JP3375310B2 - リジェネバーナ - Google Patents

リジェネバーナ

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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

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  • Air Supply (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、蓄熱体の寿命の長
期化を図ることができるリジェネバーナに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来から、加熱炉や燃焼炉等の燃焼装置
には省エネルギを図ることを目的として、炉内で燃焼し
た排ガスの熱を回収するとともに、燃焼用空気を加熱す
るようバーナタイル内に蓄熱体を設けたリジェネバーナ
が知られている。この場合、前記蓄熱体としては、セラ
ミックやステンレス等の耐熱性金属をハニカム状にした
ものが通常用いられている。
【０００３】このうち、蓄熱体として耐熱性金属を用い
たものは、セラミックに比べて軽量化および大型化が可
能である、耐破壊強度が優れている、薄いため圧力損失
が少ない等の種々の利点を有しているものの、耐熱温度
に限界があるため使用温度条件に制限（約１０００℃以
下）があった。また、耐熱温度を越えて使用していると
熱変形や熱破壊して短期間で交換しなければならないと
いう問題点もあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
従来の問題点を解決して、軽量化および大型化が可能で
耐破壊強度にも優れ、また圧力損失も少ないことは勿論
のこと、使用温度に制限がなく、しかも蓄熱体の熱変形
や熱破壊を生じることなく長期間にわたって継続使用す
ることができるリジェネバーナを提供することを目的と
して完成されたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明のリジェネバーナは、燃焼炉のバー
ナタイル内に耐熱性金属からなるハニカム状の蓄熱体を
設けたリジェネバーナにおいて、炉内側から蓄熱体に向
け冷却ガスを吹き込むノズルを設けたことを特徴とする
ものである。
【０００６】また、前記蓄熱体の炉内側近傍には蓄熱体
に流入する排ガス温度測定用の温度計が設置され、該温
度計の検出値に基づきノズルの冷却エア吹き込み量を調
節するよう構成してあるものを請求項２に係る発明とす
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照しつつ本発明
の好ましい実施の形態を示す。図面は、製鉄工場におけ
る溶鉄鍋（例えば取鍋）の内張り耐火物の乾燥加熱、ま
たは、受鋼前、受銑前の予熱加熱に用いられる溶鉄鍋予
熱・乾燥設備に組み込まれるセルフ型のリジェネバーナ
を示すものであって、そのバーナ本体７は、先端を炉内
へ臨ませた燃料ノズル１の周囲に耐熱性金属からなる蓄
熱体２を炉壁のバーナタイル２０内に組み込む形で設
け、この蓄熱体２の後端に隣接してバーナ外筒３の燃焼
用空気供給口４に連通するダクト５を燃料ノズル１の胴
周方向に回転自在に設けるとともに、バーナ外筒３に排
ガス吸引口６を設けるように構成されている。
【０００８】そして、燃焼加熱に際しては、燃料ノズル
１の燃料供給口８から燃料を燃料ノズル１の先端へ供給
すると同時に、燃焼用空気供給口４からダクト５へ燃焼
用空気を供給し蓄熱体２を通過させ予熱して、燃料ノズ
ル１の先端へ供給することで燃料を燃焼し燃焼ガスを溶
鉄鍋内（炉内）へ噴射し内張り耐火物を加熱する。一
方、加熱後の溶鉄鍋内（炉内）の高温排ガス（燃焼ガ
ス）は、蓄熱体２の燃焼用空気通過部以外の部位を通過
して、その部位を蓄熱した後、排ガス吸引口６より外部
へ放散する。
【０００９】次いで、ダクト５をモータ９で駆動してバ
ーナ軸周方向に回転（旋回）し蓄熱体２の蓄熱部位に回
転移動しつつ、燃焼用空気をダクト５から蓄熱体２を通
過させ常時安定した予熱空気を燃料ノズル１へ供給する
とともに、燃焼用空気の予熱により抜熱された蓄熱部位
には高温排ガスが通過して蓄熱する。以上のように連続
的あるいは間歇的にダクト５を回転させ、蓄熱体２へ蓄
えられた熱エネルギにより燃焼用空気を予熱してバーナ
の燃焼効率を向上させることにより、省エネルギを図る
ものである。なお、ここでいうセルフ型のリジェネバー
ナとは、上に述べたように１本のバーナで燃焼用空気の
予熱と蓄熱が可能なタイプのものをいう。
【００１０】そして、本発明においては炉内側から蓄熱
体２へ向け空気に代表される冷却ガスを吹き込むノズル
１０を設けた点に特徴的構成を有している。このノズル
１０は、炉内で燃焼した排ガスの通過により昇温した耐
熱性金属からなる蓄熱体２を冷却するためのものであ
り、炉内温度が蓄熱体２の耐熱温度以上であっても蓄熱
体２の温度を耐熱温度以下の適正温度域となるよう冷却
保持し、蓄熱体２の熱的損傷の発生を防止して寿命の延
長を図るのである。
【００１１】図示のものでは、ノズル１０は燃焼ノズル
１の外周を覆う冷却ガス管１０ａとの間に冷却ガス流路
を形成し、先端の噴出口１０ｂより蓄熱体２へ向け冷却
ガスを吹き込むよう構成したものとなっている。更に詳
述すれば、バーナの後方側から冷却ガス流路内を通って
