JPS6235013B2 - - Google Patents

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JPS6235013B2
JPS6235013B2 JP56116877A JP11687781A JPS6235013B2 JP S6235013 B2 JPS6235013 B2 JP S6235013B2 JP 56116877 A JP56116877 A JP 56116877A JP 11687781 A JP11687781 A JP 11687781A JP S6235013 B2 JPS6235013 B2 JP S6235013B2
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JP
Japan
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partition
gas
heat
tube
heat exchanger
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JP56116877A
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JPS5818015A (ja
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Ryozo Echigo
Takaaki Noda
Koichiro Kanefuji
Kenjiro Sato
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Daido Steel Co Ltd
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Daido Steel Co Ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/003—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by using permeable mass, perforated or porous materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C3/00—Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber
    • F23C3/002—Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber the chamber having an elongated tubular form, e.g. for a radiant tube
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L15/00—Heating of air supplied for combustion
    • F23L15/04—Arrangements of recuperators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F28D7/12—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically the surrounding tube being closed at one end, e.g. return type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S165/00—Heat exchange
    • Y10S165/909—Regeneration

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は加熱炉内の鋼片その他の固体あるい
は流体状の被熱物の加熱に用いる放射管に関し、
被熱物への伝熱性能および熱回収性能がすぐれ
た、熱交換器を内蔵したコンパクトな構造の放射
管を提供することを目的とする。
しかしてこの発明の要旨は、放射管の排ガス側
の管体内に、筒状の通気性固体から成る第１仕切
を上記放射管の被熱物加熱面に対応する位置に配
設するとともに筒状の通気性固体から成る第２仕
切を上記第１仕切より排ガス出口寄りの位置に配
設し、上記第１仕切および第２仕切により囲繞さ
れた熱交換室内に熱交換器を設け、上記放射管内
の高温ガスが上記第１仕切を外側から内側へ通過
して上記熱交換室を経て上記第２仕切を内側から
外側へ通過後上記排ガス出口から排出されるよう
流通するガス流通路を形成したことを特徴とする
放射管にある。
この発明において通気性固体とは、金属やセラ
ミツク等の耐熱材料から成り、網状、ハニカム
状、せんい状、多孔質状などの通気性を有する形
状に成形された適宜厚さの固体をいう。この通気
性固体は小球あるいは小径線が多数集合したもの
と等価と考えられるので、実質的な表面積がきわ
めて大きく、この通気性固体にガスを流通させた
場合には、対流熱伝達係数が著しく大きい。
以下第１図乃至第５図によりこの発明の第１実
施例を説明する。
図中、１は加熱炉の加熱室、２は炉壁で、３は
この炉壁を貫通して取付けた放射管、４はこの放
射管の排ガス側（反バーナ側）の管体、５は排ガ
ス出口である。６は通気性固体から成る筒状の第
１仕切、７は同じく通気性固体から成る筒状の第
２仕切で、本実施例ではいずれも通気性固体とし
てステンレス金網（線径0.6mm、16メツシユ）を
８層積層して厚さ10mmの円筒状としたものを用い
る。上記第１仕切６の両端部は外周部に通気孔８
をそなえた支持板９と耐熱材製のシールリング１
０とに固着してある。また第２仕切７の両端部は
シールリング１０と管体４の端面フランジ１１に
着脱自在な蓋１２とに固着してある。１３は第２
仕切７の中間部を支持するサポートで、第２仕切
７の外周部に固着したバンド１４を該バンドに突
設固着した脚１５とから成る。なお支持板９、シ
ールリング１０、およびサポート１３は、管体４
に該管体の長手方向に摺動自在に嵌込まれてい
る。また１６は支持板９の前面に貼付けた耐熱材
製の保護円板である。上記シールリング１０はほ
ぼ炉壁２の内面付近に対応する位置に設けられ、
第１仕切６は放射管３の加熱室１内部分すなわち
被熱物加熱面に対応する位置に設けてある。１７
は第１仕切６と第２仕切７とに囲繞されて形成さ
れた熱交換室である。１８は燃焼空気予熱用のバ
ヨネツト形の熱交換器で、熱交換室１７内に設け
られ、外筒１９と内筒２０から成る二重管構造を
有し、外筒１９の基部は蓋１２に固着してある。
