JP2002005415A - 蓄熱式還元燃焼装置 - Google Patents
蓄熱式還元燃焼装置Info
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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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Abstract
(57)【要約】
【課題】 省エネルギーを図り、煤の発生がなく、か
つ、低酸素濃度の還元燃焼火炎を得る蓄熱式還元燃焼装
置を提供する。 【解決手段】 燃料ノズル６を備えたバーナ部１と蓄熱
体９を収納した蓄熱室８とからなる少なくとも一対の蓄
熱式バーナＢｒとからなり、一方の蓄熱式バーナにおい
て前記蓄熱室を通して燃焼用空気を燃焼室に供給して燃
焼させ、他方の蓄熱式バーナにおいては燃焼排ガスを燃
焼室から蓄熱室を介して吸引排気することを交互に切り
換える蓄熱式還元燃焼装置において、前記バーナ部に先
絞りの円筒１次燃焼室３と当該円筒１次燃焼室の出口径
より大径の２次燃焼室４とを形成するとともに、前記円
筒１次燃焼室の入口近傍に前記燃料ノズルを設けて空気
比１．０未満で燃焼させる蓄熱式還元燃焼装置。
つ、低酸素濃度の還元燃焼火炎を得る蓄熱式還元燃焼装
置を提供する。 【解決手段】 燃料ノズル６を備えたバーナ部１と蓄熱
体９を収納した蓄熱室８とからなる少なくとも一対の蓄
熱式バーナＢｒとからなり、一方の蓄熱式バーナにおい
て前記蓄熱室を通して燃焼用空気を燃焼室に供給して燃
焼させ、他方の蓄熱式バーナにおいては燃焼排ガスを燃
焼室から蓄熱室を介して吸引排気することを交互に切り
換える蓄熱式還元燃焼装置において、前記バーナ部に先
絞りの円筒１次燃焼室３と当該円筒１次燃焼室の出口径
より大径の２次燃焼室４とを形成するとともに、前記円
筒１次燃焼室の入口近傍に前記燃料ノズルを設けて空気
比１．０未満で燃焼させる蓄熱式還元燃焼装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は蓄熱式還元燃焼装置
に関するものである。
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、鋼帯や鋼材の直火無酸化加熱、銅
あるいはアルミニウムの溶解に、空気比１．０未満で燃
焼させる還元燃焼式ガスバーナが採用されている。
あるいはアルミニウムの溶解に、空気比１．０未満で燃
焼させる還元燃焼式ガスバーナが採用されている。
【０００３】ところで、前記還元燃焼式ガスバーナとし
ては、特公昭６４−４０９０号公報等に開示されている
ように、先端が開口した筒状バーナタイルの燃焼室に燃
焼用空気と燃料ガスとを各々供給して混合し還元燃焼
（空気比１．０未満、通常０．８５〜０．９８）させる
ものである。
ては、特公昭６４−４０９０号公報等に開示されている
ように、先端が開口した筒状バーナタイルの燃焼室に燃
焼用空気と燃料ガスとを各々供給して混合し還元燃焼
（空気比１．０未満、通常０．８５〜０．９８）させる
ものである。
【０００４】そして、燃焼用空気は、予熱すれば熱膨張
により酸素濃度が実質的に低くなり燃焼火炎中の酸素濃
度を低下させる有効な手段であるため、前記燃焼用空気
は排ガスダクトあるいは排気煙道に設けた間接式熱交換
器により予熱されるようになっている。
により酸素濃度が実質的に低くなり燃焼火炎中の酸素濃
度を低下させる有効な手段であるため、前記燃焼用空気
は排ガスダクトあるいは排気煙道に設けた間接式熱交換
器により予熱されるようになっている。
【０００５】一方、予熱された燃焼用空気を使用する燃
焼装置として蓄熱式燃焼装置が公知である。この蓄熱式
燃焼装置は、たとえば、図４に示すように、燃料ノズル
２１を備えたバーナ部２０と蓄熱体２３を収納した蓄熱
室２２とからなる蓄熱式バーナＢを少なくとも一対で構
成し、炉壁Ｔに取り付けられる。そして、一方の蓄熱式
