JPH08210610A - 固体輻射バーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 固体輻射バーナにおいて逆火防止層のシール
を確実にすると共に十分な機械的強度で安全に操業でき
るようにすること。 【構成】 バーナケーシングの内部に混合ガスの流れの
順に整流用の固体輻射層，逆火防止層及び放熱用の固体
輻射層をそれぞれ配列した面燃焼用のバーナであって、
逆火防止層には、バーナケーシングの内壁に全周を溶接
によって接合したバックプレートの上に配置した耐火物
層と、これらのバックプレート及び耐火物層を貫通して
混合ガスを放熱用の固体輻射層側に流下させる複数の流
路孔とを備える。流路孔はバックプレートに一体に接合
され耐火物層を貫通するノズルとすることができ、耐火
物層は、セラミックファイバキャスタブルによって形成
したものとすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体輻射層からの放熱
によって輻射加熱する方式の固体輻射バーナに係り、特
に逆火防止層部分のシール構造の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体輻射バーナは、たとえば実開昭６３
−５２３０号公報に記載されているように、燃料や酸素
等の混合ガスが供給されるチャンバに整流用の固体輻射
層を設け、その下流の放熱面にも別の固体輻射層を備
え、これらの輻射層の間に形成される空間の中に逆火防
止層を備えるというのがその基本構造である。そして、
供給された混合ガスは逆火防止層と放熱面側の固体輻射
層との間の空間で燃焼し、その燃焼熱によって固体輻射
層を赤熱して固体輻射熱を得ることができる。

【０００３】燃焼面に曝される逆火防止層は、熱伝導率
が低い素材によって形成され、混合ガスを燃焼部分に高
速で送り込むための多数の小孔を開けたものである。こ
こで、混合ガスの小孔での通過速度は、燃焼速度より大
きくする必要がある。そして、混合ガスの燃焼による１
０００℃程度の温度雰囲気に対応できるようにするため
には、逆火防止層を耐火物で構成することが有効とされ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、耐火物によ
って逆火防止層を形成してバーナケーシングに組み込む
とき、逆火防止層の周囲とバーナケーシングの内壁との
間のシールに特殊な構造を採用しない限り、シール部か
ら燃焼側に混合ガスがリークし、その通過速度が燃焼速
度より小さくなる。これは、耐火物の周面を金属部材で
覆っていても、素材の相違による熱膨張の差等に起因し
て微小な隙間が発生することが避けられないためであ
る。

【０００５】このようなシールの不良があると、燃焼時
において逆火防止層よりも上流側の圧力が低下したよう
な場合には、火炎が逆火防止層とバーナケーシングのシ
ール部から上流側に向かうような逆火現象が生じる。こ
のため、バーナの安定燃焼が損なわれ、場合によっては
燃焼を遮断することが必要となる。

【０００６】また、逆火発生時にはかなりの衝撃が逆火
防止層自身に加わる。このため、逆火防止層を耐火物に
よって形成したものでは、衝撃荷重に対する強度が小さ
いため、逆火防止層の破壊を招く恐れがある。

【０００７】このように、従来の固体輻射バーナでは、
逆火防止層のシール及びその強度の面での問題が残って
いる。

【０００８】本発明において解決すべき課題は、固体輻
射バーナにおいて逆火防止層のシールを確実にすると共
に十分な機械的強度で安全に操業できるようにすること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、バーナケーシ
ングに混合ガスの供給路を接続し、前記バーナケーシン
グの内部に前記混合ガスの流れの順に整流用の固体輻射
層，逆火防止層及び放熱用の固体輻射層をそれぞれ空間
を持たせて配列した面燃焼用のバーナであって、前記逆
火防止層を、前記バーナケーシングの内壁に全周を溶接
によって接合したバックプレートと、該バックプレート
の上に配置した耐火物層と、前記バックプレート及び耐
火物層を貫通して前記混合ガスを放熱用の固体輻射層側
に流下させる複数の流路孔とから構成してなることを特
徴とする。

