JPH07110116A

JPH07110116A - 蓄熱式バーナの燃焼方法

Info

Publication number: JPH07110116A
Application number: JP5277389A
Authority: JP
Inventors: Yoshimoto Fujii; 良基藤井; Hiroaki Sato; 博明佐藤; Ryoichi Tanaka; 良一田中; Mamoru Matsuo; 護松尾; Atsushi Sudo; 淳須藤
Original assignee: Nippon Furnace Co Ltd; NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: Nippon Furnace Co Ltd; JFE Engineering Corp
Priority date: 1993-10-12
Filing date: 1993-10-12
Publication date: 1995-04-25
Anticipated expiration: 2013-06-18
Also published as: JP2766452B2

Abstract

(57)【要約】【目的】蓄熱式バーナの、燃焼切替時の排ガスパージ
時間、即ち、デッドタイム無しに切替燃焼（交番燃焼）
を行ない、安全性向上、設備の大型化、排気損失の低減
を可能とする。【構成】バーナ｛メインバーナ部（ノズル４）｝を交
互に燃焼させ、バーナが非燃焼時にその蓄熱体２を通過
する燃焼排ガス顕熱が前記蓄熱体２に蓄熱される。燃焼
切替直後、燃焼側バーナにおいてその蓄熱体２から四方
切替弁６までの配管中の燃焼排ガスが前記蓄熱体２に燃
焼用空気によって前記バーナに押し出される間、前記蓄
熱体２に流入する燃焼排ガス中に酸素を投入し、燃料と
前記投入酸素を含む燃焼排ガスとを反応させて燃焼させ
る。これにより、燃焼切替時の排ガスパージ時間、即
ち、デッドタイム無しに切替燃焼（交番燃焼）を行うこ
とが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、燃焼反応を熱源とす
る炉、その他熱設備に設置されているバーナの燃焼方法
に関するものである。更に詳述すると、第１のバーナと
第２のバーナとを一対として、一対または複数対のバー
ナ群を１つの燃焼室に配置し、各バーナはそれぞれ燃焼
用空気および燃焼排ガスが通過する蓄熱体を有し、前記
第１のバーナ群と第２のバーナ群とを交互に燃焼させて
バーナが非燃焼時にそのバーナの蓄熱体を通過する燃焼
排ガスの熱をその蓄熱体に伝熱、蓄熱させ、燃焼時にそ
の蓄熱体に蓄熱された熱を、通過する燃焼用空気が抜熱
し予熱（加熱）されるサイクルを繰り返す蓄熱式バーナ
の燃焼方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、金属加熱炉、熱処理炉等工業用炉
の熱効率を高める装置として、特開昭62-94703号公報、
特開平2-10002 号公報に代表される、第１のバーナと第
２のバーナとを一対として、一対または複数対のバーナ
群を１つの燃焼室に配置し、各バーナはそれぞれ燃焼用
空気および燃焼排ガスが通過する蓄熱体を有し、前記第
１のバーナ群と第２のバーナ群とを交互に燃焼させてバ
ーナが非燃焼時にそのバーナの蓄熱体を通過する燃焼排
ガスの熱を、その蓄熱体に伝熱、蓄熱させ、燃焼時にそ
の蓄熱体に蓄熱された熱を通過する燃焼用空気が抜熱し
予熱（加熱）されるサイクルを繰り返す蓄熱式バーナが
提案されている（以下、「先行技術１」という）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】特開平2-10002 号公報
を例にとり説明する。図１０は同公報に開示された蓄熱
式バーナを示す系統図、図１１はその動作を示す説明図
である。蓄熱式バーナ110 は、蓄熱体118 から四方切替
弁（燃焼用空気と燃焼排ガスの流路を切替える装置、空
気弁122 、排気弁124 ）までの間の配管中の流体が切替
毎に、燃焼用空気と燃焼排ガスとに置き換えられる。特
に（空気比１以上の完全燃焼を行う場合）燃焼用空気を
流し始める時は、初めに蓄熱体および蓄熱体から四方切
替弁までの間の配管中に残存する燃焼排ガスがバーナ部
に流入するため、燃焼切替時に四方切替弁が流路切替完
了と同時にバーナに燃料を噴射すると、蓄熱体および、
蓄熱体から四方切替弁までの間の配管中に残存する燃焼
排ガス（ほとんど酸素がない）中に燃料を投入すること
になり、残存燃焼排ガスがバーナ部に流入する間は、燃
料が不完全燃焼し、未燃ガスを排出することになる。そ
こで、燃焼切替時の燃焼側バーナへの燃料投入は、四方
切替弁が流路切替完了後、数秒間燃料を投入せず、燃焼
用空気のみを流し、蓄熱体から四方切替弁までの間の配
管中に残存する燃焼排ガスを排出（「排ガスパージ」と
いう）し、その後燃料を投入（噴射）している。図１０
において、112 は炉、114 はバーナ、116 は燃焼空気／
排気通路、120 は燃焼ブロワ、121 はファン入口、126
は接続部、そして、127 は制御弁である。