バーナＢにおいては蓄熱室２２から燃焼用空気ノズル２
４ａを通して供給される燃焼用空気の一部と燃料ノズル
２１から供給される燃料ガスを燃焼室２５内で混合して
燃焼させ、他方の蓄熱式バーナＢは炉内の燃焼排ガスを
燃焼用空気ノズル２４ａ，２４ｂから吸引して前記蓄熱
体２３で熱を回収し、つぎの交代燃焼時に前記高温とな
った蓄熱体２３に燃焼用空気を供給して直接熱交換する
ことにより燃焼用空気をより高温に加熱し省エネルギー
を図るものである。なお、２６は蓄熱室２２の後部に取
り付けた風箱である。
焼装置として蓄熱式燃焼装置が公知である。この蓄熱式
燃焼装置は、たとえば、図４に示すように、燃料ノズル
２１を備えたバーナ部２０と蓄熱体２３を収納した蓄熱
室２２とからなる蓄熱式バーナＢを少なくとも一対で構
成し、炉壁Ｔに取り付けられる。そして、一方の蓄熱式
バーナＢにおいては蓄熱室２２から燃焼用空気ノズル２
４ａを通して供給される燃焼用空気の一部と燃料ノズル
２１から供給される燃料ガスを燃焼室２５内で混合して
燃焼させ、他方の蓄熱式バーナＢは炉内の燃焼排ガスを
燃焼用空気ノズル２４ａ，２４ｂから吸引して前記蓄熱
体２３で熱を回収し、つぎの交代燃焼時に前記高温とな
った蓄熱体２３に燃焼用空気を供給して直接熱交換する
ことにより燃焼用空気をより高温に加熱し省エネルギー
を図るものである。なお、２６は蓄熱室２２の後部に取
り付けた風箱である。
【０００６】また、この蓄熱式バーナＢにおいては、一
般に、燃料の不完全燃焼を防止するために、燃焼状態に
ある一方の蓄熱式バーナにあっては燃料の供給を停止し
たのち（約０．５秒後）に燃焼用空気の供給を停止し、
排気状態にある他方の蓄熱式バーナでは燃焼用空気の供
給を開始したのち（約０．５秒後）に燃料の供給を開始
している。したがって、炉内雰囲気中の未反応酸素は多
くなる。
般に、燃料の不完全燃焼を防止するために、燃焼状態に
ある一方の蓄熱式バーナにあっては燃料の供給を停止し
たのち（約０．５秒後）に燃焼用空気の供給を停止し、
排気状態にある他方の蓄熱式バーナでは燃焼用空気の供
給を開始したのち（約０．５秒後）に燃料の供給を開始
している。したがって、炉内雰囲気中の未反応酸素は多
くなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
還元燃焼式ガスバーナにおいて、燃焼用空気を予熱する
のに間接熱交換器を必要とし、かつ、間接熱交換器は金
属製であるため、その耐熱性から燃焼用空気は約３５０
℃程度にしか予熱できず、火炎中の酸素濃度は３５〜５
０ｐｐｍが限界である。
還元燃焼式ガスバーナにおいて、燃焼用空気を予熱する
のに間接熱交換器を必要とし、かつ、間接熱交換器は金
属製であるため、その耐熱性から燃焼用空気は約３５０
℃程度にしか予熱できず、火炎中の酸素濃度は３５〜５
０ｐｐｍが限界である。
【０００８】一方、後者の蓄熱式バーナＢで還元燃焼す
ると、予熱温度を６００℃以上に加熱できるが、燃焼室
２５内からの燃焼ガスは、その後、燃焼用空気ノズル２
４ｂからの燃焼用２次空気および炉内雰囲気ガスを巻き
込んで炉内で徐々に混合しながら緩慢燃焼するため、煤
の発生が多いとともに、燃焼火炎中の酸素濃度が高い。
ると、予熱温度を６００℃以上に加熱できるが、燃焼室
２５内からの燃焼ガスは、その後、燃焼用空気ノズル２
４ｂからの燃焼用２次空気および炉内雰囲気ガスを巻き
込んで炉内で徐々に混合しながら緩慢燃焼するため、煤
の発生が多いとともに、燃焼火炎中の酸素濃度が高い。
【０００９】さらに、被加熱物に燃焼火炎を接触させな
がら加熱する場合、燃焼と排気との切り換え時、燃焼用
空気（未反応酸素）が被加熱物に接触して局部酸化を生
じるという課題を有する。
がら加熱する場合、燃焼と排気との切り換え時、燃焼用
空気（未反応酸素）が被加熱物に接触して局部酸化を生
じるという課題を有する。
【００１０】したがって、本発明は、前記蓄熱式バーナ
の利点を生かして煤の発生がなく、かつ、低酸素濃度
（１５ｐｐｍ以下）の還元燃焼火炎を得ることのできる
蓄熱式還元燃焼装置を提供することを目的とする。
