JP3370839B2 - ラジアントチューブバーナー及びこれを用いた雰囲気焼成炉 - Google Patents
ラジアントチューブバーナー及びこれを用いた雰囲気焼成炉Info
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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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- Gas Burners (AREA)
- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
- Tunnel Furnaces (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、出口側からの排ガ
ス中のＯ2 濃度を低く抑えることができるラジアントチ
ューブバーナー及びこれを用いた雰囲気焼成炉に関する
ものである。
ス中のＯ2 濃度を低く抑えることができるラジアントチ
ューブバーナー及びこれを用いた雰囲気焼成炉に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】各種の陶磁器やセラミックスの中には、
焼成後の冷却工程における炉内雰囲気中のＯ2 濃度を数
百ppm 以下に管理すべきものがある。このような焼成物
をガスバーナーを加熱源とするガス焚き炉において焼成
する場合には、炉内の焼成帯と冷却帯との間に隔壁を設
けて焼成帯から冷却帯への酸素の流入をできるだけ抑制
するとともに、焼成帯の最高温度部のバーナーの空燃比
ｍをできるだけ1.0 に近づけ、バーナーの出口側から排
出される排ガス中のＯ2 濃度を低くする工夫がなされて
いた。
焼成後の冷却工程における炉内雰囲気中のＯ2 濃度を数
百ppm 以下に管理すべきものがある。このような焼成物
をガスバーナーを加熱源とするガス焚き炉において焼成
する場合には、炉内の焼成帯と冷却帯との間に隔壁を設
けて焼成帯から冷却帯への酸素の流入をできるだけ抑制
するとともに、焼成帯の最高温度部のバーナーの空燃比
ｍをできるだけ1.0 に近づけ、バーナーの出口側から排
出される排ガス中のＯ2 濃度を低くする工夫がなされて
いた。
【０００３】ところが常温空気を使用するガスバーナー
においては、燃焼安定性及びスス発生防止を図るために
空燃比ｍ＝1.1 付近が実用上の限界であり、これよりも
空燃比ｍを下げるとススが発生したり燃焼が不安定とな
る等のおそれがあった。なお、予熱空気を利用する場合
においても通常排気孔から吸引した排ガスや熱交換した
空気を利用するため、400 ℃程度の温度であり、常温空
気を用いる場合と燃焼の不安定性は大きな変化はないの
で、やはりｍ＝1.1 付近が実用上の限界であった。この
ため、焼成帯のバーナーの排ガス中には不可避的に酸素
が含まれることとなり、焼成帯の最高温度部の雰囲気中
のＯ2 濃度は２％が限界であった。従って冷却帯のうち
燃焼帯と隣接する高温部においては、燃焼帯から多少の
酸素が流入してくることを完全には防止できないという
問題があった。そこで冷却帯でＯ2 の存在を嫌うフェラ
イト等の雰囲気焼成炉では、大量のＮ2 ガス等の不活性
ガスを冷却帯に導入し、残存Ｏ2 を希釈する必要があっ
た。
においては、燃焼安定性及びスス発生防止を図るために
空燃比ｍ＝1.1 付近が実用上の限界であり、これよりも
空燃比ｍを下げるとススが発生したり燃焼が不安定とな
る等のおそれがあった。なお、予熱空気を利用する場合
においても通常排気孔から吸引した排ガスや熱交換した
空気を利用するため、400 ℃程度の温度であり、常温空
気を用いる場合と燃焼の不安定性は大きな変化はないの
で、やはりｍ＝1.1 付近が実用上の限界であった。この
ため、焼成帯のバーナーの排ガス中には不可避的に酸素
が含まれることとなり、焼成帯の最高温度部の雰囲気中
のＯ2 濃度は２％が限界であった。従って冷却帯のうち
燃焼帯と隣接する高温部においては、燃焼帯から多少の
酸素が流入してくることを完全には防止できないという
問題があった。そこで冷却帯でＯ2 の存在を嫌うフェラ
イト等の雰囲気焼成炉では、大量のＮ2 ガス等の不活性
ガスを冷却帯に導入し、残存Ｏ2 を希釈する必要があっ
