JP4229502B2

JP4229502B2 - Thermal storage radiant tube burner

Info

Publication number: JP4229502B2
Application number: JP35255098A
Authority: JP
Inventors: 正夫野々廣; 弘行田中
Original assignee: Chugai Ro Co Ltd
Current assignee: Chugai Ro Co Ltd
Priority date: 1998-12-11
Filing date: 1998-12-11
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2018-12-11
Also published as: JP2000180081A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄熱式ラジアントチューブバーナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
従来、鉄鋼炉やアルミ溶解炉等の工業用燃焼加熱炉においては、高温の燃焼排ガスの顕熱を最大限に利用するため、蓄熱体により排ガスの熱を回収し、つぎにこの熱により燃焼用空気を予熱して省エネルギーを図る蓄熱式バーナが広く採用実用化されている。
【０００３】
そして、前記蓄熱体としては、特開平９−２４３０５５号公報に記載のセラミックからなるボール状の蓄熱材を利用したものや、特開平８−２４７６７号公報に記載のセラミックからなるハニカム状の蓄熱材を利用するものが知られている。
【０００４】
しかしながら、蓄熱体としてボール状の蓄熱材を使用する場合には、通気ガスが蓄熱材に衝突しながら流れる、つまり、乱流となるので熱伝達は良いが近接する蓄熱材間の通気抵抗が大きく、かつ、蓄熱材と通気ガスとの接触面積が小さいため効果的に熱回収することができず、必要な伝熱面積を確保するためには蓄熱体を大型化する必要があるという問題を有する。
【０００５】
一方、ハニカム状の蓄熱体は、その体積の割に表面積が大きいため、通気抵抗が少なく効果的に熱回収できるが、高温の燃焼排ガスから排熱を回収する場合、その構造上、周辺部分は中心部分に比べて高温となり、燃焼用空気を予熱する場合は、周辺部分は中心部分に比べて低温となって、大きな温度勾配が生じるため、一様に燃焼用空気（燃焼排ガス顕熱）を予熱（蓄熱）できない。また、セラミックからなるハニカム状の蓄熱材を使用する場合は外側部分が破損しやすいという問題を有する。
【０００６】
また、蓄熱式ラジアントチューブバーナとしては、特公平６−３５８８５号公報で図７に示すように、ラジアントチューブ４０の両端部に蓄熱体４１ａ，４１ｂを備えたバーナ本体４２ａ，４２ｂを設け、バーナを交互に燃焼させ、燃焼排ガスを一方の蓄熱体で回収し、つぎのバーナ切替え時にこの蓄熱体で燃焼用空気を予熱して省エネルギーを図る蓄熱式ラジアントチューブバーナが提案されている。
【０００７】
この蓄熱式ラジアントチューブバーナにおいては、切替弁Ｖ₁₀および遮断弁Ｖ₁₁、Ｖ₁₂を操作して燃料ガスと燃焼用空気を図に示すように、一方のバーナ本体４２ａに供給して燃焼させて炉内を加熱する。そして、８００〜９００℃の燃焼排ガスは蓄熱体４１ｂを通過して蓄熱体４１ｂを８００〜９００℃とし、燃焼排ガス自身は約２００℃に降温して切替弁Ｖ₁₀を介して排ガス吸引ファン４３から排気される。その後、所定時間経過すると、前記切替弁Ｖ₁₀および遮断弁Ｖ₁₁，Ｖ₁₂を操作して、バーナ本体４２ｂを燃焼させる。この場合、燃焼用空気は蓄熱体４１ｂを通過することにより予熱され、その燃焼排ガスは約２００℃の蓄熱体４１ａを８００〜９００℃に加熱したのち排ガス吸引ファン４３から排気されるものである。なお、４４は燃焼用空気ブロワ、４５は炉壁である。
【０００８】
ところで、ヒートサイクルの変更あるいは炉内修理等を行なう場合、炉内温度を急速に冷却させることが要求される。このような場合、前記蓄熱式ラジアントチューブバーナにおいて、炉内冷却機能をもたせるためには、バーナを消火して、ラジアントチューブ４０内に燃焼用空気（冷却空気兼用）を供給することによりラジアントチューブを冷却することが考えられる。
【０００９】
しかしながら、いま、燃焼状態のバーナ本体４２ａを消火し、この消火したバーナ本体４２ａ側から冷却用空気を供給すると、常温の冷却用空気は初期において約２００℃の蓄熱体４１ａを通過して予熱されたのち、ラジアントチューブ４０内に流入し、ラジアントチューブ４０を冷却したのち、バーナ本体４２ａの燃焼によって発生した燃焼排ガスで８００〜９００℃に加熱された蓄熱体４１ｂを通過するため、冷却初期には７００〜８００℃に加熱されて排出されることになるが、このとき、切替弁Ｖ₁₀および排ガス吸引ファン４３を焼損するという問題を有する。