の利点を生かして煤の発生がなく、かつ、低酸素濃度
（１５ｐｐｍ以下）の還元燃焼火炎を得ることのできる
蓄熱式還元燃焼装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、燃料ノズルを備えたバーナ部と蓄熱体を収
納した蓄熱室とからなる少なくとも一対の蓄熱式バーナ
とからなり、一方の蓄熱式バーナにおいては前記蓄熱室
を通して燃焼用空気を燃焼室に供給して燃焼させ、他方
の蓄熱式バーナにおいては燃焼排ガスを燃焼室から蓄熱
室を介して吸引排気することを交互に切り換える蓄熱式
還元燃焼装置において、前記バーナ部に先絞りの円筒１
次燃焼室と当該円筒１次燃焼室の出口径より大径の２次
燃焼室とからなる燃焼室を形成するとともに、前記円筒
１次燃焼室の入口近傍に前記燃料ノズルを設けて空気比
１．０未満で燃焼させるものである。
するために、燃料ノズルを備えたバーナ部と蓄熱体を収
納した蓄熱室とからなる少なくとも一対の蓄熱式バーナ
とからなり、一方の蓄熱式バーナにおいては前記蓄熱室
を通して燃焼用空気を燃焼室に供給して燃焼させ、他方
の蓄熱式バーナにおいては燃焼排ガスを燃焼室から蓄熱
室を介して吸引排気することを交互に切り換える蓄熱式
還元燃焼装置において、前記バーナ部に先絞りの円筒１
次燃焼室と当該円筒１次燃焼室の出口径より大径の２次
燃焼室とからなる燃焼室を形成するとともに、前記円筒
１次燃焼室の入口近傍に前記燃料ノズルを設けて空気比
１．０未満で燃焼させるものである。
【００１２】また、前記燃料ノズルが、前記円筒１次燃
焼室の内壁の接線方向あるいは円筒１次燃焼室の中心方
向に配設され、かつ、前記燃料ノズルの開口位置より前
方の円筒１次燃焼室内壁に撹拌部を設けて燃焼用空気と
燃料との混合を十分になし得るようにしたものである。
焼室の内壁の接線方向あるいは円筒１次燃焼室の中心方
向に配設され、かつ、前記燃料ノズルの開口位置より前
方の円筒１次燃焼室内壁に撹拌部を設けて燃焼用空気と
燃料との混合を十分になし得るようにしたものである。
【００１３】さらに、前記蓄熱式還元燃焼装置におい
て、燃焼状態にある蓄熱式バーナの燃料と燃焼用空気の
供給停止を同時に行う一方、排気状態にある蓄熱式バー
ナの燃料と燃焼用空気の供給開始とを同時に行わせるよ
うにして低酸素濃度の還元燃焼火炎を得るようにしたも
のである。
て、燃焼状態にある蓄熱式バーナの燃料と燃焼用空気の
供給停止を同時に行う一方、排気状態にある蓄熱式バー
ナの燃料と燃焼用空気の供給開始とを同時に行わせるよ
うにして低酸素濃度の還元燃焼火炎を得るようにしたも
のである。
【００１４】さらに、前記２次燃焼室の外周部に、２次
燃焼室入口近傍に連通する複数の排ガス循環流路を形成
するようにしてもよい。
燃焼室入口近傍に連通する複数の排ガス循環流路を形成
するようにしてもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を図
にしたがって説明する。本発明にかかる蓄熱式還元燃焼
装置は、燃料ノズル６を備えたバーナ部１と蓄熱体９を
収納した蓄熱室８とからなる蓄熱式バーナＢｒが少なく
とも一対で構成される。
にしたがって説明する。本発明にかかる蓄熱式還元燃焼
装置は、燃料ノズル６を備えたバーナ部１と蓄熱体９を
収納した蓄熱室８とからなる蓄熱式バーナＢｒが少なく
とも一対で構成される。
【００１６】この蓄熱式バーナＢｒは、図１に示すよう
に、バーナ部１が炉壁Ｔに取り付けられる。
に、バーナ部１が炉壁Ｔに取り付けられる。
【００１７】そして、バーナ部１は、先絞りの円筒１次
燃焼室３と当該円筒１次燃焼室３の出口径より大径の２
次燃焼室４とからなる燃焼室２を有するとともに、前記
円筒１次燃焼室３に燃料ノズル６を備えている。なお、
前記燃料ノズル６は円筒１次燃焼室３に対して径方向に
複数設けたものであり、また、５は円筒１次燃焼室３の
前記燃料ノズル６の開口部に設けた撹拌部である。この
撹拌部５は、図においては凹部としたがこれに限らず、
