CN101871647B - 蓄热式燃烧装置 - Google Patents

Abstract

一种蓄热式燃烧装置，其不仅能通过供气来防止燃烧气体进入停止中的烧嘴而引起的装置的损伤，还不会对装置的温度条件带来不良影响。上述蓄热式燃烧装置包括多个烧嘴(2)，这些烧嘴(2)分别具有：空气流路，该空气流路包括蓄热体(5)；供气阀(6)，该供气阀(6)将空气流路与燃烧空气的供气流路(4)连接；以及排气阀(7)，该排气阀(7)将空气流路与用于排出燃烧气体的排气流路(8)连接，将烧嘴(2)的一部分停止的方式来运转，当设置于停止中的烧嘴(2)的空气流路的蓄热体(5)与排气阀(7)之间的气体温度传感器(9)的检测温度处于规定温度以上时，打开烧嘴(2)的供气阀(6)。

Description

蓄热式燃烧装置

技术领域

本发明涉及一种蓄热式燃烧装置(蓄热式烧嘴，regenerativeburner)，尤其涉及可进行烧嘴的间歇(日语：間引き)运转的蓄热式燃烧装置。

背景技术

已知有一种蓄热式燃烧装置(蓄热式烧嘴)，其在空气流路中具有包括蓄热体的一对烧嘴，将一个烧嘴的燃烧气体通过另一个烧嘴排出，并使蓄热体回收热，在蓄热体的温度上升后，对燃烧的烧嘴和对排出气体进行热回收的烧嘴进行切换。

而且，众所周知有一种燃烧装置，其包括多对烧嘴，能根据所需热量，使一部分对的烧嘴既不进行燃烧也不进行热回收而是停止的方式来运转(间歇运转)。在进行间歇运转的燃烧装置中，各个烧嘴的空气流路通过各自阀门将共用的供气流路(集管)与共用的排气流路连接。停止中的烧嘴的空气流路的阀门将供气侧和排气侧的阀门一并关闭。

烧嘴的燃烧气体最终通过烟囱排出到外部，因此在各烧嘴的排气侧的阀门上施加有由烟囱效果产生的抽吸压力。设于空气流路的阀门由于需要经得住反复的温度变化而引起的金属部件的热伸缩，因此很难提高气密性。因此，由于排气的抽吸压力，会在阀门中产生泄漏，从而在停止中的烧嘴的空气流路中通过少量的燃烧气体。这种燃烧气体的热最初被蓄热体吸收，当吸热而使蓄热体的温度上升时，高温的气体通过蓄热体，使包括阀门在内的供气、排气流路侧的空气流路内的温度缓缓上升。

由于烧嘴在燃烧状态下时供给温度低的燃烧空气，因此空气流路被冷却，但烧嘴在停止状态下时，通过上述作用而使空气流路的温度继续不断上升，保持蓄热体的网状支座构件产生损伤，从而会有蓄热体脱落、阀门暴露于高温下而损伤等危险性。因此，在现有的燃烧装置中，监测停止中的烧嘴的空气流路的温度，当空气流路的温度处于温度上限以上时，判断为危险状态，而将燃烧装置整体紧急停止。

也就是说，在现有的燃烧装置中，不可能进行长时间的间歇运转，若碰到紧急停止，则存在使加热处理中的产品报废、对生产带来影响的问题。特别是在排气中采用风扇的燃烧装置中，会使通过停止中的烧嘴的空气流路的燃烧气体变多、无法长时间运转。

在专利文献1所记载的燃烧装置中，通过微微打开停止中的烧嘴的供气侧的阀门、并对空气流路供给少量空气，可对蓄热体和排气侧的阀门进行冷却，从而防止因燃烧气体的进入而使阀门或其他构成要素过热。

为了长时间地防止停止中的烧嘴的过热，需要从供气侧的阀门供给因烟囱的抽气引起的排气侧的阀门的泄漏量以上的空气。考虑到阀门泄漏量的个体差异大、炉温及其他运转条件的变化等，很难将对停止中的烧嘴供给的空气量与阀门泄漏量相符地进行调节。当来自供气侧的空气供给量少时，排气侧的阀门的冷却不充分，从而无法防止排气侧的阀门的损伤。此外，当来自供气侧的空气供给量多时，由于超过排气侧的阀门泄漏量的那部分常温空气全部进入炉内而使炉内的温度局部降低，因此成为使炉内的温度分布变差的原因。

专利文献1：日本专利特开平8-35624号公报

发明内容

基于上述问题，本发明的技术问题在于提供一种燃烧装置，该燃烧装置包括多个蓄热式烧嘴，不仅能通过供气来防止燃烧气体进入停止中的烧嘴而引起的装置的损伤，还不会对装置的温度条件带来不良影响。

为解决上述技术问题，本发明的蓄热式燃烧装置包括多个烧嘴，这些烧嘴分别具有：空气流路，该空气流路包括蓄热体；供气阀，该供气阀将上述空气流路与燃烧空气的供气流路连接；以及排气阀，该排气阀将上述空气流路与用于排出燃烧气体的排气流路连接，将上述烧嘴的一部分停止的方式来运转，当停止中的上述烧嘴的上述空气流路的上述蓄热体与上述排气阀之间的气体温度处于规定温度以上时，打开上述烧嘴的上述供气阀。

根据上述结构，由于排气阀的泄漏而使燃烧气体通过停止中的烧嘴，只在蓄热体无法完全吸收燃烧气体的热，排气阀侧的气体温度处于高温时，才打开供气阀以将空气导入空气流路，对蓄热体和阀门进行冷却。因而，由于在蓄热体能吸收燃烧气体的温度期间不会导入空气，而是逐步导入用于防止空气流路过量的温度上升所需的最小限度的空气，因此不仅能防止空气流路的过度升温，并且不会产生燃烧温度的不均和热效率的恶化。

此外，本发明的蓄热式燃烧装置也可以根据上述空气流路的上述蓄热体与上述排气阀之间的气体温度来使停止中的上述烧嘴的上述供气阀的开度变化。

根据上述结构，由于空气流路的温度越高便会导入越多的空气进行冷却，因此能可靠地防止空气流路的过热。

此外，本发明的蓄热式燃烧装置还可以在上述空气流路的上述蓄热体与上述排气阀之间的装置温度处于规定温度以上时打开上述烧嘴的上述供气阀。

根据上述结构，通过对热容量较大、空气导入后不会被立即冷却的装置的构成要素的温度进行监测，以此导入空气，从而能可靠地防止装置的异常过热。

此外，根据本发明，包括多个烧嘴的蓄热式燃烧装置的运转方法是将上述烧嘴的一部分停止的方式来运转，当停止中的上述烧嘴的上述空气流路的上述蓄热体与上述排气阀之间的温度处于规定温度以上时，打开上述烧嘴的上述供气阀的方法，其中，这些烧嘴分别具有：空气流路，该空气流路包括蓄热体；供气阀，该供气阀将上述空气流路与燃烧空气的供气流路连接；以及排气阀，该排气阀将上述空气流路与用于排出燃烧气体的排气流路连接。

根据本发明，在蓄热体能吸收燃烧气体的温度期间不会导入空气，监测空气流路的温度，仅在温度上升时打开供气阀以导入用于冷却所需的最小限度的空气，因此不会使炉内的温度分布恶化，能使将排气阀、蓄热体进行保持的部件等的空气流路的构成要素免受损伤，藉此即使进行长时间间歇运转，也不会发生燃烧装置紧急停止的情况。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的蓄热式燃烧装置的概略结构图。

图2是本发明第二实施方式的蓄热式燃烧装置的烧嘴的结构图。

(符号说明)

1炉体

2烧嘴

3喷嘴部

4供气流路

5蓄热体

6供气阀

7排气阀

8排气流路

9气体温度传感器

21烧嘴

22炉体

23喷嘴部

24蓄热器

25支座构件

26蓄热体

27支座温度传感器

28截止阀

29流量调节阀(供气阀)

30空气流量计

31排气阀

32气体温度传感器

33流量控制装置

具体实施方式

藉此，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1表示本发明第一实施方式的作为蓄热式燃烧装置的连续加热炉的结构。这种连续加热炉在供长尺钢材通过的炉体1上设有多个烧嘴2，用于将钢材连续地进行热处理。

各烧嘴2包括：喷嘴部3，该喷嘴部3喷射燃料和燃烧空气；以及空气流路，该空气流路用于将燃烧空气从共用的供气流路4供给到喷嘴部3。空气流路中，在喷嘴部3的附近设有蓄热体5，通过供气阀6连接于供气流路4。此外，空气流路通过排气阀7与连接于未图示的烟囱上的共用的排气流路8连接，能通过关闭供气阀6打开排气阀7，从而形成用于将炉体1内的燃烧气体排出的流路。另外，在本实施方式中，排气流路被连接于烟囱，但也可以是被排气扇强制排气的结构。

此外，在各烧嘴2的空气流路的蓄热体5与排气阀7之间设有气体温度传感器9，该气体温度传感器9检测内部的气体(从供气流路4供给而得到的空气和从炉体1通过烧嘴2排出的燃烧气体)的温度。在炉体1内，通过有孔的隔壁来划定成将钢材预热的预热带10和将钢材加热到处理温度的加热带11。

在这种蓄热式燃烧装置中，设置在炉体1的相对的面上的烧嘴2作为一组，一边每隔一定时间对燃烧与排气(热回收)进行切换来运转，一边使炉体1内的温度上升。当炉体1内的温度接近设定值时，由于不需要进行炉体1的升温，因此由烧嘴2的燃烧所供给的热量变少。因此，将各烧嘴2的燃料与空气燃料减少以进行调低(节流燃烧化)，由于烧嘴2在额定热量的10％以下时无法调低，因此在这种情况下，需要使烧嘴2的组的燃烧/排气运转停止(间歇)。

在进行燃烧的烧嘴2中，通过关闭排气阀7、打开供气阀6来通过蓄热体5对喷嘴部3供给燃烧空气，通过从未图示的燃烧喷射口喷射燃料来形成火焰。在进行热回收的烧嘴2中，通过关闭供气阀6、打开排气阀7来通过蓄热体5排出炉体1内的燃烧气体。此时，蓄热体5夺取燃烧气体的热进行升温，并在下次的燃烧时通过蓄积于蓄热体的热来对燃烧空气进行预热。

停止中的烧嘴2原则上将供气阀6和排气阀7均关闭来防止燃烧空气和燃烧气体的通过。而且，特别地，排气阀7需要经得住因燃烧气体反复的温度变化而引起的金属部件的热伸缩，因此无法使用气密性高的排气阀。排气流路8因烟囱效果而具有抽吸压力，通过排气阀7的泄漏，将烧嘴2的空气流路内的气体只吸出一点点。因此，对停止中的烧嘴2流入与排气阀7的泄漏量相同的量的炉体1内的燃烧气体。

连续加热炉的间歇运转开始的最初，流入停止中的烧嘴2的燃烧气体的热能被蓄热体5夺取，因此温度降低的燃烧气体通过排气阀7被抽吸。然而，当间隔运转时间变长时，停止中的烧嘴2的蓄热体5的温度上升，保持高温通过蓄热体5的燃烧气体通过排气阀7漏出。

气体温度传感器9检测通过蓄热体5的燃烧气体的温度。例如，排气阀7的耐热温度为350℃时，若气体温度传感器9的检测温度超过300℃，则将其烧嘴2的供气阀6全部打开。这样，从供气流路4供给常温空气，以对空气流路内进行冷却。此外，若气体温度传感器9的检测温度为例如250℃以下时，则关闭上述烧嘴2的供气阀6，阻断空气的导入。

从供气流路4流入的空气将空气流路冷却，通过从排气阀7泄漏到排气流路8，以对排气阀7进行冷却。超过排气阀7的泄漏量的空气通过蓄热体5流入炉体1，当通过蓄热体5时，接受来自蓄热体5的热，在被升温到与炉体1内部的燃烧气体大致相同的温度之后进入炉体1。因此，通过上述停止中的烧嘴2的供气阀6导入的空气不会引起炉体1内的温度降低。

此外，由于通过上述空气的导入来冷却蓄热体5，即使关闭供气阀6，也会返回到充分降低所通过的燃烧气体的温度的状态，也就是说，会返回到能防止排气阀7等构成要素因热而引起的损伤的状态。因此，若气体温度传感器9的检测温度降低到250℃以下时，关闭供气阀6。藉此，防止蓄热体5的温度过分降低，从而防止对炉体导入冷的空气。

此外，当气体温度传感器9的检测温度超过300℃时，由于烧嘴2若以这种过热的状态开始燃烧运转会有危险，因此也可以持续发送警报提醒，警告不要对上述烧嘴2进行燃烧运转。

此外，在本实施方式中，供气阀6也可以为能调节开度的阀门，根据气体温度传感器9的检测温度来调节供气阀6的开度。例如，若气体温度传感器9的检测温度为250℃以下时，则将供气阀6全部关闭，若气体温度传感器9的检测温度为超过250℃、并在300℃以下时，则将供气阀6半开(50％开度)，若气体温度传感器9的检测温度为超过300℃时，则将供气阀6全部打开。

接着，图2中表示了本发明第二实施方式的燃烧装置的烧嘴21。烧嘴21与第一实施方式一样，在相同炉体22上并排设有多个，但在图中只表示了一个。

烧嘴21通过安装于炉体22的开口的喷嘴部23、安装于喷嘴部23下方的蓄热器24、连接供气流路和排气流路的管路，构成空气流路，该空气流路不仅是能对炉体22供给燃烧空气的流路，还是能排出炉体22内的燃烧气体的流路。当然，烧嘴21还具有未图示的燃料喷嘴和点火单元。

蓄热器24包括：支座温度传感器27，该支座温度传感器27在网状的支座构件25上填充粒状的蓄热体26，检测支座构件的框部分的温度。

烧嘴21的空气流路通过截止阀28和流量调节阀(供气阀)29将蓄热器24与供气流路连接，为了检测从供气流路供给得到的空气的流量，空气流路包括由例如孔板流量计构成的空气流量计30。此外，空气流路通过排气阀31将蓄热器24与排气流路连接。而且，空气流路具有气体温度传感器32，该气体温度传感器32检测蓄热器24与截止阀28及流量调节阀29之间的气体温度。

而且，这种烧嘴21具有流量控制装置33，该流量控制装置33在燃烧运转时，基于空气流量计30的检测值来调节流量调节阀29的开度，并将从供气流路供给得到的空气的流量维持在设定流量。流量控制装置33在上述烧嘴21停止期间，根据气体温度传感器32和支座温度传感器27的检测温度来调整流量调节阀29的开度。

烧嘴21中，当流量调节阀29处于全部关闭的状态时，由于温度传感器32检测通过蓄热体26的燃烧气体的温度，因此气体温度传感器32的检测温度与蓄热体的温度的相关性高。然而，当打开流量调节阀29，处于从供气流路供给空气的状态时，由于气体温度传感器32检测进入蓄热体26之前的空气的温度，因此气体温度传感器32的检测温度与蓄热体26的温度的相关性低。

在本实施方式中，支座构件25在温度过高时，有孔会张开、使蓄热体26落下的危险性。因此，若以气体温度传感器32的检测温度为基准来控制流量调节阀29，则虽能防止排气阀31的过热，但却无法防止因支座构件25的过热损伤而引起的蓄热体26的漏出。

因此，本实施方式的烧嘴21通过支座温度传感器27检测支座构件25的温度，当支座构件25的温度变高时，也将流量控制阀29打开，对支座构件25和蓄热体26进行冷却。

具体而言，如下表1所示，流量控制装置33根据气体温度传感器32的检测值和支座温度传感器27的检测值来分别确定流量调节阀29的开度，将它们中较大的开度用作实际的流量调节阀29的开度。

表1

气体温度	支座温度	流量调节阀开度
			250℃以下	300℃以下	0％
超过250℃、300℃以下	超过300℃、350℃以下	50％
			超过300℃	超过350℃	100％

在本实施方式中，通过支座温度传感器27来检测支座构件25的温度，但为了保护设置于蓄热体26与排气阀31之间的其他构成要素，不要说也知道应为能检测所欲保护的构成要素或其附近的构成要素的温度。

Claims (2)

1.一种蓄热式燃烧装置，其特征在于，包括：

多个烧嘴，这些烧嘴分别具有：空气流路，该空气流路包括蓄热体；供气阀，该供气阀将所述空气流路与燃烧空气的供气流路连接；以及排气阀，该排气阀将所述空气流路与用于排出燃烧气体的排气流路连接，

以将所述烧嘴的一部分停止的方式来运转，当停止中的所述烧嘴的所述空气流路的所述蓄热体与所述排气阀之间的气体温度处于规定的气体温度以上时，打开停止中的所述烧嘴的所述供气阀，

根据停止中的所述烧嘴的所述空气流路的所述蓄热体与所述排气阀之间的气体温度和保持所述蓄热体的支座构件的温度来分别确定所述供气阀的开度，将它们中较大的开度用作实际的供气阀开度。

2.一种蓄热式燃烧装置的运转方法，所述蓄热式燃烧装置包括多个烧嘴，这些烧嘴分别具有：空气流路，该空气流路包括蓄热体；供气阀，该供气阀将所述空气流路与燃烧空气的供气流路连接；以及排气阀，该排气阀将所述空气流路与用于排出燃烧气体的排气流路连接，其特征在于，

以将所述烧嘴的一部分停止的方式来运转，当停止中的所述烧嘴的所述空气流路的所述蓄热体与所述排气阀之间的气体温度处于规定的气体温度以上时，打开停止中的所述烧嘴的所述供气阀，

根据停止中的所述烧嘴的所述空气流路的所述蓄热体与所述排气阀之间的气体温度和保持所述蓄热体的支座构件的温度来分别确定所述供气阀的开度，将它们中较大的开度用作实际的供气阀开度。

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