JP2019020076A - Radiant tube burner and method of operating the same, and carburization furnace and method of operating the same - Google Patents

Radiant tube burner and method of operating the same, and carburization furnace and method of operating the same Download PDF

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孝之 松村
Takayuki Matsumura
孝之 松村
康之 山本
Yasuyuki Yamamoto
康之 山本
義之 萩原
Yoshiyuki Hagiwara
義之 萩原
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Abstract

To provide a radiant tube burner and a method of operating the same and a carburization furnace and a method of operating the same that can safely, efficiently and effectively utilize energy that a carburization furnace exhaust gas has.SOLUTION: A radiant tube burner comprises a gas nozzle 2 where a first fuel gas supply pipe 21 and a second fuel gas supply pipe 22 are arranged concentrically in order from a center axis J, and an internal pipe 3 which has a tip end 3A arranged closer to a tip side in a gas jetting direction than a tip end of the gas nozzle 2 with the tip end 3A being opened, and an external pipe 4 which has a tip end 4A closed, which are arranged concentrically in order. Further, the radiant tube burner has: a plurality of first fuel gas jet holes which are provided in the tip end 21A of the first fuel gas supply pipe 21 and opened toward an internal surface 31 of the internal pipe 3; a plurality of second fuel gas jet holes which are provided in the tip end 22A of the second fuel gas supply pipe 22 and opened toward the internal surface 31 of the internal pipe 3; and a plurality of combustion-supporting gas jet holes which are arranged in the internal pipe 3, and opened closer to a rear end side than the first fuel gas jet holes and second fuel gas jet holes.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ラジアントチューブバーナ及びその運転方法、浸炭炉及びその運転方法に関する。   The present invention relates to a radiant tube burner and its operation method, a carburizing furnace and its operation method.

浸炭処理は、低炭素鋼を浸炭ガス中で加熱し、鋼材表面から炭素を拡散させて鋼材表層部のカーボン濃度を高めることで、鋼材表層部にマルテンサイト化された硬化層を形成する処理方法であり、鋼材表面の硬化技術として古くから知られている。   Carburizing treatment is a treatment method in which a low-carbon steel is heated in a carburizing gas and carbon is diffused from the steel surface to increase the carbon concentration of the steel surface layer, thereby forming a martensitic hardened layer in the steel surface layer. It has long been known as a technique for hardening steel surfaces.

上記のような浸炭処理技術としては、一般的に、電力を用いて加熱される浸炭炉内の常圧ガス雰囲気下でのガス浸炭法が知られている。浸炭炉内に供給する浸炭用雰囲気ガスとしては、メタン、プロパン、ブタン等の炭化水素系ガスを高温加熱されたニッケル触媒等で反応させて生成した変成ガスや、メタノール分解ガス等が用いられる。また、変成ガスには、ＣＯ（一酸化炭素）ガス、Ｈ２（水素）ガス等の可燃性ガスが多く含まれている。 As a carburizing treatment technique as described above, a gas carburizing method is generally known in a normal pressure gas atmosphere in a carburizing furnace heated using electric power. As the carburizing atmosphere gas supplied into the carburizing furnace, a modified gas generated by reacting a hydrocarbon-based gas such as methane, propane or butane with a nickel catalyst heated at a high temperature, a methanol decomposition gas, or the like is used. Further, the metamorphic gas contains a lot of combustible gases such as CO (carbon monoxide) gas and H 2 (hydrogen) gas.

浸炭用雰囲気ガスは、浸炭炉に供給された後、鋼材である被処理体を浸炭処理するが、炉内に供給した浸炭用雰囲気ガスのほとんどは処理に寄与しないまま大気中に排気されて有効に利用されていないのが現状である。また、浸炭処理に寄与しないまま排出されたガスは、上述したように可燃性ガスを多く含んでいるため、炉外に排気された後は燃焼させて大気中に放散させるのが一般的であり、エネルギー利用の観点から多くの無駄が生じているという問題があった。   After the carburizing atmosphere gas is supplied to the carburizing furnace, the object to be processed, which is steel, is carburized, but most of the carburizing atmosphere gas supplied to the furnace is effectively exhausted into the atmosphere without contributing to the processing. It is currently not used for Moreover, since the gas discharged without contributing to the carburizing process contains a large amount of combustible gas as described above, it is generally burned after being exhausted outside the furnace and diffused into the atmosphere. There was a problem that a lot of waste was generated from the viewpoint of energy utilization.

上記のような問題に対し、浸炭炉排ガスを有効利用する他の方法として、特許文献１に記載の技術が知られている。特許文献１には、減圧下の浸炭炉（真空浸炭炉）にラジアントチューブバーナを設置し、浸炭炉排ガスをラジアントチューブバーナの燃焼加熱源として用いることで、浸炭炉内雰囲気を加熱するエネルギーに有効利用する方法が開示されている。   In order to effectively use the carburizing furnace exhaust gas for the above problems, a technique described in Patent Document 1 is known. In Patent Document 1, a radiant tube burner is installed in a carburizing furnace (vacuum carburizing furnace) under reduced pressure, and the carburizing furnace exhaust gas is used as a combustion heating source of the radiant tube burner, which is effective for energy for heating the atmosphere in the carburizing furnace. A method of using is disclosed.

また、ラジアントチューブバーナは、一般的に、特許文献２に記載されているような、炉内雰囲気に悪影響を及ぼさない間接加熱方式とされたものである。特に、炉体への設置が簡便なシングルエンド式のラジアントチューブバーナは、一般的に、先端部が閉塞された外管と、先端部が解放された内管とを有する２重管構造を有し、内管内部において、燃料ノズルから噴出する燃料ガスと、内管を流通する燃焼空気とを混合して燃焼させる構成が採用される。この際に生じた高温排気ガスを、先端部が閉塞された外管と内管の隙間に流通させ、排ガスにより熱せられた外管の放射熱により、炉内雰囲気を加熱できるように構成されている。   The radiant tube burner is generally an indirect heating method as described in Patent Document 2 that does not adversely affect the furnace atmosphere. In particular, a single-ended radiant tube burner that is easy to install in the furnace body generally has a double-pipe structure having an outer tube whose tip is closed and an inner tube whose tip is released. And the structure which mixes and burns the fuel gas which ejects from a fuel nozzle, and the combustion air which distribute | circulates an inner pipe inside an inner pipe is employ | adopted. The high-temperature exhaust gas generated at this time is circulated through the gap between the outer tube and the inner tube whose tip is blocked, and the furnace atmosphere is heated by the radiant heat of the outer tube heated by the exhaust gas. Yes.

特開２００４−３３２０７６号公報JP 2004-332076 A 特開平０７−２１７８２７号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-217828

特許文献１に記載の装置においては、浸炭炉に供給される浸炭用雰囲気ガスとして、プロパンや都市ガス等の炭化水素系燃料ガスが用いられている。特許文献１では、バーナの燃焼加熱源も一般的なプロパンや都市ガスであり、浸炭炉排ガスと燃焼加熱源の燃料ガスとでは組成に大きな違いはないことから、これらのガスを同じバーナに混合供給しても、特に大きな問題はない。   In the apparatus described in Patent Document 1, hydrocarbon fuel gas such as propane or city gas is used as the carburizing atmosphere gas supplied to the carburizing furnace. In Patent Document 1, the combustion heating source of the burner is also general propane or city gas, and there is no significant difference in composition between the carburizing furnace exhaust gas and the fuel gas of the combustion heating source, so these gases are mixed in the same burner. Even if it supplies, there is no big problem.

ここで、特許文献１においては、減圧（真空）浸炭炉に係る技術であるため、浸炭用雰囲気ガスとしてプロパンや都市ガスを供給しているに対し、従来の常圧式ガス浸炭炉においては、変性ガスやメタノール分解ガスのようなＣＯガスやＨ２ガス等を主成分としたガスを直接炉内に供給する。特に、Ｈ２ガスは、都市ガスやプロパンとは燃焼特性が大きく異なるため、仮に、常圧式ガス浸炭炉から排出される浸炭炉排ガスを、都市ガス燃焼用やプロパン燃焼用のラジアントチューブバーナに供給して使用した場合には、チューブ内部での逆火や局所加熱を招く等、最適な燃焼状態が得られないおそれがある。 Here, in Patent Document 1, since it is a technique related to a reduced pressure (vacuum) carburizing furnace, propane or city gas is supplied as a carburizing atmosphere gas, whereas in a conventional atmospheric gas carburizing furnace, a modification is performed. A gas mainly composed of CO gas such as gas or methanol decomposition gas or H 2 gas is supplied directly into the furnace. In particular, since H 2 gas has significantly different combustion characteristics from city gas and propane, the exhaust gas from the carburizing furnace exhausted from the atmospheric gas carburizing furnace is supplied to the radiant tube burner for city gas combustion and propane combustion. When used in such a manner, there is a risk that an optimal combustion state cannot be obtained, such as causing backfire or local heating inside the tube.

一方、特許文献１においては、浸炭炉排ガスと燃焼ガスの種類が大きく異なる場合には、浸炭炉排ガス用と燃焼ガス用とで別個のバーナを設置する構成とされている。しかしながら、特許文献１のように、浸炭炉排ガスと燃焼ガスとを切り替えながら燃焼させる場合には、何れか一方のラジアントチューブバーナを燃焼させている間、他方のラジアントチューブバーナは燃焼させないことから、非効率的であるという問題があった。また、このような構成を採用した場合には、燃焼していない側のラジアントチューブバーナが、炉内温度の均一化の阻害因子になるという問題があった。   On the other hand, in Patent Document 1, when the types of carburizing furnace exhaust gas and combustion gas are greatly different, separate burners are installed for the carburizing furnace exhaust gas and the combustion gas. However, as in Patent Document 1, when burning while switching between the carburizing furnace exhaust gas and the combustion gas, while one of the radiant tube burners is burning, the other radiant tube burner is not burned, There was a problem of inefficiency. Further, when such a configuration is adopted, there is a problem that the radiant tube burner on the non-burning side becomes an inhibiting factor for uniformizing the temperature in the furnace.

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、変成ガスやメタノール分解ガス等の浸炭用雰囲気ガスを使用する浸炭炉において、バーナの燃焼で生じるＣＯガスやＨ２ガスを多く含む浸炭炉排ガスが有するエネルギーを、安全且つ効率よく有効利用することが可能な、シングルエンド式のラジアントチューブバーナ及びその運転方法、浸炭炉及びその運転方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in a carburizing furnace using a carburizing atmosphere gas such as a metamorphic gas or a methanol decomposition gas, a carburizing furnace exhaust gas containing a large amount of CO gas or H 2 gas generated by combustion of a burner. It is an object of the present invention to provide a single-ended radiant tube burner and its operation method, a carburizing furnace and its operation method, which can effectively and efficiently use the energy of the.

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、中心軸から、第１燃料ガス供給管及び第２燃料ガス供給管が同心状に順次配置されたガスノズルを備え、さらに、前記ガスノズルの周囲に、前記ガスノズルの先端部よりもガス噴出方向で先端側に配置された先端部を有し、且つ、該先端部が開口されてなる、支燃性ガスを供給する内管、及び、先端部が閉塞され、前記内管の周囲を取り囲むように備えられた外管が、同心状に順次配置されてなる、シングルエンド式のラジアントチューブバーナであって、前記ガスノズルは、前記第１燃料ガス供給管の先端部に設けられた、前記内管の内面に向かって開口する複数の第１燃料ガス噴出孔と、前記第２燃料ガス供給管の先端部に設けられた、前記内管の内面に向かって開口する複数の第２燃料ガス噴出孔とを有しており、さらに、前記内管の内部には、前記第１燃料ガス噴出孔及び第２燃料ガス噴出孔よりも後端側に開口する複数の支燃性ガス噴出孔が配置されていることを特徴とするラジアントチューブバーナである。   In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 includes a gas nozzle in which a first fuel gas supply pipe and a second fuel gas supply pipe are sequentially arranged concentrically from a central axis, and further, around the gas nozzle An inner pipe for supplying a combustion-supporting gas, having a distal end portion disposed on the distal end side in the gas ejection direction with respect to the distal end portion of the gas nozzle, and the distal end portion being opened, and a distal end portion Is a single-ended radiant tube burner in which outer tubes provided so as to surround the inner tube are sequentially arranged concentrically, and the gas nozzle is configured to supply the first fuel gas. A plurality of first fuel gas ejection holes provided at the tip of the pipe that open toward the inner surface of the inner pipe, and an inner surface of the inner pipe provided at the tip of the second fuel gas supply pipe Multiple second fuels opening toward A plurality of combustion-supporting gas ejection holes that open to the rear end side of the first fuel gas ejection hole and the second fuel gas ejection hole. Is a radiant tube burner characterized by being arranged.

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のラジアントチューブバーナであって、前記第１燃料噴出孔又は前記第２燃料噴出孔の何れか一方が、前記中心軸に対して１０〜４５°の噴出角度を有するように形成されており、且つ、他方が、前記中心軸に対して４５〜９０°の噴出角度を有するように形成されていることを特徴とするラジアントチューブバーナである。   The invention according to claim 2 is the radiant tube burner according to claim 1, wherein either the first fuel injection hole or the second fuel injection hole is 10 to 45 ° with respect to the central axis. The radiant tube burner is characterized in that it is formed so as to have an ejection angle of 45 ° to 90 ° with respect to the central axis.

また、請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載のラジアントチューブバーナを用いる、ラジアントチューブバーナの運転方法であって、前記第１燃料供給管及び前記第２燃料供給管に、それぞれ異なる組成の気体燃料を供給し、該気体燃料と支燃性ガスとを燃焼させることを特徴とするラジアントチューブバーナの運転方法である。   The invention according to claim 3 is a method of operating a radiant tube burner using the radiant tube burner according to claim 1 or 2, wherein the first fuel supply pipe and the second fuel supply pipe are connected to each other. A method for operating a radiant tube burner, characterized in that gaseous fuels having different compositions are supplied and the gaseous fuel and the combustion-supporting gas are combusted.

請求項４に係る発明は、請求項２に記載のラジアントチューブバーナを用いる、ラジアントチューブバーナの運転方法であって、前記第１燃料供給管及び前記第２燃料供給管に、それぞれ異なる組成の気体燃料を供給し、該気体燃料と支燃性ガスとを燃焼させ、且つ、前記それぞれ異なる組成の気体燃料のうちの少なくとも一方が、浸炭炉から排出されるＣＯ及びＨ２を含む浸炭炉排ガスであり、前記第１燃料噴出孔が、前記中心軸に対して１０〜４５°の噴出角度を有するように形成され、且つ、前記第２燃料噴出孔が、前記中心軸に対して４５〜９０°の噴出角度を有するように形成されているときは、前記浸炭炉排ガスが前記第１燃料供給管に供給され、前記第１燃料噴出孔が、前記中心軸に対して４５〜９０°の噴出角度を有するように形成され、且つ、前記第２燃料噴出孔が、前記中心軸に対して１０〜４５°の噴出角度を有するように形成されているときは、前記浸炭炉排ガスが前記第２燃料供給管に供給されることを特徴とするラジアントチューブバーナの運転方法である。 The invention according to claim 4 is a method of operating a radiant tube burner using the radiant tube burner according to claim 2, wherein gases having different compositions are provided in the first fuel supply pipe and the second fuel supply pipe, respectively. A fuel is supplied, the gaseous fuel and the combustion-supporting gas are combusted, and at least one of the gaseous fuels having different compositions is a carburizing furnace exhaust gas containing CO and H 2 discharged from the carburizing furnace. And the first fuel injection hole is formed to have an injection angle of 10 to 45 ° with respect to the central axis, and the second fuel injection hole is 45 to 90 ° with respect to the central axis. The carburizing furnace exhaust gas is supplied to the first fuel supply pipe, and the first fuel injection hole has an injection angle of 45 to 90 ° with respect to the central axis. Have And the second fuel injection hole is formed to have an injection angle of 10 to 45 ° with respect to the central axis, the carburizing furnace exhaust gas enters the second fuel supply pipe. It is the operating method of the radiant tube burner characterized by being supplied.

請求項５に記載の発明は、浸炭用雰囲気ガス供給口と浸炭炉排ガス導出口とが備えられ、さらに、炉内を加熱するバーナとして、請求項１又は請求項２に記載のラジアントチューブバーナが備えられていることを特徴とする浸炭炉である。   The invention according to claim 5 is provided with a carburizing atmosphere gas supply port and a carburizing furnace exhaust gas outlet, and the radiant tube burner according to claim 1 or 2 is used as a burner for heating the inside of the furnace. It is a carburizing furnace characterized by being provided.

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の浸炭炉を用いる、浸炭炉の運転方法であって、前記ラジアントチューブバーナに供給する気体燃料のうちの少なくとも一部を、前記浸炭炉から排出される浸炭炉排ガスとし、該浸炭炉排ガスを加熱源として用いることを特徴とする浸炭炉の運転方法である。   The invention according to claim 6 is a carburizing furnace operation method using the carburizing furnace according to claim 5, wherein at least a part of the gaseous fuel supplied to the radiant tube burner is supplied from the carburizing furnace. The carburizing furnace exhaust gas is discharged, and the carburizing furnace exhaust gas is used as a heating source.

