概要シート
対策名

250211 燃焼炉の排ガス熱回収対策タイプ

部分更新・機能付加

対象業種

産業用

業務用

分類

工業炉

内容・目的

燃焼炉においては、排ガス損失熱量が最も大きく、排熱の回収が行われていない炉では、排ガス熱回収設備（レキュペレーター）の導入による省エネ効果が大きく、その効果を見極める。既に導入済みの場合でも、熱回収率が十分であるか否かを確認することは重要である。
１．概要
工業炉で代表される加熱設備は、産業分野において広く使用されており、熱源により燃焼炉と電気炉に分類される。その用途としては、乾燥、加熱、熱処理、溶解他がある。一般に単一設備で大量のエネルギーが消費されるため、省エネ診断の対象として重要である。特に、化学、鉄鋼、金属製品製造、熱処理、食品などの大規模工場では、省エネ効果の大きい対策対象設備である。
また、省エネ法（判断基準）で、工業炉に関して現時点で達成すべき排熱回収率（基準排熱回収率）、将来的に達成してほしい回収率（目標排熱回収率）が示されているので、参考にしていただきたい（補足説明参照）。
２．熱回収設備（レキュペレーター）
図１に、工業炉等での空気予熱を目的として使用されるレキュペレーター（熱回収設備）の分類を示す。その中でも、特に対流式に関して代表的なチューブ形とプレート形のレキュペレーターに関し、代表的な構造を図２に示す。

対策技術の概要

出典：『エネルギー診断プロフェッショナル 認定試験公式テキスト』（省エネルギーセンター）

図１．排熱回収設備の分類

1

概要シート

出典：『エネルギー診断プロフェッショナル 認定試験公式テキスト』（省エネルギーセンター）

図２．対流式レキュペーターの例
工業炉に関して、現時点で達成すべき排熱回収率、将来的に達成シテほしい排熱回収率を表１に示す。
表１．工業炉の基準排熱回収率及び目標排熱回収率
排ガス温度 T（℃）

容量区分

T＜500
500≦T＜600
600≦T＜700

A・B
A・B
A
B
CA
B
C
AB
CAB
C
A
B
C

700≦T＜800

補足説明

800≦T＜900900≦T＜10001000≦T

容量区分

基準排熱回収率（％）
2525353025353025403025453530453530

目標排熱回収率（％）
35354035304035304540355545405545
40

（参 考）
廃ガス温度 予熱空気温度
（℃）
（℃）
275
190
335
230
365
305
400
270
435
230
420
350
460
310
505
265
435
440
480
395
525
345
385
595
485
490
535
440
－－－－－－

A

84,000MJ/h 以上（20,000Mcal/h）B

21,000～84,000MJ/h 以上（5,000～20,000Mcal/h）

C 840～21,000MJ/h 以上（200～5,000Mcal/h）
出典：省エネ法

参考資料

判断基準

[１]『平成 27 年度版 エネルギー診断プロフェショナル 認定試験公式テキスト』（一般財団 省エネルギーセンター）2概要シート[２]エネルギーの使用の合理化に関する法律

工場または事業場におけるエネルギーの使用の合理化に関する事業者の判断の基準（省エネ法判断基準）
用語説明

１．基準回収率：現時点で達成すべき回収率
２．目標回収率：将来的に達成してほしい回収率3計測シート
対策名250211 燃焼炉の排ガス熱回収

対象タイプ

部分更新・機能付加

対象業種

産業用

分類

内容・目的

業務用

工業炉
燃焼炉においては、排ガス損失熱量が最も大きく、排熱の回収が行われていない炉では、排ガス熱回収設備（レキュペレーター）の導入による省エネ効果が大きい。本
シートでは、関連の分析シート（№9-0040）で省エネ効果や CO2 削減効果を推算するに際し、必要となる測定項目に関する測定法等を示す。
測定・確認項目① 排ガス温度 To（＝レキュペレーター（排熱回収設備）の入り口温度）② 外気温度 Ta③ O2 濃度測定による空気比ｍの導出
排ガスの O2 濃度を測定し、以下の(1)式より空気比を概算する。
ｍ ＝ 21/（21-酸素濃度（%)）（１）フロー図と計測箇所

