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JPH06241436A - Method and apparatus for heating tube type heating furnace - Google Patents

Method and apparatus for heating tube type heating furnace

Info

Publication number
JPH06241436A
JPH06241436A JP5315543A JP31554393A JPH06241436A JP H06241436 A JPH06241436 A JP H06241436A JP 5315543 A JP5315543 A JP 5315543A JP 31554393 A JP31554393 A JP 31554393A JP H06241436 A JPH06241436 A JP H06241436A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heating
heat storage
heating furnace
storage body
oxidant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP5315543A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3563753B2 (en
Inventor
Hiroshi Miyama
浩 深山
Tetsuhiko Oki
哲彦 大木
Hitoshi Kaji
均 加治
Yoshiyuki Yusa
佳之 遊佐
Yuji Fukuda
裕治 福田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chiyoda Corp
Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Original Assignee
Chiyoda Corp
Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chiyoda Corp, Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd filed Critical Chiyoda Corp
Priority to JP31554393A priority Critical patent/JP3563753B2/en
Publication of JPH06241436A publication Critical patent/JPH06241436A/en
Application granted granted Critical
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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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  • Gas Burners (AREA)
  • Air Supply (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve a thermal efficiency and to reduce public pollution by passing combustion oxidizer to be discharged from an oxidizer supply passage through a heat accumulator provided on a wall of a combustion chamber and agingly changing an oxidizer passing area of the accumulator in a heating furnace in which exhaust gas is used to heat the oxidizer. CONSTITUTION:A combustion apparatus 30 has a burner 31, a heat accumulator 32 as a heat exchanging member mounted on a hearth 12 for forming a wall of a combustion chamber, and a duct 33. A duct 33 formed with an oxidizer supply passage 36 for supplying the oxidizer to the burner 31 and an exhaust gas discharge passage 37 for externally discharging burned exhaust gas communicates with an opposite combustion chamber side of the accumulator 32. The passage 36 is so formed as to discharge the oxidizer from a plurality of outlets toward the accumulator 32 in such a manner that an area for passing the oxidizer through the accumulator 32 is agingly changed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、燃焼した後の排気ガス
の熱を燃焼用空気等の酸化剤の加熱に使用するようにし
た管式加熱炉の加熱方法と装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heating method and apparatus for a tubular heating furnace in which the heat of exhaust gas after combustion is used for heating an oxidizing agent such as combustion air.

【0002】[0002]

【従来の技術】管式加熱炉は、石油精製、石油化学、一
般化学を含めた各種のプロセスにおいて用いられ、管内
を流れる被加熱流体を直火により加熱するものである。
2. Description of the Related Art A tube-type heating furnace is used in various processes including petroleum refining, petrochemicals, and general chemistry, and heats a heated fluid flowing in the tube with an open flame.

【0003】従来から使用されている管式加熱炉は、図
8に示すように、鋼板製ケーシングの内側を耐火断熱材
により内張した燃焼室100内に加熱管101を配置す
るとともに燃焼装置102を設け、この燃焼装置102
により加熱管101内を流れるナフサやガソリン等の被
加熱流体を加熱するようにしたものである。
As shown in FIG. 8, in a conventional tube-type heating furnace, a heating pipe 101 is arranged in a combustion chamber 100 in which a steel plate casing is lined with a refractory heat insulating material, and a combustion device 102 is provided. And the combustion device 102
In this way, a fluid to be heated such as naphtha or gasoline flowing in the heating pipe 101 is heated.

【0004】この管式加熱炉は、従来から火炎の輻射と
対流を利用して加熱することが多く、主として輻射伝熱
により加熱される部分を輻射部103、主として対流伝
熱により加熱される部分を対流部104とし、被加熱流
体の流れは、熱効率を高める観点から、通常燃焼ガスの
流れと向流式としている。各加熱管101は、U型継手
によりシリーズに連結し、いわゆるコイルパスが形成さ
れており、被加熱流体は最初に入口管106からの対流
部104に流れ、予熱された後に輻射部103内に入
り、所定の温度まで加熱されると出口管107より流出
する。なお、図8において、符号「105」は煙突であ
る。
Conventionally, this tube type heating furnace is often heated by utilizing radiation and convection of flame, and a portion mainly heated by radiation heat transfer is a radiation portion 103, and a portion mainly heated by convection heat transfer. Is used as the convection section 104, and the flow of the fluid to be heated is of the countercurrent type with the flow of the normal combustion gas from the viewpoint of improving thermal efficiency. Each heating pipe 101 is connected in series by a U-shaped joint to form a so-called coil path, and the fluid to be heated first flows into the convection section 104 from the inlet tube 106 and then enters the radiation section 103 after being preheated. When heated to a predetermined temperature, it flows out from the outlet pipe 107. In FIG. 8, reference numeral “105” is a chimney.

【0005】このような管式加熱炉の熱効率としては、
通常60〜85%であるが、図9(図8に示す部材と同
一部材には同一符号を付している)に示すような、大型
の管式加熱炉でも、前記対流部104による予熱に流体
入口温度の制約があることから90%の熱効率を得るこ
とは困難である。したがって、この管式加熱炉に、燃焼
用空気等からなる酸化剤を予熱する予熱器108や廃熱
ボイラーを付設して熱効率を90%以上まで上げること
もある。
The thermal efficiency of such a tubular heating furnace is as follows.
Normally, it is 60 to 85%, but even in a large-sized tubular heating furnace as shown in FIG. 9 (the same members as the members shown in FIG. 8 are given the same reference numerals), the preheating by the convection section 104 is not possible. It is difficult to obtain 90% thermal efficiency due to the restriction of the fluid inlet temperature. Therefore, the pipe heating furnace may be provided with a preheater 108 for preheating an oxidizer composed of combustion air or the like and a waste heat boiler to increase the thermal efficiency to 90% or more.

【0006】ここに、「酸化剤」とは、一般に純酸素、
空気、酸素富化空気等のような分子状酸素を総称するも
のである。しかし、特別の場合には酸化剤としてハロゲ
ン、一酸化窒素のような酸化性元素あるいは化合物を用
いても良い。
As used herein, the term "oxidizer" generally means pure oxygen,
It is a general term for molecular oxygen such as air and oxygen-enriched air. However, in special cases, an oxidizing element or compound such as halogen or nitric oxide may be used as the oxidizing agent.

【0007】なお、図9において、符号「109」は押
込送風機、「110」は誘引送風機である。
In FIG. 9, reference numeral "109" is a forced air blower, and "110" is an induced air blower.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
管式加熱炉は、対流部104の伝熱面積が輻射部103
の2倍以上多いにも拘らず、熱吸収量は輻射部103の
半分以下であるため、小型加熱炉にあっては投資効果の
点から、対流部104を廃止し輻射部103のみとする
ことがあり、この結果、予熱が不十分となり熱効率の低
い管式加熱炉となることがある。
However, in such a tube-type heating furnace, the heat transfer area of the convection section 104 is equal to the radiation section 103.
Although the heat absorption amount is less than half that of the radiant part 103, the convection part 104 should be eliminated and only the radiant part 103 should be used in the small heating furnace, in spite of more than double As a result, preheating may be insufficient and a tubular heating furnace with low thermal efficiency may be obtained.

【0009】また、管式加熱炉には、例えば、接触改質
装置用加熱炉のように、炉全体としては大きな吸収熱量
を必要とするものの、プロセス上の要求から、被加熱流
体の入口流体温度が高い温度(440℃前後)でしかも
管内許容圧力損失を著しく小さく(0.2〜0.3Kg/
cm2 )設定しなければならないことがある。この場合に
は、対流部104に輻射部103と同じ被加熱流体を流
すことができず、輻射部103のみにより加熱しなけれ
ばならないため、達成できる熱効率には自ずから限界が
生じ、性能向上を図ることができないという不具合があ
る。
[0009] In addition, although a tubular heating furnace requires a large amount of absorbed heat as the entire furnace like a heating furnace for a catalytic reformer, for example, due to process requirements, an inlet fluid of a fluid to be heated is required. The temperature is high (around 440 ℃) and the permissible pressure loss in the pipe is extremely small (0.2 to 0.3 kg /
cm 2 ) May need to be set. In this case, the same fluid to be heated as the radiation unit 103 cannot flow in the convection unit 104 and must be heated only by the radiation unit 103. Therefore, the achievable thermal efficiency is naturally limited and the performance is improved. There is a problem that you cannot do it.

