TWI746538B - 輻射管燃燒器單元及工業爐 - Google Patents

輻射管燃燒器單元及工業爐 Download PDF

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日商中外爐工業股份有限公司
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Abstract

在輻射管燃燒器之一端部中之燃燒火口部使燃料氣體、及燃燒用空氣混合並燃燒，且使燃燒後之燃燒排放氣體從輻射管之另一端部排出，且於燃燒排放氣體之排出方向下游側的位置，設置有：收容有三元觸媒的排放氣體處理部、藉由在被引導至排放氣體處理部之前的燃燒排放氣體之熱使燃燒用空氣加熱的第一熱交換部、以及藉由從排放氣體處理部所排放之燃燒排放氣體之熱使燃燒用空氣加熱的第二熱交換部。

Description

輻射管燃燒器單元及工業爐
本發明係一種輻射管燃燒器單元及設置有複數個此種輻射管燃燒器單元的工業爐，該輻射管燃燒器單元具備有：使燃料氣體與燃燒用空氣供應至輻射管(radiant tube)之一端部的燃燒火口部，且在前述燃燒火口部中使燃燒氣體在輻射管內燃燒，並從輻射管之另一端部排出燃燒後的燃燒排放氣體的輻射管燃燒器。其在下述點有特徵：在如前述之輻射管燃燒器單元中，在使燃料氣體與燃燒用空氣供應至燃燒火口部，而使燃料氣體在輻射管內燃燒，且將燃燒後的燃燒排放氣體從輻射管之另一端部排放到外部時，會防止在燃燒排放氣體中含有有害之氮氧化物(以下亦稱NOx)、及/或含有CO(一氧化碳)氣體及/或碳氫化合物氣體(HC)等之未燃燒成分氣體的狀態下，使燃燒排放氣體排出至外部，並且有效利用燃燒排放氣體的熱。
以往，在加熱爐或熱處理爐等之工業爐中，在使被加熱物加熱時，為了防止火焰接觸於被加熱物而使被加熱物氧化等情形，會利用具備有輻射管燃燒器的 輻射管燃燒器單元。
並且，在如前述的輻射管燃燒器單元中，一般而言形成為：對輻射管之一端部之燃燒火口部供應燃料氣體與燃燒用空氣，且在前述之燃燒火口部使燃料氣體與燃燒用空氣混合，而使燃料氣體在輻射管內燃燒，並使燃燒後之燃燒排放氣體從輻射管之另一端部排出。
在此，在前述輻射管燃燒器中，如前述方式在燃燒火口部使燃料氣體與燃燒用空氣混合而使燃料氣體在輻射管內燃燒時，若為了使燃燒排放氣體所含之NOx減量，而使燃燒用空氣相對於燃料氣體的量變少，且設空氣比μ(實際空氣量/理論空氣量)為1.0以下而進行燃燒時，會在燃燒排放氣體中殘留有許多CO氣體及/或碳氫化合物(HC)氣體等之未燃燒成分氣體，導致該未燃燒成分氣體從輻射管之另一端部排出至外部，而在安全性及/或環境點上有問題。
另一面，若增加燃燒用空氣相對於燃料氣體的量，且設空氣比μ超過1.0而進行燃燒時，雖然抑制了在燃燒排放氣體中殘留有未燃燒成分氣體，但會在燃燒時產生許多NOx，使含有許多NOx的燃燒排放氣體從輻射管之另一端部排出至外部，而會有對環境危害大的問題。特別是，在近年來，要求大幅減低燃燒排放氣體中的NOx。
於是，在近年來，如專利文獻1所示提出了下述內容：採用氮氧化物還原觸媒來淨化來自輻射管燃燒器的燃燒排放氣體，且以空氣比為1.0以上之方式對所得 之NOx淨化氣體添加燃燒用空氣之後，再採用氧化觸媒來氧化除去未燃成分。
在此，於專利文獻1所示之內容中，必須設置收容有氮氧化物還原觸媒的第一排放氣體處理部、及收容有氧化觸媒的第二排放氣體處理部，並且使空氣供應至該第一排放氣體處理部與第二排放氣體處理部之間，會有使裝置變得複雜而大型化等之問題。
此外，就排放氣體處理之其中一種而言，眾所周知尚有藉由三元觸媒(three way catalyst)，來使對安全、環境、人體等有不良影響的CO、HC、NOx氧化、還原，使之變化成H2O、CO2、N2而淨化者。
