专利名称:直接焰式还原气氛加热燃烧器的制作方法
本发明是关于直接焰式还原气氛加热燃烧器方面的技术，这种燃烧器用于加热钢材等。
由于这种燃烧器配置在钢材的连续退火炉、连续热浸镀(镀锌、镀铝等)设备等的加热段，所以可以使钢材在无氧化状态下进行加热。
对于带钢的连续退火炉和连续热浸镀设备的加热段，要求进行直接焰式无氧化加热。
过去大家熟悉的用于进行直接焰式无氧化加热的燃烧器，一种是将火焰喷在带钢上，主要借助于对流传热的方式加热带钢的高速喷射燃烧器;另一种是使烧咀砖的内面达到高温，主要借助于内面辐射传热的方式加热带钢的辐射式杯形燃烧器。
其中，上述的高速喷射燃烧器的特点是混合气体在燃烧室内燃烧，这种高温燃烧的气体以高速从缩小了颈口的喷出口喷出，靠高热流束在较低的温度范围内使物体升温。而燃烧反应过程中的火焰直接喷在带钢上，由于该火焰中存在O2、O和OH等，所以，不用说无氧化，即使避免微氧化也是不可能的。
另一种燃烧器-辐射式杯形燃烧器的特点是为了进行快速燃烧反应，使空气和燃气预先混合成为混合气体，这种混合气体在烧咀砖的半球状凹部急速燃烧，使烧咀砖内面达到高温，所以主要是靠其内面的辐射传热进行加热，靠高温热流束在高温范围内使物体升温。这样燃烧器中，燃料气体在空气比小于1.0的状态下进行燃烧。燃烧气体中含有CO、H2等还原性未燃成分，这种燃烧气体接触在带钢上，可以实现带钢的无氧化加热乃至还原气氛加热。
虽然这种辐射式杯形燃烧器适用于无氧化加热，但是，由于这种燃烧器采用了预先混合方式，把高温预热空气预先和燃气混合是危险的，所以不能进行空气预热是这种燃烧器的缺点。因此不能采用空气预热方式回收排气的显热。为了节约能源，必须寻求其他的排气显热回收手段。然而空气预热对提高火焰温度是有效的，而提高火焰温度也有利于强化上述的CO、H2等的还原作用。因而，不能进行空气预热，从无氧化加热的观点看是不好的。另外，为了防止回火还必须预备混合器和安全装置，又增加了设备投资。
加之，由于这种燃烧器燃烧用的空气不能进行预热，进行无氧化加热时的温度应低于750℃，不适用于需要在更高温度范围内进行的加热，这也是缺点之一。
对于以前的燃烧器存在的问题，已在特开昭58-107425和特开昭60-26212中公布了专利申请项目。这些申请专利的燃烧器，在一端开口的筒形烧咀砖的内壁上，在圆周方向上等间隔地设置数个燃烧用空气喷出口，同时在烧咀砖的内部中心处，设置燃气喷出口，並使燃烧用空气从喷出口中喷出的方向和燃烧器内圆周切线的夹角小于60°。这类燃烧器的优点是不必使燃气和空气进行预混合，因此能够高效地加热带钢。但是这种燃烧器在无氧化状态下加热带钢的火焰区不稳定，其火焰区窄，还难以肯定是否十分适用于实际生产。
本发明就是为克服以上燃烧器存在的缺点，提供一种经过改进的这种燃烧器。
本发明的目的是提供在无氧化的还原气氛状态下加热钢材的直接焰式还原气氛加热燃烧器。
本发明的其他目的，是提供使用预热空气的直接焰式还原气氛加热燃烧器。
为达到上述目的，本发明的燃烧器，在前端开口的筒形烧咀砖的内壁圆周方向上，等距离设置数个燃烧用空气喷出口。在烧咀砖内中心部位，设置燃气喷出口，並且，燃烧用空气喷出口和燃气喷出口制作成如下形状。
(a)燃烧用空气喷出口作成使空气喷射方向与燃咀砖内圈切线的夹角小于60°。
