JP2003254509A - シングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナ装置およびその燃焼方法 - Google Patents
シングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナ装置およびその燃焼方法Info
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Abstract
ズルを損傷させることなく行なえるシングルエンド型蓄
熱式ラジアントチューブバーナ装置を提供する。 【解決手段】 一端が閉塞された外管21の内側に所定
間隔をもって配設した内管22の各後端部に接続され、
先端部にベンチュリ吸引管34a,34bを備えた給排
管24a,24bと、給排管を連通する排ガス排出口3
6を備えたバイパス管35と、内管中央部に配置した中
心部から噴出する燃料の外周部から冷却空気を噴出する
二重管構成の内管燃料ノズル26と、外管と内管とで形
成される環状空間に複数配置した中心部から噴出する燃
料の外周部から冷却空気を噴出する二重管構成の外管燃
焼ノズル30と、内管燃焼ノズルの先端部と内管との間
に装着された内管蓄熱体R1と、外管燃焼ノズルの先端
部を貫通して装着された外管蓄熱体R2とから構成した
シングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナ装
置。
Description
蓄熱式ラジアントチューブバーナ装置およびその燃焼方
法に関するものである。
ーナ装置は、U型ラジアントチューブバーナ装置やW型
ラジアントチューブバーナ装置の設置が困難な加熱設備
に適用されるもので、このシングルエンド型ラジアント
チューブバーナ装置は、たとえば、特開平7−8341
4号公報等で提案されている。
ルエンド型ラジアントチューブバーナ装置T1は先端が
閉塞された外管1と、この外管1の内部に設けた内管2
との二重管構造で構成され、かつ、前記内管2内に燃焼
用空気供給管3、さらに、この燃焼用空気供給管3内に
燃料ガス供給管4を配設し、前記燃焼用空気供給管3と
内管2との間に形成した通路5に燃焼用空気を供給する
とともに、燃料ガス供給管4から燃料ガスを供給して燃
焼室6で燃焼させ、その燃焼排ガスは外管1の閉塞端部
で反転したのち、外管1と内管2とで形成される環状空
間7を通って外管1を加熱すると同時に、この燃焼排ガ
スの流れと対向して供給される燃焼用空気を予熱して排
気されるようになっている。
の流れと対向して供給される燃焼用空気を予熱する構成
では、熱交換を行なう伝熱面積が制約されるため、熱回
収率は炉内温度が950℃において約65%程度であ
り、熱回収率に限界があった。
型蓄熱式ラジアントチューブバーナ装置T2が特開平7
−83414号公報にて提案されている。
ューブバーナ装置T2は、先端が閉塞された外管10
と、この外管10内に配設した内管11との二重管構造
で、外管10と内管11との後端部間に外管蓄熱体12
を、内管11の後端部にも内管蓄熱体13を各々備え、
外管蓄熱体12と内管蓄熱体13の後端は切換弁Vを介
して燃焼用空気供給ブロワ14あるいは排気ブロワ15
に連通する。
とで形成される通路16内に各々内管燃料ノズル17と
外管燃料ノズル18とが配設されている。
排気ブロワ15とを駆動するとともに切換弁Vを図示の
状態とし内管燃料ノズル17から燃料ガスを供給して点
火すると、燃焼ガスは内管11から前記通路16を経て
外管10を加熱したのち、燃焼ガスは外管蓄熱体12を
通り燃焼排ガスの顕熱を最大限に回収する。
管燃料ノズル18から燃料ガスを供給する。この場合、
燃焼用空気は、加熱された外管蓄熱体12を通過して十
分予熱されて燃焼に供されるため省エネルギー化が大き
く、かつ、効率の高い燃焼を実現することができる。
とともに内管燃料ノズル17から燃料ガスを供給して燃
焼を行なう。以後、前記工程を繰り返し交番燃焼を行な
う。
ングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナ装置T
