JPH10141611A - 蓄熱式ラジアントボックス燃焼バーナ - Google Patents
蓄熱式ラジアントボックス燃焼バーナInfo
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- JPH10141611A JPH10141611A JP8296404A JP29640496A JPH10141611A JP H10141611 A JPH10141611 A JP H10141611A JP 8296404 A JP8296404 A JP 8296404A JP 29640496 A JP29640496 A JP 29640496A JP H10141611 A JPH10141611 A JP H10141611A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
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- Tunnel Furnaces (AREA)
- Gas Burners (AREA)
- Air Supply (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃焼に伴うＮＯx の生成抑制を図り、燃焼ガ
スの偏流を抑制してラジアントボックスを均一に加熱で
き、常温からの点火、立上げ燃焼が安定して行え、しか
も構造を単純化し、制御機構も簡単にできることを目的
とする。 【解決手段】 内部で燃焼を行うラジアントボックス１
と、ラジアントボックスに燃焼用空気を供給する機能と
ラジアントボックスからの燃焼排ガスを排出する機能と
が切替弁７によって交互に切り替えられ、燃焼排ガスの
保有熱を蓄熱する蓄熱体４ａ，４ｂ及び蓄熱体と連通し
て蓄熱体側からボックス側に至るに従い口径が徐々に絞
られるよう形成された空気通路１１を有する２つのバー
ナ６Ａ，６Ｂと、ラジアントボックスの２つのバーナの
取付位置の中間位置に取り付けられ、パイロット用空気
及び燃料ガスと主燃料ガスを供給し、点火イグニッショ
ン機能を持つバーナガン１２とを備えてなるものであ
る。
スの偏流を抑制してラジアントボックスを均一に加熱で
き、常温からの点火、立上げ燃焼が安定して行え、しか
も構造を単純化し、制御機構も簡単にできることを目的
とする。 【解決手段】 内部で燃焼を行うラジアントボックス１
と、ラジアントボックスに燃焼用空気を供給する機能と
ラジアントボックスからの燃焼排ガスを排出する機能と
が切替弁７によって交互に切り替えられ、燃焼排ガスの
保有熱を蓄熱する蓄熱体４ａ，４ｂ及び蓄熱体と連通し
て蓄熱体側からボックス側に至るに従い口径が徐々に絞
られるよう形成された空気通路１１を有する２つのバー
ナ６Ａ，６Ｂと、ラジアントボックスの２つのバーナの
取付位置の中間位置に取り付けられ、パイロット用空気
及び燃料ガスと主燃料ガスを供給し、点火イグニッショ
ン機能を持つバーナガン１２とを備えてなるものであ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は例えば工業用加熱炉
や熱処理炉等における被加熱物の加熱用に使用されるボ
ックス型の蓄熱式ラジアント燃焼バーナ、特に燃焼排ガ
ス中の窒素酸化物（ＮＯx ）の発生量が少ない蓄熱式ラ
ジアント燃焼バーナに関するものである。
や熱処理炉等における被加熱物の加熱用に使用されるボ
ックス型の蓄熱式ラジアント燃焼バーナ、特に燃焼排ガ
ス中の窒素酸化物（ＮＯx ）の発生量が少ない蓄熱式ラ
ジアント燃焼バーナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ストリップ等の鋼材を加熱する場合に
は、蓄熱式ラジアント燃焼バーナが使用されている。こ
のようなラジアント燃焼バーナは交番燃焼型蓄熱式ラジ
アントチューブ方式が一般的に使用され、高温の燃焼排
ガスの保有する熱エネルギーを蓄熱体で蓄熱し、蓄熱し
た熱エネルギーで燃焼用空気を予熱するので、熱効率が
極めて良好なものとなっている。かかる蓄熱式ラジアン
トチューブ方式は、チューブ内という狭い空間で短時間
の完全燃焼のために、ＮＯx の生成抑制が困難であり、
抑制のための技術課題は多いものであった。また、１本
のチューブの両端に、蓄熱体、燃料通路、パイロットバ
ーナ燃焼機構等を設けるため、複雑な構造となるもので
あった。そこで、上述の蓄熱式ラジアントチューブ方式
の技術課題を解決するために、蓄熱式ラジアントボック
ス方式が提案されている。
は、蓄熱式ラジアント燃焼バーナが使用されている。こ
のようなラジアント燃焼バーナは交番燃焼型蓄熱式ラジ
アントチューブ方式が一般的に使用され、高温の燃焼排
ガスの保有する熱エネルギーを蓄熱体で蓄熱し、蓄熱し
た熱エネルギーで燃焼用空気を予熱するので、熱効率が
極めて良好なものとなっている。かかる蓄熱式ラジアン
トチューブ方式は、チューブ内という狭い空間で短時間
の完全燃焼のために、ＮＯx の生成抑制が困難であり、
抑制のための技術課題は多いものであった。また、１本
のチューブの両端に、蓄熱体、燃料通路、パイロットバ
ーナ燃焼機構等を設けるため、複雑な構造となるもので
あった。そこで、上述の蓄熱式ラジアントチューブ方式
の技術課題を解決するために、蓄熱式ラジアントボック
ス方式が提案されている。
【０００３】図６は例えば特開平７−２１８１４２号公
報に開示されているものと同様の従来の蓄熱式ラジアン
トボックス燃焼バーナを示すブロック図、図７は同燃焼
バーナのラジアントボックス内の燃焼パターンを示す説
明図、図８は２次ガス比率とＮＯx 生成との関係を示す
