JP2019015462A - 熱処理炉 - Google Patents

Abstract

【課題】 炉の天井部と胴部とに蓄熱式燃焼バーナーを設けた熱処理炉において被処理物を熱処理する際に、被処理物に火炎が接触するのを抑制し、炉内を効率よく加熱して熱処理させる。【解決手段】 天井部11に設けた天井部側蓄熱式燃焼バーナー20と、胴部12に設けた胴部側蓄熱式燃焼バーナー30とで燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り換えて行う際に、天井部側蓄熱式燃焼バーナーの燃焼動作時に、加熱された燃焼用空気を筒状になった天井部側案内経路23の内周に沿って旋回させながら天井部側給排気口24から炉10内に供給し、燃料を旋回させながら燃焼させる一方、胴部側蓄熱式燃焼バーナーの燃焼動作時に、加熱された燃焼用空気を、胴部側案内経路32を通して胴部側給排気口31から炉内の胴部の内周に沿うように供給し、燃料を胴部の内周に沿うように旋回させながら燃焼させる。【選択図】 図２

Description

本発明は、燃焼用空気を蓄熱部に収容された蓄熱材に蓄熱された熱により加熱させ、案内経路を通して加熱された燃焼用空気を給排気口から炉内に導き、燃料供給ノズルから供給された燃料と前記の加熱された燃焼用空気とを炉内において燃焼させる燃焼動作を行う一方、炉内における燃焼後の燃焼排ガスを蓄熱材が収容された蓄熱部に導いて、燃焼排ガスの熱を蓄熱材に蓄熱させる蓄熱動作を行うようにした蓄熱式燃焼バーナーを用いて、燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り換えて行うようにした熱処理炉に関するものである。特に、炉の天井部と胴部とにそれぞれ蓄熱式燃焼バーナーが設けられた熱処理炉において、炉の天井部に設けられた天井部側蓄熱式燃焼バーナーと炉の胴部に設けられた胴部側蓄熱式燃焼バーナーとにおいて燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り換え、炉内を加熱させて炉内における被処理物を熱処理させるにあたり、天井部側蓄熱式燃焼バーナーからの火炎や胴部側蓄熱式燃焼バーナーからの火炎が被処理物等に接触して、被処理物に損傷が生じたり、また燃焼時における火炎の温度が高くなってＮＯｘの発生量が多くなったりするのを抑制しながら、炉内を効率よく加熱して、被処理物を十分に熱処理できるようにした点に特徴を有するものである。

従来から、加熱炉等の熱処理炉においては、炉内において被処理物を熱処理するにあたり、炉内における燃焼排ガスの熱を利用して効率のよい燃焼を行うために、炉内において燃焼された燃焼排ガスの熱を蓄熱部に収容させた蓄熱材に蓄熱させた後、この蓄熱部に燃焼用空気を導き、この燃焼用空気を蓄熱部における蓄熱材に蓄熱された熱により加熱させ、このように加熱された燃焼用空気と燃料供給ノズルから供給された燃料とを混合させて、燃料を炉内において燃焼させる蓄熱式燃焼バーナーが広く用いられている。

しかし、前記のような蓄熱式燃焼バーナーの場合、加熱された燃焼用空気と燃料とを混合させて燃焼させるため、燃焼時における火炎の温度が高くなってＮＯｘの発生量が多くなったりするという問題があった。また、従来の蓄熱式燃焼バーナーの場合、一般に火炎の広がりが小さくて火炎が長くなり、炉内における被処理物に火炎が接触して、被処理物に損傷が生じたりするという問題があり、一方、被処理物に火炎が接触しないようにしてするため炉を大きくした場合には、炉内を十分に加熱させるために、設備コストやランニングコスト等の様々なコストが高くつくという問題があった。

