(57)【要約】【課題】環境保全への適合性が高いとともに、メンテナンスが容易であり、そしてまた炉内温度の変動を抑制して処理材の加熱処理も良好に行うことが可能なカテナリ型炉を提供する。【解決手段】バーナ焚きされる炉体２内で、カテナリ曲線状を呈して当該炉体２の長さ方向に搬送される処理材３を加熱処理するカテナリ型炉１において、処理材３の下方に、炉体２の幅方向に向けて連続的に焚かれる下段バーナを設けるとともに、処理材３の上方に、交互に燃焼される一対のバーナ５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂを有して炉体２の長さ方向に向けて焚かれる交番燃焼型のリジェネバーナ５，６を設けた。【選択図】          図１
2004218000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナ焚きされる炉体内で、カテナリ曲線状を呈して当該炉体の長さ方向に搬送される処理材を加熱処理するカテナリ型炉において、
上記処理材の下方に、上記炉体の幅方向に向けて連続的に焚かれる下段バーナを設けるとともに、上記処理材の上方に、交互に燃焼される一対のバーナを有して上記炉体の長さ方向に向けて焚かれる交番燃焼型のリジェネバーナを設けたことを特徴とするカテナリ型炉。
【請求項２】
前記リジェネバーナは、その一対のバーナが前記炉体をその幅方向から挟む配置で、２台一組で設けられることを特徴とする請求項１に記載のカテナリ型炉。
【請求項３】
前記リジェネバーナが、前記炉体の長さ方向に沿って複数設けられることを特徴とする請求項１または２に記載のカテナリ型炉。
【請求項４】
前記リジェネバーナおよび前記下段バーナはそれらの燃焼量が個別に制御されることを特徴とする請求項１〜３いずれかの項に記載のカテナリ型炉。
【請求項５】
前記炉体が前記処理材の搬送方向に複数の炉温制御ゾーンを有し、搬送方向上流側の該炉温制御ゾーンに前記リジェネバーナおよび前記下段バーナが設けられ、搬送方向下流側の該炉温制御ゾーンに連続的に焚かれるサイド焚きバーナが設けられることを特徴とする請求項１〜４いずれかの項に記載のカテナリ型炉。
【請求項６】
前記リジェネバーナは拡散燃焼型であることを特徴とする請求項１〜５いずれかの項に記載のカテナリ型炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、環境保全への適合性が高いとともに、メンテナンスが容易であり、そしてまた炉内温度の変動を抑制して処理材の加熱処理も良好に行うことが可能なカテナリ型炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
横型炉の一種であるカテナリ型炉は、バーナ焚きされる炉体内で処理材に対し焼鈍などの加熱処理を行うようになっている。カテナリ型炉の炉体は、処理材の搬送方向である長さ方向寸法が長く、かつ一対の炉側壁で区画される幅方向寸法が処理材の幅に合わせて短く形成され、処理材は、水平方向の張力で牽引されて炉体の長さ方向に搬送されていく。
【０００３】
この搬送過程で、処理材ａは図７に示すように、これを搬送するための張力に対し自重で撓み、当該処理材ａをその上に支持する支持ロールｂ間で垂れ下がって、相当の垂下量ｈのカテナリサグｃを形成するカテナリ曲線状を呈する。また、このようなカテナリ曲線状を呈する処理材を加熱処理するバーナとしては、通常の一般的なものが用いられ、これらバーナは、処理材の上方および下方となる高さ位置に、一方の炉側壁から他方の炉側壁へ炉幅方向に向けて多数配列され、これらバーナによって加熱された炉壁やバーナ火炎からの熱輻射により、処理材をその上下から加熱するようになっていた。
【０００４】
このような炉体構造を有する従来のカテナリ型炉にあっては、上述したように処理材の幅に合わせるために炉体の幅が狭く形成されている。このため、燃焼量を増大すべくバーナの容量を大きくすると、バーナ火炎は、その長さが炉体の幅方向寸法よりも長くなって、向かい合う他方の炉側壁に衝突してこれを過熱し、耐火材を焼損させてしまう。
【０００５】
