JPH11230543A

JPH11230543A - 蓄熱再生式バーナの運転方法

Info

Publication number: JPH11230543A
Application number: JP10029737A
Authority: JP
Inventors: Hiroharu Ogura; 弘治小椋; Yukihisa Wada; 幸久和田; Masaki Sato; 昌己佐藤
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1998-02-12
Filing date: 1998-02-12
Publication date: 1999-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】低温度域から高温度域に至る広い範囲で優れた
省エネルギー効果を得ることができ、また炉内の攪拌効
果に優れ良好な温度分布が確保できる蓄熱再生式バーナ
の運転方法を提供する。【解決手段】炉１に配置された複数本の蓄熱再生式バー
ナ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを、炉内温度に応じてバーナ
の燃焼周期に対する燃焼時間の比率及びバーナの燃焼時
間を変更しつつ燃焼させる。すなわち、低温度域ではバ
ーナの燃焼周期に対する燃焼時間の比率及びバーナの燃
焼時間を減少させ、高温度域ではバーナの燃焼周期に対
する燃焼時間の比率及びバーナの燃焼時間を増加させて
燃焼させるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種の炉に配置さ
れた蓄熱再生式バーナの運転方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】蓄熱再生式バーナは、燃焼用空気の流路
に蓄熱体を備えたバーナであり、図５に示したように２
本を１組として炉に設置される。図６に示すように、バ
ーナＡが燃焼するときにはバーナＢの燃焼用空気の流路
を通じて排気動作を行わせ、排気ガスの熱をバーナＢの
蓄熱体で回収する。次にバーナＢが燃焼するときには燃
焼用空気を蓄熱体で予熱し、バーナの熱効率を高めると
ともに、その排ガスの熱を反体側のバーナＡの蓄熱体で
回収する。このような燃焼動作と排気動作を繰り返すこ
とにより、通常のバーナを常時燃焼させる定常燃焼方式
に比べ、優れた省エネルギー効果を達成できるものであ
る。

【０００３】しかし、上記の蓄熱再生式バーナには、次
の２つの問題があった。第１に、蓄熱再生式バーナは燃
焼温度が高いため、炉内温度が低温度域（２００〜６０
０℃）で、昇温スピードが１０℃／Ｈｒ程度と遅く、か
つ良好な温度分布を確保したい場合には、過剰の空気を
炉内に導入して燃焼温度を下げる必要があり、排気熱量
が多くなって省エネ効果を低下させていた。また低昇温
を確保するために、バーナ出力を絞った状態で燃焼を行
うと炉の排熱温度が低くなるために、熱交換器による排
熱回収の効果が殆ど期待できなかった。

【０００４】第２に、蓄熱再生式バーナは図５に示し
たようにバーナ２本を１組として炉内に設置されている
ため、炉内のガス流の方向が固定されてしまい、単純な
往復流となる。これにより、炉内温度を均一化するため
の炉内流の攪拌効果に限界があった。また、燃焼してい
るバーナ数は常に炉に設置されているバーナ数の半分で
あるため、昇温スピードにも限界があった。これによ
り、炉内温度が高温度域（６００〜１５００℃）で昇温
スピードを３００℃／Ｈｒ程度と速く、かつ良好な温度
分布を確保したい場合には、炉の設計時に予めバーナ容
量を大きくしておくか、バーナの本数を増加しておく必
要があり、設備コストがかかっていた。

