JPH1019211A - 蓄熱式バーナ - Google Patents
蓄熱式バーナInfo
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- JPH1019211A JPH1019211A JP8167962A JP16796296A JPH1019211A JP H1019211 A JPH1019211 A JP H1019211A JP 8167962 A JP8167962 A JP 8167962A JP 16796296 A JP16796296 A JP 16796296A JP H1019211 A JPH1019211 A JP H1019211A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
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- Air Supply (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 蓄熱式バーナの蓄熱体を通過するガス流の偏
流を抑制して燃焼排ガスの顕熱の回収及び燃焼用空気の
予熱が効率良く達成し得る蓄熱式バーナを提供すること
を目的とする。 【解決手段】 蓄熱体４を収納した蓄熱体収納容器１の
上部空間６に容積が蓄熱体全容積の５０％以上とし、且
つ、蓄熱体４を収納した蓄熱体収納容器１の下部空間７
の容積が蓄熱体総容積の５０％以上である蓄熱式バーナ
である。
流を抑制して燃焼排ガスの顕熱の回収及び燃焼用空気の
予熱が効率良く達成し得る蓄熱式バーナを提供すること
を目的とする。 【解決手段】 蓄熱体４を収納した蓄熱体収納容器１の
上部空間６に容積が蓄熱体全容積の５０％以上とし、且
つ、蓄熱体４を収納した蓄熱体収納容器１の下部空間７
の容積が蓄熱体総容積の５０％以上である蓄熱式バーナ
である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、蓄熱式バーナに関
し、特に、蓄熱体による熱交換機能を改善して熱回収効
率の高い蓄熱式バーナに係るものである。
し、特に、蓄熱体による熱交換機能を改善して熱回収効
率の高い蓄熱式バーナに係るものである。
【０００２】
【従来の技術】蓄熱式バーナは、周知のように、バーナ
に蓄熱体を組み込んだ構造を有するものであり、燃焼排
ガスと燃焼用空気が蓄熱体を所定の周期で交互に切り替
わって通過する際、燃焼排ガスの顕熱は蓄熱体に蓄積さ
れ、燃焼用空気は加熱した蓄熱体を通過して予熱燃焼用
空気として加熱炉内に供給される。蓄熱式バーナは蓄熱
体を介して熱交換を行うことができるバーナであり、加
熱炉内の温度を可能な限り、加熱炉外に放散しないよう
にして、加熱炉の熱回収効率を改善するためのバーナで
ある。
に蓄熱体を組み込んだ構造を有するものであり、燃焼排
ガスと燃焼用空気が蓄熱体を所定の周期で交互に切り替
わって通過する際、燃焼排ガスの顕熱は蓄熱体に蓄積さ
れ、燃焼用空気は加熱した蓄熱体を通過して予熱燃焼用
空気として加熱炉内に供給される。蓄熱式バーナは蓄熱
体を介して熱交換を行うことができるバーナであり、加
熱炉内の温度を可能な限り、加熱炉外に放散しないよう
にして、加熱炉の熱回収効率を改善するためのバーナで
ある。
【０００３】図４は、従来の蓄熱式バーナを示してい
る。同図（ａ）はその要部断面図であり、同図（ｂ）は
要部Ｘ−Ｘ′断面図であり、同図（ｃ）は蓄熱体であ
り、燃焼用空気の流出方向又は流入方向から見た図であ
る。
る。同図（ａ）はその要部断面図であり、同図（ｂ）は
要部Ｘ−Ｘ′断面図であり、同図（ｃ）は蓄熱体であ
り、燃焼用空気の流出方向又は流入方向から見た図であ
る。
【０００４】図４の蓄熱式バーナは、蓄熱体収納容器１
に蓄熱体４が収納され、蓄熱体収納容器１の上方に上部
空間６が設けられ、上部空間６から連通する流路が燃焼
用空気ノズル３となり、蓄熱体収納容器１の下方にウイ
ンドケース８が設けられ、下部空間７が形成されてい
る。ウインドケース８には燃焼用空気の供給口であり、
且つ燃焼排ガス排出口である流路５が設けられている。
燃料供給配管系２は、燃料供給源より加圧された燃料が
燃料遮断弁を介して一次及び二次燃料ノズル２1，２2
に供給される配管系統である。一次燃料ノズル２1 が燃
焼用空気ノズル３の流路に開口するように挿着され、二
次燃料ノズル２2 が燃焼用空気ノズル３が設けられたバ
ーナタイル９に挿着され、炉側に開口している。蓄熱体
４は、図４（ｃ）に示すように、多数の細管４ａが設け