本発明に係るラジアントチューブバーナによれば、ガスノズルが、第１燃料ガス供給管の先端部に設けられ、内管の内面に向かって開口する複数の第１燃料ガス噴出孔と、第２燃料ガス供給管の先端部に設けられ、内管の内面に向かって開口する複数の第２燃料ガス噴出孔とを有し、さらに、ガスノズルの周囲に備えられる内管内に配置され、第１燃料ガス噴出孔及び第２燃料ガス噴出孔よりも後端側に開口する複数の支燃性ガス噴出孔を有する構成を採用している。
このような構造を採用することにより、１本のラジアントチューブバーナで、炭化水素系燃料ガス、浸炭炉排ガスの何れも最適条件で燃焼させることが可能になり、また、これらの燃料を同時に供給した混焼も可能になるので、各燃料用に別個のバーナを設置する必要が無い。従って、変成ガスやメタノール分解ガス等の浸炭用雰囲気ガスを使用する浸炭炉に適用した場合に、バーナの燃焼で生じるＣＯガスやＨ２ガスを多く含む浸炭炉排ガスが有するエネルギーを、安全且つ効率よく有効利用することが可能になる。 According to the radiant tube burner of the present invention, the gas nozzle is provided at the tip of the first fuel gas supply pipe, and the plurality of first fuel gas ejection holes opening toward the inner surface of the inner pipe, and the second fuel gas A plurality of second fuel gas ejection holes provided at the tip of the supply pipe and opening toward the inner surface of the inner pipe, and further disposed in an inner pipe provided around the gas nozzle, The structure which has the some combustion-supporting gas ejection hole opened to the back end side rather than the hole and the 2nd fuel gas ejection hole is employ | adopted.
By adopting such a structure, it becomes possible to burn both hydrocarbon-based fuel gas and carburizing furnace exhaust gas under optimum conditions with one radiant tube burner, and these fuels were supplied simultaneously. Since co-firing is also possible, there is no need to install a separate burner for each fuel. Therefore, when applied to a carburizing furnace using a carburizing atmosphere gas such as metamorphic gas or methanol decomposition gas, the energy of the carburizing furnace exhaust gas containing a large amount of CO gas and H 2 gas generated by burner combustion is safe and efficient. It becomes possible to use it effectively.

また、本発明に係るラジアントチューブバーナの運転方法によれば、本発明に係るラジアントチューブバーナを用いて、第１燃料供給管及び第２燃料供給管に、それぞれ異なる組成の気体燃料を供給し、この気体燃料と支燃性ガスとを燃焼させる方法なので、上記同様、１本のラジアントチューブバーナで、炭化水素系燃料ガス、浸炭炉排ガスの何れも、個別又は同時に最適条件で燃焼させることができる。従って、上記のような浸炭炉に適用した場合に、ＣＯガスやＨ２ガスを多く含む浸炭炉排ガスが有するエネルギーを、安全且つ効率よく有効利用することが可能になる。 Further, according to the operation method of the radiant tube burner according to the present invention, the radiant tube burner according to the present invention is used to supply gaseous fuels having different compositions to the first fuel supply pipe and the second fuel supply pipe, Since this gaseous fuel and the combustion-supporting gas are burned, as in the above, one radiant tube burner can burn either hydrocarbon-based fuel gas or carburizing furnace exhaust gas individually or simultaneously under optimum conditions. . Accordingly, when applied to the carburizing furnace as described above, it becomes possible to use the energy of the carburizing furnace exhaust gas containing a large amount of CO gas and H 2 gas safely and efficiently.

また、本発明の浸炭炉及びその運転方法によれば、本発明に係るラジアントチューブバーナを備えた浸炭炉及びその運転方法なので、上述したように、１本のラジアントチューブバーナで、炭化水素系燃料ガス、浸炭炉排ガスの何れも、個別又は同時に最適条件で燃焼させることができ、ＣＯガスやＨ２ガスを多く含む浸炭炉排ガスが有するエネルギーを、安全且つ効率よく有効利用することが可能になる。 Further, according to the carburizing furnace and the operation method thereof according to the present invention, since it is a carburizing furnace and the operation method including the radiant tube burner according to the present invention, as described above, with one radiant tube burner, the hydrocarbon fuel Both gas and carburizing furnace exhaust gas can be burned individually or simultaneously under optimum conditions, and the energy of carburizing furnace exhaust gas containing a large amount of CO gas and H 2 gas can be used safely and efficiently. .

本発明の一実施形態であるラジアントチューブバーナを模式的に説明する図であり、内部構造を示す断面図である。It is a figure which illustrates typically the radiant tube burner which is one Embodiment of this invention, and is sectional drawing which shows an internal structure. 本発明の一実施形態であるラジアントチューブバーナを模式的に説明する図であり、図１に示したラジアントチューブバーナに備えられるガスノズルの一例を示す平面図である。It is a figure which illustrates typically the radiant tube burner which is one Embodiment of this invention, and is a top view which shows an example of the gas nozzle with which the radiant tube burner shown in FIG. 1 is equipped. 本発明の一実施形態であるラジアントチューブバーナを模式的に説明する図であり、内管の内部における、図２中に示したガスノズル及び内管のＡ−Ａ断面図である。It is a figure which illustrates typically the radiant tube burner which is one Embodiment of this invention, and is the AA sectional drawing of the gas nozzle shown in FIG. 本発明の一実施形態であるラジアントチューブバーナを模式的に説明する図であり、内管の内部における、図２中に示したガスノズル及び内管のＢ−Ｂ断面図である。It is a figure which illustrates typically the radiant tube burner which is one Embodiment of this invention, and is the BB sectional drawing of the gas nozzle and inner tube which were shown in FIG. 2 inside the inner tube. 本発明の一実施形態である浸炭炉及びその運転方法を模式的に説明する図であり、ラジアントチューブバーナを有する浸炭炉を備えた浸炭装置の一例を示す系統図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which illustrates typically the carburizing furnace which is one Embodiment of this invention, and its operating method, and is a systematic diagram which shows an example of the carburizing apparatus provided with the carburizing furnace which has a radiant tube burner.

以下、本発明を適用した一実施形態であるラジアントチューブバーナ及びその運転方法、浸炭炉及びその運転方法について、図１〜図５を適宜参照しながら説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。   Hereinafter, a radiant tube burner and an operation method thereof, a carburizing furnace and an operation method thereof according to an embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS. 1 to 5 as appropriate. In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features easy to understand, there are cases where the portions that become the features are enlarged for the sake of convenience, and the dimensional ratios of the respective components are not always the same as the actual ones. Absent. In addition, the materials and the like exemplified in the following description are examples, and the present invention is not limited to them, and can be appropriately modified and implemented without changing the gist thereof.

本発明に係るラジアントチューブバーナは、例えば、工業用加熱炉、特に、鋼材である被処理体を浸炭処理するガス浸炭炉に適用することが可能なものである。本実施形態では、ラジアントチューブバーナを、図５中に示すような浸炭装置１００に備えられる浸炭炉１０において、炉内の加熱に用いた例について説明する。   The radiant tube burner according to the present invention can be applied to, for example, an industrial heating furnace, particularly a gas carburizing furnace for carburizing an object to be processed which is a steel material. In the present embodiment, an example in which a radiant tube burner is used for heating in a carburizing furnace 10 provided in a carburizing apparatus 100 as shown in FIG. 5 will be described.

＜ラジアントチューブバーナ＞
図１〜図４に、本実施形態のラジアントチューブバーナ１を示す。
図１に示すように、ラジアントチューブバーナ１は、中心軸Ｊから、第１燃料ガス供給管２１及び第２燃料ガス供給管２２が同心状に順次配置されたガスノズル２を備える。さらに、ラジアントチューブバーナ１は、ガスノズル２の周囲に、このガスノズル２の先端部２１Ａ，２２Ａよりもガス噴出方向で先端側に配置された先端部３Ａを有し、且つ、該先端部３Ａが開口されてなる、支燃性ガスを供給する内管（支燃性ガス供給管）３、及び、先端部４Ａが閉塞され、内管３の周囲を取り囲むように備えられた外管４が同心状に順次配置されてなり、シングルエンド式のラジアントチューブバーナを構成している。 <Radiant tube burner>
The radiant tube burner 1 of this embodiment is shown in FIGS.
As shown in FIG. 1, the radiant tube burner 1 includes a gas nozzle 2 in which a first fuel gas supply pipe 21 and a second fuel gas supply pipe 22 are sequentially arranged concentrically from a central axis J. Further, the radiant tube burner 1 has a tip portion 3A disposed around the gas nozzle 2 on the tip side in the gas ejection direction from the tip portions 21A and 22A of the gas nozzle 2, and the tip portion 3A is open. The inner tube (flammable gas supply tube) 3 for supplying the combustion-supporting gas and the outer tube 4 provided so as to surround the inner tube 3 are concentrically closed. Are arranged in sequence to form a single-ended radiant tube burner.

そして、図１〜図４に示すように、ラジアントチューブバーナ１は、ガスノズル２が、第１燃料ガス供給管２１の先端部２１Ａに設けられた、内管３の内面３１に向かって開口する複数の第１燃料ガス噴出孔２１ａと、第２燃料ガス供給管２２の先端部２２Ａに設けられた、内管３の内面３１に向かって開口する複数の第２燃料ガス噴出孔２２ａとを有し、さらに、内管３の内部に、第１燃料ガス噴出孔２１ａ及び第２燃料ガス噴出孔２２ａよりも後端側に開口する複数の支燃性ガス噴出孔２３ａが配置され、概略構成される。   As shown in FIGS. 1 to 4, the radiant tube burner 1 includes a plurality of gas nozzles 2 that open toward the inner surface 31 of the inner pipe 3 provided at the tip 21 </ b> A of the first fuel gas supply pipe 21. The first fuel gas ejection holes 21a and a plurality of second fuel gas ejection holes 22a provided at the tip 22A of the second fuel gas supply pipe 22 and opening toward the inner surface 31 of the inner pipe 3 are provided. In addition, a plurality of combustion-supporting gas ejection holes 23a that are open to the rear end side of the first fuel gas ejection holes 21a and the second fuel gas ejection holes 22a are arranged inside the inner pipe 3, and are schematically configured. .

また、図１に示す例においては、本実施形態のラジアントチューブバーナ１が後述の浸炭炉（図５中の符号１０を参照）に取り付けられた状態を詳細に示すため、図中に、浸炭炉１０に備えられる壁部１１を示している。   Moreover, in the example shown in FIG. 1, in order to show in detail the state in which the radiant tube burner 1 of this embodiment is attached to a carburizing furnace described later (see reference numeral 10 in FIG. 5), the carburizing furnace is shown in the figure. 10 shows a wall portion 11 included in 10.

ラジアントチューブバーナ１には、上記したガスノズル２、内管３及び外管４をそれぞれ支持するとともに、内部に支燃性ガス（燃焼空気）Ｇ２の流路１ａ、及び燃焼排ガスＧ４の流路１ｃが備えられたバーナボディ１Ａが備えられている。このバーナボディ１Ａには、流路１ａに支燃性ガスＧ２を供給する支燃性ガス供給口１ｂ、及び、流路１ｃから燃焼排ガスＧ４を外部に排出するための排ガス導出口１ｄが備えられている。   The radiant tube burner 1 supports the gas nozzle 2, the inner tube 3 and the outer tube 4 described above, and has a flow path 1a for combustion-supporting gas (combustion air) G2 and a flow path 1c for combustion exhaust gas G4. The provided burner body 1A is provided. The burner body 1A is provided with a combustion-supporting gas supply port 1b for supplying the combustion-supporting gas G2 to the flow path 1a, and an exhaust gas outlet 1d for discharging the combustion exhaust gas G4 to the outside from the flow path 1c. ing.

そして、バーナボディ１Ａには、その上端側にガスノズル２の後端側に設けられたフランジ状のヘッド部２Ａが、例えば、図示略のボルト等によって脱着可能に固定されている。また、バーナボディ１Ａには、その下端側に外管４が固定され、図示例においては、バーナボディ１Ａの下端が外管４を囲み込むように固定されている。さらに、図示例においては、バーナボディ１Ａに固定された外管４の上端に、内管３の後端側に設けられたフランジ状の後端部４Ｂが、上記同様、図示略のボルト等によって脱着可能に固定されている。   A flange-like head portion 2A provided on the upper end side of the burner body 1A on the rear end side of the gas nozzle 2 is detachably fixed by, for example, a bolt (not shown). Moreover, the outer tube 4 is fixed to the lower end side of the burner body 1A. In the illustrated example, the lower end of the burner body 1A is fixed so as to surround the outer tube 4. Further, in the illustrated example, a flange-shaped rear end portion 4B provided on the rear end side of the inner tube 3 is connected to the upper end of the outer tube 4 fixed to the burner body 1A by a bolt or the like not shown in the drawing. It is fixed so as to be removable.

即ち、本実施形態のラジアントチューブバーナ１においては、図示略のボルトを外してヘッド部２Ａを上方（図１中における縦長方向）に引き上げることで、バーナボディ１Ａ（ラジアントチューブバーナ１）からガスノズル２全体を引き抜くことが可能に構成される。同様に、内管３も、図示略のボルトを外して後端部４Ｂを上方に引き上げることで、ラジアントチューブバーナ１から引き抜くことが可能に構成される。   That is, in the radiant tube burner 1 of the present embodiment, the gas nozzle 2 is removed from the burner body 1A (radiant tube burner 1) by removing a bolt (not shown) and pulling the head portion 2A upward (in the longitudinal direction in FIG. 1). It is possible to pull out the whole. Similarly, the inner tube 3 is also configured to be able to be pulled out from the radiant tube burner 1 by removing a bolt (not shown) and pulling up the rear end 4B upward.

本実施形態のラジアントチューブバーナ１に供給される気体燃料は、炭化水素系燃料ガスＧ１としては、例えば、都市ガス、プロパン等の一般的な炭化水素系燃料ガスが挙げられる。また、浸炭炉排ガスＧ３としては、例えば、低炭素鋼を浸炭ガス雰囲気の浸炭炉中で加熱処理した際に生じる、ＣＯ，Ｈ２の可燃性ガスが多く含まれている浸炭炉排ガスが挙げられる。
また、ラジアントチューブバーナ１に供給される支燃性ガスＧ２としては、例えば、空気の他、酸素富化空気等の酸化剤流体が挙げられる。 As the gaseous fuel supplied to the radiant tube burner 1 of the present embodiment, the hydrocarbon fuel gas G1 includes, for example, general hydrocarbon fuel gas such as city gas and propane. Further, as the carburizing furnace exhaust gas G3, for example, carburizing furnace exhaust gas containing a large amount of flammable gas of CO and H 2 produced when heat treatment is performed on low carbon steel in a carburizing furnace in a carburizing gas atmosphere. .
Examples of the combustion-supporting gas G2 supplied to the radiant tube burner 1 include oxidant fluid such as oxygen-enriched air in addition to air.

ガスノズル２は、本実施形態のラジアントチューブバーナ１における加熱源であり、火炎Ｆを形成することで内管３を加熱できるように構成される。図示例のガスノズル２は、火炎Ｆの噴出方向が鉛直下方となるように、即ち、火炎Ｆが内管３の内部で形成されるように構成されている。ガスノズル２は、詳細を後述するガス供給源から、各流路を介して、それぞれ流量が制御された炭化水素系燃料ガスＧ１、支燃性ガスＧ２及び浸炭炉排ガスＧ３が供給されることで火炎Ｆを形成する。   The gas nozzle 2 is a heating source in the radiant tube burner 1 of the present embodiment, and is configured to heat the inner tube 3 by forming the flame F. The gas nozzle 2 in the illustrated example is configured so that the ejection direction of the flame F is vertically downward, that is, the flame F is formed inside the inner tube 3. The gas nozzle 2 is supplied with a hydrocarbon-based fuel gas G1, a combustion-supporting gas G2, and a carburizing furnace exhaust gas G3, each of which has a controlled flow rate, from a gas supply source, which will be described in detail later. F is formed.

ガスノズル２は、上述したように、中心軸Ｊからそれぞれ同心状に配置された第１燃料ガス供給管２１及び第２燃料ガス供給管２２を備える。具体的には、ガスノズル２は、図２の平面図、及び、図３（図２中に示すＡ−Ａ断面）並びに図４（図２中に示すＢ−Ｂ断面）の各断面図に示すように、ラジアントチューブバーナ１の中心軸Ｊに沿って配置される第１燃料ガス供給管２１と、この周囲に同心状に配置される第２燃料ガス供給管２２とを有してなる。ここで、図３の断面図には、第２燃料ガス供給管２２からの浸炭炉排ガスＧ３の噴出経路を示しており、図４の断面図には、第１燃料ガス供給管２１からの炭化水素系燃料ガスＧ１の噴出経路を示している。   As described above, the gas nozzle 2 includes the first fuel gas supply pipe 21 and the second fuel gas supply pipe 22 arranged concentrically from the central axis J. Specifically, the gas nozzle 2 is shown in the plan view of FIG. 2 and each of the cross-sectional views of FIG. 3 (A-A cross section shown in FIG. 2) and FIG. 4 (BB cross-section shown in FIG. 2). Thus, it has the 1st fuel gas supply pipe 21 arrange | positioned along the central axis J of the radiant tube burner 1, and the 2nd fuel gas supply pipe | tube 22 arrange | positioned concentrically around this. Here, the sectional view of FIG. 3 shows the ejection path of the carburizing furnace exhaust gas G3 from the second fuel gas supply pipe 22, and the sectional view of FIG. 4 shows the carbonization from the first fuel gas supply pipe 21. The ejection route of the hydrogen fuel gas G1 is shown.

ガスノズル２には、上述したように、バーナボディ１Ａに対する取付部として機能するフランジ状のヘッド部２Ａが備えられており、第１燃料ガス供給管２１及び第２燃料ガス供給管２２の各後端部２１Ｂ，２２Ｂ側が、当該ヘッド部２Ａに固定される。
また、図示例のヘッド部２Ａ内には、浸炭炉排ガスＧ３を第２燃料ガス供給管２２に導入するための流路２ａ、及び、外部から流路２ａに浸炭炉排ガスＧ３を供給するための浸炭炉排ガス導入口２ｂが設けられている。
さらに、ヘッド部２Ａには、点火に用いられる点火ロッド２ｃが備えられており、この点火ロッド２ｃの操作によって、各噴出孔近傍における着火が可能な構成とされている。 As described above, the gas nozzle 2 is provided with the flange-shaped head portion 2A that functions as a mounting portion for the burner body 1A. The rear ends of the first fuel gas supply pipe 21 and the second fuel gas supply pipe 22 are provided. The portions 21B and 22B are fixed to the head portion 2A.
Further, in the illustrated head portion 2A, a flow path 2a for introducing the carburizing furnace exhaust gas G3 into the second fuel gas supply pipe 22, and a carburizing furnace exhaust gas G3 for supplying the carburizing furnace exhaust gas G3 from the outside to the flow path 2a. A carburizing furnace exhaust gas inlet 2b is provided.
Furthermore, the head portion 2A is provided with an ignition rod 2c used for ignition, and can be ignited in the vicinity of each ejection hole by operating the ignition rod 2c.

