JP2010144942A - 蓄熱燃焼式熱処理炉の燃焼制御方法 - Google Patents

蓄熱燃焼式熱処理炉の燃焼制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 複数対の蓄熱式バーナが設けられると共に熱処理炉内における燃焼排ガスの一部を熱処理炉外に排出させる排出部が設けられた蓄熱燃焼式熱処理炉において、熱処理炉内における燃焼負荷に応じて、各対の蓄熱式バーナの燃焼及び停止を適切に制御すると共に、熱処理炉における熱利用率が低下するのを抑制するようにした。
【解決手段】 複数対の蓄熱式バーナ20が設けられると共に熱処理炉10内における燃焼排ガスの一部を熱処理炉外に排出させる排出部13が設けられた蓄熱燃焼式熱処理炉において、熱処理炉内における燃焼負荷に応じて、複数対の蓄熱式バーナにおける燃焼及び停止を切り替えて制御するにあたり、排出部に近い位置における対の蓄熱式バーナから順々に停止させる時間を長くした。
【選択図】 図４

Description

本発明は、燃料噴射ノズルを備えたバーナ部と蓄熱材を収容させた蓄熱室とを有する一対の蓄熱式バーナが、熱処理炉における被処理材の移動方向に沿って複数対設けられると共に、熱処理炉内における燃焼排ガスの一部を熱処理炉外に排出させる排出部が設けられ、各対における一方の蓄熱式バーナにおいて、蓄熱室を通して燃焼用空気をバーナ部に導くと共にこのバーナ部における燃料噴射ノズルから燃料ガスを噴射させて燃焼を行う一方、他方の蓄熱式バーナにおいて、燃焼排ガスを蓄熱材が収容された蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を交互に行う蓄熱燃焼式熱処理炉において、熱処理炉内における燃焼負荷に応じて、各対の蓄熱式バーナの燃焼及び停止を適切に制御すると共に、熱処理炉における熱利用率が低下するのを抑制するようにした点に特徴を有するものである。
従来から、被処理材を熱処理するにあたり、燃料噴射ノズルを備えたバーナ部と蓄熱材を収容させた蓄熱室とを有する一対の蓄熱式バーナが、熱処理炉における被処理材の移動方向に沿って複数対設けられると共に、熱処理炉内における燃焼排ガスの一部を熱処理炉外に排出させる排出部が設けられ、各対における一方の蓄熱式バーナにおいて、蓄熱室を通して燃焼用空気をバーナ部に導くと共にこのバーナ部における燃料噴射ノズルから燃料ガスを噴射させて燃焼を行う一方、他方の蓄熱式バーナにおいて、燃焼排ガスを蓄熱材が収容された蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を交互に行うようにした蓄熱燃焼式熱処理炉が使用されている。
ここで、このような蓄熱燃焼式熱処理炉において、被処理材の種類や大きさ、処理目的等によって、熱処理炉内における燃焼負荷を変更させることが必要になる。
このため、従来においては、特許文献１に示されるように、熱処理炉内における燃焼負荷に応じて、熱処理炉に設けられた複数対の蓄熱式バーナの燃焼及び停止を制御するにあたり、燃焼負荷の減少に伴って、熱処理炉に設けられた複数対の中の所定の位置における蓄熱式バーナから順番に、その燃焼を停止させるようにしたものが提案されている。
しかし、このように熱処理炉内における燃焼負荷の減少に伴って、熱処理炉に設けられた複数対の中の所定の位置における蓄熱式バーナから順番に、その燃焼を停止させるようにした場合、燃焼負荷が低い状態での熱処理が続くと、一定の蓄熱式バーナが長く停止されるようになり、この蓄熱式バーナへの燃料の供給や蓄熱室における給排気の切り替えを行う各種の切替弁等に燃料ガス成分や燃焼排ガス成分が付着して、燃焼を再開させる場合等に、これらの切替弁が適切に作動しなくなる等の問題があった。
