JP2005121329A - シングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナ - Google Patents

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Abstract

【課題】 有底筒状のラジアントチューブにおける燃焼室の上部に分離された２以上の蓄熱部を配置させ、燃焼室内に燃料と１の蓄熱部により加熱された燃焼用空気とを噴射させて燃焼させる一方、燃焼排ガスを他の蓄熱部を通して排気させる操作を切り換えて行うシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナにおいて、設備を簡略化させてコストを低減させると共に、その操作も容易に行えるようにする。
【解決手段】 有底筒状になったラジアントチューブ10内に燃焼室11を仕切る仕切りを設けずに、この燃焼室の上部側に分離された２以上の蓄熱部13a,13bを配置させ、この燃焼室に燃料パイプ20を通して燃料を噴出させると共に１の蓄熱部を通して燃焼用空気を噴射させて燃焼を行う一方、他の蓄熱部を通して燃焼排ガスを排気させる操作を順々に切り換える切換手段50を設けた。
【選択図】 図１

Description

この発明は、金属溶解炉や雰囲気熱処理炉等の加熱源として使用されるラジアントチューブバーナに係り、特に、有底筒状になったシングルエンド型のラジアントチューブ内において燃料ガスを燃焼させると共に、燃焼排ガスの熱を蓄熱部に蓄熱させて燃焼用空気を加熱するのに利用するようにしたシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナに関するものである。
従来より、金属溶解炉や雰囲気熱処理炉等の加熱源としてラジアントチューブバーナが使用されており、このようなラジアントチューブバーナとしては、Ｕ字型やＷ字型になったラジアントチューブを用いたものの他に、取り付ける場所の制限などの問題から有底円筒状になったシングルエンド型のラジアントチューブを用いたものが知られている。
また、上記のようなシングルエンド型のラジアントチューブバーナにおいて、さらに燃焼排ガスの熱を有効に利用するため、シングルエンド型のラジアントチューブ内に長手方向の仕切りを設け、この仕切りによって先端側で連通する２つの燃焼室に仕切ると共に、各燃焼室の入口側にハニカム状の蓄熱体を収容させるようにし、各燃焼室にそれぞれ燃焼用空気とほぼ平行に燃料を噴出する燃料パイプを設けるようにしたシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
そして、このシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナにおいては、一方の燃料パイプから一方の燃焼室内に燃料を噴出させると共に、流路切替手段により蓄熱体を通過させて約６０ｍ／ｓ以上の高速で燃料の着火温度よりも高温に予熱された燃焼用空気を噴出されて燃焼させる一方、燃焼排ガスを他方の燃焼室から蓄熱体を通過させて排気させ、このような操作を交互に切り換えて行うようにしている。
しかし、上記のシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナのように、ラジアントチューブ内を２つの燃焼室に仕切るように仕切りを設ける場合、コストが高くつき、また金属で構成された仕切りでは十分な耐熱性が得られないため、セラミックス等の耐熱性の高い材料で構成された仕切りを用いなければならず、またこのようなセラミックス等で構成された仕切りの場合には破損しやすく、破損した場合に、この仕切りを交換する等の面倒な作業が必要になるという問題があった。
また、上記のシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナにおいては、各燃焼室にそれぞれ燃料を噴出する燃料パイプを設け、各燃焼室における燃焼に対応させてそれぞれの燃料パイプから燃料を噴出させて燃焼させるようにしているため、配管等が複雑になると共に、各燃料パイプから燃料を噴出させる操作を切り換える等の制御が必要になるという問題もあった。
特開平９−７９５２４号公報
この発明は、上記のようなシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナにおける問題を解決することを課題とするものであり、その設備を簡略化させてコストを低減させると共に、その制御も容易に行えるようにすることを課題とするものである。