第１燃料ガス供給管２１は、気体燃料として、例えば、火炎Ｆを形成するための炭化水素系燃料ガスＧ１を供給するものであり、先端部２１Ａに複数の第１燃料ガス噴出孔２１ａが設けられている。また、図示例では、第１燃料ガス供給管２１の後端部２１Ｂは、ヘッド部２Ａを貫通して、このヘッド部２Ａの上部から突出するように構成されている。   The first fuel gas supply pipe 21 supplies, for example, a hydrocarbon-based fuel gas G1 for forming a flame F as a gaseous fuel, and a plurality of first fuel gas ejection holes 21a are provided at the tip 21A. It has been. Further, in the illustrated example, the rear end portion 21B of the first fuel gas supply pipe 21 is configured to penetrate the head portion 2A and protrude from the upper portion of the head portion 2A.

また、第１燃料ガス供給管２１に設けられる複数の第１燃料ガス噴出孔２１ａは、上述した炭化水素系燃料ガスＧ１を噴出する燃料噴出ノズルであり、詳細を後述する内管３の内面３１に向かって開口するように、即ち外周方向に向かって開口するように設けられている。また、詳細な図示を省略するが、複数の第１燃料ガス噴出孔２１ａは、ガスノズル２を平面視したとき、中心軸Ｊに対して環状に均等間隔で配置されている。複数の第１燃料ガス噴出孔２１ａの数は、特に限定されないが、均一な火炎Ｆを形成する観点からは２箇所以上であることが好ましく、上記のように均等間隔で環状に配置されることがより好ましい。   The plurality of first fuel gas ejection holes 21a provided in the first fuel gas supply pipe 21 are fuel ejection nozzles for ejecting the hydrocarbon-based fuel gas G1 described above, and the inner surface 31 of the inner pipe 3 described later in detail. It opens so that it may open toward the direction, ie, it may open toward the outer peripheral direction. Although not shown in detail, the plurality of first fuel gas ejection holes 21a are annularly arranged at equal intervals with respect to the central axis J when the gas nozzle 2 is viewed in plan. The number of the plurality of first fuel gas ejection holes 21a is not particularly limited, but is preferably two or more from the viewpoint of forming a uniform flame F, and is arranged annularly at equal intervals as described above. Is more preferable.

第２燃料ガス供給管２２は、気体燃料として、例えば、詳細を後述する浸炭炉排ガスＧ３を供給するものであり、先端部２２Ａに複数の第２燃料ガス噴出孔２２ａが設けられている。また、第２燃料ガス供給管２２の後端部２２Ｂは、ヘッド部２Ａの流路２ａに連通するように接続されている。   The second fuel gas supply pipe 22 supplies, for example, a carburizing furnace exhaust gas G3, the details of which will be described later, as a gaseous fuel, and a plurality of second fuel gas ejection holes 22a are provided at the tip 22A. The rear end portion 22B of the second fuel gas supply pipe 22 is connected to communicate with the flow path 2a of the head portion 2A.

第２燃料ガス供給管２２に設けられる複数の第２燃料ガス噴出孔２２ａは、上述した浸炭炉排ガスＧ３を噴出する燃料噴出ノズルであり、第１燃料ガス供給管２１に設けられた第１燃料ガス噴出孔２１ａと同様、詳細を後述する内管３の内面３１に向かって開口するように、即ち外周方向に向かって開口するように設けられている。さらに、上記同様、複数の第２燃料ガス噴出孔２２ａも、ガスノズル２を平面視したとき、中心軸Ｊに対して環状に均等間隔で配置されている。複数の第２燃料ガス噴出孔２２ａの数についても、特に限定されないが、上記同様、均一な火炎Ｆを形成する観点から２箇所以上であることが好ましく、均等間隔で環状に配置されることがより好ましい。   The plurality of second fuel gas ejection holes 22 a provided in the second fuel gas supply pipe 22 are fuel ejection nozzles that eject the carburizing furnace exhaust gas G <b> 3 described above, and the first fuel provided in the first fuel gas supply pipe 21. Similar to the gas ejection hole 21a, it is provided so as to open toward the inner surface 31 of the inner tube 3 whose details will be described later, that is, open toward the outer peripheral direction. Further, similarly to the above, the plurality of second fuel gas ejection holes 22a are also arranged annularly at equal intervals with respect to the central axis J when the gas nozzle 2 is viewed in plan. The number of the plurality of second fuel gas ejection holes 22a is not particularly limited, but is preferably two or more from the viewpoint of forming a uniform flame F as described above, and is arranged annularly at equal intervals. More preferred.

さらに、本実施形態で説明するガスノズル２には、詳細を後述する内管３の内部に配置される支燃性ガス噴出孔２３ａが形成されたフランジ部２３が設けられている。このフランジ部２３は、図１及び図３，４に示す例では、第２燃料ガス供給管２２の外面からフランジ状に突出するように形成されており、図２に示すように、複数の支燃性ガス噴出孔２３ａが形成されている。   Furthermore, the gas nozzle 2 described in the present embodiment is provided with a flange portion 23 in which a combustion-supporting gas ejection hole 23a is disposed inside an inner tube 3 whose details will be described later. In the example shown in FIGS. 1, 3, and 4, the flange portion 23 is formed so as to protrude in a flange shape from the outer surface of the second fuel gas supply pipe 22. As shown in FIG. A flammable gas ejection hole 23a is formed.

内管（支燃性ガス供給管）３は、火炎Ｆの形成に用いられる支燃性ガス（燃焼空気）Ｇ２を供給するものである。また、内管３は、上述したように、ガスノズル２の周囲に、第２燃料ガス供給管２２を取り囲むように同心状に配置されており、先端部３Ａが開口した構成とされている。   The inner pipe (flammable gas supply pipe) 3 supplies the fluffy gas (combustion air) G2 used for forming the flame F. Further, as described above, the inner pipe 3 is concentrically disposed around the gas nozzle 2 so as to surround the second fuel gas supply pipe 22, and has a configuration in which the distal end portion 3A is opened.

また、内管３の後端部３Ｂは、バーナボディ１Ａの流路１ａに連通するように接続されている。また、本実施形態で説明する内管３の内部には、上記構成の複数の支燃性ガス噴出孔２３ａが形成された、ガスノズル２のフランジ部２３が収容されている。これにより、内管３においては、後端部３Ｂ側から導入された支燃性ガスＧ２が、複数の支燃性ガス噴出孔２３ａから先端部３Ａ側に向けて噴出するように構成されている。また、内管３は、内面３１に、上述したガスノズル２に備えられたフランジ部２３の外周部２３ｂが摺接するように設けられている。   Further, the rear end portion 3B of the inner pipe 3 is connected so as to communicate with the flow path 1a of the burner body 1A. Further, inside the inner tube 3 described in the present embodiment, a flange portion 23 of the gas nozzle 2 in which a plurality of combustion-supporting gas ejection holes 23a having the above-described configuration is formed is accommodated. Thereby, in the inner tube | pipe 3, the combustion support gas G2 introduced from the rear-end part 3B side is comprised so that it may eject toward the front-end | tip part 3A side from the some combustion support gas ejection hole 23a. . Further, the inner tube 3 is provided on the inner surface 31 so that the outer peripheral portion 23b of the flange portion 23 provided in the gas nozzle 2 described above is in sliding contact.

さらに、図１及び図３，４に示すように、内管３に配置された複数の支燃性ガス噴出孔２３ａは、第１燃料ガス噴出孔２１ａ及び第２燃料ガス噴出孔２２ａよりも、火炎Ｆの噴出方向に対して後端側で開口するように配置されている。また、図２の平面図に示すように、複数の支燃性ガス噴出孔２３ａは、第１燃料ガス噴出孔２１ａ及び第２燃料ガス噴出孔２２ａと同様、均等間隔で環状に配置されているが、これには限定されない。複数の支燃性ガス噴出孔２３ａは、支燃性ガスＧ２を下流側に向けて均一に流通させ、且つ、整流できることが可能なものであれば、その数や孔径、配置形態は適宜選定できる。   Further, as shown in FIGS. 1, 3, and 4, the plurality of combustion-supporting gas ejection holes 23 a arranged in the inner pipe 3 are more than the first fuel gas ejection holes 21 a and the second fuel gas ejection holes 22 a. It arrange | positions so that it may open at the rear end side with respect to the ejection direction of the flame F. Further, as shown in the plan view of FIG. 2, the plurality of combustion-supporting gas ejection holes 23a are annularly arranged at equal intervals similarly to the first fuel gas ejection holes 21a and the second fuel gas ejection holes 22a. However, it is not limited to this. The plurality of combustion-supporting gas ejection holes 23a can be appropriately selected as long as the combustion-supporting gas G2 is allowed to flow uniformly toward the downstream side and can be rectified. .

また、内管３は、ガスノズル２からの火炎Ｆの延出方向に沿った先端部３Ａが開口している。内管３は、上記構成とされることで、その内部空間にガスノズル２による火炎Ｆが形成され、内面３１側が加熱されるとともに、外面３２側から熱を輻射する。また、内管３の内部空間で燃焼が生じることで発生する燃焼排ガスＧ４は、先端部３Ａから排出される。   The inner pipe 3 has an open end 3A along the direction in which the flame F extends from the gas nozzle 2. The inner tube 3 is configured as described above, so that the flame F is formed by the gas nozzle 2 in the inner space, the inner surface 31 side is heated, and heat is radiated from the outer surface 32 side. Further, the combustion exhaust gas G4 generated by the combustion in the inner space of the inner pipe 3 is discharged from the tip portion 3A.

本実施形態のラジアントチューブバーナ１においては、上記構成のガスノズル２及び内管３を備え、第２燃料ガス供給管２２が流路２ａに接続し、内管３がバーナボディ１Ａの流路１ａに接続するように構成される。これにより、第２燃料ガス供給管２２に浸炭炉排ガスＧ３が供給され、内管３に支燃性ガスＧ２が供給される。一方、第１燃料ガス供給管２１は、その後端部２１Ｂ側から炭化水素系燃料ガスＧ１が供給されるように構成されている。   The radiant tube burner 1 of the present embodiment includes the gas nozzle 2 and the inner pipe 3 having the above-described configuration, the second fuel gas supply pipe 22 is connected to the flow path 2a, and the inner pipe 3 is connected to the flow path 1a of the burner body 1A. Configured to connect. As a result, the carburizing furnace exhaust gas G3 is supplied to the second fuel gas supply pipe 22, and the combustion-supporting gas G2 is supplied to the inner pipe 3. On the other hand, the first fuel gas supply pipe 21 is configured such that the hydrocarbon-based fuel gas G1 is supplied from the rear end portion 21B side.

外管４は、ガスノズル２及び内管３の周囲を取り囲むように配置される。外管４の内面４１と内管３の外面３１との間には、ガスノズル２によって火炎Ｆが形成されるときに発生する高温の燃焼排ガスＧ４をバーナボディ１Ａ側に導くための燃焼排ガス導出路５が確保されている。この燃焼排ガス導出路５は、バーナボディ１Ａ内において、上記の流路１ｃと接続され、排ガス導出口１ｄから燃焼排ガスＧ４を外部に排出できるように構成されている。また、図１に例示するラジアントチューブバーナ１においては、外管４の後端部４Ｂに、内管３に形成されたフランジ状の後端部３Ｂが固定されていることで、この位置で、上記の燃焼排ガス導出路５の一端側が封止されるように構成されている。   The outer tube 4 is disposed so as to surround the gas nozzle 2 and the inner tube 3. Between the inner surface 41 of the outer tube 4 and the outer surface 31 of the inner tube 3, a combustion exhaust gas lead-out path for guiding the high-temperature combustion exhaust gas G4 generated when the flame F is formed by the gas nozzle 2 to the burner body 1A side. 5 is secured. The combustion exhaust gas discharge path 5 is connected to the flow path 1c in the burner body 1A, and is configured to discharge the combustion exhaust gas G4 to the outside from the exhaust gas discharge port 1d. Further, in the radiant tube burner 1 illustrated in FIG. 1, the flange-shaped rear end portion 3B formed on the inner tube 3 is fixed to the rear end portion 4B of the outer tube 4. One end side of the combustion exhaust gas outlet passage 5 is configured to be sealed.

外管４は、高温の燃焼排ガスＧ４が燃焼排ガス導出路５に導入されることで、その内面４１側が加熱されるとともに、外面４２Ａ側から外部に輻射熱を発生させ、周囲の雰囲気を加熱することが可能に構成される。   The outer tube 4 heats the surrounding atmosphere by generating high-temperature combustion exhaust gas G4 into the combustion exhaust gas outlet passage 5 so that the inner surface 41 side is heated and radiant heat is generated from the outer surface 42A side to the outside. Is configured to be possible.

上記構成により、ラジアントチューブバーナ１は、例えば、第１燃料ガス供給管２１の流路先端となる第１燃料ガス噴出孔２１ａからは炭化水素系燃料ガスＧ１が、また、第２燃料ガス供給管２２の第２燃料ガス噴出孔２２ａからは浸炭炉排ガスＧ３が、内管３の外面３１に向けて、それぞれ異なる角度で噴出するように構成される。また、内管３内においては、支燃性ガス噴出孔２３ａから支燃性ガスＧ２が内管３内の先端部３Ａ側に向けて噴出するように構成される。   With the above-described configuration, the radiant tube burner 1 is configured such that, for example, the hydrocarbon-based fuel gas G1 is supplied from the first fuel gas injection hole 21a at the front end of the flow path of the first fuel gas supply pipe 21, and the second fuel gas supply pipe The carburizing furnace exhaust gas G3 is ejected from the second fuel gas ejection holes 22a of 22 toward the outer surface 31 of the inner pipe 3 at different angles. Further, in the inner tube 3, the combustion-supporting gas G <b> 2 is ejected from the combustion-supporting gas ejection hole 23 a toward the tip portion 3 </ b> A side in the inner tube 3.

ラジアントチューブバーナ１は、支燃性ガス供給口１ｂから流路１ａを介して内管３に導入され、支燃性ガス噴出孔２３ａを通じて内管３内に噴出された支燃性ガスＧ２、後端部２１Ｂ側から第１燃料ガス供給管２１に導入され、内管３の内面３１に向けて噴出された炭化水素系燃料ガスＧ１、及び、浸炭炉排ガス導入口２ｂから流路２ａを介して第２燃料ガス供給管２２に導入され、内管３の内面３１に向けて噴出された浸炭炉排ガスＧ３が、内管３内で混合されて燃焼する。この燃焼により、内管３内において火炎Ｆが形成されるとともに、燃焼によって生じた高温の燃焼排ガスＧ４は燃焼排ガス導出路５に導入され、流路１ｃを介して排ガス導出口１ｄから外部に排出される。この際、外管４は、高温の燃焼排ガスＧ４によって加熱され、外面４２から放射熱を発生されることで、後述する浸炭炉の内部雰囲気を加熱する。   The radiant tube burner 1 is introduced into the inner tube 3 from the combustion-supporting gas supply port 1b through the flow path 1a, and is injected into the inner tube 3 through the combustion-supporting gas ejection hole 23a. The hydrocarbon-based fuel gas G1 introduced into the first fuel gas supply pipe 21 from the end 21B side and ejected toward the inner surface 31 of the inner pipe 3, and the carburizing furnace exhaust gas inlet 2b through the flow path 2a The carburizing furnace exhaust gas G3 introduced into the second fuel gas supply pipe 22 and ejected toward the inner surface 31 of the inner pipe 3 is mixed in the inner pipe 3 and burned. As a result of this combustion, a flame F is formed in the inner pipe 3, and the high-temperature combustion exhaust gas G4 generated by the combustion is introduced into the combustion exhaust gas outlet passage 5 and discharged to the outside from the exhaust gas outlet 1d through the passage 1c. Is done. At this time, the outer tube 4 is heated by the high-temperature combustion exhaust gas G4 and radiant heat is generated from the outer surface 42, thereby heating the internal atmosphere of the carburizing furnace described later.

ラジアントチューブバーナ１は、上記のように、第１燃料ガス噴出孔２１ａを有する第１燃料ガス供給管２１と、第２燃料ガス噴出孔２２ａを有する第２燃料ガス供給管２２と、上記の各燃料ガス噴出孔よりも後端側に開口する複数の支燃性ガス噴出孔２３ａが内部に配置された内管３とを備えた構成とされている。これにより、炭化水素系燃料ガスＧ１、及び、後述の浸炭炉から排出される浸炭炉排ガスＧ３（ＣＯ，Ｈ２の混合ガス）の２種のガスを、それぞれ単独で燃焼させるか、あるいは、上記２種のガスの同時供給による混合燃焼の何れかを選択できるとともに、それぞれ、最適な条件で燃焼させることが可能になる。 As described above, the radiant tube burner 1 includes the first fuel gas supply pipe 21 having the first fuel gas injection hole 21a, the second fuel gas supply pipe 22 having the second fuel gas injection hole 22a, It is set as the structure provided with the inner pipe 3 by which the some combustion-supporting gas ejection hole 23a opened to a rear end side rather than a fuel gas ejection hole is arrange | positioned inside. Accordingly, the hydrocarbon fuel gas G1 and the carburizing furnace exhaust gas G3 (a mixed gas of CO and H 2 ) discharged from the carburizing furnace described later are individually burned, or the above-mentioned It is possible to select either mixed combustion by simultaneous supply of two kinds of gases, and it is possible to perform combustion under optimum conditions.

