JPS6039924B2 - 加熱炉の温度補償装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は加熱炉の温度補償装置にかかり、特に加熱炉の
排気口の内周縁に煩斜面を設け、この傾斜面に空気供給
口を設けて、上記排気口を通過する未燃焼ガスに空気を
供給しつつ燃焼させ、その頚射熱を上記額斜面によって
炉内へ反射させるようになし、一般に低下しながら炉内
排気口近傍の温度を補償するとともに、炉内で生じた未
燃焼ガスが鰹導内で燃焼して多量の煤塵を発生したり、
或は燃焼時の熱により鰹道内に設置された熱交換器の伝
熱管を破損させること等を可及的に防止することが出来
るようにした加熱炉の温度補償装置に関する。

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

周知の如く、ＮＯ叫ま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、従って加熱炉の廃ガス中に含まれる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
に配慮せねばならない。ところで、燃料ガス燃焼温度は
燃焼時に供孫合される空気量と燃料ガスの供Ｖ給量との
関係によって決定され、この空気量や燃料ガスの完全燃
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○ｋが発生することとなる。

そこで、燃焼時に生ずるＮ○ｋ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設けると
ともに、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１の空気供給口から
の空気を与えて第１段目の燃焼を行ない、次いでこの第
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、この二段燃焼法にあっては第一及び
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、燃料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料ガス
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来、
Ｎ○×の発生を防止することが出来る。ところが、この
二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孫合される空気量
とを常に一定の関係に維持してやるが、従来計測器の精
度等の問題によって第二の空気供給口より供給される空
気量が変動してしまい、この結果第二段目の燃焼後に未
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出すると、このガス
は炉の排気口より煙道内への排気されて、塵道内の空気
と化合して燃焼し、多量の煤塵を発生させたり、或はこ
の燃焼時の熱によって塵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。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料ガスの完全燃焼に要する空気量の
−割程度の過剰な空気を炉内へ供９篇するようになされ
ていた。

このため、従来のコ段燃焼法にあっては二段目の燃焼に
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瓜が発生してしまい、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、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＝Ｊ段燃焼法における以上
の如き問題点を解決することの出来る新規なる加熱炉を
提供した。

この加熱炉の要旨は、加熱炉の排気口と健道との間に補
助燃焼室を設け、この補助燃焼室に空気供給口を設けて
、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、鰹道内へ未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、以つ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を可能としたものであ
る。

この加熱炉においては、補助燃焼室における禾燃焼ガス
の燃焼により比較的多量の熱が発生するが、この熱は従
釆煙道へと排出されてしまい、炉の加熱工程には何ら利
用されていなかった。

一方、一般にこの種加熱炉内の温度はバーナ近傍が最も
高く、排気口近傍が最も低いことが知られ、このため炉
内に菱入される被加熱物は炉内位置により加熱される度
合が異なるという不都合があった。そこで、本発明者等
は従来の加熱炉における以上の如き問題点に鑑み、これ
を有効に解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、加熱炉の排気口の内周縁
に懐斜面を設け、この頃斜面に空気供給口を設けて、上
記排気口を通過する未燃焼ガスに空気を供給しつつ燃焼
させ、その鏡射熱を上記額斜面よって炉内へ反射させる
ようになし、一般に低下しがちな炉内排気口近傍の温度
を補償するとともに、炉内で生じた未燃焼ガスが塵道内
で燃焼して多量の煤塵を発生させたり、或は燃焼時の熱
により煙道内に設置された熱交換器の伝熱管を破損させ
ること等を可及的を防止する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。

図面は本発明の一実施例を説明するためのもので、第１
図は本発明にかかる加熱炉の概略側断面図、第２図は同
Ａ−Ａ矢視図断面図、第３図は排気口近傍の要都拡大図
、第４図は同Ｂ−Ｂ失視断面図、第５図は本発明にかか
る排気口近傍の別実施例を示す菱部拡大図、第６図は同
Ｃ−Ｃ失視断面図である。

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によって因緩されてなり、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、こ
の一次空気供給口２の中心には燃焼管３が挿入されてい
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・・・・・・・・
・が環状に配直されている。一方、前記壁ｌａの下部に
は排気口５が設けられ、この排気口５の外側には補助燃
焼室６が設けられている。補助燃焼室６は天井壁６ａ、
前方肇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。排気口
５は第２図、第３図に示す例にあってはアーチ形に成形
されており、その相対向する内周緑９ａ，９ｂには第４
図に示す如く傾斜面１０．ａ，１０ｂが形成され、これ
らの額斜面１０ａ，１０ｂには複数の補助供給口１１，
１１・・・・・・・・・が設けられている。これらの補
助空気供給ロー１，１１，１１・・・・・・・・・には
夫々補助空気供給管１２，１２・・・・…・・が連結さ
れており、これらの補助空気供給管１２，１２・・・・
・・・・・は、一括された後補助空気調整弁１３を介し
てへッダ１４へと連結されている。へッダ１４には図示
しない空気供給源に連結された空気供Ｖ給主管１５が連
結されており、この空気供給主管１５にはオリフィス１
６が介設されている。一方、一次空気供給２及び二次空
気供給口４，４…・…・・には夫々一次空気供給管１７
及び二次空気供給管１８，１８・・・・・・・・・が連
結されており、これらの空気供給管１７，１８・・…・
・・・は夫々一次空気量調整弁１９及び二次空気量調整
弁２０を介してへッダ１４へと連絡されている。尚、第
４図中２１は炉内に置かれた被加熱材である。次に、以
上の構成よりなる本発明の本発明装置の作用を詳述する
。

