JP3952529B2 - 二重円筒型間接加熱炉及びその運転方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄熱式燃焼バーナを複数備える二重円筒型間接加熱炉及びその運転方法に関し、詳しくは、コイルの焼鈍等の熱処理に適したべル形燃焼炉等に属する加熱炉に適用され、被加熱物の品質、熱効率、運転時の安定性等に優れた二重円筒型間接加熱炉及びその運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、蓄熱式燃焼バーナを有する加熱炉（熱処理炉も含む、以下同じ）は、特開平６−２５７９５１号公報（以下、従来例１という）に開示されている。図１４（ａ），（ｂ）を参照して説明すると、燃焼室７２とルツボ７１とを備えるアルミ溶解保持炉７０の上下に交番燃焼する１対の蓄熱式燃焼バ−ナ７３，７４が配置され、四方弁７５を頻繁に切り替えて、これらの蓄熱式燃焼バーナ対を交互に切り換えて燃焼、消火を行っており、炉７０の上下方向の温度分布を均一にして、被加熱物を均一に加熱することを狙ったものである。
【０００３】
さらに、蓄熱式燃焼バーナを有する加熱炉とし、特開平７−１０３４３０号公報（以下、従来例２という）に開示された二重円筒型間接加熱炉がある。図１５を参照して説明すると、この加熱炉は、コイル１を覆うインナーカバー２とそれを覆う外筒３からなる二重円筒型間接加熱炉であり、外筒３の炉壁に、蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｂが装着され、その天井部に補助逃がし煙道１８と流量調整ダンパ１９が備えられている。インナーカバー２の底部には雰囲気攪拌ファン７が設けられている。蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｂは燃焼用バーナ５と蓄熱体６から構成され、それぞれの燃焼用バーナ５には燃料遮断弁８ａ，８ｂが接続されている。蓄熱式燃焼バーナ４ａに接続された配管は分岐して、一方に燃焼排ガス遮断弁１０ａ、他方に燃焼空気遮断弁９ａが接続されている。蓄熱式燃焼バーナ４ｂには、燃料遮断弁８ｂ、燃料流量発信器１２、燃料流量調整弁１５が接続されている。燃焼用空気遮断弁９ａ，９ｂが接続された配管は集合され、燃焼空気流量発信器１３、燃焼空気流量調整弁１６を介して燃焼空気供給ファン１１に接続されている。蓄熱体６から排出される燃焼排ガスの温度を計測する燃焼排ガス温度計２０ａ，２０ｂが設けられている。
【０００４】
この二重円筒型間接加熱炉では、一部の燃焼排ガスを蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｂの蓄熱体６を通さずに直接大気中に逃がす補助逃がし煙道１８と、この煙道を通過する燃焼排ガス流量を調整する流量調整ダンパ１９が設けられ、加熱開始時に、補助逃がし煙道１８の流量調整手段である流量調整ダンパ１９の開度を大きくしながら、蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｂの蓄熱体出側の燃焼排ガス温度を燃焼排ガス温度計２０ａ，２０ｂで計測し、計測した温度が所定の温度になったときに、流量調整ダンパ１９の開度を固定して運転するものである。このような運転を行うことで、高温の燃焼排ガスが燃焼排ガス排出通路に流れて、配管や切替弁が損傷されるのを防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例１は、アルミニウムの精錬に用いられる溶解炉であり、比較的小型の炉であり、炉７０の上下に配置された蓄熱式燃焼バーナ７３，７４を交番燃焼させることにより、炉７０の上下方向の温度を均−にできるという利点がある。しかし、加熱炉の上部又は下部のみの温度を適度に調整することができないので、他の用途の加熱炉では、炉高が高い場合には、多数の燃焼バーナが必要となる欠点がある。
【０００６】
また、従来例２は、蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｂを二重円筒型間接加熱炉の外筒下部にのみ配置した例である。補助逃がし煙道１８を通して排出される燃焼排ガスの流量は、蓄熱体６から排出される燃焼排ガスの温度が一定温度（例えば２００℃）となるように制御され、運転開始時には炉内温度が冷えているので少なく、炉内が昇温されるにしたがって徐々に増加する。最終的には一定量の燃焼排ガスが定常的に排出される。換言すれば、補助逃がし煙道１８に設けた排ガス流量調整ダンパ１８の開度は、最初全閉の状態から徐々に開いていき、最終的には一定開度で保持することになる。さらに、内部円筒２内の熱循環量と下部加熱量との不均衡がある場合、炉の上下方向に温度差が発生し、燃焼による被加熱物の均一加熱が困難になるという問題点があった。
【０００７】
また、蓄熱式燃焼バーナでは、燃焼排ガスが短時間に多量に発生するので、炉内圧力が急激に高まろうとする。燃焼排ガス流量調整ダンパを閉じたまま運転を開始すると、大量に発生した燃焼排ガスが短時間で蓄熱式燃焼バーナから排出ができないために、燃焼室内に多量の燃焼排ガスが充満して、炉内圧力が急激に上昇して、例えば、ベル（外筒）水封部やインナーカバーのオイルシール性が損われ、操業が不能になる問題がある。
【０００８】
本発明は、上記のような課題に鑑みなされたものであり、二重円筒型間接加熱炉の温度分布が均一であり、安定した運転が可能な二重円筒型間接加熱炉及びその運転方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、二重円筒型間接加熱炉の上下方向の温度分布が均一であり、運転開始時の炉内圧力が急上昇して炉を破損することがない二重円筒型間接加熱炉及びその運転方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を達成するためになされたものであり、請求項１の発明の二重円筒型間接加熱炉の運転方法は、
交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを１対以上配置し、燃焼排ガスの一部を直接炉外に排出する補助逃がし煙道と、前記補助逃がし煙道から排出する燃焼排ガスの流量を調整する流量調整ダンパとを備える二重円筒型間接加熱炉の運転方法において、燃焼開始前に前記流量調整ダンパを一定の開度に開いた状態とした後、前記蓄熱式燃焼バーナで燃焼を開始し、交番燃焼の２回目の燃焼サイクル以降は蓄熱体を通過した後の燃焼排ガスの温度によって前記流量調整ダンパの開度を調整することを特徴とする。この発明は、蓄熱体を通過した後の燃焼排ガスの温度によって開度が調整される流量調整ダンパの開度を、燃焼開始前には燃焼排ガスの温度と無関係に一定開度に設定し、交番燃焼の２回目の燃焼サイクル以降温度によって調整することによって、運転開始時の炉内圧力の上昇を抑制する運転方法である。
【００１０】
また、請求項２の発明の二重円筒型間接加熱炉の運転方法は、交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを１対以上配置し、燃焼排ガスの一部を直接炉外に排出する補助逃がし煙道と、前記補助逃がし煙道から排出する燃焼排ガスの流量を調整する流量調整ダンパとを備える二重円筒型間接加熱炉の運転方法において、燃焼開始時は前記蓄熱式燃焼バーナへの燃料供給を制限して、前記蓄熱式燃焼バーナで燃焼を開始し、着火源により着火して燃焼が起きた後に燃料供給量の制限を解除して、定常燃焼に移行することを特徴とする。この発明では、運転開始時、燃料供給が少ないので、燃料の流速が遅く炉内に入る燃料の量が極少なく、燃焼室内での燃焼排ガスの発生が少ないので、炉内圧力が急激に上昇することがない。着火源により着火して燃焼が起きた後、炉内の空気は、酸素濃度の低い燃焼排ガスに置換され、炉内に未燃焼の燃料が吹き込まれても、炉内には、燃焼排ガス中の極少量の酸素と燃料と同時に供給される燃焼用空気しか存在しないために、燃焼に必要な混合比で燃料と燃焼用空気が供給されるので、急激な燃焼は起こらない。その後、燃料を最大にしても炉内の燃焼排ガスを巻き込みながら緩慢な燃焼をするので、炉内圧力が急上昇することはない。
【００１１】
また、請求項３の発明の二重円筒型間接加熱炉の運転方法は、交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを１対以上配置し、燃焼排ガスの一部を直接炉外に排出する補助逃がし煙道と、前記補助逃がし煙道から排出する燃焼排ガスの流量を調整する流量調整ダンパとを備える二重円筒型間接加熱炉の運転方法において、前記二重円筒型間接加熱炉内の雰囲気中の酸素濃度を低くしてから、前記蓄熱式燃焼バーナで燃焼を開始することを特徴とする。この発明では、運転開始時、燃焼室内の酸素濃度を低くすることで、燃焼を抑制する運転方法であり、燃焼に必要な混合比で燃料と燃焼用空気が供給されるのみであり、急激な燃焼は起こらない。さらに、燃焼排ガス中の酸素濃度が低いので、炉内の酸素濃度は低レベルに保持され、引き続き炉内圧力が急上昇することはない。
【００１４】
また、請求項４の発明の二重円筒型間接加熱炉は、交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを１対以上配置し、燃焼排ガスの一部を直接炉外に排出する補助逃がし煙道と、前記補助逃がし煙道から排出する燃焼排ガスの流量を調整する流量調整ダンパを備えた二重円筒型間接加熱炉において、前記蓄熱式燃焼バーナの蓄熱体を通過した燃焼排ガスの温度を計測する温度計測手段と、燃焼開始前に前記流量調整ダンパを一定の開度に開いた状態で、前記蓄熱式燃焼バーナで燃焼を開始し、交番燃焼の２回目の燃焼サイクル以降は前記温度計測手段によって計測された燃焼排ガスの温度によって前記流量調整ダンパの開度を調節する燃焼排ガス流量調整手段とを具備することを特徴とする。この発明では、温度計測手段による燃焼排ガスの温度に応じて、前記流量調整ダンパの開度を燃焼排ガス流量調整手段で燃焼排ガス流量を調節して燃焼室の圧力上昇を制御している。
【００１５】
また、請求項５の発明の二重円筒型間接加熱炉は、交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを１対以上配置し、燃焼排ガスの一部を直接炉外に排出する補助逃がし煙道と、前記補助逃がし煙道から排出する燃焼排ガスの流量を調整する流量調整ダンパとを備える二重円筒型間接加熱炉において、燃焼開始時は前記蓄熱式燃焼バーナへの燃料供給を制限して、前記蓄熱式燃焼バーナによる燃焼を開始し、着火源により着火して燃焼が起きた後に燃料供給量の制限を解除して、定常燃焼に移行する燃焼制御手段を具備することを特徴とする。この発明は、燃料を絞って燃焼を開始することで、燃焼室内の圧力上昇を抑制して運転する。
【００１６】
また、請求項６の発明の二重円筒型間接加熱炉は、交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを１対以上配置し、燃焼排ガスの一部を直接炉外に排出する補助逃がし煙道と、前記補助逃がし煙道から排出する燃焼排ガスの流量を調整する流量調整ダンパを備えた燃焼室と被加熱物を熱処理する加熱室とを有する二重円筒型間接加熱炉において、前記燃焼室内を低酸素濃度とするためのガスを吹き込むパージ配管を具備し、前記パージ配管を通じて前記燃焼室内を低酸素濃度とするためのガスを吹き込み、前記二重円筒型間接加熱炉内の雰囲気中の酸素濃度を低くしてから、前記蓄熱式燃焼バーナで燃焼を開始することを特徴とする。この発明は、運転開始時に、パージ配管から低酸素濃度のガスを吹き込み、燃焼室を低酸素濃度とし、運転開始時の燃焼を抑制する二重円筒型間接加熱炉である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る二重円筒型間接加熱炉及びその運転方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２０】
（実施形態１）
図１は、本発明の一実施形態の概略を示す断面図であり、その制御系が図示さている。同図は、鋼コイル（以下、コイルという）をバッチ焼鈍するための二重円筒型間接加熱炉であり、炉内に装入されたコイル１を覆う内筒（以下、インナーカバーという）２と、インナーカバー２と中心軸を同じくするインナーカバー２を覆う外筒３とで構成され、外筒３とインナーカバー２との空間が燃焼室３ａであり、インナーカバー２内が加熱室２ａである。外筒３には、蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｂが装備され、その天井部には補助逃がし煙道１８、流量調整ダンパ１９、安全弁２１が備えられている。インナーカバー２の底部には雰囲気攪拌ファン７が設けられ、燃焼用バーナ５で燃焼した燃焼ガスにより直接インナーカバー２が加熱され、その熱せられたインナーカバー２内の雰囲気は雰囲気攪拌ファン７によって攪拌され、無酸化雰囲気を伝達する熱により、コイル１が均一に加熱されている。このバッチ燃焼炉では、焼鈍の対象となるコイル１がインナーカバー２内に複数個積み重ねて装入される。蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｂにはぞれぞれ燃焼用バーナ５と蓄熱体６が設けられ、蓄熱体６は、燃焼排ガスの保有する熱エネルギを吸収して蓄熱するセラミックハニカムで形成されている。また、燃焼用バーナ５には燃料遮断弁８ａ，８ｂがそれぞれ接続されている。蓄熱式燃焼バーナ４ａに接続された配管は分岐され、一方の配管に燃焼空気遮断弁９ａ、他方の配管に燃焼排ガス遮断弁１０ａが設けられ、蓄熱式燃焼バーナ４ｂも同様に燃焼空気遮断弁９ｂ、燃焼排ガス遮断弁１０ｂが設けられている。燃焼空気遮断弁９ａ，９ｂから延在する配管は集合されて、燃焼空気流量発信器１３、燃焼空気流量調整弁１６、そして燃焼空気供給ファン１１へと接続されている。なお、外筒３、インナーカバー２のそれぞれの底部には、水、オイルによる水封装置２２，２３が設けられている。
