JP3075044B2 - 蓄熱型燃焼器 - Google Patents

蓄熱型燃焼器

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JP3075044B2
JP3075044B2 JP05268421A JP26842193A JP3075044B2 JP 3075044 B2 JP3075044 B2 JP 3075044B2 JP 05268421 A JP05268421 A JP 05268421A JP 26842193 A JP26842193 A JP 26842193A JP 3075044 B2 JP3075044 B2 JP 3075044B2
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由紀男 石口
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、蓄熱型燃焼器、特
に、バーナーの燃焼停止時、炉内の高温の燃焼排ガスに
よって、排ガス用開閉弁が焼損することを確実に防止で
きる蓄熱型燃焼器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】蓄熱型燃焼器は、加熱炉や溶解炉等に使
用されているが、加熱炉に取り付けられた従来の蓄熱型
燃焼器について、図面を参照しながら説明する。
【0003】図4は、加熱炉に取り付けられた、従来の
蓄熱型燃焼器の断面図、図5は、加熱炉に取り付けられ
た、従来の蓄熱型燃焼器の平面図である。
【0004】図4において、12aは、後述するバーナ
ーに燃料ガスを供給するための燃料ガス配管、1aは、
燃料ガス配管12aの途中に設けられた燃料ガス用開閉
弁、13aは、後述する蓄熱室に接続された排ガス配
管、2aは、排ガス配管13aの途中に設けられた排ガ
ス用開閉弁、14aは、前記蓄熱室に接続された燃焼空
気配管、3aは、燃焼空気配管14aの途中に設けられ
た燃焼空気用開閉弁、4aは、前記バーナーのパイロッ
トバーナー、5は、燃焼空気配管14aに接続された燃
焼空気用ブロワー、6は、排ガス配管13aに接続され
た排ガス用ブロワー、7は、加熱炉の炉体9の上壁に設
けられたダンパー、8は、ダンパー7のアクチエータ
ー、10aは、後述するバーナー11aに付設された蓄
熱室である。蓄熱室10aの内部には、セラミック製ボ
ールやセラミック製ハニカムからなる蓄熱体17が収容
されており、炉体9内の高温の排ガスを蓄熱するように
なっている。そして、11aは、炉体9の側壁に設けら
れた燃焼用バーナーであり、バーナー11aの下流側に
既出の蓄熱室10aが設けられている。以上のものが、
バーナー1基分の構成要素であるが、本バーナーの特徴
として、2基のバーナーが対となり、一方が燃焼サイク
ルにある時は、他方が蓄熱サイクルにあるという具合
に、交互に燃焼を行う。図4において付番bを添えたも
のは、対をなす他方のバーナーに関するものである。
【0005】このように構成されている蓄熱型燃焼器
が、図5に示すように、炉体9の左右の側壁にそれぞれ
6個づつ、各々対向して設けられている。即ち、炉体9
には、6ペアの蓄熱型燃焼器が設けられている。図4に
おいては、一方の側壁の蓄熱型燃焼器の構成要素には、
添字aを付し、他方の側壁の蓄熱型燃焼器の構成要素に
は、添字bを付した。
【0006】上述した従来の蓄熱型燃焼器によって、炉
体9内に装入された鋼板等の被加熱材は、以下のように
して加熱される。
【0007】 排ガス用開閉弁2aを閉じ、燃焼空気
用開閉弁3aを開いて、燃焼空気配管14aから燃焼空
気をバーナー11aに供給する。この後、一瞬遅らせ
て、燃料ガス用開閉弁1aを開いて、燃料ガス配管12
aから燃焼排ガスをバーナー11aに供給する。このよ
うに、燃料ガス用開閉弁1aと燃焼空気用開閉弁3aと
に時間差を設けるのは、燃焼に先立って蓄熱室10a内
に残存している燃焼排ガスを空気に置換するためであ
る。燃料ガス用開閉弁1aの開と同時に、パイロットバ
ーナー4aに点火する。これによって、燃料ガスに着火
して、炉体9内の被加熱材が一方のバーナー11aによ
って加熱される。
【0008】 バーナー11aからの燃焼排ガスは、
他方のバーナー11bに向かって流れる。但し、全燃焼
排ガス量の約20%は、開かれたダンパー7から炉体9
外に放出される。これは、蓄熱室10bに燃焼排ガスの
全量を通すと、蓄熱サイクルを通じて燃焼排ガスが放出
する顕熱と、燃焼サイクルを通じて燃焼空気が持ち去る
顕熱とのバランスから蓄熱室の出口温度が高くなりすぎ
