(57)【要約】【課題】ＮＯｘの発生量を低減しながら、１を超える空気比で燃焼を行うことができるリジェネバーナ装置及びその運転方法を提供する。【解決手段】炉内で燃焼した燃焼ガスの熱を回収するとともに、燃焼用空気を加熱するよう蓄熱体を設けたリジェネバーナ装置１０であって、燃料を供給する燃料管４１、５１、７１、８１と、燃焼用空気を供給し、排気熱を回収する給排気管４２、５２、７２、８２と、を備える第１配管４、５、７、８と、燃焼用空気を供給し、排気熱を回収する第２配管６、９と、を備えており、燃料管４１、５１、７１、８１は燃料供給量が調整可能となっており、給排気管４２、５２、７２、８２は燃焼用空気供給量が調整可能となっており、第２配管６、９は燃焼用空気供給量が調整可能となっていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内で燃焼した燃焼ガスの排気熱を回収するとともに、燃焼用空気を加熱するよう蓄熱体を設けたリジェネバーナ装置であって、
燃料を供給する燃料管と、燃焼用空気を供給し、排気熱を回収する給排気管と、を備える第１配管と、
燃焼用空気を供給し、排気熱を回収する第２配管と、を備えており、
前記燃料管は燃料供給量が調整可能となっており、
前記給排気管は燃焼用空気供給量が調整可能となっており、
前記第２配管は燃焼用空気供給量が調整可能となっていることを特徴とする、リジェネバーナ装置。
【請求項２】
複数の前記第１配管を備えており、
前記燃料管は、２以上の前記第１配管に共通して設けられており、
共通の前記燃料管は、２以上の前記第１配管とそれぞれ連結管を介して接続されている、請求項１記載のリジェネバーナ装置。
【請求項３】
前記第１配管において、空気比１未満で火炎を形成するように、前記燃料管の燃料供給量及び前記給排気管の燃焼用空気供給量が調整され、
前記第１配管からの燃焼用空気と前記第２配管からの燃焼用空気との合計が前記燃料供給量に対して空気比１を超えるように、前記第２配管の燃焼用空気供給量が調整される、請求項１又は２に記載のリジェネバーナ装置。
【請求項４】
２以上の前記第１配管に対して、１つの前記第２配管が設けられている、請求項１〜３のいずれか１つに記載のリジェネバーナ装置。
【請求項５】
炉内で燃焼した燃焼ガスの熱を回収するとともに、燃焼用空気を加熱するよう蓄熱体を設けたリジェネバーナ装置の運転方法であって、
リジェネバーナ装置は、燃料を供給する燃料管と、燃焼用空気を供給し、排気熱を回収する給排気管と、を備える第１配管と、燃焼用空気を供給し、排気熱を回収する第２配管と、を備えており、
前記第１配管の炉内への開口部において、空気比１未満となるように、前記燃料管の燃料供給量及び前記給排気管の燃焼用空気供給量を調整し、
前記第１配管からの燃焼用空気と前記第２配管からの燃焼用空気との合計が前記燃料供給量に対して空気比１を超えるように、前記第２配管の燃焼用空気供給量を調整することを特徴とする、リジェネバーナ装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リジェネバーナ装置及びその運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１及び２に示されるように、鋼帯を焼鈍（焼き鈍し）した後で酸洗する装置が開示されているが、特許文献３に示されるように、酸洗の前の焼鈍では、１を超える空気比（1.15〜1.35）で燃料を燃焼させた酸化雰囲気で加熱し、鋼帯の表面に酸化膜を一定程度形成させると、酸洗の際、鋼帯の汚れが落ちやすいということが知られている。
【０００３】
ここで、空気比が１を超えると、火炎が高温になり、排気にはＮＯｘが多く含まれるようになることが知られている。そして、特許文献４に示されるように、ＮＯｘの発生限界は1300℃であり、その温度以下であればＮＯｘの発生量を低減することができることが知られている。
【０００４】
また、特許文献５に示されるように、加熱炉や燃焼炉等の燃焼装置において、省エネルギーを図ることを目的として、炉内で燃焼した燃焼ガスの熱を回収するとともに、燃焼用空気を加熱するようバーナに蓄熱体を設けた蓄熱交番式のバーナ装置であるリジェネバーナ装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２７８６７９号公報
【特許文献２】実開平５−９４２７１号公報
【特許文献３】特開２０１５−１６８８３３号公報
【特許文献４】特開２００６−２２０３７３号公報
【特許文献５】特開２００２−２５７３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、鋼帯を酸化雰囲気で焼鈍する場合、すなわち、１を超える空気比で燃料を燃焼させて処理材を熱処理する場合、ＮＯｘが発生しやすいという課題があった。
【０００７】
