JP2007263474A - Regenerative burner, control method of regenerative burner, heating furnace and soaking furnace - Google Patents

Regenerative burner, control method of regenerative burner, heating furnace and soaking furnace Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a regenerative burner which cools a fuel nozzle without affecting low oxygen combustion, prevents rapid combustion and unifies a temperature distribution in a furnace while inhibiting overheating of heat reservoirs, when the low oxygen combustion is performed by using the regenerative burners. <P>SOLUTION: The regenerative burner storing heat in the heat reservoir of a non-combustion burner and preheating the combustion air supplied to the burner by allowing the air to pass through the heat reservoir, while alternately performing combustion in the pair of burners 30A, 30B, 31A, 31B comprising the heat reservoirs 32A, 32B, 33A, 33B, comprises: the nozzles 54, 55 for supplying a fuel gas to the burners; and a nozzle cooling portion 40 for cooling the nozzles by supplying the air or nitrogen to the nozzles in non-combustion of the burners. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、蓄熱式バーナー及び蓄熱式バーナーを具備する均熱炉に関する。   The present invention relates to a regenerative burner and a soaking furnace equipped with a regenerative burner.

工業用炉の省エネルギー化のために考案された蓄熱式バーナー（リジェネレイティブバーナー）は、蓄熱体を具備した一対のバーナーを炉側壁等に設け、一方のバーナーで燃料ガス等を燃焼させているとき、他方のバーナーから排ガスを蓄熱体を通して排出させることによって蓄熱体を加熱する。そして、数十秒〜数分の間隔でその両バーナーの状態を頻繁に交代させることにより、燃焼と排ガスの排出とが交互に行われるようにし、排ガスにより加熱された蓄熱体を燃焼用空気が通過する際に予熱される。これにより、高い排熱回収効率が達成され、省エネルギー化を図るようにしている。
この蓄熱式バーナーは、圧延処理前の鋼塊を均一に加熱する均熱炉等に適用されており、特に、ステンレス、チタン等を均熱処理する際には、酸化膜の形成を避けるために低酸素状態（低空気比）で蓄熱式バーナーを稼働させる技術が提案されている。
特開２０００−１１９７４１号公報（第３頁、第１図） A heat storage burner (regenerative burner) devised for energy saving in an industrial furnace is provided with a pair of burners equipped with a heat storage body on the furnace side wall, etc., and one burner burns fuel gas, etc. When the heat storage body is heated, the exhaust gas is discharged from the other burner through the heat storage body. Then, by frequently changing the state of both burners at intervals of several tens of seconds to several minutes, combustion and exhaust gas discharge are alternately performed, and the heat storage body heated by the exhaust gas is used as the combustion air. Preheated when passing. Thereby, high exhaust heat recovery efficiency is achieved and energy saving is achieved.
This regenerative burner is applied to a soaking furnace that uniformly heats the steel ingot before the rolling process, and is particularly low in order to avoid the formation of an oxide film when soaking stainless steel, titanium, etc. A technique for operating a regenerative burner in an oxygen state (low air ratio) has been proposed.
JP 2000-119741 A (page 3, FIG. 1)

しかしながら、上述した技術では、低酸素状態で蓄熱式バーナーを稼働させる際に発生する以下のような問題を解決するには至っていない。まず、バーナーが蓄熱される際に、燃料ノズルが加熱されて酸化することを防止するために、燃料ノズルの周辺に冷却用空気を流して冷却しているが、この冷却用空気が低酸素燃焼に悪影響を与えてしまうという問題がある。また、バーナーが燃焼と蓄熱とを切り替える際に、燃焼空気と排ガスとが混合して急激に燃焼する可能性がある。
また、蓄熱式バーナーでは、空気比の大小に関わらず、以下のような問題が未だに解決されていない。まず、省エネルギー等の理由により、バーナーの運転を一時停止させて、数秒後に運転を再開する場合がある。この際、停止直前まで蓄熱されていたバーナーを運転再開後に再度蓄熱させると、蓄熱体が過熱されて損傷しまう可能性がある。また、２組以上のバーナーを備える均熱炉では、炉の温度が安定すると、一組のバーナー以外の運転を停止することにより、燃焼量を小さく抑えるとともに、燃焼の安定化を図っているが、炉内の温度分布が不均一になってしまうという問題がある。 However, the above-described technology has not yet solved the following problems that occur when operating a regenerative burner in a low oxygen state. First, when the burner is accumulating, in order to prevent the fuel nozzle from being heated and oxidized, cooling air is passed around the fuel nozzle to cool it. There is a problem of adversely affecting the system. Further, when the burner switches between combustion and heat storage, combustion air and exhaust gas may be mixed and burnt rapidly.
Further, in the heat storage type burner, the following problems have not yet been solved regardless of the size of the air ratio. First, for reasons such as energy saving, the operation of the burner may be temporarily stopped and restarted after a few seconds. At this time, if the burner that has been stored until immediately before the stop is stored again after restarting operation, the heat storage body may be overheated and damaged. In addition, in a soaking furnace equipped with two or more sets of burners, when the temperature of the furnace is stabilized, the operation other than the set of burners is stopped to reduce the combustion amount and stabilize the combustion. There is a problem that the temperature distribution in the furnace becomes non-uniform.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、蓄熱式バーナーを用いて低酸素燃焼を行う際に、低酸素燃焼に影響を与えずに燃料ノズルを冷却するとともに急激な燃焼等の発生を回避することができ、更に、蓄熱体の過熱を抑えるとともに炉内の温度分布の均一化を図ることができる蓄熱式バーナー及び均熱炉を提案することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances. When performing low oxygen combustion using a regenerative burner, the fuel nozzle is cooled without affecting the low oxygen combustion, and sudden combustion or the like occurs. Further, it is an object of the present invention to propose a regenerative burner and a soaking furnace that can prevent overheating of the regenerator and can make the temperature distribution in the furnace uniform.

本発明に係る蓄熱式バーナー等では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、蓄熱体を具備する一対のバーナーを交互に燃焼させつつ、非燃焼のバーナーの蓄熱体を加熱して、蓄熱体を通過してバーナーに供給される燃焼空気を余熱する蓄熱式バーナーにおいて、バーナーに燃料ガスを供給するノズルと、バーナーの非燃焼時にノズルに対して空気或いは窒素を供給して冷却するノズル冷却部とを備えるようにした。この発明によれば、ノズルが加熱された場合に、空気或いは窒素を条件に応じて選択して供給して冷却することができる。 In the regenerative burner and the like according to the present invention, the following means are adopted to solve the above problems.
1st invention heat-stores the heat storage body of a non-combustion burner, burning a pair of burner which comprises a heat storage body alternately, and heat storage which preheats the combustion air supplied to a burner through a heat storage body The type burner is provided with a nozzle for supplying fuel gas to the burner and a nozzle cooling section for supplying air or nitrogen to the nozzle to cool it when the burner is not combusted. According to the present invention, when the nozzle is heated, air or nitrogen can be selected and supplied according to conditions to be cooled.

