JP6009706B1 - Combustion furnace - Google Patents
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Abstract
【課題】燃焼炉において、外部への熱放散を不均一にすることにより、燃焼を改善し省エネルギーを図る。【解決手段】燃焼の現象は複雑多岐に渡り燃焼の様子の観察が難しいため、燃焼改善の試みはバーナの改善等に限定されていた。そこで、燃焼炉の外部への熱の放散を部位により不均一とすることにより、燃焼炉の内壁の温度をも不均一にし、炉内部に温度勾配を生ぜしめ、これに伴う燃料と空気の新たな流れを生むことで、燃料と空気の混合を加速することによって、燃焼改善による省エネルギーを図った燃焼炉を提供するものである。具体的には、本願に係る燃焼炉は、外側面に、高断熱領域及び低断熱領域が設けられていることを特徴とする。【選択図】図４In a combustion furnace, non-uniform heat dissipation to the outside improves combustion and saves energy. SOLUTION: Combustion phenomena are complicated and diverse, and it is difficult to observe the state of combustion. Therefore, attempts to improve combustion have been limited to burner improvement. Therefore, by making the heat dissipation to the outside of the combustion furnace non-uniform depending on the site, the temperature of the inner wall of the combustion furnace is also made non-uniform, and a temperature gradient is created inside the furnace, resulting in a new fuel and air. The present invention provides a combustion furnace that saves energy by improving combustion by accelerating mixing of fuel and air. Specifically, the combustion furnace according to the present application is characterized in that a high heat insulation region and a low heat insulation region are provided on the outer surface. [Selection] Figure 4
Description
本発明は、燃焼炉において、外部への熱放散を不均一にすることにより、燃焼を改善し省エネルギーを図るものである。 The present invention is intended to improve combustion and save energy by making heat dissipation to the outside uneven in a combustion furnace.
燃焼を伴う炉、具体的にはボイラ、高炉、転炉、燃焼炉、熱風発生炉、焼成炉、乾燥炉などについては、その燃焼効率の改善は常に必要とされている。
その方法としては、大きくは炉の内部を改善する方法と、外部を改善する方法との２通りが考えられる。
炉の内部を改善する方法としては、たとえば、バーナ等の改善によって燃料と空気との混合促進による燃焼改善が挙げられる。この方法の一環として、出願人は特許文献１〜３に開示の技術を提案している。
For furnaces with combustion, specifically boilers, blast furnaces, converters, combustion furnaces, hot air generating furnaces, firing furnaces, drying furnaces, etc., improvement in combustion efficiency is always required.
As the method, there are roughly two methods: a method for improving the inside of the furnace and a method for improving the outside.
As a method for improving the interior of the furnace, for example, improvement of combustion by promoting mixing of fuel and air by improving a burner or the like can be mentioned. As part of this method, the applicant has proposed the techniques disclosed in Patent Documents 1 to 3.
また、炉の外部を改善する方法としては、たとえば、断熱材の施工などによる燃費の改善が挙げられる。
しかし、既設の炉の燃焼改善は火炎自体の種々の物性値の測定が外部からは難しいこと、また、燃焼に関与する要因の複雑さ、さらに、いかなる炉にいかなる火炎が効率的であるかも不明な点が多く、燃焼の改善の方向性を決定するのは容易ではない。
Moreover, as a method for improving the outside of the furnace, for example, improvement of fuel consumption by construction of a heat insulating material can be mentioned.
However, it is not clear from the outside that it is difficult to measure various physical properties of the flame itself, and the complexity of the factors involved in combustion, and what kind of flame is efficient in which furnace, is unknown in improving the combustion of existing furnaces Therefore, it is not easy to determine the direction of improvement in combustion.
また、燃焼炉のうち、外部構造物を水で冷却する水冷壁構造のボイラでは、断熱性能の高い断熱材を外部へ一様に施工して、外部への熱放散を一様に減少させることが主流になっている。そして、その他の燃焼炉では、炉壁外部の構造材である鉄皮が外部空気により腐食されることを防ぐため、耐久性を考慮して腐食防止塗料（一般に「シルバー」と称される。）のみを塗布し、特に断熱材は施工していないのが現状である。 In addition, in a water-cooled wall boiler that cools external structures with water among combustion furnaces, heat insulation with high heat insulation performance should be uniformly applied to the outside to uniformly reduce heat dissipation to the outside. Has become mainstream. In other combustion furnaces, a corrosion-preventing paint (generally referred to as “silver”) is used in consideration of durability in order to prevent the iron skin, which is a structural material outside the furnace wall, from being corroded by external air. The present condition is that only the heat insulating material is not applied.