グラフである。図において、１は直方体のラジアントボ
ックスで、このラジアントボックス１に、一次燃料噴射
ノズル２ａ、二次燃料噴射ノズル３ａ、ハニカム式の蓄
熱体４ａ、パイロットバーナ５ａによって構成された第
１バーナ６Ａが上部に、一次燃料噴射ノズル２ｂ、二次
燃料噴射ノズル３ｂ、ハニカム式の蓄熱体４ｂ、パイロ
ットバーナ５ｂによって構成された第２バーナ６Ｂが下
部に接続されている。
報に開示されているものと同様の従来の蓄熱式ラジアン
トボックス燃焼バーナを示すブロック図、図７は同燃焼
バーナのラジアントボックス内の燃焼パターンを示す説
明図、図８は２次ガス比率とＮＯx 生成との関係を示す
グラフである。図において、１は直方体のラジアントボ
ックスで、このラジアントボックス１に、一次燃料噴射
ノズル２ａ、二次燃料噴射ノズル３ａ、ハニカム式の蓄
熱体４ａ、パイロットバーナ５ａによって構成された第
１バーナ６Ａが上部に、一次燃料噴射ノズル２ｂ、二次
燃料噴射ノズル３ｂ、ハニカム式の蓄熱体４ｂ、パイロ
ットバーナ５ｂによって構成された第２バーナ６Ｂが下
部に接続されている。
【０００４】燃焼用空気が供給される四方切替弁７は第
１バーナ６Ａ及び第２バーナ６Ｂのうちのいずれかへの
燃焼用空気の供給を制御すると共に、蓄熱体４ａ、４ｂ
を通過した燃焼排ガス放散系への接続を制御する。燃料
ガスは燃料供給系８より供給され、上側の一次燃料噴射
ノズル２ａ、二次燃料噴射ノズル３ａへの供給は、燃料
弁９ａによって制御され、下側の一次燃料噴射ノズル２
ｂ、二次燃料噴射ノズル３ｂへの供給は、燃料弁９ｂに
よって制御される。パイロットバーナ５ａ、５ｂへの燃
料供給はパイロットバーナ用燃料弁（図示省略）によっ
て制御される。１０は第１バーナ６Ａ及び第２バーナ６
Ｂに設けられた火炎検知機である。
１バーナ６Ａ及び第２バーナ６Ｂのうちのいずれかへの
燃焼用空気の供給を制御すると共に、蓄熱体４ａ、４ｂ
を通過した燃焼排ガス放散系への接続を制御する。燃料
ガスは燃料供給系８より供給され、上側の一次燃料噴射
ノズル２ａ、二次燃料噴射ノズル３ａへの供給は、燃料
弁９ａによって制御され、下側の一次燃料噴射ノズル２
ｂ、二次燃料噴射ノズル３ｂへの供給は、燃料弁９ｂに
よって制御される。パイロットバーナ５ａ、５ｂへの燃
料供給はパイロットバーナ用燃料弁（図示省略）によっ
て制御される。１０は第１バーナ６Ａ及び第２バーナ６
Ｂに設けられた火炎検知機である。
【０００５】従来の蓄熱式ラジアントボックス燃焼バー
ナは上記のように構成されており、例えば四方切替弁７
が第１バーナ６Ａに燃焼用空気を送気する方向に動作
し、パイロットバーナ用燃料弁（図示省略）を開き、パ
イロットバーナ５ａに燃焼用空気及び燃料ガスを供給す
ると同時に、点火イグニッションをオンしてパイロット
バーナ５ａを燃焼させる。パイロット火炎の安定時間を
経過した後に、燃料弁９ａを開き、一次燃料噴射ノズル
２ａ及び二次燃料噴射ノズル３ａへ燃料ガスを供給し、
第１バーナ６Ａの燃焼を開始する。第１バーナ６Ａの燃
焼開始から所定時間経過後、今度は、四方切替弁７が第
２バーナ６Ｂに燃焼用空気を送気する方向に動作し、パ
イロットバーナ用燃料弁（図示省略）を開き、パイロッ
トバーナ５ｂに燃焼用空気及び燃料ガスを供給すると同
時に、点火イグニッションをオンしてパイロットバーナ
５ｂを燃焼させる。パイロット火炎の安定時間を経過し
た後に、燃料弁９ｂを開き、一次燃料噴射ノズル２ｂ及
び二次燃料噴射ノズル３ｂａへ燃料ガスを供給し、第２
バーナ６Ｂの燃焼を開始する。以後、前述と同様の動作
を繰り返す。
ナは上記のように構成されており、例えば四方切替弁７
が第１バーナ６Ａに燃焼用空気を送気する方向に動作
し、パイロットバーナ用燃料弁（図示省略）を開き、パ
イロットバーナ５ａに燃焼用空気及び燃料ガスを供給す
ると同時に、点火イグニッションをオンしてパイロット
バーナ５ａを燃焼させる。パイロット火炎の安定時間を
経過した後に、燃料弁９ａを開き、一次燃料噴射ノズル
２ａ及び二次燃料噴射ノズル３ａへ燃料ガスを供給し、
第１バーナ６Ａの燃焼を開始する。第１バーナ６Ａの燃
焼開始から所定時間経過後、今度は、四方切替弁７が第
２バーナ６Ｂに燃焼用空気を送気する方向に動作し、パ
イロットバーナ用燃料弁（図示省略）を開き、パイロッ
トバーナ５ｂに燃焼用空気及び燃料ガスを供給すると同
時に、点火イグニッションをオンしてパイロットバーナ
５ｂを燃焼させる。パイロット火炎の安定時間を経過し
た後に、燃料弁９ｂを開き、一次燃料噴射ノズル２ｂ及
び二次燃料噴射ノズル３ｂａへ燃料ガスを供給し、第２
バーナ６Ｂの燃焼を開始する。以後、前述と同様の動作
を繰り返す。
【０００６】なお、炉内温度が上昇し、排ガス温度が上
昇することによって蓄熱体４ａ、４ｂを通過した燃焼用
空気温度が充分に二次燃焼を安定に継続可能な温度まで
上昇すれば、一次燃焼ノズル２ａ、２ｂによる一次燃焼
を停止し、二次燃焼のみで燃焼を継続してもよい。この
従来例のラジアントボックス１の表面温度分布は、サイ
クル切替燃焼のため、火炎の非定在化が実現され、ラジ
アントボックス１の表面平均温度が平滑化され、低ＮＯ
x 燃焼が実現される。
昇することによって蓄熱体４ａ、４ｂを通過した燃焼用
空気温度が充分に二次燃焼を安定に継続可能な温度まで
上昇すれば、一次燃焼ノズル２ａ、２ｂによる一次燃焼
を停止し、二次燃焼のみで燃焼を継続してもよい。この
従来例のラジアントボックス１の表面温度分布は、サイ
クル切替燃焼のため、火炎の非定在化が実現され、ラジ
アントボックス１の表面平均温度が平滑化され、低ＮＯ
