JPH09208966A - 管式加熱炉の加熱方法 - Google Patents
管式加熱炉の加熱方法Info
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- JPH09208966A JPH09208966A JP1796996A JP1796996A JPH09208966A JP H09208966 A JPH09208966 A JP H09208966A JP 1796996 A JP1796996 A JP 1796996A JP 1796996 A JP1796996 A JP 1796996A JP H09208966 A JPH09208966 A JP H09208966A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 管式加熱炉の炉容積を大きくせずに被加熱管
を密に配置したまま熱流束の均一化を可能とする。 【解決手段】 管式加熱炉から排出される燃焼排ガスの
一部を加えて通常の空気よりもはるかに酸素濃度が低く
かつ吹き消え限界温度以上に予熱された高温希釈空気と
燃料とを適正空気比時の化学当量比を変えないで管式加
熱炉内で拡散燃焼させ、熱ガス流を被加熱管の周囲に断
続的あるいは連続的若しくは周期的に流動させて被加熱
管内の流体を加熱するようにしている。
を密に配置したまま熱流束の均一化を可能とする。 【解決手段】 管式加熱炉から排出される燃焼排ガスの
一部を加えて通常の空気よりもはるかに酸素濃度が低く
かつ吹き消え限界温度以上に予熱された高温希釈空気と
燃料とを適正空気比時の化学当量比を変えないで管式加
熱炉内で拡散燃焼させ、熱ガス流を被加熱管の周囲に断
続的あるいは連続的若しくは周期的に流動させて被加熱
管内の流体を加熱するようにしている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は管式加熱炉に関す
る。更に詳述すると、本発明は、管式加熱炉の被加熱管
の加熱方法の改善に関する。
る。更に詳述すると、本発明は、管式加熱炉の被加熱管
の加熱方法の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の管式加熱炉、例えばイソフロ型
（ISOFLOW TYPE）管式加熱炉は、石油などの被加熱流体
を通過させる１パスあるいは複数パスの被加熱管が炉壁
に沿って幾重にも折り返されて配置され、その内側の炉
底部に燃焼室が形成されている。燃焼室には拡散バーナ
が設置され、火炎が被加熱管と平行に形成されると共に
炉頂部へ向けて燃焼ガスが流れ、ふく射伝熱および対流
伝熱によって被加熱管を加熱するように設けられてい
る。
（ISOFLOW TYPE）管式加熱炉は、石油などの被加熱流体
を通過させる１パスあるいは複数パスの被加熱管が炉壁
に沿って幾重にも折り返されて配置され、その内側の炉
底部に燃焼室が形成されている。燃焼室には拡散バーナ
が設置され、火炎が被加熱管と平行に形成されると共に
炉頂部へ向けて燃焼ガスが流れ、ふく射伝熱および対流
伝熱によって被加熱管を加熱するように設けられてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
管式加熱炉は、燃焼室内の固定した領域に火炎が存在し
ているので、どうしても被加熱管に熱流束の不均一が生
じる。これを是正するためには、イソフロ型管式加熱炉
の場合、炉内で被加熱管が火炎からの直接放射を他の被
加熱管によって遮られないようにし、かつ壁面からの反
射による放射を増加すれば良いが、その結果炉内に設置
される被加熱管本数が少なくなり、必要な加熱を行うた
めには大きな炉容積が必要となる。換言すると、被加熱
管の最大熱流束と平均熱流束との比は、被加熱管の設置
本数の粗密即ち被加熱管表面積と炉容積との比に依存す
ることとなり、通常の配置条件では図４に示すようにほ
ぼ１．６程度となることが知られている。このため、被
加熱管の許容熱流束よりもかなり低く平均熱流束を設定
せざるを得ず、加熱効率が悪くなる問題を有している。
また、炉容積を大きくせずに被加熱管の設置本数を増や
すため被加熱管を３列以上に配置しようとしても、火炎
に近い管の最高熱流束が許容値以上となり、また火炎か
