JP6289020B2

JP6289020B2 - 加熱炉

Info

Publication number: JP6289020B2
Application number: JP2013217615A
Authority: JP
Inventors: 洋輔白神; 明志毛笠; 司堀; 喜徳久角
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd; Osaka University NUC
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd; Osaka University NUC
Priority date: 2013-10-18
Filing date: 2013-10-18
Publication date: 2018-03-07
Anticipated expiration: 2033-10-18
Also published as: JP2015078816A

Description

本発明は、長尺状の炉体の内部に形成される長尺状の燃焼空間に対して燃料及び酸化剤ガスを供給するガス供給手段が設けられ、
前記燃焼空間の空間温度が、当該燃焼空間における燃料と酸化剤ガスとの混合ガスの自着火温度よりも高温となり、かつ、燃焼ガスが前記燃焼空間の長手方向の一端側から他端部側に向けて流動するように構成された加熱炉に関する。

かかる加熱炉は、金属材等の各種の被加熱物を加熱するのに用いられることになり、例えば、鋼材等の被加熱物を焼き入れのために加熱するのに使用されることになる。
ちなみに、加熱炉が、被加熱物を連続的に搬送しながら加熱する連続炉として構成される場合には、炉体がトンネル状に構成されて、炉体の内部に、複数の燃焼空間が、炉体の長手方向に並ぶ状態でかつ互いに連通する状態で設けられることになり、複数の燃焼空間の空間温度は、一般に、加熱の目的に応じて燃焼空間ごとに異なる場合が多いが、全て同じ温度となる場合もある。

加熱炉の従来例として、ガス供給手段が、酸化剤ガスとしての燃焼用空気を、燃焼空間の一端側から端部側に向けて供給し、かつ、ガス燃料を、燃焼空間の長手方向の複数箇所に分割して供給するように構成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。

ちなみに、特許文献１に開示された加熱炉は、炉体の内部の一つの燃焼空間の長手方向の両端部に、蓄熱部を備えたリジェネレータが、燃焼用空気の供給部と燃焼ガスの排出部とに切換え自在に装備されて、一対のリジェネレータを、燃焼用空気の供給部と燃料の排出部とに交互に切換えながら、いわゆる交番燃焼を行うように構成されている。

特開平７−２８０２１０号公報

特許文献１の加熱炉は、燃焼空間の長手方向の複数箇所に分割して供給される燃料ガス（燃料の一例）が、酸化剤ガスとしての燃焼用空気と各別に混合しながら燃焼する、いわゆる多段燃焼を行うこと、並びに、燃料ガス及び酸化剤ガスが、燃焼空間に充満する燃焼ガスを巻き込みながら混合して燃焼することによって、全体として、緩慢な燃焼を行って、火炎の温度を低下させることができるため、窒素酸化物の生成を抑制できるものである。

しかしながら、緩慢な燃焼を行うだけでは、窒素酸化物の生成を十分に抑制できない虞があり、また、省エネルギー化を図ることができないものであり、改善が望まれるものであった。

本発明は、上記実状に鑑みて為されたものであって、その目的は、窒素酸化物の生成を十分に抑制し、しかも、省エネルギー化を図ることができ、さらには、被加熱物の加熱を適正に行うことが可能な加熱炉を提供する点にある。

本発明の加熱炉は、長尺状の炉体の内部に形成される長尺状の燃焼空間に対して燃料及び酸化剤ガスを供給するガス供給手段が設けられ、
前記燃焼空間の空間温度が、当該燃焼空間における燃料と酸化剤ガスとの混合ガスの自着火温度よりも高温となり、かつ、燃焼ガスが前記燃焼空間の長手方向の一端側から他端側に向けて流動するように構成されたものであって、その第１特徴構成は、
前記ガス供給手段が、前記燃焼空間の前記空間温度が前記自着火温度以上の場合には、前記燃焼空間に存在する被加熱物と接触して熱交換する火炎を前記燃焼空間の長手方向の複数の火炎形成箇所に形成すべく、前記燃焼空間における燃焼速度よりも高速で、燃料と酸化剤ガスとのうちの一方又は両者を複数の前記火炎形成箇所に分割して供給する状態で、且つ、前記燃焼空間の全体に対する当量比が１．０よりも小さく且つ０．８以上となる範囲で、燃料と酸化剤ガスとを供給するように構成され、
前記燃焼空間の前記空間温度が前記自着火温度以上の場合には、複数の前記火炎形成箇所に燃料と酸化剤ガスとの一方又は両者を分割して供給するガス供給条件が、複数の前記火炎形成箇所に形成される複数の火炎夫々の温度を設定火炎温度以下とする条件に定められている点を特徴とする。

本願において「燃料」とは燃焼空間に供給可能な燃料を意味し、気体状の所謂燃料ガスの他、液体燃料（燃焼空間への導入前に予蒸発させて燃料ガスとして燃焼空間に導入するもの、及び液体のまま燃焼空間に噴霧した後蒸発して燃料ガスとなるもの）をも含む。
本願の加熱炉では、燃焼空間の空間温度が自着火温度以上の場合には、燃焼空間に存在する被加熱物と接触して熱交換する火炎を燃焼空間の長手方向の複数の火炎形成箇所に形成すべく、燃焼空間における燃焼速度よりも高速で、燃料と酸化剤ガスとのうちの一方又は両者が、燃焼空間の長手方向の複数の火炎形成箇所に分割して供給されて、燃焼空間の長手方向の複数の火炎形成箇所に火炎を形成する状態で燃焼されることになるから、いわゆる多段燃焼が行われること、及び、燃料及び酸化剤ガスが、燃焼空間に充満する燃焼ガスを巻き込みながら混合して燃焼することによって、全体として、緩慢な燃焼を行って、火炎の温度を低下させることができるため、窒素酸化物の生成を抑制できる。
また、燃焼空間における燃焼速度よりも高速となる状態で燃焼空間に噴出された燃料又は酸化剤ガス又はその両者は、燃焼空間に充満する炉内ガスを巻き込みながら減速して、燃焼速度よりも低くなると燃焼することになるから、燃焼空間に充満する燃焼ガスを多量に巻き込みながら燃焼することになるため、火炎の温度を一層低下させることができる。このように、燃焼空間に充満する燃焼ガスを多量に巻き込みながら燃焼させて、火炎の温度を一層低下させることができるため、窒素酸化物の生成を十分に抑制することが可能となる。

しかも、燃焼空間の全体に対する当量比が１．０よりも小さく且つ０．８以上となる範囲で、燃料と酸化剤ガスとが供給されるものであるから、炉外に排出される熱量を十分に少なくして、省エネルギー化を十分に図ることできる。

さらには、燃焼空間の空間温度が自着火温度以上の場合には、複数の火炎形成箇所に燃料と酸化剤ガスとの一方又は両者を分割して供給するガス供給条件が、複数の火炎形成箇所に形成される複数の火炎夫々の温度を設定火炎温度以下とする条件に定められ、しかも、複数の火炎形成箇所の火炎が被加熱物と接触して熱交換するように形成されるものであるから、設定温度以下となる状態で形成される火炎の温度を、被加熱物との熱交換により低下させることができるため、被加熱物を適切に加熱しながらも、複数の火炎形成箇所に形成される火炎の温度が、高温になることを的確に抑制できるため、窒素酸化物の生成を十分に抑制することができる。

