TW201740069A - 蓄熱式燃燒器裝置 - Google Patents

Abstract

一種在燃燒器設有蓄熱體以將在爐內燃燒之燃燒氣體之熱回收、並且加熱燃燒用空氣的蓄熱式燃燒器裝置，該蓄熱式燃燒器裝置之特徵在於包含有：燃燒器，形成火焰；及供排氣管，供給燃燒用空氣並回收排氣熱，燃燒器包含有：燃料管，導入燃料；空氣管，導入用以加入燃料裡的1次用空氣；及主管，與爐內連通而使來自燃料管之燃料與來自空氣管之1次用空氣合流而朝爐內噴射燃料，且空氣管設有加熱1次用空氣的加熱裝置。

Description

蓄熱式燃燒器裝置

本發明是有關於一種蓄熱式燃燒器裝置。

以往，在加熱爐或燃燒爐等燃燒裝置中，為達到節能之目的，皆知一種在燃燒器設有蓄熱體以將在爐內燃燒之燃燒氣體之熱回收、並且加熱燃燒用空氣的蓄熱式燃燒器裝置。且，如同專利文獻1及2所示，其為在爐內導入部中配置有朝中心供給燃料及空氣的燃燒器，且在燃燒器的周圍配置有供給燃燒用空氣並回收排氣熱的供排氣管，而形成主火焰者。

先前技術文獻 專利文獻 專利文獻1：日本特開第2007-024335號公報 專利文獻2：日本特開第2010-127525號公報

發明概要 發明欲解決之課題 在該等之例中，燃燒器之燃燒用空氣為常溫，故蓄熱式燃燒器裝置之燃燒器的火焰溫度低，燃燒器之火焰與以蓄熱體加熱之燃燒用空氣的溫差大，燃燒變得不穩定，燃燒器之火焰與燃燒用空氣未順利地混合，而有混合中產生濃淡，在該混合的濃淡部分容易生成煤或NOx之課題。

因此，本發明之目的在於提供一種蓄熱式燃燒器裝置，其可降低燃燒器之火焰與以蓄熱體加熱之燃燒用空氣的溫差，使燃燒器之火焰與燃燒用空氣的燃燒變得穩定，而抑制煤或NOx的生成。

用以解決課題之手段 本發明是一種在燃燒器設有蓄熱體以將在爐內燃燒之燃燒氣體之熱回收、並且加熱燃燒用空氣的蓄熱式燃燒器裝置，其特徵在於包含有：燃燒器，形成火焰；及供排氣管，供給燃燒用空氣並回收排氣熱，前述燃燒器包含有：燃料管，導入燃料；空氣管，導入用以加入燃料裡的1次用空氣；及主管，與爐內連通而使來自前述燃料管之燃料與來自前述空氣管之1次用空氣合流而朝爐內噴射燃料，且前述空氣管設有加熱1次用空氣的加熱裝置。

根據前述構成，由於是藉由加熱裝置加熱1次用空氣，故可令1次用空氣與燃料混合所燃燒的火焰溫度上升，結果，與由蓄熱體加熱之燃燒用空氣混合所燃燒的火焰可穩定地形成。又，藉由令1次用空氣與燃料混合所燃燒的火焰溫度上升，1次用空氣與燃料混合之流速變大，促進與由蓄熱體加熱之燃燒用空氣的混合，可藉此降低煤或NOx之生成比例。再者，燃料是瓦斯或油等何種燃料皆可。

理想的是，本發明進而包含有以下構成。 (1)前述主管包含有與前述空氣管合流之第1部分、及與前述燃料管合流之第2部分，前述第1部分相對於前述第2部分是位於空氣及燃料之流動方向上游側，且前述第2部分與爐內連通。 (2)在前述構成(1)中，前述第1部分之內徑形成為比前述第2部分之內徑更小。 (3)在前述構成(1)或(2)中，前述加熱裝置為引導燃燒器，前述引導燃燒器之火焰形成為不到達前述主管的大小，前述第1部分之軸芯與前述第2部分之軸芯是位於同一直線上，且前述第1部分之空氣及燃料之流動方向上游端設有火焰監視器。

根據前述構成(1)，第1部分相對於第2部分是位於空氣及燃料之流動方向上游側，且第2部分與爐內連通，故可將由加熱裝置加熱之1次用空氣與來自燃料管之燃料有效地混合。

根據前述構成(2)，第1部分之內徑是形成為比第2部分之內徑更小，故可令來自燃料管之燃料在主管中難以從第2部分朝第1部分逆流。

根據前述構成(3)，引導燃燒器之火焰不到達主管，且第1部分與第2部分位於同一直線上，故藉由位於第1部分之上游端的火焰監視器，容易監視一次用空氣與燃料混合所燃燒之火焰。

