JPH06257723A - 酸素バーナ - Google Patents
酸素バーナInfo
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- JPH06257723A JPH06257723A JP5043809A JP4380993A JPH06257723A JP H06257723 A JPH06257723 A JP H06257723A JP 5043809 A JP5043809 A JP 5043809A JP 4380993 A JP4380993 A JP 4380993A JP H06257723 A JPH06257723 A JP H06257723A
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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
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 加熱炉用酸素バーナで被加熱物の均一加熱に
必要なフラットな炉温分布の確保と窒素酸化物の抑制を
図る。 【構成】 燃料を純酸素もしくは酸素富化空気で燃焼す
る酸素バーナにおいて、バーナ１の中心部に１次酸素ノ
ズル２を配設し、１次酸素ノズルの外周に隔壁３を介し
て燃料ノズル４を環状に配置すると共に、燃料ノズルの
外周に設置したバッフル５の仮想円周線上に複数の２次
酸素ノズル６を配設した。
必要なフラットな炉温分布の確保と窒素酸化物の抑制を
図る。 【構成】 燃料を純酸素もしくは酸素富化空気で燃焼す
る酸素バーナにおいて、バーナ１の中心部に１次酸素ノ
ズル２を配設し、１次酸素ノズルの外周に隔壁３を介し
て燃料ノズル４を環状に配置すると共に、燃料ノズルの
外周に設置したバッフル５の仮想円周線上に複数の２次
酸素ノズル６を配設した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はスラブ、ビレット、ブル
ーム等の被加熱物を所定の目標温度まで加熱する加熱
炉、均熱炉、熱処理炉（本発明では加熱炉と総称する）
用の酸素バーナに関する。
ーム等の被加熱物を所定の目標温度まで加熱する加熱
炉、均熱炉、熱処理炉（本発明では加熱炉と総称する）
用の酸素バーナに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の加熱炉では燃料を空気で
燃焼して被加熱物の加熱を行う空気バーナが一般的であ
ったが、最近、燃料を純酸素もしくは酸素富化空気等で
燃焼して被加熱物の加熱を行う酸素バーナが注目されて
いる。この酸素バーナは従来の空気バーナに対して、燃
焼ガス量が約１／４と少なく、炭酸ガス（ＣＯ2 ）と水
蒸気（Ｈ2 Ｏ）の濃度が高いため、排ガス損失熱の減少
と炉内ガス放射伝熱の増加による省エネ効果が大である
ことに加えて、地球温暖化物質の炭酸ガスの回収が容易
という長所を有している。
燃焼して被加熱物の加熱を行う空気バーナが一般的であ
ったが、最近、燃料を純酸素もしくは酸素富化空気等で
燃焼して被加熱物の加熱を行う酸素バーナが注目されて
いる。この酸素バーナは従来の空気バーナに対して、燃
焼ガス量が約１／４と少なく、炭酸ガス（ＣＯ2 ）と水
蒸気（Ｈ2 Ｏ）の濃度が高いため、排ガス損失熱の減少
と炉内ガス放射伝熱の増加による省エネ効果が大である
ことに加えて、地球温暖化物質の炭酸ガスの回収が容易
という長所を有している。
【０００３】一方、酸素バーナは火炎温度が高く、燃焼
ガス量が少ないため被加熱物の均一加熱性が不良で、か
つ、窒素酸化物（ＮＯx ）の生成量が多いため加熱炉へ
適用できないという問題点があった。これに対して、例
えば特開昭５６−８２３０６号公報に示されているよう
な２段燃焼バーナがある。
ガス量が少ないため被加熱物の均一加熱性が不良で、か
つ、窒素酸化物（ＮＯx ）の生成量が多いため加熱炉へ
適用できないという問題点があった。これに対して、例
えば特開昭５６−８２３０６号公報に示されているよう
な２段燃焼バーナがある。
【０００４】この技術の特徴は高温火炎と窒素酸化物の
抑制を目的とし、これを達成するために図３に示すよう
