JP2001152166A

JP2001152166A - 反応炉

Info

Publication number: JP2001152166A
Application number: JP33462499A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Mori; 孝明毛利; Toshiaki Yoshioka; 利晃吉岡; Kazunori Uno; 和則宇野; Hiroshi Yagi; 宏八木
Original assignee: Chiyoda Corp; Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Current assignee: Chiyoda Corp; Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Priority date: 1999-11-25
Filing date: 1999-11-25
Publication date: 2001-06-05
Anticipated expiration: 2019-11-25
Also published as: JP3768750B2

Abstract

(57)【要約】【課題】炉本体を大型化することなく、反応管が配置
される温度場の温度差をできるだけ小さくすることがで
きる反応炉を提供する。【解決手段】複数の反応管１２…を反応管列を形成す
るように輻射部６内に配置する。輻射部の両側に４つの
燃焼部２〜５を設ける。燃焼部２〜５の周囲を囲む壁部
分のうち対向する一対の壁部分７ａ，８ａ，９ａ，１０
ａと７ｂ，８ｂ，９ｂ，１０ｂとに複数の回転蓄熱式バ
ーナ１１…をそれぞれ配置する。複数の回転蓄熱式バー
ナ１１…は、反応管１２…に向かって燃料を噴き出さな
いよう燃焼部２〜５内で燃料を燃焼させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高温空気燃焼型蓄
熱式燃焼装置を用いた反応炉に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特開平１１−１７９１９１号公報（特願
平９−３５７２６３号）には、複数の反応管により横に
並んだ複数の反応管列を構成し、高温空気燃焼型蓄熱式
燃焼装置を用いて炉内の温度を上昇させて複数の反応管
における反応効率を向上させる技術が開示されている。
高温空気燃焼技術は、通産省の援助のもと、NEDOの事業
の一つとして開発された技術であり、例えば１９９６年
に発行された月間「省エネルギー」９月号にその内容が
詳しく説明されている。この高温空気燃焼技術では、燃
焼用空気を８００℃以上の高温まで予熱し、且つ高速で
燃焼室に燃焼用空気を吹き込み、しかもその燃焼用空気
中に燃料を吹き込んで燃焼を行う。反応炉の燃焼室の内
部で高温空気燃焼を行うと、燃焼室内の温度が高くなる
だけでなく、炉内の温度場の温度差が小さくなる。

【０００３】またこの技術は、改質炉及び分解炉等の反
応管にも当然にして適用できるものである。ここで改質
炉とは、ナフサ等の原料炭化水素を加熱スチームと混合
し、改質触媒を充填した反応管にて、外部から供給され
る熱によって、水素、一酸化炭素、炭酸ガス等に変換す
る改質反応に用いられる反応炉である。反応管の加熱方
式としては、上部加熱型、側面加熱型、テラスウオール
がある。改質炉では、耐火レンガを内張りした長方形の
炉で、垂直、一列または二列、千鳥型に配置された多数
の反応管を内蔵している。炉壁の両側面には多数の短炎
輻射式バーナが、反応管を均一に加熱するために、多段
に設置されている。反応管の操作条件としては、一般に
１０〜２８ｋｇ／ｃｍ2/G、操作温度８００〜８５０℃
である。また熱分解炉では、炭化水素と蒸気の混合流体
とを高温（７００〜１，０００℃）に加熱して分解し、
エチレン、水素等の製品を得る。炭化水素と蒸気は、バ
ーナにより反応管内で加熱される。反応管は従来一列で
あり、その両側から加熱するのが一般的である。熱分解
に伴うコーキング反応が避けられないため、反応管とし
ては小口径のものが多数必要である。反応管の操作条件
は、７００〜１０００℃の温度場において、０．１〜
０．２秒の短時間の滞留時間でこの分解反応を完了させ
る必要がある。一般に分解炉の外観形状はボックス型で
あり、反応管とバーナの配置からいくつかの種類に分類
される。ちなみにエチレン分解炉は、分解反応を起こさ
せる輻射部と原料の予熱や排熱回収を行う対流部、通風
機、煙突などから構成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来は、高温空気燃焼
技術を用いると燃焼室内の温度場の温度差が小さくなる
との認識から、炉内の空気抵抗の少ない空間、例えば反
応管列の外側に位置する空間内では温度差がほとんどな
いと考えていた。しかしながら、発明者の研究による
と、反応管列の外側に位置する空間内の温度場にも比較
的大きな温度差が発生していることが分かった。反応管
列がこの大きな温度差の温度場に近接して配置される
と、反応管が局部加熱されたのと同じ状態になり、好ま
しくない。

