JP2004292889A - 加熱炉および加熱炉の冷却方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡単な構造で焼鈍炉の急速冷却を効果的できる。
【解決手段】予熱部20は、レキュペレータ22を迂回するバイパス路33を流路31に設けるとともに、バイパス路33への冷却用空気の流量及びレキュペレータ22に送り込む冷却用空気の流量を調整する三方流量調整弁34を備える。流量制御部35は、レキュペレータ22の熱回収に基づいて、三方流量調整弁34を制御して、少なくともレキュペレータ22に送り込む冷却用空気の流量を調整する。
【選択図】 図1
【解決手段】予熱部20は、レキュペレータ22を迂回するバイパス路33を流路31に設けるとともに、バイパス路33への冷却用空気の流量及びレキュペレータ22に送り込む冷却用空気の流量を調整する三方流量調整弁34を備える。流量制御部35は、レキュペレータ22の熱回収に基づいて、三方流量調整弁34を制御して、少なくともレキュペレータ22に送り込む冷却用空気の流量を調整する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷延鋼板の連続焼鈍炉等の加熱炉、および、加熱炉の冷却方法に関し、特に、レキュペレータがその途中に設置されている燃焼用空気取り込み用流路を利用して、冷却用空気を加熱炉に通風して当該加熱炉の炉内温度を急速に低下させることが可能な加熱炉、並びに、加熱炉の冷却方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
冷延鋼板の連続焼鈍炉等の加熱炉では、定期的に補修等を行う必要があり、その場合は、加熱炉の停止時間を短縮して、ラインの可動率を高めることが要求されている。このようなことから、補修のために加熱炉の立下げを行う場合、燃焼用空気取り込み用の流路を利用して空気を取り込み、それを冷却用空気としてレキュペレータを経由させずに加熱炉に通風して、加熱炉を急速冷却する方法が提案されている(例えば特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
実開昭57−46799号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に、燃焼用空気取り込み用の流路にはレキュペレータが設けられており、通常の操業時には、加熱炉から排出する排ガスと燃焼用空気とをこのレキュペレータにより熱交換させて、燃焼用空気を予熱している。これにより加熱炉のエネルギ効率を高めている。このようなことから、立下げの際には、燃焼用空気取り込み用の流路に取り込んだ空気が、レキュペレータを通過して、加熱炉に送り込まれる。
【0005】
ここで、排ガスと燃焼用空気との熱交換を前提にレキュペレータを設計している場合が多いので、すなわち、熱交換が行われることを前提とし、所定の許容温度(使用許容温度)を基準にレキュペレータを設計しているので、例えば前述の特許文献1に記載の方法を採用する場合においても、立下げ開始後も、排ガス温度がある程度下がるまでの間は冷却用空気をレキュペレータに通風する必要がある。
【0006】
例えば、稼動停止と同時にレキュペレータに空気の通風をやめると、レキュペレータには高温の排ガスのみが流れることとなり、許容温度を超えてしまうからである。
このため、加熱炉の立下げ時でも、予熱の必要がない冷却用空気がレキュペレータで熱交換されてしまうので、予熱された冷却用空気を加熱炉に通風してしまうことになる。これでは、加熱炉の冷却時間を短縮できないといった問題が発生する。
【0007】
例えば、レキュペレータの許容温度を高く設定することも考えられるが、レキュペレータの許容温度を高くすることは、設備費の増大につながる。
また、排ガス管路側にレキュペレータを迂回する排ガス配管ルートを設けて、加熱炉の立下げの際にこの排ガス配管ルートを介して排ガスが系外に排出されるように切り換えることで、立下げの際のレキュペレータの温度上昇を抑えることも考えられる。しかし、一般に排ガスダクトは大口径であるので、設置スペース等の点から問題がある。
そこで、本発明は、前述の問題に鑑みてなされたものであり、簡単な構造で加熱炉の急速冷却を効果的にできる加熱炉、並びに加熱炉の冷却方法の提供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前述の問題を解決するために、請求項1記載の発明に係る加熱炉は、燃焼用空気を取り込む流路の途中に、燃焼後の排ガスにより前記燃焼用空気を予熱するレキュペレータを有する加熱炉であって、前記流路には、前記レキュペレータを迂回するバイパス路が設けられるとともに、該バイパス路へ送り込む空気の流量と前記レキュペレータヘ送り込む空気の流量とを調整する流量調整手段を備えたことを特徴とする。
【0009】
