JP2019196855A

JP2019196855A - レキュペレーター及びラジアントチューブ式加熱装置

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Publication number: JP2019196855A
Application number: JP2018090136A
Authority: JP
Inventors: 祐作河本; Yusaku Kawamoto; 健介川端; kensuke Kawabata
Original assignee: Chugai Ro Co Ltd
Current assignee: Chugai Ro Co Ltd
Priority date: 2018-05-08
Filing date: 2018-05-08
Publication date: 2019-11-14
Anticipated expiration: 2038-05-08
Also published as: JP6821274B2; CN110454784A; TW201947157A; KR20190128548A

Abstract

【課題】燃焼バーナーに供給する燃焼用空気を燃焼排ガスにより効率よく加熱させると共に、加熱された燃焼用空気を燃焼バーナーに供給して燃料を燃焼させる場合に、有害なＮＯｘが発生するのを簡単且つ適切に防止する。【解決手段】燃料を燃焼させた際に生成された燃焼排ガスを排気口に導く排気部内の外周側に、燃焼用空気を排出部内に導く複数の小パイプ21を設け、各小パイプの先端部を排出部13内の大径の集合筒部22に連結させ、各小パイプ内に導かれた燃焼用空気を燃焼排ガスの熱により加熱させて集合筒部内に導く一方、集合筒部に加熱された燃焼用空気を燃焼バーナー11に導く燃焼用空気供給管15に燃焼用空気案内管23をスライド可能に取り付けると共に、集合筒部と燃焼用空気案内管とに開口部22a,23aを設け、開口部22a,23a相互の連通部分の面積を調整して燃焼用空気案内管内に導入される燃焼排ガスの量を調整した。【選択図】図３

Description

本発明は、燃焼バーナーに燃焼用空気を供給して燃料を燃焼させた際に生成された燃焼排ガスを排気口に導く排気部内に、前記の燃焼バーナーに供給する燃焼用空気を導き、前記の排気部内において燃焼排ガスと燃焼用空気との間で熱交換させ、燃焼バーナーに供給する燃焼用空気を加熱させるレキュペレーター及びこのようなレキュペレーターを用いたラジアントチューブ式加熱装置に関するものである。特に、前記のようなレキュペレーターにおいて、燃焼バーナーに供給する燃焼用空気を燃焼後の燃焼排ガスによって効率よく加熱させて、燃焼排ガスの熱を有効に利用すると共に、このように加熱された燃焼用空気を燃焼バーナーに供給して燃料を燃焼させる場合に、有害な窒素酸化物（以下、ＮＯｘという。）が発生するのを、簡単な構成によって適切に防止できるようにした点に特徴を有するものである。

従来から、加熱炉や熱処理炉等の工業炉においては、燃焼バーナーに燃焼用空気を供給して燃料を燃焼させた際に生成された燃焼排ガスを排気口に導く排気部内に前記の燃焼バーナーに供給する燃焼用空気を導き、前記の排気部内に設けたレキュペレーターにより、燃焼排ガスと燃焼用空気との間で熱交換させ、燃焼バーナーに供給する燃焼用空気を加熱させ、燃焼排ガスの熱を有効に利用することが行われている。

また、加熱炉や熱処理炉等の工業炉においては、燃焼バーナーによる火炎が被加熱物に接触して、被加熱物が酸化されるのを防止するため、ラジアントチューブの一端部に設けた燃焼バーナーに燃料と燃焼用空気とを供給し、前記の燃焼バーナーにおいて燃料ガスをラジアントチューブ内で燃焼させて、燃焼後の燃焼排ガスをラジアントチューブの他端側の排気部を通して排気口から排出させるようにしたラジアントチューブ式加熱装置が利用されている。

そして、このようなラジアントチューブ式加熱装置においては、ラジアントチューブの一端部に設けた燃焼バーナーにおいて燃料をラジアントチューブ内で燃焼させ、燃焼後における燃焼排ガスの熱を有効に利用するため、特許文献１等に示されるように、燃焼排ガスを排出させるラジアントチューブの他端側の排気部に前記のレキュペレーターを設け、このレキュペレーターにより燃焼バーナーに供給する燃焼用空気を燃焼排ガスの熱によって加熱させ、このように加熱された燃焼用空気を前記の燃焼バーナーに供給して、燃料を加熱された燃焼用空気を用いて燃焼させるようにし、燃焼排ガスの熱を有効に利用するようにしたものが提案されている。

