本发明涉及一种蓄热式燃烧设备，成对地设置有蓄热式燃烧装置，在该蓄热式燃烧装置中，使从空气供给路径通过收容有蓄热材料的蓄热部并被引导的燃烧用空气和从燃料供给部供给的燃料在炉内燃烧，并且使炉内的燃烧废气通过收容有蓄热材料的蓄热部并向废气排气路径引导以排出。尤其是，在上述蓄热式燃烧设备中，其特征在于，能利用简单的设备高效地进行下述操作：使燃烧用空气中的氮气吸附于收容在氮气处理部的氮气吸附材料以使氮气减少，从而提高燃烧用空气中的氧气浓度，在高温下进行燃烧，并且使吸附于上述氮气吸附材料的氮气脱离。
背景技术：
以往，在加热炉等中，为了利用燃烧废气的热来进行高效的燃烧，使用下述这样的蓄热式燃烧设备，成对地设置有蓄热式燃烧装置，该蓄热式燃烧装置使在炉内燃烧的燃烧废气的热存储于被收容在蓄热部的蓄热材料，将燃烧用空气从空气供给路径向上述蓄热部引导，利用存储于上述蓄热材料的热来加热燃烧用空气，使上述这样被加热的燃烧用空气和从燃料供给部供给的燃料在炉内燃烧，并将炉内的燃烧废气向收容有蓄热材料的蓄热部引导，使燃烧废气的热存储于被收容在蓄热部的蓄热材料后，向废气排气路径引导并排出。
此外，近年来，为了减少燃烧废气中所含有的惰性气体成分并且进行热效率高的燃烧，如专利文献1所示，提出使用提高了氧气浓度的富氧化空气作为从空气供给路径通过收容有蓄热材料的蓄热部而供给的燃烧用空气。
在此，在上述专利文献1中，为了得到提高了氧气浓度的富氧化空气，提出了使用一种旋转式富氧化空气制造装置，包括：能以轴心为中心旋转的圆筒型容器；配置于上述圆筒型容器的氮气吸收用吸附剂；一对水分吸收用吸附剂，上述水分吸收用吸附剂将上述氮气吸收用吸附剂夹住并相对配置于上述圆筒型容器；空气供给流路，上述空气供给流路用于供给分别从相对于上述圆筒型容器相反侧的方向，依次通过水分吸收用吸附剂、氮气吸收用吸附剂、水分吸收用吸收剂的空气；以及空气排出路径，上述空气排出路径用于接收由上述空气供给流路供给的、通过上述圆筒型容器的空气。
而且，在上述专利文献1中，将燃烧用空气从第一空气供给流路向能旋转的圆筒型容器内的单侧部分引导，使燃烧用空气中的氮气吸附于氮气吸收用吸附剂，使氧气浓度提高了的富氧化空气从第一空气排出流路排出以用于燃烧，并且将空气从第二空气供给流路向能旋转的圆筒型容器内的相反侧部分引导，使吸附于氮气吸收用吸附剂的氮气脱离氮气吸收用吸附剂以与上述空气一起从第二空气排出流路排出，使上述圆筒型容器旋转，使燃烧用空气中的氮气吸附于氮气吸收用吸收剂，且使吸附于氮气吸收用吸附剂的氮气脱离。
但是，在将上述那样的旋转式富氧化空气制造装置单独设于各蓄热式燃烧装置的情况下，会使成本变得非常昂贵且也会使装置大型化，此外，如上所述，需要使圆筒型容器在合适的时期适当地进行旋转，以使燃烧用空气中的氮气吸附于氮气吸收用吸附剂，使吸附于氮气吸收用吸附剂的氮气脱离，从而存在操作非常困难且麻烦等各种各样的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2009－186101号公报
技术实现要素：
发明所要解决的技术问题
本发明为解决蓄热式燃烧设备中的上述技术问题而作，在该蓄热式燃烧设备中成对地设置有蓄热式燃烧装置，在该蓄热式燃烧装置中，使从空气供给路径通过收容有蓄热材料的蓄热部并被引导的燃烧用空气和从燃料供给部供给的燃料在炉内燃烧，并且使炉内的燃烧废气通过收容有蓄热材料的蓄热部并向废气排气路径引导以排出。
即，本发明解决的技术问题在于，在上述那样的蓄热式燃烧设备中，能利用简单的设备高效地进行下述操作：使燃烧用空气中的氮气吸附于收容在氮气处理部的氮气吸附材料以使氮气减少，从而提高燃烧用空气中的氧气浓度，在高温下进行燃烧，并且使吸附于上述氮气吸附材料的氮气脱离。
