JP2000097431A

JP2000097431A - 蓄熱式燃焼装置における排ガス吸引量制御方法

Info

Publication number: JP2000097431A
Application number: JP10266348A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Shimizu; 淳清水; Junya Bizen; 純也尾前
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1998-09-21
Filing date: 1998-09-21
Publication date: 2000-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】蓄熱式燃焼装置を有する加熱炉において、燃料
原単位を向上させる最適な蓄熱式燃焼装置の排ガス吸引
量制御を行う。【解決手段】加熱炉における蓄熱式燃焼バーナＡＢ₁〜
ＡＢ₄を備えた燃焼帯について、各蓄熱式燃焼バーナＡ
Ｂ₁〜ＡＢ₄の蓄熱体２０ａ，２０ｂの排ガス吸引路に
個別に流量調節弁２２ａ，２２ｂを配設し、これら流量
調節弁の流量を共通流量調節弁２９，３２で設定された
吸引率で排ガスを吸引したときに、各蓄熱体２０ａ，２
０ｂから排出される排ガス温度が排ガス吸引路に介挿さ
れた各弁の耐熱温度未満で耐熱温度近傍の値となるよう
に設定して、集合部となる共通流量調節弁２９，３２で
の排ガス吸引率を増加させる。また、下流側の蓄熱式燃
焼バーナの排ガス吸引量をその上流側のそれに対して大
きくすることにより、集合部排ガス温度を低下させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば連続式加熱
炉における燃焼帯に備えた蓄熱体を有して一対のバーナ
ーを交互燃焼させる複数の蓄熱式バーナを有する蓄熱式
燃焼装置における排ガス吸引量制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の蓄熱式燃焼装置における排ガス吸
引量制御方法としては、例えば特開平９−１５９１５０
号公報（以下、単に従来例と称す）に記載されているも
のがある。

【０００３】この従来例では、加熱炉の対向炉壁に一対
の蓄熱式バーナを配設すると共に、これらの空気ノズル
が夫々高耐熱材料で形成された高耐熱蓄熱体と低耐熱材
料で形成された低耐熱蓄熱体とをその順に収納した蓄熱
体収納容器の高耐熱蓄熱体側に接続され、この蓄熱体収
納容器の低耐熱蓄熱体側が配管に接続され、この配管が
分岐されてその一方に燃焼空気遮断弁が、他方に燃焼排
ガス遮断弁が夫々設けられている。

【０００４】そして、蓄熱体収納容器内の両蓄熱体間の
温度と、低耐熱蓄熱体の配管側温度とを検出し、これら
を比較演算して燃焼排ガスの吸引流量及び／又は吸引時
間を制御することにより、低耐熱蓄熱体の溶融を防止し
ながら両蓄熱体温度分布を適正に制御すると共に、燃焼
排ガス温度が燃焼排ガス遮断弁の耐熱温度以下になるよ
うに制御するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例にあっては、１組の蓄熱式バーナについて燃焼排ガ
スの吸引流量及び／又は吸引時間を制御するようにして
いるが、実際の加熱炉では、複数の蓄熱式バーナを使用
することになり、これらの夫々について個別に制御装置
を設けるには流量制御弁、流量計測装置、演算装置等が
複数必要となり、製造コストが嵩むと共に、隣接する蓄
熱式バーナとの連携を取って加熱炉全体の燃焼管理を行
うことが困難となるという未解決の課題がある。

【０００６】この未解決の課題を解決するために、本出
願人は先に特開平８−２６１４５３号に記載されている
蓄熱式バーナ装置群の制御方法を提案している。この従
来例では、一対のバーナと蓄熱体とを有する蓄熱式バー
ナ装置を加熱室内に複数組配設し、各蓄熱式バーナ装置
における蓄熱体のバーナとは反対側に接続した配管を２
分岐して、その一方を空気遮断弁を介して燃焼空気供給
源に、他方を排ガス遮断弁を介して集合させて共通の流
量調節弁を介して共通の排ガス吸引ファンに接続するこ
とにより、共通の排ガス吸引ファンの吸引流量を共通流
量調節弁で流量制御して各蓄熱式バーナ装置の非燃焼バ
ーナから加熱室内の排ガスを吸引し、これを蓄熱体を介
して排気するように構成することにより、排ガス吸引制
御を統合するようにしている。

