双端式辐射管燃烧器系统技术方案

本发明专利技术涉及一种Ｕ形辐射管两端分别装有燃烧器的双端式辐射管燃烧器，即使辐射管直径细或尺寸长，也可在辐射管表面温度均匀的同时提高热传递效率。燃烧器配置在辐射管的两端并使其交替燃烧，使燃烧废气和燃烧用空气交替通过蓄热体并将燃烧用空气预热到高温后供给燃烧器。一部分燃烧废气经连接辐射管两端部的废气循环管路向燃烧中的燃烧器侧回流，并将高温燃烧废气与高温燃烧用空气和燃料一起重新供给辐射管内。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及双端式辐射管燃烧器系统，具体涉及一种在两端位于同侧的双端式辐射管的两端配置有使燃烧废气和燃烧用空气交替通过蓄热体而得到的使用高温的燃烧用空气燃烧的辐射管燃烧器的辐射管燃烧器系统。近年来正在试制一种将利用蓄热体回收燃烧废气的显热并用它来进行燃烧用空气的高温预热的蓄热燃烧适用于辐射管燃烧器的技术。例如象图4所示那样，系将辐射管燃烧器102A、102B分别安装在双端式辐射管101的两端并使它们交替燃烧，而使通过辐射管燃烧器101的燃烧废气再通过对侧的处于停止燃烧状态中的燃烧器的气喉103排气的结构。在该系统中，各燃烧器的气喉103分别与蓄热体104连接，燃烧时被用作供给燃烧用空气的通路，燃烧停止时则被用作燃烧废气的排气通路。而在各蓄热体104中，则在燃烧废气通过时对其热量进行回收，而在燃烧用空气通过时则用所贮存的热量将燃烧用空气预热到接近燃烧废气的高温。在这种辐射管燃烧器系统中，辐射管的表面温度均匀化是很重要的。因此，历来是通过一方面提高燃烧用空气的运动量，另一方面设置排气风扇将燃烧废气强制排出使火焰和燃烧气体拉长而使热流束分布平坦化。但考虑到辐射管和蓄热体的压力损失问题，燃烧用空气运动量的提高等是有限度的，难以对辐射管表面温度进行均匀化。尤其是在细直径管和长辐射管的情况下由于压力损失大而不能提高燃烧用空气的运动量，辐射管表面温度的均匀化更为困难。因此，在辐射管燃烧器系统中难以实现细直径管和长辐射管。而且，由于燃烧气体的运动量小，向辐射管的传热以辐射传热为主而对流传热很少，故整体热传递系数很小，热效率很差。另外，由于在使用以往的辐射管燃烧器系统时会产生局部的高温区并使NOx的发生量增多，并因气体中混入水蒸汽而降低火焰温度等不得不考虑低NOx化，因此并不经济。本专利技术的目的在于提供一种即使使用细直径或长尺寸的双端式辐射管也能在辐射管表面温度均匀的同时使热传递效率提高的紧凑的双端式辐射管燃烧器系统。此外，本专利技术的目的还在于减少NOx的发生量。为实现上述目的，本专利技术将燃烧器配置在管子两端同处一侧的双端式辐射管的两端，在使这对燃烧器交替燃烧的同时将燃烧废气从不燃烧一方的燃烧器排出，并在使该燃烧废气和燃烧用空气交替通过蓄热体而将燃烧用空气预热至高温后供给前述燃烧器的辐射管燃烧器系统中设置连接辐射管两端部的废气循环管道并使一部分燃烧废气在辐射管内循环。因此，在该辐射管燃烧器中由于一方燃烧器燃烧时另一方燃烧器侧为强负压，在高流速喷射的燃烧用空气与燃料反应形成火焰的同时燃烧气体被强力引入另一方燃烧器侧。而且，一部分燃烧废气从停止燃烧的燃烧器经蓄热体向辐射管外排出，而另一方面一部分燃烧废气则经废气循环管道被回流到燃烧中的燃烧器侧，高温的燃烧废气与高温的燃烧用空气和燃料一起再次供给辐射管。一部分燃烧废气在辐射管内的强循环使辐射管内包含火焰在内的燃烧废气的运动量增大，从而在对产生局部高温区进行抑制的同时实现辐射管内温度的均匀化。而且由于能在对辐射管的表面温度进行均匀化并提高辐射管表面平均温度的同时增大流动气体量而使对流热传递活跃化并提高热效率。另外，大量的燃烧废气的循环会产生燃烧废气向喷射后燃烧用空气的吸入量，并在引起缓慢燃烧的同时形成很长的火焰及燃烧、气体的流动。另外，本专利技术双端式辐射管燃烧器通过使废气循环管路连接到燃烧用空气喷射口上游侧，并利用燃烧用空气的喷射能量的喷射效果一起流到辐射管内。在这种情况下，经废气循环管路回流到正在燃烧中的燃烧器侧的高温的燃烧废气通过利用被喷射到辐射管内的燃烧用空气的能量的喷射效果与燃烧用空气共同喷射到辐射管内并可靠地产生强循环。此外，本专利技术双端式辐射管燃烧器通过使废气循环管路连接到燃烧用空气喷射口附近并利用燃烧用空气的喷射能量的喷射效果而一起流到辐射管内。