WO2017026236A1 - 蓄熱式バーナーの蓄熱体メンテナンス時期報知装置 - Google Patents

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control valve
flow
gas
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上島　啓利
俊夫 橋詰
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中外炉工業株式会社
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    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/72—Safety devices, e.g. operative in case of failure of gas supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L15/00—Heating of air supplied for combustion
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L15/00—Heating of air supplied for combustion
    • F23L15/02—Arrangements of regenerators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Definitions

  • the present invention relates to a heat storage body burner heat storage body maintenance time notification device capable of appropriately reporting the heat storage body maintenance time, a heat storage body burner heat storage body maintenance time notification method, and a combustion furnace using a heat storage burner. Remodeling method.
  • a regenerative burner that preheats combustion air to be supplied by a heat storage body that stores heat by exhaust gas generated by combustion passing through a heat storage state and a combustion state every predetermined time.
  • a direct-fired type in which the combustion air supplied to the other burner is preheated by a heat storage body that stores the exhaust gas by alternately burning the exhaust gas generated by the combustion of one of the burners (for example, patent document) 1) and a regenerative radiant tube burner (see, for example, Patent Document 2) in which a flame is burned in a metal tube.
  • the exhaust gas to be stored in the heat storage body is mixed with dust in the furnace, scales of treatment materials, vaporized compounds, and the like. As these dusts and the like adhere to the heat storage body, the flowing gas passage is gradually closed. For this reason, maintenance, such as cleaning and replacement
  • the maintenance time of the heat storage body is set based on the period based on experience and the temperature before and after the heat storage body, the state of the estimated heat storage body and the state of the actual heat storage body match. Not necessarily. For this reason, if the passage of the circulating gas formed between the heat storage bodies is closed earlier than the set time, sufficient combustion air necessary for combustion is not supplied into the combustion furnace. In addition, there is a problem that the combustion furnace is unnecessarily stopped and the operation efficiency is lowered when maintenance is performed in response to reaching the set time even though the passage of circulation gas is sufficiently secured. is there.
  • the present invention was devised in view of the above-described conventional problems, and is capable of appropriately informing the maintenance time of the heat storage body.
  • a regenerator maintenance time notification device for a regenerative burner includes a flow meter for measuring a flow rate of a circulation gas circulated through a regenerative burner having a heat storage unit having a heat storage body that preheats combustion air with exhaust gas, and Measured with a flow gas control valve that is opened and closed based on the measured flow gas flow rate, a detection unit that detects the opening of the control valve when the flow gas flows at a predetermined flow rate, and the flow meter.
  • the detected opening of the control valve is larger than a preset opening based on correlation information between the flow rate data of the flow gas and the opening data of the control valve detected by the detector.
  • an informing means for informing that it is a maintenance time for the heat storage body of the heat storage section.
  • the exhaust gas discharged from the combustion chamber is measured as the flow rate of the circulating gas.
  • the combustion air supplied into the combustion chamber is measured as the flow rate of the circulating gas.
  • a heat storage body maintenance time notification method for a heat storage burner includes the heat storage section including the heat storage body that preheats combustion air with exhaust gas using the heat storage body maintenance time notification device for the heat storage burner.
  • a flow rate of flow gas at a predetermined flow rate in the measurement step of measuring the flow rate of the flow gas flowing through the regenerative burner with the flow meter and the control valve of the flow gas that is opened and closed based on the measured flow rate of the flow gas A detection step for detecting the opening degree of the control valve at the detection unit, flow rate data of the flow gas measured by the flow meter, and opening degree data of the control valve detected by the detection unit,
  • the maintenance time for the heat storage body of the heat storage unit is Characterized in that it comprises a notification step of notifying that the effect by the notification means.
  • a remodeling method of a combustion furnace using a regenerative burner according to the present invention is a flow meter for measuring the flow rate of a circulation gas circulated through a regenerative burner having a heat storage section having a heat storage body that preheats combustion air with exhaust gas. And a regenerative burner having a control valve for the flow gas that is opened and closed based on the measured flow rate of the flow gas, and a detector that detects the opening of the control valve when the flow gas flows at a predetermined flow rate.
  • the control valve detected based on the correlation information between the flow rate data of the flow gas measured by the flow meter and the opening data of the control valve detected by the detection unit for the combustion furnace used And a step of adding notifying means for notifying that it is a maintenance time for the heat storage body of the heat storage section when the opening degree of the heat storage section becomes larger than a preset opening degree.
  • the heat storage body maintenance time is appropriately set. Can be notified.
  • FIG. 1 is a schematic system diagram showing a preferred embodiment of a heat storage type maintenance device for a heat storage burner according to the present invention and a combustion furnace remodeling method using the heat storage burner. It is an image figure of the correlation information with the air flow rate for combustion and the opening degree of a supply flow control valve which shows suitable one Embodiment of the thermal storage body maintenance time alerting
  • the combustion furnace 1 in the present embodiment is a combustion furnace 1 using a direct-fire type alternating combustion type heat storage burner, and is connected to the combustion chamber 2 and both sides of the combustion chamber 2.
  • a regenerative burner 5 having a heat accumulator 3 and a fuel nozzle 4 provided with a heat accumulator 3a such as a ceramic ball or a honeycomb structure, and a supply pipe 6 connected to each of the heat accumulators 3 for supplying combustion air
  • an exhaust pipe 7 connected to each heat storage section 3 and connected to a chimney (not shown).
