Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP6043393B2 - Burner flame formation method - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6043393B2 - Burner flame formation method - Google Patents

Burner flame formation method Download PDF

Info

Publication number
JP6043393B2
JP6043393B2 JP2015073096A JP2015073096A JP6043393B2 JP 6043393 B2 JP6043393 B2 JP 6043393B2 JP 2015073096 A JP2015073096 A JP 2015073096A JP 2015073096 A JP2015073096 A JP 2015073096A JP 6043393 B2 JP6043393 B2 JP 6043393B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxidant
burner
flame
fuel gas
primary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015073096A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016191533A (en
Inventor
康之 山本
康之 山本
義之 萩原
義之 萩原
尚樹 清野
尚樹 清野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Sanso Holdings Corp
Original Assignee
Nippon Sanso Holdings Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Sanso Holdings Corp filed Critical Nippon Sanso Holdings Corp
Priority to JP2015073096A priority Critical patent/JP6043393B2/en
Publication of JP2016191533A publication Critical patent/JP2016191533A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6043393B2 publication Critical patent/JP6043393B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Landscapes

  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)

Description

本発明は、鉄、非鉄、セラミックス等の製造に使用される加熱炉や焼成炉に使用されるバーナの火炎形成方法に関する。   The present invention relates to a flame forming method for a burner used in a heating furnace or a firing furnace used for manufacturing iron, non-ferrous metal, ceramics and the like.

従来、鉄、非鉄金属、セラミックス等の製造に使用される加熱炉では、空気バーナが用いられている。また、加熱炉の出口には、熱交換器が設けられており、当該空気バーナに用いる空気の温度が200〜500℃の範囲内の温度となるように、空気を予熱している。   Conventionally, an air burner is used in a heating furnace used for manufacturing iron, non-ferrous metal, ceramics and the like. Further, a heat exchanger is provided at the outlet of the heating furnace, and the air is preheated so that the temperature of the air used for the air burner becomes a temperature in the range of 200 to 500 ° C.

バーナの熱効率の向上を図る燃焼方法として、燃焼用空気に酸素を添加する酸素富化燃焼法がある。酸素富化燃焼法では、酸素濃度を高くすることで、火炎の温度や輝度が向上し、輻射伝熱効率が向上するため、バーナの熱効率の向上を図ることが可能となる。
このような酸素富化燃焼法を用いるバーナとしては、例えば、特許文献1に開示された酸素富化燃焼バーナがある。
As a combustion method for improving the thermal efficiency of a burner, there is an oxygen-enriched combustion method in which oxygen is added to combustion air. In the oxygen-enriched combustion method, by increasing the oxygen concentration, the temperature and brightness of the flame are improved and the radiant heat transfer efficiency is improved, so that the thermal efficiency of the burner can be improved.
As a burner using such an oxygen-enriched combustion method, for example, there is an oxygen-enriched combustion burner disclosed in Patent Document 1.

しかし、従来の酸素富化燃焼バーナでは、空気燃焼法と比較して、火炎の温度が上昇するため、生成されるNOの量が増加してしまうという問題があった。特に、加熱炉内の燃焼用空気を予熱する場合、生成されるNOの量が極端に増加してしまう。
また、火炎において、局所的な高温部が形成されてしまうため、火炎の温度を均一にすることが困難であった。
However, in the conventional oxygen-enriched combustion burner, as compared with the air combustion method, the flame temperature rises, the amount of the NO X to be generated is a problem that increases. In particular, when preheating the combustion air in the heating furnace, the amount of the NO X generated is increased extremely.
Moreover, since a local high temperature part will be formed in a flame, it was difficult to make the flame temperature uniform.

一方、特許文献2には、低NOバーナが開示されている。具体的には、特許文献2には、バーナタイルの中心部に設けた燃料ノズルの周囲に複数の主空気噴出口を燃料ノズルと若干の距離を隔てて設けることにより、炉内の排ガスを誘引するようにした自己排ガス再循環型低NOバーナにおいて、燃料ノズルの周囲に、燃料ノズルに近接して複数の補助空気ノズルを設け、補助空気ノズルから0.1〜5.0kg/cmの高圧空気を噴出せしめて成る低NOバーナが開示されている。 On the other hand, Patent Document 2 discloses a low NO X burner. Specifically, in Patent Document 2, the exhaust gas in the furnace is attracted by providing a plurality of main air outlets at a distance from the fuel nozzle around the fuel nozzle provided at the center of the burner tile. In the self-exhaust gas recirculation type low NO X burner, a plurality of auxiliary air nozzles are provided in the vicinity of the fuel nozzles in the vicinity of the fuel nozzles, and 0.1 to 5.0 kg / cm 2 from the auxiliary air nozzles. A low NO X burner is disclosed which is made by ejecting high pressure air.

また、特許文献2には、バーナの中心から供給される燃料ガスを噴出させ、燃料ガスの外側から補助空気を噴出させることで形成される火炎(1次火炎)の周りに、酸素濃度の高い主空気が供給されることが開示されている。   Patent Document 2 discloses a high oxygen concentration around a flame (primary flame) formed by ejecting fuel gas supplied from the center of a burner and ejecting auxiliary air from the outside of the fuel gas. It is disclosed that main air is supplied.

特開平10−169929号公報JP-A-10-169929 特開平11−173506号公報JP 11-173506 A

しかしながら、特許文献2に開示された低NOバーナでは、中心から供給される燃料ガス、及び補助空気で形成される火炎の周りに、酸素濃度の高い主空気が供給されるため、火炎の外周部の温度が上昇して、NOの生成量が増加してしまうという問題があった。 However, in the low NO X burner disclosed in Patent Document 2, main air having a high oxygen concentration is supplied around the flame formed by the fuel gas supplied from the center and the auxiliary air. the temperature of the part is increased, the amount of the NO X is disadvantageously increased.

そこで本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、酸素富化燃焼時において、火炎を均一な温度にして、NOの生成を抑制することの可能なバーナの火炎形成方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, when oxygen-enriched combustion, and the flame at a uniform temperature, providing a flame formation method possible burners to suppress the generation of the NO X This is the issue.

上記課題を解決するため、請求項に係る発明によれば、所定の方向に延在するバーナ本体と、該バーナ本体の先端の中心に配置され、1次酸化剤を噴出する1次酸化剤噴出口と、該1次酸化剤噴出口の外側に位置する前記バーナ本体の先端に配置され、燃料ガスを噴出する燃料ガス噴出口と、前記バーナ本体の外側に設けられるとともに、前記バーナ本体の中心軸に対して回転対称に配置され、2次酸化剤を噴出する複数の2次酸化剤噴出口と、該複数の2次酸化剤噴出口と前記燃料ガス噴出口との間に設けられ、3次酸化剤を旋回流として噴出する3次酸化剤噴出口と、を有するバーナを用いたバーナの火炎形成方法であって、前記バーナ本体の延在方向と同じ方向に、前記1次酸化剤及び前記燃料ガスを噴出させるとともに、前記バーナ本体の延在方向と同じ方向に、旋回流として前記3次酸化剤を噴出させ、前記1次酸化剤の噴出速度を前記燃料ガスの噴出速度よりも速くし、前記バーナ本体の中心軸から離間する方向に前記2次酸化剤を噴出させることで、火炎を形成することを特徴とするバーナの火炎形成方法が提供される。 In order to solve the above-described problem , according to the first aspect of the present invention, a burner body extending in a predetermined direction and a primary oxidant that is disposed at the center of the tip of the burner body and ejects a primary oxidant. A jet port, a fuel gas jet port for jetting fuel gas disposed at the tip of the burner body located outside the primary oxidant jet port, an outer side of the burner body, A plurality of secondary oxidant jets that are disposed rotationally symmetrically with respect to the central axis, and jet the secondary oxidant, and are provided between the plurality of secondary oxidant jets and the fuel gas jet; A burner flame forming method using a burner having a tertiary oxidant jet outlet for jetting a tertiary oxidant as a swirling flow, wherein the primary oxidant is in the same direction as the extending direction of the burner body. And ejecting the fuel gas and the bar The tertiary oxidant is ejected as a swirling flow in the same direction as the main body extending direction, the primary oxidant is ejected at a speed higher than the fuel gas ejection speed, and is separated from the central axis of the burner body. There is provided a flame forming method for a burner, characterized in that a flame is formed by ejecting the secondary oxidant in a direction to perform.

また、請求項に係る発明によれば、前記1次酸化剤の噴出速度が100m/s以上300m/s以下で、かつ前記燃料ガスの噴出速度を50m/s以上150m/s以下の範囲内であることを特徴とする請求項1記載のバーナの火炎形成方法が提供される。 According to the invention of claim 2 , the primary oxidant ejection speed is in the range of 100 m / s to 300 m / s, and the fuel gas ejection speed is in the range of 50 m / s to 150 m / s. flame formation method of claim 1 Symbol mounting of the burner, characterized in that it is provided.

また、請求項に係る発明によれば、前記バーナは、前記バーナ本体の先端に拡がり角度が0°以上30°以下とされた燃焼室を有しており、前記1次酸化剤及び前記燃料ガスは、前記燃焼室に噴出することを特徴とする請求項1または2記載のバーナの火炎形成方法が提供される。 According to a third aspect of the present invention, the burner has a combustion chamber having an expansion angle of 0 ° or more and 30 ° or less at the tip of the burner body, and the primary oxidant and the fuel 3. A burner flame forming method according to claim 1, wherein the gas is ejected into the combustion chamber.

また、請求項に係る発明によれば、前記バーナ本体の中心軸と前記2次酸化剤の噴出方向とが成す角度を、0°以上30°以下にすることを特徴とする請求項1ないしのうち、いずれか1項記載のバーナの火炎形成方法が提供される。 According to a fourth aspect of the present invention, the angle formed by the central axis of the burner body and the ejection direction of the secondary oxidant is 0 ° or more and 30 ° or less. 3. A method for forming a flame of a burner according to any one of 3 is provided.

また、請求項に係る発明によれば、前記燃料ガス噴出口に供給される前記燃料ガスを完全燃焼させる際に必要な酸素量を100%とした場合において、前記1次酸化剤噴出口に供給される前記1次酸化剤に含まれる酸素量が5%以上30%以下であることを特徴とする請求項1ないしのうち、いずれか1項記載のバーナの火炎形成方法が提供される。 According to the fifth aspect of the present invention, when the amount of oxygen necessary for complete combustion of the fuel gas supplied to the fuel gas outlet is 100%, the primary oxidant outlet is of claims 1 to 4, wherein the flame forming method of the burner according to any one is provided that the amount of oxygen contained in the primary oxidizing agent supplied is 5% to 30% .

