JP3198207B2 - アルミ溶湯保温炉 - Google Patents
アルミ溶湯保温炉Info
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- Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
Description
る。更に詳述すると、本発明はアルミ溶湯保温炉の加熱
保温構造の改良に関する。
うに耐火断熱材で内張りした炉体102で黒鉛製ルツボ
101の周りを囲繞するようにしてルツボ101を支持
し、炉体102の内壁面に設けたヒータ104によって
ルツボ101を加熱し、ルツボ101内のアルミニウム
溶湯103を所定温度例えば700℃以上に保温させる
ようにしている(実公平5−26476号参照)。
アルミ溶湯保温炉は、壁面に設置されたエネルギーコス
トの高い電気ヒータ104によって炉内及びルツボを所
定温度まで加熱し、かつ一定温度に保温するのでランニ
ングコストが高くなってしまう。また、電気ヒータでは
加熱効率も悪く炉内温度も高くできないため、所定炉内
温度に昇温させるまでに時間がかかる問題を有してい
る。
短縮と、消費エネルギーコストの安価なアルミ溶湯保温
炉を提供することを目的とする。
め、本発明のアルミ溶湯保温炉は、アルミ溶湯を収容す
るルツボと、該ルツボを囲繞して支持する炉体と、ルツ
ボと炉体との間の自由空間に臨んで設けられると共に蓄
熱体を介して燃焼用空気の供給と燃焼排ガスの排出を交
互に行う少なくとも一対のバーナとを備えたアルミ溶湯
保温炉であって、自由空間に一対のバーナ間を部分的に
仕切る仕切壁を設けるようにしている。
の内壁面にルツボの側壁面を加熱する非常用ヒータを設
置するようにしている。
温度まで昇温させるときは、ルツボの周りの自由空間に
おけるバーナの燃焼によって熱を得る。バーナの燃焼
は、一対のバーナを交互に燃焼させ、高温の燃焼排ガス
を他方のバーナ側の蓄熱体を通過させて排気する際に、
その顕熱が直接熱交換によって蓄熱体に回収される。そ
して、蓄熱体に回収された熱は直接熱交換によって極め
て高い温度効率で燃焼用空気を供給する予熱に使われて
再び炉内へ戻される。このときの燃焼用空気の温度は、
蓄熱体へ流出する燃焼排ガスの温度に近い高温とできる
ので、この高温の燃焼用空気を使って少ない燃料で燃焼
を維持できかつ炉内温度を急速に昇温させ得る。また、
ルツボと炉体との間の自由空間に設けられた仕切壁によ
って高温の燃焼排ガスは仕切壁を迂回してルツボに沿う
ようにルツボの周りを流れて加熱してから排気され、高
温燃焼排ガスのショートパスを防ぐ。
づいて詳細に説明する。
の一実施例を示す。このアルミ溶湯保温炉は、例えば鋼
板製ケーシングの内側を耐火断熱材で内張りした炉体1
と、この炉体1の中央に吊り下げられるようにして収容
される黒鉛製のルツボ3と、熱源となる蓄熱型バーナシ
ステム4とから構成されている。本実施例では1システ
ムの蓄熱型バーナシステム4を設けているが、2以上の
システムを装備しても良い。
囲繞するようにして支持し、ルツボ3及びその周りをア
ルミ溶湯の保温に適した温度に保つためのもので、例え
ば図示の如くほぼ有底円筒形を成し、中央にルツボ3を
吊り下げるように設けられている。ルツボ3は、上端の
フランジ部分3aが炉体1に載置されて、そのフランジ
より下の部分が炉体1内に挿入されるように設けられて
いる。そして、炉体1の底部には吊り下げられるルツボ
3の下に自由空間2を形成するように設けられている。
また、自由空間2部分には仕切壁20が設けられ、炉体
内がC字形に区画されている。更に、炉体1の内壁面に
は非常用の電気ヒータ21が設置されている。この電気
ヒータ21は例えばリボンヒータが採用されている。
尚、炉体1の内部はルツボ3によって密閉され、更にル
ツボ3には図示していない蓋がされる。
とも1システム以上の蓄熱型バーナシステム4が配置さ
れている。本実施例の場合、仕切壁20を挟んでシステ
ムを構成する一対のバーナ5,6が配置されている。こ
の蓄熱型バーナシステム4はその構造及び燃焼方式に特
に限定を受けるものではないが、本実施例では蓄熱体を
内蔵したダクトをバーナボディに連結して蓄熱体とバー
ナとを一体化したものを2基組合せて交互に燃焼させ、
燃焼させていない停止中のバーナ及び蓄熱体を通して排
ガスを排出し得るように設けたものが使用されている。
例えば、図3に示すように、2基のバーナ5,6のそれ
ぞれの蓄熱体7,7に対し燃焼用空気を供給する燃焼用
空気供給系8と燃焼ガスを排出する燃焼ガス排気系9と
