WO1999017060A1

WO1999017060A1 - Systeme de bruleur regeneratif a accumulation de chaleur et a interversion

Info

Publication number: WO1999017060A1
Application number: PCT/JP1998/004311
Authority: WO
Inventors: Makoto Miyata
Original assignee: Nippon Furnace Kogyo Kabushiki Kaisha
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1998-09-25
Publication date: 1999-04-08
Also published as: CA2304464A1; JPH1194239A; TW366399B; KR20010030645A; KR100345635B1; US6234789B1; EP1018619A1; EP1018619A4

Description

明細書

交互切換蓄熱再生パーナシステム

技術分野

本発明は、交互切換蓄熱再生パーナシステムに関する。更に詳述すると、比較的再昇温の多い工業炉等の熱源として好適な交互切換蓄熱再生パーナシステムに関する。

背景技術

従来の交互切換蓄熱再生パーナシステムは、蓄熱体を各々備える 2台で 1組のパーナとこれら 1組のパーナの間で空気や酸素富化空気、純酸素などの酸化剤

(本明細書では、以下単に燃焼用空気と呼ぶ）の供給と排気とを切換える給排切換手段とを備え、 1組のパーナを交互に燃焼させる（燃焼させている方のパーナを燃焼側パーナと呼ぶ）と共に燃焼させていない方のパーナ（排気側パーナと呼ぶ）から炉内ガスを排出するようにして蓄熱体から排ガスの熱を回収して次の燃焼用空気の予熱に使用するようにしている。この交互切換蓄熱再生パーナシステムは、工業炉に対して通常複数システムが備えられ、即ち 2の倍数のバ一ナが備えられ、それらパーナの半分ずつが交互に燃焼させられている。そして、残りの半分のパーナが排気側パーナとして利用され、そこから炉内ガスが排気される。一方、一日に一回とか、一週に一回のように再昇温の多い炉においては、運転稼働率を上げるために急速昇温時の燃焼量を基準にしてパーナ容量が一般に決定される。このことは交互切換蓄熱再生パーナを備えた工業炉においても同様で、実操業時にはパーナ容量と比較して低レ、燃焼量で運転される。

しかしながら、燃焼させるパーナの台数と停止させておくパーナの台数の比率が常に一定で固定的な対を成すため、不定在火炎が形成されるといっても対を成すパーナ間で火炎が移り変わるだけであるため火炎の不定在化には限界があり、場合によっては十分でないこともある。

また、昇温運転時とその後の操業運転（炉内温度が所定温度に達した後の運転）時とでパーナの総燃焼量が同じになってしまうため、操業運転時には、バーナ容量に比較して低い燃焼量のために空気速度を高く保つことができず、酸素濃度の低い炉内ガスの攪拌と炉内ガスの巻き込みが十分に活発なものとならずに場所により温度差のある炉内雰囲気を形成することとなり（炉内温度分布の平坦化が不十分となり）、局所的に炉内温度が高い領域を形成して N O X発生量が高くなる傾向にある。一方、 N O X減少の為に定常運転の高温炉内雰囲気で空気流速が高くなるように設計すると、 N O xを低く保つことができるが、昇温時の燃焼容量を高く設定することはできないので昇温速度を遅くせざるを得ない。この急速昇温と定常運転時の N O x低減の矛盾を解決するために、一部のパーナを休止する方法もあるが、定常運転中に休止するパーナの過熱保護、スペースや一部のパーナ欠落による炉内温度不均一の問題がある。もう一つの矛盾を解決する方法として、空気ノズルの大きさや数を変更することも考えられるが、高温部分で開閉するバルブ機構が必要となり、実用上困難である。

本発明は、バ一ナ容量よりも低い燃焼量で運転してもバーナスロートから噴出される空気流速を高速に保つことを可能とした交互切換蓄熱再生パーナシステムを提供することを目的とする。また、本発明は、燃焼量の変更に関係なくバ一ナスロートから噴出される空気流速を可変にした交互切換蓄熱再生パーナシステムを提供することを目的とする。更に、本発明は不定在火炎を広い範囲に形成できる交互切換蓄熱再生パーナシステムを提供することを目的とする。

発明の開示

かかる目的を達成するために、本発明の交互切換蓄熱再生パーナシステムは、蓄熱体を備えるパーナと該パーナの給気系と排気系への接続を切り換える給排切换装置とで構成される交互切換蓄熱再生パーナを単位ュニットとして 3ユニット以上で燃焼システムを構成し、ュニットが固定的な対を組まないで順次全ュニットが交互蓄熱燃焼を繰り返すようにしている。ここで、燃焼側パーナと蓄熱バーナの数が異なっても、供給空気量と排気量との関係は変わらない。即ち、燃焼側パーナと排気側パーナとの台数比率が 1 ： 1であっても 1 ： 2であっても、 1行程内でみれば、空気の流れる量も排気量も変わらない。ただし、燃焼側パーナの比率が減ればその分だけ空気時間の比率が減ることとなり、蓄熱体の中を流れる流体速度は空気のときは速く、排気のときは遅くなり、冷却の伝熱の伝熱の方が良好となるため、蓄熱体の効率は良くなる傾向となる。即ち、加熱空気の温度が上がり、排気温度が下がる傾向となる。したがって、全てのユニットのパーナが時間をずらして燃焼するので、非定在火炎をより広範囲に形成し、局所的な高温域の発生を抑制した平坦な温度分布を形成できる。しかも、燃焼用空気の噴射速度を高速に保持できた上で全てのュ- ットのパーナが時間をずらして燃焼するため、炉内ガスの流動が短時間に変化して活発になり、局所的な高温域の発生を抑制した平坦な温度分布を形成できる。したがって、被加熱物への偏熱をなくして均一加熱を可能とすると共に N O Xの発生が一層抑制される。

また、蓄熱体の中を流れる流体速度は空気のときは速く、排気のときは遅くなり、冷却の伝熱の伝熱の方が良好となるため、蓄熱体の効率は良くなる傾向となる。しかも、同じ燃焼量であっても、燃焼側パーナの数の増減によりバ一ナス口ートから噴出される燃焼用空気等の速度を変化させ得るので、空気速度を高速に維持できるので、一時的に高い燃焼量が必要なパーナを燃焼量を下げて定常運転する時でも空気速度を高く保って N O Xを低く抑えることができる。更に、パイ口ットゃ燃料ノズルには連続的にまたは断続的に冷却流体が流れるので過熱焼損し難い。

また、本発明のパーナシステムにおいて、燃焼システムは、燃焼させるパーナの台数と停止させるパーナの台数の比率を可変とすることが好ましい。この場合、同じ燃焼量であっても、燃焼側バ一ナの数の増減によってバ一ナスロートから噴出される燃焼用空気あるいは燃焼ガスの速度（これらを総称して空気速度と呼ぶ）を変化させ得る。このため、燃焼側パーナ数の低減により空気速度を高速に維持でき、炉内ガスの流動を活発にして局所的な高温域の発生を抑制した平坦な温度分布を形成可能とする。更に、燃焼側パーナ数を減らして燃焼量を下げる場合、排気圧損を下げて排気用ファンの動力を下げることができる。特に、燃焼側パーナと排気側パーナとの差を極端に広げて大きくすれば、不定在火炎の範囲を広げつつ送風機と煙突による自然通風で排気が可能となるので、排気用送風機の省略が可能となる。