また、従来においては、前記のような蓄熱式燃焼バーナーにおける燃焼時の火炎を短くするため、特許文献１に示されるように、燃料供給ノズルの先端部に通気性を有する多孔質物質を設置して、燃料供給ノズルの先端部に炎孔部を構成すると共に燃料噴出部を構成し、蓄熱部における蓄熱材により加熱された燃焼用空気を、前記のように多孔質物質を設置した炎孔部において、燃料噴出部から噴出される燃料と混合させて燃焼させるようにし、燃焼時における火炎の長さを短くするようにしたものが提案されている。

しかし、特許文献１に示されるように、多孔質物質を設置した炎孔部において、燃料噴出部から噴出される燃料と加熱された燃焼用空気とを混合させて燃焼させるためには、燃焼用空気を前記の多孔質物質を設置した炎孔部を通して送り出すため、大きな送風機などが必要になり、設備コストやランニングコストが高くつくという問題があった。

また、従来においては、特許文献２に示されるように、熱処理炉の胴部に、その周方向に沿って複数の蓄熱式燃焼バーナーを設け、隣り合う蓄熱式燃焼バーナーにおいて燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り換えるようにしたものが提案されている。

しかし、このように熱処理炉の胴部に、周方向に沿って設けた各蓄熱式燃焼バーナーによって燃焼を行った場合、炉内の中央部を十分に加熱させることが困難になり、また周方向に沿って設けた隣り合う蓄熱式燃焼バーナーにおいて、燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り換える場合、燃焼動作時と蓄熱動作時とにおいて、前記の給排気口から噴出された燃料を燃焼させる方向と、前記の給排気口を通して炉内の燃焼排ガスを吸引する方向とが逆になり、スムーズな旋回流を得ることが困難になると共に、燃焼を行っている蓄熱式燃焼バーナーにおける給排気口から噴出された火炎の熱が、蓄熱動作を行う隣に設けられた蓄熱式燃焼バーナーにおける給排気口を通してすぐに吸引されてしまい、炉内を十分に加熱させることが困難になるという問題があった。

また、特許文献３に示されるように、蓄熱部における蓄熱材により加熱された燃焼用空気を炉内に供給する部分に円筒形になった円筒部を設け、この円筒部において前記の加熱された燃焼用空気を旋回させると共に、この円筒部にガスノズルから燃料ガスを供給し、前記のように加熱されて旋回される燃焼用空気と燃料ガスとを混合させて燃焼させると共に、炉壁に設けた拡径部を通して炉内に導くようにし、燃焼される火炎の径を次第に大きくして、燃焼時における火炎の長さを短くすると共に、ＮＯｘの発生量を低減させることが提案されている。

しかし、特許文献３に示されるように、燃焼用空気を炉内に供給する円筒部において加熱された燃焼用空気を旋回させると共に、この円筒部にガスノズルから燃料ガスを供給し、前記のように旋回される加熱された燃焼用空気と燃料ガスとを混合させて燃焼させ、炉壁に設けた拡径部を通して燃焼される火炎の径を次第に大きくした場合においても、熱処理炉の炉内全体を十分に加熱させて被処理物を処理するためには、燃料や燃焼用空気の供給量を多くすることが必要になる。そして、このように燃料や燃焼用空気の供給量を多くすると、燃焼時における火炎の温度が高くなって、ＮＯｘの発生量を十分に低減させることができず、また炉壁に設けた拡径部に沿って火炎の径を十分に拡大させて、燃焼時における火炎の長さを短くすることも困難になり、炉内における被処理物に火炎が接触して、被処理物に損傷が生じたりするという問題が発生した。

特開２０００−１９９６１１号公報 特開平７−７１８７９号公報 特開２０１３−２７０６号公報

本発明は、燃焼用空気を蓄熱部に収容された蓄熱材に蓄熱された熱により加熱させ、案内経路を通して加熱された燃焼用空気を給排気口から炉内に導き、燃料供給ノズルから供給された燃料と前記の加熱された燃焼用空気とを炉内において燃焼させる燃焼動作を行う一方、炉内における燃焼後の燃焼排ガスを蓄熱材が収容された蓄熱部に導いて、燃焼排ガスの熱を蓄熱材に蓄熱させる蓄熱動作を行うようにした蓄熱式燃焼バーナーを用いて、燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り換えて行うようにした熱処理炉における前記のような様々な問題を解決することを課題とするものである。

