CN108700293B - 工业炉 - Google Patents

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Abstract

在炉内中，在利用燃烧器将燃料气体和燃烧用空气混合并燃烧，且使燃烧后的燃烧废气从炉内穿过排气管排出的情况下，在排气管上设置有收容有三元催化剂的废气处理部，并且在比废气处理部更靠燃烧废气的排出方向上游侧的位置，设置有利用燃烧废气的热量对燃烧用空气进行加热的第一热交换部，在比废气处理部更靠燃烧废气的排出方向下游侧的位置，设置有利用从废气处理部引导的燃烧废气的热量对燃烧用空气进行加热的第二热交换部。

Description

工业炉
技术领域
本发明涉及一种工业炉，在这种工业炉中，向燃烧器供给燃料气体和燃烧用空气，利用上述燃烧器使燃料气体在炉内燃烧，使燃烧后的燃烧废气从炉内穿过排气管并排出。尤其涉及一种具有以下特征的工业炉，在如上述那样向燃烧器供给燃料气体和燃烧用空气，利用燃烧器使燃料气体在炉内燃烧的情况下，在燃烧废气中含有有害的氮氧化物(以下，称作NOx)，还含有CO气体、烃气体(HC)等未燃烧成分气体的状态下，能防止燃烧废气穿过排气管向外部排出，并且能有效地对燃烧废气的热量进行利用。
背景技术
以往，在加热炉、热处理炉等工业炉中，在对处理对象进行加热处理时，一般，向燃烧器供给燃料气体和燃烧用空气，利用上述燃烧器使燃料气体在炉内燃烧，使燃烧后的燃烧废气从炉内穿过排气管排出。
在此，在上述那样的工业炉中，在如上述那样向燃烧器供给燃料气体和燃烧用空气，使燃料气体在炉内燃烧的情况下，若为了提高燃烧效率，增加燃烧用空气相对于燃料气体的量并进行燃烧，则燃烧时会较多地产生NOx，较多地含有NOx的燃烧废气从炉内穿过排气管排出至外部，存在对环境造成很大破坏这样的问题。尤其是，近年来，正在呼吁大幅降低燃烧废气中的NOx。
另一方面，若为了抑制燃烧废气中含有的NOx而减少燃烧用空气相对于燃料气体的量并进行燃烧，则会使燃烧效率低下并且会使燃烧废气中较多地残留有CO气体、烃(HC)气体等未燃烧成分气体，该未燃烧成分气体从炉内穿过排气管向外部排出，在安全性、环境方面存在问题。
此外，近年来，如专利文献1所示，提出了：使用氮氧化物还原催化剂将来自辐射管燃烧器的燃烧废气净化，在向得到的NOx净化气体添加燃烧用空气以使空气比μ(实际空气量/理论空气量)达到1.0以上之后，使用氧化催化剂进一步将未燃烧成分氧化去除。
在此，在专利文献1所示的发明中，设置有收容有氮氧化物还原催化剂的第一废气处理部和收容有氧化催化剂的第二废气处理部，并且需要将空气向上述第一废气处理部与第二废气处理部之间供给，从而存在装置变得复杂、大型化等问题。
此外，众所周知，作为废气处理的一种，利用三元催化剂可以将对安全、环境、人体等造成不良影响的CO、HC、NOx氧化或还原，转化并净化为H2O、CO2、N2。例如，如专利文献2所示，提出了：在具有蓄热层的交替燃烧器中，在各燃烧部的蓄热层设置三元催化剂，以配合三元催化剂的活性条件的方式，将炉内空气比调整为0.98～1.02并进行燃烧。
然而，专利文献2所示的发明对使用的炉的种类、使用条件存在限制，很难在各种各样的炉中、各种各样的条件下使用。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2001-241619号公报
