JPS63163792A - 放射管の廃熱回収装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、加熱炉内において帯鋼等の被熱処理物を、主
に輻射熱により連続して加熱する放射管中の燃焼排ガス
の廃熱回収装置に関するものである。

（従来の技術） 近年、各種廃熱を回収する省エネルギ機器の性能向上が
要求され、その−環として、加熱炉の放射管を加熱して
昇温した燃焼排ガスの廃熱を燃焼用空気の予熱用として
回収、利用する廃熱回収装置が開発され公知になってお
り、同廃熱回収装置の従来例を第６図により説明すると
、加熱炉（１）の炉壁（２）を貫通して装設された放射
管（５３）内に、図示左側のバーナ（図示省略）から高
温の燃焼ガス（α）を流通させて同放射管（５３）が加
熱、昇温され、主にその幅射伝熱により炉内（１α）の
被熱処理物（図示省略）を加熱するとともに、燃焼排ガ
ス（α）を放射管（５３）の端部に内装された熱交換装
置（Ａ）に流通させ、その残留顕熱により前記バーナの
燃焼用空気を予熱する構造になっている。熱交換装置（
Ａ）は、放射管（５３）にシールリング６Ｃおよび蓋６
２１を介して挿設され空気供給装置（図示省略）に連結
された外ｇ（６ｃＪと、該外管−内の螺旋状スペーサ０
を介して挿設されバーナ（図示省略）に連結された内管
σＱと、放射管（５３）と外管−間にサポート６優關お
よびシールリング鏝を介して挿設された筒状で多孔質の
金属あるいはセラミックス製の通気性固体からなる第１
仕切■、および第２仕切６７）で構成されている。燃焼
排ガス（ａ）は、矢示のように第１仕切鏝、熱交換室の
η、第２仕切６ηを通過して第１仕切□□□、第２仕切
６η、外管（６９を対流伝熱により加熱し、排ガス出口
軸かも排出され、加熱された第１仕切（４）および第２
仕切６７）は、熱線を放射しその幅射伝熱によりさらに
外管−を加熱する。なお、通気性固体は、公知のように
上流側へ熱線を多く放射するので、第１仕切州は放射管
（５３）の加熱に、第２仕切５７）は外管（６３の加熱
にそれぞれ有効に利用される。一方、燃焼用空気（ｂ）
は、点線矢示のように熱風入口συから送入され外管（
６９と内管σＱ間のス・署イラル流路を流通して予熱さ
れ、折返して内管σａ内を経てその熱風出口σ３からバ
ーナ（図示省略）へ送られる構造になっている。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の前記廃熱回収装置は、放射管のガス排出側端部に
内装された前記熱交換装置により燃焼排ガスが燃焼用空
気と熱交換して顕熱回収される構造になっており、熱交
換効率があまり高くなく、前記燃焼排ガスは１例えば６
００℃程度の排ガスになってかなりの顕熱を残留した状
態で大気中へ放出され、廃熱が十分に回収されていない
などの問題点がある。

（問題点の解決手段） 本発明は、前記のような問題点に対処するために開発さ
れた放射管の廃熱回収装置であって、放射管の内部に燃
焼ガスを流通して該放射管を昇温させ、主に該放射管か
らの幅射伝熱によって炉内の被熱処理物を加熱する加熱
炉において、前記放射管の燃焼ガス排出側の内部に燃焼
排ガスによる一次熱交換機構を設けるとともに、前記加
熱炉の炉外において前記−火熱交換機構の燃焼排ガス排
出側に連結された排ガス路に二次熱交換機構を設け、前
記−火熱交換機構と前記二次交換機構内の少くとも一方
の燃焼排ガスの熱交換流路に通気性固体からなる熱交換
手段を内蔵したことによし、放射管内の燃焼排ガスが同
放射管内の一次熱交換機構と連設された二次熱交換機構
によって燃焼用空気と２段階にわたり熱交換されるとと
もに、通気性固体からなる熱交換手段による熱線放射と
相まって、熱交換効率即ち燃焼排ガス中の顕熱回収効率
を格段に向上させて前記のような問題点を解消し七いる
。

