JPH05141631A - 囲い内の加熱方法及びバーナ - Google Patents

囲い内の加熱方法及びバーナ

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JPH05141631A
JPH05141631A JP3257733A JP25773391A JPH05141631A JP H05141631 A JPH05141631 A JP H05141631A JP 3257733 A JP3257733 A JP 3257733A JP 25773391 A JP25773391 A JP 25773391A JP H05141631 A JPH05141631 A JP H05141631A
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burner
oxygen
heating method
flame
flames
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JP3257733A
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Serge Laurenceau
セルジユ・ローランソー
Olivier Charon
オリビエ・シヤロン
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】使用に際して大きな融通性を与え、加熱工程の
熱効率を最適にできるような、特に使用するのが簡単な
酸素−燃料混合物の燃焼によって高い熱性能をもった加
熱方法と簡単な構造で、製造及び取りつけの費用が少く
てすみ、多数の利用に適した、前記方法を実施するため
のモジュールの考えによるバーナを提供する。 【構成】囲い内を加熱するために、複数の燃料噴射管１
３′，１３″を有するバーナにおいて酸素−燃料混合物
から炎が生成され、炎２１，２２が異なる方向に延び、
異なる出力及び／又は異なる酸化／還元能力を有してい
る。冶金用の炉や取鍋、ガラス工業用の炉に利用され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、少くとも２種類の炎を
生成する少くとも１本のバーナによって、囲い内を加熱
する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料及び空気で構成される支燃剤から生
じる燃焼については、その中でいろいろな加熱方法が確
立されている囲いの構造に適した、数多くの形状の炎を
つくることは容易である。空気との燃焼時に用いられる
大流量（約１４００ｋｇ／ＭＷ）及びその結果得られる
運動量は、例えば糸状の、又は球状の適当な形状を与え
るように、比較的容易に炎を形づくることができる。熱
性能の高い炎を得ることを希望するならば十分に予熱さ
れた（１２００〜１４００℃）空気の使用がぜひ必要で
あり、上記した操業の容易さは、技術的理由のために著
しく低下する。
【０００３】高い熱性能を必要とする非常に数多くの燃
焼の利用は、独特の工業用バーナにおいて支燃剤として
酸素を用いることを含んでいる。流量は異なり（酸素に
よって約３００ｋｇ／ＭＷ）、支燃剤として純酸素を用
いるバーナは、炎の形状の問題、さらに処理すべき材料
の酸化のおそれを低減することのできる燃焼生成物の区
域分けを少くする問題を抑制できない。
【０００４】さらに窒素酸化物（ＮＯｘ）のような汚染
物質の排出に関しては、燃料及び／又は支燃剤の再循環
と段階づけの通常の技術は、熱的メカニズムに支障なし
には行えない。実際、再循環は、すでに燃焼したガスが
炎の中に戻るバーナ・ノズルに近い区域で起ることであ
る。その結果、酸素の局部的な濃度低下及び窒素酸化物
を最小限にすることができる炎温度の降下が起り、炎温
度の降下は他方では、加熱工程の熱効率に害がある。
【０００５】同様に燃焼段階は、バーナ・ノズルに近い
第１区域で化学量論以下の条件で行うことができ、燃料
又は支燃剤の補充は、第１燃焼区域から発せられるガス
より遠くで混合される第３の注入によってもたらされ
る。この技術はまた、炭素酸化物の生産を最少化するの
には好ましいが、加熱工程の熱効率を著しく悪化させ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、使用に際し
て大きな融通性を与え、加熱工程の熱効率を最適にでき
るような、特に使用するのが簡単な酸素−燃料混合物の
燃焼によって高い熱性能をもった加熱方法を提供するこ
とを目的としている。
【０００７】本発明はまた、簡単な構造で、製造及び取
りつけの費用が少くてすみ、多数の利用に適した、前記
方法を実施するためのモジュールの考えによるバーナを
提供することも目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このため本発明の一特徴
によれば、異なる方向に延び、異なる出力及び／又は異
なる酸化／還元能力を有する炎が、バーナにおいて酸素
