TWI623706B - 輻射管燃燒器 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種輻射管燃燒器，其設置有將燃料氣體導引至輻射管內的燃料氣體導引管，並且以比燃料氣體導引管之前端部更朝向輻射管內延伸出的方式，設置有將被供給至輻射管內的燃燒用空氣引導至燃料氣體導引管之外周側來與燃料氣體混合而燃燒的燃燒筒，且在燃燒筒的燃燒用空氣導入側於外周部設置有抑止燃燒用空氣被引導至燃燒筒與輻射管之間的抑止板，並且在燃燒筒與燃料氣體導引管之間，設置有使被引導至燃料氣體導引管之外周側的燃燒用空氣一邊迴旋一邊與前述燃料氣體混合的迴旋葉片。

Description

輻射管燃燒器
本發明係關於一種輻射管燃燒器。尤其是一種輻射管燃燒器，係設置有將燃料氣體導引至輻射管內的燃料氣體導引管，並且將被供給至輻射管內的燃燒用空氣引導至前述燃料氣體導引管之外周側，且使該燃燒用空氣與從前述燃料氣體導引管所噴出的燃料氣體混合而燃燒的燃燒筒，係以比前述燃料氣體導引管之前端部更向輻射管內延伸出的方式設置，其中，具有下述的特徵點：形成為使被引導至燃料氣體導引管之外周側的燃燒用空氣和從燃料氣體導引管所噴出的燃料氣體在前述燃燒筒內迅速地混合而使燃料氣體適當地燃燒，而不會有使輻射管熔損等情形，可以適當地防止在燃燒時產生煤煙(煙霧；smoke)。
以往至今，在工業用的加熱爐或熱處理爐等之中，於使被加熱物加熱時，為了防止火焰接觸被加熱物而使得被加熱物氧化，而如專利文獻1等所示，利用一種在輻射管內使燃料氣體與燃燒用空氣混合而燃燒的輻射管燃燒器。
在此，於如此的輻射管燃燒器中，會有在 使燃料氣體與燃燒用空氣混合而燃燒的情況下產生NOx而NOx被包含在燃燒排氣中排出之虞。
為此，在專利文獻2中，已有揭示將燃燒排氣送回至使燃料氣體與燃燒用空氣混合而燃燒的燃燒筒中以進行燃燒的技術，又在專利文獻3中，已有揭示將燃燒用空氣之一部分引導至使燃料氣體與燃燒用空氣混合而燃燒的燃燒筒之下游側以進行二階段的燃燒，藉此來緩慢燃燒以降低火焰的溫度，且防止NOx產生的技術。
但是，在如此緩慢燃燒以降低火焰的溫度來使燃料氣體燃燒的情況下，會變得容易產生煤煙，尤其是，當減少燃燒用空氣相對於燃料氣體的量，且將空氣比μ(實際的空氣量/理論空氣量)設為1.0以下來進行燃燒時，就有煤煙之產生變多的問題。
又，在習知技術中，如專利文獻4所示，已有揭示使燃料氣體和燃燒用空氣以繞軸心之迴旋流的狀態供給至輻射管內而燃燒的技術。
在此，在如此使燃料氣體和燃燒用空氣以繞軸心之迴旋流的狀態來供給的情況下，雖然燃料氣體和燃燒用空氣會迅速地混合而燃燒而抑制煤煙之產生，但是卻有下述問題：燃燒飛快地進行而使火焰的溫度變高，且使進行如此燃燒的燃料噴出部分之附近局部過熱，而使得輻射管局部地熔損。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2006-308175號公報
專利文獻2：日本特開平11-201416號公報
專利文獻3：日本特開平11-201417號公報
專利文獻4：日本特開2013-185791號公報
本發明之課題係在於解決輻射管燃燒器中之如前述般的問題。
尤其是一種輻射管燃燒器，係設置有將燃料氣體導引至輻射管內的燃料氣體導引管，並且將被供給至輻射管內的燃燒用空氣引導至前述燃料氣體導引管之外周側，且使該燃燒用空氣與從前述燃料氣體導引管所噴出的燃料氣體混合而燃燒的燃燒筒，係以比前述燃料氣體導引管之前端部更向輻射管內延伸出的方式設置，該輻射管燃燒器的課題在於：形成為使被引導至燃料氣體導引管之外周側的燃燒用空氣和從燃料氣體導引管所噴出的燃料氣體在前述燃燒筒內迅速地混合而使燃料氣體適當地燃燒，而不會有使輻射管熔損等情形，可以適當地防止在燃燒時產生煤煙。
