JP4841655B2 - 蓄熱式バーナ及び熱処理炉 - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射ノズルから燃料を噴出させて燃焼を行うバーナ部と、蓄熱材を収容させた蓄熱室と、蓄熱室を通して燃焼用空気を給排気口から熱処理炉内に供給すると共に熱処理炉内における燃焼排ガスを給排気口から蓄熱室を通して排気させる給排気路とを有する蓄熱式バーナ及びこのような蓄熱式バーナを用いた熱処理炉に関するものである。特に、蓄熱式バーナを用いた熱処理炉によりアルミニウム等の金属を溶融させたり、被処理材を加熱処理させたりする場合において、上記の蓄熱式バーナにおける給排気口の部分にアルミニウム等の金属や被処理材から発生した各種の不純物等からなる付着物が付着した場合において、このような付着物を簡単に除去できるようにした点に特徴を有するものである。

近年、アルミニウム等の金属を溶融させたり、各種の被処理材を加熱処理させたりする熱処理炉においては、燃焼排ガスの熱を有効に利用して省エネルギー化を図るため、特許文献１〜４に示されるように、一般に、燃料噴射ノズルから燃料を噴出させて燃焼を行うバーナ部と、蓄熱材を収容させた蓄熱室と、蓄熱室を通して燃焼用空気を給排気口から熱処理炉内に供給すると共に熱処理炉内における燃焼排ガスを給排気口から蓄熱室を通して排気させる給排気路とを有する蓄熱式バーナが用いられるようになった。

ここで、このような蓄熱式バーナを用いた熱処理炉においては、上記のような蓄熱式バーナを対にして使用し、一方の蓄熱式バーナにおいて、給排気路から蓄熱室を通して燃焼用空気を給排気口から熱処理炉内に導くと共に、上記のバーナ部における燃料噴射ノズルから燃料ガスを噴射させて燃焼を行う一方、他方の蓄熱式バーナにおいて、熱処理炉内における燃焼排ガスを給排気口から給排気路を通して蓄熱材が収容された蓄熱室に導き、この蓄熱室における蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させた後、上記の給排気路を通して排出させるようにし、このような操作を一対の蓄熱式バーナにおいて交互に行うようにしている。

しかし、アルミニウム等の金属を溶融させたり、各種の被処理材を加熱処理させたりする熱処理炉において、上記のように熱処理炉内における燃焼排ガスを給排気口から給排気路を通して蓄熱材が収容された蓄熱室に導くようにした場合、燃焼排ガス中に含まれるアルミニウム等の金属や被処理材から発生した各種の不純物等が上記の給排気口の部分に付着して次第に蓄積し、これにより蓄熱式バーナにおける燃焼能力が次第に低下するという問題があった。

このため、上記のように給排気口の部分に付着した金属等の付着物を除去することが必要になり、従来においては、上記の蓄熱式バーナによる燃焼を停止させて、熱処理炉内の温度を十分に低下させ、作業員が熱処理炉内に入って給排気口の部分に付着した付着物を除去するようにしたり、また上記の蓄熱式バーナにおける配管等を分解して清掃したりする等の作業を行っていた。

しかし、このようにして給排気口の部分に付着した金属等の付着物を除去する場合、蓄熱式バーナによる燃焼を停止させて、熱処理炉内の温度を十分に低下させるのに非常に長い時間を要し、作業効率が非常に悪くなると共に、再度、燃焼を行って熱処理炉内の温度を十分に高める場合にも長い時間を要し、生産性が大きく低下するという問題があった。

特開平７−１１３５７９号公報 特開平９−２２２２２３号公報 特開２００２−２９５８１２号公報 特開２００７−２４３３５号公報

本発明は、燃料噴射ノズルから燃料を噴出させて燃焼を行うバーナ部と、蓄熱材を収容させた蓄熱室と、蓄熱室を通して燃焼用空気を給排気口から熱処理炉内に供給すると共に熱処理炉内における燃焼排ガスを給排気口から蓄熱室を通して排気させる給排気路とを有する蓄熱式バーナを使用した熱処理炉において、アルミニウム等の金属を溶融させたり、被処理材を加熱処理させたりする場合における上記のような問題を解決することを課題とするものである。

すなわち、本発明においては、上記のような蓄熱式バーナを熱処理炉に使用した場合において、給排気口の部分にアルミニウム等の金属や被処理材から発生した各種の不純物等からなる付着物が付着しても、このような付着物を簡単に除去できるようにすることを課題とするものである。