發明效果 簡而言之，根據本發明，可提供如下之蓄熱式燃燒器裝置：降低燃燒器之火焰與以蓄熱體加熱之燃燒用空氣的溫差，使燃燒器之火焰與燃燒用空氣的燃燒變得穩定，而抑制煤或NOx的生成。

用以實施發明之形態 (全體構成) 圖1是本發明之實施形態之蓄熱式燃燒器裝置10的截面概略圖。如圖1所示，蓄熱式燃燒器裝置10包含有1個燃燒器1、及配置於燃燒器1周圍的複數個供排氣管2。燃燒器1形成為朝爐內S供給燃料，且一端與爐內S連通。又，供排氣管2形成為朝爐內S供給燃燒用空氣，且一端與爐內S連通。在爐內S中，來自燃燒器1之火焰與來自供排氣管2之燃燒用空氣混合，而形成主火焰。

圖2是從爐內S側觀看的蓄熱式燃燒器裝置之概略圖。如圖2所示，燃燒器1配置於中心，在本實施形態中，4個供排氣管2是在燃燒器1的同心圓上配置成對稱。再者，圖1亦是圖2的I-I截面圖。

圖3是圖2的III-III截面圖。如圖1~圖3所示，供排氣管2包含有供排氣管21~24，供排氣管21及供排氣管22為左右一對，並各自與共通之供排氣室31連通。供排氣室31配置有蓄熱體32。同樣的，供排氣管23及供排氣管24為左右一對，並各自與共通之供排氣室41連通。供排氣室41配置有蓄熱體42。

供排氣室31透過配管51與空氣排氣切換裝置61連結，同樣的，供排氣室41亦透過配管52與空氣排氣切換裝置61連結。供排氣室31與配管51是透過凸緣33連接，供排氣室41與配管52是透過凸緣43連接。空氣排氣切換裝置61與空氣供給管62及排氣排出管63連結，且包含有切換閥61a，該切換閥61a使空氣供給管62與配管51或配管52連通、同時使排氣排出管63與配管52或配管51連通。在空氣供給管62設有用以供給燃燒用空氣之空氣供給用鼓風機(未圖示)，在排氣排出管63設有用以排出燃燒排氣之排氣扇(未圖示)。

圖4及圖5是空氣排氣切換裝置61之切換的說明圖。在圖4中，空氣排氣切換裝置61之切換閥61a使空氣供給管62與配管51連通，並使排氣排出管63與配管52連通。結果，來自空氣供給管62之燃燒用空氣通過配管51，藉由供排氣室31之蓄熱體32加熱，並從供排氣管21、22朝爐內S噴射。又，來自爐內S之燃燒排氣藉由設於排氣排出管63之排氣扇，通過供排氣管23、24，藉由供排氣室41之蓄熱體42將排熱回收，並通過配管52從排氣排出管63排出。

另一方面，在圖5中，空氣排氣切換裝置61之切換閥61a使空氣供給管62與配管52連通，並使排氣排出管63與配管51連通。結果，來自空氣供給管62之燃燒用空氣通過配管52，藉由供排氣室41之蓄熱體42加熱，並從供排氣管23、24朝爐內S噴射。又，來自爐內S之燃燒排氣藉由設於排氣排出管63之排氣扇，通過供排氣管21、22，藉由供排氣室31之蓄熱體32將排熱回收，並通過配管51從排氣排出管63排出。

如同上述，藉由空氣排氣切換裝置61之切換閥61a在圖4與圖5間切換，而構成為可在供排氣管21、22與供排氣管23、24間交互地重複燃燒用空氣之供給及燃燒排氣之回收，並以蓄熱體32、42回收在爐內S燃燒的燃燒排氣之熱，並且利用以蓄熱體32、42回收的熱加熱燃燒用空氣。

圖6是圖2之VI-VI截面圖。如圖6所示，燃燒器1包含有：空氣管11，導入用以加入燃料裡的1次用空氣；燃料管12，導入燃料；及主管13，與爐內S連通而使來自燃料管12之燃料與來自空氣管11之1次用空氣合流而朝爐內S噴射燃料。又，為了點燃火焰，燃燒器1適當地設置有火星塞(未圖示)等點火機構。

主管13包含有：空氣管11合流之第1部分131、及燃料管12合流之第2部分132，第1部分131相對於第2部分132位於空氣及燃料之流動方向上游側。第1部分131及第2部分132形成為一體，且第1部分131及第2部分132以第1部分131之軸芯及第2部分132之軸芯為一致的方式延伸於同一直線上。第1部分131之內徑比第2部分132之內徑更小，且於第1部分131及第2部分132之連接部形成有高低差13a。

空氣管11以相對於主管13之第1部分131具有90度以下之角度θ1的方式與之合流，燃料管12以相對於主管13之第2部分132具有90度以下之角度θ2的方式與之合流。空氣管11與第1部分131形成之角度θ1與燃料管12與第2部分132形成之角度θ2相同或比其小。

