JPS63238319A - 輻射炉用バ−ナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は輻射炉用バーナに係り、特にエチレン分解炉の
如く炉内反応管を炉壁側からの輻射熱により加熱させる
べく炉壁に沿う火炎を形成する輻射炉用バーナの改良に
関する。

〔従来の技術〕

エチレン分解炉のような輻射炉は、第７図に示すように
、炉の中央部に反応管１を配置し、この反応管１を加熱
すべく炉底のメインバーナ２の他に、炉壁３に多数のラ
ジアントウオールバーナと称される輻射炉用バーナ４を
配設している。この輻射炉用バーナ４は、火炎が直接反
応管１に達すると危険であるため、炉壁に沿う火炎を形
成すべく種々の工夫がなされている。

第８図に従来の輻射炉用バーナ４の概略構成図を示す。

このバーナ４はバーナブロック５の中心部を貫通してバ
ーナ本体６の先端を炉内に臨ませて配置される。燃焼ガ
スＧはバーナ本体６に直接供給されるが、バーナ本体６
の基端側に形成された１次空気Ａ１の導入ロアからの吸
入空気により予混合され、本体６の外周面に形成したス
リットまたは多孔ノズル８から放射状に噴射される。ま
た、バーナブロック５とバーナ本体６の外面部との間に
は２次空気Ａ２の導入通ＩＰＩ９を形成し、追加空気の
導入を可能にしている。

このようなバーナでは、大気中の常温空気と燃料ガスＧ
の噴射力により１次空気を吸い込んで、燃料と空気の混
合気を作り、この混合気をスリットノズル等８から噴射
させるとともに２次空気を導入して燃焼させ、耐火性の
バーナブロック５の上に炉壁３に沿った火炎を形成する
。

ところが、上記従来の輻射炉用バーナでは、プラント等
の省エネルギ対策を目的として、余剰加熱空気やガスタ
ービン廃ガスを燃焼用空気として用いる場合、予混合時
に爆発燃焼を起こす危険性がある。このため、加熱空気
や廃ガス利用の場合には第９〜１０図に示した構造のバ
ーナすなわち燃料と燃焼用空気をノズル口まで分別送給
するバーナが用いられている。第９図のものは、三重管
構造のバーナ本体１０を有し、中心通路１１に燃料オイ
ル０を、内環状通路１２に燃料ガスＧを、更に外環状通
路１３に燃焼用空気Ａをそれぞれ通し、ノズル形状の工
夫により旋回噴射させることで炉壁３に沿う火炎Ｆを形
成するようにしている。また、第１０図に示したものは
バーナ本体１４を燃料用ガス管１５とこれを囲繞する燃
焼用空気管１６とから構成し、特にガス管１５の先端は
２重分岐管１５Ａ、　１５Ｂとして捩り、噴出流が旋回
流となるようにしたものである。これによりバーナノズ
ルからの噴射ガスＧは空気Ａとともに旋回して燃焼し、
炉壁３に沿った火炎Ｆを形成する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来構造の予混合させないバーナは
、予混合に伴う危険性は回避できるものの、燃焼速度の
速い燃料を用いることにより、火炎が炉壁に沿わず、反
応管１　（第７図参照）を直撃する火炎を形成する危険
性があった０例えば燃料ガスとして水素ガスを用いる場
合、燃焼速度が大であるため、第９〜１０図に示すよう
な炉壁３と直交するような火炎Ｆ、が形成され、反応管
１を損壊する危険性があった。

本発明は、上記従来の問題点に着目し、燃料や燃焼用空
気の条件が変わっても、予混合による危険もなく、かつ
反応管を直撃するような火炎を形成することのない、輻
射炉用バーナ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〕 上記目的を達成するために、本発明に係る輻射炉用バー
ナは、燃料と燃焼用空気とをバーナ先端まで分別供給す
る輻射炉用バーナにおいて、バーナ先端面に熱遮蔽プレ
ートを設けることによりバーナ側壁面に環状または多孔
列ノズルを形成し、当該環状または多孔列ノズルからは
少なくとも燃焼用空気を吹き出させるべく熱遮蔽プレー
ト内面側に燃焼用空気の分別供給路を開口させた構成と
した。