x 燃焼が実現される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の蓄
熱式ラジアントボックス燃焼バーナでは、図８のグラフ
に示すように、一次側燃料に対する二次側燃料の二次側
燃料比（Ｆ２）を増大させることにより、ＮＯx の生成
抑制は達成される。しかし、例えば、第１バーナ６Ａの
燃焼時には、図７に示すように燃焼ガスが偏流（ショー
トパス）した場合は、ラジアントボックス１を均一に加
熱できないため、熱応力が増大し、耐久性に問題がある
ものであった。なお、第２バーナ６Ｂの燃焼時も同様な
問題がある。また、点火、立上げから安定燃焼域まで
は、一次燃焼ノズル２ａ、２ｂによる一次燃焼が不可欠
で、この間のＮＯx の生成増大を招き、一次燃焼機構も
複雑となるという問題もあった。更に、サイクル切替燃
焼で安定燃焼条件を確保するために、燃料通路、パイロ
ットバーナ等の設備が一対必要となり、構造が複雑にな
るという問題もあった。
熱式ラジアントボックス燃焼バーナでは、図８のグラフ
に示すように、一次側燃料に対する二次側燃料の二次側
燃料比（Ｆ２）を増大させることにより、ＮＯx の生成
抑制は達成される。しかし、例えば、第１バーナ６Ａの
燃焼時には、図７に示すように燃焼ガスが偏流（ショー
トパス）した場合は、ラジアントボックス１を均一に加
熱できないため、熱応力が増大し、耐久性に問題がある
ものであった。なお、第２バーナ６Ｂの燃焼時も同様な
問題がある。また、点火、立上げから安定燃焼域まで
は、一次燃焼ノズル２ａ、２ｂによる一次燃焼が不可欠
で、この間のＮＯx の生成増大を招き、一次燃焼機構も
複雑となるという問題もあった。更に、サイクル切替燃
焼で安定燃焼条件を確保するために、燃料通路、パイロ
ットバーナ等の設備が一対必要となり、構造が複雑にな
るという問題もあった。
【０００８】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、燃焼に伴うＮＯx の生成抑制
を図り、燃焼ガスの偏流を抑制してラジアントボックス
を均一に加熱でき、常温からの点火、立上げ燃焼が安定
して行え、しかも構造を単純化し、制御機構も簡単にで
きる蓄熱式ラジアントボックス燃焼バーナを得ることを
目的とする。
めになされたものであり、燃焼に伴うＮＯx の生成抑制
を図り、燃焼ガスの偏流を抑制してラジアントボックス
を均一に加熱でき、常温からの点火、立上げ燃焼が安定
して行え、しかも構造を単純化し、制御機構も簡単にで
きる蓄熱式ラジアントボックス燃焼バーナを得ることを
目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る蓄熱式ラジ
アントボックス燃焼バーナは、内部で燃焼を行うラジア
ントボックスと、ラジアントボックスに燃焼用空気を供
給する機能とラジアントボックスからの燃焼排ガスを排
出する機能とが切替弁によって交互に切り替えられ、燃
焼排ガスの保有熱を蓄熱する蓄熱体及び蓄熱体と連通し
て蓄熱体側からボックス側に至るに従い口径が徐々に絞
られるよう形成された気体通路を有する２つのバーナ
と、ラジアントボックスの２つのバーナ取付位置の中間
位置に取り付けられ、パイロット用空気及び燃料ガスと
主燃料ガスを供給し、点火イグニッション機能を持つバ
ーナガンとを備えて構成されている。また、上記バーナ
ガンは、ラジアントボックス内に主燃料ガスを供給する
最外側の主燃料ガス供給管路と、その主燃料ガス供給管
路内に配置され、パイロット用空気及び燃料を供給する
パイロットバーナと、パイロットバーナ内に配置され、
点火イグニッションを有するノズル管とで構成されてい
る。
アントボックス燃焼バーナは、内部で燃焼を行うラジア
ントボックスと、ラジアントボックスに燃焼用空気を供
給する機能とラジアントボックスからの燃焼排ガスを排
出する機能とが切替弁によって交互に切り替えられ、燃
焼排ガスの保有熱を蓄熱する蓄熱体及び蓄熱体と連通し
て蓄熱体側からボックス側に至るに従い口径が徐々に絞
られるよう形成された気体通路を有する２つのバーナ
と、ラジアントボックスの２つのバーナ取付位置の中間
位置に取り付けられ、パイロット用空気及び燃料ガスと
主燃料ガスを供給し、点火イグニッション機能を持つバ
ーナガンとを備えて構成されている。また、上記バーナ
ガンは、ラジアントボックス内に主燃料ガスを供給する
最外側の主燃料ガス供給管路と、その主燃料ガス供給管
路内に配置され、パイロット用空気及び燃料を供給する
パイロットバーナと、パイロットバーナ内に配置され、
点火イグニッションを有するノズル管とで構成されてい
る。
【００１０】本発明においては、１つのバーナが切替弁
によって切り替えられて燃焼用空気を供給する機能を果
たしている場合に、燃焼用空気がそのバーナ内に形成さ
れた蓄熱体側からボックス側に至るに従い口径が徐々に
絞られる気体通路を通過することによってラジアントボ
ックス内に高速に噴出され、一方、燃料ガスはラジアン
トボックスの２つのバーナ取付位置の中間位置に取り付
けられたバーナガンからラジアントボックス内に低速で
噴出されることにより、高速の燃焼用空気に巻き込まれ
て燃料ガスが混合された混合物がバーナガンのパイロッ
トバーナの火炎により着火、燃焼させられるときに、そ
の混合物は再循環を繰り返して緩慢燃焼となるから、火
炎温度が高くならずにＮＯx の生成が抑制され、燃焼ガ
スの偏流を抑制してラジアントボックスが均一に加熱さ
れる。
によって切り替えられて燃焼用空気を供給する機能を果
たしている場合に、燃焼用空気がそのバーナ内に形成さ
れた蓄熱体側からボックス側に至るに従い口径が徐々に
絞られる気体通路を通過することによってラジアントボ