に、バーナタイル９に１次燃焼室１０と２次燃焼室１１
を異径段違いに設け、燃料ノズル４から供給した燃料を
１次空気ノズル１２と２次空気ノズル１３から供給した
燃焼用空気で２段燃焼することを技術手段とするもので
ある。
抑制を目的とし、これを達成するために図３に示すよう
に、バーナタイル９に１次燃焼室１０と２次燃焼室１１
を異径段違いに設け、燃料ノズル４から供給した燃料を
１次空気ノズル１２と２次空気ノズル１３から供給した
燃焼用空気で２段燃焼することを技術手段とするもので
ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の方法ではバーナタイル９内の１次燃焼室１０と２次
燃焼室１１で燃料の２段燃焼を行うため、燃焼速度の早
い酸素バーナでは炉温分布が極端な手前高となり、被加
熱物の均一加熱ができないという問題点があった。本発
明は、上記問題点を解決すべく創案されたもので、その
目的は被加熱物の均一加熱に必要なフラットな炉温分布
の確保と窒素酸化物の抑制を図ったコンパクトな加熱炉
用の酸素バーナを提供することにある。
成の方法ではバーナタイル９内の１次燃焼室１０と２次
燃焼室１１で燃料の２段燃焼を行うため、燃焼速度の早
い酸素バーナでは炉温分布が極端な手前高となり、被加
熱物の均一加熱ができないという問題点があった。本発
明は、上記問題点を解決すべく創案されたもので、その
目的は被加熱物の均一加熱に必要なフラットな炉温分布
の確保と窒素酸化物の抑制を図ったコンパクトな加熱炉
用の酸素バーナを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は次の構成を要旨
とする。 （１）燃料を純酸素もしくは酸素富化空気で燃焼する酸
素バーナにおいて、バーナの中心部に１次酸素ノズルを
配設し、該１次酸素ノズルの外周に隔壁を介して燃料ノ
ズルを環状に配置すると共に、該燃料ノズルの外周に設
置したバッフルの仮想円周線上に複数の２次酸素ノズル
を配設したこと。 （２）前記隔壁と前記バッフルを酸化のない耐火物で形
成したこと。 （３）全酸素供給量に対する１次酸素供給量の比率を１
０〜３０％とし、かつ、定格燃焼時の燃料と２次酸素の
バーナ流速を６０m/s 以上としたことを特長とする。
とする。 （１）燃料を純酸素もしくは酸素富化空気で燃焼する酸
素バーナにおいて、バーナの中心部に１次酸素ノズルを
配設し、該１次酸素ノズルの外周に隔壁を介して燃料ノ
ズルを環状に配置すると共に、該燃料ノズルの外周に設
置したバッフルの仮想円周線上に複数の２次酸素ノズル
を配設したこと。 （２）前記隔壁と前記バッフルを酸化のない耐火物で形
成したこと。 （３）全酸素供給量に対する１次酸素供給量の比率を１
０〜３０％とし、かつ、定格燃焼時の燃料と２次酸素の
バーナ流速を６０m/s 以上としたことを特長とする。
【０００７】
【作用】本発明の酸素バーナはバーナタイルすなわち燃
焼室を設けずに、燃料と酸素を直接炉内に噴出して２段
燃焼を行うため、火炎の周辺の温度低下により燃焼速度
が低下して火炎の温度分布が先高になる。
焼室を設けずに、燃料と酸素を直接炉内に噴出して２段
燃焼を行うため、火炎の周辺の温度低下により燃焼速度
が低下して火炎の温度分布が先高になる。
【０００８】さらに、高速の燃料と２次酸素の噴出エネ
ルギーを利用して低温の炉内ガスの誘引・混合燃焼を行
うため、火炎の低温、長炎化により被加熱物の均一加熱
に必要なフラットな炉温分布の確保と窒素酸化物の抑制
ができる。また、バーナの隔壁とバッフルを酸化のない
耐火物で形成したため、酸素燃焼によるバーナの高温酸
化がない。
ルギーを利用して低温の炉内ガスの誘引・混合燃焼を行
うため、火炎の低温、長炎化により被加熱物の均一加熱
に必要なフラットな炉温分布の確保と窒素酸化物の抑制
ができる。また、バーナの隔壁とバッフルを酸化のない
耐火物で形成したため、酸素燃焼によるバーナの高温酸
化がない。
【０００９】
【実施例】以下本発明の一実施例を図面により詳細に説
明する。図１は本発明の酸素バーナの一実施例を示す縦
断面図で、図２は図１の酸素バーナを炉内側から見た側
面図である。図１，２に示すごとく、バーナ１の中心部
に１次酸素ノズル２を設け、この１次酸素ノズル２で燃
焼に必要な全酸素量の１０〜３０％を供給する。
