(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガス供給管を備えたバーナ部と、蓄熱材を収容させた蓄熱室と、蓄熱室に燃焼用空気を供給する空気供給管と、加熱炉内の燃焼排ガスを蓄熱室を通して排出させる排ガス排出管とを有する蓄熱式バーナが対になって設けられると共に、加熱炉内の燃焼排ガスの一部を直接排出させる排ガス管が設けられ、対になった蓄熱式バーナにおいて、空気供給管から蓄熱室を通して燃焼用空気をバーナ部に導くと共に、このバーナ部における燃料ガス供給管から燃料ガスを噴射させて燃焼させる燃焼動作と、加熱炉内の燃焼排ガスを上記の蓄熱室に導いて燃焼排ガスの熱を蓄熱材に蓄熱させて排ガス排出管から排出させる蓄熱動作を交互に行う加熱炉において、上記の排ガス排出管から排出される燃焼排ガスの少なくとも一部を上記の空気供給管に導く排ガス供給管を設けると共に、上記の排ガス管における燃焼排ガスの熱を、排ガス供給管における燃焼排ガスに伝達させる排熱伝達手段を設けたことを特徴とする加熱炉。
【請求項２】
請求項１に記載の加熱炉において、上記の排熱伝達手段として、上記の排ガス管から排出される燃焼排ガスの少なくとも一部を上記の排ガス供給管に導入させる排ガス導入管を設けたことを特徴とする加熱炉。
【請求項３】
請求項１に記載の加熱炉において、上記の排熱伝達手段として、上記の排ガス管における燃焼排ガスの熱により加熱された空気を上記の排ガス供給管に導入させる加熱空気導入管を設けたことを特徴とする加熱炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料ガス供給管を備えたバーナ部と、蓄熱材を収容させた蓄熱室と、蓄熱室に燃焼用空気を供給する空気供給管と、加熱炉内の燃焼排ガスを蓄熱室を通して排出させる排ガス排出管とを有する蓄熱式バーナが対になって設けられ、対になった蓄熱式バーナにおいて、空気供給管から蓄熱室を通して燃焼用空気をバーナ部に導くと共に、このバーナ部における燃料ガス供給管から燃料ガスを噴射させて燃焼させる燃焼動作と、加熱炉内の燃焼排ガスを上記の蓄熱室に導いて燃焼排ガスの熱を蓄熱材に蓄熱させて排ガス排出管から排出させる蓄熱動作とを交互に行う加熱炉に関するものである。特に、加熱炉内において生じた燃焼排ガスの熱をより有効に利用するようにした点に特徴を有するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、燃焼排ガスの熱を利用して効率のよい燃焼を行うために、燃料ガス供給管を備えたバーナ部と、蓄熱材を収容させた蓄熱室と、蓄熱室に燃焼用空気を供給する空気供給管と、加熱炉内の燃焼排ガスを蓄熱室を通して排出させる排ガス排出管とを有する蓄熱式バーナが対になって設けられ、対になった蓄熱式バーナにおいて、空気供給管から蓄熱室を通して燃焼用空気をバーナ部に導くと共に、このバーナ部における燃料ガス供給管から燃料ガスを噴射させて燃焼させる燃焼動作と、加熱炉内の燃焼排ガスを上記の蓄熱室に導いて燃焼排ガスの熱を蓄熱材に蓄熱させて排ガス排出管から排出させる蓄熱動作とを交互に行うようにした加熱炉が用いられている。
【０００３】
ここで、上記のような加熱炉において、蓄熱室を通して排ガス排出管に導かれる燃焼排ガスの温度は、依然として約２００℃程度の高い温度になっている。
【０００４】
このため、近年においては、特許文献１，２等に示されるように、蓄熱動作を行っている一方の畜熱式バーナにおいて、蓄熱室を通して排ガス排出管に導かれる燃焼排ガスの一部を、燃焼動作を行っている他方の蓄熱式バーナの蓄熱室に燃焼用空気を供給する空気供給管に供給し、この空気供給管を通して蓄熱室に導かれる燃焼用空気を予め加熱させて、排ガス排出管から排出される燃焼排ガスの熱を有効に利用することが提案されている。
