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  • 特許-蓄熱式燃焼装置の蓄熱材清掃装置 図1
  • 特許-蓄熱式燃焼装置の蓄熱材清掃装置 図2
  • 特許-蓄熱式燃焼装置の蓄熱材清掃装置 図3
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-11
(45)【発行日】2022-11-21
(54)【発明の名称】蓄熱式燃焼装置の蓄熱材清掃装置
(51)【国際特許分類】
   F23L 15/02 20060101AFI20221114BHJP
   F23J 3/00 20060101ALI20221114BHJP
   B08B 7/02 20060101ALI20221114BHJP
【FI】
F23L15/02
F23J3/00 Z
B08B7/02
【請求項の数】 2
(21)【出願番号】P 2020046069
(22)【出願日】2020-03-17
(65)【公開番号】P2021148327
(43)【公開日】2021-09-27
【審査請求日】2021-10-01
(73)【特許権者】
【識別番号】000211123
【氏名又は名称】中外炉工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100087572
【弁理士】
【氏名又は名称】松川 克明
(72)【発明者】
【氏名】嶋田 利生
【審査官】岩▲崎▼ 則昌
(56)【参考文献】
【文献】特開2015-105802(JP,A)
【文献】特開2007-309597(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F23L 15/02
F23J 3/00
B08B 7/02
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
一方のバーナーにおいて蓄熱部に収容された蓄熱材に蓄熱された熱により加熱させた燃焼用空気を燃料ガスと混合させて炉内において燃焼させる一方、他方のバーナーにおいて燃料ガスを燃焼させずに、炉内における燃焼後の燃焼排ガスを蓄熱部に収容された蓄熱材に導いて燃焼排ガスの熱を蓄熱材に蓄熱させるようにし、前記の燃焼と蓄熱とを各バーナーにおいて交互に行うにあたり、前記の各蓄熱部に収容された蓄熱材を清掃する蓄熱式燃焼装置の蓄熱材清掃装置において、前記の蓄熱材にボール状の蓄熱材を用い、前記の蓄熱部に収容された蓄熱材に蓄熱された熱により加熱させた燃焼用空気を燃料ガスと混合させて前記のバーナーにより炉内において燃焼させる際に、振動装置により前記の蓄熱部に収容された蓄熱材を振動させて蓄熱材に付着した付着物を除去させ、蓄熱材から除去された付着物を燃焼用空気と一緒に燃料ガス混合させて炉内において燃焼させるにあたり、前記の振動装置として、蓄熱材が収容された蓄熱部の下に、ジンバル機構により直交する2軸周りに回転駆動される回動体を設け、前記の回動体を回動させて前記の蓄熱部の下に衝撃を加え、蓄熱部に収容された蓄熱材を振動させることを特徴とする蓄熱式燃焼装置の蓄熱材清掃装置。
【請求項2】
請求項に記載の蓄熱式燃焼装置の蓄熱材清掃装置において、前記の回動体の上部に、蓄熱部に向けてピストン運動するピストン部材を設け、前記の回動体と合わせて、ピストン運動するピストン部材により蓄熱部の下に衝撃を加えて、蓄熱部に収容された蓄熱材を振動させることを特徴とする蓄熱式燃焼装置の蓄熱材清掃装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一方のバーナーにおいて蓄熱部に収容された蓄熱材に蓄熱された熱により加熱させた燃焼用空気を燃料ガスと混合させて炉内において燃焼させる一方、他方のバーナーにおいて燃料ガスを燃焼させずに、炉内における燃焼後の燃焼排ガスを蓄熱部に収容された蓄熱材に導いて燃焼排ガスの熱を蓄熱材に蓄熱させるようにして、各バーナーで前記の燃焼と蓄熱とを交互に行う蓄熱式燃焼装置において、各蓄熱部に収容された蓄熱材を清掃させる蓄熱式燃焼装置の蓄熱材清掃装置に関するものである。