られたセラミックハニカムが用いられている。
に蓄熱体４が収納され、蓄熱体収納容器１の上方に上部
空間６が設けられ、上部空間６から連通する流路が燃焼
用空気ノズル３となり、蓄熱体収納容器１の下方にウイ
ンドケース８が設けられ、下部空間７が形成されてい
る。ウインドケース８には燃焼用空気の供給口であり、
且つ燃焼排ガス排出口である流路５が設けられている。
燃料供給配管系２は、燃料供給源より加圧された燃料が
燃料遮断弁を介して一次及び二次燃料ノズル２1，２2
に供給される配管系統である。一次燃料ノズル２1 が燃
焼用空気ノズル３の流路に開口するように挿着され、二
次燃料ノズル２2 が燃焼用空気ノズル３が設けられたバ
ーナタイル９に挿着され、炉側に開口している。蓄熱体
４は、図４（ｃ）に示すように、多数の細管４ａが設け
られたセラミックハニカムが用いられている。
【０００５】蓄熱式バーナが燃焼状態にある場合は、燃
料が一次及び二次燃料ノズル２1 ，２2 から供給され、
燃焼用空気が流路５から蓄熱体４に押し込まれ、燃焼用
空気ノズル３から噴出する。この時、蓄熱体４を通過し
た燃焼用空気は蓄熱体４から熱を奪って高温の予熱空気
となって燃料と混合して燃焼する。蓄熱式バーナが蓄熱
状態に切り替わった場合は、燃料供給配管系２の遮断弁
が遮断され、加熱炉内の燃焼排ガスが燃焼用空気ノズル
３から蓄熱体４を通過して流路５から吸引排気される。
この時、蓄熱体４は燃焼排ガスの顕熱を吸収して高温に
加熱されて蓄熱状態となる。蓄熱式バーナは、このよう
な燃焼状態と蓄積状態を繰り返す交番燃焼が一定時間毎
に行われる。この交番燃焼の切り替え時間は概略３０秒
〜２分間と短いのが普通である。
料が一次及び二次燃料ノズル２1 ，２2 から供給され、
燃焼用空気が流路５から蓄熱体４に押し込まれ、燃焼用
空気ノズル３から噴出する。この時、蓄熱体４を通過し
た燃焼用空気は蓄熱体４から熱を奪って高温の予熱空気
となって燃料と混合して燃焼する。蓄熱式バーナが蓄熱
状態に切り替わった場合は、燃料供給配管系２の遮断弁
が遮断され、加熱炉内の燃焼排ガスが燃焼用空気ノズル
３から蓄熱体４を通過して流路５から吸引排気される。
この時、蓄熱体４は燃焼排ガスの顕熱を吸収して高温に
加熱されて蓄熱状態となる。蓄熱式バーナは、このよう
な燃焼状態と蓄積状態を繰り返す交番燃焼が一定時間毎
に行われる。この交番燃焼の切り替え時間は概略３０秒
〜２分間と短いのが普通である。
【０００６】蓄熱体は、高い熱交換性能が求められてお
り、蓄熱体は流体との接触表面積が大きいことが望まし
く、図４（ｃ）に示したような多数の細管４ａが設けら
れ、実質的に蓄熱体の表面積を大きなものとしており、
通常、セラミックハニカムや小径のセラミックボールが
用いられている。蓄熱式バーナは、バーナと蓄熱体を一
体にした形状であり、バーナと蓄熱体は近接して組み合
わされ、両者を合わせた容積も小さいことが望ましい。
従って、従来の蓄熱式バーナでは、蓄熱体４の上部に狭
い蓄熱体上部空間６が設けられ、この蓄熱体上部空間６
は燃焼排気ガス温度に晒されるために、蓄熱体上部空間
６の内壁面は耐熱材料が用いれており、その製造コスト
を下げるためにも蓄熱体上部空間６をなるべく小さくす
る試みがなされている。同様に蓄熱体下部空間７も小さ
く構成する必要がある。
り、蓄熱体は流体との接触表面積が大きいことが望まし
く、図４（ｃ）に示したような多数の細管４ａが設けら
れ、実質的に蓄熱体の表面積を大きなものとしており、
通常、セラミックハニカムや小径のセラミックボールが
用いられている。蓄熱式バーナは、バーナと蓄熱体を一
体にした形状であり、バーナと蓄熱体は近接して組み合
わされ、両者を合わせた容積も小さいことが望ましい。
従って、従来の蓄熱式バーナでは、蓄熱体４の上部に狭
い蓄熱体上部空間６が設けられ、この蓄熱体上部空間６
は燃焼排気ガス温度に晒されるために、蓄熱体上部空間
６の内壁面は耐熱材料が用いれており、その製造コスト
を下げるためにも蓄熱体上部空間６をなるべく小さくす
る試みがなされている。同様に蓄熱体下部空間７も小さ
く構成する必要がある。
【０００７】燃焼状態にある蓄熱式バーナは、図５
（ａ）に示したような温度分布となる。同図（ａ）の横
軸が時間軸であり、縦軸が温度を示している。同図
（ｂ）は蓄熱式バーナを模式的に示した図であり、〜
は温度計測位置を示している。は加熱炉内ガス温
度、は蓄熱体上部空間内ガス温度（燃焼用予熱空気温
度に略等しい）、は蓄熱体下部空間内ガス温度を示し
ている。図５（ａ）に示したように、適切に設計された
