(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二段燃焼による低ＮＯX ラジアントチューブバーナにおいて、
エアレキュペレータ（２）の予熱空気出口にエゼクタノズル（３）を設けるとともに、ラジアントチューブ（９）の排ガス出口管（４）に排ガスの専用の再循環配管としてバイパス管（５）を設けて前記予熱空気出口に接続する予熱空気管（６）に接続し、それによって排ガス出口管（４）とエゼクタノズル（３）の出口との間の圧力差に基づいて予熱空気の排ガス配管への逆流を阻止した排ガス再循環システムを確立して排ガスの一部を予熱空気に混合することにより、バーナ先端での二段燃焼との相乗効果によりＮＯX を低減することを特徴とする低ＮＯX ラジアントチューブバーナ。
【請求項２】
二段燃焼による低ＮＯX ラジアントチューブバーナにおいて、エアレキュペレータ（２）の空気入口部にエゼクタノズル（３′）を設けるとともに、ラジアントチューブ（９）の排ガス出口管（４）に排ガスの専用の再循環配管としてバイパス管（５’）を設けて前記空気入口部に接続する空気入口管（７′）に接続し、それによって排ガス出口管（４）とエゼクタノズル（３’）の出口との間の圧力差に基づいて予熱空気の排ガス配管への逆流を阻止した排ガス再循環システムを確立して排ガスの一部を予熱空気に混合することにより、二段燃焼との相乗効果によりＮＯX を低減することを特徴とする低ＮＯX ラジアントチューブバーナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、効率よく窒素酸化物を低減させるために改良された低ＮＯＸ  ラジアントチューブバーナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
燃焼排ガスの再循環によるＮＯＸ  の低減させる措置自体は以前から実施されていた。
【０００３】
排ガスを循環させて再利用するためにラジアントチューブの出口から排ガスを排ガス循環ファンにより吸い出し、戻し導管を介してバーナに戻して燃焼用空気に混ぜる方法が公知である（特公平４−８０２８４号公報）。それによれば、ラジアントチューブから出た排ガスを燃焼用空気ファンとは別個に設けた排ガス循環ファンにより排ガスの一部をバーナに戻して予熱空気と混合して使用している。これでは排ガス循環ファンの設置コスト及び排ガスの一部をバーナに戻すために既設の空気供給管を使用することができず新たに排ガス供給管を新設することにより配管コストが追加されるため排ガスの再利用コストが嵩み、必ずしも好適な措置とは言えない。
【０００４】
図３は従来技術による他の例、例えば本来の燃焼用空気に対する排ガス混合のないラジアントバーナ１１を示す。空気入口部からエアレキュペレータ１２に入った燃焼用空気はエアレキュペレータ１２で予熱されて、エアレキュペレータ１２中に格納されている予熱空気管端部１６ａから引き込んて予熱空気管１６に入るが、エアレキュペレータ１２を出た排ガスは排ガス出口管１４から外部に排出されるだけで排ガスの再利用は行われない。
【０００５】
結局、従来技術では排ガスの再利用は行われないか、再利用が行われてもて別個に排ガス循環ファンを設けかつ排ガスをバーナに戻すために既設の空気供給管を利用することなく改めて排ガス導管を新設するため再利用コストが嵩む等の理由からＮＯＸ  の低減化手段として必ずしも適切ではなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術では、燃焼効率を上げようとすると燃焼空気温度を上げる必要があるが、燃焼空気温度を上昇させると火炎温度が上がりＮＯＸ  値が上昇する。従来の技術ではこのＮＯＸ  値の上昇を抑えるため排ガス循環ファン及び排ガス供給管を新設したが、本発明の課題は燃焼空気温度を上げた場合でもこの排ガス循環ファン及び排ガス供給管を設置することなく排ガスを再利用することによりＮＯＸ  を低減する低ＮＯＸ  ラジアントチューブバーナの案出にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、特許請求の範囲第１項及び第２項に記載された発明特定事項によって解決される。
【０００８】