2では、高温の予熱空気で燃焼するため燃焼火炎温度が
高くなり、サーマルNOxが増大する。また、燃焼用空
気の供給と燃焼排ガスの排出を交互に切り換えるために
燃焼用空気配管と燃焼排ガス配管中に切換弁を設ける必
要があり、炉周りが配管で複雑になる。
料ノズル18が内管蓄熱体13と外管蓄熱体12の下流
側(前方)に配置される構造であるため、燃料ガスと燃
焼用空気とが均一に混合されにくく、特に、燃料ガスの
自己着火温度以下の低炉温時においては着火不良が頻発
して安定燃焼ができないという課題を有する。
ルギー化と効率の高い燃焼を燃焼ノズルを損傷すること
なく同時に実現することのできるシングルエンド型蓄熱
式ラジアントチューブバーナ装置および燃料ガスの自己
着火温度以下の低炉温時においても安定燃焼が可能なシ
ングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナ装置の
燃焼方法を提供することを目的とする。
成するために、一端が閉塞された外管と、この外管の内
側に所定間隔をもって配置された内管とからなるシング
ルエンドラジアントチューブの前記外管と内管とで形成
される外管環状空間と内管内に外管蓄熱体と内管蓄熱体
とを内蔵するとともに、前記外管環状空間と内管との各
後部を交互に空気供給源と排気手段とに連通する2本の
給排管に接続し、前記外管環状空間と内管に設けた燃焼
ノズルでの燃焼を所定時間毎に交互に切り換えて交番燃
焼を行ない、その燃焼排ガスの顕熱を前記内管蓄熱体あ
るいは外管蓄熱体で交互に回収し、高温の予熱空気で燃
焼を行なうシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブ
バーナ装置において、前記2本の給排管を、先端部にベ
ンチュリ型吸引管を備えた構成とし、この給排管を排ガ
ス排出口を備えたバイパス管で連通し、前記2本の給排
管のうちいずれか一方の給排管を切換弁を切り換えて交
互に空気供給手段に連通する構成とするとともに、前記
燃焼ノズルを、前記外管環状空間に複数設置され、中心
部から燃料ガスを噴出し、その外周から冷却空気を噴出
する二重管構造の外管燃焼ノズルと、内管の中心部に配
置され、かつ、中心部から燃料ガスを噴出し、その外周
から冷却空気を噴出する二重管構造の内管燃焼ノズルと
で構成するとともに、前記内管蓄熱体を、前記内管と内
管燃焼ノズルの先端部との間に装着し、また、前記外管
蓄熱体を、前記外管と外管燃焼ノズルの先端部との間に
装着したものである。
の内側に所定間隔をもって配置された内管とからなるシ
ングルエンドラジアントチューブの前記外管と内管とで
形成される外管環状空間と内管内に外管蓄熱体と内管蓄
熱体とを内蔵するとともに、前記外管環状空間と内管と
の各後部を交互に空気供給源と排気手段とに連通する2
本の給排管に接続し、前記外管環状空間と内管に設けた
燃焼ノズルでの燃焼を所定時間毎に交互に切り換えて交
番燃焼を行ない、その燃焼排ガスの顕熱を前記内管蓄熱
体あるいは外管蓄熱体で交互に回収し、高温の予熱空気
で燃焼を行なうシングルエンド型蓄熱式ラジアントチュ
ーブバーナ装置の燃焼方法ににおいて、炉内温度が燃料
ガスの自己着火温度以下のときは、前記外管環状空間あ
るいは内管に設けた燃焼ノズルのいずれか一方に予混合
燃料ガスを供給して連続燃焼を継続し、炉内温度が燃料
ガスの自己着火温度以上になると、前記両燃焼ノズルで
の燃焼を所定時間毎に切り換えて交番燃焼を行なうよう
にしたものである。
図1にしたがって説明する。本発明にかかるシングルエ
ンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナ装置Tは、大
略、シングルエンドラジアントチューブ20と、内管燃
焼ノズル26と、外管燃焼ノズル30と、内管蓄熱体R
1と、外管蓄熱体R2と、燃焼用空気供給ブロワ40と
燃料ガス供給源41とからなる。
ューブ20は、先端(炉内側)が閉塞された外管21
と、この外管21の内部に所定間隔をもって配設された
