JP2755089B2 - 蓄熱式バーナを有する連続加熱炉の燃焼方法 - Google Patents
蓄熱式バーナを有する連続加熱炉の燃焼方法Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、蓄熱式バーナを有す
る連続加熱炉の燃焼方法に関し、詳細には、加熱効率お
よび熱効率を改善するための方法に関するものである。
る連続加熱炉の燃焼方法に関し、詳細には、加熱効率お
よび熱効率を改善するための方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、連続加熱炉（以下、「加熱炉」と
いう）の燃焼バーナの燃焼方法は、低空気比燃焼で実施
され、燃焼バーナの燃焼用空気の空気比を1.0 以上で且
つ出来る限り1.0 に近づけるように制御されている。図
５は各種燃料の空気比と熱流束との関係を示すグラフで
ある。図５において、a1:CH4、ａ2:C3H8、a3:C4H10、
a4:C2H4 、a5:C4H8 、a6:C2H2 、a7:H2 、a8:CO をそれ
ぞれ示す。空気比を変化させて各種燃料を燃焼させたと
きの被加熱物への熱流束は、図５に示すようであること
が知られている。この例からも明らかなように、従来の
低空気比燃焼は、加熱効率の面で最適な方法であるとは
いえない。
いう）の燃焼バーナの燃焼方法は、低空気比燃焼で実施
され、燃焼バーナの燃焼用空気の空気比を1.0 以上で且
つ出来る限り1.0 に近づけるように制御されている。図
５は各種燃料の空気比と熱流束との関係を示すグラフで
ある。図５において、a1:CH4、ａ2:C3H8、a3:C4H10、
a4:C2H4 、a5:C4H8 、a6:C2H2 、a7:H2 、a8:CO をそれ
ぞれ示す。空気比を変化させて各種燃料を燃焼させたと
きの被加熱物への熱流束は、図５に示すようであること
が知られている。この例からも明らかなように、従来の
低空気比燃焼は、加熱効率の面で最適な方法であるとは
いえない。
【０００３】加熱効率を改善する加熱炉として、１つの
炉体を区画したゾーン毎、または、連結することによっ
て１つの炉体を構成する単位炉（以下、これらを総称し
て「加熱帯」という）毎に、蓄熱体を通してバーナへの
燃焼用空気の供給および燃焼ガスの排出を行なう形式の
直火式蓄熱バーナ（以下、「蓄熱式バーナ」という）を
設け、各加熱帯毎に炉内温度を任意に変化させ得るよう
にした鉄鋼加熱炉が開発されている。蓄熱式バーナは、
バーナ（火炎噴出孔）を２基１対で１対または複数対構
成されている。このような加熱炉において、効率の良い
加熱を実現するための燃焼方法が課題となっている。
炉体を区画したゾーン毎、または、連結することによっ
て１つの炉体を構成する単位炉（以下、これらを総称し
て「加熱帯」という）毎に、蓄熱体を通してバーナへの
燃焼用空気の供給および燃焼ガスの排出を行なう形式の
直火式蓄熱バーナ（以下、「蓄熱式バーナ」という）を
設け、各加熱帯毎に炉内温度を任意に変化させ得るよう
にした鉄鋼加熱炉が開発されている。蓄熱式バーナは、
バーナ（火炎噴出孔）を２基１対で１対または複数対構
成されている。このような加熱炉において、効率の良い
加熱を実現するための燃焼方法が課題となっている。
【０００４】加熱効率を最大とする加熱炉の燃焼方法と
して、特公昭64-11688号公報において、加熱炉の空気比
制御方法が提案されている。この方法は、加熱炉の各加
熱帯の設定空気比を制御して、各加熱帯の空気比を所望
範囲にするというものである（以下、「先行技術」とい
う）。
して、特公昭64-11688号公報において、加熱炉の空気比
制御方法が提案されている。この方法は、加熱炉の各加
熱帯の設定空気比を制御して、各加熱帯の空気比を所望
範囲にするというものである（以下、「先行技術」とい