ちなみに、火炎形成箇所の火炎が被加熱物と熱交換するとは、火炎が被加熱物と接触する状態に形成されて、火炎の熱が被加熱物に移動される状態、換言すれば、火炎が被加熱物にて冷却される状態を意味するものである。
また、設定火炎温度とは、例えば、被加熱物の加熱処理に対して好適な温度範囲において、窒素酸化物の発生を抑制するのに好都合な温度として設定される温度である。

要するに、本発明の第１特徴構成によれば、窒素酸化物の生成を十分に抑制し、しかも、省エネルギー化を図ることができ、さらには、被加熱物の加熱を適正に行うことが可能な加熱炉を提供できる。

本発明の加熱炉の第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記ガス供給手段が、前記燃焼空間の前記空間温度が前記自着火温度未満の場合には、燃料と酸化剤ガスとを前記燃焼空間の長手方向の一つの特定箇所に供給して、前記特定箇所に火炎を形成するように構成されている点を特徴とする。

すなわち、燃焼停止状態から定常運転状態に立ち上げる際等において、燃焼空間の炉内ガスとの混合・伝熱によって混合ガスがその自着火条件（温度）を満たさないと推定される場合には、燃料と酸化剤ガスとを燃焼空間の長手方向の一つの特定箇所に供給して、特定箇所に火炎を形成させるようにするから、燃焼空間の空間温度が自着火温度未満の場合においても、燃料と酸化剤ガスとを適切に混合させながら、燃焼させることが可能となる。

つまり、燃焼空間の空間温度が自着火温度未満の場合においては、燃料と酸化剤ガスとを、特定箇所に集中して供給して、燃料に対して燃焼に必要な酸化剤ガスが適切に供給される状態にすることにより、燃焼空間の空間温度が自着火温度未満であっても、良好に燃焼させることが可能となるのである。
尚、特定箇所とは、例えば、燃焼空間を早期に昇温させるのに好適な箇所である。

要するに、本発明の第２特徴構成によれば、上記第１特徴構成による作用効果に加えて、燃焼停止状態から定常運転状態に立ち上げる際等の燃焼空間の空間温度が自着火温度未満の場合においても、良好に燃焼させることが可能な加熱炉を提供できる。

本発明の加熱炉の第３特徴構成は、上記第１、又は、第２特徴構成に加えて、
前記炉体の内部に、複数の前記燃焼空間が、前記炉体の長手方向に並ぶ状態でかつ互い
に連通する状態で設けられ、
前記ガス供給手段が、複数の前記燃焼空間の夫々に対して、その燃焼速度よりも高速となる状態で、燃料又は酸化剤ガス又はその両者を噴出するように構成されている点を特徴とする。

すなわち、炉体の内部に、複数の燃焼空間が、炉体の長手方向に並ぶ状態でかつ互いに連通する状態で設けられているから、被加熱物を複数の燃焼空間を通して移動させるようにすることにより、複数の燃焼空間の夫々における加熱作用により、被加熱物を適切に加熱処理することができる。

そして、複数の燃焼空間の夫々に対して、その燃焼速度よりも高速となる状態で、燃料又は酸化剤ガス又はその両者を噴出するように構成されているから、複数の燃焼空間の夫々において、燃焼空間に充満する燃焼ガスを多量に巻き込みながら燃焼させて、複数の燃焼空間のいずれにおいても、窒素酸化物の生成を十分に抑制することができる。

要するに、本発明の第３特徴構成によれば、上記第１、又は、第２特徴構成の作用効果に加えて、複数の燃焼空間を用いて、被加熱物を適切に加熱処理することができ、しかも、複数の燃焼空間のいずれにおいても、窒素酸化物の生成を十分に抑制することができる加熱炉を提供できる。

本発明の加熱炉の第４特徴構成は、上記第１〜第３特徴構成に加えて、
前記ガス供給手段が、前記燃焼空間の前記空間温度が前記自着火温度未満の場合には、前記燃焼空間に対して、その燃焼速度よりも低速となる状態で燃料及び酸化剤ガスを噴出して、ガス噴出部に付着する付着火炎を形成するように構成されている点を特徴とする。

すなわち、燃焼停止状態から定常運転状態に立ち上げる際等において、複数の燃焼空間の空間温度が自着火温度未満の場合には、燃焼空間に対して、その燃焼速度よりも低速となる状態で燃料及び酸化剤ガスを噴出して、ガス噴出部に付着する付着火炎を形成するようにするから、燃焼空間の空間温度が自着火温度未満の場合においても、燃料と酸化剤ガスとを適切に混合させながら、燃焼させることが可能となる。

つまり、燃焼空間の空間温度が自着火温度未満の場合においては、燃料と酸化剤ガスとを、燃焼速度よりも低速で噴出して、燃料と酸化剤ガスとを拡散混合させながら、良好に燃焼させることが可能となるのである。

要するに、本発明の第４特徴構成によれば、上記第１〜第３特徴構成による作用効果に加えて、燃焼停止状態から定常運転状態に立ち上げる際等の燃焼空間の空間温度が自着火温度未満の場合においても、拡散混合させながら良好に燃焼させることが可能な加熱炉を提供できる。

本発明の第５特徴構成は、上記第１〜第４特徴構成のいずれかに加えて、
前記酸化剤ガスが、前記燃焼空間から排出される燃焼ガスとの熱交換により予熱されている点を特徴とする。

すなわち、燃焼空間排出される燃焼ガスにて酸化剤ガスを予熱するから、炉外に排出される熱量を一層減少させて、一層の省エネルギー化を図ることできるのである。
ちなみに、酸化剤ガスが予熱されると、火炎の温度が上昇する傾向となるが、上述の如く、火炎温度が設定火炎温度に以下に維持されることになるため、窒素酸化物の生成を十分に抑制することができる。

要するに、本発明の第５構成によれば、一層の省エネルギー化を図ることできる加熱炉を提供できる。

本発明の第６特徴構成は、上記第１〜第５特徴構成のいずれかに加えて、
前記ガス供給条件が、前記被加熱物の温度を目標加熱温度に加熱する条件に設定されている点を特徴とする。

すなわち、複数の火炎形成箇所に燃料と酸化ガスとの一方又は両者を分割して供給するガス供給条件が、被加熱物の温度を目標加熱温度に加熱する条件に設定されているから、被加熱物を目標加熱温度に適切に加熱することができる。

つまり、ガス供給条件が、複数の火炎形成箇所に形成される複数の火炎温度を設定火炎温度以下となるようにしながらも、被加熱物を目標加熱温度に加熱する条件に定められているから、窒素酸化物の生成を適切に抑制しながら、被加熱物を目標加熱温度に適切に加熱することができる。

要するに、本発明の第６構成によれば、被加熱物が目標加熱温度に加熱することできる加熱炉を提供できる。

本発明の第７特徴構成は、上記第１〜第６特徴構成のいずれかに加えて、
前記ガス供給手段が、前記被加熱物に対して上部又は下部或いはそれらの両方に設けられ、当該ガス供給手段により形成される燃焼ガスが、前記燃焼空間において、前記被加熱物の炉体出口側から炉体入口側に向けられていることにある。

