JP5568938B2 - 工業炉の放熱回収装置 - Google Patents

Description

本発明は工業炉の放熱回収装置に関する。

燃焼炉、ガス化炉、改質炉等の工業炉においては、内部温度が１０００℃に近い温度或いはそれよりも高い温度に保持されるものがあり、このような高温の炉においては、通常、炉壁内面に耐火物層を設けることによって、炉壁を保護すると共に、高温の熱が大気に放熱されるのを防止するようにしている。

上記したような工業炉は、周囲が大気温度に保持されている場合が多く、そのために、炉壁を断熱して放熱を防止することにより熱効率を高めることが従来より行われており、例えば複数層の耐火物層を形成する等によって断熱を図るようにしたものが実施されている。

従来、鉄鍋炉等において耐火物層を複数層としたものが特許文献１に示されている。

特開２００７−１０１０６４号公報

しかしながら、前述の如く、高温を保持する工業炉において、炉内面に複数層の耐火物層を設けることで放熱を防止するようにしたものにおいては、耐火物層を形成することが非常に大変でコストが増大するという問題があると共に、耐火物層の層厚が厚くなることにより炉内の必要空間を確保するためには工業炉が大型化するという問題を有していた。

本発明は、斯かる実情に鑑みてなしたもので、工業炉に容易に設置することができて工業炉からの放熱により加熱用ガス流体を加熱することにより加熱されたガス流体を有効に利用でき、炉壁の層厚を小さくしても熱の損失を抑えることができるようにした工業炉の放熱回収装置を提供しようとするものである。

本発明は、工業炉の炉壁の一部を間隔を隔てて覆うように組み付けられ且つ加熱用ガス流体の入口配管と加熱されたガス流体の出口配管を備えたカバー本体と、炉壁の他部を間隔を隔てて覆うように前記カバー本体に組み付けられる蓋体とを備え、
前記カバー本体は、工業炉の一端及び他端と長手方向の両側を包囲して幅方向が開放された枠形状を有し、且つ、カバー本体は分割線により複数に分割されており、
前記工業炉にカバー本体を取り付け、該カバー本体の幅方向両側に前記蓋体を組み付けることにより工業炉の全周を包囲することを特徴とする工業炉の放熱回収装置、に係るものである。

又、上記工業炉の放熱回収装置において、前記工業炉は酸化ガス供給配管とガス化ガス入口配管と改質ガス出口配管とを有する改質炉であり、前記カバー本体は前記酸化ガス供給配管とガス化ガス入口配管と改質ガス出口配管が貫通する貫通口を有することは好ましい。

本発明の工業炉の放熱回収装置によれば、加熱用ガス流体の入口配管と加熱されたガス流体の出口配管を備えて炉壁の一部を覆うように組み付けられるカバー本体と、炉壁の他部を覆うようにカバー本体に組み付けられる蓋体とからなる放熱回収装置を設けたので、放熱回収装置は工業炉に容易に設置することができ、しかも、加熱用ガス流体の入口配管から供給した加熱用ガス流体を工業炉からの放熱により加熱し、得られた加熱後のガス流体を有効利用することで、炉壁からの放熱が有効利用され、よって、工業炉の炉壁の層厚を小さくして建設コストを低減できると共に工業炉を小型化できるという優れた効果を奏し得る。

本発明を実施する工業炉の放熱回収装置の形態の一例を示す斜正面図である。 図１をＩＩ−ＩＩ方向から見た切断平面図である。 カバー本体における配管貫通部の説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。

図１〜図３は発明を工業炉である改質炉に適用した場合の一実施例であり、改質炉１は、図１に示すように炉壁によって上下に細長い筒形を有しており、改質炉１の上端には酸素又は空気からなる酸化ガス２を供給する酸化ガス供給配管３が設けてあり、更に、改質炉１の上端近傍の一側面（図１の左側面）には図示しないガス化炉からのガス化ガス４を導入するガス化ガス入口配管５が設けてあり、ガス化ガス４の一部を前記酸化ガス２によって燃焼させることにより高温（例えば１３００℃）を保持して、ガス化ガス４の改質を行うようになっている。又、改質炉１の下端近傍の他側面（図１の右側面）には改質によって生成した改質ガス６を導出する改質ガス出口配管７が設けられている。