蓄熱式バーナでは、予熱空気温度が、加熱炉内ガス温度
から５０℃程度低い温度となることが知られている。
（ａ）に示したような温度分布となる。同図（ａ）の横
軸が時間軸であり、縦軸が温度を示している。同図
（ｂ）は蓄熱式バーナを模式的に示した図であり、〜
は温度計測位置を示している。は加熱炉内ガス温
度、は蓄熱体上部空間内ガス温度（燃焼用予熱空気温
度に略等しい）、は蓄熱体下部空間内ガス温度を示し
ている。図５（ａ）に示したように、適切に設計された
蓄熱式バーナでは、予熱空気温度が、加熱炉内ガス温度
から５０℃程度低い温度となることが知られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】蓄熱式バーナでは、蓄
熱体上下部空間が小さすぎると、例えば図６に示したよ
うに、蓄熱体４内を通過する燃焼排ガスと燃焼用空気の
流れに直交する流路断面内で流量の差（偏流）が生じ
る。蓄熱体４の上部空間６の容積が小さいと、蓄熱状態
では燃焼用空気ノズル３から流入する燃焼排ガスが蓄熱
体４の１ｂ側に偏って流れ込み、蓄熱体４の１ｂ側をよ
り高温に加熱する。一方、蓄熱体４の下部空間７の容積
が小さいと、燃焼状態では流路５から流れ込む燃焼用空
気が蓄熱体４の１ａ側に偏って流れ込み、蓄熱体４の１
ａ側をより多く冷却することになる。この状態が繰り返
されると、蓄熱体４の１ｂ側の温度が上昇して、蓄熱体
４を通過するガスの温度に偏りが生じる。
熱体上下部空間が小さすぎると、例えば図６に示したよ
うに、蓄熱体４内を通過する燃焼排ガスと燃焼用空気の
流れに直交する流路断面内で流量の差（偏流）が生じ
る。蓄熱体４の上部空間６の容積が小さいと、蓄熱状態
では燃焼用空気ノズル３から流入する燃焼排ガスが蓄熱
体４の１ｂ側に偏って流れ込み、蓄熱体４の１ｂ側をよ
り高温に加熱する。一方、蓄熱体４の下部空間７の容積
が小さいと、燃焼状態では流路５から流れ込む燃焼用空
気が蓄熱体４の１ａ側に偏って流れ込み、蓄熱体４の１
ａ側をより多く冷却することになる。この状態が繰り返
されると、蓄熱体４の１ｂ側の温度が上昇して、蓄熱体
４を通過するガスの温度に偏りが生じる。
【０００９】即ち、蓄熱式バーナを通過するガス流（燃
焼排ガス，燃焼用空気）に偏流が生じると、蓄熱体４を
通過するガスによって蓄熱体の温度分布に偏差が生じ
る。燃焼排ガスの偏流によって蓄熱体４に十分に顕熱を
与えずに通過して、蓄熱体４を通過した高温の排ガスが
蓄熱式バーナ自体に損傷を与えたり、その下流に設けら
れている排ガス遮断弁、排気ブロワ等の排ガス排気設備
に熱的損傷を与える問題がある。
焼排ガス，燃焼用空気）に偏流が生じると、蓄熱体４を
通過するガスによって蓄熱体の温度分布に偏差が生じ
る。燃焼排ガスの偏流によって蓄熱体４に十分に顕熱を
与えずに通過して、蓄熱体４を通過した高温の排ガスが
蓄熱式バーナ自体に損傷を与えたり、その下流に設けら
れている排ガス遮断弁、排気ブロワ等の排ガス排気設備
に熱的損傷を与える問題がある。
【００１０】又、ガス流体の偏流を回避するために、蓄
熱体を通過する燃焼排ガス流量を削減すると、蓄熱体に
蓄えられる顕熱が少なくなるので、燃焼時に得られる予
熱空気の温度が低下する欠点がある。即ち、加熱炉の燃
焼排ガス温度が十分に熱回収ができずに、蓄熱式バーナ
の特性が十分に発揮できない問題がある。
熱体を通過する燃焼排ガス流量を削減すると、蓄熱体に
蓄えられる顕熱が少なくなるので、燃焼時に得られる予
熱空気の温度が低下する欠点がある。即ち、加熱炉の燃
焼排ガス温度が十分に熱回収ができずに、蓄熱式バーナ
の特性が十分に発揮できない問題がある。
【００１１】本発明は、上述のような問題に鑑みなされ
たものであり、蓄熱式バーナの蓄熱体を通過するガス流
の偏流を抑制して燃焼排ガスの顕熱の回収及び燃焼用空
気の予熱が効率良く達成し得る蓄熱式バーナを提供する
ことを目的とする。
たものであり、蓄熱式バーナの蓄熱体を通過するガス流
の偏流を抑制して燃焼排ガスの顕熱の回収及び燃焼用空
気の予熱が効率良く達成し得る蓄熱式バーナを提供する
ことを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するためになされたものであり、請求項１の発明は、
蓄熱式バーナの蓄熱体を収納した蓄熱体収納容器の燃焼
排ガスが蓄熱体に流れ込む側の空間の容積が、蓄熱体全
容積の５０％以上であることを特徴とする蓄熱式バーナ
である。更に、蓄熱体収納容器の燃焼排ガスが蓄熱体に
流れ込む側の空間の容積が、蓄熱体全容積の７５％以上
であるとより好ましい。
成するためになされたものであり、請求項１の発明は、
