JP2006137965A - Metal-heating furnace - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属加熱炉に関し、特に、液体燃料を可燃性ガスの供給圧力を利用して霧化し燃焼させる比較的大容量のガスアトマイズバーナを備えた金属加熱炉に関するものである。 The present invention relates to a metal heating furnace, and more particularly to a metal heating furnace provided with a relatively large-capacity gas atomizing burner that atomizes and burns liquid fuel using a supply pressure of a combustible gas.
従来の鉄鋼等の金属を加熱するための加熱炉は、一般的に油等の液体燃料又は都市ガスやLPG等のガス体燃料が使用されているが、両燃料とも加熱炉用燃料として長所と短所がある。
ガス体燃料は、火炎の輝度は低いが、霧化媒体は不要であり、火炎形状も比較的自由に形成でき、低空気比運転も可能であるという特性を有している。
Conventional heating furnaces for heating metals such as steel generally use liquid fuels such as oil or gaseous fuels such as city gas and LPG, but both fuels have advantages as fuels for heating furnaces. There are disadvantages.
The gas fuel has the characteristics that the brightness of the flame is low but the atomizing medium is unnecessary, the flame shape can be formed relatively freely, and the operation at a low air ratio is also possible.
一方、液体燃料は、液体を霧化するための霧化媒体が必須である。霧化媒体としては、空気又は蒸気が一般的に利用されるが、金属加熱炉のような比較的大容量のバーナには蒸気が使用されているケースが多い。
したがって、霧化用蒸気が炉中に流入することにより燃焼ガス中(炉雰囲気中)の水分比率は大きくなり、鋼材はより酸化しやすい雰囲気になっている。しかし、高温域においては火炎の輝度が高く、伝熱面から見ると有利に働いているといえ、一方、火炎温度の均一性についてはやや劣る傾向がある。
On the other hand, the liquid fuel requires an atomizing medium for atomizing the liquid. As the atomizing medium, air or steam is generally used, but steam is often used for a relatively large-capacity burner such as a metal heating furnace.
Therefore, when the atomizing steam flows into the furnace, the moisture ratio in the combustion gas (in the furnace atmosphere) increases, and the steel material has an atmosphere that is more easily oxidized. However, in the high temperature range, the brightness of the flame is high, and it can be said that it works favorably from the viewpoint of heat transfer. On the other hand, the uniformity of the flame temperature tends to be slightly inferior.
本発明は、上記従来の金属加熱炉の有する問題点に鑑み、油の霧化エネルギーにガス体燃料の供給圧力を利用することにより、霧化用蒸気や該蒸気を発生させるボイラーを不要とし、少ない取り付けバーナ数で、しかも良好な炉中雰囲気を確保してスケールの発生を減少し、良好でかつ均一な加熱状態を実現して、省エネルギーを達成することができる金属加熱炉を提供することを目的とする。 In view of the problems of the conventional metal heating furnace, the present invention eliminates the need for an atomizing steam and a boiler for generating the steam by using the supply pressure of the gaseous fuel for the atomizing energy of the oil. To provide a metal heating furnace that can achieve energy saving by reducing the generation of scale by reducing the number of installed burners, reducing the generation of scale, and realizing a good and uniform heating state. Objective.
上記目的を達成するため、本発明の金属加熱炉は、液体燃料を霧化して噴射するバーナを備えた金属加熱炉において、液体燃料の霧化媒体としてガス体燃料を導入するガスアトマイズバーナを、被加熱材料に向けて火炎が形成されるように配設したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a metal heating furnace of the present invention includes a gas atomizing burner that introduces gaseous fuel as an atomizing medium for liquid fuel in a metal heating furnace including a burner that atomizes and injects liquid fuel. It arrange | positions so that a flame may be formed toward a heating material.
この場合において、燃焼ガスが、炉の上部を通って炉の先端まで達した後、被加熱材料を加熱しながら、炉の下部を2手に分かれて反転し、ガスアトマイズバーナの下方の煙道から排気されるようにすることができる。 In this case, after the combustion gas reaches the top of the furnace through the upper part of the furnace, the lower part of the furnace is divided into two hands while being heated, and the flue gas from the lower part of the gas atomizing burner is turned over. It can be exhausted.
また、ガスアトマイズバーナが、前記ガス体燃料と液体燃料の熱量比を一定の値に維持し、入熱量を変化させて炉の温度を制御することができる。 Further, the gas atomizing burner can maintain the heat quantity ratio between the gas body fuel and the liquid fuel at a constant value, and can control the furnace temperature by changing the heat input quantity.