【０００５】本発明の目的は、炉本体を大型化すること
なく、反応管が配置される温度場の温度差をできるだけ
小さくすることができる反応炉を提供することにある。

【０００６】本発明の他の目的は、炉内の温度を部分的
に変えることができる反応炉を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明が改良の対象とす
る反応炉は、下記の構成を備えている。なお本願明細書
において、反応炉とは、一般的な反応炉の他に、改質炉
及び分解炉を含むものである。反応炉は、内部に燃焼部
と輻射部とを有する炉本体を備えている。そして炉本体
の燃焼部を囲む炉壁に設けられた複数のバーナで燃料を
燃焼し、炉本体内の排気ガスを通気性を有する複数の蓄
熱体を通して炉外に排出し、複数の蓄熱体の顕熱で高温
に過熱した燃焼用空気をバーナに供給するように構成さ
れた高温空気燃焼型蓄熱式燃焼装置と、炉本体の輻射部
を囲む炉壁に対して固定された複数の反応管とを具備し
ている。

【０００８】ここで高温空気燃焼型蓄熱式燃焼装置は、
例えば特開平６−３３７１１０号公報や特開平６−２４
１４３６号好公報等に開示されている周知の回転式蓄熱
バーナによって構成することができる。また高温空気燃
焼型蓄熱式燃焼装置は、いわゆる交番式蓄熱バーナを用
いて構成することもできる。交番式蓄熱バーナには、１
つの蓄熱体全体に燃焼用空気と排気ガスとを交互に流し
て、燃焼用空気を蓄熱体の顕熱で加熱するものであり、
大別してバーナの燃焼を連続する連続燃焼タイプと、バ
ーナの燃焼を断続する断続燃焼タイプとがある。連続燃
焼タイプのものとしては、例えば特開平５−２５６４２
３号公報や特開平６−１１１２１号公報に示された交番
式蓄熱バーナがある。この交番式蓄熱バーナでは、１つ
のバーナに対して２つの蓄熱体を設ける。そして一方の
蓄熱体を通して排気ガスを排気し、他方の蓄熱体を通し
て燃焼用空気を供給し、この排気ガスの排気と燃焼用空
気の供給をそれぞれ２つの蓄熱体で交互に行う。また断
続燃焼タイプの一例は、特開平１−２２２１０２号公報
の第１０図に示されている。なお本発明の反応炉では、
蓄熱体の顕熱で燃焼用空気を高温に予熱すればよく、燃
焼用空気の温度は一般的な高温燃焼で要求される８００
℃以上であっても、また８００℃より低くい温度であっ
てもよい。

【０００９】一般的に、複数の反応管は炉本体内の輻射
部を囲む炉壁の対向する一対の炉壁（例えば底壁と天井
壁、または対向する一対の側壁）間に直接または支持構
造を介して取付けられている。また複数のバーナは、炉
壁の底壁、上壁、側壁のいずれかに取付けられる。

【００１０】本発明の反応炉では、複数のバーナを、複
数の反応管に向かって燃料を噴き出さないよう燃焼部内
で燃料を燃焼させるように燃焼部を囲む炉壁に設けてい
る。このような構成を採用すると、複数のバーナから出
る輻射熱の影響で反応管が局部的に加熱されるのを抑制
できて、輻射部における温度場の温度差を小さくするこ
とができる。

【００１１】複数のバーナの燃料噴出方向を反応管に向
けないようにする構造は任意である。例えば、１以上の
燃焼部を囲む炉壁を構成する複数の壁部分のうち対向す
る一対の壁部分に複数のバーナをそれぞれ分散して配置
する。そして複数のバーナを該複数のバーナが配置され
た壁部分と対向する相手方の壁部分に向かって燃料を噴
き出すように設ける。このようにすると、燃料噴き出し
方向が反応管に向かうことがないだけでなく、燃焼部内
の温度の制御が容易である上、輻射部内の温度場の温度
制御が容易になる。