专利文献2：日本专利特开平7-133905号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明的技术问题在于解决下述工业炉中的上述问题，在这种工业炉中，向燃烧器供给燃料气体和燃烧用空气，利用上述燃烧器使燃料气体在炉内燃烧，使燃烧后的燃烧废气从炉内穿过排气管排出。
即，在本发明的工业炉中，具有以下特征：在向燃烧器供给燃料气体和燃烧用空气，利用燃烧器使燃料气体在炉内燃烧后，将燃烧废气从炉内穿过排气管排出的情况下，在燃烧废气中含有有害的NOx，还含有CO气体、烃(HC)气体等未燃烧成分气体的状态下，能适当地防止燃烧废气向外部排出，并且能有效地对燃烧废气的热量进行利用。
解决技术问题所采用的技术方案
在本发明的工业炉中，为了解决上述技术问题，向燃烧器供给燃料气体和燃烧用空气，利用上述燃烧器使燃料气体在炉内燃烧，使燃烧后的燃烧废气从炉内穿过排气管排出，此外，在上述排气管上设置有收容有三元催化剂的废气处理部，并且在比上述废气处理部更靠燃烧废气的排出方向上游侧的位置，设置有利用燃烧废气的热量对供给至燃烧器的燃烧用空气进行加热的第一热交换元件，在比上述废气处理部更靠燃烧废气的排出方向下游侧的位置，还设置有利用从废气处理部导出的燃烧废气的热量对向燃烧器供给的燃烧用空气进行加热的第二热交换元件。
此外，在上述工业炉中，利用收容于上述废气处理部的三元催化剂，通过燃烧废气中含有的未燃烧成分气体使燃烧废气中含有的NOx还原。在上述情况下，在将燃料气体和燃烧用空气供给至燃烧器的情况下，当减少燃烧用空气相对于燃料气体的量而使燃烧用空气的空气比μ为1.0以下时，能减少燃烧时产生的NOx的量，从而减少燃烧废气中含有的NOx，还能利用上述三元催化剂，通过燃烧废气中含有的未燃烧成分气体使燃烧废气中含有的NOx充分还原。
此外，在本发明的工业炉中，在设于比废气处理部更靠燃烧废气的排出方向上游侧的位置的第一热交换元件中，利用燃烧废气的热量对向燃烧器供给的燃烧用空气进行加热，并且在设于比废气处理部更靠燃烧废气的排出方向下游侧的位置的第二热交换元件中，利用燃烧废气的热量对供给至燃烧器的燃烧用空气进行加热。这样，在第一热交换元件和第二热交换元件中，能利用燃烧废气的热量对向燃烧器供给的燃烧用空气充分地进行加热，从而能有效地利用燃烧废气的热量。
在此，在上述工业炉中，将在上述第二热交换元件中经过加热的燃烧用空气引导至上述第一热交换元件，在该第一热交换元件中，利用燃烧废气的热量进一步对从第二热交换元件引导的经过加热的燃烧用空气进行加热，并供给至上述燃烧器。
此外，在本发明的工业炉中，可以设置：燃料气体引导路径，上述燃料气体引导路径将燃料气体引导至比上述废气处理部更靠燃烧废气的排出方向上游侧的位置；以及控制元件，上述控制元件对穿过上述燃料气体引导路径引导的燃料气体的量进行控制。
此外，在上述控制元件中，根据穿过上述废气处理部排出的燃烧废气中含有的氮氧化物的量，对穿过燃料气体引导路径引导的燃料气体的量进行控制。
在此，在如上述那样向燃烧器供给燃料气体和燃烧用空气的情况下，为了提高燃烧效率，在增加了燃烧用空气相对于燃料气体的量的状态下，利用上述燃烧器使燃料气体燃烧，其结果是，在燃烧废气中会较多地含有Nox，在这种情况下，在上述燃烧废气穿过排气管并被引导至收容有三元催化剂的废气处理部前，利用上述控制元件，将适当量的燃料气体穿过燃料气体引导路径进行供给。这样，将较多地含有NOx的燃烧废气与适当量的燃料气体一同引导至废气处理部，利用上述三元催化剂的作用，使燃烧废气中的NOx充分还原并排出。
