辐射管燃烧器、辐射管及辐射管燃烧器的设计方法技术

本发明专利技术提供能够通过简易的构成减少NOx的产生的辐射管燃烧器及辐射管。插入至具有椭圆形状的开口截面的管(1)的气体喷射部(2A)中，二次燃烧用空气喷嘴(21)配置于中央部、并以包围二次燃烧用空气喷嘴(21)的方式配置有多个一次燃烧用空气喷嘴(22)和多个燃料气体喷嘴(23)。以将椭圆的短径的轴即短轴(X)以椭圆的中心为中心(P)倾斜

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】辐射管燃烧器、辐射管及辐射管燃烧器的设计方法


[0001]本专利技术为涉及辐射管的技术。

技术介绍

[0002]辐射管是将燃料气体和燃烧用空气从辐射管燃烧器的气体喷射部供给于管内并使其燃烧，由利用产生的燃烧气体进行了加热的管带来的热对存在于管外的被加热物进行间接加热的装置。因此，由于辐射管燃烧空间有限，仅凭辐射管无法有效地将热用尽，多使用同流换热器、蓄热燃烧器等各种余热回收装置，以燃烧用空气的预热的形式进行热回收。
[0003]此处，辐射管存在下述课题：于管内产生的燃烧气体通过管内而被排出，但若燃烧气体的温度上升，则有害的氮氧化物(以下称作NOx)的生成量增加。因此，有时为了抑制NOx排放量，会限制余热回收量。
[0004]以往，作为减少辐射管中NOx的产生的技术，例如有专利文献1、专利文献2中记载的技术。
[0005]专利文献1中公开了通过使用风扇将废气混入燃料气体或二次燃烧用空气中从而降低燃烧速度以减少NOx的产生的技术。另外，专利文献2中公开了利用催化剂将产生的NOx净化。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特开昭63
‑
113206公报
[0009]专利文献2：日本特开2017
‑
219235号公报

