JP2004077012A

JP2004077012A - Radiant tube type heating device

Info

Publication number: JP2004077012A
Application number: JP2002236958A
Authority: JP
Inventors: Kuniaki Okada; 岡田　邦明; Hitoshi Oishi; 大石　均; Yutaka Suzukawa; 鈴川　豊
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2002-08-15
Filing date: 2002-08-15
Publication date: 2004-03-11

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radiant tube type heating device capable of reducing the amount of NOx and extending the life of a radiant tube. <P>SOLUTION: A tubular flame burner 2 is mounted at an open end of the radiant tube 3 disposed on a furnace wall 1a of a furnace 1. The tubular flame burner 2 has a combustion chamber 10 with its front end 10a open to the radiant tube 3. A nozzle for blowing fuel gas and a nozzle for blowing oxygen-containing gas are mounted near the rear end 10b of the combustion chamber 10. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続焼鈍炉等の炉内に設置される、ラジアントチューブの開口端にバーナを有するラジアントチューブ式加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼帯の光輝焼鈍等の被加熱物の表面を酸化させない加熱に用いられる加熱装置としては、従来から、ラジアントチューブの開口端にバーナが装着されているラジアントチューブ式加熱装置が用いられている。
【０００３】
ラジアントチューブ式加熱装置は、開口端に装着されているバーナの燃焼火炎によりラジアントチューブが加熱されて赤熱状態になり、熱エネルギーを放射して炉内の被加熱物を加熱するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のラジアントチューブ式加熱装置では、低ＮＯｘ化のため、バーナの燃料ガスノズルあるいは酸素含有ガスノズルを、バーナの軸心に対して偏心させて取り付けており、それによる自己排ガス再循環作用を利用して、低ＮＯｘ化を実現させている。
【０００５】
しかし、そのために、上記の従来技術においては、以下のような問題が生じている。
【０００６】
すなわち、従来技術では、火炎が軸心に対して偏心して形成されることから、周方向に温度差ができるため、ラジアントチューブのバーナ近傍部分が偏熱により過加熱され、ラジアントチューブが短期間で変形・破損するという問題である。
【０００７】
そして、その偏熱を防止すべく、燃料ガスノズル及び酸素含有ガスノズルを軸心と同軸に設置すると、ＮＯｘ濃度が高くなってしまう。
【０００８】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、低ＮＯｘ化とラジアントチューブの長寿命化の両立を図ることのできるラジアントチューブ式加熱装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。
【００１０】
［１］先端が開放された管状の燃焼室と、ノズル噴射口が前記燃焼室の内面に開口し、燃料と酸素含有ガスを別々にあるいは予混合して吹き込むノズルを備え、各ノズルの噴射方向が燃焼室内周面の接線方向とほぼ一致している管状火炎バーナを、ラジアントチューブの開口端に装着していることを特徴とするラジアントチューブ式加熱装置。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１、図２に示す。図１は、この実施形態に係るラジアントチューブ式加熱装置の側面図、図２は、図１におけるＡ−Ａ矢視の断面図である。
【００１２】
図１に示すように、この実施形態に係るラジアントチューブ式加熱装置は、炉１の炉壁１ａに配設されたＷ字型のラジアントチューブ３と、ラジアントチューブ３の一方の開放端に装着された管状火炎バーナ２によって構成されている。
【００１３】
管状火炎バーナ２は、特開平１１−２８１０１５号公報に記載されているものと基本的に同じ構造で管状の燃焼室１０を有しており、燃焼室１０の先端１０ａがラジアントチューブ３に向けて開放されている。そして、燃焼室１０の後端１０ｂの近傍に、燃焼室１０へ燃料ガスを吹き込むノズルと酸素含有ガスを吹き込むノズルが取り付けられている。
【００１４】
