JPH0619218B2 - Combustion air preheater for radiant tubes - Google Patents

Combustion air preheater for radiant tubes

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JPH0619218B2
JPH0619218B2 JP61117582A JP11758286A JPH0619218B2 JP H0619218 B2 JPH0619218 B2 JP H0619218B2 JP 61117582 A JP61117582 A JP 61117582A JP 11758286 A JP11758286 A JP 11758286A JP H0619218 B2 JPH0619218 B2 JP H0619218B2
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JP
Japan
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radiant tube
heat exchanger
combustion air
lining
radiant
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JPS62276312A (en
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金章 兵頭
宏三 和田
一正 三原
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

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  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
  • Gas Burners (AREA)
  • Air Supply (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、熱処理設備、化学工業設備等におけるラジア
ントチューブに装着され、ラジアントチューブバーナに
供給する燃焼空気をそのラジアントチューブの燃焼排ガ
ス熱を利用して予熱するラジアントチューブ用燃焼空気
予熱装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial field of application> The present invention uses combustion exhaust gas heat of the radiant tube as combustion air supplied to a radiant tube burner that is attached to a radiant tube in heat treatment equipment, chemical industry equipment, etc. The present invention relates to a combustion air preheating device for a radiant tube which is preheated.

<従来の技術> 従来、連続焼鈍炉等のラジアントチューブにおいて、ラ
ジアントチューブバーナに供給する燃焼空気を予熱する
装置は、第3図に示すように、ラジアントチューブ11の
排気管端部に熱交換器(レキュペレータ)12を装着して
なるものであり、エア供給管13から熱交換器12内に燃焼
空気を送給してそれをラジアントチューブ11内を流れる
高温の燃焼排ガスとの間の熱交換によって予熱する。
尚、図中12a は熱交換器12の内周面に設けられたフィ
ン、14はライニングであり、矢印は燃焼空気の流れ方向
を表わしている。
<Prior Art> Conventionally, in a radiant tube such as a continuous annealing furnace, a device for preheating combustion air supplied to a radiant tube burner has a heat exchanger at the exhaust pipe end of the radiant tube 11, as shown in FIG. (Recuperator) 12 is installed, the combustion air is fed from the air supply pipe 13 into the heat exchanger 12, and the heat is exchanged with the hot combustion exhaust gas flowing in the radiant tube 11. Preheat.
In the figure, 12a is a fin provided on the inner peripheral surface of the heat exchanger 12, 14 is a lining, and the arrow indicates the flow direction of the combustion air.

<発明が解決しようとする問題点> ところが、上述した従来のラジアントチューブ用燃焼空
気予熱装置には次のような問題点があった。
<Problems to be Solved by the Invention> However, the above-described conventional combustion air preheating device for a radiant tube has the following problems.

(1) ラジアントチューブ11からの放熱が多く、そのた
めエネルグロスが大きいばかりでなく、ライニング14の
外皮温度が上昇して作業環境を悪化させる。すなわち、
これは熱交換器12の装着部分のラジアントチューブ11が
600℃以上と非常に高温であるために生じる問題であ
る。熱交換器12直前の排ガス温度は 600℃であるのに対
して直後のそれも 400℃以上あり、放熱ロスが大きい。
一方、放熱を少なくするため、その部分のライニング14
を強化することが考えられるが、そうするとバーナバン
グが大となってメンテナンスが困難となる。また、フラ
ンジ部分にライニングを施すとボルトの増締めができ
ず、そのため隙間が生じ易く、そこから空気を吸い込む
危険性がある。空気を吸い込むと燃焼空気温度が低下す
るだけでなく、O量が変わってO制御ができなくな
ってしまう。
(1) A large amount of heat is dissipated from the radiant tube 11, so that not only the energy loss is large, but also the skin temperature of the lining 14 rises and the working environment is deteriorated. That is,
This is because the radiant tube 11 of the mounting part of the heat exchanger 12
This is a problem caused by the extremely high temperature of 600 ° C or higher. The exhaust gas temperature immediately before the heat exchanger 12 is 600 ° C., but immediately after that it is 400 ° C. or higher, and the heat radiation loss is large.
On the other hand, in order to reduce heat dissipation, the lining of that part 14
However, if so, the burner bangs become large and maintenance becomes difficult. Further, if the flange portion is lined, the bolt cannot be retightened, so that a gap is apt to occur and there is a risk of sucking air from there. Not only the combustion air temperature sucked air is reduced, and the amount of O 2 is changed O 2 control becomes impossible.