此外，在本发明的上述工业炉中，可以在比设于排气管的废气处理部更靠燃烧废气的排出方向下游侧的位置，设置后燃烧装置，上述后燃烧装置使从废气处理部引导的燃烧废气中含有的未燃烧成分气体燃烧。这样，即使在废气处理部中经过处理的燃烧废气中残留有未燃烧成分气体，也能利用上述后燃烧装置使上述未燃烧成分气体燃烧而氧化成CO2、H2O，防止未燃烧成分气体排出，并且，将如上所述经过后燃烧装置燃烧的燃烧废气引导至上述第二热交换元件，在该第二热交换元件中，利用经过后燃烧装置燃烧的燃烧废气的热量进一步对向燃烧器供给的燃烧用空气进行充分加热，从而还可以更有效地对燃烧废气的热量进行利用。
此外，在本发明的工业炉中，可以设置多个上述那样的燃烧器。
此外，在本发明的又一工业炉中，向燃烧器供给燃料气体和燃烧用空气，利用上述燃烧器使燃料气体在炉内燃烧，使燃烧后的燃烧废气从炉内穿过排气管而排出，在上述排气管上设置有收容有三元催化剂的废气处理部，并且在比上述废气处理部更靠燃烧废气的排出方向上游侧的位置，设置有利用燃烧废气的热量对向燃烧器供给的燃烧用空气进行加热的第一热交换元件，在比上述废气处理部更靠燃烧废气的排出方向下游侧的位置，设置有利用从废气处理部引导的燃烧废气的热量对预加热带中的气氛气体进行加热的第二热交换元件，利用上述第二热交换元件对预加热带中的气氛气体进行加热并循环。这样，利用燃烧废气的热量，不仅可以对向燃烧器供给的燃烧用空气进行加热，还可以对预加热带中的气氛气体进行加热，从而可以有效地利用燃烧废气的热量。
发明效果
在本发明的工业炉中，在向燃烧器供给燃料气体和燃烧用空气，使得燃料气体在炉内燃烧，使燃烧后的燃烧废气从炉内穿过排气管而排出的情况下，如上所述，在排气管上设置有收容有三元催化剂的废气处理部，将上述燃烧废气引导至上述废气处理部，以对燃烧废气中的有害的Nox、由CO气体、烃(HC)气体等构成的未燃烧成分气体适当地进行处理，并且在设置于比上述废气处理部更靠燃烧废气的排出方向上游侧的位置的第一热交换元件中，利用向废气处理部引导的燃烧废气的热量，对向燃烧器供给的燃烧用空气进行加热，此外，在设置于比废气处理部更靠燃烧废气的排出方向下游侧的位置的第二热交换元件中，利用从废气处理部排出的燃烧废气的热量，对向燃烧器供给的燃烧用空气、预加热带中的气氛气体进行加热。
其结果是，在本发明的工业炉中，在将燃料气体与燃烧用空气混合，使燃料气体在炉内燃烧的情况下，能在设于排气管的废气处理部中对燃烧废气中的NOx、未燃烧成分气体适当地进行处理，在燃烧废气中不含有NOx、未燃烧成分气体的安全状态下，使燃烧废气穿过排气管并适当地向外部排出，并且在第一热交换元件和第二热交换元件中，利用燃烧废气的热量，可以对向燃烧器供给的燃烧用空气、预加热带中的气氛气体充分地进行加热，能有效地对燃烧废气的热量进行利用。
附图说明
图1是表示以下状态的示意说明图：在本发明实施方式的工业炉中，在将燃料气体和燃烧用空气混合并利用燃烧器使燃料气体燃烧后的燃烧废气穿过排气管排出的情况下，在上述排气管上，从燃烧废气的排出方向上游侧依次设置有第一热交换部、废气处理部、第二热交换部的状态。
图2是表示第一变形例的示意说明图，该第一变形例是在上述实施方式的工业炉中，在上述废气处理部与第二热交换部之间，设置有后燃烧装置，上述后燃烧装置使从废气处理部导出的燃烧废气中含有的未燃烧成分气体燃烧。
图3是表示第二变形例的示意说明图，上述第二变形例是在上述实施方式的工业炉中，设置有：将向燃烧器供给的燃料气体的一部分引导至比废气处理部更靠燃烧废气的排出方向上游侧位置的燃料气体引导路径；以及对穿过上述燃料气体引导路径引导的燃料气体的量进行控制的控制元件，并且在废气处理部与第二热交换部之间，设置有使从废气处理部导出的燃烧废气中含有的未燃烧成分气体燃烧的后燃烧装置。
