JP2006275422A

JP2006275422A - 蓄熱式交番燃焼炉の金属蒸着防止方法

Info

Publication number: JP2006275422A
Application number: JP2005095803A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Shibata; 裕晃芝田
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2025-03-29
Also published as: JP4328307B2

Abstract

【課題】炉本体内の高温炉気を蓄熱室に通して排気する処理が短時間で完了する蓄熱式交番燃焼炉の金属蒸着防止方法を提供する。
【解決手段】一対のバーナにそれぞれ蓄熱体を収容した蓄熱室を設け、給気ブロアを両バーナの蓄熱室にそれぞれ給気用開閉弁を備えた給気用配管を介して接続すると共に、排気ブロアを両バーナの蓄熱室にそれぞれ排気用開閉弁を備えた排気用配管を介して接続し、給気用開閉弁及び排気用開閉弁の開閉を切り換えて、一方のバーナの燃焼中に他方のバーナの蓄熱室で排熱を回収するようにした蓄熱式交番燃焼炉において、燃焼運転停止後に、バーナと給気ブロアを停止して給気用開閉弁を閉じると共に炉扉を半開きにし、両排気用開閉弁を開くと共に排気ブロアを運転して炉本体内の高温炉気を両バーナの蓄熱室内に同時に通して排気することで、蓄熱体の温度をその蒸着物の昇華温度以上に上昇させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、炉本体内での加熱処理によって昇華した金属が蓄熱体に蒸着して目詰まりするのを防止する蓄熱式交番燃焼炉の金属蒸着防止方法に関するものである。

従来の蓄熱式交番燃焼炉（特許文献１参照）を図３に示す。一対のバーナ１ａ、１ｂにそれぞれ蓄熱体２を収容した蓄熱室３を付設すると共に、給気ブロア４及び排気ブロア５を四方弁Ｂを介して両バーナ１ａ、１ｂに接続し、両バーナ１ａ、１ｂを交互に燃焼させて、一方のバーナ１ａの燃焼中に、他方のバーナ１ｂを通して炉本体６内の排ガス（高温炉気）の排気を行うと共に排熱を蓄熱室３で回収し、この排熱で次にこのバーナ１ｂが燃焼する時の燃焼空気を予熱するようにしたものである。図３（ｂ）は蓄熱室３の構造を示したもので、蓄熱体２としては通常セラミック製の小球又はハニカム構造体が用いられる。

この蓄熱式交番燃焼炉にあっては、例えばモリブデンを含有する合金の鍛造を行う場合、合金中のモリブデンが酸化して三酸化モリブデン（ＭｏＯ_３）となり、これが昇華して排気中に混入し蓄熱室３内を通過する際に、蓄熱体２の低温部で蒸着して目詰まりが生じ、蓄熱室３が閉塞されてしまうという問題があったが、この問題に対しては、燃焼運転停止後に炉本体６内の高温炉気を排気する際、両バーナ１ａ、１ｂと給気ブロア４を停止して炉扉６１を半開きにし、四方弁Ｂの切換え動作及び排気ブロア５の運転を行って炉本体６内の高温炉気を両蓄熱室３に交互に振り分けて通過させ、高温炉気をバーナ１ａ、１ｂの蓄熱室３に通して蓄熱体２の蒸着物を再昇華させることで対処していた。

しかしながら、この従来の蓄熱式交番燃焼炉においては、上記のように炉本体６内の高温炉気を排気する際、四方弁Ｂを介して高温炉気を両バーナ１ａ、１ｂの蓄熱室３に片側ずつ通過させており、炉本体６内全体の高温炉気の排気が完了するのに時間がかかるため、この間は蓄熱室３は高温が維持されることとなって、蓄熱室３の蓄熱体２を支持する支持体３１の耐久性が低下してしまうものであった。このため、炉本体６内の高温炉気を蓄熱室３に通して排気する処理が短時間で完了するものが望まれていた。
特開平０９−２１０３４６号公報