そこで、本発明では、ＮＯｘの発生量を低減しながら、１を超える空気比で燃焼を行うことができるリジェネバーナ装置及びその運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の第１発明は、
炉内で燃焼した燃焼ガスの排気熱を回収するとともに、燃焼用空気を加熱するよう蓄熱体を設けたリジェネバーナ装置であって、
燃料を供給する燃料管と、燃焼用空気を供給し、排気熱を回収する給排気管と、を備える第１配管と、
燃焼用空気を供給し、排気熱を回収する第２配管と、を備えており、
前記燃料管は燃料供給量が調整可能となっており、
前記給排気管は燃焼用空気供給量が調整可能となっており、
前記第２配管は燃焼用空気供給量が調整可能となっていることを特徴とする。
【０００９】
前記構成によれば、燃料管での燃料供給量が調整可能となっており、給排気管での燃焼用空気供給量が調整可能となっているので、第１配管において、空気比が１未満で燃焼用空気と燃料とを予備燃焼させ、第１配管からの火炎温度を低くすることで、ＮＯｘの発生を抑制できる。そして、第２配管での燃焼用空気供給量が調整可能となっているので、第１配管で予備燃焼させたものと第２配管からの燃料用空気とを燃焼させることによって、空気比が１を超えるように燃焼を行うことができる。すなわち、先に空気比が１未満で燃焼させてＮＯｘの発生が少ない状態で燃料の多くを燃焼させた後、燃焼用空気を加えて空気比が１を超えるようにできるので、ＮＯｘの発生量を低減しながら、１を超える空気比で燃焼を行うことができる。
【００１０】
前記第１発明は、更に、次のような構成を備えるのが好ましい。
（１）複数の前記第１配管を備えており、
前記燃料管は、２以上の前記第１配管に共通して設けられており、
共通の前記燃料管は、２以上の前記第１配管とそれぞれ連結管を介して接続されている。
（２）前記第１配管において、空気比１未満で火炎を形成するように、前記燃料管の燃料供給量及び前記給排気管の燃焼用空気供給量が調整され、
前記第１配管からの燃焼用空気と前記第２配管からの燃焼用空気との合計が前記燃料供給量に対して空気比１を超えるように、前記第２配管の燃焼用空気供給量が調整される。
（３）２以上の前記第１配管に対して、１つの前記第２配管が設けられている。
【００１１】
前記構成（１）によれば、燃料管を２以上の第１配管に共通して設けることによって、設備の合理化を図ることができる。
【００１２】
前記構成（２）によれば、先に空気比が１未満で燃焼させてＮＯｘの発生が少ない状態で燃料の多くを燃焼させた後、燃焼用空気を加えて空気比が１を超えるように燃焼させるので、空気比が１を超えてもＮＯｘの発生量を抑制することができる。
【００１３】
第２配管は燃焼用空気のみを供給するため、第２配管の周囲では、未燃燃料よりも空気の割合が大きくなりＮＯｘが発生しやすくなる。そこで、第２配管の数は少ない方がよく、前記構成（３）によれば、２以上の前記第１配管に対して、１つの前記第２配管が設けられているので、ＮＯｘの発生量を抑制することができる。
【００１４】
本願の第２発明は、
炉内で燃焼した燃焼ガスの熱を回収するとともに、燃焼用空気を加熱するよう蓄熱体を設けたリジェネバーナ装置の運転方法であって、
リジェネバーナ装置は、燃料を供給する燃料管と、燃焼用空気を供給し、排気熱を回収する給排気管と、を備える第１配管と、燃焼用空気を供給し、排気熱を回収する第２配管と、を備えており、
前記第１配管の炉内への開口部において、空気比１未満となるように、前記燃料管の燃料供給量及び前記給排気管の燃焼用空気供給量を調整し、
前記第１配管からの燃焼用空気と前記第２配管からの燃焼用空気との合計が前記燃料供給量に対して空気比１を超えるように、前記第２配管の燃焼用空気供給量を調整することを特徴とする。
【００１５】
前記構成によれば、先に空気比が１未満で燃焼させてＮＯｘの発生が少ない状態で燃料の多くを燃焼させた後、燃焼用空気を加えて空気比が１を超えるように燃焼させるので、ＮＯｘの発生量を低減しながら、１を超える空気比で燃焼を行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
要するに、本発明によると、ＮＯｘの発生量を低減しながら、１を超える空気比で燃焼を行うことができるリジェネバーナ装置及びその運転方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係るリジェネバーナ装置の概略構成図である。
【図２】炉内側から見たリジェネバーナ装置の概略図である。
【図３】第１配管及び第１配管の概略図である。
【図４】バーナ装置２からの燃料と燃焼用空気による燃焼及びバーナ装置３からの燃焼ガスの排気のタイミングにおけるリジェネバーナ装置の概略構成図である。