したがって、本発明のパーナシステムを適用した炉によれば、燃焼量に関係なく炉内温度を局所的高温部分が生じない平坦な温度分布に形成できるので、被加熱物への偏熱をなくして均一加熱を可能とすると共に N O Xの発生が一層抑制される。

更に、本発明のパーナシステムは、炉内温度を上昇させる昇温運転時と昇温後の運転時とで燃焼させるパーナの台数と排気させるパーナの台数の比率を可変とし、昇温運転時の燃焼側パーナ台数よりも少ない燃焼側パーナ台数で昇温後の運転を行うようにすることが好ましい。この場合、昇温後にパーナ容量よりも低い燃焼量で運転する際にも、燃焼側パーナ数を減らすことによつて各パーナのバーナスロートから噴出される空気流速が高速に保たれる。このため、燃焼室内での燃焼ガスの循環が活発になり、よく撹拌されて燃焼室炉內温度が平坦化されると共に燃焼用空気の流れに随伴される燃焼ガス量が増えて混合気の酸素濃度が大幅に低下する。しかも、炉の立ち上げ時には最大燃焼量で昇温できるため、最小時間で操業運転を開始できる。

また、本発明のパーナシステムにおいて、順次全ユニットを通して排気される排ガスが燃焼用空気 1に対して 1 . 2から 0 . 6の範囲にされることが好ましレ、。この場合、好適な蓄熱再生燃焼を実現できる。

更に、本発明のバ一ナシステムにおいて、排気ガスは、その一部が排気側バーナを通さずに直接炉外へ抜き取られ、排気側バ一ナの蓄熱体を経て冷却された排ガスと一緒にしてから排気されるようにしている。この場合、排気温度をより低くできる。

更に、本発明のパーナシステムにおいて、蓄熱体を経て供給される燃焼用空気は、燃焼直前における混合気の少なくとも燃焼安定限界温度以上の高温に予熱されている。したがって、混合気の自己着火温度以上の高温でかつ低酸素濃度の燃焼用空気と燃料とが接触した所で酸化発熱反応を開始するため、極めて低速の酸化発熱反応となって炉内の至るところで燃焼し、炉内温度分布に局所的な高温域を形成せず、 N O Xの発生を抑制する。

更に、本発明のパーナシステムにおいて、燃焼用空気は、定格運転燃焼時に 6 O m/ s以上、好ましくは 6 0〜 1 2 O m/ s程度の流速で噴射されている。この場合、炉内での燃焼ガスの循環が活発になり、よく撹袢されて炉内温度が平均ィ匕され、被加熱物への偏熱を少なくしてより均一な加熱を実現できる。しかも、炉內ガスの撹袢により排ガス再循環効果が上がり、酸素濃度の低下による N O X 低減が可能となる。

また、本発明のパーナシステムにおいて、給排切換装置は特に限定されるものではないが、例えば給気系と排気系とが常時接続される三方弁機能を有し、かつ各パーナユニットに直結されていることが好ましい。この場合、全てのユニットのパーナが時間をずらして尚かつ切替の際のパージ時間をできるだけなくして燃焼するため、広い範囲で非定在火炎を形成しながら交互燃焼を成立させる。したがって、上述の交互燃焼パーナシステムよりも火炎の非定在化が進み、炉内温度分布がより均一化される。

更に、本発明のパーナシステムにおいて、給排切換装置は、給気系と排気系とが常時接続される 2つの切換ポートを備える外ハウジングと、該外ハウジング内に収容されて回転自在に設けられた内ハゥジングとから構成され、かつ前記内ハウジングはその回転中心上にパーナに常時接続されるポートと、前記外ハウジングの内面と摺接して前記 2つの切換ポートを任意に閉塞する座面と、この座面に開口されて前記 2つの切換ポートの一方と選択的に連通可能な弁口とを備え、前記内ハゥジングの回転によつて前記パーナが給気系あるいは排気系のいずれかに接続されるか若しくはいずれにも接続されない中立位置に切換わるようにしていることが好ましい c この場合、パーナを給気系または排気系のいずれかに接続することによって燃焼側パーナあるいは排気側バーナとすることができ、中立位置では蓄熱体には空気も排ガスも通過させずにその状態を保持することができる _c したがって、直前まで排ガスを流して蓄熱している場合には、その蓄熱状態を保持でき、次にそれを冷却する行程即ち空気を高温予熱する行程から始めることができる。

更に、本発明のバ一ナシステムにおいて、給排切換装置は、流れ方向が切り換えられる対象となる流路に接続されるポートが形成された辺に対し斜面となる 2 つの辺に流れが固定される流路が接続される他の 2つのポートを設けたハゥジングと、前記 2つの斜面の間のコーナー部分に配置される切替シャフトと、該切替シャフ卜に支持されて前記 2つの斜面のポート間で揺動し各ポートを開閉するフラツバと、前記切替シャフトを揺動させるァクチユエ一タとを備えるフラツバ式三方弁とすることが好ましい。この場合、フラッパが揺動する範囲で占められる最小の空間から成り、給気と排気との切替時にパージする容積が極めて小さくなり、残留する排ガスを空気に入れ換えるための時間を短くして無駄な時間が切替時間に占める割合を小さくすることができる。また、全てのパーナユニットが順次燃焼と停止とを切換えながら交互燃焼を成立させるので、炉圧変動が少なく温度効率の良い高温燃焼を実施できる。そして、全てのユニットのパーナが時間をずらして尚かつ切替の際のパージ時間をできるだけなくして燃焼するため、広い範囲で非定在火炎を形成しながら交互燃焼を成立させることができ、火炎の非定在化をより促進し、炉内温度分布をより均一化することができる。

図面の簡単な説明

Fig. 1は本発明の交互切換蓄熱再生パーナシステムの実施形態の一例を示す概略原理図である。 Fig. 2は本発明の交互切換蓄熱再生パーナシステムの他の実施形態を示す概略原理図で、急速昇温時の燃焼状態を示す。 Fig. 3は Fig. 2の交互切換蓄熱再生パーナシステムの昇温後の定常運転時の燃焼状態を示す。 Fig. 4は本発明の交互切換蓄熱再生パーナシステムの給排切換装置の他の実施形態の一例を示す概略的に示す中央縦断面図である。 Fig. 5は連通状態にある Fig. 4の給排切換装置の平面横断面図である。 Fig. 6は中立状態にある Fig. 4の給排切換装置の平面横断面図である。 Fig. 7は交互切換蓄熱再生パーナシステムの他の実施形態を示す概略原理図である。 Fig. 8は Fig. 7のパーナシステムで使用された給排切換装置の縦断面図、 Fig. 9は Fig. 8の IX— IX線に沿う断面図である。