ックス内に高速に噴出され、一方、燃料ガスはラジアン
トボックスの２つのバーナ取付位置の中間位置に取り付
けられたバーナガンからラジアントボックス内に低速で
噴出されることにより、高速の燃焼用空気に巻き込まれ
て燃料ガスが混合された混合物がバーナガンのパイロッ
トバーナの火炎により着火、燃焼させられるときに、そ
の混合物は再循環を繰り返して緩慢燃焼となるから、火
炎温度が高くならずにＮＯx の生成が抑制され、燃焼ガ
スの偏流を抑制してラジアントボックスが均一に加熱さ
れる。
【００１１】また、バーナガンは、ラジアントボックス
の２つのバーナ取付位置の中間位置に取り付けられ、最
外側に配置された主燃料ガスを供給する主燃料ガス供給
管路内にパイロット用空気及び燃料を供給するパイロッ
トバーナを配置し、パイロットバーナ内に点火イグニッ
ションを有するノズル管を配置して構成されているか
ら、パイロットバーナは常温点火時から２つのバーナの
気体通路から独立して燃焼するために安定した燃焼が可
能となり、２つのバーナの気体通路が燃焼用空気の予熱
・供給と蓄熱・排気とに切り替わる場合にも、着火遅れ
による燃焼ショックもなく、ガスの巻き込み、循環方向
も緩やかに移行して交番燃焼が行われる。しかも、燃焼
用空気を供給するバーナには燃料通路がないためにバー
ナの構造は簡単になり、バーナガンは多重管構造とした
ので、従来例のものに比べて規模が約１／２になった。
の２つのバーナ取付位置の中間位置に取り付けられ、最
外側に配置された主燃料ガスを供給する主燃料ガス供給
管路内にパイロット用空気及び燃料を供給するパイロッ
トバーナを配置し、パイロットバーナ内に点火イグニッ
ションを有するノズル管を配置して構成されているか
ら、パイロットバーナは常温点火時から２つのバーナの
気体通路から独立して燃焼するために安定した燃焼が可
能となり、２つのバーナの気体通路が燃焼用空気の予熱
・供給と蓄熱・排気とに切り替わる場合にも、着火遅れ
による燃焼ショックもなく、ガスの巻き込み、循環方向
も緩やかに移行して交番燃焼が行われる。しかも、燃焼
用空気を供給するバーナには燃料通路がないためにバー
ナの構造は簡単になり、バーナガンは多重管構造とした
ので、従来例のものに比べて規模が約１／２になった。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態に係る
蓄熱式ラジアントボックス燃焼バーナを示すブロック
図、図２は図１のＡ−Ａ線で切断した縦断面図、図３は
同燃焼バーナのバーナガンの詳細を示す断面図、図４は
同燃焼バーナのラジアントボックス内の燃焼パターンを
示す説明図、図５は燃焼負荷率とＮＯx 生成との関係を
示すグラフである。図において、従来例と同様の構成は
同一符号を付して重複した構成の説明を省略する。この
実施の形態のラジアントボックス１の正面の上方に設け
られた第１バーナ６Ａとラジアントボックス１の正面の
下方に設けられた第２バーナ６Ｂには、従来例のような
一次燃料噴射ノズル２ａ、２ｂ及び二次燃料噴射ノズル
３ａ、３ｂは設けられていない。第１バーナ６Ａと第２
バーナ６Ｂにはそれぞれ蓄熱体側からボックス側に至る
に従い口径が徐々に耐火物で絞られ、途中から口径が約
１／２に縮小された耐火物製の空気通路１１が形成され
ている。
蓄熱式ラジアントボックス燃焼バーナを示すブロック
図、図２は図１のＡ−Ａ線で切断した縦断面図、図３は
同燃焼バーナのバーナガンの詳細を示す断面図、図４は
同燃焼バーナのラジアントボックス内の燃焼パターンを
示す説明図、図５は燃焼負荷率とＮＯx 生成との関係を
示すグラフである。図において、従来例と同様の構成は
同一符号を付して重複した構成の説明を省略する。この
実施の形態のラジアントボックス１の正面の上方に設け
られた第１バーナ６Ａとラジアントボックス１の正面の
下方に設けられた第２バーナ６Ｂには、従来例のような
一次燃料噴射ノズル２ａ、２ｂ及び二次燃料噴射ノズル
３ａ、３ｂは設けられていない。第１バーナ６Ａと第２
バーナ６Ｂにはそれぞれ蓄熱体側からボックス側に至る
に従い口径が徐々に耐火物で絞られ、途中から口径が約
１／２に縮小された耐火物製の空気通路１１が形成され
ている。
【００１３】また、ラジアントボックス１の正面の第１
バーナＡ取付位置と第２バーナＢ取付位置との中間位置
には、パイロット用の空気及び燃料ガスと主燃料ガスを
供給し、点火イグニッション機能を持つバーナガン１２
が設けられている。このバーナガン１２は４重管構造で
あり、ラジアントボックス１内に主燃料ガスを供給する
最外側の主燃料ガス供給管路１３と、その主燃料ガス供
給管路１３内に配置され、ラジアントボックス１にパイ
ロット用空気を供給するパイロット用空気供給管１４
と、そのパイロット用空気供給管１４内に配置され、ラ
ジアントボックス１内にパイロット用燃料ガスを供給す
るパイロット用ガス供給管１５と、そのパイロット用ガ
ス供給管１５内の中心部に配置され、火炎検知機１６ａ
と点火イグニッション１６ｂを有するノズル管１６とで
構成されている。なお、１３ａは主燃料ガス供給管路１
３への燃料の供給を制御する燃料弁、１４ａはパイロッ
ト用空気供給管１４への空気の供給を制御する空気弁、
１５ａはパイロット用ガス供給管１５への燃料の供給を
制御する燃料弁である。
バーナＡ取付位置と第２バーナＢ取付位置との中間位置
には、パイロット用の空気及び燃料ガスと主燃料ガスを
供給し、点火イグニッション機能を持つバーナガン１２
が設けられている。このバーナガン１２は４重管構造で
あり、ラジアントボックス１内に主燃料ガスを供給する
最外側の主燃料ガス供給管路１３と、その主燃料ガス供