【００１０】このような構成において、流路孔は、バッ
クプレートに一体に接合され耐火物層を貫通するノズル
とすることができる。

【００１１】また、耐火物層を、セラミックファイバキ
ャスタブルによって形成したものとしてもよい。

【００１２】

【作用】逆火防止層のバックプレートはバーナケーシン
グの内壁に溶接によって接合されるので、放熱用の固体
輻射層側からの燃焼ガスの上流側へ向けてのリークがな
くなり、逆火が防止されると共に安定燃焼による加熱が
可能となる。

【００１３】バックプレートにノズルを一体に設けてこ
れを耐火物層に貫通させる配置とすれば、バックプレー
トだけでなくノズルによっても耐火物層の機械的強度が
補償され、クラックの発生に起因する逆火も防止され
る。

【００１４】また、バックプレートによる強度補償によ
って耐火物層自身の強度は小さいもので済むので、耐ス
ポーリング性の良いセラミックファイバキャスタブルを
耐火物層の素材とすることができ、耐火物層の寿命も向
上する。

【００１５】

【実施例】図１は本発明の固体輻射バーナの一実施例を
示す要部の縦断面図である。

【００１６】図において、たとえば保熱炉の炉体１にバ
ーナケーシング２が組み込まれている。このバーナケー
シング２は図２に示すように四角形の額縁状に形成さ
れ、下端の底板２ａには混合ガスの供給管３を接続して
いる。

【００１７】バーナケーシング２の底部側は混合ガスの
供給チャンバ２ｂとしての空間を形成し、その上には整
流用の固体輻射層４を設ける。この固体輻射層４は、金
属ネットを利用したものであり、その周囲を額縁状のサ
ポート４ａとしてこれをバーナケーシング２の内壁に固
定して配置されている。

【００１８】バーナケーシング２の上端部には放熱用の
固体輻射層５を設ける。この固体輻射層５は、バーナケ
ーシング２に一体に連結したものである。

【００１９】整流用及び放熱用の固体輻射層４，５の間
には、逆火を防ぐための逆火防止層６を設ける。この逆
火防止層６は、バーナケーシング２の内壁に整合する平
面形状のバックプレート６ａ，このバックプレート６ａ
に軸線を垂直姿勢として多数配列したノズル６ｂ及びバ
ックプレート６ａの上面の全体に充填した耐火物層６ｃ
によって構成されたものである。

【００２０】バックプレート６ａは適切な厚みを持つ鉄
板を利用したものであり、その周壁をバーナケーシング
２の内壁に突き当て、溶接Ｗによってバーナケーシング
２に一体化したものである。このような溶接Ｗによっ
て、逆火防止層６の上下は互いに完全に遮断され、ガス
の通気路はノズル６ｂの開口部分のみとなる。

【００２１】ノズル６ｂは、金属パイプを利用したもの
であり、図２に示すように一定のピッチ配列によって多
数配置される。そして、図３の拡大断面図に示すよう
に、ノズル６ｂはその下端外周に設けた雄ネジ６ｂ−１
をバックプレート６ａに形成した雌ネジ孔６ａ−１にね
じ込むか、または溶接によって固定される。

【００２２】また、耐火物層６ｃは、キャスタブル耐火
材を充填して図１の形状に成形することによって構成さ
れ、バックプレート６ａの上面に接合されたものであ
り、ノズル６ｂがこの耐火物層６ｃの中に没するように
充填されている。耐火物層６ｃの素材としては、各種の
キャスタブル耐火材を利用することができるが、長期使
用によるクラックの発生が少ないセラミックファイバキ
ャスタブルとすることが好適である。

【００２３】以上の構成において、供給管３からバーナ
ケーシング２の供給チャンバ２ｂに送り込まれた混合ガ
スは、整流用の固体輻射層４の網の目によって整流化さ
れ、逆火防止層６との間の空間に均一になるように導入
される。そして、混合ガスの流動によって、混合ガスは
ノズル６ｂから上方に抜け、放熱用の固体輻射層５の中
で点火装置（図示せず）によって点火されて燃焼する。
この燃焼にる燃焼熱によって、固体輻射層５は赤熱され
ると共に燃焼ガス顕熱が固体輻射エネルギに変換され、
これによって炉体１内が加熱される。