また、前記のようなラジアントチューブ式加熱装置において、燃焼排ガスの熱によって燃焼用空気を高温まで効率よく加熱させるため、ラジアントチューブの他端側の排気部に設ける前記のレキュペレーターとして、特許文献２に示されるように、燃焼用空気を排気部内に案内する複数の小パイプを排出部内の外周側に燃焼排ガスの流れと対向するように設け、各小パイプを通して流れる燃焼用空気を燃焼排ガスによって十分に加熱させ、このように各小パイプを通して十分に加熱された燃焼用空気を中央部に設けた大パイプに導き、この大パイプを通して十分に加熱された燃焼用空気を燃焼バーナーに導いて燃焼させ、燃焼排ガスの熱をさらに有効に利用するようにしたものが提案されている。

ここで、前記のように燃焼排ガスの熱によって十分に加熱させた燃焼用空気を燃料ガスと混合させて燃焼バーナーにおいて燃焼させるようにした場合、燃焼時における燃焼火炎の温度が高くなりすぎることがあり、これにより燃焼時に発生するＮＯｘの量が増加し、ＮＯｘを多く含む燃焼排ガスがラジアントチューブの他端側の排気部から外部に排出されて、環境を害するという問題があった。

このため、従来においては、例えば特許文献２〜４に示されるように、前記のように加熱させた燃焼用空気に燃焼排ガスの一部を混合させて、これを燃焼バーナーに供給して燃焼させ、これにより燃焼時に発生するＮＯｘの量を抑制することが提案されている。

しかし、特許文献２や特許文献３に示されるものにおいては、燃焼バーナーにおける燃焼温度に応じて、加熱させた燃焼用空気に対して混合させる燃焼排ガスの量を適切に調整することは示されておらず、加熱させた燃焼用空気を燃焼バーナーに供給して燃料を燃焼させる際に、燃焼時に発生するＮＯｘの量を抑制するように燃焼を適切に制御することができないという問題があった。

また、特許文献４においては、加熱させた燃焼用空気に対して混合させる燃焼排ガスの量を調整することが示されているが、この特許文献４に示されたものにおいては、加熱させた燃焼用空気に混合させる燃焼排ガスの量を調整する調整弁を連結棒や弁体とで構成し、前記の連結棒を介して弁体の位置を移動させて、加熱させた燃焼用空気に混合させる燃焼排ガスの量を調整するようにしている。

このため、この特許文献４に示されたものにおいても、加熱させた燃焼用空気を燃焼バーナーに供給して燃料を燃焼させる際に、加熱された燃焼用空気に混合させる燃焼排ガスの量を自動的に調整することができず、加熱された燃焼用空気を燃焼バーナーに供給して燃料を燃焼させる場合に、燃焼排ガス中に含まれるＮＯｘの量が増加するのを、簡単な構成によって適切に防止することはできなかった。

特開２０１１−９４９００号公報特開２０１１−２４１９８９号公報特開２０００−１４６１１８号公報特許第５５５４２９号公報（特開２０１２−１６３３０３号公報）

本発明は、燃焼バーナーに燃焼用空気を供給して燃料を燃焼させた際に生成された燃焼排ガスを排気口に導く排気部内に、前記の燃焼バーナーに供給する燃焼用空気を導き、前記の排気部内において燃焼排ガスと燃焼用空気との間で熱交換させ、燃焼バーナーに供給する燃焼用空気を加熱させるレキュペレーター及びこのようなレキュペレーターを用いたラジアントチューブ式加熱装置における前記のような問題を解決することを課題とするものである。

すなわち、本発明においては、前記のようなレキュペレーターにおいて、燃焼バーナーに供給する燃焼用空気を燃焼後の燃焼排ガスによって効率よく加熱させて、燃焼排ガスの熱を有効に利用すると共に、このように加熱された燃焼用空気を燃焼バーナーに供給して燃料を燃焼させる場合において、有害なＮＯｘが発生するのを簡単な構成によって適切に防止できるようにすることを課題とするものである。

