管狀火焰燃燒器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種管狀火焰燃燒器，其具有一端敞開(kāi)的管狀的燃燒室，在該燃燒室封閉端側(cè)，朝向管狀火焰燃燒器的內(nèi)壁面的切線方向設(shè)置有吹入燃料氣體的噴嘴與吹入含氧氣體的噴嘴。在該燃燒室敞開(kāi)端側(cè)設(shè)置有吹入燃燒排氣的溫度調(diào)整用氣體的噴嘴，并且設(shè)置防倒流部件，該防倒流部件防止從吹入該溫度調(diào)整用氣體的噴嘴吹入的溫度調(diào)整用氣體向所述燃料氣體吹入噴嘴側(cè)倒流。
【專利說(shuō)明】管狀火焰燃燒器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種管狀火焰燃燒器。
【背景技術(shù)】
[0002]如圖1所示，管狀火焰燃燒器10具有一端敞開(kāi)的管狀的燃燒室11，在該燃燒室11的封閉端側(cè)，朝向其內(nèi)壁面的切線方向設(shè)置有吹入燃料氣體的噴嘴12和吹入含氧氣體的噴嘴13，從而在燃燒室11內(nèi)形成管狀火焰14，并且該管狀火焰燃燒器10是能夠?qū)崿F(xiàn)燃燒設(shè)備的小型化、減少因燃燒條件而增加的NOx等有害物質(zhì)、烴等未燃燒成分、煤煙等環(huán)境污染源的劃時(shí)代的燃燒器(例如，參照專利文獻(xiàn)1、2 )。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:(日本)特開(kāi)平11 - 281015號(hào)公報(bào)
[0006]專利文獻(xiàn)2:(日本)特開(kāi)2012 - 097918號(hào)公報(bào)
[0007]發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0008]在將這樣的管狀火焰燃燒器用作熱風(fēng)產(chǎn)生裝置等的情況下，需要將燃燒排氣調(diào)整到所希望的溫度，但是在上述專利文獻(xiàn)I中未表示燃燒排氣的溫度調(diào)整方法。
[0009]與此相對(duì)，在專利文獻(xiàn)2中記載有，在燃燒室的敞開(kāi)端側(cè)設(shè)有吹入燃燒排氣的溫度調(diào)整用氣體的噴嘴，利用自該噴嘴吹入的溫度調(diào)整用氣體對(duì)燃燒排氣的溫度進(jìn)行調(diào)整。
[0010]然而，如后述[【具體實(shí)施方式】]一欄中詳細(xì)敘述的那樣，在專利文獻(xiàn)2所記載的技術(shù)中，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生熄火(燃燒停止)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明是鑒于上述情況而做出的，其目的在于提供一種能夠?qū)?yīng)于將管狀火焰燃燒器用作熱風(fēng)產(chǎn)生裝置等的情況，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整燃燒排氣的溫度，從而能夠持續(xù)穩(wěn)定的燃燒的管狀火焰燃燒器。
[0012]為了解決上述課題，本發(fā)明具有以下特征。
[0013][I] 一種管狀火焰燃燒器，其特征在于，具有一端敞開(kāi)的管狀的燃燒室，在該燃燒室封閉端側(cè)，朝向管狀火焰燃燒器的內(nèi)壁面的切線方向設(shè)置有吹入燃料氣體的噴嘴與吹入含氧氣體的噴嘴，
[0014]在該燃燒室敞開(kāi)端側(cè)設(shè)置有吹入燃燒排氣的溫度調(diào)整用氣體的噴嘴，并且設(shè)置防倒流部件，該防倒流部件防止自吹入該溫度調(diào)整用氣體的噴嘴吹入的溫度調(diào)整用氣體向所述燃料氣體吹入噴嘴側(cè)倒流。
[0015][2]根據(jù)所述[I]所述的管狀火焰燃燒器，其特征在于，
[0016]所述防倒流部件使來(lái)自吹入溫度調(diào)整用氣體的噴嘴的溫度調(diào)整用氣體的吹出方向從與管狀的燃燒室的管軸正交的面向下游側(cè)傾斜10°?60°。
[0017][3]根據(jù)所述[I]所述的管狀火焰燃燒器，其特征在于，[0018]所述防倒流部件是將溫度調(diào)整用氣體配置于吹入噴嘴的上游側(cè)的紊流產(chǎn)生機(jī)構(gòu)。
[0019][4]根據(jù)所述[3]所述的管狀火焰燃燒器，其特征在于，
[0020]所述紊流產(chǎn)生機(jī)構(gòu)是節(jié)流孔、格柵，填充層中的任一者。
[0021][5]根據(jù)所述[I]所述的管狀火焰燃燒器，其特征在于，
[0022]所述溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴距燃料氣體吹入噴嘴的距離為燃燒室的內(nèi)徑D的
2.5 ?3.5 倍。
[0023][6]根據(jù)所述[I]所述的管狀火焰燃燒器，其特征在于，
[0024]所述溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴距燃料氣體吹入噴嘴的距離為燃燒室的內(nèi)徑D的
3.5?6倍。
[0025][7]—種管狀火焰燃燒器，其特征在于，具有一端敞開(kāi)的管狀的燃燒室，在該燃燒室封閉端側(cè)，朝向管狀火焰燃燒器的內(nèi)壁面的切線方向設(shè)置有吹入燃料氣體的噴嘴與吹入含氧氣體的噴嘴，
[0026]在該燃燒室敞開(kāi)端側(cè)設(shè)置有吹入燃燒排氣的溫度調(diào)整用氣體的噴嘴，來(lái)自吹入溫度調(diào)整用氣體的噴嘴的溫度調(diào)整用氣體的吹出方向從與管狀的燃燒室的管軸正交的面向下游側(cè)傾斜10°?60°。
[0027][8]根據(jù)所述[7]所述的管狀火焰燃燒器，其特征在于，
