JPH03260508A - 帯状噴流バーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、帯状の高温の燃焼ガスを噴出するバーナに
関する。

〔従来の技術） たとえばステンレス板、メツキ用冷延鋼板、銅板、アル
ミ板などのストリップ材を連続焼鈍炉などの連続炉にお
いて効率よく加熱しようとすると、これらストリップ材
は輻射率が低いため、対流伝熱強化に頼らざるを得ない
。このため従来は通常の円筒火炎バーナを複数本千鳥状
に配列するなどして用いていたが、加熱が不均一でスト
リップ材に不均一酸化による縞模様を生じるという問題
があった。そこで燃料と燃焼用空気の混合気をスリット
状の噴出口から噴射して燃焼させる予混合式のスリット
バーナが開発されたが、燃焼用空気を予熱すると逆火を
生じやすいため、空気予熱による省エネルギ化をはかる
ことができなかった。また拡散燃焼式のスリット型バー
ナとして、たとえば特開昭５９−８９９１９号公報や同
８９９２０号公報に開示されたものがあるが、これらは
混合室が設けられているだけで燃焼室は設けられていな
いので、燃焼速度の速いＣＯＧ以外は燃焼が安定せず、
噴流速度を上げると吹消えが生じるという問題があった
。また混合気の燃焼は開放状態の炉内でおこなわれるた
め、炉内のガス流の影響を受けやすく、噴流が流れたり
、炉内ガスの巻込みにより特にスリットの長手端部では
燃焼が乱れて均一火炎が得られず、さらに混合室のみの
バーナでは、燃料ガスと燃焼用空気ノズルの噴出孔群の
孔加工誤差が直接噴流の温度分布に影響するため、スト
リップ材の均一加熱は困難であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

この発明は上記従来の問題点を解決するもので、各種の
燃料ガスに対して、予熱された燃焼用空気を用いて安定
した燃焼をおこなうことができ、温度や噴出速度が巾方
向で均一化された帯状の高温高速噴流を得ることができ
る帯状噴流バーナを提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の帯状噴流バーナは、燃料ガス供給源に接続さ
れる細長いガスチャンバに、該ガスチャンバの長手方向
に対してほぼ直角方向に向いた多数個のガス噴出孔を並
設し、前記ガスチャンバと平行に延び燃焼用空気供給源
に接続されるエアチャンバに、前記ガス噴出孔の近傍に
開口する多数個のエア噴出孔を並設し、前記ガス噴出孔
とエア噴出孔の噴出側に、耐火物で形成した燃焼室を設
け、この燃焼室の出口側を絞って前記ガスチャンバの長
手方向と平行な細長いスリット状の燃焼ガス噴出口を形
成したことを特徴とする。

この発明において燃焼室の容積は、燃料ガスの燃焼反応
が９０％以上完結するような寸法とするのが好ましく、
燃焼室出口を絞りこむことによっても燃焼反応の完結度
を増すことができる。これによって、腰の強い、乱れの
少ない高温噴流ガスを燃焼ガス噴出口から噴出させるこ
とができる。

通常、燃焼室容積負荷は約１０００万〜５０００万ｋｃ
ａｌ／　ｍｌ　ｈ　、燃焼ガス噴出口のスリットの細長
比は１１５０以下とし、燃焼ガス噴出口からの噴流流速
は４０ｍ／Ｓ以上になるように各部寸法を選定するのが
よい。

またこの発明において燃焼室を形成する耐火物は、電融
アルミナまたは電融アルミナと電融ムライトを主成分と
する高アルミナ質の耐火レンガ（表１に代表的物性を示
す〉を用いるのが好ましく、さらにその外周を耐熱金属
材料製の支持ケーシングにより支持するとよい。

またガスチャンバとエアチャンバの内部に、燃料ガスま
たは燃焼用空気の流通方向に対して直角に配置した多孔
板から成る整流板を、複数段にわたって設けるとよい。

表　　　１ 〔作用〕 この発明の帯状噴流バーナにおいては、ガス噴出孔から
噴出した燃料ガスとエア噴出孔から噴出した燃焼用空気
は、燃焼室で初めて混合して燃焼し、燃焼がほとんど完
了した高温の燃焼ガスあるいは火炎まじりの燃焼ガスと
して、燃焼ガス噴出口から高速で噴出する。このように
予混合式ではないため燃焼用空気として予熱空気を使用
しても逆火をおこすことがない。また燃焼は主として耐
火物で囲繞形成された燃焼室内でおこなわれるので、メ
タンガスなどの着火温度の高い燃料ガスでも安定した燃
焼をおこなうことができ、炉内ガスの巻込みによる燃焼
の乱れが生じることもなく、燃焼ガス噴出口の長手方向
の噴出ガスの速度分布および温度分布が均一化される。