明する。図１は本発明の酸素バーナの一実施例を示す縦
断面図で、図２は図１の酸素バーナを炉内側から見た側
面図である。図１，２に示すごとく、バーナ１の中心部
に１次酸素ノズル２を設け、この１次酸素ノズル２で燃
焼に必要な全酸素量の１０〜３０％を供給する。
【００１０】この１次酸素ノズル２の先端側の外周に隔
壁３を介して燃料ノズル４を環状に配置し、燃料を６０
m/s 以上の高速で加熱炉内に噴出する。さらに、この燃
料ノズル４の先端側の外周にバッフル５を設け、このバ
ッフル５の仮想円周線上に複数の２次酸素ノズル６を配
置し、２次酸素を６０m/s 以上の高速で加熱炉内へ噴出
する。この２次酸素ノズル６は、通常断面が円形状のも
のを円周方向に等ピッチで４〜８個配置する。
壁３を介して燃料ノズル４を環状に配置し、燃料を６０
m/s 以上の高速で加熱炉内に噴出する。さらに、この燃
料ノズル４の先端側の外周にバッフル５を設け、このバ
ッフル５の仮想円周線上に複数の２次酸素ノズル６を配
置し、２次酸素を６０m/s 以上の高速で加熱炉内へ噴出
する。この２次酸素ノズル６は、通常断面が円形状のも
のを円周方向に等ピッチで４〜８個配置する。
【００１１】このように構成したバーナ１を加熱炉の炉
壁７の炉内側表面とバーナ１の先端がほぼ同一面となる
ように炉壁７に取付け、バーナ１と炉壁７の隙間に充填
材８を充填する。なお、バーナノズル２，４，６はシー
ル性と耐熱性、耐酸化性が要求されるため、通常ステン
レス系の材料を使用し、隔壁３とバッフル５は耐熱性、
耐酸化性が要求されるため、通常アルミナ系、ジルコニ
ア系等の高温で酸化がない耐火物を使用する。
壁７の炉内側表面とバーナ１の先端がほぼ同一面となる
ように炉壁７に取付け、バーナ１と炉壁７の隙間に充填
材８を充填する。なお、バーナノズル２，４，６はシー
ル性と耐熱性、耐酸化性が要求されるため、通常ステン
レス系の材料を使用し、隔壁３とバッフル５は耐熱性、
耐酸化性が要求されるため、通常アルミナ系、ジルコニ
ア系等の高温で酸化がない耐火物を使用する。
【００１２】次に本発明の作動機能について説明する。
バーナ１の中心から全酸素供給量（＝１次酸素供給量＋
２次酸素供給量）の１０〜３０％の１次酸素量を直接炉
内に供給し、この１次酸素を外周の高速の燃料で誘引し
て加熱炉内で１次燃焼を行うため、１次燃焼炎の大径・
長炎化とバーナの着火安定ができる。
バーナ１の中心から全酸素供給量（＝１次酸素供給量＋
２次酸素供給量）の１０〜３０％の１次酸素量を直接炉
内に供給し、この１次酸素を外周の高速の燃料で誘引し
て加熱炉内で１次燃焼を行うため、１次燃焼炎の大径・
長炎化とバーナの着火安定ができる。
【００１３】さらに、多量の未燃分を含有した１次燃焼
ガスを高速の２次酸素で誘引して２次燃焼を行うが、２
次酸素ノズル６が複数のノズルで構成されているため、
低温の炉内ガスが効果的に誘引・混合されて、被加熱物
の加熱に適した低温の長炎が形成される。この結果、被
加熱物の均一加熱に適したフラットな炉温分布が形成さ
れ、かつ、窒素酸化物の生成が抑制できる。
ガスを高速の２次酸素で誘引して２次燃焼を行うが、２
次酸素ノズル６が複数のノズルで構成されているため、
低温の炉内ガスが効果的に誘引・混合されて、被加熱物
の加熱に適した低温の長炎が形成される。この結果、被
加熱物の均一加熱に適したフラットな炉温分布が形成さ
れ、かつ、窒素酸化物の生成が抑制できる。
【００１４】次に本発明の効果を実施例で説明する。実
験は燃焼量２５万kcal/hのテストバーナを燃焼実験炉
（内径８００×炉長４０００mm）に取付け、常温のコー
クス炉ガス（真発熱量４３００kcal／Nm3 、理論酸素量
０．９２４Nm3 ／Nm3 ）と常温の純酸素（Ｏ2 濃度＞９
９．５％）を使用して、酸素比（＝実際酸素量／理論酸
素量）が１．０２の条件で燃焼した。この実験結果を図
４〜６に示す。
験は燃焼量２５万kcal/hのテストバーナを燃焼実験炉
（内径８００×炉長４０００mm）に取付け、常温のコー
クス炉ガス（真発熱量４３００kcal／Nm3 、理論酸素量
０．９２４Nm3 ／Nm3 ）と常温の純酸素（Ｏ2 濃度＞９
９．５％）を使用して、酸素比（＝実際酸素量／理論酸
素量）が１．０２の条件で燃焼した。この実験結果を図
４〜６に示す。