給管路１３内に配置され、ラジアントボックス１にパイ
ロット用空気を供給するパイロット用空気供給管１４
と、そのパイロット用空気供給管１４内に配置され、ラ
ジアントボックス１内にパイロット用燃料ガスを供給す
るパイロット用ガス供給管１５と、そのパイロット用ガ
ス供給管１５内の中心部に配置され、火炎検知機１６ａ
と点火イグニッション１６ｂを有するノズル管１６とで
構成されている。なお、１３ａは主燃料ガス供給管路１
３への燃料の供給を制御する燃料弁、１４ａはパイロッ
ト用空気供給管１４への空気の供給を制御する空気弁、
１５ａはパイロット用ガス供給管１５への燃料の供給を
制御する燃料弁である。
【００１４】次に、本発明の実施の形態である蓄熱式ラ
ジアントボックス燃焼バーナの燃焼を行う場合の動作を
説明する。まず、パイロットバーナ用の空気弁１４ａと
燃料弁１５ａが開き、パイロット用空気供給管１４とパ
イロット用ガス供給管１５とから燃焼用空気及び燃料ガ
スがラジアントボックス１に供給されると共に、ノズル
管１６の点火イグニッション１６ｂがオンしてパイロッ
ト用空気供給管１４とパイロット用ガス供給管１５とで
構成されるパイロットバーナを燃焼させる。
ジアントボックス燃焼バーナの燃焼を行う場合の動作を
説明する。まず、パイロットバーナ用の空気弁１４ａと
燃料弁１５ａが開き、パイロット用空気供給管１４とパ
イロット用ガス供給管１５とから燃焼用空気及び燃料ガ
スがラジアントボックス１に供給されると共に、ノズル
管１６の点火イグニッション１６ｂがオンしてパイロッ
ト用空気供給管１４とパイロット用ガス供給管１５とで
構成されるパイロットバーナを燃焼させる。
【００１５】次に、パイロット火炎の安定時間を経過し
た後に、例えば四方切替弁７が第１バーナ６Ａに燃焼用
空気を送気する方向に動作している場合、燃焼用空気は
四方切替弁７を通った燃焼用空気は蓄熱体４ａを介して
第１バーナ６Ａの空気通路１１を通り、ラジアントボッ
クス１に吹き出される。しかる後に、燃料弁１３ａを開
き、主燃料ガス供給管路１３へ燃料ガスを供給し、ラジ
アントボックス１内において第１バーナ６Ａによる燃焼
を開始する。このように第１バーナ６Ａによる燃焼が行
われている時は、第２バーナ６Ｂでは燃焼排ガスを吸引
し、蓄熱体４ｂを通して燃焼ガスの保有する顕熱を蓄熱
する。その蓄熱体４ｂを通過した燃焼排ガスは、四方切
替弁７を介して大気に放出される。
た後に、例えば四方切替弁７が第１バーナ６Ａに燃焼用
空気を送気する方向に動作している場合、燃焼用空気は
四方切替弁７を通った燃焼用空気は蓄熱体４ａを介して
第１バーナ６Ａの空気通路１１を通り、ラジアントボッ
クス１に吹き出される。しかる後に、燃料弁１３ａを開
き、主燃料ガス供給管路１３へ燃料ガスを供給し、ラジ
アントボックス１内において第１バーナ６Ａによる燃焼
を開始する。このように第１バーナ６Ａによる燃焼が行
われている時は、第２バーナ６Ｂでは燃焼排ガスを吸引
し、蓄熱体４ｂを通して燃焼ガスの保有する顕熱を蓄熱
する。その蓄熱体４ｂを通過した燃焼排ガスは、四方切
替弁７を介して大気に放出される。
【００１６】第１バーナ６Ａの燃焼開始から所定時間経
過後、パイロットバーナの燃焼を確認してから、主燃料
ガス供給管路１３への燃料ガスの供給を継続して状態
で、今度は、四方切替弁７が第２バーナ６Ｂに燃焼用空
気を送気する方向に動作する。この場合は、燃焼用空気
は四方切替弁７を通った燃焼用空気は蓄熱体４ｂを介し
て第２バーナ６Ｂの空気通路１１を通り、ラジアントボ
ックス１に吹き出され、ラジアントボックス１内におい
て第２バーナ６Ｂによる燃焼を開始する。この時、蓄熱
した蓄熱体４ｂによって燃焼用空気は予熱される。な
お、パイロットバーナの燃焼を確認した場合に、万一パ
イロットバーナが失火している場合は、パイロットバー
ナを燃焼させ、パイロット火炎の安定時間を経過した後
に、四方切替弁７を第２バーナ６Ｂに燃焼用空気を送気
する方向に動作させて燃焼用空気を第２バーナ６Ｂの空
気通路１１を介してラジアントボックス１に吹き出さ
せ、しかる後に燃料弁１３ａを開き、主燃料ガス供給管
路１３へ燃料ガスを供給し、ラジアントボックス１内に
おいて第２バーナ６Ｂによる燃焼を開始する。以後、前
述と同様の動作を繰り返す。従って、第１バーナ６Ａと
第２バーナ６Ｂとはそれぞれ一定時間のサイクルで、燃
焼用空気の予熱・供給と蓄熱・排気を繰り返し、その切
替は四方切替弁７で行っている。
過後、パイロットバーナの燃焼を確認してから、主燃料
ガス供給管路１３への燃料ガスの供給を継続して状態
で、今度は、四方切替弁７が第２バーナ６Ｂに燃焼用空
気を送気する方向に動作する。この場合は、燃焼用空気
は四方切替弁７を通った燃焼用空気は蓄熱体４ｂを介し
て第２バーナ６Ｂの空気通路１１を通り、ラジアントボ
ックス１に吹き出され、ラジアントボックス１内におい
て第２バーナ６Ｂによる燃焼を開始する。この時、蓄熱
した蓄熱体４ｂによって燃焼用空気は予熱される。な
お、パイロットバーナの燃焼を確認した場合に、万一パ
イロットバーナが失火している場合は、パイロットバー
ナを燃焼させ、パイロット火炎の安定時間を経過した後
に、四方切替弁７を第２バーナ６Ｂに燃焼用空気を送気
する方向に動作させて燃焼用空気を第２バーナ６Ｂの空
気通路１１を介してラジアントボックス１に吹き出さ
せ、しかる後に燃料弁１３ａを開き、主燃料ガス供給管
路１３へ燃料ガスを供給し、ラジアントボックス１内に
おいて第２バーナ６Ｂによる燃焼を開始する。以後、前
述と同様の動作を繰り返す。従って、第１バーナ６Ａと
第２バーナ６Ｂとはそれぞれ一定時間のサイクルで、燃
焼用空気の予熱・供給と蓄熱・排気を繰り返し、その切