また、請求項2記載の発明に係る加熱炉の冷却方法は、燃焼用空気を取り込む流路の途中に、燃焼後の排ガスにより前記燃焼用空気を予熱するレキュペレータと該レキュペレータを迂回するバイパス路とを有する加熱炉の炉内温度を、前記流路を介して冷却用空気を送り込むことにより低下させる加熱炉の冷却方法であって、前記レキュペレータを通過する前の前記排ガスの温度にもとづいて、前記レキュペレータに送り込む冷却用空気の流量および前記バイパス路に送り込む冷却用空気の流量を調整することを特徴とする。
【0010】
また、請求項3記載の発明に係る加熱炉の冷却方法は、請求項2記載の発明に係る加熱炉の冷却方法において、前記レキュペレータを通過する前の前記排ガスの温度が、前記レキュペレータの使用許容温度以下となった場合に、前記レキュペレータヘの冷却用空気の流入を中止し、かつ、外部から前記流路に取り込んだ全ての冷却空気を前記バイパス路に送り込むように、前記レキュペレータおよび前記バイパス路に送り込む冷却用空気の流量を調整することを特徴とする。
【0011】
以上のように、本発明では、レキュペレータを迂回するバイパス路を加熱炉に通じる流路に設けて、バイパス路への冷却用空気の流量及びレキュペレータに送り込む冷却用空気の流量を調整している。
これにより、適量の冷却用空気をレキュペレータを介在させて加熱炉に送り込む一方、当該レキュペレータを介在させることなくバイパス路を介して冷却用空気を加熱炉に送り込む。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
この実施の形態は、冷却装置を含む焼鈍システムである。図1にストリップの連続焼鈍炉を例にして本発明の加熱炉の概略構成を示す。図1に示すように、大別して炉本体10と燃焼用空気の予熱部20(以下単に予熱部20という。)とから構成されている。
【0013】
炉本体10は、複数の燃焼バーナ11により燃焼ガスを炉内を通過するストリップ100に吹き付ける。ここで、燃焼バーナ11には、予熱部20で予熱された燃焼用空気が供給されており、燃焼バーナ11は、供給されてきたその燃焼用空気とCガスとを混合して得た燃焼ガスを、ストリップ100に吹き付ける。そして、炉本体10から排ガスは排ガス管路21を介して排出される。
【0014】
排ガス管路21には、焼鈍炉排気部12側から下流方向に順番に、レキュペレータ22と排出用ファン23とを設置している。また、排ガス管路21には、レキュペレータ22の上流側にレキュペレータ入側温度計24を配置しており、レキュペレータ22の下流側にレキュペレータ出側温度計25を配置している。ここで、レキュペレータ入側温度計24が計測した温度値が後述の流量制御部35に出力されている。
【0015】
このような排ガス管路21により、炉本体10から排ガス管路21に排出された排ガスを、レキュペレータ22を通過させて、排出用ファン23により系外に排出している。
一方、燃焼用空気管路31が前記炉本体10の燃焼バーナ11に連通しており、この燃焼用空気管路31に、空気取り込み口側から下流方向に順番に、燃焼用ファン32と前記レキュペレータ22とを配置している。
【0016】
また、燃焼用空気管路31には、レキュペレータ22の上流部分とレキュペレータ22の下流部分とを短絡して、当該レキュペレータ22を迂回するバイパス路33を設けている。そして、燃焼用空気管路31のバイパス路33への分岐点に、三方流量調整弁34を配置している。
この三方流量調整弁34の弁開度を調整することで、レキュペレータ22側とバイパス路33側とに流れる空気(燃焼用空気或いは冷却用空気)の流量を調整している。そして、三方流量調整弁34は、流量制御部35によりその弁開度が制御されている。
【0017】
流量制御部35には、レキュペレータ入側温度計24が計測した温度値が入力されており、流量制御部35は、この温度値に基づいて、三方流量調整弁34を制御している。流量制御部35による三方流量調整弁34の制御手順については、後で詳述する。
ここで、三方流量調整弁34は、バイパス路33への冷却用空気の流量及びレキュペレータに送り込む冷却用空気の流量を変更する流量変更手段を構成している。また、流量調整部35は、流量調整手段である三方流量調整弁34を制御して、少なくともレキュペレータ22に送り込む冷却用空気の流量を調整する流量制御手段を構成している。
【0018】
また、燃焼用空気管路31における三方流量調整弁34の上流部分と、排ガス管路21におけるレキュペレータ22の上流部分とを、接続管路36により接続しており、その接続路36に、排ガス管路21に排出される排出ガスを希釈するダイリューション弁37を設けている。
次に予熱部20の動作を説明する。予熱部20では、稼動時には次のように動作する。
【0019】
燃焼用ファン32により、燃焼用空気管路31に空気を取り込み、この空気を燃焼用空気としてレキュペレータ22で予熱して、予熱した燃焼用空気を燃焼バーナ11に送り込む。このとき、流量制御部35が、三方流量調整弁34を制御して、レキュペレータ22に燃焼用空気が流れるようにしている。
