(57)【要約】【課題】  ドレン溜まり箇所を可及的に最小化し、かつ、最小限設けるドレン溜まり部では効率的なドレン抜きが行える構造とした、コスト面、操業面及び設備面でも大きな利点をもつ交番燃焼炉を提供すること。【解決手段】  交番燃焼する蓄熱式バーナを備えた炉本体と、前記蓄熱式バーナの蓄熱部と排ガス本管との間を連絡する各種排ガス配管と、該各種排ガス配管の適宜位置に配置した切替弁及び流量調節弁とから構成される燃焼炉において、前記各種排ガス配管中に設ける各種弁は、全て配管水平部に取付けられている。また、弁の取付け位置を頂点として、水平配管部にドレン抜きに向って下り勾配を設けることが好ましい。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交番燃焼する蓄熱式バーナを備えた炉本体と、前記蓄熱式バーナの蓄熱部と排ガス本管との間を連絡する各種排ガス配管と、該各種排ガス配管の適宜位置に配置した切替弁及び流量調節弁とから構成される燃焼炉において、前記各種排ガス配管中に設ける各種弁は、全て配管水平部に取付けられていることを特徴とする蓄熱式バーナを有する燃焼炉。
【請求項２】
弁の取付け位置を頂点として、水平配管部にドレン抜きに向って下り勾配を設けることを特徴とする請求項１記載の燃焼炉。
【請求項３】
配管の適宜位置に設ける絞り部には偏心レデューサを用いると共に、該偏心レデューサのフラット面が配管の最下面に位置するように設けることを特徴とする請求項１又は２記載の燃焼炉。
【請求項４】
各ゾーンにおけるヘッダー管或いは排ガス本管等の集合配管にドレンを集めて排出するドレン抜きを配置することを請求項１〜３のいずれかに記載の燃焼炉。
【請求項５】
配管中に設ける弁は、水平な弁体回転軸部を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の燃焼炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交番燃焼する蓄熱式バーナを有する燃焼炉、特に、排ガス配管中のドレン溜り箇所を可及的に最少にして燃焼炉の排ガス配管の耐用性を増すことができる交番燃焼炉に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鋼片の加熱を行う炉として、炉の側面に相対向して蓄熱体を有する蓄熱式燃焼バーナ（リジェネバーナ）を設け、一方のバーナが燃焼のとき他方のバーナが吸引となる動作を交互に切替えて操業する交番燃焼方式を採用した交番燃焼炉が広く用いられている。
このような交番燃焼炉においては、一方の燃焼バーナへ燃料と燃焼空気を供給して燃焼させるが、このとき発生する高温の排ガスを対向する他方の燃焼バーナの蓄熱部を通過させて蓄熱し、これを燃焼が切り替わったときの他方のバーナの燃焼空気の予熱に利用している。
蓄熱式燃焼バーナが上記の交番燃焼を定常的に繰り返している場合には問題はないが、何らかの要因で燃焼負荷を低下しなければならない事態が生じたとき、状況によっては、燃焼ゾーン単位でバーナを消化することが起こり得る。また、炉の休止日には消化する必要があり、そして操業時には、消化後再度点火し、昇温することになる。このような消化による降温によって、排ガス配管内に残留する排ガス温度が露点以下に低下すると、結露が生じドレンが発生する。ドレンは、排ガス温度の上昇で蒸発、下降で結露を繰り返すことで、排ガス中の成分（Ｓ等）が凝縮化し、これが配管の腐食を招く。
【０００３】
燃焼炉の排ガス配管内に発生するドレンは、水分が主体であるが場合によっては微量の腐食成分（Ｓ等の）が含有し、配管等の腐食の原因となるため、一定期間毎に排出除去する必要がある。このため従来においても、ドレンの溜まり易い箇所にドレン抜きを設置してドレンを除去している。また、排ガス配管においては排ガス流路の開閉を行う切替弁が設けられているが、従来ではこの切替弁の設置位置に関して特に考慮されておらず、このため後述するような問題が発生していた。
