WO1996009496A1 - Bruleur a tube rayonnant et procede de fonctionnement de tels bruleurs a tube rayonnant - Google Patents

Description

明 細 書 ラジアントチューブパーナ、 及びラジアントチューブパーナの燃焼方法 [技術分野]

本発明は、 工業用加熱炉ゃ熱処理炉等における被加熱物の加熱用に使用される アジアントチューブパーナ、 及びラジアントチューブパーナの燃焼方法に関する。

[従来の技術]

近年、 蓄熱燃焼をラジアントチューブパーナに適用すること力《試みられている。 蓄熱燃焼は、 蓄熱体を利用して燃焼排ガスで燃焼用空気を高温に予熱し、 この高 温燃焼用空気を使って燃焼させるものである。 そして、 その際、 ラジアントチュ ーブの両端にパーナをそれぞれ取り付けて、 これらを交互に燃焼させ、 パーナを 通過した燃焼排ガスを反対側の燃焼停止中のバーナのェアースロートを通して排 気させる交互燃焼型バ一ナを構成することが考えられている。 この交互燃焼型ラ ジアントチューブパーナにおいて、 各パーナのエアースロートは、 それぞれ蓄熱 体に接続され、 燃焼時には燃焼用空気が供給される通路として使用され、 燃焼停 止時には燃焼排ガスの排気通路として利用される。 そして、 各蓄熱体では、 燃焼 排ガスが通過するときにはその熱を回収し、 燃焼用空気が通過するときには蓄え られていた熱で燃焼用空気を燃焼排ガスの温度付近の高温に予熱する。

しかし、 一般に蓄熱燃焼を行う場合、 燃焼用空気の予熱温度が高温、 例えば 8 0 0 °C以上となり N O xが増大する。 このため、 燃焼用空気の流れに対して燃料 を 2段階に分けて噴射し燃焼を行う所謂燃料 2段式燃焼法 （米国特許第 4 , 8 5 6 , 4 9 2及び米国特許第 4 , 8 7 0 , 9 4 7 ) や、 燃料の流れに対して空気を 2段階に分けて噴射し燃焼を行う所謂空気多段式燃焼法を採用して N 0 Xの発生 を抑制することが考えられている。

しかしながら、 ラジアントチューブパーナでは、 一般に口径 9 0〜2 0 0 mm 程度の比較的小径の耐熱合金製ラジアントチューブ内に燃料ノズルを挿入しかつ エアースロートを形成するため、 上述の各燃焼方法の実施が困難である。 即ち、 燃料二段式燃焼法では、 一次燃焼の後流側で二次燃料を噴射させる二次燃料ノズ ルを設けることが必要であるが、 ラジアントチューブ内の狭い空間内で一次燃焼 室の外側または内側に二次燃料ノズルを設けることは困難を極める。 また、 空気 多段式燃焼法では、 一次燃焼ゾーンの下流側にまで二次空気を供給する流路を確 保するため、 二重円筒構造を採ることが必要不可欠であるが、 限られたスペース しかないラジアントチューブ内ではその配置は困難を極めている。 このため、 上 述の各燃焼方法の N 0 X低減原理を充分に生かすことが難しい。

また、 燃料二段式燃焼法や空気多段式燃焼法を実施するためには、 一次と二次 の燃料供給系ある t、は空気供給系を必要とし、 それらの制御が複雑なものになる と共にパーナ構造も複雑なものとなるという問題を有している。

さらに、 交互燃焼を実施するパーナシステムでは、 その構造上、 燃焼させてい ない方のパーナの燃料ノズル内に燃料が残ってしまう。 このため、 燃料ノズルの 断熱構造が十分でないと、 エアースロートを通して排気する高温の燃焼排ガスの ために残留燃料が加熱されて炭化する所謂コーキングを起こす問題も含んでいる。 そして、 N O X生成を抑制するための様々な発明がなされている中にあって、 例 えば、 特開昭 6 2 - 2 4 2 7 1 1号公報では、 パーナ内に水を添加することによ つて N O x生成の低減が可能であることを開示している。 また、 特開昭 6 3— 1 1 6 0 1 1号公報では、 1次空気の旋回流で高負荷燃焼させることにより良好で 安定した燃焼を行い、 ラジアントチューブ内でソフ卜な 2段燃焼を行わせること により N O x生成の低減が可能なことを開示している。 また、 特開平 3— 1 1 2 0 2号公報ではベンチュリー機構を設け、 排気ガスを流量制御しながら再循環す ることにより N O x生成の低減が可能なことを開示している。

しかしながら、 ラジアントチューブパーナでは、 比較的小径のラジアントチュ ーブ内にパーナガンを挿入するため、 上述の各燃焼方法の実施が困難である。 即 ち、 燃料 2段式では、 一次燃料を燃焼させた後にこの下流側で二次燃料を燃焼さ せるため、 一次燃焼室の外側 （又は内側） に二次燃料噴射口に延びる燃料供給路 を設ける必要がある。 また、 空気多段式燃焼法では、 一次燃焼領域の下流側にま で二次空気を導く必要があり、 二重構造の空気通路を設けなければならない。 こ れらのため、 上述の各燃焼方法を実施するためには、 パーナ自体が大型化すると 共にその構造が複雑になり、 これらの燃焼方法をラジアントチューブパーナに適 用することが困難であった。

また、 燃料 2段式燃焼法や空気多段式燃焼法を実施するためには、 パイロッ ト パーナに通じる燃料供給系や空気供給系等の制御に加え、 一次、 二次燃料系と空 気系、 又は一次、 二次空気系と燃料系の制御が必要となり、 したがって、 これら の制御が複雑なものになるという問題もあった。

さらに、 交換燃焼を実施するパーナでは、 その構造上、 非作動側パーナの燃料 通路内に燃料が残ってしまう力 非作動側のパーナを介して高温の排気ガスを排 気する際、 燃料通路内の残留燃料が加熱されて炭化し、 所謂コーキングが発生す るという問題があった。

なお、 前記特開昭 6 2 - 2 4 2 7 1 1号公報の方法は、 直接的に燃焼ガスを冷 却するため火炎温度は低減できる。 しかしな力 ら、 添加した水の蒸発潜熱および 排気ガスとして放出される際に持ち出す水蒸気顕熱分の熱量を水添加を行わない 場合に比べ余分に供給する必要があり熱効率が低下することとなる。 また、 特開 昭 6 3 - 1 1 6 0 1 1号公報の方法では、 一旦、 低空気比燃焼を行った （1次燃 焼） 後に空気を供給して再度燃焼 （2次燃焼） を行わせるため、 火炎温度を通常 の燃焼より低下させることが可能であるが、 流量制御を精度よく行わないと効果 がなく、 実施に当たっては、 最適点が維持するための補修費、 管理費が高騰して しまう欠点がある。 また、 排気ガスを循環する特開平 3— 1 1 2 0 2号公報記載 の円筒状のラジアントチューブ内に同心的に排気ガスを混合した空気で燃料ガス を燃焼させる方法では、 火炎温度低下、 燃焼場における酸素濃度低下によって低 N O X燃焼が可 ½であるが、 パーナを含む機構が複雑かつ付属品を有するため設 備費、 補修費が高騰するなどの欠点がある。

また、 従来のレキュペレ一夕方式による予熱空気温度の上限は 5 0 0 °C程度で あつたが、 上記交換燃焼によって 9 0 0て以上の予熱空気温度を得ることを可能 とした技術に属する特公平 2 - 2 3 9 5 0号公報のものは、 従来にも増して予熱 空気温度が上昇することにより火炎温度が上昇し N 0 X生成量が増大する等の問 題がある。

ところで、 本願発明者等は、 N O x生成量が燃焼用空気流速に反比例すること を知見した （図 1参照） 。 この結果を従来のラジアントチューブパーナに適用し ようとしても、 従来のラジアントチューブパーナに適用されるレキュペレ一夕方 式で得られる予熱空気温度は 5 0 0 °C程度で、 ラジアントチューブバーナ用燃料 として用いられる C O G (コースク炉ガス：着火温度 5 0 0〜6 0 0て程度） 、 L N G (着火温度： 5 5 0〜6 5 0 °C程度） には充分な着火エネルギーを有する 予熱空気ではない。 従って、 燃焼反応で発生する熱エネルギー量より周囲に放散 する熱エネルギー量の方が大きくなり、 安定して燃焼可能な温度場の形成が不可 能となり、 安定燃焼はできず、 火炎の浮き上がり （リフティ ング） 、 吹き消え状 態が発生して高流速の燃焼用空気を用いるバーナが実用化できなかつた。

レキュペレ一夕方式で得られる 5 0 0 °C程度の予熱空気温度で、 燃焼用空気流 速が燃料の燃焼速度の 5 0〜 6 0倍程度とした低 N O X燃焼方法である従来型の パーナを、 炉内温度 9 0 0 °Cで、 9 3 0 °C程度の高温予熱空気が得られる炉に適 用し、 燃料ガスとしてコークス炉ガスを空気比 1 . 3程度で、 燃料ガスと空気を —度の混合で燃焼するとき、 および 1段目で不完全燃焼させ、 2段目で 1段目の 排気ガスを完全燃焼させる 2段燃焼での、 予熱空気温度と排ガス中の N 0 Xとの 関係については、 図 2に示す発明者らの燃焼実験結果から明らかなように、 2段 燃焼では充分な低 N O X燃焼はできないことがわかる。

また、 蒸気、 水吹き込みでは、 従来より高温の予熱空気を用いるため、 吹き込 み量を従来に比べ増大せねばならず熱効率低下によるランニングコス卜増および 設備費の高騰の問題があり、 排気ガス循環方式を用いた場合も高温予熱空気によ り低 N O x燃焼を達成するには、 図 3に示すように、 排気ガス循環量の増大によ り循環ファン電力費の増大、 設備の複雑化による設備費、 補修費の高騰の問題が あり、 経済的に有効な排気ガス中 N O x濃度の低減は高温予熱空気による火炎温 度の上昇により困難であった。

また、 ラジアントチューブパーナの燃焼において燃焼温度が高い根本的な理由 は、 空気比が 0. 9 5〜1 . 0 0程度の燃焼温度が最も高い領域が局所的に存在 することである。 発明者等は多くの燃焼実験と燃焼の数値シミュレーシヨンによ り、 燃料と空気を予め混合したガスを燃焼させる予混 燃焼において、 空 i .

4と空気比 4. 0で燃焼させる場合と、 燃料と空気を個々に供給して燃焼させる 拡散燃焼において、 空気比 1 . 4と空気比 4 . 0で燃焼させる場合とで比較検討 を行った。 その結果、 図 4に示すように燃焼領域での最高燃焼温度は予混合燃焼 の場合には大幅に変化しているのに対して、 拡散燃焼の場合には最高燃焼温度の 差は小さい。 つまり、 拡散燃料では空気比を大きく しても燃料と空気の混合部に は局所的に空気比が 1近傍の領域が存在して、 その領域で燃焼したガスは高温に なることを示しており、 予混合燃焼では何処にも空気比が 1近傍の領域が存在し ないことから最高燃焼温度は空気比に依存することを明らかにした。

しかしながら、 工業的に予混合燃焼は爆発の危険性があるために標準的には使 用されておらず、 拡散燃焼において N O X低減を達成させなけばならない。 本発明は、 燃焼に伴う N O X発生の抑制を計ることができると共に、 構造が簡 単で、 燃料供給系や空気供給系の制御を単純なものにでき、 さらに、 燃料のコー キングの防止を計ることができるラジアン卜チューブバーナを提供することを目 的とする。

さらに近年、 このラジアントチューブパーナに蓄熱式熱交換による排熱回収を 行い高熱効率を達成する、 ①実公平 2 - 2 3 9 5 0号公報に代表される蓄熱式ラ ジアントチューブ方式のパーナが開示されている。

斯る蓄熱式ラジアントチューブ方式のパーナについて、 図 5を参照して説明す る。 ラジアントチューブパーナ 3 2 0はラジアントチューブ 3 1 1の端部に蓄熱 体 3 1 2が設けられ、 ノズル 3 1 3が蓄熱体 3 1 2を貫通するように設けられ、 燃料の供給と排ガスの排出が切替制御弁 3 1 4を介してなされている。 燃焼排ガ スが蓄熱体 3 1 2を通過する際に、 燃焼排ガスの顕熱を蓄熱体 3 1 2に蓄え、 燃 焼用空気が蓄熱体 3 1 2を通過時に、 蓄熱体 3 1 2に蓄えられた熱を燃焼用空気 に伝熱させて高温の予熱空気として炉内に供給して高熱効率を達成している。 ラ ジアントチューブ 3 1 1の端部に設けられた蓄熱式パーナを、 燃焼状態と非燃焼 状態を繰り返して交番燃焼させることによって熱効率を高めている。

また、 両端に設置したパーナ 3 1 3を交番燃焼させている。 従って、 従来の片 側端部で 1つのパーナを燃焼させるラジアントチューブパーナではラジアントチ ユーブの長手方向に温度分布が生じていたが、 両端に設置したパーナを交番燃焼 させることでラジアントチューブの長手方向の温度分布が改善されるので、 ラジ アントチューブの寿命を延長する効果を有する。

また、 ②実開平 6— 6 5 7 0 5号公報には、 トライデント （三叉） 型の蓄熱式 ラジアントチューブパーナが提案されている。 図 6を参照して説明すると、 ラジ アントチューブ 3 1 1は燃焼チューブ 3 1 5と戻りチューブ 3 1 6から構成さ 燃焼チューブ 3 1 5の端部にパーナ 3 1 3力設けら、 戻りチューブ 3 1 6の端部 に蓄熱体 3 1 2がそれぞれ設けられている。 この蓄熱式ラジアントチューブバー ナ 3 2 2では、 燃焼空気が直接パーナ 3 1 3に供給されるとともに蓄熱体 3 1 2 を通して燃焼空気を予熱してバ一ナ 3 1 3に供給され、 燃焼排ガスはその顕熱を 蓄熱体 3 1 2に蓄積して炉外に排出されている。 蓄熱体 3 1 2には燃焼排ガスと 燃焼空気が交差するように排ガスは排気路と燃焼空気供給路が直交するように形 成されている。

しかし、 従来例①の蓄熱ラジアントチューブパーナでは、 蓄熱体を燃焼用空 燃焼排ガスが通過する際の圧力損失がレキュペレ一夕 （金属熱交換器方法） に比 ベて増大する。 従って、 燃焼用空気ブロワ及び燃焼排ガス吸引ファンの省圧能力 を大きく しなければならず、 設備の大型化を伴う欠点がある。 また、 熱効率的に は省エネルギーとなるが、 燃焼設備で使用する送風設備に要する動力経費が上昇 する欠点がある。

また、 従来例②のトライデント型の蓄熱式ラジアントチューブパーナでは、 燃 焼状態にあるチューブが常に同一であるために、 蓄熱式ラジアントチューブバー ナの熱効率の向上に寄与するものの、 交互切替え燃焼 （交番燃焼） によるラジア ントチュープの長手方向の温度分布の均一化は充分に達成することができない。 従って、 温度分布の不均衡からラジアントチューブに異常な熱応力が働いて、 ラ ジアントチューブの繰り返し歪みによって破損を生じ易くなり、 寿命の延命効果 を充分に発揮することができない欠点を有する。

本発明は、 上記課題も解決する為になされたものであり、 蓄熱式ラジアントチ ユ ーブの圧力損失を低弒することにより、 燃焼用空気プロヮ及び燃焼排ガス吸引 ファンの動力費用の削減が可能であるとともに、 ラジアントチューブの長手方向 の温度分布をより均一にすることができるラジアントチューブパーナを提供する ことを目的とする。 同時に本発明は、 燃料ガスを完全燃焼させて熱効率を改善できるラジアントチ ユーブパーナを提供することをも目的とする。

[発明の開示]

