JPH0619941Y2 - 蓄熱式ラジアントチューブバーナ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案はラジアントチューブバーナ装置に関する。更に
詳述すると、本考案は、ラジアントチューブの両端にバ
ーナと蓄熱体を装備し、そのバーナを交互に燃焼させて
排出される燃焼ガスの熱を蓄熱体で回収する蓄熱式ラジ
アントチューブバーナ装置に関する。

（従来の技術） 近年、廃棄ガスから相当量の熱量を回収して熱効率を高
めるべく、燃焼用空気のプレヒート技術が開発されてい
る。例えば、第３図に示すように、ラジアントチューブ
201の両端のバーナ202,202の外に蓄熱体203,203を据え
付け、両端のバーナ202,202を交互に燃焼させてその燃
焼ガスを燃焼させていないバーナ側の蓄熱体203を通し
て排出するようにし、蓄熱体203に蓄熱された燃焼ガス
の熱を使って燃焼用空気をプレヒートするラジアントチ
ューブバーナが提案されている（工業加熱Vol.23,No.6,
P71日本工業炉協会発行）。また、第４図に示すよう
に、ラジアントチューブ101内に突出する燃料ノズル103
の周囲を炉外において囲繞するバーナシェル104内にコ
ーン状の蓄熱体102を設け、該蓄熱体102を通して燃焼用
空気の供給あるいは燃焼ガスの排出を図るようにしたも
のも提案されている（米国特許第4604051号）。尚、符
号105は炉壁、106は送風機、107は四方回転弁、108はエ
ゼクタである。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、前者の蓄熱式ラジアントチューブバーナ
装置の場合、バーナ202,202の外に取付けられる蓄熱体2
03,203が場所をとり、炉体の周りに数十〜数百個も取付
けられるラジアントチューブバーナ装置の場合、バーナ
の取付性を悪化させて配管等を複雑にすると共にメンテ
ナンスを煩わしいものとする問題がある。

また、後者の蓄熱式ラジアントチューブバーナ装置の場
合、狭いバーナシェル104内に蓄熱体102を内挿している
ため蓄熱容量が不足するという問題がある。

更に、これら蓄熱式ラジアントチューブバーナ装置の場
合、蓄熱された熱を利用したプレヒートによって燃焼空
気が１０００℃程度に加熱されるため、火炎温度が非常
に高くなり、バング部分のラジアントチューブが焼損し
たり破裂する上にＮＯｘが多量に発生する欠点がある。
即ち、ラジアントチューブの周囲に低温の被加熱物が存
在する炉中ではラジアントチューブ表面から輻射によっ
て多くの熱が被加熱物に与えられることからチューブ内
に火炎が存在してもラジアントチューブ自体の温度はさ
ほど高くならないが、バング部分にあるラジアントチュ
ーブは、バングが高温の耐火壁であるため、この部分に
あるラジアントチューブからバングに与えられる熱量は
少ないものとなる。即ち、ラジアントチューブは冷却さ
れないことから、この部分に火炎が存在するとチューブ
は過熱され、時には焼損することとなる。特に、燃焼排
ガスの熱を蓄熱体で回収し、これを燃焼用空気の予熱に
使用して燃焼排ガスの温度に近い１０００℃付近の高温
空気として燃焼させる場合、通常の常温空気燃焼に比し
て火炎の温度が高くＮＯｘが多量に発生する欠点があ
り、またこの問題を解決するため、二段燃焼法を適用す
ると、輻射熱を無駄にしないためにバング部分で一段目
の燃焼を行わせると共にその近くで二段目の燃焼をさせ
ることが望まれることからバング部分のラジアントチュ
ーブが過熱され易くなり、破裂したり焼損することとな
る。

このバング部分のラジアントチューブの過熱焼損防止に
は、この部分のラジアントチューブの内部に耐火断熱材
の筒を挿入して、火炎からの熱を直接ラジアントチュー
ブに与えず、筒を介して間接的に与えてラジアントチュ
ーブを保護する手段が有効であると考えられるが、耐火
断熱材の筒でバング部分のラジアントチューブの内側を
被覆して火炎からラジアントチューブを保護するように
しても、圧損の増大が大きいばかりかバング部分より炉
内側の領域で二段燃焼を実現することができなくなる。

本考案は、蓄熱容量が大きく低ＮＯｘの蓄熱式ラジアン
トチューブバーナ装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） かかる目的を達成するため、本考案は、ラジアントチュ
ーブの両端にバーナと蓄熱体を夫々設け、一方のバーナ
を燃焼させるときには他方のバーナは停止させて燃焼ガ
スを蓄熱体を通じて排出させる燃焼側のバーナでは燃焼
用空気を前記蓄熱体を通して供給する蓄熱式ラジアント
チューブバーナ装置において、前記ラジアントチューブ
のバング部分に管軸方向の貫通孔を多数有する円筒状の
蓄熱体を内挿するようにしている。