解决技术问题所采用的技术方案
为了解决上述技术问题，在本发明的蓄热式燃烧设备中，成对地设置有蓄热式燃烧装置，使从空气供给路径通过收容有蓄热材料的蓄热部并被引导的燃烧用空气和从燃料供给部供给的燃料在炉内燃烧，并且使炉内的燃烧废气通过收容有蓄热材料的蓄热部并向废气排气路径引导以排出，在本发明的蓄热式燃烧设备中，设置收容有对从上述空气供给路径向蓄热部引导的燃烧用空气中的氮气进行吸附的氮气吸附材料的氮气处理部，使燃烧用空气中的氮气吸附于上述氮气处理部中的氮气吸附材料，并且在使燃烧废气通过上述蓄热部而向废气排气路径引导的情况下，使吸附于收容在上述氮气处理部的氮气吸附材料的氮气脱离，与上述燃烧废气一起通过废气排气路径并排出。
如本发明的蓄热式燃烧设备所述，设置收容有对从空气供给路径向蓄热部引导的燃烧用空气中的氮气进行吸附的氮气吸附材料的氮气处理部，使燃烧用空气中的氮气吸附于收容在氮气处理部中的氮气吸附材料，并且在使燃烧废气通过蓄热部而向废气排气路径引导的情况下，使吸附于收容在上述氮气处理部的氮气吸附材料的氮气脱离，与燃烧废气一起通过废气排气路径并排出，这样，在成对的蓄热式燃烧装置中，仅通过反复进行燃烧动作和蓄热动作，就能提高燃烧用空气中的氧气浓度并在高温下进行燃烧，并且在燃烧废气排出时，能使吸附于上述氮气吸附材料的氮气脱离。
在此，在本发明的蓄热式燃烧设备中，当设置上述氮气处理部时，在上述空气供给路径和废气排气路径合流并与上述蓄热部连通的合流路径上，设置上述氮气处理部，并且在上述空气供给路径和废气排气路径上分别设置开闭阀，打开设于空气供给路径的上述开闭阀，能将燃烧用空气从空气供给路径向氮气处理部引导，打开设于废气排气路径的开闭阀，能将燃烧废气从蓄热部通过氮气处理部并向废气排气路径引导。
此外，在上述那样将氮气处理部设于空气供给路径和废气排气路径合流并与蓄热部连通的合流路径的情况下，可以在上述合流路径上设置绕过上述氮气处理部的旁通路径，并且设置对通过上述旁通路径并流动的燃烧用空气和/或燃烧废气的量进行调节的流量调节元件。而且，利用上述流量调节元件对通过旁通路径并流动的燃烧用空气的流量进行调节，从而能简单地对通过蓄热部并被引导的燃烧用空气中的氧气浓度进行调节，并且即使在氮气处理部的氮气吸附材料中吸附有较多氮气而使燃烧用空气很难流过氮气处理部的情况下，也能利用流量调节元件对通过旁通路径并流动的燃烧用空气的流量进行调节，从而将适量的燃烧用空气引导至蓄热部以用于燃烧。
此外，在如上所述将氮气处理部设于空气供给路径和废气排气路径合流并与蓄热部连通的合流路径，在上述合流路径设置绕过氮气处理部的旁通路径的情况下，燃烧废气通过上述旁通路径并流动，使上述氮气处理部内减压，从而可以使吸附于上述氮气吸附材料的氮气脱离。
此外，在本发明的蓄热式燃烧设备中，当如上所述设置收容有对从空气供给路径向蓄热部引导的燃烧用空气中的氮气进行吸附的氮气吸附材料的氮气处理部时，在收容有蓄热材料的上述蓄热部内，也可以设置收容有氮气吸附材料的氮气处理部。
此外，在本发明的蓄热式燃烧设备中，可以在上述废气排气路径上设置对燃烧废气进行抽吸的排气装置。这样,在废气排气路径设置排气装置，利用上述排气装置抽吸燃烧废气时，可以简单地使氮气处理部内减压以使吸附于氮气吸附材料的氮气适当地脱离。
发明效果
在本发明的蓄热式燃烧设备中，如上所述，使燃烧用空气中的氮气吸附于收容在氮气处理部的氮气吸附材料，并且使吸附于氮气吸附材料的氮气脱离到通过蓄热部并向废气排气路径引导的燃烧废气中而排出，因此，在成对的蓄热式燃烧装置中，仅通过反复进行燃烧动作和蓄热动作，就能提高燃烧用空气中的氧气浓度并在高温下进行燃烧，并且在燃烧废气排出时，能使吸附于上述氮气吸附材料的氮气适当地脱离。
其结果是，在本发明的蓄热式燃烧设备中，即使不设置以往那样的旋转式富氧化空气制造装置，也能利用简单的设备高效地进行下述操作：使燃烧用空气中的氮气吸附于收容在氮气处理部的氮气吸附材料以使氮气减少，从而提高燃烧用空气中的氧气浓度，在高温下进行燃烧，并且使吸附于上述氮气吸附材料的氮气脱离。
附图说明
图1是表示使用了本发明一实施方式的蓄热式燃烧设备的加热炉的示意说明图。
图2是表示第一变形例的蓄热式燃烧设备的局部示意说明图，上述第一变形例的蓄热式燃烧设备基于本发明实施方式的蓄热式燃烧设备，在空气供给路径和废气排气路径合流并与蓄热部连通的合流路径上，设置绕过氮气处理部的旁通路径，并且设置对穿过上述旁通路径流动的燃烧用空气和/或燃烧废气的量进行调节的流量调节元件。
图3表示第二变形例的蓄热式燃烧设备，上述第二变形例的蓄热式燃烧设备基于上述第一变形例的蓄热式燃烧设备，在设于上述合流路径的氮气处理部，在被旁通路径围住的部分中的、燃烧用空气的送料方向下游侧位置处，设有使从氮气处理部朝向蓄热部的燃烧用空气通过并且停止将燃烧废气从蓄热部向氮气处理部引导的止回阀，图3的(a)是表示在蓄热式燃烧装置中进行燃烧动作的状态的局部示意说明图，图3的(b)是表示在蓄热式燃烧装置中进行蓄热动作的状态的局部示意说明图。
图4表示第三变形例的蓄热式燃烧设备，上述第三变形例的蓄热式燃烧设备基于上述第二变形例的蓄热式燃烧设备，代替旁通路径上的流量调节元件，在旁通路径上设有使从空气供给路径朝向蓄热部的燃烧用空气停止并且使从蓄热部向废气排气路径引导的燃烧废气通过的止回阀，图4的(a)是表示在蓄热式燃烧装置中进行燃烧动作的状态的局部示意说明图，图4的(b)是表示在蓄热式燃烧装置中进行蓄热动作的状态的局部示意说明图。
图5是表示第四变形例的蓄热式燃烧设备的局部示意说明图，上述第四变形例的蓄热式燃烧设备基于本发明实施方式的蓄热式燃烧设备，在收容有蓄热材料的蓄热部内，设有收容有氮气吸附材料的氮气处理部。
具体实施方式
以下，基于附图，对本发明实施方式的蓄热式燃烧设备进行详细说明。另外，本发明的蓄热式燃烧设备并不限定于下述实施方式所示的装置，能在不改变发明思想的范围内进行适当改变来加以实施。
在本实施方式的蓄热式燃烧设备中，如图1所示，将成对的蓄热式燃烧装置10a、10b设置成朝向加热炉(炉)1的内部相对，在成对的各蓄热式燃烧装置10a、10b中，分别设置有供给燃料的燃料供给部11a、11b，并且设置有收容蓄热材料x的蓄热部12a、12b。
在此，在所述各蓄热式燃烧装置10a、10b中，在进行燃烧动作的情况下，利用供气装置2，使燃烧用空气通过空气供给路径3并向蓄热部12a、12b引导，利用由收容于蓄热部12a、12b的蓄热材料x所存储的热来加热上述燃烧用空气，使上述这样被加热的燃烧用空气和从上述燃料供给部11a、11b供给的燃料在加热炉1内燃烧。另一方面，在进行蓄热动作的情况下，将在加热炉1内上述那样地燃烧后的燃烧废气向蓄热部12a、12b引导，使燃烧废气的热存储于被收容在蓄热部12a、12b的蓄热材料x后，利用排气装置4，使上述燃烧废气通过废气排气路径5并进行抽吸，通过烟道6将上述燃烧废气排出。
而且，在上述成对的蓄热式燃烧装置10a、10b中交替切换进行上述那样的燃烧动作和蓄热动作。
