JP3426736B2 - Reflective melting and holding furnace - Google Patents

Reflective melting and holding furnace

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JP3426736B2
JP3426736B2 JP25456694A JP25456694A JP3426736B2 JP 3426736 B2 JP3426736 B2 JP 3426736B2 JP 25456694 A JP25456694 A JP 25456694A JP 25456694 A JP25456694 A JP 25456694A JP 3426736 B2 JP3426736 B2 JP 3426736B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、非鉄金属の溶解あるい
は溶湯の保持若しくはその双方を行う反射型溶解保持炉
に関する。更に、詳述すると、本発明は反射型溶解保持
炉の加熱源となるバーナとそれに付属する蓄熱体および
燃焼方法並びに制御方法の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reflection type melting and holding furnace for melting non-ferrous metals and / or holding molten metal. More specifically, the present invention relates to a burner serving as a heating source of a reflection type melting and holding furnace, a heat storage body attached to the burner, a combustion method, and an improvement of a control method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の反射型溶解保持炉においては、図
12に示すように熱源としては連続的に定常燃焼させる
一般的な拡散バーナ102が採用され、アルミ溶湯の中
央部をあぶるように炉体101に設置されている。そし
て、燃焼用空気供給系103と燃料供給系104に設置
された流量調節バルブ105,106を燃焼負荷コント
ローラ107からの制御信号で制御することによってバ
ーナ102の燃焼量を制御し、炉内温度ひいてはアルミ
溶湯温度を所定温度に調整するように設けられている。
一方、溶解炉101から排ガスを排出する排気系108
には排気ファン109と排気ダンパ110とが設けられ
て排気ダンパ110の開度(開閉度合い)を炉内圧コン
トローラ111で調整することによって炉内圧力が一定
に保たれるように設けられている。因に、従来の拡散バ
ーナ102を用いる場合には連続定常燃焼なので炉内圧
力の変動は少ないことから炉内圧力を検出してこれを一
定値に保つように排気系108のダンパ110を制御す
るだけで炉内圧力は十分にコントロールができる。
2. Description of the Related Art In a conventional reflection-type melting and holding furnace, as shown in FIG. 12, a general diffusion burner 102 that continuously and continuously burns is used as a heat source, and a furnace for burning the central portion of an aluminum melt is used. It is installed on the body 101. Then, the combustion amount of the burner 102 is controlled by controlling the flow rate adjusting valves 105 and 106 installed in the combustion air supply system 103 and the fuel supply system 104 by a control signal from the combustion load controller 107, and thus the temperature in the furnace and thus the furnace. It is provided to adjust the temperature of the molten aluminum to a predetermined temperature.
On the other hand, an exhaust system 108 for discharging exhaust gas from the melting furnace 101
An exhaust fan 109 and an exhaust damper 110 are provided in the chamber so that the furnace pressure can be kept constant by adjusting the opening degree (opening / closing degree) of the exhaust damper 110 by the furnace pressure controller 111. Incidentally, when the conventional diffusion burner 102 is used, since the combustion in the furnace is small because the combustion is continuous and steady, the pressure in the furnace is detected, and the damper 110 of the exhaust system 108 is controlled so as to maintain this at a constant value. The pressure inside the furnace can be controlled sufficiently by itself.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の反射型溶解保持炉では、アルミ溶湯の中央部分をあ
ぶるように斜めに加熱しているので、ヒートフラックス
が均一にならずアルミ溶湯の温度にむらが生じ易い。ま
た、過剰空気を必要とする通常の拡散燃焼炎では燃焼ガ
ス中の残存酸素によってスケールロスが多量に起こる。
また、拡散バーナ102の連続定常燃焼によって発生し
た燃焼ガスはそのまま排気されるため、排気温度が高く
なり排熱損失が多くなる問題を有している。
However, in this conventional reflection type melting and holding furnace, since the heating is performed obliquely so as to cover the central portion of the aluminum molten metal, the heat flux is not uniform and the temperature of the aluminum molten metal is not uniform. Unevenness is likely to occur. Also, in a normal diffusion combustion flame that requires excess air, a large amount of scale loss occurs due to residual oxygen in the combustion gas.
Further, since the combustion gas generated by the continuous steady combustion of the diffusion burner 102 is exhausted as it is, there is a problem that the exhaust temperature becomes high and the exhaust heat loss increases.

【0004】排熱損失を少なくするには、従来、レキュ
ペレータ等による熱回収が一般的である。しかし、従来
のレキュペレータでは高温での使用ができないため排気
中に空気を混入してレキュペレータの耐熱許容温度以下
にして熱回収を行わなければならず、50%以下の排熱
回収率しか得られない問題がある。したがって、溶解コ
ストが高くなる問題を有している。そこで、本発明者等
は蓄熱体を利用して燃焼用空気を排ガス温度に近い高温
にまで予熱して高効率な排熱回収を行うことを考えた。
一般に蓄熱燃焼を行った場合、燃焼予熱空気温度が高温
になりNOxが増大する。また、反応活性が高く低空気
比でも十分燃焼が可能になるため、還元雰囲気で燃焼さ
せることが可能となる反面、還元燃焼時に多量のHC,
COが発生する。これら有害排ガス成分を減少させるた
め、従来はバーナの基本構造の改良に終止していた。例
えば、拡散バーナにおいてNOxの低減を図るには、図
13に示すような燃料二段燃焼法などが採用されてい
る。この燃料二段燃焼法は、バーナスロート201内を
流れる燃焼用空気Aに対して燃料を一次ノズル202と
二次ノズル203とで二段に分けて供給し、一次燃料と
全量の燃焼用空気とで一次火炎を形成すると共に二次燃
料と一次火炎の高温燃焼ガスとの反応によって二次火炎
を形成するようにしたものである。二次燃料ノズル付近
は酸素濃度が低いため還元反応によって一次火炎のNO
xが低減される。
In order to reduce the waste heat loss, conventionally, heat recovery by a recuperator or the like is generally used. However, since the conventional recuperator cannot be used at a high temperature, it is necessary to mix air into the exhaust gas to recover the heat at a temperature lower than the heat-resistant allowable temperature of the recuperator, and to obtain an exhaust heat recovery rate of 50% or less. There's a problem. Therefore, there is a problem that the dissolution cost becomes high. Therefore, the present inventors considered using the heat storage body to preheat the combustion air to a high temperature close to the exhaust gas temperature to recover the exhaust heat with high efficiency.
Generally, when heat storage combustion is performed, the combustion preheat air temperature becomes high and NOx increases. Further, since the reaction activity is high and sufficient combustion is possible even with a low air ratio, it is possible to burn in a reducing atmosphere, while a large amount of HC,
CO is generated. In order to reduce these harmful exhaust gas components, improvement of the basic structure of the burner has hitherto been finished. For example, in order to reduce NOx in the diffusion burner, a two-stage fuel combustion method as shown in FIG. 13 is adopted. In this two-stage fuel combustion method, the fuel is supplied to the combustion air A flowing in the burner throat 201 in two stages by the primary nozzle 202 and the secondary nozzle 203, and the primary fuel and the entire amount of combustion air are supplied. In addition to forming the primary flame, the secondary flame is formed by the reaction between the secondary fuel and the high temperature combustion gas of the primary flame. Since the oxygen concentration near the secondary fuel nozzle is low, NO of the primary flame is generated by the reduction reaction.
x is reduced.

【0005】しかしながら、この燃料二段燃焼法による
バーナでは、主要火炎を形成する二次燃料の噴射方向を
燃焼用空気の流れとほぼ平行なものとしているので低温
時の二次火炎の安定性が悪く、1000℃程度以上の高
温に燃焼用空気を予熱しなければ火炎が安定しない。そ
こで、低温時の二次火炎の安定性をあげるため燃料の噴
射方向を燃焼用空気の流れと垂直な方向に近づけると、
火炎は安定するものの、局部燃焼が起こって局部的に温
度が高くなりNOxが増大する。したがって、700〜
800℃程度の比較的低温の中温域で定格操業する反射
型溶解保持炉の熱源として使用するような場合、あるい
はその炉の立ち上げ時などの低温時には、火炎の安定性
が悪くなり、従来の燃料二段燃焼法を実施することは困
難である。また、還元燃焼時に発生するHC,COの抑
制も十分ではなかった。
However, in the burner based on this two-stage fuel combustion method, the injection direction of the secondary fuel forming the main flame is made substantially parallel to the flow of the combustion air, so that the stability of the secondary flame at low temperature is improved. Poorly, the flame is not stable unless the combustion air is preheated to a high temperature of about 1000 ° C or higher. Therefore, in order to improve the stability of the secondary flame at low temperature, if the fuel injection direction is made closer to the direction perpendicular to the flow of combustion air,
Although the flame is stable, local combustion occurs to locally raise the temperature and increase NOx. Therefore, 700-
When used as a heat source for a reflection type melting and holding furnace that operates at a rated temperature in a relatively low temperature range of about 800 ° C, or when the temperature is low, such as when starting up the furnace, the stability of the flame deteriorates, and It is difficult to implement the two-stage fuel combustion method. Further, the suppression of HC and CO generated during reduction combustion was not sufficient.

【0006】また、従来の反射型溶解保持炉では、排気
中にアルミニウムヒュームや溶解用フラックスなどのダ
ストが混入しているため、排気系108の排気ダンパ1
10やレキュペレータ(図示省略)、排気ファン109
などにこれらのダストが付着し操業に支障を来すことが
多い。
Further, in the conventional reflection type melting and holding furnace, since dust such as aluminum fume and melting flux is mixed in the exhaust gas, the exhaust damper 1 of the exhaust system 108.
10, recuperator (not shown), exhaust fan 109
These dusts often adhere to the ground and interfere with the operation.

【0007】更に、蓄熱燃焼を短時間に頻繁に流れを切
替えて行なう場合、蓄熱体は均一に加熱されず炉側寄り
の部位では高温になり、それとは反対の切換弁側寄りの
部位では低温になる。例えば、炉側では1000℃、弁
側では200℃となる。このような大きな温度差を伴う
蓄熱体の材質としては高温耐熱性・耐熱衝撃性のあるも
のに限られることから高価なものとなってしまう。しか
も、セラミックハニカム蓄熱体の場合は様々な形状で製
作可能な材質でなければならない。また、例えばアルミ
溶解炉のようにフラックスを利用する場合、耐腐食性も
備えた材質でなければならない。このような要求品質の
ものを成形することは困難であった。
Furthermore, when the flow of heat storage combustion is frequently switched in a short time, the heat storage body is not uniformly heated and becomes hot at a portion closer to the furnace side and cold at a portion opposite to the switching valve side. become. For example, the temperature is 1000 ° C. on the furnace side and 200 ° C. on the valve side. Since the material of the heat storage body having such a large temperature difference is limited to those having high temperature heat resistance and thermal shock resistance, it becomes expensive. Moreover, the ceramic honeycomb heat storage body must be a material that can be manufactured in various shapes. When using a flux, such as in an aluminum melting furnace, the material must also have corrosion resistance. It has been difficult to mold such required quality.

【0008】更に、従来の反射型溶解炉での炉圧制御で
は、短時間に交互燃焼を実施する場合に炉圧制御が追従
できずに炉圧変動に伴う扉(スキムドア等)のがたつき
・ばたつきが起こり、フレッシュエアの吸い込みや炉内
熱風の流出などによって熱効率が低下する問題がある。
Further, in the conventional furnace pressure control in the reflection type melting furnace, when the alternating combustion is carried out in a short time, the furnace pressure control cannot follow and the rattling of the door (skim door etc.) due to the fluctuation of the furnace pressure occurs. -There is a problem that fluttering occurs and the thermal efficiency is reduced due to the intake of fresh air and the outflow of hot air from the furnace.

【0009】そこで、本発明は、NOxの発生量が少な
く、高効率かつ均一な加熱が可能な反射型溶解保持炉を
提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a reflection type melting and holding furnace which produces a small amount of NOx and is capable of high efficiency and uniform heating.

【0010】また、本発明は、バーナ構造によって低N
Ox化を図っているが、更なるNOx、CO、HC等の
有害排ガス成分の浄化を可能とする反射型溶解保持炉を
提供することを目的とする。加えて、本発明は、蓄熱燃
焼における高温下・腐食環境下での信頼性を向上させる
反射型溶解保持炉を提供することを目的とする。
The present invention also has a low N due to the burner structure.
Although aiming at Ox, it is an object of the present invention to provide a reflection-type melting and holding furnace capable of further purifying harmful exhaust gas components such as NOx, CO and HC. In addition, an object of the present invention is to provide a reflection-type melting and holding furnace that improves reliability under high temperature / corrosive environment in heat storage combustion.

