JP2005213586A - Method for controlling afterburn in direct-flame anti-oxidation heater, and apparatus therefor - Google Patents
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Description
本発明は、鋼板を連続焼鈍する直接火焔加熱型無酸化炉のアフターバーン制御方法及び装置に関する。 The present invention relates to an afterburn control method and apparatus for a direct flame heating type non-oxidation furnace for continuously annealing a steel sheet.
鋼板を連続熱処理するのに加熱効率のよい直接火焔加熱型無酸化炉(以下「NOF」という)が用いられているが、このNOFは鋼板表面に酸化膜が生成するのを避けるため空燃比を1以下にして燃焼させるから燃焼排ガス中には未燃焼の燃料ガスが残る。そこで、NOFの未燃焼燃料ガスの処理に種々の方法が提案されている。 A direct flame heating type non-oxidation furnace (hereinafter referred to as “NOF”) with high heating efficiency is used for continuous heat treatment of the steel sheet. This NOF has an air-fuel ratio to avoid the formation of an oxide film on the steel sheet surface. Since combustion is performed at 1 or less, unburned fuel gas remains in the combustion exhaust gas. Therefore, various methods have been proposed for the treatment of unburned fuel gas of NOF.
図3及び図4は従来の未燃焼の燃料ガスの処理方法を示す概略図である。例えば、特許文献1には、図3に示すように、鋼板1を加熱するにあたり、バーナ11で加熱されるNOF2の前部に予熱炉3を設け、加熱帯で生じた未燃焼の燃料ガスをこの予熱炉3に導くと同時に、予熱炉3へ空気ノズル12から空気を噴出させてその未燃焼燃料ガスを燃焼させる方法が開示されている。
3 and 4 are schematic views showing a conventional method for treating unburned fuel gas. For example, in Patent Document 1, as shown in FIG. 3, when heating the steel sheet 1, a preheating
また、特許文献2には、図4に示すように、排気ダクト13の途中にアフターバーニング室14及び熱交換器15を設置し、アフターバーニング室14にバーナ16を取付けて、アフターバーニング室14の温度を燃焼排ガス中の未燃焼燃料ガスの発火点温度に保持するに必要な最小限の燃料と、噴射する燃料と未燃焼燃料ガスの双方を完全燃焼するのに必要な空気を噴射する技術が開示されている。
しかしながら、特許文献1記載の方法では、操業開始時や低生産時の場合予熱炉の温度が低いため空気を噴射させても未燃焼の燃料ガスは燃焼できないという問題がある。また、特許文献2記載の方法では、アフターバーニング室の設置は、別途そのための設備を設けねばならず、熱効率もよくないという問題がある。
However, the method described in Patent Document 1 has a problem that unburned fuel gas cannot be burned even when air is injected because the temperature of the preheating furnace is low at the start of operation or during low production. Further, the method described in
そこで、本発明では、NOFにおいて、排気ダクト途中にアフターバーニング室を設けることなく、操業開始時や低生産時に予熱炉の温度が低い場合においても燃焼排ガス中の未燃焼の燃料ガスを燃焼させて鋼板を予熱できる直接火焔加熱型無酸化炉のアフターバーン制御方法及び装置を提供するものである。 Therefore, in the present invention, in the NOF, without providing an afterburning chamber in the middle of the exhaust duct, the unburned fuel gas in the combustion exhaust gas is burned even when the temperature of the preheating furnace is low at the start of operation or low production. An afterburn control method and apparatus for a direct flame heating type non-oxidation furnace capable of preheating a steel sheet are provided.