蓄熱式バーナの蓄熱体を収納した蓄熱体収納容器の燃焼
排ガスが蓄熱体に流れ込む側の空間の容積が、蓄熱体全
容積の５０％以上であることを特徴とする蓄熱式バーナ
である。更に、蓄熱体収納容器の燃焼排ガスが蓄熱体に
流れ込む側の空間の容積が、蓄熱体全容積の７５％以上
であるとより好ましい。
【００１３】又、請求項２の発明は、蓄熱式バーナの蓄
熱体を収容した蓄熱体収納容器の燃焼空気が蓄熱体に流
れ込む側の空間の容積が、蓄熱体全容積の５０％以上で
あることを特徴とする蓄熱式バーナである。更に、蓄熱
体収納容器の燃焼用空気が蓄熱体に流れ込む側の空間の
容積が、蓄熱体全容積の７５％以上であるとより好まし
い。
熱体を収容した蓄熱体収納容器の燃焼空気が蓄熱体に流
れ込む側の空間の容積が、蓄熱体全容積の５０％以上で
あることを特徴とする蓄熱式バーナである。更に、蓄熱
体収納容器の燃焼用空気が蓄熱体に流れ込む側の空間の
容積が、蓄熱体全容積の７５％以上であるとより好まし
い。
【００１４】又、請求項３の発明は、蓄熱式バーナの蓄
熱体を収納した蓄熱体収納容器の燃焼排ガスが蓄熱体に
流れ込む側の空間の容積が、蓄熱体全容積の５０％以上
であり、且つ、前記蓄熱体収納容器の燃焼空気が蓄熱体
に流れ込む側の空間の容積が、蓄熱体全容積の５０％以
上であることを特徴とする蓄熱式バーナである。更に、
蓄熱体収納容器の燃焼排ガスが蓄熱体に流れ込む側の空
間の容積が、蓄熱体全容積の７５％以上であり、且つ蓄
熱体収納容器の燃焼用空気が蓄熱体に流れ込む側の空間
の容積が、蓄熱体全容積の７５％以上であるとより好ま
しい。
熱体を収納した蓄熱体収納容器の燃焼排ガスが蓄熱体に
流れ込む側の空間の容積が、蓄熱体全容積の５０％以上
であり、且つ、前記蓄熱体収納容器の燃焼空気が蓄熱体
に流れ込む側の空間の容積が、蓄熱体全容積の５０％以
上であることを特徴とする蓄熱式バーナである。更に、
蓄熱体収納容器の燃焼排ガスが蓄熱体に流れ込む側の空
間の容積が、蓄熱体全容積の７５％以上であり、且つ蓄
熱体収納容器の燃焼用空気が蓄熱体に流れ込む側の空間
の容積が、蓄熱体全容積の７５％以上であるとより好ま
しい。
【００１５】次に、上記発明に至った背景について説明
する。蓄熱式バーナの蓄熱体を通過するガス流の偏流を
抑制して、熱回収効率を良好なものとする蓄熱体収納容
器の形状を最適化する実験を行った。図３はその実験結
果の温度分布を示している。図３は、図４（ａ）に示す
蓄熱体４の幅Ｓ方向の温度分布を測定して得た温度分布
である。この実験では、図４の蓄熱式バーナを設置した
連続加熱炉に鋼片を載置し、交番燃焼させて炉内温度を
１３５０℃で操業し、蓄熱体上部空間６の容積を変化さ
せた場合と、蓄熱体下部空間７の容積を変化させた場合
と、両者を変化させた場合について実験を行った。図３
の実験結果は、蓄熱体下部空間７の容積を蓄熱体全容積
の７０％とし、蓄熱体上部空間６を変化させて蓄熱状態
における蓄熱体４の幅Ｓ方向の温度分布を測定して得た
温度分布である。
する。蓄熱式バーナの蓄熱体を通過するガス流の偏流を
抑制して、熱回収効率を良好なものとする蓄熱体収納容
器の形状を最適化する実験を行った。図３はその実験結
果の温度分布を示している。図３は、図４（ａ）に示す
蓄熱体４の幅Ｓ方向の温度分布を測定して得た温度分布
である。この実験では、図４の蓄熱式バーナを設置した
連続加熱炉に鋼片を載置し、交番燃焼させて炉内温度を
１３５０℃で操業し、蓄熱体上部空間６の容積を変化さ
せた場合と、蓄熱体下部空間７の容積を変化させた場合
と、両者を変化させた場合について実験を行った。図３
の実験結果は、蓄熱体下部空間７の容積を蓄熱体全容積
の７０％とし、蓄熱体上部空間６を変化させて蓄熱状態
における蓄熱体４の幅Ｓ方向の温度分布を測定して得た
温度分布である。
【００１６】図３において、横軸は図４の蓄熱体４の幅
Ｓ方向の位置を示し、図の左側（ａ）が蓄熱体４の図６
に示す１ａ側であり、右側（ｂ）が蓄熱体４の図６に示
す１ｂ側である。図３の縦軸は温度を示している。図中
の、３０％、４０％、５０％、７５％は蓄熱体上部空間
６の蓄熱体全容積に対する空間容積の比率を示してい
る。
Ｓ方向の位置を示し、図の左側（ａ）が蓄熱体４の図６
に示す１ａ側であり、右側（ｂ）が蓄熱体４の図６に示
す１ｂ側である。図３の縦軸は温度を示している。図中
の、３０％、４０％、５０％、７５％は蓄熱体上部空間
６の蓄熱体全容積に対する空間容積の比率を示してい
る。
【００１７】図３は、蓄熱体上部空間容積が小さいと蓄
熱体に大きな温度偏差が生じることを示している。例え