図１等に示すように、本実施形態のラジアントチューブバーナ１は、ガスノズル２に備えられる各燃料ガス供給管が２重管構造を有していることで、中心軸Ｊ寄りの位置で炭化水素系燃料ガスＧ１が供給され、その外周側の位置で浸炭炉排ガスＧ３が供給されるように構成されているが、これには限定されない。例えば、中心側の燃料ガス供給管を浸炭炉排ガスＧ３の供給用とし、外周側の燃料ガス供給管を炭化水素系燃料ガスＧ１の供給用に構成してもかまわない。   As shown in FIG. 1 and the like, the radiant tube burner 1 of the present embodiment has a double-tube structure for each fuel gas supply pipe provided in the gas nozzle 2, so that the hydrocarbon is located at a position near the central axis J. Although the system fuel gas G1 is supplied and the carburizing furnace exhaust gas G3 is supplied at a position on the outer peripheral side thereof, the present invention is not limited to this. For example, the fuel gas supply pipe on the center side may be configured to supply the carburizing furnace exhaust gas G3, and the fuel gas supply pipe on the outer peripheral side may be configured to supply the hydrocarbon-based fuel gas G1.

本実施形態のラジアントチューブバーナ１においては、第１燃料ガス供給管２１に設けられる第１燃料噴出孔２１ａが、中心軸Ｊに対してβ°の噴出角度を有するように形成され、第２燃料ガス供給管２２に設けられる第２燃料噴出孔２２ａが、中心軸Ｊに対してα°の噴出角度を有するように形成されることが好ましい。これらの噴出角度α°及びβ°は、０〜９０°の範囲において、第１燃料噴出孔２１ａ及び第２燃料噴出孔２２ａが内管３の内面３１に向かって開口できる角度で適宜設定することができる。一方、内管３の内部に配置された支燃性ガス噴出孔２３ａは、内管３の先端部３Ａ側に向かって、中心軸Ｊに沿うように開口されている。このような構成とすることで、炭化水素系燃料ガスＧ１及び浸炭炉排ガスＧ３の噴出角度が、支燃性ガスＧ２の流れ方向に対して角度を有するようになるので、これら各ガスの混合が促進される。これにより、未燃となる燃料ガスが生じたり、あるいは、炭化水素系燃料ガスＧ１を燃焼させた場合における不完全燃焼が起因のＣＯガスやＨ２ガスが発生したりするのを抑制できる。 In the radiant tube burner 1 of the present embodiment, the first fuel injection hole 21a provided in the first fuel gas supply pipe 21 is formed so as to have an injection angle of β ° with respect to the central axis J, and the second fuel The second fuel injection hole 22a provided in the gas supply pipe 22 is preferably formed so as to have an injection angle of α ° with respect to the central axis J. These ejection angles α ° and β ° are appropriately set at an angle at which the first fuel ejection hole 21a and the second fuel ejection hole 22a can open toward the inner surface 31 of the inner tube 3 in the range of 0 to 90 °. Can do. On the other hand, the combustion-supporting gas ejection holes 23 a arranged inside the inner pipe 3 are opened along the central axis J toward the distal end portion 3 </ b> A side of the inner pipe 3. By adopting such a configuration, the injection angle of the hydrocarbon-based fuel gas G1 and the carburizing furnace exhaust gas G3 has an angle with respect to the flow direction of the combustion-supporting gas G2. Promoted. Thereby, it is possible to suppress the generation of unburned fuel gas or the generation of CO gas or H 2 gas due to incomplete combustion when the hydrocarbon fuel gas G1 is burned.

本実施形態のラジアントチューブバーナ１においては、第１燃料ガス供給管２１に設けられる第１燃料噴出孔２１ａ、又は、第２燃料ガス供給管２２に設けられる第２燃料噴出孔２２ａの何れか一方が、ラジアントチューブバーナ１の中心軸Ｊに対して１０〜４５°の噴出角度を有するように形成され、且つ、他方が、中心軸Ｊに対して４５〜９０°の噴出角度を有するように形成されていることが好ましい。   In the radiant tube burner 1 of the present embodiment, either the first fuel injection hole 21 a provided in the first fuel gas supply pipe 21 or the second fuel injection hole 22 a provided in the second fuel gas supply pipe 22. Is formed so as to have an ejection angle of 10 to 45 ° with respect to the central axis J of the radiant tube burner 1, and the other is formed so as to have an ejection angle of 45 to 90 ° with respect to the central axis J. It is preferable that

また、ラジアントチューブバーナ１は、図３に示すように、浸炭炉排ガスＧ３を供給する第２燃料ガス供給管２２に設けられる第２燃料噴出孔２２ａが、中心軸Ｊに対して１０〜４５°の噴出角度αを有するように形成されていることがより好ましい。一般に、浸炭炉排ガスＧ３には多くのＨ２ガスが含まれていることから、燃焼速度が速いという特性がある。このため、第２燃料噴出孔２２ａの噴出角度αを１０〜４５°の範囲に設定することで、この第２燃料噴出孔２２ａ近傍における局所加熱が生じたり、あるいは、第２燃料噴出孔２２ａよりも上流側、即ち第２燃料ガス供給管２２内で燃焼が生じることで不安定な燃焼状態になったりするのを抑制することが可能になる。 Further, in the radiant tube burner 1, the second fuel injection hole 22a provided in the second fuel gas supply pipe 22 for supplying the carburizing furnace exhaust gas G3 is 10 to 45 ° with respect to the central axis J, as shown in FIG. More preferably, it is formed so as to have an ejection angle α. In general, since the carburizing furnace exhaust gas G3 contains a large amount of H 2 gas, it has a characteristic of high combustion speed. For this reason, by setting the ejection angle α of the second fuel ejection hole 22a in the range of 10 to 45 °, local heating occurs in the vicinity of the second fuel ejection hole 22a or from the second fuel ejection hole 22a. In addition, it is possible to suppress an unstable combustion state due to combustion occurring in the upstream side, that is, in the second fuel gas supply pipe 22.

一方、図４に示すように、第１燃料ガス供給管２１に設けられる第１燃料噴出孔２１ａは、中心軸Ｊに対して４５〜９０°の噴出角度βを有するように形成されていることがより好ましい。一般に、炭化水素系燃料ガスＧ１は、浸炭炉排ガスＧ３に比べて燃焼速度が遅いため、支燃性ガス（燃焼空気）Ｇ２との混合をより促進させる必要がある。このため、第１燃料噴出孔２１ａの中心軸Ｊに対する噴出角度βを４５〜９０°の範囲に設定することで、燃焼を緩慢化させず、未燃となる燃料ガスが発生するのを抑制することが可能になる。   On the other hand, as shown in FIG. 4, the first fuel injection hole 21 a provided in the first fuel gas supply pipe 21 is formed to have an injection angle β of 45 to 90 ° with respect to the central axis J. Is more preferable. In general, the hydrocarbon-based fuel gas G1 has a slower combustion speed than the carburizing furnace exhaust gas G3, and therefore it is necessary to further promote mixing with the combustion-supporting gas (combustion air) G2. For this reason, by setting the injection angle β with respect to the central axis J of the first fuel injection hole 21a in the range of 45 to 90 °, the combustion is not slowed down, and the generation of unburned fuel gas is suppressed. It becomes possible.

なお、上記の各構成において、各噴出孔の平面視での配置形態、形状、孔径及び数等については、本発明を逸脱しない範囲で、適宜設定したものを採用できる。   In each of the above-described configurations, the arrangement form, shape, hole diameter, number, and the like of each ejection hole in a plan view can be appropriately set without departing from the present invention.

本実施形態のラジアントチューブバーナ１によれば、上記構成により、１本のラジアントチューブバーナで、炭化水素系燃料ガスＧ１、浸炭炉排ガスＧ３の何れも最適条件で燃焼させることが可能になり、また、これらの燃料を同時に供給した混焼も可能になるので、各燃料用に別個のバーナを設置する必要が無い。これにより、ラジアントチューブバーナ１を、浸炭炉の内部雰囲気を加熱する用途に用いた場合に、バーナで加熱したときに発生するＣＯガスやＨ２ガスを多く含む浸炭炉排ガスが有するエネルギーを、安全且つ効率よく有効利用することが可能になる。 According to the radiant tube burner 1 of the present embodiment, with the above configuration, it is possible to burn both the hydrocarbon-based fuel gas G1 and the carburizing furnace exhaust gas G3 under the optimum conditions with one radiant tube burner. Since co-firing with these fuels supplied simultaneously is also possible, there is no need to install a separate burner for each fuel. As a result, when the radiant tube burner 1 is used for heating the internal atmosphere of the carburizing furnace, the energy of the carburizing furnace exhaust gas containing a large amount of CO gas and H 2 gas generated when heated by the burner can be safely And it becomes possible to use it efficiently and efficiently.

＜ラジアントチューブバーナの運転方法＞
本発明に係るラジアントチューブバーナの運転方法は、本発明に係るラジアントチューブバーナを用いる運転方法である。
本実施形態の運転方法においては、上記構成とされたラジアントチューブバーナ１に備えられる第１燃料供給管２１及び第２燃料供給管２２に、それぞれ異なる組成の気体燃料を供給し、この気体燃料と支燃性ガスＧ２とを燃焼させる。 <Operation method of radiant tube burner>
The operation method of the radiant tube burner according to the present invention is an operation method using the radiant tube burner according to the present invention.
In the operation method of the present embodiment, gaseous fuels having different compositions are supplied to the first fuel supply pipe 21 and the second fuel supply pipe 22 provided in the radiant tube burner 1 having the above-described configuration. The combustion supporting gas G2 is combusted.

本実施形態のラジアントチューブバーナ１の運転方法においては、第１燃料供給管２１及び第２燃料供給管２２に供給される、それぞれ異なる組成の気体燃料のうちの少なくとも一方を、後述の浸炭炉（図５中の符号１０を参照）から排出される、Ｃ及びＨ２を含む浸炭炉排ガスＧ３とすることができる。 In the operation method of the radiant tube burner 1 of the present embodiment, at least one of the gaseous fuels having different compositions supplied to the first fuel supply pipe 21 and the second fuel supply pipe 22 is subjected to a carburizing furnace (described later). The carburizing furnace exhaust gas G3 containing C and H 2 discharged from the reference numeral 10 in FIG.

この場合、例えば、図３，４に示すように、第１燃料噴出孔２１ａが、中心軸Ｊに対して４５〜９０°の噴出角度を有するように形成され、且つ、第２燃料噴出孔２２ａが、中心軸Ｊに対して１０〜４５°の噴出角度を有するように形成されているときは、浸炭炉排ガスＧ３を第２燃料供給管２２に供給して運転することが好ましい。   In this case, for example, as shown in FIGS. 3 and 4, the first fuel injection hole 21a is formed to have an injection angle of 45 to 90 ° with respect to the central axis J, and the second fuel injection hole 22a. However, when formed so as to have an ejection angle of 10 to 45 ° with respect to the central axis J, it is preferable to operate by supplying the carburizing furnace exhaust gas G3 to the second fuel supply pipe 22.

一方、例えば、第１燃料噴出孔２１ａが、中心軸Ｊに対して１０〜４５°の噴出角度を有するように形成され、且つ、第２燃料噴出孔２２ａが、中心軸Ｊに対して４５〜９０°の噴出角度を有するように形成されている場合には、浸炭炉排ガスＧ３を第１燃料供給管２１に供給するように運転することが好ましい。   On the other hand, for example, the first fuel injection hole 21a is formed to have an injection angle of 10 to 45 ° with respect to the central axis J, and the second fuel injection hole 22a is 45 to 45 with respect to the central axis J. When it is formed so as to have a jet angle of 90 °, it is preferable to operate so as to supply the carburizing furnace exhaust gas G3 to the first fuel supply pipe 21.

本実施形態のラジアントチューブバーナの運転方法においては、中心軸Ｊに対して１０〜４５°の噴出角度を有するように形成された燃料噴出孔から浸炭炉排ガスＧ３を噴出させる構成とすることで、上述したように、この燃料噴出孔近傍における局所加熱が生じたり、上流側の燃料ガス供給管内で燃焼が生じることで不安定な燃焼状態になったりするのを抑制できる。
また、中心軸Ｊに対して４５〜９０°の噴出角度を有するように形成されている燃料噴出孔から炭化水素系燃料ガスＧ１を噴出させるように構成することで、上述したように、燃焼を緩慢化させず、未燃となる燃料ガスが発生するのを抑制できる。 In the operation method of the radiant tube burner of the present embodiment, the carburizing furnace exhaust gas G3 is ejected from the fuel ejection hole formed so as to have an ejection angle of 10 to 45 ° with respect to the central axis J. As described above, local heating in the vicinity of the fuel injection hole or combustion in the upstream fuel gas supply pipe can be suppressed from causing an unstable combustion state.
In addition, as described above, combustion is performed by causing the hydrocarbon-based fuel gas G1 to be ejected from the fuel ejection holes formed so as to have an ejection angle of 45 to 90 ° with respect to the central axis J. It is possible to suppress the generation of unburned fuel gas without slowing down.

本実施形態のラジアントチューブバーナの運転方法によれば、上記構成を備えるラジアントチューブバーナ１を用いて、第１燃料供給管２１及び第２燃料供給管２２に、それぞれ異なる組成の気体燃料（炭化水素系燃料ガスＧ１又は浸炭炉排ガスＧ３）を供給し、この気体燃料と支燃性ガスＧ２とを燃焼させる方法なので、上述したように、１本のラジアントチューブバーナで、炭化水素系燃料ガスＧ１、浸炭炉排ガスＧ３の何れも、個別又は同時に最適条件で燃焼させることができる。これにより、浸炭炉の内部雰囲気を加熱する用途に本方法を適用した場合には、上記同様、ＣＯガスやＨ２ガスを多く含む浸炭炉排ガスＧ３が有するエネルギーを、安全且つ効率よく有効利用することが可能になる。 According to the operation method of the radiant tube burner of the present embodiment, using the radiant tube burner 1 having the above-described configuration, the first fuel supply pipe 21 and the second fuel supply pipe 22 are supplied with gaseous fuels having different compositions (hydrocarbons). System fuel gas G1 or carburizing furnace exhaust gas G3), and this gas fuel and combustion-supporting gas G2 are combusted. As described above, with one radiant tube burner, hydrocarbon fuel gas G1, Any of the carburizing furnace exhaust gas G3 can be burned individually or simultaneously under optimum conditions. Thereby, when this method is applied to an application for heating the internal atmosphere of the carburizing furnace, the energy of the carburizing furnace exhaust gas G3 containing a large amount of CO gas and H 2 gas is used safely and efficiently as described above. It becomes possible.

＜浸炭炉（及び浸炭装置）＞
図５に、本発明を適用した一実施形態である浸炭炉１０が備えられた浸炭装置１００の一構成例を示す。図５は、本発明に係るラジアントチューブバーナ１を有する浸炭炉１０を備えた浸炭装置１００を示す系統図である。
以下、本発明に係る浸炭炉１０の構成について、図５に示す浸炭処理装置１００の全体構成とともに詳述する。 <Carburizing furnace (and carburizing equipment)>
FIG. 5 shows a configuration example of a carburizing apparatus 100 provided with a carburizing furnace 10 which is an embodiment to which the present invention is applied. FIG. 5 is a system diagram showing a carburizing apparatus 100 including a carburizing furnace 10 having the radiant tube burner 1 according to the present invention.
Hereinafter, the structure of the carburizing furnace 10 according to the present invention will be described in detail together with the entire structure of the carburizing apparatus 100 shown in FIG.

図５に示すように、本実施形態で説明する浸炭装置１００は、浸炭炉１０及びそれに備えられるラジアントチューブバーナ１、ポンプ１０６、各種ガスに対応する流量計１０７〜１０９、自動調整弁１１０〜１１３、切替弁１１４〜１１８、浸炭炉１０内の圧力と大気との差圧を測定する差圧発信機１１９、制御装置１２０〜１２２、各種ガスの供給及び排出経路Ｌ１〜Ｌ６、圧力測定用の管路Ｌ７、及び各信号線Ｃ１〜Ｃ６を備え、概略構成されている。浸炭装置１００は、浸炭炉１０の内部空間（以下、炉内と称することがある）１０Ａに被処理材Ｓを収納した後、炉内１０Ａに浸炭用雰囲気ガスを導入し、炉内１０Ａを加熱することによって被処理材Ｓを浸炭処理する装置である。   As shown in FIG. 5, the carburizing apparatus 100 described in the present embodiment includes a carburizing furnace 10, a radiant tube burner 1, a pump 106, flow meters 107 to 109 corresponding to various gases, and automatic adjustment valves 110 to 113. , Switching valves 114 to 118, a differential pressure transmitter 119 for measuring a pressure difference between the pressure in the carburizing furnace 10 and the atmosphere, control devices 120 to 122, supply and discharge paths L1 to L6 for various gases, and a pipe for pressure measurement A path L7 and signal lines C1 to C6 are provided and schematically configured. The carburizing apparatus 100 stores the material to be processed S in an internal space (hereinafter sometimes referred to as the inside of the furnace) 10A of the carburizing furnace 10 and then introduces a carburizing atmosphere gas into the furnace 10A to heat the furnace 10A. This is a device for carburizing the workpiece S.

浸炭処理の対象となる被処理材Ｓとしては、特に限定されるものではなく、各種の金属材料（鋼材）に対して適用することができる。被処理材Ｓとしては、特に、鉄系の金属材料が好ましい。浸炭装置１００を用いて被処理材Ｓを浸炭処理することにより、母材に炭素が固溶することで、その後の焼入処理により少なくともその表層部に、母材より硬度の高い炭素固溶硬化層を形成することができる。   The material to be treated S to be carburized is not particularly limited, and can be applied to various metal materials (steel materials). As the material to be processed S, an iron-based metal material is particularly preferable. By carburizing the workpiece S using the carburizing apparatus 100, the solid solution of carbon is dissolved in the base material, and at least the surface layer portion is hardened by solid solution with a higher hardness than the base material by the subsequent quenching process. A layer can be formed.