らの輻射熱が遮られる被加熱管が生じて熱流束が不均一
となることから、被加熱管の平均熱流束が低下するため
実際には不可能であった。
管式加熱炉は、燃焼室内の固定した領域に火炎が存在し
ているので、どうしても被加熱管に熱流束の不均一が生
じる。これを是正するためには、イソフロ型管式加熱炉
の場合、炉内で被加熱管が火炎からの直接放射を他の被
加熱管によって遮られないようにし、かつ壁面からの反
射による放射を増加すれば良いが、その結果炉内に設置
される被加熱管本数が少なくなり、必要な加熱を行うた
めには大きな炉容積が必要となる。換言すると、被加熱
管の最大熱流束と平均熱流束との比は、被加熱管の設置
本数の粗密即ち被加熱管表面積と炉容積との比に依存す
ることとなり、通常の配置条件では図４に示すようにほ
ぼ１．６程度となることが知られている。このため、被
加熱管の許容熱流束よりもかなり低く平均熱流束を設定
せざるを得ず、加熱効率が悪くなる問題を有している。
また、炉容積を大きくせずに被加熱管の設置本数を増や
すため被加熱管を３列以上に配置しようとしても、火炎
に近い管の最高熱流束が許容値以上となり、また火炎か
らの輻射熱が遮られる被加熱管が生じて熱流束が不均一
となることから、被加熱管の平均熱流束が低下するため
実際には不可能であった。
【０００４】また、対流伝熱支配型管式加熱炉の場合、
被加熱管周囲を通過するガス流速により伝熱量即ち熱流
束が律束されていた。このため、平均熱流束が小さく加
熱効率が良くないので、処理量を上げるには大型の加熱
炉が必要とされている。
被加熱管周囲を通過するガス流速により伝熱量即ち熱流
束が律束されていた。このため、平均熱流束が小さく加
熱効率が良くないので、処理量を上げるには大型の加熱
炉が必要とされている。
【０００５】本発明は、炉容積当たりの被加熱管表面積
を低下させることなく最大熱流束と平均熱流束との比を
最小化すること、即ち管式加熱炉の炉容積を大きくせず
に被加熱管を密に配置したまま熱流束の均一化を可能と
する管式加熱炉の燃焼方法を提供することを目的とす
る。
を低下させることなく最大熱流束と平均熱流束との比を
最小化すること、即ち管式加熱炉の炉容積を大きくせず
に被加熱管を密に配置したまま熱流束の均一化を可能と
する管式加熱炉の燃焼方法を提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明の管式加熱炉の加熱方法は、管式加熱炉から
排出される燃焼排ガスの一部を加えて通常の空気よりも
はるかに酸素濃度が低くかつ少なくともその酸素濃度に
おける吹き消え限界温度以上に予熱された高温希釈空気
と燃料とを適正空気比時の化学当量比を変えないで管式
加熱炉内で拡散燃焼させ、熱ガス流を被加熱管の周囲に
断続的あるいは連続的若しくは周期的に流動させて被加
熱管内の流体を加熱するようにしている。
め、本発明の管式加熱炉の加熱方法は、管式加熱炉から
排出される燃焼排ガスの一部を加えて通常の空気よりも
はるかに酸素濃度が低くかつ少なくともその酸素濃度に
おける吹き消え限界温度以上に予熱された高温希釈空気
と燃料とを適正空気比時の化学当量比を変えないで管式
加熱炉内で拡散燃焼させ、熱ガス流を被加熱管の周囲に
断続的あるいは連続的若しくは周期的に流動させて被加
熱管内の流体を加熱するようにしている。
【０００７】ここで本発明者等の燃焼状態の観察の結
果、燃焼の安定性に対する空気の温度と酸素濃度の影響
は図２に示す傾向にある。したがって、各酸素濃度にお
ける吹き消え限界温度（それよりも温度が低くなると吹
き消えを起こしてしまう温度）以上に予熱された高温希
釈空気と燃料とは、拡散混合して可燃範囲に入ると保炎
機構の助けを受けてあるいは自発的に燃焼を開始する。
しかし、酸素濃度が通常の空気よりもはるかに低く尚か
つ希釈空気のボリュームが相当大きいので、通常の燃焼
に比して熱発生速度が十分に低速な酸化発熱反応を伴っ
たものとなる。このため、被加熱管の周囲を断続的ある
いは連続的若しくは周期的に流動する間にも絶えず酸化
発熱発熱反応を持続して炉内の広範囲で燃焼し続け、顕
熱が発生する過程で熱を奪われ被加熱管内の流体を加熱
する。しかも、火炎ボリュームは低酸素濃度でかつ大容
量の高温希釈空気によって顕著に増大するため、流速が