【図５】バーナ装置３からの燃料と燃焼用空気による燃焼及びバーナ装置２からの燃焼ガスの排気のタイミングにおけるリジェネバーナ装置の概略構成図である。
【図６】燃料管の変形例を示すリジェネバーナ装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係るリジェネバーナ装置１０の概略構成図である。図１に示されるように、リジェネバーナ装置１０は、炉体１と、炉体１を介して対向するように炉体１に取り付けられたバーナ装置２及びバーナ装置３と、を備えている。
【００１９】
バーナ装置２は、火炎を噴射し、排気熱を回収する２つの第１配管４、５と、燃焼用空気を供給し、排気熱を回収する第２配管６と、を備えている。第１配管４は、燃料を供給する燃料管４１と、炉内に開口しており、燃焼用空気を供給し、排気熱を回収する給排気管４２と、を備えている。
【００２０】
燃料管４１は、燃料供給管４１１及び給排気管４２と連通しており、燃料供給管４１１には、燃料供給管４１１を開閉し、燃料供給量を調整する調整弁４１２が設けられている。
【００２１】
給排気管４２は、給排気室４２１と連通しており、給排気室４２１には、蓄熱体４２２が配置されている。給排気室４２１において、蓄熱体４２２の給気上流側であって、排気下流側には、給気管４２３及び排気管４２４が給排気室４２１と連通するように設けられている。給気管４２３には、給気管４２３を開閉し、燃料用空気の供給量を調整する調整弁４２５が設けられている。排気管４２４には、排気管４２４を開閉する開閉弁４２６が設けられている。
【００２２】
第１配管５は、燃料を供給する燃料管５１と、炉内に開口しており、燃焼用空気を供給し、排気熱を回収する給排気管５２と、を備えている。
【００２３】
燃料管５１は、燃料供給管５１１及び給排気管５２と連通しており、燃料供給管５１１には、燃料供給管５１１を開閉し、燃料供給量を調整する調整弁５１２が設けられている。
【００２４】
給排気管５２は、給排気室５２１と連通しており、給排気室５２１には、蓄熱体５２２が配置されている。給排気室５２１において、蓄熱体５２２の給気上流側であって、排気下流側には、給気管５２３及び排気管５２４が給排気室５２１と連通するように設けられている。給気管５２３には、給気管５２３を開閉し、燃料用空気の供給量を調整する調整弁５２５が設けられている。排気管５２４には、排気管５２４を開閉する開閉弁５２６が設けられている。
【００２５】
第２配管６は、給排気室６１と連通しており、給排気室６１には、蓄熱体６２が配置されている。給排気室６１において、蓄熱体６２の給気上流側であって、排気下流側には、給気管６３及び排気管６４が給排気室６１と連通するように設けられている。給気管６３には、給気管６３を開閉し、燃料用空気の供給量を調整する調整弁６５が設けられている。排気管６４には、排気管６４を開閉する開閉弁６６が設けられている。
【００２６】
図２は、炉内側から見たリジェネバーナ装置１０の概略図である。図２に示されるように、第１配管４及び第１配管５は、第２配管６の上方であって、第２配管６の同心円上に配置されている。
【００２７】
燃料供給管４１１及び燃料供給管５１１はそれぞれ、燃料供給元管１１に接続されており、燃料供給元管１１から、燃料供給管４１１及び燃料供給管５１１に燃料が供給されるようになっている。また、給気管４２３、給気管５２３及び給気管６３はそれぞれ、給気元管１２に接続されており、給気元管１２は、給気ブロア１３に接続されている。したがって、１つの給気ブロア１３によって、給気管４２３、給気管５２３及び給気管６３への燃焼用空気の供給を行うことができるようになっている。
【００２８】
排気管４２４、排気管５２４及び排気管６４はそれぞれ、排気元管１４に接続されており、排気元管１４は、排気ファン１５に接続されている。排気ファン１５から排気された燃焼ガスは、排気筒１６から排出される。したがって、１つの排気ファン１５によって、排気管４２４、排気管５２４及び排気管６４への燃焼ガスの排気を行うことができるようになっている。
【００２９】
バーナ装置３は、２つの第１配管７、８と、燃焼用空気を供給し、排気熱を回収する第２配管９と、を備えている。第１配管７は、燃料を供給する燃料管７１と、炉内に開口しており、燃焼用空気を供給し、排気熱を回収する給排気管７２と、を備えている。第１配管８は、燃料を供給する燃料管８１と、炉内に開口しており、燃焼用空気を供給し、排気熱を回収する給排気管８２と、を備えている。
【００３０】
バーナ装置３は、炉体１の左右方向中心面Ｓに対して、バーナ装置２と左右対称となるように設けられている。すなわち、左右方向中心面Ｓである対向面を介して、バーナ装置２とバーナ装置３とは、互いに対向している。したがって、第１配管４と第１配管７とは、左右方向中心面Ｓに対して対称となっており、第１配管５と第１配管８とは、左右方向中心面Ｓに対して対称となっており、第２配管６と第２配管９とは、左右方向中心面Ｓに対して対称となっている。したがって、第１配管７及び第１配管８は、第２配管９の上方であって、第２配管９の同心円上に配置されている。
