JP3768749B2

JP3768749B2 - 反応炉

Info

Publication number: JP3768749B2
Application number: JP33462399A
Authority: JP
Inventors: 孝明毛利; 利晃吉岡; 正人田内; 宏八木
Original assignee: Chiyoda Corp
Current assignee: Chiyoda Corp
Priority date: 1999-11-25
Filing date: 1999-11-25
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2019-11-25
Also published as: JP2001153348A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温空気燃焼型蓄熱式燃焼装置を用いた反応炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特開平１１−１７９１９１号公報（特願平９−３５７２６３号）には、複数の反応管により横に並んだ複数の反応管列を構成し、高温空気燃焼型蓄熱式燃焼装置を用いて炉内の温度を上昇させて複数の反応管における反応効率を向上させる技術が開示されている。高温空気燃焼技術は、通産省の援助のもと、NEDOの事業の一つとして開発された技術であり、例えば１９９６年に発行された月間「省エネルギー」９月号にその内容が詳しく説明されている。この高温空気燃焼技術では、燃焼用空気を８００℃以上の高温まで予熱し、且つ高速で燃焼室に燃焼用空気を吹き込み、しかもその燃焼用空気中に燃料を吹き込んで燃焼を行う。反応炉の燃焼室の内部で高温空気燃焼を行うと、燃焼室内の温度が高くなるだけでなく、燃焼室内の温度場の温度差が小さくなる。そのため複数の反応管を複数の反応管列を構成するように並べても、各反応管を十分に加熱することができると考えられている。しかしながら反応管列の数が多くなると、反応管列が抵抗となるために、反応管列の内部での温度差が大きくなる傾向がある。前述の公報には、反応管列を構成する複数の反応管間の寸法を適当な値とすることにより、反応管列内において生じる温度差を小さくする技術も開示されている。
【０００３】
またこの技術は、改質炉及び分解炉等の反応管にも当然にして適用できるものである。ここで改質炉とは、ナフサ等の原料炭化水素を加熱スチームと混合し、改質触媒を充填した反応管にて、外部から供給される熱によって、水素、一酸化炭素、炭酸ガス等に変換する改質反応に用いられる反応炉である。反応管の加熱方式としては、上部加熱型、側面加熱型、テラスウオールがある。改質炉では、耐火レンガを内張りした長方形の炉で、垂直、一列または二列、千鳥型に配置された多数の反応管を内蔵している。炉壁の両側面には多数の短炎輻射式バーナが、反応管を均一に加熱するために、多段に設置されている。反応管の操作条件としては、一般に１０〜２８ｋｇ／ｃｍ2/G、操作温度８００〜８５０℃である。また熱分解炉では、炭化水素と蒸気の混合流体とを高温（７００〜１，０００℃）に加熱して分解し、エチレン、水素等の製品を得る。炭化水素と蒸気は、バーナにより反応管内で加熱される。反応管は従来一列であり、その両側から加熱するのが一般的である。熱分解に伴うコーキング反応が避けられないため、反応管としては小口径のものが多数必要である。反応管の操作条件は、７００〜１０００℃の温度場において、０．１〜０．２秒の短時間の滞留時間でこの分解反応を完了させる必要がある。