一般的な円筒形の燃焼炉においては鏡の位置にバーナが設けられ軸方向（長手方向）に燃料と空気が投入される。この燃料と空気の流れは、原則的に軸方向（長手方向）である。この流れ方向に沿って燃料と空気は混合され燃焼が進む。また、一部のバーナでは空気の投入方向を軸方向から傾けて意図的に円周方向の流れを作り、空気と燃料の混合を促進している。従来、このように燃焼炉の内部においては、燃料と空気の混合を促進させることにより燃焼の促進を図っている。しかしながら、一旦、燃焼炉の目的に応じた負荷が決まると必要な燃料量とそれに相当する必要な空気量も決まり、軸方向及び円周方向の流れの速さは決まってしまい、燃料と空気の混合は一定となり、それ以上の混合効果は期待できないという課題がある。 In a general cylindrical combustion furnace, a burner is provided at a mirror position, and fuel and air are introduced in the axial direction (longitudinal direction). This flow of fuel and air is in principle axial (longitudinal). Fuel and air are mixed and combustion proceeds along this flow direction. Some burners intentionally create a circumferential flow by inclining the air input direction from the axial direction to promote mixing of air and fuel. Conventionally, in the combustion furnace as described above, combustion is promoted by promoting mixing of fuel and air. However, once the load corresponding to the purpose of the combustion furnace is determined, the required amount of fuel and the corresponding required amount of air are also determined, the speed of axial and circumferential flow is determined, and the fuel and air flow There is a problem that mixing is constant and no further mixing effect can be expected.
（１）第１の発明
本発明は、上記の課題を解決すべく、燃焼炉の外部への熱の放散を部位により不均一とすることにより、燃焼炉の内壁の温度をも不均一にし、炉内部に温度勾配を生ぜしめ、これに伴う燃料と空気の新たな流れを生むことで、燃料と空気の混合を加速することによって、燃焼改善による省エネルギーを図った燃焼炉を提供するものである。
具体的には、本願のうち第１の発明に係る燃焼炉は、外側面に、高断熱領域及び低断熱領域が設けられていることを特徴とする。
ここで、「外側面」とは燃焼炉の長手方向（すなわち、火炎の噴出方向）に沿った面をいう。たとえば、円筒形の燃焼炉の場合は、円筒の側面をいい、円筒における円形の底面（いわゆる「鏡」と称される面）は外側面には該当しない。
(1) 1st invention This invention makes the temperature of the inner wall of a combustion furnace non-uniform | heterogenous by making the heat dissipation to the exterior of a combustion furnace non-uniform | heterogenous in order to solve said subject, It provides a combustion furnace that saves energy by improving combustion by creating a temperature gradient inside the furnace and creating a new flow of fuel and air, thereby accelerating the mixing of fuel and air. .
Specifically, the combustion furnace according to the first invention of the present application is characterized in that a high heat insulation region and a low heat insulation region are provided on the outer surface.
Here, the “outer surface” refers to a surface along the longitudinal direction of the combustion furnace (that is, the flame ejection direction). For example, in the case of a cylindrical combustion furnace, it refers to the side surface of the cylinder, and the circular bottom surface (a surface called a “mirror”) in the cylinder does not correspond to the outer surface.
また、「高断熱領域」及び「低断熱領域」については、外側面において断熱性に差が設けられることで、比較的断熱性の高い領域（高断熱領域）と、それよりも断熱性の低い領域（低断熱領域）とが併存していればよい。
具体的には炉壁の外部、円筒形の炉では胴の部分の一部に断熱材又は放熱材を施工し、外部への熱放散を不均一にした燃焼炉とし、これにより、炉壁内部の温度分布に変化を生ぜしめ空気と燃料の混合を促進することによる燃焼改善を図り消費燃料を削減する。
なお、本第１の発明においては、外側面に高断熱領域及び低断熱領域が設けられていることが必須要件なのであって、鏡又はフランジの一部に断熱材又は放熱材を施工して高断熱領域及び低断熱領域を設けても、あるいは設けなくても、いずれでも差し支えない。
Moreover, about "high heat insulation area | region" and "low heat insulation area | region", by providing a difference in heat insulation in an outer surface, it is a region with comparatively high heat insulation (high heat insulation region), and heat insulation property lower than it. It suffices if the region (low heat insulation region) coexists.
Specifically, in the case of a cylindrical furnace, in the case of a cylindrical furnace, a heat insulating material or a heat radiating material is applied to a part of the body portion to make the heat dissipation to the outside nonuniform, thereby making the inside of the furnace wall This will change the temperature distribution of the fuel and improve the combustion by promoting the mixing of air and fuel to reduce fuel consumption.
In the first aspect of the invention, it is essential that a high heat insulating region and a low heat insulating region are provided on the outer surface, and a high heat insulating material or heat dissipating material is applied to a part of the mirror or the flange. It does not matter whether or not the heat insulation region and the low heat insulation region are provided.
