(57)【要約】【課題】  低ＮＯｘ化とラジアントチューブの長寿命化の両立を図ることのできる管状火炎バーナ及びラジアントチューブ式加熱装置を提供する。【解決手段】管状の燃焼室の端部が開放され、燃焼火炎を噴出する管状火炎バーナにおいて、前記管状の燃焼室の外周に沿って、側室を有し、前記側室から燃料、酸素含有ガスまたはそれらを予混合したもの二次ガスとして噴出し、前記噴出する二次ガスの噴出方向が、管状の燃焼室から噴出する燃焼火炎と同方向で且つ直線状、または同方向で、且つ燃焼火炎と同方向に旋回している。上記管状火炎バーナを、ラジアントチューブの一端または交番燃焼させるように両端に装着したことを特徴とするラジアントチューブ式加熱装置。【選択図】            図１
2005188844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状の燃焼室の端部から、一次ガスによる燃焼火炎を噴出する管状火炎バーナであって、前記管状の燃焼室の外周に沿って、側室を有し、前記側室から二次ガスを噴出することを特徴とする管状火炎バーナ。
【請求項２】
前記側室から噴出する二次ガスの噴出方向が、管状の燃焼室から噴出する燃焼火炎と同方向で且つ直線状に噴出することを特徴とする請求項１記載の管状火炎バーナ。
【請求項３】
前記側室から噴出する二次ガスの噴出方向が、管状の燃焼室から噴出する燃焼火炎と同方向で、且つ燃焼火炎と同方向に旋回していることを特徴とする請求項１記載の管状火炎バーナ。
【請求項４】
前記二次ガスが、燃料、酸素含有ガスまたはそれらを予混合したものであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の管状火炎バーナ。
【請求項５】
請求項４記載の管状火炎バーナを、ラジアントチューブの一端または両端に装着したことを特徴とするラジアントチューブ式加熱装置。
【請求項６】
ラジアントチューブの一端または両端に装着した管状火炎バーナの燃焼に用いる一次ガス、および／または二次ガスを、前記管状火炎バーナの燃焼排ガスにより予熱することを特徴とする請求項５記載のラジアントチューブ式加熱装置。
【請求項７】
ラジアントチューブの両端に管状火炎バーナを取り付けた場合は、前記管状火炎バーナが交番燃焼することを特徴とする請求項５または６記載のラジアトチューブ式加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状火炎バーナに関し、特に燃焼火炎の拡がりが小さく、且つ環境汚染源となるＮＯｘ等の発生量が少ないものに関する。
【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】
そこで、本発明は、ＮＯｘ等の地球汚染源の発生量が少なく、且つ燃焼火炎の拡がりが小さい管状火炎バーナ及びそれを用いたラジアントチューブ式加熱装置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】
【０００６】
本発明の課題は以下の手段により達成できる。
１管状の燃焼室の端部から、一次ガスによる燃焼火炎を噴出する管状火炎バーナであって、前記管状の燃焼室の外周に沿って、側室を有し、前記側室から二次ガスを噴出することを特徴とする管状火炎バーナ。
２  前記側室から噴出する二次ガスの噴出方向が、管状の燃焼室から噴出する燃焼火炎と同方向で且つ直線状に噴出することを特徴とする１記載の管状火炎バーナ。
３  前記側室から噴出する二次ガスの噴出方向が、管状の燃焼室から噴出する燃焼火炎と同方向で、且つ燃焼火炎と同方向に旋回していることを特徴とする１記載の管状火炎バーナ。
４  前記二次ガスが、燃料、酸素含有ガスまたはそれらを予混合したものであることを特徴とする１乃至３の何れか一つに記載の管状火炎バーナ。
５  ４記載の管状火炎バーナを、ラジアントチューブの一端または両端に装着したことを特徴とするラジアントチューブ式加熱装置。
６  ラジアントチューブの一端または両端に装着した管状火炎バーナの燃焼に用いる一次ガス、および／または二次ガスを、前記管状火炎バーナの燃焼排ガスにより予熱することを特徴とする５記載のラジアントチューブ式加熱装置。
７  ラジアントチューブの両端に管状火炎バーナを取り付けた場合は、前記管状火炎バーナが交番燃焼することを特徴とする５または６記載のラジアトチューブ式加熱装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、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るので、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好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
【０００９】
図１は本発明の一実施形態に係る管状火炎バーナの構造を説明する図で、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は管状火炎バーナを火炎噴出側からみた正面図を示す。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は二次ガスを吹き込むノズル、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は旋回流を示す。
【００１０】
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の夫々を吹き込み旋回流ｄを形成するノズル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、旋回流ｄの進行方向に沿って二次ガスを直線的に噴出させるノズル１１ｄ，１１ｃを備える。尚、前述の如くノズル１１ａ，１１ｂには、燃料と酸素含有ガスを予め混合したものを吹き込んでも良い。