本発明のラジアントチューブパーナは燃焼排ガスと燃焼用空気とを交互に蓄熱 体に通過させることによって得られる高温の燃焼用空気を用 L、て燃焼させるラジ アントチューブパーナにおいて、 燃料を噴射する燃料ノズルと燃焼用空気を噴射 するエアースロートとをラジアントチューブの端部内の平行に配置すると共にェ アースロートの先端開口をラジアントチューブの内周壁面に内接あるいは近接す るように偏位させて配置するようにしている。 ここで、 本発明のラジアントチュ ーブバーナは、 燃料ノズルとしてパイロッ トパーナ兼用ノズルを採用することが 好ましく、 また、 エアースロートの噴射口をラジアントチューブの内周壁面に内 接させることが好ましく、 更に燃料ノズルをラジアントチューブの中央またはラ ジアントチューブの内周壁面に内接しない範囲で空気噴射口とは反対方向に偏心 させることが好ましい。

また、 本発明のラジアントチューブバ一ナは、 ラジアントチューブに内装され るエアースロート用チューブの先端にラジアントチューブを塞ぐノズル支持体を —体に設け、 該ノズル支持体に燃料ノズルの先端を挿入して支持する燃料ノズル 用貫通孔を設ける一方、 かつノズル支持体の周縁にラジアントチューブの内周壁 面と内接する貫通孔を設けて該貫通孔をエアースロー卜の噴射口とすることが好 ましい。 また、 本発明のラジアントチューブバーナは、 ラジアントチューブを塞 ぎ燃料ノズルの先端を挿入して支持する燃焼ノズル用貫通孔とラジアントチュー ブの内周壁面と内接する溝を周縁に有するノズル支持体をラジアン卜チューブ内 に設け、 ラジアントチューブと燃料ノズルとの間で形成されるエアースロー卜が ノズル支持体の周縁の溝とラジアントチューブの内周壁面とで形成される孔をェ アーロ一トの先端開口とすることが好ましい。

また、 本発明のラジアントチューブパーナに用いられる蓄熱体は、 通路断面積 が一定でかつ直線的に流路が貫通しているハニカム状のセラミックスであること が好ましい。 更に、 本発明は、 これらの様に構成するパーナをラジアントチューブの両端に 設置し、 燃焼させていない方のパーナのエアースロートを通して燃焼排ガスを排 気するようにして交互燃焼型ラジアントチューブパーナを構成している。 そして、 この交互燃焼型ラジアントチューブバーナは、 燃料ノズルとしてパイロッ トバー ナ兼用ノズルを用いることが望ましい。 このパイロッ トパーナ兼用ノズルは、 燃 料ノズルの周囲に一次空気を流す一次空気流路を設けて、 該一次空気流路にパイ 口ッ ト燃焼に適した量の一次空気をパーナの作動状態とは無関係に常に流す一方、 パイロッ ト火炎を維持するに充分な量の燃料がパイロッ ト燃料として常に流れさ れると共に燃焼時と燃焼停止時とで噴射燃料が切り替えられ、 主燃焼とパイロッ ト燃焼とが継続するようにしたものであることが望ましい。

したがって、 請求項 1記載のラジアントチューブパーナでは、 ラジアントチュ 一ブの管壁に沿って燃焼用空気が噴射され、 その流れはラジアントチューブの全 横断面に分布せずに偏在したものとなる。 このため、 燃焼用空気が噴射された部 分の反対側では負圧が生じて強力な排ガス再循環が起こると同時に、 この排ガス と燃焼用空気と平行に噴射される燃焼ガスとが燃焼用空気の流れに誘引されて随 伴され、 徐々に燃焼用空気の流れに巻き込まれながら緩慢燃焼を起こす。

即ち、 高温例えば約 8 0 0 以上に予熱された燃焼用空気は、 常温時に比べて 体積が膨張しているため、 常温の燃料に比べてかなりの高速度で噴出される。 例 えば、 2 0〜3 O mZ sの流速で噴出される燃料に比べて高温予熱空気は 1 0 0 m/ s以上の極めて速い流速で噴出される。 このため、 燃料はチューブ内に広が らず高速の燃焼用空気の流れに誘引されてチュ一ブ内壁に沿って流れ、 その間に 徐々に燃焼用空気流に巻き込まれる。 また、 ®射口付近にまでラジアントチュー ブ内を逆流してくる燃焼排ガスの一部は燃焼用空気の流れに直接誘引されて巻き 込まれ燃焼用空気の酸素濃度を低下させたり、 場合によっては燃料噴流と燃焼用 空気の噴流との間に卷き込まれてこれらが直ちに接触するのを防止する。 したが つて、 緩慢燃焼しながら長炎を形成できるので、 均一なヒートフラックスでチュ ーブを加熱させることができ、 ラジアントチューブの寿命を長くできる。

請求項 2記載のラジアントチューブパーナでは、 燃焼噴流の根元に絶えずパイ ロッ ト火炎が形成されるため、 燃焼用空気と燃料とが平行に噴射されても安定し て火炎が形成され、 燃焼排ガス巻き込み量を増やしてより低 N 0 X化が図れる。 請求項 3の発明では、 燃焼用空気の流れと燃料の流れとの間に排ガスが巻き込 まれ、 燃焼用空気と燃料とが噴射直後に直ちにコンタク トするのを防ぐと共に燃 料が拡散する部分の燃焼用空気の酸素濃度を低下させるので、 より N O xの発生 を抑制できる。

請求項 4あるいは 5記載の発明では、 燃料ノズルの先端をラジアントチューブ 内のノズル支持体に挿入すると、 この燃料ノズルのラジアントチューブ内におけ る位置が決められると同時に、 燃料ノズルから完全に隔離されたエアースロート が形成される。 そして、 ノズル支持体の周縁の貫通孔ないし溝とラジアントチュ ーブとがエアースロー卜の先端開口を区画して形成するので、 ラジアントチュー ブ内にノズル支持体を固定するだけで、 このラジアン卜チューブに内接したエア —スロートの先端開口が形成される。 しかも、 燃料ノズル支持体はバッフルとし て機能する。 これらの理由により、 ラジアントチューブパーナの製造が容易にな 請求項 6記載の発明では、 蓄熱体としてハニカム形状のセラミックスを用いる ため、 燃焼用空気あるいは排ガスの流れの淀みをなくすことができ、 かつ排気と 給気の相反する方向の流れが交互に起きることにより流路の自己洗浄作用 （逆洗） が働き、 蓄熱体内に排ガス中のダス卜が付着するのを防止できる。

更に、 上述のパーナをラジアントチューブの両端に設置して交互に燃焼させる ようにした請求項 7の発明では、 熱効率の向上を図ることがきラジアントチュー ブを通過した燃焼排ガスが燃焼停止中のパーナのエアースロートを経て排気され 蓄熱体へ導かれる。

請求項 8記載のラジアントチューブパーナでは、 燃焼させていない方のラジア ントチューブパーナの燃料ノズルはパイロッ ト火炎を形成しているため、 燃料ノ ズルそものは一次空気及び燃料で冷却され、 高温の燃焼排ガスによつて加熱され ることを防止でき、 コーキングの発生を阻止することができる。 し力、も、 停止中 のパーナを作動させるには、 燃焼用空気の流れを切り替えてバーナスロー卜に流 す一方、 燃料ノズルに流す燃料の量を增やすだけで良い。

さらに、 本発明のラジアントチューブバーナは、 ラジアントチューブの内径方 向に燃焼用空気噴射口と燃料噴射口とから相互に離間するように、 燃焼用空気噴 射口またはおよび燃料噴射口が偏心して配置されていることを特徵とするもので あ

また、 燃焼用空気噴射口の横断方向形状が円形であることを特徴とするもので あ 。

また、 燃焼反応によつて生じる火炎の最高温度点がラジアントチューブが支え られている炉壁厚を超えた位置の炉内で発生することを特徴とするものである。 また、 燃焼用空気噴射口から噴出する空気温度が燃料の着火温度より 1 0 0 °C 以上高いことを特徴とするものである。

また、 燃焼用空気を燃料の燃焼速度の 1 1 0倍以上の高速で噴出することを特 徴とするものである。

また、 燃焼用空気噴射口または燃料噴射口の吐出口を偏心させ、 且つ一酸化炭 素および炭化水素化合部からなる混合ガスを燃焼させる燃焼用空気の流速を 1 1 O m/ s e c以上としたことを特徴とするものである。

請求項 9記載のラジアントチューブバ一ナでは、 燃焼用空気噴射口から噴射さ れた空気の偏心した流れ、 またはおよび燃料噴射口から噴射された燃料の偏心し た流れに起因する渦流を発生させ、 ラジアントチューブ内に排気ガスの自己循環 を行なわせる。 この結果、 排気ガスが還流して燃焼用空気を包み込み、 またはお よび燃焼用空気に混合してこれを希釈するので、 ラジアントチューブ内の燃焼を 徐々に進行させて燃焼反応時間を遅延させ、 局所的な高温部分を減少させ、 且つ 高温部分の存在時間を短く し、 N O xの生成を低減することができる。 燃焼用空 気噴射口と燃料噴射口の偏心による間隔に比例して排気ガス中の N O X濃度が低 減する度合が増加する。 また、 ラジアントチューブバ一ナ内にパーナガンと燃焼 用空気通路を配置すればよいので、 パーナを細く形成でき、 好適なラジアントチ ユーブパーナを形成できる。

請求項 1 0記載の発明では、 燃焼用空気噴射口が円形であるから燃焼用空気噴 流の外周長が他の形に平べて最小になり、 したがって燃焼反応面の形成が小さく なり燃焼反応距離が遠くまで広範囲で発生するので、 燃焼反応を穏やかに行うこ とを可能とし、 火炎内での局部高温域を広範囲、 且つ低温化させることができ、 N O xの生成を低減することができる。

請求項 1 1記載の発明では、 燃焼反応によって生じる火炎の最高温度点を炉壁 厚を超えた炉内の位置に発生させるようにしたので、 燃焼反応によつて発生した 熱エネルギーが炉内に放出され、 火炎温度の過度な上昇を防止することができ、 N 0 Xの生成が低減されるとともに、 ラジァントチューブパーナ全体の長寿命化 が図れる。

請求項 1 2記載の発明では、 燃料が混合したことによる温度低下があっても、 混合後の温度を、 燃料の着火温度以上に確保できるので、 火炎の浮き上がり、 吹 き飛びによる失火の発生を防止することができる。 すなわち、 予熱された燃焼用 空気の温度は、 燃焼直前に、 燃料ガスとの混合、 および周辺部への熱放散により 温度低下するが、 着火温度より 1 0 o °c以上の高温予熱空気を用いることで、 燃 焼速度の 1 1 0倍以上の高速空気での安定燃焼が可能である。 ラジアン卜チュー ブパーナ用燃料として用いられる C O Gの着火温度は 5 0 0〜6 0 0で程度であ り、 L N Gの着火温度は 5 5 0〜6 5 0 °C程度であるが、 これらの温度より 1 0 0 °C以上の高温予熱空気を用いることで、 燃焼の 3要素 （可燃物、 酸素、 着火源） のうちの酸素、 着火源の 2要素を高温の予熱空気が具備することとなり、 火炎の 浮き上がり、 吹き飛びによる失火の発生を防止することができ、 パーナでの空気 と燃料ガスの混合を強制的に行う必要もなくなる。 従って、 ラジアン卜チューブ 内の広範囲で燃焼反応を穏やかに行うことが可能となり、 火炎内での局部高温域 を広範囲、 且つ比較的低温とし、 N O x生成の低域を実現することができる。 請求項 1 3記載の発明では、 燃焼用空気流速を使用燃料の燃焼速度の 1 1 0倍 以上とし、 燃焼ガスが自己循環する排ガスで希釈される度合を増加せしめる。 こ の結果、 局所的に発生していた空気比が 1 . 0付近の高温部分を大幅に減少させ ることができる。 また、 その部分の燃焼反応が高速で進行しないようにガス流速 を確保して、 高温部分の存在時間を短く して火炎^を低下させることができる。 予熱空気温度が上昇するにつれ排気ガス中の N O x濃度が増大する （図 2参照） が、 この増大する排気ガス中の N O x濃度は、 燃焼用空気流速を上昇させること によって低減することができる （図 1参照） 。 このことはラジアントチューブ内 での燃焼時間を完全に燃焼反応が完了する時間より短く して、 ラジアントチュー ブ内の燃焼を非平衡状態とすることに因って N 0 X低減を達成するもので、 ラジ アントチューブの長さと排気ガス流速から求まる N 0 Xの生成を短時間化するよ うに、 反応を非平衡状態に保持して、 排気ガス中の NOxを低減するものである。 換言すれば燃焼反応が平衡状態で進行しないようにガス流速を確保して高温部分 の滞留時間を短くすることである。

ところで、 燃焼速度の 110倍以上の高速の空気流速では、 燃焼反応で発生す る熱エネルギー量より周囲に放散する熱エネルギー量の方が大きくなり、 火炎の 浮き上がり （リフティ ング） 、 吹き消え状態が発生するが、 着火温度より 100 て以上の高温予熱空気を用いることで、 これを防止し安定した燃焼状態が得られ また、 燃料ガス流速を上昇させても排気ガス中 N 0 X濃度低減効果が見られる が、燃焼用空気流速上昇に比べ NOx低減効果が小さい。 これは、 燃料ガスと空 気では密度に差があり、 （密度） X (流速） で表される噴出ガスの運動量の大 小によるものと推定できる。

なお、 燃料ガスとしての COG、 および LNG (都市ガス 13 A) の燃焼速度 は、 以下の式で算出される。

燃料ガスの燃焼速度を SM (cmZs) とすると、

∑ [s_b ] M. · A X

SM = - [1-f · (N₂ +N₂ ² +2.5C_Q2) ]

ΣΜ. · A X.

… (1)

[N₉ ] -3.76 [0₉ ]

N = ^L—— … (2)

^L 100-4.76 C0₂ ]

[C0₉ ]

C0₉ = … (3)

100-4.76 [0₂ ] ΣΧ.

