(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉体内に耐熱容器を配置し、この耐熱容器内に流動物質を投入して流動層を構成し、前記耐熱容器内に保護用の流動用ガスを充填して、この流動用ガスを強制的に循環する構成とし、前記炉体外壁に、炉体内の耐熱容器を耐熱容器外側から加熱するように複数のリジェネレイティブバーナを設置して、交互に燃焼動作を行って前記耐熱容器内の流動層における被加熱物を間接的に加熱する構成としたことを特徴とするリジェネレイティブ間接加熱式流動床炉。
【請求項２】
前記炉体内に流動用ガス予熱用の予熱器を設置して、流動用ガスの予熱を行う構成としたことを特徴とする請求項１記載のリジェネレイティブ間接加熱式流動床炉。
【請求項３】
前記炉体内に流動用ガス予熱用の予熱器を設置し、前記流動用ガスの循環経路に前記予熱器への流動用ガスの分岐経路を形成すると共に、前記予熱器への流動用ガスの流量を調整する流量調整手段を備え、この流量調整手段により、予熱器への流動用ガスの流量を調整することで、耐熱容器内に供給される流動用ガスの温度を調整するようにしたことを特徴とする請求項１、２記載のリジェネレイティブ間接加熱式流動床炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高効率の加熱が可能なリジェネレイティブバーナと、流動用ガス予熱器を用いて、温度むら、温度制御の改善と共に熱効率の向上を図った、リジェネレイティブ間接加熱式流動床炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、熱処理等で使用される間接加熱式流動床炉１は、図２に示すように円筒形、矩形等の耐熱容器２内の流動層３部分を外部に設置したバーナ４で間接的に加熱するように構成されたものである。すなわち、前記間接加熱式流動床炉１では、流動用ガス供給装置５より供給された空気や窒素などの流動用ガスを流動用ブロア６で循環させ、硅砂等の微粒子よりなる流動層３を流動させ、被加熱物Ｍをむらなく加熱するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらかかる間接加熱式流動床炉１では、
（１）排気温度が高いことから、排熱損失が大きく、熱効率が悪い。
（２）スタート時、昇温時間が比較的かかる。
（３）耐熱容器２壁が高温となりやすく、また内部と外部の温度差が大きく、クリンカー生成や容器の破損を生じるおそれがある。
（４）流動層３を耐熱容器２外部から間接加熱するために、温度分布が悪く、また流動層３の精密な温度制御が困難である。
本発明はこのような課題を改善するためになされたものであって、高効率の加熱が可能なリジェネレイティブバーナと、流動用ガス予熱器を用いることで、温度むら、温度制御の改善と共に熱効率の向上を図った、リジェネレイティブ間接加熱式流動床炉を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を解決するために、本発明は、炉体内に耐熱容器を配置し、この耐熱容器内に流動物質を投入して流動層を構成し、前記耐熱容器内に保護用の流動用ガスを充填して、この流動用ガスを強制的に循環する構成とし、前記炉体外壁に、炉体内の耐熱容器を耐熱容器外側から加熱するように複数のリジェネレイティブバーナを設置して、交互に燃焼動作を行って前記耐熱容器内の流動層における被加熱物を間接的に加熱する構成とした。
前述の構成において、炉体内に流動用ガス予熱用の予熱器を設置して、流動用ガスの予熱を行う構成とすることができる。
さらに、前記炉体内に流動用ガス予熱用の予熱器を設置し、前記流動用ガスの循環経路に前記予熱器への流動用ガスの分岐経路を形成すると共に、前記予熱器への流動用ガスの流量を調整する流量調整手段を備え、この流量調整手段により、予熱器への流動用ガスの流量を調整することで、耐熱容器内に供給される流動用ガスの温度を調整するようにすることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかるリジェネレイティブ間接加熱式流動床炉について、一つの実施の形態を挙げ、添付の図面に基づいて、以下説明する。