また、本発明においては、前記のようなレキュペレーターを用いたラジアントチューブ式加熱装置において、ラジアントチューブの一端部に設けた燃焼バーナーに燃焼用空気を供給して、燃料を燃焼バーナーによりラジアントチューブ内で燃焼させた場合に生成された燃焼排ガスの熱を有効に利用して、燃焼バーナーに供給する燃焼用空気を効率よく加熱させて、燃焼効率を向上させると共に、このように加熱された燃焼用空気を燃焼バーナーに供給して燃料を燃焼させる場合において、有害なＮＯｘが発生するのを簡単な構成によって適切に防止して、有害なＮＯｘが燃焼排ガスに含まれて排出されるのを防止することを課題とするものである。

本発明におけるレキュペレーターにおいては、前記のような課題を解決するため、燃焼バーナーに燃焼用空気を供給して燃料を燃焼させた際に生成された燃焼排ガスを排気口に導く排気部内に、前記の燃焼バーナーに供給する燃焼用空気を導き、前記の排気部内において燃焼排ガスと燃焼用空気との間で熱交換させ、燃焼バーナーに供給する燃焼用空気を加熱させるレキュペレーターにおいて、燃焼用空気導入部から導入された燃焼用空気を前記の燃焼排ガスの流れと対向するようにして排出部内に導く複数の小パイプを排出部内の外周側に設け、各小パイプ内に導かれた燃焼用空気を排出部に導かれた燃焼排ガスの熱によって加熱させると共に、各小パイプの先端部を排出部内の中央部に設けた大径の集合筒部に連結させて、各小パイプ内で加熱された燃焼用空気を前記の集合筒部内に導く一方、前記の集合筒部内における加熱された燃焼用空気を燃焼バーナーに導く燃焼用空気供給管に案内する案内側の部分に、前記の加熱された燃焼用空気を前記の集合筒部から燃焼用空気供給管に案内する燃焼用空気案内管をスライド可能に取り付けると共に、前記の集合筒部に燃焼用空気案内管をスライド可能に取り付けた部分における燃焼用空気案内管と集合筒部とにそれぞれ開口部を設け、前記の燃焼用空気案内管の開口部と集合筒部の開口部とを連通させた連通部分を通して排出部内における燃焼排ガスを前記の燃焼用空気案内管内に導入させるにあたり、前記の連通部分の面積を変更させて、燃焼用空気案内管内に導入される排出部内における燃焼排ガスの量を調整させるようにした。

そして、本発明のレキュペレーターにおいては、前記の燃焼用空気案内管の開口部と集合筒部の開口部とを連通させた連通部分を通して排出部内における燃焼排ガスを前記の燃焼用空気案内管内に導入させるにあたり、前記の連通部分の面積を変更させることにより、燃焼用空気案内管内に導入される排出部内における燃焼排ガスの量を簡単に調整でき、燃焼用空気供給管を通して燃焼バーナーに供給される加熱された燃焼用空気の温度に対応させて、適当量の燃焼排ガスを供給させることができる。

また、本発明のレキュペレーターにおいては、前記の連通部分の面積を前記の燃焼用空気案内管と集合筒部との熱膨張の差によって変更させるようにし、前記の集合筒部から燃焼用空気案内管を通して流れる加熱された燃焼用空気の温度が上昇するに従って前記の連通部分の面積が大きくなり、燃焼用空気案内管内に導入される排出部内における燃焼排ガスの量を増加させるようにすることができる。このようにすると、集合筒部と燃焼用空気案内管と通して流れる加熱された燃焼用空気の温度が上昇した場合には、この加熱された燃焼用空気に導入された燃焼排ガスの量が自動的に増加した状態で、前記の燃焼用空気供給管を通して燃焼バーナーに供給されて燃料が燃焼されるようになり、燃焼時にＮＯｘが発生するのを簡単に抑制できるようになる。

また、本発明のレキュペレーターにおいては、前記の集合筒部から導かれた加熱された燃焼用空気と、前記の連通部分から導入された排出部内における燃焼排ガスとを混合させて燃焼用空気供給管に案内する燃焼用空気案内管の部分に、燃焼用空気案内管の内径を次第に小径化させるエジェクター部を設けようにすることができる。このようにすると、燃焼用空気案内管内を流れる加熱された燃焼用空気と燃焼排ガスとの流速がこのエジェクター部において速められて、これらが速やかに燃焼用空気供給管に導かれるようになると共に、排出部内における燃焼排ガスが前記の連通部分を通して燃焼用空気案内管内に適切に吸引されて導入されるようになる。

