JPS6011289B2 - 加熱炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は加熱炉にかかり、特に加熱炉の排気口と鰹道と
の間に排気口に直結して炉内に開放された補助燃焼室を
設けると共に、この補助燃焼室に補助空気供給口を設け
て未燃焼ガス濃度に応じて燃焼用補助空気量を制御しつ
つ供給し、この補助燃焼室内において炉内に生ずる未燃
焼ガスを燃焼するようになし、燃料ガスを完全に燃焼さ
せるに要する理論量の空気を炉内へ供聯合して炉内を加
熱させることなく燃焼を行なうことを可能とし、これに
より炉内温度の加熱に起因するＮ○ｋの発生を可及的に
防止することが出来、更には炉内の温度補償を可能とし
た加熱炉に関する。

光化学スモッグの原因ともなる大気中のＮ○×を減少さ
せるべく、現在各種の加熱炉より排出される排ガスのＮ
○×を減少させることが望まれている。

周知の如く、Ｎ○ｘは炉内において空気中の酸素と窒素
とが高温状態において化合して生ずることが知られてお
り、従って加熱炉の排ガス中に含まれるＮ○×を減少さ
せるためには燃焼時の温度が必要以上に上昇しないよう
配置せねばならない。ところで、燃焼ガスの燃焼温度は
燃焼時に供給される空気量と燃料ガスの供給量との関係
によって決定され、この空気量が燃料ガスの完全燃焼に
要する空気量よりも多いと燃焼温度は高くなり多量のＮ
Ｏ広が発生することとなる。

そこで、燃焼時に生ずるＮＯ広を低減させるべく燃料ガ
スに理論燃焼量の空気（完全燃焼するに要する空気）を
与え且つこの空気を二つの分量に分けて与える方法、所
謂二段燃焼法が知られている。

この方法は、バーナの周囲に第一の空気供給口を設ける
と共に、更にこのバーナより若干離間する位置にバーナ
を中心として環状に第二の空気供給口を配置させ、バー
ナより噴出する燃料ガスに対して第一の空気供給口から
の空気を与えて第一段目の燃焼を行ない、次いで、その
第一段目の燃焼後に生ずる未燃焼ガスに第二の空気供給
口からの空気を与えて第二段目の燃焼を行なうようにし
たものである。特に、この二段目燃焼法にあっては第１
及び第二の空気供給口から供給される空気量の和は理論
空気量となるようになされ、燃焼ガスは第二段目の燃焼
によって完全燃焼するとともに、第一段目において燃焼
ガスの全量を一括して燃焼させないことによって、燃焼
時に温度が必要以上に上昇することを防止することが出
釆、Ｎ○ｋの発生を防止することが出来る。ところが、
この＝１段燃焼法を行なうためにはバーナより噴出され
る燃焼ガスの量と、第二の空気供給口より供給される空
気量とを常に一定の関係に維持してやる必要がある。

従釆計測器の精度等の問題によって第二の空気供給口よ
り供聯合される空気量が変動してしまい、この結果第二
段目の燃焼後に禾燃焼ガスが生じてしまう等の問題があ
った。このように、炉内に未燃焼ガスが発生すると、こ
のガスは炉の排気により煙道内へと排出されて、煙道内
の空気と化合して燃焼し、多量の煤塵を発生させたり、
或いはこの燃焼時の熱によって煙道に蓮設された熱交換
器の伝熱管を破損させる等の問題があった。また、この
時の未燃焼ガスの燃焼熱を炉内の被加熱材の加熱のため
に有効に利用し得ない問題があった。そこで、従来二段
燃焼法を採用した加熱炉にあっては、あらかじめ第二の
空気供給口より供給される空気量を完全燃焼に要する空
気量よりも若干多く供給するようにして、全体としてバ
ーナより噴出される燃焼ガスの完全燃焼に要する空気量
の一割程度の過剰な空気を炉内へ供給するようになされ
ていた。

このため、従来の二段燃焼法にあっては、二段目の燃焼
時に過剰な空気が供給されることから燃焼温度が必要以
上に上昇してＮ○×が発生してしまい、また炉内に過剰
量の空気が供給されることから炉内温度を低下させ、炉
の効率を低下させるという問題があった。

そこで、本発明者等は従来の二段燃焼法における以上の
ごとき問題点に鑑み、これを有効に簾決すべく鋭意研究
の結果この発明を創案するに至ったものである。

本発明の目的とするところは、加熱炉の排気口と蛭道と
の間に排気口に直結して炉内に開放された補助燃焼室を
設け、その補助燃焼室に補助空気供給口を設けて、未燃
焼ガス濃度に応じて燃焼用補助空気量を制御しつつ供給
し、この補助燃焼室内において炉内に生ずる未燃焼ガス
を燃焼させるようになし、煙道内へ禾燃焼ガスが排出さ
れることを防止して炉内へ過剰な空気を送り込むことを
全く不要になし、以て空気供給量の過剰に起因するＮ○
×の発生を可及的に防止することが出来る加熱炉を提供
する。