图4是表示以下状态的示意说明图：在本发明实施方式的工业炉中，将多个燃烧器设置于炉，利用第一热交换部和第二热交换部对向各燃烧器供给的燃烧用空气进行加热的状态。
图5是表示以下状态的示意说明图：在本发明实施方式的另一工业炉中，将多个燃烧器设置于炉，利用第一热交换部对向各燃烧器供给的燃烧用空气进行加热，并且在第二热交换部中，使预加热带中的气氛气体加热的状态。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明实施方式的工业炉进行详细说明。另外，本发明的工业炉并不限定于下述实施方式所示的装置，能在不改变发明思想的范围内进行适当改变来加以实施。
在此，在图1所示的实施方式的工业炉中，如下设置：将燃烧器12设置于炉10的炉壁11，穿过燃料气体供给管21以将烃(HC)气体等燃料气体供给至上述燃烧器12，并且使在后述的第一热交换元件31和第二热交换元件32中利用燃烧废气的热量加热后的燃烧用空气穿过燃烧用空气供给管22而供给至上述燃烧器12，在上述燃烧器12中，将燃料气体和经过加热的燃烧用空气混合，使燃料气体在炉10内燃烧。
此外，设置成：设置将如上述那样使燃料气体在炉10内燃烧后的燃烧废气从炉10内排出的排气管13，在上述排气管13设置收容有三元催化剂的废气处理部23，使在炉10内燃烧后的燃烧废气穿过上述排气管13并引导至上述废气处理部23，利用收容于废气处理部23的三元催化剂对燃烧废气进行处理。
此外，在上述实施方式的工业炉中，设置成：作为利用燃烧废气的热量加热燃烧用空气的第一热交换元件31，在比废气处理部23更靠燃烧废气的排出方向上游侧的排气管13内设置第一热交换部31，并且作为利用燃烧废气的热量加热燃烧用空气的第二热交换元件32，在比废气处理部23更靠燃烧废气的排出方向下游侧的排气管13内设置第二热交换部32。另外，在上述实施方式中，是将第一热交换部31和第二热交换部32分别设置于排气管13内，但也可以将第一热交换部31和第二热交换部32设置于从排气管13内取出的位置。
此外，在上述实施方式中，利用送风装置33将燃烧用空气穿过燃烧用空气引导管34并引导至上述第二热交换部32，在该第二热交换部32中，利用从废气处理部23引导的燃烧废气的热量加热燃烧用空气，并如上所述使对燃烧用空气加热后的燃烧废气穿过排气管13并排出。
此外，使如上述那样在第二热交换部32中经过加热的燃烧用空气从第二热交换部32穿过下游侧的燃烧用空气引导管34并引导至上述第一热交换部31，在该第一热交换部31中，利用引导至废气处理部23前的燃烧废气的热量进一步对如上述那样经过加热的燃烧用空气进行加热，使如上述那样经过加热的燃烧用空气穿过上述燃烧用空气供给管22并供给至燃烧器12，将如上述那样经过加热的燃烧用空气与燃料气体混合，使燃料气体燃烧。
这样，在第一热交换部31和第二热交换部32中，能利用燃烧用废气的热量对燃烧用空气充分地进行加热，在这种状态下，燃料气体被引导至燃烧器12并燃烧，能有效地利用燃烧用废气的热量，并且在上述第一热交换部31中，在燃烧用废气与燃烧用空气之间进行热交换，使从排气管13向上述废气处理部23引导的燃烧用废气的温度降低，从而能防止燃烧用废气的温度超过收容于废气处理部23的三元催化剂发挥作用的温度范围，能利用三元催化剂适当地对燃烧用废气进行处理。另外，三元催化剂能发挥作用的温度范围是大约400℃～800℃。