また、請求項に係る発明によれば、前記2次酸化剤噴出口に供給する前記2次酸化剤の流量Bと、前記3次酸化剤噴出口に供給する前記3次酸化剤の流量Cと、した場合、下記式(1)が成り立つことを特徴とする請求項なしいしのうち、いずれか1項記載のバーナの火炎形成方法が提供される。
0≦C/(B+C)≦0.4 ・・・(1)
According to the sixth aspect of the invention, the flow rate B of the secondary oxidant supplied to the secondary oxidant jet and the flow rate C of the tertiary oxidant supplied to the tertiary oxidant jet. Then, the following formula (1) is established, and the burner flame forming method according to any one of claims 1 to 5 is provided.
0 ≦ C / (B + C) ≦ 0.4 (1)

また、請求項に係る発明によれば、前記1次酸化剤に含まれる酸素濃度が80%以上であり、前記2次酸化剤が空気であることを特徴とする請求項1ないしのうち、いずれか1項記載のバーナの火炎形成方法が提供される。 Further, the invention according to claim 7, wherein is 1-order concentration of oxygen contained in the oxidizing agent is 80% or more, of claims 1 to 6, wherein the secondary oxidant is air A burner flame forming method according to any one of the preceding claims is provided.

本発明によれば、酸素富化燃焼時において、火炎を均一な温度にして、NOの生成を抑制できる。 According to the present invention, at the time of oxygen-enriched combustion, the flame can be brought to a uniform temperature and the production of NO X can be suppressed.

本発明の第1の実施の形態のバーナの火炎形成方法を実施する際に使用するバーナの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the burner used when implementing the flame formation method of the burner of the 1st Embodiment of this invention. 図1に示す炉壁に固定されたバーナをD視した正面図である。It is the front view which looked at the burner fixed to the furnace wall shown in FIG. 本発明の第2の実施の形態のバーナの火炎形成方法を実施する際に使用するバーナの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the burner used when implementing the flame formation method of the burner of the 2nd Embodiment of this invention. 図3に示す炉壁に固定されたバーナをI視した正面図である。It is the front view which looked at the burner fixed to the furnace wall shown in FIG. 比較例で使用したバーナの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the burner used by the comparative example. 実験例2で取得したC/(B+C)とNO濃度(O11%換算)との関係を示すグラフである。It is a graph showing the relationship between the C / obtained in Experimental Example 2 (B + C) and NO X concentration (O 2 11% conversion). 前面部材本体の前面からの距離と試験炉の内壁の温度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the distance from the front surface of a front member main body, and the temperature of the inner wall of a test furnace. 1次酸化剤の噴出速度とNO濃度(O11%換算)及びCO濃度との関係を示すグラフである。Is a graph showing the relationship between the blowing speed and the NO X concentration (O 2 11% conversion) and CO concentration of the primary oxidant. 燃料ガスの噴出速度とNO濃度(O11%換算)及びCO濃度との関係を示すグラフである。Is a graph showing the relationship between the blowing speed and the NO X concentration (O 2 11% conversion) and CO concentration of the fuel gas. 酸化剤全体の流量に対する1次酸化剤の流量割合とNO濃度(O11%換算)及びCO濃度との関係を示す。The relationship between the flow rate ratio of the primary oxidant to the flow rate of the entire oxidant, the NO X concentration (O 2 11% conversion), and the CO concentration is shown.

以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際のバーナの寸法関係とは異なる場合がある。   Embodiments to which the present invention is applied will be described below in detail with reference to the drawings. The drawings used in the following description are for explaining the configuration of the embodiment of the present invention, and the size, thickness, dimensions, etc. of each part shown in the drawings may be different from the actual dimensional relationship of the burner. is there.

(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態のバーナの火炎形成方法を実施する際に使用するバーナの概略構成を示す断面図である。図1では、説明の便宜上、バーナ10の構成要素ではない、加熱炉11(炉壁12も含む)を図示する。つまり、図1では、一例として、加熱炉11にバーナ10を設けた場合を図示している。
図1において、Eはバーナ本体17の中心軸(以下、「中心軸E」という)、Xは中心軸Eの延在方向(以下、「方向X」という)、Fは2次酸化剤の噴出方向(以下、「方向F」という)、Gは方向Xの一方向であって、1次酸化剤及び燃料ガスの噴出方向(以下、「方向G」という)をそれぞれ示している。
図2は、図1に示す炉壁に固定されたバーナをD視した正面図である。図2において、図1に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a burner used when performing the flame forming method of the burner according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, for convenience of explanation, a heating furnace 11 (including a furnace wall 12) that is not a component of the burner 10 is illustrated. That is, in FIG. 1, the case where the burner 10 is provided in the heating furnace 11 is illustrated as an example.
In FIG. 1, E is a central axis of the burner body 17 (hereinafter referred to as “central axis E”), X is an extending direction of the central axis E (hereinafter referred to as “direction X”), and F is a jet of secondary oxidant. A direction (hereinafter referred to as “direction F”), G is a direction of the direction X, and indicates the ejection direction of the primary oxidant and the fuel gas (hereinafter referred to as “direction G”).
FIG. 2 is a front view of the burner fixed to the furnace wall shown in FIG. 2, the same components as those in the structure shown in FIG.

初めに、図1及び図2を参照して、第1の実施の形態のバーナの火炎形成方法を実施する際に使用するバーナ10の構成について説明する。
バーナ10は、風箱15と、バーナ本体17と、を有する。風箱15は、筒状部材21と、ガイド部材22と、背面部材23と、前面部材25と、フランジ部26と、を有する。
First, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, the structure of the burner 10 used when implementing the flame formation method of the burner of 1st Embodiment is demonstrated.
The burner 10 includes an air box 15 and a burner body 17. The wind box 15 includes a cylindrical member 21, a guide member 22, a back member 23, a front member 25, and a flange portion 26.

筒状部材21は、筒状部材本体28と、2次酸化剤導入口29と、を有する。筒状部材本体28は、方向Xに延在するように配置されている。筒状部材本体28は、その内部に2次酸化剤が導入される空間31を有する。筒状部材本体28の形状は、例えば、円筒形状とすることができる。   The tubular member 21 has a tubular member main body 28 and a secondary oxidant introduction port 29. The cylindrical member main body 28 is disposed so as to extend in the direction X. The cylindrical member body 28 has a space 31 into which a secondary oxidant is introduced. The shape of the cylindrical member main body 28 can be a cylindrical shape, for example.

2次酸化剤導入口29は、筒状部材本体28の上部を貫通するように設けられている。2次酸化剤導入口29は、2次酸化剤供給ライン(図示せず)を介して、2次酸化剤供給源(図示せず)と接続されている。2次酸化剤導入口29は、空間31内に2次酸化剤を導入するための導入口である。
2次酸化剤供給源(図示せず)が供給する2次酸化剤としては、例えば、酸素、酸素富化空気、空気のうちの、いずれか1種を用いることができる。
上述した2次酸化剤導入口29及び空間31は、2次酸化剤を供給する際の経路として機能する。
The secondary oxidant introduction port 29 is provided so as to penetrate the upper part of the cylindrical member main body 28. The secondary oxidant inlet 29 is connected to a secondary oxidant supply source (not shown) via a secondary oxidant supply line (not shown). The secondary oxidant inlet 29 is an inlet for introducing the secondary oxidant into the space 31.
As the secondary oxidant supplied from a secondary oxidant supply source (not shown), for example, any one of oxygen, oxygen-enriched air, and air can be used.
The secondary oxidant inlet 29 and the space 31 described above function as a path for supplying the secondary oxidant.

ガイド部材22は、筒状部材21よりもかなり厚さの薄い部材であり、筒状部材21の先端面を除く、外面を覆うように配置されている。ガイド部材22は、筒状部材21の先端から突出するように設けられている。
ガイド部材22のうち、筒状部材21の先端から突出した部分は、炉壁12に形成された貫通部12Aに配置されており、貫通部12Aを区画する炉壁12と接触している。
The guide member 22 is a member that is considerably thinner than the cylindrical member 21, and is disposed so as to cover the outer surface excluding the front end surface of the cylindrical member 21. The guide member 22 is provided so as to protrude from the tip of the cylindrical member 21.
A portion of the guide member 22 that protrudes from the tip of the cylindrical member 21 is disposed in a through portion 12A formed in the furnace wall 12 and is in contact with the furnace wall 12 that defines the through portion 12A.

背面部材23は、第1の部分23−1と、第2の部分23−2と、貫通穴23Aと、を有する。
第1の部分23−1は、空間31の後端内に収容されており、空間31の内径と略等しい外径とされている。例えば、空間31の形状が円柱形状の場合、第1の部分23−1の形状も円柱形状とすることができる。
The back member 23 includes a first portion 23-1, a second portion 23-2, and a through hole 23A.
The first portion 23-1 is accommodated in the rear end of the space 31 and has an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the space 31. For example, when the shape of the space 31 is a cylindrical shape, the shape of the first portion 23-1 can also be a cylindrical shape.

第2の部分23−2は、第1の部分23−1と一体に構成されており、筒状部材21の外側に配置されている。第2の部分23−2は、第1の部分23−1よりもかなり厚さの薄い部材である。
第2の部分23−2は、第1の部分23−1よりも拡径された部材であり、ボルト33により、筒状部材本体28の後端に固定されている。これにより、風箱15の後端側が気密されている。
The second portion 23-2 is configured integrally with the first portion 23-1 and is disposed outside the cylindrical member 21. The second portion 23-2 is a member that is considerably thinner than the first portion 23-1.
The second portion 23-2 is a member whose diameter is larger than that of the first portion 23-1, and is fixed to the rear end of the tubular member main body 28 by a bolt 33. Thereby, the rear end side of the wind box 15 is airtight.

貫通穴23Aは、第1及び第2の部分23−1,23−2の中心を方向Xに貫通するように設けられている。貫通穴23Aの径は、バーナ本体17の外径と略等しくなるように構成されている。貫通穴23Aは、バーナ本体17の後端側を挿入するための穴である。
上記構成とされた背面部材23は、バーナ本体17の後端側を支持する機能を有する。
The through hole 23A is provided so as to penetrate the center of the first and second portions 23-1 and 23-2 in the direction X. The diameter of the through hole 23 </ b> A is configured to be substantially equal to the outer diameter of the burner body 17. The through hole 23 </ b> A is a hole for inserting the rear end side of the burner body 17.
The back member 23 configured as described above has a function of supporting the rear end side of the burner body 17.