此外，在習知中，在具備有輻射管燃燒器的輻射管燃燒器單元，因要利用在輻射管內使燃料氣體燃燒後之燃燒排放氣體的熱，而如專利文獻2所示提出了下述內容：於使燃燒排放氣體排出之輻射管的排出側的端部設置熱交換手段，且藉由燃燒排放氣體的熱來加熱供應至燃燒火口部的燃燒用空氣，使如此被加熱過的燃燒用空氣與燃料氣體混合而在燃燒火口部燃燒，來利用燃燒排放氣體之熱。
然而，在專利文獻2所示之內容中，完全未揭示關於要解決使如前述方式包含在燃燒排放氣體之NOx減輕、或在燃燒排放氣體中殘留有許多CO氣體及/或碳氫化合物(HC)氣體等之未燃燒成分氣體等問題，並無法解決該等問題。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2001-241619號公報
專利文獻2：日本特開平9-210305號公報
本發明的課題在於要解決輻射管燃燒器單元中之前述的課題，其中該輻射管燃燒器單元具備有輻射管燃燒器，該輻射管燃燒器係使燃料氣體與燃燒用空氣供應至輻射管之一端部的燃燒火口部，且在前述燃燒火口部使燃料氣體在輻射管內燃燒，並從輻射管的另一端部排出燃燒後的燃燒排放氣體者。
也就是，課題在於：本發明之輻射燃燒器單元中，使燃料氣體在燃燒火口部與燃燒用空氣混合而在輻射管內燃燒之後使燃燒排放氣體從輻射管之另一端部排出至外部時，可適當地防止在燃燒排放氣體中含有有害之NOx、及/或含有CO氣體及/或碳氫化合物(HC)氣體等之未燃燒成分氣體的狀態下，使燃燒排放氣體排出至外部，並且有效地利用燃燒排放氣體之熱。
本發明之輻射管燃燒器單元中，為了解決如前述之課題，係具備有輻射管燃燒器，該輻射管燃燒器係將燃料氣體及燃燒用空氣供應至輻射管之一端部的燃燒 火口部，並在前述燃燒火口部中使燃料氣體在輻射管內燃燒，而使燃燒後之燃燒排放氣體從輻射管之另一端部排出者；其中，在前述輻射管中之燃燒排放氣體的排出方向下游側之位置，設置收容有三元觸媒的排放氣體處理部，並且在較前述排放氣體處理部還靠燃燒排放氣體之排出方向上游側的位置，設置藉由燃燒排放氣體之熱來使供應至燃燒火口部的燃燒用空氣加熱的第一熱交換手段，又在較前述排放氣體處理部還靠燃燒排放氣體之排出方向下游側的位置，設置藉由從排放氣體處理部所排出之燃燒排放氣體的熱來使供應至燃燒火口部的燃燒用空氣加熱的第二熱交換手段。
並且，在前述輻射管燃燒器單元中，將在輻射管內使燃料氣體燃燒後的燃燒排放氣體引導至前述排放氣體處理部，藉由收容在該排放氣體處理部的三元觸媒，使燃燒排放氣體中所含的NOx藉由燃燒排放氣體中所含的未燃燒成分氣體來還原。
在此，如前述方式將燃料氣體及燃燒用空氣供應至燃燒火口部時，若使燃燒用空氣相對於燃料氣體之量變少，而設空氣比μ為1.0以下時，則於燃燒時產生之NOx之量會變少而使於燃燒排放氣體所含之NOx減少，且進一步使該燃燒排放氣體所含之NOx藉由前述三元觸媒而被燃燒排放氣體所含之未燃燒成分氣體充分地加以還原。
而且，在前述輻射管燃燒器單元中，係在 設置於較排放氣體處理部還靠燃燒排放氣體之排出方向上游側的位置的第一熱交換手段中，使供應至燃燒火口部之燃燒用空氣藉由燃燒排放氣體之熱來加熱，並且在設置於較排放氣體處理部還靠燃燒排放氣體之排出方向下游側的位置的第二熱交換手段中，使供應至燃燒火口部之燃燒用空氣藉由燃燒排放氣體之熱來加熱。依此方式，在第一熱交換手段、及第二熱交換手段中，使供應至燃燒火口部的燃燒用空氣藉由燃燒排放氣體之熱來加熱，而有效利用燃燒排放氣體之熱。
在此，在前述輻射管燃燒器單元中，亦可將在前述第二熱交換手段中被加熱過的燃燒用空氣引導至前述第一熱交換手段，且在該第一熱交換手段中，使從第二熱交換手段引導來的被加熱過的燃燒用空氣藉由燃燒排放氣體之熱再次加熱，而供應至前述燃燒火口部。