（２）第２の発明
また、本願のうち第２の発明は、前記第１の発明の特徴に加え、前記高断熱領域は前記外側面の面積の２５％以上かつ７５％以下を占めることを特徴とする。本願発明は、外部への熱放散をあえて不均一にし、炉壁内部の温度分布に変化を生ぜしめ空気と燃料の混合を促進することを目的としているため、高断熱領域の割合が多すぎても少なすぎても所望の効果は得られない。よって、その割合は上述の通り２５％以上かつ７５％以下が適切である。
(2) Second invention In addition to the features of the first invention, in the second invention of the present application, the highly heat-insulating region occupies 25% or more and 75% or less of the area of the outer surface. Features. The invention of the present application is intended to intentionally make the heat dissipation to the outside non-uniform, change the temperature distribution inside the furnace wall, and promote the mixing of air and fuel. If the amount is too small, the desired effect cannot be obtained. Therefore, the ratio is appropriately 25% or more and 75% or less as described above.
（３）第３の発明
さらに、本願のうち第３の発明は、前記第１又は第２の発明の特徴に加え、前記高断熱領域には断熱材層が形成されているとともに、前記低断熱領域には該断熱材層は形成されていないことを特徴とする。すなわち、燃焼炉の外側面において一部に断熱材層を設けており、これが高断熱領域である。一方、断熱材層が設けられない部分、すなわち、燃焼炉の外側面が露出している部分が低断熱領域である。
(3) Third invention Furthermore, in addition to the features of the first or second invention, a third invention of the present application is characterized in that a heat insulating material layer is formed in the high heat insulation region and the low heat insulation is provided. In the region, the heat insulating material layer is not formed. That is, a heat insulating material layer is provided in part on the outer surface of the combustion furnace, which is a high heat insulating region. On the other hand, the portion where the heat insulating material layer is not provided, that is, the portion where the outer surface of the combustion furnace is exposed is the low heat insulating region.
（４）第４の発明
また、本願のうち第４の発明は、前記第３の発明の特徴に加え、前記断熱材層と前記外側面との間に反射材層が設けられていることを特徴とする。すなわち、断熱材層により外部へ放出される熱を少なくする断熱効果に加え、外部へ放出されようとする熱を反射材層により燃焼炉内部に戻す効果も発揮されることとなる。
(4) Fourth invention In addition to the features of the third invention, the fourth invention of the present application is that a reflective material layer is provided between the heat insulating material layer and the outer surface. Features. That is, in addition to the heat insulating effect of reducing the heat released to the outside by the heat insulating material layer, the effect of returning the heat to be released to the outside to the inside of the combustion furnace by the reflecting material layer is also exhibited.
（５）第５の発明
さらに、本願のうち第５の発明は、前記第１又は第２の発明の特徴に加え、前記外側面に断熱材層が形成され、前記高断熱領域には該断熱材層と前記外側面との間に反射材層が位置しているとともに、前記低断熱領域には該反射材層は設けられていないことを特徴とする。本発明においては、燃焼炉の外側面のほぼ全面に断熱材層が形成されているような場合に、その一部においてその断熱材層と外側面との間に反射材層を挿入する等して位置させることとしている。これにより、断熱材層が発揮する断熱効果が、反射材層により増強されることとなる。すなわち、断熱材層のみ形成されている部分が低断熱領域であり、さらに反射材層が位置している部分が高断熱領域ということになる。
(5) Fifth Invention Furthermore, in addition to the features of the first or second invention, a fifth invention of the present application has a heat insulating material layer formed on the outer surface, and the heat insulation region has the heat insulation. A reflective material layer is located between the material layer and the outer surface, and the reflective material layer is not provided in the low heat insulating region. In the present invention, when a heat insulating material layer is formed on almost the entire outer surface of the combustion furnace, a reflective material layer is inserted between the heat insulating material layer and the outer surface in a part of the heat insulating material layer. To be positioned. Thereby, the heat insulation effect which a heat insulating material layer exhibits will be strengthened with a reflector layer. That is, the portion where only the heat insulating material layer is formed is the low heat insulating region, and the portion where the reflective material layer is located is the high heat insulating region.
（６）第６及び第７の発明
また、前記第４及び第５の発明においては、反射材層の材質については特段の限定はないが、第６の発明のように、前記反射材層は、輻射率が０．１から０．５の金属片であることが望ましい。とりわけ、第７の発明のように、前記反射材層はアルミ板又はアルミ箔で形成されていることが望ましい。これは、反射材としての入手容易性及び施工容易性に鑑みてのことである。
(6) Sixth and seventh inventions In the fourth and fifth inventions, there is no particular limitation on the material of the reflector layer, but as in the sixth invention, the reflector layer is It is desirable that the emissivity is a metal piece of 0.1 to 0.5. In particular, as in the seventh invention, it is desirable that the reflector layer is formed of an aluminum plate or an aluminum foil. This is in view of the availability as a reflector and the ease of construction.
（７）第８の発明
なお、前記第３、第４、第５、第６及び第７の発明においては、断熱材層の材質については特段の限定はないが、第８の発明のように、前記断熱材層はグラスウールで形成されていることが望ましい。これは、断熱材としての入手容易性及び施工容易性に鑑みてのことである。
(7) Eighth Invention In the third, fourth, fifth, sixth and seventh inventions, the material of the heat insulating material layer is not particularly limited, but as in the eighth invention. The heat insulating material layer is preferably made of glass wool. This is in view of availability and construction ease as a heat insulating material.
