管状火焰燃烧器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种管状火焰燃烧器，其具有一端敞开的管状的燃烧室，在该燃烧室封闭端侧，朝向管状火焰燃烧器的内壁面的切线方向设置有吹入燃料气体的喷嘴与吹入含氧气体的喷嘴。在该燃烧室敞开端侧设置有吹入燃烧排气的温度调整用气体的喷嘴，并且设置防倒流部件，该防倒流部件防止从吹入该温度调整用气体的喷嘴吹入的温度调整用气体向所述燃料气体吹入喷嘴侧倒流。
【专利说明】管状火焰燃烧器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种管状火焰燃烧器。
【背景技术】
[0002]如图1所示，管状火焰燃烧器10具有一端敞开的管状的燃烧室11，在该燃烧室11的封闭端侧，朝向其内壁面的切线方向设置有吹入燃料气体的喷嘴12和吹入含氧气体的喷嘴13，从而在燃烧室11内形成管状火焰14，并且该管状火焰燃烧器10是能够实现燃烧设备的小型化、减少因燃烧条件而增加的NOx等有害物质、烃等未燃烧成分、煤烟等环境污染源的划时代的燃烧器(例如，参照专利文献1、2 )。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:(日本)特开平11 - 281015号公报
[0006]专利文献2:(日本)特开2012 - 097918号公报
[0007]发明所要解决的技术问题
[0008]在将这样的管状火焰燃烧器用作热风产生装置等的情况下，需要将燃烧排气调整到所希望的温度，但是在上述专利文献I中未表示燃烧排气的温度调整方法。
[0009]与此相对，在专利文献2中记载有，在燃烧室的敞开端侧设有吹入燃烧排气的温度调整用气体的喷嘴，利用自该喷嘴吹入的温度调整用气体对燃烧排气的温度进行调整。
[0010]然而，如后述[【具体实施方式】]一栏中详细叙述的那样，在专利文献2所记载的技术中，有时会产生熄火(燃烧停止)。
【发明内容】
[0011]本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的在于提供一种能够对应于将管状火焰燃烧器用作热风产生装置等的情况，适当地调整燃烧排气的温度，从而能够持续稳定的燃烧的管状火焰燃烧器。
[0012]为了解决上述课题，本发明具有以下特征。
[0013][I] 一种管状火焰燃烧器，其特征在于，具有一端敞开的管状的燃烧室，在该燃烧室封闭端侧，朝向管状火焰燃烧器的内壁面的切线方向设置有吹入燃料气体的喷嘴与吹入含氧气体的喷嘴，
[0014]在该燃烧室敞开端侧设置有吹入燃烧排气的温度调整用气体的喷嘴，并且设置防倒流部件，该防倒流部件防止自吹入该温度调整用气体的喷嘴吹入的温度调整用气体向所述燃料气体吹入喷嘴侧倒流。
[0015][2]根据所述[I]所述的管状火焰燃烧器，其特征在于，
[0016]所述防倒流部件使来自吹入温度调整用气体的喷嘴的温度调整用气体的吹出方向从与管状的燃烧室的管轴正交的面向下游侧倾斜10°?60°。
[0017][3]根据所述[I]所述的管状火焰燃烧器，其特征在于，[0018]所述防倒流部件是将温度调整用气体配置于吹入喷嘴的上游侧的紊流产生机构。
[0019][4]根据所述[3]所述的管状火焰燃烧器，其特征在于，
[0020]所述紊流产生机构是节流孔、格栅，填充层中的任一者。
[0021][5]根据所述[I]所述的管状火焰燃烧器，其特征在于，
[0022]所述温度调整用气体吹入喷嘴距燃料气体吹入喷嘴的距离为燃烧室的内径D的
2.5 ?3.5 倍。
[0023][6]根据所述[I]所述的管状火焰燃烧器，其特征在于，
[0024]所述温度调整用气体吹入喷嘴距燃料气体吹入喷嘴的距离为燃烧室的内径D的
3.5?6倍。