【0011】更に、本発明は、炉圧変動の少ない反射型
溶解保持炉を提供することを目的とする。
A further object of the present invention is to provide a reflection type melting and holding furnace in which fluctuations in furnace pressure are small.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項1記載の反射型溶解保持炉は、燃焼排ガスを
利用して高温に予熱された燃焼用空気を炉内へ向けて噴
射する燃焼用空気噴射口の出口に副燃焼室を定めるよう
に前記燃焼用空気噴射口よりも直径が大きなバーナタイ
ル拡径部を有するバーナタイルを配置すると共にこのバ
ーナタイル拡径部で前記燃焼用空気の流れに対し斜めに
燃料を衝突させるように噴射する燃料ノズル(あるい
は、前記燃焼用空気の流れの周囲に燃料を噴射する燃料
ノズル)を設けた蓄熱燃焼型バーナを少なくとも一対熱
源として備えると共にこれら一対のバーナを交互に燃焼
させて非定在火炎を形成して炉内を均一に加熱する一
方、前記炉内の圧力を検出する圧力電気変換器と、燃焼
の切替えを検出して燃焼切換信号を出力するセンサと、
前記圧力電気変換器からの信号に基づいて排気系の開閉
を制御するメインダンパと、前記メインダンパを迂回す
るバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられて前記
燃焼切換信号に基づいて前記バイパス流路の開閉を制御
するバイパスダンパとを有し、頻繁に起こる前記バーナ
の切替に伴って起こる小さな炉内圧の変動には前記バイ
パスダンパの開閉によって対応し、前記炉内圧が設定値
以上に大きく変動するときには前記メインダンパの開閉
によって対応して炉圧変動を吸収するようにしている。
To achieve Means for Solving the Problems] Such objects, reflective melting and holding furnace according to claim 1, wherein the injection towards the combustion air preheated to a high temperature by using combustion exhaust gas into the furnace
Establish a secondary combustion chamber at the exit of the combustion air injection
A burner tie with a larger diameter than the combustion air injection port
The burner tile with the expanded diameter
In the expanded portion of the natile, diagonally with respect to the flow of the combustion air
Fuel nozzle (or yes
Is a fuel for injecting fuel around the flow of the combustion air.
At least one pair of heat storage combustion type burner with nozzle)
As a heat source and alternately burn a pair of these burners
A non-stationary flame to uniformly heat the furnace.
, A pressure-electric converter for detecting the pressure in the furnace, and combustion
A sensor that detects the switching of the
Opening and closing of the exhaust system based on the signal from the pressure-electric converter
To bypass the main damper that controls the
And a bypass channel provided in the bypass channel.
Controls opening and closing of the bypass flow path based on combustion switching signal
With a bypass damper, which often occurs
For small fluctuations in the furnace pressure caused by switching the
Corresponding by opening and closing the pass damper, the pressure in the furnace is set value
Opening and closing the main damper when there is a large fluctuation
The reactor pressure fluctuation is absorbed accordingly .

【0013】また、請求項2の反射型溶解保持炉は、燃
料排ガスを利用して高温に予熱された燃焼用空気を用い
て燃焼させる蓄熱燃焼型バーナであって、燃焼用空気を
燃料よりもはるかに高速で噴射するノズルと燃料を噴射
するノズルとを平行に配置し、かつそれらを耐火材で囲
繞すると共に燃料ノズルの噴射口が形成された端面と空
気ノズルの噴射口が形成された端面との間に段差を設け
て燃料ノズル側の端面を空気ノズル側の端面よりも突出
させたバーナを熱源として備えている。
Further, the reflection-type melting and holding furnace according to claim 2 is a regenerative combustion burner that burns using combustion air that has been preheated to a high temperature using fuel exhaust gas, and the combustion air is burned more than the fuel. A nozzle for injecting fuel at a much higher speed and a nozzle for injecting fuel are arranged in parallel, and they are surrounded by a refractory material, and the end face on which the fuel nozzle injection port is formed and the air nozzle injection port are formed. A burner is provided as a heat source in which a step is provided between the burner and the end surface on the fuel nozzle side so as to protrude from the end surface on the air nozzle side.

【0014】ここで、バーナは少なくとも一対が熱源と
して配置され、交互に燃焼させて非定在火炎を形成して
炉内を均一に加熱することが好ましく、更にはこれら一
対のバーナを隣り合う位置に設置して燃焼用空気を高速
で噴射させて火炎及び燃焼ガスのショートパスを防ぐよ
うにすることが好ましい。
Here, it is preferable that at least one pair of burners are arranged as a heat source, and they are alternately burned to form a non-stationary flame to uniformly heat the inside of the furnace. Furthermore, the pair of burners are adjacent to each other. It is preferable to install it at a high speed to inject the combustion air at high speed to prevent a short path of flame and combustion gas.

【0015】また、本発明の反射型溶解保持炉は、炉内
圧を検出する圧力電気変換器と、燃焼の切替えを検出し
て燃焼切換信号を出力するセンサと、圧力電気変換器か
らの信号に基づいて排気系の開閉制御するメインダン
パと、該メインダンパを迂回するバイパス流路と、バイ
パス流路に設けられて燃焼切換信号に基づいてバイパス
流路の開閉制御するバイパスダンパとを有し、頻繁に
起こるバーナの切替に伴って起こる小さく炉内圧の変動
にはバイパスダンパの開閉によって対応し、炉内圧が
定値以上に大きく変動するときにはメインダンパの開閉
によって対応して炉圧変動を吸収するようにしている。
The reflection type melting and holding furnace of the present invention includes a pressure-electric converter for detecting the pressure inside the furnace, a sensor for detecting combustion switching and outputting a combustion switching signal, and a signal from the pressure-electric converter. A main damper for controlling the opening / closing of the exhaust system based on the bypass damper ; a bypass passage bypassing the main damper; and a bypass damper provided in the bypass passage for controlling the opening / closing of the bypass passage based on the combustion switching signal. However , small fluctuations in the furnace pressure that occur with frequent burner switching are handled by opening and closing the bypass damper , and when the furnace pressure fluctuates more than the set value, the main damper is opened and closed. It is designed to absorb fluctuations in furnace pressure.

【0016】また、本発明の反射型溶解保持炉は、ほぼ
理論空気量以下の高温予熱空気を用いて還元雰囲気を形
成して被加熱物を加熱するようにしている。
Further, in the reflection type melting and holding furnace of the present invention, the object to be heated is heated by forming the reducing atmosphere by using the high-temperature preheated air having a theoretical air amount or less.

【0017】また、本発明の反射型溶解保持炉は、燃焼
用空気の予熱が燃焼用空気と燃焼排ガスとを交互に通過
させる蓄熱体によって行われ、かつこの蓄熱体は少なく
とも流体の流れ方向に複数に分割されている。更にこの
分割された蓄熱体は、炉内側寄りのものと流路切替手段
側寄りのものとでは異なる材質で形成され、あるいは炉
内側寄りのものと流路切替手段側寄りのものとでは異な
る構造で形成されている。そして、更に、この複数に分
割された蓄熱体に存在する触媒反応温度領域には排気浄
化触媒が担持されている。
Further, in the reflection type melting and holding furnace of the present invention, the preheating of the combustion air is performed by the heat storage body that alternately passes the combustion air and the combustion exhaust gas, and the heat storage body is at least in the flow direction of the fluid. It is divided into multiple pieces. Further, the divided heat storage bodies are made of different materials for the inner side of the furnace and the side closer to the flow path switching means, or the structure closer to the inner side of the furnace and different for the side close to the flow path switching means. Is formed by. Further, an exhaust purification catalyst is carried in the catalytic reaction temperature region existing in the plurality of divided heat storage bodies.

【0018】更に、蓄熱体は開閉可能な蓋を側壁に有す
る筒型ケーシングに燃焼ガスあるいは燃焼用空気の流れ
の方向と直交する方向に出し入れ可能に収容されてバー
ナに連結され、前記蓋の開閉によって出し入れ自在に設
置されている。
Further, the heat storage body is accommodated in a cylindrical casing having a side wall having an openable / closable lid so as to be able to be taken in and out in a direction orthogonal to the flow direction of the combustion gas or the combustion air, and is connected to a burner to open / close the lid. It is set up so that it can be taken in and out freely.

【0019】更に、本発明の反射型溶解保持炉は蓄熱体
を通過した燃焼排ガスを導入するダスト捕集器を設ける
ようにしている。
Further, the reflection type melting and holding furnace of the present invention is provided with a dust collector for introducing the combustion exhaust gas passing through the heat storage body.

【0020】[0020]

【作用】したがって、請求項1記載の反射型溶解保持炉
の場合、高温燃焼用空気の流れによってバーナタイル拡
径部に負圧が生じて強力な炉内排ガス再循環が起こる。
このため、低温時の火炎安定性を上げるため高温燃焼用
空気の流れに対して垂直に燃焼を噴射させても、燃料の
一部は排ガス再循環燃焼を起こしてNOxの発生が抑制
される。また、バーナタイル拡径部において噴射される
燃料の一部は、燃焼用空気の一部と急速に拡散して保炎
領域を形成し火炎を安定させて、低温時でも火炎が安定
する。更に、バーナタイルの外では空気比の高い保炎領
域からの残存酸素とバーナタイル拡径部で起こる炉内排
ガス再循環燃焼に因る不完全燃焼ガスとが緩慢燃焼を起
し、高温時には低NOxでありながら、かつ低温時の
火炎の安定性に優れる燃焼ガスで加熱される。しかも、
少なくとも一対のバーナが短時間に交互に火炎並びに燃
焼ガスが形成されるため、非定在火炎となって均一なヒ
ートフラックスで被加熱物の加熱が行なわれる。更に、
バーナの燃焼の切換えと同時に一時的にバイパスダンパ
が開放されて炉内排ガスの排気量が増大されるため、バ
ーナの切り換えに伴って周期的に頻繁に起こる炉内圧変
動が抑制される。
Therefore, in the case of the reflection type melting and holding furnace according to the first aspect of the present invention, a negative pressure is generated in the expanded area of the burner tile due to the flow of the high temperature combustion air, so that strong exhaust gas recirculation in the furnace occurs.
Therefore, even if the combustion is injected perpendicularly to the flow of the high temperature combustion air in order to improve the flame stability at low temperatures, a part of the fuel causes exhaust gas recirculation combustion to suppress the generation of NOx. Further, a part of the fuel injected in the expanded diameter portion of the burner tile rapidly diffuses with a part of the combustion air to form a flame holding region and stabilize the flame, so that the flame is stable even at a low temperature. Further, outside the burner tile, the residual oxygen from the flame-holding region with a high air ratio and the incomplete combustion gas due to the exhaust gas recirculation combustion in the furnace that occurs in the expanded area of the burner tile cause slow combustion. and, at high temperatures it is heated in a combustion gas which is excellent in stability while a low NOx, and at low temperature flame. Moreover,
At least one pair of burners alternates in flames and
Since the burning gas is formed, it becomes a non-stationary flame and a uniform heat
The object to be heated is heated by the soot flux. Furthermore,
Temporarily bypass damper at the same time as burner combustion switching
Is opened and the exhaust gas volume in the furnace is increased.
Reactor pressure changes that occur frequently and cyclically when switching
Motion is suppressed.

【0021】また、請求項2記載の反射型溶解保持炉の
場合、燃焼用空気が噴出する端面と燃料が噴出する端面
との段差部分の面に沿って流れる燃焼用空気の一部が、
燃料が噴出する端面の段差寄りの付近において燃焼用空
気の流れとは逆流する渦を安定的に形成し、燃料ガスの
一部を巻き込んで種火となる火炎を形成する。また、段
差部分では負圧が生じて強力な排ガス再循環が起こり、
燃焼用空気が燃料ガスと混合する前に排ガスを巻き込ん
で酸素濃度を低減させている。そして、燃料が噴射され
る端面より下流においては燃焼用空気の流れに燃料が誘
引されて随伴混合される。
In the reflection type melting and holding furnace according to the second aspect, a part of the combustion air flowing along the surface of the step between the end surface from which the combustion air is ejected and the end surface from which the fuel is ejected is
A vortex that flows counter to the flow of combustion air is stably formed in the vicinity of the step on the end face from which the fuel is ejected, and a part of the fuel gas is entrained to form a flame that becomes a pilot fire. In addition, a negative pressure is generated in the step portion and strong exhaust gas recirculation occurs,
Before the combustion air mixes with the fuel gas, the exhaust gas is entrained to reduce the oxygen concentration. Then, on the downstream side of the end surface where the fuel is injected, the fuel is attracted to the flow of the combustion air and admixed with it.

【0022】ここで、約700〜800℃あるいはそれ
以上の高温に予熱された燃焼用空気は、常温時に比べて
体積が膨張しているため、空気ノズルを細く設定するこ
とによって、あるいは低温時に適切な流速となるように
設定された細いノズルを採用することによって、常温の
燃料および空気に比べてかなりの高速度で噴出される。
例えば、20〜30m/sの流速で噴出される燃料に比
べて高温予熱空気は100m/s以上の極めて速い流速
で噴出される。このため、高速の燃焼用空気の流れによ
って燃焼排ガスが巻き込まれ、酸素濃度(分圧)を低下
させる一方、燃焼用空気の流れに燃料も誘引されて随伴
され漸次空気流内に巻き込まれ混合する。しかし、燃焼
用空気は燃料の流れに比べてはるかに高速であり、また
燃料が噴射される端面に達するまでに排ガスを大量に巻
き込んでいることから、燃焼反応は急激に起こらず、燃
焼用空気と燃料とが接触する表面層が燃焼する緩慢燃焼
を起こす。しかも、安定な一次火炎の形成により高流速
でも失火せずに安定な火炎を形成できる。更に、燃焼反
応中も、燃焼用空気の流れが速いため、排ガスを大量に
巻き込みながら燃焼反応が継続され、より緩慢燃焼を促
進する。したがって、指向性の強い火炎及び燃焼ガス流
を形成する。
Here, since the volume of the combustion air preheated to a high temperature of about 700 to 800 ° C. or higher expands as compared with that at room temperature, it is appropriate to set the air nozzle to be thin or to be suitable at a low temperature. By adopting a thin nozzle set so as to have a high flow velocity, it is ejected at a considerably high velocity as compared with fuel and air at room temperature.
For example, the high temperature preheated air is jetted at an extremely high flow velocity of 100 m / s or more as compared with the fuel jetted at a flow velocity of 20 to 30 m / s. Therefore, the combustion exhaust gas is entrained by the high-speed flow of the combustion air to reduce the oxygen concentration (partial pressure), while the fuel is also attracted to the flow of the combustion air to be entrained and gradually entrained in the air flow and mixed. . However, the combustion air is much faster than the flow of fuel, and since a large amount of exhaust gas is entrained by the time the fuel reaches the end face where it is injected, the combustion reaction does not occur rapidly and the combustion air The surface layer where the fuel and the fuel come into contact with each other burns, causing slow combustion. Moreover, the stable primary flame can be formed without causing misfire even at a high flow rate. Further, since the flow of the combustion air is fast during the combustion reaction, the combustion reaction is continued while entraining a large amount of exhaust gas, which promotes slower combustion. Therefore, a highly directional flame and combustion gas flow are formed.