（８）その他
燃焼炉の外側面には通常、金属の腐食防止を目的として腐食防止塗料が塗布されている。そして、前記低断熱領域における前記外側面には腐食防止塗料が塗布されているとともに、前記高断熱領域における前記外側面には該腐食防止塗料が塗布されていないこととしてもよい。
ここで、「前記高断熱領域における前記外側面には該腐食防止塗料が塗布されていないこと」とは、以下の２通りの意味を有する。
(8) Others A corrosion preventing paint is usually applied to the outer surface of the combustion furnace for the purpose of preventing metal corrosion. The corrosion prevention paint may be applied to the outer surface in the low heat insulation region, and the corrosion prevention paint may not be applied to the outer surface in the high heat insulation region.
Here, “the corrosion preventive coating is not applied to the outer side surface in the high heat insulation region” has the following two meanings.
第１に、燃焼炉外側面に腐食防止塗料が塗布されている箇所とされていない箇所とがある場合、塗布されていない箇所に断熱材層を形成することで、高断熱領域を設けることとしてもよい。
第２に、しかしながら、燃焼炉の外側面のほぼ全面にあらかじめ腐食防止塗料が塗布されていることが多い。そのような場合にはその塗布されている腐食防止塗料の一部を剥離して、その上に断熱材層を形成して高断熱領域を設けることとする。
First, when there is a place where the corrosion prevention paint is applied on the outer surface of the combustion furnace and a place where it is not applied, by forming a heat insulating material layer in a place where it is not applied, providing a high heat insulation region Also good.
Secondly, however, the anticorrosion paint is often applied in advance to almost the entire outer surface of the combustion furnace. In such a case, a part of the applied anticorrosion paint is peeled off and a heat insulating material layer is formed thereon to provide a high heat insulating region.
なお、前記高断熱領域における前記外側面には断熱塗料が塗布されていることが望ましい。すなわち、高断熱領域において腐食防止塗料が塗布されていない外側面に断熱塗料を塗布することで、高断熱領域の断熱効果がより向上することが期待できる。 In addition, it is desirable that a heat insulating paint is applied to the outer surface in the high heat insulating region. That is, it can be expected that the heat insulation effect in the high heat insulation region is further improved by applying the heat insulation paint to the outer surface where the corrosion prevention paint is not applied in the high heat insulation region.
（１）第１の発明の効果
本発明は上記のとおり構成されているので、以下に記す効果を奏する。
上記第１の発明の構成によれば、燃焼炉の外側面に高断熱領域及び低断熱領域が設けられているので、低断熱領域からの熱放散は高断熱領域からよりも多くなる。これにより、燃焼炉の外部への熱の放散を部位により不均一とすることにより、燃焼炉の内壁の温度をも不均一にすることができる。そしてそれによって、炉内部に温度勾配を生ぜしめ、これに伴う燃料と空気の新たな流れを生むことで、燃料と空気の混合が加速され、結果としてもたらされる燃焼改善によって省エネルギー効果が発揮されることとなる。
(1) Effect of 1st invention Since this invention is comprised as mentioned above, there exists an effect described below.
According to the configuration of the first aspect of the invention, since the high heat insulation region and the low heat insulation region are provided on the outer surface of the combustion furnace, the heat dissipation from the low heat insulation region is greater than that from the high heat insulation region. Thereby, the temperature of the inner wall of a combustion furnace can also be made non-uniform | heterogenous by making the heat dissipation to the exterior of a combustion furnace non-uniform | heterogenous by a site | part. And it creates a temperature gradient inside the furnace and creates a new flow of fuel and air that accompanies this, thereby accelerating the mixing of fuel and air and resulting energy savings due to improved combustion. It will be.
（２）第２の発明の効果
上記第２の発明の構成によれば、上記第１の発明の効果に加え、燃焼炉の外側面における高断熱領域の割合を適正なものにすることによって、燃焼炉の外部への熱の放散を部位により不均一とすることを確実なものとすることが可能となる。
（３）第３の発明の効果
上記第３の発明の構成によれば、上記第１又は第２の発明の効果に加え、必要な部位に断熱材層を施工することで高断熱領域を形成することが可能となる。
(2) Effect of the second invention According to the configuration of the second invention, in addition to the effect of the first invention, by making the ratio of the high heat insulation region on the outer surface of the combustion furnace appropriate, It becomes possible to ensure that the heat dissipation to the outside of the combustion furnace is non-uniform depending on the part.
(3) Effects of the third invention According to the configuration of the third invention, in addition to the effects of the first or second invention, a high heat insulation region is formed by constructing a heat insulating material layer in a necessary part. It becomes possible to do.