前面部材25は、前面部材本体34と、挿入穴35と、燃焼室37と、複数の2次酸化剤噴出口38と、を有する。
前面部材本体34は、板状とされた部材であり、平坦な前面34a及び背面34bを有する。前面部材本体34は、背面34bが筒状部材28の先端面28Aと接触するように配置されている。
前面部材本体34は、その一部がガイド部材22内に配置されており、残部がガイド部材22から突出している。前面部材本体34は、炉壁12を貫通する貫通部12Aに収容されている。これにより、前面部材本体34の前面34aは、加熱炉11内の雰囲気に露出されている。
The front member 25 includes a front member main body 34, an insertion hole 35, a combustion chamber 37, and a plurality of secondary oxidant ejection ports 38.
The front member body 34 is a plate-shaped member, and has a flat front surface 34a and a back surface 34b. The front member main body 34 is disposed such that the back surface 34b is in contact with the front end surface 28A of the cylindrical member 28.
A part of the front member body 34 is disposed in the guide member 22, and the remaining part projects from the guide member 22. The front member main body 34 is accommodated in a through portion 12A that penetrates the furnace wall 12. As a result, the front surface 34 a of the front member body 34 is exposed to the atmosphere in the heating furnace 11.

挿入穴35は、背面34b側から前面部材本体34の中央部を貫通させた穴である。挿入穴35は、バーナ本体17の先端が挿入される部分である。
挿入穴35の直径は、バーナ本体17の先端の外径と略等しくなるように構成されている。
The insertion hole 35 is a hole that penetrates the central portion of the front member body 34 from the back surface 34b side. The insertion hole 35 is a portion into which the tip of the burner body 17 is inserted.
The diameter of the insertion hole 35 is configured to be substantially equal to the outer diameter of the tip of the burner body 17.

燃焼室37は、挿入穴35と前面部材本体34の前面34aとの間に位置する前面部材本体34に設けられている。バーナ本体17の先端を露出する燃焼室37の底面37aは、挿入穴35の内径よりも拡径されている。
燃焼室37は、バーナ本体17の先端に設けられており、拡がり角度が0°以上30°以下とされている。
拡がり角度が0°よりも小さいと、燃焼室37からガスの吹き出し速度が速くなり、安定した火炎の形成が難しくなる恐れがある。一方、拡がり角度が30°よりも大きいと、バーナ本体17先端や燃焼室37への、火炎による輻射伝熱量が大きくなり、バーナ本体17の先端や燃焼室37の損傷あるいは耐久性が低下する恐れがある。
したがって、拡がり角度を0°以上30°以下とすることで、火炎の安定性を保持できるとともに、バーナ本体17の損傷を抑制でき、さらにバーナ本体17の耐久性を向上させることができる。
燃焼室37の形状としては、例えば、円柱形状や円錐台形状等を用いることができる。
上記構成とされた燃焼室37には、バーナ本体17の先端から1次酸化剤及び燃料ガスが噴出される。
The combustion chamber 37 is provided in the front member main body 34 located between the insertion hole 35 and the front surface 34 a of the front member main body 34. The bottom surface 37 a of the combustion chamber 37 that exposes the tip of the burner body 17 is larger than the inner diameter of the insertion hole 35.
The combustion chamber 37 is provided at the tip of the burner body 17 and has an expansion angle of 0 ° to 30 °.
If the spread angle is smaller than 0 °, the gas blowing speed from the combustion chamber 37 is increased, and it may be difficult to form a stable flame. On the other hand, if the spread angle is greater than 30 °, the amount of radiant heat transferred to the tip of the burner body 17 and the combustion chamber 37 by the flame increases, and the tip of the burner body 17 and the combustion chamber 37 may be damaged or deteriorated in durability. There is.
Therefore, by setting the spread angle to 0 ° or more and 30 ° or less, flame stability can be maintained, damage to the burner body 17 can be suppressed, and durability of the burner body 17 can be improved.
As the shape of the combustion chamber 37, for example, a columnar shape or a truncated cone shape can be used.
A primary oxidant and fuel gas are ejected from the tip of the burner body 17 into the combustion chamber 37 having the above-described configuration.

複数の2次酸化剤噴出口38は、2次酸化剤を噴出する噴出口である。複数の2次酸化剤噴出口38は、バーナ本体17及び燃焼室37の外側に位置する前面部材本体34を貫通するように設けられており、空間31と接続されている。
複数の2次酸化剤噴出口38は、バーナ本体17の中心軸Eに対して回転対称に配置されている。複数の2次酸化剤噴出口38は、バーナ本体17の中心軸Eから離間する方向に延在している。このため、複数の2次酸化剤噴出口38から噴出する2次酸化剤は、中心軸Eから離間する方向Fに噴出される。
The plurality of secondary oxidant jets 38 are jets that eject the secondary oxidant. The plurality of secondary oxidant jets 38 are provided so as to penetrate the burner body 17 and the front member body 34 located outside the combustion chamber 37, and are connected to the space 31.
The plurality of secondary oxidant jets 38 are arranged rotationally symmetrically with respect to the central axis E of the burner body 17. The plurality of secondary oxidant jets 38 extend in a direction away from the central axis E of the burner body 17. For this reason, the secondary oxidant ejected from the plurality of secondary oxidant ejection ports 38 is ejected in the direction F away from the central axis E.

このような構成とされた複数の2次酸化剤噴出口38を設けることで、複数の2次酸化剤噴出口38から噴出する2次酸化剤が、加熱炉11内のガスで希釈された後に、バーナ本体17が形成する1次火炎中に取り込まれることになる。
これにより、火炎40の温度が局所的に高温になることを抑制可能となるので、NOの生成を抑制することができる。
なお、第1の実施の形態において、「1次火炎」とは、バーナ本体17から供給される1次酸化剤及び燃料ガスのみで形成される還元火炎のことをいい、「火炎40」とは、1次火炎に2次酸化剤が供給されることで形成される火炎のことをいう。
By providing the plurality of secondary oxidant jets 38 configured as described above, the secondary oxidant ejected from the plurality of secondary oxidant jets 38 is diluted with the gas in the heating furnace 11. The burner body 17 is taken into the primary flame.
Accordingly, the temperature of the flame 40 it is possible to suppress the high temperatures locally, it is possible to suppress the generation of NO X.
In the first embodiment, the “primary flame” refers to a reduced flame formed only from the primary oxidant and fuel gas supplied from the burner body 17, and the “flame 40” A flame formed by supplying a secondary oxidant to a primary flame.

バーナ本体17の中心軸Eと方向Fとが成す角度(以下、「角度θ1」という)は、例えば、0°よりも大きく、かつ30°以下にするとよい。
角度θ1が0°以下であると、バーナ本体17の中心軸Eから離間する方向に2次酸化剤を噴出させることが困難となる。これによって、加熱炉11内のガスで2次酸化剤が十分に希釈されることなく、火炎40に取り込まれるため、NOの生成を抑制することが困難となってしまう。
The angle formed by the central axis E of the burner body 17 and the direction F (hereinafter referred to as “angle θ1”) is preferably, for example, greater than 0 ° and 30 ° or less.
If the angle θ1 is 0 ° or less, it is difficult to eject the secondary oxidant in a direction away from the central axis E of the burner body 17. Thus, without secondary oxidant is sufficiently diluted with a gas in the heating furnace 11, since it is incorporated into the flame 40, it becomes difficult to suppress the generation of NO X.

一方、角度θ1を30°よりも大きくすると、1次火炎への2次酸化剤の巻き込みが遅くなるため、火炎40が極端に長くなったり、未燃が発生したりする恐れがある。
したがって、角度θ1を0°よりも大きく、かつ30°以下にすることで、火炎40が極端に長くなったり、未燃が発生したりすることを抑制した上で、NOの生成を抑制することができる。
On the other hand, if the angle θ1 is larger than 30 °, the secondary oxidant is slowly involved in the primary flame, so that the flame 40 may become extremely long or unburned.
Therefore, by making the angle θ1 larger than 0 ° and not more than 30 °, the generation of NO X is suppressed while suppressing the flame 40 from becoming extremely long or the occurrence of unburned. be able to.

図2では、複数の2次酸化剤噴出口38の一例として、4つの円形の噴出口を設けた場合を例に挙げて説明したが、複数の2次酸化剤噴出口38の数や形状や大きさは、2次酸化剤の噴出速度を考慮して、適宜決定することができ、図2に示す2次酸化剤噴出口38に限定されない。   In FIG. 2, as an example of a plurality of secondary oxidant jets 38, a case where four circular jets are provided has been described as an example. The size can be appropriately determined in consideration of the ejection speed of the secondary oxidant, and is not limited to the secondary oxidant ejection port 38 shown in FIG.

フランジ部26は、筒状部材21と前面部材25との境界付近に位置するガイド部材21の外側に設けられている。フランジ部26は、ボルト41により外面12b側に位置する炉壁12に固定されている。   The flange portion 26 is provided outside the guide member 21 located in the vicinity of the boundary between the tubular member 21 and the front member 25. The flange portion 26 is fixed to the furnace wall 12 located on the outer surface 12 b side by a bolt 41.

バーナ本体17は、先端部が挿入穴35内に挿入されており、後端側の一部が貫通穴23Aに収容されている。これにより、バーナ本体17は、風箱15内に固定されている。
バーナ本体17は、第1の環状部材43と、1次酸化剤供給経路45と、1次酸化剤噴出口46と、第2の環状部材48と、燃料ガス供給経路49と、燃料ガス噴出口51と、燃料ガス導入口53と、を有する。
The burner body 17 has a tip portion inserted into the insertion hole 35 and a part on the rear end side accommodated in the through hole 23A. Thereby, the burner body 17 is fixed in the wind box 15.
The burner body 17 includes a first annular member 43, a primary oxidant supply path 45, a primary oxidant outlet 46, a second annular member 48, a fuel gas supply path 49, and a fuel gas outlet. 51 and a fuel gas inlet 53.

第1の環状部材43は、方向Xに延在する円筒状の部材である。第1の環状部材43の後端は、1次酸化剤供給ライン(図示せず)を介して、1次酸化剤供給源(図示せず)と接続されている。
1次酸化剤供給源(図示せず)が供給する1次酸化剤としては、例えば、酸素、酸素富化空気、空気のうちの、いずれか1種を用いることができる。
1次酸化剤供給経路45は、第1の環状部材43内に形成された方向Xに延在する空間である。1次酸化剤供給経路45は、1次酸化剤供給源(図示せず)から供給された1次酸化剤をバーナ本体17の先端側に位置する1次酸化剤噴出口46に供給する。
The first annular member 43 is a cylindrical member extending in the direction X. The rear end of the first annular member 43 is connected to a primary oxidant supply source (not shown) via a primary oxidant supply line (not shown).
As a primary oxidant supplied from a primary oxidant supply source (not shown), for example, any one of oxygen, oxygen-enriched air, and air can be used.
The primary oxidant supply path 45 is a space formed in the first annular member 43 and extending in the direction X. The primary oxidant supply path 45 supplies the primary oxidant supplied from a primary oxidant supply source (not shown) to the primary oxidant jet 46 located on the tip side of the burner body 17.