このように構成することで、被加熱物に対して燃焼ガスを、その上方又は下方或いはその両方から、被加熱物の移動方向に於ける移動下手側から移動上手側に向けて当てて、被加熱物の加熱を良好に行なえる。さらに、燃焼ガス及び高温の排ガスは移動上手側に移動するため、炉体入口側に位置する被加熱物の加熱に排ガス等の熱を有効に利用できる。
このように炉内において被加熱物の加熱に利用する場合、例えば、被加熱物が板状体である場合に、ガス供給手段を被加熱物の上側に配置して、被加熱物の上面側を炉体入口側に燃焼ガス・排ガスが流れるように構成し、ある程度、炉体入口側に近接した位置で、板状体の下面側に導いて、被加熱物の加熱を行なってもよい。さらに、燃焼ガス・排ガスの被加熱物の移動に関して、炉体入口から炉外に排出する必要はない。また、排ガスによりガス供給手段に送る酸化剤ガスを予熱する構成において、その予熱部をガス供給手段の近傍としておくと、予熱酸化剤管を短くできるので経済的である。このようにする場合は、排ガス移流部の炉体入口側端より上流側の部位は、予熱ゾーンとして無加熱で長くとることができ、有利である。

第１実施形態の加熱炉の模式図第１実施形態の加熱炉のフローシート断熱平衡火炎温度と当量比との関係を示す図窒素酸化物発生量と当量比との関係を示す図第２実施形態の加熱炉の模式図第２実施形態の加熱炉のフローシート第３実施形態の加熱炉の模式図

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
（加熱炉の全体構成）
図１に示すように、例示する加熱炉は、被加熱物Ｄとしての鉄製の線材１を加熱処理するものであって、トンネル状でかつ長尺状の炉体２の炉体入口２ｉから炉体出口２ｅに向かって、線材１を炉体２の底部２Ｔに沿って搬送しながら、線材１を目標加熱温度（例えば、１０００℃）に加熱処理するように構成されている。

炉体２の内部には、長尺状の一つの燃焼空間Ｎが形成され、炉体２の天井壁部２Ｕには、メタンを主成分とする都市ガス等の燃料ガスＧ（燃料の一例）と酸化剤ガスとしての燃焼用空気Ａとを燃焼空間Ｎに噴出する噴出部Ｂとして、線材１の搬送方向下手側から上手側に向けて、第１噴出体Ｂ１、第２噴出体Ｂ２、第３噴出体Ｂ３が並設されている。

第１噴出体Ｂ１は、燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとを別々に噴出するように構成され、第２噴出体Ｂ２及び第３噴出体Ｂ３が、燃焼用空気Ａのみを噴出するように構成されている。
ちなみに、炉体２の内部の温度、つまり、燃焼空間Ｎの空間温度は、定常運転状態においては、例えば、９００℃〜１０００℃程度であり、燃料ガスＧが自己着火する自着火温度よりも高温である。

燃焼用空気Ａを送風する送風ファン３が設けられ、送風ファン３にて送風される燃焼用空気Ａを案内する空気供給路４が、空気予熱用熱交換器５を経由して噴出部Ｂに接続されている。
炉体２の天井壁部２Ｕにおける炉体入口２ｉに近接する箇所に形成した排ガス流路６を通して炉外に導かれた燃焼ガスが、空気予熱用熱交換器５を経由する排ガス排出路７を通して排気用煙突（図示せず）に導かれている。

つまり、燃焼空間Ｎの内部での燃焼により生じた燃焼ガスが、燃焼空間Ｎの一端側としての炉体出口２ｅの存在側から、燃焼空間Ｎの他端側としての炉体入口２ｉの存在側に向けて流動して燃焼空間Ｎから排出され、その後、空気予熱用熱交換器５を経由して排気用煙突から排出されることになる。
そして、送風ファン３にて送風される燃焼用空気Ａが、空気予熱用熱交換器５によって予熱されたのち、噴出部Ｂに供給されるように構成されている。

（燃焼制御構成）
空気供給路４における送風ファン３と空気予熱用熱交換器５との間に位置する部分には、噴出部Ｂに供給する燃焼用空気Ａの供給量を調整する主空気調整ダンパ８が設けられ、また、空気供給路４における空気予熱用熱交換器５と第１噴出体Ｂ１との間、空気供給路４における空気予熱用熱交換器５と第２噴出体Ｂ２との間、及び、空気供給路４における空気予熱用熱交換器５と第３噴出体Ｂ３との間の夫々に、燃焼用空気Ａの供給量を調整する補助空気調整ダンパ９が設けられている。

したがって、主空気調整ダンパ８の調整によって、第１噴出体Ｂ１、第２噴出体Ｂ２及び第３噴出体Ｂ３に供給する燃焼用空気Ａの全体量を調整できるように構成されている。
また、３つの補助空気調整ダンパ９の調整によって、第１噴出体Ｂ１、第２噴出体Ｂ２及び第３噴出体Ｂ３に分割して供給する燃焼用空気Ａの分割比を調整できるように構成されている。

噴出部Ｂにおける第１噴出体Ｂ１に燃料ガスＧを供給する燃料供給路１１に、燃料供給を断続する開閉弁１２及び燃料ガスＧの供給量を調整する燃料調整弁１３が設けられている。
したがって、燃料調整弁１３の調整によって、第１噴出体Ｂ１から噴出される燃料ガスＧの噴出量、つまり、燃焼量を調整できるように構成されている。

加熱炉の燃焼を制御する燃焼制御部Ｃが、燃焼開始、燃焼停止等の燃焼指令情報を指令する手動設定器１４の指令情報に基づいて、主空気調整ダンパ８、補助空気調整ダンパ９、開閉弁１２及び燃料調整弁１３の作動を制御して、燃焼空間Ｎにおける燃料ガスＧの燃焼状態を制御するように構成されている。

すなわち、燃焼制御部Ｃは、燃焼開始が指令されると、燃料ガスＧを初期燃焼状態で燃焼させる立ち上げ運転を行い、立ち上げ運転の終了後に、燃料ガスＧを定常燃焼状態で燃焼させる定常運転を行うことになり、また、燃焼停止指令が指令されると、燃焼を停止させる停止運転を行うことになる。

つまり、燃焼空間Ｎの空間温度が燃料ガスＧの自着火温度未満となる場合には、初期燃焼状態での燃焼が行われることになり、この初期燃焼状態では、燃焼空間Ｎの長手方向の特定箇所として、第１噴出体Ｂ１に対応する火炎形成箇所のみにて燃料ガスＧを燃焼させることになる。
燃焼空間Ｎの空間温度が燃料ガスＧの自着火温度以上となる場合には、定常燃焼状態の燃焼が行われることになり、この定常燃焼状態では、第１噴出体Ｂ１、第２噴出体Ｂ２及び第３噴出体Ｂ３の夫々に対応する火炎形成箇所にて、線材１と熱交換する火炎Ｆを形成する状態で燃料ガスＧを燃焼させることになり、初期燃焼状態及び定常燃焼状態の詳細は後述する。

（噴出部の詳細）
第１噴出体Ｂ１には、燃料ガスＧを噴出する燃料噴出孔Ｂｇと、燃焼用空気Ａを噴出する空気噴出孔Ｂａとが、燃料ガスＧと燃焼用空気Ａと同じ方向に向けて噴出するように、平行姿勢で設けられている。
第２噴出体Ｂ２及び第３噴出体Ｂ３には、燃焼用空気Ａを噴出する空気噴出孔Ｂａが形成されている。

また、第１噴出体Ｂ１、第２噴出体Ｂ２及び第３噴出体Ｂ３の夫々が、下方側ほど炉体２の炉体入口２ｉの存在側に位置する傾斜姿勢で設けられており、第１噴出体Ｂ１、第２噴出体Ｂ２及び第３噴出体Ｂ３の夫々に対応する火炎形成箇所に、下向きでかつ炉体２の炉体入口２ｉの存在側に傾斜する姿勢となる火炎Ｆが形成されるように構成されている。