発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の構成を図面に示す最良の実施の形態に基づいて詳細に説明する Fig. 1に本発明の交互切換蓄熱パーナシステム（以下、単にパーナシステムと呼ぶ）の一実施形態を示す。このパーナシステム 1は、蓄熱体 7を備えるパーナ 2と該パーナ 2の給気系と排気系への接続を切り換える給排切換装置 1 2， 1 3 とで構成される交互切換蓄熱再生パーナを単位ュニットとして 3ュニット以上の 7ユニットで構成されている。尚、図中 9， 1 0， 1 1はダクト、 1 8は炉である。

このパーナシステム 1は、いわゆる高温燃焼を実現する 7ュニットの交互切換蓄熱再生パーナ 2と、これらを適宜選択して燃焼させる制御系とで構成されている。 7台のパーナ 2は、互いに独立して燃料噴射を行う一方、燃焼用空気の供給と炉内ガスの排出とに併用される給排用スロート（以下、エアスロートと呼ぶ） 6に内装された蓄熱体 7を介して高温に予熱された燃焼用空気を炉内 1 9へ噴射させる。各パーナ 2毎にそれぞれ独立制御可能な給気系（集合ダクト） 1 7と排気系（集合ダクト） 1 6とを設け、個別に燃焼用空気の供給あるいは炉内ガスの排気を制御するようにしている。各パーナ 2の燃料ガン 5に燃料を供給する燃料ライン 3には、操作端である燃料調節弁 4が設けられている。燃料調節弁 4としては、例えば O N— O F Fバルブを使用したり、若しくは自動調節弁を使用して燃料調節と O N— O F Fを兼用するようにしても良い。他方、各パーナ 2には燃料の供給と連動させて空気供給系 1 7か排気系 1 6のいずれかが選択的に接続され、燃焼側パーナとしてか、あるいは燃焼させずにエアスロート 6を炉内ガスを排気させる排気側パーナとして機能させるように設けられている。各燃料調節弁 4及び空気供給系 1 7と排気系 1 6の給排切換装置例えば電磁弁 1 2 , 1 3は、例えば図示していない調節計（コントローラ）によって個々に開閉操作される。尚、各パーナ 2のエアスロート 6に内装される蓄熱体 7は、その組成および構造については特に限定されるものではないが、セラミック製のハニカム構造の蓄熱体とすることが好ましい。

因みに、この加熱制御は、 P I D制御ゃフアジィ制御などの自動燃焼制御システムの一環として調節計でのシーケンス制御あるいはコンピュータ制御によって実行されており、図示しない P I D制御方式ゃフアジィ制御方式などの調節計で実行される自動燃焼制御で目標値（温度）に対する偏差分やそれに対応する燃焼量などは既に決定されている。したがって、上述の加熱 ·燃焼は、 P I D制御系ゃフアジィ制御系などの自動燃焼制御系で設定された燃焼量等をいずれのパーナの燃焼によって得るのかを決定して実行するものである。調節計は、これらの設定値に基づいて各燃料調節弁 4の操作及びそれと連動させて空気供給系 1 7の電磁弁 1 3並びに排気系 1 6の電磁弁 1 2の操作を行う。

図示していないが、調節計は、燃焼側パーナと排気側パーナとを一定の手順に従って選定して短時間で切換る制御手段であり、シーケンス制御するプログラマブル調節計や少なくとも 1つの中央演算処理部とプログラムを格納する R OM及びインターフェースなどで構成されるマイコン制御のコントローラなどから成り、本実施形態の場合にはプログラマブル調節計が採用されている。即ち、調節計から成る制御系は、各ダクトの給排切換装置たる電磁弁 1 2， 1 3を切換操作することによって、パーナ 2を排気系 1 6あるいは給気系 1 7のいずれかに選択的に接続させて燃焼側パーナあいるは排気側バ一ナとして機能させる。ここで、調節計は燃焼側パーナの台数と排気側パーナの台数の比率を可変とし、全ュニッ卜が固定的な対を組まないで且つ燃焼用空気の給気量と排ガスの排気量とが同じになるように順次全ュニットを交互蓄熱燃焼を繰り返させるように制御するようにプ口グラムされている力 \ あるいはシーケンスが組まれている。

なお、燃焼側パーナ 2のエアスロ一ト 6からは、蓄熱体 7を経て高いェンタルピを保有する酸化剤例えば高温の燃焼用空気が噴射される ₌ この燃焼用空気は、高温燃焼を実現するに充分高いェンタルビ、即ち燃焼直前における混合気の燃焼安定限界温度以上、好ましくは自己着火温度以上の高温に予熱されている。その温度は燃料種別や酸素濃度などによって異なるが、多くの場合例えば 8 0 0 °C以上、好ましくは 1 0 0 0 °C以上に予熱されていれば該当する。この燃焼システム 1では、セラミックス製の蓄熱体 7に炉内ガスと燃焼用空気とを交互に通過させることで高温の燃焼用空気を得る。ここで、燃焼直前における混合気の燃焼安定限界温度とは、通常燃焼における吹き消え温度（燃焼が不安定になり空気比の値や空気流速の僅かな変化などによって火炎が吹き消えて消失しまう温度）に相当するもので、それよりも温度が低くなると高温空気のため吹き消えは起こらないまでも完全燃焼が困難となり最終排ガス濃度組成中に C O成分を伴うようになつて燃焼が急激に不安定となる温度である。

各ュニットのパーナ 2は、酸化剤として高いェンタルピを有する空気即ち混合気の自己着火温度付近あるいはそれ以上の高温（例えば 8 0 0〜1 0 0 0 ^DCあるいはそれ以上の高温）にまで予熱された燃焼用空気を使用して高温燃焼を実現するパーナ（以下高温燃焼側パーナと呼ぶ）である。したがって、このパーナ 2には、蓄熱体 7がケーシングなどに充填されてあるいはエアスロート（燃焼用空気が導入されるパーナ後部） 6に内装されている。蓄熱体 7は、比較的圧力損失が低い割に熱容量が大きく耐久性の高い構造並びに材料の使用、例えば多数のセル孔を有するハニカム形状のセラミックス製筒体の使用が好ましい。例えば、排ガスのような 1 0 0 o °c前後の高温流体との間で行う熱交換には、コ一ジライトゃムライト等のセラミックス材料の押し出し成形によって製造されるハニカム形状のものの使用が好ましい。また、蓄熱体 7は、コージライト、ムライト以外のセラミックス例えばアルミナやセラミックス以外の素材例えば耐熱鋼等の金属あるいはセラミックスと金属の複合体例えばポーラスな骨格を有するセラミックスの気孔中に溶融した金属を自発浸透させ、その金属の一部を酸化あるいは窒化させてセラミックス化し、気孔を完全に埋めた A 1 ₂ 0 3 — A 1複合体、 S i C— A 1 2 θ 3 — A 1複合体などを用いて製作しても良い。尚、ハニカム形状とは、本来六角形のみならず四角形や三角形のセルを無数にあけたものを含む。また、一体成形せずに管などを束ねることによってハニカム形状の蓄熱体を得るようにしても良い。しかし、蓄熱体 7の形状も特にハニカム形状に限定されず、平板形状や波板形状の蓄熱材料を筒状のケ一シング内に放射状に配置したり、パイプ形状の蓄熱材料を軸方向に流体が通過するように筒状のケーシング内に充填したものであっても良い。または、隔壁によって周方向に 2室に区画形成され、軸方向に流体が通過可能とした筒状のケーシングを用意し、これの各室に球状、短管、短棒、細片、ナゲット状、網状などの蓄熱材料の塊を充填することによって構成されたものでも良い。尚、この蓄熱体 7は各パーナ 2， ' · ·， 2を形成する耐火物の筒に内装されているが、これに特に限定されず、ケーシングなどに充填してダクト 9に設置するようにしても良い。