【0023】また、炉の立ち上げ時などのように燃焼用
空気が低温の場合には、燃焼用空気の流速が遅くなるこ
とによって排ガスの巻き込み量が減少するが、燃焼用空
気の温度が低いためもともと発生するNOxが少ない。
逆に酸素濃度が高めになるため、燃料ノズルの噴射口の
近くの燃料噴流と燃焼用空気噴流との間に安定的な種火
が吹き消えることなく形成され火炎が安定する。
Further, when the combustion air is at a low temperature such as when starting up the furnace, the flow rate of the combustion air is slowed to reduce the amount of exhaust gas entrained, but the temperature of the combustion air is low. Therefore, the amount of NOx originally generated is small.
On the contrary, since the oxygen concentration is high, a stable pilot fire is formed between the fuel jet near the injection port of the fuel nozzle and the combustion air jet, and the flame is stabilized.

【0024】また、請求項3の発明の場合、少なくとも
一対のバーナ間において短時間に交互に火炎並びに燃焼
ガスが形成されるため、非定在火炎となって均一なヒー
トフラックスで被加熱物の加熱を行う。
Further, in the case of the third aspect of the present invention, since the flame and the combustion gas are alternately formed in a short time between at least a pair of burners, a non-stationary flame is formed and the object to be heated is heated with a uniform heat flux. Heating.

【0025】また、請求項4の発明の場合、高速で噴射
される燃焼用空気によって火炎及び燃焼ガスは指向性の
強い流れとなるため、一対のバーナが隣り同士に配置さ
れていても、ショートパスを防いで炉の隅まで燃焼ガス
が届いて加熱後に排気される。
Further, in the case of the invention of claim 4, since the flame and the combustion gas have a strong directional flow due to the combustion air injected at a high speed, even if the pair of burners are arranged adjacent to each other, the short circuit occurs. Combustion gas reaches the corner of the furnace by blocking the path and is exhausted after heating.

【0026】また、請求項5の発明の場合、バーナの燃
焼の切換えと同時に一時的にバイパスダンパが開放され
て炉内排ガスの排気量が増大されるため、バーナの切り
換えに伴って周期的に頻繁に起こる炉内圧変動を抑制す
る。
Further, in the case of the invention of claim 5, since the bypass damper is temporarily opened at the same time as switching the combustion of the burner to increase the exhaust gas amount of the exhaust gas in the furnace, the switching of the burner is periodically performed. Suppresses frequent fluctuations in furnace pressure.

【0027】また、請求項6の発明の場合、燃焼排ガス
温度に近い高温度まで予熱されたほぼ理論空気量以下で
還元燃焼を起こして加熱するため、被加熱物が酸化され
ることがない。
In the sixth aspect of the present invention, the object to be heated is not oxidized because the reduction combustion is carried out and heated at a temperature equal to or lower than the theoretical exhaust gas temperature preheated to a high temperature close to the combustion exhaust gas temperature.

【0028】また、請求項7の発明の場合、少なくとも
流れ方向に分割されているため、熱効率を上げるため高
温の燃焼排ガスと低温の燃焼用空気とを短時間に交互に
流す蓄熱燃焼を行うことによって蓄熱体の炉内側寄りの
部位とそれとは反対の切換弁側寄りの部位とで大きな温
度差を生じさせても、各蓄熱体での熱膨張差は少なくな
り割れを防止できる。
Further, in the case of the invention of claim 7, since it is divided at least in the flow direction, heat storage combustion in which high temperature combustion exhaust gas and low temperature combustion air are alternately flowed in a short time in order to improve thermal efficiency. Therefore, even if a large temperature difference is generated between the portion of the heat storage body that is closer to the inner side of the furnace and the portion that is closer to the switching valve side that is opposite thereto, the difference in thermal expansion between the heat storage bodies is small and cracking can be prevented.

【0029】更に、請求項8の発明は、炉内側寄りとそ
の反対側とで大きな温度差が生じる場合に、炉内側寄り
の蓄熱体にのみ耐熱性を有する蓄熱体を採用し、低温と
なる切換弁側には耐熱性を有しない低コストな蓄熱体を
採用できる。
Further, according to the invention of claim 8, when a large temperature difference occurs between the inner side of the furnace and the opposite side thereof, only the heat storing body near the inner side of the furnace employs a heat storage body having heat resistance, and the temperature becomes low. A low-cost heat storage material that does not have heat resistance can be used on the switching valve side.

【0030】また、請求項9の発明の場合、ダスト等が
含まれかつ高温の燃焼排ガスと最初に接触する炉内側の
蓄熱体にはフィルタ機能を有する蓄熱体を採用すること
ができ、蓄熱体の目詰まり等を防止できる。
Further, in the case of the invention of claim 9, a heat storage body having a filter function can be adopted as the heat storage body inside the furnace which firstly comes into contact with the high temperature combustion exhaust gas containing dust and the like. Can be prevented from clogging.

【0031】また、請求項10の発明の場合、還元燃焼
で発生したHC,CO,NOxなどを完全に浄化でき
る。
Further, in the case of the invention of claim 10, HC, CO, NOx and the like generated in the reduction combustion can be completely purified.

【0032】また、請求項11の発明の場合、排気系を
分解せずにケーシングの蓋を開けるだけで蓄熱体の交換
が可能となる。
According to the eleventh aspect of the present invention, the heat storage element can be replaced by simply opening the cover of the casing without disassembling the exhaust system.

【0033】また、請求項12の発明の場合、燃焼排ガ
スにダストが含まれていてもこれが分離されて集塵され
る。
In the twelfth aspect of the invention, even if the combustion exhaust gas contains dust, it is separated and collected.

【0034】[0034]

【実施例】以下、本発明の構成を図面に示す一実施例に
基づいて詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure of the present invention will be described in detail below with reference to an embodiment shown in the drawings.

【0035】図1に本発明をウェル式反射型溶解保持炉
に適用した実施例を示す。このウェル式反射型溶解保持
炉30は、一般に定置式角形溶解炉の側部に前炉31と
称される加熱室を連結していて大気に露出した溶湯槽を
持つ炉である。前炉31は主に再生アルミの溶解を行う
目的で設置され、スクラップが投入されて溶湯の保有熱
によって溶解が行われる。溶湯槽32と前炉31の仕切
は上下するスキムドア33で遮られていて、必要に応じ
てこの間を溶湯ポンプ(図示省略)などで循環させなが
ら溶解を促進させる。
FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to a well type reflection-type melting and holding furnace. The well-type reflection-type melting and holding furnace 30 is a furnace having a molten metal tank exposed to the atmosphere by connecting a heating chamber called a front furnace 31 to the side of a stationary square melting furnace. The forehearth 31 is installed mainly for the purpose of melting recycled aluminum, and scrap is put in to melt the molten aluminum by the heat of the molten metal. The partition between the molten metal tank 32 and the front furnace 31 is blocked by a skimming door 33 that moves up and down, and if necessary, a molten metal pump (not shown) is circulated between them to promote melting.

【0036】溶湯槽32には蓄熱燃焼型のバーナシステ
ム20がアルミ溶湯34の液面とほぼ平行に火炎・燃焼
ガスを形成するように炉壁35に設置されている。尚、
本実施例では1システムの蓄熱燃焼型バーナシステム2
0を設けているが、2以上のシステムを装備しても良
い。
In the molten metal tank 32, a regenerative combustion type burner system 20 is installed on a furnace wall 35 so as to form a flame / combustion gas substantially parallel to the liquid surface of the molten aluminum 34. still,
In this embodiment, one system of heat storage combustion type burner system 2
Although 0 is set, two or more systems may be equipped.

【0037】蓄熱燃焼型バーナシステム20は、溶湯槽
32の壁面35にアルミ溶湯34の液面とほぼ平行に燃
焼用空気並びに燃料を噴出して火炎及び燃焼ガス流を液
面に沿って形成するように配置されている。本実施例の
場合、交互に燃焼する2基のバーナ21,22を1組と
して1つの蓄熱燃焼型のバーナシステム20が構成され
ている。この蓄熱燃焼型バーナシステム20は実施例で
は図3に示すように蓄熱体23をバーナボディ27に内
蔵して各バーナ21,22と蓄熱体23,23を一体化
したものを2基組合せ、交互に燃焼させる一方、燃焼さ
せていない停止中のバーナ及び蓄熱体を通して燃焼排ガ
スを排出し得るように設けられている。2基のバーナ2
1,22には、燃焼用空気を供給する給気系24と燃焼
ガスを排出する排気系25とが流路切替手段26の介在
によって選択的に接続可能とされ、一方のバーナ21
(あるいは22)には蓄熱体23を通して燃焼用空気の
供給を図る一方、他方のバーナ22(あるいは21)か
らは蓄熱体23を通して燃焼ガスの排気を図るように設
けられている。燃焼用空気は例えば押し込みファン28
等によって供給され、燃焼排ガスは例えば誘引ファン2
9などの排気手段によって炉内から吸引されダスト捕集
などの必要な処理が施された後大気中に排出される。ま
た、燃料供給系は、図示していないが例えば三方弁など
を介して選択的にいずれか一方のバーナ21,22に交
互に接続され燃料を供給する。尚、図中の符号36はサ
イクロンなどのダスト捕集器である。
In the regenerative combustion type burner system 20, combustion air and fuel are ejected onto the wall surface 35 of the molten metal tank 32 substantially parallel to the liquid surface of the molten aluminum 34 to form a flame and a combustion gas flow along the liquid surface. Are arranged as follows. In the case of the present embodiment, one heat storage combustion type burner system 20 is configured with two burners 21 and 22 that burn alternately as one set. In this embodiment, as shown in FIG. 3, the heat storage combustion type burner system 20 has a built-in heat storage body 23 in a burner body 27, and each of the burners 21, 22 and the heat storage bodies 23, 23 is integrated into two sets, which are alternately combined. The combustion exhaust gas can be discharged through the burner and the heat storage body which are in the non-combusted state while being stopped. 2 burners 2
An air supply system 24 for supplying combustion air and an exhaust system 25 for exhausting combustion gas can be selectively connected to the Nos. 1 and 22 by interposing a flow path switching unit 26.
(Or 22) is provided so as to supply combustion air through the heat storage body 23, while exhausting combustion gas from the other burner 22 (or 21) through the heat storage body 23. Combustion air is, for example, a forced air fan
And the combustion exhaust gas is supplied by, for example, the induction fan 2
It is sucked from the inside of the furnace by an exhaust means such as 9 and subjected to necessary processing such as dust collection and then discharged into the atmosphere. Further, although not shown, the fuel supply system is selectively connected to either one of the burners 21 and 22 alternately via a three-way valve or the like to supply the fuel. Reference numeral 36 in the figure is a dust collector such as a cyclone.

【0038】ここで、各バーナ21,22としては、例
えば、図4に示す低NOxバーナの使用が好ましい。こ
の低NOxバーナは、高温に予熱された燃焼用空気の流
れと平行に燃料たるガスを噴射するバーナであって、高
温に予熱された燃焼用空気を燃料よりもはるかに高速で
噴出させる空気ノズル1と燃料(ガス)ノズル2とが耐
火材のブロック3を貫通するように形成され、耐火材の
ブロック3の段差がつけられた2つの端面4,5に各ノ
ズルの噴射口6,7が穿孔されている。ここで、燃料ノ
ズル2の周りには一次空気を供給する流路を構成する配
管8が埋設され、燃料ノズル2の周りに二次空気の約1
0%程度の一次空気が流されている。更に、燃料ノズル
2の先端部分には主たる噴射口7の他に周りの一次空気
流路に向かって燃料の一部を噴射する噴射口9が開口さ
れ、燃料の一部をパイロット燃料として噴射させ、配管
8の周壁に衝突させて一次空気の流路内に広がらせて良
好な混合状態を得るパイロットバーナが構成されてい
る。そこに、図示していないイグナイタが設置されてお
り、燃焼中は安定的な1次火炎12が形成できるように
設けられている。配管系は二次空気として使用される大
部分の燃焼用空気を流す主配管・空気ノズル1と、燃料
及び1次空気を流す燃料配管(一次空気配管8と燃料ノ
ズル2)のみで構成され、非常にコンパクトなシステム
である。尚、本実施例では燃料ノズル2の周りに一次空
気を流す配管8を設けて噴射口付近にパイロットバーナ
を形成しているが、これに特に限定されず、場合によっ
ては燃料ノズルとは別個に燃料ノズルの噴射口近傍にパ
イロットバーナを設置するようにしても良い。
As the burners 21 and 22, it is preferable to use low NOx burners shown in FIG. 4, for example. This low NOx burner is a burner that injects a fuel gas in parallel with the flow of combustion air that has been preheated to a high temperature, and an air nozzle that ejects combustion air that has been preheated to a high temperature at a much higher speed than fuel. 1 and a fuel (gas) nozzle 2 are formed so as to penetrate a block 3 of refractory material, and two end surfaces 4, 5 of the block 3 of refractory material are provided with injection ports 6, 7 of each nozzle. Perforated. Here, a pipe 8 forming a flow path for supplying the primary air is embedded around the fuel nozzle 2, and about 1% of the secondary air flows around the fuel nozzle 2.
About 0% of primary air is flowing. Further, in addition to the main injection port 7, an injection port 9 for injecting a part of the fuel toward the surrounding primary air flow path is opened at the tip portion of the fuel nozzle 2, and a part of the fuel is injected as a pilot fuel. The pilot burner is configured to collide with the peripheral wall of the pipe 8 and spread in the flow path of the primary air to obtain a good mixed state. An igniter (not shown) is installed there, and is provided so that a stable primary flame 12 can be formed during combustion. The piping system is composed only of a main piping / air nozzle 1 for flowing most of the combustion air used as secondary air, and a fuel piping (primary air piping 8 and fuel nozzle 2) for flowing fuel and primary air, It is a very compact system. In this embodiment, the pipe 8 for flowing the primary air is provided around the fuel nozzle 2 to form the pilot burner in the vicinity of the injection port, but the invention is not particularly limited to this, and may be separated from the fuel nozzle in some cases. A pilot burner may be installed near the injection port of the fuel nozzle.