替は四方切替弁７で行っている。
【００１７】上述したように燃焼用空気は蓄熱体４ａ又
は４ｂを通って予熱された後、第１バーナ６Ａ又は第２
バーナ６Ｂの円形の絞り部分を有する空気通路１１を通
過することにより、約７０ｍ／ｓの高速でラジアントボ
ックス１内に直進、噴出される。一方の、主燃料ガス
は、ラジアントボックス１の正面の第１バーナ取付位置
と第２バーナ取付位置との中間位置に設けられたバーナ
ガン１２の主燃料ガス供給管路１３から１０ｍ／ｓ以下
の低速で噴出される。このように、第１バーナ６Ａ又は
第２バーナ６Ｂから噴出される燃焼用空気の方がバーナ
ガン１２から噴出される燃料ガスよりも運動エネルギー
の多いことから、燃料ガスはラジアントボックス１の一
方の空気側噴出口に巻き込まれ、燃料ガスは循環流を形
成する。そして、燃焼用空気と巻き込まれた燃料ガスは
混合されて燃焼するが、一度に燃焼するのではなく、図
４に示すように再循環を繰り返すため、燃焼は緩慢燃焼
となり、火炎温度が高くならないので、ＮＯx の生成が
抑制される。
は４ｂを通って予熱された後、第１バーナ６Ａ又は第２
バーナ６Ｂの円形の絞り部分を有する空気通路１１を通
過することにより、約７０ｍ／ｓの高速でラジアントボ
ックス１内に直進、噴出される。一方の、主燃料ガス
は、ラジアントボックス１の正面の第１バーナ取付位置
と第２バーナ取付位置との中間位置に設けられたバーナ
ガン１２の主燃料ガス供給管路１３から１０ｍ／ｓ以下
の低速で噴出される。このように、第１バーナ６Ａ又は
第２バーナ６Ｂから噴出される燃焼用空気の方がバーナ
ガン１２から噴出される燃料ガスよりも運動エネルギー
の多いことから、燃料ガスはラジアントボックス１の一
方の空気側噴出口に巻き込まれ、燃料ガスは循環流を形
成する。そして、燃焼用空気と巻き込まれた燃料ガスは
混合されて燃焼するが、一度に燃焼するのではなく、図
４に示すように再循環を繰り返すため、燃焼は緩慢燃焼
となり、火炎温度が高くならないので、ＮＯx の生成が
抑制される。
【００１８】かかる再循環を繰り返した後、排気ガスは
ラジアントボックス１の他方の排ガス口へ導かれ、第１
バーナ６Ａ又は第２バーナ６Ｂの空気通路１１の絞り部
分を通るときに拡大し、排気ガスの流速が低下する。こ
のため、蓄熱体４Ａ又は４ｂが圧力損失の小さいハニカ
ム状蓄熱体であっても排気ガスは蓄熱体全面に均一に流
れ、蓄熱される。すなわち、小型の蓄熱体であっても、
排気ガスの顕熱を無駄なく有効に回収できる効果があ
る。また、バーナガン１２のパイロット用空気供給管１
４とパイロット用ガス供給管１５とで構成されるパイロ
ットバーナは、その中心部で常温点火時から２つのバー
ナの切替とは独立した燃焼をするために安定した燃焼が
可能となる。従って、第１バーナ６Ａ又は第２バーナ６
Ｂの空気通路１１が燃焼用空気の予熱・供給と蓄熱・排
気とに切り替わる場合にも、着火遅れによる燃焼ショッ
クもなく、ガスの巻き込み、循環方向も緩やかに移行し
て交番燃焼が行われる。また、燃焼用空気を供給する第
１バーナＡと第２バーナＢには燃料通路がないためにバ
ーナの構造は簡単になった。さらに、バーナガン１２は
４重管構造としたので、従来例のものに比べて規模が約
１／２になった。
ラジアントボックス１の他方の排ガス口へ導かれ、第１
バーナ６Ａ又は第２バーナ６Ｂの空気通路１１の絞り部
分を通るときに拡大し、排気ガスの流速が低下する。こ
のため、蓄熱体４Ａ又は４ｂが圧力損失の小さいハニカ
ム状蓄熱体であっても排気ガスは蓄熱体全面に均一に流
れ、蓄熱される。すなわち、小型の蓄熱体であっても、
排気ガスの顕熱を無駄なく有効に回収できる効果があ
る。また、バーナガン１２のパイロット用空気供給管１
４とパイロット用ガス供給管１５とで構成されるパイロ
ットバーナは、その中心部で常温点火時から２つのバー
ナの切替とは独立した燃焼をするために安定した燃焼が
可能となる。従って、第１バーナ６Ａ又は第２バーナ６
Ｂの空気通路１１が燃焼用空気の予熱・供給と蓄熱・排
気とに切り替わる場合にも、着火遅れによる燃焼ショッ
クもなく、ガスの巻き込み、循環方向も緩やかに移行し
て交番燃焼が行われる。また、燃焼用空気を供給する第
１バーナＡと第２バーナＢには燃料通路がないためにバ
ーナの構造は簡単になった。さらに、バーナガン１２は
４重管構造としたので、従来例のものに比べて規模が約
１／２になった。
【００１９】製鉄所の副生ガスを用いた実験によると、
従来の蓄熱式ラジアントボックス燃焼バーナによる燃焼
の高水準の低ＮＯx 方式では、１３０ｐｐｍの窒素酸化
物が発生していた。それと同じ条件での本発明の蓄熱式
ラジアントボックス燃焼バーナによる燃焼の場合は、図
５に示すように燃焼負荷（最大燃焼容量に対する燃料の
割合）が変動しても約４０ｐｐｍの窒素酸化物となり、
大幅な低減効果が得られた。
従来の蓄熱式ラジアントボックス燃焼バーナによる燃焼
の高水準の低ＮＯx 方式では、１３０ｐｐｍの窒素酸化
物が発生していた。それと同じ条件での本発明の蓄熱式
ラジアントボックス燃焼バーナによる燃焼の場合は、図
５に示すように燃焼負荷（最大燃焼容量に対する燃料の
割合）が変動しても約４０ｐｐｍの窒素酸化物となり、
大幅な低減効果が得られた。
【００２０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、１つのバ
ーナが切替弁によって切り替えられてラジアントボック
スに燃焼用空気を供給する機能を有している場合に、燃
焼用空気がそのバーナ内に形成された蓄熱体側からボッ
クス側に至るに従い口径が徐々に絞られる気体通路を通
過することによってラジアントボックス内に高速に噴出
