JP2023079791A

JP2023079791A - 二次燃焼炉、二次燃焼炉の使用方法、二次燃焼方法

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Publication number: JP2023079791A
Application number: JP2021193430A
Authority: JP
Inventors: 賢治川手; Kenji Kawate; 秀哲安藤; Hideaki Ando; 智也稲垣; Tomoya Inagaki; 博信星野; Hironobu Hoshino
Original assignee: Daido Plant Industries Co Ltd
Current assignee: Daido Plant Industries Co Ltd
Priority date: 2021-11-29
Filing date: 2021-11-29
Publication date: 2023-06-08

Abstract

【課題】一次燃焼炉から排出される可燃ガスを、二酸化炭素の発生量を抑制しつつ、安定した雰囲気で燃焼させることができる二次燃焼炉、二次燃焼炉の使用方法、二次燃焼方法を提供する。【解決手段】一次燃焼炉３０からの可燃ガスを燃焼させる二次燃焼炉１０は、炉室１１１を有する炉体１１と、炉室１１１に可燃ガスを導入する導入路１２と、バーナ１３と、バーナ１３に接続された燃料供給系１４及び第１エア供給系１５と、第１エア供給系１５に接続された第１給気ファン１５１と、バーナ１３への燃料供給を許容し、第１給気ファン１５１のエア出力を調節して、バーナ１３の出力を制御する加熱モード、及び、バーナ１３への燃料供給を規制し、第１給気ファン１５１によるエア出力を調節して、炉温を制御する第１冷却モードを有する制御装置１７と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、一次燃焼炉から排出される可燃ガスを燃焼させる二次燃焼炉、二次燃焼炉の使用方法、二次燃焼方法に関する。

例えば、熱処理炉、焼鈍炉、回転炉、雰囲気炉、焼成炉、乾燥炉、燃焼炉等のような、被処理物を熱処理する炉は、多くの場合、炉からの排ガス中に、未燃焼の燃料ガスや、ＮＯ_ｘ、ＳＯ_ｘ等といった環境に負荷を及ぼすガスを含んでいる。このため、炉には、被処理物を熱処理する一次燃焼炉に加えて、一次燃焼炉の排ガスを熱処理して排ガス中の環境負荷ガスを熱分解等する二次燃焼炉を備えるものがある。
特許文献１～４に開示の二次燃焼炉は、炉内に設けられたバーナで燃料を燃焼させ、その燃焼熱で処理対象のガスを燃焼させて処理するもの、換言すると、バーナの火力で処理対象のガスを直接的に燃やして処理するものである。これらの二次燃焼炉は、バーナの火力で処理対象のガスを直接的に燃やすことから、バーナの火力を得るために大量の燃料が必要となり、さらに、バーナで燃料を燃焼させて生じた大量の二酸化炭素が排出されてしまう。
近時は、カーボンニュートラル等といった環境配慮への意識の高まりから、温室効果ガスである二酸化炭素の排出量が問題視されており、こうした二酸化炭素もまた環境負荷ガスに含まれる。このため、二次燃焼炉には、環境負荷ガスである二酸化炭素の排出を抑制可能なものが要請されている。
特許文献５に開示の二次燃焼炉は、炉内に設けられたバーナの送風量を調節し、処理対象のガスを炉内で旋回させて、そのガスの炉内における滞留時間を長く確保することにより、処理対象のガスを完全燃焼させて、処理するものである。この二次燃焼炉は、一次燃焼炉の温度が高まることで、バーナに吹き込む燃料を停止し、送風のみとすることもでき、バーナに吹き込む燃料を停止した分、二酸化炭素の排出を抑えることができる。

特開２０００－２１３７１８号公報特開２００６－３８２７８号公報特開２０１９－２１１１８３号公報特開２００５－１５６０２２号公報特開２０１８－１８５１４１号公報

一次燃焼炉から排気される排ガス中には、未燃焼の燃料ガス、被処理物に付着した潤滑剤等の油分が蒸発してなる蒸発ガス、一次燃焼炉に供給された酸化性ガスや還元性ガス等の雰囲気ガスなどが含まれる。これらガスは、水素、一酸化炭素、メタン、プロパン、ブタン等からなり、可燃ガスである。
二次燃焼炉で排ガスを燃焼処理する際、排ガスに含まれる可燃ガスは、燃焼熱を発生させることで炉内温度を上昇させてしまう。この可燃ガスの燃焼を制御することは困難であり、可燃ガスの導入量によっては、炉内温度が過剰に上昇して、二次燃焼炉の炉内雰囲気が不安定になる。その結果、排ガスの燃焼処理等に係る化学反応の進行に影響が及び、却って環境負荷ガスが生成される等の不具合が生じてしまう。
よって、二次燃焼炉には、環境負荷ガスである二酸化炭素の排出の抑制も然る事ながら、処理時における炉内雰囲気を安定的に保つことについても要請されている。

本発明は、このような従来技術が有していた問題点を解決しようとするものであり、一次燃焼炉から排出される可燃ガスを、二酸化炭素の発生量を抑制しつつ、安定した雰囲気で燃焼させることができる二次燃焼炉、二次燃焼炉の使用方法、二次燃焼方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するべく、請求項１に記載の発明は、一次燃焼炉から排出される可燃ガスを燃焼させる二次燃焼炉であって、
炉室が内部に設けられた炉体と、
前記炉体に接続されて前記炉室に前記可燃ガスを導入する導入路と、
前記炉体に取り付けられたバーナと、
前記バーナに接続された燃料供給系及び前記燃料供給系に接続されたバルブと、
前記バーナを介して前記炉体に接続された第１エア供給系及び前記第１エア供給系に接続された第１給気ファンと、
前記燃料供給系から前記バーナへの燃料供給を前記バルブで許容し、前記第１給気ファンによるエア出力を調節して、前記バーナの出力を制御する加熱モード、及び、前記燃料供給系から前記バーナへの燃料供給を前記バルブで規制し、前記第１給気ファンによるエア出力を調節して、前記炉室の温度を制御する第１冷却モードを有する制御装置と、を備えることを要旨とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記炉体に接続された第２エア供給系及び前記エア供給系に接続された第２給気ファンと、を更に備え、
前記制御装置は、前記第１給気ファンによるエア出力を最大値に維持し、前記第２給気ファンによるエア出力を調節して、前記炉室の温度を制御する第２冷却モードを有する、ことを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記第２給気ファンは、前記第１給気ファンに比べて、風量が大きいことを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の発明において、前記炉体に接続された排気ダクト及び前記排気ダクトに取り付けられたダンパと、を更に備えることを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のうち何れか一項に記載の二次燃焼炉を用い、一次燃焼炉から排出される可燃ガスを燃焼させる二次燃焼炉の使用方法であって、
炉体に取り付けられたバーナに対し、前記バーナに接続された燃料供給系からの燃料供給を前記燃料供給系に接続されたバルブによって許容し、前記バーナに接続された第１エア供給系からのエア供給を前記第１エア供給系に接続された第１給気ファンによって行い、燃料とエアの混合気を前記バーナで燃焼させて、前記炉体の内部の炉室を、前記可燃ガスが自己着火する温度に昇温する昇温作業と、
前記昇温作業の後、前記バーナへの燃料供給を前記バルブで規制する燃料停止作業と、
前記燃料停止作業の後、昇温した前記炉室に前記可燃ガスを導入して、前記可燃ガスを自己着火により燃焼させる燃焼作業と、
前記燃焼作業において、前記可燃ガスの燃焼による前記炉室の温度上昇に基づき、前記第１給気ファンから前記第１エア供給系を介して前記炉室へエア供給を行い、前記炉室を冷却する第１冷却作業と、を備えることを要旨とする。
請求項６に記載の発明は、請求項２乃至４のうち何れか一項に記載の二次燃焼炉を用い、一次燃焼炉から排出される可燃ガスを燃焼させる二次燃焼炉の使用方法であって、
炉体に取り付けられたバーナに対し、前記バーナに接続された燃料供給系からの燃料供給を前記燃料供給系に接続されたバルブによって許容し、前記バーナに接続された第１エア供給系からのエア供給を前記第１エア供給系に接続された第１給気ファンによって行い、燃料とエアの混合気を前記バーナで燃焼させて前記炉体の内部の炉室を、前記可燃ガスが自己着火する温度に昇温する昇温作業と、
前記昇温作業の後、前記バーナへの燃料供給を前記バルブで規制する燃料停止作業と、
前記燃料停止作業の後、昇温した前記炉室に前記可燃ガスを導入して、前記可燃ガスを自己着火により燃焼させる燃焼作業と、
前記燃焼作業において、前記可燃ガスの燃焼による前記炉室の温度上昇に基づき、前記第１給気ファンから前記第１エア供給系を介して前記炉室へエア供給を行い、前記炉室を冷却する第１冷却作業と、
前記第１冷却作業において、前記第１給気ファンによるエア出力が１００％の場合に、第２給気ファンから第２エア供給系を介して前記炉室へエア供給を行い、前記炉室を冷却する第２冷却作業と、を備えることを要旨とする。
請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の発明において、前記昇温作業において、前記バーナで前記混合気を燃焼させて前記炉室に放出される排ガスの空気過剰率（λ）が１．１以上１．４３以下（１．１≦λ≦１．４３）であることを要旨とする。
請求項８に記載の発明は、炉室が内部に設けられた炉体と、前記炉体に接続されて前記炉室に前記可燃ガスを導入する導入路と、前記炉体に取り付けられたバーナと、前記バーナに接続された燃料供給系と、前記バーナを介して前記炉体に接続された第１エア供給系と、前記炉体に接続された第２エア供給系と、を備える二次燃焼炉を用い、一次燃焼炉から排出される可燃ガスを燃焼させる二次燃焼方法であって、
前記バーナに対し、前記燃料供給系から燃料を供給し、前記第１エア供給系からエアを供給して、前記燃料と前記エアの混合気を前記バーナで燃焼させ、前記炉室の温度を前記可燃ガスが自己着火する温度に昇温し、その後、前記バーナへの前記燃料の供給を停止する昇温工程と、
前記昇温工程の後、昇温された前記炉室に前記導入路から前記可燃ガスを導入して、前記炉室で前記可燃ガスを自己着火により燃焼させる燃焼工程と、
前記燃焼工程において、前記可燃ガスの燃焼によって前記炉室の温度が上昇する場合に、前記第１エア供給系を介して前記炉室へエア供給を行う第１冷却作業、又は、前記第１冷却作業と並行して前記第２エア供給系を介して前記炉室へエア供給を行う第２冷却作業、の何れかの作業を実行して前記炉室を冷却する冷却工程と、を備える、ことを要旨とする。