【0010】さらに、図9に示す大型の管式加熱炉は、
酸化剤予熱器108や廃熱ボイラー等を付設しているの
で、炉の長手方向長さL1 はともかく、横方向の長さL
2 が大きくなり、広い敷地が必要となり、しかもこの酸
化剤予熱器108等は炉本体並みの建設費が必要とな
り、結果的に装置全体のコストがアップするという不具
合もある。
Further, the large tubular heating furnace shown in FIG.
Since the oxidizer preheater 108, the waste heat boiler, and the like are additionally provided, the length L 1 in the lateral direction is aside from the length L 1 in the longitudinal direction of the furnace.
2 becomes large, a large site is required, and the oxidizer preheater 108 and the like require a construction cost equivalent to that of the furnace main body, resulting in an increase in the cost of the entire apparatus.

【0011】本発明は、上述した従来技術に伴う課題を
解決するためになされたもので、第1の目的は、被加熱
流体が管式加熱炉の加熱装置内に流入するときの入口流
体温度あるいは管内許容圧力損失値の制約を受けること
のない高い熱効率と低公害性を有し、炉内圧力変動の少
ない管式加熱炉の加熱方法を提供することにある。
The present invention has been made in order to solve the problems associated with the prior art described above, and a first object thereof is to provide an inlet fluid temperature when a fluid to be heated flows into a heating device of a tubular heating furnace. Another object of the present invention is to provide a heating method for a tubular heating furnace, which has high thermal efficiency and low pollution without being restricted by the allowable pressure loss value in the tube, and has little fluctuation in pressure in the furnace.

【0012】第2の目的は、被加熱流体が管式加熱炉の
加熱装置内に流入するときの入口流体温度あるいは管内
許容圧力損失値の制約を受けることのない高い熱効率と
低公害性を有し、炉内圧力変動の少ないコンパクトで低
廉な管式加熱炉の加熱装置を提供することにある。
The second object is to have high thermal efficiency and low pollution without being restricted by the temperature of the inlet fluid or the allowable pressure loss value in the pipe when the fluid to be heated flows into the heating device of the tubular heating furnace. However, it is another object of the present invention to provide a compact and inexpensive heating device for a tubular heating furnace in which the fluctuation of the pressure inside the furnace is small.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】かかる第1目的を達成す
る本発明は、内部に被加熱流体が流通する多数の加熱管
を燃焼室内に配置するとともにこの燃焼室内に火炎を噴
射する燃焼装置を設け、この火炎の熱により前記加熱管
を介して内部の被加熱流体を加熱するようにした管式加
熱炉の加熱方法において、前記燃焼装置は、酸化剤が内
部を流通する酸化剤供給通路より吐出された酸化剤を、
前記燃焼室の壁に設けた蓄熱体の一部を通過させるとと
もにこの蓄熱体における酸化剤通過領域を経時的に変化
させるようにしたことを特徴とする。
The present invention which achieves the first object is to provide a combustion apparatus in which a large number of heating pipes through which a fluid to be heated flows are arranged in the combustion chamber and a flame is injected into the combustion chamber. In the heating method of the tubular heating furnace, wherein the heating fluid inside is heated by the heat of this flame through the heating tube, in the combustion device, the oxidant is supplied from an oxidant supply passage through which the oxidant flows. The discharged oxidant,
It is characterized in that a part of the heat storage body provided on the wall of the combustion chamber is allowed to pass through and the oxidant passing region of the heat storage body is changed with time.

【0014】第2の目的を達成する本発明は、内部に被
加熱流体が流通する多数の加熱管を燃焼室内に配置する
とともにこの燃焼室内に火炎を噴射する燃焼装置を設
け、この火炎の熱により前記加熱管を介して内部の被加
熱流体を加熱するようにした管式加熱炉の加熱装置にお
いて、前記燃焼装置は、前記加熱管を加熱するバーナー
と、このバーナーに酸化剤を供給する酸化剤供給通路
と、燃焼した後の排気ガスを燃焼室外に排出する排気ガ
ス排出通路と、排気ガスの顕熱により前記酸化剤を加熱
する蓄熱体とを有し、前記蓄熱体を通気性のある蓄熱体
により構成し、前記酸化剤供給通路より吐出される酸化
剤を前記蓄熱体の一部を通過させるとともにこの蓄熱体
における酸化剤通過領域を経時的に変化させるようにし
たことを特徴とする。
According to the present invention which achieves the second object, a large number of heating pipes through which a fluid to be heated flows are arranged inside a combustion chamber, and a combustion device for injecting a flame is provided in the combustion chamber. In the heating device of the tube-type heating furnace configured to heat the fluid to be heated inside via the heating pipe, the combustion device includes a burner for heating the heating pipe and an oxidizing agent for supplying an oxidant to the burner. It has an agent supply passage, an exhaust gas discharge passage for discharging exhaust gas after combustion to the outside of the combustion chamber, and a heat storage body for heating the oxidizer by sensible heat of the exhaust gas, and the heat storage body is breathable. It is configured by a heat storage body, and allows the oxidant discharged from the oxidant supply passage to pass through a part of the heat storage body and to change the oxidant passing region of the heat storage body with time. .

【0015】[0015]

【作用】本発明に係る焼却炉にあっては、対流部がなく
輻射部のみを有する管式加熱炉の加熱装置となるので、
バーナーの火炎からの熱は、輻射部及び蓄熱体において
すべて吸収され、加熱管全長は短くでき、管内許容圧力
損失も小さくなる。したがって、プロセス上の要求から
流体入口温度あるいは管内許容圧力損失値による制約を
受けることなく、所定の加熱を行うことができる。
In the incinerator according to the present invention, there is no convection part and there is only a radiant part, so that it becomes a heating device for a tubular heating furnace.
All the heat from the flame of the burner is absorbed by the radiant section and the heat storage body, the total length of the heating tube can be shortened, and the allowable pressure loss inside the tube can be reduced. Therefore, it is possible to perform predetermined heating without being restricted by the fluid inlet temperature or the allowable pressure loss value in the pipe due to process requirements.

【0016】また、排気ガスが燃焼室外に排出される時
には、相対的に回転する蓄熱体とダクト部とを通って排
出されるので、排気ガスの熱の大部分が燃焼酸化剤の加
熱に利用され、排気ガスは低温になり系外に排出され
る。しかも、酸化剤予熱器とバーナーとが一体となった
燃焼装置であるため、ダクト部での熱放散がなく、熱効
率は構造的にも向上する。
Further, when the exhaust gas is discharged to the outside of the combustion chamber, it is discharged through the relatively rotating heat storage body and the duct portion, so most of the heat of the exhaust gas is used for heating the combustion oxidant. Then, the exhaust gas becomes a low temperature and is discharged out of the system. Moreover, since it is a combustion device in which the oxidizer preheater and the burner are integrated, there is no heat dissipation in the duct portion, and the thermal efficiency is structurally improved.

【0017】さらに、排気ガスは、蓄熱体に対し相対的
に回転するダクト部とを通って排出されるので、蓄熱体
部分の熱交換作用により排気ガスの熱の大部分が燃焼用
酸化剤の加熱に利用され、排気ガスの温度も時間によら
ず一定となり、低温で系外に排出される。しかも燃焼が
連続して行われるため、燃焼に伴なう炉内圧力変動も無
視できる程度にまで少なくなる。また、排気ガスは外部
に排出されるときに火炎の周囲より蓄熱体に吸引される
ので、排気ガスと火炎が混合する、所謂排気ガス内部再
循環作用が発生し、この結果NOx 値が激減し、低公害
性が発揮される。
Further, since the exhaust gas is discharged through the duct portion that rotates relatively to the heat storage body, most of the heat of the exhaust gas is generated by the combustion oxidant due to the heat exchange action of the heat storage portion. It is used for heating, the temperature of the exhaust gas is constant over time, and it is discharged outside the system at a low temperature. Moreover, since the combustion is continuously performed, fluctuations in the pressure inside the furnace due to the combustion are reduced to a negligible level. Further, since the exhaust gas is sucked into the heat storage body from around the flame when it is discharged to the outside, a so-called exhaust gas internal recirculation action occurs in which the exhaust gas and the flame are mixed, and as a result, the NO x value is drastically reduced. However, low pollution is exhibited.

