CN1222716C - 热处理设备 ,多孔性蓄热体的设置方法 ,热处理物体的制造方法 ,多孔性蓄热体的选定方法 ,以及使用完的多孔性蓄热体构成部件 - Google Patents

Abstract

一种热处理设备，它具有附设了多个蓄热型燃烧装置的加热室，该蓄热型燃烧装置具有内设多孔性蓄热体的直焰式燃烧器，是对该加热室内的物体进行热处理的热处理设备，多个直焰式燃烧器或者多个蓄热型燃烧装置中的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径设置成不相同。并且，从容易附着堵塞原因物质的区域配置的直焰式燃烧器或者蓄热型燃烧装置带有的多孔性蓄热体的形态上下功夫研究，能够使其难以附着，或者，即使附着，堵塞现象也不显著。

Description

热处理设备，多孔性蓄热体的设置方法， 热处理物体的制造方法，多孔性蓄热体的 选定方法，以及使用完的多孔性蓄热体构成部件

技术领域

本发明涉及一种热处理设备，该处理设备具有附设了多个蓄热型燃烧装置的加热室，在加热室内对物体进行热处理，所述蓄热型燃烧装置带有内设多孔性蓄热体的直焰式燃烧器；一种在附设了多个这种蓄热型燃烧装置的加热室内对物体进行热处理时的多孔性蓄热体的设置方法；以及采用该热处理设备热处理的物体的制造方法；具有附设了多个内设多孔性蓄热体的热交换器的空间的热处理设备；该热处理装置中的多孔性蓄热体的设置方法；以及采用该热处理设备进行热处理的物体的制造方法。更详细地说，分别涉及多个直焰式燃烧器或多个蓄热型燃烧装置、或者多个热交换器中的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径是不相同的热处理设备，多孔性蓄热体的设置方法，以及热处理的物体的制造方法。另外，本发明还涉及为使多个直焰式燃烧器或多个蓄热型燃烧装置、或者多个热交换器中的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径相同而选定多孔性蓄热体的选定方法。再有，本发明还涉及使多个直焰式燃烧器或多个蓄热型燃烧装置、或者多个热交换器中的多孔性蓄热体实际平均表层孔径不同进行使用，使用完的多孔性蓄热体的构成部件。

背景技术

下面，除了特别声言要区分的情况，孔和类似孔〔参照后面的定义〕统称为“孔”。另外，将内设多孔性蓄热体的热交换器，只要在该蓄热体中流通气体，不管是否将该蓄热体直接用于该热交换器的热交换，为了方便起见称为“蓄热型热交换器”〔或者根据情况只称为“热交换器”〕。

1.多孔性蓄热体的堵塞现象

带有附设了多个蓄热型燃烧装置或者蓄热型热交换器的加热室，在该加热室内对物体进行热处理的热处理设备是公知的，所述蓄热型燃烧装置或者蓄热型热交换器具有内设多孔性蓄热体的蓄热式燃烧器。

这种热处理设备运转时，多孔性蓄热体经低温气体和高温气体的交替流通来进行热交换。因此，多孔性蓄热体当然处于严酷的热冲击环境中，也处于由通过的气体引起的机械压力作用下的热环境中。另外，根据加热室中进行的热处理的种类，多孔性蓄热体也处于严酷的化学反应环境中。因此，要求多孔性蓄热体是能够在这种严格环境下长时间使用的稳定的部件。尤其是这种要求不必以加热室的存在或者燃烧器的存在为前提，蓄热型热交换器用于严格环境下是理所当然要求的技术事项。例如，将工业用炉的副产煤气作为高温源通过多孔性蓄热体进行热交换的情况下，将工业用炉本身领会为“加热室”比较勉强时也相当于这种情况。〔“加热室”这一用语的定义在后面再描述〕。

然而，热处理设备中使用的多孔性蓄热体的寿命并不是无限的。在严格的环境下使用后，多孔性蓄热体进行定期或者非定期的更换是不可避免的。尤其是其更换的周期会因为其它的原因而变得更短。例如，从热处理设备外部带入加热室内的物质〔外来性目的之外的物质〕或者因热处理设备内的部件〔包括构成多孔性蓄热体的部件本身〕而带入到加热室内的物质〔内在性目的之外的物质〕在加热室内受到了热处理，或者与加热室内的环境物质起化学反应，或者多孔性蓄热体材料本身与加热室内其它物质起化学反应而产生副产品的情况，或者除这些目的之外的物质没有完全变为副产品而以未反应状态暂时地、长时间地残留于加热室内的情况下，这些副产品或者残留的目的之外的物质就会生成或附着在多孔性蓄热体的孔内，引起孔的闭塞或堵塞〔为了方便起见统称为多孔蓄热体的“堵塞现象”〕，从而使多孔性蓄热体的特性或者质量随着使用时间而降低到本来希望的水平之下。其结果是，由于以后加热室内的气体压力急剧上升，而且直焰式燃烧器的燃烧效率或者蓄热型热交换器的热交换效率或者整体的性能降低，从而构成热处理设备高效率运转上的障碍。以设置蓄热型热交换器的场所为中心考虑，将从外部带入该场所的物质作为外来性目的之外的物质、将来自该场所内物质的物质作为内在性目的之外的物质来考虑副产品的话，上述例子中所示的现象适用于并非必须具有加热室的蓄热型热交换器中。

这样，被迫必须更换多孔性蓄热体。主要是，只要不能有效防止或者抑制多孔性蓄热体的堵塞现象，使其耐用时间延长是有限的，意味着不能够将多孔性蓄热体的检查、维修、更换、净化〔清洁处理〕以及其它的维护作业的周期增大到一定程度以上，或者不能够将该维修作业的频度下降到一定程度以下。

然而，防止或者抑制这种多孔性蓄热体堵塞现象最容易的方法，过分重视热处理设备的安全性，简单地下结论为多孔性蓄热体的耐用时间从开始起是有限的，假定该耐用时间比实际要短，那么多孔性蓄热体的定期或者非定期的检查、维修、更换、净化〔清洁处理〕以及其它维护作业就要频繁进行。确切地说，频繁地进行多孔性蓄热体的维修作业能够解决堵塞的问题。

然而，这样维修作业所需的费用〔含人工费、管理费〕就会增加。例如，由于多孔性蓄热体不是免费的，因此多孔性蓄热体更换频度的增加直接导致热处理设备维护管理费用的增加。而且，也有这样的情况，即使只有一部分多孔性蓄热体必须进行维修作业时，也要停止热处理设备的运转，而必须进行该作业。这样，其结果是由于维修作业的频度增加，妨碍了加热设备的操作，出现运转费用方面的问题。

因此，为了解除因多孔性蓄热体的堵塞现象引起的上述一系列问题〔为方便起见称为多孔性蓄热体的堵塞问题〕，必须提出能够尽量减少多孔性蓄热体的更换频度的技术方案。而且，通过这种技术实现的多孔性蓄热体在达到其使用期限更换时，获得将以往增加的过高的经费削减下去的效果。

2.堵塞现象的发展和造成堵塞原因的物质

引起多孔性蓄热体堵塞问题的目的之外物质或者热处理的副产品〔以下统称为“堵塞原因物质”〕有时肉眼可以看见，有时不用显微镜就看不见。然而，随着时间的推移，多孔性蓄热体的堵塞现象在发展，其孔的开口直径变小，通过这种孔的开口直径随时间的变化，就能够知道堵塞现象的存在和发展程度。而且，如果堵塞现象在发展，在多孔性蓄热体中流通的气体的压力或者压力损失发生变化，故通过对此的观测就能够知晓堵塞现象的存在和发展程度。主要是，不管能否由肉眼观测，设定适当的参数就能够知晓堵塞现象的存在和发展程度。在本发明中，如后面所述，将该参数用“实际平均表层孔径”的用语进行总的定义。

外来性目的之外的物质的例子，是热处理设备周围所存在的金属、陶瓷、玻璃、氧化物及其它物质形成的粉尘。粉尘大多难以发生反应，但即使不是难以发生反应的粉尘，热处理的结果、产生不合适的副产品也包含在外来性目的之外的物质中。此外，直焰型燃烧器的燃料或者燃烧空气中所含的物质也可称为外来性目的之外的物质。特别是有意在燃料中混合了粉末或者固体〔例如固体燃料〕，在其未燃烧完而残留的情况下，该残留物当然属于这种情况。在这些残留物中有的特别容易助长上述副产品的生成。

内在性目的之外的物质的典型例子是多孔性蓄热体在其使用过程中因机械接触而磨损或破损产生的粉状、小〔微〕片状残留物或者对搬入加热室的被处理体进行热处理的结果而产生的目的之外的物质。后者，即来自被处理体上的目的之外物质的一个例子，是由加热室内通过热处理产生的被处理体表面上所形成的氧化物及其它的氧化铁皮，是由于加热室内通过的气体的机械压力、热冲击及其它的环境条件而从被处理体表面脱离下来的小粒子〔特开平7-119958〕。直焰式燃烧器或者蓄热型热交换器阵列状配置的情况下，由配置于前段的多孔性蓄热体结构部件带来的物质〔特别是后述粉化物〕，对配置于后段多孔性蓄热体来说，成为内在性〔或者根据设备状态，外来性〕目的之外的物质。

加热室内残留的目的之外的物质往往不久会物理性地将多孔性蓄热体的孔堵塞。有时在加热室内因所受到的热导致的软化、熔化或者气化〔这在某种意义上也是化学反应〕也助长堵塞这种多孔性蓄热体的孔的现象。低温气体流入蓄热体内，特别是例如为了进行维修作业而使设备停止运转的情况下，蓄热体的温度降低。在这种情况下，一旦软化、熔化或者气化了的目的之外的物质固化、凝固或者凝结，就会闭塞多孔性蓄热体的孔，引起“堵塞问题”。

此外，将多孔性蓄热体为蜂巢型蓄热体〔定义后述〕的情况与为球型蓄热体〔定义后述〕的情况作比较，前者由于孔是直线性的，气体无阻碍地通过该孔，而后者的孔由于有非直线性的部分，气体的流速不均匀，局部由于气体流速显著降低而使目的之外物质〔特别是粉尘，粉状、小〔微〕片状的残留物〕容易滞留或者沉淀。但是，与蜂巢型蓄热体相比，球型蓄热体至少只要着眼于非直线性的孔，实际平均表层孔径常常增大。由于这个缘故，即使有容易滞留或者沉淀目的之外的物质的部分，不用说“堵塞现象”在球型蓄热体的一方更为显著。

接着是副产品，其在大多数情况下考虑到是由于外来性或内在性目之外的物质、多孔性蓄热体的材料〔例如低量组成物或者不纯物质〕以及加热室内环境物质中至少两种物质之间的化学反应产生的。在这种化学反应中，应该与加热室内引起的热处理条件〔例如，燃烧器的燃料的含有物、组成、热处理温度或者热处理气氛〕有很大关系。在多孔性蓄热体中，特别是在其表面产生生成副产品的反应的情况下，副产品将多孔性蓄热体的孔慢慢堵塞。在有与多孔性蓄热体表面相接触的外来性或者内在性目的之外物质的情况下，例如在有上述的那种滞留或者沉淀的目的之外物质的情况下，在两者的接触面上慢慢生成副产品，并渐渐成长，产生因目的之外物质助长多孔性蓄热体的孔的堵塞的情况。另外，热处理气氛也会助长副产品的生成。例如，将高炉及其它工业用炉副产煤气之类的清洁度低的物质作为燃料使用的情况。与工业用炉副产煤气不同，在将天然气之类清洁度比较高的物质作为燃料使用的情况下，由副产物引起的“堵塞现象”相对地不那么显著。但是，即使在使用清洁度高的燃料物质的情况下，也会由其它原因物质引起相同的现象。

此外，根据上述内在性目的物质的定义，即，“对送入加热室的被处理体进行热处理的结果所产生的目的之外物质”而来考虑的话，副产品包含在内在性目的物质中也是妥当的。从这点上考虑，不管燃料物质的清洁度如何，可以方便地对“堵塞现象”的原因物质一并进行说明。因此，下面，只要不进行特别的区分，内在性目的物质中包含有副产品。

3.解决“堵塞问题”的现有技术：

为了解决多孔性蓄热体的堵塞问题，现在例如是通过下述方式进行的。

〔1〕将蓄热体分成多层，随时可更换燃烧气体流入一侧的层的形式〔特开平6-201276号，特开平8-94066号〕。

〔2〕在拥有蓄热体的蓄热室废气导入一侧设置旋风式集尘器，将废气中所含的氧化铁皮、粉尘进行离心分离〔特开平6-241420号、特开平7-119958号〕。

〔3〕为了降低热处理产生的Nox的浓度，通过经蓄热体朝加热室内供给水或者水蒸汽，将该蓄热体洗干净，不必为进行定期·不定期维修作业而使设备停止运转、或不将蓄热体取下就可将有堵塞其孔的倾向的物质取到外部〔特开平4-70554号〕。

〔4〕在相互相反的方向上反复通过燃烧气体与燃烧用空气的蓄热体废气出口再靠后方设置低沸点金属捕集装置，使蓄热体出口的废气温度保持在低沸点金属的沸点以上那样地操作热处理设备，从而使含在废气中的低沸点金属的凝结在蓄热体外进行〔特开平8-261421号〕或者在连接蓄热体的废气流通通路中途设置烟雾收集器〔特开平8-86419号〕。

〔5〕对于燃烧用空气供给系统和排气系统通过旋转蓄热体，在使单一的燃烧燃烧器连续燃烧形式的蓄热式连续燃烧燃烧器中，在蓄热体的气流通路上设置能再生高熔点和低熔点金属捕集柱(特开平8-86419号〕。

〔6〕将加热室通过带有多个间隙的分隔壁分别在上下分成实际上燃烧器发生火焰的燃烧室和被处理体产生熔融的熔融室，从设在配置于加热室下部的熔融室内的辅助烟道，将熔融室中产生的粉尘或低沸点金属排出，防止这些物质流入通向蓄热体的上部燃烧室〔特开平7-113579号〕。

〔7〕将蓄热式交替燃烧的燃烧器设置在离开烟道的位置上，通过控制使燃烧废气的一部分不通过蓄热体而从烟道排出到外部，只使以不含低沸点金属的气体为主的燃烧废气通过蓄热体〔特开平8-247430号〕。

〔8〕在无氧化或者低氧环境下对被处理体进行热处理〔特开平8-159664号。特开平7-258740号〕，或使直焰式燃烧器的火焰不与被处理体相接触〔特开平7-102313号〕，防止作为堵塞原因物质〔其余的〕的氧化铁皮的发生。

此外，通过在热处理设备上设置被处理体的预热室，防止对被处理体快速加热，防止被处理体产生裂纹、弯曲等的技术〔特开平8-210780号〕也意味着防止一旦产生的氧化铁皮的粉化或飞散，而且，通过调整加热室内气体的压力来降低氧化铁皮产生量的技术〔特开平7-103461号〕也可作为解决多孔性蓄热体堵塞问题的对策。