この発明の請求項１におけるシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナにおいては、上記のような課題を解決するため、有底筒状になったラジアントチューブ内に燃焼室を仕切る仕切りを設けずに、この燃焼室の上部側に分離された２以上の蓄熱部を配置させ、この燃焼室に燃料パイプを通して燃料を噴出させると共に１の蓄熱部を通して燃焼用空気を噴出させて燃焼を行う一方、他の蓄熱部を通して燃焼排ガスを排気させる操作を順々に切り換える切換手段を設けるようにした。
また、この発明の請求項２におけるシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナにおいては、上記の請求項１におけるシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナにおいて、上記のラジアントチューブの軸心部に１本の燃料パイプを設けると共に、この燃料パイプの先端部に、燃料をその半径方向に噴出させる複数の一次燃焼用噴出口と、燃料を軸方向に噴出させる主噴出口とを設け、この燃料パイプにおける一次燃焼用噴出口の近傍に一次燃焼用噴出口から噴出された燃料を着火させる着火装置を設けるようにした。
また、この発明の請求項３におけるシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナにおいては、上記の請求項１又は請求項２におけるシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナにおいて、上記の切換手段によって１の蓄熱部を通して燃焼用空気を供給させて燃焼を行う一方、他の蓄熱部を通して燃焼排ガスを排気させる操作を順々に切り換えるにあたり、その切換時に上記の燃料パイプから燃料を噴出するのを停止させる制御手段を設けるようにした。
また、この発明の請求項４におけるシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナにおいては、上記の請求項２又は請求項３に記載したシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナにおいて、蓄熱部を通して燃焼用空気を噴出させるにあたり、上記の燃料パイプに設けられた主噴出口から噴出される燃料に向けて燃焼用空気を噴出させるようにした。
上記の請求項１におけるシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナにおいては、上記のようにラジアントチューブ内に燃焼室を仕切る仕切りを設けないようにしたため、コストが低減されると共に、仕切りが破損した場合に、この仕切りを交換する等の面倒な作業を行う必要もなくなる。
また、上記の請求項２におけるシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナにおいては、ラジアントチューブの軸心部に１本の燃料パイプを設け、この燃料パイプの先端部における複数の一次燃焼用噴出口からその半径方向に燃料を噴出させ、この一次燃焼用噴出口から噴出された燃料を上記の着火装置により着火させて燃焼させるようにし、この火炎によって燃料パイプの先端部における主噴出口から軸方向に噴出される燃料を着火させると共に、１の蓄熱部を通して噴出される燃焼用空気と混合させて、主噴出口から噴出させた燃料を燃焼させる一方、他の蓄熱部を通して燃焼排ガスを排気させ、このような操作を切換手段により順々に切り換えて行うようにしている。
このようにすると、従来のように、各燃焼室に対応するように燃料パイプを複数設ける必要がなく、配管等が簡単になって設備コストが低減されると共に、上記のように切換手段により、１の蓄熱部を通して燃焼用空気を噴出させて燃料を燃焼させる一方、他の蓄熱部を通して燃焼排ガスを排気させる操作を順々に切り換える場合においても、従来のように、燃料を噴出させる燃料パイプを順次切り換える必要もなく、その制御が容易に行えるようになる。
また、上記の請求項３におけるシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナにおいては、上記のように１の蓄熱部を通して燃焼用空気を供給させて燃焼を行う一方、他の蓄熱部を通して燃焼排ガスを排気させる操作を上記の切換手段によって順々に切り換えるにあたり、その切換時に制御手段により燃料パイプからの燃料の噴出を停止させるようにしたため、切換時に燃焼されない燃料ガスが供給されるのが抑制されて、燃料の無駄な消費が抑制されると共に、燃焼室内における燃料が過剰になって次の燃焼時に不完全燃焼が生じるのも防止されるようになる。
