(57)【要約】【課題】発熱量が３００ｋｃａｌ／Ｎｍ3 （１２５５．８ｋＪ／Ｎｍ3 ）以下と低い排ガスを、バーナーの燃料ガスとして有効利用できるようにする。【解決手段】管状火炎バーナーを用い、燃焼室内に、燃料ガス用のガス導入ノズル２２，２４から燃料ガスを導入し、酸素含有ガス用のガス導入ノズル２１，２３から酸素含有ガスを導入して、燃料ガスを旋回させながら燃焼させる。酸素含有ガスとして、酸素含有率が６０体積％以上のガスを使用し、酸素含有ガスの導入量を、理論酸素量に対する供給酸素量の比が１．０〜１．４となる範囲で行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長さ方向一端が開放された管状の燃焼室の他端に、管の断面円の接線方向に沿って延びるようにガス導入ノズルが設けられている管状火炎バーナーを用い、前記ガス導入ノズルから燃焼室内に燃料ガスと酸素含有ガスを導入して、燃料ガスを旋回させながら燃焼させるバーナーの燃焼方法であって、
酸素含有ガスとして、酸素含有率が６０体積％以上のガスを使用し、酸素含有ガスの導入量を、理論酸素量に対する供給酸素量の比が１．０〜１．４となる範囲で行うことを特徴とするバーナーの燃焼方法。
【請求項２】
燃料ガスとして、発熱量が３００ｋｃａｌ／Ｎｍ3 （１２５５．８ｋＪ／Ｎｍ3 ）以下のガスを使用する請求項１記載のバーナーの燃焼方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、バーナーの燃焼方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、製鉄所の排ガスを有効利用することが求められている。高炉ガスや転炉ガスは比較的発熱量が高いため、バーナーの燃料ガスとして使用されているが、コークス乾式消火装置（コークス炉で乾留された赤熱コークスを、冷却塔内を流れる不活性ガスで消火する設備で、略称「ＣＤＱ」。）で生じる赤熱コークスの顕熱から回収されたガスは、発熱量が３００ｋｃａｌ／Ｎｍ3 （１２５５．８ｋＪ／Ｎｍ3 ）以下と低いため、バーナーの燃料ガスとしては使用されていない。
【０００３】
下記の特許文献１には、長さ方向一端が開放された管状の燃焼室の他端に、管の断面円の接線方向に沿って延びるようにガス導入ノズルが設けられている管状火炎バーナーが開示されている。このバーナーでは、前記ガス導入ノズルから燃焼室内に燃料ガスと酸素含有ガスを導入して、燃料ガスを旋回させながら燃焼させている。
また、ガスの導入方法として、燃料ガスと酸素含有ガスを予め混合して同じガス導入ノズルから導入するか、燃料ガス用と酸素含有ガス用とで別のガス導入ノズルを設けて、別々に導入することが記載されている。さらに、酸素含有ガスとして、空気、酸素、酸素富化空気（空気に酸素を加えたもの）、酸素・排ガス混合ガスなどが例示されている。
【０００４】
下記の特許文献２には、酸素含有ガスを酸素富化空気（好ましくは酸素濃度が２５〜３０％）とすることで、排ガスの量が減少し、排ガスとともに大気中に放出される顕熱を減少させて、熱効率を高めて省エネルギ化を図ることができると記載されている。
【特許文献１】特開平１1 −２８１０１５号公報の［特許請求の範囲］および［００１７］
【特許文献２】特開２００１−１４１２０７号公報の［００９６］
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、発熱量が３００ｋｃａｌ／Ｎｍ3 （１２５５．８ｋＪ／Ｎｍ3 ）以下と低い排ガスを、バーナーの燃料ガスとして有効利用できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、長さ方向一端が開放された管状の燃焼室の他端に、管の断面円の接線方向に沿って延びるようにガス導入ノズルが設けられている管状火炎バーナーを用い、前記ガス導入ノズルから燃焼室内に燃料ガスと酸素含有ガスを導入して、燃料ガスを旋回させながら燃焼させるバーナーの燃焼方法であって、酸素含有ガスとして、酸素含有率が６０体積％以上のガスを使用し、酸素含有ガスの導入量を、理論酸素量に対する供給酸素量の比が１．０〜１．４となる範囲で行うことを特徴とするバーナーの燃焼方法を提供する。
この燃焼方法によれば、燃料ガスとして、発熱量が３００ｋｃａｌ／Ｎｍ3 （１２５５．８ｋＪ／Ｎｍ3 ）以下のガスを使用した場合でも、バーナーの燃焼が安定して継続できる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、発熱量が３００ｋｃａｌ／Ｎｍ3 （１２５５．８ｋＪ／Ｎｍ3 ）以下と低い排ガスであっても、バーナーの燃料ガスとして有効利用することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、この実施形態で使用した管状火炎バーナーを示す部分破断正面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
この管状火炎バーナーは、長さ方向一端（図１の左端）が開放され、他端（図１の右端）が閉塞板１１により閉塞された管状の燃焼室１と、４本のガス導入ノズル２１〜２４を備えている。４本のガス導入ノズル２１〜２４は、燃焼室１をなす管の断面円の接線方向に沿って延びるように、先端が、燃焼室１をなす管に設けた穴に嵌め入れて固定されている。
【０００９】