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解決し、バーナーの出口側からの排ガス中の
Ｏ2 濃度を数百ppm 以下に抑制することができるラジア
ントチューブバーナーと、これを用いて冷却工程におけ
る炉内雰囲気中のＯ2 濃度を数百ppm 以下に管理するこ
とができる雰囲気焼成炉とを提供するためになされたも
のである。
の問題点を解決し、バーナーの出口側からの排ガス中の
Ｏ2 濃度を数百ppm 以下に抑制することができるラジア
ントチューブバーナーと、これを用いて冷却工程におけ
る炉内雰囲気中のＯ2 濃度を数百ppm 以下に管理するこ
とができる雰囲気焼成炉とを提供するためになされたも
のである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明のラジアントチューブバーナーは、
ラジアントチューブの入口に常温空気又は予熱空気を燃
焼用空気として使用するガスバーナーを設けるととも
に、このラジアントチューブの出口に前記ガスバーナー
の燃焼ガス中に燃料ガスを注入して燃焼させるためのバ
ーナーノズルを設けたことを特徴とするものである。ま
た本発明の雰囲気焼成炉は、焼成帯に上記のラジアント
チューブバーナーを設置し、高温の予熱ガスを利用する
ことにより炎を形成しない不定在燃焼を行わせることを
特徴とするものである。
めになされた本発明のラジアントチューブバーナーは、
ラジアントチューブの入口に常温空気又は予熱空気を燃
焼用空気として使用するガスバーナーを設けるととも
に、このラジアントチューブの出口に前記ガスバーナー
の燃焼ガス中に燃料ガスを注入して燃焼させるためのバ
ーナーノズルを設けたことを特徴とするものである。ま
た本発明の雰囲気焼成炉は、焼成帯に上記のラジアント
チューブバーナーを設置し、高温の予熱ガスを利用する
ことにより炎を形成しない不定在燃焼を行わせることを
特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施の形
態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明
のラジアントチューブバーナーの代表的な実施の形態を
示す図であり、１はＪ字状に湾曲させたラジアントチュ
ーブ、２はその入口に設けられたガスバーナー、３はラ
ジアントチューブ１の出口に設けられたバーナーノズル
である。
態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明
のラジアントチューブバーナーの代表的な実施の形態を
示す図であり、１はＪ字状に湾曲させたラジアントチュ
ーブ、２はその入口に設けられたガスバーナー、３はラ
ジアントチューブ１の出口に設けられたバーナーノズル
である。
【０００７】ガスバーナー２は、常温空気又は予熱空気
を燃焼用空気として使用する通常のガスバーナーであ
り、燃料ガス注入口４と燃焼用空気注入口５とを備えて
いる。そしてこのラジアントチューブ１の入口側のガス
バーナー２は、空燃比ｍを1.1 〜1.2 の範囲として燃焼
される。空燃比ｍをこのような範囲内とすれば、ガスバ
ーナー２は安定して燃焼することとなる。そしてその燃
焼排ガスは例えば1000℃程度の高温ガスとなってラジア
ントチューブ１の内部を出口側に流れるが、この燃焼ガ
ス中のＯ2 濃度は通常２〜３％程度である。このため、
前記したように従来は冷却帯でＯ2 の存在を嫌うフェラ
イト等の雰囲気焼成炉では、大量のＮ2 ガス等の不活性
ガスを冷却帯に導入し、残存Ｏ2 を希釈する必要があっ
た。
を燃焼用空気として使用する通常のガスバーナーであ
り、燃料ガス注入口４と燃焼用空気注入口５とを備えて
いる。そしてこのラジアントチューブ１の入口側のガス
バーナー２は、空燃比ｍを1.1 〜1.2 の範囲として燃焼
される。空燃比ｍをこのような範囲内とすれば、ガスバ
ーナー２は安定して燃焼することとなる。そしてその燃
焼排ガスは例えば1000℃程度の高温ガスとなってラジア
ントチューブ１の内部を出口側に流れるが、この燃焼ガ
ス中のＯ2 濃度は通常２〜３％程度である。このため、
前記したように従来は冷却帯でＯ2 の存在を嫌うフェラ
イト等の雰囲気焼成炉では、大量のＮ2 ガス等の不活性
ガスを冷却帯に導入し、残存Ｏ2 を希釈する必要があっ
た。
【０００８】しかし本発明では、ラジアントチューブ１
の出口側のバーナーノズル３には、燃料ガス注入口５が
