JPH07318012A - 帯状火炎バーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃焼用空気を予熱するためのレキュペレータ
をバーナ本体に内蔵するとともに、低ＮＯx対策のため
の排ガス循環機構を備えた帯状火炎バーナを提供する。 【構成】 バーナ本体に、直線的に配置した複数の噴射
口を有する燃料ノズル１１と、この燃料ノズル１１に外
装され先端にスリット状ノズル１４を有する空気ノズル
１０とを設け、前記燃料ノズル１１に通じる燃料供給口
１５と、燃焼用空気供給口１３と、この燃焼用空気供給
口１３と前記空気ノズル１０とをつなぐ複数の燃焼用空
気通路と、排ガス吸引口３０と、排ガス排出口３２と、
これら排ガス吸引口３０と排ガス排出口３２とをつなぎ
前記燃焼用空気通路に接する複数の排ガス通路と、この
排ガス通路から分岐して前記空気ノズル１０の噴射口近
傍に通じる排ガス循環通路５０,５１と、この排ガス循
環通路を流れる排ガス量を調節する排ガス循環量調節機
構５２,５３とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は工業用加熱炉等に用いら
れる帯状火炎バーナ、より詳しくは、レキュペレータを
内蔵し、かつ低ＮＯx機能を備えた帯状火炎バーナ(以
下、スリットバーナという。)に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、炉内燃焼室のコンパクト化を図
り、室内温度分布を均一にするため、円形火炎バーナに
替えてスリットバーナがよく使用されている。そして、
従来のスリトバーナとしては図４に示すものが知られて
おり、このスリットバーナのバーナ本体１は大略、バー
ナタイル２と、このバーナタイル２の側部に設けられた
バーナケース３から構成される。バーナタイル２の炉内
に面した前方側面４には、横に細長い矩形の開口部５が
設けられている。この開口部５からバーナタイルの内方
には、開口部５と同一幅で、かつ内方に向かって段階的
に高さ方向の幅が小さくなった空間が形成され、前記開
口部５から内方に順次燃焼室６、スロート部７、ミキシ
ングゾーン８を構成している。

【０００３】一方、前記バーナケース３の内部には直方
体の空間からなる燃焼用空気室９が形成され、この燃焼
用空気室９の側壁には、前記開口部５とほぼ同一幅を有
する空気ノズル１０が前方に突出して設けてある。そし
て、この空気ノズル１０はバーナタイル２の後部側面に
形成された空気ノズル挿入部１５に嵌装され、空気ノズ
ル１０の先端部に形成された開口部が前記ミキシングゾ
ーン８の後方に連結されている。また、空気ノズル１０
の内方であって、空気ノズル１０の先端開口部に対応す
る位置に、この開口部に沿って水平方向に直線的に配列
された複数の燃料ガス噴射口を先端に備えた燃料ノズル
１１を設け、この燃料ノズル１１にバーナケース３の後
壁を貫通して燃焼用空気室９に挿入した燃料パイプ１２
が接続されている。そして、燃焼用空気室９の下方には
燃焼用空気供給口１３が設けてあり、この燃焼用空気供
給口１３に空気パイプ１４が接続されている。

【０００４】以上の構成からなる従来のスリットバーナ
において、燃料ガス供給源１９から送り出された燃料ガ
ス２０は、燃料パイプ１２を介して燃料ノズル１１に供
給され、先端の燃料ガス噴射口から噴射される。一方、
燃焼用空気供給源２１から送り出された燃焼用空気２２
は、レキュペレータ２３で燃焼により生じた高温の排ガ
ス２４によって予熱されたのち、空気パイプ１４を介し
て燃焼用空気室９に供給される。その後、燃焼用空気２
２は前記空気ノズル１０と燃料ノズル１１との間に形成
される燃焼用空気通路を経て、空気ノズル１０先端の開
口部から前記ミキシングゾーン８に噴射される。そし
て、このミキシングゾーン８で燃料ガス２０と燃焼用空
気２２は急速に混合したのち燃焼室６内で燃焼し、バー
ナタイル２の開口部５から炉内に帯状火炎を形成する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記のように従来のス
リットバーナでは、その構造上、予熱空気を使用する場
合、燃焼用空気を別置きしたレキュペレータを通過させ
たのちバーナに送っていた。すなわち、燃焼用空気２２
はバーナ本体１の外部に設けたレキュペレータ２３で予
熱された後、空気パイプ１４を介してバーナ本体１に供
給されるため、空気パイプ１４からの放熱ロスを生じ、
熱効率の低下を招くとともに、空気パイプ１４を高温空
気配管とする必要があるために設備コストが高くなると
いう問題点があった。また、従来のスリットバーナはＮ
Ｏx低減対策が全く採られていないという問題点もあっ
た。