【００１５】図４は１次酸素比（＝１次酸素供給量／全
酸素供給量）が２０％の条件の定格燃焼時のバーナ流速
と炉長方向の炉内温度偏差の関係を示す実験データで、
燃料と２次酸素のバーナ流速を６０m/s 以上の高速にす
ることにより、従来空気バーナとほぼ同レベルの炉内温
度偏差９０℃が確保できた。
酸素供給量）が２０％の条件の定格燃焼時のバーナ流速
と炉長方向の炉内温度偏差の関係を示す実験データで、
燃料と２次酸素のバーナ流速を６０m/s 以上の高速にす
ることにより、従来空気バーナとほぼ同レベルの炉内温
度偏差９０℃が確保できた。
【００１６】また、図５は燃料と２次酸素の定格燃焼時
のバーナ流速が６０m/s のテストバーナの１次酸素比と
最高炉温比（＝炉長方向の最高炉温／炉長方向の平均炉
温）との関係を示す実験データで、１次酸素比が２０％
のケースが最高炉温が最も低く、炉温分布がフラットで
あった。
のバーナ流速が６０m/s のテストバーナの１次酸素比と
最高炉温比（＝炉長方向の最高炉温／炉長方向の平均炉
温）との関係を示す実験データで、１次酸素比が２０％
のケースが最高炉温が最も低く、炉温分布がフラットで
あった。
【００１７】図６は図５と同一の実験条件の１次酸素比
とＯ2 １１％換算ＮＯx との関係を示す実験データで、
ＮＯx は１次酸素比にほぼ直線比例して増加した。この
両者の関係から１次酸素比の最適範囲を１０〜３０％と
した。
とＯ2 １１％換算ＮＯx との関係を示す実験データで、
ＮＯx は１次酸素比にほぼ直線比例して増加した。この
両者の関係から１次酸素比の最適範囲を１０〜３０％と
した。
【００１８】なお、本発明は前記実施例にのみ限定され
るものではなく、例えば、（１）２次酸素ノズルの断面
形状をスリット状とすること。（２）純酸素もしくは酸
素富化空気の代替として、純酸素を燃焼排ガスで稀釈し
た稀釈酸素ガスを使用すること。等も勿論可能で、本発
明の要旨を逸脱しない限り種々変更を加え得ることは勿
論可能である。
るものではなく、例えば、（１）２次酸素ノズルの断面
形状をスリット状とすること。（２）純酸素もしくは酸
素富化空気の代替として、純酸素を燃焼排ガスで稀釈し
た稀釈酸素ガスを使用すること。等も勿論可能で、本発
明の要旨を逸脱しない限り種々変更を加え得ることは勿
論可能である。
【００１９】
【発明の効果】本発明の酸素バーナによれば、（１）燃
料と酸素を直接炉内に噴出して２段燃焼を行うと共に、
高速の燃料と２次酸素で低温の炉内ガス循環を行うため
火炎温度の低温下と長炎化ができ、この結果、被加熱物
の均一加熱に必要なフラットな炉内温度分布の確保と窒
素酸化物の抑制ができる。（２）バーナの隔壁とバッフ
ルを高温酸化のない耐火物で形成したため、酸素燃焼に
よるバーナの高温酸化がない。（３）さらに、バーナが
非水冷構造でバーナタイルがないため、バーナのコンパ
クト化ができる。等の優れた効果を奏し得る。
料と酸素を直接炉内に噴出して２段燃焼を行うと共に、
高速の燃料と２次酸素で低温の炉内ガス循環を行うため
火炎温度の低温下と長炎化ができ、この結果、被加熱物
の均一加熱に必要なフラットな炉内温度分布の確保と窒
素酸化物の抑制ができる。（２）バーナの隔壁とバッフ
ルを高温酸化のない耐火物で形成したため、酸素燃焼に
よるバーナの高温酸化がない。（３）さらに、バーナが
非水冷構造でバーナタイルがないため、バーナのコンパ
クト化ができる。等の優れた効果を奏し得る。
【図１】本発明に係る酸素バーナの実施例を示す縦断面
図である。
図である。
【図２】図１の酸素バーナを炉内側から見た側面図であ
る。
る。
【図３】従来技術を示す２段燃焼バーナ縦断面図であ
る。
る。
【図４】定格燃焼時のバーナ流速と炉内温度偏差の実験
例を示す図表である。
例を示す図表である。
【図５】１次酸素比と最高炉温比の実験例を示す図表で
ある。
ある。
【図６】１次酸素比とＯ2 １１％換算ＮＯx の実験例を
示す図表である。
示す図表である。
１ バーナ ２ １次酸素ノズル ３ 隔壁 ４ 燃料ノズル ５ バッフル ６ ２次酸素ノズル ７ 炉壁 ８ 充填材 ９ バーナタイル １０ １次燃焼室 １１ ２次燃焼室 １２ １次空気ノズル １３ ２次空気ノズル
Claims (3)
- 【請求項１】 燃料を純酸素もしくは酸素富化空気で燃
