專利名稱：蓄熱式燃燒裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種蓄熱式燃燒裝置(蓄熱式燒嘴，regenerativeburner)，尤其涉及 可進行燒嘴的間歇(日語間引爸)運轉的蓄熱式燃燒裝置。
背景技術：
已知有一種蓄熱式燃燒裝置(蓄熱式燒嘴)，其在空氣流路中具有包括蓄熱體的 一對燒嘴，將一個燒嘴的燃燒氣體通過另一個燒嘴排出，并使蓄熱體回收熱，在蓄熱體的溫 度上升后，對燃燒的燒嘴和對排出氣體進行熱回收的燒嘴進行切換。而且，眾所周知有一種燃燒裝置，其包括多對燒嘴，能根據所需熱量，使一部分對 的燒嘴既不進行燃燒也不進行熱回收而是停止的方式來運轉(間歇運轉)。在進行間歇運 轉的燃燒裝置中，各個燒嘴的空氣流路通過各自閥門將共用的供氣流路(集管)與共用的 排氣流路連接。停止中的燒嘴的空氣流路的閥門將供氣側和排氣側的閥門一并關閉。燒嘴的燃燒氣體最終通過煙囪排出到外部，因此在各燒嘴的排氣側的閥門上施加 有由煙囪效果產生的抽吸壓力。設于空氣流路的閥門由于需要經得住反復的溫度變化而引 起的金屬部件的熱伸縮，因此很難提高氣密性。因此，由于排氣的抽吸壓力，會在閥門中產 生泄漏，從而在停止中的燒嘴的空氣流路中通過少量的燃燒氣體。這種燃燒氣體的熱最初 被蓄熱體吸收，當吸熱而使蓄熱體的溫度上升時，高溫的氣體通過蓄熱體，使包括閥門在內 的供氣、排氣流路側的空氣流路內的溫度緩緩上升。由于燒嘴在燃燒狀態(tài)下時供給溫度低的燃燒空氣，因此空氣流路被冷卻，但燒嘴 在停止狀態(tài)下時，通過上述作用而使空氣流路的溫度繼續(xù)不斷上升，保持蓄熱體的網狀支 座構件產生損傷，從而會有蓄熱體脫落、閥門暴露于高溫下而損傷等危險性。因此，在現(xiàn)有 的燃燒裝置中，監(jiān)測停止中的燒嘴的空氣流路的溫度，當空氣流路的溫度處于溫度上限以 上時，判斷為危險狀態(tài)，而將燃燒裝置整體緊急停止。也就是說，在現(xiàn)有的燃燒裝置中，不可能進行長時間的間歇運轉，若碰到緊急停 止，則存在使加熱處理中的產品報廢、對生產帶來影響的問題。特別是在排氣中采用風扇的 燃燒裝置中，會使通過停止中的燒嘴的空氣流路的燃燒氣體變多、無法長時間運轉。在專利文獻1所記載的燃燒裝置中，通過微微打開停止中的燒嘴的供氣側的閥 門、并對空氣流路供給少量空氣，可對蓄熱體和排氣側的閥門進行冷卻，從而防止因燃燒氣 體的進入而使閥門或其他構成要素過熱。為了長時間地防止停止中的燒嘴的過熱，需要從供氣側的閥門供給因煙囪的抽氣 引起的排氣側的閥門的泄漏量以上的空氣?？紤]到閥門泄漏量的個體差異大、爐溫及其他 運轉條件的變化等，很難將對停止中的燒嘴供給的空氣量與閥門泄漏量相符地進行調節(jié)。 當來自供氣側的空氣供給量少時，排氣側的閥門的冷卻不充分，從而無法防止排氣側的閥 門的損傷。此外，當來自供氣側的空氣供給量多時，由于超過排氣側的閥門泄漏量的那部 分常溫空氣全部進入爐內而使爐內的溫度局部降低，因此成為使爐內的溫度分布變差的原 因。
專利文獻1 日本專利特開平8-35624號公報

發(fā)明內容