【０００５】
ここで、このように蓄熱室を通して排ガス排出管に導かれる燃焼排ガスの一部を、蓄熱室に燃焼用空気を供給する空気供給管に供給して、蓄熱室に導かれる燃焼用空気を予め加熱させた場合、この空気供給管によって燃焼用空気と一緒に蓄熱室に導かれる燃焼排ガスの温度が、燃焼排ガスの露点である約１１０℃よりも低くなり、この空気供給管内において燃焼排ガスが結露して硝酸等を含む液体になり、この液体によって空気供給管が侵されて損傷する等の問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３４６２３９４号公報
【特許文献２】特許第３９５８９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は、燃料ガス供給管を備えたバーナ部と、蓄熱材を収容させた蓄熱室と、蓄熱室に燃焼用空気を供給する空気供給管と、加熱炉内の燃焼排ガスを蓄熱室を通して排出させる排ガス排出管とを有する蓄熱式バーナが対になって設けられた加熱炉において、排ガス排出管から排出される燃焼排ガスの熱を有効に利用するため、蓄熱動作を行っている一方の蓄熱式バーナにおいて、蓄熱室を通して排ガス排出管に導かれる燃焼排ガスの一部を、燃焼動作を行っている他方の蓄熱式バーナの蓄熱室に燃焼用空気を供給する空気供給管に供給し、この空気供給管によって蓄熱室に導かれる燃焼用空気を予め加熱させる場合における上記のような問題を解決することを課題とするものである。
【０００８】
すなわち、この発明においては、蓄熱動作を行っている一方の蓄熱式バーナにおいて、蓄熱室を通して排ガス排出管に導かれる燃焼排ガスの一部を、燃焼動作を行っている他方の蓄熱式バーナの蓄熱室に燃焼用空気を供給する空気供給管に供給し、この空気供給管を通して蓄熱室に導かれる燃焼用空気を予め加熱させる場合に、この空気供給管を通して蓄熱室に導かれる燃焼用空気や燃焼排ガスを適切に加熱させて、燃焼排ガスの温度が燃焼排ガスの露点よりも低くなるのを防止し、この空気供給管内において燃焼排ガスが結露して硝酸等を含む液体になるのを抑制して、空気供給管が上記の液体により侵されて損傷するのを適切に防止することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明においては、上記のような課題を解決するため、燃料ガス供給管を備えたバーナ部と、蓄熱材を収容させた蓄熱室と、蓄熱室に燃焼用空気を供給する空気供給管と、加熱炉内の燃焼排ガスを蓄熱室を通して排出させる排ガス排出管とを有する蓄熱式バーナが対になって設けられると共に、加熱炉内の燃焼排ガスの一部を直接排出させる排ガス管が設けられ、対になった蓄熱式バーナにおいて、空気供給管から蓄熱室を通して燃焼用空気をバーナ部に導くと共に、このバーナ部における燃料ガス供給管から燃料ガスを噴射させて燃焼させる燃焼動作と、加熱炉内の燃焼排ガスを上記の蓄熱室に導いて燃焼排ガスの熱を蓄熱材に蓄熱させて排ガス排出管から排出させる蓄熱動作を交互に行う加熱炉において、上記の排ガス排出管から排出される燃焼排ガスの少なくとも一部を上記の空気供給管に導く排ガス供給管を設けると共に、上記の排ガス管における燃焼排ガスの熱を、排ガス供給管における燃焼排ガスに伝達させる排熱伝達手段を設けた。
【００１０】
