JPH0742921A - バーナ燃焼制御方法 - Google Patents
バーナ燃焼制御方法Info
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- JPH0742921A JPH0742921A JP15565493A JP15565493A JPH0742921A JP H0742921 A JPH0742921 A JP H0742921A JP 15565493 A JP15565493 A JP 15565493A JP 15565493 A JP15565493 A JP 15565493A JP H0742921 A JPH0742921 A JP H0742921A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 低負荷燃焼時であっても火炎の直進性及び安
定性を図ることができるバーナ燃焼制御方法を提供す
る。 【構成】 バーナ本体の中心部から燃料ガスとそれを囲
んで１次燃焼空気を吹き込み、更にその外側から２次燃
焼空気を吹き込むバーナ燃焼制御方法において、燃料ガ
ス供給管の中に燃焼制御用媒体としての蒸気を供給する
蒸気供給管を設け、燃料ガスノズルの内径Ｄ１と蒸気ノ
ズルの内径Ｄ２との比をＤ１／Ｄ２＝２５〜３５の範囲
に、燃料ガスノズルの内径Ｄ１と燃料ガスノズル先端か
ら蒸気ノズル先端までの距離Ｌ２との比をＤ１／Ｌ２＝
１．０〜１．５の範囲にそれぞれ設定し、バーナ最大燃
焼量の３０％以下になる低燃焼負荷時に蒸気を使用す
る。
定性を図ることができるバーナ燃焼制御方法を提供す
る。 【構成】 バーナ本体の中心部から燃料ガスとそれを囲
んで１次燃焼空気を吹き込み、更にその外側から２次燃
焼空気を吹き込むバーナ燃焼制御方法において、燃料ガ
ス供給管の中に燃焼制御用媒体としての蒸気を供給する
蒸気供給管を設け、燃料ガスノズルの内径Ｄ１と蒸気ノ
ズルの内径Ｄ２との比をＤ１／Ｄ２＝２５〜３５の範囲
に、燃料ガスノズルの内径Ｄ１と燃料ガスノズル先端か
ら蒸気ノズル先端までの距離Ｌ２との比をＤ１／Ｌ２＝
１．０〜１．５の範囲にそれぞれ設定し、バーナ最大燃
焼量の３０％以下になる低燃焼負荷時に蒸気を使用す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、低燃焼負荷時におい
ても安定した燃焼状態を維持することができるバーナ燃
焼制御方法に関するものである。
ても安定した燃焼状態を維持することができるバーナ燃
焼制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、バーナ本体の中心部から燃料
ガスとそれを囲んで１次燃焼空気を吹き込み、更にその
外側から２次燃焼空気を吹き込むようにした低ＮＯｘバ
ーナが用いられている。また、最近の加熱炉の操業は、
小ロット多品種生産の傾向にあり、加熱炉の燃焼負荷も
従来に比べ、変動量が大きくなっている。その結果、バ
ーナの燃焼負荷もかなりの低負荷となる場合が増えてき
ている。
ガスとそれを囲んで１次燃焼空気を吹き込み、更にその
外側から２次燃焼空気を吹き込むようにした低ＮＯｘバ
ーナが用いられている。また、最近の加熱炉の操業は、
小ロット多品種生産の傾向にあり、加熱炉の燃焼負荷も
従来に比べ、変動量が大きくなっている。その結果、バ
ーナの燃焼負荷もかなりの低負荷となる場合が増えてき
ている。
【０００３】例えば、純Ｔｉ材のような特殊材料の加熱
温度は８５０℃程度と一般鋼材（１２００℃）に比べて
低いので、これを一般鋼材と同じ設備を用いて加熱する
場合は低燃焼負荷運転となる。しかしながら低燃焼負荷
運転を行なうと、燃料と燃焼用空気との混合性が不十分
になり、不完全燃焼領域に入る。また、燃料および空気
のバーナ出口の運動量の減少によって火炎（フレーム）
の舞い上がり現象が生じ、火炎の方向性を維持すること
ができない。このため、気体燃料バーナでのターンダウ
ンレシオは一般に約１／５になっている。
温度は８５０℃程度と一般鋼材（１２００℃）に比べて
低いので、これを一般鋼材と同じ設備を用いて加熱する
場合は低燃焼負荷運転となる。しかしながら低燃焼負荷
運転を行なうと、燃料と燃焼用空気との混合性が不十分
になり、不完全燃焼領域に入る。また、燃料および空気
のバーナ出口の運動量の減少によって火炎（フレーム）
の舞い上がり現象が生じ、火炎の方向性を維持すること