そして、本発明における熱処理炉においては、炉の天井部と胴部とにそれぞれ蓄熱式燃焼バーナーを設けるようにし、炉の天井部に設けた天井部側蓄熱式燃焼バーナーと炉の胴部に設けた胴部側蓄熱式燃焼バーナーとにおいて、燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り換えて炉内を加熱させ、炉内における被処理物を熱処理させるあたり、天井部側蓄熱式燃焼バーナーからの火炎や胴部側蓄熱式燃焼バーナーからの火炎が被処理物等に接触して、被処理物に損傷が生じたり、また燃焼時における火炎の温度が高くなってＮＯｘの発生量が多くなったりするのを抑制しながら、炉内を効率よく加熱して、被処理物を十分に熱処理できるようにすることを課題とするものである。

本発明に係る熱処理炉においては、前記のような課題を解決するため、燃焼用空気を蓄熱部に収容された蓄熱材に蓄熱された熱により加熱させ、案内経路を通して加熱された燃焼用空気を給排気口から炉内に導き、燃料供給ノズルから供給された燃料と前記の加熱された燃焼用空気とを炉内において燃焼させる燃焼動作を行う一方、炉内における燃焼後の燃焼排ガスを蓄熱材が収容された蓄熱部に導いて、燃焼排ガスの熱を蓄熱材に蓄熱させる蓄熱動作を行うようにした蓄熱式燃焼バーナーを用いた熱処理炉において、前記の蓄熱式燃焼バーナーを、炉の天井部と胴部とにそれぞれ設け、炉の天井部に設けた天井部側蓄熱式燃焼バーナーと、炉の胴部に設けた胴部側蓄熱式燃焼バーナーとで、前記の燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り換えて行うようにし、前記の天井部側蓄熱式燃焼バーナーの燃焼動作時に、前記の加熱された燃焼用空気を筒状になった天井部側案内経路の内周に沿って旋回させながら天井部側給排気口から炉内に供給して、燃料を炉内で旋回させながら燃焼させる一方、前記の胴部側蓄熱式燃焼バーナーの燃焼動作時に、前記の加熱された燃焼用空気を、胴部側案内経路を通して胴部側給排気口から炉内の胴部の内周に沿うように供給して、燃料を胴部の内周に沿うように旋回させながら燃焼させるようにした。

ここで、本発明に係る熱処理炉のように、炉の天井部に設けた天井部側蓄熱式燃焼バーナーと、炉の胴部に設けた胴部側蓄熱式燃焼バーナーとで燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り換えて行うようにすると、天井部側蓄熱式燃焼バーナーの燃焼動作時においては、加熱された燃焼用空気が筒状になった天井部側案内経路の内周に沿って旋回されながら天井部側給排気口から炉内に供給されると共に、燃料が前記の加熱された燃焼用空気と炉内で旋回されながら混合されて燃焼されるにようになり、炉内の中央部が広い範囲で加熱されるようになると共に、天井部側蓄熱式燃焼バーナーにおける火炎の長さが短くなる。そして、旋回した渦の中心部は負圧となるため、燃焼排ガスが巻き込まれながら燃焼し、火炎温度が下がって、ＮＯｘの発生量を低減できる。また、胴部側蓄熱式燃焼バーナーの燃焼動作時においては、加熱された燃焼用空気が胴部側案内経路を通して胴部側給排気口から炉内の胴部の内周に沿うように供給されると共にこれに燃料が供給されて、胴部の内周に沿うようにして旋回されながら燃焼されるようになり、炉内の周辺部が加熱されるようになる。

そして、このように炉の天井部に設けた天井部側蓄熱式燃焼バーナーと、炉の胴部に設けた胴部側蓄熱式燃焼バーナーとで燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り換えて行うと、天井部側蓄熱式燃焼バーナーと胴部側蓄熱式燃焼バーナーとの燃焼動作により、炉内全体を十分に加熱させることができると共に、ＮＯｘの発生量を低減できるようになる。