（初期燃焼状態）
燃焼制御部Ｃは、初期燃焼状態において、燃焼空間Ｎの空間温度を燃料ガスＧの自着火温度よりも高くなるように昇温させることができる燃焼量となる状態で、かつ、当量比が量論の近傍の設定当量比となる状態で、燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとを第１噴出体Ｂ１から噴出させように構成されている。
尚、量論の近傍の設定当量比は、１．０よりも小さく且つ０．８以上となる範囲に定められることになり、例えば、０．９に定められることになる。

また、燃焼制御部Ｃは、初期燃焼状態においては、第１噴出体Ｂ１から噴出された燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとの混合ガスが燃焼空間Ｎを流動する流速が、燃焼空間Ｎにおける混合ガスの燃焼速度以下となる状態で、燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとを燃焼空間Ｎに噴出させるように構成されており、この初期燃焼状態においては、第１噴出体Ｂ１に付着する付着火炎を生成する状態で燃料ガスＧが燃焼することになる。

つまり、初期燃焼状態においては、燃焼空間Ｎの空間温度が燃料ガスＧの自着火温度未満であっても、第１噴出体Ｂ１に付着する付着火炎を生成する状態で燃料ガスＧを燃焼させることにより、良好な燃焼状態を維持できることになる。

（定常燃焼状態）
燃焼制御部Ｃは、定常燃焼状態においては、燃料ガスＧを第１噴出体Ｂ１から集中して噴出し、かつ、燃焼用空気Ａを第１噴出体Ｂ１、第２噴出体Ｂ２及び第３噴出体Ｂ３に分割して噴出する状態で、且つ、燃焼空間Ｎの全体に対する当量比が、初期燃焼状態と同様に、量論の近傍の設定当量比となる状態で、燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとを噴出して、上述の如く、第１噴出体Ｂ１、第２噴出体Ｂ２及び第３噴出体Ｂ３の夫々に対応する３個の火炎形成箇所にて、線材１と接触して、線材１と熱交換する火炎Ｆを形成する状態で燃料ガスＧを燃焼させることになる。

すなわち、燃焼用空気Ａが第１噴出体Ｂ１、第２噴出体Ｂ２及び第３噴出体Ｂ３から分割して噴出されるため、第１噴出体Ｂ１から噴出された燃料ガスＧが第１噴出体Ｂ１から噴出された燃焼用空気Ａとの混合により燃焼するものの、燃料ガスＧの一部が不完全燃焼となって、燃焼空間Ｎにおける炉体入口２ｉの存在側に流動することになる。

不完全燃焼状態で流動する燃料ガスＧは、次に、第２噴出体Ｂ２から噴出された燃焼用空気Ａとの混合により燃焼するものの、燃料ガスＧの一部が不完全燃焼となって、燃焼空間Ｎにおける炉体入口２ｉの存在側に流動することになり、その流動する燃料ガスＧが、第３噴出体Ｂ３から噴出された燃焼用空気Ａとの混合により燃焼を完結することになる。

つまり、燃料ガスＧが３段階に分けて燃焼されることになるので、第１噴出体Ｂ１、第２噴出体Ｂ２及び第３噴出体Ｂ３の夫々に対応する３個の火炎形成箇所にて形成される火炎Ｆの温度を低下させて、窒素酸化物の生成を抑制することができる。

そして、定常燃焼状態において、第１噴出体Ｂ１、第２噴出体Ｂ２及び第３噴出体Ｂ３の夫々に対応する３個の火炎形成箇所に対して燃焼用空気Ａを分割した状態で、燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとを供給するガス供給条件が、３個の火炎形成箇所に形成される３個の火炎Ｆの温度を設定火炎温度（例えば、１７００℃）以下とし、加えて、被加熱物Ｄとしての線材１の温度を目標加熱温度（例えば、１０００℃）に加熱する条件に設定されている。

つまり、３個の火炎形成箇所に形成される３個の火炎Ｆの温度を設定火炎温度（例えば、１７００℃）以下とすることにより、窒素酸化物の生成を的確に抑制することができ、また、被加熱物Ｄとしての線材１の温度を目標加熱温度（例えば、１０００℃）に加熱することにより、線材１の加熱処理を良好に行うことができる。

ガス供給条件は、本実施形態においては、第１噴出体Ｂ１、第２噴出体Ｂ２及び第３噴出体Ｂ３に分割して供給する燃焼用空気Ａの分割比を、体積割合で、第１噴出体Ｂ１から６割、第２噴出体Ｂ２から３割、第３噴出体Ｂ３から１割を噴出させる分割比とする状態に定め、かつ、第１噴出体Ｂ１から噴出する燃料ガスＧの噴出量を、線材１を目標加熱温度に加熱するのに足る噴出量とする状態に定められている。

また、定常燃焼状態においては、燃焼空間Ｎにおける燃焼速度よりも高速となる状態で、燃料ガスＧ及び燃焼用空気Ａを噴出して、第１噴出体Ｂ１から噴出された燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとの混合ガスが燃焼空間Ｎを流動する流速、第２噴出体Ｂ２から噴出された燃焼用空気Ａと燃焼空間Ｎを流動する燃料ガスＧとの混合ガスが燃焼空間Ｎを流動する流速、第３噴出体Ｂ３から噴出された燃焼用空気Ａと燃焼空間Ｎを流動する燃料ガスＧとの混合ガスが燃焼空間Ｎを流動する流速が、燃焼速度よりも高速となる状態を現出させるように構成されている。

燃焼速度よりも高速となる状態で流動する混合ガスは、燃焼空間Ｎの内部に存在する内部ガスとの接触や線材１との衝突により、燃焼速度以下に減速した後に、着火して、線材１と接触する火炎Ｆを形成して燃焼することになる。
尚、燃焼空間Ｎの燃焼速度は、燃焼空間Ｎ内の温度や圧力、及び、混合ガスの流動状態（層流であるか、乱流であるか）等を考慮して定められることになる。

つまり、定常燃焼状態においては、燃焼空間Ｎにおける燃焼速度よりも高速となる状態で、燃料ガスＧ及び燃焼用空気Ａを噴出することにより、燃焼空間Ｎに存在する燃焼ガスを巻き込みながら、燃料ガスＧ及び燃焼用空気Ａとを混合させることができるため、燃焼温度が局部的に高温になることを適切に抑制できる。

ちなみに、この第１実施形態においては、上記したガス給条件で、かつ、燃焼空間Ｎの全体に対する当量比が設定当量比となる状態で、燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとを燃焼空間Ｎに供給するガス供給手段Ｕが、噴出部Ｂ及び燃焼制御部Ｃを主要部として構成されることになる。

（定常燃焼状態の詳細）
定常燃焼状態の燃焼過程について、図２のフローシートに基づいて説明を加える。
このフローシートは、エクセルギーを評価するように作成され、そして、プロセスシュミレータ（ＶＭＧＳｉｍ）による計算結果が併記されている。

すなわち、燃焼空間Ｎの全体に対する当量比が０．９（空気過剰率１．１）で、２５℃の燃焼用空気Ａが、空気予熱部２０にて、燃焼空間Ｎから排出される燃焼ガスにて３００℃に予熱され、予熱された燃焼用空気Ａが、分配部２１にて、第１噴出体Ｂ１に対応する第１混合部Ｍ１、第２噴出体Ｂ２に対応する第２混合部Ｍ２、及び、第３噴出体Ｂ３に対応する第３混合部Ｍ３に分配される。