  • FIG. 1 the left heat storage burner 5 in FIG. 1 is also referred to as a left heat storage burner L5, and the right heat storage burner 5 is also referred to as a right heat storage burner R5.
  • a supply pipe 6 and an exhaust pipe 7 are connected to the left heat storage burner L5 and the right heat storage burner R5 via a branch part 5a.
  • the supply pipe L6 on the left regenerative burner L5 side and the supply pipe R6 on the right regenerative burner R5 side are connected to each other via an open / close switching valve 8, and a connection portion of the supply pipe 6 connected to each other
  • a supply blower 10 for taking in outside air is provided via a supply flow rate control valve 9 upstream of 5b.
  • a supply flow meter 11 is provided between the supply flow control valve 9 and the supply blower 10, and the opening degree of the supply flow control valve 9 is based on information (flow rate) measured by the supply flow meter 11. Is controlled by the controller 12.
  • the heat storage burner 5 has a system configuration that includes peripheral devices.
  • the exhaust pipe L7 on the left heat storage burner L5 side and the exhaust pipe R7 on the right heat storage burner R5 side are connected to each other via the open / close switching valve 13, and the connection portion of the exhaust pipe 7 connected to each other
  • An exhaust blower 15 for sucking exhaust gas is provided downstream of 5c via an exhaust flow control valve 14.
  • An exhaust flow meter 16 is provided between the exhaust flow control valve 14 and the exhaust blower 15, and the opening degree of the exhaust flow control valve 14 is based on information (flow rate) measured by the exhaust flow meter 16. Is controlled by the controller 12.
  • controller 12 is shown corresponding to each of the regenerative burners L5 and R5, but the single controller 12 controls the opening degree of the supply flow rate control valve 9 and the exhaust flow rate control valve 14. It does not matter.
  • the left regenerative burner L5 and the right regenerative burner R5 supply fuel gas and combustion air to one of them to cause combustion, and at the same time, exhaust the exhaust gas from the other, Are alternately performed so that the exhaust heat is recovered from the exhaust gas by the heat storage unit 3 during the suction operation, and the combustion air is heated by the exhaust heat recovered by the heat storage unit 3 during the combustion operation.
  • the supply / discharge system for the heat storage burners L5 and R5 such as combustion air and exhaust gas in the heat storage burners L5 and R5 will be described according to the operation state of the left heat storage burner L5. It is supplied to the regenerative burner L5.
  • the combustion air is introduced into the supply pipe 6 by the supply blower 10 when the supply flow rate control valve 9 provided on the upstream side of the connection part 5b of the supply pipe L6 is opened, and is further provided on the left side provided on the downstream side of the connection part 5b.
  • the on-off switching valve 8 of the heat storage burner L5 By opening the on-off switching valve 8 of the heat storage burner L5, the heat storage section 3 is supplied to the left heat storage burner L5 while being preheated.
  • the open / close switching valve 8 on the right heat storage burner R5 side is closed.
  • the right regenerative burner R5 is in the suction operation, and accordingly, the on-off switching valve 13 and the exhaust flow control valve 14 are opened (in the figure, the opened state is shown in white, The
  • exhaust gas is discharged from the combustion chamber 2 during the suction operation. While the exhaust gas flow control valve 14 is opened, the exhaust gas passes through the heat storage unit 3 and the exhaust heat is recovered by opening the open / close switching valve 13 of the right heat storage burner R5 provided on the upstream side of the connecting part 5c. The air is controlled and sucked from the combustion chamber 2 by the exhaust blower 15. During this suction operation, the open / close switching valve 13 on the left heat storage type burner L5 side is closed. At this time, the left regenerative burner L5 is in a combustion operation, and the open / close switching valve 8 and the supply flow rate control valve 9 are opened accordingly.
  • the supply blower 10 burns normally when the scale of the processing material contained in the exhaust gas, the vaporized compound, etc. adhere to the heat storage body 3a of the left and right heat storage burners L5, R5. Even if the supply air is supplied and the exhaust blower 15 normally discharges the exhaust gas, the heat storage unit 3 is clogged, and the flow rates of the exhaust gas and the combustion air are reduced. When the supply amount of combustion air and the discharge amount of exhaust gas are reduced, desired combustion cannot be obtained in the combustion chamber 2.
  • the controller 12 controls the opening degree of the supply flow rate control valve 9 based on the flow rate of combustion air measured by the supply flow meter 11 provided between the supply flow rate control valve 9 and the supply blower 10.
  • the opening degree of the exhaust flow control valve 14 is controlled by the controller 12 based on the exhaust gas flow rate measured by the exhaust flow meter 16 provided between the exhaust flow control valve 14 and the exhaust blower 15.
  • the controller 12 reduces the opening degree of the supply flow rate control valve 9 and the exhaust flow rate control valve 14 to the heat accumulator 3a.
  • the opening of the supply flow rate control valve 9 and the exhaust flow rate control valve 14 is increased and the desired flow rate Is controlled to obtain.
  • the combustion furnace 1 is provided with notifying means for notifying the user or the like that the maintenance time has come before the flow rate of the circulating gas necessary for desired combustion cannot be obtained.
  • the notification means is configured by a notification unit 17 such as a buzzer or a display that is controlled by a computer program executed by the controller 12 and notifies that the maintenance time has come. That is, in the present embodiment, the controller 12 corresponds to an opening degree detection unit of the supply flow rate control valve 9 and the exhaust flow rate control valve 14, and the notification unit 17 corresponds to a notification unit.