ここで、本発明に係る熱処理炉においては、前記の炉の胴部に複数の胴部側蓄熱式燃焼バーナーを設けるようにすることが好ましい。このようにすると、胴部側蓄熱式燃焼バーナーの燃焼動作時においては、加熱された燃焼用空気が各胴部側蓄熱式燃焼バーナーにおける各胴部側給排気口からそれぞれ炉内の胴部の内周に沿うように供給されて、燃料が各胴部側給排気口から胴部の内周に沿うように適切に旋回させながら燃焼されるようになり、炉内の周辺部全体が効率よく加熱されるようになる。

また、本発明に係る熱処理炉においては、前記の天井部側蓄熱式燃焼バーナーの燃焼動作時に燃料を炉内で旋回させながら燃焼させる旋回方向と、前記の胴部側蓄熱式燃焼バーナーの燃焼動作時に燃料を胴部の内周に沿うように旋回させながら燃焼させる旋回方向とを逆方向にすることが好ましい。このようにすると、火炎の旋回方向が、天井部側蓄熱式燃焼バーナーの燃焼動作時と胴部側蓄熱式燃焼バーナーの燃焼動作時とで切り換わり、炉内全体が撹拌され、より均一に加熱されるようになる。

また、本発明に係る熱処理炉においては、前記の天井部側蓄熱式燃焼バーナーの燃焼動作時における燃焼量と、前記の胴部側蓄熱式燃焼バーナー全数の燃焼動作時における燃焼量とを同じにすることが好ましい。このようにすると、天井部側蓄熱式燃焼バーナーと胴部側蓄熱式燃焼バーナーとにおける燃焼量の差によって、それぞれの燃焼時における熱の発生量等に偏りが生じるのが防止され、炉内全体を均一に加熱させることができると共に、燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り換える操作も安定して行えるようになる。

本発明における熱処理炉においては、炉の天井部に設けた天井部側蓄熱式燃焼バーナーと、炉の胴部に設けた胴部側蓄熱式燃焼バーナーとで燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り換えるにあたり、天井部側蓄熱式燃焼バーナーの燃焼動作時においては、加熱された燃焼用空気が筒状になった天井部側案内経路の内周に沿って旋回されながら天井部側給排気口から炉内に供給されて、燃料が天井部側給排気口から炉内で旋回されながら燃焼されて、炉内の中央部が広く加熱されると共に、胴部側蓄熱式燃焼バーナーの燃焼動作時においては、加熱された燃焼用空気が胴部側案内経路を通して胴部側給排気口から炉内の胴部の内周に沿うように供給されて、燃料が胴部の内周に沿うように旋回されながら燃焼されるようになり、炉内の周辺部が加熱されるようになる。

この結果、本発明における熱処理炉においては、炉の天井部に設けた天井部側蓄熱式燃焼バーナーと、炉の胴部に設けた胴部側蓄熱式燃焼バーナーとで燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り換えて行うことにより、火炎が被処理物に接触したりすることなく、炉内全体を十分に加熱させて被処理物を十分に熱処理することができると共に、ＮＯｘの発生量を低減できるようになる。