ば、蓄熱体上部空間容積が蓄熱体全容積の３０％の場合
では、２５０℃の温度偏差が生じている。この場合で
は、蓄熱体の約１／２の部分で大部分の熱交換がなされ
ており、蓄熱体全体として熱交換効率が悪いことを示し
ている。蓄熱体上部空間容積を増加して、蓄熱体全容積
の７５％とした場合、温度偏差は１０℃に減少し、蓄熱
体全体で熱交換がなされていることを示し、良好な熱交
換がなさた状態であることを示している。蓄熱体上部空
間容積６を蓄熱体全容積の５０％とした場合でも、温度
偏差は３０℃であり、略蓄熱体全体で熱交換がなされて
おり、蓄熱体の機能として問題は少ない。なお、蓄熱体
下部空間７の容積を変化させた場合についても略同様な
傾向があったので、図示を省略する。
熱体に大きな温度偏差が生じることを示している。例え
ば、蓄熱体上部空間容積が蓄熱体全容積の３０％の場合
では、２５０℃の温度偏差が生じている。この場合で
は、蓄熱体の約１／２の部分で大部分の熱交換がなされ
ており、蓄熱体全体として熱交換効率が悪いことを示し
ている。蓄熱体上部空間容積を増加して、蓄熱体全容積
の７５％とした場合、温度偏差は１０℃に減少し、蓄熱
体全体で熱交換がなされていることを示し、良好な熱交
換がなさた状態であることを示している。蓄熱体上部空
間容積６を蓄熱体全容積の５０％とした場合でも、温度
偏差は３０℃であり、略蓄熱体全体で熱交換がなされて
おり、蓄熱体の機能として問題は少ない。なお、蓄熱体
下部空間７の容積を変化させた場合についても略同様な
傾向があったので、図示を省略する。
【００１８】この実験結果から、上記発明で提示したよ
うに、蓄熱体の上部空間容積又は下部空間容積の大きさ
が、蓄熱体に流れ込むガス流の偏流に大きな影響を与え
ることが明らかとなり、蓄熱体上部空間容積と下部空間
容積をそれぞれ蓄熱体全容積の５０％以上とする。好ま
しくは、７５％以上とするものである。
うに、蓄熱体の上部空間容積又は下部空間容積の大きさ
が、蓄熱体に流れ込むガス流の偏流に大きな影響を与え
ることが明らかとなり、蓄熱体上部空間容積と下部空間
容積をそれぞれ蓄熱体全容積の５０％以上とする。好ま
しくは、７５％以上とするものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態に
ついて、図面を参照して説明する。図１は、本発明の蓄
熱式バーナの一実施形態を示す図である。同図（ａ）は
その要部断面図であり、同図（ｂ）は要部Ｘ−Ｘ′断面
図である。
ついて、図面を参照して説明する。図１は、本発明の蓄
熱式バーナの一実施形態を示す図である。同図（ａ）は
その要部断面図であり、同図（ｂ）は要部Ｘ−Ｘ′断面
図である。
【００２０】図１の蓄熱式バーナは、蓄熱体収容容器１
に蓄熱体４が収納され、蓄熱体収容容器１の上方に上部
空間６が設けられ、上部空間６から連通する流路が燃焼
用空気ノズル３となり、蓄熱体収容容器１の下方に下部
空間７を形成するウインドケース８が設けられ、ウイン
ドケース８には燃焼用空気供給口及び燃焼排ガス排出口
である流路５が設けられている。蓄熱式バーナには、燃
料供給配管系２が設けられ、燃料供給源より加圧された
燃料が燃料遮断弁を介して一次及び二次燃料ノズル
２1 ，２2 に供給される配管系統である。一次燃料ノズ
ル２1 が燃焼用空気ノズル３の流路に開口するように挿
着され、二次燃料ノズル２2 は燃焼用空気ノズル３が装
着されたバーナタイル９に、炉側に開口するように挿着
されている。蓄熱体４は、図４（ｃ）で説明したよう
に、多数の細管４ａが設けられたセラミックハニカムが
用いられている。
に蓄熱体４が収納され、蓄熱体収容容器１の上方に上部
空間６が設けられ、上部空間６から連通する流路が燃焼
用空気ノズル３となり、蓄熱体収容容器１の下方に下部
空間７を形成するウインドケース８が設けられ、ウイン
ドケース８には燃焼用空気供給口及び燃焼排ガス排出口
である流路５が設けられている。蓄熱式バーナには、燃
料供給配管系２が設けられ、燃料供給源より加圧された
燃料が燃料遮断弁を介して一次及び二次燃料ノズル
２1 ，２2 に供給される配管系統である。一次燃料ノズ
ル２1 が燃焼用空気ノズル３の流路に開口するように挿
着され、二次燃料ノズル２2 は燃焼用空気ノズル３が装
着されたバーナタイル９に、炉側に開口するように挿着
されている。蓄熱体４は、図４（ｃ）で説明したよう
に、多数の細管４ａが設けられたセラミックハニカムが
用いられている。
【００２１】この蓄熱式バーナでは、一定時間毎に燃焼
と蓄積を繰り返す交番燃焼が行われる。先に説明したよ