(b)燃气喷出口和燃烧用空气喷出口在燃烧器轴线方向上的距离N，以燃气喷出口在空气喷出口的外侧(近烧咀砖口一端)时为(-)，相反为(+)，取N为-0.1D～+0.4D(D为燃烧器内径)。
(c)自燃烧用空气喷出口到烧咀砖口的距离L取为0.6D～3D(D为燃烧器内径)。
这种结构的加热燃烧器，在使用时使空气比小于1.0，在火焰中，在一定范围内，形成非平衡区。就是说，用这种加热燃烧器，由空气喷出口喷出的燃烧用空气，和由燃烧器中心部位喷出的燃气进行急速燃烧，在燃烧器开口外一定的范围内，形成含有大量燃烧中间产物(中间离子、游离官能团等)而不含未反应游离氧的区域，亦即形成宽范围的稳定非平衡区。第一图表示用离子探针测量这种加热燃烧器形成的火焰非平衡区的测定结果，探针的测定电流大，则离子浓度大，这意味着燃烧中间产物含量大。所以，在燃烧口外一定的范围内形成非平衡区;在非平衡区外形成含有CO2、H2O、N2等的亚平衡区。
第二图表示这种加热燃烧器的还原气氛加热特性，亦即可保持无氧化或还原气氛加热的极限温度(加热普通钢薄板的极限温度)。因此本发明的加热燃烧器，在空气比为0.85～0.95时，可在900℃内对带钢进行无氧化加热。
下面对于为什么要给予上述(a)～(c)的限制数值作说明。
关于(a)前述空气喷出口的喷射方向，相对于烧咀砖内圈切线保持一定角度，这是为了使燃烧用空气在烧咀砖内产生旋流，由于这种旋流的作用，在燃烧器内形成负压，负压使燃烧气循环流动，因而促进燃烧，于是可以形成最令人满意的非平衡区。该空气喷射角小于60°，最好是取20°～40°，可使空气旋流稳定。
关于(b)燃气喷出口和空气喷出口在燃烧器轴向的距离为N，当此N为(-)时，燃气的温度高，而且在大范围内大量分布有燃烧中间产物，但是出现沿燃烧器轴线方向长距离地分布游离O2(未反应的O2)的倾向。按本发明的目的，要求恰当地形成非平衡区，需要将燃烧器轴线方向上残留分布游离O2的距离缩到最小，要求其极限N值为-0.1D。
当燃气喷出口和空气喷出口在燃烧器轴向上的距离N为-0.25D时，测试得到下述关系，亦即在燃烧器的轴线方向上烧咀砖内某一点距燃烧器口处的距离，与该点处的烧咀砖内的温度、O2浓度、离子浓度的关系，表示于第三图。由图可见，当N为(-)时，游离O2在轴线方向上残留的距离Lo很长。
第四图表示燃气喷出口与空气喷出口在燃烧器轴线方向上的距离N与游离O2在此轴线方向上的残留距离的关系，由图证明，若N为负值，且其绝对值比-0.1的绝对值更大时，Lo将急增，因此当N为负值时，-0.1是其极限负值，即不应小于-0.1。第五图表示当N＝+0.1时所测得的下述关系，亦即在燃烧器轴线方向上，烧咀砖内某一点距燃烧器口处的距离，与该点处的O2浓度、离子浓度、燃气浓度的关系。
根据第四图和第五图，N若为(+)值，O2的浓度不再是个问题，在距燃烧器口的距离大于0.5D时即形成所需要的非平衡区。
若N为(+)值，即可形成所要求的非平衡区。但是，一旦N大于+0.4D，空气与燃气的混合效果不佳。对于本发明的燃烧器来说，燃气自急速空气旋流的中心部喷出，从而促使空气与燃气混合。然而将N值取得过大，这种混合作用反而不佳，不能稳定地形成所要求的非平衡区。所以N的正值应以+0.4D为极限值(即不大于+0.4D)。
