JP3473060B2 - マッフル炉 - Google Patents
マッフル炉Info
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Description
を連続的に熱処理するマッフル炉に関し、さらに詳しく
はその熱源として一対のバーナを交互に切り換え燃焼さ
せ蓄熱体によりその排熱を回収することにより熱エネル
ギーを有効利用する蓄熱燃焼装置(リジェネレータ)を
用いたマッフル炉に関するものである。
熱処理するのに使用される竪形マッフル炉は、鉛直に配
置された断熱炉体内に被熱物を囲う円筒状のマッフルが
鉛直に設けられ、該炉壁に配設された複数のバーナによ
って該マッフルを加熱し、該マッフル中の被熱物を間接
加熱するものである。
は、そのバーナの燃焼ガスをレキュペレータに導いて燃
焼用空気を予熱することにより排熱を回収し省エネルギ
ー化を図っている。
タでは燃焼ガスと燃焼用空気とは伝熱壁により隔てられ
ており、一般に伝熱効率に限界があるため排熱回収率は
0.2〜0.5程度でしかなく、充分な省エネルギー効
果が得られていなかった。
ーナからなる蓄熱燃焼装置は、数拾秒間隔で一対のバー
ナが交互に切り換え燃焼されるようにしたもので、一方
のバーナが燃焼しているときその燃焼ガスが他方の休止
中のバーナに吸引され該バー中の蓄熱体が加熱されると
共に、その蓄熱体が充分加熱されると切り換えシステム
が働いて、その蓄熱体により燃焼用空気が予熱されるよ
うにしたものであり、高い排熱回収率が得られる燃焼方
式として知られている。
フル炉に使用すると、交互燃焼によりマッフルが局部的
に加熱され熱応力を増大させて耐久性を損なわせるとい
う問題が生じる。また、蓄熱燃焼装置は高い予熱空気温
度が得られ燃焼ガス温度が高くなるので燃焼ガス中の窒
素酸化物濃度が高くなり環境汚染の問題がある。さらに
竪形マッフル炉の場合、従来では燃焼ガスのいわゆるド
ラフト効果により炉内温度分布を適切にコントロールし
難いという問題があった。
置を使用しつつも竪形マッフル炉における炉内温度分布
を適切にコントロール可能にすることにある。
局部加熱をなくし熱応力を緩和することによりその耐久
性を向上することにある。
上げながら蓄熱燃焼装置から排出される燃焼ガスの窒素
酸化物濃度が所定の範囲内に保たれるようにし大気の汚
染を防止することにある。
第1の発明に係るマッフル炉は、鉛直に配置された断熱
炉体内に被熱物を囲う筒状のマッフルを鉛直に設け、蓄
熱体を有する一対のバーナを交互に切り換え燃焼し一方
のバーナの燃焼ガスを他方のバーナ中に通して排出する
ことにより排熱を回収する蓄熱燃焼装置が長手方向に沿
って区分された複数のゾーンに夫々設けられ、該各ゾー
ンの蓄熱燃焼装置のバーナは夫々独立して燃焼強度を調
節し得るようにすると共に、各ゾーンで生じた燃焼ガス
がその生じたゾーン内で排出されるように燃焼ガスの排
出量を制御したことを特徴とする。
炉体内に被熱物を囲う筒状のマッフルを設け、蓄熱体を
有する一対のバーナを交互に切り換え燃焼し一方のバー
ナの燃焼ガスを他方のバーナ中に通して排出することに
より排熱を回収する蓄熱燃焼装置を炉壁に長手方向に沿
って複数設けるに際し、各バーナを長手方向の一直線上
に火炎の当る部分が並ばないようにマッフルの外周に等
間隔に配置したことを特徴とする。
断熱炉体内に被熱物を囲う筒状のマッフルを設け、蓄熱
体を有する一対のバーナを交互に切り換え燃焼し一方の
バーナの燃焼ガスを他方のバーナ中に通して排出するこ
とにより排熱を回収する蓄熱燃焼装置を炉壁に設けると
共に、燃焼ガス中の窒素酸化物が所定の範囲内に保たれ
るように燃焼ガスの一部を炉温に合わせて燃焼効率を考
慮しながらバーナに再循環することを特徴とする。
ゾーン毎に独立した温度制御ができるようになる。マッ
