ﾊﾞｰﾅｰの燃焼カロリーと空気比

Question

熱処理炉を加熱する際のバーナーについて
特定指定工場という事で、熱処理炉のバーナーの空気比調整を実施する
ことになりました。管理基準は空気比1.2-1.4　で排ガス中の酸素濃度が
4-5%程度になるようにとの事でした。弊社のバーナーを調べてみた所
ガスリッチで、COが出ていました。空気比を調整したのですが
空気比1.2の状態と今回の様にガスリッチでCOが出るくらいの状態でバーナー
の燃焼カロリーを比較すると、どちらが大きいのでしょうか？
環境に対しては空気比1.2くらいがいいかも知れませんが、熱処理炉を
操業する立場からすると、早く所定の温度まで到達して処理を早く終わらせた
方が、生産的にも環境的にもベターなのではと感じてしまいました。

バーナーの空気比と燃焼カロリーについてお詳しい方いましたら教えて下さい。

Answer

リッチな空燃比時は、空気(酸素)供給量が燃焼カロリーを決めるし
リーンな空燃比時は、燃料供給量が燃焼カロリーを決めますので
どっちが燃焼カロリーが大きいかは一概に言えないはずです。

基本は理想空燃比で運転するのがもっとも有効なはずですが、
環境的に言えば多少リッチ気味に振っといて３元触媒で処理するという
自動車排気ガス処理的手法が簡易でありますが
設備の規模によってエマルジョン燃料を使うとか取れる手法は変わりますね。

Answer

バーナーの空気比と燃焼カロリーの関係についての理論は至極
簡単で高校生でもわかるのですが、空気比を出来るだけ小さく
して1にすればよい筈です。

そして「燃焼カロリー（あとに注意書き）」は空気比を増やすに
従い減少します。
　注：正確な意味での燃焼カロリーは空気比を増やしても、増加せず
　　　逆に冷たい燃焼用空気量が増えるわけですので、加熱用熱量と
　　　いう意味での「燃焼カロリー」は減少します。

ここまでは高校生でもわかりますが、それから先はあなたさまのような
専門家でなければ手に負えません。

現実には多少多め（空気比1以上）にしなければ、燃料の一部が燃焼
して熱量になる前に排出されるからです。

しかし空気比を増やしてゆけば、一方で燃料は完全に熱量にかわり
冷空気がどんどん入ってくる一方で温度のある排ガスがどんどん
増えてエネルギー損失が増えます。

省エネ法はこのような無駄を省くために、空気比を管理せよということ
ですが、前提があります。

それは、バーナー部で燃焼が完結するというものです。この前提が違え
ば話は違ってきます。

＜早く所定の温度まで到達して処理を早く終わらせた方が、生産的
にも環境的にもベター＞というあなたさまのお説の通りです。

空気比を適切に減らせば最高温度は上昇し、所定の温度まで到達する
時間が短くなる筈です。しかし、あなたさまの経験からすると事実は
異なる。

考えられる原因の一つは、燃焼がバーナー部だけではなくバーナーを
出たあとでも続くことがあります。低ＮＯＸバーナーでは意識的に
そうしています。

そうすると、空気比は管理指標として不適ですから、熱処理品重量に
対する燃料量（熱処理温度が一定だとして）などを管理指標として
選択する必要がありそうです。

なお、既設のバーナーの性能が悪くて、少量の空気で燃焼が完結する
筈なのに、無駄に大量の空気を入れて大きな空気比にした方が温度
上昇がはやく、結果的に損失を増やしているという可能性もあります。

設備毎に事情が異なりますので、一律の取扱はできないと思います。

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