(2) 熱交伝面が小さく、空気の加熱能力が限られる。
熱交換器12を長くすることにより熱交伝面の拡大は図れ
るが、あまり長くすると被加熱体であるスリップ前面の
チューブ温度が低下してしまうそのため長さを無制限に
長くすることができない。従来のものでは、熱交換後の
予熱された空気温度は排ガス温度が 600℃に対して 300
℃〜450 ℃が限界であった。
(2) The heat transfer surface is small and the heating capacity of air is limited.
Although the heat transfer surface can be expanded by lengthening the heat exchanger 12, if the length is too long, the tube temperature at the front surface of the slip, which is the object to be heated, will drop. Therefore, the length cannot be increased indefinitely. In the conventional type, the preheated air temperature after heat exchange is 300 for the exhaust gas temperature of 600 ° C.
The limit was ℃ to 450 ℃.

本発明は、このような従来の問題点を解決するものであ
り、エネルギロスを減少させ、燃焼空気の加熱能力を高
めたラジアントチューブ用燃焼空気予熱装置を提供する
ことを目的としている。
The present invention solves such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a combustion air preheating device for a radiant tube, which reduces energy loss and enhances the combustion air heating capacity.

<問題点を解決するための手段> この目的を達成するための本発明にかかるラジアントチ
ューブ用燃焼空気予熱装置の構成は、ラジアントチュー
ブバーナに供給する燃焼空気をそのラジアントチューブ
の燃焼排ガス熱を利用して予熱するラジアントチューブ
用燃焼空気予熱装置において、ラジアントチューブが貫
通するライニングの貫通部周辺の外皮に対して所定の間
隙を隔てて対向する平板部と、該平板部に一体的に連結
するとともに前記ラジアントチューブの前記ライニング
からの突出部の外周を覆う円筒部とを有し、前記平板部
と前記外皮との間隙及び前記円筒部と前記ラジアントチ
ューブとの間隙を介して燃焼空気が送給される一次熱交
換器と、前記ラジアントチューブの内側に設けられると
共に前記一次熱交換器と連通して該一次熱交換器により
一次予熱された燃焼空気が送給される二次熱交換器とを
具えることを特徴とする。
<Means for Solving Problems> The configuration of the combustion air preheating device for a radiant tube according to the present invention for achieving this object is to use the combustion exhaust gas heat of the radiant tube for the combustion air supplied to the radiant tube burner. In a combustion air preheating device for radiant tubes that is preheated by means of a flat plate portion that faces the outer skin around the through portion of the lining through which the radiant tube passes with a predetermined gap, and is integrally connected to the flat plate portion. The radiant tube has a cylindrical portion that covers the outer periphery of the protruding portion from the lining, and the combustion air is fed through the gap between the flat plate portion and the outer cover and the gap between the cylindrical portion and the radiant tube. And a primary heat exchanger that is provided inside the radiant tube and communicates with the primary heat exchanger. A secondary heat exchanger to which the combustion air, which is preheated by the heat exchanger, is fed.

<作 用> 燃焼空気は、先ず一次熱交換器に送られてそこで一次予
熱される。すなわち平板部とライニングの外皮との間隙
において、このライニングの外皮の熱により加熱され、
続いて円筒部とラジアントチューブとの間隙において、
このラジアントチューブの外側に熱により加熱されるこ
とによって、一次予熱されると共に、次に二次熱交換器
に送られてそこでラジアントチューブ内側の燃焼排ガス
熱によりさらに高温に加熱され、その後バーナへ送られ
る。
<Operation> Combustion air is first sent to the primary heat exchanger where it is preheated. That is, in the gap between the flat plate portion and the outer skin of the lining, it is heated by the heat of the outer skin of this lining,
Then, in the gap between the cylindrical part and the radiant tube,
By heating the outside of this radiant tube with heat, it is primarily preheated and then sent to a secondary heat exchanger where it is further heated by the heat of combustion exhaust gas inside the radiant tube and then sent to the burner. To be