基于上述問題，本發(fā)明的技術問題在于提供一種燃燒裝置，該燃燒裝置包括多個 蓄熱式燒嘴，不僅能通過供氣來防止燃燒氣體進入停止中的燒嘴而引起的裝置的損傷，還 不會對裝置的溫度條件帶來不良影響。為解決上述技術問題，本發(fā)明的蓄熱式燃燒裝置包括多個燒嘴，這些燒嘴分別具 有空氣流路，該空氣流路包括蓄熱體；供氣閥，該供氣閥將上述空氣流路與燃燒空氣的供 氣流路連接；以及排氣閥，該排氣閥將上述空氣流路與用于排出燃燒氣體的排氣流路連接， 將上述燒嘴的一部分停止的方式來運轉，當停止中的上述燒嘴的上述空氣流路的上述蓄熱 體與上述排氣閥之間的氣體溫度處于規(guī)定溫度以上時，打開上述燒嘴的上述供氣閥。根據上述結構，由于排氣閥的泄漏而使燃燒氣體通過停止中的燒嘴，只在蓄熱體 無法完全吸收燃燒氣體的熱，排氣閥側的氣體溫度處于高溫時，才打開供氣閥以將空氣導 入空氣流路，對蓄熱體和閥門進行冷卻。因而，由于在蓄熱體能吸收燃燒氣體的溫度期間不 會導入空氣，而是逐步導入用于防止空氣流路過量的溫度上升所需的最小限度的空氣，因 此不僅能防止空氣流路的過度升溫，并且不會產生燃燒溫 度的不均和熱效率的惡化。此外，本發(fā)明的蓄熱式燃燒裝置也可以根據上述空氣流路的上述蓄熱體與上述排 氣閥之間的氣體溫度來使停止中的上述燒嘴的上述供氣閥的開度變化。根據上述結構，由于空氣流路的溫度越高便會導入越多的空氣進行冷卻，因此能 可靠地防止空氣流路的過熱。此外，本發(fā)明的蓄熱式燃燒裝置還可以在上述空氣流路的上述蓄熱體與上述排氣 閥之間的裝置溫度處于規(guī)定溫度以上時打開上述燒嘴的上述供氣閥。根據上述結構，通過對熱容量較大、空氣導入后不會被立即冷卻的裝置的構成要 素的溫度進行監(jiān)測，以此導入空氣，從而能可靠地防止裝置的異常過熱。此外，根據本發(fā)明，包括多個燒嘴的蓄熱式燃燒裝置的運轉方法是將上述燒嘴的 一部分停止的方式來運轉，當停止中的上述燒嘴的上述空氣流路的上述蓄熱體與上述排氣 閥之間的溫度處于規(guī)定溫度以上時，打開上述燒嘴的上述供氣閥的方法，其中，這些燒嘴分 別具有空氣流路，該空氣流路包括蓄熱體；供氣閥，該供氣閥將上述空氣流路與燃燒空氣 的供氣流路連接；以及排氣閥，該排氣閥將上述空氣流路與用于排出燃燒氣體的排氣流路 連接。根據本發(fā)明，在蓄熱體能吸收燃燒氣體的溫度期間不會導入空氣，監(jiān)測空氣流路 的溫度，僅在溫度上升時打開供氣閥以導入用于冷卻所需的最小限度的空氣，因此不會使 爐內的溫度分布惡化，能使將排氣閥、蓄熱體進行保持的部件等的空氣流路的構成要素免 受損傷，藉此即使進行長時間間歇運轉，也不會發(fā)生燃燒裝置緊急停止的情況。


圖1是本發(fā)明第一實施方式的蓄熱式燃燒裝置的概略結構圖。圖2是本發(fā)明第二實施方式的蓄熱式燃燒裝置的燒嘴的結構圖。(符號說明)
1 爐體2 燒嘴3噴嘴部 4供氣流路5蓄熱體6供氣閥7排氣閥8排氣流路9氣體溫度傳感器21 燒嘴22 爐體23噴嘴部24蓄熱器25支座構件26蓄熱體27支座溫度傳感器28截止閥29流量調節(jié)閥(供氣閥)30空氣流量計31排氣閥32氣體溫度傳感器33流量控制裝置