速くなる。即ち、熱ガス流の流速が早く尚かつ非常に大
きなボリュームで安定に燃焼する火炎が形成される。
果、燃焼の安定性に対する空気の温度と酸素濃度の影響
は図２に示す傾向にある。したがって、各酸素濃度にお
ける吹き消え限界温度（それよりも温度が低くなると吹
き消えを起こしてしまう温度）以上に予熱された高温希
釈空気と燃料とは、拡散混合して可燃範囲に入ると保炎
機構の助けを受けてあるいは自発的に燃焼を開始する。
しかし、酸素濃度が通常の空気よりもはるかに低く尚か
つ希釈空気のボリュームが相当大きいので、通常の燃焼
に比して熱発生速度が十分に低速な酸化発熱反応を伴っ
たものとなる。このため、被加熱管の周囲を断続的ある
いは連続的若しくは周期的に流動する間にも絶えず酸化
発熱発熱反応を持続して炉内の広範囲で燃焼し続け、顕
熱が発生する過程で熱を奪われ被加熱管内の流体を加熱
する。しかも、火炎ボリュームは低酸素濃度でかつ大容
量の高温希釈空気によって顕著に増大するため、流速が
速くなる。即ち、熱ガス流の流速が早く尚かつ非常に大
きなボリュームで安定に燃焼する火炎が形成される。
【０００８】また、本発明の管式加熱炉の加熱方法は、
高温希釈空気の予熱温度をその酸素濃度における燃料の
自己着火温度以上、より好ましくは６００℃以上として
いる。この場合、保炎機構を必要とせず、燃料が拡散混
合して可燃範囲に入ると自発的に燃焼を起こす。
高温希釈空気の予熱温度をその酸素濃度における燃料の
自己着火温度以上、より好ましくは６００℃以上として
いる。この場合、保炎機構を必要とせず、燃料が拡散混
合して可燃範囲に入ると自発的に燃焼を起こす。
【０００９】更に、本発明の管式加熱炉の加熱方法は、
管式加熱炉からの排気ガスの一部を管式加熱炉に還流さ
せると共に還流されなかった排気ガスとの熱交換によっ
て高温に予熱された燃焼用空気とを混合して希釈空気を
生成するようにしている。
管式加熱炉からの排気ガスの一部を管式加熱炉に還流さ
せると共に還流されなかった排気ガスとの熱交換によっ
て高温に予熱された燃焼用空気とを混合して希釈空気を
生成するようにしている。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
【００１１】図１に本発明の加熱方法を実施した管式加
熱炉の一例を概略で示す。この管式加熱炉は特に型式に
は限定を受けず、イソフロ型管式加熱炉でも対流伝熱支
配型管式加熱炉でも適用可能である。例えば、イソフロ
型管式加熱炉に適用する場合、円筒形の断熱・耐熱製の
炉体の中に同心円状に３パスあるいはそれ以上の被加熱
管が上端と下端とでそれぞれ折り返されて配置されてい
る。この管式加熱炉１の底部中央の燃焼室に少なくとも
１基の拡散バーナ２が配置されている。拡散バーナ２
は、特にその構造に限定を受けるものではないが、例え
ば管式加熱炉１内から排気された燃焼ガスの一部を炉外
循環経路３を経て循環させると共に残りの燃焼ガスの顕
熱を高熱効率の熱交換器４で熱回収して燃焼用空気を予
熱し、これら予熱された燃焼用空気と再循環燃焼ガスと
を混合して通常の空気よりも酸素濃度が低く化学当量比
を変えない容量でかつ少なくともその酸素濃度における
吹き消え限界温度以上に予熱された高温希釈空気を得て
これで燃料を拡散燃焼させるバーナシステムが採用され
ている。
熱炉の一例を概略で示す。この管式加熱炉は特に型式に
は限定を受けず、イソフロ型管式加熱炉でも対流伝熱支
配型管式加熱炉でも適用可能である。例えば、イソフロ
型管式加熱炉に適用する場合、円筒形の断熱・耐熱製の
炉体の中に同心円状に３パスあるいはそれ以上の被加熱
管が上端と下端とでそれぞれ折り返されて配置されてい
る。この管式加熱炉１の底部中央の燃焼室に少なくとも
１基の拡散バーナ２が配置されている。拡散バーナ２
は、特にその構造に限定を受けるものではないが、例え
ば管式加熱炉１内から排気された燃焼ガスの一部を炉外
循環経路３を経て循環させると共に残りの燃焼ガスの顕
熱を高熱効率の熱交換器４で熱回収して燃焼用空気を予
熱し、これら予熱された燃焼用空気と再循環燃焼ガスと
を混合して通常の空気よりも酸素濃度が低く化学当量比
を変えない容量でかつ少なくともその酸素濃度における
吹き消え限界温度以上に予熱された高温希釈空気を得て