[0028]所述溫度調(diào)整用氣體的吹出方向從與管狀的燃燒室的管軸正交的面向下游側(cè)傾斜 25° ?60°。
[0029]發(fā)明效果
[0030]在本發(fā)明中，提供一種能夠?qū)?yīng)于將管狀火焰燃燒器用作熱風(fēng)產(chǎn)生裝置等的情況，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整燃燒排氣的溫度，能夠持續(xù)穩(wěn)定的燃燒的管狀火焰燃燒器。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1是表示現(xiàn)有管狀火焰燃燒器的圖。
[0032]圖2是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式中作為基礎(chǔ)的管狀火焰燃燒器的圖。
[0033]圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的管狀火焰燃燒器的圖。
[0034]圖4是本發(fā)明的實(shí)施方式I的管狀火焰燃燒器中的溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴的設(shè)置位置的橫向剖視圖。
[0035]圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的管狀火焰燃燒器的其他例子的圖。
[0036]圖6是本發(fā)明的實(shí)施方式I的管狀火焰燃燒器的其他例子中的溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴的設(shè)置位置的橫向剖視圖。
[0037]圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的管狀火焰燃燒器的其他例子的圖。
[0038]圖8是本發(fā)明的實(shí)施方式I的管狀火焰燃燒器的其他例子中的溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴的設(shè)置位置的橫向剖視圖。
[0039]圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的管狀火焰燃燒器的其他例子的圖。
[0040]圖10是本發(fā)明的實(shí)施方式I的管狀火焰燃燒器的其他例子中的溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴的設(shè)置位置的橫剖視圖。
[0041]圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的管狀火焰燃燒器的圖。
[0042]圖12是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的管狀火焰燃燒器的圖。[0043]圖13是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的管狀火焰燃燒器的圖。
[0044]圖14是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的管狀火焰燃燒器中的溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴的設(shè)置狀態(tài)的橫向剖視圖。
[0045]圖15是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的管狀火焰燃燒器中的其他溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴的設(shè)置狀態(tài)的橫向剖視圖。
[0046]圖16是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的管狀火焰燃燒器的其他溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴的設(shè)置狀態(tài)的橫向剖視圖。
[0047]圖17是表示用于確認(rèn)管狀火焰燃燒器的性能的燃燒試驗(yàn)裝置的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0048]根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0049]圖1是表示專利文獻(xiàn)I所記載的現(xiàn)有管狀火焰燃燒器的圖。圖2表示在本發(fā)明的一實(shí)施方式中作為基礎(chǔ)且具有溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴的管狀火焰燃燒器10A，并對(duì)應(yīng)于前述專利文獻(xiàn)2所記載的管狀火焰燃燒器。
[0050]圖2的管狀火焰燃燒器IOA如圖1所示的現(xiàn)有管狀火焰燃燒器10那樣，具有一端敞開(kāi)的管狀的燃燒室11，在該燃燒室11的封閉端側(cè)，朝向其內(nèi)壁面的切線方向設(shè)置有吹入燃料氣體的噴嘴(燃料氣體吹入噴嘴)12與吹入含氧氣體的噴嘴(含氧氣體吹入噴嘴)13，在燃燒室11內(nèi)形成管狀火焰14。而且，除了燃料氣體吹入噴嘴12和含氧氣體吹入噴嘴13之夕卜，在燃燒室11的敞開(kāi)端側(cè)，朝向燃燒室11的內(nèi)壁面的切線方向設(shè)置噴嘴(溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴)16，該噴嘴16吹入用于調(diào)整燃燒排氣19的溫度的溫度調(diào)整用氣體17。
