JP2002333106A - 低nox蓄熱式ラジアントチューブバーナ - Google Patents
低nox蓄熱式ラジアントチューブバーナInfo
- Publication number
- JP2002333106A JP2002333106A JP2001137323A JP2001137323A JP2002333106A JP 2002333106 A JP2002333106 A JP 2002333106A JP 2001137323 A JP2001137323 A JP 2001137323A JP 2001137323 A JP2001137323 A JP 2001137323A JP 2002333106 A JP2002333106 A JP 2002333106A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- radiant tube
- fuel gas
- burner
- combustion
- diameter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Gas Burners (AREA)
- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低NOX燃焼を維持しつつ、ラジアントチュ
ーブ周方向の温度分布が均一化される。 【解決手段】 ラジアントチューブ1と一対のバーナ本
体2とからなり、バーナ本体2は、燃焼用空気および燃
焼排ガス用通気路10と、通気路10に設けられた蓄熱
体13と、通気路10からラジアントチューブ1に連通
する、燃焼中は燃焼空気噴出口として機能し、蓄熱中は
燃焼排ガス吸引口として作用する開口11と、燃料ガス
噴出口12とを有し、燃料ガス噴出口12は、ラジアン
トチューブ2の軸心位置に設けられている蓄熱式ラジア
ントチューブバーナにおいて、開口11は、燃料ガス噴
出口12の周囲に同心円状に複数個配され、更に、燃料
ガス噴出口12の前方に間隔をあけて、燃焼排ガスと燃
料ガスとの拡散を促進させる衝突板16が設けられ、衝
突板16には、燃料ガス噴出口12と軸心が一致し、燃
料ガス噴出口12の直径より大きい直径の第1孔16A
と、開口11と軸心が一致し、開口11以上の直径の第
2孔16Bとが形成されている。
ーブ周方向の温度分布が均一化される。 【解決手段】 ラジアントチューブ1と一対のバーナ本
体2とからなり、バーナ本体2は、燃焼用空気および燃
焼排ガス用通気路10と、通気路10に設けられた蓄熱
体13と、通気路10からラジアントチューブ1に連通
する、燃焼中は燃焼空気噴出口として機能し、蓄熱中は
燃焼排ガス吸引口として作用する開口11と、燃料ガス
噴出口12とを有し、燃料ガス噴出口12は、ラジアン
トチューブ2の軸心位置に設けられている蓄熱式ラジア
ントチューブバーナにおいて、開口11は、燃料ガス噴
出口12の周囲に同心円状に複数個配され、更に、燃料
ガス噴出口12の前方に間隔をあけて、燃焼排ガスと燃
料ガスとの拡散を促進させる衝突板16が設けられ、衝
突板16には、燃料ガス噴出口12と軸心が一致し、燃
料ガス噴出口12の直径より大きい直径の第1孔16A
と、開口11と軸心が一致し、開口11以上の直径の第
2孔16Bとが形成されている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、蓄熱式ラジアン
トチューブバーナ、特に、高温の予熱空気を得て低NO
X燃焼可能な、主として工業用加熱炉に用いる蓄熱式ラ
ジアントチューブバーナに関するものである。
トチューブバーナ、特に、高温の予熱空気を得て低NO
X燃焼可能な、主として工業用加熱炉に用いる蓄熱式ラ
ジアントチューブバーナに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の蓄熱式ラジアントチューブバーナ
として、例えば、特許第3111848号明細書に開示
されているものがある。これに開示されている技術は、
所謂、蓄熱式ラジアントチューブバーナにおいて、
(1)燃料ガスおよび燃焼空気供給口の少なくとも1つ
をラジアントチューブの軸心から半径方向に偏心させて
配置し、(2)燃焼空気の噴出遠度を従来のラジアント
チューブバーナでの噴出速度より大幅に高速化して、燃
焼排ガス再循環流を励起し、これにより燃料ガスと燃焼
空気との間で非平衡燃焼させることによって、高温空気
燃焼において低NOX燃焼を実現するものである。
として、例えば、特許第3111848号明細書に開示
されているものがある。これに開示されている技術は、
所謂、蓄熱式ラジアントチューブバーナにおいて、
(1)燃料ガスおよび燃焼空気供給口の少なくとも1つ
をラジアントチューブの軸心から半径方向に偏心させて
配置し、(2)燃焼空気の噴出遠度を従来のラジアント
チューブバーナでの噴出速度より大幅に高速化して、燃
焼排ガス再循環流を励起し、これにより燃料ガスと燃焼
空気との間で非平衡燃焼させることによって、高温空気
燃焼において低NOX燃焼を実現するものである。
【0003】この技術を製品化したラジアントチューブ
バーナがNKK技報No.161に開示されている。この
従来ラジアントチューブバーナを、図面を参照しながら
説明する。
バーナがNKK技報No.161に開示されている。この