うに、交番燃焼の切り替え時間は概略３０秒〜２分間と
短いのが普通である。蓄熱式バーナが燃焼状態にある場
合は、燃料が一次及び二次燃料ノズル２1 ，２2 から供
給され、燃焼用空気が流路５から蓄熱体４に押し込ま
れ、燃焼用空気ノズル３から噴出される。燃焼用空気が
蓄熱体４を通過する際に、蓄熱体４から熱を奪って高温
の予熱空気となって燃料と混合されて燃焼する。蓄熱式
バーナが蓄熱状態に切り替わった場合には、燃料供給系
に遮断弁が遮断され、加熱炉内の燃焼排ガスが燃焼用空
気ノズル３から蓄熱体４を通過して流路５から排気ファ
ンによって吸引されて排気される。この時、蓄熱体４は
燃焼排ガスの顕熱を吸収して高温に加熱される。
と蓄積を繰り返す交番燃焼が行われる。先に説明したよ
うに、交番燃焼の切り替え時間は概略３０秒〜２分間と
短いのが普通である。蓄熱式バーナが燃焼状態にある場
合は、燃料が一次及び二次燃料ノズル２1 ，２2 から供
給され、燃焼用空気が流路５から蓄熱体４に押し込ま
れ、燃焼用空気ノズル３から噴出される。燃焼用空気が
蓄熱体４を通過する際に、蓄熱体４から熱を奪って高温
の予熱空気となって燃料と混合されて燃焼する。蓄熱式
バーナが蓄熱状態に切り替わった場合には、燃料供給系
に遮断弁が遮断され、加熱炉内の燃焼排ガスが燃焼用空
気ノズル３から蓄熱体４を通過して流路５から排気ファ
ンによって吸引されて排気される。この時、蓄熱体４は
燃焼排ガスの顕熱を吸収して高温に加熱される。
【００２２】図１の蓄熱式バーナの蓄熱体上部空間６
は、その容積が蓄熱体４の全容積の８０％の容量であ
る。又、繰り返し高温に晒される耐火物に微細な割れ等
が発生し、その強度が失われることを想定され、蓄熱体
上部空間６の最上部は、ドーム形状となっている。又、
燃焼用空気ノズル３と蓄熱体上部空間６との接続部３ａ
はテーパ形状とし、燃焼用空気ノズル３から流入した燃
焼排ガスは蓄熱体上部空間６に乱流を発生しながら吸引
される。蓄熱体下部空間７は、その容積が蓄熱体全容積
の約８０％である。又、この部分のガス温度は最大で３
００℃程度であるので、従来と同様に蓄熱体下部空間７
を形成するウインドケース８は鋼板で形成される。
は、その容積が蓄熱体４の全容積の８０％の容量であ
る。又、繰り返し高温に晒される耐火物に微細な割れ等
が発生し、その強度が失われることを想定され、蓄熱体
上部空間６の最上部は、ドーム形状となっている。又、
燃焼用空気ノズル３と蓄熱体上部空間６との接続部３ａ
はテーパ形状とし、燃焼用空気ノズル３から流入した燃
焼排ガスは蓄熱体上部空間６に乱流を発生しながら吸引
される。蓄熱体下部空間７は、その容積が蓄熱体全容積
の約８０％である。又、この部分のガス温度は最大で３
００℃程度であるので、従来と同様に蓄熱体下部空間７
を形成するウインドケース８は鋼板で形成される。
【００２３】なお、燃焼用空気ノズル３及び燃焼排ガス
排出口５は、相対的に反対側に設けられているが、水平
面内での取付角度には制約するものではない。但し、下
方から上向きに取り付ける場合は、拡大管を用いるのが
好ましいが、急激に断面積が拡大する拡大管（以下、急
拡大管）を用いるのは、極め大きな乱流が発生して、流
動抵抗を大きくするために好ましくはない。但し、急拡
大管を用いる場合であっても、蓄熱体下部空間７の容積
が蓄熱体の容積の約２倍以上であればよい。
排出口５は、相対的に反対側に設けられているが、水平
面内での取付角度には制約するものではない。但し、下
方から上向きに取り付ける場合は、拡大管を用いるのが
好ましいが、急激に断面積が拡大する拡大管（以下、急
拡大管）を用いるのは、極め大きな乱流が発生して、流
動抵抗を大きくするために好ましくはない。但し、急拡
大管を用いる場合であっても、蓄熱体下部空間７の容積
が蓄熱体の容積の約２倍以上であればよい。
【００２４】図２は、本発明の他の実施形態を示す図で
あり、同図（ａ）はその要部断面図、同図（ｂ）は同図
（ａ）のＸ−Ｘ′断面図である。図２の蓄熱式バーナ
は、蓄熱体上部空間６から更に流路１０が設けられ、燃
焼用空気ノズル３と流路１０とに接合部はテーパ状配管
部３ａで接続されている。蓄熱体上部空間６と流路１０
部との空間によって、実質的に蓄熱体上部空間６の容積
を拡大している。他の形状は、図１の実施形態と同一形
状である。
あり、同図（ａ）はその要部断面図、同図（ｂ）は同図
（ａ）のＸ−Ｘ′断面図である。図２の蓄熱式バーナ
は、蓄熱体上部空間６から更に流路１０が設けられ、燃
焼用空気ノズル３と流路１０とに接合部はテーパ状配管
部３ａで接続されている。蓄熱体上部空間６と流路１０
