JP3905011B2

JP3905011B2 - Burner tile support method

Info

Publication number: JP3905011B2
Application number: JP2002282597A
Authority: JP
Inventors: 弘治小椋; 昌巳佐藤; 直樹橋本
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2007-04-18
Anticipated expiration: 2022-09-27
Also published as: JP2004116926A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温燃焼用バーナーに適したバーナータイルの支持方法に関するものであり、特に蓄熱燃焼式の高温燃焼用バーナーに適したバーナータイルの支持方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
実開平５−１７３３８号公報
【０００３】
バーナータイルはバーナーの先端部分を構成する耐火物であり、その本体部分であるバーナータイル本体１は、図６に示すように筒状の胴部２の前面に燃料噴出孔３及び燃焼空気噴出孔４を設けた構造のものである。バーナータイル本体１は図６に示すように全体が耐火物の一体成形品であるのが普通であり、炉壁孔に固着して使用される。
【０００４】
ところが最近、セラミック製品の焼成炉などでは燃焼温度が１４００℃を越える高温燃焼用バーナーが用いられるようになり、それに伴ってバーナータイル本体１の内部にも大きな温度差が発生するようになった。例えば焼成炉内温度が１５００℃の場合、燃料噴出孔３の外部周縁は１５００℃に加熱されるが、胴部２の内側は８００℃前後であり、この温度差によってバーナータイル本体１に大きな熱応力が発生する。このため長期間使用するとバーナータイル本体１にクラックが入り、はなはだしい場合にはバーナータイル本体１が破損してバーナータイルの全体が炉内に落下することがあった。
【０００５】
なかでも蓄熱燃焼式のバーナーでは、筒状の胴部２の内部に炉内から吸引された高温の燃焼ガスと、比較的低温の燃焼用空気とが交互に流れるため、バーナータイル本体１には熱衝撃も加わることになる。従って燃焼温度が高い蓄熱燃焼式のバーナーについては、特にバーナータイルの破損や炉内への落下の可能性があった。
【０００６】
そこで前記した特許文献１である実開平５−１７３３８号公報には、バーナータイルを外周部材と内周部材とに分割することにより、熱応力によるクラックの発生を防止するという技術思想が開示されている。しかし本発明者の熱応力解析によれば、このようにバーナータイル本体を内外周に２分割したことによる熱応力の低減効果はごくわずかであり、燃焼温度が１４００℃を越える高温燃焼用バーナーのバーナータイルとしては信頼性に疑問があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、燃焼温度が高い場合にも、蓄熱燃焼を行わせる場合にも、熱応力による破損や炉内への落下のおそれのない耐熱性に優れたバーナータイルの支持方法を提供するためになされたものである。
【０００８】
【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バーナータイルの支持方法は、筒状の胴部を構成する後部部材と、燃料噴出孔を備えた前部部材とに分割されたバーナータイル本体を備えたバーナータイルを炉壁孔に支持する方法であって、バーナータイル本体の外側に炉壁孔の内面に嵌合される保護ブロックを設け、この保護ブロックの炉内端部を炉壁孔の内面に沿って延びる落下防止ビームの先端部で押さえ、炉内への落下を防止したことを特徴とするものである。
【０００９】
なお、前部部材が更に、外周部材と中心部材とに分割されていることが好ましく、また、外周部材が更に、周方向に複数に分割されていることが好ましい。
【００１０】
本発明に使用されるバーナータイルは、バーナータイル本体を筒状の胴部を構成する後部部材と燃料噴出孔を備えた前部部材とに分割したことによって、高温燃焼時の熱応力を従来の一体型の、４０％程度にまで低減させることができ、熱応力による破損を防止することができる。また本発明のバーナータイルの支持方法によれば、最悪の場合にもバーナータイルが炉内に落下する事故を防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１は本発明の第１の実施形態を示す断面図、図２はその正面図である。この第１の実施形態では、バーナータイル本体１０が後部部材１１と前部部材１２とに分割されている。後部部材１１は円筒状の部材であり、筒状の胴部を構成している。この後部部材１１の内部空間１３は燃焼用空気の流路となり、またその中心部には図示しないバーナー本体が設置されている。この実施形態では、後部部材１１は耐火レンガあるいはキャスタブルからなるものである。このバーナーは蓄熱燃焼式の高温燃焼用バーナーであり、後部部材１１の内部空間１３は非燃焼時には炉内ガスを吸引する流路となる。
【００１２】
前部部材１２は、上記の後部部材１１の炉内側の前面に位置する円盤状の部材であり、図示のようにその中心には燃料噴出孔あるいは燃焼用空気噴出孔１５が形成されており、また同心円状に複数の燃焼用空気噴出孔あるいは燃料噴出孔１６が形成されている。この実施形態では、前部部材１２は耐火レンガからなるものである。後部部材１１の前端には環状突起１７が形成されており、前部部材１２の後端の環状凹部に嵌め合わせてある。そして両者は接合面に充填されたモルタル１８により接合され、全体としてバーナータイル本体１０を構成している。
【００１３】
バーナータイル本体１０の全体は、外形が正方形の保護ブロック２０の内面に挿入されている。保護ブロック２０は、バーナータイル本体１０を炉外側から挿入すればバーナータイル本体１０の外周面とぴったりと密着し、保持することができるようになっている。保護ブロック２０は炉壁２２に形成された炉壁孔２３に固定してある。