  • the notification unit 17 may be a buzzer or a display provided in the controller 12.
  • the circulating gas specifically the combustion air
  • the combustion furnace 1 flows through the combustion furnace 1 every predetermined time, for example, every several tens of minutes to about 1 hour.
  • the flow rate of exhaust gas is measured (measurement step).
  • the measured flow rate of the flow gas is acquired as data associated with the opening degree of the supply flow rate control valve 9 or the exhaust flow rate control valve 14.
  • the circulation gas may be combustion air measured by the supply flow meter 11 or exhaust gas measured by the exhaust flow meter 16.
  • the combustion air is used as the circulation gas. Will be described.
  • the opening degree of the supply flow rate control valve 9 is, for example, a ratio of the fully open state with the supply flow rate control valve 9 being completely closed, with the opening degree being 0%, and the fully opened state being 100% opening degree. Is obtained as data. Further, the flow rate of combustion air is 0% when not flowing, and the flow rate of combustion air necessary for causing desired combustion in the combustion chamber 2 is 100%, with respect to the required flow rate of combustion air. The percentage is acquired as data. At this time, the pressure loss in the heat storage unit 3 is influenced by the temperature in the combustion chamber 2 separately from the blockage of the heat storage unit 3, and therefore is converted into a constant furnace temperature, for example, a general operation furnace temperature. To get data.
  • Correlation information indicating the correlation between the flow rate of the combustion air and the opening amount of the supply flow rate control valve 9 is obtained from the data in which the flow rate of the combustion air and the opening amount of the supply flow rate control valve 9 are associated with each other.
  • An approximate curve indicating the relationship between the flow rate and the opening degree of the supply flow rate control valve 9 is obtained. From the obtained approximate curve, the opening degree of the supply flow rate control valve 9 (hereinafter referred to as the required flow rate) for obtaining the desired combustion air flow rate (hereinafter referred to as the required flow rate) at the time of data acquisition. (Referred to as a required opening) (detection step).
  • Data indicating the relationship between the flow rate of the combustion air and the opening degree of the supply flow rate control valve 9 is acquired once every several days or appropriately and repeatedly.
  • FIG. 2 is an image diagram showing correlation information between the combustion air flow rate and the opening degree of the supply flow rate control valve 9.
  • the image of the data acquired immediately after the maintenance is indicated by ⁇
  • the approximate curve thereof is indicated by A
  • the approximate curve is indicated by B.
  • the approximate curve B indicates that the flow rate of the combustion air does not reach 100% even when the opening degree of the supply flow rate control valve 9 is 100%. That is, as the combustion furnace 1 is operated, data obtained from the measurement result changes from the approximate curve A side to the approximate curve B side.
  • the notification unit 17 such as a buzzer or a display display notifies that the maintenance time has come.
  • an approximate curve showing the relationship between the flow rate of combustion air and the opening of the supply flow rate control valve 9 is obtained periodically and repeatedly, and before the approximate curve B is obtained as shown in FIG.
  • an approximate curve C is derived in which the required opening degree of the supply flow rate control valve 9 for obtaining the required flow rate (combustion air flow rate 100%) is 90%.
  • the controller 12 as the detection unit has reached the time for maintenance of the heat storage body 3a. It alert
  • FIG. 3 shows the correlation information between the elapsed days from the maintenance to the date of data collection and the opening of the supply flow control valve 9 (100% flow opening) when the combustion air flow obtained in the data acquisition is 100%.
  • FIG. 3 an approximate curve D showing the relationship between the number of days elapsed from maintenance to the date of data acquisition and the opening of the supply flow rate control valve 9 at 100% flow rate obtained in each data acquisition.
  • the required opening degree of the supply flow rate control valve 9 for obtaining the 100% flow rate for example, the required opening degree is set to 90%, for example, before it has to be set to 100% opening degree, is notified. It is possible to estimate the day of the wax.
  • the graphs of FIGS. 2 and 3 are shown for convenience of explanation, and the graph and the approximate curve may not be visualized in the program processing in the controller 12.
  • combustion furnace heat storage body maintenance time notification device combustion furnace heat storage body maintenance time notification method, and combustion furnace remodeling method of the present embodiment
  • the combustion air flow rate data measured by the supply flow meter 11 Based on the correlation information with the opening degree data of the supply flow rate control valve 9 and the approximate curve detected in response thereto, it is possible to recognize the clogging state of the heat accumulator 3a more accurately according to the substance.
  • the opening degree of the supply flow control valve 9 becomes larger than a preset opening degree (90% in the above embodiment), it is informed that it is the maintenance time of the heat storage body 3a provided in the heat storage unit 3. Therefore, the maintenance time of the heat storage body 3a can be notified more appropriately.
  • the maintenance time of the heat storage body 3a can be recognized regardless of the operator's experience and the like.
  • the maintenance can be performed based on the measurement data and detection data in accordance with the actual state of the heat storage body 3a, for example, the maintenance is performed in a state where the heat storage unit 3 is not clogged, and the combustion furnace 1 is used unnecessarily. It is possible to prevent the combustion furnace 1 from being continuously operated in a state where the heat storage unit 3 is clogged. For this reason, the combustion furnace 1 can be operated more efficiently.
