JPH0828821A - 窒素酸化物低発生ラジアントチュ−ブバ−ナ装置及びその燃焼方法 - Google Patents

窒素酸化物低発生ラジアントチュ−ブバ−ナ装置及びその燃焼方法

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JPH0828821A
JPH0828821A JP6159780A JP15978094A JPH0828821A JP H0828821 A JPH0828821 A JP H0828821A JP 6159780 A JP6159780 A JP 6159780A JP 15978094 A JP15978094 A JP 15978094A JP H0828821 A JPH0828821 A JP H0828821A
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JP
Japan
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radiant tube
heat storage
storage body
chamber
gas
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JP6159780A
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English (en)
Inventor
Sho Yasuoka
省 安岡
Naoto Saiki
直人 斉木
Kenji Koizumi
健司 小泉
Mikio Matsumoto
幹雄 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

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  • Air Supply (AREA)
  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、窒素酸化物低発生ラジアントチュ
ーブバーナ装置及びその燃焼方法に関するものである。 【構成】 ラジアントチューブの両側部に蓄熱体を内蔵
させ、その蓄熱体の上流側に予混合室を設け、その予混
合室内に多数のガスノズルを設けたガスチェンバを設置
し、前記予混合室には空気導入部を設けたことを特徴と
する窒素酸化物低発生ラジアントチューブバーナ装置
と、前記予混合室に於いて、高空気比予混合気をつくっ
た後、その予混合気が、蓄熱体を経て加熱され、蓄熱体
下流側で稀薄燃焼を実行する燃焼方法である。本発明
は、装置的な簡略化を達成して種々の利点を奏するだけ
でなく、窒素酸化物の発生を低レベルに抑制することが
できる優れた特徴を有するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は窒素酸化物低発生ラジア
ントチューブバーナ装置及びその燃焼方法に関するもの
である。
【0002】
【従来技術】ラジアントチューブバーナは、例えば、図
1に示すように、熱効率向上の目的で、ラジアントチュ
ーブの両端のバ−ナに更に配管を附加して、それに蓄熱
体を設置してバルブの開閉により交番燃焼させている。
かかる蓄熱体を設けることにより、熱効率の向上はもち
ろんのこと、チューブ長手方向の温度分布、処理材への
伝熱も改善され、更に、チューブ自体の寿命も延びるこ
と等が利点として挙げることができる。
【0003】
【発明が解決する課題】従来例は、前記した通り、数々
の利点があるが、最大の課題は、発生する窒素酸化物
(NOx)の量が非常に高いことである。これはチュー
ブ内という限られた空間内で高温の空気を用いて燃焼さ
せるためであり、使用温度にもよるが、通常200〜1
000ppmにも達することがある。かかるNOx低減
のために排ガス再循環方式及び燃料二段燃焼方式等があ
る。前者の方式はチューブ内で燃焼した後の排気ガスを
燃焼用空気に混ぜることにより火炎温度を下げ、NOx
を下げるものである。ただし排気ガスを導くため構造が
複雑になる上、引き込む量のバランスを調整する事が難
しい。かかる燃焼の関係から、燃焼初期と安定燃焼時と
の循環比率は、本来的には変える必要があるが、制御系
が繁雑になるため妥協点での使用状態となり、排ガス再
循環効果が十分に発揮できないことも多く、構造上コス
トも掛かる。また、後者の方式は、燃焼用空気に対し燃
料を二段に分けて供給し、火炎温度を下げNOx発生を
抑える方法である。燃料を2回に分けて供給する必要か
らバーナ部の構造が複雑になると共に、そのバランス調
整が難しく、場合により点火時と定常時でバランスを変
える制御も必要となってくる。構造が複雑であることか
らバーナ回りが大きくなり、かつ二段目のガス供給部ま
で炉の外に出さねばならず、炉体に対しコンパクトにセ
ットできず、かつコストも大幅に上昇する。二段目のガ
スにより、燃焼中にカーボンが発生しやすく、また複雑
な構造からバーナ周辺部の寿命も短くなる。バーナ内側
に高温に耐える耐火ライニングが必要となり、重く、複
雑でかつコスト高となる。
【0004】
【課題を解決する手段】前記課題を解決するために、本
発明は、ラジアントチューブの両側部に蓄熱体を内蔵さ
せ、その蓄熱体の上流側に予混合室を設け、その予混合
室内に多数のガスノズルを設けたガスチェンバ室を設置
し、前記予混合室には空気導入部を設けたことを特徴と
する装置を提供するものである。
【0005】また、本発明は、請求項1に於いて、蓄熱
体を炉壁の厚みに対応して炉壁内に位置させたことを特
徴とする装置を提供するものである。
【0006】また、本発明は、請求項1に於いて、蓄熱
体のバーナ軸方向に点火装置を貫通設置した装置を提供
するものである。
【0007】また、本発明は、前記課題を解決するため
に、ラジアントチューブの両側部のバーナヘッド内に蓄
熱体を内蔵させ、その蓄熱体の上流側に予混合室を設
け、その予混合室内に多数のガスノズルを設けたガスチ
ェンバを設置し、前記予混合室には空気導入部を設け、
前記予混合室に於いて燃焼用空気と燃料ガスを完全に予
混合させ、且つその空気比を1.3〜1.5以上の高空
気比とし、前記蓄熱体の下流側で過剰空気比燃焼させる
ことを特徴とする燃焼方法を提供するものである。
【0008】
【作用】予混合室に於いて、高空気比予混合気をつくっ
た後、蓄熱体を経て加熱され、蓄熱体下流側で稀薄燃焼
を実行する。
【0009】
【実施例】符号1はラジアントチューブであって、この
ラジアントチューブ1の両側部に蓄熱体2を内蔵させ、
その蓄熱体2の上流側に予混合室3を設け、その予混合
室3内に多数のガスノズル4を設けたガスチェンバ5を
設置し、前記予混合室3には空気導入部6を設けた構成
である。また、前記蓄熱体2は炉壁7の厚みに対応して
炉壁7内に位置設置させてもよいし、また、蓄熱体2の
バーナ軸方向に点火装置8を貫通設置してもよい。更
に、前記予混合室3内に於いて、空気比1.3〜1.5
以上の高空気比予混合気をつくり、前記蓄熱体2の下流
側で稀薄燃焼火炎を形成する。
【0010】A側の空気導入部6から予混合室3内に燃
焼用空気を導入し、ガスチェンバ5内に導入された燃料
ガスがガスノズル4から予混合室3内に噴出すると、燃
料ガスと空気は予混合室3内で良好に混合して蓄熱体2
へと流れ、蓄熱体2で予熱されて、その下流側で稀薄燃
焼を実行する。かかる燃焼ガスは、反対側の、即ちB側
の蓄熱体2に至り、その蓄熱体2を加熱した後、空気導
入部6から排気される。
【0011】先ず、予混合室3に於ける空気比は、1.
3〜1.5以上とする。即ち、予混合稀薄燃焼の利点も
充分に活かし、空気比も高くするにつれて発生するNO
x濃度は急激に下がり、空気比1.5以上の場合は、使
用温度にもよるが図4に示す通り100ppmを充分に
下まわる優れた低NOx値を示すものである。
【0012】蓄熱体2の温度勾配は、図3で示すよう
に、予混合室3側で低く、ラジアントチューブ1側で高
くなっているので、逆火の危険はなく、しかも前記した
空気比に維持することによって、基本的に低温では自然
着火しないので、安全性は更に向上する。更に、燃焼す
べき点、即ち蓄熱体2のチューブ1側に於いては、前記
温度勾配によって、予混合気が高温になるため、前記し
た空気比に於いても、安全且つ容易に着火することがで
きる。
【0013】蓄熱体2の部分を炉壁7の厚みに対応して
位置設置することにより省スペースとなる外、燃焼の開
始が実質的に炉内の位置で実行されることになり、装置
の寿命を延ばし、熱効率も格段に向上すると共にかなり
の配管部分が省略できる。
【0014】A側バ−ナかB側バ−ナかの何れかの蓄熱
体2に図中仮想線で示す如く、点火装置8を設置し、A
側バ−ナで着火した後は、B側バ−ナでは前記した通り
蓄熱体2が高温になっているので、B側バ−ナに於いて
は、点火装置8がなくても着火することができる。A側
バ−ナ、B側バ−ナに於いても、点火装置8を持たせな
い場合には、炉体に取着けた他の加熱源により炉温も充
分に上昇することにより、ラジアントチューブ1内が昇
温されて着火することができる。本発明に於いては、特
別の保炎部は不要である。
【0015】着火装置8はイグニッションスパークや小
型電気ヒーター、パイロットバーナなどがあるが、低温
の点火の初期では高空気比状態で点火しにくいことも考
えられ、この場合は空気比を多少低めにする必要があ
る。手段としては、空気比制御方法に因り異なるが、バ
イパスなどを用いてガスを少々多く出すか、空気側だけ
流量を絞ればよい。
【0016】蓄熱体2は温度など用途に合わせ、一般に
使われる耐熱性金属や炭化ケイ素やアルミナ系のセラミ
ックスのボール状物、ハニカム状物、網状物又はそれら
の組合せの物で良い。
【0017】
【発明の効果】本発明は以上の通りであるので、装置的
に簡略化して種々の利点を奏するだけでなく、窒素酸化
物の発生を低レベルに抑制することができる優れた特徴
を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来例を示す斜視的説明図である。
【図2】本発明の斜視的説明図である。
【図3】本発明の要部説明図である。
【図4】本発明による予混合バ−ナのNOx排出特性図
である。
【符号の説明】
1 ラジアントチューブ 2 蓄熱体 3 予混合室 4 ガスノズル 5 ガスチェンバ 6 空気導入部 7 炉壁 8 点火装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F23D 14/66 C F23L 15/02