次に、この発明の一実施形態に係るシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナを添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、この発明に係るシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナは、下記の実施形態に示すものに限定されず、発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施できるものである。
この実施形態におけるシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナにおいては、図１に示すように、半球状になった底部を有する有底筒状のラジアントチューブ１０の軸心部に１本の燃料パイプ２０を設け、この燃料パイプ２０に燃料供給弁２１を通して燃料を供給させるようにする一方、燃料を燃焼させる燃焼室１１には仕切りを設けないようにしている。
そして、上記の燃料パイプ２０の先端部に、図２に示すように、上記のように供給された燃料をその半径方向に噴出させる複数の一次燃焼用噴出口２２と、燃料を軸方向に噴出させる主噴出口２３とを設けている。
また、この燃料パイプ２０の外周を覆うようにして一次空気供給管３０を設けると共に、図３に示すように、この一次空気供給管３０の先端に複数の一次空気噴出口３１を設け、この一次空気噴出口３１から噴出された一次空気と上記の燃料パイプ２０の一次燃焼用噴出口２２から噴出された燃料とを混合させるようにしている。
また、上記の一次空気供給管３０内に着火装置４０を挿通させて、この着火装置４０の先端プラグ４１を上記の燃料パイプ２０における一次燃焼用噴出口２２の近傍に位置させるようにしている。
そして、点火トランス４２により着火装置４０の先端プラグ４１を点火させ、燃料パイプ２０の一次燃焼用噴出口２２から噴出された燃料と一次空気とが混合された混合ガスを着火させて燃焼させるようにし、この火炎によって燃料パイプ２０の主噴出口２３から噴出される燃料を着火させるようにしている。
ここで、燃料パイプ２０の主噴出口２３から燃料を噴出させる場合において、主噴出口２３から噴出された燃料の火炎が燃焼室１１の底部にまで到達するように、この主噴出口２３から噴出させる燃料の噴出速度を５０ｍ／ｓ以上にすることが好ましい。
また、上記の一次空気供給管３０の外周を覆うようにして、軸方向において分離された複数の蓄熱部１３ａ，１３ｂ（図に示す実施形態では２つの蓄熱部）を設け、各蓄熱部１３ａ，１３ｂにセラミックスなどで構成されたボール状、短管状、ハニカム状などに形成された蓄熱体を収容させると共に、各蓄熱部１３ａ，１３ｂの底部に、上記の主噴出口２３から噴出される燃料に向けて燃焼用空気を噴出させる燃焼用空気噴出口１４ａ，１４ｂを複数設けている。
そして、この実施形態におけるシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナにおいては、燃焼用空気を四方切換弁５０により一方の吸排口１５ａを通して燃焼用空気を一方の蓄熱部１３ａに導き、この蓄熱部１３ａにおける蓄熱体に蓄熱された熱によってこの燃焼用空気を加熱させ、このように加熱された燃焼用空気をこの蓄熱部１３ａの底部に設けられた燃焼用空気噴出口１４ａから上記のように主噴出口２３から噴出されて着火された燃料に向けて噴出し、上記の燃料を燃焼室１１内において完全燃焼させるようにする。
ここで、このように加熱された燃焼用空気を各蓄熱部１３ａ，１３ｂの底部に設けられた各燃焼用空気噴出口１４ａ，１４ｂから噴出させるにあたっては、上記の主噴出口２３から噴出された燃料の火炎が燃焼室１１の底部まで到達するように、各燃焼用空気噴出口１４ａ，１４ｂから噴出させる燃焼用空気の噴出速度を６０ｍ／ｓ以上にすることが好ましい。
また、この実施形態におけるシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナにおいては、燃料パイプ２０の一次燃焼用噴出口２２から噴出された燃料及び主噴出口２３から噴出された燃料の燃焼状態を１つの火炎監視装置５１によって監視するようにしている。
そして、上記のように燃焼室１１内において燃料を燃焼させた後の燃焼排ガスを他方の蓄熱部１３ｂに導き、この燃焼排ガスにおける熱をこの蓄熱部１３ｂにおける蓄熱体に蓄熱させた後、この燃焼排ガスを他方の吸排口１５ｂから上記の四方切換弁５０を通して排気させるようにしている。