前記外管21より短い内管22とで構成され、内管22
内部と外管21内方とは外管先端部で連通している。な
お、前記外管21と内管22の後端は閉塞されている。
の中心部に所定間隔をもって後端から装着し、その前方
に内管燃焼室S1を形成するもので、中心部に燃料ガス
を噴出する第1燃料供給管27と、その外周に所定間隔
をもって配設した第1冷却空気供給管28とから構成さ
れ、前記第1燃料供給管27と第1冷却空気供給管28
との間に第1冷却空気供給路29を形成している。
と内管22とで形成される環状空間23内に後端から外
管21と内管22に対して所定間隔をもって装着し、そ
の前方に外管燃焼室S2を形成するもので、中心部に燃
料ガスを噴出する第2燃料供給管31とその外周に所定
間隔をもって配設した第2冷却空気供給管32とから構
成され、前記第2燃料供給管31と第2冷却空気供給管
32との間に第2冷却空気供給路33を形成している。
28との間に形成される環状空間の前部には内管蓄熱体
R1が、前記環状空間23の前記第2冷却空気供給管3
2の外周には外管蓄熱体R2が各々装填されている。
部には、第1給排管24aと第2給排管24bとが設け
られ、これら第1、第2給排管24a,24bは各々第
1、第2ベンチュリ型吸引管34a,34bを備えると
ともに、このベンチュリ型吸引管34a,34b部分は
排ガス排出口36を備えたバイパス管35で連通してい
る。
焼用空気切換弁V1を介して第2ベンチュリ型吸引管3
4bに、また、内管燃焼用空気切換弁V2を介して第1
ベンチュリ型吸引管34aに接続するとともに、調節弁
V3を介して第1冷却空気供給路29への空気供給管に
設けたミキサー42と第2冷却空気供給路33とに連通
している。
温用電磁弁V6を介して前記第1冷却空気供給路29へ
の空気供給管に設けたミキサー42に連通するととも
に、減圧弁V5を介して内管燃焼用燃料切換弁V7から
第1燃料供給管27に、また、外管燃焼用燃料切換弁V
8から第2燃料供給管31にそれぞれ連通している。
型蓄熱式ラジアントチューブバーナ装置Tの操業につい
て説明する。
管燃焼用空気切換弁V2を開、調節弁V3を開、昇温用
電磁弁V6を開、内管燃焼用燃料切換弁V7と外管燃焼
用燃料切換弁V8とを閉とし、燃焼用空気供給ブロワ4
0から燃焼用空気を第1ベンチュリ型吸引管34aを介
して第1給排管24aから内管22内に供給するととも
に、前記内管燃焼ノズル26の第1冷却空気通路29に
は、ミキサー42により予混合された予混合燃料ガスが
供給され、内管燃焼室S1内に設けた図示しないパイロ
ットバーナやスパークプラグ等を点火することにより着
火し、内管燃焼室S1にて燃焼を開始する。
は外管21の閉塞した端部で反転し、内管22と外管2
1とで形成する環状空間23を流れ、外管蓄熱体R2を
加熱して第2給排管24bからバイパス管35に設けた
排ガス排出口36から排出される。この場合、第1ベン
チュリ型吸引管34aから噴出する燃焼用空気による吸
引作用で、前記排ガスの一部が燃焼用空気内に吸引され
NOxの低下に寄与することになる。
2とともに外管燃焼ノズル30をも加熱することになる
が、外管燃焼ノズル30の第2冷却用空気供給管32に
は調節弁V3から所定量の冷却用空気が供給されている
ため、外管燃焼ノズル30の熱的損傷および残留燃料に
よるクラッキングの発生が防止される。
る燃焼は、炉内温度が所定温度、たとえば、燃料ガスの
自己着火温度以上になるまで継続する。
の自己着火温度になる前に第1燃料供給管27から燃料
ガスを供給すると、この燃料ガスは、たとえば、約10
0m/秒の高速で噴出するため燃焼用空気との混合が十
分に行なわれない等の理由により燃焼が不安定になるか
らである。
と、前記内管燃焼用空気切換弁V2と昇温用電磁弁V6
とを閉、外管燃焼用空気切換弁V1と外管燃焼用燃料切
換弁V8とを開とし、第2燃料供給管31から所定圧力
に調節された燃料ガスが供給されるとともに、第2給排
管24bから燃焼用空気が供給され、外管燃焼室S2内
に設けた図示しない点火手段で点火燃焼する。この場
合、燃焼用空気は外管蓄熱体R2を通過し、その間に予
