JPH07119937A

JPH07119937A - 燃焼装置

Info

Publication number: JPH07119937A
Application number: JP5263906A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Hirose; 靖夫広瀬
Original assignee: TECHNO ACE KK
Current assignee: TECHNO ACE KK
Priority date: 1993-10-21
Filing date: 1993-10-21
Publication date: 1995-05-12
Anticipated expiration: 2018-07-07
Also published as: JP3423372B2

Abstract

(57)【要約】【目的】燃焼を安全に熱効率良く安定的に行なうよう
にした燃焼装置を提供することを目的とする。【構成】蓄熱体Ａ，Ｂの空気流出口Ｏａと排ガス流入
口Ｉｇとの間にバーナー２３と火炎安定部材４０とを設
け、空気流入口Ｉａに空気供給部２４を、排ガス流出口
Ｏｇにガス排出部２５を連通し、空気供給部２４とガス
排出部２５の流路途上に、空気の流れと燃焼排ガスの流
れを入替える切換手段３０を設けた燃焼装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃焼を安全に熱効率良
く安定的に行なうようにした燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】加熱炉、鍛造炉、焼準炉、調質炉などの
工業用炉や、タービンの蒸気発生用加熱装置、悪臭排ガ
スの処理装置等に使用されている燃焼装置には、省エネ
ルギを図る上から、炉内で燃焼した後の排気ガスの熱を
回収して燃焼用空気を加熱するようにした燃焼装置があ
る。

【０００３】この燃焼装置としては、例えば、図９に示
すようなツインベッド蓄熱方式のものがある。この燃焼
装置は、炉壁１にバーナー２と蓄熱体３からなる燃焼部
Ｎ1，Ｎ2 が一対設けられ、これら燃焼部Ｎ1 ，Ｎ2 を
交互に燃焼させ、一方から噴射された火炎により生じた
燃焼排ガスを他方の燃焼部より外部に排出するようにし
たものがある。この燃焼装置では、一方の燃焼部Ｎ1 か
ら排出された燃焼排ガスの有している顕熱を他方の燃焼
部Ｎ2 の蓄熱体３に伝達し、この蓄熱体３を媒体として
この燃焼部Ｎ2 内を流通する空気を加熱するようにした
ものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この燃焼装置は、優れ
た燃焼効率あるいは熱回収効率を発揮し、極めて有用性
の高いものであるが、安全性や火炎の安定性に問題があ
る。つまり、この燃焼装置は、所定のインターバルで交
互に燃焼部Ｎ1 又はＮ2 を燃焼させているので、各燃焼
部Ｎ1 ，Ｎ2 は、それぞれ燃焼と停止とを繰り返すこと
になる。したがって、一方の燃焼部Ｎ1 又はＮ2 が未着
火状態となると、燃料のみが他方の燃焼部から排出され
るので、安全性の面で問題があり、しかも各燃焼部Ｎ1
，Ｎ2 から炉内に噴射される火炎も安定的に形成され
るものでもない。この火炎の安定性に関しては、燃料量
や空気量などを電気的にコントロールすることも考えら
れるが、このようにすればコスト的に著しく不利なもの
となる。

【０００５】また、炉内の温度分布においても、上方の
燃焼部Ｎ1 が燃焼する場合と下方の燃焼部Ｎ2 が燃焼す
る場合とでは、炉内の温度が相違し、しかも所定のイン
ターバルで交互に燃焼するので、一時的にせよ燃焼部Ｎ
1 又はＮ2 が燃焼していないときもあるので、常に炉内
全体が均一な温度分布となっていないという不具合があ
る。

【０００６】本発明は、上述した従来技術に伴う課題を
解決するためになされたもので、燃焼を安全に熱効率良
く安定的に行なうようにした燃焼装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めの本発明は、炉壁あるいは炉外に設置した蓄熱体に空
気あるいは燃焼排ガスを交互に流通し、燃焼排ガスの有
している顕熱を前記蓄熱体を媒体として空気に与え空気
を加熱するようにした燃焼装置において、前記蓄熱体
は、前記空気が流出する空気流出口と燃焼排ガスが流入
する排ガス流入口との間にバーナーと、このバーナーか
ら炉内に向けて噴射される火炎を所定長ガイドするガイ
ド部、このガイド部より外方に突出するフランジ部およ
びこのフランジ部に対してバーナー側の前記ガイド部に
開設された通孔を有する火炎安定部材とが設けられ、前
記空気が流入する空気流入口に、送風機からの空気が供
給される空気供給部を、燃焼排ガスが流出する排ガス流
出口に、前記燃焼排ガスを排風機により排出するガス排
出部を連通し、この空気供給部とガス排出部の流路途上
に、前記空気の流れをガス排出部側に、また燃焼排ガス
の流れを空気供給部側にそれぞれ切換えて流すようにし
た切換手段を設けたことを特徴とする燃焼装置である。