[0051]該管狀火焰燃燒器IOA通過(guò)自溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16吹入溫度調(diào)整用氣體17并將其混合，從而能夠調(diào)整燃燒排氣19的溫度。
[0052]然而，在該管狀火焰燃燒器IOA中，在吹入一定量以上的低溫(例如常溫)的溫度調(diào)整用氣體17的情況下，有時(shí)會(huì)引發(fā)熄火(失火)(燃燒停止)。而且，在燃料氣體的發(fā)熱量較低且管狀火焰14的長(zhǎng)度較長(zhǎng)的情況下，以更少量的溫度調(diào)整用氣體17就會(huì)觀測(cè)到熄火。
[0053]因此，本
【發(fā)明者】們通過(guò)使用了燃燒試驗(yàn)裝置的燃燒試驗(yàn)、數(shù)值模擬等對(duì)該熄火的原因進(jìn)行了研究。其結(jié)果是，得知該熄火由以下的機(jī)構(gòu)產(chǎn)生。
[0054](a)在完全燃燒前由于溫度調(diào)整用氣體的混合而導(dǎo)致燃燒停止
[0055]在專利文獻(xiàn)I所記載的現(xiàn)有管狀火焰燃燒器10中，無(wú)需一定使燃燒室11的長(zhǎng)度大于燃燒室11的直徑D，但這僅限于不存在溫度調(diào)整用氣體17的混合的情況。這是因?yàn)椋灰淮嬖跍囟日{(diào)整用氣體17的混合，則一旦被點(diǎn)著火的燃料氣體就能夠不熄滅地完成燃燒。為了使物質(zhì)燃燒，不可或缺的是燃料、氧、氣體溫度這三項(xiàng)，但是在該管狀火焰燃燒器IOA中，若使常溫的氣體作為溫度調(diào)整用氣體17混合于管狀火焰14，則管狀火焰14的溫度將急劇降低而導(dǎo)致熄火。此外，作為溫度調(diào)整用氣體17，使用了常溫的可燃性氣體、空氣、惰性氣體(氬)這三種，但均會(huì)引起熄火，確認(rèn)了管狀火焰14的溫度降低是最大的原因。
[0056](b)溫度調(diào)整用氣體向上游倒流
[0057]若根據(jù)現(xiàn)有考慮方法，在該管狀火焰燃燒器IOA中，自溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16朝向燃燒室11的內(nèi)壁面的切線方向吹入的溫度調(diào)整用氣體17僅自吹入的位置向下游側(cè)供給，而未考慮到對(duì)上游側(cè)的管狀火焰14帶來(lái)影響(熄滅正在燃燒的管狀火焰14)。然而，實(shí)際上，通過(guò)燃燒試驗(yàn)觀察到因溫度調(diào)整用氣體17的吹入，不僅吹入位置以及下游側(cè)的管狀火焰14的直徑縮小，上游側(cè)的管狀火焰14的直徑也縮小的現(xiàn)象。而且，根據(jù)數(shù)值模擬的結(jié)果可知，即使管狀火焰14的排氣(燃燒排氣)19朝向下游流動(dòng)，自溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16吹入后的溫度調(diào)整用氣體17自其吹入位置呈同心圓狀地?cái)U(kuò)散，雖然是如圖2所示那樣的短距離，但是溫度調(diào)整用氣體17的一部分18沿燃燒室11的內(nèi)壁面向上游側(cè)逆流而上(倒流)。
[0058]本
【發(fā)明者】們根據(jù)以上結(jié)果得出以下結(jié)論。
[0059]為了可靠地防止熄火并混合溫度調(diào)整用氣體17，需要在作為形成管狀火焰14的氣體的燃料氣體以及含氧氣體完成燃燒之后的位置吹入溫度調(diào)整用氣體17，并且防止溫度調(diào)整用氣體17向燃料氣體吹入噴嘴12側(cè)倒流。具體而言，需要在比形成管狀火焰14的位置靠下游處吹入溫度調(diào)整用氣體17，并且防止溫度調(diào)整用氣體17向燃料氣體吹入噴嘴12側(cè)倒流。
[0060]作為實(shí)現(xiàn)防止倒流的管狀火焰燃燒器，想到了以下所述的本發(fā)明的實(shí)施方式(實(shí)施方式1、實(shí)施方式2)的管狀火焰燃燒器。
[0061]實(shí)施方式I
[0062]圖3表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的管狀火焰燃燒器10B，圖4是表示該管狀火焰燃燒器IOB的溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16的設(shè)置狀態(tài)的橫向剖視圖。
[0063]在該實(shí)施方式I的管狀火焰燃燒器IOB中，防止如圖2所示那樣的、溫度調(diào)整用氣體17的一部分18向上游側(cè)倒流的情況。
[0064]即，如圖3所示，將溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16傾斜角度Θ地安裝，以使溫度調(diào)整用氣體17朝向自管狀燃燒室11的管軸正交的方向朝向下游側(cè)傾斜規(guī)定角度Θ的方向吹入。具體而言，將角度Θ設(shè) 為10°~60° (10°≤Θ≤60° )。角度Θ優(yōu)選為25°~60。。
[0065]另外，通過(guò)數(shù)值模擬確認(rèn)了，在角度Θ為10°以上時(shí)，溫度調(diào)整用氣體17的倒流減少，在角度Θ為45°時(shí)，溫度調(diào)整用氣體17的倒流幾乎消失。另外，只要將角度Θ設(shè)為60°以下，溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16與燃燒室11之間的干擾就較少，且制作變得非常容易。
[0066]此外，為了使溫度調(diào)整用氣體17朝向向下游側(cè)傾斜角度Θ的方向吹入，除了將溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16以角度Θ傾斜而安裝之外，也可以在調(diào)整用氣體吹入噴嘴16的內(nèi)部設(shè)置使溫度調(diào)整用氣體17的流動(dòng)傾斜角度Θ的機(jī)構(gòu)(例如，整流板25)。
