JP2009127934A

JP2009127934A - 蓄熱式燃焼装置

Info

Publication number: JP2009127934A
Application number: JP2007302964A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Aoki; 康修青木
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2007-11-22
Filing date: 2007-11-22
Publication date: 2009-06-11
Anticipated expiration: 2027-11-22
Also published as: JP4938630B2

Abstract

【課題】高温炉気の汚れ成分が蓄熱室に付着したり腐食や浸食が生じるのを防止すると共に、蓄熱室及びバーナを一対設けることによる装置の大型化を防止する蓄熱式燃焼装置を提供する。
【解決手段】内部が流路１０となる蓄熱室１を備え流路１０の途中に蓄熱体２を配置し、流路１０の蓄熱体２を挟んだ一端側に予熱用バーナ３を設け、他端側に予熱用バーナ３からの高温排気を導出する高温排気導出部１２を設け、流路１０の他端側にメインバーナ燃焼用空気導入部１３を設けると共に一端側にメインバーナ燃焼用空気導出部１４を設け、流路１０の一端側に燃焼用空気により燃焼を行うメインバーナ４を設け、予熱用バーナ３で燃焼を行って高温排気を蓄熱体２を通して蓄熱する蓄熱モードと、メインバーナ燃焼用空気導入部１３から導入した燃焼用空気を蓄熱体２を通して加熱してメインバーナ４で燃焼を行う燃焼モードとを交互に行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、内部に蓄熱体を配置した蓄熱室を備え、蓄熱体により燃焼用空気を予熱する蓄熱式燃焼装置に関するものである。

従来より、加熱炉や熱処理炉のような高温雰囲気を要する工業炉には、蓄熱式燃焼装置が使用される（例えば特許文献１参照）。燃焼装置は、蓄熱式以外にも間接熱交換式で熱交換を行うことが考えられるが、工業炉内を効率良く千数百℃の高温雰囲気とするために、８００〜１０００℃程度の予熱空気を供給する必要があり、間接熱交換式では６００℃の予熱空気を得ることすら難しいと共に、装置の大型化及びコストの増加を招いてしまう。そこで、高効率で熱交換を行うことができる蓄熱式燃焼装置が使用されている。
特開平０９−２１０３４６号公報特許３６０８６９７号公報

蓄熱式燃焼装置としては、一対のバーナを交番燃焼させる蓄熱式交番燃焼装置が広く知られている。これは、図５に示すように、炉壁６１に一対のバーナ４を設けると共に、この一対のバーナ４にそれぞれ蓄熱体２を収容した蓄熱室１を付設する。図示しない給気ブロア及び排気ブロアを四方弁を介して両方のバーナ４にそれぞれ接続し、両方のバーナ４を交互に燃焼させて、一方のバーナ４の燃焼中に、他方のバーナ４を通して工業炉６内の燃焼排気（高温炉気）を排出すると共にこの時に蓄熱体２で熱回収を行い、次に、この他方のバーナ４が燃焼する時に蓄熱体２で回収した熱で燃焼用空気を予熱するものである。なお、四方弁を用いずに、給気ブロア及び排気ブロアをそれぞれ両方のバーナ４に別々に接続して、各接続管の弁の開閉により制御してもよい。

ところで、加熱炉や熱処理炉等の工業炉にあっては、炉６内での熱処理によって、排出する高温炉気中に様々な成分や浮遊物、例えば、ＣｒやＭｏ、アルミニウム溶解におけるフラックス等の低融点金属化合物、ＳやＣｌ等の酸性ガス、Ｖやアルカリ金属等が含まれる場合がある。このような高温炉気を蓄熱室１を通して排出すると、ＣｒやＭｏ、低融点金属化合物により蓄熱体２の表面や蓄熱室１内面に汚れが付着して更に蓄熱室１内の流路が閉塞してしまったり、あるいは、ＳやＣｌ等の酸性ガスやＶやアルカリ金属等の腐食成分による腐食・浸食が生じて、熱交換が行えなくなったりメンテナンスコストが増大してしまうものであった。また、蓄熱室１を備えたバーナ４を一対設けるため、装置の大型化は免れないものであった。

