JP2015105802A - Heat storage type burner and cleaning method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄熱式バーナーおよびその清掃方法に関するものである。 The present invention relates to a heat storage burner and a cleaning method thereof.
蓄熱式バーナーは、燃料ノズルと、蓄熱体が重なった層(蓄熱層)を有し、燃焼時には燃焼用空気を蓄熱層に通して加熱してから燃料ノズルの燃料ガスの燃焼に使用し、非燃焼時には燃焼排ガスを蓄熱層に通して蓄熱層への蓄熱を行うようになっている。 The regenerative burner has a fuel nozzle and a layer (heat storage layer) in which the heat storage elements overlap. At the time of combustion, the combustion air is heated through the heat storage layer and then used for combustion of the fuel gas from the fuel nozzle. During combustion, the combustion exhaust gas is passed through the heat storage layer to store heat in the heat storage layer.
その際に、蓄熱体としては、ハニカム状の蓄熱体(ハニカム型蓄熱体)やボール状の蓄熱体(ボール型蓄熱体)等が用いられる。その材料には、セラミック、アルミナ、耐熱金属が使用される。 At that time, as the heat storage body, a honeycomb-shaped heat storage body (honeycomb-type heat storage body), a ball-shaped heat storage body (ball-type heat storage body), or the like is used. The material used is ceramic, alumina, or refractory metal.
そして、通常、蓄熱式バーナーは対で用いられ、交番燃焼を行う。すなわち、一方の蓄熱式バーナーが燃焼を行っている時には、他方の蓄熱式バーナーは非燃焼で蓄熱層への蓄熱を行い、所定の時間が経過すると、その逆を行うということを繰り返す。 And usually, a regenerative burner is used in pairs to perform alternating combustion. That is, when one of the heat storage type burners is burning, the other heat storage type burner performs non-combustion to store heat in the heat storage layer and repeats the reverse when a predetermined time has passed.
なお、蓄熱式バーナーには、蓄熱層で加熱された燃焼用空気を燃料ガスに混合してから燃料ノズル内に供給する形式や、蓄熱層で加熱された燃焼用空気を燃料ノズル内に供給する形式や、蓄熱層で加熱された燃焼用空気を燃料ノズル近傍に供給する形式等がある。 In the heat storage type burner, the combustion air heated in the heat storage layer is mixed with the fuel gas and then supplied into the fuel nozzle, or the combustion air heated in the heat storage layer is supplied into the fuel nozzle. There are types, a type in which combustion air heated in the heat storage layer is supplied to the vicinity of the fuel nozzle, and the like.
このような蓄熱式バーナーは、例えば、熱間加工される鋼材を所定の温度に加熱するための加熱炉に取り付けられるが、以下のような問題がある。 Such a regenerative burner is attached to a heating furnace for heating a steel material to be hot-worked to a predetermined temperature, for example, but has the following problems.
すなわち、熱間加工される鋼材は、加熱炉内で1100〜1200℃程度まで加熱される。加熱炉内では鋼材温度の上昇に伴い、鋼材表面でスケールが生成され、一部は鋼材表面から剥離し加熱炉内を浮遊する。加熱炉内では、その他、局所的不完全燃焼によって発生した煤や耐火物劣化によって発生した粒子が浮遊している。これらが反応し、低融点物質(ダスト)を形成することで、そのダストが蓄熱体へ付着し、蓄熱体に付着物(ダスト)が積み重なることで蓄熱層の閉塞を引き起こすことがある。 That is, the steel material to be hot-worked is heated to about 1100 to 1200 ° C. in a heating furnace. As the temperature of the steel material rises in the heating furnace, a scale is generated on the surface of the steel material, and part of the scale peels off from the surface of the steel material and floats in the heating furnace. In addition, the soot generated by local incomplete combustion and particles generated by refractory deterioration are floating in the heating furnace. When these react and form a low-melting-point substance (dust), the dust adheres to the heat storage body, and deposits (dust) accumulate on the heat storage body, which may cause clogging of the heat storage layer.