また、バーナーの燃焼が低酸素燃焼の場合には、窒素のみが供給されるものでは、低酸素燃焼時に空気を供給することにより、酸素と一酸化炭素の混合による急激な燃焼の発生を回避することができる。
また、バーナーの燃焼時にバーナーに燃焼空気を供給する燃焼空気管と、バーナーの非燃焼時にバーナーから排ガスを外部に排出する排ガス管と、燃焼空気と排ガスとの混合を防止する混合防止部とを備えるものでは、各バーナーにおいて、燃焼空気管から供給される燃焼空気と排ガス管に吸引される排ガスとが混合して急激な燃焼の発生を回避することができる。
また、防止部が、燃焼空気管に設けられる燃焼空気用流調弁と、排ガス管に設けられる排ガス用流調弁と、燃焼空気用流調弁及び排ガス用流調弁の開閉を制御するインターロック制御部からなり、インターロック制御部が、燃焼空気用流調弁或いは排ガス用流調弁の一方を開放させる際には、他方が完全に閉じていることを条件とするインターロックを行うものでは、燃焼空気用流調弁と排ガス用流調弁の開閉がインターロックされるので、各弁が同時に開放された状態となることを確実に回避することができる。 In addition, when the combustion of the burner is low-oxygen combustion, if only nitrogen is supplied, supply of air during low-oxygen combustion avoids sudden combustion due to mixing of oxygen and carbon monoxide. be able to.
Also, a combustion air pipe that supplies combustion air to the burner during combustion of the burner, an exhaust gas pipe that discharges exhaust gas from the burner to the outside when the burner is not burning, and a mixing prevention unit that prevents mixing of combustion air and exhaust gas By providing, in each burner, the combustion air supplied from the combustion air pipe and the exhaust gas sucked into the exhaust gas pipe can be mixed to avoid sudden combustion.
Further, the prevention unit controls the opening and closing of the combustion air flow control valve provided in the combustion air pipe, the exhaust gas flow control valve provided in the exhaust gas pipe, and the combustion air flow control valve and the exhaust gas flow control valve. Consisting of a lock control unit, when the interlock control unit opens one of the combustion air flow control valve or the exhaust gas flow control valve, it performs an interlock on the condition that the other is completely closed Then, since the opening and closing of the combustion air flow control valve and the exhaust gas flow control valve are interlocked, it is possible to reliably avoid the valves from being opened simultaneously.

第２の発明は、蓄熱体を具備する一対のバーナーを交互に燃焼させつつ、非燃焼のバーナーの蓄熱体を加熱して、蓄熱体を通過してバーナーに供給される燃焼空気を余熱する蓄熱式バーナーの制御方法において、蓄熱式バーナーを一時停止させた後に再稼働させる際には、一時停止直前の各バーナーの燃焼状態を記憶し、記憶された情報に基づいて、各バーナーのいずれを燃焼或いは非燃焼とするかを選択して、再稼働させるようにした。この発明によれば、各バーナーの蓄熱体が、必要以上に過熱されることにより損傷する事態を回避することが可能となる。
また、蓄熱式バーナーの燃焼切り替え時間と、燃焼の切り替えから一時停止までの経過時間を更に記憶し、燃焼切り替え時間と経過時間との差に基づいて、再稼働させるものでは、各バーナーの蓄熱体が、所定時間以上に過熱されることにより損傷する事態を回避することが可能となる。 2nd invention heats the heat storage body of a non-combustion burner, burning a pair of burner which comprises a heat storage body alternately, and heat storage which preheats the combustion air supplied to a burner through a heat storage body In the control method of the type burner, when the thermal storage type burner is temporarily stopped and then restarted, the combustion state of each burner immediately before the temporary stop is stored, and any of the burners is burned based on the stored information Alternatively, it was selected whether to non-combustion and restarted. According to this invention, it becomes possible to avoid the situation where the heat storage body of each burner is damaged by being overheated more than necessary.
In addition, the storage switching time of the regenerative burner and the elapsed time from the switching of combustion to the temporary stop are further memorized, and the regenerator is operated on the basis of the difference between the combustion switching time and the elapsed time. However, it is possible to avoid a situation in which damage occurs due to overheating for a predetermined time or longer.

第３の発明は、蓄熱体を具備する一対のバーナーを交互に燃焼させつつ、非燃焼のバーナーの蓄熱体を加熱して、蓄熱体を通過してバーナーに供給される燃焼空気を余熱する蓄熱式バーナーを２組以上備える蓄熱式バーナーの制御方法において、２組以上の蓄熱式バーナーのうち、稼働させる蓄熱式バーナーと停止させる蓄熱式バーナーとを選択するとともに、定期或いは不定期に稼働と停止とを交互に切り替えて運転させるようにした。この発明によれば、燃料ガスの使用量を低減することができるとともに、炉内の温度分布を均一のままに維持することが可能となる。   3rd invention heats the heat storage body of a non-combustion burner, burning a pair of burner which comprises a heat storage body alternately, and heat storage which preheats the combustion air supplied to a burner through a heat storage body In the control method of a regenerative burner with two or more sets of burners, select a regenerative burner to be operated and a regenerative burner to be stopped from two or more sets of regenerative burners, and start and stop regularly or irregularly The operation was switched alternately. According to the present invention, the amount of fuel gas used can be reduced, and the temperature distribution in the furnace can be kept uniform.

第４の発明は、少なくとも一組以上の蓄熱式バーナーを備える加熱炉において、蓄熱式バーナーとして、第１の発明に係る蓄熱式バーナーを備えるようにした。この発明によれば、低酸素燃焼の場合に酸素と一酸化炭素の混合による急激な燃焼の発生を回避でき、低酸素燃焼による熱処理を実現することができる。   According to a fourth aspect of the present invention, in the heating furnace including at least one set of regenerative burners, the regenerative burner according to the first aspect is provided as the regenerative burner. According to the present invention, in the case of low oxygen combustion, it is possible to avoid the occurrence of rapid combustion due to mixing of oxygen and carbon monoxide, and it is possible to realize heat treatment by low oxygen combustion.

第５の発明は、少なくとも一組以上の蓄熱式バーナーを備える加熱炉において、蓄熱式バーナーの制御方法として、第２又は第３の発明に係る蓄熱式バーナーの制御方法が用いられるようにした。この発明によれば、蓄熱体の不具合の発生を抑え、また、炉内の温度分布を均一のままに維持しつつ、燃料ガスの使用量を低減させることができる。   According to a fifth aspect of the present invention, in the heating furnace including at least one set of regenerative burners, the regenerative burner control method according to the second or third aspect is used as a regenerative burner control method. According to this invention, generation | occurrence | production of the malfunction of a thermal storage body can be suppressed, and the usage-amount of fuel gas can be reduced, maintaining the temperature distribution in a furnace uniformly.

第６の発明は、鋼材を均一の温度に加熱する均熱処理を行う均熱炉において、第４又第５の発明に係る加熱炉が用いられるようにした。この発明によれば、低酸素燃焼による均熱処理が可能となり、また、均熱処理のランニングコストを低減させることができる。   In a sixth aspect of the present invention, a heating furnace according to the fourth or fifth aspect of the present invention is used in a soaking furnace for performing a soaking process for heating a steel material to a uniform temperature. According to this invention, soaking with low oxygen combustion is possible, and the running cost of soaking can be reduced.

本発明によれば以下の効果を得ることができる。
第１の発明は、蓄熱体を具備する一対のバーナーを交互に燃焼させつつ、非燃焼のバーナーの蓄熱体を加熱して、蓄熱体を通過してバーナーに供給される燃焼空気を余熱する蓄熱式バーナーにおいて、バーナーに燃料ガスを供給するノズルと、バーナーの非燃焼時にノズルに対して空気或いは窒素を供給して冷却するノズル冷却部とを備えるようにした。これにより、ノズルが加熱された場合に、空気或いは窒素を条件に応じて選択して供給して冷却することができる。 According to the present invention, the following effects can be obtained.
1st invention heat-stores the heat storage body of a non-combustion burner, burning a pair of burner which comprises a heat storage body alternately, and heat storage which preheats the combustion air supplied to a burner through a heat storage body The type burner is provided with a nozzle for supplying fuel gas to the burner and a nozzle cooling section for supplying air or nitrogen to the nozzle to cool it when the burner is not combusted. Thereby, when a nozzle is heated, air or nitrogen can be selected and supplied according to conditions, and can be cooled.