図１及び図２に示すように、燃焼室１０へのノズル噴射口として管軸方向に沿った細長いスリット１２が燃焼室１０の同一管周上の４個所に形成されており、それぞれのスリット１２に管軸方向に細長い偏平形状のノズル１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが接続されている。それぞれのノズル１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの噴射方向は、燃焼室１０の内周面の接線方向でかつ同一回転方向になるように設けられている。それら４個のノズルの内、ノズル１１ａとノズル１１ｃの２個は燃料ガス吹き込みノズルであり、ノズル１１ｂとノズル１１ｄの２個は酸素含有ガス吹き込みノズルである。
【００１５】
燃料ガス吹き込みノズル１１ａ、１１ｃからは燃料ガスが燃焼室１０の内周面の接線方向に向かって高速で吹き込まれ、酸素含有ガス吹き込みノズル１１ｂ、１１ｄからは酸素含有ガスが燃焼室１０の内周面の接線方向に向かって高速で吹き込まれ、燃焼室１０の内周面に近い領域で燃料ガスと酸素含有ガスが効率良く混合されながら旋回流が形成されるようになっている。その旋回流となった混合ガスに点火プラグ又はパイロットバーナ等の点火装置（図示せず）によって点火すると、燃焼室１０内に管状の火炎が生成される。その管状の火炎となった燃焼ガスは燃焼室１０の先端１０ａからラジアントチューブ３内に噴出する。
【００１６】
なお、上記の酸素含有ガスは、空気、酸素、酸素富化空気、酸素・排ガス混合ガスなど燃焼用の酸素を供給するガスを指している。
【００１７】
ラジアントチューブ３は、通常、耐熱鋳鋼製で、Ｗ字型の形状をしており、一方の開放端に装着された管状火炎バーナ２の先端１０ａから噴出した燃焼火炎の燃焼エネルギーで赤熱化し、表面から熱エネルギーを放出して、炉１内の被加熱物を放射加熱する。そして、もう一方の開放端から燃焼排ガスを炉外に排出する。
【００１８】
上記のように構成されたラジアントチューブ式加熱装置においては、管状火炎バーナ２によって強い旋回力を得た燃焼ガスが、ラジアントチューブ３の内部で、管状の火炎を形成しながら燃焼するため、ラジアントチューブ３に軸対称の温度分布が得られる。その結果、ラジアントチューブ３の周方向の偏熱が防止され、ラジアントチューブ３の寿命を延ばすことができる。
【００１９】
また、管状の火炎はラジアントチューブ３内で長手方向に伸長されるため、部分的に火炎温度が高くなる可能性が少なく、低ＮＯｘ化が実現される。
【００２０】
このように、この実施形態に係るラジアントチューブ式加熱装置においては、ラジアントチューブに管状火炎バーナを装着したことにより、ラジアントチューブの長寿命化と低ＮＯｘ化の両立を図ることができるようになった。
【００２１】
なお、この実施形態では、Ｗ字型のラジアントチューブを用いているが、Ｕ字型等の他の形式のラジアントチューブを用いても良いことはいうまでもない。
【００２２】
また、この実施形態では、燃料ガス吹き込みノズル及び酸素含有ガス吹き込みノズルを、噴射方向が燃焼室内周面の接線方向に一致するように設けているが、必ずしも燃焼室内周面の接線方向に一致する必要はなく、燃焼室にガスの旋回流を形成できる程度に、噴射方向が燃焼室内周面の接線方向から外れていても良い。
【００２３】
また、この実施形態では、燃焼室への噴射口として管軸方向に沿ってスリットを設け、そのスリットに偏平形状の燃料ガス吹き込みノズル及び酸素含有ガス吹き込みノズルを接続しているが、燃焼室への噴射口として複数の小孔を管軸方向に配し、その小孔列に燃料ガスあるいは酸素含有ガスを吹き込むためのノズルを接続するようにしても良い。
【００２４】
また、この実施形態では、燃料ガスを吹き込んでいるが、液体燃料を吹き込んでも良い。液体燃料としては、灯油、軽油、アルコール、Ａ重油等の比較的低い温度で気化するものが好適である。
【００２５】
また、この実施形態では、燃料ガスと酸素含有ガスを別々に吹き込んでいるが、燃料ガスと酸素含有ガスを予混合して吹き込んでも良い。
【００２６】
【発明の効果】
本発明においては、管状の火炎を形成する管状火炎バーナをラジアントチューブに装着したので、ラジアントチューブ内に軸対称の温度分布が得られ、ラジアントチューブの寿命を延ばすことができるとともに、ラジアントチューブ内に管状の火炎が伸長されるため、部分的に火炎温度が高くなる可能性が少なく、低ＮＯｘ化が実現される。これによって、ラジアントチューブの長寿命化と低ＮＯｘ化の両立を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るラジアントチューブ式加熱装置の側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
１　炉
１ａ　炉壁
２　管状火炎バーナ
３　ラジアントチューブ
１０　燃焼室
１０ａ　燃焼室の先端
１０ｂ　燃焼室の後端
１１ａ、１１ｃ　燃料ガス吹き込みノズル
１１ｂ、１１ｄ　酸素含有ガス吹き込みノズル
１２　スリット[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a radiant tube type heating device which is installed in a furnace such as a continuous annealing furnace and has a burner at an open end of a radiant tube.
