JP6429471B2 - 蓄熱式バーナ及び金属加熱炉 - Google Patents
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Description
そして、複数の蓄熱式バーナが、それらのうちの一部の蓄熱式バーナが蓄熱状態となるときには残りの蓄熱式バーナが燃焼状態となるように切替えられる交番燃焼を行う形態で設けられることになる。
すなわち、大気汚染防止法における金属加熱炉のNOx排出規制値は、例えば、最大定格排出ガス量が0.5万m3N/hで、酸素濃度11%換算の場合には、180ppmであるが、窒素酸化物の排出量を、大気汚染防止法にて規制されているNOx排出規制値よりも十分に低下させることが望まれるものとなり、そのためには、蓄熱式バーナの窒素酸化物の排出量を極力減少させることが望まれることになる
また、本発明の別の目的は、窒素酸化物の排出量を十分に減少させることができる金属加熱炉を提供する点にある。
前記蓄熱部が、前記外筒部と前記内筒部との間に配置され、
前記蓄熱部が装備された前記空気吐出部の先端部分が、前記燃料吐出部の先端よりも、前記空気吐出方向において前方側に突出されて、前記燃料吐出部の先端と前記空気吐出部の前記燃料吐出部よりも前記空気吐出方向の前方側に突出する前記先端部分の内面とで囲まれた燃料拡散空間部が形成され、
前記内筒部が、前記先端部分の後端部のみに重複する形態で設けられて、前記先端部分に装備した前記蓄熱部が前記燃料拡散空間部に露呈するように構成され、
前記空気吐出部の先端から吐出された燃焼用空気を径方向内方側に案内する先端側ほど小径となる空気案内筒が、前記外筒部に連なる状態で設けられている点を特徴とする。
これに対して、燃料吐出部から吐出された燃料ガスは、燃料拡散空間部にて拡散しながら流動したのち、低速で空気案内筒の内部に流動し、その後、空気案内筒の先端から空気吐出方向に向けて低速で流動することになる。
前記燃料吐出部に、燃料ガスを噴出する複数の噴出孔が周方向に間隔を隔てて形成されている点を特徴とする。
前記空気案内筒の先端部に、前記空気吐出方向に沿って同径状態で伸びる先端筒部が設けられている点を特徴とする。
前記燃料吐出部の先端から吐出される燃料ガスの燃料吐出速度が、前記空気案内筒から吐出される燃焼用空気の空気吐出速度の0.5倍以下である点を特徴とする。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(金属加熱炉の全体構成)
図4に示すように、例示する金属加熱炉は、炉体Hの炉内空間Nを通して搬送される加熱処理物Dを加熱する火炎Fを炉内空間Nに形成する複数の蓄熱式バーナBが、加熱処理物Dの搬送経路Rの長手方向に沿って設けられて、搬送経路Rに沿って炉内空間Nに装入される加熱処理物Dを、複数の蓄熱式バーナBにて加熱するように構成されている。
ちなみに、炉体Hの内部の温度、つまり、炉内空間Nの温度は、定常運転状態においては、800℃〜1000℃程度である。
蓄熱式バーナBには、図1に示すように、同心状に配置された外筒部1と内筒部2との間に形成されて、蓄熱部3にて加熱された燃焼用空気を吐出する空気吐出部Aと、内筒部2の内方側に配置されて、空気吐出部Aが燃焼用空気を吐出する空気吐出方向に沿って燃料ガスを吐出する燃料吐出部Gとが設けられ、また、燃料吐出部Gの内部には、パイロット燃焼用ノズルU及び点火用のスパークロッドTが配置されている。
給気路5には、大気中の空気を燃焼用空気として供給する給気ファンPが接続され、排気路6には、炉内空間Nの燃焼排ガスを炉外に吸引排出する排気ファンQに接続されている。
大径筒7と小径筒8との間の空間の後端側箇所に、燃料ガスが供給される燃料供給用継手9が接続され、燃料供給用継手9から供給される燃料ガスが、大径筒7と小径筒8との間の空間を通して、燃料吐出部Gに供給されるように構成されている。
具体的には、図3に示すように、燃料吐出部Gは、大径筒7の先端部に底部が螺合される有底筒状の大径筒部13の内部に、小径筒8の先端部に嵌合される小径筒部14を嵌合させた形態に構成され、小径筒部14の外周部に、上述の噴出孔12が、周方向に間隔を隔てて形成されている。