図５中に示す浸炭炉１０は、炉内１０Ａを覆う壁部１１に、浸炭用雰囲気ガス供給口１２と、浸炭炉排ガス導出口１３とが備えられ、さらに、炉内を加熱するバーナとして、図１〜４に例示したような、本発明に係るラジアントチューブバーナ１が備えられているものである。図示例の浸炭炉１０には、炉内１０Ａの圧力を測定するため、差圧発信機１１９に向けて炉内１０Ａの雰囲気ガスを送出する炉内圧力測定孔１４と、炉内１０Ａで発生した浸炭炉排ガスＧ３を取り出すための排気口１５が設けられている。   The carburizing furnace 10 shown in FIG. 5 is provided with a carburizing atmosphere gas supply port 12 and a carburizing furnace exhaust gas outlet 13 on the wall 11 covering the furnace 10A, and further, as a burner for heating the inside of the furnace, A radiant tube burner 1 according to the present invention as illustrated in FIGS. 1 to 4 is provided. In the illustrated carburizing furnace 10, in order to measure the pressure in the furnace 10 </ b> A, the pressure was generated in the furnace pressure measurement hole 14 for sending the atmospheric gas in the furnace 10 </ b> A toward the differential pressure transmitter 119 and in the furnace 10 </ b> A. An exhaust port 15 for taking out the carburizing furnace exhaust gas G3 is provided.

本実施形態の浸炭炉１０は、炉内１０Ａに収容した被処理材Ｓを浸炭処理するためのものであり、浸炭用雰囲気ガスＧ５が炉内１０Ａに導入されるとともに、炉内１０Ａを加熱できるように構成されている。   The carburizing furnace 10 of the present embodiment is for carburizing the workpiece S accommodated in the furnace 10A. The carburizing atmosphere gas G5 is introduced into the furnace 10A and the furnace 10A can be heated. It is configured as follows.

さらに、浸炭炉１０は、炉内１０Ａの主加熱源として図示略の電気加熱器が設けられており、補助加熱源として、本発明に係るラジアントチューブバーナ１が設けられている。なお、本発明に係る浸炭炉１０は、バッチ式及び連続式運転の何れにも対応可能なものである。   Further, the carburizing furnace 10 is provided with an electric heater (not shown) as a main heating source of the furnace 10A, and the radiant tube burner 1 according to the present invention is provided as an auxiliary heating source. In addition, the carburizing furnace 10 according to the present invention can cope with both batch type and continuous type operation.

本実施形態で用いる浸炭用雰囲気ガスＧ５としては、特に限定されるものではなく、ＣＯ（一酸化炭素）ガス、Ｈ２（水素）ガス等の可燃性ガスを多く含む、浸炭処理に一般的に用いられる変成ガスを用いることができる。 The carburizing atmosphere gas G5 used in the present embodiment is not particularly limited, and is generally used for carburizing treatment including a large amount of flammable gas such as CO (carbon monoxide) gas and H 2 (hydrogen) gas. The metamorphic gas used can be used.

また、浸炭炉１０の炉壁１１に設けられた浸炭用雰囲気ガス供給口１２には、浸炭用雰囲気ガス供給路Ｌ１が接続され、排出口１５には、浸炭炉排ガス排出路Ｌ２が、それぞれ接続されている。   A carburizing atmosphere gas supply path L1 is connected to the carburizing atmosphere gas supply port 12 provided on the furnace wall 11 of the carburizing furnace 10, and a carburizing furnace exhaust gas discharge path L2 is connected to the discharge port 15, respectively. Has been.

また、浸炭炉１０の炉壁１１に設けられた浸炭炉排ガス導出口１３には、浸炭炉排ガス導出路Ｌ３が接続されている。これにより、浸炭装置１００は、浸炭炉１０から導出された浸炭炉排ガスＧ３を、燃焼への再利用に供するために取り出すことが可能な構成とされている。   Further, a carburizing furnace exhaust gas outlet passage L3 is connected to a carburizing furnace exhaust gas outlet 13 provided on the furnace wall 11 of the carburizing furnace 10. Thereby, the carburizing apparatus 100 is configured to be able to take out the carburizing furnace exhaust gas G3 derived from the carburizing furnace 10 for reuse in combustion.

浸炭炉排ガス導出路Ｌ３には、浸炭炉排ガス導出口１３側（一次側）から順に、切替弁１１４、自動調整弁１１０、ポンプ１０６、流量計１０７、及び切替弁１１５が設けられている。   In the carburizing furnace exhaust gas outlet passage L3, a switching valve 114, an automatic adjustment valve 110, a pump 106, a flow meter 107, and a switching valve 115 are provided in this order from the carburizing furnace exhaust gas outlet 13 side (primary side).

自動調整弁１１０は、炉内１０Ａから浸炭炉排ガス導出路Ｌ３に導出する浸炭炉排ガスＧ３の導出量を調整するものであり、信号線Ｃ２を介して制御装置１２０と電気的に接続されている。これにより、浸炭装置１００は、制御装置１２０から送信される制御信号に応じて自動調整弁１１０の開度を調整することで、浸炭炉排ガス導出路Ｌ３に導出する浸炭炉排ガスＧ３の導出量を自動的に調整することができる。   The automatic adjustment valve 110 adjusts the derived amount of the carburizing furnace exhaust gas G3 led out from the furnace 10A to the carburizing furnace exhaust gas lead-out path L3, and is electrically connected to the control device 120 via the signal line C2. . Thereby, the carburizing apparatus 100 adjusts the opening degree of the automatic adjustment valve 110 according to the control signal transmitted from the control apparatus 120, thereby reducing the derived amount of the carburizing furnace exhaust gas G3 led to the carburizing furnace exhaust gas deriving path L3. It can be adjusted automatically.

ポンプ１０６は、浸炭炉排ガス導出路Ｌ３内を吸引することにより、炉内１０Ａの浸炭炉排ガスＧ３を浸炭炉排ガス導出路Ｌ３内に導出する。ポンプ１０６の種類や構造は、特に限定されるものではなく、浸炭炉排ガス導出路Ｌ３の大きさや浸炭炉排ガスＧ３の回収量等に応じて適宜選択することができる。具体的には、ポンプ１０６として、市販のダイヤフラムポンプ等を採用することができる。   The pump 106 sucks the inside of the carburizing furnace exhaust gas outlet passage L3 to lead the carburizing furnace exhaust gas G3 in the furnace 10A into the carburizing furnace exhaust gas outlet passage L3. The type and structure of the pump 106 are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the size of the carburizing furnace exhaust gas outlet passage L3, the recovery amount of the carburizing furnace exhaust gas G3, and the like. Specifically, a commercially available diaphragm pump or the like can be employed as the pump 106.

流量計１０７は、浸炭炉排ガス導出路Ｌ３内の浸炭炉排ガスＧ３の流量を測定するために設けられている。流量計１０７としては、浸炭炉排ガス導出路Ｌ３内の浸炭炉排ガスＧ３の流量を測定可能なものであれば、特に限定されるものではない。具体的には、流量計１０７として、市販の熱線式流量計等を採用することができる。また、図示例では、流量計１０７は、信号線Ｃ３を介して制御装置１２１と電気的に接続されている。これにより、浸炭装置１００は、流量計１０７で測定した浸炭炉排ガス導出路Ｌ３内の浸炭炉排ガスＧ３の流量の値を、信号線Ｃ３を介して制御装置２１に送信することができる。   The flow meter 107 is provided to measure the flow rate of the carburizing furnace exhaust gas G3 in the carburizing furnace exhaust gas outlet passage L3. The flow meter 107 is not particularly limited as long as it can measure the flow rate of the carburizing furnace exhaust gas G3 in the carburizing furnace exhaust gas outlet passage L3. Specifically, a commercially available hot-wire flow meter or the like can be adopted as the flow meter 107. In the illustrated example, the flow meter 107 is electrically connected to the control device 121 via the signal line C3. Thereby, the carburizing apparatus 100 can transmit the value of the flow rate of the carburizing furnace exhaust gas G3 in the carburizing furnace exhaust gas discharge path L3 measured by the flow meter 107 to the control device 21 via the signal line C3.

切替弁１１４，１１５の種類や構造は、流路を開状態と閉状態とに切り替えることが可能なものであれば、特に限定されるものではない。具体的には、切替弁１４，１５としては、市販の一般的な開閉弁を用いることができる。浸炭装置１００は、切替弁１１４を浸炭炉排ガス導出路Ｌ３の入口側に設けて、ポンプ１０６の運転停止時等に閉状態とすることで、浸炭炉排ガス導出路Ｌ３から炉内１０Ａへの流体の逆流を防止することができる。また、切替弁１１５を浸炭炉排ガス導出路Ｌ３の出口側に設けて、ポンプ１０６の運転停止時等に閉状態とすることで、例えば、ラジアントチューブバーナ１に供給される炭化水素系燃料ガスＧ１の、浸炭炉排ガス導出路Ｌ３への流入を防止することができる。   The type and structure of the switching valves 114 and 115 are not particularly limited as long as the flow path can be switched between an open state and a closed state. Specifically, as the switching valves 14 and 15, commercially available general on-off valves can be used. The carburizing apparatus 100 is provided with a switching valve 114 on the inlet side of the carburizing furnace exhaust gas outlet passage L3 and is closed when the pump 106 is stopped, so that the fluid from the carburizing furnace exhaust gas outlet passage L3 to the furnace 10A is fluidized. Can be prevented. Further, by providing the switching valve 115 on the outlet side of the carburizing furnace exhaust gas outlet passage L3 and closing it when the pump 106 is stopped, for example, the hydrocarbon fuel gas G1 supplied to the radiant tube burner 1 is used. Inflow to the carburizing furnace exhaust gas outlet passage L3.

炭化水素系燃料ガス供給路Ｌ４は、炭化水素系燃料ガス供給源Ｂから、都市ガス、プロパン等の一般的な炭化水素系燃料ガスを、炭化水素系燃料ガスＧ１としてラジアントチューブバーナ１に供給するためのガス流路である。炭化水素系燃料ガス供給路Ｌ４には、炭化水素系燃料ガス供給源Ｂ側（一次側）から順に、調整弁１１２、流量計１０８、及び切替弁１１６が設けられている。   The hydrocarbon fuel gas supply path L4 supplies a general hydrocarbon fuel gas such as city gas and propane from the hydrocarbon fuel gas supply source B to the radiant tube burner 1 as the hydrocarbon fuel gas G1. This is a gas flow path. The hydrocarbon fuel gas supply path L4 is provided with a regulating valve 112, a flow meter 108, and a switching valve 116 in order from the hydrocarbon fuel gas supply source B side (primary side).

調整弁１１２は、ラジアントチューブバーナ１によって炉内１０Ａを加熱するために必要な、炭化水素系燃料ガスＧ１の供給量を制御するために設けられている。   The regulating valve 112 is provided to control the supply amount of the hydrocarbon-based fuel gas G1 necessary for heating the furnace 10A by the radiant tube burner 1.

流量計１０８は、炭化水素系燃料ガス供給路Ｌ４内の炭化水素系燃料ガスＧ１の流量を測定するために設けられている。流量計１０８としては、上述した流量計１０７と同様のものを用いることができる。また、流量計１０８は、信号線Ｃ５を介して制御装置１２２と電気的に接続されている。これにより、浸炭装置１００は、流量計１０８で測定した炭化水素系燃料ガス供給路Ｌ４内の炭化水素系燃料ガスＧ１の流量の値を、信号線Ｃ５を介して制御装置１２２に送信できる。   The flow meter 108 is provided for measuring the flow rate of the hydrocarbon fuel gas G1 in the hydrocarbon fuel gas supply path L4. As the flow meter 108, the same one as the flow meter 107 described above can be used. The flow meter 108 is electrically connected to the control device 122 via the signal line C5. Thereby, the carburizing apparatus 100 can transmit the value of the flow rate of the hydrocarbon-based fuel gas G1 in the hydrocarbon-based fuel gas supply path L4 measured by the flow meter 108 to the control device 122 via the signal line C5.

切替弁１１６としては、上述した切替弁１１４，１１５と同様のものを用いることができる。浸炭装置１００は、切替弁１１６を炭化水素系燃料ガス供給路Ｌ４の出口側に設けることで、例えば、ラジアントチューブバーナ１に供給される浸炭炉排ガスＧ３の、炭化水素系燃料ガス供給路Ｌ４への流入を防止することができる。   As the switching valve 116, the thing similar to the switching valves 114 and 115 mentioned above can be used. The carburizing apparatus 100 is provided with the switching valve 116 on the outlet side of the hydrocarbon fuel gas supply path L4, for example, to the hydrocarbon fuel gas supply path L4 of the carburizing furnace exhaust gas G3 supplied to the radiant tube burner 1. Inflow can be prevented.

炭化水素系燃料ガス供給路Ｌ４は、図１に示すラジアントチューブバーナ１における、ガスノズル２に備えられた第１燃料ガス供給管２１の後端部２１Ｂに接続され、炭化水素系燃料ガスＧ１を供給する。また、浸炭炉排ガス導出路Ｌ３は、ラジアントチューブバーナ１における浸炭炉排ガス導入口２ｂに接続され、流路２ａを介して第２燃料ガス供給管２２に浸炭炉排ガスＧ３を供給する。これにより、炉内１０Ａから回収した浸炭炉排ガスＧ３中の、浸炭処理に用いられなかったＣＯ（一酸化炭素）ガス、Ｈ２（水素）ガス等の炭化水素系燃料ガスを、ラジアントチューブバーナ１に燃料ガスとして供給できる。このように、炉内１０Ａから排出される浸炭炉排ガスＧ３をラジアントチューブバーナ１の燃料ガスとして再利用することができるため、浸炭炉１０の炉内１０Ａを加熱するために必要なエネルギーを削減することができる。 The hydrocarbon fuel gas supply path L4 is connected to the rear end portion 21B of the first fuel gas supply pipe 21 provided in the gas nozzle 2 in the radiant tube burner 1 shown in FIG. 1, and supplies the hydrocarbon fuel gas G1. To do. Further, the carburizing furnace exhaust gas outlet passage L3 is connected to the carburizing furnace exhaust gas inlet 2b in the radiant tube burner 1, and supplies the carburizing furnace exhaust gas G3 to the second fuel gas supply pipe 22 through the flow path 2a. As a result, the hydrocarbon fuel gas such as CO (carbon monoxide) gas, H 2 (hydrogen) gas, etc. not used in the carburizing treatment in the carburizing furnace exhaust gas G3 recovered from the furnace 10A is converted to the radiant tube burner 1. Can be supplied as fuel gas. Thus, since the carburizing furnace exhaust gas G3 discharged from the furnace 10A can be reused as the fuel gas of the radiant tube burner 1, energy required for heating the furnace 10A of the carburizing furnace 10 is reduced. be able to.

また、浸炭炉排ガス導出路Ｌ３及び炭化水素系燃料ガス供給路Ｌ４に設けられた切替弁１１５，１１６の開閉状態を操作することにより、炭化水素系燃料ガスＧ１と浸炭炉排ガスＧ３とで燃料種を切り替えながら、ラジアントチューブバーナ１に燃料ガスを供給することができる。さらに、浸炭装置１００は、炭化水素系燃料ガスＧ１と浸炭炉排ガスＧ３とを、ラジアントチューブバーナ１に対して同時に供給し、混焼させることができる。   Further, by operating the open / close states of the switching valves 115 and 116 provided in the carburizing furnace exhaust gas lead-out path L3 and the hydrocarbon fuel gas supply path L4, the fuel type is changed between the hydrocarbon fuel gas G1 and the carburizing furnace exhaust gas G3. The fuel gas can be supplied to the radiant tube burner 1 while switching between the two. Furthermore, the carburizing apparatus 100 can simultaneously supply the hydrocarbon-based fuel gas G1 and the carburizing furnace exhaust gas G3 to the radiant tube burner 1 and co-fire them.

そして、本発明に係るラジアントチューブバーナ１は、浸炭炉１０の炉壁１１を貫通するように取り付けられている。ラジアントチューブバーナ１は、炉内１０Ａの気体成分に影響を及ぼさない補助加熱源として用いられる。   And the radiant tube burner 1 which concerns on this invention is attached so that the furnace wall 11 of the carburizing furnace 10 may be penetrated. The radiant tube burner 1 is used as an auxiliary heating source that does not affect the gas components in the furnace 10A.

また、上述した、空気や酸素等の支燃性ガスＧ２を供給する支燃性ガス供給路Ｌ５は、バーナボディ１Ａの支燃性ガス供給口１ｂに接続され、流路１ａを介してラジアントチューブバーナ１の内管（支燃性ガス供給管）３に支燃性ガスＧ２を供給する。また、浸炭炉排ガスＧ３を供給する浸炭炉排ガス導出路Ｌ３は、浸炭炉排ガス導入口２ｂに接続され、流路２ａを介してラジアントチューブバーナ１の第２燃料ガス供給管２２に浸炭炉排ガスＧ３を供給する。   Further, the above-described combustion-supporting gas supply path L5 for supplying the combustion-supporting gas G2 such as air or oxygen is connected to the combustion-supporting gas supply port 1b of the burner body 1A, and the radiant tube is connected via the flow path 1a. A combustion-supporting gas G2 is supplied to the inner tube (combustion-supporting gas supply tube) 3 of the burner 1. Further, the carburizing furnace exhaust gas outlet passage L3 for supplying the carburizing furnace exhaust gas G3 is connected to the carburizing furnace exhaust gas inlet 2b, and is connected to the second fuel gas supply pipe 22 of the radiant tube burner 1 through the flow path 2a. Supply.

支燃性ガス供給路Ｌ５は、支燃性ガス供給源Ｃから空気や酸素等の一般的な支燃性ガスＧ２をラジアントチューブバーナ１に供給するためのガス流路である。支燃性ガス供給路Ｌ５は、途中で第１分岐路Ｌ５Ａと第２分岐路Ｌ５Ｂとに分岐した後、再び合流して、ラジアントチューブバーナ１に接続される。   The combustion-supporting gas supply path L5 is a gas flow path for supplying a general combustion-supporting gas G2 such as air or oxygen from the combustion-supporting gas supply source C to the radiant tube burner 1. The combustion-supporting gas supply path L5 branches to the first branch path L5A and the second branch path L5B in the middle, and then merges again and is connected to the radiant tube burner 1.