【００１１】
本発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。二次ガスは、燃料、酸素含有ガスまたはこれらを予混合したガスのいずれか、又は、低NOｘ化のために蒸気やＡｒカ゛ス等の不活性ガスでも良い。本発明において一次ガス、二次ガスを吹き込むノズルの本数は特に規定しない。
【００１２】
側室１２から噴出する二次ガスは、燃料、酸素含有ガス、またはこれらを予混合したガスのいずれであっても、燃焼室１３から噴出する燃焼火炎の外周部を覆い、燃焼火炎の温度を低下させ、且つ完全燃焼を促進させる。側室１２の開放端側の形状は、直進する二次ガスを流れを妨げない形状であれば良く特に規定しない。図１（ｂ）のように、全面が開放されたり、円弧状でも良い。
【００１３】
図２に、側室１２を管状体とし、燃焼室１３の外周部に複数本を配置した管状火炎バーナの正面図を示す。
【００１４】
図３は、本発明の他の実施形態を示し、二次ガスを旋回流とするため、二次ガスを側室１２ａ内に噴出させるノズル１１ｅ，１１ｆを一次ガス用ノズル１１ａ，１１ｂと同じように取りつけた管状火炎バーナの概略断面図を示す。
【００１５】
図４は、本発明の他の実施形態を示し、両端を開放し、それぞれの端部から一次ガスによる燃焼火炎を噴出させる燃焼室と、その外周部に二次ガスを供給する側室を設けた管状火炎バーナの概略断面図を示す。
【００１６】
図において、ｃ１、ｃ２は二次ガス、ｄ１，ｄ２は燃焼室１３内に吹き込まれた一次ガス（燃料ａおよび酸素含有ガスｂの夫々）により形成される旋回流を示す。その他の符号は図１と同じとする。
【００１７】
二次ガスｃ１、ｃ２を、ノズル１１ｃ、１１ｄにより側室１２内に噴出し、その開放された端部から、燃焼火炎の外周部を覆うように噴出させる。ノズル１１ｃ、１１ｄの噴射方向を調整し、二次ガスｃ１，ｃ２を旋回流ｄ１、ｄ２の進行方向にあわせて直線状に噴出させたり、旋回流ｄ１、ｄ２の旋回方向にあわせて旋回させる。
【００１８】
一次ガスは燃料、酸素含有ガスの夫々またはこれらを予混合したガスとすることができる。二次ガスは燃料、酸素含有ガスまたはこれらを予混合したガスとすることができる。
【００１９】
図５は、本発明に係る管状火炎バーナを取りつけたラジアントチューブ式加熱装置の概略断面図を示し、本発明に係る管状火炎バーナ１は燃焼火炎ｇが外周部に噴出される二次ガスによって覆われるため、拡がることがなくラジアントチューブ２に接触しないため、チューブの減耗や熱的劣化が防止できる。
【００２０】
図６は、本発明に係る管状火炎バーナを用いた交番燃焼型ラジアントチューブ式加熱装置の概略断面図を示し、ラジアントチューブ２の両端部に本発明に係る管状火炎バーナ１を装着する。燃料ａ，酸素含有ガスｂおよびこれらを予混合したものは、熱交換器４を用いて、交番燃焼する管状火炎バーナ１の燃焼排ガスにより予熱する。図は予混合したガスを予熱する場合を示す。また、酸素含有カ゛ス又は燃料カ゛スのみを予熱しても良い。
【００２１】
ラジアントチューブに管状火炎バーナを取りつける方法は特に規定しない。図７に示すように、ラジアントチューブ２の端部の内部に装着したり、図８に示すようにラジアントチューブ２の両端部にノズル１１ｅ，１１ｆを取り付け、管状火炎バーナの側室とすることも可能である。尚、前述の如くノズル１１ａ、１１ｂには、燃料及び酸素含有ガスを予め混合したものを吹き込んでも良い。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る管状火炎バーナを説明する概略図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は正面図。
【図２】本発明の他の実施形態に係る管状火炎バーナを説明する正面図。
【図３】本発明の他の実施形態に係る管状火炎バーナを説明する正面図。
【図４】本発明の他の実施形態に係る管状火炎バーナを説明する側断面図。
【図５】本発明の一実施形態に係るラジアントチューブ式加熱装置を説明する概略断面図。
【図６】本発明の他の実施形態に係るラジアントチューブ式加熱装置を説明する概略断面図。
【図７】本発明の他の実施形態に係るラジアントチューブ式加熱装置の管状火炎バーナの装着部を説明する概略断面図。
【図８】本発明の他の実施形態に係るラジアントチューブ式加熱装置の管状火炎バーナの装着部を説明する概略断面図。
【図９】従来例。
【符号の説明】
【００２３】
１      管状火炎バーナ
１１    ノズル
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
２０    燃料（従来例）
３０    酸素含有ガス（従来例）
１３０  燃焼室（従来例）
１４０  パイロットバーナ（従来例）
ａ      燃料
ｂ      酸素含有ガス
ｃ、ｃ１、ｃ２      二次ガス
ｄ、ｄ１、ｄ２      旋回流
ｇ      燃焼火炎
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
３ａ    炉壁
４      熱交換器
５      切換弁
【図１】
2005188844.tif 000003
【図２】
2005188844.tif 000004
【図３】
2005188844.tif 000005
【図４】
2005188844.tif 000006
【図５】
2005188844.tif 000007
【図６】
2005188844.tif 000008
【図７】
2005188844.tif 000009
【図８】
2005188844.tif 000010
【図９】
2005188844.tif 000011