本発明における蓄熱式バーナにおいては、上記のような課題を解決するため、燃料噴射ノズルから燃料を噴出させて燃焼を行うバーナ部と、蓄熱材を収容させた蓄熱室と、この蓄熱室を通して燃焼用空気を給排気口から熱処理炉内に供給すると共に熱処理炉内における燃焼排ガスを給排気口から蓄熱室を通して排気させる給排気路とを有する蓄熱式バーナにおいて、上記の給排気口と蓄熱室との間の給排気路にメンテナンス用扉を設けると共に、上記の給排気口とメンテナンス用扉との間の給排気路を直線状に設け、上記のメンテナンス用扉を開けて清掃部材を給排気路内に導き、この清掃部材により上記の給排気口の部分に付着した付着物を清掃するようにした。

また、上記のメンテナンス用扉に、熱処理炉内における火炎の状態を監視するための火炎監視用窓を設けるようにすることができる。

また、上記の蓄熱式バーナにおいては、上記のバーナ部を上記の給排気路の外部に設け、このバーナ部における燃料噴射ノズルから燃料を上記の給排気口から噴出される燃焼用空気に向けて噴出させるようにすることが好ましい。

そして、上記のような蓄熱式バーナを用いた本発明の熱処理炉においては、上記のようにメンテナンス用扉を開けて清掃部材を給排気路内に導き、この清掃部材により上記の給排気口の部分に付着した付着物を清掃部材により清掃させるようにする。特に、アルミニウム等の金属を溶融させる熱処理炉においては、アルミニウム等の金属が給排気口の部分に付着しやすいため、このような熱処理炉において有効に利用することができる。

本発明においては、上記のように給排気口と蓄熱室との間の給排気路にメンテナンス用扉を設けると共に、上記の給排気口とメンテナンス用扉との間の給排気路を直線状に設けた蓄熱式バーナを熱処理炉に用いるようにしたため、蓄熱室を通して熱処理炉内への給排気を行う給排気口の部分にアルミニウム等の金属や被処理材から発生した各種の不純物等からなる付着物が付着した場合、メンテナンス用扉を開け、直線状になった給排気路を通して、給排気口の部分に付着した付着物を清掃部材により清掃することができる。

このため、従来のように、熱処理炉内の温度を十分に低下させた後、作業員が熱処理炉内に入って給排気口の部分に付着した付着物を除去するようにしたり、また蓄熱式バーナにおける配管等を分解して清掃したりする等の作業を行う必要がなく、熱処理炉内の温度がある程度低下した時点で、機械などを用いて清掃部材により給排気口の部分に付着した付着物を効率よく清掃させることができる。

この結果、本発明においては、蓄熱式バーナの給排気口の部分に付着した付着物を簡単に除去できるようになり、従来のように作業に要する時間が非常に長くなって、生産性が大きく低下するということがなくなる。

また、蓄熱式バーナにおけるバーナ部を上記の給排気路の外部に設け、このバーナ部における燃料噴射ノズルから燃料を上記の給排気口から噴出される燃焼用空気に向けて噴出させて燃焼させるようにした場合、上記のようにメンテナンス用扉を開けて、給排気口の部分に付着した付着物を清掃部材により清掃させる際にバーナ部が邪魔になることがなく、給排気口の部分に付着した付着物をより簡単に除去できるようになる。

本発明の一実施形態に係る熱処理炉において、対になった蓄熱式バーナを用いて燃焼及び蓄熱を行う状態を示した概略説明図である。 同実施形態の熱処理炉において、各蓄熱式バーナにおける給排気口の部分に付着物が付着して蓄積された場合に、各蓄熱式バーナにおける燃焼を停止させた状態を示した概略説明図である。 同実施形態の熱処理炉において、蓄熱式バーナにおける給排気口の部分に付着して蓄積された付着物を清掃部材によって清掃する状態を示した部分説明図である。 同実施形態の熱処理炉において、蓄熱式バーナにおけるバーナ部を変更させた変更例の概略説明図である。

以下、本発明の実施形態に係る蓄熱式バーナ及び熱処理炉を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る蓄熱式バーナ及び熱処理炉は、特に下記の実施形態に示したものに限定されず、発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施できるものである。

