專利名稱：熱處理設(shè)備,多孔性蓄熱體的設(shè)置方法,熱處理物體的制造方法,多孔性蓄熱體的選定方 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱處理設(shè)備，該處理設(shè)備具有附設(shè)了多個(gè)蓄熱型燃燒裝置的加熱室，在加熱室內(nèi)對(duì)物體進(jìn)行熱處理，所述蓄熱型燃燒裝置帶有內(nèi)設(shè)多孔性蓄熱體的直焰式燃燒器；一種在附設(shè)了多個(gè)這種蓄熱型燃燒裝置的加熱室內(nèi)對(duì)物體進(jìn)行熱處理時(shí)的多孔性蓄熱體的設(shè)置方法；以及采用該熱處理設(shè)備熱處理的物體的制造方法；具有附設(shè)了多個(gè)內(nèi)設(shè)多孔性蓄熱體的熱交換器的空間的熱處理設(shè)備；該熱處理裝置中的多孔性蓄熱體的設(shè)置方法；以及采用該熱處理設(shè)備進(jìn)行熱處理的物體的制造方法。更詳細(xì)地說(shuō)，分別涉及多個(gè)直焰式燃燒器或多個(gè)蓄熱型燃燒裝置、或者多個(gè)熱交換器中的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑是不相同的熱處理設(shè)備，多孔性蓄熱體的設(shè)置方法，以及熱處理的物體的制造方法。另外，本發(fā)明還涉及為使多個(gè)直焰式燃燒器或多個(gè)蓄熱型燃燒裝置、或者多個(gè)熱交換器中的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑相同而選定多孔性蓄熱體的選定方法。再有，本發(fā)明還涉及使多個(gè)直焰式燃燒器或多個(gè)蓄熱型燃燒裝置、或者多個(gè)熱交換器中的多孔性蓄熱體實(shí)際平均表層孔徑不同進(jìn)行使用，使用完的多孔性蓄熱體的構(gòu)成部件。
背景技術(shù)：
下面，除了特別聲言要區(qū)分的情況，孔和類似孔〔參照后面的定義〕統(tǒng)稱為“孔”。另外，將內(nèi)設(shè)多孔性蓄熱體的熱交換器，只要在該蓄熱體中流通氣體，不管是否將該蓄熱體直接用于該熱交換器的熱交換，為了方便起見(jiàn)稱為“蓄熱型熱交換器”〔或者根據(jù)情況只稱為“熱交換器”〕。
1.多孔性蓄熱體的堵塞現(xiàn)象帶有附設(shè)了多個(gè)蓄熱型燃燒裝置或者蓄熱型熱交換器的加熱室，在該加熱室內(nèi)對(duì)物體進(jìn)行熱處理的熱處理設(shè)備是公知的，所述蓄熱型燃燒裝置或者蓄熱型熱交換器具有內(nèi)設(shè)多孔性蓄熱體的蓄熱式燃燒器。
這種熱處理設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，多孔性蓄熱體經(jīng)低溫氣體和高溫氣體的交替流通來(lái)進(jìn)行熱交換。因此，多孔性蓄熱體當(dāng)然處于嚴(yán)酷的熱沖擊環(huán)境中，也處于由通過(guò)的氣體引起的機(jī)械壓力作用下的熱環(huán)境中。另外，根據(jù)加熱室中進(jìn)行的熱處理的種類，多孔性蓄熱體也處于嚴(yán)酷的化學(xué)反應(yīng)環(huán)境中。因此，要求多孔性蓄熱體是能夠在這種嚴(yán)格環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間使用的穩(wěn)定的部件。尤其是這種要求不必以加熱室的存在或者燃燒器的存在為前提，蓄熱型熱交換器用于嚴(yán)格環(huán)境下是理所當(dāng)然要求的技術(shù)事項(xiàng)。例如，將工業(yè)用爐的副產(chǎn)煤氣作為高溫源通過(guò)多孔性蓄熱體進(jìn)行熱交換的情況下，將工業(yè)用爐本身領(lǐng)會(huì)為“加熱室”比較勉強(qiáng)時(shí)也相當(dāng)于這種情況?！病凹訜崾摇边@一用語(yǔ)的定義在后面再描述〕。
然而，熱處理設(shè)備中使用的多孔性蓄熱體的壽命并不是無(wú)限的。在嚴(yán)格的環(huán)境下使用后，多孔性蓄熱體進(jìn)行定期或者非定期的更換是不可避免的。尤其是其更換的周期會(huì)因?yàn)槠渌脑蚨兊酶?。例如，從熱處理設(shè)備外部帶入加熱室內(nèi)的物質(zhì)〔外來(lái)性目的之外的物質(zhì)〕或者因熱處理設(shè)備內(nèi)的部件〔包括構(gòu)成多孔性蓄熱體的部件本身〕而帶入到加熱室內(nèi)的物質(zhì)〔內(nèi)在性目的之外的物質(zhì)〕在加熱室內(nèi)受到了熱處理，或者與加熱室內(nèi)的環(huán)境物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)，或者多孔性蓄熱體材料本身與加熱室內(nèi)其它物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生副產(chǎn)品的情況，或者除這些目的之外的物質(zhì)沒(méi)有完全變?yōu)楦碑a(chǎn)品而以未反應(yīng)狀態(tài)暫時(shí)地、長(zhǎng)時(shí)間地殘留于加熱室內(nèi)的情況下，這些副產(chǎn)品或者殘留的目的之外的物質(zhì)就會(huì)生成或附著在多孔性蓄熱體的孔內(nèi)，引起孔的閉塞或堵塞〔為了方便起見(jiàn)統(tǒng)稱為多孔蓄熱體的“堵塞現(xiàn)象”〕，從而使多孔性蓄熱體的特性或者質(zhì)量隨著使用時(shí)間而降低到本來(lái)希望的水平之下。其結(jié)果是，由于以后加熱室內(nèi)的氣體壓力急劇上升，而且直焰式燃燒器的燃燒效率或者蓄熱型熱交換器的熱交換效率或者整體的性能降低，從而構(gòu)成熱處理設(shè)備高效率運(yùn)轉(zhuǎn)上的障礙。以設(shè)置蓄熱型熱交換器的場(chǎng)所為中心考慮，將從外部帶入該場(chǎng)所的物質(zhì)作為外來(lái)性目的之外的物質(zhì)、將來(lái)自該場(chǎng)所內(nèi)物質(zhì)的物質(zhì)作為內(nèi)在性目的之外的物質(zhì)來(lái)考慮副產(chǎn)品的話，上述例子中所示的現(xiàn)象適用于并非必須具有加熱室的蓄熱型熱交換器中。
這樣，被迫必須更換多孔性蓄熱體。主要是，只要不能有效防止或者抑制多孔性蓄熱體的堵塞現(xiàn)象，使其耐用時(shí)間延長(zhǎng)是有限的，意味著不能夠?qū)⒍嗫仔孕顭狍w的檢查；維修、更換、凈化〔清潔處理〕以及其它的維護(hù)作業(yè)的周期增大到一定程度以上，或者不能夠?qū)⒃摼S修作業(yè)的頻度下降到一定程度以下。
然而，防止或者抑制這種多孔性蓄熱體堵塞現(xiàn)象最容易的方法，過(guò)分重視熱處理設(shè)備的安全性，簡(jiǎn)單地下結(jié)論為多孔性蓄熱體的耐用時(shí)間從開(kāi)始起是有限的，假定該耐用時(shí)間比實(shí)際要短，那么多孔性蓄熱體的定期或者非定期的檢查、維修、更換、凈化〔清潔處理〕以及其它維護(hù)作業(yè)就要頻繁進(jìn)行。確切地說(shuō)，頻繁地進(jìn)行多孔性蓄熱體的維修作業(yè)能夠解決堵塞的問(wèn)題。
然而，這樣維修作業(yè)所需的費(fèi)用〔含人工費(fèi)、管理費(fèi)〕就會(huì)增加。例如，由于多孔性蓄熱體不是免費(fèi)的，因此多孔性蓄熱體更換頻度的增加直接導(dǎo)致熱處理設(shè)備維護(hù)管理費(fèi)用的增加。而且，也有這樣的情況，即使只有一部分多孔性蓄熱體必須進(jìn)行維修作業(yè)時(shí)，也要停止熱處理設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，而必須進(jìn)行該作業(yè)。這樣，其結(jié)果是由于維修作業(yè)的頻度增加，妨礙了加熱設(shè)備的操作，出現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用方面的問(wèn)題。
因此，為了解除因多孔性蓄熱體的堵塞現(xiàn)象引起的上述一系列問(wèn)題〔為方便起見(jiàn)稱為多孔性蓄熱體的堵塞問(wèn)題〕，必須提出能夠盡量減少多孔性蓄熱體的更換頻度的技術(shù)方案。而且，通過(guò)這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)的多孔性蓄熱體在達(dá)到其使用期限更換時(shí)，獲得將以往增加的過(guò)高的經(jīng)費(fèi)削減下去的效果。
2.堵塞現(xiàn)象的發(fā)展和造成堵塞原因的物質(zhì)引起多孔性蓄熱體堵塞問(wèn)題的目的之外物質(zhì)或者熱處理的副產(chǎn)品〔以下統(tǒng)稱為“堵塞原因物質(zhì)”〕有時(shí)肉眼可以看見(jiàn)，有時(shí)不用顯微鏡就看不見(jiàn)。然而，隨著時(shí)間的推移，多孔性蓄熱體的堵塞現(xiàn)象在發(fā)展，其孔的開(kāi)口直徑變小，通過(guò)這種孔的開(kāi)口直徑隨時(shí)間的變化，就能夠知道堵塞現(xiàn)象的存在和發(fā)展程度。而且，如果堵塞現(xiàn)象在發(fā)展，在多孔性蓄熱體中流通的氣體的壓力或者壓力損失發(fā)生變化，故通過(guò)對(duì)此的觀測(cè)就能夠知曉堵塞現(xiàn)象的存在和發(fā)展程度。主要是，不管能否由肉眼觀測(cè)，設(shè)定適當(dāng)?shù)膮?shù)就能夠知曉堵塞現(xiàn)象的存在和發(fā)展程度。在本發(fā)明中，如后面所述，將該參數(shù)用“實(shí)際平均表層孔徑”的用語(yǔ)進(jìn)行總的定義。
外來(lái)性目的之外的物質(zhì)的例子，是熱處理設(shè)備周?chē)嬖诘慕饘佟⑻沾?、玻璃、氧化物及其它物質(zhì)形成的粉塵。粉塵大多難以發(fā)生反應(yīng)，但即使不是難以發(fā)生反應(yīng)的粉塵，熱處理的結(jié)果、產(chǎn)生不合適的副產(chǎn)品也包含在外來(lái)性目的之外的物質(zhì)中。此外，直焰型燃燒器的燃料或者燃燒空氣中所含的物質(zhì)也可稱為外來(lái)性目的之外的物質(zhì)。特別是有意在燃料中混合了粉末或者固體〔例如固體燃料〕，在其未燃燒完而殘留的情況下，該殘留物當(dāng)然屬于這種情況。在這些殘留物中有的特別容易助長(zhǎng)上述副產(chǎn)品的生成。
內(nèi)在性目的之外的物質(zhì)的典型例子是多孔性蓄熱體在其使用過(guò)程中因機(jī)械接觸而磨損或破損產(chǎn)生的粉狀、小〔微〕片狀殘留物或者對(duì)搬入加熱室的被處理體進(jìn)行熱處理的結(jié)果而產(chǎn)生的目的之外的物質(zhì)。后者，即來(lái)自被處理體上的目的之外物質(zhì)的一個(gè)例子，是由加熱室內(nèi)通過(guò)熱處理產(chǎn)生的被處理體表面上所形成的氧化物及其它的氧化鐵皮，是由于加熱室內(nèi)通過(guò)的氣體的機(jī)械壓力、熱沖擊及其它的環(huán)境條件而從被處理體表面脫離下來(lái)的小粒子〔特開(kāi)平7-119958〕。直焰式燃燒器或者蓄熱型熱交換器陣列狀配置的情況下，由配置于前段的多孔性蓄熱體結(jié)構(gòu)部件帶來(lái)的物質(zhì)〔特別是后述粉化物〕，對(duì)配置于后段多孔性蓄熱體來(lái)說(shuō)，成為內(nèi)在性〔或者根據(jù)設(shè)備狀態(tài)，外來(lái)性〕目的之外的物質(zhì)。
加熱室內(nèi)殘留的目的之外的物質(zhì)往往不久會(huì)物理性地將多孔性蓄熱體的孔堵塞。有時(shí)在加熱室內(nèi)因所受到的熱導(dǎo)致的軟化、熔化或者氣化〔這在某種意義上也是化學(xué)反應(yīng)〕也助長(zhǎng)堵塞這種多孔性蓄熱體的孔的現(xiàn)象。低溫氣體流入蓄熱體內(nèi)，特別是例如為了進(jìn)行維修作業(yè)而使設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，蓄熱體的溫度降低。在這種情況下，一旦軟化、熔化或者氣化了的目的之外的物質(zhì)固化、凝固或者凝結(jié)，就會(huì)閉塞多孔性蓄熱體的孔，引起“堵塞問(wèn)題”。
此外，將多孔性蓄熱體為蜂巢型蓄熱體〔定義后述〕的情況與為球型蓄熱體〔定義后述〕的情況作比較，前者由于孔是直線性的，氣體無(wú)阻礙地通過(guò)該孔，而后者的孔由于有非直線性的部分，氣體的流速不均勻，局部由于氣體流速顯著降低而使目的之外物質(zhì)〔特別是粉塵，粉狀、小〔微〕片狀的殘留物〕容易滯留或者沉淀。但是，與蜂巢型蓄熱體相比，球型蓄熱體至少只要著眼于非直線性的孔，實(shí)際平均表層孔徑常常增大。由于這個(gè)緣故，即使有容易滯留或者沉淀目的之外的物質(zhì)的部分，不用說(shuō)“堵塞現(xiàn)象”在球型蓄熱體的一方更為顯著。
接著是副產(chǎn)品，其在大多數(shù)情況下考慮到是由于外來(lái)性或內(nèi)在性目之外的物質(zhì)、多孔性蓄熱體的材料〔例如低量組成物或者不純物質(zhì)〕以及加熱室內(nèi)環(huán)境物質(zhì)中至少兩種物質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的。在這種化學(xué)反應(yīng)中，應(yīng)該與加熱室內(nèi)引起的熱處理?xiàng)l件〔例如，燃燒器的燃料的含有物、組成、熱處理溫度或者熱處理氣氛〕有很大關(guān)系。在多孔性蓄熱體中，特別是在其表面產(chǎn)生生成副產(chǎn)品的反應(yīng)的情況下，副產(chǎn)品將多孔性蓄熱體的孔慢慢堵塞。在有與多孔性蓄熱體表面相接觸的外來(lái)性或者內(nèi)在性目的之外物質(zhì)的情況下，例如在有上述的那種滯留或者沉淀的目的之外物質(zhì)的情況下，在兩者的接觸面上慢慢生成副產(chǎn)品，并漸漸成長(zhǎng)，產(chǎn)生因目的之外物質(zhì)助長(zhǎng)多孔性蓄熱體的孔的堵塞的情況。另外，熱處理氣氛也會(huì)助長(zhǎng)副產(chǎn)品的生成。例如，將高爐及其它工業(yè)用爐副產(chǎn)煤氣之類的清潔度低的物質(zhì)作為燃料使用的情況。與工業(yè)用爐副產(chǎn)煤氣不同，在將天然氣之類清潔度比較高的物質(zhì)作為燃料使用的情況下，由副產(chǎn)物引起的“堵塞現(xiàn)象”相對(duì)地不那么顯著。但是，即使在使用清潔度高的燃料物質(zhì)的情況下，也會(huì)由其它原因物質(zhì)引起相同的現(xiàn)象。
此外，根據(jù)上述內(nèi)在性目的物質(zhì)的定義，即，“對(duì)送入加熱室的被處理體進(jìn)行熱處理的結(jié)果所產(chǎn)生的目的之外物質(zhì)”而來(lái)考慮的話，副產(chǎn)品包含在內(nèi)在性目的物質(zhì)中也是妥當(dāng)?shù)摹倪@點(diǎn)上考慮，不管燃料物質(zhì)的清潔度如何，可以方便地對(duì)“堵塞現(xiàn)象”的原因物質(zhì)一并進(jìn)行說(shuō)明。因此，下面，只要不進(jìn)行特別的區(qū)分，內(nèi)在性目的物質(zhì)中包含有副產(chǎn)品。
3.解決“堵塞問(wèn)題”的現(xiàn)有技術(shù)為了解決多孔性蓄熱體的堵塞問(wèn)題，現(xiàn)在例如是通過(guò)下述方式進(jìn)行的。
〔1〕將蓄熱體分成多層，隨時(shí)可更換燃燒氣體流入一側(cè)的層的形式〔特開(kāi)平6-201276號(hào)，特開(kāi)平8-94066號(hào)〕。
〔2〕在擁有蓄熱體的蓄熱室廢氣導(dǎo)入一側(cè)設(shè)置旋風(fēng)式集塵器，將廢氣中所含的氧化鐵皮、粉塵進(jìn)行離心分離〔特開(kāi)平6-241420號(hào)、特開(kāi)平7-119958號(hào)〕。
〔3〕為了降低熱處理產(chǎn)生的Nox的濃度，通過(guò)經(jīng)蓄熱體朝加熱室內(nèi)供給水或者水蒸汽，將該蓄熱體洗干凈，不必為進(jìn)行定期·不定期維修作業(yè)而使設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)、或不將蓄熱體取下就可將有堵塞其孔的傾向的物質(zhì)取到外部〔特開(kāi)平4-70554號(hào)〕。
〔4〕在相互相反的方向上反復(fù)通過(guò)燃燒氣體與燃燒用空氣的蓄熱體廢氣出口再靠后方設(shè)置低沸點(diǎn)金屬捕集裝置，使蓄熱體出口的廢氣溫度保持在低沸點(diǎn)金屬的沸點(diǎn)以上那樣地操作熱處理設(shè)備，從而使含在廢氣中的低沸點(diǎn)金屬的凝結(jié)在蓄熱體外進(jìn)行〔特開(kāi)平8-261421號(hào)〕或者在連接蓄熱體的廢氣流通通路中途設(shè)置煙霧收集器〔特開(kāi)平8-86419號(hào)〕。
〔5〕對(duì)于燃燒用空氣供給系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)通過(guò)旋轉(zhuǎn)蓄熱體，在使單一的燃燒燃燒器連續(xù)燃燒形式的蓄熱式連續(xù)燃燒燃燒器中，在蓄熱體的氣流通路上設(shè)置能再生高熔點(diǎn)和低熔點(diǎn)金屬捕集柱〔特開(kāi)平8-86419號(hào))。
〔6〕將加熱室通過(guò)帶有多個(gè)間隙的分隔壁分別在上下分成實(shí)際上燃燒器發(fā)生火焰的燃燒室和被處理體產(chǎn)生熔融的熔融室，從設(shè)在配置于加熱室下部的熔融室內(nèi)的輔助煙道，將熔融室中產(chǎn)生的粉塵或低沸點(diǎn)金屬排出，防止這些物質(zhì)流入通向蓄熱體的上部燃燒室〔特開(kāi)平7-113579號(hào)〕。
〔7〕將蓄熱式交替燃燒的燃燒器設(shè)置在離開(kāi)煙道的位置上，通過(guò)控制使燃燒廢氣的一部分不通過(guò)蓄熱體而從煙道排出到外部，只使以不含低沸點(diǎn)金屬的氣體為主的燃燒廢氣通過(guò)蓄熱體〔特開(kāi)平8-247430號(hào)〕。
〔8〕在無(wú)氧化或者低氧環(huán)境下對(duì)被處理體進(jìn)行熱處理〔特開(kāi)平8-159664號(hào)、特開(kāi)平7-258740號(hào)〕，或使直焰式燃燒器的火焰不與被處理體相接觸〔特開(kāi)平7-102313號(hào)〕，防止作為堵塞原因物質(zhì)〔其余的〕的氧化鐵皮的發(fā)生。
此外，通過(guò)在熱處理設(shè)備上設(shè)置被處理體的預(yù)熱室，防止對(duì)被處理體快速加熱，防止被處理體產(chǎn)生裂紋、彎曲等的技術(shù)〔特開(kāi)平8-210780號(hào)〕也意味著防止一旦產(chǎn)生的氧化鐵皮的粉化或飛散，而且，通過(guò)調(diào)整加熱室內(nèi)氣體的壓力來(lái)降低氧化鐵皮產(chǎn)生量的技術(shù)〔特開(kāi)平7-103461號(hào)〕也可作為解決多孔性蓄熱體堵塞問(wèn)題的對(duì)策。