特に、前記の蓄熱式燃焼装置を運転しながら、各蓄熱部に収容された蓄熱材に付着したダスト等の付着物を効率よく除去させると共に、除去された付着物を簡単に処理できるようにした点に特徴を有するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から、工業炉等においては、一方のバーナーにおいて蓄熱部に収容された蓄熱材に蓄熱された熱により加熱させた燃焼用空気を燃料ガスと混合させて炉内において燃焼させる一方、他方のバーナーにおいて燃料ガスを燃焼させずに、炉内における燃焼後の燃焼排ガスを蓄熱部に収容された蓄熱材に導いて燃焼排ガスの熱を蓄熱材に蓄熱させ、各バーナーにおいて前記の燃焼と蓄熱とを交互に行うようにして、燃焼排ガスの熱を有効に利用するようにした蓄熱式燃焼装置が用いられている。
【0003】
ここで、前記の蓄熱式燃焼装置において、前記のように燃焼後の燃焼排ガスを蓄熱部に収容された蓄熱材に導いて燃焼排ガスの熱を蓄熱材に蓄熱させる場合、燃焼排ガスに含まれるダストやスケール等が蓄熱材に付着して蓄積し、このように蓄熱材に付着した付着物によって蓄熱部の通気性が低下し、燃焼用空気を蓄熱部に収容された蓄熱材により加熱させて十分に供給することができなくなり、また蓄熱材が収容された蓄熱部を燃焼排ガスが通過する速度が遅くなって、燃焼排ガスに含まれるダストやスケール等がさらに蓄熱材に付着しやすくなり、蓄熱材を早い時期に交換しなければならなくなる等の問題があった。
【0004】
ここで、近年においては、特許文献1に示されるように、前記のような蓄熱式燃焼装置において、多孔状のパレット内に蓄熱材を充填させ、このパレットにバイブレーターを接続させる一方、前記のパレットの下にフィルターを設け、フィルターを通して排気及び送風を行うようにすると共に、パレットの下にダスト飛散防止板とダスト排出部を設けたものが提案されている。
【0005】
そして、この特許文献1に示されるものにおいては、前記のように燃焼排ガスをパレット内に収容させた蓄熱材に導いて燃焼排ガスの熱を蓄熱材に蓄熱させるにあたり、燃焼排ガスに含まれるダストが蓄熱材に付着した場合には、前記のように燃焼排ガスの熱を蓄熱材に蓄熱させている状態で、前記のバイブレーターを振動させて、パレットに収容された蓄熱材を回転運動させ、蓄熱材に付着したダストを剥離させ、このように剥離されたダストをフィルターによって排気ガスから分離させて、前記のダスト飛散防止板からダスト排出部に導いて排出させるようにしている。
【0006】
しかし、前記のようにバイブレーターを振動させて、パレットに収容された蓄熱材を回転運動させるだけでは、蓄熱材に付着したダストを十分に剥離させることが困難であり、また前記のように蓄熱材から剥離されたダストをフィルターによって排気ガスから分離させて、このダストを前記のダスト飛散防止板からダスト排出部に導いて排出させる作業は面倒で時間がかかり、さらに排出されたダストを処理する作業も必要になるという問題があった。
【0007】
また、特許文献2に示されるものにおいては、蓄熱材を収容させた蓄熱部内に駆動装置によって回転される攪拌羽根を設け、前記のように燃焼排ガスを蓄熱部に収容された蓄熱材に導いて燃焼排ガスの熱を蓄熱材に蓄熱させた際に、この蓄熱材にダスト等が付着すると、前記の駆動装置により攪拌羽根を蓄熱部内で回転させて蓄熱材を攪拌させ、蓄熱材相互を接触させて蓄熱材に付着したダスト等を除去し、このように除去されたダスト等を蓄熱部から排出口に落下させて、定期的にダスト等を外部に排出させるようにしている。