[0002]
[Prior art]
As a heating device used for heating a steel strip such as bright annealing without oxidizing the surface of an object to be heated, a radiant tube type heating device in which a burner is attached to an open end of a radiant tube has been conventionally used.
[0003]
The radiant tube heating device heats the radiant tube to a red heat state by a combustion flame of a burner attached to an open end, radiates heat energy, and heats an object to be heated in the furnace.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional radiant tube type heating device, in order to reduce NOx, a fuel gas nozzle or an oxygen-containing gas nozzle of a burner is mounted eccentrically with respect to the axis of the burner. , Low NOx is realized.
[0005]
However, for this reason, the above-described conventional technology has the following problems.
[0006]
That is, in the prior art, since the flame is formed eccentrically with respect to the axis, there is a temperature difference in the circumferential direction. This is a problem of deformation and breakage.
[0007]
If the fuel gas nozzle and the oxygen-containing gas nozzle are installed coaxially with the axis in order to prevent the heat deviation, the NOx concentration will increase.
[0008]
The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and has as its object to provide a radiant tube type heating device capable of achieving both low NOx and a long life of a radiant tube. is there.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention has the following features.
[0010]
[1] A tubular combustion chamber having an open end and a nozzle having a nozzle injection opening which opens into the inner surface of the combustion chamber and in which fuel and oxygen-containing gas are blown separately or premixed, and the injection direction of each nozzle A radiant tube type heating device characterized in that a tubular flame burner whose tangent direction substantially coincides with the tangential direction of the peripheral surface of the combustion chamber is mounted on the open end of the radiant tube.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
One embodiment of the present invention is shown in FIGS. FIG. 1 is a side view of a radiant tube type heating device according to this embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
[0012]
As shown in FIG. 1, a radiant tube type heating device according to this embodiment is mounted on a W-shaped radiant tube 3 provided on a furnace wall 1 a of a furnace 1 and one open end of the radiant tube 3. And a tubular flame burner 2.
[0013]
The tubular flame burner 2 has a tubular combustion chamber 10 having basically the same structure as that described in JP-A-11-281015, and a tip 10a of the combustion chamber 10 is directed toward the radiant tube 3. It is open. A nozzle that blows fuel gas into the combustion chamber 10 and a nozzle that blows oxygen-containing gas are attached near the rear end 10 b of the combustion chamber 10.
[0014]
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, elongated slits 12 are formed at four locations on the same pipe circumference of the combustion chamber 10 as nozzle injection ports to the combustion chamber 10 along the pipe axis direction. Are connected to flat nozzles 11a, 11b, 11c and 11d which are elongated in the tube axis direction. The injection directions of the nozzles 11a, 11b, 11c, 11d are provided so as to be tangential to the inner peripheral surface of the combustion chamber 10 and to be in the same rotational direction. Of these four nozzles, two of the nozzles 11a and 11c are fuel gas injection nozzles, and two of the nozzles 11b and 11d are oxygen-containing gas injection nozzles.
[0015]
Fuel gas is blown at high speed from the fuel gas blowing nozzles 11a and 11c in a tangential direction of the inner peripheral surface of the combustion chamber 10, and oxygen-containing gas is blown from the inner circumference of the combustion chamber 10 from the oxygen-containing gas blowing nozzles 11b and 11d. The gas is blown at a high speed in the tangential direction of the surface, and a swirling flow is formed while the fuel gas and the oxygen-containing gas are efficiently mixed in a region near the inner peripheral surface of the combustion chamber 10. When the swirling mixed gas is ignited by an ignition device (not shown) such as an ignition plug or a pilot burner, a tubular flame is generated in the combustion chamber 10. The combustion gas that has become the tubular flame is jetted into the radiant tube 3 from the tip 10 a of the combustion chamber 10.