【００２１】
また、蓄熱体出側の排ガス温度は、燃焼排ガス温度計２０ａ，２０ｂによって計測され、その計測値は燃焼排ガス流量を調整する調整ダンパ開度設定器２４に入力される。燃焼排ガス温度計２０ａ，２０ｂによる計測温度に応じて、調整ダンパ開度設定器２５により、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の開度が設定される。設定された開度に基づいて、燃焼排ガス流量調整ダンパ開度調整器２４によって、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の開度が調整されている。また、燃焼制御装置１４では、燃料流量発信器１２と燃料流量調整弁１５を調整して燃焼用空気と燃料比が設定される。燃焼切替装置１７では、燃料遮断弁８ａ，８ｂ、燃焼用空気遮断弁９ａ，９ｂ、燃焼排ガス遮断弁１０ａ，ｂを制御して蓄熱式燃焼バーナを交互に切り換えて燃焼を行う交番燃焼を実行する。無論、燃焼制御装置１４、燃焼切替装置１７、燃焼排ガス流量調整ダンパ開度調整器２４は中央制御装置で集中的に制御してもよい。
【００２２】
次に、本実施形態の運転方法について説明する。燃焼切替装置１７の制御信号に基づいて、蓄熱式燃焼バーナ４ａの燃焼用バーナ５に接続された燃料供給配管に設けた燃料遮断弁８ａを開いて、燃料を供給する。燃焼排ガス排気管に設けた燃焼排ガス遮断弁１０ａを閉じ、燃焼用空気供給配管に設けた燃焼用空気遮断弁９ａを開き、燃焼用空気供給ファン１１によって、燃焼用空気を蓄熱体６に送り込み、燃焼用空気を高温に予熱して蓄熱式燃焼バーナ４ａに供給する。このように燃料と燃焼用空気を蓄熱式燃焼バーナ４ａに供給し、パイロットバーナ（図示せず）で着火して、蓄熱式燃焼バーナ４ａによる燃焼を開始する。また、燃料流量、燃焼用空気流量は、燃焼制御装置１４による制御信号によって、燃料流量調整弁１５と燃焼空気流量調整弁１６の開度を調整して設定される。
【００２３】
また、同時に蓄熱式燃焼バーナ４ｂの燃焼用バーナ５に接続された燃料供給配管に設けた燃料遮断弁８ｂを閉じて、燃料の供給を停止し、燃焼用空気供給配管に設けた燃焼用空気遮断弁９ｂを閉じて、燃焼用空気の蓄熱体６への供給を停止する。また、燃焼排ガス排気管に設けた燃焼排ガス遮断弁１０ｂを開いて、燃焼排ガスが蓄熱式燃焼バーナ４ｂの蓄熱体６を通って排出されるようにする。次のサイクルでは、蓄熱式燃焼バーナ４ｂが燃焼状態となり、蓄熱式燃焼バーナ４ａで熱回収するというサイクルを繰り返す。
【００２４】
燃料供給配管及び燃焼用空気供給配管には、それぞれ燃料流量発信器１２及び燃焼用空気流量発信器１３が設けられ、ここからの流量信号が燃焼制御装置１４に送られる。燃焼制御装置１４では、この流量信号に基づき、それぞれの配管に設けた流量調整弁１５，１６の開度を調整することができる。また、遮断弁の切り替えは燃焼切替装置１７からの指令により行われる。
【００２５】
例えば、燃焼排ガスの全量を蓄熱体６を通して排出すると、蓄熱体６出側の燃焼排ガス排気管及び燃焼排ガス排気管に設けた燃焼排ガス遮断弁１０ａ又は１０ｂが加熱され、使用限界温度を越えるおそれがある。従って、一部の燃焼排ガスは、炉の天井部に設けた補助逃がし煙道１８の燃焼排ガス流量調整ダンパ１９を通して、外部に直接逃がすようにしている。燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の開度の調整は、燃焼排ガス排気管に設けた燃焼排ガス温度計２０ａ，２０ｂからの信号に基づいて、燃焼排ガス流量調整ダンパ開度調整器２４により、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９を駆動させて設定している。また、この燃焼排ガス流量調整ダンパ開度調整器２４には、燃焼排ガス排気管における温度と無関係に、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の開度を一定開度に、一定時間設定できる燃焼排ガス流量調整ダンパ開度設定器２５が設けられている。
【００２６】
この加熱炉の運転を開始する時は、調整ダンパ開度設定器２５により、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の開度を一定開度に設定した後、燃焼用バーナ５で燃焼を開始する。燃焼用バーナ５で燃焼を開始すると、燃焼用バーナ５に供給される燃料と炉内にある空気（酸素）の量との比率が一定の値になった時、例えば、パイロットバーナのような点火源の所で急激な燃焼が起きる。このため、燃焼排ガスが短時間に大量発生し、炉内圧力が急激に高まろうとする。しかし、蓄熱体６を通る燃焼排ガスは、一度に多量の燃焼排ガスを排出することはできないが、発生した燃焼排ガスは、補助逃がし煙道１８に設けた燃焼排ガス流量調整ダンパ１９が開いているので、補助逃がし煙道１８から外部に排出されるので、炉内圧力は急上昇しない。
【００２７】
次に、図２を参照して、上記実施形態の運転開始時の燃焼排ガス流量調整ダンパの開度との関係を示す図であり、同図（ａ）は経過時間と燃焼排ガス流量調整ダンパの開度との関係を示し、図（ｂ）は経過時間と燃料流量との関係を示す図である。図２（ａ）に示すように、蓄熱式燃焼バーナ４ａで燃焼する燃焼開始時（燃焼開始時とは、炉の運転を開始する際の最初の燃焼サイクルにおける燃焼開始時を意味する。以下、同じ）の１回目の燃焼サイクルは、前述した燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の開度を５％に設定されている。この場合、図２（ｂ）に示すように、燃料の供給量は燃焼開始時から通常燃焼時と同じように燃焼用バーナ５の燃焼容量一杯の燃料供給量（１００％）にして燃焼しているので、急激な燃焼が起きて炉内圧力が上昇しようとするが、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の開度が５％に設定されているので、燃焼室３ａの燃焼排ガスは燃焼排ガス流量調整ダンパ１９から外部に排出され、急激な炉内圧力の上昇は起きない。また、２回目の燃焼サイクル以降は、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９が徐々に開かれているので、２回目の燃焼サイクル以降も炉内圧力が急上昇することはない。なお、本実施形態における燃料遮断弁の全閉から全開までの動作時間は０．５秒である。
【００２８】
（実施形態２）
次に、本発明の他の実施形態について、図３〜図４を参照して説明する。図３（ａ）は、二重円筒型間接加熱炉に用いられる蓄熱式燃焼バーナを示す断面図であり、図３（ｂ）は、この蓄熱式燃焼バーナの燃料供給配管系統図である。なお、二重円筒型間接加熱炉は、図１と同様に外筒と内筒から構成され、内筒内に加熱室、外筒と内筒との空間に燃焼室が形成されている。その構成の詳細説明は省略し、図１を参照して説明する。図４は、本実施形態の運転方法を図で示したものであり、燃焼排ガス流量ダンパ開度調整器２４または燃焼排ガス流量ダンパ開度設定器２５により、ダンパ開度が制御され、燃焼制御装置１４では、図４（ｂ）に示す燃焼制御がなされている。
【００２９】
図３（ａ）を参照して、この蓄熱式燃焼バーナについて説明する。この蓄熱式燃焼バーナは、蓄熱体を通って高温になった燃焼用空気が流れるバーナスロート６１に、一次燃料Ｆ1 を噴射する一次燃料噴射ノズル６２がその内周に沿って複数設けられ、バーナスロート６１とほぼ平行に二次燃料噴射ノズル６３がバーナスロート６１の周りに複数配置され、二次燃料Ｆ2 を直接炉内６４に噴射されている。そして、この蓄熱式燃焼バーナによる燃焼は、高温の燃焼用空気Ａと一次燃料Ｆ1 とがバーナスロート６１から炉内６４に噴射され、パイロットバーナ６０で点火され、高温の燃焼用空気Ａの周りに一次火炎Ｂ1 が形成される。この一次火炎Ｂ1 の外側から二次燃料Ｆ2 が直接炉内６４に噴射される。この時、二次燃料Ｆ2 はバーナスロート６１とほぼ平行に、かつその外側から噴射されるために、一次火炎Ｂ1 の表面と接触する二次燃料Ｆ2 は、残存酸素量が過少状態の一次火炎Ｂ1 中でＮＯｘを還元される。そして、二次燃料Ｆ2 は一次火炎Ｂ1 よりも下流において、既に以前の燃焼サイクルで生成し、炉内に残存している燃焼排ガスを主体とする雰囲気ガスを巻き込みながら、一次火炎Ｂ1 が火種として存在するため、安定して二次燃焼を起こす。
【００３０】
また、蓄熱式燃焼バーナに燃料を供給する燃焼配管について、図３（ｂ）を参照して説明する。一次燃料Ｆ1 を噴射する一次燃料噴射ノズル６２には、燃料配管６５が接続されており、この燃料配管６５には燃料の流れる方向に沿って、燃料流量調整弁６５ａ及び燃料遮断弁６５ｂが設けられている。また、二次燃料Ｆ2 を噴射する二次燃料噴射ノズル６３には、燃料配管６６が接続されており、この燃料配管には燃料の流れる方向に沿って、燃料流量調整弁６６ａ及び燃料遮断弁６６ｂが設けられている。
【００３１】
この二重円筒型間接加熱炉の運転方法では、燃料配管６５を介して燃料流量調整弁６５ａ，６６ａを流れる燃料流量が、この蓄熱式燃焼バーナの最大燃焼時の燃料流量を１０Ｑ（１００％）とした時に、燃料流量調整弁６５ａは３Ｑ（３０％）、燃料流量調整弁６６ａは７Ｑ（７０％）となるように予め設定されている。そして、燃焼開始時は、燃料遮断弁６６ｂを閉じた状態とし、燃料遮断弁６５ｂを開いた状態とする。
【００３２】
このような比率で燃焼を開始すると、二次燃料噴射ノズル６３からの燃料流量を零とし、一次燃料噴射ノズル６２からは最大燃焼時の燃料流量の３０％の燃料が供給され、燃料の流量が少ないので燃料の流速が遅く、燃焼用空気と燃料が拡散混合する時間が十分にとれるので、炉内に未燃焼の燃料が大量に供給されることなく、短時間で完全燃焼に移行させることができる。従って、燃焼開始時に急激な燃焼による炉内圧力の急上昇は発生せず、炉の水封装置２２，２３等のシール機構が破損されるということはない。
【００３３】
そして、次の燃焼サイクル以降では、燃料遮断弁６５ｂに加えて燃料遮断弁６６ｂも開状態にし、最大燃焼時の燃料流量を一次燃料噴射ノズル６２（３０％）と二次燃料噴射ノズル６３（７０％）とから分担して供給する。この時には、炉内の燃焼排ガスを巻き込みながら緩慢な燃焼となり、炉内圧力は急上昇することはない。なお、上記の燃焼においては、前述したように高温の燃焼用空気の周りに二次燃料が噴射されるので、炉内に残存している燃焼排ガスを主体とする雰囲気ガスを巻き込みながら緩慢な燃焼が起こり、ＮＯｘの発生を防止するという効果がある。
【００３４】
続いて、図３の蓄熱式燃焼バーナによる二重円筒型間接加熱炉の運転方法について、図４を参照して説明する。図４（ａ）は経過時間と燃焼排ガス流量調整ダンパの開度との関係を示す図であり、図４（ｂ）は経過時間と燃料流量との関係を示す図である。同図（ａ）に示すように、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の開度は最初零に設定する。そして、同図（ｂ）に示すように、蓄熱式燃焼バーナ４ａで燃焼する燃焼開始時の１回目の燃焼サイクルでは、燃料供給量が蓄熱式燃焼バーナ５の燃焼容量一杯の燃料供給量（１００％）に比較してその３０％としているので、燃料の流速が遅い。従って、少量の燃料に着火され、炉内に燃焼ガスが拡散し、燃焼負荷を１００％とした場合に、急激な燃焼が起きる時までに、炉内に燃焼ガスが充満し、燃料に必要な燃焼用空気が供給されて燃焼するので、炉内圧力が急激に上昇することはない。なお、燃焼開始時の１回目の燃焼サイクルの全時間帯にわたって３０％の燃料で燃焼する例を示したが、必ずしも１回目の燃焼サイクルの全時間帯にわたって、燃料供給量を絞って供給する必要はなく、１回目の燃焼サイクルの途中で３０％から１００％となるように燃料流量を増やしてもよい。
【００３５】
（実施形態３）
次に、本発明の他の本実施形態の二重円筒型間接加熱炉及びその運転方法について、図５，図６を参照して説明する。なお、二重円筒型間接加熱炉は外筒と内筒から構成され、図１と同じ構造であり、内筒内に加熱室、外筒と内筒との空間に燃焼室がそれぞれ形成されている。その制御系統も図１とは同一である。図５は、二重円筒型間接加熱炉の蓄熱式燃焼バーナに燃料を供給するための燃料の配管系統図である。なお、この炉の蓄熱式燃焼バーナは、図３の蓄熱式燃焼バーナと同じであるので、その構成の説明は省略する。一次燃料Ｆ1 を噴射する一次燃料噴射ノズル６２には、燃料配管６５が接続され、この燃料配管６５には燃料の流れる方向に沿って、燃料流量調整弁６５ａ及び燃料遮断弁６５ｂが設けられ、燃料遮断弁６５ｂをバイパスするバイパス管６７が設けられ、そのバイパス管６７にスローオープン型電磁弁６７ａが設けられている。二次燃料Ｆ2 を噴射する二次燃料噴射ノズル６３には、燃料配管６６が接続されており、この燃料配管６６には、燃料の流れる方向に沿って、燃料流量調整弁６６ａ及び燃料遮断弁６６ｂが設けられ、燃料遮断弁６６ｂをバイパスするバイパス管６８が設けられ、そのバイパス管６８にスローオープン型電磁弁６８ａが設けられている。
【００３６】
また、この加熱炉の運転時は、蓄熱式燃焼バーナの最大燃焼時の燃焼流量を１０Ｑとした時に、燃料流量調整弁６５ａは３Ｑ、燃料流量調整弁６６ａは７Ｑとなるように所定の燃料比に設定されている。そして、燃焼開始時には、燃料遮断弁６５ｂ及び６６ｂを閉にした状態で、スローオープン型電磁弁６７ａ及び６８ａを開にする。スローオープン型電磁弁６７ａ及び６８ａは、１０秒間で全閉から全開になるように設定されているので、一次燃料噴射ノズル６２には、燃料配管６５から最大燃焼時の燃料流量の３０％（３Ｑ）の燃料が、１０秒の間に燃料零の状態から徐々に３０％まで増えるような状態で供給される。また、二次燃料噴射ノズル６３には、燃料配管６６から最大燃焼時の燃料流量の７０％（７Ｑ）の燃料が１０秒の間に燃料零の状態から徐々に７０％まで増えるような状態で供給される。すなわち、燃焼開始時においては、燃焼開始から１０秒の間に、一次燃料噴射ノズル６２からの燃料供給量と二次燃料噴射ノズル６３からの燃料供給量の合計は、零から最大燃焼時の燃料流量（１０Ｑ）となるように供給される。
