JPH07167406A - 燃焼法 - Google Patents

燃焼法

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JPH07167406A
JPH07167406A JP6216018A JP21601894A JPH07167406A JP H07167406 A JPH07167406 A JP H07167406A JP 6216018 A JP6216018 A JP 6216018A JP 21601894 A JP21601894 A JP 21601894A JP H07167406 A JPH07167406 A JP H07167406A
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burner
tube
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liquid phase
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JP6216018A
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Pierre Karanthi
ピエール・カランテイ
Marc Buffenoir
マルク・ビユフエノワール
Dominique Belot
ドミニイク・ベロー
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/235—Heating the glass
    • C03B5/2353—Heating the glass by combustion with pure oxygen or oxygen-enriched air, e.g. using oxy-fuel burners or oxygen lances
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
    • F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/32—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid using a mixture of gaseous fuel and pure oxygen or oxygen-enriched air
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping

Abstract

(57)【要約】 ＮＯx の生成を低減させることができる本方法にもとづ
けば、バーナー（１）を介して、少なくとも一つの可燃
性ガスの流れ、少なくとも一つの酸素飽和燃焼支持ガス
の流れ、および少なくとも一つの前記ガスの一つの液相
での流れ（１０）が射出される。酸素バーナーにあって
は、酸素の一部分（１３％と３５％の間）が液相で注入
される。天然ガス用のガスバーナーでは、天然ガスの一
部分（１０％と３０％の間）が一貫した液体の噴流とし
て射出される。とくにガラス炉およびヒーターで使用す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃焼法において、バー
ナーを介して少なくとも一つの可燃性ガスの流れと少な
くとも一つの酸素飽和燃焼支持ガスの流れを注入する工
程を有する種類の燃焼法に関する。
【０００２】
【従来の技術】多くの燃焼法は、のぞましくないＮＯx
の生成という問題を抱えている。窒素は、空気を用いた
燃焼法では空気から、酸素燃焼の場合には空気または可
燃物の寄生的侵入によって、また燃焼支持ガス自身から
供給される。従来から、ＮＯxの生成を抑え、とくに火
炎の最高温度を下げあるいは火炎を細長く伸張させる多
くの技術が提案されている。バーナーの煙の再循環、燃
焼の多段化、あるいは燃焼流体の脈動化の技術等を挙げ
ることができる。これら各種技術は、それぞれ一定の用
途に適用されるものの、多くのユーザーとくに低出力施
設にとって満足できるものではない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、柔軟性があ
り容易に調節可能なやり方で、広範な燃焼ガスに対して
火炎を細長く伸張させ、最高温度を下げ、それによって
形成されるＮＯx の量を有意に低減することを可能にす
る方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【実施例】本発明の一つの特徴にもとづけば、これを行
なうにあたって、該方法は、前記ガスの流れの少なくと
も一つを液相でとくに液体の噴流として噴出させる工程
を含む。本発明の他の特徴にもとづけば、 −燃焼支持ガスが空気である燃焼法にあっては、液相お
よび気相で注入されるガスは、代表的な天然ガスである
メタンを含むガスである。 −酸素燃焼法にあっては、液相で注入されるガスは酸素
である。１９６８年のＤＤ−Ａ−７００４９（ボシュナ
コフ）は、金属製作品の酸素切断法において、切断の幅
を小さくし深さを大きくするために加圧された液体酸素
の流れを注入する方法を開示している。本発明の他の特
徴および効果は、添付の図を参照して以下に行なう実施
