JPH0335571B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、連続焼鈍炉等で加熱を行うための
ラジアントチユーブに使用されるバーナにおい
て、特にサーマルNO_Xの発生を低減したラジア
ントチユーブ用バーナに関する。

〔従来の技術〕

一般に、連続焼鈍炉等で使用されるラジアント
チユーブ用バーナにおいては、高温の苛酷な条件
（チユーブ最高温度1100℃程度）で作動されるが、
このような燃焼条件にあつても公害上の問題から
NO_Xの発生量を規制値以下に抑制しなければな
らず、これを満足する機能が要求される。そして
このような要求に対応できる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
NO_X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７図
ａ，ｂ，ｃにより示す。同図ａは要部を切欠して
示した側面図、同図ｂは同図ａの部分拡大図、同
図ｃは同図ｂのＡ矢視図である。

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、その全体の一例を第３図に示
す。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から噴出して燃焼する。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
の間にリング状の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へ入り、その一部は上記の
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３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。

以上のような構成のバーナにおけるNO_Xの生
成量は、第４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上記比率を一定とす
ることは困難である。

そこで、このような欠点を解決するために第８
図に示すようなバーナが開発されている。（実開
昭63−23527号参照）。これは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とは無関
係に一定を保つように、ラジアントチユーブ１と
バーナ２２のフランジ８外周との間の、幅が全周
にわたつて一様で且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
するように円筒体２０をバーナヘツド６のフラン
ジ８と同心に設けたものである。この円筒体２０
はラジアントチユーブと異なりその内径は充分に
高精度で形成できるものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記、第８図に示した改良されたバーナにあつ
ては、１次エアはリング状の隙間から周方向に均
一に吹出すことにより、燃焼室１３内には第９図
に示すようにエア濃度の大きい部分と小さい部分
（エアリツチな部分とガスリツチな部分）とがほ
ぼ等しい割合で交互に現れるはずであるが、実際
には、リング状の隙間を高い精度で一様な幅に製
作することは難しく、また隙間内の偏流も生じや
すいため、第１０図に示すように１次エアは均一
には噴出せず周方向にバラツキを生じる。そのた
めにエア量の過多な領域では燃焼に加わらない残
余分のエアが２次燃焼ゾーンに進入し、エア量の
不足する領域では未然ガスが残余して２次燃焼ゾ
ーンに進入する結果、２次燃焼F₂の割合が多く
なつて１次燃焼と２次燃焼とのバランスがくず
れ、最適な２段燃焼が行われなくなつてNO_X生
成量が増加する、という問題点があつた。

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、バーナヘツドのガス
ノズルから外側もしくは内側で且つ等距離位置に
１次エアノズルを配設すことにより、上記問題点
を解決することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

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、前記円筒体の開口端にこの開口端を閉塞す
るごとく円盤状のバーナヘツドを取付け、またこ
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ガス
ノズルを２次エアノズルと同心円をなす円一円周
上に等間隔に配設するとともに前記各ガスノズル
から外側もしくは内側で且つ等距離位置にガスノ
ズルに対応した数の同形の１次エアノズルを配設
したラジアントチユーブ用バーナとしたものであ
る。

〔作用〕

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、ガスノズルか
ら噴出したガスは１次エアノズルから吹出したエ
アと共に１次燃焼を行い、一方、バーナヘツドの
中央部に設けた２次エアノズルから吹出すエアは
１次燃焼の際の未燃分のガスと共に２次燃焼を行
う。

また、ガスノズルと同数の１次エアノズルは同
形であるため噴出エア量は同量であり従つて１次
燃焼に関わるエア濃度変化は均一であり、１次エ
アは１次燃焼においてすべて消費される。次いで
１次燃焼における未燃ガスは２次エアノズルから
吹出す２次エアと共に２次燃焼を行う。

以上によりこのバーナは１次と２次に分かれた
２段燃焼が行われることによりNO_X生成量の低
減を図ることができる。

〔実施例〕

以下、この発明を図面に基づいて説明する。第
１図は本発明に係る一実施例を示す図である。但
し、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。