また燃焼室を形成する耐火物として、電融アルミナまた
は電融アルミナと電融ムライトを主成分とする耐火レン
ガ群を耐火モルタルで接合組立して成る耐火物を用いる
と、これらの耐火レンガは表１に例示するようにすぐれ
た耐スポーリング性と高温熱間強度を有するので、高温
燃焼をおこなう燃焼室の壁部における亀裂や欠損の発生
が抑制され、長時間の使用に耐える帯状噴流バーナが得
られる。

また支持ケーシングは、燃焼室を形成する耐火物を支持
するので、燃焼ガス噴出口のスリット巾寸法が拡がるの
を抑制するとともに、炉体等へのバーナの着脱が容易と
なる。

さらにガスチャンバとエアチャンバの内部に設けた多孔
板から成る整流板は、安価な構造体であり、多段設置に
より気流の集合分流を繰返すことにより、燃料ガスおよ
び燃焼用空気を整流して各ガス噴出孔またはエア噴出孔
からの噴出流量を均一化し、燃焼ガス噴出口からの噴流
ガスの温度および速度分布を均一化させる。

〔実施例〕

以下第１図および第２図によりこの発明の一実施例を説
明する。

図中、１は水平方向く第２図における矢印Ｘ方向〉に延
びる細長い密閉箱状のガスチャンバで、その上部の端板
２部には、燃料ガス供給源に接続される複数本のガスバ
イブ３が接続されている。

ガスチャンバ１の下部は段状に薄くなってガスノズル部
４が形成され、その下端面には鉛直方向に対してやや傾
斜したガス噴出孔５，５が、ガスチャンバ長手方向く第
２図における矢印Ｘ方向〉に多数組並設されている。６
はガスチャンバ１内に３段にわたって設けられガスチャ
ンバ長手方向に延びる整流板で、厚さ１．２部ｍのステ
ンレス板に直径１．５部ｍの穴を多数個打抜いたもので
ある。７はセラミックファイバから成る断熱材で、ガス
バイブ３の外方を流通する高温の予熱空気とガスバイブ
３の間を断熱するためのものである。一方１０はバーナ
ケーシングで、フランジ１１．１１により分割された上
部カバー１２と、ケーシング本体１３とから成る。ケー
シング本体１３内には、シールドプレート１４．１４に
よりガスチャンバ１が挿脱されるガスチャンバ収容空間
１５が区画形成され、各シールドプレート１４とケーシ
ング本体１３の側壁との間には、ガスチャンバ１と平行
に水平方向に延びるエアチャンバ１６．１６が形成され
ている。各エアチャンバ１６の下端面には、ガス噴出孔
５の近傍に開口するエア噴出孔１７が、エアチャンバ長
手方向（第２図における矢印Ｘ方向）に多数個並設され
ている。１８は前記整流板６と同様なエアチャンバ長手
方向に延びる整流板で、エアチャンバ１６内に３段にわ
たって取付けられている。シールドプレート１４の上端
のフランジ部１９には上向きに拡がるテーパ状の開口部
が設けられ、この開口部にシール用の銅パツキン２０を
介してガスチャンバ１の端板２が嵌合している。２１は
上部カバーの側部に設けた４個のエア供給口で、予熱さ
れた燃焼空気の供給源に接続される。２２は岩綿から成
る外部保温材である。

また３０はガス噴出孔５およびエア噴出孔１７の噴出側
に形成した燃焼室で、水平方向に延びる略直方体状を呈
し、燃料ガスの燃焼がほぼ完了するために必要な容積を
有する。燃焼室３０の下部は絞られて、水平方向に延び
るスリット状の燃焼ガス噴出口３１が形成されている。

３２は燃焼室３０を囲繞する耐火物で、５０Ｍ厚の電融
アルミナレンガ３３を並べて耐火モルタル３３Ａで接合
組立して成る内側層３４と、１６００℃級耐火キャスタ
ブルから成る外側１１３５と、２履厚のアルミナ質ファ
イバシートから成る中間層３６の３層により構成されて
いる。外側層３５は、耐熱鋼製の支持ケーシング３７に
より支持されている。３８は支持ケーシング３７に固設
したアシカ金物である。５０は図示しないストリップ材
の加熱をおこなう連続炉の炉壁で、支持ケーシング３７
のフランジ部３９が耐火物３２を炉壁５０に取付け、ま
たバーナケーシング１０の下部７ランジ部２３がバーナ
ケーシング１０およびその収容物を支持している。４０
は耐火シール材で、ケーシング本体１３と耐火物３２の
間に挿入されている。また４１はパイロットバーナで、
燃料ガスの燃焼開始時の着火に用いるものである。

