KR101658759B1

KR101658759B1 - 덕트식 축열 장치

Info

Publication number: KR101658759B1
Application number: KR1020167012081A
Authority: KR
Inventors: 유사쿠 가와모토; 가즈야 기타무라; 도모키 가타야마; 게이스케 오이테
Original assignee: 쥬가이로 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2014-09-08
Publication date: 2016-09-21
Also published as: JP5782094B2; KR20160057493A; WO2015075998A1; JP2015099002A; TWI568975B; CN105723154A; CN105723154B; TW201522867A

Abstract

[과제] 단시간에 신속히 축열재 전량(全量)의 교환 작업을 완료하는 것이 가능한 덕트식 축열 장치를 제공한다.
[해결 수단] 상부 덕트(3)가 상부에 접속됨과 아울러, 하부에 하부 덕트(4)가 접속되며, 적어도 하부 덕트 상부까지 구상 축열재(11)가 수용되어, 구상 축열재를 매개로 하여 상부 덕트와 하부 덕트의 사이에 교호로 연소용 공기(A)와 배기 가스(B)가 유통되는 연직 덕트(2)와, 연직 덕트 상에 마련되며, 구상 축열재를 상기 연직 덕트 내부에 공급하기 위한 공급 호퍼(12)와, 공급 호퍼와 연직 덕트와의 사이에 개폐 가능하게 마련되며, 폐쇄되어 구상 축열재를 공급 호퍼 내에 유지함과 아울러, 개방되어 공급 호퍼로부터 연직 덕트 내부에 구상 축열재를 투하하기 위한 상부 게이트(14)와, 연직 덕트 하단(2b)에 개폐 가능하게 마련되며, 폐쇄되어 구상 축열재를 연직 덕트 내에 유지함과 아울러, 개방되어 상기 연직 덕트 내부로부터 구상 축열재를 배출하는 하부 게이트(15)를 구비했다.

Description

덕트식 축열 장치{DUCT TYPE HEAT STORAGE DEVICE}

본 발명은, 단시간에 신속히 축열재 전량(全量)의 교환 작업을 완료하는 것이 가능한 덕트식 축열 장치에 관한 것이다.

공업로(爐)에 이용되는 리제너레이티브 버너(regenerative burner)에는, 배기 가스의 배열(排熱)로 연소용 공기를 가열하는 축열 장치가 구비되어 있다. 이 축열 장치에는, 구상(球狀) 축열재가 수용되며, 교호(交互)로 유통하는 배기 가스와 연소용 공기 중, 배기 가스가 유통할 때 배열이 구상 축열재에 축적되고, 그 후, 연소용 공기가 유통할 때에 상기 연소용 공기가 구상 축열재에 의해 가열되도록 되어 있다. 　

이런 종류의 축열 장치에 관해서는, 구상 축열재를 교환하는 교환 장치가 특허 문헌 1 및 2에서 개시되어 있다. 특허 문헌 1의「리제너레이티브 버너의 축열체 교환 장치」는, 축열실 상부 외측에 축열체 보충실을 마련하고, 상기 축열실과 축열체 보충실을 단수 또는 복수의 축열체 공급부에 의해 연통하며, 상기 축열실의 저부는 축열체 적량(適量) 낙하 바닥으로 구성하고, 그 축열체 적량 낙하 바닥으로부터 낙하한 양만큼, 상기 축열체 보충실로부터 축열체 공급부를 통해서 축열실에 축열체를 공급하도록 하고 있다.

특허 문헌 2의「축열체 교환기구를 구비한 축열식 교번(交番) 연소 장치」는, 연료 노즐을 구비한 버너부와, 축열체를 수납한 축열실로 이루어지는 적어도 한 쌍의 축열식 버너로 구성되며, 상기 한 쌍의 축열식 버너를 교호로 연소와 배기를 행하게 하는 축열식 교번 연소 장치의, 축열실을 대략 L자 모양으로 형성하고, 상기 축열실의 선단이 다공판을 매개로 하여 상기 버너부의 연소실 후단에 접속되며, 상기 축열실의 저부에 축열체 배출용 개폐 밸브를 구비한 축열체 배출관을 마련하고, 또, 상기 축열실의 상부와 축열체 저장탱크를 분배기 및 상기 분배기의 하류에 위치하는 축열체 공급용 개폐 밸브를 구비한 축열체 공급관에서 접속하도록 하고 있다.

특허 문헌 1 : 일본특허공개 평9－159148호 공보 특허 문헌 2 : 일본특허공개 제2001－317732호 공보

모든 배경 기술은, 축열체가 축열실로 단번에 공급되거나, 축열실로부터 단번에 배출되지 않도록, 축열체를 서서히 공급·배출할 수 있도록, 축열실의 용적에 비해, 충분히 좁거나 혹은 가는 통로 부분을 가지는 축열체 공급부나 축열체 적량 낙하 바닥, 축열체 공급관, 축열체 배출관을 구비하여 구성되어 있었다. 이 때문에, 축열체가 이들 통로 부분에서 막혀 버려, 축열체를 교환할 수 없게 되어 버리는 과제가 있었다. 　

