蓄熱式燒嘴的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的蓄熱式燒嘴中至少一對具備燒嘴磚(2)和容納蓄熱體(9)的蓄熱室(3)的蓄熱燒嘴主體(1)每隔一定時間交替進行燃燒和排氣，其中，所述蓄熱式燒嘴的特征在于，燒嘴磚（2）在其中央具有使一端向爐內(nèi)開口的中央端口（4），向蓄熱燒嘴主體（1）供給燃料的燃料供給管（6）從燒嘴磚（2）的側(cè)面插入，燃料供給管（6）的前端與中央端口（4）的另一端連接，并從中央端口（4）的另一端供給燃料。
【專利說明】蓄熱式燒嘴
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于加熱爐、淬火爐、鍛造爐、熱處理爐、澆包預(yù)熱裝置等其他裝置的燒嘴，特別地涉及蓄熱式燒嘴。
【背景技術(shù)】
[0002]蓄熱式燒嘴(Regenerative Burner,以下適宜地略記為“蓄熱燒嘴”)是使兩臺具有蓄熱介質(zhì)的燒嘴成一對而交替地使?fàn)t內(nèi)氣體和燃燒空氣流入，而作為高溫空氣來回收廢熱并實現(xiàn)燃燒效率的改善的交替燃燒方式的燒嘴裝置。近年來，通過不斷改進，以更高熱效率為目標(biāo)的裝置、追求維護容易性的裝置等，高性能化不斷推進。例如，在專利文獻I中，通過對爐內(nèi)氣體的通路進行研究，提供實現(xiàn)了爐內(nèi)溫度分布均勻化的蓄熱燒嘴。
[0003]在先技術(shù)文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開2007-3036號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]然而，蓄熱燒嘴需要兩臺一組的燒嘴、對爐內(nèi)氣體和燃燒空氣進行切換的切換裝置，所以，裝備蓄熱燒嘴的工業(yè)爐與以往相比，設(shè)備大型化。
[0007]另外，為了使產(chǎn)品質(zhì)量均一化，要求爐內(nèi)溫度分布精度的一般的熱處理爐等中，直進性優(yōu)異的銳利的火焰具有攪拌爐內(nèi)氣體的效果，對于溫度分布的均勻化而言較好，另一方面，為了形成具有直進性的火焰，需要將燃料供給部配置在燒嘴的中心軸方向，并貫通高溫爐內(nèi)氣體通過的空氣調(diào)節(jié)器、蓄熱室的內(nèi)部。另外，為了防止對燃料供給部加熱，需要投入冷卻空氣、隔熱材料的內(nèi)襯。由此，不可避免導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的大型化。因此，存在如下問題:難以實現(xiàn)燃燒效率優(yōu)異的蓄熱燒嘴的小型化，難以導(dǎo)入到小型爐。
[0008]另一方面，若提高火焰的直進性，則燃燒效率提高而使火焰高溫化從而增加了 NOx的生成率，因此，在蓄熱燒嘴中，為了抑制NOx的生成，需要進行燃燒性更低的緩慢燃燒。因此，在低NOx型蓄熱燒嘴中，也存在不得不犧牲火焰的直進性的問題。
[0009]因此，本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于，提供不損害高燃燒效率、低NOx的特點且在確?；鹧娴闹边M性的同時也能夠?qū)崿F(xiàn)小型化的蓄熱式燒嘴。
[0010]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的蓄熱式燒嘴中至少一對具備燒嘴磚和容納蓄熱體的蓄熱室的燒嘴每隔一定時間交替進行燃燒和排氣，其特征在于，所述燒嘴磚在其中央具有使一端向爐內(nèi)開口的中央端口，向所述燒嘴供給燃料的燃料供給管從所述燒嘴磚的側(cè)面插入，所述燃料供給管的前端與所述中央端口的另一端連接，并從該另一端供給燃料。