【０００４】しかしながら、先行技術１に示す排ガスパ
ージを用いる方法には、以下のような欠点がある。即
ち、蓄熱式バーナの燃焼切替サイクルタイムが30秒切替
で、排ガスバージ時間が３秒の場合、燃料投入時間は27
秒となり、第１のバーナおよび第２のバーナの両方が燃
焼しないデッドタイムが燃焼時間の10％を占めることと
なる。従って、１時間当たり10万キロカロリーの燃料を
投入するには、１時間当たり11万キロカロリー／ｈのバ
ーナを設置する必要がある。エンジニアリング上の制限
によっては、複数の蓄熱式バーナを１つの切替弁で燃焼
切替を行う場合、蓄熱体から四方切替弁までの間の配管
が長くなり、残存燃焼排ガス量が増大するため、更に排
ガスバージ時間が長く必要になり、デッドタイムが長く
なり、前述のように更にバーナ容量が増大する。そのこ
とにより、燃料、空気、燃焼排ガスの配管、および、バ
ーナ等の各機器が大型化し、設備費が増大する。

【０００５】燃焼切替サイクルタイムを延長すると、蓄
熱体の蓄熱容量を大きくせねばならず、そのため蓄熱体
が大型化し、更に、炉も大型化し設備費が増大する。ま
た、燃焼排ガスを押し出す空気がバーナ部に流入次第燃
料を噴射しない場合、パージ空気の燃焼に寄与しない空
気は炉内に流入し、炉内酸素濃度を高める、排気損失を
増大する等の問題も生じる。

【０００６】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたものであって、その目的は、燃焼切替
時の排ガスパージ時間、即ち、デッドタイム無しに切替
燃焼（交番燃焼）を行ない、安全性の向上、設備の大型
化、排気損失低減が可能な、蓄熱式バーナの燃焼方法を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】我々は、上記の課題を解
決するために鋭意研究を重ねた。その結果、上記の目的
は、切替燃焼の各バーナ燃焼開始時に、蓄熱体から四方
切替弁までの間の配管中に残存する燃焼排ガスがバーナ
に流入する際、残存燃焼排ガス中の酸素濃度、即ち、酸
素含有量を高め、残存燃焼排ガス中の酸素により燃料を
燃焼させることにより達成されることを知見した。

【０００８】この発明は、上記の知見に基づいてなされ
たものであり、この発明の要旨は、下記の通りである。
本願第１発明は、第１のバーナと第２のバーナとを一対
として、一対または複数対のバーナ群を１つの燃焼室
（炉）に配置し、各バーナはそれぞれ燃焼用空気および
燃焼排ガスが通過する蓄熱体を有し、前記第１バーナ群
と第２のバーナ群とを交互に燃焼させ、バーナが非燃焼
時にそのバーナの蓄熱体を通過する燃焼排ガスの熱を前
記蓄熱体に伝熱、蓄熱させ、バーナが燃焼時にその蓄熱
体に蓄熱された熱を通過する燃焼用空気が抜熱し予熱
（加熱）されるサイクルを繰り返す蓄熱式バーナの燃焼
方法において、燃焼切替直後、燃焼側バーナにおいてそ
の蓄熱体から四方切替弁までの配管中の燃焼排ガスが前
記蓄熱体に燃焼用空気によって前記バーナに押し出され
る間、前記蓄熱体に流入する燃焼排ガス中に酸素を投入
し、燃料と前記投入酸素を含む燃焼排ガスとを反応させ
て燃焼することに特徴を有するものである。

【０００９】本願第２発明は、第１のバーナと第２のバ
ーナとを一対として、一対または複数対のバーナ群を１
つの燃焼室（炉）に配置し、各バーナはそれぞれ燃焼用
空気および燃焼排ガスが通過する蓄熱体を有し、前記第
１バーナ群と第２のバーナ群とを交互に燃焼させ、バー
ナが非燃焼時にそのバーナの蓄熱体を通過する燃焼排ガ
スの熱を前記蓄熱体に伝熱、蓄熱させ、バーナが燃焼時
にその蓄熱体に蓄熱された熱を通過する燃焼用空気が抜
熱し予熱（加熱）されるサイクルを繰り返す蓄熱式バー
ナの燃焼方法において、燃焼切替直前に非燃焼バーナ側
の蓄熱体を通過し抜熱された後の燃焼排ガス中に酸素を
投入し、非燃焼側バーナの蓄熱体から四方切替弁までの
配管中に前記投入酸素を含む燃焼排ガスを充満し、燃焼
切替直後、燃焼側バーナでその蓄熱体から四方切替弁ま
での配管中の前記投入酸素を含む燃焼排ガスが前記蓄熱
体に燃焼用空気によってバーナに押し出される間、燃料
と前記投入酸素を含む燃焼排ガスとを反応させて燃焼す
ることに特徴を有するものである。

【００１０】本願第３発明は、第１のバーナと第２のバ
ーナとを一対として、一対または複数対のバーナ群を１
つの燃焼室（炉）に配置し、各バーナはそれぞれ燃焼用
空気および燃焼排ガスが通過する蓄熱体を有し、前記第
１バーナ群と第２のバーナ群とを交互に燃焼させ、バー
ナが非燃焼時にそのバーナの蓄熱体を通過する燃焼排ガ
スの熱を前記蓄熱体に伝熱、蓄熱させ、バーナが燃焼時
にその蓄熱体に蓄熱された熱を通過する燃焼用空気が抜
熱し予熱（加熱）されるサイクルを繰り返す蓄熱式バー
ナの燃焼方法において、燃焼切替直後、燃焼側バーナで
その蓄熱体から四方切替弁までの配管中の燃焼排ガスが
前記蓄熱体に燃焼用空気によってバーナに押し出される
間、前記蓄熱体を通過した予熱燃焼排ガス中に酸素を投
入し、燃料と前記投入酸素を含む燃焼排ガスとを反応さ
せて燃焼することに特徴を有するものである。