ここで、この実施形態においては、図１に示すように、熱処理炉１０の対向する壁面１１に、一対の蓄熱式バーナ２０Ａ，２０Ｂを対向するように設けている。

ここで、上記の各蓄熱式バーナ２０Ａ，２０Ｂにおいては、それぞれ燃料噴射ノズル２１０Ａ，２１０Ｂから燃料を噴出させて燃焼を行うバーナ部２１Ａ，２１Ｂと、蓄熱材２２０Ａ，２２０Ｂを収容させた蓄熱室２２Ａ，２２Ｂと、蓄熱室２２Ａ，２２Ｂを通して燃焼用空気を給排気口２３０Ａ，２３０Ｂから熱処理炉１０内に供給すると共に熱処理炉１０内における燃焼排ガスを給排気口２３０Ａ，２３０Ｂから蓄熱室２２Ａ，２２Ｂを通して排気させる給排気路２３Ａ，２３Ｂとが設けられている。

そして、上記の各蓄熱式バーナ２０Ａ，２０Ｂにおいては、それぞれバーナ部２１Ａ，２１Ｂを上記の給排気路２３Ａ，２３Ｂの外部に設けている。

ここで、上記の各バーナ部２１Ａ，２１Ｂにおいては、それぞれ１次空気供給ノズル２１１Ａ，２１１Ｂの内部に燃料噴射ノズル２１０Ａ，２１０Ｂを設け、燃料噴射ノズル２１０Ａ，２１０Ｂの先端部を１次空気供給ノズル２１１Ａ，２１１Ｂの先端側に設けられたスタビライザ２１２Ａ，２１２Ｂを通して突出させると共に、このように突出された燃料噴射ノズル２１０Ａ，２１０Ｂの先端部の近傍に着火プラグ２１３Ａ，２１３Ｂを設けている。

そして、上記の各バーナ部２１Ａ，２１Ｂにおいて燃焼を行うにあたっては、上記の１次空気供給ノズル２１１Ａ，２１１Ｂに１次空気供給管２１４Ａ，２１４Ｂを通して１次空気を供給すると共に、燃料噴射ノズル２１０Ａ，２１０Ｂに燃料供給管２１５Ａ，２１５Ｂを通して燃料を供給する。そして、１次空気供給ノズル２１１Ａ，２１１Ｂに供給された１次空気を上記のスタビライザ２１２Ａ，２１２Ｂに設けられた多数の貫通穴２１６Ａ，２１６Ｂを通して１次空気供給ノズル２１１Ａ，２１１Ｂの先端部に導くと共に、上記の燃料噴射ノズル２１０Ａ，２１０Ｂから燃料を噴射させ、上記の着火プラグ２１３Ａ，２１３Ｂにより着火させ、上記の燃料を一時燃焼させるようにする。

また、上記の各給排気路２３Ａ，２３Ｂにおいては、熱処理炉１０内への給排気を行う給排気口２３０Ａ，２３０Ｂと蓄熱室２２Ａ，２２Ｂとの間に、ヒンジ（図示せず）等により開閉されるメンテナンス用扉２４Ａ，２４Ｂを設けるようにしている。

ここで、この実施形態においては、メンテナンス用扉２４Ａ，２４Ｂを設けるにあたり、上記の給排気口２３０Ａ，２３０Ｂとメンテナンス用扉２４Ａ，２４Ｂとの間における給排気路２３Ａ，２３Ｂの部分を直線状に形成すると共に、各メンテナンス用扉２４Ａ，２４Ｂにそれぞれ熱処理炉１０内における火炎の状態を監視するための火炎監視用窓２５Ａ，２５Ｂを設けている。

そして、この実施形態の熱処理炉１０において、アルミニウム等の金属からなる被処理材（図示せず）を溶融させたり、また他の被処理材（図示せず）を加熱処理させたりする場合を、図１に基づいて説明する。

一方の蓄熱式バーナ２０Ａにおいては、そのバーナ部２１Ａにおいて、上記のように１次空気供給管２１４Ａから１次空気供給ノズル２１１Ａに１次空気を供給すると共に、燃料供給管２１５Ａから燃料噴射ノズル２１０Ａに燃料を供給し、上記の給排気口２３０Ａから噴出される燃焼用空気に向けて燃料を一次燃焼させると共に、上記の給排気路２３Ａを通して燃焼用空気を蓄熱材２２０Ａが収容された蓄熱室２２Ａに導き、この燃焼用空気を蓄熱材２２０Ａに蓄熱された熱によって加熱させ、このように加熱された燃焼用空気を上記の給排気口２３０Ａを通して上記のバーナ部２１Ａの近傍から熱処理炉１０内に噴出させ、上記の燃料を二次燃焼させるようにする。