（４）第４の発明の効果
上記第４の発明の構成によれば、上記第３の発明の効果に加え、高断熱領域の断熱性能をさらに高めることが可能となる。
（５）第５の発明の効果
上記第５の発明の構成によれば、上記第１又は第２の発明の効果に加え、既設の断熱材層を利用して必要な位置に反射材層を施工することで高断熱領域を形成することが可能となる。
(4) Effect of 4th invention According to the structure of the said 4th invention, in addition to the effect of the said 3rd invention, it becomes possible to further improve the heat insulation performance of a high heat insulation area | region.
(5) Effect of 5th invention According to the structure of the said 5th invention, in addition to the effect of the said 1st or 2nd invention, a reflector layer is used for a required position using the existing heat insulating material layer. By constructing, it becomes possible to form a highly insulated region.
以上の結果として、各種の燃焼炉における燃費の改善、すなわち、目的とする生産量（たとえば、ボイラでは蒸気量、乾燥炉では製品の量等）に必要な燃料量を削減することが可能となる。 As a result of the above, it becomes possible to improve the fuel consumption in various combustion furnaces, that is, to reduce the amount of fuel required for the target production amount (for example, the amount of steam in a boiler, the amount of product in a drying furnace, etc.). .
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る燃焼炉の側面図を模式的に示したものである。本実施の形態に係る燃焼炉10は円筒形状を呈しており、その一方の鏡16にバーナ11が設けられ、もう一方の鏡16に排気ダクト12が設けられている。そして、燃焼炉10の長手方向に沿った面である外側面13の一部には高断熱領域14が設けられており、それ以外の部位は低断熱領域15となっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic side view of a combustion furnace according to an embodiment of the present invention. The combustion furnace 10 according to the present embodiment has a cylindrical shape, and a burner 11 is provided on one mirror 16 and an exhaust duct 12 is provided on the other mirror 16. A high heat insulation region 14 is provided in a part of the outer surface 13 that is a surface along the longitudinal direction of the combustion furnace 10, and the other portions are low heat insulation regions 15.
この図１における高断熱領域14及び低断熱領域15について図２にて例示する。図２は、図１のＡ−Ａ断面を示すものである。燃焼炉10の側面を形成する鋼鉄製の炉壁17の外側面13には、腐食防止塗料18（シルバー）が全面に塗布されている。そして、外側面13の一部に、腐食防止塗料18の上から、グラスウールが断熱材層20として施工されている。この断熱材層20の施工されている部分が高断熱領域14となり、そして、断熱材層20が施工されていない部分が低断熱領域15である。本実施形態では高断熱領域14が外側面13のおよそ50％を占めることとなっている。なお、腐食防止塗料18は非常に薄い塗膜であり断熱性にはほとんど影響を及ぼさないため、図３の別の例に示すように、高断熱領域14とする部分でこの腐食防止塗料18を剥離してから断熱材層20を施工することとしてもよい。 The high heat insulation region 14 and the low heat insulation region 15 in FIG. 1 are illustrated in FIG. FIG. 2 shows an AA cross section of FIG. A corrosion prevention paint 18 (silver) is applied to the entire outer surface 13 of the steel furnace wall 17 that forms the side surface of the combustion furnace 10. Then, glass wool is applied as a heat insulating material layer 20 on a part of the outer surface 13 from above the corrosion preventing paint 18. The portion where the heat insulating material layer 20 is applied becomes the high heat insulating region 14, and the portion where the heat insulating material layer 20 is not applied is the low heat insulating region 15. In the present embodiment, the highly heat-insulating region 14 occupies approximately 50% of the outer surface 13. Since the corrosion prevention paint 18 is a very thin coating film and has almost no influence on the heat insulation, the corrosion prevention paint 18 is applied to the high insulation region 14 as shown in another example of FIG. The heat insulating material layer 20 may be applied after peeling.
また、図４に示す例のように、高断熱領域14において、断熱材層20としてのグラスウールと、反射材層30としてのアルミ層とが一体となった市販品の断熱材を施工することで、断熱性能がさらに向上することとなる。また、この例においても、図５の別の例に示すように、高断熱領域14とする部分でこの腐食防止塗料18を剥離してから断熱材層20及び反射材層30からなる断熱材を施工することとしてもよい。あるいは、図１０の例に示すように、高断熱領域14とする部分でこの腐食防止塗料18を剥離し、この剥離した部分に断熱塗料19を塗布した上で、断熱材層20及び反射材層30からなる断熱材を施工することとしてもよい。 Moreover, as shown in the example shown in FIG. 4, in the high heat insulating region 14, by installing a commercially available heat insulating material in which the glass wool as the heat insulating material layer 20 and the aluminum layer as the reflecting material layer 30 are integrated. As a result, the heat insulation performance is further improved. Also in this example, as shown in another example of FIG. 5, a heat insulating material composed of the heat insulating material layer 20 and the reflective material layer 30 is removed after the corrosion-preventing paint 18 is peeled off at the portion to be the high heat insulating region 14. It may be constructed. Alternatively, as shown in the example of FIG. 10, the corrosion-preventing paint 18 is peeled off at the portion to be the high heat insulating region 14, and the heat insulating paint 19 is applied to the peeled portion, and then the heat insulating material layer 20 and the reflective material layer are applied. It is good also as constructing the heat insulating material which consists of 30.