ちなみに、図2には、空気吐出部Aの先端から吐出された燃焼用空気の流れや、燃料吐出部Gから吐出された燃料ガスの流れを、白抜き矢印にて模式的に示している。
排気路6が、排気ファンQと複数の蓄熱式バーナBとを並列状態で接続するように構成され、排気路6における4つの蓄熱式バーナBの夫々に対応する部分には、排気路6を開閉する排気弁16が設けられている。
すなわち、給気弁15及び燃料弁18を閉じかつ排気弁16を開くことにより、蓄熱式バーナBが蓄熱状態となり、給気弁15及び燃料弁18を開きかつ排気弁16を閉じることにより、蓄熱式バーナBが燃焼状態となるように構成されている。
詳しくは、平面視にて4角形の角部に位置する状態で並ぶ4台の蓄熱式バーナBのうちで、対角線に位置する一対の蓄熱式バーナBを組として、2組の蓄熱式バーナBを交番燃焼させるように構成されている。
上記した金属加熱炉は、複数の蓄熱式バーナBの夫々が、燃料ガスと燃焼用空気とを、空気案内筒Wの先端から吐出させた後に、緩やかに混合して燃焼させることによって、窒素酸化物の生成量を十分に減少できるため、炉全体としての窒素酸化物の排出量を十分に減少できる。
図5の表及び図6のグラフは、上記した実施形態に記載の蓄熱式バーナBを、金属加熱炉(最大定格排出ガス量が0.5万m3N/h)に装備して、燃料吐出速度Vfと空気案内筒Wから吐出される燃焼用空気の空気吐出速度Vaとの比を、0.100、0.216、0.442に変化させながら、窒素酸化物の排出量(NOx:酸素濃度11%換算)を計測した結果を示すものである。
次に、別実施形態を列記する。
(1)上記実施形態においては、加熱処理物Dが搬送経路Rに沿って搬送される炉内空間Nに対して、4台の蓄熱式バーナBを装備する場合を例示したが、蓄熱式バーナBの設置数や設置形態は、金属加熱炉の具体的な形態において各種変更できる。
2 内筒部
3 蓄熱部
12 噴出孔
A 空気吐出部
Af 先端部分
B 蓄熱式バーナ
G 燃料吐出部
Gf 先端
N 炉内空間
S 燃料拡散空間部
W 空気案内筒
Wf 先端筒部
Claims (5)
- 同心状に配置された外筒部と内筒部との間に形成されて、蓄熱部にて加熱された燃焼用空気を吐出する空気吐出部と、前記内筒部の内方側に配置されて、前記空気吐出部が燃焼用空気を吐出する空気吐出方向に沿って燃料ガスを吐出する燃料吐出部とが設けられた蓄熱式バーナであって、
前記蓄熱部が、前記外筒部と前記内筒部との間に配置され、
前記蓄熱部が装備された前記空気吐出部の先端部分が、前記燃料吐出部の先端よりも、前記空気吐出方向において前方側に突出されて、前記燃料吐出部の先端と前記空気吐出部の前記燃料吐出部よりも前記空気吐出方向の前方側に突出する前記先端部分の内面とで囲まれた燃料拡散空間部が形成され、
前記内筒部が、前記先端部分の後端部のみに重複する形態で設けられて、前記先端部分に装備した前記蓄熱部が前記燃料拡散空間部に露呈するように構成され、
前記空気吐出部の先端から吐出された燃焼用空気を径方向内方側に案内する先端側ほど小径となる空気案内筒が、前記外筒部に連なる状態で設けられている蓄熱式バーナ。 - 前記燃料吐出部に、燃料ガスを噴出する複数の噴出孔が周方向に間隔を隔てて形成されている請求項1記載の蓄熱式バーナ。
- 前記空気案内筒の先端部に、前記空気吐出方向に沿って同径状態で伸びる先端筒部が設けられている請求項1又は2記載の蓄熱式バーナ。
- 前記燃料吐出部の先端から吐出される燃料ガスの燃料吐出速度が、前記空気案内筒から出される燃焼用空気の空気吐出速度の0.5倍以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の蓄熱式バーナ。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の蓄熱式バーナの複数が、前記蓄熱部を通して炉内空間の燃焼排ガスを流動させて炉外に排出する蓄熱状態と、前記蓄熱部を通して燃焼用空気を流動させて燃焼する燃焼状態とに切替えられる形態で、且つ、複数の前記蓄熱式バーナのうちの一部の蓄熱式バーナが蓄熱状態となるときには残りの蓄熱式バーナが燃焼状態となるように切替えられる交番燃焼形態で設けられている金属加熱炉。
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