在此，在上述实施方式的蓄热式燃烧设备中，在将燃烧用空气向上述各蓄热式燃烧装置10a、10b的各蓄热部12a、12b引导的空气供给路径3的局部分别设有开闭阀3a、3b，打开关闭这些开闭阀3a、3b以控制燃烧用空气向各蓄热部12a、12b引导。此外，在将燃烧废气从各蓄热部12a、12b导出的上述废气排气路径5的局部也分别设有开闭阀5a、5b，打开关闭这些开闭阀5a、5b以控制燃烧废气通过各蓄热部12a、12b向废气排气路径5引导。
此外，在本发明实施方式的蓄热式燃烧设备中，将空气供给路径3和废气排气路径5与各蓄热部12a、12b连接时，在上述各开闭阀3a、3b、5a、5b与各蓄热部12a、12b之间，设置使空气供给路径3和废气排气路径5合流的合流路径21a、21b，并且在各合流路径21a、21b上分别设置收容有氮气吸附材料y的氮气处理部20a、20b。
在此，在本实施方式的蓄热式燃烧设备中，如图1所示，在进行燃烧动作的一方的蓄热式燃烧装置10a中，在设于将燃烧废气从其蓄热部12a导出的废气排气路径5上的开闭阀5a关闭的状态下，打开设于将燃烧用空气向蓄热部12a引导的空气供给路径3上的开闭阀3a，将燃烧用空气向收容有氮气吸附材料y的氮气处理部20a引导，使燃烧用空气中的氮气吸附于上述氮气处理部20a中的氮气吸附材料y，以提高燃烧用空气中的氧气浓度，从而将氧气浓度提高了的燃烧用空气向上述蓄热部12a引导。
接着，利用存储于上述蓄热部12a中的蓄热材料x的热来加热上述氧气浓度提高了的燃烧用空气，使在上述氧气浓度高的状态下经过加热的燃烧用空气和从上述燃烧供给部11a供给的燃料在加热炉1内燃烧。
这样，能通过提高燃烧用空气中的氧气浓度，并在高温下进行热效率高的燃烧。
另一方面，在进行蓄热动作的另一方的蓄热式燃烧装置10b中，在设于将燃烧用空气向蓄热部12b引导的空气供给路径3上的开闭阀3b关闭的状态下，打开设于将燃烧废气从蓄热部12b导出的废气排气路径5上的开闭阀5b，将上述燃烧后的加热炉1内的燃烧废气向蓄热部12b引导，使燃烧废气的热存储于被收容在蓄热部12b的蓄热材料x后，利用上述排气装置4，使上述燃烧废气通过收容有氮气吸附材料y的氮气处理部20b而抽吸至废气排气路径5，从而使吸附于氮气处理部20b中的氮气吸附材料y的氮气脱离，使脱离了的氮气与燃烧废气一起通过废气排气路径5而向烟道6引导并排出。
这样，即使不设置以往那样的旋转式富氧化空气制造装置，也能使吸附于氮气处理部20b中的氮气吸附材料y的氮气简单地从氮气吸附材料y脱离并与燃烧废气一起排出。
而且，在上述成对的蓄热式燃烧装置10a、10b中交替切换进行上述那样的燃烧动作和蓄热动作，当进行燃烧动作时，能使燃烧用空气中的氮气吸附于氮气吸附材料y以提高燃烧用空气中的氧气浓度，在高温下进行热效率高的燃烧，并且当进行蓄热动作时，能使吸附于氮气吸附材料y的氮气简单地脱离并与燃烧废气一起排出。
此外，如上述实施方式中的蓄热式燃烧设备所述，当在空气供给路径3和废气排气路径5合流并与蓄热部12a(12b)连通的合流路径21a(21b)上，设置上述氮气处理部20a(20b)时，如图2所示，能在上述合流路径21a(21b)上设置绕过氮气处理部20a(20b)的旁通路径22a(22b)，并且设置对穿过上述旁通路径22a(22b)流动的燃烧用空气和/或燃烧废气的量进行调节的流量调节元件23a(23b)。