また、本発明におけるラジアントチューブ式加熱装置においては、ラジアントチューブの一端部における燃焼バーナーに燃焼用空気供給管から燃焼用空気を供給して燃料をラジアントチューブ内で燃焼させ、燃焼後の燃焼排ガスをラジアントチューブの他端側の排気部から排出させるようにしたラジアントチューブ式加熱装置において、前記のラジアントチューブの他端側の排気部に、前記のようなレキュペレーターを設け、前記のレキュペレーターにおいて加熱された燃焼用空気を前記の燃焼用空気供給管からラジアントチューブの一端部における燃焼バーナーに供給するようにした。このように、燃料をラジアントチューブ内で燃焼させた後の燃焼排ガスを排出させるラジアントチューブの他端側の排気部に前記のようなレキュペレーターを設けると、燃焼排ガスの熱により燃焼バーナーに供給する燃焼用空気を効率よく加熱させて、燃焼効率を向上させることができ、また加熱された燃焼用空気の温度に対応させて適当量の燃焼排ガスを供給させて前記の燃焼バーナーに供給することができ、燃焼時にＮＯｘが発生するのを抑制できるようになる。

本発明におけるレキュペレーターにおいては、前記のように構成した結果、燃焼バーナーに供給する燃焼用空気を燃焼後の燃焼排ガスによって効率よく加熱させて、燃焼排ガスの熱を有効に利用すると共に、このように加熱された燃焼用空気を燃焼バーナーに供給して燃料を燃焼させる場合において、有害なＮＯｘの発生量が温度によって異なるのを簡単な構成によって適切に防止できるようになった。

また、本発明におけるラジアントチューブ式加熱装置においては、前記のようなレキュペレーターを用いた結果、ラジアントチューブの一端部に設けた燃焼バーナーに燃焼用空気を供給して、燃料を燃焼バーナーによりラジアントチューブ内で燃焼させた場合に生成された燃焼排ガスの熱を有効に利用して、燃焼バーナーに供給する燃焼用空気を効率よく加熱させて、燃焼効率を向上させると共に、このように加熱された燃焼用空気を燃焼バーナーに供給して燃料を燃焼させる場合において、有害なＮＯｘが発生するのを簡単な構成によって適切に防止して、有害なＮＯｘが燃焼排ガスに含まれて排出されるのを防止できるようになった。

本発明の実施形態に係るレキュペレーターを用いたラジアントチューブ式加熱装置の状態を示した概略説明図である。前記の実施形態に係るラジアントチューブ式加熱装置において、ラジアントチューブの他端側の排気部に前記のレキュペレーターを設けた状態を示した部分概略説明図である。前記の実施形態に係るラジアントチューブ式加熱装置におけるラジアントチューブの他端側の排気部において、スライド可能に取り付けられた燃焼用空気案内管と集合筒部とが重なり合う部分にそれぞれ開口部を設け、これらの開口部が連通された部分を通して排出部内における燃焼排ガスが燃焼用空気案内管に導かれる状態を示し、（Ａ）は燃焼用空気案内管に導かれた燃焼用空気の温度が低くて各開口部が重なり合う部分が狭く、各開口部が連通された部分を通して排出部内における燃焼排ガスが燃焼用空気案内管内に導かれる量が少ない状態を示した部分拡大説明図、（Ｂ）は燃焼用空気案内管に導かれた燃焼用空気の温度が高くて各開口部が重なり合う部分が広くなり、各開口部が連通された部分を通して排出部内における燃焼排ガスが燃焼用空気案内管内に導かれる量が多くなる状態を示した部分拡大説明図である。前記の実施形態に係るラジアントチューブ式加熱装置において、ラジアントチューブの他端側の排気部内の外周側に複数の小パイプを設けた状態を示し、（Ａ）は前記の各小パイプの内周側においてスライド可能に取り付けられた燃焼用空気案内管と集合筒部とが重なり合う部分に設けられた各開口部が連通された状態を示した断面説明図、（Ｂ）は前記の各小パイプの内周側に燃焼用空気案内管を設けた状態を示した断面説明図である。本発明の実施形態に係るレキュペレーターを用いた他の工業炉の状態を示した概略説明図である。