本発明の一実施形態に係る熱処理炉において、炉の天井部に設けた天井部側蓄熱式燃焼バーナーを設けると共に、炉の胴部に２つの胴部側蓄熱式燃焼バーナーを設けた状態を示し、（Ａ）は概略平面図、（Ｂ）は概略側面図である。 前記の実施形態に係る熱処理炉において、前記の天井部側蓄熱式燃焼バーナーにおいて燃焼動作を行う一方、前記の胴部側蓄熱式燃焼バーナーにおいて蓄熱動作を行う状態を示し、（Ａ）は概略平面図、（Ｂ）は概略側面図である。 前記の実施形態に係る熱処理炉において、前記の胴部側蓄熱式燃焼バーナーにおいて燃焼動作を行う一方、前記の天井部側蓄熱式燃焼バーナーにおいて蓄熱動作を行う状態を示し、（Ａ）は各胴部側蓄熱式燃焼バーナーによる燃焼状態を示した胴部側給排気口部分の断面説明図、（Ｂ）は概略側面図である。 前記の実施形態に係る熱処理炉において、前記の天井部側蓄熱式燃焼バーナーにおける天井部側給排気口を炉内に向けて広がるように形成した第１の変更例を示した概略側面図である。 前記の実施形態に係る熱処理炉において、前記の天井部側蓄熱式燃焼バーナーに燃料を供給する天井部側供給ノズルを天井部側案内経路の他に天井部側給排気口の両側に設けた第２の変更例を示した概略平面図である。 前記の実施形態に係る熱処理炉において、炉の胴部に１つの胴部側蓄熱式燃焼バーナーを設けるようにした第３の変更例を示した概略平面図である。 前記の実施形態に係る熱処理炉において、炉の天井部が四角形状で、胴部が四角筒状になった第４の変更例を示した概略平面図である。

本発明の実施形態に係る熱処理炉を、添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る熱処理炉は、下記の実施形態に示したものに限定されず、発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施できるものである。

ここで、第１の実施形態に係る熱処理炉においては、図１（Ａ），（Ｂ）等に示すように、炉１０において円形状になった天井部１１の中央部に天井部側蓄熱式燃焼バーナー２０を設ける一方、炉１０の円筒状になった胴部１２に、２つの胴部側蓄熱式燃焼バーナー３０，３０を、炉１０の中心部を介して反対側に位置するように設けている。

そして、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、前記の天井部側蓄熱式燃焼バーナー２０において燃焼動作を行うときには、前記の２つの胴部側蓄熱式燃焼バーナー３０，３０において蓄熱動作を行うようにする一方、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、前記の２つの胴部側蓄熱式燃焼バーナー３０，３０において燃焼動作を行うときには、前記の天井部側蓄熱式燃焼バーナー２０において蓄熱動作を行うようにし、前記の天井部側蓄熱式燃焼バーナー２０と、前記の２つの胴部側蓄熱式燃焼バーナー３０，３０とで、燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り換えて行うようにしている。

ここで、前記の天井部側蓄熱式燃焼バーナー２０において燃焼動作を行うにあたっては、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、天井部側給排気管２１から燃焼用空気を蓄熱材２２ａが収容された天井部側蓄熱室２２に導き、この蓄熱材２２ａに蓄熱されている熱により燃焼用空気を加熱させ、このように加熱された燃焼用空気を案内部２３ａから筒状になった天井部側案内経路２３に導き、この天井部側案内経路２３の内周に沿って旋回させながら天井部側給排気口２４から炉１０内に導くと共に、このように天井部側給排気口２４から炉１０内に導かれる加熱された燃焼用空気に天井部側燃料供給ノズル２５から燃料を供給するようにしている。そして、前記の天井部側給排気口２４から旋回させながら加熱された燃焼用空気と燃料とを混合させて、炉１０内でこれらを燃焼させるようにしている。このように炉１０内において、天井部側給排気口２４から加熱された燃焼用空気と燃料とを混合させて旋回させながら燃焼させると、炉１０内の中央部が広い範囲で加熱されるようになると共に、天井部側蓄熱式燃焼バーナー２０における火炎の長さが短くなる。

また、前記の天井部側蓄熱式燃焼バーナー２０の燃焼動作時に、２つの胴部側蓄熱式燃焼バーナー３０，３０において蓄熱動作を行うにあたっては、前記の図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、炉１０内における燃焼排ガスを、各胴部側蓄熱式燃焼バーナー３０，３０に設けられた各胴部側給排気口３１，３１から吸引して各胴部側案内経路３２，３２に導き、各胴部側案内経路３２，３２に接続された各胴部側燃料供給ノズル３３，３３を閉じた状態で、各胴部側案内経路３２，３２を通して燃焼排ガスをそれぞれ蓄熱材３４ａ，３４ａが収容された各胴部側蓄熱室３４，３４に導き、各胴部側蓄熱室３４，３４における蓄熱材３４ａ，３４ａに燃焼排ガスの熱を蓄熱させた後、蓄熱後における燃焼排ガスを各胴部側蓄熱室３４，３４からそれぞれ各胴部側給排気管３５，３５を通して外部に導くようにしている。