（作用） したがって、燃焼用空気の一部が円筒状の蓄熱体を通っ
て燃焼火炎の下流に供給される。そして、蓄熱体の内側
の上流側では空気不足の状態で燃焼させ、蓄熱体の下流
のラジアントチューブ内で蓄熱体を通過した残りの空気
を加えて空気過剰状態で完全燃焼を達成する。蓄熱体内
を通過する燃焼用空気及び蓄熱体の表面に沿って流れる
燃焼用空気は、蓄熱体が保有する燃焼ガスの顕熱によっ
て加熱され温められる。また、バング部分のラジアント
チューブは蓄熱体によって火炎から保護される。一方、
燃焼ガスはラジアントチューブの反対側の燃焼していな
いバーナ側から排出される際に、蓄熱体の内部を通って
あるいはその表面を舐めるようにして蓄熱体を加熱す
る。

（実施例） 以下、本考案の構成を図面に示す実施例に基づいて詳細
に説明する。

第１図に本考案の蓄熱式ラジアントチューブバーナ装置
のシステム全体を概略図で説明する。

このラジアントチューブバーナは、ラジアントチューブ
１と、その両端に夫々装備されたバーナ３，３と、ラジ
アントチューブ１の両端のバング１ａ部分に内挿された
円筒状の蓄熱体２と、各バーナ３，３のバーナシェル内
に設けられる主たる蓄熱体７と、各バーナ３，３を燃焼
用空気供給系９と燃焼ガス排気系１０とに選択的に接続
するロータリ四方弁８と、各バーナ３，３に燃料を供給
する燃料供給系１３及びパイロットバーナ６とから構成
されている。バーナ３，３は交互に燃焼してその燃焼ガ
スを燃焼させていない方のバーナ側から蓄熱体２，７を
通して排出させる一方、燃焼させている側のバーナには
同バーナ内の蓄熱体２，７を通して燃焼用空気を予熱し
て供給する。

バーナ３は燃料供給系１３から供給されるガス燃料と適
量の一次空気を噴射するバーナガン４と、燃焼用空気供
給系９と連通するバーナシェル５と、バーナガン４の先
端部分で点火火花を飛ばすパイロットバーナ６と、バー
ナガン４を囲繞するようにバーナシェル５内に充填され
る主蓄熱体７とから成る。尚、符号１４，１５は燃料の
供給を制御する電磁バルブである。

各バーナシェル５は１つのロータリ四方弁８を介して燃
焼用空気供給系９と燃焼ガス排気系１０とに選択的に接
続可能に設けられている。ロータリ四方弁８の操作によ
って、燃焼用空気供給系９の押込み送風機１１から供給
される燃焼用空気をいずれか一方のバーナ３へ供給して
燃焼させる一方、この燃焼ガスを他方のバーナ３の蓄熱
体２，７を経て排気ブロワ１２によって誘引排気するよ
うに設けられている。この燃焼用空気と燃焼ガスの流れ
の切替えは、タイマ（図示省略）を使って一定時間置き
に行なわれるか、あるいは蓄熱体２，７を通過した燃焼
ガス温度をサーモセンサ（図示省略）で測定してこれが
所定温度に達したときに行なわれる。ロータリ四方切替
弁８の切替えと同時に燃料供給系１３の切替えも行なわ
れる。尚、バーナ３，３はラジアントチューブ１に着脱
可能に接続されている。

前記蓄熱体２，７は、ラジアントチューブ１を通過した
燃焼ガスの顕熱を回収して蓄えるためのもので、燃焼ガ
スと反応したり燃焼用空気に悪影響を与えない材質であ
れば蓄熱体として従来一般に使用されているものは勿論
のこと新規の材質のものであっても採用可能である。一
般に、蓄熱体２，７としては、伝熱面積が大きく圧力損
失が小さいこと及び耐熱性、耐熱衝撃性、耐食性に優れ
ることが要求されることから、セラミックスやアルミ
ナ、耐熱金属等が採用される。特に、バング部分１ｃに
内挿される蓄熱体２は燃焼用空気を軸方向に流通させる
ハニカム構造を採ることが好ましい。そこで、例えば海
綿状に発泡した通気性のあるセラミックスを用いて燃焼
ガスの流れ方向に貫通するハニカム状のセル孔を多数形
成した所謂ハニカムセラミックスを採用している。尚、
本明細書において蓄熱体は、材質あるいは材料自体が多
孔質であるものは勿論のこと、それ自体に通気性がなく
とも構造的に通気性を確保し得るものも含まれる。