〔作　用］ 上記構成により、燃焼用空気が熱遮蔽プレートにより方
向規制されて円周ノズルから放射状に噴き出され、燃料
もこの燃焼空気とともに放射状に噴射されることになり
、火炎は確実に炉壁に沿う形状となる。そして、熱遮蔽
プレートは炉内反応管に向けて燃料および燃焼用空気が
噴出することを防止するので、火炎が反応管を直撃する
ことがなく、かつ当該プレートが燃料ノズル部を炉内温
度による過熱から防護する作用をなす。したがって悪い
火炎の形成を防止すると同時にノズルチップの焼損をも
防止できる。更には前記プレート自身は内面側で燃焼用
空気で冷却されることになり、プレートを含むバーナ自
身の保護機能も発揮される。

〔発明の実施例］ 以下に、本発明に係る輻射炉用バーナの実施例を図面を
参照して詳細に説明する。

第１〜３図は実施例に係る輻射炉用バーナを示したもの
である。このバーナは輻射炉２０の炉壁２２に耐火レン
ガ等からなるバーナブロック２４を介して取付けられる
。このバーナは基本的には二重パイプ構造とされ中心部
の燃料供給管２６と外套管としての燃焼用空気供給管２
８とからなるバーナ本体３０を具備している。このよう
なバーナ本体３０の先端部には、第２図に示しであるよ
うに、空気供給管２８の先端縁と所定隙間を隔てて燃料
供給管２６と連通されている小円筒体の燃料ヘッダ３２
が設けられている。この燃料へラダ３２は空気供給管２
８と略同径とされるが、その外周面には全周に亘る円周
溝３４が形成され、この円周溝３４に千鳥状の燃料吹出
しノズル３６を゛穿没し、燃料供給管２６からの燃料を
放射状に噴射させるようにしている。また、燃料ヘッダ
３２と空気供給管２８の先端縁との間は円周状に開口し
ており、この開口を第１空気吹出しノズル３８としてや
はり放射状に燃焼用空気を吹き出させるようにしている
。

このようなバーナ本体３０に対し、当該バーナは、更に
その先端面に円板からなる熱遮蔽プレート４０をヘッダ
３２との間に所定隙間を隔てて取り付けている。このプ
レート４０はヘッダ３２の先端面中心にて立設した取付
けねじ４２に装着され、このねじ４２に螺着された一対
の締め付はナツト４４により挟持固定されて取付けられ
る。プレート４０の外周縁にはへラダ３２に向かう折返
し片４６が形成され、この折返し片４６とへラダ３２と
の間に形成された円周上の隙間を第２空気吹出しノズル
４８としている。このプレート４０とヘッダ３２との間
の空気部内には前述した空気供給管２８からの燃焼用空
気が導入されるようになっており、これはヘッダ３２を
貫通する空気導入通路５０を通じて行われる。空気導入
通路５０は、第３図に示すように、円環状の空気供給路
に対面するように同一円周上に沿ってヘッダ３２に貫通
して取付けられる複数の小円筒体により形成され、直接
プレート４０の内面に向けて吹き出すようにしている。

これによりプレート４０は炉内側から加熱されるが、内
面側かみ燃焼用空気にて冷却され、同時に空気ヘッダの
機能を合わせもつ構造を形成し、第２空気吹出しノズル
４８から放射状に空気吹出させる。このノズル４８から
の吐出空気は前述の第１空気吹出しノズル３８からの吹
出し空気との間で吹出し燃料をサンドインチ状に挟み、
燃焼が良好に行われるように作用し、また燃料がバーナ
軸に沿う火炎を形成しないように燃料吹出しノズル３６
からの燃料吹出し方向も炉壁に１合うように方向規制す
る。

このように構成された輻射炉用バーナの作用は次のよう
になる。バーナ本体３０の先端を炉内に突出するように
取付けられることによって第１、第２空気吹出しノズル
３８．４８および燃料吹出しノズル３６からの各吐出方
向を放射状にして炉壁２２の壁′面に沿う火炎を形成す
ることができる。特に、熱遮蔽プレート４０は環状ノズ
ルである第２空気吹出しノズル４８を形成させているた
め、これから吐き出される空気は放射状に吹出され、燃
料吹出しノズル３６からの燃料が炉中心側に拡散するこ
とを防止する。また、特に燃料ヘッダ３２の周面に円周
溝３４を形成しているため、ヘッダ３２の両側から吹出
される空気は円周溝３４が負圧ゾーンとなり、吹出し燃
料を巻込み、燃焼時には火炎の拡散を防止しつつ良好な
燃焼を行わせることにより輻射効果を高める。負圧ゾー
ンの存在は更に燃料と空気の混合を促進し、燃焼効率を
高める作用もなす。更に、バーナ本体３０の先端面に設
けた熱遮蔽プレート４０は当該バーナからの火炎が炉中
心側の反応管に向かう形状とならないようにする作用が
あるが、同時に炉内中心側から受ける輻射熱からノズル
チップを保護し、燃料中のカーボン遊離を防ぐ作用をな
す。この場合、プレート４０は内面が燃焼用空気にて冷
却されているので、熱保護作用は有効に行われる。