２１は送風機からの空気供給口、２２は予熱空気
出口で、配管により放射管３の図示しないバーナ
に接続される。２３は内筒２０と外筒１９との間
に取付けたらせん状のフインを兼ねたサポート
で、空気供給口２１より流入した空気の外筒１９
との接触距離の延長をはかるためのものである。
上記構成の放射管３において、図示しないバー
ナ端部に取付けたバーナにおいて燃料を燃焼させ
ると、約1100℃の高温の燃焼ガス（以下単にガス
と称する。）は管体４内を流通し管体４を主とし
て対流伝熱により加熱後、第１仕切６と管体４か
ら間から第１仕切６を外側から内側（熱交換室１
７側）へ通過して熱交換室１７内に流入する。こ
の際第１仕切６は表面積が大きいため通過するガ
スにより第１仕切６に外側表面部はガス温度に近
い高温に加熱され、この高温となつた第１仕切６
からの放射伝熱より管体４が加熱され、被熱物の
加熱に利用される。一方第１仕切６の通過により
200〜400℃程度温度降下したガスは、熱交換室１
７内を通過して熱交換器１８を主として対流伝熱
により加熱後、第２仕切７を内側（熱交換室１７
側）から外側へ通過して第２仕切７の内側表面部
を高温に加熱し、第２仕切７の通過によりさらに
100〜300℃温度低下して約400℃となり排ガス出
口５より外部へ排出される。熱交換器１８の外筒
１９は熱交換室１７内を流通するガスによる対流
熱伝達に加えて第１仕切６および第２仕切７から
の放射伝熱により高温に加熱され、燃焼用空気は
十分予熱されてバーナに供給されるのである。
なお図示しないが仕切６および７を一体の通気
性固体で構成し、シールリング１０をその外周に
嵌着する構造とすることもできる。
上記第１仕切６および第２仕切７を構成する通
気性固体Ｓにおける放射エネルギ射出状態につい
て第５図により説明すると、通気性固体Ｓはガス
流通方向に厚さＸを有するため、その層内には通
過するガスとの対流熱伝達により曲線２４で示す
温度勾配を生じる。そして各層x1，x2，……x5に
おいてガスの上流側Ｙおよび下流側Ｚに射出する
放射エネルギは矢印y1，y2，……y5、およびz1，
z2，……z5であるが、このうち放射エネルギz1，
z2，y4，y5は通気性固体の遮蔽効果により減衰さ
れるので、結局放射エネルギの主要部２５はガス
の上流側Ｙ方向に向き、第１仕切６の場合は管体
４の加熱に、第２仕切７の場合は熱交換器１８の
加熱にそれぞれ有効に利用されるのである。また
通気性固体Ｓはガス下流側Ｚにおいて抜熱（奪
熱）をおこなつてもガス上流側Ｙの温度はほとん
ど変らないという特徴をもつので、第１仕切６の
ガス下流側に熱交換器１７を設けて抜熱をおこな
つても、ガス上流側の放射管の管体４がこの影響
を受けて冷却されることはない。
第６図はこの発明の第２実施例を示し、第１仕
切３０に熱交換器３１の先端部３２を覆う頭部３
３と、管体４の内面に摺接するつば部３４を形成
した点、第２仕切３５に同じく管体４の内面に摺
接するつば部３６を設けた点、および熱交換器３
１を先端部を除いて２分する仕切板３７をそなえ
た形式のものとした点のみが第１実施例と異な
る。本実施例においても第１実施例と同様に、放
射管３内のガスが第１仕切３０を外側から内側へ
通過して熱交換室１７を経て第２仕切３５を内側
から外側へ通過後排ガス出口５から排出されるよ
う流通するガス流通路が形成され、第１実施例と
同様な作用効果を得ることができるものである。
なお図中第１実施例と同一符号を付した部分は第
１実施例と同一または相当部分を示す。
なお上記各実施例においては熱交換器は燃焼用
空気予熱用に用いたが、この他に炉内雰囲気ガス
その他の各種流体の予熱あるいは加熱用に用いて
もよい。
以上はこの発明をバーナの燃焼ガスを高温ガス
として用いる加熱炉用放射管に適用した場合につ
いて説明したが、この発明はソルドバス用（浸漬
管）、温室用など各種高温ガスを用いた各種用途
および構造の放射管に適用できる。
以上説明したようにこの発明によれば、高い放
射能力を有する通気性固体から成る第１仕切およ
び第２仕切を用いて燃焼ガスの顕熱を放射熱に変
換し、放射管の管体への放射熱の付加による加熱
室内への伝熱性能の向上と熱交換器への放射熱の
付加による熱回収効率の向上を達成でき、かつ熱
交換器を放射管内に内蔵させた極めてコンパクト
な構造の熱交換器付放射管を得ることができる。
また第１仕切、第２仕切、熱交換器等の付設によ
り、既設の放射管を容易に改造して本発明に係る
熱交換器付放射管を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の第１実施例を示す放射管の
縦断面図、第２図は第１図のＡ―Ａ線断面図、第
３図は同じくＢ―Ｂ線断面図、第４図は同じくＣ
―Ｃ線断面図、第５図は通気性固体の放射射出状
態を示す模式説明図、第６図はこの発明の第２実
施例を示す放射管の縦断面図である。 ３……放射管、４……管体、５……排ガス出
口、６……第１仕切、７……第２仕切、１０……
シールリング、１７……熱交換室、１８……熱交
換器、３０……第１仕切、３１……熱交換器、３
４……つば部、３５……第２仕切、３６……つば
部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 放射管の排ガス側の管体内に、筒状の通気性
    固体から成る第１仕切を上記放射管の被熱物加熱
    面に対応する位置に配設するとともに筒状の通気
    性固体から成る第２仕切を上記第１仕切より排ガ
    ス出口寄りの位置に配設し、上記第１仕切および
    第２仕切により囲繞された熱交換室内に熱交換器
    を設け、上記放射管内の高温ガスが上記第１仕切
    を外側から内側へ通過して上記熱交換室を経て上
    記第２仕切を内側から外側へ通過後上記排ガス出
    口から排出されるよう流通するガス流通路を形成
    したことを特徴とする放射管。
JP56116877A 1981-07-24 1981-07-24 放射管 Granted JPS5818015A (ja)

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EP82106271A EP0071073B1 (en) 1981-07-24 1982-07-13 Radiant tube
DE8282106271T DE3267414D1 (en) 1981-07-24 1982-07-13 Radiant tube
US06/400,325 US4479535A (en) 1981-07-24 1982-07-21 Recuperative radiant tube

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