燃焼バーナ11は、供給されてきたその燃焼用空気とCガスとを混合して得た燃焼ガスを、ストリップ100に吹き付ける。そして、炉本体10は、予熱部20の排ガス管路21に排ガスを排出する。レキュペレータ22では、この排出された排ガスにより燃焼用空気を予熱している。また、このとき、ダイリューション弁37を開にして、燃焼用ファン32に取り込まれた空気を接続管路36を介して排ガス管路21に取り込み、排気ガスを希釈する。
【0020】
一方、焼鈍炉の立下げの際には、燃焼用ファン32により、燃焼用空気管路31に空気を取り込み、流量制御部35が三方流量調整弁34を制御して、その空気を冷却用空気としてレキュペレータ22側とバイパス路33側とに送り込むようにしている。
ここで、三方流量調整弁34からレキュペレータ22側に送り込む冷却用空気を当該レキュペレータ22の許容温度(使用許容温度)にする程度に抑えて、三方流量調整弁34からバイパス路33側に送り込む冷却用空気をできるだけ多くすれば、レキュペレータ22での予熱による温度上昇を抑えて、冷却用空気を炉本体10に送り込むことができる。
【0021】
以下に、それを実現する三方流量調整弁34による流量調整を説明する。図2は、その説明のために使用する図である。
ここで、流量について、燃焼用空気管路31から三方流量調整弁34に流入する冷却用空気の流量(以下、弁流入流量という。)をVaとし、三方流量調整弁34からレキュペレータ22への冷却用空気の流量(以下、レキュペレータ通過空気流量という。)をVa1とし、三方流量調整弁34からバイパス路33に流出する冷却用空気の流量(以下、バイパス路通過空気流量という。)をVa2とし、排ガス管路21でレキュペレータ22を通過する排ガスの流量(以下、レキュペレータ通過排ガス流量という。)をVgとする。
【0022】
また、温度について、燃焼用空気管路31でレキュペレータ22に流入する冷却用空気の温度(以下、レキュペレータ入口空気温度という。)をTaLとし、燃焼用空気管路31でレキュペレータ22から流出する冷却用空気の温度(以下、レキュペレータ出口空気温度という。)をTaHとし、排ガス管路21でレキュペレータ22に流入する排ガスの温度(以下、レキュペレータ入口排ガス温度という。)をTgHとし、排ガス管路21でレキュペレータ22から流出する排ガスの温度(以下、レキュペレータ出口排ガス温度という。)をTgLとする。そして、レキュペレータ22内での排ガスから冷却用空気への伝熱量をQsとする。ここで、伝熱は主に輻射によるものとなる。
【0023】
先ず、伝熱量Qsを下記(1)式により与えることができる。
Qs=f(TgH,Vg,TgL) ・・・(1)
この(1)式は、TgH,Vg,TgLを変数とする関数fにより、Qsが決定されることを示す。ここで、レキュペレータ出口排ガス温度TgLをレキュペレータ許容温度以下の一定温度とし、レキュペレータ通過排ガス流量Vgを排気ファン23により決まる値として一定値とすると、伝熱量Qsは、下記(2)式に示すように、レキュペレータ入口排ガス温度TgHのみで決まる関数になる。
【0024】
Qs=f´(TgH) ・・・(2)
一方、排ガスから冷却用空気への伝熱量(受熱量)が前記伝熱量Qsになり、レキュペレータ通過空気流量Va1、レキュペレータ入口空気温度TaL及びレキュペレータ出口空気温度TaHを用いると、伝熱量(受熱量)Qsを下記(3)式により与えることができる。
【0025】
Qs=g(TaL,Va1,TaH) ・・・(3)
この(1)式は、TaL,Va1,TaHを変数とする関数gにより、Qsが決定されることを示す。
ここで、レキュペレータ入口空気温度TaLを大気温度として一定温度とし、レキュペレータ出口空気温度TaHをレキュペレータ許容温度以下の一定温度とすると、前記(3)に示す伝熱量Qsは、下記(4)式に示すように、レキュペレータ通過空気流量Va1のみで決まる関数になる。
【0026】
Qs=g´(Va1) ・・・(4)
よって、前記(2)式と(4)式とから、レキュペレータ通過空気流量Va1は、レキュペレータ入口排ガス温度TgHにより決まることがわかる。すなわち、レキュペレータ22では、排ガスと冷却用空気との熱回収を行っているが、その熱回収による熱収支の関係から、レキュペレータ通過空気流量Va1が、レキュペレータ入口排ガス温度TgHにより決まるものとなる。
【0027】
以上のような関係から、立下げ時に、レキュペレータ22での予熱による冷却空気温度上昇を抑えて、冷却用空気を炉本体10に送り込むために、流量制御部35は、三方流量調整弁34を次のように制御している。
流量制御部35は、レキュペレータ入側温度計24によりレキュペレータ入口排ガス温度TgHを測定して、その測定したレキュペレータ入口排ガス温度TgHに基づいて、レキュペレータ通過空気流量Va1を算出する。そして、流量制御部35は、その算出したレキュペレータ通過空気流量Va1になるように三方流量調整弁34を制御する。
【0028】
これにより、三方流量調整弁34からレキュペレータ22側に送り込む冷却用空気を当該レキュペレータ22の許容温度にする程度に抑えて、三方流量調整弁34からバイパス路33側に送り込む冷却用空気をできるだけ多くすることができ、レキュペレータ22での予熱による温度上昇を抑えて、冷却用空気を炉内、即ち炉本体10に通風できる。これにより、炉内温度が低下する時間を短縮することができる。
【0029】
そして、流量制御部35は、レキュペレータ入側温度計24により測定したレキュペレータ入口排ガス温度TgHがレキュペレータ許容温度以下になった場合、三方流量調整弁34を制御して、燃焼用空気管路31に流入した冷却用空気を全てバイパス路33に流出させる。すなわち、弁流入流量Vaとバイパス路通過空気流量Va2とを等しくして、レキュペレータ通過空気流量Va1を0にする。これにより、大気温度の冷却用空気が炉内へと直接通風されるようになる。これにより、焼鈍炉の冷却時間を短縮することができる。
【0030】
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施の形態として実現されることに限定されるものではない。
すなわち、前述の実施の形態では、レキュペレータ22側及びバイパス路33側への燃焼用空気(冷却用空気)の流量を、バイパス路33に設けた三方流量調整弁34で調整している。しかし、これに限定されるものではない。図3に示すように、三方流量調整弁34に換えて、バイパス路33に流量調整弁(二方流量調整弁)38を設けるとともに、燃焼用空気管路31には、バイパス路33との分岐点とレキュペレータ22との間にオン/オフ弁39を設けるようにしてもよい。
【0031】
この場合、流量制御部35は、レキュペレータ入口排ガス温度TgHに基づいて算出したレキュペレータ通過空気流量Va1になるように、オン/オフ弁39を制御する。また、流量制御部35は、レキュペレータ入口排ガス温度TgHがレキュペレータ許容温度以下になった場合、オン/オフ弁39をオフ(閉)にするとともに、流量調整弁38を全開にする。これにより、前記三方流量調整弁34の場合と同様な効果を得ることができる。
【0032】
なお、常に流量調整弁38を全開にしておき、流量制御部35によりオン/オフ弁39だけを制御するようにすれば、少なくともレキュペレータ2に送り込む冷却用空気の流量だけを調整することができるようになる。
また、前記三方流量調整弁34、流量調整弁38及びオン/オフ弁39は、流量制御部35により制御しているが、操作者による操作するようにしてもよい。すなわち、本発明に係る加熱炉の冷却方法に基づいて、操作者は、レキュペレータ22の熱回収に基づいて、少なくともレキュペレータ22に送り込む冷却用空気の流量を三方流量調整弁34やオン/オフ弁39を操作する。
【0033】
【発明の効果】
本発明によれば、レキュペレータの使用許容温度を考慮しつつ、バイパス路を介してできるだけ多くの冷却用空気を加熱炉の炉内へと送り込むことで、簡単な構造で加熱炉の急速冷却を効果的にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の加熱炉の概略構成を示す図である。
【図2】前記加熱炉の予熱部の要部を示す図である。
【図3】本発明の他の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
10 炉本体
11 燃焼バーナ
12 焼鈍炉排気部
20 予熱部
21 排ガス管路
22 レキュペレータ
23 排出用ファン
24 レキュペレータ入側温度計
25 レキュペレータ入側温度計
31 燃焼用空気管路
32 燃焼用ファン
33 バイパス路
34 三方流量調整弁
35 流量制御部
36 接続管路
37 ダイリューション弁
38 流量調整弁
39 オン/オフ弁
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷延鋼板の連続焼鈍炉等の加熱炉、および、加熱炉の冷却方法に関し、特に、レキュペレータがその途中に設置されている燃焼用空気取り込み用流路を利用して、冷却用空気を加熱炉に通風して当該加熱炉の炉内温度を急速に低下させることが可能な加熱炉、並びに、加熱炉の冷却方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
冷延鋼板の連続焼鈍炉等の加熱炉では、定期的に補修等を行う必要があり、その場合は、加熱炉の停止時間を短縮して、ラインの可動率を高めることが要求されている。このようなことから、補修のために加熱炉の立下げを行う場合、燃焼用空気取り込み用の流路を利用して空気を取り込み、それを冷却用空気としてレキュペレータを経由させずに加熱炉に通風して、加熱炉を急速冷却する方法が提案されている(例えば特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
実開昭57−46799号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に、燃焼用空気取り込み用の流路にはレキュペレータが設けられており、通常の操業時には、加熱炉から排出する排ガスと燃焼用空気とをこのレキュペレータにより熱交換させて、燃焼用空気を予熱している。これにより加熱炉のエネルギ効率を高めている。このようなことから、立下げの際には、燃焼用空気取り込み用の流路に取り込んだ空気が、レキュペレータを通過して、加熱炉に送り込まれる。
【0005】
ここで、排ガスと燃焼用空気との熱交換を前提にレキュペレータを設計している場合が多いので、すなわち、熱交換が行われることを前提とし、所定の許容温度(使用許容温度)を基準にレキュペレータを設計しているので、例えば前述の特許文献1に記載の方法を採用する場合においても、立下げ開始後も、排ガス温度がある程度下がるまでの間は冷却用空気をレキュペレータに通風する必要がある。
【0006】
例えば、稼動停止と同時にレキュペレータに空気の通風をやめると、レキュペレータには高温の排ガスのみが流れることとなり、許容温度を超えてしまうからである。
このため、加熱炉の立下げ時でも、予熱の必要がない冷却用空気がレキュペレータで熱交換されてしまうので、予熱された冷却用空気を加熱炉に通風してしまうことになる。これでは、加熱炉の冷却時間を短縮できないといった問題が発生する。
【0007】
例えば、レキュペレータの許容温度を高く設定することも考えられるが、レキュペレータの許容温度を高くすることは、設備費の増大につながる。
また、排ガス管路側にレキュペレータを迂回する排ガス配管ルートを設けて、加熱炉の立下げの際にこの排ガス配管ルートを介して排ガスが系外に排出されるように切り換えることで、立下げの際のレキュペレータの温度上昇を抑えることも考えられる。しかし、一般に排ガスダクトは大口径であるので、設置スペース等の点から問題がある。
そこで、本発明は、前述の問題に鑑みてなされたものであり、簡単な構造で加熱炉の急速冷却を効果的にできる加熱炉、並びに加熱炉の冷却方法の提供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前述の問題を解決するために、請求項1記載の発明に係る加熱炉は、燃焼用空気を取り込む流路の途中に、燃焼後の排ガスにより前記燃焼用空気を予熱するレキュペレータを有する加熱炉であって、前記流路には、前記レキュペレータを迂回するバイパス路が設けられるとともに、該バイパス路へ送り込む空気の流量と前記レキュペレータヘ送り込む空気の流量とを調整する流量調整手段を備えたことを特徴とする。
【0009】
また、請求項2記載の発明に係る加熱炉の冷却方法は、燃焼用空気を取り込む流路の途中に、燃焼後の排ガスにより前記燃焼用空気を予熱するレキュペレータと該レキュペレータを迂回するバイパス路とを有する加熱炉の炉内温度を、前記流路を介して冷却用空気を送り込むことにより低下させる加熱炉の冷却方法であって、前記レキュペレータを通過する前の前記排ガスの温度にもとづいて、前記レキュペレータに送り込む冷却用空気の流量および前記バイパス路に送り込む冷却用空気の流量を調整することを特徴とする。
【0010】
また、請求項3記載の発明に係る加熱炉の冷却方法は、請求項2記載の発明に係る加熱炉の冷却方法において、前記レキュペレータを通過する前の前記排ガスの温度が、前記レキュペレータの使用許容温度以下となった場合に、前記レキュペレータヘの冷却用空気の流入を中止し、かつ、外部から前記流路に取り込んだ全ての冷却空気を前記バイパス路に送り込むように、前記レキュペレータおよび前記バイパス路に送り込む冷却用空気の流量を調整することを特徴とする。
【0011】
以上のように、本発明では、レキュペレータを迂回するバイパス路を加熱炉に通じる流路に設けて、バイパス路への冷却用空気の流量及びレキュペレータに送り込む冷却用空気の流量を調整している。
これにより、適量の冷却用空気をレキュペレータを介在させて加熱炉に送り込む一方、当該レキュペレータを介在させることなくバイパス路を介して冷却用空気を加熱炉に送り込む。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
この実施の形態は、冷却装置を含む焼鈍システムである。図1にストリップの連続焼鈍炉を例にして本発明の加熱炉の概略構成を示す。図1に示すように、大別して炉本体10と燃焼用空気の予熱部20(以下単に予熱部20という。)とから構成されている。
【0013】
炉本体10は、複数の燃焼バーナ11により燃焼ガスを炉内を通過するストリップ100に吹き付ける。ここで、燃焼バーナ11には、予熱部20で予熱された燃焼用空気が供給されており、燃焼バーナ11は、供給されてきたその燃焼用空気とCガスとを混合して得た燃焼ガスを、ストリップ100に吹き付ける。そして、炉本体10から排ガスは排ガス管路21を介して排出される。
【0014】
排ガス管路21には、焼鈍炉排気部12側から下流方向に順番に、レキュペレータ22と排出用ファン23とを設置している。また、排ガス管路21には、レキュペレータ22の上流側にレキュペレータ入側温度計24を配置しており、レキュペレータ22の下流側にレキュペレータ出側温度計25を配置している。ここで、レキュペレータ入側温度計24が計測した温度値が後述の流量制御部35に出力されている。
【0015】
このような排ガス管路21により、炉本体10から排ガス管路21に排出された排ガスを、レキュペレータ22を通過させて、排出用ファン23により系外に排出している。
一方、燃焼用空気管路31が前記炉本体10の燃焼バーナ11に連通しており、この燃焼用空気管路31に、空気取り込み口側から下流方向に順番に、燃焼用ファン32と前記レキュペレータ22とを配置している。
【0016】
また、燃焼用空気管路31には、レキュペレータ22の上流部分とレキュペレータ22の下流部分とを短絡して、当該レキュペレータ22を迂回するバイパス路33を設けている。そして、燃焼用空気管路31のバイパス路33への分岐点に、三方流量調整弁34を配置している。
この三方流量調整弁34の弁開度を調整することで、レキュペレータ22側とバイパス路33側とに流れる空気(燃焼用空気或いは冷却用空気)の流量を調整している。そして、三方流量調整弁34は、流量制御部35によりその弁開度が制御されている。
【0017】
流量制御部35には、レキュペレータ入側温度計24が計測した温度値が入力されており、流量制御部35は、この温度値に基づいて、三方流量調整弁34を制御している。流量制御部35による三方流量調整弁34の制御手順については、後で詳述する。
ここで、三方流量調整弁34は、バイパス路33への冷却用空気の流量及びレキュペレータに送り込む冷却用空気の流量を変更する流量変更手段を構成している。また、流量調整部35は、流量調整手段である三方流量調整弁34を制御して、少なくともレキュペレータ22に送り込む冷却用空気の流量を調整する流量制御手段を構成している。
【0018】
また、燃焼用空気管路31における三方流量調整弁34の上流部分と、排ガス管路21におけるレキュペレータ22の上流部分とを、接続管路36により接続しており、その接続路36に、排ガス管路21に排出される排出ガスを希釈するダイリューション弁37を設けている。
次に予熱部20の動作を説明する。予熱部20では、稼動時には次のように動作する。
【0019】
燃焼用ファン32により、燃焼用空気管路31に空気を取り込み、この空気を燃焼用空気としてレキュペレータ22で予熱して、予熱した燃焼用空気を燃焼バーナ11に送り込む。このとき、流量制御部35が、三方流量調整弁34を制御して、レキュペレータ22に燃焼用空気が流れるようにしている。
燃焼バーナ11は、供給されてきたその燃焼用空気とCガスとを混合して得た燃焼ガスを、ストリップ100に吹き付ける。そして、炉本体10は、予熱部20の排ガス管路21に排ガスを排出する。レキュペレータ22では、この排出された排ガスにより燃焼用空気を予熱している。また、このとき、ダイリューション弁37を開にして、燃焼用ファン32に取り込まれた空気を接続管路36を介して排ガス管路21に取り込み、排気ガスを希釈する。
【0020】
一方、焼鈍炉の立下げの際には、燃焼用ファン32により、燃焼用空気管路31に空気を取り込み、流量制御部35が三方流量調整弁34を制御して、その空気を冷却用空気としてレキュペレータ22側とバイパス路33側とに送り込むようにしている。
ここで、三方流量調整弁34からレキュペレータ22側に送り込む冷却用空気を当該レキュペレータ22の許容温度(使用許容温度)にする程度に抑えて、三方流量調整弁34からバイパス路33側に送り込む冷却用空気をできるだけ多くすれば、レキュペレータ22での予熱による温度上昇を抑えて、冷却用空気を炉本体10に送り込むことができる。
【0021】
以下に、それを実現する三方流量調整弁34による流量調整を説明する。図2は、その説明のために使用する図である。
ここで、流量について、燃焼用空気管路31から三方流量調整弁34に流入する冷却用空気の流量(以下、弁流入流量という。)をVaとし、三方流量調整弁34からレキュペレータ22への冷却用空気の流量(以下、レキュペレータ通過空気流量という。)をVa1とし、三方流量調整弁34からバイパス路33に流出する冷却用空気の流量(以下、バイパス路通過空気流量という。)をVa2とし、排ガス管路21でレキュペレータ22を通過する排ガスの流量(以下、レキュペレータ通過排ガス流量という。)をVgとする。
【0022】
