| 【発明の名称】 |
燃焼バーナの燃焼方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】見崎 裕之
【氏名】秋山 俊一
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| 【要約】 |
【課題】炉の負荷が低下して燃料投入量や空気投入量が減少しても、燃焼ガスの再循環流を形成させてNOxの発生を安定して抑制できる燃焼バーナの燃焼方法。
【解決手段】燃焼用空気供給口2と、燃焼用空気供給口2内に設けられた一次燃料供給口3と、燃焼用空気供給口2外に設けられた二次燃料供給口4とを備えた燃焼バーナを用い、燃料を炉1温が低い間は一次燃料供給口3から、炉1温がある温度以上に達してからは二次燃料供給口4から吐出させて、2段に燃焼を行う燃焼バーナの燃焼方法において、二次燃料供給口4を口径の異なる複数の二次燃料供給口4、5で構成し、燃料投入量に応じて口径の異なる二次燃料供給口4、5を、二次燃料供給口4からの燃料の吐出流速がNOxの発生量に依存した所定の速度以上になるように、開閉させる燃焼バーナの燃焼方法など。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 燃焼用空気供給口と、前記燃焼用空気供給口内に設けられた一次燃料供給口と、前記燃焼用空気供給口外に設けられた二次燃料供給口とを備えた燃焼バーナを用い、燃料を炉温が低い間は前記一次燃料供給口から、炉温がある温度以上に達してからは前記二次燃料供給口から吐出させて、2段に燃焼を行う燃焼バーナの燃焼方法において、前記二次燃料供給口を口径の異なる複数の二次燃料供給口で構成し、燃料投入量に応じて前記口径の異なる二次燃料供給口を、前記二次燃料供給口からの燃料の吐出流速がNOxの発生量に依存した所定の速度以上になるように、開閉させる燃焼バーナの燃焼方法。
【請求項２】 燃焼バーナに蓄熱式燃焼バーナを用いる請求項1に記載の燃焼バーナの燃焼方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、NOx発生量の少ない燃焼バーナの燃焼方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、鋼材の加熱などに用いられる工業用加熱炉では、燃焼用空気供給口内に燃料供給口を設け、吐出空気中に燃料を直接吐出させて燃料と空気を混合、燃焼させる燃焼バーナにより加熱が行われている。
【０００３】最近、燃焼時に発生するNOxを低減するために、例えば、文献1［「JETI」: vol.34, No.12, (1986.11)］、特許第2683545号公報、特開平7-103410号公報などに、燃焼用空気供給口外にも燃料供給口を設け、燃料を空気と直接混合させずに燃焼させて火炎が高温にならないようにする燃焼方法が提案されている。
【０００４】図5に、特許第2683545号公報に記載された燃焼方法を示す。この方法では、炉1に、燃焼用空気供給口2と、燃焼用空気供給口2内に設けられた一次燃料供給口3と、燃焼用空気供給口2外に設けられた二次燃料供給口4を設け、燃料を炉1の温度が低い間は一次燃料供給口3から、炉1の温度が着火温度以上になってからは二次燃料供給口4から吐出させて、燃焼が2段で行われる。そして、2段目の燃焼時には、燃料が燃焼用空気供給口2外に設けられた二次燃料供給口4から吐出されるため、燃料と空気は直接には混合されず、それぞれ炉1内を再循環する燃焼ガスと一緒に混合されるので、燃料と空気が希薄化された状態で燃焼が行われるため、火炎が高温にならず、NOxの発生が抑制される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記文献1、特許第2683545号公報、特開平7-103410号公報などに記載された方法では、炉の負荷が低下して燃料投入量や燃焼用空気投入量が減少した場合に、燃料や空気の吐出流速が低下するので、燃焼ガスの再循環流が形成されず、燃料と空気が希薄化されずに燃焼されるため、火炎が高温になり、NOxの発生を抑制できないといった問題がある。
【０００６】本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、炉の負荷が低下して燃料投入量や燃焼用空気投入量が減少しても、燃焼ガスの再循環流を形成させてNOxの発生を安定して抑制できる燃焼バーナの燃焼方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題は、燃焼用空気供給口と、前記燃焼用空気供給口内に設けられた一次燃料供給口と、前記燃焼用空気供給口外に設けられた二次燃料供給口とを備えた燃焼バーナを用い、燃料を炉温が低い間は前記一次燃料供給口から、炉温がある温度以上に達してからは前記二次燃料供給口から吐出させて、2段に燃焼を行う燃焼バーナの燃焼方法において、前記二次燃料供給口を口径の異なる複数の二次燃料供給口で構成し、燃料投入量に応じて前記口径の異なる二次燃料供給口を、前記二次燃料供給口からの燃料の吐出流速がNOxの発生量に依存した所定の速度以上になるように、開閉させる燃焼バーナの燃焼方法により解決される。
【０００８】燃焼用空気供給口内に設けられた一次燃料供給口と、燃焼用空気供給口外に設けられた二次燃料供給口とを備えた燃焼バーナを用い、二次燃料供給口を口径の異なる複数の二次燃料供給口で構成し、燃料投入量に応じて口径の異なる二次燃料供給口を開閉できるようにすれば、炉の負荷が低下して燃料投入量や燃焼用空気投入量が減少したときでも、口径の小さい供給口から燃料を吐出させることにより燃料の吐出流速を上げられ、燃焼ガスの再循環流を形成できる。このとき、二次燃料供給口の口径を、燃料の吐出流速が低減すべきNOxの発生量に応じた速度以上になるように調整すれば、NOxの発生を安定して所望の量に抑制できる。