【００１４】
このようにしてバーナータイルは炉壁孔２３に固定されるが、万一バーナータイル本体１０が熱応力により破壊された場合には、保護ブロック２０とともに炉内に落下する可能性がある。そこで請求項４のバーナータイルの支持方法では、図示のように保護ブロック２０の炉内端部を炉壁孔２３の内面に沿って延びる落下防止ビーム２４の先端部２５で押さえ、炉内への落下を防止している。この実施形態では落下防止ビーム２４はセラミックスからなるもので、保護ブロック２０の四隅に設けられている。
【００１５】
このように構成された本発明のバーナータイルは、図示しないバーナー本体から供給される燃料あるいは空気を燃料噴出孔あるいは燃焼用空気噴出孔１５から炉内に噴出するとともに、複数の燃焼用空気噴出孔あるいは燃料噴出孔１６から燃焼用空気あるいは燃料を噴出してフレームを形成することは従来のものと同様である。そして前部部材１２の燃料噴出孔１５の周縁は焼成炉内温度と同じ例えば１５００℃にまで加熱されるが、燃焼用空気により冷却される後部部材１１の内面は８００℃前後にまでしか加熱されないことも従来のものと同様である。
【００１６】
しかし図６に示した従来品ではバーナータイル本体１が一体品であるのに対し、本発明のバーナータイル本体１０は、胴部を構成する後部部材１１と燃料噴出孔１５を備えた前部部材１２とに分割されている。このため、高温部分と低温部分とが別部材により構成されることとなり、発生する熱応力が大幅に緩和される。上記の温度条件で熱応力解析を行なったところによれば、最大発生応力を従来の５５ＭＰａから２3ＭＰａまで低下させることができた。
【００１７】
図３は本発明の第２の実施形態を示す断面図、図４はその正面図である。この第２の実施形態では、バーナータイル本体１０が、筒状の胴部を構成する後部部材１１と燃料噴出孔あるいは燃焼空気噴出孔１５、１６を備えた前部部材１２とに分割されているのみならず、前部部材１２が更に外周部材２７と中心部材２８とに分割されている。この実施形態では、同心円状に形成された複数の燃焼用空気噴出孔あるいは燃料噴出孔１６の位置で前部部材１２を内外に分割しているが、分割位置はこれに限定されるものではない。分割面はモルタルにより接合されている。
【００１８】
このようにバーナータイル本体１０を分割することによって、前部部材１２の高温の中心部材２８と比較的低温の外周部材２７との温度差に起因する熱応力が緩和され、前記と同一の温度条件で熱応力解析を行なったところによれば、最大発生応力を従来の５５ＭＰａから２２ＭＰａまで低下させることができた。なお、従来技術に示したように単に内外を分割しただけでは、最大発生応力は５４ＭＰａにしか減少しないことを確認した。
【００１９】
図５に示す第３の実施形態は第２の実施形態の外周部材２７を更に、分割面２９に沿って周方向に複数に分割したものである。前記と同様に分割面はモルタルにより接合されている。このように外周部材２７を分割することにより発生応力を更に低減させることができ、最大発生応力を従来の５５ＭＰａから２１ＭＰａまで低下させることができた。
【００２０】
このように本発明によれば、バーナータイル本体１０を分割することによって高温燃焼時における熱応力を低下させることができるので、長期間使用しても、また蓄熱燃焼式の高温燃焼用バーナーに使用しても、バーナータイル本体１０にクラックが入ることが防止される。具体的には、従来品は燃焼温度が１５００℃で７００時間使用するとクラックの発生が見られたが、本発明品（第３の実施形態品）は２８８０時間使用してもクラックの発生は皆無であった。
【００２１】
しかも、請求項４に示すバーナータイルの支持方法を採用すれば、バーナータイル本体１０の外側に設けた保護ブロック２０の炉内端部を落下防止ビーム２４の先端部で押さえるので、万一バーナータイル本体１０のクラックが進行した場合にも、バーナータイル本体１０全体が炉内へ落下する事故を防止することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明に使用されるバーナータイルはバーナータイル本体を前記のとおりに分割したことによって、高温燃焼時の熱応力を大幅に低減させることができ、長期間使用しても、また蓄熱燃焼式の高温燃焼用バーナーに使用しても、熱応力による破損を防止することができる。また本発明のバーナータイルの支持方法によれば、最悪の場合にもバーナータイルが炉内に落下する事故を防止することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態を示す正面図である。
【図３】第２の実施形態を示す断面図である。
【図４】第２の実施形態を示す正面図である。
【図５】第３の実施形態を示す正面図である。
【図６】従来技術を示す断面図である。
【符号の説明】
１従来のバーナータイル本体、２筒状の胴部、３燃料噴出孔、４燃焼空気噴出孔、１０本発明のバーナータイル本体、１１後部部材、１２前部部材、１３内部空間、１５燃料噴出孔、１６燃焼用空気噴出孔、１７環状突起、１８モルタル、２０保護ブロック、２２炉壁、２３炉壁孔、２４落下防止ビーム、２５先端部、２７外周部材、２８中心部材、２９分割面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to method of supporting the burner tile suitable for high-temperature combustion burners, and in particular supporting method of the burner tile suitable for high-temperature combustion burner for regenerative-combustion.
[0002]
[Prior art]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Publication No. 5-17338