また、このようにして所定時間燃焼を行った後は、制御装置６０により、上記の燃料供給弁２１を閉じて、燃料パイプ２０への燃料の供給を停止させると共に、上記の四方切換弁５０を切り換えて、燃焼用空気を上記の他方の吸排口１５ｂを通して他方の蓄熱部１３ｂに導くようにする。このようにすると、非燃焼時に燃料が燃焼室１１に供給されるのが防止され、燃料の無駄な消費が抑制されると共に、燃焼室１１内における燃料が過剰になって次の燃焼時に不完全燃焼が生じるのも防止されるようになる。
そして、上記の制御装置６０により燃料供給弁２１を開放させて、燃料を燃料パイプ２０に供給し、前記のように着火装置４０の先端プラグ４１を点火させ、燃料パイプ２０の一次燃焼用噴出口２２から噴出された燃料と一次空気とが混合された混合ガスを着火させて燃焼させ、この火炎によって燃料パイプ２０の主噴出口２３から噴出される燃料を着火させると共に、上記の他方の蓄熱部１３ｂにおける蓄熱体に蓄熱された熱によって加熱された燃焼用空気を、この他方の蓄熱部１３ｂの底部に設けられた燃焼用空気噴出口１４ｂから前記のように主噴出口２３から噴出されて着火された燃料に向けて噴出し、上記の燃料を燃焼室１１内において完全燃焼させるようにする。
そして、上記のように四方切換弁５０を切り換えて、上記のような操作を交互に繰り返して行うようにする。
このようにすると、燃焼排ガスの熱が順々に各蓄熱部１３ａ，１３ｂにおける蓄熱体に蓄熱されて有効に利用にされるようになる。
この発明の一実施形態に係るシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナの縦断面説明図である。 同実施形態におけるシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナにおいて、燃料パイプの先端部の状態を示した断面説明図である。 同実施形態におけるシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナの横断面説明図である。
符号の説明
１０ ラジアントチューブ
１１ 燃焼室
１３ａ，１３ｂ 蓄熱部
１４ａ，１４ｂ 燃焼用空気噴出口
１５ａ，１５ｂ 吸排口
２０ 燃料パイプ
２１ 燃料供給弁
２２ 一次燃焼用噴出口
２３ 主噴出口
３０ 一次空気供給管
３１ 一次空気噴出口
４０ 着火装置
４１ 先端プラグ
４２ 点火トランス
５０ 四方切換弁
５１ 火炎監視装置
６０ 制御装置

Claims (4)

  1. 有底筒状になったラジアントチューブ内に燃焼室を仕切る仕切りを設けずに、この燃焼室の上部側に分離された２以上の蓄熱部を配置させ、この燃焼室に燃料パイプを通して燃料を噴出させると共に１の蓄熱部を通して燃焼用空気を噴出させて燃焼を行う一方、他の蓄熱部を通して燃焼排ガスを排気させる操作を順々に切り換える切換手段を設けたことを特徴とするシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナ。
  2. 請求項１に記載したシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナにおいて、上記のラジアントチューブの軸心部に１本の燃料パイプを設けると共に、この燃料パイプの先端部に、燃料をその半径方向に噴出させる複数の一次燃焼用噴出口と、燃料を軸方向に噴出させる主噴出口とを設け、この燃料パイプにおける一次燃焼用噴出口の近傍に一次燃焼用噴出口から噴出された燃料を着火させる着火装置を設けたことを特徴とするシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナ。
  3. 請求項１又は請求項２に記載したシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナにおいて、上記の切換手段によって１の蓄熱部を通して燃焼用空気を供給させて燃焼を行う一方、他の蓄熱部を通して燃焼排ガスを排気させる操作を順々に切り換えるにあたり、その切換時に上記の燃料パイプから燃料を噴出するのを停止させる制御手段を設けたことを特徴とするシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナ。
  4. 請求項２又は請求項３に記載したシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナにおいて、蓄熱部を通して燃焼用空気を噴出させるにあたり、上記の燃料パイプに設けられた主噴出口から噴出される燃料に向けて燃焼用空気を噴出させることを特徴とするシングルエンド型蓄熱式ラジアントチューブバーナ。
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