在此，在上述工业炉中，在燃料气体和燃烧用空气穿过上述燃料气体供给管21和燃烧用空气供给管22并供给至燃烧器12时，为了减少燃烧时产生的NOx的量，减少燃烧用空气相对于燃料气体的量，例如使燃烧用空气的空气比μ为1.0以下，在上述燃烧器12中，使燃料气体燃烧。
这样，若减少燃烧用空气相对于燃料气体的量并进行燃烧，则燃烧废气中含有的NOx减少，并且在该燃烧废气中残留有CO气体、烃(HC)气体等未燃烧成分气体。
此外，如这样使残留有NOx和未燃烧成分气体的燃烧废气从炉10内穿过上述排气管13并引导至废气处理部23，利用收容于上述废气处理部23的三元催化剂，使残留于燃烧废气的NOx和未燃烧成分气体反应以使NOx还原为N2，并且将未燃烧成分气体以氧化成CO2、H2O的状态排出。
此外，在如上述那样利用收容于废气处理部23的三元催化剂对残留有NOx和未燃烧成分气体的燃烧废气进行处理时，会进一步减少燃烧用空气相对于燃料气体的量，增加燃烧废气中的未燃烧成分气体，利用收容于废气处理部23的三元催化剂无法进行充分的处理，存在残留有未燃烧成分气体的燃烧废气从废气处理部23排出的可能性。
因此，如图2所示，在上述实施方式的工业炉中，在比设于排气管13的上述废气处理部23更靠燃烧废气的排出方向下游侧的位置，设置有后燃烧装置24，根据需要从后燃烧用燃料气体供给管24a向该后燃烧装置24供给后燃烧用燃料气体，从后燃烧用空气供给管24b供给后燃烧用空气。
此外，在上述工业炉中，使残留于从废气处理部23排出的燃烧废气的未燃烧成分气体在上述后燃烧装置24中燃烧，将未燃烧成分气体氧化成CO2、H2O并排出。
因此，即便在上述废气处理部23中没有对未燃烧成分气体充分进行处理，残留有未燃烧成分气体的燃烧废气从废气处理部23排出，也可以在后燃烧装置24中对该未燃烧成分气体进行燃烧并处理，从而能可靠地防止未燃烧成分气体排出。
此外，如上述那样利用后燃烧装置24使燃烧废气中的未燃烧成分气体燃烧后，经过该后燃烧加热的燃烧废气被引导至上述第二热交换部32，利用上述经过加热的燃烧废气，如上述那样，进一步对引导至第二热交换部32的燃烧用空气进行加热，从而还能有效地对经过后燃烧加热的燃烧废气的热量进行利用。另外，在上述实施方式中，采用了利用火焰使残留于燃烧废气的未燃烧成分气体燃烧的后燃烧装置24，但后燃烧装置24并不限定于上述那样的结构，也可以利用电加热等使残留于燃烧废气的未燃烧成分气体燃烧。
此外，如图3所示，在如上述那样在比废气处理部23更靠燃烧废气的排出方向下游侧的位置设置有后燃烧装置24的工业炉中，可以设置：燃料气体引导路径25，上述燃料气体引导路径25将穿过燃料气体供给管21并向燃烧器12供给的燃料气体的一部分引导至比设于上述排气管13的废气处理部23更靠燃烧废气的排出方向上游侧的位置；以及控制阀(控制元件)25a，上述控制阀25a对穿过上述燃料气体引导路径25并供给至比废气处理部23更靠燃烧废气的排出方向上游侧的位置的排气管13的燃料气体的量进行控制。
此外，在上述工业炉中，与在上述燃烧器12中经过燃烧后的燃烧废气中含有的NOx的量相对应，利用上述控制阀25a，对穿过燃料气体引导路径25并引导的燃料气体的量进行控制。
在此，在如上述那样使燃料气体和燃烧用空气穿过燃料气体供给管21和燃烧用空气供给管22并向燃烧器12供给时，在增加燃烧用空气的量，例如使空气比μ大于1.0以在上述燃烧器12中使燃料气体燃烧的情况下，能利用足够量的燃烧用空气使燃料气体燃烧，使燃烧废气中的CO气体、烃(HC)气体等未燃烧成分气体减少，并且在燃烧时较多地产生NOx而使燃烧废气中较多地含有NOx。