【００３１】
バーナ装置３は、バーナ装置２と同様の燃料供給の構成及び燃焼用空気供給及び排気熱回収の構成を備えている。すなわち、燃料管７１は、燃料供給管７１１及び給排気管７２と連通しており、燃料供給管７１１には、燃料供給管７１１を開閉し、燃料供給量を調整する調整弁７１２が設けられている。そして、給排気管７２は、給排気室７２１と連通しており、給排気室７２１には、蓄熱体７２２が配置されている。給排気室７２１において、蓄熱体７２２の給気上流側であって、排気下流側には、給気管７２３及び排気管７２４が給排気室７２１と連通するように設けられている。給気管７２３には、給気管７２３を開閉し、燃料用空気の供給量を調整する調整弁７２５が設けられている。排気管７２４には、排気管７２４を開閉する開閉弁７２６が設けられている。
【００３２】
燃料管８１は、燃料供給管８１１及び給排気管８２と連通しており、燃料供給管８１１には、燃料供給管８１１を開閉し、燃料供給量を調整する調整弁８１２が設けられている。給排気管８２は、給排気室８２１と連通しており、給排気室８２１には、蓄熱体８２２が配置されている。給排気室８２１において、蓄熱体８２２の給気上流側であって、排気下流側には、給気管８２３及び排気管８２４が給排気室８２１と連通するように設けられている。給気管８２３には、給気管８２３を開閉し、燃料用空気の供給量を調整する調整弁８２５が設けられている。排気管８２４には、排気管８２４を開閉する開閉弁８２６が設けられている。
【００３３】
第２配管９は、給排気室９１と連通しており、給排気室９１には、蓄熱体９２が配置されている。給排気室９１において、蓄熱体９２の給気上流側であって、排気下流側には、給気管９３及び排気管９４が給排気室９１と連通するように設けられている。給気管９３には、給気管９３を開閉し、燃料用空気の供給量を調整する調整弁９５が設けられている。排気管９４には、排気管９４を開閉する開閉弁９６が設けられている。
【００３４】
燃料供給管７１１及び燃料供給管８１１はそれぞれ、燃料供給元管１１に接続されており、燃料供給元管１１から、燃料供給管７１１及び燃料供給管８１１に燃料が供給されるようになっている。また、給気管７２３、給気管８２３及び給気管９３はそれぞれ、給気元管１２に接続されており、給気元管１２は、給気ブロア１３に接続されている。したがって、１つの給気ブロア１３によって、給気管７２３、給気管８２３及び給気管９３への燃焼用空気の供給を行うことができるようになっている。
【００３５】
排気管７２４、排気管８２４及び排気管９４はそれぞれ、排気元管１４に接続されており、排気元管１４は、排気ファン１５に接続されている。排気ファン１５から排気された燃焼ガスは、排気筒１６から排出される。したがって、１つの排気ファン１５によって、排気管７２４、排気管８２４及び排気管９４への燃焼ガスの排気を行うことができるようになっている。
【００３６】
図３は、第１配管４及び第１配管５の概略図である。給排気管４２は、燃焼用空気供給上流側に位置し、給排気室４２１に接続される第１部分４３１と、第１部分４３１の燃焼用空気下流側に位置し、第１部分４３１に接続され、炉内に開口する第２部分４３２と、を備えている。第２部分４３２は、燃料管４１と連結管４３３を介して接続されており、第２部分４３２の内径は、第１部分４３１の内径及び連結管４３３の内径より大きくなっている。そして、第１部分４３１と第２部分４３２との接続部には段差４３４が形成されている。第２部分４３２の軸線方向と連結管４３３の軸線方向とのなす角度θ１は、４５度以下となっている。また、第２部分４３２の炉内への開口部４３２ａは、第２部分４３２のその他の部分より、内径が拡径されている。
【００３７】
給排気管５２は、燃焼用空気供給上流側に位置し、給排気室５２１に接続される第１部分５３１と、第１部分５３１の燃焼用空気下流側に位置し、第１部分５３１に接続され、炉内に開口する第２部分５３２と、を備えている。第２部分５３２は、燃料管５１と連結管５３３を介して接続されており、第２部分５３２の内径は、第１部分５３１の内径及び連結管５３３の内径より大きくなっている。そして、第１部分５３１と第２部分５３２との接続部には段差５３４が形成されている。第２部分５３２の軸線方向と連結管５３３の軸線方向とのなす角度θ２は、４５度以下となっている。また、第２部分５３２の炉内への開口部５３２ａは、第２部分５３２のその他の部分より、内径が拡径されている。なお、燃料管４１と燃料管５１とは合流して共通化されている。
【００３８】