従来ラジアントチューブバーナを、図面を参照しながら
説明する。
【0004】図3は、従来ラジアントチューブバーナの
バーナ本体を示す概略斜視図、図4は、従来ラジアント
チューブバーナを示す部分断面図である。
バーナ本体を示す概略斜視図、図4は、従来ラジアント
チューブバーナを示す部分断面図である。
【0005】図3および図4において、1は、バーナ本
体、2は、両端にバーナ本体1が組み込まれたラジアン
トチューブ、11は、燃焼中は燃焼空気噴出口として機
能し、蓄熱中は燃焼排ガス吸引口として機能する開口、
12は、ラジアントチューブ2の軸心位置に設けられた
燃料ガス噴出口、13は、燃焼用空気および燃焼排ガス
用通気路10内に設けられた蓄熱体である。蓄熱体13
は、耐熱性に優れたセラミックや耐熱金属などで作ら
れ、ボール状やハニカム状の通気性の良いものが使用さ
れる。14は、燃料供給口、15は、燃焼空気および燃
焼排ガスの給排気口である。
体、2は、両端にバーナ本体1が組み込まれたラジアン
トチューブ、11は、燃焼中は燃焼空気噴出口として機
能し、蓄熱中は燃焼排ガス吸引口として機能する開口、
12は、ラジアントチューブ2の軸心位置に設けられた
燃料ガス噴出口、13は、燃焼用空気および燃焼排ガス
用通気路10内に設けられた蓄熱体である。蓄熱体13
は、耐熱性に優れたセラミックや耐熱金属などで作ら
れ、ボール状やハニカム状の通気性の良いものが使用さ
れる。14は、燃料供給口、15は、燃焼空気および燃
焼排ガスの給排気口である。
【0006】上記バーナ本体1の定格容量での燃焼時に
おいては、燃焼空気は、開口11から約100m/s
と、従来のバーでの流遠30m/s程度に比ベ、極めて
高速で噴出するように設計されている。
おいては、燃焼空気は、開口11から約100m/s
と、従来のバーでの流遠30m/s程度に比ベ、極めて
高速で噴出するように設計されている。
【0007】図5は、上記従来ラジアントチューブバー
ナを取り付けた加熱装置の構成図である。
ナを取り付けた加熱装置の構成図である。
【0008】図5において、1a、1bは、バーナ本
体、2は、ラジアントチューブ、3は、燃料供給配管、
4a、4bは、燃料遮断弁、5は、燃焼空気または燃焼
排ガスの給排気配管、6は、四方向切り替え弁、7は、
燃焼空気送風ファン、8は、排ガス吸引ファン、9は、
ラジアントチューブバーナが設置された加熱炉である。
体、2は、ラジアントチューブ、3は、燃料供給配管、
4a、4bは、燃料遮断弁、5は、燃焼空気または燃焼
排ガスの給排気配管、6は、四方向切り替え弁、7は、
燃焼空気送風ファン、8は、排ガス吸引ファン、9は、
ラジアントチューブバーナが設置された加熱炉である。
【0009】図5において、バーナ本体1aが燃焼状態
にあるときは、燃料遮断弁4aが開いて、4bが閉じて
おり、燃焼空気が燃焼空気送風ファン7から、四方向切
り替え弁6を経てバーナ本体1aに供給されて燃焼す
る。燃焼排ガスは、排ガス吸引ファン8によりバーナ本
体1bに吸引され、四方向切り替え弁6を経て大気に放
出される。このとき、バーナ本体1aにおいては、燃焼
空気が蓄熱体で加熱されて高温の予熱空気となって燃焼
する。一方、バーナ本体1bでは、蓄熱体が燃焼排ガス
によって加熱される。
にあるときは、燃料遮断弁4aが開いて、4bが閉じて
おり、燃焼空気が燃焼空気送風ファン7から、四方向切
り替え弁6を経てバーナ本体1aに供給されて燃焼す
る。燃焼排ガスは、排ガス吸引ファン8によりバーナ本
体1bに吸引され、四方向切り替え弁6を経て大気に放
出される。このとき、バーナ本体1aにおいては、燃焼
空気が蓄熱体で加熱されて高温の予熱空気となって燃焼
する。一方、バーナ本体1bでは、蓄熱体が燃焼排ガス
によって加熱される。
【0010】ラジアントチューブ2を用いる加熱炉9で
は、燃焼排ガスと炉内ガスとがラジアントチューブ2に
より隔絶されているので、炉内ガスの成分調整が容易に
行え、且つ、薄鋼板の連続焼鈍ライン等、無酸化加熱や
雰囲気加熱に多く用いられる。
は、燃焼排ガスと炉内ガスとがラジアントチューブ2に
より隔絶されているので、炉内ガスの成分調整が容易に
行え、且つ、薄鋼板の連続焼鈍ライン等、無酸化加熱や
雰囲気加熱に多く用いられる。
【0011】一定時間経過後、四方向切り替え弁と燃料
遮断弁が作動して、バーナ本体1bが燃焼状態となる。
このとき、燃料遮断弁4bが開いて、4aが閉じてお
り、燃焼空気が燃焼空気送風ファン7から、四方向切り
替え弁6を経てバーナ本体1bに供給されて燃焼する。
燃焼排ガスは、排ガス吸引ファン8によりバーナ本体1
aに吸引され、四方向切り替え弁6を経て大気に放出さ
れる。このとき、バーナ本体1bにおいては、燃焼空気
が蓄熱体で加熱されて高温の予熱空気となって燃焼す
る。一方、バーナ本体1aでは、蓄熱体が燃焼排ガスに
よって加熱される。
遮断弁が作動して、バーナ本体1bが燃焼状態となる。
このとき、燃料遮断弁4bが開いて、4aが閉じてお
り、燃焼空気が燃焼空気送風ファン7から、四方向切り
替え弁6を経てバーナ本体1bに供給されて燃焼する。
燃焼排ガスは、排ガス吸引ファン8によりバーナ本体1
aに吸引され、四方向切り替え弁6を経て大気に放出さ
れる。このとき、バーナ本体1bにおいては、燃焼空気
が蓄熱体で加熱されて高温の予熱空気となって燃焼す
る。一方、バーナ本体1aでは、蓄熱体が燃焼排ガスに