尚、パーナ 2は、 Fig. 1に示すように、直線的に一定間隔で配列されているが、これに特に限定されず、千鳥状に配列したりあるいは全面の至る所に配置するようにしても良レ、。

以上のように構成されたパーナシステム 1は次のようにしてその燃焼が制御される。例えば、 Fig. 1の実施形態のパーナシステムを比較的再昇温の多い工業炉に据え付けた適用例を元に説明する。

まず、昇温時には、 1つのパーナシステム 1を構成する 7ユニットのパーナ 2 のうちから、半分以上のュニットを燃焼側パーナとし残りのュニットを排気側バーナとして、ュニットが固定的な対を組まないで順次全ュニットが交互蓄熱燃焼を繰り返す。ここで、パーナ 2は燃料供給機構（燃料ノズルや一次燃焼室）及び蓄熱体の容量により燃焼量が制限され、冷起動（昇温時）には蓄熱体の抵抗（圧力損失）が少なくより多くの燃焼用空気を供給することができる（例えば昇温後に対して 2 0 0 %程度）し排気能力も十分である（例えば昇温後に対して 2 0 0 %程度）、燃料供給機構は昇温中も昇温後も変わらない。このことから、送風機ゃ排風機の設計容量によっても異なり一概にはいえないが、燃焼側パーナ 4 ：排気側バ一ナ 3で昇温し、昇温後は燃焼側パーナ 2 ：排気側パーナ 5で運転することが最も合理的となる。そして、パーナ切換の際の燃焼側パーナと排気側バ一ナとの選定は、蓄熱行程の後には必ず排気行程があるという規則性に従って行われる。例えば、 A、 B、 C、 D、 E、 F、 Gの 7ユニットのうち、まず、 A、 B、 C、 Dの 4ユニットが燃焼側パーナとなり、残りの E、 F、 Gの 3ユニットが排気側パーナとなる。そして、所定の切換時間の経過後は、 B、 C、 D、 Eの 4ュニットが燃焼側バ一ナとなり、残りの F， G , Aの 3ユニットが排気側バ一ナとなる。斯様にして燃焼側バ一ナとなる 4ュニットを 1つずつずらすことによって、ュニットが固定的な対を組まないで順次全ュニットが交互蓄熱燃焼を繰り返す。排気量は全量を排気側パーナから排気させるようにしても良いが、一部を排気側パーナを通さずに直接炉外へ抜き取り、排気側パーナの蓄熱体を経て冷却された排ガスと一緒にしてから排気されることもある。例えば、燃焼用空気 1に対して排気量 1 . 2から 0 . 6の範囲で排ガスが複数の排気側パーナから分配されて排気される。排気量 1 . 2は蓄熱再生パーナで排気が実用上成り立つ比率で、排気量 0 . 6は廃熱回収で意義のある限界である。勿論、昇温時（起動時）の燃焼側パーナの比率をもっと上げて燃焼量を増やし昇温速度を高めることも可能である。そして、設定温度に近くなつたところで、燃焼側パーナ数を減らすことによつて燃焼量を少なくして（全ュニットで対を構成した時のパーナ容量よりも低い燃焼量で運転）交互蓄熱燃焼を行う。燃焼側パーナ数は、例えば 2台にして運転する。このとき、残りの 5ユニットは排気側パーナとなる。なお、蓄熱体 7が加熱する状況においては、一部の蓄熱体 7の排気を停止し蓄熱状態を保持することが好ましい。例えば、 7ユニットのパーナ 2のうち、 2ユニットのパーナ 2を燃焼させているとき、 4ユニットのパーナ 2から排気し、 1ユニットのバ一ナ 2を停止させることができる。このような状態は、 Fig. 4〜Fig. 6に示す給排切換装置を使用すれば中立状態を得て容易にパーナ 2を停止させることができる。これによって、蓄熱状態を保持したまま蓄熱体 7の加熱を防止することができる。そして、この状態のまま給気行程に移行することができる。

また、燃焼量の低減により給気量は削減されるが、 4台で運転した時と比べて 2台で運転するときの方が空気の速度は早くなることから、結果として燃焼側バ —ナから噴射される燃焼用空気は高速を保持したままである。このため、燃焼量を落としても、燃焼室内での燃焼ガスの循環が活発であり、よく撹拌されて燃焼室炉内温度が平坦化されると共に燃焼用空気の流れに随伴される燃焼ガス量が増えて混合気の酸素濃度が大幅に低下する。したがって、炉内低〇₂雰囲気で希釈され N O Xを低く維持することができる。しかも、一部のパーナを間引きした場合と異なり、すべてのユニットのパーナが時間をずらして燃焼するので、炉内全域といった広レ、範囲で形成される非定在火炎により炉内温度を均一にすることができると共に、パイ口ットゃ燃料ノズルには連続的にまたは断続的に冷却流体が流れるので過熱焼損し難い。ここで、燃焼側パーナと排気側パーナとの比率の調整方法としては、特に限定されるものではないが、例えば燃焼開始から排気完了までの 1サイクルを 6 0秒と定めると、燃焼/排気を 1 0 5 0、 3 0 / 3 0 , 5 0 / 1 0秒のように変化させたり、燃焼時間を一定として燃焼/排気を 1 0 / 1 0、 1 0 / 3 0、 1 0 Z 5 0秒のように変化させることも可能である。