給排気管４２と給排気管５２とは、合流した燃料管４１、５１に対して対称となるように配置されており、同様に、連結管４３３と連結管５３３とは、合流した燃料管４１、５１に対して対称となるように配置されている。したがって、合流した燃料管４１、５１と連結管４３３とのなす角度と合流した燃料管４１、５１と連結管５３３とのなす角度は、等しくなっている。また、第２部分４３２の軸線方向と連結管４３３の軸線方向とのなす角度θ１と、第２部分５３２の軸線方向と連結管５３３の軸線方向とのなす角度θ２は、等しくなっている。
【００３９】
第１配管７及び第１配管８は、図３に示される第１配管４及び第１配管５と同様の構成を備えている。
【００４０】
リジェネバーナ装置１０は、次のように作動するようになっている。
【００４１】
リジェネバーナ装置１０は、バーナ装置２からの燃料と燃焼用空気による燃焼及びバーナ装置３からの燃焼ガスの排気と、バーナ装置３からの燃料と燃焼用空気による燃焼及びバーナ装置２からの燃焼ガスの排気と、を交互に繰り返す。
【００４２】
バーナ装置２からの燃料と燃焼用空気による燃焼及びバーナ装置３からの燃焼ガスの排気のタイミングにおいては、図４に示されるように、調整弁４１２及び調整弁５１２が開放され、燃料供給元管１１から燃料供給管４１１及び燃料供給管５１１を介して、燃料管４１及び燃料管５１に燃料が供給される。また、調整弁４２５、調整弁５２５及び調整弁６５が開放され、給気ブロア１３から給気元管１２を介し、さらに給気管４２３及び給気管５２３を介して、給排気室４２１及び給排気室５２１に燃焼用空気が供給される。給排気室４２１及び給排気室５２１に供給された燃焼用空気は、蓄熱している蓄熱体４２２及び蓄熱体５２２によって加熱され、高温の空気となって給排気管４２及び給排気管５２へ供給される。そして、開閉弁４２６、開閉弁５２６及び開閉弁６６が閉止される。したがって、バーナ装置２からの燃焼ガスの排気は行われない。
【００４３】
給排気管４２では、燃料管４１からの燃料と蓄熱体４２２によって加熱された燃焼用空気とが混合し、火炎が形成される。ここで、給排気管４２では、空気比μが１未満、例えば０．８程度で火炎を形成するように、調整弁４１２によって燃料供給量を調整し、調整弁４２５によって燃焼用空気供給量を調整する。
【００４４】
給排気管５２では、燃料管５１からの燃料と蓄熱体５２２によって加熱された燃焼用空気とが混合し、火炎が形成される。ここで、給排気管５２では、空気比μが１未満、例えば０．８程度で火炎を形成するように、調整弁５１２によって燃料供給量を調整し、調整弁５２５によって燃焼用空気供給量を調整する。
【００４５】
また、調整弁６５が開放され、給気ブロア１３から給気元管１２を介し、さらに給気管６３を介して、給排気室６１に燃焼用空気が供給される。給排気室６１に供給された燃焼用空気は、蓄熱している蓄熱体６２によって加熱され、高温の空気となって第２配管６へ供給される。
【００４６】
そして、給排気管４２及び給排気管５２からの火炎が、炉内において、第２配管６からの燃焼用空気と混合し、さらに火炎が形成される。ここで、炉内において、第１配管４及び第１配管５からの燃焼用空気と第２配管６からの燃焼用空気との合計が、空気比μが１を超える（例えば１．２程度）ように、調整弁６５によって第２配管６の燃焼用空気供給量を調整する。
【００４７】
バーナ装置３では、燃料供給のための調整弁７１２及び調整弁８１２が閉止され、燃焼用空気供給のための調整弁７２５、調整弁８２５及び調整弁９５が閉止される。すなわち、燃料の供給及び燃焼用空気の供給は行われない。一方、開閉弁７２６、開閉弁８２６及び開閉弁９６が開放される。そして、炉内で燃焼した燃焼ガスは、排気ファン１５によって、給排気管７２、給排気管８２及び第２配管９を通過し、給排気室７２１内の蓄熱体７２２、給排気室８２１内の蓄熱体８２２及び給排気室９１内の蓄熱体９２を加熱して、排気元管１４を介して、排気筒１６から排出される。
【００４８】
次に、バーナ装置３からの燃料及び燃焼用空気による燃焼及びバーナ装置２からの燃焼ガスの排気のタイミングにおいては、図５に示されるように、調整弁７１２及び調整弁８１２が開放され、燃料供給元管１１から燃料供給管７１１及び燃料供給管８１１を介して、燃料管７１及び燃料管８１に燃料が供給される。また、調整弁７２５、調整弁８２５及び調整弁９５が開放され、給気ブロア１３から給気元管１２を介し、さらに給気管７２３及び給気管８２３を介して、給排気室７２１及び給排気室８２１に燃焼用空気が供給される。給排気室７２１及び給排気室８２１に供給された燃焼用空気は、蓄熱している蓄熱体７２２及び蓄熱体８２２によって加熱され、高温の空気となって給排気管７２及び給排気管８２へ供給される。そして、開閉弁７２６、開閉弁８２６及び開閉弁９６が閉止される。したがって、バーナ装置３からの燃焼ガスの排気は行われない。
【００４９】
給排気管７２では、燃料管７１からの燃料と蓄熱体７２２によって加熱された燃焼用空気とが混合し、火炎が形成される。ここで、給排気管７２では、空気比μが１未満、例えば０．８程度で火炎を形成するように、調整弁７１２によって燃料供給量を調整し、調整弁７２５によって燃焼用空気供給量を調整する。