第１分岐路Ｌ５Ａには、支燃性ガス供給源Ｃ側（一次側）から順に、切替弁１１７、及び自動調整弁１１１が設けられている。切替弁１１７としては、上述した切替弁１１４〜１１６と同様のものを用いることができる。   In the first branch path L5A, a switching valve 117 and an automatic adjustment valve 111 are provided in order from the combustion-supporting gas supply source C side (primary side). As the switching valve 117, the thing similar to the switching valves 114-116 mentioned above can be used.

自動調整弁１１１は、支燃性ガス供給源Ｃから第１分岐路Ｌ５Ａを介してラジアントチューブバーナ１に供給する支燃性ガスＧ２の供給量を調整するために設けられている。また、自動調整弁１１１は、信号線Ｃ４を介して制御装置１２１と電気的に接続されている。これにより、浸炭装置１００は、制御装置１２１から発信された制御信号に応じて自動調整弁１１１の開度を調整することにより、第１分岐路Ｌ５Ａを介してラジアントチューブバーナ１に供給する支燃性ガスＧ２の供給量を自動的に調整することができる。
換言すると、浸炭炉排ガス導出路Ｌ３内からラジアントチューブバーナ１に供給される浸炭炉排ガスＧ３を燃焼するために、第１分岐路Ｌ５Ａからの支燃性ガスＧ２の供給量が適正な範囲となるように、制御装置１２１によって自動調整弁１１１の開度が制御される。 The automatic adjustment valve 111 is provided to adjust the supply amount of the combustion-supporting gas G2 supplied from the combustion-supporting gas supply source C to the radiant tube burner 1 via the first branch path L5A. In addition, the automatic adjustment valve 111 is electrically connected to the control device 121 via the signal line C4. Thereby, the carburizing apparatus 100 adjusts the opening degree of the automatic adjustment valve 111 according to the control signal transmitted from the control apparatus 121, thereby providing the combustion support supplied to the radiant tube burner 1 via the first branch path L5A. The supply amount of the property gas G2 can be automatically adjusted.
In other words, in order to burn the carburizing furnace exhaust gas G3 supplied to the radiant tube burner 1 from the carburizing furnace exhaust gas outlet path L3, the supply amount of the combustion-supporting gas G2 from the first branch path L5A is in an appropriate range. As described above, the opening degree of the automatic adjustment valve 111 is controlled by the control device 121.

第２分岐路Ｌ５Ｂには、支燃性ガス供給源Ｃ側（一次側）から順に、切替弁１１８、及び自動調整弁１１３が設けられている。切替弁１１８としては、上述した切替弁１１４〜１１７と同様のものを用いることができる。   In the second branch path L5B, a switching valve 118 and an automatic adjustment valve 113 are provided in order from the combustion-supporting gas supply source C side (primary side). As the switching valve 118, the thing similar to the switching valves 114-117 mentioned above can be used.

自動調整弁１１３は、支燃性ガス供給源Ｃから第２分岐路Ｌ５Ｂを介してラジアントチューブバーナ１に供給する支燃性ガスＧ２の供給量を調整するために設けられている。また、自動調整弁１１３は、信号線Ｃ６を介して制御装置１２２と電気的に接続されている。これにより、浸炭装置１００は、制御装置１２２から発信された制御信号に応じて自動調整弁１１３の開度を調整することにより、第２分岐路Ｌ５Ｂを介してラジアントチューブバーナ１に供給する支燃性ガスＧ２の供給量を自動的に調整することができる。
換言すると、炭化水素系燃料ガス供給路Ｌ４内からラジアントチューブバーナ１に供給される炭化水素系燃料ガスを燃焼するために、第２分岐路Ｌ５Ｂからの支燃性ガスＧ２の供給量が適正な範囲となるように、制御装置１２２によって自動調整弁１１３の開度が制御される。 The automatic adjustment valve 113 is provided to adjust the supply amount of the combustion-supporting gas G2 supplied from the combustion-supporting gas supply source C to the radiant tube burner 1 via the second branch path L5B. Further, the automatic adjustment valve 113 is electrically connected to the control device 122 via a signal line C6. Thereby, the carburizing apparatus 100 adjusts the opening degree of the automatic adjustment valve 113 in accordance with the control signal transmitted from the control apparatus 122, thereby providing the combustion support supplied to the radiant tube burner 1 via the second branch path L5B. The supply amount of the property gas G2 can be automatically adjusted.
In other words, in order to burn the hydrocarbon fuel gas supplied to the radiant tube burner 1 from the hydrocarbon fuel gas supply path L4, the supply amount of the combustion-supporting gas G2 from the second branch path L5B is appropriate. The opening degree of the automatic adjustment valve 113 is controlled by the control device 122 so as to be in the range.

第１分岐路Ｌ５Ａと第２分岐路Ｌ５Ｂとが合流した後の支燃性ガス供給路Ｌ５には、ラジアントチューブバーナ１に供給する支燃性ガスの流量を測定するための流量計１０９が設けられている。流量計１０９としては、上述した流量計１０７，１０８と同様のものを用いることができる。浸炭装置１００は、浸炭炉排ガスＧ３及び炭化水素系燃料ガスＧ１をラジアントチューブバーナ１の燃料ガスとして用いて混焼する場合、それぞれを適正に燃焼するための支燃性ガス量が制御された上で供給される。   A flow meter 109 for measuring the flow rate of the combustion-supporting gas supplied to the radiant tube burner 1 is provided in the combustion-supporting gas supply channel L5 after the first branching channel L5A and the second branching channel L5B merge. It has been. As the flow meter 109, the same one as the flow meters 107 and 108 described above can be used. When the carburizing apparatus 100 uses the carburizing furnace exhaust gas G3 and the hydrocarbon-based fuel gas G1 as the fuel gas of the radiant tube burner 1, the carburizing apparatus 100 controls the amount of combustion-supporting gas for properly combusting each of them. Supplied.

炉内圧力測定孔１４は、炉内１０Ａの圧力と大気圧との差圧を測定するために、浸炭炉１０の炉壁１１を貫通するように設けられた管路（孔）である。炉内圧力測定孔１４は、管路Ｌ７を介して差圧発信器１１９に接続されている。   The furnace pressure measurement hole 14 is a pipe line (hole) provided so as to penetrate the furnace wall 11 of the carburizing furnace 10 in order to measure the differential pressure between the pressure in the furnace 10A and the atmospheric pressure. The in-furnace pressure measurement hole 14 is connected to a differential pressure transmitter 119 via a pipe L7.

差圧発信器１１９は、炉内圧力測定孔１４から得られた炉内１０Ａの圧力と大気圧との差圧を測定し、電気信号として発信するものである。また、差圧発信器１１９は、信号線Ｃ１を介して制御装置１２０と電気的に接続されている。これにより、本実施形態で用いる浸炭装置１００は、差圧発信器１１９で測定された炉内１０Ａと大気圧との差圧を、信号線Ｃ１を介して制御装置１２０に送ることができる。さらに、制御装置１２０から信号線Ｃ２を介して上記差圧に応じた制御信号を自動調整弁１１０に送ることにより、自動調整弁１１０の開度を自動的に調整することができる。   The differential pressure transmitter 119 measures the pressure difference between the pressure in the furnace 10A obtained from the furnace pressure measurement hole 14 and the atmospheric pressure and transmits it as an electrical signal. Further, the differential pressure transmitter 119 is electrically connected to the control device 120 via the signal line C1. Thereby, the carburizing apparatus 100 used in the present embodiment can send the differential pressure between the furnace 10A and the atmospheric pressure measured by the differential pressure transmitter 119 to the control device 120 via the signal line C1. Furthermore, the opening degree of the automatic adjustment valve 110 can be automatically adjusted by sending a control signal corresponding to the differential pressure to the automatic adjustment valve 110 from the control device 120 via the signal line C2.

上述したように、本実施形態の浸炭炉１０においては、浸炭炉排ガスＧ３が、浸炭炉排ガス導出路Ｌ３を通じてポンプ１０６で吸引された後、ラジアントチューブバーナ１に供給されることで、ガスノズル２の熱源として再利用する。この際、ラジアントチューブバーナ１に供給する浸炭炉排ガスＧ３の流量は、炉内１０Ａの内圧と大気圧との差圧によって制御する。本発明に係る浸炭炉１０に備えられるラジアントチューブバーナ１は、炭化水素系燃料ガスＧ１及び浸炭炉排ガスＧ３を、それぞれ噴出角度が異なる噴出孔を有する第１燃料ガス供給管２１又は第２燃料ガス供給管２２を用いて噴出する構成なので、同じラジアントチューブバーナ１を用いて燃料種を適宜切り替えながら運転することが可能である。   As described above, in the carburizing furnace 10 of the present embodiment, the carburizing furnace exhaust gas G3 is sucked by the pump 106 through the carburizing furnace exhaust gas outlet passage L3 and then supplied to the radiant tube burner 1, so that the gas nozzle 2 Reuse as a heat source. At this time, the flow rate of the carburizing furnace exhaust gas G3 supplied to the radiant tube burner 1 is controlled by the differential pressure between the internal pressure of the furnace 10A and the atmospheric pressure. The radiant tube burner 1 provided in the carburizing furnace 10 according to the present invention includes a first fuel gas supply pipe 21 or a second fuel gas having injection holes with different hydrocarbon fuel gas G1 and carburizing furnace exhaust gas G3. Since it is the structure which ejects using the supply pipe | tube 22, it is possible to drive | operate, switching the fuel kind suitably using the same radiant tube burner 1. FIG.

また、浸炭炉排ガスＧ３の供給と同時に炭化水素系燃料ガスＧ１を供給することで、これらをラジアントチューブバーナ１内で混焼させることも可能である。
また、燃焼に必要な支燃性ガスＧ２の流量は、上記のように、供給される浸炭炉排ガスＧ３及び炭化水素系燃料ガスＧ１を適正に燃焼させるように自動制御されて、ラジアントチューブバーナ１に供給されるので、何れの燃料種を用いた場合でも最適条件による燃焼が可能になる。 Further, by supplying the hydrocarbon-based fuel gas G1 simultaneously with the supply of the carburizing furnace exhaust gas G3, these can be co-fired in the radiant tube burner 1.
Further, as described above, the flow rate of the combustion-supporting gas G2 necessary for combustion is automatically controlled so that the supplied carburizing furnace exhaust gas G3 and hydrocarbon-based fuel gas G1 are properly burned, and the radiant tube burner 1 Therefore, even if any fuel type is used, combustion under optimum conditions becomes possible.

＜浸炭炉の運転方法＞
本発明に係る浸炭炉の運転方法は、上述したようなラジアントチューブバーナ１が備えられた浸炭炉１０を用いる方法であり、ラジアントチューブバーナ１に供給する気体燃料のうちの少なくとも一部を、浸炭炉１０から排出される浸炭炉排ガスＧ３とし、この浸炭炉排ガスＧ３を加熱源として用いる運転方法である。
以下、本実施形態の浸炭炉１０の運転方法（即ち、上述した浸炭装置１００の運転方法）の一例について説明する。 <Carburizing furnace operation method>
The operation method of the carburizing furnace according to the present invention is a method using the carburizing furnace 10 provided with the radiant tube burner 1 as described above, and carburizing at least a part of the gaseous fuel supplied to the radiant tube burner 1. This is an operation method in which the carburizing furnace exhaust gas G3 discharged from the furnace 10 is used and the carburizing furnace exhaust gas G3 is used as a heating source.
Hereinafter, an example of the operation method of the carburizing furnace 10 of the present embodiment (that is, the operation method of the carburizing apparatus 100 described above) will be described.

本実施形態の浸炭炉１０の運転方法、即ち、浸炭装置１００の運転方法は、少なくとも、浸炭炉１０から排出される浸炭炉排ガスＧ３を含む気体燃料を、浸炭炉１０に設けられたラジアントチューブバーナ１に供給して燃焼させ、回収した気体燃料を用いて炉内１０Ａの炉内雰囲気を加熱する、常圧ガス雰囲気での運転方法である。この際、炉内１０Ａの圧力が大気圧以下とならないように浸炭炉１０から浸炭炉排ガスＧ３を排出するとともに、この浸炭炉排ガスＧ３を回収し、ラジアントチューブバーナ１に燃料ガスとして再び供給する。   The operating method of the carburizing furnace 10 of the present embodiment, that is, the operating method of the carburizing apparatus 100 is a radiant tube burner provided in the carburizing furnace 10 with at least gaseous fuel including the carburizing furnace exhaust gas G3 discharged from the carburizing furnace 10. 1 is an operating method in a normal pressure gas atmosphere in which the furnace atmosphere of the furnace 10A is heated using the recovered gaseous fuel supplied to 1 and combusted. At this time, the carburizing furnace exhaust gas G3 is discharged from the carburizing furnace 10 so that the pressure in the furnace 10A does not become the atmospheric pressure or less, and the carburizing furnace exhaust gas G3 is recovered and supplied again to the radiant tube burner 1 as fuel gas.

具体的には、先ず、浸炭炉１０の炉内１０Ａに被処理材Ｓを収納する。次いで、浸炭炉１０の炉内１０Ａを、主加熱源である図示略の電気加熱器を用いて加熱する。この際の炉内１０Ａの温度としては、一般的な浸炭温度である９３０℃程度とすることが好ましい。   Specifically, first, the material S to be processed is stored in the furnace 10 </ b> A of the carburizing furnace 10. Next, the inside 10 </ b> A of the carburizing furnace 10 is heated using an electric heater (not shown) that is a main heating source. The temperature in the furnace 10A at this time is preferably about 930 ° C., which is a general carburizing temperature.

次に、炉内１０Ａの温度が浸炭温度に達したことを確認した後、切替弁１１４〜１１８が閉状態、ポンプ１０６が停止状態であることを確認した上で、浸炭用雰囲気ガス供給源Ａから浸炭用雰囲気ガス供給路Ｌ１を介して浸炭用雰囲気ガスＧ５を浸炭炉１０の炉内１０Ａに導入する。炉内１０Ａへの浸炭用雰囲気ガスＧ５の導入量は、特に限定されず、浸炭炉１０の容量や被処理材Ｓの材質等に応じて適宜選択することができる。   Next, after confirming that the temperature in the furnace 10A has reached the carburizing temperature, it is confirmed that the switching valves 114 to 118 are closed and the pump 106 is stopped, and then the carburizing atmosphere gas supply source A is used. From the carburizing atmosphere gas supply path L1, the carburizing atmosphere gas G5 is introduced into the furnace 10A of the carburizing furnace 10. The amount of the carburizing atmosphere gas G5 introduced into the furnace 10A is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the capacity of the carburizing furnace 10 and the material of the material S to be processed.

炉内１０Ａへの浸炭用雰囲気ガスＧ５の導入により、炉内１０Ａの圧力は大気圧以上となる。炉内１０Ａの浸炭炉排ガスＧ３を吸引する前の圧力（炉内１０Ａと大気圧との初期差圧）としては、大気圧以上であれば、特に限定されるものではない。炉内１０Ａと大気圧との初期差圧としては、例えば、ゲージ圧で２００〜３００Ｐａの範囲とすることができる。炉内１０Ａの初期差圧を大気圧以上に維持することで、炉外からの空気の混入を防ぐことができるため、品質が安定した浸炭処理を安全に行うことができる。   By introducing the carburizing atmosphere gas G5 into the furnace 10A, the pressure in the furnace 10A becomes equal to or higher than the atmospheric pressure. The pressure before sucking the carburizing furnace exhaust gas G3 in the furnace 10A (initial differential pressure between the furnace 10A and the atmospheric pressure) is not particularly limited as long as it is equal to or higher than the atmospheric pressure. As an initial differential pressure between the furnace 10A and the atmospheric pressure, for example, a gauge pressure can be set in a range of 200 to 300 Pa. By maintaining the initial differential pressure in the furnace 10A at atmospheric pressure or higher, air from the outside of the furnace can be prevented from being mixed, so that carburizing treatment with stable quality can be performed safely.

浸炭炉１０の炉内１０Ａの雰囲気が浸炭用雰囲気ガスＧ５の雰囲気となった後、被処理材Ｓの浸炭処理を開始する。ここで、浸炭処理中において、浸炭用雰囲気ガス供給口１２から浸炭炉１０の炉内１０Ａに導入された浸炭用雰囲気ガスＧ５は、被処理材Ｓの浸炭処理に用いられた後、浸炭炉排ガスＧ３として浸炭炉排ガス導出口１３から浸炭炉排ガス排出路Ｌ２に排出される。   After the atmosphere in the furnace 10A of the carburizing furnace 10 becomes the atmosphere of the carburizing atmosphere gas G5, the carburizing process of the workpiece S is started. Here, during the carburizing process, the carburizing atmosphere gas G5 introduced into the furnace 10A of the carburizing furnace 10 from the carburizing atmosphere gas supply port 12 is used for the carburizing process of the workpiece S, and then the carburizing furnace exhaust gas. G3 is discharged from the carburizing furnace exhaust gas outlet 13 to the carburizing furnace exhaust gas discharge path L2.

本実施形態の浸炭炉１０の運転方法では、被処理材Ｓの浸炭処理が開始され、差圧発信器１１９によって炉内１０Ａの圧力と大気圧との初期差圧が２００〜３００Ｐａであることを確認した後、ポンプ１０６の運転を開始するとともに、切替弁１１４，１１５，１１７を開状態とする。これにより、浸炭炉１０の炉外に排出される浸炭炉排ガスＧ３を浸炭炉排ガス導出路Ｌ３内に回収する。   In the operation method of the carburizing furnace 10 of the present embodiment, the carburizing process of the workpiece S is started, and the initial differential pressure between the pressure in the furnace 10A and the atmospheric pressure is 200 to 300 Pa by the differential pressure transmitter 119. After the confirmation, the operation of the pump 106 is started and the switching valves 114, 115, 117 are opened. Thereby, the carburizing furnace exhaust gas G3 discharged to the outside of the carburizing furnace 10 is recovered in the carburizing furnace exhaust gas outlet passage L3.