バーナ先端まで送り込まれた冷却ガスは、軸方向先端部
の閉塞された壁にあたってＵターンし、次いで蓄熱体２
へ向け開口している噴出口１０ｂより噴出して蓄熱体表
面を冷却するようになっている。また、図示のもののよ
うな、冷却ガス流路が燃料ノズル１の外周を覆う二重管
構造は、セルフ型リジェネバーナ内部で連続的あるいは
間接的に旋回するダクト５の回転軸に設置されたベアリ
ング部等を冷却する効果も併せ持ち、高温使用環境下に
おいても安定した回転性能を実現することが可能であ
る。なお、図示のものに限らず、炉内側から蓄熱体２に
向け冷却ガスを吹き込むノズル１０であれば、いずれも
採用することができることは勿論である。また冷却ガス
としては、冷却作用を有していればよく冷却エアでもか
まわない。
【００１２】また、前記蓄熱体２の炉内側近傍には蓄熱
体２に流入する排ガス温度測定用の温度計１１が設置さ
れており、該温度計１１の検出値に基づきノズル１０の
冷却エア吹き込み量を調節するよう構成してある。なお
図示のものでは、冷却エア吹き込み量の制御手段とし
て、ブロア１２、該ブロア１２のオリフィス弁１３、温
度計１１の温度を検出し制御する温度制御器１４、前記
オリフィス弁１３と温度制御器１４の出力値に基づき適
正な冷却エア吹き込み量に制御する流量制御器１５、お
よび該流量制御器１５の出力値に基いて流量制御する制
御バルブ１６よりなるものとしてある。
【００１３】このように構成したものは、蓄熱体２が炉
内で燃焼した排ガスの熱をダクト６より排出する際に加
熱されて蓄熱し、一方、ダクト４より燃焼用空気を炉内
へ送り込む際には蓄熱したエネルギにより燃焼用空気を
予熱してバーナの燃焼効率を向上させることにより、省
エネルギを図りつつ運転される点は従来のこの種のリジ
ェネバーナと基本的に同じである。そして本発明では、
炉内側から蓄熱体２に向け冷却エアを吹き込むノズル１
０が設けられているため、例えば、炉内温度が約１１０
０℃とすると、蓄熱体２は耐熱温度未満（好ましくは、
耐熱温度より５０〜１００℃低い温度）となるよう冷却
制御されて運転されることとなり、熱変形や熱破壊が発
生しなくなる。この結果、継続使用期間を５年以上保証
することができ、従来に比べて約１０倍の寿命が得られ
ることとなる。なお、以上はセルフ型のリジェネバーナ
について説明したが、炉の対角線方向に一対のバーナを
設置し、一方を燃焼状態とし他方を排ガスの排出状態と
して一定時間燃焼した後、今度は燃焼状態と排ガスの排
出状態を交代して一定時間燃焼し、これを交互に切り換
えて行うタイプの切り換え式のリジェネバーナについて
も適用できることは勿論である。
【００１４】
【実施例】燃料ガスとしてコークス炉ガスを用いる発熱
量４４５０kcal/m3(Normal) のセルフ型のリジェネバー
ナを溶鉄鍋（例えば取鍋）の内張り耐火物の乾燥加熱、
または、受鋼前、受銑前の予熱加熱用の燃焼加熱設備に
用いて寿命の測定を行った結果を表１に示す。バーナの
基本的な設計は図１に示すとおりであり、ハニカム状の
蓄熱体の設計条件は下記のとおりである。なお、蓄熱体
の耐久性を評価する一つの指標として、蓄熱体前後の熱
間圧力損失値で評価し、初期の熱間圧力損失値の約５倍
の値を蓄熱体の耐熱限界とした。 材 質 ：ＳＵＳ４３０ 箔厚み ：５０μm メッシュ：１００セル／inch2 外 径 ：７８０mm 内 径 ：３８０mm 長 さ ：１５０mm
【００１５】
【表１】
【００１６】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明は軽量化および大型化が可能で耐破壊強度にも優れ、
また圧力損失も少ないことは勿論のこと、使用温度に制
限がなく、しかも蓄熱体の熱変形や熱破壊を生じること
なく長期間にわたって継続使用することができるもので
ある。よって本発明は従来の問題点を一掃したリジェネ
バーナとして、産業の発展に寄与するところは極めて大
である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
２ 蓄熱体 10 ノズル 11 温度計 20 バーナタイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−11121（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−185128（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−169969（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23D 14/66 F23D 14/78 F23L 15/00 - 15/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃焼炉のバーナタイル内に耐熱性金属か
    らなるハニカム状の蓄熱体を設けたリジェネバーナにお
    いて、炉内側から蓄熱体に向け冷却ガスを吹き込むノズ
    ルを設けたことを特徴とするリジェネバーナ。
  2. 【請求項２】 蓄熱体の炉内側近傍には蓄熱体に流入す
    る排ガス温度測定用の温度計が設置され、該温度計の検
    出値に基づきノズルの冷却ガス吹き込み量を調節するよ
    う構成してある請求項１に記載のリジェネバーナ。
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