此外，在本發明之輻射管燃燒器單元中，較佳為設置：將供應至前述燃燒火口部之燃料氣體的一部分引導至較前述排放氣體處理部還靠燃燒排放氣體之排出方向上游側的位置的燃料氣體引導路徑；以及控制通過該燃料氣體引導路徑而引導之燃料氣體之量的控制手段。
並且，當如此設置有控制通過燃料氣體引導路徑而引導之燃料氣體之量的控制手段時，在該控制手段中，係對應於前述燃燒排放氣體所含之氮氧化物之量，來使通過燃料氣體引導路徑而引導之燃料氣體之量被控制。
在此，如前述方式使燃料氣體、及燃燒用空氣供應至燃燒火口部時，在使燃燒用空氣相對於燃料氣體之量增多的狀態下使燃料氣體在前述燃燒火口部燃燒的結果，當在燃燒排放氣體中含有許多NOx時，可藉由前述控制手段，在被引導至收容有前述三元觸媒之排放氣體處理部之前使適當量的燃料氣體通過燃料氣體引導路徑而供應。依此方式，含有許多NOx的燃燒排放氣體、與適當量的燃料氣體會一起被引導至排放氣體處理部，藉由前述三元觸媒的作用，使燃燒排放氣體中之NOx充分地還原而被排出。
此外，在本發明之前述輻射管燃燒器單元中，較佳為：在前述排放氣體處理部與前述第二熱交換手段之間，設置有使從排放氣體處理部所排出之燃燒排放氣體所含之未燃燒成分氣體燃燒的後燃燒裝置。依此方式，即使在排放氣體處理部中所處理過的燃燒排放氣體中殘留有未燃燒成分氣體，亦會使該未燃燒成分氣體藉由前述後燃燒裝置來燃燒而氧化成CO2及/或H2O，防止在燃燒排放氣體中殘留有未燃燒成分氣體之狀態被排出，並且使如此被後燃燒裝置所燃燒過的燃燒排放氣體被引導至前述第二熱交換手段，在該第二熱交換手段中，使供應至燃燒火口部的燃燒用空氣藉由被後燃燒裝置所燃燒過之燃燒排放氣體之熱再次充分地加熱，使燃燒排放氣體之熱更有效率地被利用。
此外，在本發明之第一工業爐中，於設置 複數個輻射管燃燒器單元時，係設置複數個如前述之輻射管燃燒器單元。
在此，在前述第一工業爐中，可於較各輻射管燃燒器單元中之各排放氣體處理部還靠燃燒排放氣體之排出方向下游側的位置，設置一個第二熱交換手段，其係藉由從各排放氣體處理部所排出之燃燒排放氣體之熱，來使供應至各輻射管燃燒器單元中之燃燒火口部的燃燒用空氣加熱。
此外，在本發明之第二工業爐中，在設置複數個輻射管燃燒器單元時，於各輻射管之燃燒排放氣體的排出方向下游側的位置設置收容有三元觸媒的排放氣體處理部，且於較各排放氣體處理部還靠燃燒排放氣體之排出方向上游側的位置，設置使分別供應至各燃燒火口部的燃燒用空氣藉由燃燒排放氣體之熱來加熱的第一熱交換手段，另一方面，於較各輻射管燃燒器單元中之排放氣體處理部還靠燃燒排放氣體之排出方向下游側的位置，設置藉由從各排放氣體處理部所排出之燃燒排放氣體之熱來使預備加熱區域中之環境氣體加熱的第二熱交換手段，且使預備加熱區域中之環境氣體藉由該第二熱交換手段來加熱並進行循環。
在本發明之輻射管燃燒器單元中，係在將燃料氣體及燃燒用空氣供應至燃燒火口部，且使燃料氣體在輻射管內燃燒，而使燃燒後之燃燒排放氣體從輻射管之 另一端部排出時，如前述方式使燃燒排放氣體引導至收容有三元觸媒的排放氣體處理部，來處理於燃燒排放氣體中之有害的NOx、及/或由CO氣體及/或碳氫化合物(HC)氣體所構成之未燃燒成分氣體，並且藉由設置於較前述排放氣體處理部還靠燃燒排放氣體之排出方向上游側的位置的第一熱交換手段，使供應至燃燒火口部的燃燒用空氣藉由燃燒排放氣體之熱來加熱，再藉由設置於較排放氣體處理部還靠燃燒排放氣體之排出方向下游側的位置的第二熱交換手段，使供應至燃燒火口部的燃燒用空氣及/或預備加熱區域中的環境氣體藉由從排放氣體處理部所排出之燃燒排放氣體之熱來加熱。