(4)

∑ (X. f : ) 二で、

^[Sb ] i 単体ガスの最大燃焼速度

M. 単体ガスの最適燃焼反応空気係数

A. 単体ガスの理論空気量

X. 単体可燃性ガスの Vol %

f . 単体可燃性ガスの不活性ガスによる燃焼速度減衰係数

混合燃料ガス中 N₂ の Vol %

[V 混合燃料ガス中 0₂ の Vol %

[co₂ ] 混合燃料ガス中 C0₂ の Vol %

である。

上記 （1) 式に示した SMの計算に必要な各可燃性単体ガスの常数は表 1の通 りである。 算出された C 0 Gと L N Gの燃焼速度は表 2に示す通りである。 以上のように、 排気ガス中 NO X濃度と燃焼用空気流速の関係は、 燃料種によ つて変化するが、 使用する燃料の燃焼速度と燃焼用空気流速の比と排気ガス中 N 0 X濃度で整理するとほぼ相関がとれ、 種々の燃料に対応した低 N 0 X燃焼バー ナの設計ができる。

表 1

S Mの計算に必要な各可燃性単体ガスの常数

C 0 C H ,

^H2 4 ^C2^H4 ^C2^H6 ^C3^H6 ^C3^H8 ^C4^H10

[Sb]. 280 100 38 67 43 50 42 38

M 1. 0.5 0.4 1.1 0.85 1.15 1.1 1.15 1.15

A 1. 2.38 2.38 9.52 14.28 16.66 21. 2 23.8 30.94 f 1. 0.75 (1.0) 0.5 0.25 0.22 0.22 0.22 0.18 4 一 表 2

請求項 1 4記載の発明では、 燃焼用空気噴射口またはおよび燃料噴射口の吐出 口を偏心させ、 且つ燃焼用空気を 1 0 0 m_ s e c以上の流速にし、 アジアント チューブ内で大量の排気ガスを自己循環させる。 この自己循環する排気ガスで燃 焼ガスを希釈して火炎温度を低下させる。 斯かる条件で水素、 一酸化炭素および 炭化水素化合物からなる混合ガスを燃焼させることによって、 N O x発生量は減 少し所望の値に低減できる （図 7参照） 。

また、 局所的に発生していた空気比が 1 . 0付近の部分を大幅に減少させると ともに、 その部分の燃焼反応が高速で進行しないように燃焼用空気の流速を確保 して高温部分の存在時間を短くする。

表 3

請求項 1 5記載のラジアントチューブパーナは、 ラジアントチューブの両端の それぞれに蓄熱式のパーナを設けたラジアントパーナにおいて、 それぞれのバー ナの半径方向中心部に燃料通路を、 その外側には燃料通路径より大きい内径を持 つた燃焼用空気通路を備え、 この燃焼用空気通路の途中に蓄熱体と、 この蓄熱体 に引続き蓄熱体で予熱された燃焼用空気を旋回させながら噴出させる旋回手段を 設けたことを特徴とするラジアントチューブパーナである。

請求項 1 6の発明は前記燃料通路と前記旋回手段との間に、 燃焼排ガスの循環 流を流入させる循環流流入部を設けたことを特徴とるすラジアントチューブバー ナである。

これらの発明において、 燃焼用空気は、 ラジアントチューブの一端にある蓄熱 体を通って予熱された後、 旋回手段によって旋回力を与えながら、 燃焼用空気通 路からラジアントチューブ内に噴出され、 遠心力によってラジアントチューブの 内壁に沿って前進する。

—方、 燃料ガス （気体燃料の場合で説明する） は、 燃焼用パーナ中心部の燃料 通路を通って、 ラジアントチューブの軸芯方向に直線的に高流速で噴射される。 燃焼用空気の旋回流の内径は、 燃料ガスの流れの外径より大きな径となるので、 両者の間には、 ラジアントチューブの長手方向について相対的に負圧の部分が発 生して、 噴射方向と逆に向かう燃焼排ガスの循環流が形成される。 噴射された燃 料ガスの流れの中で最も外側にある燃料ガスが、 この燃焼排ガスの循環流に乗つ て、 引き戻されるような状態で燃焼用空気の旋回流に巻き込まれ、 燃焼用空気と 混台されて燃焼する。

前記燃焼排ガスの循環流は、 循環しながら前方へと進行しているので、 燃料ガ スの流れの中で最初に巻き込まれた燃料ガスよりも内側にある燃料ガスは、 最初 に燃焼ガスが燃焼排ガスの循環流に乗った位置よりも前方の位置でこの循環流に 乗り、 次いで燃焼用空気に巻き込まれ、 燃焼用空気と混合されて燃焼する。

このように、 燃料ガスは一度に燃焼するのではなくて、 燃料ガスの流れの中で 燃焼用空気の旋回流に最も近いものから順次燃焼していくので、 燃焼は緩慢燃焼 となり、 燃焼温度が高くならないので、 窒素酸化物 （N O x ) の生成が抑制され る。

さらに、 燃焼排ガスの循環流を流入させる循環流流入部を設けると、 燃料がこ の燃焼排ガスの循環流に乗って循環流流入部に流入し、 燃焼用空気と熱交換して 燃焼用空気の温度を下げると共に、 燃料が燃焼用空気の旋回流の開始点から燃焼 用空気と混合されて燃焼するので、 上述した緩慢燃焼がより促進されるので、 窒 素酸化物 （N O x ) の生成がより効果的に抑制される。

請求項 1 7の発明は、 ラジアントチューブに少なくとも 3つ以上のバーナを備 えることを特徴とするラジアントチューブパーナであり、 発熱反応 （燃焼） を切 り換えながら分散させて燃焼させるので、 ラジアン卜チューブの長手方向の温度 分布を均一にすることができる。

請求項 1 8の発明は、 ラジンアトチューブが幹管と前記幹管に連設した枝管と からなり、 前記枝管が 3つ以上設けられ、 前記枝管の端部にパーナを設けたこと を特徴とするラジアントチューブパーナであり、 各枝管にパーナを設けることに よってラジアントチューブの技管の長手方向の温度分布を均一にすることができ、 ラジアントチューブの寿命の延長を図ることができる。

また、 請求項 1 9の発明は、 前記幹管の内断面積が前記枝管の内断面積よりも 大きいことを特徴とするラジアントパーナであり、 幹管の内断面積が枝管の内断 面積より大きくすることによつて幹管での燃焼排ガス流速が低下し、 幹管内での 燃焼ガスの流れによって生じる圧力損失 （流体の摩擦によって生じる圧力損失） が減少し燃焼排ガスを排気する各枝管と幹管の燃焼排ガス圧力が均一化し、 燃焼 排ガスの流入、 排出量バランスの均一化が可能であり、 ラジアントチューブの圧 力損失の低減ができる。

また、 請求項 2 0の発明は、 パーナに蓄熱体を備えることを特徴とするラジア ントチューブパーナであり、 ラジアントチューブの枝管の長手方向の温度分布を 均一にすることができるとともに、 一層熱効率を高めることができる。

また、 請求項 2 1の発明は、 パーナがある周期で燃焼状態と非燃焼状態を繰り 返して交番燃焼することを特徴とするラジアントチューブパーナであり、 蓄熱体 での燃焼排ガスの顕熱回収、 燃焼用空気への回収顕熱の放出が可能であり、 蓄熱 式熱交換が可能となり、 高熱効率の燃焼装置となる。 更に、 各枝管に配置された パーナが交番燃焼することで、 更に、 火炎が常に一定のチューブに存在しないよ うに、 ラジアントチューブのすべての枝管で同じような時間配分で燃焼、 排気を 繰り返すように制御され、 各技管間での表面温度差が生じないので、 ラジアント チューブの温度分布を均一なものとすることができるとともに、 一層熱効率を高 めることができる。 また、 請求項 2 2の発明は、 前記パーナが交番燃焼し、 燃焼パーナの数が非燃 焼パーナの数より少ない構成で交番燃焼するように制御する制御装置を備えるこ とを特徴とするラジアントチューブパーナであり、 燃料が完全燃焼して、 ラジア ントチュープの枝管の長手方向の温度分布を均一にすることができるとともに、 一層熱効率を高めることができる。

更に、 説明を加えると、 ラジアントチューブパーナでは、 ラジアントチューブ の両端に蓄熱を配置し燃焼用空気と燃焼排ガスを交互に排気する。 この時、 蓄熱 体を通過した燃焼用空気流量に見合った燃焼排ガスを蓄熱体に送り込むので、 単 時間当たりの蓄熱体通過ガス流速は燃焼用空気通過時より燃焼排ガス通過時の方 が大きくなる。 これは、 蓄熱体での平均ガス温度が空気よりも排ガスの方が高い ことによるガス体の熱膨張によることと、 ラジアントチューブのように完全燃焼 させる場合、 単位燃料当たりの燃料用空気量より発生する燃料排ガス量の方が多 いことに起因している。 すなわち、 燃焼用空気通過時に比べ燃焼排ガス通過時の 方が蓄熱体での圧力損失が大きくなることを意味している。 従来方式では蓄熱体 通過損失の大きい排ガス通過時であつたが、 本発明方式では、 燃焼パーナの数が 非燃焼 ーナの数より少な L、構成で交番燃焼を行うことにより、 蓄熱体通過損失 が燃焼用空気通過時で決定され、 従来方式より小さくなり給排気トータルの蓄熱 パーナ圧損が減少して送風機動力が低減できる。

また、 請求項 2 3の発明は、 ラジアントチューブに設けられたパーナの数に応 じて、 パーナの燃焼と非燃焼とを切り替える個数を総パーナの数の二分の一以下 とすることを特徴とするラジアントチューブパーナであり、 蓄熱体通過損失が低 減され、 ラジアントチューブの枝管の長手方向の温度分布を均一にすることがで きとともに、 一層熱効率を高めることができる。

また、 請求項 2 4の発明は、 蓄熱式のパーナが交番燃焼する際に、 燃料の供給 を停止してから所定時間遅延させて燃焼用空気の供給を停止することを特徴とす るラジアントチューブパーナであり、 C Oガスなどの有害物質を発生させること なく、 ラジアントチューブの枝管の長手方向の温度分布を均一にすることができ るとともに、 一層熱効率を高めることができる。

更に、 説明を加えると、 交番燃焼を行うパーナの燃焼終了時は、 燃焼と空気を 同時に供袷を停止する場合は、 空気不足で不完全燃焼によって一酸 {b^素 （c o) が発生するが、 燃料の供給を止めてから 0. 5秒以上送らせて燃焼用空気の供給 を停止することによって、 燃料電磁弁からバーナノズルまでの配管中に残存する 燃焼が残圧により噴出するが、 燃焼用空気を流すことによつて燃料が完全燃焼し て C Oが発生するのを防止して安定した交番燃焼を継続し得るものである。 さらに、 ラジアントチューブパーナ燃焼方法に関する請求項 2 5記載の発明は ラジアントチューブの内径方向に燃焼用空気噴射口と燃料噴射口とが相互に離間 するように、 燃焼用空気噴射口またはおよび燃料噴射口を偏心させて配置し、 ラ ジアントチューブ内へ送給した燃料ガスを非平衡状態で燃焼させることを特徴と するものである。

また、 請求項 2 6記載の発明はラジアン卜チューブの内径方向に燃焼用空気噴 射口と燃料噴射口とが相互に離間するように、 燃焼用空気噴射口またはおよび燃 料噴射口を偏心させて配匿し、 ラジアントチューブ内へ送給した燃料ガスを非平 衡状態で燃焼させ、 その後ラジアントチューブの出口に設けた蓄熱室で燃焼させ て平行状態にすることを特徴とするものである。

また、 請求項 2 7記載の発明はラジアントチューブの内径方向に燃焼用空気噴 射口と燃料噴射口とが相互に離間するように、 燃焼用空気噴射口またはおよび燃 料噴射口を偏心させて配置し、 ラジアントチューブ内の燃焼ガスの平均滞留時間 を 1秒以下の非平衡状態反応となるようにしたことを特徴とするものである。 また、 請求項 2 8記載の発明は、 直管のラジアントチューブで非平衡状態の燃 焼を行わせることを特徴とするものである。

請求項 2 5記載の発明では、 燃焼反応を穏やかに進行させて局部的に発生して いた空気比が 1 . 0付近の部分を大幅に滅少させ、 局部的な高温状態が現出する のを防止することにより、 燃焼ガス温度を低下せしめ、 窒素酸化物の生成を低減 させる。

請求項 2 6記載の発明では、 燃焼反応を穏やかに進行させて局部的に発生して いた空気比が 1 . 0付近の部分を大幅に減少させ、 局部的な高温状態が現出する のを防止することにより、 燃焼ガス温度を低下せしめ、 窒素酸化物の生成を低減 させると共に、 燃焼ガスの排熱回収を行なうことができる。 請求項 2 7記載の発明では、 燃焼反応を穏やかに進行させて局部的に発生して いた空気比が 1 . 0付近の部分を大幅に減少させ、 局部的な高温状態の現出を防 止することにより、 燃焼ガス温度を低下せしめ、 窒素酸化物の生成を基準値以下 に制限することができる。

請求項 2 8記載の発明では、 燃焼反応を穏やかに進行させて局部的に発生して いた空気比が 1 . 0付近の部分を大幅に減少させ、 局部的な高温状態が現出する のを防止することにより、 燃焼ガス温度を低下せしめ、 窒素酸化物の生成を基準 値以下に制限することが安定した状態で極めて容易に達成できる。 図面の簡単な説明

図 1は燃焼用空気速度と燃料の燃焼速度の比と排気ガス中の N O X量との関係 を示すグラフ図である。

図 2は単段燃焼および二段燃焼による予熱空気温度と排ガス中の N 0 X濃度と の関係を示すグラフ図である。

図 3は排気ガス循環率と排気ガス中の N O X濃度との関係を示すグラフ図であ

Ό o

図 4は拡散燃焼と予混合燃焼における空気比と最高燃焼温度との関係を示すグ ラフ図である。

図 5は従来のラジアントチューブパーナの例を示す図である。

図 6は従来のラジアントチューブパーナの例を示す図である。

図 7は燃焼用空気速度と燃料の燃焼速度の比と排気ガス中の N 0 Xとの関係を 示すグラフ図である。

図 8は本発明のラジアン卜チューブパーナの一実施例を示す概略図である。 図 9は本発明のラジアントチューブパーナの部分断面図である。

図 1 0は図 9の矢印 m方向からみたラジアントチューブパーナの側面図である。 図 1 1はパイロッ トパーナ兼用ノズルの一例を示す断面図である。

図 1 2は図 9のラジアントチューブパーナの燃料供給系の一例を示すブロック 図である。

図 1 3は図 9の矢印 V方向からみたラジアントチューブパーナの断面図である。 図 1 4は図 9のラジアン卜チューブパーナの燃焼状態と供給される空気量との 関係を示すタイムチートである。

図 1 5は図 9のラジアントチューブパーナの燃焼原理を示す概念図である。 図 1 6は図 8のパーナシステムの交互燃焼の様子を示し、 各ラジアントチュー プパーナの作動関係を示すタイムチヤ一トである。

図 1 7は本発明のラジアントチューブパーナの他の実施例を示す断面図である。 図 1 8は本発明のラジアントチューブパーナの更に他の実施例を示す断面図で ある。

図 1 9は図 1 8の矢印 XI方向からみたラジアントチューブパーナの断面図であ 図 2 0は本発明のラジアントチューブパーナの一実施例を示す概略構成図であ 図 2 1は本発明のラジアントチューブパーナの部分断面図である。

図 2 2は図 2 1のラジンアトチューブパーナの燃料供袷通路を示す系統図であ る 0

図 2 3は図 2 1の矢印 V方向からみたラジアントチューブパーナの断面図であ る 0

図 2 4は本発明のラジアントチューブパーナの部分断面図である。

図 2 5 A〜図 2 5 Fは本発明のラジアントチューブパーナの燃料噴射口および 燃焼用空気噴射口の他の実施例を示す横断面図である。

図 2 6 A〜図 2 6 Bは本発明のラジアントチューブパーナの燃料噴射口および 燃焼用空気噴射口の部分断面図である。

図 2 7は図 2 1のラジアントチューブパーナの主燃焼の状態を示す概念図であ る。

図 2 8 A〜図 2 8 Cは本発明の他のラジアントチューブパーナの説明図であつ て、 図 2 8 Aはその構成図、 図 2 8 Bは図 2 8 Aの I— I断面図、 図 2 8 Cは 2 8 Aの Π— Π断面図である。

図 2 9は図 2 8 Aのラジアントチューブパーナを使用して燃料を燃焼させた場 合の燃焼メ力二ズムの説明図である。 6

- 2 1 - 図 3 0は本発明のラジアントチューブパーナの他の例を示す図である。

図 3 1は図 3 0の動作を示すタイミングチヤ一ト図である。

図 3 2は本発明のラジアントチューブパーナの他の例を示す図である。

図 3 3は本発明のラジアントチューブパーナの他の例を示す図である。

図 3 4は図 3 3の動作を示すタイミングチヤ一ト図である。

図 3 5は図 3 3の動作を示すタイミングチヤ一ト図である。

図 3 6は図 3 3の動作を示すタイミングチヤ一ト図である。

図 3 7は本発明のラジアントチューブパーナの他の実施例を示す図である。 図 3 8は図 3 7の動作を示すタイミングチヤ一ト図である。

図 3 9は本発明のラジアントチューブパーナの燃焼方法を適用した実証例の基 本構成を示す説明図である。

図 4 0は図 3 9の m— mおよび IV— IV矢視図である。

図 4 1はラジアントチューブパーナの交互燃焼の一例を示すグラフ図である。 図 4 2はラジアン卜チューブ内での燃焼ガスの滞留時間と N O X濃度との関係 を示すグラフ図である。

[発明を実施するための最良の形態]