The burner tile is a refractory material that constitutes the tip of the burner, and the burner tile main body 1 that is the main body portion of the burner tile is formed with a fuel injection hole 3 and a combustion air injection hole on the front surface of a cylindrical body 2 as shown in FIG. 4 is provided. As shown in FIG. 6, the burner tile body 1 is generally an integrally molded product of a refractory, and is used by being fixed to a furnace wall hole.
[0004]
Recently, however, high-temperature combustion burners with a combustion temperature exceeding 1400 ° C. have been used in ceramic product firing furnaces, and as a result, a large temperature difference has also occurred inside the burner tile body 1. For example, when the temperature in the firing furnace is 1500 ° C., the outer peripheral edge of the fuel injection hole 3 is heated to 1500 ° C., but the inside of the body portion 2 is around 800 ° C. Stress is generated. For this reason, the burner tile main body 1 is cracked when used for a long period of time, and in a severe case, the burner tile main body 1 may be damaged and the entire burner tile may fall into the furnace.
[0005]
In particular, in a regenerative combustion type burner, high-temperature combustion gas sucked from the inside of the furnace and relatively low-temperature combustion air flow into the cylindrical body 2 alternately. Thermal shock will also be applied. Therefore, in the case of the regenerative combustion type burner having a high combustion temperature, there is a possibility that the burner tile is broken or dropped into the furnace.
[0006]
Therefore, in Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-17338, which is the aforementioned Patent Document 1, the technical idea of preventing the occurrence of cracks due to thermal stress by dividing the burner tile into an outer peripheral member and an inner peripheral member is disclosed. Yes. However, according to the thermal stress analysis of the present inventor, the effect of reducing the thermal stress by dividing the burner tile body into the inner and outer peripheries in this way is negligible, and the high temperature combustion burner having a combustion temperature exceeding 1400 ° C. There was a question about the reliability of the burner tile.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Burner The present invention solves the conventional problems described above, even if the combustion temperature is high, when to perform a regenerative combustion also excellent in no possibility of heat resistance fall to breakage due to thermal stress and the furnace It was made to provide a method for supporting tiles .