根据以上第四图、第五图所示的理由，对于燃气喷出口与空气喷出口在燃烧器轴线方向上的距离，应取在-0.1D～0.25D之间。
此外，N值增大，则烧咀砖内底面的温度上升。第六图表示距离N与烧咀砖内底面的温度Tb的关系。当N为+0.25D时，Tb为1400℃，一般说来，普通耐火材料可用于这一温度范围内。而当N为+0.4D时，烧咀砖内底面的温度上升到1800℃，在这种情况下，烧咀砖要用高耐蚀材料。
关于(c)空气喷出口到烧咀砖口的距离L与非平衡区的形成范围有密切关系。L值不应大于3D，L一旦超过3D，非平衡区仅仅形成在靠近烧咀砖开口处。另一方面，L小于0.6D时，火焰在邻近烧咀砖开口处呈花瓣形，在燃烧器轴线上不能稳定地得到非平衡区。因此L值取在0.6D～3.0D之间。
在薄钢板连续加热时，如果烧咀砖口与钢板不保持一定距离(通常应大于100mm)，在通过板中，钢板可能与燃烧器相撞碰。所以，非平衡区形成的范围应包括带钢通过板的位置，带钢通过板的位置是根据自燃烧器口起所定的距离安置的。空气喷出口与烧咀口的距离L和燃烧口距非平衡区末端(非平衡区的另一端在燃烧器内，例如第五图的A点)的距离LR的关系，表示于第七图。由图说明，L大于3D时，仅仅在烧咀砖口附近形成非平衡区，再距烧咀砖口远一点处，几乎不形成非平衡区。随着L变小，非平衡区的形成范围扩大，当L＜0.6D时(图中x)火焰在烧咀砖口附近变成花瓣形放射状火焰，在燃烧器轴线上不能稳定地形成非平衡区。根据上述理由，自空气喷出口至烧咀砖口的距离L，取在0.6D～3.0D之间。
第八图和第九图表示实施本发明的一个实例。图中1是构成燃烧器主体部分的筒形(圆筒状)烧咀砖，其一端有开口(烧咀砖口)5。在该烧咀砖的内壁6的圆周方面上，等距离设置数个燃烧用空气喷出口2，在烧咀砖内底面的中心部位设置燃气喷出口3，在本实施例中，燃气喷咀7突出于烧咀砖内底面4，在该燃气喷咀的四周，等距离地设置数个燃气喷出口3，其喷射方向为烧咀砖的直径方向。
在如此结构的燃烧器上，燃烧用空气喷出口2和燃气喷出口3，制作成如下形状。
(a)燃烧用空气喷出口3，作成使空气喷射方向与烧咀砖内圈切线的夹角Q1小于60°。
(b)燃烧喷出口和燃烧用空气喷出口，在燃烧器轴线方向上的距离为N，N以燃气喷出口3在燃烧用空气喷出口2的外侧(近烧咀砖口一端)时为(-)，相反为(+)，取N为-0.1D～+0.4D(D为燃烧器内径)。
(c)自燃烧用空气喷出口2到烧咀砖口的距离L，取为0.6D～3D(D为燃烧器内径)。
上述的(a)～(c)的结构的有关详细说明，与前述过的相同。
第十图和第十一图表示实施本发明的另一实例。例中，使燃烧用空气喷出口2的喷射方向与烧咀砖的内圈切线的夹角Q1小于60°，並且与烧咀砖的直径夹角Q2小于30°，喷出方向偏向烧咀砖口方面。也就是说，在本实例中，燃烧用空气的喷出方向，除前述的角度Q1以外，还加上一个与烧咀砖直径夹角为Q2的、向燃烧器开口方向倾斜的螺旋角。由于这样的结构，自燃烧器口喷出的火焰，其温度分布更均匀。火焰温度均匀，又有利于恰当地控制还原特性和加热特性的变化。