【0018】加えて、酸化剤予熱器や廃熱ボイラー等の
付設も不要となるので、炉全体の大きさは小さくなり、
広い敷地は不要となり建設費も低減でき、コンパクトで
低廉な管式加熱炉の加熱装置となる。
In addition, since it is not necessary to attach an oxidizer preheater, a waste heat boiler, etc., the size of the entire furnace is reduced,
A large site is not required, construction costs can be reduced, and it becomes a compact and low-priced tube heating furnace heating device.

【0019】[0019]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0020】図1は本発明の一実施例に係る管式加熱炉
の概略断面図、図2は図1の2−2線に沿う断面図、図
3は燃焼装置の断面図、図4は図3の4−4線に沿う断
面図、図5は、本発明の燃焼装置の実験結果を示すグラ
フ、図6は同燃焼装置のNOX 排出値に係る実験結果を
示すグラフ、図7は同燃焼装置の炉内圧力変動に係る実
験結果を示すグラフである。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a tubular heating furnace according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG. 1, FIG. 3 is a sectional view of a combustion apparatus, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line 4-4 of FIG. 3, FIG. 5 is a graph showing an experimental result of the combustion apparatus of the present invention, FIG. 6 is a graph showing an experimental result relating to NO X emission value of the combustion apparatus, and FIG. It is a graph which shows the experimental result regarding the pressure fluctuation in the furnace of the same combustion apparatus.

【0021】図1において、管式加熱炉10は、接触改
質装置に用いられる箱型の加熱炉であり、管式加熱炉1
0の内部には、所定の高さの仕切壁11によって仕切ら
れた4つの燃焼室H1 〜H4 (符号HはH1 〜H4 の総
称)が形成されている。各燃焼室H1 〜H4 は、紙面と
直交する長手方向の寸法L1 (図2参照)が十数mと長
く、これら各燃焼室H1 〜H4 内には、長手方向に所定
の間隔をもって配置された逆U字状の加熱管Pが複数本
設けられ、これら複数の加熱管Pによって輻射部が構成
されている。各加熱管Pの端部は、燃焼室の壁の一部で
ある炉床部12を貫通して伸延され、この炉床部12の
下部に配置されて長手方向に伸びるヘッダーとして機能
する入口管Iと出口管Oとにそれぞれ接続されている。
入口管Iは、各加熱管Pにプロセス流体を供給するもの
で、図示しない熱交換器を介してプロセス流体が供給さ
れるようになっており、隣接する燃焼室Hの出力管Oと
図示しない配管及びリアクタを介して相互に接続されて
いる。なお、入口管I及び出口管Oは、基台13上に支
持されている。
In FIG. 1, a tube-type heating furnace 10 is a box-type heating furnace used in a catalytic reforming apparatus.
Inside the 0, four combustion chambers H 1 to H 4 (reference numeral H is a general term for H 1 to H 4 ) partitioned by a partition wall 11 having a predetermined height are formed. Each of the combustion chambers H 1 to H 4 has a length L 1 (see FIG. 2) in the longitudinal direction orthogonal to the plane of the drawing, which is as long as ten and several m, and each of the combustion chambers H 1 to H 4 has a predetermined length in the longitudinal direction. A plurality of inverted U-shaped heating pipes P arranged at intervals are provided, and the plurality of heating pipes P constitute a radiation section. The end portion of each heating pipe P extends through the hearth portion 12 which is a part of the wall of the combustion chamber, is arranged at the bottom of the hearth portion 12, and is an inlet pipe that functions as a header extending in the longitudinal direction. I and outlet pipe O, respectively.
The inlet pipe I supplies a process fluid to each heating pipe P, and the process fluid is supplied via a heat exchanger (not shown). The inlet pipe I and the output pipe O of the adjacent combustion chamber H are not shown. They are connected to each other via piping and a reactor. The inlet pipe I and the outlet pipe O are supported on the base 13.

【0022】前記燃焼室Hの直上には、天井壁14に通
路15が開設され、この通路15に排気ガスダンパー1
6が回動自在に設けられている。
Directly above the combustion chamber H, a passage 15 is opened in the ceiling wall 14, and the exhaust gas damper 1 is provided in this passage 15.
6 is rotatably provided.

【0023】前記燃焼室Hに設けられた燃焼装置30
は、後に詳述するが、多数の逆U字状の加熱管Pにより
区画形成された空間S(符号Sは空間S1 〜S4 の総
称)内に向かって火炎を噴射し、火炎の輻射熱により加
熱管Pを介して内部の被加熱流体を加熱するもので、図
には各燃焼室Hに対して1つの燃焼装置30のみを示し
ている。この燃焼装置30への燃焼用酸化剤は、本実施
例では空気であり、押込送風機17および酸化剤供給管
18により供給され、燃焼装置30からの排気ガスは、
誘引送風機19および排出管20により排出される。
Combustion device 30 provided in the combustion chamber H
As will be described later in detail, the flame is injected into a space S (reference S is a general term for the spaces S 1 to S 4 ) defined by a large number of inverted U-shaped heating pipes P, and the radiant heat of the flame is emitted. Is used to heat the fluid to be heated inside via the heating pipe P. In the figure, only one combustion device 30 is shown for each combustion chamber H. The combustion oxidant for the combustion device 30 is air in the present embodiment, and is supplied by the forced air blower 17 and the oxidant supply pipe 18, and the exhaust gas from the combustion device 30 is
It is discharged by the induction blower 19 and the discharge pipe 20.

【0024】図3に示すように、燃焼装置30は、いわ
ば回転式蓄熱型バーナーと称することができるもので、
上方に向かって火炎を噴射するバーナー31と、前記燃
焼室Hの壁体である前記炉床部12に取付けられた熱交
換部材として機能する蓄熱体32と、ダクト部33とか
ら構成されている。
As shown in FIG. 3, the combustion device 30 can be called, so to speak, a rotary heat storage type burner.
It is composed of a burner 31 that injects a flame upward, a heat storage body 32 that functions as a heat exchange member that is attached to the hearth section 12 that is the wall of the combustion chamber H, and a duct section 33. .

【0025】まず、前記蓄熱体32は、圧力損失が低く
て熱容量の大きい耐熱性材料であって通気性のあるも
の、例えばハニカム状の孔が多数開設されたセラミック
ス等により構成することが好ましい。このようにすれ
ば、排気ガスから熱回収する際に排気ガスが酸露点温度
以下に低下しても、セラミックス自体の耐蝕性のため蓄
熱体を低温腐蝕させることがない。
First, it is preferable that the heat storage body 32 is made of a heat-resistant material having a low pressure loss and a large heat capacity and having air permeability, such as ceramics having a large number of honeycomb-shaped holes. By doing so, even if the exhaust gas falls below the acid dew point temperature when heat is recovered from the exhaust gas, the heat storage body is not corroded at low temperature due to the corrosion resistance of the ceramics itself.

【0026】ここに、耐熱性材料としては、使用条件に
よって適宜選択される。各種の酸化物、窒化物、炭化物
などのセラミックスのほかにステンレス鋼やハステロイ
のような耐熱耐酸化性金属材料やセラミックスと金属材
料あるいはセラミックスと高融点材料との複合材料を用
いることができる。セラミックスとしては、アルミナ、
シリカ、炭化珪素、窒化珪素、サイアロン等を用いても
良いが、本発明においては、耐熱強度、加工し易さ、熱
容量等の点からコージェライト及びムライトが特に好ま
しい。
Here, the heat resistant material is appropriately selected depending on the use conditions. In addition to ceramics such as various oxides, nitrides, and carbides, heat resistant and oxidation resistant metal materials such as stainless steel and Hastelloy, ceramics and metal materials, or composite materials of ceramics and high melting point materials can be used. As ceramics, alumina,
Silica, silicon carbide, silicon nitride, sialon or the like may be used, but cordierite and mullite are particularly preferable in the present invention in view of heat resistance strength, workability, heat capacity and the like.

【0027】そして、前記蓄熱体32の取付けは、炉床
部12に開設された開口部34内に設置し、固定リング
35により支持する。
The heat storage body 32 is mounted in an opening 34 formed in the hearth 12 and supported by a fixing ring 35.