設けられており、ラジアントチューブ１内を流れてきた
ガスバーナー２の燃焼排ガスに対して、この燃焼排ガス
中の酸素を消費するに必要な少なくとも当量分以上の燃
料ガスを注入して燃焼させる。燃料ガスは生ガスであ
り、注入された燃料ガスはバーナーノズル３の内部で高
温の燃焼排ガス中の酸素と反応して燃焼排ガス中の酸素
をほぼ完全に消費し、Ｏ2 濃度を数百ppm とする。
の出口側のバーナーノズル３には、燃料ガス注入口５が
設けられており、ラジアントチューブ１内を流れてきた
ガスバーナー２の燃焼排ガスに対して、この燃焼排ガス
中の酸素を消費するに必要な少なくとも当量分以上の燃
料ガスを注入して燃焼させる。燃料ガスは生ガスであ
り、注入された燃料ガスはバーナーノズル３の内部で高
温の燃焼排ガス中の酸素と反応して燃焼排ガス中の酸素
をほぼ完全に消費し、Ｏ2 濃度を数百ppm とする。
【０００９】また、高温の炉内ガスをガスバーナー２に
循環させて予熱空気として用いるようにすれば、常温空
気を用いた場合よりもガスバーナー２の燃焼温度を上昇
させることができるので、炉内に炎が放出されることの
ない不定在燃焼を行わせることが可能となる。
循環させて予熱空気として用いるようにすれば、常温空
気を用いた場合よりもガスバーナー２の燃焼温度を上昇
させることができるので、炉内に炎が放出されることの
ない不定在燃焼を行わせることが可能となる。
【００１０】図２は本発明のラジアントチューブバーナ
ーの他の実施の形態を示す図である。この場合には、ラ
ジアントチューブ１の出口側のバーナーノズル３の内部
に燃料ガス注入口６とともに、接触燃焼用触媒７が設け
られている。この接触燃焼用触媒７の構造は特に限定さ
れるものではないが、例えばハニカム状のセラミック担
体の表面に白金等の触媒を担持させたものを用いれば、
圧損を小さくすることができる。
ーの他の実施の形態を示す図である。この場合には、ラ
ジアントチューブ１の出口側のバーナーノズル３の内部
に燃料ガス注入口６とともに、接触燃焼用触媒７が設け
られている。この接触燃焼用触媒７の構造は特に限定さ
れるものではないが、例えばハニカム状のセラミック担
体の表面に白金等の触媒を担持させたものを用いれば、
圧損を小さくすることができる。
【００１１】図２のラジアントチューブバーナーは図１
のものと同様に用いられるものであるが、バーナーノズ
ル３の内部に接触燃焼用触媒７が設けられているため、
燃料ガス注入口６から注入された燃料ガスを接触燃焼用
触媒７の触媒作用によってより完全に燃焼させることが
でき、Ｏ2 濃度を図１のものよりも更に低下できる利点
がある。
のものと同様に用いられるものであるが、バーナーノズ
ル３の内部に接触燃焼用触媒７が設けられているため、
燃料ガス注入口６から注入された燃料ガスを接触燃焼用
触媒７の触媒作用によってより完全に燃焼させることが
でき、Ｏ2 濃度を図１のものよりも更に低下できる利点
がある。
【００１２】図３は、上記した本発明のラジアントチュ
ーブバーナーを用いた雰囲気焼成炉を示す図である。図
示のように、炉内は左から順に予熱帯８、焼成帯９、冷
却帯10に区画されており、焼成品の搬送路付近まで路壁
から延びる隔壁11によって、炉内のガス流が抑制されて
いる。そして焼成帯９の少なくとも最高温度部に、本発
明のラジアントチューブバーナーＢが設けられている。
なお12は通常のガスバーナー、13は冷却帯９に設けられ
た不活性ガス供給用ノズルである。図示の炉はローラー
ハースキルンであるが、炉の構造自体はこれに限定され
るものではない。
ーブバーナーを用いた雰囲気焼成炉を示す図である。図
示のように、炉内は左から順に予熱帯８、焼成帯９、冷
却帯10に区画されており、焼成品の搬送路付近まで路壁
から延びる隔壁11によって、炉内のガス流が抑制されて
いる。そして焼成帯９の少なくとも最高温度部に、本発
明のラジアントチューブバーナーＢが設けられている。
なお12は通常のガスバーナー、13は冷却帯９に設けられ
た不活性ガス供給用ノズルである。図示の炉はローラー
ハースキルンであるが、炉の構造自体はこれに限定され
るものではない。
【００１３】このように構成された図３の雰囲気焼成炉
は、焼成品を右向きに移送して図３の上段のグラフに示
すような温度カーブで焼成するものであるが、本発明の
ラジアントチューブバーナーＢが設けられた焼成帯９の
最高温度部においては、炉内雰囲気中のＯ2 濃度をそれ