【００１０】
なお、切替弁Ｖ₁₀および排ガス吸引ファン４３を耐熱鋼製とすることにより焼損事故は防止できるが、高価になるばかりか、つぎにバーナを燃焼させる場合、各蓄熱体４１ａ，４１ｂは低温になっているため、立上がり時間がかかるという問題を有する。
【００１１】
また、逆に、他方のバーナ本体４２ｂ側から冷却用空気を供給すると、前記同様、冷却用空気は初期において高温状態の蓄熱体４１ｂを通過して予熱され、７００〜８００℃となってラジアントチューブ４０内に供給されるため、冷却時間が長くなるという問題を有する。
【００１２】
さらに、切替弁Ｖ₁₀および排ガス吸引ファン４３の焼損を防止するために、冷却空気を短時間（数秒間隔）で供給方向を切換えるようにすると、前述の７００〜８００℃の空気の熱を蓄熱体４１ａ，４１ｂで受渡しすることになり、炉内を短時間で冷却することができないという問題を有する。
【００１３】
したがって、本発明は前記問題を解決すべく種々検討の結果なされたもので、熱回収効率の良好な蓄熱体を用いて、冷却空気を蓄熱体を通過することなくラジアントチューブに供給して前記課題を解決することのできる蓄熱式ラジアントチューブバーナを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、蓄熱式ラジアントチューブバーナを、ラジアントチューブの両端部内にバーナ本体を設けるとともに、多数の貫通孔を有する複数のリング状蓄熱材を前記バーナ本体の外周に所定空間を保ち、かつ、隣接するリング状蓄熱材の貫通孔が同一直線上とならないように積層一体化した蓄熱体を前記ラジアントチューブ内面と所定空間を有するように配設するとともに、前記蓄熱体とラジアントチューブ内面との空間をラジアントチューブの長手方向に仕切部材で区画し、この仕切部材で区画された空間のラジアントチューブ端部側に燃焼用空気供給兼排ガス排気口を、他方側に冷却空気供給口を設けた構成としたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態について図を参照しながら説明する。
１０はラジアントチューブで、その両端部には、燃料供給管１１ａ，１１ｂが設けられるとともに、この燃料供給管１１ａ，１１ｂの外方に設けた内筒１２ａ，１２ｂの外周に外筒１３ａ，１３ｂが設けられ、前記内筒１２ａ，１２ｂと外筒１３ａ，１３ｂとで形成される空間には下記する蓄熱体１４ａ，１４ｂが配設されている。なお、蓄熱体１４ａ，１４ｂの前方には多数の開口２２ａ，２２ｂが設けられている。
【００１６】
ところで、前記蓄熱体１４ａ，１４ｂは、内径を前記内筒１２ａ，１２ｂと略同一で、外径を外筒１３ａ，１３ｂより若干小径とし多数の貫通孔１６を有する円板状のセラミック焼成体等からなる複数の板状蓄熱材１５と、内径を内筒１２ａ，１２ｂと略同一の内環状部１８と外径を前記板状蓄熱材１５の外径と等しくした外環状部１９とをリブ２０で一体化した複数のスペーサ１７とからなる。
【００１７】
そして、前記板状蓄熱材１５とスペーサ１７とを、図４に示すように、内筒１２ａ，１２ｂ上に交互に、しかも、前記隣接する板状蓄熱材１５の貫通孔１６が同一直線上にならないように積層するとともに、その外周にセラミックテープ２１を巻回して一体化したもので、その後、外筒１３ａ，１３ｂ内に装着したものである。なお、貫通孔１６の開口率は、蓄熱材１５の平板部における３５〜５５％であるのが好ましい。
【００１８】
また、前記蓄熱体１４ａ，１４ｂを内蔵する外筒１３ａ，１３ｂとラジアントチューブ１０との間には空間Ａが形成されているが、この空間Ａは仕切板２３ａ，２３ｂにより長手方向に２分割されている。
【００１９】
さらに、ラジアントチューブ１０の前記仕切板２３ａ，２３ｂより後方には燃焼用空気供給兼排気口２４ａ，２４ｂが、前方には冷却用空気供給兼排気口２５ａ，２５ｂが設けられている。
【００２０】
そして、前記燃料供給管１１ａ，１１ｂは燃料遮断弁Ｖ _1a , Ｖ _1b を介して燃料供給ラインに接続するとともに、燃焼用空気供給兼排気口２４ａ，２４ｂは排ガス遮断弁Ｖ _2a ，Ｖ _2b を介して排ガス吸引ファンＦ ₁ に連通し、かつ、前記排ガス遮断弁Ｖ _2a ，Ｖ _2b と燃焼用空気供給兼排気口２４ａ，２４ｂ間は燃焼用空気遮断弁Ｖ _3a ，Ｖ _3b を介して燃焼用空気ブロワＦ ₂ に連通している。
【００２１】
また、前記冷却用空気供給兼排気口２５ａ，２５ｂは冷却用空気遮断弁Ｖ _4a ，Ｖ _4b を介して前記燃焼用空気ブロワＦ ₂ に連通するとともに、前記冷却用空気遮断弁Ｖ _4a ，Ｖ _4b と冷却用空気供給兼排気口２５ａ，２５ｂとの間は冷却用空気遮断弁Ｖ _5a ，Ｖ _5b に接続している。