蓄熱層の閉塞が進行すると、蓄熱層を通る燃焼用空気や燃焼排ガスの圧力損失が増加する(流路抵抗が増加する)。そのため、蓄熱層に作用する圧力が増大し、蓄熱層の上部に配置された蓄熱体の浮遊が生じやすくなる。その状態で、燃焼用空気の流量が大きい高負荷燃焼を行うと、浮遊した蓄熱体が燃焼用空気と共に炉内へ吹き飛ぶ。蓄熱層の上部の蓄熱体が炉内に吹き飛ぶと、その下方に隣接していた蓄熱体が次々と浮遊し、燃焼用空気と共に炉内へ吹き飛ぶ。これによって、蓄熱体数が減少し、蓄熱層と燃焼用空気との間および蓄熱層と燃焼排ガスとの間の熱交換効率が著しく低下してしまう。しかも、この熱交換効率の低下を解消するためには、加熱炉の操業を停止して、蓄熱層の補修・交換を行う必要があり、高額な補修・交換費用と長時間の操業機会損失を招くことになる。 When the blockage of the heat storage layer proceeds, pressure loss of combustion air and combustion exhaust gas that passes through the heat storage layer increases (flow path resistance increases). For this reason, the pressure acting on the heat storage layer is increased, and the floating of the heat storage body disposed above the heat storage layer is likely to occur. In this state, when high-load combustion with a large flow rate of combustion air is performed, the suspended heat storage body blows off into the furnace together with the combustion air. When the heat storage body at the upper part of the heat storage layer blows into the furnace, the heat storage bodies that are adjacent to the bottom of the heat storage layer float one after another and blow into the furnace together with the combustion air. As a result, the number of heat storage bodies decreases, and the heat exchange efficiency between the heat storage layer and the combustion air and between the heat storage layer and the combustion exhaust gas is significantly reduced. Moreover, in order to eliminate this decrease in heat exchange efficiency, it is necessary to stop the operation of the heating furnace and repair and replace the heat storage layer, resulting in expensive repair and replacement costs and long-term loss of operation opportunities. Will be invited.
このような蓄熱層の損傷(蓄熱体の浮遊・吹き飛び)に対処する技術としては、特許文献1、2や特許文献3に記載の技術が知られている。
As techniques for dealing with such damage to the heat storage layer (floating / blowing of the heat storage body), techniques described in
特許文献1、2に記載の技術は、ダストを冷却してダストの回収を行う技術、あるいは、蓄熱体自体を加熱してダストの融点以上の温度にすることでダストの付着を防止する技術である。
The technologies described in
また、特許文献3には、ボール型蓄熱体の表面に付着した付着物を除去する技術として、ボール型蓄熱体に振動を付与することで付着物除去する技術が記載されている。
しかしながら、特許文献1、2に記載の技術の場合、ダストの冷却または蓄熱体の加熱を実現するためには、冷却機能または加熱機能を蓄熱式バーナーに付加する必要があり、蓄熱式バーナーの大きな改造が必要となる。
However, in the case of the techniques described in
また、特許文献3に記載の技術の場合、蓄熱体への振動付与は蓄熱体にダメージが蓄積する可能性があり、特に、ボール型蓄熱体よりも強度の劣るハニカム型蓄熱体への振動付与は、蓄熱体の割れを生じさせる危険があり、蓄熱層の損傷を招いてしまう。
Further, in the case of the technique described in
そのため、これまで、ダストの付着に起因する蓄熱層の損傷(蓄熱体の浮遊・吹き飛び)に対して、効率的な対応策が無かった。 Therefore, until now, there has been no efficient countermeasure against damage to the heat storage layer (floating / blowing of the heat storage body) due to dust adhesion.
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、蓄熱式バーナー(特に、ハニカム型蓄熱体による蓄熱層を備えた蓄熱式バーナー)において、ダストの付着に起因する蓄熱層の損傷(蓄熱体の浮遊・吹き飛び)を低コストで簡便に防止することができる蓄熱式バーナーおよびその清掃方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a heat storage type burner (particularly, a heat storage type burner having a heat storage layer by a honeycomb type heat storage body), the heat storage layer is damaged due to adhesion of dust. It is an object of the present invention to provide a heat storage burner that can easily prevent (floating / blowing of a heat storage body) at low cost and a cleaning method thereof.
上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有している。 In order to solve the above problems, the present invention has the following features.
[1]燃料ノズルと、蓄熱体を重ねた蓄熱層とを備えた蓄熱式バーナーにおいて、蓄熱層の燃料ノズル側の表層に網状の金物が設置されていることを特徴とする蓄熱式バーナー。 [1] A heat storage burner comprising a fuel nozzle and a heat storage layer in which heat storage bodies are stacked, wherein a reticulated burner is provided on the surface layer of the heat storage layer on the fuel nozzle side.
[2]蓄熱体がハニカム型蓄熱体であることを特徴とする前記[1]に記載の蓄熱式バーナー。 [2] The heat storage burner according to [1], wherein the heat storage body is a honeycomb heat storage body.
[3]前記[1]または[2]に記載の蓄熱式バーナーの清掃方法であって、蓄熱式バーナーで高負荷燃焼を行うことで、蓄熱体に付着したダストを除去することを特徴とする蓄熱式バーナーの清掃方法。 [3] The method for cleaning a regenerative burner according to [1] or [2], wherein dust attached to the regenerator is removed by performing high-load combustion with the regenerative burner. Cleaning method for regenerative burner.