【０００５】そこで低温度域では、通常のバーナを負荷
１００％の状態で燃焼させ、温度制御はバーナのオンオ
フにより行う間欠燃焼方式を加熱炉に用いることも検討
されている。しかしこの方式では、低温度域においては
過剰燃焼空気量が抑えられるので、熱効率に優れている
が、高温度域では過剰燃焼空気量が増加するため、省エ
ネルギー効果は少なく、低温から高温までの全体として
の熱効率が低い問題があった。また、加熱炉に間欠燃焼
手段と蓄熱燃焼手投とを併設し、低温度域では間欠燃燃
焼方式とし、高温度域では蓄熱燃焼方式に切り替えるこ
とも検討されているが、上述の蓄熱再生式バーナに関す
る第２の問題については、何ら解決されるものではなか
った。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した従来
の問題点を解決し、炉内温度が低温度域から高温度域に
至る広い範囲で優れた省エネルギー効果を得ることがで
き、また、炉内の攪拌効果に優れ良好な温度分布が確保
できる蓄熱再生式バーナの運転方法を提供するためにな
されたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明は、炉に配置された複数本の蓄熱再
生式バーナを、炉内温度に応じてバーナの燃焼周期に対
する燃焼時間の比率及びバーナの燃焼時間を変更しつつ
燃焼させることを特徴とするものである。なお、低温度
域ではバーナの燃焼周期に対する燃焼時間の比率及びバ
ーナの燃焼時間を減少させ、高温度域ではバーナの燃焼
周期に対する燃焼時間の比率及びバーナの燃焼時間を増
加させて燃焼させるようにする。また高温度域では、同
時に燃焼させるバーナの本数を、全バーナ本数の５０％
を越える本数とすることが好ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態を詳細に説
明する。図１は本発明の実施形態を示すもので、１は
炉、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは炉１に取り付けられた複
数本の蓄熱再生式バーナである。各バーナ２ａ、２ｂ、
２ｃ、２ｄの燃焼空気流路にはそれぞれセラミックハニ
カム等の蓄熱体３が備えられており、燃焼空気は蓄熱体
３を通る際に予熱され、また燃焼排ガスは蓄熱体３を通
過する際に排熱が回収される。各バーナ２ａ、２ｂ、２
ｃ、２ｄは給気と排気を繰り返しながら、燃焼するバー
ナが順次切り替わって間欠燃焼が行われる。尚、設定温
度に対する温度コントロールはバーナの燃焼周期に対す
る燃焼時間の比率（以下、燃焼時間比率という）及びバ
ーナの燃焼時間を変更することにより行なわれるが、燃
料出力を変更して微調整を行わせることができる。バー
ナ本数は奇数本でも偶数本であっても差し支えなく間欠
燃焼できる。

【０００９】図２は本発明におけるバーナの間欠燃焼動
作の一例を示す。図中、Ｘはバーナの燃焼周期を示し、
Ｙは燃焼時間を示す。燃焼時間比率はＹ／Ｘで現され
る。この図３は低温度域でのバーナの間欠燃焼動作を示
しており、燃焼時間比率は１５％、燃焼時間は５秒で順
次間欠燃焼させている。この例では４本のバーナが燃焼
時間比率１５％で順次燃焼するため、燃焼周期Ｘ中の６
０％はいずれかのバーナが燃焼しているが、４０％はど
のバーナも燃焼していない。Ｚはバーナの燃料出力であ
り、設定温度に対する温度コントロールの微調整はこの
燃料出力Ｚを変更して行われる。バーナの点火順序は必
ずしも固定する必要はなく、例えば炉内の温度の低いと
ころのバーナを優先して点火させてもよい。また、燃焼
の直前に排気動作を行わせると、蓄熱体３が高温に保た
れ燃焼用空気の予熱効果が大きい利点があるが、本発明
では必ずしも燃焼の直前に限るものではない。

【００１０】図３は、高温度域でのバーナの間欠燃焼動
作を示している。炉に２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの４本の
バーナを配置し、燃焼時間比率は７０％、燃焼時間は４
０秒で順次間欠燃焼させている。この例では４本のバー
ナの内の２本又は３本が燃焼しており、１本が排気動作
を行なっている。図５に示したように、従来の蓄熱燃焼
方式はバーナ２本を１組としているため、５０％を越え
るバーナ本数で燃焼ができない。このため、昇温スピー
ドを３００℃／Ｈｒ程度と速くし、かつ良好な温度分布
を確保したい場合には、炉の設計時に予めバーナ容量を
大きくしておくか、バーナの本数を増加しておく必要が
あり設備コストがかかっていた。これに対して本発明で
は、高温度域で燃焼するバーナの本数は全数の５０％を
越え、上述の問題を解消することができる。

【００１１】

【実施例】次に本発明の実施例を示す。図４はこの実施
例における炉内温度と各バーナの燃焼時間比率及び燃焼
時間との関係を示したものである。炉内温度に合わせて
バーナの燃焼時間比率と燃焼時間を変更させる。６００
℃以下の低温度域では、燃焼時間比率を１０〜２０％と
小さくし、また燃焼時間を３〜５秒と短くする。一方、
６００〜１５００℃の高温度域では、燃焼時間比率を２
５〜７０％と大きくし、燃焼時間を１０〜４０秒と長く
して間欠燃焼を行わせる。この実施形態では燃焼時間比
率と燃焼時間をステップで変更しているが、勾配を設け
て変更してもよい。また、この実施形態では炉内温度の
増加に対して、燃焼時間比率と燃焼時間を増加さている
が、昇温途中で減少させてもよい。