−燃料混合物から生成される。
【０００９】本発明のさらに特定の一特徴によれば、炎
の少くとも一つが、他の炎への供給流量より多い酸素流
量及び燃料流量を供給され、典型的には炎の一つが、化
学量論以上の酸素−燃料混合物を、他の炎が、化学量論
以下の酸素−燃料混合物を供給される。
【００１０】このようにして本発明によれば、囲いの容
積に一層よく適合するように大きな炎を生成することが
可能であり、さらに特殊なやり方では、酸化能力又は還
元能力と同様に炎の形状、長さ及び方向を制御でき、し
たがって熱効率を最適とし、囲い内の異なる区域の方へ
向けることができる区別された炎を生成することがで
き、相当な熱伝達特性を保ちながら、全囲い内の装入物
への活発な反応に好適な還元区域をつくり出すことがで
きる。
【００１１】特に各炎の酸素及び燃料の個別な適合性に
よって、区別された、長い又は広がった炎の形状と同様
に、区別された、還元性、中性又は酸性の燃焼区域を囲
い内に生成することができる。他方では、各炎の化学量
論、脈動及び方向の制御は、流体混合物の質に影響を及
ぼすことができ、ある一定の利用については、窒素酸化
物の発生を最低にすることができる。
【００１２】本発明のバーナはその一特徴によれば、酸
素−燃料混合物を送給する管路と連通する少くとも２個
の燃料噴射器を有する種類のバーナで、燃料噴射器が異
なる方向に向けられ、異なる断面を有する。本発明の他
の特徴及び利点は、典型的であるが、全く限定的でない
実施態様について、添付の図面を参照して以下になされ
る記述から明らかとなるであろう。
【００１３】
【実施例】図面に示された実施例では、例えば直径１６
０ｍｍの円筒形ケーシング２及び例えばプロパン又は天
然ガスのような燃料用の同軸の中央管路３を有し、この
中央管路３は、ケーシング２を横切って横方向の口６か
ら環状管路５内に導入される例えば工業用酸素用の環状
管路をケーシング２とともに限定する。環状管路５を経
て炎を制御するセル４が、バーナの後部に設けられてい
る。ケーシング２は、典型的には水によって冷却される
外套（図示せず）で取囲まれている。
【００１４】ケーシング２の前端部には、交換可能なバ
ーナ・ノズル１１が取りつけられ、このノズルは典型的
には中央管路３の前端部にねじ止めされた中央管軸７を
有している。バーナ・ノズル１１は、ノズル１１の軸周
りに分配され角度的に段階をつけられた複数（図示の例
では６個）の開口を有する。典型的には段をつけられた
各開口は、ノズルの中央管軸７の一部分の内部室に開口
する小径の上流部分１２、及びより大径の下流部分１４
を有する。噴射管１３は、上流中ぐり部１２内に取りつ
けられ、下流部分１４内に環状噴射室を形成しながら、
中ぐり部の下流端部近傍まで下流中ぐり部１４内に延び
ている。
【００１５】各下流中ぐり部１４は、ノズル１１内に形
成され、中央管軸７の部分の外側に放射状に通ずる少く
とも１本の横断通路１５によって、環状管路５と連通し
ている。段をつけられた各開口１２，１４は、典型的に
は、ノズル１１の軸と３〜３０°の先広がりの角度（α
ｉ）を形成する。下流中ぐり部１４、噴射管１３の断面
を修正することによって、酸素及び燃料のバーナ供給量
を全体的に変更する以外に、前記断面によって定められ
た酸素と燃料の相対流量に従って変化させた炎を得るこ
とができ、炎の出力が、ノズル１１の単なる交換によっ
て変えられることは理解されよう。
【００１６】本発明の一実施例態様によれば、噴射管１
３′，１３″は、異なる断面の少くとも２グループの噴
射管をバーナ軸の周りに角度的に分配されている。図示
された例では、噴射管は、他の３個の噴射管（１４ｄ〜
１４ｆ）のグループより大きい断面の３個の噴射管（１
４ａ〜１４ｃ）の一方のグループに分けられ、こうして
２種類の炎２１，２２がつくられ、一方の噴射管のグル
ープの角度（α１）は、例えば他の噴射管のグループの
角度（α２）と異なっている。
【００１７】金属の、特に鋳鉄の溶解炉では典型的に
は、より大きな断面の噴射管と対応する強い炎２１は炉
の天井の方に向けられ、小さい断面の噴射管と対応する
短い方の炎２２は強くなくて長さも長くなく、炉の装入
物の方に向けられる。強い炎２１は、酸化性（酸素−燃
料混合物中の酸素含有量が化学量論以上）であるのが有
利であり、一方短い方の炎の少くともいくつかは、還元
性（酸素−燃料混合物中の酸素含有量が化学量論以下）
であるのが有利である。
【００１８】典型的には、隣接する対で、化学量論以下
の炎が化学量論以上の炎と組み合わされる。この種の応
用では、炎の広がり角度αｉは一般に１０〜２５°であ
り、典型的には、装入物の方に向けられた短い炎につい
ては１５°の角度、炉壁の方に向けられた長い炎につい
ては約２３°の角度である。このような条件では、炎
は、それぞれの個有の外形を保ちながら互に独立して、
バーナ軸に対して先広がりに広がり、その長さは、バー
ナの出力に応じて、長い炎については１〜２ｍの間で変
化する。バーナ出力は、酸素流量が１００〜６００ｍ３