ここで、本実施形態の浸炭炉１０の運転方法においては、差圧発信器１１９によって炉内１０Ａの圧力と大気圧との差圧を測定し、その値に応じて自動調整弁１１０の開度を操作する。これにより、炉内１０Ａの圧力を大気圧以上（例えば、５０Ｐａ程度）に維持しながら、ポンプ１０６によって浸炭炉排ガス導出路Ｌ３内に吸引する浸炭炉排ガスＧ３の流量を制御することができる。   Here, in the operation method of the carburizing furnace 10 of the present embodiment, the differential pressure between the pressure in the furnace 10A and the atmospheric pressure is measured by the differential pressure transmitter 119, and the opening degree of the automatic adjustment valve 110 is determined according to the measured value. To operate. Thus, the flow rate of the carburizing furnace exhaust gas G3 sucked into the carburizing furnace exhaust gas outlet passage L3 by the pump 106 can be controlled while maintaining the pressure in the furnace 10A at atmospheric pressure or higher (for example, about 50 Pa).

次いで、流量計１０７によって浸炭炉排ガス導出路Ｌ３内の浸炭炉排ガスＧ３の流量を測定し、その値によって第１分岐路Ｌ５Ａ（支燃性ガス供給路Ｌ５）に設けた自動調整弁１１１の開度を操作する。これにより、ラジアントチューブバーナ１に供給する支燃性ガスＧ２の流量を適正量に制御することができる。   Next, the flow rate of the carburizing furnace exhaust gas G3 in the carburizing furnace exhaust gas outlet path L3 is measured by the flow meter 107, and the automatic adjustment valve 111 provided in the first branch path L5A (flammable gas supply path L5) is opened based on the measured value. Manipulate the degree. Thereby, the flow volume of the combustion support gas G2 supplied to the radiant tube burner 1 can be controlled to an appropriate amount.

次に、ラジアントチューブバーナ１において、燃料ガスとして供給された浸炭炉排ガスＧ３と支燃性ガスＧ２とを燃焼させる。本実施形態の浸炭炉１０の運転方法においては、従来は廃棄していた浸炭炉排ガスＧ３を、浸炭処理の品質等に影響がないように安全に回収し、補助加熱源であるラジアントチューブバーナ１の燃料ガスとして再利用することができる。また、ラジアントチューブバーナ１を用いて浸炭炉１０の炉内１０Ａを補助加熱することができるため、主加熱源である電気加熱による消費電力を低減することができる。   Next, in the radiant tube burner 1, the carburizing furnace exhaust gas G3 and the combustion-supporting gas G2 supplied as fuel gas are burned. In the operation method of the carburizing furnace 10 of the present embodiment, the carburizing furnace exhaust gas G3 that has been disposed of in the past is safely recovered so as not to affect the quality of the carburizing process, and the radiant tube burner 1 that is an auxiliary heating source. Can be reused as fuel gas. Moreover, since 10 A of furnace inside of the carburizing furnace 10 can be auxiliary-heated using the radiant tube burner 1, the power consumption by the electric heating which is a main heating source can be reduced.

なお、ラジアントチューブバーナ１への浸炭炉排ガスＧ３の供給量が不足する場合には、切替弁１１６，１１８を開状態とすることにより、炭化水素系燃料ガス供給源Ｂから炭化水素系燃料ガスＧ１を燃料ガスとしてラジアントチューブバーナ１へ供給することができる。その際、流量計１０８によって炭化水素系燃料ガス供給路Ｌ４内の炭化水素系燃料ガスＧ１の流量を測定し、その値によって第２分岐路Ｌ５Ｂ（支燃性ガス供給路Ｌ５）に設けた自動調整弁１１３の開度を操作する。これにより、ラジアントチューブバーナ１に供給する炭化水素系燃料ガスＧ１の流量を、気体燃料の種類に応じて、それぞれ適正量に制御することができる。   When the supply amount of the carburizing furnace exhaust gas G3 to the radiant tube burner 1 is insufficient, the hydrocarbon fuel gas G1 is supplied from the hydrocarbon fuel gas supply source B by opening the switching valves 116 and 118. Can be supplied to the radiant tube burner 1 as fuel gas. At that time, the flow rate of the hydrocarbon-based fuel gas G1 in the hydrocarbon-based fuel gas supply path L4 is measured by the flow meter 108, and the automatic value provided in the second branch path L5B (flammable gas supply path L5) according to the measured value. The opening degree of the adjusting valve 113 is operated. Thereby, the flow volume of the hydrocarbon fuel gas G1 supplied to the radiant tube burner 1 can be controlled to an appropriate amount according to the type of gaseous fuel.

上記のような浸炭装置１００の運転方法によれば、浸炭炉１０の炉外に排出される浸炭炉排ガスＧ３を回収し、補助加熱源であるラジアントチューブバーナ１の気体燃料として再利用するため、浸炭炉１０を加熱するために必要なエネルギーを削減できる。
また、浸炭炉排ガスＧ３を回収する際、炉内１０Ａの圧力を大気圧以上に維持することで、炉内１０Ａへの空気の混入を防止できるので、品質が安定した浸炭処理を安全に行うことが可能になる。
従って、常圧ガス雰囲気の浸炭炉１０において、浸炭炉排ガスＧ３が有するエネルギーを安全に有効利用できる。 According to the operation method of the carburizing apparatus 100 as described above, the carburizing furnace exhaust gas G3 discharged outside the carburizing furnace 10 is recovered and reused as the gaseous fuel of the radiant tube burner 1 as an auxiliary heating source. Energy required for heating the carburizing furnace 10 can be reduced.
In addition, when recovering the carburizing furnace exhaust gas G3, it is possible to prevent air from entering the furnace 10A by maintaining the pressure in the furnace 10A at atmospheric pressure or higher, so that carburizing treatment with stable quality can be performed safely. Is possible.
Therefore, the energy of the carburizing furnace exhaust gas G3 can be safely and effectively used in the carburizing furnace 10 in the atmospheric pressure gas atmosphere.

なお、本発明に係る浸炭炉１０の運転方法の技術範囲は、上記の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上述した運転方法では、補助加熱源であるラジアントチューブバーナ１を停止した状態から運転を開始する態様を一例として説明したが、これに限定されない。
具体的には、例えば、浸炭炉１０の炉内１０Ａに被処理材Ｓを収納し、切替弁１１４，１１５，１１７が閉状態、切替弁１１６，１１８が開状態、ポンプ１０６が停止状態であることを確認した後、浸炭用雰囲気ガスＧ５を浸炭炉１０の炉内１０Ａに導入する。次いで、ラジアントチューブバーナ１に対し、炭化水素系燃料ガス供給源Ｂから炭化水素系燃料ガスＧ１と、支燃性ガスＧ２とを供給して燃焼させることで、炉内１０Ａを、主加熱源である電気加熱器とともに、運転開始時から加熱する態様としてもよい。 In addition, the technical scope of the operating method of the carburizing furnace 10 according to the present invention is not limited to the above-described form, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the operation method described above, the mode of starting the operation from the state in which the radiant tube burner 1 that is the auxiliary heating source is stopped is described as an example, but the present invention is not limited to this.
Specifically, for example, the material S to be processed is stored in the furnace 10A of the carburizing furnace 10, the switching valves 114, 115, and 117 are closed, the switching valves 116 and 118 are opened, and the pump 106 is stopped. After confirming this, the carburizing atmosphere gas G5 is introduced into the furnace 10A of the carburizing furnace 10. Next, the radiant tube burner 1 is supplied with the hydrocarbon-based fuel gas G1 and the combustion-supporting gas G2 from the hydrocarbon-based fuel gas supply source B and burned, so that the furnace 10A can be used as the main heating source. It is good also as an aspect heated with a certain electric heater from the time of an operation start.

＜作用効果＞
以上説明したように、本発明に係るラジアントチューブバーナ１によれば、ガスノズル２が、第１燃料ガス供給管２１の先端部２１Ａに設けられ、内管３の内面に向かって開口する複数の第１燃料ガス噴出孔２１ａと、第２燃料ガス供給管２２の先端部２２Ａに設けられ、内管３の内面３１に向かって開口する複数の第２燃料ガス噴出孔２２ａとを有し、さらに、ガスノズル２の周囲に備えられる内管３内に配置され、第１燃料ガス噴出孔２１ａ及び第２燃料ガス噴出孔２２ａよりも後端側に開口する複数の支燃性ガス噴出孔２３ａを有する構成を採用している。このような構造を採用することにより、１本のラジアントチューブバーナ１で、炭化水素系燃料ガスＧ１、浸炭炉排ガスＧ３の何れも最適条件で燃焼させることが可能になり、また、これらの燃料を同時に供給した混焼も可能になるので、各燃料用に別個のバーナを設置する必要が無い。従って、変成ガスやメタノール分解ガス等の浸炭用雰囲気ガスを使用する浸炭炉に適用した場合に、バーナの燃焼で生じるＣＯガスやＨ２ガスを多く含む浸炭炉排ガスが有するエネルギーを、安全且つ効率よく有効利用することが可能になる。 <Effect>
As described above, according to the radiant tube burner 1 according to the present invention, the gas nozzle 2 is provided at the tip portion 21A of the first fuel gas supply pipe 21 and is opened to the inner surface of the inner pipe 3. 1 fuel gas ejection hole 21a and a plurality of second fuel gas ejection holes 22a provided at the tip 22A of the second fuel gas supply pipe 22 and opening toward the inner surface 31 of the inner pipe 3, Arranged in an inner pipe 3 provided around the gas nozzle 2 and having a plurality of combustion-supporting gas ejection holes 23a that open to the rear end side of the first fuel gas ejection holes 21a and the second fuel gas ejection holes 22a. Is adopted. By adopting such a structure, it becomes possible to burn both the hydrocarbon-based fuel gas G1 and the carburizing furnace exhaust gas G3 under the optimum conditions with a single radiant tube burner 1, and these fuels Since the mixed combustion supplied simultaneously is also possible, it is not necessary to install a separate burner for each fuel. Therefore, when applied to a carburizing furnace using a carburizing atmosphere gas such as metamorphic gas or methanol decomposition gas, the energy of the carburizing furnace exhaust gas containing a large amount of CO gas and H 2 gas generated by burner combustion is safe and efficient. It becomes possible to use it effectively.

また、本発明に係るラジアントチューブバーナ１の運転方法によれば、本発明に係るラジアントチューブバーナ１を用いて、第１燃料供給管２１及び第２燃料供給管２２に、それぞれ異なる組成の気体燃料（炭化水素系燃料ガスＧ１及び浸炭炉排ガスＧ３）を供給し、これら気体燃料と支燃性ガスＧ２とを燃焼させる方法なので、上記同様、１本のラジアントチューブバーナ１で、炭化水素系燃料ガスＧ１、浸炭炉排ガスＧ３の何れも、個別又は同時に最適条件で燃焼させることができる。従って、上記のような浸炭炉に適用した場合に、ＣＯガスやＨ２ガスを多く含む浸炭炉排ガスＧ３が有するエネルギーを、安全且つ効率よく有効利用することが可能になる。 Moreover, according to the operating method of the radiant tube burner 1 which concerns on this invention, the gaseous fuel of a respectively different composition is used for the 1st fuel supply pipe | tube 21 and the 2nd fuel supply pipe | tube 22 using the radiant tube burner 1 which concerns on this invention. (The hydrocarbon-based fuel gas G1 and the carburizing furnace exhaust gas G3) are supplied and the gaseous fuel and the combustion-supporting gas G2 are combusted. Thus, as described above, the single radiant tube burner 1 is used to generate the hydrocarbon-based fuel gas. Both G1 and carburizing furnace exhaust gas G3 can be burned individually or simultaneously under optimum conditions. Therefore, when applied to the carburizing furnace as described above, the energy of the carburizing furnace exhaust gas G3 containing a large amount of CO gas and H 2 gas can be used safely and efficiently.

また、本発明の浸炭炉１０及びその運転方法によれば、本発明に係るラジアントチューブバーナ１を備えた浸炭炉１０及びその運転方法なので、上述したように、１本のラジアントチューブバーナ１で、炭化水素系燃料ガスＧ１、浸炭炉排ガスＧ３の何れも、個別又は同時に最適条件で燃焼させることができ、ＣＯガスやＨ２ガスを多く含む浸炭炉排ガスが有するエネルギーを、安全且つ効率よく有効利用することが可能になる。 Moreover, according to the carburizing furnace 10 and the operation method thereof according to the present invention, since it is the carburizing furnace 10 including the radiant tube burner 1 according to the present invention and the operation method thereof, as described above, with one radiant tube burner 1, Both hydrocarbon fuel gas G1 and carburizing furnace exhaust gas G3 can be burned individually or simultaneously under optimum conditions, and the energy of carburizing furnace exhaust gas containing a large amount of CO gas and H 2 gas can be used safely and efficiently. It becomes possible to do.

以下、実施例により、本発明に係るラジアントチューブバーナ及びその運転方法、浸炭炉及びその運転方法についてさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, although a radiant tube burner and its operating method, a carburizing furnace, and its operating method concerning the present invention are explained in detail by an example, the present invention is not limited to these.

本実施例においては、図５に示す構成の浸炭装置１００を用い、浸炭炉１０に設けられるラジアントチューブバーナを、各例において、以下に説明するような構成のものに適宜交換して実験を行った。
また、浸炭炉１０は常圧バッチ式とし、主加熱源として電気加熱器を用い、補助加熱源としてラジアントチューブバーナ１を用いた。
なお、炭化水素系燃料ガスＧ１には、商用の都市ガス（１３Ａ）を用いた。
また、支燃性ガスＧ２としては空気を用いた。
また、浸炭炉１０に供給する浸炭用炉雰囲気ガスＧ５にはメタノール浸炭ガスを用いた。
また、炉内１０Ａと大気圧との初期差圧は２５０Ｐａとした。 In this example, an experiment was conducted by using the carburizing apparatus 100 having the configuration shown in FIG. 5 and appropriately replacing the radiant tube burner provided in the carburizing furnace 10 with the configuration described below in each example. It was.
Moreover, the carburizing furnace 10 was an atmospheric batch type, an electric heater was used as a main heating source, and a radiant tube burner 1 was used as an auxiliary heating source.
Commercial city gas (13A) was used as the hydrocarbon-based fuel gas G1.
Air was used as the combustion-supporting gas G2.
Further, methanol carburizing gas was used as the carburizing furnace atmosphere gas G5 supplied to the carburizing furnace 10.
The initial differential pressure between the furnace 10A and the atmospheric pressure was 250 Pa.

＜実施例１＞
実施例１においては、図１に示すような本発明に係る構成のラジアントチューブバーナ１を備えた浸炭炉を用い、図５に示す系統図のような装置構成の浸炭装置１を使用して実験を行った。 <Example 1>
In Example 1, a carburizing furnace equipped with a radiant tube burner 1 having a configuration according to the present invention as shown in FIG. 1 was used, and a carburizing device 1 having a system configuration as shown in FIG. Went.

実施例１においては、上記装置を用い、供給する燃料ガスとして、「浸炭炉排ガスＧ３のみ」、「炭化水素系燃料ガスＧ１のみ」、及び「浸炭炉排ガスＧ３と炭化水素系燃料ガスＧ１の混合燃焼」の計３条件でバーナ燃焼を実施し、その燃焼状態を確認した。
また、実施例１においては、浸炭炉排ガスＧ３を噴出する第２燃料ガス供給管２２における第２燃料ガス噴出孔２２ａの中心軸Ｊに対する噴射角度α＝３０°、炭化水素系燃料ガスＧ１を噴出する第１燃料ガス供給管２１における第１燃料ガス噴出孔２１ａの中心軸Ｊに対する噴射角度β＝８０°とした。 In the first embodiment, the fuel gas to be supplied is “only the carburizing furnace exhaust gas G3”, “only the hydrocarbon fuel gas G1”, and “the mixture of the carburizing furnace exhaust gas G3 and the hydrocarbon fuel gas G1. Burner combustion was performed under a total of three conditions of “combustion”, and the combustion state was confirmed.
Further, in the first embodiment, the hydrocarbon fuel gas G1 is ejected at an injection angle α = 30 ° with respect to the central axis J of the second fuel gas ejection hole 22a in the second fuel gas supply pipe 22 that ejects the carburizing furnace exhaust gas G3. The injection angle β with respect to the central axis J of the first fuel gas injection hole 21a in the first fuel gas supply pipe 21 is set to 80 °.

＜実施例２＞
実施例２においては、実施例１と同様、図１に示すような本発明に係る構成のラジアントチューブバーナ１を備えた浸炭炉１０（図５）を用い、図５に示す系統図のような装置構成の浸炭装置１を使用して実験を行った。 <Example 2>
In the second embodiment, as in the first embodiment, a carburizing furnace 10 (FIG. 5) including the radiant tube burner 1 having the configuration according to the present invention as shown in FIG. The experiment was performed using the carburizing apparatus 1 having the apparatus configuration.

実施例２においては、上記装置を用い、実施例１と同様、供給する燃料ガスとして、「浸炭炉排ガスＧ３のみ」、「炭化水素系燃料ガスＧ１のみ」、及び「浸炭炉排ガスＧ３と炭化水素系燃料ガスＧ１の混合燃焼」の計３条件でバーナ燃焼を実施し、その燃焼状態を確認した。
また、実施例２においては、浸炭炉排ガスＧ３を噴出する第２燃料ガス供給管２２における第２燃料ガス噴出孔２２ａの中心軸Ｊに対する噴射角度α＝８０°、炭化水素系燃料ガスＧ１を噴出する第１燃料ガス供給管２１における第１燃料ガス噴出孔２１ａの中心軸Ｊに対する噴射角度β＝３０°とした。 In Example 2, as in Example 1, using the above apparatus, the fuel gas to be supplied is “only the carburizing furnace exhaust gas G3”, “only the hydrocarbon fuel gas G1”, and “the carburizing furnace exhaust gas G3 and hydrocarbons”. Burner combustion was performed under a total of three conditions of “mixed combustion of the system fuel gas G1”, and the combustion state was confirmed.
In the second embodiment, the hydrocarbon fuel gas G1 is ejected at an injection angle α = 80 ° with respect to the central axis J of the second fuel gas ejection hole 22a in the second fuel gas supply pipe 22 that ejects the carburizing furnace exhaust gas G3. The injection angle β with respect to the central axis J of the first fuel gas injection hole 21a in the first fuel gas supply pipe 21 is set to 30 °.