尚、分配部２１の分配比は、上述の燃焼用空気Ａの分割比に対応させて、体積割合で、第１混合部Ｍ１に６割、第２混合部Ｍ２に３割、第３混合部Ｍ３に１割を分配する分配比に定められる。

２５℃の２８０ＫＷ（ＨＨＶ）の燃料ガスＧが、第１混合部Ｍ１に供給され、第１噴出体Ｂ１に対応する第１反応部Ｒ１にて、第１混合部Ｍ１に供給された燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとが燃焼され、その燃焼にて生成される火炎Ｆと線材１とが、第１熱交換部Ｈ１にて熱交換される。
尚、第１反応部Ｒ１にて反応した燃焼ガスの温度は、１５８０℃である。

第１反応部Ｒ１にては不完全燃焼状態となる燃料ガスＧが、第２噴出体Ｂ２に対応する第２混合部Ｍ２に供給され、第２噴出体Ｂ２に対応する第２反応部Ｒ２にて、第２混合部Ｍ２に供給された燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとが燃焼され、その燃焼にて生成される火炎Ｆと線材１とが、第２熱交換部Ｈ２にて熱交換される。
尚、第２反応部Ｒ２にて反応した燃焼ガスの温度は、１６６３℃である。

第２反応部Ｒ２にては不完全燃焼状態となる燃料ガスＧが、第３噴出体Ｂ３に対応する第３混合部Ｍ３に供給され、第３噴出体Ｂ３に対応する第３反応部Ｒ３にて、第３混合部Ｍ３に供給された燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとが燃焼され、その燃焼にて生成される火炎Ｆと線材１とが、第３熱交換部Ｈ３にて熱交換される。
尚、第３反応部Ｒ３にて反応した燃焼ガスの温度は、１１８６℃である。

そして、フローシートに併記の如く、２５℃の線材１は、第３熱交換部Ｈ３にて、３７２℃に加熱され、第２熱交換部Ｈ２にて、７４５℃に加熱され、第１熱交換部Ｈ１にて、１０００℃に加熱されることになるから、線材１は、目標加熱温度に加熱できることが明らかである。

また、第１反応部Ｒ１にて反応した燃焼ガスの温度が、１５８０℃であり、第２反応部Ｒ２にて反応した燃焼ガスの温度が、１６６３℃であり、第３反応部Ｒ３にて反応した燃焼ガスの温度が、１１８６℃であるから、第１噴出体Ｂ１、第２噴出体Ｂ２及び第３噴出体Ｂ３の夫々に対応する３個の火炎形成箇所に形成される３個の火炎Ｆの温度を設定火炎温度（例えば、１７００℃）以下にして、窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成を的確に抑制できることが明らかである。

説明を加えると、図３に示すように、燃焼用空気Ａが予熱されている場合には、予熱されていない場合に較べて、火炎Ｆの温度（断熱平衡火炎温度）が高くなり、当量比が量論の近傍の場合に、最も高くなる傾向にあり、また、図４に示すように、窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生量（平衡濃度）は、当量比が０．８〜１．０の間では、当量比が高くなるほど高くなる傾向になる。

したがって、燃焼空間Ｎの全体に対する当量比を、量論の近傍の設定値（１．０よりも小さくかつ０．８以上となる範囲）に定めた状態で、３個の火炎形成箇所に形成される３個の火炎Ｆの温度を設定火炎温度（例えば、１７００℃）以下にすることにより、窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生量を低下させることができるのである。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明するが、この第２実施形態は、上述の第１実施形態が、燃焼用空気Ａを分割して複数段燃焼を行うようにしたのに対して、燃料ガスＧを分割して複数段燃焼を行うようにする場合を例示するものであり、上述の第１実施形態と同様な構成部分については、同様な符号を付して説明を省略し、第１実施例と異なる部分について詳述する。

（加熱炉の構成）
図５に示すように、上記第１実施形態と同様に、炉体２の天井壁部２Ｕに、噴出部Ｂとして、線材１の搬送方向下手側から上手側に向けて、第１噴出体Ｂ１、第２噴出体Ｂ２、第３噴出体Ｂ３が並設されている。

第１噴出体Ｂ１には、燃料ガスＧを噴出する燃料噴出孔Ｂｇと、燃焼用空気Ａを噴出する空気噴出孔Ｂａとが、燃料ガスＧと燃焼用空気Ａと同じ方向に向けて噴出するように、平行姿勢で設けられている。
第２噴出体Ｂ２及び第３噴出体Ｂ３には、燃料ガスＧを噴出する燃料噴出孔Ｂｇが形成されている。

燃料供給路１１の燃料調整弁１３の下方側部分が、３つに分岐されて、各分岐部分が第１噴出体Ｂ１、第２噴出体Ｂ２及び第３噴出体Ｂ３に接続されている。
そして、燃料供給路１１の３つの分岐部分の夫々には、補助燃料調整弁１６が設けられており、３つの補助燃料調整弁１６の調整によって、第１噴出体Ｂ１、第２噴出体Ｂ２及び第３噴出体Ｂ３に分割して供給する燃料ガスＧの分割比を調整できるように構成されている。

（燃焼制御）
加熱炉の燃焼を制御する燃焼制御部Ｃが、燃焼開始、燃焼停止等の燃焼指令情報を指令する手動設定器１４の指令情報に基づいて、主空気調整ダンパ８、開閉弁１２、燃料調整弁１３及び補助燃料調整弁１６の作動を制御して、燃焼空間Ｎにおける燃料ガスＧの燃焼状態を制御するように構成されている。

つまり、燃焼空間Ｎの空間温度が燃料ガスＧの自着火温度未満となる場合には、初期燃焼状態での燃焼が行われることになり、この初期燃焼状態では、燃焼空間Ｎの長手方向の特定箇所として、第１噴出体Ｂ１に対応する火炎形成箇所のみにて燃料ガスＧを燃焼させることになる。
燃焼空間Ｎの空間温度が燃料ガスＧの自着火温度以上となる場合には、定常燃焼状態の燃焼が行われることになり、この定常燃焼状態では、第１噴出体Ｂ１、第２噴出体Ｂ２及び第３噴出体Ｂ３の夫々に対応する火炎形成箇所にて、線材１と熱交換する火炎Ｆを形成する状態で燃料ガスＧを燃焼させることになる。

（初期燃焼状態）
初期燃焼状態は、第１実施形態と同様であり、燃焼制御部Ｃは、燃焼空間Ｎの空間温度を燃料ガスＧの自着火温度よりも高くなるように昇温させることができる燃焼量となる状態で、かつ、当量比が量論の近傍の設定当量比となる状態で、燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとを第１噴出体Ｂ１から噴出させように構成されている。
尚、量論の近傍の設定当量比が、１．０よりも小さく且つ０．８以上となる範囲に定められることになり、例えば、０．９に定められることになる。

（定常燃焼状態）
燃焼制御部Ｃは、定常燃焼状態においては、燃焼用空気Ａを第１噴出体Ｂ１から集中して噴出し、かつ、燃料ガスＧを第１噴出体Ｂ１、第２噴出体Ｂ２及び第３噴出体Ｂ３に分割して噴出する状態で、且つ、燃焼空間Ｎの全体に対する当量比が、初期燃焼状態と同様に、量論の近傍の設定当量比となる状態で、燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとを噴出して、第１噴出体Ｂ１、第２噴出体Ｂ２及び第３噴出体Ｂ３の夫々に対応する３個の火炎形成箇所にて、線材１と熱交換する火炎Ｆを形成する状態で燃料ガスＧを燃焼させることになる。