【００１２】複数の反応管の配置は任意であるが、一般
的には１以上の反応管列を構成するように複数の反応管
を輻射部内に配置する。１つの輻射部内に複数の反応管
列を横に並べる場合には、３列または４列程度が理想的
である。そして輻射部の両側にそれぞれ２以上の燃焼部
を１以上の反応管列を間に挟むようにして配置するのが
好ましい。１つの輻射部に対して１つの燃焼部を設ける
だけでも、燃焼部から出る排気ガスの輻射熱と炉壁から
反射してくる輻射熱で輻射部内の温度差を小さくするこ
とはできる。しかしながら迅速にしかも確実に輻射部内
の温度場の温度差を小さくするためには、輻射部の両側
にそれぞれ２以上の燃焼部を配置するのが好ましいので
ある。その場合、１つの輻射部の一方の側に配置される
２以上の燃焼部は，反応管列を構成する複数の反応管が
延びる方向に分けて配置する（別々に配置する）か、２
以上の燃焼部を反応管列が延びる方向（反応管が延びる
方向と直交する方向）に分けて配置する（別々に配置す
る）ことができる。このように燃焼部を分けて配置する
と、各燃焼部毎に燃焼及び温度を制御することができる
ので、炉内の燃焼及び温度をいわゆるゾーンコントロー
ル（部分領域制御）することができる。これにより輻射
部内の温度場の温度差を小さくしたり、反応炉内の複数
の反応管の一部を使用（すなわ反応炉を部分的に使用）
したりすることが可能になる。

【００１３】１つの反応炉内に複数の輻射部を形成する
場合にも本発明を適用することができるのは勿論であ
る。その場合には、複数の燃焼部と複数の輻射部とが交
互に並ぶように配置すればよい。

【００１４】燃焼用空気の温度を８００℃以上にする場
合において、輻射部内の温度場の温度差を極力小さくす
る場合には、次のようにする。すなわち、バーナの単位
時間当たりの燃焼量をＸ（単位は×１０^９J/hr）とした
ときに、隣接する２つのバーナ間の間隔寸法の下限値Ｙ
1（単位はｍｍ）及びバーナと反応管との間の間隔寸法
の下限値Ｙ2（単位はｍｍ）を、Ｙ1≧２４０Ｘ^1/2 Ｙ2≧３１６Ｘ^1/2 の式を満たすように定める。

【００１５】このように隣接する２つのバーナ間の間隔
寸法の下限値Ｙ1及びバーナと反応管との間の間隔寸法
の下限値Ｙ2を定めると、バーナと反応管との間の間隔
寸法を必要以上に大きくしなくても（輻射部を必要以上
に大型化することなく）、バーナの燃料噴射方向と対向
する反応管が極端な局部加熱状態になるのを確実に防ぐ
ことができる。理論的にはＹ1及びＹ2の値を上記式によ
り求めた値に完全に一致させると、炉本体を最小にする
ことができる。しかしながら、炉の構造上の問題やその
他の条件との関係からＹ1及びＹ2の値を上記式により求
めた値に完全に一致させることができない場合がある。
したがって本発明を実施する場合には、可能な範囲でＹ
1及びＹ2の値を上記式により求めた値に近づけるように
すればよい。

【００１６】複数の反応管列は、３列または４列にする
のが好ましい。なお５列以上にする場合には、列間の間
隔寸法を従来よりも大きくすればよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図１（Ａ）は、本発明を分解
炉に適用した実施の形態の一例を平面から見た概略の一
部省略半部横断面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の
Ａ−Ａ線断面図である。これらの図において、符号１で
示した部材は、内部に４つの燃焼部２〜５と１つの輻射
部６とからなる燃焼室を有する炉本体である。炉本体１
は，底壁１ａと、上壁１ｂと、幅方向［図１（Ａ）の紙
面で見た上下方向：図１（Ｂ）の紙面で見た左右方向]
に位置する側壁１ｃ及び１ｄと、横方向[図１（Ａ）の
紙面で見た左右方向：図１（Ｂ）の紙面で見た前後方
向］の側壁１ｅとを備えている。これらの壁１ａ〜１ｆ
は、それぞれ耐火断熱壁構造を有している。

