(57)【要約】【課題】蓄熱式バーナー（特に、ハニカム型蓄熱体による蓄熱層を備えた蓄熱式バーナー）において、ダストの付着に起因する蓄熱層の損傷（蓄熱体の浮遊・吹き飛び）を低コストで簡便に防止することができる蓄熱式バーナーおよびその清掃方法を提供する。【解決手段】蓄熱式バーナー１は、燃料ノズル２と、ハニカム型蓄熱体４を重ねた蓄熱層３とを備え、蓄熱層３のバーナー本体２側の表層に、蓄熱体浮遊防止用の網状の金物７が設置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ノズルと、蓄熱体を重ねた蓄熱層とを備えた蓄熱式バーナーにおいて、蓄熱層の燃料ノズル側の表層に網状の金物が設置されていることを特徴とする蓄熱式バーナー。
【請求項２】
蓄熱体がハニカム型蓄熱体であることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱式バーナー。
【請求項３】
請求項１または２に記載の蓄熱式バーナーの清掃方法であって、蓄熱式バーナーで高負荷燃焼を行うことで、蓄熱体に付着したダストを除去することを特徴とする蓄熱式バーナーの清掃方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱式バーナーおよびその清掃方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
蓄熱式バーナーは、燃料ノズルと、蓄熱体が重なった層（蓄熱層）を有し、燃焼時には燃焼用空気を蓄熱層に通して加熱してから燃料ノズルの燃料ガスの燃焼に使用し、非燃焼時には燃焼排ガスを蓄熱層に通して蓄熱層への蓄熱を行うようになっている。
【０００３】
その際に、蓄熱体としては、ハニカム状の蓄熱体（ハニカム型蓄熱体）やボール状の蓄熱体（ボール型蓄熱体）等が用いられる。その材料には、セラミック、アルミナ、耐熱金属が使用される。
【０００４】
そして、通常、蓄熱式バーナーは対で用いられ、交番燃焼を行う。すなわち、一方の蓄熱式バーナーが燃焼を行っている時には、他方の蓄熱式バーナーは非燃焼で蓄熱層への蓄熱を行い、所定の時間が経過すると、その逆を行うということを繰り返す。
【０００５】
なお、蓄熱式バーナーには、蓄熱層で加熱された燃焼用空気を燃料ガスに混合してから燃料ノズル内に供給する形式や、蓄熱層で加熱された燃焼用空気を燃料ノズル内に供給する形式や、蓄熱層で加熱された燃焼用空気を燃料ノズル近傍に供給する形式等がある。
【０００６】
このような蓄熱式バーナーは、例えば、熱間加工される鋼材を所定の温度に加熱するための加熱炉に取り付けられるが、以下のような問題がある。
【０００７】
すなわち、熱間加工される鋼材は、加熱炉内で１１００〜１２００℃程度まで加熱される。加熱炉内では鋼材温度の上昇に伴い、鋼材表面でスケールが生成され、一部は鋼材表面から剥離し加熱炉内を浮遊する。加熱炉内では、その他、局所的不完全燃焼によって発生した煤や耐火物劣化によって発生した粒子が浮遊している。これらが反応し、低融点物質（ダスト）を形成することで、そのダストが蓄熱体へ付着し、蓄熱体に付着物（ダスト）が積み重なることで蓄熱層の閉塞を引き起こすことがある。
【０００８】
蓄熱層の閉塞が進行すると、蓄熱層を通る燃焼用空気や燃焼排ガスの圧力損失が増加する（流路抵抗が増加する）。そのため、蓄熱層に作用する圧力が増大し、蓄熱層の上部に配置された蓄熱体の浮遊が生じやすくなる。その状態で、燃焼用空気の流量が大きい高負荷燃焼を行うと、浮遊した蓄熱体が燃焼用空気と共に炉内へ吹き飛ぶ。蓄熱層の上部の蓄熱体が炉内に吹き飛ぶと、その下方に隣接していた蓄熱体が次々と浮遊し、燃焼用空気と共に炉内へ吹き飛ぶ。これによって、蓄熱体数が減少し、蓄熱層と燃焼用空気との間および蓄熱層と燃焼排ガスとの間の熱交換効率が著しく低下してしまう。しかも、この熱交換効率の低下を解消するためには、加熱炉の操業を停止して、蓄熱層の補修・交換を行う必要があり、高額な補修・交換費用と長時間の操業機会損失を招くことになる。
【０００９】
このような蓄熱層の損傷（蓄熱体の浮遊・吹き飛び）に対処する技術としては、特許文献１、２や特許文献３に記載の技術が知られている。
【００１０】
特許文献１、２に記載の技術は、ダストを冷却してダストの回収を行う技術、あるいは、蓄熱体自体を加熱してダストの融点以上の温度にすることでダストの付着を防止する技術である。
【００１１】
また、特許文献３には、ボール型蓄熱体の表面に付着した付着物を除去する技術として、ボール型蓄熱体に振動を付与することで付着物除去する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平７−１１９９５８号公報