【００３７】
このように燃料供給量を制御して、燃焼を開始すると、スローオープン型電磁弁６７ａ及６８ａにより、燃料が徐々に増やされていき、燃料の流速が遅く、燃焼用空気と燃料が拡散混合する時間が十分にとれるので、炉内に未燃焼の燃料を大量に供給されることはなく、短時間で完全燃焼に移行させることができる。従って、燃焼開始時に急激な燃焼によっても炉内圧力の急上昇は発生せず、炉のシール機構が破損されることはない。
【００３８】
そして、次の燃焼サイクルからは、スローオープン型電磁弁６７ａ及６８ａを閉状態にし、燃料遮断弁６５ｂ及び６６ｂを開にして、燃焼を行う。すなわち、次の燃焼サイクルからは、各燃焼サイクル開始時から燃料流量は最大燃焼時の燃料流量（１０Ｑ）となるように供給される。このようにしても、炉内の燃焼排ガスを巻き込みながら緩慢な燃焼が起こり、ＮＯｘの発生を防止するという効果もある。なお、上記の燃焼においては、前述したように、高温の燃焼用空気の周りに二次燃料が噴射されるので、緩慢な燃焼が起こり、ＮＯｘの発生を防止するという効果もある。
【００３９】
次に、本実施形態の二重円筒型間接加熱炉の運転方法について、図６を参照して説明する。なお、二重円筒型間接加熱炉及びその制御系統は、図１と同じ蓄熱式燃焼バーナを用いた加熱炉であるので、その構成の説明は省略する。同図（ａ）は、経過時間と燃焼排ガス流量調整ダンパの開度との関係を示し、前述した燃焼排ガス流量調整ダンパの開度との関係を示す図、同図（ｂ）は経過時間と燃料流量との関係を示す図である。同図（ａ）に示すように、前述した燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の開度は、最初零に設定しておき、徐々に開度を拡大し、一定開度に設定する。そして、同図（ｂ）に示すように、蓄熱式燃焼バーナ４ａで燃焼する燃焼開始時の１回目の燃焼サイクルにおいて、燃料の供給量が最初の１０秒間で零から燃焼用バーナ５の燃焼容量一杯の燃料供給量（１００％）となるように設定されているので、運転当初の燃料の流速は遅い。従って、燃料が炉内に拡散して着火源であるパイロットバーナの火炎により着火して急激な燃焼が起きる時までに、炉内に入る燃料の量は極少なく、炉内には燃焼ガスが充満する。従って、急激な燃焼が起きる時点では少量の燃焼排ガスしか発生しないので、炉内圧力が急激に上昇することはない。
【００４０】
（実施形態４）
次に、本発明の二重円筒型間接加熱炉及びその運転方法について、図７〜図９を参照して説明する。図７は、図１で説明した加熱炉と大部分が同一であるので、同一箇所には同一符号を付して、詳細な説明は省略する。本実施形態の場合は、加熱炉の炉内に残留している空気を置換するためのパージガス供給管６９が配置されている。このパージガスには、酸素濃度が低い気体（例えば、窒素ガス）を使用する。そして、運転開始前に、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９を全開にして、燃焼炉３ａ内にパージガスを供給して、炉内に残留している空気と置き換える。炉内に空気がほぼ残留しない状態にした後、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の開度は、燃焼排ガス排気管に設けた温度計２０ａまたは２０ｂからの温度信号に基づいて、調整ダンパ開度調整器２４で開度を設定して調整している。なお、蓄熱式燃焼バーナは、図３（ａ）を用いてもよい。
【００４１】
図８は、図７の二重円筒型間接加熱炉の運転方法を示す図であり、同図（ａ）は経過時間と燃焼排ガス流量調整ダンパの開度との関係を示す図、同図（ｂ）は経過時間と燃料流量との関係を示す図、同図（ｃ）は経過時間と炉内酸素濃度との関係を示す図である。同図（ａ）は、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の開度は、置換作業開始当初全開にしておく。その間に燃焼室３ａの空気はパージガスに置換される。また、同図（ｂ）に示したように、パージ工程後に供給量される燃料は燃焼開始時から通常燃焼と同じように、燃焼用バーナ５の燃焼容量一杯の燃料供給量（１００％）として供給する。しかし、この場合には、炉内に未燃焼の燃料が吹き込まれても、炉内には燃料と同時に吹き込まれた燃焼用空気しか存在しない。従って、パイロットバーナで着火しても、燃料と燃焼用空気の混合した部分しか燃焼しないので、急激な燃焼は起こらない。そして、燃焼排ガスの酸素濃度は低いので、引き続き急激な燃焼が起きない。
【００４２】
図８（ｃ）に示したように、燃焼室３ａ内にはパージガスが供給され、燃焼開始当初における炉内（燃焼室３ａ）の酸素濃度は３％であるので、図８（ａ）で示したように、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の開度が零であっても、上述した急激な燃焼は起こらず、炉内圧力は急上昇しない。また、本実施形態は、従来の交番燃焼炉を簡易に改造して実施することができる。なお、パージガスは窒素ガスで説明したが、低酸素濃度の燃焼排ガスがある場合には、これを昇圧して用いてもよいし、他の低酸素濃度とするガスであれば実施例に限定するものではない。また、パージ中の炉内空気の排出は、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９を通して行うが、排出に十分時間がとれる場合は、蓄熱体６の燃焼排ガス排出口から排出してもよい。
【００４３】
図９は、図７の加熱炉の炉内圧力の時間的な推移を示すものであり、同図（ａ）が従来の運転方法における炉内圧力の時間的な推移を示し、同図（ｂ）は本発明の運転方法における炉内圧力の時間的推移を示したものである。従来の運転方法では、１８０ｍｍＡｑまで上昇していたものが、本実施形態では、１１０ｍｍＡｑまでしか上昇せず、従って、炉のシール性が損なわれることはない。
【００４４】
（実施形態５）
次に、本発明の他の実施形態の二重円筒型間接加熱炉について、図１０を参照して説明する。図１０は、１対の蓄熱式燃焼バーナが上下に配置された二重円筒型間接加熱炉であり、炉の構造は図１の実施形態と同様であり、コイル１をバッチ焼鈍するためのコイルバッチ焼鈍炉であり、焼鈍の対象となるコイル１は、インナーカバー２の内部が無酸化雰囲気となっている加熱室２ａに、複数個積み重ねて装入される。インナーカバー２と外筒３との空間は燃焼室３ａである。
【００４５】
外筒３の下部には、２本一組で交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｂが配置され、外筒３の上部には、同じく２本一組で交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナ４ｃ，４ｄが配置されている。これらの蓄熱式燃焼バーナ４ａ〜４ｄは、燃焼用バーナ５と、燃焼排ガスの保有する熱エネルギを吸収して蓄熱する蓄熱体（セラミックハニカム）６とから構成されている。
【００４６】
また、インナーカバー２の下部には、加熱室２ａの雰囲気を攪拌するための雰囲気攪拌ファン７が設けられ、外筒３の天井部には、燃焼排ガスの一部を大気中に排気する燃焼排ガス流量調整ダンパ１９を備えた補助逃がし煙道１８が設けられている。そして、各蓄熱式燃焼バーナ４ａ〜４ｄの燃焼バーナ５で燃焼した燃焼排ガスが燃焼室３ａに噴射され、インナーカバー２が直接加熱される。そして、インナーカバー２からの輻射熱は雰囲気攪拌ファン７によって攪拌され、インナーカバー２内の無酸化雰囲気により、コイル１が間接的に加熱される。水封装置２２，２３は上記実施形態と同様である。
【００４７】
図１０の加熱装置の制御系としては、燃焼制御装置１４、燃焼切替装置１７、燃焼排ガス流量調整ダンパ開度制御装置３０、燃焼排ガス流量調整弁開度制御装置４１を備えている。燃焼制御装置１４では、燃焼用空気流量、燃料流量が制御され、燃焼切替装置１７では、対となる蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｂ及び４ｃ，４ｄの燃焼と排気を交互に切り替えて、交番燃焼するように制御している。燃焼排ガス流量調整ダンパ開度制御装置３０は、運転開始時の燃焼排ガスによる炉内圧力の上昇を抑制する。燃焼排ガス流量調整弁開度制御装置４１は、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の開度を制御している。無論、これらの制御装置は集中制御方式であってもよい。
【００４８】
次に、図１０の加熱炉の運転方法を詳細に説明する。燃焼切替装置１７からの切替制御信号に基づいて、燃料供給配管に設けられた燃料遮断弁８ａ，８ｄを開いて、蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｄの燃焼用バーナ５に燃料を供給するとともに、燃焼用空気供給配管に設けた燃焼用空気遮断弁９ａ及び９ｄを開き、燃焼用空気を蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｄの蓄熱体６に送り込む。燃焼用空気は蓄熱体６を通過する際に所定温度に予熱され、蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｄに供給される。同時に燃料排ガス排気管に設けた燃焼排ガス遮断弁１０ａ及び１０ｄを閉じる。このように設定して、パイロットバーナで点火して、蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｄのそれぞれの燃焼用バーナ５での燃焼を開始する。一方、燃料供給配管に設けた燃料遮断弁８ｂ，８ｃは閉じて、蓄熱式燃焼バーナ４ｂ，４ｃへの燃料の供給を停止する。また、燃焼排ガス排気管に設けた燃焼排ガス遮断弁１０ｂ及び１０ｃは開かれ、燃焼排ガスが蓄熱式燃焼バーナ４ｂ，４ｃの蓄熱体６を通って排出されるようにし、それぞれの蓄熱体６で燃焼排ガス中の顕熱を熱回収する。
【００４９】
この状態で一定時間燃焼を行なった後、各種遮断弁の開閉状態を切り替えて、蓄熱式燃焼バーナ４ｂ，４ｃで燃焼し、蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｄで熱回収するというサイクルを繰り返す。また、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９は、水封飛びを防止するために、全開の状態で加熱を開始するが、加熱中は全閉で運転する。なお、このような各種遮断弁の切り替えは燃焼切替装置１７からの指令により行われる。コイル１に所定の熱処理を行うために、加熱室２ａ又は燃焼室３ａの雰囲気温度ないしコイル１の温度（実体温度）は所定の時間割合で昇温され、所定時間一定温度に保持され、熱処理が実行され、その後冷却される。
【００５０】
これらの熱処理では、燃焼室３ａに設けられた燃焼室雰囲気温度計４２、加熱室２ａに設けた加熱室雰囲気温度計４３、コイル１の上下部の温度を測定するコイル温度計４４、４５から、燃焼制御に必要な温度信号が燃焼制御装置１４に送られる。そして、これらの信号に基づき、燃焼制御装置１４から指令が発せられ、燃料ガス供給配管に設けられた燃料ガス流量調整弁１５および燃焼空気流量調整弁１６の開度が制御され、各対の蓄熱式燃焼バーナに燃料、燃焼用空気が供給される。また、各対の蓄熱式燃焼バーナの燃料供給量に対する空気比が所定の空気比となるように調整されている。
【００５１】
次いで、燃焼排ガス配管に燃焼排ガス流量計２４を設け、炉上下の燃焼排ガス発生量に比例する燃焼排ガスが流れるように、燃焼排ガス流量調整弁４０ａ〜４０ｂの開度が調整される。すなわち、蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｄが燃焼している時には、燃料ガス流量と燃焼空気流量から、発生する燃焼排ガスの流量を上下それぞれ計算し、燃焼排ガス流量調整弁開度調整装置４１からの指令により、これらの燃焼排ガス流量調整弁４０ｂ，４０ｃを操作して、蓄熱式燃焼バーナ４ｂ，４ｃの蓄熱体６を通過する燃焼排ガス量をそれぞれ蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｄで発生する燃焼排ガスの量に等しくなるように調整する。このように運転することにより、燃焼室３ａ内で燃焼排ガスの上下方向の流れが殆どなくなり、目標とする温度と実際の温度とに誤差が発生した場合でも上下独立に温度制御が可能となる。
【００５２】
図１１（ａ）は、本実施形態を１０時間で常温から７００℃まで加熱する部分に適用した例である。この場合、コイルの外周の上下部で測定した実体温度を用い、一定割合で上昇する目標温度と実体温度信号との誤差に応じて、上下の蓄熱式燃焼バーナの燃料流量を調整するようにした。図示していないが、加熱開始時の数時間は上部に比べて下部に多くの燃料が流れた。上下部の実体温度は、目標温度に近く、上下の実体温度差も３３℃程度で良好に加熱されている。すなわち、インナーカバー内の上下方向の温度分布が均一であることを示している。それに対して、図１１（ｂ）は、比較のために燃焼排ガスの流量制御のない状態（燃焼排ガス流量調整弁が常時全開）で同様な運転を行なった例である。上下の実体温度差が調整されず、１００℃を超える温度差が発生し、上下方向の温度分布が非均一であることを示している。
【００５３】