結果，在本發明之輻射管燃燒器單元中，使燃料氣體與燃燒用空氣混合而在輻射管內燃燒時，可在排放氣體處理部適當地處理燃燒排放氣體中的NOx及/或未燃燒成分氣體，而在於燃燒排放氣體中不含有NOx及/或未燃燒成分氣體之安全的狀態下，適當地將燃燒排放氣體排出至外部，並且在第一熱交換手段、及第二熱交換手段中，藉由燃燒排放氣體之熱充分地加熱供應至燃燒火口部之燃燒用空氣及/或預備加熱區域中之環境氣體，而有效地利用燃燒排放氣體之熱。
1‧‧‧工業爐
1a‧‧‧爐壁
1b‧‧‧引導路徑
1c‧‧‧預備加熱區域
10‧‧‧輻射管燃燒器
11‧‧‧輻射管
12‧‧‧燃燒火口部
21‧‧‧燃料氣體供應管
22‧‧‧燃燒用空氣供應管
23‧‧‧排氣管
23a‧‧‧大徑部
23b‧‧‧煙囪
24‧‧‧排放氣體處理部
25‧‧‧後燃燒裝置
25a‧‧‧燃燒用燃料氣體供應管
25b‧‧‧後燃燒用空氣供應管
26‧‧‧燃料氣體引導路徑
26a‧‧‧控制閥(控制手段)
31‧‧‧第一熱交換部(第一熱交換手段)
32‧‧‧第二熱交換部(第二熱交換手段)
33‧‧‧送風裝置
34‧‧‧燃燒用空氣引導管
41‧‧‧送風裝置
42‧‧‧環境氣體循環管
第1圖係顯示在工業爐設置本發明之實施形態之輻射管燃燒器單元之狀態的概略說明圖。
第2圖係顯示第一變更例的概略說明圖，該第一變更例係在前述之實施形態的輻射管燃燒器單元中，於排放氣體處理部與第二熱交換手段之間，設置使包含在從排放氣體處理部所排出之燃燒排放氣體的未燃燒成分氣體燃燒的後燃燒裝置。
第3圖係顯示第二變更例的概略說明圖，該第二變更例係在前述實施形態之輻射管燃燒器單元中，設置：將供應至燃燒火口部之燃料氣體的一部分引導至較排放氣體處理部還靠燃燒排放氣體之排出方向上游側的位置的燃料氣體引導路徑、及控制通過該燃燒氣體引導路徑而引導之燃料氣體之量的控制手段；並且在排放氣體處理部與第二熱交換手段之間，設置使包含在從排放氣體處理部所排出之燃燒排放氣體的未燃燒成分氣體燃燒的後燃燒裝置。
第4圖係顯示本發明之實施形態之第一工業爐的使用狀態之概略說明圖。
第5圖係顯示本發明之實施形態之第二工業爐的使用狀態之概略說明圖。
以下，根據檢附圖式具體說明本發明之實施形態之輻射管燃燒器單元及設置有複數個輻射管燃燒器單元之工業爐。另外，本發明之輻射管燃燒器單元及工業爐不侷限於下述之實施形態所示者，可在不變更發明之要旨的範圍中適當變更並加以實施。
在此，第1圖所示之第一實施形態之輻射管 燃燒器單元中，係採用形成為U字型者作為輻射管燃燒器10之輻射管11，且使該形成為U字型的輻射管11配置在工業爐1的內部，並使該輻射管11的兩端部通過爐壁而朝工業爐1的外部延伸出。再者，輻射管11的形狀不限定為U字型，亦可為W字型或I字型等之眾所周知的任何形狀。
並且，在本實施形態中，對於輻射管11之一端側的燃燒火口部12，係使碳氫化合物(HC)氣體等之燃料氣體通過燃料氣體供應管21來進行供應，並且使在後述之第一熱交換手段31與第二熱交換手段32中藉由燃燒排放氣體之熱而被加熱過的燃燒用空氣通過燃燒用空氣供應管22來進行供應，且在該燃燒火口部12使燃料氣體與被加熱過之燃燒用空氣混合，而使燃料氣體在輻射管11內燃燒，並使燃燒後的燃燒排放氣體從輻射管11之另一端部通過排氣管23而從煙囪(未圖示)等排出。
在此，在本實施形態中，係在使前述燃燒排放氣體排出的輻射管11的另一端部設置收容有三元觸媒的排放氣體處理部24，將在輻射管11內燃燒之後的燃燒排放氣體引導至該排放氣體處理部24並進行處理。