また、従来においては、熱処理炉内における燃焼負荷に応じて、熱処理炉に設けられた複数対の蓄熱式バーナにおける燃焼及び停止を制御するにあたり、特許文献２に示されるように、燃焼負荷が低下した場合において、複数対の蓄熱式バーナを停止させるにあたり、停止させる蓄熱式バーナを一定のサイクルで変更させ、各蓄熱式バーナにおける燃焼時間を均一化させて、熱処理炉内における温度分布を均一化させるようにしたものも提案されている。
ここで、このように燃焼負荷が低下した場合において、停止させる蓄熱式バーナを一定のサイクルで変更させて、熱処理炉に設けられた各蓄熱式バーナにおける燃焼時間を均一化させるようにした場合、熱処理炉内における燃焼排ガスの一部を熱処理炉外に排出させ
る排出部の近くに位置する蓄熱式バーナの燃焼時間と、この排出部から離れた位置における蓄熱式バーナの燃焼時間とが同じなり、排出部の近くに位置する蓄熱式バーナの燃焼によって発生した高温の燃焼排ガスが、上記の排出部を通してすぐに熱処理炉外に導かれるようになり、熱処理炉における熱利用率が大きく低下するという問題があった。
特開平８−３５６２３号公報 特許第３５６２１４２号公報
本発明は、燃料噴射ノズルを備えたバーナ部と蓄熱材を収容させた蓄熱室とを有する一対の蓄熱式バーナが、熱処理炉における被処理材の移動方向に沿って複数対設けられると共に、熱処理炉内における燃焼排ガスの一部を熱処理炉外に排出させる排出部が設けられ、各対における一方の蓄熱式バーナにおいて、蓄熱室を通して燃焼用空気をバーナ部に導くと共にこのバーナ部における燃料噴射ノズルから燃料ガスを噴射させて燃焼を行う一方、他方の蓄熱式バーナにおいて、燃焼排ガスを蓄熱材が収容された蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を交互に行う蓄熱燃焼式熱処理炉において、熱処理炉内における燃焼負荷に応じて、各対の蓄熱式バーナの燃焼及び停止を制御する場合における上記のような様々な問題を解決することを課題とするものである。
すなわち、本発明においては、上記のような蓄熱燃焼式熱処理炉において、熱処理炉内における燃焼負荷に応じて、各対の蓄熱式バーナにおける燃焼及び停止を制御するにあたり、燃焼負荷が低い状態での熱処理が続いた場合においても、一定の蓄熱式バーナの停止時間だけが長くなるのを防止し、この蓄熱式バーナへの燃料の供給や蓄熱室における給排気の切り替えを行う各種の切替弁等に燃料ガス成分や燃焼排ガス成分が付着するのを抑制すると共に、排出部の近くに位置する蓄熱式バーナの燃焼によって発生した高温の燃焼排ガスが、排出部を通してすぐに熱処理炉外に導かれるのを抑制して、熱処理炉における熱利用率が低下するのを防止することを課題とするものである。
本発明における蓄熱燃焼式熱処理炉の燃焼制御方法においては、上記のような課題を解決するため、燃料噴射ノズルを備えたバーナ部と蓄熱材を収容させた蓄熱室とを有する一対の蓄熱式バーナが、熱処理炉における被処理材の移動方向に沿って複数対設けられると共に、熱処理炉内における燃焼排ガスの一部を熱処理炉外に排出させる排出部が設けられ、各対における一方の蓄熱式バーナにおいて、蓄熱室を通して燃焼用空気をバーナ部に導くと共にこのバーナ部における燃料噴射ノズルから燃料ガスを噴射させて燃焼を行う一方、他方の蓄熱式バーナにおいて、燃焼排ガスを蓄熱材が収容された蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を交互に行う蓄熱燃焼式熱処理炉において、熱処理炉内における燃焼負荷に応じて、複数対の蓄熱式バーナにおける燃焼及び停止を切り替えて制御するにあたり、上記の排出部に近い位置における対の蓄熱式バーナから順々に停止される時間が長くなるようにした。