う）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先行技
術は、被加熱鋼材の搬出側（上流側）から搬入側（下流
側）に全量の排ガスが流れる従来方式の燃焼バーナを有
する加熱炉を対象としているため、上記蓄熱式バーナを
有する加熱炉に適用して各加熱帯の空気比を所定の値に
設定しようとしても、各加熱帯の空気比の目標値（低空
気比、過剰空気比）の如何にかかわらず、目標通りにな
らないという問題がある。即ち、燃焼ガス温度が目標値
とならず、所望の加熱ができない、熱効率が低下する、
などという問題が生じる。また、蓄熱式バーナを有する
加熱炉において、燃焼ガス中の未燃分のために、燃焼排
ガスを蓄熱体に供給しても、加熱効率および熱効率が十
分でない問題がある。
術は、被加熱鋼材の搬出側（上流側）から搬入側（下流
側）に全量の排ガスが流れる従来方式の燃焼バーナを有
する加熱炉を対象としているため、上記蓄熱式バーナを
有する加熱炉に適用して各加熱帯の空気比を所定の値に
設定しようとしても、各加熱帯の空気比の目標値（低空
気比、過剰空気比）の如何にかかわらず、目標通りにな
らないという問題がある。即ち、燃焼ガス温度が目標値
とならず、所望の加熱ができない、熱効率が低下する、
などという問題が生じる。また、蓄熱式バーナを有する
加熱炉において、燃焼ガス中の未燃分のために、燃焼排
ガスを蓄熱体に供給しても、加熱効率および熱効率が十
分でない問題がある。
【０００６】従って、この発明の目的は、蓄熱式バーナ
を有する加熱炉の加熱効率を改善するとともに、蓄熱式
バーナから排出された未燃ガスの有効利用を図ることに
よって熱効率を改善することができる、蓄熱式バーナを
有する連続加熱炉の燃焼方法を提供することにある。
を有する加熱炉の加熱効率を改善するとともに、蓄熱式
バーナから排出された未燃ガスの有効利用を図ることに
よって熱効率を改善することができる、蓄熱式バーナを
有する連続加熱炉の燃焼方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の方法は、１つ
の炉体内が複数に区画された各加熱帯ｉ毎に、蓄熱体を
通して、バーナへの燃焼用空気の供給および前記バーナ
からの燃焼ガスの排出を行なう蓄熱式バーナを設け、各
加熱帯ｉの燃焼ガスのほとんどを前記バーナから排出
し、残りの燃焼ガスを炉内燃焼ガスの下流側の加熱帯ｉ
＋１に流す連続加熱炉の燃焼方法において、各加熱帯ｉ
の前記蓄熱式バーナの燃焼用空気の設定空気比ｍｉを、 ただし、 ｍｉ：加熱帯ｉのバーナの燃焼用空気の設定空気比 Ｆｉ：加熱帯ｉの燃料投入量 Ｍｉ：加熱帯ｉにおける目標空気比 αｉ：加熱帯ｉにおけるバーナから排出する燃焼ガス排
気比率ｉ ：加熱帯の番号を表わし、上流側（被加熱材の搬出
側）より、１、２、３、・・・、ｉ−１、ｉ、ｉ＋１、
・・・なる自然数 上記式に基づいて制御することに特徴を有するものであ
る。空気比ｍｉを上記のように制御することにより、目
標空気比Ｍｉを所定の値とすることができる。
の炉体内が複数に区画された各加熱帯ｉ毎に、蓄熱体を
通して、バーナへの燃焼用空気の供給および前記バーナ
からの燃焼ガスの排出を行なう蓄熱式バーナを設け、各
加熱帯ｉの燃焼ガスのほとんどを前記バーナから排出
し、残りの燃焼ガスを炉内燃焼ガスの下流側の加熱帯ｉ
＋１に流す連続加熱炉の燃焼方法において、各加熱帯ｉ
の前記蓄熱式バーナの燃焼用空気の設定空気比ｍｉを、 ただし、 ｍｉ：加熱帯ｉのバーナの燃焼用空気の設定空気比 Ｆｉ：加熱帯ｉの燃料投入量 Ｍｉ：加熱帯ｉにおける目標空気比 αｉ：加熱帯ｉにおけるバーナから排出する燃焼ガス排
気比率ｉ ：加熱帯の番号を表わし、上流側（被加熱材の搬出
側）より、１、２、３、・・・、ｉ−１、ｉ、ｉ＋１、
・・・なる自然数 上記式に基づいて制御することに特徴を有するものであ
る。空気比ｍｉを上記のように制御することにより、目