即ち、二段燃焼による低ＮＯX ラジアントチューブバーナにおいて、エアレキュペレータ（２）の予熱空気出口にエゼクタノズル（３）を設けるとともに、ラジアントチューブ（９）の排ガス出口管（４）に排ガスの専用の再循環配管としてバイパス管（５）を設けて前記予熱空気出口に接続する予熱空気管（６）に接続し、それによって排ガス出口管（４）とエゼクタノズル（３）の出口との間の圧力差に基づいて予熱空気の排ガス配管への逆流を阻止した排ガス再循環システムを確立して排ガスの一部を予熱空気に混合することにより、バーナ先端での二段燃焼との相乗効果によりＮＯX を低減することを特徴とする低ＮＯX ラジアントチューブバーナ、及び二段燃焼による低ＮＯX ラジアントチューブバーナにおいて、エアレキュペレータ（２）の空気入口部にエゼクタノズル（３′）を設けるとともに、ラジアントチューブ（９）の排ガス出口管（４）に排ガスの専用の再循環配管としてバイパス管（５’）を設けて前記空気入口部に接続する空気入口管（７′）に接続し、それによって排ガス出口管（４）とエゼクタノズル（３’）の出口との間の圧力差に基づいて予熱空気の排ガス配管への逆流を阻止した排ガス再循環システムを確立して排ガスの一部を予熱空気に混合することにより、二段燃焼との相乗効果によりＮＯX を低減することを特徴とする低ＮＯX ラジアントチューブバーナによって解決される。
【０００９】
上記のような発明特定事項によって排ガスの一部を予熱空気の一部へ混合させることによって燃焼反応を遅らせて燃焼火炎ピーク温度を下げることが可能になり、それによってＮＯＸ  を低減させることができる。
【００１０】
また、エアレキュペレータ２の予熱空気出口部又は空気入口部にエゼクタノズル３又は３′を設けて、エゼクタノズル３又は３′に続いて空気予熱管６又は空気入口管７にディフューザ部分を設けて流速を高めることによりバイパス管から来る排ガスの吸引力を高め、排ガス出口管のバイパス管５又は５′から排ガスをバーナのかなり前方で燃焼用空気に均一に混合させて燃焼空気のＯ２  濃度を下げることによってＮＯＸ  低減が達成されることができる。
【００１１】
【実施形態】
第１の実施形態は図１に示されており、図１によれば、空気は図示してない燃焼用空気押込ファンによって昇圧されて空気入口管７に入り、エアレキュペレータ２で排ガスの熱を吸収して予熱空気となり、その後予熱空気管端部６ａから吸い込まれた空気はエゼクタノズル３からディフューザとして形成されている予熱空気管６へ向かって噴射される。
【００１２】
一方排ガス出口管４から排出される排ガスは、エゼクタとディフューザの作用によってエゼクタノズル３の出口の圧力が排ガス出口管４の圧力より低くなり、その結果排ガスの一部は、バイパス管５を通り、吸い寄せられて予熱空気管６へと流入する。
【００１３】
バーナ８の入口で予熱空気と排ガスは混合され、バーナ８で燃料噴射により燃焼筒１０内で燃焼が行われる。燃焼ガスはラジアントチューブ９で熱を放射し、更にエアレキュペレータ２でその内外壁に設けられた多数のフィンを介して空気を加熱し、温度を下げて排ガス出口管４に向かう。
【００１４】
第２の実施形態は図２に示されており、図２によれば、エゼクタノズル３′が空気入口部に設けられ、空気はエゼクタノズル３′からディフューザとして形成されている空気入口管７′へ向かって噴射される。
【００１５】
排ガス出口管４から排出される排ガスは、一部がバイパス管５′を通って、ディフューザとして作用する空気入口管７′へと吸い寄せられる。空気と排ガスが混合されてエアレキュペレータ２へ入り、エアレキュペレータ２で排ガスの熱を吸収して予熱空気となり、その後予熱空気管端部６′ａから引き込まれた空気はラジアントチューブ９内のバーナ８に達する。バーナ８で燃料噴射により燃焼筒１０内で燃焼が行われる。燃焼ガスはラジアントチューブ９で熱を放射し、更にエアレキュペレータ２でその内外壁に設けられた多数のフィンを介して空気を加熱し、その結果排ガス温度自体は下げられて排ガス出口管４に向かう。
【００１６】
【実施例】
本発明による低ＮＯＸ  ラジアントチューブバーナ１の第１実施例は図１に表されている。
【００１７】
燃焼用空気入口部の空気入口管７はエアレキュペレータ２に接続しており、エアレキュペレータ２中に予熱空気管６の予熱空気管端部６ａが内装され、予熱空気管６中にはエゼクタノズル３が格納されており、予熱空気管６はディフューザを経てラジアントチューブ９に接続している。ラジアントチューブ９内には燃焼筒１０を備えたバーナ８が内装されている。Ｕ字形のラジアントチューブ９の出口に排ガス出口管４が接続されており、排ガス出口管４にバイパス管５が接続され、バイパス管５は予熱空気管６のエゼクタノズル３の後方に開口する。
【００１８】
本発明による低ＮＯＸ  ラジアントチューブバーナ１の第２実施例は図２に表されている。
【００１９】
燃焼用空気入口部には空気入口管７′の端部にエゼクタノズル３′が設けられており、空気入口管７′はエアレキュペレータ２に接続されている。エアレキュペレータ２内に予熱空気管６′の予熱空気管端部６′ａが内装されており、予熱空気管６′はラジアントチューブ９に接続している。ラジアントチューブ９の入口領域には燃焼筒１０を備えたバーナ８が内装されている。ラジアントチューブ９の出口には排ガス出口管４が接続している。排ガス出口管４にバイパス管５′が接続し、バイパス管５′は空気入口管７′のエゼクタノズル３′の後方に開口している。