在这些现有的技术中，〔1〕的现有技术是在将燃烧废气直接导入燃烧器的直焰式燃烧器中，使高温被处理体的氧化铁皮或者耐火物的碎片等粉尘之类的内在性目的之外物质与燃烧废气一起通过多孔性蓄热体内的孔，大多侵入并附着在其内部，而且这种附着在导入燃烧废气一侧的具有一定宽度的表面层上特别显著，根据这一见解，有关对引起堵塞的蓄热体表面层容易进行更换的技术，作为提示的有通过对多孔性蓄热体本身的形态下功夫研究来解决堵塞问题的流程，是值得注意的。

然而，这并不是有关防止或者抑制堵塞现象本身的技术。特别是这种现有的技术是将内设蓄热式燃烧器或者蓄热型热交换器单体的多孔性蓄热体表面层做成与其它的层不同形状·形态的技术，但根据有关多个蓄热型燃烧装置或者蓄热型热交换器的多个蓄热体的堵塞行为的新的见解，与对多孔性蓄热体本身形态下功夫研究的技术思想没有关系。

从防止或者抑制堵塞现象本身的技术现点上看，与上述〔1〕的现有技术相比，〔2〕至〔8〕的现有技术更接近。然而，这些现有的技术，与着限于多孔性蓄热体的形态、防止或者抑制堵塞现象本身的技术并无关系，与〔1〕的现有技术一样，根据有关多个蓄热型燃烧装置或者蓄热型热交换器的多个蓄热体的堵塞行为的新的见解，与对多孔性蓄热体本身形态下功夫研究的技术思想没有关系。

本发明着眼于附设在热处理设备的加热室或者某种空间中的多个蓄热型燃烧装置或者蓄热型热交换器的多个多孔性蓄热体的特有的堵塞现象而研究成的技术，目的在于，通过对该蓄热体本身的形态下功夫研究来解决多孔性蓄热体的堵塞问题。

发明的公开

本发明涉及的第1形式是热处理设备，它具有加热室，该加热室附设了多个具有内设多孔性蓄热体的直焰式燃烧器的蓄热型燃烧装置，是对该加热室内的物体进行热处理的热处理设备，是使多个直焰式燃烧器或者多个蓄热型燃烧装置中的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径不相同的设备。

本发明涉及的第2形式是在第1形式中，在加热室内对物体施加温度梯度的热处理设备。

本发明涉及的第3形式是在第1或者第2形式中，将物体从外部送入到加热室内、和/或从加热室搬出到外部的热处理设备。

本发明涉及的第4形式相当于将多孔性蓄热体的实际平均表层孔径为“不相同”的情况下的变形择一表示的第1形式的热处理设备。该变形是在加热室具有的通到外部的通路口附近的第1区域以及不是这样的第2区域中分别配置的第1及第2直焰式燃烧器或者蓄热型燃烧装置的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径，第1直焰式燃烧器的比第2直焰式燃烧器的要大的情况，以及第1蓄热型燃烧装置的比第2蓄热型燃烧装置的要大的情况。此外，在该第4形式中的“通路口”包括物体从外部送入加热室的入口部、和/或将物体从加热室搬出到外部的出口部。

本发明涉及的第5形式与第4形式涉及的热处理设备这一点上类似，但该热处理设备具有的加热室的通路口是将热处理的物体从外部送入加热室中的入口部以及将热处理的物体从加热室搬出到外部的出口部的情况下，具有离入口部近的第1区域、离出口部近的第2区以及与第1和第2区域都不相同的第3区域，在各自的区域中配置第1、第2以及第3直焰式燃烧器或者蓄热型燃烧装置，这一点与第4形式不同。在该第5形式的热处理设备中，第1及第2、第1及第3、或者第2及第3直焰式燃烧器或蓄热型燃烧装置中的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径是不同的，或第1直焰式燃烧器的比第2直焰式燃烧器的要大，第1直焰式燃烧器的比第3直焰式燃烧器的要大，或第2直焰式燃烧器的比第3直焰式燃烧器的要大，或者，第1蓄热型燃烧装置的比第2蓄热型燃烧装置的要大，第1蓄热型燃烧装置的比第3蓄热型燃烧装置的要大，或第2蓄热型燃烧装置的比第3蓄热型燃烧装置的要大。

本发明涉及的第6形式是在对从外部送入的物体进行热处理的加热室中所附设的多个蓄热型燃烧装置各自所具有的直焰式燃烧器中内设的多孔性蓄热体的设置方法，是使多个直焰式燃烧器或者多个蓄热型燃烧装置中的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径不相同那样地来设置多孔性蓄热体的方法。

本发明涉及的第7形式是第6形式的变形，加热室带有通向外部的通路口，在离通路口近的第1区域以及不是这样的第2区域中分别配置的第1及第2直焰式燃烧器或者蓄热型燃烧装置中的多孔性蓄热体实际平均表层孔径不相同，或者第1直焰式燃烧器的比第2直焰式燃烧器的要大，或者第1蓄热型燃烧装置的比第2蓄热型燃烧装置的要大，这样地进行设置的方法。

本发明涉及的第8形式是运转特定的热处理装置，在该热处理设备具有的加热室内通过来制造热处理的物体的方法。该加热室附设有多个具有内设多孔性蓄热体的直焰式燃烧器的蓄热型燃烧装置，通过将从外部送入和/或朝外部搬出的物体配置在加热室内，对该物体进行热处理，将多个直焰式燃烧器或者多个蓄热型燃烧装置中的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径设置成不相同。

本发明涉及的第9形式相当于多孔性蓄热体实际平均表层孔径“不相同”情况下的变形择一表示的第8形式的方法。该变形是在加热室的与外部相通的通路口附近的第1区域以及不是这样的第2区域分别配置的第1及第2直焰式燃烧器或者蓄热型燃烧装置中的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径，第1直焰式燃烧器的比第2直焰式燃烧器的要大的情况，以及第1蓄热型燃烧装置的比第2蓄热型燃烧装置的要大的情况。在该第9形式的“通路口”，包括将物体从外部送入加热室中的入口部、和/或将物体从加热室中搬出的出口部，这一点与第4形式的通路口的解释是相同的。

本发明涉及的第10形式是沿着气体流动方向具有附设了多个内设多孔性蓄热体的蓄热型热交换器的空间的热处理设备，是多个蓄热型热交换器的多孔性蓄热体的实际平均表面孔径设置成不相同的设备。

本发明涉及的第11形式是在第10形式中，配置在气体流动方向上游侧的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径比配置在下游侧的多孔性蓄热体的要大，或者流动气体温度较高一侧配置的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径比配置在温度较低一侧的多孔性蓄热体的要大。

本发明涉及的第12形式是在沿着气体流动方向具有附设了多个内设多孔性蓄热体的蓄热型热交换器的空间的热处理设备中，设置多孔性蓄热体的方法，是将多个蓄热型热交换器的多孔性蓄热体的实际平均表面孔径设成不相同来设置多孔性蓄热体的方法。

本发明涉及的第13形式是运转特定的热处理装置，在该热处理设备具有的加热室内制造热处理的物体的方法。该热处理设备沿着气体流动方向具有附设了多个内设多孔性蓄热体的蓄热型热交换器的空间，将多个蓄热型热交换器的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径设定成不相同。将从外部送入和/或搬出到外部的物体配置在加热室内，对该物体进行热处理，由此制造出热处理的物体。

本发明涉及的第14形式是一种热处理设备，它具有加热室，该加热室附设有多个具有内设多孔性蓄热体的直焰式燃烧器的蓄热型燃烧装置，在该加热室内对物体进行热处理，多个直焰式燃烧器或者多个蓄热型燃烧装置的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径，在垂直方向上越配置于下部的越大。

本发明涉及的第15形式是一种热处理设备，它附设有多个内设流通气体的多孔性蓄热体的热交换器，上述多个热交换器的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径设定成在垂直方向上越配置在下部的越大。

本发明涉及的第16形式，是一种多孔性蓄热体的选定方法，即随着蓄热型燃烧装置或者热交换器的运转时间的增加，测定出多孔性蓄热体实际平均表层孔径的减小，将具有预先增大了相当于该测定值与目标值之差的值的实际平均表层孔径的多孔性蓄热体内设在该蓄热型燃烧装置具有的直焰式燃烧器或者热交换器中。

本发明涉及的第17形式是一种多孔性蓄热体的构成部件，它内设于多个蓄热型燃烧装置具有的直焰式燃烧器中使用，而所述多个蓄热型燃烧装置附设在热处理设备所具有的加热室中，在开始使用前的实际平均表层孔径设定成不相同，而后成为使用完的多孔性蓄热体结构部件。

本发明涉及的第18形式是一种使用完的多孔性蓄热体的构成构件，它是在第17形式中，以540天以上的热处理设备运转时间中多孔性蓄热体实际平均表层孔径变化率进行定义的堵塞率为50％以上。

本发明涉及的第19形式是一种使用完的多孔性蓄热体的结构部件，是在第17实施例中，以800天以上的热处理设备运转时间中多孔性蓄热体实际平均表层孔径变化率进行定义的堵塞率为60％以上。

附图的简单说明

图1是表示加热炉的纵向剖视简图。

图2是表示加热炉的侧视简图。

图3是表示加热炉上部炉的燃烧器配置的俯视简图。

图4是表示加热炉下部炉的燃烧器配置的俯视简图。

图5是表示直焰式燃烧器的图，〔a〕是剖视图，〔b〕是侧视图。

图6是蜂巢型蓄热体单位蜂巢的说明图，〔a〕是蓄热体的立体图，〔b〕是多孔性蓄热体构成部件的立体图，〔c〕是单位蜂巢所具有的孔的截面积的说明图，Cm是按每个孔定义的单位蜂巢，Sq是Cm的孔截面积。

图7是球型蓄热体单位蜂巢的说明图，〔a〕是蓄热体的立体图，〔b〕是多孔性蓄热体构成部件的立体图，〔c〕是单位网蜂巢所具有的孔的截面积的说明图，Pn是第n层，Qm是Pn层上以任意邻接的4个部件中心位置〔a、b、c、d〕定义的单位蜂巢，Sq是用Qm和部件B1、B2、B3、B4划定的类似孔的截面积。

图8是另外的球型蓄热体单位蜂巢的说明图，Pn是第n层，Qm是以Pn层上任意邻接的3个部件中心位置〔a、b、c〕定义的单位蜂巢，Sq是用Qm和部件B1、B2、B3划定的类似孔的截面积。

图9是表示堵塞现象发展的说明图，〔A〕是单位蜂巢〔Qm〕中堵塞现象发展的说明图，〔B〕是单位蜂巢〔Cm〕中堵塞现象发展的说明图。另外，〔a〕是到不能使用时堵塞的极限点〔临界堵塞率、临界寿命〕。

图10是表示加热炉的加热室内部温度分布和其变化之图，[A]表示通过打开送入用开闭门在A1至A3〔B1至B3〕区域内产生的急剧的温度降低，[B]表示通过加热室内的热处理在A6至A10〔B6至B10〕区域中产生的急剧的温度上升，[C]是通过打开A11至A12上的闸板，在A11至A14〔B11至B14〕区域中产生的急剧的温度降低，[D]是通过打开搬出用开闭门在A18至A19〔B18至B19〕区域内产生的急剧的温度降低。

图11是上部炉堵塞现象的说明图。

图12是下部炉堵塞现象的说明图。

图13是表示加热炉堵塞率与运转时间关系的图。

图14是图5所示直焰式燃烧器的配管图。

图15是步进〔Working Beam〕式加热炉的局部剖视图。

图16是焚烧设备的说明图，〔a〕是侧视图，〔b〕是俯视图。

图17是表示其它焚烧设备的说明图。

图18是表示另外的焚烧设备的说明图，E1～E4是蓄热型燃烧装置、蓄热式燃烧器、蓄热型热交换器之中的至少一种，F1～F3是燃烧装置〔不论是否具有蓄热体〕。

图19是表示另外的加热炉的侧视简图。

图20是表示另外的加热炉上部炉的燃烧器配置的俯视简图。

图21是表示另外的加热炉下部炉的燃烧器配置的俯视简图。

图22是表示另外的加热炉的加热室内部温度分布及其变化的图，[A]表示通过打开送入用开闭门在A1至A3〔B1至B3〕区域内产生的急剧的温度降低，[B]表示通过加热室内的热处理在A5至A8〔B5至B8〕区域中产生的急剧的温度上升，[C]表示通过打开A8至A9上的闸板，在A8至A10〔B8至B10〕区域中产生的急剧的温度降低，[D]表示通过打开搬出用开闭门在A12〔B12〕区域内产生的急剧的温度降低。

图23是另外的加热炉上部炉及下部炉中堵塞现象的说明图。

图24是表示另外的加热炉中堵塞率或者蓄热体的更换频率与运转时间关系的图。

图25是表示蓄热型燃烧装置配置的说明图，〔a〕、〔b〕是俯视图，〔c〕、〔d〕是剖视图。

图26是表示蓄热型燃烧装置另一种配置的说明图，〔a〕、〔b〕是俯视图，〔c〕、〔d〕是剖视图。

实施发明的最佳形式

首先对本发明用语的定义进行说明。

1“多孔性蓄热体”：

多孔性蓄热体由一个或者两个以上的部件构成，整体具有蓄热功能，这意味着是具有多个孔或者具有被看作孔的间隙的连接通路〔以下称为“类似孔”〕的结构体。作为每个部件，具有块状、球状、小片状以及其它块状〔例如实开平7-2739号、特开平8-94066号〕的各种形态。

着眼于“多孔性”、“孔”或者“类似孔”的观点，蜂巢状部件在其自身上形成很多的孔，足以形成本发明的多孔性蓄热体。但是，在将多个蜂巢状部件的集合体做为整体的蓄热体使用时〔例如特开平7-280239号、特开平8-247671号、特开平7-39761号、实开平7-2739号〕，将该集合体看成多孔性蓄热体。这一点在波纹状部件〔例如1977年福特汽车公司发行的“陶瓷制的蓄热体的设计性能及可靠性概念的应用”〕中也是同样的。

在由蜂巢状部件或者波纹状部件或者它们的集合体构成的蓄热体〔以下通称为“蜂巢型蓄热体”〕的情况下，孔通常沿其长度方向直线形贯通，其截面几乎在所有情况下都是一定的，例如大多数情况是四方形〔例如，特开平10-122517号，实用新型申请登录第3049065号〕，但并不限于此，也可以形成三角形〔例如特开平55-46338号〕、六边形〔例如特公平7-39913号〕、多边形〔例如特开平7-39761号〕、大致半圆形、大致正弦波形乃至波浪形〔1976年10月美国福特汽车公司发行的“有关车辆汽油透平的陶瓷蓄热体设计以及可靠性项目”，杂志“化学装置”1983年3月号，第59～66页〕等形式。