【００１８】炉本体１の底壁１ａは、図示しない支持構
造部によって支持されている。炉本体１の側壁１ｃ及び
１ｄには、それぞれ燃焼部２〜５を構成する箱状の膨出
部７〜１０を備えている。箱状の膨出部７〜１０は、輻
射部６の内部に向かって開口する形状を有している。そ
して各燃焼部２〜５を囲む膨出部７〜１０の壁部分（炉
壁を構成する複数の壁部分）のうち上下方向に対向する
一対の壁部分７ａ，７ｂ〜１０ａ，１０ｂにはそれぞれ
蓄熱式燃焼装置を構成する複数の回転式蓄熱バーナ１１
がそれぞれ分散して配置されている。この例では、１つ
の壁部分７ａ，８ａ，９ａ，１０ａに設けられる複数の
バーナ１１は、この壁部分７ａ，８ａ，９ａ，１０ａと
対向する相手方の壁部分７ｂ，８ｂ，９ｂ，１０ｂに向
かって燃料を噴き出すように設けられている。逆に１つ
の壁部分７ｂ，８ｂ，９ｂ，１０ｂに設けられる複数の
バーナ１１は、この壁部分７ｂ，８ｂ，９ｂ，１０ｂと
対向する相手方の壁部分７ａ，８ａ，９ａ，１０ａに向
かって燃料を噴き出すように設けられている。そして炉
本体１の底壁１ａと上壁１bとを貫通するように、複数
本の反応管１２…が１本の反応管列を構成するように配
置されている。複数の反応管１２…は、各バーナから出
る高温燃焼ガスの輻射熱と炉壁からの輻射熱で加熱され
る。

【００１９】ここで用いる回転式蓄熱バーナ１１…は周
知の構造のものであり、燃料を噴出するバーナの後方に
通気性を有する蓄熱体が配置され，この蓄熱体の後方に
燃焼用空気と排気ガスとを同時に蓄熱体に流すための回
転機構が配置された構造を有している。そして回転機構
の回転により、蓄熱体の内部には排気ガスが部分的に回
転しながら連続的に流れてその部分に排気ガスの熱が蓄
熱され、排気ガスが流れた部分に燃焼用空気が流されて
その部分に蓄熱された熱で燃焼用空気が所定の温度まで
加熱される。燃焼用空気の加熱温度は、回転機構の回転
速度、蓄熱体の通気性、蓄熱体の長さ等の要素によって
決まる。この例では燃焼用空気の温度が８００℃以上に
なるようにこれらの要素が決定されている。勿論このよ
うな高温に耐えるように各部の材料も選択されている。
そしてこの回転機構の後方には、燃焼用空気を供給する
図示しない空気ダクトと排気ガスを排出する排気ガスダ
クトを有するダクト構造体が設けられ、更にこのダクト
構造体の後方には、燃焼用空気を空気ダクトに送り込む
押し込み送風機と排気ガスを排気ガスダクトから引き出
す誘引送風機とが配置されている。本実施の形態のよう
に複数の回転式蓄熱バーナ１１…を用いる場合には、各
回転式蓄熱バーナのダクト構造体は，例えば１台の押し
込み送風機と誘引送風機によって燃焼用空気の供給と排
気ガスの排気とを行えるように、複数台のダクト構造体
を集合させて構成した集合構造を有している。

【００２０】１つの反応管列を構成する複数の反応管１
２…のうち隣接する２つの反応管の中心間の寸法が、１
本の反応管の外径寸法の１．５〜５倍になるよう複数の
反応管１２…は配置されている。また、各バーナ１１…
の単位時間当たりの燃焼量をＸ（単位は×１０^９Ｊ／ｈ
ｒ）としたときに、１つの壁部分（例えば７ａ）に固定
された複数のバーナ１１…の２つのバーナ間（２つのバ
ーナの中心間）の間隔寸法の下限値Ｙ1（単位はｍｍ）
及びバーナ１１の中心と反応管１２との間の間隔寸法の
下限値（最小間隔寸法）Ｙ2（単位はｍｍ）が下記の式
を満たすように、バーナ１１…の位置を定めている。