焼する酸素バーナにおいて、バーナの中心部に１次酸素
ノズルを配設し、該１次酸素ノズルの外周に隔壁を介し
て燃料ノズルを環状に配置すると共に、該燃料ノズルの
外周に設置したバッフルの仮想円周線上に複数の２次酸
素ノズルを配設したことを特徴とする酸素バーナ。 - 【請求項２】 前記隔壁と前記バッフルを酸化のない耐
火物で形成したことを特徴とする請求項１記載の酸素バ
ーナ。 - 【請求項３】 全酸素供給量に対する１次酸素供給量の
比率を１０〜３０％とし、かつ、定格燃焼時の燃料と２
次酸素のバーナ流速を６０m/s 以上としたことを特徴と
する請求項１または２記載の酸素バーナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5043809A JPH06257723A (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 酸素バーナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5043809A JPH06257723A (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 酸素バーナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06257723A true JPH06257723A (ja) | 1994-09-16 |
Family
ID=12674077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5043809A Pending JPH06257723A (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 酸素バーナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06257723A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100599381B1 (ko) * | 2004-10-01 | 2006-07-12 | 한국에너지기술연구원 | 순산소/공기 연소 겸용버너 |
| KR100867743B1 (ko) * | 2008-07-04 | 2008-11-10 | 박정재 | 산소와 연료의 믹싱효율을 향상시키기 위한 산소노즐이구비된 산소버너 |
| WO2012102206A1 (ja) | 2011-01-26 | 2012-08-02 | 大陽日酸株式会社 | バーナの燃焼方法 |
| JP2013079753A (ja) * | 2011-10-03 | 2013-05-02 | Taiyo Nippon Sanso Corp | バーナおよびバーナ燃焼方法 |
-
1993
- 1993-03-04 JP JP5043809A patent/JPH06257723A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100599381B1 (ko) * | 2004-10-01 | 2006-07-12 | 한국에너지기술연구원 | 순산소/공기 연소 겸용버너 |
| KR100867743B1 (ko) * | 2008-07-04 | 2008-11-10 | 박정재 | 산소와 연료의 믹싱효율을 향상시키기 위한 산소노즐이구비된 산소버너 |
| WO2012102206A1 (ja) | 2011-01-26 | 2012-08-02 | 大陽日酸株式会社 | バーナの燃焼方法 |
| US9261276B2 (en) | 2011-01-26 | 2016-02-16 | Taiyo Nippon Sanso Corporation | Burner combustion method |
| JP2013079753A (ja) * | 2011-10-03 | 2013-05-02 | Taiyo Nippon Sanso Corp | バーナおよびバーナ燃焼方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020430 |