JPH09112883A - 蓄熱式燃焼バーナを配置した加熱炉 - Google Patents

蓄熱式燃焼バーナを配置した加熱炉

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JPH09112883A
JPH09112883A JP7265636A JP26563695A JPH09112883A JP H09112883 A JPH09112883 A JP H09112883A JP 7265636 A JP7265636 A JP 7265636A JP 26563695 A JP26563695 A JP 26563695A JP H09112883 A JPH09112883 A JP H09112883A
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JP
Japan
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combustion
burner
fuel
furnace
burners
Prior art date
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Pending
Application number
JP7265636A
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English (en)
Inventor
Munehiro Ishioka
宗浩 石岡
Shunichi Sugiyama
峻一 杉山
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
Application filed by NKK Corp, Nippon Kokan Ltd filed Critical NKK Corp
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓄熱式燃焼バーナを配置した加熱炉におい
て、比加熱物を酸化させず、かつ燃焼効率を低下させな
い。 【解決手段】 蓄熱体を通ってバーナスロート2から炉
内に供給される燃焼空気の流れの周りに、燃焼空気の流
れとほぼ平行に燃料を噴射する燃料噴射ノズル3を複数
設けた蓄熱式燃焼バーナ1を並列に2本1組として1組
以上配置した加熱炉において、前記蓄熱式燃焼バーナ1
の燃料噴射ノズル3から噴射される燃料が、燃焼排ガス
排出中の蓄熱式燃焼バーナ1のバーナスロート2から炉
外に排出されるのを防止するため、隣り合う蓄熱式燃焼
バーナ1間に仕切り壁4を設けた蓄熱式燃焼バーナを配
置した加熱炉。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、蓄熱体を通って
バーナスロートから炉内に供給される燃焼空気の流れの
周りに、空気の流れとほぼ平行に燃料を噴射する燃料噴
射ノズルを複数設けた蓄熱式燃焼バーナを並列に2本1
組として1組以上配置した加熱炉に関する。
【0002】
【従来の技術】バーナスロートの周りに、複数の燃料噴
射ノズルを配置し、蓄熱体を通ってバーナスロートから
炉内に供給された予熱燃焼空気の流れの周りに、バーナ
スロートとほぼ平行に燃料を噴射して燃焼を行う蓄熱式
燃焼バーナとしては、特開平6−159613号公報に
開示された、燃料を二段階に分けて供給して燃焼させる
低NOx燃焼バーナがある。この蓄熱式燃焼バーナは、
図3に示すように、バーナスロート21の途中におい
て、蓄熱体を通って高温になったバーナスロート21内
の燃焼空気Aの流れの周りから、この高温燃焼空気Aの
流れに向けて、一次燃料F1 を噴射する一次燃料噴射ノ
ズル22が、バーナスロート21の内周に沿って複数設
けられているとともに、バーナスロート21とほぼ平行
に二次燃料F 2 を直接炉内24に噴射する二次燃料噴射