ができない。このため、気体燃料バーナでのターンダウ
ンレシオは一般に約１／５になっている。
【０００４】このような低燃焼負荷時の不都合を解消す
る方法として、特開昭５７−５１２０４号公報に記載の
バーナ燃焼方法が提案されている。このバーナ燃焼方法
によれば、燃料ガスノズル内に設置した空気噴射ノズル
から高速の空気を常時噴射させている。
る方法として、特開昭５７−５１２０４号公報に記載の
バーナ燃焼方法が提案されている。このバーナ燃焼方法
によれば、燃料ガスノズル内に設置した空気噴射ノズル
から高速の空気を常時噴射させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
バーナ燃焼方法においては、排ガス中の窒素酸化物ＮＯ
ｘが大幅に増加するという不都合が生じる。本発明は上
記事情に鑑みてなされたものであり、低負荷燃焼時であ
っても火炎の直進性及び安定性を図ることができるとと
もに、排ガス中の窒素酸化物ＮＯｘの量を抑制すること
ができるバーナ燃焼制御方法を提供することを目的とす
る。
バーナ燃焼方法においては、排ガス中の窒素酸化物ＮＯ
ｘが大幅に増加するという不都合が生じる。本発明は上
記事情に鑑みてなされたものであり、低負荷燃焼時であ
っても火炎の直進性及び安定性を図ることができるとと
もに、排ガス中の窒素酸化物ＮＯｘの量を抑制すること
ができるバーナ燃焼制御方法を提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】発明者らは、特開平１−
１６７５０２号公報に開示したように、低燃焼負荷時の
燃焼を安定させるために、燃料ガスノズル内に挿入した
蒸気噴射ノズルから蒸気を常時噴射させる低ＮＯｘバー
ナを発明した。このような低ＮＯｘバーナによれば、低
燃焼負荷時の火炎の直進性及び安定性をある程度保ちつ
つ、排ガス中の窒素酸化物ＮＯｘの量を低減することは
できるが、発明者らは、さらに燃焼の安定性を得るとと
もに、噴射蒸気量を最少にするという要望に応えるべく
鋭意検討を重ねた結果、バーナ燃焼制御方法として最適
な条件を見出だした。
１６７５０２号公報に開示したように、低燃焼負荷時の
燃焼を安定させるために、燃料ガスノズル内に挿入した
蒸気噴射ノズルから蒸気を常時噴射させる低ＮＯｘバー
ナを発明した。このような低ＮＯｘバーナによれば、低
燃焼負荷時の火炎の直進性及び安定性をある程度保ちつ
つ、排ガス中の窒素酸化物ＮＯｘの量を低減することは
できるが、発明者らは、さらに燃焼の安定性を得るとと
もに、噴射蒸気量を最少にするという要望に応えるべく
鋭意検討を重ねた結果、バーナ燃焼制御方法として最適
な条件を見出だした。
【０００７】本発明に係るバーナ燃焼制御方法は、バー
ナ本体の中心部から燃料ガスとそれを囲んで１次燃焼空
気を吹き込み、更にその外側から２次燃焼空気を吹き込
むバーナ燃焼制御方法において、燃料ガス供給管の中に
燃焼制御用媒体としての蒸気を供給する蒸気供給管を設
け、燃料ガスノズルの内径Ｄ１と蒸気ノズルの内径Ｄ２
との比をＤ１／Ｄ２＝２５〜３５の範囲に、燃料ガスノ
ズルの内径Ｄ１と燃料ガスノズル先端から蒸気ノズル先
端までの距離Ｌ２との比をＤ１／Ｌ２＝１．０〜１．５
の範囲にそれぞれ設定し、バーナ最大燃焼量の３０％以
下になる低燃焼負荷時に蒸気を使用することを特徴とす
る。
ナ本体の中心部から燃料ガスとそれを囲んで１次燃焼空
気を吹き込み、更にその外側から２次燃焼空気を吹き込
むバーナ燃焼制御方法において、燃料ガス供給管の中に
燃焼制御用媒体としての蒸気を供給する蒸気供給管を設
け、燃料ガスノズルの内径Ｄ１と蒸気ノズルの内径Ｄ２
との比をＤ１／Ｄ２＝２５〜３５の範囲に、燃料ガスノ
ズルの内径Ｄ１と燃料ガスノズル先端から蒸気ノズル先
端までの距離Ｌ２との比をＤ１／Ｌ２＝１．０〜１．５
の範囲にそれぞれ設定し、バーナ最大燃焼量の３０％以
下になる低燃焼負荷時に蒸気を使用することを特徴とす
る。
【０００８】
【作用】加熱炉の燃焼負荷が下がり、燃料及び燃焼空気
が減少して、火炎の運動量が小さくなった場合にも、燃
料ガス供給管の中から燃焼制御用の作動媒体としての蒸
気を吹き込むことにより、火炎の運動量を大きくして、
火炎の舞い上がり現象を防止し、火炎の方向性を維持す
ることができる。この場合に、吹き込み蒸気がバーナポ
ート内で減圧膨張することにより、燃料ガスと空気との