本発明によれば、一次燃焼炉から排出される可燃ガスを、二酸化炭素の発生量を抑制しつつ、安定した雰囲気で燃焼させることができる二次燃焼炉、二次燃焼炉の使用方法、二次燃焼方法を提供することができる。

実施形態の二次燃焼炉の一例を示す概略説明図。実施形態の二次燃焼方法の一例を示すフローチャート。二次燃焼方法における昇温工程の一例を示すフローチャート。二次燃焼方法における冷却工程の一例を示すフローチャート。

ここで示される事項は例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。

［１］二次燃焼炉
本発明の二次燃焼炉は、一次燃焼炉から排出される可燃ガスを燃焼させる二次燃焼炉であって、
炉室が内部に設けられた炉体と、
前記炉体に接続されて前記炉室に前記可燃ガスを導入する導入路と、
前記炉体に取り付けられたバーナと、
前記バーナに接続された燃料供給系及び前記燃料供給系に接続されたバルブと、
前記バーナを介して前記炉体に接続された第１エア供給系及び前記第１エア供給系に接続された第１給気ファンと、
前記燃料供給系から前記バーナへの燃料供給を前記バルブで許容し、前記第１給気ファンによるエア出力を調節して、前記バーナの出力を制御する加熱モード、及び、前記燃料供給系から前記バーナへの燃料供給を前記バルブで規制し、前記第１給気ファンによるエア出力を調節して、前記炉室の温度を制御する第１冷却モードを有する制御装置と、を備えることを特徴とする。
また、二次燃焼炉は、前記炉体に接続された第２エア供給系及び前記エア供給系に接続された第２給気ファンと、を更に備え、
前記制御装置は、前記第１給気ファンによるエア出力を最大値に維持し、前記第２給気ファンによるエア出力を調節して、前記炉室の温度を制御する第２冷却モードを有する、ものとすることができる。

具体的に、二次燃焼炉１０は、図１に示すように、一次燃焼炉３０から排出される可燃ガスを燃焼させるためのものであり、炉室１１１が内部に設けられた炉体１１と、炉体１１に接続された導入路１２と、炉体１１に取り付けられたバーナ１３と、を備えている。
バーナ１３には、燃料供給系１４が接続されている。この燃料供給系１４には、バルブとして、流量調整弁１４１と電磁弁１４２が接続されている。

炉体１１には、バーナ１３を介して、第１エア供給系１５が接続されている。この第１エア供給系１５には、第１給気ファン１５１と、バルブとして、第１流量制御弁１５２とが接続されている。
また、炉体１１には、第２エア供給系１６を接続することができる。この第２エア供給系１６には、第２給気ファン１６１と、バルブとして、第２流量制御弁１６２が接続されている。
二次燃焼炉１０は、制御装置１７を備えている。この制御装置１７は、上述の流量調整弁１４１、第１流量制御弁１５２、及び第２流量制御弁１６２と、電気的に接続されている。

（１）炉体
炉体１１は、一次燃焼炉３０から排出される排ガスを燃焼処理するためのものであって、その排ガスに含まれる可燃ガスを燃焼させるものである。
炉体１１は、二次燃焼に係る処理に適用可能であれば、構成、使用材料、形状、大きさ、炉内容積等は、特に問わない。

具体的に、炉体１１は、図１に示すように、中空の箱状に形成されており、内部には、炉室１１１が設けられている。
炉体１１には、一次燃焼炉３０から排出される排ガスを炉室１１１に導入するための導入路１２が接続されている。導入路１２は、管状に形成されており、その内部が炉室１１１と連通されている。
炉体１１には、バーナ１３を取り付けるためのホルダー１１２を設けることができる。ホルダー１１２は、中空状に形成されており、その内部が炉室１１１と連通されている。

導入路１２は、ガス導入系１２１を介することで、一次燃焼炉３０の排気部３１と接続することができる。
一次燃焼炉３０の排気部３１は、一次燃焼炉３０で被処理物Ｗを熱処理した際に発生した排ガスを、一次燃焼炉３０の炉外に排気するためのものである。
この排気部３１から排出された排ガスは、ガス導入系１２１を介することにより、導入路１２へと送り出されて、導入路１２から炉室１１１へ導入することができる。

ガス導入系１２１には、炉圧制御弁１２２を接続することができる。
炉圧制御弁１２２は、ガス導入系１２１を介して導入路１２へ送り出される排ガスの量を調節することにより、一次燃焼炉３０の炉圧を制御する目的を有している。
即ち、一次燃焼炉３０は、排ガスが過大に排出されて炉内が負圧になると、その炉内に大気が流入する等して、炉内の雰囲気が維持できなくなる、炉内で異常燃焼が発生する等の不具合を生じる場合がある。
炉圧制御弁１２２は、一次燃焼炉３０からガス導入系１２１を介して導入路１２へ送り出される排ガスの量を調節し、一次燃焼炉３０の炉圧を制御することにより、一次燃焼炉３０の炉内が負圧になることを抑制することができる。

炉体１１には、炉室１１１の気体を排気するための排気ダクト１１３を接続することができる。排気ダクト１１３は、管状に形成されており、その内部が炉室１１１と連通されている。
排気ダクト１１３の内部には、排気ダクト１１３を開閉するためのダンパ１１４を取り付けることができる。
ダンパ１１４は、排気ダクト１１３を介した炉室１１１の気体（排ガス）の炉外への排気量を調節して、炉室１１１の炉圧が負圧にならない程度に、その炉圧を調整する目的を有している。
具体的に、ダンパ１１４は、通常時には排気ダクト１１３を僅かに開放し、炉圧が過大時には排気ダクト１１３を大きく開放する。
即ち、ダンパ１１４は、炉室１１１の炉圧を調整するものであり、所謂、逃し弁（リリーフ弁）のように、炉圧が負圧にならない程度に炉室１１１の圧力を炉外へ逃がす機能を有する。
ダンパ１１４は、炉室１１１の炉圧の調整が可能であれば、手動式、電動式等の作動方式について特に限定されず、また、風量調節ダンパ（ＶＤ）、モータダンパ（ＭＤ）、空気圧に応じて操作される空気作動ダンパ（ＡＤ）等の種類について、特に限定されない。

（２）バーナ
バーナ１３は、炉体１１に設けられたホルダー１１２に対し、炉体１１の外部から挿入されるようにして、取り付けられている。
バーナ１３は、炉室１１１を昇温するためのものであり、かつ、炉室１１１にエア供給をするためのものである。
即ち、バーナ１３は、燃料とエア（空気）の混合気を燃焼させ、その燃焼で生じた高温の燃焼ガスを炉室１１１に噴き出すことで、炉室１１１を昇温することができる。
また、バーナ１３は、燃料を供給せずに、エアのみを供給することで、所謂、ノズルのように用いることができ、供給されたエアを炉室１１１に噴き出すことで、炉室１１１にエア供給をすることができる。
バーナ１３は、燃焼ガス、エア等の気体を炉室１１１に噴き出すことが可能であれば、種類、構成等について特に問わない。通常、バーナ１３には、燃焼バーナを用いることができる。