【００１１】本願第４発明は、第１のバーナと第２のバ
ーナとを一対として、一対または複数対のバーナ群を１
つの燃焼室（炉）に配置し、各バーナはそれぞれ燃焼用
空気および燃焼排ガスが通過する蓄熱体を有し、前記第
１バーナ群と第２のバーナ群とを交互に燃焼させてバー
ナが非燃焼時にそのバーナの蓄熱体を通過する燃焼排ガ
スの熱を蓄熱体に伝熱、蓄熱させ、燃焼時にその蓄熱体
に蓄熱された熱を通過する燃焼用空気が抜熱し予熱（加
熱）されるサイクルを繰り返す蓄熱式バーナにおいて、
燃焼切替直前に非燃焼バーナ側の蓄熱体を通過する前の
燃焼排ガス中に酸素を投入し、非燃焼側バーナの蓄熱体
から四方切替弁までの配管中に前記投入酸素を含む燃焼
排ガスを充満し、燃焼切替直後、燃焼側バーナでその蓄
熱体から四方切替弁までの配管中の前記投入酸素を含む
燃焼排ガスが前記蓄熱体に燃焼用空気によってバーナに
押し出される間、燃料と前記投入酸素を含む燃焼排ガス
とを反応させて燃焼することに特徴を有するものであ
る。

【００１２】本願第５発明は、本願第１〜４発明におい
て、燃焼排ガスと前記燃焼排ガス中に投入された酸素と
からなる混合ガス中の前記酸素の濃度を検出し、前記酸
素量を制御することに特徴を有するものである。

【００１３】燃焼排ガス中に投入するのは、酸素を含有
するガスでもよい。

【００１４】

【作用】本願第１発明により、燃料と酸素を含む燃焼排
ガスとが反応し、燃焼することが可能となり、燃焼切替
時の排ガスパージ時間、即ち、デッドタイム無しに切替
燃焼（交番燃焼）を行うことが可能となる。

【００１５】本願第２発明により、非燃焼側バーナの蓄
熱体から四方切替弁までの配管中に、投入された酸素を
含む燃焼排ガスで充満することが可能となり、燃焼切替
直後、燃焼側バーナで蓄熱体から四方切替弁までの配管
中の酸素を含む燃焼排ガスが蓄熱体に燃焼用空気によっ
てバーナに押し出される間、燃料と酸素を含む燃焼排ガ
スとが反応し燃焼することが可能となり、燃焼切替時の
燃焼排ガスパージ時間、即ち、デッドタイム無しに切替
燃焼（交番燃焼）を行うことが可能となる。

【００１６】本願第３発明により、燃料と酸素を含む燃
焼排ガスとが反応し燃焼することが可能となり、燃焼切
替時の排ガスパージ時間、即ち、デッドタイム無しに切
替燃焼（交番燃焼）を行うことが可能となる。

【００１７】本願第４発明により、非燃焼側バーナの蓄
熱体から四方切替弁までの配管中に、投入された酸素を
含む燃焼排ガスで充満することが可能となり、燃焼切替
直後、燃焼側バーナで蓄熱体から四方切替弁までの配管
中の酸素を含む燃焼排ガスが蓄熱体に燃焼用空気によっ
てバーナに押し出される間、燃料と投入酸素を含む燃焼
排ガスとが反応し燃焼することが可能となり、燃焼切替
時の燃焼排ガスパージ時間、即ち、デッドタイム無しに
切替燃焼（交番燃焼）を行うことが可能となる。

【００１８】本願第１〜４発明において、燃焼側バーナ
部に送られる酸素（またはその他の支燃性ガス）の濃度
（量）をチェックすることにより、燃料、空気、酸素
（支燃性ガス）の各供給制御機器の誤動作が防止でき安
全性が向上する。

【００１９】本願第１〜５発明において、酸素の替わり
に、燃焼排ガス中に投入するガスとして、酸素を含有す
るガスを用いても、酸素を用いた場合と同様の作用を得
ることができる。

【００２０】

【実施例】次に、この発明を図面に示す実施例に基づい
て説明する。〔実施例１〕図１および図２は、この発明の燃焼方法の
実施例１を実施するための蓄熱式バーナの装置構成を示
す系統図である。図１および図２に示すように、蓄熱式
バーナは、第１のバーナと第２のバーナとを一対とし
て、一対または複数対のバーナ群を１つの燃焼室（炉）
１に配置し、各バーナはそれぞれメインバーナ部（メイ
ンバーナ燃料ノズル４およびメインバーナ燃料ヘッダ
３）、メインバーナ部の燃焼用空気および燃焼排ガスが
通過する蓄熱体２、および、それらの燃料または空気の
供給調整装置を各々備えている。これらメインバーナ部
および蓄熱体２を、燃焼用空気系17と燃焼排ガス排気系
18とに四方切替弁６を介して選択的に接続可能とし、前
記第１のバーナ群と第２のバーナ群とを交互に燃焼させ
てバーナが非燃焼時にそのバーナの蓄熱体２を通過する
燃焼排ガスの熱をその蓄熱体２に伝熱、蓄熱させ、燃焼
時にその蓄熱体２に蓄熱された熱を通過する燃焼用空気
が抜熱し予熱（加熱）されるサイクルを繰り返し交番供
給する。本実施例の場合、燃焼用空気は押し込み送風機
12によって供給され、燃焼排ガスは燃焼排ガス吸引ブロ
ワ13によって吸引排気するように構成されている。ま
た、各バーナはパイロットバーナ５を備えている。