【0028】この蓄熱体32の反燃焼室側には、バーナ
ー31に対し燃焼用酸化剤を供給ための酸化剤供給通路
36と、燃焼室H内で燃焼した後の排気ガスを外部に排
出するための排気ガス排出通路37が形成された前記ダ
クト部33が、前記蓄熱体32と連通するように設けら
れている。
An oxidant supply passage 36 for supplying a combustion oxidant to the burner 31 and an exhaust gas after combustion in the combustion chamber H are discharged to the outside of the heat storage body 32 on the side opposite to the combustion chamber. The duct portion 33 in which an exhaust gas discharge passage 37 is formed is provided so as to communicate with the heat storage body 32.

【0029】前記酸化剤供給通路36は、1個以上の出
口部分から前記蓄熱体32に向かって酸化剤を吐出する
ようにしており、蓄熱体32の中心に設けられたバーナ
ー31は、通常のガスあるいは油バーナーであり、その
先端が燃焼室H内に臨んでいる。燃焼用酸化剤は、前記
酸化剤供給管18からダクト部33内に形成された酸化
剤供給通路36を通り、バーナー31を囲むように設け
られた蓄熱体32を経て、バーナー31の周囲から噴出
されるようになっている。
The oxidant supply passage 36 discharges the oxidant toward the heat storage body 32 from one or more outlet portions, and the burner 31 provided at the center of the heat storage body 32 is a normal burner. It is a gas or oil burner, the tip of which faces the combustion chamber H. The oxidant for combustion passes through the oxidant supply passage 36 formed in the duct portion 33 from the oxidant supply pipe 18, passes through the heat storage body 32 provided so as to surround the burner 31, and is ejected from around the burner 31. It is supposed to be done.

【0030】また、前記開口部34の外側口縁部には、
バーナー31を支持するためのプレート38が設けら
れ、このプレート38に本体ケース39のフランジ40
がガスケットGを介してボルト41により連結され、本
体ケース39と蓄熱体32が連通するようになってい
る。
Further, the outer edge of the opening 34 is
A plate 38 for supporting the burner 31 is provided, and a flange 40 of the main body case 39 is provided on the plate 38.
Are connected by a bolt 41 via a gasket G, so that the main body case 39 and the heat storage body 32 communicate with each other.

【0031】この本体ケース39は、前記酸化剤供給管
18からの燃焼用酸化剤が導入される酸化剤入口部42
と、排気ガスを前記排出管20に排出する出口部43
と、前記酸化剤入口42と前記蓄熱体32との間に設け
られたダクト部33と、このダクト部33を回転させる
駆動部45とを有している。
The body case 39 has an oxidant inlet portion 42 into which the combustion oxidant from the oxidant supply pipe 18 is introduced.
And an outlet portion 43 for discharging exhaust gas to the discharge pipe 20.
And a duct part 33 provided between the oxidant inlet 42 and the heat storage body 32, and a drive part 45 for rotating the duct part 33.

【0032】前記出口部43の胴部43a内には、ダク
ト部33の大径部33aが設けられている。この大径部
33aは、酸化剤供給通路36の一部であり、図4に示
すように、断面が例えば鋭角扇状とされている。この胴
部43a内は、1個以上の酸化剤供給通路36により分
割された状態となっており、この本体ケース39内を挿
通するバーナー31の周囲に、周方向に酸化剤供給通路
36と排気ガス排出通路37が交互に所定間隔に配置さ
れている。なお、酸化剤供給通路36の出口部分には、
多数の小孔が開設された端板により閉塞し、吐出する酸
化剤の流速を高めても良い。
A large diameter portion 33a of the duct portion 33 is provided inside the body portion 43a of the outlet portion 43. The large diameter portion 33a is a part of the oxidant supply passage 36, and has a cross section of, for example, an acute-angled fan shape as shown in FIG. The inside of the body portion 43a is divided by one or more oxidant supply passages 36, and the oxidant supply passage 36 and the exhaust gas are exhausted in the circumferential direction around the burner 31 inserted through the main body case 39. The gas discharge passages 37 are alternately arranged at predetermined intervals. At the outlet of the oxidant supply passage 36,
The flow rate of the discharged oxidant may be increased by closing the end plate with a large number of small holes.

【0033】この酸化剤供給通路36と排気ガス排出通
路37とは、蓄熱体32内で独立の通路となるように形
成され、例えば、酸化剤供給通路36は、酸化剤入口部
42から流れて来る酸化剤をダクト部36を経て小径部
33bから次第に拡開された大径部33aを通って蓄熱
体32に向って流出するようにしている。
The oxidant supply passage 36 and the exhaust gas discharge passage 37 are formed as independent passages in the heat storage body 32. For example, the oxidant supply passage 36 flows from the oxidant inlet portion 42. The incoming oxidant is allowed to flow from the small diameter portion 33b through the duct portion 36 to the heat storage body 32 through the gradually expanding large diameter portion 33a.

【0034】また排気ガス排出通路37は、蓄熱体32
から排出された排気ガスを断面が、例えば鈍角扇状とさ
れた部分を通って出口部43における胴部43aの内部
空間43bに導くように構成されている。
Further, the exhaust gas discharge passage 37 is provided with a heat storage body 32.
A cross section of the exhaust gas exhausted from is passed through, for example, an obtuse-angled fan-shaped portion, and is guided to the internal space 43b of the body portion 43a in the outlet portion 43.

【0035】前記駆動部45は、出口部43における胴
部43aの反蓄熱体側の端部を閉塞するように設けられ
た閉塞板49の内端部と、ダクト部33における小径部
33bの右端部に設けられた支持板50の内端部とにそ
れぞれ設けられたシール部材Sと軸受Jによりダクト部
33を回動可能に支持し、両軸受J,J間に固着された
スプロケット51とモータMにより回転される駆動歯車
52とをチェーン53を介して連結したものである。
The drive portion 45 has an inner end portion of a closing plate 49 provided to close the end portion of the body portion 43a of the outlet portion 43 on the side opposite to the heat storage body, and a right end portion of the small diameter portion 33b of the duct portion 33. A support member 50 provided on the inner surface of the support plate 50 and a bearing J respectively rotatably support the duct portion 33 by a seal member S and a bearing J, and a sprocket 51 and a motor M fixed between the bearings J and J. The drive gear 52 rotated by is connected via a chain 53.

【0036】このように、本実施例では、ダクト部33
を2つの軸受J,Jによりバランス良く支持しているの
で、ダクト部33は比較的高速で回転させることがで
き、回転速度を速くすれば熱効率は向上する。ダクト部
33の回転速度と熱効率との関係を実験により調べた結
果、図5に示すようになった。
As described above, in this embodiment, the duct portion 33
Is supported by the two bearings J, J in good balance, the duct portion 33 can be rotated at a relatively high speed, and if the rotation speed is increased, the thermal efficiency is improved. As a result of examining the relationship between the rotation speed of the duct portion 33 and the thermal efficiency by an experiment, the result is as shown in FIG.

【0037】実験は、燃料としてLPG を使用し、本実施
例の燃焼装置を使用して燃焼させたとき、ダクト部33
の回転速度に対する排気ガスの温度、排気ガスの残存酸
素濃度、炉内温度等を測定することにより行なった。図
5の横軸はダクト部33の回転速度、縦軸は温度であ
る。
In the experiment, when LPG was used as the fuel and combustion was performed using the combustion apparatus of this embodiment, the duct portion 33 was used.
Was measured by measuring the temperature of the exhaust gas, the residual oxygen concentration of the exhaust gas, the temperature in the furnace, etc. with respect to the rotation speed of the. The horizontal axis of FIG. 5 represents the rotation speed of the duct portion 33, and the vertical axis represents the temperature.

【0038】この実験結果では、ダクト部33の回転速
度が1r.p.m.以下であれば、排気ガスの温度は急激に上
昇し、1r.p.m.以上となると、排気ガス温度の低下する
割合が少なくなることが判明した。
According to the results of this experiment, if the rotation speed of the duct portion 33 is 1 rpm or less, the temperature of the exhaust gas rises sharply, and if it is 1 rpm or more, the rate of decrease of the exhaust gas temperature decreases. It has been found.