【0008】
しかし、前記の特許文献2に示されるものも、前記の特許文献1のものと同様に、駆動装置により攪拌羽根を蓄熱部内で回転させて蓄熱材を攪拌させ、蓄熱材相互を接触させるだけあり、蓄熱材に付着したダスト等を十分に除去させることが困難であり、また前記のように蓄熱材から除去させたダスト等を蓄熱部から排出口に落下させて、定期的にダスト等を外部に排出させる作業は面倒で時間がかかり、さらに排出されたダスト等を処理する作業も必要になるという問題があった。
【0009】
また、特許文献3に示されるものは、蓄熱材を収容させた蓄熱部に振動付与装置により振動を付与して蓄熱材相互を接触させ、蓄熱材に付着したダスト等を除去して点検槽に落下させ、このように点検槽に落下させたダスト等を回収するようにしている。
【0010】
このため、特許文献3に示されるものも、前記の特許文献1、2のものと同様に、蓄熱材に付着したダスト等を蓄熱材から十分に除去させることが困難であり、また前記のように蓄熱材から除去させたダスト等を点検槽に落下させて回収する作業は面倒で時間がかかり、さらに回収したダスト等を処理する作業も必要になるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【文献】特開平7-158825号公報
【文献】特開2005-257200号公報
【文献】特開2007-309597号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
本発明は、一方のバーナーにおいて蓄熱部に収容された蓄熱材に蓄熱された熱により加熱させた燃焼用空気を燃料ガスと混合させて炉内において燃焼させる一方、他方のバーナーにおいて燃料ガスを燃焼させずに、炉内における燃焼後の燃焼排ガスを蓄熱部に収容された蓄熱材に導いて燃焼排ガスの熱を蓄熱材に蓄熱させるようにして、各バーナーで前記の燃焼と蓄熱とを交互に行う蓄熱式燃焼装置において、各蓄熱部に収容された蓄熱材を清掃させる場合における前記のような問題を解決することを課題とするものである。
【0013】
すなわち、本発明は、前記のような蓄熱式燃焼装置を運転しながら、各蓄熱部に収容された蓄熱材に付着したダスト等の付着物を効率よく除去させると共に、除去されたダストを簡単に処理できるようにすることを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明に係る蓄熱式燃焼装置の蓄熱材清掃装置においては、前記のような課題を解決するため、一方のバーナーにおいて蓄熱部に収容された蓄熱材に蓄熱された熱により加熱させた燃焼用空気を燃料ガスと混合させて炉内において燃焼させる一方、他方のバーナーにおいて燃料ガスを燃焼させずに、炉内における燃焼後の燃焼排ガスを蓄熱部に収容された蓄熱材に導いて燃焼排ガスの熱を蓄熱材に蓄熱させるようにし、前記の燃焼と蓄熱とを各バーナーにおいて交互に行うにあたり、前記の各蓄熱部に収容された蓄熱材を清掃する蓄熱式燃焼装置の蓄熱材清掃装置において、前記の蓄熱材にボール状の蓄熱材を用い、前記の蓄熱部に収容された蓄熱材に蓄熱された熱により加熱させた燃焼用空気を燃料ガスと混合させて前記のバーナーにより炉内において燃焼させる際に、振動装置により前記の蓄熱部に収容された蓄熱材を振動させて蓄熱材に付着した付着物を除去させ、蓄熱材から除去された付着物を燃焼用空気と一緒に燃料ガス混合させて炉内において燃焼させるにあたり、前記の振動装置として、蓄熱材が収容された蓄熱部の下に、ジンバル機構により直交する2軸周りに回転駆動される回動体を設け、前記の回動体を回動させて前記の蓄熱部の下に衝撃を加え、蓄熱部に収容された蓄熱材を振動させるようにした。
【0015】