【０００７】ところが、このように複数の蓄熱式バーナ
装置の排ガス吸引量を統合制御する場合には、一つの制
御装置で排ガス吸引量を制御可能であるので、製造コス
トを低減させることができると共に、保守点検等のコス
トも低減されることができるものであるが、各蓄熱式バ
ーナ装置の排ガス吸引量が共通流量調節弁によって等し
く制御されるので、加熱炉の温度勾配によって上流側の
蓄熱式バーナにおける蓄熱体出側の排ガス温度とこれよ
り下流側の蓄熱式バーナにおける蓄熱体出側の排ガス温
度とで温度差を生じており、排ガス温度の最大値が排ガ
ス遮断弁や流量調節弁等の耐熱温度を越えないように排
ガス吸引率を設定する必要があり、排熱回収効果が低下
すると共に蓄熱体の有効利用を妨げるという新たな未解
決の課題がある。

【０００８】すなわち、共通流量調節弁で排ガス流量を
制御する場合には、上流側から下流側に４つの蓄熱式バ
ーナ装置を配置し、これらの蓄熱体の出側排ガス温度が
上流側から下流側に向けて順次低下する場合を考える
と、図７に示すように、共通流量調節弁で各蓄熱式バー
ナ装置の排ガスが集合する集合部での燃焼側バーナから
燃焼によって放出される排ガス量に占める非燃焼側バー
ナで吸引する排ガス量の割合を示す集合部排ガス吸引率
が例えば２０％であるときに各燃焼式バーナにおける蓄
熱体出側排ガス温度が下流側から順に５０℃、８０℃、
１１０℃及び１４０℃であるときに、集合部排ガス吸引
率を１２０％まで変化させると、この排ガス吸引率の増
加に略比例して特性曲線Ｌ１〜Ｌ４で示すように蓄熱式
バーナにおける蓄熱体の出側排ガス温度が増加する。

【０００９】そして、このとき蓄熱体出側に一番近い排
ガス遮断弁の耐熱温度を例えば３５０℃とすると、排ガ
ス温度の低い特性曲線Ｌ１では集合部排ガス吸引率が１
０１％で排ガス遮断弁の耐熱温度に達し、次に低い特性
曲線Ｌ２では集合部排ガス吸引率が９１％で排ガス遮断
弁の耐熱温度に達し、次に低い特性曲線Ｌ３では集合部
排ガス吸引率が８０．５％で排ガス遮断弁の耐熱温度に
達し、一番高い特性曲線Ｌ４では集合部排ガス吸引率が
７１．５％で排ガス遮断弁の耐熱温度に達する。

【００１０】このため、集合部排ガス吸引率としては、
特性曲線Ｌ１が排ガス遮断弁の耐熱温度に達する７１．
５％を上限に設定せざるを得ず、これを越える集合排ガ
ス吸引率は特性曲線Ｌ１の排ガス温度が排ガス遮断弁の
耐熱温度を越えてしまうことになるので設定することが
できず、蓄熱式バーナの排熱回収効果が低下するという
未解決の課題がある。

【００１１】また、高温の排ガスを吸引している蓄熱体
では、低温の排ガスを吸引している蓄熱体に比べ、蓄熱
体出側での排ガス温度が高く、蓄熱体からの放熱損失熱
が大きく、また蓄熱容量以上の排ガス吸引があった場合
には排ガス温度が極端に上昇することがあり、一般に熱
交換効率が低い、そのため、吸引する排ガス温度にから
ず蓄熱体毎に全て一定量の排ガス量を吸引するのは、効
率の良い蓄熱体を有効利用していないことになるという
未解決の課題もある。

【００１２】そこで、本発明は、上記従来例の未解決の
課題に着目してなされたものであり、全体としての排ガ
ス吸引量を増加させるか又は排ガス集合部での排ガス温
度を低下させて、加熱炉全体の燃料原単位を向上させる
ことができる蓄熱式燃焼装置における排ガス吸引量制御
方法を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る蓄熱式燃焼装置における排ガス吸引
量制御方法は、一対のバーナと、各バーナに接続された
燃焼空気供給兼排ガス排出管の途上にそれぞれ介装した
一対の蓄熱体とを有する蓄熱式燃焼バーナを加熱室内に
複数組配設し、前記各対のバーナを、交互に切換燃焼さ
せると共に、非燃焼側バーナから前記加熱室内の排ガス
を共通流量調節弁を介して共通吸引源で吸引することに
より前記蓄熱体に導入して熱交換を行うようにした蓄熱
式燃焼装置において、各蓄熱式燃焼バーナにおける一対
の蓄熱体から吸引排出される排ガス流量を、その排ガス
温度が排ガス流路に設けた制御弁の耐熱温度限界を下回
る近傍値に維持されるように個別に調節することを特徴
としている。