一般に分解炉の外観形状はボックス型であり、反応管とバーナの配置からいくつかの種類に分類される。ちなみにエチレン分解炉は、分解反応を起こさせる輻射部と原料の予熱や排熱回収を行う対流部、通風機、煙突などから構成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、高温空気燃焼技術を用いると燃焼室内の温度場の温度差が小さくなるとの認識から、燃焼室内の空気抵抗の少ない空間、例えば反応管列の外側に位置する空間内では温度差がほとんどないと考えていた。しかしながら、発明者の研究によると、反応管列の外側に位置する空間内の温度場にも比較的大きな温度差が発生していることが分かった。反応管列の近くに大きな温度差の温度場があると、反応管が局部加熱されたのと同じ状態になり、好ましくない。
【０００５】
本発明の目的は、反応管列が配置される温度場の温度差をできるだけ小さくすることができる高温空気燃焼技術を用いた反応炉を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、燃焼室を大型化することなく、反応管列が配置される温度場の温度差をできるだけ小さくすることができる高温空気燃焼技術を用いた反応炉を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明が改良の対象とする反応炉は、下記の構成を備えている。なお本願明細書において、反応炉とは、一般的な反応炉の他に、改質炉及び分解炉を含むものである。反応炉は、内部に燃焼室を有する炉本体と、高温空気燃焼型蓄熱式燃焼装置と燃焼室を囲む炉壁に対して固定された複数の反応管とを備えている。高温空気燃焼型蓄熱式燃焼装置は、炉本体の炉壁に設けられた複数のバーナで燃焼室内において燃料を燃焼し，燃焼室内の排気ガスを通気性を有する複数の蓄熱体を通して炉外に排出し、複数の蓄熱体の顕熱で８００℃以上の高温に加熱した燃焼用空気を前記バーナに供給するように構成されている。高温空気燃焼型蓄熱式燃焼装置は、例えば特開平６−３３７１１０号公報や特開平６−２４１４３６号好公報等に開示されている周知の回転式蓄熱バーナによって構成することができる。また高温空気燃焼型蓄熱式燃焼装置は、いわゆる交番式蓄熱バーナを用いて構成することもできる。交番式蓄熱バーナは、１つの蓄熱体全体に燃焼用空気と排気ガスとを交互に流して、燃焼用空気を蓄熱体の顕熱で加熱するものであり、大別してバーナの燃焼を連続する連続燃焼タイプと、バーナの燃焼を断続する断続燃焼タイプとがある。連続燃焼タイプのものとしては、例えば特開平５−２５６４２３号公報や特開平６−１１１２１号公報に示された交番式蓄熱バーナがある。この交番式蓄熱バーナでは、１つのバーナに対して２つの蓄熱体を設ける。そして一方の蓄熱体を通して排気ガスを排気し，他方の蓄熱体を通して燃焼用空気を供給し、この排気ガスの排気と燃焼用空気の供給をそれぞれ２つの蓄熱体で交互に行う。また断続燃焼タイプの一例は、特開平１−２２２１０２号公報の第１０図に示されている。本発明が改良の対象とする反応炉では、複数の反応管が横に並んだ複数の反応管列を形成するように配置されており、複数の反応管列の外側に複数のバーナが配置されている。一般的に、複数の反応管は炉本体内の燃焼室を囲む炉壁の対向する一対の炉壁（例えば底壁と天井壁、対向する一対の側壁）間に直接または支持構造を介して取付けられている。また複数のバーナは、炉壁の底壁、天井壁、側壁のいずれかに取付けられる。
【０００８】