1次酸化剤噴出口46は、第1の環状部材43の先端に配置されている。1次酸化剤噴出口46は、燃焼室37に露出されており、燃焼室37に対して、方向Gに1次酸化剤を噴出させる。1次酸化剤噴出口46の形状は、例えば、円形とすることができる。   The primary oxidant jet 46 is disposed at the tip of the first annular member 43. The primary oxidant ejection port 46 is exposed to the combustion chamber 37, and ejects the primary oxidant in the direction G with respect to the combustion chamber 37. The shape of the primary oxidant jet 46 can be, for example, circular.

第2の環状部材48は、第1の環状部材43との間に隙間を介在させた状態で、第1の環状部材43の外側に配置されている。第2の環状部材48は、円筒状の部材である。第1及び第2の環状部材43,48は、バーナ本体17の中心軸Eに対して、同心円状に配置されている。
燃料ガス供給経路49は、第1の環状部材43と第2の環状部材48との間に形成された筒状空間である。燃料ガス供給経路49は、燃料ガスを燃料ガス噴出口51に供給する機能を有する。
The second annular member 48 is disposed outside the first annular member 43 in a state where a gap is interposed between the second annular member 48 and the first annular member 43. The second annular member 48 is a cylindrical member. The first and second annular members 43 and 48 are arranged concentrically with respect to the central axis E of the burner body 17.
The fuel gas supply path 49 is a cylindrical space formed between the first annular member 43 and the second annular member 48. The fuel gas supply path 49 has a function of supplying fuel gas to the fuel gas outlet 51.

燃料ガス噴出口51は、第1及び第2の環状部材43,48の先端で区画されている。
燃料ガス噴出口51は、燃焼室37に露出されており、燃焼室37に対して、方向Gに燃料ガスを噴出させる。燃料ガス噴出口51の形状は、例えば、リング形状とすることができる。
燃料ガス導入口53は、第2の環状部材48に設けられている。燃料ガス導入口53は、燃料ガス供給ライン(図示せず)を介して、燃料ガス供給源(図示せず)と接続されている。
燃料ガス供給源(図示せず)が供給する燃料ガスとして、例えば、LNG(Liquefied Natural Gas)を用いることができる。
The fuel gas outlet 51 is defined by the tips of the first and second annular members 43 and 48.
The fuel gas ejection port 51 is exposed to the combustion chamber 37 and ejects fuel gas in the direction G with respect to the combustion chamber 37. The shape of the fuel gas ejection port 51 can be, for example, a ring shape.
The fuel gas inlet 53 is provided in the second annular member 48. The fuel gas inlet 53 is connected to a fuel gas supply source (not shown) through a fuel gas supply line (not shown).
For example, LNG (Liquid Natural Gas) can be used as the fuel gas supplied from a fuel gas supply source (not shown).

上記構成とされたバーナ本体17の先端を介して、燃焼室37に、1次酸化剤及び燃料ガスが噴出されることで、還元火炎である1次火炎が形成される。
そして、バーナ本体17の中心軸Eから離間する方向に2次酸化剤を噴出させ、2次酸化剤を加熱炉11内のガスで希釈させながら、上記1次火炎に取り込ませることで、温度が均一とされ、NOの生成が低減された火炎40が形成される。
The primary oxidant and the fuel gas are ejected into the combustion chamber 37 through the tip of the burner body 17 having the above-described configuration, thereby forming a primary flame that is a reducing flame.
Then, the secondary oxidant is ejected in a direction away from the central axis E of the burner body 17, and the secondary oxidant is diluted with the gas in the heating furnace 11 and is taken into the primary flame, whereby the temperature is increased. is uniform, flame 40 produced is reduced of the NO X is formed.

次に、図1及び図2を参照して、バーナ10を用いた第1の実施の形態のバーナの火炎形成方法について説明する。
第1の実施の形態のバーナの火炎形成方法では、バーナ本体17の中心から、Gに1次酸化剤と、1次酸化剤の外側から、燃料ガスとを噴出させ、1次酸化剤の噴出速度を燃料ガスの噴出速度よりも速くし、燃料ガスの外側から、バーナ本体17の中心軸Eから離間する方向に2次酸化剤を噴出させることで、火炎40を形成する。
Next, with reference to FIG.1 and FIG.2, the flame formation method of the burner of 1st Embodiment using the burner 10 is demonstrated.
In the flame forming method of the burner according to the first embodiment, the primary oxidant is ejected from the center of the burner body 17 and the fuel gas is ejected from the outside of the primary oxidant to eject the primary oxidant. The flame 40 is formed by jetting the secondary oxidant in a direction away from the central axis E of the burner body 17 from the outside of the fuel gas at a speed higher than the jet speed of the fuel gas.

このように、バーナ本体17から同じ方向に、1次酸化剤及び燃料ガスを噴出させるとともに、1次酸化剤の噴出速度を燃料ガスの噴出速度よりも速くすることで、全体的に均一な温度とされた還元火である1次火炎を形成することができる。
そして、燃料ガスの外側から、バーナ本体17の中心軸Eから離間する方向に2次酸化剤を噴出させることで、加熱炉11内のガスで希釈された2次酸化剤と1次火炎とが徐々に反応させることが可能となる。これによって、希釈されていない2次酸化剤を早い段階で1次火炎と反応させることが可能となる。
したがって、酸素富化燃焼時において、火炎40に局所的な高温部分が形成されることを抑制可能となるので、NOの生成を抑制することができる。
In this way, the primary oxidant and the fuel gas are ejected from the burner body 17 in the same direction, and the primary oxidant is ejected at a speed higher than the fuel gas ejection speed, so that an overall uniform temperature is obtained. A primary flame, which is the reduced fire, can be formed.
Then, the secondary oxidant diluted with the gas in the heating furnace 11 and the primary flame are ejected from the outside of the fuel gas in a direction away from the central axis E of the burner body 17. It becomes possible to react gradually. This allows the undiluted secondary oxidant to react with the primary flame at an early stage.
Accordingly, at the time of oxygen-enriched combustion, since it is possible to suppress the local high-temperature portion is formed in the flame 40, it is possible to suppress the generation of NO X.

上記バーナの火炎形成方法において、例えば、1次酸化剤の噴出速度が100m/s以上300m/s以下で、かつ燃料ガスの噴出速度を50m/s以上150m/s以下の範囲内にしてもよい。   In the flame forming method of the burner, for example, the ejection speed of the primary oxidant may be in the range of 100 m / s to 300 m / s, and the fuel gas ejection speed may be in the range of 50 m / s to 150 m / s. .

このように、1次酸化剤の噴出速度が燃料の噴出速度より速い条件において、上記噴出速度の範囲内とすることで、バーナ本体17の先端から離間した火炎40を形成することが可能となり、バーナ本体17の近傍に高温部分が形成されることを抑制できる。
また、酸素富化燃焼時において、1次酸化剤が燃焼ガスを十分に巻き込むことが可能となるので、火炎40中の酸素濃度が低下し、局所的な高温部の形成が抑制可能となるので、NOの生成を抑制することができる。
Thus, it becomes possible to form the flame 40 spaced apart from the tip of the burner body 17 by setting the jet velocity of the primary oxidant within the range of the jet velocity under the condition where the jet velocity of the fuel is higher than the jet velocity of the fuel. It is possible to suppress the formation of a high temperature portion in the vicinity of the burner body 17.
In addition, since the primary oxidant can sufficiently entrain the combustion gas during oxygen-enriched combustion, the oxygen concentration in the flame 40 is reduced, and the formation of local high-temperature portions can be suppressed. , NO X generation can be suppressed.

上記バーナの火炎形成方法において、例えば、1次酸化剤及び燃料ガスを、バーナ本体17の先端に設けられた燃焼室37に噴出させてもよい。   In the flame forming method of the burner, for example, the primary oxidant and the fuel gas may be jetted into the combustion chamber 37 provided at the tip of the burner body 17.

このように、燃焼室37に1次酸化剤及び燃料ガスを噴出させることで、火炎40の形成時において、燃焼室37が高温を維持するため、バーナ本体17の先端から離間した火炎40を形成した場合でも、火炎40を安定して形成することができる。   In this way, the primary oxidant and the fuel gas are ejected into the combustion chamber 37, so that the combustion chamber 37 maintains a high temperature when the flame 40 is formed, so that the flame 40 separated from the tip of the burner body 17 is formed. Even in this case, the flame 40 can be formed stably.

上記バーナの火炎形成方法において、バーナ本体17の中心軸Eと2次酸化剤の噴出方向(つまり、方向F)とが成す角度θ1は、例えば、0°以上30°以下にするとよい。
角度θ1が0°よりも小さいと、バーナ本体17の中心軸Eから離間する方向に2次酸化剤を噴出させることが困難となる恐れがある。この場合、加熱炉11内のガスで2次酸化剤を十分に希釈する前に、火炎40に2次酸化剤が取り込まれるため、NOの生成を抑制することが困難となる恐れがある。
In the flame formation method of the burner, an angle θ1 formed by the central axis E of the burner body 17 and the secondary oxidant ejection direction (that is, the direction F) may be, for example, 0 ° or more and 30 ° or less.
If the angle θ1 is smaller than 0 °, it may be difficult to eject the secondary oxidant in a direction away from the central axis E of the burner body 17. In this case, prior to sufficiently dilute the secondary oxidant gas in the heating furnace 11, since the secondary oxidant into the flame 40 is captured, it may be difficult to suppress the generation of NO X.

一方、角度θ1を30°よりも大きくすると、1次火炎への2次酸化剤の巻き込みが遅くなるため、火炎40が極端に長くなったり、未燃が発生したりする恐れがある。
したがって、角度θ1を0°以上30°以下にすることで、火炎40が極端に長くなったり、未燃が発生したりすることを抑制した上で、NOの生成を抑制できる。
On the other hand, if the angle θ1 is larger than 30 °, the secondary oxidant is slowly involved in the primary flame, so that the flame 40 may become extremely long or unburned.
Therefore, by setting the angle θ1 to 0 ° or more and 30 ° or less, it is possible to suppress the generation of NO x while suppressing the flame 40 from becoming extremely long or causing unburnt.

上記バーナの火炎形成方法において、燃料ガス噴出口51に供給される燃料ガスを完全燃焼させる際に必要な酸素量を100%とした場合、1次酸化剤噴出口46に供給する1次酸化剤に含まれる酸素量は、例えば、5%以上30%以下にしてもよい。   In the flame forming method of the burner, when the amount of oxygen necessary for completely burning the fuel gas supplied to the fuel gas outlet 51 is 100%, the primary oxidant supplied to the primary oxidant outlet 46 The amount of oxygen contained in may be, for example, 5% or more and 30% or less.