  • the flow rate of the combustion air to be measured can be measured by the supply flow meter 9 already provided in the combustion furnace 1, so an execution program is incorporated in the controller 12,
  • an execution program is incorporated in the controller 12,
  • the notification unit 17 it can be realized easily and inexpensively. That is, in the existing combustion furnace 1 as well, by installing a program in the controller 12 and simply remodeling the notification section 17, a regenerator maintenance time notification device for the combustion furnace 1 using a regenerative burner, a combustion furnace 1 heat storage body maintenance time notification method can be realized.
  • the flow gas to be measured is the combustion air supplied to the combustion chamber 2.
  • the present invention is not limited to this, and it may be exhaust gas discharged from the combustion chamber 2.
  • the code “6, 9, 10, 11” in the above description corresponds to the code “7, 14, 15, 16”.
  • the above description is based on an example of a direct-fire type heat storage burner, but the present invention can be applied to a heat storage burner such as a heat storage radiant tube burner.
  • a heat storage burner such as a heat storage radiant tube burner.
  • the combustion chamber 2 in the above description corresponds to the space in the tube of the radiant tube.

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Abstract

【課題】蓄熱体のメンテナンス時期を適切に報知することが可能な蓄熱式バーナーの蓄熱体メンテナンス時期報知装置、蓄熱式バーナーの蓄熱体メンテナンス時期報知方法、並びに蓄熱式バーナーを用いた燃焼炉の改造方法を提供する。 【解決手段】燃焼炉１の燃焼室２から排出される排ガスにより燃焼室内に供給される燃焼用空気を予熱する蓄熱体３ａを有する蓄熱部３を備えた蓄熱式バーナー５に流通される燃焼用空気の流量を計測する供給流量計１１と、計測された燃焼用空気の流量に基づき開閉調節される供給流量制御弁９と、燃焼用空気が所定流量流通したときの制御弁の開度を検出するコントローラ１２と、流量計で計測された燃焼用空気の流量データとコントローラで検出された制御弁の開度データの相関情報に基づき、検出された制御弁の開度が予め設定された開度より大きくなるとき蓄熱部の蓄熱体に対するメンテナンス時期である旨を報知する報知部１７とを備えた。

Description

蓄熱式バーナーの蓄熱体メンテナンス時期報知装置
　本発明は、蓄熱体のメンテナンス時期を適切に報知することが可能な蓄熱式バーナーの蓄熱体メンテナンス時期報知装置、蓄熱式バーナーの蓄熱体メンテナンス時期報知方法、並びに蓄熱式バーナーを用いた燃焼炉の改造方法に関する。
　従来から、蓄熱状態と燃焼状態とを所定時間毎に繰り返し、燃焼により発生した排ガスが通過することで蓄熱した蓄熱体により、供給される燃焼用空気を予熱する蓄熱式バーナーとしては、対をなすバーナーを交互に燃焼させ、一方のバーナーの燃焼により発生した排ガスが通過することで蓄熱した蓄熱体により、他方のバーナーに供給される燃焼用空気を予熱する直火型のもの（例えば、特許文献１参照）や、火炎を金属製チューブ内で燃焼させる蓄熱式ラジアントチューブバーナー（例えば、特許文献２参照）が知られている。
　蓄熱体に蓄熱させる排ガスには、炉内のダスト、処理材料のスケール、気化した化合物などが混ざっている。これらダスト等が蓄熱体に付着することにより、流通するガスの通路が次第に閉塞されていく。このため、蓄熱体は、定期的に清掃や交換などのメンテナンスが必要である。しかしながら、蓄熱体の状態は、外部から視認することができない。そのため、蓄熱体のメンテナンスの時期は、使用者等の経験に基づく周期に基づいて設定される、あるいは、蓄熱体の前後にて検出した排ガスの温度の異常に基づいて行われている（例えば、特許文献３参照）。