此外，在如上述那样，在燃烧废气中较多地含有NOx的情况下，利用上述控制阀25a，对穿过上述燃料气体引导路径25并引导至比废气处理部23更靠燃烧废气的排出方向上游侧的位置的燃料气体的量进行控制，以将适当量的燃料气体供给至比废气处理部23更靠燃烧废气的排出方向上游侧的位置，将该燃料气体与上述较多地含有NOx的燃烧废气一同引导至收容有三元催化剂的废气处理部23。这样，利用收容于废气处理部23的三元催化剂，使燃烧废气中的NOx与如上述那样穿过燃料气体引导路径25并被供给的燃料气体反应而还原成N2。
另外，在如上述那样穿过燃料气体引导路径25供给燃料气体的情况中，在穿过燃料气体引导路径25并向废气处理部23引导的燃料气体的量增加，从废气处理部23排出残留有未燃烧成分气体的燃烧废气的情况下，如上述那样，可以利用后燃烧装置24，使从废气处理部23排出的燃料废气中的未燃烧成分气体燃烧，并以氧化成CO2、H2O的状态排出。
接着，对在炉10设置有多个燃烧器12的、图4所示的工业炉进行说明。
在此，在图4所示的工业炉中，将烃(HC)气体等燃料气体分别穿过燃料气体供给管21并供给至各燃烧器12，并且与上述实施方式的工业炉相同，在第一热交换部31和第二热交换部32中，将经过燃烧用废气的热量加热的燃烧用空气穿过燃烧用空气引导管34并引导至各燃烧器12的燃烧用空气供给管22，将穿过各燃烧用空气供给管22并经过加热的燃烧用空气供给至各燃烧器12以使燃料气体燃烧，将上述经过燃烧后的燃烧废气从炉10内引导至排气管13。
此外，在上述工业炉中，在供燃烧废气引导的排气管13上设置有直径变大的第一大径部13a，并且设置有第一热交换部31，上述第一热交换部31利用引导至上述第一大径部13a内的燃烧废气的热量对燃烧用空气进行加热。
此外，在上述第一大径部13a与收容有三元催化剂的废气处理部23之间的上述排气管13上，设置有引导燃料气体的燃料气体引导路径25并且设置有对穿过上述燃料气体引导路径25并向排气管13供给的燃料气体的量进行控制的控制阀25a，与在上述各燃烧器12中燃烧后的燃烧废气中含有的NOx的量相对应，利用上述控制阀25a，对穿过燃料气体引导路径25并引导的燃料气体的量进行控制。
此外，在燃烧废气中较多地含有NOx的情况下，如上所述，利用上述控制阀25a对穿过燃料气体引导路径25并引导至比废气处理部23更靠燃烧废气的排出方向上游侧的位置的燃料气体的量进行控制，以将适当量的燃料气体供给至比废气处理部23更靠燃烧废气的排出方向上游侧的位置，将上述燃料气体与上述较多地含有NOx的燃烧废气一同引导至收容有三元催化剂的废气处理部23，在上述废气处理部23中，使燃烧废气中的NOx与上述燃料气体反应而还原成N2。
此外，在比上述废气处理部23更靠燃烧废气的排出方向下游侧的位置的排气管13上设置有后燃烧装置24，根据需要，从后燃烧用燃料气体供给管24a向该后燃烧装置24供给后燃烧用燃料气体，从后燃烧用空气供给管24b供给后燃烧用空气。
接着，在从上述废气处理部23排出的燃烧废气中残留有CO气体、烃(HC)气体等未燃烧成分气体的情况下，使该未燃烧成分气体如上述那样在后燃烧装置24中燃烧而氧化成CO2、H2O。
此外，在上述工业炉中，在比上述后燃烧装置24更靠燃烧废气的排出方向下游侧的排气管13上设置有直径变大的第二大径部13b，并且设置有第二热交换部32，上述第二热交换部32利用引导至上述第二大径部13b内的燃烧废气的热量对燃烧用空气进行加热。