[0011]由此，由于燃料供給管不通過蓄熱室而是從燒嘴磚的側(cè)面插入，所以燃料供給管不會置于高溫下，從而不需要保護部件。其結(jié)果，不只是能夠大幅度地使蓄熱燒嘴主體小型化，還飛躍性提高了燃料供給管的耐久性。另外，通過向燒嘴磚的中央部供給燃料，并從火焰的中央噴射燃料，從而形成了直進性優(yōu)異的火焰。[0012]在此，優(yōu)選所述燃料供給管從所述燒嘴磚的側(cè)面成直角或斜角地插入。
[0013]由此，通過進一步使燃料供給管的構(gòu)造簡單化，能夠進一步實現(xiàn)主體的小型化。
[0014]進一步優(yōu)選，在所述燒嘴磚與所述蓄熱室之間具備整流板，該整流板對排氣時經(jīng)由所述燒嘴磚而向蓄熱室流入的爐內(nèi)氣體進行整流并且將所述蓄熱體保持在所述蓄熱室內(nèi)。
[0015]由此，由于整流板使向蓄熱室流入的爐內(nèi)氣體的氣流均勻并且也起到將蓄熱體保持在蓄熱室內(nèi)的作用，所以，不只是提高了熱交換效率，也帶來了蓄熱室的形狀、配置的靈活性，從而能夠進一步實現(xiàn)主體的小型化。
[0016]發(fā)明效果
[0017]如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過將燃料供給管配置在燒嘴磚的側(cè)面，并將燃料直線地向燒嘴磚的中央供給，從而以緊湊的方式實現(xiàn)火焰的直進性優(yōu)異的蓄熱燒嘴。并且，通過在蓄熱室和燒嘴磚之間配置整流板，能夠提高排氣時的熱效率，并且通過使蓄熱體的形狀和配置合理化，能夠進一步使蓄熱燒嘴的主體緊湊。進而，也能夠通過小型化和燃料供給管的長壽命化實現(xiàn)運用成本的降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的蓄熱燒嘴的中央縱向的截面概略圖。
[0019]圖2是燃料供給管的安裝例的概略圖。
[0020]圖3(a)是表示沒有整流板的情況下的排氣時爐內(nèi)氣體的流動的圖，圖3(b)是表示有整流板的情況下的排氣時爐內(nèi)氣體的流動的圖。
【具體實施方式】
[0021]對于本發(fā)明的實施方式，首先按照附圖對其構(gòu)成例進行說明。
[0022]圖1是概略地表示本實施方式的蓄熱燒嘴的截面圖。
[0023]蓄熱燒嘴主體I大致由面對爐內(nèi)的燒嘴磚2和與所述燒嘴磚2接近而配置的蓄熱室3構(gòu)成，如本圖所示，蓄熱燒嘴主體I插入到爐壁20而設(shè)置。這時，燒嘴磚2向爐內(nèi)露出。此外，對于蓄熱燒嘴主體1，需要為了交替用而將兩個作為一對進行設(shè)置。
[0024]在本構(gòu)成例中，為了使構(gòu)造簡單，將蓄熱燒嘴主體I的外形設(shè)為圓柱，并配置成將燒嘴磚2填充到蓄熱燒嘴主體I的該圓柱的端部。因此，燒嘴磚2也是圓柱形，其中心軸與主體的中心軸一致。以下，所謂“軸”是指燒嘴磚2的圓柱形的中心軸。
[0025]燒嘴磚2具有中央端口 4、通氣孔5a及通氣孔5b，安裝有燃料供給管6和導(dǎo)燃燒嘴7。
[0026]中央端口4是沿著軸在燒嘴磚2直線狀地挖出的孔，從爐側(cè)開始沿著軸，將燒嘴磚2的面對爐內(nèi)的端面的中央挖空成圓柱形，進一步將該端面挖空成同軸圓錐形后，從該圓錐的前端部分進一步向燒嘴磚2的內(nèi)部挖孔。而且，其與爐相反側(cè)的端部與燃料供給管6的前端連接。此外，由于中央端口 4位于軸上，因此，其朝向相對于燒嘴磚2的面對爐內(nèi)的面垂直。
[0027]通氣孔5a和通氣孔5b都是設(shè)置在燒嘴磚2的直線狀的孔，從面對蓄熱室3的端面開始朝向爐側(cè)貫通燒嘴磚2。通氣孔5a與軸成斜角，另外，通氣孔5b與軸平行。這些通氣孔都設(shè)置有多個。