すなわち、燃焼用空気Ａが第１噴出体Ｂ１から集中して噴出され、燃料ガスＧが第１噴出体Ｂ１、第２噴出体Ｂ２及び第３噴出体Ｂ３から分割して噴出されるため、第１噴出体Ｂ１から噴出された燃焼用空気Ａの一部が、第１噴出体Ｂ１から噴出された燃料ガスＧの燃焼に消費されるものの、燃焼用空気Ａの過剰部分が、燃焼空間Ｎにおける炉体入口２ｉの存在側に流動することになる。

燃焼用空気Ａの過剰部分は、次に、第２噴出体Ｂ２から噴出された燃料ガスＧの燃焼に消費されるものの、燃焼用空気Ａの過剰部分が、燃焼空間Ｎにおける炉体入口２ｉの存在側に流動することになり、その流動する燃焼用空気Ａの過剰酸素が、第３噴出体Ｂ３から噴出された燃料ガスＧの燃焼に消費されることになる。

そして、定常燃焼状態において、第１噴出体Ｂ１、第２噴出体Ｂ２及び第３噴出体Ｂ３の夫々に対応する３個の火炎形成箇所に対して燃料ガスＧを分割した状態で、燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとを燃焼空間Ｎに供給するガス供給条件が、３個の火炎形成箇所に形成される３個の火炎Ｆの温度を設定火炎温度（例えば、１７００℃）以下とし、加えて、被加熱物Ｄとしての線材１の温度を目標加熱温度（例えば、１０００℃）に加熱する条件に設定されている。

ガス供給条件は、本実施形態においては、第１噴出体Ｂ１、第２噴出体Ｂ２及び第３噴出体Ｂ３に分割して供給する燃料ガスＧの分割比を、体積割合で、第１噴出体Ｂ１から６割、第２噴出体Ｂ２から３割、第３噴出体Ｂ３から１割を噴出させる分割比とする状態に定め、かつ、燃料ガスＧの全噴出量を、線材１を目標加熱温度に加熱するのに足る噴出量とする状態に定められている。

また、定常燃焼状態においては、燃焼空間Ｎにおける燃焼速度よりも高速となる状態で、燃料ガスＧ及び燃焼用空気Ａを噴出して、第１噴出体Ｂ１から噴出された燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとの混合ガスが燃焼空間Ｎを流動する流速、第２噴出体Ｂ２から噴出された燃料ガスＧと燃焼空間Ｎを流動する燃焼用空気Ａとの混合ガスが燃焼空間Ｎを流動する流速、第３噴出体Ｂ３から噴出された燃料ガスＧと燃焼空間Ｎを流動する燃焼用空気Ａとの混合ガスが燃焼空間Ｎを流動する流速が、燃焼速度よりも高速となる状態を現出させるように構成されている。

ちなみに、この第２実施形態においては、上記したガス給条件で、かつ、燃焼空間Ｎの全体に対する当量比が設定当量比となる状態で、燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとを燃焼空間Ｎに供給するガス供給手段Ｕが、噴出部Ｂ及び燃焼制御部Ｃを主要部として構成されることになる。

（定常燃焼状態の詳細）
定常燃焼状態の燃焼過程について、図６のフローシートに基づいて説明を加える。
このフローシートは、エクセルギーを評価するように作成され、そして、プロセスシュミレータ（ＶＭＧＳｉｍ）による計算結果が併記されている。

すなわち、２５℃の２８０ＫＷ（ＨＨＶ）の燃料ガスＧが、燃料分配部２２にて、第１噴出体Ｂ１に対応する第１混合部Ｍ１、第２噴出体Ｂ２に対応する第２混合部Ｍ２、及び、第３噴出体Ｂ３に対応する第３混合部Ｍ３に分配される。
尚、燃料分配部２２の分配比は、上述の燃料ガスＧの分割比に対応させて、体積割合で、第１混合部Ｍ１に６割、第２混合部Ｍ２に３割、第３混合部Ｍ３に１割を分配する分配比に定められる。

燃焼空間Ｎの全体に対する当量比が０．９で、２５℃の燃焼用空気Ａが、空気予熱部２０にて、燃焼空間Ｎから排出される燃焼ガスにて３００℃に予熱され、予熱された燃焼用空気Ａが、第１混合部Ｍ１に供給され、第１噴出体Ｂ１に対応する第１反応部Ｒ１にて、第１混合部Ｍ１に供給された燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとが燃焼され、その燃焼にて生成される火炎Ｆと線材１とが、第１熱交換部Ｈ１にて熱交換される。
尚、第１反応部Ｒ１にて反応した燃焼ガスの温度は、１５０３℃である。

第１反応部Ｒ１にては余剰となる燃焼用空気Ａが、第２噴出体Ｂ２に対応する第２混合部Ｍ２に供給され、第２噴出体Ｂ２に対応する第２反応部Ｒ２にて、第２混合部Ｍ２に供給された燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとが燃焼され、その燃焼にて生成される火炎Ｆと線材１とが、第２熱交換部Ｈ２にて熱交換される。
尚、第２反応部Ｒ２にて反応した燃焼ガスの温度は、１４２０℃である。

第２反応部Ｒ２にては余剰となる燃焼用空気Ａが、第３噴出体Ｂ３に対応する第３混合部Ｍ３に供給され、第３噴出体Ｂ３に対応する第３反応部Ｒ３にて、第３混合部Ｍ３に供給された燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとが燃焼され、その燃焼にて生成される火炎Ｆと線材１とが、第３熱交換部Ｈ３にて熱交換される。
尚、第３反応部Ｒ３にて反応した燃焼ガスの温度は、１１７０℃である。

そして、フローシートに併記の如く、２５℃の線材１は、第３熱交換部Ｈ３にて、３６１℃に加熱され、第２熱交換部Ｈ２にて、６３９℃に加熱され、第１熱交換部Ｈ１にて、１０００℃に加熱されることになるから、線材１は、目標加熱温度に加熱できることが明らかである。

また、第１反応部Ｒ１にて反応した燃焼ガスの温度が、１５０３℃であり、第２反応部Ｒ２にて反応した燃焼ガスの温度が、１４２０℃であり、第３反応部Ｒ３にて反応した燃焼ガスの温度が、１１７０℃であるから、第１噴出体Ｂ１、第２噴出体Ｂ２及び第３噴出体Ｂ３の夫々に対応する３個の火炎形成箇所に形成される３個の火炎Ｆの温度を設定火炎温度（例えば、１７００℃）以下にして、窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成を的確に抑制できることが明らかである。

〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態を図面に基づいて説明するが、この第３実施形態は、上記第１実施形態の燃焼空間Ｎを複数備えさせる場合を説明するものであり、上述の第１実施形態と同様な構成部分については、同様な符号を付して説明を省略し、第１実施例と異なる部分について詳述する。

（加熱炉の構成）
図７に示すように、炉体２が、上記実施形態よりも長尺となるように形成されて、炉体２の内部に、複数（例示図では３個）の燃焼空間Ｎが、炉体２の長手方向に並ぶ状態でかつ互いに連通する状態で設けられている。