空氣管11包含有：下游部分11a，與主管13之第1部分131合流；及上游部分11b，位於下游部分11a之空氣流動方向上游側，並導入1次用空氣。如同上述，下游部分11a以相對於第1部分131具有90度以下之角度θ1的方式與之合流，且下游部分11a與上游部分11b具有略90度之角度θ3。即，在下游部分11a與上游部分11b之間，形成有屈曲成略90度的屈曲部11c。再者，下游部分11a、上游部分11b及屈曲部11c形成為一體。

在空氣管11之屈曲部11c設有加熱1次用空氣的加熱裝置，即引導燃燒器111。引導燃燒器111是以引導燃燒器111之火焰之形成方向與下游部分11a平行的方式沿著下游部分11a延伸地安裝於屈曲部11c。且，1次用空氣往空氣管11的導入位置形成於比引導燃燒器111的安裝位置靠近空氣流動方向上游側。又，為了點燃引導燃燒器111，在空氣管11適當地設有火星塞(未圖示)等點火機構、及用於監視引導燃燒器111之火焰的火焰監視器(未圖示)。

引導燃燒器111之火焰形成為沿著下游部分11a延伸，並形成為未到達主管13之大小。在主管13之第1部分131的空氣及燃料之流動方向上游端，設有監視主管13或在爐內S形成的火焰之狀態的火焰監視器14。又，引導燃燒器111之本體111a既可是僅噴射燃料並藉由與空氣管11之空氣混合而形成火焰者，亦可是噴射燃料及空氣而形成火焰者。

根據前述構成之蓄熱式燃燒器裝置10，可發揮下列效果。

(1)由於藉由引導燃燒器111加熱1次用空氣，故可使1次用空氣與燃料混合所燃燒之火焰溫度上升，結果，可穩定地形成與由蓄熱體32、42加熱之燃燒用空氣混合所燃燒之火焰。又，藉由使1次用空氣與燃料混合所燃燒之火焰溫度上升，1次用空氣與燃料混合的流速變大，促進與由蓄熱體32、42加熱之燃燒用空氣的混合，可藉此降低煤或NOx之生成比例。

(2)由於第1部分131相對於第2部分132位於空氣及燃料之流動方向上游側，且第2部分132與爐內S連通，故可使藉由引導燃燒器111加熱之1次用空氣與來自燃料管12之燃料有效地混合。

(3)由於第1部分131之內徑比第2部分132之內徑更小，且於第1部分131及第2部分132之連接部形成有高低差13a，故可令來自燃料管12之燃料在主管13中難以從第2部分132逆流到第1部分131。

(4)如同圖中以X所示般，引導燃燒器111的火焰前端未到達主管13，且第1部分131及第2部分132位於同一直線上，故不會不小心檢測到引導燃燒器111的火焰，且藉由位於第1部分131之上游端的火焰監視器14，可容易地監視一次用空氣與燃料混合所燃燒之火焰。

(5)由於空氣管11以相對於主管13之第1部分131具有90度以下之角度θ1的方式與之合流，故可令來自空氣管11之1次用空氣沿著主管13內之空氣及燃料的流動方向順暢地流動。

(6)由於燃料管12以相對於主管13之第2部分132具有90度以下之角度θ2的方式與之合流，故可令來自燃料管12之燃料沿著主管13內之空氣及燃料的流動方向順暢地流動。

(7)由於空氣管11與第1部分131形成之角度θ1燃料管12與第2部分132形成之角度θ2與相同或比其小，故在主管13內，來自空氣管11之1次用空氣及來自燃料管12之燃料更容易混合。

(8)由於供排氣管21、22為左右一對，並與共通之供排氣室31連通，又，供排氣管23、24為左右一對，並與共通之供排氣室41連通，故可藉由單一個空氣排氣切換裝置61切換燃燒用空氣之供給及燃燒排氣之回收。

(9)由於供排氣管21~24是在燃燒器1的同心圓上配置成對稱，故對於燃燒器1變得容易均等地進行來自供排氣管21~24的燃燒用空氣之供給及燃燒排氣之回收，且在爐內S中，可使燃燒器1周圍的燃燒狀態變得更穩定。

在上述實施形態中，加熱1次用空氣之加熱裝置為引導燃燒器111，但本發明之加熱裝置不限定為引導燃燒器，只要是可加熱1次用空氣之加熱裝置即可，例如亦可是電熱器或熱交換器等。

在上述實施形態中，蓄熱式燃燒器裝置10為1個燃燒器裝置包含有複數個供排氣管21~24、且在複數個供排氣管21~24間交互地重複供排氣的自蓄熱式燃燒器裝置(self regenerative burner)，但本發明不限定適用於自蓄熱式燃燒器裝置，亦適用於包含有一對相向的燃燒器裝置、且其中一個燃燒器裝置形成火焰時另一個燃燒器裝置回收燃燒排氣並將熱回收到蓄熱體的蓄熱式燃燒器裝置。