【0039】ここに、熱効率は、入熱量と排気ガスの熱
損失量との関係から求めることができ、次の式により与
えられる。
Here, the thermal efficiency can be obtained from the relationship between the amount of heat input and the amount of heat loss of exhaust gas, and is given by the following equation.

【0040】η=(Q−Cp ・G・T)・100/Q ここに、η:熱効率 Q:LPG ガスの熱容量 Cp :排気ガスの比熱 G:排気ガスの量 T:排気ガスの温度 この式に前記実験により得られた結果を代入して熱効率
を求める。例えば、2r.p.m.という比較的高速で回転し
ているときを選択すれば、これに対応する排気ガスの温
度は250℃である。したがって、このときの熱効率
は、 η=(25000 −0.32・26・250 )×100 /25000 =91.68(%) という値となり、90%を越える優れた熱効率を発揮す
ることが判明する。
Η = (Q−C p · G · T) · 100 / Q where η: thermal efficiency Q: heat capacity of LPG gas C p : specific heat of exhaust gas G: amount of exhaust gas T: temperature of exhaust gas The thermal efficiency is obtained by substituting the result obtained by the above experiment into this equation. For example, if the engine is selected to rotate at a relatively high speed of 2 rpm, the corresponding exhaust gas temperature is 250 ° C. Therefore, the thermal efficiency at this time is a value of η = (25000 −0.32 · 26 · 250) × 100/25000 = 91.68 (%), which proves that excellent thermal efficiency exceeding 90% is exhibited.

【0041】このように比較的高速回転しているときに
優れた熱効率を発揮するのは、ダクト部33の回転速度
を上げると、ダクト部33から吐出される酸化剤によっ
て蓄熱体32が大きく温度低下しない状態で排気ガスに
より加熱されることになるので、吸入酸化剤の温度はよ
り高くすることができ、熱効率は向上することになるも
のと考えられる。
As described above, excellent thermal efficiency is exhibited when rotating at a relatively high speed, because when the rotational speed of the duct portion 33 is increased, the oxidant discharged from the duct portion 33 causes the heat storage body 32 to increase in temperature. It is considered that the temperature of the inhaled oxidant can be increased and the thermal efficiency can be improved because the exhaust gas is heated without lowering the temperature.

【0042】前記酸化剤入口部42は、基管54と分岐
管55とをT字状に連結したもので、この基管54の一
端は蓋体56により閉塞され、他端は、前記ダクト部3
3の小径部33bの端部に設けられた支持板50に取付
けられている。なお、図3中の符号「57」は、整流板
である。
The oxidant inlet portion 42 is formed by connecting a base pipe 54 and a branch pipe 55 in a T shape, one end of the base pipe 54 is closed by a lid 56, and the other end is the duct portion. Three
3 is attached to a support plate 50 provided at the end of the small diameter portion 33b. In addition, the code | symbol "57" in FIG. 3 is a current plate.

【0043】さらに、ダクト部33の中心軸に沿って前
記バーナー31に燃料を供給する燃料パイプ58が設け
られているが、バーナー31に対してモーティブ空気を
供給するパイプ59を設け、このパイプ59から放出さ
れるモーティブ空気の量を調節することによりバーナー
31から放射される火炎の大小あるいはシャープさなど
を調節している。
Further, a fuel pipe 58 for supplying fuel to the burner 31 is provided along the central axis of the duct portion 33. A pipe 59 for supplying motive air to the burner 31 is provided, and this pipe 59 is provided. The magnitude or sharpness of the flame emitted from the burner 31 is adjusted by adjusting the amount of motive air emitted from the burner 31.

【0044】モーティブ空気は、理論空気量に対する比
率が2〜15%とすることが好ましい。
The ratio of motive air to the theoretical air amount is preferably 2 to 15%.

【0045】なお、モーティブ空気の代わりにパイプ5
9から蒸気を放出しても良い。この場合、図6に示す通
り、モーティブ空気を放出したときと同様の火炎安定性
を維持したままNO排出値は低下する。モーティブ
蒸気の量は、燃料に対する比率が燃料の発熱量10,0
00Kcal当たり0.1〜0.8Kgとすることが好
ましい。
Incidentally, instead of the motive air, the pipe 5 is used.
Steam may be discharged from 9. In this case, as shown in FIG. 6, the NO X emission value decreases while maintaining the flame stability similar to that when the motive air is released. The ratio of the amount of motive steam to the fuel is the calorific value of the fuel 10,0
It is preferably 0.1 to 0.8 kg per 00 Kcal.

【0046】また、炉内圧力の時間経過による変動の程
度を調べたところ、実験炉は1台のバーナーを取付けた
炉内変動が最も発生しやすい状況にあったにも拘らず、
図7に示す通り、その変動は僅かである。
Further, when the degree of fluctuation of the pressure in the furnace with time was examined, it was found that the experimental furnace was in a state where fluctuation in the furnace with one burner was most likely to occur,
As shown in FIG. 7, the fluctuation is slight.

【0047】次に実施例の作用を説明する。Next, the operation of the embodiment will be described.

【0048】まず、排気ガスダンパー16を作動し、炉
頂部の通路15を閉塞した状態で、押込送風機17及び
誘引送風機19を起動し、モータM(図3参照)を回転
しつつバーナー31に着火すると、燃料パイプ58を通
りバーナー31より噴射された燃料流は、酸化剤供給通
路36及び蓄熱体32を通って流れてきた燃焼用酸化剤
により酸素補給を受け火炎を形成し、この火炎は、加熱
管Pにより区画形成された空間S内に噴射され、その輻
射熱により加熱管P内を流れる被加熱流体が加熱され
る。
First, with the exhaust gas damper 16 activated and the passage 15 at the furnace top closed, the forced draft blower 17 and the induced draft blower 19 are started, and the burner 31 is ignited while rotating the motor M (see FIG. 3). Then, the fuel flow injected from the burner 31 through the fuel pipe 58 is supplemented with oxygen by the combustion oxidant flowing through the oxidant supply passage 36 and the heat storage body 32 to form a flame. The fluid to be heated, which is jetted into the space S defined by the heating pipe P and flows through the heating pipe P, is heated by the radiant heat.

【0049】本実施例の接触改質装置に用いられる管式
加熱炉10は、対流部がなく輻射部のみを有するものと
して構成されているので、火炎の輻射熱は輻射部や蓄熱
部において大部分吸収されることになる。
Since the tubular heating furnace 10 used in the catalytic reforming apparatus of this embodiment is constructed so as to have only a radiating part without a convection part, most of the radiant heat of the flame is in the radiant part and the heat storage part. Will be absorbed.

【0050】しかして、この輻射部の熱流束は、一般に
既述の対流部のそれよりも大きいので、加熱管Pの全長
は対流部を有する従来の加熱炉のものよりも短くでき、
この結果、全長が短くできる分だけ管内許容圧力損失も
小さくなる。
Since the heat flux of the radiant section is generally larger than that of the convection section described above, the total length of the heating pipe P can be made shorter than that of the conventional heating furnace having the convection section.
As a result, the allowable pressure loss in the pipe is reduced by the amount that the overall length can be shortened.

【0051】したがって、接触改質装置に用いられる管
式加熱炉のように、プロセス上の要求から被加熱流体の
入口流体温度が高温で、管内許容圧力損失も小さくしな
ければならない場合でも、輻射部による加熱のため入口
流体温度は高温にでき、また前述のように管内許容圧力
損失も小さくできるので、これら流体入口温度あるいは
管内許容圧力損失値による制約を受けることがなく、所
定の加熱を行うことができる。
Therefore, even if the inlet fluid temperature of the fluid to be heated is high and the allowable pressure loss inside the pipe must be reduced due to process requirements, as in the case of a tubular heating furnace used in a catalytic reforming apparatus, the radiation can be reduced. Since the temperature of the inlet fluid can be made high due to the heating by the section and the allowable pressure loss in the pipe can be made small as described above, the prescribed heating is performed without being restricted by the fluid inlet temperature or the allowable pressure loss value in the pipe. be able to.