此外，在本實施形態中，係在較排放氣體處理部24還靠燃燒排放氣體之排出方向上游側的輻射管11內設置第一熱交換部31，來作為藉由燃燒排放氣體之熱使燃燒用空氣加熱的第一熱交換手段31；並且在較排放氣體處理部24還靠燃燒排放氣體之排出方向下游側的排氣管23內設置第二熱交換部32，來作為藉由燃燒排放氣體 之熱使燃燒用空氣加熱的第二熱交換手段32。另外，在本實施形態中，雖然在輻射管11內設置第一熱交換部31，並且在排氣管23內設置第二熱交換部32，惟亦可設置在將第一熱交換部31自輻射管11內取出的位置、或將第二熱交換部32自排氣管23內取出的位置。
並且，在本實施形態中，係藉由送風裝置33，使燃燒用空氣通過燃燒用空氣引導管34而引導至前述第二熱交換部32，在該第二熱交換部32中，藉由從排放氣體處理部24引導來的燃燒排放氣體之熱來加熱燃燒用空氣，且讓已使燃燒用空氣加熱之後的燃燒排放氣體如前述方式通過排氣管23而排出。
而且，使如前述方式在第二熱交換部32中被加熱過的燃燒用空氣通過較第二熱交換部32還靠下游側之燃燒用空氣引導管34來引導至前述第一熱交換部31，在該第一熱交換部31中，將如前述方式被加熱過的燃燒用空氣藉由在被引導至排放氣體處理部24之前的燃燒排放氣體之熱予以再次加熱，使如此加熱的燃燒用空氣通過前述燃燒用空氣供應管22來供應至燃燒火口部12，且將如前述方式被加熱過的燃燒用空氣及燃料氣體予以混合，而使燃料氣體燃燒。
依此方式，會成為在第一熱交換部31、及第二熱交換部32中藉由燃燒用排放氣體的熱充分加熱燃燒用空氣，且在此狀態下被引導至燃燒火口部12使燃料氣體燃燒，而可有效利用燃燒用排放氣體的熱，並且於前述 第一熱交換部31中在燃燒用排放氣體與燃燒用空氣之間進行熱交換，來使從輻射管11被引導至前述排放氣體處理部24的燃燒用排放氣體的溫度下降，防止燃燒用排放氣體的溫度成為超過收容在排放氣體處理部24之三元觸媒可發揮功能之溫度區域的溫度，而形成可藉由三元觸媒適當處理燃燒用排放氣體。另外，三元觸媒可發揮功能之溫度區域為約400℃至800℃。
在此，在前述輻射管燃燒器單元中，於使燃料氣體、及燃燒用空氣通過燃料氣體供應管21、及燃燒用空氣供應管22而供應至前述燃燒火口部12時，為了使燃燒時產生的NOx的量變少，故進行使燃燒用空氣相對於燃料氣體之量變少，且例如設空氣比μ為1.0以下，而在前述燃燒火口部12使燃料氣體燃燒。
並且，如此使燃燒用空氣相對於燃料氣體之量變少來使燃料氣體燃燒時，會使於燃燒排放氣體所含之NOx減少，並且在該燃燒排放氣體中殘留有CO氣體及/或碳氫化合物(HC)氣體等之未燃燒成分氣體。
在此，將如此殘留有NOx、及未燃燒成分氣體的燃燒排放氣體引導至設置於輻射管11中之燃燒排放氣體的排出方向下游側的前述排放氣體處理部24時，藉由收容在該排放氣體處理部24的三元觸媒，使殘留在燃燒排放氣體的NOx、及未燃燒成分氣體進行反應，而使NOx還原成N2，並且使未燃燒成分氣體在氧化成CO2及/或H2O之狀態下排出。
並且，將如此殘留有NOx、及未燃燒成分氣體的燃燒排放氣體藉由收容於排放氣體處理部24的三元觸媒來處理時，若使燃燒用空氣相對於燃料氣體之量變少，則燃燒排放氣體中之未燃燒成分氣體會變多，而無法藉由收容在排放氣體處理部24的三元觸媒來充分處理未燃燒成分氣體，會有從排放氣體處理部24排出殘留有未燃燒成分氣體的燃燒排放氣體的疑慮。
因此，在前述實施形態之輻射管燃燒器單元中，如第2圖所示，在較前述排放氣體處理部24還靠燃燒排放氣體之排出方向下游側，可於較前述第二熱交換部32還靠燃燒排放氣體之排出方向上游側的位置的排氣管23設置後燃燒裝置25，且對於該後燃燒裝置25，從後燃燒用燃料氣體供應管25a來供應後燃燒用燃料氣體、及從後燃燒用空氣供應管25b來供應後燃燒用空氣。
並且，如前述方式，在從排放氣體處理部24排出殘留有未燃燒成分氣體的燃燒排放氣體的情況，對於前述後燃燒裝置25，可因應需要而從後燃燒用燃料氣體供應管25a、及後燃燒用空氣供應管25b來供應後燃燒用燃料氣體、及後燃燒用空氣，而藉由該後燃燒裝置25來使燃燒排放氣體中之未燃燒成分氣體燃燒，使未燃燒成分氣體在氧化成CO2及/或H2O之狀態下排出。