（３）燃料供給系
燃料供給系１４は、バーナ１３に燃料を供給するためのものであり、バーナ１３に接続されている。
燃料は、炉室１１１の温度（以下、「炉温」ともいう）を二次燃焼に係る処理に適した温度にすることが可能であれば、液体、気体等の物質の状態や、種類などについて、特に限定されない。
燃料の具体例として、灯油、重油等の液体燃料、都市ガス、ＬＰガス、メタンガス等の気体燃料（燃料ガス）などを挙げることができる。これらの中でも、取り扱いやすく、燃焼時の熱量が好適であるという観点から、都市ガス、ＬＰガス、メタンガス等の燃料ガスが好ましい。

燃料供給系１４には、バーナ１３（炉体１１）に接続された側を下流側とし、その反対側を上流側として、上流側から順番に、流量調整弁１４１、及び電磁弁１４２が接続されている。
流量調整弁１４１は、燃料供給系１４における燃料の流量（ｍ^３／ｍｉｎ）を調整することにより、バーナ１３で燃焼される混合気について燃料とエアとの混合比率を制御する目的を有している。

流量調整弁１４１によって制御される混合比率は、使用する燃料に応じた値とされ、特に限定されない。例えば、この混合比率を、混合気の燃焼による燃焼ガスの空気過剰率（λ）で示した場合、空気過剰率（λ）は、好ましくは１．１以上１．４３以下（１．１≦λ≦１．４３）である。
ここで、空気過剰率（λ）は、燃料に対し、理論量の何倍のエア（空気）が供給されたかを表す値である。つまり、所定の流量（ｍ^３／ｍｉｎ）で供給される燃料とエアについて、その流量（ｍ^３／ｍｉｎ）の燃料を理論上で燃焼させるのに必要な最少のエアの流量をＬ_０（ｍ^３／ｍｉｎ）とし、実際に供給されるエアの流量をＬ（ｍ^３／ｍｉｎ）とした場合、λ＝Ｌ／Ｌ_０の計算式から算出される値である。

具体的に、流量調整弁１４１は、第１給気ファン１５１によるエア出力、換言すると第１流量制御弁１５２によって制御される第１エア供給系１５におけるエアの流量に基づいて、空気過剰率（λ）が１．１以上１．４３以下となるように、燃料の流量を調整する。
空気過剰率（λ）が低すぎる、つまり混合気が濃い（リッチ）と、未燃焼のガス（以下、「未燃ガス」とも記載する）が発生しやすく、炉室１１１で可燃ガスを燃焼させて尚、未燃ガスを燃やしきることができず、未燃ガスが炉外へ排出される等の不具合が生じる場合がある。
空気過剰率（λ）が高すぎる、つまり混合気が薄い（リーン）と、炉室１１１における可燃ガスの燃焼時の熱損失が増すことで、炉室１１１の炉温の維持が難しくなる場合がある。

また、流量調整弁１４１は、燃料供給系１４における燃料の流量を増減させることにより、炉室１１１の昇温時におけるバーナ１３の出力（火力）を調節する目的を有している。即ち、流量調整弁１４１は、制御装置１７で設定された空気過剰率（λ）を維持しながら、燃料供給系１４における燃料の流量を増減させることにより、バーナ１３の火力の強弱を調節することができる。
電磁弁１４２は、燃料供給系１４によるバーナ１３への燃料供給を許容又は規制するためのものである。即ち、電磁弁１４２は、バーナ１３による炉室１１１の昇温時には燃料供給系１４を開放し、バーナ１３を介した炉室１１１へのエア供給時には燃料供給系１４を閉塞する、という目的を有している。

流量調整弁１４１、及び電磁弁１４２に使用されるバルブの種類等については、それぞれの目的に応じたものを選択することができ、特に限定されない。
例えば、流量調整弁１４１、及び電磁弁１４２には、応答性と制御の観点から、好ましくは電空式バルブや電磁式バルブを使用することができる。

（４）エア供給系
第１エア供給系１５は、バーナ１３に燃焼のためのエアを供給する目的と、バーナ１３を介して炉室１１１にエアを供給する目的とを有している。
第１エア供給系１５は、バーナ１３に接続されており、このバーナ１３を介して炉体１１に接続されている。

即ち、第１エア供給系１５は、燃料が供給されているバーナ１３へ、燃料の燃焼のためのエア供給を行う目的を有している。
加えて、第１エア供給系１５は、バーナ１３を介して炉室１１１にエア供給を行うことにより、炉室１１１を冷却する目的を有している。
第１エア供給系１５には、バーナ１３（炉体１１）に接続された側を下流側とし、その反対側を上流側として、上流側から順番に、第１給気ファン１５１、及びバルブとして第１流量制御弁１５２が接続されている。

第１給気ファン１５１は、炉体１１の外部からエア（空気）を取り込み、その取り込んだエア（空気）を、第１エア供給系１５を介して炉室１１１に送り出すためのものである。
第１給気ファン１５１に使用されるファンの種類等は、エア（空気）を炉室１１１に送り出すことが可能であれば、特に限定されない。ファンの種類等として、例えば、軸流ファン、二重反転ファン、遠心ファン、シロッコファン等を挙げることができる。これらの中でも軸流ファン、二重反転ファンは、エア（空気）を炉室１１１に送り出す風量が高く、好ましい。
第１給気ファン１５１は、炉体１１の外部からエア（空気）を取り込む。このため、第１給気ファン１５１から炉室１１１に送り出されるエア（空気）は、その温度が炉温よりも低く、炉室１１１を冷却することができる。

第１流量制御弁１５２は、第１エア供給系１５におけるエアの流量を制御することにより、第１給気ファン１５１が第１エア供給系１５を介してエア（空気）を炉室１１１に送り出す際のエア出力を調節する目的を有している。
即ち、第１流量制御弁１５２は、第１エア供給系１５におけるエアの流量（ｍ^３／ｍｉｎ）を増減させるように、制御装置１７によって制御されている。
第１エア供給系１５におけるエアの流量（ｍ^３／ｍｉｎ）を増した場合、第１給気ファン１５１から炉室１１１へ送り出すエアの量が増加するため、第１給気ファン１５１によるエア出力が上昇する。また、第１エア供給系１５におけるエアの流量（ｍ^３／ｍｉｎ）を減らした場合、第１給気ファン１５１から炉室１１１へ送り出すエアの量が減少するため、第１給気ファン１５１によるエア出力が下降する。

第１流量制御弁１５２は、制御弁の固有流量特性としてリニア特性を有するものが好ましく、この場合、エア出力は、バルブの開度に相当する。
第１流量制御弁１５２による第１給気ファン１５１のエア出力の調節幅について、下限値は、第１流量制御弁１５２が全閉の状態の０％であり、上限値は、第１流量制御弁１５２が全開の状態の１００％である。
また、エア出力は、０％～１００％の範囲で、リニア（直線状）に増減させることができる。

また、第１流量制御弁１５２は、炉室１１１の昇温時において、バーナ１３の火力を調節する目的も有している。
即ち、第１流量制御弁１５２は、第１給気ファン１５１によるエア出力（第１エア供給系１５におけるエアの流量）を増減させることで、バーナ１３の火力の強弱を調節する目的を有している。
なお、上述したように、混合気における燃料とエアとの混合比率（空気過剰率（λ））の調節は、燃料供給系１４に接続された流量調整弁１４１によって行われる。
つまり、制御装置１７は、第１流量制御弁１５２によって制御されたエアの流量に基づき、空気過剰率（λ）が１．１以上１．４３以下となるように、燃料供給系１４における燃料の流量を流量調整弁１４１によって調整している。

第１流量制御弁１５２に使用されるバルブの種類等については、それぞれの目的に応じたものを選択することができ、特に限定されない。
例えば、第１流量制御弁１５２には、応答性と制御の観点から、好ましくは電空式バルブや電磁式バルブを使用することができる。

第２エア供給系１６は、炉体１１に設けられたホルダー１１２に接続されている。
第２エア供給系１６は、炉室１１１の冷却のための第１エア供給系１５からのエア供給に加え、炉室１１１にさらなるエア供給を行って炉室１１１を冷却する目的を有している。
即ち、第２エア供給系１６は、第１エア供給系１５からのエア供給のみでは炉室１１１の冷却に不十分な場合に、炉体１１のホルダー１１２を介して炉室１１１にエア供給を行うことにより、炉室１１１を好適に冷却するためのものである。
第２エア供給系１６には、ホルダー１１２（炉体１１）に接続された側を下流側とし、その反対側を上流側として、上流側から順番に、第２給気ファン１６１、及びバルブとして第２流量制御弁１６２が接続されている。