以前の部分に比較して急激に低下させることができる。
そして不活性ガス供給用ノズル13を備えた冷却帯10で
は、炉内雰囲気中のＯ2 濃度を完全に数百ppm 以下のレ
ベルにコントロールすることが可能である。従って、冷
却工程における炉内雰囲気中のＯ2 濃度を数百ppm 以下
に管理すべき焼成品の焼成に適した炉となる。また前記
したように高温の炉内ガスをガスバーナー２に循環させ
て予熱空気として用いるようにすれば、ラジアントチュ
ーブバーナーＢに炉内に炎が放出されることのない不定
在燃焼を行わせることが可能となる。このような不定在
燃焼は均熱効果にも優れており、炉内を均一に加熱して
焼成品の品質のばらつきを抑制することもできる。この
ような予熱空気としては、通常の排気孔から吸引した排
ガスを熱交換しこれを再加熱し、400 ℃以上、望ましく
は600 ℃にしたものを利用することが好ましい。また焼
成帯の後部から600 ℃以上の排ガスを吸引し、このガス
を利用することはより好ましい。
は、焼成品を右向きに移送して図３の上段のグラフに示
すような温度カーブで焼成するものであるが、本発明の
ラジアントチューブバーナーＢが設けられた焼成帯９の
最高温度部においては、炉内雰囲気中のＯ2 濃度をそれ
以前の部分に比較して急激に低下させることができる。
そして不活性ガス供給用ノズル13を備えた冷却帯10で
は、炉内雰囲気中のＯ2 濃度を完全に数百ppm 以下のレ
ベルにコントロールすることが可能である。従って、冷
却工程における炉内雰囲気中のＯ2 濃度を数百ppm 以下
に管理すべき焼成品の焼成に適した炉となる。また前記
したように高温の炉内ガスをガスバーナー２に循環させ
て予熱空気として用いるようにすれば、ラジアントチュ
ーブバーナーＢに炉内に炎が放出されることのない不定
在燃焼を行わせることが可能となる。このような不定在
燃焼は均熱効果にも優れており、炉内を均一に加熱して
焼成品の品質のばらつきを抑制することもできる。この
ような予熱空気としては、通常の排気孔から吸引した排
ガスを熱交換しこれを再加熱し、400 ℃以上、望ましく
は600 ℃にしたものを利用することが好ましい。また焼
成帯の後部から600 ℃以上の排ガスを吸引し、このガス
を利用することはより好ましい。
【００１４】なお、図３の上段のグラフ中に一点鎖線で
表示したのが従来技術の項において記載した従来の雰囲
気焼成炉のＯ2 濃度である。このように、従来は冷却帯
９のうち燃焼帯８と隣接する高温部においては、燃焼帯
から流入してくる酸素の影響を受け、Ｏ2 濃度を数百pp
m 以下に管理できなかったのである。
表示したのが従来技術の項において記載した従来の雰囲
気焼成炉のＯ2 濃度である。このように、従来は冷却帯
９のうち燃焼帯８と隣接する高温部においては、燃焼帯
から流入してくる酸素の影響を受け、Ｏ2 濃度を数百pp
m 以下に管理できなかったのである。
【００１５】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のラジア
ントチューブバーナーは燃焼排ガス中のＯ2 濃度を数百
ppm とすることができ、これを用いた本発明の雰囲気焼
成炉は、ガスバーナーを用いながら冷却工程における炉
内雰囲気中のＯ2濃度を数百ppm 以下に管理することが
可能となる。また本発明のラジアントチューブバーナー
は火炎を形成しない不定在燃焼を行わせることができる
ので均熱効果にも優れており、炉内を均一に加熱して焼
成品の品質のばらつきを抑制することもできる。
ントチューブバーナーは燃焼排ガス中のＯ2 濃度を数百
ppm とすることができ、これを用いた本発明の雰囲気焼
成炉は、ガスバーナーを用いながら冷却工程における炉
内雰囲気中のＯ2濃度を数百ppm 以下に管理することが
可能となる。また本発明のラジアントチューブバーナー
は火炎を形成しない不定在燃焼を行わせることができる
ので均熱効果にも優れており、炉内を均一に加熱して焼
成品の品質のばらつきを抑制することもできる。
【図１】本発明のラジアントチューブバーナーを示す断
面図である。
面図である。
【図２】本発明の他のラジアントチューブバーナーを示
す断面図である。
す断面図である。
【図３】本発明の雰囲気焼成炉の平面図とその温度カー
ブ及びＯ2 濃度のグラフである。
ブ及びＯ2 濃度のグラフである。
１ ラジアントチューブ、２ 入口のガスバーナー、３
出口のバーナーノズル、４ 燃料ガス注入口、５ 燃