【特許文献２】米国特許第４，９４４，６７０号明細書
【特許文献３】特開２００７−３０９５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１、２に記載の技術の場合、ダストの冷却または蓄熱体の加熱を実現するためには、冷却機能または加熱機能を蓄熱式バーナーに付加する必要があり、蓄熱式バーナーの大きな改造が必要となる。
【００１４】
また、特許文献３に記載の技術の場合、蓄熱体への振動付与は蓄熱体にダメージが蓄積する可能性があり、特に、ボール型蓄熱体よりも強度の劣るハニカム型蓄熱体への振動付与は、蓄熱体の割れを生じさせる危険があり、蓄熱層の損傷を招いてしまう。
【００１５】
そのため、これまで、ダストの付着に起因する蓄熱層の損傷（蓄熱体の浮遊・吹き飛び）に対して、効率的な対応策が無かった。
【００１６】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、蓄熱式バーナー（特に、ハニカム型蓄熱体による蓄熱層を備えた蓄熱式バーナー）において、ダストの付着に起因する蓄熱層の損傷（蓄熱体の浮遊・吹き飛び）を低コストで簡便に防止することができる蓄熱式バーナーおよびその清掃方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有している。
【００１８】
［１］燃料ノズルと、蓄熱体を重ねた蓄熱層とを備えた蓄熱式バーナーにおいて、蓄熱層の燃料ノズル側の表層に網状の金物が設置されていることを特徴とする蓄熱式バーナー。
【００１９】
［２］蓄熱体がハニカム型蓄熱体であることを特徴とする前記［１］に記載の蓄熱式バーナー。
【００２０】
［３］前記［１］または［２］に記載の蓄熱式バーナーの清掃方法であって、蓄熱式バーナーで高負荷燃焼を行うことで、蓄熱体に付着したダストを除去することを特徴とする蓄熱式バーナーの清掃方法。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、蓄熱式バーナー（特に、ハニカム型蓄熱体による蓄熱層を備えた蓄熱式バーナー）において、ダストの付着に起因する蓄熱層の損傷（蓄熱体の浮遊・吹き飛び）を低コストで簡便に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態に係る蓄熱式バーナーを示す図である。
【００２５】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る蓄熱式バーナー１は、加熱炉１０の炉壁１１に設置されており、炉壁１１に取り付けられた燃料ノズル２と、一端が加熱炉１０内部に向けて開口したケーシング８内に収納されていて、ハニカム型蓄熱体４を層状に積み重ねた蓄熱層３とを備えている。そして、蓄熱式バーナー１の燃焼時には、燃焼用空気を蓄熱層３に通して加熱してから燃料ノズル２の噴射口近傍に供給して、燃料ノズル２から噴射された燃料ガスの燃焼に使用し、蓄熱式バーナー１の非燃焼時には、燃焼排ガスを蓄熱層３に通して、燃焼排ガスの顕熱を蓄熱層３に蓄熱するようになっている。
【００２６】
なお、蓄熱式バーナー１はもう一個の蓄熱式バーナー１（図示せず）と対で用いられ、交番燃焼を行う。すなわち、一方の蓄熱式バーナー１が燃焼を行っている時には、他方の蓄熱式バーナー１は非燃焼で蓄熱層３への蓄熱を行い、所定の時間が経過すると、その逆を行うということを繰り返す。
【００２７】
なお、ここでは、蓄熱層３の受け架台として、蓄熱層３の最下端（燃料ノズル２と反対側の表層）に、受け具５で支持されたグレーチング６を敷き、そのグレーチング６上に蓄熱層３（ハニカム型蓄熱体４）が積載されている。
【００２８】
その上で、この実施形態においては、蓄熱層３の最上端（燃料ノズル２側の表層）には、蓄熱体浮遊防止用の網状の金物７が設けられている。なお、網状の金物７は、燃焼用空気や燃焼排ガスの通過時に動く可能性がある場合等には、ケーシング７に固定することが好ましい。
【００２９】
これにより、この実施形態においては、網状の金物７によって、ハニカム型蓄熱体４の浮遊・吹き飛びが防止されるので、ダストの付着に起因する蓄熱層３の損傷を低コストで簡便に防止することができる。
【００３０】