図 8に本発明を適用した交互燃焼型ラジアントチューブパーナの一実施例を示 す。 この交互燃焼型ラジアントチューブパーナ 1は、 ラジアントチューブ 3とこ のラジアントチューブ 3の両端部に配置される一対のパーナ 5， 5及びこれら一 対のパーナ 5 , 5を交互に燃焼させるために燃焼用空気と燃料のパイロッ ト燃焼 分を除いた大部分を選択的に供袷する燃焼用空気供給系と燃料供給系並びに排気 系から構成されている。

ラジアントチューブ 3は、 本実施例の場合、 U形チューブを例示している。 こ のラジアン卜チューブ 3の両端は、 図 9に示すように、 炉壁 7を貫通して炉外に 位置されている。 ラジアントチューブ 3の両端にはフランジ 3 aが設けられ、 該 フランジ 3 aと炉壁 7との間に断熱材製のスぺーサ 7 bを介して炉壁 7にチュー ブ 3が固定されている。 ラジアントチューブ 3の炉壁 7への固定は、 図示してい ないが、 通常、 バングをチューブ側へ炉壁 7にあけられた大き目の穴にチューブ に取り付けた断熱材製バングをはめ込んで断熱材のシ一ル部材で気密に塞がれて いる。

各パーナ 5， 5は、 蓄熱体 1 7を内装するタイプであり、 パーナボディ 9と、 パイロッ トパーナ兼用の燃料ノズル （バーナガン） 1 1と、 エアースロート （燃 焼用空気通路） 1 3及びノズル支持体 1 5等より構成されている。 なお、 ノズル 支持体 1 5はバッフルとして機能し、 安定火炎を形成する。 また、 ラジアントチ ユーブ 3の両端に配置される各パーナ 5 , 5は同じ構成とされている。 したがつ て、 一方のラジアントチューブパーナ 5の構成について以下に説明する。

パーナボディ 9は、 本実施例の場合、 L形の略円筒状を成しており、 直角に折 り曲げられた上側部分のフランジ 9 cを利用してラジアン卜チューブ 3に取り付 けられる。 このパーナボディ 9の上側部分には、 燃料ノズル例えばパイロッ トバ ーナ兼用ノズル 1 1を挿入するための孔 9 aが穿設され、 ノズル 1 1が貫通する ように取り付けられている。 また、 このパーナボディ 9内の空間はエアースロー ト 1 3となっており、 このエアースロート 1 3の途中には、 複数の蓄熱体 1 7が 収容されている。 各蓄熱体 1 7は、 パーナボディ 9の下向きに折れ曲がった下側 部分に並んで配置されている。 これによつて、 排気方向と重力方向とを一致させ て燃焼排ガス中のダストなどが蓄熱体 1 7内に滞留するのを防いでいる。 各蓄熱 体 1 7 , 1 7は、 例えば、 通路断面積が一定でかつ直線的に流路が貫通している ハニカム形状のセラミックス例えばコ一ジライトゃムライト等の使用力《好ましい。 このハニカム形状のセラミックスは熱容量が大きく耐久性が高い割に比較的圧力 損失が低い。 しかも、 排気と給気とが交互に淀みなく行われる。 このため、 排ガ ス中のダストなどは、 蓄熱体 1 7， 1 7のハニカム形状の流路内に付着し難いし、 付着しても逆洗されるため汚れることがない。 更に、 排ガスから熱を回収する際 に排ガスが酸露点温度以下に低下してもセラミックスの表面に排ガス中のィォゥ 分やその化学変化物質が捕捉されて下流の排気系のダク トなどを低温腐食させる ことがない。

なお、 各パーナ 5 , 5のパーナボディ 9， 9は、 ダクト 1 0を介して回転四方 弁などの 4方向の流路切替手段 4 1にそれぞれ接続されている。 パーナボディ 9 の下端にはフランジ 9 bが形成されており、 ダク ト 1 0にねじなどで固定されて いる。

燃料ノズルとしては、 パイロッ トパーナ兼用ノズル 1 1が採用されている。 こ のパイ口ッ トパーナ兼用ノズル 1 1は、 図 1 1に示すように、 燃料ノズル 1 9と、 一次エアースロート （パイロッ ト燃焼用空気通路） 2 1を構成する一次空気配管 2 2及び図示していない点火プラグ等より構成されている。 燃料ノズル 1 9と一 次空気配管 2 2とは同心円状に配置されている。 したがって、 ノズルの構造は単 純であり、 比較的細く形成することができる。 このパイロッ トパーナ兼用ノズル 1 1によると、 燃料ノズル （燃料通路） 1 9の周りの一次エア一スロート 2 1に は二次空気としてエアースロー卜 1 3に流れる燃焼用空気の約 1 0 %程度の一次 空気が流される。 燃料ノズル 1 9の先端部分には主たる噴射口 2 0の他に周りの —次エアースロート 2 1に向かって燃料の一部を噴射する噴射口 1 8が開口さ 燃料の一部をパイロッ ト燃料として一次ェアースロート 2 1内に噴射し一次空気 と良好に混合させて予混合気を得るように設けられている。 そこに、 図示してい ないィグナイタが設置されており、 燃料ノズル 1 9の噴射口 2 0の周りに保炎源 を形成できるように設けられている。

ここで、 一次エアースロート 2 1にはパイ口ッ ト燃焼に適した量の一次空気が パーナの作動状態とは無関係に常に流される。 また、 燃料ノズル 1 9にはパイ口 ッ ト火炎を維持するに十分な量の燃料がパイロッ ト燃料として常に流されると共 に燃焼時と燃焼停止時とで噴射燃料量が切り替えられ、 主燃焼とパイロッ ト燃焼 とが継続するように構成されている。

このパイロッ トパーナ兼用ノズル 1 1の燃料ノズル 1 9には、 例えば図 1 2に 示すような燃料供袷通路 2 3を介して図示しない燃料供給源が接続されている。 この燃料供袷通路 2 3は、 燃料ノズル 1 9から噴射される燃料の量を制御する制 御弁 2 5と、 この流量制御弁 2 5を迂回するバイパス通路 2 7力設けられ、 更に、 バイパス通路 2 7には、 パイロッ ト燃料として十分な量の燃料が通過させられる 流量制御弁 2 9及び遮断弁 3 1が設けられている。 したがって、 燃料供給源から 供給される燃料は、 流量制御弁 2 5が閉じている場合であってもバイパス通路 2 7を介して燃料ノズル 1 9に供給される。 しかしながら、 バイパス S¾ 2 7では、 流量制御弁 2 9がバイパス通路 2 7内の燃料の流量を制限し、 燃料ノズル 1 1に 供袷される燃料を、 燃料ノズル 1 1カ<パイロッ ト燃焼を行うのに最低限必要な量 調整 ^"る。

このパイ口ッ トパーナ兼用ノズル 1 1は、 パーナボディ 9の孔 9 aからラジア ントチューブ 3内に挿入されている。 したがって、 パイロッ トパーナ兼用ノズル 1 1の周りの空気が二次空気として流される高温に予熱された燃焼用空気のエア 一スロート 1 3になる。 パイロッ トパーナ兼用ノズル 1 1の先端は、 炉壁 7内面 の近傍位置にまで達し、 詳しくは後述するノズル支持体 （バッフル） 1 5で支持 されている。

また、 パイロッ トパーナ兼用ノズル 1 1の一次エアースロート 2 1には、 図示 しない一次空気供給源が接続されており、 燃料ノズル 1 9がパイロッ ト燃焼を行 うのに最低限必要な量の一次空気が常に供給されている。 一次空気としては、 蓄 熱体を通過しない冷たい空気が使用される。 この一次空気と二次空気として供給 される高温の燃焼用空気とを合わせて空気比は決定される。

ノズル支持体 1 5は、 例えば、 ラジアントチューブ 3内の炉壁 7の内側の面に 対応する位置に配置されている。 通常、 炉壁で囲われたバング部分は放熱できな いので、 炉内側で火炎が形成されるように設けられている。 このノズル支持体 1 5は、 ノくッフルプレートとして機能する円板部 1 5 aと、 この円板部 1 5 aの全 周縁からパイロッ トパーナ兼用ノズル 1 1の方向に向けて延びる空気通路用チュ ーブ 1 5 bとから構成され、 これらは一体的に成形されている。 円板部 1 5 a及 び空気通路用チューブ 1 5 bの直径は、 ラジアントチューブ 3の内径と略同一値 に設定され、 空気通路用チューブ 1 5 bをラジアントチューブ 3内に装入するこ とによって円板部 1 5 aでラジアントチューブ 3内を閉塞しかつエアースロート 1 3を形成する。

この円板部 1 5 aには、 図 1 3に示すように、 周縁の貫通孔 1 5 d及びパイ口 ッ トパーナ兼用ノズル 1 1側へ突出する円筒状のフランジ 1 5 eによって形成さ れる燃料ノズル用貫通孔 1 5 cが設けられている。 貫通孔 1 5 dは、 円板部 1 5 aの周縁部分を、 図 1 3に示すように、 半月状に切り欠くようにして空気通路用 チューブ 1 5 bの一部にかけて穿たれた穴である。 この貫通孔 1 5 dは、 ラジア ントチューブ 3と共にエアースロート 1 3の燃焼用空気噴射口 3 3を形成する。 即ち、 高温に予熱された 焼用空気を二次空気として流すメインのエアースロー ト 1 3の燃焼用空気噴射口 3 3は、 ラジアントチューブ 3の内周壁面に内接する ように偏位して設けられている。 これにより、 後述する高温の燃焼用空気は、 燃 焼用空気噴射口 3 3よりラジアントチューブ 3の内周壁面に沿って噴出され流れ る。 なお、 本実施例における貫通孔 1 5 dは、 必ずしもチューブ内周壁面に内接 しなくともほぼそれに近い状態にまで接近していれば十分な効果が得られる。 また、 円板部 1 5 aの燃料ノズル貫通孔 1 5 cは、 管中心あるいはチューブ内 周壁面に内接しない範囲で燃焼用空気噴射口 3 3とは反対側に偏位している。 燃 料ノズル貫通孔 1 5 cの直径は、 パイロッ トパーナ兼用ノズル 1 1の先端の外径 と略同一寸法値に設定されている。 また、 燃料ノズル貫通孔 1 5 cの周縁は、 バ ーナボディ 9に向けて延出し、 フランジ 1 5 eを構成している。 パイロッ トバー ナ兼用ノズル 1 1の先端は、 このフランジ 1 5 e内に挿入されて支持される。 し たがって、 パイロットパーナ兼用ノズル 1 1は、 図 9に示すように、 ラジアント チューブ 3内空間の上側に、 ラジアントチューブ 3と略平行に配置され、 その先 端は燃焼用空気噴射口 3 3と離れて位置している。

なお、 各パーナ 5 , 5のエアースロート 1 3， 1 3には、 四方弁 4 1を介して 燃焼用空気供給系 4 0と排気系 4 2に連結され、 一方のパーナ 5を給気系 4 0に 接続すると他方のパーナ 5が排気系 4 2に接続される。

ここで、 一次空気及び二次空気とパーナ 5の作動との関係を図 1 4に示す。 バ ーナ 5が作動する燃焼モードでは、 一次空気に加えて二 ^気も圧送されており、 したがって、 このパーナ 5には、 燃焼を行うのに適した量の燃焼用空気が 1 0 0 パーセント供給される。 この場合には、 パーナ 5の燃焼量は 1 0 0パーセントに 達する。

一方、 パーナ 5が非作動の燃焼停止状態となる排気モードでは、 一次空気のみ が圧送されている。 したがって、 このパーナ 5には、 パイロッ トパーナ兼用ノズ ル 1 1がパイロッ ト燃焼するのに適した少量の燃焼用空気が供給され、 燃焼にほ とんど影響を与えないパイロッ ト火炎を形成するのみである。 即ち、 燃料ノズル 1 1の一次エアースロート 2 1には、 パーナ 5の作動状態とは無関係に常に一次 空気が供給されている。 以上のように構成された一方のパーナ 5は、 以下のように作動する。

先ず、 パイロッ 卜燃焼を行う場合には、 燃料供袷通路 2 3の流量制御弁 2 5は 閉じたまま燃料をバイパス通路 2 7を介して燃料ノズル 1 9へ供給する。 燃料ノ ズル 1 9の周りの一次エアースロート 2 1には、 一次空気供給源から常に一次空 気が圧送されているので、 パイロッ ト燃料と一次空気とがパイロッ ト燃焼に適し た空気比の予混合ガスになる。 そして、 この混合ガスを点火プラグで着火し、 パ イロッ ト燃焼を行う （図 8に示す上側のパーナ 5の状態） 。

燃料ノズル 1 1がパイロッ ト燃焼を行っている状態で空気供給源からの二次空 気の供給を開始した後、 燃料供給通路 2 3の流量制御弁 2 5を開いて燃料ノズル 1 9に燃料を流す。 つまり、 燃料供給通路 2 3の流量制御弁 2 5が開かれると、 燃料供給源から大量の燃料がパイロッ トパーナ兼用ノズル 1 1の燃料ノズル 1 9 に供袷される。

—方、 燃焼用空気供給系 4 0から二次空気として供給された空気は、 各蓄熱体 1 7， 1 7を通過しながら予熱され、 高温例えば 8 0 0 以上にされてェアース ロート 1 3内へ導入される。 このため、 二次空気は膨張してその流速を増し、 燃 焼用空気噴射口 3 3から勢い良く例えば、 1 0 O mZ s位の速度で噴出してラジ アントチューブ 3の内周壁面寄りに偏在した高速の空気の流れを形成する。 燃焼 用空気噴射口 3 3は、 ラジアントチューブ 3の内周壁面と内接ないし接近するよ うに偏位して設けられ、 またパイロッ トパーナ兼用ノズル 1 1の先端が挿入され た貫通孔 1 5 cから離れて配置されている。 このため、 図 1 5に示すように、 二 次空気としての高速の燃焼用空気流 A 2は燃料流 Fから離れてラジアントチュー ブ 3の内周壁面に沿って形成される。 したがって、 ラジアントチューブ 3内の燃 焼用空気流 A 2の反対側では負圧が生じて燃焼排ガス Gが渦巻くように逆流し、 燃料と混合されてから更に燃焼用空気流 A 2に巻き込まれ、 またこの燃焼排ガス Gの流れが高速の燃焼用空気流 A 2を包み込み、 燃焼用空気に取り込まれながら 流れる。 即ち、 燃料と燃焼用空気とは十分に燃焼排ガスを巻き込んだ状態で徐々 に燃焼しながらラジアントチューブ 3内に延びるいわゆる緩慢燃焼を行う （図 8 に示す下側のパーナ 5の状態） 。 緩慢燃焼は火炎温度の低下および酸素濃度の低 下により N 0 X生成の抑制を図る。 そして、 この燃焼状態から燃料供給通路 2 3の流量制御弁 2 5を閉じると共に 二次空気供給源からの二次空気の供給を停止しても、 パイロッ トパーナ兼用ノズ ル 1 1には依然として僅かの燃料と一次空気が供給され続けるためパイロッ ト火 炎を維持する。

このパーナ 5においては、 パイロッ トパーナ兼用ノズル 1 1あるいは単なる燃 料ノズルを装着する場合には、 このノズル 1 1をパーナボディ 9の？ L 9 aから空 気通路用チューブ 1 5 b内に挿入してその先端のノズル支持体 1 5のフランジ 1 5 e内にパイロッ トパーナ兼用ノズル 1 1の先端を挿入することによってパイ口 ッ トパーナ兼用ノズル 1 1の先端の位置決めと支持を行う。 そして、 更にパーナ ボディ 9のラジアントチューブ 3への取り付けと同時に空気通路用チューブ 1 5 bのラジアントチューブ 3内への装入によって、 パイロッ トバ一ナ兼用ノズル 1 1はラジアントチューブ 3内空間の上側にラジアントチューブ 3に平行に自動的 に配設される。