【０００８】前記蓄熱体は、並設された少なくとも一対
の蓄熱体から構成されている。

【０００９】前記空気供給部及びガス排出部と蓄熱体と
は、相対的に回転させてもよい。

【００１０】前記火炎安定部材は、前記フランジ部をガ
イド部の先端から所定長バーナー寄りに設け、前記通孔
から流入した空気と火炎とが混合される混合ゾーンを前
記ガイド部先端に形成したことを特徴とする。

【００１１】

【作用】このようにすれば、バーナーは常に燃焼をし続
け、空気のみが交互に供給されることになるので、燃焼
装置が燃焼と停止とを繰り返すことはなく、未着火によ
る危険性は回避でき、常に炉内全体が均一な温度分布と
なる。また、燃焼装置の作動中は、燃焼による燃焼排ガ
スが排ガス流入口から蓄熱体熱に導かれるので、蓄熱体
は燃焼排ガスにより加熱され、その顕熱が次にこの蓄熱
体を流通する空気に伝達され、この空気を予熱すること
になる。このため、熱損失を防止しつつ熱効率良く燃焼
することになる。さらに、バーナーから噴射された火炎
は、火炎安定部材のガイド部によりガイドされて燃焼装
置本体内に噴射されるので、蓄熱体に戻る排気ガスによ
り火炎の形成が邪魔されることはなく安定した火炎とな
って噴射されることになる。

【００１２】前記ガイド部の通孔から流入した空気は火
炎と混合され、燃焼が一層助長される。このガイド部に
は、外方に突出するフランジ部が設けられているので、
蓄熱体を通過してきた燃焼用空気等の一部がフランジ部
により変向され、通孔を通ってガイド部内に導かれるこ
とになるので、内部の火炎に向かって燃焼用空気等が流
され、ガイド部内での火炎に対し一層効率良く燃焼用空
気等が供給され、より一層安定的な燃焼が行なわれる。

【００１３】火炎安定部材のフランジ部をガイド部の先
端から所定長バーナー寄りに設け、ガイド部先端に通孔
から流入した空気と火炎とが混合される混合ゾーンを形
成すれば、火炎の安定領域が長くなり、火炎の安定性は
さらに向上する。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図１は、本発明の一実施例に係る燃焼装置の概
略説明図、図２は、図１の２ー２線に沿う端面図、図３
は、同実施例の運転モードを示す説明図、図４は、同実
施例の要部を示す概略説明図である。

【００１５】図１に示す燃焼装置２０は、例えば、耐火
レンガ等の耐火材よりなる炉壁２１の下部に開設された
開口２１ａにモルタル等の固定手段２２により固定的に
取り付けられた一対の蓄熱体Ａ，Ｂと、これら蓄熱体
Ａ，Ｂの空気が流出する空気流出口Ｏa と燃焼排ガスが
流入する排ガス流入口Ｉg との間のほぼ中心に設けられ
たバーナー２３と、前記蓄熱体Ａ，Ｂに連設された空気
供給部２４とガス排出部２５と、前記バーナー２３の先
端に取付けられた火炎安定部材４０とを有し、前記蓄熱
体Ａ，Ｂに空気（白抜き矢印）あるいは燃焼排ガス（斜
線付き矢印）を交互に流通させ、燃焼排ガスの有してい
る顕熱を前記蓄熱体Ａ又はＢを媒体として空気に与え空
気を加熱するようにしたものである。なお、図中、「Ｉ
a 」は、空気流入口、「Ｏg 」は、排ガス流出口であ
り、また、前記空気供給部２４とガス排出部２５とは、
所定のインターバル毎に空気供給とガス排出とが入れ代
わるので、図上一方の符号には他方の符号を添えて付し
ている。

【００１６】前記蓄熱体Ａ，Ｂは、熱を良く蓄えるセラ
ミックス製であって、ハニカム状の通孔が一端から他端
まで貫通するように多数開設された通気性のある矩形状
のもので、セラミックス製であることから蓄熱体となっ
ている。