され、一方、燃料ガスはラジアントボックスの２つのバ
ーナ取付位置の中間位置に取り付けられたバーナガンか
らラジアントボックス内に低速で噴出されることによ
り、高速の燃焼用空気に巻き込まれて燃料ガスが混合さ
れた混合物がバーナガンのパイロットバーナの火炎によ
り着火、燃焼させられるときに、その混合物は再循環を
繰り返した緩慢燃焼となるので、火炎温度が高くならず
にＮＯx の生成が抑制され、燃焼ガスの偏流を抑制して
ラジアントボックスが均一に加熱され、熱応力の減少に
より耐久性が増大するという効果を有する。
ーナが切替弁によって切り替えられてラジアントボック
スに燃焼用空気を供給する機能を有している場合に、燃
焼用空気がそのバーナ内に形成された蓄熱体側からボッ
クス側に至るに従い口径が徐々に絞られる気体通路を通
過することによってラジアントボックス内に高速に噴出
され、一方、燃料ガスはラジアントボックスの２つのバ
ーナ取付位置の中間位置に取り付けられたバーナガンか
らラジアントボックス内に低速で噴出されることによ
り、高速の燃焼用空気に巻き込まれて燃料ガスが混合さ
れた混合物がバーナガンのパイロットバーナの火炎によ
り着火、燃焼させられるときに、その混合物は再循環を
繰り返した緩慢燃焼となるので、火炎温度が高くならず
にＮＯx の生成が抑制され、燃焼ガスの偏流を抑制して
ラジアントボックスが均一に加熱され、熱応力の減少に
より耐久性が増大するという効果を有する。
【００２１】また、バーナガンは、ラジアントボックス
の２つのバーナ取付位置の中間位置に取り付けられ、最
外側に配置された主燃料ガスを供給する主燃料ガス供給
管路内にパイロット用空気及び燃料を供給するパイロッ
トバーナを配置し、パイロットバーナ内の中心部に点火
イグニッションを有するノズル管を配置して構成されて
いるので、パイロットバーナは常温点火時から２つのバ
ーナから独立して燃焼するために安定した燃焼が可能と
なり、２つのバーナの気体通路が燃焼用空気の予熱・供
給と蓄熱・排気とに切り替わる場合にも、着火遅れによ
る燃焼ショックもなく、ガスの巻き込み、循環方向も緩
やかに移行して交番燃焼が行われるという効果を有す
る。さらに、燃焼用空気を供給するバーナには燃料通路
がないためにバーナの構造は簡単になり、バーナガンは
多重管構造としたので、従来例のものに比べて規模が約
１／２になるという効果も有する。
の２つのバーナ取付位置の中間位置に取り付けられ、最
外側に配置された主燃料ガスを供給する主燃料ガス供給
管路内にパイロット用空気及び燃料を供給するパイロッ
トバーナを配置し、パイロットバーナ内の中心部に点火
イグニッションを有するノズル管を配置して構成されて
いるので、パイロットバーナは常温点火時から２つのバ
ーナから独立して燃焼するために安定した燃焼が可能と
なり、２つのバーナの気体通路が燃焼用空気の予熱・供
給と蓄熱・排気とに切り替わる場合にも、着火遅れによ
る燃焼ショックもなく、ガスの巻き込み、循環方向も緩
やかに移行して交番燃焼が行われるという効果を有す
る。さらに、燃焼用空気を供給するバーナには燃料通路
がないためにバーナの構造は簡単になり、バーナガンは
多重管構造としたので、従来例のものに比べて規模が約
１／２になるという効果も有する。
【図１】本発明の一実施形態に係る蓄熱式ラジアントボ
ックス燃焼バーナを示すブロック図である。
ックス燃焼バーナを示すブロック図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線で切断した縦断面図である。
【図３】同燃焼バーナのバーナガンの詳細を示す断面図
である。
である。
【図４】同燃焼バーナのラジアントボックス内の燃焼パ
ターンを示す説明図である。
ターンを示す説明図である。
【図５】燃焼負荷率とＮＯx 生成との関係を示すグラフ
である。
である。
【図６】従来の蓄熱式ラジアントボックス燃焼バーナを
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図７】同燃焼バーナのラジアントボックス内の燃焼パ
ターンを示す説明図である。
ターンを示す説明図である。
【図８】２次ガス比率とＮＯx 生成との関係を示すグラ
フである。
フである。
１ ラジアントボックス ４ａ 蓄熱体 ４ｂ 蓄熱体 ６Ａ 第１バーナ ６Ｂ 第２バーナ ７ 四方切替弁 １１ 空気通路 １２ バーナガン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ２７Ｂ 9/36 Ｆ２７Ｂ 9/36 (72)発明者 高橋 淳 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 内部で燃焼を行うラジアントボックスと
ラジアントボックスに燃焼用空気を供給する機能とラジ
アントボックスからの燃焼排ガスを排出する機能とが切
替弁によって交互に切り替えられ、燃焼排ガスの保有熱
を蓄熱する蓄熱体及び蓄熱体と連通して蓄熱体側からボ
ックス側に至るに従い口径が徐々に絞られるよう形成さ
れた気体通路を有する２つのバーナと、 ラジアントボックスの２つのバーナ取付位置の中間位置
に取り付けられ、パイロット用空気及び燃料ガスと主燃
料ガスを供給し、点火イグニッション機能を持つバーナ
ガンと、 を備えてなることを特徴とする蓄熱式ラジアントボック
ス燃焼バーナ。 - 【請求項２】 上記バーナガンは、ラジアントボックス
内に主燃料ガスを供給する最外側の主燃料ガス供給管路
と、その主燃料ガス供給管路内に配置され、パイロット
用空気及び燃料を供給するパイロットバーナと、パイロ
ットバーナ内に配置され、点火イグニッションを有する
