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JPH0335570B2 - - Google Patents
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JPH0335570B2 - - Google Patents

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JPH0335570B2
JPH0335570B2 JP19460187A JP19460187A JPH0335570B2 JP H0335570 B2 JPH0335570 B2 JP H0335570B2 JP 19460187 A JP19460187 A JP 19460187A JP 19460187 A JP19460187 A JP 19460187A JP H0335570 B2 JPH0335570 B2 JP H0335570B2
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JP
Japan
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combustion
burner
air nozzle
radiant tube
primary air
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JP19460187A
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Kenichi Fujita
Kuniaki Sato
Shinichiro Muto
Yasuhisa Nakajima
Hiroyuki Nakamura
Akinari Seto
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、連続焼鈍炉等において使用される
従来のバーナよりもNOXの発生を著しく低減し
たラジアントチユーブ用バーナに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a burner for radiant tubes that significantly reduces NOx generation compared to conventional burners used in continuous annealing furnaces and the like.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般に、連続焼鈍炉等におけるラジアントチユ
ーブ用バーナは、例えばチユーブ最高温度が1100
℃にも達する苛酷な条件下で使用されるが、この
ような燃焼条件にあつても公害上の問題から
NOXの発生量を規制値以下に抑制できる機能が
要求される。
Generally, burners for radiant tubes in continuous annealing furnaces have a maximum tube temperature of 1100
It is used under harsh conditions that reach temperatures of
A function that can suppress the amount of NOx generated below the regulatory value is required.

そこで、このような要求を満たすものとして例
えば特開昭57−14106号公報に開示されたような
2段燃焼タイプのバーナが提案されている。これ
は低NOX燃焼を行うために燃焼用エアを2系統
で燃焼室へ供給するものであつて、その概要を第
3図a,b,cにより示す。図において1はラジ
アントチユーブの一部分を示したもので、その全
体は第4図に示すごとくである。2はこのラジア
ントチユーブ1内へ挿着されたバーナである。3
は燃焼用のガス供給口で、ここからガスチヤンバ
4へ供給されたガスはガスランス5を通つてバー
ナヘツド6に開口するガスノズル7(第3図c参
照)から吹出して燃焼する。8はバーナヘツド6
のフランジであつて、ラジアントチユーブ1との
間にリング状隙間を形成しこれを1次ノズル9と
している。10は燃焼用エアの供給口であつて、
ここから供給されたエアはバーナヘツド6により
画成されるラジアントチユーブ1内の空間である
エアチヤンバ11(第3図a参照)へ入り、その
一部は前記の1次エアノズル9から吹出してガス
と共に1次燃焼F1を行い、一方、バーナヘツド
6に設けた小円筒状の2次エアノズル12から吹
出すエアは1次燃焼F1の際の未燃ガスと2次燃
焼F2を行う(第3図b参照)ことによりほぼ完
全燃焼し、その結果生じた高温の燃焼ガスが第4
図に示したラジアントチユーブ1全体を加熱する
ようになつている。
Therefore, a two-stage combustion type burner as disclosed in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 14106/1983 has been proposed to meet such requirements. This system supplies combustion air to the combustion chamber through two systems in order to achieve low NOx combustion, and its outline is shown in FIGS. 3a, b, and c. In the figure, numeral 1 shows a part of the radiant tube, and the whole is as shown in FIG. 4. 2 is a burner inserted into this radiant tube 1. 3
3 is a gas supply port for combustion, and the gas supplied from this port to the gas chamber 4 passes through a gas lance 5 and is blown out from a gas nozzle 7 (see FIG. 3c) that opens into a burner head 6 and is combusted. 8 is burner head 6
A ring-shaped gap is formed between the flange and the radiant tube 1, and this serves as a primary nozzle 9. 10 is a combustion air supply port,
The air supplied from here enters the air chamber 11 (see Fig. 3a), which is a space inside the radiant tube 1 defined by the burner head 6, and a part of it is blown out from the primary air nozzle 9 and released together with the gas. A secondary combustion F 1 is carried out, and on the other hand, the air blown out from the small cylindrical secondary air nozzle 12 provided in the burner head 6 carries out a secondary combustion F 2 with the unburned gas from the primary combustion F 1 (see Fig. 3). b), resulting in almost complete combustion, and the resulting high-temperature combustion gas
The entire radiant tube 1 shown in the figure is heated.