前記燃料ノズル６が円筒１次燃焼室３の内壁の接線方向
に開口する場合には、開口前方に設けた凸部で構成して
もよい。
燃焼室３と当該円筒１次燃焼室３の出口径より大径の２
次燃焼室４とからなる燃焼室２を有するとともに、前記
円筒１次燃焼室３に燃料ノズル６を備えている。なお、
前記燃料ノズル６は円筒１次燃焼室３に対して径方向に
複数設けたものであり、また、５は円筒１次燃焼室３の
前記燃料ノズル６の開口部に設けた撹拌部である。この
撹拌部５は、図においては凹部としたがこれに限らず、
前記燃料ノズル６が円筒１次燃焼室３の内壁の接線方向
に開口する場合には、開口前方に設けた凸部で構成して
もよい。
【００１８】前記蓄熱室８は、前記バーナ部１の後端に
取り付けられたもので、前記バーナ部１の後面との間に
空間７を介して蓄熱体９が充填され、この蓄熱室８の後
端には風箱１０が設けてある。
取り付けられたもので、前記バーナ部１の後面との間に
空間７を介して蓄熱体９が充填され、この蓄熱室８の後
端には風箱１０が設けてある。
【００１９】つぎに、前記構成からなる蓄熱式還元燃焼
装置の操業について説明する。なお、図１においては、
蓄熱式バーナＢｒは１基だけ記載しているが、少なくと
も一対の蓄熱式バーナＢｒが炉内の所定個所に設けてあ
る。
装置の操業について説明する。なお、図１においては、
蓄熱式バーナＢｒは１基だけ記載しているが、少なくと
も一対の蓄熱式バーナＢｒが炉内の所定個所に設けてあ
る。
【００２０】まず、一方の蓄熱式バーナＢｒの風箱１０
を切換弁（図示せず）の切り換えにより、燃焼用空気を
蓄熱室８を介して円筒１次燃焼室３に供給する。
を切換弁（図示せず）の切り換えにより、燃焼用空気を
蓄熱室８を介して円筒１次燃焼室３に供給する。
【００２１】一方、燃料ノズル６から円筒１次燃焼室３
内に燃料ガスを供給することで燃焼用空気と燃料ガスと
は前記撹拌部５により十分に撹拌して燃焼を開始し、そ
の混合ガスは２次燃焼室４から炉内に噴出し、炉内雰囲
気を巻き込みながら燃焼する。
内に燃料ガスを供給することで燃焼用空気と燃料ガスと
は前記撹拌部５により十分に撹拌して燃焼を開始し、そ
の混合ガスは２次燃焼室４から炉内に噴出し、炉内雰囲
気を巻き込みながら燃焼する。
【００２２】他の蓄熱式バーナＢｒにあっては、燃料ガ
スの供給を停止するとともに風箱１０を切換弁（図示せ
ず）の切り換えにより、炉内雰囲気をバーナ部１の燃焼
室２から吸引して排気する。この際、高温の炉内雰囲気
が蓄熱体９間を通過するため蓄熱体９は加熱されること
になる。
スの供給を停止するとともに風箱１０を切換弁（図示せ
ず）の切り換えにより、炉内雰囲気をバーナ部１の燃焼
室２から吸引して排気する。この際、高温の炉内雰囲気
が蓄熱体９間を通過するため蓄熱体９は加熱されること
になる。
【００２３】所定時間経過すると、一方の蓄熱式バーナ
Ｂｒを排気状態に、他方の蓄熱式バーナＢｒを燃焼状態
にする。この場合、他方の蓄熱式バーナＢｒの燃焼用空
気は前の排気工程で高温となった一方の蓄熱式バーナＢ
ｒの蓄熱体９間を通過するため直接熱交換して高温（約
８００℃）の予熱燃焼用空気としてバーナ部１に供給さ
れる。
Ｂｒを排気状態に、他方の蓄熱式バーナＢｒを燃焼状態
にする。この場合、他方の蓄熱式バーナＢｒの燃焼用空
気は前の排気工程で高温となった一方の蓄熱式バーナＢ
ｒの蓄熱体９間を通過するため直接熱交換して高温（約
８００℃）の予熱燃焼用空気としてバーナ部１に供給さ
れる。
【００２４】ところで、前記蓄熱式バーナＢｒにあって
は還元燃焼させるために、蓄熱式バーナＢｒの空気比は
１.０未満に設定されている。
は還元燃焼させるために、蓄熱式バーナＢｒの空気比は
１.０未満に設定されている。
【００２５】したがって、燃料ノズル６から供給された
燃料ガスは、蓄熱室８を通って高温となった燃焼用空気
（約８００℃）と混合して燃焼を開始し、先絞り部３ａ
を通過することにより火炎は高速（１００ｍ／ｓｅｃ以
上）で炉内に噴出する。この場合、燃料ガスおよび燃焼
用空気は空気比１.０未満に相当する供給量であるが、