上述本发明的加热燃烧器，由于使空气喷射方向带有角度Q1，在烧咀砖内形成燃烧用空气旋流而实现急速燃烧，形成含有中间反应生成物的还原区。在这种情况下，若只带有角度Q1，则沿燃烧器圆周方向向烧咀砖口内供给的燃烧用空气，其回旋力过强，在火焰中形成强负压区，此时会使火焰温度分布不均匀。在本实例中，使空气喷射方向向燃烧器口方向倾斜，为的是减弱径向回旋力，而使火焰温度分布均一。
为使温度分布在一定程度上保持均匀，上述空气的喷射角Q2，通常应确保大于10°。但是过大就不能得到径向回旋力，原来希望的急速燃烧不能得到保证，其火焰过长，不能获得稳定的非平衡区。尤其是，如第十二图所示的Q2一旦超过30°，则火焰明显伸长，非平衡区变得极不稳定，所以Q2应小于30°。图十三表示本例中的加热燃烧器(Q1∶30°，Q2∶15°)和如图八所示的空气喷射方向未加Q2的加热燃烧器(Q1∶30°，Q2∶0°)，二者在直径方向上的燃气温度分布情况。图中，以虚线a和实线b，分别表示本实例的燃烧器和第八图所示结构的燃烧器的情况。第八图所示的燃烧器，在燃烧器中心部位形成负压，温度大幅度地下降。相对于此，本实例中的燃烧器，这一温度下降问题得到改善，而在直径方向上获得以较均匀的温度分布。
第十四图和第十五图表示实施本发明的其他实例，烧咀砖内壁6的开口端扩大直径而带有扩张角α，于是成为锥形内壁，构成带有扩张角α的内壁的位置，至少要比设置空气喷出口的位置更靠近烧咀砖口。由于带有扩张角，扩展了由燃烧器喷出的火焰，因而可以扩大对钢板等的加热面积。
本发明的加热燃烧器，如后所述，在烧咀砖内腔产生燃烧用空气旋流，由此旋流形成空气与燃气的循环区，借助于这个循环区进行急速燃烧。这里，上述内壁6的扩散α变得过大，则在燃烧器外部形成如第十六图所示的循环区(负压区)，进而不能进行稳定的急速燃烧。就是说，这个循环区支配着急速燃烧，尽可能在烧咀砖内形成这个循环区，与在燃烧器出口处稳定地形成还原气氛加热用的非平衡区，是密切相关的。
第十七图表示这一扩张角与循环区起点位置P(参看第十六图)的关系，x/L＝1就意味着循环区起点与燃烧器口5处于同一位置。由此可知，扩张角为25°左右时，循环区起点在燃烧器口附近，所以扩张角应小于25°。
第十八图所示的实例是，除带有烧咀砖内壁扩张角α外，还带有燃烧用空气喷出口2的倾斜斜角Q2。
在以上所述的第八图及第九图所示的结构、第十图及第十一图所示的结构、第十四图及第十五图所示的结构、第十八图所示的等各类情况下，燃气喷出口3在烧咀砖的内部的位置，可以设置成使燃气沿燃烧器的轴线方向(燃烧器开口方向)喷射，如第十九图所示。由于使燃气沿轴线方向喷射，减少了空气的回旋力，可以使燃烧器火焰温度在直径方向上均匀分布。第十三图中的点划线c，表示将第十九图的构造应用于第十图及第十一图中的燃烧器时，燃烧器的火焰温度在直径方向上分布的情况。由曲线可以看出，与原来的实例比较，温度分布更均匀。
在某些情况下，也可以设置成如第二十图和第二十一图所示的结构，燃气喷出口3将燃气沿倾斜方向喷出。当然，燃气喷出口3的设置，也可以将上述的第八图和第十八图所示的形式、第十九图所示的形式、第二十图以及第二十一图所示的形式予以适当地组合，例如设置成如下结构在燃气喷咀的四周配置数个喷出口，在燃气喷咀的前部配置一个或数个喷出口。