さらに、 このバ一ナ 5のパイロッ トパーナ兼用燃料ノズル 1 1では、 燃料ノズ ル 1 9の周りに常温の空気が一次空気として常に供給されており、 また燃料も僅 かながら流れているため、 エアースロート 1 3内を燃焼排ガスが流れてもその熱 でコーキングを起こすことがない。

なお、 他方のパーナ 5も、 上述したパーナ 5と同様に構成され、 同様に作動す る。 したがって、 他方のラジアントチューブパーナ 5についての説明は省略する。 ただし、 燃料供袷源、 一次空気供給源及び二次空気供給源については、 一方のラ ジアントチューブパーナ 5と同一のものを共有することが望ましい。

ここで、 四方弁 4 1を第 1位置 （図示する位置） に切り替えた場合には、 一方 のパーナ 5の二次エアースロート 1 3が二次空気供給源に接続されると共に、 他 方のパーナ 5の二次エアースロート 1 3が大気側に接続され、 また、 四方弁 4 1 を第 2位置に切り替えた場合には、 一方のパーナ 5の二次エアースロート 1 3力く 大気側に接続されると共に、 他方のパーナ 5の二次エアースロート 1 3が二次空 気供給源に接続されるように構成する。

このように作動するパーナ 5をラジアントチューブ 3の両端に設置して交互に 燃焼させる交互燃焼型ラジアントチューブパーナ 1は、 次のように動作する。 尚、 この動作説明に関し一方のパーナ 5を説明の便宜上、 Aパーナと呼び、 他方のラ ジアントチューブパーナ 5を Bパーナと呼ぶ。

まず、 Aバ―ナ側の燃料供袷通路 2 3の流量制御弁 2 5を開き、 Bパーナ側の 燃料供袷通路 2 3の流量制御弁 2 5を閉じると共に、 Aパーナ側に燃焼用空気供 給系 4 0を、 Bパーナ側に排気系 4 2を接続するように四方弁 4 1を切り替える。

これにより、 Aパーナ側には大量の燃料と一次空気及び二次空気が供給され、 燃焼する。 一方、 Bパーナのパイロッ トバ一ナ兼用ノズル 1 1には少量の燃料と 一次空気のみが供給され、 パイロッ ト燃焼が行われる。 即ち、 Bパーナは燃焼が 停止されていても、 パイロッ 卜燃焼に適した量の燃料及び一次空気が供給されて パイロッ ト燃焼を継続している。

Aパーナの燃焼で発生した燃焼排ガスは、 ラジアントチューブ 3を加熱しなが ら Bパーナ側に向けて流れる。 そして、 この燃焼排ガスは、 Bパーナ側のノズル 支持体 1 5の燃焼用空気噴射口 3 3からメインのェアース口一ト 1 3内に流入し、 四方弁 4 1を介して排気系 4 2へ誘引され、 所定の排気処理が施された後大気に 排出される。 このとき、 燃焼排ガスは、 パーナボディ 9内の蓄熱体 1 7， 1 7で その熱が回収される。 したがって、 各蓄熱体 1 7の温度は上昇している。

そして、 Aパーナが燃焼を開始してから所定時間 T例えば、 2 0〜4 0秒位経 過すると、 Aパーナ側の燃料供袷通路 2 3の流量制御弁 2 5が閉じる。 そして、 四方弁 4 1が切り替わって Aパーナ側が排気系 4 2に、 Bパーナ側が燃焼用空気 供給系 4 0に接続されて Bパーナを掃気する。 その後、 Bパーナ側の燃料供袷通 路 2 3の流量制御弁 2 5が開いて Bパーナ側に主燃料が供給される。

この様子を図 1 6に示す。 時点 t 1において、 Aバーナが主燃焼を開始し、 B パーナがパイロッ ト燃焼を開始する。 そして、 時間 Tだけ経過した時点 t 2では、 主燃焼を行っていた Aパーナがパイロッ ト燃焼に切り替わり、 パイロッ ト燃焼を 行っていた Bパーナが主燃焼を開始する。 以後同様にして、 所定時間 Tの経過毎 に、 燃焼するパーナと燃焼停止するパーナとが切り替わり、 本ラジアン卜チュー ブパーナ 1は交互燃焼を実施する。

尚、 上述の実施例は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるも のではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。 例 えば、 Aパーナと Bパーナの切り替えを設定時間 T毎に繰り返す構成としたがこ れに限るものではなく、 各蓄熱体 1 7を通過した後の燃焼排ガスの i¾を監視し、 この温度が例えば、 2 0 0 °C位に達した時点で切り替える構成としても良い。 また、 ノズル支持体 1 5は、 ラジアン卜チューブ 3に内装される空気通路用チ ユーブ 1 5 bと一体成形してパーナ取り付け時にチューブ 3内へ組み込むように している力、 これに限るものではなく、 例えば、 図 1 7に示すラジアントチュー ブバ一ナ 5 1のノズル支持体 5 3のように、 一枚の円板を打ち抜いて燃料ノズル 貫通孔 5 3 cと周縁の溝 5 3 dを形成したものをラジアントチューブ 3の内周面 に溶接などで固定しても良い。

さらに、 各蓄熱体 1 7はパーナボディ 9内の下側に並べて収容する構成とした が、 図 1 7に示すように、 エアースロート 1 3内、 または図示していないがバー ナボディ 9と四方弁 4 1とを接続するダクト 1 0内に収容しても良い。 ェアース ロート 1 3内に収容するときには、 図 1 7に示すように、 パイロッ トパーナ兼用 ノズル 1 1の周囲に並べて蓄熱体 1 7を収容する。

また、 ラジアントチューブパーナとしては、 図 1 8に示す形式のものでも良い。 詳述すると、 このラジアントチューブパーナ 6 1では、 ラジアントチューブ 3の 端部内に耐火材製スリーブ 6 3を挿入している。 スリーブ 6 3の先端部分は厚肉 部 6 3 aとなっており、 図 1 9に示すように、 この厚肉部 6 3 aの孔即ちノズル 貫通孔 6 3 bは、 ラジアン卜チューブ 3の中心よりも上側に僅かに偏位している。 この孔 6 3 bには、 パイロッ トパーナ兼用ノズル 1 1の先端が挿入されており、 したがって、 燃料ノズル 1 1の先端はこの厚肉部 6 3 aで位置決めされ支持され る

また、 厚肉部 6 3 aの外周面の下端部分には、 エアースロート 1 3と部分的に 槃がり長手方向に延びる溝 6 3 cが形成されている。 この溝 6 3 cは、 ラジアン トチューブ 3の内周壁面との間でエアースロート 1 3の噴射口 3 3を形成してい る。 即ち、 ラジアントチューブパーナ 6 1のエアースロート 1 3の出口は、 先の 例と同様に、 ラジアントチューブ 3の内周壁面に内接するように偏位している。 また、 本実施例では、 エアースロート 1 3の開口即ち燃焼用空気噴射口 3 3はラ ジアントチューブ 3の内周壁面に内接した例について主に説明したが、 これに特 に限られずほぼ内接あるいは接近した状態でも空気噴流の反対側に排ガス再循環 を起こさせることは可能である。 最も、 燃焼用空気噴射口 3 3が内接していると きがより強い排ガス再循環を起こす。

なお、 スリーブ 6 3の先端面は、 孔 6 3 bの穿設されている部分よりも溝 6 3 cが形成されている部分が三日月状に段部を成して凹んでいる。 この段部の形状 により、 二次空気流の噴射角度や方向を所望の値に調整することができる。 また、 本実施例では高温の燃焼用空気をパーナに連結ないし内装した蓄熱体を 利用した交番燃焼によって得る場合について主に説明したがこれに特に限定され るものではなく、 例えば燃焼用空気供給系と排気系に対し蓄熱体を相対的に回転 させることによって、 あるいは流路切替手段を用いて蓄熱体に対する流体の流れ 方向を切り替えることなどによって、 高温の燃焼排ガスの排熱を利用して燃焼用 空気を高温に予熱したものを単一のパーナに連続的に供給し、 連続燃焼させるよ うにしても良い。 また、 本実施例では燃料ノズルとしてパイロッ トパーナ兼用ノ ズルを採用しているが、 これに特に限定されず、 場合によっては燃料ノズルとは 別個に燃料ノズルの噴射口近傍にパイロッ トパーナを設置するようにしても良い。 更に、 本実施例ではガス燃料を用いる場合について主に説明したがこれに特に限 定されず、 例えばオイルなどの液体燃料を使用することも可能である。 更に、 燃 焼用空気は必ずしも 1 0 O mZ s程度の高流速でなくとも、 それよりも遅い流速 であつても本発明は成立する。

図 2 0は本発明の別のラジアントチューブパーナの一実施例を示している。 図 において、 1 0 1はラジアントチューブパーナで、 略 U字状に湾曲するラジアン トチューブ 1 0 3、 およびこのラジアントチューブ 1 0 3の両端部に配設される 一対のパーナ 1 0 5等より構成されており、 内部を燃焼ガスが通過して加熱さ その外表面から放射する輻射熱で加熱炉、 熱処理炉等の内部を加熱する。

ラジアン卜チューブ 1 0 3は、 図 2 1に示すように、 その中間部を炉壁 1 0 7 に穿設された取付孔で支持し、 端部を炉外に位置させるように、 そのフランジ 1 0 3 aが炉壁 1 0 7外面に設けられた取付部 1 0 7 bに固定されている。 ラジア ントチューブ 1 0 3の両端部と炉壁 1 0 7との隙間は、 図示しないシール部材で 気密に塞がれている。 ラジアントチューブ 1 0 3の両端部に配設された各パーナ 1 0 5は、 バーナボ ディ 1 0 9、 パーナガン 1 1 1、 燃焼用空気通路 1 1 3及びバッフル （ノズル支 持体） 1 1 5等より構成されている。 なお、 ラジアントチューブ 1 0 3の両端に 配設される各パーナ 1 0 5は、 互いに同様に構成されている。 したがって、 一方 のパーナ 1 0 5の構成について説明する。

パーナ 1 0 5のパーナボディ 1 0 9は略円筒状を成しており、 上下方向に延び て、 炉壁 1 0 7から所定距離だけ離れて配置されている。 そして、 パーナボディ 1 0 9の上側部分は、 直角に折曲されて炉壁 1 0 7に向けて延びている。 このバ ーナボディ 1 0 9には、 パーナガン 1 1 1を挿入するための孔 1 0 9 aが穿設さ れている。 この孔 1 0 9 aは、 折曲部分の炉壁 1 0 7とは反対側の位置、 さらに 詳しくは、 パーナボディ 1 0 9の上端縁に近い位置に穿設されている。

また、 このパーナボディ 1 0 9内の空間は燃焼用空気通路 1 1 3となっており、 この燃焼用空気通路 1 1 3の途中には、 複数の蓄熱体 1 1 7が収容されている。 各蓄熱体 1 1 7は、 パーナボディ 1 0 9の下側部分に並んで配置されている。 各 蓄熱体 1 1 7は、 例えば、 比較的圧力損失が低い割りに熱容量が大きく、 耐久性 の高い材料 （例えば、 セラミックス） を筒形状に成形したハニカム状のものであ る。 したがって、 各蓄熱体 1 1 7内を空気が通過することができる。 この場合に 通過空気は各蓄熱体 1 1 7から熱を奪って昇温する。 なお、 パーナボディ 1 0 9 の下端には、 フランジ 1 0 9 bが形成されており、 ダク ト （空気通路機構） 1 1 0が固定されている。 これにより、 パーナボディ 1 0 9内の燃焼用空気通路 1 1 3は、 空気通路機構 1 1 0に接続される。 また、 パーナボディ 1 0 9の先端には フランジ 1 0 9 cが形成されており、 ラジアントチューブ 1 0 3と共に取付部 1 0 7 bに固定されている。

パーナガン 1 1 1は、 燃料通路 1 1 9、 パイロッ ト燃焼用空気通路 1 2 1及び 図示しない点火プラグ等より構成されている。 燃料通路 1 1 9とパイロッ ト燃焼 用空気通路 1 2 1とは、 隣接して配置されている。 即ち、 パイロッ ト燃焼用空気 通路 1 2 1内には、 これと同心円状に燃料通路 1 1 9が配置されている。 したが つて、 パーナガン 1 1 1の構造は単純であり、 バーンガン 1 1 1を比較的細く形 成することができる。 このパーナガン 1 1 1は、 バーナボディ 1 0 9の孔 1 0 9 aからラジアントチューブ 1 0 3内に挿入されている。 したがって、 バーナガン 1 1 1の周りの空間が燃焼用空気通路 1 1 3になる。 パーナガン 1 1 1の先端は、 炉壁内面の近傍位置にまで達し、 詳しくは後述するバッフル 1 1 5で支持されて いる。

パーナガン 1 1 1の燃料通路 1 1 9には、 燃料供給通路 1 2 3を介して、 図示 しない燃料供給源が接続されている。 この燃料供袷通路 1 2 3を図 2 2に示す。 なお、 その動作は図 1 2の場合と同様なので省略する。

バッフル 1 1 5は、 例えば、 ラジアントチューブ 1 0 3内の炉壁 1 0 7内面に ほぼ対応する位置に配置されているが炉外方向に後退しても特段のことはない。 このバッフル 1 1 5は、 円板部 1 1 5 aと、 この円板部 1 1 5 aの全周縁からバ ーナガン 1 1 1の方向に向けて延びる周壁 1 1 5 bより構成され、 周壁 1 1 5 b にはフランジ 1 0 3 aと重なるフランジ 1 3 5 aに固定された内管を連接して、 これらは一体的に成形されている。 円板部 1 1 5 aの直径は、 ラジアントチュー ブ 1 0 3の内径と略同一に値設定され、 円板部 1 1 5 aはラジアントチューブ 1 0 3内を閉塞している。

この円板部 1 1 5 aには、 図 2 3に示すように、 切欠 1 1 5 d及び小径孔 1 1 5 cが設けられている。 円板部 1 1 5 aの切欠 1 1 5 dは、 円板部 1 1 5 aの下 端部分を半月状に切り欠いている。 この切欠 1 1 5 dは、 ラジアントチューブ 1 0 3と共に燃焼用空気噴射口 1 3 3を規定する。 即ち、 燃焼用空気噴射口 1 3 3 は、 ラジアントチューブ 1 0 3の横断面に対して偏心して設けられており、 燃焼 用空気はラジアントチューブ 1 0 3内空間の偏心した位置に噴出する。

また、 円板部 1 1 5 aの小径孔 1 1 5 cは、 パーナボディ 1 0 9の孔 1 0 9 a に対向している。 小径孔 1 1 5 cの直径は、 パーナガン 1 1 1の先端の外径と略 同一寸法値に設定されている。 また、 小径孔 1 1 5 cの周縁は、 パーナボディ 1 0 9に向けて延出し、 円筒状部分 1 1 5 eを構成し、 パーナガン 1 1 1の先端が 挿入されて支持される。 したがって、 バーナガン 1 1 1は、 ラジアントチューブ 1 0 3と略平行に配置され、 先端は燃焼用空気噴射口 1 3 3と離間している。 バ ッフル 1 1 5の周壁 1 1 5 bは、 ラジアントチューブパーナ 1 0 3の内周面に固 定されている。 なお、 燃焼用空気通路 1 1 3には、 前述したように空気通路機構 1 1 0が接続 されており、 この空気通路機構 1 1 0を介して図示しない燃焼用空気供給源から 適量の燃焼用空気が圧送される。

さらに、 上記パーナガン 1 1 1は、 パイロット燃焼用空気通路 1 2 1内に燃料 通路 1 1 9を配設することで、 パイロッ ト燃焼用空気通路 1 2 1を燃焼通路 1 1 9に隣接し設けている。 パーナガン 1 1 1の周りの空間は燃焼用空気通路 1 1 3 となっており、 パーナ 1 0 5が非作動の待機状態となっている場合には、 この燃 焼用空気通路 1 1 3内を高温の排気ガスが流れる。 しかし、 パイロッ 卜燃焼用空 気通路 1 2 1内には燃焼前で低温の燃焼用空気が常に供給されており、 また、 燃 料通路 1 1 9内には、 パイロッ ト燃焼に必要な量の燃料が流れている。 したがつ て、 このパーナ 1 0 5では、 燃料通路 1 1 9内の燃料が、 燃焼用空気通路 1 1 3 内の排気ガスの熱で加熱され高温になることがない。