[0025][7]—种管状火焰燃烧器，其特征在于，具有一端敞开的管状的燃烧室，在该燃烧室封闭端侧，朝向管状火焰燃烧器的内壁面的切线方向设置有吹入燃料气体的喷嘴与吹入含氧气体的喷嘴，
[0026]在该燃烧室敞开端侧设置有吹入燃烧排气的温度调整用气体的喷嘴，来自吹入温度调整用气体的喷嘴的温度调整用气体的吹出方向从与管状的燃烧室的管轴正交的面向下游侧倾斜10°?60°。
[0027][8]根据所述[7]所述的管状火焰燃烧器，其特征在于，
[0028]所述温度调整用气体的吹出方向从与管状的燃烧室的管轴正交的面向下游侧倾斜 25° ?60°。
[0029]发明效果
[0030]在本发明中，提供一种能够对应于将管状火焰燃烧器用作热风产生装置等的情况，适当地调整燃烧排气的温度，能够持续稳定的燃烧的管状火焰燃烧器。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1是表示现有管状火焰燃烧器的图。
[0032]图2是表示在本发明的实施方式中作为基础的管状火焰燃烧器的图。
[0033]图3是表示本发明的实施方式I的管状火焰燃烧器的图。
[0034]图4是本发明的实施方式I的管状火焰燃烧器中的温度调整用气体吹入喷嘴的设置位置的横向剖视图。
[0035]图5是表示本发明的实施方式I的管状火焰燃烧器的其他例子的图。
[0036]图6是本发明的实施方式I的管状火焰燃烧器的其他例子中的温度调整用气体吹入喷嘴的设置位置的横向剖视图。
[0037]图7是表示本发明的实施方式I的管状火焰燃烧器的其他例子的图。
[0038]图8是本发明的实施方式I的管状火焰燃烧器的其他例子中的温度调整用气体吹入喷嘴的设置位置的横向剖视图。
[0039]图9是表示本发明的实施方式I的管状火焰燃烧器的其他例子的图。
[0040]图10是本发明的实施方式I的管状火焰燃烧器的其他例子中的温度调整用气体吹入喷嘴的设置位置的横剖视图。
[0041]图11是表示本发明的实施方式2的管状火焰燃烧器的图。
[0042]图12是表示本发明的实施方式2的管状火焰燃烧器的图。[0043]图13是表示本发明的实施方式2的管状火焰燃烧器的图。
[0044]图14是表示本发明的实施方式2的管状火焰燃烧器中的温度调整用气体吹入喷嘴的设置状态的横向剖视图。
[0045]图15是表示本发明的实施方式2的管状火焰燃烧器中的其他温度调整用气体吹入喷嘴的设置状态的横向剖视图。
[0046]图16是表示本发明的实施方式2的管状火焰燃烧器的其他温度调整用气体吹入喷嘴的设置状态的横向剖视图。
[0047]图17是表示用于确认管状火焰燃烧器的性能的燃烧试验装置的图。
【具体实施方式】
[0048]根据附图对本发明的实施方式进行说明。
[0049]图1是表示专利文献I所记载的现有管状火焰燃烧器的图。图2表示在本发明的一实施方式中作为基础且具有温度调整用气体吹入喷嘴的管状火焰燃烧器10A，并对应于前述专利文献2所记载的管状火焰燃烧器。
[0050]图2的管状火焰燃烧器IOA如图1所示的现有管状火焰燃烧器10那样，具有一端敞开的管状的燃烧室11，在该燃烧室11的封闭端侧，朝向其内壁面的切线方向设置有吹入燃料气体的喷嘴(燃料气体吹入喷嘴)12与吹入含氧气体的喷嘴(含氧气体吹入喷嘴)13，在燃烧室11内形成管状火焰14。而且，除了燃料气体吹入喷嘴12和含氧气体吹入喷嘴13之夕卜，在燃烧室11的敞开端侧，朝向燃烧室11的内壁面的切线方向设置喷嘴(温度调整用气体吹入喷嘴)16，该喷嘴16吹入用于调整燃烧排气19的温度的温度调整用气体17。
[0051]该管状火焰燃烧器IOA通过自温度调整用气体吹入喷嘴16吹入温度调整用气体17并将其混合，从而能够调整燃烧排气19的温度。
[0052]然而，在该管状火焰燃烧器IOA中，在吹入一定量以上的低温(例如常温)的温度调整用气体17的情况下，有时会引发熄火(失火)(燃烧停止)。而且，在燃料气体的发热量较低且管状火焰14的长度较长的情况下，以更少量的温度调整用气体17就会观测到熄火。
