JP2000304247A - 蓄熱燃焼バーナー炉の運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】省エネルギ効果を損なうことなく、最高温度保
持の段階における炉内上下の温度のバラツキを大幅に抑
制できる蓄熱燃焼バーナー炉の運転方法を提供する。 【解決手段】第１の発明は、蓄熱燃焼バーナー炉の各バ
ーナーへの燃料供給量を、設定ヒートカーブが得られる
ように炉内温度に応じて制御する一方、各バーナーへの
空気供給量は炉内温度が最高温度に達した後も一定に維
持されるように燃料供給量から独立させて制御する。こ
れにより最高温度保持の段階においても炉内には十分な
量のガスが循環し、温度分布のバラツキを抑制すること
ができる。第２の発明は上段側の複数本のバーナーの組
と下段側の複数本のバーナーの組とを、交番燃焼させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばセラミック
焼成炉として用いられる蓄熱燃焼バーナー炉の運転方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】蓄熱燃焼バーナー炉は、燃焼用空気流路
に廃熱回収用の畜熱体を備えた複数本のバーナーを炉壁
に配置した炉である。各バーナーは３０秒程度の短い周
期で半数ずつ交番燃焼され、燃焼ガスは非燃焼側のバー
ナーの燃焼用空気流路を通じて排気されるが、この際に
高温の燃焼ガスの顕熱が畜熱体に回収される。そして非
燃焼側のバーナーが短時間後に燃焼側に切り替わった際
に、燃焼用空気をこの畜熱体に通して高温に加熱するこ
とにより、優れた省エネルギー効果を達成することがで
きる。このため近年、蓄熱燃焼バーナー炉は燃料削減効
果が大きい炉として注目されている。

【０００３】このような蓄熱燃焼バーナー炉をセラミッ
ク焼成炉等として用いる場合、各バーナーへの燃料供給
量は設定ヒートカーブが得られるように炉内温度に応じ
て制御され、また各バーナーへの空気供給量は、燃料供
給量と比例するように比例制御されている。

【０００４】図５はこのような従来の燃焼制御を行った
蓄熱燃焼バーナー炉の運転状況を示すグラフであり、昇
温時には燃料供給量が増加するとともに空気供給量も増
加している。ところが炉内温度が上昇すると畜熱体を通
る排気ガス温度も上昇するために畜熱体の温度が上昇
し、上記した省エネルギー効果がより顕著になる。そし
て炉内温度が最高温度に到達した後にその温度を保持す
る段階に至ると、そのためにもはや多くの燃料は必要が
なくなる。その結果、図５に示すように各バーナーへの
燃料供給量は急激に低下し、それに比例して空気供給量
も急激に低下する。

【０００５】これは炉外への排気量の低下をも意味する
ため、炉外への持ち出し熱量が減少することとなって省
エネルギーの観点からは好ましいことである。しかし、
それとともに炉内を循環する燃焼ガス量も同時に減少す
るので、燃焼ガスによる炉内攪拌効果が低下するという
思わぬ問題が生ずることが判明した。特にシャットルキ
ルンのような単独炉内に被焼成品を多段積みにした場合
には、最高温度保持の段階で炉内の上下位置による炉内
温度のバラツキが大きくなり、焼成品質に影響を及ぼす
可能性があった。

【０００６】しかも従来は複数本のバーナーを炉壁の上
下段に配置した場合、上段側の１本のバーナーと下段側
の１本のバーナーとを対として組み合わせてそれぞれ交
番燃焼を行わせていたことも、炉内の上下位置による炉
内温度のバラツキが大きい原因と考えられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解決し、蓄熱燃焼バーナー炉の持つ省エネル
ギー効果を維持したままで、最高温度保持の段階におけ
る炉内上部と炉内下部との温度差を抑制することができ
る蓄熱燃焼バーナー炉の運転方法を提供するためになさ
れたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた第１の発明の蓄熱燃焼バーナー炉の運転方
法は、廃熱回収用の畜熱体を備えた複数本のバーナーを
炉壁に配置し、各バーナーを短い周期で交番燃焼させる
蓄熱燃焼バーナー炉の運転方法であって、設定ヒートカ
ーブが得られるように炉内温度に応じて各バーナーへの
燃料供給量を制御する一方、各バーナーへの空気供給量
は炉内温度が最高温度に達した後も一定に維持されるよ
うに燃料供給量から独立させて制御することを特徴とす
るものである。また第２の発明は、廃熱回収用の畜熱体
を備えた複数本のバーナーを炉壁の上下に配置し、各バ
ーナーを短い周期で交番燃焼させる蓄熱燃焼バーナー炉
の運転方法であって、炉壁の上段側の複数本のバーナー
の組と下段側の複数本のバーナーの組とを、交番燃焼さ
せることを特徴とするものである。もちろん、これらの
２発明を組み合わせることも可能である。