１．排ガス温度の測定装置
高温用の温度センサーを煙道のポート等に装着して、排ガス温度を測定する。長時間にわたる測定の場
合、データロガーの使用も検討する計測装置

こと。
高温用温度センサー
２．排ガスの酸素濃度計（分析計）
ジルコニア式、磁気流量比式、レーザー分光式、電極式等の酸素濃度計があるが、中でもジルコニア式（濃淡電池式）が煙道などに直接取付けることができ、かつ排ガスのサンプリングが不要で、使い易い。長時間の測定が必要な場合には、データロガー等も活用する。
1計測シート

ジルコニア式酸素濃度計
１．酸素濃度の測定値が「湿りガスベース」でなく、「乾きガスベース」に換算等がなされていることを確認すること。
２．排ガス酸素濃度の測定が困難な場合、受信事業者の定期点検等での確認情報を流計測留意事項用することも可能。
３．測定対象炉の煙道に備え付けの酸素分析計や温度検出器があり、その測定値を流用する場合には、分析計や検出器に故障やくるいが無いことを事前に確認すること。

補足説明
１．湿りガスベース：煙道中のガスを直接測定するような場合、水分を含んだままの排ガスを測定している。このような条件での測定値は、「湿りガスベース」の値と呼ばれる。湿りガスベースの値は蒸気も含んだガスを 100％としているので、用語説明同じ排ガスの酸素濃度を測定しても低めとなる。ジルコニア式酸素濃度計には、乾きガスベースへの演算機能を有しているものもある。
２．乾きガスベース：排ガス中の水分を除外した条件でのガス分析値を「乾きガスベース」の値と呼ぶ。

2

算定シート
対策名

250211 燃焼炉の排ガス熱回収対策タイプ

部分更新・機能付加

対象業種

産業用

分類

目的

業務用

工業炉
燃焼炉においては、排ガス損失熱量が最も大きく、排熱の回収が行われていない炉では、排ガス熱回収設備（レキュペレーター）の導入による省エネ効果が大きい。既に導入済みの場合でも、熱回収率が十分であるか否かを確認することは重要である。
本シートでは、排ガス損失熱量の回収率 X（％）の改善による省エネ効果・CO2 削減効果の算出法を示す（回収熱量は燃焼空気の予熱に使用）。
・熱回収率は以下の式によるものとする。
排熱回収率（％）＝（空気予熱量）/（排ガス熱量）×100（１）

出典：『エネルギー診断プロフェッショナル 認定試験公式テキスト』（省エネルギーセンター）

計算条件＜計算条件＞
・燃料：都市ガス 13A
低発熱量 Hu＝41.9MJ/Nm3
CO2 排出係数 2.15kg/ Nm3
単価 100 円/ m3
・燃料使用量 F：50,000 Nm3/年・空気比 m：1.2
・理論空気量 A0：10.73 Nm3/ Nm3・排ガス
理論排ガス量 G0：11.81 Nm3/ Nm3
比熱 Cp：1.38kJ/ Nm3K
排ガス温度 To（＝レキュペレーター入り口温度）：1,000℃
・排熱回収率の改善（排熱回収設備の改善）
改善前回収率 X1：20％ ⇒ 改善後回収率 X2：40％

1

算定シート１．排ガス熱量 Q の計算
年間の排ガス熱量 Q は以下の式で表される。
Q＝{G0＋（m－1）×A0}×Cp×（To－Ta）×F（２）
よって
Q＝{11.81Nm3/Nm3＋（1.2－1）×10.73Nm3/Nm3}×1.38 kJ/ Nm3K
×（1,000℃－20℃）×50,000 Nm3/年÷1,000＝ 943,000MJ/年
２．年間の空気予熱量の改善量式（１）より、年間の空気予熱量 Qa はQa＝（年間の排ガス熱量 Q）×（排熱回収率 X）
よって排熱回収率の改善による年間空気予熱量の増加量⊿Qa は⊿Qa ＝ Q ×（X2－X1）＝ 943,000MJ/年×（0.4－0.2） ＝ 189,000MJ/年
計算方法