在這些現(xiàn)有的技術(shù)中，〔1〕的現(xiàn)有技術(shù)是在將燃燒廢氣直接導(dǎo)入燃燒器的直焰式燃燒器中，使高溫被處理體的氧化鐵皮或者耐火物的碎片等粉塵之類的內(nèi)在性目的之外物質(zhì)與燃燒廢氣一起通過(guò)多孔性蓄熱體內(nèi)的孔，大多侵入并附著在其內(nèi)部，而且這種附著在導(dǎo)入燃燒廢氣一側(cè)的具有一定寬度的表面層上特別顯著，根據(jù)這一見(jiàn)解，有關(guān)對(duì)引起堵塞的蓄熱體表面層容易進(jìn)行更換的技術(shù)，作為提示的有通過(guò)對(duì)多孔性蓄熱體本身的形態(tài)下功夫研究來(lái)解決堵塞問(wèn)題的流程，是值得注意的。
然而，這并不是有關(guān)防止或者抑制堵塞現(xiàn)象本身的技術(shù)。特別是這種現(xiàn)有的技術(shù)是將內(nèi)設(shè)蓄熱式燃燒器或者蓄熱型熱交換器單體的多孔性蓄熱體表面層做成與其它的層不同形狀·形態(tài)的技術(shù)，但根據(jù)有關(guān)多個(gè)蓄熱型燃燒裝置或者蓄熱型熱交換器的多個(gè)蓄熱體的堵塞行為的新的見(jiàn)解，與對(duì)多孔性蓄熱體本身形態(tài)下功夫研究的技術(shù)思想沒(méi)有關(guān)系。
從防止或者抑制堵塞現(xiàn)象本身的技術(shù)觀點(diǎn)上看，與上述〔1〕的現(xiàn)有技術(shù)相比，〔2〕至〔8〕的現(xiàn)有技術(shù)更接近。然而，這些現(xiàn)有的技術(shù)，與著眼于多孔性蓄熱體的形態(tài)、防止或者抑制堵塞現(xiàn)象本身的技術(shù)并無(wú)關(guān)系，與〔1〕的現(xiàn)有技術(shù)一樣，根據(jù)有關(guān)多個(gè)蓄熱型燃燒裝置或者蓄熱型熱交換器的多個(gè)蓄熱體的堵塞行為的新的見(jiàn)解，與對(duì)多孔性蓄熱體本身形態(tài)下功夫研究的技術(shù)思想沒(méi)有關(guān)系。
本發(fā)明著眼于附設(shè)在熱處理設(shè)備的加熱室或者某種空間中的多個(gè)蓄熱型燃燒裝置或者蓄熱型熱交換器的多個(gè)多孔性蓄熱體的特有的堵塞現(xiàn)象而研究成的技術(shù)，目的在于，通過(guò)對(duì)該蓄熱體本身的形態(tài)下功夫研究來(lái)解決多孔性蓄熱體的堵塞問(wèn)題。
發(fā)明的公開(kāi)本發(fā)明涉及的第1形式是熱處理設(shè)備，它具有加熱室，該加熱室附設(shè)了多個(gè)具有內(nèi)設(shè)多孔性蓄熱體的直焰式燃燒器的蓄熱型燃燒裝置，是對(duì)該加熱室內(nèi)的物體進(jìn)行熱處理的熱處理設(shè)備，是使多個(gè)直焰式燃燒器或者多個(gè)蓄熱型燃燒裝置中的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑不相同的設(shè)備。
本發(fā)明涉及的第2形式是在第1形式中，在加熱室內(nèi)對(duì)物體施加溫度梯度的熱處理設(shè)備。
本發(fā)明涉及的第3形式是在第1或者第2形式中，將物體從外部送入到加熱室內(nèi)、和/或從加熱室搬出到外部的熱處理設(shè)備。
本發(fā)明涉及的第4形式相當(dāng)于將多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑為“不相同”的情況下的變形擇一表示的第1形式的熱處理設(shè)備。該變形是在加熱室具有的通到外部的通路口附近的第1區(qū)域以及不是這樣的第2區(qū)域中分別配置的第1及第2直焰式燃燒器或者蓄熱型燃燒裝置的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑，第1直焰式燃燒器的比第2直焰式燃燒器的要大的情況，以及第1蓄熱型燃燒裝置的比第2蓄熱型燃燒裝置的要大的情況。此外，在該第4形式中的“通路口”包括物體從外部送入加熱室的入口部、和/或?qū)⑽矬w從加熱室搬出到外部的出口部。
本發(fā)明涉及的第5形式與第4形式涉及的熱處理設(shè)備這一點(diǎn)上類似，但該熱處理設(shè)備具有的加熱室的通路口是將熱處理的物體從外部送入加熱室中的入口部以及將熱處理的物體從加熱室搬出到外部的出口部的情況下，具有離入口部近的第1區(qū)域、離出口部近的第2區(qū)以及與第1和第2區(qū)域都不相同的第3區(qū)域，在各自的區(qū)域中配置第1、第2以及第3直焰式燃燒器或者蓄熱型燃燒裝置，這一點(diǎn)與第4形式不同。在該第5形式的熱處理設(shè)備中，第1及第2、第1及第3、或者第2及第3直焰式燃燒器或蓄熱型燃燒裝置中的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑是不同的，或第1直焰式燃燒器的比第2直焰式燃燒器的要大，第1直焰式燃燒器的比第3直焰式燃燒器的要大，或第2直焰式燃燒器的比第3直焰式燃燒器的要大，或者，第1蓄熱型燃燒裝置的比第2蓄熱型燃燒裝置的要大，第1蓄熱型燃燒裝置的比第3蓄熱型燃燒裝置的要大，或第2蓄熱型燃燒裝置的比第3蓄熱型燃燒裝置的要大。
本發(fā)明涉及的第6形式是在對(duì)從外部送入的物體進(jìn)行熱處理的加熱室中所附設(shè)的多個(gè)蓄熱型燃燒裝置各自所具有的直焰式燃燒器中內(nèi)設(shè)的多孔性蓄熱體的設(shè)置方法，是使多個(gè)直焰式燃燒器或者多個(gè)蓄熱型燃燒裝置中的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑不相同那樣地來(lái)設(shè)置多孔性蓄熱體的方法。
本發(fā)明涉及的第7形式是第6形式的變形，加熱室?guī)в型ㄏ蛲獠康耐房?，在離通路口近的第1區(qū)域以及不是這樣的第2區(qū)域中分別配置的第1及第2直焰式燃燒器或者蓄熱型燃燒裝置中的多孔性蓄熱體實(shí)際平均表層孔徑不相同，或者第1直焰式燃燒器的比第2直焰式燃燒器的要大，或者第1蓄熱型燃燒裝置的比第2蓄熱型燃燒裝置的要大，這樣地進(jìn)行設(shè)置的方法。
本發(fā)明涉及的第8形式是運(yùn)轉(zhuǎn)特定的熱處理裝置，在該熱處理設(shè)備具有的加熱室內(nèi)通過(guò)來(lái)制造熱處理的物體的方法。該加熱室附設(shè)有多個(gè)具有內(nèi)設(shè)多孔性蓄熱體的直焰式燃燒器的蓄熱型燃燒裝置，通過(guò)將從外部送入和/或朝外部搬出的物體配置在加熱室內(nèi)，對(duì)該物體進(jìn)行熱處理，將多個(gè)直焰式燃燒器或者多個(gè)蓄熱型燃燒裝置中的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑設(shè)置成不相同。
本發(fā)明涉及的第9形式相當(dāng)于多孔性蓄熱體實(shí)際平均表層孔徑“不相同”情況下的變形擇一表示的第8形式的方法。該變形是在加熱室的與外部相通的通路口附近的第1區(qū)域以及不是這樣的第2區(qū)域分別配置的第1及第2直焰式燃燒器或者蓄熱型燃燒裝置中的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑，第1直焰式燃燒器的比第2直焰式燃燒器的要大的情況，以及第1蓄熱型燃燒裝置的比第2蓄熱型燃燒裝置的要大的情況。在該第9形式的“通路口”，包括將物體從外部送入加熱室中的入口部、和/或?qū)⑽矬w從加熱室中搬出的出口部，這一點(diǎn)與第4形式的通路口的解釋是相同的。
本發(fā)明涉及的第10形式是沿著氣體流動(dòng)方向具有附設(shè)了多個(gè)內(nèi)設(shè)多孔性蓄熱體的蓄熱型熱交換器的空間的熱處理設(shè)備，是多個(gè)蓄熱型熱交換器的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表面孔徑設(shè)置成不相同的設(shè)備。
本發(fā)明涉及的第11形式是在第10形式中，配置在氣體流動(dòng)方向上游側(cè)的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑比配置在下游側(cè)的多孔性蓄熱體的要大，或者流動(dòng)氣體溫度較高一側(cè)配置的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑比配置在溫度較低一側(cè)的多孔性蓄熱體的要大。
本發(fā)明涉及的第12形式是在沿著氣體流動(dòng)方向具有附設(shè)了多個(gè)內(nèi)設(shè)多孔性蓄熱體的蓄熱型熱交換器的空間的熱處理設(shè)備中，設(shè)置多孔性蓄熱體的方法，是將多個(gè)蓄熱型熱交換器的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表面孔徑設(shè)成不相同來(lái)設(shè)置多孔性蓄熱體的方法。
本發(fā)明涉及的第13形式是運(yùn)轉(zhuǎn)特定的熱處理裝置，在該熱處理設(shè)備具有的加熱室內(nèi)制造熱處理的物體的方法。該熱處理設(shè)備沿著氣體流動(dòng)方向具有附設(shè)了多個(gè)內(nèi)設(shè)多孔性蓄熱體的蓄熱型熱交換器的空間，將多個(gè)蓄熱型熱交換器的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑設(shè)定成不相同。將從外部送入和/或搬出到外部的物體配置在加熱室內(nèi)，對(duì)該物體進(jìn)行熱處理，由此制造出熱處理的物體。
本發(fā)明涉及的第14形式是一種熱處理設(shè)備，它具有加熱室，該加熱室附設(shè)有多個(gè)具有內(nèi)設(shè)多孔性蓄熱體的直焰式燃燒器的蓄熱型燃燒裝置，在該加熱室內(nèi)對(duì)物體進(jìn)行熱處理，多個(gè)直焰式燃燒器或者多個(gè)蓄熱型燃燒裝置的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑，在垂直方向上越配置于下部的越大。
本發(fā)明涉及的第15形式是一種熱處理設(shè)備，它附設(shè)有多個(gè)內(nèi)設(shè)流通氣體的多孔性蓄熱體的熱交換器，上述多個(gè)熱交換器的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑設(shè)定成在垂直方向上越配置在下部的越大。
本發(fā)明涉及的第16形式，是一種多孔性蓄熱體的選定方法，即隨著蓄熱型燃燒裝置或者熱交換器的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的增加，測(cè)定出多孔性蓄熱體實(shí)際平均表層孔徑的減小，將具有預(yù)先增大了相當(dāng)于該測(cè)定值與目標(biāo)值之差的值的實(shí)際平均表層孔徑的多孔性蓄熱體內(nèi)設(shè)在該蓄熱型燃燒裝置具有的直焰式燃燒器或者熱交換器中。
本發(fā)明涉及的第17形式是一種多孔性蓄熱體的構(gòu)成部件，它內(nèi)設(shè)于多個(gè)蓄熱型燃燒裝置具有的直焰式燃燒器中使用，而所述多個(gè)蓄熱型燃燒裝置附設(shè)在熱處理設(shè)備所具有的加熱室中，在開(kāi)始使用前的實(shí)際平均表層孔徑設(shè)定成不相同，而后成為使用完的多孔性蓄熱體結(jié)構(gòu)部件。
本發(fā)明涉及的第18形式是一種使用完的多孔性蓄熱體的構(gòu)成構(gòu)件，它是在第17形式中，以540天以上的熱處理設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間中多孔性蓄熱體實(shí)際平均表層孔徑變化率進(jìn)行定義的堵塞率為50％以上。
本發(fā)明涉及的第19形式是一種使用完的多孔性蓄熱體的結(jié)構(gòu)部件，是在第17實(shí)施例中，以800天以上的熱處理設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間中多孔性蓄熱體實(shí)際平均表層孔徑變化率進(jìn)行定義的堵塞率為60％以上。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明

圖1是表示加熱爐的縱向剖視簡(jiǎn)圖。
圖2是表示加熱爐的側(cè)視簡(jiǎn)圖。
圖3是表示加熱爐上部爐的燃燒器配置的俯視簡(jiǎn)圖。
圖4是表示加熱爐下部爐的燃燒器配置的俯視簡(jiǎn)圖。
圖5是表示直焰式燃燒器的圖，〔a〕是剖視圖，〔b〕是側(cè)視圖。
圖6是蜂巢型蓄熱體單位蜂巢的說(shuō)明圖，〔a〕是蓄熱體的立體圖，〔b〕是多孔性蓄熱體構(gòu)成部件的立體圖，〔c〕是單位蜂巢所具有的孔的截面積的說(shuō)明圖，Cm是按每個(gè)孔定義的單位蜂巢，Sq是Cm的孔截面積。
圖7是球型蓄熱體單位蜂巢的說(shuō)明圖，〔a〕是蓄熱體的立體圖，〔b〕是多孔性蓄熱體構(gòu)成部件的立體圖，〔c〕是單位網(wǎng)蜂巢所具有的孔的截面積的說(shuō)明圖，Pn是第n層，Qm是Pn層上以任意鄰接的4個(gè)部件中心位置〔a、b、c、d〕定義的單位蜂巢，Sq是用Qm和部件B1、B2、B3、B4劃定的類似孔的截面積。
圖8是另外的球型蓄熱體單位蜂巢的說(shuō)明圖，Pn是第n層，Qm是以Pn層上任意鄰接的3個(gè)部件中心位置〔a、b、c〕定義的單位蜂巢，Sq是用Qm和部件B1、B2、B3劃定的類似孔的截面積。
圖9是表示堵塞現(xiàn)象發(fā)展的說(shuō)明圖，〔A〕是單位蜂巢〔Qm〕中堵塞現(xiàn)象發(fā)展的說(shuō)明圖，〔B〕是單位蜂巢〔Cm〕中堵塞現(xiàn)象發(fā)展的說(shuō)明圖。另外，〔a〕是到不能使用時(shí)堵塞的極限點(diǎn)〔臨界堵塞率、臨界壽命〕。
圖10是表示加熱爐的加熱室內(nèi)部溫度分布和其變化之圖，[A]表示通過(guò)打開(kāi)送入用開(kāi)閉門(mén)在A1至A3〔B1至B3〕區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的急劇的溫度降低，[B]表示通過(guò)加熱室內(nèi)的熱處理在A6至A10〔B6至B10〕區(qū)域中產(chǎn)生的急劇的溫度上升，[C]是通過(guò)打開(kāi)A11至A12上的閘板，在A11至A14〔B11至B14〕區(qū)域中產(chǎn)生的急劇的溫度降低，[D]是通過(guò)打開(kāi)搬出用開(kāi)閉門(mén)在A18至A19〔B18至B19〕區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的急劇的溫度降低。
圖11是上部爐堵塞現(xiàn)象的說(shuō)明圖。
圖12是下部爐堵塞現(xiàn)象的說(shuō)明圖。
圖13是表示加熱爐堵塞率與運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間關(guān)系的圖。
圖14是圖5所示直焰式燃燒器的配管圖。
圖15是步進(jìn)〔Working Beam〕式加熱爐的局部剖視圖。
圖16是焚燒設(shè)備的說(shuō)明圖，〔a〕是側(cè)視圖，〔b〕是俯視圖。
圖17是表示其它焚燒設(shè)備的說(shuō)明圖。
圖18是表示另外的焚燒設(shè)備的說(shuō)明圖，E1～E4是蓄熱型燃燒裝置、蓄熱式燃燒器、蓄熱型熱交換器之中的至少一種，F(xiàn)1～F3是燃燒裝置〔不論是否具有蓄熱體〕。
圖19是表示另外的加熱爐的側(cè)視簡(jiǎn)圖。
圖20是表示另外的加熱爐上部爐的燃燒器配置的俯視簡(jiǎn)圖。
圖21是表示另外的加熱爐下部爐的燃燒器配置的俯視簡(jiǎn)圖。
圖22是表示另外的加熱爐的加熱室內(nèi)部溫度分布及其變化的圖，[A]表示通過(guò)打開(kāi)送入用開(kāi)閉門(mén)在A1至A3〔B1至B3〕區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的急劇的溫度降低，[B]表示通過(guò)加熱室內(nèi)的熱處理在A5至A8〔B5至B8〕區(qū)域中產(chǎn)生的急劇的溫度上升，[C]表示通過(guò)打開(kāi)A8至A9上的閘板，在A8至A10〔B8至B10〕區(qū)域中產(chǎn)生的急劇的溫度降低，[D]表示通過(guò)打開(kāi)搬出用開(kāi)閉門(mén)在A12〔B12〕區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的急劇的溫度降低。
圖23是另外的加熱爐上部爐及下部爐中堵塞現(xiàn)象的說(shuō)明圖。
圖24是表示另外的加熱爐中堵塞率或者蓄熱體的更換頻率與運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間關(guān)系的圖。
圖25是表示蓄熱型燃燒裝置配置的說(shuō)明圖，〔a〕、〔b〕是俯視圖，〔c〕、〔d〕是剖視圖。
圖26是表示蓄熱型燃燒裝置另一種配置的說(shuō)明圖，〔a〕、〔b〕是俯視圖，〔c〕、〔d〕是剖視圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳形式首先對(duì)本發(fā)明用語(yǔ)的定義進(jìn)行說(shuō)明。
1“多孔性蓄熱體”多孔性蓄熱體由一個(gè)或者兩個(gè)以上的部件構(gòu)成，整體具有蓄熱功能，這意味著是具有多個(gè)孔或者具有被看作孔的間隙的連接通路〔以下稱為“類似孔”〕的結(jié)構(gòu)體。作為每個(gè)部件，具有塊狀、球狀、小片狀以及其它塊狀〔例如實(shí)開(kāi)平7-2739號(hào)、特開(kāi)平8-94066號(hào)〕的各種形態(tài)。
著眼于“多孔性”、“孔”或者“類似孔”的觀點(diǎn)，蜂巢狀部件在其自身上形成很多的孔，足以形成本發(fā)明的多孔性蓄熱體。但是，在將多個(gè)蜂巢狀部件的集合體做為整體的蓄熱體使用時(shí)〔例如特開(kāi)平7-280239號(hào)、特開(kāi)平8-247671號(hào)、特開(kāi)平7-39761號(hào)、實(shí)開(kāi)平7-2739號(hào)〕，將該集合體看成多孔性蓄熱體。這一點(diǎn)在波紋狀部件〔例如1977年福特汽車(chē)公司發(fā)行的“陶瓷制的蓄熱體的設(shè)計(jì)性能及可靠性概念的應(yīng)用”〕中也是同樣的。
在由蜂巢狀部件或者波紋狀部件或者它們的集合體構(gòu)成的蓄熱體〔以下通稱為“蜂巢型蓄熱體”〕的情況下，孔通常沿其長(zhǎng)度方向直線形貫通，其截面幾乎在所有情況下都是一定的，例如大多數(shù)情況是四方形〔例如，特開(kāi)平10-122517號(hào)，實(shí)用新型申請(qǐng)登錄第3049065號(hào)〕，但并不限于此，也可以形成三角形〔例如特開(kāi)平55-46338號(hào)〕、六邊形〔例如特公平7-39913號(hào)〕、多邊形〔例如特開(kāi)平7-39761號(hào)〕、大致半圓形、大致正弦波形乃至波浪形〔1976年10月美國(guó)福特汽車(chē)公司發(fā)行的“有關(guān)車(chē)輛汽油透平的陶瓷蓄熱體設(shè)計(jì)以及可靠性項(xiàng)目”，雜志“化學(xué)裝置”1983年3月號(hào)，第59～66頁(yè)〕等形式。