（作　用） 放射管を加熱、昇温させた後の燃焼排ガスは、同放射管
のガス排出側内の一次熱交換機構によし燃焼用空気加熱
用として一次的に顕熱回収されたのち、さらに二次熱交
換機構により二次的に熱交換されて顕熱が回収されると
ともに、−火熱交換機構と二次熱交換機構の少くども一
方の排ガスの熱交換流路内に設けた通気性固体からなる
熱交換手段が燃焼排ガスとの対流伝熱により加熱され、
同熱交換手段により前記燃焼排ガスの通気方向上流側に
より多くの熱線が放射されて、優れた熱交換、顕熱回収
効率が得られる。

（実施例） 第１図ないし第３図に本発明の第１実施例を示し、図中
（１）は加熱炉であって、加熱炉（１）の炉壁（２）を
貫通して装設された放射管（３）内に図示左側のバーナ
（図示省略）から高温の燃焼ガス（α）を流通させて　
該放射管（３）が加熱、昇温され、主に放射管（３）か
らの幅射伝熱により炉内（１α）の被熱処理物（図示省
略）を加熱する加熱炉（１）において、放射管（３）の
燃焼ガス（α）排出側の内部に燃焼排ガス（α′）によ
る−火熱交換機構（ＩＧを設けるとともに、加熱炉（１
）の炉外において一次熱交換機構αＣの燃焼排ガス排出
側に連結された排ガス路（１０ａ）に二次交換機構内を
設け、−火熱交換機構α臼と二次熱交換機構■内の少く
とも一方の燃焼排ガスの熱交換流路に通気性固体よりな
る熱交換手段（９）を内蔵した構成になっている。

前記−火熱交換機構Ｑ〔について詳述すると、放射管（
３）の端部内に嵌装され内端側が半球状となり外端側に
リング状の蓋部を備えた外管（６つと、放射管（３）の
内部および外端に設けられ外管（６りを支持したサポー
ト（７つ、蓋板（７ｂ）と、外管（弘）内に螺旋状のス
ペーサ（８）を介して内装された内管（６ｂ）と、放射
管（３）と外管（６り間の燃焼排ガスの熱交換流路内に
配設された複数の通気性固体からなる熱交換手段（９）
とからなり、該通気性固体製の熱交換手段（９）は、例
えば、多孔質の多層金属板などにより円錐形状になって
おり、前記スペーサ（８）は、内管（６ｂ）の外周部に
設けられ伝熱フィンを兼ね燃焼用空気（Ｃ）のスパイラ
ル流路を形成している。

前記二次熱交換機構（イ）について詳述すると、−火熱
交換機構α＠の燃焼排ガス排出側に連結された排ガス路
（１鉾）に設げられ、排ガス路（１０りに連結された排
ガス管（２Ｉ）と、排ガス管ＣＤ内に横設された上部管
板（２２α）、下部管板（２２ｂ）と、下部管板（２２
ｈ）の各管式に嵌着され吊設された下端半球型の複数の
外管（ハ）と、各外管ｆ２３）のす、Ｉ−トｆ２４と、
上部管板（２２α）の各管式に嵌着され外管＠内に螺旋
状のスペーサ（至）を介して嵌挿された複数の内管Ω等
によって構成され、排ガス管Ｃυの熱風出口（３）に連
結された熱風路（２０りを一次熱交換機構Ｉ′ＩＩの熱
風取入口に連結した構成になっている。

本発明の実施例は、前記のような構成になっており作用
について説明する。

バーナ（図示省略）から燃焼ガス（α）が放射管（３）
の内部を流通し加熱昇温しで一次熱交換機構（１（Ｉ内
に到達し、燃焼排ガス（ｃＬつは実線矢示のように外管
（６α）の外周を流通し、通気性固体製の各熱交換手段
（９）を通過して排ガス路（１０リヘ排出され、前記流
通時に、多量の残留顕熱を有する前記燃焼排ガス（αつ
は、その対流伝熱によって外管（弘）、スは−サ（８）
および各熱交換手段（９）を加熱し、加熱された各熱交
換手段（９）は、通気方向における上流側、即ち外管（
−）側へより多く熱線を放射しその幅射伝熱によりさら
に外管（―）およびスペーサ（８）を加熱して、点線矢
示のように内、外管（６ｂＸ６α）間にスは−サ（８）
で形成されたスノでイラル流路を通過する熱風に効率よ
く熱交換され、同熱風は内管（６ｂ）内を経て排出され
ノ之−す（図示省略）へ供給される。