さらに、図６に示す例においては、あらかじめ外側面13のほぼ全面にグラスウールが断熱材層20として施工されている。そして、高断熱領域14とする部分において、断熱材層20の下層にアルミ板による反射材層30が事後的に挿入される。すなわち、高断熱領域14においては断熱材層20と反射材層30とが設けられていることで、断熱材層20のみの低断熱領域15よりも断熱性がより向上することとなっている。 Further, in the example shown in FIG. 6, glass wool is preliminarily applied as a heat insulating material layer 20 on almost the entire outer surface 13. Then, in the portion to be the high heat insulating region 14, the reflective material layer 30 made of an aluminum plate is inserted afterwards into the lower layer of the heat insulating material layer 20. That is, in the high heat insulation region 14, the heat insulating material layer 20 and the reflective material layer 30 are provided, so that the heat insulating property is further improved as compared with the low heat insulating region 15 having only the heat insulating material layer 20.
上記のいずれの例においても、高断熱領域14は低断熱領域15よりも断熱性の高い領域である。よって、燃料炉10の内部で生じた熱の外部への放散は、低断熱領域15でより多く生ずることとなる。すなわち、燃焼炉10の外側面13においては外部への熱の放散が比較的多い領域（低断熱領域15）と、比較的少ない領域（高断熱領域14）とが併存することになる。換言すると、高断熱領域14における外部への熱放散が、低断熱領域15よりも少なくなる。この結果、全体的な外部への熱放散が不均一になる。 In any of the above examples, the high heat insulation region 14 is a region having higher heat insulation than the low heat insulation region 15. Therefore, more heat is generated outside the fuel furnace 10 to the outside in the low heat insulation region 15. That is, on the outer side surface 13 of the combustion furnace 10, there are a region where the heat dissipation to the outside is relatively large (low heat insulation region 15) and a region where the heat dissipation is relatively small (high heat insulation region 14). In other words, heat dissipation to the outside in the high heat insulation region 14 is less than that in the low heat insulation region 15. As a result, the overall heat dissipation to the outside becomes uneven.
（１）重回帰分析の一例
図７はボイラにおける本発明の省エネルギー効果を、本発明の導入前後を比較して解析した一例である。なお、図８は、図７のうち導入前のデータ（三角）のみをプロットしたものである。また、図９は、図７のうち導入後のデータ（丸）のみをプロットしたものである。
なお、図７で使用したボイラは、ボイラ形式は炉筒煙管型、ボイラ容量は３，０００ｋｇ／ｈ、燃料種別はＡ重油であった。このボイラに、前記図４に示す例のような、市販の断熱材を施工して高断熱領域を設けた。高断熱領域の占める面積は、ボイラの燃焼炉の外側面の５０％とした。
(1) Example of Multiple Regression Analysis FIG. 7 is an example of analyzing the energy saving effect of the present invention in a boiler by comparing before and after the introduction of the present invention. FIG. 8 is a plot of only the data (triangle) before introduction in FIG. FIG. 9 is a plot of only the data after introduction (circle) in FIG.
In addition, the boiler used in FIG. 7 had a boiler type smoke tube type, a boiler capacity of 3,000 kg / h, and a fuel type of A heavy oil. A commercially available heat insulating material, such as the example shown in FIG. 4, was applied to this boiler to provide a high heat insulating region. The area occupied by the high thermal insulation region was 50% of the outer surface of the boiler combustion furnace.
ボイラの燃費は外気温度、湿度、燃料成分のばらつき等制御できない因子も多く含まれるため、少数のデータでは評価が難しく、多くのデータを基にした統計的処理が必要になる。
具体的には重回帰分析の手法を用い、本発明の導入前及び導入後のデータを同一グラフにプロットした。具体的には、横軸（Ｘ軸）に蒸発量（ｔ／日）、縦軸（Ｙ軸）に燃料消費量（リットル／日）を取った。
Since the fuel efficiency of a boiler includes many factors that cannot be controlled, such as outside air temperature, humidity, and variations in fuel components, evaluation with a small number of data is difficult, and statistical processing based on a large amount of data is required.
Specifically, using a method of multiple regression analysis, data before and after the introduction of the present invention were plotted on the same graph. Specifically, the evaporation amount (t / day) was taken on the horizontal axis (X axis), and the fuel consumption (liter / day) was taken on the vertical axis (Y axis).
重回帰分析の手法では、下記の回帰直線を求める作業になる。
Ｙ＝ａＸ＋ｂＺ＋ｃ
ここで、
Ｘ：蒸発量（ｔ／日）
Ｙ：燃料消費量（リットル／日）
Ｚ：本発明の導入前後を変数として扱い、導入前は０、導入後は１
ａ，ｂ，ｃ：定数
それぞれのデータからＸ、Ｚを上記式に代入して求められたＹと実際のデータＹとの差の２乗の総和が最も小さくなるような定数ａ、ｂ及びｃを定める。
In the multiple regression analysis method, the following regression line is obtained.