另一方面，球狀部件很少只用一個(gè)來(lái)作為蓄熱體使用，通常，以整個(gè)集合體作為蓄熱體〔例如特開(kāi)平10-176815號(hào)、特開(kāi)平10-318529〕。球狀部件的集合體，通過(guò)球狀部件之間的間隙的空間連接形成類似孔。這種情況下的類似孔并不限于通常的直線狀，對(duì)于其截面，根據(jù)球的直徑、不同的球直徑的組合或者不同形狀的球狀部件的混合方法，無(wú)法形成一定。同樣，顯然也有球狀部件與蜂巢狀部件混合在一起的情況〔例如特開(kāi)平7-127983號(hào)、特開(kāi)平10-115408號(hào)〕。在存在蜂巢狀部件的區(qū)域，孔也許是直線狀的，而在有球狀部件的區(qū)域，顯然不是直線狀的。此外，在多塊小塊狀的蜂巢狀部件集合在一起構(gòu)成一個(gè)蓄熱體的情況下〔例如實(shí)開(kāi)平7-2739號(hào)〕，從每個(gè)部件來(lái)看，孔也許是直線狀的，但通過(guò)部件之間的間隙的空間連接形成了非直線狀的類似孔。由于具有多個(gè)類似孔的蓄熱體也具有多孔性結(jié)構(gòu)〔例如特公平4-70554號(hào)〕，因此包含在多孔性蓄熱體中。以下將形成這些類似孔的多孔性蓄熱體統(tǒng)稱為“球型蓄熱體”。
然而，小決狀蜂巢部件自身由于具有作為蜂巢型蓄熱體的功能，故正確地講，要附加上這種蜂巢部件也屬于蜂巢型蓄熱體這一點(diǎn)。
結(jié)果，很多孔或者類似孔的存在是多孔性蓄熱體的最低條件，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的、作用·效果的條件，不管部件的形態(tài)或者集合的方式、孔或者類似孔的形態(tài)如何，都不能排除這一點(diǎn)。
確定孔或者類似孔是否是“多個(gè)”的判定基準(zhǔn)較難，但至少是2個(gè)以上，不管上限值。這種情況也同樣以是否實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的、作用·效果為基準(zhǔn)判斷是否是“多個(gè)”。
尤其是多孔性蓄熱體是組裝在規(guī)定裝置的規(guī)定場(chǎng)所的結(jié)構(gòu)體，并且受到一定體積、形狀、尺寸、重量等物理制約，此外在這種制約框架內(nèi)應(yīng)要求呈現(xiàn)所希望的機(jī)械強(qiáng)度、熱沖擊強(qiáng)度、耐熱性等質(zhì)量·特性。因此，實(shí)際上還要附加多孔性蓄熱體或者構(gòu)成它的各個(gè)部件所具有的孔，其在斷面方向或者長(zhǎng)度方向的孔的形狀·尺寸沒(méi)有限制。
此外，蓄熱體中往往具有催化功能〔例如特開(kāi)平7-127983號(hào)、特開(kāi)平7-47233號(hào)〕，在對(duì)多功能蓄熱體進(jìn)行定義的基礎(chǔ)上，這種附加功能存在與否并非本發(fā)明特定的問(wèn)題。
2.“蓄熱型熱交換器”對(duì)于蓄熱型熱交換器，是指通過(guò)交替地切換低溫氣體與高溫氣體的進(jìn)排氣，由蓄熱體交替地進(jìn)行高溫氣體的廢熱回收與低溫氣體的預(yù)熱的裝置〔例如，特開(kāi)平7-127983號(hào)、特開(kāi)平7-83585號(hào)、特開(kāi)平7-47233號(hào)、特開(kāi)平6-313508號(hào)、特開(kāi)平6-257972號(hào)、特開(kāi)平6-213585號(hào)、特開(kāi)平5-340683號(hào)、實(shí)開(kāi)平7-2739號(hào)〕。
后述的直焰式燃燒器由于是燃燒器與蓄熱型熱交換器結(jié)合而構(gòu)成的，因此可以認(rèn)作蓄熱型熱交換器的一種。但是，在本發(fā)明的某一實(shí)施例中，蓄熱型熱交換器并非必須如后述的直焰式燃燒器那樣與燃燒器結(jié)合。直焰式燃燒器的情況是將從燃燒器產(chǎn)生的高溫燃燒氣體的廢熱回收通過(guò)與此相結(jié)合的蓄熱型熱交換器來(lái)進(jìn)行，而該實(shí)施例的蓄熱型熱交換器只要設(shè)置在能夠進(jìn)行熱交換的空間中即可，即使與燃燒器分開(kāi)設(shè)置也可以，此外，也不非要將燃燒器作為熱源，對(duì)用別的熱源產(chǎn)生的高溫氣體進(jìn)行廢熱回收也是可以的〔例如實(shí)用新型申請(qǐng)登錄第3049065號(hào)〕。
3. “內(nèi)設(shè)蓄熱體的直焰式燃燒器”內(nèi)設(shè)蓄熱體的直焰式燃燒器〔以下為了方便起見(jiàn)往往僅稱為“直焰式燃燒器”〕，是指將燃燒器與蓄熱型熱交換器結(jié)合來(lái)構(gòu)成〔例如實(shí)開(kāi)平7-2739號(hào)〕，而且，存在被處理體情況下的氣體可通過(guò)蓄熱體移動(dòng)的裝置。根據(jù)該裝置，由于燃燒器與蓄熱型熱交換器相結(jié)合，因此通過(guò)將燃燒器燃燒用的空氣與燃燒氣體的進(jìn)排氣交替地切換，利用蓄熱體交替地進(jìn)行燃燒氣體的廢熱回收和燃燒用空氣的預(yù)熱，從而能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)省能源、高效傳熱、高效回收廢熱、降低NOx等，這是從所周知的。
本發(fā)明的“內(nèi)設(shè)蓄熱體的直焰式燃燒器”的典型例子是使一對(duì)燃燒器交替燃燒，通過(guò)連接乃至內(nèi)裝于燃燒器上的蓄熱體交替地進(jìn)行燃燒氣體的廢熱回收與燃燒用空氣的預(yù)熱的形式的所謂蓄熱式交替燃燒器〔例如特開(kāi)平8-247671號(hào)、特開(kāi)平6-228632號(hào)、特開(kāi)平7-280208號(hào)、特開(kāi)平10-176815號(hào)〕，或者通過(guò)相對(duì)于燃燒用空氣供給系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)使蓄熱體相對(duì)旋轉(zhuǎn)，或用流通通路切換機(jī)構(gòu)相對(duì)于蓄熱體來(lái)切換流體的流通方向，從而利用燃燒廢氣的廢熱將燃燒用空氣預(yù)熱到高溫，將該預(yù)熱空氣連續(xù)地供給單個(gè)的燃燒器，進(jìn)行連續(xù)燃燒的形式的所謂蓄熱式連續(xù)燃燒燃燒器〔例如，特開(kāi)平8-166123號(hào)、特開(kāi)平7-119937號(hào)，特開(kāi)平7-27326號(hào)、特開(kāi)平5-256423號(hào)、特開(kāi)平7-113509號(hào)、特開(kāi)平6-313508號(hào)、實(shí)開(kāi)平6-65714號(hào)、特開(kāi)平6-42730號(hào)、實(shí)開(kāi)昭63-159622號(hào)、特開(kāi)平8-285266號(hào)、特開(kāi)平7-113509號(hào)〕。使蓄熱式連續(xù)燃燒燃燒器交替燃燒的情況下的燃燒器也包括在本發(fā)明的“內(nèi)設(shè)蓄熱體的直焰式燃燒器”中。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，存在被處理體場(chǎng)合下限定為氣體通過(guò)蓄熱體移動(dòng)的構(gòu)造的燃燒器，即“直焰式燃燒器”，因此，例如采用輻射管之類的加熱管或輻射管，像[例如特開(kāi)平1-219412號(hào)、特開(kāi)平8-135936號(hào)、特開(kāi)平8-247420號(hào)、特開(kāi)平10-318528號(hào)、特開(kāi)平10-115408號(hào)]那樣地將存在被處理體場(chǎng)合下的氣體不通過(guò)蓄熱體移動(dòng)的構(gòu)造的燃燒器，不管蓄熱式交替燃燒、蓄熱室連續(xù)燃燒，還是其它的燃燒形式如何，均不包含在本發(fā)明實(shí)施例限定的“直焰式燃燒器”中。
然而，在燃燒器的火焰直接與被處理體接觸的場(chǎng)合〔例如特開(kāi)平8-233251號(hào)、特開(kāi)平7-258740號(hào)〕不必說(shuō)了、即使燃燒器的火焰不與被處理體直接接觸的場(chǎng)合〔例如特開(kāi)平7-113579號(hào)、特開(kāi)平8-246041號(hào)、特開(kāi)平8-159664號(hào)〕，只要是被處理體存在情況下的氣體可通過(guò)蓄熱體移動(dòng)的燃燒裝置，不管其燃燒形式或者燃燒器火焰軸的方向如何，均包含在“直焰式燃燒器”中。
不管直焰式燃燒器所使用的燃料或者燃燒用空氣的組成或者有無(wú)混合物。因此，即使燃料中混合液體、固體、乳濁液等也沒(méi)關(guān)系，也不管空氣是否富氧化，也不管燃料或者空氣清潔程度的高低。
此外，本發(fā)明的情況下，當(dāng)然蓄熱體限定為多孔性蓄熱體。
4.“具有內(nèi)設(shè)蓄熱體的直焰式燃燒器的蓄熱型燃燒裝置”具有內(nèi)設(shè)蓄熱體的直焰式燃燒器的蓄熱型燃燒裝置，意味著是具有內(nèi)設(shè)上述蓄熱體的直焰式燃燒器的燃燒裝置。
根據(jù)直焰式燃燒器的燃燒形式，構(gòu)成一個(gè)蓄熱型燃燒裝置的直焰式燃燒器的數(shù)目是不同的。例如，在蓄熱式交替燃燒器的情況下用1對(duì)〔兩個(gè)〕，在蓄熱式連續(xù)燃燒燃燒器的情況下用1個(gè)，在使蓄熱式連續(xù)燃燒燃燒器交替燃燒的情況下用一對(duì)〔兩個(gè)〕，分別構(gòu)成1個(gè)蓄熱型燃燒裝置。假如存在一對(duì)蓄熱式交替燃燒燃燒器和1個(gè)蓄熱式連續(xù)燃燒燃燒器的情況下，存在著兩個(gè)蓄熱型燃燒裝置。
5.“多個(gè)蓄熱型燃燒裝置”、“多個(gè)蓄熱型熱交換器”蓄熱型燃燒裝置有多個(gè)的情況，至少包含以下的類型。
第1類型蓄熱型燃燒裝置只由蓄熱式交替燃燒燃燒器或者交替燃燒的蓄熱式連續(xù)燃燒燃燒器構(gòu)成的情況下，蓄熱式交替燃燒燃燒器或者交替燃燒的蓄熱式連續(xù)燃燒燃燒器至少有2對(duì)〔即4個(gè)〕。
第2類型蓄熱型燃燒裝置只由〔不交替燃燒的〕蓄熱式連續(xù)燃燒燃燒器構(gòu)成的情況下，蓄熱式連續(xù)燃燒燃燒器至少有2個(gè)。
第3類型蓄熱型燃燒裝置由蓄熱式交替燃燒燃燒器或者交替燃燒的蓄熱式連續(xù)燃燒燃燒器，以及〔不交替燃燒的〕蓄熱式連續(xù)燃燒燃燒器構(gòu)成的情況下，蓄熱式交替燃燒燃燒器或者交替燃燒的蓄熱式連續(xù)燃燒燃燒器至少有1對(duì)〔兩個(gè)〕，以及〔不交替燃燒的〕蓄熱式連續(xù)燃燒燃燒器至少有1個(gè)。換句話說(shuō)，蓄熱式交替燃燒燃燒器至少有2個(gè)和蓄熱式連續(xù)燃燒燃燒器至少有1個(gè)，或者蓄熱式連續(xù)燃燒燃燒器至少有3個(gè)。
所謂蓄熱型熱交換器有多個(gè)的情況，從文字上看，意味著至少有2個(gè)的情況。此外，蓄熱型燃燒裝置由于是將多孔性蓄熱體作為熱交換器使用的裝置，因此包含在蓄熱型熱交換器、即本申請(qǐng)權(quán)利要求的“內(nèi)設(shè)多孔性蓄熱體的熱交換器”的概念中，并且本發(fā)明的第10至第13以及第15實(shí)施例進(jìn)行了解釋。
6.〔多個(gè)蓄熱型燃燒裝置或者蓄熱型熱交換器〕“附設(shè)的加熱室”“加熱室”，是對(duì)被處理體進(jìn)行所希望的熱處理的規(guī)定的場(chǎng)所、空間或者分隔室，系指后述的”熱處理設(shè)備”所具有的。也有將其稱為燃燒室的例子〔例如特開(kāi)平8-159664號(hào)〕。在本發(fā)明的實(shí)施例中，供給熱處理的熱源是具有蓄熱型燃燒裝置的直焰式燃燒器。
尤其是在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，將不具有燃燒器的蓄熱型熱交換器作為對(duì)象，這一點(diǎn)要注意。所謂設(shè)置蓄熱型熱交換器的場(chǎng)所，是進(jìn)行熱交換的場(chǎng)所、空間或者分隔室〔以下稱為“熱交換室”〕，不需是對(duì)被處理體進(jìn)行所希望的熱處理的規(guī)定場(chǎng)所、空間或者分隔室。這就意味著，在本發(fā)明的第10至13實(shí)施例中的、所謂附設(shè)有多個(gè)蓄熱型熱交換器的“空間”，意味著包含加熱室、與加熱室相區(qū)別的熱交換室及其它場(chǎng)所、空間或者分隔室。此外，第10至第13實(shí)施例中的“氣體”也可以是由從對(duì)物體進(jìn)行熱處理的加熱室排到外部的或者從外部供給加熱室的氣體，也可以是由從加熱室流入熱交換室的氣體。再有，雖然本發(fā)明的成立與是否存在加熱室無(wú)關(guān)，但除了設(shè)置蓄熱型熱交換器進(jìn)行熱交換之外，本發(fā)明將加熱室作為設(shè)備來(lái)限定是當(dāng)然的，因此，在第15實(shí)施例中，將該限定規(guī)定為直至熱處理設(shè)備。
熱處理時(shí)在導(dǎo)入水蒸汽、惰性氣體及其它物質(zhì)的情況下，還是在單位分隔室僅由一個(gè)構(gòu)成的情況或者由多個(gè)空間或多個(gè)空間連接〔這種情況下可以說(shuō)單位分隔室僅有一個(gè)的情況〕來(lái)構(gòu)成的情況下，也包括在本發(fā)明的加熱室或者熱交換室的概念中。
加熱室中附設(shè)有多個(gè)蓄熱型燃燒裝置，這是為了使加熱室內(nèi)實(shí)現(xiàn)所希望的溫度分布，有時(shí)給出該溫度分布隨時(shí)間的變化。這樣，對(duì)被處理體給予規(guī)定的溫度變化，能夠進(jìn)行所希望的熱處理。例如，被處理體從外部送入加熱室內(nèi)，或者，從加熱室搬出到外部時(shí)，被處理體處于急劇的溫度變化的條件下。
由于這時(shí)所受到的熱沖擊，往往因被處理體上產(chǎn)生缺陷等可能對(duì)接下來(lái)的熱處理帶來(lái)不良影響或者對(duì)熱處理后的被處理體的產(chǎn)品質(zhì)量帶來(lái)不良影響的情況，因此通常以接近與外部的交界的加熱爐內(nèi)溫度分布相對(duì)于外部溫度進(jìn)行緩慢變化的方式調(diào)整蓄熱型燃燒裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)條件。
然而，有時(shí)根據(jù)熱處理的種類，必須在接近與外部的交界附近的加熱室內(nèi)或者除此以外的加熱室內(nèi)作出急劇的溫度梯度，而且，回避它在運(yùn)轉(zhuǎn)或操作上有困難。
加熱室內(nèi)的溫度分布在必須朝著所希望的到達(dá)溫度作出溫度梯度的情況下，對(duì)各個(gè)蓄熱型燃燒裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)條件進(jìn)行調(diào)整。在加熱室由多個(gè)單位分隔室結(jié)合起來(lái)構(gòu)成的情況下，對(duì)每一個(gè)單位分隔室進(jìn)行調(diào)整。這些調(diào)整若是將各個(gè)蓄熱型燃燒裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)條件維持一定，則進(jìn)行靜態(tài)控制，通過(guò)設(shè)在室外或室內(nèi)或者單位分隔室內(nèi)的傳感器進(jìn)行溫度計(jì)測(cè)，或者，邊監(jiān)視別的蓄熱型燃燒裝置〔例如相鄰的蓄熱型燃燒裝置〕的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，邊對(duì)其結(jié)果進(jìn)行正反饋或者負(fù)反饋的話，有動(dòng)態(tài)控制、其它靜態(tài)控制和動(dòng)態(tài)控制的組合。這些控制大多數(shù)的情況下，可使用計(jì)算機(jī)，可能的話，也可以用更為原始的裝置來(lái)進(jìn)行這些控制。
本發(fā)明的情況下，沒(méi)有對(duì)在加熱室內(nèi)作出希望的溫度分布用的方法進(jìn)行限制。
對(duì)于“附設(shè)”，一般情況下意味著將加熱室內(nèi)的氣體或者供熱交換的氣體可通過(guò)蓄熱體移動(dòng)的方式配置蓄熱型燃燒裝置或者蓄熱型熱交換器。此外，在非有意限定的具體說(shuō)明時(shí)，“附設(shè)”是在加熱室上安裝燃燒裝置的安裝方法的一種，而在有被處理體的情況下，具體地是以加熱室內(nèi)的氣體可通過(guò)蓄熱體移動(dòng)的方式將燃燒裝置或者熱交換器安裝在加熱室中的話，不管其方式如何，也不管加熱室內(nèi)所配置的被處理體與蓄熱體之間的距離大小或者連接兩者的氣體流通通路的形態(tài)如何，都為附設(shè)。即，意味著按形成加熱室的空間內(nèi)的氣體可通過(guò)蓄熱體移動(dòng)的狀態(tài)配置蓄熱型燃燒裝置或者蓄熱型熱交換器。蓄熱體面對(duì)形成加熱室的空間配置的情況不用說(shuō)，還包含了蓄熱體面對(duì)安裝于加熱室內(nèi)的氣體通路所形成的空間配置的情況，此外，還包括燃燒裝置或熱交換器主體的一部分或者全部以埋設(shè)于加熱室壁內(nèi)的形式配置的情況，或者燃燒裝置、熱交換器主體與加熱室通過(guò)配管或者氣體通路相連接配置的情況。
此外，在蓄熱型燃燒裝置或者蓄熱型熱交換器的多孔性蓄熱體上流通的氣體的流動(dòng)方向可以是一定的，也可以進(jìn)行換向。例如，附設(shè)于加熱室中的蓄熱型燃燒裝置即使進(jìn)行交替燃燒的情況下，在加熱室外的氣體朝加熱室內(nèi)流動(dòng)時(shí)和與之相反加熱室內(nèi)的氣體朝外部流動(dòng)時(shí)都不需要使蓄熱體內(nèi)的氣體流動(dòng)方向換向。這是由于對(duì)氣體配管及其切換下功夫研究，在蓄熱體內(nèi)的氣體流動(dòng)方向保持相同，或者不向不同方向變化或反向的情況下，可以變更從加熱室外向加熱室內(nèi)流動(dòng)的氣體流路和氣體通過(guò)蓄熱體的位置的緣故。在附設(shè)于熱交換室上的蓄熱型熱交換器的情況下，同樣對(duì)氣體配管及其切換下功夫研究，使蓄熱體內(nèi)的氣體流動(dòng)方向保持相同，或者不向不同方向變化或反向，可以變更從熱交換室外向熱交換室內(nèi)流動(dòng)的氣體流路或者氣體通過(guò)蓄熱體的位置。
對(duì)于多個(gè)蓄熱型燃燒裝置和/或蓄熱型熱交換器的配置形式，例如，有沿著被處理體的移動(dòng)方向陣列狀配置的形式〔例如特開(kāi)平7-4853號(hào)、特開(kāi)平8-210780號(hào)、特開(kāi)平7-97617號(hào)〕，在構(gòu)成加熱室內(nèi)部空間的壁面〔通常是爐壁〕上以圍住該內(nèi)部空間的方式配置的形式〔例如特開(kāi)平6-94368號(hào)〕，沿著與從加熱室向外部排出的氣體的通路或相當(dāng)于通路的另外空間〔例如特開(kāi)昭53-120861號(hào)〕或者另外的空間，或者以圍住該另外空間的方式配置的形式〔例如實(shí)用新型申請(qǐng)登錄第3049065號(hào)、特開(kāi)平7-280239號(hào)、特開(kāi)平7-258740號(hào)〕等。此外，即使在陣列狀的配置形式中，也有將多個(gè)蓄熱型燃燒裝置和/或蓄熱型熱交換器群〔包括一個(gè)的情況〕作為1組或者1個(gè)區(qū)域的、直列配置多組或多個(gè)區(qū)域的形式〔例如，特開(kāi)平6-200329號(hào)、特開(kāi)平8-209234號(hào)、特開(kāi)平6-2383”號(hào)、特開(kāi)平7-97617號(hào)、特開(kāi)平8-159453號(hào)〕。本發(fā)明并不限定于這些配置形式，例如也包含燃燒器的火焰軸交叉的配置形式，以及其它各種配置形式。