[0067]這樣，該實(shí)施方式I的管狀火焰燃燒器IOB通過(guò)使溫度調(diào)整用氣體17的吹入角度向下游側(cè)傾斜規(guī)定角度Θ (10°≤Θ <60° )，從而防止溫度調(diào)整用氣體17的倒流，其結(jié)果是，能夠以縮短燃燒室11的長(zhǎng)度的狀態(tài)可靠地防止熄火，并且能夠適當(dāng)?shù)卣{(diào)整燃燒排氣19的溫度。
[0068]此外，在該管狀火焰燃燒器IOB中，如在圖4中表示溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16的設(shè)置位置的橫向剖視圖那樣，自一個(gè)溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16朝向燃燒室11的內(nèi)壁面的切線方向吹入溫度調(diào)整用氣體17，但是也能夠設(shè)為其他設(shè)置狀態(tài)。
[0069]例如，如圖5所示的管狀火焰燃燒器IOB1，也可以如在圖6中表示該管狀火焰燃燒器IOB1的溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16的設(shè)置位置的橫向剖視圖那樣，自多個(gè)(在圖6中為三個(gè))溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16朝向燃燒室11的內(nèi)壁面的切線方向吹入溫度調(diào)整用氣體17。
[0070]另外，也可以不必朝向燃燒室11的內(nèi)壁面的切線方向吹入溫度調(diào)整用氣體，可以如圖7所示的管狀火焰燃燒器IOB2那樣，如在圖8中表示該管狀火焰燃燒器IOB2的溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16的設(shè)置位置的橫向剖視圖那樣，自規(guī)定數(shù)量(在圖8中為三個(gè))的溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16朝向燃燒室11的中心部吹入溫度調(diào)整用氣體17。
[0071]而且，如圖9所示的管狀火焰燃燒器IOB3，可以如在圖10中表示該管狀火焰燃燒器IOB3的溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16的設(shè)置位置的橫向剖視圖那樣，在管狀火焰14的前端部附近將燃燒室11的一端的內(nèi)徑縮小，在該縮小的位置自規(guī)定數(shù)量(在圖10中為三個(gè))的溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16朝向燃燒室11的中心部吹入溫度調(diào)整用氣體17。
[0072]此外，溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16的形狀可以如管狀火焰燃燒器IOB(圖3、圖4)那樣為矩形截面噴嘴(狹縫噴嘴U 〃卜V O))，也可以如管狀火焰燃燒器IOB1 (圖5、圖6)、管狀火焰燃燒器IOB2 (圖7，圖8)、管狀火焰燃燒器IOB3 (圖9、圖10)那樣為圓形截面噴嘴。
[0073]總之，只要確定溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16的形狀、尺寸以及數(shù)量以得到溫度調(diào)整用氣體所希望的流量、流速即可。
[0074]實(shí)施方式2
[0075]圖11、圖12、圖13分別表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的管狀火焰燃燒器10C、10D、10E。
[0076]在該實(shí)施方式2的管狀火焰燃燒器10C、10D、IOE中，使積極地加速管狀火焰14的燃燒而使其燃燒完成的位置從燃燒自然完成的位置向上游側(cè)移動(dòng)，并在其下游側(cè)設(shè)置溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16。
[0077]S卩，在管狀火焰14的下游側(cè)且溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16的上游側(cè)設(shè)置紊流產(chǎn)生機(jī)構(gòu)20，使得管狀火焰14的溫度不會(huì)因溫度調(diào)整用氣體17的倒流而降低，加速處于高溫的氧與燃料氣體的混合、燃燒，從而強(qiáng)制地完成燃燒。
[0078]具體而言，在圖11所示的管狀火焰燃燒器IOC中，設(shè)置有節(jié)流孔21作為紊流產(chǎn)生機(jī)構(gòu)20。另外，在圖12所示的管狀火焰燃燒器IOD中，設(shè)置有格柵(網(wǎng))22作為紊流產(chǎn)生機(jī)構(gòu)20。另外，在圖13所示的管狀火焰燃燒器IOE中，設(shè)置有填充層23 (例如，燒結(jié)球狀陶瓷而成的物體)作為紊流產(chǎn)生機(jī)構(gòu)20。
[0079]此外，通過(guò)設(shè)置該紊流產(chǎn)生機(jī)構(gòu)20，阻止溫度調(diào)整用氣體I沿燃燒室11的內(nèi)壁面向上游側(cè)倒流，也具有不損害管狀火焰14的穩(wěn)定性的效果。
[0080]這樣，該實(shí)施方式2的管狀火焰燃燒器10C、10D、IOE通過(guò)在管狀火焰14的下游側(cè)設(shè)置紊流產(chǎn)生機(jī)構(gòu)20，能夠以縮短燃燒室11的長(zhǎng)度的狀態(tài)可靠地防止熄火，并且能夠適當(dāng)?shù)卣{(diào)整燃燒排氣19的溫度。