図１、図２中、９は本発明の放熱回収装置８を構成するカバー本体であり、該カバー本体９は、所要幅の略矩形のリング状を有して前記改質炉１を長手方向に所要の間隔を隔てて包囲するよう形成されており、カバー本体９の上端近傍の他側面（図１の右側面）には加熱用空気１０（加熱用ガス流体）を導入する加熱用空気の入口配管１１（加熱用ガス流体の入口配管）が設けてあり、又、前記カバー本体９の下端近傍の一側面（図１の左側面）には加熱された空気１２（加熱されたガス流体）を導出する出口配管１３が設けられている。又、カバー本体９には、前記改質炉１に備えた前記酸化ガス供給配管３、ガス化ガス入口配管５及び改質ガス出口配管７が貫通する貫通口１４が設けられている。従って、改質炉１に組み付けるようにした前記カバー本体９の加熱用空気の入口配管１１及び加熱された空気の出口配管１３と、前記改質炉１のガス化ガス入口配管５及び改質ガス出口配管７とは、１つの面内に配置されるようになっている。

一方、前記カバー本体９における前記酸化ガス供給配管３、ガス化ガス入口配管５及び改質ガス出口配管７が貫通する貫通口１４の部分は、図３に示すように、カバー本体９が分割線１５によって分割されており、該分割線１５の部分を溶接或いはボルト継手等にて接続することによりカバー本体９は改質炉１に組み付けられるようになっている。尚、大型の改質炉１の場合には、前記カバー本体９は分割線１５以外の部分においても分割するようにしてもよい。

前記カバー本体９には、改質炉１の炉壁を貫通して設けられる温度計１６、サンプリング管１７或いは覗き窓１８等の計装器が貫通するようにした計装器取付口１９が形成されている。

又、図１、図２中、２０，２１は本発明の放熱回収装置８を構成する蓋体であり、該蓋体２０，２１は、前記カバー本体９の幅方向両側にボルト継手２２等によって着脱可能に組み付けることにより、前記カバー本体９によって包囲された改質炉１の他部を所要の間隔を隔てて包囲するようになっており、前記カバー本体９と蓋体２０，２１とからなる放熱回収装置８によって、改質炉１の全周が包囲されるようになっている。

上記した如く改質炉１の外周を熱回収装置８で包囲した場合に、改質炉１と熱回収装置８との間の空気の対流伝熱によって前記カバー本体９及び蓋体２０，２１の温度が上昇し、該カバー本体９及び蓋体２０，２１の外表面から自然対流によって外部放熱される問題がある。

この問題を防止するために、前記カバー本体９及び蓋体２０，２１の外表面には、図２に示すように薄い保温層２３を設け、これによって外部放熱を最小限に抑えるようにしている。保温層２３の熱伝達率は温度が低いほど小さいため、温度が低いカバー本体９及び蓋体２０，２１の外表面に保温層２３を設けたことにより放熱抑止効果を高めることができる。温度が低い部分に設ける断熱層としては安価なものを使用することができ、例えばグラスウール、ロックウール等の鉱物繊維系断熱材、ポリスチレン、ポリエチレン、硬質ウレタンフォーム等の発泡樹脂系断熱材などを用いることができる。

図１、図２では、カバー本体９の両側に蓋体２０，２１を組み付けるようにした場合について例示したが、カバー本体９によって改質炉１の大半を包囲して、残りの部分を１つ蓋体によって包囲するようにしてもよい。