よって加熱される。
【0012】以上の切り替え動作を操り返すことによっ
て、燃焼排ガスの顕熱を、蓄熱体を介して燃焼空気を予
熱することによって回収でき、省エネルギーが図れる。
て、燃焼排ガスの顕熱を、蓄熱体を介して燃焼空気を予
熱することによって回収でき、省エネルギーが図れる。
【0013】上述した従来ラジアントチューブバーナに
よれば、高温の予熱空気を得て燃焼するため、火炎温度
が上昇して、燃焼空気中の窒素が酸化されてNOX濃度
が高くなるといった問題を、下記対策によって解決し、
高温空気燃焼において低NO X燃焼を実現している。
よれば、高温の予熱空気を得て燃焼するため、火炎温度
が上昇して、燃焼空気中の窒素が酸化されてNOX濃度
が高くなるといった問題を、下記対策によって解決し、
高温空気燃焼において低NO X燃焼を実現している。
【0014】(1)燃焼中は燃焼空気噴出口として機能
し、蓄熱中は燃焼排ガス吸引口として作用する開口11
をラジアントチューブ2の中心軸線から半径方向に偏心
させて配置する。
し、蓄熱中は燃焼排ガス吸引口として作用する開口11
をラジアントチューブ2の中心軸線から半径方向に偏心
させて配置する。
【0015】(2)燃焼空気の噴出速度を、従来ラジア
ントチューブバーナでの噴出速度より大幅に高遠化し
て、燃焼排ガス再循環流を励起し、これにより燃料ガス
と燃焼空気との間で非平衡燃焼させる。
ントチューブバーナでの噴出速度より大幅に高遠化し
て、燃焼排ガス再循環流を励起し、これにより燃料ガス
と燃焼空気との間で非平衡燃焼させる。
【0016】即ち、図8に示すように、燃料ガス噴出口
12をラジアントチューブ2の中心軸心に設ける一方、
開口11をラジアントチューブ2の軸心から半径方向に
偏心させ、燃焼空気の噴出速度を約100m/sと、従
来のバーナでの流速30m/s程度に比ベ、極めて高速
で噴出することにして、ラジアントチューブ2内に排ガ
ス再循環流を形成し、これにより燃料および燃焼空気を
希釈して、低NOX燃焼させるものである。
12をラジアントチューブ2の中心軸心に設ける一方、
開口11をラジアントチューブ2の軸心から半径方向に
偏心させ、燃焼空気の噴出速度を約100m/sと、従
来のバーナでの流速30m/s程度に比ベ、極めて高速
で噴出することにして、ラジアントチューブ2内に排ガ
ス再循環流を形成し、これにより燃料および燃焼空気を
希釈して、低NOX燃焼させるものである。
【0017】図8において、太破線は、燃焼空気流を
示し、太実線は、燃料ガス流を示し、細実線は、排
ガス再循環流を示す。これらは、汎用流れ解析プログラ
ムを用いた数植解析により計算した結果を示すものであ
る。
示し、太実線は、燃料ガス流を示し、細実線は、排
ガス再循環流を示す。これらは、汎用流れ解析プログラ
ムを用いた数植解析により計算した結果を示すものであ
る。
【0018】上記従来ラジアントチューブバーナによれ
ば、高温の予熱空気での燃焼において低NOX燃焼が可
能であるばかりか、ラジアントチューブ長手方向の温度
分布が、従来のレキュペレータ方式のバーナでの温度分
布より平坦で、チューブ寿命の延長が期待される。
ば、高温の予熱空気での燃焼において低NOX燃焼が可
能であるばかりか、ラジアントチューブ長手方向の温度
分布が、従来のレキュペレータ方式のバーナでの温度分
布より平坦で、チューブ寿命の延長が期待される。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者等は、上記従来ラジアントチューブバーナを薄板の連
続焼鈍ラインに組み込んで運転し、ラジアントチューブ
の詳細な温度分布を測定したところ、以下の問題を発見
した。
者等は、上記従来ラジアントチューブバーナを薄板の連
続焼鈍ラインに組み込んで運転し、ラジアントチューブ
の詳細な温度分布を測定したところ、以下の問題を発見
した。
【0020】燃焼中のバーナ本体の先端からラジアント
チューブの直径Dと同じ長さ下流側の位置でラジアント
チューブ周方向の温度を、上を0°として90°間隔で
4ヶ所測定し、その平均温度との偏差を測定した。この
結果を図6中点線で示す。なお、この結果は、図8のX
−X方向矢視図である。
チューブの直径Dと同じ長さ下流側の位置でラジアント
チューブ周方向の温度を、上を0°として90°間隔で
4ヶ所測定し、その平均温度との偏差を測定した。この
結果を図6中点線で示す。なお、この結果は、図8のX
−X方向矢視図である。
【0021】従来ラジアントチューブバーナ周方向の温
度分布は、図6の点線で示すように、燃焼中のバーナ先
端の開口11側のラジアントチューブ温度が平均温度よ
り約50℃高く、その反対側では、約30℃低くなり、
非燃焼中には、この温度分布が解消するという現象があ
った。そして、この温度分布によりラジアントチューブ
に繰り返しの熱応力が発生し、長期使用においてラジア
ントチューブに亀裂が発生してラジアントチューブの寿
命が予想した期間より短くなるといった問題があった。
度分布は、図6の点線で示すように、燃焼中のバーナ先
端の開口11側のラジアントチューブ温度が平均温度よ
り約50℃高く、その反対側では、約30℃低くなり、
非燃焼中には、この温度分布が解消するという現象があ
った。そして、この温度分布によりラジアントチューブ
に繰り返しの熱応力が発生し、長期使用においてラジア