混合が促進され、安定した燃焼状況を維持することがで
きる。
が減少して、火炎の運動量が小さくなった場合にも、燃
料ガス供給管の中から燃焼制御用の作動媒体としての蒸
気を吹き込むことにより、火炎の運動量を大きくして、
火炎の舞い上がり現象を防止し、火炎の方向性を維持す
ることができる。この場合に、吹き込み蒸気がバーナポ
ート内で減圧膨張することにより、燃料ガスと空気との
混合が促進され、安定した燃焼状況を維持することがで
きる。
【０００９】この際に、燃料ガスノズルの内径Ｄ１と蒸
気ノズルの内径Ｄ２との比をＤ１／Ｄ２＝２５〜３５、
燃料ガスノズルの内径Ｄ１と燃料ガスノズル先端から蒸
気ノズル先端までの距離Ｌ２との比をＤ１／Ｌ２＝１．
０〜１．５とすることにより、燃料流量の変動や蒸気圧
力の変動があっても、火炎運動量が、過剰にならず、吹
き消えなど、燃焼が不安定になることがない。また、蒸
気をＯＮ−ＯＦＦしても、燃焼が不安定にならない。
気ノズルの内径Ｄ２との比をＤ１／Ｄ２＝２５〜３５、
燃料ガスノズルの内径Ｄ１と燃料ガスノズル先端から蒸
気ノズル先端までの距離Ｌ２との比をＤ１／Ｌ２＝１．
０〜１．５とすることにより、燃料流量の変動や蒸気圧
力の変動があっても、火炎運動量が、過剰にならず、吹
き消えなど、燃焼が不安定になることがない。また、蒸
気をＯＮ−ＯＦＦしても、燃焼が不安定にならない。
【００１０】従って、これらのことより火炎の舞い上が
り現象が生じ始める時点から蒸気を噴射し始めることが
可能となり、バーナ最大燃焼量の、３０％以下で蒸気を
使用することで吹き込み量も最少にすることができる。
り現象が生じ始める時点から蒸気を噴射し始めることが
可能となり、バーナ最大燃焼量の、３０％以下で蒸気を
使用することで吹き込み量も最少にすることができる。
【００１１】
【実施例】以下、添付の図面を参照しながら本発明の実
施例について説明する。図１に示すように、バーナ本体
１の中心部にバーナポート２に臨む１次燃焼空気の流路
３が形成されている。１次燃焼空気の量は弁４によって
制御されるようになっている。バーナ本体１にはポート
２を囲んで２次燃焼空気の流路５が複数本形成されてい
る。２次燃焼空気の量は弁６によって制御されるように
なっている。１次燃焼空気の流路３の中にポート２に臨
んで燃料ガス供給管７が設けられている。この燃料ガス
供給管７のなかに燃焼制御媒体としての蒸気供給管８が
挿入されている。
施例について説明する。図１に示すように、バーナ本体
１の中心部にバーナポート２に臨む１次燃焼空気の流路
３が形成されている。１次燃焼空気の量は弁４によって
制御されるようになっている。バーナ本体１にはポート
２を囲んで２次燃焼空気の流路５が複数本形成されてい
る。２次燃焼空気の量は弁６によって制御されるように
なっている。１次燃焼空気の流路３の中にポート２に臨
んで燃料ガス供給管７が設けられている。この燃料ガス
供給管７のなかに燃焼制御媒体としての蒸気供給管８が
挿入されている。
【００１２】オリフィス１１が燃料ガス供給管７の適所
に設けられている。オリフィス１１の近傍には流量セン
サ１２が設けられ、燃料ガス流量検出信号が制御器２１
に入力されるようになっている。また、制御器２１の入
力側は炉内の温度センサ２２に接続され、炉内温度検出
信号が入力されるようになっている。
に設けられている。オリフィス１１の近傍には流量セン
サ１２が設けられ、燃料ガス流量検出信号が制御器２１
に入力されるようになっている。また、制御器２１の入
力側は炉内の温度センサ２２に接続され、炉内温度検出
信号が入力されるようになっている。
【００１３】一方、制御器２１の出力側は、燃料ガス供
給源１３、蒸気供給源１４、流量調節弁４，６にそれぞ
れ接続されている。制御器２１は、炉内温度検出信号に
基づき燃料ガス供給量を制御し、さらに燃料ガス流量検
出信号に基づき低燃焼負荷運転状態にあると判断して蒸
気圧力および蒸気供給量を制御するようになっている。
給源１３、蒸気供給源１４、流量調節弁４，６にそれぞ
れ接続されている。制御器２１は、炉内温度検出信号に
基づき燃料ガス供給量を制御し、さらに燃料ガス流量検
出信号に基づき低燃焼負荷運転状態にあると判断して蒸
気圧力および蒸気供給量を制御するようになっている。
【００１４】燃料ガス供給管７からの燃料ガスと、流路
３からの１次燃焼空気は、蒸気供給管８から噴出される
蒸気により、撹拌混合されて安定した急速燃焼をする。