以下、本発明の実施形態に係るレキュペレーター及びレキュペレーターを用いたラジアントチューブ式加熱装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係るレキュペレーター及びレキュペレーターを用いたラジアントチューブ式加熱装置は、下記の実施形態に示したものに限定されず、発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施できるものである。

先ず、本発明の実施形態に係るレキュペレーターを用いたラジアントチューブ式加熱装置を、図１〜図４（Ａ），（Ｂ）に基づいて具体的に説明する。

ここで、前記のラジアントチューブ式加熱装置においては、図１に示すように、ラジアントチューブ１１としてＵ字型に形成されたものを用い、このＵ字型になったラジアントチューブ１１を工業炉１の内部に配置させ、このラジアントチューブ１１の両端部を、炉壁１ａを通して工業炉１の外部に延出させるようにしている。なお、使用するラジアントチューブ１１は前記のようなＵ字型のものに限られず、Ｗ字型やＩ字型等の公知のどのような形状のものであってもよい。

そして、この実施形態においては、ラジアントチューブ１１の一端部に設けられた燃焼バーナー１２に炭化水素（ＨＣ）ガス等の燃料を供給すると共に後述するようにして加熱された燃焼用空気を供給し、ラジアントチューブ１１内において前記の燃料を燃焼させるようにしている。

ここで、前記のように燃焼バーナー１２に加熱された燃焼用空気を供給するにあたり、この実施形態においては、前記のラジアントチューブ１１において燃焼バーナー１２が設けられていない他端側の排出部１３内にレキュペレーター２０を設け、このレキュペレーター２０内に送風ブロア３１により燃焼用空気導入部１４を通して燃焼用空気を導入させるようにしている。

そして、このレキュペレーター２０において、前記の燃焼用空気と前記のラジアントチューブ１１内で燃料を燃焼させた後の燃焼排ガスとの間で熱交換させ、前記の燃焼用空気を燃焼排ガスの熱によって加熱させると共に、必要に応じて燃焼排ガスの一部をレキュペレーター２０内に導き、前記のように加熱された燃焼用空気とこのように導入された燃焼排ガスの一部を、燃焼用空気供給管１５を通して燃焼バーナー１２が設けられたラジアントチューブ１１の一端部に供給するようにしている。

一方、前記のようにレキュペレーター２０において燃焼用空気を加熱させた後の燃焼排ガスは、排気口１６から排気させるようにしている。

ここで、この実施形態において、ラジアントチューブ１１の他端側における排出部１３内に設けた前記のレキュペレーター２０においては、前記の燃焼用空気導入部１４から導入された燃焼用空気を前記の排出部１３内における燃焼排ガスの流れと対向する方向に導く小パイプ２１を、前記の排出部１３内の外周側に複数設け、各小パイプ２１内に導かれた燃焼用空気を、排出部１３内を流れる燃焼排ガスの熱によって加熱させるようにしている。また、前記の各小パイプ２１の先端部を排出部１３内の中央部に設けた大径の集合筒部２２に連結させて、各小パイプ２１内で加熱された燃焼用空気を、前記の集合筒部２２内に導くようにしている。

このように、燃焼用空気の流路と複数本（多数本）の小パイプ２１に分けたことにより、燃焼用空気が小パイプ２１の熱伝達によって高温の燃焼排ガスと熱交換できる面積が増やせ、従来よりも燃焼用空気の予熱を高温にできる。

また、前記のように各小パイプ２１から加熱された燃焼用空気が導かれた集合筒部２２に対して、加熱された燃焼用空気を集合筒部２２内から前記の燃焼用空気供給管１５に案内する燃焼用空気案内管２３を設けるようにし、前記の集合筒部２２及び燃焼用空気案内管２３の外周側を流れる燃焼排ガスの熱により、集合筒部２２から燃焼用空気案内管２３に導かれた加熱された燃焼用空気をさらに加熱させるようにしている。