本発明では、複数の反応管列の外側に複数のバーナが配置され、複数のバーナが反応管が延びる方向または反応管列が延びる方向と平行な方向に燃料を噴射するように炉壁に固定されている反応炉にあっては、バーナの単位時間当たりの燃焼量をＸ（単位は１０^９Ｊ／ｈｒ）としたときに、隣接する２つのバーナ間の間隔寸法の下限値Ｙ1（単位はmm）及びバーナと反応管との間の間隔寸法の下限値Ｙ2（単位はmm）を次の式を満たすように定める。
【０００９】
Ｙ1≧２４０Ｘ^1/2
Ｙ2≧３１６Ｘ^1/2
ちなみにこの場合において、燃焼量を１．０４６〜１０．４６×１０^９Ｊ／ｈｒとしたときの、下限値Ｙ1は約８００mm〜１，５００mmであり、また下限値Ｙ2は約５００mm〜１，５００mmである。
【００１０】
また複数の反応管列の外側に複数のバーナが配置され、複数のバーナが反応管列にむかって燃料を噴射するように炉壁に固定されている反応炉においては、バーナの単位時間当たりの燃焼量をＸ（単位は×１０^９Ｊ／ｈｒ）としたときに、隣接する２つのバーナ間の間隔寸法の下限値Ｙ1（単位はmm）及びバーナと反応管との間の間隔寸法の下限値Ｙ2（単位はmm）を、下記の式を満たすように定める。
【００１１】
Ｙ1≧２４０Ｘ^1/2
Ｙ2≧１７７１Ｘ^1/2
更に複数の反応管列の外側に複数のバーナが配置され、これらの複数のバーナが、反応管列に沿って延びる炉壁に沿って燃料を噴射するように炉壁に固定されている反応炉においては、バーナの単位時間当たりの燃焼量をＸ（単位は×１０^９Ｊ／ｈｒ）としたときに、隣接する２つのバーナ間の間隔寸法の下限値Ｙ1（単位はmm）及びバーナと反応管との間の間隔寸法の下限値Ｙ2（単位はmm）を、下記の式を満たすように定める。
【００１２】
Ｙ1≧２４０Ｘ^1/2
Ｙ2≧８００
本発明のように、隣接する２つのバーナ間の間隔寸法の下限値Ｙ1及びバーナと反応管との間の間隔寸法の下限値Ｙ2を定めると、前述の三種類のバーナの配置態様において、反応管が配置される温度場内の温度差を局部加熱が発生しない範囲のものとすることができる。また前述の下限値Ｙ1及びＹ2に近い値を選択すると、バーナと反応管との間の間隔寸法を必要以上に大きくしなくても（燃焼室を必要以上に大型化することなく）、バーナからの燃料の噴射方向と対向する反応管が極端な局部加熱状態になるのを確実に防ぐことができる。理論的にはＹ1及びＹ2の値を上記式により求めた値に完全に一致させると、燃焼室を最小にすることができる。しかしながら、炉の構造上の問題やその他の条件との関係からＹ1及びＹ2の値を上記式により求めた値に完全に一致させることができないのが現実である。したがって本発明を実施する場合には、可能な範囲でＹ1及びＹ2の値を上記式により求めた値に近づけるようにすればよい。
【００１３】
なお複数の反応管列は、３列または４列にするのが好ましい。５列以上にする場合には、列間の間隔寸法を従来よりも大きくすればよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明を分解炉に適用した実施の形態の一例の概略の断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。これらの図において、符号１で示したものは、内部に燃焼室２を有する炉本体である。炉本体１は，図１で見た状態で右側にさらに燃焼室が延びた横長形状を有している。炉本体は、底壁１ａと、上壁１bと，幅方向（図１の紙面で見た前後方向：図２の紙面で見た上下方向）に位置する側壁１ｃ及び１ｄと、横方向（図１の紙面で見た左右方向：図２の紙面で見た左右方向）の側壁１ｅ（図１及び図２では一方の側壁だけが示されている。）を備えている。
【００１５】