Y = aX + bZ + c
here,
X: Evaporation amount (t / day)
Y: Fuel consumption (liter / day)
Z: Treated before and after the introduction of the present invention as a variable, 0 before introduction, 1 after introduction
a, b, c: Constants Constants a, b, and c that minimize the sum of the squares of the difference between Y obtained by substituting X and Z from the respective data into the above formula and the actual data Y Determine.
図７の例では、
ａ＝６７．３５８，ｂ＝−３１．６，ｃ＝７８．９７９
が得られ、それにより回帰直線は
Ｙ＝６７．３５８Ｘ−３１．６Ｚ＋７８．９７９
となった。
In the example of FIG.
a = 67.358, b = -31.6, c = 78.979
So that the regression line is Y = 67.358X-31.6Z + 78.979
It became.
すなわち、導入前（Ｚ＝０）では
Ｙ＝６７．３５８Ｘ＋７８．９７９
となり、導入後（Ｚ＝１）は
Ｙ＝６７．３５８Ｘ＋４７．３７９
となった。
That is, before introduction (Z = 0), Y = 67.358X + 78.979
After introduction (Z = 1), Y = 67.358X + 47.379
It became.
このＹ切片の差（７８．８７９−４７．３７９＝３１．６）が燃料節約量に相当する。
これは、同一の蒸発量（ｔ／日）を得るための燃料消費量（リットル／日）が３１．６リットル／日減少することを意味する。
ここで、図８における導入前のプロットの平均燃料消費量は１，３０６．９リットル／日である。この平均燃料消費量に対してこの燃料節約量３１．６リットル／日は２．４２％に相当し、これを平均削減率（あるいは省エネルギー率）と考えることができる。
This difference in Y intercept (78.879-47.379 = 31.6) corresponds to the fuel saving amount.
This means that the fuel consumption (liter / day) for obtaining the same evaporation amount (t / day) is reduced by 31.6 liter / day.
Here, the average fuel consumption of the plot before introduction in FIG. 8 is 1,306.9 liters / day. This fuel saving amount of 31.6 liters / day with respect to this average fuel consumption corresponds to 2.42%, which can be considered as an average reduction rate (or energy saving rate).
なお、上記で求めた回帰直線と実際のデータの当てはまりの良さを示す「補正Ｒ２」（又は「自由度調整済決定係数」）と呼ばれる指標の数値は０．９６０２であった。ここで、この補正Ｒ２は０から１の間の数値を取り、１に近い程、データと回帰直線の当てはまりが良いとされている。
また、データと回帰直線との差の２乗の標準偏差（σ）を求めてデータが２σ以上外れる結果が５％以上ある確率を示す「有意Ｆ値」は７．１０×１０−１７５であった。すなわち、各データが回帰直線から２σ以上外れる結果が５％以上ある確率は無視できる程小さく、データが信頼でき、よって上記の省エネルギー率が統計的に信頼性が高いことを示している。
The numerical value of an index called “correction R 2 ” (or “degree of freedom adjusted determination coefficient”) indicating the goodness of fit between the regression line obtained above and actual data was 0.9602. Here, the correction R 2 takes a value between 0 and 1, the closer to 1, applies the data and a regression line is good.
Also, the “significant F value” indicating the probability that the standard deviation (σ) of the square of the difference between the data and the regression line is 5% or more when the data deviates by 2σ or more is 7.10 × 10 −175. It was. That is, the probability that each data is more than 2% out of the regression line is 5% or more is negligibly small, indicating that the data is reliable, and thus the energy saving rate is statistically reliable.
（２）本発明のボイラへの導入
下記表１は、本発明を前記図７の例以外のボイラに導入して得られた省エネルギー率を纏めたものである。ボイラの容量や燃料の種別、検証データの数を示した。また、上述した補正Ｒ２及び有意Ｆ値も示した。なお、これらのボイラには、前記図４に示す例のような、市販の断熱材を施工して高断熱領域を設けた。高断熱領域の占める面積は、ボイラの燃焼炉の外側面の５０％とした。
(2) Introduction to the boiler of the present invention Table 1 below summarizes the energy saving rates obtained by introducing the present invention to boilers other than the example of FIG. The boiler capacity, fuel type, and the number of verification data are shown. In addition, the correction R 2 and the significant F value described above are also shown. In these boilers, a commercially available heat insulating material as in the example shown in FIG. 4 was applied to provide a high heat insulating region. The area occupied by the high thermal insulation region was 50% of the outer surface of the boiler combustion furnace.