また、本発明の目的とするところは余分な空気を炉内へ
供給することに起因する炉内温度の低下を防止し、この
種炉の効率を向上させることが出来る加熱炉を提供する
。

更に、本発明の目的とするところは、補助燃焼室内にお
ける燃焼によって、通常、温度の低い排気口近傍の被加
熱材を加熱して炉内の温度補償を行なうことが出来る加
熱炉を提供する。

以下に、本発明の好適一実施例を添付図面に従って詳述
する。

図面は本発明にかかる加熱炉の一実施例を示すもので、
第１図は加熱炉の概略側断面図、第２図は第１図Ａ−Ａ
矢視断面図である。

第１図に示す如く、１は加熱炉の一例を示すもので、図
示加熱炉１は前方壁ｌａ，後方壁ｌｂ，天井壁ｌｃ，側
壁ｌｄ，ｌｄ及び底壁ｌｅによって囲給されてなり、こ
れらの壁は夫々耐熱性部材によって形成されている。

前方壁ｌａの上部には一次空気供給口２が設けられ、そ
の一次空気供給口２の中心には燃料管３が挿通支持され
ている。また前方壁ｌａには、上記一次空気供給口２を
中心として複数の二次空気供給口４，４・・・が環状に
配置されている。一方、前方壁ｌａの下部には排出口５
が設けられ、この排出口５の外側にはこれに直結して炉
内に開放された補助燃焼室６が設けられ、未燃焼ガスの
燃焼熱により炉内の温度補償を行なうようになっている
。この補助燃焼室６の天井壁６ａ及び前方壁６ｂには複
数の補助空気供給口７，７…が設けられており、室内に
向けて燃焼用補助空気を供給するようになっている。ま
た、排気口６には未燃焼ガス濃度計（図示せず）が設け
られており、検出される禾燃焼ガスの濃度に応じて後述
する補助空気量制御弁１５を適宜開閉制御して供給され
る燃焼用補助空気量を制御するようになっている。補助
燃焼室６は天井壁６ａ，前方壁６ｂ，側壁６ｃとによっ
て囲緩されてなり、その底部６ｄは開放されて鰹道８が
連結されている。前記一次空気供給口２，二次空気供給
口４，４・・・には、夫々一次空気供給管９、二次空気
供給管１０，１０・・・が連結されており、これらの供
ｖ給管は夫々一次空気空気量調整弁１１，二次空気量調
整弁１２，１２・・・を介して空気へツダ１３へと連結
されている。

また前記補助空気供給口７，７・・・には補助空気供給
管１４，１４，１４・・・が連結され、これらの補助空
気供給管は一括された後補助空気量調整弁１５を介して
前記空気へッダ１３へと連結されている。空気へッダ１
３には空気供給主管１６が連結されており、この空気供
給主管１６にはオリフィス１７が介設され、図示しない
空気送給手段へと連結されている。また、前記燃料管３
には図示しない燃料ガス供給源が連結されている。次に
、以上の構成よりなる本発明加熱炉の作用について詳述
する。