而且，如此，當藉由後燃燒裝置25來使燃燒排放氣體中之未燃燒成分氣體燃燒時，藉由該後燃燒而被加熱過的燃燒排放氣體會被引導至前述第二熱交換部 32，且藉由該被加熱過的燃燒排放氣體將如前述方式被引導至第二熱交換部32的燃燒用空氣再次加熱，而亦有效利用藉由後燃燒而被加熱過之燃燒排放氣體的熱。另外，在本實施形態中，雖然採用使殘留在燃燒排放氣體的未燃燒成分氣體藉由火焰來燃燒的後燃燒裝置25，惟後燃燒裝置25未侷限於此，亦可藉由電氣加熱等來使殘留在燃燒排放氣體的未燃燒成分氣體燃燒。
而且，在如前述的輻射管燃燒器單元中，如第3圖所示，可設置：將通過燃料氣體供應管21而供應至燃燒火口部12之燃料氣體的一部分，予以引導至較前述排放氣體處理部24還靠燃燒排放氣體之排出方向上游側的位置的燃料氣體引導路徑26；以及控制通過該燃料氣體引導路徑26而引導至較排放氣體處理部24還靠燃燒排放氣體之排出方向上游側的位置之燃料氣體之量的控制閥(控制手段)26a。
並且，在該輻射管燃燒器單元中，係對應於在前述燃燒火口部12經燃燒後之燃燒排放氣體中所包含之NOx的量，藉由前述控制閥26a來控制通過燃料氣體引導路徑26而引導的燃料氣體之量。
在此，如前述方式，於供應通過燃料氣體供應管21、及燃燒用空氣供應管22而供應至燃燒火口部12的燃料氣體、及燃燒用空氣時，在使燃燒用空氣之量增多，例如，以使空氣比μ超過1.0之方式，而在前述燃燒火口部12使燃料氣體燃燒的情況，係藉由足夠量的燃燒用 空氣來燃燒燃料氣體，而使燃燒排放氣體中之CO氣體及/或碳氫化合物(HC)氣體等之未燃燒成分氣體減少，另一方面會於燃燒時產生許多NOx，而使燃燒排放氣體中含有許多NOx。
並且，如此於燃燒排放氣體中含有許多NOx的情況，係藉由前述控制閥26a，來控制通過前述燃料氣體引導路徑26而引導至較排放氣體處理部24還靠燃燒排放氣體之排出方向上游側之位置的燃料氣體之量，來將適當量的燃料氣體供應至較排放氣體處理部24還靠燃燒排放氣體之排出方向上游側的位置，使該燃料氣體與前述含有許多NOx的燃燒排放氣體一起引導至收容有三元觸媒的排放氣體處理部24。依此方式，藉由收容在排放氣體處理部24之三元觸媒的作用，燃燒排放氣體中的NOx會與如前述方式通過燃料氣體引導路徑26的燃料氣體反應，來使NOx還原成N2。
另外，如此，在如此使燃料氣體通過燃料氣體引導路徑26來供應時，於通過燃料氣體引導路徑26被引導至排放氣體處理部24的燃料氣體之量增多，而從排放氣體處理部24排出殘留有未燃燒成分氣體的燃燒排放氣體的情況，可如前述之方式，藉由後燃燒裝置25使從排放氣體處理部24所排出之燃燒排放氣體中的未燃燒成分氣體燃燒，而在氧化成CO2及/或H2O的狀態下排出。
接著，在第4圖所示之本發明之實施形態之第一工業爐1中，係如前述第3圖所示之輻射管燃燒器單 元之方式，採用輻射管燃燒器10，且對工業爐1的爐壁1a設置複數個此種輻射管燃燒器10，該輻射管燃燒器10係設置有：將通過燃料氣體供應管21而供應至燃燒火口部12的燃料氣體的一部分予以引導至較前述排放氣體處理部24還靠燃燒排放氣體之排出方向上游側的位置的燃料氣體引導路徑26；以及控制通過該燃料氣體引導路徑26而引導至較排放氣體處理部24還靠燃燒排放氣體之排出方向上游側的位置的燃料氣體之量的控制閥26a。
並且，本第一工業爐1中，係在前述各輻射管燃燒器10中，使引導分別從排放氣體處理部24所排出之燃燒排放氣體的各排氣管23匯合，且在如此匯合的排氣管23設置前述後燃燒裝置25，而在如前述方式從排放氣體處理部24排出殘留有未燃燒成分氣體的燃燒排放氣體的情況，使從各排放氣體處理部24所排出之燃燒排放氣體中的未燃燒成分氣體藉由該後燃燒裝置25來燃燒，而氧化成CO2及/或H2O。