一方、他方の蓄熱式バーナ２０Ｂにおいては、そのバーナ部２１Ｂにおいて、１次空気供給管２１４Ｂから１次空気供給ノズル２１１Ｂへの１次空気の供給及び燃料供給管２１５Ｂから燃料噴射ノズル２１０Ｂへの燃料の供給を停止して燃焼を行わないようにし、熱処理炉１０内における燃焼排ガスを上記の給排気口２３０Ｂから給排気路２３Ｂを通して蓄熱材２２０Ｂが収容された蓄熱室２２Ｂに導き、燃焼排ガスの熱をこの蓄熱室２２Ｂに収容された蓄熱材２２０Ｂに蓄熱させた後、この燃焼排ガスを上記の給排気路２３Ｂを通して外部に排出させるようにする。

そして、対になった上記の蓄熱式バーナ２０Ａ，２０Ｂにおいて、上記のように燃料を熱処理炉１０内において燃焼させる操作と、熱処理炉１０内における燃焼排ガスを吸引して燃焼排ガスの熱を蓄熱させる操作とを交互に切り換えて行い、熱処理炉１０内において上記の被処理材を加熱させる。

ここで、対になった上記の蓄熱式バーナ２０Ａ，２０Ｂにおいて、上記のように燃料を熱処理炉１０内において燃焼させる操作と、熱処理炉１０内における燃焼排ガスを吸引して燃焼排ガスの熱を蓄熱させる操作とを交互に切り換えて行った場合、各蓄熱式バーナ２０Ａ，２０Ｂにおける給排気口２３０Ａ，２３０Ｂの部分において、燃焼排ガス中に含まれる蒸発されたアルミニウム等の金属や被処理材から発生した不純物等が冷却されて付着するようになる。

そして、各蓄熱式バーナ２０Ａ，２０Ｂにおける給排気口２３０Ａ，２３０Ｂの部分に上記のような付着物Ｘが付着して蓄積されると、図２に示すように、上記の各バーナ部２１Ａ，２１Ｂにおける燃料の燃焼を停止させて、熱処理炉１０内の温度を低下させるようにする。

そして、熱処理炉１０内の温度がある程度低下した時点において、図３に示すように、上記のメンテナンス用扉２４Ａ，２４Ｂを開け、案内棒３１の先端に鋸歯状になった除去部３２が設けられた清掃部材３０をメンテナンス用扉２４Ａ，２４Ｂの開口部分から直線状になった給排気路２３Ａ，２３Ｂの部分に導入させる。そして、この清掃部材３０を回転させながら上記の鋸歯状になった除去部３２により給排気口２３０Ａ，２３０Ｂの部分に付着した付着物Ｘを除去させるようにする。なお、このようにして給排気口２３０Ａ，２３０Ｂの部分に付着した付着物Ｘを清掃部材３０によって除去させる場合、清掃部材３０の除去部３２が給排気路２３Ａ，２３Ｂに沿って給排気口２３０Ａ，２３０Ｂの部分に適切に導かれると共に、この除去部３２によって付着物Ｘが効率よく給排気口２３０Ａ，２３０Ｂから除去されるようにするため、上記の除去部３２の径を、給排気口２３０Ａ，２３０Ｂから直線状になった給排気路２３Ａ，２３Ｂの内径と略同径或いは若干小径にすることが好ましい。

このようにすると、各蓄熱式バーナ２０Ａ，２０Ｂにおける給排気口２３０Ａ，２３０Ｂの部分に付着した付着物Ｘを、清掃部材３０を用いて機械的に簡単に除去できるようになり、従来のように給排気口２３０Ａ，２３０Ｂの部分に付着した付着物Ｘを除去する作業に非常に長い時間を要するということがなく、生産性が大きく低下するということがなくなる。

また、上記のように蓄熱式バーナ２０Ａ，２０Ｂにおけるバーナ部２１Ａ，２１Ｂを給排気路２３Ａ，２３Ｂの外部に設けるようにした場合、上記のようにメンテナンス用扉２４Ａ，２４Ｂを開けて、各給排気口２３０Ａ，２３０Ｂの部分に付着した付着物Ｘを清掃部材３０により清掃させる際に、各バーナ部２１Ａ，２１Ｂが邪魔になることがなく、各給排気口２３０Ａ，２３０Ｂの部分に付着した付着物Ｘをより簡単に除去できるようになる。

なお、この実施形態の蓄熱式バーナ２０Ａ，２０Ｂにおいては、上記のようにバーナ部２１Ａ，２１Ｂを給排気路２３Ａ，２３Ｂの外部に設けるようにしたが、バーナ部２１Ａ，２１Ｂの構成はこのようなものに限定されない。