【００５０】
給排気管８２では、燃料管８１からの燃料と蓄熱体８２２によって加熱された燃焼用空気とが混合し、火炎が形成される。ここで、給排気管８２では、空気比μが１未満、例えば０．８程度で火炎を形成するように、調整弁８１２によって燃料供給量を調整し、調整弁８２５によって燃焼用空気供給量を調整する。
【００５１】
また、調整弁９５が開放され、給気ブロア１３から給気元管１２を介し、さらに給気管９３を介して、給排気室９１に燃焼用空気が供給される。給排気室９１に供給された燃焼用空気は、蓄熱している蓄熱体９２によって加熱され、高温の空気となって第２配管９へ供給される。
【００５２】
そして、給排気管７２及び給排気管８２からの火炎が、炉内において、第２配管９からの燃焼用空気と混合し、さらに火炎が形成される。ここで、炉内において、第１配管７及び第１配管８からの燃焼用空気と第２配管９からの燃焼用空気との合計が、空気比μが１を超える（例えば１．２程度）ように、調整弁９５によって第２配管９の燃焼用空気供給量を調整する。
【００５３】
バーナ装置２では、燃料供給のための調整弁４１２及び調整弁５１２が閉止され、燃焼用空気供給のための調整弁４２５、調整弁５２５及び調整弁６５が閉止される。すなわち、燃料の供給及び燃焼用空気の供給は行われない。一方、開閉弁４２６、開閉弁５２６及び開閉弁６６が開放される。そして、炉内で燃焼した燃焼ガスは、排気ファン１５によって、給排気管４２、給排気管５２及び第２配管６を通過し、給排気室４２１内の蓄熱体４２２、給排気室５２１内の蓄熱体５２２及び給排気室６１内の蓄熱体６２を加熱して、排気元管１４を介して、排気筒１６から排出される。
【００５４】
前記構成のリジェネバーナ装置１０によれば、次のような効果を発揮できる。
【００５５】
（１）燃料管４１、５１、７１、８１での燃料供給量が調整可能となっており、給排気管４２、５２、７２、８２での燃焼用空気供給量が調整可能となっているので、第１配管４、５、７、８において、空気比が１未満で燃焼用空気と燃料とを予備燃焼させ、第１配管４、５、７、８からの火炎温度を低くすることで、ＮＯｘの発生量を抑制できる。そして、第２配管６、９での燃焼用空気供給量が調整可能となっているので、第１配管４、５、７、８で予備燃焼させたものと第２配管６、９からの燃料用空気とを燃焼させることによって、空気比が１を超えるように燃焼を行うことができる。すなわち、先に空気比が１未満で燃焼させてＮＯｘの発生量が少ない状態で燃料の多くを燃焼させた後、燃焼用空気を加えて空気比が１を超えるようにできるので、ＮＯｘの発生量を低減しながら、１を超える空気比で燃焼を行うことができる。
【００５６】
（２）燃料管４１、５１は、２以上の第１配管４、５に共通して設けられており、共通の燃料管４１、５１は、２以上の第１配管４、５とそれぞれ連結管４３３、５３３を介して接続されているので、燃料管４１、５１を２以上の第１配管４、５に共通して設けることによって、設備の合理化を図ることができる。
【００５７】
（３）連結管４３３、５３３の軸線方向と連結管４３３、５３３と連結される給排気管４２（第２部分４３２）、給排気管５２（第２部分５３２）の軸線方向とのなす角度θ１、θ２は、４５度以下となっているので、燃料管４１、５１からの燃料が給排気管４２、５２の燃焼用空気の流れ方向に沿って円滑に流れ、燃料管４１、５１からの燃料と給排気管４２、５２からの燃焼用空気との混合を促進させることができる。
【００５８】
（４）第２配管６（９）は燃焼用空気のみを供給するため、第２配管６（９）の周囲では、未燃燃料よりも空気の割合が大きくなりＮＯｘが発生しやすくなる。そこで、第２配管６（９）の数は少ない方がよく、２以上の第１配管４、５（７、８）に対して、１つの第２配管６（９）が設けられているので、ＮＯｘの発生量を抑制することができる。
【００５９】
（５）第２部分４３２の内径は、第１部分４３１の内径より大きくなっており、第１部分４３１と第２部分４３２との接続部には段差４３４が形成されているので、連結管４３３からの燃料が、第２部分４３２から第１部分４３１に逆流しにくくすることができる。同様に、第２部分５３２の内径は、第１部分５３１の内径より大きくなっており、第１部分５３１と第２部分５３２との接続部には段差５３４が形成されているので、連結管５３３からの燃料が、第２部分５３２から第１部分５３１に逆流しにくくすることができる。
【００６０】
（６）第２部分４３２の炉内への開口部４３２ａは、第２部分４３２のその他の部分より、内径が拡径されており、また、第２部分５３２の炉内への開口部５３２ａは、第２部分５３２のその他の部分より、内径が拡径されているので、第１配管４及び第１配管５からの火炎が、第２配管６からの燃焼用空気と直接衝突することを抑制でき、その結果、ＮＯｘの発生量を抑制することができる。