[0053]因此，本
【发明者】们通过使用了燃烧试验装置的燃烧试验、数值模拟等对该熄火的原因进行了研究。其结果是，得知该熄火由以下的机构产生。
[0054](a)在完全燃烧前由于温度调整用气体的混合而导致燃烧停止
[0055]在专利文献I所记载的现有管状火焰燃烧器10中，无需一定使燃烧室11的长度大于燃烧室11的直径D，但这仅限于不存在温度调整用气体17的混合的情况。这是因为，只要不存在温度调整用气体17的混合，则一旦被点着火的燃料气体就能够不熄灭地完成燃烧。为了使物质燃烧，不可或缺的是燃料、氧、气体温度这三项，但是在该管状火焰燃烧器IOA中，若使常温的气体作为温度调整用气体17混合于管状火焰14，则管状火焰14的温度将急剧降低而导致熄火。此外，作为温度调整用气体17，使用了常温的可燃性气体、空气、惰性气体(氩)这三种，但均会引起熄火，确认了管状火焰14的温度降低是最大的原因。
[0056](b)温度调整用气体向上游倒流
[0057]若根据现有考虑方法，在该管状火焰燃烧器IOA中，自温度调整用气体吹入喷嘴16朝向燃烧室11的内壁面的切线方向吹入的温度调整用气体17仅自吹入的位置向下游侧供给，而未考虑到对上游侧的管状火焰14带来影响(熄灭正在燃烧的管状火焰14)。然而，实际上，通过燃烧试验观察到因温度调整用气体17的吹入，不仅吹入位置以及下游侧的管状火焰14的直径缩小，上游侧的管状火焰14的直径也缩小的现象。而且，根据数值模拟的结果可知，即使管状火焰14的排气(燃烧排气)19朝向下游流动，自温度调整用气体吹入喷嘴16吹入后的温度调整用气体17自其吹入位置呈同心圆状地扩散，虽然是如图2所示那样的短距离，但是温度调整用气体17的一部分18沿燃烧室11的内壁面向上游侧逆流而上(倒流)。
[0058]本
【发明者】们根据以上结果得出以下结论。
[0059]为了可靠地防止熄火并混合温度调整用气体17，需要在作为形成管状火焰14的气体的燃料气体以及含氧气体完成燃烧之后的位置吹入温度调整用气体17，并且防止温度调整用气体17向燃料气体吹入喷嘴12侧倒流。具体而言，需要在比形成管状火焰14的位置靠下游处吹入温度调整用气体17，并且防止温度调整用气体17向燃料气体吹入喷嘴12侧倒流。
[0060]作为实现防止倒流的管状火焰燃烧器，想到了以下所述的本发明的实施方式(实施方式1、实施方式2)的管状火焰燃烧器。
[0061]实施方式I
[0062]图3表示本发明的实施方式I的管状火焰燃烧器10B，图4是表示该管状火焰燃烧器IOB的温度调整用气体吹入喷嘴16的设置状态的横向剖视图。
[0063]在该实施方式I的管状火焰燃烧器IOB中，防止如图2所示那样的、温度调整用气体17的一部分18向上游侧倒流的情况。
[0064]即，如图3所示，将温度调整用气体吹入喷嘴16倾斜角度Θ地安装，以使温度调整用气体17朝向自管状燃烧室11的管轴正交的方向朝向下游侧倾斜规定角度Θ的方向吹入。具体而言，将角度Θ设 为10°~60° (10°≤Θ≤60° )。角度Θ优选为25°~60。。
[0065]另外，通过数值模拟确认了，在角度Θ为10°以上时，温度调整用气体17的倒流减少，在角度Θ为45°时，温度调整用气体17的倒流几乎消失。另外，只要将角度Θ设为60°以下，温度调整用气体吹入喷嘴16与燃烧室11之间的干扰就较少，且制作变得非常容易。
[0066]此外，为了使温度调整用气体17朝向向下游侧倾斜角度Θ的方向吹入，除了将温度调整用气体吹入喷嘴16以角度Θ倾斜而安装之外，也可以在调整用气体吹入喷嘴16的内部设置使温度调整用气体17的流动倾斜角度Θ的机构(例如，整流板25)。