또, 축열체의 교환에 대해서는, 소량씩 교환하는 쪽보다도 전량을 단번에 교환하는 쪽이, 교환되지 않은 축열체가 축열실 내에 언제까지나 잔존해 버리는 등의 문제점이 없어, 설비 관리상 바람직하다. 전량을 교환하는 경우에는, 리제너레이티브 버너나 공업로 설비를 정지할 필요가 있다. 이 정지 기간을 단축하려면, 신속한 교환 작업이 요구되지만, 이러한 요청에 따르는 것이 어려웠었다. 　

본 발명은 상기 종래의 과제를 감안하여 창안된 것으로서, 단시간에 신속히 축열재 전량의 교환 작업을 완료하는 것이 가능한 덕트식 축열 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 덕트식 축열 장치는, 상하 연직 방향으로 스트레이트(straignt)한 형태로 세워서 마련되고, 상부 덕트가 상부에 접속됨과 아울러, 하부에 하부 덕트가 접속되며, 상기 상부 위쪽의 상단으로부터 상기 하부 아래쪽의 하단까지 그 내격이 동일 치수로 형성되고, 적어도 상기 하부 덕트 상부까지 입상(粒狀) 축열재가 수용되어, 상기 입상 축열재를 매개로 하여 상기 상부 덕트와 상기 하부 덕트의 사이에 교호로 연소용 공기와 배기 가스가 유통되는 연직 덕트와, 상기 상부 덕트 및 상기 하부 덕트 각각의 상기 연직 덕트와의 접속 단부에, 상기 연직 덕트 내부에 면(面)하는 표면이 상기 연직 덕트의 내면과 단차가 없도록 설치된 다공판(多孔板)과, 상기 연직 덕트 상에 마련되며, 상기 입상 축열재를 상기 연직 덕트 내부에 공급하기 위한 공급 호퍼와, 상기 공급 호퍼와 상기 연직 덕트와의 사이에 개폐 가능하게 마련되며, 폐쇄되어 상기 입상 축열재를 상기 공급 호퍼 내에 유지함과 아울러, 개방되어 상기 공급 호퍼로부터 상기 연직 덕트 내부에 상기 입상 축열재를 투하하기 위한 상부 게이트와, 상기 연직 덕트 하단에 개폐 가능하게 마련되며, 폐쇄되어 상기 입상 축열재를 상기 연직 덕트 내에 유지함과 아울러, 개방되어 상기 연직 덕트 내부로부터 상기 입상 축열재를 배출하는 하부 게이트를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 연직 덕트 아래에는, 상기 하부 게이트로부터 배출되는 상기 입상 축열재를 회수하는 회수 용기가 배치되는 것을 특징으로 한다. 　

상기 하부 게이트는, 좌우 여닫이문에 의해 개폐되는 것을 특징으로 한다.

상기 상부 덕트 및 상기 하부 덕트 중 어느 일방에는, 급기 밸브를 가지는 연소용 공기 공급관과 배기 밸브를 가지는 배기 가스 배출관이 접속되고, 상기 배기 밸브가 폐쇄되고 상기 급기 밸브가 개방되어 연소용 공기가 상기 연직 덕트에 유통하고 있는 상태에서, 상기 급기 밸브를 폐쇄한 것에 따라서, 상기 하부 게이트의 개폐 동작에 이어서 상기 상부 게이트의 개폐 동작이 행해지도록 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 입상 축열체는, 구체(救體) 형상의 구상(球狀) 축열재인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관한 덕트식 축열 장치에 있어서는, 단시간에 신속히 축열재 전량의 교환 작업을 완료할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 덕트식 축열 장치의 바람직한 일 실시 형태를 나타내는 측단면도이다.
도 2는 도 1의 덕트식 축열 장치에 의한 축열재 배출 단계를 나타내는 측단면도이다.
도 3은 도 1의 덕트식 축열 장치에 의한 축열재 투하 단계를 나타내는 측단면도이다.
도 4는 도 1의 덕트식 축열 장치에 의한 축열재 교환 작업의 완료 상태를 나타내는 측단면도이다.

이하에, 본 발명에 관한 덕트식 축열 장치의 바람직한 일 실시 형태를, 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 관한 덕트식 축열 장치의 측단면도, 도 2는, 도 1의 덕트식 축열 장치에 의한 축열재 배출 단계를 나타내는 측단면도, 도 3은, 도 1의 덕트식 축열 장치에 의한 축열재 투하 단계를 나타내는 측단면도, 도 4는, 도 1의 덕트식 축열 장치에 의한 축열재 교환 작업의 완료 상태를 나타내는 측단면도이다. 　