本発明の直接火焔加熱型無酸化炉のアフターバーン制御方法は、鋼板の連続焼鈍方法において、直接火焔加熱型無酸化炉に隣接して予熱炉を設け、直接火焔加熱型無酸化炉の燃焼排ガスを予熱炉に導入し、直接火焔加熱型無酸化炉と予熱炉との連結部にスリットバーナを設け、このスリットバーナに燃焼排ガス中の未燃焼の燃料ガスを発火点に昇温するために必要な最小限の量の燃料と、この燃料と未燃焼の燃料ガスの完全燃焼に必要な量の空気との供給を制御することを特徴とする。 An afterburn control method for a direct flame heating type non-oxidation furnace according to the present invention is a continuous annealing method for a steel sheet, wherein a preheating furnace is provided adjacent to the direct flame heating type non-oxidation furnace, and the combustion exhaust gas of the direct flame heating type non-oxidation furnace Is necessary to raise the temperature of the unburned fuel gas in the combustion exhaust gas to the ignition point by installing a slit burner at the joint between the direct flame heating type non-oxidation furnace and the preheating furnace. It is characterized by controlling the supply of a minimum amount of fuel and the amount of air necessary for complete combustion of this fuel and unburned fuel gas.
また、本発明の直接火焔加熱型無酸化炉のアフターバーン制御装置は、鋼板の連続焼鈍設備において、直接火焔加熱型無酸化炉に隣接して予熱炉を設け、直接火焔加熱型無酸化炉の燃焼排ガスを予熱炉に導入し、直接火焔加熱型無酸化炉と予熱炉との連結部にスリットバーナを設け、このスリットバーナに、燃焼排ガス中の未燃焼の燃料ガスを発火点に昇温するために必要な最小限の量の燃料とこの燃料と未燃焼の燃料ガスの完全燃焼に必要な量の空気との供給を制御する制御手段とを含むことを特徴とする。 Further, the afterburn control device for a direct flame heating type non-oxidation furnace of the present invention is provided with a preheating furnace adjacent to the direct flame heating type non-oxidation furnace in a continuous annealing equipment for steel sheets, Combustion exhaust gas is introduced into the preheating furnace, and a slit burner is provided at the joint between the direct flame heating type non-oxidation furnace and the preheating furnace, and the temperature of the unburned fuel gas in the combustion exhaust gas is raised to the ignition point in this slit burner. And a control means for controlling the supply of the minimum amount of fuel necessary for this and the amount of air necessary for complete combustion of this fuel and unburned fuel gas.
本発明による直接火焔加熱型無酸化炉の燃焼制御方法を用いれば、排気ダクト途中にアフターバーニング室を設ける必要がないので、アフターバーニング室設置の設備投資が不要でありさらに、スリットバーナを使用し鋼板の上下方向から鋼板の幅方向断面全域に炎を噴射させるので、操業開始時や低生産時の予熱炉の温度が低い場合においてもNOF燃焼排ガス中の未燃焼の燃料ガスを確実に燃焼でき且つ未燃焼の燃料ガスの燃焼で直接鋼板を予熱するので、排気ダクト途中にアフターバーニング室を設け熱交換器にて熱回収するより効率も良い。 If the combustion control method for a direct flame heating type non-oxidation furnace according to the present invention is used, it is not necessary to provide an afterburning chamber in the middle of the exhaust duct, so there is no need for capital investment for installing the afterburning chamber, and a slit burner is used. Since the flame is injected from the vertical direction of the steel plate to the entire cross section in the width direction of the steel plate, unburned fuel gas in the NOF combustion exhaust gas can be reliably burned even when the temperature of the preheating furnace at the start of operation or low production is low. In addition, since the steel sheet is preheated directly by combustion of unburned fuel gas, it is more efficient than providing an afterburning chamber in the middle of the exhaust duct and recovering heat with a heat exchanger.
図1は、本発明の制御方法を実施するための制御装置の一実施例を示す構成図、図2は図1のA−A断面図である。図1において、NOF2の前部に鋼帯1を予熱する予熱炉3が一体に設けられ、予熱炉3には燃焼ガス排出口3aが設けられ、炉内の燃焼ガスは誘引されて燃焼ガス排出口3aから排出される。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a control apparatus for carrying out the control method of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. In FIG. 1, a preheating
NOF2と予熱炉3との連結部に鋼板1を挟んで上下にスリットバーナ4を設置する。スリットバーナ4は、図2に示すように、炉幅方向に火炎4aのカーテンが形成され、NOF2から予熱炉3へ誘引される未燃焼の燃料ガスを完全燃焼させる。
Slit burners 4 are installed on the upper and lower sides of the steel plate 1 between the
スリットバーナ4には燃料空気を供給する燃焼空気供給管5と燃料ガス供給管6が接続され、各供給管5,6には流量調整弁5a,6a及び流量調整オリフィス5a,6bが設けられている。各供給管5,6の流量調整弁5a,6a及び流量調整オリフィス5a,6bはそれぞれ流量指示調節計(FIC)5c,6cで流量が調整される。予熱炉3には炉内温度を測定する温度検出器17が配置されている。
A combustion
スリットバーナ4に供給する燃焼空気量及び燃料ガス量を制御する制御手段として、NOF2における未燃焼の燃料ガス燃焼用空気量計算手段8、水素燃焼用空気量計算手段9、クロスリミット制御手段10が設けられている。
As control means for controlling the amount of combustion air and fuel gas supplied to the slit burner 4, unburned fuel gas combustion air amount calculation means 8, hydrogen combustion air amount calculation means 9, and cross limit control means 10 in
NOF2における未燃焼の燃料ガス燃焼用空気量計算手段8では、NOF2の空気流量実績値及び燃料実績値が入力されて未燃焼の燃料ガス燃焼用空気量が計算され、また、水素燃焼用空気量計算手段9では、NOF2の水素流量実績値が入力されて水素燃焼用空気量が計算され、また、クロスリミット制御手段10では、空気流量及び燃料流量実績値、温度指示調節器7の制御出力、未燃焼の燃料ガス燃焼用空気量計算手段8で計算された未燃焼の燃料ガス燃焼用空気量、水素燃焼用空気量計算手段9で計算された水素燃焼用空気量が入力されて、燃料ガス流量設定値及び空気流量設定値が設定される。このクロスリミット制御とは工業燃焼炉などにおいて、省エネルギー、公害防止、炉内雰囲気制御のため、燃料及び燃焼空気の流量実績値より、双方の流量指令値に制限をかけ、その比率(空燃比)を制御する方法である。
In the unburned fuel gas combustion air amount calculation means 8 in the
クロスリミット制御手段により演算された燃料ガス流量に基づいて、燃焼空気流量調節計5c、燃料ガス流量指示調節計6cにそれぞれの流量が設定される。
Based on the fuel gas flow rate calculated by the cross limit control means, the respective flow rates are set in the combustion air
スリットバーナ4の制御は、次に述べるDCS(Distributed Control System;分散制御システム)などの計装コントローラで実現することができる。制御周期毎に演算を行い、スリットバーナ4の空気流量設定値、燃料ガスの流量設定値は、それぞれの流量調節計5c,6cに設定される。スリットバーナ4の制御の手順は次のとおりである。
The control of the slit burner 4 can be realized by an instrumentation controller such as DCS (Distributed Control System) described below. Calculation is performed for each control cycle, and the air flow rate setting value of the slit burner 4 and the fuel gas flow rate setting value are set in the respective
(1)あらかじめ最終的にスリットバーナ4で燃焼される際の目標空燃比を設定する(通常1.05程度)。 (1) A target air-fuel ratio for final combustion in the slit burner 4 is set in advance (usually about 1.05).
(2)炉内に投入される水素を完全燃焼させるための空気量未燃焼分が水素燃焼用空気量計算手段9で計算されるとともに、NOF2における未燃焼ガスを完全燃焼させるための空気量が未燃焼の燃料ガス燃焼用空気量計算手段8で計算される。計算の際には、前記(1)で設定されたスリットバーナ4で燃焼させる際の目標空燃比になるようにする。
(2) The amount of unburned air for completely burning the hydrogen charged into the furnace is calculated by the hydrogen burning air amount calculating
(3)スリットバーナ4自体の燃焼制御は、炉温に応じて燃料ガス流量が設定され、前記(1)にて設定された目標空燃比になるように空気流量が計算され、流量調節計5cに設定され、それに従って燃焼制御が行われる。空気流量、燃料ガス流量はクロスリミット制御10で調整されるので、設定した空燃比になるように自動的に制御される。
(3) In the combustion control of the slit burner 4 itself, the fuel gas flow rate is set according to the furnace temperature, the air flow rate is calculated so as to be the target air-fuel ratio set in (1), and the
以上の制御方法で安定した空燃比で燃焼制御がおこなわれ、かつスリットバーナ4により炎が鋼板1の幅方向の断面全域を覆うので、未燃ガスおよび水素を確実に燃焼させることができる。さらに、鋼板1の幅方向にまんべんなく燃焼が可能であり、鋼板1の予熱も幅方向にむらなく加熱が可能なため、効率の良い操業が可能となった。 Combustion control is performed at a stable air-fuel ratio by the above control method, and the flame covers the entire cross-section in the width direction of the steel plate 1 by the slit burner 4, so that unburned gas and hydrogen can be reliably burned. Furthermore, since the steel plate 1 can be burned evenly in the width direction and the preheating of the steel plate 1 can be performed uniformly in the width direction, an efficient operation is possible.