ントチューブに亀裂が発生してラジアントチューブの寿
命が予想した期間より短くなるといった問題があった。
【0022】従って、この発明の目的は、低NOX燃焼
を維持しつつ、ラジアントチューブに大きな周方向温度
分布を発生させないラジアントチューブバーナを提供す
ることにある。
を維持しつつ、ラジアントチューブに大きな周方向温度
分布を発生させないラジアントチューブバーナを提供す
ることにある。
【0023】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、図8に示
すガス流を改善し、ラジアントチューブ周方向の温度分
布の均一化を図るべく鋭意検討を重ねた。その結果、燃
料ガス流と再循環排ガス流との拡散混合を促進し、
燃料ガス流と燃焼空気流との急速な拡散を抑制する
ことによって、ラジアントチューブ周方向の温度分布の
均一化を図ることができるといった知見を得た。
すガス流を改善し、ラジアントチューブ周方向の温度分
布の均一化を図るべく鋭意検討を重ねた。その結果、燃
料ガス流と再循環排ガス流との拡散混合を促進し、
燃料ガス流と燃焼空気流との急速な拡散を抑制する
ことによって、ラジアントチューブ周方向の温度分布の
均一化を図ることができるといった知見を得た。
【0024】この発明は、上記知見に基づきなされたも
のであって、下記を特徴とするものである。
のであって、下記を特徴とするものである。
【0025】請求項1記載の発明は、ラジアントチュー
ブと、前記ラジアントチューブの両端に取り付けられた
一対のバーナ本体とからなり、前記バーナ本体は、燃焼
用空気および燃焼排ガス用通気路と、前記通気路に設け
られた蓄熱体と、前記通気路から前記ラジアントチュー
ブに連通する、燃焼中は燃焼空気噴出口として機能し、
蓄熱中は燃焼排ガス吸引口として作用する開口と、燃料
ガス噴出口とを有し、前記燃料ガス噴出口は、前記ラジ
アントチューブの軸心位置に設けられ、一方のバーナ本
体が燃焼中は、前記蓄熱体で予熱した燃焼用空気を前記
ラジアントチューブ内に供給し、前記燃料ガス噴出口か
ら供給される燃料ガスと混合して燃焼させ、蓄熱中は、
燃焼排ガスを前記蓄熱体に通過させて熱回収する蓄熱式
ラジアントチューブバーナにおいて、前記開口は、前記
燃料ガス噴出口の周囲に同心円状に複数個配され、更
に、前記燃料ガス噴出口の前方に間隔(L)をあけて、
燃焼排ガスと燃料ガスとの拡散を促進させる衝突板が設
けられ、前記衝突板には、前記燃料ガス噴出口と軸心が
一致し、前記燃料ガス噴出口の直径より大きい直径の第
1孔と、前記開口と軸心が一致し、前記開口以上の直径
の第2孔とが形成されていることに特徴を有するもので
ある。
ブと、前記ラジアントチューブの両端に取り付けられた
一対のバーナ本体とからなり、前記バーナ本体は、燃焼
用空気および燃焼排ガス用通気路と、前記通気路に設け
られた蓄熱体と、前記通気路から前記ラジアントチュー
ブに連通する、燃焼中は燃焼空気噴出口として機能し、
蓄熱中は燃焼排ガス吸引口として作用する開口と、燃料
ガス噴出口とを有し、前記燃料ガス噴出口は、前記ラジ
アントチューブの軸心位置に設けられ、一方のバーナ本
体が燃焼中は、前記蓄熱体で予熱した燃焼用空気を前記
ラジアントチューブ内に供給し、前記燃料ガス噴出口か
ら供給される燃料ガスと混合して燃焼させ、蓄熱中は、
燃焼排ガスを前記蓄熱体に通過させて熱回収する蓄熱式
ラジアントチューブバーナにおいて、前記開口は、前記
燃料ガス噴出口の周囲に同心円状に複数個配され、更
に、前記燃料ガス噴出口の前方に間隔(L)をあけて、
燃焼排ガスと燃料ガスとの拡散を促進させる衝突板が設
けられ、前記衝突板には、前記燃料ガス噴出口と軸心が
一致し、前記燃料ガス噴出口の直径より大きい直径の第
1孔と、前記開口と軸心が一致し、前記開口以上の直径
の第2孔とが形成されていることに特徴を有するもので
ある。
【0026】請求項2記載の発明は、前記第1孔の直径
は、前記燃料ガス噴出口の直径の1.1から1.4倍で
あり、前記第2孔の直径は、前記開口の直径の1.0か
ら1.4倍であることに特徴を有するものである。
は、前記燃料ガス噴出口の直径の1.1から1.4倍で
あり、前記第2孔の直径は、前記開口の直径の1.0か
ら1.4倍であることに特徴を有するものである。
【0027】請求項3記載の発明は、前記衝突板の前記
間隔(L)は、前記ラジアントチューブの内径(D)の
0.2から0.5倍であることに特徴を有するものであ
る。
間隔(L)は、前記ラジアントチューブの内径(D)の
0.2から0.5倍であることに特徴を有するものであ
る。
【0028】図9に、汎用流れ解析プログラムを用いた
数値解析により、この発明におけるバーナ本体および衝
突板近傍のガスの流れの計算結果を模式的に表した図を
示す。
数値解析により、この発明におけるバーナ本体および衝
突板近傍のガスの流れの計算結果を模式的に表した図を
示す。
【0029】図9において、1は、バーナ本体、2は、
ラジアントチューブ、11は、燃焼中は燃焼空気噴出口
として機能し、蓄熱中は燃焼排ガス吸引口として作用す
る開口、12は、ラジアントチューブ2の軸心位置に設
けられた燃料ガス噴出口、16は、燃料ガス噴出口12
の前方に間隔をあけて設けられた、燃焼排ガスと燃料ガ
スとの拡散を促進させる衝突板である。
ラジアントチューブ、11は、燃焼中は燃焼空気噴出口
