壁面輻射式燃燒器單元的製作方法
2023-05-10 16:12:21 1
壁面輻射式燃燒器單元的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種能夠將處理材料更均勻地加熱，且能夠使爐身小型化的壁面輻射式燃燒器單元。該壁面輻射式燃燒器單元具備形成與處理材料對置的輻射壁面(Z)的爐身元件(5)、形成沿著爐身元件的輻射壁面的扁平火焰(f)而對該輻射壁面進行加熱的一對蓄熱式燃燒器裝置(7)，通過來自輻射壁面的輻射熱對處理材料進行加熱。燃燒器裝置具備開設形成於爐身元件並吹出扁平火焰的開口部(9)、形成於爐身元件且與開口部連接而供燃燒用空氣(C)流通的空氣流路(8)，空氣流路和輻射壁面經由開口部而由連續的曲面(S)連結。其結果是，扁平火焰在產生附壁效應的燃燒用空氣的空氣流的作用下沿著輻射壁面整體。
【專利說明】壁面輻射式燃燒器單元
【技術領域】
[0001]本發明涉及能夠對處理材料更均勻地進行加熱的壁面輻射式燃燒器單元。
【背景技術】
[0002]作為對處理材料進行加熱的加熱爐，例如已知有一種加熱爐，通過從位於處理材料的側方的爐壁朝向處理材料來生成與該處理材料大致平行的火焰的燃燒器，對處理材料或爐內氣氛進行加熱。這樣的加熱爐的燃燒器將燃料呈放射狀噴出而形成圓錐狀的火焰。即，火焰的截面形狀呈大致圓形，因此在處理材料中，在接近火焰的部位與遠離火焰的部位處，加熱狀態不同，從而難以對處理材料進行均勻加熱。
[0003]針對這樣的問題，在專利文獻I及2中已知有一種為了以扁平形狀形成厚度薄的火焰來對處理材料進行加熱，而使火焰擴寬的裝置。專利文獻I的「使火焰擴寬的裝置及使用了該裝置的爐」具有:主噴嘴，其引導由燃燒氣體和燃燒支援氣體中的一方構成的主噴流；二次噴嘴，其引導二次噴流，該二次噴流繞著主噴流流動，實質上具有固定的寬度，且由燃燒氣體和燃燒支援氣體中的另一方構成；彎曲面，其與二次噴流正切地配置，從而通過附壁效應將二次噴流向主噴流中吸引，使二次噴流偏轉而使二次噴流和主噴流混合來形成火焰。
[0004]專利文獻2的「狹縫噴嘴型燃燒器或安裝有狹縫噴嘴型蓄熱式燃燒器的步進式金屬加熱爐」將具有扁平形狀的燃燒器火焰的狹縫型燃燒器或狹縫噴嘴型蓄熱式燃燒器安裝於爐的側壁，從而建造出全高約為2，500mm,高度低，建造費低，且實現節能化的新型的步進式金屬加熱爐。
[0005]在先技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開平8-178230號公報
[0008]專利文獻2:日本特開平10-183235號公報
【發明內容】
[0009]發明要解決的課題
[0010]然而，難以形成厚度薄的扁平形狀的火焰。另外，僅通過形成平坦的扁平形狀的火焰來對處理材料進行加熱的情況下，很難以使熱分布均勻的方式對處理材料進行加熱。
[0011]本發明鑑於上述現有的課題而作出，其目的在於提供一種能夠將處理材料更均勻地加熱，且還能夠使爐身小型化的壁面輻射式燃燒器單元。
[0012]解決方案
[0013]本發明的壁面輻射式燃燒器單元的特徵在於，具備:爐身元件，其形成與處理材料對置的輻射壁面；燃燒器，其形成沿著該爐身元件的該輻射壁面的扁平火焰而對該輻射壁面進行加熱，其中，通過來自所述輻射壁面的輻射熱對處理材料進行加熱。
[0014]所述壁面輻射式燃燒器單元的特徵在於，所述扁平火焰在產生附壁效應的燃燒用空氣的空氣流的作用下沿著所述輻射壁面。