[0067]这样，该实施方式I的管状火焰燃烧器IOB通过使温度调整用气体17的吹入角度向下游侧倾斜规定角度Θ (10°≤Θ <60° )，从而防止温度调整用气体17的倒流，其结果是，能够以缩短燃烧室11的长度的状态可靠地防止熄火，并且能够适当地调整燃烧排气19的温度。
[0068]此外，在该管状火焰燃烧器IOB中，如在图4中表示温度调整用气体吹入喷嘴16的设置位置的横向剖视图那样，自一个温度调整用气体吹入喷嘴16朝向燃烧室11的内壁面的切线方向吹入温度调整用气体17，但是也能够设为其他设置状态。
[0069]例如，如图5所示的管状火焰燃烧器IOB1，也可以如在图6中表示该管状火焰燃烧器IOB1的温度调整用气体吹入喷嘴16的设置位置的横向剖视图那样，自多个(在图6中为三个)温度调整用气体吹入喷嘴16朝向燃烧室11的内壁面的切线方向吹入温度调整用气体17。
[0070]另外，也可以不必朝向燃烧室11的内壁面的切线方向吹入温度调整用气体，可以如图7所示的管状火焰燃烧器IOB2那样，如在图8中表示该管状火焰燃烧器IOB2的温度调整用气体吹入喷嘴16的设置位置的横向剖视图那样，自规定数量(在图8中为三个)的温度调整用气体吹入喷嘴16朝向燃烧室11的中心部吹入温度调整用气体17。
[0071]而且，如图9所示的管状火焰燃烧器IOB3，可以如在图10中表示该管状火焰燃烧器IOB3的温度调整用气体吹入喷嘴16的设置位置的横向剖视图那样，在管状火焰14的前端部附近将燃烧室11的一端的内径缩小，在该缩小的位置自规定数量(在图10中为三个)的温度调整用气体吹入喷嘴16朝向燃烧室11的中心部吹入温度调整用气体17。
[0072]此外，温度调整用气体吹入喷嘴16的形状可以如管状火焰燃烧器IOB(图3、图4)那样为矩形截面喷嘴(狭缝喷嘴U 〃卜V O))，也可以如管状火焰燃烧器IOB1 (图5、图6)、管状火焰燃烧器IOB2 (图7，图8)、管状火焰燃烧器IOB3 (图9、图10)那样为圆形截面喷嘴。
[0073]总之，只要确定温度调整用气体吹入喷嘴16的形状、尺寸以及数量以得到温度调整用气体所希望的流量、流速即可。
[0074]实施方式2
[0075]图11、图12、图13分别表示本发明的实施方式2的管状火焰燃烧器10C、10D、10E。
[0076]在该实施方式2的管状火焰燃烧器10C、10D、IOE中，使积极地加速管状火焰14的燃烧而使其燃烧完成的位置从燃烧自然完成的位置向上游侧移动，并在其下游侧设置温度调整用气体吹入喷嘴16。
[0077]S卩，在管状火焰14的下游侧且温度调整用气体吹入喷嘴16的上游侧设置紊流产生机构20，使得管状火焰14的温度不会因温度调整用气体17的倒流而降低，加速处于高温的氧与燃料气体的混合、燃烧，从而强制地完成燃烧。
[0078]具体而言，在图11所示的管状火焰燃烧器IOC中，设置有节流孔21作为紊流产生机构20。另外，在图12所示的管状火焰燃烧器IOD中，设置有格栅(网)22作为紊流产生机构20。另外，在图13所示的管状火焰燃烧器IOE中，设置有填充层23 (例如，烧结球状陶瓷而成的物体)作为紊流产生机构20。
[0079]此外，通过设置该紊流产生机构20，阻止温度调整用气体I沿燃烧室11的内壁面向上游侧倒流，也具有不损害管状火焰14的稳定性的效果。
[0080]这样，该实施方式2的管状火焰燃烧器10C、10D、IOE通过在管状火焰14的下游侧设置紊流产生机构20，能够以缩短燃烧室11的长度的状态可靠地防止熄火，并且能够适当地调整燃烧排气19的温度。
[0081]此外，在该实施方式2 (图11?图13)中，如在图14中表示温度调整用气体吹入喷嘴16的设置位置的横向剖视图那样，自一个温度调整用气体吹入喷嘴16朝向燃烧室11的内壁面的切线方向吹入温度调整用气体17，但是也可以设为其他设置状态。
