(57)【要約】【課題】本発明は、燃焼用一次ガスや燃焼火炎の外周部に供給される二次ガスの供給ノズルに、燃料、酸素含有ガスまたはこれらを予め混合したものを熱交換器で予熱した後、簡便な装置で安定して分配供給する方法を提供する【解決手段】燃料、酸素含有ガスまたはこれらを予め混合したものを排ガスと熱交換器により熱交換する際、管状火炎バーナに前記燃料、酸素含有ガス、これらを予め混合したもの、または不活性ガスを供給する複数のノズルへの供給経路ごとに配置された熱交換器により高温のガスと熱交換する。または一つの熱交換器において前記燃料、酸素含有ガス、これらを予め混合したものまたは不活性ガスの供給経路毎に高温のガスと熱交換する。【選択図】            図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルから燃焼用の一次ガスと共に予熱された、燃料、酸素含有ガスまたはこれらを予め混合したもの、あるいは不活性ガスを燃焼室内に供給する管状火炎バーナにおいて、前記燃料、酸素含有ガスまたはこれらを予め混合したもの、あるいは不活性ガスを高温のガスと熱交換器により熱交換する際、前記複数のノズルへの供給経路ごとに前記高温のガスと熱交換されることを特徴とする管状火炎バーナの燃焼制御方法。
【請求項２】
更に、前記予熱された、燃料、酸素含有ガスまたはこれらを予め混合したもの、あるいは不活性ガスを、燃焼室の外周に沿って設けた側室から噴出する二次ガスとし、前記二次ガス供給経路毎に、前記熱交換器において熱交換することを特徴とする請求項１記載の管状火炎バーナの燃焼制御方法。
【請求項３】
前記一次ガス及び/または前記二次ガスを一つの熱交換器において供給経路毎に熱交換されることを特徴とする請求項１または２記載の管状火炎バーナの燃焼制御方法。
【請求項４】
前記一次ガス及び/または前記二次ガスをそれらの供給経路毎に設けられた熱交換器において熱交換されることを特徴とする請求項１または２記載の管状火炎バーナの燃焼制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状火炎バーナの燃焼制御方法に関し、特に燃焼室に供給される一次ガス又は燃料、酸素含有ガスまたはこれらを予め混合したもの、あるいは不活性ガスからなる二次ガスを熱交換器で予熱した後、ノズルに安定して分配供給する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
管状火炎バーナは燃焼室内において高速の旋回流中に安定な火炎を形成するので、燃焼火炎の温度が安定し、局所的な高温領域が形成されない。また酸素比や空気比を下げて、ＮＯｘ，炭化水素等の未燃焼分および煤煙などの環境汚染物質を低減することが可能であるため、種々の形式の加熱装置に用いられている。
【０００３】
ラジアントチューブ式加熱装置に関しては、管状火炎バーナをラジアントチューブの開口端に装着し、従来のバーナを用いた場合と比較してＮＯｘの発生量を少なくしたラジアントチューブ式加熱装置が本出願人の未公開先行出願に記載されている。その出願番号は特願２００２−２３６９５８号である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、昨今、地球環境に対する関心が急激に高まり、加熱炉などから発生するＮＯｘの量を従来に比して低減させることが要望されている。また、低成長経済において、工場設備の長寿命化も課題である。
【０００５】
そのため、管状火炎バーナにおいてＮＯｘ等の地球汚染源の発生量を少なくし、且つ燃焼火炎の拡がりを小さくするために、燃焼用一次ガスや燃焼火炎の外周部に供給される二次ガスに、燃料、酸素含有ガスまたはこれらを予め混合したものを予熱して混合することが検討されている。
【０００６】
図６は、燃焼火炎の外周部に二次ガスを噴出させる管状火炎バーナの概略側断面図を示し、管状火炎バーナ１は管状の燃焼室１３の外周部から二次ガスｃを噴出させる。管状の燃焼室１３には、燃料ａを燃焼室１３内に噴出させるノズル１１ａ、酸素含有ガスｂを燃焼室１３内に噴出させるノズル１１ｂが取り付けられ、燃焼室１３の外周部には二次ガスｃを噴出させるノズル１１ｃ、１１ｄが取り付けられている。