燃焼用空気は高温となって熱膨張しており実質酸素量は
少なく、火炎中の未反応酸素は低下する。しかも前述の
高速噴流火炎により、ＣＯ，Ｈ2を数％存在する炉内燃
焼排ガス（還元雰囲気ガス）を巻き込みながら急速に燃
焼することにより火炎中の未反応酸素が素早く消費され
るため、煤の発生はなく、炉内雰囲気は低酸素濃度の還
元性雰囲気となる。
燃料ガスは、蓄熱室８を通って高温となった燃焼用空気
（約８００℃）と混合して燃焼を開始し、先絞り部３ａ
を通過することにより火炎は高速（１００ｍ／ｓｅｃ以
上）で炉内に噴出する。この場合、燃料ガスおよび燃焼
用空気は空気比１.０未満に相当する供給量であるが、
燃焼用空気は高温となって熱膨張しており実質酸素量は
少なく、火炎中の未反応酸素は低下する。しかも前述の
高速噴流火炎により、ＣＯ，Ｈ2を数％存在する炉内燃
焼排ガス（還元雰囲気ガス）を巻き込みながら急速に燃
焼することにより火炎中の未反応酸素が素早く消費され
るため、煤の発生はなく、炉内雰囲気は低酸素濃度の還
元性雰囲気となる。
【００２６】つぎに、燃焼用空気と燃料ガスの供給・停
止時期については、前記切換弁（図示せず）と燃料ノズ
ル６からの燃料ガスの供給開始と供給停止は時間遅れな
しに同時に切り換えるものである。
止時期については、前記切換弁（図示せず）と燃料ノズ
ル６からの燃料ガスの供給開始と供給停止は時間遅れな
しに同時に切り換えるものである。
【００２７】これは、前記従来の蓄熱式バーナＢのよう
に、燃焼時には、燃焼用空気の供給を開始したのち燃料
ガスの供給を開始し、停止時には燃料ガスの供給を停止
したのち燃焼用空気の供給を停止するようにすると、燃
焼火炎を被加熱物に直接接触させて加熱する場合におい
ては、切り換え時に被加熱物が局部酸化したり、炉内雰
囲気中の未反応酸素量が増加し、所望の低酸素濃度の還
元性雰囲気を得ることができなくなるからである。
に、燃焼時には、燃焼用空気の供給を開始したのち燃料
ガスの供給を開始し、停止時には燃料ガスの供給を停止
したのち燃焼用空気の供給を停止するようにすると、燃
焼火炎を被加熱物に直接接触させて加熱する場合におい
ては、切り換え時に被加熱物が局部酸化したり、炉内雰
囲気中の未反応酸素量が増加し、所望の低酸素濃度の還
元性雰囲気を得ることができなくなるからである。
【００２８】したがって、前記切換弁（図示せず）をス
ローオープンタイプとし、燃料ガスとともに燃焼用空気
を同時に供給するものの燃焼用空気の供給量を徐々に上
昇させるようにしたり、あるいは、燃料ガスの供給開始
を燃焼用空気の供給より数秒程度先行して行う一方、排
気時には逆に燃料ガスの供給停止を燃焼用空気の供給停
止より数秒程度遅らせて行うようにしてもよい。
ローオープンタイプとし、燃料ガスとともに燃焼用空気
を同時に供給するものの燃焼用空気の供給量を徐々に上
昇させるようにしたり、あるいは、燃料ガスの供給開始
を燃焼用空気の供給より数秒程度先行して行う一方、排
気時には逆に燃料ガスの供給停止を燃焼用空気の供給停
止より数秒程度遅らせて行うようにしてもよい。
【００２９】たとえば、低位発熱量の高いブタンガスや
プロパンガスを燃料として使用する場合、特に、蓄熱式
バーナをターンダウンさせた場合は、燃焼用空気流量が
低下するため円筒１次燃焼室３内において燃料と燃焼用
空気とが十分に撹拌混合することができなくなり、煤を
発生させる懸念がある。
プロパンガスを燃料として使用する場合、特に、蓄熱式
バーナをターンダウンさせた場合は、燃焼用空気流量が
低下するため円筒１次燃焼室３内において燃料と燃焼用
空気とが十分に撹拌混合することができなくなり、煤を
発生させる懸念がある。
【００３０】図２に示すように、先端外周部に複数の噴
出孔６ａを有する燃料供給管６を中心部に設け、前記燃
料供給管６の外周面に所定間隔をもって希釈用空気供給
管Ｐを配置して少量の希釈用空気で燃料を希釈する構成
にしてもよい。その結果、低位発熱量の高い燃料を希釈
することで前記円筒１次燃焼室３内において燃焼性が向