在上述實施形態中，蓄熱式燃燒器裝置10包含有1個燃燒器1及4個供排氣管21~24，但當蓄熱式燃燒器裝置為自蓄熱式燃燒器裝置時，供排氣管的數量是2以上的偶數即可。又，當蓄熱式燃燒器裝置並非自蓄熱式燃燒器裝置時，供排氣管的數量不必是偶數，是1以上即可。

在上述實施形態中，供排氣管21~24是在燃燒器1的同心圓上配置成對稱，但亦可配置成相對於燃燒器1為非對稱。

在上述實施形態中，供排氣管21、22為左右一對，且設有共通之蓄熱體32，供排氣管23、24為左右一對，且設有共通之蓄熱體42，但每個供排氣管亦可設有個別的蓄熱體。

亦可在不脫離申請專利範圍所記載之本發明之精神及範圍之下進行各種變形及變更。

產業上之可利用性 在本發明中，可提供一種降低燃燒器之火焰與以蓄熱體加熱之燃燒用空氣的溫差，使燃燒器之火焰與燃燒用空氣之燃燒變得穩定，而能抑制煤或NOx之生成的蓄熱式燃燒器裝置，故產業上的利用價值大。

1‧‧‧燃燒器
2‧‧‧供排氣管
10‧‧‧蓄熱式燃燒器裝置
11‧‧‧空氣管
11a‧‧‧下游部分
11b‧‧‧上游部分
11c‧‧‧屈曲部
12‧‧‧燃料管
13‧‧‧主管
13a‧‧‧高低差
14‧‧‧火焰監視器
21、22、23、24‧‧‧供排氣管
31、41...供排氣室
32、42‧‧‧蓄熱體
33、43‧‧‧凸緣
51、52‧‧‧配管
61‧‧‧空氣排氣切換裝置
61a‧‧‧切換閥
62‧‧‧空氣供給管
63‧‧‧排氣排出管
111‧‧‧引導燃燒器
111a‧‧‧本體
131‧‧‧第1部分
132‧‧‧第2部分
S‧‧‧爐內
θ1、θ2、θ3‧‧‧角度

圖1是本發明之實施形態之蓄熱式燃燒器裝置的截面概略圖。 圖2是從爐內側觀看的蓄熱式燃燒器裝置之概略圖。 圖3是圖2之III-III截面圖。 圖4是空氣排氣切換裝置之切換的說明圖。 圖5是空氣排氣切換裝置之切換的說明圖。 圖6是圖2之VI-VI截面圖。

1‧‧‧燃燒器

10‧‧‧蓄熱式燃燒器裝置

11‧‧‧空氣管

11a‧‧‧下游部分

11b‧‧‧上游部分

11c‧‧‧屈曲部

12‧‧‧燃料管

13‧‧‧主管

14‧‧‧火焰監視器

13a‧‧‧高低差

23‧‧‧供排氣管

24‧‧‧供排氣管

111‧‧‧引導燃燒器

111a‧‧‧本體

131‧‧‧第1部分

132‧‧‧第2部分

S‧‧‧爐內

θ 1、θ 2、θ 3‧‧‧角度

Claims (4)

1. 一種蓄熱式燃燒器裝置，是一種在燃燒器設有蓄熱體以將在爐內燃燒之燃燒氣體之熱回收、並且加熱燃燒用空氣的蓄熱式燃燒器裝置，其特徵在於包含有： 燃燒器，形成火焰；及 供排氣管，供給燃燒用空氣並回收排氣熱， 前述燃燒器包含有： 燃料管，導入燃料； 空氣管，導入用以加入燃料裡的1次用空氣；及 主管，與爐內連通而使來自前述燃料管之燃料與來自前述空氣管之1次用空氣合流而朝爐內噴射燃料， 且前述空氣管設有加熱1次用空氣的加熱裝置。
2. 如請求項1之蓄熱式燃燒器裝置， 其中前述主管包含有與前述空氣管合流之第1部分、及與前述燃料管合流之第2部分， 前述第1部分相對於前述第2部分是位於空氣及燃料之流動方向上游側， 且前述第2部分與爐內連通。
3. 如請求項2之蓄熱式燃燒器裝置，其中前述第1部分之內徑形成為比前述第2部分之內徑更小。
4. 如請求項2或3之蓄熱式燃燒器裝置， 其中前述加熱裝置為引導燃燒器， 前述引導燃燒器之火焰形成為不到達前述主管的大小， 前述第1部分之軸芯與前述第2部分之軸芯是位於同一直線上， 且前述第1部分之空氣及燃料之流動方向上游端設有火焰監視器。