【００２１】Ｙ1≧２４０Ｘ^1/2 Ｙ2≧３１６Ｘ^1/2 この式は、バーナの単位時間当たりのＸとしたときに、
距離Y離れた位置で単位面積当たりに受ける熱量qは、ほ
ぼｑ＝（Ｘ／ｋ）Ｙ² （但しｋは係数）の関係を有して
いるとの公知の理論から推論したものである。すなわち
この式からＹを求めると、Ｙ＝ＫＸ^1/2 （但しＫは係
数）という式が導き出される。そこで実際に集めた過去
のバーナ燃焼量と燃焼室内の温度場の温度についての測
定データから図１に示したバーナ１１と反応管１２との
配置条件において、燃焼量Ｘを変えたときで局部加熱が
発生しない場合のＹ１及びＹ２の下限値をシュミレーシ
ョンにより求めてみた。図２は、シュミレーションの結
果を示している。図２において、曲線ｙ１は、燃焼量Ｘ
を変えたときの隣接する２つのバーナ間の間隔寸法のシ
ュミレーション下限値の変化を示しており、また曲線ｙ
２は燃焼量Ｘを変えたときのバーナと反応管との間の間
隔寸法のシュミレーション下限値Ｙ2の変化を示してい
る。８００℃以上の高温空気燃焼では、炉の形状が変わ
っても、図２に示したシュミレーション結果は共通にな
る。そこでこのシュミレーション結果の曲線ｙ１及びｙ
２を、前述のＹ＝ＫＸ^1/2（但しＫは係数）の式に合わ
せるように係数Ｋの値（２４０と３１６）を求めて数式
化したのが、前述のＹ1≧２４０Ｘ^1/2 及びＹ2≧３１６
Ｘ^1/2の式である。

【００２２】このように隣接する２つのバーナ間の間隔
寸法の下限値Ｙ1及びバーナと反応管との間の間隔寸法
の下限値Ｙ2を定め、バーナの配置をこの下限値に近い
値にすると、バーナ１１と反応管１２との間の間隔寸法
を必要以上に大きくしなくても（燃焼室を必要以上に大
型化することなく）、バーナ１１の燃料噴出方向と対向
する反応管が極端な局部加熱状態になるのを確実に防ぐ
ことができる。

【００２３】このように隣接する２つのバーナ間の間隔
寸法の下限値Ｙ1及びバーナと反応管との間の間隔寸法
の下限値Ｙ2を定めると、バーナ１１と反応管１２との
間の間隔寸法を必要以上に大きくしなくても（燃焼室を
必要以上に大型化することなく）、バーナ１１の燃料噴
出方向と対向する反応管１２が極端な局部加熱状態にな
るのを確実に防ぐことができる。

【００２４】具体的なレベルで見ると、燃焼量を１．０
４６〜１０．４６×１０^９Ｊ／ｈｒとしたときの、下限
値Ｙ1は約８００mm〜１，５００mmであり、また下限値
Ｙ2は約５００mm〜１，５００mmである。

【００２５】この実施の形態において、燃焼室2内部の
温度が８００℃以上になるように、蓄熱式燃焼装置１１
を用いて高温空気燃焼を行うと、輻射部６内の温度場の
温度差の小さくすることができる。この例のように、１
つの輻射部６の一方の側に配置される２つの燃焼部２及
び３と４及び５は、反応管列を構成する複数の反応管１
２が延びる方向に分けて配置（別々に配置）すると、各
燃焼部毎に燃焼及び温度を制御することができるので、
炉１内の燃焼及び温度をいわゆるゾーンコントロール
（部分領域制御）することができる。これにより輻射部
内の温度場の温度差を小さくすることが可能になる。