なお、 他方のパーナ 1 0 5も、 上述した一方のパーナ 1 0 5と同様に構成さ 同様に作動する。 したがって、 他方のパーナ 1 0 5についての説明は省略する。 ただし、 燃料供給源、 燃焼用空気供給源及び燃焼用空気供給源については、 一方 のパーナ 1 0 5と同一のものを共有することが望ましい。

この場合、 燃焼用空気供給源に通じる空気通路機構 1 1 0は、 図 2 0に示す四 方弁 1 4 1を備えることが望ましい。 つまり、 四方弁 1 4 1を第 1位置 （図示す る位置） に切り替えた場合には、 一方のパーナ 1 0 5の燃焼用空気通路 1 1 3が 燃焼用空気供給源に接続されると共に、 他方のパーナ 1 0 5の燃焼用空気通路 1 1 3が大気側に接続され、 また、 四方弁 1 4 1を第 2位に切り替えた場合には、 —方のパーナ 1 0 5の燃焼用空気通路 1 1 3が大気側に接続されると共に、 他方 のパーナ 1 0 5の燃焼用空気通路 1 1 3が燃焼用空気供給源に接続されるように 構成する。

また、 図 2 4に示すように、 パーナ 1 0 5には燃焼用空気通路 1 1 3内へ別に 設けたパイロッ トパーナ 1 1 2によってパイロット燃焼させるようにしてもよい。 このパイロッ トパーナ 1 1 2でパイロッ ト燃焼させることによって、 燃焼用空気 が十分な着火源かつ酸素源となる温度、 すなわち、 燃料の着火温度より 1 0 0て 程度以上の高温まで昇温するようにできる。 さらに、 温度測定器 1 1 4を設けて もよく、 その結果、 噴出される空気温度が監視できるので、 着火時の安全性を確 保し、 燃焼用空気温度が燃料の着火温度より 1 0 o °cほど高温となるようにパイ ロッ トパーナ 1 1 2の燃焼量を制御することができる。

そのほかに、 バッフルプレート 1 5 3に熱膨張率の高い材料を用いることで、 燃焼用の空気が低温のときは、 燃焼用空気噴射口 1 3 3が大きくなり、 空気流速 を低速化し、 温度上昇とともに燃焼用空気噴射口 1 3 3が小さくなることで高速 化を図ることができる。

また、 図 2 5 A〜図 2 5 Fに示すように、 燃料噴射口 1 1 9 aおよび燃焼用空 気噴射口 1 3 3は、 相互に離間しているように設けることに変わりはない力、 双 方の噴射口の横断面形状を円形で複数個設けること、 周縁に沿って細長くするこ と等に変形してもよく、 低 N O x燃焼、 設備費、 維持費の低廉化を図ることなど ができる力 燃料ガス供給口は空気との混合を高速に行うために円形よりもスリ ッ ト形状の吐出口であることが望ましく、 なお、 燃焼用空気噴射口 1 3 3におい ては、 自己再循環流を大きくするためからも円形であることが望ましい。

また、 図 2 6 A、 図 2 6 Bに示すように、 燃料噴射口 1 1 9 aと燃焼用空気通 路 1 3 3とは相互に離間させておいて、 さらに燃料通路 1 1 9を延伸させること によって、 より低 N O x燃焼させるようにしてもよい。

ここで、 燃焼用空気とパーナ 1 0 5の作動との関係は、 すでに図 1 4、 1 6を 用いて説明したものと同様であるので省略する。

ラジアントチューブパーナ 1 0 1は上記のように稼動させる力 その燃焼状態 を図 2 7に示す模式図を用いて説明する。 蓄熱体 1 1 7から奪熱して高温になつ た燃焼用空気 A 2は、 燃焼用空気通路 1 1 3.を通って偏心している燃焼用空気噴 射口 1 3 3から噴出する。 一方、 燃料ガス Fは燃焼用空気噴射口 1 3 3とは離間 した位置にあってパーナガン 1 1 1が接続された小径口 1 1 5 cから噴出され、 ラジアントチューブ 1 0 3内で燃焼用空気 A 2の高速噴流によって形成される自 己循環流 Gに巻き込まれながら燃焼する。 このとき、 燃料ガス Fは、 排気ガスを 主体とする自己循環流 Gと混合し、 低カロリー化されることにより、 燃焼時の火 炎温度が低下し、 低 N O x燃焼が可能となる。 さらに高速の空気噴流上で燃焼反 応が起こるため、 燃焼反応が遅延し、 燃焼反応範囲が広がって、 燃焼反応エネル ギ一が分散され、 さらに火炎温度が低下し低 N O X化が可能となる。 また、 燃焼 反応が遅延し、 燃焼反応範囲が広がったことに伴い、 火炎の最高温度点を炉壁厚 をこえた炉内の位置に発生させられるので、 燃焼反応によって発生した熱ェネル ギ一が炉内に放出されるので、 火炎温度の過度な上昇が防止でき、 この点からも 低 N O x化が可能となる。 その上、 高速な空気噴流によって排気ガスを主とする 自己循環流が巻き込まれたことによる燃焼反応場での質量流量が増加し、 さらに 火炎温度が低下し低 N 0 X燃焼化を可能にするものである。 本発明と従来例とを 示す表 3から明らかなように、 本発明によって燃焼温度を低下させ、 N O xの発 生量を極めて少ない範囲に低減することができる。

ところで燃焼用空気流速を高速にすると、 火炎の浮き上がり、 吹き飛びによる 失火の発生が予想されるが、 燃料の着火温度以上の高温予熱空気であれば、 燃焼 空気流速 （コークス炉ガス （以下 C O Gと表記する） が S O mZ s ) でも失火が 発生することはない。 C O Gでは 1 5 O m/ sの高速でも燃焼可能であり、 燃焼 用空気流速の上限を実験上では確認できなかった。

尚、 上述の実施例は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるも のではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。 例えば、 ラジアントチューブパーナ 1 0 1においては、 各パーナ 1 0 5の作動、 待機状態の切り替えを、 T時間毎に繰り返す構成としたがこれに限るものではな く、 各蓄熱体 1 1 7の温度を監視し、 この温度が設定温度に達した時点で、 各バ ーナ 1 0 5の作動、 待機を切り替える構成としても良い。

さらに、 パーナ 1 0 5においては、 各蓄熱体 1 1 7をパーナボディ 1 0 9内の 下側に並べて収容する構成としたが、 主燃焼用空気通路 1 1 3内、 又は、 これに 接続される空気通路機構 1 1 0の通路途中であれば各蓄熱体 1 1 7の収容位置は これに限るものではなく、 例えば蓄熱体 1 1 7をパーナガン 1 1 1の周囲に並べ て収容しても良い。

図 2 8 A〜図 2 8 Cは本発明の別の例である蓄熱式ラジアントチューブパーナ を示す。 図 2 8 Aは、 この蓄熱式ラジアントチューブパーナの構成図、 図 2 8 B は、 図 2 8 Aの I— I断面図、 図 2 8 Cは、 図 2 8 Aの II一 II断面図である。 こ の蓄熱式ラジアントチューブバーナは、 U字型に成形されたラジアントチューブ 2 0 1の両端部に、 パーナ 2 0 2が対向して挿入された構造となっている。 バー ナ 2 0 2は、 中心部に燃料を供給する燃料通路 2 0 3とその回りにパイ口ッ ト燃 焼用空気を供給するパイロッ ト燃焼用空気通路 2 0 4を有するパーナガン 2 0 5 と、 パーナガン 2 0 5の回りに設けたそれより大きな内径を持った燃焼用空気通 路 2 0 6と、 燃焼用空気通路 2 0 6の途中に配置したハニカム状セラミ ック製の 蓄熱体 2 0 7と、 同じく燃焼用空気通路 2 0 6の途中に蓄熱体 2 0 7によりも前 方に配置し、 約 4 5度の角度を持った旋回羽根 2 0 8と、 燃焼ガスを逆流させな いためのバッフル 2 0 9と、 バーナガン 2 0 5、 旋回羽根 2 0 8およびバッフル 2 0 9とで囲まれる循環流巻込部 2 1 0とから構成されている。

この実施例において、 燃焼用空気通路 2 0 6の外径はラジアントチューブ 2 0 1の内径よりも若干小さく して旋回した燃焼用空気が外側に広がるスペースを持 たせている。

そして、 一方のパーナ 2 0 2で燃焼しているときには、 他方のパーナ 2 0 2で 燃焼排ガスを吸引し、 蓄熱体 2 0 7を通して燃焼排ガスの保有する顕熱を蓄熱す る。 燃焼時には、 蓄熱した蓄熱体 2 0 7を通して燃焼用空気を予熱し、 予熱した 燃焼用空気を使用して、 燃料を燃焼させる。

したがって、 一方のパーナ 2 0 2に燃料ガスと燃焼用空気を供給して燃焼して いるときには、 他方のパーナ 2 0 2では、 燃料ガスの供給を停止するとともに、 蓄熱体 2 0 7を通過した燃焼排ガスを排気することになり、 燃焼用空気の供給と 燃焼排ガスの排気とは、 四方弁 2 1 1を使用して切り換えを行っている。

上述した蓄熱式ラジアントチューブパーナを使用して、 燃料の燃焼を行う場合 のメカニズムを図 2 9により説明すると、 次のとおりである。 すなわち、 燃焼用 空気は、 燃焼用空気通路 2 0 6に供給され、 蓄熱体 2 0 7を通過する間に、 蓄熱 体 2 0 7に蓄熱した熱エネルギーにより、 高温に予熱される。 そして、 旋回羽根 2 0 8により旋回力を与えられ、 旋回流 2 1 2となる。 燃焼空気がチューブ内に 噴き出す時の流速は約 5 0 m/ sである。 燃焼空気は運動量を持っているので遠 心力が働きラジアントチューブ 2 0 1の内壁に沿った流れとなる。 燃焼排ガスは 他方のパーナから吸引されているので、 燃焼空気は他方のパーナ 2 0 2に向かつ て前進する。 一方、 燃料ガスは、 燃料通路 2 0 3に供給され、 燃料通路 2 0 3の先端部 2 0 3 aからラジアントチューブ 2 0 1内に、 流速約 1 0 O mZ sで拡散的にではな く、 直線的に噴出される。 燃焼用空気の旋回流 2 1 2と噴出された燃料の流れ 2 1 3との間には、 径の差による空間部がある。 また、 燃料 ·燃焼空気の流速はそ の後の燃焼排ガスの流速に比べ高速なので、 燃焼部分に比べて相対的に負圧とな る。 したがって、 燃料の燃焼によって発生した燃焼排ガスの一部は燃料の噴出方 向と逆方向の、 燃料通路に向かう循環流 2 1 4が形成される。 燃料の流れ 2 1 3 の一番外側に位置する部分 2 1 3 aが、 この燃焼排ガスの循環流 2 1 4に乗って、 燃焼用空気の旋回流 2 1 2の方向に運ばれ、 燃焼用空気に巻き込まれて燃焼する。 燃料の流れ 2 1 3の一番外側に位置する部分 2 1 3 aよりも内側の部分 2 1 3 b は、 一番外側に位置する部分 2 1 3 aよりも前方に進むが、 燃焼排ガスの循環流 2 1 4は循環しながら前進しているので、 この部分も遅れて燃焼排ガスの循環流 2 1 4に乗り、 燃焼用空気の旋回流 2 1 2の方向に運ばれ、 燃焼用空気に巻き込 まれて燃焼する。 さらに、 燃料の流れ 2 1 3の内側の部分 2 1 3 cも同じように して、 燃焼排ガスの循環流 2 1 4に乗り、 燃焼用空気の旋回流 2 1 2の方向に運 ばれ、 燃焼用空気に巻き込まれて燃焼するというように、 順次燃焼する。

このように、 燃料通路から噴射された燃料は、 短時間で一度に燃焼するのでは なくて、 徐々に燃焼していくので緩慢燃焼となり、 燃焼温度が上昇しないので、 窒素酸化物 （N O x ) の発生が抑制される。

製鉄所の副製混合ガスを用いた実験によれば、 従来の空気二段燃焼方式で 4 5 0 p p mの窒素酸化物が発生していたのと同じ条件を用いた本発明の方式の場合、 約 1 3 0 p p mの窒素酸化物濃度となり、 大きな N O x低減効果が得られた。 上述した蓄熱式ラジアントチューブパーナには、 パーナガン 2 0 5、 旋回羽根 2 0 8およびバッフル 2 0 9とで囲まれる循環流流入部 2 1 0を設けている。 こ のような循環流流入部 2 1 0を設けたのは、 燃焼排ガスの循環流 2 1 4がこの循 環流流入部 2 1 0に流入し、 燃焼用空気と熱交換して燃焼用空気の温度を下げる と共に、 燃焼排ガスの循環流 2 1 4に乗った燃料ガス力、 燃焼用空気の旋回流 2 1 2の開始点から旋回流 2 1 2に巻き込まれて燃焼するので、 より効率的に窒素 酸化物 （N O x ) の発生が抑制されることを実験的に確認したからである。 燃焼用空気が噴出する外径とラジアントチューブの内径の間に隙間を持たせて あるために、 噴出した燃焼用空気は噴出時よりもさらに外側に広がり、 負圧の部 分が大きくなって循環流の巻き込み効果が大きくなるので、 より効率的に窒素酸 化物 （NOx) の発生が抑制される。

本発明は、 2段燃焼法と比較して、 燃料 ·空気の吹き込み口が基本的に各 1つ なので構造が簡単となり、 全ての径のラジアントチューブに適用できる。

また、 本発明は、 発生した燃焼排ガスがラジアントチューブの他端に達し、 旋 回羽を通過するので、 円周方向に旋回しながら、 パーナと対抗して配置してある 蓄熱体を通過する。 ラジアントチューブからの放熱などによって、 ラジアントチ ユーブ断面において燃焼排ガスに温度分布があった場合、 旋回羽は燃焼排ガスの 温度分布を均一化する作用をもつ。 このため、 蓄熱体に達した燃焼排ガスは、 保 有する熱エネルギーが均一に蓄熱され、 蓄熱体の温度がより均一になるので、 平 均的に、 より高温の予熱空気が得られる効果がある。

本発明は、 ハニカム状のセラミック蓄熱体を用いたことにより、 同一の熱効率 のアルミニウムボール状蓄熱体と比較して蓄熱体の層の厚さが薄いことにより、 燃焼用空気の圧力損失も少なく低動力で燃焼できる効果がある。

本発明は、 蓄熱体を用いることで高温の燃焼空気が得られるので、 着火遅れ等 によるラジアントチューブ内の圧力が瞬時的に上昇する、 いわゆる燃焼ショック も緩和されるので、 安定して燃焼が行える効果がある。

上記は燃料が気体の場合について説明した。 本発明は、 霧化された液体燃料に ついても同様の構成 ·効果を持たせることができる。

図 30は、 本発明に係るラジアントチューブパーナの一実施例を示す図である。 同図はトライデント型のラジアントチューブパーナであり、 ラジアントチューブ 310はチューブ 301A〜301 Cが設けられ、 これらのチューブの端部には 蓄熱式のパーナ A〜Cがそれぞれ設けられている。 パーナ A〜Cは蓄熱体 302 a〜302 cとこれらの蓄熱体を貫通するノズル 306 a〜 306 cとによって 形成されている。 なお、 チューブ 301 A〜301 Cの断面積は全てにわたって 略等しい円形である。

