は小形化し、火炎温度は低下することになり、この火炎温度の低下により排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）の減少を図ることができる。また、火炎温度の低下により燃焼室２２の本体内面にライニングされた耐火物３３も高級な耐火材を必要としないので、製造コストの低減を図ることもできる。また、本実施例では、酸素濃度１５〜１９％の低酸素空気を使用しても灯油や都市ガスなどを完全燃焼させることが出来る。例えば、発電用ガスタービンの排ガスは、温度４００〜６００℃、酸素濃度１５〜１６％であるが、この排ガスを燃焼空気の代用として燃料を燃焼し、ガス温度を１，４００〜１，５００℃に昇温して水蒸気ボイラーの熱源に使用することも可能である。実験においては、温度１００℃、酸素濃度１６％程度の排ガスで灯油を燃焼し、ガス温度を７００℃に昇温した時、ＣＯ濃度は２０ｐｐｍ程度となった。これは酸素２１％の通常空気による燃焼と殆んど変わらないデータであった。本考案は、上述した実施例のみに限定されるものでなく、実用新案登録請求の範囲内において、種々改変することができる。前記実施例では空気通路２４からの希釈空気を火炎の軸線に直交するように複数列設けられた空気孔Ｏから噴射するようにしたものであるが、この空気孔Ｏは、１段であってもよく、またさらに多い多段としてもよい。また、このように段階的に火炎温度を低下させず、リニアに低下させたい場合には、空気孔Ｏを燃焼室全体にわたり形成してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本考案の一実施例に係る熱風発生装置の概
略断面図、

【図２】は、図１の側面図、

【図３】は、火炎と希釈空気との関係を示す説明図、

【図４】は、希釈空気の到達距離を示すグラフ、

【図５】は、ＮＯｘの量と空気孔の大きさの関係を示す
グラフ、

【図６】は、従来の燃焼装置を示す概略断面図、

【図７】は、排ガスに空気を混合したときの温度状態を
示すグラフ、

【図８】は、従来の燃焼装置を示す概略断面図である。

【符号の説明】

２１…ケーシング、２２…燃焼
室、２３…バーナー、２４…空
気通路、２８…空気導入部、３２
…筒状本体、３３…耐熱物、
Ｄ…燃焼室の内径、ｄ…空気孔の直径、
Ｏ…空気孔。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】一端が解放されたケーシング(21)内に、
空気導入部(28)からの希釈空気が導入される空気通路(2
4)を隔てて燃焼室(22)を取付け、該燃焼室(22)の端部に
バーナー(23)を装着し、前記ケーシング(21)の開放端か
ら熱風を吹き出すようにした熱風発生装置において、該
燃焼室(22)を筒状本体(32)の内周面に耐熱物(33)をライ
ニングすることにより形成するとともに該燃焼室(22)に
複数の空気孔(O) を開設し、前記空気通路(24)からの希
釈空気を前記バーナー(23)から噴射される火炎の軸線に
直交するように噴射するようにしたことを特徴とする熱
風発生装置。
【請求項２】前記空気孔(O) は、前記燃焼室の内径
(D) の０．０５〜０．２倍程度の直径(d) を有する請求
項１に記載の熱風発生装置。
【請求項３】前記燃焼室(22)は、鋼鉄製の筒状本体(3
2)と、低級な耐火レンガにより構成したことを特徴とす
る請求項１に記載の熱風発生装置。