上し、特に、ターンダウン時の煤の発生を大幅に防止で
きるものである。具体的な一例としては、低位発熱量の
高い燃料であるブタンガスやプロパンガスを１３Ａ都市
ガス相当の低位発熱量（３３．５〜５４．４ＭＪ／ｍ3
［ｎｏｒｍａｌ］）に希釈すればよい。
出孔６ａを有する燃料供給管６を中心部に設け、前記燃
料供給管６の外周面に所定間隔をもって希釈用空気供給
管Ｐを配置して少量の希釈用空気で燃料を希釈する構成
にしてもよい。その結果、低位発熱量の高い燃料を希釈
することで前記円筒１次燃焼室３内において燃焼性が向
上し、特に、ターンダウン時の煤の発生を大幅に防止で
きるものである。具体的な一例としては、低位発熱量の
高い燃料であるブタンガスやプロパンガスを１３Ａ都市
ガス相当の低位発熱量（３３．５〜５４．４ＭＪ／ｍ3
［ｎｏｒｍａｌ］）に希釈すればよい。
【００３１】なお、本実施例のように燃料を希釈用空気
で希釈して低酸素濃度（１５ｐｐｍ以下）の還元燃焼炎
を得る場合は燃焼用空気の供給量を絞って空気比を１．
０未満（通常０．８５〜０．９８）に設定する。
で希釈して低酸素濃度（１５ｐｐｍ以下）の還元燃焼炎
を得る場合は燃焼用空気の供給量を絞って空気比を１．
０未満（通常０．８５〜０．９８）に設定する。
【００３２】また、前記希釈用空気を燃焼時や排ガス吸
引時にかかわらず常時供給してもよい。したがって、燃
焼時は前記燃料の希釈用空気として作用し、排ガス吸引
時には還元燃焼で発生したＣＯやＨ2等の未燃焼分を含
む炉内ガスを前記円筒１次燃焼室３内で再燃焼（アフタ
ーバーニング）用の空気として作用する。したがって、
希釈用空気の供給を、蓄熱式バーナの燃焼および排ガス
吸引の切り換えサイクルに同調させる必要がなくなるば
かりでなく、排ガス中にＣＯ等の有害成分が含まれてい
ないため、前記排ガスをそのまま大気中に放出すること
が可能となる。
引時にかかわらず常時供給してもよい。したがって、燃
焼時は前記燃料の希釈用空気として作用し、排ガス吸引
時には還元燃焼で発生したＣＯやＨ2等の未燃焼分を含
む炉内ガスを前記円筒１次燃焼室３内で再燃焼（アフタ
ーバーニング）用の空気として作用する。したがって、
希釈用空気の供給を、蓄熱式バーナの燃焼および排ガス
吸引の切り換えサイクルに同調させる必要がなくなるば
かりでなく、排ガス中にＣＯ等の有害成分が含まれてい
ないため、前記排ガスをそのまま大気中に放出すること
が可能となる。
【００３３】図３に示すように、２次燃焼室４の外周部
に配設され、かつ、前記２次燃焼室４入口近傍に連通す
る複数の排ガス循環流路４ａを形成する低ＮＯｘ型蓄熱
式還元燃焼装置としてもよい。したがって、絞り部３ａ
から炉内に向って１００ｍ／ｓｅｃ以上の高速で噴出す
る燃焼火炎の運動量によって前記排ガス循環流路４ａか
らバーナ近傍の炉内排ガスが２次燃焼室４内に自己循環
されるので、該燃焼火炎内部の酸素分圧が更に低下する
ことからＮＯｘの発生を更に抑制することが可能とな
る。
に配設され、かつ、前記２次燃焼室４入口近傍に連通す
る複数の排ガス循環流路４ａを形成する低ＮＯｘ型蓄熱
式還元燃焼装置としてもよい。したがって、絞り部３ａ
から炉内に向って１００ｍ／ｓｅｃ以上の高速で噴出す
る燃焼火炎の運動量によって前記排ガス循環流路４ａか
らバーナ近傍の炉内排ガスが２次燃焼室４内に自己循環
されるので、該燃焼火炎内部の酸素分圧が更に低下する
ことからＮＯｘの発生を更に抑制することが可能とな
る。
【００３４】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項
１、２の発明によれば、バーナ部に設けた２次燃焼室は
円筒１次燃焼室の先端に設けた先絞り部の出口径より大
径としたため、空気比１.０未満で燃焼させても２次燃
焼室でＣＯ，Ｈ2が数％存在する炉内雰囲気ガスを巻き
込んで急速に燃焼して火炎中の未反応酸素を素早く消費
しながら煤のない還元燃焼を行い、炉内を低酸素濃度の
還元性雰囲気とすることができる。実験によると従来型
バーナでは炉内の未反応酸素は３３ｐｐｍ（空気比０.