在此，在该工业炉中，与上述工业炉相同，利用送风装置33使燃烧用空气穿过燃烧用空气引导管34并引导至上述第二热交换部32，在该第二热交换部32中，利用从废气处理部23引导的燃烧废气、在上述后燃烧装置24中燃烧后的燃烧废气的热量对燃烧用空气进行加热，将如上述那样经过加热的燃烧用空气从第二热交换部32穿过燃烧用引导管34引导至上述第一热交换部31，在该第一热交换部31中，利用引导至废气处理部23前的燃烧废气的热量进一步对如上述那样经过加热的燃烧用空气进行加热。
接着，使如上述那样在第一热交换部31中经过加热的燃烧用空气从上述燃烧用空气引导管34穿过各燃烧用空气供给管22并供给至各燃烧器12，在各燃烧器12中，将如上述那样经过加热的燃烧用空气与燃料气体混合，使燃料气体燃烧。
另一方面，在上述第二大径部13b中的第二热交换部32中对燃烧用空气加热后的燃料废气穿过上述排气管13并从烟囱14排出。
接着，对在炉10设置有多个燃烧器12的、图5所示的工业炉进行说明。另外，图5所示的工业炉与上述图4所示的工业炉存在较多的相同点，因此，以与图4所示的工业炉的不同点为中心进行说明。
在此，在图5所示的工业炉中，与图4所示的工业炉相同，对在炉10内经过燃烧后的燃烧废气进行引导的排气管13上设有直径变大的第一大径部13a，并且设置有第一热交换部31，上述第一热交换部31利用引导至上述第一大径部13a内的燃烧废气的热量对燃烧用空气进行加热。此外，在上述工业炉中，利用送风装置33将燃烧用空气穿过燃烧用空气引导管34并送入上述第一热交换部31，将在上述第一热交换部31中经过加热的燃烧用空气穿过燃烧用空气引导管34引导至各燃烧器12中的燃烧用空气供给管22。
此外，在图5所示的工业炉中，与图4所示的工业炉相同，在设置有第一热交换元件31的第一大径部13a与收容有三元催化剂的废气处理部23之间的上述排气管13上，设置有引导燃料气体的燃料气体引导路径25并且设置有对穿过上述燃料气体引导路径25向排气管13供给的燃料气体的量进行控制的控制阀25a，与在上述各燃烧器12中经过燃烧后的燃烧废气中含有的NOx的量相对应，利用上述控制阀25a，对穿过燃料气体引导路径25引导的燃料气体的量进行控制。
此外，在燃烧废气中较多地含有NOx的情况下，如上所述，利用控制阀25a对穿过燃料气体引导路径25并引导至比废气处理部23更靠燃烧废气的排出方向上游侧的位置的燃料气体的量进行控制，以将适当量的燃料气体供给至比废气处理部23更靠燃烧废气的排出方向上游侧的位置，将上述燃料气体与上述较多地含有NOx的燃烧废气一同引导至收容有三元催化剂的废气处理部23，在上述废气处理部23中，使燃烧废气中的NOx与上述燃料气体反应而还原成N2。
此外，在比上述废气处理部23更靠燃烧废气的排出方向下游侧的位置的排气管13上设置有后燃烧装置24，根据需要，从后燃烧用燃料气体供给管24a向该后燃烧装置24供给后燃烧用燃料气体，从后燃烧用空气供给管24b供给后燃烧用空气，在从上述废气处理部23排出的燃烧废气中残留有CO气体、烃(HC)气体等未燃烧成分气体的情况下，使该未燃烧成分气体如上述那样在后燃烧装置24中燃烧而氧化成CO2、H2O。
在此，在上述工业炉中，也与图4所示的工业炉相同，在比后燃烧装置24更靠燃烧废气的排出方向下游侧的排气管13上设置了直径变大的第二大径部13b，并且在该第二大径部13b内设置了第二热交换部32。
另一方面，在图5所示的工业炉中，为了对钢带等长条状的处理物(未图示)连续地进行处理，以通过引导路径16而与上述炉10连通的方式设置有用于对上述处理物进行预加热的预加热带15。