空気供給主管１５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１６を通過する際に流
量を測定されて空気へッダ１４へと供給される。

この空気へッダ１４へと供給された空気は更に一次空気
蔓調整弁１９及び二次空気量調整弁２０によって流量調
整された後、一次空気供尊台管１７及び二次空気供９合
管１８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・・・・・・・・・から炉内へと供尊台さ
れる。また、これと同時に燃料管３の先端からは図示し
ない燃料ガス供孫舎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を混合されて第一段目の燃焼
が行なわれる。この第一段目の燃焼の際に一次空気供孫
合口から炉内へ供Ｖ給される空気量は、あらかじめ燃料
管３より噴出される燃料ガスが完全燃焼するに要する空
気量より少なめになるようになされており、従って第一
段目の燃焼時には燃料ガスは完全には燃焼されず、未燃
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４，４から供
給される二次空気と混合され、ここで第二段目の燃焼が
行なわれる。

この第二段目の空気供給口４，４・・・・・・・・・よ
り供Ｖ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
は二次空気供繋合口４，４・・・・・・・・・より炉内
へ供Ｖ給される空気量の総和は、燃料管３より炉内へ供
Ｖ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４，４・・・・・・・・・より炉内へ供
孫合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１９及び二次調整弁２０，２０・・・
・・・・・・を適宜開閉制御しつつ行なわれるのである
が、この制御が従来精度上に問題があり、一次空気供聯
合口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を一致するよう
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
まうという問題があった。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、塵道内の空気と化
合して燃焼し、鰹道内に設けられた熱交換器の伝熱管を
破損させたり、また煙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
鰹道８との間に補助燃焼室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
気鞠給ロー １，１ １・・・・・・・・・より供給さ
れる空気によって完全燃焼させることとなる。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
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Ｎ０×の発生を抑制することが出来るとともに
、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、本発明にかかる排気口５の内周緑
９ａ，９ｂには煩斜面１０ａ，１０ｂが形成され、この
煩斜面１０ａ，１０ｂに補助空気供給口１１，１１・・
…・・・・が設けられているため、補助空気供給ロー１
，１１・・・・・・・・・より噴出される空気は排気口
５へ流れ込もうとする禾燃焼ガスに対向させて吹き付け
られることになり、この結果未燃焼ガスと空気との混合
により生ずる火炎は排気口５の入口近傍５ａの部分に生
じ、この火炎の熱によって頃斜面１０ａ，１０ｂは赤熱
されることとなる。このように、額斜面１０ａ，１０ｂ
が赤熱されると、その頚射熱は煩斜面１０ａ，１０ｂと
対向する炉の内方へと反射乃至放射され、この結果排気
口５の近傍に置かれた被加熱材２１はこの頚射熱によっ
て加熱される。次に、第５図、第６図に示す例について
説明する。この例は排気口５の中央に柱２２を立てて排
気口５を二つの排気口５ｃ，５ｄに分割し、夫々の相対
向する内周緑２３ａ，２３ｂ及び２４ａ，２４ｂに額斜
面２５ａ，２５ｂ及び２６ａ，２６ｂを設けて、炉の内
方へ反射乃至放射される頚射熱を増加させるように構成
したものである。また、この例にあっては第６図に示す
如く各鏡斜面に設けられた補助空気供受給口１ １，１
１・・・・・・…とへッダ１４との間を連結する補助
空気供Ｖ給管１２に遠隔制御流量調整弁２７が介設され
ているとともに、健道８へ至る排気通路２８には酸素濃
度検出器２９が設けられており、この酸素濃度検出器２
９よりの信号によって制御装魔３０を作動させ、遠隔制
御流量調整弁２７を適宜制御して炉内に生ずる未燃焼ガ
スを常に完全燃焼させることが出来るものである。以上
で明らかなように、本発明によれば加熱炉の排気口の内
周緑に額斜面を設け、この煩斜面に空気供給口を設けて
、上記排気口を通過する未燃孫ガスに空気を供ｖ給しつ
つ燃焼させ、その鍵射熱を上記傾斜面によって炉内へ反
射させるようになし、一般に低下しがちな炉内排気口近
傍の温度を補償するとともに、炉内で生じた未燃焼ガス
が鰹道内で燃焼して多量の煤塵を発生させたり、或は燃
焼時の熱により健道内に設置された熱交換器の伝熱管を
破損させること等を可及的に防止することが出来る等の
諸特長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−実施例を説明するためのもので、第１
図は本発明にかかる加熱炉の概略側断面図、第２図は同
Ａ−Ａ矢視断面図、第３図は排気口近傍の要部拡大図、
第４図は同Ｂ−Ｂ矢視断面図、第５図は本発明にかかる
排気口近傍の別実施例を示す要部拡大図、第６図は同Ｃ
−Ｃ矢視断面図である。 尚、図面中１は加熱炉、５は排気口、９ａ，９ｂ，２３
ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂは内周縁、１０ａ，ｌｏｂ
，２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂは煩斜面、１１は空
気供給口である。 第６図 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加熱炉の排気口の内周縁に傾斜面を設け、この傾斜
   面に空気供給口を設けて、上記排気口を通過する未燃焼
   ガスに空気を供給しつつ燃焼させ、その輻射熱を上記傾
   斜面によつて炉内へ反射させるように構成したことを特
   徴とする加熱炉の温度補償装置。 ２ 上記空気供給口に空気を送給する空気送給管に流量
   調整弁を介設するとともに、上記排気口に連設される煙
   道内に酸素濃度計を設け、この酸素濃度計よりの信号に
   よつて上記流量調整弁を開閉制御するように構成したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の加熱炉の温
   度補償装置。