次に、上記実施例の作動を説明する。

図１に示す貫通口１４の部分が前記酸化ガス供給配管３、ガス化ガス入口配管５及び改質ガス出口配管７に対応するようにカバー本体９の構成部材を配置して、分割線１５において溶接或いはボルト継手等で接続することによりカバー本体９を改質炉１に組み付ける。このとき、カバー本体９の計装器取付口１９に、改質炉１に備えられた温度計１６、サンプリング管１７或いは覗き窓１８等の計装器を貫通させて配置する。

続いて、図１、図２に示す蓋体２０，２１をボルト継手２２等によってカバー本体９に組み付けることにより、放熱回収装置８を構成する。

上記したように放熱回収装置８を備えた改質炉１において、上端のガス化ガス入口配管５からガス化ガス４を導入すると共に、酸化ガス供給配管３から酸化ガス２を供給して、ガス化ガス４の一部を前記酸化ガス２により燃焼させて高温（例えば１３００℃）を保持することにより、ガス化ガス４の改質を行う。改質によって生成された改質ガス６は、改質炉１下端の改質ガス出口配管７から導出される。

このとき、カバー本体９の上部に設けた加熱用空気の入口配管１１から放熱回収装置８内に加熱用空気１０を供給すると、加熱用空気１０は改質炉１の表面に沿って流れる間に改質炉１からの放熱を奪うことにより自身は加熱され、加熱された空気１２となってカバー本体９の下部に設けた出口配管１３から導出される。

従って、出口配管１３から導出される加熱された空気１２は、図示しないガス化炉等の燃焼空気として有効に利用することができる。

上記した放熱回収装置８はカバー本体９に対して蓋体２０，２１が着脱可能に備えられているので、蓋体２０，２１を取り外すことによって改質炉１のメンテナンスを容易に行うことができる。

上記したように、放熱回収装置８は改質炉１に容易に組み立てて設置することができ、しかも、加熱用空気の入口配管１１から導入した加熱用空気１０は改質炉１の炉壁からの放熱により加熱され、出口配管１３から加熱された空気１２となって取り出されるので燃焼空気として有効利用することができ、よって、炉壁からの放熱による熱的損失は防止され、炉壁を構成する耐火物層等の層厚を小さくすることができて建設コストを低減することができると共に、改質炉１を小型化することができる。

尚、本発明の工業炉の放熱回収装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、改質炉以外の燃焼炉、ガス化炉等の種々の工業炉に適用できること、又、上述の実施例では改質炉の放熱で加熱用空気を加熱する場合について説明したが、空気以外のガス流体の加熱にも適用できること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ること、等は勿論である。

１ 改質炉（工業炉）
３ 酸化ガス供給配管
５ ガス化ガス入口配管
７ 改質ガス出口配管
８ 放熱回収装置
９ カバー本体
１１ 加熱用空気の入口配管（加熱用ガス流体の入口配管）
１３ 加熱された空気の出口配管（加熱されたガス流体の出口配管）
１４ 貫通口
１６ 温度計（計装器）
１７ サンプリング管（計装器）
１８ 覗き窓（計装器）
１９ 計装器取付口
２０，２１ 蓋体

Claims (2)

1. 工業炉の炉壁の一部を間隔を隔てて覆うように組み付けられ且つ加熱用ガス流体の入口配管と加熱されたガス流体の出口配管を備えたカバー本体と、炉壁の他部を間隔を隔てて覆うように前記カバー本体に組み付けられる蓋体とを備え、
   前記カバー本体は、工業炉の一端及び他端と長手方向の両側を包囲して幅方向が開放された枠形状を有し、且つ、カバー本体は分割線により複数に分割されており、
   前記工業炉にカバー本体を取り付け、該カバー本体の幅方向両側に前記蓋体を組み付けることにより工業炉の全周を包囲することを特徴とする工業炉の放熱回収装置。
2. 前記工業炉は酸化ガス供給配管とガス化ガス入口配管と改質ガス出口配管とを有する改質炉であり、前記カバー本体は前記酸化ガス供給配管とガス化ガス入口配管と改質ガス出口配管が貫通する貫通口を有することを特徴とする請求項１に記載の工業炉の放熱回収装置。

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