炉本体１の底壁１ａは、支持構造部３…によって支持されており、炉本体１の底壁１ａ及び上壁１ｂにはそれぞれ蓄熱式燃焼装置を構成する複数の回転式蓄熱バーナ４…及び５…が固定されている。そして炉本体１の底壁１ａと上壁１ｂとを貫通するように、複数本の反応管６…が配置されている。
【００１６】
ここで用いる回転式蓄熱バーナ４…及び５…は周知の構造のものであり、燃料を噴出すバーナの後方に通気性を有する蓄熱体が配置され，この蓄熱体の後方に燃焼用空気と排気ガスとを同時に蓄熱体に流すための回転機構が配置された構造を有している。そして回転機構の回転により、蓄熱体の内部には排気ガスが部分的に回転しながら連続的に流れてその部分に排気ガスの熱が蓄熱され、排気ガスが流れた部分に燃焼用空気が流されてその部分に蓄熱された熱で燃焼用空気が所定の温度まで加熱される。燃焼用空気の加熱温度は、回転機構の回転速度、蓄熱体の通気性、蓄熱体の長さ等の要素によって決まる。この例では燃焼用空気の温度が８００℃以上になるようにこれらの要素が決定されている。勿論このような高温に耐えるように各部の材料も選択されている。そしてこの回転機構の後方には、燃焼用空気を供給する図示しない空気ダクトと排気ガスを排出する排気ガスダクトを有するダクト構造体とが設けられ、更にこのダクト構造体の後方には、燃焼用空気を空気ダクトに送り込む押し込み送風機と排気ガスを排気ガスダクトから引き出す誘引送風機が配置されている。本実施の形態のように複数の回転式蓄熱バーナ４…及び５…を用いる場合には、各回転式蓄熱バーナのダクト構造体は、例えば１台の押し込み送風機と誘引送風機とによって燃焼用空気の供給と排気ガスの排気とを行えるように、複数台のダクト構造体を集合させて構成した集合構造を有している。
【００１７】
図２に示すように、複数の反応管６…は、４列の反応管列７Ａ〜７Ｄを構成するように配置されている。この例では、４列の反応管列７Ａ〜７Ｄの両側に、反応管６が延びる方向に燃料を噴射するようにバーナ４…及び５…が配置されている。複数のバーナ４…及び５…がそれぞれ列をなすように配置されてバーナ列４Ａ及び４Ｂとバーナ列５Ａ及び５Ｂとが構成されている。
【００１８】
複数の反応管６…は、各バーナから出る高温燃焼ガスの輻射熱と炉壁からの輻射熱で加熱される。そして隣接する２つの反応管列７Ａと７Ｂ，７Ｂと７Cまたは７Cと７Dのうち一方の反応管列（例えば７Ａ)を構成する複数の反応管６…と他方の反応管列（例えば７Ｂ)を構成する複数の反応管６…とは、４列の反応管列７Ａ〜７Ｄが横に並ぶ方向に（図１及び図２の紙面で見て左右の方向またはバーナ列４Ａ〜５Ｂが延びる方向と直交する方向に）向かって整列しないように（直線状に並ばないように）、千鳥状または互い違いに配置されている。
【００１９】
４列の反応管列７Ａ〜７Ｄは、１つの反応管列を構成する複数の反応管のうち隣接する２つの反応管の中心間の寸法Ｌ1が、反応管の外径寸法の１．５〜５倍になるようにそれぞれ構成されている。また隣接する２つの反応管列（例えば反応管列７Ｃと７Ｄ）のうち、一方の反応管列（７Ｃ）を構成する１つの反応管６の中心と他方の反応管列（７Ｄ）を構成する１つの反応管６との中心との間の寸法Ｌ2も、反応管６の外径寸法の１．５〜５倍になるように4列の反応管列７Ａ〜７Ｄは構成されている。なお従来は、局部加熱の発生等を考慮して、これらの寸法Ｌ1及びＬ2を反応管６の外径寸法の１．８倍から３倍になるようにするのが好ましいと考えていた。しかしながら、炉内の温度や、反応管の材質等を工夫することにより、前述の通り、寸法Ｌ1及びＬ2を反応管６の外径寸法の１．５倍から５倍の範囲にまで広げなければいけないことが分かった。
【００２０】