在本發明的輻射管燃燒器中，為了解決如前述般的課題，係設置有將燃料氣體導引至輻射管內的燃料氣體導引管，並且將被供給至輻射管內的燃燒用空氣引 導至前述燃料氣體導引管之外周側，且使該燃燒用空氣與從前述燃料氣體導引管所噴出的燃料氣體混合而燃燒的燃燒筒，係以比前述燃料氣體導引管之前端部更向輻射管內延伸出的方式設置，其中：在前述燃燒筒的燃燒用空氣導入側之外周部，設置有抑止燃燒用空氣被導引至燃燒筒與輻射管之間的抑止板，並且在前述燃燒筒與燃料氣體導引管之間，設置有使被引導至燃料氣體導引管之外周側的燃燒用空氣一邊迴旋一邊與前述燃料氣體混合的迴旋葉片。
在此，在該輻射管燃燒器中，因藉由設置於前述燃燒筒的燃燒用空氣導入側之外周部的抑止板來抑止被供給至輻射管內的燃燒用空氣，且該燃燒用空氣係在減少流路之截面積後的狀態被引導至燃燒筒與燃料氣體導引管之間，故而會增加燃燒用空氣之流速。而且，因該燃燒用空氣係一邊藉由前述迴旋葉片以高速迴旋一邊與從燃料氣體導引管之前端部所噴出的燃料氣體在燃燒筒內迅速地混合，故而會使燃料氣體在該燃燒筒內充分地燃燒，且抑制燃燒時的煤煙之產生。再者，此時為了防止有使前述燃燒筒熔損等情形，較佳是以燃燒筒不會因前述燃燒而成為耐熱溫度以上的方式，設定燃燒筒的直徑或長度。
又，在本發明的輻射管燃燒器中，於在燃燒筒與燃料氣體導引管之間設置使燃燒用空氣迴旋的迴旋葉片時，較佳是將該迴旋葉片設置於導引燃料氣體的燃料氣體導引管之前端部的附近。如此，藉由迴旋葉片迴旋的燃燒用空氣就會在從燃料氣體導引管之前端部噴出之瞬間 後與燃料氣體更迅速地混合，而更加抑制燃燒時的煤煙之產生。
又，在本發明的輻射管燃燒器中，係於在燃燒筒與燃料氣體導引管之間設置迴旋葉片時，可以將相對於燃料氣體導引管之軸向傾斜的迴旋葉片在前述燃燒筒與燃料氣體導引管之間設置複數個於圓周方向。
又，於如前述般地使迴旋葉片相對於燃料氣體導引管之軸向傾斜而設置時，較佳是將相對於燃料氣體導引管之軸向傾斜的迴旋葉片之傾斜角θ設為15°至45°的範圍。這是因為，當迴旋葉片之傾斜角θ未滿15°時，就很難藉由迴旋葉片使燃燒用空氣充分地迴旋而與燃料氣體迅速地混合，另一方面，當迴旋葉片之傾斜角θ超過45°時，就會在燃燒用空氣之流動中發生變異，而很難與燃料氣體適當地混合，無論是在哪一種情況下，皆很難充分地抑制燃燒時的煤煙之產生。
又，在本發明的輻射管燃燒器中，係可以在前述抑止板設置將前述燃燒用空氣之一部分引導至燃燒筒之外周部而使燃燒筒冷卻的冷卻用通氣部。如此，在如前述般地使燃燒用空氣一邊藉由迴旋葉片迴旋一邊與燃料氣體迅速地混合，而使燃料氣體在燃燒筒內燃燒的情況下，就會抑制燃燒筒局部過熱而使燃燒筒不會成為耐熱溫度以上，且防止燃燒筒局部地熔損。
又，在本發明的輻射管燃燒器中，於使燃燒用空氣與燃料氣體混合而在燃燒筒內燃燒時，即便在將 空氣比μ設為1以下的情況下，仍會如前述般地使燃燒用空氣一邊藉由前述迴旋葉片迴旋一邊與從燃料氣體導引管之前端部所噴出的燃料氣體在燃燒筒內迅速地混合，並使燃料氣體在該燃燒筒內充分地燃燒，而抑制燃燒時的煤煙之產生。
在本發明的輻射管燃燒器中，因是如前述般地將燃燒用空氣引導至燃料氣體導引管與設置於其外周側的燃燒筒之間，且使該燃燒用空氣一邊藉由迴旋葉片迴旋一邊與從燃料氣體導引管之前端側所噴出的燃料氣體在燃燒筒內混合而燃燒，故而會使燃燒用空氣和燃料氣體在燃燒筒內迅速地混合而燃燒，且抑制燃燒時的煤煙之產生，並且防止輻射管熔損。
1‧‧‧加熱爐
1a‧‧‧爐壁
10‧‧‧輻射管燃燒器
11‧‧‧輻射管
12‧‧‧燃料氣體導引管
12a‧‧‧燃料氣體噴出口
13‧‧‧火星塞
14‧‧‧燃燒用空氣供給管