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ラジアントチューブの両側部に蓄熱体を
    内蔵させ、その蓄熱体の上流側に予混合室を設け、その
    予混合室内に多数のガスノズルを設けたガスチェンバを
    設置し、前記予混合室には空気導入部を設けたことを特
    徴とする窒素酸化物低発生ラジアントチューブバーナ装
    置。
  2. 【請求項2】 蓄熱体を炉壁の厚みに対応して炉壁内に
    位置させたことを特徴とする請求項1記載の窒素酸化物
    低発生ラジアントチューブバーナ装置。
  3. 【請求項3】 蓄熱体のバーナ軸方向に点火装置を貫通
    設置したことを特徴とする請求項1記載の窒素酸化物低
    発生ラジアントチューブバーナ装置。
  4. 【請求項4】 ラジアントチューブの両側部のバーナヘ
    ッド内に蓄熱体を内蔵させ、その蓄熱体の上流側に予混
    合室を設け、その予混合室内に多数のガスノズルを設け
    たガスチェンバを設置し、前記予混合室には空気導入部
    を設け、前記予混合室に於いて燃焼用空気と燃料ガスを
    完全に予混合させ、且つその空気比を1.3〜1.5以
    上の高空気比とし、前記蓄熱体の下流側のラジアントチ
    ュ−ブ内で過剰空気比燃焼させることを特徴とする窒素
    酸化物低発生ラジアントチューブ燃焼方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009216311A (ja) * 2008-03-11 2009-09-24 Ngk Insulators Ltd 蓄熱式バーナおよびその運転方法
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