そこで、特許文献２に示されるように、高温炉気を蓄熱体を通して排出しない燃焼装置が開発されている。これは、一対の蓄熱室のそれぞれの内部流路の途中に蓄熱体を収容すると共に、前記内部流路の蓄熱体を挟んだ一方の側にバーナを設け、この一対の蓄熱室のバーナを設けた側同士を連通部にて連通接続し、連通部を流れる高温の空気の一部を連通部の途中から炉へと供給するものである。

この特許文献２に示されるものは、様々な成分や浮遊物を含んだ高温炉気が蓄熱体を収容した蓄熱室を通して排出されないため、蓄熱体の表面や蓄熱室内面に汚れが付着して蓄熱室内の流路が閉塞してしまったり、腐食や浸食が生じて、熱交換が行えなくなったりメンテナンスコストが増大してしまうのを防止することができるものの、蓄熱室及びバーナを一対設けるため、装置の大型化は依然として免れないものであった。

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、高温炉気を蓄熱室を通して排出しないようにすることで、高温炉気の汚れ成分が付着したり腐食や浸食が生じて、熱交換が行えなくなったりメンテナンスコストが増大してしまうのを防止すると共に、蓄熱室及びバーナを一対設けることによる装置の大型化を防止することができる蓄熱式燃焼装置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に係る蓄熱式燃焼装置にあっては、炉６を加熱するメインバーナ４と前記メインバーナ４に供給する燃焼用空気を加熱する蓄熱室１を有する蓄熱式燃焼装置５であって、前記蓄熱室１は内部が気体の流路１０となり前記流路１０の途中に蓄熱体２を配置し、前記流路１０の蓄熱体２を挟んだ両端のうちの一端側に予熱用バーナ３を設けると共に、他端側に前記予熱用バーナ３での燃焼により発生する高温排気を流路１０外に導出する高温排気導出部１２を設け、前記流路１０の他端側に燃焼用空気を流路１０内に導入するメインバーナ燃焼用空気導入部１３を設けると共に、一端側に前記導入した燃焼用空気を流路１０外に導出すると共にメインバーナ４に供給するメインバーナ燃焼用空気導出部１４を設け、前記メインバーナ燃焼用空気導出部１４に燃焼用空気により燃焼を行うメインバーナ４を設けてなり、予熱用バーナ３で行う燃焼により発生する高温排気を蓄熱体２を通して高温排気導出部１２から導出する蓄熱モードと、メインバーナ燃焼用空気導入部１３から流路１０内に燃焼用空気を導入すると共に前記導入した燃焼用空気を蓄熱体２を通して加熱して、前記加熱した燃焼用空気によりメインバーナ４で燃焼を行う燃焼モードとを交互に行う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、高温炉気に含まれる様々な成分や浮遊物が付着して蓄熱室１内の流路１０が閉塞してしまったり、腐食や浸食が生じて、熱交換が行えなくなったりメンテナンスコストが増大してしまうのを防止すると共に、蓄熱室１及びメインバーナ４を一対設けることによる装置の大型化を防止することが可能となる。