＜比較例＞
比較例においては、図５に示すような装置構成において、従来から使用されている都市ガス用のラジアントチューブバーナを用い、実験を行った。
比較例においては、上記装置を用い、実施例１，２と同様、供給する燃料ガスとして、「浸炭炉排ガスＧ３のみ」、「炭化水素系燃料ガスＧ１のみ」、及び「浸炭炉排ガスＧ３と炭化水素系燃料ガスＧ１の混合燃焼」の計３条件でバーナ燃焼を実施し、その燃焼状態を確認した。 <Comparative example>
In the comparative example, an experiment was performed using a conventionally used radiant tube burner for city gas in the apparatus configuration as shown in FIG.
In the comparative example, as in Examples 1 and 2, using the above apparatus, the fuel gas to be supplied is “only the carburizing furnace exhaust gas G3”, “only the hydrocarbon fuel gas G1”, and “the carburizing furnace exhaust gas G3 and carbonized. Burner combustion was performed under a total of three conditions of “mixed combustion of hydrogen-based fuel gas G1”, and the combustion state was confirmed.

＜評価方法＞
上記実施例１，２及び比較例におけるラジアントチューブバーナの燃焼状態について、以下の基準に基づいて評価し、結果を下記表１に示した。
（１）○：良好な燃焼状態で浸炭炉内を均一且つ十分に加熱できていた。
（２）△：浸炭炉内の加熱に大きな問題は無いが、一部、燃焼状態に問題が生じた。
（３）×：燃焼状態に問題が生じ、浸炭炉内を均一に加熱することができなかった。 <Evaluation method>
The combustion states of the radiant tube burners in Examples 1 and 2 and the comparative example were evaluated based on the following criteria, and the results are shown in Table 1 below.
(1) ○: The inside of the carburizing furnace could be heated uniformly and sufficiently in a good combustion state.
(2) Δ: Although there is no major problem with heating in the carburizing furnace, some problems occurred in the combustion state.
(3) x: A problem occurred in the combustion state, and the inside of the carburizing furnace could not be heated uniformly.

Figure 2019020076
Figure 2019020076

＜評価結果＞
表１に示す結果のように、本発明に係るラジアントチューブバーナ１を備えた浸炭炉１０を用いた実施例１においては、何れの燃焼条件においても、良好な燃焼状態で浸炭炉内を均一且つ十分に加熱できることが確認できた。
また、実施例２においては、燃料ガスとして、浸炭炉排ガスＧ３のみを用いた試験、及び、浸炭炉排ガスＧ３と炭化水素系燃料ガスＧ１の混合燃焼を行った試験において、バーナ内の逆火が確認されたものの頻度は低く、また、炭化水素系燃料ガスＧ１のみを用いた燃焼試験において、一部、未燃の燃料が確認されたものの、燃焼状態に特に大きな問題は無く、浸炭炉内を均一且つ十分に加熱できていた。 <Evaluation results>
As shown in Table 1, in Example 1 using the carburizing furnace 10 provided with the radiant tube burner 1 according to the present invention, the carburizing furnace is uniformly and satisfactorily in a good combustion state under any combustion condition. It was confirmed that sufficient heating was possible.
Further, in Example 2, in the test using only the carburizing furnace exhaust gas G3 as the fuel gas, and the test in which the carburizing furnace exhaust gas G3 and the hydrocarbon fuel gas G1 are mixed and burned, backfire in the burner is performed. Although it was confirmed that the frequency was low, and in the combustion test using only the hydrocarbon-based fuel gas G1, some unburned fuel was confirmed, but there was no particular problem in the combustion state, and the inside of the carburizing furnace It was uniformly and sufficiently heated.

一方、従来の構成のラジアントチューブバーナを備えた浸炭炉を用いた比較例においては、供給する燃料ガスとして炭化水素系燃料ガスＧ１のみを用いた燃焼試験においては、良好な燃焼状態で浸炭炉内を均一且つ十分に加熱できることが確認できた。しかしながら、比較例においては、燃料ガスとして、浸炭炉排ガスＧ３のみを用いた試験、及び、浸炭炉排ガスＧ３と炭化水素系燃料ガスＧ１の混合燃焼を行った試験において、バーナ内における逆火が高い頻度で生じており、また、局所加熱が生じていることが確認された。比較例では、特に、浸炭炉排ガスＧ３を用いた場合の燃焼状態に問題が生じ、浸炭炉内を均一且つ十分に加熱することができなかった。   On the other hand, in the comparative example using the carburizing furnace provided with the radiant tube burner having the conventional configuration, in the combustion test using only the hydrocarbon-based fuel gas G1 as the fuel gas to be supplied, the carburizing furnace has a good combustion state. It was confirmed that can be heated uniformly and sufficiently. However, in the comparative example, in the test using only the carburizing furnace exhaust gas G3 as the fuel gas and the test in which the carburizing furnace exhaust gas G3 and the hydrocarbon-based fuel gas G1 are mixed, backfire in the burner is high. It was confirmed that there was frequent occurrence and local heating. In the comparative example, a problem occurred in the combustion state particularly when the carburizing furnace exhaust gas G3 was used, and the inside of the carburizing furnace could not be heated uniformly and sufficiently.

以上説明したような実施例の結果より、本発明で規定する構造のラジアントチューブバーナを用いることで、供給する燃料ガスとして「浸炭炉排ガスＧ３のみ」、「炭化水素系燃料ガスＧ１のみ」、及び「浸炭炉排ガスＧ３と炭化水素系燃料ガスＧ１の混合燃焼」の何れを用いる条件においても、良好な燃焼状態で浸炭炉内を均一且つ十分に加熱できることが確認できた。
さらに、ラジアントチューブバーナにおいて、中心軸Ｊに対する各噴出孔の噴出角度を最適化した場合には、より良好な燃焼状態が実現できることが確認できた。
従って、本発明に係るラジアントチューブバーナ、及びそれを備えた浸炭炉が、１本のラジアントチューブバーナで、炭化水素系燃料ガス、浸炭炉排ガスの何れも、個別又は同時に最適条件で燃焼させることができ、ＣＯガスやＨ２ガスを多く含む浸炭炉排ガスが有するエネルギーを、安全且つ効率よく有効利用することが可能になることが明らかである。 From the results of the embodiments as described above, by using the radiant tube burner having the structure defined in the present invention, the fuel gas to be supplied is “only the carburizing furnace exhaust gas G3”, “only the hydrocarbon fuel gas G1”, and It was confirmed that the inside of the carburizing furnace could be heated uniformly and sufficiently in a good combustion state under any of the conditions using “the mixed combustion of the carburizing furnace exhaust gas G3 and the hydrocarbon fuel gas G1”.
Further, in the radiant tube burner, it was confirmed that when the ejection angle of each ejection hole with respect to the central axis J was optimized, a better combustion state could be realized.
Therefore, the radiant tube burner according to the present invention and the carburizing furnace provided with the radiant tube burner can burn the hydrocarbon fuel gas and the carburizing furnace exhaust gas individually or simultaneously under optimum conditions with one radiant tube burner. It is clear that the energy of the carburizing furnace exhaust gas containing a large amount of CO gas and H 2 gas can be used safely and efficiently.

本発明のラジアントチューブバーナ及びその運転方法、浸炭炉及びその運転方法は、浸炭炉の炉内で発生し、ＣＯガスやＨ２ガスを多く含む浸炭炉排ガスが有するエネルギーを、安全且つ効率よく有効利用することが可能になる。従って、本発明は、例えば、工業用加熱炉、特に、鋼材からなる被処理体を浸炭処理する浸炭炉等において、非常に好適である。 The radiant tube burner of the present invention, its operating method, the carburizing furnace and its operating method are generated safely in the carburizing furnace exhaust gas containing a large amount of CO gas and H 2 gas. It becomes possible to use. Therefore, the present invention is very suitable, for example, in an industrial heating furnace, particularly in a carburizing furnace for carburizing a target object made of steel.

１…ラジアントチューブバーナ
１Ａ…バーナボディ
１ａ…流路
１ｂ…支燃性ガス供給口
１ｃ…流路
１ｄ…排ガス導出口
２…ガスノズル
２Ａ…ヘッド部
２ａ…流路
２ｂ…浸炭炉排ガス導入口
２ｃ…点火ロッド
２１…第１燃料ガス供給管
２１Ａ…先端部
２１Ｂ…後端部
２１ａ…第１燃料ガス噴出孔
２２…第２燃料ガス供給管
２２Ａ…先端部
２２Ｂ…後端部
２２ａ…第２燃料ガス噴出孔
２３…フランジ部
２３ａ…支燃性ガス噴出孔
３…内管（支燃性ガス供給管）
３Ａ…先端部
３Ｂ…後端部
３１…内面
３２…外面
４…外管
４Ａ…先端部
４Ｂ…後端部
４１…内面
４２…外面
Ｊ…中心軸
１０…浸炭炉
１０Ａ…炉内（内部空間）
１１…炉壁
１２…浸炭用雰囲気ガス供給口
１３…浸炭炉排ガス導出口
１４…炉内圧力測定孔
１５…排出口
１００…浸炭装置
１０６…ポンプ
１０７〜１０９…流量計
１１０〜１１３…自動調整弁（調整弁）
１１４〜１１８…切替弁
１１９…差圧発信器
１２０〜１２２…制御装置
Ａ…浸炭用雰囲気ガス供給源
Ｂ…炭化水素系燃料ガス供給源
Ｃ…支燃性ガス供給源
Ｃ１〜Ｃ６…信号線
Ｌ１〜Ｌ６…流路
Ｌ７…管路
Ｓ…被処理材
Ｇ１…炭化水素系燃料ガス（気体燃料）
Ｇ２…支燃性ガス
Ｇ３…浸炭炉排ガス（気体燃料）
Ｇ４…燃焼排ガス
Ｇ５…浸炭用雰囲気ガス DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Radiant tube burner 1A ... Burner body 1a ... Flow path 1b ... Combustion gas supply port 1c ... Flow path 1d ... Exhaust gas outlet 2 ... Gas nozzle 2A ... Head part 2a ... Channel 2b ... Carburizing furnace exhaust gas inlet 2c ... Ignition rod 21 ... 1st fuel gas supply pipe 21A ... Front end part 21B ... Rear end part 21a ... 1st fuel gas ejection hole 22 ... 2nd fuel gas supply pipe 22A ... Front end part 22B ... Rear end part 22a ... 2nd fuel gas Ejection hole 23 ... Flange 23a ... Supporting gas injection hole 3 ... Inner pipe (supporting gas supply pipe)
3A ... tip portion 3B ... rear end portion 31 ... inner surface 32 ... outer surface 4 ... outer tube 4A ... tip portion 4B ... rear end portion 41 ... inner surface 42 ... outer surface J ... central axis 10 ... carburizing furnace 10A ... inside furnace (internal space)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Furnace wall 12 ... Carburizing atmosphere gas supply port 13 ... Carburizing furnace exhaust gas outlet 14 ... Furnace pressure measurement hole 15 ... Discharge port 100 ... Carburizing device 106 ... Pump 107-109 ... Flowmeter 110-113 ... Automatic adjustment valve (tuning valve)
114-118 ... Switching valve 119 ... Differential pressure transmitter 120-122 ... Control device A ... Carburizing atmosphere gas supply source B ... Hydrocarbon fuel gas supply source C ... Combustion gas supply source C1-C6 ... Signal line L1 ~ L6 ... Flow path L7 ... Pipe S ... Process material G1 ... Hydrocarbon fuel gas (gaseous fuel)
G2 ... Combustion gas G3 ... Carburizing furnace exhaust gas (gaseous fuel)
G4 ... Combustion exhaust gas G5 ... Carburizing atmosphere gas

Claims (6)

中心軸から、第１燃料ガス供給管及び第２燃料ガス供給管が同心状に順次配置されたガスノズルを備え、さらに、前記ガスノズルの周囲に、前記ガスノズルの先端部よりもガス噴出方向で先端側に配置された先端部を有し、且つ、該先端部が開口されてなる、支燃性ガスを供給する内管、及び、先端部が閉塞され、前記内管の周囲を取り囲むように備えられた外管が、同心状に順次配置されてなる、シングルエンド式のラジアントチューブバーナであって、
前記ガスノズルは、前記第１燃料ガス供給管の先端部に設けられた、前記内管の内面に向かって開口する複数の第１燃料ガス噴出孔と、前記第２燃料ガス供給管の先端部に設けられた、前記内管の内面に向かって開口する複数の第２燃料ガス噴出孔とを有しており、
さらに、前記内管の内部には、前記第１燃料ガス噴出孔及び第２燃料ガス噴出孔よりも後端側に開口する複数の支燃性ガス噴出孔が配置されていることを特徴とするラジアントチューブバーナ。 A gas nozzle in which a first fuel gas supply pipe and a second fuel gas supply pipe are sequentially arranged concentrically from a central axis, and further, at a distal end side in a gas ejection direction from the distal end portion of the gas nozzle around the gas nozzle An inner pipe for supplying a combustion-supporting gas, the front end being closed, and surrounding the periphery of the inner pipe. The outer tube is a single-ended radiant tube burner in which the outer tubes are sequentially arranged concentrically,
The gas nozzle is provided at a distal end portion of the first fuel gas supply pipe, and is provided at a distal end portion of the second fuel gas supply pipe and a plurality of first fuel gas ejection holes opening toward the inner surface of the inner pipe. A plurality of second fuel gas ejection holes provided toward the inner surface of the inner pipe,
Furthermore, a plurality of combustion-supporting gas ejection holes that are opened to the rear end side of the first fuel gas ejection holes and the second fuel gas ejection holes are arranged inside the inner pipe. Radiant tube burner. 前記第１燃料噴出孔又は前記第２燃料噴出孔の何れか一方が、前記中心軸に対して１０〜４５°の噴出角度を有するように形成されており、且つ、他方が、前記中心軸に対して４５〜９０°の噴出角度を有するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のラジアントチューブバーナ。   Either the first fuel injection hole or the second fuel injection hole is formed to have an injection angle of 10 to 45 ° with respect to the central axis, and the other is formed on the central axis. 2. The radiant tube burner according to claim 1, wherein the radiant tube burner is formed so as to have an ejection angle of 45 to 90 °. 請求項１又は請求項２に記載のラジアントチューブバーナを用いる、ラジアントチューブバーナの運転方法であって、
前記第１燃料供給管及び前記第２燃料供給管に、それぞれ異なる組成の気体燃料を供給し、該気体燃料と支燃性ガスとを燃焼させることを特徴とするラジアントチューブバーナの運転方法。 A method of operating a radiant tube burner using the radiant tube burner according to claim 1 or 2,
A method of operating a radiant tube burner, wherein gaseous fuels having different compositions are supplied to the first fuel supply pipe and the second fuel supply pipe, and the gaseous fuel and the combustion-supporting gas are combusted. 請求項２に記載のラジアントチューブバーナを用いる、ラジアントチューブバーナの運転方法であって、
前記第１燃料供給管及び前記第２燃料供給管に、それぞれ異なる組成の気体燃料を供給し、該気体燃料と支燃性ガスとを燃焼させ、且つ、前記それぞれ異なる組成の気体燃料のうちの少なくとも一方が、浸炭炉から排出されるＣＯ及びＨ２を含む浸炭炉排ガスであり、
前記第１燃料噴出孔が、前記中心軸に対して１０〜４５°の噴出角度を有するように形成され、且つ、前記第２燃料噴出孔が、前記中心軸に対して４５〜９０°の噴出角度を有するように形成されているときは、前記浸炭炉排ガスが前記第１燃料供給管に供給され、
前記第１燃料噴出孔が、前記中心軸に対して４５〜９０°の噴出角度を有するように形成され、且つ、前記第２燃料噴出孔が、前記中心軸に対して１０〜４５°の噴出角度を有するように形成されているときは、前記浸炭炉排ガスが前記第２燃料供給管に供給されることを特徴とするラジアントチューブバーナの運転方法。 A method for operating a radiant tube burner using the radiant tube burner according to claim 2,
Gas fuels having different compositions are supplied to the first fuel supply pipe and the second fuel supply pipe, the gas fuel and the combustion-supporting gas are burned, and the gas fuels having different compositions are At least one is the carburizing furnace exhaust gas containing CO and H 2 discharged from the carburizing furnace,
The first fuel injection hole is formed to have an injection angle of 10 to 45 ° with respect to the central axis, and the second fuel injection hole is an injection of 45 to 90 ° with respect to the central axis. When formed to have an angle, the carburizing furnace exhaust gas is supplied to the first fuel supply pipe,
The first fuel injection hole is formed to have an injection angle of 45 to 90 ° with respect to the central axis, and the second fuel injection hole is an injection of 10 to 45 ° with respect to the central axis. When formed so as to have an angle, the carburizing furnace exhaust gas is supplied to the second fuel supply pipe. 浸炭用雰囲気ガス供給口と浸炭炉排ガス導出口とが備えられ、さらに、炉内を加熱するバーナとして、請求項１又は請求項２に記載のラジアントチューブバーナが備えられていることを特徴とする浸炭炉。   A carburizing atmosphere gas supply port and a carburizing furnace exhaust gas outlet port are provided, and the radiant tube burner according to claim 1 or 2 is provided as a burner for heating the inside of the furnace. Carburizing furnace. 請求項５に記載の浸炭炉を用いる、浸炭炉の運転方法であって、
前記ラジアントチューブバーナに供給する気体燃料のうちの少なくとも一部を、前記浸炭炉から排出される浸炭炉排ガスとし、該浸炭炉排ガスを加熱源として用いることを特徴とする浸炭炉の運転方法。 A method for operating a carburizing furnace using the carburizing furnace according to claim 5,
A carburizing furnace operating method, wherein at least a part of gaseous fuel supplied to the radiant tube burner is carburizing furnace exhaust gas discharged from the carburizing furnace, and the carburizing furnace exhaust gas is used as a heating source.
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