JPH0868502A

JPH0868502A - 炉内温度分布燃焼制御方法

Info

Publication number: JPH0868502A
Application number: JP20658894A
Authority: JP
Inventors: Sho Yasuoka; 省安岡; Mikio Matsumoto; 幹雄松本
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 1994-08-31
Filing date: 1994-08-31
Publication date: 1996-03-12

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】低コストで安定した火炎を自在に作ることに
よる均一の炉内温度分布燃焼制御方法を提供する。【構成】炉体に空気噴出部２を装置し、その空気噴出
部２の中心軸と平行に燃料を噴出する平行燃料噴出部３
を装置すると共に、空気噴出部２の中心軸に対して、角
度を持たせて燃料を噴出する傾斜燃料噴出部５を装置
し、空気噴出部２から空気を噴出させながら、平行燃料
噴出部３と傾斜燃料噴出部５から交互に燃料を噴出させ
て燃焼させることを特徴とする。炉内に於いて、空気噴
出部２の近傍又は遠方に、同時に又は時間毎に燃料噴出
方向を切換えて火炎を形成し、炉内の温度分布を均一に
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は炉内温度分布燃焼制御方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１に示すように、通常、加熱炉では加
熱に必要な燃焼量を計算し、その容量を持ったバーナを
設置することになるが、炉体構造をシンプルかつ低コス
トに抑えるため、できるだけ大容量のバーナを選定し、
数を減らす努力をする。また同じ趣旨から燃焼装置を片
側に集中させ省スペースを図ることも多い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来装置では、処
理材が移動しないバッチ型の加熱炉の場合、加熱炉内の
水平方向（火炎の推進方向）の温度分布が悪化すること
が多い。特に加熱処理の最終段階である均熱時にこれが
発生すると致命傷になる。これを回避するために従来の
加熱炉では処理材の均質な処理を目的として、炉内の温
度分布を狭い範囲の中に収める努力をしてきたが、その
代表的な方法としてマルチバーナ方式がある。この方法
は、天井から下向きもしくは炉体の両側面に多本数の小
容量バーナを配置し、炉内の複数の温度センサーからの
信号を演算しながらその各小容量バーナの点火・消化を
制御する方式である。輻射加熱の要素の高い高温炉にも
適し、水平方向のＸ，Ｙ両軸共に温度制御がしやすい。
各小容量バーナの制御ルールはいくつかの方法がある
（例えば温度の低い部分だけ点火する。炉の特性から点
火する順序や時間が決まっているなど）が、どの場合も
温度分布を良好にするために、沢山のバーナを必要と
し、バーナ本体のみならず、配管・配線・それに伴う制
御装置や部品など工事を含めそれに掛かる費用は膨大と
なる。このように、加熱炉の水平方向の温度分布を良好
に制御するには、多本数のバーナを回りに並べ、ゾーン
を分けてコントロールすれば良いが、複雑極まりなく、
コストも掛かる。また廃熱回収の手段として熱交換器を
設け予熱空気として熱を回収しようとする場合は、特に
バーナ回りが複雑かつ高価になり、マルチバーナ方式を
採用するのは極めて困難となる。

【０００４】

【課題を解決すべき手段】前記課題を解決するために、
本発明は、炉体に空気噴出部を装置し、その炉体に、前
記空気噴出部の中心軸と平行に燃料を噴出する平行燃料
噴出部を装置すると共に、前記空気噴出部の中心軸に対
して、角度を持たせて燃料を噴出する傾斜燃料噴出部を
炉体に装置し、前記空気噴出部から空気を噴出させなが
ら、前記平行燃料噴出部と傾斜燃料噴出部から交互に燃
料を噴出させて燃焼させることを特徴とする炉内温度分
布燃焼制御方法を提供するものである。

【０００５】また、本発明は、前記平行燃料噴出部と前
記傾斜燃料噴出部から同時に燃料を噴出させて燃焼させ
ることを特徴とする炉内温度分布燃焼制御方法を提供す
るものである。