【００２６】この例では、１つの膨出部７の一対の壁部
分７ａ及び７ｂの両方にそれぞれバーナ１１…を配置し
ているが、一対の壁部分７ａ及び７ｂの少なくとも一方
にバーナを配置すればよい。またこの例では、複数の反
応管１２…で１列の反応管列を構成しているが、複数の
反応管１２…で複数の反応管列を構成するようにしても
よい。

【００２７】図３（Ａ）は、本発明を分解炉に適用した
他の実施の形態を平面から見た概略の一部省略半部横断
面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＡ−Ａ線断面図
である。図３においては、図１に示した実施の形態を構
成部分と同様の部分には、図１に示した符号に１００の
数を加えた符号を付して説明を省略する。図３の実施の
形態が、図１の実施の形態と比べて異なるのは、４つの
燃焼部１０２〜１０５の配置と回転蓄熱式バーナ１１１
の配置位置である。この例では、輻射部１０６の両側に
それぞれ配置される２つの燃焼部１０２及び１０３と１
０４及び１０５を反応管列が延びる方向（反応管が延び
る方向と直交する方向）に分けて配置している。そして
各燃焼部１０２〜１０５を構成する膨出部１０７〜１１
０の１０５を反応管列が延びる方向（横方向）に位置し
て対向する一対の壁部分１０７ａと１０７ｂ〜１１０
ａ，１１０ｂにはそれぞれ蓄熱式燃焼装置を構成する複
数の回転式蓄熱バーナ１１１がそれぞれ分散して配置さ
れている。この例では、１つの壁部分１０７ａ，１０８
ａ，１０９ａ，１１０ａに設けられる複数のバーナ１１
１は、この壁部分１０７ａ，１０８ａ，１０９ａ，１１
０ａと対向する相手方の壁部分７ｂ，８ｂ，９ｂ，１０
ｂに向かって燃料を噴き出すように設けられている。逆
に１つの壁部分１０７ｂ，１０８ｂ，１０９ｂ，１１０
ｂに設けられる複数のバーナ１１１は、この壁部分１０
７ｂ，１０８ｂ，１０９ｂ，１１０ｂと対向する相手方
の壁部分１０７ａ，１０８ａ，１０９ａ，１１０ａに向
かって燃料を噴き出すように設けられている。その他の
点は、図１の実施の形態の構成と同じである。このよう
に燃焼部１０２〜１０５を分けて配置すると、各燃焼部
毎に燃焼及び温度を制御することができるので、炉内の
燃焼及び温度をいわゆるゾーンコントロール（部分領域
制御）することができる。これにより輻射部内１０６の
温度場の温度差を小さくしたり、反応炉内の複数の反応
管の一部を使用（すなわ反応炉を部分的に使用）したり
することが可能になる。

【００２８】図４（Ａ）は、本発明を分解炉に適用した
更に他の実施の形態を平面から見た概略の横断面図であ
り、図４（Ｂ）は縦断面図である。図４においては、図
１に示した実施の形態を構成部分と同様の部分には、図
１に示した符号に２００の数を加えた符号を付して説明
を省略する。図４の実施の形態が、図１の実施の形態と
比べて異なるのは、４つの燃焼部２０２〜２０５と３つ
の輻射部２０６ａ〜２０６ｃとが交互に並ぶように配置
されている点で相違する。回転蓄熱式バーナ２１１…
は、底壁２０１ａと上壁２０１ｂとにそれぞれ分散して
配置されており底壁２０１ａに設けられたバーナ２１１
と上壁２０１ｂに設けられたバーナ２１１とは互いに向
かい合う方向に燃料を噴き出すように配置されている。

【００２９】上記の各実施の形態では、高温空気燃焼型
蓄熱式燃焼装置を複数の回転蓄熱式バーナにより構成し
たが、高温空気燃焼型蓄熱式燃焼装置として、いわゆる
交番式蓄熱バーナを用いてもよいのは勿論である。

【００３０】

【発明の効果】本発明の反応炉によれば、複数のバーナ
を、複数の反応管に向かって燃料を噴き出さないよう燃
焼部内で燃料を燃焼させるように燃焼部を囲む炉壁に設
けているので、複数のバーナから出る輻射熱の影響で反
応管が局部的に加熱されるのを抑制できて、輻射部にお
ける温度場の温度差を小さくすることができる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は、本発明を分解炉に適用した実施の形
態の一例を平面から見た概略の一部省略半部横断面図で
あり、（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