ここで、この実施形態においては、加熱された燃焼用空気を集合筒部２２内から燃焼用空気供給管１５に案内する燃焼用空気案内管２３を設けるにあたり、前記の燃焼用空気案内管２３を集合筒部２２の外周側にスライド可能に取り付けるようにしている。なお、燃焼用空気案内管２３を集合筒部２２の内周側にスライド可能に取り付けることも可能である。

そして、前記のようにスライド可能に取り付けられた燃焼用空気案内管２３と集合筒部２２とが重なり合う部分において、集合筒部２２と燃焼用空気案内管２３とにそれぞれ開口部２２ａ，２３ａを設け、前記の集合筒部２２の開口部２２ａと燃焼用空気案内管２３の開口部２３ａとが連通された部分を通して、前記の排出部１３内における燃焼排ガスを前記の燃焼用空気案内管２３に導入させるようにしている。次いで、このように導入された燃焼排ガスを、前記の燃焼用空気案内管２３により加熱された燃焼用空気と一緒に燃焼用空気供給管１５を通して燃焼バーナー１２が設けられたラジアントチューブ１１の一端部に供給して、燃焼バーナー１２により燃料を燃焼させるようにしている。

ここで、前記のようにレキュペレーター２０において、燃焼用空気が燃焼排ガスの熱によって高温に加熱された状態で、燃焼用空気供給管１５から燃焼バーナー１２に導いて燃料を燃焼させた場合、燃焼時における燃焼温度が高くなりすぎて、燃焼時に発生するＮＯｘの量が増加し、ＮＯｘを多く含む燃焼排ガスがラジアントチューブ１１の他端側における排気口１６から排気されるようになる。

これに対して、前記のように燃焼排ガスを加熱された燃焼用空気と一緒にして燃焼用空気供給管１５から燃焼バーナー１２に導いて燃料を燃焼させた場合、燃焼時における燃焼温度が高くなりすぎるのが防止されるようになり、燃焼排ガスによって加熱された燃焼用空気の温度が高くなる程、加熱された燃焼用空気に混合させる燃焼排ガスの量を多くすることが好ましい。

そして、この実施形態においては、前記のようにスライド可能に取り付けられた集合筒部２２と燃焼用空気案内管２３とが重なり合う部分に設けられた前記の開口部２２ａ，２３ａ相互が連通する部分を通して排出部１３内における燃焼排ガスを前記の燃焼用空気案内管２３に導入させ、このように導入された燃焼排ガスを、加熱された燃焼用空気を導く燃焼用空気案内管２３に供給するようにしている。

このようにした場合、前記の燃焼排ガスの温度が低くて燃焼用空気案内管２３に導かれる燃焼用空気の温度が低い状態では、前記の燃焼用空気案内管２３の熱膨張による伸びが少なく、図３（Ａ）に示すように、集合筒部２２と燃焼用空気案内管２３とが重なり合う部分における前記の開口部２２ａ，２３ａ相互が重なる部分が短くなって連通する部分の面積が少なくなり、前記の開口部２２ａ，２３ａ相互が連通する部分を通して燃焼用空気案内管２３内に導かれる燃焼排ガスの量が少なく、この状態で、燃焼排ガスにより加熱された燃焼用空気が燃焼バーナー１２に導かれて燃料が燃焼されるようになり、燃焼排ガスの熱が有効に利用されて効率の良い燃焼が行われるようになる。

一方、前記の燃焼排ガスの温度が高くなって燃焼用空気案内管２３に導かれる燃焼用空気の温度が高くなった状態では、前記の燃焼用空気案内管２３の熱膨張による伸びが大きくなって、図３（Ｂ）に示すように、集合筒部２２と燃焼用空気案内管２３とが重なり合う部分における前記の開口部２２ａ，２３ａ相互が重なる部分が長くなって連通する部分の面積が大きくなり、前記の開口部２２ａ，２３ａ相互が連通する部分を通して燃焼用空気案内管２３内に導かれる燃焼排ガスの量が多くなり、温度が高くなった燃焼用空気が燃焼排ガスの量が多くなった状態で燃焼バーナー１２に導かれて燃料が燃焼されるようになり、燃焼時に発生するＮＯｘの量が増加するのが防止される。

このとき、小パイプ２１には外から吸引された常温（低温）の空気が流れるのに対して、燃焼用空気案内管２３には高温の燃焼排ガスが混合された気体が流れるため、燃焼用空気案内管２３の方が小パイプ２１よりも熱膨張が大きくなる。