【００１７】蓄熱体Ａ，Ｂの炉外側端部、つまり空気流
入口Ｉa と排ガス流出口Ｏg には、空気供給部２４とガ
ス排出部２５が連設されている。この空気供給部２４
は、送風機２６からの空気が配風管２７を介して空気ダ
クト部２４a に供給されるようになっており、ガス排出
部２５は、排風機２８の排風作用により排ガスダクト部
２５a に連結された排ガス管２９を介して燃焼排ガスを
炉外に排出するようになっている。そして、この配風管
２７と排ガス管２９の管路途上には、前記空気を排ガス
管２９に、また燃焼排ガスを配風管２７にそれぞれ切換
えて流すようにした、例えば、４路切換弁等からなる切
換手段３０が設けられている。

【００１８】前記バーナー２３の先端は、前記両蓄熱体
Ａ，Ｂ間に形成された凹部３１に嵌合された火炎安定部
材４０内まで伸延され、炉内に向かって火炎を噴射する
ようになっている。

【００１９】この火炎安定部材４０は、図４に示すよう
に、バーナー２３から噴射される火炎を所定長ガイドす
るガイド部４１と、このガイド部４１より軸直角方向外
方に突出するフランジ部４２と、このフランジ部４２に
対するバーナー側の前記ガイド部４１に開設された通孔
４３と、前記ガイド部４１の先端に形成された混合ゾー
ン４４とを有している。この混合ゾーン４４は、前記通
孔４３から流入した空気と火炎とを混合する部分であ
る。また、火炎安定化手段４０を、燃焼室２１の壁体に
取り付けた蓄熱体Ａ，Ｂに設けると、バーナー２３との
組み付け性が向上し、取り付け強度の好ましいものとな
る。

【００２０】次に実施例の作用を説明する。バーナー２
３は、一旦着火されると、図３の下段に示すように、停
止ボタンが押されるまで常に燃焼し続ける。

【００２１】一方、蓄熱体Ｂには、送風機２６より配風
管２７を通って空気が供給され、この蓄熱体Ｂから炉内
に空気（白抜き矢印）が吹き出され、バーナー２３から
炉内に噴射された火炎とともに燃焼する。

【００２２】また蓄熱体Ａには、排風機２８により吸引
された燃焼排ガス（斜線付き矢印）が流通しているが、
この燃焼排ガスは排ガス管２９を通って炉外に排出され
るが、時間経過するにともない、燃焼排ガスの温度は次
第に上昇するので、蓄熱体Ａはこの燃焼排ガスにより次
第に加熱される。

【００２３】そして、所定のインターバル、例えば、３
０秒経過すると、切換手段３０が切換操作される。これ
により前記蓄熱体Ａには、送風機２６より配風管２７を
通って空気が供給される。この場合、蓄熱体Ａは、前記
燃焼排ガスにより加熱された状態となっているので、こ
の蓄熱体Ａ内を流通する空気は、当該蓄熱体Ａが有する
顕熱がこの蓄熱体Ａを流通する空気に伝達され、予熱す
ることになる。したがって、排ガスの顕熱を有効に空気
に与えることになるので、熱損失が防止され、熱効率良
く燃焼することになる。

【００２４】一方、蓄熱体Ｂには、排風機２８により吸
引された燃焼排ガス（斜線付き矢印）が流入することに
なり、この蓄熱体Ｂは燃焼排ガスにより次第に加熱され
ることになる。そして、燃焼排ガスは排ガス管２９を通
って炉外に排出される。

【００２５】このように蓄熱体Ａ又はＢには、図３の上
段と中段に示すように、交互に空気と燃焼排ガスが流通
することになり、自己の有する顕熱を空気に付与し、熱
効率良く燃焼することになり、しかも、バーナー２３は
燃焼を続け、着火と停止を繰り返すことがないので、未
着火による危険性が回避されることになる。

【００２６】ここにおいて、バーナー２３から噴射され
る火炎は、火炎安定部材４０を通って炉内に向って伸び
るが、この火炎は、火炎安定部材４０のガイド部４１に
よりガイドされて炉内に噴射されるので、蓄熱体Ａ又は
Ｂに戻って来る排気ガスにより火炎の形成が邪魔される
ことはなく、安定的に噴射されることになる。

【００２７】また、このガイド部４１に設けられたフラ
ンジ部４２には、蓄熱体Ａ又はＢを通過してきた燃焼用
空気の一部がフランジ部４２により変向させられ、ガイ
ド部４１の通孔４３を通って空気の一部が導かれている
ので、このガイド部４１内で火炎は空気と混合し安定的
に燃焼する。

【００２８】しかも、この火炎は、前記ガイド部４１の
先端の混合ゾーン４４において、通孔４３から流入した
空気と火炎との混合が高められるので、火炎の安定性は
一層助長されることになる。