空気供聯合主管１６を介して供給される図示しない空気
送給手段よりの空気は、オリフィス１７を通過する際に
流量を測定されて空気へツダ１３へと供給される。

この空気へッダ１３へと供給された空気は更に一次空気
量調整弁１１及び二次空気量調整弁１２によって流量調
整された後一次空気供給管９及び空気供給管１０を経て
、最終的に一次空気供給口２及び二次空気供給口４，４
…から炉内へと供給される。また、これと同時に燃料管
３の先端からは図示しない燃料ガス供給源より送給され
る燃料ガスが噴出し、この燃料ガスは一次空気と混合さ
れて第一段目の燃焼が行なわれる。この第１段目の燃焼
の際に一次空気供給口から炉内へ供給される空気量は、
あらかじめ燃料管３により噴出される燃料ガスが完全燃
焼するに要する空気量よりも少なめになるようになされ
ており、従って第１段目の燃焼時には燃料ガスは完全に
は燃焼されず、燃焼ガスが生ずることとなる。次いで、
一段目の燃焼の結果生じた高温の未燃焼ガスは二次空気
供給口４，４・・・から供孫合される二次空気と混合さ
れ、ここで第２段目の燃焼が行なわれる。この第２段目
の燃焼時に第２の空気供給口４，４・・・より供給され
る空気量はあらかじめ第一段目の燃焼の結果生ずる未燃
焼ガスが完全燃焼するに要する空気量と一致するように
設定されており、従って一次空気供給口２及び二次空気
供給口４，４・・・より炉内へ供給される空気量の総和
は、燃料管３より炉内へ供給される燃料ガスが完全燃焼
するに要する空気量（即ち理論空気量）と一致するよう
に設定されている。ところで、以上の空気量の設定即ち
一次空気供給口２及び二次空気供給口４，４・・・より
炉内へ供給される空気量の調整は図示しない制御装置に
よって一次空気量調整弁１１及び二次空気調整弁１２，
１２・・・を適宜開閉制御しつつ行なわれるのであるが
、この制御が従釆精度上に問題があり、一次空気供給口
２及び二次空気供給口４より供給される空気量の総和が
燃料ガスの完全燃焼に要する空気量と一致するように設
定すると、往々にして二次空気供給口４，４，・・・か
ら炉内へ供給される空気量が不足してしまい、この結果
二段目の燃焼後に未燃焼ガスが生じてしまうとう問題が
あった。従来、このようにして生じた未燃焼ガスは炉内
を循環もしくは対流した後、最終的に排気口５から鰹道
８内へと排出され、煙道内の空気と化合して燃焼し、煙
道内に設けられた熱交換器の伝熱管を破壊させたり、ま
た鰹道内において多量の煤塵を発生させる等の問題があ
ったが、本発明にあっては排気口５と煙道８との間に排
気口に直結して炉内に開放された補助燃焼室６が形成さ
れているため、炉内に生ずる未燃焼ガスは補助燃焼室６
内において補助空気供給口７，７・・・より供給される
空気と混合されて燃焼してしまい、この結果煙道８内に
未燃焼ガスが排出されることは決してない。また供給さ
れる燃焼用補助空気量は末燃焼ガス濃度に応じて制御さ
れるので燃焼用補助空気が過剰に供給されることがなく
、従って、燃焼時に温度が必要以上に上昇することを防
止することが出来、Ｎ○×の発生を阻止できる。更に、
この未燃焼ガスの燃焼熱は排気口５から炉内側に放射し
て炉内の被加熱材を加熱することとなり、排気口近傍の
炉内温度を補償することができ、燃焼熱を有効に回収で
きる。

従って、本発明によれば一次空気供給口２及び二次空気
供給口４，４・・・により供給される空気量の総和を燃
料ガスの完全燃焼に要する空気量と一致させるように制
御装置を設定することが出釆、即ち従来の二段燃焼法に
おける如く、制御装置の精度上の問題等によって仮に二
段目の燃焼時に空気量が不足するとしても、煙道内へ未
燃焼ガスが排出されることがないため、従来のコ段燃焼
法における如く、炉内に禾燃焼ガスが生ずることを恐れ
て、炉内に過剰な空気を供給することが不要となるので
ある。従って、本発明によれば炉内にほぼ理論空気量の
空気を供給することが可能となり、この結果従来の二段
燃焼法における如く二段目の燃焼時に過剰な量の空気が
供給されることに起因するＮ○×の発生を抑制すること
が出釆ると共に、炉内へ過剰な量の空気が供給されるこ
とに起因する炉内温度の低下を抑制し、この種、炉の効
率低下を防止することが出来る。また、本発明よれば、
炉内に禾燃焼ガスが生じた場合これが補助燃焼室６内に
おいて燃焼することから、この燃焼時に生ずる熱によっ
て炉内排出口５近傍に置かれた被加熱材が加熱されるこ
ととなり、通常、温度の低い炉内排気口５の近傍を温度
補償することが出来、熱交換器等を設けることなく有効
に熱回収ができる。以上で明らかなように、本発明によ
れば加熱炉の排気口と煙道との間に排気口に直結して炉
内に開放された補助燃焼室を設け、この補助燃焼室に空
気供給口を設けて、未燃焼ガス濃度に応じて燃焼用補助
空気量を制御して供給し、この補助燃焼室内において炉
内に生ずる未燃焼ガスを燃焼させることが出来るように
したことにより燃焼効率を低下させることなく燃焼時に
生ずるＮ瓜の発生を抑制することが出来るとともに、炉
内へ過剰な空気を送り込むことに起因する炉内温度の低
下を抑制し、更に通常、温度の低下する炉内排気口近傍
の被加熱材を加熱し、炉否の温度を補償することが出来
、熱交換器等を設けることなく有効に熱回収が出来る等
の諸特徴を発揮し頗る実用性に富むものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は加熱炉
の概略側断面図、第２図は第１図Ａ−Ａ矢視断面図であ
る。 尚、図面中１は加熱炉、５は排気口、８は鰹道、６は補
助燃焼室、７は補助空気供給口である。 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 燃料に、理論空気量を供給しつつ二段燃焼させて、
   燃焼ガスを排気口から煙道を介して排出するようになし
   た加熱炉において、上記排出口と煙道との間に排気口に
   直結して炉内に開放された補助燃焼室を設けると共に、
   該補助燃焼室に導入される炉内から生ずる未燃焼ガスを
   燃焼させるための補助空気供給口を設けて、該空気供給
   口からの燃焼用補助空気量を未燃焼ガスの濃度に応じて
   制御しつつ上記補助燃焼室内で上記未燃焼ガスを燃焼さ
   せて炉内の温度補償をさせるように構成したことを特徴
   とする加熱炉。