３個の燃焼空間のＮの夫々には、上述の第１実施形態で説明した噴出部Ｂが装備されている。
ただし、この第３実施形態では、第３噴出体Ｂ３が省かれて、第１噴出体Ｂ１と第２噴出体Ｂ２とが装備されている。

３個の燃焼空間Ｎの第１噴出体Ｂ１の夫々には、上記第１実施形態と同様に、燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとが供給され、第２噴出体Ｂ２には、上記実施形態と同様に、燃焼用空気Ａが供給される。

空気供給路４の空気予熱用熱交換器５の下流側部分が、３個の燃焼空間Ｎに対応させて３つに分岐され、それら３つの分岐部分に、各燃焼空間Ｎの第１噴出体Ｂ１と第２噴出体Ｂ２とが並列状態に接続されている。
３つの分岐部分の夫々には、３個の燃焼空間Ｎに供給する燃焼用空気Ａの分配比を調整するための空間調整ダンパ１７が装備され、また、各燃焼空間Ｎの第１噴出体Ｂ１及び第２噴出体Ｂ２と分岐部分との間には、上記第１実施形態と同様に、第１噴出体Ｂ１と第２噴出体Ｂ２と供給する燃焼用空気Ａの分配比を調整するための補助空気調整ダンパ９が装備されている。

燃料供給路１１の燃料調整弁１３の下流部分が、３つに分岐されて、３個の燃焼空間Ｎの第１噴出体Ｂ１に接続されている。
そして、燃料供給路１１の３つの分岐部分の夫々には、空間燃料調整弁１８が設けられて、３つの空間燃料調整弁１８の調整によって、３個の燃焼空間Ｎの第１噴出体Ｂ１に分割して供給する燃料ガスＧの分割比を調整できるように構成されている。

（燃焼制御）
加熱炉の燃焼を制御する燃焼制御部Ｃが、燃焼開始、燃焼停止等の燃焼指令情報を指令する手動設定器１４の指令情報に基づいて、主空気調整ダンパ８、空間調整ダンパ１７、補助空気調整ダンパ９、開閉弁１２、燃料調整弁１３及び空間燃料調整弁１８の作動を制御して、燃焼空間Ｎにおける燃料ガスＧの燃焼状態を制御するように構成されている。

すなわち、燃焼制御部Ｃは、燃焼開始が指令されると、３個の燃焼空間Ｎの夫々において、燃料ガスＧを初期燃焼状態で燃焼させる立ち上げ運転を行い、立ち上げ運転の終了後に、３個の燃焼空間Ｎの夫々において、燃料ガスＧを定常燃焼状態で燃焼させる定常運転を行うことになり、また、燃焼停止指令が指令されると、燃焼を停止させる停止運転を行うことになる。

つまり、３個の燃焼空間Ｎの夫々において、燃焼空間Ｎの空間温度が燃料ガスＧの自着火温度未満となる場合には、初期燃焼状態での燃焼が行われることになり、この初期燃焼状態では、燃焼空間Ｎの長手方向の特定箇所として、第１噴出体Ｂ１に対応する火炎形成箇所のみにて燃料ガスＧを燃焼させることになる。
３個の燃焼空間Ｎの夫々において、燃焼空間Ｎの空間温度が燃料ガスＧの自着火温度以上となる場合には、定常燃焼状態の燃焼が行われることになり、この定常燃焼状態では、第１噴出体Ｂ１及び第２噴出体Ｂ２の夫々に対応する火炎形成箇所にて、線材１と熱交換する火炎Ｆを形成する状態で燃料ガスＧを燃焼させることになる。

（定常燃焼状態）
燃焼制御部Ｃは、定常燃焼状態においては、燃料ガスＧを第１噴出体Ｂ１から集中して噴出し、かつ、燃焼用空気Ａを第１噴出体Ｂ１及び第２噴出体Ｂ２に分割して噴出する状態で、且つ、燃焼空間Ｎの全体に対する当量比が、初期燃焼状態と同様に、量論の近傍の設定当量比となる状態で、燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとを噴出して、第１噴出体Ｂ１及び第２噴出体Ｂ２の夫々に対応する２個の火炎形成箇所にて、線材１と接触して、線材１と熱交換する火炎Ｆを形成する状態で燃料ガスＧを燃焼させることになる。

すなわち、燃焼用空気Ａが第１噴出体Ｂ１及び第２噴出体Ｂ２から分割して噴出されるため、第１噴出体Ｂ１から噴出された燃料ガスＧが第１噴出体Ｂ１から噴出された燃焼用空気Ａとの混合により燃焼するものの、燃料ガスＧの一部が不完全燃焼となって、燃焼空間Ｎにおける炉体入口２ｉの存在側に流動することになる。

不完全燃焼状態で流動する燃料ガスＧは、次に、第２噴出体Ｂ２から噴出された燃焼用空気Ａとの混合により燃焼を完結することになる。
つまり、燃料ガスＧが２段階に分けて燃焼されることになるので、第１噴出体Ｂ１及び第２噴出体Ｂ２の夫々に対応する３個の火炎形成箇所にて形成される火炎Ｆの温度を低下させて、窒素酸化物の生成を抑制することができる。

そして、定常燃焼状態において、第１噴出体Ｂ１及び第２噴出体Ｂ２の夫々に対応する２個の火炎形成箇所に対して燃料ガスＧを分割した状態で、燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとを燃焼空間Ｎに供給するガス供給条件が、２個の火炎形成箇所に形成される３個の火炎Ｆの温度を設定火炎温度（例えば、１７００℃）以下とし、加えて、被加熱物Ｄとしての線材１の温度を目標加熱温度（例えば、１０００℃）に加熱する条件に設定されている。

ちなみに、この第３実施形態においては、３個の燃焼空間Ｎによる加熱作用によって、線材１の温度を順次目標加熱温度（例えば、１０００℃）に向けて昇温させることになるから、線材１の搬送方向で最も上手側に位置する燃焼空間Ｎが線材１を加熱する目標温度は、最終的な目標加熱温度（例えば、１０００℃）よりも十分低い温度に設定される。

また、線材１の搬送方向で中間に位置する燃焼空間Ｎが線材１を加熱する目標温度は、最終的な目標加熱温度（例えば、１０００℃）よりも低く、最も上手側に位置する燃焼空間Ｎが線材１を加熱する目標温度よりも高い温度に設定される。

つまり、３個の燃焼空間Ｎの夫々において２個の火炎形成箇所に形成される２個の火炎Ｆの温度を設定火炎温度（例えば、１７００℃）以下とすることにより、窒素酸化物の生成を的確に抑制することができ、また、被加熱物Ｄとしての線材１の温度を、３個の燃焼空間Ｎの加熱作用により目標加熱温度（例えば、１０００℃）に加熱することにより、線材１の加熱処理を良好に行うことができる。

３個の燃焼空間Ｎの夫々についてのガス供給条件は、第１噴出体Ｂ１及び第２噴出体Ｂ２に分割して供給する燃料ガスＧの分割比を、体積割合で、例えば、第１噴出体Ｂ１から７割、第２噴出体Ｂ２から３割噴出させる分割比とする状態に定め、かつ、燃料ガスＧの全噴出量を、線材１を目標加熱温度に加熱するのに足る噴出量とする状態に定められている。