【００２２】
さらに、前記排ガス遮断弁Ｖ _2a ，Ｖ _2b より下流の排ガス合流点ａより下流の排ガスラインに排ガス遮断弁Ｖ ₆ を設けるとともに、この排ガス遮断弁Ｖ ₆ のバイパスラインに調整弁Ｖ ₇ とモータ駆動により開・閉する脈動流発生機構である回転弁Ｖ ₈ が設置してある。
【００２３】
前記回転弁Ｖ ₈ は、図５に示すように、流路Ｐを有する弁箱２７と、弁体２８を回転するシャフト２９とからなり、モータＭの駆動により流路Ｐを開閉するものである。なお、３０はシールパッキンで３１はグランドである。
【００２４】
つぎに、前記構成からなる蓄熱式ラジアントチューブバーナＢ _r は、まず、前記燃料遮断弁Ｖ _1a 、排ガス遮断弁Ｖ _2b 、燃焼用空気遮断弁Ｖ _3a および排ガス遮断弁Ｖ ₆ を開、その他の遮断弁を閉とし、燃焼用空気ブロワＦ ₂ 、排ガス吸引ファンＦ ₁ を駆動するとともに燃料供給ラインから燃料ガスを一方のバーナ本体Ｂ _ra に供給する。燃焼用空気は蓄熱体１４ａを通過して開口２２ａから噴出する一方、燃料ガスは燃料供給管１１ａの先端開口部から噴出する。そして、燃焼用空気と燃料ガスは開口２２ａと燃料供給管１１ａの先端開口部との間に形成される保炎部２６ａで混合され、図示しない点火プラグのスパークによりバーナ本体Ｂ _ra が着火し完全燃焼する。そして、その燃焼排ガスはラジアントチューブ１０を通り、その輻射伝熱により炉Ｔ内を加熱したのち蓄熱体１４ｂを通過して、該蓄熱体１４ｂを８００〜９００℃に加熱し、燃焼ガス自身は約２００℃に降温し、排ガス吸引ファンＦ ₁ から排気される。
【００２５】
このように、前記蓄熱体１４ａ，１４ｂは燃焼排ガスを通過させることにより蓄熱し、燃焼用空気を通過させることにより燃焼用空気を予熱するが、蓄熱体１４ａ，１４ｂは前述のように、板状蓄熱材１５とスペーサ１７とからなり、しかも隣接する板状蓄熱材１５に設けた貫通孔１６は同一直線上にならないようになっている。したがって、たとえば、高温の燃焼排ガスは貫通孔１６を通過してスペーサ１７により形成された空間Ｂに至るが、貫通孔１６が同一直線上に配置されていないため、燃焼排ガスは板状蓄熱材１５の平面部に衝突して拡散される。つまり、空間Ｂ内は乱流となり、板状蓄熱材１５は貫通孔１６の内面および平面部を一様に加熱されて燃焼排ガス自身は抜熱されて、順次、下流側の空間Ｂへと流れる。
したがって、加熱（蓄熱）効率は非常に良好である。また、同様に、燃焼用空気をも効率よく予熱することができる。
【００２６】
その後、所定時間経過後、前記冷却用空気遮断弁Ｖ _4a ，Ｖ _4b ，Ｖ _5a ，Ｖ _5b を除く他の遮断弁を互いに逆方向に切替え、つまり、バーナ本体Ｂ _rb が燃焼し、バーナ本体Ｂ _ra は消火する。
この場合、バーナ本体Ｂ _rb に供給される燃焼用空気は、既に高温となった蓄熱体１４ｂを通過して高温（７００〜８００℃）に予熱されて開口２２ｂから噴出する一方、燃料ガスは燃料供給管１１ｂの先端開口部から噴出する。そして、燃焼用空気と燃料ガスは燃料供給管１１ｂの先端開口部との間で形成される保炎部２６ｂで混合され完全燃焼する。この燃焼排ガスは今度は蓄熱体１４ａを通って蓄熱体１４ａを８００〜９００℃に予熱して排気される。
その後、所定時間が経過すると、前述とは逆に各遮断弁が元の状態に切替り順次バーナ本体Ｂ _ra ，Ｂ _rb は交番燃焼を行なう。
【００２７】
ところで、バーナ装置において、加熱効率を向上させる技術として、伝熱管内の燃焼排ガスを脈動させることにより流速を速め熱伝達係数を大きくするパルス燃焼方式が知られている。したがって、これを前記蓄熱式ラジアントチューブバーナＢ _r に適用するには、前述のように、バーナ本体Ｂ _ra ，Ｂ _rb を交番燃焼させるとともに、前記排ガス遮断弁Ｖ ₆ を閉とし、調整弁Ｖ ₇ をラジアントチューブ１０内の圧力Ｐ ₁ をプラス圧力となるように調整したうえで、モータＭの駆動により回転弁Ｖ ₈ を作動させて数１０Ｈｚ〜１００Ｈｚのサイクルで流路Ｐを開閉させる。これによりラジアントチューブ１０内の圧力は、図６に示すように圧力はＰ ₁ ，Ｐ _max と変動し、つまり、燃焼排ガスは脈動流となって排気されることとなり、ラジアントチューブ１０内の加熱効率を向上させることになる。
【００２８】
つぎに、ヒートサイクルの変更等により、炉温を降温させる必要が生じると、前記燃料遮断弁Ｖ _1a ，Ｖ _1b 、排ガス遮断弁Ｖ _2a ，Ｖ _2b 、燃焼用空気遮断弁Ｖ _3a ，Ｖ _3b を閉とするとともに、たとえば、冷却用空気遮断弁Ｖ _4a を開、Ｖ _4b を閉とする一方、冷却用空気遮断弁Ｖ _5a を閉、Ｖ _5b を開、排ガス吸引ファンＦ ₁ を停止する。