ガス導入ノズル２１は鉛直方向に沿って上方から燃焼室１に向かい、ガス導入ノズル２２は水平方向に沿って図１の手前側から燃焼室１に向かい、ガス導入ノズル２３は鉛直方向に沿って下方から燃焼室１に向かい、ガス導入ノズル２４は水平方向に沿って図１の奥側から燃焼室１に向かい、この順に図２で時計回りに配置されている。そして、鉛直方向に延びるガス導入ノズル２１，２３は酸素含有ガス供給配管に接続され、水平方向に延びるガス導入ノズル２２，２４は燃料ガス供給配管に接続されている。
【００１０】
この管状火炎バーナーの燃焼室１内に、燃料ガス用のガス導入ノズル２２，２４から燃焼室内に燃料ガスを導入し、酸素含有ガス用のガス導入ノズル２１，２３から酸素含有ガスを導入すると、燃焼室１の内部１０で燃料ガスと酸素含有ガスが急速に混合されて旋回流が形成される。そして、図示されない点火プラグを作動させて、この旋回流に点火することにより、図２に示すように、燃料ガスが旋回しながら燃焼して円筒状の火炎帯３が生じる。
【００１１】
なお、この実施形態では、４本のガス導入ノズルを有する管状火炎バーナーを用い、燃料ガスと酸素含有ガスを各々２カ所から導入しているが、２本のガス導入ノズルを有する管状火炎バーナーを用い、燃料ガスと酸素含有ガスを各々１カ所から導入してもよい。また、鉛直方向に沿って燃焼室に向かうガス導入ノズルを酸素含有ガス導入用とし、水平方向に沿って燃焼室に向かうガス導入ノズルを燃料ガス導入用としているが、その逆であってもよい。
【００１２】
この管状火炎バーナーを用い、燃料ガス用のガス導入ノズル２２，２４から、試験No. 毎に発熱量が下記のように異なる燃料ガスを導入し、酸素含有ガス用のガス導入ノズル２１，２３から、試験No. 毎に酸素濃度が下記のように異なる酸素含有ガスを、理論酸素量に対する供給酸素量の比が１．０、１．２、１．４となるように導入し、各条件で燃焼可能な燃料ガスの最低発熱量を調べた。
【００１３】
酸素含有ガスとしては、空気に酸素ガスを添加して酸素含有率を３０、５０、６０、７０体積％の各値とした酸素富化空気と、１００％空気と、１００％酸素ガスを導入した。燃料ガスとしては、発熱量が９００ｋｃａｌ／Ｎｍ3 （３７６７．４ｋＪ／Ｎｍ3 ）である高炉ガスに窒素ガスを添加して、発熱量を２５０〜４５０ｋｃａｌ／Ｎｍ3 の範囲で１ｋｃａｌ／Ｎｍ3 （４．１８６ｋＪ／Ｎｍ3 ）ずつ変化させたものを導入した。
燃料ガスは加熱せずにそのまま（２０℃）、酸素含有ガスはそのまま（２０℃で）導入するか、予め４００℃に加熱して導入した。
酸素含有ガスを加熱せずに導入した場合の結果を下記の表１に、酸素含有ガスを４００℃に加熱して導入した場合の結果を下記の表２に示す。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
【表２】
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【００１６】
表１の結果から分かるように、酸素含有ガスを加熱せずに導入した場合には、酸素含有ガスの導入量を、理論酸素量に対する供給酸素量の比が１．０になるようにした場合に、酸素含有率が６０体積％以上のガスを使用することで、燃焼可能な最低発熱量を３００ｋｃａｌ／Ｎｍ3 （１２５５．８ｋＪ／Ｎｍ3 ）以下とすることができる。また、酸素含有ガスの導入量を、理論酸素量に対する供給酸素量の比が１．２、１．４になるようにした場合には、酸素含有率が６０体積％以上のガスを使用することで、燃焼可能な最低発熱量を３０６ｋｃａｌ／Ｎｍ3 （１２８０．９ｋＪ／Ｎｍ3 ）以下とすることができる。
【００１７】
表２の結果から分かるように、酸素含有ガスを４００℃に加熱して導入した場合には、酸素含有ガスの導入量を、理論酸素量に対する供給酸素量の比が１．０、１．２、１．４になるようにしたいずれの場合でも、酸素含有率が６０体積％以上のガスを使用することで、燃焼可能な最低発熱量を３００ｋｃａｌ／Ｎｍ3 （１２５５．８ｋＪ／Ｎｍ3 ）以下とすることができる。特に、酸素含有ガスの導入量を、理論酸素量に対する供給酸素量の比が１．０、１．２になるようにした場合には、酸素含有率が４０体積％以上のガスを使用することで、燃焼可能な最低発熱量を３００ｋｃａｌ／Ｎｍ3 （１２５５．８ｋＪ／Ｎｍ3 ）以下とすることができる。
【００１８】
なお、拡散火炎バーナー（日本ファーネス社製のＣＢＵ型）を用いた場合には、１００％酸素ガスを予め４００℃に加熱して導入した場合でも、燃焼可能な最低発熱量は、理論酸素量に対する供給酸素量の比が１．０の場合に６００ｋｃａｌ／Ｎｍ3 （２５１１．６ｋＪ／Ｎｍ3 ）、１．２の場合に６５０ｋｃａｌ／Ｎｍ3 （２７２０．９ｋＪ／Ｎｍ3 ）、１．４の場合に７００ｋｃａｌ／Ｎｍ3 （２９３０．２ｋＪ／Ｎｍ3 ）であった。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態で使用した管状火炎バーナーを示す部分破断正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  燃焼室
１０  燃焼室の内部
１１  閉塞板
２１〜２４  ガス導入ノズル
３  火炎帯
【図１】
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【図２】
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