【００２９】図５は、本発明の他の実施例に係る燃焼装
置の概略説明図、図６は、図５の６−６線に沿う端面図
を示すものであり、図１，２に示す部材と同一部材には
同一符号を付し説明を省略する。

【００３０】本実施例では、蓄熱体Ａ，Ｂを炉外、好ま
しくは炉の近傍に配し、炉壁２１には空気供給部２４と
ガス排出部２５の内、外殻となる空気ダクト部２４a と
排ガスダクト部２５a のみを設けている。このように蓄
熱体Ａ，Ｂを炉体から離間して設けると、空気ダクト部
２４ａあるいは排ガスダクト部２５ａの形状を四角・丸
・三角形等自由に設定でき、また、炉内への出口部で複
数個に分割することもでき、さらに、既存の炉に対し簡
単に本発明装置を組み込むことができる等というメリッ
トがあるのみでなく、蓄熱体Ａ，Ｂも前述したハニカム
状のものでなく、安価なボール状、不定形の小石状のも
のを使用しても、通気抵抗の増大などという実害もな
く、実用的な燃焼装置となる。

【００３１】図７は、本発明の別の実施例を示すもの
で、蓄熱体Ａ，Ｂを一体化して固定的に炉壁２１に取り
付け、この蓄熱体Ａ，Ｂに対して空気供給部２４とガス
排出部２５の一部を構成する空気ダクト部２４a と排ガ
スダクト部２５a を特殊な形状として炉外に配したもの
である。つまり、内側に空気ダクト部２４a を、外側に
排ガスダクト部２５a を設け、この排ガスダクト部２５
a により空気ダクト部２４a を覆うように構成するとと
もに空気ダクト部２４a を蓄熱体Ａ，Ｂの近傍で回転可
能にあるいは反転回動し得るように、軸受及びシール部
材等からなる支持部材３４により支持したものである。
空気ダクト部２４a の先端部分は、扇状をした一対の吹
出口３５を有しており、この空気ダクト部２４a をモー
タＭ（正逆回転可能なモータＷでもよい）、歯車３６、
チェーン３７等からなる駆動手段３８等により回転され
るようになっている。

【００３２】このように空気ダクト部２４a を回転ある
いは正逆の作動をさせると、この空気ダクト部２４a か
ら吐出される空気により蓄熱体Ａ，Ｂが冷却されても、
空気は冷却されていない高温の蓄熱体部分に次々と移動
して加熱されることになるので、空気の予熱温度が低下
することはなく、燃焼作用もきわめて高温領域で行なわ
れ、燃焼開始から所定の高温に達する時間が短時間とな
る。特に、この予熱は、炉から流出した直後の高温の燃
焼排ガスにより行なう、いわば即時加熱方式となってい
るので、加熱時に熱のロスがなく、高温の空気を効率良
く作ることができ、この高温の空気によって行なう燃焼
作用は、略完全燃焼となる。また、燃焼中において、燃
焼排ガスが、ダクト部３３（空気ダクト部２４a と排ガ
スダクト部２５a の総称）と蓄熱体Ａ，Ｂとの間の隙間
ｔを通ると、燃焼排ガスの一部が空気に混入して再加熱
された後に、再度燃焼排ガス側ダクト部より排出される
ことになるので、燃焼排ガス中に含まれるＮＯ_ｘの排出
量が所定値以下にコントロールできる。

【００３３】なお、この蓄熱体Ａ，Ｂと空気ダクト部２
４a のいずれを回転させるかは相対的にものであり、い
ずれを回転させてもよいことはいうまでもない。

【００３４】さらに、例えば、図７に示すダクト部３３
のように、空気供給部２４とガス排出部２５とを有する
もののみでなく、空気供給部２４とガス排出部２５との
他に第３のガスが流通する第３の通路部を有する１本の
ダクト（図示せず）を形成してもよい。

【００３５】このように１本のダクト部を３つに区分
し、１つの通路部からは、空気を供給し、他の通路部か
らはガスを排出し、第３の通路部からは、例えば、難燃
性の低カロリーガスを炉内に供給するように構成すれ
ば、この低カロリーガスをある程度加熱して炉内に供給
することができ、低カロリーガスであっても確実に燃焼
させ、補助燃料として使用することもできる。また、こ
のガスが異臭を有するガスの場合には、このガスを燃焼
させることにより脱臭することができ、この装置を脱臭
装置として使用することも可能となる。