另一方面，球状部件很少只用一个来作为蓄热体使用，通常，以整个集合体作为蓄热体〔例如特开平10-176815号、特开平10-318529〕。球状部件的集合体，通过球状部件之间的间隙的空间连接形成类似孔。这种情况下的类似孔并不限于通常的直线状，对于其截面，根据球的直径、不同的球直径的组合或者不同形状的球状部件的混合方法，无法形成一定。同样，显然也有球状部件与蜂巢状部件混合在一起的情况〔例如特开平7-127983号、特开平10-115408号〕。在存在蜂巢状部件的区域，孔也许是直线状的，而在有球状部件的区域，显然不是直线状的。此外，在多块小块状的蜂巢状部件集合在一起构成一个蓄热体的情况下〔例如实开平7-2739号〕，从每个部件来看，孔也许是直线状的，但通过部件之间的间隙的空间连接形成了非直线状的类似孔。由于具有多个类似孔的蓄热体也具有多孔性结构〔例如特公平4-70554号〕，因此包含在多孔性蓄热体中。以下将形成这些类似孔的多孔性蓄热体统称为“球型蓄热体”。

然而，小块状蜂巢部件自身由于具有作为蜂巢型蓄热体的功能，故正确地讲，要附加上这种蜂巢部件也属于蜂巢型蓄热体这一点。

结果，很多孔或者类似孔的存在是多孔性蓄热体的最低条件，实现本发明的目的、作用·效果的条件，不管部件的形态或者集合的方式、孔或者类似孔的形态如何，都不能排除这一点。

确定孔或者类似孔是否是“多个”的判定基准较难，但至少是2个以上，不管上限值。这种情况也同样以是否实现本发明的目的、作用·效果为基准判断是否是“多个”。

尤其是多孔性蓄热体是组装在规定装置的规定场所的结构体，并且受到一定体积、形状、尺寸、重量等物理制约，此外在这种制约框架内应要求呈现所希望的机械强度、热冲击强度、耐热性等质量·特性。因此，实际上还要附加：多孔性蓄热体或者构成它的各个部件所具有的孔，其在断面方向或者长度方向的孔的形状·尺寸没有限制。

此外，蓄热体中往往具有催化功能〔例如特开平7-127983号、特开平7-47233号〕，在对多功能蓄热体进行定义的基础上，这种附加功能存在与否并非本发明特定的问题。

2.“蓄热型热交换器”：

对于蓄热型热交换器，是指通过交替地切换低温气体与高温气体的进排气，由蓄热体交替地进行高温气体的废热回收与低温气体的预热的装置〔例如，特开平7-127983号、特开平7-83585号、特开平7-47233号、特开平6-313508号、特开平6-257972号、特开平6-213585号、特开平5-340683号、实开平7-2739号〕。

后述的直焰式燃烧器由于是燃烧器与蓄热型热交换器结合而构成的，因此可以认作蓄热型热交换器的一种。但是，在本发明的某一实施例中，蓄热型热交换器并非必须如后述的直焰式燃烧器那样与燃烧器结合。直焰式燃烧器的情况是将从燃烧器产生的高温燃烧气体的废热回收通过与此相结合的蓄热型热交换器来进行，而该实施例的蓄热型热交换器只要设置在能够进行热交换的空间中即可，即使与燃烧器分开设置也可以，此外，也不非要将燃烧器作为热源，对用别的热源产生的高温气体进行废热回收也是可以的〔例如实用新型申请登录第3049065号〕。

3.“内设蓄热体的直焰式燃烧器”：

内设蓄热体的直焰式燃烧器〔以下为了方便起见往往仅称为“直焰式燃烧器”〕，是指将燃烧器与蓄热型热交换器结合来构成〔例如实开平7-2739号〕，而且，存在被处理体情况下的气体可通过蓄热体移动的装置。根据该装置，由于燃烧器与蓄热型热交换器相结合，因此通过将燃烧器燃烧用的空气与燃烧气体的进排气交替地切换，利用蓄热体交替地进行燃烧气体的废热回收和燃烧用空气的预热，从而能够实现节省能源、高效传热、高效回收废热、降低NOx等，这是从所周知的。

本发明的“内设蓄热体的直焰式燃烧器”的典型例子是使一对燃烧器交替燃烧，通过连接乃至内装于燃烧器上的蓄热体交替地进行燃烧气体的废热回收与燃烧用空气的预热的形式的所谓蓄热式交替燃烧器〔例如特开平8-247671号、特开平6-228632号、特开平7-280208号、特开平10-176815号〕，或者通过相对于燃烧用空气供给系统和排气系统使蓄热体相对旋转，或用流通通路切换机构相对于蓄热体来切换流体的流通方向，从而到用燃烧废气的废热将燃烧用空气预热到高温，将该预热空气连续地供给单个的燃烧器，进行连续燃烧的形式的所谓蓄热式连续燃烧燃烧器〔例如，特开平8-166123号、特开平7-119937号，特开平7-27326号、特开平5-256423号、特开平7-113509号、特开平6-313508号、实开平6-65714号、特开平6-42730号、实开昭63-159622号、特开平8-285266号、特开平7-113509号〕。使蓄热式连续燃烧燃烧器交替燃烧的情况下的燃烧器也包括在本发明的“内设蓄热体的直焰式燃烧器”中。

在本发明的实施例中，存在被处理体场合下限定为气体通过蓄热体移动的构造的燃烧器，即”直焰式燃烧器”，因此，例如采用辐射管之类的加热管或辐射管，像[例如特开平1-219412号、特开平8-135936号、特开平8-247420号、特开平10-318528号、特开平10-115408号]那样地将存在被处理体场合下的气体不通过蓄热体移动的构造的燃烧器，不管蓄热式交替燃烧、蓄热室连续燃烧，还是其它的燃烧形式如何，均不包含在本发明实施例限定的“直焰式燃烧器”中。

然而，在燃烧器的火焰直接与被处理体接触的场合〔例如特开平8-233251号、特开平7-258740号〕不必说了、即使燃烧器的火焰不与被处理体直接接触的场合〔例如特开平7-113579号、特开平8-246041号、特开平8-159664号〕，只要是被处理体存在情况下的气体可通过蓄热体移动的燃烧装置，不管其燃烧形式或者燃烧器火焰轴的方向如何，均包含在“直焰式燃烧器”中。

不管直焰式燃烧器所使用的燃料或者燃烧用空气的组成或者有无混合物。因此，即使燃料中混合液体、固体、乳浊液等也没关系，也不管空气是否富氧化，也不管燃料或者空气清洁程度的高低。

此外，本发明的情况下，当然蓄热体限定为多孔性蓄热体。

4.“具有内设蓄热体的直焰式燃烧器的蓄热型燃烧装置”：

具有内设蓄热体的直焰式燃烧器的蓄热型燃烧装置，意味着是具有内设上述蓄热体的直焰式燃烧器的燃烧装置。

根据直焰式燃烧器的燃烧形式，构成一个蓄热型燃烧装置的直焰式燃烧器的数目是不同的。例如，在蓄热式交替燃烧器的情况下用1对〔两个〕，在蓄热式连续燃烧燃烧器的情况下用1个，在使蓄热式连续燃烧燃烧器交替燃烧的情况下用一对〔两个〕，分别构成1个蓄热型燃烧装置。假如存在一对蓄热式交替燃烧燃烧器和1个蓄热式连续燃烧燃烧器的情况下，存在着两个蓄热型燃烧装置。

5.“多个蓄热型燃烧装置”、“多个蓄热型热交换器”：

蓄热型燃烧装置有多个的情况，至少包含以下的类型。

第1类型：蓄热型燃烧装置只由蓄热式交替燃烧燃烧器或者交替燃烧的蓄热式连续燃烧燃烧器构成的情况下，蓄热式交替燃烧燃烧器或者交替燃烧的蓄热式连续燃烧燃烧器至少有2对〔即4个〕。

第2类型：蓄热型燃烧装置只由〔不交替燃烧的〕蓄热式连续燃烧燃烧器构成的情况下，蓄热式连续燃烧燃烧器至少有2个。

第3类型：蓄热型燃烧装置由蓄热式交替燃烧燃烧器或者交替燃烧的蓄热式连续燃烧燃烧器，以及〔不交替燃烧的〕蓄热式连续燃烧燃烧器构成的情况下，蓄热式交替燃烧燃烧器或者交替燃烧的蓄热式连续燃烧燃烧器至少有1对〔两个〕，以及〔不交替燃烧的〕蓄热式连续燃烧燃烧器至少有1个。换句话说，蓄热式交替燃烧燃烧器至少有2个和蓄热式连续燃烧燃烧器至少有1个，或者蓄热式连续燃烧燃烧器至少有3个。

所谓蓄热型热交换器有多个的情况，从文字上看，意味着至少有2个的情况。此外，蓄热型燃烧装置由于是将多孔性蓄热体作为热交换器使用的装置，因此包含在蓄热型热交换器、即本申请权利要求的“内设多孔性蓄热体的热交换器”的概念中，并且本发明的第10至第13以及第15实施例进行了解释。

6.〔多个蓄热型燃烧装置或者蓄热型热交换器〕“附设的加热室”：

“加热室”，是对被处理体进行所希望的热处理的规定的场所、空间或者分隔室，系指后述的“热处理设备”所具有的。也有将其称为燃烧室的例子〔例如特开平8-159664号〕。在本发明的实施例中，供给热处理的热源是具有蓄热型燃烧装置的直焰式燃烧器。

尤其是在本发明的其它实施例中，将不具有燃烧器的蓄热型热交换器作为对象，这一点要注意。所谓设置蓄热型热交换器的场所，是进行热交换的场所、空间或者分隔室〔以下称为“热交换室”〕，不需是对被处理体进行所希望的热处理的规定场所、空间或者分隔室。这就意味着，在本发明的第10至13实施例中的、所谓附设有多个蓄热型热交换器的“空间”，意味着包含加热室、与加热室相区别的热交换室及其它场所、空间或者分隔室。此外，第10至第13实施例中的“气体”也可以是由从对物体进行热处理的加热室排到外部的或者从外部供给加热室的气体，也可以是由从加热室流入热交换室的气体。再有，虽然本发明的成立与是否存在加热室无关，但除了设置蓄热型热交换器进行热交换之外，本发明将加热室作为设备来限定是当然的，因此，在第15实施例中，将该限定规定为直至热处理设备。

热处理时在导入水蒸汽、惰性气体及其它物质的情况下，还是在单位分隔室仅由一个构成的情况或者由多个空间或多个空间连接〔这种情况下可以说单位分隔室仅有一个的情况〕来构成的情况下，也包括在本发明的加热室或者热交换室的概念中。

加热室中附设有多个蓄热型燃烧装置，这是为了使加热室内实现所希望的温度分布，有时给出该温度分布随时间的变化。这样，对被处理体给予规定的温度变化，能够进行所希望的热处理。例如，被处理体从外部送入加热室内，或者，从加热室搬出到外部时，被处理体处于急剧的温度变化的条件下。

由于这时所受到的热冲击，往往因被处理体上产生缺陷等可能对接下来的热处理带来不良影响或者对热处理后的被处理体的产品质量带来不良影响的情况，因此通常以接近与外部的交界的加热炉内温度分布相对于外部温度进行缓慢变化的方式调整蓄热型燃烧装置的运转条件。

然而，有时根据热处理的种类，必须在接近与外部的交界附近的加热室内或者除此以外的加热室内作出急剧的温度梯度，而且，回避它在运转或操作上有困难。

加热室内的温度分布在必须朝着所希望的到达温度作出温度梯度的情况下，对各个蓄热型燃烧装置的运转条件进行调整。在加热室由多个单位分隔室结合起来构成的情况下，对每一个单位分隔室进行调整。这些调整若是将各个蓄热型燃烧装置的运转条件维持一定，则进行静态控制，通过设在室外或室内或者单位分隔室内的传感器进行温度计测，或者，边监视别的蓄热型燃烧装置〔例如相邻的蓄热型燃烧装置〕的运转状况，边对其结果进行正反馈或者负反馈的话，有动态控制、其它静态控制和动态控制的组合。这些控制大多数的情况下，可使用计算机，可能的话，也可以用更为原始的装置来进行这些控制。

本发明的情况下，没有对在加热室内作出希望的温度分布用的方法进行限制。

对于“附设”，一般情况下意味着将加热室内的气体或者供热交换的气体可通过蓄热体移动的方式配置蓄热型燃烧装置或者蓄热型热交换器。此外，在非有意限定的具体说明时，“附设”是在加热室上安装燃烧装置的安装方法的一种，而在有被处理体的情况下，具体地是以加热室内的气体可通过蓄热体移动的方式将燃烧装置或者热交换器安装在加热室中的话，不管其方式如何，也不管加热室内所配置的被处理体与蓄热体之间的距离大小或者连接两者的气体流通通路的形态如何，都为附设。即，意味着按形成加热室的空间内的气体可通过蓄热体移动的状态配置蓄热型燃烧装置或者蓄热型热交换器。蓄热体面对形成加热室的空间配置的情况不用说，还包含了蓄热体面对安装于加热室内的气体通路所形成的空间配置的情况，此外，还包括燃烧装置或热交换器主体的一部分或者全部以埋设于加热室壁内的形式配置的情况，或者燃烧装置、热交换器主体与加热室通过配管或者气体通路相连接配置的情况。

此外，在蓄热型燃烧装置或者蓄热型热交换器的多孔性蓄热体上流通的气体的流动方向可以是一定的，也可以进行换向。例如，附设于加热室中的蓄热型燃烧装置即使进行交替燃烧的情况下，在加热室外的气体朝加热室内流动时和与之相反加热室内的气体朝外部流动时都不需要使蓄热体内的气体流动方向换向。这是由于对气体配管及其切换下功夫研究，在蓄热体内的气体流动方向保持相同，或者不向不同方向变化或反向的情况下，可以变更从加热室外向加热室内流动的气体流路和气体通过蓄热体的位置的缘故。在附设于热交换室上的蓄热型热交换器的情况下，同样对气体配管及其切换下功夫研究，使蓄热体内的气体流动方向保持相同，或者不向不同方向变化或反向，可以变更从热交换室外向热交换室内流动的气体流路或者气体通过蓄热体的位置。

对于多个蓄热型燃烧装置和/或蓄热型热交换器的配置形式，例如，有沿着被处理体的移动方向阵列状配置的形式〔例如特开平7-4853号、特开平8-210780号、特开平7-97617号〕，在构成加热室内部空间的壁面〔通常是炉壁〕上以围住该内部空间的方式配置的形式〔例如特开平6-94368号〕，沿着与从加热室向外部排出的气体的通路或相当于通路的另外空间〔例如特开昭53-120861号〕或者另外的空间，或者以困住该另外空间的方式配置的形式〔例如实用新型申请登录第3049065号、特开平7-280239号、特开平7-258740号〕等。此外，即使在阵列状的配置形式中，也有将多个蓄热型燃烧装置和/或蓄热型热交换器群〔包括一个的情况〕作为1组或者1个区域的、直列配置多组或多个区域的形式〔例如，特开平6-200329号、特开平8-209234号、特开平6-238317号、特开平7-97617号、特开平8-159453号〕。本发明并不限定于这些配置形式，例如也包含燃烧器的火焰轴交叉的配置形式，以及其它各种配置形式。

