| 【発明の名称】 |
燃料ガスの予熱機構を有する蓄熱式バーナ装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】池田 勇
【氏名】松村 悦三
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| 【要約】 |
【課題】簡単な構造で、燃料ガス開閉弁を耐熱構造とすることなく、また、蓄熱体に目詰まりが生じず、低カロリーガスを効率よく燃焼させることのできる燃料ガスを予熱する蓄熱式バーナを提供する。
【解決手段】燃料ガスノズル２ａ，２ｂを有するバーナ部５ａ，５ｂと蓄熱体７ａ，７ｂを収納する蓄熱室６ａ，６ｂとからなる蓄熱式バーナＢｒａ，Ｂｒｂを一対配置し、この一対の蓄熱式バーナが交互に燃焼と排気とを行う蓄熱式バーナ装置において、前記蓄熱式バーナの蓄熱室内に管式熱交換器４ａ，４ｂを配設し、一方の蓄熱式バーナの燃料ガスを他方の蓄熱式バーナの蓄熱室内に配設した管式熱交換器を介して供給するようにするとともに、燃料ガス供給管に設ける弁Ｖｃ1，Ｖｃ2を前記管式熱交換器の一次側とした燃料ガスの予熱機構を有する蓄熱式バーナ装置。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 燃料ガスノズルを有するバーナ部と蓄熱体を収納する蓄熱室とからなる蓄熱式バーナを一対配置し、この一対の蓄熱式バーナが交互に燃焼と排気とを行う蓄熱式バーナ装置において、前記蓄熱式バーナの蓄熱室内に管式熱交換器を配設し、一方の蓄熱式バーナの燃料ガスを他方の蓄熱式バーナの蓄熱室内に配設した管式熱交換器を介して供給するようにするとともに、燃料ガス供給管に設ける弁を前記管式熱交換器の一次側とすることを特徴とする燃料ガスの予熱機構を有する蓄熱式バーナ装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料ガスの予熱機構を有する蓄熱式バーナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、一貫製鉄所で発生する副生ガスには、ＣＯＧ（コークス炉ガス）、ＢＦＧ（高炉ガス）、ＬＤＧ（転炉ガス）等があるが、近年、スクラップの大量使用等により、高カロリーガスであるＣＯＧは減少傾向にあり、低カロリーガスであるＢＦＧやＬＤＧが比較的大量に発生する。
【０００３】そこで、前記低カロリーガスの有効利用方法として、ＢＦＧのみを、また、ＣＯＧとＢＦＧとＬＤＧの混合ガスからなるＭガス（低位発熱量２３００ｋｃａｌ／ｍ3Ｎ）を一貫製鉄所の下工程である加熱炉、あるいは熱処理炉のバーナ用燃料ガスとして使用されるようになってきた。
【０００４】一方、バーナでのエネルギー効率を高めるために、燃焼用空気を予熱するとともに燃料ガスを予熱することは、たとえば、特開平９−２２９３５１号公報で知られている。特に、Ｍガスを燃焼させる場合、このガスの理論空気量は２．２１９ｍ3Ｎ／ｍ3Ｎであり、高カロリーガスに比べて理論空気量が小さいため、燃焼用空気の予熱以上に予熱効果が大きい。
【０００５】つぎに、燃焼用空気と燃料ガスとを予熱する方法について検討すると、図２に示すように、加熱炉Ｔの対向壁に一対の蓄熱式バーナＢ1，Ｂ2を設け、かつ、排気ダクト１１に燃料ガスを予熱するための金属製管式熱交換器１２を配設したものがある。
【０００６】そして、通常、蓄熱式バーナＢ1，Ｂ2は、排ガス吸引率を８０％に設定し、残りの２０％の排ガスを排気ダクト１１に排出しており、排ガスは炉温とほぼ等しい温度であるため、熱交換器１２の耐熱温度（約９００℃）まで希釈空気で冷却する必要があり、排ガスの熱量を十分に利用することができない。
【０００７】また、予熱された燃料ガスが燃料ガス供給管Ｐ4に設けた開閉弁Ｖ3ａ，Ｖ3ｂを介して流れるため、この開閉弁Ｖ3ａ，Ｖ3ｂを耐熱構造にする必要があるとともに、シール性が問題となる。