【０００６】そこで、本発明は、前記問題点を解決する
ために、燃焼用空気を予熱するためのレキュペレータを
バーナ本体に内蔵するとともに、低ＮＯx対策のための
排ガス循環機構を備えたスリットバーナの提供を目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明のスリットバーナは、バーナ本体に、直線的
に配置した複数の噴射口を有する燃料ガスノズルと、こ
の燃料ガスノズルに外装され先端にスリット状のノズル
部を有する燃焼用空気ノズルとを設け、前記燃料ガスノ
ズルと燃焼用空気ノズルからそれぞれ噴射された燃料ガ
スと燃焼用空気とを混合して燃焼する帯状火炎バーナに
おいて、前記バーナ本体に、前記燃料ガスノズルに通じ
る燃料ガス供給口と、燃焼用空気供給口と、この燃焼用
空気供給口と前記燃焼用空気ノズルとをつなぐ複数の燃
焼用空気通路と、排ガス吸引口と、排ガス排出口と、こ
れら排ガス吸引口と排ガス排出口とをつなぎ前記燃焼用
空気通路に接する複数の排ガス通路と、この排ガス通路
から分岐して前記燃焼用空気ノズルの噴射口近傍に通じ
る排ガス循環通路と、この排ガス循環通路を流れる排ガ
ス量を調節する排ガス循環量調節機構と、を設けた。

【０００８】

【作用】燃焼用空気供給口からバーナ本体内に供給され
た燃焼用空気は、前記複数の燃焼用空気通路を通る間
に、燃焼用空気通路に接して設けられた複数の排ガス通
路を流れる高温の排ガスから効率良く排熱回収して予熱
される。そして、燃焼用空気は燃焼空気ノズル先端から
噴射され、燃料ガスノズルから噴射された燃料ガスと急
速混合したのち、燃焼用空気ノズルの噴射口近傍の領域
において燃焼する。また、排ガスの一部は、前記排ガス
循環通路を経て燃焼用空気ノズルの噴射口近傍の領域に
噴射し、これにより燃焼する火炎の温度が低下して、サ
ーマルＮＯxの発生が抑制される。さらに、前記排ガス
循環量調節機構で燃焼用空気ノズルの噴射口近傍の領域
に噴射する排ガス量を調節することにより、低ＮＯx性
とともに燃焼安定性も確保される。

【０００９】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。図１は本実施例のスリットバーナの縦
断面を示し、図２は図１に示すスリットバーナ縦断面に
おけるIIーII断面を示したものである。

【００１０】図１に示すスリットバーナのバーナ本体１
は、バーナタイル２と、このバーナタイル２の側部に固
定されたバーナケース３から構成される。前記バーナタ
イル２の炉内に面した前方側面４の中央部には横長の開
口部５が形成され、この開口部５からバーナタイル２の
内部に矩形断面を有する空間からなる燃焼室６が形成さ
れている。また、この燃焼室６の後方には、燃焼室６よ
りも高さ方向の幅が狭くなった空間からなるミキシング
ゾーン８が燃焼室６に連通して設けてある。一方、前記
バーナタイル２の前方側面４の下部には排ガス吸引口３
０が形成され、この排ガス吸引口３０からバーナタイル
２の内部に排ガス吸引通路３１が形成されている。

【００１１】前記バーナケース３は前方を開放した箱体
から構成され、このバーナケース３の後方側壁７の下部
には燃焼用空気供給口１３が設けてある。また、バーナ
ケース３の上面には排気ダクト３２が接続されており、
この排気ダクト３２の内部には、炉内から排ガスを吸引
排気するためのイジェクタエア３３を噴射するイジェク
タノズル３５が上方に向けて設けられている。

【００１２】前記バーナケース３の内部中央には燃料パ
イプ１２が水平に設けてある。この燃料パイプ１２は、
図３に示すように、Ｌ字状に形成された２本のパイプか
らなり、その一端が燃料供給口１５に接続されている。
また、燃料パイプ１２の他端には、両端部を密閉した中
空状のマニホールド部１６が連結され、このマニホール
ド部の前側部に、先端に複数の燃料ガス噴射口１８を直
線的に配列した燃料ノズル１１が設けられている。前記
燃料供給口１５はその後端をバーナケース３の後壁７か
ら突出して燃料ガス供給源１９に接続してある。

【００１３】前記バーナケース３に内蔵されるレキュペ
レータ２３は、仕切壁４０、上,下膨出部４１,４２、
上,下仕切板４３,４４から構成され、前記燃料パイプ１
２の外側に燃焼用空気通路を形成する空気ノズル１０も
レキュペレータ２３の一部を構成している。前記仕切壁
４０は、バーナケース３の後壁７から所定距離を置いて
設けてあり、この後壁７との間に燃焼用空気室９が形成
されている。

