JPH05248605A - ラジアントチューブ型加熱装置およびその加熱装置における燃焼方法 - Google Patents

ラジアントチューブ型加熱装置およびその加熱装置における燃焼方法

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JPH05248605A
JPH05248605A JP8484492A JP8484492A JPH05248605A JP H05248605 A JPH05248605 A JP H05248605A JP 8484492 A JP8484492 A JP 8484492A JP 8484492 A JP8484492 A JP 8484492A JP H05248605 A JPH05248605 A JP H05248605A
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JP
Japan
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radiant tube
tube
burner
fuel
temperature
Prior art date
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Pending
Application number
JP8484492A
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English (en)
Inventor
Koji Kanda
浩司 神田
Koichi Shimamura
耕市 島村
Tsutomu Kitamura
務 北村
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ラジアントチューブの長手方向の温度分布を
均一にする。発熱量を低下させない。 【構成】 バーナ20で空気過剰の燃焼を行う。不足す
る燃料を、燃料ノズル30を用いて、ラジアントチュー
ブ10の途中からチューブ内に吹き込む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鋼材の雰囲気加熱等に
使用されるラジアントチューブ型加熱装置およびその加
熱装置における燃焼方法に関する。
【0002】
【従来の技術】亜鉛めっき鋼板、電磁鋼板、一般冷延鋼
板の製造や、厚板、鋼管の製造に使用される雰囲気熱処
理炉には、ラジアントチューブ型の加熱装置が多用され
ている。これは、図4に示すように、雰囲気熱処理炉の
両側の炉壁40a,40b間にラジアントチューブ10
を架装し、その両端部を炉外に出して、一方にバーナ2
0を取り付けた構造になっている。これによると、燃焼
排ガスがラジアントチューブ10内を通って炉外へ排出
される。そのため、炉内雰囲気に影響を与えることなく
炉内を加熱できる。ラジアントチューブ10としては、
図5に示すように、ストレート型のほか、U字型、W字
型等がある。
【0003】ラジアントチューブ型の加熱装置では、チ
ューブ温度の長手方向分布を均一にすることが、炉内加
熱温度の均一化を図り、またチューブ寿命の延長を図る
ために必要である。しかし、一般的には、図2に破線で
示すように、バーナに近いチューブ入口付近が局部的に
高温となり、このピーク点から離れてチューブ出口に近
づくに連れて温度が徐々に低下する。そして、チューブ
寿命はこのピーク温度に支配される。従って、チューブ
寿命の延長のためには、とりもなおさず、このピーク温
度の低下が必要となる。
【0004】ラジアントチューブのピーク温度は、単純
には、燃料を制限することで低下させることができる
が、そうしたのでは発熱量も低下する。そこで、従来か
ら、発熱量を低下させずにピーク点を取り除くための研
究が各所で行われており、簡単には、バーナの火炎を長
くする所謂ロングフレームの方法がある。また、特開平
2−4927〜8号公報には、低温の雰囲気ガスをチュ
ーブ入口付近のピーク点近傍に吹き付ける方法が開示さ
れている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ロング
フレームでは、図2に一点鎖線で示すように、ピーク点
がチューブ出口側へ移行するものの、ピーク点の温度を
低下させる効果は小さい。これに対し、低温の雰囲気ガ
スをピーク点近傍に吹き付ける方法は、ピーク点の温度
を希望する温度まで確実に低下させることができる。し
かし、大量の雰囲気ガスを必要とするので、不経済であ
り、また、そのガスによってチューブおよび炉内が冷却
されるので、熱損失が大きく、結果的に発熱量が低下す
る。更に、ガス吹き付け機構の増設により、装置が高価