ノズル23が、バーナスロート21の周りに複数配置さ
れている。
【0003】そして、この蓄熱式燃焼バーナで燃焼する
場合には、高温の燃焼空気Aと一次燃料F1 とが、バー
ナスロート21から炉内24に噴射され、高温の燃焼空
気Aの周りに一次火炎B1 が形成される。
【0004】次いで、この一次火炎B1 の外側から、バ
ーナスロート21とほぼ平行に二次燃料F2 が直接炉内
24に噴射される。このとき、二次燃料F2 はバーナス
ロート21とほぼ平行にかつその外側から噴射されるた
め、一次火炎B1 によって、中央の燃焼空気Aの流れか
ら遮断される。このため、一次火炎B1 の表面と接触す
る二次燃料F2 は、残存酸素量が過少状態の一次火炎B
1 中において、NOxを還元する。
【0005】そして、二次燃料F2 は一次火炎B1 より
も下流において、雰囲気ガスを巻き込みながら、一次火
炎B1 を貫通した高温の燃焼空気Aと接触して、緩慢に
混合される。
【0006】このとき、燃焼空気Aは極めて高温(燃焼
ガス温度に近い1000℃程度)であるため、二次燃料
2 は容易に二次燃焼を起こす。しかも、一次火炎B1
が火種として存在するため、安定して緩慢な二次燃焼を
起こす。
【0007】なお、二次燃料噴射ノズル23の開口部周
辺には、バーナタイル25によって凹部26が形成され
ており、一次火炎B1 の保炎性がより高められるように
なっている。すなわち、一次火炎B1 でバーナスロート
21から噴射される高温の燃焼空気Aを二次燃料F2
ら遮断して、二次燃料F2 によるNOxの還元を行って
から、緩慢燃焼によって完全燃焼を行わせるようにして
いる。なお、図3中符号B2 は二次火炎である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た特開平6−159613号公報に開示された、燃料を
二段階に分けて供給して燃焼させる低NOx燃焼バーナ
には、次のような問題点があった。すなわち、この低N
Ox燃焼バーナを2本1組として並列かつ近接して配置
し、かつ燃焼のための燃料および燃焼空気を絞った(以
下タ−ンダウンという)状態で、交番燃焼をさせようと
した場合、図4に示すように、燃焼中の蓄熱式燃焼バー
ナ31aのバーナスロート21aの周りに配置した二次
燃料噴射ノズル23aから噴射する二次燃料のうち、燃
焼中の蓄熱式燃焼バーナ31aに隣接し、燃焼排ガスを
排出している蓄熱式燃焼バーナ31bのバーナスロート
21bに近い位置に噴射された二次燃料の一部が、未燃
焼のまま蓄熱式燃焼バーナ31bのバーナスロート21
bを通って系外に排出されるという問題点があった。
【0009】未燃焼の可燃成分が炉外に排出されること
は操業上好ましいことではない。さらに未燃焼の可燃成
分の濃度が高いときは、燃料原単位も低下するという問
題点があった。
【0010】この発明は、従来技術の上述のような問題
点を解消するためになされたものであり、バーナスロー
トの周りに配置した燃料噴射ノズルから直接炉内に燃料
を噴射する形式の蓄熱式燃焼バーナを、並列に2本1組
として配置して交番燃焼を行う加熱炉の操業方法におい
て、タ−ンダウン時においても、未燃焼の可燃成分が燃
焼排ガスとともに、系外に排出されることのない加熱炉
を提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明に係る蓄熱式燃
焼バーナを配置した加熱炉は、蓄熱体を通ってバーナス
ロートから炉内に供給される燃焼空気の流れの周りに、
燃焼空気の流れとほぼ平行に燃料を噴射する燃料噴射ノ
ズルを複数設けた蓄熱式燃焼バーナを並列に2本1組と
して1組以上配置した加熱炉において、隣り合う蓄熱式
燃焼バーナ間に、前記蓄熱式燃焼バーナの燃料噴射ノズ
ルから噴射される燃料が燃焼排ガス排出中の蓄熱式燃焼
バーナのバーナスロートから炉外に排出されるのを防止
する仕切り壁を設けたものである。
【0012】燃料噴射ノズルから噴射された燃料の流速