【００２１】パイロットバーナ５、５の各々へは、燃
料、空気を供給する系統20、21が接続され、パイロット
バーナ５、５の燃焼は、各々のメインバーナ部の点消火
に同期させても、または、常時燃焼させてもよい。ま
た、蓄熱体２後の予熱空気（予熱燃焼排ガス）温度を測
定し（図示せず）、予熱空気（予熱燃焼排ガス）が燃料
を自然着火するのに充分な温度まで予熱されていること
を監視できれば、パイロットバーナ５は消火してもよ
い。但し、炉内温度変化時の外乱によって予熱空気が燃
料を着火するのに充分な温度まで予熱されない場合が起
こり得るので、予熱空気（予熱燃焼排ガス）が燃料を自
然着火するのに充分な温度まで予熱されていない場合
は、パイロットバーナ５を再点火する機能を持たせるこ
とが望ましい。

【００２２】これら、各バーナ４、５の燃焼制御は、下
記の如くに行なわれる。即ち、各バーナ４、５の燃焼、
非燃焼、切替時間計測（カウント）および四方切替弁６
の動作制御等は、メインコントローラ23によって行われ
る。各バーナ４、５の空気比制御は、個々の燃焼制御装
置22、22によって行なわれる。

【００２３】なお、本発明の燃焼方法は、バーナ形式
が、いかなる形式のものでも適用可能で、炉形状に関し
てもいかなる形式のものでも適用可能、更に、炉へのバ
ーナの取り付け方式に関してもいかなる形式のものでも
適用可能である。

【００２４】次に、図１および図２に示す装置によって
行なわれる本実施例の動作を説明する。図５から図７は
本実施例における動作を示す説明図である。第１のバー
ナ群をＡバーナ、第２のバーナ群をＢバーナと表現す
る。切替燃焼毎にＡ、Ｂ各バーナが交互に切替わり燃焼
する。まず、Ａバーナ側パイロットバーナ５に適量の燃
料と空気とを供給し、点火イグニッションの火花で点火
する。送風機12によって供給されるメインバーナ燃焼用
空気は、四方切替弁６、流量計測オリフィス８および燃
焼用空気流調弁７を経由し、蓄熱体２を通って予熱され
高温（700 〜1000℃）の予熱空気となりメインバーナ部
に供給され、メインバーナ燃料ノズル４から噴射される
燃料と反応し燃焼する。

【００２５】予めメインコントローラ23にタイムスケジ
ュールを記憶させ、メインバーナコントローラ22に指令
信号を電送する。燃焼排ガスは、炉１に放出され、Ｂバ
ーナより燃焼排ガス吸引ブロワ13によってＢバーナ側蓄
熱体２を通り四方切替弁６を介して排出される。排出さ
れる燃焼排ガス顕熱は、Ｂバーナ側蓄熱体２を通過する
際に前記蓄熱体２に回収される。

【００２６】一定時間後、メインコントローラ23よりＡ
バーナからＢバーナへの燃焼切替信号が電送される。即
ち、四方切替弁６の流路切替動作指示信号、Ａバーナ側
のメイン燃料遮断弁14、パイロット空気遮断弁15、パイ
ロット燃料遮断弁16の各電磁弁の閉（OFF)信号、Ｂバー
ナ側のメイン燃料遮断弁14、パイロット空気遮断弁15、
パイロット燃料遮断弁16、酸素供給遮断弁25の各電磁弁
の開(ON)信号、および、Ｂバーナ側パイロット点火イグ
ニッションON信号等を電送する。そのことにより、バー
ナの燃焼がＡバーナ側からＢバーナ側に切り替わる。こ
のとき、Ｂバーナ側の蓄熱体２から四方切替弁６の間の
配管等には燃焼排ガスが充満している。そこで、Ｂバー
ナ燃焼開始時からしばらくの間、即ち、蓄熱体２から四
方切替弁６の間の配管等に充満した燃焼排ガスが四方切
替弁６から流入する燃焼用空気によって押し出される
間、酸素供給遮断弁25が開き、酸素供給ノズル24から酸
素が噴射されＢバーナに流入しようとする燃焼排ガス中
の酸素分圧が上昇するため、Ｂバーナのメインバーナ燃
料ノズル４から燃料を噴射させても燃焼排ガス中の酸素
と燃焼反応が生じるため、排ガスパージによるデッドタ
イムは生じない。

【００２７】酸素供給ノズル24から酸素の供給は、コン
トローラ22等でタイマーで蓄熱体２から四方切替弁６の
間の配管容量に見合った一定時間噴射としてもよいし、
酸素濃度を酸素濃度測定器11で計測し、空気が蓄熱体２
まで到達したことを確認、即ち、空気を送気している場
合は酸素濃度が21％、空気中に燃焼排ガスを混入する燃
焼排ガス循環方式の場合は、規定の酸素濃度に到達する
まで酸素供給遮断弁25を開く方式でもよい。酸素濃度計
測方式の場合、ガス中酸素濃度管理ができ安全性が向上
するばかりか、酸素供給遮断弁25が開いている時間を監
視することにより、蓄熱バーナの設備診断が可能とな
る。