特開２００２－９８３２８号公報 特開平７－１０３４３５号公報 特開平９－６８３１０号公報
　上記のように、蓄熱体のメンテナンス時期を、経験に基づく周期や蓄熱体前後の温度に基づいて設定する場合、推定される蓄熱体の状態と、実際の蓄熱体の状態とが一致しているとは限らない。このため、蓄熱体間に形成されている流通ガスの通路が、設定した時期より早く閉塞されると、燃焼炉内に、燃焼に必要な十分な燃焼用空気が供給されない。また、流通ガスの通路が十分に確保されているにも拘わらず、設定された時期に至ったことに応じてメンテナンスを実行すると、燃焼炉が無用に停止され、稼働効率が低下するという課題がある。
　本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、蓄熱体のメンテナンス時期を適切に報知することが可能な蓄熱式バーナーの蓄熱体メンテナンス時期報知装置、蓄熱式バーナーの蓄熱体メンテナンス時期報知方法、並びに蓄熱式バーナーを用いた燃焼炉の改造方法を提供することを目的とする。
　本発明にかかる蓄熱式バーナーの蓄熱体メンテナンス時期報知装置は、排ガスにより燃焼用空気を予熱する蓄熱体を有する蓄熱部を備えた蓄熱式バーナーに流通される流通ガスの流量を計測する流量計と、計測された流通ガスの流量に基づいて開閉調節される流通ガスの制御弁と、流通ガスが所定流量流通したときの上記制御弁の開度を検出する検出部と、上記流量計にて計測された流通ガスの流量データと上記検出部にて検出された上記制御弁の開度データとの相関情報に基づいて、検出された該制御弁の開度が予め設定された開度より大きくなるときに、上記蓄熱部の上記蓄熱体に対するメンテナンス時期である旨を報知する報知手段とを備えたことを特徴とする。
　前記流通ガスの流量として前記燃焼室から排出される前記排ガスが計測されることを特徴とする。
　前記流通ガスの流量として前記燃焼室内に供給される前記燃焼用空気が計測されることを特徴とする。
　本発明にかかる蓄熱式バーナーの蓄熱体メンテナンス時期報知方法は、上記蓄熱式バーナーの蓄熱体メンテナンス時期報知装置を用い、排ガスにより燃焼用空気を予熱する前記蓄熱体を有する前記蓄熱部を備えた前記蓄熱式バーナーに流通される流通ガスの流量を前記流量計で計測する計測ステップと、計測された流通ガスの流量に基づいて開閉調節される流通ガスの前記制御弁における、流通ガスが所定流量流通したときの該制御弁の開度を前記検出部で検出する検出ステップと、上記流量計にて計測された流通ガスの流量データと上記検出部にて検出された上記制御弁の開度データとの相関情報に基づいて、検出された該制御弁の開度が予め設定された開度より大きくなるときに、上記蓄熱部の上記蓄熱体に対するメンテナンス時期である旨を前記報知手段にて報知する報知ステップとを含むことを特徴とする。
　本発明にかかる蓄熱式バーナーを用いた燃焼炉の改造方法は、排ガスにより燃焼用空気を予熱する蓄熱体を有する蓄熱部を備えた蓄熱式バーナーに流通される流通ガスの流量を計測する流量計と、計測された流通ガスの流量に基づいて開閉調節される流通ガスの制御弁と、流通ガスが所定流量流通したときの上記制御弁の開度を検出する検出部とを有する蓄熱式バーナーを用いた燃焼炉に対し、上記流量計にて計測された流通ガスの流量データと上記検出部にて検出された上記制御弁の開度データとの相関情報に基づいて、検出された該制御弁の開度が予め設定された開度より大きくなるときに、上記蓄熱部の上記蓄熱体に対するメンテナンス時期である旨を報知する報知手段を増設するステップを含むことを特徴とする。
　本発明にかかる蓄熱式バーナーの蓄熱体メンテナンス時期報知装置、蓄熱式バーナーの蓄熱体メンテナンス時期報知方法、並びに蓄熱式バーナーを用いた燃焼炉の改造方法にあっては、蓄熱体のメンテナンス時期を適切に報知することができる。
本発明に係る蓄熱式バーナーの蓄熱体メンテナンス時期報知装置及び蓄熱式バーナーを用いた燃焼炉の改造方法の好適な一実施形態を示す概略系統図である。 本発明に係る蓄熱式バーナーの蓄熱体メンテナンス時期報知方法の好適な一実施形態を示す燃焼用空気流量と供給流量制御弁の開度との相関情報のイメージ図である。 本実施形態において、メンテナンスからデータ収集日までの経過日数と、データの取得において得られた燃焼用空気流量が１００％時の供給流量制御弁の開度との相関情報を示すイメージ図である。
　以下に、本発明にかかる蓄熱式バーナーの蓄熱体メンテナンス時期報知装置、蓄熱式バーナーの蓄熱体メンテナンス時期報知方法、並びに蓄熱式バーナーを用いた燃焼炉の改造方法の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
　図１に示すように、本実施形態における燃焼炉１は、直火型の交番燃焼方式の蓄熱式バーナーを用いた燃焼炉１であり、燃焼室２と、当該燃焼室２の両側に各々接続され、セラミックボールやハニカム構造等の蓄熱体３ａを備えた蓄熱部３及び燃料ノズル４を有する蓄熱式バーナー５と、各々の蓄熱部３に接続されて燃焼用空気を供給するための供給管６と、各々の蓄熱部３に接続され煙突（不図示）に接続される排気管７とを有している。