<実施例> 以下、本発明の一実施例を図面により具体的に説明す
る。
<Example> Hereinafter, one example of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例にかかるラジアントチューブ
用燃焼空気予熱装置の断面図、第2図は第1図のII−II
断面図である。第1図及び第2図に示すように、ラジア
ントチューブ11の外側炉外には一次熱交換器15が設けら
れる。一次熱交換器15は、ライニング14の外皮14a と僅
かな隙間を隔てて対向する円盤部15a と、ライニング14
から突出しとラジアントチューブ11の外周部を覆う円筒
部15b とから成っており、円盤部15a の外縁に設けられ
た入口16から円盤部15a とライニング外皮14a の間を通
って円盤部15a の中心部に到り、そこから円筒部15b と
ラジアントチューブ11の間を通って出口17に到る流路が
形成されている。一方、ラジアントチューブ11の内側に
は二次熱交換器18が配設される。二次熱交換器18は全述
の従来の熱交換器12と同様の構成を有しており、ラジア
ントチューブ11内に挿入される外筒19とその外筒19内に
挿入される内筒20とを具え、内筒20の入口21から内筒20
内を通って内筒20の先端に到り、そこから折返して内筒
20と外筒19の間を通って出口22に到る流路が形成されて
いる。この外筒19の内筒20と対向する内周面には複数の
フィン20a が突設される。これら一次熱交換器15の出口
17と二次熱交換器18の入口21とは接続管23により連通さ
れる。
FIG. 1 is a sectional view of a combustion air preheating device for a radiant tube according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a II-II of FIG.
FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, a primary heat exchanger 15 is provided outside the outer furnace of the radiant tube 11. The primary heat exchanger 15 includes a disc portion 15a that faces the outer skin 14a of the lining 14 with a slight gap, and the lining 14a.
It is composed of a cylindrical portion 15b that projects from the outer periphery of the radiant tube 11 and a central portion of the disk portion 15a that passes from the inlet 16 provided at the outer edge of the disk portion 15a through the disk portion 15a and the lining skin 14a. There is formed a flow path from there to the outlet 17 through between the cylindrical portion 15b and the radiant tube 11. On the other hand, a secondary heat exchanger 18 is arranged inside the radiant tube 11. The secondary heat exchanger 18 has the same structure as the conventional heat exchanger 12 described above, and includes an outer cylinder 19 inserted into the radiant tube 11 and an inner cylinder 20 inserted into the outer cylinder 19. From the inlet 21 of the inner cylinder 20 to the inner cylinder 20
It goes through the inside to the tip of the inner cylinder 20 and folds back from there to the inner cylinder.
A flow path is formed between the outer cylinder 19 and the outer cylinder 19 to reach the outlet 22. On the inner peripheral surface of the outer cylinder 19 facing the inner cylinder 20, a plurality of fins 20a are provided in a protruding manner. Outlet of these primary heat exchangers 15
17 and the inlet 21 of the secondary heat exchanger 18 are connected by a connecting pipe 23.

このような構成において、燃焼空気は先ず一次熱交換器
15の入口16からその中に入り、そこで流路を通過する間
にライニング外皮14a 及びラジアントチューブ11の外周
面の熱により一次予熱される。次に一次熱交換器15の出
口17から出た燃焼空気は接続管23を通って二次熱交換器
18により、そこで流路を通過する間にラジアントチュー
ブ11内側の燃焼排ガス熱によりさらに高温に加熱され、
その後出口22から出て燃料の燃焼のため図示しないバー
ナへ送られる。
In such a configuration, the combustion air first flows into the primary heat exchanger.
It enters from the inlet 16 of 15 and is pre-heated by the heat of the outer peripheral surface of the lining skin 14a and the radiant tube 11 while passing through the flow passage there. Next, the combustion air discharged from the outlet 17 of the primary heat exchanger 15 passes through the connecting pipe 23 and the secondary heat exchanger.
18, while being passed through the flow path there, is heated to a higher temperature by the heat of the exhaust gas inside the radiant tube 11.
After that, it exits from the outlet 22 and is sent to a burner (not shown) for combustion of fuel.

ここで、一般に対流伝熱での熱の移動量Qは、熱伝達率
をα、伝熱面積をA、温度差をΔtとすると、次式で与
えられる。
Here, generally, the heat transfer amount Q in convective heat transfer is given by the following equation, where α is the heat transfer coefficient, A is the heat transfer area, and Δt is the temperature difference.

Q=α×A×Δt 従って、一次熱交換器15を設けて全体として伝熱面積A
を拡大することにより、容易に伝熱量Qを非常に大きく
することが可能であることがわかる。
Q = α × A × Δt Therefore, the heat transfer area A as a whole by providing the primary heat exchanger 15
It is understood that the heat transfer amount Q can be easily increased to a very large value by enlarging.

いま、一例として7インチのラジアントチューブに 12
0,000kcal/hのバーナを取付けて燃焼させた場合、従来
の予熱装置によるときはバーナに供給する燃焼用空気の
温度は約 400℃程度であるが、本発明装置によれば約 5
00℃まで予熱することができる。これは約3%の燃料消
費の低減を意味しており、大幅な省エネルギに繋がって
いる。
Now, as an example, use a 7-inch radiant tube with 12
When a burner of 0,000 kcal / h is attached and burned, the temperature of the combustion air supplied to the burner is about 400 ° C when using a conventional preheating device, but according to the device of the present invention, the temperature is about 5 ° C.
It can be preheated to 00 ℃. This means a reduction in fuel consumption of about 3%, which leads to significant energy savings.