第二十二图和第二十三图中，在烧咀砖内部中心部位凸出的燃气喷咀7的四周，等距离地设置数个燃气喷出口3，並且把燃气喷出口3设置成使燃气喷射方向与该处的燃气喷咀外圆周切线不成直角，同时，使由此形成的燃气流与燃烧用空气喷出口2喷出的空气流，二者旋流方向相反。
在本发明中，燃烧用空气喷出口2，设置成使空气喷射方向与烧咀砖内面的切线夹角Q1小于60°，正对着这样的燃烧用空气喷出口2，在燃气喷咀7的四周设置燃气喷出口3，如第二十四图(b)所示，燃气喷射方向与燃气喷咀外周切线不成直角，同时，如此产生的燃气流与燃烧用空气喷出口2喷出的空气流，反向旋流，亦即形成与空气旋流反向冲击的燃气旋流。
由于形成这种与燃烧用空气喷出口2喷出的空气旋流反向冲击的燃气旋流，由燃烧器口5喷出的火焰，其温度分布均匀。由于火焰温度分布均匀，又可以有效地控制还原特性和加热特性的变化。若向上述的烧咀砖内供给燃烧用空气的喷出方向，仅倾斜角度Q1，即只沿燃烧器圆周方向喷入空气，则使空气的回旋力过强，在火焰中产生强负压区，结果使火焰分布不均。在本实例中由于形成与空气旋流反向的燃气旋流，减弱了空气流的径向回旋力，有利于使火焰温度均匀分布。
第二十四图(b)所示的本实例的加热燃烧器与第二十四图(a)所示的其他实例的燃烧器，二者的径向燃气温度分布情况，表示于第二十五图。图中，点划线b表示本实例的燃气温度径向分布。实线a表示上述其他实例的燃气温度径向分布。由图清楚地表明，实线a的燃烧器，在燃烧器中部，由于出现负压，温度大幅度地下降。相对于此，本实例的燃烧器，这种温度下降的情况得到改善，在直径方向上温度分布比较均匀。
即使在本实例的结构中，燃烧用空气喷出口2的空气喷射方向和燃气喷出口3的燃气喷射方向，也有多种。如第十图和第二十图所示，相对于烧咀砖直径，偏向燃烧器口一端，使其有一个倾斜角，可以使空气旋流缓和，使燃气温度分布均匀。在本实例的结构中，如第十四图所示的烧咀砖，在燃烧用空气喷出口接近烧咀砖开口的一边的内壁上，将燃烧器内经沿燃烧器开口方向扩大，使其有扩张角α，由于具有这种扩张角α，扩展了燃烧器口喷出的火焰，扩大了对钢板等的加热面积。
第二十六图以后的各个实例，在前端开口的筒形烧咀砖1的壁体内，沿燃烧器圆周方向，设置燃烧用空气环形通道8，並且设置数个燃烧用空气喷出口2，将环形通道8与燃烧器内部连通。如此制作成的燃烧用空气喷出口2，其喷射空气的方向，与烧咀砖内壁圆周切线的夹角小于60°。
在第二十六图和第二十七图的实例中，在烧咀砖1的壁体内，沿燃烧器圆周方向设有燃烧用空气的环形通道8。在本实例中，在圆周上设置相对的两个环形通道8。每个环形通道的宽度在燃烧器圆周方向上(第二十七图中顺时针方向)制成细窄的前端，在其角端制成与烧咀砖内部相连通的燃烧用空气喷出口2。各环形通道后端口，与设置在烧咀后部的空气室9相通，形成向环形通道8送入空气的空气进口81。
第二十八图和第二十九图表示其他实例，在燃烧器圆周方向上部分地、上下重叠地设置四个与上述实例相同的环形通道8，在各环形通道8的末端位置，设置燃烧用空气喷出口2。
在以上第二十六图和第二十七图、第二十八图和第二十九图的各个实例中，还在环形通道8的通道上开设燃烧用空气喷出口2。
第三十图和第三十一图表示其他实例。实例中，在燃烧器圆周上，将环形通道设置成一条螺旋形通道，在这种螺旋形环形通道的长度方向上，等间隔地设置燃烧用空气喷出口2。在本实例中，在通道内的各个燃烧用空气喷出口2处，安置分流导板10。