ここで、排気側パーナから取り出された炉内ガスは、蓄熱体 7を通過する際に当該蓄熱体 7との間で熱交換を行って、少なくとも高温空気用排気ファン 1 4やバルブなどが耐え得る温度例えば 4 0 0 °C程度まで、好ましくは 2 0 0 °C程度以下の低温まで冷却されてから大気中などに放出される。したがって、排気ファンなどが受ける熱によるダメージが緩和される。また、燃焼側パーナでは、給気フアン 1 5から圧送される燃焼用空気が蓄熱体 7との間で熱交換を行って高温に予熱されてから噴出される。しかも、この空気温度は燃料あるいは混合気の自己着火温度以上の高温である。このため、高速で炉内 1 9へ噴射されても、火炎が吹き消えることがない。そこで、燃焼用空気は、例えば定格運転燃焼時において 6 0 m/ s以上、好ましくは 6 0〜 1 2 0 m/ s程度の流速で噴射しても燃焼可能である。これにより炉内 1 9での燃焼ガスの循環が活発になり、よく撹拌されて炉内温度が平坦化されると共に燃焼用空気の流れに随伴される燃焼ガス量が増えて混合気の酸素濃度が大幅に低下する。そして、混合気の自己着火温度以上の高温でかつ低酸素濃度の燃焼用空気と燃料とが接触した炉内 1 9の至る所で極めて低速な酸化発熱反応を開始する。加えて、全てのユニットのパーナが時間をずらして燃焼するため、燃焼ガスの流動が短時間に変化して非定在火炎を形成し、炉内の温度場が均一化 '平坦化される。このため、炉内 1 9全域が均一な温度となり局部的に高温となる領域が生成されない。したがって、被加熱物への偏熱をなくして均一加熱を可能とすると共に N O Xの発生が抑制される。斯くして、バ一ナ容量を有効に利用して炉温を急上昇させる。

また、本発明のバ一ナシステムは、上述の例に特に限定されず、炉内温度を上昇させる昇温運転時と昇温後の運転時とで燃焼させるパーナの台数と停止させるパーナの台数の比率を可変とし、昇温運転時の燃焼側パーナ台数よりも少ない燃焼側パーナ台数で昇温後の運転を行うようにしても良い。例えば、昇温時には、 1つの交互切換型蓄熱再生パーナシステムを構成する 7ュニットのバ一ナ 2のうちから、 3ュニットを燃焼側パーナとし残りの 4ュニットを排気側バ一ナとして、ュニットが固定的な対を組まないで順次全ュニッ卜が交互蓄熱燃焼を繰り返す。即ち、 A、 B、 C、 D、 E、 F、 Gの 7ユニットのうち、まず、 A、 B、 Cの 3 ユニットが燃焼側パーナとなり、残りの D、 E、 F、 Gの 4ユニットが排気側バーナとなる。そして、所定の切換時間の経過後は、 B、 C、 Dの 3ユニットが燃焼側パーナとなり、残りの 4ユニットが排気側パーナとなる。斯様にして燃焼側パーナとなるュニットを 1つずつずらすことによって、全ュニットが固定的な対を組まないで順次交互蓄熱燃焼を繰り返す。即ち、 2台（ユニット）のパーナで対を組まないこととなる。ここで、燃焼側パーナと排気側パーナの数が異なっても、供給空気量と排気量との関係は大きく変わらないので、 3ユニットの燃焼側パーナによつて発生する排ガスを 4ユニットの排気側パーナから 3 / 4ずつ排気されることとなり、蓄熱体の中を流れる流体速度が空気のときは速く排ガスのときは遅くなる。したがって、冷却の伝熱の伝熱の方が良好となるため、蓄熱体の効率は良くなる傾向となる。即ち、加熱空気の温度が上がり、排気温度が下がる傾向となる。しかも、定常運転時のみならず急速な昇温時にも、排気側パーナ数の方が燃焼側パーナ数よりも 1台多いので、排気圧損を下げ排気用送風機の動力を下げることができる。

なお、上述の形態は本発明の好適な形態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、本実施形態では、パーナ 2毎に独立した燃焼用空気供給系 ·排気系を備えた例について主に説明したが、各燃料ノズルから離れた炉壁などに空気孔と排気孔とをそれぞれ設け、蓄熱体を相対的に回転させて排ガスと空気との間で熱交換を行いながら炉内へ直接高温に予熱された燃焼用空気を連続的に噴出する一方、排気孔からも連続的に炉内ガスを排出するようにしても良い。また、上述の説明では、各パーナ 2毎に独立した燃料調節弁 4を備えて各バ一ナ 2の燃焼を個々に制御しているが、パーナ 2を幾つかの群にまとめてその燃焼を群毎に制御しても良い。

また、本実施形態では奇数ュニットでパーナシステム 1を構成する例を挙げて主に説明したがこれに特に限定されず、偶数のュニット例えば Fig. 2， 3 1に示すような 6ュニットなどでパーナシステムを構成するようにしても良い。本発明のパーナシステムは少なくとも 3ュニットあれば構成できる。偶数のュニットで構成する場合、炉温を急上昇させる時などは同数ユニット（3ユニット）で燃焼側パーナと排気側パーナとを形成し、所定温度に昇温後の運転では燃焼側バ一ナ数を排気側パーナ数よりも少なく例えば 2燃焼側パーナと 4排気側パーナとして燃焼量を所定量に落とす。この場合、昇温時には、燃焼側パーナと排気側パーナの比は 1 ： 1の対応であり、空気と排気の流量が同じであれば空気の圧力損失と排気の圧力損失はほぼ同じである。しカゝし、昇温後の運転時には、燃焼側パーナを 2台に減らし、燃焼側パーナと排気側パーナの比を 1対 2の対応とすると、空気の速度は 3台で運転した時と比べて 2台で運転するときの方が早くなるので、燃焼量を減らしても燃焼空気は高速を維持でき、炉内ガスを良く撹拌しかつ巻き込んで炉内温度を平均化すると共に N O Xを低く維持することができる。しかも、一部のパーナを間引きした場合と異なり、全てのパーナが時間をずらして燃焼するので、炉内温度を均一にすることができる。また、パイロットや燃料ノズルには連続的にまたは断続的に冷却流体が流れるので過熱焼損し難レ、。

更に、上述の各実施形態では、炉内温度を上昇させる昇温運転時と昇温後の運転時とで燃焼させるパーナの台数と停止させるパーナの台数の比率を可変とし、昇温運転時の燃焼側パーナ台数よりも少ない燃焼側パーナ台数で昇温後の運転を行うようにした実施形態について主に説明したがこれに特に限定されず、頻繁に再昇温を繰り返さなレ、炉ゃ急速な昇温を必要とないような炉に使用するバーナシステムに適用することも可能であり、この場合には通常運転時の不定在火炎を広範囲に形成して炉内温度分布を均一にしたり、排気圧力の低減を可能とすることができる。例えば、 1 0ュニットのパーナで 1つのシステムを構成し、燃焼側バーナを 2ュニット、排気側パーナを 8ュニットとして固定的な対を構成しないように燃焼側パーナと排気側パーナとをずらしながら全ユニットを順次交互蓄熱燃焼させる。この場合における各バーナュニットの蓄熱体圧力損失が 4 O mmAqとすると、空気圧力損失は 4 O mmAqとなり、排気圧力損失は 1 0 mmAq ( 4 0 X 2 ÷ 8 ) となる。したがって、送風機は蓄熱体圧力損失 4 O mmAqで設計されるが、送風機は蓄熱体圧力損失 1 O mmAqで設計可能となる。このため、排気用の送風機を極めて小さくでき、場合によっては給気用の送風機と煙突による自然通風で排気を賄うことができることから排気用送風機を省略することができる。