形態の説明から明らかになろう。ただし、これらの実施
形態はあくまで例として挙げられたものであって本発明
の範囲を限定するものではない。
【０００５】添付の一枚の図面は、本発明にもとづく方
法を実施するためのバーナー装置の略図である。同図に
は、全体として参照番号１が付されて炉の壁３すなわち
熱の囲いを通る開口２内に配置されたバーナーの構造が
示されている。図示の実施形態にあっては、バーナー
は、該開口２から熱の囲い３内に燃焼ガスを供給するた
めに燃焼ガスの注入に用いられる各々に少なくとも一本
の導管６、７がそれぞれ配設された外側管４と同心状の
内側管５を有する。中央の管５内には、例えばその中央
に同軸状に少なくとも一本の注入管８が伸びており、該
注入管は、気相または液相のガスのガス源１１から囲い
３に向けて少なくとも一本の一貫した液化ガス１０の噴
流を高速で噴射するための校正されたオリフィス９を備
えた注入ヘッドに達している。該管８には、断熱された
導管１２を介して真空下でまた／または冷却用低温流体
の循環によって液化ガスが供給される。
【０００６】本特許出願の出願者は、すでに、この種の
バーナーを用いれば液化ガス１０の一貫した噴流が、き
わめて長い高温域とくに管４および５を通るガスの射出
によって生成される火炎域を通過できることを示した。
このようにして液相で押し出される燃焼ガスは、バーナ
ーの出口より遠い距離のところで該出口から射出された
ガスと反応することができる。また、火炎を細長く伸張
させることも調節が可能で、該火炎は、射出される液化
ガスの割合、その射出圧力、および注入器の形状に応じ
て、加熱される囲いの形状およびのぞましい火炎の形状
に容易に適合させることができる。
【０００７】第一の実施形態は、鋼鉄の溶融および鋳造
用回転炉においてその入り口に天然ガスおよび純粋の酸
素が供給されるバーナーが配設された炉である。この炉
には鋳鉄８トンを装填し、天然ガスを２５０ｍ3 ／時ま
た純粋の酸素を５００ｍ3 ／時の割合で排出するバーナ
ーで加熱する。炉の軸方向の長さは約４．７メートルで
ある。通常の運転条件では、火炎の長さは１．５ｍ、そ
の最高温度は約２９００℃、煙のＮＯx 含有量は４００
０ｐｐｍに達する。本発明にもとづけば、注入管８を介
して、酸素必要量の約３０％（すなわち１５０ｍ3 ／
時）が液相で注入され、 残りの酸素すなわち３５０ｍ3
／時は在来のやり方で気相で注入される。注入管８の
酸素圧を１２ｘ１０5Ｐａ 、校正されたオリフィス９を
１．２ｍｍとすると、形成される液体酸素の噴流は毎秒
４メートル（ｍ／秒）の出口速度を有する（流量１５０
ｍ3 ／時の場合）ことになる。この液体酸素の噴流は、
一次火炎ゾーンを通過し、バーナーの尖端から約２．５
ｍのところに達するまでは完全には気化されない。気相
で注入される３５０ｍ3 ／時の酸素の流れは、２５０ｍ
3 ／時の天然ガスを燃すのに十分である。残りは、さら
に下流で気化した液体酸素によって燃され、それによっ
て火炎は４メートルの長さを示すようになる。この多段
式燃焼によって、火炎の最高温度は約２２０℃低くな
り、それによって二つの好ましい結果が得られる。 ａ）煙のＮＯx が約１０００ｐｐｍに下がる。 ｂ）溶融の終わりで、装填された鋳鉄の炭素から生じる
一酸化炭素（これはこの期間に形成される）がすべて燃
焼するため、鉄を酸化させることなく（これは在来の方
法で火炎を酸素で過飽和させようとすると起こる現象で
ある）二酸化炭素になる。この実施形態にあっては、管
４および管８に供給される酸素は、好ましくは通常１２
ｘ１０5Ｐａ に加圧された同じ酸素源から送られて蒸発
器によって送り出される。このうち、管８へ送られる酸
素部分は、蒸発器の出口で低温流体１５例えば窒素によ
って冷却される冷却器１４を通る。全酸素の一部分（１
５％から３５％までの間）が液相で注入されるすなわち
液体酸素の気体酸素のに対する平均流量比が１８％と５
５％の間にあるこの実施形態は、ほとんどの金属溶融
炉、エナメル炉、およびガラス炉に適用可能である。
【０００８】もう一つの実施形態は、天然ガス（メタン
ＣＨ4 換算で）２００ｍ3 ／時、空気２０００ｍ3 ／時
の割合で供給されるスチーム用出力２ＭＷ（あるいは３
Ｔ／時）の煙管ヒーターに関する。５ｘ１０5Ｐａ の圧
力の天然ガスは管５と管８へ送られ、管８の供給回路は
液体窒素で冷却される熱交換器１４を通って天然ガスを
液化する構成となっている。校正されたオリフィス９の
直径は０．７ｍｍである。このオリフィスを通って流れ
る液体天然ガスの流量は約４０ｍ3 ／時、すなわち全流
量の約２０％で、残余の８０％、すなわち１６０ｍ3 ／
時は管５を通って気相で注入される。液化天然ガスがオ
リフィス９を通って出る速度は４９ｍ／秒である。内部
で火炎が展開するヒーターの第一の煙管の長さは約５メ
ートルである。通常の運転条件では、火炎はこの管の中
で３．５ｍの長さとなり、その最高温度は１６２０℃に
達するが、この温度では煙１ｍ3 当たりＮＯx が約２５
０ｍｇ（約２００ｐｐｍ）形成される。本発明にもとづ
いて天然ガスの２０％を液相で注入する場合には、火炎
は一次煙管にそって５メートルの長さに達し、その最高
温度が１５７０℃より高くなることはなく、煙のＮＯx
含有量が９０ｍｇ／ｍ3 を越えることはない。ヒーター
からの排出に関する現在のヨーロッパの規格はまもなく