在上述的三个实例中，由于燃烧用空气在上述的环形通道内流动，获得在燃烧器圆周方向的回旋力。由燃烧用空气喷出口喷出的空气，在燃烧器内部回旋流动。这种旋流，使燃烧器内部形成负压区。该负压使燃气进行再循环而促进燃烧，使之形成良好的非平衡区。尤其在本实例中，在空气喷出前，在环形通道8内形成旋流，从空气喷出口将通道中的旋流导入燃烧器内，在燃烧器内侧形成运动能量很大的空气旋流。
第三十二图至第二十四图表示几个变型实例。其中第三十二图所示的燃烧器，在燃气喷咀7的周围设置燃气喷出口3，喷出口喷出的燃气方向，与燃气喷咀外圆周切线不成直角，因此燃气旋流与来自燃烧用空气喷出口2的空气旋流方向相反，也就是形成与空气旋流反向冲击的燃气旋流。第三十三图中，在烧咀砖的内部，将燃气喷出口设在燃气喷咀的前端面上，使燃气沿燃烧器轴线方向(燃烧器出口方向)喷射。
由于燃气沿轴线方向喷射，减小了空气的回旋力，可以达到与第三十二图中所示的实例的同样效果。
燃气喷咀7上的燃气喷出口3，其喷射燃气的方向，例如正象第二十图和第二十一图所示的，相对于燃烧器轴线方向，以一定的角度向外倾斜。在这样的结构中，燃气喷出口3的喷射方向，具有如第32图中所示的角度，燃气流形成与空气旋流反向冲击的燃气旋流。
还可以将第一图、第三十三图、第二十图中分别表示的结构，予以适当组配，开设燃气喷出口3，这与先前叙述过的实例是一样的。
第三十四图中，将燃烧器开口的一端内径扩大，一直扩到燃烧用空气喷出口的外侧，即靠近燃烧器开口的一侧，使内壁上形成一个扩张角α。
上述第三十二图至第三十四图所示的结构的作用，与先前所述的各实例相同。
作为上述本发明实施方式的变型实例，可以例举添置等离子体发射注入装置的燃烧器。
第三十五图表示这种实例，图中，在燃气喷咀7的中心部位，安装了一对电极11，即一个空心圆棒和一个插于其中的芯棒，供给到两极缝隙间的等离子气体P，由喷咀前端的喷出口12，喷向燃烧器内。
由于附装了这种等离子体注入装置，提高了火焰温度，可以用高温火焰直接加热钢材。向喷咀中供给的等离子气体，在两极间加热到超高温，进行离子射流，在燃烧器内部旋流的火焰被注入了等离子。等离子体射流注入离子，使火焰温度达到2000℃以上，用这样的火焰直接加热钢材，大大提高了钢材加热效率。
等离子气体可以使用H2、Ar、N2、He、CH4，以及O2等单一气体，或者使用炼铁过程中的副产品炼焦炉煤气、高炉废气、转炉废气等。
第三十五图、第三十六图表示通过实验求得的下述关系，即烧咀砖出口附近的火焰温度和钢板的无氧化还原气氛加热极限温度的关系。
实验中，燃烧时的空气比为0.9，燃料使用炼焦炉煤气。在附加等离子气体时，使用炼焦炉煤气作为等离子气体。其供给量为全部燃气量的10%。用通入的电流的功率控制等离子强度，本实验中用电功率为0.5KW～3.2KW。
图中O符号点是使用焦炉煤气和常温空气取得的结果;X是使用焦炉煤气和预热空气取得的结果，△是使用焦炉煤气-等离子体-预热空气取得的结果。预热空气温度为400℃和600℃。由于附加了等离子体，使火焰温度达到2200℃，可以肯定，钢的无氧加热温度可以升到1200℃。