そうすると、冷却用空気供給兼排気口２５ａから燃焼用空気ブロワＦ ₂ からの冷却用空気が供給され、この冷却用空気は高温となっている蓄熱体１４ａ内を通過することなく、すなわち、余り昇温することなくラジアントチューブ１０に供給され、ラジアントチューブ１０を有効に冷却したのち冷却用空気遮断弁Ｖ _5b から排気されることになる。
【００２９】
なお、冷却用空気を供給する冷却用空気供給口兼排気口は２５ａ，２５ｂのいずれでもよいが、低温側蓄熱体、たとえば、今まで燃焼状態にあったバーナ本体側から供給すれば、ラジアントチューブ１０を通過して昇温した冷却用空気が高温側蓄熱体の外周を通過するため該蓄熱体の保有熱の損失が少なく、つぎのバーナ燃焼時に、バーナ点火初期から燃焼用空気を予熱することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明にかかる蓄熱式ラジアントチューブバーナによれば、蓄熱体は多数の貫通孔を有する板状蓄熱材をスペーサを介して所定空間を介するとともに隣接する貫通孔が互いに同一直線上とならないように積層一体化したものである。したがって、一端側の蓄熱材の貫通孔を通過して空間に入った高温（低温）気体は貫通孔内壁を加熱（冷却）したのち次の蓄熱材表面に衝突して乱流となりその表面を一様に加熱（冷却）し、前記空間内で拡散された気体は次の蓄熱材の各貫通孔に均一に流入し、前述のように各蓄熱材を一様に加熱（冷却）する。従って、蓄熱体の中心部と周辺部とで温度差を生じることがないので、効率のよい熱交換を行なうことができるとともに、ラジアントチューブを冷却する冷却用空気は、蓄熱体の外方とラジアントチューブ内方間の区画空間に供給され、蓄熱体内を通過することなく供給・排気されることになる。したがって、冷却用空気が蓄熱体により予熱されることがなく、従来、炉内冷却に要していた時間を、たとえば１時間から３０分に短縮でき生産効率を向上することができる。
【００３１】
また、炉の冷却終了後、再度、炉を昇温させる場合、蓄熱体は余り降温していないため、バーナ点火初期から燃焼用空気を予熱することができ省エネルギーを図ることができるという著効を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる蓄熱式ラジアントチューブバーナおよびその配管系統を示す図。
【図２】板状蓄熱材の平面図。
【図３】スペーサの平面図。
【図４】図１の部分断面拡大図。
【図５】回転弁の断面図。
【図６】回転弁開閉周期と炉圧との関係を示すグラフ。
【図７】従来の蓄熱式ラジアントチューブバーナを示す図。
【符号の説明】
１０…ラジアントチューブ、１１ａ，１１ｂ…燃料供給管、１２ａ，１２ｂ…内筒、１３ａ，１３ｂ…外筒、１４ａ，１４ｂ…蓄熱体、１５…板状蓄熱材、１６…貫通孔、１７…スペーサ、２２ａ，２２ｂ…開口、２３ａ，２３ｂ…仕切板、２４ａ，２４ｂ…燃焼用空気供給兼排気口、２５ａ，２５ｂ…冷却用空気供給兼排気口、Ａ…空間、Ｂ_r…蓄熱式ラジアントチューブバーナ、Ｂ_ra，Ｂ_rb…バーナ本体、Ｆ₁…排ガス吸引ファン、Ｆ₂…燃焼用空気ブロワ、Ｖ_1a，Ｖ_1b…燃料遮断弁、Ｖ_2a，Ｖ_2b…排ガス遮断弁、Ｖ_3a，Ｖ_3b…燃焼用空気遮断弁、Ｖ_4a，Ｖ_4b…冷却用空気遮断弁、Ｖ_5a，Ｖ_5b…冷却用空気遮断弁、Ｖ₆…排ガス遮断弁、Ｖ₇…調整弁、Ｖ₈…回転弁、ａ…排ガス合流点、Ｔ…炉。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to thermal storage type radiant tube burner.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
Conventionally, in industrial combustion heating furnaces such as steel furnaces and aluminum melting furnaces, in order to make maximum use of the sensible heat of high-temperature combustion exhaust gas, the heat of the exhaust gas is recovered by a heat storage, and then this heat is used for combustion. A regenerative burner that preheats air to save energy has been widely adopted and used.