熱されているため、直ちに安定した燃焼を行なう。
した端部で反転し、内管22内を流れて内管蓄熱体R1
を加熱して第1給排管24aを通り排ガス排出口36か
ら排出される。
より内管燃焼ノズル26が加熱されるが、調節弁V3か
ら供給される所定量の冷却空気が第1冷却空気供給路2
9へ供給されるため、内管燃焼ノズル26の熱的損傷お
よび残留燃料によるクラッキングの発生が防止される。
ると、外管燃焼用空気切換弁V1、外管燃焼用燃料切換
弁V8を閉、内管燃焼用空気切換弁V2と内管燃焼用燃
料切換弁V7を開とし、第1燃料供給管27から燃料ガ
スを、内管蓄熱体R1を介して予熱した燃焼用空気を内
管燃焼室S1に噴出させ、図示しない点火手段にて点火
し安定した燃焼を行なう。この燃焼排ガスは外管蓄熱体
R2を通って加熱したのち第2給排管24bを介して排
ガス排出口36から排気される。この場合も、外管燃焼
ノズル30が高温の燃焼排ガスにより加熱されるが、第
2冷却用空気供給管32には調節弁V3から所定量の冷
却用空気が供給されているため、外管燃焼ノズル30の
熱的損傷および残留燃料によるクラッキングの発生が防
止されることになる。
す。
であれば特に限定されるものではない。特に、プロパン
ガスやブタンガス等の高カロリーガスを使用する場合、
バーナのターンダウン時の燃焼性の向上および交番燃焼
の切り換え時に燃え残り(燃焼が他方のバーナに切り換
わっているにもかかわらず一方のバーナに火炎が存在し
ている現象)が生じるため、前記燃料を燃焼用空気で希
釈し、低位発熱量をH L=5000〜10000kca
l/m3Nに調節した希釈燃料とすることが好ましい。
空気の切換時において、切換弁の開動作は燃焼用空気切
換弁が先に開となったのち燃焼用燃料切換弁を開とし、
閉動作は燃焼用燃料切換弁を先に閉としたのち燃焼用空
気切換弁を閉じるように制御することは言うまでもな
い。
給排管24a,24bにベンチュリ型吸引管34a,3
4bを設け、一方の給排管からの燃焼用空気のベンチュ
リ型吸引管からの噴出運動量によって,他方の給排管か
ら燃焼排ガスの一部をバイパス管35を介して燃焼用空
気に吸引させ、排ガス循環により低NOx化を図ってい
るが、低NOx化を図るには他の構成でもよいことは勿
論である。ただ、前記構成とすると、燃焼用空気供給ブ
ロワ40の吸引側に排ガス循環配管や排ガス切換弁を設
ける必要がなく、構成が簡単で安価な設備とすることが
できる。
料ガスの自己着火温度以下のときは、内管燃焼ノズル2
6の第1冷却空気供給路29から予混合燃料ガスを供給
して燃焼させるようにしたものを示したが、第1燃料供
給管27から予混合燃料ガスを供給してもよい。
30の第2冷却空気供給路33あるいは第2燃料供給管
31から供給するようにしてもよい。
の発明によると、燃焼方法が交番燃焼であり、その燃焼
排ガスが内管内および内管と外管間の空間に設けた蓄熱
体を交互に通過し、燃焼用空気は前工程で加熱された蓄
熱体を通って予熱されるため熱回収効率は80〜50%
にも達し、省エネルギーと熱効率の高い燃焼を行なうこ
とができる。しかも、内管および内管と外管との環状空
間に設ける燃焼ノズルを、中央部から燃料ガスを噴出
し、その外周から冷却空気を噴出する二重管構造として
いるため、燃焼ノズルが燃焼排ガスにより熱的に焼損す
ることはない。
を備え、かつ、このベンチュリ型吸引管部分を排ガス排
出口を備えたバイパス管で連通しているため、燃焼排ガ
スの一部はベンチュリ型吸引管から噴出する燃焼用空気
により吸引されて供給(自己排ガス循環)されるため、
排ガス切換弁が不要であるとともに、燃焼用空気供給ブ
ロワの吸引側に排ガス循環配管等をする必要がなく簡単
な構成で低NOx化を図ることができる。
が燃料ガスの自己着火温度以下のときには、外管環状空
間あるいは内管に設けた燃焼ノズルのいずれか一方に予
混合燃料ガスを供給して連続燃焼を行なうため、低炉温
時においても安定した燃焼を行なうことができる。
アントチューブバーナ装置の概略図。
バーナの概略図。
ューブバーナの概略図。
管、22〜内管、23〜環状空間、24a,24b〜給