また、小パイプ２１と燃焼用空気案内管２３とは、図２に示すように、同一のフランジ部２４に対してそれぞれの一端を接合部２４ａ，２４ｂで固定（接合）しているため、熱膨張は炉内側に向けて生じるため、このような動きになる。

また、この実施形態においては、前記の各小パイプ２１から集合筒部２２に導かれた加熱された燃焼用空気が、集合筒部２２に重なり合うにようにしてスライド可能に取り付けられた燃焼用空気案内管２３に速やかに導かれるように、前記の集合筒部２２に燃焼用空気案内管２３内に向けて小径になった案内筒部２２ｂを設けている。

また、前記のように集合筒部２２から燃焼用空気案内管２３内に導かれた加熱された燃焼用空気の流れによって前記の開口部２２ａ，２３ａ相互が連通する部分を通して排出部１３側におけるラジアントチューブ１１内の燃焼排ガスが燃焼用空気案内管２３内に適切に導かれるようにするため、連通部分から導入された燃焼排ガスと加熱された燃焼用空気とを混合させて燃焼用空気供給管１５に案内する燃焼用空気案内管２３の部分に、燃焼用空気案内管２３の内径を次第に小径化させるエジェクター部２３ｂを設けている。

前記のようにすると、燃焼用空気案内管２３内を流れる加熱された燃焼用空気と燃焼排ガスとの流速が、このエジェクター部２３ｂにおいて速められて、これらが速やかに燃焼用空気供給管１５に導かれるようになる。また、案内筒部２２ｂによって流速が速められたことにより、空間２２ｃの圧力が低下するため、排出部１３側におけるラジアントチューブ１１内における燃焼排ガスが、前記の連通部分を通して燃焼用空気案内管２３内に適切に吸引されて導入されるようになる。

なお、前記の実施形態においては、ラジアントチューブ式加熱装置にレキュペレーター２０を用いた例を示したが、本発明のレキュペレーター２０は他の工業炉などに用いるようにすることもできる。

例えば、図５に示す工業炉１においては、ラジアントチューブ１１を用いない工業炉１の炉壁１ａに燃焼管部１７を設け、この燃焼管部１７に設けられた燃焼バーナー１２に炭化水素（ＨＣ）ガス等の燃料を供給すると共に、前記のようにレキュペレーター２０によって加熱された燃焼用空気及び必要に応じて燃焼排ガスを供給し、工業炉１内において前記の燃料を燃焼させるようにすると共に、前記の燃焼管部１７と離れた位置における炉壁１ａに排気管部１８を設け、工業炉１内において燃料を燃焼させた後の燃焼排ガスを排気用ブロア３２により排気管部１８内に導くようにし、この排気管部１８内に前記の実施形態に示したレキュペレーター２０を設けるようにしている。

そして、この工業炉１においても、前記のレキュペレーター２０において、前記のように送風ブロア３１により燃焼用空気導入部１４から排気管部１８内の外周側に前記のように設けられた複数の小パイプ２１を通して燃焼用空気を導入させ、各小パイプ２１内に導かれた燃焼用空気を、排気管部１８内を流れる燃焼排ガスの熱によって加熱させ、このように各小パイプ２１内で加熱された燃焼用空気を、各小パイプ２１の先端部が連結された集合筒部２２内に導くようにしている。

また、この工業炉１においても、前記のように各小パイプ２１から加熱された燃焼用空気が導かれた集合筒部２２に対して、加熱された燃焼用空気を集合筒部２２内から燃焼用空気供給管１５に案内する燃焼用空気案内管２３をスライド可能に取り付け、前記の図３に示すように、燃焼用空気案内管２３と集合筒部２２とが重なり合う部分において、集合筒部２２と燃焼用空気案内管２３とにそれぞれ開口部２２ａ，２３ａを設け、前記の集合筒部２２の開口部２２ａと燃焼用空気案内管２３の開口部２３ａとが連通される部分の大きさを前記のように調整して、連通部分を通して排気管部１８内における燃焼排ガスを前記の燃焼用空気案内管２３を流れる加熱された燃焼用空気に導入させる量を調整するようにしている。