また請求項２に係る発明にあっては、炉６を加熱するメインバーナ４と前記メインバーナ４に供給する燃焼用空気を加熱する蓄熱室１を有する蓄熱式燃焼装置５であって、前記蓄熱室１は内部が気体の流路１０となり前記流路１０の途中に蓄熱体２を配置し、前記流路１０の蓄熱体２を挟んだ両端のうちの一端側において、流路１０の空間を挟んで対向する側壁にそれぞれ予熱用バーナ３を兼ねるメインバーナ４とメインバーナ燃焼用空気導出部１４とを対向するように設けて該メインバーナ燃焼用空気導出部１４を介して流路１０と炉６内と連通させ、流路１０の他端側に前記バーナでの燃焼により発生する高温排気を流路１０外に導出する高温排気導出部１２を設け、前記流路１０の他端側に燃焼用空気を流路１０内に導入するメインバーナ燃焼用空気導入部１３を設けてなり、メインバーナ４を予熱用バーナ３として燃焼させることで発生する高温排気を蓄熱体２を通して高温排気導出部１２から導出する蓄熱モードと、メインバーナ燃焼用空気導入部１３から流路１０内に燃焼用空気を導入すると共に前記導入した燃焼用空気を蓄熱体２を通して加熱して、前記加熱した燃焼用空気によりメインバーナ４で燃焼を行う燃焼モードとを交互に行う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、高温炉気に含まれる様々な成分や浮遊物が付着して蓄熱室１内の流路１０が閉塞してしまったり、腐食や浸食が生じて、熱交換が行えなくなったりメンテナンスコストが増大してしまうのを防止すると共に、蓄熱室１及びメインバーナ４を一対設けることによる装置の大型化を防止することが可能となる。またこれにあたり、燃焼モードにおいて炉６内の雰囲気を高温とするためのメインバーナ４と、蓄熱モードにおいて蓄熱体２に蓄熱させるための予熱用バーナ３とを兼用することができて、メインバーナ４の設置台数を少なくして、メインバーナ４のコスト及びその施工コストを低減すると共に、メインバーナ４の設置スペースを取らず小型化を図ることが可能となる。

また請求項３に係る発明にあっては、請求項１又は２に係る発明において、蓄熱室１及びメインバーナ４、予熱用バーナ３の組を複数設けて成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、設計に応じて蓄熱室１及びメインバーナ４、予熱用バーナ３の組を任意の数設けることができ、特に、従来の交番燃焼式の燃焼装置のように２台一組として偶数台設ける必要がないものである。

また請求項４に係る発明にあっては、請求項１乃至３に係る発明において、排気用ファン８の入口に蓄熱モードでの蓄熱後の高温排気の温度を検知する温度センサを設けると共に、蓄熱室１の流路１０の一端側に燃焼モードで予熱された燃焼用空気の温度を検知する温度センサを設け、蓄熱モードでの高温排気の温度が一定以上となると蓄熱モードから燃焼モードへと切り替えると共に、燃焼モードでの予熱された燃焼用空気の温度が一定以下となると燃焼モードから蓄熱モードへと切り替え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、排気ファン８等が熱により損傷するのを防止することができる。

本発明にあっては、炉内からの高温炉気に含まれる様々な成分や浮遊物が付着して蓄熱室内の流路が閉塞してしまったり、酸性ガスやアルカリ金属をはじめとする腐食成分による腐食や浸食が生じて、熱交換が行えなくなったりメンテナンスコストが増大してしまうのを防止すると共に、蓄熱室を備えたバーナを一対設けなくて済むため、装置の大型化を防止することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態について図１に基づいて説明する。本発明の蓄熱式燃焼装置は、例えば鍛造炉をはじめとする加熱炉や熱処理炉といった様々な工業炉に適用可能であって、適用する工業炉は特に限定されない。

炉６は、炉壁６１、床６２、天井６３に囲まれて密閉される処理空間を有し、炉壁６１に開閉自在な出入口（図示せず）を設け、炉壁６１又は天井６３に排気口６４を設けると共に排気口６４に煙道（図示せず）が接続してある。そして、炉壁６１には蓄熱式燃焼装置５を設けるものである。