[0015]所述壁面輻射式燃燒器單元的特徵在於，所述燃燒器具備形成於所述爐身元件並吹出扁平火焰的開口部、形成於所述爐身元件且與所述開口部連接而供燃燒用空氣流通的空氣流路，該空氣流路和所述輻射壁面經由所述開口部而由連續的曲面連結。
[0016]所述壁面輻射式燃燒器單元的特徵在於，在所述燃燒器的所述空氣流路中，位於所述曲面的裡側且相對於該曲面而朝向折回的方向形成有彎曲路徑。
[0017]所述壁面輻射式燃燒器單元的特徵在於，所述燃燒器具有沿著所述彎曲路徑向所述空氣流路內噴射燃料的燃料噴射部。
[0018]所述壁面輻射式燃燒器單元的特徵在於，在所述燃燒器的所述空氣流路中，在比來自所述燃料噴射部的燃料與燃燒用空氣合流的合流部靠下遊側的位置，且在所述曲面朝向所述彎曲路徑折回的反轉部位周邊形成有用於將燃料和燃燒用空氣攪拌混合的擋板部。
[0019]所述壁面輻射式燃燒器單元的特徵在於，所述燃燒器通過將一對蓄熱式燃燒器裝置夾著所述輻射壁面配置而成，該蓄熱式燃燒器裝置具有通過排氣使燃燒用空氣變暖的蓄熱部，且交變進行燃燒動作和排氣動作，通過伴隨一方的所述蓄熱式燃燒器裝置的排氣吸引動作而生成的沿著該輻射壁面的氣流，使基於另一方的所述蓄熱式燃燒器裝置的燃燒動作產生的所述扁平火焰沿著該輻射壁面。
[0020]發明效果
[0021]在本發明的壁面輻射式燃燒器單元中，能夠將處理材料更均勻地加熱，且能夠使爐身小型化。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是表示本發明的壁面輻射式燃燒器單元的優選的一實施方式的具備該燃燒器單元的加熱爐的局部剖開立體圖。
[0023]圖2是圖1所示的壁面輻射式燃燒器單元的主要部分縱向剖視圖。
[0024]圖3是圖2的A部放大圖。
[0025]圖4是圖1所示的壁面輻射式燃燒器單元的俯視圖。
[0026]圖5是說明圖1所示的壁面輻射式燃燒器單元所具備的擋板部的作用的說明圖。【具體實施方式】
[0027]以下，參照附圖，對本發明的壁面輻射式燃燒器單元的優選的一實施方式進行詳細說明。圖1是說明具備本實施方式的壁面輻射式燃燒器單元的加熱爐I的結構的局部剖開立體圖。本實施方式的加熱爐I例如構成通過使搬運的處理材料2經過預熱區段、加熱區段、均熱區段而對處理材料2進行加熱的連續式的加熱爐的一部分。
[0028]如圖1所示，在加熱爐I的內部設有對被加熱的處理材料2進行搬運的例如活動梁那樣的搬運部3。壁面輻射式燃燒器單元4由爐身元件5和構成燃燒器的交變燃燒式的一對蓄熱式燃燒器裝置7構成。交變燃燒式的蓄熱式燃燒器裝置7如公知的那樣，具有通過排氣E (參照圖2)使燃燒用空氣C變暖的蓄熱部11，並交替進行燃燒動作和排氣動作。由搬運部3搬運的處理材料2通過來自輻射壁面Z的輻射熱而被加熱，該輻射壁面Z與該處理材料2對置，被燃燒器裝置7燒烤而被加熱成光亮狀態。在本實施方式中，舉例說明產生對處理材料2進行加熱的輻射熱的加熱爐I內表面的輻射壁面為位於處理材料2的上方的內表面、即加熱爐I的頂面6 (參照圖2)，且該頂面6由壁面輻射式燃燒器單元4的爐身元件5形成的情況。即，在圖示例中，爐身元件5形成爐身Ia的爐頂部，與左右一對爐壁部及爐床部一起構成爐身la。爐身元件5也可以形成爐壁部或爐床部，在這樣的情況下，與其他的爐頂部等一起構成爐身la。
[0029]圖2是本實施方式的壁面輻射式燃燒器單元4的主要部分縱向剖視圖，圖3是圖2中A部放大圖，圖4是壁面輻射式燃燒器單元4的俯視圖。在圖4中，省略後述的燃料噴射部10而示出空氣流路8等。如圖2所示，壁面輻射式燃燒器單元4具備:具有作為加熱爐I的內表面的頂面6且由耐熱材料形成的爐身元件5 ;形成沿著頂面6的扁平火焰f來對該頂面6進行加熱的一對蓄熱交變燃燒式的燃燒器裝置7。
