JPH09287019A

JPH09287019A - 二重円筒型間接加熱炉及びその運転方法

Info

Publication number: JPH09287019A
Application number: JP8345816A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Oishi; 均大石; Kuniaki Okada; 邦明岡田
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1995-12-26
Filing date: 1996-12-25
Publication date: 1997-11-04
Anticipated expiration: 2016-12-25
Also published as: JP3952529B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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。【解決手段】蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｂが配置され
た外筒３と、外筒３で覆われた鋼コイル１を熱処理する
内筒２とからなる二重円筒型間接加熱炉であり、外筒３
の天井部に補助逃がし煙道１８と燃焼排ガス流量調整ダ
ンパ１９が設けられ、蓄熱式燃焼バーナ４ａ，４ｂ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，１０ｂを切り替え制御して交
番燃焼し、燃焼開始前は、流量調整ダンパ１９を一定の
開度で開いた状態とし、燃焼排ガスの一部を補助逃がし
煙道１８から直接炉外に排出し、燃焼排ガスの流量を調
整する燃焼を開始し、所定時間以降は蓄熱体６を通過し
た後の燃焼排ガスの温度によって、流量調整ダンパ１９
の開度を一定にして、二重円筒型間接加熱炉を運転する
ことにより、開始時の炉内圧力の上昇を回避する。

Description

【発明の詳細な説明】

【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６−２５７９
５１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８
ｂ、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４
ａ，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、所定時間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、流量調整ダンパを開くこと
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
対以上配置した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、所定
時間経過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。
その後、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
対以上配置した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。

【００１２】また、請求項４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
対以上配置した二重円筒型間接加熱炉の運転方法におい
て、各対の蓄熱式燃焼バーナの燃料供給量を、炉内温度
及び／又は被加熱物の温度に応じて調整するとともに、
各蓄熱体を通過する燃焼排ガス量を、対となる蓄熱式燃
焼バーナによって発生する燃焼排ガス量に比例して調整
して、インナーカバー内の雰囲気ガスを循環させて、被
加熱物を熱処理することを特徴とする。この発明では、
燃焼室内の燃焼排ガス量に応じて燃焼排ガス排出量を調
整することにより、燃焼室内の急激な圧力上昇を解消で
きる。また、インナーカバー内の雰囲気ガスを循環させ
ているので、インナーカバー内での熱移動がある。例え
ば、燃焼ガスのインナーカバー壁への熱伝達量は、炉上
部よりも炉下部の方が多い。また、被加熱物は下部には
必ず置かれるが上部には置かれない場合があり、炉下部
の循環ファンにより、加熱室内の熱分布を均一にでき
る。

【００１３】また、請求項５の発明の二重円筒型間接加
熱炉の運転方法は、請求項４の発明において、前記各蓄
熱体を通過する燃焼排ガス量の調整は、蓄熱体通過後の
燃焼排ガス温度の最高値がほぼ一定に保持されるように
調整することを特徴とする。この発明では、加熱室の温
度を均一に制御できる。

【００１４】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、所定時間以
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７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
した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、所定時間後に燃料供給
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８の発明の二重円筒型間接加
熱炉は、蓄熱式燃焼バーナによる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。

【００１７】また、請求項９の発明の二重円筒型間接加
熱炉は、外筒内を燃焼室と、前記外筒で覆われる内筒内
を加熱室と、前記加熱室内の雰囲気ガスを循環させる循
環手段とを有する二重円筒型間接加熱炉において、前記
外筒内の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、前記外筒の上部に配置された少なくとも１
対の上部蓄熱式燃焼バーナと、前記外筒の下部に配置さ
れた少なくとも１対の下部蓄熱式燃焼バーナと、前記上
部蓄熱式燃焼バーナの蓄熱体を通過する燃焼排ガスの温
度を計測する第１の温度計測手段と、前記下部蓄熱式燃
焼バーナの蓄熱体を通過する燃焼排ガスの温度を計測す
る第２の温度計測手段と、前記燃焼炉内温度を計測する
第３の温度計測手段と、前記加熱室内の温度を計測する
第４の温度計測手段と、前記被加熱物の温度を計測する
第５の温度計測手段と、前記上部及び下部蓄熱式燃焼バ
ーナの蓄熱体を通過する燃焼排ガスの流量を計測する第
１と第２の燃焼排ガス流量計測手段と、前記上部及び下
部蓄熱式燃焼バーナの燃料供給量を、前記第１ないし第
５の温度計測手段に基づく、炉内温度及び／又は被加熱
物の温度に応じて個別に調整するとともに、前記蓄熱式
燃焼バーナによって発生する燃焼排ガス量に比例して、
各蓄熱体を通過する燃焼排ガス量を調整して、前記燃焼
室の上下方向の温度分布を均一にする燃焼制御手段とを
具備することを特徴とする。

