JP2007247925A - 蓄熱式バーナにおけるシール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性に優れた蓄熱式バーナにおけるシール構造を提供する。
【解決手段】耐熱金属製の燃料供給管３が、蓄熱体１１が装填された蓄熱室を貫通して、バーナタイル２の挿通孔２１に嵌入された蓄熱式バーナにおいて、バーナタイル２の蓄熱室側側面で前記挿通孔２１の外周に、環状の窪み部２２を設けて、この窪み部２２にシール材５３を塗り付けるとともに、バーナタイル２と蓄熱体１１との境界部１３における燃料供給管３の表面を、セラミックス製の短筒５１で被覆して、この短筒５１のバーナタイル側端部を、シール材５３が塗り付けられた窪み部２２に嵌入した。
【選択図】図２

Description

本発明は、高温焼成炉などに用いる蓄熱式バーナにおけるシール構造に関するものである。

蓄熱式バーナは、蓄熱室の内部に蓄熱体を備えたバーナであり、複数個を組み合わせて使用され、３０秒程度の比較的短い周期で交互に燃焼と排気を繰り返すことによって、燃焼ガスの保有熱を排気側のバーナの蓄熱体により回収し、燃焼側のバーナでは燃焼用空気を蓄熱体に通して予熱することにより、高い熱効率を達成することができる。

蓄熱式バーナとして、例えば特許文献１に開示されているような、筒先に種火保存用の保炎部を有する燃料供給管を備えたものが知られている。図３に当該蓄熱バーナの概略構造を示す。蓄熱体１１が装填された蓄熱室１の前面のバーナタイル２の外縁には複数の空気孔１２が設けられ、また、バーナタイル２の挿通孔２１には内部に内筒３２を備えた燃料供給管３（外筒３）が挿し込まれている。外筒３は種火形成用の一次空気を供給し、内筒３２は燃料ガスを供給する。外筒３及び内筒３２の材質として、耐熱金属が使用されている。

内筒３２の先端は外筒３の内奥に位置されていて、燃料供給管３の筒先には、種火を保持するための保炎部３３が設けられている。燃焼側のバーナにおいて、燃料ガスは種火により着火され、蓄熱室１で高温に予熱された燃焼用空気によって燃焼されて高温の燃焼ガスとなる。

この燃焼ガスは、焼成炉などの炉内を通過したのち排ガスとなって排気側のバーナの空気孔１２から蓄熱室１内に流入する。流入した排ガスは蓄熱体１１を通過してその保有熱が回収されるが、排ガスはバーナタイル２と蓄熱体１１との境界部１３にも入り込むので、この部分における外筒３は高温の排ガスに暴露されることとなる。よって、この部分には酸化、減肉が進行する。

そこで、従来はこのような酸化、減肉を防ぐため、図４に示すように、境界部１３における外筒３の表面を、粘土、不定形耐火物などのシール材４で覆っていた。しかしながら、この従来方法では給排気の繰り返しによって発生する熱応力によってシール材４が剥がれて、排ガスが保炎部３３に入り込むことによって失火を起こし、バーナの運転を円滑に行うことができなかった。また、外筒３も高温排ガスによって酸化・減肉が進みやすいものであった。このため、従来のシール構造においては、蓄熱式バーナの繰り返し使用に対する耐久性が劣るという問題があった。
特開平９−１２６４４２号公報 (図２)

本発明は、上記した従来の問題点に鑑み、耐久性に優れた蓄熱式バーナにおけるシール構造を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するためになされた本発明の蓄熱式バーナにおけるシール構造は、
耐熱金属製の燃料供給管が、蓄熱体が装填された蓄熱室を貫通して、バーナタイルの挿通孔に嵌入された蓄熱式バーナにおけるシール構造であって、
バーナタイルの蓄熱室側側面で前記挿通孔の外周に、環状の窪み部を設けて、この窪み部にシール材を塗り付けるとともに、
バーナタイルと蓄熱体との境界部における燃料供給管の表面を、セラミックス製の短筒で被覆して、
この短筒のバーナタイル側端部を、シール材が塗り付けられた窪み部に嵌入したことを特徴とするものである。

請求項１に係る発明は、シール材を窪み部に塗り付けたうえに、この窪み部に短筒の端部を嵌め込んだので、シール材が剥がれ落ちることがない。また、短筒が燃料供給管の排ガスとの接触を遮断するので、燃料供給管３の酸化、減肉を防止して、蓄熱式バーナの耐久性を高めることができる。

以下に、本発明の実施形態を図面により説明する。
図１は、本発明に係るシール構造を備えた蓄熱式バーナであり、当該蓄熱式バーナも既記したものと同様な構造を有する。即ち、蓄熱室１の内部にはセラミックス製のハニカム、アルミナボールなどからなる蓄熱体１１が装填されており、前面にはバーナタイル２を有している。バーナタイル２の外縁には複数の空気孔１２が設けられ、挿通孔２１には内部に内筒３２を備えた耐熱金属製の燃料供給管３が、蓄熱室１を貫通して嵌入されている。燃料供給管３は、筒先に保炎部３３を有する。