[0030]爐身元件5呈長方體狀，具有將與搬運到加熱爐I內的處理材料2的搬運方向正交的方向作為長度方向的大致長方形的頂面6，構成空氣流路8的第一流路8a向上方突出。
[0031]在爐身元件5的頂面6的長度方向的兩端部側，分別開設形成有沿著搬運方向的呈狹縫狀的開口部9。一對蓄熱式燃燒器裝置7在一方的燃燒動作時從該開口部9吹出扁平火焰f，在另一方的排氣動作時從該開口部9吸引排氣E，由上述2個開口部9夾著的區域成為被扁平火焰f加熱而產生固體輻射的輻射壁面Z。
[0032]在爐身元件5上具備經由開口部9而在燃燒時噴出火焰f且在排氣時吸引排氣E的空氣流路8的一部分、朝向空氣流路8內噴射燃料的燃料噴射部10、以及點火用的先導燃燒器(未圖示)，由此構成燃燒器裝置7。空氣流路8由上述第一流路8a和第二流路Sb構成，該第二流路8b設置在爐身元件5的上側且與蓄熱部11連接。在蓄熱部11上連接有吸排氣用的連通管12。
[0033]如上所述，蓄熱交變燃燒式的燃燒器裝置7以兩臺一組構成。在將一方的燃燒器裝置7的空氣流路8作為供給燃料F及燃燒用空氣C的燃燒氣體供給路使用的情況下，將另一方的燃燒器裝置7的空氣流路8作為排出排氣E的排氣排出路使用，並通過切換操作進行切換而交變燃燒。在各空氣流路8與連通管12之間設置的蓄熱部11中，在排氣動作時，蓄積排出排氣E時的廢熱，在燃燒動作時，在燃燒用空氣C流通時對其進行加熱。上述燃燒器裝置7在爐身元件5上以對稱的形狀.結構配置。
[0034]空氣流路8和輻射壁面Z以經由開口部9而由連續的曲面S連結的方式形成。在空氣流路8中，位於曲面S的裡側且相對於該曲面S而朝向折回的方向形成有彎曲路徑Y。在圖示例中，空氣流路8的第一流路8a具有:向下的直行路徑D ;與開口部9側連結，在爐身元件5的長度方向上以從輻射壁面Z向相反側突出的方式彎曲的彎曲路徑Y。S卩，第一流路8a在上部向下方直行，在成為頂面6側的下部，以從與頂面6正交的方向朝向與輻射壁面Z相反的一側突出的方式彎曲。更詳細而言，彎曲路徑Y如圖3所示，在直行路徑D側，以遠離輻射壁面Z且朝向頂面6側的方式彎曲，在開口部9側，以接近輻射壁面Z且朝向頂面6側的方式彎曲。由此，在燃燒動作時，從開口部9沿著輻射壁面Z傾斜地吹出燃燒用空氣C及燃料F。
[0035]與蓄熱部11連接的空氣流路8的第二流路Sb的水平部分為截面圓形形狀。另一方面，與第一流路8a連接的第二流路Sb的鉛垂部分如圖4所示，以與第一流路8a的形狀對應的方式形成為朝向下方寬度逐漸變寬的矩形形狀，其中，該第一流路8a的形狀與開口部9的形狀對應。由此，從開口部9吹出的火焰f成為厚度薄的扁平形狀。開口部9的開口面積設定得比第一流路8a的截面積稍小，來使開口部9處的流速提高。
[0036]各燃燒器裝置7的燃料噴射部10在各開口部9的長度方向兩端側設置一對，沿著彎曲路徑Y向空氣流路8內噴射燃料F。燃料噴射部10設置在第一流路8a的輻射壁面Z偵牝朝向彎曲而突出的外側彎曲面Yl噴射燃料F。燃料噴射部10的燃料噴射口 IOa位於直行路徑D下部，由此，燃燒用空氣C和燃料F以彎曲路徑Y的上遊側為合流部X而進行合流。