また、前記の２つの胴部側蓄熱式燃焼バーナー３０，３０において燃焼動作を行うにあたっては、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、前記の各胴部側給排気管３５，３５から燃焼用空気を、それぞれ蓄熱材３４ａ，３４ａが収容された各胴部側蓄熱室３４，３４に導き、各胴部側蓄熱室３４，３４における蓄熱材３４ａ，３４ａに蓄熱されている熱により燃焼用空気を加熱させ、このように加熱された燃焼用空気を各胴部側案内経路３２，３２に導き、各胴部側案内経路３２，３２を通して各胴部側給排気口３１，３１から炉１０内に導くと共に、各胴部側案内経路３２，３２から炉１０内に導かれる加熱された燃焼用空気に対して前記の各胴部側燃料供給ノズル３３，３３から燃料を供給するようにしている。そして、前記の加熱された燃焼用空気と燃料とを混合させて各胴部側給排気口３１，３１から胴部１２の内周に沿うように供給し、各胴部側給排気口３１，３１から胴部１２の内周に沿うようにして、前記の天井部側蓄熱式燃焼バーナー２０の場合とは逆方向に旋回させながら炉１０内で燃焼させるようにしている。

このようにすると、天井部側蓄熱式燃焼バーナー２０の燃焼動作時と各胴部側蓄熱式燃焼バーナー３０，３０の燃焼動作時とで火炎の旋回方向が切り換わり、炉１０内全体が撹拌され、より均一に加熱されるようになる。

また、前記の各胴部側蓄熱式燃焼バーナー３０，３０の燃焼動作時に、前記の天井部側蓄熱式燃焼バーナー２０において蓄熱動作を行うにあたっては、前記の図３（Ｂ）に示すように、炉１０内における燃焼排ガスを、天井部側蓄熱式燃焼バーナー２０における前記の天井部側給排気口２４から吸引して天井部側案内経路２３に導き、天井部側案内経路２３に接続された前記の天井部側燃料供給ノズル２５を閉じた状態で、天井部側案内経路２３を通して燃焼排ガスを蓄熱材２２ａが収容された天井部側蓄熱室２２に導き、この天井部側蓄熱室２２における蓄熱材２２ａに燃焼排ガスの熱を蓄熱させた後、蓄熱後における燃焼排ガスを天井部側蓄熱室２２から天井部側給排気管２１を通して外部に導くようにしている。

ここで、前記のように炉１０の天井部１１に設けた天井部側蓄熱式燃焼バーナー２０と、炉１０の胴部１２に設けた各胴部側蓄熱式燃焼バーナー３０，３０とで燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り換えて行うようにすると、天井部側蓄熱式燃焼バーナー２０の燃焼動作時においては、加熱された燃焼用空気が筒状になった天井部側案内経路２３の内周に沿って旋回されながら天井部側給排気口２４から炉１０内に供給されて、燃料が天井部側給排気口２４から炉１０内で旋回されながら燃焼されるにようになり、炉１０内の中央部が広い範囲で加熱されるようになると共に、天井部側蓄熱式燃焼バーナー２０における火炎の長さが短くなって、火炎が被処理物（図示せず）等に接触して、被処理物に損傷が生じたり、また燃焼時における火炎の温度が高くなってＮＯｘの発生量が多くなったりするのが防止される。