【０００６】また、本発明は、炉体に空気噴出部を装置
すると共に角度可変燃料噴出部を炉体に装置し、前記空
気噴出部から空気を噴出させながら、前記角度可変燃料
噴出部から、前記空気噴出部の中心軸に対して自在の角
度で燃料を噴出させて燃焼させることを特徴とする炉内
温度分布燃焼制御を提供するものである。

【０００７】また、本発明は、前記角度可変燃料噴出部
を複数個炉体に装置して交互に燃料の噴出角度を制御し
つつ燃焼させることを特徴とする炉内温度分布燃焼制御
方法を提供するものである。

【０００８】また、本発明は、炉体に空気噴出部を装置
し、その炉体に、前記空気噴出部の中心軸に対して、ラ
イン状に複数のライン状燃料噴出部を配設し、前記複数
のライン状燃料噴出部から角度を持せて燃料を噴出さ
せ、前記空気噴出部から噴出している空気と混合燃焼さ
せることを特徴とする炉内温度分布燃焼制御方法を提供
するものである。

【０００９】また、本発明は、前記ライン状燃料噴出部
を切換噴出させて燃焼制御させることを特徴とする炉内
温度分布燃焼制御方法を提供するものである。

【００１０】

【作用】炉内に於いて、空気噴出部の近傍又は遠方に、
同時に又は時間毎に切換えて火炎を形成し、炉内に於け
る火炎の推進方向の温度分布を均一にするものである。

【００１１】

【実施例】先ず、図３に於いて、符号１は炉体であっ
て、２は、この炉体１に設置した空気噴出部である。こ
の空気噴出部２の中心軸と平行に燃料を噴出する平行燃
料噴出部３を炉体１に装置すると共に、前記空気噴出部
２の中心軸に対して、角度を持たせて燃料を噴出する傾
斜燃料噴出部４を炉体１に設置し、前記空気噴出部２か
ら空気を噴出しながら、前記平行燃料噴出部３及び傾斜
燃料噴出部４から燃料を交互に噴出して燃焼させると
（エネルギーの容量は合わせておく）、図４で示す燃焼
状態が形成される。即ち、平行燃料噴出部３から噴出す
る燃料は、空気噴出部２から遠方に於いて空気と混合し
て火炎Ａを形成する。そして傾斜燃料噴出部４から噴出
する燃料は、空気噴出部２の近傍で空気と混合して火炎
Ｂを形成する。この燃焼を交互に実行した結果が図４で
ある。図３及び図４から、火炎ピークポイントが、図１
及び図２で示す従来炉と比較して下がり、しかも被処理
材に対して、温度分布がより均一化していることが理解
できる。しかもサーマルＮＯｘの発生とを相関のある高
温滞留ゾーン（ＺＮ）が格段に小さくなっており、ＮＯ
ｘの発生も抑制されていることが分る。

【００１２】また、前記平行燃料噴出部３及び傾斜燃料
噴出部４から同時に燃料を噴出させて燃焼させた場合で
も、火炎Ａ，Ｂが部分的に重り合うが前記したと同様の
効果が得られる。

【００１３】また、図５に於いて示すように、炉体１に
単一の角度可変燃料噴出部５を取着け、空気噴出部２の
中心軸に対して、前記角度可変燃料噴出部５から自在の
角度で燃料を噴出して、前記空気噴出部２から噴出する
空気と混合燃焼させる。この場合、ピークポイントを自
由に設定できるが、図４のようにＰａ，Ｐｂの位置にピ
ークポイントを求めれば、図３、図４と同様の燃焼結果
が得られる。

【００１４】また、図５に示すような、角度可変燃料噴
出部５を複数個炉体１に装置し、それらの燃料噴出角度
を制御して燃焼させることができる。この場合も、広い
範囲にわたってピークポイントを選択することができ、
図３及び図４のような結果を得ることができる。

【００１５】また、図６で示すように、空気噴出部２の
中心軸に対して、ライン状に複数の燃料噴出部６を配設
し、その複数の燃料噴出部６から燃料を同時に噴出しな
がら空気噴出部２から噴出する空気と混合燃焼させる。
その結果、図７で示すように、図１、図２の従来例に比
較して、被処理物７に対して、温度分布及びその他が格
段に向上していることが理解できる。