1次酸化剤に含まれる酸素量が5%よりも少ないと、1次火炎の火炎長が長くなりすぎたり、未燃が発生したりする恐れがある。一方、1次酸化剤に含まれる酸素量が30%よりも多いと、1次火炎の還元性が弱くなるため、NOの生成が増加する恐れがある。
したがって、1次酸化剤に含まれる酸素量を5%以上30%以下とすることで、1次火炎の火炎長が長くなりすぎたり、未燃が発生したりすることを抑制した上で、NOの生成を抑制することができる。
If the amount of oxygen contained in the primary oxidizer is less than 5%, the flame length of the primary flame may become too long or unburned may occur. On the other hand, when the amount of oxygen contained in the primary oxidant is greater than 30%, the reduction of the primary flame is weakened, there is a possibility that generation of the NO X increases.
Therefore, by controlling the amount of oxygen contained in the primary oxidizer to be 5% or more and 30% or less, the flame length of the primary flame is prevented from becoming too long or unburned, and NO. Generation of X can be suppressed.

上記バーナの火炎形成方法において、例えば、1次酸化剤に含まれる酸素濃度を80%以上とし、2次酸化剤として空気を用いてもよい。   In the flame forming method of the burner, for example, the oxygen concentration contained in the primary oxidant may be 80% or more, and air may be used as the secondary oxidant.

このように、1次酸化剤に含まれる酸素濃度を80%以上とし、2次酸化剤として空気を用いることで、酸素の供給系統を1系統のみ準備すればよいため、設備の簡素化を図ることができるとともに、設備コストを抑制することができる。   Thus, since the oxygen concentration contained in the primary oxidant is 80% or more and air is used as the secondary oxidant, only one oxygen supply system needs to be prepared, thereby simplifying the equipment. And the equipment cost can be reduced.

上記バーナの火炎形成方法において、例えば、2次酸化剤噴出口38に供給する2次酸化剤の温度は、600℃以下にしてもよい。   In the flame forming method of the burner, for example, the temperature of the secondary oxidant supplied to the secondary oxidant jet 38 may be 600 ° C. or less.

2次酸化剤噴出口38に供給する2次酸化剤の温度が、600℃よりも高いと、NOxの生成が多くなる恐れがある。
したがって、2次酸化剤噴出口38に供給する2次酸化剤の温度を、600℃以下にすることで、火炎40の温度を高温にすることが可能となるので、被加熱物への伝熱効率を向上させることができる。また、上記の温度範囲では、NOの生成を抑制した燃焼を行うことができる。
When the temperature of the secondary oxidant supplied to the secondary oxidant outlet 38 is higher than 600 ° C., there is a possibility that the production of NOx increases.
Therefore, since the temperature of the flame 40 can be increased by setting the temperature of the secondary oxidant supplied to the secondary oxidant outlet 38 to 600 ° C. or less, the heat transfer efficiency to the object to be heated is increased. Can be improved. Further, in the above temperature range, combustion with suppressed generation of NO X can be performed.

第1の実施の形態のバーナの火炎形成方法によれば、バーナ本体17の中心から、方向Gに対して、1次酸化剤、及び1次酸化剤の外側から燃料ガスを噴出させ、1次酸化剤の噴出速度を燃料ガスの噴出速度よりも速くすることで、全体的に均一な温度とされた還元火である1次火炎を形成することが可能となる。
また、燃料ガスの外側から、バーナ本体17の中心軸Eから離間する方向に2次酸化剤を噴出させることで、加熱炉11内のガスで希釈された2次酸化剤と1次火炎とを徐々に反応させることが可能となる。
したがって、酸素富化燃焼時において、火炎40に局所的な高温部分が形成されることを抑制可能となるので、NOの生成を抑制することができる。
According to the burner flame forming method of the first embodiment, fuel gas is ejected from the center of the burner body 17 in the direction G from the outside of the primary oxidant and the primary oxidant. By making the jetting speed of the oxidant faster than the jetting speed of the fuel gas, it becomes possible to form a primary flame that is a reducing fire having a uniform temperature as a whole.
Further, the secondary oxidant diluted with the gas in the heating furnace 11 and the primary flame are ejected from the outside of the fuel gas in a direction away from the central axis E of the burner body 17. It becomes possible to react gradually.
Accordingly, at the time of oxygen-enriched combustion, since it is possible to suppress the local high-temperature portion is formed in the flame 40, it is possible to suppress the generation of NO X.

(第2の実施の形態)
図3は、本発明の第2の実施の形態のバーナの火炎形成方法を実施する際に使用するバーナの概略構成を示す断面図である。
図3では、説明の便宜上、バーナ60の構成要素ではない、加熱炉11(炉壁12も含む)を図示する。つまり、図3では、一例として、加熱炉11にバーナ60を設けた場合を図示している。
図3において、図1及び図2に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
図4は、図3に示す炉壁に固定されたバーナをI視した正面図である。図4において、図1〜図3に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a burner used when performing the flame forming method of the burner according to the second embodiment of the present invention.
In FIG. 3, for convenience of explanation, the heating furnace 11 (including the furnace wall 12) that is not a component of the burner 60 is illustrated. That is, in FIG. 3, the case where the burner 60 is provided in the heating furnace 11 is illustrated as an example.
3, the same components as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.
4 is a front view of the burner fixed to the furnace wall shown in FIG. 4, the same components as those shown in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals.

初めに、図3及び図4を参照して、第2の実施の形態のバーナの火炎形成方法を実施する際に使用するバーナ60の構成について説明する。
バーナ60は、第1の実施の形態で説明したバーナ10を構成するバーナ本体17に替えて、バーナ本体61を有することと、複数の2次酸化剤噴出口38の配置を十字配置からX字配置に変更したこと以外は、バーナ10と同様に構成されている。
First, with reference to FIG. 3 and FIG. 4, the structure of the burner 60 used when implementing the flame forming method of the burner of 2nd Embodiment is demonstrated.
The burner 60 has a burner main body 61 instead of the burner main body 17 constituting the burner 10 described in the first embodiment, and the arrangement of the plurality of secondary oxidant jets 38 from the cross arrangement to the X-shape. The configuration is the same as that of the burner 10 except that the arrangement is changed.

バーナ本体61は、第1の実施の形態で説明したバーナ本体17の構成に、さらに、第3の環状部材62と、3次酸化剤供給経路63と、3次酸化剤導入口65と、旋回羽根68と、3次酸化剤噴出口69と、を有すること以外は、バーナ本体17と同様に構成される。   The burner main body 61 has a configuration of the burner main body 17 described in the first embodiment, a third annular member 62, a tertiary oxidant supply path 63, a tertiary oxidant introduction port 65, and a swivel. The burner body 17 is configured in the same manner as the burner body 17 except that the blade 68 and the tertiary oxidant jet port 69 are provided.

第3の環状部材62は、第2の環状部材48の外側に配置された円筒状の部材である。第1ないし第3の環状部材43,48,62は、バーナ本体61の中心軸Eを中心とする同心円状に配置されている。
第3の環状部材62は、第2の環状部材48よりも方向Xの長さが短くなるように構成されている。第3の環状部材62は、燃料ガス導入口53を露出している。
The third annular member 62 is a cylindrical member disposed outside the second annular member 48. The first to third annular members 43, 48 and 62 are arranged concentrically around the central axis E of the burner body 61.
The third annular member 62 is configured such that the length in the direction X is shorter than that of the second annular member 48. The third annular member 62 exposes the fuel gas inlet 53.

3次酸化剤供給経路63は、第2の環状部材48と第3の環状部材62との間に形成された円筒形状の空間である。3次酸化剤供給経路63は、3次酸化剤を3次酸化剤噴出口69に供給する機能を有する。
3次酸化剤導入口65は、第3の環状部材62に設けられている。3次酸化剤導入口65は、3次酸化剤供給ライン(図示せず)を介して3次酸化剤供給源(図示せず)と接続されている。
3次酸化剤供給源(図示せず)が供給する3次酸化剤としては、例えば、酸素、酸素富化空気、空気のうち、いずれか1種を用いることができる。
The tertiary oxidant supply path 63 is a cylindrical space formed between the second annular member 48 and the third annular member 62. The tertiary oxidant supply path 63 has a function of supplying the tertiary oxidant to the tertiary oxidant jet 69.
The tertiary oxidant inlet 65 is provided in the third annular member 62. The tertiary oxidant inlet 65 is connected to a tertiary oxidant supply source (not shown) via a tertiary oxidant supply line (not shown).
As a tertiary oxidant supplied from a tertiary oxidant supply source (not shown), for example, any one of oxygen, oxygen-enriched air, and air can be used.

旋回羽根68は、挿入穴35と貫通穴23Aとの間であって、挿入穴35側に位置する3次酸化剤供給経路63に設けられている。旋回羽根68は、3次酸化剤供給源(図示せず)から供給された3次酸化剤を旋回流にする機能を有する。   The swirl vane 68 is provided in the tertiary oxidant supply path 63 located between the insertion hole 35 and the through hole 23A and on the insertion hole 35 side. The swirl vanes 68 have a function of turning a tertiary oxidant supplied from a tertiary oxidant supply source (not shown) into a swirl flow.

3次酸化剤噴出口69は、第2及び第3の環状部材48,62の先端で区画されている。
3次酸化剤噴出口69は、燃焼室37に露出されており、燃焼室37に対して、方向Gに、旋回流とされた3次酸化剤を噴出させる。3次酸化剤噴出口69の形状は、例えば、リング形状とすることができる。
The tertiary oxidant jet 69 is defined by the tips of the second and third annular members 48 and 62.
The tertiary oxidant jet port 69 is exposed to the combustion chamber 37, and ejects the tertiary oxidant that is swirled in the direction G to the combustion chamber 37. The shape of the tertiary oxidant jet 69 can be, for example, a ring shape.

次に、図3及び図4を参照して、バーナ10を用いた第1の実施の形態のバーナの火炎形成方法について説明する。
第2の実施の形態のバーナの火炎形成方法では、火炎70を形成する際に、複数の2次酸化剤噴出口38と燃料ガス噴出口51との間に設けられた3次酸化剤噴出口69から3次酸化剤を旋回流として噴出させること以外は、第1の実施の形態のバーナの火炎形成方法と同様な手法により行うことができる。
このように、複数の2次酸化剤噴出口38と燃料ガス噴出口51との間に設けられた3次酸化剤噴出口69から3次酸化剤を旋回流として噴出させることで、保炎効果により安定した火炎70を形成することができる。
Next, with reference to FIG.3 and FIG.4, the flame formation method of the burner of 1st Embodiment using the burner 10 is demonstrated.
In the flame forming method of the burner according to the second embodiment, a tertiary oxidant jet provided between the plurality of secondary oxidant jets 38 and the fuel gas jet 51 when the flame 70 is formed. The method can be performed by the same method as the flame forming method of the burner according to the first embodiment except that the tertiary oxidant is jetted from 69 as a swirling flow.
As described above, the third oxidant is jetted out as a swirling flow from the third oxidant jet 69 provided between the plurality of secondary oxidant jets 38 and the fuel gas jet 51, thereby providing a flame holding effect. Thus, a more stable flame 70 can be formed.