【０００７】
これらのノズルに、熱交換器４ａで燃焼排ガスｆと熱交換された燃料、酸素含有ガスまたはこれらを予め混合したものｅ１，ｅ２，ｅ３を供給するが、熱交換後、高温となったガスを各ノズルに分岐点ｇにおいて切替弁（図では省略）で分配する。
【０００８】
しかしながら、管状火炎バーナの排ガスにより予熱されたガスは高温のため、切替弁を安定して作動させるためには冷却装置などが必要で設備が複雑となる。
【０００９】
そこで、本発明は、燃焼用一次ガスや燃焼火炎の外周部に供給される二次ガスの供給ノズルに、燃料、酸素含有ガスまたはこれらを予め混合したものを熱交換器で予熱した後、簡便な装置で安定して分配供給する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の課題は以下の手段により達成できる。
１複数のノズルから燃焼用の一次ガスと共に予熱された、燃料、酸素含有ガスまたはこれらを予め混合したもの、あるいは不活性ガスを燃焼室内に供給する管状火炎バーナにおいて、前記燃料、酸素含有ガスまたはこれらを予め混合したもの、あるいは不活性ガスを高温のガスと熱交換器により熱交換する際、前記複数のノズルへの供給経路ごとに前記高温のガスと熱交換されることを特徴とする管状火炎バーナの燃焼制御方法。
【００１１】
２更に、前記予熱された、燃料、酸素含有ガスまたはこれらを予め混合したもの、あるいは不活性ガスを、燃焼室の外周に沿って設けた側室から噴出する二次ガスとし、前記二次ガス供給経路毎に、前記熱交換器において熱交換することを特徴とする１記載の管状火炎バーナの燃焼制御方法。
【００１２】
３前記一次ガス及び/または前記二次ガスを一つの熱交換器において供給経路毎に熱交換されることを特徴とする１または２記載の管状火炎バーナの燃焼制御方法。
【００１３】
４前記一次ガス及び/または前記二次ガスをそれらの供給経路毎に設けられた熱交換器において熱交換されることを特徴とする１または２記載の管状火炎バーナの燃焼制御方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、安定して燃焼用一次ガスや燃焼火炎の外周部に供給される二次ガスに予熱された燃料、酸素含有ガスまたはこれらを予め混合したもの、あるいは不活性ガスを混合できるので、ＮＯｘ等地球汚染源の発生量が少なく、燃焼火炎の拡がりが小さい管状火炎バーナが得られ、ラジアントチューブ式加熱装置に用いた場合、ラジアントチューブの減耗や亀裂等の熱的劣化が少なく、長寿命化が達成でき、産業上極めて有用である。また、発生するＮＯｘ量が少量なので地球環境上も好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
【００１６】
図２は本発明の燃焼方法を適用する管状火炎バーナの一例を示す側断面図で、図において１は管状火炎バーナ、１１ａ，１１ｂは燃焼のため、一次ガス（燃料および酸素含有ガスのそれぞれおよび予めこれらを混合したものの夫々）を吹き込むノズル、１１ｃ、１１ｄは燃焼火炎の外周部に供給される二次ガスｃを側室１２に吹き込むノズル、１２は燃焼室外周部に設けられる環状の側室、１３は燃焼室、ａは燃料、ｂは酸素含有ガス、ｃは二次ガス、ｄは燃料ａ、酸素含有ガスｂによる旋回流を示す。
【００１７】
管状火炎バーナ１は、一端が開放された管状の燃焼室１３と前記燃焼室１３の内面の接線方向に向けて開口し、燃料ａおよび酸素含有ガスｂの夫々を吹き込むノズル１１ａ，１１ｂと前記燃焼室１３の外周に沿って環状に設けた側室１２を備え、前記側室１２には、燃焼火炎の噴出方向に沿って二次ガスｃを直線的に噴出させるノズル１１ｄ，１１ｃを備える。
【００１８】
以下の本発明の説明では、燃料および酸素含有ガスの夫々またはこれらを予混合したガスであって燃焼室１３内に吹き込まれるものを一次ガスとする。燃焼火炎の外周部に供給される、燃料、酸素含有ガスまたはこれらを予混合したガス、または不活性ガスのいずれかを二次ガスとする。不活性ガスは低NOｘ化のために蒸気やＡｒカ゛ス等が好ましい。
【００１９】
