JPH05248606A - 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Info
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- JPH05248606A JPH05248606A JP8484592A JP8484592A JPH05248606A JP H05248606 A JPH05248606 A JP H05248606A JP 8484592 A JP8484592 A JP 8484592A JP 8484592 A JP8484592 A JP 8484592A JP H05248606 A JPH05248606 A JP H05248606A
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- tube
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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で燃料過剰の燃焼を行う。不足す
る空気を、空気ノズル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。
均一にする。発熱量を低下させない。 【構成】 バーナ２０で燃料過剰の燃焼を行う。不足す
る空気を、空気ノズル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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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空気を吹き込む空気ノズルを設
けたことを特徴とする。
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空気を吹き込む空気ノズルを設
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燃料過剰の燃焼を行い、この燃
焼で不足する空気を、前記ラジアントチューブの途中に
設けた空気ノズルから、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。
の入口に設けたバーナで燃料過剰の燃焼を行い、この燃
焼で不足する空気を、前記ラジアントチューブの途中に
設けた空気ノズルから、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】バーナで燃料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空気を補給することに
より、バーナで生じた未然ガスが空気補給位置の下流で
燃焼する。その結果、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。
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空気を補給することに
より、バーナで生じた未然ガスが空気補給位置の下流で
燃焼する。その結果、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。
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空気を吹き
込む空気ノズル３０を主要構成要件としている。
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空気を吹き
込む空気ノズル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。
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】空気ノズル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、空気ノズル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空気が吹き込まれる。
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、空気ノズル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空気が吹き込まれる。
【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、燃料
を定格量とし、空気は定格量の例えば８０％とする。こ
れにより、バーナ２０では燃料過剰の燃焼となる。そし
て、定格に対して不足する例えば２０％の空気は、空気
ノズル３０からラジアントチューブ１０内に補助空気と
して供給する。空気ノズル２０からラジアントチューブ
１０内に供給された補助空気は、バーナ２０で生じた未
然ガスを燃焼させる。
施するには、バーナ２０で燃料を燃焼させる際に、燃料
を定格量とし、空気は定格量の例えば８０％とする。こ
れにより、バーナ２０では燃料過剰の燃焼となる。そし
て、定格に対して不足する例えば２０％の空気は、空気
ノズル３０からラジアントチューブ１０内に補助空気と
して供給する。空気ノズル２０からラジアントチューブ
１０内に供給された補助空気は、バーナ２０で生じた未
然ガスを燃焼させる。
【００１６】本燃焼方法によれば、バーナ２０での燃焼
が燃料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。空気ノズル３０による補助空気吹き込み位置
より下流側では、未然ガスの燃焼により火力が強化され
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。
が燃料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。空気ノズル３０による補助空気吹き込み位置
より下流側では、未然ガスの燃焼により火力が強化され
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、燃
焼効率の低下、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。
ては、定格の空気量および燃料量が確保されるので、燃
焼効率の低下、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、定
格空気比は1.１である。
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、定
格空気比は1.１である。
【００２０】本法では、バーナでの空気量を定格より少
ない４５ｍ3 Ｎ／Ｈ（空気比換算で0.８）とした。ま
た、バーナでの燃料供給量は定格の約１２ｍ3 Ｎ／Ｈ
（焚き量５５０００ｋｃａｌ／Ｈ）とした。空気ノズル
は内径２５ｍｍのＳＵＳ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１７ｍ3 Ｎ／
Ｈの空気を吹き込んで、総合の空気比が定格の1.１とな
るようにした。
ない４５ｍ3 Ｎ／Ｈ（空気比換算で0.８）とした。ま
た、バーナでの燃料供給量は定格の約１２ｍ3 Ｎ／Ｈ
（焚き量５５０００ｋｃａｌ／Ｈ）とした。空気ノズル
は内径２５ｍｍのＳＵＳ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１７ｍ3 Ｎ／
Ｈの空気を吹き込んで、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
５０℃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1.５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３０％低下した。
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
５０℃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1.５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３０％低下した。
【００２２】バーナでの空気比は、上記実施例では、定
格の1.１に対し0.８としたが、通常は0.５〜1.０％を選
択できる。0.５％未満では、バーナでの燃焼が不安定と
なる。1.０％を超えた場合は、未然ガスが少なく、バー
ナでの燃料過剰燃焼が困難となるため、バーナ前の温度
ピークが充分に解消されず、また、補助空気の吹き込み
によるチューブ出口近くでの温度上昇効果が小さい。な
お、バーナでの定格空気比は、通常1.０５〜1.３であ
る。
格の1.１に対し0.８としたが、通常は0.５〜1.０％を選
択できる。0.５％未満では、バーナでの燃焼が不安定と
なる。1.０％を超えた場合は、未然ガスが少なく、バー
ナでの燃料過剰燃焼が困難となるため、バーナ前の温度
ピークが充分に解消されず、また、補助空気の吹き込み
によるチューブ出口近くでの温度上昇効果が小さい。な
お、バーナでの定格空気比は、通常1.０５〜1.３であ
る。
【００２３】空気ノズルからの補助空気吹き込み量は、
バーナからの空気供給量と合わせて空気比が定格となる
ようにする。
バーナからの空気供給量と合わせて空気比が定格となる
ようにする。
【００２４】補助空気の吹き込み位置は、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、空気ノズ
ルと炉外配管の接続を容易にすること、空気ノズルの長
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。
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、空気ノズ
ルと炉外配管の接続を容易にすること、空気ノズルの長
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
的に変化する場合にも適用可能である。
量を一定としたが、他の燃料でも、また投入熱量が経時
的に変化する場合にも適用可能である。
【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。
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。
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。
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。
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。
１０ ラジアントチューブ ２０ バーナ ３０ 空気ノズル ４０ 炉壁
Claims (2)
- 【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空気を吹き込
む空気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。 - 【請求項２】 ラジアントチューブの入口に設けたバー
ナで燃料過剰の燃焼を行い、この燃焼で不足する空気
を、前記ラジアントチューブの途中に設けた空気ノズル
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4084845A JP2765353B2 (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | ラジアントチューブ型加熱装置における燃焼方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4084845A JP2765353B2 (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | ラジアントチューブ型加熱装置における燃焼方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05248606A true JPH05248606A (ja) | 1993-09-24 |
| JP2765353B2 JP2765353B2 (ja) | 1998-06-11 |
Family
ID=13842142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4084845A Expired - Lifetime JP2765353B2 (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | ラジアントチューブ型加熱装置における燃焼方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2765353B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100466203B1 (ko) * | 2000-12-06 | 2005-01-13 | 주식회사 포스코 | 라디안트튜브 버너의 연소장치 |
| JPWO2012133539A1 (ja) * | 2011-03-31 | 2014-07-28 | 株式会社クボタ | ラジアントチューブ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5384228A (en) * | 1976-12-29 | 1978-07-25 | Nippon Steel Corp | Two stage combustion type radiant tube combustion burner |
-
1992
- 1992-03-06 JP JP4084845A patent/JP2765353B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5384228A (en) * | 1976-12-29 | 1978-07-25 | Nippon Steel Corp | Two stage combustion type radiant tube combustion burner |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100466203B1 (ko) * | 2000-12-06 | 2005-01-13 | 주식회사 포스코 | 라디안트튜브 버너의 연소장치 |
| JPWO2012133539A1 (ja) * | 2011-03-31 | 2014-07-28 | 株式会社クボタ | ラジアントチューブ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2765353B2 (ja) | 1998-06-11 |
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