[0082]例如，也可以如图15中表示横向剖视图那样，自多个(在图15中为三个)温度调整用气体吹入喷嘴16朝向燃烧室11的内壁面的切线方向吹入温度调整用气体17。另外，可以不必朝向燃烧室11的内壁面的切线方向吹入温度调整用气体，例如，同样地如在图16中表示横向剖视图那样，也可以自规定数量(在图16中为三个)的温度调整用气体吹入喷嘴16朝向燃烧室11的中心部吹入温度调整用气体17。
[0083]此外，温度调整用气体吹入喷嘴16的形状可以如管状火焰燃烧器IOC (图11、图14)、管状火焰燃烧器IOD (图12、图14)、管状火焰燃烧器IOE (图13、图14)那样，为矩形截面喷嘴(狭缝喷嘴)，也可以如图15、图16那样为圆形截面喷嘴。
[0084]总之，只要确定温度调整用气体吹入喷嘴16的形状、尺寸以及数量以得到温度调整用气体所希望的流量、流速即可。
[0085]在本发明中，所使用的燃料气体未被特别限定，但是在如图2所示那样使用在进行温度调整用气体17的吹入时熄火的可能性较高的低发热量气体作为燃料气体时，其效果较大。所述低发热量气体例如是高炉气体(BFG)、CDQ气体、含有少量可燃成分的排气等那样的发热量为600?900kcal / Nm3、特别是600?800kcal / Nm3的低发热量气体。
[0086]另外，关于设置温度调整用气体吹入喷嘴16的位置，优选是在形成管状火焰14的气体(燃料气体以及含氧气体)完成燃烧之后的位置。该位置根据燃料气体的发热量、燃烧室内的气体流速而变化。
[0087]例如，在使用发热量相对较高的气体作为燃料气体的情况下，优选是在使燃料气体吹入喷嘴12的设置位置与温度调整用气体吹入喷嘴16的设置位置之间的距离L成为燃烧室11的内径D的2.5?3.5倍时的位置，由于成为2.5?3.0倍时的位置更能够缩短燃烧室11的长度(燃烧器长)，故更为优选。
[0088]另一方面，在使用发热量为SOOkcal / Nm3以下的低发热量气体作为燃料气体的情况下，优选是在使燃料气体吹入喷嘴12的设置位置与温度调整用气体吹入喷嘴16的设置位置之间的距离L成为燃烧室11的内径D的3.5?6倍时的位置，由于成为4.0?5.0倍时的位置更能够缩短燃烧室11的长度(燃烧器长)，故更为优选。
[0089]这样，虽然根据燃料气体的发热量改变所需的燃烧室11的长度(管状火焰燃烧带长度)，但是在任何情况下，均易于通过本发明缩短燃烧室11的长度。
[0090]另外，对于温度调整用气体，只要设定温度调整用气体的温度和供给量以便能够将燃烧排气调整成所希望的温度即可。例如，在将燃烧排气作为预热气体吹入高炉中的情况下，预热气体的温度希望为500°C以上、优选在800°C以上，因此只要设定温度调整用气体的温度和供给量以便达到这样的预热气体温度即可。此时，在温度调整用气体想要具有预热气体的组成调整这一作用的情况下，优选含有CO、H2等还原性气体作为温度调整用气体。例如，能够使用高炉气体、转炉气体、焦炉气体等中的一种以上的气体，特别是，优选抽出高炉气体的一部分而用作温度调整用气体。
[0091]实施例1
[0092]作为本发明的实施例1，使用图17所示的燃烧试验装置30，对上述本发明的实施方式I的管状火焰燃烧器IOB的性能进行确认。
[0093]此时，作为安装于炉体31的管状火焰燃烧器10的燃料气体，使用了利用氮将LPG(丙烷气体)稀释到10倍而得的稀释LPG (稀释丙烷气体，发热量为2400kcal / Nm3)，作为含氧气体使用了空气。分别调整了燃料气体吹入喷嘴12和含氧气体吹入喷嘴13的尺寸，以使朝向燃烧室11的内壁面的切线方向吹入的燃料气体的速度和空气的速度变为在燃烧室11内混合之后的气体速度的大约9倍。[0094]另外，作为温度调整用气体17，使用了被氮稀释到10倍而成的稀释LPG (稀释丙烷气体)、氮、空气这三种，其吹入量被设为与燃烧排气量相同，调整温度调整用气体吹入喷嘴16的尺寸以使吹入速度变为在燃烧室11内混合之后的气体速度的大约9倍。