【0052】燃焼室H内で加熱管Pを加熱した後の高温
の排気ガスは、燃焼室H外に排出されるが、この排気ガ
スは、蓄熱体32を通って排気ガス排出通路37より排
出される。この蓄熱体32は、排気ガスの流通により加
熱され高温となっているので、この蓄熱体32に回転す
る酸化剤供給通路36から吐出された燃焼用酸化剤を流
入させると、この燃焼用酸化剤は蓄熱体32により加熱
される。この加熱は、蓄熱体32に向って酸化剤供給通
路36から酸化剤を吹出して直ちに燃焼用酸化剤を加熱
するという、いわば即時加熱方式となっているので、排
気ガスの熱の大部分が燃焼用酸化剤の加熱に利用され、
熱のロスがなく、高温の燃焼用酸化剤が効率良く作ら
れ、排気ガスの温度も時間によらず一定となり、排気ガ
スは低温になり系外に排出される。
The high-temperature exhaust gas after heating the heating pipe P in the combustion chamber H is discharged to the outside of the combustion chamber H. The exhaust gas passes through the heat storage body 32 and is discharged from the exhaust gas discharge passage 37. To be done. Since the heat storage body 32 is heated to a high temperature by the flow of the exhaust gas, when the combustion oxidant discharged from the rotating oxidant supply passage 36 flows into the heat storage body 32, the combustion oxidizer Is heated by the heat storage body 32. This heating is a so-called immediate heating system in which the oxidant is blown from the oxidant supply passage 36 toward the heat storage body 32 to immediately heat the oxidant for combustion, so that most of the heat of the exhaust gas is burned. Used to heat the oxidizer for
High-temperature combustion oxidizer is efficiently produced without heat loss, the temperature of exhaust gas becomes constant regardless of time, and the exhaust gas becomes low temperature and is discharged out of the system.

【0053】また、燃焼と排気ガスの排出が連続して行
われるため、燃焼に伴なう炉内圧力変動も無視できる程
度にまで少なくなる。
Further, since combustion and exhaust gas emission are carried out continuously, fluctuations in the furnace pressure due to combustion are reduced to a negligible level.

【0054】このようにして燃焼室H内で燃焼した後の
排気ガスが外部に排出されるが、この場合、排気ガスは
火炎の周囲より蓄熱体32に吸引されることになるの
で、排気ガスは火炎と混合し、所謂排気ガス内部再循環
作用が発生し、この結果NOx値が激減し、低公害とな
る。
In this way, the exhaust gas after burning in the combustion chamber H is discharged to the outside, but in this case, the exhaust gas is sucked into the heat storage body 32 from around the flame, so the exhaust gas Mixes with the flame and a so-called exhaust gas internal recirculation action occurs, resulting in a drastic reduction of the NO x value and low pollution.

【0055】この燃焼装置30は、酸化剤予熱器とバー
ナーとが一体となったものであるため、接続ダクトに起
因する熱損失がなく、構造的にも熱効率の向上に寄与す
るものとなり、しかも酸化剤予熱器や廃熱ボイラー等の
付設も不要となるので、炉全体の大きさは小さくなり、
広い敷地も不要で、コンパクトな管式加熱炉の加熱装置
となり、また建設費も低減でき、コスト的にも有利とな
る。
Since the combustion device 30 has the oxidizer preheater and the burner integrated with each other, there is no heat loss due to the connection duct, and the structure contributes to the improvement of the thermal efficiency. Since it is not necessary to attach an oxidizer preheater or a waste heat boiler, the overall size of the furnace is reduced,
It does not require a large site, it becomes a compact heating device for a tube heating furnace, and construction costs can be reduced, which is advantageous in terms of cost.

【0056】本実施例の管式加熱炉と従来の加熱炉とを
定量的に評価した結果、下記する表1に示すような結果
が得られた。
As a result of quantitative evaluation of the tubular heating furnace of this example and the conventional heating furnace, the results shown in Table 1 below were obtained.

【0057】ここにおいて使用した管式加熱炉の性能
は、次の通りである。
The performance of the tubular heating furnace used here is as follows.

【0058】 設計吸収熱量 ; 30×106 Kcal/H 流体入口/出口温度 ; 260/400℃ 燃料 ; 燃料ガス 熱効率 ; 90% 加熱管材質 ; 低合金鋼 許容平均熱流束 ; 27,100Kcal/m2 H また、従来の管式加熱炉については、輻射部に加え流体
を予熱するための対流部を付設しているもので、しかも
対流部のみでは流体入口温度の制約から90%の熱効率
を達成できないため酸化剤予熱システムを設置するもの
とする。
Designed heat absorption; 30 × 10 6 Kcal / H Fluid inlet / outlet temperature; 260/400 ° C. Fuel; Fuel gas thermal efficiency; 90% Heating tube material; Low alloy steel Allowable average heat flux; 27,100 Kcal / m 2 H In addition, the conventional tube heating furnace has a convection section for preheating the fluid in addition to the radiating section, and the convection section alone cannot achieve 90% thermal efficiency due to the restriction of the fluid inlet temperature. Therefore, an oxidant preheating system shall be installed.

【0059】[0059]

【表1】 [Table 1]

【0060】本実施例の管式加熱炉は、この表の加熱炉
平面図の項に示すように、加熱炉本体は本発明のものが
多少大きい。これは、被加熱流体のコーキングを回避す
るには、平均熱流束あるいは流体境膜温度に上限が存在
しており、本実施例の管式加熱炉でも平均熱流束あるい
は境膜温度は、従来の管式加熱炉と同じ制限値となるこ
とから、その分輻射部の伝熱面積が増し、加熱炉本体の
敷地は大きくなる。
In the tubular heating furnace of this embodiment, as shown in the section of the heating furnace plan view in this table, the heating furnace body of the present invention is somewhat large. This is because in order to avoid coking of the fluid to be heated, there is an upper limit to the average heat flux or fluid film temperature, and even in the tubular heating furnace of this embodiment, the average heat flux or film temperature is Since the limit value is the same as that of the tube heating furnace, the heat transfer area of the radiating part is increased accordingly, and the site of the heating furnace main body is enlarged.

【0061】しかし、本実施例の管式加熱炉は、酸化剤
予熱器が燃焼装置と一体化しているので、酸化剤システ
ムを含む従来の管式加熱炉全体と比較すれば、両者の必
要となる敷地は、本発明の必要敷地面積を100とした
場合には、従来の管式加熱炉は200となる。これは、
接触改質装置用の管式加熱装置のように許容圧力損失の
制約から輻射部だけに加熱管を設置する場合に著しく有
効となる。そして、概略建設費に示すように、伝熱面積
が少なくてすむ分、高価な加熱管が減り、建設費が従来
の管式加熱炉に比し安くなる。
However, in the tubular heating furnace of this embodiment, since the oxidizer preheater is integrated with the combustion device, both of them are required as compared with the conventional tubular heating furnace including the oxidant system. If the required site area of the present invention is 100, the conventional site will be 200 in the conventional tube heating furnace. this is,
This is remarkably effective when a heating tube is installed only in the radiant section due to the restriction of the allowable pressure loss, as in the case of a tubular heating apparatus for a catalytic reformer. Further, as shown in the approximate construction cost, since the heat transfer area is small, the expensive heating tubes are reduced, and the construction cost is lower than that of the conventional tubular heating furnace.

【0062】本発明は、上述した実施例のみに限定され
るものでなく、特許請求の範囲内で適宜変更使用するこ
とができる。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be appropriately modified and used within the scope of the claims.

【0063】前記実施例は、蓄熱体に対し酸化剤供給通
路側、つまりダクト部を回転させる方式であるが、本発
明はこれのみに限定されるものではなく、蓄熱体とダク
ト部が相対的に回転するものであればよく、蓄熱体を回
転させるようにしてもよい。
In the above-mentioned embodiment, the oxidant supply passage side, that is, the duct portion is rotated with respect to the heat storage body, but the present invention is not limited to this, and the heat storage body and the duct portion are relative to each other. As long as it can rotate, the heat storage body may be rotated.

【0064】また、回転ダクト部33の中心にモーティ
ブ空気あるいはモーティブ蒸気を供給するパイプを設け
たが、このパイプは必ずしも設ける必要はない。
Although a pipe for supplying motive air or motive steam is provided at the center of the rotary duct portion 33, this pipe is not necessarily provided.