８５、燃焼負荷７５％）であるが、本発明のものでは９
ｐｐｍ（空気比０.８７、燃焼負荷６４％）であった。
１、２の発明によれば、バーナ部に設けた２次燃焼室は
円筒１次燃焼室の先端に設けた先絞り部の出口径より大
径としたため、空気比１.０未満で燃焼させても２次燃
焼室でＣＯ，Ｈ2が数％存在する炉内雰囲気ガスを巻き
込んで急速に燃焼して火炎中の未反応酸素を素早く消費
しながら煤のない還元燃焼を行い、炉内を低酸素濃度の
還元性雰囲気とすることができる。実験によると従来型
バーナでは炉内の未反応酸素は３３ｐｐｍ（空気比０.
８５、燃焼負荷７５％）であるが、本発明のものでは９
ｐｐｍ（空気比０.８７、燃焼負荷６４％）であった。
【００３５】また、本発明にあっては、バーナとして蓄
熱式バーナを使用しているため、燃焼用空気を高温とす
ることができ、同一炉を１２００℃に保つために必要な
燃焼量は、従来型バーナを１００とすると本発明のバー
ナでは５５と大幅に省エネルギーを図ることができた。
熱式バーナを使用しているため、燃焼用空気を高温とす
ることができ、同一炉を１２００℃に保つために必要な
燃焼量は、従来型バーナを１００とすると本発明のバー
ナでは５５と大幅に省エネルギーを図ることができた。
【００３６】請求項３の発明によれば、燃焼状態にある
蓄熱式バーナの燃料と燃焼用空気の供給停止を同時に行
い、排気状態にある蓄熱式バーナの燃料と燃焼用空気の
供給開始とを同時に行わせるため、特に、バーナ近傍の
未反応酸素が、たとえば１５ｐｐｍ（空気比０.８７、
燃焼負荷６４％）と少なく、火炎を直接被加熱物に接触
させて加熱する場合においても、局部酸化が生じない。
蓄熱式バーナの燃料と燃焼用空気の供給停止を同時に行
い、排気状態にある蓄熱式バーナの燃料と燃焼用空気の
供給開始とを同時に行わせるため、特に、バーナ近傍の
未反応酸素が、たとえば１５ｐｐｍ（空気比０.８７、
燃焼負荷６４％）と少なく、火炎を直接被加熱物に接触
させて加熱する場合においても、局部酸化が生じない。
【００３７】請求項４の発明のよれば、高速で噴出する
燃焼火炎の運動量によって前記排ガス循環流路４ａから
バーナ近傍の炉内排ガスが２次燃焼室４内に自己循環さ
れるので、ＮＯｘの発生を抑制することが可能である。
燃焼火炎の運動量によって前記排ガス循環流路４ａから
バーナ近傍の炉内排ガスが２次燃焼室４内に自己循環さ
れるので、ＮＯｘの発生を抑制することが可能である。
【図１】 本発明に適用する蓄熱式バーナの断面図。
【図２】 本発明に適用する他の実施態様を示す蓄熱式
バーナの断面図。
バーナの断面図。
【図３】 本発明に適用するその他の実施態様を示す蓄
熱式バーナの断面図。
熱式バーナの断面図。
【図４】 従来の蓄熱式バーナの断面図。
１〜バーナ部、２〜燃焼室、３〜円筒１次燃焼室、３ａ
〜絞り部、４〜２次燃焼室、４ａ〜排ガス循環流路、５
〜凹部、６〜燃料ノズル、８〜蓄熱室、９〜蓄熱体、Ｂ
ｒ〜蓄熱式バーナ、Ｐ〜希釈用空気供給管。
〜絞り部、４〜２次燃焼室、４ａ〜排ガス循環流路、５
〜凹部、６〜燃料ノズル、８〜蓄熱室、９〜蓄熱体、Ｂ
ｒ〜蓄熱式バーナ、Ｐ〜希釈用空気供給管。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笹内 謙一 大阪府大阪市西区京町堀２丁目４番７号 中外炉工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3K023 QA03 QA06 QB02 QC05 3K065 TA01 TA09 TB01 TB09 TC03 TD05 TE04 TF03 TH02 TH06 TJ07 TL03 TM01
Claims (4)
- 【請求項１】 燃料ノズルを備えたバーナ部と蓄熱体を
収納した蓄熱室とからなる少なくとも一対の蓄熱式バー
ナとからなり、一方の蓄熱式バーナにおいては前記蓄熱
室を通して燃焼用空気を燃焼室に供給して燃焼させ、他
方の蓄熱式バーナにおいては燃焼排ガスを燃焼室から蓄
熱室を介して吸引排気することを交互に切り換える蓄熱
式還元燃焼装置において、前記バーナ部に先絞りの円筒
１次燃焼室と当該円筒１次燃焼室の出口径より大径の２
次燃焼室とからなる燃焼室を形成するとともに、前記円
筒１次燃焼室の入口近傍に前記燃料ノズルを設けて空気
比１．０未満で燃焼させることを特徴とする蓄熱式還元
燃焼装置。 - 【請求項２】 前記燃料ノズルが、前記円筒１次燃焼室
の内壁の接線方向あるいは円筒１次燃焼室の中心方向に
配設され、かつ、前記燃料ノズルの開口位置より前方の
円筒１次燃焼室内壁に撹拌部を設けたことを特徴とする
前記請求項１に記載の蓄熱式還元燃焼装置。 - 【請求項３】 前記蓄熱式還元燃焼装置において、燃焼
状態にある蓄熱式バーナの燃料と燃焼用空気の供給停止
を同時に行う一方、排気状態にある蓄熱式バーナの燃料
と燃焼用空気の供給開始とを同時に行わせるようにした
ことを特徴とする前記請求項１または２に記載の蓄熱式
還元燃焼装置。 - 【請求項４】 前記２次燃焼室の外周部に配置され、か
つ、２次燃焼室入口近傍に連通する複数の排ガス循環流