【００１４】この請求項１に係る発明においては、複数
の蓄熱式燃焼バーナにおける非燃焼側バーナの蓄熱体か
ら吸引排出される排ガス流量を個別に調整して、蓄熱体
出側の排ガス温度が排ガス流路に設けた制御弁の耐熱温
度限界を下回る近傍値に維持することにより、各蓄熱式
燃焼バーナの排ガスを集合させる集合部での排ガス吸引
量を増加させる。

【００１５】また、請求項２に係る蓄熱式燃焼装置にお
ける排ガス吸引量制御方法は、一対のバーナと、各バー
ナに接続された燃焼空気供給兼排ガス排出管の途上にそ
れぞれ介装した一対の蓄熱体とを有する蓄熱式燃焼バー
ナを加熱室内に複数組配設し、前記各対のバーナを、交
互に切換燃焼させると共に、非燃焼側バーナから前記加
熱室内の排ガスを共通流量調節弁を介して共通吸引源で
吸引することにより前記蓄熱体に導入して熱交換を行う
ようにした蓄熱式燃焼装置において、各蓄熱式燃焼バー
ナにおける一対の蓄熱体から吸引排出される排ガス流量
を、その排ガスの集合部における排ガス温度を低下させ
るように、個別に調節することを特徴としている。

【００１６】この請求項２に係る発明においても、集合
部での排ガス温度を低下させることにより、排ガスの顕
熱として廃棄される損失熱を小さく抑えることができ、
熱効率を高めることができる。

【００１７】さらに、請求項３に係る蓄熱式燃焼装置に
おける排ガス吸引量制御方法は、請求項１又は２に係る
発明において、前記蓄熱体から吸引排出される排ガス量
の調節は、各蓄熱式燃焼バーナにおける一対の蓄熱体か
ら吸引排出される排ガス流路に、個別に介挿した個別流
量調節弁で行うことを特徴としている。

【００１８】この請求項３に係る発明においては、排ガ
ス吸引量の調節を排ガス流路に個別に介挿した個別流量
調節弁で行うことにより、この個別流量調節弁を予め加
熱炉の温度分布に応じて流量設定しておくことにより、
フィードバック制御等を行うことなく、適正な流量調節
を行うことができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示す
概略構成図であって、図中、１は例えばウォーキングビ
ームによって連続的に搬送されるフラットバーＦＢ₁〜
ＦＢ₁₁、ビームブランクＢＢ₁〜ＢＢ₁₇等の鋼材４を連
続的に加熱する連続式加熱炉であって、鋼材４を左側か
ら装入し、予熱帯５、第１加熱帯６、第２加熱帯７及び
均熱帯８を順次通過して加熱され、加熱を終了した鋼材
４が右側から抽出されて次工程に搬送される。

【００２０】第１加熱帯６、第２加熱帯７及び均熱帯８
には、夫々燃焼バーナが配設されているが、第１加熱帯
６及び第２加熱帯７では、上部側に４組の低ＮＯx バー
ナ等の通常燃焼バーナＮＢ₁〜ＮＢ₄が、下部側に４組
の蓄熱式燃焼バーナＡＢ₁〜ＡＢ₄が夫々配設され、均
熱帯８では上下とも４組の通常燃焼バーナＮＢ_U1〜ＮＢ
_U4及びＮＢ_L1〜ＮＢ_L4が配設されている。

【００２１】ここで、蓄熱式燃焼バーナＡＢ₁〜ＡＢ₄
の夫々は、図２に示すように、第１加熱帯６及び第２加
熱帯７の左右側壁に互いに対向して配設された一対のガ
スバーナ１０ａ，１０ｂを有する。これらガスバーナ１
０ａ，１０ｂの夫々は、その基部に燃料ガス供給口１３
及び燃焼空気給排口１４が設けられ、燃焼時には燃料ガ
ス供給口１３に供給される燃料ガスがガスノズルによっ
て加熱帯側に噴射されると共に、ガスノズルの回りに燃
焼空気給排口１４に連通された空気ノズルから燃焼空気
が噴射されるが、非燃焼時には空気ノズルから第１加熱
帯６又は第２加熱帯７の加熱排ガスを吸引するように構
成され、燃焼時には、噴射される燃料ガスがガスノズル
から噴射される燃料ガスと空気ノズルから噴射される燃
焼空気との合流点近傍に配設されたパイロットバーナ１
７ａ，１７ｂによって点火される。

【００２２】そして、ガスバーナ１０ａ，１０ｂの燃料
ガス供給口１３が燃料遮断弁１８ａ，１８ｂに接続さ
れ、パイロットバーナ１７ａ，１７ｂも燃料遮断弁１９
ａ，１９ｂに接続されている。

【００２３】また、ガスバーナ１０ａ，１０ｂの燃焼空
気給排口１４が蓄熱体２０ａ，２０ｂの一端に接続さ
れ、この蓄熱体２０ａ，２０ｂの他端が空気遮断弁２１
ａ，２１ｂに接続されていると共に、直列に接続された
個別流量調節弁としてのくせとり弁２２ａ，２２ｂ及び
排ガス遮断弁２３ａ，２３ｂに接続されている。

【００２４】ここで、蓄熱体２０ａ，２０ｂの夫々は、
気体流通炉に沿って蓄熱媒体として例えば直径２０ｍｍ
のアルミナボールが９８０ｋｇ充填されており、このア
ルミナボールに第１加熱帯６又は第２加熱帯７から排出
される高温（例えば１３００℃程度）の排ガスと熱交換
されて蓄熱され、この蓄熱が低温の燃焼空気と熱交換さ
れて放熱される。

【００２５】また、くせとり弁２２ａ，２２ｂは、その
通過排ガス流量が予め加熱炉の配設位置の温度分布に応
じて蓄熱体２０ａ，２０ｂから後述するように吸引排出
される排ガスの排ガス温度が自己を含めた排ガス系に介
挿された弁の耐熱温度未満で耐熱温度近傍となるように
設定されている。

【００２６】そして、第１加熱帯６及び第２加熱帯７に
おける各蓄熱式燃焼バーナＡＢ₁〜ＡＢ₄の燃料遮断弁
１８ａ，１８ｂ及び１９ａ，１９ｂが共通のメイン遮断
弁２４、流量調節弁２５を介して燃料ガスとしてのＭガ
スを供給するＭガス供給源２６に接続されている。

【００２７】また、第１加熱帯６及び第２加熱帯７にお
ける各蓄熱式燃焼バーナＡＢ₁〜ＡＢ₄の空気遮断弁２
１ａ，２１ｂが共通の流量調節弁２７を介して空気ブロ
ア２８に接続されている。

【００２８】さらに、第１加熱帯６における各蓄熱式燃
焼バーナＡＢ₁〜ＡＢ₄の排ガス遮断弁２３ａ，２３ｂ
が共通の流量調節弁２９を介して排ガス吸引ファン（Ｉ
ＤＦ）３１に接続され、同様に第２の加熱帯７における
各蓄熱式燃焼バーナＡＢ₁〜ＡＢ₄の排ガス遮断弁２３
ａ，２３ｂが共通の流量調節弁３２を介して排ガス吸引
ファン（ＩＤＦ）３１に接続され、排ガスが吸引ファン
３１で吸引されて煙突３３から大気に放出される。

【００２９】そして、ガスバーナ１０ａ，１０ｂの燃焼
空気給排口１４と蓄熱体２０ａ，２０ｂとの間の流路に
燃焼空気温度を検出する燃焼空気温度検出手段としての
例えばＰＲ熱電温度計で構成される燃焼空気温度センサ
３５ａ，３５ｂが配設されている。

【００３０】そして、各蓄熱式燃焼バーナＡＢ₁〜ＡＢ
₄の燃料遮断弁１８ａ，１８ｂ、１９ａ，２９ｂ、空気
遮断弁２１ａ，２１ｂ、排ガス遮断弁２３ａ，２３ｂ
と、共通の燃料遮断弁２４、燃料流量調節弁２５、空気
流量調節弁２７及び排ガス流量調節弁２９，３２とが連
続式加熱炉１全体を統括するプロセスコンピュータ３６
に接続されたダイレクトディジタルコントローラ（以
下、ＤＤＣと称す）３７によって制御される。

【００３１】ＤＤＣ３７は、少なくとも燃焼空気温度セ
ンサ３０ａ，３０ｂ及び第１加熱帯３及び第２加熱帯４
間の炉温を検出する炉温センサ３８ａ，３８ｂの温度検
出値を読込み、炉温センサ３８ａ，３８ｂの温度検出値
に基づいて燃料ガス流量、燃焼空気流量及び排ガス流量
を設定して、これらに基づいて燃料流量調節弁２５、空
気流量調節弁２７及び排ガス流量調節弁２９，３２の流
量目標値を設定すると共に、燃焼空気温度センサ３５
ａ，３５ｂの温度検出値に基づいて燃焼バーナの切換え
タイミングを決定し、これに応じて燃料遮断弁１８ａ，
１８ｂ、空気遮断弁２１ａ，２１ｂ及び排ガス遮断弁２
３ａ，２３ｂを開閉制御して、燃焼状態の一方のガスバ
ーナ例えば１０ａを燃焼停止させ、非燃焼状態の他方の
ガスバーナ１０ｂを燃焼状態に切換える。

【００３２】次に、上記実施形態の動作を説明する。Ｄ
ＤＣ３７は、連続式加熱炉１の操業を開始する際に、所
定の初期化処理を行って炉内温度を予め設定された目標
温度Ｔ_T（例えば１３００℃）まで昇温する昇温処理を
実行し、目標温度Ｔ_Tに達したときに燃焼空気温度セン
サ３５ａ，３５ｂの温度検出値に基づいて燃焼バーナの
切換えタイミングを決定して燃焼バーナの切換えを行う
定常切換制御処理を行う。

【００３３】このとき、一方のガスバーナ１０ａが燃焼
状態にあり、他方のバスバーナ１０ｂが非燃焼状態にあ
るものとすると、この状態では、燃焼状態のガスバーナ
１０ａに対しては、外気から空気ブロア２８によって圧
送される冷風状態（例えば２０℃）の燃焼空気が流量調
節弁２５、空気遮断弁２４を介して蓄熱体２０ａに供給
され、この蓄熱体２０ａで蓄熱されたアルミナボールと
熱交換されて１０００℃以上に予熱された状態でガスバ
ーナ１０ａの燃焼空気給排口１４に供給され、ガスノズ
ルから噴射される燃料ガスと混合されて燃焼されて炉内
を加熱する。

【００３４】これと同時に、他方の非燃焼状態のガスバ
ーナ１０ｂでは、燃焼空気給排口１４、蓄熱体２０ｂ、
くせとり弁２２ａ、排ガス遮断弁２１ｂ、共通流量調節
弁２９又は３２を介して排ガス吸引ファン３１に連通さ
れ、この排ガス吸引ファン３１によって炉内の排ガスが
吸引されて蓄熱体２０ｂを通って排出され、蓄熱体２０
ｂ内のアルミナボールと熱交換することにより、蓄熱体
２０ｂの蓄熱温度が徐々に上昇される。

【００３５】このとき、ガスバーナ１０ａが燃焼状態
に、ガスバーナ１０ｂが非燃焼状態に夫々切換えられた
直後であるものとすると、燃焼状態のガスバーナ１０ａ
側の蓄熱体２０ａで予熱された燃焼空気の温度は、図３
で実線図示の特性曲線Ｌ_aで示すように、蓄熱体２０ａ
の飽和温度例えば１２００℃であり、一方、非燃焼状態
のガスバーナ１０ｂの蓄熱体２０ｂの温度は、一点鎖線
図示の特性曲線Ｌ_bで示すように、前回の燃焼時に放熱
された設定下限温度Ｔ_Lである１０００℃となってお
り、ガスバーナ１０ｂ側の排ガス遮断弁２３ｂの出側の
温度は、図３の特性曲線Ｌ_cで示すように、露点温度
（１７０℃前後）より高い例えば１９０℃程度になって
いる。

【００３６】この状態でガスバーナ１０ａでの燃焼状態
が継続されると共に、ガスバーナ１０ｂでの排ガス回収
状態が継続されるが、ガスバーナ１０ａに供給される燃
焼空気の温度は、図３の特性曲線Ｌ_aで示すように、時
間の経過と共に徐々に低下する一方、ガスバーナ１０ｂ
側の蓄熱体２０ｂの温度が図３の特性曲線Ｌ_bで示すよ
うに徐々に上昇し、これに伴って排ガス遮断弁２７ｂの
出側温度も図３の特性曲線Ｌ_cに示すように、徐々に上
昇する。

【００３７】その時、時点ｔ₁でガスバーナ１０ａに供
給される燃焼空気温度Ｔ_Daが下限設定温度Ｔ_Lに達する
と、これによってガスバーナ１０ａが非燃焼状態の排ガ
ス回収状態に切換えられると共に、他の非燃焼状態のガ
スバーナ１０ｂに高温の蓄熱体２０ｂで予熱された燃焼
空気を供給する燃焼準備状態に移行し、その後所定時間
経過した後ガスバーナ１０ｂを燃焼状態に切換える。

【００３８】このように、ガスバーナ１０ｂが燃焼状態
に切換わると、時間の経過と共に図３の特性曲線Ｌ_bで
示すように、燃焼空気温度Ｔ_Dbが徐々に低下し、逆にガ
スバーナ１０ａで回収された排ガスによって蓄熱体２０
ａの温度が徐々に上昇され、これに応じて排ガス遮断弁
２３ａの出側の排ガス温度が特性曲線Ｌ_dで示すよう
に、徐々に上昇する。

【００３９】そして、このガスバーナ１０ｂの燃焼状態
が、燃焼空気温度Ｔ_Dbが下限設定温度Ｔ_L以下となるま
で継続され、燃焼空気温度Ｔ_Dbが加減設定温度Ｔ_L以下
となると、ガスバーナ１０ｂが燃焼状態から非燃焼状態
に、逆にガスバーナ１０ａが非燃焼状態から燃焼状態に
切換えられる。その後、燃焼状態のガスバーナ１０ｉに
供給される燃焼空気温度Ｔ_Diが下限設定温度Ｔ_L以下と
なる毎に燃焼バーナの切換えが行われる。

【００４０】このようにして、蓄熱式燃焼バーナＡＢ₁
〜ＡＢ₄の各バーナ１０ａ及び１０ｂが交互に切換燃焼
されることにより、加熱帯６及び７の炉温を設定温度に
維持するものであるが、これら蓄熱式燃焼バーナＡＢ₁
〜ＡＢ₄における非燃焼側のバーナ１０ａ（又は１０
ｂ）で蓄熱体２０ａ（又は２０ｂ）に蓄熱させるための
排ガス吸引量が以下述べるように制御される。

【００４１】すなわち、各蓄熱式燃焼バーナＡＢ₁〜Ａ
Ｂ₄におけるくせとり弁２２ａ，２２ｂの流量を、過去
の操業実績から第１加熱帯６及び第２加熱帯７における
各蓄熱式燃焼バーナＡＢ₁〜ＡＢ₄位置での温度分布を
もとに設定する。

【００４２】このとき、例えば第２加熱帯７の蓄熱式燃
焼バーナＡＢ₁、ＡＢ₂、ＡＢ₃及びＡＢ₄を例にと
り、これらにおける非燃焼側バーナで吸引する加熱炉内
の排ガス温度が夫々１１５０℃、１２００℃、１２５０
℃及び１３００℃であるとした場合に、例えば蓄熱式燃
焼バーナＡＢ₁のくせとり弁２２ａ，２２ｂの排ガス流
量を１００％としたとき、蓄熱式燃焼バーナＡＢ₂のく
せとり弁２２ａ，２２ｂの排ガス流量を８９％に設定
し、蓄熱式燃焼バーナＡＢ₃のくせとり弁２２ａ，２２
ｂの排ガス流量を７９％に設定し、蓄熱式燃焼バーナＡ
Ｂ₄のくせとり弁２２ａ，２２ｂの排ガス流量を７１％
に設定する。

【００４３】これによって、各蓄熱式燃焼バーナＡＢ₁
〜ＡＢ₄の蓄熱体２０ａ，２０ｂから排出する排ガス温
度を、図４に示すように、集合部即ち共通流量調節弁３
２での、蓄熱式燃焼バーナＡＢ₁〜ＡＢ₄の燃焼側バー
ナから燃焼によって放出される排ガス量に占める非燃焼
側バーナで吸引する排ガス量の割合を示す集合部排ガス
吸引率の増加に応じて略均一な値となるように調整す
る。

【００４４】この図４から明らかなように、各蓄熱式燃
焼バーナＡＢ₁〜ＡＢ₄の蓄熱体２０ａ，２０ｂから排
出する排ガス温度を略均一化させたことにより、最初に
くせとり弁２２ａ，２２ｂを含む各弁の耐熱温度に達す
る蓄熱式燃焼バーナＡＢ₄で決定される集合部排ガス吸
引率を前述した従来例における７３％から８５％まで上
昇させることができ、各蓄熱式燃焼バーナＡＢ₁〜ＡＢ
₄における蓄熱体２０ａ，２０ｂでの熱交換効率を向上
させて、加熱炉全体の燃料原単位を向上させることがで
きる。

【００４５】そして、くせとり弁２２ａ，２２ｂの流量
を上述したように予め設定しておくことにより、自動制
御する場合に比較して安価な弁を適用することができ、
流量制御対象も少なくなることから、設備費を軽減する
ことができる。

【００４６】一方、上述したように、上流側の蓄熱式燃
焼バーナＡＢ₄から下流側の蓄熱式燃焼バーナＡＢ₁に
向かって順次吸引流量を減少させるように設定するの
で、集合部ガス温度を従来例に比較して低下させること
が可能となる。

【００４７】すなわち、排ガスの流れる方向を考え、上
流側に設置してある蓄熱式燃焼バーナＡＢ₄から下流側
の蓄熱式燃焼バーナＡＢ₃〜ＡＢ₁に向かったときに、
下流側の排ガス吸引量を上流側の排ガス吸引量の何倍に
設定するかを表す排ガス吸引量下流側負荷率と集合部排
ガス温度との関係は、全バーナに対する蓄熱式燃焼バー
ナ燃焼比率を６０％、集合部排ガス吸引率を８０％とし
たときに、図５に示すようになる。

【００４８】この図５から明らかなように、集合部排ガ
ス温度が最小となる排ガス吸引量下流側負荷率は１．０
５５即ち１０５．５％となり、これを満足するように各
蓄熱式燃焼バーナのくせとり弁２２ａ，２２ｂの流量
は、蓄熱式バーナＡＢ₁のくせとり弁２２ａ，２２ｂの
排ガス流量を１００％としたとき、蓄熱式燃焼バーナＡ
Ｂ₂のくせとり弁２２ａ，２２ｂの排ガス流量を９４．
８％に設定し、蓄熱式燃焼バーナＡＢ₃のくせとり弁２
２ａ，２２ｂの排ガス流量を８９．８％に設定し、蓄熱
式燃焼バーナＡＢ₄のくせとり弁２２ａ，２２ｂの排ガ
ス流量を８５．１％に設定する。

【００４９】このように設定することにより、前述した
従来例における各蓄熱式燃焼バーナでの吸引量が等しく
設定されて排ガス吸引量下流側負荷率が１００％である
場合に比較すると、集合部排ガス温度を３２６．５℃か
ら３２４℃まで約２．５℃程度減少させることができ
る。

【００５０】ここで、加熱炉全体としての廃熱回収率は
集合部排ガス温度で評価するので、集合部排ガス温度が
低いと、排ガスの顕熱として廃棄される損失熱が小さい
こと意味し、熱効率が高いことを意味する。

【００５１】したがって、上述したように、各蓄熱式燃
焼バーナＡＢ₁〜ＡＢ₄の蓄熱体出側排ガス温度を均一
化させることにより集合部排ガス吸引率を向上させると
共に、排ガス吸引量下流側負荷率を集合部排ガス温度を
低下させるように設定することにより、全体バーナ容量
に対する蓄熱式燃焼バーナの容量を６０％とした場合の
燃料原単位削減率は、図６に示すように、１４．０％で
あるが、上記排ガス吸引量制御方法を適用することによ
り、燃料原単位削減率をさらに２．０％向上させること
ができた。

【００５２】なお、上記実施形態においては、第１及び
第２の加熱帯６，７を有する場合について説明したが、
これに限定されるものではなく、加熱帯が１つ又は３以
上である場合であっても、各帯に配設した蓄熱式燃焼バ
ーナの排ガス吸引量を個別に流量調整弁で制御すること
により、燃料原単位を向上させる最適な操業を行うこと
ができる。

【００５３】また、上記実施形態においては、蓄熱式燃
焼バーナＡＢ₁〜ＡＢ₄に供給する燃料としてＭガスを
使用する場合について説明したが、これに限定されるも
のでなはく、他の燃料ガスや重油等の液体燃料を使用す
ることができる。

【００５４】さらに、上記実施形態においては、くせと
り弁２２ａ，２２ｂの流量を予め設定する場合について
説明したが、これに限定されるものではなく、電磁流量
制御弁を適用すると共に、蓄熱体２０ａ，２０ｂの出側
温度を検出して、この出側温度が制御弁等の耐熱温度未
満で且つ耐熱温度近傍となるように自動制御するように
してもよい。

【００５５】さらにまた、上記実施形態においては、流
量調節弁としてくせとり弁２０ａ，２０ｂを適用した場
合について説明したが、これに限定されるものではな
く、可変絞りやバタフライ弁等の他の流量調節弁を適用
することができる。