【0039】また、燃料噴射口7と空気噴射口6とは同
一平面に形成されず、段差がつけられた異なる面に設け
られかつ空気噴射口6よりも下流側に燃料噴射口7が配
置されている。即ち、燃料噴出口7は空気噴射口6を設
けた耐火材のブロックの端面(以下、基準面という)4
から突出させた端面(以下、保炎面と呼ぶ)5に設置さ
れる。この保炎面5の燃料噴出口7より安定的な一次火
炎12及び燃料Fが噴出される。燃焼用空気は耐火材ブ
ロック3の中央より高速で噴出される。この時、保炎面
5の段差部分の近傍において燃焼用空気の流れに対し逆
流する渦11が安定的に形成でき、燃料・ガスの一部と
急速混合して保炎領域を形成する。したがって、高温時
はいうまでもなく、低温時も安定的な種火が吹き消える
ことなく形成できる。空気ノズル1と燃料ノズル2を平
行に配置して保持する耐火材のブロック3は、本実施例
の場合、一体に成形した単一ブロックで構成されている
が、場合によっては空気ノズル1を保持する部分と燃料
ノズル2を保持する部分とを別々に成形したものを組み
合わせて使用するようにしても良い。また、本実施例の
場合、空気ノズルは配管によって構成されておらず、
耐火材ブロック3にあけられた孔及び耐火材ブロック3
を内装するバーナボディによって構成されている。勿
論、空気ノズル1は配管によって構成しても良い。
Further, the fuel injection port 7 and the air injection port 6 are not formed on the same plane but are provided on different surfaces with steps and the fuel injection port 7 is arranged on the downstream side of the air injection port 6. ing. That is, the fuel injection port 7 is an end surface (hereinafter referred to as a reference surface) 4 of a block of refractory material provided with the air injection port 6.
It is installed on an end surface (hereinafter referred to as a flame holding surface) 5 which is projected from the surface. The stable primary flame 12 and the fuel F are ejected from the fuel ejection port 7 of the flame holding surface 5. Combustion air is ejected from the center of the refractory material block 3 at high speed. At this time, the vortex 11 which flows counter to the flow of the combustion air can be stably formed in the vicinity of the stepped portion of the flame holding surface 5, and is rapidly mixed with a part of the fuel / gas to form the flame holding region. Therefore, it is possible to form a stable pilot fire not to blow out at low temperature, let alone at high temperature. The refractory block 3 for holding the air nozzles 1 and the fuel nozzles 2 in parallel is constituted by a single block integrally molded in the case of the present embodiment, but in some cases, the air nozzles 1 are held. It is also possible to use a combination of a molded portion and a portion that holds the fuel nozzle 2 separately. Further, in the case of the present embodiment, the air nozzle 1 is not composed of piping,
Holes formed in the refractory material block 3 and the refractory material block 3
It is composed of a burner body for interior. Of course, the air nozzle 1 may be constructed by piping.

【0040】更に、上述の構造を採る場合、耐火材ブロ
ック3には強度上の問題で空気ノズル1と燃料ノズル2
との間にある程度の距離を必要とする。このため、噴射
直後の領域では燃料が高速の空気流に誘引され難い傾向
がある。そこで、燃料噴射口7の空気ノズル1寄りの部
分13の形状を、図示するように、空気ノズル1側へ向
かう曲面形状にすることが好ましい。このことによっ
て、燃料が燃焼用空気の流れ側に流れ出易くなる。この
ため、より燃料の随伴混合能力が高まり、COやHCな
どの遊離未燃分の発生を防止することができる。また、
燃焼用空気の逆流する渦11への燃料の供給も良好とな
って一層安定な種火が形成できる。この形状に関して
は、曲面に限定されず、このような機能を満たす構造で
あればよい。例えば斜面でも良い。
Further, in the case of adopting the above-mentioned structure, the refractory block 3 has an air nozzle 1 and a fuel nozzle 2 due to a problem in strength.
Requires some distance between and. Therefore, the fuel tends to be difficult to be attracted to the high-speed air flow in the region immediately after the injection. Therefore, it is preferable that the shape of the portion 13 of the fuel injection port 7 near the air nozzle 1 has a curved shape toward the air nozzle 1 side as shown in the drawing. As a result, the fuel easily flows out to the flow side of the combustion air. Therefore, the accompanying mixing capability of fuel is further enhanced, and the generation of free unburned components such as CO and HC can be prevented. Also,
The fuel is well supplied to the vortex 11 in which the combustion air flows backward, and a more stable pilot fire can be formed. This shape is not limited to a curved surface, and any structure that fulfills such a function may be used. For example, it may be a slope.

【0041】また、空気ノズル1は保炎面5と基準面4
との境界の段差部分に設置されている。そして、保炎面
5寄りの部分には燃料を随伴混合させる機能を持たせ、
基準面4寄りの部分には排ガスを再循環させる機能をも
たせている。即ち、図4の(B)に示すように、保炎面
5と基準面4との段差部分の面10が空気ノズル1の噴
射口6を半割にするように噴射口6の中央を横切るよう
に配置された場合、随伴混合機能と再循環機能との双方
を両立させ得る。一方、図示していないが、空気ノズル
1の噴射口6に段差部分の面10が外接するように配置
する場合には、図4の(B)に示す場合に比べて排ガス
を巻き込む面積が広くなるため、燃焼用空気の酸素濃度
を低下させる機能に優れることとなる。また、段差部分
の面10が交差するように配置して噴射口6のほとんど
を包み込むようにする場合には、噴射された空気が耐火
材ブロック3で保炎面5まで拘束されている部分が多い
ため、より指向性の強い燃焼用空気の流れが保炎面5よ
り噴出され、燃焼ガスの随伴混合能力に優れることとな
る。
The air nozzle 1 has a flame holding surface 5 and a reference surface 4.
It is installed at the step of the boundary with. Then, the portion near the flame holding surface 5 has a function of admixing the fuel,
The portion near the reference surface 4 has a function of recirculating exhaust gas. That is, as shown in FIG. 4B, the surface 10 of the step portion between the flame holding surface 5 and the reference surface 4 crosses the center of the injection port 6 so as to divide the injection port 6 of the air nozzle 1 in half. If so arranged, both the admixture mixing function and the recirculation function can be made compatible. On the other hand, although not shown, in the case where the surface 10 of the step portion is circumscribed to the injection port 6 of the air nozzle 1, the area in which the exhaust gas is entrained is wider than in the case shown in FIG. 4B. Therefore, the function of lowering the oxygen concentration of the combustion air is excellent. Further, in the case where the surfaces 10 of the step portions are arranged so as to cross each other so as to wrap most of the injection port 6, the portion where the injected air is restrained to the flame holding surface 5 by the refractory material block 3 is Since there are many, the flow of the combustion air having a stronger directivity is ejected from the flame holding surface 5, and the admixture mixing capability of the combustion gas is excellent.

【0042】このように構成された図4に示す低NOx
バーナによると、燃焼用空気が高温かつ高流速で噴出し
た場合、保炎面5から噴出する高流速で指向性のある燃
焼用空気が比較的低速で平行に噴射される燃料を早期に
強力に誘引して随伴させ、漸次巻き込み混合しながら遠
くまで伸びる。しかし、燃焼用空気流速は燃料流速に比
べてはるかに高速、例えば100m/s以上と非常に高
速であることから、随伴する燃料を漸次取り込みかつ保
炎面5に達するまでに排ガスを大量に巻き込んでいるこ
とから、燃焼反応は急激には起こらず、緩慢に燃焼反応
は進行する。更に、空気流速が速いため、燃焼反応中に
も排ガスを大量に巻き込みながら燃焼反応が行われるた
め、より緩慢燃焼を促進する。このことは、図5に示す
燃焼用空気の流速とNOxの発生量との関係を求めた実
験結果よりも明らかであるが、燃焼用空気の噴射速度が
高くなる程NOxの量が低下しかつその効果も燃焼量が
大きくなるほど(高温となるほど)顕著なものとなっ
た。したがって、本実施例のバーナによると、比較的均
一でかつ長いヒートフラックスが形成できかつ低NOx
化が実現できる。しかも、保炎面5の段差部分寄りの領
域に起こる燃焼用空気の逆流に燃料の一部が誘引されて
拡散混合し、種火となるような安定した火炎を形成する
ため高温時は勿論のこと、低温時から安定に火炎が形成
される。このため、バーナ21,22を設置する壁面3
5と対向する壁面までの距離が長い炉、例えば大形炉な
どに適用することが好ましい。
The low NOx shown in FIG. 4 constructed in this way
According to the burner, when the combustion air is ejected at a high temperature and a high flow rate, the directional combustion air ejected from the flame holding surface 5 at a high flow rate injects fuel that is injected in parallel at a relatively low speed at an early stage. It attracts and accompanies it, and gradually extends to a far distance while being mixed and mixed. However, since the combustion air velocity is much higher than the fuel velocity, for example, 100 m / s or more, which is very high, the entrained fuel is gradually taken in and a large amount of exhaust gas is entrained before reaching the flame stabilizing surface 5. Therefore, the combustion reaction does not occur rapidly, and the combustion reaction proceeds slowly. Further, since the air velocity is high, the combustion reaction is carried out while entraining a large amount of exhaust gas during the combustion reaction, which promotes slower combustion. This is clearer than the experimental results shown in FIG. 5 in which the relationship between the flow velocity of the combustion air and the amount of NOx generated is obtained, but the higher the injection speed of the combustion air, the lower the amount of NOx and The effect became more remarkable as the combustion amount increased (the temperature became higher). Therefore, according to the burner of the present embodiment, a relatively uniform and long heat flux can be formed and low NOx can be formed.
Can be realized. Moreover, since a part of the fuel is attracted to the backflow of the combustion air that occurs in the region near the stepped portion of the flame holding surface 5 and diffused and mixed to form a stable flame that becomes a pilot flame, it is not only at high temperature. That is, a flame is stably formed even at a low temperature. Therefore, the wall surface 3 on which the burners 21 and 22 are installed
It is preferable to apply to a furnace having a long distance to the wall surface facing 5 and a large furnace.