また、温度について、燃焼用空気管路31でレキュペレータ22に流入する冷却用空気の温度(以下、レキュペレータ入口空気温度という。)をTaLとし、燃焼用空気管路31でレキュペレータ22から流出する冷却用空気の温度(以下、レキュペレータ出口空気温度という。)をTaHとし、排ガス管路21でレキュペレータ22に流入する排ガスの温度(以下、レキュペレータ入口排ガス温度という。)をTgHとし、排ガス管路21でレキュペレータ22から流出する排ガスの温度(以下、レキュペレータ出口排ガス温度という。)をTgLとする。そして、レキュペレータ22内での排ガスから冷却用空気への伝熱量をQsとする。ここで、伝熱は主に輻射によるものとなる。
【0023】
先ず、伝熱量Qsを下記(1)式により与えることができる。
Qs=f(TgH,Vg,TgL) ・・・(1)
この(1)式は、TgH,Vg,TgLを変数とする関数fにより、Qsが決定されることを示す。ここで、レキュペレータ出口排ガス温度TgLをレキュペレータ許容温度以下の一定温度とし、レキュペレータ通過排ガス流量Vgを排気ファン23により決まる値として一定値とすると、伝熱量Qsは、下記(2)式に示すように、レキュペレータ入口排ガス温度TgHのみで決まる関数になる。
【0024】
Qs=f´(TgH) ・・・(2)
一方、排ガスから冷却用空気への伝熱量(受熱量)が前記伝熱量Qsになり、レキュペレータ通過空気流量Va1、レキュペレータ入口空気温度TaL及びレキュペレータ出口空気温度TaHを用いると、伝熱量(受熱量)Qsを下記(3)式により与えることができる。
【0025】
Qs=g(TaL,Va1,TaH) ・・・(3)
この(1)式は、TaL,Va1,TaHを変数とする関数gにより、Qsが決定されることを示す。
ここで、レキュペレータ入口空気温度TaLを大気温度として一定温度とし、レキュペレータ出口空気温度TaHをレキュペレータ許容温度以下の一定温度とすると、前記(3)に示す伝熱量Qsは、下記(4)式に示すように、レキュペレータ通過空気流量Va1のみで決まる関数になる。
【0026】
Qs=g´(Va1) ・・・(4)
よって、前記(2)式と(4)式とから、レキュペレータ通過空気流量Va1は、レキュペレータ入口排ガス温度TgHにより決まることがわかる。すなわち、レキュペレータ22では、排ガスと冷却用空気との熱回収を行っているが、その熱回収による熱収支の関係から、レキュペレータ通過空気流量Va1が、レキュペレータ入口排ガス温度TgHにより決まるものとなる。
【0027】
以上のような関係から、立下げ時に、レキュペレータ22での予熱による冷却空気温度上昇を抑えて、冷却用空気を炉本体10に送り込むために、流量制御部35は、三方流量調整弁34を次のように制御している。
流量制御部35は、レキュペレータ入側温度計24によりレキュペレータ入口排ガス温度TgHを測定して、その測定したレキュペレータ入口排ガス温度TgHに基づいて、レキュペレータ通過空気流量Va1を算出する。そして、流量制御部35は、その算出したレキュペレータ通過空気流量Va1になるように三方流量調整弁34を制御する。
【0028】
これにより、三方流量調整弁34からレキュペレータ22側に送り込む冷却用空気を当該レキュペレータ22の許容温度にする程度に抑えて、三方流量調整弁34からバイパス路33側に送り込む冷却用空気をできるだけ多くすることができ、レキュペレータ22での予熱による温度上昇を抑えて、冷却用空気を炉内、即ち炉本体10に通風できる。これにより、炉内温度が低下する時間を短縮することができる。
【0029】
そして、流量制御部35は、レキュペレータ入側温度計24により測定したレキュペレータ入口排ガス温度TgHがレキュペレータ許容温度以下になった場合、三方流量調整弁34を制御して、燃焼用空気管路31に流入した冷却用空気を全てバイパス路33に流出させる。すなわち、弁流入流量Vaとバイパス路通過空気流量Va2とを等しくして、レキュペレータ通過空気流量Va1を0にする。これにより、大気温度の冷却用空気が炉内へと直接通風されるようになる。これにより、焼鈍炉の冷却時間を短縮することができる。
【0030】
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施の形態として実現されることに限定されるものではない。
すなわち、前述の実施の形態では、レキュペレータ22側及びバイパス路33側への燃焼用空気(冷却用空気)の流量を、バイパス路33に設けた三方流量調整弁34で調整している。しかし、これに限定されるものではない。図3に示すように、三方流量調整弁34に換えて、バイパス路33に流量調整弁(二方流量調整弁)38を設けるとともに、燃焼用空気管路31には、バイパス路33との分岐点とレキュペレータ22との間にオン/オフ弁39を設けるようにしてもよい。
【0031】