본 실시 형태에 관한 덕트식 축열 장치(1)는, 상하 연직 방향으로 세워 마련된 곧은 연직 덕트(2)를 구비한다. 연직 덕트(2)는, 상단(2a)이 상부로 개방되고, 하단(2b)이 하부로 개방된 중공(中空) 통체 모양으로 형성된다. 연직 덕트(2)의 내경(內徑)은, 상단(2a)으로부터 하단(2b)까지 동일 치수로 형성된다. 　

연직 덕트(2)의 상부에는, 상부 덕트(3)가 접속된다. 연직 덕트(2)의 하부에는, 하부 덕트(4)가 접속된다. 연직 덕트(2)에 접속되는 상부 덕트(3)의 단부에는, 다공판(多孔板)(그레이팅(grating))(5)이 마련된다. 연직 덕트(2)에 접속되는 하부 덕트(4)의 단부에도, 다공판(6)이 마련된다. 　

하부 덕트(4)에는, 급기(給氣) 밸브(7)를 가지는 연소용 공기 공급관(8)과 배기 밸브(9)를 가지는 배기 가스 배출관(10)이 접속된다. 연소용 공기 공급관(8)은, 연소용 공기(A)를 공급하는 공기 공급 블로어(도시하지 않음)에 접속되고, 배기 가스 배출관(10)은, 배기 가스(B)를 배출하는 연도(煙道)(도시하지 않음)에 접속된다. 　

리제너레이티브 버너는, 연소 동작과 배기 동작을 교호로 행하는 한 쌍의 버너 유닛으로 구성된다. 각 도면은, 일방의 버너 유닛의 주요부를 나타내고 있다. 상부 덕트(3)는, 예를 들면 공업용 로(爐)의 로 내를 향하여 개구하고 있어, 연소 동작시에는, 연소용 공기 공급관(8)로부터 공급되는 연소용 공기(A)(도면 중, 실선 화살표로 나타냄)에 연료가 혼합되어, 로 내를 향하여 화염(火焰)을 생성한다. 배기 동작시에는, 로 내의 배기 가스(B)(도면 중, 점선 화살표로 나타냄)가 배기 가스 배출관(10)을 향하여 흡인된다. 　

도 1에 나타내는 바와 같이, 연소용 공기 공급관(8)으로부터 로 내로 공급되는 연소용 공기(A)는, 하부 덕트(4)로부터 연직 덕트(2)를 거쳐, 상부 덕트(3)로 유통된다. 배기 가스 배출관(10)으로부터 배출되는 배기 가스(B)는, 연소용 공기(A)의 흐름과는 반대로, 상부 덕트(3)로부터 연직 덕트(2)를 거쳐, 하부 덕트(4)로 유통된다. 즉, 연소용 공기(A) 및 배기 가스(B)의 유통 경로는, 이들 연소용 공기(A) 및 배기 가스(B)를 서로 반대 방향이며, 연소용 공기(A)를 하부 덕트(4)로부터 상부 덕트(3)로, 배기 가스(B)를 상부 덕트(3)로부터 하부 덕트(4)로 유통시키도록 한다. 또, 연소용 공기 공급관(8) 및 배기 가스 배출관(10)을, 하부 덕트(4)를 대신하여, 상부 덕트(3)에 접속하도록 하여, 하부 덕트(4)를 로 내측에 접속하도록 해도 괜찮다. 어느 쪽이든, 상부 덕트(3)와 하부 덕트(4)의 사이에 마련되는 연직 덕트(2)에는, 교호로 연소용 공기(A)와 배기 가스(B)가 유통된다. 　

연직 덕트(2)의 내부에는, 적어도 하부 덕트(4) 상부까지, 세라믹스제 등의 입상 축열재, 본 실시 형태에서는 구상 형태의 구상 축열재(11)가 수용된다. 구상 축열재(11)는, 도 1 중의 가상선 D로 나타내는 바와 같이, 상부 덕트(3) 부근 혹은 상부 덕트(3) 상부까지 수용해도 괜찮은 것은 물론이다. 이것에 의해, 상부 덕트(3)나 하부 덕트(4)로부터 흘러들어 연직 덕트(2) 내부를 흐르는 연소용 공기(A) 및 배기 가스(B)가 구상 축열재(11)를 매개로 하여 유통되어, 상기 구상 축열재(11)에 접촉된다. 　

구상 축열재(11)는, 배기 가스(B)가 유통할 때, 배기 가스(B)로부터 배열(排熱)을 회수하고, 연소용 공기(A)가 유통할 때, 회수한 배열에 의해 연소용 공기(A)를 가열한다. 상부 덕트(3) 및 하부 덕트(4)의 다공판(5, 6)은, 연소용 공기(A)나 배기 가스(B)를 유통시키면서, 구상 축열재(11)가 연직 덕트(2) 내부로부터 상부 덕트(3)나 하부 덕트(4)에 넘쳐 흘러 나오지 않도록 유지한다. 　