なお、上記実施例において、第１、第２空気吹出しノズ
ル３８．４８は環状ノズルとしたが、多孔列ノズルとし
て形成してもよい。また、円周溝３４は必ずしも形成し
なくても負圧ゾーンが生成されるが、溝３４を形成した
場合の方が燃料の差し込み効果が高い。更に、燃料の吹
出しノズル３６も千鳥配置に限らず、直列でも差し支え
ないことはもちろんである。

次に、第４図には第２実施例を示す。この実施例のバー
ナは第１実施例のバーナから第１空気吹出しノズル３８
を取り除いた点で第１実施例と相違する。その他は第１
実施例と同様である。

この実施例では空気吹出しノズル４８が１箇所であるが
、熱遮蔽プレート４０と、燃料ヘッダ３２との間に形成
しであるため、ヘッダ外面側が負圧ゾーンとなり、第１
実施例と同様の作用、効果が得られる。

次に、第５〜６図には第３実施例に係る輻射炉用バーナ
を示す。この実施例は、熱遮蔽プレートの周縁部を炉の
中心側に拡開したコーンプレート５２とし、かつ燃料へ
ラダ３２に形成した燃料吹出しノズル５４を外周面では
な（ヘッダ３２を貫通する空気導入通路５０の列の間に
形成した構成としたものである。これにより燃料へラダ
３２とプレート５２の間の空気は混合気形成空間となり
、コーンプレート５２の傾斜角にしたがって混合気は炉
壁に沿う方向に矢印で示したように反射して、第１〜２
実施例と同様に炉壁に沿った火炎を形成することができ
る。

この第３実施例によれば、バーナ本体３０の先端面とプ
レート５２の間を混合気形成空間としているが、プレー
ト５２が存在しているため、反応管を直撃するような火
炎は形成されず、特に燃料吹出しノズルはプレートによ
り過熱から保護され、コーキング発生も防止される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、バーナ先端まで
燃料と燃焼用空気とを分別供給し、特にバーナ先端部に
設けた熱遮蔽プレートにより環状ノズルを形成し、プレ
ート内面に燃焼用空気または空気と同時に燃料を導入す
る通路を開口させることにより環状ノズルから放射状に
噴射させる構造としたため、燃料や空気の諸条件が変わ
っても反応管を直撃するような火炎の形成が全くなくな
り、余剰加熱空気の使用やスタービン廃ガスの使用等が
可能となって省エネルギ対策への寄与も可能となる効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例のバーナ側面図、第２図は同バーナの要
部拡大断面図、第３図は第２図の■−■線断面図、第４
図は第２実施例のバーナ要部断面図、第５図は第３実施
例のバーナ要部断面図、第６回は第５図のＶＩ−Ｖｌ線
断面図、第７図は輻射炉の断面図、第８図は従来の予混
合式バーナ側面は第９図は従来の分別供給式バーナ断面
図、第１０図は他の従来例の断面図である。 ２０・・・輻射炉、２２−炉壁、２６−・・・燃料供給
管、２８−・・・燃焼用空気供給管、３０−・−バーナ
本体、３２−・・燃料ヘッダ、３６−・−燃料吹出しノ
ズル、３８−・・・第１空気吹出しノズル、４０−熱遮
蔽ノズル、４８−・第２空気吹出しノズル。 代理人　　弁理士　　村　上　友　− 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃料と燃焼用空気とをバーナ先端まで分別供給す
   る輻射炉用バーナにおいて、バーナ先端面に熱遮蔽プレ
   ートを設けることによりバーナ側壁面に環状または多孔
   列ノズルを形成し、当該環状ノズルからは少なくとも燃
   焼用空気を吹き出させるべく熱遮蔽プレート内面側に燃
   焼用空気の分別供給路を開口させたことを特徴とする輻
   射炉用バーナ。