部との空間によって、実質的に蓄熱体上部空間６の容積
を拡大している。他の形状は、図１の実施形態と同一形
状である。
【００２５】図２（ｂ）に示すように、燃焼用空気ノズ
ル３から連通する流路１０は、その断面積が燃焼用空気
ノズル３側に径（Ｆ）に対して、蓄熱体４側に流路１０
の径（Ｄ）が約２倍程度大きく設定されている。又、流
路１０の長さ（Ｌ）はその径（Ｄ）の２倍以上に設定さ
れている。蓄熱体上部空間６の容積は、蓄熱体全容積の
約５０％であり、燃焼用空気ノズル３、流路１０を含め
た容積は、蓄熱体全容積の約７５％である。又、蓄熱体
上部空間６の最上部はドーム形状となっている。又、燃
焼用空気ノズル３と蓄熱体上部空間６との接続部をテー
パ状配管部３ａとすることによって、流動抵抗を低減し
た形状としている。蓄熱体下部空間７の容積は、蓄熱体
全容積の約８０％である。又、この部分の排ガス温度は
最大３００℃程度であるので、蓄熱体下部空間７を形成
するウインドケース８は鋼板で形成されている。
ル３から連通する流路１０は、その断面積が燃焼用空気
ノズル３側に径（Ｆ）に対して、蓄熱体４側に流路１０
の径（Ｄ）が約２倍程度大きく設定されている。又、流
路１０の長さ（Ｌ）はその径（Ｄ）の２倍以上に設定さ
れている。蓄熱体上部空間６の容積は、蓄熱体全容積の
約５０％であり、燃焼用空気ノズル３、流路１０を含め
た容積は、蓄熱体全容積の約７５％である。又、蓄熱体
上部空間６の最上部はドーム形状となっている。又、燃
焼用空気ノズル３と蓄熱体上部空間６との接続部をテー
パ状配管部３ａとすることによって、流動抵抗を低減し
た形状としている。蓄熱体下部空間７の容積は、蓄熱体
全容積の約８０％である。又、この部分の排ガス温度は
最大３００℃程度であるので、蓄熱体下部空間７を形成
するウインドケース８は鋼板で形成されている。
【００２６】図２の実施形態では、蓄熱体上部空間６の
容積は蓄熱体全容積の約５０％と、図１の実施形態より
小さい容積としても、蓄熱体４に幅Ｓ方向の温度分布を
測定したところ、温度偏差が１５℃未満と略安定してい
ることが判明した。その結果は、蓄熱体上部空間６の容
積に、燃焼用空気ノズル３と流路１０を含めた容積がに
よって、実質的に蓄熱体上部空間の容積を拡大したもの
である。しかし、図２の実施形態では、燃焼用空気ノズ
ル３が突出した形状となるので、蓄熱式バーナの形状が
大型化する欠点があり、流路１０の長さ（Ｌ）は径
（Ｄ）の２倍に抑制するのが望ましい。
容積は蓄熱体全容積の約５０％と、図１の実施形態より
小さい容積としても、蓄熱体４に幅Ｓ方向の温度分布を
測定したところ、温度偏差が１５℃未満と略安定してい
ることが判明した。その結果は、蓄熱体上部空間６の容
積に、燃焼用空気ノズル３と流路１０を含めた容積がに
よって、実質的に蓄熱体上部空間の容積を拡大したもの
である。しかし、図２の実施形態では、燃焼用空気ノズ
ル３が突出した形状となるので、蓄熱式バーナの形状が
大型化する欠点があり、流路１０の長さ（Ｌ）は径
（Ｄ）の２倍に抑制するのが望ましい。
【００２７】又、本実施形態では、蓄熱体上部空間と蓄
熱体下部空間の容積を蓄熱体全容積の約５０％以上に設
定することに特徴を有するが、更に、燃焼用空気ノズル
の流路と蓄熱体上部空間とに接続部、又、燃焼用空気ノ
ズルと流路との接続部にテーパ状配管部を形成すること
により、燃焼排ガスの流れに適度な乱流を与えることに
よって、ガス流の偏流を解消させる効果を持たせてお
り、且つ、燃焼用空気は適度に圧縮されて加熱炉内に噴
射され、効果的な火炎長と広がりを与えることができ
る。
熱体下部空間の容積を蓄熱体全容積の約５０％以上に設
定することに特徴を有するが、更に、燃焼用空気ノズル
の流路と蓄熱体上部空間とに接続部、又、燃焼用空気ノ
ズルと流路との接続部にテーパ状配管部を形成すること
により、燃焼排ガスの流れに適度な乱流を与えることに
よって、ガス流の偏流を解消させる効果を持たせてお
り、且つ、燃焼用空気は適度に圧縮されて加熱炉内に噴
射され、効果的な火炎長と広がりを与えることができ
る。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
蓄熱式バーナの蓄熱体内部での偏流が抑制されて温度分
布が平坦化され、蓄熱体の熱交換機能が最大限に発揮さ
れるようになり、蓄熱式バーナの特徴である高温予熱空
気によって安定した燃焼が行えるようになった。その結
果、従来の蓄熱式バーナでは燃焼で発生する燃焼排ガス
の顕熱の内、６０％程度の熱回収であったものが最大で
９５％の熱回収が可能になった。
蓄熱式バーナの蓄熱体内部での偏流が抑制されて温度分