このような事情から、バーナの燃焼量を、炉体の幅寸法に合うように制限する必要があり、そこで、小容量のバーナを多数設置して必要燃焼量を確保するようにしていた。しかしながら、従来の一般的なバーナは、排ガス対策上問題があるとともに、省エネルギ性能にも劣るため、このようなバーナを多数使用することは環境保全への適合性に乏しく、このためこのような一般的なバーナに代わるバーナを備えた炉体構造の案出が望まれていた。
【０００６】
バーナ性能という観点から言えば、例えば特許文献１に開示されている蓄熱式バーナ、いわゆる交番燃焼型のリジェネバーナの採用が考えられる。このリジェネバーナはよく知られているように、互いに相対向させて配置されて交互に燃焼動作と排気動作とを行う一対のバーナと、これらバーナにそれぞれ設けられた蓄熱体と、これらバーナの動作を切り替える切替弁等を備えて構成され、バーナが排気動作中のときには排ガスから蓄熱体に蓄熱し、燃焼動作に切り替えられたときには蓄熱した蓄熱体で燃焼用空気を加熱するようにしたもので、環境への適合性に優れる。
【０００７】
そして、上記一般的なバーナに代えて、このリジェネバーナを炉側壁に、処理材の上下に位置させて設けるようにして、炉体構造を構成することが考えられる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−２６７２６２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のカテナリ型炉の炉体構造を前提として、一般的なバーナに代えて単にリジェネバーナを設備するのでは、環境保全上の効果は高まるものの、処理材の加熱処理や設備のメンテナンス性に不都合を生じさせてしまうという課題があった。
【００１０】
すなわち、炉体設計上、リジェネバーナに要求される燃焼量は、処理材の加熱に必要な熱量、排ガス熱損失、燃焼用空気の予熱温度、炉体放熱等を勘案して決定され、それが備える１つのバーナ当たりの必要燃焼量は、上記一般的なバーナの場合の約２倍となる。そして、この２倍の燃焼量を確保しようとすると、これに伴ってバーナの火炎長さも当然に長くなり、結局、従来の一般的なバーナの場合と同様に、炉側壁の過熱という問題が惹起されてしまう。
【００１１】
従って、リジェネバーナにあっても、それらが備える各バーナの燃焼量を炉体の幅寸法に合うように制限しなければならず、必要燃焼量を確保するためには一般的なバーナの場合と同じように、相当多数のリジェネバーナを設ける必要がある。そして殊に、リジェネバーナの場合にあっては、その設置数を多くすると、これらを制御するための切替弁や蓄熱体などの補助設備の設備数も多くなることとなり、設備のコストアップを招くことはもちろんのこと、メンテナンス作業も増加することになってしまう。
【００１２】
さらに、リジェネバーナの場合には、バーナの切り替え制御を伴うために炉内温度の変動が大きくなってしまい、処理材の加熱処理に悪影響を与えるおそれもあった。
【００１３】
本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、環境保全への適合性が高いとともに、メンテナンスが容易であり、そしてまた炉内温度の変動を抑制して処理材の加熱処理も良好に行うことが可能なカテナリ型炉を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるカテナリ型炉は、バーナ焚きされる炉体内で、カテナリ曲線状を呈して当該炉体の長さ方向に搬送される処理材を加熱処理するカテナリ型炉において、上記処理材の下方に、上記炉体の幅方向に向けて連続的に焚かれる下段バーナを設けるとともに、上記処理材の上方に、交互に燃焼される一対のバーナを有して上記炉体の長さ方向に向けて焚かれる交番燃焼型のリジェネバーナを設けたことを特徴とする。
【００１５】
交番燃焼型のリジェネバーナを炉体の長さ方向に向けて焚くようにしていて、リジェネバーナを炉幅方向に向けて配置する場合と比べて、炉体の幅方向寸法の制限を受けることなく、これらを必要燃焼量で燃焼させることが可能であり、これにより炉体構造全体としてリジェネバーナの設備数を削減し得る。また、処理材上方のバーナとしてリジェネバーナを採用する一方で、処理材の下方に、連続的に焚かれる下段バーナを設けるようにしていて、リジェネバーナの切り替え動作中も下段バーナを燃焼させ続けることで、炉内温度をほぼ一定に保持することができ、これによりリジェネバーナの切り替え制御に伴う炉内温度の変動を抑制することができて処理材の温度分布を良好に維持することができ、適正な加熱処理を行い得る。