[0003]
And as said heat storage body, the thing using the ball-shaped heat storage material which consists of ceramics as described in Unexamined-Japanese-Patent No. 9-243055, and the honeycomb-shaped heat storage material which consists of ceramics as described in Unexamined-Japanese-Patent No. 8-24767 What uses is known.
[0004]
However, when a ball-shaped heat storage material is used as the heat storage body, the aeration gas flows while colliding with the heat storage material, that is, turbulent flow, so heat transfer is good, but the ventilation resistance between adjacent heat storage materials is large. In addition, since the contact area between the heat storage material and the ventilation gas is small, heat cannot be effectively recovered, and in order to secure the necessary heat transfer area, it is necessary to enlarge the heat storage body. .
[0005]
On the other hand, since the honeycomb-shaped heat storage body has a large surface area for its volume, it can effectively recover heat with little airflow resistance. However, when recovering exhaust heat from high-temperature combustion exhaust gas, the peripheral part is When the combustion air is preheated compared to the central part and the surrounding air is preheated compared to the central part, a large temperature gradient is generated, so the combustion air (combustion exhaust gas sensible heat) is uniformly distributed. Preheating (heat storage) is not possible. Further, when a honeycomb-shaped heat storage material made of ceramic is used, there is a problem that the outer portion is easily damaged.
[0006]
Moreover, as a heat storage type radiant tube burner, as shown in FIG. 7 in Japanese Patent Publication No. 6-35885, burner main bodies 42a and 42b provided with heat storage bodies 41a and 41b are provided at both ends of the radiant tube 40, and the burner is provided. A regenerative radiant tube burner has been proposed in which combustion is performed alternately, combustion exhaust gas is collected by one heat accumulator, and combustion air is preheated by this heat accumulator when the next burner is switched to save energy.
[0007]
In this regenerative radiant tube burner, and by operating the switching valves V ₁₀ and shut-off valve V _11, V ₁₂ the combustion air and fuel gas as shown in FIG, burned by supplying the one of the burner body 42a Heat the furnace. Then, from the exhaust gas suction fan 43 through the combustion exhaust gas and 800 to 900 ° C. The regenerator 41b passes through the regenerator 41b, the flue gas itself changeover valve V ₁₀ was lowered to about 200 ° C. of 800 to 900 ° C. Exhausted. Thereafter, when a predetermined time has elapsed, by operating the switching valve V ₁₀ and shut-off valve V _11, V _12, to burn the burner body 42b. In this case, the combustion air is preheated by passing through the heat storage body 41b, and the combustion exhaust gas is exhausted from the exhaust gas suction fan 43 after heating the heat storage body 41a at about 200 ° C to 800 to 900 ° C. 44 is a combustion air blower, and 45 is a furnace wall.
[0008]
By the way, when changing the heat cycle or repairing the inside of the furnace, it is required to rapidly cool the inside temperature. In such a case, in order to provide the in-furnace cooling function in the regenerative radiant tube burner, the burner is extinguished and the combustion air (also used as cooling air) is supplied into the radiant tube 40 to thereby remove the radiant tube. It is conceivable to cool.
[0009]
However, if the burner main body 42a in the combustion state is extinguished and cooling air is supplied from the extinguished burner main body 42a side, the normal-temperature cooling air passes through the heat storage body 41a at about 200 ° C. and is preheated in the initial stage. After that, after flowing into the radiant tube 40 and cooling the radiant tube 40, it passes through the heat storage body 41b heated to 800 to 900 ° C. with the combustion exhaust gas generated by the combustion of the burner body 42a. It is heated to 700 to 800 ° C. and discharged, but at this time, there is a problem that the switching valve V ₁₀ and the exhaust gas suction fan 43 are burned out.