ここで、前記のように蓄熱部に収容されたボール状の蓄熱材に蓄熱された熱により加熱させた燃焼用空気を燃料ガスと混合させてバーナーにより炉内において燃焼させる場合、前記の蓄熱部に収容されたボール状の蓄熱材は、前記の燃焼用空気に熱が奪われて温度が低下して熱収縮し、蓄熱材相互が離れやすくなると共に、蓄熱材に付着した付着物が蓄熱材から剥がれやすくなる。
【0016】
このため、本発明のように、蓄熱部に収容されたボール状の蓄熱材に蓄熱された熱により加熱させた燃焼用空気を燃料ガスと混合させてバーナーにより炉内において燃焼させる際に、振動装置により前記の蓄熱部に収容されたボール状の蓄熱材を振動させると、蓄熱部に収容されたボール状の蓄熱材に付着した付着物が前記のように簡単に蓄熱材から剥がれて除去されるようになると共に、このように蓄熱材から剥がれて除去された付着物が気化あるいは燃焼用空気と一緒に燃料ガスとを混合させて炉内において燃焼されるようになる。
【0017】
ここで、本発明に係る蓄熱式燃焼装置の蓄熱材清掃装置においては、前記の振動装置として、ボール状の蓄熱材が収容された蓄熱部の下に、ジンバル機構により直交する2軸周りに回転駆動される回動体を設け、前記の回動体を回動させて前記の蓄熱部の下に衝撃を加え、蓄熱部に収容された蓄熱材を振動させるようにした。
【0018】
さらに、本発明に係る蓄熱式燃焼装置の蓄熱材清掃装置においては、前記の回動体の上部に、蓄熱部に向けてピストン運動するピストン部材を設け、前記の回動体と合わせて、ピストン運動するピストン部材により蓄熱部の下に衝撃を加えて、蓄熱部に収容されたボール状の蓄熱材を振動させるようにすることができる。
【発明の効果】
【0019】
本発明における蓄熱式燃焼装置の蓄熱材清掃装置においては、前記のように蓄熱部に収容されたボール状の蓄熱材に蓄熱された熱により加熱させた燃焼用空気を燃料ガスと混合させてバーナーにより炉内において燃焼させる際に、ジンバル機構により直交する2軸周りに回転駆動される回動体を設けた振動装置により、蓄熱材が収容された蓄熱部の下から蓄熱部に収容された蓄熱材を振動させるようにしたため、蓄熱部に収容された蓄熱材に付着した付着物が簡単にボール状の蓄熱材から剥がれて除去されるようになると共に、このように蓄熱材から剥がれて除去された付着物が燃焼用空気と一緒に燃料ガスとを混合されて炉内において燃焼されるようになる。
【0020】
この結果、本発明における蓄熱式燃焼装置の蓄熱材清掃装置においては、蓄熱式燃焼装置を運転しながら、各蓄熱部に収容されたボール状の蓄熱材に付着したダスト等の付着物を効率よく除去できると共に、除去された付着物を簡単に処理でき、回収が不要になる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
図1】本発明の実施形態に係る蓄熱式燃焼装置の蓄熱材清掃装置において、蓄熱部に収容された蓄熱材を振動させて蓄熱材に付着した付着物を除去させる振動装置を、各蓄熱部の下に設けた状態を示した概略説明図である。
図2】前記の実施形態における一方のバーナー側において、蓄熱部に収容された蓄熱材に蓄熱された熱により加熱させた燃焼用空気を燃料ガスと混合させて炉内において燃焼させる際に、前記の振動装置により蓄熱部に収容された蓄熱材を振動させて、蓄熱材に付着したダスト等の付着物を除去させる状態を示した概略説明図である。
図3】前記の実施形態において使用する振動装置を示した概略説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
以下、本発明の実施形態に係る蓄熱式燃焼装置の蓄熱材清掃装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る蓄熱式燃焼装置の蓄熱材清掃装置は、下記の実施形態に示したものに限定されず、発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施できるものである。