布が平坦化され、蓄熱体の熱交換機能が最大限に発揮さ
れるようになり、蓄熱式バーナの特徴である高温予熱空
気によって安定した燃焼が行えるようになった。その結
果、従来の蓄熱式バーナでは燃焼で発生する燃焼排ガス
の顕熱の内、６０％程度の熱回収であったものが最大で
９５％の熱回収が可能になった。
【００２９】又、従来は温度偏差があるために、蓄熱体
を通過させる燃焼排ガス流量に制約を与えて機器の耐熱
保護を図っていたが、燃焼排ガス流量を従来より増大さ
せることができるので、耐熱温度の緩和や加熱炉の熱効
率の改善等に寄与する効果が得られた。
を通過させる燃焼排ガス流量に制約を与えて機器の耐熱
保護を図っていたが、燃焼排ガス流量を従来より増大さ
せることができるので、耐熱温度の緩和や加熱炉の熱効
率の改善等に寄与する効果が得られた。
【図１】本発明に係る蓄熱式バーナの一実施形態を示す
図である。
図である。
【図２】本発明に係る蓄熱式バーナの他の実施形態を示
す図である。
す図である。
【図３】蓄熱体上部空間に依存した温度分布を示す図で
ある。
ある。
【図４】従来の蓄熱式バーナの一例を示す図である。
【図５】蓄熱式バーナ各部の温度分布の測定結果を示す
図である。
図である。
【図６】温度偏差が発生する機構を説明するための図で
ある。
ある。
１ 蓄熱体収納容器 ２ 燃料供給配管系 ２1 ，２2 一次又は二次燃料ノズル ３ 燃焼用空気ノズル ３ａ テーパ状配管部 ４ 蓄熱体 ４ａ 細管 ５ 流路 ６ 蓄熱体上部空間 ７ 蓄熱体下部空間 ８ ウインドケース ９ バーナタイル １０ 流路
Claims (3)
- 【請求項１】 蓄熱式バーナの蓄熱体を収納した蓄熱体
収納容器の燃焼排ガスが蓄熱体に流れ込む側の空間の容
積が、蓄熱体全容積の５０％以上であることを特徴とす
る蓄熱式バーナ。 - 【請求項２】 蓄熱式バーナの蓄熱体を収容した蓄熱体
収納容器の燃焼空気が蓄熱体に流れ込む側の空間の容積
が、蓄熱体全容積の５０％以上であることを特徴とする
蓄熱式バーナ。 - 【請求項３】 蓄熱式バーナの蓄熱体を収納した蓄熱体
収納容器の燃焼排ガスが蓄熱体に流れ込む側の空間の容
積が、蓄熱体全容積の５０％以上であり、且つ、前記蓄
熱体収納容器の燃焼空気が蓄熱体に流れ込む側の空間の
容積が、蓄熱体全容積の５０％以上であることを特徴と
する蓄熱式バーナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8167962A JPH1019211A (ja) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | 蓄熱式バーナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8167962A JPH1019211A (ja) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | 蓄熱式バーナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1019211A true JPH1019211A (ja) | 1998-01-23 |
Family
ID=15859273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8167962A Pending JPH1019211A (ja) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | 蓄熱式バーナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1019211A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008232474A (ja) * | 2007-03-19 | 2008-10-02 | Ngk Insulators Ltd | 蓄熱式バーナ |
-
1996
- 1996-06-27 JP JP8167962A patent/JPH1019211A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008232474A (ja) * | 2007-03-19 | 2008-10-02 | Ngk Insulators Ltd | 蓄熱式バーナ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20031111 |