此外，在上述工业炉中，利用送风装置41将上述预加热带15内的气氛气体穿过气氛气体循环管42引导至上述第二热交换部32，在该第二热交换部32中，利用引导至上述第二大径部13b的、来自废气处理部23的燃烧废气的热量、经过上述后燃烧装置24进行后燃烧后的燃烧废气的热量，对上述气氛气体进行加热，使如上述这样经过加热的气氛气体穿过气氛气体循环管42并回到预加热带15内，藉此，使预加热带15内的气氛气体在第二热交换部32中加热并循环，并且将如上述那样在第二热交换部32中对气氛气体加热后的燃烧废气穿过上述排气管13并从烟囱(未图示)排出。
另外，在上述第一和第二工业炉1中，如图3示出的工业炉1所示，设置有：燃料气体引导路径25，上述燃料气体引导路径25将穿过燃料气体供给管21并向燃烧器12供给的燃料气体的一部分引导至比上述废气处理部23更靠燃烧废气的排出方向上游侧的位置；以及控制阀25a，上述控制阀25a对穿过上述燃料气体引导路径25并引导至比废气处理部23更靠燃烧废气的排出方向上游侧的位置的燃料气体的量进行控制，并且在对从各废气处理部23排出的燃烧废气进行引导的排气管13上设置有后燃烧装置24，但没有必要一定设置上述构件。
符号说明
10 ：炉
11 ：炉壁
12 ：燃烧器
13 ：排气管
13a ：第一大径部
13b ：第二大径部
14 ：烟囱
15 ：预加热带
16 ：引导路径
21 ：燃料气体供给管
22 ：燃烧用空气供给管
23 ：废气处理部
24 ：后燃烧装置
24a ：后燃烧用燃料气体供给管
24b ：后燃烧用空气供给管
25 ：燃料气体引导路径
25a ：控制阀(控制元件)
31 ：第一热交换部(第一热交换元件)
32 ：第二热交换部(第二热交换元件)
33 ：送风装置
34 ：燃烧用空气引导管
41 ：送风装置
42 ：气氛气体循环管

Claims (4)

1.一种工业炉，在该工业炉中，向燃烧器供给燃料气体和燃烧用空气，利用所述燃烧器使燃料气体在炉内燃烧，并使燃烧后的燃烧废气从炉内穿过排气管排出，其特征在于，
在所述排气管上设置有收容有三元催化剂的废气处理部，并且在比所述废气处理部更靠燃烧废气的排出方向上游侧的位置，设置有利用燃烧废气的热量对向燃烧器供给的燃烧用空气进行加热的第一热交换元件，在比所述废气处理部更靠燃烧废气的排出方向下游侧的位置，设置有利用从废气处理部引导的燃烧废气的热量对向燃烧器供给的燃烧用空气进行加热的第二热交换元件，并且在所述废气处理部与所述第二热交换元件之间，设置有后燃烧装置，所述后燃烧装置使从所述废气处理部排出的燃烧废气中含有的未燃烧成分气体燃烧。
2.如权利要求1所述的工业炉，其特征在于，
设置有：燃料气体引导路径，所述燃料气体引导路径将燃料气体引导至比所述废气处理部更靠燃烧废气的排出方向上游侧的位置；以及控制元件，所述控制元件对穿过所述燃料气体引导路径引导的燃料气体的量进行控制。
3.如权利要求1或2所述的工业炉，其特征在于，
将经过所述第二热交换元件加热的燃烧用空气引导至所述第一热交换元件，在所述第一热交换元件中，利用燃烧废气的热量进一步对从第二热交换元件引导的经过加热的燃烧用空气进行加热，并供给至所述燃烧器，利用收容于所述废气处理部的三元催化剂，通过燃烧废气中含有的未燃烧成分气体使燃烧废气中含有的氮氧化物还原。
4.如权利要求1或2所述的工业炉，其特征在于，
设置有多个所述燃烧器。
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