排管、26〜内管燃焼ノズル、27〜第1燃料供給管、
28〜第1冷却空気供給管、31〜第2燃料供給管、3
2〜第2冷却空気供給管、34a,34b〜ベンチュリ
型吸引管、35〜バイパス管、36〜排ガス排出口、4
0〜空気供給源、41〜燃料ガス供給源、42〜ミキサ
ー、R1〜内管蓄熱体、R2〜外管蓄熱体、T〜シング
ルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナ装置、V1
〜外管燃焼用空気切換弁、V2〜内管燃焼用空気切換
弁、V 3〜調節弁、V6〜昇温用電磁弁。
Claims (2)
- 【請求項1】 一端が閉塞された外管と、この外管の内
側に所定間隔をもって配置された内管とからなるシング
ルエンドラジアントチューブの前記外管と内管とで形成
される外管環状空間と内管内に外管蓄熱体と内管蓄熱体
とを内蔵するとともに、前記外管環状空間と内管との各
後部を交互に空気供給源と排気手段とに連通する2本の
給排管に接続し、前記外管環状空間と内管に設けた燃焼
ノズルでの燃焼を所定時間毎に交互に切り換えて交番燃
焼を行ない、その燃焼排ガスの顕熱を前記内管蓄熱体あ
るいは外管蓄熱体で交互に回収し、高温の予熱空気で燃
焼を行なうシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブ
バーナ装置において、 前記2本の給排管を、先端部にベンチュリ型吸引管を備
えた構成とし、この給排管を排ガス排出口を備えたバイ
パス管で連通し、前記2本の給排管のうちいずれか一方
の給排管を切換弁を切り換えて交互に空気供給手段に連
通する構成とするとともに、前記燃焼ノズルを、前記外
管環状空間に複数設置され、中心部から燃料ガスを噴出
し、その外周から冷却空気を噴出する二重管構造の外管
燃焼ノズルと、内管の中心部に配置され、かつ、中心部
から燃料ガスを噴出し、その外周から冷却空気を噴出す
る二重管構造の内管燃焼ノズルとで構成するとともに、
前記内管蓄熱体を、前記内管と内管燃焼ノズルの先端部
との間に装着し、また、前記外管蓄熱体を、前記外管と
外管燃焼ノズルの先端部との間に装着したことを特徴と
するシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナ
装置。 - 【請求項2】 一端が閉塞された外管と、この外管の内
側に所定間隔をもって配置された内管とからなるシング
ルエンドラジアントチューブの前記外管と内管とで形成
される外管環状空間と内管内に外管蓄熱体と内管蓄熱体
とを内蔵するとともに、前記外管環状空間と内管との各
後部を交互に空気供給源と排気手段とに連通する2本の
給排管に接続し、前記外管環状空間と内管に設けた燃焼
ノズルでの燃焼を所定時間毎に交互に切り換えて交番燃
焼を行ない、その燃焼排ガスの顕熱を前記内管蓄熱体あ
るいは外管蓄熱体で交互に回収し、高温の予熱空気で燃
焼を行なうシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブ
バーナ装置の燃焼方法ににおいて、 炉内温度が燃料ガスの自己着火温度以下のときは、前記
外管環状空間あるいは内管に設けた燃焼ノズルのいずれ
か一方に予混合燃料ガスを供給して連続燃焼を継続し、
炉内温度が燃料ガスの自己着火温度以上になると、前記
両燃焼ノズルでの燃焼を所定時間毎に切り換えて交番燃
焼を行なうことを特徴とするシングルエンド型蓄熱式ラ
ジアントチューブバーナ装置の燃焼方法。
Priority Applications (4)
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JP2002056903A JP3883885B2 (ja) | 2002-03-04 | 2002-03-04 | シングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナ装置およびその燃焼方法 |
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