具體實施例方式藉此，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。圖1表示本發(fā)明第一實施方式的 作為蓄熱式燃燒裝置的連續(xù)加熱爐的結構。這種連續(xù)加熱爐在供長尺鋼材通過的爐體1上 設有多個燒嘴2，用于將鋼材連續(xù)地進行熱處理。各燒嘴2包括噴嘴部3，該噴嘴部3噴射燃料和燃燒空氣；以及空氣流路，該空氣 流路用于將燃燒空氣從共用的供氣流路4供給到噴嘴部3?？諝饬髀分?，在噴嘴部3的附近 設有蓄熱體5，通過供氣閥6連接于供氣流路4。此外，空氣流路通過排氣閥7與連接于未 圖示的煙囪上的共用的排氣流路8連接，能通過關閉供氣閥6打開排氣閥7，從而形成用于 將爐體1內的燃燒氣體排出的流路。另外，在本實施方式中，排氣流路被連接于煙囪，但也 可以是被排氣扇強制排氣的結構。此外，在各燒嘴2的空氣流路的蓄熱體5與排氣閥7之間設有氣體溫度傳感器9， 該氣體溫度傳感器9檢測內部的氣體(從供氣流路4供給而得到的空氣和從爐體1通過燒 嘴2排出的燃燒氣體)的溫度。在爐體1內，通過有孔的隔壁來劃定成將鋼材預熱的預熱 帶10和將鋼材加熱到處理溫度的加熱帶11。在這種蓄熱式燃燒裝置中，設置在爐體1的相對的面上的燒嘴2作為一組，一邊每 隔一定時間對燃燒與排氣(熱回收)進行切換來運轉，一邊使爐體1內的溫度上升。當爐體1內的溫度接近設定值時，由于不需要進行爐體1的升溫，因此由燒嘴2的燃燒所供給的 熱量變少。因此，將各燒嘴2的燃料與空氣燃料減少以進行調低(節(jié)流燃燒化)，由于燒嘴 2在額定熱量的10%以下時無法調低，因此在這種情況下，需要使燒嘴2的組的燃燒/排氣 運轉停止(間歇)。在進行燃燒的燒嘴2中，通過關閉排氣閥7、打開供氣閥6來通過蓄熱體5對噴嘴 部3供給燃燒空氣，通過從未圖示的燃燒噴射口噴射燃料來形成火焰。在進行熱回收的燒 嘴2中，通過關閉供氣閥6、打開排氣閥7來通過蓄熱體5排出爐體1內的燃燒氣體。此時， 蓄熱體5奪取燃燒氣體的熱進行升溫，并在下次的燃燒時通過蓄積于蓄熱體的熱來對燃燒 空氣進行預熱。停止中的燒嘴2原則上將供氣閥6和排氣閥7均關閉來防止燃燒空氣和燃燒氣體 的通過。而且，特別地，排氣閥7需要經得住因燃燒氣體反復的溫度變化而引起的金屬部件 的熱伸縮，因此無法使用氣密性高的排氣閥。排氣流路8因煙囪效果而具有抽吸壓力，通過 排氣閥7的泄漏，將燒嘴2的空氣流路內的氣體只吸出一點點。因此，對停止中的燒嘴2流 入與排氣閥7的泄漏量相同的量的爐體1內的燃燒氣體。連續(xù)加熱爐的間歇運轉開始的最初，流入停止中的燒嘴2的燃燒氣體的熱能被蓄 熱體5奪取，因此溫度降低的燃燒氣體通過排氣閥7被抽吸。然而，當間隔運轉時間變長 時，停止中的燒嘴2的蓄熱體5的溫度上升，保持高溫通過蓄熱體5的燃燒氣體通過排氣閥 7漏出。氣體溫度傳感器9檢測通過蓄熱體5的燃燒氣體的溫度。例如，排氣閥7的耐熱 溫度為350°C時，若氣體溫度傳感器9的檢測溫度超過300°C，則將其燒嘴2的供氣閥6全 部打開。這樣，從供氣流路4供給常溫空氣，以對空氣流路內進行冷卻。此外，若氣體溫度 傳感器9的檢測溫度為例如250°C以下時，則關閉上述燒嘴2的供氣閥6，阻斷空氣的導入。從供氣流路4流入的空氣將空氣流路冷卻，通過從排氣閥7泄漏到排氣流路8，以 對排氣閥7進行冷卻。