[0010]
Although the burnout accident can be prevented by making the switching valve V ₁₀ and the exhaust gas suction fan 43 made of heat-resistant steel, not only is it expensive, but when the burner is burned next, each of the heat storage bodies 41a and 41b becomes low temperature. Therefore, there is a problem that it takes a rise time.
[0011]
Conversely, when the cooling air is supplied from the other burner body 42b side, the cooling air is preheated through the high-temperature heat storage body 41b in the initial stage and becomes 700 to 800 ° C., as described above. Since it is supplied in 40, it has the problem that cooling time becomes long.
[0012]
Further, when the supply direction of the cooling air is switched in a short time (several seconds) in order to prevent the switching valve V ₁₀ and the exhaust gas suction fan 43 from being burned out, the heat of the above-mentioned 700 to 800 ° C. air is stored in the heat accumulator. It will be delivered by 41a and 41b, and there exists a problem that the inside of a furnace cannot be cooled in a short time.
[0013]
Accordingly, the present invention has been made as a result of various studies to solve the above problem, and uses a heat storage body with good heat recovery efficiency to supply cooling air to the radiant tube without passing through the heat storage body. It aims at providing the thermal storage type radiant tube burner which can solve this.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present invention, in order to achieve the above object, a thermal storage type radiant tube burner, provided with a burner body in both ends of the radiant tube, a plurality of ring-shaped heat storage material having a large number of through holes of the burner body periphery A heat storage body that is laminated and integrated so that the through-holes of adjacent ring-shaped heat storage materials are not on the same straight line so as to have a predetermined space and the inner surface of the radiant tube, and the heat storage The space between the body and the inner surface of the radiant tube is partitioned by a partition member in the longitudinal direction of the radiant tube, and the combustion air supply / exhaust gas exhaust port is cooled on the other side of the space partitioned by the partition member and the other side is cooled. The air supply port is provided.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
10 is a radiant tube, the both end portions, the fuel supply pipe 11a, 11b is provided Rutotomoni, the fuel supply pipe 11a, 11b inner cylinder 12a provided on the outside of, 12b periphery the outer cylinder 13a of, 13b In the space formed by the inner cylinders 12a, 12b and the outer cylinders 13a, 13b, the following heat storage bodies 14a, 14b are arranged. In addition, many opening 22a, 22b is provided ahead of the thermal storage body 14a, 14b.
[0016]
By the way, the heat storage bodies 14a, 14b are disk-shaped ceramic fired bodies having an inner diameter substantially the same as that of the inner cylinders 12a, 12b, an outer diameter slightly smaller than that of the outer cylinders 13a, 13b, and a large number of through holes 16. A plurality of plate-like heat storage materials 15, an inner annular portion 18 whose inner diameter is substantially the same as the inner cylinders 12 a and 12 b, and an outer annular portion 19 whose outer diameter is equal to the outer diameter of the plate-like heat storage material 15. And a plurality of spacers 17 integrated with each other.
[0017]
Then, as shown in FIG. 4, the plate-shaped heat storage material 15 and the spacer 17 are alternately arranged on the inner cylinders 12a and 12b, and the through-holes 16 of the adjacent plate-shaped heat storage materials 15 are on the same straight line. The layers are laminated so as not to be formed, and the ceramic tape 21 is wound around the outer periphery to be integrated, and then mounted in the outer cylinders 13a and 13b. In addition, it is preferable that the aperture ratio of the through-hole 16 is 35 to 55% in the flat plate portion of the heat storage material 15.
[0018]
Further, a space A is formed between the outer cylinders 13a, 13b containing the heat storage members 14a, 14b and the radiant tube 10, and this space A is divided into two in the longitudinal direction by the partition plates 23a, 23b. ing.
[0019]
Furthermore, combustion air supply / exhaust ports 24a, 24b are provided behind the partition plates 23a, 23b of the radiant tube 10, and cooling air supply / exhaust ports 25a, 25b are provided in the front.
[0020]
The fuel supply pipes 11a and 11b are connected to a fuel supply line via fuel cutoff valves V _1a and V _1b , and the combustion air supply and exhaust ports 24a and 24b are connected to exhaust gas cutoff valves V _2a and V _2b . Combustion air is communicated with the exhaust gas suction fan F ₁ and between the exhaust gas cutoff valves V _2a and V _2b and the combustion air supply / exhaust ports 24a and 24b via combustion air cutoff valves V _3a and V _3b. and it communicates with the blower F _2.
[0021]
Moreover, the cooling air supply and exhaust ports 25a, 25b are cooling air shut-off valve V _4a, communicates with the said combustion air blower F ₂ via the V _4b, the cooling air shut-off valve V _4a, V _4b And the cooling air supply / exhaust ports 25a and 25b are connected to cooling air shut-off valves V _5a and V _5b .