[0095]此外，燃烧室11的内径约为200mm，为了调查温度调整用气体的吹入位置的影响，将管状火焰燃烧器10的全长设为3m。
[0096]在不吹入温度调整用气体17的情况下，由于燃烧排气的温度接近2000°C，所以将来自炉体31的燃烧排气利用洒水装置32冷却之后通过烟筒33排出。另外，炉体31整体被耐火物覆盖，配置至上部顶部分与洒水装置32的配管采用水冷结构。在管状火焰燃烧器10的后端设置有观察窗、火花塞、亮度检测器，利用亮度检测器检测熄火，形成瞬间停止供给丙烷气体的机构。
[0097]以下，对调查、确认各管状火焰燃烧器的性能的结果进行叙述。此外，在使用稀释LPG(稀释丙烷气体)、氮、空气中的任一者作为温度调整用气体17的情况下，结果均为相同，因此，这里对使用空气作为温度调整用气体17的情况进行叙述。
[0098]首先，为了确认作为本发明的实施方式I的基础的管状火焰燃烧器IOA的性能，进行了改变从燃料气体吹入喷嘴12的设置位置至温度调整用气体吹入喷嘴16的设置位置的距离L的实验。
[0099]其结果是，在距离L为燃烧室11的内径D的2.5倍的情况下，在混合温度调整用气体(空气)时，同时熄火。在混合温度调整用气体(空气)的状态下也不能利用火花塞点着火。另外，在距离L为燃烧室的内径D的3倍的情况下，若吹入温度调整用气体(空气)，则虽然燃烧，但最长仅连续燃烧20分钟，伴随着熄火必须再次点着火。另一方面，在距离L为燃烧室11的内径D的3.5倍的情况下，即使吹入温度调整用气体(空气)也连续地燃烧，能够确认到至少60分钟的稳定燃烧。另外，在距离L为燃烧室11的内径D的4倍以上的情况下，也能够确认到60分钟以上的稳定燃烧。
[0100]与此相对，为了确认上述本发明的实施方式I的管状火焰燃烧器IOB的性能，将温度调整用气体吹入喷嘴16的倾斜角度Θ设为30°来进行安装，进行了改变从燃料气体吹入喷嘴12的设置位置至温度调整用气体吹入喷嘴16的设置位置的距离L的实验。此外，此时，为了提高温度调整用气体17的整流效果，在温度调整用气体吹入喷嘴16的内部设置四张整流板25。
[0101]其结果是，在距离L为燃烧室11的内径D的2.5倍、3.5倍的情况下，均能够确认到60分钟以上的稳定燃烧。
[0102]接下来，将燃料气体改变为高炉气体(发热量760kcal / Nm3)，并且将温度调整用气体17也改变为高炉气体，含氧气体仍然使用空气，从而进行与上述相同的实验。
[0103]其结果是，在作为本发明的实施方式I的基础的管状火焰燃烧器IOA中，在距离L为燃烧室11的内径D的3倍的情况下，在混合温度调整用气体(空气)的同时熄火。另外，在距离L为燃烧室的内径D的3.5倍、4倍、5倍的情况下，分别最长连续燃烧5分钟、20分钟、60分钟。另一方面，在距离L为燃烧室11的内径D的6倍的情况下，能够确认到60分钟以上的稳定燃烧。
[0104]与此相对，在本发明的实施方式I的管状火焰燃烧器IOB中，在距离L为燃烧室11的内径D的3倍的情况下，最长连续燃烧60分钟。另外，在距离L为燃烧室的内径D的3.5倍、4倍、5倍、6倍的情况下，均能够确认到60分钟以上的稳定燃烧。
[0105]此外，对作为本发明的实施方式I的管状火焰燃烧器IOB的其他例子的管状火焰燃烧器IOB1 (图5、图6)、管状火焰燃烧器IOB2 (图7、图8)、管状火焰燃烧器IOB3 (图9、图10)进行了与相对于上述管状火焰燃烧器IOB所进行的实验相同的实验，均得到与管状火焰燃烧器IOB相同的结果。
[0106]这样，能够得知本发明的有效性。
[0107]实施例2
[0108]作为本发明的实施例2，使用图17所示的燃烧试验装置30，对上述本发明的实施方式2的管状火焰燃烧器10C、10DU0E的性能进行了确认。