特に本発明では、各バーナ４…及び５…の単位時間当たりの燃焼量をＸ（単位は×１０^９Ｊ／ｈｒ）としたときに、バーナ列４Ａ及び５Ｂが延びる方向で隣接する（最も近い状態で隣接する）２つのバーナ４，４または５，５間（２つのバーナの中心間）の間隔寸法の下限値Ｙ1（単位はmm）及びバーナ４または５の中心と最も近い反応管６との間の間隔寸法（最小間隔寸法）の下限値Ｙ2（単位はmm）が、下記の式を満たすように、バーナ４または５の位置を定めている。
【００２１】
Ｙ1≧２４０Ｘ^1/2
Ｙ2≧３１６Ｘ^1/2
この式は、バーナの単位時間当たりのＸとしたときに、距離Y離れた位置で単位面積当たりに受ける熱量qは、ほぼｑ＝（Ｘ／ｋ）Ｙ2（但しｋは係数）の関係を有しているとの公知の理論から推論したものである。すなわちこの式からＹを求めると、Ｙ＝ＫＸ^1/2（但しＫは係数）という式が導き出される。そこで実際に集めた過去のバーナ燃焼量と燃焼室内の温度場の温度についての測定データから図１及び図２に示したバーナ４，５と反応管６との配置条件において、燃焼量Ｘを変えたときで局部加熱が発生しない場合のＹ１及びＹ２の下限値をシミュレーションにより求めてみた。図３は、シミュレーションの結果を示している。図３において、曲線ｙ１は、燃焼量Ｘを変えたときの隣接する２つのバーナ間の間隔寸法のシミュレーション下限値の変化を示しており、また曲線ｙ２は燃焼量Ｘを変えたときのバーナと反応管との間の間隔寸法のシミュレーション下限値Ｙ2の変化を示している。８００℃以上の高温空気燃焼では、炉の形状が変わっても、図３に示したシミュレーション結果は共通になる。そこでこのシミュレーション結果の曲線ｙ１及びｙ２を、前述のＹ＝ＫＸ^1/2（但しＫは係数）の式に合わせるように係数Ｋの値（２４０と３１６）を求めて数式化したのが、前述のＹ1≧２４０Ｘ^1/2及びＹ2≧３１６Ｘ^1/2の式である。
【００２２】
このように隣接する２つのバーナ間の間隔寸法の下限値Ｙ1及びバーナと反応管との間の間隔寸法の下限値Ｙ2を定め、バーナの配置をこの下限値に近い値にすると、バーナ４または５と反応管６との間の間隔寸法を必要以上に大きくしなくても（燃焼室を必要以上に大型化することなく）、バーナ４または５と対向する反応管が極端な局部加熱状態になるのを確実に防ぐことができる。
【００２３】
この実施の形態において、燃焼室2内部の温度が８００℃以上になるように蓄熱式燃焼装置４を用いて高温空気燃焼を行うと、燃焼室２内の温度を高くしても、燃焼室２内の反応管列が配置される温度場の温度差を小さくすることができる。そのため１組の反応管列を４列の反応管列７Ａ〜７Ｄにより構成しても十分に各反応管列６で反応を行わせることができて、反応効率を大幅に向上させることができる。
【００２４】
この例では、炉本体１の底壁１ａと上壁１ｂの両方にそれぞれバーナ４…及び５…を配置しているが、底壁１ａ及び上壁１ｂの少なくとも一方にバーナを配置すればよい。またこの例では、底壁１ａと上壁１ｂの両方にそれぞれ２本のバーナ列４Ａ〜５Ｂを設けているが、一方の壁部に１本のバーナ列を設けるだけの場合も本発明に包含される。
【００２５】
また本発明は、図３及び図４に示すように蓄熱バーナ４´…及び５´…を炉本体１の側壁１ｃ及び１ｄに取付ける場合にも当然にして適用できる。なお図３R>３及び図４については、図１及び図２に示した部材と同じ部材に、図１及び図２に付した符号と同じ符号を付して説明を省略する。この例では、炉本体１の側壁１ｃと上壁１ｄの両方にそれぞれバーナ４´…及び５´…を配置しているが、側壁の少なくとも一方にバーナを配置すればよい。またこの例では、側壁１ｃと側壁１ｄの両方にそれぞれ２本のバーナ列を設けているが、一方の側壁に１本のバーナ列を設けるだけの場合も本発明に包含される。
【００２６】
上記２つの実施の形態では、反応管列を４列にしているが、反応管列を５列以上にする場合には、列間の間隔寸法を大きくすればよい。
【００２７】
また上記の実施の形態では、高温空気燃焼型蓄熱式燃焼装置を複数の回転蓄熱式バーナにより構成したが、高温空気燃焼型蓄熱式燃焼装置として、いわゆる交番式蓄熱バーナを用いてもよいのは勿論である。
【００２８】
また上記２つの実施の形態では、複数のバーナは、反応管が延びる方向または反応管列が延びる方向と平行な方向に燃料を噴射するようにバーナが配置されている。しかしながら上記実施の形態で用いたバーナと同じバーナを用いて燃料噴射方向が反応管に向かうようにバーナと反応管との配置関係を定めた反応炉にも、本発明は当然適用できる。図６は、この場合において、図３と同様に、燃焼量Ｘを変えたときで局部加熱が発生しない場合のＹ１及びＹ２の下限値をシュミレーションにより求めた結果である。図６において、曲線ｙ１は、燃焼量Ｘを変えたときの隣接する２つのバーナ間の間隔寸法のシミュレーション下限値の変化を示しており、また曲線ｙ２は燃焼量Ｘを変えたときのバーナと反応管との間の間隔寸法のシミュレーション下限値Ｙ2の変化を示している。８００℃以上の高温空気燃焼では、炉の形状が変わっても、バーナの燃料噴射方向を反応管に向けた場合のシミュレーション結果は共通になる。そこでこのシミュレーション結果の曲線ｙ１及びｙ２を、前述のＹ＝ＫＸ^1/2（但しＫは係数）の式に合わせるように係数Ｋの値（２４０と１７７７１）を求めて数式化すると、隣接する２つのバーナ間の間隔寸法の下限値Ｙ1（単位はmm）及びバーナと反応管との間の間隔寸法の下限値Ｙ2（単位はmm）は下記の式で表すことができる。
Ｙ1≧２４０Ｘ^1/2
Ｙ2≧１７７１Ｘ^1/2
したがってバーナの燃料噴射方向を反応管に向ける場合には、上記式を満たすように、Ｙ１及びＹ２の値を定めればよい。
【００２９】
また本発明は、ラディアントバーナと呼ばれる燃料噴射方向がバーナを取付けた炉壁の壁面に沿って延びるタイプのバーナを用いる場合にも当然適用できる。この場合においても、前述と同様にして、燃焼量Ｘを変えたときで局部加熱が発生しない場合のＹ１及びＹ２の下限値をシミュレーションにより求めて、これを数式化すると、隣接する２つのバーナ間の間隔寸法の下限値Ｙ1（単位はmm）及びバーナと反応管との間の間隔寸法の下限値Ｙ2（単位はmm）は下記の式で表すことができる。
【００３０】
Ｙ1≧２４０Ｘ^1/2
Ｙ2≧８００
【００３１】
【発明の効果】
本発明のように隣接する２つのバーナ間の間隔寸法及びバーナと反応管との間の間隔寸法を定めると、バーナの燃料噴射方向と対向する反応管が局部加熱状態になるのを防いで、反応管列が配置される温度場の温度差をできるだけ小さくすることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を分解炉に適用した実施の形態の一例の概略の断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】実際に集めた過去のバーナ燃焼量と燃焼室内の温度場の温度についての測定データから図１及び図２に示したバーナと反応管との配置条件において、燃焼量Ｘを変えたときで局部加熱が発生しない場合のＹ１及びＹ２の下限値をシミュレーションした結果を示す図である。