【0065】さらに、燃焼室に臨むように設けられる燃
焼装置も図2に示すように1列のみでなく表の加熱炉平
面図の項に示すような複数列としても良い。
Further, the combustion apparatus provided so as to face the combustion chamber is not limited to one row as shown in FIG. 2, but may be a plurality of rows as shown in the section of the plan view of the heating furnace.

【0066】[0066]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
の効果が得られる。
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.

【0067】対流部がなく輻射部のみを有する管式加熱
炉の加熱装置となるので、バーナーの火炎からの熱は、
輻射部及び蓄熱体においてすべて吸収され、加熱管全長
は短くでき、管内許容圧力損失も小さくなる。したがっ
て、プロセス上の要求から流体入口温度あるいは管内許
容圧力損失値による制約を受けることなく、所定の加熱
を行うことができる。
The heat from the flame of the burner is as follows because it is a heating device for a tube-type heating furnace that has no convection section but only a radiation section.
All are absorbed in the radiant section and the heat storage body, the total length of the heating tube can be shortened, and the allowable pressure loss inside the tube can be reduced. Therefore, it is possible to perform predetermined heating without being restricted by the fluid inlet temperature or the allowable pressure loss value in the pipe due to process requirements.

【0068】また、排気ガスが燃焼室外に排出される時
には、相対的に回転する蓄熱体とダクト部とを通って排
出されるので、排気ガスの熱の大部分が燃焼酸化剤の加
熱に利用され、排気ガスは低温になり系外に排出され
る。しかも、酸化剤予熱器とバーナーとが一体となった
燃焼装置であるため、ダクト部での熱放散がなく、熱効
率は構造的にも向上する。
When the exhaust gas is discharged to the outside of the combustion chamber, it is discharged through the relatively rotating heat storage body and the duct portion, so most of the heat of the exhaust gas is used for heating the combustion oxidant. Then, the exhaust gas becomes a low temperature and is discharged out of the system. Moreover, since it is a combustion device in which the oxidizer preheater and the burner are integrated, there is no heat dissipation in the duct portion, and the thermal efficiency is structurally improved.

【0069】さらに、排気ガスは、蓄熱体に対し相対的
に回転するダクト部とを通って排出されるので、蓄熱体
部分の熱交換作用により排気ガスの熱の大部分が燃焼用
酸化剤の加熱に利用され、排気ガスの温度も時間によら
ず一定となり、低温で系外に排出される。しかも燃焼が
連続して行われるため、燃焼に伴なう炉内圧力変動も無
視できる程度にまで少なくなる。また、排気ガスは外部
に排出されるときに火炎の周囲より蓄熱体に吸引される
ので、排気ガスと火炎が混合する、所謂排気ガス内部再
循環作用が発生し、この結果NOx 値が激減し、低公害
性が発揮される。
Further, since the exhaust gas is discharged through the duct portion that rotates relatively to the heat storage body, most of the heat of the exhaust gas is generated by the combustion oxidant due to the heat exchange action of the heat storage portion. It is used for heating, the temperature of the exhaust gas is constant over time, and it is discharged outside the system at a low temperature. Moreover, since the combustion is continuously performed, fluctuations in the pressure inside the furnace due to the combustion are reduced to a negligible level. Further, since the exhaust gas is sucked into the heat storage body from around the flame when it is discharged to the outside, a so-called exhaust gas internal recirculation action occurs in which the exhaust gas and the flame are mixed, and as a result, the NO x value is drastically reduced. However, low pollution is exhibited.

【0070】加えて、酸化剤予熱器や廃熱ボイラー等の
付設も不要となるので、炉全体の大きさは小さくなり、
広い敷地は不要となり建設費も低減でき、コンパクトで
低廉な管式加熱炉の加熱装置となる。
In addition, since it is unnecessary to attach an oxidizer preheater, a waste heat boiler, etc., the size of the entire furnace is reduced,
A large site is not required, construction costs can be reduced, and it becomes a compact and low-priced tube heating furnace heating device.

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

【図1】 本発明の一実施例に係る管式加熱炉の概略断
面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a tubular heating furnace according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1の2−2線に沿う断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG.

【図3】 燃焼装置の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a combustion device.

【図4】 図3の4−4線に沿う断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line 4-4 of FIG.

【図5】 本発明の燃焼装置の実験結果を示すグラフで
ある。
FIG. 5 is a graph showing an experimental result of the combustion apparatus of the present invention.

【図6】 同燃焼装置のNOX 排出値に係る実験結果を
示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing experimental results relating to NO X emission values of the combustion device.

【図7】 同燃焼装置の炉内圧力変動に係る実験結果を
示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing an experimental result relating to a pressure fluctuation in a furnace of the combustion apparatus.

【図8】 従来の管式加熱炉を示す端面を破断した斜視
図である。
FIG. 8 is a perspective view in which an end surface of a conventional tubular heating furnace is cut away.

【図9】 従来の他の管式加熱炉を示す平面図である。FIG. 9 is a plan view showing another conventional tubular heating furnace.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

30…燃焼装置、 31…バーナー、3
2…蓄熱体、 36…酸化剤供給通
路、37…排気ガス排出通路、 39…本体ケー
ス、58…燃料パイプ、 59…空気パイ
プ、H…燃焼室、 P…加熱管。
30 ... Combustion device, 31 ... Burner, 3
2 ... Heat storage body, 36 ... Oxidant supply passage, 37 ... Exhaust gas discharge passage, 39 ... Main body case, 58 ... Fuel pipe, 59 ... Air pipe, H ... Combustion chamber, P ... Heating pipe.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加治 均 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番 1号 千代田化工建設株式会社内 (72)発明者 遊佐 佳之 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番 1号 千代田化工建設株式会社内 (72)発明者 福田 裕治 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番 1号 千代田化工建設株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hitoshi Kaji 2-12-1, Tsurumi Chuo, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Chiyoda Kakoh Construction Co., Ltd. (72) Yoshiyuki Yusa, Tsurumi-chuo, Tsurumi-ku, Yokohama, Kanagawa Chome 12-1 Chiyoda Kakoh Construction Co., Ltd. (72) Inventor Yuji Fukuda 2-12-1 Tsurumi Chuo, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Chiyoda Kakoh Construction Co., Ltd.