【0023】
この実施形態における蓄熱式燃焼装置においては、図1に示すように、対になったバーナー10a,10bをそれぞれ炉1内に向けて設け、各バーナー10a,10bに、それぞれ燃料ガスを供給する燃料ガス供給管11a,11bを設けると共に、ボール状の蓄熱材xを収容させた蓄熱部12a,12bを設けている。また、その下部にはグレーチング19が設けられ、蓄熱材xを保持しつつ、気体が流通できるようにしている。
【0024】
また、前記の各蓄熱部12a,12bの底部側に、それぞれ案内管13a,13bを介して、燃焼用空気を各蓄熱部12a,12bに供給する空気供給管14a,14bと、炉1内における燃焼排ガスを各蓄熱部12a,12bを通して外部に排出させる排ガス排出管15a,15bを接続させている。
【0025】
そして、前記の各燃料ガス供給管11a,11bに、各バーナー10a,10bへの燃料ガスの供給・停止を切り換える燃料ガス開閉弁16a,16bを設けると共に、前記の各空気供給管14a,14bに、各蓄熱部12a,12bへの燃焼用空気の供給・停止を切り換える燃焼用空気開閉弁17a,17bを設け、さらに前記の各排ガス排出管15a,15bに、各蓄熱部12a,12bを通して導かれる燃焼排ガスの排出・停止を切り換える排ガス開閉弁18a,18bを設けている。なお、前記の各開閉弁16a,16b、17a,17b、18a,18bの開閉について、図面においては、弁を開けた状態を白抜きで示し、弁を閉じた状態を黒塗りで示している。
【0026】
そして、図1に示すように、この実施形態における蓄熱式燃焼装置における一方のバーナー10a側においては、このバーナー10aにおける燃料ガス供給管11aに設けた燃料ガス開閉弁16aを開け、この燃料ガス供給管11aを通して燃料ガスを供給させると共に、排ガス排出管15aに設けた排ガス開閉弁18aを閉じた状態で、空気供給管14aに設けた燃焼用空気開閉弁17aを開け、燃焼用空気を空気供給管14aから案内管13aを通して蓄熱部12aに導き、このように蓄熱部12aに導かれた燃焼用空気を蓄熱部12aに収容された蓄熱材xに蓄熱された熱により加熱させ、このように加熱された燃焼用空気を前記の燃料ガスと混合させて炉1内で燃焼させる燃焼動作を行うようにしている。
【0027】
一方、他方のバーナー10b側においては、このバーナー10bにおける燃料ガス供給管11bに設けた燃料ガス開閉弁16bを閉じて、燃料ガスを供給しないようにすると共に、空気供給管14bに設けた燃焼用空気開閉弁17bを閉じた状態で、排ガス排出管15bに設けた排ガス開閉弁18bを開け、炉1内における燃焼後の燃焼排ガスをこのバーナー10bにおける蓄熱部12bに収容された蓄熱材xに導いて、燃焼排ガスの熱を蓄熱材xに蓄熱させ、その後、この燃焼排ガスを案内管13bから排ガス排出管15bを通して排気させる蓄熱動作を行うようにしている。
【0028】
そして、この実施形態における蓄熱式燃焼装置においては、前記の一方のバーナー10aと他方のバーナー10bとにおいて、前記の燃焼動作と蓄熱動作とを交互に繰り返して行うようにしている。
【0029】
ここで、このように燃焼動作と蓄熱動作とを各バーナー10a,10bにおいて何度も繰り返して行うと、燃焼後の燃焼排ガスを各蓄熱部12a,12bに収容された蓄熱材xに導いて燃焼排ガスの熱を蓄熱材xに蓄熱させる場合に、各蓄熱部12a,12bにおける蓄熱材xに燃焼排ガスに含まれるダストやスケール等の付着物が付着して蓄積する。
【0030】