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The burner tile support method of the present invention made to solve the above problems includes a burner tile main body divided into a rear member constituting a cylindrical body and a front member having a fuel injection hole. A method for supporting a provided burner tile on a furnace wall hole, wherein a protective block fitted to the inner surface of the furnace wall hole is provided outside the burner tile body, and the inner end of the protective block is connected to the furnace wall hole. It is characterized in that it is held down by the tip of a fall prevention beam extending along the inner surface to prevent falling into the furnace.
[0009]
The front member is preferably further divided into an outer peripheral member and a central member, and the outer member is further preferably divided into a plurality of portions in the circumferential direction.
[0010]
The burner tile used in the present invention divides the burner tile main body into a rear member constituting a cylindrical body and a front member provided with a fuel injection hole, so that the thermal stress during high-temperature combustion is reduced to a conventional level. The integrated type can be reduced to about 40%, and damage due to thermal stress can be prevented. Further, according to the method for supporting a burner tile of the present invention, it is possible to prevent an accident that the burner tile falls into the furnace even in the worst case.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention are shown below.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a front view thereof. In the first embodiment, the burner tile main body 10 is divided into a rear member 11 and a front member 12. The rear member 11 is a cylindrical member and constitutes a cylindrical trunk. The internal space 13 of the rear member 11 serves as a flow path for combustion air, and a burner body (not shown) is installed at the center thereof. In this embodiment, the rear member 11 is made of refractory brick or castable. This burner is a regenerative combustion type high-temperature combustion burner, and the internal space 13 of the rear member 11 serves as a flow path for sucking in-furnace gas during non-combustion.
[0012]
The front member 12 is a disk-shaped member positioned on the front surface inside the furnace of the rear member 11, and a fuel injection hole or a combustion air injection hole 15 is formed at the center thereof as shown in the figure. A plurality of combustion air injection holes or fuel injection holes 16 are formed concentrically. In this embodiment, the front member 12 is made of refractory bricks. An annular protrusion 17 is formed at the front end of the rear member 11 and is fitted into an annular recess at the rear end of the front member 12. And both are joined by the mortar 18 with which the joint surface was filled, and the burner tile main body 10 is comprised as a whole.
[0013]
The entire burner tile body 10 is inserted into the inner surface of a protective block 20 having a square outer shape. If the burner tile main body 10 is inserted from the outside of the furnace, the protective block 20 is closely attached to the outer peripheral surface of the burner tile main body 10 and can be held. The protection block 20 is fixed to a furnace wall hole 23 formed in the furnace wall 22.
[0014]
In this way, the burner tile is fixed to the furnace wall hole 23, but if the burner tile main body 10 is broken by thermal stress, it may fall into the furnace together with the protection block 20. Therefore, in the method for supporting the burner tile according to the fourth aspect, as shown in the drawing, the furnace inner end of the protection block 20 is pressed by the tip 25 of the fall prevention beam 24 extending along the inner surface of the furnace wall hole 23 to enter the furnace into the furnace. Prevents falling. In this embodiment, the fall prevention beam 24 is made of ceramics and is provided at the four corners of the protection block 20.
[0015]
The burner tile of the present invention configured as described above injects fuel or air supplied from a burner main body (not shown) into the furnace from the fuel injection holes or the combustion air injection holes 15 and a plurality of combustion air injection holes. Alternatively, the combustion air or the fuel is ejected from the fuel ejection hole 16 to form the frame as in the conventional case. The peripheral edge of the fuel injection hole 15 of the front member 12 is heated to, for example, 1500 ° C. which is the same as the temperature in the firing furnace, but the inner surface of the rear member 11 cooled by the combustion air is heated only to around 800 ° C. This is the same as the conventional one.
[0016]
However, in the conventional product shown in FIG. 6, the burner tile main body 1 is an integrated product, whereas the burner tile main body 10 of the present invention has a rear member 11 and a front member provided with a fuel injection hole 15 constituting the body. It is divided into 12. For this reason, a high-temperature part and a low-temperature part will be comprised by another member, and the generated thermal stress will be relieved significantly. According to the results of the thermal stress analysis under the above temperature conditions, the maximum generated stress could be reduced from the conventional 55 MPa to 23 3 MPa.