7.“熱處理設(shè)備”以及“通路”
“熱處理設(shè)備”，是指本發(fā)明可適用的，或者不排除適用于本發(fā)明的所有的爐。例如，加熱爐〔例如特開(kāi)平6-238317號(hào)〕、焚燒爐〔例如特開(kāi)平10-197159號(hào)〕、灰熔融爐〔例如特開(kāi)平8-68519號(hào)〕、熔化爐〔例如特開(kāi)平10-246585號(hào)〕、熱處理爐、灼熱爐以及熔液保持爐〔例如特開(kāi)平8-128620號(hào)〕、脫臭爐、化學(xué)反應(yīng)爐、其它的工業(yè)用爐〔例如參照特開(kāi)平8-166123號(hào)、特開(kāi)平8-166124號(hào)中開(kāi)列的工業(yè)爐〕相當(dāng)于該設(shè)備。根據(jù)熱處理的種類來(lái)考慮熱處理設(shè)備的種類。
尤其是在本發(fā)明的第15實(shí)施例中，由于不需要限定具有蓄熱型熱交換器的設(shè)備，只要單單注意熱處理設(shè)備帶有的問(wèn)題這一點(diǎn)。在這種情況下，不限定熱處理設(shè)備或者在此進(jìn)行的熱處理的具體內(nèi)容。
在熱處理設(shè)備中，設(shè)置有從外部將被處理體送入加熱室內(nèi)的入口和送入通路〔即被處理體送入路徑〕，具有熱處理設(shè)備的加熱室中存在著與該送入路徑直接連接的入口部〔即入口及其附近區(qū)域〕，此外，還設(shè)置有將進(jìn)行熱處理的被處理體從加熱室搬出到外部的出口和搬出通路〔即被處理體搬出路徑〕，加熱室中存在著與該搬出通路直接連接的出口部〔即出口及其附近區(qū)域〕。再有，在送入通路或搬出通路中也可以設(shè)置開(kāi)閉門(mén)或者開(kāi)閉裝置〔例如，特開(kāi)平6-238317號(hào)〕。在這種情況下，打開(kāi)送入通路一側(cè)的門(mén)，將被處理體朝加熱室送入后，將其關(guān)閉，使外部與加熱室隔離開(kāi)，或者開(kāi)啟搬出通路一側(cè)的門(mén)，將進(jìn)行熱處理后的被處理體搬出到外部之后，將其關(guān)閉，使外部與加熱室隔離開(kāi)。
另外，在熱處理設(shè)備中，還設(shè)置有連接加熱室與外部的氣體通路〔即氣體流通路徑〕，加熱室上存在著與該氣體通路直接連接的氣體通路口〔即氣體流通路徑中連接加熱室與外部的出口及其附近或者入口及其附近區(qū)域〕。作為這種氣體通路的例子，是將加熱室內(nèi)的氣體排放到外部用的煙囪、煙道或者通風(fēng)道。該氣體通路在適當(dāng)時(shí)機(jī)或者必要時(shí)可以帶有連接外部與加熱室的裝置，例如開(kāi)閉門(mén)或者開(kāi)閉閥。在適當(dāng)時(shí)機(jī)或必要時(shí)通過(guò)設(shè)置于煙囪等上的閘板使外部與加熱室連接，進(jìn)行排氣，對(duì)加熱室的氣體壓力或者特定氣體分壓進(jìn)行控制〔例如特開(kāi)平6-238317號(hào)、特開(kāi)平7-103361號(hào)、特開(kāi)平8-210780號(hào)、特開(kāi)平6-200329號(hào)〕。
此外，被處理體的送入通路或搬出通路與將加熱室構(gòu)成另外的空間的煙道、通風(fēng)道等相同，將加熱室的內(nèi)部空間構(gòu)成另外的空間的情況下〔例如特開(kāi)平8-210780號(hào)、特開(kāi)平7-258740號(hào)、特開(kāi)平8-135936號(hào)〕、往往不能與加熱室的內(nèi)部空間構(gòu)成一體，不能辨別〔例如特開(kāi)平7-103659號(hào)，特開(kāi)平6-200329號(hào)〕。在這種情況下，即使概念上可以想起送入通路或搬出通路，在現(xiàn)實(shí)中難以將該場(chǎng)所特別劃定，例如從外部將被處理體送入加熱室內(nèi)的入口和加熱室中應(yīng)當(dāng)具有的入口部處于極為接近的可以說(shuō)背靠背的位置關(guān)系。從加熱室內(nèi)將被處理體朝外部搬出的出口和加熱室中應(yīng)有的出口部的關(guān)系也是一樣的。在本發(fā)明中，不管是否能夠?qū)⑺腿胪放c搬出通路現(xiàn)實(shí)劃定，或是否只能在概念上想起這些，都沒(méi)關(guān)系。
“通路”是物質(zhì)或者物體通過(guò)的路徑，“通路口”是橫切多個(gè)空間的通路中，連接一個(gè)空間與另外的空間的出口或者入口。上述送入通路、搬出通路、氣體通路以及入口部、出口部及氣體通路口鑒于它們的功能，分別廣義地包含在通路以及通路口中。因此，在本發(fā)明中，除了特別注明區(qū)別之外，通路包含了送入通路、搬出通路和/或氣體通路，通路口包含了入口部、出口部和/或氣體通路口。
8.“被處理體”以及“物體”本發(fā)明中，被處理體及物體除了特別標(biāo)明區(qū)別的情況外，兩者均意味著應(yīng)進(jìn)行熱處理或熱處理后的對(duì)象物。作為該被處理體或者物體，可以例舉出金屬礦石、板坯、方坯等鋼片〔例如特開(kāi)平7-258740號(hào)、特開(kāi)平8-143949號(hào)〕，金屬帶材〔例如特開(kāi)平8-159664號(hào)、特開(kāi)平7-102326號(hào)〕，鋼材〔例如特開(kāi)平7-97617號(hào)、特開(kāi)平6-200328號(hào)〕，焚燒灰〔例如特開(kāi)平8-261421號(hào)〕，下水道污泥〔特開(kāi)平7-280239號(hào)、特開(kāi)平7-280475號(hào)〕，玻璃〔例如特開(kāi)平6-94368號(hào)、特開(kāi)平8-208240號(hào)〕，陶瓷，塑料，生橡膠、木材及其它可燃性廢棄物，對(duì)此沒(méi)有限定。例如，為了除去廢氣中含的有害物質(zhì)和惡臭物質(zhì)或者芳香物質(zhì)及其它物質(zhì)，而對(duì)該廢氣進(jìn)行任何的熱處理的情況下，該廢氣相當(dāng)于被處理體或物體。
9.“多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑”“多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑”是本說(shuō)明書(shū)中特別定義的用語(yǔ)，將在后面詳細(xì)描述。
10.“不相同”多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑“不相同”是指在內(nèi)設(shè)多孔性蓄熱體的直焰式燃燒器或蓄熱型熱交換器或者其集群至少有兩個(gè)的情況，因此，內(nèi)設(shè)在不同的直焰式燃燒器或者熱交換器中的多孔性蓄熱體或者其集群是多個(gè)的情況下，在將內(nèi)設(shè)于一側(cè)的直焰式燃燒器或者熱交換器中的多孔性蓄熱體及其集群與內(nèi)設(shè)于另一側(cè)的直焰式燃燒器或者熱交換器中的多孔性蓄熱體及其集群相比較的情況下，意味著多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑不是單一值。具體可由下面說(shuō)明。
內(nèi)設(shè)在不同的直焰式燃燒器或者熱交換器中的多孔性蓄熱體是2個(gè)的情況下，意味著這兩個(gè)多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑不相同。
內(nèi)設(shè)在不同的直焰式燃燒器或者熱交換器中的多孔性蓄熱體是3個(gè)以上〔M個(gè)〕的情況下，意味著所有M個(gè)多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑不是單一值，應(yīng)當(dāng)是下面的情況。
N個(gè)〔O＜N＜M-1〕多孔性蓄熱體的共同的實(shí)際平均表層孔徑的值是與剩下的〔M-N〕個(gè)多孔性蓄熱體不同的共同值的情況。
M個(gè)多孔性蓄熱體具有將分成不同的實(shí)際平均表層孔徑的值分為P群〔2＜P＜M〕的情況〔其值在多孔性蓄熱體只有1個(gè)的情況下為1群〕。
M個(gè)多孔性蓄熱體均具有不同的實(shí)際平均表層孔徑的值的情況。
對(duì)于上面的說(shuō)明，不是有意限定的說(shuō)明，屬于不同的直焰式燃燒器或者熱交換器的多孔性蓄熱體有多個(gè)，其中，如果存在實(shí)際平均表層孔徑比其小或者大的多孔性蓄熱體的話，在本發(fā)明中，稱為多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑“不相同”。
因此，鑒于內(nèi)設(shè)多孔性蓄熱體的直焰式燃燒器，帶有該直焰式燃燒器的蓄熱型燃燒裝置，內(nèi)設(shè)多孔性蓄熱體的蓄熱型熱交換器的含義，實(shí)際平均表層孔徑，在某直焰式燃燒器比另外的直焰式燃燒器大的情況，在某蓄熱型燃燒裝置比另外的蓄熱型燃燒裝置大的情況，或者某蓄熱型熱交換器比另外的蓄熱型熱交換器大的情況，包含在“不相同”的情況中。此外，在帶有交替燃燒的一對(duì)直焰式燃燒器的蓄熱型燃燒裝置中，內(nèi)藏一側(cè)的直焰式燃燒器的多孔性蓄熱體與另一側(cè)的直焰式燃燒器的多孔性蓄熱體相比較時(shí)，實(shí)際平均表層孔徑不同的情況也包含在“不相同”的定義中。
下面，為了不作限定地對(duì)發(fā)明進(jìn)行具體說(shuō)明，對(duì)帶有直焰式燃燒器或者蓄熱型燃燒裝置的熱處理設(shè)備，以加熱爐為例參照附圖進(jìn)行說(shuō)明。
圖1是表示加熱爐的縱向剖視簡(jiǎn)圖，圖2是表示加熱爐的側(cè)視簡(jiǎn)圖，圖3是示出了上部燃燒器的表示加熱爐的俯視簡(jiǎn)圖，圖4是示出了下部燃燒器的表示加熱爐的側(cè)視簡(jiǎn)圖。
圖1中，1是加熱爐主體，2a、2b是直焰式燃燒器，3a、3b是蓄熱體，4a、4b是燃料切斷閥，5是燃料空氣供給和燃燒廢氣抽吸交替用的四向閥，6是燃燒廢氣排氣口，7是厚鋼板等被處理體。
一側(cè)的燃燒器2a處于燃燒狀態(tài)的情況下，供給蓄熱體3a的燃燒空氣溫度例如為30℃，它由蓄熱體3a加熱，成為1250℃的預(yù)熱空氣供給燃燒器3a。預(yù)熱空氣與燃燒氣體一起燃燒后供給加熱爐主體1內(nèi)。此外，燃廢排氣的一部分經(jīng)燃燒器3b在1350℃溫度下抽吸到蓄熱體3b中，加熱蓄熱體3b，成為200℃的燃燒廢氣排出。再有，剩余的燃燒氣體從排氣口6排出到爐外。燃燒器2a、2b的切換是燃料切斷閥4a、4b與燃燒空氣及燃燒廢氣切換四向閥5的切換相聯(lián)動(dòng)而進(jìn)行的。此外，切換燃燒器2a、2b的周期〔交替周期〕最好約為10至30秒左右，但并不限定于該時(shí)間。
在這種加熱爐中，安裝有短時(shí)間反復(fù)進(jìn)行蓄熱和放熱的廢熱回收系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)置蓄熱體3a、3b，提高熱回收效率。
蓄熱體3a、3b最好是每單位容積的熱交換面積很大，而且氣體流通面積也大，流體通過(guò)時(shí)的壓力損失小的結(jié)構(gòu)體。例如，蜂巢狀結(jié)構(gòu)體是合適的。根據(jù)這一理由，直焰式燃燒器的蓄熱體采用了蜂巢型蓄熱體。另外，蜂巢型蓄熱體的材質(zhì)例如采用1300℃以上的高溫燃燒氣體通過(guò)時(shí)也不會(huì)在高溫下熔化的陶瓷。這種陶瓷蜂巢通過(guò)將擠壓成形材料燒結(jié)而制成的。因此，由陶瓷蜂巢構(gòu)成的蓄熱體，蜂巢斷面形狀在流路方向上是一定的。
圖2至圖4所示的加熱爐設(shè)置成上述燃燒器隔著被處理體的上下2段，A1至A19是上部燃燒器，B1至B19是下部燃燒器。A1至A3及B1至B3區(qū)域形成第1預(yù)熱帶，A4至A8以及B4至B8區(qū)域形成第2預(yù)熱帶，A9至A13及B9至B13區(qū)域形成加熱帶，而A14至A19以及B14至B19區(qū)域形成均熱帶。此外，圖3中的煙道是上述燃燒廢氣排氣口6，可通過(guò)閘板開(kāi)啟或關(guān)閉。加熱爐的典型例子是鋼鐵用的加熱設(shè)備，特別是將高爐的副產(chǎn)煤氣作為燃料使用的設(shè)備是最合適的。
下面對(duì)本發(fā)明的原理進(jìn)行說(shuō)明。
本發(fā)明中，在容易附著堵塞原因物質(zhì)的區(qū)域中配置的直焰式燃燒器或蓄熱型燃燒裝置或者蓄熱型熱交換器，從其帶有的多孔性蓄熱體的形態(tài)上下功夫研究而構(gòu)成，使得其難以附著或者即使附著也不會(huì)使堵塞現(xiàn)象明顯化。為此，能夠防止或者抑制引起堵塞現(xiàn)象的各種問(wèn)題的發(fā)生。
在帶有多個(gè)內(nèi)設(shè)多孔性蓄熱體的直焰式燃燒器、蓄熱型燃燒裝置或者蓄熱型熱交換器的熱處理設(shè)備中，對(duì)被處理體進(jìn)行熱處理的情況下，或者在帶有多個(gè)蓄熱型熱交換器的熱處理設(shè)備中，在熱交換室中流通氣體進(jìn)行熱交換的情況下，整個(gè)多孔性蓄熱體中容易產(chǎn)生均勻的堵塞現(xiàn)象。本發(fā)明是基于對(duì)此的了解而完成的發(fā)明。即，直焰式燃燒器、蓄熱型燃燒裝置或者蓄熱型熱交換器所內(nèi)設(shè)的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑全都為不相同，對(duì)于配置在相對(duì)容易引起堵塞現(xiàn)象的區(qū)域中的多孔性蓄熱體，其堵塞現(xiàn)象的發(fā)展整體要推遲。
例如，外來(lái)性目的之外的物質(zhì)進(jìn)入的通路口附近區(qū)域〔本發(fā)明的第4、第7及第9實(shí)施例的稱為“第1區(qū)域”。本發(fā)明第5實(shí)施例中稱為“第1區(qū)域”及“第2區(qū)域”。〕中配置的直焰式燃燒器或者蓄熱型熱交換器帶有的多孔性蓄熱體比非該區(qū)域〔本發(fā)明中的第4、第7及第9實(shí)施例中所稱的“第2區(qū)域”。本發(fā)明第5實(shí)施例中所稱的“第3區(qū)域”?！持信渲玫钠涠氯F(xiàn)象進(jìn)行得迅速。這大概是由于最容易助長(zhǎng)堵塞現(xiàn)象的原因物質(zhì)是外來(lái)性目的之外的物質(zhì)，然后是內(nèi)在性目的之外物質(zhì)，和/或通路口附近外部與熱處理設(shè)備內(nèi)部溫度差大，容易產(chǎn)生內(nèi)在性目的之外物質(zhì)的緣故。
此外，附設(shè)了直焰式燃燒器或者蓄熱型熱交換器的加熱室中，被處理體從外部送入的入口部附近區(qū)域〔本發(fā)明的第5實(shí)施例中稱為“第1區(qū)域”?！潮葘⑵浒岢龅某隹诓扛浇鼌^(qū)域〔本發(fā)明第5實(shí)施例中稱為“第2區(qū)域”。〕，其配置在各區(qū)域的直焰式燃燒器或者蓄熱型熱交換器所具有的多孔性蓄熱體的堵塞現(xiàn)象進(jìn)行得要迅速。這大概是加熱室內(nèi)氣流是從入口部朝著出口部流動(dòng)，入口部比出口部更容易進(jìn)入外來(lái)性目的之外物質(zhì)的原因?？梢栽O(shè)定不屬于這兩個(gè)區(qū)域的任何一個(gè)區(qū)域〔相當(dāng)于本發(fā)明第5實(shí)施例中的“第3區(qū)域”?！车那闆r下，這兩個(gè)區(qū)域比剩下的區(qū)域堵塞現(xiàn)象發(fā)展得迅速。是否能夠設(shè)定該“剩下的區(qū)域”是根據(jù)加熱室的形態(tài)〔特別是構(gòu)成通路的長(zhǎng)度、使室內(nèi)氣體流速變化的結(jié)構(gòu)、或者有無(wú)在室內(nèi)施以急劇的溫度差的結(jié)構(gòu)〕、出口部或者入口部之外是否存在通路口等而不同的，結(jié)果是因熱處理設(shè)備的種類、特征及其它條件的不同而不同。
朝著熱處理設(shè)備具有的加熱室從其外部流入氣體的情況下，沿著其氣流配置的直焰式燃燒器或者蓄熱型燃燒裝置或蓄熱型熱交換器內(nèi)設(shè)的多孔性蓄熱體的堵塞現(xiàn)象容易在配置的上游附近發(fā)生。這可能是因?yàn)橥鈦?lái)性目的之外物質(zhì)的密度在上游附近較高。這種氣流的上游與下游的堵塞現(xiàn)象進(jìn)行速度的不同有不同的程度，與是否有加熱室無(wú)關(guān)，在附設(shè)有多個(gè)熱交換室的蓄熱型熱交換器中也發(fā)生。
從熱處理設(shè)備具有的加熱室向其外部流出氣體的情況下，沿著其氣流配置的直焰式燃燒器或者蓄熱型熱交換器所帶有的多孔性蓄熱體的堵塞現(xiàn)象容易在配置的上游附近發(fā)生。這可能是因?yàn)橥鈦?lái)性目的之外物質(zhì)加上內(nèi)在性目的之外物質(zhì)的密度在上游，即加熱室一側(cè)較高。
其它的原因，一般認(rèn)為是溫度差。接近入口部和出口部的區(qū)域是與外部的溫度差大的區(qū)域，而在入口部，內(nèi)部的高溫氣體與其說(shuō)向外部排出還不如說(shuō)低溫的外部氣體進(jìn)入到熱處理設(shè)備內(nèi)，反之，在出口部，與其說(shuō)外部氣體進(jìn)入還不如說(shuō)高溫氣體向外部排出。因此，作為內(nèi)在性目的之外物質(zhì)產(chǎn)生原因的溫度差在入口部一側(cè)較大。其結(jié)果是入口部附近區(qū)域的堵塞現(xiàn)象進(jìn)行得要快。
尤其還有在熱處理裝置內(nèi)多孔性蓄熱體的堵塞現(xiàn)象發(fā)展速度不同的情況。如后面所述，在熱處理裝置內(nèi)，特別是在加熱室內(nèi)的溫度分布急劇變化，產(chǎn)生相對(duì)較大的溫度差的位置〔例如鋼材連續(xù)式熱處理裝置中預(yù)熱區(qū)域與加熱區(qū)域的交界位置，或者加熱區(qū)域與均熱區(qū)域的交界位置〕或者配置在其附近區(qū)域的直焰式燃燒器或者蓄熱型熱交換器所具有的多孔性蓄熱體中，與不是這些區(qū)域的相比堵塞現(xiàn)象相對(duì)進(jìn)行得迅速。這是因?yàn)榧词乖跓崽幚硌b置內(nèi)，如果溫度差大，內(nèi)在性目的之外物質(zhì)也會(huì)發(fā)生。主要是溫度差大的地方不僅是入口部或出口部，也會(huì)是加熱室內(nèi)或熱處理設(shè)備內(nèi)。
多孔性蓄熱體中的堵塞現(xiàn)象的另外的原因就是重力。加熱室內(nèi)由于形成有氣流，微?；蛘呒词共皇俏⒘＃p量的目的物質(zhì)被氣壓吹起，向各個(gè)方向飛散。然而，外來(lái)性和內(nèi)在性目的之外物質(zhì)由于受到或大或小的重力作用，不管是否存在加熱室，都會(huì)在重力的作用下基本上傾向于從上向下移動(dòng)。因此，配置在更下部的多孔性蓄熱體附近更容易引起堵塞現(xiàn)象。例如，在圖2至圖4所示的加熱爐中，如果處在相同的水平位置，與上部燃燒器相比，下部燃燒器更容易引起多孔性蓄熱體的堵塞現(xiàn)象。
另外，在某一種熱處理設(shè)備〔例如垃圾焚燒爐設(shè)備〕中，對(duì)蓄熱式燃燒器或者蓄熱型熱交換器所具有的多孔性蓄熱體的堵塞現(xiàn)象的作用，內(nèi)在性目的之外物質(zhì)比外來(lái)性目的之外物質(zhì)要大。這是因?yàn)闇囟缺韧獠扛叩枚嗟姆贌隣t的加熱室中產(chǎn)生的目的之外物質(zhì)的量膨脹，并且雖然它是小〔微〕粒狀，但難以完全除去，因此，作為堵塞現(xiàn)象的原因物質(zhì)，內(nèi)在性目的之外物質(zhì)比外來(lái)性目的之外物質(zhì)在量上要超過(guò)。即使在這種情況下，配置在更高溫一側(cè)或者氣體流通方向上游側(cè)的多孔性蓄熱體附近由于容易引起堵塞現(xiàn)象，因此正是本發(fā)明研究的熱處理設(shè)備。