[0022]
Further, an exhaust gas cutoff valve V ₆ is provided in the exhaust gas line downstream of the exhaust gas junction point a downstream of the exhaust gas cutoff valves V _2a and V _2b , and an adjustment valve V ₇ and a motor drive are provided in the bypass line of the exhaust gas cutoff valve V _6. A rotary valve V _8, which is a pulsating flow generating mechanism that opens and closes due to, is installed.
[0023]
As shown in FIG. 5, the rotary valve V ₈ includes a valve box 27 having a flow path P and a shaft 29 that rotates the valve body 28, and opens and closes the flow path P by driving a motor M. . In addition, 30 is a seal packing and 31 is a gland.
[0024]
Then, regenerative radiant tube burner B _r consisting of the configuration, first, blocking the fuel cutoff valve V _1a, the exhaust gas shutoff valve V _2b, the combustion air shutoff valves V _3a and the exhaust gas shutoff valve V ₆ is opened, other The valve is closed, the combustion air blower F ₂ and the exhaust gas suction fan F ₁ are driven, and fuel gas is supplied from the fuel supply line to one burner body _Bra . Combustion air passes through the heat accumulator 14a and is ejected from the opening 22a, while fuel gas is ejected from the front end opening of the fuel supply pipe 11a. Then, combustion air and fuel gas are mixed in the flame-stabilization portion 26a which is formed between the tip opening portion of the opening 22a and the fuel supply pipe 11a, complete with ignition burner body B _ra by spark of the ignition plug (not shown) Burn. The combustion exhaust gas passes through the radiant tube 10, heats the inside of the furnace T by the radiant heat transfer, passes through the heat storage body 14 b, heats the heat storage body 14 b to 800 to 900 ° C., and the combustion gas itself is about The temperature is lowered to 200 ° C. and exhausted from the exhaust gas suction fan F ₁ .
[0025]
As described above, the heat storage bodies 14a and 14b store heat by passing combustion exhaust gas, and preheat the combustion air by passing combustion air. However, the heat storage bodies 14a and 14b are plate-shaped as described above. The through-holes 16 formed of the heat storage material 15 and the spacer 17 and provided in the adjacent plate-shaped heat storage material 15 are not on the same straight line. Therefore, for example, high-temperature combustion exhaust gas passes through the through-hole 16 and reaches the space B formed by the spacer 17. However, since the through-hole 16 is not arranged on the same straight line, the combustion exhaust gas is the plate-shaped heat storage material 15. It collides with the plane part of and is diffused. That is, the inside of the space B becomes a turbulent flow, and the plate-shaped heat storage material 15 is uniformly heated on the inner surface and the flat portion of the through-hole 16 so that the combustion exhaust gas itself is removed from the heat and flows sequentially into the downstream space B. .
Therefore, the heating (heat storage) efficiency is very good. Similarly, the combustion air can be preheated efficiently.
[0026]
Thereafter, after a predetermined time has elapsed, the other shut-off valves other than the cooling air shut-off valves V _4a , V _4b , V _5a , V _5b are switched in the opposite directions, that is, the burner body B _rb burns and the burner body B _Ra extinguishes fire.
In this case, the combustion air supplied to the burner body B _rb passes through the heat accumulator 14b that has already become high temperature, is preheated to high temperature (700 to 800 ° C.), and is ejected from the opening 22b, while the fuel gas is fuel. It ejects from the front end opening of the supply pipe 11b. The combustion air and the fuel gas are mixed in the flame holding portion 26b formed between the tip opening portion of the fuel supply pipe 11b and completely burned. This combustion exhaust gas is then exhausted through the heat accumulator 14a by preheating the heat accumulator 14a to 800-900 ° C.
Thereafter, when a predetermined time elapses, each shut-off valve is switched to the original state contrary to the above, and the burner bodies B _ra and B _rb sequentially perform alternating combustion.
[0027]
By the way, in the burner apparatus, as a technique for improving the heating efficiency, a pulse combustion system is known in which the flow rate is increased and the heat transfer coefficient is increased by pulsating the combustion exhaust gas in the heat transfer tube. Therefore, to apply to this the regenerative radiant tube burner B _r, as previously described, the burner body B _ra, causes alternating combusting B _rb, the exhaust cutoff valve V ₆ is closed, control valve V ₇ After adjusting the pressure P ₁ in the radiant tube 10 to be a positive pressure, the rotary valve V ₈ is operated by driving the motor M to open and close the flow path P in a cycle of several tens to 100 Hz. As a result, the pressure in the radiant tube 10 fluctuates as P ₁ and P _max as shown in FIG. 6 , that is, the combustion exhaust gas is exhausted as a pulsating flow, and the heating efficiency in the radiant tube 10 is increased. Will be improved.