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、炉本体内の高温炉気を蓄熱室に通して排気する処理が短時間で完了する蓄熱式交番燃焼炉の金属蒸着防止方法を提供することにある。

上記課題を解決するために請求項１に係る発明にあっては、一対のバーナ１ａ、１ｂにそれぞれ蓄熱体２を有する蓄熱室３を設け、給気ブロア４を両バーナ１ａ、１ｂの蓄熱室３にそれぞれ給気用開閉弁４２を備えた給気用配管４１を介して接続すると共に、排気ブロア５を両バーナ１ａ、１ｂの蓄熱室３にそれぞれ排気用開閉弁５２を備えた排気用配管５１を介して接続し、給気用開閉弁４２及び排気用開閉弁５２の開閉を切り換えて、一方のバーナ１ａ（又は１ｂ）の燃焼中に他方のバーナ１ｂ（又は１ａ）の蓄熱室３で排熱を回収するようにした蓄熱式交番燃焼炉において、燃焼運転停止後に、バーナ１ａ、１ｂと給気ブロア４を停止して給気用開閉弁４２を閉じると共に炉扉６１を半開きにし、両排気用開閉弁５２を開くと共に排気ブロア５を運転して炉本体６内の高温炉気を両バーナ１ａ、１ｂの蓄熱室３内に同時に通して排気することで、蓄熱体２の温度をその蒸着物の昇華温度以上に上昇させることを特徴とするものである。

このような構成とすることで、燃焼運転停止後に炉本体６内の高温炉気を排気する際に高温炉気をバーナ１ａ、１ｂの蓄熱室３に通すにあたって、炉本体６内の高温炉気を両方の蓄熱室３に同時に通して排気することが可能となり、炉本体６内の高温炉気の排気処理を短時間で完了させることが可能となって、蓄熱体２を支持する支持体３１の耐久性の低下を抑えることができる。

また、請求項２に係る発明にあっては、請求項１において、炉本体６内の高温炉気をバーナ１ａ、１ｂの蓄熱室３内に通す時間を、少なくとも蓄熱体２の温度がその蒸着物の昇華温度以上に上昇するまでの時間となるように設定することを特徴とするものである。

このような構成とすることで、燃焼運転停止後に炉本体６内の高温炉気を排気する時間の長さを調節するだけで蓄熱体２の温度をその蒸着物の昇華温度以上に上昇させることができる。

また、請求項３に係る発明にあっては、請求項１又は２において、給気用配管４１の蓄熱室３と給気用開閉弁４２との間に外気を吸気するための吸気用開閉弁７１を備えた吸気用分岐管７を設け、炉本体６内の高温炉気を両バーナ１ａ、１ｂの蓄熱室３内に通して排気する際の排気温度を略３００℃となるように吸気用開閉弁７１を調整することを特徴とするものである。

このような構成とすることで、排気ブロア５の焼損を防止することができる。

本発明にあっては、燃焼運転停止後に炉本体内の高温炉気を両方の蓄熱室に同時に通して排気することが可能となり、炉本体内の高温炉気を排気する処理が短時間で完了されて、蓄熱室の蓄熱体を支持する支持体の耐久性の低下を抑えることができる。