を四方弁10の介在によって選択的に接続可能とし、一
方のバーナ5(あるいは6)には蓄熱体7を通して燃焼
用空気の供給を図る一方、他方のバーナ6(あるいは
5)からは蓄熱体7を通して燃焼ガスの排出を図るよう
に設けられている。燃焼用空気は例えば図示していない
押し込みファン等によって供給され、燃焼排ガスは例え
ば図示していない誘引ファンなどの排気手段によって炉
内から吸引され大気中に排出される。また、燃料供給系
11は、例えば三方弁12を介していずれか一方のバー
ナ5,6に選択的に交互に接続され燃料を供給する。燃
料ノズル15は、例えばバーナボディ14のバーナスロ
ート部分に埋設されて噴射口のみがバーナスロートの内
周面に開口され、内側を燃焼ガスが通過する際にこれに
さらされないように設けられている。本実施例の場合、
燃焼排ガスと燃焼用空気の経路を切替える四方弁10と
燃料の流路を切替える三方弁12とは、単一アクチュエ
ータ13で同時に流路を切替える方式を図示しているが
特にこれに限定されるものではない。例えば、三方弁1
2と四方弁10を別々に切り替え制御するようにしても
良い。また、燃焼用空気と燃料の一部はパイロットバー
ナガン16に分配されている。尚、図中符号14はバー
ナボディ、16はパイロットバーナガン、17は火炎検
出器、18はパイロッバーナ点火用トランスであり、各
ラインには図示していないが流体の流れを制御する各々
電磁弁、手動弁等が設置されている。
は蒸気を供給するライン19が接続されている。この蒸
気は燃焼用空気の予熱に伴うNOx排出値の上昇を抑制
するために使用するものであり、水を用いても同様の効
果が得られる。
失が低い割に熱容量が大きく耐久性の高い材料、例えば
セラミックスで成形されたハニカム形状のセル孔を多数
有する筒体の使用が好ましい。この場合、燃焼排ガスか
ら熱を回収する際に排ガスが酸露点温度以下に低下して
もセラミックス内に燃料中のイオウ分やその化学変化物
質が捕捉され、下流の排気系のダクトなどを低温腐食さ
せることがない。勿論、特にこれに限定されるものでは
なくセラミックボールやナゲットなどの他の蓄熱体を使
用しても良い。
によれば、次のようにしてルツボ3はアルミ溶湯を保温
に適した温度に保持される。
5,6を交互に燃焼させ、各蓄熱体7,7及び炉体1を
ある程度温める。そして、炉内温度が所定温度に達した
ところで立ち上げ運転から本格的な運転に切り替える。
蓄熱型バーナシステム4の一方のバーナ例えばバーナ5
を燃焼させれば、燃焼室2内においてルツボ3の加熱に
使用された後の燃焼ガスは停止中の他方のバーナ6のバ
ーナスロートから燃焼ガス排気系9を通って排気され
る。即ち、他方のバーナ6では該バーナ6向けの燃料供
給系11が三方弁12で閉じられ、かつ四方弁10の切
替えによって燃焼ガス排気系9と接続されているため、
燃焼は行われず燃焼排ガスの排出路として利用される。
ルツボ3は火炎及び燃焼ガスの輻射熱によって加熱され
る。ここで、バーナ5に供給される燃焼用空気は蓄熱体
7との短時間の直接接触によって予熱されてからバーナ
ボディ14内に供給されるため排ガス温度に近い高温
(1000℃前後)である。したがって、燃料ノズル1
5から噴射された燃料と混合されたとき、少ない燃料で
も安定燃焼し高温の燃焼ガスが得られる。しかも、燃焼
量の増減に伴って燃焼用空気の温度も即座に変化するの
で燃焼ガスの温度調整の応答性が良い。したがって、炉
内及びルツボ3を急速に保温温度まで昇温させ得る。
尚、燃焼と排気の切替えは例えば10秒〜2分間隔、好
ましくは約1分以内、最も好ましくは10〜40秒程度
の極めて短い間隔で行われる。この場合、高い温度効率
で熱交換される。また、蓄熱体7を経由して排出される
燃焼ガスが所定の温度例えば200℃程度となったとき
に切替は行われるようにしても良い。この場合、火炎位
置が頻繁に移り変わるために燃焼室内でのヒートパター
ンをより均一化でき、加熱むらや保温むらが少なくな
る。
ば800〜900℃に達すると、バーナシステム4の燃
焼はルツボ3内のアルミ溶湯の保温に適した温度を維持
できる程度にまで絞られる。また、燃料ガス供給系の事
故やバーナ操業者の付き添いができない場合などの非常
時には、バーナシステム4の稼動を停止し、電気ヒータ
21によって炉内は保温される。
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。例えば、図示していないが、ルツボ3の側壁面の周
りの自由空間に臨むように一対のバーナを設置すると共
にそれらバーナ間を仕切壁で仕切ることも可能である。