そして、前記のように加熱された燃焼用空気に導入させる燃焼排ガスを調整して、前記の燃焼用空気案内管２３により加熱された燃焼用空気と一緒に燃焼用空気供給管１５を通して燃焼バーナー１２が設けられた燃焼管部１７に供給して、燃焼バーナー１２により燃料を適切に燃焼させるようにしている。

一方、前記のようにレキュペレーター２０において燃焼用空気を加熱させた後の排気管部１８内における燃焼排ガスを排気用ブロア３２により排気口１６から排気させるようにしている。

１：工業炉
１ａ：炉壁
１１：ラジアントチューブ
１２：燃焼バーナー
１３：排出部
１４：燃焼用空気導入部
１５：燃焼用空気供給管
１６：排気口
１７：燃焼管部
１８：排気管部
２０：レキュペレーター
２１：小パイプ
２２：集合筒部
２２ａ：開口部
２２ｂ：案内筒部
２２ｃ：空間
２３：燃焼用空気案内管
２３ａ：開口部
２３ｂ：エジェクター部
２４：フランジ部
２４ａ：接合部
２４ｂ：接合部
３１：送風ブロア
３２：排気用ブロア

Claims

燃焼バーナーに燃焼用空気を供給して燃料を燃焼させた際に生成された燃焼排ガスを排気口に導く排気部内に、前記の燃焼バーナーに供給する燃焼用空気を導き、前記の排気部内において燃焼排ガスと燃焼用空気との間で熱交換させ、燃焼バーナーに供給する燃焼用空気を加熱させるレキュペレーターにおいて、燃焼用空気導入部から導入された燃焼用空気を前記の燃焼排ガスの流れと対向するようにして排出部内に導く複数の小パイプを排出部内の外周側に設け、各小パイプ内に導かれた燃焼用空気を排出部に導かれた燃焼排ガスの熱によって加熱させると共に、各小パイプの先端部を排出部内の中央部に設けた大径の集合筒部に連結させて、各小パイプ内で加熱された燃焼用空気を前記の集合筒部内に導く一方、前記の集合筒部内における加熱された燃焼用空気を燃焼バーナーに導く燃焼用空気供給管に案内する案内側の部分に、前記の加熱された燃焼用空気を前記の集合筒部から燃焼用空気供給管に案内する燃焼用空気案内管をスライド可能に取り付けると共に、前記の集合筒部に燃焼用空気案内管をスライド可能に取り付けた部分における燃焼用空気案内管と集合筒部とにそれぞれ開口部を設け、前記の燃焼用空気案内管の開口部と集合筒部の開口部とを連通させた連通部分を通して排出部内における燃焼排ガスを前記の燃焼用空気案内管内に導入させるにあたり、前記の連通部分の面積を変更させて、燃焼用空気案内管内に導入される排出部内における燃焼排ガスの量を調整させることを特徴とするレキュペレーター。
請求項１に記載のレキュペレーターにおいて、前記の連通部分の面積を前記の燃焼用空気案内管と集合筒部との熱膨張の差によって変更させるようにし、前記の集合筒部から燃焼用空気案内管を通して流れる加熱された燃焼用空気の温度が上昇するに従って前記の連通部分の面積が大きくなり、燃焼用空気案内管内に導入される排出部内における燃焼排ガスの量を増加させることを特徴とするレキュペレーター。
請求項１又は請求項２に記載のレキュペレーターにおいて、前記の集合筒部から導かれた加熱された燃焼用空気と、前記の連通部分から導入された排出部内における燃焼排ガスとを混合させて燃焼用空気供給管に案内する燃焼用空気案内管の部分に、燃焼用空気案内管の内径を次第に小径化させるエジェクター部を設けたことを特徴とするレキュペレーター。
ラジアントチューブの一端部における燃焼バーナーに燃焼用空気供給管から燃焼用空気を供給して燃料をラジアントチューブ内で燃焼させ、燃焼後の燃焼排ガスをラジアントチューブの他端側の排気部から排出させるようにしたラジアントチューブ式加熱装置において、前記のラジアントチューブの他端側の排気部に請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のレキュペレーターを設け、前記のレキュペレーターにおいて加熱された燃焼用空気を前記の燃焼用空気供給管からラジアントチューブの一端部における燃焼バーナーに供給することを特徴とするラジアントチューブ式加熱装置。