また、バーナーの燃焼が低酸素燃焼の場合には、窒素のみが供給されるようにしたので、低酸素燃焼時に空気を供給することにより、酸素と一酸化炭素の混合による急激な燃焼の発生を回避することができる。
また、バーナーの燃焼時にバーナーに燃焼空気を供給する燃焼空気管と、バーナーの非燃焼時にバーナーから排ガスを外部に排出する排ガス管と、燃焼空気と排ガスとの混合を防止する混合防止部とを備えるようにしたので、各バーナーにおいて、燃焼空気管から供給される燃焼空気と排ガス管に吸引される排ガスとが混合して急激な燃焼の発生を回避することができる。
また、防止部が、燃焼空気管に設けられる燃焼空気用流調弁と、排ガス管に設けられる排ガス用流調弁と、燃焼空気用流調弁及び排ガス用流調弁の開閉を制御するインターロック制御部からなり、インターロック制御部が、燃焼空気用流調弁或いは排ガス用流調弁の一方を開放させる際には、他方が完全に閉じていることを条件とするインターロック制御を行うようにしたので、燃焼空気用流調弁と排ガス用流調弁の開閉がインターロックされるので、各弁が同時に開放された状態となることを確実に回避することができる。 In addition, when the combustion of the burner is low oxygen combustion, only nitrogen is supplied, so by supplying air during low oxygen combustion, rapid combustion due to mixing of oxygen and carbon monoxide can be prevented. It can be avoided.
Also, a combustion air pipe that supplies combustion air to the burner during combustion of the burner, an exhaust gas pipe that discharges exhaust gas from the burner to the outside when the burner is not burning, and a mixing prevention unit that prevents mixing of combustion air and exhaust gas Since each of the burners is provided, the combustion air supplied from the combustion air pipe and the exhaust gas sucked into the exhaust pipe can be mixed to avoid sudden combustion.
Further, the prevention unit controls the opening and closing of the combustion air flow control valve provided in the combustion air pipe, the exhaust gas flow control valve provided in the exhaust gas pipe, and the combustion air flow control valve and the exhaust gas flow control valve. It consists of a lock control unit, and when the interlock control unit opens one of the combustion air flow control valve or the exhaust gas flow control valve, the interlock control is performed on the condition that the other is completely closed. Since the opening and closing of the combustion air flow control valve and the exhaust gas flow control valve are interlocked, it is possible to reliably prevent the valves from being opened simultaneously.

第２の発明は、蓄熱体を具備する一対のバーナーを交互に燃焼させつつ、非燃焼のバーナーの蓄熱体を加熱して、蓄熱体を通過してバーナーに供給される燃焼空気を余熱する蓄熱式バーナーの制御方法において、蓄熱式バーナーを一時停止させた後に再稼働させる際には、一時停止直前の各バーナーの燃焼状態を記憶し、記憶された情報に基づいて、各バーナーのいずれを燃焼或いは非燃焼とするかを選択して、再稼働させるようにした。これにより、各バーナーの蓄熱体が、必要以上に過熱されることにより損傷する事態を回避することが可能となる。
また、蓄熱式バーナーの燃焼切り替え時間と、燃焼の切り替えから一時停止までの経過時間を更に記憶し、燃焼切り替え時間と経過時間との差に基づいて、再稼働させるようにしたので、各バーナーの蓄熱体が、所定時間以上に過熱されることにより損傷する事態を回避することが可能となる。 2nd invention heats the heat storage body of a non-combustion burner, burning a pair of burner which comprises a heat storage body alternately, and heat storage which preheats the combustion air supplied to a burner through a heat storage body In the control method of the type burner, when the thermal storage type burner is temporarily stopped and then restarted, the combustion state of each burner immediately before the temporary stop is stored, and any of the burners is burned based on the stored information Alternatively, it was selected whether to non-combustion and restarted. Thereby, it becomes possible to avoid the situation where the heat storage body of each burner is damaged by being overheated more than necessary.
In addition, the combustion switching time of the regenerative burner and the elapsed time from the switching of the combustion to the temporary stop are further stored, and the operation is restarted based on the difference between the combustion switching time and the elapsed time. It becomes possible to avoid a situation where the heat storage body is damaged by being overheated for a predetermined time or more.

第３の発明は、蓄熱体を具備する一対のバーナーを交互に燃焼させつつ、非燃焼のバーナーの蓄熱体を加熱して、蓄熱体を通過してバーナーに供給される燃焼空気を余熱する蓄熱式バーナーを２組以上備える蓄熱式バーナーの制御方法において、２組以上の蓄熱式バーナーのうち、稼働させる蓄熱式バーナーと停止させる蓄熱式バーナーとを選択するとともに、定期或いは不定期に稼働と停止とを交互に切り替えて運転させるようにした。これにより、燃料ガスの使用量を低減することができるとともに、炉内の温度分布を均一のままに維持することが可能となる。   3rd invention heats the heat storage body of a non-combustion burner, burning a pair of burner which comprises a heat storage body alternately, and heat storage which preheats the combustion air supplied to a burner through a heat storage body In the control method of a regenerative burner with two or more sets of burners, select a regenerative burner to be operated and a regenerative burner to be stopped from two or more sets of regenerative burners, and start and stop regularly or irregularly The operation was switched alternately. As a result, the amount of fuel gas used can be reduced, and the temperature distribution in the furnace can be kept uniform.

第４の発明は、少なくとも一組以上の蓄熱式バーナーを備える加熱炉において、蓄熱式バーナーとして、第１の発明に係る蓄熱式バーナーを備えるようにした。これにより、低酸素燃焼の場合に酸素と一酸化炭素の混合による急激な燃焼の発生を回避でき、低酸素燃焼による熱処理を実現することができる。   According to a fourth aspect of the present invention, in the heating furnace including at least one set of regenerative burners, the regenerative burner according to the first aspect is provided as the regenerative burner. Thereby, in the case of low oxygen combustion, it is possible to avoid the occurrence of rapid combustion due to the mixture of oxygen and carbon monoxide, and to realize heat treatment by low oxygen combustion.

第５の発明は、少なくとも一組以上の蓄熱式バーナーを備える加熱炉において、蓄熱式バーナーの制御方法として、第２又は第３の発明に係る蓄熱式バーナーの制御方法が用いられるようにした。これにより、蓄熱体の不具合の発生を抑え、また、炉内の温度分布を均一のままに維持しつつ、燃料ガスの使用量を低減させることができる。   According to a fifth aspect of the present invention, in the heating furnace including at least one set of regenerative burners, the regenerative burner control method according to the second or third aspect is used as a regenerative burner control method. Thereby, generation | occurrence | production of the malfunction of a thermal storage body can be suppressed, and the usage-amount of fuel gas can be reduced, maintaining the temperature distribution in a furnace uniformly.

第６の発明は、鋼材を均一の温度に加熱する均熱処理を行う均熱炉において、第４又第５の発明に係る加熱炉が用いられるようにした。これにより、低酸素燃焼による均熱処理が可能となり、また、均熱処理のランニングコストを低減させることができる。   In a sixth aspect of the present invention, a heating furnace according to the fourth or fifth aspect of the present invention is used in a soaking furnace for performing a soaking process for heating a steel material to a uniform temperature. As a result, soaking with low oxygen combustion becomes possible and the running cost of soaking can be reduced.