【００５６】なおさらに、上記実施形態においては蓄熱
式燃焼バーナＡＢ₁〜ＡＢ₄におけるガスバーナ１０
ａ，１０ｂに対する燃焼空気の供給及び排ガスの排出を
個別の空気遮断弁２１ａ，２１ｂ及び排ガス遮断弁２３
ａ，２３ｂで行う場合について説明したが、これらに限
らずエアシリンダ等によって流路を切換える方向切換片
や、特開平１−２１９４１１号公報に開示されているよ
うに流体力学的にコアンダ効果を利用して切換機構を構
成するようにしてもよい。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明によれば、複数の蓄熱式燃焼バーナにおける非燃焼側
バーナの蓄熱体から吸引排出される排ガス流量を個別に
調整して、蓄熱体出側の排ガス温度が排ガス流路に設け
た制御弁の耐熱温度限界を下回る近傍値に維持すること
により、各燃焼式バーナの排ガスを集合させる集合部で
の排ガス吸引量を増加させることができ、蓄熱体での熱
交換効率を向上させて、燃料原単位を向上させることが
できるという効果が得られる。

【００５８】また、請求項２に係る発明によれば、集合
部での排ガス温度を低下させることにより、排ガスの顕
熱として廃棄される損失熱を小さく抑えることができ、
熱効率を高めることができ、燃料原単位を向上させるこ
とができるという効果が得られる。

【００５９】さらに、請求項３に係る発明によれば、排
ガス吸引量の調節を排ガス流路に個別に介挿した個別流
量調節弁で行うことにより、この個別流量調節弁を予め
加熱炉の温度分布に応じて流量設定しておくことによ
り、フィードバック制御等を行うことなく、適正な流量
調節を行うことができ、安価な弁を適用することができ
ると共に、流量制御対象も少なくして、設備費を軽減す
ることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す概略構成図である。

【図２】蓄熱式燃焼装置の一例を示す概略構成図であ
る。

【図３】燃焼バーナの切換えによる蓄熱体の前後の温度
変化及び排ガス温度変化を示すタイムチャートである。

【図４】集合部排ガス吸引率と蓄熱式バーナ出側排ガス
温度との関係を示す特性線図である。

【図５】排ガス吸引量下流側負荷率と集合部排ガス温度
との関係を示す特性線図である。

【図６】燃料原単位削減率を示す説明図である。

【図７】従来例の集合部排ガス吸引率と蓄熱式バーナ出
側排ガス温度との関係を示す特性線図である。

【符号の説明】

１連続式加熱炉５予熱帯６第１加熱帯７第２加熱帯８均熱帯ＡＢ₁〜ＡＢ₄ 蓄熱式燃焼バーナ１０ａ，１０ｂガスバーナ２０ａ，２０ｂ蓄熱体２２ａ，２２ｂくせとり弁（流量調節弁）２３ａ，２３ｂ排ガス遮断弁２９，３２共通排ガス流量調節弁３１排ガス吸引ファン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対のバーナと、各バーナに接続された
燃焼空気供給用兼排ガス排出用管の途上にそれぞれ介装
した一対の蓄熱体とを有する蓄熱式燃焼バーナを加熱室
内に複数組配設し、前記各対のバーナを、交互に切換燃
焼させると共に、非燃焼側バーナから前記加熱室内の排
ガスを共通流量調節弁を介して吸引することにより前記
蓄熱体に導入して熱交換を行うようにした蓄熱式燃焼装
置において、各蓄熱式燃焼バーナにおける一対の蓄熱体
から吸引排出される排ガス流量を、その排ガス温度が排
ガス流路に設けた弁の耐熱温度限界を下回る近傍値に維
持されるように個別に調節することを特徴とする蓄熱式
燃焼装置における排ガス吸引量制御方法。
【請求項２】一対のバーナと、各バーナに接続された
燃焼空気供給兼排ガス排出管の途上にそれぞれ介装した
一対の蓄熱体とを有する蓄熱式燃焼バーナを加熱室内に
複数組配設し、前記各対のバーナを、交互に切換燃焼さ
せると共に、非燃焼側バーナから前記加熱室内の排ガス
を共通流量調節弁を介して共通吸引源で吸引することに
より前記蓄熱体に導入して熱交換を行うようにした蓄熱
式燃焼装置において、各蓄熱式燃焼バーナにおける一対
の蓄熱体から吸引排出される排ガス流量を、その排ガス
の集合部における排ガス温度を低下させるように、個別
に調節することを特徴とする蓄熱式燃焼装置における排
ガス吸引量制御方法。
【請求項３】前記蓄熱体から吸引排出される排ガス流
量の調節は、各蓄熱式燃焼バーナにおける一対の蓄熱体
から吸引排出される排ガス流路に、個別に介挿した個別
流量調節弁で行うことを特徴とする請求項１又は２に記
載の蓄熱式燃焼装置における排ガス吸引量制御方法。