として機能し、蓄熱中は燃焼排ガス吸引口として作用す
る開口、12は、ラジアントチューブ2の軸心位置に設
けられた燃料ガス噴出口、16は、燃料ガス噴出口12
の前方に間隔をあけて設けられた、燃焼排ガスと燃料ガ
スとの拡散を促進させる衝突板である。
【0030】開口11は、燃料ガス噴出口12の周囲に
同心円状に複数個配されている。衝突板16には、燃料
ガス噴出口12と軸心が一致し、燃料ガス噴出口12の
直径より大きい直径の第1孔16Aと、開口11と軸心
が一致し、開口11以上の直径の第2孔16Bとが形成
されている。
同心円状に複数個配されている。衝突板16には、燃料
ガス噴出口12と軸心が一致し、燃料ガス噴出口12の
直径より大きい直径の第1孔16Aと、開口11と軸心
が一致し、開口11以上の直径の第2孔16Bとが形成
されている。
【0031】このときラジアントチューブ2の内径
(D)は、170mm、燃料ガス噴出口12の直径は、
43mm、開口11の直径は、8mmで6ヶ所とし、9
00℃の予熱空気噴出流速は、100m/s、バーナ本
体1と衝突板16との間隔は、20から100mm、衝
突板16の第1孔16Aの直径は、40から65mm、
第2孔16Bは、8から15mmとして計算した。
(D)は、170mm、燃料ガス噴出口12の直径は、
43mm、開口11の直径は、8mmで6ヶ所とし、9
00℃の予熱空気噴出流速は、100m/s、バーナ本
体1と衝突板16との間隔は、20から100mm、衝
突板16の第1孔16Aの直径は、40から65mm、
第2孔16Bは、8から15mmとして計算した。
【0032】図9において、太破線は、燃焼空気流を
示し、太実線は、燃料ガス流を示し、細実線は、排
ガス再循環流を示す。
示し、太実線は、燃料ガス流を示し、細実線は、排
ガス再循環流を示す。
【0033】図9から明らかなように、高速で噴出する
燃料空気が衝突板16の第2孔16Bを通過するときに
生じるエジェクター効果により、燃料ガスの大部分は、
燃焼空気噴出口としての開口11側に吸引される。この
間、第1孔16Aから燃焼排ガスの再循環流も同様に吸
引される。そして、燃焼排ガスによって希釈された燃料
ガスは、予熱空気と混合しながら衝突板16の第2孔1
6Bからラジアントチューブ2内に噴出して燃焼する。
燃料空気が衝突板16の第2孔16Bを通過するときに
生じるエジェクター効果により、燃料ガスの大部分は、
燃焼空気噴出口としての開口11側に吸引される。この
間、第1孔16Aから燃焼排ガスの再循環流も同様に吸
引される。そして、燃焼排ガスによって希釈された燃料
ガスは、予熱空気と混合しながら衝突板16の第2孔1
6Bからラジアントチューブ2内に噴出して燃焼する。
【0034】このとき、衝突板16の第1孔16Aの直
径を、燃料ガス噴出口12の直径の1.1倍未満にする
と、燃料ガスの噴出運動量によって排ガス再循環量が極
端に減少する問題がある。一方、1.4倍超にすると、
第1孔16Aを通過して直進する燃料ガスの比率が多く
なり、燃焼空気との拡散混合が遅れる結果となり、着火
不安定となることが分かった。従って、この発明では、
第1孔6Aの直径は、燃料ガス噴出口12の直径の1.
1から1.4倍の範囲内とする。
径を、燃料ガス噴出口12の直径の1.1倍未満にする
と、燃料ガスの噴出運動量によって排ガス再循環量が極
端に減少する問題がある。一方、1.4倍超にすると、
第1孔16Aを通過して直進する燃料ガスの比率が多く
なり、燃焼空気との拡散混合が遅れる結果となり、着火
不安定となることが分かった。従って、この発明では、
第1孔6Aの直径は、燃料ガス噴出口12の直径の1.
1から1.4倍の範囲内とする。
【0035】また、衝突板16の第2孔16Bの直径
を、開口11の直径の1.0倍未満とすると、第2孔1
6Bを通過する燃焼空気の割合が低下し、第2孔16B
に衝突した燃焼空気の一部が第1孔16Aに向かって流
れ、排ガス再循環量が極端に減少する問題がある。
を、開口11の直径の1.0倍未満とすると、第2孔1
6Bを通過する燃焼空気の割合が低下し、第2孔16B
に衝突した燃焼空気の一部が第1孔16Aに向かって流
れ、排ガス再循環量が極端に減少する問題がある。
【0036】一方、1.4倍超にすると、燃焼空気が第
2孔16Bを通過するときに生じるエジェクタ効果が減
少する問題がある。従って、この発明では、第2孔16
Bの直径は、開口11の直径の1.0から1.4倍の範
囲内とする。
2孔16Bを通過するときに生じるエジェクタ効果が減
少する問題がある。従って、この発明では、第2孔16
Bの直径は、開口11の直径の1.0から1.4倍の範
囲内とする。
【0037】更に、バーナ本体1と衝突板16との間隔
(L)も排ガス再循環量に大きな影響を与え、この間隔
がラジアントチューブ2の内径(D)の0.2倍未満で
あると、排ガス再循環流がバーナ本体1と衝突板16と
の間に入り込みにくくなって、燃料の排ガス再循環流に
よる希釈が促進されない。一方、前記間隔がラジアント
チューブ2の内径(D)の0.5倍超であると、高速で
噴出した燃焼空気のジェットの直径が衝突板16の第2
孔16Bより大きくなり且つ速度が減速するため、エジ
ェクタ効果が小さくなることが分かった。従って、この
発明では、バーナ本体1と衝突板16との間隔(L)
は、ラジアントチューブの内径(D)の0.2から0.