本実施形態では、発生した燃焼排ガスの全量を蓄熱体６を通過させるので、燃料の種類によっては熱バランス上過剰な熱量が蓄熱体６を通過するので、蓄熱体６や燃焼排ガスが流れる配管にある機器がその耐熱温度以上に昇温する可能性がある。これを防ぐためには、空気比を適切に調整するとか、交番燃焼中に燃料を燃焼用空気より早めに遮断するとよい。
【００５４】
（実施形態６）
図１２は、本発明の他の実施形態を示す概略断面図である。この実施形態は、蓄熱式燃焼バーナを上下二段に配置した二重円筒型間接加熱炉であり、その制御系統図が示されている。同図の二重円筒型間接加熱炉は、図１０とほぼ同一であるので、その構成の説明は省略し、制御系統の構成について詳細に説明する。
【００５５】
図１２の実施形態では、蓄熱式燃焼バーナ４ｂ，４ｄで燃焼し、蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｃで燃焼排ガスを排気している状態で作動する構成を示しており、交番燃焼で燃焼・排気が切り替える時の切り替えに必要な遮断弁やその制御装置は図示していない。また、燃焼・排気で対称的に同じものが配置される構成機器も図が煩雑となるので図示を省略した。
【００５６】
まず、燃焼している蓄熱式燃焼バーナ４ｂ，４ｄ側の燃焼制御装置は、プログラム設定機能を持った温度指示調節計（ＴＩＣ）５３、コイル温度計４４，４５からの温度信号と、上下の燃料流量発信器１２からの燃料流量信号が入力され、上下の燃料流量調整弁１５ｂ，１５ｄを制御する流量比率設定器（ＦＲ）５４、燃料流量発信器１２からの燃料流量信号と、燃焼用空気流量発信器１３からの燃焼用空気流量信号が入力され、空気比の設定機能を持ち、燃焼用空気流量調整弁１６ｂ，１６ｄを制御する燃焼用空気流量指示調節計（ＦＩＣ）５５で構成されている。
【００５７】
これらの燃焼側の燃焼制御装置の制御方法は、まず、温度指示調節計（ＴＩＣ）５３は、燃焼室雰囲気温度計４２及び加熱室雰囲気温度計４３からの温度信号が、予めプログラム化して設定している昇温・均熱パターンとなるように、蓄熱式燃焼バーナ４ｂ，４ｄの燃料流量の合計値を流量比率設定器（ＦＲ）５４に出力する。
【００５８】
流量比率設定器（ＦＲ）５４は、コイル上下部の温度計４４，４５の温度差を小さくするように、かつ蓄熱式燃焼バーナ４ｂと４ｄの燃料流量の合計が流量比率設定器の温度指示調節（ＴＩＣ）５３からの設定値となるように上下の蓄熱式燃焼バーナへの燃料流量の配分を計算する。流量比率設定器（ＦＲ）５４は、さらに燃料流量発信器１２からの燃料流量信号と前述の計算値を比較しながら、燃料流量調整弁１５ｂ，１５ｄの開度を調整する。
【００５９】
次に、排気している蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｃ側の燃焼制御装置は、燃料排ガスの温度を測定する燃焼排ガス温度計（ＴＩ）２０と、燃焼排ガスの流量調整弁４０ａ，４０ｃを制御する温度指示調節計（ＴＩＣ）５２ａ，５２ｃと、燃焼排ガス温度を入力とし、補助逃がし煙道１８に設置した燃焼排ガス流量調整ダンパ１９を制御する温度指示調節計（ＴＩＣ）５１から構成されている。
【００６０】
蓄熱式燃焼バーナ４ａの蓄熱体出側の燃焼排ガス温度は、燃焼排ガスを排出し始めた時に最も低く、排出を終えて燃焼に切り替わる前に最大値を示す。温度指示調節計（ＴＩＣ）５２ａは、蓄熱式燃焼バーナ４ａの燃焼排ガス温度の最高値が予め設定した所定の値になるように、燃焼排ガス流量調節弁４０ａの開度を調整する。また、温度指示調節計（ＴＩＣ）５２ｃは、蓄熱式燃焼バーナ４ｃの排ガス温度の最高値が予め設定した所定の値になるように、燃焼排ガス流量調整弁４０ｃの開度を調整する。
【００６１】
蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｃのそれぞれの蓄熱体６の出側に設けられた燃焼排ガス温度計（ＴＩ）２０からの燃焼排ガス温度信号が、燃焼排ガス流量調整弁の温度指示調節計（ＴＩＣ）５２ａ，５２ｃ、及び燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の温度指示調節計（ＴＩＣ）５１に入力され、それぞれ開度制御信号と比較される。そして、その結果に基づき、燃焼排ガス流量調整弁４０ａ，４０ｃ及び燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の開度が調整される。
【００６２】
交番燃焼の切り替えによって、燃焼していた蓄熱式燃焼バーナ４ｂ，４ｄは排気となり、排気していた蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｃが燃焼する。これを所定時間毎に繰り返す。
【００６３】
次に、本発明の他の実施形態の運転方法について、図１３を参照して説明する。図１３（ａ）は運転開始後の燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の開度推移と蓄熱式燃焼バーナ４ａ〜４ｄの燃料ガス流量の推移を、図１３（ｂ）は蓄熱式燃焼バーナ４ａ〜４ｄの蓄熱体出側の燃焼排ガス温度推移と燃焼排ガス流量調整弁４０ａ〜４０ｄの開度推移を示している。
【００６４】
図１３（ｂ）においては、上部側の蓄熱式燃焼バーナ４ｃ，４ｄの燃料流量を下部側の蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｂより低下されることによって、開度固定となった後しばらくして、コイルに温度偏差が生じ、これを解消するために上部側の蓄熱式燃焼バーナ４ｃ，４ｄの蓄熱体６出側の燃焼排ガス温度が上昇してきた時に、燃焼排ガス排気管に設けた温度計２０の信号に基づいて燃焼排ガス流量調整弁４０ｃ，４０ｄの開度を閉じる方向に操作することにより、蓄熱体６出側の燃焼排ガス温度が所定値（本実施形態の場合は２００℃）まで下げられる状況を示している。
【００６５】
また、図では、図示していないが、例えば上述の操作の結果、下部側の蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｂの燃焼排ガス流量調整弁４０ａ，４０ｂの開度が全開となっても蓄熱体６出側の燃焼排ガス温度が所定値に達しない時は、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９から過剰に燃焼排ガスが排出しているので、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の開度を温度計２０の信号に基づいて温度指示調節計（ＴＩＣ）５１により閉じる方向に操作することになる。このような操作をすることにより、上下方向に温度差が発生した場合でもそれらを小さくするように上下の燃料ガス流量を独立して調整することができる。さらに、上下の燃料流量に応じて上下の燃焼排ガスが排気されるので、上下の燃焼排ガスの干渉を減少させることができる。また、蓄熱体通過後の燃焼排ガスの温度が所定値に保たれるので、燃焼排ガスの異常温度上昇によって、燃焼排ガス系統の機器が熱劣化することを防止できる。
【００６６】
なお、本発明は、二重円筒型間接加熱炉に適用されるだけでなく、１対以上の蓄熱式燃焼バーナを有する炉で各蓄熱式燃焼バーナ間の燃焼負荷を変化させる技術全般に適用することができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、蓄熱式燃娩バーナを有する二重円筒型間接加熱炉の運転方法において、燃焼開始時に炉内圧力が急上昇することがなくなったので、加熱炉のシール性が損なわれたり、破壊されたりすることがない。また、被加熱物の均一加熱性を確保することが可能となり、さらに蓄熱体出側の燃焼排ガス温度を一定に保つように調節できるので、安定した運転を行うことができる。また、そのような二重円筒型間接加熱炉を提供できる効果を有する。
【００６８】
また、連続燃燃バーナに比較して、高温の予熱空気が得られるので、熱効率の高い運転が可能であり、二重円筒型間接加熱炉を提供できる効果を有する。
【００６９】
また、本発明によれば、燃焼制御がなされるので、ＮＯｘ発生量を抑制できる二重円筒型間接加熱炉及びその運転方法が提供できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態の二重円筒型間接加熱炉を示す概略断面図である。
【図２】本発明の第一の実施形態の運転方法を示す図であり、（ａ）は経過時間と燃焼排ガス流量調整ダンパ開度との関係を示す図、（ｂ）は経過時間と燃料流量との関係を示す図である。
【図３】（ａ）は、本発明の第二の実施形態の二重円筒型間接加熱炉に用いられる蓄熱式燃焼バーナの概略断面図であり、（ｂ）は、蓄熱式燃焼バーナの燃料供給配管系統図である。
【図４】本発明の第二の実施形態の他の運転方法を示す図である。
【図５】本発明の第三の実施形態における蓄熱式燃焼バーナの燃料供給配管系統図である。
【図６】本発明の第三の実施形態における運転方法を示す図であり、（ａ）は経過時間と燃焼排ガス流量調整ダンパ開度との関係を示す図、（ｂ）は経過時間と燃料流量との関係を示す図である。
【図７】本発明の第四の実施形態の二重円筒型間接加熱炉を示す概略断面図である。
【図８】本発明の第四の実施形態の運転方法を示す図であり、（ａ）は経過時間と燃焼排ガス流量調整ダンパ開度との関係を示す図、（ｂ）は経過時間と燃料流量との関係を示す図、（ｃ）は炉内Ｏ2 と経過時間との関係を示す図である。
【図９】第四の実施形態の経過時間と炉内圧力との関係の説明図であり、（ａ）は従来方を示し、（ｂ）は本発明の運転方法による図である。
【図１０】本発明の第五の実施形態の二重円筒型間接加熱炉を示す概略断面図である。
【図１１】本発明の第五の実施形態の二重円筒型間接加熱炉の運転方法による温度の変化を示す説明図である。
【図１２】本発明の第六の実施形態の二重円筒型間接加熱炉を示す概略断面図である。
【図１３】（ａ）は本発明の第六の実施形態の運転方法における燃焼排ガス流量調整ダンパの開度の時間的推移と上下段の燃焼用バーナの燃料流量の時間的推移を示す図、（ｂ）は燃焼排ガス流量調整弁の開度の時間的推移と燃焼排ガスの蓄熱体出側での温度の時間的推移を示す図である。
【図１４】（ａ）は、従来の加熱炉を示す図、（ｂ）はその断面図である。
【図１５】従来の二重円筒型間接加熱炉の概略図である。
【符号の説明】
１ コイル
２ 内筒（インナーカバー）
２ａ 加熱室
３ 外筒
３ａ 燃焼室
４ａ〜４ｄ 蓄熱式燃焼バーナ
５ 燃焼用バーナ
６ 蓄熱体
７ 雰囲気攪拌ファン
８ａ〜８ｄ 燃料遮断弁
９ａ〜９ｄ 燃焼用空気遮断弁
１０ａ〜１０ｄ 燃焼排ガス遮断弁
１１ 燃焼用空気ファン
１２ 燃料流量発信器
１３ 燃焼用空気流量発信器
１４ 燃焼制御装置
１５，１５ｂ，１５ｄ 燃料流量調整弁
１６，１６ｂ，１６ｄ 燃焼用空気流量調整弁
１７ 燃料切替装置
１８ 補助逃がし煙道
１９ 燃焼排ガス流量調整ダンパ
２０，２０ａ，２０ｂ 燃焼排ガス温度計
２１ 安全弁
２２，２３ 水封装置
２４ 燃焼排ガス流量調整ダンパ開度調整器
２５ 燃焼排ガス流量調整ダンパ開度設定器
３０ 燃焼排ガス流量調整ダンパ開度制御装置
４０ａ〜４０ｄ 燃焼排ガス流量調整弁
４１ 燃焼排ガス流量調整弁開度制御装置
４２ 燃焼室雰囲気温度計
４３ 加熱室雰囲気温度計
４４，４５ コイル温度計
５１ 燃焼排ガス流量調整ダンパの温度指示調節計
５２ａ，５２ｃ 燃焼俳ガス流量調整弁の温度指示調節計
５３ 流量比率設定器の温度指示調節計
５４ 流量比率設定器
５５ 燃焼用空気流量指示調節計
６０ パイロットバーナ
６１ バーナスロート
６２ 一次燃料噴射ノズル
６３ 二次燃料噴射ノズル
６４ 炉内
６５ 燃料配管
６５ａ 燃料流量調整弁
６５ｂ 燃料遮断弁
６６ 燃料配管
６６ａ 燃料流量調整弁
６６ｂ 燃料遮断弁
６７，６８ バイパス管
６７ａ，６８ａ スローオープン型電磁弁
６９ パージ配管
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄熱式燃焼バーナを複数備える二重円筒型間接加熱炉及びその運転方法に関し、詳しくは、コイルの焼鈍等の熱処理に適したべル形燃焼炉等に属する加熱炉に適用され、被加熱物の品質、熱効率、運転時の安定性等に優れた二重円筒型間接加熱炉及びその運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、蓄熱式燃焼バーナを有する加熱炉（熱処理炉も含む、以下同じ）は、特開平６−２５７９５１号公報（以下、従来例１という）に開示されている。図１４（ａ），（ｂ）を参照して説明すると、燃焼室７２とルツボ７１とを備えるアルミ溶解保持炉７０の上下に交番燃焼する１対の蓄熱式燃焼バ−ナ７３，７４が配置され、四方弁７５を頻繁に切り替えて、これらの蓄熱式燃焼バーナ対を交互に切り換えて燃焼、消火を行っており、炉７０の上下方向の温度分布を均一にして、被加熱物を均一に加熱することを狙ったものである。
【０００３】
さらに、蓄熱式燃焼バーナを有する加熱炉とし、特開平７−１０３４３０号公報（以下、従来例２という）に開示された二重円筒型間接加熱炉がある。図１５を参照して説明すると、この加熱炉は、コイル１を覆うインナーカバー２とそれを覆う外筒３からなる二重円筒型間接加熱炉であり、外筒３の炉壁に、蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｂが装着され、その天井部に補助逃がし煙道１８と流量調整ダンパ１９が備えられている。インナーカバー２の底部には雰囲気攪拌ファン７が設けられている。蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｂは燃焼用バーナ５と蓄熱体６から構成され、それぞれの燃焼用バーナ５には燃料遮断弁８ａ，８ｂが接続されている。蓄熱式燃焼バーナ４ａに接続された配管は分岐して、一方に燃焼排ガス遮断弁１０ａ、他方に燃焼空気遮断弁９ａが接続されている。蓄熱式燃焼バーナ４ｂには、燃料遮断弁８ｂ、燃料流量発信器１２、燃料流量調整弁１５が接続されている。燃焼用空気遮断弁９ａ，９ｂが接続された配管は集合され、燃焼空気流量発信器１３、燃焼空気流量調整弁１６を介して燃焼空気供給ファン１１に接続されている。蓄熱体６から排出される燃焼排ガスの温度を計測する燃焼排ガス温度計２０ａ，２０ｂが設けられている。