焼用空気注入口、６ 燃料ガス注入口、７ 接触燃焼用
触媒、８ 予熱帯、９ 焼成帯、10 冷却帯、11 隔
壁、12 通常のガスバーナー、13 不活性ガス供給用ノ
ズル、Ｂ 本発明のラジアントチューブバーナー
出口のバーナーノズル、４ 燃料ガス注入口、５ 燃
焼用空気注入口、６ 燃料ガス注入口、７ 接触燃焼用
触媒、８ 予熱帯、９ 焼成帯、10 冷却帯、11 隔
壁、12 通常のガスバーナー、13 不活性ガス供給用ノ
ズル、Ｂ 本発明のラジアントチューブバーナー
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フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F23C 3/00
F23D 14/12
F27B 9/10
F27B 9/36
Claims (6)
- 【請求項１】 ラジアントチューブの入口に常温空気又
は予熱空気を燃焼用空気として使用するガスバーナーを
設けるとともに、このラジアントチューブの出口に前記
ガスバーナーの燃焼ガス中に燃料ガスを注入して燃焼さ
せるためのバーナーノズルを設けたことを特徴とするラ
ジアントチューブバーナー。 - 【請求項２】 高温の炉内ガスを予熱空気として用いる
請求項１に記載のラジアントチューブバーナー。 - 【請求項３】 ガスバーナーの燃焼ガス中に、この燃焼
ガス中の残存Ｏ2 の当量分以上の燃料ガスを注入して燃
焼させる請求項１または請求項２に記載のラジアントチ
ューブバーナー。 - 【請求項４】 バーナーノズルの部分に、接触燃焼用触
媒を設けた請求項１〜３のいずれかに記載のラジアント
チューブバーナー。 - 【請求項５】 燃焼の形態が炎を形成しない不定在燃焼
である請求項１〜４のいずれかに記載のラジアントチュ
ーブバーナー。 - 【請求項６】 焼成帯に請求項１〜５のいずれかに記載
のラジアントチューブバーナーを設置し、炎を形成しな
い不定在燃焼を行わせることを特徴とする雰囲気焼成
炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00886996A JP3370839B2 (ja) | 1996-01-23 | 1996-01-23 | ラジアントチューブバーナー及びこれを用いた雰囲気焼成炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00886996A JP3370839B2 (ja) | 1996-01-23 | 1996-01-23 | ラジアントチューブバーナー及びこれを用いた雰囲気焼成炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09196326A JPH09196326A (ja) | 1997-07-29 |
| JP3370839B2 true JP3370839B2 (ja) | 2003-01-27 |
Family
ID=11704703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00886996A Expired - Fee Related JP3370839B2 (ja) | 1996-01-23 | 1996-01-23 | ラジアントチューブバーナー及びこれを用いた雰囲気焼成炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3370839B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6525908B2 (ja) * | 2016-03-15 | 2019-06-05 | 中外炉工業株式会社 | ラジアントチューブバーナー設備 |
-
1996
- 1996-01-23 JP JP00886996A patent/JP3370839B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09196326A (ja) | 1997-07-29 |
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|---|---|---|---|
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