以下、本発明の均熱炉及び蓄熱式バーナーの実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、均熱炉１０のシステム構成を示す概念図である。
均熱炉１０は、四側面及び床面を耐熱性コンクリート等の耐火物で形成された炉壁で囲まれた炉体１２と、炉体１２の上方に形成された開口を開閉する炉蓋２０とを備える。
炉体１２の側壁には、２組の蓄熱式バーナー（リジェネレイティブバーナー：regenerative burner）３０，３１が備えられる。蓄熱式バーナー３０，３１は、エアーとガスの廃熱を利用して加熱圧送するバーナーであって、それぞれ内部に蓄熱体３２Ａ，３２Ｂ，３３Ａ，３３Ｂを備える一対のバーナー（３０Ａ，３０Ｂ及び３１Ａ，３１Ｂ）から構成される。なお、蓄熱体３２Ａ，３２Ｂ，３３Ａ，３３Ｂは、ハニカム状に形成されたセラミックスから構成される。
そして、各バーナー３０Ａ，３０Ｂ，３１Ａ，３１Ｂには、燃料ガスを供給する燃料ガスライン５０及び燃焼空気を供給する燃焼空気ライン６０が連結される。なお、燃焼空気は、給気ファン６４から蓄熱体３２Ａ，３２Ｂ，３３Ａ，３３Ｂを通過して各バーナー３０Ａ，３０Ｂ，３１Ａ，３１Ｂに供給されように配管される。これにより、各バーナー３０Ａ，３０Ｂ，３１Ａ，３１Ｂは、供給された燃料ガスと燃焼空気とを混合して燃焼させるとともに、燃料ガスライン５０に設けられた燃料ガス用流調弁５２Ａ，５２Ｂ，５３Ａ，５３Ｂ及び燃焼空気ライン６０に設けられた燃焼空気用流調弁６２Ａ，６２Ｂ，６３Ａ，６３Ｂの流量調整によって燃焼状態及び炉内温度を制御する。
また、各バーナー３０Ａ，３０Ｂ，３１Ａ，３１Ｂには、炉内で発生した排ガスを排気する排ガスライン７０が連結され、炉内の排ガスが蓄熱体３２Ａ，３２Ｂ，３３Ａ，３３Ｂを通過して排気ファン７４に吸引されて、外部に放出されるように配管される。なお、排ガスライン７０には、排ガス用流調弁７２Ａ，７２Ｂ，７３Ａ，７３Ｂが設けられる。
なお、炉体１２には、炉内の排ガスを各バーナー３０Ａ，３０Ｂ，３１Ａ，３１Ｂを通さずに、外部に排気する排気バイパス８０が設けられ、排ガスを冷却する排ガスクーラー８２及びバイパス流調弁８４を介して、排気ファン７４の直前で排ガスライン７０に連結される。
また、炉内には、炉内の圧力を計測する炉圧センサ及び炉温センサ（ともに不図示）が設けられ、その計測情報は、制御部９０に送られる。そして、制御部９０は、各ファン６４，７４、各流調弁５２，５３，６２，６３，７２，７３，８４、及び各バーナー３０Ａ，３０Ｂ，３１Ａ，３１Ｂに指令して、均熱炉１０の運転を制御する。 Hereinafter, embodiments of the soaking furnace and the regenerative burner of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a system configuration of the soaking furnace 10.
The soaking furnace 10 includes a furnace body 12 having four sides and a floor surface surrounded by a furnace wall formed of a refractory such as heat-resistant concrete, and a furnace lid 20 that opens and closes an opening formed above the furnace body 12. With.
Two sets of regenerative burners (regenerative burners) 30 and 31 are provided on the side wall of the furnace body 12. The regenerative burners 30 and 31 are burners that heat and pump using waste heat of air and gas, and are provided with a pair of burners (30A, 30B and 31A, 31B). The heat storage bodies 32A, 32B, 33A, 33B are made of ceramics formed in a honeycomb shape.
A fuel gas line 50 that supplies fuel gas and a combustion air line 60 that supplies combustion air are connected to each burner 30A, 30B, 31A, 31B. The combustion air is piped so as to be supplied from the air supply fan 64 to the burners 30A, 30B, 31A, 31B through the heat storage bodies 32A, 32B, 33A, 33B. Thereby, each burner 30A, 30B, 31A, 31B mixes and burns the supplied fuel gas and combustion air, and also provides fuel gas flow control valves 52A, 52B, 53A provided in the fuel gas line 50. , 53B and the combustion air flow control valves 62A, 62B, 63A, 63B provided in the combustion air line 60, the combustion state and the furnace temperature are controlled.
Further, an exhaust gas line 70 for exhausting exhaust gas generated in the furnace is connected to each burner 30A, 30B, 31A, 31B, and the exhaust gas in the furnace passes through the heat accumulators 32A, 32B, 33A, 33B and is an exhaust fan. Piping is carried out so that it is attracted | sucked by 74 and discharge | released outside. The exhaust gas line 70 is provided with exhaust gas flow control valves 72A, 72B, 73A, 73B.
The furnace body 12 is provided with an exhaust bypass 80 for exhausting the exhaust gas in the furnace to the outside without passing through the burners 30A, 30B, 31A, 31B, and an exhaust gas cooler 82 and a bypass flow control valve for cooling the exhaust gas. It is connected to the exhaust gas line 70 immediately before the exhaust fan 74 via 84.
A furnace pressure sensor and a furnace temperature sensor (both not shown) for measuring the pressure in the furnace are provided in the furnace, and the measurement information is sent to the control unit 90. And the control part 90 commands each fan 64,74, each flow regulating valve 52,53,62,63,72,73,84, and each burner 30A, 30B, 31A, 31B, and soaking furnace 10 To control the operation.

図２は、各バーナー３０Ａ，３０Ｂ，３１Ａ，３１Ｂの詳細構成を示す断面図である。
上述したように、各バーナー３０Ａ，３０Ｂ，３１Ａ，３１Ｂは、それぞれ炉体１２の側壁に設置されるとともに、燃料ガスライン５０、燃焼空気ライン６０、排ガスライン７０が連結される。図１では省略したが、燃料ガスライン５０は、各バーナー３０Ａ，３０Ｂ，３１Ａ，３１Ｂに連結される直前で２つに分岐して、一方はバーナー３０Ａ，３０Ｂ，３１Ａ，３１Ｂに連結され、他方は更に分岐して炉体１２に連結される。そして、連結部分には、それぞれ燃料ガスを噴射する噴射ノズル５４，５５が設けられる。各バーナー３０Ａ，３０Ｂ，３１Ａ，３１Ｂに連結される噴射ノズル５４は、噴射した燃料ガスが燃焼空気と混合されるので、火炎温度が高く、窒素酸化物ＮＯＸが多く発生するという特徴があり、主に炉内温度が低い場合に用いられる。一方、炉体１２に連結される噴射ノズル５５は、炉内に直接燃料ガスを噴射するので、燃焼空気と混合しづらく、しがたって、火炎温度が低く、窒素酸化物ＮＯＸが少ないという特徴があり、主に炉内温度が高い場合に用いられる。なお、噴射ノズル５４，５５からの燃料ガスの噴射を切り替えるために、燃料ガスライン５０の分岐先には、流調弁５６，５７が設けられる。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of each burner 30A, 30B, 31A, 31B.
As described above, each burner 30A, 30B, 31A, 31B is installed on the side wall of the furnace body 12, and the fuel gas line 50, the combustion air line 60, and the exhaust gas line 70 are connected to each other. Although omitted in FIG. 1, the fuel gas line 50 branches into two immediately before being connected to each burner 30A, 30B, 31A, 31B, one is connected to the burner 30A, 30B, 31A, 31B, and the other Is further branched and connected to the furnace body 12. In the connection portion, injection nozzles 54 and 55 for injecting fuel gas are provided. The injection nozzle 54 connected to each burner 30A, 30B, 31A, 31B is characterized in that the injected fuel gas is mixed with the combustion air, so that the flame temperature is high and a large amount of nitrogen oxide NO X is generated. Used mainly when the furnace temperature is low. On the other hand, the injection nozzle 55 connected to the furnace body 12, so that fuel is directly injected gas into the furnace, hardly mixed with the combustion air, standing teeth, the flame temperature is low, characterized in that less nitrogen oxide NO X It is mainly used when the furnace temperature is high. In order to switch the fuel gas injection from the injection nozzles 54 and 55, flow control valves 56 and 57 are provided at the branch destination of the fuel gas line 50.

また、噴射ノズル５４，５５には、噴射ノズル５４，５５自体を空冷する気体を供給するノズル冷却ライン４０が連結される。噴射ノズル５４，５５は、ステンレス鋼等により形成されるが、約１３００℃に加熱される炉内では、酸化されて損傷してしまう。そのため、ノズル冷却ライン４０から噴射ノズル５４，５５に向けて気体を供給することにより、冷却して、酸化を防止するものである。なお、バーナー３０Ａ，３０Ｂ，３１Ａ，３１Ｂの燃焼時には、噴射ノズル５４，５５に供給される燃料ガスにより冷却されるので、非燃焼（蓄熱）時にのみ、ノズル冷却ライン４０から気体を供給して、噴射ノズル５４，５５を冷却する。
そして、ノズル冷却ライン４０には、冷却用空気を供給する冷却用空気ライン４１と冷却用窒素を供給する冷却用窒素ライン４２が連結され、各ライン４１，４２には、それぞれ流調弁４３，４４が設けられる。これにより、噴射ノズル５４，５５を冷却する気体として、空気或いは窒素を用いることができる。 Further, a nozzle cooling line 40 for supplying a gas for air-cooling the injection nozzles 54 and 55 is connected to the injection nozzles 54 and 55. The injection nozzles 54 and 55 are made of stainless steel or the like, but are oxidized and damaged in a furnace heated to about 1300 ° C. For this reason, the gas is supplied from the nozzle cooling line 40 toward the spray nozzles 54 and 55 to cool and prevent oxidation. When the burners 30A, 30B, 31A, 31B are combusted, they are cooled by the fuel gas supplied to the injection nozzles 54, 55, so that gas is supplied from the nozzle cooling line 40 only during non-combustion (heat storage), The spray nozzles 54 and 55 are cooled.
The nozzle cooling line 40 is connected to a cooling air line 41 for supplying cooling air and a cooling nitrogen line 42 for supplying cooling nitrogen. The lines 41 and 42 are respectively connected to flow control valves 43 and 42, respectively. 44 is provided. Thereby, air or nitrogen can be used as a gas for cooling the injection nozzles 54 and 55.