そして、この発明における加熱炉においては、上記の排ガス供給管によって排ガス排出管から排出される燃焼排ガスの少なくとも一部を空気供給管に導くようにする共に、排熱伝達手段により排ガス管における燃焼排ガスの熱を排ガス供給管における燃焼排ガスに伝達させるようにする。このようにすると、上記の排熱伝達手段によって伝達された排ガス管における燃焼排ガスの熱により、排ガス排出管から排ガス供給管を通して空気供給管に導かれる燃焼排ガスが加熱され、空気供給管により燃焼用空気と一緒に蓄熱室に導かれる燃焼排ガスの温度が、燃焼排ガスの露点より低くなるのが防止される。
【００１１】
ここで、排ガス管における燃焼排ガスの熱を、排ガス供給管における燃焼排ガスに伝達させる排熱伝達手段を設けるにあたっては、例えば、排ガス管から排出される燃焼排ガスの少なくとも一部を、排ガス供給管に導入させる排ガス導入管を設けるようにしたり、また排ガス管における燃焼排ガスの熱により加熱された空気を、排ガス供給管に導入させる加熱空気導入管を設けるようにしたりすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明における加熱炉のように、排ガス供給管によって排ガス排出管から排出される燃焼排ガスの少なくとも一部を空気供給管に導くと、空気供給管により蓄熱室に導かれる燃焼用空気がこの燃焼排ガスによって加熱されると共に、上記のように排熱伝達手段により排ガス管における燃焼排ガスの熱を、排ガス供給管における燃焼排ガスに伝達させると、排ガス排出管から排ガス供給管を通して空気供給管に導かれる燃焼排ガスが、上記の排熱伝達手段によって伝達される排ガス管における燃焼排ガスの熱によって十分に加熱されるようになる。
【００１３】
この結果、この発明における加熱炉においては、空気供給管により燃焼用空気と一緒に蓄熱室に導かれる燃焼排ガスの温度が燃焼排ガスの露点より低くなるのが防止され、この空気供給管内において燃焼排ガスが結露して硝酸等を含む液体になるのが抑制されて、空気供給管が上記の液体により侵されて損傷するということがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の一実施形態に係る加熱炉の構成を示した概略説明図である。
【図２】上記の実施形態に係る加熱炉において、排ガス管における燃焼排ガスの熱を排ガス供給管における燃焼排ガスに伝達させる排熱伝達手段を変更させた変更例の概略説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の実施形態に係る加熱炉を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、この発明に係る加熱炉は、下記の実施形態に示したものに限定されず、発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施できるものである。
【００１６】
この実施形態の加熱炉１においては、図１に示すように、対になった蓄熱式バーナ１０ａ，１０ｂが加熱炉１の内部に向けて対向するように設けられていると共に、この加熱炉１の上部に加熱炉１内の燃焼排ガスの一部を直接外部に排出させる排ガス管２が設けられている。
【００１７】
また、上記の各蓄熱式バーナ１０ａ，１０ｂにおいては、燃料ガス供給管１１ａ，１１ｂを備えたバーナ部１２ａ，１２ｂと、蓄熱材１３ａ，１３ｂを収容させた蓄熱室１４ａ，１４ｂと、蓄熱室１４ａ，１４ｂに燃焼用空気を供給する空気供給管１５ａ，１５ｂと、加熱炉１内における燃焼排ガスを蓄熱室１４ａ，１４ｂを通して外部に排出させる排ガス排出管１６ａ，１６ｂが設けられている。
【００１８】