／ｈｒで天然ガス流量が５０〜３００ｍ３／ｈｒの場合
には２５０ｋＷ〜３ＭＷで変化する。
【００１９】これまで述べてきたバーナは、特に酸化さ
れやすい材料を溶解する冶金用炉及び取鍋における加熱
方法に特に適しており、窒素酸化物の排出を減らす可能
性があるので、ガラス工業、セメント工業、又は七宝焼
きの炉にも適している。
【００２０】本発明は特定の実施態様に関して述べられ
てきたが、そうではあってもそれに限定されるのではな
く、かえって当業者にとって明らかな修正、変形を可能
とするものである。特に使用によっては、バーナ・ノズ
ル１１の中央に必要に応じて延びる水冷通路を、中央管
路３内に容易に配置できるのであろう。変形として、バ
ーナ・ノズル１１は、バーナの中央にパイロット炎を形
成するために、さらに中央噴射管を有することもでき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による方法の実施用バーナの軸に沿った
略断面図。
【図２】図１のバーナの正面図。
【符号の説明】
２ 円筒形ケーシング ３ 中央管路 ４ セル ５ 環状管路 ６ 横方向の口 ７ 中央管軸 １１ バーナ・ノズル １２ ノズル開口の上流部分（上流中ぐり部） １３ 噴射管 １４ ノズル開口の下流部分（下流中ぐり部） １５ ノズルの横断通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オリビエ・シヤロン フランス国．91940・レ・ユリ．リユ・デ ユ・フオレ．11

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少くとも２種類の炎を生成する少くとも
    １本のバーナによって囲い内を加熱する方法において、
    異なる方向に延び、異なる出力及び／又は酸化／還元能
    力を有する炎が、バーナにおいて酸素−燃料混合物から
    生成されることを特徴とする加熱方法。
  2. 【請求項２】 炎の少くとも１種類が、他の種類の炎へ
    の供給流量より多い酸素流量及び燃料流量を供給される
    ことを特徴とする請求項１記載の加熱方法。
  3. 【請求項３】 炎の少くとも１種類が、化学量論以下の
    酸素含有量を有する酸素−燃料混合物を供給されること
    を特徴とする請求項１記載の加熱方法。
  4. 【請求項４】 炎の少くとも１種類が、化学量論以上の
    酸素含有量を有する酸素−燃料混合物を供給されること
    を特徴とする請求項１記載の加熱方法。
  5. 【請求項５】 炎の形状が、独自の外形を保つことがで
    きるように、互に十分離されていることを特徴とする請
    求項１記載の加熱方法。
  6. 【請求項６】 炎が、バーナ・ノズルから先広がりの方
    向に延びることを特徴とする請求項１記載の加熱方法。
  7. 【請求項７】 化学量論以下の酸素−燃料混合物を供給
    された炎が、溶融すべき金属の方へ向けられることを特
    徴とする、酸化しやすい金属溶融炉を加熱するための請
    求項３記載の加熱方法。
  8. 【請求項８】 化学量論以下の混合物を供給された炎
    が、化学量論以上の混合物を供給された隣接炎と組み合
    わされることを特徴とする請求項３記載の加熱方法。
  9. 【請求項９】 酸素−燃料混合物を供給する管路と連通
    する少くとも２個の燃料噴射管を有する、請求項１記載
    の加熱方法を実施するバーナにおいて、噴射管が異なる
    方向に向けられ、異なる断面を有することを特徴とする
    バーナ。
  10. 【請求項１０】 噴射管が、バーナ端部に取りはずし可
    能に取りつけられたバーナ・ノズル内に形成されること
    を特徴とする請求項９記載のバーナ。
  11. 【請求項１１】 酸素−燃料混合物供給手段が、中央管
    路及び中央管路を取囲む環状管路を有し、各噴射管が、
    中央管路と連通する上流部分及び環状管路と連通する環
    状噴射室を有することを特徴とする請求項９記載のバー
    ナ。
  12. 【請求項１２】 バーナ・ノズルが、中央管路に取りつ
    けられた中央部分を有することを特徴とする請求項９記
    載のバーナ。
  13. 【請求項１３】 全体形状が、長手方向の軸をもった円
    筒形であり、角度的に分散された複数の燃料噴射管を有
    することを特徴とする請求項９記載のバーナ。
  14. 【請求項１４】 噴射管が、バーナの軸に対して先広が
    りの方向に向けられていることを特徴とする請求項１３
    記載のバーナ。
  15. 【請求項１５】 各噴射管が、バーナの軸と１０〜２５
    °の角度を形成することを特徴とする請求項１４記載の
    バーナ。
JP3257733A 1990-10-16 1991-10-04 囲い内の加熱方法及びバーナ Pending JPH05141631A (ja)

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