第２給気ファン１６１は、炉体１１の外部からエア（空気）を取り込み、その取り込んだエア（空気）を、第２エア供給系１６を介して炉室１１１に送り出すためのものである。
第２給気ファン１６１に使用されるファンの種類等は、エア（空気）を炉室１１１に送り出すことが可能であれば、特に限定されない。ファンの種類等として、例えば、軸流ファン、二重反転ファン、遠心ファン、シロッコファン等を挙げることができる。これらの中でも軸流ファン、二重反転ファンは、エア（空気）を炉室１１１に送り出す風量が高く、好ましい。
第２給気ファン１６１は、炉体１１の外部からエア（空気）を取り込む。このため、第２給気ファン１６１から炉室１１１に送り出されるエア（空気）は、その温度が炉温よりも低く、炉室１１１を冷却することができる。

第２給気ファン１６１は、第１給気ファン１５１に比べて、風量が大きいものを使用することができる。
即ち、第２給気ファン１６１は、炉室１１１の冷却時において、第１給気ファン１５１によるエア供給の過不足分を補う目的で、その過不足分を十分に補うことができるように、第１給気ファン１５１よりも風量が大きいものを使用することが好ましい。

第１給気ファン１５１の風量と第２給気ファン１６１の風量は、炉室１１１で燃焼される可燃ガスの量に応じて設定することができ、特に限定されない。
第１給気ファン１５１の風量をＡｆ_１（ｍ^３／ｍｉｎ）とし、第２給気ファン１６１の風量をＡｆ_２（ｍ^３／ｍｉｎ）とした場合、Ａｆ_２は、Ａｆ_１の３倍以上３５倍以下が好ましく（３≦（Ａｆ_２／Ａｆ_１）≦３５）、４倍以上２０倍以下がより好ましく（４≦（Ａｆ_２／Ａｆ_１）≦２０）、６倍以上１０倍以下がさらに好ましい（６≦（Ａｆ_２／Ａｆ_１）≦１０）。

第２流量制御弁１６２は、第２エア供給系１６におけるエアの流量を制御することにより、第２給気ファン１６１が第２エア供給系１６を介してエア（空気）を炉室１１１に送り出す際のエア出力を調節する目的を有している。
即ち、第２流量制御弁１６２は、第２エア供給系１６におけるエアの流量（ｍ^３／ｍｉｎ）を増減させるように、制御装置１７によって制御されている。
第２エア供給系１６におけるエアの流量（ｍ^３／ｍｉｎ）を増した場合、第２給気ファン１６１から炉室１１１へ送り出すエアの量が増加するため、第２給気ファン１６１によるエア出力が上昇する。また、第２エア供給系１６におけるエアの流量（ｍ^３／ｍｉｎ）を減らした場合、第２給気ファン１６１から炉室１１１へ送り出すエアの量が減少するため、第２給気ファン１６１によるエア出力が下降する。

第２給気ファン１６１によるエア出力の調節は、炉室１１１を好適に冷却し、また過剰な冷却を抑制するべく、第１給気ファン１５１のエア出力と炉室１１１の炉温に応じて適宜行われる。
即ち、炉室１１１の冷却に関し、第２エア供給系１６からのエア供給は、第１エア供給系１５からのエア供給の過不足分を補う目的を有する。このため、第２給気ファン１６１のエア出力の調節は、第１給気ファン１５１のエア出力が１００％の状態で行うことが好ましい。

第２流量制御弁１６２は、制御弁の固有流量特性としてリニア特性を有するものが好ましく、この場合、エア出力は、バルブの開度に相当する。
第２流量制御弁１６２による第２給気ファン１６１のエア出力の調節幅について、下限値は、第２流量制御弁１６２が全閉の状態の０％であり、上限値は、第２流量制御弁１６２が全開の状態の１００％である。
また、エア出力は、０％～１００％の範囲で、リニアに増減させることができる。
第２流量制御弁１６２に使用されるバルブの種類等については、その目的に応じたものを選択することができ、特に限定されない。例えば、第２流量制御弁１６２には、応答性と制御の観点から、好ましくは電空式バルブや電磁式バルブを使用することができる。

（５）制御装置
制御装置１７は、二次燃焼処理時における炉室１１１の雰囲気を制御する目的で設けられたものである。
制御装置１７は、流量調整弁１４１、第１流量制御弁１５２、第２流量制御弁１６２等と電気的に接続されている。
また、炉体１１には、炉室１１１の炉温を測定する熱電対１７１が取り付けられており、この熱電対１７１は、制御装置１７と電気的に接続されている。

制御装置１７は、所謂、電子計算機によって構成されており、炉室１１１の雰囲気の制御に係るプログラム等が格納されて、さらに炉室１１１の炉温（Ｔ_Ｒ）に係る設定温度としてその下限値（Ａ℃）と上限値（Ｂ℃）が登録されている。
また、制御装置１７は、熱電対１７１によって測定された炉温を検出することにより、炉温をモニター（監視）する機能を備えている。

制御装置１７は、格納されたプログラム等に従い、燃料とエアとの混合比率（空気過剰率（λ））を制御し、かつバーナ１３の出力（火力）を調節する加熱モードと、炉室１１１の温度を制御する第１冷却モード及び第２冷却モードと、を有する。
各モードは、主として、登録された設定温度に基づき、炉温の変化等に応じて、何れか１つのモードが選択、実行され、各モードに従って流量調整弁１４１、第１流量制御弁１５２、第２流量制御弁１６２等が制御される。

具体的に、加熱モードは、バーナ１３による炉室１１１の昇温時、つまり炉室１１１の炉温が設定温度の下限値よりも低い場合に選択、実行される。
制御装置１７は、炉温（Ｔ_Ｒ）が、設定温度の下限値（Ａ℃）以上となる（Ｔ_Ｒ≧Ａ）まで、加熱モードとされる。
加熱モードの制御装置１７は、燃料供給系１４からバーナ１３への燃料供給を、電磁弁１４２を操作する等して許容する。

また、加熱モードの制御装置１７は、エア（空気）に対する燃料の混合比率（空気過剰率（λ））を制御する。
この制御は、第１流量制御弁１５２によって制御された第１エア供給系１５におけるエアの流量（第１給気ファン１５１のエア出力）に基づき、燃料供給系１４における燃料の流量を、流量調整弁１４１によって調整することにより行われる。

さらに、加熱モードの制御装置１７は、バーナ１３の出力（火力）を調節する。
この調節は、第１エア供給系１５におけるエアの流量（第１給気ファン１５１のエア出力）を第１流量制御弁１５２によって増減させ、その増減に応じた混合比率（空気過剰率（λ））となるように、燃料供給系１４における燃料の流量を、流量調整弁１４１によって増減させることにより行われる。

第１冷却モードは、炉室１１１で可燃ガスを燃焼させる際の炉温の上昇時、具体的には、炉室１１１の炉温（Ｔ_Ｒ）が設定温度の上限値（Ｂ℃）を超える（Ｔ_Ｒ＞Ｂ）場合に選択、実行される。
制御装置１７は、炉温（Ｔ_Ｒ）が、設定温度の上限値（Ｂ℃）以下となる（Ｔ_Ｒ≦Ｂ）まで、第１冷却モードとされる。
第１冷却モードの制御装置１７は、燃料供給系１４からバーナ１３への燃料供給を、電磁弁１４２を操作する等して停止する。
また、第１冷却モードの制御装置１７は、第１エア供給系１５から炉室１１１へのバーナ１３を介したエア供給により、炉室１１１を冷却して炉温を制御する。
この制御は、第１エア供給系１５におけるエアの流量（第１給気ファン１５１のエア出力）を、第１流量制御弁１５２によって増減させることにより行われる。

第２冷却モードは、第１冷却モードによる炉室１１１の冷却時において、第１給気ファン１５１によるエア出力を最大値（１００％）としても、炉温が上昇する場合に選択、実行される。
制御装置１７は、炉温（Ｔ_Ｒ）が、設定温度の上限値（Ｂ℃）以下となる（Ｔ_Ｒ≦Ｂ）まで、第２冷却モードとされる。
第２冷却モードの制御装置１７は、第１冷却モードと同じく、燃料供給系１４からバーナ１３への燃料供給を、電磁弁１４２を操作する等して停止する。
また、第２冷却モードの制御装置１７は、第１エア供給系１５及び第２エア供給系１６から炉室１１１へのエア供給により、炉室１１１を冷却して炉温を制御する。
この制御は、第１給気ファン１５１によるエア出力を最大値（１００％）に維持し、第２エア供給系１６におけるエアの流量（第２給気ファン１６１のエア出力）を、第２流量制御弁１６２によって増減させることにより行われる。