【００６１】
（７）給排気管４２と給排気管５２とは、合流した燃料管４１、５１に対して対称となるように配置されており、同様に、連結管４３３と連結管５３３とは、合流した燃料管４１、５１に対して対称となるように配置されている。したがって、合流した燃料管４１、５１からの燃料が、給排気管４２、５２に均等に流れるようにすることができる。
【００６２】
（８）給排気管４２と給排気管５２とは、第２配管６の同心円上に配置されているので、第２配管６からの燃焼用空気が均等に給排気管４２、給排気管５２の炉内開口部に供給されやすくなっており、炉内において、火炎の燃焼状態をより安定化させることができる。
【００６３】
上記実施形態では、リジェネバーナ装置１０は、一対の対向するバーナ装置２、３を備え、一方のバーナ装置が火炎を形成しているとき、他方のバーナ装置が燃焼排ガスを回収し、蓄熱体に熱を回収するものであるが、２つのバーナ装置が炉の一方側に設けられ、一方のバーナ装置が火炎を形成しているとき、他方のバーナ装置が燃焼排ガスを回収し、蓄熱体に熱を回収するものであってもよい。また、１つのバーナ装置が複数の給排気管を備え、炉の一方側から複数の給排気管の間で給排気を交互に繰り返す、セルフリジェネバーナ装置にも適用できる。
【００６４】
上記実施形態では、調整弁４１２、調整弁５１２、調整弁７１２及び調整弁８１２によって、燃料供給量が調整されているが、燃料管４１、燃料管５１、燃料管７１及び燃料管８１の内径を変更することによって、燃料供給量を調整するようになっていてもよい。
【００６５】
上記実施形態では、調整弁４２５、調整弁５２５、調整弁６５、調整弁７２５、調整弁８２５及び調整弁９５によって、燃焼用空気の供給量が調整されているが、給排気管４２、給排気管５２、第２配管６、給排気管７２、給排気管８２及び第２配管９の内径を変更することによって、燃焼用空気の供給量を調整するようになっていてもよい。
【００６６】
上記実施形態では、バーナ装置２及びバーナ装置３は、それぞれ、２つの第１配管と１つの第２配管とを備えているが、１つの第２配管に対して３以上の第１配管を備えていてもよい。ただし、上述したように、ＮＯｘの発生量を抑制するために、１つの第２配管に対して２以上の第１配管を備えていることが好ましい。
【００６７】
上記実施形態では、給排気管４２及び給排気管５２は、第２配管６の上方であって、第２配管６の同心円上に配置されているが、第１配管及び第２配管の配置は上記に限定されず、自由に配置されることができる。しかし、給排気管４２及び給排気管５２からの火炎が、炉内において、円滑に、第２配管６からの燃焼用空気と混合し、さらに、安定した火炎が形成されるためには、給排気管４２と給排気管５２との中間線上に第２配管６が配置されることが好ましい。
【００６８】
上記実施形態では、燃料管４１は給排気管４２に連通しているが、図６に示されるように、燃料管４１は、給排気管４２の炉内への開口部近傍において、炉内に開口してもよい。この場合、燃料管４１からの燃料と給排気管４２からの燃焼用空気とが先に混合して燃焼し、その後、第２配管６からの燃焼用空気と混合するために、燃料管４１は、給排気管４２の炉内への開口部に対して、第２配管６の炉内への開口部と反対側で炉内に開口し、燃料管４１の炉内への開口部と給排気管４２の炉内への開口部との距離Ｌ１は、給排気管４２の炉内への開口部と第２配管６の炉内への開口部との距離Ｌ２の半分以下となっていることが好ましい。同様に、燃料管５１は、給排気管５２の炉内への開口部近傍において炉内に開口し、燃料管７１は、給排気管７２の炉内への開口部近傍において炉内に開口し、燃料管８１は、給排気管８２の炉内への開口部近傍において炉内に開口してもよい。
【００６９】
上記実施形態では、第１配管４と第１配管７とは、左右方向中心面Ｓに対して対称となっており、第１配管５と第１配管８とは、左右方向中心面Ｓに対して対称となっており、第２配管６と第２配管９とは、左右方向中心面Ｓに対して対称となっている。しかし、それぞれの第１配管、第２配管は、左右方向中心面Ｓに対して非対称に配置されてもよい。
【００７０】
上記実施形態では、第２配管６、９は、燃焼用空気を炉内に供給するようになっているが、第１配管４、５と同様に、補助加熱用として、第２配管へ燃料が供給され、第２配管において火炎を形成するようになっていてもよい。
【００７１】
特許請求の範囲に記載された本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、各種変形及び変更を行うことも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明では、ＮＯｘの発生量を低減しながら、１を超える空気比で燃焼を行うことができるリジェネバーナ装置及びその運転方法を提供することができるので、上述した鋼帯の焼鈍炉に利用する等、産業上の利用価値が大である。
