JP3541271B2 - ランスあるいはバーナーの冷却ジャケット構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ランスあるいはバーナーの冷却ジャケット構造に関し、詳しくは、炉内に酸化剤を吹込むランスや、燃料を酸化剤で燃焼させるバーナーを高温雰囲気から保護するための冷却ジャケットの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
工業炉において使用される酸化剤吹込み用のランスや、火炎形成用のバーナーにおいては、炉内の高温雰囲気からランスやバーナーを保護するため、これらの外周に冷却ジャケットを設け、冷媒を循環させて強制的に冷却するようにしている。通常、冷却ジャケットは、鉄鋼系材料により形成されており、循環させる冷媒としては水が用いられている。
【０００３】
しかしながら、このように、冷却ジャケットに水を循環させて冷却すると、冷却ジャケット外面の温度が１００℃以下になるため、炉内雰囲気中の水蒸気が冷却ジャケット外面に結露することがある。結露が発生すると、炉内雰囲気中の窒素酸化物や硫黄酸化物、塩素等が結露水中に溶け込み、冷却ジャケット外面で強酸を生成するため、冷却ジャケットを形成する金属を腐食し、冷却ジャケット内を流れる水が漏洩するおそれがある。
【０００４】
一方、結露を防止するため、冷却ジャケット外面を１００℃以上に保とうとすると、内部の水が沸騰して蒸気が発生し、冷却効率が著しく低下するため、十分な冷却を行えなくなるという問題があった。
【０００５】
また、耐食性や耐酸性に優れた材料は、一般的に熱伝導率が低いため、冷却ジャケットとして必要な熱伝導が得られず、冷却能力が不足することがあり、さらに、冷却ジャケット自体が高価なものとなる不都合があった。
【０００６】
そこで本発明は、冷却能力や冷却効率を低下させることなく、結露により生成した強酸による腐食を防止することができる冷却ジャケット構造を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の冷却ジャケット構造は、内部に酸化剤の通路を有するランスの外周に設けられる水冷式の冷却ジャケットにおいて、外部雰囲気に曝露される冷却ジャケットの先端面を含む外面に、耐食性，耐酸性を有するフッ素系樹脂材料からなるコーティングを施したことを特徴とし、第２の冷却ジャケット構造は、内部に燃料及び酸化剤の通路を有するバーナーの外周に設けられる冷却ジャケットにおいて、外部雰囲気に曝露される水冷式の冷却ジャケットの先端面を除く側面部分に、耐食性，耐酸性を有するフッ素系樹脂材料からなるコーティングを施したことを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本発明の冷却ジャケット構造をランスに適用した一形態例を示すもので、図１は断面図、図２はランス先端側から見た正面図である。
【０００９】
ランス１１は、酸化剤供給路１２を形成する酸化剤供給管１３と、該酸化剤供給管１３の外周に同心円状に設けられた冷却ジャケット１４とを有するもので、冷却ジャケット１４は、先端が閉塞された二重管１５の内部に仕切管１６を挿入して冷媒循環路１７を形成している。
【００１０】
そして、ランス１１の先端の酸化剤供給ノズル１３ａ部分を除く冷却ジャケット１４の先端面１４ａ及び外周面１４ｂには、耐食性，耐酸性を有する材料からなるコーティング１８が施されている。このコーティング材料としては、ランス１１を使用する環境において発生が予想される腐食性物質に対する耐食性を有し、かつ、腐食性物質を含んだ溶液を透過させることがなく、さらに、冷却ジャケット１４を形成する材料との密着性が良好なものを選定する必要があり、フッ素系樹脂が好適である。
【００１１】
コーティング１８の厚さは、所望の耐食性，耐酸性が得られればよく、任意の厚さで施すことができるが、通常は５０μｍ〜１０００μｍが適当である。コーティング１８を厚くしすぎると、冷却ジャケット１４による冷却が不十分になり、コーティング１８の外面が高温になることがある。また、使用するフッ素系樹脂は、その融点が２００〜３００℃、あるいはそれ以上のものを選択することが好ましい。冷却ジャケット１４外面へのコーティング操作は、コーティング材に応じた通常の方法、例えば、吹付け等で行うことができる。
【００１２】
このように、冷却ジャケット１４の外面全体に、耐食性，耐酸性を有するフッ素系樹脂をコーティング１８を施すことにより、結露により強酸性物質が外面に生成しても、冷却ジャケット１４が腐食することがなくなるので、ランス１１を長時間にわたって使用することが可能となる。また、冷却ジャケット１４の冷却能力や冷却効率を損なうこともない。
【００１３】
図３及び図４は、本発明の冷却ジャケット構造をバーナーに適用した一形態例を示すもので、図３は断面図、図４はバーナー先端側から見た正面図である。
【００１４】
バーナー２１は、燃料供給路２２を形成する燃料供給管２３と、該燃料供給管２３の外周に同心円状に設けられた冷却ジャケット２４とを有するもので、燃料供給管２３と冷却ジャケット２４との間に、酸化剤供給路２５が形成されている。なお、ノズル２３ａは、燃料供給路２２に連通する燃料噴出口２２ａの周囲に、酸化剤供給路２５に連通する酸化剤噴出口２５ａを複数個設けている。冷却ジャケット２４は、前記同様に、先端が閉塞された二重管２６の内部に仕切管２７を挿入して冷媒循環路２８を形成している。
【００１５】
このようなバーナー２１においては、バーナー先端のノズル２３ａ部分と冷却ジャケット２４の先端面２４ａを除く、冷却ジャケット２４の外周面（側面）１４ｂに、前記同様の耐食性，耐酸性を有するフッ素系樹脂材料からなるコーティング２９を施すようにしている。
【００１６】
すなわち、バーナー２１における先端面は、バーナー２１から発生する火炎との接触により高温となるため、この部分にもフッ素系樹脂材料からなるコーティング２９を施すと、コーティング材に溶融が発生することがあり、また、結露を生じることもほとんどないため、バーナー先端面はコーティングを施さない方が好ましい。
【００１７】
上述のようなコーティングを施したバーナーと、従来のコーティングを施していないバーナーとを同じ条件で運転してコーティングの効果を確認するための実験を行った。なお、冷却ジャケットの材質はステンレス鋼とし、コーティングはフッ素系樹脂を１００μｍの厚さで施した。また、バーナーは、廃棄物処理炉に設置して火炎温度は２４００℃とした。
【００１８】
その結果、従来のバーナーでは、約２４０時間の連続運転で冷却ジャケットが腐食し、冷媒の漏洩が発生したのに対し、フッ素系樹脂材料からなるコーティングを施したバーナーは、２４０時間以上の連続運転においてもコーティング材が剥離することはなく、冷却ジャケットの腐食も見られなかった。
【００１９】
なお、本発明の冷却ジャケット構造は、一般に用いられている各種構造のランスあるいはバーナーに適用することが可能であり、上記形態例に示す構造のランスやバーナーに限定されるものではない。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の冷却ジャケット構造によれば、ランスやバーナーを保護するために設けられる冷却ジャケットが腐食性物資に侵されることを防止できる。しかも、冷却ジャケットの冷却能力や冷却効率を低下させることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷却ジャケット構造をランスに適用した一形態例を示す断面図である。
【図２】ランス先端側から見た正面図である。
【図３】本発明の冷却ジャケット構造をバーナーに適用した一形態例を示す断面図である。
【図４】バーナー先端側から見た正面図である。
【符号の説明】
１１…ランス、１２…酸化剤供給路、１３…酸化剤供給管、１３ａ…酸化剤供給ノズル、１４…冷却ジャケット、１４ａ…先端面、１４ｂ…外周面、１５…二重管、１６…仕切管、１７…冷媒循環路、１８…コーティング、２１…バーナー、２２…燃料供給路、２２ａ…燃料噴出口、２３…燃料供給管、２３ａ…ノズル、２４…冷却ジャケット、２５…酸化剤供給路、２５ａ…酸化剤噴出口、２６…二重管、２７…仕切管、２８…冷媒循環路、２９…コーティング

Claims (2)

1. 内部に酸化剤の通路を有するランスの外周に設けられる水冷式の冷却ジャケットにおいて、外部雰囲気に曝露される冷却ジャケットの先端面を含む外面に、耐食性，耐酸性を有するフッ素系樹脂材料からなるコーティングを施したことを特徴とする冷却ジャケット構造。
2. 内部に燃料及び酸化剤の通路を有するバーナーの外周に設けられる水冷式の冷却ジャケットにおいて、外部雰囲気に曝露される冷却ジャケットの先端面を除く側面部分に、耐食性，耐酸性を有するフッ素系樹脂材料からなるコーティングを施したことを特徴とする冷却ジャケット構造。

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