【０００４】
この二重円筒型間接加熱炉では、一部の燃焼排ガスを蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｂの蓄熱体６を通さずに直接大気中に逃がす補助逃がし煙道１８と、この煙道を通過する燃焼排ガス流量を調整する流量調整ダンパ１９が設けられ、加熱開始時に、補助逃がし煙道１８の流量調整手段である流量調整ダンパ１９の開度を大きくしながら、蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｂの蓄熱体出側の燃焼排ガス温度を燃焼排ガス温度計２０ａ，２０ｂで計測し、計測した温度が所定の温度になったときに、流量調整ダンパ１９の開度を固定して運転するものである。このような運転を行うことで、高温の燃焼排ガスが燃焼排ガス排出通路に流れて、配管や切替弁が損傷されるのを防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例１は、アルミニウムの精錬に用いられる溶解炉であり、比較的小型の炉であり、炉７０の上下に配置された蓄熱式燃焼バーナ７３，７４を交番燃焼させることにより、炉７０の上下方向の温度を均−にできるという利点がある。しかし、加熱炉の上部又は下部のみの温度を適度に調整することができないので、他の用途の加熱炉では、炉高が高い場合には、多数の燃焼バーナが必要となる欠点がある。
【０００６】
また、従来例２は、蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｂを二重円筒型間接加熱炉の外筒下部にのみ配置した例である。補助逃がし煙道１８を通して排出される燃焼排ガスの流量は、蓄熱体６から排出される燃焼排ガスの温度が一定温度（例えば２００℃）となるように制御され、運転開始時には炉内温度が冷えているので少なく、炉内が昇温されるにしたがって徐々に増加する。最終的には一定量の燃焼排ガスが定常的に排出される。換言すれば、補助逃がし煙道１８に設けた排ガス流量調整ダンパ１８の開度は、最初全閉の状態から徐々に開いていき、最終的には一定開度で保持することになる。さらに、内部円筒２内の熱循環量と下部加熱量との不均衡がある場合、炉の上下方向に温度差が発生し、燃焼による被加熱物の均一加熱が困難になるという問題点があった。
【０００７】
また、蓄熱式燃焼バーナでは、燃焼排ガスが短時間に多量に発生するので、炉内圧力が急激に高まろうとする。燃焼排ガス流量調整ダンパを閉じたまま運転を開始すると、大量に発生した燃焼排ガスが短時間で蓄熱式燃焼バーナから排出ができないために、燃焼室内に多量の燃焼排ガスが充満して、炉内圧力が急激に上昇して、例えば、ベル（外筒）水封部やインナーカバーのオイルシール性が損われ、操業が不能になる問題がある。
【０００８】
本発明は、上記のような課題に鑑みなされたものであり、二重円筒型間接加熱炉の温度分布が均一であり、安定した運転が可能な二重円筒型間接加熱炉及びその運転方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、二重円筒型間接加熱炉の上下方向の温度分布が均一であり、運転開始時の炉内圧力が急上昇して炉を破損することがない二重円筒型間接加熱炉及びその運転方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を達成するためになされたものであり、請求項１の発明の二重円筒型間接加熱炉の運転方法は、
交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを１対以上配置し、燃焼排ガスの一部を直接炉外に排出する補助逃がし煙道と、前記補助逃がし煙道から排出する燃焼排ガスの流量を調整する流量調整ダンパとを備える二重円筒型間接加熱炉の運転方法において、燃焼開始前に前記流量調整ダンパを一定の開度に開いた状態とした後、前記蓄熱式燃焼バーナで燃焼を開始し、交番燃焼の２回目の燃焼サイクル以降は蓄熱体を通過した後の燃焼排ガスの温度によって前記流量調整ダンパの開度を調整することを特徴とする。この発明は、蓄熱体を通過した後の燃焼排ガスの温度によって開度が調整される流量調整ダンパの開度を、燃焼開始前には燃焼排ガスの温度と無関係に一定開度に設定し、交番燃焼の２回目の燃焼サイクル以降温度によって調整することによって、運転開始時の炉内圧力の上昇を抑制する運転方法である。
【００１０】
また、請求項２の発明の二重円筒型間接加熱炉の運転方法は、交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを１対以上配置し、燃焼排ガスの一部を直接炉外に排出する補助逃がし煙道と、前記補助逃がし煙道から排出する燃焼排ガスの流量を調整する流量調整ダンパとを備える二重円筒型間接加熱炉の運転方法において、燃焼開始時は前記蓄熱式燃焼バーナへの燃料供給を制限して、前記蓄熱式燃焼バーナで燃焼を開始し、着火源により着火して燃焼が起きた後に燃料供給量の制限を解除して、定常燃焼に移行することを特徴とする。この発明では、運転開始時、燃料供給が少ないので、燃料の流速が遅く炉内に入る燃料の量が極少なく、燃焼室内での燃焼排ガスの発生が少ないので、炉内圧力が急激に上昇することがない。着火源により着火して燃焼が起きた後、炉内の空気は、酸素濃度の低い燃焼排ガスに置換され、炉内に未燃焼の燃料が吹き込まれても、炉内には、燃焼排ガス中の極少量の酸素と燃料と同時に供給される燃焼用空気しか存在しないために、燃焼に必要な混合比で燃料と燃焼用空気が供給されるので、急激な燃焼は起こらない。その後、燃料を最大にしても炉内の燃焼排ガスを巻き込みながら緩慢な燃焼をするので、炉内圧力が急上昇することはない。
【００１１】
また、請求項３の発明の二重円筒型間接加熱炉の運転方法は、交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを１対以上配置し、燃焼排ガスの一部を直接炉外に排出する補助逃がし煙道と、前記補助逃がし煙道から排出する燃焼排ガスの流量を調整する流量調整ダンパとを備える二重円筒型間接加熱炉の運転方法において、前記二重円筒型間接加熱炉内の雰囲気中の酸素濃度を低くしてから、前記蓄熱式燃焼バーナで燃焼を開始することを特徴とする。この発明では、運転開始時、燃焼室内の酸素濃度を低くすることで、燃焼を抑制する運転方法であり、燃焼に必要な混合比で燃料と燃焼用空気が供給されるのみであり、急激な燃焼は起こらない。さらに、燃焼排ガス中の酸素濃度が低いので、炉内の酸素濃度は低レベルに保持され、引き続き炉内圧力が急上昇することはない。
【００１４】
また、請求項４の発明の二重円筒型間接加熱炉は、交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを１対以上配置し、燃焼排ガスの一部を直接炉外に排出する補助逃がし煙道と、前記補助逃がし煙道から排出する燃焼排ガスの流量を調整する流量調整ダンパを備えた二重円筒型間接加熱炉において、前記蓄熱式燃焼バーナの蓄熱体を通過した燃焼排ガスの温度を計測する温度計測手段と、燃焼開始前に前記流量調整ダンパを一定の開度に開いた状態で、前記蓄熱式燃焼バーナで燃焼を開始し、交番燃焼の２回目の燃焼サイクル以降は前記温度計測手段によって計測された燃焼排ガスの温度によって前記流量調整ダンパの開度を調節する燃焼排ガス流量調整手段とを具備することを特徴とする。この発明では、温度計測手段による燃焼排ガスの温度に応じて、前記流量調整ダンパの開度を燃焼排ガス流量調整手段で燃焼排ガス流量を調節して燃焼室の圧力上昇を制御している。
【００１５】
また、請求項５の発明の二重円筒型間接加熱炉は、交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを１対以上配置し、燃焼排ガスの一部を直接炉外に排出する補助逃がし煙道と、前記補助逃がし煙道から排出する燃焼排ガスの流量を調整する流量調整ダンパとを備える二重円筒型間接加熱炉において、燃焼開始時は前記蓄熱式燃焼バーナへの燃料供給を制限して、前記蓄熱式燃焼バーナによる燃焼を開始し、着火源により着火して燃焼が起きた後に燃料供給量の制限を解除して、定常燃焼に移行する燃焼制御手段を具備することを特徴とする。この発明は、燃料を絞って燃焼を開始することで、燃焼室内の圧力上昇を抑制して運転する。
【００１６】
また、請求項６の発明の二重円筒型間接加熱炉は、交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを１対以上配置し、燃焼排ガスの一部を直接炉外に排出する補助逃がし煙道と、前記補助逃がし煙道から排出する燃焼排ガスの流量を調整する流量調整ダンパを備えた燃焼室と被加熱物を熱処理する加熱室とを有する二重円筒型間接加熱炉において、前記燃焼室内を低酸素濃度とするためのガスを吹き込むパージ配管を具備し、前記パージ配管を通じて前記燃焼室内を低酸素濃度とするためのガスを吹き込み、前記二重円筒型間接加熱炉内の雰囲気中の酸素濃度を低くしてから、前記蓄熱式燃焼バーナで燃焼を開始することを特徴とする。この発明は、運転開始時に、パージ配管から低酸素濃度のガスを吹き込み、燃焼室を低酸素濃度とし、運転開始時の燃焼を抑制する二重円筒型間接加熱炉である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る二重円筒型間接加熱炉及びその運転方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２０】
（実施形態１）
図１は、本発明の一実施形態の概略を示す断面図であり、その制御系が図示さている。同図は、鋼コイル（以下、コイルという）をバッチ焼鈍するための二重円筒型間接加熱炉であり、炉内に装入されたコイル１を覆う内筒（以下、インナーカバーという）２と、インナーカバー２と中心軸を同じくするインナーカバー２を覆う外筒３とで構成され、外筒３とインナーカバー２との空間が燃焼室３ａであり、インナーカバー２内が加熱室２ａである。外筒３には、蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｂが装備され、その天井部には補助逃がし煙道１８、流量調整ダンパ１９、安全弁２１が備えられている。インナーカバー２の底部には雰囲気攪拌ファン７が設けられ、燃焼用バーナ５で燃焼した燃焼ガスにより直接インナーカバー２が加熱され、その熱せられたインナーカバー２内の雰囲気は雰囲気攪拌ファン７によって攪拌され、無酸化雰囲気を伝達する熱により、コイル１が均一に加熱されている。このバッチ燃焼炉では、焼鈍の対象となるコイル１がインナーカバー２内に複数個積み重ねて装入される。蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｂにはぞれぞれ燃焼用バーナ５と蓄熱体６が設けられ、蓄熱体６は、燃焼排ガスの保有する熱エネルギを吸収して蓄熱するセラミックハニカムで形成されている。また、燃焼用バーナ５には燃料遮断弁８ａ，８ｂがそれぞれ接続されている。蓄熱式燃焼バーナ４ａに接続された配管は分岐され、一方の配管に燃焼空気遮断弁９ａ、他方の配管に燃焼排ガス遮断弁１０ａが設けられ、蓄熱式燃焼バーナ４ｂも同様に燃焼空気遮断弁９ｂ、燃焼排ガス遮断弁１０ｂが設けられている。燃焼空気遮断弁９ａ，９ｂから延在する配管は集合されて、燃焼空気流量発信器１３、燃焼空気流量調整弁１６、そして燃焼空気供給ファン１１へと接続されている。なお、外筒３、インナーカバー２のそれぞれの底部には、水、オイルによる水封装置２２，２３が設けられている。
【００２１】
また、蓄熱体出側の排ガス温度は、燃焼排ガス温度計２０ａ，２０ｂによって計測され、その計測値は燃焼排ガス流量を調整する調整ダンパ開度設定器２４に入力される。燃焼排ガス温度計２０ａ，２０ｂによる計測温度に応じて、調整ダンパ開度設定器２５により、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の開度が設定される。設定された開度に基づいて、燃焼排ガス流量調整ダンパ開度調整器２４によって、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の開度が調整されている。また、燃焼制御装置１４では、燃料流量発信器１２と燃料流量調整弁１５を調整して燃焼用空気と燃料比が設定される。燃焼切替装置１７では、燃料遮断弁８ａ，８ｂ、燃焼用空気遮断弁９ａ，９ｂ、燃焼排ガス遮断弁１０ａ，ｂを制御して蓄熱式燃焼バーナを交互に切り換えて燃焼を行う交番燃焼を実行する。無論、燃焼制御装置１４、燃焼切替装置１７、燃焼排ガス流量調整ダンパ開度調整器２４は中央制御装置で集中的に制御してもよい。
【００２２】
次に、本実施形態の運転方法について説明する。燃焼切替装置１７の制御信号に基づいて、蓄熱式燃焼バーナ４ａの燃焼用バーナ５に接続された燃料供給配管に設けた燃料遮断弁８ａを開いて、燃料を供給する。燃焼排ガス排気管に設けた燃焼排ガス遮断弁１０ａを閉じ、燃焼用空気供給配管に設けた燃焼用空気遮断弁９ａを開き、燃焼用空気供給ファン１１によって、燃焼用空気を蓄熱体６に送り込み、燃焼用空気を高温に予熱して蓄熱式燃焼バーナ４ａに供給する。このように燃料と燃焼用空気を蓄熱式燃焼バーナ４ａに供給し、パイロットバーナ（図示せず）で着火して、蓄熱式燃焼バーナ４ａによる燃焼を開始する。また、燃料流量、燃焼用空気流量は、燃焼制御装置１４による制御信号によって、燃料流量調整弁１５と燃焼空気流量調整弁１６の開度を調整して設定される。