<発明の効果> 以上、一実施例を挙げて具体的に説明したように本発明
によれば、ラジアントチューブの外側にも、このラジア
ントチューブを流れる燃焼排ガスとの熱交換のみならず
ライニングとの熱交換も可能な一次熱交換器を設けたの
で熱交換率を高めるこができ、バーナに供給する燃焼空
気の温度を上げて省エネルギが図れる。また、ラジアン
トチューブ外側及びライニングの外皮の熱が有効に燃焼
空気加熱のために利用されるので、その部分の温度上昇
が抑えられ、作業環境の悪化を防止できる。しかも、2
次熱交換器がラジアントチューブの内側に設けられてい
るため、前記一次熱交換器をラジアントチューブのライ
ニングからの突出部の外周に設けることができ、このた
め装置全体を大嵩化することもない。
<Effects of the Invention> As described above specifically with reference to the embodiment, according to the present invention, not only the heat exchange with the combustion exhaust gas flowing through the radiant tube but also the lining is performed outside the radiant tube. Since the primary heat exchanger capable of heat exchange is provided, the heat exchange rate can be increased, and the temperature of the combustion air supplied to the burner can be raised to save energy. Further, the heat of the outside of the radiant tube and the heat of the outer skin of the lining are effectively used for heating the combustion air, so that the temperature rise in that portion can be suppressed and the deterioration of the working environment can be prevented. Moreover, 2
Since the secondary heat exchanger is provided inside the radiant tube, the primary heat exchanger can be provided on the outer circumference of the protruding portion from the lining of the radiant tube, and therefore the bulk of the apparatus is not increased. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例にかかるラジアントチューブ
用燃焼空気予熱装置の断面図、第2は第1図のII−II断
面図、第3図は従来例にかかるラジアントチューブ用燃
焼空気予熱装置の断面図である。 図面中、 11はラジアントチューブ、 15は一次熱交換器、 18は二次熱交換器である。
FIG. 1 is a sectional view of a combustion air preheating device for a radiant tube according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a II-II sectional view of FIG. 1, and FIG. 3 is a combustion air preheating for a radiant tube according to a conventional example. It is sectional drawing of an apparatus. In the drawing, 11 is a radiant tube, 15 is a primary heat exchanger, and 18 is a secondary heat exchanger.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ラジアントチューブバーナに供給する燃焼
空気をそのラジアントチューブの燃焼排ガス熱を利用し
て予熱するラジアントチューブ用燃焼空気予熱装置にお
いて、ラジアントチューブが貫通するライニングの貫通
部周辺の外皮に対して所定の間隙を隔てて対向する平板
部と、該平板部に一体的に連結するとともに前記ラジア
ントチューブの前記ライニングからの突出部の外周を覆
う円筒部とを有し、前記平板部と前記外皮との間隙及び
前記円筒部と前記ラジアントチューブとの間隙を介して
燃焼空気が送給される一次熱交換器と、前記ラジアント
チューブの内側に設けられると共に前記一次熱交換器と
連通して該一次熱交換器により一次予熱された燃焼空気
が送給される二次熱交換器とを具えることを特徴とする
ラジアントチューブ用燃焼空気予熱装置。
1. A combustion air preheating device for a radiant tube, which preheats combustion air supplied to a radiant tube burner by utilizing the heat of combustion exhaust gas of the radiant tube, with respect to an outer skin around a penetrating portion of a lining through which the radiant tube penetrates. And a flat plate portion facing each other with a predetermined gap therebetween, and a cylindrical portion integrally connected to the flat plate portion and covering the outer periphery of the protruding portion of the radiant tube from the lining, the flat plate portion and the outer cover. A primary heat exchanger to which combustion air is fed through a gap between the primary heat exchanger and a gap between the cylindrical portion and the radiant tube, the primary heat exchanger being provided inside the radiant tube and communicating with the primary heat exchanger. A radiant chew comprising: a secondary heat exchanger to which combustion air, which is preheated by the heat exchanger, is fed. Use combustion air preheating device.
JP61117582A 1986-05-23 1986-05-23 Combustion air preheater for radiant tubes Expired - Lifetime JPH0619218B2 (en)

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JPS62276312A JPS62276312A (en) 1987-12-01
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