これで燃料を拡散燃焼させるバーナシステムが採用され
ている。
【００１２】炉外循環系路３は、炉頂部に接続された排
気管５と炉底部のバーナ２に接続された燃焼用空気供給
管６とを連結し、管式加熱炉１から排気された燃焼ガス
の一部をそのまま循環させるように設けられている。
気管５と炉底部のバーナ２に接続された燃焼用空気供給
管６とを連結し、管式加熱炉１から排気された燃焼ガス
の一部をそのまま循環させるように設けられている。
【００１３】一方、燃焼用空気は、管式加熱炉１の排気
管５を通って排気される燃焼ガスの一部と熱交換器４を
介して熱交換して燃焼ガスの顕熱で予熱される。なお、
図中の符号７，８はファンである。
管５を通って排気される燃焼ガスの一部と熱交換器４を
介して熱交換して燃焼ガスの顕熱で予熱される。なお、
図中の符号７，８はファンである。
【００１４】以上のように構成された管式加熱炉による
と、管式加熱炉１の炉頂部から排出される燃焼ガスの一
部はそのままの温度で循環経路３を経て炉底部の拡散バ
ーナ２に接続された燃焼用空気供給管６に還流される。
同時に、燃焼用空気は熱交換器４において炉外循環経路
３側に分流しなかった燃焼ガスの一部との間に熱交換し
て熱効率に見合った温度にまで予熱される。高温の空気
と燃焼排ガスとはバーナに供給される前に混合されて所
定の温度でかつ所定の酸素濃度に希釈された高温希釈空
気とされて供給される。例えば、高温希釈空気は、各酸
素濃度におけるる少なくとも吹き消え限界温度以上、よ
り好ましくは自己着火温度以上に予熱され、かつ通常の
空気よりもはるかに酸素濃度が低く、より好ましくは１
５％以下に調整されている。ここで、高温希釈空気は、
例えば６００℃以上に予熱すれば、火炎のボリュームが
顕著に増大する１５％以下の酸素濃度にしたときに必ず
吹き消え限界温度以上となり、吹き消えが起こることが
ない。
と、管式加熱炉１の炉頂部から排出される燃焼ガスの一
部はそのままの温度で循環経路３を経て炉底部の拡散バ
ーナ２に接続された燃焼用空気供給管６に還流される。
同時に、燃焼用空気は熱交換器４において炉外循環経路
３側に分流しなかった燃焼ガスの一部との間に熱交換し
て熱効率に見合った温度にまで予熱される。高温の空気
と燃焼排ガスとはバーナに供給される前に混合されて所
定の温度でかつ所定の酸素濃度に希釈された高温希釈空
気とされて供給される。例えば、高温希釈空気は、各酸
素濃度におけるる少なくとも吹き消え限界温度以上、よ
り好ましくは自己着火温度以上に予熱され、かつ通常の
空気よりもはるかに酸素濃度が低く、より好ましくは１
５％以下に調整されている。ここで、高温希釈空気は、
例えば６００℃以上に予熱すれば、火炎のボリュームが
顕著に増大する１５％以下の酸素濃度にしたときに必ず
吹き消え限界温度以上となり、吹き消えが起こることが
ない。
【００１５】そして、この希釈空気は適正空気比時の化
学当量比を変えない容量が供給される。高温希釈空気は
酸素濃度が通常の空気よりも低い上に高温であるため、
化学当量比を変えないと酸化剤容量が相当に増大する。
学当量比を変えない容量が供給される。高温希釈空気は
酸素濃度が通常の空気よりも低い上に高温であるため、
化学当量比を変えないと酸化剤容量が相当に増大する。
【００１６】したがって、各バーナスロート内に流れ込
み、各燃料ノズルから噴射された燃料と混合されて発生
する酸化発熱反応ガスは従来のものよりも遥かに増大し
高速で流動することとなる。例えば図３に示すように、
同じ燃料を酸素濃度２１％、温度５０℃の燃焼用空気を
用いて拡散燃焼させた場合（実線で示す火炎）に比べ
て、酸素濃度３％、温度１０１０℃の高温希釈空気を用
いて拡散燃焼させた場合（仮想線で湿す火炎）は火炎ボ
リュームが２０倍以上にも達した。
み、各燃料ノズルから噴射された燃料と混合されて発生
する酸化発熱反応ガスは従来のものよりも遥かに増大し
高速で流動することとなる。例えば図３に示すように、
同じ燃料を酸素濃度２１％、温度５０℃の燃焼用空気を
用いて拡散燃焼させた場合（実線で示す火炎）に比べ
て、酸素濃度３％、温度１０１０℃の高温希釈空気を用
いて拡散燃焼させた場合（仮想線で湿す火炎）は火炎ボ
リュームが２０倍以上にも達した。
【００１７】このとき、少なくとも吹き消え限界温度以