5倍とする。
(L)も排ガス再循環量に大きな影響を与え、この間隔
がラジアントチューブ2の内径(D)の0.2倍未満で
あると、排ガス再循環流がバーナ本体1と衝突板16と
の間に入り込みにくくなって、燃料の排ガス再循環流に
よる希釈が促進されない。一方、前記間隔がラジアント
チューブ2の内径(D)の0.5倍超であると、高速で
噴出した燃焼空気のジェットの直径が衝突板16の第2
孔16Bより大きくなり且つ速度が減速するため、エジ
ェクタ効果が小さくなることが分かった。従って、この
発明では、バーナ本体1と衝突板16との間隔(L)
は、ラジアントチューブの内径(D)の0.2から0.
5倍とする。
【0038】なお、何れの場合でもラジアントチューブ
周方向の温度分布は、ほぼなくなることが分かった。ま
た、ラジアントチューブ長手方向の温度分布は、なだら
かに上昇することも分かった。
周方向の温度分布は、ほぼなくなることが分かった。ま
た、ラジアントチューブ長手方向の温度分布は、なだら
かに上昇することも分かった。
【0039】NOXの発生濃度については、解析が困難
で、計算により推定することができなかったが、本願発
明者等の経験によれば、燃料ガスを燃焼排ガスによって
希釈する機構を付与したことによって、より低NOXに
なることが推測される。
で、計算により推定することができなかったが、本願発
明者等の経験によれば、燃料ガスを燃焼排ガスによって
希釈する機構を付与したことによって、より低NOXに
なることが推測される。
【0040】
【発明の実施の形態】次に、この発明の一実施形態を、
図面を参照しながら説明する。
図面を参照しながら説明する。
【0041】図1は、この発明のラジアントチューブの
バーナ本体を示す概略斜視図、図2は、この発明のラジ
アントチューブバーナを示す部分断面図である。図1お
よび図2において、従来バーナと同一部分に関しては、
同一の符号をつけて説明する。
バーナ本体を示す概略斜視図、図2は、この発明のラジ
アントチューブバーナを示す部分断面図である。図1お
よび図2において、従来バーナと同一部分に関しては、
同一の符号をつけて説明する。
【0042】1は、バーナ本体、2は、両端にバーナ本
体1が組み込まれたラジアントチューブ、11は、燃焼
中は燃焼空気噴出口として機能し、蓄熱中は燃焼排ガス
吸引口として機能する開口、12は、ラジアントチュー
ブ2の軸心位置に設けられた燃料ガス噴出口、13は、
燃焼用空気および燃焼排ガス用通気路10内に設けられ
た蓄熱体である。蓄熱体13は、耐熱性に優れたセラミ
ックや耐熱金属等で作られ、ボール状やハニカム状の通
気性の良いものが使用される。14は、燃料供給口、1
5は、燃焼空気および燃焼排ガスの給排気口である。1
6は、燃料ガス噴出口12の前方に間隔(L)をあけて
設けられた、燃焼排ガスと燃料ガスとの拡散を促進させ
る衝突板である。
体1が組み込まれたラジアントチューブ、11は、燃焼
中は燃焼空気噴出口として機能し、蓄熱中は燃焼排ガス
吸引口として機能する開口、12は、ラジアントチュー
ブ2の軸心位置に設けられた燃料ガス噴出口、13は、
燃焼用空気および燃焼排ガス用通気路10内に設けられ
た蓄熱体である。蓄熱体13は、耐熱性に優れたセラミ
ックや耐熱金属等で作られ、ボール状やハニカム状の通
気性の良いものが使用される。14は、燃料供給口、1
5は、燃焼空気および燃焼排ガスの給排気口である。1
6は、燃料ガス噴出口12の前方に間隔(L)をあけて
設けられた、燃焼排ガスと燃料ガスとの拡散を促進させ
る衝突板である。
【0043】開口11は、燃料ガス噴出口12の周囲に
同心円状に複数個配されている。衝突板16には、燃料
ガス噴出口12と軸心が一致し、燃料ガス噴出口12の
直径より大きい直径の第1孔16Aと、開口11と軸心
が一致し、開口11以上の直径の第2孔16Bとが形成
されている。
同心円状に複数個配されている。衝突板16には、燃料
ガス噴出口12と軸心が一致し、燃料ガス噴出口12の
直径より大きい直径の第1孔16Aと、開口11と軸心
が一致し、開口11以上の直径の第2孔16Bとが形成
されている。
【0044】上記バーナ本体1の定格容量での燃焼時に
おいては、燃焼空気は、開口11から約100m/s
と、従来のバーでの流遠30m/s程度に比ベ、極めて
高速で噴出するように設計されている。
おいては、燃焼空気は、開口11から約100m/s
と、従来のバーでの流遠30m/s程度に比ベ、極めて
高速で噴出するように設計されている。
【0045】この発明のラジアントチューブバーナを、
図5に示す加熱装置にて運転し、開口11の前方のラジ
アントチューブ周方向の温度分布を測定すると共に、図
5に示す排ガス吸引ファン8の出側の排ガス中のNOX
濃度も測定した。このときの運転条件を表1に示す。
図5に示す加熱装置にて運転し、開口11の前方のラジ
アントチューブ周方向の温度分布を測定すると共に、図
5に示す排ガス吸引ファン8の出側の排ガス中のNOX
濃度も測定した。このときの運転条件を表1に示す。
【0046】
【表1】
【0047】燃焼中のバーナ本体の先端からラジアント
チューブの直径(D)と同じ長さ下流側の位置で、ラジ
アントチューブ周方向の温度を、上を0°として90°
間隔で4ヶ所測定し、その平均温度との偏差を測定し
た。この結果を図6中実線で示す。なお、この結果は、
図9のX−X方向矢視図である。
チューブの直径(D)と同じ長さ下流側の位置で、ラジ
アントチューブ周方向の温度を、上を0°として90°
間隔で4ヶ所測定し、その平均温度との偏差を測定し
た。この結果を図6中実線で示す。なお、この結果は、
図9のX−X方向矢視図である。
【0048】図6から明らかなように、この発明のラジ