　燃焼炉１は、燃焼室２の両側に設けられた２つの蓄熱式バーナー５が互いに対向して対をなしており、そして、対をなす複数の蓄熱式バーナー５が、互いに対向する方向と直交する方向に、並べて設けられている。以下では、燃焼炉１に一対の蓄熱式バーナー５が設けられていることとして説明する。また、以下の説明においては、図１において左側の蓄熱式バーナー５を左蓄熱式バーナーＬ５とも称し、右側の蓄熱式バーナー５を右蓄熱式バーナーＲ５とも称する。
　左蓄熱式バーナーＬ５と右蓄熱式バーナーＲ５とには、分岐部５ａを介して、供給管６及び排気管７がそれぞれ接続されている。左蓄熱式バーナーＬ５側の供給管Ｌ６と、右蓄熱式バーナーＲ５側の供給管Ｒ６とは各々、開閉切替弁８を介して、互いに接続されており、互いに接続された供給管６の接続部５ｂより上流側に、供給流量制御弁９を介して、外気を取り込むための供給ブロア１０が設けられている。
　また、供給流量制御弁９と供給ブロア１０との間には、供給流量計１１が設けられており、供給流量計１１により計測された情報（流量）に基づいて供給流量制御弁９の開度がコントローラー１２により制御されている。このように、蓄熱式バーナー５は、周辺機器を合わせてシステム構成されている。
　左蓄熱式バーナーＬ５側の排気管Ｌ７と、右蓄熱式バーナーＲ５側の排気管Ｒ７とは各々、開閉切替弁１３を介して、互いに接続されており、互いに接続された排気管７の接続部５ｃより下流側に、排気流量制御弁１４を介して、排ガスを吸引するための排気ブロア１５が設けられている。
　また、排気流量制御弁１４と排気ブロア１５との間には、排気流量計１６が設けられており、排気流量計１６により計測された情報（流量）に基づいて排気流量制御弁１４の開度がコントローラー１２により制御されている。
　図１においては、コントローラー１２が各蓄熱式バーナーＬ５、Ｒ５に対応させて各々示されているが、単一のコントローラー１２により供給流量制御弁９および排気流量制御弁１４の開度を制御する構成であっても構わない。
　左蓄熱式バーナーＬ５と右蓄熱式バーナーＲ５とは、それらの一方に燃料ガスと燃焼用空気を供給して燃焼を行わせると同時に、他方からは排ガスを吸引させ、この燃焼動作と吸引動作とを相互で交互に行わせることにより、吸引動作時には蓄熱部３で排ガスから排熱を回収し、燃焼動作時には蓄熱部３で回収した排熱で燃焼用空気を加熱するように構成されている。
　蓄熱式バーナーＬ５、Ｒ５における燃焼用空気や排ガス等の蓄熱式バーナーＬ５、Ｒ５への供給・排出系統を、左蓄熱式バーナーＬ５の運転状態に従って説明すると、燃焼動作に際しては、燃焼用空気が左蓄熱式バーナーＬ５へ供給される。燃焼用空気は、供給管Ｌ６の接続部５ｂ上流側に設けた供給流量制御弁９が開かれると、供給ブロア１０によって供給管６内に導入され、さらに接続部５ｂの下流側に設けた左蓄熱式バーナーＬ５の開閉切替弁８を開くことにより、蓄熱部３を通過して予熱されつつ左蓄熱式バーナーＬ５へと供給される。この燃焼動作に際しては、右蓄熱式バーナーＲ５側の開閉切替弁８は閉じられている。この際、右蓄熱式バーナーＲ５については吸引動作中であり、それに伴い、開閉切替弁１３及び排気流量制御弁１４は開かれている（図中、弁が開かれた状態は白抜きで示し、閉じられた状態は黒塗りで示している）。
　他方、吸引動作に際しては、排ガスが燃焼室２から排出される。排ガスは、排気流量制御弁１４を開いた状態で、接続部５ｃ上流側に設けた右蓄熱式バーナーＲ５の開閉切替弁１３を開くことにより、蓄熱部３を通過して排熱が回収されながら風量制御されつつ排気ブロア１５によって燃焼室２から吸引される。この吸引動作に際しては、左蓄熱式バーナーＬ５側の開閉切替弁１３は閉じられている。この際、左蓄熱式バーナーＬ５については燃焼動作中であり、それに伴い、開閉切替弁８及び供給流量制御弁９は開かれている。
　交番燃焼方式の蓄熱式バーナーは、左右の蓄熱式バーナーＬ５、Ｒ５が備えている蓄熱体３ａに、排ガスに含まれる処理材料のスケール、気化した化合物などが付着すると、供給ブロア１０が正常に燃焼用空気を供給し、排気ブロア１５が正常に排ガスを排出したとしても、蓄熱部３内が目詰まりして、排ガスおよび燃焼用空気の流量が低下する。燃焼用空気の供給量および排ガスの排出量が低下すると、燃焼室２内において所望の燃焼が得られなくなる。
　このため、供給流量制御弁９と供給ブロア１０との間に設けられた供給流量計１１により計測された燃焼用空気の流量に基づいて、供給流量制御弁９の開度をコントローラー１２により制御し、排気流量制御弁１４と排気ブロア１５との間に設けられた排気流量計１６により計測された排ガスの流量に基づいて、排気流量制御弁１４の開度をコントローラー１２により制御している。
　コントローラー１２は、蓄熱体３ａがクリーンで蓄熱部３内の隙間、すなわち蓄熱体３ａ間の隙間が大きいときには、供給流量制御弁９および排気流量制御弁１４の開度を小さくし、蓄熱体３ａに（例えば、セラミックボールの表面に）、スケールや気化した化合物などが付着して蓄熱部３内の隙間が小さくなると、供給流量制御弁９および排気流量制御弁１４の開度を大きくして所望流量が得られるように制御している。
　蓄熱式バーナー５は、使用するにつれて、蓄熱体３ａ同士の間で目詰まりを生じて蓄熱部３内の隙間が次第に小さくなり、供給流量制御弁９および排気流量制御弁１４の開度を最大(例えば、１００％)としても、所望の燃焼に必要な流通ガス流量（燃焼用空気流量、排ガス流量）が得られなくなる。このため、燃焼炉１には、所望の燃焼に必要な流通ガス流量が得られなくなる前に、使用者等にメンテナンスの時期に至った旨を報知する報知手段が備えられている。