[0109]此时，作为安装于炉体31的管状火焰燃烧器10的燃料气体，使用了利用氮将LPG(丙烷气体)稀释到10倍而成的稀释LPG (稀释丙烷气体、发热量2400kcal / Nm3)，作为含氧气体使用了空气。分别调整了燃料气体吹入喷嘴12和含氧气体吹入喷嘴13的尺寸，以使朝向燃烧室11的内壁面的切线方向吹入的燃料气体的速度和空气的速度变为在燃烧室11内混合之后的气体速度的大约9倍。
[0110]另外，作为温度调整用气体17，使用了被氮稀释到10倍而成的稀释LPG (稀释丙烷气体)、氮、空气这三种，其吹入量被设为与燃烧排气量相同，调整温度调整用气体吹入喷嘴16的尺寸以使吹入速度变为在燃烧室11内混合之后的气体速度的大约9倍。
[0111]此外，燃烧室11的内径约为200_，为了调查温度调整用气体17的吹入位置的影响，将管状火焰燃烧器10的全长设为3m。
[0112]在不吹入温度调整用气体17的情况下，由于燃烧排气的温度接近2000°C，所以将来自炉体31的燃烧排气利用洒水装置32冷却之后通过烟筒33排出。另外，炉体31整体被耐火物覆盖，配置至上部顶部分与洒水装置32的配管采用水冷结构。在管状火焰燃烧器10的后端设置有观察窗、火花塞、亮度检测器，利用亮度检测器检测熄火，形成瞬间停止供给丙烷气体的机构。
[0113]以下，对调查、确认各管状火焰燃烧器的性能的结果进行叙述。此外，在使用稀释LPG(稀释丙烷气体)、氮、空气中的任一者作为温度调整用气体17的情况下，结果均为相同，这里对使用空气作为温度调整用气体17的情况进行叙述。
[0114]首先，与实施例1相同，为了确认作为本发明的实施方式2的基础的管状火焰燃烧器IOA的性能，进行了改变从燃料气体吹入喷嘴12的设置位置至温度调整用气体吹入喷嘴16的设置位置的距离L的实验。
[0115]其结果是，与实施例1相同地，在距离L为燃烧室11的内径D的2.5倍的情况下，在混合温度调整用气体(空气)的同时熄火。在混合温度调整用气体(空气)的状态下不能利用火花塞点着火。另外，在距离L为燃烧室的内径D的3倍的情况下，若吹入温度调整用气体(空气)，则虽然燃烧，但最长仅连续燃烧20分钟，伴随着熄火必须再次点着火。另一方面，在距离L为燃烧室11的内径D的3.5倍的情况下，即使吹入温度调整用气体(空气)也连续地燃烧，能够确认到至少60分钟的稳定燃烧。另外，在距离L为燃烧室11的内径D的4倍以上的情况下，也能够确认到60分钟以上的稳定燃烧。
[0116]与此相对，为了确认本发明的实施方式2的管状火焰燃烧器10C、10DU0E的性能，在温度调整用气体吹入喷嘴16的正上游侧设置紊流产生机构20 (节流孔21、格栅22、填充层23)，进行了改变从燃料气体吹入喷嘴12的设置位置至温度调整用气体吹入喷嘴16的设置位置的距离L的实验。此外，节流孔21使用开设有内径120mm的孔的环状的陶瓷板。由此，燃烧室11的流路截面积暂时减半，压力损失上升。格栅22使用陶瓷制且纵与横共八条格栅的部件。由此，燃烧室11的流路截面积暂时减半。填充层23通过将直径为燃烧室11的内径D的I / 10的陶瓷粒子烧结五层来进行使用。
[0117]其结果是，在距离L为燃烧室11的内径D的2.5倍、3.5倍的情况下，也均能够确认到60分钟以上的稳定燃烧。
[0118]接下来，将燃料气体改变为高炉气体(发热量760kcal / Nm3)，并且将温度调整用气体17也改变为高炉气体，含氧气体仍然使用空气，然后进行了与上述相同的实验。
[0119]其结果是，在作为本发明的实施方式2的基础的管状火焰燃烧器IOA中，在距离L为燃烧室11的内径D的3倍的情况下，在混合温度调整用气体(空气)的同时熄火。另外，在距离L为燃烧室的内径D的3.5倍、4倍、5倍的情况下，分别最长连续燃烧5分钟、20分钟、60分钟。另一方面，在距离L为燃烧室11的内径D的6倍的情况下，能够确认到60分钟以上的稳定燃烧。