本発明によれば、蓄熱式バーナー(特に、ハニカム型蓄熱体による蓄熱層を備えた蓄熱式バーナー)において、ダストの付着に起因する蓄熱層の損傷(蓄熱体の浮遊・吹き飛び)を低コストで簡便に防止することができる。 According to the present invention, in a heat storage type burner (particularly, a heat storage type burner having a heat storage layer made of a honeycomb type heat storage body), damage to the heat storage layer (floating / blowing of the heat storage body) due to adhesion of dust can be reduced at a low cost. This can be easily prevented.
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る蓄熱式バーナーを示す図である。 FIG. 1 is a view showing a regenerative burner according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、本発明の一実施形態に係る蓄熱式バーナー1は、加熱炉10の炉壁11に設置されており、炉壁11に取り付けられた燃料ノズル2と、一端が加熱炉10内部に向けて開口したケーシング8内に収納されていて、ハニカム型蓄熱体4を層状に積み重ねた蓄熱層3とを備えている。そして、蓄熱式バーナー1の燃焼時には、燃焼用空気を蓄熱層3に通して加熱してから燃料ノズル2の噴射口近傍に供給して、燃料ノズル2から噴射された燃料ガスの燃焼に使用し、蓄熱式バーナー1の非燃焼時には、燃焼排ガスを蓄熱層3に通して、燃焼排ガスの顕熱を蓄熱層3に蓄熱するようになっている。
As shown in FIG. 1, a regenerative burner 1 according to an embodiment of the present invention is installed on a
なお、蓄熱式バーナー1はもう一個の蓄熱式バーナー1(図示せず)と対で用いられ、交番燃焼を行う。すなわち、一方の蓄熱式バーナー1が燃焼を行っている時には、他方の蓄熱式バーナー1は非燃焼で蓄熱層3への蓄熱を行い、所定の時間が経過すると、その逆を行うということを繰り返す。
The regenerative burner 1 is used in pairs with another regenerative burner 1 (not shown) to perform alternating combustion. That is, when one regenerative burner 1 is combusting, the other regenerative burner 1 performs non-combustion to store heat in the
なお、ここでは、蓄熱層3の受け架台として、蓄熱層3の最下端(燃料ノズル2と反対側の表層)に、受け具5で支持されたグレーチング6を敷き、そのグレーチング6上に蓄熱層3(ハニカム型蓄熱体4)が積載されている。
Here, as a cradle for the
その上で、この実施形態においては、蓄熱層3の最上端(燃料ノズル2側の表層)には、蓄熱体浮遊防止用の網状の金物7が設けられている。なお、網状の金物7は、燃焼用空気や燃焼排ガスの通過時に動く可能性がある場合等には、ケーシング7に固定することが好ましい。
In addition, in this embodiment, a net-like metal piece 7 for preventing the heat storage body from floating is provided at the uppermost end (surface layer on the
これにより、この実施形態においては、網状の金物7によって、ハニカム型蓄熱体4の浮遊・吹き飛びが防止されるので、ダストの付着に起因する蓄熱層3の損傷を低コストで簡便に防止することができる。
Thereby, in this embodiment, since the honeycomb-type
ただし、この蓄熱式バーナー1においても、長時間使用すると、ハニカム型蓄熱体4へのダストの付着量が増加し、蓄熱層3での十分な熱交換ができず、蓄熱層3を通過後の燃焼用空気の温度低下や圧力損失の増大等の変化が生じる。加えて、燃焼排ガスが蓄熱層と熱交換され難くなるため、高温状態の燃焼排ガスが排ガスダクトに流れ、排ガスダクトに設置された排ガス切替弁や排ガスくせ取り弁が高温状態の燃焼排ガスに曝されて、損傷を招く可能性がある。
However, even in this heat storage type burner 1, if it is used for a long time, the amount of dust attached to the honeycomb type
そこで、蓄熱層3を通過後の燃焼用空気の温度や圧力あるいは蓄熱層3を通過後の燃焼排ガスの温度や圧力を測定し、測定値が予め定めてある許容範囲を超えた場合、あるいは、所定の期間ごとに、蓄熱層3の清掃を行って、ハニカム型蓄熱体4に付着したダストの除去を行う。
Therefore, when the temperature or pressure of the combustion air after passing through the
その際の清掃方法は、蓄熱式バーナー1で高負荷燃焼を行うことで、ハニカム型蓄熱体4に付着したダストを除去する清掃方法である。ここで、高負荷燃焼とは、蓄熱式バーナー1の最大燃焼能力の90〜100%で燃焼を行うものである。なお、蓄熱式バーナー1の最大燃焼能力とは排ガスダクトに設置された関連設備(排ガス切替弁等)の設備限界により決まる最大の燃焼能力である。
The cleaning method at that time is a cleaning method for removing dust adhering to the honeycomb-type