[0028]
Next, when it is necessary to lower the furnace temperature by changing the heat cycle, the fuel cutoff valves V _1a and V _1b , the exhaust gas cutoff valves V _2a and V _2b , and the combustion air cutoff valves V _3a and V _3b are set. For example, the cooling air cutoff valve V _4a is opened and V _4b is closed, while the cooling air cutoff valve V _5a is closed and V _5b is opened, and the exhaust gas suction fan F ₁ is stopped.
Then, the cooling air from the combustion air blower F ₂ is supplied from the cooling air supply / exhaust port 25a , and this cooling air does not pass through the high-temperature heat storage body 14a, that is, rises so much. It is supplied to the radiant tube 10 without being heated, and after the radiant tube 10 is effectively cooled, it is exhausted from the cooling air shut-off valve V _5b .
[0029]
The cooling air supply port / exhaust port for supplying the cooling air may be either 25a or 25b , but if it is supplied from a low temperature side heat storage body, for example, the burner main body side which has been in a combustion state until now, the radiant tube The cooling air that has been heated through 10 passes through the outer periphery of the high-temperature side heat accumulator, so that there is little loss of the heat stored in the heat accumulator, and the combustion air is preheated from the beginning of burner ignition at the next burner combustion. Can do.
[0030]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the heat storage type radiant tube burner according to the present invention, the heat storage body has a plate-shaped heat storage material having a large number of through-holes through a predetermined space and adjacent through-holes. They are laminated and integrated so as not to be on the same straight line. Therefore, the high-temperature (low-temperature) gas that has passed through the through-hole of the heat storage material on one end side and enters the space collides with the surface of the next heat storage material after heating (cooling) the inner wall of the through-hole and becomes a turbulent flow. The gas diffused in the space is uniformly flown into each through-hole of the next heat storage material, and the heat storage material is uniformly heated (cooled) as described above. Accordingly, since there is no temperature difference between the central portion and the peripheral portion of the heat storage body, efficient heat exchange can be performed, and the cooling air for cooling the radiant tube is separated from the outside of the heat storage body and the radiant. It is supplied to the space between the tubes and supplied and exhausted without passing through the heat storage body. Therefore, the cooling air is not preheated by the heat accumulator, and the time conventionally required for cooling in the furnace can be shortened from 1 hour to 30 minutes, for example, and the production efficiency can be improved.
[0031]
In addition, when the temperature of the furnace is increased again after the cooling of the furnace, the temperature of the heat storage body is not so much lowered, so that the combustion air can be preheated from the initial stage of the burner ignition and energy saving can be achieved. Play.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a regenerative radiant tube burner and its piping system according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a plate-shaped heat storage material.
FIG. 3 is a plan view of a spacer.
4 is an enlarged partial sectional view of FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a rotary valve.
FIG. 6 is a graph showing a relationship between a rotary valve opening / closing cycle and a furnace pressure.
FIG. 7 is a view showing a conventional heat storage type radiant tube burner.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Radiant tube, 11a, 11b ... Fuel supply pipe, 12a, 12b ... Inner cylinder, 13a, 13b ... Outer cylinder, 14a, 14b ... Heat storage body, 15 ... Plate-shaped heat storage material, 16 ... Through-hole, 17 ... Spacer, 22a, 22b ... opening, 23a, 23b ... partition plate, 24a, 24b ... combustion air supply / exhaust port, 25a, 25b ... cooling air supply / exhaust port, A ... space, _Br ... heat storage radiant tube burner, B _ra , B _rb ... burner body, F ₁ ... exhaust gas suction fan, F ₂ ... combustion air blower, V _1a , V _1b ... fuel cutoff valve, V _2a , V _2b ... exhaust gas cutoff valve, V _3a , V _3b ... Combustion air shut-off valve, V _4a , V _4b ... Cooling air shut-off valve, V _5a , V _5b ... Cooling air shut-off valve, V ₆ ... Exhaust gas shut-off valve, V ₇ ... Adjusting valve, V ₈ ... Rotary valve, a ... exhaust gas junction, T ... furnace.

Claims

A burner body is provided in both ends of the radiant tube, and a plurality of ring-shaped heat storage materials having a large number of through holes are maintained at a predetermined space on the outer periphery of the burner body, and the through-holes of adjacent ring-shaped heat storage materials are the same A heat storage body laminated and integrated so as not to be on the line is disposed so as to have a predetermined space with the inner surface of the radiant tube, and a space between the heat storage body and the inner surface of the radiant tube is partitioned by a partition member in the longitudinal direction of the radiant tube A regenerative radiant tube burner characterized in that a combustion air supply / exhaust gas exhaust port is provided on the radiant tube end side of the space partitioned by the partition member, and a cooling air supply port is provided on the other side.