蓄熱式燃焼装置５は、内部に蓄熱体２を配置した蓄熱室１と、予熱用バーナ３と、炉６内の雰囲気を高温とするためのメインバーナ４と、で主体が構成される。

蓄熱室１は、耐熱性の壁部に囲まれて、その内部が１０００℃以上の高温の気体が流れることのできる流路１０となる密閉された空間となっていて、本実施形態では炉壁６１の外面に蓄熱室１が取り付けてある。流路１０の途中には蓄熱体２が配置される。蓄熱体２は、例えばセラミック等の蓄熱性の高い材料からなり、例えば２０ｍｍ程度の略球状をしたものが好適に用いられる。蓄熱室１の流路１０の蓄熱体２を挟んだ両端側には、流路１０を流れる気体を導出入するための通気口である各導入部、導出部が設けられる。そして本発明においては、前記流路１０の蓄熱体２を挟んだ一端側から他端側へ高温の気体が流れる際に蓄熱体２にて蓄熱する蓄熱モードと、蓄熱室１の流路１０の他端側から一端側へ燃焼用の空気が流れる際に蓄熱体２にて蓄熱した熱を空気に放熱する燃焼モードと、を交互に行うことで、高温の燃焼用空気を供給するものである。

蓄熱モードでの運転を行うため、蓄熱室１の流路１０の一端側（本実施形態では蓄熱室１の上端側）に、空気を流路１０内に導入する予熱用バーナ燃焼空気導入部１１を設けると共に、前記予熱用バーナ燃焼空気導入部１１に予熱用バーナ３を設け、流路１０の他端側（本実施形態では蓄熱室１の下端側）に、前記予熱用バーナ３での燃焼により発生して流路１０を流れる高温排気を流路１０外に導出する高温排気導出部１２を設けてある。予熱用バーナ燃焼空気導入部１１に設ける予熱用バーナ３は、空気供給管７１を介して給気用ブロア７に接続されると共に、前記空気供給管７１の途中には電磁弁等からなる開閉弁７１ａが設けてある。また予熱用バーナ３には予熱用バーナ燃料供給管３１が接続されており、燃料ガスの供給／停止が自在に行われる。高温排気導出部１２は、空気排出管８１を介して排気用ファン８に接続されると共に、前記空気排出管８１の途中には電磁弁等からなる開閉弁８１ａが設けてある。

蓄熱モードでは、空気供給管７１の開閉弁７１ａを開くと共に後述するメインバーナ燃焼用空気供給管７２の開閉弁７２ａを閉じ、給気用ブロア７により空気供給管７１を介して大気中の空気を供給すると共に、予熱用バーナ燃料供給管３１より燃料ガスを供給して、予熱用バーナ３による流路１０内での燃焼が行われる。また、空気排出管８１の開閉弁８１ａを開いて排気用ファン８を駆動することで、予熱用バーナ３での燃焼により発生した高温排気は、流路１０の一端側から他端側に向けて流れ、その途中で蓄熱体２と熱交換を行って、高温排気の熱が蓄熱体２に蓄熱される。熱交換が終わった高温排気は、流路１０の他端側の高温排気導出部１２から空気排出管８１を介して排気用ファン８により排出される。

また、燃焼モードでの運転を行うため、蓄熱室１の流路１０の他端側に、メインバーナ４での燃焼に用いる燃焼用空気を流路１０内に導入するメインバーナ燃焼用空気導入部１３を設け、メインバーナ燃焼用空気導入部１３は、途中に電磁弁等からなる開閉弁７２ａを設けたメインバーナ燃焼用空気供給管７２を介して給気用ブロア７に接続される。また流路１０の一端側に、前記導入した燃焼用空気を流路１０外に導出するメインバーナ燃焼用空気導出部１４とメインバーナ４とを設けてある。メインバーナ４は、蓄熱室１外であって炉６内において燃焼が行われるようにメインバーナ燃焼用空気導出部１４に設けられるもので、メインバーナ燃料供給管４１が接続されており、燃料ガスの供給／停止が自在に行われる。

