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JP2996589B2 - 蓄熱燃焼方法及び装置 - Google Patents
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JP2996589B2 - 蓄熱燃焼方法及び装置 - Google Patents

蓄熱燃焼方法及び装置

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JP2996589B2
JP2996589B2 JP6070517A JP7051794A JP2996589B2 JP 2996589 B2 JP2996589 B2 JP 2996589B2 JP 6070517 A JP6070517 A JP 6070517A JP 7051794 A JP7051794 A JP 7051794A JP 2996589 B2 JP2996589 B2 JP 2996589B2
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air
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furnace
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博 森
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

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  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
  • Air Supply (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、蓄熱体を利用した蓄熱
燃焼方法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】炉体に一対の蓄熱体を付設し、一方の蓄
熱体に燃焼排ガスを通して蓄熱させ、他方の蓄熱体に燃
焼用空気を通して予熱する工程を繰り返す蓄熱燃焼方法
は、ガラス溶融炉等において従来から知られている。ま
た最近では、20〜30秒という短いサイクルで空気切替え
装置を切替え、排ガスの熱損失の低減と燃焼用空気の温
度上昇とを図る技術も開発されている。
【0003】ところが、この蓄熱燃焼方法を窯業製品の
焼成に用いられている還元焼成炉に適用しようとした場
合には、還元雰囲気に維持された炉内から排出される還
元性の燃焼排ガスは可燃性ガスであるため、空気切替え
装置内でわずかでも空気がリークすると燃焼排ガスがリ
ークした空気と接触して燃焼し、空気切替え装置を損傷
するおそれがあった。また、排気ダクト内で燃焼排ガス
が空気と接触して燃焼し、排気ダクトを赤熱させるおそ
れがあった。更に排気ダクト内で燃焼せずに排出された
場合にも、燃焼排ガス中の一酸化炭素が周囲の作業環境
を悪化させるおそれがあった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解消し、蓄熱燃焼方法を還元焼成炉に適用し
た場合にも、燃焼排ガスの燃焼による空気切替え装置等
の損傷のおそれがなく、また作業環境を悪化させるおそ
れもない蓄熱燃焼方法及び装置を提供するためになされ
たものである。
【0005】
【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の蓄熱燃焼方法は、一方の蓄熱体に
燃焼排ガスを通して蓄熱させ、他方の蓄熱体に燃焼用空
気を通して予熱する工程を繰り返す蓄熱燃焼方法におい
て、還元雰囲気に維持された炉内から排出される還元性
の燃焼排ガスに空気を注入して燃焼させたうえ、蓄熱体
を通過させることを特徴とするものである。また本発明
の蓄熱燃焼装置は、内部が還元雰囲気に維持された炉体
に、燃焼排ガスと燃焼用空気とが交互に通過する一対の
蓄熱体を付設するとともに、これらの蓄熱体よりも炉体
側に空気注入ノズルを設けたことを特徴とするものであ
る。
【0006】
【作用】本発明の蓄熱燃焼方法及び装置によれば、炉体
に付設された一対の蓄熱体に燃焼排ガスと燃焼用空気と
を交互に通過させ、燃焼排ガスから蓄熱体に与えられた
熱により燃焼用空気を予熱し、廃熱を回収して優れた熱
効率を達成できることは従来と同様である。しかし本発
明ではこれらの蓄熱体よりも炉体側に空気注入ノズルを
設け、還元雰囲気に維持された炉内から排出される還元
性の燃焼排ガスに空気を注入して燃焼させたうえ、蓄熱
体を通過させるようにしたので、可燃性の燃焼排ガスは
空気切替え装置に到達する前に燃焼する。このため、空
気切替え装置が損傷されることがなく、排気ダクト内で
燃焼することもない。また排出されるガス中には一酸化
炭素等が含まれないので、作業環境を悪化させるおそれ
もない。しかも燃焼排ガスを燃焼させた際に発生する燃
焼熱は蓄熱体を加熱するので、熱効率を従来よりも一段
と向上させることができる。
【0007】
【実施例】以下に本発明を図示の実施例によって更に詳
細に説明する。図1は本発明の第1の実施例を示すもの
で、1は炉内が還元雰囲気に維持された炉体、2、2は
その両側に設けられた空気流路、3、3は各空気流路
2、2の内部にそれぞれ配置された蓄熱体である。実施
例ではこれらの蓄熱体3としてコーディエライト等のセ
ラミック質からなるセラミックハニカム構造体を使用し
たが、セラミックビーズ等のその他の蓄熱体を使用する
こともできる。
【0008】各空気流路2、2は空気切替え装置4に接
続されている。この空気切替え装置4は、図1の状態で