また、ガスアトマイズバーナが、前記ガス体燃料の供給量を一定に維持し、液体燃料の供給量を変化させて炉の温度を制御することができる。 Further, the gas atomizing burner can maintain the supply amount of the gaseous fuel constant and change the supply amount of the liquid fuel to control the temperature of the furnace.
本発明の金属加熱炉によれば、液体燃料を霧化して噴射するバーナを備えた金属加熱炉において、液体燃料の霧化媒体としてガス体燃料を導入するガスアトマイズバーナを、被加熱材料に向けて火炎が形成されるように配設することから、炉内で輝度の高い、長尺の火炎を形成し、炉温の均一化を図った加熱炉を形成することができ、また、ガスアトマイズ燃焼を行うことにより、蒸気アトマイズ燃焼に比べて、低NOxであり、炉内雰囲気が水分比率の少なく、そのため、鋼材表面に発生するスケールを抑制した運転が可能であり、さらに、余分な蒸気が炉内に噴霧されないため、炉の昇温時間も大幅に短縮し、良好でかつ均一な加熱状態を実現して、大幅な省エネルギーを安価に達成することができる。 According to the metal heating furnace of the present invention, in the metal heating furnace provided with the burner for atomizing and injecting the liquid fuel, the gas atomizing burner for introducing the gaseous fuel as the atomizing medium of the liquid fuel is directed toward the material to be heated. Since it is arranged so that a flame is formed, it is possible to form a long flame with high brightness in the furnace, to form a heating furnace with uniform furnace temperature, and to perform gas atomized combustion. By doing so, compared with steam atomized combustion, it is low NOx, the atmosphere in the furnace has a low moisture ratio, and therefore operation with reduced scale generated on the surface of the steel material is possible, and further, excess steam is generated in the furnace Therefore, the heating time of the furnace can be greatly shortened, a good and uniform heating state can be realized, and significant energy saving can be achieved at low cost.
また、燃焼ガスが、炉の上部を通って炉の先端まで達した後、被加熱材料を加熱しながら、炉の下部を2手に分かれて反転し、ガスアトマイズバーナの下方の煙道から排気されるようにすることにより、炉内の温度分布を一層均一にできる。 In addition, after the combustion gas reaches the top of the furnace through the upper part of the furnace, the lower part of the furnace is reversed in two hands while heating the material to be heated, and is exhausted from the flue below the gas atomizing burner. By doing so, the temperature distribution in the furnace can be made more uniform.
また、ガスアトマイズバーナが、前記ガス体燃料と液体燃料の熱量比を一定の値に維持し、入熱量を変化させて炉の温度を制御することにより、液体燃料のみの増減で炉温を制御することができる。 Further, the gas atomizer burner controls the furnace temperature by increasing / decreasing only the liquid fuel by maintaining the heat quantity ratio between the gas body fuel and the liquid fuel at a constant value and changing the heat input to control the furnace temperature. be able to.
また、ガスアトマイズバーナが、前記ガス体燃料の供給量を一定に維持し、液体燃料の供給量を変化させて炉の温度を制御することにより、例えば、液体燃料の供給量がほぼゼロになってもガス体燃料によりバーナの燃焼が可能であり、その結果、バーナとして大きなターンダウン比が採れるという大きなメリットを得ることができる。 In addition, the gas atomizer burner maintains the supply amount of the gaseous fuel constant, changes the supply amount of the liquid fuel and controls the temperature of the furnace, for example, the supply amount of the liquid fuel becomes almost zero. However, it is possible to burn the burner with the gaseous fuel, and as a result, it is possible to obtain a great merit that a large turndown ratio can be obtained as the burner.
以下、本発明の金属加熱炉の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the metal heating furnace of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1〜図2に、本発明の金属加熱炉を均熱炉を例に説明する。
この均熱炉は、液体燃料を霧化して噴射するバーナを備えた均熱炉において、液体燃料の霧化媒体としてガス体燃料を導入するガスアトマイズバーナ1を、被加熱材料13に向けて火炎が形成されるように、炉本体2の一端に配設している。
1 to 2, the metal heating furnace of the present invention will be described using a soaking furnace as an example.
This soaking furnace is a soaking furnace provided with a burner that atomizes and injects liquid fuel, and the flame is directed toward the
ガスアトマイズバーナ1のアトマイザーチップ3は、図1(a)、(b)に示すように、中心の霧化媒体入口4から油(C重油)の霧化用のガス体燃料(都市ガス又はLPG等)を圧力0.05MPa〜0.2MPaで供給する。
一方、油入口5から供給された油は、圧力0.01MPa〜0.3MPaで複数箇所の油連通管7を通して混合室6に供給される。
連通管7を複数に分割することにより、霧化媒体の圧力を0.1MPa程度に設定するだけで、良好な油の霧化状態が得られる。なお、このアトマイザーチップ3は2分割で製作し、最後に溶接で一体化することにより簡単に製作することが可能である。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
On the other hand, the oil supplied from the oil inlet 5 is supplied to the
By dividing the
混合室6で油とガス体燃料が混合されると、細かい粒子に霧化された油が、霧化媒体であるガス体燃料と一緒に混合室6から噴出され、この霧化された油は、バーナに供給された空気出口8からの燃焼用空気によって継続的に燃焼する。
この霧化された油は、従来のような蒸気を含んでいないので、より高い火炎温度が得られる。すなわち、余分な水蒸気を炎温度(1500℃程度)の高温域まで加熱する必要がなくなることから、大幅な加熱時間の短縮が実現した。
なお、図1(c)において、9は霧化媒体接続口、10は油接続口、11は燃焼空気接続口、12はバーナタイルをそれぞれ示している。
When the oil and the gas fuel are mixed in the
Since this atomized oil does not contain steam as in the prior art, a higher flame temperature is obtained. That is, it is not necessary to heat excess water vapor to a high temperature range of the flame temperature (about 1500 ° C.), so that the heating time is significantly shortened.
In FIG. 1C, 9 indicates an atomizing medium connection port, 10 indicates an oil connection port, 11 indicates a combustion air connection port, and 12 indicates a burner tile.
また、混合室6から霧化された油と霧化媒体のガス体燃料が同時に噴出され、最初に燃焼しやすいガス体燃料が燃焼するので、その後で燃焼する霧化油は、一種の自己排ガス循環と同等の効果を発揮して低NOxが実現できる。
Moreover, since the atomized oil and the gaseous fuel of the atomizing medium are ejected from the
さらに、ガス体燃料を霧化媒体とすることにより、蒸気噴霧バーナに比較して、均一な温度分布を持ちながら火炎長を長く形成することが容易であるので、従来のように、温度分布を確保するために1つの炉に対して多数のバーナを取り付ける必要もなく、均一な温度分布の確保を容易にすることができた。
また、均一な温度分布が実現したために、被加熱材料全体が所定の温度になるための加熱時間(1サイクルの処理時間)の短縮が可能になり、省エネルギーを実現するとともに、一日あたりの処理量の増加も可能になった。
Furthermore, by using gas body fuel as the atomizing medium, it is easy to form a long flame length while having a uniform temperature distribution as compared with the steam spray burner. It was not necessary to attach a large number of burners to one furnace in order to ensure, and it was easy to ensure a uniform temperature distribution.
In addition, since a uniform temperature distribution has been realized, it is possible to shorten the heating time (processing time for one cycle) for bringing the entire heated material to a predetermined temperature, realizing energy saving and processing per day. Increases in volume are also possible.
本実施例の均熱炉では、図2に示すように、このバーナ1を1台(又は必要に応じて複数台)、噴射方向が炉の長手方向となるように取り付ける。この場合、炉の長手方向の良好な温度分布を得るためには、長炎を形成できるバーナが必要である。
図2(a)、(b)に示すように、炉の上部を通って炉の先端まで届いた燃焼ガスは、被加熱材料13を加熱しながら、炉の下部を2手に分かれて反転し、バーナ1下方の煙道14から排気される。この流れを形成することにより、より均一な温度分布が得られることになる。なお、燃焼用空気は排ガス熱交換器(図示省略)で熱回収され、バーナ1に戻すことにより省エネルギーを図っている。
In the soaking furnace of the present embodiment, as shown in FIG. 2, one burner 1 (or a plurality if necessary) is attached so that the injection direction is the longitudinal direction of the furnace. In this case, in order to obtain a good temperature distribution in the longitudinal direction of the furnace, a burner capable of forming a long flame is required.
As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the combustion gas that has reached the top of the furnace through the upper part of the furnace is reversed in two at the lower part of the furnace while heating the
次に、均熱炉の温度制御方式について図3に示す。
図3(a)は、ガス体燃料・油比例制御の制御例を示し、油の供給量に比例して霧化媒体のガス体燃料の供給量を変化させる方法であり、比較的ターンダウン比が小さくてよい場合に適用する手法である。
なぜならば、霧化媒体自身がある供給量以下になれば、油の霧化が不可能になるからであり、勿論、霧化媒体であるガス体燃料の供給量の比率を大きく取れば、ターンダウン比は大きく採れることとなる。
Next, FIG. 3 shows the temperature control method of the soaking furnace.
FIG. 3A shows a control example of gas body fuel / oil proportional control, which is a method of changing the supply amount of the gas body fuel of the atomizing medium in proportion to the oil supply amount, and has a relatively low turndown ratio. This method is applied when the size of the image can be small.