更に、給排切換装置は 2個の電磁弁 1 2 , 1 3に特に限られず、給気系と排気系とに常時接続されいずれかに接続されるかあるいはいずれにも接続されない中立位置を有する切換手段例えば三方弁、若しくは中立位置を有さない三方弁などを使用することも可能である。例えば、 Fig. 4〜Fig. 6に示すような給排切換装置 2 0を使用することが可能である。この給排切換装置 2 0は、円筒から成る外ハウジング 2 1と、該外ハウジング 2 1の内部に回転可能に収容された半円筒形の内ハウジング 2 2と、この内ハウジング 2 2を軸方向に付勢し外ハウジング 2 1の底面に押しつける付勢手段 2 3と、内ハウジング 2 2を回転ないし揺動させる駆動モータ 2 4と力、らなる。

外ハウジング 2 1は、耐熱性及び耐摩耗性を有する材料を用いて成形された中空の略円筒体であり、その対向する両端面即ち底面と天井面 2 1 a、 2 l bのほぼ中心にはそれぞれ軸孔 2 5， 2 6が設けられるとともに、一方の端面例えば底面 2 1 aには 2つの切換ポート 2 7， 2 8が設けられている。ここで、切換ポートとは、パーナ 2に対する接続が切り換えられるポートをいう。また、固定ポートとは、接続関係が固定されているポートをいい、本実施形態の場合パーナに接続されたポートをいう。本実施形態ではこの切換ポート 2 7， 2 8は円形とされるとともに軸孔 2 5を中心に 1 8 0度開いて対称配置されている。これらの切換ポート 2 7， 2 8は内ハウジング 2 2に設けられた弁口 2 9とほぼ同径で必要十分な面積をもって連通可能である。弁口 2 9は、いずれの切換ポート 2 7， 2 8 とも連通していないときには座面 3 0により閉塞され、なおかつ同時に 2つの切換ポート 2 7， 2 8と連通されることがない位置関係となるように設けられている。また、内ハウジング 2 2が当接する外ハウジング 2 1の底面 2 1 aには、図示していないが、メカニカルシールが配設され、内ハウジング 2 2の外端面との間にシールを構成している。以上の関係を有するように切換ポート 2 7， 2 8や弁口 2 9及び座面 3 0が設定されていれば、外ハウジング 2 1や内ハウジング 2 2の形状等は上述の形状に限定されるものではない。切換ポート 2 7には給気系 1 7力切換ポート 2 8には排気系 1 6が、固定ポート 3 1にはパーナに接続されるダクト 9がそれぞれ接続される。

内ハウジング 2 2は外ハウジング 2 1の内部に揺動自在に設けられた半円筒体であり、その一方の面 2 2 aには内ハウジング側固定ポート 3 1、弁口 2 9の 2 つのポートが設けられている。内ハウジング側固定ポート 3 1は内ハウジング 2 2の回転中心に設けられる円孔であり、この内ハウジング側固定ポート 3 1にはパーナ 2の蓄熱体 7が内装された流路に繋がるダクト 9が接続されている。このダクト 9は外ハウジング 2 1の軸孔 2 5に嵌合されるとともに軸受け 3 2により回転自在に支持され、さらに揺動継手 3 3等と接続されて、内ハウジング 2 2の回転中心軸としての役目も果たしている。軸孔 2 5とダクト 9との間には図示していないが例えばメカニカルシールが構成され、気密な接触を確保するように設けられている。なお、内ハウジング 2 2は左右両方向に揺動するようにしてもよいし、あるいは一方向のみに回転するようにしてもよレ、。

弁口 2 9は内ハウジング 2 2の揺動角度に応じて外ハウジング 2 1に設けられた切換ポート 2 7又は 2 8と合致するように設けられた円形のボ一トである。この弁口 2 9はその揺動軸からの距離が気体切換ポ一ト 2 7、 2 8の揺動軸からの距離と等しいものとされ、内ハウジング 2 2の回転によって切換ポート 2 7又は 2 8と全面的にあるいは部分的に重なるように設けられている。

上述の内ハウジング側固定ポート 3 1や弁口 2 9が設けられた側の内ハウジング 2 2の面 2 2 aは平面とされ、切換ポ一ト 2 7や 2 8を閉塞することができる座面 3 0が形成されている。弁口 2 9がー方の切換ポート、例えば Fig. 4に示すように切換ポート 2 8と連通しているときにはこの座面 3 0はもう一方の切換ポ —ト 2 7を閉塞したりあるいは一部合致したりすることなく、流体流路が十分に確保されるようになっている。この連通状態から内ハウジング 2 2が回動すれば弁口 2 9と切換ポ一ト 2 8とが合致している部分が少なくなりやがて 0になる力このとき切換ポート 2 8は座面 3 0により閉塞されることになる。このように、弁口 2 9がいずれの切換ポ一トとも連通していないときには一方あるいは両方の切換ボートが座面 3 0により閉塞されるように座面 3 0は設けられている- なお、本実施形態では内ハウジング 2 2を略半円筒の形状としているが、上述の内ハウジング側固定ポート 3 1及びダクト 9、さらには上述の関係を有する弁口 2 9及び座面 3 0を備える限りにおいて他の形状であっても構わない。例えば座面 3 0 の形状は扇形にして、切換え途中には一方の切換ポー卜のみを閉鎖できるようにしても良い。この場合、一方の切換ポートと弁口とが連通する前に他方の切換ポートが解放されるため、 2つの流体の流れのタイミングをずらすことができる。内ハウジング 2 2は、前述のダクト 9と回転軸 3 4とによって外ハウジング 2 1内に回転自在に支承されている。回転軸 3 4は、内ハウジング 2 2の内ハウジング側固定ボ一ト 3 1が設けられた側の反対側の面 2 2 bにダクト 9と揺動中心軸が等しくなるように設けられており、軸受け 3 5により軸支されている。この回転軸 3 4はシール等を用いることにより、軸孔 2 6と気密に接触している。また、内ハウジング 2 2は、付勢手段 2 3によつて外ハゥジング 2 1の切換ポート 2 7， 2 8が設けられた面即ち底面 2 1 aに押しつけられる方向へ付勢され気密性が得られている。これによつて、気密に切換ポートが閉塞されることになり 2系統の流路即ち給気系と排気系との同時閉塞がより確実なものとされる。したがって、ポートの接触面から気体の洩れが生じ難く、また、内ハウジングが繰り返し揺動して接触面が摩耗した場合にも、その摩耗代を自動的に補完することができる。付勢手段 2 3は外ハウジング 2 1の天井面 2 1 bと、内ハウジング 2 2の一方の面 2 2 bとの間隙に設けられ、座面 3 0を切換ポート 2 7， 2 8に押し付け密着する。本実施形態では付勢手段 2 3として圧縮コイルばねを用いている。また、この付勢手段 2 3を弁口 2 9のほぼ真上に位置するように設ければ弁口 2 9を均一的に切換ポ一ト 2 7， 2 8に密着させるように付勢させることができる。このとき、内ハウジング 2 2の上部に内ハウジング 2 2内に凹むばね収容凹部 3 6を設けて、該凹部 3 6に付勢手段 2 3を軸方向に設置するようにすれば、内ハウジング 2 2内に導入される低温側流体によってばねが冷却されるので好ましい。さらに、付勢手段 2 3の上端部を図示していないボール等の転動体で受けるようにすれば、揺動する内ハウジング 2 2に滑らかに追従させることができる _:; なお、付勢手段 2 3を設ける代わりに内ハウジング 2 2の自重によって付勢させることも可能である。