アントチューブバーナによれば、ラジアントチューブ周
方向の温度分布の偏差が±5K以内に収まっていて、従
来バーナより大幅に温度分布の偏差が改善されているこ
とが分かった。
アントチューブバーナによれば、ラジアントチューブ周
方向の温度分布の偏差が±5K以内に収まっていて、従
来バーナより大幅に温度分布の偏差が改善されているこ
とが分かった。
【0049】図7は、図6の温度分布測定時の従来バー
ナとこの発明のバーナでの排ガス中のNOX濃度測定値
を示すグラフである。図7の縦軸は、従来バーナでのN
OX測定値を100としている。この発明によれば、N
OX濃度は、約80となり、衝突板設置による低NOX効
果が確認された。
ナとこの発明のバーナでの排ガス中のNOX濃度測定値
を示すグラフである。図7の縦軸は、従来バーナでのN
OX測定値を100としている。この発明によれば、N
OX濃度は、約80となり、衝突板設置による低NOX効
果が確認された。
【0050】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、燃焼中は燃焼空気噴出口として機能し、蓄熱中は燃
焼排ガス吸引口として作用する開口を、燃料ガス噴出口
の周囲に同心円状に複数個配し、更に、燃料ガス噴出口
の前方に間隔をあけて、燃焼排ガスと燃料ガスとの拡散
を促進させる衝突板を設け、衝突板には、燃料ガス噴出
口と軸心が一致し、燃料ガス噴出口の直径より大きい直
径の第1孔と、前記開口と軸心が一致し、前記開口以上
の直径の第2孔とを形成することによって、ラジアント
チューブ周方向温度分布が均一化され、また、NOX濃
度が低減する。この結果、ラジアントチューブの寿命が
延長され、また、交換による操業停止もなくなり、生産
性も向上し、更に、高価なNOX除去装置が不要となる
等、種々の有用な効果がもたらされる。
ば、燃焼中は燃焼空気噴出口として機能し、蓄熱中は燃
焼排ガス吸引口として作用する開口を、燃料ガス噴出口
の周囲に同心円状に複数個配し、更に、燃料ガス噴出口
の前方に間隔をあけて、燃焼排ガスと燃料ガスとの拡散
を促進させる衝突板を設け、衝突板には、燃料ガス噴出
口と軸心が一致し、燃料ガス噴出口の直径より大きい直
径の第1孔と、前記開口と軸心が一致し、前記開口以上
の直径の第2孔とを形成することによって、ラジアント
チューブ周方向温度分布が均一化され、また、NOX濃
度が低減する。この結果、ラジアントチューブの寿命が
延長され、また、交換による操業停止もなくなり、生産
性も向上し、更に、高価なNOX除去装置が不要となる
等、種々の有用な効果がもたらされる。
【図1】この発明のラジアントチューブのバーナ本体を
示す概略分解斜視図である。
示す概略分解斜視図である。
【図2】この発明のラジアントチューブのバーナを示す
部分断面図である。
部分断面図である。
【図3】従来ラジアントチューブバーナのバーナ本体を
示す概略斜視図である。
示す概略斜視図である。
【図4】従来ラジアントチューブバーナを示す部分断面
図である。
図である。
【図5】ラジアントチューブバーナを取り付けた加熱装
置の構成図である。
置の構成図である。
【図6】ラジアントチューブ周方向温度分布の測定結果
を示す図である。
を示す図である。
【図7】NOX濃度の測定結果を示すグラフである。
【図8】従来バーナによるガスの流れを示す図である。
【図9】この発明によるガスの流れを示す図である。
1、1a、1b:バーナ本体 2:ラジアントチューブ 3:燃料供給管 4a、4b:燃料遮断弁 5:給排気配管 6:四方向切り替え弁 7:燃焼空気送風ファン 8:排ガス吸引ファン 9:加熱炉 10:通気路 11:開口 12:燃料ガス噴出口 13:蓄熱体 14:燃料供給口 15:給排気口 16:衝突板 16A:第1孔 16B:第2孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋爪 耕次 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 (72)発明者 大友 隆広 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 Fターム(参考) 3K017 BA06 BB07 BE09 BE14 3K065 TA01 TA15 TB01 TC03 TH09 TJ06 TP03 3K091 AA01 AA05 BB08 DD03 EA12 EA22 EA34
Claims (3)
- 【請求項1】 ラジアントチューブと、前記ラジアント
チューブの両端に取り付けられた一対のバーナ本体とか
らなり、前記バーナ本体は、燃焼用空気および燃焼排ガ
ス用通気路と、前記通気路に設けられた蓄熱体と、前記
通気路から前記ラジアントチューブに連通する、燃焼中
は燃焼空気噴出口として機能し、蓄熱中は燃焼排ガス吸
引口として作用する開口と、燃料ガス噴出口とを有し、
前記燃料ガス噴出口は、前記ラジアントチューブの軸心
位置に設けられ、一方のバーナ本体が燃焼中は、前記蓄
熱体で予熱した燃焼用空気を前記ラジアントチューブ内
に供給し、前記燃料ガス噴出口から供給される燃料ガス
と混合して燃焼させ、蓄熱中は、燃焼排ガスを前記蓄熱
体に通過させて熱回収する蓄熱式ラジアントチューブバ
ーナにおいて、 前記開口は、前記燃料ガス噴出口の周囲に同心円状に複
数個配され、更に、前記燃料ガス噴出口の前方に間隔
(L)をあけて、燃焼排ガスと燃料ガスとの拡散を促進
させる衝突板が設けられ、前記衝突板には、前記燃料ガ
ス噴出口と軸心が一致し、前記燃料ガス噴出口の直径よ
り大きい直径の第1孔と、前記開口と軸心が一致し、前
記開口以上の直径の第2孔とが形成されていることを特