ノズル 306 a〜 306 cは燃料電磁弁 303 a〜 303 cを介して燃料が供 給され、 その燃焼用空気は空気電磁弁 3 0 4 a〜3 0 4 cを介してチューブ 3 0 1 A〜3 0 1 Cの内に供給されるようになされている。 また、 燃焼排ガスは排ガ ス電磁弁 3 0 5 a ~ 3 0 5 cを介して炉 （チューブ） 外に排出されるようになさ れている。 これらの電磁弁 3 0 3 a〜3 0 3 c , 3 0 4 a〜3 0 4 c， 3 0 5 a 〜3 0 5 cはシーケンス回路を備える制御装置 3 0 7によって開閉制御がなされ ている。 また、 各チューブの端部にはパイロッ トパーナが設けられている （図示 なし） 0

次に、 図 3 1の夕イミングチャートを参照して、 図 3 0の実施例の動作を説明 する。 図 3 1は図 3 0の実施例の交番燃焼動作を示し、 この動作は制御装置 3 0 7によって自動制御されている。

先ず、 燃焼制御について簡単に説明すると、 パイロッ トパーナを点火してバー ナ Aを燃焼させ、 その時のチューブ 3 0 1 B , 3 0 1 Cは蓄熱体 3 0 2 b， 3 0 2 cを介して燃焼排ガスを吸引 ·排気できる状態に設定されている。 また、 蓄熱 式パーナ A〜Cの燃焼及び消火方法は、 先ず、 燃焼用空気を供給された状態で燃 料を供給して点火し、 消火は燃料の供給を遮断した後に、 燃焼用空気を遮断する ようにする。 燃焼用空気と燃料の供給のタイミングの遅延は 2秒である。 この遅 延時間は各パーナの燃焼前は燃焼排ガスを吸引しているので、 空気電磁弁 3 0 4 a〜3 0 4 cからパーナまでの配管、 蓄熱体 3 0 2 a〜3 0 2 cなどに充満した 燃焼排ガスを空気パージ （空気換気） する為の遅延時間である。 また、 燃料の不 完全燃焼を防ぐための遅延時間である。 従って、 この遅延時間は燃焼排ガスを空 気に置換する為に必要な時間である。

図 3 1 ( 1 ) に示すように、 パーナ Aを点火して燃焼状態とし、 次にパーナ A を消火してパーナ Bを燃焼状態とし、 続いてパーナ Bを消火してパーナ Cを燃焼 状態とする。 このように順次に燃焼状態を切り替えながらラジアントチューブバ ーナを所定の温度に設定する。 以下、 その燃焼制御の詳細について説明する。 先ず、 パーナ Aの燃焼について図 3 1 ( 2 ) を参照して説明すると、 時刻 で空気電磁弁 3 0 4 aを開いてチューブ 3 0 1 A内に燃焼用空気を送り込むと同 時に、 排ガスを排気するために排ガス電磁弁 3 0 5 b, 3 0 5 cを開く。 その後、 燃料電磁弁 3 0 3 aを開いて燃料を送り込み燃焼を開始する。 パーナ Aの燃焼周 期は蓄熱体 3 0 2 a〜3 0 2 cの蓄熱容量に合わせて設定すればよく、 この実施 例では 3 0秒間に設定した。 その後、 燃料電磁弁 3 0 3 aを閉じ、 その 2秒後の 時刻〖ェ で空気電磁弁 3 0 4 aを閉じてバーナ Bの燃焼に移行する。 燃焼排ガス は排ガス電磁弁 3 0 5 b， 3 0 5 cが開かれているので、 パーナ B， C側から排 気する。 この遅延時間は、 燃料電磁弁 3 0 3 aからパーナノズルまでの配管中に 残存する燃料が残圧によって噴出するが、 燃料供給を先に停止した後に、 燃料用 空気を遮断することによつて燃料が完全燃焼させることが可能である。 このよう に制御することにより、 不完全燃焼による一酸化炭素ガス （C Oガス） が発生せ ずに安全な交番燃焼を継続させることができる。 なお、 この燃料供給先行停止期 間を燃焼実験結果に基づいて 2秒に設定したが、 燃料電磁弁 3 0 3 aからパーナ ノズルまでの配管中に残存する燃料が残圧によって噴出しつくす時間以上に設定 すればよく、 少なくとも 0. 5秒程度は必要とする。

次に、 パーナ Aの燃焼状態が時刻 から ェ までの 3 0秒間経過すると、 バ ーナ Bの燃焼に移行する。 パーナ Bはパーナ Aと同様な操作がなされる。 図 3 1

( 2 ) を参照して説明すると、 時刻 で空気電磁弁 3 0 4 aが遮断されると同 時に、 排ガス電磁弁 3 0 5 aが開かれ、 パーナ Bの空気電磁弁 3 0 4 bが開か チューブ 3 0 1 B内に燃焼用空気が供給される。 排ガス電磁弁 3 0 5 cは開かれ た状態を維持する。 時刻 t _χ から 2秒後に燃料電磁弁 3 0 3 bが開かれ、 燃料が 供給され、 パーナ Bは燃焼を開始する。 チューブ 3 0 1 B内の燃焼排ガスはバー ナ A， C側に吸引され、 蓄熱体 3 0 2 a , 3 0 2 cに燃焼排ガスの顕熱が蓄積さ れる。 空気電磁弁 3 0 4 bから供給される燃焼用空気は蓄熱体 3 0 2 bを iii し、 時刻 t _Q 〜t i 間で蓄熱体 3 0 2 bに蓄積された回収熱によって燃焼用空気を予 熱してパーナ Bに供給される。 時刻 1 〜 t ₂ 間はパーナ Cは燃焼排ガス吸引状 態を維持し、 蓄熱体 3 0 2 cは、 時刻 t G 〜 t ₂ 間、 燃焼排ガスの顕熱を蓄積し ている。 パーナ Bは時刻 t ₂ に達するまうに燃料電磁弁 3 0 3 bを遮断して時刻 t ₂ で空気電磁弁 3 0 4 bを遮断して消火状態とする。 時刻 では排ガス電磁 弁 3 0 5 bを開くと同時に、 空気電磁弁 3 0 4 cを開き、 排ガス電磁弁 3 0 5 c を閉じてパーナ Cの燃焼に移行する。 排ガス電磁弁 3 0 5 aは開いた状態を維持 する。 パーナ Cは、 時刻 t ₂ で空気電磁弁 3 0 4 cを開き、 その 2秒後に燃料電磁弁 3 0 3 cが開かれて燃焼を開始する。 空気電磁弁 3 0 4 cが開かれる時間は交番 燃焼の切替時間が 3 0秒であるので燃料電磁弁 3 0 3 cが開かれている時間は 2 6秒間である。 パーナ Cが燃焼状態にあるときは、 排ガス電磁弁 3 0 5 a， 3 0 5 bは開かれ、 燃焼排ガスが炉外に排気される。 その際に、 排ガスの顕熱が蓄熱 体 3 0 2 a , 3 0 2 bに蓄積される。 空気電磁弁 3 0 4 cから供給される燃焼用 空気は蓄熱体 3 0 2 cによって予熱されてパーナ Cに供給される。 そして、 時刻 t ₃ でパーナ Cを消火状態とし、 パーナ Aを燃焼状態とする。 以下、 図 3 1 ( 1 ) で運転状況を示したように、 パーナ B， C， …を順次切り替えながら燃焼をラジ アントチューブパーナの稼動停止又は休止まで継続する。

なお、 消火時は、 全ての燃料供給電磁弁 3 0 3 a ~ 3 0 3 c 及びパイロッ ト パーナの燃料供給弁 （図示なし） をオフ状態とし、 パーナ A, B , Cに燃焼空気 のみを流して約 9 0秒間交番燃焼状態の場合と同様に空気電磁弁及び排ガス電磁 弁を作動させてチューブ内の燃焼ガスを空気パージする。

このように、 排ガス電磁弁 3 0 5 a〜3 0 5 cが開かれている間は、 そのチュ 一ブの蓄熱体は、 排ガスの顕熱によって熱に蓄積され、 空気電磁弁 3 0 4 a〜3 0 4 cが開かれている間は、 そのチューブの燃焼用空気はその蓄熱体の回収熱に よって予熱されて燃焼に供される。 この実施例では、 交番燃焼時間が 3 0秒であ り、 遅延時間が 2秒、 そして、 燃料供給先行停止期間が 2秒であるので、 燃料電 磁弁 3 0 3 a〜 3 0 3 cが開かれている時間は 2 6秒である。 このように交番燃 焼させることによって、 ラジアントチューブパーナの熱効率が改善されている。 このように順次に燃焼チュ一ブを切り替えて燃焼を継続する。

なお、 本発明のラジアントチューブバーナは、 短時間で点火 ·消火を繰り返す 交番燃焼装置であるので、 火炎監視装置を設置して、 安全対策が取られている。 また、 排ガスの煙道には C O検出器を設置して不完全燃焼が監視されている。 次に、 本発明のラジアントチューブパーナの他の実施例を図 3 2に基づいて説 明する。 図 3 2の実施例は、 図 3 0の実施例とラジアントチューブの形状が異な るが、 他は図 3 0と同一であり、 同一部分には同一符号が付与されている。

同図に於いて、 ラジアントチューブ 3 1 0は幹管 3 1 O Aとこの幹管から延び る枝管 （チューブ） 3 0 1 A〜3 0 1 Cとからなる。 枝管 3 0 1 A〜3 0 1 Cの 端部には蓄熱式パーナの A〜Cが設けられている。 燃料供給電磁弁 3 0 3 a〜3 0 3 c、 燃焼用空気を制御する空気電磁弁 3 0 4 a〜 3 0 4 c、 及び排ガス電磁 弁 3 0 5 a〜3 0 5 cは、 図 3 0の実施例と同一であり、 制御装置 3 0 7によつ て開閉制御がなされている。

枝管 3 0 1 A〜3 0 1 Cと幹管 3 1 0 Aの断面積は、 （枝管内断面積） < (幹 管内断面積） の関係にある。 幹管 3 1 O Aを流動する燃焼排ガスの均圧 （ヘッダ 一） の役割をしている。 従って、 パーナ A〜Bが交番燃焼し、 例えば、 燃焼排ガ スが幹管 3 1 O Aを通過してそれぞれ枝管 3 0 1 A, 3 0 1 Cを通過したとして もそれぞれの技管 3 0 1 A, 3 0 1 Cに流れる流量は略均等になる。 この実施例 では、 （幹管内断面積） Z (技管内断面積） ≥ 1 . 5に設定されている。

なお、 パーナ A〜Cは、 図 3 1で説明した交番燃焼動作を行うので、 その説明 は省略する。

次に、 本発明のラジアントチューブパーナの他の実施例を図 3 3に基づいて説 明する。 図 3 3の実施例は、 蓄熱式のパーナを四個備え、 その個数に合わせて電 磁弁の数が増加しているが、 基本的構成は、 図 3 2の実施例と同一であり、 図 3 2と同一部分には同一符号が付与されている。

同図に於いて、 ラジアン卜チューブ 3 1 0は幹管 3 1 O Aに枝管 3 0 1 A〜3 0 1 Dが設けられ、 枝管 3 0 1 A〜3 0 1 Dの端部に H蓄熱式のパーナ A〜Dが 設けられている。 パーナ A〜Dは蓄熱体 3 0 2 a〜3 0 2 dとノズル 3 0 6 a〜 3 0 6 dとによってそれぞれ形成されている。 燃料、 燃焼用空気のバーナヘの供 給及び排ガスの排気を行うための燃料電磁弁 3 0 3 a〜3 0 3 d、 燃焼用空気を 制御する空気電磁弁 3 0 4 a〜3 0 4 d及び排ガス電磁弁 3 0 5 a〜3 0 5 dが 設けられている。 これらの電磁弁は制御装置 3 0 7によって制御されている。 こ の実施例では、 幹管 3 1 O Aと枝管 3 0 1 A〜3 0 1 Dの断面積の関係は、 （幹 管内断面積'） / (枝管内断面積） 2に設定されている。 幹管 3 1 0 Aと枝管 3 0 1 A〜3 0 1 Dの断面積との関係をこのような関係に設定することにより、 図 3 2の実施例と同様な効果を有する。

この実施例の燃焼動作について、 図 3 4及び図 3 5を参照して説明する。 図 3 3のラジアン卜チューブパーナでは、 パーナ A〜Dの燃焼を、 図 3 4に示すよう に、 パーナ A, B , C， D順に切り換えて燃焼制御を行っている。 この実施例の 燃焼制御では、 例えば、 パーナ Aの一つが燃焼している場合に、 他の三つのバー ナ B〜D側に燃焼排ガスが吸引されるように動作している。 その詳細なタイミ力 グチヤー卜が図 3 5に示されている。

図 3 5に於いて、 （1 ) 〜 （4 ) はパーナ A〜Dの燃焼，排気動作を示してい る。 先ず、 バ―ナ Aについて、 図 3 5 ( 1 ) で説明すると、 空気電磁弁 3 0 4 a を開き、 その後、 燃料電磁弁 3 0 3 aを開いてパーナ Aを燃焼状態とする。 バー ナ B， C , Dは時刻 で排ガス電磁弁 3 0 5 b〜3 0 5 dを開き、 燃焼排ガス を炉外に排気する。 燃料電磁弁 3 0 3 aを閉じ、 時刻 1ェ で空気電磁弁 3 0 4 a を閉じてパーナ Aを消火状態とし、 排ガス電磁弁 3 0 5 aを開き、 パーナ C， D の排ガス電磁弁 3 0 5 c , 3 0 5 dは開いた状態を維持する。

次に、 パーナ Bの燃焼動作は、 図 3 5 ( 2 ) に示すように、 時刻 で空気電 磁弁 3 0 4 bを開き、 燃料電磁弁 3 0 3 bを開いて燃焼状態とし、 同時に排ガス 電磁弁 3 0 5 bを閉じる。 燃料電磁弁 3 0 3 bを閉じて時刻 t。 で空気電磁弁 3 0 4 bを閉じてパーナ Bは消火する。 同時に排ガス電磁弁 3 0 5 bを開いてバー ナ Cの燃焼に移行する。

パーナ Cの燃焼動作は、 図 3 5 ( 3 ) に示すように、 時刻 t _Q で空気電磁弁 3 0 4 cを開き、 燃料電磁弁 3 0 3 cを開いて燃焼状態とし、 同時に排ガス電磁弁 3 0 5 cを閉じる。 燃料電磁弁 3 0 3 cを閉じて時刻 t ₃ で空気電磁弁 3 0 4 c を閉じて消火する。 同時に排ガス電磁弁 3 0 5 cを開く。

続いて、 パーナ Dの動作は、 図 3 5 ( 4 ) に示すように、 時刻 t ₃ で空気電磁 弁 3 0 4 dを開き、 燃料電磁弁 3 0 3 dを開いて燃焼状態とし、 同時に排ガス電 磁弁 3 0 5 dを閉じる。 燃料電磁弁 3 0 3 dを閉じて後に時刻 で空気電磁弁 3 0 4 dを閉じて消火する。 同時に排ガス電磁弁 3 0 5 dを開く。 この動作を繰 り返して交番燃焼を行ってラジアントチューブバーナを加熱する。

図 3 3のラジアントチューブパーナでは、 図 3 6に示すように、 パーナ A, B, C, Dの順に燃焼制御を行ってもよい。

次に、 本発明のラジアントチューブパーナの他の実施例を図 3 7に基づいて説 明する。 図 37の実施例は、 五つに分岐したチューブに合わせてそれぞれに蓄熱 式のパーナが設けられている。 図 33と同一部分には同一符号が付与されている。 同図に於いて、 ラジアントチューブ 310は、 幹管 31 OAに枝管 301 A〜 301 Eが設けられ、 それらの端部に蓄熱式のパーナ A〜Eが設けられている。 パーナ A〜Eは蓄熱体 302 a〜302 eとノズル 306 a〜306 eとによつ てそれぞれ形成されている。 燃料、 燃焼用空気のバーナヘの供給及び排ガスの排 気を行うための燃料電磁弁 303 a〜303 e、 燃焼用空気を制御する空気電磁 弁 304 a〜 304 e及び排ガス電磁弁 305 a〜305 eが設けられている。 これらの電磁弁は制御装置 307により制御されている。