[0017]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a front view thereof. In the second embodiment, the burner tile main body 10 is divided into a rear member 11 constituting a cylindrical body and a front member 12 provided with fuel injection holes or combustion air injection holes 15 and 16. In addition, the front member 12 is further divided into an outer peripheral member 27 and a central member 28. In this embodiment, the front member 12 is divided inward and outward at the positions of a plurality of combustion air injection holes or fuel injection holes 16 formed concentrically, but the division position is not limited to this. . The dividing surfaces are joined by mortar.
[0018]
By dividing the burner tile main body 10 in this way, the thermal stress due to the temperature difference between the high temperature central member 28 of the front member 12 and the relatively low temperature outer peripheral member 27 is relieved, and the same temperature condition as above According to the results of the thermal stress analysis in Fig. 1, the maximum generated stress could be reduced from the conventional 55 MPa to 22 MPa. As shown in the prior art, it was confirmed that the maximum generated stress was reduced to only 54 MPa by simply dividing the inside and outside.
[0019]
In the third embodiment shown in FIG. 5, the outer peripheral member 27 of the second embodiment is further divided into a plurality along the dividing surface 29 in the circumferential direction. Similar to the above, the split surfaces are joined by mortar. By dividing the outer peripheral member 27 in this way, the generated stress can be further reduced, and the maximum generated stress can be reduced from the conventional 55 MPa to 21 MPa.
[0020]
As described above, according to the present invention, the thermal stress during high-temperature combustion can be reduced by dividing the burner tile main body 10, so that it can be used for a long-term use or in a regenerative combustion type high-temperature combustion burner. Even so, cracks are prevented from entering the burner tile body 10. Specifically, cracks were observed when the conventional product was used at a combustion temperature of 1500 ° C. for 700 hours, but the product of the present invention (third embodiment product) did not generate cracks even when used for 2880 hours. Met.
[0021]
Moreover, if the burner tile supporting method shown in claim 4 is employed, the inner end of the protection block 20 provided outside the burner tile main body 10 is held by the tip of the fall prevention beam 24. Even when the crack of the main body 10 progresses, it is possible to prevent an accident that the entire burner tile main body 10 falls into the furnace.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, the burner tile used in the present invention can greatly reduce the thermal stress during high-temperature combustion by dividing the burner tile body as described above, and can be used for a long time. Further, even when used in a heat storage combustion type high-temperature combustion burner, damage due to thermal stress can be prevented. Further, according to the method for supporting a burner tile of the present invention, there is an advantage that an accident in which the burner tile falls into the furnace can be prevented even in the worst case.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment.
FIG. 2 is a front view showing the first embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a second embodiment.
FIG. 4 is a front view showing a second embodiment.
FIG. 5 is a front view showing a third embodiment.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a conventional technique.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Conventional burner tile main body, 2 Cylindrical trunk | drum, 3 Fuel injection hole, 4 Combustion air injection hole, 10 Burner tile main body of this invention, 11 Rear member, 12 Front member, 13 Internal space, 15 Fuel injection hole , 16 Combustion air ejection hole, 17 annular projection, 18 mortar, 20 protective block, 22 furnace wall, 23 furnace wall hole, 24 fall prevention beam, 25 tip, 27 outer peripheral member, 28 central member, 29 dividing surface

Claims

A method of supporting a burner tile provided with a burner tile body divided into a rear member constituting a tubular body and a front member provided with a fuel injection hole on a furnace wall hole, A protective block fitted to the inner surface of the furnace wall hole is provided on the outer side, and the inner end of the protective block is held by the tip of a fall prevention beam extending along the inner surface of the furnace wall hole to prevent falling into the furnace. A method for supporting a burner tile, characterized by being prevented.

The method for supporting a burner tile according to claim 1, wherein the front member is further divided into an outer peripheral member and a central member.

The method for supporting a burner tile according to claim 2, wherein the outer peripheral member is further divided into a plurality of portions in the circumferential direction.