对于燃烧器来说，装上这种等离子气体发射机构是容易做到的，只需在上述各实例的燃烧器结构中，在燃气喷咀7内安一对电极，並且，除设置燃气喷出口外，再设置上等离子气体射流口。
以下对各图简单说明第一图表示，对本发明的加热燃烧器非平衡区形成范围进行测试，得到的座标曲线图。第二图表示同第一图的加热燃烧器的还原气氛加热特性，亦为座标曲线图。第三图至第七图是表示加热燃烧器特性的座标曲线图，其中，第三图表示，当燃气喷出口和空气喷出口在燃烧器轴线方向上的距离N为-0.25时，距燃烧器口的距离和该距离处的燃气温度、O2浓度、离子浓度的关系曲线;第四图表示，当燃气喷出口和空气喷出口在燃烧轴线方向上的距离为N，游离氧在轴线方向上的残留距离为Lo时，N与Lo的关系曲线。第五图表示距离N为+0.1D，距燃烧器口处的距离为L时，L与该处的温度、O2浓度、离子浓度的关系曲线;第六图表示燃气喷出口与空气喷出口的距离N，与烧咀砖后壁温度Tb的关系曲线;第七图表示自空气喷出口至燃烧器口的距离L，与非平衡区末端的距离LR的关系曲线。
第八图和第九图是本发明加热燃烧器的实例，其中，第八图为纵剖面图;第九图为第八图的Ⅸ-Ⅸ剖面图。第十图和第十一图是本发明的加热燃烧器的其他实例，其中，第十图为纵剖面图;第十一图是第十图的Ⅺ-Ⅺ剖面图。第十二图和第十三图是第十图和第十一图所示的加热燃烧器的还原气氛加热特性曲线，其中，第十二图表示空气喷射角θ2与火焰长度的关系曲线，第十三图表示本实例的加热燃烧器与其他实例的加热燃烧器，它们的燃烧器直径方向上的温度分布曲线。第十四图及第十五图表示本发明的加热燃烧器的其他实例，其中，第十四图为纵剖面图;第十五图为第十四图的Ⅵ-Ⅵ剖面图。第十六图，是第十四图及第十五图所示实例的加热燃烧器，其形成的循环区的示意说明图。第十七图表示第十四图与第十五图所示实例上的锥角α，与第十六图中的X/L的关系曲线(循环区起点位置为P点)。第十八图为本发明加热燃烧器的其他实例的纵剖面图。第十九图是本发明的加热燃烧器燃气喷咀其他实例的纵剖面图。第二十图和第二十一图表示本发明的加热燃烧器喷咀的其他实例，其中，第二十图为纵剖面图;第二十一图为正视图。第二十二图和第二十三图表示本发明的加热燃烧器的其他实例，其中，第二十二图为纵剖面图;第二十三图为第二十二图中的ⅩⅫ-ⅩⅫ剖面图。第二十四图中，(a)和(b)分别表示其他实例的加热燃烧器与第二十二图、第二十三图所示实例的加热燃烧器，二者的燃烧用空气和燃气的喷出方向。第二十五图表示本实例的加热燃烧器与其他实例的加热燃烧器，其燃烧器直径方向上的温度分布曲线。第二十六图和第二十七图表示本发明的其他加热燃烧器实例，其中，第二十六图为纵剖面图;第二十七图为第二十六图的ⅩⅩⅦ-ⅩⅩⅦ剖面图。第二十八图和第二十九图是本发明的加热燃烧器的其他实例图，其中第二十八图为纵剖面图;第二十九图为第二十八图的ⅨⅩⅩ-ⅨⅩⅩ剖面图。第三十图与第三十一图为本发明的加热燃烧器的其他实例，其中，第三十图为纵剖面图，第三十一图为第三十图的ⅩⅩⅪ-ⅩⅩⅪ剖面图。第三十二图表示本发明加热燃烧器的其他实例的横剖面图。第三十三图是与第三十二图同一实例的纵剖面图。第三十四图是本发明加热燃烧器的其他实例的纵剖面图。第三十五图是本发明加热燃烧器的其他实例的纵剖面图。第三十六图表示第三十五图中的实例与其他实例，它们的加热特性对比曲线图。