[0081]此外，在該實(shí)施方式2 (圖11?圖13)中，如在圖14中表示溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16的設(shè)置位置的橫向剖視圖那樣，自一個(gè)溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16朝向燃燒室11的內(nèi)壁面的切線方向吹入溫度調(diào)整用氣體17，但是也可以設(shè)為其他設(shè)置狀態(tài)。
[0082]例如，也可以如圖15中表示橫向剖視圖那樣，自多個(gè)(在圖15中為三個(gè))溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16朝向燃燒室11的內(nèi)壁面的切線方向吹入溫度調(diào)整用氣體17。另外，可以不必朝向燃燒室11的內(nèi)壁面的切線方向吹入溫度調(diào)整用氣體，例如，同樣地如在圖16中表示橫向剖視圖那樣，也可以自規(guī)定數(shù)量(在圖16中為三個(gè))的溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16朝向燃燒室11的中心部吹入溫度調(diào)整用氣體17。
[0083]此外，溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16的形狀可以如管狀火焰燃燒器IOC (圖11、圖14)、管狀火焰燃燒器IOD (圖12、圖14)、管狀火焰燃燒器IOE (圖13、圖14)那樣，為矩形截面噴嘴(狹縫噴嘴)，也可以如圖15、圖16那樣為圓形截面噴嘴。
[0084]總之，只要確定溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16的形狀、尺寸以及數(shù)量以得到溫度調(diào)整用氣體所希望的流量、流速即可。
[0085]在本發(fā)明中，所使用的燃料氣體未被特別限定，但是在如圖2所示那樣使用在進(jìn)行溫度調(diào)整用氣體17的吹入時(shí)熄火的可能性較高的低發(fā)熱量氣體作為燃料氣體時(shí)，其效果較大。所述低發(fā)熱量氣體例如是高爐氣體(BFG)、CDQ氣體、含有少量可燃成分的排氣等那樣的發(fā)熱量為600?900kcal / Nm3、特別是600?800kcal / Nm3的低發(fā)熱量氣體。
[0086]另外，關(guān)于設(shè)置溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16的位置，優(yōu)選是在形成管狀火焰14的氣體(燃料氣體以及含氧氣體)完成燃燒之后的位置。該位置根據(jù)燃料氣體的發(fā)熱量、燃燒室內(nèi)的氣體流速而變化。
[0087]例如，在使用發(fā)熱量相對(duì)較高的氣體作為燃料氣體的情況下，優(yōu)選是在使燃料氣體吹入噴嘴12的設(shè)置位置與溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16的設(shè)置位置之間的距離L成為燃燒室11的內(nèi)徑D的2.5?3.5倍時(shí)的位置，由于成為2.5?3.0倍時(shí)的位置更能夠縮短燃燒室11的長(zhǎng)度(燃燒器長(zhǎng))，故更為優(yōu)選。
[0088]另一方面，在使用發(fā)熱量為SOOkcal / Nm3以下的低發(fā)熱量氣體作為燃料氣體的情況下，優(yōu)選是在使燃料氣體吹入噴嘴12的設(shè)置位置與溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16的設(shè)置位置之間的距離L成為燃燒室11的內(nèi)徑D的3.5?6倍時(shí)的位置，由于成為4.0?5.0倍時(shí)的位置更能夠縮短燃燒室11的長(zhǎng)度(燃燒器長(zhǎng))，故更為優(yōu)選。
[0089]這樣，雖然根據(jù)燃料氣體的發(fā)熱量改變所需的燃燒室11的長(zhǎng)度(管狀火焰燃燒帶長(zhǎng)度)，但是在任何情況下，均易于通過(guò)本發(fā)明縮短燃燒室11的長(zhǎng)度。
[0090]另外，對(duì)于溫度調(diào)整用氣體，只要設(shè)定溫度調(diào)整用氣體的溫度和供給量以便能夠?qū)⑷紵艢庹{(diào)整成所希望的溫度即可。例如，在將燃燒排氣作為預(yù)熱氣體吹入高爐中的情況下，預(yù)熱氣體的溫度希望為500°C以上、優(yōu)選在800°C以上，因此只要設(shè)定溫度調(diào)整用氣體的溫度和供給量以便達(dá)到這樣的預(yù)熱氣體溫度即可。此時(shí)，在溫度調(diào)整用氣體想要具有預(yù)熱氣體的組成調(diào)整這一作用的情況下，優(yōu)選含有CO、H2等還原性氣體作為溫度調(diào)整用氣體。例如，能夠使用高爐氣體、轉(zhuǎn)爐氣體、焦?fàn)t氣體等中的一種以上的氣體，特別是，優(yōu)選抽出高爐氣體的一部分而用作溫度調(diào)整用氣體。
[0091]實(shí)施例1
[0092]作為本發(fā)明的實(shí)施例1，使用圖17所示的燃燒試驗(yàn)裝置30，對(duì)上述本發(fā)明的實(shí)施方式I的管狀火焰燃燒器IOB的性能進(jìn)行確認(rèn)。