【００１６】図６に於いて、燃料噴出部６を切換燃焼さ
せると、図８のような燃焼結果が得られる。この場合に
も、図１、図２の従来例に比較して、被処理材７に対し
て、温度分布が格段に向上していること及びその他の燃
焼結果が頗る向上していることが理解できる。

【００１７】

【発明の効果】本発明は以上の通りであるので、次の諸
効果がある。安定した火炎が自在に作れるよう、使用
する燃料の着火温度以上の加熱炉に適するが、着火源が
維持できれば基本的に高温から低温までの全ての温度範
囲に利用することができる。燃焼装置のコストの大部
分を占める空気供給装置の数が半減するため、付属設備
を含め設備費用の大幅な節約となる（従来のマルチバー
ナ方式に対し有利）。片側にバーナを配列するタイプ
の炉は、スペースやコスト扱いの簡便さといった面から
利点もあり、実際に数が多く存在しているが、この炉の
温度分布改善を行う場合に、大掛かりな改造をせずに目
的が達せられる。つまり同軸・マルチ両タイプ共に、こ
れまでのバーナを単に空気供給装置として位置付け、小
口径の燃料ノズルだけ付加すれば良い。ＮＯｘの発生
が非常に低い、図１及び図２の従来例に比べ図６の高温
滞留ゾーンＺＮが非常に少なくサーマルＮＯｘが発生し
にくい事を表わしているが、燃料ノズルを多段で使うの
で、ピ−ク自体が発生しにくく、よりＮＯｘの低下が達
成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来炉の断面的説明図である。

【図２】従来炉の燃焼特性図である。

【図３】本発明を使用した炉の断面的説明図である。

【図４】図３に示す炉の燃焼特性図である。

【図５】他の実施例の断面的説明図である。

【図６】他の実施例の断面的説明図である。

【図７】図６に示す実施例の燃焼特性図である。

【図８】図６に示す実施例の他の方法による燃焼特性図
である。

【符号の説明】

１炉体２空気噴出部３平行燃料噴出部４傾斜燃料噴出部５角度可変燃料噴出部６燃料噴出部７被処理材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉体に空気噴出部を装置し、その炉体
に、前記空気噴出部の中心軸と平行に燃料を噴出する平
行燃料噴出部を装置すると共に、前記空気噴出部の中心
軸に対して、角度を持たせて燃料を噴出する傾斜燃料噴
出部を炉体に装置し、前記空気噴出部から空気を噴出さ
せながら、前記平行燃料噴出部と傾斜燃料噴出部から交
互に燃料を噴出させて燃焼させることを特徴とする炉内
温度分布燃焼制御方法。
【請求項２】平行燃料噴出部と傾斜燃料噴出部から同
時に燃料を噴出させて燃焼させることを特徴とする請求
項１記載の炉内温度分布燃焼制御方法。
【請求項３】炉体に空気噴出部を装置すると共に角度
可変燃料噴出部を炉体に装置し、前記空気噴出部から空
気を噴出させながら、前記角度可変燃料噴出部から、前
記空気噴出部の中心軸に対して自在の角度で燃料を噴出
させて燃焼させることを特徴とする炉内温度分布燃焼制
御方法。
【請求項４】角度可変燃料噴出部を複数個炉体に装置
して、それらの燃料の噴出角度を制御しつつ燃焼させる
ことを特徴とする請求項３記載の炉内温度分布燃焼制御
方法。
【請求項５】炉体に空気噴出部を装置し、その炉体に
前記空気噴出部の中心軸に対して、複数の燃料噴出部を
ライン状に配設し、前記複数の傾斜燃料噴出部から角度
を持せて燃料を噴出させ、前記空気噴出部から噴出して
いる空気と混合燃焼させることを特徴とする炉内温度分
布燃焼制御方法。
【請求項６】複数の傾斜燃料噴出部を切換噴出させて
燃焼制御することを特徴とする請求項６記載の炉内温度
分布燃焼制御方法。