【００１２】表１はこの実施例で、燃焼時間比率及び燃
焼時間を変更した際の炉内温度分布と燃料消費量を示し
たものである。比較例１は従来の蓄熱燃焼方式、比較例
２は従来の定常燃焼方式を示す。本発明によれば、２０
０℃〜６００℃の低温度域では、比較例１、２と同一の
温度分布条件下において、燃料消費量を減少することが
できる。比較例１、２では良好な温度分布を確保するた
めに、低温度域では過剰の空気を導入して燃焼温度を下
げる必要があり、排気熱量が大きくなって省エネ効果を
低下させている。これに対して本発明の実施例では、燃
焼時間比率を小さく、燃焼時間を短くして間欠燃焼させ
ることにより、過剰空気の導入が抑えられる。また、前
記条件により最適なバーナ出力で燃焼させることができ
るため、低温度域で低昇温を行う場合にバーナ出力を絞
った状態（排熱温度が低い状態）で燃焼させる必要が無
く、蓄熱体による排熱回収の効果を低下させることが無
い。

【００１３】また８００〜１４００℃の高温度域では、
本発明によれば比較例１に比べ、温度分布を小さくでき
る。これは、従来の蓄熱燃焼方式はバーナ２本を１組と
して炉に設置されているため、炉内のガス流の方向が固
定されてしまい、単純な往復流となり、炉内温度を均一
化するための炉内流の攪拌効果に限界があったのに対
し、本発明では燃焼時間比率を大きく、燃焼時間を長く
して間欠燃焼させることにより、炉内流の攪拌効果を増
し、炉内温度の均一化が図れる。また、前記条件によ
り、最適なバーナ出力で燃焼させることができ、高温度
域で急昇温を行う場合にもバーナ出力を１００％に近い
状態で燃焼させる必要が無いため、省エネ効果を損なわ
ない。従って、表１に示すように従来の蓄熱燃焼方式
（比較例１）に比べ、燃料消費量が少なくできる。

【００１４】

【表１】

【００１５】

【発明の効果】上述したように、本発明の蓄熱再生式バ
ーナの運転方法によれば、炉内温度が低温度域から高温
度域までの全温度域において、優れた省エネルギー効果
を得ることができ、また、炉内の攪拌効果に優れるた
め、良好な温度分布が確保できる。更に、良好な温度分
布を得るための、バーナ容量増加やバーナの本数増加の
必要がないため、設備コストが安価となる。また、間欠
燃焼方式から蓄熱燃焼方式に切り替える必要も無いの
で、両方の手段を併設する必要が無いことからも設備コ
ストが安価とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す炉の平面図である。

【図２】低温度域における各バーナの作動を示すタイム
チャートである。

【図３】高温度域における各バーナの作動を示すタイム
チャートである。

【図４】実施例における炉内温度に対応する燃焼時間比
率と燃焼時間のグラフである。

【図５】従来技術を示す平面図である。

【図６】従来技術における各バーナの作動を示すタイム
チャートである。

【符号の説明】

１炉、バーナ、3 蓄熱体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉に配置された複数本の蓄熱再生式バー
ナを、炉内温度に応じてバーナの燃焼周期に対する燃焼
時間の比率及びバーナの燃焼時間を変更しつつ燃焼させ
ることを特徴とする蓄熱再生式バーナの運転方法。
【請求項２】低温度域ではバーナの燃焼周期に対する
燃焼時間の比率及びバーナの燃焼時間を減少させ、高温
度域ではバーナの燃焼周期に対する燃焼時間の比率及び
バーナの燃焼時間を増加させて燃焼させる請求項１に記
載の蓄熱再生式バーナの運転方法。
【請求項３】高温度域では、同時に燃焼させるバーナ
の本数を、全バーナ本数の５０％を越える本数とする請
求項１又は２に記載の蓄熱再生式バーナの運転方法。