（６）一次燃焼炉及び被処理物
一次燃焼炉３０は、被処理物Ｗを熱処理する炉であって、その被処理物Ｗの熱処理において、二次燃焼炉１０で燃焼される可燃ガスを発生させるものである。
この一次燃焼炉３０は、被処理物Ｗを炉内で熱処理するための、バーナ、ヒータ等の熱源３２と、可燃ガスを含む排ガスを炉内から排気するための排気部３１と、を備えている。
一次燃焼炉３０は、被処理物Ｗを熱処理する炉であり、その熱処理において排気される排ガス中に可燃ガスを含むものであれば、特に限定されない。一次燃焼炉３０の具体例としては、熱処理炉、焼鈍炉、回転炉、雰囲気炉、焼成炉、乾燥炉、燃焼炉等が挙げられる。

被処理物Ｗは、上述の炉を使用して熱処理されるものであれば、特に限定されない。
被処理物Ｗとして、例えば、金属、ガラス、セラミックス等を材料に用いた製品や部品、プラスチックごみ、可燃ゴミ等の可燃物などが挙げられる。
上述した被処理物Ｗの中でも、金属製品や金属部品、特に線材、管材、柱材等の金属製品や金属部品は、多くの場合、潤滑剤等の油分が表面に付着している。この油分は、有機化合物を含んでおり、一次燃焼炉３０の熱処理で蒸発して可燃ガスを発生させるため、油分が表面に付着した金属製品や金属部品は、被処理物Ｗとして好ましい。

ここで、潤滑剤等の油分は、有機化合物を含有するものであれば、種類、組成、用途、形態等は、特に限定されず、例えば、被処理物の表面に付着させて使用する粉状の固形潤滑剤、被処理物を浸漬させたり、被処理物の表面に塗工したりして使用する液状の液体潤滑剤を挙げることができる。
有機化合物は、種類、組成等について、特に限定されない。この有機化合物としては、例えば、カルボキシル基、ヒドロキシル基、エノール基などの官能基を有する化合物を挙げることができる。

上述の油分として、例えば、有機化合物として、ステアリン酸系化合物又はエステル系化合物を含有する潤滑剤を挙げることができる。
ステアリン酸系化合物は、分子中にカルボン酸骨格（－ＣＯＯＨ）を有するステアリン酸からなる化合物である。エステル系化合物は、分子中にエステル結合（Ｒ－ＣＯＯ－Ｒ’）を有する化合物である。
上述の有機化合物の具体例としては、ステアリン酸、ラウリン酸、リシノール酸、オクチル酸などの脂肪酸と、リチウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、亜鉛などの金属とからなる金属石鹸、より具体的にステアリン酸カルシウムやステアリン酸ナトリウムを挙げることができる。
上述の有機化合物を含有する潤滑剤は、例えば、熱処理時の炉温が３５０℃を超え１０００℃以下となる高温度環境下において、有機化合物が熱分解したり、変成したりすることにより、一酸化炭素（ＣＯ）、水素（Ｈ_２）等の可燃ガスを発生させる。

（７）可燃ガスとその燃焼
可燃ガスは、被処理物Ｗを熱処理する一次燃焼炉３０から排出されて、二次燃焼炉１０に導入される排ガスに含まれるものである。
可燃ガスの種類等については、特に限定されない。可燃ガスとして、例えば、上述のように被処理物Ｗに付着した油分の蒸発ガス、一次燃焼炉３０で使用された燃料ガスによる未燃焼ガス、一次燃焼炉３０で使用された酸化性ガス、還元性ガス、脱炭性ガス、浸炭性ガス等の雰囲気ガス、一次燃焼炉３０の熱処理時に被処理物Ｗから生じたガスなどが挙げられる。
可燃ガスの具体例としては、水素（Ｈ_２）ガス、一酸化炭素（ＣＯ）ガス、メタン（ＣＨ_４）ガス、プロパン（Ｃ_３Ｈ_８）ガス、ブタン（Ｃ_４Ｈ_１０）ガス等が挙げられる。
可燃ガスは、酸素が十分に存在する雰囲気下で高温に達すると、例えば、燃料の燃焼等による火源を必要とすることなく、自然に着火して燃焼するという、自己着火性を有している。

上記の二次燃焼炉１０は、一次燃焼炉３０から導入された排ガスに含まれる可燃ガスを利用し、その可燃ガスを高温度とした炉室１１１で自己着火により燃焼させることにより、燃焼処理に必要な熱量を得ている。
つまり、二次燃焼炉１０は、一次燃焼炉３０から排出された可燃ガスの自己着火による燃焼を利用して燃焼処理を実行するものであり、可燃ガス（排ガス）の燃焼中はバーナ１３への燃料の供給を実質的に停止している。
このため、二次燃焼炉１０は、燃焼に要する燃料の使用量を減らすことができ、その結果、燃料の燃焼による二酸化炭素の発生を抑制することができる。

二次燃焼炉１０は、可燃ガスの自己着火による燃焼で炉室１１１の炉温が上昇する場合も、第１エア供給系１５や第２エア供給系１６からのエア供給によって炉室１１１を冷却することにより、その炉温の制御を可能としたものである。
つまり、二次燃焼炉１０は、可燃ガスの自己着火による燃焼で燃焼処理に必要な熱量を得るものであるが、可燃ガスの燃焼による炉温の上昇が著しい場合も、第１エア供給系１５や第２エア供給系１６からのエア供給によって炉室１１１を冷却することができる。
このため、二次燃焼炉１０は、燃焼処理に必要な熱量を可燃ガスの自己着火による燃焼で得るとともに、炉室１１１の冷却による炉温の制御が可能であり、炉室１１１を安定した雰囲気に維持しながら燃焼処理を実行することができる。

なお、第１エア供給系１５や第２エア供給系１６によるエア供給は、炉室１１１を冷却する目的に加え、可燃ガスの燃焼に必要とされる酸素を炉室１１１に供給することで、炉室１１１の酸素濃度を好適に維持する目的を有している。
即ち、第１エア供給系１５や第２エア供給系１６から炉室１１１に供給されるエア（空気）は、炉体１１の外部において第１給気ファン１５１や第２給気ファン１６１により取り込まれたもの、つまり「外気」である。よって、第１エア供給系１５や第２エア供給系１６によるエア供給は、炉室１１１に酸素を供給し、炉室１１１の酸素濃度を安定化させるため、酸素濃度の急激な変化による可燃ガスの爆発的な燃焼を防止することができる。

上述した制御装置１７における炉温（Ｔ_Ｒ）の設定温度について、下限値（Ａ℃）は、可燃ガスが自己着火する温度以上とすることが好ましく、具体的に、好ましくは６００℃以上（Ｔ_Ｒ≧６００）、より好ましくは６５０℃以上（Ｔ_Ｒ≧６５０）、さらに好ましくは７００℃以上（Ｔ_Ｒ≧７００）である。
また、炉温（Ｔ_Ｒ）の設定温度の上限値（Ｂ℃）は、炉室１１１を安定な雰囲気にする観点から、好ましくは９００℃以下（Ｔ_Ｒ≦９００）、より好ましくは８５０℃以下（Ｔ_Ｒ≦８５０）、さらに好ましくは８００℃以下（Ｔ_Ｒ≦８００）である。

［２］二次燃焼炉の使用方法
本発明の二次燃焼炉の使用方法は、上記の二次燃焼炉を用い、一次燃焼炉から排出される可燃ガスを燃焼させる二次燃焼炉の使用方法であって、
炉体に取り付けられたバーナに対し、前記バーナに接続された燃料供給系からの燃料供給を前記燃料供給系に接続されたバルブによって許容し、前記バーナに接続された第１エア供給系からのエア供給を前記第１エア供給系に接続された第１給気ファンによって行い、燃料とエアの混合気を前記バーナで燃焼させて、前記炉体の内部の炉室を、前記可燃ガスが自己着火する温度に昇温する昇温作業と、
前記昇温作業の後、前記バーナへの燃料供給を前記バルブで規制する燃料停止作業と、
前記燃料停止作業の後、昇温した前記炉室に前記可燃ガスを導入して、前記可燃ガスを自己着火により燃焼させる燃焼作業と、
前記燃焼作業において、前記可燃ガスの燃焼による前記炉室の温度上昇に基づき、前記第１給気ファンから前記第１エア供給系を介して前記炉室へエア供給を行い、前記炉室を冷却する第１冷却作業と、を備えることを特徴とする。
さらに、上記の各作業に加え、前記第１冷却作業において、前記第１給気ファンによるエア出力が１００％の場合に、第２給気ファンから第２エア供給系を介して前記炉室へエア供給を行い、前記炉室を冷却する第２冷却作業を備えることもできる。