上に予熱された高温希釈空気と燃料とは、図２に示すよ
うに酸素濃度が通常の空気（２１％）より低くても、拡
散混合して可燃範囲に入ると保炎機構の助けを受けてあ
るいは自発的に燃焼を開始する。しかし、酸素濃度が通
常の空気よりもはるかに低く尚かつ希釈空気のボリュー
ムが相当大きいので、通常の燃焼に比して熱発生速度が
十分に低速な酸化発熱反応を伴ったものとなる。そし
て、流速が速く尚かつ広範囲で燃焼し続ける燃焼ガス
は、多数の管がめぐらされた炉内においてこれまでより
も格段に流速を速めて対流伝熱性を向上させると共に、
炉内の広範囲な領域で流れながら絶えず燃焼し続けて顕
熱が発生する過程で熱を奪われ被加熱管内の流体を加熱
する。更に熱ガスの流量は酸素濃度が通常の空気よりも
はるかに低い高温希釈空気を使うため、通常の燃焼時よ
りも遥かに増大して炉内のガス流動が激しくなり、炉内
ガスの混合の促進や対流伝熱量の増加を起こして局部的
な温度差が解消される。したがって、熱流束のピークを
作らず、炉内のほぼ全域において顕熱を発生させながら
対流伝熱と輻射伝熱とで被加熱管を加熱することができ
る。空気比を変えずに燃焼用酸化剤としてのボリューム
を増やして酸素濃度を通常の空気よりも遥かに低くし尚
かつ温度を吹き消え限界温度以上に上げるときに、酸化
発熱反応が通常の空気を用いた場合に比べて非常に遅い
にもかかわらず安定して燃焼する現象が起こる。
上に予熱された高温希釈空気と燃料とは、図２に示すよ
うに酸素濃度が通常の空気（２１％）より低くても、拡
散混合して可燃範囲に入ると保炎機構の助けを受けてあ
るいは自発的に燃焼を開始する。しかし、酸素濃度が通
常の空気よりもはるかに低く尚かつ希釈空気のボリュー
ムが相当大きいので、通常の燃焼に比して熱発生速度が
十分に低速な酸化発熱反応を伴ったものとなる。そし
て、流速が速く尚かつ広範囲で燃焼し続ける燃焼ガス
は、多数の管がめぐらされた炉内においてこれまでより
も格段に流速を速めて対流伝熱性を向上させると共に、
炉内の広範囲な領域で流れながら絶えず燃焼し続けて顕
熱が発生する過程で熱を奪われ被加熱管内の流体を加熱
する。更に熱ガスの流量は酸素濃度が通常の空気よりも
はるかに低い高温希釈空気を使うため、通常の燃焼時よ
りも遥かに増大して炉内のガス流動が激しくなり、炉内
ガスの混合の促進や対流伝熱量の増加を起こして局部的
な温度差が解消される。したがって、熱流束のピークを
作らず、炉内のほぼ全域において顕熱を発生させながら
対流伝熱と輻射伝熱とで被加熱管を加熱することができ
る。空気比を変えずに燃焼用酸化剤としてのボリューム
を増やして酸素濃度を通常の空気よりも遥かに低くし尚
かつ温度を吹き消え限界温度以上に上げるときに、酸化
発熱反応が通常の空気を用いた場合に比べて非常に遅い
にもかかわらず安定して燃焼する現象が起こる。
【００１８】一方、排気系に接続されている熱交換器４
では、被加熱流体たるボイラ水の加熱に使われた後の燃
焼排ガスの熱が高効率で回収されて燃焼用空気の予熱が
行われる。同時に、炉内の燃焼ガスは、循環ファン７に
よって発生する負圧によって炉外循環系路３へ取り出さ
れ、高効率の熱交換によって排ガスの顕熱を回収して高
温に予熱された燃焼用空気と混合されて所定の酸素濃度
及び温度の希釈空気として再び燃焼室内へ高速で噴射さ
れる。
では、被加熱流体たるボイラ水の加熱に使われた後の燃
焼排ガスの熱が高効率で回収されて燃焼用空気の予熱が
行われる。同時に、炉内の燃焼ガスは、循環ファン７に
よって発生する負圧によって炉外循環系路３へ取り出さ
れ、高効率の熱交換によって排ガスの顕熱を回収して高
温に予熱された燃焼用空気と混合されて所定の酸素濃度
及び温度の希釈空気として再び燃焼室内へ高速で噴射さ
れる。
【００１９】なお、上述の実施形態は本発明の好適な形
態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能で
ある。例えば、再循環させる排ガス中に蒸気などを注入
してさらに最高火炎温度を低下させることもある。
態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能で
ある。例えば、再循環させる排ガス中に蒸気などを注入