【００２８】例えば、酸素供給遮断弁25が開いている時
間が長くなった場合、配管に亀裂が存在し空気が噴射し
ている、蓄熱体２が壊れ圧力損失が大きくなった等、逆
に開いている時間が短くなった場合、酸素供給遮断弁25
から酸素が漏洩している等の異常が推定できる。

【００２９】図１においては、酸素供給ノズル24は、蓄
熱体２の四方切替弁側に設置されているが、この酸素供
給ノズル24は、図２に示すように、蓄熱体２のバーナ側
に設置してもよい。図２の場合、酸素供給ノズル24は、
バーナが非燃焼時に高温の炉内ガス（燃焼排ガス）にさ
らされるので、耐熱対策（耐熱金属、セラミックス等の
採用）が必要となるが、図１の方式では、蓄熱体２内部
に充満した燃焼排ガス中への酸素供給はできないのに対
して、図２の方式では、バーナに流入する全ての燃焼排
ガス中の酸素分圧を高めることが可能である。

【００３０】図２の方式での酸素濃度測定器11の設置位
置としては、蓄熱体２から四方切替弁６の間の配管でも
よいが、蓄熱体２のバーナ側の酸素供給ノズル24と蓄熱
体２との間に設置することが望ましい。また、吹込酸素
量を調整するため、酸素供給ノズル24と燃料ノズル４と
の間に別の酸素濃度測定器（図示せず）を設置し、酸素
供給系26中に流量調整弁（図示せず）を設置し、酸素投
入量を制御することも可能である。

【００３１】酸素供給のタイムスケジュールは、図１、
図２の方式の場合、図５のみならず、図６、図７の他、
酸素供給系26中に流量調整弁（図示せず）を設置し、任
意に酸素投入量を制御することも可能である。

【００３２】以上のような方法で、蓄熱体２から四方切
替弁６の間の配管等に充満した燃焼排ガスが四方切替弁
６から流入する燃焼用空気によって押し出される間の燃
焼制御を行ない、燃焼用空気がＢバーナに流入し燃焼を
継続し、一定時間後、メインコントローラ23よりＢバー
ナからＡバーナへの燃焼切替信号が電送される。以上の
ような燃焼をＡ、Ｂバーナで交互に行ない、メインコン
トローラ23の指示に従い継続する。

【００３３】なお、燃焼排ガス中に投入する支燃性ガス
として、酸素の替わりに、酸素を含むガスを使用しても
よい。このような支燃性ガスとしては、空気が好まし
い。

【００３４】〔実施例２〕図３および図４は、この発明
の燃焼方法の実施例２を実施するための蓄熱式バーナの
装置構成を示す系統図である。図３および図４に示す装
置によって行なわれる本実施例の動作を説明する。図８
および図９は本実施例における動作を示す説明図であ
る。

【００３５】実施例１と同様に、まずＡバーナ側パイロ
ットバーナ５に適量の燃料および空気を供給し、点火イ
グニッションの火花で点火する。送風機12によって供給
されるメインバーナ燃焼用空気は、四方切替弁６、流量
計測オリフィス８および燃焼用空気流調弁７を経由し、
蓄熱体２を通って予熱され高温（700 〜1000℃）の予熱
空気となりメインバーナ部に供給され、メインバーナ燃
料ノズル４から噴射される燃料と反応し燃焼する。

【００３６】予めメインコントローラ23にタイムスケジ
ュールを記憶させ、メインバーナコントローラ22に指令
信号を電送する。燃焼排ガスは炉１に放出され、Ｂバー
ナより燃焼排ガス吸引ブロワ13によってＢバーナ側蓄熱
体２を通り四方切替弁６を介して排出される。排出され
る燃焼排ガス顕熱は、Ｂバーナ側蓄熱体２を通過する
際、前記蓄熱体２に回収される。

【００３７】燃焼切替直前に、Ｂバーナ側蓄熱体２を通
過した炉内ガス（燃焼排ガス）中に、酸素供給遮断弁25
が開き、酸素供給ノズル24から噴射した酸素が混合す
る。この酸素供給遮断弁25が開くタイミングは、設備の
エンジニアリング、即ち、蓄熱体２から四方切替弁６の
間の配管容量で決まり、予め、燃焼切替時に前記配管中
に、次回燃焼時、即ち、Ｂバーナに燃焼排ガスが押し出
されている間、Ｂバーナの燃料ノズル４から噴射される
燃料が燃焼するのに必要な酸素量を含む燃焼排ガスと酸
素との混合ガスで充満するのに必要な時間分を見込ん
だ、燃焼切替前に酸素供給遮断弁25が開くタイムスケジ
ュールをメインコントローラ23に記憶させ、動作指示信
号Ｉを電送することにより、燃焼切替前に蓄熱体２から
四方切替弁６の間の配管中を燃焼排ガスと酸素との混合
ガスで充満することを可能とする。