7.“热处理设备”以及“通路”：

“热处理设备”，是指本发明可适用的，或者不排除适用于本发明的所有的炉。例如，加热炉〔例如特开平6-238317号〕、焚烧炉〔例如特开平10-197159号〕、灰熔融炉〔例如特开平8-68519号〕、熔化炉〔例如特开平10-246585号〕、热处理炉、灼热炉以及熔液保持炉〔例如特开平8-128620号〕、脱臭炉、化学反应炉、其它的工业用炉〔例如参照特开平8-166123号、特开平8-166124号中开列的工业炉〕相当于该设备。根据热处理的种类来考虑热处理设备的种类。

尤其是在本发明的第15实施例中，由于不需要限定具有蓄热型热交换器的设备，只要单单注意热处理设备带有的问题这一点。在这种情况下，不限定热处理设备或者在此进行的热处理的具体内容。

在热处理设备中，设置有从外部将被处理体送入加热室内的入口和送入通路〔即被处理体送入路径〕，具有热处理设备的加热室中存在着与该送入路径直接连接的入口部〔即入口及其附近区域〕，此外，还设置有将进行热处理的被处理体从加热室搬出到外部的出口和搬出通路〔即被处理体搬出路径〕，加热室中存在着与该搬出通路直接连接的出口部〔即出口及其附近区域〕。再有，在送入通路或搬出通路中也可以设置开闭门或者开闭装置〔例如，特开平6-238317号〕。在这种情况下，打开送入通路一侧的门，将被处理体朝加热室送入后，将其关闭，使外部与加热室隔离开，或者开启搬出通路一侧的门，将进行热处理后的被处理体搬出到外部之后，将其关闭，使外部与加热室隔离开。

另外，在热处理设备中，还设置有连接加热室与外部的气体通路〔即气体流通路径〕，加热室上存在着与该气体通路直接连接的气体通路口〔即气体流通路径中连接加热室与外部的出口及其附近或者入口及其附近区域〕。作为这种气体通路的例子，是将加热室内的气体排放到外部用的烟囱、烟道或者通风通。该气体通路在适当时机或者必要时可以带有连接外部与加热室的装置，例如开闭门或者开闭阀。在适当时机或必要时通过设置于烟囱等上的闸板使外部与加热室连接，进行排气，对加热室的气体压力或者特定气体分压进行控制〔例如特开平6-238317号、特开平7-103361号、特开平8-210780号、特开平6-200329号〕。

此外，被处理体的送入通路或搬出通路与将加热室构成另外的空间的烟道、通风道等相同，将加热室的内部空间构成另外的空间的情况下〔例如特开平8-210780号、特开平7-258740号、特开平8-135936号〕、往往不能与加热室的内部空间构成一体，不能辨别〔例如特开平7-103659号，特开平6-200329号〕。在这种情况下，即使概念上可以想起送入通路或搬出通路，在现实中难以将该场所特别划定，例如从外部将被处理体送入加热室内的入口和加热室中应当具有的入口部处于极为接近的可以说背靠背的位置关系。从加热室内将被处理体朝外部搬出的出口和加热室中应有的出口部的关系也是一样的。在本发明中，不管是否能够将送入通路与搬出通路现实划定，或是否只能在概念上想起这些，都没关系。

“通路”是物质或者物体通过的路径，“通路口”是横切多个空间的通路中，连接一个空间与另外的空间的出口或者入口。上述送入通路、搬出通路、气体通路以及入口部、出口部及气体通路口鉴于它们的功能，分别广义地包含在通路以及通路口中。因此，在本发明中，除了特别注明区别之外，通路包含了送入通路、搬出通路和/或气体通路，通路口包含了入口部、出口部和/或气体通路口。

8.“被处理体”以及“物体”：

本发明中，被处理体及物体除了特别标明区别的情况外，两者均意味着应进行热处理或热处理后的对象物。作为该被处理体或者物体，可以例举出金属矿石、板坯、方坯等钢片〔例如特开平7-258740号、特开平8-143949号〕，金属带材〔例如特开平8-159664号、特开平7-102326号〕，钢材〔例如特开平7-97617号、特开平6-200328号〕，焚烧灰〔例如特开平8-261421号〕，下水道污泥〔特开平7-280239号、特开平7-280475号〕，玻璃〔例如特开平6-94368号、特开平8-208240号〕，陶瓷，塑料，生橡胶、木材及其它可燃性废弃物，对此没有限定。例如，为了除去废气中含的有害物质和恶臭物质或者芳香物质及其它物质，而对该废气进行任何的热处理的情况下，该废气相当于被处理体或物体。

9.“多孔性蓄热体的实际平均表层孔径”：

“多孔性蓄热体的实际平均表层孔径”是本说明书中特别定义的用语，将在后面详细描述。

10.“不相同”：

多孔性蓄热体的实际平均表层孔径“不相同”是指在内设多孔性蓄热体的直焰式燃烧器或蓄热型热交换器或者其集群至少有两个的情况，因此，内设在不同的直焰式燃烧器或者热交换器中的多孔性蓄热体或者其集群是多个的情况下，在将内设于一侧的直焰式燃烧器或者热交换器中的多孔性蓄热体及其集群与内设于另一侧的直焰式燃烧器或者热交换器中的多孔性蓄热体及其集群相比较的情况下，意味着多孔性蓄热体的实际平均表层孔径不是单一值。具体可由下面说明。

内设在不同的直焰式燃烧器或者热交换器中的多孔性蓄热体是2个的情况下，意味着这两个多孔性蓄热体的实际平均表层孔径不相同。

内设在不同的直焰式燃烧器或者热交换器中的多孔性蓄热体是3个以上〔M个〕的情况下，意味着所有M个多孔性蓄热体的实际平均表层孔径不是单一值，应当是下面的情况。

N个〔O＜N＜M-1〕多孔性蓄热体的共同的实际平均表层孔径的值是与剩下的〔M-N〕个多孔性蓄热体不同的共同值的情况。

M个多孔性蓄热体具有将分成不同的实际平均表层孔径的值分为P群〔2＜P＜M〕的情况〔其值在多孔性蓄热体只有1个的情况下为1群〕。

M个多孔性蓄热体均具有不同的实际平均表层孔径的值的情况。

对于上面的说明，不是有意限定的说明，属于不同的直焰式燃烧器或者热交换器的多孔性蓄热体有多个，其中，如果存在实际平均表层孔径比其小或者大的多孔性蓄热体的话，在本发明中，称为多孔性蓄热体的实际平均表层孔径“不相同”。

因此，鉴于内设多孔性蓄热体的直焰式燃烧器，带有该直焰式燃烧器的蓄热型燃烧装置，内设多孔性蓄热体的蓄热型热交换器的含义，实际平均表层孔径，在某直焰式燃烧器比另外的直焰式燃烧器大的情况，在某蓄热型燃烧装置比另外的蓄热型燃烧装置大的情况，或者某蓄热型热交换器比另外的蓄热型热交换器大的情况，包含在“不相同”的情况中。此外，在带有交替燃烧的一对直焰式燃烧器的蓄热型燃烧装置中，内藏一侧的直焰式燃烧器的多孔性蓄热体与另一侧的直焰式燃烧器的多孔性蓄热体相比较时，实际平均表层孔径不同的情况也包含在“不相同”的定义中。

下面，为了不作限定地对发明进行具体说明，对带有直焰式燃烧器或者蓄热型燃烧装置的热处理设备，以加热炉为例参照附图进行说明。

图1是表示加热炉的纵向剖视简图，图2是表示加热炉的侧视简图，图3是示出了上部燃烧器的表示加热炉的俯视简图，图4是示出了下部燃烧器的表示加热炉的侧视简图。

图1中，1是加热炉主体，2a、2b是直焰式燃烧器，3a、3b是蓄热体，4a、4b是燃料切断阀，5是燃料空气供给和燃烧废气抽吸交替用的四向阀，6是燃烧废气排气口，7是厚钢板等被处理体。

一侧的燃烧器2a处于燃烧状态的情况下，供给蓄热体3a的燃烧空气温度例如为30℃，它由蓄热体3a加热，成为1250℃的预热空气供给燃烧器3a。预热空气与燃烧气体一起燃烧后供给加热炉主体1内。此外，燃废排气的一部分经燃烧器3b在1350℃温度下抽吸到蓄热体3b中，加热蓄热体3b，成为200℃的燃烧废气排出。再有，剩余的燃烧气体从排气口6排出到炉外。燃烧器2a、2b的切换是燃料切断阀4a、4b与燃烧空气及燃烧废气切换四向阀5的切换相联动而进行的。此外，切换燃烧器2a、2b的周期〔交替周期〕最好约为10至30秒左右，但并不限定于该时间。

在这种加热炉中，安装有短时间反复进行蓄热和放热的废热回收系统，通过设置蓄热体3a、3b，提高热回收效率。

蓄热体3a、3b最好是每单位容积的热交换面积很大，而且气体流通面积也大，流体通过时的压力损失小的结构体。例如，蜂巢状结构体是合适的。根据这一理由，直焰式燃烧器的蓄热体采用了蜂巢型蓄热体。另外，蜂巢型蓄热体的材质例如采用1300℃以上的高温燃烧气体通过时也不会在高温下熔化的陶瓷。这种陶瓷蜂巢通过将挤压成形材料烧结而制成的。因此，由陶瓷蜂巢构成的蓄热体，蜂巢断面形状在流路方向上是一定的。

图2至图4所示的加热炉设置成上述燃烧器隔着被处理体的上下2段，A1至A19是上部燃烧器，B1至B19是下部燃烧器。A1至A3及B1至B3区域形成第1预热带，A4至A8以及B4至B8区域形成第2预热带，A9至A13及B9至B13区域形成加热带，而A14至A19以及B14至B19区域形成均热带。此外，图3中的烟道是上述燃烧废气排气口6，可通过闸板开启或关闭。加热炉的典型例子是钢铁用的加热设备，特别是将高炉的副产煤气作为燃料使用的设备是最合适的。

下面对本发明的原理进行说明。

本发明中，在容易附着堵塞原因物质的区域中配置的直焰式燃烧器或蓄热型燃烧装置或者蓄热型热交换器，从其带有的多孔性蓄热体的形态上下功夫研究而构成，使得其难以附着或者即使附着也不会使堵塞现象明显化。为此，能够防止或者抑制引起堵塞现象的各种问题的发生。

在带有多个内设多孔性蓄热体的直焰式燃烧器、蓄热型燃烧装置或者蓄热型热交换器的热处理设备中，对被处理体进行热处理的情况下，或者在带有多个蓄热型热交换器的热处理设备中，在热交换室中流通气体进行热交换的情况下，整个多孔性蓄热体中容易产生均匀的堵塞现象。本发明是基于对此的了解而完成的发明。即，直焰式燃烧器、蓄热型燃烧装置或者蓄热型热交换器所内设的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径全都为不相同，对于配置在相对容易引起堵塞现象的区域中的多孔性蓄热体，其堵塞现象的发展整体要推迟。

例如，外来性目的之外的物质进入的通路口附近区域〔本发明的第4、第7及第9实施例的称为“第1区域”。本发明第5实施例中称为“第1区域”及“第2区域”。〕中配置的直焰式燃烧器或者蓄热型热交换器带有的多孔性蓄热体比非该区域〔本发明中的第4、第7及第9实施例中所称的“第2区域”。本发明第5实施例中所称的“第3区域”。〕中配置的其堵塞现象进行得迅速。这大概是由于最容易助长堵塞现象的原因物质是外来性目的之外的物质，然后是内在性目的之外物质，和/或通路口附近外部与热处理设备内部温度差大，容易产生内在性目的之外物质的缘故。

此外，附设了直焰式燃烧器或者蓄热型热交换器的加热室中，被处理体从外部送入的入口部附近区域〔本发明的第5实施例中称为“第1区域”。〕比将其搬出的出口部附近区域〔本发明第5实施例中称为“第2区域”。〕，其配置在各区域的直焰式燃烧器或者蓄热型热交换器所具有的多孔性蓄热体的堵塞现象进行得要迅速。这大概是加热室内气流是从入口部朝着出口部流动，入口部比出口部更容易进入外来性目的之外物质的原因。可以设定不属于这两个区域的任何一个区域〔相当于本发明第5实施例中的“第3区域”。〕的情况下，这两个区域比剩下的区域堵塞现象发展得迅速。是否能够设定该“剩下的区域”是根据加热室的形态〔特别是构成通路的长度、使室内气体流速变化的结构、或者有无在室内施以急剧的温度差的结构〕、出口部或者入口部之外是否存在通路口等而不同的，结果是因热处理设备的种类、特征及其它条件的不同而不同。

朝着热处理设备具有的加热室从其外部流入气体的情况下，沿着其气流配置的直焰式燃烧器或者蓄热型燃烧装置或蓄热型热交换器内设的多孔性蓄热体的堵塞现象容易在配置的上游附近发生。这可能是因为外来性目的之外物质的密度在上游附近较高。这种气流的上游与下游的堵塞现象进行速度的不同有不同的程度，与是否有加热室无关，在附设有多个热交换室的蓄热型热交换器中也发生。

从热处理设备具有的加热室向其外部流出气体的情况下，沿着其气流配置的直焰式燃烧器或者蓄热型热交换器所带有的多孔性蓄热体的堵塞现象容易在配置的上游附近发生。这可能是因为外来性目的之外物质加上内在性目的之外物质的密度在上游，即加热室一侧较高。

其它的原因，一般认为是温度差。接近入口部和出口部的区域是与外部的温度差大的区域，而在入口部，内部的高温气体与其说向外部排出还不如说低温的外部气体进入到热处理设备内，反之，在出口部，与其说外部气体进入还不如说高温气体向外部排出。因此，作为内在性目的之外物质产生原因的温度差在入口部一侧较大。其结果是入口部附近区域的堵塞现象进行得要快。

尤其还有在热处理装置内多孔性蓄热体的堵塞现象发展速度不同的情况。如后面所述，在热处理装置内，特别是在加热室内的温度分布急剧变化，产生相对较大的温度差的位置〔例如钢材连续式热处理装置中预热区域与加热区域的交界位置，或者加热区域与均热区域的交界位置〕或者配置在其附近区域的直焰式燃烧器或者蓄热型热交换器所具有的多孔性蓄热体中，与不是这些区域的相比堵塞现象相对进行得迅速。这是因为即使在热处理装置内，如果温度差大，内在性目的之外物质也会发生。主要是温度差大的地方不仅是入口部或出口部，也会是加热室内或热处理设备内。