また、定常燃焼状態においては、燃焼空間Ｎにおける燃焼速度よりも高速となる状態で、燃料ガスＧ及び燃焼用空気Ａを噴出して、第１噴出体Ｂ１から噴出された燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとの混合ガスが燃焼空間Ｎを流動する流速、第２噴出体Ｂ２から噴出された燃焼用空気Ａと燃焼空間Ｎを流動する燃料ガスＧとの混合ガスが燃焼空間Ｎを流動する流速が、燃焼速度よりも高速となる状態を現出させるように構成されている。

燃焼速度よりも高速となる状態で流動する混合ガスは、燃焼空間Ｎの内部に存在する内部ガスとの接触や線材１との衝突により、燃焼速度以下に減速した後に、着火して、火炎Ｆを形成して燃焼することになる。
尚、燃焼空間Ｎの燃焼速度は、燃焼空間Ｎ内の温度や圧力、及び、混合ガスの流動状態（層流であるか、乱流であるか）等を考慮して定められることになる。

ちなみに、この第３実施形態においては、上記したガス給条件で、かつ、燃焼空間Ｎの全体に対する当量比が設定当量比となる状態で、燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとを燃焼空間Ｎに供給するガス供給手段Ｕが、噴出部Ｂ及び燃焼制御部Ｃを主要部として構成されることになる。

〔別実施形態〕
次に、別実施形態を列記する。
（１）上記第１〜第３実施形態においては、燃料として、都市ガス等の燃料ガスＧ（気体燃料）を用いるようにしたが、先にも示したように、例えば、液体燃料（燃焼空間への導入前に予蒸発させて燃料ガスとして燃焼空間に導入するもの、及び液体のまま燃焼空間に噴霧した後蒸発して燃料ガスとなるもの）も燃料とすることができる。

（２）上記第１〜第３実施形態においては、酸化剤ガスとして、燃焼用空気Ａを用いるようにしたが、例えば、空気に酸素を加えた酸素富化空気を用いるようにする等、酸化剤ガスとしては、酸素を含有する種々のガスを利用することができる。

（３）上記第１〜第３実施形態においては、燃料と燃焼用空気Ａとを燃焼空間Ｎに各別に噴出する場合を例示したが、例えば、第１噴出体Ｂ１から燃料と燃焼用空気Ａとを噴出させる場合において、予め燃料と燃焼用空気Ａとを混合させた予混合ガスを噴出させるようにする等、一つの火炎形成箇所に、燃料と燃焼用空気Ａとを噴出させる場合には、予混合ガスを噴出させるようにしてもよい。

（４）上記第１実施形態においては、燃焼用空気Ａを３段に分割し、上記第３実施形態においては、燃焼用空気Ａを２段に分割して、燃焼空間Ｎに供給する場合を例示したが、燃焼用空気Ａを４段以上に分割して供給する形態で実施してもよい。

（５）上記第２実施形態においては、燃料を３段に分割して燃焼空間Ｎに供給する場合を例示した、２段や４段以上に分割して供給する形態で実施してもよい。

（６）上記第１〜第３実施形態においては、燃料と燃焼用空気Ａとの一方のみを分割して供給する場合を例示したが、燃料と燃焼用空気Ａとの両者を、複数段に分割して供給する形態で実施してもよい。

（７）上記第３実施形態においては、３個の燃焼空間Ｎが炉体２の内部に形成される場合を例示したが、２個や４個以上の燃焼空間Ｎを炉体２の内部に形成する状態で実施してもよい。

（８）上記第１〜第３実施形態においては、被加熱物Ｄとして、金属の線材１を例示したが、被加熱物Ｄとしては、線材が複数本である場合のほか燃焼空間Ｎの内部を搬送される熱処理を要する金属の帯状体や塊状体を対象とすることができる。
（９）上記第１実施形態では、排ガス流路６を炉体入口２ｉ側に設けて、ガス供給手段Ｕにより形成される燃焼ガスが、被加熱物である線材１の炉体出口２ｅ側から炉体入口２ｉ側に向けられている構成を示した。このような燃焼ガス、排ガスの移動形態は、本願において被加熱物１が配置される燃焼空間Ｎに関する要件であり、燃焼空間Ｎから直に外部に排出される必要はなく、さらに被加熱物と熱交換しながら或いは炉壁を加熱しながら、例えば、炉体出口側から排出されても一向に差支えない。即ち、本願に係る加熱炉が、前記燃焼空間Ｎとは別に炉内と見なされる排ガス通路を別途備えることも、熱利用を上で好ましい形態である。

２炉体
Ａ酸化剤ガス
Ｄ被加熱物
Ｆ火炎
Ｇ燃料ガス（燃料）
Ｎ燃焼空間
Ｕガス供給手段

Claims

長尺状の炉体の内部に形成される長尺状の燃焼空間に対して燃料及び酸化剤ガスを供給するガス供給手段が設けられ、
前記燃焼空間の空間温度が、当該燃焼空間における燃料と酸化剤ガスとの混合ガスの自着火温度よりも高温となり、かつ、燃焼ガスが前記燃焼空間の長手方向の一端側から他端側に向けて流動するように構成された加熱炉であって、
前記ガス供給手段が、前記燃焼空間の前記空間温度が前記自着火温度以上の場合には、前記燃焼空間に存在する被加熱物と接触して熱交換する火炎を前記燃焼空間の長手方向の複数の火炎形成箇所に形成すべく、前記燃焼空間における燃焼速度よりも高速で、燃料と酸化剤ガスとのうちの一方又は両者を複数の前記火炎形成箇所に分割して供給する状態で、且つ、前記燃焼空間の全体に対する当量比が１．０よりも小さく且つ０．８以上となる範囲で、燃料と酸化剤ガスとを供給するように構成され、
前記燃焼空間の前記空間温度が前記自着火温度以上の場合には、複数の前記火炎形成箇所に燃料と酸化剤ガスとの一方又は両者を分割して供給するガス供給条件が、複数の前記火炎形成箇所に形成される複数の火炎夫々の温度を設定火炎温度以下とする条件に定められている加熱炉。
前記ガス供給手段が、前記燃焼空間の前記空間温度が前記自着火温度未満の場合には、燃料と酸化剤ガスとを前記燃焼空間の長手方向の一つの特定箇所に供給して、前記特定箇所に火炎を形成するように構成されている請求項１に記載の加熱炉。
前記炉体の内部に、複数の前記燃焼空間が、前記炉体の長手方向に並ぶ状態でかつ互いに連通する状態で設けられ、
前記ガス供給手段が、複数の前記燃焼空間の夫々に対して、その燃焼速度よりも高速となる状態で、燃料又は酸化剤ガス又はその両者を噴出するように構成されている請求項１または２に記載の加熱炉。
前記ガス供給手段が、前記燃焼空間の前記空間温度が前記自着火温度未満の場合には、前記燃焼空間に対して、その燃焼速度よりも低速となる状態で燃料及び酸化剤ガスを噴出して、ガス噴出部に付着する付着火炎を形成するように構成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の加熱炉。
前記酸化剤ガスが、前記燃焼空間から排出される燃焼ガスとの熱交換により予熱されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の加熱炉
前記ガス供給条件が、前記被加熱物の温度を目標加熱温度に加熱する条件に設定されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の加熱炉。
前記ガス供給手段が、前記被加熱物に対して上部又は下部或いはそれらの両方に設けられ、当該ガス供給手段により形成される燃焼ガスが、前記燃焼空間において、前記被加熱物の炉体出口側から炉体入口側に向けられている請求項１〜６のいずれか１項に記載の加熱炉。