This is because if the atomizing medium itself falls below a certain supply amount, it becomes impossible to atomize the oil. Of course, if the ratio of the supply amount of the gaseous fuel that is the atomizing medium is taken large, A large down ratio can be obtained.
図3(b)は、ガス体燃料の供給量を、投入熱量に対して5%〜15%と一定に維持し、油の圧力(油の供給量)を増減して制御する例である。負荷b点以上では霧化媒体のガス体燃料の供給量は一定値に維持しており、バーナ負荷対応は油の供給量の変化で対応する方式である。
この場合、霧化媒体の供給量は、油の最大量であるc点で良好な噴霧の得られる量が必要である。
なお、b点以下でのターンダウンが必要とされる場合は、霧化媒体であるガス体燃料のみを変化させて対応することにより、炉の温度制御に対応できる。
したがって、この制御方法を採用すれば、従来蒸気噴霧方式で燃焼されたバーナに比較して格段に大きいターンダウンが得られることになり、より精密な温度制御に追従することが可能になる。
FIG. 3B shows an example in which the supply amount of the gaseous fuel is kept constant at 5% to 15% with respect to the input heat amount, and the oil pressure (the supply amount of oil) is increased / decreased. Above the load b point, the supply amount of the gaseous fuel of the atomizing medium is maintained at a constant value, and the burner load correspondence is a method corresponding to the change in the supply amount of oil.
In this case, the supply amount of the atomizing medium needs to be an amount capable of obtaining a good spray at the point c which is the maximum amount of oil.
When turn-down at point b or below is required, it is possible to cope with furnace temperature control by changing only the gaseous fuel that is the atomizing medium.
Therefore, if this control method is adopted, a much larger turndown can be obtained as compared with a burner burned by the conventional steam spray method, and it becomes possible to follow more precise temperature control.
以上、本発明の金属加熱炉について、均熱炉を例に説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。 As described above, the metal heating furnace of the present invention has been described by taking the soaking furnace as an example, but the present invention is not limited to the structure described in the above embodiment, and the structure is appropriately changed without departing from the gist thereof. can do.
本発明の金属加熱炉は、油の霧化エネルギーにガス体燃料の供給圧力を利用することにより、霧化用蒸気や蒸気を発生させるボイラーを不要とし、少ない取り付けバーナ数で、しかも良好な炉中雰囲気を確保してスケールの発生を減少し、良好でかつ均一な加熱状態を実現して、省エネルギーを達成することができるものであることから、均熱炉を始めとする鉄鋼等の金属加熱炉、例えば、鉄鋼材料の圧延に先立って行われる加熱に用いられる金属加熱炉の用途等に好適に用いることができる。 The metal heating furnace of the present invention eliminates the need for an atomizing steam or a boiler for generating steam by utilizing the supply pressure of gaseous fuel for the atomizing energy of oil, and is a good furnace with a small number of mounting burners. Heating of metals such as steel soaking furnaces, such as a soaking furnace, can achieve energy savings by securing a medium atmosphere and reducing the generation of scale, realizing a good and uniform heating state. It can use suitably for the use of a furnace, for example, the metal heating furnace used for the heating performed prior to rolling of steel materials.
1 ガスアトマイズバーナ
2 炉本体
3 アトマイザーチップ
4 霧化媒体(ガス体燃料)入口
5 油入口
6 混合室
7 油連通管
8 空気出口
9 霧化媒体(ガス体燃料)接続口
10 油接続口
11 燃焼空気接続口
12 バーナタイル
13 被加熱材料
14 煙道
DESCRIPTION OF
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004325926A JP2006137965A (en) | 2004-11-10 | 2004-11-10 | Metal-heating furnace |
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JP2004325926A JP2006137965A (en) | 2004-11-10 | 2004-11-10 | Metal-heating furnace |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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JP2004325926A Pending JP2006137965A (en) | 2004-11-10 | 2004-11-10 | Metal-heating furnace |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101284396B1 (en) * | 2011-01-14 | 2013-07-09 | 주식회사 수국 | Low nitrogen oxide burner for oil |
JP2017180926A (en) * | 2016-03-29 | 2017-10-05 | 大阪瓦斯株式会社 | Fuel injection nozzle |
JP2018112332A (en) * | 2017-01-10 | 2018-07-19 | 大阪瓦斯株式会社 | Two-kind fuel burner |
-
2004
- 2004-11-10 JP JP2004325926A patent/JP2006137965A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101284396B1 (en) * | 2011-01-14 | 2013-07-09 | 주식회사 수국 | Low nitrogen oxide burner for oil |
JP2017180926A (en) * | 2016-03-29 | 2017-10-05 | 大阪瓦斯株式会社 | Fuel injection nozzle |
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