[0093]此時(shí)，作為安裝于爐體31的管狀火焰燃燒器10的燃料氣體，使用了利用氮將LPG(丙烷氣體)稀釋到10倍而得的稀釋LPG (稀釋丙烷氣體，發(fā)熱量為2400kcal / Nm3)，作為含氧氣體使用了空氣。分別調(diào)整了燃料氣體吹入噴嘴12和含氧氣體吹入噴嘴13的尺寸，以使朝向燃燒室11的內(nèi)壁面的切線方向吹入的燃料氣體的速度和空氣的速度變?yōu)樵谌紵?1內(nèi)混合之后的氣體速度的大約9倍。[0094]另外，作為溫度調(diào)整用氣體17，使用了被氮稀釋到10倍而成的稀釋LPG (稀釋丙烷氣體)、氮、空氣這三種，其吹入量被設(shè)為與燃燒排氣量相同，調(diào)整溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16的尺寸以使吹入速度變?yōu)樵谌紵?1內(nèi)混合之后的氣體速度的大約9倍。
[0095]此外，燃燒室11的內(nèi)徑約為200mm，為了調(diào)查溫度調(diào)整用氣體的吹入位置的影響，將管狀火焰燃燒器10的全長(zhǎng)設(shè)為3m。
[0096]在不吹入溫度調(diào)整用氣體17的情況下，由于燃燒排氣的溫度接近2000°C，所以將來(lái)自爐體31的燃燒排氣利用灑水裝置32冷卻之后通過(guò)煙筒33排出。另外，爐體31整體被耐火物覆蓋，配置至上部頂部分與灑水裝置32的配管采用水冷結(jié)構(gòu)。在管狀火焰燃燒器10的后端設(shè)置有觀察窗、火花塞、亮度檢測(cè)器，利用亮度檢測(cè)器檢測(cè)熄火，形成瞬間停止供給丙烷氣體的機(jī)構(gòu)。
[0097]以下，對(duì)調(diào)查、確認(rèn)各管狀火焰燃燒器的性能的結(jié)果進(jìn)行敘述。此外，在使用稀釋LPG(稀釋丙烷氣體)、氮、空氣中的任一者作為溫度調(diào)整用氣體17的情況下，結(jié)果均為相同，因此，這里對(duì)使用空氣作為溫度調(diào)整用氣體17的情況進(jìn)行敘述。
[0098]首先，為了確認(rèn)作為本發(fā)明的實(shí)施方式I的基礎(chǔ)的管狀火焰燃燒器IOA的性能，進(jìn)行了改變從燃料氣體吹入噴嘴12的設(shè)置位置至溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16的設(shè)置位置的距離L的實(shí)驗(yàn)。
[0099]其結(jié)果是，在距離L為燃燒室11的內(nèi)徑D的2.5倍的情況下，在混合溫度調(diào)整用氣體(空氣)時(shí)，同時(shí)熄火。在混合溫度調(diào)整用氣體(空氣)的狀態(tài)下也不能利用火花塞點(diǎn)著火。另外，在距離L為燃燒室的內(nèi)徑D的3倍的情況下，若吹入溫度調(diào)整用氣體(空氣)，則雖然燃燒，但最長(zhǎng)僅連續(xù)燃燒20分鐘，伴隨著熄火必須再次點(diǎn)著火。另一方面，在距離L為燃燒室11的內(nèi)徑D的3.5倍的情況下，即使吹入溫度調(diào)整用氣體(空氣)也連續(xù)地燃燒，能夠確認(rèn)到至少60分鐘的穩(wěn)定燃燒。另外，在距離L為燃燒室11的內(nèi)徑D的4倍以上的情況下，也能夠確認(rèn)到60分鐘以上的穩(wěn)定燃燒。
[0100]與此相對(duì)，為了確認(rèn)上述本發(fā)明的實(shí)施方式I的管狀火焰燃燒器IOB的性能，將溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16的傾斜角度Θ設(shè)為30°來(lái)進(jìn)行安裝，進(jìn)行了改變從燃料氣體吹入噴嘴12的設(shè)置位置至溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16的設(shè)置位置的距離L的實(shí)驗(yàn)。此外，此時(shí)，為了提高溫度調(diào)整用氣體17的整流效果，在溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16的內(nèi)部設(shè)置四張整流板25。
[0101]其結(jié)果是，在距離L為燃燒室11的內(nèi)徑D的2.5倍、3.5倍的情況下，均能夠確認(rèn)到60分鐘以上的穩(wěn)定燃燒。
[0102]接下來(lái)，將燃料氣體改變?yōu)楦郀t氣體(發(fā)熱量760kcal / Nm3)，并且將溫度調(diào)整用氣體17也改變?yōu)楦郀t氣體，含氧氣體仍然使用空氣，從而進(jìn)行與上述相同的實(shí)驗(yàn)。
[0103]其結(jié)果是，在作為本發(fā)明的實(shí)施方式I的基礎(chǔ)的管狀火焰燃燒器IOA中，在距離L為燃燒室11的內(nèi)徑D的3倍的情況下，在混合溫度調(diào)整用氣體(空氣)的同時(shí)熄火。另外，在距離L為燃燒室的內(nèi)徑D的3.5倍、4倍、5倍的情況下，分別最長(zhǎng)連續(xù)燃燒5分鐘、20分鐘、60分鐘。另一方面，在距離L為燃燒室11的內(nèi)徑D的6倍的情況下，能夠確認(rèn)到60分鐘以上的穩(wěn)定燃燒。
[0104]與此相對(duì)，在本發(fā)明的實(shí)施方式I的管狀火焰燃燒器IOB中，在距離L為燃燒室11的內(nèi)徑D的3倍的情況下，最長(zhǎng)連續(xù)燃燒60分鐘。另外，在距離L為燃燒室的內(nèi)徑D的3.5倍、4倍、5倍、6倍的情況下，均能夠確認(rèn)到60分鐘以上的穩(wěn)定燃燒。
[0105]此外，對(duì)作為本發(fā)明的實(shí)施方式I的管狀火焰燃燒器IOB的其他例子的管狀火焰燃燒器IOB1 (圖5、圖6)、管狀火焰燃燒器IOB2 (圖7、圖8)、管狀火焰燃燒器IOB3 (圖9、圖10)進(jìn)行了與相對(duì)于上述管狀火焰燃燒器IOB所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)相同的實(shí)驗(yàn)，均得到與管狀火焰燃燒器IOB相同的結(jié)果。