다공판(5, 6)은, 연직 덕트(2) 내부에 면(面)하는 표면(5a, 6a)이 연직 덕트(2)의 내면(2c)과 거의 단차가 없도록 설치되며, 이것에 의해, 후술하는 바와 같이, 구상 축열재(11)를 연직 덕트(2) 내부로부터 배출할 때, 구상 축열재(11)가 원활히 낙하하여, 다공판(5, 6)의 주변에 잔존하지 않도록 되어 있다. 　

연직 덕트(2)의 상단(2a) 상에는, 구상 축열재(11)를 연직 덕트(2) 내부에 공급하기 위한 공급 호퍼(12)가 마련된다. 공급 호퍼(12)는 잘 알려져 있는 바와 같이, 하단부가 공급 방향을 향해 경사지는 경사면으로 형성된다.

공급 호퍼(12)의 하단(12a)의 개구는, 연직 덕트(2)의 개구와 거의 동일 치수로 형성된다. 공급 호퍼(12)에는, 연직 덕트(2) 내부에 공급하기 전에 미리, 구상 축열재 공급 경로(13)로부터 구상 축열재(11)가 이송되어, 저장된다. 1회의 저장량은, 구상 축열재(11)의 교환 총량으로 설정된다. 　

공급 호퍼(12)의 하단(12a)과 연직 덕트(2)의 상단(2a)과의 사이에는, 개폐 가능하게 상부 게이트(14)가 마련된다. 상부 게이트(14)는, 폐쇄되는 것에 의해, 공급 호퍼(12)를 연직 덕트(2) 내부로부터 차단하고, 구상 축열재(11)를 공급 호퍼(12) 내에 유지한다. 동시에, 상부 게이트(14)는, 연직 덕트(2) 내부를 기밀하게 유지한다. 한편, 상부 게이트(14)는, 개방되는 것에 의해, 공급 호퍼(12)와 연직 덕트(2) 내부를 연통하고, 공급 호퍼(12)로부터 연직 덕트(2) 내부에 구상 축열재(11)를 투하한다. 　

본 실시 형태에서는, 상부 게이트(14)는, 좌우 한 쌍의 상부 게이트판(14a)이 서로 접리(接離)하도록, 수평 방향으로 슬라이드 구동되어, 접근함으로써 폐쇄되며, 이격함으써 개방된다. 각 상부 게이트판(14a)은 바람직하게는, 연직 덕트(2)의 상단(2a)이 전개(全開)가 되는 위치까지 이격 구동된다. 구동 기구로서는 예를 들면, 유압 실린더 등을 이용하면 좋다. 　

연직 덕트(2)의 하단(2b)에는, 개폐 가능하게 하부 게이트(15)가 마련된다. 하부 게이트(15)는, 폐쇄되는 것에 의해, 연직 덕트(2) 내부를 외부로부터 차단하고, 구상 축열재(11)를 연직 덕트(2) 내부에 유지한다. 동시에, 하부 게이트(15)는, 연직 덕트(2) 내부를 기밀하게 유지한다. 한편, 하부 게이트(15)는, 개방되는 것에 의해, 연직 덕트(2) 내부와 외부를 연통하고, 연직 덕트(2) 내부로부터 구상 축열재(11)를 배출한다. 　

본 실시 형태에서는, 하부 게이트(15)는, 좌우 한 쌍의 하부 게이트판(15a)이 서로 접리하도록, 좌우 여닫이문에 의해 개폐 구동된다. 구체적으로는, 하부 게이트(15)는, 각 하부 게이트판(15a)의 기단(基端)이 연직 덕트(2)의 외측 부분에 마련되는 지지축(15b)에 회전 가능하게 지지되고, 각 하부 게이트판(15a)이 기단 둘레로 회전되어 그들 선단(15c)이 서로 접근함으로써 폐쇄되고, 이격함으로써 개방된다. 　

이것에 의해, 각 하부 게이트판(15a)은, 연직 덕트(2)의 하단(2b)이 전개되는 위치까지 이격 이동된다. 구동 기구로서는 예를 들면, 기어 기구 등을 이용하면 좋다.

하부 게이트(15)는, 상부 게이트(14)와 마찬가지로, 수평 방향으로 슬라이드 구동됨으로써 개폐되도록 해도 괜찮다. 또, 상부 게이트(14)는, 하부 게이트(15)와 마찬가지로, 좌우 여닫이문에 의해 개폐 구동되어도 괜찮다. 　

슬라이드 구동이면, 설치에 필요한 상하 치수를 작게 할 수 있고, 덕트식 축열 장치(1)를 컴팩트화할 수 있다. 한편, 연직 덕트(2)의 상하에 스페이스의 여유가 있는 경우에는, 좌우 여닫이문으로 함으로써, 구상 축열재(11)의 공급·배출을 순간적으로 신속히 행할 수 있다. 　

본 실시 형태에서는, 하부 게이트판(15a)을 경량화하기 위해서, 상기 하부 게이트판(15a)의 하면에 보강 리브(15d)가 배치되며, 이것에 의해 하부 게이트판(15a)의 박육화(薄肉化)가 도모되고 있다. 또, 도시예에서는, 하부 게이트(15)의 하부는 비어있는 곳으로 되어 있지만, 하부 게이트(15) 바로 아래에, 구상 축열재(11)의 배출을 안내하는 배출 슈트(chute)를 마련하도록 해도 좋다. 　