図１に、リジェネレイティブ間接加熱式流動床炉１０を示し、このリジェネレイティブ間接加熱式流動床炉１０は、耐火材より構成される炉体１１内中央部に耐熱容器１２を配置し、この耐熱容器１２内に流動物質を投入して流動層１３を構成し、後述する加熱手段によって、前記耐熱容器１２内の流動層１３を間接的に加熱するようにしたものである。
【０００６】
前記耐熱容器１２は、頂部側および底部側を、それぞれ炉体１１頂部、底部側において突出させており、周知の伝熱性の高い、耐熱材によって構成し、この耐熱容器１２の底部は、散気板１４によって閉止されている。かかる耐熱容器１２内に保持される流動層１３は、硅砂等の流動物質によって構成されている。
【０００７】
また、この耐熱容器１２内には、流動用ガス供給循環手段１５により、保護ガスとしての流動用ガスを充填して、この流動用ガスを強制的に循環する構成としている。前記流動用ガスとしては、空気や窒素等を適用することができる。
また前記流動用ガス供給循環手段１５は、流動用ガス供給装置１６から流動用ガスを供給循環経路１７を通じて前記耐熱容器１２内に供給される一方、強制循環手段である流動用ブロア１８によって循環するように構成されている。
前記供給循環経路１７は、流動用ブロア１８から耐熱容器１２の底部における散気板１４に流動用ガスをもたらすように形成される一方、耐熱容器１２頂部側から前記流動用ブロア１８に還流するように形成されている。
【０００８】
そして、前記炉体１１外壁には、炉体１１内の耐熱容器１２を耐熱容器１２外側から加熱するように、且つ耐熱容器１２を挟むように第１、第２のリジェネレイティブバーナ１９、２０が設置され、切換式給気手段２１、切換式排気手段２２を動作させて交互に燃焼動作を行い、前記耐熱容器１２内の流動層１３における被加熱物Ｍを間接的に加熱するようにしている。
前記第１、第２リジェネレイティブバーナ１９、２０には、それぞれ蓄熱体１９ａ、２０ａが設けられ、切換式給気手段２１、切換式排気手段２２をそれぞれ切換動作させて、燃焼用空気を前記蓄熱体１９ａ、２０ａを通過させて予熱すると共に燃料と共に炉体１１内に導入して行う一方、燃焼ガスを蓄熱体１９ａ、２０ａを通過させて廃熱を回収し、次の燃焼に供する燃焼用空気の予熱を行う構成としている。なお、蓄熱体１９ａ、２０ａには、例えばセラミックボールを充填したものや、他の通気性に富む構造のものが適用可能である。
【０００９】
前記切換式給気手段２１は、強制給気手段であるブロア２１ａから、それぞれ前記第１、第２リジェネレイティブバーナ１９、２０における蓄熱体１９ａ、２０ａに至る給気路Ｌ１、Ｌ２を有し、これら給気路Ｌ１、Ｌ２中にそれぞれ切換弁２１ｂ、２１ｃを設ける構成としている。なお、切換式給気手段２１においては、炉体１１を密閉構造としたようなときは、前記ブロア２１ａを不要とすることができる。
一方、前記切換式排気手段２２においては、強制吸引手段である排気ファン２２ａから、蓄熱体１９ａ、２０ａに至る排気路Ｌ３、Ｌ４を有し、これら排気路Ｌ３、Ｌ４中にそれぞれ切換弁２２ｂ、２２ｃを設ける構成としている。
これら切換式給気手段２１、切換式排気手段２２において、ブロア２１ａをオンで切換式給気手段２１における給気路Ｌ１、Ｌ２中の切換弁２１ｂ、２１ｃを、それぞれ開、閉とし、排気ファン２２ａをオンで切換式排気手段２２における排気路Ｌ３、Ｌ４中の切換弁２２ｂ、２２ｃをそれぞれ閉、開として、燃焼用空気を第１リジェネレイティブバーナ１９における蓄熱体１９ａに供給すると共に、第１リジェネレイティブバーナ１９に燃料を供給して第１リジェネレイティブバーナ１９の燃焼を行う一方、第２リジェネレイティブバーナ２０における蓄熱体２０ａを介して燃焼ガスの強制排気を行い、次いで、切換式給気手段２１における給気路Ｌ１、Ｌ２中の切換弁２１ｂ、２１ｃを、それぞれ閉、開とすると共に、切換式排気手段２２における排気路Ｌ３、Ｌ４中の切換弁２２ｂ、２２ｃをそれぞれ開、閉として第２リジェネレイティブバーナ２０に燃料を供給して第２リジェネレイティブバーナ２０の燃焼を行う一方、第１リジェネレイティブバーナ１９における蓄熱体１９ａを介して燃焼ガスの強制排気を行うという動作を繰り返し実行する設定となっている。