フルの局部加熱による熱応力が軽減され耐久性が向上す
る。窒素酸化物濃度を所定値以下に保ちつつも燃焼温度
を可及的に上げられ充分な加熱能力を維持できる。
る。図1に本発明の実施例である竪形マッフル炉を縦断
面図にて示し、図中1は構築物(図示せず)により鉛直
に支持された円筒状の断熱炉体で、該断熱炉体1中に円
筒形のマッフル2がフレーム3に支持されて縦貫状に吊
下配置されている。マッフル2の下端には入口スロート
4が連接されている。また、フレーム3の上端には蛇腹
状筒5を介して冷却室6が連設されている。被熱物であ
る金属ストリップ7は転向ロール8を転回しシールロー
ル9を通って入口スロート4に導かれマッフル2内を一
定速度で上昇して所定温度に加熱された後、冷却室6に
移動し冷却される。そして保護筒10中の転向ロール1
1,12を旋回して下降しシールロール13を通して外
部に導出され転向ロール14を転回して水平に移行す
る。
ンaと第2ゾーンbと第3ゾーンcに区分され、第1ゾ
ーンaには図2に示した一対のバーナ15a,16aか
らなる蓄熱燃焼装置a1と、図3に示した一対のバーナ
17a,18aからなる蓄熱燃焼装置a2が設けられて
いる。また、第2ゾーンbにも同様に一対のバーナ15
b,16bからなる蓄熱燃焼装置b1と、一対のバーナ
17b,18bからなる蓄熱燃焼装置b2が設けられて
いる。さらに、第3ゾーンcにも一対のバーナ15c,
16cからなる蓄熱燃焼装置c1と、一対のバーナ17
c,18cからなる蓄熱燃焼装置c2が設けられてい
る。なお19は該各バーナ中に充填されたセラミックス
の小片等からなる蓄熱体である。
を示す。図中20は燃焼ガスを流量計21a,21b,
21c,流量制御弁22a,22b,22cを介して上
記各バーナに供給する給ガス管、23は燃焼用空気を流
量計24a,24b,24c,流量制御弁25a,25
b,25cを介して上記各バーナに供給する給気ブロ
ワ、26は燃焼ガスを上記バーナから流量制御弁27
a,27b,27c、流量計28a,28b,28cを
介して吸引する排気ブロワである。なお上記各バーナの
燃焼ガス供給口には電磁開閉バルブ29が設けられ、燃
焼用空気供給口には電磁開閉バルブ30、燃焼ガス排出
口には電磁開閉バルブ31が夫々設けられている。そし
て、第1ゾーンaのバーナ15a,16a,17a,1
8aに上記流量制御弁22a,25aを介して燃料ガス
および燃焼用空気が供給され、第2ゾーンbのバーナ1
5b,16b,17b,18bに上記流量制御弁22
b,25bを介して燃料ガスおよび燃焼用空気が供給さ
れ、第3ゾーンcのバーナ15c,16c,17c,1
8cには上記流量制御弁22c,25cを介して燃料ガ
スおよび燃焼用空気が供給されるように配管されてい
る。また、第1ゾーンaのバーナ15a,16a,17
a,18aから流量制御弁27aを介して燃焼ガスが吸
引され、第2ゾーンbのバーナ15b,16b,17
b,18bから流量制御弁27bを介して燃焼ガスが吸
引され、第3ゾーンcのバーナ15c,16c,17
c,18cから流量制御弁27cを介して燃焼ガスが吸
引されるように配管されている。
ガス中の窒素酸化物濃度を測定するNOx 濃度計、33
は該排気ブロワ26より排出される燃焼ガスの一部を給
気ブロワ23に吸引させ再循環させるための循環路34
中に設けられた流量制御弁であり、該流量制御弁33は
NOx 濃度計32が接続されたコントローラ35からの
指令によりその再循環量を制御する。
16aは、図2に示したように断熱炉体1の相対する側
壁にマッフル2の接線方向に火炎が吹出すように対設さ
れているので該バーナ15aによっては火炎の当る部分
が符号15a’に示したマッフル2外周の約90度の範
囲を主とし、バーナ16aによつては火炎の当る部分が
その反対側の符号16a’にて示した約90度の範囲を