【符号の説明】
【００７３】
１  炉体  
２  バーナ装置  
３  バーナ装置  
４  第１配管  
４１  燃料管  ４１１  燃料供給管  ４１２  調整弁  
４２  給排気管  ４２１  給排気室  ４２２  蓄熱体  
４２３  給気管  ４２４  排気管  ４２５  調整弁  ４２６  開閉弁  
４３１  第１部分  ４３２  第２部分  ４３３  連結管  ４３４  段差  
５  第１配管  
５１  燃料管  ５１１  燃料供給管  ５１２  調整弁  
５２  給排気管  ５２１  給排気室  ５２２  蓄熱体  
５２３  給気管  ５２４  排気管  ５２５  調整弁  ５２６  開閉弁  
５３１  第１部分  ５３２  第２部分  ５３３  連結管  ５３４  段差  
６  第２配管  
６１  給排気室  ６２  蓄熱体  ６３  給気管  ６４  排気管  
６５  調整弁  ６６  開閉弁  
７  第１配管  
７１  燃料管  ７１１  燃料供給管  ７１２  調整弁  
７２  給排気管  ７２１  給排気室  ７２２  蓄熱体  
７２３  給気管  ７２４  排気管  ７２５  調整弁  ７２６  開閉弁  
８  第１配管  
８１  燃料管  ８１１  燃料供給管  ８１２  調整弁  
８２  給排気管  ８２１  給排気室  ８２２  蓄熱体  
８２３  給気管  ８２４  排気管  ８２５  調整弁  ８２６  開閉弁  
９  第２配管  
９１  給排気室  ９２  蓄熱体  ９３  給気管  ９４  排気管  
９５  調整弁  ９６  開閉弁  
１０  リジェネバーナ装置  
１１  燃料供給元管  １２  給気元管  １３  給気ブロア  １４  排気元管  
１５  排気ファン  １６  排気筒  
Ｓ  左右方向中心面Ｓ  
θ１〜θ２  角度  
【図１】
2018028394.tif 000003
【図２】
2018028394.tif 000004
【図３】
2018028394.tif 000005
【図４】
2018028394.tif 000006
【図５】
2018028394.tif 000007
【図６】
2018028394.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成29年9月1日(2017.9.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内で燃焼した燃焼ガスの排気熱を回収するとともに、燃焼用空気を加熱するよう蓄熱体を設けたリジェネバーナ装置であって、
燃料を供給する燃料管と、燃焼用空気を供給し、排気熱を回収する給排気管と、を備える第１配管と、
燃焼用空気を供給し、排気熱を回収する第２配管と、を備えており、
前記燃料管は燃料供給量が調整可能となっており、
前記給排気管は燃焼用空気供給量が調整可能となっており、
前記第２配管は燃焼用空気供給量が調整可能となっており、
２以上の前記第１配管に対して、１つの前記第２配管が設けられ、
前記第１配管は、前記第２配管の同心円上に配置されていることを特徴とする、リジェネバーナ装置。
【請求項２】
複数の前記第１配管を備えており、
前記燃料管は、２以上の前記第１配管に共通して設けられており、
共通の前記燃料管は、２以上の前記第１配管とそれぞれ連結管を介して接続されている、請求項１記載のリジェネバーナ装置。
【請求項３】
前記第１配管において、空気比１未満で火炎を形成するように、前記燃料管の燃料供給量及び前記給排気管の燃焼用空気供給量が調整され、
前記第１配管からの燃焼用空気と前記第２配管からの燃焼用空気との合計が前記燃料供給量に対して空気比１を超えるように、前記第２配管の燃焼用空気供給量が調整される、請求項１又は２に記載のリジェネバーナ装置。
【請求項４】
炉内で燃焼した燃焼ガスの熱を回収するとともに、燃焼用空気を加熱するよう蓄熱体を設けたリジェネバーナ装置の運転方法であって、
リジェネバーナ装置は、燃料を供給する燃料管と、燃焼用空気を供給し、排気熱を回収する給排気管と、を備える第１配管と、燃焼用空気を供給し、排気熱を回収する第２配管と、を備えており、
２以上の前記第１配管に対して、１つの前記第２配管が設けられ、
前記第１配管は、前記第２配管の同心円上に配置されており、
前記第１配管の炉内への開口部において、空気比１未満となるように、前記燃料管の燃料供給量及び前記給排気管の燃焼用空気供給量を調整し、
前記第１配管からの燃焼用空気と前記第２配管からの燃焼用空気との合計が前記燃料供給量に対して空気比１を超えるように、前記第２配管の燃焼用空気供給量を調整することを特徴とする、リジェネバーナ装置の運転方法。