また、燃焼空気ライン６０及び排ガスライン７０は、それぞれ一端連結された後に、各バーナー３０Ａ，３０Ｂ，３１Ａ，３１Ｂの後端に連結されるように配管される。そして、燃焼空気ライン６０及び排ガスライン７０に設けられる流調弁６２，６３，７２，７３は、制御部９０内のインターロック制御部９４に連結され、弁の開閉が制御される。   The combustion air line 60 and the exhaust gas line 70 are connected so as to be connected to the rear ends of the burners 30A, 30B, 31A, 31B after being connected to one end. The flow control valves 62, 63, 72, 73 provided in the combustion air line 60 and the exhaust gas line 70 are connected to an interlock control unit 94 in the control unit 90, and the opening and closing of the valves is controlled.

次に、均熱炉１０及び蓄熱式バーナー３０，３１の作用について説明する。
まず、炉内にステンレス等の鋼材が搬入されると、制御部９０からの指令に基づいて、燃料ガス用流調弁５２Ａ，５３Ａ及び燃焼空気用流調弁６２Ａ，６３Ａが開放されて、バーナー３０Ａ，３１Ａで燃焼させる。この際、燃料ガス用流調弁５２Ｂ，５３Ｂ及び燃焼空気用流調弁６２Ｂ，６３Ｂは、閉鎖される。
そして、バーナー３０Ａ，３１Ａを燃焼させることにより、炉内が加熱され、その排ガスは、バーナー３０Ｂ，３１Ｂに吸引されて、蓄熱体３２Ｂ，３３Ｂを加熱する。バーナー３０Ｂ，３１Ｂに吸引された排ガスは、蓄熱体３２Ｂ，３３Ｂにより熱を奪われて、約２００℃程度まで冷やされて、外部に放出される。この際、排ガス用流調弁７２Ｂ，７３Ｂは開放され、一方、排ガス用流調弁７２Ａ，７２Ａ及びバイパス流調弁８４は封鎖される。
そして、設定時間Ｔ（例えば、３０秒）が経過すると、バーナー３０Ａ，３１Ａからバーナー３０Ｂ，３１Ｂに燃焼を切り替えられる。すなわち、燃料ガス用流調弁５２Ａ，５３Ａ及び燃焼空気用流調弁６２Ａ，６３Ａを封鎖し、一方、燃料ガス用流調弁５２Ｂ，５３Ｂ及び燃焼空気用流調弁６２Ｂ，６３Ｂを開放する。また、排ガス用流調弁７２Ａ，７３Ａを開放し、排ガス用流調弁７２Ｂ，７３Ｂを封鎖する。そして、バーナー３０Ｂ，３１Ｂに供給される燃焼用空気は、蓄熱体３２Ｂ，３３Ｂを通過する際に余熱されて、炉温に近い温度まで上昇させられる。一方、バーナー３０Ａ，３１Ａは、排ガスを吸引し、蓄熱体３２Ａ，３３Ａを過熱する。
このような燃焼サイクルを繰り返し継続することにより、炉内が加熱される。 Next, the operation of the soaking furnace 10 and the regenerative burners 30 and 31 will be described.
First, when a steel material such as stainless steel is carried into the furnace, the fuel gas flow control valves 52A and 53A and the combustion air flow control valves 62A and 63A are opened based on a command from the controller 90, and the burner is opened. Burn at 30A, 31A. At this time, the fuel gas flow control valves 52B and 53B and the combustion air flow control valves 62B and 63B are closed.
And the inside of a furnace is heated by burning burner 30A, 31A, The waste gas is attracted | sucked by burner 30B, 31B, and heat storage body 32B, 33B is heated. The exhaust gas sucked into the burners 30B and 31B is deprived of heat by the heat storage bodies 32B and 33B, cooled to about 200 ° C., and discharged to the outside. At this time, the exhaust gas flow control valves 72B and 73B are opened, while the exhaust gas flow control valves 72A and 72A and the bypass flow control valve 84 are blocked.
Then, when the set time T (for example, 30 seconds) elapses, the combustion is switched from the burners 30A and 31A to the burners 30B and 31B. That is, the fuel gas flow control valves 52A and 53A and the combustion air flow control valves 62A and 63A are blocked, while the fuel gas flow control valves 52B and 53B and the combustion air flow control valves 62B and 63B are opened. Further, the exhaust gas flow control valves 72A and 73A are opened, and the exhaust gas flow control valves 72B and 73B are blocked. The combustion air supplied to the burners 30B and 31B is preheated when passing through the heat storage bodies 32B and 33B, and is raised to a temperature close to the furnace temperature. On the other hand, the burners 30A and 31A suck in the exhaust gas and overheat the heat storage bodies 32A and 33A.
By continuing such a combustion cycle repeatedly, the inside of the furnace is heated.

均熱炉１０の炉内温度は、上述した燃焼サイクルを繰り返すうちに徐々に上昇し、設定温度である約１３００℃まで加熱される。
この際、炉内温度が低いうちは、噴射ノズル５４から噴射させる燃料ガスの量を噴射ノズル５５に比べて多くし、炉内温度が上昇するに連れて、噴射ノズル５５から噴射させる燃料ガスの量を増やしつつ、噴射ノズル５４から噴射させる燃料ガスの量を減らしていく。これにより、窒素酸化物ＮＯＸの発生量を抑えるようにしている。
また、炉内温度が低いうちは、空気比が約１．１程度の燃焼空気が炉内に供給される。空気比（空気過剰率ともいう）とは、燃焼に際して理論上必要な空気に対する、実際に燃焼に際して供給される空気の比（割合）である。なお、空気比の調整は、流調弁６２，６３の開放角を制御すること等により行われる。
そして、炉内温度が上昇するに連れて、空気比を徐々に下げ、最終的には、空気比を約０．７〜０．８程度にまで低下させる。空気比が１．０以下の場合は、炉内の燃焼は、いわゆる不完全燃焼（低空気比燃焼或いは低酸素燃焼）となるが、ステンレス等の鋼材の表面に形成される酸化層を最低限に抑えることができるので、製品のスケールロスが少なくなるという利点がある。 The furnace temperature of the soaking furnace 10 gradually rises as the above-described combustion cycle is repeated, and is heated to a preset temperature of about 1300 ° C.
At this time, while the furnace temperature is low, the amount of fuel gas injected from the injection nozzle 54 is increased compared to the injection nozzle 55, and as the furnace temperature rises, the amount of fuel gas injected from the injection nozzle 55 is increased. While increasing the amount, the amount of fuel gas injected from the injection nozzle 54 is decreased. Thereby, thereby suppressing the generation of nitrogen oxides NO X.
Further, while the furnace temperature is low, combustion air having an air ratio of about 1.1 is supplied into the furnace. The air ratio (also referred to as excess air ratio) is a ratio (ratio) of air actually supplied during combustion to air theoretically required during combustion. Note that the adjustment of the air ratio is performed by controlling the opening angle of the flow control valves 62 and 63.
As the furnace temperature rises, the air ratio is gradually lowered, and finally the air ratio is lowered to about 0.7 to 0.8. When the air ratio is 1.0 or less, the combustion in the furnace is so-called incomplete combustion (low air ratio combustion or low oxygen combustion), but the oxidation layer formed on the surface of the steel material such as stainless steel is minimized. Therefore, there is an advantage that the scale loss of the product is reduced.

さて、上述したように、燃焼サイクル中は、非燃焼（蓄熱）のバーナー３０Ａ，３０Ｂ，３１Ａ，３１Ｂの噴射ノズル５４，５５が加熱されて酸化しないように、ノズル冷却ライン４０から噴射ノズル５４，５５に向けて気体が供給される。その気体としては、通常は、空気が用いられる。空気の組成（体積比）は、窒素７８％、酸素２１％のほか、アルゴン・二酸化炭素・ネオン・ヘリウム・クリプトン・キセノンなどを微量に含んでいる。
しかしながら、炉内の燃焼は、燃焼サイクルが進むにつれて、低空気比燃焼に移行していため、噴射ノズル５４，５５の周辺からノズル冷却用空気が炉内に流れ込むと、排ガス中の一酸化炭素ＣＯとノズル冷却用空気中の酸素Ｏ２とが混ざり、急激な燃焼が発生する可能性がある。
そのため、炉内の燃焼が低空気比燃焼（空気比１．０未満）に移行した際には、流調弁４３，４４を切り替えて、噴射ノズル５４，５５に向けて窒素Ｎ２を供給して、急激な燃焼の発生を回避する。なお、通常燃焼（空気比１．０以上）の場合であって、ノズル冷却用気体として、窒素を用いても問題ないが、窒素は、高価であるため、ランニングコストを考慮して、空気比１．０を境に、空気と窒素とを切り替えるようにすることが好ましい。 Now, as described above, during the combustion cycle, the injection nozzles 54, 54, 55, 30B, 31A, 31B of the non-combustion (heat storage) from the nozzle cooling line 40 are prevented from being heated and oxidized. A gas is supplied toward 55. As the gas, air is usually used. The composition (volume ratio) of air contains a small amount of argon, carbon dioxide, neon, helium, krypton, xenon, etc. in addition to 78% nitrogen and 21% oxygen.
However, since the combustion in the furnace shifts to low air ratio combustion as the combustion cycle proceeds, when nozzle cooling air flows into the furnace from the vicinity of the injection nozzles 54 and 55, carbon monoxide CO in the exhaust gas. And oxygen O 2 in the nozzle cooling air may be mixed and abrupt combustion may occur.
Therefore, when the combustion in the furnace shifts to low air ratio combustion (less than 1.0 air ratio), the flow control valves 43 and 44 are switched to supply nitrogen N 2 toward the injection nozzles 54 and 55. To avoid sudden combustion. In the case of normal combustion (air ratio of 1.0 or more), there is no problem even if nitrogen is used as the nozzle cooling gas. However, since nitrogen is expensive, the air ratio is considered in consideration of running costs. It is preferable to switch between air and nitrogen at a boundary of 1.0.

同様に、炉内の燃焼が低空気比燃焼（空気比１．０未満）に移行した際には、各バーナー３０Ａ，３０Ｂ，３１Ａ，３１Ｂの後端においても、急激な燃焼が発生する可能性が生じる。すなわち、通常燃焼時には問題とならないが、燃焼空気ライン６０に設けられた流調弁６２，６３と排ガスライン７０の流調弁７２，７３との切り替え時に、各弁が同時に開放された瞬間に急激な燃焼が発生する可能性がある。
このため、流調弁６２，６３，７２，７３をインターロック制御部９４に連結することにより、例えば、流調弁６２，６３が完全に閉っていないときは、流調弁７２，７３を動かないように制御する。これにより、低空気比燃焼時に、各バーナー３０Ａ，３０Ｂ，３１Ａ，３１Ｂにおいて急激な燃焼の発生を回避することができる。 Similarly, when combustion in the furnace shifts to low air ratio combustion (less than 1.0 air ratio), there is a possibility that rapid combustion may occur at the rear end of each burner 30A, 30B, 31A, 31B. Occurs. That is, there is no problem at the time of normal combustion, but when switching between the flow control valves 62, 63 provided in the combustion air line 60 and the flow control valves 72, 73 of the exhaust gas line 70, suddenly at the moment when the valves are simultaneously opened. Combustion may occur.
For this reason, by connecting the flow control valves 62, 63, 72, 73 to the interlock control unit 94, for example, when the flow control valves 62, 63 are not completely closed, the flow control valves 72, 73 are set. Control so that it does not move. Thereby, sudden combustion can be avoided in each of the burners 30A, 30B, 31A, 31B during low air ratio combustion.