接着，如图2所示，在设于废气排气路径5的开闭阀5a(5b)关闭且设于空气供给路径3的开闭阀3a(3b)打开的状态下，利用上述流量调节元件23a(23b)，对穿过上述氮气处理部20a(20b)流动的燃烧用空气的流量和穿过旁通路径22a(22b)流动的燃烧用空气的流量进行调节，从而能对通过蓄热部12a(12b)并被引导的燃烧用空气中的氧气浓度适当地进行调节，以进行适当的燃烧，并且即使在氮气处理部20a(20b)中的氮气吸附材料y的空气阻力很大，燃烧用空气很难流过氮气处理部20a(20b)的情况下，也能利用流量调节元件23a(23b)对穿过旁通路径22a(22b)流动的燃烧用空气的流量进行调节，从而将适量的燃烧用空气引导至蓄热部12a(12b)以用于燃烧。
此外，如上述图2所示的蓄热式燃烧设备那样，当在上述合流路径21a(21b)设置绕过氮气处理部20a(20b)的旁通路径22a(22b)，并且设置对穿过上述旁通路径22a(22b)流动的燃烧用空气和/或燃烧废气的量进行调节的流量调节元件23a(23b)的情况下，如图3的(a)、图3的(b)所示，可以在设于合流路径21a(21b)的氮气处理部20a(20b)，在被旁通路径22a(22b)围住的部分中的、燃烧用空气的送料方向下游侧位置处，设置使从氮气处理部20a(20b)朝向蓄热部12a(12b)的燃烧用空气通过并且不将燃烧废气从蓄热部12a(12b)向氮气处理部20a(20b)引导的止回阀24a(24b)。
这样，当在比氮气处理部20a(20b)更靠燃烧用空气的送料方向下游侧位置处，设置使从氮气处理部20a(20b)朝向蓄热部12a(12b)的燃烧用空气通过并且停止将燃烧废气从蓄热部12a(12b)向氮气处理部20a(20b)引导的止回阀24a(24b)的情况下，如图3的(a)所示，当设于废气排气路径5的开闭阀5a(5b)关闭且设于空气供给路径3的开闭阀3a(3b)打开，使燃烧用空气通过氮气处理部20a(20b)并向蓄热部12a(12b)引导时，如上所述，利用流量调节元件23a(23b)对穿过上述氮气处理部20a(20b)和止回阀24a(24b)流动的燃烧用空气的流量和穿过旁通路径22a(22b)流动的燃烧用空气的流量进行调节，从而能对通过蓄热部12a(12b)并被引导的燃烧用空气中的氧气浓度适当地进行调节，以进行适当的燃烧，并且即使在氮气处理部20a(20b)中的氮气吸附材料y的空气阻力很大，燃烧用空气很难流过氮气处理部20a(20b)的情况下，也能利用流量调节元件23a(23b)对穿过旁通路径22a(22b)流动的燃烧用空气的流量进行调节，从而将适量的燃烧用空气引导至蓄热部12a(12b)以用于燃烧。
另一方面，如图3的(b)所示，在设于空气供给路径3的开闭阀3a(3b)关闭且设于废气排气路径5的开闭阀5a(5b)打开的状态下，在将加热炉1内的燃烧废气向蓄热部12a(12b)引导，使燃烧废气的热存储于被收容在蓄热部12a(12b)的蓄热材料x后，利用上述排气装置4，将上述燃烧废气抽吸至废气排气路径5的情况下，燃烧废气被上述止回阀24a(24b)阻止，不会向氮气处理部20a(20b)引导，而是仅穿过设置有上述流量调节元件23a(23b)的旁通路径22a(22b)并向废气排气路径5引导。
而且，这样，利用通过旁通路径22a(22b)并向废气排气路径5引导的燃烧废气的流动，将上述氮气处理部20a(20b)内抽吸成负压，从而利用该减压使吸附于氮气吸附材料y的氮气脱离，与上述燃烧废气一起通过废气排气路径5而向烟道6引导并排出。另外，为了如上所述利用通过旁通路径22a(22b)并向废气排气路径5引导的燃烧废气的流动，对上述氮气处理部20a(20b)内进行抽吸，以使吸附于氮气吸附材料y的氮气充分脱离，较为理想的是，仅在蓄热式燃烧装置10a、10b进行蓄热动作时，完全打开设于旁通路径22a(22b)的流量调节元件23a(23b)，以增大通过旁通路径22a(22b)并向废气排气路径5引导的燃烧废气的流量。