また、第2の実施の形態のバーナの火炎形成方法において、2次酸化剤噴出口38に供給する2次酸化剤の流量Bと、3次酸化剤噴出口69に供給する3次酸化剤の流量Cと、した場合、例えば、下記式(2)が成り立つように、2次酸化剤及び3次酸化剤の流量B,Cを設定してもよい。
0≦C/(B+C)≦0.4 ・・・(2)
Further, in the flame forming method of the burner according to the second embodiment, the flow rate B of the secondary oxidant supplied to the secondary oxidant jet 38 and the tertiary oxidant supplied to the tertiary oxidant jet 69. When the flow rate is C, for example, the flow rates B and C of the secondary oxidizer and the tertiary oxidizer may be set so that the following formula (2) is satisfied.
0 ≦ C / (B + C) ≦ 0.4 (2)

このように、上記式(2)が満たされるように、2次酸化剤の流量B、及び3次酸化剤の流量Cを調整することで、火炎70の火炎長を制御することができる。
また、3次酸化剤の割合を多くすると、燃料ガスと3次酸化剤との混合が速くなるため、火炎70の火炎長を短くすることができる。
In this way, the flame length of the flame 70 can be controlled by adjusting the flow rate B of the secondary oxidant and the flow rate C of the tertiary oxidant so that the above expression (2) is satisfied.
Further, when the ratio of the tertiary oxidizer is increased, the mixing of the fuel gas and the tertiary oxidizer is accelerated, so that the flame length of the flame 70 can be shortened.

第2の実施の形態のバーナの火炎形成方法によれば、複数の2次酸化剤噴出口38と燃料ガス噴出口51との間に設けられた3次酸化剤噴出口69から3次酸化剤を旋回流として噴出させることで、保炎効果により安定した火炎70を形成することができる。
また、第2の実施の形態のバーナの火炎形成方法は、第1の実施の形態のバーナの火炎形成方法と同様な効果を得ることができる。
According to the burner flame forming method of the second embodiment, a tertiary oxidant is generated from a tertiary oxidant jet 69 provided between the plurality of secondary oxidant jets 38 and the fuel gas jet 51. Is ejected as a swirling flow, and a stable flame 70 can be formed by the flame holding effect.
Further, the burner flame forming method of the second embodiment can achieve the same effects as the burner flame forming method of the first embodiment.

なお、第2の実施の形態における火炎70とは、バーナ本体61から供給される1次酸化剤、3次酸化剤、及び燃料ガスで形成される1次火炎(還元火炎)に、2次酸化剤を供給することで形成される火炎のことをいう。   In addition, the flame 70 in 2nd Embodiment is secondary oxidation to the primary flame (reduction flame) formed with the primary oxidizer supplied from the burner main body 61, the tertiary oxidizer, and fuel gas. This refers to the flame formed by supplying the agent.

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to such specific embodiments, and within the scope of the present invention described in the claims, Various modifications and changes are possible.

以下、実施例及び比較例について説明するが、本発明は、下記実施例に限定されない。   Hereinafter, although an example and a comparative example are explained, the present invention is not limited to the following example.

(実験例1)
実験例1では、図1に示すバーナ10を試験炉(図示せず)に設置し、表1に示す条件で、実施例1〜3の燃焼試験を行い、試験炉(図示せず)の出口付近におけるNO濃度(O11%換算)を算出した。
(Experimental example 1)
In Experimental Example 1, the burner 10 shown in FIG. 1 is installed in a test furnace (not shown), the combustion tests of Examples 1 to 3 are performed under the conditions shown in Table 1, and the outlet of the test furnace (not shown) The NO X concentration in the vicinity (converted to O 2 11%) was calculated.

Figure 0006043393
Figure 0006043393

表1に示すように、実施例1〜3では、1次酸化剤及び2次酸化剤を合計した酸化剤に含まれる酸素濃度は、25%とした。
実施例1では、1次酸化剤及び2次酸化剤として、酸素濃度が25%とされた酸素富化空気を用いた。実施例2では、1次酸化剤として、酸素濃度が25%とされた酸素富化空気を用い、2次酸化剤として酸素濃度が21%とされた空気を用いた。
実施例3では、1次酸化剤として、酸素濃度が21%とされた空気を用い、2次酸化剤として酸素濃度が25.2%とされた酸素富化空気を用いた。
As shown in Table 1, in Examples 1 to 3, the oxygen concentration contained in the oxidizer obtained by adding the primary oxidizer and the secondary oxidizer was 25%.
In Example 1, oxygen-enriched air having an oxygen concentration of 25% was used as the primary oxidant and the secondary oxidant. In Example 2, oxygen-enriched air having an oxygen concentration of 25% was used as the primary oxidant, and air having an oxygen concentration of 21% was used as the secondary oxidant.
In Example 3, air having an oxygen concentration of 21% was used as the primary oxidant, and oxygen-enriched air having an oxygen concentration of 25.2% was used as the secondary oxidant.

次に、実施例1〜3のNO濃度(O11%換算)を算出方法について説明する。
実施例1〜3のNO濃度としては、下記式(3)を用いて、O11%換算(酸素濃度の基準)のNO濃度(ppm)を求めた。
NO濃度(ppm)=(21−換算O濃度)/(21−実O濃度)× 実NO濃度(ppm)・・・(3)
Next, a method for calculating the NO X concentration (converted to O 2 11%) in Examples 1 to 3 will be described.
As the NO X concentration in Examples 1 to 3, the NO X concentration (ppm) in terms of O 2 11% conversion (oxygen concentration standard) was determined using the following formula (3).
NO X concentration (ppm) = (21−converted O 2 concentration) / (21−actual O 2 concentration) × actual NO X concentration (ppm) (3)

上記式(3)において、「実O濃度」は、排ガス中のO濃度を測定した値(堀場製作所製のVA−3000を用いて測定した値)を示している。「実NO濃度」は、排ガス中のNO濃度を測定した値(島津製作所製NOA-7000で測定した値)を示している。「21」は、空気中の酸素濃度の数値で単位はパーセントを示している。
また、「換算O濃度」については、大気汚染防止法などで、標準酸素濃度補正を用いてNO濃度を計算することに基づいて、実施例1〜3では換算O濃度を11%で換算した。
In the above formula (3), “actual O 2 concentration” indicates a value obtained by measuring the O 2 concentration in exhaust gas (value measured using VA-3000 manufactured by Horiba, Ltd.). “Actual NO X concentration” indicates a value obtained by measuring the NO X concentration in exhaust gas (a value measured by NOA-7000 manufactured by Shimadzu Corporation). “21” is a numerical value of the oxygen concentration in the air, and the unit indicates percent.
As for “converted O 2 concentration”, in Examples 1 to 3, the converted O 2 concentration is 11% based on calculating the NO X concentration using the standard oxygen concentration correction in the air pollution prevention method or the like. Converted.

Figure 0006043393
Figure 0006043393

図5は、比較例で使用したバーナの概略構成を示す断面図である。
実験例1では、図5に示すバーナ100を試験炉(図示せず)に設置し、比較例の燃焼試験を行った。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the burner used in the comparative example.
In Experimental Example 1, the burner 100 shown in FIG. 5 was installed in a test furnace (not shown), and a combustion test of a comparative example was performed.

ここで、図5を参照して、比較例で使用したバーナ100の構成について、簡単に説明する。なお、バーナ100は、特許文献2に開示されたバーナである。
バーナ100は、燃料ガスが供給される内管101と、内管101の先端に設けられた原料ガス噴出口102と、内管101を収容する外管104と、内管101の先端及び外管104の先端で区画された補助酸化剤噴出口106と、主酸化剤通路108と、バーナタイル109と、バーナタイル109で区画され、主酸化剤を噴出する主酸化剤噴出口111と、を有する。
Here, with reference to FIG. 5, the structure of the burner 100 used by the comparative example is demonstrated easily. The burner 100 is a burner disclosed in Patent Document 2.
The burner 100 includes an inner tube 101 to which fuel gas is supplied, a raw material gas outlet 102 provided at the distal end of the inner tube 101, an outer tube 104 that houses the inner tube 101, a distal end of the inner tube 101, and an outer tube. The auxiliary oxidant outlet 106, which is partitioned at the tip of 104, the main oxidant passage 108, the burner tile 109, and the main oxidant outlet 111 which is partitioned by the burner tile 109 and ejects the main oxidant. .

比較例で使用したバーナ100は、バーナ100の中心から燃料ガスを噴出させ、その外側から補助酸化剤を噴出させ、補助酸化剤の外側から主酸化剤を噴出させる構成とされている。
比較例では表3に示す条件を用いて、燃焼試験を行い、試験炉(図示せず)の出口付近におけるNO濃度(O11%換算)を算出した。
The burner 100 used in the comparative example is configured such that fuel gas is ejected from the center of the burner 100, auxiliary oxidant is ejected from the outside, and main oxidant is ejected from the outside of the auxiliary oxidant.
In the comparative example, a combustion test was performed using the conditions shown in Table 3, and the NO X concentration (O 2 11% conversion) in the vicinity of the outlet of the test furnace (not shown) was calculated.

Figure 0006043393
Figure 0006043393

表3を参照するに、比較例のNO濃度は320ppmであった。一方、実施例1〜3のNO濃度は、26〜36.7ppmであり、十分にNO濃度を低減できることが確認できた。 Referring to Table 3, the NO X concentration of the comparative example was 320 ppm. On the other hand, the NO X concentration in Examples 1 to 3 was 26 to 36.7 ppm, and it was confirmed that the NO X concentration could be sufficiently reduced.

(実験例2)
実験例2では、図2に示すバーナ60を試験炉(図示せず)に設置し、表4に示す条件で、バーナ60の燃焼試験を行い、実験例1と同様な手法により、試験炉(図示せず)の出口付近におけるNO濃度(O11%換算)を算出した。
このとき、(3次酸化剤の流量C)/(2次酸化剤の流量B+3次酸化剤の流量C)の値を、0〜0.7の範囲内で変更させた。以下、(3次酸化剤の流量C)/(2次酸化剤の流量B+3次酸化剤の流量C)を単に、C/(B+C)という。
(Experimental example 2)
In Experimental Example 2, the burner 60 shown in FIG. 2 was installed in a test furnace (not shown), a burn test of the burner 60 was performed under the conditions shown in Table 4, and the test furnace ( The NO X concentration (converted to O 2 11%) in the vicinity of the outlet (not shown) was calculated.
At this time, the value of (the flow rate C of the tertiary oxidant) / (the flow rate B of the secondary oxidant + the flow rate C of the tertiary oxidant) was changed within a range of 0 to 0.7. Hereinafter, (the flow rate C of the tertiary oxidant) / (the flow rate B of the secondary oxidant B + the flow rate C of the tertiary oxidant) is simply referred to as C / (B + C).