以上のような構成のバーナにおけるNOXの生
成量は、第5図に示すように1次エアと2次エア
との比率により大きく影響されるので、エアノズ
ルの断面積(開口面積)はそれぞれ一定でなけれ
ばならないが、特に1次エアノズル9はラジアン
トチユーブ1の製造上の内径誤差により一定に保
つことが困難である。
As shown in Figure 5, the amount of NOx generated in a burner with the above configuration is greatly affected by the ratio of primary air to secondary air, so the cross-sectional area (opening area) of each air nozzle is constant. However, it is difficult to keep the diameter of the primary air nozzle 9 constant due to manufacturing errors in the inner diameter of the radiant tube 1.

そこで、1次エアノズルの開口面積がラジアン
トチユーブの内径誤差にかかわらず一定を保つた
めに、ラジアントチユーブとバーナのフランジ外
周との間の幅が全周にわたつて一様でかつ開口面
積が所定の大きさを有する間隙、すなわち1次エ
アノズル29を形成するような円筒体20をバー
ナヘツドのフランジと同心に設けたものが開発さ
れている(第2図a,b,c参照)。図において
20は精度の高い内径D2を有する円筒体で、バ
ーナ22にバーナヘツド6と同心に設けられたも
のである。そしてこの円筒体20と外径D1なる
フランジ8の外周との間にその幅1/2(D2−D1
が一様な隙間によつて形成されたのが上記1次エ
アノズル29である。
Therefore, in order to keep the opening area of the primary air nozzle constant regardless of the inner diameter error of the radiant tube, the width between the radiant tube and the outer circumference of the burner flange should be uniform over the entire circumference, and the opening area should be kept constant over the entire circumference. A cylindrical body 20 has been developed which is arranged concentrically with the flange of the burner head (see FIGS. 2a, b, c), so as to form a gap of size, ie a primary air nozzle 29. In the figure, reference numeral 20 denotes a cylindrical body having a highly accurate inner diameter D2 , and is provided on the burner 22 concentrically with the burner head 6. There is a width 1/2 (D 2 −D 1 ) between this cylindrical body 20 and the outer circumference of the flange 8 having an outer diameter D 1 .
The primary air nozzle 29 is formed by a uniform gap.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、連続焼鈍炉において処理負荷を
増加する場合にはラジアントチユーブによる加熱
量を増大させるためバーナの燃焼量を上昇させる
必要があるが、上記のようなラジアントチユーブ
用バーナにあつては、燃焼ガスの温度が上昇して
サーマルNOXの生成量も多くなり環境基準(ラ
ジアントチユーブ長手方向の最高温度が1050℃の
時NOX生成量150ppm以下)を満たすことが困難
になるという問題があつた。
However, when increasing the processing load in a continuous annealing furnace, it is necessary to increase the combustion amount of the burner in order to increase the heating amount by the radiant tube. There was a problem in that the temperature rose and the amount of thermal NOx produced increased, making it difficult to meet environmental standards ( NOx production of 150 ppm or less when the maximum temperature in the longitudinal direction of the radiant tube was 1050°C).