（１）昇温作業
昇温作業は、二次燃焼炉１０の炉体１１の炉室１１１を、一次燃焼炉３０から排出されて炉室１１１に導入される可燃ガスが自己着火する温度に昇温するために実行される。
具体的に、昇温作業では、制御装置１７において加熱モードが実行されて、燃料供給系１４に接続された電磁弁１４２を開放し、燃料供給系１４からバーナ１３への燃料供給を許容する。さらに、第１エア供給系１５に接続された第１給気ファン１５１を作動させ、第１流量制御弁１５２を開放し、第１エア供給系１５からバーナ１３へのエア供給を行う。
そして、昇温作業では、燃料とエアが供給されたバーナ１３が、燃料とエアの混合気を燃焼させることにより、炉室１１１を昇温する。

昇温作業において、バーナ１３は、燃料とエアの混合気を燃焼させ、その燃焼ガスを炉室１１１に放出することにより、炉室１１１を昇温する。
バーナ１３に供給されて混合される燃料とエアについて、それらの混合の比率は、制御装置１７が燃料供給系１４の流量調整弁１４１を制御することで調整される。
即ち、制御装置１７は、第１エア供給系１５の第１流量制御弁１５２によって制御されたエアの流量（エア出力）に基づき、流量調整弁１４１を制御し、燃料供給系１４における燃料の流量を調整して、燃料とエアの混合の比率を整える。

燃料とエアの混合の比率は、それらの混合気の燃焼による燃焼ガスの空気過剰率（λ）で表すことができる。
空気過剰率（λ）は、理論上で燃料の燃焼に必要な最少のエア供給量をＬ_０とし、実際に供給するエア供給量をＬとした場合、λ＝Ｌ／Ｌ_０の計算式から算出される。
具体的に、空気過剰率（λ）は、好ましくは１．１以上１．４３以下（１．１≦λ≦１．４３）、より好ましくは１．２以上１．４以下（１．２≦λ≦１．４）、さらに好ましくは１．２５以上１．３５以下（１．２５≦λ≦１．３５）である。

昇温作業において、バーナ１３の火力（出力）は、燃料供給系１４の流量調整弁１４１と、第１エア供給系１５の第１流量制御弁１５２によって調整される。
即ち、バーナ１３へ供給される燃料とエアは、流量調整弁１４１によって混合比率（空気過剰率（λ））を調整された状態で、流量調整弁１４１及び第１流量制御弁１５２により、バーナ１３に対する流量が増減される。
そして、燃料とエアの流量が増えることで、バーナ１３の火力（出力）は強くなり、燃料とエアの流量が減ることで、バーナ１３の火力（出力）は弱くなる。
バーナ１３の火力（出力）の調整は、制御装置１７が流量調整弁１４１及び第１流量制御弁１５２を制御することにより、炉温の上昇速度等に応じて自動で行ってもよく、あるいは、作業者が流量調整弁１４１及び第１流量制御弁１５２を操作することにより、手動で行ってもよい。

（２）燃料停止作業
燃料停止作業は、昇温作業の後、バーナ１３における混合気の燃焼を停止するために実行される。
具体的に、燃料停止作業では、昇温作業により炉室１１１の炉温が可燃ガスの自己着火の温度以上となったことが確認された後、燃料供給系１４に接続された電磁弁１４２を閉塞する。
燃料停止作業では、電磁弁１４２を閉塞することにより、燃料供給系１４からバーナ１３への燃料供給が電磁弁１４２で規制されて、バーナ１３における混合気の燃焼が停止する。

（３）燃焼作業
燃焼作業は、一次燃焼炉３０から排出された排ガスに含まれる可燃ガスを、二次燃焼炉１０の炉体１１の炉室１１１で燃焼させるために実行される。
具体的に、一次燃焼炉３０では炉圧が設定値に基づいて制御されており、燃焼作業では、一次燃焼炉３０の炉圧が負圧にならないように、その炉圧の設定値に応じて炉圧制御弁１２２を開放し、一次燃焼炉３０の排気部３１からガス導入系１２１へ送り出された排ガスを、ガス導入系１２１を介して炉体１１の導入路１２へ送り、炉室１１１へ導入する。
炉室１１１へ導入された排ガスは可燃ガスを含んでおり、また、燃料停止作業の後の炉室１１１の炉温は、可燃ガスの自己着火の温度以上となっている。このため、炉室１１１へ導入された可燃ガスは、自己着火により燃焼し、可燃ガスの燃焼によって得られた熱量により、排ガスが燃焼処理される。

なお、炉室１１１における燃焼処理した後のガスは、排気ダクト１１３を介して、炉体１１の炉外へ排気することができる。
即ち、排気ダクト１１３にはダンパ１１４が取り付けられており、このダンパ１１４は、排気ダクト１１３を介した排気量を調節するものであり、その排気量の調節によって炉室１１１の炉圧を炉外へ逃がすように作動する。例えば、燃焼作業中のダンパ１１４は、炉室１１１が負圧にならない程度に炉圧を逃がすため、排気量を絞った状態で排気ダクト１１３を開放する。
一方、炉圧制御弁１２２を開き、新たに処理する排ガスを炉室１１１に導入する場合、ダンパ１１４は、炉室１１１の炉圧が過大にならないように炉圧を逃がすため、排気量を増やすべく排気ダクト１１３を大きく開放する。その際、燃焼処理した後の炉室１１１のガスは、新たに炉室１１１へ導入した排ガスにより、開放された排気ダクト１１３から炉外へと押し出されて排気される。

（４）第１冷却作業
第１冷却作業は、燃焼作業において、可燃ガスの燃焼による炉室１１１の温度上昇が確認された場合、炉室１１１を冷却するために実行される。
具体的に、第１冷却作業では、炉温（Ｔ_Ｒ）が設定温度の上限値（Ｂ℃）を超える（Ｔ_Ｒ＜Ｂ）ことが制御装置１７で検知された場合、第１給気ファン１５１を作動させて、第１エア供給系１５からバーナ１３を介して、炉室１１１へエア供給を行う。
また、第１冷却作業では、制御装置１７が、炉温を常に検出し、その検出結果に応じて、第１流量制御弁１５２の開度を適宜制御することにより、第１給気ファン１５１によるエア出力を０％～１００％の範囲で増減させる。

即ち、第１冷却作業において、第１給気ファン１５１によるエア出力は、炉温の上昇の程度に応じて、制御装置１７により、炉温の上昇が急激であれば高くなるように、あるいは炉温の上昇が緩やかであれば低くなるように、リニアに調整される。
第１冷却作業は、エア出力をリニアに調整された第１給気ファン１５１により、第１エア供給系１５からバーナ１３を介して炉室１１１へエア供給を行った結果、炉温（Ｔ_Ｒ）が設定温度の上限値（Ｂ℃）以下となった（Ｔ_Ｒ≦Ｂ）ことが検出された場合に、制御装置１７が第１給気ファン１５１によるエア出力を０％に調整することで、終了する。

第１冷却作業では、バーナ１３による昇温を必要としないため、燃料供給系１４に接続された電磁弁１４２は閉塞され、燃料供給系１４からバーナ１３への燃料供給は、規制されたままとされる。
また、第１冷却作業では、第１給気ファン１５１によるエア出力は、第１エア供給系１５におけるエアの流量を第１流量制御弁１５２により制御することで、調整することができる。

（５）第２冷却作業
第２冷却作業は、燃焼作業において、第１冷却作業を実行して尚、可燃ガスの燃焼による炉室１１１の温度上昇が確認された場合に、炉室１１１を冷却するために実行される。
具体的に、第２冷却作業では、第１冷却作業において第１給気ファン１５１によるエア出力を最大値（１００％）として尚、炉温（Ｔ_Ｒ）が設定温度の上限値（Ｂ℃）を超える（Ｔ_Ｒ＜Ｂ）ことが制御装置１７で検知された場合、第２給気ファン１６１を作動させて、第２エア供給系１６から炉室１１１へエア供給を行う。
また、第２冷却作業では、第１給気ファン１５１によるエア出力は１００％に維持され、第１エア供給系１５からバーナ１３を介した炉室１１１へのエア供給は、継続して行われる。
さらに、第２冷却作業では、制御装置１７が、炉温を常に検出し、その検出結果に応じて、第２流量制御弁１６２の開度を適宜制御することにより、第２給気ファン１６１によるエア出力を０％～１００％の範囲で増減させる。