此外，作為外來(lái)性及內(nèi)在性目的之外物質(zhì)之外的堵塞原因物質(zhì)的副產(chǎn)品，基本上成為在外來(lái)性及內(nèi)在性目的之外物質(zhì)引起堵塞現(xiàn)象的多孔性蓄熱體中引起堵塞現(xiàn)象的原因。因此，在通路口附近區(qū)域、氣流上游區(qū)域、產(chǎn)生大的溫度差的區(qū)域、氣流溫度較高的區(qū)域、產(chǎn)生大的溫度差的區(qū)域、比入口部更接近出口部的區(qū)域等中，助長(zhǎng)了外來(lái)性和/或內(nèi)在性目的之外物質(zhì)，同時(shí)也助長(zhǎng)了堵塞現(xiàn)象的發(fā)展。
這樣，多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑如果做成不相同的話，可比通常情況難以引起堵塞現(xiàn)象。
上面，對(duì)本發(fā)明的原理進(jìn)行整理，對(duì)容易引起堵塞現(xiàn)象的區(qū)域具體確定，〔1〕向外部開(kāi)口或者具有可開(kāi)口的通路口的區(qū)域以及施加有急劇溫度梯度的區(qū)域，〔2〕由氣流運(yùn)送目的之外物質(zhì)的情況下，比該氣流更靠上游位置的區(qū)域或者更高溫度氣體流動(dòng)的區(qū)域，以及〔3〕目的之外物質(zhì)容易按照自然規(guī)律移動(dòng)，處于垂直方向下方位置的區(qū)域。此外，對(duì)于〔1〕和〔2〕，從例如氣流方向的觀點(diǎn)著眼，氣流最上游及最下游的區(qū)域是朝外部開(kāi)口或者可以開(kāi)口的區(qū)域，由于與外部的溫度相比是高溫，具有溫度梯度急劇變化的傾向，因此有定義上重復(fù)的情況。此外，對(duì)于〔2〕，從焚燒爐設(shè)備用蓄熱型熱交換器進(jìn)行熱回收，或作為熱源使用蓄熱式燃燒器的情況下，往往焚燒爐加熱室產(chǎn)生的內(nèi)在性目的之外物質(zhì)的量上升，對(duì)堵塞現(xiàn)象的作用相對(duì)增大。在這種情況下，不管是否是在氣流的上游，氣流溫度更高一側(cè)更容易引起堵塞現(xiàn)象。因此，〔2〕往往是沿著氣流方向上游側(cè)區(qū)域與高溫側(cè)區(qū)域相一致。此外，〔1〕的通路口分為入口部、出口部、以及除此之外的通路口，按照入口部及附近區(qū)域、出口部及附近區(qū)域，和除此之外的通路口及附近區(qū)域的順序容易引起堵塞現(xiàn)象。
此外，蓄熱型燃燒裝置是由交替燃燒的一對(duì)直焰式燃燒器構(gòu)成的情況下，在讓1對(duì)多孔性蓄熱體一面將氣體的流通方向交替變化一面進(jìn)行熱交換的蓄熱型熱交換器或者交替燃燒的一對(duì)蓄熱型燃燒裝置中，一個(gè)蓄熱型燃燒裝置、蓄熱型熱交換器或1對(duì)蓄熱型燃燒裝置內(nèi)至少存在有2個(gè)多孔性蓄熱體。該至少2個(gè)〔特別是僅有2個(gè)〕多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑不同的情況也包含在本發(fā)明中，對(duì)不排除的進(jìn)行說(shuō)明。
在圖25〔a〕～〔b〕中，C1和C1對(duì)、C2和C2對(duì)、D1和D1對(duì)、D2和D2對(duì)分別是附設(shè)在加熱室或者加熱室之外的空間〔例如熱交換室〕中交替燃燒的1對(duì)直焰式燃燒器、氣體交替變化方向流動(dòng)的1對(duì)熱交換器或者交替燃燒的1對(duì)蓄熱型燃燒裝置。在圖25〔a〕、〔b〕中，X方向表示通路口一側(cè)、流通氣體的上游側(cè)或者高溫側(cè)，Y方向表示離開(kāi)通路口一側(cè)的區(qū)域，流通氣體下游一側(cè)或者低溫側(cè)。在圖25〔a〕中，C1和C1對(duì)及C2和C2對(duì)配置在相同一側(cè)〔右側(cè)或者左側(cè)的任何一方〕，在圖25〔b〕中，C1和C1對(duì)及C2和C2對(duì)配置在相對(duì)一側(cè)〔右側(cè)和左側(cè)〕。在在圖25〔c〕中，D1和D1對(duì)及D2和D2對(duì)配置在相同一側(cè)〔右側(cè)或者左側(cè)的任何一方〕，分成上部室和下部室配置。在圖25〔d〕中，D1和D1對(duì)及D2和D2對(duì)配置在相對(duì)一側(cè)〔右側(cè)和左側(cè)〕，同時(shí)，分成上部室和下部室配置。
根據(jù)本發(fā)明，將圖25〔a〕〔b〕中X側(cè)的C1及C2的多孔性蓄熱體實(shí)際平均表層孔徑設(shè)定得與Y側(cè)的C1及C2的不同。特別是將前者的實(shí)際平均表層孔徑設(shè)定得比后者要大。此外，根據(jù)本發(fā)明，將圖25〔c〕〔d〕中附設(shè)于下部室上的D1及D2的多孔性蓄熱體實(shí)際平均表層孔徑設(shè)定得與附設(shè)于上部室中的D1及D2的不同。特別是將前者的實(shí)際平均表層孔徑設(shè)定得比后者要大。
在圖26中，上部室及下部室XY方向附設(shè)的E1〔上部室右側(cè)〕和E1〔下部室左側(cè)〕對(duì)、E2〔下部室右側(cè)〕和E2〔上部室左側(cè)〕對(duì)、F1〔上部室左側(cè)〕和F1〔下部室右側(cè)〕、F2〔下部室左側(cè)〕和F2〔上部室右側(cè)〕對(duì)，分別為附設(shè)在加熱室或者加熱室之外的空間〔例如熱交換室〕中的交替燃燒的1對(duì)直焰式燃燒器、氣體交替改變方向流動(dòng)的1對(duì)熱交換器或者交替燃燒的1對(duì)蓄熱型燃燒裝置。如該圖所示的那樣配置多孔性蓄熱體，考慮到這4對(duì)多孔性蓄熱體存在的模式狀況，根據(jù)本發(fā)明，分別在上部室及下部室中將X側(cè)多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑設(shè)定得與Y側(cè)的不同。特別是將前者的實(shí)際平均表層孔徑設(shè)定得比后者要大。此外，將附設(shè)在下部室中的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑設(shè)定得與附設(shè)在上部室中的不同。特別是將前者的實(shí)際平均表層孔徑設(shè)定得比后者要大。其結(jié)果是，將圖26〔c〕〔圖26〔a〕的剖面S-S〕中的E2、F2多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑設(shè)定成最大、而將圖26〔d〕〔圖26〔b〕的剖面T-T〕中的E2、F2多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑設(shè)定成最小。
通過(guò)將這些〔1〕至〔3〕的3類區(qū)域的組合能夠?qū)⑷菀滓鸲氯F(xiàn)象的區(qū)域分得更細(xì)，本發(fā)明如下面將要說(shuō)明的那樣，不會(huì)將通過(guò)這些組合形成的區(qū)域從其技術(shù)范圍中排除。發(fā)明的范疇與之不同，而大概而言，本發(fā)明的第1至第9實(shí)施例在帶有加熱室的熱處理設(shè)備中相當(dāng)于上述〔1〕，第3、第7及第9實(shí)施例是對(duì)上述〔1〕進(jìn)行更具體特定的，而第4及第5實(shí)施例相當(dāng)于對(duì)其進(jìn)行更具體的特定。本發(fā)明的第10至第13實(shí)施例，在帶有加熱室及加熱室之外空間〔例如熱交換室〕的熱處理設(shè)備中，相當(dāng)于上述〔2〕，第12實(shí)施例相當(dāng)于對(duì)其更具體地進(jìn)行特定。本發(fā)明的第14和第15實(shí)施例，前者在帶有加熱室的熱處理設(shè)備中，相當(dāng)于上述〔3〕，后者不管是否存在加熱室、熱交換室等，相當(dāng)于上述〔3〕。
因此，根據(jù)本發(fā)明，在容易引起堵塞現(xiàn)象的區(qū)域中，能夠消除或抑制內(nèi)設(shè)有蓄熱式燃燒器、蓄熱型燃燒裝置或蓄熱型熱交換器的多孔性蓄熱體的該現(xiàn)象。更詳細(xì)地說(shuō)，根據(jù)第1至第5實(shí)施例〔與現(xiàn)在的權(quán)利要求1至5分別對(duì)應(yīng)〕，在加熱室內(nèi)容易引起堵塞現(xiàn)象的區(qū)域，可以采用帶有難以引起該現(xiàn)象的直焰式燃燒器或蓄熱型燃燒裝置的熱處理設(shè)備，根據(jù)第6及第7實(shí)施例〔與現(xiàn)在的權(quán)利要求6和7相對(duì)應(yīng)〕，在具有熱處理設(shè)備的加熱室內(nèi)容易引起堵塞現(xiàn)象的區(qū)域，能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)設(shè)有難以引起該現(xiàn)象的直焰式燃燒器或蓄熱型燃燒裝置的多孔性蓄熱體的設(shè)置方法。根據(jù)第8和第9實(shí)施例〔與現(xiàn)在的權(quán)利要求8和9分別對(duì)應(yīng)〕，在加熱室內(nèi)容易引起堵塞現(xiàn)象的區(qū)域，能夠?qū)崿F(xiàn)用具有難以引起該現(xiàn)象的直焰式燃燒器或蓄熱型燃燒裝置的熱處理設(shè)備，進(jìn)行熱處理而制造物體的方法。
根據(jù)本發(fā)明的第10及第11實(shí)施例〔與現(xiàn)在的權(quán)利要求10及11分別對(duì)應(yīng)〕，在形成氣流的加熱室、熱交換室及其它空間中的容易引起堵塞現(xiàn)象的區(qū)域〔特別是第11實(shí)施例中氣流的上游側(cè)區(qū)域〕，能夠采用帶有難以引起該現(xiàn)象的蓄熱型熱交換器的熱處理設(shè)備，根據(jù)第12實(shí)施例〔與現(xiàn)在權(quán)利要求12相對(duì)應(yīng)〕，在形成氣流的加熱室、熱交換室及其它空間中的容易引起堵塞現(xiàn)象的區(qū)域，能夠?qū)崿F(xiàn)難以引起該現(xiàn)象的蓄熱型熱交換器內(nèi)設(shè)的多孔性蓄熱體的設(shè)置方法。根據(jù)第13實(shí)施例〔與現(xiàn)在權(quán)利要求13相對(duì)應(yīng)〕，在形成氣流的加熱室、熱交換室及其它空間中的容易引起堵塞現(xiàn)象的區(qū)域〔特別是第11實(shí)施例中氣流的上游側(cè)區(qū)域〕，能夠?qū)崿F(xiàn)用具有難以引起該現(xiàn)象的蓄熱型熱交換器的熱處理設(shè)備進(jìn)行熱處理而制造物體的方法。
另外，根據(jù)本發(fā)明第14及第15實(shí)施例〔與現(xiàn)在的權(quán)利要求14及15分別對(duì)應(yīng)〕，在容易引起堵塞現(xiàn)象的、垂直方向靠下部區(qū)域〔特別是在第14實(shí)施例中加熱室內(nèi)的區(qū)域〕，能夠采用帶有難以引起這種現(xiàn)象的蓄熱型熱交換器的熱處理設(shè)備。
此外，根據(jù)本發(fā)明第16實(shí)施例〔與現(xiàn)在的權(quán)利要求16對(duì)應(yīng)〕，在容易引起堵塞現(xiàn)象的區(qū)域，能夠?qū)崿F(xiàn)難以引起這種現(xiàn)象的多孔性蓄熱體的選定方法。
根據(jù)本發(fā)明第17至第19實(shí)施例〔與現(xiàn)在的權(quán)利要求17至19分別對(duì)應(yīng)〕，在容易引起堵塞現(xiàn)象的區(qū)域，以難以引起這種現(xiàn)象那樣地選定、使用的多孔性蓄熱體作為構(gòu)成部件。
因此，根據(jù)本發(fā)明，在相對(duì)容易引起堵塞現(xiàn)象的區(qū)域，由于能夠防止多孔性蓄熱體的堵塞現(xiàn)象或者抑制其發(fā)展，因此熱處理裝置或者其運(yùn)轉(zhuǎn)·操作總體上能夠推遲多孔性蓄熱體的堵塞的發(fā)展或者明顯化，更加延長(zhǎng)多孔性蓄熱體的壽命或者延長(zhǎng)其更換周期，從而始終維持高的蓄熱式燃燒器或蓄熱型燃燒裝置的燃燒效率或者蓄熱型熱交換器的熱交換率，進(jìn)而使具有這些裝置的熱處理設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率始終較高，從而能夠降低與熱處理設(shè)備的維修作業(yè)相關(guān)的設(shè)備管理費(fèi)用。特別是按照本發(fā)明第17及第19實(shí)施例會(huì)有高的經(jīng)費(fèi)削減效果。
下面對(duì)本發(fā)明通過(guò)實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。
圖2及圖3分別示出了作為本發(fā)明熱處理設(shè)備之一種的加熱爐的縱向剖視簡(jiǎn)圖及橫向剖視簡(jiǎn)圖。
在圖2中，物體送入用開(kāi)閉門(mén)和搬出用開(kāi)閉門(mén)附近加熱室的區(qū)域分別相當(dāng)于入口部及出口部。送入用的開(kāi)閉門(mén)以及搬出用的開(kāi)閉門(mén)分別在從外部將物體朝入口部送入的情況以及從出口部搬出到外部的情況下開(kāi)啟，除此之外的情況通常是關(guān)閉的。
加熱室主要構(gòu)成加熱爐的核心，它可以分為由上部燃燒器A1至A19構(gòu)成的上部爐和由下部燃燒器B1至B19構(gòu)成的下部爐。上部爐及下部爐根據(jù)圖2及圖3可知，分別由19個(gè)上部燃燒器和下部燃燒器成對(duì)構(gòu)成。圖2及圖3所示的第1預(yù)熱帶、第2預(yù)熱帶、加熱帶、均熱帶4個(gè)區(qū)域由熱處理?xiàng)l件的不同，特別是圖中例子所示的上部爐及下部爐各自的加熱條件來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果將這4個(gè)區(qū)域分別隔開(kāi)，該加熱爐中的加熱室就可由4個(gè)分隔室構(gòu)成，將4個(gè)加熱室連起來(lái)也是可以的。
此外，圖2至圖4是表示直焰式燃燒器的火焰方向〔燃燒器軸〕，表示與物體移動(dòng)方向垂直的情況的例子，而本發(fā)明不排除燃燒器軸與物體移動(dòng)方向平行的情況〔例如特開(kāi)平8-210780號(hào)、特開(kāi)平7-97619號(hào)〕。本發(fā)明也包括燃燒器軸相對(duì)于物體移動(dòng)方向是不垂直的情況。
首先，對(duì)實(shí)際平均表層孔徑進(jìn)行說(shuō)明。以下進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)際平均表層孔徑是為了盡可能客觀把握，堵塞現(xiàn)象定義的評(píng)價(jià)指標(biāo)。對(duì)本發(fā)明并沒(méi)有限定的含意，為了容易理解，具體地說(shuō)，實(shí)際平均表層孔徑是在從多孔性蓄熱體的表面至一定深度的范圍的表層中進(jìn)行定義的、該蓄熱體所具有的孔〔包括類似孔〕的大小。然而，在本發(fā)明中，在后面再進(jìn)行描述，通過(guò)燃燒器所具有的多孔性蓄熱體的氣體壓力或者壓力損失的變化之類與堵塞現(xiàn)象發(fā)展有關(guān)的參數(shù)，乍一看也與蓄熱體具有的孔的大小是無(wú)關(guān)的，但也不從實(shí)際平均表層孔徑的定義中排除。
多孔性蓄熱體的堵塞現(xiàn)象其發(fā)生的過(guò)程有很多種，最初，可以說(shuō)是目的之外的物質(zhì)附著在孔的內(nèi)部造成的閉塞現(xiàn)象。若長(zhǎng)期的觀測(cè)這種閉塞現(xiàn)象，可以說(shuō)是在蓄熱體的孔內(nèi)部整個(gè)區(qū)域上引起的現(xiàn)象。然而，實(shí)際的堵塞現(xiàn)象是在從多孔性蓄熱體表面至一定深度的表層中顯著引起的，在孔內(nèi)部整個(gè)區(qū)域堵塞現(xiàn)象發(fā)展時(shí)表層部分的堵塞現(xiàn)象已經(jīng)發(fā)展到了不能使用的程度。堵塞現(xiàn)象是否已發(fā)展到不能使用的程度，實(shí)際問(wèn)題是該表層是在從蓄熱體表面的數(shù)cm至10cm的范圍內(nèi)，對(duì)其確定就足夠了。如果只要知道堵塞現(xiàn)象有無(wú)發(fā)生，也可以設(shè)定數(shù)cm或者3～4cm的較薄的表層，在長(zhǎng)期評(píng)價(jià)蓄熱體壽命的情況下，設(shè)定厚達(dá)10cm的表層，可以研究在此引起的堵塞現(xiàn)象。但是，按照條件，也不排除必須設(shè)定厚達(dá)數(shù)10cm的表層的可能性。例如，氧化鐵皮飛來(lái)物是主要的堵塞原因物質(zhì)的情況下，由于在蓄熱體上部的高溫一側(cè)引起堵塞現(xiàn)象，從表層至數(shù)厘米〔例如2～3cm〕設(shè)定實(shí)際平均表層孔徑就足夠了。在由蓄熱體與目的之外物質(zhì)起反應(yīng)生成的副產(chǎn)品為堵塞現(xiàn)象的主要原因的情況下，以從表層至10cm左右來(lái)對(duì)其設(shè)定。在不能無(wú)視在蓄熱體低溫部〔也是蓄熱體的下部〕氣化了的目的之外物質(zhì)結(jié)露的情況下，必須設(shè)定包含該低溫部的厚的表層，例如，以數(shù)cm～10cm或更厚來(lái)設(shè)定實(shí)際平均表層孔。
多個(gè)構(gòu)成部件重疊構(gòu)成一個(gè)多孔性蓄熱體的情況〔包括沿著蓄熱體內(nèi)的氣流方向，有意變更構(gòu)成部件的材質(zhì)的情況〕，也可以將在上述設(shè)定的表層厚度范圍內(nèi)的構(gòu)成部件取幾個(gè)樣，求得實(shí)際平均表層孔徑。例如，取從高2.5cm的蜂巢構(gòu)成部件多層疊層而成的蜂巢型蓄熱體上部側(cè)〔高溫側(cè)〕至第1段〔2,5cm〕或者第2段〔5cm〕的蜂巢構(gòu)成部件，來(lái)求出實(shí)際平均表層孔徑。
主要是考慮到堵塞現(xiàn)象的程度及其內(nèi)容、著眼的堵塞原因物質(zhì)的種類、蓄熱體構(gòu)成部件的段組成狀態(tài)以及其它因素，設(shè)定個(gè)別的表層厚度，來(lái)定義實(shí)際平均表層孔徑。
而堵塞現(xiàn)象發(fā)展不能使用的狀態(tài)，不是因附著目的之外物質(zhì)而將孔完全閉塞的狀態(tài)，而是在這之前達(dá)到某個(gè)水平的孔的閉塞狀態(tài)。這里，隨著孔閉塞的發(fā)展，蓄熱體內(nèi)流通的氣體的壓力上升，熱處理設(shè)備在穩(wěn)定·安全運(yùn)轉(zhuǎn)上會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。而如果為了消除孔的閉塞狀態(tài)而頻繁地進(jìn)行蓄熱體的檢查·更換，就會(huì)增加設(shè)備的管理成本。因此，與孔的閉塞狀態(tài)對(duì)比的“某個(gè)水平”，是作為與之相反的要求的調(diào)和點(diǎn)，以經(jīng)驗(yàn)確定的臨界值來(lái)設(shè)定的。主要是，實(shí)際平均表層孔徑是與從蓄熱體表面到一定的深度的表層中設(shè)定的孔的閉塞狀態(tài)具有相關(guān)關(guān)系的參數(shù)，以將堵塞現(xiàn)象定量化為目的來(lái)設(shè)定。在該參數(shù)到達(dá)“某個(gè)水平”的情況下，引起堵塞現(xiàn)象的蓄熱體已經(jīng)處于不能使用的狀態(tài)，由于到達(dá)了蓄熱體的壽命，因而必須通過(guò)維修作業(yè)進(jìn)行更換。