はファン5から供給される燃焼用空気を右側の空気流路
2へ供給するとともに、左側の空気流路2からの燃焼排
ガスを排気し、また逆にファン5から供給される燃焼用
空気を左側の空気流路2へ供給するとともに、右側の空
気流路2からの燃焼排ガスを排気するように切替え動作
を行うものである。この切替え動作は前記したように20
〜30秒程度の短いサイクルで繰り返される。
【0009】これらの各空気流路2、2と炉体1との接
続部には、それぞれ燃料注入ノズル6、6が設けられて
おり、これらの燃料注入ノズル6、6は空気切替え装置
4と連動する燃料切替え装置7に接続されている。この
ため、図1のように燃焼用空気が供給される側の空気流
路2の燃料注入ノズル6から燃料を注入することにより
炉体1の内部で燃焼が生ずるが、本発明では連続炉にお
いては定常的に、バッチ炉においては焼成過程に応じて
還元焼成が行われ、炉体1の内部は還元雰囲気に維持さ
れている。
【0010】このような燃焼により生じた高温の還元性
の燃焼排ガスは、反対側の空気流路2を通り、空気切替
え装置4を通過して外部へ排気されるが、空気流路2の
内部に蓄熱体3が配置されているために、この蓄熱体3
を加熱したうえで排気される。そして次にこの空気流路
2から燃焼用空気が炉体1に供給される際には、加熱さ
れた蓄熱体3によって燃焼用空気が予熱されることとな
る。
【0011】以上の構成は従来の蓄熱燃焼装置と同様で
あるが、本実施例では各蓄熱体3、3よりも炉体1側に
空気注入ノズル8を設けてある。このため、空気流路2
から排気される可燃性の燃焼排ガスは空気注入ノズル8
から注入される空気によって燃焼したうえ、蓄熱体3を
通る。従って仮に空気切替え装置4において空気がリー
クしても空気切替え装置4において燃焼するおそれがな
く、また排気ダクト内で燃焼が生ずることもない。しか
も燃焼により発生した熱量も蓄熱体3に与えられるの
で、可燃性の燃焼排ガスをそのまま排気する場合よりも
熱効率が高くなるうえ、燃焼排ガス中の一酸化炭素を消
費した状態で外部へ排気することとなるので、環境を悪
化させるおそれもない。
【0012】図2は本発明の第2の実施例を示すもの
で、空気注入ノズル8より炉体1側にも蓄熱体3を配置
した例を示している。この場合にも前記した第1の実施
例と同様の作用効果が発揮されるが、第2の空気切替え
装置9により空気注入ノズル8を制御し、燃焼排ガスが
流れる側の空気流路2に設けられた空気注入ノズル8だ
けから空気が注入されるようにすれば、空気注入ノズル
8から燃焼用空気中に無駄に供給される空気量を減少さ
せることができる。なお、これらの蓄熱体3を酸化触媒
を担持させたものとしておけば、可燃性の燃焼排ガスが
蓄熱体3を通過する際に完全に燃焼するので、より好ま
しい結果が得られる。
【0013】次に本発明の効果を確認するために、窯業
分野で還元焼成される代表的な製品である食器とタイル
を焼成するシャットルキルンを用い、焼成実験を行っ
た。使用したシャットルキルンはLNGを燃料とする炉
内容積2.9m3 のものであり、普通のバーナのみを設置し
た場合、従来の蓄熱燃焼装置を設置した場合、本発明の
空気注入ノズル付きの蓄熱燃焼装置を設置した場合の3
者について、燃料消費量と排ガス中の一酸化炭素濃度を
比較した。その結果を表1に示す。
【0014】表1のデータからも明らかなように、本発
明によれば食器を焼成した場合、タイルを焼成した場合
のいずれにも、燃料消費量が最も低く、また排ガス中の
一酸化炭素濃度はゼロとなり、完全燃焼していることが
分かる。
【0015】
【表1】
【0016】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれば
蓄熱燃焼方法を還元焼成炉に適用した場合にも、燃焼排
ガスが排気系の空気切替え装置等の内部で燃焼して空気
切替え装置等を損傷するおそれがなく、また一酸化炭素
濃度をゼロとして排気することができるので、作業環境
を悪化させるおそれもない。しかも可燃性の燃焼排ガス
が燃焼することにより発生する熱も蓄熱体で回収できる
ので、燃料消費量を低減して熱効率を高めることができ
る利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す断面図である。
【図2】本発明の第2の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 炉体、2 空気流路、3 蓄熱体、4 空気切替え
装置、5ファン、6 燃料注入ノズル、7 燃料切替え
装置、8 空気注入ノズル、9第2の空気切替え装置

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一方の蓄熱体に燃焼排ガスを通して蓄熱
    させ、他方の蓄熱体に燃焼用空気を通して予熱する工程
    を繰り返す蓄熱燃焼方法において、還元雰囲気に維持さ
    れた炉内から排出される還元性の燃焼排ガスに空気を注
    入して燃焼させたうえ、蓄熱体を通過させることを特徴
    とする蓄熱燃焼方法。
  2. 【請求項2】 炉内が還元雰囲気に維持された炉体に、
    燃焼排ガスと燃焼用空気とが交互に通過する一対の蓄熱
    体を付設するとともに、これらの蓄熱体よりも炉体側に
    空気注入ノズルを設けたことを特徴とする蓄熱燃焼装
    置。
  3. 【請求項3】 蓄熱体がセラミックハニカム構造体であ
    る請求項2に記載の蓄熱燃焼装置。
  4. 【請求項4】 蓄熱体が酸化触媒を担持したものである
    請求項2に記載の蓄熱燃焼装置。
  5. 【請求項5】 空気注入ノズルより炉体側にも蓄熱体を
    配置した請求項2に記載の蓄熱燃焼装置。
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