[其他]直接焰式還原氣氛加熱燃燒器

無效

• 申請號: 86102828
• 申請日: 1986-04-25
• 公開（公告）號: CN86102828A
• 公開（公告）日: 1986-12-17
• 發明（設計）人: 福田修三;阿部正廣;福中司郎;中山道夫;有馬興一郎;松山峻;松井考三
• 申請（專利權）人: 日本鋼管株式會社
• 主分類號: F23D14/24
• 分類號: F23D14/24
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 王彥斌

本發明是關于直接焰式還原氣氛加熱燃燒器方面的技術，這種燃燒器用于加熱鋼材等。

由于這種燃燒器配置在鋼材的連續退火爐、連續熱浸鍍（鍍鋅、鍍鋁等）設備等的加熱段，所以可以使鋼材在無氧化狀態下進行加熱。

對于帶鋼的連續退火爐和連續熱浸鍍設備的加熱段，要求進行直接焰式無氧化加熱。

過去大家熟悉的用于進行直接焰式無氧化加熱的燃燒器，一種是將火焰噴在帶鋼上，主要借助于對流傳熱的方式加熱帶鋼的高速噴射燃燒器;另一種是使燒咀磚的內面達到高溫，主要借助于內面輻射傳熱的方式加熱帶鋼的輻射式杯形燃燒器。

其中，上述的高速噴射燃燒器的特點是：混合氣體在燃燒室內燃燒，這種高溫燃燒的氣體以高速從縮小了頸口的噴出口噴出，靠高熱流束在較低的溫度范圍內使物體升溫。而燃燒反應過程中的火焰直接噴在帶鋼上，由于該火焰中存在O₂、O和OH等，所以，不用說無氧化，即使避免微氧化也是不可能的。

另一種燃燒器-輻射式杯形燃燒器的特點是：為了進行快速燃燒反應，使空氣和燃氣預先混合成為混合氣體，這種混合氣體在燒咀磚的半球狀凹部急速燃燒，使燒咀磚內面達到高溫，所以主要是靠其內面的輻射傳熱進行加熱，靠高溫熱流束在高溫范圍內使物體升溫。這樣燃燒器中，燃料氣體在空氣比小于1.0的狀態下進行燃燒。燃燒氣體中含有CO、H₂等還原性未燃成分，這種燃燒氣體接觸在帶鋼上，可以實現帶鋼的無氧化加熱乃至還原氣氛加熱。

雖然這種輻射式杯形燃燒器適用于無氧化加熱，但是，由于這種燃燒器采用了預先混合方式，把高溫預熱空氣預先和燃氣混合是危險的，所以不能進行空氣預熱是這種燃燒器的缺點。因此不能采用空氣預熱方式回收排氣的顯熱。為了節約能源，必須尋求其他的排氣顯熱回收手段。然而空氣預熱對提高火焰溫度是有效的，而提高火焰溫度也有利于強化上述的CO、H₂等的還原作用。因而，不能進行空氣預熱，從無氧化加熱的觀點看是不好的。另外，為了防止回火還必須預備混合器和安全裝置，又增加了設備投資。

加之，由于這種燃燒器燃燒用的空氣不能進行預熱，進行無氧化加熱時的溫度應低于750℃，不適用于需要在更高溫度范圍內進行的加熱，這也是缺點之一。

對于以前的燃燒器存在的問題，已在特開昭58-107425和特開昭60-26212中公布了專利申請項目。這些申請專利的燃燒器，在一端開口的筒形燒咀磚的內壁上，在圓周方向上等間隔地設置數個燃燒用空氣噴出口，同時在燒咀磚的內部中心處，設置燃氣噴出口，並使燃燒用空氣從噴出口中噴出的方向和燃燒器內圓周切線的夾角小于60°。這類燃燒器的優點是不必使燃氣和空氣進行預混合，因此能夠高效地加熱帶鋼。但是這種燃燒器在無氧化狀態下加熱帶鋼的火焰區不穩定，其火焰區窄，還難以肯定是否十分適用于實際生產。

本發明就是為克服以上燃燒器存在的缺點，提供一種經過改進的這種燃燒器。

本發明的目的是提供在無氧化的還原氣氛狀態下加熱鋼材的直接焰式還原氣氛加熱燃燒器。

本發明的其他目的，是提供使用預熱空氣的直接焰式還原氣氛加熱燃燒器。

為達到上述目的，本發明的燃燒器，在前端開口的筒形燒咀磚的內壁圓周方向上，等距離設置數個燃燒用空氣噴出口。在燒咀磚內中心部位，設置燃氣噴出口，並且，燃燒用空氣噴出口和燃氣噴出口制作成如下形狀。

（a）燃燒用空氣噴出口作成使空氣噴射方向與燃咀磚內圈切線的夾角小于60°。

（b）燃氣噴出口和燃燒用空氣噴出口在燃燒器軸線方向上的距離N，以燃氣噴出口在空氣噴出口的外側（近燒咀磚口一端）時為（-），相反為（+），取N為-0.1D～+0.4D（D為燃燒器內徑）。

（c）自燃燒用空氣噴出口到燒咀磚口的距離L取為0.6D～3D（D為燃燒器內徑）。

這種結構的加熱燃燒器，在使用時使空氣比小于1.0，在火焰中，在一定范圍內，形成非平衡區。就是說，用這種加熱燃燒器，由空氣噴出口噴出的燃燒用空氣，和由燃燒器中心部位噴出的燃氣進行急速燃燒，在燃燒器開口外一定的范圍內，形成含有大量燃燒中間產物（中間離子、游離官能團等）而不含未反應游離氧的區域，亦即形成寬范圍的穩定非平衡區。第一圖表示用離子探針測量這種加熱燃燒器形成的火焰非平衡區的測定結果，探針的測定電流大，則離子濃度大，這意味著燃燒中間產物含量大。所以，在燃燒口外一定的范圍內形成非平衡區;在非平衡區外形成含有CO₂、H₂O、N₂等的亞平衡區。