[0028]給排氣口 8a和給排氣口 8b分別是通氣孔5a和通氣孔5b的爐側(cè)的開口部。它們也與通氣孔5a和通氣孔5b相一致地設(shè)置有多個。給排氣口 8a是在中央端口 4穿過的圓錐的側(cè)面上，以沿著所述圓柱的端面的圓周隔開一定間隔并使各口的配置為對稱的方式開口。另外，給排氣口 8b是在與爐的接觸面上，以沿著以中央端口 4為中心的圓周隔開一定間隔并使各口的配置為對稱的方式開口。
[0029]在燒嘴磚2中，從側(cè)面插入有燃料供給管6，燃料供給管6的前端在軸上與中央端口 4的所述端部連接。在本構(gòu)成例中，為了使燃料供給管6的全長更短，而與軸成直角地插入，但是，也可以如圖2所示那樣，使插入角度為斜角。
[0030]導(dǎo)燃燒嘴7插入到在燒嘴磚2的側(cè)面挖出的孔。該孔開口于在燃料端口 4的開口部的周圍挖成的所述圓柱的側(cè)面。
[0031 ] 在本構(gòu)成例中，蓄熱室3與燒嘴磚2鄰接，在蓄熱燒嘴主體I的內(nèi)部配置成占有未填充有燒嘴磚2的圓柱形的剩余部分的整體。因此，蓄熱室3也是圓柱形，通過蓄熱室3的燃燒用空氣和爐內(nèi)氣體從圓柱的一方的端面流入，并從另一方流出。
[0032]蓄熱室3的內(nèi)部大致為圓筒形的空洞，其中容納有蓄熱體9。在面對燒嘴磚2的圓筒形的端部，以覆蓋與空洞的中心軸垂直的截面整體的方式配置有整流板10，在另一端設(shè)置有用于燃燒時從蓄熱燒嘴主體I的外部供給燃燒用空氣并在排氣時將爐內(nèi)的燃燒完的氣體向外部排出的燃燒空氣口 11。進而，在蓄熱室3的側(cè)面設(shè)置有用于進行蓄熱體9的更換、清掃的蓄熱體出入口 12。
[0033]在燒嘴磚2和蓄熱室3之間設(shè)置有空氣調(diào)節(jié)器13。在本構(gòu)成例中，為了使蓄熱燒嘴主體I小型化，而廢除了獨立的空氣調(diào)節(jié)器部，將燒嘴磚2的面對蓄熱室3的端面的一部分挖掉而設(shè)置空隙，并使其與蓄熱室3的圓筒形的壁面的一部分相連來形成空氣調(diào)節(jié)器
13。此外，使通氣孔5a和通氣孔5b的蓄熱室3側(cè)的端部向空氣調(diào)節(jié)器13內(nèi)開口。
[0034]下面對具有這樣的構(gòu)成的蓄熱燒嘴如何發(fā)揮作用進行說明。
[0035]在本構(gòu)成例中采用兩級燃燒法。該兩級燃燒法是階段性地向燃料供給燃燒用空氣來抑制燃燒速度，防止火焰的高溫化從而抑制NOx的生成的方法。
[0036]燃燒時，從蓄熱燒嘴主體I的外部向燃料供給管6供給燃料，并從燃料供給管6的前端經(jīng)由中央端口 4向爐內(nèi)噴射燃料。這時，燃料通過直線形狀的中央端口 4，從而調(diào)整其噴出方向。另外，由于燃料的噴射速度與中央端口 4的形狀和直徑的大小有關(guān)系，因此，通過預(yù)先適當(dāng)?shù)卦O(shè)定中央端口 4的形狀和直徑的大小，也將燃料的噴射速度調(diào)整成適當(dāng)值。無論相對于軸以任何角度向燒嘴磚2插入燃料供給管6，燃料均通過中央端口 4，因此，不會損害燃料的噴射方向和直進性，另外，由于被調(diào)節(jié)成適當(dāng)?shù)膰娚渌俣龋虼?，燃燒時間也保持一定。其結(jié)果，確保了較高的燃燒效率和火焰的直進性。
[0037]從中央端口 4沿軸向噴射的燃料首先與從給排氣口 8a供給的燃燒用空氣混合，并由導(dǎo)燃燒嘴7點火，從而開始第一階段的燃燒。
[0038]接著，進入到爐內(nèi)的燃料進一步與從給排氣口 8b供給的燃燒用空氣混合，進行正式的第二階段的燃燒。通過這種兩級燃燒，抑制了由于燃料急劇燃燒引起的火焰溫度上升，因此，能夠降低NOx的產(chǎn)生。