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权利要求
直接焰式还原气氛加热燃烧器的特征在于1、在前端开口的圆筒烧咀砖的内壁圆周方向上，等间隔地设置数个燃烧用空气喷出口，在烧咀砖内中心部位，设置燃气喷出口，而且，燃烧用空气喷出口和燃气喷出口按下述规定设置(a)燃烧用空气喷出口作成使空气喷出方向与烧咀砖内圈切线的夹角小于60°。(b)燃气喷出口和燃烧用空气喷出口在燃烧器轴线方向上的距离N，以燃气喷出口在空气喷出口的外侧(靠近烧咀砖口一端)时为(-)，相反为(+)，取N为-0.1D～+0.4D(D为燃烧器内径)。(c)从燃烧用空气喷出口至烧咀砖口的距离为L，取L为0.6D～3D(D为燃烧器内径)。2、按权利要求
1所述的直接焰式还原气氛加热燃烧器的特征在于燃烧用空气喷出口沿着烧咀砖的横断面喷出空气。3、按权利要求
1和2所述的直焰式还原气氛加热燃烧器的特征在于燃烧用空气喷出口的喷射方向和烧咀砖内圈切线的夹角小于60°，而且喷出方向向烧咀口方向偏斜，与烧咀砖直径的夹角小于30°。4、按权利要求
1、2担3所述的直接焰式还原气氛加热燃烧器的特征在于将燃烧器的开口一端的内径扩大，扩大面至少要延伸至烧咀砖内的燃烧用空气喷出口的外侧(靠近烧咀砖口的一侧)，使烧咀砖内壁上形成扩张角。5、按权利要求
1、2、3和4所述的直接焰式还原气氛加热燃烧器的特征在于在烧咀砖中心部位设置凸出的燃气喷咀，沿着燃气喷咀的周围，等间隔地设置数个燃气喷出口，並使燃气的喷出方向和燃气喷咀外圆周的切线之间的夹角不等于90°，而由此形成的燃气旋流和燃烧用空气喷出口喷出的空气旋流，二者旋流方向相反。6、按权利要求
1、2、3、4和5所述的直接焰式还原气氛加热燃烧器的特征在于在前端开口的圆筒形烧咀砖的壁体内，沿着燃烧器的圆周方向，设置燃烧用空气的环形通道，同时设置使该环形通道和燃烧器内部连通的数个燃烧用空气喷出口。7、按权利要求
1、2、3、4、5和6所述的直接焰式还原气氛加热燃烧器的特征在于设置等离子喷射机构，使等离子气体达到高温，並向燃烧器内喷射高温等离子流。8、按权利要求
1、2、3、4、5、6和7所述的直接焰式还原气氛加热燃烧器的特征在于在燃气喷咀内设置一对加热等离子气体的电极，在燃气喷咀上，除设置燃气通道和喷出口外，再另设置等离子气体的通道和喷射口。
专利摘要
直接焰式还原加热燃烧器的特征在于在前端开口的筒形烧嘴砖内壁圆周方向上等间隔设置数个燃烧用空气喷出口，在烧嘴砖内中心部位设置燃气喷出口，其设置关系为空气喷出口作成使空气喷出方向与烧嘴砖内壁圆周切线夹角小于60°；燃气喷出口和空气喷出口在轴线上的距离N，以燃气喷出口在空气喷出口的外侧(近烧嘴砖口一端)时为(-)，相反为(+)，则N为-0.1D～0.4D；自空气喷出口到烧嘴砖口的距离L取为0.6D～3D(D为燃烧器内径)。
文档编号F23D14/24GK86102828SQ86102828
公开日1986年12月17日 申请日期1986年4月25日
发明者福田修三, 阿部正广, 福中司郎, 中山道夫, 有马兴一郎, 松山峻, 松井考三 申请人:日本钢管株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan