JP2001073031A - 雰囲気ガスの加熱装置 - Google Patents

雰囲気ガスの加熱装置

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JP2001073031A
JP2001073031A JP25101699A JP25101699A JP2001073031A JP 2001073031 A JP2001073031 A JP 2001073031A JP 25101699 A JP25101699 A JP 25101699A JP 25101699 A JP25101699 A JP 25101699A JP 2001073031 A JP2001073031 A JP 2001073031A
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JP
Japan
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gas
heating
atmosphere gas
heat storage
heat
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JP25101699A
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English (en)
Inventor
Junya Bizen
純也 尾前
Kazunari Adachi
一成 安達
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

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  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Air Supply (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【解決課題】 時系列的に供給熱量や加熱ガス流量がほ
ぼ変動せず、熱効率が高く資源(雰囲気ガス)の再利用
が可能であり、かつ、ランニングコストの低い雰囲気ガ
スの加熱方法および装置を提案する。 【解決手段】 雰囲気ガスの加熱装置を、燃焼ガス蓄熱
期、雰囲気ガス加熱期、熱回収期と順次作動状態を変え
る蓄熱体を有する回転式蓄熱形熱交換器と、前記燃焼ガ
ス蓄熱期にある蓄熱体に高温の燃焼ガスを供給するバー
ナ装置と、雰囲気ガスを前記雰囲気ガス加熱期にある蓄
熱体を経由して加熱後、加熱設備に送給する雰囲気ガス
送給路と、前記加熱設備から雰囲気ガスを前記熱回収期
にある蓄熱体を経由して吸引する雰囲気ガス吸引路とを
有するものとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は加熱炉等に供給する
加熱用雰囲気ガスを加熱するためのガス加熱装置に係
り、特に回転型蓄熱式熱交換器を用いて加熱炉等の加熱
設備に加熱された雰囲気ガスを連続的に供給し続ける蓄
熱式ガス加熱装置に関する。
【0002】
【従来の技術】鋼材等を加熱するするための加熱方式と
して、ラジアントチューブ式、直火還元加熱式、二層雰
囲気燃焼式等の方式が提案され、用途に応じて採用され
ているが、近年、加熱炉に加熱された雰囲気ガスを直接
供給し、これにより鋼材を希望する雰囲気の下で効率よ
く加熱する方式が提案されている。その代表的なものと
して特開平10-237540号公報において提案されている手
段がある。
【0003】この手段は、バーナ装置と、当該バーナ装
置からの燃焼排ガスの排気経路に設けられた蓄熱室とを
備えた蓄熱式加熱器を3基以上用いて雰囲気ガスを加熱
する蓄熱式雰囲気ガス加熱手段であって、前記3基以上
の蓄熱式加熱器のうち少なくとも1基以上の蓄熱式加熱
器ではバーナ装置を燃焼させて、その燃焼排ガスのみ又
は略燃焼排ガスのみを蓄熱室内に通して排気することで
当該蓄熱室内に蓄熱する燃焼状態とし、且つ少なくとも
他の1基以上の蓄熱式加熱器では蓄熱室内に雰囲気ガス
を通して当該雰囲気ガスを加熱供給する雰囲気ガス供給
状態とし、且つ他の少なくとも1基以上の蓄熱式加熱器
では雰囲気ガスを吸引する吸引状態とし、これらの各蓄
熱式加熱器を燃焼状態、雰囲気ガス加熱状態、および雰
囲気ガス吸引状態の順に順次切り替えて、加熱された雰
囲気ガスを連続的に供給し続ける手段である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記提案により、加熱
された雰囲気ガスを連続的に供給し続けるとともに、余
剰となる雰囲気ガスを連続的に回収してそれを次の雰囲
気ガス加熱供給に再使用することが可能となり、これに
より熱効率の向上と資源(雰囲気ガス)の再利用によ
り、低ランニングコストでの加熱が可能となる等の利点
がある。
【0005】しかしながら、上記手段は、蓄熱室を順
次、弁操作によって切り替えるものであるため、加熱設
備へ供給される雰囲気ガスの温度は、必然的に時系列的
に変動し、そのため、上記手段によって冷延鋼板の連続
加熱を行うと、鋼板温度が鋼板の搬送方向(長手方向)
でばらつき、そのため均一な特性を有する鋼板を得るこ
とが困難になる不利があった。
【0006】本発明は、上記バルブ(弁)切替型蓄熱式
熱交換器に由来する問題点を解決する新しい雰囲気ガス
の加熱装置を提案することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
の解決のため、種々の蓄熱式熱交換器について検討を行
い、いわゆる回転型蓄熱式熱交換器を用いることにより
時系列的温度変動なく加熱ガスを得ることができること
を知見し、本発明を完成した。具体的には、本発明によ
る雰囲気ガスの加熱装置は、燃焼ガス蓄熱期、雰囲気ガ
ス加熱期、熱回収期と順次作動状態を変える蓄熱体を有
する回転式蓄熱形熱交換器と、前記燃焼ガス蓄熱期にあ
る蓄熱体に高温の燃焼ガスを供給するバーナ装置と、雰
囲気ガスを前記雰囲気ガス加熱期にある蓄熱体を経由し
て加熱後、加熱設備に送給する雰囲気ガス送給路と、前
記加熱設備から雰囲気ガスを前記熱回収期にある蓄熱体
を経由して吸引する雰囲気ガス吸引路と、を有するもの
である。
【0008】また、本発明の雰囲気ガスの加熱装置は、
雰囲気ガス吸引路と雰囲気ガス送給路とが接続されてい
ることとして、雰囲気ガスの循環再使用を可能とし、さ
らに、本発明に用いる回転式蓄熱形熱交換器の燃焼ガス
排出路には、燃焼排ガスの有する顕熱をバーナー装置に
供給する燃焼用空気に与える予熱熱交換器を設けて高温
の燃焼ガスをより有利に得られるようにするものであ
る。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的実施形態を
図面を用いて詳細に説明する。図1は、本発明に係る雰
囲気ガスの加熱方法を実施するための雰囲気ガスの加熱
装置の概念図である。ここに示すように、回転型蓄熱式
熱交換器10は3つの作動部、すなわちバーナ装置から
発生する燃焼ガスを受け入れて高温に蓄熱する燃焼ガス
蓄熱作動部11、雰囲気ガスタンク30から雰囲気ガス
を導入して加熱する雰囲気ガス加熱作動部12および加
熱装置40から雰囲気ガスを受け入れてその予熱で蓄熱
体を加熱する熱回収作動部13に分けて作動するように
されている。そのため、これら各作動部に必要なガスを
流すことができるように公知の手段によってガス通路が
設けられる。
【0010】図1においてはa〜dに至る蓄熱体が燃焼
ガス蓄熱作動部11に置かれており、e〜hに至る蓄熱
体が雰囲気ガス加熱作動部12に置かれており、i〜l
に至る蓄熱体が熱回収作動部13に置かれている。
【0011】上記燃焼ガス蓄熱作動部11には、バーナ
装置20から燃焼ガス供給管25がが接続されており、
バーナ装置20の発生する高温燃焼ガスが燃焼ガス蓄熱
作動部11に供給されるようになっている。そのため、
バーナ装置20は燃料供給管21と燃焼空気供給管を備
え、これらを通じて供給される燃料および空気を燃焼し
て高温ガスを発生するようになっている。なお、燃焼ガ
ス蓄熱作動部11の出側にはに燃焼ガス排出管26,2
7およびブロワー28が接続されており、熱交換を終わ
った燃焼ガスを外部に排出するようになっている。
【0012】この場合において、上記燃焼ガス排出管2
6,27の途中に熱交換器29を設け、これにより燃焼
排ガスの有する顕熱をバーナー装置20に供給する燃焼
用空気に与えるようにすれば、バーナ装置20の熱効率
を向上することができ有利である。
【0013】雰囲気ガス加熱作動部12には、雰囲気ガ
スタンク30から雰囲気ガス供給管33が接続され、ま
た、ガス出側には高温雰囲気ガス送給管34,34A,
34Bが接続されて雰囲気ガス送給路が形成されてい
る。これにより、雰囲気ガスは、雰囲気ガス加熱作動部
にある蓄熱体と熱交換して高温に加熱されて加熱装置4
0に供給される。この雰囲気ガスの供給を行うために、
雰囲気ガス供給管33には、ブロワー31を置く。ま
た、雰囲気ガスを非酸化性とするためには、O2除去装置
32を置くのがよい。
【0014】加熱装置40には、鋼板Sなどの被加熱体
が通過するようにされており、これに対してその上下に
配置したヘッダー41A,41Bを介して加熱された雰
囲気ガスを吹きつけることができるようになっている。
なお、加熱装置は、この例のように鋼板を加熱するもの
に限られず、たとえば連続鋳造用タンディッシュのよう
な冶金設備であってもよい。このような場合、ヘッダー
は不要である。
【0015】上記回転型蓄熱式熱交換器の熱回収作動部
13には、加熱装置40から雰囲気ガスを導き入れる雰
囲気ガス吸引管42および熱回収作動部13から雰囲気
ガスを雰囲気ガスタンク30にに導く雰囲気ガス吸引管
43が接続されており、雰囲気ガス吸引路が形成され、
雰囲気ガスが回収されるようになっている。この場合に
おいても、上記雰囲気ガス吸引管43にブロワー45を
設けて雰囲気ガスの吸引が確実に行われるようにし、ま
た必要に応じてCO2除去装置44を設けて雰囲気ガスの
再使用を可能にするのがよい。
【0016】上記のように、各作動部に対して雰囲気ガ
ス通路が接続された回転型蓄熱式熱交換器10は、図2
に示すように回転によって順次作動状態を変える。すな
わち、図2(a)においては、a〜dの範囲が燃焼ガス
蓄熱期にあり、e〜hの範囲が雰囲気ガス加熱期にあ
り、i〜lの範囲が熱回収期にある。回転型蓄熱式熱交
換器10が120°回転した後には(b)に示すよう
に、a〜dの範囲は雰囲気ガス加熱期となり、e〜hの
範囲は熱回収期となり、i〜lの範囲は燃焼ガス蓄熱期
となる。さらに120°回転すると(c)に示すように
作動状態を変える。
【0017】したがって、バーナ装置20の燃焼ガスに
よって蓄熱された蓄熱体は、次いで、低温の雰囲気ガス
を受け入れてこれを熱交換によって加熱して加熱設備4
0に送り込み、さらに次の時期には、加熱設備40から
雰囲気ガスを受け入れて低温の雰囲気ガスの加熱により
温度の低下した蓄熱体を再加熱できるようになる。
【0018】この際、本発明においては回転型蓄熱式熱
交換器を用いているので、たとえば、雰囲気ガス加熱期
にある蓄熱体は、最初e,f,g,hであったものが、
次には、d,e,f,g、さらに次にはc,d,e,f
と一部ずつ変わっていくので、加熱設備40に供給され
る雰囲気ガスの温度はほぼ一定となる。
【0019】以上、本発明をその1実施形態に基づき説
明したが、本発明は以下に示すように他の実施形態をと
りうる。まず、本発明に係る雰囲気ガスの加熱方法は、
雰囲気ガスを循環再使用するものとすることができる。
そのため雰囲気ガス吸引路にある雰囲気ガス吸引管43
と雰囲気ガス送給路にある雰囲気ガス送給管33を直接
に、ブロワー31または45を介して、あるいはガスタ
ンク30を介して接続することができる。さらに、雰囲
気ガスタンク30に別途雰囲気ガス成分調整装置を設け
ることもできる。また、加熱設備から逸出雰囲気ガスを
補うために雰囲気ガスタンク30に雰囲気ガス補給路3
5を設けることもできる。
【0020】本発明を実施して雰囲気ガスにより加熱さ
れる加熱設備の種類や容量は問わない。例えば、鋼材な
どの加熱炉に適用できるほか、製鋼用タンディッシュや
2次的精錬炉の予熱等にも用いることができる。加熱さ
れる雰囲気ガスも加熱対象、加熱目的により自由に選択
できる。窒素(N2)ガス等の中性ガスのほか、還元性の
ガスを利用することもできる。
【0021】さらに、バーナ装置Bで使用する燃料につ
いても特に制限はなく、自由な選択ができる。例えば製
鉄所で発生するCガス、Bガスこれらの混合ガスである
MガスのほかLNGを使用することもでき、また液体ある
いは固体燃料も使用可能である。燃焼用空気に酸素富化
を行うことも自由である。
【0022】さらに本発明を実施するに当たり、加熱設
備40へのガス供給温度を制御するために、公知の手段
に従い、温度制御手段を設けることもできる。そのた
め、例えば雰囲気ガス送給管34において加熱設備40
へ供給される加熱雰囲気ガスの温度を測定し、その結果
に基づいてバーナ装置20の燃料供給弁等をコントロー
ルするなどの手段をとりうる。
【0023】
【発明の効果】本発明は、上記のように回転型蓄熱式熱
交換器を用い、それを3つの作動部、すなわち燃焼ガス
蓄熱作動部、雰囲気ガス加熱作動部および熱回収作動部
に分けて作動するようにしたので、弁の切替操作を要す
ることなく、ほぼ一定の雰囲気ガスを加熱設備に供給す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る雰囲気ガスの加熱方法を実施す
るための雰囲気ガスの加熱装置の概念図である。
【図2】 本発明に用いる回転型蓄熱式熱交換器の作動
状態を示す説明図である。
【符号の説明】
10: 雰囲気ガス加熱用回転型蓄熱式熱交換器 11:燃焼ガス蓄熱期部 12:雰囲気ガス加熱期部 13:熱回収期部 20:バーナー装置 21:燃料供給管 22:空気供給管 23:予熱空気供給管 24:燃焼空気供給管 25:燃焼ガス供給管 26,27:燃焼ガス排出管 28:排気ファン 29:熱交換器 30:雰囲気ガスタンク 31:ブロワー 32:O2除去装置 33:雰囲気ガス送給管 34,34A,34B:高温雰囲気ガス送給管 35:弁 40:加熱装置 41A,41B:ヘッダー 42,43:雰囲気ガス吸引管 44:CO2除去装置 45:ブロワー 46:弁 S:鋼板
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F27D 7/02 F27D 7/02 A 7/06 7/06 Z 17/00 101 17/00 101A 101D 104 104K F28D 19/04 F28D 19/04 H Fターム(参考) 3K023 QA03 QA12 QB03 QC08 SA01 4E014 AA00 4K056 AA08 AA14 CA02 DA02 DA27 DA32 4K063 AA08 AA15 BA02 CA03 DA05 DA13 DA15 DA17

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃焼ガス蓄熱期、雰囲気ガス加熱期、熱
    回収期と順次作動状態を変える蓄熱体を有する回転式蓄
    熱形熱交換器と、 前記燃焼ガス蓄熱期にある蓄熱体に高温の燃焼ガスを供
    給するバーナ装置と、 雰囲気ガスを前記雰囲気ガス加熱期にある蓄熱体を経由
    して加熱後、加熱設備に送給する雰囲気ガス送給路と、 前記加熱設備から雰囲気ガスを前記熱回収期にある蓄熱
    体を経由して吸引する雰囲気ガス吸引路と、を有するこ
    とを特徴とする雰囲気ガスの加熱装置。
  2. 【請求項2】 雰囲気ガス吸引路と雰囲気ガス送給路と
    が接続されていることを特徴とする請求項1記載の雰囲
    気ガスの加熱装置。
  3. 【請求項3】 回転式蓄熱形熱交換器の燃焼ガス排出路
    には、燃焼排ガスの有する顕熱をバーナー装置に供給す
    る燃焼用空気に与える予熱熱交換器を設けてなることを
    特徴とする請求項1または2記載の雰囲気ガスの加熱装
    置。
JP25101699A 1999-09-06 1999-09-06 雰囲気ガスの加熱装置 Pending JP2001073031A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106906349A (zh) * 2017-03-17 2017-06-30 天津市港益特种线材制造有限公司 一种钢丝生产保护气加热设备

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106906349A (zh) * 2017-03-17 2017-06-30 天津市港益特种线材制造有限公司 一种钢丝生产保护气加热设备

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