【図４】本発明を分解炉に適用した実施の形態の他の例の概略の断面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】実際に集めた過去のバーナ燃焼量と燃焼室内の温度場の温度についての測定データから、反応管に燃料噴射方向をもつバーナと反応管との配置条件において、燃焼量Ｘを変えたときで局部加熱が発生しない場合のＹ１及びＹ２の下限値をシミュレーションした結果を示す図である。
【符号の説明】
１炉本体
２燃焼室
４，５回転蓄熱式バーナ
６反応管
７Ａ〜７Ｄ反応管列

Claims

内部に燃焼室を有する炉本体と、
前記炉本体の炉壁に設けられた複数のバーナで前記燃焼室内において燃料を燃焼し、前記燃焼室内の排気ガスを通気性を有する複数の蓄熱体を通して炉外に排出し、前記複数の蓄熱体の顕熱で８００℃以上の高温に加熱した燃焼用空気を前記バーナに供給するように構成された高温空気燃焼型蓄熱式燃焼装置と、
前記炉壁に対して固定された複数の反応管とを備え、
前記複数の反応管が横に並んだ複数の反応管列を形成するように配置され、
前記複数の反応管列の外側に複数のバーナが配置され、
前記複数のバーナが前記反応管が延びる方向または前記反応管列が延びる方向と平行な方向に燃料を噴射するように前記炉壁に固定されている反応炉であって、
前記バーナの単位時間当たりの燃焼量をＸ（単位は×１０^９Ｊ／ｈｒ）としたときに、
隣接する２つの前記バーナ間の間隔寸法の下限値Ｙ1（単位はmm）及び前記バーナと前記反応管との間の間隔寸法の下限値Ｙ2（単位はmm）を、
Ｙ1≧２４０Ｘ^1/2
Ｙ2≧３１６Ｘ^1/2
の式を満たすように定めたことを特徴とする反応炉。
内部に燃焼室を有する炉本体と、
前記炉本体の炉壁に設けられた複数のバーナで前記燃焼室内において燃料を燃焼し、前記燃焼室内の排気ガスを通気性を有する複数の蓄熱体を通して炉外に排出し、前記複数の蓄熱体の顕熱で８００℃以上の高温に加熱した燃焼用空気を前記バーナに供給するように構成された高温空気燃焼型蓄熱式燃焼装置と、
前記炉壁に対して固定された複数の反応管とを備え、
前記複数の反応管が横に並んだ複数の反応管列を形成するように配置され、
前記複数の反応管列の外側に複数のバーナが配置され、
前記複数のバーナが前記反応管列にむかって燃料を噴射するように前記炉壁に固定されている反応炉であって、
前記バーナの単位時間当たりの燃焼量をＸ（単位は×１０^９Ｊ／ｈｒ）としたときに、
隣接する２つの前記バーナ間の間隔寸法の下限値Ｙ1（単位はmm）及び前記バーナと前記反応管との間の間隔寸法の下限値Ｙ2（単位はmm）を、
Ｙ1≧２４０Ｘ^1/2
Ｙ2≧１７７１Ｘ^1/2
の式を満たすように定めたことを特徴とする反応炉。
内部に燃焼室を有する炉本体と、
前記炉本体の炉壁に設けられた複数のバーナで前記燃焼室内において燃料を燃焼し、前記燃焼室内の排気ガスを通気性を有する複数の蓄熱体を通して炉外に排出し、前記複数の蓄熱体の顕熱で８００℃以上の高温に加熱した燃焼用空気を前記バーナに供給するように構成された高温空気燃焼型蓄熱式燃焼装置と、
前記炉壁に対して固定された複数の反応管とを備え、
前記複数の反応管が横に並んだ複数の反応管列を形成するように配置され、
前記複数の反応管列の外側に複数のバーナが配置され、
前記複数のバーナが、前記反応管列に沿って延びる炉壁に沿って燃料を噴射するように前記炉壁に固定されている反応炉であって、
前記バーナの単位時間当たりの燃焼量をＸ（単位は×１０^９Ｊ／ｈｒ）としたときに、
隣接する２つの前記バーナ間の間隔寸法の下限値Ｙ1（単位はmm）及び前記バーナと前記反応管との間の間隔寸法の下限値Ｙ2（単位はmm）を、
Ｙ1≧２４０Ｘ^1/2
Ｙ2≧８００
の式を満たすように定めたことを特徴とする反応炉。
前記複数の反応管列が３列または４列である請求項１，２または３に記載の反応炉。