このため、この実施形態における蓄熱式燃焼装置においては、前記の各蓄熱部12a,12bの下に振動装置20a,20bを設け、例えば、図1及び図2に示すように、一方のバーナー10a側において前記のような燃焼動作を行う場合には、この一方のバーナー10a側における蓄熱部12aの下に設けた振動装置20aを駆動させて、この蓄熱部12aに収容された蓄熱材xを振動させ、蓄熱材xに付着した付着物を蓄熱材xから除去させると共に、蓄熱材xから除去された付着物を、この蓄熱部12aにおいて前記のように加熱させた燃焼用空気と一緒に上部へ送って前記の燃料ガス供給管11aから供給される燃料ガスと混合させ、炉1内において燃料ガスと一緒に燃焼させるようにしている。
【0031】
ここで、前記のように燃焼動作を行っているバーナー10a側においては、蓄熱部12aに収容された蓄熱材xに蓄熱された熱により燃焼用空気を加熱させるため、蓄熱部12aに収容された蓄熱材xは燃焼用空気に熱が奪われて温度が低下して熱収縮し、密着していた蓄熱材x相互が離れやすくなると共に、蓄熱材xに付着していた付着物が蓄熱材xから剥がれやすくなり、この状態で、前記のように振動装置20aを駆動させて、蓄熱部12aに収容された蓄熱材xを振動させると、蓄熱材xに付着した付着物が簡単に蓄熱材xから剥がれて除去されるようになる。
【0032】
また、前記のように蓄熱材xから除去された付着物を、前記のようにこの蓄熱部12aにおいて加熱させた燃焼用空気と一緒に送り、燃料ガス供給管11aから供給される燃料ガスと混合させて、炉1内において燃料ガスと一緒に燃焼させると、蓄熱材xから除去された付着物を別に回収する必要もなく、蓄熱式燃焼装置における各バーナー10a,10bにおいて、前記の燃焼動作と蓄熱排気動作とを交互に繰り返して行うようにしながら、蓄熱材xに付着した付着物を簡単に除去できるようになる。
【0033】
ここで、蓄熱部12a,12bの下に設ける前記の振動装置20a,20bとして、この実施形態においては、例えば、図3に示すように、ジンバル機構として、水平方向に回転する回転部材21の上に垂直方向に回動する回動部材22を偏心させた位置に設け、前記の回動部材22の上に回動体23を設けると共に、この回動体23の上部に、蓄熱部12a(12b)に向けてピストン運動するピストン部材24を設けている。
【0034】
そして、前記の図1及び図2に示すように、回転部材21と回動部材22とにより前記の回動体23を直交する2軸周りに回転駆動させると共に、この回動体23の上部に設けた前記のピストン部材24を蓄熱部12a(12b)に向けて勢いよく上下運動させ、前記の回動体23とピストン部材24とによって蓄熱部12a(12b)の下のグレーチング19を下から叩いて様々な方向から衝撃を加えるようにしている。なお、ここでは、回転部材21や回動部材22を回転させたり、ピストン部材24を上下運動させたりする機構について図示していないが、これらの機構は特に限定されるものではない。
【0035】
このようにすると、蓄熱部12a(12b)内における蓄熱材xに対して様々な方向から衝撃を加えて振動させることができ、密着していた蓄熱材x相互を分離させて、蓄熱材xに付着していた付着物を蓄熱材xから除去させることが、さらに簡単かつ十分に行えるようになる。
【0036】
ここで、各蓄熱部12a,12bの下に設ける振動装置20a,20bは、前記の実施形態に示したものに限定されず、蓄熱部12a,12bに収容された蓄熱材xを振動させることができるものであればよく、例えば、前記の特許文献1~3において示されるような蓄熱材を振動させる装置を使用することもできる。
【符号の説明】
【0037】
1 :炉
10a,10b :バーナー
11a,11b :燃料ガス供給管
12a,12b :蓄熱部
13a,13b :案内管
14a,14b :空気供給管
15a,15b :排ガス排出管
16a,16b :燃料ガス開閉弁
17a,17b :燃焼用空気開閉弁
18a,18b :排ガス開閉弁
19 :グレーチング
20a,20b :振動装置
21 :回転部材
22 :回動部材
23 :回動体
24 :ピストン部材
x :蓄熱材
図1
図2
図3