標空気比Ｍｉを所定の値とすることができる。
【０００８】また、任意の加熱帯ｉの目標空気比Ｍｉを ２φ（Ｔｉ）−１≦Ｍｉ≦１．０ ただし、 φ（Ｔｉ）：温度Ｔｉにおける加熱効率最大時の空気比 とすることに特徴を有する。上記により、加熱帯ｉの加
熱効率を最大とすることができる。
熱効率を最大とすることができる。
【０００９】更に、目標空気比Ｍi ＜1.0 なる加熱帯ｉ
において、蓄熱体の上流側で蓄熱体を通過する前の燃焼
ガスに空気量Ｑi の空気を供給して燃焼ガス中の未燃分
を燃焼させた後、蓄熱体を通過させることに特徴を有す
る。排気される燃焼ガス中に供給する空気量Ｑi は、 Ｑ≦Ｑi ≦Ｋi ・Ｑ ここで、 ただし、 Ｋi ：燃焼ガス中の未燃分を燃焼させたときの燃焼ガス
温度が加熱帯ｉの燃焼ガス温度Ｔi となる空気比 αi ：加熱帯ｉにおけるバーナから排出する燃焼ガス排
気比率 Ａ0 ：理論燃焼空気量。 とする。これにより熱効率を改善することができる
において、蓄熱体の上流側で蓄熱体を通過する前の燃焼
ガスに空気量Ｑi の空気を供給して燃焼ガス中の未燃分
を燃焼させた後、蓄熱体を通過させることに特徴を有す
る。排気される燃焼ガス中に供給する空気量Ｑi は、 Ｑ≦Ｑi ≦Ｋi ・Ｑ ここで、 ただし、 Ｋi ：燃焼ガス中の未燃分を燃焼させたときの燃焼ガス
温度が加熱帯ｉの燃焼ガス温度Ｔi となる空気比 αi ：加熱帯ｉにおけるバーナから排出する燃焼ガス排
気比率 Ａ0 ：理論燃焼空気量。 とする。これにより熱効率を改善することができる
【００１０】
【作用】蓄熱式バーナを有する複数の加熱帯からなる加
熱炉の各加熱帯ｉのバーナの燃焼用空気の空気比の設定
に、その加熱帯ｉへの燃焼ガスの流入、および、その加
熱帯ｉにおける排気に供されているバーナから蓄熱体を
通り排出される燃焼ガスを考慮し、加熱帯ｉ−１までの
各操業条件（加熱帯ｊにおける、燃料投入量をＦｊ、蓄
熱式バーナの設定空気比をｍｊ、バーナから排出する燃
焼ガスの排気比率をαｊ、目標平均比をＭｊ、ここで、
ｊ≦ｉ−１、）と加熱帯ｉの燃料投入量Ｆ ｉ および目標
空気比Ｍ ｉ から、設定空気比ｍｉを下記式としている。 設定空気比ｍｉを上記式としているので、各加熱帯ｉの
空気比は、目標値に近い値が実現できる。それは、今、
加熱帯ｉまで燃焼を行っているとすると、加熱帯１〜加
熱帯ｉまでの目標空気比Ｍｉは、下記式で示されるから
である。
熱炉の各加熱帯ｉのバーナの燃焼用空気の空気比の設定
に、その加熱帯ｉへの燃焼ガスの流入、および、その加
熱帯ｉにおける排気に供されているバーナから蓄熱体を
通り排出される燃焼ガスを考慮し、加熱帯ｉ−１までの
各操業条件（加熱帯ｊにおける、燃料投入量をＦｊ、蓄
熱式バーナの設定空気比をｍｊ、バーナから排出する燃
焼ガスの排気比率をαｊ、目標平均比をＭｊ、ここで、
ｊ≦ｉ−１、）と加熱帯ｉの燃料投入量Ｆ ｉ および目標
空気比Ｍ ｉ から、設定空気比ｍｉを下記式としている。 設定空気比ｍｉを上記式としているので、各加熱帯ｉの
空気比は、目標値に近い値が実現できる。それは、今、
加熱帯ｉまで燃焼を行っているとすると、加熱帯１〜加
熱帯ｉまでの目標空気比Ｍｉは、下記式で示されるから
である。
【００１１】従って、Ｍ1 の目標値に応じてｍ1 が決ま
り、Ｍ2 の目標値とｍ1 からｍ2 が決まり、同様にし
て、Ｍj の目標値とｍ1 〜ｍj-1 からｍj が決まり、逐
次ｍiを決めることができるのである。
り、Ｍ2 の目標値とｍ1 からｍ2 が決まり、同様にし
て、Ｍj の目標値とｍ1 〜ｍj-1 からｍj が決まり、逐
次ｍiを決めることができるのである。
【００１２】また、炉内温度が１０００℃を超える領域
では、ＣＯ２、Ｈ２Ｏの解離反応（吸熱反応）を無視で
きず、火炎温度は、発熱量、解離熱および燃焼ガス量の
兼ね合いで決まり、加熱効率が最大となる空気比は、必