超過排氣閥7的泄漏量的空氣通過蓄熱體5流入爐體1，當通過蓄熱 體5時，接受來自蓄熱體5的熱，在被升溫到與爐體1內部的燃燒氣體大致相同的溫度之后 進入爐體1。因此，通過上述停止中的燒嘴2的供氣閥6導入的空氣不會引起爐體1內的溫 度降低。此外，由于通過上述空氣的導入來冷卻蓄熱體5，即使關閉供氣閥6，也會返回到 充分降低所通過的燃燒氣體的溫度的狀態(tài)，也就是說，會返回到能防止排氣閥7等構成要 素因熱而引起的損傷的狀態(tài)。因此，若氣體溫度傳感器9的檢測溫度降低到250°C以下時， 關閉供氣閥6。藉此，防止蓄熱體5的溫度過分降低，從而防止對爐體導入冷的空氣。此外，當氣體溫度傳感器9的檢測溫度超過300°C時，由于燒嘴2若以這種過熱的 狀態(tài)開始燃燒運轉會有危險，因此也可以持續(xù)發(fā)送警報提醒，警告不要對上述燒嘴2進行 燃燒運轉。此外，在本實施方式中，供氣閥6也可以為能調節(jié)開度的閥門，根據氣體溫度傳感 器9的檢測溫度來調節(jié)供氣閥6的開度。例如，若氣體溫度傳感器9的檢測溫度為250°C以 下時，則將供氣閥6全部關閉，若氣體溫度傳感器9的檢測溫度為超過250°C、并在300°C以 下時，則將供氣閥6半開(50%開度)，若氣體溫度傳感器9的檢測溫度為超過300°C時，則 將供氣閥6全部打開。
接著，圖2中表示了本發(fā)明第二實施方式的燃燒裝置的燒嘴21。燒嘴21與第一實 施方式一樣，在相同爐體22上并排設有多個，但在圖中只表示了一個。
燒嘴21通過安裝于爐體22的開口的噴嘴部23、安裝于噴嘴部23下方的蓄熱器 24、連接供氣流路和排氣流路的管路，構成空氣流路，該空氣流路不僅是能對爐體22供給 燃燒空氣的流路，還是能排出爐體22內的燃燒氣體的流路。當然，燒嘴21還具有未圖示的 燃料噴嘴和點火單元。蓄熱器24包括支座溫度傳感器27，該支座溫度傳感器27在網狀的支座構件25 上填充粒狀的蓄熱體26，檢測支座構件的框部分的溫度。燒嘴21的空氣流路通過截止閥28和流量調節(jié)閥(供氣閥)29將蓄熱器24與供 氣流路連接，為了檢測從供氣流路供給得到的空氣的流量，空氣流路包括由例如孔板流量 計構成的空氣流量計30。此外，空氣流路通過排氣閥31將蓄熱器24與排氣流路連接。而 且，空氣流路具有氣體溫度傳感器32，該氣體溫度傳感器32檢測蓄熱器24與截止閥28及 流量調節(jié)閥29之間的氣體溫度。而且，這種燒嘴21具有流量控制裝置33，該流量控制裝置33在燃燒運轉時，基于 空氣流量計30的檢測值來調節(jié)流量調節(jié)閥29的開度，并將從供氣流路供給得到的空氣的 流量維持在設定流量。流量控制裝置33在上述燒嘴21停止期間，根據氣體溫度傳感器32 和支座溫度傳感器27的檢測溫度來調整流量調節(jié)閥29的開度。燒嘴21中，當流量調節(jié)閥29處于全部關閉的狀態(tài)時，由于溫度傳感器32檢測通 過蓄熱體26的燃燒氣體的溫度，因此氣體溫度傳感器32的檢測溫度與蓄熱體的溫度的相 關性高。然而，當打開流量調節(jié)閥29，處于從供氣流路供給空氣的狀態(tài)時，由于氣體溫度傳 感器32檢測進入蓄熱體26之前的空氣的溫度，因此氣體溫度傳感器32的檢測溫度與蓄熱 體26的溫度的相關性低。