即ち、第２冷却作業は、第１冷却作業では炉室１１１の冷却が不十分である場合に、炉室１１１を冷却するために行われる作業である。
第２冷却作業において、第２給気ファン１６１によるエア出力は、炉温の上昇の程度に応じて、制御装置１７により、炉温の上昇が非常に急激であれば高くなるように、あるいは炉温の上昇がやや急激であれば低くなるように、リニアに調整される。
第２冷却作業は、エア出力を１００％に維持された第１給気ファン１５１と、エア出力をリニアに調整された第２給気ファン１６１とにより、炉室１１１へエア供給を行った結果、炉温（Ｔ_Ｒ）が設定温度の上限値（Ｂ℃）以下となった（Ｔ_Ｒ≦Ｂ）ことが検出された場合に、制御装置１７が第１給気ファン１５１及び第２給気ファン１６１によるエア出力を０％に調整することで、終了する。
また、第２冷却作業では、第２給気ファン１６１によるエア出力は、第２エア供給系１６におけるエアの流量を第２流量制御弁１６２により制御することで、調整することができる。

［３］二次燃焼方法
本発明の二次燃焼方法は、炉室が内部に設けられた炉体と、前記炉体に接続されて前記炉室に前記可燃ガスを導入する導入路と、前記炉体に取り付けられたバーナと、前記バーナに接続された燃料供給系と、前記バーナを介して前記炉体に接続された第１エア供給系と、前記炉体に接続された第２エア供給系と、を備える二次燃焼炉を用い、一次燃焼炉から排出される可燃ガスを燃焼させる二次燃焼方法であって、
前記バーナに対し、前記燃料供給系から燃料を供給し、前記第１エア供給系からエアを供給して、前記燃料と前記エアの混合気を前記バーナで燃焼させ、前記炉室の温度を前記可燃ガスが自己着火する温度に昇温し、その後、前記バーナへの前記燃料の供給を停止する昇温工程と、
前記昇温工程の後、昇温された前記炉室に前記導入路から前記可燃ガスを導入して、前記炉室で前記可燃ガスを自己着火により燃焼させる燃焼工程と、
前記燃焼工程において、前記可燃ガスの燃焼によって前記炉室の温度が上昇する場合に、前記第１エア供給系を介して前記炉室へエア供給を行う第１冷却作業、又は、前記第１冷却作業と並行して前記第２エア供給系を介して前記炉室へエア供給を行う第２冷却作業、の何れかの作業を実行して前記炉室を冷却する冷却工程と、を備える、ことを特徴とする。

即ち、二次燃焼方法は、上記の二次燃焼炉１０を用い、一次燃焼炉３０から排出される可燃ガスを燃焼させる方法である。
上記の二次燃焼炉１０は、炉室１１１が内部に設けられた炉体１１と、炉体１１に接続されて炉室１１１に可燃ガスを導入する導入路１２と、炉体１１に取り付けられたバーナ１３と、バーナ１３に接続された燃料供給系１４と、バーナ１３を介して炉体１１に接続された第１エア供給系１５と、炉体１１に接続された第２エア供給系１６と、を備えている。

図２は、二次燃焼方法の具体例を示すフローチャートである。
二次燃焼方法においては、まず、昇温工程として、炉室１１１の昇温が行われる（ステップＳ１１）。
昇温工程では、制御装置１７によって検出された炉温（Ｔ_Ｒ）が設定温度の下限値（Ａ℃）以上（Ｔ_Ｒ≧Ａ℃）でない場合（ステップＳ１２；Ｎｏ）、炉室１１１の昇温が継続して行われる。
一方、炉温（Ｔ_Ｒ）が設定温度の下限値（Ａ℃）以上（Ｔ_Ｒ≧Ａ℃）である場合（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、燃焼工程が行われる。

二次燃焼方法においては、昇温工程の次に、燃焼工程として、炉室１１１における可燃ガスの燃焼が行われる（ステップＳ１３）。
燃焼工程では、炉温（Ｔ_Ｒ）を計測し、温度上昇が確認された場合、具体的には炉温（Ｔ_Ｒ）が設定温度の上限値（Ｂ℃）を超える（Ｔ_Ｒ＞Ｂ℃）場合（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、冷却工程が行われる（ステップＳ１５）。
一方、炉温（Ｔ_Ｒ）を計測し、温度上昇が確認されない場合（ステップＳ１４；Ｎｏ）、冷却工程を行うことなく、燃焼工程を継続して、作業を終了する。

（１）昇温工程
昇温工程は、炉室１１１の炉温（Ｔ_Ｒ）を、設定温度の下限値（Ａ℃）以上となるように昇温させる工程である。この昇温工程は、上述した二次燃焼炉１０の使用方法のうち、昇温作業と燃料停止作業を実行して行われる。

図３は、昇温工程の具体例を示すフローチャートである。
昇温工程では、まず、昇温作業として、バーナ１３に対し、燃料供給系１４からの燃料供給を開始（ステップＳ２１Ａ）し、第１エア供給系１５からのエア供給を開始（ステップＳ２１Ｂ）する。
次に、昇温作業として、バーナ１３を着火（ステップＳ２２）し、燃料とエアの混合気を燃焼させて、昇温を開始する。

次いで、昇温作業として、流量調整弁１４１と第１流量制御弁１５２を用い、燃料とエアの流量をそれぞれ調整（ステップＳ２３）し、バーナ１３の出力（火力）を調節する。
このバーナ１３の出力（火力）の調節時には、制御装置１７によって制御された流量調整弁１４１により、燃料とエアの混合比率として空気過剰率（λ）が適宜調整される。

昇温作業は、炉温（Ｔ_Ｒ）を計測し、炉温（Ｔ_Ｒ）が設定温度の下限値（Ａ℃）以上（Ｔ_Ｒ≧Ａ℃）でない場合（ステップＳ２４；Ｎｏ）、継続して実行される。
一方、炉温（Ｔ_Ｒ）を計測し、炉温（Ｔ_Ｒ）が設定温度の下限値（Ａ℃）以上（Ｔ_Ｒ≧Ａ℃）である場合（ステップＳ２４；Ｙｅｓ）、燃料停止作業により、燃料供給系１４からバーナ１３への燃料供給を停止（ステップＳ２５）する。
そして、燃料供給系１４からバーナ１３への燃料供給を停止することにより、昇温作業が終了し、昇温工程が終了する。
昇温工程において、炉温（Ｔ_Ｒ）の設定温度の下限値（Ａ℃）は、可燃ガスが自己着火する温度とされる。具体的に、可燃ガスが自己着火する温度として下限値（Ａ℃）は、好ましくは６００℃以上（Ｔ_Ｒ≧６００℃）、より好ましくは６５０℃以上（Ｔ_Ｒ≧６５０℃）、さらに好ましくは７００℃以上（Ｔ_Ｒ≧７００℃）である。

（２）燃焼工程
燃焼工程は、一次燃焼炉３０から排出された可燃ガスを、炉室１１１で燃焼させる工程である。この燃焼工程は、上述した二次燃焼炉１０の使用方法のうち、燃焼作業を実行して行われる。
具体的に、燃焼工程は、一次燃焼炉３０から排出された可燃ガスを、導入路１２から炉室１１１へ導入して行われる。
燃焼工程において、炉室１１１は、昇温工程における昇温作業により、その炉温（Ｔ_Ｒ）が、可燃ガスが自己着火する温度を下限値（Ａ℃）とし、下限値（Ａ℃）以上（Ｔ_Ｒ≧Ａ℃）に昇温されている。
このため、炉室１１１へ導入された可燃ガスは、自己着火により燃焼し、その燃焼による熱量によって、燃焼処理が行われる。

（３）冷却工程
冷却工程は、燃焼工程において、可燃ガスの燃焼によって炉室１１１の温度が上昇する場合に、炉室１１１を冷却する工程である。この冷却工程は、上述した二次燃焼炉１０の使用方法のうち、第１冷却作業や第２冷却作業を実行して行われる。
具体的に、冷却工程は、炉温（Ｔ_Ｒ）が設定温度の上限値（Ｂ℃）を超える（Ｔ_Ｒ＞Ｂ℃）場合（図２、ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、行われる（図２、ステップＳ１５）。

図４は、冷却工程の具体例を示すフローチャートである。
冷却工程では、まず、第１冷却作業を開始（ステップＳ３１）する。
第１冷却作業では、制御装置１７が第１流量制御弁１５２を制御することにより、第１給気ファン１５１によるエア出力を上昇（ステップＳ３２）させる。
その後、炉温（Ｔ_Ｒ）が設定温度の上限値（Ｂ℃）以下（Ｔ_Ｒ≦Ｂ℃）である場合（ステップＳ３３；Ｙｅｓ）、第１冷却作業を終了（ステップＳ３４）する。
なお、冷却工程において、炉温（Ｔ_Ｒ）の設定温度の上限値（Ｂ℃）は、好ましくは９００℃以下（Ｔ_Ｒ≦９００℃）、より好ましくは８５０℃以下（Ｔ_Ｒ≦８５０℃）、さらに好ましくは８００℃以下（Ｔ_Ｒ≦８００℃）である。