【０００９】第１の発明の蓄熱燃焼バーナー炉の運転方
法によれば、炉内温度が最高温度に達した後も空気供給
量が一定に維持されるように空気供給量を燃料供給量か
ら独立させて制御するため、最高温度保持の段階でも炉
内の燃焼ガス量はほぼ一定に保たれる。従って燃焼ガス
による炉内攪拌効果が低下することはなく、単独炉内に
被焼成品を多段積みにしたような場合にも、最高温度保
持の段階における炉内温度のバラツキを従来の半分以下
に抑制することができる。

【００１０】第２の発明の蓄熱燃焼バーナー炉の運転方
法によれば、上段側の複数本のバーナーの組と下段側の
複数本のバーナーの組との間の交番燃焼により、炉内の
上下方向にガス流が形成されるため、炉内上部と炉内下
部との温度差を抑制することができる。この第２の発明
は以下の実施形態に示すように、第１の発明と組み合わ
せることにより、より優れた効果を発揮することができ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施の形
態を示す。図１は蓄熱燃焼バーナー炉の一形態であるシ
ャットルキルンを示す断面図であり、１は炉体、２ａ、
２ｂ、２ｃ、２ｄは炉壁を貫通させて設置された複数本
のバーナーである。これらのバーナー２は図２に概念的
に示すように内部にセラミックハニカム等よりなる畜熱
体３を備えたものであり、燃焼用空気は切替弁４により
３０秒程度の短い周期で交互に切り替えられる。図２で
は左側のバーナー２が燃焼しており、炉内の燃焼ガスは
右側のバーナー２を通じて排気されている。この間に右
側のバーナー２の畜熱体３は炉内温度付近まで加熱さ
れ、次に切替弁４が切り替わり右側のバーナー２が燃焼
する際には、燃焼用空気はこの畜熱体３によって高温に
加熱される。従って優れた省エネルギ効果が達成できる
ことは前述した通りである。

【００１２】図１に示される５は炉体１の内部に設置さ
れた台車であり、その上面には棚組み６が形成され、被
焼成品７が多段に積載されている。この実施形態では台
車５の内部に煙道８が形成されており、炉内の過剰ガス
はこの煙道８を通り、煙突９に導かれるようになってい
る。なお台車５は車輪１０を備えており、炉体１に対し
て出し入れできるようになっている。

【００１３】ヒートカーブは例えば図３に示されるよう
に設定されており、燃料供給量制御装置１１は温度セン
サ１２により検出される炉内温度がこの設定ヒートカー
ブと一致するように各バーナー２への燃料供給量を制御
する。従来はこの燃料供給量と比例するように空気供給
量が制御されていたのであるが、本発明では各バーナー
２への空気供給量は空気供給量制御装置１３により、燃
料供給量から独立させて制御されている。この実施形態
では、空気供給量は図３に示されるようにプログラム制
御されており、設定ヒートカーブが最高温度を一定時間
保持する部分で、空気供給量を一定に保つようになって
いる。

【００１４】前記したように、蓄熱燃焼バーナー炉では
炉内温度が上昇すると省エネルギ効果が顕著に表れるた
め、最高温度に達した後にその温度を保持する工程で
は、燃料供給量制御装置１１は図３に示されるように燃
料供給量を極端に減少させる。しかし本発明では、この
状態においても空気供給量制御装置１３は空気供給量を
一定に保つように制御するため、炉内の燃焼ガス量が大
きく減少することはない。従って最高温度を保持する工
程においても炉内には十分な量のガスが循環し、その攪
拌効果によって温度分布のバラツキを抑制することがで
きる。