只要是將蓄熱體表層引起的堵塞現(xiàn)象定量化用的參數(shù)，可以作為實(shí)際平均表層孔徑來(lái)采用。作為定量評(píng)價(jià)堵塞現(xiàn)象用的指標(biāo)最簡(jiǎn)單的一個(gè)就是孔的閉塞率〔ρ〕。它可以由初期的孔與引起堵塞現(xiàn)象的孔的截面積的變化比例來(lái)定義。
圖6表示蜂巢型蓄熱體〔圖6〔a〕〕中構(gòu)成氣體通過(guò)端面一角的蓄熱體構(gòu)成部件〔圖6〔b〕〕內(nèi)，選擇任意單位蜂巢Cm時(shí)，構(gòu)成該單位蜂巢Cm的孔的截面積Sc〔圖6〔c〕〕。此外，圖6中任意單位蜂巢的截面是正方形，在考慮閉塞率時(shí)，并不限于單位蜂巢截面是正方形，也可以是大致半圓形、長(zhǎng)方形、圓形及其它形狀。
在蜂巢型蓄熱體的情況下，由于沿著通過(guò)其內(nèi)部的氣流的直線狀的孔大致以相同的狀態(tài)存在，因此單位蜂巢或者構(gòu)成該單位蜂巢的孔可以定為一個(gè)意思。這種情況下的閉塞率〔ρ〕可以如下那樣比較簡(jiǎn)單地定義。
ρ(％)＝[(Sc(0)-Sc(t))/Sc(0)]×100
此外，Sc(0)意味著不引起堵塞現(xiàn)象的初期的Sc，Sc(t)意味著經(jīng)過(guò)了時(shí)間t的堵塞現(xiàn)象發(fā)展階段的Sc。
另一方面，例如在球型蓄熱體的情況下，是讓非直線狀的孔的多個(gè)球在形成一塊時(shí)，通過(guò)連接球之間的間隙構(gòu)成孔、主要是類似孔，對(duì)單位蜂巢或構(gòu)成該單位蜂巢的孔的截面積、以及閉塞率進(jìn)行定義，不象圖6的情況那樣簡(jiǎn)單。球型蓄熱體如果是相同尺寸的球狀部件集合體的話，能夠比較簡(jiǎn)單地對(duì)閉塞率進(jìn)行幾何學(xué)定義，而形狀不同的構(gòu)成部件集合起來(lái)構(gòu)成蓄熱體的情況，其定義便很困難。
在此，作為方便的方法，將最接近的4個(gè)構(gòu)成部件〔B1、B2、B3、B4〕作為單位蜂巢Qm，將各構(gòu)成部件的中心位置〔也可以稱為大致中心的位置〕〔a、b、c、d〕用線連接得到四方形，將各構(gòu)成部件與該四邊形在同一平面上的投影面的重復(fù)部分去除而得到的剩余面積作為單位蜂巢Qm的截面積Sq。從而可以用該Sq定義孔〔類似孔〕的閉塞率ρρ(％)＝[(Sq(0)-Sq(t))/Sq(0)]×100此外，Sq(0)意味著不引起堵塞現(xiàn)象的初期Sc，Sq(t)意味著經(jīng)過(guò)了時(shí)間t堵塞現(xiàn)象發(fā)展階段的Sq。
作為所希望的表層中的代表設(shè)定B1、B4的話，Sq的代表性高，而在那些困難的場(chǎng)合，設(shè)定多個(gè)單位蜂巢Qm，求其平均值作為Sq，以供閉塞率的計(jì)算。此外，為了評(píng)價(jià)堵塞現(xiàn)象可由類似孔的截面積來(lái)正確定義。即使在滿足上述Sq的設(shè)定方法的示例中，也沒(méi)有要排除由類似孔的截面積來(lái)正確定義的意思。
圖7示出了比較容易設(shè)定Qm、Sq的球形蓄熱述體的情況。在該例子中，表層是由P1至P6六層構(gòu)成的〔圖7〔 a〕〕，構(gòu)成部件規(guī)則地配置在各層上，各層規(guī)則地錯(cuò)動(dòng)空間相位層疊構(gòu)成〔圖7〔b〕〕。其結(jié)果是，單位蜂巢Qm成為理想的正方形〔a、b、c、d〕，從這里扣除作為構(gòu)成部件的球的赤道面的斷面積之值作為Sq〔圖7〔c〕〕。
此外，作為定義球型蓄熱體閉塞率的方便的方法，在上述情況下是“將最接近的4個(gè)構(gòu)成部件作為單位蜂巢Qm，將各構(gòu)成部件的中心位置用線連接獲得四方形，將各構(gòu)成部件與該四邊形在同一平面上的投影面的重復(fù)部分去除而得到的剩余面積作為單位蜂巢Qm的截面積Sq”的，而在構(gòu)成蓄熱體的部件密度高的情況下，最接近的3個(gè)構(gòu)成部件相互接觸，各構(gòu)成部件的中心位置成為等腰三角形頂點(diǎn)位置那樣地配置。還包括有這種情況，由3個(gè)構(gòu)成部件形成單位蜂巢Qm時(shí)，可以“將最接近的3個(gè)構(gòu)成部件作為單位蜂巢Qm，將各構(gòu)成部件的中心位置用線連接獲得三角形，將各構(gòu)成部件與該三角形在同一平面上的投影面的重復(fù)部分扣除而得到的剩余面積作為單位蜂巢Qm的截面積Sq”?！矃⒄?qǐng)D8〕這也是定義閉塞率的一個(gè)例子。
圖9是單位蜂巢堵塞現(xiàn)象發(fā)展的模式圖。圖9〔a〕關(guān)于單位蜂巢Qm，圖9〔b〕關(guān)于單位蜂巢Cm。無(wú)論什么情況，隨著時(shí)間t其目的之外物質(zhì)附著量增加，堵塞現(xiàn)象便在發(fā)展，最終顯示已經(jīng)到達(dá)了不能使用的閉塞率〔臨界閉塞率〕。該最終階段則是熱處理設(shè)備的多孔性蓄熱體的更換時(shí)期，意味著多孔性蓄熱體的壽命〔臨界壽命〕。
因此，可以將著眼于堵塞現(xiàn)象、與孔及類似孔有關(guān)而設(shè)定的單位蜂巢的孔的截面積的值〔Sc(t)、Sq(t)t≥0〕定義為多孔性蓄熱體實(shí)際平均表層孔徑。
以上，是從孔的大小〔或者孔閉塞發(fā)展的程度或者閉塞率〔ρ〕〕的觀點(diǎn)出發(fā)來(lái)定義實(shí)際平均表層孔徑的，孔的大小的變化〔也就是閉塞率〕可以很容易地理解為與通過(guò)蓄熱體的氣體壓力或者壓力損失的變化有相關(guān)的關(guān)系。這樣，通過(guò)檢測(cè)氣體壓力或者氣體壓力損失的變化與閉塞率的關(guān)系，就能夠?qū)㈤]塞率換算成氣體壓力或者氣壓損失的變化，設(shè)定出與臨界閉塞率相對(duì)應(yīng)確定的臨界壓力值或者臨界氣壓損失值，從而能夠從氣體壓力或者氣體壓力損失的變化知曉多孔性蓄熱體的臨界壽命或者更換時(shí)期。另外，通過(guò)檢測(cè)氣體壓力或者氣體壓力損失與實(shí)際平均表層孔徑的關(guān)系，就能夠?qū)?shí)際平均表層孔徑換算成氣體壓力或者氣體壓力損失，從氣體壓力或者氣體壓力損失的變化，就能夠計(jì)算出實(shí)際平均表層孔徑的變化即閉塞率，從而能夠以是否達(dá)到臨界閉塞率為基準(zhǔn)知曉多孔性蓄熱體的臨界壽命或者更換時(shí)期。這些的結(jié)果是，對(duì)于本發(fā)明各實(shí)施例中的“實(shí)際平均表層孔徑不相同”、“與堵塞現(xiàn)象有相關(guān)關(guān)系的氣體壓力或者氣體壓力損失的參數(shù)不相同”，意味著只不過(guò)是將相互可度換并且容易變換的、本質(zhì)上相同的技術(shù)事項(xiàng)用另外的表現(xiàn)形式記述。本發(fā)明不使用這種實(shí)際平均表層孔徑，但也包含了使用與其本質(zhì)上等價(jià)的別的參數(shù)的技術(shù)思想。
本發(fā)明將參數(shù)不限于“孔的大小”這一點(diǎn)特別重要的是球型蓄熱體與蜂巢型蓄熱體并存的情況。將基于這兩種蓄熱體各自的實(shí)際平均表層孔徑Sc(t)及Sq(t)的閉塞率的變化在同一基準(zhǔn)下相互進(jìn)行比較，一般不是不可能而是很難的。通過(guò)將市售的球型蓄熱體結(jié)構(gòu)部件集合形成的類似孔與蜂巢型蓄熱體〔或者其構(gòu)成部件〕的孔，例如從尺寸、形狀的觀點(diǎn)看，前者在其定義時(shí)有近似，而后者在基本定義時(shí)則不需要近似。比較這種情況不同的孔的有益方法是從流通蓄熱體的氣體壓力和壓力損失或者其變化著眼。例如，不用實(shí)際平均表層孔徑的參數(shù)，而著眼于壓力損失的參數(shù)，用該壓力損失對(duì)同級(jí)的孔或者類似孔進(jìn)行比較，來(lái)評(píng)價(jià)堵塞現(xiàn)象的手法是合理的。
另外，研究球型蓄熱體及蜂巢型蓄熱體各自的構(gòu)成部件的市售品尺寸、形狀，或者觀察各自引起的氣體壓力損失或其變化，球型蓄熱體的類似孔與蜂巢型蓄熱體〔或者其構(gòu)成部件〕的孔相比，定性地說(shuō)，難以引起堵塞現(xiàn)象的情況較多。將其投影于實(shí)際平均表層孔徑的概念來(lái)考慮，〔1〕意味著球型蓄熱體與蜂巢型蓄熱體實(shí)際平均表層孔徑“是不相同”，〔2〕而且，意味著前者與后者相比，實(shí)際平均表層孔徑要大。因此，即使在球型蓄熱體與蜂巢型蓄熱體設(shè)置在同一熱處理設(shè)備內(nèi)或者附設(shè)于熱處理設(shè)備所具有的加熱室中的情況下，也闡明本發(fā)明的各實(shí)施例成立。例如，本發(fā)明的第4實(shí)施例包含了在接近通路口的第1區(qū)域中配置球型蓄熱體，而在其它區(qū)域中則配置蜂巢型蓄熱體的具體例子，在第5實(shí)施例包含在入口部或接近入口部的第1區(qū)域設(shè)置球型蓄熱體，在其它的第2和第3區(qū)域設(shè)置蜂巢型蓄熱體的具體例子。此外，本發(fā)明第10實(shí)施例包含了在氣流的上游配置球型蓄熱體，而在下游配置蜂巢型蓄熱體的具體例子，第15實(shí)施例則包含在垂直方向的上部設(shè)置蜂巢型蓄熱體，而在下部設(shè)置球型蓄熱體的具體例子。
圖10示出了由圖2及圖3所示的加熱條件在加熱室內(nèi)實(shí)現(xiàn)的溫度分布。在加熱爐內(nèi)移動(dòng)的物體受到與該溫度分布相對(duì)應(yīng)的熱處理，特別是在從第2預(yù)熱帶后半部到加熱帶的范圍內(nèi)受到如[B]所示的急劇加熱。其結(jié)果，因以副產(chǎn)品為代表的內(nèi)在性目的之外物質(zhì)而引起了多孔性蓄熱帶的堵塞現(xiàn)象。
現(xiàn)在，一旦打開(kāi)送入用開(kāi)閉門(mén)，入口部的溫度就會(huì)如[A]所示急劇下降。另外，一旦打開(kāi)搬出用開(kāi)閉門(mén)，出口部的溫度就會(huì)如[D]所示急劇下降。此外，一旦打開(kāi)位于加熱帶區(qū)域的煙道閘板，會(huì)如[C]所示使加熱帶區(qū)域的溫度急劇下降。[A]、[D]、[C]各自的溫度下降程度取決于開(kāi)閉門(mén)或者閘板的開(kāi)啟時(shí)間，由于打開(kāi)而造成外來(lái)性目的之外物質(zhì)侵入加熱室內(nèi)，或者因溫度的下降而生成內(nèi)在性目的之外物質(zhì)，從而引起堵塞現(xiàn)象。
圖11示出了通過(guò)實(shí)際的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)，在上部爐中發(fā)生的多孔性蓄熱體的堵塞問(wèn)題。圖11是只將位于加熱帶區(qū)域的煙道閘板按需要開(kāi)閉，其它的煙道閘板保持關(guān)閉狀態(tài)來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)加熱爐所得的結(jié)果。此外，加熱室內(nèi)的熱處理通過(guò)如圖1所示的1對(duì)直焰式燃燒器構(gòu)成的蓄熱型燃燒裝置交替燃燒來(lái)進(jìn)行的，在該直焰式燃燒器中裝填有蜂巢型蓄熱體。
圖11中的氧化鐵皮堵塞現(xiàn)象，是由于氧化鐵皮的原因而形成的堵塞現(xiàn)象，蓄熱體構(gòu)成部件的高溫粉末化現(xiàn)象，是通過(guò)圖1所示的1對(duì)直焰式燃燒器構(gòu)成的蓄熱型燃燒裝置的交替燃燒動(dòng)作，處于超過(guò)1300℃的高溫下的蓄熱體部件漸漸粉化，由于該粉末的緣故造成的多孔性蓄熱體的堵塞現(xiàn)象。該高溫粉化現(xiàn)象很大程度上取決于例如熱處理設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)條件和蓄熱體構(gòu)成部件的材質(zhì)。在使加熱室內(nèi)溫度分布急劇變化進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，或頻繁反復(fù)地進(jìn)行升溫·降溫而進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，因熱沖擊而容易使蓄熱件部件粉化。另外，該部件的耐熱特性、耐環(huán)境性或者耐反應(yīng)性不夠，或加熱室內(nèi)的氣氛嚴(yán)重到超過(guò)預(yù)想程度的情況下，同樣容易粉化。如此生成的粉附著、沉淀或者堆積在蓄熱體的孔表面上，例如與蓄熱體構(gòu)成部件的成分或者環(huán)境氣體發(fā)生反應(yīng)反復(fù)附著，從而引起堵塞現(xiàn)象。粉末體在通過(guò)蓄熱體的孔時(shí)，容易殘留在流速降低處。最近，將熱處理設(shè)備中使用的蜂巢型蓄熱體與球型蓄熱體相比較，普遍是Sq(0)比Sc(0)要大。然而，在類似孔不是直線狀的球型蓄熱體中，由于在各構(gòu)成部件接觸區(qū)域及其附近存在很多流速降低的部位，因此由粉化引起的堵塞現(xiàn)象，在球型蓄熱體中也不能忽視。
此外，蓄熱體構(gòu)成部件的上浮現(xiàn)象，是隨著堵塞的發(fā)展，孔的截面積變小的蓄熱體構(gòu)成部件耐不住通氣壓力的增加而浮起，使整個(gè)蓄熱體的形態(tài)崩潰的現(xiàn)象。氧化鐵皮堵塞現(xiàn)象容易在入口部及出口部一側(cè)引起，加熱室內(nèi)部難以引起。蓄熱體構(gòu)成部件的粉化現(xiàn)象在加熱室內(nèi)也在溫度高的區(qū)域引起。蓄熱體構(gòu)成部件的上浮現(xiàn)象在堵塞現(xiàn)象發(fā)展的程度大的區(qū)域引起。
另外，在臨界閉塞率例如為50％的情況下，能夠根據(jù)其達(dá)到的階段定義蓄熱體臨界壽命或更換周期。這里，在從入口部附近A1到A2的區(qū)域、從第1預(yù)熱帶到加熱帶以及從A3到A10的區(qū)域、比煙道附近更靠后的加熱帶的從A11到A13的區(qū)域、均熱帶的從A14到A18的區(qū)域以及出口部附近的A19的區(qū)域〔含有一部分A18〕，測(cè)定蓄熱體的臨界壽命或更換周期，示出了這些值，其內(nèi)容如下所示。
〔1〕在各入口部及出口部附近堵塞現(xiàn)象發(fā)展迅速。
〔2〕在煙道開(kāi)放位置附近堵塞現(xiàn)象發(fā)展迅速。
〔3〕在溫度梯度大的加熱室內(nèi)區(qū)域堵塞現(xiàn)象發(fā)展迅速。
〔4〕入口部附近比出口部附近堵塞現(xiàn)象發(fā)展更迅速。
另外，臨界閉塞率可以考慮對(duì)熱處理設(shè)備的作業(yè)有無(wú)障礙，維修作業(yè)需要的費(fèi)用及對(duì)其他的設(shè)備維護(hù)管理成本的影響，蓄熱體的孔的尺寸、形狀及其它形態(tài)和材質(zhì)、蓄熱體使用環(huán)境及其他各種各樣的條件，設(shè)定成所希望的值。
圖12示出了通過(guò)加熱爐實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)，在下部爐上發(fā)生的多孔性蓄熱體堵塞問(wèn)題。該圖與圖11是在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)相同的熱處理設(shè)備而同時(shí)獲得的。上部爐引起的堵塞現(xiàn)象在下部爐上同樣也引起。另外，有關(guān)圖11中的蓄熱體的臨界壽命的結(jié)論，定性地說(shuō)在下部爐上也同樣適用。
將圖11與圖12相比，關(guān)于蓄熱體的臨界壽命，從區(qū)域B11到B13比從區(qū)域A11到A13要短，即，在該區(qū)域中下部爐比上部爐更容易引起堵塞現(xiàn)象。另外，關(guān)于蓄熱體構(gòu)成部件的上浮現(xiàn)象，下部爐引起該現(xiàn)象的范圍比上部爐更大，即，仍然是下部爐比上部爐更容易引起堵塞現(xiàn)象。
將上部爐與下部爐的多孔性蓄熱體堵塞現(xiàn)象進(jìn)行更細(xì)的分析而得到了圖13。該圖是為同時(shí)防止或者抑制堵塞現(xiàn)象用的實(shí)際平均表層孔徑的設(shè)定方法的說(shuō)明圖。從該圖13中可以看出，蓄熱體的臨界壽命在區(qū)域B11到B13和區(qū)域A11到A13之間有很大的差異，在其它區(qū)域上部爐與下部爐之間沒(méi)有很大差別，基本上下部爐比上部爐蓄熱體的臨界壽命要短?？梢钥紤]為作用在加熱室內(nèi)的目的之外物質(zhì)上的重力的影響。區(qū)域B11到B13和區(qū)域A11到A13之間的差異與其它區(qū)域相比，明顯地要大，認(rèn)為是打開(kāi)煙道閘板的原因。
圖13是為同時(shí)防止或者抑制堵塞現(xiàn)象用的實(shí)際平均表層孔徑的設(shè)定方法的說(shuō)明圖。
將區(qū)域A11到A13上配置的多孔性蓄熱體的臨界壽命設(shè)計(jì)為1年8個(gè)月〔大約540天〕的情況為例來(lái)考慮，設(shè)定臨界閉塞率為50％，則具有大約540天的臨界壽命的閉塞率與設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的關(guān)系是按圖中直線“L540”來(lái)設(shè)定的。這樣，由于從區(qū)域A11到A13的閉塞率與設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的關(guān)系中，與臨界閉塞率相對(duì)應(yīng)的臨界壽命大約為250天，為了延長(zhǎng)剩下的大約290天的壽命，也可以使區(qū)域A11到A13的閉塞率與設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的關(guān)系接近“L540”的目標(biāo)值那樣地降低閉塞率。這意味著可以將區(qū)域A11到A13的當(dāng)初的〔堵塞現(xiàn)象發(fā)生前的〕實(shí)際平均表層孔徑預(yù)先增大25％。這樣的話就能夠?qū)⒛硡^(qū)域配置的多孔性蓄熱體的壽命以所希望的壽命長(zhǎng)度來(lái)設(shè)計(jì)或者選定具有這樣的壽命的實(shí)際平均表層孔徑的蓄熱體。
通過(guò)這樣設(shè)計(jì)或者選定的多孔性蓄熱體，在與已設(shè)置在熱處理設(shè)備上的多孔性蓄熱體更換的情況下，可以對(duì)已設(shè)置的全部多孔性蓄熱體進(jìn)行更換，也可以將引起堵塞現(xiàn)象的部位〔至少是定義實(shí)際平均表層孔徑所需的多孔性蓄熱體表面下一定深度的范圍〕的蓄熱體構(gòu)成部件進(jìn)行更換。這種部分的更換與實(shí)施上述設(shè)計(jì)或者選擇方法本質(zhì)上是相同的。
當(dāng)然，在僅通過(guò)調(diào)整實(shí)際平均表層孔徑，來(lái)將非常短的臨界壽命過(guò)度延長(zhǎng)的設(shè)計(jì)自然是有限的。例如，該熱處理設(shè)備中盡管根據(jù)本來(lái)所要求的直焰式燃燒器或者蓄熱型燃燒裝置的蓄熱性能自然確定的孔徑有極限值，但過(guò)于重視臨界壽命，使實(shí)際平均表層孔徑過(guò)于增大，就不能進(jìn)行必要的熱處理。因此，最好選擇表示盡量與“L540”接近的行為的多孔性蓄熱體，在此基礎(chǔ)上調(diào)整實(shí)際平均表層孔徑。