主とする。一方、蓄熱燃焼装置a2の一対のバーナ17
a,18aは、図3に示したようにマッフル2に対して
前記バーナ15a,16aとは丁度反対向に炉内に火炎
が吹出されるように断熱炉体1の側壁に対設され、該バ
ーナ17aから吹出す火炎によつては符号17a’の範
囲が最も加熱され、バーナ18aから吹出す火炎によつ
ては符号18a’の範囲が最も加熱されるようにしてい
る。同様の関係は、蓄熱燃焼装置b1のバーナ15b,
16bと蓄熱燃焼装置b2のバーナ17b,18b、蓄
熱燃焼装置c1のバーナ15c,16cと蓄熱燃焼装置
c2のバーナ17c,18cにも適用されている。
集中制御装置に第1ゾーンa,第2ゾーンb,第3ゾー
ンcの所要炉内温度を夫々設定することによりその温度
達成に必要な燃料ガス量および燃焼用空気量が流量制御
弁22a,22b,22cおよび流量制御弁25a,2
5b,25cに夫々指令される。そして一対のバーナ1
5a,16aを交互に燃焼状態にするため一方のバーナ
15aの電磁開閉バルブ29,電磁開閉バルブ30が開
状態にあり、電磁開閉バルブ31が閉状態にあるときに
は、他方のバーナ16aの電磁開閉バルブ29,電磁開
閉バルブ30を閉止し、電磁開閉バルブ31を開状態に
することにより、バーナ15aで生じた燃焼ガスがバー
ナ16aに吸引され、該バーナ16a中の蓄熱体19が
その燃焼ガスにより加熱されるようにする。そして数拾
秒後にこの各バルブの開閉状態を反転させ、バーナ16
aを燃焼状態としてその燃焼ガスをバーナ15aに吸引
させるようにする。これによりバーナ16a中の蓄熱体
19により燃焼用空気が予熱される。そして数拾秒間隔
でこのような反転を繰り返すことによりこの蓄熱燃焼装
置a1による高い熱回収率が達成される。同様の反転は
蓄熱燃焼装置a2,b1,b2,c1,c2についても
行なわれる。
ガスはその全量が他方のバーナ16aを通して排出さ
れ、バーナ17a,18aおよびバーナ15b,16
b,……17c,18c各対のバーナについても同様に
その相対するバーナの燃焼ガスは互いに他方のバーナが
吸引するようになっている。そのために前記集中制御装
置から流量制御弁27a,27b,27cに夫々適切な
開度が指令される。こうして各ゾーン内で生じた燃焼ガ
スはそのゾーン内で排出されるようにすることにより燃
焼ガスが他のゾーンに流れ込むのを防止できるのでその
ゾーンの温度を他ゾーンからの影響を少なくして自由に
制御できるようになる。
に従い熱回収率は高くなるが、燃焼ガス中の窒素酸化物
濃度もまた高くなる。図5はこの窒素酸化物濃度が燃焼
ガスの再循環量を増加させるに従い下がることを示して
いる。このため本発明ではNOx 濃度計32より燃焼ガ
ス中の窒素酸化物濃度の情報を受けたコントローラ35
が流量制御弁33に開度を指令し窒素酸化物濃度が所定
値より高い場合には燃焼ガスの再循環量を増加させるこ
とによって窒素酸化物濃度が常に所定の範囲内に保たれ
るようにフイードバック制御している。なお、燃焼ガス
の再循環量が増すと図6に示したように燃焼効率は下が
らざるを得ないので、窒素酸化物濃度がその規制値を超
えることのないようにしかも燃焼効率を考慮して常に最
適な再循環量が流量制御弁33に指令される。
度に略々比例し予熱空気温度はまた炉温に略々比例する
ので、炉温を温度センサにより測定すれば窒素酸化物の
発生割合を概略知ることができる。このため上記実施例
について説明したようなNOx 濃度計を使用しないでも
炉温に従い最適な再循環量を決定し流量制御弁33にそ
の開度を指令させるようにしてもよい。
燃焼装置を複数のゾーンに夫々設けてそのバーナの燃焼
強度を独立して調節し得るようにすると共に、その燃焼
ガスをそのゾーン内で排出するものであるので、竪形炉
であつても他ゾーンからの燃焼ガスの流入が抑制され各