してさらに最高火炎温度を低下させることもある。
【００２０】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の管式加熱設備によると、炉内に流速が速く尚かつ広範
囲で燃焼し続ける顕著に増大した火炎を形成できるので
熱流束の局所的ピークが発生しない。したがって、被加
熱管の最大熱流束と平均熱流束との比は図４に示すよう
に著しく小さく１に近づいてくるので、被加熱管の設置
本数の粗密即ち被加熱管表面積と炉容積との比に依存す
ることがなくなり、炉内に設置される被加熱管本数を増
やすことができる。依って、必要な加熱を行うために
は、炉容積を小型化して被加熱管の設置本数を密にする
ことができ、炉のコンパクト化が可能となる。例えば、
イソフロ型管式加熱炉の場合、炉容積を大きくせずに３
列以上に被加熱管を配置して被加熱管本数を増やすこと
が可能となるので、同じ大きさの管式加熱炉でも加熱処
理量が飛躍的に増大し、同じ処理量とする場合には炉を
小さくできる。
の管式加熱設備によると、炉内に流速が速く尚かつ広範
囲で燃焼し続ける顕著に増大した火炎を形成できるので
熱流束の局所的ピークが発生しない。したがって、被加
熱管の最大熱流束と平均熱流束との比は図４に示すよう
に著しく小さく１に近づいてくるので、被加熱管の設置
本数の粗密即ち被加熱管表面積と炉容積との比に依存す
ることがなくなり、炉内に設置される被加熱管本数を増
やすことができる。依って、必要な加熱を行うために
は、炉容積を小型化して被加熱管の設置本数を密にする
ことができ、炉のコンパクト化が可能となる。例えば、
イソフロ型管式加熱炉の場合、炉容積を大きくせずに３
列以上に被加熱管を配置して被加熱管本数を増やすこと
が可能となるので、同じ大きさの管式加熱炉でも加熱処
理量が飛躍的に増大し、同じ処理量とする場合には炉を
小さくできる。
【００２１】また、対流伝熱支配型管式加熱炉の場合に
も、火炎ボリュームが顕著に増大して被加熱管周囲を通
過するガスの流速が速くなるため、対流伝熱による伝熱
量が増加すると共に、広範囲で燃焼し続けながら被加熱
管周囲を流れるので輻射伝熱をも同時に受ける。したが
って、被加熱管の平均熱流束を増加することができ、加
熱効率を良くして炉のコンパクト化あるいは加熱処理時
間の短縮が可能である。
も、火炎ボリュームが顕著に増大して被加熱管周囲を通
過するガスの流速が速くなるため、対流伝熱による伝熱
量が増加すると共に、広範囲で燃焼し続けながら被加熱
管周囲を流れるので輻射伝熱をも同時に受ける。したが
って、被加熱管の平均熱流束を増加することができ、加
熱効率を良くして炉のコンパクト化あるいは加熱処理時
間の短縮が可能である。
【００２２】また、炉内温度の均一化により、炉構造物
に対する熱ストレスを小さくすると共に炉内全域の管へ
の熱流束を均一にできる。更に、酸化発熱反応が十分に
低速であるため、燃焼騒音や振動燃焼を抑制できる。
に対する熱ストレスを小さくすると共に炉内全域の管へ
の熱流束を均一にできる。更に、酸化発熱反応が十分に
低速であるため、燃焼騒音や振動燃焼を抑制できる。
【００２３】また、本発明の管式加熱炉の加熱方法は、
高温希釈空気の予熱温度を燃料の自己着火温度以上、よ
り好ましくは６００℃以上としている。この場合、燃料
が拡散混合して可燃範囲に入ると自発的に燃焼を起こ
し、より安定燃焼する。
高温希釈空気の予熱温度を燃料の自己着火温度以上、よ
り好ましくは６００℃以上としている。この場合、燃料
が拡散混合して可燃範囲に入ると自発的に燃焼を起こ
し、より安定燃焼する。
【００２４】更に、本発明の管式加熱炉の加熱方法は、
管式加熱炉からの排気ガスの一部を管式加熱炉に還流さ
せると共に還流されなかった排気ガスとの熱交換によっ
て高温に予熱された燃焼用空気とを混合して希釈空気を
生成するようにしている。
管式加熱炉からの排気ガスの一部を管式加熱炉に還流さ
せると共に還流されなかった排気ガスとの熱交換によっ
て高温に予熱された燃焼用空気とを混合して希釈空気を
生成するようにしている。
【図１】本発明の加熱方法を実施する管式加熱炉の一例
を示す概略図である。
を示す概略図である。
【図２】安定燃焼に対する燃焼用空気の温度と酸素濃度
の影響を示すグラフである。
の影響を示すグラフである。