【００１５】具体的には、従来の燃料−空気比例制御を
行っていた場合には、１３００℃の最高温度を保持する
工程において、図１に示された棚組み６の上段と下段と
の間に最大６０℃程度の温度差があったが、本発明によ
り空気量一定制御を行った場合には、その温度差を２５
℃以下にまで大きく減少させることが可能となった。従
って、この温度差に起因する焼成品質のバラツキも抑制
することが可能となった。

【００１６】前記したように、従来は上段のバーナー２
ａと下段のバーナー２ｃとを対とし、また上段のバーナ
ー２ｂと下段のバーナー２ｄとを対とする垂直型で交番
燃焼させるか、上段のバーナー２ａと下段のバーナー２
ｄとを対とし、また上段のバーナー２ｂと下段のバーナ
ー２ｃとを対とするクロス型で交番燃焼させていたので
あるが、第２の発明では上段側のバーナー２ａと２ｂと
を組み合わせ、また下段のバーナー２ｃと２ｄとを組み
合わせ、交番燃焼している。すなわち、上段側のバーナ
ー２ａと２ｂが燃焼中は下段のバーナー２ｃと２ｄから
排気し、下段のバーナー２ｃと２ｄが燃焼中は上段側の
バーナー２ａと２ｂから排気する。

【００１７】燃焼空気量を１６６ｍ³ ／ｈの一定値と
し、バーナー２の組み合わせ方の違いによる炉内温度差
を測定したところ、従来の垂直型の交番燃焼又はクロス
型の交番燃焼の場合には１３００℃において４１℃の温
度差が生じたが、第２の発明のように上段側の複数本の
バーナー２ａと２ｂの組と、下段側の複数本のバーナー
２ｃと２ｄとの組とを交番燃焼させた場合には、炉内温
度差は２７℃に減少した。これは炉内の上下方向に強い
ガス流が形成されるため、炉内上部と炉内下部との温度
差が抑制されるためである。なお、図４に示すように炉
内に多数本のバーナー２を設置した場合にも、上段側の
多数本のバーナーの組と下段側の多数本のバーナーの組
との間で交番燃焼を行わせれば、同様の効果を得ること
ができる。

【００１８】

【発明の効果】以上に説明したように、第１の発明によ
れば、蓄熱燃焼バーナー炉の省エネルギ効果を損なうこ
となく、燃料供給量が減少する最高温度保持の段階にお
ける炉内温度のバラツキを大幅に抑制できる利点があ
る。また第２の発明によれば、炉内の上下方向に強いガ
ス流を形成し、炉内上部と炉内下部との温度差を減少さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】蓄熱燃焼バーナー炉の一例を示す断面図であ
る。

【図２】蓄熱燃焼式のバーナーの燃焼形態を示す説明図
である。

【図３】本発明の実施形態を示すヒートカーブ、燃料供
給量、空気供給量のグラフである。

【図４】蓄熱燃焼バーナー炉の他の例を示す断面図であ
る。

【図５】従来の制御方法の場合のヒートカーブ、燃料供
給量、空気供給量のグラフである。

【符号の説明】 １ 炉体、２ バーナー、３ 畜熱体、４ 切替弁、５
台車、６ 棚組み、７ 被焼成品、８ 煙道、９ 煙
突、１０ 車輪、１１ 燃料供給量制御装置、１２ 温
度センサ、１３ 空気供給量制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃熱回収用の畜熱体を備えた複数本のバ
   ーナーを炉壁に配置し、各バーナーを短い周期で交番燃
   焼させる蓄熱燃焼バーナー炉の運転方法であって、設定
   ヒートカーブが得られるように炉内温度に応じて各バー
   ナーへの燃料供給量を制御する一方、各バーナーへの空
   気供給量は炉内温度が最高温度に達した後も一定に維持
   されるように燃料供給量から独立させて制御することを
   特徴とする蓄熱燃焼バーナー炉の運転方法。
2. 【請求項２】 廃熱回収用の畜熱体を備えた複数本のバ
   ーナーを炉壁の上下に配置し、各バーナーを短い周期で
   交番燃焼させる蓄熱燃焼バーナー炉の運転方法であっ
   て、炉壁の上段側の複数本のバーナーの組と下段側の複
   数本のバーナーの組とを、交番燃焼させることを特徴と
   する蓄熱燃焼バーナー炉の運転方法。