하부 덕트(4)는, 하부 게이트(15)가 마련되는 연직 덕트(2)의 하단(2b) 보다도 상부에 접속되고, 이것에 의해 연직 덕트(2)의 하단(2b) 주변에 저부 영역(C)이 형성된다. 하부 덕트(4)보다도 하부가 되는 연직 덕트(2)의 하단(2b) 주변의 저부 영역(C)은, 일단 배기 가스(B) 등이 들어가면 압력이 안정되므로, 그 다음은, 이 저부 영역(C)으로의 배기 가스(B) 등의 유통이 방해된다. 　

즉, 저부 영역(C)에는 배기 가스(B) 등이 돌아서 들어가지 않아, 구상 축열재(11)끼리 사이의 공기층도 함께, 단열성이 발현된다. 이 때문에, 하부 게이트(15) 주변이 고온으로 가열되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 하부 게이트(15)에 시공되는 내열재를 삭감할 수 있어, 하부 게이트(15)의 경량화·저비용화를 달성할 수 있다.

덕트식 축열 장치(1)의 설치 바닥(17) 위에는, 연직 덕트(2) 아래에 위치시켜, 하부 게이트(15)로부터 배출되는 구상 축열재(11)를 회수하는 회수 용기(18)가 배치된다. 회수 용기(18)는, 상향 개구부(18a)를 가진다. 회수 용기(18)는, 구상 축열재(11)를 수용할 수 있는 것이면, 컨테이너 형태 등, 어떠한 형태의 용기라도 좋다. 본 실시 형태에서는, 이동의 편리성을 향상시키기 위해서, 회수 용기(18)에는, 설치 바닥(17) 상에서 주행 가능한 차륜(18b)이 마련되어 있다. 　

덕트식 축열 장치(1)에는, 상부 게이트(14), 하부 게이트(15), 급기 밸브(7) 및 배기 밸브(9)에 접속되고 이들을 제어하는 컨트롤러(19)가 구비된다. 　

급기 밸브(7)는, 리제너레이티브 버너의 연소 동작시에 개방되어(개방 동작은, 도면 중, 백색으로 표기로 나타냄), 연소용 공기 공급관(8)으로부터의 연소용 공기(A)가, 연직 덕트(2)로부터 상부 덕트(3)로 이송된다. 상부 덕트(3)로 이송된 연소용 공기(A)는, 그 후 연료와 혼합되고, 이것에 의해 로 내를 향하여 화염이 생성된다. 이 때, 배기 밸브(9)는 폐쇄되어 있다(폐쇄 동작은, 도면 중, 흑색으로 표기로 나타냄). 한편, 리제너레이티브 버너의 배기 동작시에는, 급기 밸브(7)는 폐쇄됨과 아울러, 배기 밸브(9)가 개방되며, 이것에 의해, 로 내로부터의 배기 가스(B)가 상부 덕트(3)를 매개로 하여 연직 덕트(2) 내부에 유통하고, 그 후, 배기 가스 배출관(10)으로 배출된다. 　

컨트롤러(19)는, 리제너레이티브 버너가 쌍으로 되어 있는 버너 유닛의 일방의 버너 유닛에 관해, 배기 밸브(9)가 폐쇄되고 급기 밸브(7)가 개방되어 연소용 공기(A)가 연직 덕트(2)를 유통하고 있는 상태에 있는 연소 동작시(타방의 버너 유닛은 배기 동작 상태)에, 급기 밸브(7)가 폐쇄되어 그 조작 신호가 급기 밸브(7)로부터 입력되면, 구상 축열재(11)의 교환 조작을 가능하게 한다. 혹은, 연소 동작시에, 컨트롤러(19)에 급기 밸브(7)의 폐쇄 신호를 입력하면, 이 입력 조작을 트리거(trigger)로서, 구상 축열재(11)의 교환 조작을 실시 가능하게 한다. 　

급기 밸브(7)가 폐쇄되어, 연직 덕트(2) 내의 기류가 일단 정지된 것에 따라서, 컨트롤러(19)로부터 하부 게이트(15)로 개방 신호가 송출된다. 그 후, 컨트롤러(19)에 구비되는 타이머 등에 의한 카운트로 소정 시간이 경과하는 등에 의해서 구상 축열재(11)의 전량이 회수 용기(18)에 낙하한 것을 확인하면, 하부 게이트(15)로 폐쇄 신호가 송출된다. 그 후, 하부 게이트(15)의 개폐를 검지하는 센서등에 의해 하부 게이트(15)가 폐쇄된 것을 확인하면, 컨트롤러(19)로부터 상부 게이트(14)로 개방 신호가 송출된다. 　