この発明はこのような従来の問題点にかんがみ
てなされたものであつて、バーナヘツドに設けた
貫通孔とこれに挿通したガスノズルとの間の円環
状隙間を1次エアノズルとすることにより、上記
問題点を解決することを目的としている。
This invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems.The above-mentioned problems are solved by using the annular gap between the through-hole provided in the burner head and the gas nozzle inserted therein as a primary air nozzle. The purpose is to resolve the issue.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明は、ラジアントチユーブへの挿入部に
円筒体を有するラジアントチユーブ用バーナにお
いて、前期円筒体の開口端を閉塞するごとく取付
けた円盤状のバーナヘツドの中央部に小円筒状の
2次エアノズルを設け、さらに該バーナヘツドに
複数の同径の貫通孔を2次エアノズルと同心円を
なす同一円周上に等間隔に配設するとともにこの
貫通孔内にそれぞれガスランス開口端を貫通孔と
同心円状に挿通することにより、ガスランス開口
端と貫通孔との間に円環状の隙間をなす1次エア
ノズルを形成したラジアントチユーブ用バーナと
したものである。
This invention provides a radiant tube burner having a cylindrical body at the insertion part into the radiant tube, in which a small cylindrical secondary air nozzle is provided in the center of a disc-shaped burner head that is attached to close the open end of the cylindrical body. Furthermore, a plurality of through holes of the same diameter are arranged in the burner head at equal intervals on the same circumference that is concentric with the secondary air nozzle, and the open end of the gas lance is inserted into each of the through holes concentrically with the through hole. This provides a radiant tube burner in which a primary air nozzle is formed with an annular gap between the open end of the gas lance and the through hole.

〔作用〕[Effect]

本発明にかかるラジアントチユーブ用バーナは
上記のように構成されているので、その幅が一様
な円環状の1次エアノズルの開口面積は一定で変
化せず、従つてこの1次エアノズルから噴出する
1次エアの全空気量に対する割合はNOX生成量
が最低であるように常に一定値を保つことができ
るために、このバーナは前記環境基準を満たすこ
とができる。
Since the radiant tube burner according to the present invention is constructed as described above, the opening area of the annular primary air nozzle with a uniform width remains constant and does not change, so that the air is ejected from the primary air nozzle. Since the proportion of primary air to the total air amount can always be kept constant so that the amount of NOx produced is the lowest, this burner can meet the environmental standards mentioned above.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明を図面に基づいて説明する。第
1図a,b,cはこの発明の一実施例を示す図で
ある。なお、従来例と同一の部分については同一
符号を付し、重複する説明を省略する。
The present invention will be explained below based on the drawings. FIGS. 1a, b, and c are diagrams showing an embodiment of the present invention. Note that the same parts as in the conventional example are given the same reference numerals, and redundant explanation will be omitted.

先ず構成を説明すると、36は円盤状バーナヘ
ツドであつて、バーナ32の円筒体20の開口端
を閉塞するごとく取付けられている。12は従来
例と同様な小円筒状の2次エアノズルで、バーナ
ヘツド36の中央部に取付けられている。31は
貫通孔であつて、バーナヘツド36に2次エアノ
ズル12と同心円をなす同一円周上に等間隔で穿
設されている(本実施例では4個)。7はガスラ
ンス5の開口端であるガスノズルであつて、前記
貫通孔31内に貫通孔と同心円状に挿通されるこ
とによりガスノズル7と貫通孔との間に円環状の
隙間をなす1次エアノズル39を形成している。
そしてこの複数の1次エアノズルは、複数の貫通
孔31の内径がそれぞれ互いに等しく且つ複数の
ガスランス5の外径がそれぞれ互いに等しいため
に、その開口面積はそれぞれ等しい一定の大きさ
となつている。
First, the structure will be explained. Reference numeral 36 is a disk-shaped burner head, which is attached to close the open end of the cylindrical body 20 of the burner 32. 12 is a small cylindrical secondary air nozzle similar to the conventional example, and is attached to the center of the burner head 36. Reference numeral 31 denotes through holes, which are bored in the burner head 36 at equal intervals on the same circumference concentric with the secondary air nozzle 12 (four holes in this embodiment). A primary air nozzle 39 7 is an open end of the gas lance 5, and is inserted into the through hole 31 concentrically with the through hole to form an annular gap between the gas nozzle 7 and the through hole. is formed.
In the plurality of primary air nozzles, the inner diameters of the plurality of through holes 31 are equal to each other, and the outer diameters of the plurality of gas lances 5 are respectively equal to each other, so that the opening areas of the plurality of primary air nozzles are equal and constant.

