JPH0894253A - 反射型溶解保持炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】ＮＯｘの発生量が少なく、またＮＯｘ，ＣＯ，
ＨＣ等の有害排ガス成分を浄化する反射炉を提供する。 【構成】少なくとも一対の低ＮＯｘバーナを交互に燃焼
させて非定在火炎を形成し、炉内を均一に加熱するよう
にし、そして、排気系の開閉を行うメインダンパ５４を
迂回するバイパス流路５５とこれを開閉するバイパスダ
ンパ５６とを設けて、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をバイパス流路５５の開閉
によって吸収するようにしている。そして、熱源として
のバーナには、燃焼排ガスを利用して高温に予熱された
燃焼用空気の流れの周囲から燃料を噴出し、燃焼用空気
噴射口に該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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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用いて燃焼させる蓄
熱燃焼型バーナであって、この高温の燃焼用空気の流れ
の周囲から燃料を噴出し、前記燃焼用空気噴射口に該燃
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
ル拡径部から燃料を噴射する燃料ノズルを設けたバーナ
を熱源として備えている。

【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。

【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。

【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即ち流量を制御するメ
インダンパと、該ダンパのバイパス流路と、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
開閉即ち流量を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
動にはバイパス流路の開閉によって対応し、設定値以上
に大きく変動するときにはメイン排気系の開閉によって
対応して炉圧変動を吸収するようにしている。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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る。したがって、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
緩慢燃焼を起こす。依って、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バーナとな
る。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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５１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。

【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。

【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。

【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。

【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とパイロットノズル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。

【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。

【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８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。

【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。

【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。

【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１２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。

【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。

【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８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。

【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。

【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８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。

【００５３】また、本実施例では蓄熱体を２３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。

【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１４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。

【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。

【００５６】この溶解保持炉１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５２の開閉即ち流量を制御するダンパ５４
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。

【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。

【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は、燃焼用空気噴射口に該燃
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
ル拡径部から燃料を噴射する燃料ノズルを設けたバーナ
を用いているので、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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【図２】同溶解保持炉の縦断面図である。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図１０】炉内圧制御システムの概略構成図である。

【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。

【図１２】従来の反射型溶解保持炉の概略説明図であ
る。

【図１３】従来の二段燃焼型低ＮＯｘバーナの原理図で
ある。

【符号の説明】

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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２７Ｄ 19/00 Ｄ (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

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼排ガスを利用して高温に予熱された
   燃焼用空気を用いて燃焼させる蓄熱燃焼型バーナであっ
   て、この高温の燃焼用空気の流れの周囲から燃料を噴出
   し、前記燃焼用空気噴射口に該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から燃料を噴
   射する燃料ノズルを設け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. 【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。
3. 【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１または２記載の反射型溶解保持炉。
4. 【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３記載の反
   射型溶解保持炉。
5. 【請求項５】 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
   即ち流量を制御するメインダンパと、該ダンパのバイパ
   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即ち流量を制御するバイパス
   ダンパとを有し、頻繁に起こるバーナの切替に伴って起
   こる小さな炉内圧の変動にはバイパス流路の開閉によっ
   て対応し、設定値以上に大きく変動するときにはメイン
   排気系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３に記載の反射型溶解保持炉。
6. 【請求項６】 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。
7. 【請求項７】 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。
8. 【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。
9. 【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。
10. 【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。
11. 【請求項１１】 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。
12. 【請求項１２】 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。