【００２４】一方、逆火防止層６と整流用の固体輻射層
４との間の空間では、逆火防止層６自体の熱伝導によっ
て加熱される。このとき、逆火防止層６は、耐火物層６
ｃの介在によって熱伝導率が小さいため、逆火防止層６
の下部側への熱移動を緩和することができ、逆火が防止
される。

【００２５】逆火防止層６は、鉄板を利用したバックプ
レート６ａを溶接Ｗによってバーナケーシング２の内壁
に接合しているので、耐火物層６ｃの周面とバーナケー
シング２の内壁との間に隙間があっても、整流用の固体
輻射層４側への燃焼ガスのリークが防止される。このた
め、逆火の発生も効果的に抑えられ、衝撃による耐火物
層６ｃのクラックの発生等が防止される。

【００２６】また、逆火が発生したとしても、耐火物層
６ｃはバックプレート６ａによって裏打ちされているの
で、衝撃等に対する機械的強度が高くなる。このため、
逆火防止層６全体の損傷も防ぐことができるほか、耐火
物層６ｃ自体は強度を必要としないので、耐スポーリン
グ性の良いセラミックファイバキャスタブルであって
も、支障なく使うことできる。したがって、このセラミ
ックファイバキャスタブルを素材とすることで、長期使
用によって発生する耐火物層６ｃのクラックの発生を低
減でき、このクラックに起因する逆火の発生の抑制も可
能となる。

【００２７】また、バックプレート６ａだけでなく、金
属パイプを利用したノズル６ｂが耐火物層６ｃの中に植
え込んだ構造となるので、これらのノズル６ｂによる耐
火物層６ｃの強度補償も得ることができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明では、逆火防止層に耐火物層を備
えた構成であっても、バックプレートによってバーナケ
ーシングとの間での混合ガスのリークを完全に無くすこ
とできるので、逆火の発生や衝撃による損傷が防止され
る。

【００２９】また、バックプレートによって耐火物層の
機械的強度が補償されるので、逆火が発生したとしても
その損傷度合いを低減できるほか、耐火物層自身は強度
を必要としないので、耐スポーリング性の良いセラミッ
クファイバキャスタブルを使用することができ、クラッ
クの発生を抑えた耐火物層を備えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の固体輻射バーナの要部を示す縦断面図
である。

【図２】図１において放熱用の固体輻射層を外して示す
平面図である。

【図３】逆火防止層の要部を示す拡大縦断面図である。

【符号の説明】

１ 炉体 ２ バーナケーシング ２ｂ 供給チャンバ ３ 供給管 ４ 固体輻射層（整流用） ５ 固体輻射層（放熱用） ６ 逆火防止層 ６ａ バックプレート ６ｂ ノズル ６ｃ 耐火物層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷 政孝 東京都千代田区大手町二丁目６番３号 新 日本製鐵株式会社内 (72)発明者 田口 正和 東京都千代田区大手町二丁目６番３号 新 日本製鐵株式会社内 (72)発明者 朝野 三司 東京都千代田区大手町二丁目６番３号 新 日本製鐵株式会社内 (72)発明者 佐喜真 修 福岡県北九州市戸畑区大字中原46番地の59 日鐵プラント設計株式会社内 (72)発明者 濱守 英一 北九州市八幡東区山王１丁目９番10号 九 築工業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バーナケーシングに混合ガスの供給路を
   接続し、前記バーナケーシングの内部に前記混合ガスの
   流れの順に整流用の固体輻射層，逆火防止層及び放熱用
   の固体輻射層をそれぞれ空間を持たせて配列した面燃焼
   用のバーナであって、前記逆火防止層を、前記バーナケ
   ーシングの内壁に全周を溶接によって接合したバックプ
   レートと、該バックプレートの上に配置した耐火物層
   と、前記バックプレート及び耐火物層を貫通して前記混
   合ガスを放熱用の固体輻射層側に流下させる複数の流路
   孔とから構成してなる固体輻射バーナ。
2. 【請求項２】 前記流路孔は、前記バックプレートに一
   体に接合され前記耐火物層を貫通するノズルとしてなる
   請求項１記載の固体輻射バーナ。
3. 【請求項３】 前記耐火物層を、セラミックファイバキ
   ャスタブルとしてなる請求項１または２に記載の固体輻
   射バーナ。