また、各胴部側蓄熱式燃焼バーナー３０，３０の燃焼動作時においては、加熱された燃焼用空気が、各胴部側案内経路３２，３２を通して各胴部側給排気口３１，３１からそれぞれ胴部１２の内周に沿うようにして、前記の天井部側蓄熱式燃焼バーナー２０の場合とは逆方向に旋回されながら炉１０内で燃焼させるようになり、火炎が被処理物に接触しないようにして炉１０の内周部が加熱されるようになる。

この結果、前記の天井部側蓄熱式燃焼バーナー２０と各胴部側蓄熱式燃焼バーナー３０，３０との燃焼動作により、炉１０内全体を十分に加熱させることができるようになる。

また、前記のように天井部側蓄熱式燃焼バーナー２０と各胴部側蓄熱式燃焼バーナー３０，３０とで燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り換えて行う場合、前記の天井部側蓄熱式燃焼バーナー２０の燃焼動作時における燃焼量と、前記の各胴部側蓄熱式燃焼バーナー３０，３０全数の燃焼動作時における燃焼量とを同じにするようにしている。このようにすると、天井部側蓄熱式燃焼バーナー２０と各胴部側蓄熱式燃焼バーナー３０，３０とにおいて、燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り換える場合に、それぞれの燃焼時における熱の発生量等に偏りが生じるのが防止され、炉１０内全体を均一に加熱させることができると共に、燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り換える操作も安定して行えるようにする。

ここで、前記の実施形態における熱処理炉においては、前記の天井部側蓄熱式燃焼バーナー２０における天井部側給排気口２４を天井部側案内経路２３と同じ径になるようにしたが、図４に示すように、天井部側給排気口２４の部分を炉１０内に向けて広がるようにＲ状などに形成することもできる。このようにすると、燃焼用空気を前記の天井部側案内経路２３の内周に沿って旋回させながら、天井部側給排気口２４から炉１０内に供給するにあたり、炉１０内に向けて広がって形成された前記の天井部側給排気口２４からさらに広がった状態で、燃焼用空気が旋回されながら炉１０内に供給されて燃料と混合され、燃焼時における火炎がさらに大きく広がって、火炎の長さを短くすることができるようになる。

また、前記の実施形態における熱処理炉においては、前記の天井部側蓄熱式燃焼バーナー２０において、前記の天井部側燃料供給ノズル２５を天井部側給排気口２４の近傍における天井部側案内経路２３に接続させるようにしただけであるが、図５に示すように、前記の天井部側燃料供給ノズル２５の他に、前記の天井部側給排気口２４の近傍の両側における天井部１１にそれぞれ第２の天井部側燃料供給ノズル２５ａ，２５ａを設けるようにすることもできる。

そして、このようにした場合において、前記の天井部側燃料供給ノズル２５から燃料を供給させずに、天井部側給排気口２４の近傍の両側における天井部１１に設けた前記の各第２の天井部側燃料供給ノズル２５ａ，２５ａから、前記の天井部側給排気口２４を通して旋回しながら炉１０内に導かれた燃焼用空気に燃料を供給させるようにすると、炉１０内における燃焼排ガスが前記のように旋回されながら炉１０内に導かれた燃焼用空気の旋回流の中央部に生じた負圧によって取り込まれて燃焼が行われ、燃焼時におけるＮＯｘの発生量が低減されると共に、それぞれの第２の天井部側燃料供給ノズル２５ａ，２５ａから炉１０内に供給された燃料が、天井部側給排気口２４から旋回されながら炉１０内に供給された燃焼用空気と広い範囲で混合されて燃焼され、燃焼時における火炎がさらに広がると共に火炎の長さが短くなる。

また、前記の実施形態における熱処理炉においては、炉１０の円筒状になった胴部１２に、２つの胴部側蓄熱式燃焼バーナー３０，３０を、炉１０の中心部を介して反対側に位置するように設けるようにしたが、胴部１２に設ける胴部側蓄熱式燃焼バーナー３０の数は特に限定されず、図示していないが、さらに多くの胴部側蓄熱式燃焼バーナー３０を設けるようにすることもできる。また、図６に示すように、炉１０の円筒状になった胴部１２に１つの胴部側蓄熱式燃焼バーナー３０を設けるようにすることも可能である。なお、この場合においても、前記の天井部側蓄熱式燃焼バーナー２０の燃焼動作時における燃焼量と、前記の胴部側蓄熱式燃焼バーナー３０の燃焼動作時における燃焼量とが同じになるようにして、それぞれの燃焼時における熱の発生量等に偏りが生じるのが防止し、炉１０内全体を均一に加熱させようにすると共に、燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り換える操作も安定して行えるようにする。