[0037]如圖5所示，在空氣流路8中，在比來自燃料噴射部10的燃料F與燃燒用空氣C合流的合流部X靠下遊側的位置，且在曲面S朝向彎曲路徑Y折回的反轉部位T周邊，形成有用於將燃料F和燃燒用空氣C攪拌混合的擋板部13。在圖示例中，在比彎曲路徑Y靠直行路徑D側的位置，從與外側彎曲面Yl對置的內側彎曲面Y2突出的作為突起的擋板13a在開口部9的長度方向上隔開適當間隔而設置。燃燒用空氣C及燃料F由擋板13a攪拌來促進混合。避開擋板13a而順暢地流通的燃燒用空氣C伴隨著被攪拌混合後的燃燒用空氣C及燃料F，被從開口部9猛力吹出。通過這兩方的作用，即使為扁平火焰f，也能夠維持燃料/空氣的混合和流速這雙方。需要說明的是，燃料噴射部10不局限於一對(2臺)，也可以為I臺，還可以為3臺以上。
[0038]從開口部9吹出的火焰f在通過與輻射壁面Z連結的曲面S而作用在燃燒用空氣C的空氣流上的附壁效應的作用下，成為沿著頂面6的輻射壁面Z前進的扁平形狀的火焰f。並且，在本實施方式中，在伴隨一方的燃燒器裝置7的排氣吸引動作而生成的沿著輻射壁面Z的氣流的作用下，使基於另一方的燃燒器裝置7的燃燒動作產生的扁平火焰f可靠地沿著該輻射壁面Z，從而頂面6整體成為光亮狀態。由此，對輻射壁面Z整面進行高效率的加熱而產生固體輻射，從而能夠對處理材料2進行均勻加熱。
[0039]根據本實施方式的壁面輻射式燃燒器單元4，通過由蓄熱交變燃燒式的一對燃燒器裝置7生成的扁平火焰f對爐身元件5的輻射壁面Z進行加熱，並通過來自被加熱後的輻射壁面Z整面的輻射熱來對處理材料2進行加熱，因此，與直接接觸燃燒器的火焰進行加熱的情況相比，能夠均勻地對處理材料2進行加熱。
[0040]由於通過產生附壁效應的燃燒用空氣C的空氣流使扁平火焰f沿著輻射壁面Z，因此能夠高效率地對輻射壁面Z進行加熱。另外，通過伴隨一方的燃燒器裝置7的排氣吸引動作而生成的沿著輻射壁面Z的氣流，能夠使基於另一方的燃燒器裝置7的燃燒動作產生的扁平火焰f沿著該輻射壁面Z，由此，也能夠通過扁平火焰f有效地加熱輻射壁面Z。
[0041]詳細而言，在燃燒器裝置7具備開設形成於爐身元件5且吹出扁平火焰f的開口部9、形成於爐身元件5且與開口部9連接而供燃燒用空氣C流通的空氣流路8，該燃燒器裝置7通過經由開口部9利用連續的曲面S將空氣流路8和輻射壁面Z連結而構成，因此通過附壁效應能夠使從開口部9吹出的火焰f沿著輻射壁面Z。並且，通過一對蓄熱交變燃燒式的燃燒器裝置7，產生將扁平火焰f從一方的開口部9吹出並將其沿著輻射壁面Z向另一方的開口部9吸引這樣的一連串的氣流，扁平火焰f伴隨該氣流而沿著輻射壁面Z延伸，因此能夠可靠且高效率地對輻射壁面Z進行加熱。
[0042]由於來自開口部9的火焰f為扁平狀，因此能夠對輻射壁面Z進行更寬且均勻地加熱。由於在爐身元件5與處理材料2之間形成的火焰f為扁平狀，因此能夠縮窄處理材料2與頂面6等爐身Ia內表面的間隔(在圖中，降低加熱爐I的高度)，能夠使加熱爐I小型化。
[0043]在燃燒器裝置7的空氣流路8中，位於曲面S的裡側且相對於該曲面S而朝向折回的方向形成有彎曲路徑Y，因此在火焰f從開口部9吹出時，能夠使火焰f以向輻射壁面Z接近的方式產生迴旋作用，能夠進一步提高火焰f產生的輻射壁面Z的加熱作用。
[0044]燃燒器裝置7具有沿著彎曲路徑Y而向空氣流路8內噴射燃料F的燃料噴射部10，因此能夠確保燃燒用空氣C的順暢的流動，並使上述燃料F與燃燒用空氣C的合流順利化，能夠從開口部9吹出流速快的火焰f。
[0045]在燃燒器裝置7的空氣流路8中，在比來自燃料噴射部10的燃料F與燃燒用空氣C合流的合流部X靠下遊側的位置，且在曲面S朝向彎曲路徑Y折回的反轉部位T周邊形成有用於將燃料F和燃燒用空氣C攪拌混合的擋板部13，因此能夠使燃料F與燃燒用空氣C的混合提高，能夠確保高效率的燃燒。
