JP6652145B2 - ラジアントチューブにおける熱交換装置および熱交換方法、ならびに加熱ユニット - Google Patents
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Description
前記ラジアントチューブの出口部分に挿入され、前記バーナに供給される燃焼空気が導入され、前記燃焼空気を予熱する本体部と、
前記本体部の外面と前記ラジアントチューブの内面との間に形成された排ガス通流路に設けられたフィン部材と、
前記排ガス通流路を通流した排ガスを排出する排ガス排出口と
を有し、
前記排ガスは、前記排ガス通流路を前記フィン部材に接触しながら通流し、前記排ガス排出口から排出されることを特徴とする、ラジアントチューブにおける熱交換装置。
前記ラジアントチューブの出口部分に挿入された熱交換装置の本体部の外面と、前記ラジアントチューブの内面との間に形成された排ガス通流路に、フィン部材を設け、
前記バーナからの排ガスは、前記排ガス通流路を前記フィン部材に接触しながら通流し、排出されることを特徴とする、ラジアントチューブにおける熱交換方法。
前記ラジアントチューブの入口側に設けられ、燃料ガスを燃焼空気により燃焼させるバーナと、
前記ラジアントチューブの出口側に設けられた(1)〜(7)のいずれかに記載の熱交換装置と
を有することを特徴とする加熱ユニット。
<第1の実施形態>
最初に、本発明の第1の実施形態に係る熱交換器について説明する。
図1は、本発明の熱交換装置が適用されるラジアントチューブを用いた加熱ユニットの一例を模式的に示す断面図であり、図2は、図1のラジアントチューブに用いる本発明の第1の実施形態に係る熱交換装置を示す断面図である。
次に、本発明の第2の実施形態に係る熱交換器について説明する。
図6は、本発明の第2の実施形態に係る熱交換装置を示す断面図である。
従来の熱交換装置で、燃焼空気が常温から300〜400℃程度まで予熱されたのに対し、本実施例の熱交換装置では、本体部への供給熱量が増加することにより、従来よりもΔT=20〜30℃程度予熱温度が上昇した。
同一の燃焼空気ファン出力において、ミストが気化することにより燃焼空気量が1〜2%程度増加した。これにより燃焼空気ファンの電力抑制が可能となった。
図7に示すように、従来の熱交換装置において、ラジアントチューブ先端で900℃程度、熱交換装置設置位置で表面温度が620〜700℃程度であったものが、本実施例の熱交換装置では、先端部ではミストが気化し局所的に気化熱を奪うことにより従来よりも最大ΔT=50〜60℃程度ラジアントチューブ表面温度が低下し、同時に熱交換装置設置部ではラジアントチューブへの供給熱量が増加することにより、従来よりも最大ΔT=50〜60℃程度ラジアントチューブ表面温度が上昇した。その結果、ラジアントチューブ全長における表面温度のバラツキを最大ΔT=100℃程度低減することができ、より均一化することができたため、局所的な過加熱による設備劣化の進行を抑止して、従来の1.2倍程度まで設備を長寿命化することができた。
従来の熱交換装置では、排出口から排出される排ガスの温度が550〜650℃程度であったものが、本実施例の熱交換装置では、排ガスの熱がフィン部材に吸収されるため、従来よりもΔT=50〜60℃程度低下した。
上記(1)〜(3)によりバーナ排ガスの顕熱の有効利用が図られ、省エネ効果としては、
・排ガス顕熱:10%程度削減
・燃料ガス流量:3%程度削減
・燃焼ガスファン電力:1%程度削減
を実現することができた。
11 ラジアントチューブ
12 バーナ
13 熱交換装置
14 配管
15 バーナ火炎
20 本体部
21 内管
22 外管
23 燃焼空気導入口
24 燃焼空気排出口
25 排ガス通流路
26 排ガス排出口
27 フィン部材
28 給水配管
29 噴霧ノズル
30 ミストまたは粒状の水
Claims (11)
- 加熱炉の加熱に用いられるラジアントチューブのバーナからの排ガスを利用して燃焼空気を予熱するラジアントチューブにおける熱交換装置であって、