【００１０】
そして、前記炉体１１内の耐熱容器１２と炉体１１間の燃焼空間には、流動用ガス予熱用の予熱器２３が設置され、前記流動用ガスの供給循環経路１７に前記予熱器２３への流動用ガスの分岐経路１７ａを形成し、この分岐経路１７ａに流量調整弁２４を設けて前記予熱器２３への流動用ガスの流量を調整することで、耐熱容器１２内に供給される流動用ガスの温度を調整するようにしている。なお、前記流量調整弁２４は、前述のように分岐経路１７ａにおける流動用ガスの導入側（予熱器２３の上流側）だけでなく、予熱器２３の下流側に設けてもよく、さらには分岐経路１７ａにおける流動用ガスの導入側と流動用ガスの戻し側間の供給循環経路１７に設けるようにしてもよい。
前記予熱器２３は、例えば略逆Ｕ字形状管によって構成することができ、この管内を流動用ガスが通過することで燃焼ガスと熱交換を行い、予熱されるようになっている。
【００１１】
以上構成されるリジェネレイティブ間接加熱式流動床炉１０において、一連の動作は以下のようになされる。
１．炉体１１内中央部における耐熱容器１２内に硅砂等の流動物質を適量投入して適度に耐熱容器１２内を満たして流動層１３とし、この流動層１３内に被加熱物Ｍを投入する。
２．流動用ガス供給装置１６から流動用ガスが供給循環経路１７を通じて前記耐熱容器１２内に供給される一方、第１、第２リジェネレイティブバーナ１９、２０の交番燃焼動作により、前記炉体１１内中央部における耐熱容器１２を介し、流動層１３内の被加熱物Ｍを間接的に加熱する。
３．２の動作の際に、流動用ガス供給循環手段１５により、強制循環手段である流動用ブロア１８によって流動用ガスを供給循環経路１７を通じて前記耐熱容器１２との間で循環させるようにする。
【００１２】
前記第１、第２リジェネレイティブバーナ１９、２０のうち、第１リジェネレイティブバーナ１９の燃焼動作を行うには、切換式給気手段２１において、ブロア２１ａをオンで、給気路Ｌ１、Ｌ２中の切換弁２１ｂ、２１ｃを、それぞれ開、閉とし、切換式排気手段２２において、排気ファン２２ａをオンで排気路Ｌ３、Ｌ４中の切換弁２２ｂ、２２ｃをそれぞれ閉、開として、燃焼用空気を第１リジェネレイティブバーナ１９における蓄熱体１９ａに供給すると共に、第１リジェネレイティブバーナ１９に燃料を供給して第１リジェネレイティブバーナ１９の燃焼を行って、耐熱容器１２外から耐熱容器１２内の流動層１３における被加熱物Ｍを間接的に加熱することができる。
この際、前記炉体１１内の燃焼ガスは耐熱容器１２外壁面に接触しながら、第２リジェネレイティブバーナ２０における蓄熱体２０ａを通過して、排気路Ｌ４中の切換弁２２ｃを介して強制排気される。燃焼ガスが前記蓄熱体２０ａを通過する際、蓄熱体２０ａによって廃熱を回収することができ、この廃熱によって次の燃焼に供する燃焼用空気を予熱することができる。
次いで、第２リジェネレイティブバーナ２０の燃焼動作を行うには、切換式給気手段２１における給気路Ｌ１、Ｌ２中の切換弁２１ｂ、２１ｃを、それぞれ閉、開とすると共に、切換式排気手段２２における排気路Ｌ３、Ｌ４中の切換弁２２ｂ、２２ｃをそれぞれ開、閉と切り換える。これによって第２リジェネレイティブバーナ２０に燃料を供給して第２リジェネレイティブバーナ２０の燃焼を行うことができ、第１リジェネレイティブバーナ１９における蓄熱体１９ａを通過させて、蓄熱体１９ａにより廃熱を回収して、燃焼ガスの強制排気を行うことができる。
【００１３】
以上のような第１、第２リジェネレイティブバーナ１９、２０の交番燃焼動作の際には、流動用ガス供給循環手段１５により、強制循環手段である流動用ブロア１８によって流動用ガスを供給循環経路１７を通じて前記耐熱容器１２との間で循環させるようにする。この場合、前記流動用ガスは、流動用ブロア１８から、供給循環経路１７を介して、耐熱容器１２の底部における散気板１４にもたらされ、流動用ガスは、満遍なく拡散状態となって流動層１３内に混入せしめられるので、流動層１３は流動状態となる。そして、流動層１３上部空間に至った前記流動用ガスは、流動用ブロア１８によって供給循環経路１７側に吸引され、循環流とすることができ、再び耐熱容器１２の底部における散気板１４から、満遍なく拡散状態となって流動層１３内にもたらすことができる。