になるという欠点もある。
【0006】本発明の目的は、発熱量の低下を伴わずに
ラジアントチューブの長手方向の温度分布を均一化で
き、しかも、構造簡単で低価格なラジアントチューブ型
加熱装置およびその加熱装置における燃焼方法を提供す
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の加熱装置は、ラ
ジアントチューブの入口にバーナを設け、前記ラジアン
トチューブの途中に、該チューブ内を流れる排ガスの流
れに沿ってチューブ内へ燃料を吹き込む燃料ノズルを設
けたことを特徴とする。
【0009】本発明の燃焼方法は、ラジアントチューブ
の入口に設けたバーナで空気過剰の燃焼を行い、この燃
焼で不足する燃料を、前記ラジアントチューブの途中に
設けた燃料ノズルから、該チューブを流れる排ガスの流
れに沿ってチューブ内に吹き込むことを特徴とする。
【0010】
【作用】バーナで空気過剰の燃焼を行うことにより、ラ
ジアントチューブのバーナ前での温度が低下する。ラジ
アントチューブの途中から不足の燃料を補給することに
より、ラジアントチューブ全体での発熱量の低下はな
く、またラジアントチューブの出口付近での温度低下が
抑えられる。従って、発熱量の低下を伴わずにラジアン
トチューブの長手方向の温度分布が均一化される。
【0011】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は本発明を実施した加熱装置の一例について
その構造を示す横断面図である。
【0012】本加熱装置は、ラジアントチューブ10、
その入口に取り付けたバーナ20、およびラジアントチ
ューブ10の途中からそのチューブ内に補助燃料を吹き
込む燃料ノズル30を主要構成要件としている。
【0013】ラジアントチューブ10は、U字型であ
り、その両端部が一方の炉壁40aの外に突出してい
る。バーナ20は、燃料を空気と混合して燃焼させる周
知の構成のものであり、その燃焼排ガスは、他方の炉壁
40bに向かってラジアントチューブの一方の直管部1
1内を進み、湾曲部12で反転した後、他方の直管部1
3内を進んでラジアントチューブ10の出口から外へ排
出される。
【0014】燃料ノズル30は、他方の炉壁40bを貫
通して炉内に挿入され、その先端部は、ラジアントチュ
ーブ10の湾曲部12内を通って他方の直管部13の入
口付近に達している。そして、燃料ノズル30の中心
は、直管部13の中心に一致している。従って、ラジア
ントチューブ10の折り直し直後のチューブ中心部に、
排ガスの流れに沿って補助燃料が吹き込まれる。
【0015】本加熱装置において本発明の燃焼方法を実
施するには、バーナ20で燃料を燃焼させる際に、空気
を定格量とし、燃料は定格量の例えば80%とする。こ
れにより、バーナ20では空気過剰の燃焼となる。そし
て、定格に対して不足する例えば20%の燃料は、燃料
ノズル30からラジアントチューブ10内に補助燃料と
して供給する。燃料ノズル20からラジアントチューブ
10内に供給された補助燃料は、排ガス中の残留酸素に
より燃焼する。
【0016】本燃焼方法によれば、バーナ20での燃焼
が空気過剰の燃焼となるので、バーナ前の温度が、完全
燃焼の場合に比して低下し、その部分の温度ピークが解
消される。燃料ノズル30による補助燃料吹き込み位置
より下流側では、火力が強化されるので、ラジアントチ
ューブ10の温度が上がる。しかし、元々の温度が低い
ので、ピークを生じるまでには至らない。従って、ラジ
アントチューブ10の長手方向の温度分布が均一化され
る。
【0017】また、ラジアントチューブ10の全体とし
ては、定格の空気量および燃料量が確保されるので、発
熱量の低下は生じず、また、冷却による熱損失もない。
つまり、本燃焼方法は、バーナ前のチューブ入口付近で
の発熱の一部を、チューブ出口の方へ移行させる形で、
温度分布の均一化を図るのである。
【0018】次に、本燃焼方法の実施結果を説明する。
【0019】ラジアントチューブはU字型であり、材質
は耐熱鋳鋼(HK)、管寸法は外径173mm×肉厚8
mm×総長3860mm、湾曲部半径は190mmであ
る。燃料はコークス炉ガス(COG:発熱量4600k
cal/m3 N,理論空気量4.71m3 N)を使用し
た。バーナの定格焚き量は55000kcal/Hであ
る。
【0020】本法では、定格の80%の44000kc
al/Hの焚き量となる約9.57m3 N/Hの燃料をバ
ーナで投入し、残りの燃料を燃料ノズルから投入した。
バーナでの空気供給量は定格の62m3 N/Hとし、そ
の結果、バーナでの空気比は定格の1.1から1.38の過
剰空気比になった。燃料ノズルは内径10mmのステン