２００ｍｇ／ｍ3 とされることになっており、オランダ
ではすでに１００ｍｇ／ｍ3 となっている。これらの基
準値は、出力が２０ＭＷを越える水管ヒーターでは達成
可能であるが、これより出力の小さい煙管ヒーターでは
（妥当なコストで）達成することはできない。バーナー
に供給される天然ガスの一部分（１０％と３０％の間）
が液相で注入されるすなわち液体酸素の気体酸素のに対
する平均流量比が１０％と４５％の間通常は約２５％で
あるこの実施形態は、出力２０ＭＷ以下の大部分の煙管
ヒーターに適している。
【０００９】以上の実施形態を修正して、バーナーに液
化天然ガスを直接供給することも可能である。その場合
には、クーラー１４を省略し、管５は液化ガス１０の中
央の噴流の周囲で液化天然ガスを霧状の微細な小滴にす
る噴霧器で置換される。以上、本発明を具体的な実施形
態について説明してきたが、本発明がそれらに限定され
るものではなく修正および変更が可能なことは当業者に
は明らかであろう。とくに、必要に応じて液化ガスの燃
焼用噴流の数を増やしあるいは射出される燃焼ガスに対
するこれらの噴流の幾何学的分布を変えることが可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のバーナー装置の構成図
【符号の説明】
２：開口 ３：熱の囲い ４：外側管 ５：内側管 ６、７：導管 ８：注入管 ９：オリフィス １０：ガス １１：ガス源 １２：導管 １４：冷却器 １５：低温流体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マルク・ビユフエノワール フランス国．78960・ボワサン・ル・ブル トノー．スクエアー・フランゴナル．６ (72)発明者 ドミニイク・ベロー 東京都港区虎ノ門１丁目15番12号 日本瓦 斯協会ビル テイサン株式会社内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 バーナー（１）を介して少なくとも一つ
    の可燃性ガスの流れと少なくとも一つの酸素飽和燃焼支
    持ガスの流れを射出する工程を有する燃焼法において、
    前記ガスの流れの少なくとも一部分を液相（１０）で射
    出する工程を有することを特徴とする燃焼法。
  2. 【請求項２】 燃焼支持ガスが空気であり、液相および
    気相で射出されるガスがメタンを含むガスであることを
    特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 液相で注入されるガス流の気相で注入さ
    れるガス流に対する平均流量比が１０％と４５％の間に
    含まれることを特徴とする請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 燃焼支持ガスが液相および気相で射出さ
    れる酸素であることを特徴とする請求項１に記載の方
    法。
  5. 【請求項５】 可燃性ガスがメタンを含むことを特徴と
    する請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】 液相で注入されるガス流の気相で注入さ
    れるガス流に対する平均流量比が１８％と３５％の間に
    含まれることを特徴とする請求項４または５に記載の方
    法。
  7. 【請求項７】 液化ガスの少なくとも一部分がバーナー
    （１）の端部で中心部（１０）で注入されることを特徴
    とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 【請求項８】 バーナー（１）がヒーターの一部であ
    ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載
    の方法。
  9. 【請求項９】 バーナー（１）が金属溶融炉の一部で
    あることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記
    載の方法。
  10. 【請求項１０】 バーナー（１）がガラス炉の一部であ
    ることを特徴とする請求項１および４〜６のいずれか一
    項に記載の方法。
JP6216018A 1993-09-09 1994-09-09 燃焼法 Pending JPH07167406A (ja)

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FR9310703A FR2709812B1 (fr) 1993-09-09 1993-09-09 Procédé de combustion.
FR9310703 1993-09-09

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JPH07167406A true JPH07167406A (ja) 1995-07-04

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EP (1) EP0643262B1 (ja)
JP (1) JPH07167406A (ja)
DE (1) DE69400308T2 (ja)
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