多孔性蓄热体中的堵塞现象的另外的原因就是重力。加热室内由于形成有气流，微粒或者即使不是微粒，轻量的目的物质被气压吹起，向各个方向飞散。然而，外来性和内在性目的之外物质由于受到或大或小的重力作用，不管是否存在加热室，都会在重力的作用下基本上倾向于从上向下移动。因此，配置在更下部的多孔性蓄热体附近更容易引起堵塞现象。例如，在图2至图4所示的加热炉中，如果处在相同的水平位置，与上部燃烧器相比，下部燃烧器更容易引起多孔性蓄热体的堵塞现象。

另外，在某一种热处理设备〔例如垃圾焚烧炉设备〕中，对蓄热式燃烧器或者蓄热型热交换器所具有的多孔性蓄热体的堵塞现象的作用，内在性目的之外物质比外来性目的之外物质要大。这是因为温度比外部高得多的焚烧炉的加热室中产生的目的之外物质的量膨胀，并且虽然它是小〔微〕粒状，但难以完全除去，因此，作为堵塞现象的原因物质，内在性目的之外物质比外来性目的之外物质在量上要超过。即使在这种情况下，配置在更高温一侧或者气体流通方向上游侧的多孔性蓄热体附近由于容易引起堵塞现象，因此正是本发明研究的热处理设备。

此外，作为外来性及内在性目的之外物质之外的堵塞原因物质的副产品，基本上成为在外来性及内在性目的之外物质引起堵塞现象的多孔性蓄热体中引起堵塞现象的原因。因此，在通路口附近区域、气流上游区域、产生大的温度差的区域、气流温度较高的区域、产生大的温度差的区域、比入口部更接近出口部的区域等中，助长了外来性和/或内在性目的之外物质，同时也助长了堵塞现象的发展。

这样，多孔性蓄热体的实际平均表层孔径如果做成不相同的话，可比通常情况难以引起堵塞现象。

上面，对本发明的原理进行整理，对容易引起堵塞现象的区域具体确定，〔1〕向外部开口或者具有可开口的通路口的区域以及施加有急剧温度梯度的区域，〔2〕由气流运送目的之外物质的情况下，比该气流更靠上游位置的区域或者更高温度气体流动的区域，以及〔3〕目的之外物质容易按照自然规律移动，处于垂直方向下方位置的区域。此外，对于〔1〕和〔2〕，从例如气流方向的观点着眼，气流最上游及最下游的区域是朝外部开口或者可以开口的区域，由于与外部的温度相比是高温，具有温度梯度急剧变化的倾向，因此有定义上重复的情况。此外，对于〔2〕，从焚烧炉设备用蓄热型热交换器进行热回收，或作为热源使用蓄热式燃烧器的情况下，往往焚烧炉加热室产生的内在性目的之外物质的量上升，对堵塞现象的作用相对增大。在这种情况下，不管是否是在气流的上游，气流温度更高一侧更容易引起堵塞现象。因此，〔2〕往往是沿着气流方向上游侧区域与高温侧区域相一致。此外，〔1〕的通路口分为入口部、出口部、以及除此之外的通路口，按照入口部及附近区域、出口部及附近区域，和除此之外的通路口及附近区域的顺序容易引起堵塞现象。

此外，蓄热型燃烧装置是由交替燃烧的一对直焰式燃烧器构成的情况下，在让1对多孔性蓄热体一面将气体的流通方向交替变化一面进行热交换的蓄热型热交换器或者交替燃烧的一对蓄热型燃烧装置中，一个蓄热型燃烧装置、蓄热型热交换器或1对蓄热型燃烧装置内至少存在有2个多孔性蓄热体。该至少2个〔特别是仅有2个〕多孔性蓄热体的实际平均表层孔径不同的情况也包含在本发明中，对不排除的进行说明。

在图25〔a〕～〔b〕中，C1和C1对、C2和C2对、D1和D1对、D2和D2对分别是附设在加热室或者加热室之外的空间〔例如热交换室〕中交替燃烧的1对直焰式燃烧器、气体交替变化方向流动的1对热交换器或者交替燃烧的1对蓄热型燃烧装置。在图25〔a〕、〔b〕中，X方向表示通路口一侧、流通气体的上游侧或者高温侧，Y方向表示离开通路口一侧的区域，流通气体下游一侧或者低温侧。在图25〔a〕中，C1和C1对及C2和C2对配置在相同一侧〔右侧或者左侧的任何一方〕，在图25〔b〕中，C1和C1对及C2和C2对配置在相对一侧〔右侧和左侧〕。在在图25〔c〕中，D1和D1对及D2和D2对配置在相同一侧〔右侧或者左侧的任何一方〕，分成上部室和下部室配置。在图25〔d〕中，D1和D1对及D2和D2对配置在相对一侧〔右侧和左侧〕，同时，分成上部室和下部室配置。

根据本发明，将图25〔a〕〔b〕中X侧的C1及C2的多孔性蓄热体实际平均表层孔径设定得与Y侧的C1及C2的不同。特别是将前者的实际平均表层孔径设定得比后者要大。此外，根据本发明，将图25〔c〕〔d〕中附设于下部室上的D1及D2的多孔性蓄热体实际平均表层孔径设定得与附设于上部室中的D1及D2的不同。特别是将前者的实际平均表层孔径设定得比后者要大。

在图26中，上部室及下部室XY方向附设的E1〔上部室右侧〕和E1〔下部室左侧〕对、E2〔下部室右侧〕和B2〔上部室左侧〕对、F1〔上部室左侧〕和F1〔下部室右侧〕、F2〔下部室左侧〕和F2〔上部室右侧〕对，分别为附设在加热室或者加热室之外的空间〔例如热交换室〕中的交替燃烧的1对直焰式燃烧器、气体交替改变方向流动的1对热交换器或者交替燃烧的1对蓄热型燃烧装置。如该图所示的那样配置多孔性蓄热体，考虑到这4对多孔性蓄热体存在的模式状况，根据本发明，分别在上部室及下部室中将X侧多孔性蓄热体的实际平均表层孔径设定得与Y侧的不同。特别是将前者的实际平均表层孔径设定得比后者要大。此外，将附设在下部室中的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径设定得与附设在上部室中的不同。特别是将前者的实际平均表层孔径设定得比后者要大。其结果是，将图26〔c〕〔图26〔a〕的剖面S-S〕中的E2、F2多孔性蓄热体的实际平均表层孔径设定成最大、而将图26〔d〕〔图26〔b〕的剖面T-T〕中的E2、F2多孔性蓄热体的实际平均表层孔径设定成最小。

通过将这些〔1〕至〔3〕的3类区域的组合能够将容易引起堵塞现象的区域分得更细，本发明如下面将要说明的那样，不会将通过这些组合形成的区域从其技术范图中排除。发明的范畴与之不同，而大概而言，本发明的第1至第9实施例在带有加热室的热处理设备中相当于上述〔1〕，第3、第7及第9实施例是对上述〔1〕进行更具体特定的，而第4及第5实施例相当于对其进行更具体的特定。本发明的第10至第13实施例，在带有加热室及加热室之外空间〔例如热交换室〕的热处理设备中，相当于上述〔2〕，第12实施例相当于对其更具体地进行特定。本发明的第14和第15实施例，前者在带有加热室的热处理设备中，相当于上述〔3〕，后者不管是否存在加热室、热交换室等，相当于上述〔3〕。

因此，根据本发明，在容易引起堵塞现象的区域中，能够消除或抑制内设有蓄热式燃烧器、蓄热型燃烧装置或蓄热型热交换器的多孔性蓄热体的该现象。更详细地说，根据第1至第5实施例〔与现在的权利要求1至5分别对应〕，在加热室内容易引起堵塞现象的区域，可以采用带有难以引起该现象的直焰式燃烧器或蓄热型燃烧装置的热处理设备，根据第6及第7实施例〔与现在的权利要求6和7相对应〕，在具有热处理设备的加热室内容易引起堵塞现象的区域，能够实现内设有难以引起该现象的直焰式燃烧器或蓄热型燃烧装置的多孔性蓄热体的设置方法。根据第8和第9实施例〔与现在的权利要求8和9分别对应〕，在加热室内容易引起堵塞现象的区域，能够实现用具有难以引起该现象的直焰式燃烧器或蓄热型燃烧装置的热处理设备，进行热处理而制造物体的方法。

根据本发明的第10及第11实施例〔与现在的权利要求10及11分别对应〕，在形成气流的加热室、热交换室及其它空间中的容易引起堵塞现象的区域〔特别是第11实施例中气流的上游例区域〕，能够采用带有难以引起该现象的蓄热型热交换器的热处理设备，根据第12实施例〔与现在权利要求12相对应〕，在形成气流的加热室、热交换室及其它空间中的容易引起堵塞现象的区域，能够实现难以引起该现象的蓄热型热交换器内设的多孔性蓄热体的设置方法。根据第13实施例〔与现在权利要求13相对应〕，在形成气流的加热室、热交换室及其它空间中的容易引起堵塞现象的区域〔特别是第11实施例中气流的上游侧区域〕，能够实现用具有难以引起该现象的蓄热型热交换器的热处理设备进行热处理而制造物体的方法。

另外，根据本发明第14及第15实施例〔与现在的权利要求14及15分别对应〕，在容易引起堵塞现象的、垂直方向靠下部区域〔特别是在第14实施例中加热室内的区域〕，能够采用带有难以引起这种现象的蓄热型热交换器的热处理设备。

此外，根据本发明第16实施例〔与现在的权利要求16对应〕，在容易引起堵塞现象的区域，能够实现难以引起这种现象的多孔性蓄热体的选定方法。

根据本发明第17至第19实施例〔与现在的权利要求17至19分别对应〕，在容易引起堵塞现象的区域，以难以引起这种现象那样地选定、使用的多孔性蓄热体作为构成部件。

因此，根据本发明，在相对容易引起堵塞现象的区域，由于能够防止多孔性蓄热体的堵塞现象或者抑制其发展，因此热处理装置或者其运转·操作总体上能够推迟多孔性蓄热体的堵塞的发展或者明显化，更加延长多孔性蓄热体的寿命或者延长其更换周期，从而始终维持高的蓄热式燃烧器或蓄热型燃烧装置的燃烧效率或者蓄热型热交换器的热交换率，进而使具有这些装置的热处理设备的运转效率始终较高，从而能够降低与热处理设备的维修作业相关的设备管理费用。特别是按照本发明第17及第19实施例会有高的经费削减效果。

下面对本发明通过实施例进行更详细的说明。

图2及图3分别示出了作为本发明热处理设备之一种的加热炉的纵向剖视简图及横向剖视简图。

在图2中，物体送入用开闭门和搬出用开闭门附近加热室的区域分别相当于入口部及出口部。送入用的开闭门以及搬出用的开闭门分别在从外部将物体朝入口部送入的情况以及从出口部搬出到外部的情况下开启，除此之外的情况通常是关闭的。

加热室主要构成加热炉的核心，它可以分为由上部燃烧器A1至A19构成的上部炉和由下部燃烧器B1至B19构成的下部炉。上部炉及下部炉根据图2及图3可知，分别由19个上部燃烧器和下部燃烧器成对构成。图2及图3所示的第1预热带、第2预热带、加热带、均热带4个区域由热处理条件的不同，特别是图中例子所示的上部炉及下部炉各自的加热条件来实现。如果将这4个区域分别隔开，该加热炉中的加热室就可由4个分隔室构成，将4个加热室连起来也是可以的。

此外，图2至图4是表示直焰式燃烧器的火焰方向〔燃烧器轴〕，表示与物体移动方向垂直的情况的例子，而本发明不排除燃烧器轴与物体移动方向平行的情况〔例如特开平8-210780号、特开平7-97619号〕。本发明也包括燃烧器轴相对于物体移动方向是不垂直的情况。

首先，对实际平均表层孔径进行说明。以下进行详细说明，但本发明的实际平均表层孔径是为了尽可能客现把握，堵塞现象定义的评价指标。对本发明并没有限定的含意，为了容易理解，具体地说，实际平均表层孔径是在从多孔性蓄热体的表面至一定深度的范围的表层中进行定义的、该蓄热体所具有的孔〔包括类似孔〕的大小。然而，在本发明中，在后面再进行描述，通过燃烧器所具有的多孔性蓄热体的气体压力或者压力损失的变化之类与堵塞现象发展有关的参数，乍一看也与蓄热体具有的孔的大小是无关的，但也不从实际平均表层孔径的定义中排除。

多孔性蓄热体的堵塞现象其发生的过程有很多种，最初，可以说是目的之外的物质附着在孔的内部造成的闭塞现象。若长期的观测这种闭塞现象，可以说是在蓄热体的孔内部整个区域上引起的现象。然而，实际的堵塞现象是在从多孔性蓄热体表面至一定深度的表层中显著引起的，在孔内部整个区域堵塞现象发展时表层部分的堵塞现象已经发展到了不能使用的程度。堵塞现象是否已发展到不能使用的程度，实际问题是该表层是在从蓄热体表面的数cm至10cm的范围内，对其确定就足够了。如果只要知道堵塞现象有无发生，也可以设定数cm或者3～4cm的较薄的表层，在长期评价蓄热体寿命的情况下，设定厚达10cm的表层，可以研究在此引起的堵塞现象。但是，按照条件，也不排除必须设定厚达数10cm的表层的可能性。例如，氧化铁皮飞来物是主要的堵塞原因物质的情况下，由于在蓄热体上部的高温一侧引起堵塞现象，从表层至数厘米〔例如2～3cm〕设定实际平均表层孔径就足够了。在由蓄热体与目的之外物质起反应生成的副产品为堵塞现象的主要原因的情况下，以从表层至10cm左右来对其设定。在不能无视在蓄热体低温部〔也是蓄热体的下部〕气化了的目的之外物质结露的情况下，必须设定包含该低温部的厚的表层，例如，以数cm～10cm或更厚来设定实际平均表层孔。

多个构成部件重叠构成一个多孔性蓄热体的情况〔包括沿着蓄热体内的气流方向，有意变更构成部件的材质的情况〕，也可以将在上述设定的表层厚度范围内的构成部件取几个样，求得实际平均表层孔径。例如，取从高2.5cm的蜂巢构成部件多层叠层而成的蜂巢型蓄热体上部侧〔高温侧〕至第1段〔2,5cm〕或者第2段〔5cm〕的蜂巢构成部件，来求出实际平均表层孔径。