この場合、火炎は蒸気により大きな運動量を得て、舞い
上がり現象を生ずることなく直進する。直進した火炎
は、ポート２の周りに設けられた流路５からの２次燃焼
空気により、完全燃焼する。こうして、火炎は直進し、
排ガス中のＮＯｘも低減される。
３からの１次燃焼空気は、蒸気供給管８から噴出される
蒸気により、撹拌混合されて安定した急速燃焼をする。
この場合、火炎は蒸気により大きな運動量を得て、舞い
上がり現象を生ずることなく直進する。直進した火炎
は、ポート２の周りに設けられた流路５からの２次燃焼
空気により、完全燃焼する。こうして、火炎は直進し、
排ガス中のＮＯｘも低減される。
【００１５】次に、図２および図３を参照しながら、既
設のバーナの燃料ガス供給管７の中に蒸気供給管８を装
着し、これをバーナ燃焼制御システムのなかに組み入れ
た場合について説明する。
設のバーナの燃料ガス供給管７の中に蒸気供給管８を装
着し、これをバーナ燃焼制御システムのなかに組み入れ
た場合について説明する。
【００１６】既設のバーナは、２５００kcal／Nm3 の燃
料ガスを用い、１１０×１０4 kcal／hrの能力のあるも
のである。このバーナのターンダウンレシオは１〜１／
４で、燃料量１１０〜４４０Nm3 ／hrの範囲で安定燃焼
できる。この場合、必要燃焼空気量の３０％を２次燃焼
空気として燃焼させることにより、ＮＯｘの少ない燃焼
をすることができる。
料ガスを用い、１１０×１０4 kcal／hrの能力のあるも
のである。このバーナのターンダウンレシオは１〜１／
４で、燃料量１１０〜４４０Nm3 ／hrの範囲で安定燃焼
できる。この場合、必要燃焼空気量の３０％を２次燃焼
空気として燃焼させることにより、ＮＯｘの少ない燃焼
をすることができる。
【００１７】既設のバーナに蒸気供給管８を燃料ガスノ
ズル７の内径Ｄ１と、蒸気ノズルの内径Ｄ２の比をＤ１
／Ｄ２＝２５〜３５、燃料ガスノズルの内径Ｄ１と、燃
料ガスノズル先端から蒸気ノズル先端までの距離Ｌ２の
比をＤ１／Ｌ２＝１．０〜１．５として装着し、燃料量
３０〜８８Nm3 ／hrの範囲で、燃料量に応じて蒸気を２
〜４kg／hr流し、２次燃焼空気の割合は従来と同じにし
て、安定した燃焼をさせることができた。この場合のタ
ーンダウンレシオはバーナの能力（最大負荷時の燃焼熱
量又は燃料ガス供給量）１に対して、１／５〜１／１５
であり、燃焼負荷の極めて少ない時でも、ＮＯｘを低く
押さえ安定した燃焼を、火炎の方向性を維持しつつ行う
ことができた。
ズル７の内径Ｄ１と、蒸気ノズルの内径Ｄ２の比をＤ１
／Ｄ２＝２５〜３５、燃料ガスノズルの内径Ｄ１と、燃
料ガスノズル先端から蒸気ノズル先端までの距離Ｌ２の
比をＤ１／Ｌ２＝１．０〜１．５として装着し、燃料量
３０〜８８Nm3 ／hrの範囲で、燃料量に応じて蒸気を２
〜４kg／hr流し、２次燃焼空気の割合は従来と同じにし
て、安定した燃焼をさせることができた。この場合のタ
ーンダウンレシオはバーナの能力（最大負荷時の燃焼熱
量又は燃料ガス供給量）１に対して、１／５〜１／１５
であり、燃焼負荷の極めて少ない時でも、ＮＯｘを低く
押さえ安定した燃焼を、火炎の方向性を維持しつつ行う
ことができた。
【００１８】また、蒸気噴射を行うための制御方法は、
当該燃焼帯のトータル燃料量が２０（１／５）以下でＯ
Ｎし燃焼を安定させ、燃料量が３０％以上で蒸気噴射を
ＯＦＦすることで、燃料量が２０％前後で変動した場合
の蒸気噴射のＯＮ−ＯＦＦを防ぐことができる。
当該燃焼帯のトータル燃料量が２０（１／５）以下でＯ
Ｎし燃焼を安定させ、燃料量が３０％以上で蒸気噴射を
ＯＦＦすることで、燃料量が２０％前後で変動した場合
の蒸気噴射のＯＮ−ＯＦＦを防ぐことができる。
【００１９】
【発明の効果】この発明のバーナ燃焼制御方法によれ
ば、低負荷燃焼時における火炎の直進性及び燃焼の安定
性が向上するので、燃焼負荷が大幅に変動する加熱炉や
熱処理炉においても常に安定な燃焼状態を得ることがで
きる。
ば、低負荷燃焼時における火炎の直進性及び燃焼の安定
性が向上するので、燃焼負荷が大幅に変動する加熱炉や
熱処理炉においても常に安定な燃焼状態を得ることがで
きる。
【図１】本発明の実施例に係るバーナ燃焼制御方法に用
いられたバーナ（部分断面）及び燃焼システムを示すブ
ロック構成図。
いられたバーナ（部分断面）及び燃焼システムを示すブ
ロック構成図。
【図２】図１のバーナを火炎噴射孔側から見て示すII−
