特許ウォッチ

公開番号2024111532
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-19
出願番号2023016098
出願日2023-02-06
発明の名称工業炉及び工業炉の燃料供給方法
出願人三建産業株式会社,国立研究開発法人科学技術振興機構
代理人個人,個人
主分類F23C 1/00 20060101AFI20240809BHJP(燃焼装置;燃焼方法)
要約【課題】簡易な設備で水素を効率的に燃焼させ安全性の高い工業炉及び工業炉の燃料供給方法を提供する。
【解決手段】炉壁3に設けられたバーナ10に、第一開閉弁31付きの第一配管11を介して水素と、第二開閉弁32付きの第二配管12を介してガス燃料と、エア用開閉弁33付きのエア配管13を介して燃焼用空気をそれぞれ供給して水素とガスを混焼させる工業炉であって、第二配管12から第三開閉弁35付きの第三配管15を分岐させ、第三配管15をバーナ10と第一配管11に設けられた第一開閉弁31との間に接続した。バーナ10の消火前には、第一開閉弁31をオフするとともに、第二開閉弁32及び第三開閉弁35をオンして、第一配管11のバーナ10と第一開閉弁31間の水素をガス燃料と置換し水素を炉内に排出させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
炉壁に設けられたバーナに、第一開閉弁付きの第一配管を介して水素と、第二開閉弁付きの第二配管を介してガス燃料と、エア用開閉弁付きのエア配管を介して燃焼用空気をそれぞれ供給して水素とガスを混焼させる工業炉であって、
前記第二配管から第三開閉弁付きの第三配管を分岐させ、前記第三配管を前記バーナと前記第一配管に設けられた第一開閉弁との間に接続したことを特徴とする工業炉。
続きを表示（約 950 文字）【請求項２】
炉壁に設けられたバーナに、第一開閉弁付きの第一配管を介して水素と、第二開閉弁付きの第二配管を介してガス燃料と、エア用開閉弁付きのエア配管を介して燃焼用空気をそれぞれ供給して水素とガスを混焼させる工業炉の燃料供給方法であって、
前記第二配管から第三開閉弁付きの第三配管を分岐させ、前記第三配管を前記バーナと前記第一配管に設けられた第一開閉弁との間に接続し、
前記バーナの消火前には、前記第一開閉弁をオフするとともに、前記第二開閉弁及び前記第三開閉弁をオンして、前記第一配管の前記バーナと前記第一開閉弁間の水素をガス燃料と置換し水素を炉内に排出させるようにしたことを特徴とする工業炉の燃料供給方法。
【請求項３】
前記水素をガス燃料と置換した後、前記第二開閉弁及び第三開閉弁をオフして消火することを特徴とする請求項２に記載の工業炉の燃料供給方法。
【請求項４】
前記バーナの着火前には、前記第一開閉弁をオフし、前記エア用開閉弁をオンするとともに、前記第二開閉弁及び第三開閉弁をオンして、前記第一配管の前記バーナと前記第一開閉弁間をガス燃料だけとし、着火後に、前記第一開閉弁をオンするとともに前記第三開閉弁をオフして水素を炉内に供給するようにしたことを特徴とする請求項２又は３に記載の工業炉の燃料供給方法。
【請求項５】
炉壁に設けられたバーナに、第一開閉弁付きの第一配管を介して水素と、第二開閉弁付きの第二配管を介してガス燃料と、エア用開閉弁付きのエア配管を介して燃焼用空気をそれぞれ供給して水素とガスを混焼させる工業炉の燃料供給方法であって、
前記第二配管から第三開閉弁付きの第三配管を分岐させ、前記第三配管を前記バーナと前記第一配管に設けられた第一開閉弁との間に接続し、
前記バーナの着火前には、前記第一開閉弁をオフし、前記エア用開閉弁をオンするとともに、前記第二開閉弁及び第三開閉弁をオンして、前記第一配管の前記バーナと前記第一開閉弁間をガス燃料だけとし、着火後に、前記第一開閉弁をオンするとともに前記第三開閉弁をオフして水素を炉内に供給するようにしたことを特徴とする工業炉の燃料供給方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素とガスを混焼させる工業炉及びその工業炉の燃料供給方法に関するものである。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化抑制の観点から、燃焼しても二酸化炭素を発生しない水素が新たな燃料として注目を集めていて水素を化石燃料と混合したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の発明（請求項５）は、ガス燃料に水素を含むものであるが、図４に示すように、別系統でガス燃料と水素をバーナに送って混焼させるものも知られています。
【０００４】
図４に示すものは、工業炉１の炉体２の側壁３に設けられたバーナ１０に対して、水素（Ｈ
2
）と、ガス燃料と、燃焼用空気がそれぞれ供給されている。水素（Ｈ
2
）は、水素供給装置２１から第一配管１１を介してバーナ１０に送られ第一配管１１には途中、第一開閉弁（電磁弁）３１が設けられている。ガス燃料は、都市ガスやプロパンガスなどといった既存のガス（従来燃料）からなり、ガス供給装置２２から第二配管１２を介してバーナ１０に送られ第二配管１２には途中、第二開閉弁（電磁弁）３２が設けられている。燃焼用空気は、外気がブロワ２３でエア配管１３を介してバーナ１０に送られエア配管１３には途中、エア用開閉弁（電磁弁）３３が設けられている。
【０００５】
このように水素を扱った工業炉では水素の燃焼を停止し消火した場合、配管（ここでは第一配管１１）内に水素が残ってしまう。特に、水素は燃焼速度が速く可燃範囲が広いため、配管内に逆火して大きい音が発せられる場合がある。
また、水素は分子量及び密度が小さいため配管から漏洩する場合あり、仮に漏洩した場合には水素爆発を起こすといった危険性がある。
【０００６】
そこで、図５に示すように、第一配管１１内の水素を窒素で置換する方法が知られている。
これは、窒素供給装置２４から窒素（Ｎ
2
）を供給する窒素用配管１４の端部を、バーナ１０と第一配管１１の第一開閉弁３１の間に接続して、水素の燃焼を停止し消火する場合には、第一開閉弁３１をオフ（閉鎖）するとともに、窒素用配管１４に設けられた窒素用開閉弁３４をオン（開放）して、窒素（Ｎ
2
）を第一配管１１の第一開閉弁３１からバーナ１０側に充填することで水素を窒素で置換させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特許第７１８３３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、水素を窒素で置換させる方法では、窒素供給装置２４とともに窒素をあらたに設ける必要がある。
また、水素の燃焼を再開する場合には、第一配管１１に充填された窒素をまず排出させる必要があるので着火までに時間がかかるといった問題がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的とするところは、簡易な設備で水素を効率的に燃焼させ安全性の高い工業炉及び工業炉の燃料供給方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明の工業炉は、炉壁（３）に設けられたバーナ（１０）に、第一開閉弁（３１）付きの第一配管（１１）を介して水素と、第二開閉弁（３２）付きの第二配管（１２）を介してガス燃料と、エア用開閉弁（３３）付きのエア配管（１３）を介して燃焼用空気をそれぞれ供給して水素とガスを混焼させる工業炉（１）であって、
前記第二配管（１２）から第三開閉弁（３５）付きの第三配管（１５）を分岐させ、前記第三配管（１５）を前記バーナ（１０）と前記第一配管（１１）に設けられた第一開閉弁（３１）との間に接続したことを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許