主要是考虑到堵塞现象的程度及其内容、着眼的堵塞原因物质的种类、蓄热体构成部件的段组成状态以及其它因素，设定个别的表层厚度，来定义实际平均表层孔径。

而堵塞现象发展不能使用的状态，不是因附着目的之外物质而将孔完全闭塞的状态，而是在这之前达到某个水平的孔的闭塞状态。这里，随着孔闭塞的发展，蓄热体内流通的气体的压力上升，热处理设备在稳定·安全运转上会产生问题。而如果为了消除孔的闭塞状态而频繁地进行蓄热体的检查·更换，就会增加设备的管理成本。因此，与孔的闭塞状态对比的“某个水平”，是作为与之相反的要求的调和点，以经验确定的临界值来设定的。主要是，实际平均表层孔径是与从蓄热体表面到一定的深度的表层中设定的孔的闭塞状态具有相关关系的参数，以将堵塞现象定量化为目的来设定。在该参数到达“某个水平”的情况下，引起堵塞现象的蓄热体已经处于不能使用的状态，由于到达了蓄热体的寿命，因而必须通过维修作业进行更换。

只要是将蓄热体表层引起的堵塞现象定量化用的参数，可以作为实际平均表层孔径来采用。作为定量评价堵塞现象用的指标最简单的一个就是孔的闭塞率〔ρ〕。它可以由初期的孔与引起堵塞现象的孔的截面积的变化比例来定义。图6表示蜂巢型蓄热体〔图6〔a〕〕中构成气体通过端面一角的蓄热体构成部件〔图6〔b〕〕内，选择任意单位蜂巢Cm时，构成该单位蜂巢Cm的孔的截面积Sc〔图6〔c〕〕。此外，图6中任意单位蜂巢的截面是正方形，在考虑闭塞率时，并不限于单位蜂巢截面是正方形，也可以是大致半圆形、长方形、圆形及其它形状。

在蜂巢型蓄热体的情况下，由于沿着通过其内部的气流的直线状的孔大致以相同的状态存在，因此单位蜂巢或者构成该单位蜂巢的孔可以定为一个意思。这种情况下的闭塞率〔ρ〕可以如下那样比较简单地定义。

ρ(％)＝[(Sc(O)-Sc(t))/Sc(O)]×100

此外，Sc(O)意味着不引起堵塞现象的初期的Sc，Sc(t)意味着经过了时间t的堵塞现象发展阶段的Sc。

另一方面，例如在球型蓄热体的情况下，是让非直线状的孔的多个球在形成一块时，通过连接球之间的间隙构成孔、主要是类似孔，对单位蜂巢或构成该单位蜂巢的孔的截面积、以及闭塞率进行定义，不象图6的情况那样简单。球型蓄热体如果是相同尺寸的球状部件集合体的话，能够比较简单地对闭塞率进行几何学定义，而形状不同的构成部件集合起来构成蓄热体的情况，其定义便很困难。

在此，作为方便的方法，将最接近的4个构成部件〔B1、B2、B3、B4〕作为单位蜂巢Qm，将各构成部件的中心位置〔也可以称为大致中心的位置〕〔a、b、c、d〕用线连接得到四方形，将各构成部件与该四边形在同一平面上的投影面的重复部分去除而得到的剩余面积作为单位蜂巢Qm的截面积Sq。从而可以用该Sq定义孔〔类似孔〕的闭塞率ρ：

ρ(％)＝[(Sq(O)-Sq(t))/Sq(O)]×100

此外，Sq(O)意味着不引起堵塞现象的初期Sc，Sq(t)意味着经过了时间t堵塞现象发展阶段的Sq。

作为所希望的表层中的代表设定B1、B4的话，Sq的代表性高，而在那些困难的场合，设定多个单位蜂巢Qm，求其平均位作为Sq，以供闭塞率的计算。此外，为了评价堵塞现象可由类似孔的截面积来正确定义。即使在满足上述Sq的设定方法的示例中，也没有要排除由类似孔的截面积来正确定义的意思。

图7示出了比较容易设定Qm、Sq的球形蓄热述体的情况。在该例子中，表层是由P1至P6六层构成的〔图7〔a〕〕，构成部件规则地配置在各层上，各层规则地错动空间相位层叠构成〔图7〔b〕〕。其结果是，单位蜂巢Qm成为理想的正方形〔a、b、c、d〕，从这里扣除作为构成部件的球的赤道面的断面积之值作为Sq〔图7〔c〕〕。

此外，作为定义球型蓄热体闭塞率的方便的方法，在上述情况下是“将最接近的4个构成部件作为单位蜂巢Qm，将各构成部件的中心位置用线连接获得四方形，将各构成部件与该四边形在同一平面上的投影面的重复部分去除而得到的剩余面积作为单位蜂巢Qm的截面积Sq”的，而在构成蓄热体的部件密度高的情况下，最接近的3个构成部件相互接触，各构成部件的中心位置成为等腰三角形顶点位置那样地配置。还包括有这种情况，由3个构成部件形成单位蜂巢Qm对，可以“将最接近的3个构成部件作为单位蜂巢Qm，将各构成部件的中心位置用线连接获得三角形，将各构成部件与该三角形在同一平面上的投影面的重复部分扣除而得到的剩余面积作为单位蜂巢Qm的截面积Sq”。〔参照图8〕这也是定义闭塞率的一个例子。

图9是单位蜂巢堵塞现象发展的模式图。图9〔a〕关于单位蜂巢Qm，图9〔b〕关于单位蜂巢Cm。无论什么情况，随着时间t其目的之外物质附着量增加，堵塞现象便在发展，最终显示已经到达了不能使用的闭塞率〔临界闭塞率〕。该最终阶段则是热处理设备的多孔性蓄热体的更换时期，意味着多孔性蓄热体的寿命〔临界寿命〕。

因此，可以将着眼于堵塞现象、与孔及类似孔有关面设定的单位蜂巢的孔的截面积的值〔Sc(t)、Sq(t)∶t≥0〕定义为多孔性蓄热体实际平均表层孔径。

以上，是从孔的大小〔或者孔闭塞发展的程度或者闭塞率〔ρ〕〕的观点出发来定义实际平均表层孔径的，孔的大小的变化〔也就是闭塞率〕可以很容易地理解为与通过蓄热体的气体压力或者压力损失的变化有相关的关系。这样，通过检测气体压力或者气体压力损失的变化与闭塞率的关系，就能够将闭塞率换算成气体压力或者气压损失的变化，设定出与临界闭塞率相对应确定的临界压力值或者临界气压损失值，从而能够从气体压力或者气体压力损失的变化知晓多孔性蓄热体的临界寿命或者更换时期。另外，通过检测气体压力或者气体压力损失与实际平均表层孔径的关系，就能够将实际平均表层孔径换算成气体压力或者气体压力损失，从气体压力或者气体压力损失的变化，就能够计算出实际平均表层孔径的变化即闭塞率，从而能够以是否达到临界闭塞率为基准知晓多孔性蓄热体的临界寿命或者更换时期。这些的结果是，对于本发明各实施例中的“实际平均表层孔径不相同”、“与堵塞现象有相关关系的气体压力或者气体压力损失的参数不相同”，意味着只不过是将相互可度换并且容易变换的、本质上相同的技术事项用另外的表现形式记述。本发明不使用这种实际平均表层孔径，但也包含了使用与其本质上等价的别的参数的技术思想。

本发明将参数不限于“孔的大小”这一点特别重要的是球型蓄热体与蜂巢型蓄热体并存的情况。将基于这两种蓄热体各自的实际平均表层孔径Sc(t)及Sq(t)的闭塞率的变化在同一基准下相互进行比较，一般不是不可能而是很难的。通过将市售的球型蓄热体结构部件集合形成的类似孔与蜂巢型蓄热体〔或者其构成部件〕的孔，例如从尺寸、形状的观点看，前者在其定义时有近似，而后者在基本定义时则不需要近似。比较这种情况不同的孔的有益方法是从流通蓄热体的气体压力和压力损失或者其变化着眼。例如，不用实际平均表层孔径的参数，而着眼于压力损失的参数，用该压力损失对同级的孔或者类似孔进行比较，来评价堵塞现象的手法是合理的。

另外，研究球型蓄热体及蜂巢型蓄热体各自的构成部件的市售品尺寸、形状，或者现察各自引起的气体压力损失或其变化，球型蓄热体的类似孔与蜂巢型蓄热体〔或者其构成部件〕的孔相比，定性地说，难以引起堵塞现象的情况较多。将其投影于实际平均表层孔径的概念来考虑，〔1〕意味着球型蓄热体与蜂巢型蓄热体实际平均表层孔径“是不相同”，〔2〕而且，意味着前者与后者相比，实际平均表层孔径要大。因此，即使在球型蓄热体与蜂巢型蓄热体设置在同一热处理设备内或者附设于热处理设备所具有的加热室中的情况下，也阐明本发明的各实施例成立。例如，本发明的第4实施例包含了在接近通路口的第1区域中配置球型蓄热体，而在其它区域中则配置蜂巢型蓄热体的具体例子，在第5实施例包含在入口部或接近入口部的第1区域设置球型蓄热体，在其它的第2和第3区域设置蜂巢型蓄热体的具体例子。此外，本发明第10实施例包含了在气流的上游配置球型蓄热体，而在下游配置蜂巢型蓄热体的具体例子，第15实施例则包含在垂直方向的上部设置蜂巢型蓄热体，而在下部设置球型蓄热体的具体例子。

图10示出了由图2及图3所示的加热条件在加热室内实现的温度分布。在加热炉内移动的物体受到与该温度分布相对应的热处理，特别是在从第2预热带后半部到加热带的范围内受到如[B]所示的急剧加热。其结果，因以副产品为代表的内在性目的之外物质而引起了多孔性蓄热带的堵塞现象。

现在，一旦打开送入用开闭门，入口部的温度就会如[A]所示急剧下降。另外，一旦打开搬出用开闭门，出口部的温度就会如[D]所示急剧下降。此外，一旦打开位于加热带区域的烟道闸板，会如[C]所示使加热带区域的温度急剧下降。[A]、[D]、[C]各自的温度下降程度取决于开闭门或者闸板的开启时间，由于打开而造成外来性目的之外物质侵入加热室内，或者因温度的下降而生成内在性目的之外物质，从而引起堵塞现象。

图11示出了通过实际的实际运转，在上部炉中发生的多孔性蓄热体的堵塞问题。图11是只将位于加热带区域的烟道闸板按需要开闭，其它的烟道闸板保持关闭状态来运转加热炉所得的结果。此外，加热室内的热处理通过如图1所示的1对直焰式燃烧器构成的蓄热型燃烧装置交替燃烧来进行的，在该直焰式燃烧器中装填有蜂巢型蓄热体。

图11中的氧化铁皮堵塞现象，是由于氧化铁皮的原因而形成的堵塞现象，蓄热体构成部件的高温粉末化现象，是通过图1所示的1对直焰式燃烧器构成的蓄热型燃烧装置的交替燃烧动作，处于超过1300℃的高温下的蓄热体部件渐渐粉化，由于该粉末的缘故造成的多孔性蓄热体的堵塞现象。该高温粉化现象很大程度上取决于例如热处理设备的运转条件和蓄热体构成部件的材质。在使加热室内温度分布急剧变化进行运转，或频繁反复地进行升温·降温而进行运转的情况下，因热冲击而容易使蓄热件部件粉化。另外，该部件的耐热特性、耐环境性或者耐反应性不够，或加热室内的气氛严重到超过预想程度的情况下，同样容易粉化。如此生成的粉附着、沉淀或者堆积在蓄热体的孔表面上，例如与蓄热体构成部件的成分或者环境气体发生反应反复附着，从而引起堵塞现象。粉末体在通过蓄热体的孔时，容易残留在流速降低处。最近，将热处理设备中使用的蜂巢型蓄热体与球型蓄热体相比较，普遍是Sq(O)比Sc(O)要大。然而，在类似孔不是直线状的球型蓄热体中，由于在各构成部件接触区域及其附近存在很多流速降低的部位，因此由粉化引起的堵塞现象，在球型蓄热体中也不能忽视。

此外，蓄热体构成部件的上浮现象，是随着堵塞的发展，孔的截面积变小的蓄热体构成部件耐不住通气压力的增加而浮起，使整个蓄热体的形态崩溃的现象。氧化铁皮堵塞现象容易在入口部及出口部一侧引起，加热室内部难以引起。蓄热体构成部件的粉化现象在加热室内也在温度高的区域引起。蓄热体构成部件的上浮现象在堵塞现象发展的程度大的区域引起。

另外，在临界闭塞率例如为50％的情况下，能够根据其达到的阶段定义蓄热体临界寿命或更换周期。这里，在从入口部附近A1到A2的区域、从第1预热带到加热带以及从A3到A10的区域、比烟道附近更靠后的加热带的从A11到A13的区域、均热带的从A14到A18的区域以及出口部附近的A19的区域〔含有一部分A18〕，测定蓄热体的临界寿命或更换周期，示出了这些位，其内容如下所示。

〔1〕在各入口部及出口部附近堵塞现象发展迅速。

〔2〕在烟道开放位置附近堵塞现象发展迅速。

〔3〕在温度梯度大的加热室内区域堵塞现象发展迅速。

〔4〕入口部附近比出口部附近堵塞现象发展更迅速。

另外，临界闭塞率可以考虑对热处理设备的作业有无障碍，维修作业需要的费用及对其他的设备维护管理成本的影响，蓄热体的孔的尺寸、形状及其它形态和材质、蓄热体使用环境及其他各种各样的条件，设定成所希望的值。

图12示出了通过加热炉实际运转，在下部炉上发生的多孔性蓄热体堵塞问题。该图与图11是在相同条件下运转相同的热处理设备而同时获得的。上部炉引起的堵塞现象在下部炉上同样也引起。另外，有关图11中的蓄热体的临界寿命的结论，定性地说在下部炉上也同样适用。

将图11与图12相比，关于蓄热体的临界寿命，从区域B11到B13比从区域A11到A13要短，即，在该区域中下部炉比上部炉更容易引起堵塞现象。另外，关于蓄热体构成部件的上浮现象，下部炉引起该现象的范围比上部炉更大，即，仍然是下部炉比上部炉更容易引起堵塞现象。

将上部炉与下部炉的多孔性蓄热体堵塞现象进行更细的分析而得到了图13。该图是为同时防止或者抑制堵塞现象用的实际平均表层孔径的设定方法的说明图。从该图13中可以看出，蓄热体的临界寿命在区域B11到B13和区域A11到A13之间有很大的差异，在其它区域上部炉与下部炉之间没有很大差别，基本上下部炉比上部炉蓄热体的临界寿命要短。可以考虑为作用在加热室内的目的之外物质上的重力的影响。区域B11到B13和区域A11到A13之间的差异与其它区域相比，明显地要大，认为是打开烟道闸板的原因。