以上の結果、補正Ｒ２は実施例８の１例のみで０．８７９７との値が得られたが、それ以外はすべて０．９１を上回り、極めて当てはまりが良好であった。
さらに有意Ｆ値はいずれの実施例においても５％以上外れる確率は無視できる程小さく、データが信頼でき、前記図７の例と同様に求めた省エネルギー率が統計的に信頼性が高いことを示している。
これらの例では、各例の平均燃料消費量に対する省エネルギー率（表中では「省エネ率」と表記）は最低の実施例２でも２．１５％であり、最高の実施例４では５．６９％であった。
As a result, the correction R 2 are values of 0.8797 in only 1 of Example 8 was obtained, except surpassed all 0.91, was extremely true good.
Further, the significance F value is small enough to ignore the probability of deviating 5% or more in any embodiment, the data is reliable, and the energy saving rate obtained in the same manner as in the example of FIG. 7 is statistically reliable. ing.
In these examples, the energy saving rate (expressed as “energy saving rate” in the table) with respect to the average fuel consumption in each example is 2.15% in the lowest example 2, and 5.69% in the highest example 4. Met.
（３）本発明の燃焼器への導入
下記表２は、本発明を各種の燃焼器に導入して得られた省エネルギー率を纏めたものである。表１と同様に燃焼器の形式や燃料の種別、検証データの数、補正Ｒ２及び有意Ｆ値を示した。なお、これらの燃焼器には、前記図４に示す例のような、市販の断熱材を施工して高断熱領域を設けた。高断熱領域の占める面積は、燃焼器の燃焼炉の外側面の５０％とした。
(3) Introduction of the present invention into a combustor Table 2 below summarizes energy saving rates obtained by introducing the present invention into various combustors. As in Table 1, the combustor type, fuel type, number of verification data, correction R 2 and significant F value are shown. In these combustors, a commercially available heat insulating material as shown in the example shown in FIG. The area occupied by the high heat insulation region was 50% of the outer surface of the combustion furnace of the combustor.
以上の結果、補正Ｒ２は実施例１５及び２０でそれぞれ０．７７８７及び０．７８４１との値が得られ、実施例１２及び１９でそれぞれ０．８８２４及び０．８０４２との値が得られたが、それ以外はすべて０．９２を上回り、極めて当てはまりが良好であった。
さらに有意Ｆ値は、上記で補正Ｒ２が０．９を下回った４例を含め、いずれの実施例においても５％以上外れる確率は無視できる程小さく（なお、表２中の数値「０．００」は、計算結果の表示下限を下回ることを示す。）、データが信頼でき、前記図７の例と同様に求めた省エネルギー率が統計的に信頼性が高いことを示している。
これらの例では、各例の平均燃料消費量に対する省エネルギー率（表中では「省エネ率」と表記）は最低の実施例１１でも２．６９％であり、最高の実施例１５では６．７２％であった。
As a result of the above, the correction R 2 obtained values of 0.7787 and 0.7841 in Examples 15 and 20, respectively, and values of 0.8824 and 0.8042 in Examples 12 and 19, respectively. However, in all other cases, the value exceeded 0.92, which was very good.
Furthermore, the significant F value is small enough to ignore the probability of deviating by 5% or more in any of the examples including the four cases where the correction R 2 is less than 0.9 (the numerical value “0. “00” indicates that the calculation result is below the lower display limit.) The data is reliable, and the energy saving rate obtained in the same manner as in the example of FIG. 7 indicates that the reliability is statistically high.
In these examples, the energy saving rate (expressed as “energy saving rate” in the table) with respect to the average fuel consumption in each example is 2.69% even in the lowest example 11, and 6.72% in the highest example 15. Met.
本発明は、ボイラ、高炉、転炉、燃焼炉、熱風発生炉、焼成炉、乾燥炉など、燃焼を伴う炉に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a furnace that involves combustion, such as a boiler, a blast furnace, a converter, a combustion furnace, a hot air generation furnace, a firing furnace, and a drying furnace.
10 燃焼炉 11 バーナ 12 排気ダクト
13 外側面 14 高断熱領域 15 低断熱領域
16 鏡 17 炉壁 18 腐食防止塗料（シルバー）
19 断熱塗料
20 断熱材層（グラスウール） 30 反射材層（アルミ板）
10 Combustion furnace 11 Burner 12 Exhaust duct
13 External surface 14 High heat insulation area 15 Low heat insulation area
16 Mirror 17 Furnace Wall 18 Corrosion Prevention Paint (Silver)
19 Thermal insulation paint
20 Insulation layer (glass wool) 30 Reflector layer (aluminum plate)
Claims (7)
前記高断熱領域には断熱材層が形成されている一方、前記低断熱領域には該断熱材層は形成されていないとともに、
前記低断熱領域における前記外側面には腐食防止塗料が塗布されている一方、前記高断熱領域における前記外側面には該腐食防止塗料が塗布されていないことを特徴とする燃焼炉。 On the outer surface, a high heat insulation region and a low heat insulation region are provided ,
While the heat insulating material layer is formed in the high heat insulating region, the heat insulating material layer is not formed in the low heat insulating region,
A combustion furnace characterized in that a corrosion preventing paint is applied to the outer side surface in the low heat insulating region, while the corrosion preventing paint is not applied to the outer side surface in the high heat insulating region .
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