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公開番号2025003911
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-10
出願番号2024006482
出願日2024-01-19
発明の名称バーナー装置及び工業炉
出願人中外炉工業株式会社
代理人個人
主分類F23D 14/22 20060101AFI20241227BHJP(燃焼装置;燃焼方法)
要約【課題】空気噴出口から噴出された空気と、燃料噴出ノズルから噴出された燃料とを混合させて燃焼させるバーナー装置において、空気噴出口から噴出された空気と、燃料噴出ノズルから噴出された燃料とを混合させて燃焼させる位置を簡単に調整できるようにする。
【解決手段】空気噴出口21から噴出された空気Airと、燃料噴出ノズル30から噴出された燃料Gとを混合させて燃焼させるバーナー装置Xにおいて、燃料噴出ノズル内に、燃料を空気噴出口から噴出される空気と近い位置で混合させて燃焼させる短炎用燃料噴出ノズル31と、燃料を空気噴出口から噴出される空気と離れた位置で混合させて燃焼させる長炎用燃料噴出ノズル32とを設けた。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
空気噴出口から噴出された空気と、燃料噴出ノズルから噴出された燃料とを混合させて燃焼させるバーナー装置において、前記の燃料噴出ノズル内に、燃料を前記の空気噴出口から噴出される空気と近い位置で混合させて燃焼させる短炎用燃料噴出ノズルと、燃料を前記の空気噴出口から噴出される空気と離れた位置で混合させて燃焼させる長炎用燃料噴出ノズルとを設けたことを特徴とするバーナー装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
請求項１に記載のバーナー装置において、前記の短炎用燃料噴出ノズルの先端部における短炎用ノズル部から燃料を前記の空気噴出口から噴出された空気に向けて噴出させる角度と、前記の長炎用燃料噴出ノズルの先端部における長炎用ノズル部から燃料を前記の空気噴出口から噴出された空気に向けて噴出させる角度との少なくとも一方を調整することを特徴とするバーナー装置。
【請求項３】
請求項１に記載のバーナー装置において、燃料を噴出させる前記の燃料噴出ノズルを、前記の短炎用燃料噴出ノズルと長炎用燃料噴出ノズルとで切り換える切換手段を設けたことを特徴とするバーナー装置。
【請求項４】
請求項１に記載のバーナー装置において、前記の短炎用燃料噴出ノズルに導く燃料の量を調整する短炎用調整弁と、前記の長炎用燃料噴出ノズルに導く燃料の量を調整する長炎用調整弁とを設けたことを特徴とするバーナー装置。
【請求項５】
請求項１に記載のバーナー装置において、前記の短炎用燃料噴出ノズルと長炎用燃料噴出ノズルが設けられた燃料噴出ノズルを、空気を噴出させる前記の空気噴出口の両側に対称に設けたことを特徴とするバーナー装置。
【請求項６】
請求項１に記載のバーナー装置において、前記の空気噴出口に空気を案内する空気案内管に、蓄熱材が収容された蓄熱部を設けたことを特徴とするバーナー装置。
【請求項７】
空気噴出口から噴出された空気と、燃料噴出ノズルから噴出された燃料とを混合させて燃焼させるバーナー装置を炉壁に設けた工業炉において、前記のバーナー装置として、前記の請求項１～請求項６の何れか１項に記載のバーナー装置を設けたことを特徴とする工業炉。
【請求項８】
請求項７に記載の工業炉において、前記のバーナー装置を両側の炉壁に複数設けたことを特徴とする工業炉。
【請求項９】
空気噴出口から噴出された空気と、燃料噴出ノズルから噴出された燃料とを混合させて燃焼させるバーナー装置を炉壁に設けた工業炉において、前記のバーナー装置として、請求項６に記載のバーナー装置を用い、炉内において燃焼された後の燃焼排ガスを、前記の空気噴出口を通して空気案内管に設けた蓄熱部に導いて、燃焼排ガスの熱を蓄熱部に収容させた蓄熱材に蓄熱させる一方、前記の蓄熱部における蓄熱された蓄熱材によって加熱された空気を、空気案内管により空気噴出口に導いて炉内に噴出させることを特徴とする工業炉。
【請求項１０】