また、前記の実施形態における熱処理炉においては、炉１０として、天井部１１が円形状で、胴部１２が円筒状になったものを用いるようにしたが、炉１０の形状は、特にこのようなものに限定されず、例えば、図７に示すように、天井部１１が四角形状で、胴部１２が四角筒状になったものを用いるようにすることも可能であり、さらに四角形以上の多角形でもよい。

１０ ：炉
１１ ：天井部
１２ ：胴部
２０ ：天井部側蓄熱式燃焼バーナー
２１ ：天井部側給排気管
２２ ：天井部側蓄熱室
２２ａ ：蓄熱材
２３ ：天井部側案内経路
２３ａ ：案内部
２４ ：天井部側給排気口
２５ ：天井部側燃料供給ノズル
２５ａ ：第２の天井部側燃料供給ノズル
３０ ：胴部側蓄熱式燃焼バーナー
３１ ：胴部側給排気口
３２ ：胴部側案内経路
３３ ：胴部側燃料供給ノズル
３４ ：胴部側蓄熱室
３４ａ ：蓄熱材
３５ ：胴部側給排気管

Claims (4)

1. 燃焼用空気を蓄熱部に収容された蓄熱材に蓄熱された熱により加熱させ、案内経路を通して加熱された燃焼用空気を給排気口から炉内に導き、燃料供給ノズルから供給された燃料と前記の加熱された燃焼用空気とを炉内において燃焼させる燃焼動作を行う一方、炉内における燃焼後の燃焼排ガスを蓄熱材が収容された蓄熱部に導いて、燃焼排ガスの熱を蓄熱材に蓄熱させる蓄熱動作を行うようにした蓄熱式燃焼バーナーを用いた熱処理炉において、前記の蓄熱式燃焼バーナーを、炉の天井部と胴部とにそれぞれ設け、炉の天井部に設けた天井部側蓄熱式燃焼バーナーと、炉の胴部に設けた胴部側蓄熱式燃焼バーナーとで、前記の燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り換えて行うようにし、前記の天井部側蓄熱式燃焼バーナーの燃焼動作時に、前記の加熱された燃焼用空気を筒状になった天井部側案内経路の内周に沿って旋回させながら天井部側給排気口から炉内に供給して、燃料を炉内で旋回させながら燃焼させる一方、前記の胴部側蓄熱式燃焼バーナーの燃焼動作時に、前記の加熱された燃焼用空気を、胴部側案内経路を通して胴部側給排気口から炉内の胴部の内周に沿うように供給して、燃料を胴部の内周に沿うように旋回させながら燃焼させることを特徴とする熱処理炉。
2. 請求項１に記載の熱処理炉において、前記の炉の胴部に複数の胴部側蓄熱式燃焼バーナーを設けたことを特徴とする熱処理炉。
3. 請求項１又は請求項２に記載の熱処理炉において、前記の天井部側蓄熱式燃焼バーナーの燃焼動作時に燃料を炉内で旋回させながら燃焼させる旋回方向と、前記の胴部側蓄熱式燃焼バーナーの燃焼動作時に燃料を胴部の内周に沿うように旋回させながら燃焼させる旋回方向とを逆方向にしたことを特徴とする熱処理炉。
4. 請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の熱処理炉において、前記の天井部側蓄熱式燃焼バーナーの燃焼動作時における燃焼量と、前記の胴部側蓄熱式燃焼バーナー全数の燃焼動作時における燃焼量とを同じにしたことを特徴とする熱処理炉。

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