在本實施方式中，支座構件25在溫度過高時，有孔會張開、使蓄熱體26落下的危 險性。因此，若以氣體溫度傳感器32的檢測溫度為基準來控制流量調節(jié)閥29，則雖能防止 排氣閥31的過熱，但卻無法防止因支座構件25的過熱損傷而引起的蓄熱體26的漏出。因此，本實施方式的燒嘴21通過支座溫度傳感器27檢測支座構件25的溫度，當 支座構件25的溫度變高時，也將流量控制閥29打開，對支座構件25和蓄熱體26進行冷卻。具體而言，如下表1所示，流量控制裝置33根據氣體溫度傳感器32的檢測值和支 座溫度傳感器27的檢測值來分別確定流量調節(jié)閥29的開度，將它們中較大的開度用作實 際的流量調節(jié)閥29的開度。表 1 在本實施方式中，通過支座溫度傳感器27來檢測支座構件25的溫度，但為了保護 設置于蓄熱體26與排氣閥31之間的其他構成要素，不要說也知道應為能檢測所欲保護的 構成要素或其附近的構成要素的溫度。
權利要求
一種蓄熱式燃燒裝置，其特征在于，包括多個燒嘴，這些燒嘴分別具有空氣流路，該空氣流路包括蓄熱體；供氣閥，該供氣閥將所述空氣流路與燃燒空氣的供氣流路連接；以及排氣閥，該排氣閥將所述空氣流路與用于排出燃燒氣體的排氣流路連接，以將所述燒嘴的一部分停止的方式來運轉，當停止中的所述燒嘴的所述空氣流路的所述蓄熱體與所述排氣閥之間的氣體溫度處于規(guī)定溫度以上時，打開所述燒嘴的所述供氣閥。
2.如權利要求1所述的蓄熱式燃燒裝置，其特征在于，根據所述空氣流路的所述蓄熱 體與所述排氣閥之間的氣體溫度來使停止中的所述燒嘴的所述供氣閥的開度變化。
3.如權利要求1或2所述的蓄熱式燃燒裝置，其特征在于，當所述空氣流路的所述蓄熱 體與所述排氣閥之間的裝置溫度處于規(guī)定溫度以上時，打開所述燒嘴的所述供氣閥。
4.一種蓄熱式燃燒裝置的運轉方法，所述蓄熱式燃燒裝置包括多個燒嘴，這些燒嘴分 別具有空氣流路，該空氣流路包括蓄熱體；供氣閥，該供氣閥將所述空氣流路與燃燒空氣 的供氣流路連接；以及排氣閥，該排氣閥將所述空氣流路與用于排出燃燒氣體的排氣流路 連接，其特征在于，以將所述燒嘴的一部分停止的方式來運轉，當停止中的所述燒嘴的所述空氣流路的 所述蓄熱體與所述排氣閥之間的氣體溫度處于規(guī)定溫度以上時，打開所述燒嘴的所述供氣閥。
全文摘要
一種蓄熱式燃燒裝置，其不僅能通過供氣來防止燃燒氣體進入停止中的燒嘴而引起的裝置的損傷，還不會對裝置的溫度條件帶來不良影響。上述蓄熱式燃燒裝置包括多個燒嘴(2)，這些燒嘴(2)分別具有空氣流路，該空氣流路包括蓄熱體(5)；供氣閥(6)，該供氣閥(6)將空氣流路與燃燒空氣的供氣流路(4)連接；以及排氣閥(7)，該排氣閥(7)將空氣流路與用于排出燃燒氣體的排氣流路(8)連接，將燒嘴(2)的一部分停止的方式來運轉，當設置于停止中的燒嘴(2)的空氣流路的蓄熱體(5)與排氣閥(7)之間的氣體溫度傳感器(9)的檢測溫度處于規(guī)定溫度以上時，打開燒嘴(2)的供氣閥(6)。
文檔編號F23D14/66GK101871647SQ20101016728
公開日2010年10月27日 申請日期2010年4月20日 優(yōu)先權日2009年4月21日
發(fā)明者朝山雄介, 河本祐作 申請人:中外爐工業(yè)株式會社