[0120]与此相对，在本发明的实施方式2的管状火焰燃烧器10C、10D、IOE中，在距离L为燃烧室11的内径D的3倍的情况下，最长连续燃烧60分钟。另外，在距离L为燃烧室的内径D的3.5倍、4倍、5倍、6倍的情况下，均能够确认到60分钟以上的稳定燃烧。
[0121]此外，对于将本发明的实施方式2的管状火焰燃烧器10C、10D、10E的温度调整用气体吹入喷嘴16的设置状态(图14)设为其他设置状态(图15、图16)的情况，也进行了与相对于上述管状火焰燃烧器10C、10D、10E (均为图14)所进行的实验相同的实验，在这些情况下，也均得到与管状火焰燃烧器10C、10DU0E (均为图14)相同的结果。
[0122]这样，能够得知本发明的有效性。
[0123]附图标记说明
[0124]10管状火焰燃烧器；
[0125]IOA管状火焰燃烧器；
[0126]IOB管状火焰燃烧器；
[0127]IOB1管状火焰燃烧器；
[0128]IOB2管状火焰燃烧器；
[0129]IOB3管状火焰燃烧器；
[0130]IOC管状火焰燃烧器；
[0131]IOD管状火焰燃烧器；
[0132]IOE管状火焰燃烧器
[0133]11燃烧室；
[0134]12燃料气体吹入喷嘴；
[0135]13含氧气体吹入喷嘴；
[0136]14管状火焰；
[0137]16温度调整用气体吹入喷嘴；
[0138]17温度调整用气体；
[0139]18温度调整用气体的倒流部分；[0140]19燃烧排气；
[0141]20紊流产生机构；
[0142]21节流孔；
[0143]22 格栅；
[0144]23填充层
[0145]25整流板；
[0146]30燃烧试验装置；
[0147]31 炉体；
[0148]32洒水装置；
[0149]33 烟筒。
【权利要求】
1.一种管状火焰燃烧器，其特征在于，具有一端敞开的管状的燃烧室，在该燃烧室封闭端侧，朝向管状火焰燃烧器的内壁面的切线方向设置有吹入燃料气体的喷嘴与吹入含氧气体的喷嘴， 在该燃烧室敞开端侧设置有吹入燃烧排气的温度调整用气体的喷嘴，并且设置有防倒流部件，该防倒流部件防止自吹入该温度调整用气体的喷嘴吹入的温度调整用气体向所述燃料气体吹入喷嘴侧倒流。
2.根据权利要求1所述的管状火焰燃烧器，其特征在于， 所述防倒流部件使来自吹入温度调整用气体的喷嘴的温度调整用气体的吹出方向从与管状的燃烧室的管轴正交的面向下游侧倾斜10°?60°。
3.根据权利要求1所述的管状火焰燃烧器，其特征在于， 所述防倒流部件是将温度调整用气体配置于吹入喷嘴的上游侧的紊流产生机构。
4.根据权利要求3所述的管状火焰燃烧器，其特征在于， 所述紊流产生机构是节流孔、格栅，填充层中的任一者。
5.根据权利要求1所述的管状火焰燃烧器，其特征在于， 所述温度调整用气体吹入喷嘴距燃料气体吹入喷嘴的距离为燃烧室的内径D的2.5?3.5 倍。
6.根据权利要求1所述的管状火焰燃烧器，其特征在于， 所述温度调整用气体吹入喷嘴距燃料气体吹入喷嘴的距离为燃烧室的内径D的3.5?6倍。
7.一种管状火焰燃烧器，其特征在于，具有一端敞开的管状的燃烧室，在该燃烧室封闭端侧，朝向管状火焰燃烧器的内壁面的切线方向设置有吹入燃料气体的喷嘴与吹入含氧气体的喷嘴， 在该燃烧室敞开端侧设置有吹入燃烧排气的温度调整用气体的喷嘴，来自吹入温度调整用气体的喷嘴的温度调整用气体的吹出方向从与管状的燃烧室的管轴正交的面向下游侧倾斜10°?60。。
8.根据权利要求7所述的管状火焰燃烧器，其特征在于， 所述温度调整用气体的吹出方向从与管状的燃烧室的管轴正交的面向下游侧倾斜25。?60°。
【文档编号】F23C3/00GK103857961SQ201280047615
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年9月28日 优先权日:2011年9月28日
【发明者】野内泰平, 石井纯, 浅沼稔, 冈田邦明 申请人:杰富意钢铁株式会社