【図２】実際に集めた過去のバーナ燃焼量と燃焼室内の
温度場の温度についての測定データから図１に示したバ
ーナと反応管との配置条件において、燃焼量Ｘを変えた
ときで局部加熱が発生しない場合のＹ１及びＹ２の下限
値をシュミレーションした結果を示す図である。

【図３】（Ａ）は、本発明を分解炉に適用した実施の形
態の他の例を平面から見た概略の一部省略半部横断面図
であり、（Ｂ）は図３（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】（Ａ）は、本発明を分解炉に適用した更に他の
実施の形態を平面から見た概略の横断面図であり、
（Ｂ）は縦断面図である。

【符号の説明】

１，１０１，２０１炉本体２〜５，１０２〜１０５，２０２〜２０５燃焼部６，１０６，２０６輻射部１１，１１１，２０１回転蓄熱式バーナ１２，１１２，２１２反応管

フロントページの続き (72)発明者宇野和則神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番１号千代田化工建設株式会社内 (72)発明者八木宏神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番１号千代田化工建設株式会社内Ｆターム(参考） 3K023 QA18 QC04 SA01 4H029 AB11 AC07 AE09 AE27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に燃焼部と輻射部とを有する炉本体
と、前記炉本体の前記燃焼部を囲む炉壁に設けられた複数の
バーナで燃料を燃焼し、前記炉本体内の排気ガスを通気
性を有する複数の蓄熱体を通して炉外に排出し、前記複
数の蓄熱体の顕熱で高温に過熱した燃焼用空気を前記バ
ーナに供給するように構成された高温空気燃焼型蓄熱式
燃焼装置と、前記炉本体の前記輻射部を囲む炉壁に対して固定された
複数の反応管とを具備し、前記複数のバーナが、前記複数の反応管に向かって燃料
を噴き出さないよう前記燃焼部内で前記燃料を燃焼させ
るように前記燃焼部を囲む前記炉壁に設けられているこ
とを特徴とする反応炉。
【請求項２】前記炉本体に対して１以上の前記燃焼部
が設けられ、１以上の前記燃焼部を囲む前記炉壁を構成する複数の壁
部分のうち対向する一対の前記壁部分に前記複数のバー
ナがそれぞれ分散して配置され、前記複数のバーナは該複数のバーナが配置された前記壁
部分と対向する相手方の前記壁部分に向かって燃料を噴
出するように設けられている請求項１に記載の反応炉。
【請求項３】前記複数の反応管は１以上の反応管列を
構成するように前記輻射部内に配置され、前記輻射部の両側にそれぞれ２以上の前記燃焼部が前記
１以上の反応管列を間に挟むようにして配置されている
請求項２に記載の反応炉。
【請求項４】２以上の前記燃焼部は，前記反応管列を
構成する前記複数の反応管が延びる方向に分かれて配置
されている請求項３に記載の反応炉。
【請求項５】２以上の前記燃焼部は，前記反応管列が
延びる方向に分かれて配置されている請求項３に記載の
反応炉。
【請求項６】前記燃焼用空気が８００℃以上であり、前記バーナの単位時間当たりの燃焼量をＸ（単位は×１
０^９Ｊ／ｈｒ）としたときに、隣接する２つの前記バーナ間の間隔寸法の下限値Ｙ1
（単位はmm）及び前記バーナと前記反応管との間の間隔
寸法の下限値Ｙ2（単位はmm）を、Ｙ1≧２４０Ｘ^1/2 Ｙ2≧３１６Ｘ^1/2 の式を満たすように定めたことを特徴とする請求項４ま
たは５に記載の反応炉。
【請求項７】前記複数の反応管列が３列または４列で
ある請求項１、２、３、４、５または６に記載の反応
炉。
【請求項８】前記炉本体は、複数の前記燃焼部と複数
の前記輻射部とが交互に並ぶように配置されている請求
項１に記載の反応炉。