图13是为同时防止或者抑制堵塞现象用的实际平均表层孔径的设定方法的说明图。

将区域A11到A13上配置的多孔性蓄热体的临界寿命设计为1年8个月〔大约540天〕的情况为例来考虑，设定临界闭塞率为50％，则具有大约540天的临界寿命的闭塞率与设备运转时间的关系是按图中直线“L540”来设定的。这样，由于从区域A11到A13的闭塞率与设备运转时间的关系中，与临界闭塞率相对应的临界寿命大约为250天，为了延长剩下的大约290天的寿命，也可以使区域A11到A13的闭塞率与设备运转时间的关系接近“L540”的目标值那样地降低闭塞率。这意味着可以将区域A11到A13的当初的〔堵塞现象发生前的〕实际平均表层孔径预先增大25％。这样的话就能够将某区域配置的多孔性蓄热体的寿命以所希望的寿命长度来设计或者选定具有这样的寿命的实际平均表层孔径的蓄热体。

通过这样设计或者选定的多孔性蓄热体，在与已设置在热处理设备上的多孔性蓄热体更换的情况下，可以对已设置的全部多孔性蓄热体进行更换，也可以将引起堵塞现象的部位〔至少是定义实际平均表层孔径所需的多孔性蓄热体表面下一定深度的范围〕的蓄热体构成部件进行更换。这种部分的更换与实施上述设计或者选择方法本质上是相同的。

当然，在仅通过调整实际平均表层孔径，来将非常短的临界寿命过度延长的设计自然是有限的。例如，该热处理设备中尽管根据本来所要求的直焰式燃烧器或者蓄燃型燃烧装置的蓄热性能自然确定的孔径有极限值，但过于重视临界寿命，使实际平均表层孔径过于增大，就不能进行必要的热处理。因此，最好选择表示尽量与“L540”接近的行为的多孔性蓄热体，在此基础上调整实际平均表层孔径。

在图13中，“L540”是以直线表现的，而堵塞现象不一定相对于热处理设备的运转时间呈直线发展的。该图中所示的各区域的闭塞率，相对于设备运转时间呈加速度增加的状态。因此，“L540”正确地推测为不是直线，是曲线。以什么样的程度设定偏离直线的“L540”，是目标值修正程度的问题，只要根据经验来确定就足够了，也可以根据偏离直线的程度，对实际平均表层孔径稍进行设计或者选定。

下面对直焰式燃烧器的另外的实施例进行说明。在图5中，11是燃烧器、12是燃烧器11的燃烧器主体，用公知的耐火物是允许的。13a是第1空气流路、13b是第2空气流路、这些空气流路13a、13b前后贯通燃烧器主体12形成的。14a、14b是蓄热体，由陶瓷等耐火材料制成蜂巢状或者由收容多块陶瓷板的容器状通气性部件制成，连接在空气流路13a、13b上的连接管15a、15b分别收容在蓄热器箱16a、16b上。图上的蓄热器箱16a、16b是相互分离的，将一个蓄热器箱通过隔壁分隔而分别形成蓄热体14a、14b的收容部也是可以的。17是中央空气流路，在空气流路13a、13b的中间形成贯通燃烧器主体12而形成的，后端设置连接管18。19是燃料喷嘴，贯通连接管18的后端插入到中央空气流路17上。110是火焰监视窗，设置在中央空气流路17的侧部。具有这样结构的燃烧器11将空气流路13a、13b全部朝向加热室或炉的内部安装于炉壁上，如图14所示连接配管。即，燃料喷嘴19通过带有切断阀111和调节阀112的气体供给管路113连接在气体供给源114上。中央空气流路17的连接管18通过带有切断阀115的空气供给管路116与空气供给机117相连接。第1空气流路13a的连接管15a通过带有切换阀118a的空气供给管路119a连接在空气供给机117上，同时，通过带有切换阀120a的排气管路121a连接到引气风扇122上。同样，第2空气流路13b的连接管15b通过带有切换阀118b的空气供给管路119b连接在空气供给机117上，同时，通过带有切换阀120b的排气管路121b连接到引气风扇122上。

以上那样连接的燃烧器11根据外部控制信号，在规定时间后交替地反复进行与4个切换阀118a、118b、120a、120b各自的开闭相对应的2种的运转模式。第1运转模式是切换阀118a、120b为开启状态，切换阀118b、120a为关闭状态的情况，第2运转模式相当于与其相反的情况。

燃烧器燃烧时，不管什么运转模式，在燃烧喷嘴19上通过气体供给管113由气体供给源14供给燃料气体，在中央空气流路17上通过空气供给管116由空气供给机117供给燃烧空气的一部分。从燃烧喷嘴19喷出的燃料射流与从中央空气流路17喷射出的空气一面混合，一面与从13a、13b的空气通路喷出的高温预热空气相接触，由此稳定地供给火焰F。在第1运转模式中，第1空气流路13a上通过空气供给管路119a由空气供给机117供给燃烧用空气，该燃烧用空气与上述燃料气体混合燃烧，形成火焰F。另外，根据引气风扇122的驱动，加热室或者炉内的废气通过第2空气流路13b吸入排气管路121b中，从烟囱123排出到大气中。此外，与通过连接管16b的蓄热体14b与高温废气相接触而被加热。切换到第2运转模式时，在第2空气流路13b上通过空气供给管119b由空气供给机117供给燃烧用空气，该燃烧用空气与上述燃料气体混合燃烧，形成火焰F。此外，根据引气风扇122的驱动，加热室或者炉内的废气由第2空气流路13a吸引到排气管121a，从烟囱123排出到大气中。此外，通过连接管16a的蓄热体14a与高温排气相接触而被加热。这样，在第1运转模式时加热蓄热体14b，用积蓄在该蓄热体14b中的热量将第2运转模式的燃烧用空气预热。反之，在第2运转模式时加热蓄热体14a，用积蓄在该蓄热体14a中的热量对第1运转模式时的燃烧用空气进行预热，之后反复进行。

图5中所示的直焰式燃烧器在燃料气体供给不中断而连续地供给、并形成火焰F这一点上与图1所示的由1对直焰式燃烧器构成的蓄热型燃烧装置中的各直焰式燃烧器的运转动作不同。然而，图5所示的直焰式燃烧器，将回收蓄热体的燃烧气体中的潜热与预热燃烧用空气的动作模式交替反复进行，这一点与图1所示的直焰式燃烧器没有变化。因此，即使用1对图5所示的直焰式燃烧器构成蓄热型燃烧装置，取代图1所示的蓄热型燃烧装置，设置在图2至图4所示的加热炉上的情况下，也会产生多孔性蓄热体的堵塞问题。这在由1对图5所示的直焰式燃烧器构成的蓄热型燃烧装置中，在使这1对直焰式燃烧器根据外部控制信号交替燃烧的情况下也同样，将图5所示的多个直焰式燃烧器组合而构成1个蓄热型燃烧装置，用各种模式使该数个直焰式燃烧器动作也会出现同样的问题。因此，不管是采用图1所示的直焰式燃烧器，还是采用图5所示的直焰式燃烧器，使用多个直焰式燃烧器或者多个蓄热型热交换器的情况下，可以说本发明而言都成立。

图15中示出了将图5所示的直焰式燃烧器用于步进梁式加热炉的例子。在该图示的步进梁式加热炉125中，由贯通炉床壁126的多个可动立柱127和连接该可动立柱127的水冷滑轨钢管128构成步进梁129。可动立柱127通过进行箭头X所示的矩形运动，将被处理体M朝箭头Y方向运送。另外，在上述步进梁式加热炉125中，在炉侧壁130和与从炉顶壁131的一部分向下方弯曲形成的材料运送方向大致垂直的垂直壁132上设置着燃烧器11。因此，在步进梁式加热炉125中，炉内形成的火焰热扩散后回流到燃烧器11的排气用空气流路中。因此与使燃烧废气朝着炉的出口同样流动的现有步进梁式加热炉相比，不必特别设置热风通风道或者废气通风道，能够实现空间有效利用及成本的降低。在加热炉125的下部带的侧壁上安装燃烧器的情况下也能够获得同样的效果。

在步进梁式加热炉125中，设置在被处理体M的移动方向上游侧或者相当于炉内气体流动方向的箭头Y方向的上游侧的直焰式燃烧器所具有的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径，比设置在下游侧的直焰式燃烧器要大。特别是将设置在步进梁式加热炉入口部附近的直焰式燃烧器所具有的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径设定得更大。并且，将燃烧器安装在下部带的侧壁上的情况下，将下部带侧壁的燃烧器的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径设定得比上部带的燃烧器的要大。由此，能够防止多孔性蓄热体的堵塞现象，或者抑制其发展。另外，垂直壁132上所安装的燃烧器11的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径与其它的燃烧器的相比较也设定得较大。这是由于在步进梁式加热炉125中采取了这样的结构，即炉内形成的火焰热扩散后回流到燃烧室11的排气用空气流路中，因此很多的目的之外物质朝着该燃烧器11的多孔性蓄热体移动，更加显著地引起堵塞现象。图15中示出的炉内气流集中流到特定的燃烧器或者热交换器所具有的多孔性蓄热体中的加热炉，能够利用本发明特别有效地防止堵塞现象或者抑制其发展。

图16示出了在移动物体的过程中进行热处理的焚烧设备的主要部分。在该图中〔a〕是该焚烧设备主要部分的侧视图，〔b〕是其俯视图。图17是表示该焚烧设备整体样子的方框图。此外，在该焚烧设备的焚烧室中具有采用表面燃烧燃烧器〔例如参照特许2550419号〕的燃烧设备〔例如以焚烧炉灰作为对象的加热装置，有特开平5-185057号。〕，该表面燃烧燃烧器对金属纤维滤饼进行加热，利用从其中释放出来的辐射热使焚烧对象物燃烧。然而为了便于理解本发明，没有描述任何图面。

如图16所示，在焚烧燃烧室中，设置有用来将室内燃烧废气排出到外部的总共10个连接部Cx1及Cx2〔x＝1～5〕。另外，还设置有供给对焚烧物预热用的空气的预热用空气供给通路、排出燃烧废气的排烟通路，此外，也设置有辅助供给燃烧用空气的燃烧用空气供给通路，该燃烧用空气用于促进焚烧物高效率燃烧。另外，在焚烧燃烧室内设置使焚烧物移动用的输送台。输送台自身可移动，若在输送焚烧物的情况下，仅具有作为载置焚烧物用的台座的功能，实际上焚烧物的移动往往是通过设置在焚烧燃烧室外的机械机构〔焚烧物推入装置〕或者仅通过重力作用来进行的。不管怎样，焚烧燃烧室内的气流与焚烧物的移动方向是相同的。

在该焚烧设备中，如图17所示，通过箭头V所示的多个阀门的控制，从连接部Cx1及Cx2交替地将焚烧燃烧室内的燃烧废气排出到外部，经过一侧的蓄热器将燃烧废气送到多级集尘器中时，经过另一侧蓄热器将从供气机导入的燃烧用空气供给到焚烧燃烧室中。这时，该另一侧的蓄热器通过加热装置加热，可以将燃烧用空气辅助预热。然后通过控制阀门V切换动作模式，经过该另一侧蓄热器将燃烧废气送到多级集尘器时，经过该一侧蓄热器将从供气机导入的燃烧空气供给焚烧燃烧室中。该一侧蓄热器由于在前面的动作模式中回收了燃烧废气的潜热，因而能够对燃烧用空气进行预热。另外，也可以由加热装置供给热量来进行辅助预热。此外，在将燃烧废气朝多级集尘器排出时，由于蓄热器维持一定程度的高温，故通过它的燃烧废气中的粉尘也同时进行干燥。由多级集尘器集尘的气体在施以图中未示的事后处理后，通过烟囱排出到系统外部。蓄热器中使用的多孔性蓄热体是蜂巢型蓄热体，而采用球状、块状等种类没有特别的问题。

连接部Cx1及Cx2排出的燃烧废气，通过阀门V的控制不经蓄热器被送到集尘器，在进行集尘处理后，供输送到焚烧燃烧室内的焚烧物预热。由集尘器集尘的粉尘最终被送到戽斗中。作为集尘器可以在考虑到使用环境或条件等的基础上从旋风型、过滤袋型等公知设备中任意选择。此外，通过图16所示的排烟路排出到外部的排烟，图17虽未表示，被送到集尘器，最终从烟囱排放到外部。

在该设备中，蓄热器是以通过从燃烧废气中回收的潜热来预热燃烧用空气这样的热交换为主要目的而设置的。如图17所示，由于相对于各对连接部Cx1、Cx2〔合计5对〕设置一对蓄热器，因此在该焚烧设备中存在着多个蓄热器对。

这里，在图16所示的焚烧设备中，在焚烧燃烧室的气体流动方向更上游，特别是在焚烧物送入口附近区域配置的直焰式燃烧器，其多孔性蓄热体的实际平均表层孔径设定得相对较大。另外，在焚烧灰及其它残留物从焚烧燃烧室中搬出到外部的搬出口附近区域所配置的直焰式燃烧器，其多孔性蓄热体的实际平均表层孔径设定得相对较大。但是，使送入口附近区域所配置的燃烧器的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径比搬出口附近区域所配置的燃烧器的要大。由此，在更容易引起多孔性蓄热体的堵塞现象的气流上游侧，特别是在送入口附近区域，其次是在容易引起这种现象的搬出口附近区域，可以有效地防止该现象或者抑制其发展。

此外，在图16及图17所示的焚烧设备中，设置多个集尘器较多地去除堵塞原因物质，还能够明显地推迟堵塞现象的发展。但是，即使是这样的设备，从成本的观点上出发，将非常小的目的之外物质除去也很困难，结果，这便成为多孔性蓄热体堵塞现象的主要原因，特别是成为副产品附着的原因物质。

图18示出了另外的焚烧设备的方框图。该设备的特征是设有再燃烧室，它用于对在焚烧燃烧室中将焚烧物通过燃烧装置F1～F3燃烧而产生的废气中所含的NOx或者二噁英等有害物质通过事后处理而去除。当然，也可以设回收废气潜热用的热回收室而不设再燃烧室或者也可以与其共同设置是可以的。在任何情况下，具有再燃烧室和/或多孔性蓄热体的直焰式燃烧器、蓄热型燃烧装置以及蓄热型热交换器中至少一种要设置4个。在图18中将其用E1～E4表示。具备E1～E4的多孔性蓄热体是球型蓄热体，也可以是其它的形态例如蜂巢型蓄热体。

在图18所示的焚烧设备中，从焚烧物投入口将被处理体送入到焚烧燃烧室内。在其它的时候，投入口原则上是关闭的。在从上方向下方移动焚烧物的过程中进行热处理，最终将焚烧灰及其它残留物从排出口排出到外部。为了完全燃烧而产生极少的有害物质，也有通过供气机向焚烧燃烧室内辅助供气的情况，与此不同，排烟一旦送入集尘器后〔但是，是否通过该集尘器是任意的〕，送到再燃烧室或热回收室。在送到再燃烧室的情况下，为了促进再燃烧室的燃烧处理，向室内供给燃烧用空气。通过再燃烧室或热回收室的或者在此新产生的燃烧废气通过集尘器后从烟囱排出到外部。