[0016]
The oxygen-containing gas refers to a gas that supplies oxygen for combustion, such as air, oxygen, oxygen-enriched air, and a mixed gas of oxygen and exhaust gas.
[0017]
The radiant tube 3 is usually made of heat-resistant cast steel and has a W-shape. The radiant tube 3 is red-heated by the combustion energy of the combustion flame ejected from the tip 10a of the tubular flame burner 2 attached to one open end. To radiate and heat the object to be heated in the furnace 1. Then, the combustion exhaust gas is discharged out of the furnace from the other open end.
[0018]
In the radiant tube heating device configured as described above, the combustion gas that has obtained a strong swirling force by the tubular flame burner 2 burns inside the radiant tube 3 while forming a tubular flame. In FIG. 3, an axially symmetric temperature distribution is obtained. As a result, the radial deviation of the radiant tube 3 in the circumferential direction is prevented, and the life of the radiant tube 3 can be extended.
[0019]
Further, since the tubular flame is elongated in the longitudinal direction in the radiant tube 3, there is little possibility that the flame temperature is partially increased, and the NOx is reduced.
[0020]
As described above, in the radiant tube type heating device according to this embodiment, by mounting the tubular flame burner on the radiant tube, it is possible to achieve both a longer life of the radiant tube and a lower NOx. .
[0021]
In this embodiment, a W-shaped radiant tube is used, but it goes without saying that another type of radiant tube such as a U-shaped one may be used.
[0022]
In this embodiment, the fuel gas injection nozzle and the oxygen-containing gas injection nozzle are provided such that the injection direction coincides with the tangential direction of the peripheral surface of the combustion chamber, but does not necessarily coincide with the tangential direction of the peripheral surface of the combustion chamber. It is not necessary, and the injection direction may deviate from the tangential direction of the peripheral surface of the combustion chamber to the extent that a swirling flow of gas can be formed in the combustion chamber.
[0023]
Further, in this embodiment, a slit is provided along the pipe axis direction as an injection port to the combustion chamber, and a flat fuel gas injection nozzle and an oxygen-containing gas injection nozzle are connected to the slit. A plurality of small holes may be arranged in the direction of the pipe axis as the injection ports, and a nozzle for blowing a fuel gas or an oxygen-containing gas may be connected to the small hole row.
[0024]
In this embodiment, fuel gas is blown, but liquid fuel may be blown. As the liquid fuel, those which vaporize at a relatively low temperature, such as kerosene, light oil, alcohol, and heavy oil A, are preferable.
[0025]
Further, in this embodiment, the fuel gas and the oxygen-containing gas are separately blown, but the fuel gas and the oxygen-containing gas may be premixed and blown.
[0026]
【The invention's effect】
In the present invention, since the tubular flame burner forming the tubular flame is mounted on the radiant tube, an axially symmetric temperature distribution is obtained in the radiant tube, and the life of the radiant tube can be extended, and the radiant tube can be extended. Since the tubular flame is elongated, there is little possibility that the flame temperature will be partially high, and a reduction in NOx will be realized. As a result, it is possible to achieve both long life of the radiant tube and low NOx.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a radiant tube type heating device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Furnace 1a Furnace wall 2 Tubular flame burner 3 Radiant tube 10 Combustion chamber 10a Front end 10b of combustion chamber Rear end 11a, 11c of combustion chamber Fuel gas injection nozzle 11b, 11d Oxygen-containing gas injection nozzle 12 Slit

Claims

先端が開放された管状の燃焼室と、ノズル噴射口が前記燃焼室の内面に開口し、燃料と酸素含有ガスを別々にあるいは予混合して吹き込むノズルを備え、各ノズルの噴射方向が燃焼室内周面の接線方向とほぼ一致している管状火炎バーナを、ラジアントチューブの開口端に装着していることを特徴とするラジアントチューブ式加熱装置。A tubular combustion chamber having an open end, and a nozzle having a nozzle injection opening that opens into the inner surface of the combustion chamber and separately or premixes and injects fuel and oxygen-containing gas, and the injection direction of each nozzle is in the combustion chamber A radiant tube type heating device, wherein a tubular flame burner substantially coincident with a tangential direction of a peripheral surface is mounted on an open end of a radiant tube.