【００２３】
また、同時に蓄熱式燃焼バーナ４ｂの燃焼用バーナ５に接続された燃料供給配管に設けた燃料遮断弁８ｂを閉じて、燃料の供給を停止し、燃焼用空気供給配管に設けた燃焼用空気遮断弁９ｂを閉じて、燃焼用空気の蓄熱体６への供給を停止する。また、燃焼排ガス排気管に設けた燃焼排ガス遮断弁１０ｂを開いて、燃焼排ガスが蓄熱式燃焼バーナ４ｂの蓄熱体６を通って排出されるようにする。次のサイクルでは、蓄熱式燃焼バーナ４ｂが燃焼状態となり、蓄熱式燃焼バーナ４ａで熱回収するというサイクルを繰り返す。
【００２４】
燃料供給配管及び燃焼用空気供給配管には、それぞれ燃料流量発信器１２及び燃焼用空気流量発信器１３が設けられ、ここからの流量信号が燃焼制御装置１４に送られる。燃焼制御装置１４では、この流量信号に基づき、それぞれの配管に設けた流量調整弁１５，１６の開度を調整することができる。また、遮断弁の切り替えは燃焼切替装置１７からの指令により行われる。
【００２５】
例えば、燃焼排ガスの全量を蓄熱体６を通して排出すると、蓄熱体６出側の燃焼排ガス排気管及び燃焼排ガス排気管に設けた燃焼排ガス遮断弁１０ａ又は１０ｂが加熱され、使用限界温度を越えるおそれがある。従って、一部の燃焼排ガスは、炉の天井部に設けた補助逃がし煙道１８の燃焼排ガス流量調整ダンパ１９を通して、外部に直接逃がすようにしている。燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の開度の調整は、燃焼排ガス排気管に設けた燃焼排ガス温度計２０ａ，２０ｂからの信号に基づいて、燃焼排ガス流量調整ダンパ開度調整器２４により、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９を駆動させて設定している。また、この燃焼排ガス流量調整ダンパ開度調整器２４には、燃焼排ガス排気管における温度と無関係に、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の開度を一定開度に、一定時間設定できる燃焼排ガス流量調整ダンパ開度設定器２５が設けられている。
【００２６】
この加熱炉の運転を開始する時は、調整ダンパ開度設定器２５により、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の開度を一定開度に設定した後、燃焼用バーナ５で燃焼を開始する。燃焼用バーナ５で燃焼を開始すると、燃焼用バーナ５に供給される燃料と炉内にある空気（酸素）の量との比率が一定の値になった時、例えば、パイロットバーナのような点火源の所で急激な燃焼が起きる。このため、燃焼排ガスが短時間に大量発生し、炉内圧力が急激に高まろうとする。しかし、蓄熱体６を通る燃焼排ガスは、一度に多量の燃焼排ガスを排出することはできないが、発生した燃焼排ガスは、補助逃がし煙道１８に設けた燃焼排ガス流量調整ダンパ１９が開いているので、補助逃がし煙道１８から外部に排出されるので、炉内圧力は急上昇しない。
【００２７】
次に、図２を参照して、上記実施形態の運転開始時の燃焼排ガス流量調整ダンパの開度との関係を示す図であり、同図（ａ）は経過時間と燃焼排ガス流量調整ダンパの開度との関係を示し、図（ｂ）は経過時間と燃料流量との関係を示す図である。図２（ａ）に示すように、蓄熱式燃焼バーナ４ａで燃焼する燃焼開始時（燃焼開始時とは、炉の運転を開始する際の最初の燃焼サイクルにおける燃焼開始時を意味する。以下、同じ）の１回目の燃焼サイクルは、前述した燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の開度を５％に設定されている。この場合、図２（ｂ）に示すように、燃料の供給量は燃焼開始時から通常燃焼時と同じように燃焼用バーナ５の燃焼容量一杯の燃料供給量（１００％）にして燃焼しているので、急激な燃焼が起きて炉内圧力が上昇しようとするが、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の開度が５％に設定されているので、燃焼室３ａの燃焼排ガスは燃焼排ガス流量調整ダンパ１９から外部に排出され、急激な炉内圧力の上昇は起きない。また、２回目の燃焼サイクル以降は、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９が徐々に開かれているので、２回目の燃焼サイクル以降も炉内圧力が急上昇することはない。なお、本実施形態における燃料遮断弁の全閉から全開までの動作時間は０．５秒である。
【００２８】
（実施形態２）
次に、本発明の他の実施形態について、図３〜図４を参照して説明する。図３（ａ）は、二重円筒型間接加熱炉に用いられる蓄熱式燃焼バーナを示す断面図であり、図３（ｂ）は、この蓄熱式燃焼バーナの燃料供給配管系統図である。なお、二重円筒型間接加熱炉は、図１と同様に外筒と内筒から構成され、内筒内に加熱室、外筒と内筒との空間に燃焼室が形成されている。その構成の詳細説明は省略し、図１を参照して説明する。図４は、本実施形態の運転方法を図で示したものであり、燃焼排ガス流量ダンパ開度調整器２４または燃焼排ガス流量ダンパ開度設定器２５により、ダンパ開度が制御され、燃焼制御装置１４では、図４（ｂ）に示す燃焼制御がなされている。
【００２９】
図３（ａ）を参照して、この蓄熱式燃焼バーナについて説明する。この蓄熱式燃焼バーナは、蓄熱体を通って高温になった燃焼用空気が流れるバーナスロート６１に、一次燃料Ｆ1 を噴射する一次燃料噴射ノズル６２がその内周に沿って複数設けられ、バーナスロート６１とほぼ平行に二次燃料噴射ノズル６３がバーナスロート６１の周りに複数配置され、二次燃料Ｆ2 を直接炉内６４に噴射されている。そして、この蓄熱式燃焼バーナによる燃焼は、高温の燃焼用空気Ａと一次燃料Ｆ1 とがバーナスロート６１から炉内６４に噴射され、パイロットバーナ６０で点火され、高温の燃焼用空気Ａの周りに一次火炎Ｂ1 が形成される。この一次火炎Ｂ1 の外側から二次燃料Ｆ2 が直接炉内６４に噴射される。この時、二次燃料Ｆ2 はバーナスロート６１とほぼ平行に、かつその外側から噴射されるために、一次火炎Ｂ1 の表面と接触する二次燃料Ｆ2 は、残存酸素量が過少状態の一次火炎Ｂ1 中でＮＯｘを還元される。そして、二次燃料Ｆ2 は一次火炎Ｂ1 よりも下流において、既に以前の燃焼サイクルで生成し、炉内に残存している燃焼排ガスを主体とする雰囲気ガスを巻き込みながら、一次火炎Ｂ1 が火種として存在するため、安定して二次燃焼を起こす。
【００３０】
また、蓄熱式燃焼バーナに燃料を供給する燃焼配管について、図３（ｂ）を参照して説明する。一次燃料Ｆ1 を噴射する一次燃料噴射ノズル６２には、燃料配管６５が接続されており、この燃料配管６５には燃料の流れる方向に沿って、燃料流量調整弁６５ａ及び燃料遮断弁６５ｂが設けられている。また、二次燃料Ｆ2 を噴射する二次燃料噴射ノズル６３には、燃料配管６６が接続されており、この燃料配管には燃料の流れる方向に沿って、燃料流量調整弁６６ａ及び燃料遮断弁６６ｂが設けられている。
【００３１】
この二重円筒型間接加熱炉の運転方法では、燃料配管６５を介して燃料流量調整弁６５ａ，６６ａを流れる燃料流量が、この蓄熱式燃焼バーナの最大燃焼時の燃料流量を１０Ｑ（１００％）とした時に、燃料流量調整弁６５ａは３Ｑ（３０％）、燃料流量調整弁６６ａは７Ｑ（７０％）となるように予め設定されている。そして、燃焼開始時は、燃料遮断弁６６ｂを閉じた状態とし、燃料遮断弁６５ｂを開いた状態とする。
【００３２】
このような比率で燃焼を開始すると、二次燃料噴射ノズル６３からの燃料流量を零とし、一次燃料噴射ノズル６２からは最大燃焼時の燃料流量の３０％の燃料が供給され、燃料の流量が少ないので燃料の流速が遅く、燃焼用空気と燃料が拡散混合する時間が十分にとれるので、炉内に未燃焼の燃料が大量に供給されることなく、短時間で完全燃焼に移行させることができる。従って、燃焼開始時に急激な燃焼による炉内圧力の急上昇は発生せず、炉の水封装置２２，２３等のシール機構が破損されるということはない。
【００３３】
そして、次の燃焼サイクル以降では、燃料遮断弁６５ｂに加えて燃料遮断弁６６ｂも開状態にし、最大燃焼時の燃料流量を一次燃料噴射ノズル６２（３０％）と二次燃料噴射ノズル６３（７０％）とから分担して供給する。この時には、炉内の燃焼排ガスを巻き込みながら緩慢な燃焼となり、炉内圧力は急上昇することはない。なお、上記の燃焼においては、前述したように高温の燃焼用空気の周りに二次燃料が噴射されるので、炉内に残存している燃焼排ガスを主体とする雰囲気ガスを巻き込みながら緩慢な燃焼が起こり、ＮＯｘの発生を防止するという効果がある。
【００３４】
続いて、図３の蓄熱式燃焼バーナによる二重円筒型間接加熱炉の運転方法について、図４を参照して説明する。図４（ａ）は経過時間と燃焼排ガス流量調整ダンパの開度との関係を示す図であり、図４（ｂ）は経過時間と燃料流量との関係を示す図である。同図（ａ）に示すように、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の開度は最初零に設定する。そして、同図（ｂ）に示すように、蓄熱式燃焼バーナ４ａで燃焼する燃焼開始時の１回目の燃焼サイクルでは、燃料供給量が蓄熱式燃焼バーナ５の燃焼容量一杯の燃料供給量（１００％）に比較してその３０％としているので、燃料の流速が遅い。従って、少量の燃料に着火され、炉内に燃焼ガスが拡散し、燃焼負荷を１００％とした場合に、急激な燃焼が起きる時までに、炉内に燃焼ガスが充満し、燃料に必要な燃焼用空気が供給されて燃焼するので、炉内圧力が急激に上昇することはない。なお、燃焼開始時の１回目の燃焼サイクルの全時間帯にわたって３０％の燃料で燃焼する例を示したが、必ずしも１回目の燃焼サイクルの全時間帯にわたって、燃料供給量を絞って供給する必要はなく、１回目の燃焼サイクルの途中で３０％から１００％となるように燃料流量を増やしてもよい。
【００３５】
（実施形態３）
次に、本発明の他の本実施形態の二重円筒型間接加熱炉及びその運転方法について、図５，図６を参照して説明する。なお、二重円筒型間接加熱炉は外筒と内筒から構成され、図１と同じ構造であり、内筒内に加熱室、外筒と内筒との空間に燃焼室がそれぞれ形成されている。その制御系統も図１とは同一である。図５は、二重円筒型間接加熱炉の蓄熱式燃焼バーナに燃料を供給するための燃料の配管系統図である。なお、この炉の蓄熱式燃焼バーナは、図３の蓄熱式燃焼バーナと同じであるので、その構成の説明は省略する。一次燃料Ｆ1 を噴射する一次燃料噴射ノズル６２には、燃料配管６５が接続され、この燃料配管６５には燃料の流れる方向に沿って、燃料流量調整弁６５ａ及び燃料遮断弁６５ｂが設けられ、燃料遮断弁６５ｂをバイパスするバイパス管６７が設けられ、そのバイパス管６７にスローオープン型電磁弁６７ａが設けられている。二次燃料Ｆ2 を噴射する二次燃料噴射ノズル６３には、燃料配管６６が接続されており、この燃料配管６６には、燃料の流れる方向に沿って、燃料流量調整弁６６ａ及び燃料遮断弁６６ｂが設けられ、燃料遮断弁６６ｂをバイパスするバイパス管６８が設けられ、そのバイパス管６８にスローオープン型電磁弁６８ａが設けられている。
【００３６】
また、この加熱炉の運転時は、蓄熱式燃焼バーナの最大燃焼時の燃焼流量を１０Ｑとした時に、燃料流量調整弁６５ａは３Ｑ、燃料流量調整弁６６ａは７Ｑとなるように所定の燃料比に設定されている。そして、燃焼開始時には、燃料遮断弁６５ｂ及び６６ｂを閉にした状態で、スローオープン型電磁弁６７ａ及び６８ａを開にする。スローオープン型電磁弁６７ａ及び６８ａは、１０秒間で全閉から全開になるように設定されているので、一次燃料噴射ノズル６２には、燃料配管６５から最大燃焼時の燃料流量の３０％（３Ｑ）の燃料が、１０秒の間に燃料零の状態から徐々に３０％まで増えるような状態で供給される。また、二次燃料噴射ノズル６３には、燃料配管６６から最大燃焼時の燃料流量の７０％（７Ｑ）の燃料が１０秒の間に燃料零の状態から徐々に７０％まで増えるような状態で供給される。すなわち、燃焼開始時においては、燃焼開始から１０秒の間に、一次燃料噴射ノズル６２からの燃料供給量と二次燃料噴射ノズル６３からの燃料供給量の合計は、零から最大燃焼時の燃料流量（１０Ｑ）となるように供給される。
【００３７】
このように燃料供給量を制御して、燃焼を開始すると、スローオープン型電磁弁６７ａ及６８ａにより、燃料が徐々に増やされていき、燃料の流速が遅く、燃焼用空気と燃料が拡散混合する時間が十分にとれるので、炉内に未燃焼の燃料を大量に供給されることはなく、短時間で完全燃焼に移行させることができる。従って、燃焼開始時に急激な燃焼によっても炉内圧力の急上昇は発生せず、炉のシール機構が破損されることはない。
【００３８】
そして、次の燃焼サイクルからは、スローオープン型電磁弁６７ａ及６８ａを閉状態にし、燃料遮断弁６５ｂ及び６６ｂを開にして、燃焼を行う。すなわち、次の燃焼サイクルからは、各燃焼サイクル開始時から燃料流量は最大燃焼時の燃料流量（１０Ｑ）となるように供給される。このようにしても、炉内の燃焼排ガスを巻き込みながら緩慢な燃焼が起こり、ＮＯｘの発生を防止するという効果もある。なお、上記の燃焼においては、前述したように、高温の燃焼用空気の周りに二次燃料が噴射されるので、緩慢な燃焼が起こり、ＮＯｘの発生を防止するという効果もある。
【００３９】