II矢視半面図。
II矢視半面図。
【図３】バーナを側方から見て示す図。
１…バーナ本体 ２…バーナポート ３…１次燃焼空気流路 ５…２次燃焼空気流路 ７…燃料ガス供給管 ８…蒸気供給管 １２…流量センサ ２２…温度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡崎 慎二 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 バーナ本体の中心部から燃料ガスとそれ
を囲んで１次燃焼空気を吹き込み、更にその外側から２
次燃焼空気を吹き込むバーナ燃焼制御方法において、燃
料ガス供給管の中に燃焼制御用媒体としての蒸気を供給
する蒸気供給管を設け、燃料ガスノズルの内径Ｄ１と蒸
気ノズルの内径Ｄ２との比をＤ１／Ｄ２＝２５〜３５の
範囲に、燃料ガスノズルの内径Ｄ１と燃料ガスノズル先
端から蒸気ノズル先端までの距離Ｌ２との比をＤ１／Ｌ
２＝１．０〜１．５の範囲にそれぞれ設定し、バーナ最
大燃焼量の３０％以下になる低燃焼負荷時に蒸気を使用
することを特徴とするバーナ燃焼制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15565493A JPH0742921A (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | バーナ燃焼制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15565493A JPH0742921A (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | バーナ燃焼制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0742921A true JPH0742921A (ja) | 1995-02-10 |
Family
ID=15610695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15565493A Pending JPH0742921A (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | バーナ燃焼制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0742921A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010524826A (ja) * | 2007-04-25 | 2010-07-22 | ウーデ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 二次流入通路を備える改質器 |
| JP2013088024A (ja) * | 2011-10-18 | 2013-05-13 | Miura Co Ltd | 熱媒ボイラ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01167502A (ja) * | 1987-12-22 | 1989-07-03 | Nkk Corp | 低ＮＯｘバーナ |
-
1993
- 1993-06-25 JP JP15565493A patent/JPH0742921A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01167502A (ja) * | 1987-12-22 | 1989-07-03 | Nkk Corp | 低ＮＯｘバーナ |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010524826A (ja) * | 2007-04-25 | 2010-07-22 | ウーデ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 二次流入通路を備える改質器 |
| JP2013088024A (ja) * | 2011-10-18 | 2013-05-13 | Miura Co Ltd | 熱媒ボイラ |
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