この実施例では、 1本のパーナを燃焼させ、 他の 4本のパーナで燃焼排ガスを 吸引する運転も可能であるが、 図 38に示すように、 2本のパーナを燃焼させて、 3本のパーナを燃焼排ガスを吸引するように運転した例を示している。 ここの電 磁弁の開閉動作は、 先に説明した動作と同様である。 無論、 運転パターンは、 図 38のパターンに限定することなく、 他のパターンであってもよいことは明らか でめる。

上述のように、 本発明のラジアントチューブバーナは、 様々な実施例を列挙し て説明したが、 幹管に何本の枝管を設けてもよい。 また、 燃焼状態と非燃焼状態 とするパーナの組み合わせは任意である。

前述のように、 （燃焼用空気通過時の蓄熱体圧損） < (排ガス通過時の蓄熱体 圧損） の関係にあるので、 燃焼パーナ本数は非燃焼バーナ （燃焼ガス吸引パーナ） より少ない本数で運転するのが装置の圧損を低減するのに効果的である。

また、 本実施例では、 ラジアントチューブの断面形状は円形のものが用いられ たが、 このようなパイプ状のもので構成する必要はなく、 多角形の断面を持つも ので構成してもよい。

更に、 フィンを取り付けて伝熱面積を増大させたものであってもよい。

更に、 本実施例では、 ラジアントチューブの材質として耐熱交換などの金属、 例えば、 耐熱交換が用いられたが、 セラミック製で構成してもよい。 ラジアント チューブの使用条件は充分な耐久製を維持できる材質であれば、 これらに限定す る必要はない。 図 3 9は本発明に係るラジアントチューブパーナの燃焼方法を立証するための 基本概念を示す構成図である。 4 0 1はラジアントチューブパーナで、 通常炭化 水素系の気体燃料が使用され、 内部を燃焼ガスが通過して加熱され、 その外表面 から熱を出し、 加熱炉、 熱処理炉等を加熱することにおいて従来品と同等である。 4 0 2はラジアントチューブで、 両端を塞いで燃焼室を形成するべく空間を仕切 るものである。 4 0 3は燃料噴射口で、 前記ラジアントチューブ 4 0 2の両端に 設けられ、 炭化水素系気体燃料配管に接続されている。 4 0 4は燃焼用空気噴射 口で、 前記ラジアントチューブ 4 0 2の両端に設けられ、 図示しない空気送給設 備、 および排気設備が接続され、 給気と排気を兼用しており、 何れか一端側のも のが袷気口として機能しているときは、 他端側のものは排気口として機能してい る。 4 0 5は蓄熱材で、 燃焼用空気噴射口 4 0 4に充填されており、 球状セラミ ック、 多孔質セラミックまたはその他の成型セラミック等で構成され、 燃焼用空 気噴射口 4 0 4が給気口として機能しているときは給気に奪熱され、 排気口とし て機能しているときには排気で加熱されている。 図 4 0に示すように、 燃料噴射 口 4 0 3は空気との混合を高速に行うためにスリツ ト形状をなし、 燃焼用空気噴 射口 4 0 4は自己循環流を大きくするために円形をなしており、 相互に離間する ような位置関係になっている。 本実施例においては、 燃料噴射口 4 0 3および燃 焼用空気噴射口 4 0 4の両者とも偏心させているが、 何れか一方のみを偏心させ るようにしてもよい。

そして、 ラジアン卜チューブの燃焼は両端で交互に実施する。 すなわち、 一方 の燃焼用空気噴射口 4 0 4が燃焼している間は、 他方の燃焼用空気噴射口 4 0 4 は燃焼ガスの排気口として機能させ充填した蓄熱材に蓄熱させ、 十分に蓄熱した 後に一旦燃焼を中止して、 排気口として機能していた燃焼用空気噴射口 4 0 4を 空気給気口として機能させ蓄熟材に蓄熱していた熱で空気予熱を行なうものであ る

上記のように構成したラジアントチューブパーナ 4 0 1においては、 燃焼用空 気噴射口 4 0 4から供給する燃焼用空気の給気速度を従来のラジアントチューブ パーナで使用されているより大幅に高速化し、 燃料噴射口 4 0 3の延長線の近傍 に渦流を生起させ、 燃焼ガスに自己循環流を派生させ、 高温の燃焼ガスを薄めて 燃焼温度を低減するとともに、 ラジアントチューブの長さと燃焼ガス流速から求 められる窒素酸化物の生成を短時間化して反応を非平衡状態に保持することによ り、 排気ガス中の窒素酸化物を低減させるものである。

例えば燃焼温度、 滞留時間と窒素酸化物生成の関係の事例を示す図 4 2から明 らかなように、 最高温度が 2 0 0 0 Kの燃焼火炎が形成されている場合には、 平 衡状態まで反応を行なわせれば 1 0 0 0 p p m^Jtの窒素酸化物が^^されるが、 滞留時間を 0. 1秒程度にすることによって窒素酸化物の発生量を 1 0 0 0 p p m程度にまで減少させることができる。 これからわかるように、 燃焼最高温度と 滞留時間から窒素酸化物の発生量が低減できる。

燃焼反応が平衡状態で進行しないようにするには、 ガス流速を確保して高温部 分の滞留時間を短くすることで達成できる。 これにより局所的に発生していた空 気比が 1 . 0付近の部分を大幅に減少させるとともに、 ラジアントチューブ内で の燃焼時間を完全に燃焼反応が完了する時間より短く して、 ラジアントチューブ 内の燃焼を非平衡状態とすることができる。

—方、 燃焼が非平衡で進行した場合、 燃料や燃焼方法によっては燃焼が完了し ていないことがある。 そのため、 ラジアントチューブ出口に蓄熱材等を設置する ことにより、 未燃焼ガスの反応を行なわせながら、 燃焼ガスの排熱回収を行なう ようにしている。 このようなバーナをラジアントチューブの両端に設け交互に燃 焼させる。 すなわち、 一方のパーナが燃焼している間に他方の燃焼用空気噴射口 に充填した蓄熱材に蓄熱させ、 十分な蓄熱した後に一旦燃焼を中止して蓄熱して 、た燃焼装置を稼動させて蓄熱して L、た熱で空気予熱を行なうことにより、 効率 的な燃焼を行なうことができる。

なお、 ラジアントチューブの両端から交互の間欠燃焼することから、 ラジアン トチューブ （4 0 2 ) は直管であることが熱歪の からは望ましい形状である。 ラジアントチューブ （4 0 2 ) の長さを 2 m、 チューブ直径 1 0 0 mmのもの で、 ラジアントチューブ出口での平均燃焼ガス速度 5 O m/ s e cにて、 図 4 1 に示すように、 2 0秒間隔の間欠燃焼により得られた結果を表 4に示す。 この結 果から、 従来の燃焼方式よりも窒素酸化物の低減と燃焼効率の向上を図れること が明らかである。 表 4 最高温度 （で） NO X発生量 （ppm) 従 来例 1800 700 本 発 明 1750 100

Claims

請 求 の 範 囲

(1) 燃焼排ガスと燃焼用空気とを交互に蓄熱体 （17) に通過させること によって得られる高温の燃焼用空気を用いてパーナ （5) を燃焼させるラジアン トチューブパーナであって、 燃料を噴射する燃料ノズル （19) と前記燃焼用空 気を噴射するエアースロート （13) とをラジアントチューブ （3) の端部内に 平行に配置すると共に前記エアースロート （13) の燃焼用空気噴射口 （33) を前記ラジアントチューブ （3) の内周壁面に内接あるいは接近するように偏位 させて配置したことを特徴とするラジアントチューブパーナ。

(2) 前記ノズル （19) はパイロッ トバ一ナ兼用ノズル （1 1) であるこ とを特徴とする請求項 1記載のラジアントチューブパーナ。

(3) 前記燃料ノズル （19) をラジアントチューブ （3) の中央またはラ ジアン卜チューブ （3) の内周壁面に内接しない範囲で燃焼用空気噴射口 （33) とは反対方向に偏心させたことを特徴とする請求項 1記載のラジアントチューブ パーナ。

(4) 前記ラジアントチューブ （3) に内装されるエアースロート用チュー ブの先端にラジアントチューブ （3) を塞ぐノズル支^: (15) を一体に設け、 該ノズル支持体 （15) に前記燃料ノズル （19) の先端を挿入して支持する燃 料ノズル用貫通孔 （15 c) を設ける一方、 前記ノズル支持体 （15) の周縁に ラジアン卜チューブ （3) の内周壁面と内接する貫通孔 （15 d) を設けて該貫 通孔をエア一スロート （13) の燃焼用空気噴射口 （33) とすることを特徴と する請求項 1記載のラジアントチューブパーナ。

(5) ラジアントチューブ （3) を塞ぎ前記燃料ノズル （19) の先端を挿 入して支持する燃料ノズル用貫通孔 （15 c) と前記ラジアントチューブの内周 壁面と内接する溝を周縁に有するノズル支持体 （15) を前記ラジアントチュー ブ （3) 内に設け、 前記ラジアントチューブ （3) と燃料ノズル （19) との間 で形成されるエア一スロート （13) が前記ノズル支持体 （15) の周縁の溝と ラジアントチューブ （3) の内周壁面とで形成される孔をェアースロート （13) の燃焼用空気噴射口 （33) とすることを特徴とする請求項 1記載のラジアント チューブパーナ

(6) 前記蓄熱体 （17) は通路断面積が一定でかつ直線的な流路が貫通し ているハニカム状のセラミックスであることを特徴とする請求項 1記載のラジア ントチューブパーナ。

(7) 前記パーナ （5) をラジアントチューブ （3) の両端に設置して交互 に燃焼させ、 燃焼させていない方のパーナ （5) のエアスロート （13) を通し て燃焼排ガスを排気することを特徴とする請求項 1記載のラジアントチューブバ ーナ。

(8) 燃料ノズル （19) の周囲に一次空気を流す一次空気流路を設けて、 該一次空気流路にパイロッ ト燃焼に適した量の一次空気をパーナ （5) の作動状 態とは無関係に常に流す一方、 パイロッ ト火炎を維持するに十分な量の燃料がパ ィロッ ト燃料として常に流されると共に燃焼時と燃焼停止時とで噴射燃料量が切 り替えられ、 主燃焼とパイロッ ト燃焼とが継続するパイロッ トバ一ナ兼用ノズル (11) を燃料ノズル （19) としたことを特徴とする請求項 7記載の交互燃焼 型ラジアントチューブパーナ。

(9) ラジアントチューブ （103) の内径方向に燃焼用空気噴射口 （13 3) と燃料噴射口 （119 a) とが相互に離間するように、 燃焼用空気噴射口 (133) またはおよび燃料噴射口 （1 19 a) が偏心して配置されていること を特徴とするラジアントチューブパーナ。

(10) 燃焼用空気噴射口 （133) の横断方向形状が円形であることを特 徴とするラジアントチューブパーナ。

(11) 燃焼反応によって生じる火炎の最高温度点がラジアントチューブ (103) が支えられている炉壁厚を超えた炉内の位置に発生させるようにした ことを特徴とするラジアントチューブパーナ。

(12) 燃焼用空気噴射口 （133) から噴射する空気温度が燃料の着火温 度より 100 以上高いことを特徴とするラジアントチューブパーナ。

(13) 燃焼用空気を燃料の燃焼速度の 110倍以上の高速で噴出すること を特徴とするラジアントチューブパーナ。

(14) 燃焼用空気噴射口 （133) またはおよび燃料噴射口 （1 19 a) を偏心させ、 且つ燃焼用空気噴射口 （133) から噴出して、 水素、 一酸化炭素 および炭化水素化合部からなる混合ガスを燃焼させる燃焼用空気の流速を 100 mZs e c以上としたことを特徴とするラジアントチューブパーナ。

(15) ラジアントチューブの両端のそれぞれにパーナ （202) を設けた ラジアントチューブパーナであって、 それぞれのパーナ （202) の半径方向中 心部に燃料通路 （203) が、 その外側には燃料通路径より大きい内径を持った 燃焼用空気通路 （204) が設けられ、 この燃焼用空気通路 （204) の途中に 蓄熱体 （207) と、 該蓄熱体 （207) に引続き蓄熱体で予熱された燃焼用空 気を旋回させながら噴出させる旋回手段 （208) を設けたことを特徴とするラ ジアントチューブパーナ。

(16) 前記燃料通路 （203) と前記旋回手段 （208) との間に、 燃焼 排ガスの循環流を流入させる循環流入部 （210) を設けたことを特徴とする請 求項 15記載のラジアントチューブパーナ。

(17) ラジアントチューブ （310) に少なくとも 3つ以上のバーナを備 えることを特徴とするラジアントチューブパーナ。

(18) ラジアントチューブ （310) が幹管 （31 OA) と該幹管に連設 した枝管とからなり、 前記枝管が 3つ以上 （301 A〜301 C) 設けられ、 前 記枝管の各端部にパーナを設けたことを特徴とするラジアントチューブパーナ。

(19) 前記幹管 （31 OA) の内断面積か 記枝管 （301A〜301C) の内断面積よりも大きいことを特徴とする請求項 18に記載のラジアントチュー ブパーナ。

(20) 前記パーナに蓄熱体 （302 a〜302 c) を備えることを特徴と する請求項 18に記載のラジアントチューブパーナ。

(21) 前記パーナがある周期で燃焼状態と非燃焼状態を繰り返して交番燃 焼することを特徴とする請求項 18記載のラジアントチューブパーナ。

(22) 前記パーナのうち、 燃焼パーナの数が非燃焼パーナの数より少ない 構成で交番燃焼するように制御する制御装置 （307) を備えたことを特徴とす る請求項 18記載のラジアントチューブパーナ。

(23) 前記パーナの燃焼状態と非燃焼状態との切り替えを行うパーナの数 を、 備えられているパーナの総数の二分の一以下とすることを特徴とする請求項 18記載のラジアントチューブパーナ。

(24) ラジアントチューブ （310) に設けられたパーナが交番燃焼する 際に、 燃料供給を停止してから所定時間遅延させて燃焼用空気の供給を停止する ように制御することを特徴とするラジアントチューブパーナ。

(25) ラジアントチューブ （402) の内径方向に燃焼用空気噴射口 （4 04) と燃料噴射口 （403) とが相互に離間するように、 燃焼用空気噴射口 4 04またはおよび燃料噴射口 403を偏心させて配置し、 ラジアントチューブ (402) 内へ送給した燃料ガスを非平衡状態で燃焼させることを特徴とするラ ジアントチューブパーナの燃焼方法。

(26) ラジアントチューブ （402) の内径方向に燃焼用空気噴射口 40 4と燃料噴射口 403とが相互に離間するように、 燃焼用空気噴射口 404また はおよび燃料噴射口 403を偏心させて配置し、 ラジアントチューブ内へ送給し た燃料ガスを非平衡状態で燃焼させ、 その後ラジアントチューブ （402) の出 口に設けた蓄熱室で燃焼させて平衡状態にすることを特徴とするラジアントチュ ーブパーナの燃焼方法。

(27) ラジアントチューブ （402) の内径方向に燃焼用空気噴射口 40 4と燃料噴射口 403とが相互に離間するように、 燃焼用空気噴射口 404また はおよび燃料噴射口 403を偏心させて配置し、 ラジアントチューブ内の燃焼ガ スの平均滞留時間を 1秒以下の非平衡状態の燃焼となるようにしたことを特徴と するラジアントチューブパーナの燃焼方法。

(28) 直管のラジアントチューブ （402) で非平衡状態の燃焼を行わせ ることを特徴とするラジアントチューブパーナの燃焼方法。