【０００８】なお、前記一対の蓄熱式バーナＢ1，Ｂ2は、排気管Ｐ5に設けた開閉弁Ｖ1ａを開、開閉弁Ｖ1ｂを閉、燃焼用空気供給管Ｐ6に設けた開閉弁Ｖ2ａを閉、開閉弁Ｖ2ｂを開、燃料ガス供給管Ｐ4の開閉弁Ｖ3ａを閉、開閉弁Ｖ3ｂを開とし、燃焼用空気ブロア１３と排気ブロア１４を駆動し、一方の蓄熱式バーナＢ2を燃焼させるとともに、他方の蓄熱式バーナＢ1で排気してその蓄熱体Ａ1を加熱（蓄熱）し、所定時間経過すると、前記各開閉弁をそれぞれ切換えて交互に燃焼と排気を行うものである。
【０００９】また、前記特開平９−２２９３５１号公報には、図３に示すように、燃焼用空気ブロア１３と排気ブロア１４を駆動するとともに燃料ガス供給管Ｐ4の開閉弁Ｖ4ａ、燃焼用空気供給管Ｐ6の開閉弁Ｖ5ａおよび排気管Ｐ5の開閉弁Ｖ6ｂを閉、その他の開閉弁を開として一方の蓄熱式バーナＢａ2，Ｂｂ1を燃焼させて、他方の蓄熱式バーナＢａ1，Ｂｂ2で排気し、該蓄熱式バーナＢａ1，Ｂｂ2の燃料ガス予熱用蓄熱体Ａａ1および燃焼用空気予熱用蓄熱体Ａａ2を加熱し、所定時間後、燃料ガス供給管Ｐ4の開閉弁Ｖ4ｂ、燃焼用空気供給管Ｐ6の開閉弁Ｖ5ａおよび排気管Ｐ5の開閉弁Ｖ6ｂを開、その他の開閉弁を閉として他方の蓄熱式バーナＢａ1，Ｂｂ2に燃料ガスを蓄熱体Ａａ1を介し、また、燃焼用空気を蓄熱体Ａａ2を介して供給することで、燃料ガスと燃焼用空気を予熱して燃焼させる燃焼方法が開示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】この蓄熱式バーナＢａ1，Ｂａ2，Ｂｂ1，Ｂｂ2においては、燃料ガスは高温状態の蓄熱体Ａａ1を通過して予熱されるので、燃料ガスが前記Ｍガスのように炭化水素成分を含むものであると、その予熱過程でカーボンを析出して蓄熱体Ａａ1が目詰まりを起し、燃焼を中断しなければならないという課題を有する。
【００１１】したがって、本発明は、簡単な構造で、燃料ガス供給管に設ける弁を耐熱構造にする必要がなく、かつ、Ｍガスのように燃料ガス中に炭化水素成分を有するものであっても、蓄熱体の目詰まりの生じない燃料ガスを予熱する蓄熱式バーナ装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達成するために、燃料ガスノズルを有するバーナ部と蓄熱体を収納する蓄熱室とからなる蓄熱式バーナを一対配置し、この一対の蓄熱式バーナが交互に燃焼と排気とを行う蓄熱式バーナ装置において、前記蓄熱式バーナの蓄熱室内に管式熱交換器を配設し、一方の蓄熱式バーナの燃料ガスを他方の蓄熱式バーナの蓄熱室内に配設した管式熱交換器を介して供給するようにするとともに、燃料ガス供給管に設ける弁を前記管式熱交換器の一次側とすることを特徴とする燃料ガスの予熱機構を有するようにしたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を図１にしたがって説明する。図において、加熱炉Ｔの対向側壁に一対の蓄熱式バーナＢｒａ，Ｂｒｂが配設され、この一対の蓄熱式バーナＢｒａ,Ｂｒｂで蓄熱式バーナ装置Ｂｒを構成される。
【００１４】そして、前記一対の蓄熱式バーナＢｒａ，Ｂｒｂは、それぞれガスノズル２ａ，２ｂを有するバーナ部５ａ,５ｂと、ハニカムもしくはボール状の蓄熱体７ａ，７ｂを収納した蓄熱室６ａ，６ｂとからなり、前記蓄熱室６ａ，６ｂは給排気管Ｐ1を介して開閉弁Ｖａ1，Ｖａ2を有する排気管Ｐ2により排気ブロア９に連通する一方、開閉弁Ｖｂ1，Ｖｂ2を有する燃焼用空気供給管Ｐ3により燃焼用空気ブロア１０に連通している。