は噴射ノズルからの距離に比例して小さくなる。一方、
燃焼排ガスの吸引流れはバーナスロート前面に発生し、
燃焼排ガスの流速はバーナに近づくほど大きくなる。こ
のため、仕切り壁が無い場合には、燃料噴射ノズルから
出た燃料の一部が流速を失い、未燃焼のまま並列に配置
された燃焼排ガス排出中の蓄熱式バーナの燃焼排ガス流
に巻き込まれて炉外に排出される現象が発生する。燃料
流速が比較的小さいターンダウン時にはこの現象が顕著
になる。
【0013】仕切り壁を設けた場合、燃焼排ガス排出中
の蓄熱式バーナの燃焼排ガスの流れは、仕切り壁によっ
て直進性が増すので、炉内からの燃焼排ガスのガス流れ
が増大し、隣の燃焼中のバーナーからのガスの巻き込み
が減少する。また、燃焼中のバーナについて、仕切り壁
の付近に噴出された燃料と予熱空気は、排ガスの混入が
減って燃料の燃焼用空気への拡散が進行するので、燃焼
が促進される。この効果はターンダウン時に顕著とな
る。仕切り壁の先端を過ぎたところで、燃焼によって発
生した燃焼排ガスは隣り合う蓄熱式燃焼バーナのバーナ
スロートに吸引されるが、燃料は仕切り壁を過ぎるまで
にバーナスロートから出た高温の予熱空気によって燃焼
されており、燃焼排ガス中には未燃焼可燃成分は含まれ
ていないので、未燃焼可燃成分がバーナスロートを通っ
て炉外に排出されることはなくなる。
【0014】
【発明の実施の形態】この発明の実施形態の蓄熱式燃焼
バーナを配置した加熱炉を、図1により説明する。
【0015】この加熱炉においては、蓄熱式燃焼バーナ
1a、1b、1cおよび1dのそれぞれのバーナスロー
ト(燃焼空気供給孔)2a、2b、2cおよび2dの周
りに、4個づつの燃料噴射ノズル3a、3b、3cおよ
び3dを配置している。そして、蓄熱式燃焼バーナ1a
と1bが1組、蓄熱式燃焼バーナ1cと1dが他の1組
として、2本のバーナが同一組内で燃焼と燃焼排ガスの
排出を交互に分担している。すなわち、蓄熱式燃焼バー
ナ1aおよび1cで燃焼しているときには、蓄熱式燃焼
バーナ1bと1dで燃焼排ガスを排出し、反対に蓄熱式
燃焼バーナ1bと1dで燃焼しているときには、蓄熱式
燃焼バーナ1aおよび1cで燃焼排ガスを排出するとい
う操業をしている。
【0016】そして、各蓄熱式燃焼バーナの間には、仕
切り壁を設けている。すなわち、蓄熱式燃焼バーナ1a
と1bの間には仕切り壁4Aを、蓄熱式燃焼バーナ1b
と1cの間には仕切り壁4Bを、蓄熱式燃焼バーナ1c
と1dの間には仕切り壁4Cを設けている。
【0017】このように構成した加熱炉により被加熱物
を加熱する場合、燃料噴射ノズルの燃料供給量が一定量
以上の場合(フル操業時)には、燃料噴射ノズルから噴
射される燃料の噴射流速が速いので、噴射された燃料は
燃焼空気の流れの周りを燃焼空気の流れとほぼ平行に直
進し、完全燃焼する。また、炉内で完全燃焼した燃焼排
ガスは吸引中の蓄熱式燃焼バーナのバーナスロート側に
流れる。
【0018】燃料の供給量が最大燃料供給時の50%未
満に減少した場合、燃焼排ガス排出中の蓄熱式バーナの
燃焼排ガスの流れは、仕切り壁によって直進性が増すの
で、仕切り壁が無い場合に比べ、炉内からの燃焼排ガス
のガス流れが増大し、隣の燃焼中のバーナーからのガス
の巻き込みが減少する。
【0019】また、燃焼中のバーナについて、仕切り壁
の付近に噴出された燃料と予熱空気は、排ガスの混入が
減って燃料の燃焼用空気への拡散が進行するので、燃焼
が促進される。
【0020】例えば、蓄熱式燃焼バーナ1bと1dで燃
焼し、蓄熱式燃焼バーナ1aと1cで燃焼排ガスを排出
しているときの例で説明すると、蓄熱式燃焼バーナ1b
の燃料噴射ノズル3bから噴射された燃料は、噴射後に
拡がり、その外側部分は仕切り壁4Aおよび4Bに当た
る。仕切り壁4Aおよび4Bに当たった部分の燃料は、
仕切り壁4Aおよび4Bに沿って直進する。
【0021】仕切り壁の先端を過ぎたところで、燃焼に
よって発生した燃焼排ガスは隣り合う蓄熱式燃焼バーナ