15‧‧‧燃燒筒
16‧‧‧迴旋葉片
17‧‧‧抑止板
17a‧‧‧冷卻用通氣部
17b‧‧‧空氣導入口
X‧‧‧燃料氣體導引管之軸向
θ‧‧‧傾斜角
第1圖係顯示在本發明之一實施形態的輻射管燃燒器中，使輻射管經由加熱爐之爐壁而引導至加熱爐內之狀態的概略剖面說明圖。
第2圖係上述實施形態的輻射管燃燒器中之前述第1圖的A-A線剖面說明圖。
第3圖係上述實施形態的輻射管燃燒器中之前述第1圖的B-B線剖面說明圖。
第4圖係顯示在上述實施形態的輻射管燃燒器中，於在燃燒筒與燃料氣體導引管之間設置迴旋葉片時，將迴旋 葉片設置成相對於燃料氣體導引管之軸向以預定之傾斜角θ傾斜的狀態之部分說明圖。
以下，基於所附圖式具體地說明本發明之實施形態的輻射管燃燒器。再者，本發明的輻射管燃燒器並未被限定於下述之實施形態所示者，而係可以在未變更發明之要旨的範圍內做適當變更並實施。
如第1圖所示，在本實施形態的輻射管燃燒器10中，係使輻射管11經由加熱爐1之爐壁1a而引導至加熱爐1內。
在此，在該輻射管燃燒器10中，係在朝向加熱爐1之爐外延伸出的輻射管11之一端部設置有將燃料氣體導引至被導入加熱爐1內的輻射管11內之燃料氣體導引管12，且在該燃料氣體導引管12之中心部設置點火用的火星塞13，並且在輻射管11內設置供給燃燒用空氣的燃燒用空氣供給管14。
然後，在本實施形態的輻射管燃燒器10中，係在設置於輻射管11內的前述燃料氣體導引管12之外周側，以比燃料氣體導引管12之前端部更向輻射管11內延伸出的方式設置燃燒筒15，且將如前述般地被供給至輻射管11內的燃燒用空氣引導至該燃燒筒15與燃料氣體導引管12之間。
又，一邊使如此被引導至燃燒筒15與燃料氣體導引管12之間的燃燒用空氣藉由設置於燃燒筒15與 燃料氣體導引管12之間的迴旋葉片16迴旋一邊在比燃料氣體導引管12之前端部更向前方延伸出的燃燒筒15內使前述燃燒用空氣與從設置於燃料氣體導引管12之前端的燃料氣體噴出口12a所噴出的燃料氣體混合而燃燒。
而且，於如前述般地將被供給至輻射管11內的燃燒用空氣引導至燃料氣體導引管12與設置於其外周的燃燒筒15之間時，係形成為：在前述燃燒筒15的燃燒用空氣導入側之端部設置有抑止板17，該抑止板17係抑止供給至輻射管11內的燃燒用空氣被導引至燃燒筒15與輻射管11之間。
在此，如第1圖及第2圖所示，在本實施形態中，係將前述抑止板17之外徑形成為比輻射管11之內徑略小，而將用以將燃燒用空氣之一部分引導至燃燒筒15之外周部以使燃燒筒15冷卻的冷卻用通氣部17a以一定的間隔設置於前述抑止板17的外周與輻射管11的內周之間，並且在前述燃燒筒15與燃料氣體導引管12之間設置複數個空氣導入口17b於圓周方向，經由此等的空氣導入口17b，將供給至輻射管11內的燃燒用空氣引導至前述燃燒筒15與燃料氣體導引管12之間。
然後，如本實施形態所示，當將冷卻用通氣部17a以一定的間隔設置於抑止板17的外周與輻射管11的內周之間時，在已將抑止板17等安裝於燃燒筒15的狀態下，就會變得容易進行將此等構件設置於輻射管11內的作業，而另一方面，也會需要藉由適當的保持構件(未 圖示)來使此等構件被保持於輻射管11內。再者，雖然未圖示，但是亦能夠在前述抑止板17局部地設置冷卻用通氣部17a，或是不設置冷卻用通氣部17a。
又，在本實施形態中，於在前述燃燒筒15內如前述般地使被引導至燃燒筒15與燃料氣體導引管12之間的燃燒用空氣藉由迴旋葉片16迴旋，而與從燃料氣體導引管12前端之燃料氣體噴出口12a所噴出的燃料氣體混合時，係形成為：在前述燃料氣體導引管12之前端部的附近，使如第3圖所示般從燃料氣體導引管12之前端側所觀察到的形狀成為扇形的迴旋葉片16如第4圖所示般相對於輻射管11之軸向X以預定之傾斜角θ傾斜，而在前述燃燒筒15與燃料氣體導引管12之間配置複數片(圖所示之例中，為八片)於圓周方向。再者，迴旋葉片16係配置於燃料氣體導引管12之前端部的儘量附近為宜，較佳是迴旋葉片16之至少一部分係位於與燃料氣體導引管12之前端面相同的位置。