【０００４】
図２に従来実施されていた蓄熱式バーナを有する交番燃焼炉における配管系の実施形態例を模式的に示す。なお、通常燃焼炉は複数の燃焼制御ゾーンに区分されており、各ゾーン毎に同様の配管系となっているので、図２では１ゾーンの配管系を例示する。
炉本体（図では省略）に対になって配置される蓄熱式バーナ１のそれぞれには、排ガスヘッダー管２に連絡する第１排ガス配管３が設けられているが、該第１排ガス配管３は縦（垂直）配管部３ａと横配管部３ｂとからなり、縦配管部３ａに切替弁４が配置されている。１ゾーンの各蓄熱式バーナ１から排出される排ガスは、各第１排ガス配管３を通って排ガスヘッダー管２に一旦集められ、該排ガスヘッダー管２から別の第２ガス配管５に入り分岐部６を通って流量調節弁７を有する第３配管８へ入り、最終的に排ガス本管９に集められる。
この従来の実施態様では、図２のＡ部拡大で示すように、切替弁４を縦配管部３ａに配置しているため、弁体表面に斜線部に示す如くドレンが溜まりやすく、このためドレン抜き１１を必要とするが、該ドレン抜き設置可能位置の都合上、ドレン溜まり部が残り、その結果、弁体の腐食が進行する問題がある。また、図２のＢ部拡大で示す如く、分岐部６では両側を絞ったレデューサが使用されている関係上、下面が配管部より低く斜線部に示すようにドレンが溜まるため、ドレン抜き１１が必要とされる。更に、流量調節弁７を有する第３排ガス配管８の水平部についても、弁の設置位置が最下点に近いところになっていることが多く、弁近傍にもそれぞれドレン抜き１１設けることが必要とされていた。
【０００５】
上記の従来例とは別に、特許文献１では、ドレンを電磁弁を用いずに設備費及び保全費を安価にし得るドレン排出装置として、排気ガス流路から分岐し、途中にドレンを貯留するＵ字部を有し、先端が下方に向って大気中に開口するＵ字管を設け、前記Ｕ字部の有効水頭高さが燃焼空気供給用送風機の最高送風圧力と大気圧の差に相当する水頭以上、かつ大気圧と燃焼排ガス排出時の最低圧力との差に相当する水頭以上としたドレン排出装置が提案されている。
また、特許文献２では、ドレンの効果的な排出を計るため、交番燃焼炉の燃焼排ガス排出配管系統に、排ガス集合ヘッダにそれぞれＵ字形配管を設けたドレン排出装置を設けることにより、燃焼排ガス排出配管系統に排ガスによって発生するドレンを除去するようにした交番燃焼炉が開示されている。
【特許文献１】特開平９−１１２７９４号公報
【特許文献２】特開平１０−１９２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、図２に示す従来例の如く、単にドレンの溜まり易い箇所にドレン抜きを設置する手段では、ドレンの溜まりやすい箇所が多いときにはそれに応じた手間と設備的な負担が大きく、しかも、排ガス配管の垂直部に切替弁等を設けると弁体の腐食を招き、好ましくない。また、特許文献１や特許文献２では、ある程度目的とするドレン除去には貢献していると考えられるが、既存の設備に新たに装備する場合には、そのコスト増の問題と共に全体のドレン排出装置の取付け数の減少にはならないという欠点もある。
本発明は、このような従来技術の問題点を解消することを課題とし、弁体の腐食を防止すると共にドレン溜まり箇所を可及的に最小化し、かつ、最小限設けるドレン溜まり部では効率的なドレン抜きが行える構造とした、コスト面、操業面及び設備面でも大きな利点をもつ交番燃焼炉を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するための本発明に係る交番燃焼炉は、交番燃焼する蓄熱式バーナを備えた炉本体と、前記蓄熱式バーナの蓄熱部と排ガス本管との間を連絡する各種排ガス配管と、該各種排ガス配管の適宜位置に配置した切替弁及び流量調節弁とから構成される燃焼炉において、前記各種排ガス配管中に設ける各種弁は、全て配管水平部に取付けられていることを特徴とする。この場合、各種弁は、弁の取付け位置を頂点として、水平配管部にドレン抜きに向って下り勾配を設けることが好ましい。