本願発明の実施例ではスリットバーナの設置位置を、予熱炉とNOFとの連結部の鋼板を挟んで上下に一対としたが、スリットバーナの容量・設置スペース等を考慮し、鋼板進行方向に複数列平行に並べても構わない。あるいは、スリットバーナの幅が狭い場合には鋼板進行方向に複数列千鳥状にならべても構わない。また、スリットバーナの設置位置を、予熱炉とNOFとの連結部の炉の両側に配置しても構わない。さらに、予熱炉とNOFとの連結部の炉の4面に配置してもよい。 In the embodiment of the present invention, the installation position of the slit burner is a pair of upper and lower sides across the steel plate of the connecting portion between the preheating furnace and the NOF, but in consideration of the capacity and installation space of the slit burner, a plurality of installation positions are provided in the steel plate traveling direction. You may arrange in parallel. Alternatively, when the width of the slit burner is narrow, it may be arranged in a plurality of rows in a staggered manner in the steel plate traveling direction. Moreover, you may arrange | position the installation position of a slit burner in the both sides of the furnace of the connection part of a preheating furnace and NOF. Furthermore, you may arrange | position on the four surfaces of the furnace of the connection part of a preheating furnace and NOF.
また、本願発明の実施例では横型炉を例示したが、縦型炉にも適用可能であることは言うまでもない。 Moreover, although the horizontal furnace was illustrated in the Example of this invention, it cannot be overemphasized that it is applicable also to a vertical furnace.
1:鋼帯
2:直接火焔加熱型無酸化炉(NOF)
3:予熱炉
4:スリットバーナ
5: 燃焼空気供給管
5a:流量調整弁
5b:流量調整オリフィス
5c:流量指示調節計(FIC)
6:燃料ガス供給管
6a:流量調整弁
6b:流量調整オリフィス
6c:流量指示調節計(FIC
7:温度指示調節器
8:NOF2における未燃焼の燃料ガス燃焼用空気量計算手段
9:水素燃焼用空気量計算手段
10:クロスリミット制御手段
11:バーナ
12:空気ノズル
13:ダクト
14:アフターバーニング室
15:熱交換器
16:バーナ
17:温度検出器
1: Steel strip 2: Direct flame heating type non-oxidation furnace (NOF)
3: Preheating furnace 4: Slit burner 5: Combustion
6: Fuel gas supply pipe 6a: Flow
7: Temperature indicating controller 8: Unburned fuel gas combustion air amount calculation means in NOF2
9: Air amount calculation means for hydrogen combustion 10: Cross limit control means
11: Burner 12: Air nozzle 13: Duct 14: Afterburning chamber
15: Heat exchanger
16: Burner
17: Temperature detector
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CN109295291A (en) * | 2017-07-25 | 2019-02-01 | 乐亭县铸升金属制品厂 | A kind of production technology of non-oxidation steel shovel |
KR20200064516A (en) * | 2018-11-29 | 2020-06-08 | 재단법인 포항산업과학연구원 | Preheating zone structure and Annealing Furnace comprising it |
-
2004
- 2004-01-29 JP JP2004021599A patent/JP2005213586A/en not_active Withdrawn
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KR20200064516A (en) * | 2018-11-29 | 2020-06-08 | 재단법인 포항산업과학연구원 | Preheating zone structure and Annealing Furnace comprising it |
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