蓄熱体２はラジアントチューブ１のバング１ａ部分に内
挿されている。この蓄熱体２は、円筒状を成し、ラジア
ントチューブ１のバング１ａ部分を内側から包囲するよ
うに設けられ、燃焼用空気の一部が火炎の下流に分けて
噴射されるように設けられている。また、主たる蓄熱体
７はバーナガン４の噴出口よりも上流側、例えば、バー
ナガン４を包囲するようにバーナシェル５内に設置され
たり、好ましいものとはいえないがバーナシェル５の外
に設置されている。しかし、バーナシェル５の外に蓄熱
体７を設置する場合でも従来より蓄熱体７の容積を小さ
くできるので、比較的に場所をとらない構造とできる。

尚、ラジアントチューブ１の形式はストレート形（直管
形）、Ｕ形、Ｔ形、Ｗ形、Ｏ形、Ｌ形などの公知の形状
の他、新規形状であっても実施可能である。

以上のように構成されたラジアントチューブバーナは次
のように作動する。まず、パイロットバーナ６に適量の
パイロット燃料（ガス燃料）とパイロット空気を供給し
点火する。次いで、バーナガン４へガス燃料を供給する
のと同時に燃焼用空気を供給し、バーナを着火させる。

押込み送風機１１によって供給される燃焼用空気は蓄熱
体７を通ってバーナガン４の噴射口の周辺に供給され、
更にその一部が蓄熱体２の中を通過して下流のラジアン
トチューブ１中に供給され、２段燃焼させる。他方、燃
焼ガスは排気ファン１２の作動によって燃焼していない
方のバーナ３側から排出される。このとき、燃焼ガスは
蓄熱体２の中を通過してあるいはその内周面を舐めるよ
うに接触しながらバーナシェル５側へ排出される。そし
て、更にバーナシェル５内の蓄熱体７を通過してロータ
リ四方弁８から燃焼ガス排気系１０へ排出される。燃焼
ガスの顕熱は蓄熱体２，７を通過する間に回収される。
一定時間経過後、停止していた反対側のバーナ３を燃焼
させてそれまで燃焼させていたバーナ３を停止し、冷え
た反対側の蓄熱体２を通して燃焼ガスを排出する。一
方、燃焼用空気は燃焼ガスが蓄熱体２，７に捨てた熱を
拾って、予熱されて供給される。この燃焼と燃焼ガス排
出を交互に繰返して徐々にラジアントチューブ１と蓄熱
体２，７の温度を上昇させる。チューブ１と蓄熱体２，
７が設定温度、例えば蓄熱体２，７を通過した後の燃焼
用空気の温度が７００〜１０００℃の高温に達すると、
定常燃焼に移行する。燃焼用空気と燃焼ガスの切替え
は、適宜間隔例えば２０秒〜５分間隔で行なうか、排出
される燃焼ガスが設定温度例えば２００℃程度となれば
行なう。

（考案の効果） 以上の説明より明らかなように、本考案の蓄熱式ラジア
ントチューブバーナは、ラジアントチューブのバング部
分に円筒状のハニカムセラミックスの蓄熱体を内挿する
ようにしているので、蓄熱体で囲繞された一段目では空
気不足の状態で燃焼しサーマルＮＯｘを低減させ、二段
目のラジアントチューブ内では蓄熱体を通過した空気が
供給されて空気過剰状態で完全燃焼させ、全体としてＮ
Ｏｘ発生量を低く抑えることができる。しかも、本考案
によると、円筒状の蓄熱体によってバング部分のラジア
ントチューブが火炎から保護されているので、バング部
分及びその近傍のラジアントチューブの破裂を防止でき
る。

また、本考案によると、ラジアントチューブのバング部
分に内挿される蓄熱体によって全体の蓄熱容量が増す。
したがって、主たる蓄熱体をバーナシェル内に収容し
て、バーナ周囲を簡潔なものとできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の蓄熱式ラジアントチューブバーナ装置
システムの一実施例を示す概略図である。 第２図はバーナ部分を拡大して詳細に説明する断面図で
ある。 第３図は従来の蓄熱式ラジアントチューブバーナ装置の
一例を示す概略図である。 第４図は従来の蓄熱式ラジアントチューブバーナ装置の
他の例を示す断面図である。 １……ラジアントチューブ、 １ａ……バング部分、 ２……蓄熱体、 ３……バーナ、 ８……ロータリ四方弁、 ９……空気供給系、１０……排気系。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ラジアントチューブの両端にバーナと蓄熱
   体を夫々設け、一方のバーナを燃焼させるときには他方
   のバーナは停止させて燃焼ガスを蓄熱体を通じて排出さ
   せる燃焼側のバーナでは燃焼用空気を前記蓄熱体を通し
   て供給する蓄熱式ラジアントチューブバーナ装置におい
   て、前記ラジアントチューブのバング部分に管軸方向の
   貫通孔を多数有する円筒状の蓄熱体を内挿したことを特
   徴とする蓄熱式ラジアントチューブバーナ装置。