【０００９】1000℃以上の高温で操業する工業用加熱炉においては、燃焼バーナに蓄熱式バーナを用いると、燃焼用空気の温度を予め燃料の自己着火温度以上にできるため、二次燃料供給口を燃焼用空気供給口から離して設けても燃焼が安定する。また、炉の負荷に応じて異なる二次燃料供給口から吐出される燃料を交互に燃焼させることにより、燃焼ガスの再循環流の形成をより確実に行える。
【００１０】なお、口径の小さい二次燃料供給口は、口径の大きい二次燃料供給口に対し、燃焼バーナの中心から等距離、または外側に設けた方が、燃料投入量が少量でも炉内の雰囲気攪拌効果を上げられるので、より好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】図1に、本発明である燃焼バーナの燃焼方法の発明の１実施の形態を示す。
【００１２】図1の燃焼バーナは、燃焼用空気を予熱する蓄熱体（図示せず）と、燃焼用空気供給口2と、燃焼用空気供給口2内に設けられた一次燃料供給口3と、燃焼用空気供給口2の外側に設けられた２つの二次燃料供給口4とを備えた蓄熱式燃焼バーナの二次燃料供給口4の外側に、小口径の二次燃料供給口5を２つ設けている。炉1の負荷が所定値以上の場合は二次燃料供給口4から燃料を吐出させて燃焼させる。このとき、二次燃料供給口5からの燃焼投入は行なわない。操業条件等に応じて炉1の負荷が低下して燃料投入量や燃焼用空気投入量が減少した場合は、二次燃料供給口5からの燃焼投入を中止し、小口径の二次燃料供給口5から燃料を吐出させる。このようにすることによって、炉1の負荷変動があっても、燃料の吐出流速の低下を防止できるので燃焼ガスの再循環流を形成できる。このとき、二次燃料供給口4と小口径の二次燃料供給口5の切り替えを、燃料の吐出流速が予め求めた所定のNOxの発生量に対応した速度になったときに行えば、NOxの発生を安定して所望の量に抑制できる。
【００１３】図2に、図1の燃焼バーナへの燃料供給配管系を示す。図2の燃料供給配管系は、従来の燃料供給弁8や一次燃料仕切り弁7に加え、炉1の負荷が高い場合に用いる二次燃料供給口4と炉1の負荷が低い場合に用いる小口径の二次燃料供給口5の切り替えが同時に行える連動仕切り弁6が設けられている。これにより、炉1の負荷に応じた燃料の吐出流速を簡素に制御できる。
【００１４】図3に、炉の負荷に応じた連動仕切り弁の制御法のブロック図を示す。この図において、(a)は、操業中に起動される信号（START）によって、燃料流量を計測し、測定された燃料流量に基いて燃料ノズルからの吐出流速ｖを演算で求め、その吐出流速に応じて連動仕切弁の開閉を行う方法である。この方法では、吐出流速vが、規定流速v0以上となる場合は高負荷用ノズルに行く仕切弁を開き、規定流速v0未満となる場合は低負荷用ノズルに行く仕切弁を開く。その後は一定周期で燃料流量の計測を繰り返す。規定流速v0は、高負荷用ノズルで所定のNOxの発生量以下に抑えられる流速の限界値であり、実炉の実験により求められる。
【００１５】図３(b)は、予め高負荷用ノズルの下限吐出流速v0に対応する燃料流量Ｑ0を求めておき、燃料流量を計測して直接連動仕切り弁の開閉を行う方法を示す。この方法では、燃料流量Ｑが、規定流量Ｑ0以上となる場合は高負荷用ノズルに行く仕切弁を開き、規定流量Ｑ0未満となる場合は低負荷用ノズルに行く仕切弁を開く。
【００１６】図1に示したように炉に小口径の二次燃料供給口を設け、図3に示したような連動仕切り弁の制御を行ってNOxの発生量を調査した結果を図4に示す。横軸は燃料流量の最大値で基準化した割合、縦軸はNOx許容値で基準化した割合をしめす。このように、本発明の燃焼方法を用いることにより、燃料投入量による窒素酸化物（NOx）濃度の変化が少なくなり、低燃料投入量においても従来法に比べNOxの発生量が低レベルに抑制されることがわかる。
【００１７】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されているので、炉の負荷が低下して燃料投入量や燃焼用空気投入量が減少しても、燃焼ガスの再循環流を形成させてNOxの発生を安定して抑制できる燃焼バーナの燃焼方法を提供できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４１２３
【氏名又は名称】日本鋼管株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年８月２５日（１９９９．８．２５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９７２７２
【弁理士】
【氏名又は名称】高野 茂
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| 【公開番号】 |
特開２００１−６５８１０（Ｐ２００１−６５８１０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月１６日（２００１．３．１６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２３７８１４ |
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