この場合、流量制御部35は、レキュペレータ入口排ガス温度TgHに基づいて算出したレキュペレータ通過空気流量Va1になるように、オン/オフ弁39を制御する。また、流量制御部35は、レキュペレータ入口排ガス温度TgHがレキュペレータ許容温度以下になった場合、オン/オフ弁39をオフ(閉)にするとともに、流量調整弁38を全開にする。これにより、前記三方流量調整弁34の場合と同様な効果を得ることができる。
【0032】
なお、常に流量調整弁38を全開にしておき、流量制御部35によりオン/オフ弁39だけを制御するようにすれば、少なくともレキュペレータ2に送り込む冷却用空気の流量だけを調整することができるようになる。
また、前記三方流量調整弁34、流量調整弁38及びオン/オフ弁39は、流量制御部35により制御しているが、操作者による操作するようにしてもよい。すなわち、本発明に係る加熱炉の冷却方法に基づいて、操作者は、レキュペレータ22の熱回収に基づいて、少なくともレキュペレータ22に送り込む冷却用空気の流量を三方流量調整弁34やオン/オフ弁39を操作する。
【0033】
【発明の効果】
本発明によれば、レキュペレータの使用許容温度を考慮しつつ、バイパス路を介してできるだけ多くの冷却用空気を加熱炉の炉内へと送り込むことで、簡単な構造で加熱炉の急速冷却を効果的にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の加熱炉の概略構成を示す図である。
【図2】前記加熱炉の予熱部の要部を示す図である。
【図3】本発明の他の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
10 炉本体
11 燃焼バーナ
12 焼鈍炉排気部
20 予熱部
21 排ガス管路
22 レキュペレータ
23 排出用ファン
24 レキュペレータ入側温度計
25 レキュペレータ入側温度計
31 燃焼用空気管路
32 燃焼用ファン
33 バイパス路
34 三方流量調整弁
35 流量制御部
36 接続管路
37 ダイリューション弁
38 流量調整弁
39 オン/オフ弁
Claims (3)
- 燃焼用空気を取り込む流路の途中に、燃焼後の排ガスにより前記燃焼用空気を予熱するレキュペレータを有する加熱炉であって、
前記流路には、前記レキュペレータを迂回するバイパス路が設けられるとともに、該バイパス路へ送り込む空気の流量と前記レキュペレータヘ送り込む空気の流量とを調整する流量調整手段を備えたことを特徴とする加熱炉。 - 燃焼用空気を取り込む流路の途中に、燃焼後の排ガスにより前記燃焼用空気を予熱するレキュペレータと該レキュペレータを迂回するバイパス路とを有する加熱炉の炉内温度を、前記流路を介して冷却用空気を送り込むことにより低下させる加熱炉の冷却方法であって、
前記レキュペレータを通過する前の前記排ガスの温度にもとづいて、前記レキュペレータに送り込む冷却用空気の流量および前記バイパス路に送り込む冷却用空気の流量を調整することを特徴とする加熱炉の冷却方法。 - 前記レキュペレータを通過する前の前記排ガスの温度が、前記レキュペレータの使用許容温度以下となった場合に、前記レキュペレータヘの冷却用空気の流入を中止し、かつ、外部から前記流路に取り込んだ全ての冷却空気を前記バイパス路に送り込むように、前記レキュペレータおよび前記バイパス路に送り込む冷却用空気の流量を調整することを特徴とする請求項2に記載の加熱炉の冷却方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003086602A JP2004292889A (ja) | 2003-03-26 | 2003-03-26 | 加熱炉および加熱炉の冷却方法 |
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ID=33401180
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JP (1) | JP2004292889A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023221274A1 (zh) * | 2022-05-18 | 2023-11-23 | 北京航化节能环保技术有限公司 | 一种乙烯装置零功耗自适应分布式余热回收利用系统 |
-
2003
- 2003-03-26 JP JP2003086602A patent/JP2004292889A/ja active Pending
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WO2023221274A1 (zh) * | 2022-05-18 | 2023-11-23 | 北京航化节能环保技术有限公司 | 一种乙烯装置零功耗自适应分布式余热回收利用系统 |
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