燃焼モードでは、メインバーナ燃焼用空気供給管７２の開閉弁７２ａを開くと共に空気供給管７１の開閉弁７１ａを閉じて、給気用ブロア７によりメインバーナ燃焼用空気供給管７２を介して大気中の空気をメインバーナ燃焼用空気導入部１３から流路１０内に供給すると共に、メインバーナ４のメインバーナ燃料供給管４１より燃料ガスをメインバーナ４に供給する。メインバーナ燃焼用空気導入部１３から流路１０内に導入された燃焼用空気は、流路１０の他端側から一端側に向けて流れ、その途中で蓄熱体２と熱交換を行って、蓄熱体２に蓄熱されている熱により燃焼用空気が高温に加熱され、流路１０の一端側のメインバーナ４へ供給される。これにより、例えば８００〜１０００℃の高温に予熱された燃焼用空気を用いてメインバーナ４で燃焼が行われる。

蓄熱モードと燃焼モードとの切り替えの制御は、時間を基に制御するか、あるいは温度を基に制御するか、あるいはその他の物理量を基に制御してもよい。時間を基に制御する場合は、蓄熱モードと燃焼モードのそれぞれの時間を運転条件に基づいて任意に設定することができる。また、蓄熱室１内の流路１０の一端や他端、あるいは排気用ファン８に至る管に温度センサ（図示せず）を設け、この温度センサによる検出温度を基に切り替えの制御を行ってもよく、時間を基にした制御と温度を基にした制御を組み合わせてもよい。

例えば、排気用ファン８の入口に温度センサを設けて蓄熱モードでの蓄熱後の高温排気の温度を監視すると共に、蓄熱室１の流路１０の一端側に温度センサを設けて燃焼モードでの予熱された燃焼用空気の温度を監視する。そして、蓄熱モードでの高温排気の温度（すなわち排気用ファン８の入口に設けた温度センサによる検知温度）が一定以上となると蓄熱モードから燃焼モードへと切り替えると共に、燃焼モードでの予熱された燃焼用空気の温度（すなわち蓄熱室１の流路１０の一端側に設けた温度センサによる検知温度）が一定以下となると燃焼モードから蓄熱モードへと切り替える。このように温度を基に制御を行うことで、排気ファン８等が熱により損傷するのを防止することができる。

上述した本発明の構成の場合、炉６内の様々な成分や浮遊物を含んだ高温炉気は、蓄熱体２での蓄熱のために蓄熱室１の流路１０を通すことはなく、蓄熱体２の蓄熱は、予熱用バーナ３で発生する高温排気により行うものである。予熱用バーナ３で発生する高温排気は、上記高温炉気と比較すると、蓄熱体２の表面や蓄熱室１内面に汚れが付着したり、蓄熱室１内の流路１０が閉塞したり、腐食や浸食が生じることが殆どないため、熱交換が行えなくなったりメンテナンスコストが増大してしまうといったことを防止することができる。

また更に、従来の交番燃焼式のように蓄熱体２を収容した蓄熱室１とメインバーナ４を一対（すなわち二組）設ける必要がないため、装置の大型化を抑えて小型化を図ることが可能となると共に、コスト低減を図ることが可能となる。また、必要な熱量に応じて炉６に任意の台数を設置すればよく、従来の交番燃焼式のものと比べて設置台数が少なくて済むものであり、１台、３台といった奇数台の設置も可能である。

また本実施形態では、燃焼モードにおいて炉６内の雰囲気を高温とするためのメインバーナ４と、蓄熱モードにおいて蓄熱体２に蓄熱させるための予熱用バーナ３とを別々に設けてそれぞれ専用とするため、設計が容易となるという利点がある。

次に、本発明の他の実施形態について図２に基づいて説明する。なお、上実施形態と同じ構成については説明を省略し、主に異なる構成について説明する。

本実施形態では、蓄熱モードで燃焼させて蓄熱体２に蓄熱させるための予熱用バーナ３と、燃焼モードで燃焼させて炉６内の雰囲気を高温とするためのメインバーナ４とを同一のバーナで兼用するものである。蓄熱室１の流路１０の一端側において、流路１０の空間を挟んで対向する側壁にそれぞれ予熱用バーナ３を兼ねるメインバーナ４とメインバーナ燃焼用空気導出部１４とを対向するように設ける。メインバーナ燃焼用空気導出部１４は、炉壁６１に形成した開口と連通しており、メインバーナ４で燃焼した高温排気がメインバーナ燃焼用空気導出部１４及び炉壁６１の開口を介して炉６内へと流入するようになっている。