るためである。従って、全燃焼排ガス量の約80%は、
バーナー11bを通って蓄熱室10b内に入る。これに
よって、蓄熱室10b内の蓄熱体17は、燃焼排ガスの
保有する顕熱によって加熱される。この状態は、蓄熱体
17が熱的に飽和し、蓄熱室10b出口の燃焼排ガス温
度が急激に上昇し始めるまで行われる。
【0009】 蓄熱室10aの出口の燃焼排ガス温度
が急激に上昇し始めると同時に、排ガス用開閉弁2aを
開き、燃焼空気用開閉弁3aおよび燃料ガス用開閉弁1
aを閉じる。これと同時に、排ガス用開閉弁2bを閉
じ、燃焼空気用開閉弁3bを開く。これによって、燃焼
空気は、蓄熱室10b内の蓄熱体17の保有する熱によ
って加熱され、バーナー11bに向かって流れる。一瞬
遅れて、燃料ガス用開閉弁1bを開く。燃料ガス用開閉
弁1bと燃焼空気用開閉弁3bとに時間差を設ける理由
は、上述した場合におけると同様である。そして、同時
にパイロットバーナー4bに点火する。これによって、
燃料ガスに着火して、炉体9内の被加熱材が今度は、他
方のバーナー11bによって加熱される。このように、
バーナー11bからの燃焼ガスの燃焼に際して、一方の
バーナー11aによる燃焼ガスの保有熱が有効利用され
る。
【0010】上述したように、従来の蓄熱型燃焼器は、
ペアをなす一方の燃焼器が燃焼中は、他方の燃焼器が蓄
熱側にまわり、一定時間経過後、この役割を交代するこ
とを繰り返し行うものである。
【0011】この例のように、複数ペアの燃焼器を有す
る場合において、炉の燃焼負荷を下げたい場合には、あ
る程度、即ち、定格の1/2、1/3程度までは、一律
に燃料および空気量を絞る(以下、ターンダウンとい
う)。それ以上、燃焼負荷を下げたい場合には、火炎の
リフト等の問題から、燃焼器を1ペア単位で間引く。例
えば、定格の1/4の負荷にしたい場合には、全体の1
/2のペアの燃焼器を消火モードにし、残りの1/2の
ペアの燃焼器を定格の1/2の負荷で燃焼させる(以
下、バーナー間引きという)。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た、従来の蓄熱型燃焼器は、次のような問題を有してい
る。即ち、上述したバーナー間引き運転により炉の燃焼
負荷を下げる場合において、炉内の高温の燃焼排ガス
が、間引きされ、消火モードにある燃焼器の排ガス用開
閉弁2a、2b内に流れ、これによって、排ガス用開閉
弁2a、2bの弁シート、弁棒のシール部等、熱に弱い
部分が焼損する。なお、消火モードにある燃焼器の排ガ
ス用開閉弁2a、2b内に炉内の高温の燃焼排ガスが流
れるのは、排ガス用ブロワー6は、全燃焼器に共通して
使用されるので、消火モードにある燃焼器の排ガス用開
閉弁2a、2bにも常時、吸引力が作用しているからで
ある。
【0013】従って、この発明の目的は、消火モードに
ある燃焼器の排ガス用開閉弁が炉内の高温の燃焼排ガス
によって焼損することを確実に防止できる蓄熱型燃焼器
を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】この発明は、燃焼ガスを
燃焼させることによって、炉体内に装入された被加熱材
を加熱するためのバーナーと、前記バーナーの下流側に
設けられた蓄熱室と、前記バーナーに前記蓄熱室を介し
て燃焼空気を供給するための燃焼空気配管と、前記燃焼
空気配管の途中に設けられた燃焼空気用開閉弁と、前記
炉体内の高温の燃焼排ガスを前記蓄熱室を介して前記炉
体外に排出するための排ガス配管と、前記排ガス配管の
途中に設けられた排ガス用開閉弁とからなる蓄熱型燃焼
器において、前記燃焼空気用開閉弁の入側と前記排ガス
用開閉弁の入側との間がバイパス配管によって連結さ
れ、前記バイパス配管には、補助開閉弁が設けられ、前
記バーナーの燃焼停止時には、前記補助開閉弁を開いて
前記燃焼空気配管から常温の燃焼空気を前記排ガス用開
閉弁の入側に供給し、かくして、前記炉体内の高温の燃
焼排ガスによる前記排ガス用開閉弁の焼損を防止するこ
とに特徴を有するものである。
【0015】
【作用】燃焼空気用開閉弁の入側と排ガス用開閉弁の入
側との間にバイパス配管を設け、バイパス配管に補助開
閉弁を設け、バーナーの燃焼停止時に、補助開閉弁を開
いて、常温の燃焼空気を排ガス用開閉弁の入側に供給す
れば、炉内の高温の燃焼排ガスが排ガス用開閉弁内にに
流れ込まない。従って、排ガス用開閉弁の焼損を防止す
ることができる。
【0016】
【実施例】次に、この発明の蓄熱型燃焼器の一実施態様
を、図面を参照しながら説明する。
【0017】図1は、加熱炉に取り付けられた、この発