ここで、上記のような蓄熱燃焼式熱処理炉においては、一般に燃焼排ガスの一部を熱処理炉外に排出させる排出部が、上記の被処理材を熱処理炉内に導入させる入口側に設けられているため、この入口側の排出部に近い位置における対の蓄熱式バーナ対から順々に停止される時間が長くなるようにした。
また、上記のように複数対の蓄熱式バーナにおける燃焼及び停止を切り替えて制御するにあたり、複数対の蓄熱式バーナにおける燃焼及び停止を切り替える回数を変更させて、停止させる時間を制御させるようにすることができる。
本発明における蓄熱燃焼式熱処理炉の燃焼制御方法においては、上記のように熱処理炉内における燃焼負荷に応じて、複数対の蓄熱式バーナにおける燃焼及び停止を切り替えて制御するようにしたため、燃焼負荷が低い状態での熱処理が続いた場合においても、一定の蓄熱式バーナの停止時間だけが長くなるのが防止され、この蓄熱式バーナへの燃料の供給や蓄熱室における給排気の切り替えを行う各種の切替弁等に燃料ガス成分や燃焼排ガス成分が付着するのが抑制され、燃焼を再開させる場合等に、これらの切替弁が適切に作動しなくなるのが防止される。
また、本発明における蓄熱燃焼式熱処理炉の燃焼制御方法においては、上記のように熱処理炉内における燃焼負荷に応じて、複数対の蓄熱式バーナにおける燃焼及び停止を切り替えて制御するにあたり、上記の排出部に近い位置における対の蓄熱式バーナから順々に停止させる時間を長くしたため、排出部の近くに位置する蓄熱式バーナの燃焼時間が少なくなって、この蓄熱式バーナの燃焼によって発生した高温の燃焼排ガスが、上記の排出部を通してすぐに熱処理炉外に導かれる割合が減少し、熱処理炉における熱利用率が大きく低下するのが防止される。
以下、本発明の実施形態に係る蓄熱燃焼式熱処理炉の燃焼制御方法を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る蓄熱燃焼式熱処理炉の燃焼制御方法は、特に下記の実施形態に示したものに限定されず、発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施できるものである。
ここで、この実施形態においては、図１に示すように、熱処理炉１０の入口１１から熱処理炉１０内に導かれた鋼材からなる被処理材１を、搬送ローラ２により熱処理炉１０内において搬送させて熱処理し、このように熱処理された被処理材１を熱処理炉１０の出口１２を通して熱処理炉１０から取り出すようにしている。
そして、この実施形態においては、図１及び図２に示すように、上記の熱処理炉１０における入口１１の近傍に、この熱処理炉１０内における燃焼排ガスの一部を熱処理炉１０外に排出させる排出部１３が設けられると共に、バーナ部２１と蓄熱室２２とを有する一対の蓄熱式バーナ２０が対向するようにして、上記の被処理材１の移動方向に沿って熱処理炉１０に複数対の蓄熱式バーナ２０が設けられている。
そして、上記の一対の蓄熱式バーナ２０においては、図３に示すように、一方の蓄熱式バーナ２０において、蓄熱材２２ａが収容された蓄熱室２２に燃焼用空気を供給する空気供給パイプ２３に設けられた空気供給用バルブ２３ａを開く一方、蓄熱室２２を通して燃焼排ガスを排出する排ガス排出パイプ２４に設けられたガス排出用バルブ２４ａを閉じ、上記の空気供給パイプ２３を通して蓄熱室２２内に導いた燃焼用空気をこの蓄熱室２２内において加熱し、このように加熱された燃焼用空気をバーナ部２１に供給すると共に、このバーナ部２１に設けられた燃料噴射ノズル２５に燃料ガスを供給するガス供給バルブ２５ａを開けて、この燃料噴射ノズル２５から燃料ガスを噴射させ、この燃料ガスを熱処理炉１０内において燃焼させるようにする。