【0043】更に、バーナとしては、図6に示すような
低NOxバーナの使用が好ましい。このバーナは、高温
に予熱された燃焼用空気の流れに対しその流れの周囲か
ら燃料を噴射するバーナであって、燃焼用空気噴射口4
0にそれよりも直径が大きなバーナタイル拡径部41を
有するバーナタイル42を配置し、バーナタイル拡径部
41から燃料を噴射する燃料ノズル43を設けられてい
る。この場合、燃料は、バーナタイル拡径部41からバ
ーナタイル42の内側即ち副燃焼室46へ噴射されれば
良く、その噴射方向に特に限定されるものではないが、
燃焼用空気の流れに向けて噴射することが好ましく、よ
り好ましくは燃焼用空気の流れに対し斜めに燃料を噴射
して衝突させることである。燃焼用空気の流れに対し斜
めに燃料を噴射する場合、垂直に噴射する場合に比べて
炉内排ガス再循環燃焼並びにバーナタイルの外での緩慢
燃焼を促進して一層NOxの発生を低減させる。また、
バーナタイル拡径部41より上流側には、パイロットバ
ーナ44が設置されて、パイロット燃料が噴射されるよ
うに設けられている。この場合、バーナタイル拡径部4
1より上流側で安定火炎領域が形成され、これが種火と
なって燃焼用空気の温度が低くなっても、火炎を安定さ
せる。このパイロットバーナ44は、燃焼用空気が約1
000℃以上の高温で供給される場合には、バーナタイ
ル拡径部41の近傍で常時燃焼している必要がなく、も
っと上流側などに設置しても良い。また、本実施例の場
合、バーナスロート40に一次燃料を噴射する第1の燃
料ノズル45が設けられている。この第1燃料ノズル4
5は、炉が立ち上がった後は使用されず、炉温が低く燃
焼が安定し難いとき、即ち炉の立ち上げ時などには燃焼
用空気の流れに対して直交するように一次燃料を噴射
し、急速に混合・拡散させて安定燃焼させるものであ
る。このとき、炉温が低いので発生するNOxも少なく
許容される範囲である。そして、炉温が所定温度に達し
たときには、バーナタイル拡径部の第2の燃料ノズル4
3からのみ燃料を噴射させて上述の排ガス再循環燃焼及
びその不完全燃焼ガスと残存酸素との緩衝燃焼を起こし
てNOxの発生を低減させる。尚、本実施例の場合、第
1の燃料ノズル45とパイロットバーナ44とを別個に
設けた例を示しているが、これに特に限定されるもので
はなく、第1の燃料ノズル45を特に設けずにパイロッ
トバーナ44だけとすることもあるし、またこのパイロ
ットバーナ44を図1のものよりもっと上流側あるいは
第2の燃料ノズル43付近に設けても良い。更に、第2
の燃料ノズル43として図4に示すバーナのパイロット
バーナ兼用の燃料ノズル(2,8)を採用してこの第2
のパイロットバーナ兼用燃料ノズル以外の燃料ノズルお
よびパイロットバーナを設けることがないようにするこ
とも可能である。また、燃焼ノズル43はバーナタイル
拡径部41の炉内壁面からの深さが一定の場合には任意
の箇所に設置しても良いが、深さが異なる場合、例えば
図示していないが、バーナを曲面に設置する場合、ある
いは傾斜させて設置する場合などには最も深い所に設置
することが好ましい。燃焼ノズル43としてパイロット
バーナ兼用ノズルを採用する場合にも同様である。この
とき、浅い箇所ではバーナタイル拡径部41内への炉内
排ガス再循環が起こりやすいが、深い箇所では炉内排ガ
スが侵入し難く酸素濃度が低下しないために着火安定性
に優れる。よって、バーナタイル拡径部41の炉内壁面
からの深さが深い箇所に燃料ノズル43あるいはパイロ
ットバーナ兼用の燃料ノズルを配置すれば、酸素濃度が
低下しないために着火安定性に優れる。
Further, it is preferable to use a low NOx burner as shown in FIG. 6 as the burner. This burner is a burner that injects fuel from the periphery of the flow of combustion air that has been preheated to a high temperature, and the combustion air injection port 4
A burner tile 42 having a burner tile expanded portion 41 having a larger diameter than that is arranged at 0, and a fuel nozzle 43 for injecting fuel from the burner tile expanded portion 41 is provided. In this case, the fuel may be injected from the burner tile expanded portion 41 to the inside of the burner tile 42, that is, to the auxiliary combustion chamber 46, and the injection direction is not particularly limited,
It is preferable to inject toward the flow of combustion air, and more preferably to inject fuel obliquely to the flow of combustion air to cause collision. When the fuel is injected obliquely to the flow of the combustion air, the exhaust gas recirculation combustion in the furnace and the slow combustion outside the burner tile are promoted to further reduce the generation of NOx, as compared with the case where the fuel is injected vertically. Also,
A pilot burner 44 is installed on the upstream side of the burner tile expanded diameter portion 41 so as to inject pilot fuel. In this case, the burner tile expanded portion 4
A stable flame region is formed on the upstream side of 1, and this stabilizes the flame even if it becomes a pilot fire and the temperature of the combustion air becomes low. This pilot burner 44 produces about 1
When supplied at a high temperature of 000 ° C. or higher, it is not necessary to always burn in the vicinity of the burner tile expanded diameter portion 41, and it may be installed further upstream. Further, in the case of the present embodiment, the burner throat 40 is provided with the first fuel nozzle 45 for injecting the primary fuel. This first fuel nozzle 4
No. 5 is not used after the furnace starts up, and when the furnace temperature is low and combustion is difficult to stabilize, that is, when the furnace is started up, the primary fuel is injected so as to be orthogonal to the flow of combustion air. , It mixes and diffuses rapidly for stable combustion. At this time, since the furnace temperature is low, the amount of NOx generated is small and is in a permissible range. Then, when the furnace temperature reaches a predetermined temperature, the second fuel nozzle 4 in the burner tile expanded portion
The fuel is injected only from No. 3 to cause the exhaust gas recirculation combustion and the incomplete combustion gas and the residual oxygen to perform the buffer combustion to reduce the generation of NOx. In addition, in the case of the present embodiment, an example in which the first fuel nozzle 45 and the pilot burner 44 are separately provided is shown, but the present invention is not particularly limited to this, and the first fuel nozzle 45 is particularly provided. Alternatively, only the pilot burner 44 may be provided, or the pilot burner 44 may be provided more upstream than the one shown in FIG. 1 or near the second fuel nozzle 43. Furthermore, the second
As the fuel nozzle 43 of the second burner, the fuel nozzle (2, 8) also used as the pilot burner of the burner shown in FIG. 4 is adopted.
It is possible not to provide a fuel nozzle and a pilot burner other than the fuel nozzle that also serves as the pilot burner. Further, the combustion nozzle 43 may be installed at an arbitrary position when the depth from the furnace inner wall surface of the burner tile expanded portion 41 is constant, but when the depth is different, for example, although not shown, When the burner is installed on a curved surface or when it is installed with an inclination, it is preferable to install it at the deepest place. The same applies to the case where a pilot burner nozzle is used as the combustion nozzle 43. At this time, the exhaust gas in the furnace is easily recirculated into the burner tile expanded diameter portion 41 in the shallow portion, but the exhaust gas in the furnace hardly penetrates in the deep portion and the oxygen concentration does not decrease, so that the ignition stability is excellent. Therefore, if the fuel nozzle 43 or the fuel nozzle that also serves as the pilot burner is arranged at a position where the burner tile expanded diameter portion 41 is deep from the inner wall surface of the furnace, the oxygen concentration does not decrease and the ignition stability is excellent.

【0044】このように構成された低NOxバーナによ
ると、図6に示すように、斜めに噴射される燃料の一部
と蓄熱体を通過することによって高温に予熱された燃焼
用空気の一部とが拡散混合されて保炎領域X1が形成さ
れ、安定火炎を形成する。また、エアスロートから高流
速で噴出される高温の燃焼用空気によってバーナタイル
拡径部41の副燃焼室46内に強く炉内排ガスが誘引さ
れ、バーナタイル拡径部41のコーナ部分から斜めに噴
射される燃料の一部と混合されて排ガス再循環燃焼を起
こし、空気不足で燃焼する排ガス再循環燃焼領域X2を
形成する。更に、バーナタイル42の外では保炎領域X
1からの燃焼ガスに残存する酸素とバーナタイル拡径部
41内の排ガス再循環燃焼領域X2で発生する不完全燃
焼ガスと反応して緩慢燃焼を起こす領域X3が形成され
る。また、この場合、バーナタイル42内に直接燃料を
噴射することにより、火炎軸方向より外側へ余分にガス
が拡散するのを抑制しているため、燃焼時の未燃ガス量
を最小限に抑えることができる。このため、ウェル式反
射型溶解保持炉のような700〜800℃程度の中温域
で操業される炉であっても火炎も安定しNOxも増えな
い。このバーナの場合、バーナを設置した壁35とされ
た対向する壁との間隔が狭い炉に適用することが好まし
い。
According to the low NOx burner configured as described above, as shown in FIG. 6, a part of the fuel injected obliquely and a part of the combustion air preheated to a high temperature by passing through the heat storage body. And are diffusively mixed to form the flame holding region X1 and form a stable flame. Further, the high-temperature combustion air ejected from the air throat at a high velocity strongly attracts the exhaust gas in the furnace into the auxiliary combustion chamber 46 of the burner tile expanded portion 41, and diagonally extends from the corner portion of the burner tile expanded portion 41. Exhaust gas recirculation combustion is caused by mixing with a part of the injected fuel to form an exhaust gas recirculation combustion region X2 in which combustion occurs due to insufficient air. Further, outside the burner tile 42, the flame holding region X
A region X3 is formed which reacts with oxygen remaining in the combustion gas from No. 1 and the incomplete combustion gas generated in the exhaust gas recirculation combustion region X2 in the burner tile expanded diameter portion 41 to cause slow combustion. Further, in this case, by directly injecting the fuel into the burner tile 42, it is possible to suppress the excessive diffusion of gas to the outside of the flame axis direction, so that the amount of unburned gas during combustion is minimized. be able to. For this reason, even in a furnace operated in a medium temperature range of about 700 to 800 ° C. such as a well-type reflection-type melting and holding furnace, the flame is stable and NOx does not increase. In the case of this burner, it is preferable to apply it to a furnace in which the distance between the wall 35 on which the burner is installed and the opposing wall is narrow.

【0045】尚、このバーナの場合、炉内温度が所定温
度に達するまでは、第1の燃料ノズル45から全量の燃
料を噴射して燃焼させ、炉を暖める。このとき、燃焼用
空気が低温であっても、第1の燃料ノズル45から噴射
される燃料は燃焼用空気と即座に混合され、かつ近くに
設けられたパイロット火炎によって安定燃焼する。そし
て、所定温度に達したときには第1の燃料ノズルからの
燃料噴射を止め、第2の燃料ノズル43から燃料を噴射
させる。ここで、所定温度とは必ずしも炉の操業温度で
はなく、第2の燃料ノズル43からの燃料噴射のみで火
炎を維持できる温度およびそれ以上の温度をいう。尚、
第2の燃料ノズル43としてパイロットバーナ兼用ノズ
ルを採用している場合には、この第2の燃料ノズルを当
初から焚くことによって炉が立ち上げられる。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23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。
In the case of this burner, the entire amount of fuel is injected and burned from the first fuel nozzle 45 to warm the furnace until the temperature inside the furnace reaches a predetermined temperature. At this time, even if the combustion air has a low temperature, the fuel injected from the first fuel nozzle 45 is immediately mixed with the combustion air and stably burned by the pilot flame provided nearby. Then, when the temperature reaches the predetermined temperature, the fuel injection from the first fuel nozzle is stopped and the fuel is injected from the second fuel nozzle 43. Here, the predetermined temperature is not necessarily the operating temperature of the furnace, but refers to a temperature at which the flame can be maintained only by the fuel injection from the second fuel nozzle 43 and a temperature higher than that. still,
When the pilot burner nozzle is used as the second fuel nozzle 43, the furnace is started by burning the second fuel nozzle from the beginning. The switching between combustion and exhaust is performed, for example, at an interval of 10 seconds to 2 minutes, preferably within about 1 minute, and most preferably at an extremely short interval of about 10 to 40 seconds. In this case, heat exchange is performed with high temperature efficiency. Further, the switching may be performed when the combustion gas discharged via the heat storage body 23 reaches a predetermined temperature, for example, about 200 ° C.

【0046】以上説明したように、このように少なくと
も一対のバーナを交互に燃焼させる場合、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。
As described above, in the case where at least a pair of burners are alternately burned in this manner, the flame position changes frequently, so that the heat pattern in the combustion chamber can be made more uniform, and uneven heating and heat retention can be reduced. Become.

【0047】ここで、図4あるいは図6に示すバーナに
供給される燃焼用空気は、例えば蓄熱体を利用し、この
蓄熱体に燃焼排ガスと燃焼用空気とを交互に流す直接熱
交換によって、ほぼ燃焼排ガス程度に近い温度、例えば
700〜800℃あるいはそれ以上の高温にまで予熱さ
れる。
Here, the combustion air supplied to the burner shown in FIG. 4 or FIG. 6 uses, for example, a heat storage body, and by direct heat exchange in which combustion exhaust gas and combustion air are alternately flowed to the heat storage body, It is preheated to a temperature close to that of combustion exhaust gas, for example, a high temperature of 700 to 800 ° C. or higher.

【0048】蓄熱体23としては、図7に示すような通
路断面積が一定でかつ直線的に流路が貫通しているハニ
カム形状のセラミックス例えばコージライトやムライ
ト、あるあるいは耐熱耐酸性に優れたその他の材料等の
使用が好ましい。このハニカム形状のセラミックスは熱
容量が大きく耐久性が高い割に比較的圧力損失が低い。
しかも、排気と給気とが交互に淀みなく行われる。この
ため、排ガス中のダスト等は、蓄熱体23のハニカム形
状の流路内に付着し難いし、付着しても逆洗されるため
汚れることがない。更に、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の表
面に排ガス中のイオウ分やその化学変化物質が捕捉され
て下流の排気系25のダクトなどを低温腐食させること
がない。尚、蓄熱体23は図7の(B)に示すように、
側壁の一部を蓋39としたケーシング38に流路と直交
する方向に出し入れ可能に収容されてバーナ21,22
と流路切替手段26との間に組み込まれている。したが
って、蓋39を開くだけで破損ないし目詰まりした蓄熱
体を取り出し容易に交換できる。
As the heat storage body 23, there is a honeycomb-shaped ceramic, for example, cordierite or mullite, which has a constant passage cross-sectional area as shown in FIG. The use of other materials is preferred. This honeycomb-shaped ceramic has a large heat capacity and high durability, but relatively low pressure loss.
Moreover, exhaust and air supply are alternately performed without stagnation. Therefore, dust or the like in the exhaust gas is unlikely to adhere to the honeycomb-shaped flow path of the heat storage body 23, and even if it adheres, it is backwashed and is not contaminated. Furthermore, when heat is recovered from the exhaust gas, even if the exhaust gas falls below the acid dew point temperature, the sulfur content in the exhaust gas and its chemically modified substances are captured on the surface of the ceramics, and the duct of the exhaust system 25 downstream is corroded at low temperature. There is nothing to do. The heat storage body 23 is, as shown in FIG.
The burners 21, 22 are accommodated in a casing 38 having a side wall as a lid 39 so as to be able to be taken in and out in a direction orthogonal to the flow path.
And the flow path switching means 26. Therefore, the damaged or clogged heat storage body can be easily taken out and replaced simply by opening the lid 39.

【0049】一方、排ガス中に含まれる溶解時のフラッ
クスやダストなどは、蓄熱体23を通過して低温となっ
た後にダスト捕集器36に導入されて捕集される。した
がって、ダスト捕集器36よりも下流の流路切替手段2
6及び排気ファン29などにダストが付着し支障を来す
ことがない。尚、ダスト補集器36は特に方式や構造等
に限定されるものではなく単に流れの方向を変えること
によってダストを落とすようなものでも良い。
On the other hand, the flux and dust contained in the exhaust gas at the time of melting are introduced into the dust collector 36 and collected therein after passing through the heat storage body 23 and becoming low in temperature. Therefore, the flow path switching means 2 downstream of the dust collector 36
6 does not interfere with dust and the like to the exhaust fan 29 and the like. The dust collector 36 is not limited to a particular system or structure, and may be one that drops dust simply by changing the flow direction.