次に作用を説明する。 Next, the effect will be explained.

いま、ガスノズル7より噴出した燃焼用ガスは
1次エアノズル39から円環状に噴出する1次エ
ア内に包囲された状態で燃焼室13内において効
率よく1次燃焼F1を行い、1次エアはこの際に
完全に燃焼して消費される。従つて1次燃焼F1
は1次燃焼ゾーンにおいて完結するとともに、こ
の際の未燃ガスは2次燃焼ゾーンにおいて2次エ
アノズル12から供給される2次エアと共に2次
燃焼F2を行うことにより、このバーナ32は完
全に2段燃焼を行う。
Now, the combustion gas ejected from the gas nozzle 7 efficiently performs primary combustion F 1 in the combustion chamber 13 while being surrounded by the primary air ejected in an annular shape from the primary air nozzle 39, and the primary air At this time, it is completely burned and consumed. Therefore, the primary combustion F 1
is completed in the primary combustion zone, and the unburned gas at this time performs secondary combustion F2 in the secondary combustion zone together with the secondary air supplied from the secondary air nozzle 12, so that the burner 32 is completely Performs two-stage combustion.

これに対して、従来例においては、1次燃焼は
1次燃焼ゾーンでは完結せず、1次エアノズル2
9から噴出した1次エアの1次燃焼F1での残余
分が2次燃焼ゾーンへ送られ、2次エアと共に2
次燃焼F2に加わるために、このバーナー22で
は完全な2段燃焼とはならない。
On the other hand, in the conventional example, the primary combustion is not completed in the primary combustion zone, and the primary air nozzle 2
The residual amount of the primary air ejected from the primary combustion F 1 is sent to the secondary combustion zone, and the
Since it is added to the next combustion F 2 , complete two-stage combustion is not achieved in this burner 22 .

このことはラジアントチユーブ長手方向の温度
分布実測図である第6図(実施例)と第7図(従
来例)とを対照することによつて明らかなよう
に、実施例のF1燃焼ゾーンにおける温度は高く
なり、F2燃焼との間に降温部が見られて2段燃
焼が明確であるのに対し、従来例の第7図におい
てはF1燃焼よりF2燃焼が高温となつている。
This is clear from the comparison between Fig. 6 (embodiment) and Fig. 7 (conventional example), which are actual temperature distribution diagrams in the longitudinal direction of the radiant tube, in the F 1 combustion zone of the embodiment. The temperature rises, and a cooling part is seen between the F 2 combustion and the two-stage combustion is clear, whereas in the conventional example shown in Figure 7, the F 2 combustion is hotter than the F 1 combustion. .

第8図、第9図は上記燃焼に対応して生成され
たNOX量の実測図であつて、第8図からは上記
第6図に示した実施例におけるNOX生成量が
1050℃において98ppmと環境基準(1050℃におい
て150ppm以下)を充分に満たしていることが明
らかであり、第9図は第7図の従来例における
NOXが153ppmと環境基準を超過していることを
示している。
Figures 8 and 9 are actual measurement diagrams of the amount of NO
It is clear that it satisfies the environmental standard (150ppm or less at 1050℃) at 98ppm at 1050℃, and Figure 9 shows the difference between the conventional example shown in Figure 7.
This shows that NOX exceeds environmental standards at 153ppm.