レス管とし、ラジアントチューブの折り返し直後の位置
へバーナで不足する2.39m3 N/Hの燃料を吹き込ん
で、総合の空気比が定格の1.1となるようにした。
【0021】ラジアントチューブの長手方向の表面温度
分布を図2に実線で示す。従来法(通常フレーム長)で
バーナ前に生じていた温度ピークがなくなる一方、燃料
ノズル前の温度が上がり、温度分布が均一化された。そ
の結果、ラジアントチューブの最高温度点での温度が約
30℃下がり、小径管の光輝焼鈍炉における使用結果で
は、ラジアントチューブの寿命が1.25倍になった。ま
た、このピーク温度低下により、ラジアントチューブ出
口でのNOx の値が約20%低下した。
【0022】バーナでの燃料供給量は、上記実施例では
定格の80%としたが、通常は50〜90%を選択でき
る。50%未満では、バーナでの燃焼が不安定となり、
90%を超えた場合は、バーナ前の温度ピークが充分に
解消されず、また、補助燃料の吹き込みによるチューブ
出口近くでの温度上昇効果が小さい。バーナでの空気供
給量は、基本的には定格とする。
【0023】燃料ノズルからの補助燃料吹き込み量は、
バーナからの燃料供給量と合わせて焚き量が定格の10
0%となるようにする。
【0024】補助燃料の吹き込み位置は、図3に示すよ
うに、複数箇所とすることができる。この位置は、ラジ
アントチューブの長手方向で分散させるのがよく、特
に、図1および図3に示す折り返し直後の位置がよい。
その理由は、吹き込み位置を炉壁に接近させ、燃料ノズ
ルと炉外配管の接続を容易にすること、燃料ノズルの長
さを短くし、高温による変形又は焼損を防ぐためなどで
ある。
【0025】なお、上記実施例は、COG焚きで投入熱
量を一定としたが、他の燃料でも、また投入熱量が経時
的に変化する場合も適用可能である。
【0026】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のラジアントチューブ型加熱装置およびその加熱装置に
おける燃焼方法は、ラジアントチューブの長手方向の温
度分布を均一化でき、バーナ前のチューブ入口付近の温
度ピークを解消できるので、チューブ寿命を延長し、ま
た、加熱温度分布の均一化に寄与する。全体的な発熱量
を低下させず、冷却も使用しないので、加熱効率が良
い。温度ピークの解消によりバーナ出口でのNOx 量を
低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施したラジアントチューブ型加熱装
置の一例についてその構造を示す断面図である。
【図2】本発明におけるラジアントチューブの温度分布
を従来と比較して示すグラフである。
【図3】本発明の他の実施例を示す断面図である。
【図4】ラジアントチューブ型加熱装置の概略構造を示
す斜視図である。
【図5】ラジアントチューブの型式説明図である。
【符号の説明】
10 ラジアントチューブ 20 バーナ 30 燃料ノズル 40 炉壁

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ラジアントチューブの入口にバーナを設
    け、前記ラジアントチューブの途中に、該チューブ内を
    流れる排ガスの流れに沿ってチューブ内へ燃料を吹き込
    む燃料ノズルを設けたことを特徴とするラジアントチュ
    ーブ型加熱装置。
  2. 【請求項2】 ラジアントチューブの入口に設けたバー
    ナで空気過剰の燃焼を行い、この燃焼で不足する燃料
    を、前記ラジアントチューブの途中に設けた燃料ノズル
    から、該チューブを流れる排ガスの流れに沿ってチュー
    ブ内に吹き込むことを特徴とするラジアントチューブ式
    加熱装置における燃焼方法。
JP8484492A 1992-03-06 1992-03-06 ラジアントチューブ型加熱装置およびその加熱装置における燃焼方法 Pending JPH05248605A (ja)

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JP8484492A JPH05248605A (ja) 1992-03-06 1992-03-06 ラジアントチューブ型加熱装置およびその加熱装置における燃焼方法

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103868066A (zh) * 2014-03-20 2014-06-18 北京科技大学 一种多级燃烧辐射管加热装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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