また、本実施例の蓄熱型バーナシステム4は2基で1組
のバーナ5,6を交互に燃焼させるようにしているがこ
れに特に限定されるものではなく、場合によっては燃焼
するバーナを同じにし、蓄熱体そのものを燃焼ガス排気
系と燃焼用空気供給系との間で回転させることによっ
て、蓄熱体に対する燃焼排ガス及び燃焼用空気の流れを
相対的に切り替えるようにした構造の蓄熱型バーナシス
テムでも良い。
とを選択的に蓄熱体に接続させるための流路切替手段と
して、本実施例では四方弁を例示しているがこれに特に
限定されるものではなく、4個の電磁弁の組み合わせや
その他の型式の流路切替弁などを使用するようにしても
良い。
のアルミ溶湯保温炉は、燃焼排ガスの熱を蓄熱体で回収
して燃焼排ガスに近い高温にして供給される燃焼用空気
でバーナを燃焼させ、炉内をアルミ溶湯の保温に適した
温度に加熱して保温するようにしているので、少ない燃
料でも炉内設定温度を高くでき、伝熱量を増加させて昇
温時間を短縮できると共にランニングコストを低減でき
る。しかも、ルツボの周りの自由空間に設けられた仕切
壁によって、高温の燃焼排ガスは仕切壁を迂回してルツ
ボに沿うようにルツボの周りを流れてから排気されるの
で、高温の燃焼排ガスのショートパスを防ぐことができ
る。依って、排熱回収による熱効率の向上及び省エネル
ギー化に寄与でき、従来の電気ヒータによる昇温・保温
に比べて全体としてエネルギーコストを約1/4程度に
まで下げることができた。しかも、従来の電気ヒータに
よるアルミ溶湯保温炉と比較した場合、熱効率を上げる
ことができ、エネルギー消費量が少なくできるため、そ
の分のエネルギーを得るために発生していたCO2 を約
40%程度に削減でき、地球環境の改善に大きく役立つ
ことができる。
断面図である。
バーナシステムの一実施例を示す概略原理図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 アルミ溶湯を収容するルツボと、該ルツ
ボを囲繞して支持する炉体と、前記ルツボと前記炉体と
の間の自由空間に臨んで設けられるとともに蓄熱体を介
して燃焼用空気の供給と燃焼排ガスの排出を交互に行う
少なくとも一対のバーナとを備えたアルミ溶湯保温炉で
あって、前記自由空間に前記一対のバーナ間を部分的に
仕切る仕切壁を設けたことを特徴とするアルミ溶湯保温
炉。 - 【請求項2】 炉体の内壁面に前記ルツボの側壁面を加
熱する非常用ヒータを設置したことを特徴とする請求項
1記載のアルミ溶湯保温炉。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28069493A JP3198207B2 (ja) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | アルミ溶湯保温炉 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28069493A JP3198207B2 (ja) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | アルミ溶湯保温炉 |
Publications (2)
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---|---|
JPH07113582A JPH07113582A (ja) | 1995-05-02 |
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Family
ID=17628649
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28069493A Expired - Fee Related JP3198207B2 (ja) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | アルミ溶湯保温炉 |
Country Status (1)
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-
1993
- 1993-10-15 JP JP28069493A patent/JP3198207B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH07113582A (ja) | 1995-05-02 |
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