また、排ガス配管の適宜位置に設ける絞り部には偏心レデューサを用いると共に、該偏心レデューサのフラット面が配管の最下面に位置するように設けること、各ゾーンにおけるヘッダー管或いは排ガス本管等の集合配管にドレンを集めて排出するドレン抜きを配置すること、配管中に設ける弁は、水平な弁体回転軸部を有することが望ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る燃焼炉によれば、排ガス配管におけるドレン溜まり箇所を最少化することができ、ドレン抜き手段についても同様に最少化できることから、従来問題となっていた配管の腐食や配管の座屈を防止することが可能となる。また、切替弁を水平部に設けることによって、弁体部にドレンが溜まらなくなり、シール部の損傷による動作不良や腐食が防止できる。更に、ドレンを配管の最下部に集中させて常時抜き構造の手段を設けることで、効率的にドレン排出を行わせることも可能となる。加えて、切替弁の弁体回転軸部を水平とすることにより、垂直軸部でみられた軸部の腐食を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、交番燃焼する蓄熱式バーナを備えた鋼片加熱炉の排ガス配管に本発明を適用した実施態様例を示すものである。図１に示すように、加熱炉の炉本体（図示せず）には炉幅方向に対向して交番燃焼する１対の蓄熱式バーナ１（蓄熱部）が配置されている。通常、加熱炉は複数の燃焼制御ゾーンに区分され、蓄熱式バーナは加熱炉の炉長方向に沿ってゾーン毎に複数配置されているが、図示の例では１ゾーンのバーナを例にして説明する。
左右の蓄熱式バーナ１の蓄熱部には、第１排ガス配管３の一端側が接続されて縦配管部３ａ及び横配管部３ｂへと延び、その終端は排ガスヘッダー管２に接続されている。該第１排ガス配管３の横配管部（水平部）３ｂには、排ガス流路の開閉を行う切替弁４が配置されている。また、排ガスヘッダー管２と第１排ガス配管３の終端の接続は、図示するように、横配管部３ｂが下り勾配となって連結するようにしているため、本発明における切替弁４の取付け位置が頂点となり、弁近傍位置にドレン抜きを設ける必要がなく、排ガスヘッダー管２の底部と縦配管部３ａ下端の最下部（Ｕ字部）にドレン抜き１１を設ければ良い。
【００１０】
このように本発明においては、排ガス配管の水平部に切替弁４を取付けることを必須とすることで、弁体部へのドレン溜まりを防止し得ると共に、水平配管部の弁部分を頂点として配管に下り勾配を設けることにより、弁体部へのドレン溜まりを更に確実に防止できる。
更に、水平配管部に設ける切替弁４は、図１のＡ部拡大図で示すとおり、弁体回転軸１２を水平に取付けることで、弁体回転軸の軸受け部へドレンが侵入しないようにして、弁体の回転異常を防止する。仮に、図１のＡ部拡大図の下方図に示すように弁体回転軸１２が垂直の場合には、軸受け部にドレンが侵入し、軸受け部が腐食して回転軸に異常を来すおそれがある。
【００１１】
１つの燃焼制御ゾーン内の左右の各バーナからの排ガスは一旦左右の排ガスヘッダー管２に集められ、そこから第２排ガス配管５を通り、分岐部６を経て第３排ガス配管８内へ送られる。排ガス配管の第２排ガス配管５及び第３排ガス配管８の接続箇所（分岐部）６には、分岐部側の径を大にし配管側の径を絞ったレデューサ１０が取付けられているが、本発明では該レデューサ１０として偏心レデューサを使用している。偏心レデューサ１０は、通常のレデューサの外周一部を軸方向にカットしてフラット面を形成したものであり、本発明の場合にはこのフラット面を水平な配管内面の最下面Ｆとして使用している。配管絞り部の下面をフラットにしたことで、ドレンが滞留せずドレン抜きが不要となる。
【００１２】