−火熱交換機構α〔で熱交換した燃焼排ガス（α′）は
、排ガス路（１０４）を通り二次熱交換機構四の排ガス
管（２Ｉ）内へ導入され、各外管器の外周を流通してガ
ス出口（２１α）から排出され、一方、燃焼用空気Ｃｂ
）が、点線矢示のように上部管板（２２り上から各内管
（ホ）内を流下したのちスペーサ（２５１で形成された
スパイラル流路を上昇中に対流伝熱により前記燃焼排ガ
ス（αつと熱交換し予熱されて熱風となり、該熱風路（
２０α）を通り前記−火熱交換機構α〔へ供給されて前
記のように再度熱交換されて高温となる。

（他の実施例） 第４図に本発明の第２実施例を示し、前記第１実施例に
比べると、一次熱交換機構翰に設けた通気性固体からな
る熱交換手段を、二次熱交換機構（イ）の燃焼排ガスの
熱交換流路内に複数の熱交換手段−として設げた構成に
特徴を有し、同熱交換手段器によ抄燃焼排ガス（α′）
の二次顕熱回収性能が高められ、その他の構成は第１実
施例の場合と同様になっており同様な作用効果が得られ
る。

さらに、第５図に本発明の第３実施例を示しており、前
記第１実施例に比べると、−火熱交換機構（１１に通気
性固体製の熱交換手段（９）を設けるとともに、二次熱
交換機構■にも同様な構成の通気性固体製の熱交換手段
１２つを設けた構成に特徴を有し、その他の構成は第１
実施例と同様になっているため、基本的に第１実施例と
同様な作用効果を有し、−次、二次熱交換機構部（イ）
による顕熱回収性能がさらに高められている。

前記各熱交換手段（９）翰は、図示のように燃焼排ガス
（α′）の流入側が拡径された円錐形状に形成されてい
るため、従来の筒状形状のものに比べ、燃焼排ガスの通
気方向上流側へより多くの熱線を放射し、その幅射伝熱
により外管（６α）側への加熱効率が高められる。金属
やセラミックス等の耐熱材料からなり、網状、ハニカム
状、繊維状、多孔質状などの表面積の非常に大きい形状
になっていて、適宜厚さの通気性を有する固体である。

（発明の効果） 本発明は、前述のような構成になっており、放射管を加
熱、昇温させた後の燃焼排ガスが、同放射管のガス排出
側内の一次熱交換機構により燃焼用空気加熱用として一
次的に顕熱回収されたのち、さらに二次熱交換機構によ
り燃焼用空気加熱用として二次的に顕熱回収されるとと
もに、−火熱交換機構と二次熱交換機構の少くとも一方
の燃焼排ガスの熱交換流路内に設けた通気性固体製の熱
交換手段の対流伝熱加熱による熱線放射と相まって、熱
交換効率が格段に高められ廃熱回収性能が著しく向上さ
れている。

従ってまた、燃焼ガスの前記廃熱回収効率の向上により
燃焼用空気がさらに高温となり、該高温の燃焼用空気を
加熱炉のバーナに供給することによって、加熱炉の燃焼
効率が高められ炉内の被熱処理物の加熱効率が向上され
るため、燃料の節減、放射管の本数減少、炉の小型化な
どの効果が得られる。

以上本発明を実施例について説明したが、勿論本発明は
このような実施例にだけ局限されるものではなく、本発
明の精神を逸脱しない範囲内で種種の設計の改変を施し
うるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す縦断面図、第２図は
第１図の■−■部分の断面図、第３図は第１図の■−■
部分の断面図、第４図は本発明の第２実施例を示す縦断
面図、第５図は本発明の第３実施例を示す縦断面図、第
６図は従来例の断面図である。 ３：放射管　　　　　　１０ニー次熱交換機構１０α：
排ガス路　　　　２０：二次熱交換機構９．２９：通気
性固体 復代理人　弁理士　岡　本　重　文 外２名 第１図 ｔα 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 放射管の内部に燃焼ガスを流通して該放射管を昇温させ
   、主に該放射管からの幅射伝熱によつて炉内の被熱処理
   物を加熱する加熱炉において、前記放射管の燃焼ガス排
   出側の内部に燃焼排ガスによる一次熱交換機構を設ける
   とともに、前記加熱炉の炉外において前記一次熱交換機
   構の燃焼排ガス排出側に連結された排ガス路に二次熱交
   換機構を設け、前記一次熱交換機構と前記二次交換機構
   内の少くとも一方の燃焼排ガスの熱交換流路に通気性固
   体からなる熱交換手段を内蔵したことを特徴とする放射
   管の廃熱回収装置。