また本実施形態では、蓄熱室１の流路１０の他端側に設ける高温排気導出部１２とメインバーナ燃焼用空気導入部１３とを同一の通気口で兼用するもので、ここでは便宜上、導出入部１５というものとする。導出入部１５には気体の給排気管７３の一端が接続されると共に、給排気管７３の他端側は、途中からそれぞれ給気側枝管７４と排気側枝管８２とに分岐される。給気側枝管７４は、途中に電磁弁等からなる開閉弁７４ａを備えると共に、先端が給気用ブロア７に接続される。排気側枝管８２は、途中に電磁弁等からなる開閉弁８２ａを備えると共に、先端が排気用ファン８に接続される。

蓄熱モードでは、空気供給管７１の開閉弁７１ａを開くと共に給気側枝管７４の開閉弁７４ａを閉じ、給気用ブロア７により空気供給管７１を介して大気中の空気を供給すると共に、メインバーナ燃料供給管４１より燃料ガスを供給して、メインバーナ４を予熱用バーナ３として用いて、メインバーナ４による流路１０内での燃焼が行われる。また、排気側枝管８２の開閉弁８２ａを開いて排気用ファン８を駆動することで、予熱用バーナ３としてのメインバーナ４での燃焼により流路１０内に発生した高温排気は、流路１０の一端側から他端側に向けて流れ、その途中で蓄熱体２と熱交換を行って、高温排気の熱が蓄熱体２に蓄熱される。熱交換が終わった高温排気は、流路１０の他端側の導出入部１５（高温排気導出部１２）から給排気管７３及び排気側枝管８２を介して排気用ファン８により排出される。

燃焼モードでは、給気側枝管７４の開閉弁７４ａを開くと共に空気供給管７１の開閉弁７１ａを閉じて、給気用ブロア７により空気供給管７１及び給排気管７３を介して大気中の空気を導出入部１５（メインバーナ燃焼用空気導入部１３）から流路１０内に供給すると共に、メインバーナ４のメインバーナ燃料供給管４１より燃料ガスをメインバーナ４に供給する。導出入部１５から流路１０内に導入された燃焼用空気は、流路１０の他端側から一端側に向けて流れ、その途中で蓄熱体２と熱交換を行って、蓄熱体２に蓄熱されている熱により燃焼用空気が高温に加熱され、流路１０の一端側のメインバーナ４へ供給される。これにより、例えば８００〜１０００℃の高温に予熱された燃焼用空気を用いてメインバーナ４によって流路１０内での燃焼が行われる。

また蓄熱モードと燃焼モードとの切り替えの制御も上実施形態と同様に、時間を基に制御するか、あるいは温度を基に制御するか、あるいはその他の物理量を基に制御してもよい。

本実施形態の場合でも、上実施形態の場合と同様に、炉６内の高温炉気が蓄熱室１の流路１０を通ることはなく、高温炉気が蓄熱室１の流路１０を通ることによる、蓄熱体２の表面や蓄熱室１内面への汚れの付着や、蓄熱室１内の流路１０の閉塞や、腐食や浸食が生じることが殆どなく、熱交換が行えなくなったりメンテナンスコストが増大してしまうといったことを防止することができる。また更に、従来の交番燃焼式のように蓄熱室１とメインバーナ４とを対で設ける必要がないため、装置の大型化を抑えて小型化を図ることが可能となると共に、コスト低減を図ることが可能となる。また、必要な熱量に応じて炉６に任意の台数を設置すればよい点も同様である。