例えば、図４に示すように、バーナ部２１における燃料噴射ノズル２１０として、燃料を給排気路２３内に噴出させる第１燃料噴射ノズル２１０１と、燃料を給排気口２３０の近傍において熱処理炉１０内に噴出させる第２燃料噴射ノズル２１０２とを設けると共に、上記の第１燃料噴射ノズル２１０１から噴出された燃料を給排気路２３内において着火させる着火プラグ２１３を設けたものを用いることも可能である。なお、このようなバーナ部２１を用いて燃料を燃焼させるにあたっては、熱処理炉１０内の温度が燃料の着火温度以下である場合には、上記の第１燃料噴射ノズル２１０１から燃料を給排気路２３内に噴出させると共に給排気路２３を通して燃焼用空気を導き、上記の着火プラグ２１３により着火させて燃料を一時燃焼させると共に、給排気口２３０の近傍に設けられた第２燃料噴射ノズル２１０２から燃料を熱処理炉１０内に噴出させて、この燃料を二次燃焼させるようにする。一方、熱処理炉１０内の温度が燃料の着火温度以上になると、上記の第２燃料噴射ノズル２１０２だけから燃料を噴射させて燃焼を行うようにすることができる。

そして、このようなバーナ部２１を用いたものにおいても、給排気口２３０と蓄熱室２２との間における直線状になった給排気路２３の部分において、給排気口２３０と反対側にヒンジ等により開閉されるメンテナンス用扉２４を設けることにより、上記の場合と同様にして、給排気口２３０の部分に付着した付着物Ｘを清掃部材３０によって簡単に除去できるようになる。

１０ 熱処理炉
１１ 壁
２０，２０Ａ，２０Ｂ 蓄熱式バーナ
２１，２１Ａ，２１Ｂ バーナ部
２２，２２Ａ，２２Ｂ 蓄熱室
２３，２３Ａ，２３Ｂ 給排気路
２４，２４Ａ，２４Ｂ メンテナンス用扉
２５，２５Ａ，２５Ｂ 火炎監視用窓
３０ 清掃部材
３１ 案内棒
３２ 除去部
２１０，２１０Ａ，２１０Ｂ 燃料噴射ノズル
２１１Ａ，２１１Ｂ １次空気供給ノズル
２１２Ａ，２１２Ｂ スタビライザ
２１３，２１３Ａ，２１３Ｂ 着火プラグ
２１４Ａ，２１４Ｂ １次空気供給管
２１５Ａ，２１５Ｂ 燃料供給管
２１６Ａ，２１６Ｂ 貫通穴
２２０，２２０Ａ，２２０Ｂ 蓄熱材
２３０，２３０Ａ，２３０Ｂ 給排気口
２１０１ 第１燃料噴射ノズル
２１０２ 第２燃料噴射ノズル
Ｘ 付着物

Claims (5)

1. 燃料噴射ノズルから燃料を噴出させて燃焼を行うバーナ部と、蓄熱材を収容させた蓄熱室と、この蓄熱室を通して燃焼用空気を給排気口から熱処理炉内に供給すると共に熱処理炉内における燃焼排ガスを給排気口から蓄熱室を通して排気させる給排気路とを有する蓄熱式バーナにおいて、上記の給排気口と蓄熱室との間の給排気路にメンテナンス用扉を設けると共に、上記の給排気口とメンテナンス用扉との間の給排気路を直線状に設け、上記のメンテナンス用扉を開けて清掃部材を給排気路内に導き、この清掃部材により上記の給排気口の部分に付着した付着物を清掃することを特徴とする蓄熱式バーナ。
2. 請求項１に記載の蓄熱式バーナにおいて、上記のバーナ部を上記の給排気路の外部に設けると共に、このバーナ部における燃料噴射ノズルから燃料を上記の給排気口から噴出される燃焼用空気に向けて噴出させることを特徴とする蓄熱式バーナ。
3. 請求項１又は請求項２に記載の蓄熱式バーナにおいて、上記のメンテナンス用扉に火炎監視用窓が設けられていることを特徴とする蓄熱式バーナ。
4. 請求項１〜請求項３の何れか１項に記載した蓄熱式バーナを使用したことを特徴とする熱処理炉。
5. 請求項４に記載した熱処理炉において、熱処理炉内で金属を溶融させることを特徴とする熱処理炉。

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