技术实现思路

[0010]专利技术所要解决的课题
[0011]然而，专利文献1中需要用于将废气引导至燃料气体或二次燃烧用空气的风扇。例如，若为每个辐射管设置风扇，则会对维护性能造成影响。另外，专利文献1的构成中也具有辐射管因设置风扇而相应地变得大型化的课题。
[0012]另外，专利文献2中，在使用副产气体的钢铁工业中显著的、催化剂因中毒而造成的劣化成为课题。另外，专利文献2的构成中也具有辐射管因设置催化剂而相应地变得大型化的课题。
[0013]本专利技术是着眼于上述方面而完成的，因此其目的在于，提供不会对维护性能造成不良影响、不会发生中毒等引起的低NOx效果的减弱的、能够通过简易的构成减少NOx的产生的辐射管燃烧器及辐射管。
[0014]用于解决课题的手段
[0015]本申请专利技术人为了开发低NOx的辐射管燃烧器，不囿于现有的辐射管形状，进行了包括燃烧器周围NOx的生成在内的各种燃烧分析。根据其结果，本申请专利技术人得到了下述见解：将辐射管的开口截面形状设为长径与短径不同的椭圆形状，在该辐射管的中央配置二
次燃烧用空气喷嘴，在该二次燃烧用空气喷嘴的周围沿周向配置多个燃料气体喷嘴与多个一次燃烧用空气喷嘴，于1.0以下的空气比进行一次燃烧，从而在燃烧器周围的一次燃烧区域产生循环流，燃烧器前侧的NOx浓度降低。此外，专利技术人发现了通过将从多个一次燃烧用空气喷嘴喷射的一次燃烧用空气的流量适当地在管形状的椭圆的长径侧与短径侧进行分配，NOx浓度进一步降低。本专利技术是基于上述见解而完成的。
[0016]并且，为了解决课题，本专利技术的一个方式为辐射管燃烧器，其主旨在于，其插入至具有椭圆形状的开口截面的管而设置，并且上述辐射管燃烧器的气体喷射部中，喷射二次燃烧用空气的二次燃烧用空气喷嘴配置于中央部、并以包围上述二次燃烧用空气喷嘴的方式配置有喷射一次燃烧用空气的多个一次燃烧用空气喷嘴和喷射燃料气体的多个燃料气体喷嘴，辐射管燃烧器中，以将上述管的开口截面的开口截面形状即椭圆的短轴以上述椭圆的的中心为中心倾斜
±
45度而得的2条直线作为分界，假想地划分成4个区域，从位于假想地划分出的上述4个区域之中的包含上述椭圆的短轴的区域的上述一次燃烧用空气喷嘴喷射的一次燃烧用空气的流量少于从位于上述4个区域之中的不含上述椭圆的短轴的区域的上述一次燃烧用空气喷嘴喷射的一次燃烧用空气的流量。
[0017]专利技术效果
[0018]根据本专利技术的方式，能够提供能够通过简易的构成减少NOx的产生的辐射管燃烧器及辐射管。
附图说明
[0019][图1]为用于对具备基于本专利技术的实施方式的辐射管燃烧器的辐射管的构成进行说明的概要图。
[0020][图2]为对图1的A
‑
A
′
截面所示的、管的开口截面形状进行说明的图。
[0021][图3]为示出辐射管燃烧器的气体喷射部与管的关系的示意性立体图。
[0022][图4]为示出气体喷射部的各喷嘴的概念图。
[0023][图5]为示出4个区域与各喷嘴的配置关系的主视图。
[0024][图6]为示出流量比与NOx比的关系的图。
[0025][图7]为示出流量比与短轴侧的燃烧气体温度的关系的图。
具体实施方式
[0026]以下，参考附图对本专利技术的实施方式进行说明。
[0027]此处，附图是示意性的，各部件的大小、长度的比率等与现实的不同。另外，以下所示的实施方式示例出用于将本专利技术的技术构思具象化的构成，本专利技术的技术构思中的构成部件的材质、形状及结构等并不限于下述。本专利技术的技术构思能够在权利要求书中记载的权利要求所限定的技术范畴内添加各种变更。
[0028]此处，本说明书中，椭圆不包括正圆，椭圆的短径是指最短的直径，长径是指与短径正交的方向的直径。另外，短轴是沿短径方向延伸的轴，长轴是沿长径方向延伸的轴。
[0029](构成)
[0030]如图1所示，本实施方式的辐射管100具备供燃烧气体流动的管1、和于管1内产生燃烧气体的辐射管燃烧器2。辐射管100也可以具备传热促进体4、同流换热器、蓄热燃烧器
等各种余热回收装置5、其他已知的部件，也可以不具备上述部件。
[0031](管1)
[0032]如图1所示，本实施方式的管1形成为侧视图大致呈W状的锯齿状褶皱形状(zigzag shape)，具有上下并排的4个直管部1A～1D，相邻直管部1A～1D的端部彼此通过呈圆弧形状延伸的曲管部1E～1G连结而构成。标记6为防止相邻直管部间变狭窄的分隔构件。标记7是支承于伸出部3A、抑制管向下方移位的支撑构件。
[0033]另外，通过将最上游位置的直管部1A的入口侧与最下游位置的直管部1D的出口固定于炉壁3，从而管1支承于炉壁3。
[0034]如图2所示，管1之中的、至少最上游位置的直管部1A的开口截面为短径La与长径Lb不同的椭圆形状。即，辐射管燃烧器2的配置有气体喷射部2A的最上游位置的直管部1A的开口截面为短径La与长径Lb不同的椭圆形状。本实施方式中，设为管1的整个长度上，为长轴Y朝向上下方向的椭圆形状。
[0035]即管1以与上述椭圆的短径正交的长径的轴即长轴Y朝向上下方向的方式而设定。通过使椭圆的长轴Y朝向上下方向而配置管1，由此与管1的开口截面形状为正圆形状的情况相比，管1的刚性提高，并能够抑制构成管1的直管部1A～1D因自重、热负荷而向下方移位。
[0036]对于限定管截面的椭圆而言，只要短径La与长径Lb的长度不同，则与正圆形状相比刚性得以提高，故而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.辐射管燃烧器，其特征在于，其插入至具有椭圆形状的开口截面的管而设置，并且上述辐射管燃烧器的气体喷射部中，喷射二次燃烧用空气的二次燃烧用空气喷嘴配置于中央部、并以包围上述二次燃烧用空气喷嘴的方式配置有喷射一次燃烧用空气的多个一次燃烧用空气喷嘴和喷射燃料气体的多个燃料气体喷嘴，以将上述管的开口截面的开口截面形状即椭圆的短轴以上述椭圆的中心为中心倾斜
±
45度而得的2条直线作为分界，将上述管的开口截面假想地划分成4个区域，从位于假想地划分出的上述4个区域之中的包含上述椭圆的短轴的区域的上述一次燃烧用空气喷嘴喷射的一次燃烧用空气的流量少于从位于上述4个区域之中的不含上述椭圆的短轴的区域的上述一次燃烧用空气喷嘴喷射的一次燃烧用空气的流量。2.如权利要求1所述的辐射管燃烧器，其特征在于，将上述椭圆的短径设为La、将与该短径正交的长径设为Lb的情况下，从位于包含上述短轴的区域的上述一次燃烧用空气喷嘴喷射的一次燃烧用空气的流量mt相对从所有一次燃烧用空气喷嘴喷射的一次燃烧用空气的空气总量mx之比即流量比(mt/mx)为La2/(La2+Lb2)以上。3.如权利要求1或2所述的辐射管燃烧器，其特征在于，从一次燃烧用空气喷嘴喷射的一次燃烧用空气的流量调节是通过使位于包含上述短...

【专利技术属性】
技术研发人员：川岛知之，小林祥大，小泽典子，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：