【００３８】図３においては、酸素供給ノズル24は、蓄
熱体２の四方切替弁側に設置されているが、この酸素供
給ノズル24は、図４に示すように、蓄熱体２のバーナ側
に設置してもよい。図４の場合、酸素供給ノズル24は、
バーナが非燃焼時に高温の炉内ガス（燃焼排ガス）にさ
らされるので、耐熱対策（耐熱金属、セラミックス等の
採用）が必要となるが、図３の方式では、蓄熱体２内部
に充満した燃焼排ガス中への酸素供給はできないのに対
して、図４の方式では、バーナに流入する全ての燃焼排
ガス中の酸素分圧を高めることが可能である。

【００３９】また、燃焼排ガス中の酸素濃度を酸素濃度
測定器11で計測し、酸素が蓄熱体２まで到達したことを
確認、即ち、規定の燃焼排ガス中酸素濃度に到達するま
で酸素供給遮断弁25を開く方式でもよい。酸素濃度計測
方式の場合、ガス中酸素濃度管理ができ安全性が向上す
るばかりか、酸素供給遮断弁25が開いている時間を監視
することにより、蓄熱バーナの設備診断が前述の如く可
能となる。

【００４０】酸素濃度測定器11の設置位置としては、蓄
熱体２から四方切替弁６の間の配管でもよいが（実施例
１の図１、図２参照）、本実施例２では四方切替弁６の
燃焼排ガス出側に設置している。これは、四方切替弁６
の燃焼排ガス出側に設置することにより、四方切替弁６
内部に存在する燃焼排ガス中にも充分な酸素を含有して
いることが確認でき安全性が向上するばかりか、蓄熱体
２から四方切替弁６の間の配管に設置する場合、Ａ、Ｂ
バーナ両側に酸素濃度測定器11を設置する必要があるの
に比べ、四方切替弁６の燃焼排ガス出側に設置する場合
は、１ケ所で済み設備費が低減できることによる。

【００４１】また、吹込酸素量を調整するため、酸素供
給ノズル24と四方切替弁６との間に、別の酸素濃度測定
器（図示せず）を設置し、酸素供給系26中に流量調整弁
（図示せず）を設置し、酸素投入量を制御することも可
能である。

【００４２】酸素供給のタイムスケジュールは、図３、
図４の方式の場合、図８のみならず、図９の他、酸素供
給系26中に流量調整弁（図示せず）を設置し、任意に酸
素投入量を制御することも可能である。

【００４３】以上のような方法で、蓄熱体２から四方切
替弁６の間の配管等に充満した燃焼排ガス中酸素含有量
を高め、高酸素濃度燃焼排ガスが四方切替弁６から流入
する燃焼用空気によって押し出される間の燃焼用空気の
代替として燃焼を行ない、続いて燃焼用空気がＢバーナ
に流入し燃焼を継続し、一定時間後、メインコントロー
ラ23よりＢバーナからＡバーナへの燃焼切替信号が電送
される。以上のような燃焼を、Ａ、Ｂバーナで交互に行
ない、メインコントローラ23の指示に従い継続する。

【００４４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明の方法によれば、下記に示す工業上有用な効果がもた
らされる。第１のバーナと第２のバーナとを一対として、一対
または複数対のバーナ群を１つの燃焼室（炉）に配置
し、各バーナはそれぞれ燃焼用空気および燃焼排ガスが
通過する蓄熱体を有し、前記第１のバーナ群と第２のバ
ーナ群とを交互に燃焼させてバーナが非燃焼時にそのバ
ーナの蓄熱体を通過する燃焼排ガスの熱をその蓄熱体に
伝熱、蓄熱させ、燃焼時にその蓄熱体に蓄熱された熱を
通過する燃焼用空気が抜熱し予熱（加熱）されるサイク
ルを繰り返す蓄熱式バーナにおいて、燃焼切替直後、燃
焼側バーナで蓄熱体から四方切替弁までの配管中の燃焼
排ガスが蓄熱体に燃焼用空気によってバーナに押し出さ
れる間、蓄熱体に流入する燃焼排ガス中に酸素、酸素を
含有するガス、その他支燃性ガスおよび前記支燃性ガス
を含有するガスのうちの何れか１つ（以下、「酸素等の
支燃性ガス」という）を投入する装置を配置することに
よって、燃料と投入された酸素等の支燃性ガスを含む燃
焼排ガスが反応し燃焼することが可能となり、燃焼切替
時の排ガスパージ時間、即ち、デッドタイム無しに切替
燃焼（交番燃焼）を行うことが可能となる。

【００４５】燃焼切替直前に、非燃焼バーナ側の蓄
熱体を通過し抜熱された後の燃焼排ガス中に酸素等の支
燃性ガスを投入する装置を配置することによって、非燃
焼側バーナの蓄熱体から四方切替弁までの配管中に投入
された酸素等の支燃性ガスを含む燃焼排ガスで充満する
ことが可能となり、燃焼切替直後、燃焼側バーナで蓄熱
体から四方切替弁までの配管中の投入された酸素等の支
燃性ガスを含む燃焼排ガスが、蓄熱体に燃焼用空気によ
ってバーナに押し出される間、燃料と酸素等の支燃性ガ
スを含む燃焼排ガスが反応し燃焼することが可能とな
り、燃焼切替時の排ガスパージ時間、即ち、デッドタイ
ム無しに切替燃焼を行うことが可能となる。