[0046]順暢地流過擋板部13後的燃燒用空氣C及燃料F維持氣流的勢頭，從而能夠充分發揮附壁效應，能夠對輻射壁面Z進行適當地加熱而通過充分的輻射熱對處理材料2進行處理。
[0047]另外，如上述實施方式所示，通過將包含爐身元件5 (在圖中，為爐頂部)和燃燒器裝置7的壁面輻射式燃燒器單元4進行單元化，由此將它們連續設置來形成爐頂部等的爐身la，從而能夠容易地構成加熱爐I。在上述實施方式中，將爐身元件5作為構成爐頂部的構件，但當然也可以作為構成爐床部或爐壁部的構件。
[0048]符號說明:
[0049]I 加熱爐
[0050]Ia 爐身
[0051]2 處理材料
[0052]3 搬運部
[0053]4 壁面輻射式燃燒器單元
[0054]5 爐身元件
[0055]6 頂面
[0056]7 蓄熱式燃燒器裝置
[0057]8 空氣流路
[0058]8a第一流路
[0059]8b第二流路
[0060]9 開口部
[0061]10燃料噴射部
[0062]IOa燃料噴射口
[0063]11蓄熱部
[0064]12連通管
[0065]13擋板部
[0066]13a 擋板
[0067]C 燃燒用空氣[0068]D直行路徑
[0069]E排氣
[0070]F燃料
[0071]f扁平火焰
[0072]S曲面
[0073]T反轉部位
[0074]X合流部
[0075]Y彎曲路徑
[0076]Yl外側彎曲面 [0077]Y2內側彎曲面
[0078]Z輻射壁面
【權利要求】
1.一種壁面輻射式燃燒器單元，其特徵在於，具備: 爐身元件，其形成與處理材料對置的輻射壁面； 燃燒器，其形成沿著該爐身元件的該輻射壁面的扁平火焰而對該輻射壁面進行加熱， 通過來自所述輻射壁面的輻射熱對處理材料進行加熱。
2.根據權利要求1所述的壁面輻射式燃燒器單元，其特徵在於， 所述扁平火焰在產生附壁效應的燃燒用空氣的空氣流的作用下沿著所述輻射壁面。
3.根據權利要求1或2所述的壁面輻射式燃燒器單元，其特徵在於， 所述燃燒器具備形成於所述爐身元件並吹出扁平火焰的開口部、形成於所述爐身元件且與所述開口部連接而供燃燒用空氣流通的空氣流路，該空氣流路和所述輻射壁面經由所述開口部而由連續的曲面連結。
4.根據權利要求3所述的壁面輻射式燃燒器單元，其特徵在於， 在所述燃燒器的所述空氣流路中，位於所述曲面的裡側且相對於該曲面而朝向折回的方向形成有彎曲路徑。
5.根據權利要求4所述的壁面輻射式燃燒器單元，其特徵在於， 所述燃燒器具有沿著所述彎曲路徑向所述空氣流路內噴射燃料的燃料噴射部。
6.根據權利要求5所述的壁面輻射式燃燒器單元，其特徵在於， 在所述燃燒器的所述空氣流路中，在比來自所述燃料噴射部的燃料與燃燒用空氣合流的合流部靠下遊側的位置，且在所述曲面朝向所述彎曲路徑折回的反轉部位周邊形成有用於將燃料和燃燒用空氣攪拌混合的擋板部。
7.根據權利要求1?6中任一項所述的壁面輻射式燃燒器單元，其特徵在於， 所述燃燒器通過將一對蓄熱式燃燒器裝置夾著所述輻射壁面配置而構成，該蓄熱式燃燒器裝置具有通過排氣使燃燒用空氣變暖的蓄熱部，且交替地進行燃燒動作和排氣動作， 通過伴隨一方的所述蓄熱式燃燒器裝置的排氣吸引動作而生成的沿著該輻射壁面的氣流，使基於另一方的所述蓄熱式燃燒器裝置的燃燒動作產生的所述扁平火焰沿著該輻射壁面。
【文檔編號】F23D14/66GK103765101SQ201280041924
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2012年9月11日 優先權日:2011年9月28日
【發明者】川端健介, 河本祐作, 片山智樹, 大橋武史 申請人:中外爐工業株式會社