【００１８】この発明では、燃焼室内の燃焼排ガス量に
応じて燃焼排ガス排出量を調整することによって、燃焼
室内の急激な圧力上昇を解消するとともに、各部分の温
度に応じて、上部及び下部蓄熱式燃焼バーナを個別に、
上下蓄熱式燃焼バーナの燃料供給量を制御して、前記燃
焼室の上下方向の温度分布を均一し、かつ、インナーカ
バー内の雰囲気ガスを循環させるので、加熱室の温度分
布を均一でき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９
ａ，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２
４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１
４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９
ａ，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１
７、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４
ｂ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Ｂ
₁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Ｆ ₂
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，６６
ａ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６
６ａ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６
８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７
Ｑ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６８
ａを開にする。スローオープン型電磁弁６７ａ及び６８
ａ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６
３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、１１０ｍｍＡ
ｑ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，４
ｄ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４
ｂ，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４０
ｂ，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４
ｂ，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４
４，４５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）５
４、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１
６ｂ，１６ｄを制御する燃焼用空気流量指示調節計（Ｆ
ＩＣ）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４
ａ，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（Ｔ
ＩＣ）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（ＴＩ
Ｃ）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，４
ｂ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、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

【特許請求の範囲】

【請求項１】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、
所定時間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。
【請求項２】交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを１対以
上配置した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、所定時
間経過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。
【請求項３】交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを１対以
上配置した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。
【請求項４】交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを１対以
上配置した二重円筒型間接加熱炉の運転方法において、各対の蓄熱式燃焼バーナの燃料供給量を、炉内温度及び
／又は被加熱物の温度に応じて調整するとともに、各蓄
熱体を通過する燃焼排ガス量を、対となる蓄熱式燃焼バ
ーナによって発生する燃焼排ガス量に比例して調整し
て、インナーカバー内の雰囲気ガスを循環させて、被加
熱物を熱処理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。
【請求項５】前記各蓄熱体を通過する燃焼排ガス量の
調整は、蓄熱体通過後の燃焼排ガス温度の最高値がほぼ
一定に保持されるように調整することを特徴とする請求
項４に記載の二重円筒型間接加熱炉の運転方法。
【請求項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、所定時
間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。
【請求項７】交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを１対以
上配置した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、所定
時間経過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。
【請求項８】蓄熱式燃焼バーナによる燃焼室と被加熱
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
パージ配管を具備することを特徴とする二重円筒型間接
加熱炉。
【請求項９】外筒内を燃焼室と、前記外筒で覆われる
内筒内を加熱室と、前記加熱室内の雰囲気ガスを循環さ
せる循環手段とを有する二重円筒型間接加熱炉におい
て、前記外筒内の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、前記外筒の上部に配置された少なくとも１対の上部蓄熱
式燃焼バーナと、前記外筒の下部に配置された少なくとも１対の下部蓄熱
式燃焼バーナと、前記上部蓄熱式燃焼バーナの蓄熱体を通過する燃焼排ガ
スの温度を計測する第１の温度計測手段と、前記下部蓄熱式燃焼バーナの蓄熱体を通過する燃焼排ガ
スの温度を計測する第２の温度計測手段と、前記燃焼炉内温度を計測する第３の温度計測手段と、前記加熱室内の温度を計測する第４の温度計測手段と、前記被加熱物の温度を計測する第５の温度計測手段と、前記上部及び下部蓄熱式燃焼バーナの蓄熱体を通過する
燃焼排ガスの流量を計測する第１と第２の燃焼排ガス流
量計測手段と、前記上部及び下部蓄熱式燃焼バーナの燃料供給量を、前
記第１ないし第５の温度計測手段に基づく、炉内温度及
び／又は被加熱物の温度に応じて調整するとともに、前
記蓄熱式燃焼バーナによって発生する燃焼排ガス量に比
例して、各蓄熱体を通過する燃焼排ガス量を調整して、
前記燃焼室の上下方向の温度分布を均一にする燃焼制御
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。