徴とする低NOX蓄熱式ラジアントチューブバーナ。 - 【請求項2】 前記第1孔の直径は、前記燃料ガス噴出
口の直径の1.1から1.4倍であり、前記第2孔の直
径は、前記開口の直径の1.0から1.4倍であること
を特徴とする、請求項1記載の低NOX蓄熱式ラジアン
トチューブバーナ。 - 【請求項3】 前記衝突板の前記間隔(L)は、前記ラ
ジアントチューブの内径(D)の0.2から0.5倍で
あることを特徴とする、請求項1または2記載の低NO
X蓄熱式ラジアントチューブバーナ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001137323A JP2002333106A (ja) | 2001-05-08 | 2001-05-08 | 低nox蓄熱式ラジアントチューブバーナ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001137323A JP2002333106A (ja) | 2001-05-08 | 2001-05-08 | 低nox蓄熱式ラジアントチューブバーナ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002333106A true JP2002333106A (ja) | 2002-11-22 |
Family
ID=18984444
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001137323A Pending JP2002333106A (ja) | 2001-05-08 | 2001-05-08 | 低nox蓄熱式ラジアントチューブバーナ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002333106A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004076920A1 (ja) * | 2003-02-25 | 2004-09-10 | Nippon Furnace Kogyo Kaisha Ltd. | 交互燃焼式蓄熱型ラジアントチューブバーナ装置 |
CN105889924A (zh) * | 2016-06-03 | 2016-08-24 | 江苏南山冶金机械制造有限公司 | 双端式蓄热式辐射管 |
-
2001
- 2001-05-08 JP JP2001137323A patent/JP2002333106A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004076920A1 (ja) * | 2003-02-25 | 2004-09-10 | Nippon Furnace Kogyo Kaisha Ltd. | 交互燃焼式蓄熱型ラジアントチューブバーナ装置 |
CN105889924A (zh) * | 2016-06-03 | 2016-08-24 | 江苏南山冶金机械制造有限公司 | 双端式蓄热式辐射管 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3460441B2 (ja) | 燃焼装置および該燃焼装置を具備した熱設備 | |
US6926516B1 (en) | Combustion method and burner | |
US5180300A (en) | Low NOx regenerative burner | |
US6792895B2 (en) | Combustion method and apparatus for NOx reduction | |
JP2006220373A (ja) | ボイラおよび低NOx燃焼方法 | |
CN106907712B (zh) | 超低氮悬浮式燃烧火焰的燃气喷嘴 | |
KR200448947Y1 (ko) | 저녹스형 버너 | |
KR101528807B1 (ko) | 코안다 효과를 이용한 초저 NOx 연소장치 | |
JPH0210002A (ja) | 蓄熱バーナにおけるNOxの生成を抑制する方法と装置 | |
JP2002333106A (ja) | 低nox蓄熱式ラジアントチューブバーナ | |
JPH064171Y2 (ja) | ラジアントチユ−ブ | |
US5562440A (en) | Gas burner with radiant retention head | |
JP3848801B2 (ja) | 液体燃料焚きバーナ | |
JP2002031307A (ja) | 予混合型バーナを設けた流体加熱装置 | |
JP4172903B2 (ja) | 交互燃焼式蓄熱型ラジアントチューブバーナ装置 | |
EP0774621A2 (en) | Method and apparatus for achieving combustion with a low production of nitrogen oxides | |
JP6924282B2 (ja) | 渦流再循環式燃焼バーナヘッド | |
JP2002333105A (ja) | 低nox蓄熱式ラジアントチューブバーナ | |
JP2004069139A (ja) | 低NOx燃焼装置 | |
JPH08128608A (ja) | ダブルエンド型ラジアントチューブバーナシステム | |
CN2499707Y (zh) | 一种低污染燃气燃烧器 | |
CN110207145A (zh) | 冷凝壁挂炉燃烧控制方法及装置及冷凝壁挂炉 | |
JPH066906U (ja) | 熱風発生装置 | |
JP2001124307A (ja) | 無酸化還元燃焼方法並びにバーナ | |
JP3254337B2 (ja) | 低NOxバーナ |