在圖13中，“L540”是以直線表現(xiàn)的，而堵塞現(xiàn)象不一定相對(duì)于熱處理設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間呈直線發(fā)展的。該圖中所示的各區(qū)域的閉塞率，相對(duì)于設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間呈加速度增加的狀態(tài)。因此，“L540”正確地推測(cè)為不是直線，是曲線。以什么樣的程度設(shè)定偏離直線的“L540”，是目標(biāo)值修正程度的問(wèn)題，只要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定就足夠了，也可以根據(jù)偏離直線的程度，對(duì)實(shí)際平均表層孔徑稍進(jìn)行設(shè)計(jì)或者選定。
下面對(duì)直焰式燃燒器的另外的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。在圖5中，11是燃燒器、12是燃燒器11的燃燒器主體，用公知的耐火物是允許的。13a是第1空氣流路、13b是第2空氣流路、這些空氣流路13a、13b前后貫通燃燒器主體12形成的。14a、14b是蓄熱體，由陶瓷等耐火材料制成蜂巢狀或者由收容多決陶瓷板的容器狀通氣性部件制成，連接在空氣流路13a、13b上的連接管15a、15b分別收容在蓄熱器箱16a、16b上。圖上的蓄熱器箱16a、16b是相互分離的，將一個(gè)蓄熱器箱通過(guò)隔壁分隔而分別形成蓄熱體14a、14b的收容部也是可以的。17是中央空氣流路，在空氣流路13a、13b的中間形成貫通燃燒器主體12而形成的，后端設(shè)置連接管18。19是燃料噴嘴，貫通連接管18的后端插入到中央空氣流路17上。110是火焰監(jiān)視窗，設(shè)置在中央空氣流路17的側(cè)部。具有這樣結(jié)構(gòu)的燃燒器11將空氣流路13a、13b全部朝向加熱室或爐的內(nèi)部安裝于爐壁上，如圖14所示連接配管。即，燃料噴嘴19通過(guò)帶有切斷閥111和調(diào)節(jié)閥112的氣體供給管路113連接在氣體供給源114上。中央空氣流路17的連接管18通過(guò)帶有切斷閥115的空氣供給管路116與空氣供給機(jī)117相連接。第1空氣流路13a的連接管15a通過(guò)帶有切換閥118a的空氣供給管路119a連接在空氣供給機(jī)117上，同時(shí)，通過(guò)帶有切換閥120a的排氣管路121a連接到引氣風(fēng)扇122上。同樣，第2空氣流路13b的連接管15b通過(guò)帶有切換閥118b的空氣供給管路119b連接在空氣供給機(jī)117上，同時(shí)，通過(guò)帶有切換閥120b的排氣管路121b連接到引氣風(fēng)扇122上。
以上那樣連接的燃燒器11根據(jù)外部控制信號(hào)，在規(guī)定時(shí)間后交替地反復(fù)進(jìn)行與4個(gè)切換閥118a、118b、120a、120b各自的開(kāi)閉相對(duì)應(yīng)的2種的運(yùn)轉(zhuǎn)模式。第1運(yùn)轉(zhuǎn)模式是切換閥118a、120b為開(kāi)啟狀態(tài)，切換閥118b、120a為關(guān)閉狀態(tài)的情況，第2運(yùn)轉(zhuǎn)模式相當(dāng)于與其相反的情況。
燃燒器燃燒時(shí)，不管什么運(yùn)轉(zhuǎn)模式，在燃燒噴嘴19上通過(guò)氣體供給管113由氣體供給源14供給燃料氣體，在中央空氣流路17上通過(guò)空氣供給管116由空氣供給機(jī)117供給燃燒空氣的一部分。從燃燒噴嘴19噴出的燃料射流與從中央空氣流路17噴射出的空氣一面混合，一面與從13a、13b的空氣通路噴出的高溫預(yù)熱空氣相接觸，由此穩(wěn)定地供給火焰F。在第1運(yùn)轉(zhuǎn)模式中，第1空氣流路13a上通過(guò)空氣供給管路119a由空氣供給機(jī)117供給燃燒用空氣，該燃燒用空氣與上述燃料氣體混合燃燒，形成火焰F。另外，根據(jù)引氣風(fēng)扇122的驅(qū)動(dòng)，加熱室或者爐內(nèi)的廢氣通過(guò)第2空氣流路13b吸入排氣管路121b中，從煙囪123排出到大氣中。此外，與通過(guò)連接管16b的蓄熱體14b與高溫廢氣相接觸而被加熱。切換到第2運(yùn)轉(zhuǎn)模式時(shí)，在第2空氣流路13b上通過(guò)空氣供給管119b由空氣供給機(jī)117供給燃燒用空氣，該燃燒用空氣與上述燃料氣體混合燃燒，形成火焰F。此外，根據(jù)引氣風(fēng)扇122的驅(qū)動(dòng)，加熱室或者爐內(nèi)的廢氣由第2空氣流路13a吸引到排氣管121a，從煙囪123排出到大氣中。此外，通過(guò)連接管16a的蓄熱體14a與高溫排氣相接觸而被加熱。這樣，在第1運(yùn)轉(zhuǎn)模式時(shí)加熱蓄熱體14b，用積蓄在該蓄熱體14b中的熱量將第2運(yùn)轉(zhuǎn)模式的燃燒用空氣預(yù)熱。反之，在第2運(yùn)轉(zhuǎn)模式時(shí)加熱蓄熱體14a，用積蓄在該蓄熱體14a中的熱量對(duì)第1運(yùn)轉(zhuǎn)模式時(shí)的燃燒用空氣進(jìn)行預(yù)熱，之后反復(fù)進(jìn)行。
圖5中所示的直焰式燃燒器在燃料氣體供給不中斷而連續(xù)地供給、并形成火焰F這一點(diǎn)上與圖1所示的由1對(duì)直焰式燃燒器構(gòu)成的蓄熱型燃燒裝置中的各直焰式燃燒器的運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作不同。然而，圖5所示的直焰式燃燒器，將回收蓄熱體的燃燒氣體中的潛熱與預(yù)熱燃燒用空氣的動(dòng)作模式交替反復(fù)進(jìn)行，這一點(diǎn)與圖1所示的直焰式燃燒器沒(méi)有變化。因此，即使用1對(duì)圖5所示的直焰式燃燒器構(gòu)成蓄熱型燃燒裝置，取代圖1所示的蓄熱型燃燒裝置，設(shè)置在圖2至圖4所示的加熱爐上的情況下，也會(huì)產(chǎn)生多孔性蓄熱體的堵塞問(wèn)題。這在由1對(duì)圖5所示的直焰式燃燒器構(gòu)成的蓄熱型燃燒裝置中，在使這1對(duì)直焰式燃燒器根據(jù)外部控制信號(hào)交替燃燒的情況下也同樣，將圖5所示的多個(gè)直焰式燃燒器組合而構(gòu)成1個(gè)蓄熱型燃燒裝置，用各種模式使該數(shù)個(gè)直焰式燃燒器動(dòng)作也會(huì)出現(xiàn)同樣的問(wèn)題。因此，不管是采用圖1所示的直焰式燃燒器，還是采用圖5所示的直焰式燃燒器，使用多個(gè)直焰式燃燒器或者多個(gè)蓄熱型熱交換器的情況下，可以說(shuō)本發(fā)明而言都成立。
圖15中示出了將圖5所示的直焰式燃燒器用于步進(jìn)梁式加熱爐的例子。在該圖示的步進(jìn)梁式加熱爐125中，由貫通爐床壁126的多個(gè)可動(dòng)立柱127和連接該可動(dòng)立柱127的水冷滑軌鋼管128構(gòu)成步進(jìn)梁129?？蓜?dòng)立柱127通過(guò)進(jìn)行箭頭X所示的矩形運(yùn)動(dòng)，將被處理體M朝箭頭Y方向運(yùn)送。另外，在上述步進(jìn)梁式加熱爐125中，在爐側(cè)壁130和與從爐頂壁131的一部分向下方彎曲形成的材料運(yùn)送方向大致垂直的垂直壁132上設(shè)置著燃燒器11。因此，在步進(jìn)梁式加熱爐125中，爐內(nèi)形成的火焰熱擴(kuò)散后回流到燃燒器11的排氣用空氣流路中。因此與使燃燒廢氣朝著爐的出口同樣流動(dòng)的現(xiàn)有步進(jìn)梁式加熱爐相比，不必特別設(shè)置熱風(fēng)通風(fēng)道或者廢氣通風(fēng)道，能夠?qū)崿F(xiàn)空間有效利用及成本的降低。在加熱爐125的下部帶的側(cè)壁上安裝燃燒器的情況下也能夠獲得同樣的效果。
在步進(jìn)梁式加熱爐125中，設(shè)置在被處理體M的移動(dòng)方向上游側(cè)或者相當(dāng)于爐內(nèi)氣體流動(dòng)方向的箭頭Y方向的上游側(cè)的直焰式燃燒器所具有的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑，比設(shè)置在下游側(cè)的直焰式燃燒器要大。特別是將設(shè)置在步進(jìn)梁式加熱爐入口部附近的直焰式燃燒器所具有的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑設(shè)定得更大。并且，將燃燒器安裝在下部帶的側(cè)壁上的情況下，將下部帶側(cè)壁的燃燒器的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑設(shè)定得比上部帶的燃燒器的要大。由此，能夠防止多孔性蓄熱體的堵塞現(xiàn)象，或者抑制其發(fā)展。另外，垂直壁132上所安裝的燃燒器11的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑與其它的燃燒器的相比較也設(shè)定得較大。這是由于在步進(jìn)梁式加熱爐125中采取了這樣的結(jié)構(gòu)，即爐內(nèi)形成的火焰熱擴(kuò)散后回流到燃燒室11的排氣用空氣流路中，因此很多的目的之外物質(zhì)朝著該燃燒器11的多孔性蓄熱體移動(dòng)，更加顯著地引起堵塞現(xiàn)象。圖15中示出的爐內(nèi)氣流集中流到特定的燃燒器或者熱交換器所具有的多孔性蓄熱體中的加熱爐，能夠利用本發(fā)明特別有效地防止堵塞現(xiàn)象或者抑制其發(fā)展。
圖16示出了在移動(dòng)物體的過(guò)程中進(jìn)行熱處理的焚燒設(shè)備的主要部分。在該圖中〔a〕是該焚燒設(shè)備主要部分的側(cè)視圖，〔b〕是其俯視圖。圖17是表示該焚燒設(shè)備整體樣子的方框圖。此外，在該焚燒設(shè)備的焚燒室中具有采用表面燃燒燃燒器〔例如參照特許2550419號(hào)〕的燃燒設(shè)備〔例如以焚燒爐灰作為對(duì)象的加熱裝置，有特開(kāi)平5-185057號(hào)?！常摫砻嫒紵紵鲗?duì)金屬纖維濾餅進(jìn)行加熱，利用從其中釋放出來(lái)的輻射熱使焚燒對(duì)象物燃燒。然而為了便于理解本發(fā)明，沒(méi)有描述任何圖面。
如圖16所示，在焚燒燃燒室中，設(shè)置有用來(lái)將室內(nèi)燃燒廢氣排出到外部的總共10個(gè)連接部Cx1及Cx2〔x＝1～5〕。另外，還設(shè)置有供給對(duì)焚燒物預(yù)熱用的空氣的預(yù)熱用空氣供給通路、排出燃燒廢氣的排煙通路，此外，也設(shè)置有輔助供給燃燒用空氣的燃燒用空氣供給通路，該燃燒用空氣用于促進(jìn)焚燒物高效率燃燒。另外，在焚燒燃燒室內(nèi)設(shè)置使焚燒物移動(dòng)用的輸送臺(tái)。輸送臺(tái)自身可移動(dòng)，若在輸送焚燒物的情況下，僅具有作為載置焚燒物用的臺(tái)座的功能，實(shí)際上焚燒物的移動(dòng)往往是通過(guò)設(shè)置在焚燒燃燒室外的機(jī)械機(jī)構(gòu)〔焚燒物推入裝置〕或者僅通過(guò)重力作用來(lái)進(jìn)行的。不管怎樣，焚燒燃燒室內(nèi)的氣流與焚燒物的移動(dòng)方向是相同的。
在該焚燒設(shè)備中，如圖17所示，通過(guò)箭頭V所示的多個(gè)閥門(mén)的控制，從連接部Cx1及Cx2交替地將焚燒燃燒室內(nèi)的燃燒廢氣排出到外部，經(jīng)過(guò)一側(cè)的蓄熱器將燃燒廢氣送到多級(jí)集塵器中時(shí)，經(jīng)過(guò)另一側(cè)蓄熱器將從供氣機(jī)導(dǎo)入的燃燒用空氣供給到焚燒燃燒室中。這時(shí)，該另一側(cè)的蓄熱器通過(guò)加熱裝置加熱，可以將燃燒用空氣輔助預(yù)熱。然后通過(guò)控制閥門(mén)V切換動(dòng)作模式，經(jīng)過(guò)該另一側(cè)蓄熱器將燃燒廢氣送到多級(jí)集塵器時(shí)，經(jīng)過(guò)該一側(cè)蓄熱器將從供氣機(jī)導(dǎo)入的燃燒空氣供給焚燒燃燒室中。該一側(cè)蓄熱器由于在前面的動(dòng)作模式中回收了燃燒廢氣的潛熱，因而能夠?qū)θ紵每諝膺M(jìn)行預(yù)熱。另外，也可以由加熱裝置供給熱量來(lái)進(jìn)行輔助預(yù)熱。此外，在將燃燒廢氣朝多級(jí)集塵器排出時(shí)，由于蓄熱器維持一定程度的高溫，故通過(guò)它的燃燒廢氣中的粉塵也同時(shí)進(jìn)行干燥。由多級(jí)集塵器集塵的氣體在施以圖中未示的事后處理后，通過(guò)煙囪排出到系統(tǒng)外部。蓄熱器中使用的多孔性蓄熱體是蜂巢型蓄熱體，而采用球狀、塊狀等種類沒(méi)有特別的問(wèn)題。
連接部Cx1及Cx2排出的燃燒廢氣，通過(guò)閥門(mén)V的控制不經(jīng)蓄熱器被送到集塵器，在進(jìn)行集塵處理后，供輸送到焚燒燃燒室內(nèi)的焚燒物預(yù)熱。由集塵器集塵的粉塵最終被送到戽斗中。作為集塵器可以在考慮到使用環(huán)境或條件等的基礎(chǔ)上從旋風(fēng)型、過(guò)濾袋型等公知設(shè)備中任意選擇。此外，通過(guò)圖16所示的排煙路排出到外部的排煙，圖17雖未表示，被送到集塵器，最終從煙囪排放到外部。
在該設(shè)備中，蓄熱器是以通過(guò)從燃燒廢氣中回收的潛熱來(lái)預(yù)熱燃燒用空氣這樣的熱交換為主要目的而設(shè)置的。如圖17所示，由于相對(duì)于各對(duì)連接部Cx1、Cx2〔合計(jì)5對(duì)〕設(shè)置一對(duì)蓄熱器， 因此在該焚燒設(shè)備中存在著多個(gè)蓄熱器對(duì)。
這里，在圖16所示的焚燒設(shè)備中，在焚燒燃燒室的氣體流動(dòng)方向更上游，特別是在焚燒物送入口附近區(qū)域配置的直焰式燃燒器，其多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑設(shè)定得相對(duì)較大。另外，在焚燒灰及其它殘留物從焚燒燃燒室中搬出到外部的搬出口附近區(qū)域所配置的直焰式燃燒器，其多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑設(shè)定得相對(duì)較大。但是，使送入口附近區(qū)域所配置的燃燒器的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑比搬出口附近區(qū)域所配置的燃燒器的要大。由此，在更容易引起多孔性蓄熱體的堵塞現(xiàn)象的氣流上游側(cè)，特別是在送入口附近區(qū)域，其次是在容易引起這種現(xiàn)象的搬出口附近區(qū)域，可以有效地防止該現(xiàn)象或者抑制其發(fā)展。
此外，在圖16及圖17所示的焚燒設(shè)備中，設(shè)置多個(gè)集塵器較多地去除堵塞原因物質(zhì)，還能夠明顯地推遲堵塞現(xiàn)象的發(fā)展。但是，即使是這樣的設(shè)備，從成本的觀點(diǎn)上出發(fā)，將非常小的目的之外物質(zhì)除去也很困難，結(jié)果，這便成為多孔性蓄熱體堵塞現(xiàn)象的主要原因，特別是成為副產(chǎn)品附著的原因物質(zhì)。
圖18示出了另外的焚燒設(shè)備的方框圖。該設(shè)備的特征是設(shè)有再燃燒室，它用于對(duì)在焚燒燃燒室中將焚燒物通過(guò)燃燒裝置F1～F3燃燒而產(chǎn)生的廢氣中所含的NOx或者二噁英等有害物質(zhì)通過(guò)事后處理而去除。當(dāng)然，也可以設(shè)回收廢氣潛熱用的熱回收室而不設(shè)再燃燒室或者也可以與其共同設(shè)置是可以的。在任何情況下，具有再燃燒室和/或多孔性蓄熱體的直焰式燃燒器、蓄熱型燃燒裝置以及蓄熱型熱交換器中至少一種要設(shè)置4個(gè)。在圖18中將其用E1～E4表示。具備E1～E4的多孔性蓄熱體是球型蓄熱體，也可以是其它的形態(tài)例如蜂巢型蓄熱體。
在圖18所示的焚燒設(shè)備中，從焚燒物投入口將被處理體送入到焚燒燃燒室內(nèi)。在其它的時(shí)候，投入口原則上是關(guān)閉的。在從上方向下方移動(dòng)焚燒物的過(guò)程中進(jìn)行熱處理，最終將焚燒灰及其它殘留物從排出口排出到外部。為了完全燃燒而產(chǎn)生極少的有害物質(zhì)，也有通過(guò)供氣機(jī)向焚燒燃燒室內(nèi)輔助供氣的情況，與此不同，排煙一旦送入集塵器后〔但是，是否通過(guò)該集塵器是任意的〕，送到再燃燒室或熱回收室。在送到再燃燒室的情況下，為了促進(jìn)再燃燒室的燃燒處理，向室內(nèi)供給燃燒用空氣。通過(guò)再燃燒室或熱回收室的或者在此新產(chǎn)生的燃燒廢氣通過(guò)集塵器后從煙囪排出到外部。
具有多孔性蓄熱體的直焰式燃燒器、蓄熱型燃燒裝置及蓄熱型熱交換器的至少一種沿著氣流方向設(shè)置E1～E4共計(jì)4個(gè)。因此，能夠通過(guò)回收燃燒廢氣潛熱的多孔性蓄熱體預(yù)熱空氣。預(yù)熱的空氣經(jīng)過(guò)集塵器〔任意〕后，回流到焚燒燃燒室中作為焚燒物等的預(yù)熱用氣體使用。由集塵器收集的灰塵最終送到戽斗上，最后排出到外部。
相對(duì)于焚燒燃燒室另外設(shè)置的再燃燒室或熱回收室可以考慮與焚燒燃燒室分開(kāi)設(shè)置的空間，沿著從焚燒燃燒室排出的排煙〔廢氣〕的氣流方向從上游到下游配置E1～E4。雖然從焚燒燃燒室送到再燃燒室或熱回收室的廢氣進(jìn)行了集塵處理，但一般堵塞原因物質(zhì)的存在密度，氣流上游一側(cè)比下游一側(cè)要高。因此，將配置在再燃燒室或熱回收室入口部附近區(qū)域的E1所具有的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑設(shè)定得比配置在其它區(qū)域的要大。由此，能夠防止多孔性蓄熱體的堵塞現(xiàn)象或者推遲其發(fā)展。
如上所述，堵塞現(xiàn)象在很大程度上取決于例如熱處理設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)條件或者蓄熱體構(gòu)成部件的材質(zhì)或質(zhì)量。反言之，意味著只要熱處理設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)條件或者蓄熱體構(gòu)成部件的材質(zhì)或質(zhì)量下工夫研究，在有限的一定程度上能夠抑制堵塞現(xiàn)象。通過(guò)這樣下工夫研究〔特別是改善蓄熱體構(gòu)成部件的材質(zhì)〕，以比圖10至圖13情況下更難以引起堵塞現(xiàn)象而設(shè)定的加熱爐，對(duì)于其堵塞現(xiàn)象將在下面進(jìn)行說(shuō)明。