図３は、蓄熱式バーナー３０，３１の運転状態を示すタイムチャートである。
均熱炉１０は、炉内温度が設定温度である約１３００℃まで加熱された後も燃焼サイクルを繰り返して、設定温度を維持しつつ、鋼材を加熱し続ける。
このように、炉内温度を維持する運転に移行した後は、炉内の余熱を利用することができるので、各バーナー３０Ａ，３０Ｂ，３１Ａ，３１Ｂに供給される燃料ガスの供給量を減らし、燃焼（火炎）を小さくする。更には、各バーナー３０Ａ，３０Ｂ，３１Ａ，３１Ｂの燃焼を一時停止させて、数秒後（例えば、２０秒）に再稼働させる（すなわち、途中に小休止を入れる）ことにより、燃料ガスの消費量を抑えている。
しかしながら、途中で小休止を入れながら運転を行うと、蓄熱体３２，３３を過熱させて損傷させてしまう可能性がある。すなわち、例えば、バーナー３０Ａ，３１Ａが燃焼中（バーナー３０Ｂ，３１Ｂは、蓄熱（非燃焼）中）に、燃焼運転を一時停止させて、数秒後にバーナー３０Ａ，３１Ａを再び燃焼させるように再稼働させた場合には、加熱された蓄熱体３２Ｂ，３３Ｂが更に加熱され、設定時間Ｔよりも長く加熱されてしまう可能性がある。このため、蓄熱体３２，３３が過熱して損傷する不具合が発生してしまう。
そのため、各バーナー３０Ａ，３０Ｂ，３１Ａ，３１Ｂの運転状態（燃焼あるいは非燃焼（蓄熱））を制御部９０のメモリ９２に記憶させ、燃焼運転を一時停止させた後に再稼働させる際には、メモリ９２に記憶された情報に基づいて、一時停止直前に燃焼中であったバーナーは非燃焼とし、逆に蓄熱（非燃焼）中であったバーナーを燃焼させるようにして、燃焼運転を再稼働させようにする。これにより、蓄熱体３２，３３が設定時間Ｔ以上に加熱されて、損傷する不具合を回避することができる。
また、他の方法として、各バーナー３０Ａ，３０Ｂ，３１Ａ，３１Ｂの運転状態をメモリ９２に記憶させるとともに、各バーナー３０Ａ，３０Ｂ，３１Ａ，３１Ｂの燃焼切り替える時間（上述した設定時間）Ｔと、燃焼の切り替えから一時停止までの経過時間Ｔａを更に記憶させる。
そして、例えば、各バーナー３０Ａ，３０Ｂ，３１Ａ，３１Ｂの燃焼切り替え時間Ｔが３０秒の場合（Ｔ＝３０秒）に、燃焼の切り替えから１０秒経過後に各バーナーの燃焼を一時停止させた場合（Ｔａ＝１０秒）には、各バーナー３０Ａ，３０Ｂ，３１Ａ，３１Ｂを再稼働させる時には、その直後の燃焼サイクルにおける燃焼切り替え時間を２０秒（Ｔ−Ｔａ＝２０秒）に変更させるようにする。そして、その後は、通常通り、３０秒毎に燃焼を切り替えるように運転する。
このようにして、蓄熱体３２，３３が設定時間（燃焼切り替え時間）Ｔ以上に加熱されることを回避し、蓄熱体３２，３３の過熱に起因する不具合の発生を抑えることができる。
なお、上述した説明では、理解しやすいように、蓄熱式バーナー３０，３１の燃焼サイクルが同一のタイミングで行われているように説明したがが、実際には、図３示すように、各蓄熱式バーナー３０，３１の燃焼サイクルの位相をずらしている。これは、蓄熱式バーナー３０，３１の燃焼の切り替えが同じタイミングであると、炉内温度が低い場合には、燃焼の切り替えの際に炉内圧力が大きく変化してしまうため、燃焼サイクルの位相をずらすことにより、炉内圧力の変動を小さく抑えるようにしているものである。 FIG. 3 is a time chart showing the operation state of the regenerative burners 30 and 31.
The soaking furnace 10 repeats the combustion cycle even after the furnace temperature is heated to the preset temperature of about 1300 ° C., and continues to heat the steel while maintaining the preset temperature.
Thus, after shifting to the operation of maintaining the furnace temperature, the residual heat in the furnace can be used, so the amount of fuel gas supplied to each burner 30A, 30B, 31A, 31B is reduced, Reduce combustion (flame). Further, the combustion of each burner 30A, 30B, 31A, 31B is temporarily stopped and restarted after a few seconds (for example, 20 seconds) (that is, a short pause is put in the middle), so that the consumption amount of fuel gas Is suppressed.
However, if the operation is performed while taking a short pause on the way, the heat storage bodies 32 and 33 may be overheated and damaged. That is, for example, while the burners 30A and 31A are burning (the burners 30B and 31B are storing heat (non-burning)), the combustion operation is temporarily stopped, and the burners 30A and 31A are restarted to burn again after a few seconds. In such a case, the heated heat storage bodies 32B and 33B are further heated and may be heated longer than the set time T. For this reason, the malfunction which the heat storage bodies 32 and 33 overheat and damage will generate | occur | produce.
Therefore, when the operation state (combustion or non-combustion (heat storage)) of each burner 30A, 30B, 31A, 31B is stored in the memory 92 of the control unit 90 and the combustion operation is temporarily stopped, Based on the information stored in 92, the burner that was being burned immediately before the temporary stop was made non-burning, and on the contrary, the burner that was being stored (non-burning) was burned, and the combustion operation was restarted. Like that. Thereby, the heat storage bodies 32 and 33 are heated more than the setting time T, and the malfunction which is damaged can be avoided.
As another method, the operation state of each burner 30A, 30B, 31A, 31B is stored in the memory 92, and the combustion switching time T of each burner 30A, 30B, 31A, 31B (set time described above) T and combustion The elapsed time Ta from the changeover to the temporary stop is further stored.
Then, for example, when the combustion switching time T of each burner 30A, 30B, 31A, 31B is 30 seconds (T = 30 seconds), when the combustion of each burner is temporarily stopped after 10 seconds have elapsed from the switching of combustion ( (Ta = 10 seconds) When each burner 30A, 30B, 31A, 31B is restarted, the combustion switching time in the combustion cycle immediately after that is changed to 20 seconds (T-Ta = 20 seconds). And after that, it operates so that combustion may be switched every 30 seconds as usual.
In this way, it is possible to prevent the heat storage bodies 32 and 33 from being heated for a set time (combustion switching time) T or longer, and to suppress the occurrence of problems due to overheating of the heat storage bodies 32 and 33.
In the above description, for easy understanding, the combustion cycle of the regenerative burners 30 and 31 has been described as being performed at the same timing. However, actually, as shown in FIG. The phase of the combustion cycle of the expression burners 30, 31 is shifted. This is because if the combustion switching of the regenerative burners 30 and 31 is at the same timing, the furnace pressure changes greatly when switching the combustion when the furnace temperature is low. By shifting this, fluctuations in the pressure in the furnace are kept small.

ところで、２組の蓄熱式バーナー３０，３１を備える均熱炉１０では、上述したように、同時に２組の蓄熱式バーナー３０，３１を小休止させながら運転する場合に限らず、いずれか一方の蓄熱式バーナー３０（或いは３１）の運転を完全に停止させることにより、燃料ガスの消費量を抑えるとともに、燃焼の安定化を図ることが従来から行われている。すなわち、同時に２組の蓄熱式バーナー３０，３１に供給する燃料ガスの流量を減らすと、燃焼が不安定になりやすいため、例えば、蓄熱式バーナー３１の運転を停止して、蓄熱式バーナー３０のみを燃焼させるようにするものである。
しかしながら、蓄熱式バーナー３０（或いは３１）のみを燃焼させると、略均一であった炉内の温度分布が変化し、炉内に置かれたステンレス等の鋼材を均一に加熱することができなくなる場合がある。そのため、２組の蓄熱式バーナー３０，３１のうち、停止させる蓄熱式バーナー３０（或いは３１）を交互に切り替える、いわゆる間引き運転を行うようにする。
図４は、蓄熱式バーナー３０，３１を間引き運転する場合の運転状態を示すタイムチャートである。図４に示すように、まず、蓄熱式バーナー３１を休止させ、蓄熱式バーナー３０の各バーナー３０Ａ，３０Ｂを交互に燃焼（蓄熱）させる。その後、蓄熱式バーナー３０を休止させて、蓄熱式バーナー３１の各バーナー３１Ａ，３１Ｂを交互に燃焼（蓄熱）させるようにする。なお、図４は、各蓄熱式バーナー３０，３１のそれぞれが１回の燃焼サイクルを行う場合であるが、それぞれ複数回繰り返したり、蓄熱式バーナー３０，３１毎に繰り返す燃焼サイクルの回数を変えたりしてもよい。或いは、定期的ではなく、炉内温度の状態を監視しながら不定期に間引き運転を行うようにしてもよい。
このように、間引き運転を行うことにより、燃料ガスの消費量低減と燃焼の安定化を図るとともに、略均一となっている炉内の温度分布を維持し続けることが可能となる。
なお、蓄熱式バーナー３０，３１を交互に燃焼させる間引き運転を行う場合であっても、上述したような、途中に小休止を入れる運転（すなわち、蓄熱式バーナー３０，３１を同時に停止させる）を行うことも可能である。 By the way, in the soaking furnace 10 provided with two sets of regenerative burners 30 and 31, as described above, not only when the two sets of regenerative burners 30 and 31 are operated while being paused, Conventionally, by stopping the operation of the regenerative burner 30 (or 31) completely, the consumption of fuel gas is suppressed and the combustion is stabilized. That is, if the flow rate of the fuel gas supplied to the two sets of regenerative burners 30 and 31 is reduced at the same time, combustion tends to become unstable. For example, the operation of the regenerative burner 31 is stopped and only the regenerative burner 30 is It is intended to burn.
However, when only the regenerative burner 30 (or 31) is burned, the temperature distribution in the furnace, which has been substantially uniform, changes, and it becomes impossible to uniformly heat the steel material such as stainless steel placed in the furnace. There is. Therefore, a so-called thinning operation is performed in which the regenerative burner 30 (or 31) to be stopped among the two sets of regenerative burners 30 and 31 is alternately switched.
FIG. 4 is a time chart showing an operation state when the heat storage burners 30 and 31 are thinned. As shown in FIG. 4, first, the regenerative burner 31 is stopped, and the burners 30A and 30B of the regenerative burner 30 are alternately burned (heat storage). Thereafter, the regenerative burner 30 is stopped, and the burners 31A and 31B of the regenerative burner 31 are alternately burned (heat accumulated). FIG. 4 shows a case where each of the regenerative burners 30 and 31 performs one combustion cycle. However, each of the regenerative burners 30 and 31 repeats a plurality of times, or the number of combustion cycles repeated for each of the regenerative burners 30 and 31 is changed. May be. Alternatively, the thinning operation may be performed irregularly while monitoring the state of the furnace temperature, not periodically.
Thus, by performing the thinning-out operation, it is possible to reduce the fuel gas consumption and stabilize the combustion, and to maintain the substantially uniform temperature distribution in the furnace.
In addition, even in the case of performing the thinning operation in which the regenerative burners 30 and 31 are alternately burned, the operation that puts a short pause on the way as described above (that is, the regenerative burners 30 and 31 are simultaneously stopped) is performed. It is also possible to do this.