[0039]此外，從給排氣口 8a供給的燃燒用空氣相對于軸向成斜角入射，但是，斜角較小，另外，相對于中央端口 4的開口部相互對稱地配置各給排氣口 8a，因此，入射速度的垂直于軸的分量相抵消。因此，不會損害燃料的直進性。
[0040]另外，從給排氣口 8a和給排氣口 Sb供給的燃燒用空氣都分別通過具有直線形狀的通氣孔5a和通氣孔5b，從而與燃料同樣地確保了直進性。因此，從給排氣口 8a供給的燃燒用空氣的流動通過與軸平行的速度分量，具有補償剛剛點火后的燃料的流動的直進性的作用。此外，從給排氣口 8b供給的燃燒用空氣的流動在爐內(nèi)，平行地包圍直線地沿軸向噴射的燃料的周圍，并與充分地保持直進性不變的燃料混合，由此提高火焰整體的直進性。
[0041]這樣，對直線地從燒嘴磚2的中央供給的燃料不會損害其直進性而階段性地送入燃燒用空氣，由此，軸對稱地形成了直進性優(yōu)異的火焰。
[0042]蓄熱燒嘴中，一對燒嘴交替進行燃燒和排氣，在一個燒嘴進行燃燒的期間，另一個燒嘴將爐內(nèi)的完成燃燒的氣體排氣，并將其攜帶的熱量儲存在燒嘴主體內(nèi)部的蓄熱室。而且，在燃燒時使燃燒用空氣通入蓄熱室而預(yù)熱，由此回收廢熱，實現(xiàn)了燃燒效率的改善。
[0043]若廢除獨立的空氣調(diào)節(jié)器部，在排氣時，爐內(nèi)氣體難以均勻地流入蓄熱室3，熱交換率有可能降低。因此，在本構(gòu)成例中，將整流板10配置在燒嘴磚2和蓄熱室3之間。由此，在排氣時，對從通氣孔5a和通氣孔5b流入到空氣調(diào)節(jié)器13的爐內(nèi)氣體進行整流，而形成均勻的氣流，然后，向蓄熱室3內(nèi)引導(dǎo)。
[0044]圖3(a)和圖3(b)是簡略地表示根據(jù)有無整流板10而排氣時爐內(nèi)氣體的流動發(fā)生變化的情況。在這些圖中，箭頭表示爐內(nèi)氣體的流動。
[0045]圖3(a)是未配置整流板10的情況。從空氣調(diào)節(jié)器13的端部流入的爐內(nèi)氣體直接流入到蓄熱室3，因此其大半通過蓄熱室3的外周部，未遍布到位于蓄熱室內(nèi)部的蓄熱體9 (本圖中，大致為帶陰影的部分)。因此，蓄熱體9的一部分未充分地進行熱交換，導(dǎo)致熱效率降低。
[0046]相對于此，在圖3(b)中，由于整流板10，使得從空氣調(diào)節(jié)器13的端部流入的爐內(nèi)氣體在整流板10的整個面均勻地擴散后進入蓄熱室3。由此，爐內(nèi)氣體以遍布內(nèi)部的蓄熱體9的方式通過，進行不會產(chǎn)生浪費的熱交換。
[0047]該整流板10進一步還起到將蓄熱室3內(nèi)的蓄熱體9保持在內(nèi)部的效果。因此，若使用該整流板10，則不依賴于蓄熱室3的形狀，而能夠從任意方向使?fàn)t內(nèi)氣體進入室內(nèi)，且能夠與流路相一致地合理且有效地配置內(nèi)部的蓄熱體9。由此，蓄熱室3自身的形狀和配置也變得自由，因此，也對蓄熱燒嘴主體I自身的小型化作出了貢獻。在本構(gòu)成例中，與燒嘴磚2鄰接地配置蓄熱室3，并從其側(cè)面使?fàn)t內(nèi)氣體進入室內(nèi)，由此使蓄熱燒嘴主體I小型化。