【００２０】
それによって図１に表された第１の実施例では、燃焼用空気が空気入口管７から供給されてエアレキュペレータ２に達し、そこでＵターンしながら、エアレキュペレータ２の管壁内外のフィンにより排ガスの熱を吸収して予熱されて、予熱空気管６の予熱空気管端部６ａから白抜き矢印の方向に予熱空気を引込まれてエゼクタノズル３から噴射される。その際バイパス管５を介して矢印方向に送られて来た排ガスがエゼクタノズル３の後方で予熱空気に混合され、排ガスと燃焼用空気の混合物はその後予熱空気管６のディフューザにより加速された後均一となりラジアントチューブ９内のバーナ８に供給され、バーナ８から噴射されて燃焼筒１０内で燃料の燃焼が行われる。燃焼筒１０からから出た排ガスはラジアントチューブ９中を送られて、エアレキュペレータ２で空気を加熱した後排ガス出口管４に出て来る。
【００２１】
同様に図２に表された第２の実施例では、燃焼用空気が空気入口管７′から供給されてエアレキュペレータ２に達し、そこでＵターンしながら、エアレキュペレータ２の管壁内外のフィンにより排ガスの熱を吸収して予熱されて、予熱空気管６′の予熱空気管端部６′ａから白抜き矢印の方向に予熱空気が引き込まれて予熱空気管６′からラジアントチューブ９の入口のバーナ８に供給される。その際同時にラジアントチューブ９の出口の排ガス出口管４から矢印方向にバイパス管５′を介して排ガスが空気入口管７′のエゼクタノズル３′の後方に送られて、空気入口部の燃焼用空気に混合されることになる。従って排ガスは燃焼用空気にバーナ８のかなり前方で、即ちエアレキュペレータ２に供給される前に既に燃焼用空気に排ガスが均一に混合された後、この混合物がエアレキュペレータ２に供給されることになる。従って上記の予熱空気は燃焼用空気に排ガスが均一に混合された形のものとなる。それによってバーナ８に供給される燃焼用空気も、燃焼用空気に排ガスが均一に混合されたものとなっていて、バーナ８において一層燃焼温度ピークのない燃焼が行われ得る。
【００２２】
燃焼用空気に対する排ガスの混合比及びＮＯＸ  は以下の通りであった。
【００２３】
ラジアントチューブバーナの燃料は高炉ガスとコークス炉ガスの混合燃料によって実施された。
【００２４】
空気と排ガスの混合（容量）比は、空気を１００として５〜３０であった。
【００２５】
排ガス混合比とＮＯＸ  の関係について、容量比による混合比１０％でＮＯＸ  は、空気だけの場合の７０％に低下した。更に混合比２５％ではＮＯＸ  は、空気だけの場合の４０％に低下した。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、ラジアントチューブバーナの運転中のＮＯＸ  （窒素酸化物）が著しく低下する。
【００２７】
ラジアントチューブバーナは、多数のバーナを運転するので、同時に多数のバーナの燃焼制御をする必要がある。エゼクタノズルを使用すると燃焼用空気と排ガスとの混合が均一に行われ、空気圧制御がし易くなるので、同時に行われる多数のバーナの燃焼制御が容易となる。
【００２８】
燃焼筒の温度が下がることによる燃焼筒の長寿命化と材質を低グレード化することができるので、燃焼筒のコストダウンが得られる。
【００２９】
排ガスを再循環させるための従来方式のファン（特公平４−８０２８４号）が不要で、僅かな配管の改造でよく、即ち既設設備の改造が容易となる。
【００３０】
配管等に可動部分がないので、故障がない。エゼクタノズルを流れる気体は空気なので、ノズルの詰まりはなく、メンテナンスは不要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による低ＮＯＸ  ラジアントチューブバーナの第１実施例の横断面図である。
【図２】図２は、本発明による低ＮＯＸ  ラジアントチューブバーナの第２実施例の横断面図である。
【図３】図３は、従来技術による低ＮＯＸ  ラジアントチューブバーナの構成の横断面図である。
【符号の説明】
１    低ＮＯＸ  ラジアントチューブバーナ
２    エアレキュペレータ
３    エゼクタノズル
３′    エゼクタノズル
４    排ガス出口管
５    バイパス管
５′    バイパス管
６    予熱空気管
６ａ    予熱空気管端部
６′    予熱空気管
６′ａ    予熱空気管端部
７    空気入口管
７′    空気入口管
８    バーナ
９    ラジアントチューブ
１０    燃焼筒
【図１】
0003589389.tif 000002
【図２】
0003589389.tif 000003
【図３】
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