のバーナスロートに吸引されるが、燃料は仕切り壁を過
ぎるまでにバーナスロート2bから出た高温の予熱空気
によって燃焼されており、燃焼排ガス中には未燃焼可燃
成分は含まれていないので、未燃焼可燃成分がバーナス
ロートを通って炉外に排出されることはなく、燃料原単
位も低下しない。
【0022】なお、詳述しないが、この加熱炉の操業方
法における燃料の供給は、図1における燃料噴射ノズル
のみからの供給に限定されるのではなくて、バーナスロ
ートから炉内に供給される燃焼空気の流れに対して、バ
ーナスロート内で常時供給されている燃料もある。
【0023】
【実施例】本発明の蓄熱式燃焼バーナを配置した加熱炉
で操業した場合に、燃焼排ガス中の未燃焼可燃成分が減
少することを確認するため、図2の平面図に示すよう
に、炉内寸法が幅2m×長さ4m×高さ2mで、長さ方
向両炉壁24aおよび24bのそれぞれに、2本1組の
蓄熱式燃焼バーナ11a、11bと11c、11d(バ
ーナ容量80万kcal/h/ 基) を、それぞれ1mの間隔で並
列配置し、かつ両バーナ間に張り出し高さが0.5mの
仕切り壁14Aおよび14Bを設けた加熱炉24で、製
鉄所副生混合ガス(発熱量2600kcal/Nm3、組成CO:25%、
H2:24%、CH412%、CO212%、N227%)を、空気比1.1で燃
焼させ、燃焼排ガス中の最大CO濃度(ppm)を調
べ、同一条件で操業した仕切り壁を設けない加熱炉の燃
焼排ガス中の最大CO濃度(ppm)と比較した。
【0024】その結果、本発明の加熱炉による操業にお
いては、50%ターンダウン時には、燃焼排ガス中の最
大CO濃度が32ppmであったのに対し、比較例にお
いては、その値が148ppmもあり、本発明の加熱炉
の効果が極めて優れたものであることが分かった。
【0025】
【発明の効果】この発明により、バーナスロートの周り
に配置した燃料噴射ノズルから直接炉内に燃料を噴射す
る形式の蓄熱式燃焼バーナを、2本1組並列に配置して
交番燃焼を行う加熱炉の操業において、ターンダウン時
でも未燃焼可燃成分が炉外に排出されることがなく、ま
た燃料原単位も低下しない。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態の蓄熱式燃焼バーナを配置
した加熱炉の説明図である。
【図2】本発明の実施例における蓄熱式燃焼バーナの配
置を示す加熱炉の平面図である。
【図3】従来のバーナスロートの周りに配置した燃料噴
射ノズルから直接炉内に燃料を噴射する形式の蓄熱式燃
焼バーナの説明図である。
【図4】燃料噴射ノズルから噴射された燃料が燃焼排ガ
スとともに排出される原理を説明する説明図である。
【符号の説明】
1a、1b、1c、1d 蓄熱式燃焼バーナ 2a、2b、2c、2d バーナスロート 3a、3b、3c、3d 燃料噴射ノズル 4A、4B、4C 仕切り壁 11a、11b、11c、11d 蓄熱式燃焼バーナ 14A、14B 仕切り壁

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蓄熱体を通ってバーナスロートから炉内
    に供給される燃焼空気の流れの周りに、燃焼空気の流れ
    とほぼ平行に燃料を噴射する燃料噴射ノズルを複数設け
    た蓄熱式燃焼バーナを並列に2本1組として1組以上配
    置した加熱炉において、隣り合う蓄熱式燃焼バーナ間
    に、前記蓄熱式燃焼バーナの燃料噴射ノズルから噴射さ
    れる燃料が燃焼排ガス排出中の蓄熱式燃焼バーナのバー
    ナスロートから炉外に排出されるのを防止する仕切り壁
    を設けたことを特徴とする蓄熱式燃焼バーナを配置した
    加熱炉。
JP7265636A 1995-10-13 1995-10-13 蓄熱式燃焼バーナを配置した加熱炉 Pending JPH09112883A (ja)

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