Figure 0006043393
Figure 0006043393

図6に、実験例2で取得したC/(B+C)とNO濃度(O11%換算)との関係を示す。図6は、実験例2で取得したC/(B+C)とNO濃度との関係を示すグラフである。
図6を参照するに、C/(B+C)の数値が大きくなるにつれて、NO濃度が大きくなることが判った。また、排ガス量10万m/h以上の金属加熱炉を対象とした場合のNO規制値が100ppmであることから、NO濃度を100ppm以下にするためには、C/(B+C)の数値を0以上0.4以下にする必要があることが判った。
Figure 6 shows the relationship between the C / obtained in Experimental Example 2 (B + C) and NO X concentration (O 2 11% conversion). Figure 6 is a graph showing the relationship between the C / (B + C) and NO X concentrations obtained in Experimental Example 2.
Referring to FIG. 6, as the value of C / (B + C) is increased, it was found that NO X concentration increases. In addition, since the NO x regulation value for a metal heating furnace with an exhaust gas amount of 100,000 m 3 / h or more is 100 ppm, in order to make the NO x concentration 100 ppm or less, C / (B + C) It was found that the numerical value must be 0 or more and 0.4 or less.

実験例2では、図2に示すバーナ60を用いて、C/(B+C)が0、0.2、0.4、0.6のときの前面部材本体42の前面42aからの距離と試験炉の内壁の温度との関係を調べた。この結果を、図7に示す。また、このときの火炎の長さを目視で観察した。
図7は、バーナ本体の先端からの距離と試験炉の内壁の温度との関係を示すグラフである。
In Experimental Example 2, the distance from the front surface 42a of the front member body 42 when C / (B + C) is 0, 0.2, 0.4, and 0.6 using the burner 60 shown in FIG. The relationship with the temperature of the inner wall was investigated. The result is shown in FIG. Moreover, the length of the flame at this time was observed visually.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the distance from the tip of the burner body and the temperature of the inner wall of the test furnace.

図7に示す結果を取得する際に観察した火炎の長さの結果から、3次酸化剤の割合を多くすると、火炎の長さが短くなるとともに、最高温度となる位置がバーナ本体61に近づくことが判った。また、3次酸化剤の割合を調節することで、火炎の長さを調節可能なことが確認できた。
さらに、C/(B+C)を0.6まで高くすると、火炎の長さが伸びる傾向にあった。これは、火炎の状態が変化したためであると考えられる。
From the result of the length of the flame observed when obtaining the result shown in FIG. 7, when the ratio of the tertiary oxidizer is increased, the length of the flame is shortened and the position where the maximum temperature is reached approaches the burner body 61. I found out. It was also confirmed that the length of the flame could be adjusted by adjusting the ratio of the tertiary oxidant.
Furthermore, when C / (B + C) was increased to 0.6, the flame length tended to increase. This is considered to be because the state of the flame has changed.

(実験例3)
実験例3では、実験例1で使用した図1に示すバーナ10を用いるとともに、表5に示す第1の条件を用いて燃焼試験を行った。
そして、実験例1と同様な手法により、試験炉(図示せず)の出口付近におけるNO濃度(O11%換算)を算出するとともに、試験炉(図示せず)の出口付近におけるCO濃度を測定した。
CO濃度は、堀場製作所製のVA−3000を用いて、測定した。
(Experimental example 3)
In Experimental Example 3, the burner 10 shown in FIG. 1 used in Experimental Example 1 was used, and a combustion test was performed using the first condition shown in Table 5.
Then, the NO X concentration (O 2 11% conversion) in the vicinity of the exit of the test furnace (not shown) is calculated by the same method as in Experimental Example 1, and the CO concentration in the vicinity of the exit of the test furnace (not shown). Was measured.
The CO concentration was measured using VA-3000 manufactured by Horiba.

Figure 0006043393
Figure 0006043393

第1の条件を用いて、1次酸化剤の噴出速度とNO濃度(O11%換算)及びCO濃度との関係を調べた結果を図8に示す。
図8は、1次酸化剤の噴出速度とNO濃度(O11%換算)及びCO濃度との関係を示すグラフである。
FIG. 8 shows the results of investigating the relationship between the primary oxidant ejection speed, the NO x concentration (O 2 11% conversion), and the CO concentration using the first condition.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the ejection speed of the primary oxidant, the NO X concentration (O 2 11% conversion), and the CO concentration.

図8を参照するに、NO濃度は、1次酸化剤の噴出速度が速くなると、低下していく傾向があり、CO濃度は、1次酸化剤の噴出速度が速くなると、増加していく傾向があることが判った。
図8に示す結果から、1次酸化剤の噴出速度は、100m/s以上300m/s以下の範囲内が好ましいことが確認できた。
Referring to FIG. 8, the NO X concentration tends to decrease as the primary oxidant ejection speed increases, and the CO concentration increases as the primary oxidant ejection speed increases. It turns out that there is a tendency.
From the results shown in FIG. 8, it was confirmed that the ejection speed of the primary oxidant is preferably in the range of 100 m / s to 300 m / s.

また、実験例3では、実験例1で使用した図1に示すバーナ10を用いるとともに、表5に示す第2の条件を用いて燃焼試験を行った。
そして、実験例1と同様な手法により、試験炉(図示せず)の出口付近におけるNO濃度(O11%換算)を算出するとともに、試験炉(図示せず)の出口付近におけるCO濃度を測定した。CO濃度は、上述した手法により測定した。
第2の条件を用いて、燃料ガスの噴出速度とNO濃度(O11%換算)及びCO濃度との関係を調べた結果を図9に示す。
図9は、燃料ガスの噴出速度とNO濃度(O11%換算)及びCO濃度との関係を示すグラフである。
In Experimental Example 3, the burner 10 shown in FIG. 1 used in Experimental Example 1 was used, and a combustion test was performed using the second condition shown in Table 5.
Then, the NO X concentration (O 2 11% conversion) in the vicinity of the exit of the test furnace (not shown) is calculated by the same method as in Experimental Example 1, and the CO concentration in the vicinity of the exit of the test furnace (not shown). Was measured. The CO concentration was measured by the method described above.
FIG. 9 shows the results of examining the relationship between the fuel gas ejection speed, the NO X concentration (O 2 11% conversion), and the CO concentration using the second condition.
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the fuel gas ejection speed, the NO X concentration (converted to O 2 11%), and the CO concentration.

図9を参照するに、NO濃度は、燃料ガスの噴出速度が速くなると、低下していく傾向があり、CO濃度は、燃料ガスの噴出速度が速くなると、増加していく傾向があることが判った。
図9に示す結果から、燃料ガスの噴出速度は、50m/s以上150m/s以下の範囲内が好ましいことが確認できた。
Referring to FIG. 9, the NO X concentration tends to decrease as the fuel gas ejection speed increases, and the CO concentration tends to increase as the fuel gas ejection speed increases. I understood.
From the results shown in FIG. 9, it was confirmed that the fuel gas ejection speed is preferably within the range of 50 m / s to 150 m / s.

図8及び図9に示す結果から、1次酸化剤の噴出速度を100m/s以上300m/s以下とし、燃料ガスの噴出速度を50m/s以上150m/s以下にすることが好ましいことが判った。   From the results shown in FIG. 8 and FIG. 9, it is found that it is preferable to set the primary oxidant jet speed to 100 m / s to 300 m / s and the fuel gas jet speed to 50 m / s to 150 m / s. It was.

(実験例4)
実験例4では、実験例1で使用した図1に示すバーナ10を用いるとともに、表6に示す条件1〜6を用いて燃焼試験を行った。そして、1次酸化剤及び2次酸化剤の流量バランスを変えたときの試験炉(図示せず)の出口付近におけるNO濃度(O11%換算)を算出するとともに、試験炉(図示せず)の出口付近におけるCO濃度を測定した。このとき、目視で火炎の長さも観察した。
また、NO濃度(O11%換算)の算出、及びCO濃度の測定は、上述した手法を用いた。これらの結果を図10に示す。
(Experimental example 4)
In Experimental Example 4, the burner 10 shown in FIG. 1 used in Experimental Example 1 was used, and a combustion test was performed using Conditions 1 to 6 shown in Table 6. Then, to calculate the NO X concentration near the exit of the test furnace when changing the flow rate balance of the primary oxidizer and secondary oxidizer (not shown) (O 2 11% conversion), the test furnace (shown The CO concentration in the vicinity of the outlet was measured. At this time, the length of the flame was also observed visually.
Further, calculation of the NO X concentration (O 2 11% conversion), and measurement of CO concentration, using the above-described method. These results are shown in FIG.

Figure 0006043393
Figure 0006043393

図10は、酸化剤全体の流量に対する1次酸化剤の流量割合とNO濃度(O11%換算)及びCO濃度との関係を示す。
なお、酸化剤全体の流量に対する1次酸化剤の流量割合とは、下記式(4)から算出される割合のことをいう。
1次酸化剤の流量割合=(1次酸化剤の流量)/(1次酸化剤の流量と2次酸化剤の流量とを合計した流量) ・・・(4)
Figure 10 shows the relationship between the flow rate and the NO X concentration (O 2 11% conversion) and CO concentration of the primary oxidant to the flow rate of the whole oxidizing agent.
In addition, the flow rate ratio of the primary oxidant with respect to the flow rate of the entire oxidant means a ratio calculated from the following formula (4).
Primary oxidant flow rate ratio = (primary oxidant flow rate) / (primary oxidant flow rate and secondary oxidant flow rate) (4)

図10を参照するに、1次酸化剤の流量割合を高くすると、NO濃度は減少するが、火炎の長さが長くなり、CO濃度が高くなることが確認できた。 Referring to FIG. 10, the higher the flow rate of the primary oxidant, NO X concentration is decreased, the length of the flame becomes longer, it was confirmed that the CO concentration becomes high.

本発明は、鉄、非鉄、セラミックス等の製造に使用される加熱炉や焼成炉に使用されるバーナの火炎形成方法に適用可能である。   The present invention can be applied to a flame forming method for a burner used in a heating furnace or a firing furnace used for manufacturing iron, non-ferrous metal, ceramics, or the like.