以下、本発明の一実施形態について添付図面に基づいて説明する。

図１に本発明の蓄熱式交番燃焼炉の一実施形態を示す。各バーナ１ａ、１ｂには蓄熱体２を収容する蓄熱室３が一体に連設される。蓄熱室３は、図２に示すように蓄熱室外殻３０の内部に形成され、網状の支持体３１を蓄熱室３に配設すると共にこの支持体３１上にセラミック製の小球（例えば直径１０〜２０ｍｍ）からなる蓄熱体２を載置して収容してある。蓄熱室３の蓄熱体２を収容した部分の上側にはバーナ１ａ、１ｂ（又はバーナへの通気口）が接続してあると共に、蓄熱室３の蓄熱体２を収容した部分の下側には、給気ブロア４からの給気用配管４１と排気ブロア５への排気用配管５１がそれぞれ接続してある。この給気用配管４１と排気用配管５１は、両バーナ１ａ、１ｂの蓄熱室３毎にそれぞれ別の配管で形成してあり、各給気用配管４１、排気用配管５１にはそれぞれ給気用開閉弁４２、排気用開閉弁５２が途中に設けてある。また、給気用配管４１の蓄熱室３と給気用開閉弁４２との間には外気を吸気するための吸気用開閉弁７１を備えた吸気用分岐管７を設けある。また、バーナ１ａ、１ｂには燃料供給用開閉弁８１を備えた燃料供給用配管８を接続してある。この蓄熱式交番燃焼炉には、上記各開閉弁４２、５２、７１、８１として電磁弁を用いると共にこれら電磁弁と給気ブロア４、排気ブロア５とを制御部（図示せず）で制御するようにしてある。なお、図中の６は炉本体、６１は炉扉を示す。

蓄熱式交番燃焼炉の燃焼運転は、一方のバーナ１ａ（又は１ｂ）の燃焼中に炉本体６内の排ガスである高温炉気を他方のバーナ１ｂ（又は１ａ）から排気するように給気ブロア４および排気ブロア５の運転・停止と給気用開閉弁４２および排気用開閉弁５２の開閉を切り換えて交番燃焼を行うようにしてあり、この時、高温炉気の熱により蓄熱室２の蓄熱体３を介して燃焼空気を予熱するようにしたものである。またこの時、炉本体６内の高温炉気の温度は約１２００℃以上に達し、交番燃焼のサイクルは例えば数十秒〜数分程度であり、この交番燃焼のサイクルは、蓄熱体２における排熱の回収効率が最適となるように設定してある。

ところで、燃焼運転中は上記交番燃焼のサイクルでバーナ１ａ、１ｂを交番燃焼させているが、この燃焼運転中は蓄熱体２の下端部Ｄ（図２参照）の温度はその蒸着物の昇華温度よりも上昇することがない。すなわち、燃焼運転中にバーナ１ａ（又は１ｂ）が燃焼している時には、このバーナ１ａ（又は１ｂ）の蓄熱室３には給気ブロア４より空気が供給され、空気は図３（ｂ）に示すように蓄熱室３の下側から蓄熱体２を通って上側へと流れ、蓄熱体２を通る時に蓄熱体２より熱を与えられて高温となって上端部からバーナ１ａ（又は１ｂ）へと供給されるが、この時、蓄熱体２の下端部Ｄは低温の空気に晒されて最も低温となる。また、バーナ１ａ（又は１ｂ）から排気している時には、高温炉気が蓄熱室３の上側から蓄熱体２を通って下側へと流れ、蓄熱体２を通る時に蓄熱体２に熱を与えて低温となって下端部から排気されるが、この時も、蓄熱体２の下端部Ｄは上側の蓄熱体２と比べて低い温度の高温炉気に晒されるため最も低温となる。このため、燃焼運転中には蓄熱体２の下端部Ｄの温度はその蒸着物の昇華温度よりも上昇することがない。

そこで、燃焼運転停止後に炉本体６内の高温炉気を排気する際、炉本体６内の高温炉気を蓄熱室３に通して蓄熱体２の下端部Ｄの温度をその蒸着物の昇華温度よりも上昇させて蒸着物を再昇華させている。炉本体６内の高温炉気を蓄熱室３に通す時間は、蓄熱体２の温度がその蒸着物の昇華温度以上に上昇するくらいに十分に長い。