ゾーンの温度設定が容易となり、炉内温度分布が所望に
コントロールできるようになる。
線上に火炎の良く当る部分が並ばないようににしたこと
でマッフルが均一に加熱されその熱応力を軽減すること
ができ耐久性が著しく向上する。
窒素酸化物濃度を所定の範囲内に抑制できるようにした
ので、大気汚染を防止しつつも高い燃焼効率を発揮でき
るなど有益な効果がある。
図。
図。
関係を示した線図。
図。
Claims (3)
- 【請求項1】 鉛直に配置された断熱炉体内に被熱物を
囲う筒状のマッフルを鉛直に設け、蓄熱体を有する一対
のバーナを交互に切り換え燃焼し一方のバーナの燃焼ガ
スを他方のバーナ中に通して排出することにより排熱を
回収する蓄熱燃焼装置が長手方向に沿って区分された複
数のゾーンに夫々設けられ、該各ゾーンの蓄熱燃焼装置
のバーナは夫々独立して燃焼強度を調節し得るようにす
ると共に、各ゾーンで生じた燃焼ガスがその生じたゾー
ン内で排出されるように燃焼ガスの排出量を制御したこ
とを特徴とするマッフル炉。 - 【請求項2】 断熱炉体内に被熱物を囲う筒状のマッフ
ルを設け、蓄熱体を有する一対のバーナを交互に切り換
え燃焼し一方のバーナの燃焼ガスを他方のバーナ中に通
して排出することにより排熱を回収する蓄熱燃焼装置を
炉壁に長手方向に沿って複数設けるに際し、各バーナを
長手方向の一直線上に火炎の当る部分が並ばないように
マッフルの外周に等間隔に配置したことを特徴とするマ
ッフル炉。 - 【請求項3】 断熱炉体内に被熱物を囲う筒状のマッフ
ルを設け、蓄熱体を有する一対のバーナを交互に切り換
え燃焼し一方のバーナの燃焼ガスを他方のバーナ中に通
して排出することにより排熱を回収する蓄熱燃焼装置を
炉壁に設けると共に、燃焼ガス中の窒素酸化物が所定の
範囲内に保たれるように燃焼ガスの一部を炉温に合わせ
て燃焼効率を考慮しながらバーナに再循環することを特
徴としたマッフル炉。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26176793A JP3473060B2 (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | マッフル炉 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26176793A JP3473060B2 (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | マッフル炉 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0791842A JPH0791842A (ja) | 1995-04-07 |
JP3473060B2 true JP3473060B2 (ja) | 2003-12-02 |
Family
ID=17366415
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26176793A Expired - Fee Related JP3473060B2 (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | マッフル炉 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3473060B2 (ja) |
-
1993
- 1993-09-24 JP JP26176793A patent/JP3473060B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH0791842A (ja) | 1995-04-07 |
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