그 후, 컨트롤러(19)의 타이머 등에 의한 카운트에 의해서 소정 시간이 경과하는 등에 의해서 구상 축열재(11)의 전량이 공급 호퍼(12)로부터 연직 덕트(2) 내에 투하된 것을 확인하면, 컨트롤러(19)로부터 상부 게이트(14)로 폐쇄 신호가 송출되도록 되어 있다. 마지막으로, 상부 게이트(14)의 개폐를 검지하는 센서 등에 의해 상부 게이트(14)가 폐쇄된 것을 확인하면, 컨트롤러(19)로부터 배기 밸브(9)로 개방 신호가 송출되어 상기 일방의 버너 유닛은 배기 동작으로 이행하고, 이것에 의해, 쌍으로 되어 있는 타방의 버너 유닛에서 연소 동작이 개시된다. 　

밸브(7, 9)나 게이트(14, 15)의 동작 제어는, 컨트롤러(19)의 타이머 등에 의한 카운트 업(count up)에 의하지 않고, 작업자가 육안으로 상황을 확인하면서, 컨트롤러(19)를 조작하여 게이트(14, 15)나 밸브(7, 9)를 개폐 조작하도록 해도 괜찮다. 그 경우에서도, 컨트롤러(19)는, 배기 밸브(9)가 폐쇄되어 있는 것을 조건으로, 급기 밸브(7)가 폐쇄되는 것에 따라서, 교환 조작의 제어를 허용한다. 따라서, 컨트롤러(19)는, 배기 밸브(9)가 개방되어 있는 배기 동작시에는, 교환 조작의 제어를 금지하도록 되어 있다. 　

다음으로, 본 실시 형태에 관한 덕트식 축열 장치(1)의 작용에 대해 설명한다. 도 1~도 4에는, 도면의 순서에 따라서, 구상 축열재(11)의 교환 조작의 순서가 나타내어져 있다. 도 1은, 리제너레이티브 버너의 통상 운전시에서의 일방의 버너 유닛의 연소 운전 상태가 나타내어져 있다. 　

연소 동작시에는, 급기 밸브(7)가 개방됨과 아울러, 배기 밸브(9)가 폐쇄되며, 연소용 공기(A)는, 연소용 공기 공급관(8)으로부터 연직 덕트(2)를 거쳐, 상부 덕트(3)로 유통된다. 구상 축열재(11)의 교환 조작은, 이 연소 동작시에 행해진다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 먼저, 연직 덕트(2) 하부의 설비 바닥(17) 상에, 상향 개구부(18a)를 하부 게이트(15)를 향하여, 회수 용기(18)가 배치된다. 또, 공급 호퍼(12)에는, 교환 총량의 구상 축열재(11)가 저장된다. 다음으로, 급기 밸브(7)가 폐쇄된다. 이것에 의해, 연소용 공기(A)의 유통이 정지된다. 이 때, 연료의 공급도 정지한다. 　

그 후, 컨트롤러(19)에 의해, 하부 게이트(15)가 개방된다. 이것에 의해, 연직 덕트(2) 내부의 구상 축열재(11)가 순간적으로 또한 단번에, 하부 게이트(15)로부터 회수 용기(18) 내로 배출된다. 다음으로, 컨트롤러(19)에 의해, 하부 게이트(15)가 폐쇄된다. 　

다음으로, 도 3에 나타내는 바와 같이, 컨트롤러(19)에 의해, 상부 게이트(14)가 개방된다. 이것에 의해, 공급 호퍼(12) 내의 구상 축열재(11)가 순간적으로 또한 단번에, 상부 게이트(14)로부터 연직 덕트(2) 내에 투하된다. 　

그 후, 도 4에 나타내는 바와 같이, 컨트롤러(19)에 의해, 상부 게이트(14)가 폐쇄된다. 그 후, 배기 밸브(9)가 개방된다. 이것에 의해, 상기 일방의 버너 유닛에서는 배기 가스(B)의 유통이 개시되어 배기 운전 상태로 이행하고, 이것과 동시에, 타방의 버너 유닛에서는 연소 운전이 개시된다. 회수 용기(18)는, 하부 게이트(15)가 폐쇄된 후, 적절한 타이밍으로, 세정 설비 등으로 반송된다. 세정 등에 의해 재생된 구상 축열재(11)는, 구상 축열재 공급 경로(13)로부터 공급 호퍼(12)로 공급되어, 재이용된다.

이상 설명한 본 실시 형태에 관한 덕트식 축열 장치(1)에 있어서는, 상하 방향으로 스트레이트(straight)한 형태의 연직 덕트(2)에 구상 축열재(11)를 수용하도록 했으므로, 구상 축열재(11)를 교환할 때의 배출 작업도, 재차 충전하기 위한 투하 작업도, 막힘이 생기지 않고, 순간적으로 또한 단번에 행할 수 있어, 구상 축열재(11) 전량의 교환 작업을 극히 단시간에 신속히 완료할 수 있다. 　