【0050】更に、蓄熱体23は図9の(A)に示すよ
うに、流体の流れ方向に多層に分割して配置することが
好ましい。これは、蓄熱効率をあげるため一対のバーナ
21,22を短時間で交互燃焼させると、蓄熱体23の
温度は図8の(B)に示すように、炉側寄りの部位では
高温になるが、その反対側の流路切替手段26側寄り部
位では低温になる。このような蓄熱体23を一体で成形
した場合、頻繁に流路が切り替わるために温度差が激し
く、また大きく異なるため、熱膨張差による割れの発生
の可能性が高くなる。そこで、蓄熱体23を多層に分割
することでブロックごとにおける熱膨張差を小さくして
熱膨張差による割れを防止している。一例として、図9
の(A)に蓄熱体23を3分割したものを示す。このと
き、各蓄熱体23,23,23間に緩衝材37を挟むこ
とが望ましい。
Further, as shown in FIG. 9A, it is preferable that the heat storage body 23 is divided into multiple layers in the fluid flow direction. This is because when the pair of burners 21 and 22 are alternately burned in a short time in order to improve the heat storage efficiency, the temperature of the heat storage body 23 becomes high at a portion near the furnace side as shown in FIG. 8B. The temperature on the opposite side to the flow path switching means 26 side becomes low. When such a heat storage body 23 is integrally formed, since the flow paths are frequently switched, the temperature difference is large and greatly different, so that the possibility of cracking due to the difference in thermal expansion increases. Therefore, by dividing the heat storage body 23 into multiple layers, the difference in thermal expansion between the blocks is reduced to prevent cracking due to the difference in thermal expansion. As an example, FIG.
(A) shows the heat storage body 23 divided into three parts. At this time, it is desirable to sandwich the cushioning material 37 between the heat storage bodies 23, 23, 23.

【0051】また、蓄熱体23の腐食は炉側寄りの高温
の部位で進行が著しく、流路切替手段26側寄りの低温
部位では遅い。したがって、蓄熱体23全体を高価な耐
腐食性材料で製作することは無用のコスト高を招く。そ
こで、耐腐食性材料で製作した蓄熱体23を炉側の高温
部位にのみ使用し、その他の部位には安価な蓄熱材を使
用するようにしても良い。更に、蓄熱体23の寿命を延
長させる方法として、高温部位のハニカムの壁厚tを厚
くすることも可能好ましい。この場合、耐熱衝撃性の低
下が予想されるが、熱伝導率の高い材質にすることで回
避できる。また、炉温が1500℃程度の高温炉の使用
の場合は炉内側寄りの第1及び第2の蓄熱体23,23
の部分に高耐熱蓄熱材を用いて、その他を安価なものに
することが望ましい。
Further, the corrosion of the heat storage body 23 progresses remarkably in the high temperature portion near the furnace side and is slow in the low temperature portion near the flow path switching means 26 side. Therefore, manufacturing the entire heat storage body 23 with an expensive corrosion-resistant material causes unnecessary cost increase. Therefore, the heat storage body 23 made of a corrosion-resistant material may be used only in the high temperature portion on the furnace side, and an inexpensive heat storage material may be used in the other portions. Further, as a method of extending the life of the heat storage body 23, it is also possible to increase the wall thickness t of the honeycomb at the high temperature portion. In this case, the thermal shock resistance is expected to decrease, but it can be avoided by using a material having high thermal conductivity. When using a high temperature furnace having a furnace temperature of about 1500 ° C., the first and second heat storage bodies 23, 23 closer to the inner side of the furnace
It is desirable to use a high heat-resistant heat storage material for the part and to make the others inexpensive.

【0052】更に、フラックスのような粉塵を伴う環境
下では、ハニカムタイプの蓄熱体23を使用すると、目
詰まりを起こす可能性がある。そこで、この対策として
図9の(B)に示すように、第1の蓄熱体23にフィル
タ代わりとして、高耐熱性のボール形状やナゲット状の
蓄熱体を埋め込み、常時交換できるようにしておき、2
層、3層にハニカムタイプの蓄熱体を使用しても良い。
Further, in an environment involving dust such as flux, the use of the honeycomb type heat storage body 23 may cause clogging. Therefore, as a countermeasure against this, as shown in FIG. 9B, a heat-resistant ball-shaped or nugget-shaped heat storage body having high heat resistance is embedded in the first heat storage body 23 as a substitute for a filter so that it can be always replaced. Two
Honeycomb type heat storage bodies may be used for the three layers.

【0053】また、本実施例では蓄熱体23をバーナス
ロート部後方に設置していたが、できるだけ炉内の顕熱
のロスを少なくすること及び炉壁厚み部分のスペース利
用を狙いとして炉側に蓄熱体を設置する場合がある。こ
のような場合、一般にバーナ設置スペースに余裕がない
ことから、必要とされる容量の蓄熱体全てを挿入できな
い可能性がある。こういった場合、蓄熱体を分割し、一
方はバーナタイル部に設置し、もう一方は流路切替手段
26付近に設置すると、高温排ガスのロスが少なく、炉
のコンパクト化も図れる。更に、上述したように多機
能、多種構造の蓄熱体を組み合わせて用いる場合、必ず
しも同一の蓄熱室に納める必要はない。機能及び構造に
応じた蓄熱室を分割して設置し、排ガス及びエアの流路
を断熱ダクトで直列に連結することで設計施工上の自由
度が確保できる。
Further, although the heat storage body 23 is installed at the rear of the burner throat in this embodiment, the heat storage body 23 is installed on the furnace side for the purpose of reducing the loss of sensible heat in the furnace as much as possible and utilizing the space of the thickness of the furnace wall. A heat storage body may be installed. In such a case, since there is generally no space in the burner installation space, it may not be possible to insert all the heat storage bodies of the required capacity. In such a case, if the heat storage body is divided, one is installed in the burner tile part and the other is installed in the vicinity of the flow path switching means 26, the loss of high temperature exhaust gas is small and the furnace can be made compact. Further, as described above, in the case of using a combination of heat storage bodies having multiple functions and various structures, it is not always necessary to store them in the same heat storage chamber. The heat storage chamber according to the function and structure is divided and installed, and the exhaust gas and air flow paths are connected in series by a heat insulation duct, so that the degree of freedom in design and construction can be secured.

【0054】また、高温に予熱された燃焼用空気を用い
て還元燃焼させる場合には、図4あるいは図6に示すよ
うなバーナを用いても、従来よりは十分に少なくともあ
る程度のNOxの発生の虞がある。そこで、蓄熱体23
の一部に排気浄化触媒を担持させて使用することが好ま
しい。例えばCOを酸化促進触媒により浄化したい場
合、約150〜700℃の範囲で約5%までのCOが1
00%浄化できる。一方、蓄熱体23の温度は、短時間
で交互燃焼させる場合、炉側で高温(例えば1000℃
程度)になるが、流路切替手段26側では低温(例えば
200℃程度)になる。そこで、図8に示すように、蓄
熱体23を流体の流れ方向に多層に分割し、各触媒の反
応に適切な温度分布領域に該当するブロックに触媒を担
持させることによって、100%のCOを浄化可能とで
きる。また、COの浄化の場合、蓄熱体23内で発熱反
応が起きるが、その熱は切り替え後に燃焼用空気の予熱
に利用できるため、熱的損失は発生しない。更に、CO
やHCの浄化が可能となれば、還元雰囲気での燃焼が可
能となり、被加熱物・アルミ溶湯の酸化を防止すること
ができる。また、NOxについても同様に必要温度範囲
に合わせて触媒を担持させればよい。例えば、COまた
はHCのみの浄化の場合には主に白金触媒が用いられ
る。この白金触媒の反応温度範囲は150℃〜700℃
程度で、それ以上の温度になるとシンタリングを起こし
て使用できなくなり、それ以下であると触媒反応を起こ
さなくなる。また、COとNOxとを同時に浄化させる
場合には、白金に一部ロジウムを付加させたものが用い
られる。白金とロジウムとの比率は、白金:ロジウム=
5:1〜20:1程度が好ましく、温度範囲は約300
℃〜500℃とすることが好ましい。したがって、燃焼
排ガスを通過させている間に、蓄熱体の150℃〜70
0℃程度に加熱される部分に白金触媒を担持させ、ある
いは約300℃〜500℃に加熱される部分に白金ロジ
ウム触媒を担持させることによって、COまたはHCあ
るいはNOxを排ガス中から取り除くことができる。
Further, in the case of reducing and combusting by using the combustion air preheated to a high temperature, even if a burner as shown in FIG. 4 or 6 is used, at least a certain amount of NOx is generated more than in the conventional case. There is a risk. Therefore, the heat storage body 23
It is preferable to use an exhaust purification catalyst supported on a part of the above. For example, when it is desired to purify CO with an oxidation-promoting catalyst, up to about 5% of CO is about 1 in the range of about 150 to 700 ° C.
Can be purified by 00%. On the other hand, the temperature of the heat storage body 23 is high on the furnace side (for example, 1000 ° C.) when alternate combustion is performed in a short time.
However, the temperature becomes low (for example, about 200 ° C.) on the flow path switching means 26 side. Therefore, as shown in FIG. 8, the heat storage body 23 is divided into multiple layers in the flow direction of the fluid, and the catalyst is supported on a block corresponding to a temperature distribution region suitable for the reaction of each catalyst, whereby 100% CO is generated. Can be purified. Further, in the case of purifying CO, an exothermic reaction occurs in the heat storage body 23, but since the heat can be used for preheating the combustion air after switching, no thermal loss occurs. Furthermore, CO
If HC and HC can be purified, combustion in a reducing atmosphere becomes possible, and oxidation of the object to be heated and molten aluminum can be prevented. Similarly, with respect to NOx, a catalyst may be supported in a required temperature range. For example, in the case of purifying only CO or HC, a platinum catalyst is mainly used. The reaction temperature range of this platinum catalyst is 150 ° C to 700 ° C.
If the temperature is higher than the above range, sintering occurs and the catalyst cannot be used. If the temperature is lower than that, catalytic reaction does not occur. Further, when CO and NOx are simultaneously purified, platinum partially added with rhodium is used. The ratio of platinum to rhodium is platinum: rhodium =
About 5: 1 to 20: 1 is preferable, and the temperature range is about 300.
It is preferable to set the temperature to ℃ to 500 ℃. Therefore, while passing the combustion exhaust gas, the temperature of the heat storage body is from 150 ° C to 70 ° C.
CO, HC or NOx can be removed from the exhaust gas by supporting a platinum catalyst on a portion heated to about 0 ° C or by supporting a platinum rhodium catalyst on a portion heated to about 300 ° C to 500 ° C. .

【0055】以上のように構成された本実施例の反射型
溶解保持炉は、次の炉圧制御システムによって炉内圧が
制御され、炉体及び扉などのがたつき・ばたつきが抑え
られている。
In the reflection type melting and holding furnace of the present embodiment having the above-mentioned structure, the internal pressure of the furnace is controlled by the following furnace pressure control system, and the rattling and fluttering of the furnace body and doors are suppressed. .

【0056】この溶解保持炉30の炉内圧の制御は、例
えば図10に示すような炉内圧制御システムによって行
われる。制御システムは、炉内圧を検出する圧力電気変
換器51と、燃焼の切替えを検出して燃焼切替信号を出
力するセンサ53と、圧力電気変換器51からの信号に
基づいて排気系25の開閉即ち流量を制御するダンパ5
4と、該ダンパ54のバイパス流路55と、バイパス流
路55に設けられて燃焼切替信号に基づいてバイパス流
路55の開閉即ち流量を制御するバイパスダンパ56と
から構成されている。圧力電気変換器51には圧力セン
サ52から炉内圧が入力される。この制御システムは、
炉内圧が設定値以上に大きく変動するときにはメインの
排気系25のダンパ54の開閉によって対応するが、燃
焼するバーナ21,22の切替に伴って小さく頻繁に起
こる炉内圧の変動にはバイパス流路55の開閉によって
対応し、バーナ21,22の燃焼の切換えと同時に一時
的にバイパスダンパ56を開放して炉内排ガスの排気量
を増大させ、バーナ21,22の切り換えに伴って周期
的に頻繁に起こる炉内圧変動を抑制するようにしてい
る。この制御によって、図11に破線で示すように、炉
内圧変動が小さく抑制される。
The furnace pressure of the melting and holding furnace 30 is controlled by a furnace pressure control system as shown in FIG. 10, for example. The control system includes a pressure-electric converter 51 that detects the pressure inside the furnace, a sensor 53 that detects combustion switching and outputs a combustion switching signal, and the opening / closing of the exhaust system 25 based on the signal from the pressure-electric converter 51. Damper 5 that controls the flow rate
4, a bypass flow passage 55 of the damper 54, and a bypass damper 56 provided in the bypass flow passage 55 to control the opening / closing of the bypass flow passage 55, that is, the flow rate based on the combustion switching signal. The pressure in the furnace is input to the pressure-electric converter 51 from the pressure sensor 52. This control system
When the internal pressure of the furnace fluctuates significantly over the set value, it is dealt with by opening / closing the damper 54 of the main exhaust system 25, but for the fluctuation of the internal pressure of the furnace that is small and frequently occurs with the switching of the burners 21 and 22 for combustion, the bypass passage is used. By opening and closing 55, the bypass damper 56 is temporarily opened at the same time as the combustion of the burners 21 and 22 is switched to increase the exhaust gas amount of the exhaust gas in the furnace. It is designed to suppress fluctuations in the internal pressure of the furnace. By this control, as shown by the broken line in FIG. 11, fluctuations in furnace pressure are suppressed to a small level.