而且，在本第一工業爐1中，係在較前述後燃燒裝置25還靠燃燒排放氣體之排出方向下游側的排氣管23設置直徑變大的大徑部23a，而在該大徑部23a內設置前述第二熱交換部32，且藉由送風裝置33，使燃燒用空氣通過燃燒用空氣引導管34而引導至前述第二熱交換部32。
並且，在本第一工業爐1中，係將如前述方式被引導至第二熱交換部32的燃燒用空氣，予以在該第二 熱交換部32中藉由被引導至前述大徑部23a之來自排放氣體處理部24的燃燒排放氣體之熱、及/或在前述後燃燒裝置25進行後燃燒之後的燃燒排放氣體之熱來加熱，且讓如此已使燃燒用空氣加熱之後的燃燒排放氣體通過前述排氣管23而從煙囪23b排出。
而且，使如前述方式在第二熱交換部32中被加熱過的燃燒用空氣通過較第二熱交換部32還靠下游側的燃燒用空氣引導管34來引導至各輻射管燃燒器10中之前述第一熱交換部31。
並且，在該第一熱交換部31中，將如前述方式在第二熱交換部32中被加熱過的燃燒用空氣，藉由在被引導至排放氣體處理部24之前的燃燒排放氣體之熱來再次加熱，使如此加熱的燃燒用空氣通過前述燃燒用空氣供應管22而供應至燃燒火口部12，將如前述方式被加熱過的燃燒用空氣與燃料氣體混合，而使燃料氣體燃燒。
另外，在第4圖所示之第一工業爐1中，雖然使引導如前述方式從各輻射管燃燒器10中之排放氣體處理部24所排出之燃燒排放氣體的各排氣管23匯合，且在如此匯合的排氣管23設置後燃燒裝置25、及第二熱交換部32，惟亦可如前述第3圖所示之輻射管燃燒器單元，對各輻射管燃燒器10分別個別地設置後燃燒裝置25、及第二熱交換部32。
而且，在第5圖所示之本發明之實施形態之第二工業爐1中，係藉由送風裝置33，使燃燒用空氣通過 燃燒用空氣引導管34而引導至各輻射管燃燒器10中之前述第一熱交換部31，使在各第一熱交換部31中被加熱過的燃燒用空氣分別通過前述燃燒用空氣供應管22來供應至各輻射管燃燒器10中之燃燒火口部12，且在各燃燒火口部12中，分別使燃料氣體、及被加熱過之燃燒用空氣予以混合，而使燃料氣體在各輻射管11內燃燒，並使燃燒後之燃燒排放氣體從輻射管11之另一端部通過排氣管23而從煙囪(未圖示)等排出。
在此，於本第二工業爐1中，亦與前述第4圖所示之第一工業爐1同樣地，如前述第3圖所示採用輻射管燃燒器10，且對工業爐1的爐壁1a設置複數個此種輻射管燃燒器10，該輻射管燃燒器10係設置有：將通過燃料氣體供應管21而供應至燃燒火口部12的燃料氣體的一部分予以引導至較前述排放氣體處理部24還靠燃燒排放氣體之排出方向上游側的位置的燃料氣體引導路徑26；以及控制通過該燃料氣體引導路徑26而引導至較排放氣體處理部24還靠燃燒排放氣體之排出方向上游側的位置的燃料氣體之量的控制閥26a。
並且，在本第二工業爐1中，亦在前述各輻射管燃燒器10中，使引導分別從排放氣體處理部24所排出之燃燒排放氣體的各排氣管23匯合，且在如此匯合的排氣管23設置前述後燃燒裝置25，而在如前述方式從排放氣體處理部24排出殘留有未燃燒成分氣體的燃燒排放氣體的情況，使從各排放氣體處理部24所排出之燃燒排放氣 體中的未燃燒成分氣體藉由該後燃燒裝置25來燃燒，而氧化成CO2及/或H2O。
而且，在本第二工業爐1中，亦與前述第一工業爐1同樣地，在較前述後燃燒裝置25還靠燃燒排放氣體之排出方向下游側的排氣管23設置直徑變大的大徑部23a，而在該大徑部23a內設置前述第二熱交換部32。
在此，於第二工業爐1中，為了連續處理鋼帶等之長條狀的處理物(未圖示)，故而設置成使預備加熱區域1c經由引導路徑1b而與前述工業爐1連通，以將前述處理物進行預備加熱。