そして、上記の各燃料ガス供給管１１ａ，１１ｂには、各バーナ部１２ａ，１２ｂへの燃料ガスの供給・停止を切り換える燃料ガス切換弁１７ａ，１７ｂが設けられ、また上記の各空気供給管１５ａ，１５ｂには、各蓄熱室１４ａ，１４ｂへの燃焼用空気の供給・停止を切り換える燃焼用空気切換弁１８ａ，１８ｂが設けられ、また上記の各排ガス排出管１６ａ，１６ｂには、各蓄熱室１４ａ，１４ｂを通して導かれる燃焼排ガスの排出・停止を切り換える排ガス切換弁１９ａ，１９ｂが設けられている。
【００１９】
また、上記の各空気供給管１５ａ，１５ｂに分岐される前の空気供給管１５及び各排ガス排出管１６ａ，１６ｂが合流する排ガス排出管１６には、それぞれブロワー２２，２３が接続されており、空気の供給及び燃焼排ガスの排出を行うようになっている。
【００２０】
そして、この実施形態においては、各排ガス排出管１６ａ，１６ｂが合流する上記の排ガス排出管１６に導かれた燃焼排ガスを、各空気供給管１５ａ，１５ｂに分岐される前の上記の空気供給管１５の部分に導く排ガス供給管２０を設けると共に、この排ガス供給管２０に排ガス供給調整バルブ２１を設け、この排ガス供給調整バルブ２１により、排ガス供給管２０を通して空気供給管１５の部分に導く燃焼排ガスの量を調整するようにしている。
【００２１】
さらに、この実施形態においては、上記の排ガス管２から排出される燃焼排ガスの熱を排ガス供給管２０における燃焼排ガスに伝達させる排熱伝達手段３０として、加熱炉１内から排ガス管２に導かれた約７５０℃程度の高温の燃焼排ガスを上記の排ガス供給管２０に導く排ガス導入管３１を設けると共に、この排ガス導入管３１に排ガス導入調整バルブ３２を設け、この排ガス導入調整バルブ３２により、上記の排ガス管２から排ガス導入管３１を通して排ガス供給管２０に導く高温の燃焼排ガスの量を調整するようにしている。
【００２２】
次に、この実施形態の加熱炉１に設けられた対になった蓄熱式バーナ１０ａ，１０ｂにおいて燃焼動作と蓄熱動作とを交互に行う場合について説明する。
【００２３】
ここで、図１に示すように、燃焼動作を行う一方の蓄熱式バーナ１０ａにおいては、蓄熱室１４ａを通して燃焼排ガスを排出する排ガス排出管１６ａに設けられた排ガス切換弁１９ａを閉じる一方、蓄熱材１３ａが収容された蓄熱室１４ａに燃焼用空気を供給する空気供給管１５ａに設けられた燃焼用空気切換弁１８ａを開き、分岐される前の空気供給管１５から上記の空気供給管１５ａに導かれた燃焼用空気を蓄熱室１４ａ内に導き、この蓄熱室１４ａ内に収容された蓄熱材１３ａによって上記の燃焼用空気を加熱させるようにする。
【００２４】
そして、このように加熱された燃焼用空気を蓄熱室１４ａからバーナ部１２ａに噴出させると共に、燃料ガス供給管１１ａに燃料ガスを供給する燃料ガス切換弁１７ａを開けて、燃料ガスをこの燃料ガス供給管１１ａからバーナ部１２ａに噴射させ、この燃料ガスを上記のように加熱された燃焼用空気とバーナ部１２ａにおいて接触させて加熱炉１内で燃焼させるようにする。
【００２５】
一方、他方の蓄熱式バーナ１０ｂにおいて蓄熱動作を行うにあたっては、燃料ガス供給管１１ｂに燃料ガスを供給する燃料ガス切換弁１７ｂ及び空気供給管１５ｂに設けられた燃焼用空気切換弁１８ｂを閉じて燃焼を行わないようにする。一方、蓄熱室１４ｂを通して燃焼排ガスを排出する排ガス排出管１６ｂに設けられた排ガス切換弁１９ｂを開き、加熱炉１内における燃焼排ガスを蓄熱室１４ｂに導き、この蓄熱室１４ｂ内に収容された蓄熱材１３ｂに上記の燃焼排ガスの熱を蓄熱させた後、この燃焼排ガスを排ガス排出管１６ｂから各排ガス排出管１６ａ，１６ｂが合流する排ガス排出管１６に導くようにする。ここで、このように蓄熱材１３ｂに熱を蓄熱させた後、排ガス排出管１６に導かれる燃焼排ガスの温度は前記のように約２００℃程度の温度である。