ずしも１．０以上ではない。コークス炉ガス、高炉ガス
等を混合したＭガス（真発熱量が２７３０Ｋｃａｌ／Ｎ
ｍ３）の場合、温度に依存し、燃焼ガス温度がＴのとき
の加熱効率が最大になる最適空気比φ（Ｔ）は図４に示
す曲線Ｍの如くであり、１．０未満である。図４におい
て、直線Ａは理論空気比を示す。従って、加熱炉の加熱
帯の空気比を１．０未満の最適空気比とすることで、加
熱効率が向上する。加熱帯ｉにおける燃焼ガスを加熱効
率が最大になる最適空気比φ（Ｔｉ）を含む所定の空気
比の範囲、 ２φ（Ｔｉ）−１≦Ｍｉ＜１．０ とすると、 φ（Ｔｉ）≦１．０により、 ２φ（Ｔｉ）−１＝φ（Ｔｉ）−｛１−φ（Ｔｉ）｝＜φ（Ｔｉ） であるから、Ｍｉは加熱効率最大ないしはその近傍の空
気比とすることができ、適正領域での加熱ができる。
では、ＣＯ２、Ｈ２Ｏの解離反応（吸熱反応）を無視で
きず、火炎温度は、発熱量、解離熱および燃焼ガス量の
兼ね合いで決まり、加熱効率が最大となる空気比は、必
ずしも１．０以上ではない。コークス炉ガス、高炉ガス
等を混合したＭガス（真発熱量が２７３０Ｋｃａｌ／Ｎ
ｍ３）の場合、温度に依存し、燃焼ガス温度がＴのとき
の加熱効率が最大になる最適空気比φ（Ｔ）は図４に示
す曲線Ｍの如くであり、１．０未満である。図４におい
て、直線Ａは理論空気比を示す。従って、加熱炉の加熱
帯の空気比を１．０未満の最適空気比とすることで、加
熱効率が向上する。加熱帯ｉにおける燃焼ガスを加熱効
率が最大になる最適空気比φ（Ｔｉ）を含む所定の空気
比の範囲、 ２φ（Ｔｉ）−１≦Ｍｉ＜１．０ とすると、 φ（Ｔｉ）≦１．０により、 ２φ（Ｔｉ）−１＝φ（Ｔｉ）−｛１−φ（Ｔｉ）｝＜φ（Ｔｉ） であるから、Ｍｉは加熱効率最大ないしはその近傍の空
気比とすることができ、適正領域での加熱ができる。
【００１３】また、炉内の燃焼ガス中の未燃分は、蓄熱
体の上流位置で（蓄熱体の加熱炉内側）燃焼ガス中に空
気を供給すると、未燃分が燃焼後、蓄熱体を通過するの
で、未燃分の燃焼熱も蓄熱体に蓄熱され、バーナ燃焼時
の空気顕熱として利用されるため、加熱炉の熱効率が改
善できる。このとき供給される空気量は、理論燃焼空気
量に近い、即ち、Ｋｉを１．０に近い値とするのが効果
的である。なお、炉尻（被加熱鋼材搬入側）からの未燃
分の排出を避けるために、炉尻寄りの加熱帯のＭｉを
１．０以上とする場合は、可能なかぎり１．０に近づけ
る方がよい。
体の上流位置で（蓄熱体の加熱炉内側）燃焼ガス中に空
気を供給すると、未燃分が燃焼後、蓄熱体を通過するの
で、未燃分の燃焼熱も蓄熱体に蓄熱され、バーナ燃焼時
の空気顕熱として利用されるため、加熱炉の熱効率が改
善できる。このとき供給される空気量は、理論燃焼空気
量に近い、即ち、Ｋｉを１．０に近い値とするのが効果
的である。なお、炉尻（被加熱鋼材搬入側）からの未燃
分の排出を避けるために、炉尻寄りの加熱帯のＭｉを
１．０以上とする場合は、可能なかぎり１．０に近づけ
る方がよい。
【００１４】
【実施例】次に、この発明を図面に示す実施例に基づい
て説明する。図１は蓄熱式バーナを有する加熱炉の実施
態様を示す概略側面図である。図１において、Ａは加熱
炉、１は均熱帯、２は第２加熱帯、３は第１加熱帯、４
は予熱帯、５は蓄熱式バーナ、６は被加熱鋼材、７は煙
道である。被加熱鋼材６は、搬入側９（下流側）の予熱
帯４から、搬出側８（上流側）の均熱帯１に向けて順次
加熱されながら移動する。蓄熱式バーナ５は各加熱帯毎
に、被加熱鋼材６の上方および下方に設けられている。
蓄熱式バーナ５の設置位置は加熱炉のサイド炉壁である
が、それに限定されない。蓄熱式バーナ５は、バーナ11
（火炎噴出孔）を２基（１対）で１対または複数対構成
し、２基（１対）のバーナ11から交互に火炎を噴出（燃
焼）させ、燃焼させていない方のバーナ11（蓄熱体10）
を通して燃焼排ガス（以下、「燃焼ガス」という）を炉