【００１６】
そしてまた、リジェネバーナの設備数を少なくすることができることから、それに備えられる切替弁や蓄熱体などの補助設備のメンテナンス作業も容易化することが可能となる。さらに、排ガス対策上および省エネルギ化の点で優れるリジェネバーナの採用により、カテナリ型炉の環境への適合性を高め得る。
【００１７】
また、前記リジェネバーナは、その一対のバーナが前記炉体をその幅方向から挟む配置で、２台一組で設けられることを特徴とする。これにより、２台のリジェネバーナで炉内温度を炉幅方向にもコントロールすることができ、炉幅方向の温度の均一化を図り得る。
【００１８】
また、前記リジェネバーナが、前記炉体の長さ方向に沿って複数設けられることを特徴とする。これにより、高い環境保全への適合性や容易なメンテナンス性、そしてまた処理材に対する良好な加熱処理性能を、カテナリ型炉全体として確保することが可能となる。
【００１９】
さらに、前記リジェネバーナおよび前記下段バーナはそれらの燃焼量が個別に制御されることを特徴とする。これにより、炉内温度分布の最適化を図り得る。
【００２０】
また、前記炉体が前記処理材の搬送方向に複数の炉温制御ゾーンを有し、搬送方向上流側の該炉温制御ゾーンに前記リジェネバーナおよび前記下段バーナが設けられ、搬送方向下流側の該炉温制御ゾーンに連続的に焚かれるサイド焚きバーナが設けられることを特徴とする。これにより、必要燃焼量の大きな上流側でリジェネバーナと下段バーナとで処理材を適切に加熱処理することができ、合理的にカテナリ型炉を構成することが可能となる。
【００２１】
そしてさらに、前記リジェネバーナは拡散燃焼型であることを特徴とする。これにより、ＮＯｘの発生量を低減することが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかるカテナリ型炉の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。カテナリ型炉は通常、処理材の搬送方向である炉体の長さ方向に複数の炉温制御ゾーンを備えて構成されていて、図１および図２には本実施形態にかかるカテナリ型炉１の炉温制御ゾーンＳの一つが示されている。本実施形態にかかるカテナリ型炉１の炉体２は従来と同様に、長さ方向寸法が長く形成されるとともに、幅方向寸法Ｗが処理材３の幅に合わせて短く形成され、処理材３は、バーナ焚きされるこの炉体２内部で、カテナリ曲線状を呈して炉体２の長さ方向に搬送されつつ、加熱処理されるようになっている。
【００２３】
処理材３は炉体２の高さ方向ほぼ中央位置を経過するように搬送され、この処理材３の下方に下段バーナ４が配置されるとともに、当該処理材３の上方に交番燃焼式のリジェネバーナ５，６が配置される。処理材３は、これら下段バーナ４およびリジェネバーナ５，６によって加熱される炉壁やそれらのバーナ火炎からの熱輻射によって、上下方向から加熱され、焼鈍などの熱処理がなされる。
【００２４】
下段バーナ４は、処理材３のカテナリサグを考慮して、炉側壁２ａの下部に炉体２の長さ方向に沿って互いに間隔を隔てて複数設けられる。これら下段バーナ４としては周知の一般的なバーナが用いられる。そしてこれら下段バーナ４は、炉体２の幅方向に向けて焚かれる、すなわちバーナ火炎が炉体２の幅方向を向くように燃焼されるとともに、搬送される処理材３の加熱処理中、連続的もしくは継続的に焚かれるようになっている。
【００２５】