バーナタイル２と蓄熱体１１との間は、境界部１３となっている。この境界部１３は、図示のようにハニカムなどの蓄熱体１１の膨張を吸収するための空間としてあることもあれば、ボール、円筒体などの蓄熱体１１が装填されていることもある。
そして、境界部１３に位置する燃料供給管３の表面には、本発明に係るシール構造５が配設されている。

当該シール構造５を図２に拡大して示すが、シール構造５においてはセラミックス製の短筒５１が、境界部１３における燃料供給管３の表面を覆っている。短筒５１は、耐火接着剤５２により確実に接着されている。

バーナタイル２の蓄熱室側側面で挿通孔２１の外周には、環状の窪み部２２が設けられており、この窪み部２２にシール材５３が充填されている。この窪み部２２には、短筒５１のバーナタイル側端部が嵌め込まれていて、シール材５３を封入している。したがって、シール材５３は短筒５１によって排ガスとの接触を遮断されるとともに、このシール材５３が短筒５１の端部とバーナタイル２との隙間を埋めている。
なお、短筒５１の蓄熱体側端部は、蓄熱体１１の内部に埋入させて、燃料供給管３が排ガスに直接暴露されることがないようにしておくのが望ましい。

上記したセラミックス製の短筒５１として、アルミナパイプ、ジルコニアパイプなどを用いることができる。また、耐火接着剤５２として、アルミナ−シリカ質、粘土質、ジルコニア、ムライト、マグネシア、炭化珪素、窒化珪素、炭素繊維などの無機質断熱ファイバーに、硬化剤としてのコロイダルシリカ、珪酸塩、リン酸塩、普通セメント、アルミナセメントなどが混合されたものを用いることができる。また、シール材５３として、セラミックファイバーと無機バインダー等を湿式混合したペースト状の不定形耐火物であるファイバーキャストを用いることができる。

短筒５１を燃料供給管３に固定するに当たっては、該当する部分に耐火接着剤５２を層厚にして塗り付けたうえに、短筒５１を軸方向に半割りした半管を対向させて挟みつける
ことによって、容易に行うことができる。

本発明に係るシール構造５は、窪み部２２にシール材５３をドーナツ状に塗り付けたうえに、燃料供給管３に接着された短筒５１のバーナタイル側端部をドーナツ状のシール材５３の中に突っ込むことによって、構成することができる。必要に応じ、窪み部２２から溢出したシール材５３は拭き取る。

以上のように構成された蓄熱式バーナにおいては、燃焼側のバーナにおいて保存されていた種火が、蓄熱室１で予熱された高温の燃焼用空気によって完全燃焼されて燃焼ガスとなる。排気側のバーナにおいては、炉内を通過した燃焼ガスが排ガスとなって空気孔１２から蓄熱室１内に流入する。この際、バーナタイル２と蓄熱体１１との境界部１３における燃料供給管３の表面には、シール構造５が施されているので、排ガスが保炎部に流入するのを防止すると同時に、燃料供給管３が高温の排ガスに暴露されるのを防止することができる。

以上のようなシール構造を施したことによって失火を無くすことができた。また、対策前には１３００℃もの高温に加熱されていた燃料供給管３の温度を、対策後には８７０〜８８０℃程度にまで低下させることができた。その結果、従来は３０窯程度の繰り返し使用で種火の消火が発生していたが、これを１４０窯以上に延長させることができた。
したがって、本発明の蓄熱式バーナにおけるシール構造は、蓄熱式バーナの耐久性を大幅に向上させることができるものとして、工業的価値が大きいものである。

本発明に係るシール構造を備えた蓄熱式バーナの概略構成図である。 本発明に係るシール構造の拡大図である。 蓄熱式バーナの概略構成図である。 従来のシール構造の拡大図である。

符号の説明

１ 蓄熱室、２ バーナタイル、２１ 挿通孔、２２ 窪み部、３ 燃料供給管、１１
蓄熱体、１３ 境界部、３３ 保炎部、５１ セラミックス製の短筒、５２ 耐火接着剤、５３ シール材

Claims (1)

1. 耐熱金属製の燃料供給管が、蓄熱体が装填された蓄熱室を貫通して、バーナタイルの挿通孔に嵌入された蓄熱式バーナにおけるシール構造であって、
   バーナタイルの蓄熱室側側面で前記挿通孔の外周に、環状の窪み部を設けて、この窪み部にシール材を塗り付けるとともに、
   バーナタイルと蓄熱体との境界部における燃料供給管の表面を、セラミックス製の短筒で被覆して、
   この短筒のバーナタイル側端部を、シール材が塗り付けられた窪み部に嵌入したことを特徴とする蓄熱式バーナにおけるシール構造。
   
   

Images