【0057】尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の
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、本実施例では高温の燃焼用空気をバーナに
連結ないし内装した蓄熱体を利用した交番燃焼によって
得る場合について主に説明したがこれに特に限定される
ものではなく、例えば燃焼用空気供給系と排気系に対し
蓄熱体を相対的に回転させることによって、あるいは流
路切替手段を用いて蓄熱体に対する流体の流れ方向を切
り替えることなどによって、高温の燃焼排ガスの排熱を
利用して燃焼用空気を高温に予熱したものを単一のバー
ナに連続的に供給し、連続燃焼させるようにしても良
い。また、本実施例ではガス燃料を用いる場合について
主に説明したがこれに特に限定されず、例えばオイルな
どの液体燃料を使用することも可能である。
The above-mentioned embodiment is an example of the preferred embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the present embodiment, a case has been mainly described in which high-temperature combustion air is obtained by alternating combustion using a heat storage body connected to or incorporated in a burner, but the present invention is not particularly limited to this, and for example, a combustion air supply system. And the exhaust system by rotating the heat storage body relative to the exhaust system, or by switching the flow direction of the fluid with respect to the heat storage body by using the flow path switching means, etc. The air preheated to a high temperature may be continuously supplied to a single burner for continuous combustion. Further, although the case where the gas fuel is used is mainly described in the present embodiment, the present invention is not particularly limited to this, and it is also possible to use a liquid fuel such as oil.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
1記載の反射型溶解保持炉によると、低温時の火炎安定
性を増すため燃焼用空気の流れに対し垂直方向に燃料噴
射方向を近づけてもNOxの発生量は抑制される。即
ち、バーナタイル内において急速に拡散する燃料と高温
の燃焼用空気の一部が保炎領域を形成して火炎を安定さ
せる一方、燃焼用空気の流れによってバーナタイル内に
強く誘引される炉内排ガスと燃料の一部とが混合されて
炉内排ガス再循環燃焼を起こし、更にバーナタイルの外
で残存酸素と炉内排ガス再循環燃焼に因る不完全燃焼ガ
スとが緩慢燃焼を起こすので、低NOxで安定燃焼を実
現できる。この発明は、炉が小さい場合あるいはバーナ
が設置された壁面とこれに対向する壁面との間隔が狭い
炉に適用することが好ましい。また、非定在火炎を形成
して炉内を均一に加熱することができるので、均一なヒ
ートフラックスが得られて被加熱物の溶解あるいは溶湯
保持若しくはその双方が均一に実施できる。更に、バー
ナの燃焼の切換えと同時に一時的にバイパスダンパを開
放して炉内排ガスの排気量を増大させ、バーナの切り換
えに伴って周期的に頻繁に起こる炉内圧変動を抑制する
ようにしているので、炉圧変動による炉体や扉のがたつ
きを防いでフレッシュエアの流入や炉内熱風の流出をな
くして熱効率を向上させ得る。
As is apparent from the above description , according to the reflection type melting and holding furnace of claim 1, the fuel injection direction is perpendicular to the flow of the combustion air in order to increase the flame stability at low temperature. Even if they are brought close to each other, the amount of NOx generated is suppressed. That is, the fuel rapidly diffusing in the burner tile and a part of the high temperature combustion air form a flame holding region to stabilize the flame, while the flow of the combustion air strongly attracts the inside of the burner tile. Exhaust gas and a part of the fuel are mixed to cause in-reactor exhaust gas recirculation combustion, and further residual oxygen and incomplete combustion gas due to in-reactor exhaust gas recirculation combustion cause slow combustion outside the burner tile, Stable combustion can be realized with low NOx. The present invention is preferably applied to a furnace having a small furnace or a furnace in which the wall between the wall on which the burner is installed and the wall opposite thereto is narrow. Also forms a non-stationary flame
As the inside of the furnace can be heated uniformly,
Melted or molten metal to be heated
Holding or both can be performed uniformly. Furthermore, the bar
The bypass damper is temporarily opened at the same time as the combustion switching
Release the exhaust gas to increase the exhaust gas volume in the furnace and switch the burner.
Suppress frequent and frequent fluctuations in reactor pressure
Therefore, rattling of the furnace body and door due to fluctuations in furnace pressure
To prevent inflow of fresh air and outflow of hot air in the furnace.
The heat efficiency can be improved.

【0059】また、請求項2記載の発明の場合、燃焼用
空気が噴出する端面と燃料が噴出する端面との段差部分
の面に沿って流れる燃焼用空気の一部が、燃料が噴出す
る端面の段差寄りの付近において燃焼用空気の流れとは
逆流する渦を安定的に形成し、燃料ガスの一部を巻き込
んで種火となる火炎を形成する一方、段差部分では負圧
が生じて強力な排ガス再循環が起こり、燃焼用空気が燃
料ガスと混合する前に排ガスを巻き込んで酸素濃度を低
減させ、更に燃料が噴射される端面より下流においては
燃焼用空気の流れに燃料が誘引されて随伴混合されるの
で、安定的に緩慢燃焼を起こしながら指向性の強い火炎
及び燃焼ガス流を形成する。このため、高温の燃焼用空
気を使用した場合には、火炎の安定性が高いのは勿論の
こと、NOxの発生を抑制しつつ指向性の強い火炎及び
燃焼ガス流を形成できるので、広い空間で均一なヒート
フラックスで燃焼させることができる。しかも、炉の立
ち上げ時などのように燃焼用空気が低温の場合において
も、燃焼用空気の流速が遅くなることによって燃焼排ガ
スの巻き込み量が現象するが、燃焼用空気の温度が低い
ためもともと発生するNOxが少ないし、逆に酸素濃度
が高めになることによって燃料噴流と燃焼用空気噴流と
の間に安定的な種火が吹き消えることなく形成されて火
炎が安定する。この発明は炉が大きい場合あるいはバー
ナが設置された壁面とこれに対向する壁面との間隔が広
い炉に適用することが好ましい。
According to the second aspect of the present invention, a part of the combustion air flowing along the surface of the step between the end surface from which the combustion air is ejected and the end surface from which the fuel is ejected is the end surface from which the fuel is ejected. In the vicinity of the step, a vortex that flows counter to the flow of combustion air is stably formed, and a part of the fuel gas is engulfed to form a flame that serves as a seed flame. When exhaust gas recirculation occurs, the exhaust gas is trapped before the combustion air mixes with the fuel gas to reduce the oxygen concentration.Furthermore, fuel is attracted to the combustion air flow downstream from the end face where the fuel is injected. Since they are entrained and mixed, they form a flame and a combustion gas flow having a strong directivity while causing stable and slow combustion. Therefore, when high-temperature combustion air is used, not only the flame stability is high, but also a highly directional flame and a combustion gas flow can be formed while suppressing the generation of NOx, so that a large space can be formed. It can be burned with a uniform heat flux. Moreover, even when the combustion air is at a low temperature, such as when starting up the furnace, the flow rate of the combustion air slows down, causing the amount of flue gas to be entrained.However, since the temperature of the combustion air is low, The generated NOx is small, and conversely, the oxygen concentration is high, so that a stable pilot fire is formed between the fuel jet and the combustion air jet without being extinguished, and the flame is stabilized. The present invention is preferably applied to a furnace having a large furnace or a furnace in which a wall surface provided with a burner and a wall surface facing the wall surface are wide.

【0060】これらは、比較的高温例えば1000℃以
上で操業する鉄系加熱炉などでの昇温過程における低N
Ox化にも有効ではあるが、特に従来困難とされていた
比較的低温で操業する非鉄金属の反射型溶解保持炉など
での低NOx化と火炎の安定に有効である。
These are low N in the temperature rising process in an iron-based heating furnace operating at a relatively high temperature, for example, 1000 ° C. or higher.
Although it is effective for reducing Ox, it is particularly effective for reducing NOx and stabilizing the flame in a reflection-type melting and holding furnace of non-ferrous metal that is operated at a relatively low temperature, which has been considered difficult in the past.

【0061】また、請求項3記載の発明の場合、非定在
火炎を形成して炉内を均一に加熱することができるの
で、均一なヒートフラックスが得られて被加熱物の溶解
あるいは溶湯保持若しくはその双方が均一に実施でき
る。
In the third aspect of the invention, since a non-stationary flame can be formed and the inside of the furnace can be heated uniformly, a uniform heat flux can be obtained and the object to be heated is melted or the molten metal is retained. Or both can be implemented uniformly.

【0062】また、請求項4記載の発明の場合、燃焼ガ
スのショートパスを防ぐことができるので、燃焼ガスの
顕熱を被加熱物への加熱に有効利用することができ、熱
経済性が向上する。
Further, in the case of the invention described in claim 4, since the short path of the combustion gas can be prevented, the sensible heat of the combustion gas can be effectively used for heating the object to be heated, and the thermal economy is improved. improves.

【0063】また、請求項5記載の発明の場合、バーナ
の燃焼の切換えと同時に一時的にバイパスダンパを開放
して炉内排ガスの排気量を増大させ、バーナの切り換え
に伴って周期的に頻繁に起こる炉内圧変動を抑制するよ
うにしているので、炉圧変動による炉体や扉のがたつき
を防いでフレッシュエアの流入や炉内熱風の流出をなく
して熱効率を向上させ得る。
In the fifth aspect of the invention, the bypass damper is temporarily opened at the same time as the combustion switching of the burner to increase the exhaust gas amount of the exhaust gas in the furnace. Since the fluctuations in the furnace pressure that occur in 1) are suppressed, rattling of the furnace body and doors due to fluctuations in the furnace pressure can be prevented, and the inflow of fresh air and the outflow of hot air in the furnace can be eliminated and thermal efficiency can be improved.

【0064】また、請求項6記載の発明の場合、還元雰
囲気下で加熱可能となるので、メタルロスが少なくな
る。
Further, in the case of the invention according to claim 6, since heating is possible in a reducing atmosphere, metal loss is reduced.

【0065】また、請求項7記載の発明の場合、炉内側
と流路切替手段側とで温度差が大きく生じても割れなど
が発生する虞がないので、短時間に流れを切り替えるこ
とが可能となり、熱効率が向上する。
Further, in the case of the invention described in claim 7, even if a large temperature difference occurs between the inside of the furnace and the side of the flow path switching means, there is no risk of cracks or the like, so it is possible to switch the flow in a short time. And the thermal efficiency is improved.

【0066】また、請求項8および9記載の発明の場
合、耐熱性を要する部分と要しない部分とに分けてそれ
ぞれ適切な蓄熱材料あるいは蓄熱構造を使用することが
できるため、蓄熱体を低廉化できると共に設備の長期に
亙る連続使用が可能となる。
Further, in the case of the invention described in claims 8 and 9, since it is possible to separately use an appropriate heat storage material or heat storage structure for a portion requiring heat resistance and a portion not requiring heat resistance, the heat storage body can be made inexpensive. In addition, the equipment can be used continuously for a long period of time.

【0067】また、請求項10記載の発明の場合、蓄熱
体に排気浄化触媒を担持させ燃焼排ガス中に含まれるC
OおよびHCを捕捉できるので、還元燃焼時などのよう
に燃焼の安定性を優先させるような場合でも、また複雑
な構造の低NOxバーナを使用しなくともNOxの低減
が可能となる。
Further, in the case of the invention as defined in claim 10, the exhaust gas purifying catalyst is supported on the heat storage body and is contained in the combustion exhaust gas.
Since O and HC can be trapped, NOx can be reduced even in the case of giving priority to stability of combustion such as in reducing combustion, and without using a low NOx burner having a complicated structure.

【0068】また、請求項11記載の発明の場合、蓄熱
体が簡単に交換できるので蓄熱体にトラブルが発生して
も短時間に炉の再開が可能となる。
Further, in the case of the invention described in claim 11, since the heat storage body can be easily replaced, the furnace can be restarted in a short time even if a trouble occurs in the heat storage body.

【0069】また、請求項12記載の発明の場合、炉内
排ガス中にアルミヒュームやフラックス等の粉塵が混入
してもこれを分離して補集することができるので蓄熱体
の寿命が延びる。しかも、捕集器に導入される前に温度
が下がるので希釈用のエアを必要とせず、排気ボリュー
ムが下がり細いダクトで足りるし、やけど防止なども不
要となり更に集塵機も小型化できる。
According to the twelfth aspect of the invention, even if dust such as aluminum fume or flux is mixed in the exhaust gas in the furnace, it can be separated and collected, so that the life of the heat storage body is extended. Moreover, since the temperature is lowered before it is introduced into the collector, air for dilution is not required, the exhaust volume is reduced, a thin duct is sufficient, and burn prevention is unnecessary, and the dust collector can be downsized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の反射型溶解保持炉の概略構造を示す平
面断面図である。
FIG. 1 is a plan sectional view showing a schematic structure of a reflective melting and holding furnace of the present invention.

【図2】同溶解保持炉の縦断面図である。FIG. 2 is a vertical sectional view of the melting and holding furnace.

【図3】蓄熱交互燃焼バーナシステムとして構成した実
施例を示した概略図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an embodiment configured as a heat storage alternating combustion burner system.

【図4】低NOxバーナの概略構造と燃焼状況を説明す
る原理図で、(A)は縦断面図、(B)は底面図であ
る。
4A and 4B are principle diagrams illustrating a schematic structure and a combustion state of a low NOx burner, in which FIG. 4A is a vertical sectional view and FIG. 4B is a bottom view.

【図5】図10に示す低NOxバーナの燃焼用空気流速
とNOxとの関係を測定した結果を示すグラフである。
5 is a graph showing a result of measuring a relationship between a combustion air flow rate and NOx of the low NOx burner shown in FIG.