【図３】燃焼用空気の酸素濃度と温度とを変えた場合の
火炎ボリュームの変化を示す説明図である。
火炎ボリュームの変化を示す説明図である。
【図４】被加熱表面積と炉容積との比に対する最大熱流
束と平均熱流束との比との関係を示すグラフである。
束と平均熱流束との比との関係を示すグラフである。
１ 管式加熱炉 ２ 拡散バーナ ３ 炉外循環系路 ４ 熱交換器 ５ 排気管 ６ 空気供給管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 淳 東京都港区芝浦１丁目１番１号 コスモ石 油株式会社内 (72)発明者 森口 容雄 東京都港区芝浦１丁目１番１号 コスモ石 油株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 管式加熱炉から排出される燃焼排ガスの
一部を加えて通常の空気よりもはるかに酸素濃度が低く
かつ少なくともその酸素濃度における吹き消え限界温度
以上に予熱された高温希釈空気と燃料とを適正空気比時
の化学当量比を変えないで管式加熱炉内で拡散燃焼さ
せ、熱ガス流を被加熱管の周囲に断続的あるいは連続的
若しくは周期的に流動させて被加熱管内の流体を加熱す
ることを特徴とする管式加熱炉の加熱方法。 - 【請求項２】 高温希釈空気の予熱温度はその酸素濃度
における燃料の自己着火温度以上であることを特徴とす
る請求項１記載の管式加熱炉の加熱方法。 - 【請求項３】 高温希釈空気は予熱温度が６００℃以
上、酸素濃度が１７％以下であることを特徴とする請求
項１記載の管式加熱炉の加熱方法。 - 【請求項４】 管式加熱炉からの排気ガスの一部を前記
管式加熱炉に還流させると共に還流されなかった排気ガ
スとの熱交換によって高温に予熱された燃焼用空気とを
混合して前記希釈空気を生成することを特徴とする請求
項１記載の管式加熱炉の加熱方法。
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|---|---|---|---|
| JP01796996A JP3728341B2 (ja) | 1996-02-02 | 1996-02-02 | 管式加熱炉の加熱方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP01796996A JP3728341B2 (ja) | 1996-02-02 | 1996-02-02 | 管式加熱炉の加熱方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09208966A true JPH09208966A (ja) | 1997-08-12 |
| JP3728341B2 JP3728341B2 (ja) | 2005-12-21 |
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ID=11958570
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01796996A Expired - Fee Related JP3728341B2 (ja) | 1996-02-02 | 1996-02-02 | 管式加熱炉の加熱方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3728341B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104696965A (zh) * | 2015-03-23 | 2015-06-10 | 华东理工大学 | 一种直流式弥散燃烧的管式加热炉系统及燃烧器 |
-
1996
- 1996-02-02 JP JP01796996A patent/JP3728341B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| CN104696965A (zh) * | 2015-03-23 | 2015-06-10 | 华东理工大学 | 一种直流式弥散燃烧的管式加热炉系统及燃烧器 |
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