【００４６】燃焼切替直後、燃焼側バーナで蓄熱体
から四方切替弁までの配管中の燃焼排ガスが蓄熱体に燃
焼用空気によってバーナに押し出される間、蓄熱体を通
過した予熱燃焼排ガス中に酸素等の支燃性ガスを投入す
る装置を配置することによって、燃料と酸素等の支燃性
ガスを含む燃焼排ガスが反応し燃焼することが可能とな
り、燃料切替時の排ガスパージ時間、即ち、デッドタイ
ム無しに切替燃焼（交番燃焼）を行うことが可能とな
る。

【００４７】燃焼排ガス中に投入する酸素等の支燃
性ガスの投入を、非燃焼バーナ側の蓄熱体に流入する前
の燃焼排ガス中に投入する装置を配置することによっ
て、非燃焼側バーナの蓄熱体から四方切替弁までの配管
中に酸素等の支燃性ガスを含むガスで充満することが可
能となり、燃焼切替直後、燃焼側バーナで蓄熱体から四
方切替弁までの配管中の酸素等の支燃性ガスを含む燃焼
排ガスが蓄熱体に燃焼用空気によってバーナに押し出さ
れる間、燃料と酸素等の支燃性ガスを含む燃焼排ガスと
が反応し燃焼することが可能となり、燃焼切替時の排ガ
スパージ時間、即ち、デッドタイム無しに切替燃焼（交
番燃焼）を行うことが可能となる。

【００４８】前記の方法に燃焼排ガス中に投入する
酸素等の支燃性ガスの燃焼排ガスと酸素等の支燃性ガス
との混合ガス中の酸素等の支燃性ガスの濃度を検出し、
酸素等の支燃性ガスの量を制御する装置を配置し、燃焼
側バーナ部に送られる酸素等の支燃性ガスの濃度（量）
をチェックすることにより、燃料、空気、酸素等の支燃
性ガスの各供給制御機器の誤動作が防止でき、安全性が
向上する。

【００４９】以上より、燃焼切替時の排ガスパージ
時間、即ち、デッドタイム無しに切替燃焼（交番燃焼）
を行うことが可能となり、設備の大型化、排気損失低減
が可能な蓄熱式バーナの燃焼方法を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の燃焼方法を実施するための蓄熱式バ
ーナの装置構成を示す系統図である。