따라서, 구상 축열재(11)를 대상으로 한 리제너레이티브 버너의 메인터넌스를 간소화할 수 있다. 또, 구상 축열재(11)의 전량을 단번에 교환할 수 있으므로, 교환되지 않은 구상 축열재(11)가 언제까지나 잔존해 버리는 등의 문제점이 없어, 설비의 관리를 향상시킬 수 있다. 　

본 실시 형태에서는, 공급 호퍼(12)의 하단(12a)의 개구를 연직 덕트(2)의 개구와 거의 동일 치수로 형성하고 있고, 다공판(5, 6)을 연직 덕트(2) 내부에 면(面)하는 표면(5a, 6a)이 연직 덕트(2)의 내면(2c)과 거의 단차가 없도록 설치하고 있으므로, 이들 공급 호퍼(12)나 다공판(5, 6) 주변에 구상 축열재(11)가 잔존하지 않아, 보다 스무스하게 또한 적절히 교환 작업을 완료할 수 있다. 　

특히, 배출 작업에서는, 하부 게이트(15)를 개방하면 구상 축열재(11)를 그대로 전량 배출할 수 있어, 긁어냄 등의 번잡한 작업을 없앨 수 있다. 또, 연직 덕트(2)이므로, 구조가 극히 간이하고, 구상 축열재(11)가 투하되거나 배출되어도, 이것에 의한 손상 발생을 방지할 수 있다. 　

연직 덕트(2) 아래에 회수 용기(18)를 배치하고, 회수 용기(18)에서 구상 축열재(11)를 회수하도록 했으므로, 배출된 구상 축열재(11)를 용이하게 다른 장소로 이동시킬 수 있다. 　

하부 게이트판(15a)을 보강 리브(15d)에 의해 보강하거나, 하부 게이트(15) 바로 위에, 단열성이 있는 저부 영역(C)을 형성한 것에 의해, 하부 게이트판(15a)의 박육화나 내열재의 시공량의 삭감을 확보할 수 있고, 이것에 의해, 하부 게이트(15)의 개폐 동작 시간을 단축할 수 있어, 교환 작업 시간을 더 짧게 할 수 있다.

구상 축열재(11)의 교환 작업은, 하부 게이트(15) 및 상부 게이트(14)의 개폐 조작만으로 좋고, 간이하게 단시간에 작업을 완료할 수 있어, 리제너레이티브 버너의 운전 정지 기간을 단축할 수 있다. 　

하부 게이트(15)를 좌우 여닫이 문으로 했으므로, 슬라이드식에 비해, 구상 축열재(11)의 배출을 순간적으로 신속히 행할 수 있고, 이것에 의해서도 교환 시간의 단축화를 촉진할 수 있다. 　

하부 덕트(4)에, 급기 밸브(7)를 가지는 연소용 공기 공급관(8)과 배기 밸브(9)를 가지는 배기 가스 배출관(10)을 접속하고, 배기 밸브(9)가 폐쇄되고 급기 밸브(7)가 개방되어 연소용 공기(A)가 연직 덕트(2)에 유통하고 있는 상태에서, 급기 밸브(7)를 폐쇄한 것에 따라서, 하부 게이트(15)의 개폐 동작에 이어서 상부 게이트(14)의 개폐 동작을 행하도록 구성했으므로, 고온 배기 가스(B)의 유통시는 교환 작업을 금지하는 한편으로, 연소용 공기(A)의 유통 기간 중, 교환 작업시만 연소용 공기(A)의 공급을 정지하도록 하여, 이 공급 정지, 즉 급기 밸브(7)의 폐쇄 조작에 의해서 로 내 온도의 변동을 극력(極力) 억제하면서, 리제너레이티브 버너의 운전 기간 중이라도, 구상 축열재(11)의 교환 작업을 행할 수 있다. 　

또, 저온인 연소용 공기(A)의 유통시에 교환 작업을 하므로, 구상 축열재(11)의 온도를 내려 배출할 수 있어, 작업의 안전성을 높일 수 있다.

그리고, 일방의 버너 유닛에서, 구상 축열재(11)의 교환 작업을 끝내고 상부 게이트(14)를 폐쇄하면 배기 운전으로 전환되도록 했으므로, 이것에 따라 타방의 버너 유닛을 배기 운전으로부터 즉시 연소 운전으로 전환할 수 있고, 구상 축열재(11)의 교환 작업을 추가하면서, 리제너레이티브 버너의 연속 운전을 확보할 수 있어, 이것에 의해 로를 연속적으로 조업(操業)할 수 있다. 　

또, 교환 직후의 저온의 구상 축열재(11)는, 먼저 배기 운전시에 배기 가스(B)로 가열되어 축열·승온하고나서 시작하므로, 그 후의 연소 운전시에 연소용 공기(A)가 유통될 때에는, 충분한 고온 상태에 이르러, 상기 연소용 공기(A)를 적절히 가열할 수 있어, 로 내에 생성되는 화염 온도를 높게 유지할 수 있다. 　