於是，在本第二工業爐1中，係使前述預備加熱區域1c內之環境氣體藉由送風裝置41通過環境氣體循環管42而引導至前述第二熱交換部32，且在該第二熱交換部32中，藉由被引導至前述大徑部23a之來自排放氣體處理部24的燃燒排放氣體之熱、及/或在前述後燃燒裝置25進行後燃燒之後的燃燒排放氣體之熱來加熱，並使如此被加熱過之環境氣體通過環境氣體循環管42而返回至預備加熱區域1c內，來使預備加熱區域1c內之環境氣體在第二熱交換部32中被加熱並進行循環。
而且，讓如此在第二熱交換部32中已使環境氣體加熱之後的燃燒排放氣體通過前述排氣管23而從煙囪(未圖示)排出。
另外，在前述第一及第二工業爐1中，雖然如第3圖所示之輻射管燃燒器單元般設置有將通過燃料氣 體供應管21而供應至燃燒火口部12的燃料氣體的一部分予以引導至較前述排放氣體處理部24還靠燃燒排放氣體之排出方向上游側的位置的燃料氣體引導路徑26、以及控制通過該燃料氣體引導路徑26而引導至較排放氣體處理部24還靠燃燒排放氣體之排出方向上游側的位置的燃料氣體之量的控制閥26a，並且在引導從各排放氣體處理部24所排出之燃燒排放氣體的排氣管23設置後燃燒裝置25，惟不一定需要設置該等構件。
1‧‧‧工業爐
1a‧‧‧爐壁
10‧‧‧輻射管燃燒器
11‧‧‧輻射管
12‧‧‧燃燒火口部
21‧‧‧燃料氣體供應管
22‧‧‧燃燒用空氣供應管
23‧‧‧排氣管
24‧‧‧排放氣體處理部
31‧‧‧第一熱交換部(第一熱交換手段)
32‧‧‧第二熱交換部(第二熱交換手段)
33‧‧‧送風裝置
34‧‧‧燃燒用空氣引導管

Claims (4)

  1. 一種輻射管燃燒器單元，係具備有輻射管燃燒器，該輻射管燃燒器係將燃料氣體及燃燒用空氣供應至輻射管之一端部的燃燒火口部，並在前述燃燒火口部中使燃料氣體在輻射管內燃燒，而使燃燒後之燃燒排放氣體從輻射管之另一端部排出者；其中，在前述輻射管中之燃燒排放氣體的排出方向下游側之位置，設置收容有三元觸媒的排放氣體處理部，並且在較前述排放氣體處理部還靠燃燒排放氣體之排出方向上游側的位置，設置藉由燃燒排放氣體之熱來使供應至燃燒火口部的燃燒用空氣加熱的第一熱交換手段；又在較前述排放氣體處理部還靠燃燒排放氣體之排出方向下游側的位置，設置藉由從排放氣體處理部所排出之燃燒排放氣體的熱來使供應至燃燒火口部的燃燒用空氣加熱的第二熱交換手段；並設置有：將供應至前述燃燒火口部之燃料氣體的一部分引導至較前述排放氣體處理部還靠燃燒排放氣體之排出方向上游側的位置的燃料氣體引導路徑；以及控制通過該燃料氣體引導路徑而引導之燃料氣體之量的控制手段。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之輻射管燃燒器單元，其中，將藉由前述第二熱交換手段加熱過的燃燒用空氣引導至前述第一熱交換手段，在該第一熱交換手段 中，使從第二熱交換手段引導來的被加熱過的燃燒用空氣藉由燃燒排放氣體之熱再次加熱，而供應至前述燃燒火口部，且藉由收容在前述排放氣體處理部的三元觸媒，使燃燒排放氣體中所含的氮氧化物藉由燃燒排放氣體中所含之未燃燒成分氣體來還原。
  3. 一種工業爐，係設置有複數個輻射管燃燒器單元，其係採用如申請專利範圍第1項所述之輻射管燃燒器單元。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之工業爐，其中，在較前述各輻射管燃燒器單元中之各排放氣體處理部還靠燃燒排放氣體之排出方向下游側的位置，設置有一個第二熱交換手段，其係藉由從各排放氣體處理部所排出之燃燒排放氣體的熱，來使供應至各輻射管燃燒器單元中之燃燒火口部的燃燒用空氣加熱。
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