次に、第３排ガス配管８はその水平配管部に流量調節弁７を設けると共に、排ガス本管９への取付けは、配管終端部が下り勾配をなすようにして取付けている。この状態は前記した第１排ガス配管３と排ガスヘッダー管２との関係、及び切替弁４の配置状況と同じであり、これによって弁体部へのドレン溜まりを防止し得ると共に、水平配管部の弁部分を頂点として配管に下り勾配を設けることで、弁体部へのドレン溜まりを更に確実に防止できる。また、流量兆節弁７の弁体回転軸を水平に取付けることも、切替弁４と同様である。
【００１３】
本発明においては、極力、各ゾーンのヘッダー管２や排ガス本管９等の集合配管にドレンを集めるようにし、溜まったドレンを常時抜くためのドレン抜き手段１１をこれら集合配管の最下部に設置し、ドレン抜き箇所をできるだけ少なくして効率的にドレン抜きを行うようにした。なお、本発明では集合配管とは別に、バーナと第１排ガス配管３の縦配管部３ａの接続部（Ｕ字部）にも、ドレン抜き１１を設けておく。
本発明では、上述のように排ガス配管の水平部や弁の設置箇所ではドレンが可及的に溜まらない構造を採用すると共に、下位側の集合配管やバーナ側の最下点位置では反対にドレンを積極的に溜め易い構造にして、これらの少ない箇所に排ガス配管中のドレンを集中させ、そこにドレン抜きを設置することで、少ない設置数のドレン抜きで効率よくかつ確実にドレンの排出を行わせるようにした。
【実施例】
【００１４】
８ゾーンの燃焼制御ゾーンに分かれている鋼片加熱炉に本発明を適用した場合の実施例を従来例との比較で示す。本発明例は図１の構造であり、従来例は図２の構造とする。
［設備概要］（本発明例及び従来例共通）
・交番燃焼バーナ：各ゾーン毎に４対（計８個）、合計６４個
・切替弁：各バーナに１個、合計６４個
・ゾーンヘッダー管：各ゾーンに１本、合計８本
・ゾーン本管分岐部：各ゾーンに１箇所、合計８箇所
・排ガス流量調節弁：各ゾーンに１本、合計８本
・排ガス本管：１本
切替弁は本発明例では図１の如く配管水平部に取付けたが、従来例では図２の如く配管垂直部に取付けた。
［ドレン抜き設置箇所とその数］
（１）本発明例
各バーナ下部（６４箇所）、各ゾーンのヘッダー管（８箇所）、排ガス本管（１箇所）で、合計７３箇所にドレン抜きを設置した。
（２）従来例
各バーナ下部（６４箇所）、切替弁上部（６４箇所）、各ゾーンのヘッダー管（８箇所）、各ゾーン本管分岐部（８箇所）、各排ガス流量調節弁（８箇所）で、合計１５２箇所にドレン抜きを設置した。
［結果］
本発明例では従来例に比較してドレン抜きの数を大幅（１／２以上）に削減することができ、コストの節減と共に操業効率の上昇を図ることもできた。また、従来例では垂直配管部に設けた切替弁にドレン溜まりが残存し、弁体の腐食が進行することが認められたが、本発明例では弁体の腐食は認められなかった。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る燃焼炉の実施形態例を示す概略説明図である。
【図２】従来の燃焼炉の実施形態例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００１６】
１    蓄熱式バーナ                      ２    排ガスヘッダー管
３    第１排ガス配管                    ３ａ    縦配管部
３ｂ    横配管部                        ４    切替弁
５    第２排ガス配管                    ６    分岐部
７    流量調節弁                        ８    第３排ガス配管
９排ガス本管                            １０    偏心レデューサ
１１    ドレン抜き                      １２    弁体回転軸
Ｆ    偏心レデューサのフラットな最下面
【図１】
2006300449.tif 000003
【図２】
2006300449.tif 000004