他方、交互に燃焼される一対のバーナ５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂを有する公知の交番燃焼式のリジェネバーナ５，６は、当該一対のバーナ５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂが炉体２の長さ方向に沿って互いに向かい合うように配置され、炉体２の長さ方向に向けて焚かれる、すなわちバーナ火炎が炉体２の長さ方向を向くように燃焼される。図示例にあっては一対のバーナ５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂは、炉側壁２ａの上部に設けた関係上、炉体２をその幅方向から挟む配置で炉体２の長さ方向に沿わせて設けられている。しかしながら、炉体２に対するリジェネバーナ５，６の取り付け位置を適宜に選定して、一対のバーナ５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂを炉体２の長さ方向に沿って互いに向かい合わせて配置してもよいことはもちろんである。
【００２６】
特に本実施形態にあっては、リジェネバーナ５，６は、炉体２を挟んで２台一組で設けられている。これらリジェネバーナ５，６の一対のバーナ５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂはよく知られているように、切替弁の切り替え操作に従って、燃焼動作と排気動作を交互に行うようになっており、具体的には処理材３の搬送方向上流側のバーナ５ａ，６ａが燃焼動作しているときには、下流側のバーナ５ｂ，６ｂは排気動作を行い、切り替え操作により下流側のバーナ５ｂ，６ｂが燃焼動作に移行すると、上流側のバーナ５ａ，６ａが排気動作を行うようになっていて、これにより蓄熱体への蓄熱や燃焼用空気の加熱を行いつつ、運転されるようになっている。
【００２７】
そして、このような切り替え制御が行われるリジェネバーナ５，６と連続的に燃焼される下段バーナ４とは、それらの燃焼量が個別に制御されるようになっている。リジェネバーナ５，６としては、温度依存性が高いＮＯｘの発生量を低減できるように、炉体内で燃料と燃焼用空気とを混合することでバーナ火炎温度を低く抑えるようにした拡散燃焼型のものを採用することが好ましい。
【００２８】
そして本実施形態にかかるカテナリ型炉１にあっては、処理材３の搬送方向に沿って連続する複数の炉温制御ゾーンＳのうち、図３に示すように上流側となるいくつかの炉温制御ゾーンＳａに、これらリジェネバーナ５，６および下段バーナ４からなるバーナ設備が炉体２の長さ方向に沿って複数繰り返して設けられる。そして各炉温制御ゾーンＳａそれぞれにおいても、これらリジェネバーナ５，６および下段バーナ４の燃焼量は個別に制御される。他方、下流側となるいくつかの炉温制御ゾーンＳｂには、一般周知のサイド焚きバーナ７が設けられ、これらサイド焚きバーナ７は処理材３の加熱処理中、連続的に焚かれるようになっている。
【００２９】
次に、本実施形態のカテナリ型炉１の作用について説明すると、バーナ焚きされるカテナリ型炉１は、処理材３を炉体２の長さ方向に沿って、上流側の炉温制御ゾーンＳから下流側の炉温制御ゾーンＳへ向かって搬送する過程で、処理材３に対し連続的に加熱処理を行うようになっている。上流側の炉温制御ゾーンＳａの交番燃焼型のリジェネバーナ５，６は、一対のバーナ５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂを交互に燃焼させる動作を繰り返す一方で、下段バーナ４は連続的に燃焼される。
【００３０】
そして本実施形態にあっては、交番燃焼型のリジェネバーナ５，６を炉体２の長さ方向に向けて焚くようにしたので、リジェネバーナを炉幅方向に向けて配置する場合と比べて、炉体２の幅方向寸法Ｗの制限を受けることなく、これらを必要燃焼量で燃焼させることができ、これにより炉体構造全体としてリジェネバーナ５，６の設備数を削減することができる。
【００３１】
またこのようにリジェネバーナ５，６を採用する構成において、処理材の上方および下方に配置されるバーナを、上述したようにすべてリジェネバーナとすると、必要燃焼量が小さい場合に図４に示すように、すべてのバーナが燃焼を停止する期間Ｔａが発生する。そして、この停止期間Ｔａによって炉内温度が低下したことに応じてリジェネバーナの燃焼が再開されると、ハンチングにより炉内温度が大きく変動してしまう（図中、αで示す）。
【００３２】