[0106]這樣，能夠得知本發(fā)明的有效性。
[0107]實(shí)施例2
[0108]作為本發(fā)明的實(shí)施例2，使用圖17所示的燃燒試驗(yàn)裝置30，對(duì)上述本發(fā)明的實(shí)施方式2的管狀火焰燃燒器10C、10DU0E的性能進(jìn)行了確認(rèn)。
[0109]此時(shí)，作為安裝于爐體31的管狀火焰燃燒器10的燃料氣體，使用了利用氮將LPG(丙烷氣體)稀釋到10倍而成的稀釋LPG (稀釋丙烷氣體、發(fā)熱量2400kcal / Nm3)，作為含氧氣體使用了空氣。分別調(diào)整了燃料氣體吹入噴嘴12和含氧氣體吹入噴嘴13的尺寸，以使朝向燃燒室11的內(nèi)壁面的切線方向吹入的燃料氣體的速度和空氣的速度變?yōu)樵谌紵?1內(nèi)混合之后的氣體速度的大約9倍。
[0110]另外，作為溫度調(diào)整用氣體17，使用了被氮稀釋到10倍而成的稀釋LPG (稀釋丙烷氣體)、氮、空氣這三種，其吹入量被設(shè)為與燃燒排氣量相同，調(diào)整溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16的尺寸以使吹入速度變?yōu)樵谌紵?1內(nèi)混合之后的氣體速度的大約9倍。
[0111]此外，燃燒室11的內(nèi)徑約為200_，為了調(diào)查溫度調(diào)整用氣體17的吹入位置的影響，將管狀火焰燃燒器10的全長(zhǎng)設(shè)為3m。
[0112]在不吹入溫度調(diào)整用氣體17的情況下，由于燃燒排氣的溫度接近2000°C，所以將來(lái)自爐體31的燃燒排氣利用灑水裝置32冷卻之后通過(guò)煙筒33排出。另外，爐體31整體被耐火物覆蓋，配置至上部頂部分與灑水裝置32的配管采用水冷結(jié)構(gòu)。在管狀火焰燃燒器10的后端設(shè)置有觀察窗、火花塞、亮度檢測(cè)器，利用亮度檢測(cè)器檢測(cè)熄火，形成瞬間停止供給丙烷氣體的機(jī)構(gòu)。
[0113]以下，對(duì)調(diào)查、確認(rèn)各管狀火焰燃燒器的性能的結(jié)果進(jìn)行敘述。此外，在使用稀釋LPG(稀釋丙烷氣體)、氮、空氣中的任一者作為溫度調(diào)整用氣體17的情況下，結(jié)果均為相同，這里對(duì)使用空氣作為溫度調(diào)整用氣體17的情況進(jìn)行敘述。
[0114]首先，與實(shí)施例1相同，為了確認(rèn)作為本發(fā)明的實(shí)施方式2的基礎(chǔ)的管狀火焰燃燒器IOA的性能，進(jìn)行了改變從燃料氣體吹入噴嘴12的設(shè)置位置至溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16的設(shè)置位置的距離L的實(shí)驗(yàn)。
[0115]其結(jié)果是，與實(shí)施例1相同地，在距離L為燃燒室11的內(nèi)徑D的2.5倍的情況下，在混合溫度調(diào)整用氣體(空氣)的同時(shí)熄火。在混合溫度調(diào)整用氣體(空氣)的狀態(tài)下不能利用火花塞點(diǎn)著火。另外，在距離L為燃燒室的內(nèi)徑D的3倍的情況下，若吹入溫度調(diào)整用氣體(空氣)，則雖然燃燒，但最長(zhǎng)僅連續(xù)燃燒20分鐘，伴隨著熄火必須再次點(diǎn)著火。另一方面，在距離L為燃燒室11的內(nèi)徑D的3.5倍的情況下，即使吹入溫度調(diào)整用氣體(空氣)也連續(xù)地燃燒，能夠確認(rèn)到至少60分鐘的穩(wěn)定燃燒。另外，在距離L為燃燒室11的內(nèi)徑D的4倍以上的情況下，也能夠確認(rèn)到60分鐘以上的穩(wěn)定燃燒。
[0116]與此相對(duì)，為了確認(rèn)本發(fā)明的實(shí)施方式2的管狀火焰燃燒器10C、10DU0E的性能，在溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16的正上游側(cè)設(shè)置紊流產(chǎn)生機(jī)構(gòu)20 (節(jié)流孔21、格柵22、填充層23)，進(jìn)行了改變從燃料氣體吹入噴嘴12的設(shè)置位置至溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16的設(shè)置位置的距離L的實(shí)驗(yàn)。此外，節(jié)流孔21使用開(kāi)設(shè)有內(nèi)徑120mm的孔的環(huán)狀的陶瓷板。由此，燃燒室11的流路截面積暫時(shí)減半，壓力損失上升。格柵22使用陶瓷制且縱與橫共八條格柵的部件。由此，燃燒室11的流路截面積暫時(shí)減半。填充層23通過(guò)將直徑為燃燒室11的內(nèi)徑D的I / 10的陶瓷粒子燒結(jié)五層來(lái)進(jìn)行使用。
[0117]其結(jié)果是，在距離L為燃燒室11的內(nèi)徑D的2.5倍、3.5倍的情況下，也均能夠確認(rèn)到60分鐘以上的穩(wěn)定燃燒。
[0118]接下來(lái)，將燃料氣體改變?yōu)楦郀t氣體(發(fā)熱量760kcal / Nm3)，并且將溫度調(diào)整用氣體17也改變?yōu)楦郀t氣體，含氧氣體仍然使用空氣，然后進(jìn)行了與上述相同的實(shí)驗(yàn)。
[0119]其結(jié)果是，在作為本發(fā)明的實(shí)施方式2的基礎(chǔ)的管狀火焰燃燒器IOA中，在距離L為燃燒室11的內(nèi)徑D的3倍的情況下，在混合溫度調(diào)整用氣體(空氣)的同時(shí)熄火。另外，在距離L為燃燒室的內(nèi)徑D的3.5倍、4倍、5倍的情況下，分別最長(zhǎng)連續(xù)燃燒5分鐘、20分鐘、60分鐘。另一方面，在距離L為燃燒室11的內(nèi)徑D的6倍的情況下，能夠確認(rèn)到60分鐘以上的穩(wěn)定燃燒。