【００１４】前記空気ノズル１０は燃料パイプ１２とマ
ニホールド部１６を囲むように設けてあり、その後端が
前記燃焼用空気室９に接続されて前記燃料パイプ１２の
外周に燃焼用空気通路６３を形成している。また、マニ
ホールド部１６を囲っている空気ノズル１０の先端はテ
ーパ状に絞り込んだスリット状のノズル部１４が形成さ
れ、前記燃料ノズル１１の前方であって前記ミキシング
ゾーン８に位置させてある。前記上,下膨出部４１,４２
は前記空気ノズル１０について上下対称の位置に、前記
仕切壁４０から突出して設けてあり、この上,下膨出部
４１,４２の内部中央にはバーナケース３の後壁７から
水平に突設した前記仕切板４３,４４がそれぞれ挿入さ
れている。これらの仕切板４３,４４は、その前端部と
前記上,下膨出部４１,４２の内周先端との間に所定の間
隔を隔てて設けられ、かつ仕切板４３,４４の側端部
は、図２に示すように、略小判状の横断面を有する上,
下膨出部４１,４２の内周面に隙間なく接触されてい
る。これにより、上,下膨出部４１,４２の内部には、仕
切板４３,４４によってＵ字状の燃焼用空気通路６０,６
１,６４,６５が形成されている。

【００１５】一方、前記空気ノズル１０及び上,下膨出
部４１,４２の外側には、バーナタイル２の内面との間
に排ガス通路６６,６７,６８,６９,７０,７１が形成さ
れている。また、空気ノズル１０の中央部には、図２に
示すように、下膨出部４２の外側通路６８と上膨出部４
１の外側通路６９を連通する通路４５が形成されてお
り、この通路４５により前記排ガス吸引口３０と排気ダ
クト３２が連通している。

【００１６】前記空気ノズル１０先端のノズル部１４と
バーナタイル２との間には排ガス循環通路５０,５１が
形成され、空気ノズル１０の上下に位置する排ガス通路
６８,６９とミキシングゾーン８が連通されている。ま
た、この排ガス循環通路５０,５１の排ガス通路６８,６
９側の入口には排ガス循環通路５０,５１を塞ぐに十分
な面積をもつ排ガス循環量調節弁５２,５３が設けてあ
り、この排ガス循環量調節弁５２,５３に連結した棒状
部材５４,５５を仕切壁４０及び後壁７を貫通させてバ
ーナケース３の後方に伸ばし、その先端にリング状のハ
ンドル５６,５７が設けてある。このハンドル５６,５７
を前進または後退させ、前記排ガス循環量調節弁５２,
５３で排ガス循環通路５０,５１の入口を開閉すること
により、前記燃焼室６に循環する排ガス量を調節できる
ようになっている。

【００１７】つぎに、前記の構成からなるスリットバー
ナの燃焼動作について説明する。燃料ガス供給源１９か
ら送り出された燃料ガス２０は、燃料パイプ１２、マニ
ホールド部１６を介して燃料ノズル１１先端の燃料ガス
噴射口１８から噴射される。また、燃焼用空気供給源２
１から送り出され、燃焼用空気供給口１３から供給され
た燃焼用空気２２は、燃焼用空気室９から下膨出部４２
の内側通路６０,６１及び空気ノズル１０の内側通路６
３を通ってノズル部１４の先端から噴射される。一方、
図示しないバイパスを介して燃焼用空気室９の上部９′
に回流した燃焼用空気２２についても同様で、上膨出部
４１の内部通路６４,６５を通り、空気ノズル１０の内
部後方で下膨出部４２を経由してきた燃焼用空気２２と
合流したのち、前記ノズル部１４から噴射される。した
がって、前記燃料ノズル１１から噴射された燃料ガス２
０は、前記ミキシングゾーン８において燃焼用空気２２
と急速混合したのち燃焼室６で燃焼し、バーナタイル２
の開口部５から炉内に帯状火炎を形成する。

【００１８】一方、燃焼により発生した高温の排ガス
は、吸引空気供給源３４から送り出された吸引空気３３
がイジェクタノズル３５より上方に噴射されて生ずる吸
引効果によって、前記排ガス吸引口３０から吸引され
る。その後排ガスは、排ガス吸引通路３１、下膨出部４
２の外側通路６６,６７,６８、通路４５、上膨出部４１
の外側通路６９,７０,７１を経て、排気ダクト３２から
排出される。その過程で、高温の排ガスは、レキュペレ
ータとして機能する空気ノズル１０及び上,下膨出部４
１,４２を介して、これらの内側を通る燃焼用空気２２
を加熱し、低温排ガスとなって排気される。