すなわち、本実施例においては、1次エアノズ
ルの開口面積が所定の1次空気割合を保持できる
ように一定の大きさを保つために1次燃焼におい
て未燃分の1次エアが残余分として2次燃焼に送
られることがなく、即ち1次燃焼性が向上してほ
ぼ完全に2段燃焼が行われる。
That is, in this embodiment, in order to maintain a constant size so that the opening area of the primary air nozzle can maintain a predetermined primary air ratio, unburned primary air is used as a residual amount in the primary combustion. It is not sent to the next combustion, that is, the primary combustibility is improved and the second stage combustion is almost completely performed.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、バーナ
燃焼時のNOX生成量を従来例における生成量の
ほぼ2/3以下に減少させることが可能となり、
NOX発生量に関する環境基準を充分に満足でき
るという効果が得られる。
As explained above, according to the present invention, it is possible to reduce the amount of NOx produced during burner combustion to approximately two-thirds or less of the amount produced in the conventional example,
The effect is that the environmental standards regarding the amount of NOx generated can be fully satisfied.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図aは本発明に係る実施例の要部を切欠し
た側面図、同図bは同図aの部分拡大図、同図c
は同図bのA矢視図、第2図aは従来例の要部切
欠した側面図、同図bは同図aの部分拡大図、同
図cは同図bのA矢視図、第3図aは他の従来例
の要部切欠した側面図、同図bは同図aの部分拡
大図、同図cは同図bのA矢視図、第4図はラジ
アントチユーブの全体図、第5図は1次空気割合
に対するNOX生成量を示すグラフ、第6図は実
施例の、第7図は従来例のそれぞれラジアントチ
ユーブ長手方向位置に対応したチユーブ温度を示
すグラフ、第8図は実施例の、第9図は従来例の
それぞれラジアントチユーブ長手方向最高温度に
対応した11%O2換算NOX生成値を示すグラフで
ある。 1……ラジアントチユーブ、2,22……バー
ナ、6,36……バーナヘツド、7……ガスノズ
ル(ガスランス開口端)、9,29,39……1
次エアノズル、12……2次エアノズル、20…
…円筒体、31……貫通孔。
Figure 1a is a side view with main parts cut away of an embodiment of the present invention, Figure 1b is a partially enlarged view of Figure 1a, Figure 1c is
2A is a side view of the conventional example with main parts cut away; FIG. 2B is a partially enlarged view of FIG. 2A; FIG. 2C is a view of FIG. Fig. 3a is a side view of another conventional example with main parts cut away, Fig. 3b is a partially enlarged view of Fig. 3a, Fig. 3c is a view taken along arrow A in Fig. 4b, and Fig. 4 is the entire radiant tube. Fig. 5 is a graph showing the amount of NO x produced versus the primary air ratio, Fig. 6 is a graph showing the tube temperature of the embodiment, and Fig. 7 is a graph showing the tube temperature corresponding to the longitudinal position of the radiant tube of the conventional example. FIG. 8 is a graph showing the 11% O 2 equivalent NO X production value corresponding to the maximum temperature in the longitudinal direction of the radiant tube in the example and FIG. 9 in the conventional example. 1... Radiant tube, 2, 22... Burner, 6, 36... Burner head, 7... Gas nozzle (gas lance opening end), 9, 29, 39... 1
Secondary air nozzle, 12... Secondary air nozzle, 20...
...Cylindrical body, 31...Through hole.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ラジアントチユーブへの挿入部に円筒体を有
するラジアントチユーブ用バーナにおいて、前記
円筒体の開口端を閉塞するごとく取付けた円盤状
のバーナヘツドの中央部に小円筒状の2次エアノ
ズルを設け、さらに該バーナヘツドに複数の同径
の貫通孔を2次エアノズルと同心円をなす同一円
周上に等間隔に配設するとともにこの貫通孔内に
それぞれガスランス開口端を貫通孔と同心円状に
挿通することにより、ガスランス開口端と貫通孔
との間に円環状の隙間をなす1次エアノズルを形
成したことを特徴とするラジアントチユーブ用バ
ーナ。
1. In a radiant tube burner having a cylindrical body at the insertion part into the radiant tube, a small cylindrical secondary air nozzle is provided in the center of a disc-shaped burner head that is attached to close the open end of the cylindrical body, and By arranging a plurality of through holes of the same diameter in the burner head at equal intervals on the same circumference that is concentric with the secondary air nozzle, and inserting the open end of each gas lance into the through holes concentrically with the through holes, A burner for a radiant tube, characterized in that a primary air nozzle forming an annular gap is formed between an open end of a gas lance and a through hole.
JP19460187A 1987-08-04 1987-08-04 Burner for use in radiant tube Granted JPS6438510A (en)

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