또, 리제너레이티브 버너를 복수 운전하는 경우, 간헐 운전에 의해 어느 하나의 리제너레이티브 버너는 운전 정지하고 있다. 이 운전 정지 기간 중에 교환 작업을 행해도 괜찮은 것은 물론이다. 　

저부 영역(C)은, 단열성을 가지므로, 이 저부 영역(C)을 형성하는 연직 덕트(2) 부분은, 내화재 등을 이용하지 않고, 철제 셸(shell)로 형성해도 좋다. 이와 같이 하면, 연직 덕트(2)의 제작비를 저감할 수 있다. 　

또, 입상 축열체에 대해서, 구체 형상의 구상 축열재(11)를 예시하여 설명했지만, 입상은, 구상에 한정하지 않고, 타원 모양이나 원통 모양, 파쇄한 형상 등, 구름성을 나타내는 형태이면, 어떠한 형태라도 괜찮다. 구상에 대해서도, 진구(眞救)일 필요는 없고, 변형이나 요철이 있는 구상이라 좋다.

1 : 덕트식 축열 장치 2 : 연직 덕트
2a : 연직 덕트의 상단 2b : 연직 덕트의 하단
2c : 연직 덕트의 내면 3 : 상부 덕트
4 : 하부 덕트 5, 6 : 다공판
5a, 6a : 다공판의 표면 7 : 급기 밸브
8 : 연소용 공기 공급관 9 : 배기 밸브
10 : 배기 가스 배출관 11 : 구상 축열재
12 : 공급 호퍼 12a : 공급 호퍼의 하단
13 : 구상 축열체 공급 경로 14 : 상부 게이트
14a : 상부 게이트판 15 : 하부 게이트
15a : 하부 게이트판 15b : 지지축
15c : 선단 15d : 보강 리브
17 : 설비 바닥 18 : 회수 용기
18a : 상향 개구부 18b : 차륜
19 : 컨트롤러 A : 연소용 공기
B : 배기 가스 C : 저부 영역
D : 구상 축열재의 수용 높이를 나타내는 가상선

Claims

상하 연직 방향으로 스트레이트(straignt)한 형상으로 세워서 마련되고, 상부 덕트가 상부에 접속됨과 아울러, 하부에 하부 덕트가 접속되며, 상기 상부 위쪽의 상단으로부터 상기 하부 아래쪽의 하단까지 그 내경이 동일 치수로 형성되고, 적어도 상기 하부 덕트 상부까지 입상(粒狀) 축열재가 수용되어, 상기 입상 축열재를 매개로 하여 상기 상부 덕트와 상기 하부 덕트의 사이에 교호로 연소용 공기와 배기 가스가 유통되는 연직 덕트와,
상기 상부 덕트 및 상기 하부 덕트 각각의 상기 연직 덕트와의 접속 단부에, 상기 연직 덕트 내부에 면(面)하는 표면이 상기 연직 덕트의 내면과 단차가 없도록 설치된 다공판(多孔板)과,
상기 연직 덕트 상에 마련되며, 상기 입상 축열재를 상기 연직 덕트 내부에 공급하기 위한 공급 호퍼와,
상기 공급 호퍼와 상기 연직 덕트와의 사이에 개폐 가능하게 마련되며, 폐쇄되어 상기 입상 축열재를 상기 공급 호퍼 내에 유지함과 아울러, 개방되어 상기 공급 호퍼로부터 상기 연직 덕트 내부에 상기 입상 축열재를 투하하기 위한 상부 게이트와,
상기 연직 덕트 하단에 개폐 가능하게 마련되며, 폐쇄되어 상기 입상 축열재를 상기 연직 덕트 내에 유지함과 아울러, 개방되어 상기 연직 덕트 내부로부터 상기 입상 축열재를 배출하는 하부 게이트를 구비한 것을 특징으로 하는 덕트식 축열 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 연직 덕트 아래에는, 상기 하부 게이트로부터 배출되는 상기 입상 축열재를 회수하는 회수 용기가 배치되는 것을 특징으로 하는 덕트식 축열 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 하부 게이트는, 좌우 여닫이문에 의해 개폐되는 것을 특징으로 하는 덕트식 축열 장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상부 덕트 및 상기 하부 덕트 중 어느 일방에는, 급기(給氣) 밸브를 가지는 연소용 공기 공급관과 배기 밸브를 가지는 배기 가스 배출관이 접속되며, 상기 배기 밸브가 폐쇄되고 상기 급기 밸브가 개방되어 연소용 공기가 상기 연직 덕트에 유통하고 있는 상태에서, 상기 급기 밸브를 폐쇄한 것에 따라서, 상기 하부 게이트의 개폐 동작에 이어서 상기 상부 게이트의 개폐 동작이 행하여지도록 구성한 것을 특징으로 하는 덕트식 축열 장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 입상 축열체는, 구체(救體) 형상의 구상(球狀) 축열재인 것을 특징으로 하는 덕트식 축열 장치.