一方、炉温（Ｔ_Ｒ）が設定温度の上限値（Ｂ℃）以下（Ｔ_Ｒ≦Ｂ℃）でない場合（ステップＳ３３；Ｎｏ）には、第１給気ファン１５１によるエア出力が１００％に達していない場合（ステップＳ３５；Ｎｏ）、第１給気ファン１５１によるエア出力の上昇を継続して行う。
そして、第１給気ファン１５１によるエア出力が１００％に達している場合（ステップＳ３５；Ｙｅｓ）、第２冷却作業を開始（ステップＳ３６）する。
なお、第２冷却作業を開始する際、第１冷却作業は、第１給気ファン１５１のエア出力を１００％に維持したまま継続して行われる。

第２冷却作業では、制御装置１７が第２流量制御弁１６２を制御することにより、第２給気ファン１６１によるエア出力を上昇（ステップＳ３７）させる。
その後、炉温（Ｔ_Ｒ）が設定温度の上限値（Ｂ℃）以下（Ｔ_Ｒ≦Ｂ℃）でない場合（ステップＳ３８；Ｎｏ）には、第２給気ファン１６１によるエア出力の上昇を継続して行う。
一方、炉温（Ｔ_Ｒ）が設定温度の上限値（Ｂ℃）以下（Ｔ_Ｒ≦Ｂ℃）である場合（ステップＳ３８；Ｙｅｓ）には、第２冷却作業を終了（ステップＳ３９）する。
そして、第２冷却作業を終了した後、第１冷却作業を終了（ステップＳ３４）し、冷却工程を終了する。

本発明は、一次燃焼炉から排出された可燃ガスを燃焼させる二次燃焼炉について、二酸化炭素の発生量を抑制しつつ、安定した雰囲気で燃焼させることができ、特にカーボンニュートラル等といった環境配慮について有用である。

１０；二次燃焼炉、
１１；炉体、１１１；炉室、１１２；ホルダー、１１３；排気ダクト、１１４；ダンパ、
１２；導入路、１２１；ガス導入系、１２２；炉圧制御弁、
１３；バーナ
１４；燃料供給系、１４１；流量調整弁、１４２；電磁弁、
１５；第１エア供給系、１５１；第１給気ファン、１５２；第１流量制御弁、
１６；第２エア供給系、１６１；第２給気ファン、１６２；第２流量制御弁、
１７；制御装置、１７１；熱電対、
３０；一次燃焼炉、３１；排気部、３２；熱源、
Ｗ；被処理物。

Claims

一次燃焼炉から排出される可燃ガスを燃焼させる二次燃焼炉であって、
炉室が内部に設けられた炉体と、
前記炉体に接続されて前記炉室に前記可燃ガスを導入する導入路と、
前記炉体に取り付けられたバーナと、
前記バーナに接続された燃料供給系及び前記燃料供給系に接続されたバルブと、
前記バーナを介して前記炉体に接続された第１エア供給系及び前記第１エア供給系に接続された第１給気ファンと、
前記燃料供給系から前記バーナへの燃料供給を前記バルブで許容し、前記第１給気ファンによるエア出力を調節して、前記バーナの出力を制御する加熱モード、及び、前記燃料供給系から前記バーナへの燃料供給を前記バルブで規制し、前記第１給気ファンによるエア出力を調節して、前記炉室の温度を制御する第１冷却モードを有する制御装置と、を備えることを特徴とする二次燃焼炉。
前記炉体に接続された第２エア供給系及び前記エア供給系に接続された第２給気ファンと、を更に備え、
前記制御装置は、前記第１給気ファンによるエア出力を最大値に維持し、前記第２給気ファンによるエア出力を調節して、前記炉室の温度を制御する第２冷却モードを有する、請求項１に記載の二次燃焼炉。
前記第２給気ファンは、前記第１給気ファンに比べて、風量が大きい請求項２に記載の二次燃焼炉。
前記炉体に接続された排気ダクト及び前記排気ダクトに取り付けられたダンパと、を更に備える請求項１乃至３のうち何れか一項に記載の二次燃焼炉。
請求項１乃至４のうち何れか一項に記載の二次燃焼炉を用い、一次燃焼炉から排出される可燃ガスを燃焼させる二次燃焼炉の使用方法であって、
炉体に取り付けられたバーナに対し、前記バーナに接続された燃料供給系からの燃料供給を前記燃料供給系に接続されたバルブによって許容し、前記バーナに接続された第１エア供給系からのエア供給を前記第１エア供給系に接続された第１給気ファンによって行い、燃料とエアの混合気を前記バーナで燃焼させて、前記炉体の内部の炉室を、前記可燃ガスが自己着火する温度に昇温する昇温作業と、
前記昇温作業の後、前記バーナへの燃料供給を前記バルブで規制する燃料停止作業と、
前記燃料停止作業の後、昇温した前記炉室に前記可燃ガスを導入して、前記可燃ガスを自己着火により燃焼させる燃焼作業と、
前記燃焼作業において、前記可燃ガスの燃焼による前記炉室の温度上昇に基づき、前記第１給気ファンから前記第１エア供給系を介して前記炉室へエア供給を行い、前記炉室を冷却する第１冷却作業と、を備えることを特徴とする二次燃焼炉の使用方法。
請求項２乃至４のうち何れか一項に記載の二次燃焼炉を用い、一次燃焼炉から排出される可燃ガスを燃焼させる二次燃焼炉の使用方法であって、
炉体に取り付けられたバーナに対し、前記バーナに接続された燃料供給系からの燃料供給を前記燃料供給系に接続されたバルブによって許容し、前記バーナに接続された第１エア供給系からのエア供給を前記第１エア供給系に接続された第１給気ファンによって行い、燃料とエアの混合気を前記バーナで燃焼させて前記炉体の内部の炉室を、前記可燃ガスが自己着火する温度に昇温する昇温作業と、
前記昇温作業の後、前記バーナへの燃料供給を前記バルブで規制する燃料停止作業と、
前記燃料停止作業の後、昇温した前記炉室に前記可燃ガスを導入して、前記可燃ガスを自己着火により燃焼させる燃焼作業と、
前記燃焼作業において、前記可燃ガスの燃焼による前記炉室の温度上昇に基づき、前記第１給気ファンから前記第１エア供給系を介して前記炉室へエア供給を行い、前記炉室を冷却する第１冷却作業と、
前記第１冷却作業において、前記第１給気ファンによるエア出力が１００％の場合に、第２給気ファンから第２エア供給系を介して前記炉室へエア供給を行い、前記炉室を冷却する第２冷却作業と、を備えることを特徴とする二次燃焼炉の使用方法。
前記昇温作業において、前記バーナで前記混合気を燃焼させて前記炉室に放出される燃焼ガスの空気過剰率（λ）が１．１以上１．４３以下（１．１≦λ≦１．４３）である請求項５又は６に記載の二次燃焼炉の使用方法。
炉室が内部に設けられた炉体と、前記炉体に接続されて前記炉室に前記可燃ガスを導入する導入路と、前記炉体に取り付けられたバーナと、前記バーナに接続された燃料供給系と、前記バーナを介して前記炉体に接続された第１エア供給系と、前記炉体に接続された第２エア供給系と、を備える二次燃焼炉を用い、一次燃焼炉から排出される可燃ガスを燃焼させる二次燃焼方法であって、
前記バーナに対し、前記燃料供給系から燃料を供給し、前記第１エア供給系からエアを供給して、前記燃料と前記エアの混合気を前記バーナで燃焼させ、前記炉室の温度を前記可燃ガスが自己着火する温度に昇温し、その後、前記バーナへの前記燃料の供給を停止する昇温工程と、
前記昇温工程の後、昇温された前記炉室に前記導入路から前記可燃ガスを導入して、前記炉室で前記可燃ガスを自己着火により燃焼させる燃焼工程と、
前記燃焼工程において、前記可燃ガスの燃焼によって前記炉室の温度が上昇する場合に、前記第１エア供給系を介して前記炉室へエア供給を行う第１冷却作業、又は、前記第１冷却作業と並行して前記第２エア供給系を介して前記炉室へエア供給を行う第２冷却作業、の何れかの作業を実行して前記炉室を冷却する冷却工程と、を備える、ことを特徴とする二次燃焼方法。