[0048]這樣，本實施方式的蓄熱燒嘴從側(cè)面插入燃料供給管6，由此，能夠在實現(xiàn)主體的大幅度緊湊化的同時，飛躍性地提高燃料供給管6自身的耐久性，減少了維護成本。另外，通過將整流板10設(shè)置在燒嘴磚2和蓄熱室3之間，從而不會降低蓄熱體9的熱交換效率，而使?fàn)t內(nèi)氣體的流路和蓄熱室3的配置合理，實現(xiàn)了主體的進一步的緊湊化。并且，經(jīng)由中央端口 4維持噴射的直進性不變的燃料從燃料供給管6向燒嘴磚2的中央供給，由此，在進行減少NOx的產(chǎn)生的兩級燃燒的同時，也確保了火焰的直進性。由于這些，不會損害高效率且低NOx的原本的特點，而能夠使蓄熱燒嘴主體I小型化，并且也能夠以小規(guī)模實現(xiàn)經(jīng)濟性的高性能工業(yè)爐。而且，進而也能夠促進當(dāng)前落后的針對小型設(shè)備、熱處理爐的蓄熱燒嘴的普及。
[0049]以上，基于實施方式對本發(fā)明的蓄熱燒嘴進行了說明，但是，本發(fā)明不限于此，在能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的且不脫離發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，可以進行各種設(shè)計變更，而其全部都包含于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0050]例如，燒嘴磚2的形狀未必需要一定是圓柱，也可以是在長度方向具有中心軸的多棱柱。
[0051]另外，只要燃料供給管6的一部分到達燒嘴磚2的軸上，無需是直線形狀，例如也可以是弧狀。
[0052]并且，本實施方式中，通過內(nèi)部構(gòu)造的緊湊化而使蓄熱燒嘴小型化，但是，未必需要一定使蓄熱燒嘴為小型。即，也可以作為應(yīng)用于具有獨立的空氣調(diào)節(jié)器的傳統(tǒng)型的大容量燒嘴，在確保火焰的直進性的同時，使內(nèi)部構(gòu)造合理化的蓄熱燒嘴而構(gòu)成。
[0053]工業(yè)實用性
[0054]本發(fā)明能夠作為加熱爐、淬火爐、鍛造爐、熱處理爐、澆包預(yù)熱裝置等的蓄熱燒嘴廣泛地利用，特別地，作為面向中小企業(yè)的小型爐、熱處理爐的蓄熱燒嘴是適宜的。
[0055]符號說明
[0056]I蓄熱燒嘴主體
[0057]2燒嘴磚
[0058]3蓄熱室
[0059]4 中央端口
[0060]5a, 5b 通氣孔
[0061]6燃料供給管
[0062]7導(dǎo)燃燒嘴
[0063]8a, 8b 給排氣口
[0064]9蓄熱體
[0065]10整流板
[0066]11燃燒空氣口
[0067]12蓄熱體出入口
[0068]13空氣調(diào)節(jié)器
[0069]20 爐壁
【權(quán)利要求】
1.一種蓄熱式燒嘴，所述蓄熱式燒嘴中至少一對具備燒嘴磚和容納蓄熱體的蓄熱室的燒嘴每隔一定時間交替進行燃燒和排氣，所述蓄熱式燒嘴的特征在于， 所述燒嘴磚在其中央具有使一端向爐內(nèi)開口的中央端口， 向所述燒嘴供給燃料的燃料供給管從所述燒嘴磚的側(cè)面插入， 所述燃料供給管的前端與所述中央端口的另一端連接，并從該另一端供給燃料。
2.如權(quán)利要求1所述的蓄熱式燒嘴，其特征在于， 所述燃料供給管從所述燒嘴磚的側(cè)面成直角或斜角地插入。
3.如權(quán)利要求1所述的蓄熱式燒嘴，其特征在于， 在所述燒嘴磚與所述蓄熱室之間具備整流板，該整流板對排氣時經(jīng)由所述燒嘴磚而向蓄熱室流入的爐內(nèi)氣體進行整流并且將所述蓄熱體保持在所述蓄熱室內(nèi)。
【文檔編號】F23D14/66GK103502734SQ201180070046
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2011年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月2日
【發(fā)明者】竹村信一郎, 長尾勝邦, 石田浩志 申請人:Rozai工業(yè)株式會社