具体的に説明すると、例えば炉本体６内でバッチ式加熱処理を行う場合、通常１日１回炉の運転を停止する。燃焼運転停止後は、先ずバーナ１ａ、１ｂ及び給気ブロア４を停止し、炉扉６１を半開き状態にして、排気ブロア５により炉本体６内の温度が十分低下するまで排気を行う。この時、両排気用開閉弁５２を開くと共に排気ブロア５を運転して炉本体６内の高温炉気を両バーナ１ａ、１ｂの蓄熱室３内に同時に通すことで蓄熱体２をその蒸着物の昇華温度以上に上昇させる。この時、吸気用開閉弁７１を開いて温度の低い外気を吸気用分岐管７を介して蓄熱室３内に吸入し、蓄熱室３から排気用配管５１を通って排気される高温炉気の温度を略３００℃程度又はそれ以下となるように調整する。これにより、耐熱温度が略３００℃程度の排気ブロア５の焼損が防止される。

また炉扉６１を半開き状態にするのは、停止している給気ブロア４を通って外気が吸引され、蓄熱室３の下端部Ｄが冷却されるのを防止するためであり、従って炉扉６１を開き過ぎないようにして、蒸着物が全て気化してしまうまでに排気温度が昇華温度以下に下がらないようにしなければならない。

このような構成とすることで、燃焼運転停止後に炉本体６内の高温炉気を排気する際に高温炉気をバーナ１ａ、１ｂの蓄熱室３に通すにあたって、炉本体６内の高温炉気を両方の蓄熱室３に同時に通して排気することが可能となり、炉本体６内の高温炉気の排気を行うと共に蓄熱体２に蒸着した蒸着物を再昇華させる処理を短時間で完了させることが可能となって、蓄熱体２を支持する支持体３１の耐久性の低下を抑えることができ、例えば一年に一回取り換えていた支持体３１をより長いスパンで取り換えればよくなる。

本発明の一実施形態の蓄熱式交番燃焼炉の系統図である。同上の蓄熱室の構造を示した断面図である。（ａ）は従来の一実施例を示す蓄熱式交番燃焼炉の系統図であり、（ｂ）は蓄熱室の構造を示した要部系統図である。

符号の説明

１ａバーナ
１ｂバーナ
２蓄熱体
３蓄熱室
３０蓄熱室外殻
３１支持体
３２通気口
４給気ブロア
４１給気用配管
４２給気用開閉弁
５排気ブロア
５１排気用配管
５２排気用開閉弁
６炉扉
７吸気用分岐管
７１吸気用開閉弁
８燃料供給用配管
８１燃料供給用開閉弁

Claims

一対のバーナにそれぞれ蓄熱体を収容した蓄熱室を設け、給気ブロアを両バーナの蓄熱室にそれぞれ給気用開閉弁を備えた給気用配管を介して接続すると共に、排気ブロアを両バーナの蓄熱室にそれぞれ排気用開閉弁を備えた排気用配管を介して接続し、給気用開閉弁及び排気用開閉弁の開閉を切り換えて、一方のバーナの燃焼中に他方のバーナの蓄熱室で排熱を回収するようにした蓄熱式交番燃焼炉において、燃焼運転停止後に、バーナと給気ブロアを停止して給気用開閉弁を閉じると共に炉扉を半開きにし、両排気用開閉弁を開くと共に排気ブロアを運転して炉本体内の高温炉気を両バーナの蓄熱室内に同時に通して排気することで、蓄熱体の温度をその蒸着物の昇華温度以上に上昇させることを特徴とする蓄熱式交番燃焼炉の金属蒸着防止方法。
炉本体内の高温炉気をバーナの蓄熱室内に通す時間を、少なくとも蓄熱体の温度がその蒸着物の昇華温度以上に上昇するまでの時間となるように設定することを特徴とする請求項１記載の蓄熱式交番燃焼炉の金属蒸着防止方法。
給気用配管の蓄熱室と給気用開閉弁との間に外気を吸気するための吸気用開閉弁を備えた吸気用分岐管を設け、炉本体内の高温炉気を両バーナの蓄熱室内に通して排気する際の排気温度を略３００℃となるように吸気用開閉弁を開閉して調整することを特徴とする請求項１又は２記載の蓄熱式交番燃焼炉の金属蒸着防止方法。