此外，如图4的(a)、(b)所示，在上述合流路径21a(21b)设置绕过氮气处理部20a(20b)的旁通路径22a(22b)，并且在上述旁通路径22a(22b)设置使从空气供给路径3朝向蓄热部12a(12b)的燃烧用空气停止并且将燃烧废气从蓄热部12a(12b)向废气排气路径5引导的止回阀25a(25b)，与上述图3的(a)、(b)的情况相同，可以在设于合流路径21a(21b)的氮气处理部20a(20b)，在被旁通路径22a(22b)围住的部分中的、燃烧用空气的送料方向下游侧位置处，设置使从氮气处理部20a(20b)朝向蓄热部12a(12b)的燃烧用空气通过并且停止将燃烧废气从蓄热部12a(12b)向氮气处理部20a(20b)引导的止回阀24a(24b)。
这样，如图4的(a)所示，关闭设于废气排气路径5上的开闭阀5a(5b)且打开设于空气供给路径3上的开闭阀3a(3b)时，从空气供给路径3朝向蓄热部12a(12b)的燃烧用空气不会通过旁通路径22a(22b)，而是通过上述氮气处理部20a(20b)并向蓄热部12a(12b)引导，燃烧用空气中的氮气被吸附于氮气处理部20a(20b)中的氮气吸附材料y，氧气浓度提高了的燃烧用空气被引导向蓄热部12a(12b)。
另一方面，如图4的(b)所示，在设于废气排气路径5的开闭阀5a(5b)打开且设于空气供给路径3的开闭阀3a(3b)关闭的状态下，在将加热炉1内的燃烧废气向蓄热部12a(12b)引导，使燃烧废气的热存储于被收容在蓄热部12a(12b)的蓄热材料x后，利用上述排气装置4，将上述燃烧废气抽吸至废气排气路径5的情况下，燃烧废气被上述止回阀24a(24b)阻止，不会向氮气处理部20a(20b)引导，而是仅通过设置于上述旁通路径22a(22b)的止回阀25a(25b)向废气排气路径5引导。
而且，在这种情况下，利用上述通过旁通路径22a(22b)并向废气排气路径5引导的燃烧废气的流动，也能将上述氮气处理部20a(20b)内抽吸成负压，从而利用该减压使吸附于氮气吸附材料y的氮气脱离，与上述燃烧废气一起通过废气排气路径5而向烟道6引导并排出。
此外，在上述各蓄热式燃烧设备中，是将收容有氮气吸附材料y的氮气处理部20a(20b)设于空气供给路径3和废气排气路径5与蓄热部12a(12b)之间，但可以如图5所示，在收容有蓄热材料x的蓄热部12a(12b)内，设置收容有氮气吸附材料y的氮气处理部20a(20b)。
此外，在上述各蓄热式燃烧设备中，为了使吸附于氮气吸附材料y的氮气适当地脱离并且使燃烧废气通过废气排气路径排出，利用排气装置4，将燃烧废气抽吸至废气排气路径5，但在利用由烟道6的烟囱效应产生的抽吸力作用于废气排气路径5，从而使吸附于氮气吸附材料y的氮气适当地脱离，使燃烧废气通过废气排气路径5并适当地排出的情况下，并不一定要设置排气装置4。
另外，在本实施方式中，是将蓄热式燃烧装置10a、10b相对设置，但也可以是并排设置等其它设置。
符号说明
1加热炉(炉)
2供气装置
3空气供给路径
3a、3b开闭阀
4排气装置
5废气排气路径
5a、5b开闭阀
6烟道
10a、10b蓄热式燃烧装置
11a、11b燃料供给部
12a、12b蓄热部
20a、20b氮气处理部
21a、21b合流路径
22a、22b旁通路径
23a、23b流量调节元件
24a、24b止回阀
25a、25b止回阀
x蓄热材料
y氮气吸附材料