すなわち、ハニカム型蓄熱体4の付着ダスト除去のためには、付着ダストをハニカム型蓄熱体4から除去しやすいように、ハニカム型蓄熱体4をダストの融点を超える高温に加熱することが効果的である。そこで、ハニカム型蓄熱体4の蓄熱量を通常操業よりも大きくするために、排ガスダクトに設置された関連設備(排ガス切替弁等)の設備限界を超えない範囲で、燃焼排ガスの吸引量(排ガス吸引率)を通常操業よりも増加する。そして、燃焼排ガスからの蓄熱量の増大によってハニカム型蓄熱体4がダストの融点を超える高温になったところに、通常操業よりも増加した流量の燃焼用空気を通過させることで、剥離しやすくなった付着ダストを炉内へ吹き飛ばす。この動作を必要回数繰り返し行うことで、付着ダストの除去が完了する。なお、通常操業よりも増加した流量の燃焼用空気を通過させても、網状の金物により蓄熱体は固定されているので、蓄熱体が燃焼用空気により、吹き飛ばされることはない。なお、排ガス吸引率とは蓄熱バーナーを通過する単位時間当たりの燃焼排ガス流量の燃焼用空気流量に対する比である。排ガス吸引率が高いほど、燃焼排ガスが蓄熱体を通過する単位時間あたりの流量が大きくなるので、蓄熱量は増大する。
That is, in order to remove the adhering dust from the honeycomb
このようにして、この実施形態においては、加熱炉10の操業を停止して蓄熱式バーナー1を開放・分解することなしに、蓄熱層3の清掃を行うことができるので、効率的に付着ダストの除去を行うことができる。
Thus, in this embodiment, since the
なお、この実施形態においては、図1に示すように、蓄熱層で加熱された燃焼用空気を燃料ノズル近傍に供給する形式を前提にしているが、蓄熱層で加熱された燃焼用空気を燃料ガスに混合してから燃料ノズル内に供給する形式や、蓄熱層で加熱された燃焼用空気を燃料ノズル内に供給する形式等に対しても、同様に適用することができる。 In this embodiment, as shown in FIG. 1, it is assumed that the combustion air heated in the heat storage layer is supplied to the vicinity of the fuel nozzle, but the combustion air heated in the heat storage layer is used as the fuel. The present invention can be similarly applied to a type in which the gas is mixed into a gas and then supplied into the fuel nozzle, a type in which combustion air heated in the heat storage layer is supplied into the fuel nozzle, and the like.
また、この実施形態においては、ハニカム型蓄熱体による蓄熱層を備えた蓄熱式バーナーを対象にしているが、ボール型蓄熱体による蓄熱層を備えた蓄熱式バーナーに対しても、同様に適用することができる。 Further, in this embodiment, the heat storage type burner provided with the heat storage layer by the honeycomb type heat storage body is targeted, but the same applies to the heat storage type burner provided with the heat storage layer by the ball type heat storage body. be able to.
本発明の実施例として、上記の本発明の一実施形態に係る蓄熱式バーナー1を鋼板の連続式加熱炉に適用した。 As an example of the present invention, the above-described regenerative burner 1 according to one embodiment of the present invention was applied to a continuous heating furnace for steel plates.
なお、蓄熱体浮遊防止用の網状の金物7は重量が10kgであったので、燃焼用空気により吹きあげられる可能性がないため、ケーシング8には固定しなかった。
In addition, since the net-like metal object 7 for preventing the heat storage body from floating had a weight of 10 kg, it was not fixed to the
そして、蓄熱式バーナー1を一定の期間使用すると、蓄熱層3を通過後の燃焼用空気の圧力が予め定めた許容範囲を超えたので、付着物(ダスト)により蓄熱層3の閉塞が起きていると判断した。そこで、排ガス吸引率を通常操業である70%から90%に増加し、燃焼用空気の流量を10000Nm3/Hrとして高負荷燃焼した。このことにより、蓄熱層3を付着ダストの融点を超える温度まで加熱するとともに、付着ダストを燃焼用空気により炉内に吹き飛ばし、蓄熱層3の清掃を実施した。
When the heat storage type burner 1 is used for a certain period, the pressure of the combustion air after passing through the
清掃後に、蓄熱層3の点検を行ったところ、ハニカム型蓄熱体4の浮遊・吹き飛びといった損傷は見られなかった。排ガス切替弁等についても損傷は見られなかった。また、清掃後には、蓄熱層3を通過後の燃焼用空気の圧力が予め定めた許容範囲に収まるようになった。
When the
1 蓄熱式バーナー
2 燃料ノズル
3 蓄熱層
4 ハニカム型蓄熱体
5 受け具
6 グレーチング
7 網状の金物
8 ケーシング
10 加熱炉
11 炉壁
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