また上記に加えて本実施形態では、燃焼モードにおいて炉６内の雰囲気を高温とするためのメインバーナ４と、蓄熱モードにおいて蓄熱体２に蓄熱させるための予熱用バーナ３とを兼用することで、メインバーナ４の設置台数を少なくすることができて、メインバーナ４のコストを削減すると共に施工コストを低減し、またメインバーナ４の設置スペースを取らないため小型化を図ることができる。

上述した図１、図２に示す蓄熱式燃焼装置５は、炉６に複数台を設けてもよい。図３（ａ）に、図１に示す蓄熱式燃焼装置５を炉６に２台設けた例を示し、図３（ｂ）に、図２に示す蓄熱式燃焼装置５を炉６に２台設けた例を示す。図３にはいずれも２台設けた例を示してあるが、３台、４台、５台等、任意の台数を設計上設けることができ、特に、従来の交番燃焼式の燃焼装置のように２台一組として偶数台設ける必要がない。また、図１に示す蓄熱式燃焼装置５と図２に示す蓄熱式燃焼装置５とを組み合わせて設けてもよい。

このように蓄熱式燃焼装置５を複数設ける場合でも、各蓄熱式燃焼装置５は他の蓄熱式燃焼装置５とは独立に動作するものであるため、一の蓄熱式燃焼装置５の蓄熱モード中に他の蓄熱式燃焼装置５を燃焼モードとしたり、蓄熱モードと燃焼モードを全台同時にしたり等、燃焼モードを各蓄熱式燃焼装置５毎に任意に設定することができる。

上記図１、図２に示す本例の燃焼における試算結果と、比較例における試算結果について説明する。

比較例１は図４に示すような燃焼空気を予熱しない常温空気燃焼バーナを用いた場合について、比較例２は図５に示すような従来の交番燃焼式のリジェネバーナを用いた場合について、それぞれシミュレーションを行った。

表１に、表中に示す試算条件において算出した各場合の燃焼量、省エネ率を示す。

本例の詳細として、蓄熱モードと燃焼モードの時間比率をそれぞれ２５％、７５％としている。そして、蓄熱モードでは、予熱用バーナ３に供給する燃料の都市ガス、空気の各値は表２に、煙道からのエスケープによる各値は表３に、予熱用バーナ３の燃焼による高温排気の蓄熱前及び蓄熱後の各値を表４に示す。なお、蓄熱モード中に煙道から排出する量の燃焼量に対する率（エスケープ率）は５％としている。

また、燃焼モードでは、メインバーナ４に供給する燃料の都市ガスの各値を表５に、燃焼用空気の放熱前及び放熱後の各値を表６に、煙道からの排気による各値、炉での熱利用量は表７に示す。

比較例１の詳細として、メインバーナ４に供給する燃料の都市ガス、燃焼用空気の各値を表８に、煙道からの排気、炉での熱利用量を表９に示す。

比較例２の詳細として、メインバーナ４に供給する燃料の都市ガスの各値を表１０に、燃焼用空気の放熱前及び放熱後の各値を表１１に、排気する高温炉気の蓄熱前及び蓄熱後の各値を表１２に、煙道からの排気、炉での熱利用量を表１３に示す。なお、エスケープ率は２０％としている。

以上の結果より、省エネ率は、常温空気燃焼バーナと比較して１４．９％となり、高効率となっているのが分かる。

本発明の一実施形態の蓄熱式燃焼装置を設けた炉を示し、（ａ）は蓄熱モードの動作を説明する構成図であり、（ｂ）は燃焼モードの動作を説明する構成図である。他の実施形態の蓄熱式燃焼装置を設けた炉を示し、（ａ）は蓄熱モードの動作を説明する構成図であり、（ｂ）は燃焼モードの動作を説明する構成図である。（ａ）は図１に示す蓄熱式燃焼装置を炉に２台設けた例の構成図であり、（ｂ）は図２に示す蓄熱式燃焼装置を炉に２台設けた例の構成図である。通常の常温空気燃焼バーナからなる燃焼装置を設けた炉の構成図である。（ａ）（ｂ）は従来の一対の蓄熱室及びバーナを備えた交番燃焼装置を設けた炉を示す。