なお、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。   Note that the operation procedures shown in the above-described embodiment, or the shapes and combinations of the components are examples, and can be variously changed based on process conditions, design requirements, and the like without departing from the gist of the present invention. is there.

均熱炉のシステム構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the system configuration | structure of a soaking furnace. 蓄熱式バーナーを示す断面図である。It is sectional drawing which shows a thermal storage type burner. 蓄熱式バーナーの運転状態を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the driving | running state of a thermal storage type burner. 蓄熱式バーナーを間引き運転させる場合のタイムチャートである。It is a time chart in the case of carrying out the thinning-out operation of the regenerative burner.

符号の説明Explanation of symbols

１０…均熱炉（加熱炉）
３０，３１…バーナー
３０（３０Ａ，３０Ｂ），３１（３１Ａ，３１Ｂ）…バーナー
３２（３２Ａ，３２Ｂ），３３（３３Ａ，３３Ｂ）…蓄熱体
４０…冷却ライン（ノズル冷却部）
５４，５５…ノズル
６０…燃焼空気ライン（燃焼空気管）
７０…排ガスライン（排ガス管）
７２，７３…用流調弁（混合防止部）
９４…制御部（混合防止部）
Ｔ…時間（燃焼切り替え時間）
Ｔａ…経過時間



10 ... soaking furnace (heating furnace)
30, 31 ... Burner 30 (30A, 30B), 31 (31A, 31B) ... Burner 32 (32A, 32B), 33 (33A, 33B) ... Heat storage body 40 ... Cooling line (nozzle cooling section)
54, 55 ... Nozzle 60 ... Combustion air line (combustion air pipe)
70 ... Exhaust gas line (exhaust gas pipe)
72, 73 ... Flow control valve (mixing prevention part)
94. Control unit (mixing prevention unit)
T ... Time (combustion switching time)
Ta: Elapsed time



Claims (10)

蓄熱体を具備する一対のバーナーを交互に燃焼させつつ、非燃焼のバーナーの前記蓄熱体を加熱して、該蓄熱体を通過して前記バーナーに供給される燃焼空気を余熱する蓄熱式バーナーにおいて、
前記バーナーに燃料ガスを供給するノズルと、前記バーナーの非燃焼時に前記ノズルに対して空気或いは窒素を供給して冷却するノズル冷却部と、を備えることを特徴とする蓄熱式バーナー。 In a regenerative burner that heats the regenerator of a non-burning burner while alternately burning a pair of burners having a regenerator, and preheats combustion air supplied to the burner through the regenerator ,
A regenerative burner comprising: a nozzle that supplies fuel gas to the burner; and a nozzle cooling unit that supplies air or nitrogen to the nozzle and cools the nozzle when the burner is not combusted. 前記バーナーの燃焼が低酸素燃焼の場合には、窒素のみが供給されることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱式バーナー。   2. The regenerative burner according to claim 1, wherein only nitrogen is supplied when combustion of the burner is low oxygen combustion. 前記バーナーの燃焼時に該バーナーに前記燃焼空気を供給する燃焼空気管と、前記バーナーの非燃焼時に該バーナーから排ガスを外部に排出する排ガス管と、前記燃焼空気と前記排ガスとの混合を防止する混合防止部と、を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の蓄熱式バーナー。   Combustion air pipe that supplies the combustion air to the burner when the burner burns, an exhaust pipe that discharges exhaust gas from the burner to the outside when the burner is not combusting, and mixing of the combustion air and the exhaust gas is prevented The regenerative burner according to claim 1, further comprising a mixing prevention unit. 前記防止部は、前記燃焼空気管に設けられる燃焼空気用流調弁と、前記排ガス管に設けられる排ガス用流調弁と、前記燃焼空気用流調弁及び前記排ガス用流調弁の開閉を制御するインターロック制御部からなり、
前記インターロック制御部は、前記燃焼空気用流調弁或いは前記排ガス用流調弁の一方を開放させる際には、他方が完全に閉じていることを条件とするインターロックを行うことを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の蓄熱式バーナー。 The prevention unit includes a combustion air flow control valve provided in the combustion air pipe, an exhaust gas flow control valve provided in the exhaust gas pipe, and the combustion air flow control valve and the exhaust gas flow control valve. It consists of an interlock control unit to control,
The interlock control unit performs the interlock on condition that the other is completely closed when opening one of the combustion air flow control valve or the exhaust gas flow control valve. The regenerative burner according to any one of claims 1 to 3. 蓄熱体を具備する一対のバーナーを交互に燃焼させつつ、非燃焼のバーナーの前記蓄熱体を加熱して、該蓄熱体を通過して前記バーナーに供給される燃焼空気を余熱する蓄熱式バーナーの制御方法において、
前記蓄熱式バーナーを一時停止させた後に再稼働させる際には、一時停止直前の前記各バーナーの燃焼状態を記憶し、記憶された情報に基づいて、前記各バーナーのいずれを燃焼或いは非燃焼とするかを選択して、再稼働させることを特徴とする蓄熱式バーナーの制御方法。 A regenerative burner which heats the heat storage body of a non-burning burner while alternately burning a pair of burners having a heat storage body, and preheats combustion air supplied to the burner through the heat storage body In the control method,
When the thermal storage burner is temporarily stopped and then restarted, the combustion state of each burner immediately before the temporary stop is stored, and any of the burners is burned or non-burned based on the stored information. A method for controlling a regenerative burner, characterized by selecting whether or not to restart. 前記蓄熱式バーナーの燃焼切り替え時間と、燃焼の切り替えから一時停止までの経過時間を更に記憶し、前記燃焼切り替え時間と前記経過時間との差に基づいて、再稼働させることを特徴とする請求項５に記載の蓄熱式バーナーの制御方法。   The combustion switching time of the regenerative burner and the elapsed time from the switching to the temporary stop of the combustion are further stored, and the operation is restarted based on the difference between the combustion switching time and the elapsed time. The control method of the heat storage type burner of 5. 蓄熱体を具備する一対のバーナーを交互に燃焼させつつ、非燃焼のバーナーの前記蓄熱体を加熱して、該蓄熱体を通過して前記バーナーに供給される燃焼空気を余熱する蓄熱式バーナーを２組以上備える蓄熱式バーナーの制御方法において、
前記２組以上の蓄熱式バーナーのうち、稼働させる前記蓄熱式バーナーと停止させる蓄熱式バーナーとを選択するとともに、定期或いは不定期に稼働と停止とを交互に切り替えて運転させることを特徴とする蓄熱式バーナー制御方法。 A regenerative burner that heats the heat storage body of a non-burning burner while alternately burning a pair of burners having a heat storage body, and preheats combustion air supplied to the burner through the heat storage body In the control method of the regenerative burner with two or more sets,
The thermal storage burner to be operated and the thermal storage burner to be stopped are selected from the two or more sets of thermal storage burners, and the operation is switched between operation and stop alternately at regular or irregular intervals. Thermal storage burner control method. 少なくとも一組以上の蓄熱式バーナーを備える加熱炉において、
前記蓄熱式バーナーとして、請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の蓄熱式バーナーを備えることを特徴とする加熱炉。 In a heating furnace equipped with at least one set of regenerative burners,
A heating furnace comprising the regenerative burner according to any one of claims 1 to 4 as the regenerative burner. 少なくとも一組以上の蓄熱式バーナーを備える加熱炉において、
前記蓄熱式バーナーの制御方法として、請求項５から請求項７のうちいずれか一項に記載の蓄熱式バーナーの制御方法が用いられることを特徴とする加熱炉。 In a heating furnace equipped with at least one set of regenerative burners,
A heating furnace using the control method of a regenerative burner according to any one of claims 5 to 7 as a control method of the regenerative burner. 鋼材を均一の温度に加熱する均熱処理を行う均熱炉において、
請求項８又は請求項９に記載の加熱炉が用いられることを特徴とする均熱炉。


In a soaking furnace that performs a soaking treatment that heats the steel to a uniform temperature,
A heating furnace according to claim 8 or 9, wherein a soaking furnace is used.


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