【００３６】図８は、火炎安定部材４０の他の例を示す
もので、この火炎安定部材４０は、バーナー２３から噴
射される火炎を所定長ガイドするガイド部４１と、この
ガイド部４１より軸直角方向外方に突出するフランジ部
４２とを有し、前記の混合ゾーン４４が設けられていな
い。混合ゾーン４４は、前記通孔４３から流入した空気
と火炎とを火炎安定部材内で混合し、火炎の安定を図る
ようにしたものであり、この混合がガイド部４１におい
て十分行なわれるならば、この例のように必ずしも混合
ゾーン４４はなくても良い。

【００３７】また、この火炎安定部材４０を構成する材
料としては、熱変形しないものであればどのようなもの
でも良いが、具体例としては、セラミック、ＳＵＳ材等
を挙げることができる。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、バ
ーナーは常に燃焼し、空気のみが各蓄熱体より交互に供
給されることになるので、燃焼装置が燃焼と停止とを繰
り返すことはなく、未着火による危険性は回避でき、し
かも炉内全体が均一な温度分布となる。

【００３９】また、燃焼装置の作動中は、燃焼による燃
焼排ガスが排ガス流入口から蓄熱体熱に導かれるので、
蓄熱体は燃焼排ガスにより加熱され、その顕熱が次にこ
の蓄熱体を流通する空気に伝達され、この空気を予熱す
ることになる。このため、熱損失を防止しつつ熱効率良
く燃焼することになる。バーナーから噴射された火炎
は、火炎安定部材により火炎の形成が安定化し、一層効
率良く燃焼が行なわれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る燃焼装置の概略説明
図である。

【図２】図１の２−２線に沿う端面図である。

【図３】同実施例の運転モードを示す説明図である。

【図４】同実施例の要部を示す概略説明図である。

【図５】本発明の他の実施例に係る燃焼装置の概略説
明図である。

【図６】図５の６−６線に沿う端面図である。

【図７】本発明の別の実施例を示す断面図である。

【図８】火炎安定部材の他の例を示す断面図である。

【図９】従来の燃焼装置の概略断面図である。

【符号の説明】

２１…炉壁、２３…バーナ
ー、２４…空気供給部、２４ａ…空
気通路、２４ｂ…排ガス通路、２５…
ガス排出部、２６…送風機、２
８…排風機、３０…切換手段、４
０…火炎安定部材、４１…ガイド部、
４２…フランジ部、４３…通孔、
４４…混合ゾーン、Ａ，Ｂ…蓄熱体、
Ｏａ…空気流出口、Ｉｇ…排ガス流入口、
Ｉａ…空気流入口、Ｏｇ…排ガス流出
口。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉壁(21)あるいは炉外に設置した蓄熱体
(A,B) に空気あるいは燃焼排ガスを交互に流通し、燃焼
排ガスの有している顕熱を前記蓄熱体を媒体として空気
に与え空気を加熱するようにした燃焼装置において、前記蓄熱体(A,B) は、前記空気が流出する空気流出口(O
a)と燃焼排ガスが流入する排ガス流入口(Ig)との間に、バーナー(23)と、このバーナー(23)から炉内に向けて噴射される火炎を所
定長ガイドするガイド部(41)、このガイド部(41)より外
方に突出するフランジ部(42)およびこのフランジ部(42)
に対してバーナー側の前記ガイド部(41)に開設された通
孔(43)を有する火炎安定部材(40)と、が設けられ、前記空気が流入する空気流入口(Ia)に、送風機(26)から
の空気が供給される空気供給部(24)を、燃焼排ガスが流
出する排ガス流出口(Og)に、前記燃焼排ガスを排風機(2
8)により排出するガス排出部(25)を連通し、この空気供
給部(26)とガス排出部(25)の流路途上に、前記空気の流
れをガス排出部(25)側に、また燃焼排ガスの流れを空気
供給部(24)側にそれぞれ切換えて流すようにした切換手
段(30)を設けたことを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】前記蓄熱体(A,B) は、並設された少なく
とも一対の蓄熱体(A,B) からなる請求項１に記載の燃焼
装置。
【請求項３】前記空気供給部(24)と蓄熱体(A,B) と
は、相対的に回転するようにしたことを特徴とする請求
項１に記載の燃焼装置。
【請求項４】前記ガス排出部(25)と蓄熱体(A,B) と
は、相対的に回転するようにしたことを特徴とする請求
項１に記載の燃焼装置。
【請求項５】前記火炎安定部材(40)は、前記フランジ
部(42)をガイド部(41)の先端から所定長バーナー(23)寄
りに設け、前記通孔(43)から流入した空気と火炎とが混
合される混合ゾーン(44)を前記ガイド部(41)先端に形成
したことを特徴とする請求項１ないし４に記載の燃焼装
置。