[0120]與此相對(duì)，在本發(fā)明的實(shí)施方式2的管狀火焰燃燒器10C、10D、IOE中，在距離L為燃燒室11的內(nèi)徑D的3倍的情況下，最長(zhǎng)連續(xù)燃燒60分鐘。另外，在距離L為燃燒室的內(nèi)徑D的3.5倍、4倍、5倍、6倍的情況下，均能夠確認(rèn)到60分鐘以上的穩(wěn)定燃燒。
[0121]此外，對(duì)于將本發(fā)明的實(shí)施方式2的管狀火焰燃燒器10C、10D、10E的溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴16的設(shè)置狀態(tài)(圖14)設(shè)為其他設(shè)置狀態(tài)(圖15、圖16)的情況，也進(jìn)行了與相對(duì)于上述管狀火焰燃燒器10C、10D、10E (均為圖14)所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)相同的實(shí)驗(yàn)，在這些情況下，也均得到與管狀火焰燃燒器10C、10DU0E (均為圖14)相同的結(jié)果。
[0122]這樣，能夠得知本發(fā)明的有效性。
[0123]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0124]10管狀火焰燃燒器；
[0125]IOA管狀火焰燃燒器；
[0126]IOB管狀火焰燃燒器；
[0127]IOB1管狀火焰燃燒器；
[0128]IOB2管狀火焰燃燒器；
[0129]IOB3管狀火焰燃燒器；
[0130]IOC管狀火焰燃燒器；
[0131]IOD管狀火焰燃燒器；
[0132]IOE管狀火焰燃燒器
[0133]11燃燒室；
[0134]12燃料氣體吹入噴嘴；
[0135]13含氧氣體吹入噴嘴；
[0136]14管狀火焰；
[0137]16溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴；
[0138]17溫度調(diào)整用氣體；
[0139]18溫度調(diào)整用氣體的倒流部分；[0140]19燃燒排氣；
[0141]20紊流產(chǎn)生機(jī)構(gòu)；
[0142]21節(jié)流孔；
[0143]22 格柵；
[0144]23填充層
[0145]25整流板；
[0146]30燃燒試驗(yàn)裝置；
[0147]31 爐體；
[0148]32灑水裝置；
[0149]33 煙筒。
【權(quán)利要求】
1.一種管狀火焰燃燒器，其特征在于，具有一端敞開(kāi)的管狀的燃燒室，在該燃燒室封閉端側(cè)，朝向管狀火焰燃燒器的內(nèi)壁面的切線方向設(shè)置有吹入燃料氣體的噴嘴與吹入含氧氣體的噴嘴， 在該燃燒室敞開(kāi)端側(cè)設(shè)置有吹入燃燒排氣的溫度調(diào)整用氣體的噴嘴，并且設(shè)置有防倒流部件，該防倒流部件防止自吹入該溫度調(diào)整用氣體的噴嘴吹入的溫度調(diào)整用氣體向所述燃料氣體吹入噴嘴側(cè)倒流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管狀火焰燃燒器，其特征在于， 所述防倒流部件使來(lái)自吹入溫度調(diào)整用氣體的噴嘴的溫度調(diào)整用氣體的吹出方向從與管狀的燃燒室的管軸正交的面向下游側(cè)傾斜10°?60°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管狀火焰燃燒器，其特征在于， 所述防倒流部件是將溫度調(diào)整用氣體配置于吹入噴嘴的上游側(cè)的紊流產(chǎn)生機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的管狀火焰燃燒器，其特征在于， 所述紊流產(chǎn)生機(jī)構(gòu)是節(jié)流孔、格柵，填充層中的任一者。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管狀火焰燃燒器，其特征在于， 所述溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴距燃料氣體吹入噴嘴的距離為燃燒室的內(nèi)徑D的2.5?3.5 倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管狀火焰燃燒器，其特征在于， 所述溫度調(diào)整用氣體吹入噴嘴距燃料氣體吹入噴嘴的距離為燃燒室的內(nèi)徑D的3.5?6倍。
7.一種管狀火焰燃燒器，其特征在于，具有一端敞開(kāi)的管狀的燃燒室，在該燃燒室封閉端側(cè)，朝向管狀火焰燃燒器的內(nèi)壁面的切線方向設(shè)置有吹入燃料氣體的噴嘴與吹入含氧氣體的噴嘴， 在該燃燒室敞開(kāi)端側(cè)設(shè)置有吹入燃燒排氣的溫度調(diào)整用氣體的噴嘴，來(lái)自吹入溫度調(diào)整用氣體的噴嘴的溫度調(diào)整用氣體的吹出方向從與管狀的燃燒室的管軸正交的面向下游側(cè)傾斜10°?60。。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的管狀火焰燃燒器，其特征在于， 所述溫度調(diào)整用氣體的吹出方向從與管狀的燃燒室的管軸正交的面向下游側(cè)傾斜25。?60°。
【文檔編號(hào)】F23C3/00GK103857961SQ201280047615
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月28日
【發(fā)明者】野內(nèi)泰平, 石井純, 淺沼稔, 岡田邦明 申請(qǐng)人:杰富意鋼鐵株式會(huì)社