【図２】この発明の燃焼方法を実施するための蓄熱式バ
ーナの装置構成を示す系統図である。

【図３】この発明の燃焼方法を実施するための蓄熱式バ
ーナの装置構成を示す系統図である。

【図４】この発明の燃焼方法を実施するための蓄熱式バ
ーナの装置構成を示す系統図である。

【図５】この発明の実施例１における動作を示す説明図
である。

【図６】この発明の実施例１における動作を示す説明図
である。

【図７】この発明の実施例１における動作を示す説明図
である。

【図８】この発明の実施例２における動作を示す説明図
である。

【図９】この発明の実施例２における動作を示す説明図
である。

【図１０】従来の蓄熱式バーナの１例を示す系統図であ
る。

【図１１】従来の蓄熱式バーナにおける動作を示す説明
図である。

【符号の説明】

１燃焼室（炉）２蓄熱体３メインバーナ燃料ヘッダ４メインバーナ燃料ノズル５パイロットバーナ６四方切替弁７メイン燃焼用空気流量調整弁８メイン燃焼用空気流量測定器（オリフィス）９メイン燃料流量調整弁 10 メイン燃料流量測定器（オリフィス） 11 酸素濃度測定器 12 燃焼用空気押し込み送風機 13 燃焼排ガス吸引ブロワ 14 メイン燃料遮断弁（電磁弁） 15 パイロットバーナ燃焼用空気遮断弁（電磁弁） 16 パイロットバーナ燃料遮断弁 17 メインバーナ燃焼用空気系 18 燃焼排ガス排気系 19 メインバーナ燃料供給系 20 パイロットバーナ燃料供給系 21 パイロットバーナ燃焼用空気供給系 22 個々メインバーナ燃焼制御装置（コントローラ） 23 蓄熱バーナメイン制御装置（コントローラ） 24 酸素供給ノズル 25 酸素供給遮断弁（電磁弁） 26 酸素供給系Ａ14 メイン燃料遮断弁制御信号Ａ15 パイロットバーナ燃焼用空気遮断弁制御信号Ａ16 パイロットバーナ燃料遮断弁制御信号Ｂ四方切替弁制御信号Ｃメインコントラーラからの各メインバーナ制御信号Ｄメイン燃焼用空気流量信号Ｅメイン燃焼用空気流量調整弁制御信号Ｆメイン燃料流量信号Ｇメイン燃料流量調整弁制御信号Ｈガス中酸素濃度信号Ｉ酸素遮断弁制御信号 110 蓄熱式バーナ 112 炉 114 バーナ 116 燃焼空気／排気通路 118 蓄熱体 120 燃焼ブロワ 121 ファン入口 122 空気弁 124 排気弁 126 接続部 127 制御弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中良一神奈川県横浜市鶴見区尻手二丁目１番53号日本ファーネス工業株式会社内 (72)発明者松尾護神奈川県横浜市鶴見区尻手二丁目１番53号日本ファーネス工業株式会社内 (72)発明者須藤淳神奈川県横浜市鶴見区尻手二丁目１番53号日本ファーネス工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１のバーナと第２のバーナとを一対と
して、一対または複数対のバーナ群を１つの燃焼室に配
置し、各バーナはそれぞれ燃焼用空気および燃焼排ガス
が通過する蓄熱体を有し、前記第１バーナ群と第２のバ
ーナ群とを交互に燃焼させ、バーナが非燃焼時にそのバ
ーナの蓄熱体を通過する燃焼排ガスの熱を前記蓄熱体に
伝熱、蓄熱させ、バーナが燃焼時にその蓄熱体に蓄熱さ
れた熱を通過する燃焼用空気が抜熱し予熱されるサイク
ルを繰り返す蓄熱式バーナの燃焼方法において、燃焼切替直後、燃焼側バーナにおいてその蓄熱体から四
方切替弁までの配管中の燃焼排ガスが前記蓄熱体に燃焼
用空気によって前記バーナに押し出される間、前記蓄熱
体に流入する燃焼排ガス中に酸素を投入し、燃料と前記
投入酸素を含む燃焼排ガスとを反応させて燃焼すること
を特徴とする蓄熱式バーナの燃焼方法。
【請求項２】第１のバーナと第２のバーナとを一対と
して、一対または複数対のバーナ群を１つの燃焼室に配
置し、各バーナはそれぞれ燃焼用空気および燃焼排ガス
が通過する蓄熱体を有し、前記第１バーナ群と第２のバ
ーナ群とを交互に燃焼させ、バーナが非燃焼時にそのバ
ーナの蓄熱体を通過する燃焼排ガスの熱を前記蓄熱体に
伝熱、蓄熱させ、バーナが燃焼時にその蓄熱体に蓄熱さ
れた熱を通過する燃焼用空気が抜熱し予熱されるサイク
ルを繰り返す蓄熱式バーナの燃焼方法において、燃焼切替直前に非燃焼バーナ側の蓄熱体を通過し抜熱さ
れた後の燃焼排ガス中に酸素を投入し、非燃焼側バーナ
の蓄熱体から四方切替弁までの配管中に前記投入酸素を
含む燃焼排ガスを充満し、燃焼切替直後、燃焼側バーナ
でその蓄熱体から四方切替弁までの配管中の前記投入酸
素を含む燃焼排ガスが前記蓄熱体に燃焼用空気によって
バーナに押し出される間、燃料と前記投入酸素を含む燃
焼排ガスとを反応させて燃焼することを特徴とする蓄熱
式バーナの燃焼方法。
【請求項３】第１のバーナと第２のバーナとを一対と
して、一対または複数対のバーナ群を１つの燃焼室に配
置し、各バーナはそれぞれ燃焼用空気および燃焼排ガス
が通過する蓄熱体を有し、前記第１バーナ群と第２のバ
ーナ群とを交互に燃焼させ、バーナが非燃焼時にそのバ
ーナの蓄熱体を通過する燃焼排ガスの熱を前記蓄熱体に
伝熱、蓄熱させ、バーナが燃焼時にその蓄熱体に蓄熱さ
れた熱を通過する燃焼用空気が抜熱し予熱されるサイク
ルを繰り返す蓄熱式バーナの燃焼方法において、燃焼切替直後、燃焼側バーナでその蓄熱体から四方切替
弁までの配管中の燃焼排ガスが前記蓄熱体に燃焼用空気
によってバーナに押し出される間、前記蓄熱体を通過し
た予熱燃焼排ガス中に酸素を投入し、燃料と前記投入酸
素を含む燃焼排ガスとを反応させて燃焼することを特徴
とする蓄熱式バーナの燃焼方法。
【請求項４】第１のバーナと第２のバーナとを一対と
して、一対または複数対のバーナ群を１つの燃焼室に配
置し、各バーナはそれぞれ燃焼用空気および燃焼排ガス
が通過する蓄熱体を有し、前記第１バーナ群と第２のバ
ーナ群とを交互に燃焼させ、バーナが非燃焼時にそのバ
ーナの蓄熱体を通過する燃焼排ガスの熱を前記蓄熱体に
伝熱、蓄熱させ、バーナが燃焼時にその蓄熱体に蓄熱さ
れた熱を通過する燃焼用空気が抜熱し予熱されるサイク
ルを繰り返す蓄熱式バーナの燃焼方法において、燃焼切替直前に非燃焼バーナ側の蓄熱体を通過する前の
燃焼排ガス中に酸素を投入し、非燃焼側バーナの蓄熱体
から四方切替弁までの配管中に前記投入酸素を含む燃焼
排ガスを充満し、燃焼切替直後、燃焼側バーナでその蓄
熱体から四方切替弁までの配管中の前記投入酸素を含む
燃焼排ガスが前記蓄熱体に燃焼用空気によってバーナに
押し出される間、燃料と前記投入酸素を含む燃焼排ガス
とを反応させて燃焼することを特徴とする蓄熱式バーナ
の燃焼方法。
【請求項５】燃焼排ガスと前記燃焼排ガス中に投入さ
れた酸素とからなる混合ガス中の前記酸素の濃度を検出
し、前記酸素量を制御する請求項１から４のいずれかに
記載の蓄熱式バーナの燃焼方法。
【請求項６】酸素の替わりに、酸素を含有するガスを
燃焼排ガス中に投入する請求項１から５のいずれかに記
載の蓄熱式バーナの燃焼方法。