（３）

３．改善効果
燃料削減量⊿F
年間の空気予熱量の増加分⊿Qa が燃料削減量⊿F に相当するので⊿F ＝ ⊿Qa / Hu
＝189,000MJ/年÷41.9 MJ/Nm3＝4,510Nm3/年
削減金額⊿Y
13A の単価 100 円/Nm3 より⊿Y ＝4,510 Nm3/年×100 円/ Nm3÷1,000＝ 451 千円/年CO2 削減量⊿C
13A の CO2 排出係数 2.15kg/Nm3 より⊿C ＝4,510 Nm3/年×2.15kg/Nm3÷1000＝9.70t-CO2/年
原油換算削減量⊿O
13A の原油換算係数 1.16L/Nm3 より⊿O ＝4,510 Nm3/年×1.16L/Nm3÷1,000＝5.23kL/年

効果測定／
取得データ

留意事項

各月の単位
① 入電力削減量
─② 油換算削減量
kL/年③ O２削減量
t-CO2/年④ 減金額
千円/年
１. 排ガス温度
２. 外気温度
３. バーナーの空気比
４. 燃料の理論排ガス量、理論空気量
５. 排ガスの比熱効果─
5.239.70451

備考

１．参考図表等の欄に、表１．工業炉の排熱回収率に関する基準回収率（現時点で達2算定シート成すべき回収率）、目標回収率（将来的に達成してほしい回収率）を示すので、参考にしていただきたい（出典：『省エネ法』（判断基準））。

参考資料

２．参考図表等の欄に、表２．排ガス熱回収設備の種類と適用範囲を示す。金属製レキュペレーターの場合、適用可能温度に制限があるので、対策提案の場合には注意していただきたい。
[１]排ガスの比熱、理論空気量、理論排ガス量の出所：『ボイラー研究 第 347 号』
p.45[２]『エネルギー診断プロフェッショナル 認定試験公式テキスト』（省エネルギーセンター）[３]『エネルギーの使用の合理化に関する法律』工場又は事業場におけるエネルギーの使用の合理化に関する事業者の判断の基準『省エネ法』（判断基準）
表 1．工業炉の基準排熱回収率及び目標排熱回収率

参考図表等

（参考）
基準排熱
目標排熱
排ガス温度 T（℃） 容量区分
廃ガス温度 予熱空気温度
回収率（％） 回収率（％）（℃）（℃）
T＜500A・B
2535275190
500≦T＜600A・B
2535335230
A3540365305
600≦T＜700B
3035400
270
C2530435230
A
3540420350
700≦T＜800B3035460
310
C
2530505265
A4045435
440
800≦T<900B3040480395
C2035525345
A4555385595
900≦T＜1000B
3545485490
C3040535440A
4555――
1000≦
B
3545――
C
3040――

容量区分 A 84,000MJ/ｈ以上（20,000Mcal/h）
B 21,000～84,000MJ/ｈ（5,000～20,000Mcal/h）
C 840～21,000MJ/ｈ（200～5,000Mcal/h）
出典：省エネ法

判断基準

3

算定シート

表 2．焼却炉の排ガス熱回収設備の適用範囲
種類

形式

排ガス温度（℃）

予熱空気温度
（℃）

用途

メタリック
レキュペレーター

対流型
輻射型
アームコ型
スタイン型
れんが
充てん形

＜1000
1,000～1,100

300～600

加熱炉、熱処理炉
その他工業炉

回転再生式

＜600

セラミック
レキュペレーター

リジェネレーター

1,200～1,400
1,000～1,600

均熱路、ガラス溶
解窯
コークス炉、熱風
600～1,200
炉、ガラス溶解窯
ボイラー、熱風炉、
100～300
公害防止設備
400～700

出典：『エネルギー診断プロフェッショナル 認定試験公式テキスト』（省エネルギーセンター）4