具有多孔性蓄热体的直焰式燃烧器、蓄热型燃烧装置及蓄热型热交换器的至少一种沿着气流方向设置E1～E4共计4个。因此，能够通过回收燃烧废气潜热的多孔性蓄热体预热空气。预热的空气经过集尘器〔任意〕后，回流到焚烧燃烧室中作为焚烧物等的预热用气体使用。由集尘器收集的灰尘最终送到戽斗上，最后排出到外部。

相对于焚烧燃烧室另外设置的再燃烧室或热回收室可以考虑与焚烧燃烧室分开设置的空间，沿着从焚烧燃烧室排出的排烟〔废气〕的气流方向从上游到下游配置E1～E4。虽然从焚烧燃烧室送到再燃烧室或热回收室的废气进行了集尘处理，但一般堵塞原因物质的存在密度，气流上游一侧比下游一侧要高。因此，将配置在再燃烧室或热回收室入口部附近区域的E1所具有的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径设定得比配置在其它区域的要大。由此，能够防止多孔性蓄热体的堵塞现象或者推迟其发展。

如上所述，堵塞现象在很大程度上取决于例如热处理设备的运转条件或者蓄热体构成部件的材质或质量。反言之，意味着只要热处理设备的运转条件或者蓄热体构成部件的材质或质量下工夫研究，在有限的一定程度上能够抑制堵塞现象。通过这样下工夫研究〔特别是改善蓄热体构成部件的材质〕，以比图10至图13情况下更难以引起堵塞现象而设定的加热炉，对于其堵塞现象将在下面进行说明。

图19至图21分别表示与图1至图5所示的相同的加热炉〔为方便起见以下称为“第2加热炉”〕的侧视简图以及上部炉及下部炉的俯视图。图1至图5所示的加热炉〔为方便起见以下称为“第1加热炉”〕中，由图2至图4可知，分别由19个上部燃烧器及下部燃烧器成对构成。然而，在第2加热炉中，由上部燃烧器A1至A12构成上部炉，由下部燃烧器B1至B12构成下部炉来形成，因此，分别由12个上部燃烧器及下部燃烧器成对构成。两加热炉在划分第1预热带、第2预热带、加热带、均热带4个区域这一点以及设置烟道和闸板这一点上是共同的，但蓄热式燃烧器的输入热量则不同。

图22示出了在第2加热炉的加热室内实现的温度分布曲线。在加热室内进行热处理的物体的材质有时相同，第2加热炉与第1加热炉是以大致相同的温度分布曲线运转的。从图22中可以看出，与横轴所示的燃烧器标号对应的位置虽然不同，但在第2加热炉内的加热室中也引起与图10所示的[A]、[B]、[C]、[D]相同的现象。即，在第2加热炉内移动的物体从第2预热带后半部至加热带的范围内受到[B]所示的急剧的加热。其结果是，引起了以副产品为代表的以内在性目的之外物质为起因的多孔性蓄热体的堵塞现象。送入用开闭门一旦打开，入口部的温度就会如[A]所示急剧下降。一旦搬出用开闭门打开，出口部的温度就会如[D]所示急剧下降。此外，位于加热带区域的烟道闸板一旦打开，就会如[C]所示使加热带区域温度急剧下降。[A]、[D]、[C]备自的温度下降程度取决于开闭门或者闸门的开放时间，由于开放会引起外来性目的之外物质侵入加热室内或者因温度下降而会引起内在性目的之外物质生成，引起堵塞现象。

图23示出了第2加热炉的包括第1预热带、第2预热带、加热带及均热带的加热室内引起的堵塞现象的程度的条线图。该堵塞现象的程度根据多孔性蓄热体的闭塞率〔ρ〕容易理解，在该图中，纵轴设定了与闭塞率〔ρ〕不成正比关系、而具有正相关关系的“蓄热体更换频度”。作为多孔性蓄热体采用了蜂巢型蓄热体。从图中可以看出，将上部炉与下部炉的堵塞现象的发展程度比较，在入口部附近的A1〔B1〕到A3〔B3〕区域、烟道附近的A8〔B8〕到A8〔B8〕的区域、出口部附近的A12〔B12〕区域，堵塞现象的程度较显著〔采用本发明之前的蓄热体更换频度高或临界寿命短〕，并且，在温度梯度显著的A6〔B6〕至A7〔B7〕区域，堵塞现象的发展程度不显著，但相对较高。另外，从图中可以看出，下部炉比上部炉更容易引起堵塞现象。

图24示出了多孔性蓄热体的闭塞率〔ρ〕与热处理设备〔即第2加热炉〕的运转时间的关系，同时，也是防止或者抑制堵塞现象用的实际平均表层孔径设定方法的说明图。在图13中以纵轴表示闭塞率〔ρ〕，将临界闭塞率设定为50％，而在图24中，是以闭塞率比〔闭塞率/临界闭塞率〕表示纵轴的。因此，与单纯设定闭塞的情况相比，可更一般地理解堵塞现象。尤其是在实际设定临界闭塞率时，普遍定为50～60％〔根据状况的不同，将60％定为上限位。〕，若在该值以下，更换频度过高，成本上不适合，将临界闭塞率设定成该值以上的值，流通的气体压力变得过高，容易引起蓄热体构成部件上浮、冲突、破损等，使目的之外物质产生量增加，或可能引起蓄热式燃烧器、蓄热型燃烧装置、热交换器以及热处理设备的动作不全、故障、破坏及其它的事故，因此从运转·操作的安全上考虑应当避免。该图中存在闭塞率超过1的测定点，这种运转即使可能基本上也是不希望的。

图24中，具有大约800天临界寿命的闭塞率比与设备运转时间的关系，可以按照有关第1加热炉的图12中的“L540”，设定成直线“L800”。这样，由于区域A1的闭塞率比与设备运转时间的关系中对应于临界闭塞率(即闭塞率比为1的位置)的临界寿命是大约410天，为了延长剩下的大约390天的寿命，可降低闭塞率比，以使区域A1的闭塞率比与设备运转时间的关系接近“L800”这一目标值。这意味着可以预先将区域A1当初的〔引起堵塞现象之前的〕实际平均表层孔径增大约50％。另外，区域B1的闭塞率比与设备运转时间的关系中对应于临界闭塞率〔即闭塞率比为1的位置〕的临界寿命大约290天，为了延长剩下的大约510天的寿命，与区域A2的情况同样考虑，意味着可以预先将区域B1当初的实际平均表层孔径增大约60％。这样，可以按所希望的多孔性蓄热体寿命长度来设计或选定设置于某区域的具有实际平均表层孔径的蓄热体。

此外，通过这样设计或者选定的多孔性蓄热体，在与已经设置于热处理设备上的多孔性蓄热体更换时，可以将那些已经设置的蓄热体全部更换，也可以仅更换引起了堵塞现象的部分〔至少从定义实际平均表层孔径所需要的多孔性蓄热体表面以下一定深度的范围〕的蓄热体构成部件。这种部分更换与实施上述设计或者选择方法在本质上是相同的。

然而，使多个直焰式燃烧器、多个蓄热型燃烧装置或者多个热交换器中内设的多孔性蓄燃体的实际平均表层孔径不相同来使用的话，哪一个达到临界寿命而已使用完，不得不进行更换或者净化〔清洁处理〕。但是，这样对这种多孔性蓄热体的构成部件进行更换，这意味着该构成部件使用了很长的时间，因此能够获得以往没有的高的经费削减效果〔包括与热处理设备的维修作业相关的设备管理费用的削减效果〕。

在上述的本发明的实施例中，是对燃料物质是气体的情况专门进行了说明，而只要能引起多孔性蓄热体的“堵塞现象”，本发明各实施例的燃料物质不限于是气体，液体也是可以的。此外，即使将实现脱硫、脱硝、脱氧及其它特殊目的的物质混入燃料物质的情况下，也包括在本发明的各实施例中。

如上所述，根据本发明，对配置在容易附着堵塞原因物质的区域中的直焰式燃烧器、蓄热型燃烧装置或者蓄热型热交换器所内设的多孔性蓄热体的形态下功夫研究，使之难以附着，或者即使附着也可以使堵塞现象不严重，从而延长多孔性蓄热体的寿命或者更换周期，使蓄热式燃烧器或蓄热型燃烧装置的燃烧效率或者蓄热型热交换器的热交换效率，以及具备这些装置的热处理设备的运转效率维持较高的状态，能够削减包括与热处理设备维修作业有关的设备管理费用在内的经费等，在工业上获得有用的效果。

Claims (19)

1.一种热处理设备，是对该加热室内的物体进行热处理的热处理设备，它具有附设了多个蓄热型燃烧装置的加热室，该蓄热型燃烧装置具有内设多孔性蓄热体的直焰式燃烧器，其特征是：多个直焰式燃烧器或者多个蓄热型燃烧装置中的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径是不相同的。

2.权利要求1记载的热处理装置，其特征是：在加热室中对物体施加温度梯度。

3.权利要求1或2记载的热处理设备，其特征是：物体是从外部送入到加热室内的，和/或从加热室搬出到外部的物体。

4.权利要求1记载的热处理设备，其特征是：加热室具有可通向外部的通路口，在离通路口近的第1区域以及不是这样的第2区域上分别配置的第1及第2直焰式燃烧器或者蓄热型燃烧装置中的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径，

是不相同的或者，

第1直焰式燃烧器的比第2直焰式燃烧器的要大，或者，

第1蓄热型燃烧装置的比第2蓄热型燃烧装置的要大。

5.权利要求1记载的热处理设备，其特征是：加热室具有将物体从外部送入加热室中的入口部以及将物质从加热室搬出到外部的出口部，在离入口部近的第1区域、离出口部近的第2区域以及与第1和第2区域不同的第3区域，分别配置的第1、第2以及第3直焰式燃烧器或者蓄热型燃烧装置之中，第1及第2、第1及第3、或者第2及第3的直焰式燃烧器或蓄热型燃烧装置之中的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径

是不相同的，或者，

第1直焰式燃烧器的比第2直焰式燃烧器的要大，第1直焰式燃烧器的比第3直焰式燃烧器的要大，或第2直焰式燃烧器的比第3直焰式燃烧器的要大，或者，

第1蓄热型燃烧装置的比第2蓄热型燃烧装置的要大，第1蓄热型燃烧装置的比第3蓄热型燃烧装置的要大，或第2蓄热型燃烧装量的比第3蓄热型燃烧装置的要大。

6.一种多孔性蓄热体的设置方法，它是在对从外部送入的物体进行热处理的加热室中附设的多个蓄热型燃烧装置的各自所具有的直焰式燃烧器中内设的多孔性蓄热体的设置方法，其特征是：以多个直焰式燃烧器或者多个蓄热型燃烧装置中的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径为不相同的方式来设置多孔性蓄热体。

7.权利要求6记载的多孔性蓄热体的设置方法，其特征是：加热室具有可通向外部的通路口，将在离通路口近的第1区域以及不是这样的第2区域中分别配置的第1及第2直焰式燃烧器或者蓄热型燃烧装置中的多孔性蓄热体实际平均表层孔径，设置成，

不相同，或者，

第1直焰式燃烧器的比第2直焰式燃烧器的要大，或者，

第1蓄热型燃烧装置的比第2蓄热型燃烧装置的要大。

8.一种制造热处理的物体的方法，是在具有加热室的热处理装置中，该加热室附设了多个具有内设多孔性蓄热体的直焰式燃烧器的蓄热型燃烧装置，通过将从外部送入的和/或朝外部搬出的物体配置在加热室内，制造热处理的物体的制造方法，其特征是：将多个直焰式燃烧器或者多个蓄热型燃烧装置中的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径设定成不相同，并且对热处理设备进行运转。

9.权利要求8记载的制造热处理的物体的方法，其特征是：加热室具有与外部相通的通路口，将在离通路口近的第1区域以及不是这样的第2区域分别配置的第1及第2直焰式燃烧器或者蓄热型燃烧装置中的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径设成，

不相同，或者，

第1直焰式燃烧器的比第2直焰式燃烧器的要大，或者，

第1蓄热型燃烧装置的比第2蓄热型燃烧装置的要大。

10.一种热处理设备，它是沿着气体流动方向具有附设了多个内设多孔性蓄热体的热交换器的空间的热处理设备，其特征是：多个上述热交换器中的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径是不相同的。

11.权利要求10记载的热处理设备，其特征是：配置在气体流动方向上游侧的多孔性蓄热体比配置在下游侧的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径要大，或者流动气体温度较高侧配置的多孔性蓄热体的比配置在温度较低侧的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径要大。

12.一种多孔性蓄热体的设置方法，是一种沿着气体流动方向具有附设了多个内设多孔性蓄热体的热交换器的空间的热处理设备中设置多孔性蓄热体的方法，其特征是：以多个热交换器中的多孔性蓄热体的实际平均表面孔径是不相同的方式来设置多孔性蓄热体。

13.一种热处理的物体的制造方法，是在沿着气体流动方向具有附设了多个内设多孔性蓄热体的热交换器的空间的热处理设备中，将从外部送入和/或向外部搬出的物体配置在加热室内，制造热处理的物体的制造方法，其特征是：将多个上述热交换器的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径设定成不相同，并且对热处理设备进行运转。

14.一种热处理设备，是对其加热室内的物体进行热处理的热处理设备，它具有加热室，该加热室附设有多个具有内设多孔性蓄热体的直焰式燃烧器的蓄热型燃烧装置，其特征是：多个直焰式燃烧器或者多个蓄热型燃烧装置的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径，在垂直方向上越是配置于下部的越大。

15.一种热处理设备，其特征是：附设有多个内设流通气体的多孔性蓄热体的热交换器，上述多个热交换器中的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径在垂直方向上越是配置于靠下部的越大。

16.一种多孔性蓄热体的选定方法，它是蓄热型燃烧装置具有的直焰式燃烧器或热交换器中内设的多孔性蓄热体的选定方法，其特征是：随着蓄热型燃烧装置或者热交换器的运转时间的增加，测定出多孔性蓄热体实际平均表层孔径的减小，将具有预先增大了相当于该测定值与目标值之差的值的实际平均表层孔径的多孔性蓄热体内设在上述直焰式燃烧器或者热交换器中。

17.一种使用完的多孔性蓄热体的构成部件，它是通过内设于多个蓄热型燃烧装置具有的直焰式燃烧器中使用的，其后成为使用完的多孔性蓄热体的构成部件，所述多个蓄热型燃烧装置附设在具有热处理设备的加热室中，其特征是：在开始使用前的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径设定成不相同。

18.权利要求17所述的使用完的多孔性蓄热体的构成部件，其特征是：以540天以上的热处理设备的运转时间中的多孔性蓄热体实际平均表层孔径变化率进行定义的堵塞率为50％以上。

19.权利要求17所述的使用完的多孔性蓄热体的构成部件，其特征是：以800天以上的热处理设备运转时间中的多孔性蓄热体的实际平均表层孔径变化率进行定义的堵塞率为60％以上。

Images