符号の説明

１蓄熱室
１０流路
１１予熱用バーナ燃焼空気導入部
１２高温排気導出部
１３メインバーナ燃焼用空気導入部
１４メインバーナ燃焼用空気導出部
２蓄熱体
３予熱用バーナ
３１予熱用バーナ燃料供給管
４メインバーナ
４１メインバーナ燃料供給管
５蓄熱式燃焼装置
６炉
７給気用ブロア
７１空気供給管
７２メインバーナ燃焼用空気供給管
８排気用ファン
８１空気排出管

Claims

炉を加熱するメインバーナと前記メインバーナに供給する燃焼用空気を加熱する蓄熱室を有する蓄熱式燃焼装置であって、前記蓄熱室は内部が気体の流路となり前記流路の途中に蓄熱体を配置し、前記流路の蓄熱体を挟んだ両端のうちの一端側に予熱用バーナを設けると共に、他端側に前記予熱用バーナでの燃焼により発生する高温排気を流路外に導出する高温排気導出部を設け、前記流路の他端側に燃焼用空気を流路内に導入するメインバーナ燃焼用空気導入部を設けると共に、一端側に前記導入した燃焼用空気を流路外に導出してメインバーナに供給するメインバーナ燃焼用空気導出部を設け、前記メインバーナ燃焼用空気導出部に燃焼用空気により燃焼を行うメインバーナを設けてなり、予熱用バーナで行う燃焼により発生する高温排気を蓄熱体を通して高温排気導出部から導出する蓄熱モードと、メインバーナ燃焼用空気導入部から流路内に燃焼用空気を導入すると共に前記導入した燃焼用空気を蓄熱体を通して加熱して、前記加熱した燃焼用空気によりメインバーナで燃焼を行う燃焼モードとを交互に行うことを特徴とする蓄熱式燃焼装置。
炉を加熱するメインバーナと前記メインバーナに供給する燃焼用空気を加熱する蓄熱室を有する蓄熱式燃焼装置であって、前記蓄熱室は内部が気体の流路となり前記流路の途中に蓄熱体を配置し、前記流路の蓄熱体を挟んだ両端のうちの一端側において、流路の空間を挟んで対向する側壁にそれぞれ予熱用バーナを兼ねるメインバーナとメインバーナ燃焼用空気導出部とを対向するように設けて該メインバーナ燃焼用空気導出部を介して流路と炉内と連通させ、流路の他端側に前記バーナでの燃焼により発生する高温排気を流路外に導出する高温排気導出部を設け、前記流路の他端側に燃焼用空気を流路内に導入するメインバーナ燃焼用空気導入部を設けてなり、メインバーナを予熱用バーナとして燃焼させることで発生する高温排気を蓄熱体を通して高温排気導出部から導出する蓄熱モードと、メインバーナ燃焼用空気導入部から流路内に燃焼用空気を導入すると共に前記導入した燃焼用空気を蓄熱体を通して加熱して、前記加熱した燃焼用空気によりメインバーナで燃焼を行う燃焼モードとを交互に行うことを特徴とする蓄熱式燃焼装置。
蓄熱室及びメインバーナ、予熱用バーナの組を複数設けて成ることを特徴とする請求項１又は２記載の蓄熱式燃焼装置。
排気用ファンの入口に蓄熱モードでの蓄熱後の高温排気の温度を検知する温度センサを設けると共に、蓄熱室の流路の一端側に燃焼モードで予熱された燃焼用空気の温度を検知する温度センサを設け、蓄熱モードでの高温排気の温度が一定以上となると蓄熱モードから燃焼モードへと切り替えると共に、燃焼モードでの予熱された燃焼用空気の温度が一定以下となると燃焼モードから蓄熱モードへと切り替えることを特徴とする請求項１乃至３記載の蓄熱式燃焼装置。