図３は本発明の一実施形態に係る管状火炎バーナの燃焼方法を説明する模式図で、図において、４ｂ、４ｃ、４ｄは高温のガスｆと燃料、酸素含有ガスまたはこれらを予め混合したもの、または不活性ガスを熱交換する熱交換器、ｆは高温のガスで例えば管状火炎バーナ１の排ガスや当該火炎バーナ１と交番燃焼する管状火炎バーナの排ガスを示す。
【００２０】
本実施例では、一次ガスａ、ｂや二次ガスｃに、燃料、酸素含有ガス、またはこれらを予混合したガスｅ１，ｅ２，ｅ３を予熱して混合する際、吹き込むノズル毎に設けた熱交換器によって、高温のガスｆと熱交換し、熱交換器を通過して高温となった予熱ガスを切り替え弁で分配することなく、吹き込むことを特徴とする。
【００２１】
ノズル１１ａに供給される一次ガスａには、熱交換器４ｂで高温のガスｆと熱交換した燃料、酸素含有ガス、またはこれらを予混合したガスｅ１を混合させる。
【００２２】
ノズル１１ｃに供給される二次ガスｃには、熱交換器４ｃで高温のガスｆと熱交換した燃料、酸素含有ガス、またはこれらを予混合したガスまたは不活性ガスｅ２を混合させる。ノズル１１ｂに供給される一次ガスｂには、熱交換器４ｄで高温のガスｆと熱交換した燃料、酸素含有ガス、またはこれらを予混合したガスｅ３を吹き込む。
【００２３】
図４は本発明の他の実施形態を示し、燃料、酸素含有ガス、またはこれらを予混合したガスｅ１、ｅ２、ｅ３を一台の熱交換器４ｃ内において、それぞれの供給経路毎に、高温のガスｆと熱交換して予熱する。
【００２４】
熱交換器で予熱のために用いる高温のガスｆは、燃料、酸素含有ガス、またはこれらを予混合したガスｅ１、ｅ２、ｅ３を吹き込む管状火炎バーナや当該火炎バーナと交番燃焼する管状火炎バーナで発生するものを利用することが好ましい。
【００２５】
図１は、ラジアントチューブの両端部に管状火炎バーナを取り付けたラジアントチューブ式加熱装置を示し、管状火炎バーナを交番燃焼させ、それらの排ガスで、燃料、酸素含有ガス、またはこれらを予混合したガスｅを熱交換器４により予熱した後、それぞれの管状火炎バーナに供給する。図１は熱交換器４が１台で図５に示す方法で予熱する場合を示すが、上述した図３のように供給経路毎に熱交換器を設けることも可能である。
【００２６】
図５は、ラジアントチューブの一端に管状火炎バーナを取り付けたラジアントチューブ式加熱装置を示し、排ガスが噴出する端部に熱交換器を設けることが可能である。
【００２７】
尚、以上の本発明の説明では、いずれも管状の一端が開放された燃焼室を有する管状火炎バーナを用いたが、燃焼室の両端が開放された管状火炎バーナでも、本発明の作用効果が損なわれることはない。
また、本発明に係る管状火炎バーナの燃焼方法は、ラジアントチューブ#式加熱装置に適用が限定されるものではなく、直火燃焼方式の加熱装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明を適用するラジアントチューブ式加熱装置の一例を示す図。
【図２】本発明を適用する管状火炎バーナの一例を示す図。
【図３】本発明の一実施形態を示す図。
【図４】本発明の他の実施形態を示す図。
【図５】本発明を適用するラジアントチューブ式加熱装置の他の例を示す図。
【図６】従来例。
【符号の説明】
【００２９】
１      管状火炎バーナ
１１ａ  燃料を吹き込むノズル
１１ｂ  酸素含有ガスを吹き込むノズル
１１ｃ、１１ｄ  二次ガスを吹き込むノズル
１２    側室
１３    燃焼室
２      ラジアントチューブ
３      ラジアントチューブ式加熱装置
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ      熱交換器
５      切替弁
ａ      燃料
ｂ      酸素含有ガス
ｃ      二次ガス
ｄ      旋回流
ｅ，ｅ１，ｅ２，ｅ３  燃料、酸素含有ガス、またはこれらを予混合したもの
ｆ      高温のガス
ｇ      分岐点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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