一方、他方の蓄熱式バーナ２０においては、燃料噴射ノズル２５に燃料ガスを供給するガス供給バルブ２５ａを閉じて燃焼を行わないようにし、上記の空気供給パイプ２３に設けられた空気供給用バルブ２３ａを閉じる一方、蓄熱室２２を通して燃焼排ガスを排出する排ガス排出パイプ２４に設けられたガス排出用バルブ２４ａを開き、上記のように熱処理炉１０内において燃焼された後の燃焼排ガスを吸引して蓄熱室２２に導き、この蓄熱室２２に収容された蓄熱材２２ａに燃焼排ガスの熱を蓄熱させた後、このように蓄熱材２２
ａに蓄熱されて冷却された燃焼排ガスを上記の排ガス排出パイプ２４を通して外部に排出させるようにする。
そして、上記の各対における蓄熱式バーナ２０において、それぞれ上記のように一方の蓄熱式バーナ２０において、燃料噴射ノズル２５から燃料ガスを噴射させて燃焼を行う一方、他方の蓄熱式バーナ２０において、燃焼排ガスを蓄熱室２２に導いて蓄熱材２２ａに燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させ、このような操作を交互に行うようにしている。
ここで、上記の熱処理炉１０において熱処理する被処理材１の種類や大きさ等が変更されて、熱処理炉１０内における燃焼負荷が変化した場合に、上記のように対になった蓄熱式バーナ２０における燃焼及び停止を切り替えて制御するにあたり、この実施形態の蓄熱燃焼式熱処理炉の燃焼制御方法においては、蓄熱式バーナ２０の燃焼によって発生した高温の燃焼排ガスが、上記の排出部１３を通してすぐに熱処理炉１０の外に導かれる割合が減少するように、熱処理炉１０の入口１１近くに設けられた排出部１３に近い位置における対になった蓄熱式バーナ２０から順々に停止させる時間を長くするようにした。
そして、上記のように熱処理炉１０内における燃焼負荷が変化した場合において、図４に示すように、上記の排出部１３に近い位置から順番に設けられた４対の蓄熱式バーナ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄにおける燃焼及び停止を切り替えて制御する場合を例にして説明する。
ここで、熱処理炉１０内における燃焼負荷が減少して、一対の蓄熱式バーナ２０における燃焼を停止させる場合、例えば、下記の表１に示すように、排出部１３に一番近い位置における対になった蓄熱式バーナ２０ａを４回停止させ、次いで排出部１３に２番目に近い位置における対になった蓄熱式バーナ２０ｂを３回停止させ、次いで排出部１３に３番目に近い位置における対になった蓄熱式バーナ２０ｃを２回停止させ、次いで排出部１３に４番目に近い位置における対になった蓄熱式バーナ２０ｄを１回停止させるようにし、必要に応じて、このような操作を繰り返して行うようにする。なお、下記の表１に示す燃焼回数は、対になった蓄熱式バーナ２０がそれぞれ燃焼と排気とを切り替えながら動作する動作する状態において、燃焼と排気とを行った回数を示しており、このように燃焼回数によって停止時間を制御することにより、その制御が容易に行えるようになる。
Figure 2010144942
なお、上記の４対の蓄熱式バーナ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを停止させるタイミングや回数は、特に上記のものに限定されず、排出部１３に近い位置における対になった蓄熱式バーナ２０から順々に停止される時間が長くなるのであれば、上記の４対の蓄熱式バーナ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを停止させるタイミングや回数を変更させることは可能であり、また排出部１３からさらに離れた位置における対になった蓄熱式バーナ２０についても、燃焼及び停止を切り替えるように制御することも可能である。