前記ラジアントチューブの出口部分に挿入され、前記バーナに供給される燃焼空気が導入され、前記燃焼空気を予熱する本体部と、
前記本体部の外面と前記ラジアントチューブの内面との間に形成された排ガス通流路に設けられたフィン部材と、
前記排ガス通流路を通流した排ガスを排出する排ガス排出口と
を有し、
前記排ガスは、前記排ガス通流路を前記フィン部材に接触しながら通流し、前記排ガス排出口から排出され、
前記本体部は、内管と外管の2重管構造を有し、前記内管の基端部から前記内管内に前記燃焼空気が導入され、前記燃焼空気は、先端部から前記外管内を通流する間に予熱され、予熱された燃焼空気が前記バーナに供給され、
前記内管内、または前記内管先端近傍、または前記内管と前記外管の間に、ミストまたは粒状の水を噴霧する噴霧手段をさらに有し、噴霧されたミストまたは粒状の水を気化させて前記燃焼空気の一部とすることを特徴とする、ラジアントチューブにおける熱交換装置。 - 前記フィン部材は、螺旋状フィン、直線状フィン、突起フィン、および波状フィンのいずれかであることを特徴とする、請求項1に記載のラジアントチューブにおける熱交換装置。
- 前記フィン部材は、前記本体部の外面および前記ラジアントチューブの内面に接触または近接していることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載のラジアントチューブにおける熱交換装置。
- 前記フィン部材は、前記本体部の外面と一体化し、前記ラジアントチューブ内面に接触または近接していることを特徴とする、請求項3に記載のラジアントチューブにおける熱交換装置。
- 前記フィン部材は、高輻射体または高熱伝導体であることを特徴とする、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のラジアントチューブにおける熱交換装置。
- 加熱炉の加熱に用いられるラジアントチューブのバーナからの排ガスを利用して燃焼空気を予熱するラジアントチューブにおける熱交換方法であって、
前記ラジアントチューブの出口部分に挿入された熱交換装置の本体部の外面と、前記ラジアントチューブの内面との間に形成された排ガス通流路に、フィン部材を設け、
前記バーナからの排ガスは、前記排ガス通流路を前記フィン部材に接触しながら通流し、排出され、
前記本体部は、内管と外管の2重管構造を有し、前記内管の基端部から前記内管内に前記燃焼空気が導入され、前記燃焼空気は、先端部から前記外管内を通流する間に予熱され、予熱された燃焼空気が前記バーナに供給され、
前記内管内、または前記内管先端近傍、または前記内管と前記外管の間に、ミストまたは粒状の水を噴霧し、噴霧されたミストまたは粒状の水を気化させて前記燃焼空気の一部とすることを特徴とするラジアントチューブにおける熱交換方法。 - 前記フィン部材は、螺旋状フィン、直線状フィン、突起フィン、および波状フィンのいずれかであることを特徴とする、請求項6に記載のラジアントチューブにおける熱交換方法。
- 前記フィン部材は、前記本体部の外面および前記ラジアントチューブの内面に接触または近接していることを特徴とする、請求項6または請求項7に記載のラジアントチューブにおける熱交換方法。
- 前記フィン部材は、前記本体部の外面と一体化し、前記ラジアントチューブ内面に接触または近接していることを特徴とする、請求項8に記載のラジアントチューブにおける熱交換方法。
- 前記フィン部材は、高輻射体または高熱伝導体であることを特徴とする、請求項6から請求項9のいずれか1項に記載のラジアントチューブにおける熱交換方法。
- 加熱炉に挿入され、加熱炉の加熱に用いられるラジアントチューブと、
前記ラジアントチューブの入口側に設けられ、燃料ガスを燃焼空気により燃焼させるバーナと、
前記ラジアントチューブの出口側に設けられた請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の熱交換装置と
を有することを特徴とする加熱ユニット。
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