上記構成の帯状噴流バーナ４５においては、燃料ガスを
ガスチャンバ１内に供給してガス噴出孔５から噴出させ
、また予熱された高温空気をエアチャンバ１６内に供給
してエア噴出孔１７から噴出させ、燃焼室３０内にて燃
焼させる。燃料ガスは燃焼室３０内でほぼ燃焼を完了し
、高温の燃焼ガスとなり、絞られて高速となって燃焼ガ
ス噴出口３１から炉内に噴出される。燃焼室３０内の温
度は１７００℃前後の高温となることがあるが、電融ア
ルミナレンガ３３が上記高温に対しても充分な耐熱性を
示す。また電融アルミナ質は熱伝導率が大きい（λ＝２
．０ｋｃａｌ／ｍｈ’ｃ）ため、支持ケーシング３７へ
の伝熱量を減少させる目的で熱伝導率が小さく（λ−０
，６〜０．８ｋｃａｌ／ｍｈ℃）安価な耐火キャスタブ
ルを外側１３５として用い、ざらに電融アルミナと耐火
キャスタブルの温度差や物性差による熱膨張差を吸収す
るために、高アルミナ質セラミックファイバシートを中
間層３６として使用しており、これによって耐久性と高
温強度にすぐれた経済的な耐火物構造が得られている。

またバーナケーシング１０内においては、整流板６によ
り燃料ガスが、整流板１８により燃焼用空気が、それぞ
れ整流されてガスチャンバ１およびエアチャンバ１６の
長手方向にほぼ均一な流量分布が得られ、各ガス噴出孔
５およびエア噴出孔１７の噴出流量を均一化し、燃焼ガ
ス噴出口３１からの噴流ガスの温度および速度分布を均
一化する。このようにして得られた高温の噴流ガスは、
燃焼ガス噴出口３１から連続炉内に高速で噴出し、連続
走行するストリップ材を均一温度に加熱するのに用いら
れる。

この発明は上記実施例に限定されるものではなく、たと
えは上記実施例ではガスチャンバ１とエアチャンバ１６
を別体として、ガスチャンバ１を分離して取外せるよう
にしたので、ガスノズル部４の点検や組立等が容易であ
るという長所を有するが、ガスチャンバ１とエアチャン
バ１６を一体に固着してもよく、さらにガスチャンバ１
やエアチャンバ１６の具体形状も上記以外のものとして
もよい。また上記実施例では耐火物３２を内側層３４〜
外側層３５の３層構造としたが、この発明のバーナを低
温炉で使用したり、予熱空気温度が２００℃程度で使用
する場合には、中間層３６および外側層３５を省略して
、内側１ｔ３４に相当する電融アルミナまたは電融アル
ミナと電融ムライトを主成分とする耐火レンガ群から戒
る１層構造の耐火物とするなど、耐火物３２の構成も上
記以外のものとしてもよい。またこの発明の帯状噴流バ
ーナは、ストリップ材の加熱以外の用途に使用してもよ
い。さらにこの発明のバーナの燃焼用空気または燃料ガ
スには、低ＮＯｘ燃焼のために燃焼ガスを混入してもよ
い。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、燃料ガスの燃焼
は主として耐火物で囲繞した外乱の少ない燃焼室内でお
こなわれるので、各種の燃料ガスに対して安定した燃焼
をおこなうことができ、温度や噴出速度が巾方向で均一
化された帯状の高温噴流を得ることができ、燃焼中の火
炎や温度むらのある噴流が広巾の被熱物に接触すること
がないから、ストリップ材等の広巾の被熱物の均一加熱
に好適な帯状噴流バーナが提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す帯状噴流バーナの断
面（第２図のＡ−Ａ線断面〉図、第２図は第１図のＢ−
Ｂ線断面図である。 １・・・ガスチャンバ、５・・・ガス噴出孔、１６・・
・エアチャンバ、１７・・・エア噴出孔、３０・・・燃
焼室、３１・・・燃焼ガス噴出口、３２・・・耐火物、
３３・・・電融アルミナレンガ、３３Ａ・・・耐火モル
タル、３４・・・内側層、３５・・・外側層、３６・・
・中間層、３７・・・支持ケーシング、４５・・・帯状
噴流バーナ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃料ガス供給源に接続される細長いガスチャンバに
   、該ガスチャンバの長手方向に対してほぼ直角方向に向
   いた多数個のガス噴出孔を並設し、前記ガスチャンバと
   平行に延び燃焼用空気供給源に接続されるエアチャンバ
   に、前記ガス噴出孔の近傍に開口する多数個のエア噴出
   孔を並設し、前記ガス噴出孔とエア噴出孔の噴出側に、
   耐火物で形成した燃焼室を設け、この燃焼室の出口側を
   絞つて前記ガスチャンバの長手方向と平行な細長いスリ
   ット状の燃焼ガス噴出口を形成したことを特徴とする帯
   状噴流バーナ。 ２、燃焼室を形成する耐火物が、電融アルミナまたは電
   融アルミナと電融ムライトを主成分とする耐火レンガ群
   を耐火モルタルで接合組立して成る請求項１記載の帯状
   噴流バーナ。 ３、燃焼室を形成する耐火物の外周を、耐熱金属材料製
   の支持ケーシングで支持してある請求項１または２記載
   の帯状噴流バーナ。 ４、ガスチャンバとエアチャンバの内部に、燃料ガスま
   たは燃焼用空気の流通方向に対して直角に配置した多孔
   板から成る整流板を、複数段にわたつて設けてある請求
   項１または２または３記載の帯状噴流バーナ。