これに対して、本実施形態のカテナリ型炉１にあっては、処理材３上方のバーナとしてリジェネバーナ５，６を採用する一方で、処理材３の下方に、連続的に焚かれる下段バーナ４を設けるようにしたので、図５に示すようにリジェネバーナ５，６の切り替え動作中Ｔｂも下段バーナ４を燃焼させ続けることで、炉内温度をほぼ一定に保持することができ、これによりリジェネバーナ５，６の切り替え制御に伴う炉内温度の変動を抑制することができて（図中、βで示す）、処理材３の温度分布を良好に維持することができ、適正な加熱処理を行うことができる。
【００３３】
また、リジェネバーナ５，６の設備数を少なくすることができるので、それに備えられる切替弁や蓄熱体などの補助設備のメンテナンス作業も軽減することができる。そしてまた、排ガス対策上および省エネルギ化の点で優れるリジェネバーナ５，６の採用により、カテナリ型炉１の環境への適合性を高めることができる。
【００３４】
さらに、リジェネバーナ５，６の一対のバーナ５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂを、炉体２を幅方向から挟む配置で２台一組で設置するようにしたので、これら２台のリジェネバーナ５，６の燃焼量を個々に制御することで、炉内温度を炉幅方向にもコントロールすることができ、炉幅方向の温度の均一化も図ることができる。また、リジェネバーナ５，６および下段バーナ４の燃焼量を個別に制御するようにしたので、炉内温度分布の最適化を図ることができる。
【００３５】
また、上記リジェネバーナ５，６を設備する炉温制御ゾーンＳａを多く設定して、リジェネバーナ５，６を炉体２の長さ方向に沿って複数設けるようにしたので、上記作用・効果を単一の炉温制御ゾーンＳのみならず、カテナリ型炉１全体として確保することができる。さらに、処理材３の搬送方向上流側の炉温制御ゾーンＳａにリジェネバーナ５，６および下段バーナ４を設け、搬送方向下流側の炉温制御ゾーンＳｂに連続的に焚かれるサイド焚きバーナ７を設けるようにしたので、必要燃焼量の大きな上流側でリジェネバーナ５，６と下段バーナ４とで処理材３を適切に加熱処理することができ、合理的にカテナリ型炉１を構成することができる。
【００３６】
上記実施形態にあっては、リジェネバーナ５，６を、炉体２を幅方向から挟む配置で２台一組で設ける場合を例示して説明したが、図６に示すように、各炉温制御ゾーンＳに１台ずつ設けるようにしてもよいことはもちろんである。
【００３７】
【発明の効果】
以上要するに、本発明にかかるカテナリ型炉にあっては、環境保全への適合性が高いとともに、メンテナンスが容易であり、そしてまた炉内温度の変動を抑制して処理材の加熱処理も良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるカテナリ型炉の好適な一実施形態を示す概略平面図である。
【図２】図１に示したカテナリ型炉の側面図である。
【図３】本発明にかかるカテナリ型炉の複数の炉温制御ゾーンを示す概略平面図である。
【図４】処理材の上下に交番燃焼型のリジェネバーナを設けた場合におけるこれらバーナの燃焼動作と炉内温度との関係を示すダイアグラム図である。
【図５】図１に示したカテナリ型炉における各バーナの燃焼動作と炉内温度との関係を示すダイアグラム図である。
【図６】図１に示したカテナリ型炉の変形例を示す概略平面図である。
【図７】カテナリ型炉で加熱処理される処理材の搬送状態を示す概略側面図である。
【符号の説明】
１  カテナリ型炉
２  炉体
３  処理材
４  下段バーナ
５，６  交番燃焼型のリジェネバーナ
５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ  一対のバーナ
７  サイド焚きバーナ
Ｓ，Ｓａ，Ｓｂ  炉温制御ゾーン
【図１】
2004218000.tif 000003
【図２】
2004218000.tif 000004
【図３】
2004218000.tif 000005
【図４】
2004218000.tif 000006
【図５】
2004218000.tif 000007
【図６】
2004218000.tif 000008
【図７】
2004218000.tif 000009