流動層１３が流動状態となることで、流動層１３を構成する硅砂の伝熱性が改善されるので、被加熱物Ｍをむらなく加熱することができる。
【００１４】
ここで、前記流動用ガスが、供給循環経路１７を通じて前記耐熱容器１２との間で循環させる際、流動用ガスの一部は、炉体１１内の耐熱容器１２と炉体１１間の燃焼空間内の流動用ガス予熱用の予熱器２３に、分岐経路１７ａを通じてもたらされる。この場合、前記流動用ガスは、流量調整弁２４によって前記予熱器２３への流動用ガスの流量を調整することができるので、耐熱容器１２内に供給される流動用ガスの温度を調整することが可能となり、一層、熱効率の向上が可能となる。
【００１５】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、
（１）間接加熱式流動床炉の熱効率を大幅に改善することができる。
（２）同時に、同量のインプットにおいても、スタート時の昇温時間を短縮することができる。
（３）流動用ガス予熱器を設置して、予熱器への流動用ガス量を調整することにより、耐熱容器内の流動用ガスの温度コントロールがより精密にできる。
（４）流動用ガス予熱器を設置すると、耐熱容器壁から流動層への必要熱伝達量が減少するために、壁面温度を下げることが可能となり、クリンカーの生成や容器の破損などの問題が解決する。
（５）リジェネレイティブバーナによる廃熱回収作用により、排気温度を、２００゜Ｃ以下とすることができるので、熱損失を抑えることができ、煙突や排気煙道などの設置費用を抑制することができる。
【００１６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるリジェネレイティブ間接加熱式流動床炉の一例を示す模式的な横断面説明図である。
【図２】現行の間接加熱式流動床炉の一例を示す、模式的な全体系統説明図である。
【符号の説明】
１０                            リジェネレイティブ間接加熱式流動床炉
１１                            炉体
１２                            耐熱容器
１３                            流動層
１４                            散気板
１５                            流動用ガス供給循環手段
１６                            流動用ガス供給装置
１７                            供給循環経路
１８                            流動用ブロア
１９                            第１リジェネレイティブバーナ
１９ａ                          蓄熱体
２０                            第２リジェネレイティブバーナ
２０ａ                          蓄熱体
２１                            切換式給気手段
２１ａ                          ブロア
２１ｂ、２１ｃ                  切換弁
２２                            切換式排気手段
２２ａ                          排気ファン
２２ｂ、２２ｃ                  切換弁
２３                            予熱器
２４                            流量調整弁
Ｍ                            被加熱物
【図１】
0003608695.tif 000002
【図２】
0003608695.tif 000003