在此，在本實施形態中，係於使複數片迴旋葉片16配置於圓周方向時，係形成為：如第3圖所示，相鄰的迴旋葉片16沿著輻射方向局部地重疊而觀察不到相反側。如此，就會防止經由前述空氣導入口17b而被引導至燃燒筒15與燃料氣體導引管12之間的燃燒用空氣未接觸到迴旋葉片16就直接通過的情形，且燃燒用空氣會一邊沿著各迴旋葉片16迴旋一邊與從燃料氣體噴出口12a所噴出的燃料氣體在燃燒筒15內適當地混合。
又，如第4圖所示，於將迴旋葉片16設置成相對於輻射管11之軸向X以預定之傾斜角θ傾斜時，為了使如前述般地使被引導至燃燒筒15與燃料氣體導引管12之間的燃燒用空氣藉由迴旋葉片16充分地迴旋而與從燃料氣體噴出口12a所噴出的燃料氣體在燃燒筒15內迅速地混合而燃燒，係形成為：使迴旋葉片16相對於輻射管11之軸向X的傾斜角θ成為15°至45°的範圍。
然後，當如前述般地使被引導至燃燒筒15與燃料氣體導引管12之間的燃燒用空氣藉由迴旋葉片16迴旋，且使該燃燒用空氣與從燃料氣體噴出口12a所噴出的燃料氣體在燃燒筒15內迅速地混合而燃燒時，就能抑制燃燒時的煤煙之產生。再者，在本實施形態中，係為了防止燃燒筒15因前述的燃燒而熔損，而以燃燒筒15在燃燒時不會成為耐熱溫度以上的方式設定燃燒筒15之直徑或長度。
又，在本實施形態中的輻射管燃燒器10中，因是如前述般地使燃料氣體和燃燒用空氣在燃燒筒15內迅速地混合而燃燒，故而可以提供一種輻射管燃燒器10，該種輻射管燃燒器10即便是在減少燃燒用空氣相對於燃料氣體的量，將空氣比μ設為1.0以下來進行燃燒的情況下，仍能抑制燃燒時的煤煙之產生，且空氣比μ之調整範圍較寬。又，即便是使空氣比μ在1.0附近進行燃燒，且空氣比μ隨機成為1.0以下的情況下仍不用擔心煤煙之產生。

Claims (4)

  1. 一種輻射管燃燒器，係設置有將燃料氣體導引至輻射管內的燃料氣體導引管，並且將被供給至輻射管內的燃燒用空氣引導至前述燃料氣體導引管之外周側，且使該燃燒用空氣與從前述燃料氣體導引管所噴出的燃料氣體混合而燃燒的燃燒筒，係以比前述燃料氣體導引管之前端部更向輻射管內延伸出的方式設置，其中：在前述燃燒筒的燃燒用空氣導入側之外周部，設置有抑止燃燒用空氣被導引至燃燒筒與輻射管之間的抑止板，並且在前述燃燒筒與燃料氣體導引管之間，使被引導至燃料氣體導引管之外周側的燃燒用空氣一邊迴旋一邊與前述燃料氣體混合的迴旋葉片係相對於燃料氣體導引管之軸向傾斜而於圓周方向設置複數片，且相鄰的迴旋葉片係配置成沿著輻射方向局部地重疊而觀察不到相反側。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之輻射管燃燒器，其中，將前述迴旋葉片設置於導引燃料氣體的燃料氣體導引管之前端部的附近。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之輻射管燃燒器，其中，在前述抑止板，設置有用以將前述燃燒用空氣之一部分引導至燃燒筒之外周部而使燃燒筒冷卻的冷卻用通氣部。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之輻射管燃燒器，其中，於使燃燒用空氣與燃料氣體混合而在燃燒 筒內燃燒時，係將空氣比μ設為1以下。
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