次に、本実施形態の二重円筒型間接加熱炉の運転方法について、図６を参照して説明する。なお、二重円筒型間接加熱炉及びその制御系統は、図１と同じ蓄熱式燃焼バーナを用いた加熱炉であるので、その構成の説明は省略する。同図（ａ）は、経過時間と燃焼排ガス流量調整ダンパの開度との関係を示し、前述した燃焼排ガス流量調整ダンパの開度との関係を示す図、同図（ｂ）は経過時間と燃料流量との関係を示す図である。同図（ａ）に示すように、前述した燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の開度は、最初零に設定しておき、徐々に開度を拡大し、一定開度に設定する。そして、同図（ｂ）に示すように、蓄熱式燃焼バーナ４ａで燃焼する燃焼開始時の１回目の燃焼サイクルにおいて、燃料の供給量が最初の１０秒間で零から燃焼用バーナ５の燃焼容量一杯の燃料供給量（１００％）となるように設定されているので、運転当初の燃料の流速は遅い。従って、燃料が炉内に拡散して着火源であるパイロットバーナの火炎により着火して急激な燃焼が起きる時までに、炉内に入る燃料の量は極少なく、炉内には燃焼ガスが充満する。従って、急激な燃焼が起きる時点では少量の燃焼排ガスしか発生しないので、炉内圧力が急激に上昇することはない。
【００４０】
（実施形態４）
次に、本発明の二重円筒型間接加熱炉及びその運転方法について、図７〜図９を参照して説明する。図７は、図１で説明した加熱炉と大部分が同一であるので、同一箇所には同一符号を付して、詳細な説明は省略する。本実施形態の場合は、加熱炉の炉内に残留している空気を置換するためのパージガス供給管６９が配置されている。このパージガスには、酸素濃度が低い気体（例えば、窒素ガス）を使用する。そして、運転開始前に、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９を全開にして、燃焼炉３ａ内にパージガスを供給して、炉内に残留している空気と置き換える。炉内に空気がほぼ残留しない状態にした後、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の開度は、燃焼排ガス排気管に設けた温度計２０ａまたは２０ｂからの温度信号に基づいて、調整ダンパ開度調整器２４で開度を設定して調整している。なお、蓄熱式燃焼バーナは、図３（ａ）を用いてもよい。
【００４１】
図８は、図７の二重円筒型間接加熱炉の運転方法を示す図であり、同図（ａ）は経過時間と燃焼排ガス流量調整ダンパの開度との関係を示す図、同図（ｂ）は経過時間と燃料流量との関係を示す図、同図（ｃ）は経過時間と炉内酸素濃度との関係を示す図である。同図（ａ）は、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の開度は、置換作業開始当初全開にしておく。その間に燃焼室３ａの空気はパージガスに置換される。また、同図（ｂ）に示したように、パージ工程後に供給量される燃料は燃焼開始時から通常燃焼と同じように、燃焼用バーナ５の燃焼容量一杯の燃料供給量（１００％）として供給する。しかし、この場合には、炉内に未燃焼の燃料が吹き込まれても、炉内には燃料と同時に吹き込まれた燃焼用空気しか存在しない。従って、パイロットバーナで着火しても、燃料と燃焼用空気の混合した部分しか燃焼しないので、急激な燃焼は起こらない。そして、燃焼排ガスの酸素濃度は低いので、引き続き急激な燃焼が起きない。
【００４２】
図８（ｃ）に示したように、燃焼室３ａ内にはパージガスが供給され、燃焼開始当初における炉内（燃焼室３ａ）の酸素濃度は３％であるので、図８（ａ）で示したように、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の開度が零であっても、上述した急激な燃焼は起こらず、炉内圧力は急上昇しない。また、本実施形態は、従来の交番燃焼炉を簡易に改造して実施することができる。なお、パージガスは窒素ガスで説明したが、低酸素濃度の燃焼排ガスがある場合には、これを昇圧して用いてもよいし、他の低酸素濃度とするガスであれば実施例に限定するものではない。また、パージ中の炉内空気の排出は、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９を通して行うが、排出に十分時間がとれる場合は、蓄熱体６の燃焼排ガス排出口から排出してもよい。
【００４３】
図９は、図７の加熱炉の炉内圧力の時間的な推移を示すものであり、同図（ａ）が従来の運転方法における炉内圧力の時間的な推移を示し、同図（ｂ）は本発明の運転方法における炉内圧力の時間的推移を示したものである。従来の運転方法では、１８０ｍｍＡｑまで上昇していたものが、本実施形態では、１１０ｍｍＡｑまでしか上昇せず、従って、炉のシール性が損なわれることはない。
【００４４】
（実施形態５）
次に、本発明の他の実施形態の二重円筒型間接加熱炉について、図１０を参照して説明する。図１０は、１対の蓄熱式燃焼バーナが上下に配置された二重円筒型間接加熱炉であり、炉の構造は図１の実施形態と同様であり、コイル１をバッチ焼鈍するためのコイルバッチ焼鈍炉であり、焼鈍の対象となるコイル１は、インナーカバー２の内部が無酸化雰囲気となっている加熱室２ａに、複数個積み重ねて装入される。インナーカバー２と外筒３との空間は燃焼室３ａである。
【００４５】
外筒３の下部には、２本一組で交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｂが配置され、外筒３の上部には、同じく２本一組で交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナ４ｃ，４ｄが配置されている。これらの蓄熱式燃焼バーナ４ａ〜４ｄは、燃焼用バーナ５と、燃焼排ガスの保有する熱エネルギを吸収して蓄熱する蓄熱体（セラミックハニカム）６とから構成されている。
【００４６】
また、インナーカバー２の下部には、加熱室２ａの雰囲気を攪拌するための雰囲気攪拌ファン７が設けられ、外筒３の天井部には、燃焼排ガスの一部を大気中に排気する燃焼排ガス流量調整ダンパ１９を備えた補助逃がし煙道１８が設けられている。そして、各蓄熱式燃焼バーナ４ａ〜４ｄの燃焼バーナ５で燃焼した燃焼排ガスが燃焼室３ａに噴射され、インナーカバー２が直接加熱される。そして、インナーカバー２からの輻射熱は雰囲気攪拌ファン７によって攪拌され、インナーカバー２内の無酸化雰囲気により、コイル１が間接的に加熱される。水封装置２２，２３は上記実施形態と同様である。
【００４７】
図１０の加熱装置の制御系としては、燃焼制御装置１４、燃焼切替装置１７、燃焼排ガス流量調整ダンパ開度制御装置３０、燃焼排ガス流量調整弁開度制御装置４１を備えている。燃焼制御装置１４では、燃焼用空気流量、燃料流量が制御され、燃焼切替装置１７では、対となる蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｂ及び４ｃ，４ｄの燃焼と排気を交互に切り替えて、交番燃焼するように制御している。燃焼排ガス流量調整ダンパ開度制御装置３０は、運転開始時の燃焼排ガスによる炉内圧力の上昇を抑制する。燃焼排ガス流量調整弁開度制御装置４１は、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の開度を制御している。無論、これらの制御装置は集中制御方式であってもよい。
【００４８】
次に、図１０の加熱炉の運転方法を詳細に説明する。燃焼切替装置１７からの切替制御信号に基づいて、燃料供給配管に設けられた燃料遮断弁８ａ，８ｄを開いて、蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｄの燃焼用バーナ５に燃料を供給するとともに、燃焼用空気供給配管に設けた燃焼用空気遮断弁９ａ及び９ｄを開き、燃焼用空気を蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｄの蓄熱体６に送り込む。燃焼用空気は蓄熱体６を通過する際に所定温度に予熱され、蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｄに供給される。同時に燃料排ガス排気管に設けた燃焼排ガス遮断弁１０ａ及び１０ｄを閉じる。このように設定して、パイロットバーナで点火して、蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｄのそれぞれの燃焼用バーナ５での燃焼を開始する。一方、燃料供給配管に設けた燃料遮断弁８ｂ，８ｃは閉じて、蓄熱式燃焼バーナ４ｂ，４ｃへの燃料の供給を停止する。また、燃焼排ガス排気管に設けた燃焼排ガス遮断弁１０ｂ及び１０ｃは開かれ、燃焼排ガスが蓄熱式燃焼バーナ４ｂ，４ｃの蓄熱体６を通って排出されるようにし、それぞれの蓄熱体６で燃焼排ガス中の顕熱を熱回収する。
【００４９】
この状態で一定時間燃焼を行なった後、各種遮断弁の開閉状態を切り替えて、蓄熱式燃焼バーナ４ｂ，４ｃで燃焼し、蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｄで熱回収するというサイクルを繰り返す。また、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９は、水封飛びを防止するために、全開の状態で加熱を開始するが、加熱中は全閉で運転する。なお、このような各種遮断弁の切り替えは燃焼切替装置１７からの指令により行われる。コイル１に所定の熱処理を行うために、加熱室２ａ又は燃焼室３ａの雰囲気温度ないしコイル１の温度（実体温度）は所定の時間割合で昇温され、所定時間一定温度に保持され、熱処理が実行され、その後冷却される。
【００５０】
これらの熱処理では、燃焼室３ａに設けられた燃焼室雰囲気温度計４２、加熱室２ａに設けた加熱室雰囲気温度計４３、コイル１の上下部の温度を測定するコイル温度計４４、４５から、燃焼制御に必要な温度信号が燃焼制御装置１４に送られる。そして、これらの信号に基づき、燃焼制御装置１４から指令が発せられ、燃料ガス供給配管に設けられた燃料ガス流量調整弁１５および燃焼空気流量調整弁１６の開度が制御され、各対の蓄熱式燃焼バーナに燃料、燃焼用空気が供給される。また、各対の蓄熱式燃焼バーナの燃料供給量に対する空気比が所定の空気比となるように調整されている。
【００５１】
次いで、燃焼排ガス配管に燃焼排ガス流量計２４を設け、炉上下の燃焼排ガス発生量に比例する燃焼排ガスが流れるように、燃焼排ガス流量調整弁４０ａ〜４０ｂの開度が調整される。すなわち、蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｄが燃焼している時には、燃料ガス流量と燃焼空気流量から、発生する燃焼排ガスの流量を上下それぞれ計算し、燃焼排ガス流量調整弁開度調整装置４１からの指令により、これらの燃焼排ガス流量調整弁４０ｂ，４０ｃを操作して、蓄熱式燃焼バーナ４ｂ，４ｃの蓄熱体６を通過する燃焼排ガス量をそれぞれ蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｄで発生する燃焼排ガスの量に等しくなるように調整する。このように運転することにより、燃焼室３ａ内で燃焼排ガスの上下方向の流れが殆どなくなり、目標とする温度と実際の温度とに誤差が発生した場合でも上下独立に温度制御が可能となる。
【００５２】
図１１（ａ）は、本実施形態を１０時間で常温から７００℃まで加熱する部分に適用した例である。この場合、コイルの外周の上下部で測定した実体温度を用い、一定割合で上昇する目標温度と実体温度信号との誤差に応じて、上下の蓄熱式燃焼バーナの燃料流量を調整するようにした。図示していないが、加熱開始時の数時間は上部に比べて下部に多くの燃料が流れた。上下部の実体温度は、目標温度に近く、上下の実体温度差も３３℃程度で良好に加熱されている。すなわち、インナーカバー内の上下方向の温度分布が均一であることを示している。それに対して、図１１（ｂ）は、比較のために燃焼排ガスの流量制御のない状態（燃焼排ガス流量調整弁が常時全開）で同様な運転を行なった例である。上下の実体温度差が調整されず、１００℃を超える温度差が発生し、上下方向の温度分布が非均一であることを示している。
【００５３】
本実施形態では、発生した燃焼排ガスの全量を蓄熱体６を通過させるので、燃料の種類によっては熱バランス上過剰な熱量が蓄熱体６を通過するので、蓄熱体６や燃焼排ガスが流れる配管にある機器がその耐熱温度以上に昇温する可能性がある。これを防ぐためには、空気比を適切に調整するとか、交番燃焼中に燃料を燃焼用空気より早めに遮断するとよい。
【００５４】
（実施形態６）
図１２は、本発明の他の実施形態を示す概略断面図である。この実施形態は、蓄熱式燃焼バーナを上下二段に配置した二重円筒型間接加熱炉であり、その制御系統図が示されている。同図の二重円筒型間接加熱炉は、図１０とほぼ同一であるので、その構成の説明は省略し、制御系統の構成について詳細に説明する。
【００５５】
図１２の実施形態では、蓄熱式燃焼バーナ４ｂ，４ｄで燃焼し、蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｃで燃焼排ガスを排気している状態で作動する構成を示しており、交番燃焼で燃焼・排気が切り替える時の切り替えに必要な遮断弁やその制御装置は図示していない。また、燃焼・排気で対称的に同じものが配置される構成機器も図が煩雑となるので図示を省略した。
【００５６】
まず、燃焼している蓄熱式燃焼バーナ４ｂ，４ｄ側の燃焼制御装置は、プログラム設定機能を持った温度指示調節計（ＴＩＣ）５３、コイル温度計４４，４５からの温度信号と、上下の燃料流量発信器１２からの燃料流量信号が入力され、上下の燃料流量調整弁１５ｂ，１５ｄを制御する流量比率設定器（ＦＲ）５４、燃料流量発信器１２からの燃料流量信号と、燃焼用空気流量発信器１３からの燃焼用空気流量信号が入力され、空気比の設定機能を持ち、燃焼用空気流量調整弁１６ｂ，１６ｄを制御する燃焼用空気流量指示調節計（ＦＩＣ）５５で構成されている。
【００５７】
これらの燃焼側の燃焼制御装置の制御方法は、まず、温度指示調節計（ＴＩＣ）５３は、燃焼室雰囲気温度計４２及び加熱室雰囲気温度計４３からの温度信号が、予めプログラム化して設定している昇温・均熱パターンとなるように、蓄熱式燃焼バーナ４ｂ，４ｄの燃料流量の合計値を流量比率設定器（ＦＲ）５４に出力する。