路を形成することを特徴とする請求項１または請求項２
に記載の蓄熱式還元燃焼装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000182932A JP4291498B2 (ja) | 2000-06-19 | 2000-06-19 | 蓄熱式還元燃焼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000182932A JP4291498B2 (ja) | 2000-06-19 | 2000-06-19 | 蓄熱式還元燃焼装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002005415A true JP2002005415A (ja) | 2002-01-09 |
| JP4291498B2 JP4291498B2 (ja) | 2009-07-08 |
Family
ID=18683592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000182932A Expired - Lifetime JP4291498B2 (ja) | 2000-06-19 | 2000-06-19 | 蓄熱式還元燃焼装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4291498B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8254737B2 (en) | 2004-08-23 | 2012-08-28 | Molex Incorporated | System and tapered waveguide for improving light coupling efficiency between optical fibers and integrated planar waveguides and method of manufacturing same |
| JP2013032884A (ja) * | 2011-08-02 | 2013-02-14 | Rozai Kogyo Kaisha Ltd | リジェネレイティブバーナ |
| WO2017175506A1 (ja) * | 2016-04-04 | 2017-10-12 | 中外炉工業株式会社 | リジェネバーナ装置 |
| JP2022006168A (ja) * | 2021-08-26 | 2022-01-12 | 中外炉工業株式会社 | 燃料ガスノズル及びこれを備えたガスバーナー |
-
2000
- 2000-06-19 JP JP2000182932A patent/JP4291498B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8254737B2 (en) | 2004-08-23 | 2012-08-28 | Molex Incorporated | System and tapered waveguide for improving light coupling efficiency between optical fibers and integrated planar waveguides and method of manufacturing same |
| JP2013032884A (ja) * | 2011-08-02 | 2013-02-14 | Rozai Kogyo Kaisha Ltd | リジェネレイティブバーナ |
| KR101498409B1 (ko) * | 2011-08-02 | 2015-03-03 | 로자이 고교 가부시키가이샤 | 리제너레이티브 버너 |
| WO2017175506A1 (ja) * | 2016-04-04 | 2017-10-12 | 中外炉工業株式会社 | リジェネバーナ装置 |
| JP2017187208A (ja) * | 2016-04-04 | 2017-10-12 | 中外炉工業株式会社 | リジェネバーナ装置 |
| JP2022006168A (ja) * | 2021-08-26 | 2022-01-12 | 中外炉工業株式会社 | 燃料ガスノズル及びこれを備えたガスバーナー |
| JP7078787B2 (ja) | 2021-08-26 | 2022-05-31 | 中外炉工業株式会社 | 燃料ガスノズル及びこれを備えたガスバーナー |
| WO2023026657A1 (ja) * | 2021-08-26 | 2023-03-02 | 中外炉工業株式会社 | 燃料ガスノズル及びこれを備えたガスバーナー |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4291498B2 (ja) | 2009-07-08 |
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