このようにすると、燃焼負荷が低い状態での熱処理が続いた場合においても、一定の対になった蓄熱式バーナ２０だけが長く停止するということがなく、このような対になった蓄熱式バーナ２０に燃料ガスを供給するガス供給バルブ２５ａや、蓄熱室２２における給排気の切り替えを行う空気供給用バルブ２３ａやガス排出用バルブ２４ａ等に、燃料ガス成分や燃焼排ガス成分が付着するのが抑制され、燃焼を再開させる場合に、これらのバルブ２３ａ，２４ａ，２５ａが適切に作動されなくなるのが防止される。
また、上記の排出部１３に近い位置における対になった蓄熱式バーナ２０から順々に停止させる時間が長くなるようにしたため、排出部１３の近くに位置する対になった蓄熱式バーナ２０の燃焼によって発生した高温の燃焼排ガスが、上記の排出部１３を通してすぐに熱処理炉１０外に導かれる割合が減少し、熱処理炉１０における熱利用率が低下するのも防止される。
本発明の一実施形態に係る蓄熱燃焼式熱処理炉の燃焼制御方法によって制御を行う熱処理炉の内部状態を示した概略断面図である。 同実施形態における上記の熱処理炉の概略平面図である。 同実施形態における上記の熱処理炉において、一対の蓄熱式バーナの状態を示した概略断面図である。 同実施形態における蓄熱燃焼式熱処理炉の燃焼制御方法において、制御を行う排出部に近い位置から順番に設けられた４対の蓄熱式バーナを示した概略説明図である。
符号の説明
１ 被処理材
２ 搬送ローラ
１０ 熱処理炉
１１ 入口
１２ 出口
１３ 排出部
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ 蓄熱式バーナ
２１ バーナ部
２２ 蓄熱室
２２ａ 蓄熱材
２３ 空気供給パイプ
２３ａ 空気供給用バルブ
２４ 排ガス排出パイプ
２４ａ ガス排出用バルブ
２５ 燃料噴射ノズル
２５ａ ガス供給バルブ

Claims (3)

  1. 燃料噴射ノズルを備えたバーナ部と蓄熱材を収容させた蓄熱室とを有する一対の蓄熱式バーナが、熱処理炉における被処理材の移動方向に沿って複数対設けられると共に、熱処理炉内における燃焼排ガスの一部を熱処理炉外に排出させる排出部が設けられ、各対における一方の蓄熱式バーナにおいて、蓄熱室を通して燃焼用空気をバーナ部に導くと共にこのバーナ部における燃料噴射ノズルから燃料ガスを噴射させて燃焼を行う一方、他方の蓄熱式バーナにおいて、燃焼排ガスを蓄熱材が収容された蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を交互に行う蓄熱燃焼式熱処理炉において、熱処理炉内における燃焼負荷に応じて、複数対の蓄熱式バーナにおける燃焼及び停止を切り替えて制御するにあたり、上記の排出部に近い位置における対の蓄熱式バーナから順々に停止させる時間を長くしたことを特徴とする蓄熱燃焼式熱処理炉の燃焼制御方法。
  2. 請求項１に記載の蓄熱燃焼式熱処理炉の燃焼制御方法において、燃焼排ガスの一部を熱処理炉外に排出させる排出部が、上記の被処理材を熱処理炉内に導入させる入口側に設けられ、この入口側の排出部に近い位置における対の蓄熱式バーナから順々に停止させる時間を長くしたことを特徴とする蓄熱燃焼式熱処理炉の燃焼制御方法。
  3. 請求項１又は請求項２に記載の蓄熱燃焼式熱処理炉の燃焼制御方法において、複数対の蓄熱式バーナにおける燃焼及び停止を切り替えて制御するにあたり、複数対の蓄熱式バーナにおける燃焼及び停止を切り替える回数を変更させて、停止させる時間を制御することを特徴とする蓄熱燃焼式熱処理炉の燃焼制御方法。
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