【００５８】
流量比率設定器（ＦＲ）５４は、コイル上下部の温度計４４，４５の温度差を小さくするように、かつ蓄熱式燃焼バーナ４ｂと４ｄの燃料流量の合計が流量比率設定器の温度指示調節（ＴＩＣ）５３からの設定値となるように上下の蓄熱式燃焼バーナへの燃料流量の配分を計算する。流量比率設定器（ＦＲ）５４は、さらに燃料流量発信器１２からの燃料流量信号と前述の計算値を比較しながら、燃料流量調整弁１５ｂ，１５ｄの開度を調整する。
【００５９】
次に、排気している蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｃ側の燃焼制御装置は、燃料排ガスの温度を測定する燃焼排ガス温度計（ＴＩ）２０と、燃焼排ガスの流量調整弁４０ａ，４０ｃを制御する温度指示調節計（ＴＩＣ）５２ａ，５２ｃと、燃焼排ガス温度を入力とし、補助逃がし煙道１８に設置した燃焼排ガス流量調整ダンパ１９を制御する温度指示調節計（ＴＩＣ）５１から構成されている。
【００６０】
蓄熱式燃焼バーナ４ａの蓄熱体出側の燃焼排ガス温度は、燃焼排ガスを排出し始めた時に最も低く、排出を終えて燃焼に切り替わる前に最大値を示す。温度指示調節計（ＴＩＣ）５２ａは、蓄熱式燃焼バーナ４ａの燃焼排ガス温度の最高値が予め設定した所定の値になるように、燃焼排ガス流量調節弁４０ａの開度を調整する。また、温度指示調節計（ＴＩＣ）５２ｃは、蓄熱式燃焼バーナ４ｃの排ガス温度の最高値が予め設定した所定の値になるように、燃焼排ガス流量調整弁４０ｃの開度を調整する。
【００６１】
蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｃのそれぞれの蓄熱体６の出側に設けられた燃焼排ガス温度計（ＴＩ）２０からの燃焼排ガス温度信号が、燃焼排ガス流量調整弁の温度指示調節計（ＴＩＣ）５２ａ，５２ｃ、及び燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の温度指示調節計（ＴＩＣ）５１に入力され、それぞれ開度制御信号と比較される。そして、その結果に基づき、燃焼排ガス流量調整弁４０ａ，４０ｃ及び燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の開度が調整される。
【００６２】
交番燃焼の切り替えによって、燃焼していた蓄熱式燃焼バーナ４ｂ，４ｄは排気となり、排気していた蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｃが燃焼する。これを所定時間毎に繰り返す。
【００６３】
次に、本発明の他の実施形態の運転方法について、図１３を参照して説明する。図１３（ａ）は運転開始後の燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の開度推移と蓄熱式燃焼バーナ４ａ〜４ｄの燃料ガス流量の推移を、図１３（ｂ）は蓄熱式燃焼バーナ４ａ〜４ｄの蓄熱体出側の燃焼排ガス温度推移と燃焼排ガス流量調整弁４０ａ〜４０ｄの開度推移を示している。
【００６４】
図１３（ｂ）においては、上部側の蓄熱式燃焼バーナ４ｃ，４ｄの燃料流量を下部側の蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｂより低下されることによって、開度固定となった後しばらくして、コイルに温度偏差が生じ、これを解消するために上部側の蓄熱式燃焼バーナ４ｃ，４ｄの蓄熱体６出側の燃焼排ガス温度が上昇してきた時に、燃焼排ガス排気管に設けた温度計２０の信号に基づいて燃焼排ガス流量調整弁４０ｃ，４０ｄの開度を閉じる方向に操作することにより、蓄熱体６出側の燃焼排ガス温度が所定値（本実施形態の場合は２００℃）まで下げられる状況を示している。
【００６５】
また、図では、図示していないが、例えば上述の操作の結果、下部側の蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｂの燃焼排ガス流量調整弁４０ａ，４０ｂの開度が全開となっても蓄熱体６出側の燃焼排ガス温度が所定値に達しない時は、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９から過剰に燃焼排ガスが排出しているので、燃焼排ガス流量調整ダンパ１９の開度を温度計２０の信号に基づいて温度指示調節計（ＴＩＣ）５１により閉じる方向に操作することになる。このような操作をすることにより、上下方向に温度差が発生した場合でもそれらを小さくするように上下の燃料ガス流量を独立して調整することができる。さらに、上下の燃料流量に応じて上下の燃焼排ガスが排気されるので、上下の燃焼排ガスの干渉を減少させることができる。また、蓄熱体通過後の燃焼排ガスの温度が所定値に保たれるので、燃焼排ガスの異常温度上昇によって、燃焼排ガス系統の機器が熱劣化することを防止できる。
【００６６】
なお、本発明は、二重円筒型間接加熱炉に適用されるだけでなく、１対以上の蓄熱式燃焼バーナを有する炉で各蓄熱式燃焼バーナ間の燃焼負荷を変化させる技術全般に適用することができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、蓄熱式燃娩バーナを有する二重円筒型間接加熱炉の運転方法において、燃焼開始時に炉内圧力が急上昇することがなくなったので、加熱炉のシール性が損なわれたり、破壊されたりすることがない。また、被加熱物の均一加熱性を確保することが可能となり、さらに蓄熱体出側の燃焼排ガス温度を一定に保つように調節できるので、安定した運転を行うことができる。また、そのような二重円筒型間接加熱炉を提供できる効果を有する。
【００６８】
また、連続燃燃バーナに比較して、高温の予熱空気が得られるので、熱効率の高い運転が可能であり、二重円筒型間接加熱炉を提供できる効果を有する。
【００６９】
また、本発明によれば、燃焼制御がなされるので、ＮＯｘ発生量を抑制できる二重円筒型間接加熱炉及びその運転方法が提供できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態の二重円筒型間接加熱炉を示す概略断面図である。
【図２】本発明の第一の実施形態の運転方法を示す図であり、（ａ）は経過時間と燃焼排ガス流量調整ダンパ開度との関係を示す図、（ｂ）は経過時間と燃料流量との関係を示す図である。
【図３】（ａ）は、本発明の第二の実施形態の二重円筒型間接加熱炉に用いられる蓄熱式燃焼バーナの概略断面図であり、（ｂ）は、蓄熱式燃焼バーナの燃料供給配管系統図である。
【図４】本発明の第二の実施形態の他の運転方法を示す図である。
【図５】本発明の第三の実施形態における蓄熱式燃焼バーナの燃料供給配管系統図である。
【図６】本発明の第三の実施形態における運転方法を示す図であり、（ａ）は経過時間と燃焼排ガス流量調整ダンパ開度との関係を示す図、（ｂ）は経過時間と燃料流量との関係を示す図である。
【図７】本発明の第四の実施形態の二重円筒型間接加熱炉を示す概略断面図である。
【図８】本発明の第四の実施形態の運転方法を示す図であり、（ａ）は経過時間と燃焼排ガス流量調整ダンパ開度との関係を示す図、（ｂ）は経過時間と燃料流量との関係を示す図、（ｃ）は炉内Ｏ2 と経過時間との関係を示す図である。
【図９】第四の実施形態の経過時間と炉内圧力との関係の説明図であり、（ａ）は従来方を示し、（ｂ）は本発明の運転方法による図である。
【図１０】本発明の第五の実施形態の二重円筒型間接加熱炉を示す概略断面図である。
【図１１】本発明の第五の実施形態の二重円筒型間接加熱炉の運転方法による温度の変化を示す説明図である。
【図１２】本発明の第六の実施形態の二重円筒型間接加熱炉を示す概略断面図である。
【図１３】（ａ）は本発明の第六の実施形態の運転方法における燃焼排ガス流量調整ダンパの開度の時間的推移と上下段の燃焼用バーナの燃料流量の時間的推移を示す図、（ｂ）は燃焼排ガス流量調整弁の開度の時間的推移と燃焼排ガスの蓄熱体出側での温度の時間的推移を示す図である。
【図１４】（ａ）は、従来の加熱炉を示す図、（ｂ）はその断面図である。
【図１５】従来の二重円筒型間接加熱炉の概略図である。
【符号の説明】
１ コイル
２ 内筒（インナーカバー）
２ａ 加熱室
３ 外筒
３ａ 燃焼室
４ａ〜４ｄ 蓄熱式燃焼バーナ
５ 燃焼用バーナ
６ 蓄熱体
７ 雰囲気攪拌ファン
８ａ〜８ｄ 燃料遮断弁
９ａ〜９ｄ 燃焼用空気遮断弁
１０ａ〜１０ｄ 燃焼排ガス遮断弁
１１ 燃焼用空気ファン
１２ 燃料流量発信器
１３ 燃焼用空気流量発信器
１４ 燃焼制御装置
１５，１５ｂ，１５ｄ 燃料流量調整弁
１６，１６ｂ，１６ｄ 燃焼用空気流量調整弁
１７ 燃料切替装置
１８ 補助逃がし煙道
１９ 燃焼排ガス流量調整ダンパ
２０，２０ａ，２０ｂ 燃焼排ガス温度計
２１ 安全弁
２２，２３ 水封装置
２４ 燃焼排ガス流量調整ダンパ開度調整器
２５ 燃焼排ガス流量調整ダンパ開度設定器
３０ 燃焼排ガス流量調整ダンパ開度制御装置
４０ａ〜４０ｄ 燃焼排ガス流量調整弁
４１ 燃焼排ガス流量調整弁開度制御装置
４２ 燃焼室雰囲気温度計
４３ 加熱室雰囲気温度計
４４，４５ コイル温度計
５１ 燃焼排ガス流量調整ダンパの温度指示調節計
５２ａ，５２ｃ 燃焼俳ガス流量調整弁の温度指示調節計
５３ 流量比率設定器の温度指示調節計
５４ 流量比率設定器
５５ 燃焼用空気流量指示調節計
６０ パイロットバーナ
６１ バーナスロート
６２ 一次燃料噴射ノズル
６３ 二次燃料噴射ノズル
６４ 炉内
６５ 燃料配管
６５ａ 燃料流量調整弁
６５ｂ 燃料遮断弁
６６ 燃料配管
６６ａ 燃料流量調整弁
６６ｂ 燃料遮断弁
６７，６８ バイパス管
６７ａ，６８ａ スローオープン型電磁弁
６９ パージ配管
Claims (6)
- 交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを１対以上配置し、燃焼排ガスの一部を直接炉外に排出する補助逃がし煙道と、前記補助逃がし煙道から排出する燃焼排ガスの流量を調整する流量調整ダンパとを備える二重円筒型間接加熱炉の運転方法において、
燃焼開始前に前記流量調整ダンパを一定の開度に開いた状態とした後、前記蓄熱式燃焼バーナで燃焼を開始し、交番燃焼の２回目の燃焼サイクル以降は蓄熱体を通過した後の燃焼排ガスの温度によって前記流量調整ダンパの開度を調整することを特徴とする二重円筒型間接加熱炉の運転方法。 - 交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを１対以上配置し、燃焼排ガスの一部を直接炉外に排出する補助逃がし煙道と、前記補助逃がし煙道から排出する燃焼排ガスの流量を調整する流量調整ダンパとを備える二重円筒型間接加熱炉の運転方法において、
燃焼開始時は前記蓄熱式燃焼バーナへの燃料供給量を制限して、前記蓄熱式燃焼バーナで燃焼を開始し、着火源により着火して燃焼が起きた後に燃料供給量の制限を解除して、定常燃焼に移行することを特徴とする二重円筒型間接加熱炉の運転方法。 - 交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを１対以上配置し、燃焼排ガスの一部を直接炉外に排出する補助逃がし煙道と、前記補助逃がし煙道から排出する燃焼排ガスの流量を調整する流量調整ダンパとを備える二重円筒型間接加熱炉の運転方法において、
前記二重円筒型間接加熱炉内の雰囲気中の酸素濃度を低くしてから、前記蓄熱式燃焼バーナで燃焼を開始することを特徴とする二重円筒型間接加熱炉の運転方法。 - 交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを１対以上配置し、燃焼排ガスの一部を直接炉外に排出する補助逃がし煙道と、前記補助逃がし煙道から排出する燃焼排ガスの流量を調整する流量調整ダンパを備えた二重円筒型間接加熱炉において、
前記蓄熱式燃焼バーナの蓄熱体を通過した燃焼排ガスの温度を計測する温度計測手段と、
燃焼開始前に前記流量調整ダンパを一定の開度に開いた状態で、前記蓄熱式燃焼バーナで燃焼を開始し、交番燃焼の２回目の燃焼サイクル以降は前記温度計測手段によって計測された燃焼排ガスの温度によって前記流量調整ダンパの開度を調節する燃焼排ガス流量調整手段とを具備することを特徴とする二重円筒型間接加熱炉。 - 交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを１対以上配置し、燃焼排ガスの一部を直接炉外に排出する補助逃がし煙道と、前記補助逃がし煙道から排出する燃焼排ガスの流量を調整する流量調整ダンパとを備える二重円筒型間接加熱炉において、
燃焼開始時は前記蓄熱式燃焼バーナへの燃料供給を制限して、前記蓄熱式燃焼バーナによる燃焼を開始し、着火源により着火して燃焼が起きた後に燃料供給量の制限を解除して、定常燃焼に移行する燃焼制御手段を具備することを特徴とする二重円筒型間接加熱炉。 - 交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを１対以上配置し、燃焼排ガスの一部を直接炉外に排出する補助逃がし煙道と、前記補助逃がし煙道から排出する燃焼排ガスの流量を調整する流量調整ダンパを備えた燃焼室と被加熱物を熱処理する加熱室とを有する二重円筒型間接加熱炉において、
前記燃焼室内を低酸素濃度とするためのガスを吹き込むパージ配管を具備し、
前記パージ配管を通じて前記燃焼室内を低酸素濃度とするためのガスを吹き込み、前記二重円筒型間接加熱炉内の雰囲気中の酸素濃度を低くしてから、前記蓄熱式燃焼バーナで燃焼を開始することを特徴とする二重円筒型間接加熱炉。
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