10,60…バーナ、11…加熱炉、12…炉壁、12a…内面、12b…外面、12A…貫通部、15…風箱、17,61…バーナ本体、21…筒状部材、22…ガイド部材、23…背面部材、23A…貫通穴、23−1…第1の部分、23−2…第2の部分、25…前面部材、26…フランジ部、28…筒状部材本体、28A…先端面、29…2次酸化剤導入口、31…空間、33,41…ボルト、34…前面部材本体、34a,42a…前面、34b…背面、35…挿入穴、37…燃焼室、37a…底面、38…2次酸化剤噴出口、40,70…火炎、42…前面部材本体、43…第1の環状部材、45…1次酸化剤供給経路、46…1次酸化剤噴出口、48…第2の環状部材、49…燃料ガス供給経路、51…燃料ガス噴出口、53…燃料ガス導入口、62…第3の環状部材、63…3次酸化剤供給経路、65…3次酸化剤導入口、68…旋回羽根、69…3次酸化剤噴出口E…中心軸、F,G…方向   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,60 ... Burner, 11 ... Heating furnace, 12 ... Furnace wall, 12a ... Inner surface, 12b ... Outer surface, 12A ... Penetration part, 15 ... Wind box, 17, 61 ... Burner main body, 21 ... Cylindrical member, 22 ... Guide 23, ... Back member, 23A ... Through hole, 23-1 ... First part, 23-2 ... Second part, 25 ... Front member, 26 ... Flange, 28 ... Cylindrical member body, 28A ... Tip 29, secondary oxidant inlet, 31 ... space, 33, 41 ... bolt, 34 ... front member body, 34a, 42a ... front, 34b ... back, 35 ... insertion hole, 37 ... combustion chamber, 37a ... bottom 38 ... Secondary oxidant jet, 40, 70 ... Flame, 42 ... Front member body, 43 ... First annular member, 45 ... Primary oxidant supply path, 46 ... Primary oxidant jet, 48 ... Second annular member 49... Fuel gas supply path 51. Fuel gas outlet 53 Fuel gas inlet, 62 ... third annular member, 63 ... tertiary oxidant supply path, 65 ... tertiary oxidant inlet, 68 ... swirl vane, 69 ... tertiary oxidant jet E ... central axis, F , G ... direction

Claims (7)

所定の方向に延在するバーナ本体と、該バーナ本体の先端の中心に配置され、1次酸化剤を噴出する1次酸化剤噴出口と、該1次酸化剤噴出口の外側に位置する前記バーナ本体の先端に配置され、燃料ガスを噴出する燃料ガス噴出口と、前記バーナ本体の外側に設けられるとともに、前記バーナ本体の中心軸に対して回転対称に配置され、2次酸化剤を噴出する複数の2次酸化剤噴出口と、該複数の2次酸化剤噴出口と前記燃料ガス噴出口との間に設けられ、3次酸化剤を旋回流として噴出する3次酸化剤噴出口と、を有するバーナを用いたバーナの火炎形成方法であって、A burner body extending in a predetermined direction, a primary oxidant jet port that is disposed at the center of the tip of the burner body, and jets a primary oxidant, and is located outside the primary oxidant jet port A fuel gas ejection port for ejecting fuel gas, disposed at the tip of the burner body, and provided on the outside of the burner body, and disposed rotationally symmetrically with respect to the central axis of the burner body, ejects a secondary oxidant. A plurality of secondary oxidant jets, and a tertiary oxidant jet provided between the plurality of secondary oxidant jets and the fuel gas jet and ejecting the tertiary oxidant as a swirling flow; A flame forming method for a burner using a burner having
前記バーナ本体の延在方向と同じ方向に、前記1次酸化剤及び前記燃料ガスを噴出させるとともに、前記バーナ本体の延在方向と同じ方向に、旋回流として前記3次酸化剤を噴出させ、前記1次酸化剤の噴出速度を前記燃料ガスの噴出速度よりも速くし、前記バーナ本体の中心軸から離間する方向に前記2次酸化剤を噴出させることで、火炎を形成することを特徴とするバーナの火炎形成方法。  The primary oxidant and the fuel gas are ejected in the same direction as the extension direction of the burner body, and the tertiary oxidant is ejected as a swirl flow in the same direction as the extension direction of the burner body, A flame is formed by jetting the secondary oxidant in a direction away from the central axis of the burner body, with a jetting speed of the primary oxidant being faster than a jetting speed of the fuel gas. Burner flame formation method.
前記1次酸化剤の噴出速度が100m/s以上300m/s以下で、かつ前記燃料ガスの噴出速度を50m/s以上150m/s以下の範囲内であることを特徴とする請求項1記載のバーナの火炎形成方法。 The ejection speed of the primary oxidizing agent is not more than 100 m / s or more 300 meters / s, and of claim 1, wherein the ejection velocity of the fuel gas is in the range below 50 m / s or more 150 meters / s Burner flame formation method. 前記バーナは、前記バーナ本体の先端に拡がり角度が0°以上30°以下とされた燃焼室を有しており、
前記1次酸化剤及び前記燃料ガスは、前記燃焼室に噴出することを特徴とする請求項1または2記載のバーナの火炎形成方法。
The burner has a combustion chamber that is spread at the tip of the burner body and has an angle of 0 ° to 30 °,
The burner flame forming method according to claim 1 or 2 , wherein the primary oxidant and the fuel gas are jetted into the combustion chamber.
前記バーナ本体の中心軸と前記2次酸化剤の噴出方向とが成す角度を、0°以上30°以下にすることを特徴とする請求項1ないしのうち、いずれか1項記載のバーナの火炎形成方法。 A central axis and the angle which the injection direction is formed between the secondary oxidant of the burner body, 0 ° or 30 ° of the claims 1 to 3, characterized in that the following, according to any one of the burners Flame formation method. 前記燃料ガス噴出口に供給される前記燃料ガスを完全燃焼させる際に必要な酸素量を100%とした場合において、前記1次酸化剤噴出口に供給される前記1次酸化剤に含まれる酸素量が5%以上30%以下であることを特徴とする請求項1ないしのうち、いずれか1項記載のバーナの火炎形成方法。 Oxygen contained in the primary oxidant supplied to the primary oxidant jet when the amount of oxygen necessary for complete combustion of the fuel gas supplied to the fuel gas jet is 100% The flame forming method for a burner according to any one of claims 1 to 4 , wherein the amount is 5% or more and 30% or less. 前記2次酸化剤噴出口に供給する前記2次酸化剤の流量Bと、前記3次酸化剤噴出口に供給する前記3次酸化剤の流量Cと、した場合、下記式(1)が成り立つことを特徴とする請求項なしいしのうち、いずれか1項記載のバーナの火炎形成方法。
0≦C/(B+C)≦0.4 ・・・(1)
When the flow rate B of the secondary oxidant supplied to the secondary oxidant jet port and the flow rate C of the tertiary oxidant supplied to the tertiary oxidant jet port are satisfied, the following formula (1) is established. The method for forming a flame of a burner according to any one of claims 1 to 5 , wherein:
0 ≦ C / (B + C) ≦ 0.4 (1)
前記1次酸化剤に含まれる酸素濃度が80%以上であり、
前記2次酸化剤が空気であることを特徴とする請求項1ないしのうち、いずれか1項記載のバーナの火炎形成方法。
The oxygen concentration contained in the primary oxidant is 80% or more;
The flame forming method for a burner according to any one of claims 1 to 6 , wherein the secondary oxidant is air.
JP2015073096A 2015-03-31 2015-03-31 Burner flame formation method Active JP6043393B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015073096A JP6043393B2 (en) 2015-03-31 2015-03-31 Burner flame formation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015073096A JP6043393B2 (en) 2015-03-31 2015-03-31 Burner flame formation method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016191533A JP2016191533A (en) 2016-11-10
JP6043393B2 true JP6043393B2 (en) 2016-12-14

Family

ID=57246326

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015073096A Active JP6043393B2 (en) 2015-03-31 2015-03-31 Burner flame formation method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6043393B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102273957B1 (en) * 2017-03-27 2021-07-06 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 Heating device and heating method
EP3617334B1 (en) * 2017-04-27 2021-09-08 JFE Steel Corporation Method for manufacturing sintered ore
JP2018200144A (en) * 2017-05-29 2018-12-20 株式会社Ihi Combustion furnace and boiler
EP3967925A1 (en) * 2020-09-09 2022-03-16 Linde GmbH Burner and method for operating a burner

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2774771B2 (en) * 1994-05-27 1998-07-09 株式会社神戸製鋼所 Burner and reheating method for refractory lined container
JP3761621B2 (en) * 1996-03-12 2006-03-29 大陽日酸株式会社 Oxygen burner and glass melting method
FR2788110B1 (en) * 1998-12-30 2001-02-16 Air Liquide COMBUSTION PROCESS AND ITS USES FOR THE PREPARATION OF GLASS AND METAL
US6705117B2 (en) * 1999-08-16 2004-03-16 The Boc Group, Inc. Method of heating a glass melting furnace using a roof mounted, staged combustion oxygen-fuel burner
JP3881137B2 (en) * 1999-09-01 2007-02-14 大阪瓦斯株式会社 Oxygen burner
US6241510B1 (en) * 2000-02-02 2001-06-05 Praxair Technology, Inc. System for providing proximate turbulent and coherent gas jets
JP6013246B2 (en) * 2013-03-26 2016-10-25 大阪瓦斯株式会社 Glass melting furnace
JP5320517B1 (en) * 2013-04-08 2013-10-23 新日鉄住金エンジニアリング株式会社 Combustion apparatus, operating method thereof, and rotary hearth type heating furnace

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016191533A (en) 2016-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6752620B2 (en) Large scale vortex devices for improved burner operation
CN107250669B (en) Non-water-cooled gas fuel burner and heating method thereof
JP6043393B2 (en) Burner flame formation method
JP2014009922A (en) Burner
KR200448947Y1 (en) Low Nox Burner
EP3775687B1 (en) Low nox burner and flow momentum enhancing device
NL2029663B1 (en) Iron fuel combustion arrangement
EP2738461B1 (en) Solid fuel burner
EP3152490B1 (en) Non-symmetrical low nox burner apparatus and method
WO2018179588A1 (en) Burner, burner operation method, and melting and refining method for cold iron source
CN114278940A (en) Burners and Combustion Systems
JP2013040728A (en) Gas burner
CN206269123U (en) For direct flame-type or the gaseous fuel burners of controlled atmosphere formula reheating furnace
JP6756248B2 (en) Heating burner, radiant tube, and method of heating steel
EP2825823B1 (en) Gas turbine combustion system and method of flame stabilization in such a system
KR101729201B1 (en) Oxy fuel burner
CN105247285A (en) Method for the combustion of a low nox premix gas burner
CN105531541B (en) Combustor assembly and method for burning gaseous or liquid fuels
KR20120082647A (en) Low nitrogen oxide burner
CN108700287B (en) Method for injecting particulate solid fuel and oxidant and injector therefor
WO2011030501A1 (en) Pulverized coal boiler
CN111386428B (en) Radiant wall burner
JP7262521B2 (en) Gas burner and combustion equipment
JP6690779B2 (en) Heating device and heating method
JP2002340306A (en) Burner for burning solid fuel and combustion device equipped therewith

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160906

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160930

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161018

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161111

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6043393

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250