【００１５】また、一方の蓄熱式バーナＢｒａのガスノズル２ａに連通する燃料ガス供給管３ａは、他方の蓄熱式バーナＢｒｂの蓄熱室６ｂ内の低温側空間（反バーナ部側空間）８ｂに設けた管式熱交換器４ｂに接続される。同様に、他方の蓄熱式バーナＢｒｂの燃料ガス供給管３ｂは、一方の蓄熱式バーナＢｒａの蓄熱室６ａ内の低温側空間８ａに設けた管式熱交換器４ａに接続される。燃料ガス供給管３ａ，３ｂの開閉弁Ｖｃ2，Ｖｃ1は管式熱交換器４ｂ，４ａの一次側に設けてある。
【００１６】したがって、前記排気ブロア９と燃料空気用ブロア１０とを駆動するとともに排気管Ｐ2の開閉弁Ｖａ1と燃焼用空気供給管Ｐ3の開閉弁Ｖｂ2を開、排気管Ｐ2の開閉弁Ｖａ2と燃焼用空気供給管Ｐ3の開閉弁Ｖｂ1を閉とする一方、燃料ガス供給管３ｂの開閉弁Ｖｃ1を開、燃料ガス供給管３ａの開閉弁Ｖｃ2を閉とし、ガスノズル２ｂから燃料ガス（たとえばＭガス）を供給して他方の蓄熱式バーナＢｒｂを燃焼状態とするのであるが、この場合、排ガスは一方の蓄熱式バーナＢｒａから吸引されて排気されるとともに、燃料ガスは蓄熱室６ａ内の低温側空間８ａの管式熱交換器４ａを通過して予熱され、この予熱された燃料ガスが他方の蓄熱式バーナＢｒｂのガスノズル２ｂに供給される。
【００１７】その後、所定時間、たとえば６０秒経過後、前記各開閉弁はそれぞれ切換わり、一方の蓄熱式バーナＢｒａが燃焼し、他方の蓄熱式バーナＢｒｂは排気状態となる。以後、前記切換を繰り返すことになる。
【００１８】いま、炉内温度が１２００℃であると、燃焼用空気は蓄熱体７ａ，７ｂにより約１０５０℃に予熱され、一方、蓄熱体７ａ，７ｂの出側温度（蓄熱室６ａ，６ｂ内の低温側空間温度）を４５０℃に設定すると、燃料ガスは管式熱交換器４ａ,４ｂにより約３００℃に予熱され、さらにガスノズル２ａ，２ｂ内を通過する間に周囲の高温燃焼用空気により約３５０℃に予熱される。その結果、たとえば、Ｍガスを約３５０℃まで予熱して空気比１．1で燃焼に供するようにすると、エネルギー効率（燃料効率）は約６．１％も向上する。
【００１９】前記実施の形態では、管式熱交換器４ａ，４ｂを蓄熱室６ａ，６ｂの低温側空間８ａ，８ｂに配設したが、蓄熱体７ａ，７ｂをボール状蓄熱体とし、このボール状蓄熱体内に配置してもよく、また、燃料ガス供給管３ａ，３ｂ、排気管Ｐ2および燃焼用空気供給管Ｐ3に設けた開閉弁の代りに、三方切換弁を使用する等の他の配管系統形態にしてもよい。
【００２０】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明によれば、燃料ガスを排気状態の蓄熱式バーナの蓄熱室内に設けた管式熱交換器で予熱するとともに、燃料ガス供給管の弁を管式熱交換器の一次側に設けるため、簡単な構造で燃料ガスが確実に予熱でき、しかも、燃料ガス供給管に設ける弁を耐熱構造とする必要はなくシール性を向上することができる。
【００２１】さらに、管式熱交換器は蓄熱室内に配設するため、設備全体も省スペースでコンパクトな構成とすることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２１１１２３
【氏名又は名称】中外炉工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年８月３１日（１９９９．８．３１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６２１４４
【弁理士】
【氏名又は名称】青山 葆 （外４名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−６５８２２（Ｐ２００１−６５８２２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月１６日（２００１．３．１６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２４５０２３ |
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