ノズル管とで構成されていることを特徴とする請求項１
記載の蓄熱式ラジアントボックス燃焼バーナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8296404A JPH10141611A (ja) | 1996-11-08 | 1996-11-08 | 蓄熱式ラジアントボックス燃焼バーナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8296404A JPH10141611A (ja) | 1996-11-08 | 1996-11-08 | 蓄熱式ラジアントボックス燃焼バーナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10141611A true JPH10141611A (ja) | 1998-05-29 |
Family
ID=17833116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8296404A Pending JPH10141611A (ja) | 1996-11-08 | 1996-11-08 | 蓄熱式ラジアントボックス燃焼バーナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10141611A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100675190B1 (ko) | 2006-04-04 | 2007-01-29 | 한국에너지기술연구원 | 풀타임 축열연소식 컴팩트 버너 및 그 운전방법 |
| CZ302827B6 (cs) * | 2005-06-14 | 2011-11-30 | Kalousek@Zdenek | Regeneracní horákový systém |
| JP5450869B1 (ja) * | 2013-07-01 | 2014-03-26 | 中外炉工業株式会社 | 蓄熱式バーナの蓄熱部構造 |
| CN111237756A (zh) * | 2020-01-22 | 2020-06-05 | 北京纪祥节能科技有限公司 | 一种蓄热型的燃烧系统 |
| KR102178505B1 (ko) * | 2019-06-12 | 2020-11-13 | 국민대학교산학협력단 | 재순환 영역이 구비된 연소방열판 |
| CN117073009A (zh) * | 2023-08-24 | 2023-11-17 | 山东联盟磷复肥有限公司 | 曼海姆炉解析气点火系统 |
-
1996
- 1996-11-08 JP JP8296404A patent/JPH10141611A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ302827B6 (cs) * | 2005-06-14 | 2011-11-30 | Kalousek@Zdenek | Regeneracní horákový systém |
| KR100675190B1 (ko) | 2006-04-04 | 2007-01-29 | 한국에너지기술연구원 | 풀타임 축열연소식 컴팩트 버너 및 그 운전방법 |
| JP5450869B1 (ja) * | 2013-07-01 | 2014-03-26 | 中外炉工業株式会社 | 蓄熱式バーナの蓄熱部構造 |
| KR102178505B1 (ko) * | 2019-06-12 | 2020-11-13 | 국민대학교산학협력단 | 재순환 영역이 구비된 연소방열판 |
| WO2020251133A1 (ko) * | 2019-06-12 | 2020-12-17 | 국민대학교산학협력단 | 재순환 영역이 구비된 연소방열판 |
| CN114008400A (zh) * | 2019-06-12 | 2022-02-01 | 国民大学校产学协力财团 | 形成有再循环区域的燃烧散热板 |
| AU2020292047B2 (en) * | 2019-06-12 | 2022-09-08 | Kookmin University Industry Academy Cooperation Foundation | Combustion heat generator with recirculation region |
| EP3985339A4 (en) * | 2019-06-12 | 2022-10-26 | Kookmin University Industry Academy Cooperation Foundation | COMBUSTION HEAT DISSIPATION PLATE WITH RECIRCULATION AREA |
| US12007168B2 (en) | 2019-06-12 | 2024-06-11 | Kookmin University Industry Academy Cooperation Foundation | Combustion heat generator with recirculation region |
| CN111237756A (zh) * | 2020-01-22 | 2020-06-05 | 北京纪祥节能科技有限公司 | 一种蓄热型的燃烧系统 |
| CN117073009A (zh) * | 2023-08-24 | 2023-11-17 | 山东联盟磷复肥有限公司 | 曼海姆炉解析气点火系统 |
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