　報知手段は、例えばコントローラ１２にて実行されるコンピュータプログラムで制御されて、メンテナンスの時期に至った旨を報知するブザーやディスプレイなどの報知部１７で構成されている。すなわち、本実施形態においては、コントローラー１２が、供給流量制御弁９および排気流量制御弁１４の開度の検出部に相当し、報知部１７が報知手段に相当する。ここで、報知部１７は、コントローラー１２が備えているブザーやディスプレイ等であっても構わない。
　メンテナンスの時期を報知するコンピュータプログラムがコントローラー１２により実行されると、所定時間毎、例えば数十分間～１時間程度毎に、燃焼炉１内を流通する流通ガス、具体的には燃焼用空気や排ガスの流量が計測される（計測ステップ）。このとき、計測された流通ガスの流量は、供給流量制御弁９または排気流量制御弁１４の開度と対応付けられたデータとして取得される。ここで、流通ガスとは、供給流量計１１により計測される燃焼用空気であっても、排気流量計１６により計測される排ガスであっても構わないが、ここでは、燃焼用空気を流通ガスとして説明する。
　供給流量制御弁９の開度は、例えば、供給流量制御弁９が完全に閉じた状態を開度０％、完全に開かれた状態を開度１００％とし、完全に開かれた状態に対する割合がデータとして取得される。また、燃焼用空気の流量は、流れていない時を０％、燃焼室２内において所望の燃焼を生じさせるために必要な燃焼用空気の流量を１００％として、必要な燃焼用空気の流量に対する割合がデータとして取得される。このとき、蓄熱部３における圧力損失は、蓄熱部３の閉塞具合とは別に、燃焼室２内の温度にも影響されるため、一定の炉内温度、例えば、一般的操業炉温度に換算してデータが取得されるように設定される。
　燃焼用空気の流量と供給流量制御弁９の開度とを対応付けたデータから燃焼用空気の流量と供給流量制御弁９の開度との相関を示す相関情報が求められ、燃焼用空気の流量に対する供給流量制御弁９の開度の関係を示す近似曲線が求められる。求められた近似曲線から、データの取得時点における、所望の燃焼を生じさせるために必要な燃焼用空気の流量(以下、必要流量という)を得るための供給流量制御弁９の開度（以下、必要開度という）として検出される（検出ステップ）。このような燃焼用空気の流量に対する供給流量制御弁９の開度との関係を示すデータが、数日に１回又は適宜順次繰り返し取得される。
　図２は、燃焼用空気流量と供給流量制御弁９の開度の相関情報を示すイメージ図である。図２では、メンテナンス直後に取得されたデータのイメージを●にて、また、その近似曲線をＡにて示し、蓄熱体３ａにスケールや気化した化合物などが付着した後に取得されたデータのイメージを▲にて、また、その近似曲線をＢにて示している。
　図２では、近似曲線Ｂは、供給流量制御弁９の開度が１００％であっても、燃焼用空気の流量が１００％に至らないことが示されている。すなわち、燃焼炉１の稼働につれて、計測結果から得られるデータは、近似曲線Ａ側から近似曲線Ｂ側に変化していく。
　近似曲線Ｂのようなデータが取得される前であって、例えば、必要流量が１００％であるとして、この必要流量が、供給流量制御弁９の開度が９０％で得られるようにするなど、メンテナンスの時期に至った旨をブザーやディスプレイ表示等の報知部１７により報知するように設定しておく。
　すなわち、定期的に順次繰り返し実行されて、燃焼用空気の流量と供給流量制御弁９の開度との関係を示す近似曲線が求められ、図２に示すように、近似曲線Ｂとなる以前の近似曲線Ｃのように、必要流量（燃焼用空気流量１００％）を得るための供給流量制御弁９の必要開度が９０％となる近似曲線Ｃを導き出す。そして、燃焼用空気の流量と供給流量制御弁９の開度のポイントが、その近似曲線Ｃを上回ったときに、検出部としてのコントローラー１２が、蓄熱体３ａのメンテナンスの時期に至った旨を報知部１７によって報知する（報知ステップ）。
　図３は、メンテナンスからデータ収集日までの経過日数と、データの取得において得られた燃焼用空気流量が１００％時の供給流量制御弁９の開度（１００％流量開度）との相関情報を示すイメージ図である。図３に示すように、メンテナンス後からデータ取得日までの経過日数と、各回のデータ取得において得られた、１００％流量のときの供給流量制御弁９の開度との関係を示す近似曲線Ｄを求めると、１００％流量を得るための供給流量制御弁９の必要開度、例えば１００％開度にしなければならない以前の、例えば必要開度を９０％としたときに報知がなされるであろう日を推定することができる。ここで、図２及び図３のグラフは、説明の便宜上示したものであり、コントローラ１２におけるプログラム処理上は、グラフや近似曲線は視覚化されなくとも構わない。
　本実施形態の燃焼炉の蓄熱体メンテナンス時期報知装置、燃焼炉の蓄熱体メンテナンス時期報知方法、並びに燃焼炉の改造方法によれば、供給流量計１１にて計測された燃焼用空気の流量データと、それに対して検出された供給流量制御弁９の開度データとの相関情報および近似曲線に基づいて、実体に即したより正確な蓄熱体３ａの目詰まり状態を認識することができる。そして、供給流量制御弁９の開度が予め設定された開度（上記実施形態では９０％）より大きくなるときに、蓄熱部３に設けられた蓄熱体３ａのメンテナンス時期である旨を報知するので、蓄熱体３ａのメンテナンス時期をより適切に報知することができる。