ただし、この蓄熱式バーナー１においても、長時間使用すると、ハニカム型蓄熱体４へのダストの付着量が増加し、蓄熱層３での十分な熱交換ができず、蓄熱層３を通過後の燃焼用空気の温度低下や圧力損失の増大等の変化が生じる。加えて、燃焼排ガスが蓄熱層と熱交換され難くなるため、高温状態の燃焼排ガスが排ガスダクトに流れ、排ガスダクトに設置された排ガス切替弁や排ガスくせ取り弁が高温状態の燃焼排ガスに曝されて、損傷を招く可能性がある。
【００３１】
そこで、蓄熱層３を通過後の燃焼用空気の温度や圧力あるいは蓄熱層３を通過後の燃焼排ガスの温度や圧力を測定し、測定値が予め定めてある許容範囲を超えた場合、あるいは、所定の期間ごとに、蓄熱層３の清掃を行って、ハニカム型蓄熱体４に付着したダストの除去を行う。
【００３２】
その際の清掃方法は、蓄熱式バーナー１で高負荷燃焼を行うことで、ハニカム型蓄熱体４に付着したダストを除去する清掃方法である。ここで、高負荷燃焼とは、蓄熱式バーナー１の最大燃焼能力の９０〜１００％で燃焼を行うものである。なお、蓄熱式バーナー１の最大燃焼能力とは排ガスダクトに設置された関連設備（排ガス切替弁等）の設備限界により決まる最大の燃焼能力である。
【００３３】
すなわち、ハニカム型蓄熱体４の付着ダスト除去のためには、付着ダストをハニカム型蓄熱体４から除去しやすいように、ハニカム型蓄熱体４をダストの融点を超える高温に加熱することが効果的である。そこで、ハニカム型蓄熱体４の蓄熱量を通常操業よりも大きくするために、排ガスダクトに設置された関連設備（排ガス切替弁等）の設備限界を超えない範囲で、燃焼排ガスの吸引量（排ガス吸引率）を通常操業よりも増加する。そして、燃焼排ガスからの蓄熱量の増大によってハニカム型蓄熱体４がダストの融点を超える高温になったところに、通常操業よりも増加した流量の燃焼用空気を通過させることで、剥離しやすくなった付着ダストを炉内へ吹き飛ばす。この動作を必要回数繰り返し行うことで、付着ダストの除去が完了する。なお、通常操業よりも増加した流量の燃焼用空気を通過させても、網状の金物により蓄熱体は固定されているので、蓄熱体が燃焼用空気により、吹き飛ばされることはない。なお、排ガス吸引率とは蓄熱バーナーを通過する単位時間当たりの燃焼排ガス流量の燃焼用空気流量に対する比である。排ガス吸引率が高いほど、燃焼排ガスが蓄熱体を通過する単位時間あたりの流量が大きくなるので、蓄熱量は増大する。
【００３４】
このようにして、この実施形態においては、加熱炉１０の操業を停止して蓄熱式バーナー１を開放・分解することなしに、蓄熱層３の清掃を行うことができるので、効率的に付着ダストの除去を行うことができる。
【００３５】
なお、この実施形態においては、図１に示すように、蓄熱層で加熱された燃焼用空気を燃料ノズル近傍に供給する形式を前提にしているが、蓄熱層で加熱された燃焼用空気を燃料ガスに混合してから燃料ノズル内に供給する形式や、蓄熱層で加熱された燃焼用空気を燃料ノズル内に供給する形式等に対しても、同様に適用することができる。
【００３６】
また、この実施形態においては、ハニカム型蓄熱体による蓄熱層を備えた蓄熱式バーナーを対象にしているが、ボール型蓄熱体による蓄熱層を備えた蓄熱式バーナーに対しても、同様に適用することができる。
【実施例】
【００３７】
本発明の実施例として、上記の本発明の一実施形態に係る蓄熱式バーナー１を鋼板の連続式加熱炉に適用した。
【００３８】
なお、蓄熱体浮遊防止用の網状の金物７は重量が１０ｋｇであったので、燃焼用空気により吹きあげられる可能性がないため、ケーシング８には固定しなかった。
【００３９】
そして、蓄熱式バーナー１を一定の期間使用すると、蓄熱層３を通過後の燃焼用空気の圧力が予め定めた許容範囲を超えたので、付着物（ダスト）により蓄熱層３の閉塞が起きていると判断した。そこで、排ガス吸引率を通常操業である７０％から９０％に増加し、燃焼用空気の流量を１００００Ｎｍ３／Ｈｒとして高負荷燃焼した。このことにより、蓄熱層３を付着ダストの融点を超える温度まで加熱するとともに、付着ダストを燃焼用空気により炉内に吹き飛ばし、蓄熱層３の清掃を実施した。
【００４０】
清掃後に、蓄熱層３の点検を行ったところ、ハニカム型蓄熱体４の浮遊・吹き飛びといった損傷は見られなかった。排ガス切替弁等についても損傷は見られなかった。また、清掃後には、蓄熱層３を通過後の燃焼用空気の圧力が予め定めた許容範囲に収まるようになった。
【符号の説明】
【００４１】
１  蓄熱式バーナー
２  燃料ノズル
３  蓄熱層
４  ハニカム型蓄熱体
５  受け具
６  グレーチング
７  網状の金物
８  ケーシング
１０  加熱炉
１１  炉壁
【図１】
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