【００２６】
そして、この実施形態においては、前記の排ガス供給管２０に設けられた排ガス供給調整バルブ２１の開閉を調整して、上記の排ガス排出管１６から排ガス供給管２０に供給する燃焼排ガスの量を調整し、この排ガス供給管２０を通して適当量の燃焼排ガスを上記の各空気供給管１５ａ，１５ｂに分岐される前の空気供給管１５の部分に導くようにすると共に、前記の排ガス導入管３１に設けられた排ガス導入調整バルブ３２の開閉を調整して、加熱炉１内から直接排ガス管２に排出された約７５０℃程度の高温の燃焼排ガスを、この排ガス管２から排ガス導入管３１に導く量を制御し、この排ガス導入管３１を通して高温の燃焼排ガスを上記の排ガス供給管２０に適当量供給し、排ガス供給管２０を通して空気供給管１５に導かれる燃焼排ガスの温度を高めるようにしている。
【００２７】
このようにすると、各空気供給管１５，１５ａ，１５ｂを通して各蓄熱室１４ａ，１４ｂに燃焼用空気と一緒に導かれる燃焼排ガスの温度が燃焼排ガスの露点以下になるのが抑制され、上記の空気供給管１５，１５ａ，１５ｂ内において燃焼排ガスが結露して硝酸等を含む液体になるのが防止され、空気供給管１５，１５ａ，１５ｂが上記の液体により侵されて損傷するのが確実に防止されるようになる。
【００２９】
また、この実施形態においては、排ガス管２から排出される燃焼排ガスの熱を排ガス供給管２０における燃焼排ガスに伝達させる排熱伝達手段３０として、加熱炉１内から排ガス管２に導かれた高温の燃焼排ガスを排ガス供給管２０に導く排ガス導入管３１を設けると共に、この排ガス導入管３１に排ガス導入調整バルブ３２を設けるようにしたが、排熱伝達手段３０はこのようなものに限定されない。
【００３０】
例えば、図２に示すように、排ガス管２の周囲に設けられた熱交換器３３に空気導入管３４に接続されたブロワー３７から空気を導き、この熱交換器３３内において上記の空気を排ガス管２における燃焼排ガスの熱により加熱させ、このように加熱された空気を排ガス供給管２０に導く加熱空気導入管３５に加熱空気調整弁３６を設けるようにすることができる。そして、この加熱空気調整弁３６により加熱空気導入管３５を通して排ガス供給管２０に導く加熱された空気の量を調整し、このように排ガス供給管２０に導かれて加熱された空気により、上記の排ガス供給管２０によって空気供給管１５に導かれる燃焼排ガスを加熱させるようにすることができる。
【００３１】
また、図１及び図２に示す実施形態における排熱伝達手段３０においては、加熱炉１内から排ガス管２に排出された燃焼排ガスや、排ガス管２における燃焼排ガスの熱により加熱された空気を、上記の排ガス供給管２０に直接供給させて加熱させるようにしたが、この排ガス供給管２０の部分に熱交換器（図示せず）を設けて、間接的に加熱させるようにすることもできる。
【符号の説明】
【００３２】
１  加熱炉
２  排ガス管
１０ａ，１０ｂ  蓄熱式バーナ
１１ａ，１１ｂ  燃料ガス供給管
１２ａ，１２ｂ  バーナ部
１３ａ，１３ｂ  蓄熱材
１４ａ，１４ｂ  蓄熱室
１５，１５ａ，１５ｂ  空気供給管
１６，１６ａ，１６ｂ  排ガス排出管
１７ａ，１７ｂ  燃料ガス切換弁
１８ａ，１８ｂ  燃焼用空気切換弁
１９ａ，１９ｂ  排ガス切換弁
２０  排ガス供給管
２１  排ガス供給調整バルブ
２２，２３  ブロワー
３０  排熱伝達手段
３１  排ガス導入管
３２  排ガス導入調整バルブ
３３  熱交換器
３４  空気導入管
３５  加熱空気導入管
３６  加熱空気調整弁
３７  ブロワー
【図１】
0005398686.tif 000002
【図２】
0005398686.tif 000003