駆動モータ 2 4は、外ハウジング 2 1の外に設置され、駆動軸 3 4を介して内ハウジング 2 2を回動させる。モータ 2 4としては、例えばステッピングモータを用いれば、精度の高い位置決めを行うことができる。

以上のように構成された給排切換装置によると、 Fig. 4に示すように弁口 2 9 がー方の切換ポート 2 8に連通されている場合には、もう一方の切換ポ一ト 2 7 は座面 3 0から解放され閉塞されていない。したがつてこの切換ポート 2 7は外ハウジング 2 1によって閉塞される。これにより内ハウジング 2 2の内側を排ガスが流れる。また、内ハウジング 2 2が駆動モータ 2 4により 1 8 0 ° 回転されることによって、弁口 2 9が切換ポート 2 7と連通したときには、今までとは逆に排気系 1 6が遮断され、内ハウジング 2 2を燃焼用空気が流れる。

また、 Fi g. 6で示すように弁口 2 9が中立位置にありどちらの切換ボートとも連通していないときには、両切換ポート 2 7 , 2 8が座面 3 0により閉塞され、排気系 1 6と給気系 1 7とがパーナ 2から遮断される。この中立位置では、蓄熱体 7には空気も排ガスも通過せず、その状態を保持するので、直前まで排ガスを流して蓄熱している場合には、その蓄熱状態を保持でき、次にそれを冷却する行程即ち空気を高温予熱する行程から始めることができる。しかも、流体への圧力を変化させたりあるいは途中で流体を止めたりすることなく流体の流通を遮断することができる。

そして、内ハウジング 2 2を更に図上反時計回転方向へ回動させれば、座面 3 0が切換ポート 2 8の上から外れ、切換ポート 2 8を解放する。即ち、切換ボート 2 8は外ハウジング 2 1によって閉塞され、排気系 1 6は遮断される。更に内ハウジング 2 2の回転が進むと、切換ポート 2 7と弁口 2 9とが重なり、内ハウジング 2 2の固定ポート 3 1と切換ポート 2 7とが内ハウジング 2 2を介して連通され、給気系 1 7がパーナ 2に接続される。なお、流路の切換えには少なくとも一方の切換ポートを座面 3 0により閉塞すれば足りるが、本実施形態の場合切換ボート 2 7， 2 8を両方とも同時に閉塞する状態を作り出すようにしている。切換ポート 2 7及び切換ポート 2 8を内ハウジング 2 2の座面 3 0により同時に閉塞させれば（Fi g, 6の状態）、燃焼用空気の供給が止められてパーナ 2の燃焼が停止されるとともに排ガスの流れも止められ、蓄熱体 7の過熱が抑止される。このときも内ハウジング 2 2は付勢手段 2 3により軸方向へ座面 3 0が押し付けられるように付勢されており、燃焼用空気ゃ排ガスの流れを遮断することができる。したがって、この切換ポート 2 7， 2 8及び弁口 2 9を閉塞させる時間を適宜調節することによって、パーナ 2や蓄熱体 7の温度を調節するインターバル制御を行うことができる。

この切換手段を使用すると、内ハウジング 2 2を回転させることにより 2つの連通状態と閉塞状態とを簡便に切り換えることができる。しかも、面摺接によるシールであるため、気体洩れ（リーク）が起こり難い。このため、例えばこの装置をパーナシステムに適用すれば、燃焼用空気が排ガス流路側に洩れることがなくなり燃焼の空気比を正確にコントロールできるようになる。さらに、内ハウジング 2 2を回転させることによって切換ポート 2 7， 2 8と弁口 2 9との重なりにより流路を切り換えるようにしているので、流路切換時の流れの変化によるショックを少なくする力、あるいはなくすことができる。したがって、パーナの切換時に大きな炉圧変動等が起きるのを防ぐことができる。

更に、本発明のパーナシステム 1は、給排切換装置として Fig. 7〜Fig. 9に示すようなフラッパ式三方弁 4 0を採用し、蓄熱体を内装したパーナ本体の後端に直結するように配置することが好ましい。このフラッパ式三方弁 4 0は、開閉される一方のポートに空気供給系 4 1を連結すると共に他方のポートに排気系 4 2 を連結している。また、各ダクト 4 1， 4 2は更に集合管で 1本にまとめられてから排気ファン 1 4並びに給気ファン 1 5にそれぞれ連結されている。

ここで、パーナ本体とは、蓄熱体 7を装填したエアスロート 6を構成する耐火断熱ブロックの他、炉 1 8に取り付けられる取り合いフランジゃケ一シング、場合によってはバ一ナタイルやウィンドボックス等を含めたものを意味し、燃料ノズルなどから成る少なくとも 1つの燃焼ュニットと共に 1ュニットのパーナ 2を構成している。尚、燃焼ユニットはエアスロート 6と平行に配置され、炉内 1 9 に燃料を直接噴射するように設けられている。この場合、燃料と高温の燃焼用空気との混合が炉内 1 9において緩慢に行われるので、より低 N O X化に寄与するフラッパ式三方弁 4 0は、 Fig. 8及び Fig. 9に示すように、パーナ本体に直結されるポート 4 3 bに対し斜交する 2つの斜面 4 4 a， 4 4 cに他の 2つのポート 4 3 a , 4 3 cを設けたハウジング 4 5と、 2つの斜面 4 4 a， 4 4 cの間のコーナー部分に配置される切替シャフト 4 6と、該切替シャフト 4 6に支持されて 2つの斜面 4 4 a， 4 4 cの間で揺動し各ポート 4 3 a， 4 3 cを開閉するフラッパ 4 7と、切替シャフト 4 6を所定角度内で揺動させるァクチユエータ 4 8 とから構成されている。ハウジング 4 5はポート 4 3 bを開けた座部分がバ一ナ本体にボルト等で固定されている。また、各ポート 4 3 a， 4 3 cは、ハウジング 4 5の斜面 4 4 a， 4 4 cの孔に各々はめ込まれてボルト 5 0で固定される円筒形のバルブシート部材 5 1によって形成されている。そして、バルブシート部材 5 1のフラッパ 4 7と相対する弁座は、逆テ一パの溝に圧入固定された環状のノ、。ッキング 5 2によって構成されている。このバルブシ一ト部材 5 1は、フランジ部分をハウジング 4 5の外側から当接してボルト 5 0で固定されることによつて、ハウジング 4 5の外側から取り外し可能に取り付けられている。