在这种情况下，经废气循环管路回流到正在燃烧中的燃烧器侧的高温的燃烧废气被诱导到燃烧用空气的流动中并与燃烧用空气共同被喷射到辐射管内并可靠地产生强循环。而且，本专利技术在采用上述技术方案的双端式辐射管燃烧器系统中，将比燃料更高速度喷射燃烧用空气的喷嘴与喷射燃料的喷嘴平行配置，而且在用耐火材料将其围绕的同时在形成燃料喷嘴的喷射口的端面与形成空气喷嘴的喷射口的端面间设置台阶并使上述燃料喷嘴侧的端面凸出于空气喷嘴侧的端面。在这种情况下，台阶部分产生负压并从废气循环管路强力诱导高温的燃烧废气，在使之喷射到辐射管内的同时其一部分吸入与燃料气体混合前的燃烧用空气，使燃烧用空气的氧气浓度降低。而在燃料喷射端面下游将燃料诱导并跟随混合到燃烧用空气的流动中。另一方面，沿燃烧用空气喷出端面与燃料喷出端面的台阶部分的面流动的一部分燃烧用空气在靠燃料喷出端面的台阶附近稳定地形成与燃烧用空气流动相反方向的涡流，混入一部分燃料后，形成作为火种的火焰。为此一面引起稳定的缓慢燃烧，一面高速喷出的高温的燃烧用空气与被诱导到其中的燃料和燃烧废气强制混合后形成具有很大容量的火焰和燃烧气体流。本专利技术第一技术方案的双端式辐射管燃烧器系统由于一部分燃烧废气从燃烧停止中的燃烧器经蓄热体排出辐射管外，另一方面，一部分燃烧废气经废气循环管路回流到正在燃烧中的燃烧器侧，高温的燃烧废气与高温的燃烧用空气和燃料一起重新向辐射管内供给，从而使辐射管内包含火焰的燃烧气体的运动量增大，并在对产生局部高温区进行抑制的同时实现辐射管内温度的均匀化。而且由于能在对辐射管的表面温度进行均匀化并提高辐射管平均表面温度的同时增大流动气体量而使对流热传递活跃化，提高热效率。另外，大量的燃烧废气的循环会产生燃烧废气向喷射后燃烧用空气的吸入量，并在引起缓慢燃烧的同时形成很长的火焰及燃烧气体的流动。其结果是与以往的双端式辐射管相比减少了做相同工作所需的燃料并相应提高了燃料消耗率。此外，以往不可能的细直径、长尺寸的双端式辐射管的实用化也成为可能。而且，由于辐射管表面温度的均匀化效果，可使辐射管寿命延长和材料成本低廉化。在确保同样管子寿命的情况下降低辐射管的材料成本。本专利技术第2技术方案的特征在于经废气循环管路回流到燃烧器侧的高温的燃烧废气通过利用在辐射管内喷射的燃烧用空气的能量的喷射效果而与燃烧用空气共同被喷射到辐射管内并可靠地引起强循环。本专利技术第3技术方案的特征在于，经废气循环管路回流到正在燃烧中的燃烧器侧的高温的燃烧废气被诱导到燃烧用空气的流动中而与燃烧用空气共同被喷射到辐射管内并可靠地引起强循环。本专利技术第4技术方案的特征在于，燃烧用空气喷出附近的台阶部分产生负压并从废气循环管路强力吸引高温的燃烧废气使其一面与燃烧用空气混合一面向辐射管内喷射，另外，由于一部分燃烧用空气在燃料喷出口附近稳定地形成与燃烧用空气流动相反方向的涡流，并混入一部分燃料后形成作为火种的火焰，在燃烧用空气在与燃料混合前一面使废气充分吸入而产生稳定而又缓慢的燃烧，一面形成运动量很大的火焰及燃烧气体流。因此能以均匀的热通量在辐射管内燃烧，防止以往燃烧器中产生的局部加热，能延长辐射管的寿命。而且因大量燃烧废气吸入而产生的缓慢燃烧能抑制NOx的产生。附图简单说明附图说明图1为表示本专利技术双端式辐射管燃烧器系统一实施例的概略构成图。图2为表示图1中燃烧器部分具体结构的剖面图。图3为表示另一燃烧器系统实施例的概略剖面图。图4为适用蓄热燃烧的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双端式辐射管燃烧器系统，在辐射管两端位于同侧的双端式辐射管的两端配置燃烧器，在使这对燃烧器交替燃烧的同时将燃烧废气从未燃烧一方的燃烧器排出，并使该燃烧废气和燃烧用空气交替通过蓄热体而将燃烧用空气预热至高温后供给所述燃烧器，其特征在于，设有连接所述辐射管的两端部的废气循环管道，并使一部分燃烧废气在辐射管内循环。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：西山智彦，三谷和久，田中良一，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，日本热炉工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]