JP6043393B2 - Burner flame formation method - Google Patents
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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
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NOX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NOX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NOX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NOX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/cm2の高圧空気を噴出せしめて成る低NOXバーナが開示されている。
On the other hand,
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。
しかしながら、特許文献2に開示された低NOX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、NOX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
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、NOX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1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2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
また、請求項3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
また、請求項4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3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5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4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
また、請求項6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1なしいし5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
0 ≦ C / (B + C) ≦ 0.4 (1)
また、請求項7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6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
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、NOX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.
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
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
The
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
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
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
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
A portion of the
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
The first portion 23-1 is accommodated in the rear end of the
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
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
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
The
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
The
A part of the
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
The diameter of the
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
The
If the spread angle is smaller than 0 °, the gas blowing speed from the
Therefore, by setting the spread angle to 0 ° or more and 30 ° or less, flame stability can be maintained, damage to the
As the shape of the
A primary oxidant and fuel gas are ejected from the tip of the
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
The plurality of
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、NOX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
Accordingly, the temperature of the
In the first embodiment, the “primary flame” refers to a reduced flame formed only from the primary oxidant and fuel gas supplied from the
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、NOX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
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
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、NOX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
Therefore, by making the angle θ1 larger than 0 ° and not more than 30 °, the generation of NO X is suppressed while suppressing the
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
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
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
The
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
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
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
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
The fuel
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
The fuel
The
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、NOX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
Then, the secondary oxidant is ejected in a direction away from the central axis E of the
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
In the flame forming method of the burner according to the first embodiment, the primary oxidant is ejected from the center of the
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、NOX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
Then, the secondary oxidant diluted with the gas in the
Accordingly, at the time of oxygen-enriched combustion, since it is possible to suppress the local high-temperature portion is formed in the
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、NOXの生成を抑制することができる。
Thus, it becomes possible to form the
In addition, since the primary oxidant can sufficiently entrain the combustion gas during oxygen-enriched combustion, the oxygen concentration in the
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
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
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、NOX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
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
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、NOX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
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
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
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、NOX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、NOX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
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、NOX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
Therefore, since the temperature of the
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、NOX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
Further, the secondary oxidant diluted with the gas in the
Accordingly, at the time of oxygen-enriched combustion, since it is possible to suppress the local high-temperature portion is formed in the
(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
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
The
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
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
The third
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
The
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
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
The tertiary
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
In the flame forming method of the burner according to the second embodiment, a tertiary oxidant jet provided between the plurality of
As described above, the third oxidant is jetted out as a swirling flow from the
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
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
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
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
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
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NOX濃度(O211%換算)を算出した。
(Experimental example 1)
In Experimental Example 1, the
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NOX濃度(O211%換算)を算出方法について説明する。
実施例1〜3のNOX濃度としては、下記式(3)を用いて、O211%換算(酸素濃度の基準)のNOX濃度(ppm)を求めた。
NOX濃度(ppm)=(21−換算O2濃度)/(21−実O2濃度)× 実NOX濃度(ppm)・・・(3)
Next, a method for calculating the NO X concentration (converted to
As the NO X concentration in Examples 1 to 3, the NO X concentration (ppm) in terms of
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O2濃度」は、排ガス中のO2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NOX濃度」は、排ガス中のNOX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O2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NOX濃度を計算することに基づいて、実施例1〜3では換算O2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.
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
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
The
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NOX濃度(O211%換算)を算出した。
The
In the comparative example, a combustion test was performed using the conditions shown in Table 3, and the NO X concentration (
表3を参照するに、比較例のNOX濃度は320ppmであった。一方、実施例1〜3のNOX濃度は、26〜36.7ppmであり、十分にNOX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NOX濃度(O211%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
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).
図6に、実験例2で取得したC/(B+C)とNOX濃度(O211%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NOX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、NOX濃度が大きくなることが判った。また、排ガス量10万m3/h以上の金属加熱炉を対象とした場合のNOx規制値が100ppmであることから、NOX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
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
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
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NOX濃度(O211%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
Then, the NO X concentration (
The CO concentration was measured using VA-3000 manufactured by Horiba.
第1の条件を用いて、1次酸化剤の噴出速度とNOX濃度(O211%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NOX濃度(O211%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 (
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the ejection speed of the primary oxidant, the NO X concentration (
図8を参照するに、NOX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NOX濃度(O211%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NOX濃度(O211%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NOX濃度(O211%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
Then, the NO X concentration (
FIG. 9 shows the results of examining the relationship between the fuel gas ejection speed, the NO X concentration (
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the fuel gas ejection speed, the NO X concentration (converted to
図9を参照するに、NOX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NOX濃度(O211%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、NOX濃度(O211%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
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.
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NOX濃度(O211%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、NOX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
Claims (7)
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.
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6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.
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