図において、３０はバーナヘツドであつて、円
筒体２０の開口端にこれを閉塞するごとく取付け
られている。３９は１次エアノズルであつて、バ
ーナヘツド３０の外周に沿つて等間隔に且つ同形
に穿設されており、さらに複数のガスノズル７か
らそれぞれ等距離位置となつている。また、本実
施例においてガスノズル７は４個設けられている
ので、１次エアノズル３９はこれと対応して４個
が設けられているが、これらの個数は４個に限定
するものではない。

またガスノズル７は従来例と同様に２次エアノ
ズル１２と同心円をなす同一円周上に等間隔に設
けられている。

以上の構成において、ガス供給口３からガスラ
ンス５を経てガスノズル７から噴出したガスは、
エア供給口１０からエアチヤンバ１１を経て１次
エアノズル３９から吹出すエアとともに１次燃焼
F₁を行い、一方、２次エアノズル１２から吹出
すエアは１次燃焼F₁における未燃分のガスと共
に２次燃焼F₂を行う。

この際、複数の１次エアノズル３９は同形であ
り且つガスノズル７から等距離にあるので噴出エ
ア量は第５図のエア濃度の変化グラフに示すよう
に均一である。従つてバツフル面３０ａ（バーナ
ヘツド表面）の周方向での燃焼の不均一は生じな
いので、１次エアは１次燃焼F₁においてすべて
消費され、１次燃焼F₁は燃焼室１３内の１次燃
焼域において完結すると共に、この際の未燃ガス
は２次燃焼域において２次エアノズルから供給さ
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２２は完全に２段燃焼を行うこと
が可能となる。

これに対して、従来例においては、１次燃焼は
１次燃焼域では完結せず、第１０図に示すような
エア濃度の不均一による１次エアの１次燃焼域で
の残余分が２次燃焼に関与するため、第７，８図
で示したバーナでは完全な２段燃焼とはならな
い。

このことは第６，１１図に示すようなNO_X生
成量の実施例の従来例との相違として表れる。第
６，１１図は上記燃焼に対応して生成したNO_X
量の実測図であつて、縦軸に11％O₂換算NO_X生
成値、横軸にラジアントチユーブ長手方向最高温
度を示す。第１１図の従来例ではラジアントチユ
ーブ長手方向最高温度1050℃におけるNO_X生成
量は環境基準である150ppmを上回る153ppmを示
している。これに対してバツフル面３０ａ周方向
に均一にエアを噴出されている実施例第６図にお
いては102ppmに減少している。

第２図は他の実施例を示す。

これは１次エアノズル３９をバツフル３０の外
周からやや内側に第１図の実施例と同じ条件で配
設したもので、ノズル径はすべて同一の円孔とし
たものであり、バーナとしての機能は第１図の実
施例と同等である。

尚、上記各実施例はいずれもバーナ中心から外
側に向けて２次エアノズル、ガスノズル、１次エ
アノズルと配置しているが、同じく１次エアノズ
ル、２次エアノスル、ガスノズルの順に配置して
もよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、バーナ
燃焼時のNO_X生成量を従来例における生成量よ
り大幅に減少できる結果、NO_X発生量に関する
環境基準を充分に満たすことができるという効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

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は他の実施例の側
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図はラジアントチユーブの
全体図、第４図は１次空気割合に対するNO_X生
成量を示す図、第５図は実施例における１次エア
濃度の状態を示す図、第６図は実施例によるラジ
アントチユーブ長手方向最高温度に対するNO_X
生成量を示す図、第７図ａは第１の従来例の側面
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８図ａは第２の従来例の側面
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９図は所要の１次エア濃度を示
す図、第１０図は従来例における不均一な１次エ
ア濃度を示す図、第１１図は従来例によるラジア
ントチユーブ長手方向最高温度に対するNO_X生
成量を示す図である。 １……ラジアントチユーブ、２，２２……バー
ナ、６，３０……バーナヘツド、７……ガスノズ
ル、９，２９，３９……１次エアノズル、１２…
…２次エアノズル、２０……円筒体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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
   円筒体の開口端にこの開口端を閉塞するごとく円
   盤状のバーナヘツドを取付け、またこのバーナヘ
   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ガスノズルを
   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前記各ガスノズルから外側
   もしくは内側で且つ等距離位置にガスノズルに対
   応した数の同形の１次エアノズルを配設したこと
   を特徴とするラジアントチユーブ用バーナ。