明の蓄熱型燃焼器の断面図、図2は、加熱炉に取り付け
られた、この発明の蓄熱型燃焼器の平面図である。
【0018】図1および図2において、図4および図5
におけると同一番号は、同一物を示し、説明は省略す
る。15a、15bは、燃焼空気用開閉弁3a、3bの
入側と排ガス用開閉弁2a,2bの入側との間に設けら
れたバイパス配管であり、16a、16bは、バイパス
配管15a、15bに設けられた補助開閉弁である。
【0019】上述した、この発明の蓄熱型燃焼器の燃焼
モードの状態は、従来の蓄熱型燃焼器におけると同様で
あるので、説明は省略する。蓄熱型燃焼器が消火モー
ド、即ち、間引かれたときには、補助開閉弁16a、1
6bを開く。これによって、燃焼空気配管14a、14
bから常温の燃焼空気が排ガス用開閉弁2a、2bの入
側に供給されるので、炉内からの高温の燃焼排ガスが排
ガス用開閉弁2a、2b内に流れ込むことを防止でき
る。これによって、排ガス用開閉弁2a、2bが炉内か
らの高温の燃焼排ガスによって焼損することを確実に防
止できる。
【0020】なお、排ガス用開閉弁2a、2bの入側へ
の燃焼空気の供給量が少量であれば、補助開閉弁16
a、16bは省略し、燃焼空気を、消火モードにないと
きも含めて排ガス用開閉弁2a、2bの入側に供給し続
けても何ら問題は生じない。
【0021】図3に、排ガス用開閉弁直前の温度変化の
実績値の一例を示す。図3から明らかなように、この発
明の蓄熱型燃焼器によれば、消火モードとなってから時
間が経過しても排ガス用開閉弁直前の温度は上昇しない
ことが明らかである。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、燃焼空気用開閉弁の入側と排ガス用開閉弁の入側と
の間にバイパス配管を設け、バイパス配管に補助開閉弁
を設け、バーナーの燃焼停止時に、補助開閉弁を開い
て、常温の燃焼空気を排ガス用開閉弁の入側に供給すれ
ば、炉内の高温の燃焼排ガスが排ガス用開閉弁に流れな
い。従って、排ガス用開閉弁の焼損を防止することがで
きるといった有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】加熱炉に取り付けられた、この発明の蓄熱型燃
焼器の断面図である。
【図2】加熱炉に取り付けられた、この発明の蓄熱型燃
焼器の平面図である。
【図3】排ガス用開閉弁直前の温度と消火モードとなっ
てからの経過時間との関係を示すブラフである。
【図4】加熱炉に取り付けられた、従来の蓄熱型燃焼器
の断面図である。
【図5】加熱炉に取り付けられた、従来の蓄熱型燃焼器
の平面図である。
【符号の説明】
1:燃料ガス用開閉弁、 2:排ガス用開閉弁、 3:燃焼空気用開閉弁、 4:パイロットバーナー、 5:燃焼空気用ブロワー、 6:排ガス用ブロワー、 7:ダンパー、 8:アクチエーター、 9:炉体、 10:蓄熱室、 11:バーナー、 12:燃料ガス配管、 13:排ガス配管、 14:燃焼空気配管、 15:バイパス配管、 16:補助開閉弁、 17:蓄熱体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F27D 7/02 C21D 1/00 C21D 1/52 F23L 15/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃焼ガスを燃焼させることによって、炉
    体内に装入された被加熱材を加熱するためのバーナー
    と、前記バーナーに付設された蓄熱室と、前記バーナー
    に前記蓄熱室を介して燃焼空気を供給するための燃焼空
    気配管と、前記燃焼空気配管の途中に設けられた燃焼空
    気用開閉弁と、前記炉体内の高温の燃焼排ガスを前記蓄
    熱室を介して前記炉体外に排出するための排ガス配管
    と、前記排ガス配管の途中に設けられた排ガス用開閉弁
    とからなる蓄熱型燃焼器において、 前記燃焼空気用開閉弁の入側と前記排ガス用開閉弁の入
    側との間がバイパス配管によって連結され、前記バイパ
    ス配管には、補助開閉弁が設けられ、前記バーナーの燃
    焼停止時には、前記補助開閉弁を開いて前記燃焼空気配
    管から常温の燃焼空気を前記排ガス用開閉弁の入側に供
    給し、かくして、前記炉体内の高温の燃焼排ガスによる
    前記排ガス用開閉弁の焼損を防止することを特徴とする
    蓄熱型燃焼器。
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