【００１９】前記のように、本実施例のスリットバーナ
では、燃焼用空気２２を予熱するレキュペレータ２３が
バーナ本体１に内蔵されているため、従来のレキュペレ
ータ別置き型のスリットバーナで必要であった外部高温
空気配管が不要となり、設備コストを廉価にすることが
できる。また、従来のような高温空気配管からの放熱ロ
スがなくなるために、熱効率を向上させることができ
る。

【００２０】さらに、バーナ本体１に内蔵したレキュペ
レータ２３には、受熱流体である燃焼用空気２２と放熱
流体である排ガスとの間で熱交換可能な通路が複数形成
されているため、高効率の熱交換が可能となる。

【００２１】そしてまた、バーナ本体１内部に排ガス通
路および排気ダクト３２を設けているため、炉本体に高
温排気煙道(煙突)を設ける必要がなく、炉の構造を簡単
なものにすることができる。

【００２２】一方、前記空気ノズル１０と上,下膨出部
４１,４２の間に形成される排ガス通路６８,６９を流れ
る排ガスの一部は、空気ノズル１０先端のノズル部１４
から噴射する燃料ガス２０及び燃焼用空気２２に吸引さ
れ、前記排ガス循環通路５０,５１を介して燃焼室８に
噴射する。これにより、排ガスが燃焼する火炎と混合し
て火炎温度を低下させ、サーマルＮＯxの生成を抑制す
ることができる。また、燃焼室８に循環する排ガスの量
は、前記排ガス循環量調節弁５２,５３に連結されたハ
ンドル５６,５７を前後方向に移動させ、排ガス循環通
路５０,５１の入口の開き具合を変えることによって任
意に調節することができるため、他の条件変化により排
ガス循環量が変化した場合にも低ＮＯx性と燃焼安定性
を容易に確保することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の帯状火炎バーナによれば、従来のレキュペレータ別置
型の帯状火炎バーナで必要であった高温空気配管が不要
となり設備コストが廉価になると共に、従来のような高
温空気配管からの放熱ロスがなくなるために、熱効率を
向上させることができる。

【００２４】また、バーナ本体に内蔵されるレキュペレ
ータには、それぞれ複数の通路からなる燃焼用空気通路
及び排ガス排ガス通路が形成されているため、高効率の
熱交換可能である。

【００２５】さらに、排ガス循環通路と排ガス循環量調
節機構を備えており、燃焼室に循環する排ガス量を任意
に調節することができるため、他の条件変化により排ガ
ス循環量が変化した場合にも低ＮＯx性と燃焼安定性を
容易に確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の帯状火炎バーナの縦断面図である。

【図２】 図１の帯状火炎バーナ縦断面におけるIIーII
断面図である。

【図３】 燃料パイプ、燃料ノズルおよび空気ノズル部
の拡大斜視図である。

【図４】 従来の帯状火炎バーナの縦断面図である。

【符号の説明】

１…バーナ本体、２…バーナタイル、３…バーナケー
ス、６…燃焼室、８…ミキシングゾーン、１０…空気ノ
ズル、１１…燃料ノズル、１２…燃料パイプ、１３…燃
焼用空気供給口、１５…燃料ガス供給口、３０…排ガス
吸引口、３２…排気ダクト、５０,５１…排ガス循環通
路、５２,５３…排ガス循環量調節弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バーナ本体に、直線的に配列した複数の
   噴射口を有する燃料ガスノズルと、この燃料ガスノズル
   に外装され先端にスリット状のノズル部を有する燃焼用
   空気ノズルとを設け、前記燃料ガスノズルと燃焼用空気
   ノズルからそれぞれ噴射された燃料ガスと燃焼用空気と
   を混合して燃焼する帯状火炎バーナにおいて、前記バー
   ナ本体に、前記燃料ガスノズルに通じる燃料ガス供給口
   と、燃焼用空気供給口と、この燃焼用空気供給口と前記
   燃焼用空気ノズルとをつなぐ複数の燃焼用空気通路と、
   排ガス吸引口と、排ガス排出口と、これら排ガス吸引口
   と排ガス排出口とをつなぎ前記燃焼用空気通路に接する
   複数の排ガス通路と、この排ガス通路から分岐して前記
   燃焼用空気ノズルの噴射口近傍に通じる排ガス循環通路
   と、この排ガス循環通路を流れる排ガス量を調節する排
   ガス循環量調節機構と、を設けたことを特徴とする帯状
   火炎バーナ。