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内部に被加熱流体が流通する加熱管(P)
を燃焼室(H) 内に配置するとともにこの燃焼室(H) 内に
火炎を噴射する燃焼装置(30)を設け、この火炎の熱によ
り前記加熱管(P) を介して内部の被加熱流体を加熱する
ようにした管式加熱炉の加熱方法において、前記燃焼装
置(30)は、酸化剤が内部を流通する酸化剤供給通路(36)
より吐出された酸化剤を、前記燃焼室(H) の壁に設けた
蓄熱体(32)の一部を通過させるとともにこの蓄熱体(32)
における酸化剤通過領域を経時的に変化させるようにし
たことを特徴とする管式加熱炉の加熱方法。
1. A heating pipe (P) in which a fluid to be heated flows
Is installed in the combustion chamber (H) and a combustion device (30) for injecting a flame is provided in the combustion chamber (H), and the heat of the flame causes the fluid to be heated inside through the heating pipe (P). In the heating method of a tubular heating furnace adapted to heat the oxidant, the combustion device (30) is an oxidant supply passage (36) through which an oxidant flows.
The discharged oxidant is passed through a part of the heat storage body (32) provided on the wall of the combustion chamber (H) and the heat storage body (32)
The method for heating a tubular heating furnace is characterized in that the oxidant passing region in the above is changed with time.
【請求項2】 前記燃焼装置(30)は、酸化剤供給通路(3
6)と蓄熱体(32)が相対的に回転するようにしたことを特
徴とする請求項1に記載の管式加熱炉の加熱方法。
2. The combustion device (30) includes an oxidant supply passage (3).
The heating method for a tubular heating furnace according to claim 1, wherein the heat storage body (32) and the heat storage body (32) rotate relative to each other.
【請求項3】 前記酸化剤供給通路(36)の回転数は、毎
分1回転以上、好ましくは、2〜4回転である請求項2
に記載の管式加熱炉の加熱方法。
3. The number of revolutions of the oxidant supply passage (36) is 1 revolution per minute or more, preferably 2 to 4 revolutions.
The method for heating a tubular heating furnace according to.
【請求項4】 前記酸化剤供給通路(36)は、1個以上の
出口部分から前記蓄熱体(32)に向かって酸化剤を吐出す
るようにしたことを特徴とする請求項1に記載の管式加
熱炉の加熱方法。
4. The oxidant supply passage (36) discharges the oxidant from one or more outlet portions toward the heat storage body (32). Heating method of tubular heating furnace.
【請求項5】 前記酸化剤供給通路(36)の出口部分は、
多数の小孔が開設された端板により閉塞されたものによ
り覆い、酸化剤を高速にして前記蓄熱体(32)に吐出する
ようにしたことを特徴とする請求項1に記載の管式加熱
炉の加熱方法。
5. The outlet portion of the oxidant supply passage (36) is
The tube type heating according to claim 1, characterized in that it is covered with a large number of small holes that are closed by an end plate that is opened to discharge the oxidizer at high speed to the heat storage body (32). How to heat the furnace.
【請求項6】 前記燃焼装置(30)は、バーナー(31)内部
を通ってモーティブ空気を供給するようにした請求項1
に記載の管式加熱炉の加熱方法。
6. The combustion device (30) supplies motive air through the inside of the burner (31).
The method for heating a tubular heating furnace according to.
【請求項7】 前記モーティブ空気は、理論空気量に対
する比率が2〜15%としたことを特徴とする請求項6
に記載の管式加熱炉の加熱方法。
7. The ratio of the motive air to the theoretical air amount is 2 to 15%.
The method for heating a tubular heating furnace according to.
【請求項8】 前記燃焼装置(30)は、バーナー(31)内部
を通ってモーティブ蒸気を供給するようにした請求項1
に記載の管式加熱炉の加熱方法。
8. The combustion device (30) supplies motive steam through the inside of the burner (31).
The method for heating a tubular heating furnace according to.
【請求項9】 前記モーティブ蒸気は、燃料に対する比
率が燃料の発熱量10,000Kcal当たり0.1〜
0.8Kgとしたことを特徴とする請求項8に記載の管
式加熱炉の加熱方法。
9. The ratio of the motive vapor to the fuel is 0.1 to 0.1 per 10,000 calories of the calorific value of the fuel.
The heating method for a tubular heating furnace according to claim 8, wherein the heating amount is 0.8 kg.
【請求項10】 前記蓄熱体(32)は、セラミックス製で
ある請求項1に記載の管式加熱炉の加熱方法。
10. The heating method for a tubular heating furnace according to claim 1, wherein the heat storage body (32) is made of ceramics.
【請求項11】 内部に被加熱流体が流通する加熱管
(P) を燃焼室(H) 内に配置するとともにこの燃焼室(H)
内に火炎を噴射する燃焼装置(30)を設け、この火炎の熱
により前記加熱管(P) を介して内部の被加熱流体を加熱
するようにした管式加熱炉の加熱装置において、前記燃
焼装置(30)は、前記加熱管(P) を加熱するバーナー(31)
と、このバーナー(31)に酸化剤を供給する酸化剤供給通
路(36)と、燃焼した後の排気ガスを燃焼室(H) 外に排出
する排気ガス排出通路(37)と、排気ガスの顕熱により前
記酸化剤を加熱する通気性のある蓄熱体(32)とにより構
成し、この蓄熱体(32)を前記燃焼室(H) の壁に設け、前
記酸化剤供給通路(36)より吐出される酸化剤を前記蓄熱
体(32)の一部を通過させるとともにこの蓄熱体(32)にお
ける酸化剤通過領域を経時的に変化させるようにしたこ
とを特徴とする管式加熱炉の加熱装置。
11. A heating tube in which a fluid to be heated flows
(P) is placed inside the combustion chamber (H) and
A combustion device (30) for injecting a flame is provided, and the heat of the flame heats the fluid to be heated inside through the heating pipe (P). The device (30) is a burner (31) for heating the heating pipe (P).
An oxidant supply passage (36) for supplying an oxidant to this burner (31), an exhaust gas exhaust passage (37) for exhausting the exhaust gas after combustion to the outside of the combustion chamber (H), and an exhaust gas exhaust It is composed of a permeable heat storage body (32) that heats the oxidant by sensible heat, and this heat storage body (32) is provided on the wall of the combustion chamber (H), and from the oxidant supply passageway (36). Heating of a tubular heating furnace, characterized in that the discharged oxidant passes through a part of the heat storage body (32) and the oxidant passing region of the heat storage body (32) is changed with time. apparatus.
【請求項12】 前記燃焼装置(30)は、酸化剤供給通路
(36)と蓄熱体(32)が相対的に回転するようにしたことを
特徴とする請求項11に記載の管式加熱炉の加熱装置。
12. The combustion device (30) includes an oxidant supply passage.
The heating device for a tubular heating furnace according to claim 11, characterized in that the (36) and the heat storage body (32) rotate relative to each other.
【請求項13】 前記酸化剤供給通路(36)は、1個以上
の出口部分から前記蓄熱体(32)に向かって酸化剤を吐出
するようにしたことを特徴とする請求項11に記載の管
式加熱炉の加熱装置。
13. The oxidizing agent supply passage (36) discharges the oxidizing agent toward the heat storage body (32) from one or more outlet portions. Tube heating furnace heating device.
【請求項14】 前記酸化剤供給通路(36)は、前記蓄熱
体(32)に連通するように設けられた本体ケース(39)内
に、前記排気ガス排出通路(37)とは蓄熱体内で独立に形
成したことを特徴とする請求項11に記載の管式加熱炉
の加熱装置。
14. The oxidant supply passage (36) is provided in a main body case (39) provided so as to communicate with the heat storage body (32), and the exhaust gas discharge passage (37) is provided in a heat storage body. The heating device for a tubular heating furnace according to claim 11, wherein the heating device is formed independently.
【請求項15】 前記本体ケース(39)は、内部に設けら
れた前記1個以上の酸化剤供給通路(36)により分割さ
れ、この酸化剤供給通路(36)の間が前記排気ガス排出通
路(37)としたことを特徴とする請求項14に記載の管式
加熱炉の加熱装置。
15. The main body case (39) is divided by the one or more oxidant supply passages (36) provided inside, and the exhaust gas discharge passageway is provided between the oxidant supply passages (36). (37) The heating device for a tubular heating furnace according to claim 14, wherein the heating device is (37).
【請求項16】 前記酸化剤供給通路(36)は、前記本体
ケース(39)内を挿通するバーナー(31)の周囲に、前記排
気ガス排出通路(37)と交互に配置されるように所定間隔
に配置したことを特徴とする請求項15に記載の管式加
熱炉の加熱装置。
16. The oxidant supply passages (36) are arranged so as to be arranged alternately with the exhaust gas discharge passages (37) around a burner (31) inserted through the body case (39). The heating device for a tubular heating furnace according to claim 15, wherein the heating devices are arranged at intervals.
【請求項17】 前記酸化剤供給通路(36)は、前記出口
部分が多数の小孔が開設された端板により閉塞されたも
のにより構成したことを特徴とする請求項11に記載の
管式加熱炉の加熱装置。
17. The pipe type according to claim 11, wherein the oxidant supply passage (36) is configured such that the outlet portion is closed by an end plate having a large number of small holes. Heating device for heating furnace.
【請求項18】 前記バーナー(31)は、内部にモーティ
ブ空気を供給する空気パイプ(59)を有する請求項11に
記載の管式加熱炉の加熱装置。
18. The heating apparatus for a tubular heating furnace according to claim 11, wherein the burner (31) has an air pipe (59) for supplying motive air therein.
【請求項19】 前記バーナー(31)は、内部にモーティ
ブ蒸気を供給するパイプ(59)を有する請求項11に記載
の管式加熱炉の加熱装置。
19. The heating apparatus for a tubular heating furnace according to claim 11, wherein the burner (31) has a pipe (59) for supplying motive steam therein.
【請求項20】 前記蓄熱体(32)は、セラミックス製で
ある請求項11に記載の管式加熱炉の加熱装置。
20. The heating device for a tubular heating furnace according to claim 11, wherein the heat storage body (32) is made of ceramics.
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JPWO2020225874A1 (en) * 2019-05-08 2021-05-20 株式会社キンセイ産業 Carbonization gasification incineration equipment and its design method

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