圖19至圖21分別表示與圖1至圖5所示的相同的加熱爐〔為方便起見(jiàn)以下稱為“第2加熱爐”〕的側(cè)視簡(jiǎn)圖以及上部爐及下部爐的俯視圖。圖1至圖5所示的加熱爐〔為方便起見(jiàn)以下稱為“第1加熱爐”〕中，由圖2至圖4可知，分別由19個(gè)上部燃燒器及下部燃燒器成對(duì)構(gòu)成。然而，在第2加熱爐中，由上部燃燒器A1至A12構(gòu)成上部爐，由下部燃燒器B1至B12構(gòu)成下部爐來(lái)形成，因此，分別由12個(gè)上部燃燒器及下部燃燒器成對(duì)構(gòu)成。兩加熱爐在劃分第1預(yù)熱帶、第2預(yù)熱帶、加熱帶、均熱帶4個(gè)區(qū)域這一點(diǎn)以及設(shè)置煙道和閘板這一點(diǎn)上是共同的，但蓄熱式燃燒器的輸入熱量則不同。
圖22示出了在第2加熱爐的加熱室內(nèi)實(shí)現(xiàn)的溫度分布曲線。在加熱室內(nèi)進(jìn)行熱處理的物體的材質(zhì)有時(shí)相同，第2加熱爐與第1加熱爐是以大致相同的溫度分布曲線運(yùn)轉(zhuǎn)的。從圖22中可以看出，與橫軸所示的燃燒器標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)的位置雖然不同，但在第2加熱爐內(nèi)的加熱室中也引起與圖10所示的[A]、[B]、[C]、[D]相同的現(xiàn)象。即，在第2加熱爐內(nèi)移動(dòng)的物體從第2預(yù)熱帶后半部至加熱帶的范圍內(nèi)受到[B]所示的急劇的加熱。其結(jié)果是，引起了以副產(chǎn)品為代表的以內(nèi)在性目的之外物質(zhì)為起因的多孔性蓄熱體的堵塞現(xiàn)象。送入用開(kāi)閉門(mén)一旦打開(kāi)，入口部的溫度就會(huì)如[A]所示急劇下降。一旦搬出用開(kāi)閉門(mén)打開(kāi)，出口部的溫度就會(huì)如[D]所示急劇下降。此外，位于加熱帶區(qū)域的煙道閘板一旦打開(kāi)，就會(huì)如[C]所示使加熱帶區(qū)域溫度急劇下降。[A]、[D]、[C]各自的溫度下降程度取決于開(kāi)閉門(mén)或者閘門(mén)的開(kāi)放時(shí)間，由于開(kāi)放會(huì)引起外來(lái)性目的之外物質(zhì)侵入加熱室內(nèi)或者因溫度下降而會(huì)引起內(nèi)在性目的之外物質(zhì)生成，引起堵塞現(xiàn)象。
圖23示出了第2加熱爐的包括第1預(yù)熱帶、第2預(yù)熱帶、加熱帶及均熱帶的加熱室內(nèi)引起的堵塞現(xiàn)象的程度的條線圖。該堵塞現(xiàn)象的程度根據(jù)多孔性蓄熱體的閉塞率〔ρ〕容易理解，在該圖中，縱軸設(shè)定了與閉塞率〔ρ〕不成正比關(guān)系、而具有正相關(guān)關(guān)系的“蓄熱體更換頻度”。作為多孔性蓄熱體采用了蜂巢型蓄熱體。從圖中可以看出，將上部爐與下部爐的堵塞現(xiàn)象的發(fā)展程度比較，在入口部附近的A1〔B1〕到A3〔B3〕區(qū)域、煙道附近的A8〔B8〕到A8〔B8〕的區(qū)域、出口部附近的A12〔B12〕區(qū)域，堵塞現(xiàn)象的程度較顯著〔采用本發(fā)明之前的蓄熱體更換頻度高或臨界壽命短〕，并且，在溫度梯度顯著的A6〔B6〕至A7〔B7〕區(qū)域，堵塞現(xiàn)象的發(fā)展程度不顯著，但相對(duì)較高。另外，從圖中可以看出，下部爐比上部爐更容易引起堵塞觀象。
圖24示出了多孔性蓄熱體的閉塞率〔ρ〕與熱處理設(shè)備〔即第2加熱爐〕的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的關(guān)系，同時(shí)，也是防止或者抑制堵塞現(xiàn)象用的實(shí)際平均表層孔徑設(shè)定方法的說(shuō)明圖。在圖13中以縱軸表示閉塞率〔ρ〕，將臨界閉塞率設(shè)定為50％，而在圖24中，是以閉塞率比〔閉塞率/臨界閉塞率〕表示縱軸的。因此，與單純?cè)O(shè)定閉塞的情況相比，可更一般地理解堵塞現(xiàn)象。尤其是在實(shí)際設(shè)定臨界閉塞率時(shí)，普遍定為50～60％〔根據(jù)狀況的不同，將60％定為上限值。〕，若在該值以下，更換頻度過(guò)高，成本上不適合，將臨界閉塞率設(shè)定成該值以上的值，流通的氣體壓力變得過(guò)高，容易引起蓄熱體構(gòu)成部件上浮、沖突、破損等，使目的之外物質(zhì)產(chǎn)生量增加，或可能引起蓄熱式燃燒器、蓄熱型燃燒裝置、熱交換器以及熱處理設(shè)備的動(dòng)作不全、故障、破壞及其它的事故，因此從運(yùn)轉(zhuǎn)·操作的安全上考慮應(yīng)當(dāng)避免。該圖中存在閉塞率超過(guò)1的測(cè)定點(diǎn)，這種運(yùn)轉(zhuǎn)即使可能基本上也是不希望的。
圖24中，具有大約800天臨界壽命的閉塞率比與設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的關(guān)系，可以按照有關(guān)第1加熱爐的圖12中的“L540”，設(shè)定成直線“L800”。這樣，由于區(qū)域A1的閉塞率比與設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的關(guān)系中對(duì)應(yīng)于臨界閉塞率(即閉塞率比為1的位置)的臨界壽命是大約410天，為了延長(zhǎng)剩下的大約390天的壽命，可降低閉塞率比，以使區(qū)域A1的閉塞率比與設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的關(guān)系接近“L800”這一目標(biāo)值。這意味著可以預(yù)先將區(qū)域A1當(dāng)初的〔引起堵塞現(xiàn)象之前的〕實(shí)際平均表層孔徑增大約50％。另外，區(qū)域B1的閉塞率比與設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的關(guān)系中對(duì)應(yīng)于臨界閉塞率〔即閉塞率比為1的位置〕的臨界壽命大約290天，為了延長(zhǎng)剩下的大約510天的壽命，與區(qū)域A2的情況同樣考慮，意味著可以預(yù)先將區(qū)域B1當(dāng)初的實(shí)際平均表層孔徑增大約60％。這樣，可以按所希望的多孔性蓄熱體壽命長(zhǎng)度來(lái)設(shè)計(jì)或選定設(shè)置于某區(qū)域的具有實(shí)際平均表層孔徑的蓄熱體。
此外，通過(guò)這樣設(shè)計(jì)或者選定的多孔性蓄熱體，在與已經(jīng)設(shè)置于熱處理設(shè)備上的多孔性蓄熱體更換時(shí)，可以將那些已經(jīng)設(shè)置的蓄熱體全部更換，也可以僅更換引起了堵塞現(xiàn)象的部分〔至少?gòu)亩x實(shí)際平均表層孔徑所需要的多孔性蓄熱體表面以下一定深度的范圍〕的蓄熱體構(gòu)成部件。這種部分更換與實(shí)施上述設(shè)計(jì)或者選擇方法在本質(zhì)上是相同的。
然而，使多個(gè)直焰式燃燒器、多個(gè)蓄熱型燃燒裝置或者多個(gè)熱交換器中內(nèi)設(shè)的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑不相同來(lái)使用的話，哪一個(gè)達(dá)到臨界壽命而已使用完，不得不進(jìn)行更換或者凈化〔清潔處理〕。但是，這樣對(duì)這種多孔性蓄熱體的構(gòu)成部件進(jìn)行更換，這意味著該構(gòu)成部件使用了很長(zhǎng)的時(shí)間，因此能夠獲得以往沒(méi)有的高的經(jīng)費(fèi)削減效果〔包括與熱處理設(shè)備的維修作業(yè)相關(guān)的設(shè)備管理費(fèi)用的削減效果〕。
在上述的本發(fā)明的實(shí)施例中，是對(duì)燃料物質(zhì)是氣體的情況專門(mén)進(jìn)行了說(shuō)明，而只要能引起多孔性蓄熱體的“堵塞現(xiàn)象”，本發(fā)明各實(shí)施例的燃料物質(zhì)不限于是氣體，液體也是可以的。此外，即使將實(shí)現(xiàn)脫硫、脫硝、脫氧及其它特殊目的的物質(zhì)混入燃料物質(zhì)的情況下，也包括在本發(fā)明的各實(shí)施例中。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，對(duì)配置在容易附著堵塞原因物質(zhì)的區(qū)域中的直焰式燃燒器、蓄熱型燃燒裝置或者蓄熱型熱交換器所內(nèi)設(shè)的多孔性蓄熱體的形態(tài)下功夫研究，使之難以附著，或者即使附著也可以使堵塞現(xiàn)象不嚴(yán)重，從而延長(zhǎng)多孔性蓄熱體的壽命或者更換周期，使蓄熱式燃燒器或蓄熱型燃燒裝置的燃燒效率或者蓄熱型熱交換器的熱交換效率，以及具備這些裝置的熱處理設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率維持較高的狀態(tài)，能夠削減包括與熱處理設(shè)備維修作業(yè)有關(guān)的設(shè)備管理費(fèi)用在內(nèi)的經(jīng)費(fèi)等，在工業(yè)上獲得有用的效果。
權(quán)利要求
1.一種熱處理設(shè)備，它具有附設(shè)了多個(gè)蓄熱型燃燒裝置的加熱室，該蓄熱型燃燒裝置具有內(nèi)設(shè)多孔性蓄熱體的直焰式燃燒器是對(duì)該加熱室內(nèi)的物體進(jìn)行熱處理的熱處理設(shè)備，其特征是多個(gè)直焰式燃燒器或者多個(gè)蓄熱型燃燒裝置中的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑是不相同的。
2.權(quán)利要求1記載的熱處理裝置，其特征是在加熱室中對(duì)物體施加溫度梯度。
3.權(quán)利要求1或2記載的熱處理設(shè)備，其特征是物體是從外部送入到加熱室內(nèi)的，和/或從加熱室搬出到外部的物體。
4.權(quán)利要求1記載的熱處理設(shè)備，其特征是加熱室具有可通向外部的通路口，在離通路口近的第1區(qū)域以及不是這樣的第2區(qū)域上分別配置的第1及第2直焰式燃燒器或者蓄熱型燃燒裝置中的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑，是不相同的或者，第1直焰式燃燒器的比第2直焰式燃燒器的要大，或者，第1蓄熱型燃燒裝置的比第2蓄熱型燃燒裝置的要大。
5.權(quán)利要求1記載的熱處理設(shè)備，其特征是加熱室具有將物體從外部送入加熱室中的入口部以及將物質(zhì)從加熱室搬出到外部的出口部，在離入口部近的第1區(qū)域、離出口部近的第2區(qū)域以及與第1和第2區(qū)域不同的第3區(qū)域，分別配置的第1、第2以及第3直焰式燃燒器或者蓄熱型燃燒裝置之中，第1及第2、第1及第3、或者第2及第3的直焰式燃燒器或蓄熱型燃燒裝置之中的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑是不相同的，或者，第1直焰式燃燒器的比第2直焰式燃燒器的要大，第1直焰式燃燒器的比第3直焰式燃燒器的要大，或第2直焰式燃燒器的比第3直焰式燃燒器的要大，或者，第1蓄熱型燃燒裝置的比第2蓄熱型燃燒裝置的要大，第1蓄熱型燃燒裝置的比第3蓄熱型燃燒裝置的要大，或第2蓄熱型燃燒裝置的比第3蓄熱型燃燒裝置的要大。
6.一種多孔性蓄熱體的設(shè)置方法，它是在對(duì)從外部送入的物體進(jìn)行熱處理的加熱室中附設(shè)的多個(gè)蓄熱型燃燒裝置的各自所具有的直焰式燃燒器中內(nèi)設(shè)的多孔性蓄熱體的設(shè)置方法，其特征是以多個(gè)直焰式燃燒器或者多個(gè)蓄熱型燃燒裝置中的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑為不相同的方式來(lái)設(shè)置多孔性蓄熱體。
7.權(quán)利要求6記載的多孔性蓄熱體的設(shè)置方法，其特征是加熱室具有可通向外部的通路口，將在離通路口近的第1區(qū)域以及不是這樣的第2區(qū)域中分別配置的第1及第2直焰式燃燒器或者蓄熱型燃燒裝置中的多孔性蓄熱體實(shí)際平均表層孔徑，設(shè)置成，不相同，或者，第1直焰式燃燒器的比第2直焰式燃燒器的要大，或者，第1蓄熱型燃燒裝置的比第2蓄熱型燃燒裝置的要大。
8.一種制造熱處理的物體的方法，是在具有加熱室的熱處理裝置中，該加熱室附設(shè)了多個(gè)具有內(nèi)設(shè)多孔性蓄熱體的直焰式燃燒器的蓄熱型燃燒裝置，通過(guò)將從外部送入的和/或朝外部搬出的物體配置在加熱室內(nèi)，制造熱處理的物體的制造方法，其特征是將多個(gè)直焰式燃燒器或者多個(gè)蓄熱型燃燒裝置中的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑設(shè)定成不相同，并且對(duì)熱處理設(shè)備進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
9.權(quán)利要求8記載的制造熱處理的物體的方法，其特征是加熱室具有與外部相通的通路口，將在離通路口近的第1區(qū)域以及不是這樣的第2區(qū)域分別配置的第1及第2直焰式燃燒器或者蓄熱型燃燒裝置中的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑設(shè)成，不相同，或者，第1直焰式燃燒器的比第2直焰式燃燒室的要大，或者，第1蓄熱型燃燒裝置的比第2蓄熱型燃燒裝置的要大。
10.一種熱處理設(shè)備，它是沿著氣體流動(dòng)方向具有附設(shè)了多個(gè)內(nèi)設(shè)多孔性蓄熱體的熱交換器的空間的熱處理設(shè)備，其特征是多個(gè)上述熱交換器中的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑是不相同的。
11.權(quán)利要求10記載的熱處理設(shè)備，其特征是配置在氣體流動(dòng)方向上游側(cè)的多孔性蓄熱體比配置在下游側(cè)的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑要大，或者流動(dòng)氣體溫度較高側(cè)配置的多孔性蓄熱體的比配置在溫度較低側(cè)的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑要大。
12.一種多孔性蓄熱體的設(shè)置方法，是一種沿著氣體流動(dòng)方向具有附設(shè)了多個(gè)內(nèi)設(shè)多孔性蓄熱體的熱交換器的空間的熱處理設(shè)備中設(shè)置多孔性蓄熱體的方法，其特征是以多個(gè)熱交換器中的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表面孔徑是不相同的方式來(lái)設(shè)置多孔性蓄熱體。
13.一種熱處理的物體的制造方法，是在沿著氣體流動(dòng)方向具有附設(shè)了多個(gè)內(nèi)設(shè)多孔性蓄熱體的熱交換器的空間的熱處理設(shè)備中，將從外部送入和/或向外部搬出的物體配置在加熱室內(nèi)，制造熱處理的物體的制造方法，其特征是將多個(gè)上述熱交換器的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑設(shè)定成不相同，并且對(duì)熱處理設(shè)備進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
14.一種熱處理設(shè)備，它具有加熱室，該加熱室附設(shè)有多個(gè)具有內(nèi)設(shè)多孔性蓄熱體的直焰式燃燒器的蓄熱型燃燒裝置，是對(duì)其加熱室內(nèi)的物體進(jìn)行熱處理的熱處理設(shè)備，其特征是多個(gè)直焰式燃燒器或者多個(gè)蓄熱型燃燒裝置的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑，在垂直方向上越是配置于下部的越大。
15.一種熱處理設(shè)備，其特征是附設(shè)有多個(gè)內(nèi)設(shè)流通氣體的多孔性蓄熱體的熱交換器，上述多個(gè)熱交換器中的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑在垂直方向上越是配置于靠下部的越大。
16.一種多孔性蓄熱體的選定方法，它是蓄熱型燃燒裝置具有的直焰式燃燒器或熱交換器中內(nèi)設(shè)的多孔性蓄熱體的選定方法，其特征是隨著蓄熱型燃燒裝置或者熱交換器的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的增加，測(cè)定出多孔性蓄熱體實(shí)際平均表層孔徑的減小，將具有預(yù)先增大了相當(dāng)于該測(cè)定值與目標(biāo)值之差的值的實(shí)際平均表層孔徑的多孔性蓄熱體內(nèi)設(shè)在上述直焰式燃燒器或者熱交換器中。
17.一種使用完的多孔性蓄熱體的構(gòu)成部件，它是通過(guò)內(nèi)設(shè)于多個(gè)蓄熱型燃燒裝置具有的直焰式燃燒器中使用的，其后成為使用完的多孔性蓄熱體的構(gòu)成部件，所述多個(gè)蓄熱型燃燒裝置附設(shè)在具有熱處理設(shè)備的加熱室中，其特征是在開(kāi)始使用前的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑設(shè)定成不相同。
18.權(quán)利要求17所述的使用完的多孔性蓄熱體的構(gòu)成部件，其特征是以540天以上的熱處理設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間中的多孔性蓄熱體實(shí)際平均表層孔徑變化率進(jìn)行定義的堵塞率為50％以上。
19.權(quán)利要求17所述的使用完的多孔性蓄熱體的構(gòu)成部件，其特征是以800天以上的熱處理設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間中的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑變化率進(jìn)行定義的閉塞率為60％以上。
全文摘要
一種熱處理設(shè)備,它具有附設(shè)了多個(gè)蓄熱型燃燒裝置的加熱室,該蓄熱型燃燒裝置具有內(nèi)設(shè)多孔性蓄熱體的直焰式燃燒器,是對(duì)該加熱室內(nèi)的物體進(jìn)行熱處理的熱處理設(shè)備,多個(gè)直焰式燃燒器或者多個(gè)蓄熱型燃燒裝置中的多孔性蓄熱體的實(shí)際平均表層孔徑設(shè)置成不相同。并且,從容易附著堵塞原因物質(zhì)的區(qū)域配置的直焰式燃燒器或者蓄熱型燃燒裝置帶有的多孔性蓄熱體的形態(tài)上下功夫研究,能夠使其難以附著,或者,即使附著,堵塞現(xiàn)象也不顯著。
文檔編號(hào)F23L15/02GK1335921SQ00802471
公開(kāi)日2002年2月13日 申請(qǐng)日期2000年8月31日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月1日
發(fā)明者鈴川豐, 森功, 名越正泰, 多田健, 須藤淳, 笠井義幸, 梅原一彥 申請(qǐng)人:日本鋼管株式會(huì)社, 日本鍋爐工業(yè)株式會(huì)社, 日本礙子株式會(huì)社