請求項９に記載の工業炉において、前記のバーナー装置を両側の炉壁に複数設け、各バーナー装置において、炉内において燃焼された後の燃焼排ガスを、前記の空気噴出口を通して前記の空気案内管に設けた前記の蓄熱部に導いて、燃焼排ガスの熱を蓄熱部に収容させた蓄熱材に蓄熱させる蓄熱動作と、前記の蓄熱部における蓄熱された蓄熱材によって加熱された空気を、前記の空気噴出口から炉内に噴出させて燃焼させる燃焼動作とを交互に行うことを特徴とする工業炉。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気噴出口から噴出された空気と、燃料噴出ノズルから噴出された燃料とを混合させて燃焼させるバーナー装置及びこのようなバーナー装置を用いた工業炉に関するものである。特に、前記のバーナー装置において、空気噴出口から噴出された空気と、燃料噴出ノズルから噴出された燃料とを混合させて燃焼させる位置を簡単に調整できるようにし、このようなバーナー装置を用いた工業炉において、空気噴出口から噴出された空気と、燃料噴出ノズルから噴出された燃料とを混合させて燃焼させる位置を変更させて、炉内における温度分布特性を簡単に調整できるようにし、炉内において処理物に対して適切な加熱処理が行えるようにした点に特徴を有するものである。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、連続式加熱炉、均熱炉、溶解炉、熱処理炉等の工業炉においては、一般に、空気噴出口から噴出された空気と、燃料噴出ノズルから噴出された燃料とを混合させて燃焼させるバーナー装置が使用されている。
【０００３】
また、このようなバーナー装置としては、省エネルギーを図ることを目的として、炉内で燃焼した燃焼ガスの熱を回収する一方、燃焼用の空気を加熱するように蓄熱部を設けた蓄熱式のバーナー装置が使用されている。
【０００４】
そして、前記のようなバーナー装置を用いた工業炉において、処理材を加熱処理するにあたっては、処理材全体を均一に加熱させたり、処理材の片側を強く加熱させたりすることが必要になることがあり、この場合、炉内における温度分布を調整することが必要になる。
【０００５】
そして、このように炉内における温度分布を調整するため、特許文献１においては、蓄熱式バーナーの燃焼空気供給口から一次燃料を噴出されると共に、二次燃料ノズルから二次燃料を炉内に噴出させるようにし、一次燃料と二次燃料の供給量の比を制御するようにしたものが提案されている。
【０００６】
しかし、前記の特許文献１に示されるものは、一次燃料と二次燃料の供給量の比を制御して炉内における温度分布を調整するため、一次燃料の燃焼量を増加させると、燃焼時におけるＮＯｘが上昇するという問題が発生し、また二次燃料を燃焼用空気と平行に噴出させるようにしているため、二次燃焼による火炎は長炎化し、炉内における全体の燃焼量を一定に維持させながら、炉内における様々な位置における温度分布を調整することは非常に困難になるという問題があった。
【０００７】
また、特許文献２においては、１次燃料ノズルを、燃焼用空気のノズル内で燃焼用空気の流れの周りから噴出可能に設けるとともに、２次燃料ノズルを複数設け、かつこれら２次燃料ノズルには、それぞれその配管先端の噴出口に、噴出する２次燃料の周りから保炎空気を供給可能な流路を含む保炎機構を設けて、燃焼用空気とは異なる場所から燃焼用空気ノズルとほぼ平行に炉内に直接吹き込み可能に構成するとともに、それぞれ２次燃料流量調節弁を設けて、火炎温度分布を変化させるようにしたものが提案されている。
【０００８】
しかし、前記の特許文献２に示されるものにおいても、１次燃料ノズルから噴出させる一次燃料の燃焼量を増加させると、燃焼時におけるＮＯｘが上昇するという問題が発生し、また各２次燃料ノズルから二次燃料を燃焼用空気と平行に噴出させるようにしているため、１次燃料ノズルから噴出させる一次燃料の量と、各２次燃料ノズルから噴出させる各二次燃料の比を制御して、炉内における温度分布を調整するため、炉内における全体の燃焼量を一定に維持させながら、炉内における様々な位置における温度分布を調整することは非常に困難になるという問題があった。
【０００９】
また、特許文献３においては、各バーナーが、空気を噴出する１つの空気ノズルと、燃料を噴出する複数の燃料噴出ノズルとを備え、前記複数の燃料噴出ノズルは２以上の噴出方向を備えるリジェネバーナ装置の操作方法において、前記複数の燃料噴出ノズルの噴出量をそれぞれ変更することによって、燃焼ガス温度の高温域である温度ピークの位置を変更するようにしたものが提案されている。
【００１０】
しかし、前記の特許文献３に示されるものにおいては、それぞれ噴出方向の異なる複数の燃料噴出ノズルを炉の別の位置に設けるため、各燃料噴出ノズルに対応した燃料供給口が必要になって、炉に各燃料噴出ノズルを取り付ける位置などに制約が生じ、また各燃料噴出ノズルにそれぞれ燃料を供給する配管などの設備を別に設けることが必要になって設備コストが高くつくと共に、各燃料ノズル噴出に供給する燃料の制御が複雑になる等の問題があった。
（【００１１】以降は省略されています）

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