【図6】他の実施例にかかる低NOxバーナの概略構造
と燃焼状況を説明する原理図である。
FIG. 6 is a principle diagram illustrating a schematic structure and a combustion state of a low NOx burner according to another embodiment.

【図7】(A)はハニカム状セラミックス蓄熱体の一例
を示す斜視図、(B)はセラミックス蓄熱体の装着例を
示す断面図である。
FIG. 7A is a perspective view showing an example of a honeycomb-shaped ceramics heat storage body, and FIG. 7B is a sectional view showing an example of mounting the ceramics heat storage body.

【図8】蓄熱体の温度分布状態を示す説明図で、(A)
は蓄熱体の分解状態、(B)は蓄熱体の温度分布を示
す。
FIG. 8 is an explanatory view showing a temperature distribution state of the heat storage body, (A)
Shows the decomposition state of the heat storage body, and (B) shows the temperature distribution of the heat storage body.

【図9】蓄熱体を分割する例を示す説明図で、(A)は
同じ構造の蓄熱体の場合、(B)は異なる構造の蓄熱体
を組み合わせた場合である。
FIG. 9 is an explanatory view showing an example of dividing a heat storage body, where (A) is a case of heat storage bodies having the same structure, and (B) is a case of combining heat storage bodies having different structures.

【図10】炉内圧制御システムの概略構成図である。FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a furnace pressure control system.

【図11】図10の炉内圧制御システムによって抑制さ
れる炉圧の変動状況を示す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a fluctuation state of the furnace pressure suppressed by the furnace pressure control system of FIG.

【図12】従来の反射型溶解保持炉の概略説明図であ
る。
FIG. 12 is a schematic explanatory view of a conventional reflective melting and holding furnace.

【図13】従来の二段燃焼型低NOxバーナの原理図で
ある。
FIG. 13 is a principle diagram of a conventional two-stage combustion type low NOx burner.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃焼用空気ノズル 2 燃料ノズル 3 耐火材のブロック 4 燃焼用空気噴射口が形成されたブロックの端面 5 燃料噴射口が形成されたブロックの端面 10 段差部分の面 11 燃焼用空気の逆流によって形成された渦 12 一次火炎 20 蓄熱燃焼バーナシステム 21,22 一対のバーナ 23 蓄熱体 26 流路切替手段 30 反射型溶解保持炉 36 ダスト捕集器 41 バーナタイル拡径部 42 バーナタイル 43 燃料ノズル(第2の燃料ノズル) 51 圧力電気変換器 53 燃焼切替信号検出センサ 54 メインダンパ 55 バイパス路 56 バイパスダンパ 1 Air nozzle for combustion 2 fuel nozzle 3 Blocks of refractory material 4 End face of block with combustion air injection port 5 End face of block with fuel injection port 10 Step surface 11 Vortices formed by backflow of combustion air 12 primary flames 20 Thermal storage combustion burner system 21,22 A pair of burners 23 Heat storage 26 flow path switching means 30 Reflective melting and holding furnace 36 Dust collector 41 Burner tile expansion part 42 burner tiles 43 Fuel Nozzle (Second Fuel Nozzle) 51 Pressure-electric converter 53 Combustion switching signal detection sensor 54 Main damper 55 Bypass Road 56 Bypass damper

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F27D 19/00 F27D 19/00 D (72)発明者 三谷 和久 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 田中 良一 神奈川県横浜市鶴見区尻手2丁目1番53 号 日本ファーネス工業株式会社内 (72)発明者 廣田 寛 愛知県名古屋市中区金山3丁目13番28号 扶桑熱爐株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−159613(JP,A) 実開 昭52−61546(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F27B 3/02 F27B 3/20 F27B 3/28 F27D 7/00 F27D 17/00 104 F27D 19/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI F27D 19/00 F27D 19/00 D (72) Inventor Kazuhisa Mitani 1 Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi Toyota Motor Corporation (72 ) Inventor Ryoichi Tanaka 2-1553 Shirute, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Japan Furnace Industry Co., Ltd. (72) Inventor Hirota Hirota 3-13-28, Kanayama, Naka-ku, Nagoya, Aichi Prefecture (56) Reference literature JP-A-6-159613 (JP, A) Actual development Sho 52-61546 (JP, U) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) F27B 3/02 F27B 3 / 20 F27B 3/28 F27D 7/00 F27D 17/00 104 F27D 19/00

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 燃焼排ガスを利用して高温に予熱され
た燃焼用空気を炉内へ向けて噴射する燃焼用空気噴射口
の出口に副燃焼室を定めるように前記燃焼用空気噴射口
よりも直径が大きなバーナタイル拡径部を有するバーナ
タイルを配置すると共にこのバーナタイル拡径部で前記
燃焼用空気の流れに対し斜めに燃料を衝突させるように
噴射する燃料ノズルを設けた蓄熱燃焼型バーナを少なく
とも一対熱源として備えると共にこれら一対のバーナを
交互に燃焼させて非定在火炎を形成して炉内を均一に加
熱する一方、前記炉内の圧力を検出する圧力電気変換器
と、燃焼の切替えを検出して燃焼切換信号を出力するセ
ンサと、前記圧力電気変換器からの信号に基づいて排気
系の開閉を制御するメインダンパと、前記メインダンパ
を迂回するバイパス流路と、前記バイパス流路に設けら
れて前記燃焼切換信号に基づいて前記バイパス流路の開
閉を制御するバイパスダンパとを有し、頻繁に起こる前
記バーナの切替に伴って起こる小さな炉内圧の変動には
前記バイパスダンパの開閉によって対応し、前記炉内圧
が設定値以上に大きく変動するときには前記メインダン
パの開閉によって対応して炉圧変動を吸収することを特
徴とする反射型溶解保持炉。
1. A combustion air injection port for injecting combustion air, which has been preheated to a high temperature, using combustion exhaust gas into a furnace.
The combustion air injection port so that the auxiliary combustion chamber is defined at the outlet of
With a larger diameter burner tile
Place the tiles and use the burner tile expansion
Make fuel collide obliquely with the flow of combustion air
Fewer heat storage combustion burners with a fuel nozzle for injection
Both are equipped with a pair of heat sources and a pair of these burners.
They are burned alternately to form a non-stationary flame and uniformly heated in the furnace.
A pressure-electric converter that detects the pressure in the furnace while heating
And a switch that detects combustion switching and outputs a combustion switching signal.
And exhaust based on the signal from the sensor and the pressure-electric converter
A main damper that controls opening and closing of the system, and the main damper
A bypass flow path that bypasses the
The bypass flow path is opened based on the combustion switching signal.
With a bypass damper to control closing and before frequent occurrence
For small fluctuations in furnace pressure that occur when switching burners
The bypass damper is opened and closed to respond to the internal pressure of the furnace.
When the value fluctuates significantly above the set value, the main
A reflection-type melting and holding furnace characterized by absorbing fluctuations in furnace pressure in response to opening and closing of the chamber.
【請求項2】 燃料排ガスを利用して高温に予熱された
燃焼用空気を用いて燃焼させる蓄熱燃焼型のバーナであ
って、前記燃焼用空気を燃料よりもはるかに高速で噴射
するノズルと燃料を噴射するノズルとを平行に配置し、
かつそれらを耐火材で囲繞すると共に燃料ノズルの噴射
口が形成された端面と空気ノズルの噴射口が形成された
端面との間に段差を設けて前記燃料ノズル側の端面を空
気ノズル側の端面よりも突出させたバーナを熱源として
備えることを特徴とする反射型溶解保持炉。
2. A regenerative combustion burner that burns using combustion air that has been preheated to a high temperature using fuel exhaust gas, and a nozzle and fuel that inject the combustion air at a much higher speed than the fuel. Is arranged in parallel with the nozzle that ejects
And, surrounding them with a refractory material and providing a step between the end face where the injection port of the fuel nozzle is formed and the end face where the injection port of the air nozzle is formed, the end face on the fuel nozzle side is the end face on the air nozzle side. A reflection-type melting and holding furnace characterized in that it is provided with a burner that is more protruded than the heat source.
【請求項3】 少なくとも一対のバーナを熱源として配
置し、これら一対のバーナを交互に燃焼させて非定在火
炎を形成して炉内を均一に加熱することを特徴とする請
求項記載の反射型溶解保持炉。
3. A furnace according to claim 2, wherein at least a pair of burners is arranged as a heat source, and the pair of burners are alternately burned to form a non-stationary flame to uniformly heat the inside of the furnace. Reflective melting and holding furnace.
【請求項4】 一対のバーナが隣り合う位置に設置さ
れ、燃焼用空気を高速で噴射させて火炎及び燃焼ガスの
ショートパスを防ぐことを特徴とする請求項記載の反
射型溶解保持炉。
4. The reflection-type melting and holding furnace according to claim 3 , wherein a pair of burners are installed at positions adjacent to each other, and combustion air is injected at high speed to prevent a short path of flame and combustion gas.
【請求項5】 前記炉内の圧力を検出する圧力電気変換
器と、燃焼の切替えを検出して燃焼切換信号を出力する
センサと、前記圧力電気変換器からの信号に基づいて排
気系の開閉制御するメインダンパと、前記メインダン
を迂回するバイパス流路と、前記バイパス流路に設け
られて前記燃焼切換信号に基づいて前記バイパス流路の
開閉制御するバイパスダンパとを有し、頻繁に起こる
前記バーナの切替に伴って起こる小さな炉内圧の変動に
前記バイパスダンパの開閉によって対応し、前記炉内
圧が設定値以上に大きく変動するときには前記メインダ
ンパの開閉によって対応して炉圧変動を吸収することを
特徴とする請求項に記載の反射型溶解保持炉。
5. A pressure-electrical transducer for detecting the pressure in the furnace, a sensor for outputting a combustion switching signal by detecting the switching of the combustion, the opening and closing of the exhaust system on the basis of a signal from the pressure-electrical converter a main damper for controlling a bypass flow path which bypasses the main Dan <br/> path, a bypass damper for controlling opening and closing of the bypass passage on the basis of the combustion switching signal provided in the bypass passage And often happens
The variation of the small furnace pressure occurring in association with the switching of the burner corresponds by opening and closing of the bypass damper, the furnace
When the pressure fluctuates significantly beyond the set value, the main
The reflection-type melting and holding furnace according to claim 3 , wherein the fluctuation of the furnace pressure is correspondingly absorbed by opening and closing the damper .
【請求項6】 ほぼ理論空気量以下の前記高温予熱空気
を用いて還元雰囲気を形成して被加熱物を加熱すること
を特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の反射型
溶解保持炉。
6. The reflection-type melt holding according to claim 1, wherein the object to be heated is heated by forming a reducing atmosphere by using the high temperature preheated air having an amount equal to or less than a theoretical air amount. Furnace.
【請求項7】 前記燃焼用空気の予熱が燃焼用空気と燃
焼排ガスとを交互に通過させる蓄熱体によって行われ、
かつ該蓄熱体は少なくとも流体の流れ方向に複数に分割
されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか
に記載の反射型溶解保持炉。
7. preheating of the combustion air is performed by regenerator passing alternately and combustion exhaust gas and combustion air,
7. The reflection-type melting and holding furnace according to claim 1, wherein the heat storage body is divided into at least a plurality of heat storage bodies in a fluid flow direction.
【請求項8】 少なくとも流体の流れ方向に複数に分割
された前記蓄熱体は炉内側寄りのものと流路切替手段側
寄りのものでは異なる材質で形成されていることを特徴
とする請求項1から6のいずれかに記載の反射型溶解保
持炉。
8. The heat storage body divided into at least a plurality in the flow direction of the fluid is made of different materials for the inner side of the furnace and the side of the flow path switching means. 7. The reflection type melting and holding furnace according to any one of 1 to 6.
【請求項9】 少なくとも流体の流れ方向に複数に分割
された前記蓄熱体は炉内側寄りのものと流路切替手段側
寄りのものでは異なる構造で形成されていることを特徴
とする請求項1から6のいずれかに記載の反射型溶解保
持炉。
9. The heat storage body divided into at least a plurality of portions in the flow direction of the fluid is formed with a different structure for the inside of the furnace and the one for the side of the flow path switching means. 7. The reflection type melting and holding furnace according to any one of 1 to 6.
【請求項10】 少なくとも流体の流れ方向に複数に分
割された前記蓄熱体は排気浄化触媒を触媒反応温度領域
に担持させたことを特徴とする請求項1から6のいずれ
かに記載の反射型溶解保持炉。
10. The reflection type according to claim 1, wherein the heat storage body divided into at least a plurality in the flow direction of the fluid carries an exhaust gas purification catalyst in a catalytic reaction temperature region. Melting and holding furnace.
【請求項11】 前記蓄熱体は開閉可能な蓋を側壁に有
する筒型ケーシングに燃焼ガスあるいは燃焼用空気の流
れの方向と直交する方向に出し入れ可能に収容されてバ
ーナに連結され、前記蓋の開閉によって出し入れ自在に
設置されていることを特徴とする請求項6から10のい
ずれかに記載の反射型溶解保持炉。
Wherein said heat accumulator is connected to the burner is out capable housed in a direction perpendicular to the direction of the combustion gas or the flow of combustion air to the cylindrical casing having an openable lid on a side wall of the lid The reflection-type melting and holding furnace according to any one of claims 6 to 10, wherein the reflection-type melting and holding furnace is installed so as to be opened and closed by opening and closing.
【請求項12】 前記蓄熱体を通過した燃焼排ガスを導
入するダスト捕集器を設けたことを特徴とする請求項6
から11のいずれかに記載の反射型溶解保持炉。
12. A dust collector for introducing the combustion exhaust gas passing through the heat storage body is provided.
The reflective melting and holding furnace according to any one of 1 to 11.
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