　このように、外部から視認することができない蓄熱体３ａのより適切なメンテナンス時期が報知されるので、作業者の経験等に拘わらず、蓄熱体３ａのメンテナンス時期を認識することができる。また、蓄熱体３ａの実態に即した、計測データおよび検知データに基づいてメンテナンスを行うことができるので、例えば、蓄熱部３が目詰まりしていない状態でメンテナンスを実行して無用に燃焼炉１を停止する、或いは、蓄熱部３が目詰まりした状態で燃焼炉１を稼働し続けることを防止することができる。このため、より効率良く燃焼炉１を稼働させることができる。
　また、蓄熱体３ａのメンテナンス時期を報知するために、計測される燃焼用空気の流量は、燃焼炉１に既に設けられている供給流量計９により計測できるので、コントローラ１２に実行プログラムを組み込み、報知部１７を備えることで、容易に、かつ、安価に実現することができる。すなわち、既存の燃焼炉１においても、コントローラ１２にプログラムをインストールし、報知部１７を増設するだけの簡単な改造により、蓄熱式バーナーを用いた燃焼炉１の蓄熱体メンテナンス時期報知装置、燃焼炉１の蓄熱体メンテナンス時期報知方法を実現することができる。
　上記実施形態においては、計測される流通ガスを、燃焼室２へ供給される燃焼用空気としたが、これに限らず、燃焼室２から排出される排ガスであっても構わない。その場合は、上記説明中の符号「６，９，１０，１１」が、符号「７，１４，１５，１６」に相当することになる。
　また、上記説明は、直火型の蓄熱式バーナーを例にとったものであるが、蓄熱式ラジアントチューブバーナー等の蓄熱式バーナーであっても、同様に適用することができる。その場合は、上記説明中の燃焼室２が、ラジアントチューブのチューブ内空間に相当することになる。
　１　燃焼炉
　２　燃焼室
　３　蓄熱部
　３ａ　蓄熱体
　４　燃焼ノズル
　５　蓄熱式バーナー
　５ａ　分岐部
　５ｂ　接続部
　５ｃ　接続部
　６　供給管
　７　排気管
　８　開閉切替弁
　９　供給流量制御弁
　１０　供給ブロア
　１１　供給流量計
　１２　コントローラー
　１３　開閉切替弁
　１４　排気流量制御弁
　１５　排気ブロア
　１６　排気流量計
　１７　報知部
　Ａ　近似曲線
　Ｂ　近似曲線
　Ｃ　近似曲線
　Ｄ　近似曲線
　Ｌ５　左蓄熱式バーナー
　Ｌ６　供給管
　Ｌ７　排気管
　Ｒ５　右蓄熱式バーナー
　Ｒ６　供給管
　Ｒ７　排気管

Claims (5)

  1. 　排ガスにより燃焼用空気を予熱する蓄熱体を有する蓄熱部を備えた蓄熱式バーナーに流通される流通ガスの流量を計測する流量計と、
    　計測された流通ガスの流量に基づいて開閉調節される流通ガスの制御弁と、
    　流通ガスが所定流量流通したときの上記制御弁の開度を検出する検出部と、
    　上記流量計にて計測された流通ガスの流量データと上記検出部にて検出された上記制御弁の開度データとの相関情報に基づいて、検出された該制御弁の開度が予め設定された開度より大きくなるときに、上記蓄熱部の上記蓄熱体に対するメンテナンス時期である旨を報知する報知手段とを備えたことを特徴とする蓄熱式バーナーの蓄熱体メンテナンス時期報知装置。
  2. 　前記流通ガスの流量として前記燃焼室から排出される前記排ガスが計測されることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱式バーナーの蓄熱体メンテナンス時期報知装置。
  3. 　前記流通ガスの流量として前記燃焼室内に供給される前記燃焼用空気が計測されることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱式バーナーの蓄熱体メンテナンス時期報知装置。
  4. 　請求項１～３いずれかの項に記載の蓄熱式バーナーの蓄熱体メンテナンス時期報知装置を用い、
    　排ガスにより燃焼用空気を予熱する前記蓄熱体を有する前記蓄熱部を備えた前記蓄熱式バーナーに流通される流通ガスの流量を前記流量計で計測する計測ステップと、
    　計測された流通ガスの流量に基づいて開閉調節される流通ガスの前記制御弁における、流通ガスが所定流量流通したときの該制御弁の開度を前記検出部で検出する検出ステップと、
    　上記流量計にて計測された流通ガスの流量データと上記検出部にて検出された上記制御弁の開度データとの相関情報に基づいて、検出された該制御弁の開度が予め設定された開度より大きくなるときに、上記蓄熱部の上記蓄熱体に対するメンテナンス時期である旨を前記報知手段にて報知する報知ステップとを含むことを特徴とする蓄熱式バーナーの蓄熱体メンテナンス時期報知方法。
  5. 　排ガスにより燃焼用空気を予熱する蓄熱体を有する蓄熱部を備えた蓄熱式バーナーに流通される流通ガスの流量を計測する流量計と、
    　計測された流通ガスの流量に基づいて開閉調節される流通ガスの制御弁と、
    　流通ガスが所定流量流通したときの上記制御弁の開度を検出する検出部とを有する蓄熱式バーナーを用いた燃焼炉に対し、
    　上記流量計にて計測された流通ガスの流量データと上記検出部にて検出された上記制御弁の開度データとの相関情報に基づいて、検出された該制御弁の開度が予め設定された開度より大きくなるときに、上記蓄熱部の上記蓄熱体に対するメンテナンス時期である旨を報知する報知手段を増設するステップを含むことを特徴とする蓄熱式バーナーを用いた燃焼炉の改造方法。
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