フラッパ 4 7はパッキング 5 2と同径の円環状のフランジを縁に有する円板で構成され、その基端部のボス部 5 3がベアリング 5 4を介してハウジング 4 5に回転自在に支持された切替シャフト 4 6に固定され、左右に僅かな角度例えば 2 6度づっ回転するように設けられている。このとき、フラッパ 4 7の揺動角は、フラッパ 4 7がパッキング 5 2に当接した後も僅かにフラッパ 4 7をバッキング 5 2に押しつける大きさに設定され、パッキング 5 2を弾性変形させてシールすることによってリ一クを極めて少ない値に抑制するようにしている。ここで、フラッパ 4 7の位置は図示していない近接スィツチで検出され、フィードバックされ、制御に使われる。

切替シャフト 4 6は焼き入れ焼き戻し処理が施された焼き入れ鋼によって構成され、フラッパ 4 7と連結キー 5 5を利用して固定されている。また、切替シャフト 4 6は、ベアリング 5 4よりも内側寄りの部位にラビリンス 5 6が設けられている。即ち、ベアリング 5 4と弁内空間とはラビリンスシール 5 6で仕切られている。更に、このラビリンス 5 6とベアリング 5 4との間にはハウジング外部と連通する空間 5 7及び連通孔 5 8が形成され、弁内空間から漏れ出た排気がベァリング 5 4を通過せずにハウジング外部に排出されるように設けられている。したがって、ベアリング 5 4が排ガスで直接加熱されることがないため、切替シャフト 4 6を介した伝熱により排ガスである程度加熱されても 1 0 0 °C前後にしか達しない。依ってベアリング 5 4の硬度保持の面での問題がなくなった。尚、図中の符号のうち、 5 9はカラ一やロックアップナットなどの固定部材、 6 0は給油口を有するオイルカバーであり、外側からグリスアップが可能な給油口付き油溜め構造とされている。このため、高温状態で劣化したグリスを交換可能となる。しかも、外部からグリスアップできる軸受け構造をとつているので、定期的なグリス交換によってグリスの変質の問題も解消される。

このように構成されたフラッパ式三方弁 4 0は、フラッパ 4 7が揺動する範囲で占められる最小の空間から成り、給気と排気との切替時にパージする容積が極めて小さくなり、残留する排ガスを空気に入れ換えるための時間を短くして無駄な時間が切替時間に占める割合を小さくすることができる。切替時間にはパージ時間が極めて短時間（例えば消して着けるまでが 0 . 3秒以内のパージ時間）しか採られず、消すと同時に着火するように設けられている。また、全てのパーナュニットが順次燃焼と停止とを切換えながら交互燃焼を成立させるので、炉圧変動が少なく温度効率の良い高温燃焼を実施できる。本実施形態のパーナシステムは、パーナ本体のエアスロ一ト 6とフラッパ式三方弁 4 0とを直結しているので、パーナ本体 2と給排切換装置たる三方弁 4 0との間のダクト分のパージ容積が不要となる分だけパージ容積が小さくなり、残留する排ガスを空気と入れ換える時間を短くでき、高速切替を可能とする。このため、消すとほぼ同時に着火することができる。これによつて、炉圧変動を小さく抑えることができる。本発明者の実験によると、例えば、今まで 2 0 O mm A q程度の炉圧変動が起きていた設備において本発明のバ一ナシステムを採用すると、 3 O m m A q程度の炉圧変動に抑制することができた。また、高速切替が可能であるため、温度効率を向上させてより高温の予熱空気を得て高温空気燃焼を実現させることができる。

この場合、全てのュニットのパーナが時間をずらして尚かつ切替の際のパージ時間をできるだけなくして燃焼するため、広い範囲で非定在火炎を形成しながら交互燃焼を成立させる。したがって、上述の Fig. 1から Fig. 6に示す実施形態の交互燃焼パーナシステムよりも火炎の非定在化が進み、炉内温度分布がより均一化される。

Claims

請求の範囲

1 . 蓄熱体を備えるパーナと該パーナの給気系と排気系への接続を切り換える給排切換装置とで構成される交互切換蓄熱再生パーナを単位ュニットとして 3ュニット以上で燃焼システムを構成し、前記ュニットが固定的な対を組まないで順次全ュニットが交互蓄熱燃焼を繰り返すことを特徴とする交互切換蓄熱再生バーナシステム。

2 . 前記燃焼システムの燃焼させるパーナの台数と停止させるパーナの台数の比率を可変としたことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の交互切換蓄熱再生バ

3 . 炉内温度を上昇させる昇温運転時と昇温後の運転時とで燃焼させるパーナの台数と停止させるパーナの台数の比率を可変とし、昇温運転時の燃焼側バ一ナ台数よりも少ない燃焼側バ一ナ台数で昇温後の運転を行うことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の交互切換蓄熱再生バ一ナシステム。

4 . 全ユニットを通して順次排気される排ガスが燃焼用空気 1に対して 1 . 2 から 0 . 6の範囲であることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の交互切換蓄熱再生バ一ナシステム。

5 . 排気ガスはその一部が排気側パーナを通さずに直接炉外へ抜き取られ、排気側パーナの蓄熱体を経て冷却された排ガスと一緒にしてから排気されることを特徴とする請求の範固第 1項記載の交互切換蓄熱再生パーナシステム。

6 . 前記蓄熱体を経て供給される燃焼用空気は、燃焼直前における混合気の少なくとも燃焼安定限界温度以上の高温に予熱されていることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の交互切換蓄熱再生パーナシステム。

7 . 前記燃焼用空気は、定格運転燃焼時に 6 0 m/ s以上の流速で噴射されることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の交互切換蓄熱再生パーナシステム

8 . 前記給排切換装置は、前記給気系と排気系とが常時接続される三方弁機能を有し、かつ前記各パーナュニットに直結されていることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の交互切換蓄熱再生バ一ナシステム。

9 . 前記給排切換装置は、前記給気系と排気系とが常時接続される 2つの切換ポートを備える外ハウジングと、該外ハゥジング内に収容されて回転自在に設けられた内ハゥジングとから構成され、かつ前記内ハゥジングはその回転中心上にパーナに常時接続されるポートと、前記外ハウジングの内面と摺接して前記 2つの切換ボートを任意に閉塞する座面と、この座面に開口されて前記 2つの切換ポ一トの一方と選択的に連通可能な弁口とを備え、前記内ハウジングの回転によつて前記パーナが給気系あるいは排気系のいずれかに接続されるか若しくはいずれにも接続されない中立位置に切換わることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の交互切換蓄熱再生パーナシステム。

1 0 . 前記給排切換装置は、流れ方向が切り換えられる対象となる流路に接続されるポートが形成された辺に対し斜面となる 2つの辺に流れが固定される流路が接続される他の 2つのポートを設けたハウジングと、前記 2つの斜面の間のコーナ一部分に配置される切替シャフトと、該切替シャフトに支持されて前記 2つの斜面のボート間で揺動し各ポートを開閉するフラッパと、前記切替シャフトを揺動させるァクチユエ一タとを備えることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の交互切換蓄熱再生パーナ