外に排出するようになっている。また、これにより排出
しない残りの燃焼ガスは下流側の加熱帯に流れるように
なっている。この比率、即ち、全発生ガスに対する上記
のバーナ11を通して排出する燃焼ガスの比率が排気比率
αである。
て説明する。図１は蓄熱式バーナを有する加熱炉の実施
態様を示す概略側面図である。図１において、Ａは加熱
炉、１は均熱帯、２は第２加熱帯、３は第１加熱帯、４
は予熱帯、５は蓄熱式バーナ、６は被加熱鋼材、７は煙
道である。被加熱鋼材６は、搬入側９（下流側）の予熱
帯４から、搬出側８（上流側）の均熱帯１に向けて順次
加熱されながら移動する。蓄熱式バーナ５は各加熱帯毎
に、被加熱鋼材６の上方および下方に設けられている。
蓄熱式バーナ５の設置位置は加熱炉のサイド炉壁である
が、それに限定されない。蓄熱式バーナ５は、バーナ11
（火炎噴出孔）を２基（１対）で１対または複数対構成
し、２基（１対）のバーナ11から交互に火炎を噴出（燃
焼）させ、燃焼させていない方のバーナ11（蓄熱体10）
を通して燃焼排ガス（以下、「燃焼ガス」という）を炉
外に排出するようになっている。また、これにより排出
しない残りの燃焼ガスは下流側の加熱帯に流れるように
なっている。この比率、即ち、全発生ガスに対する上記
のバーナ11を通して排出する燃焼ガスの比率が排気比率
αである。
【００１５】図２は蓄熱式バーナの第１実施態様を示す
概略平面図である。蓄熱式バーナ５は、蓄熱体10をバー
ナ11に一体化したものを２基組み合わせて交互に燃焼さ
せ、燃焼させていない方のバーナ11b および蓄熱体10b
通して燃焼排ガス（以下、「燃焼ガス」という）を排出
し得るようになっている。
概略平面図である。蓄熱式バーナ５は、蓄熱体10をバー
ナ11に一体化したものを２基組み合わせて交互に燃焼さ
せ、燃焼させていない方のバーナ11b および蓄熱体10b
通して燃焼排ガス（以下、「燃焼ガス」という）を排出
し得るようになっている。
【００１６】図２に示すように、燃焼用空気12は燃焼用
空気ダクト14a を通り、蓄熱体10aを通してバーナ11a
に至り燃料ガス供給管15a から供給される燃料ガスと混
合され燃焼が行なわれる。このとき、燃焼ガス21は、バ
ーナ11b から蓄熱体10b を通して、排ガスダクト17b を
通って排出される。燃焼用空気供給系と燃焼排ガス系と
は、三方弁13、16によって選択的にいずれか一方のバー
ナに接続され、燃焼用空気と燃焼排ガスとが交互に通過
するようになっている。図２において、19a 、19b はバ
ーナタイル、20a 、20b は切替弁、14b は燃焼用空気ダ
クト、15b は燃料ガス供給管、17a は排ガスダクトであ
る。
空気ダクト14a を通り、蓄熱体10aを通してバーナ11a
に至り燃料ガス供給管15a から供給される燃料ガスと混
合され燃焼が行なわれる。このとき、燃焼ガス21は、バ
ーナ11b から蓄熱体10b を通して、排ガスダクト17b を
通って排出される。燃焼用空気供給系と燃焼排ガス系と
は、三方弁13、16によって選択的にいずれか一方のバー
ナに接続され、燃焼用空気と燃焼排ガスとが交互に通過
するようになっている。図２において、19a 、19b はバ
ーナタイル、20a 、20b は切替弁、14b は燃焼用空気ダ
クト、15b は燃料ガス供給管、17a は排ガスダクトであ
る。
【００１７】図３は蓄熱式バーナの第２実施態様を示す
概略平面図である。第２実施態様に示す蓄熱式バーナ５
においては、燃焼用空気ダクト１４ａから蓄熱体１０ｂ
の上流側に連通した空気ノズル１８ｂおよび流調弁２２
ｂと、燃焼用空気ダクト１４ｂから蓄熱体１０ａの上流
側（蓄熱体の炉内側）に連通した空気ノズル１８ａおよ
び流調弁２２ａとが設けられている点が、図２に示す第
１実施態様に示す蓄熱式バーナと異なっている。図３に
示すように、燃焼ガス２１が通過する蓄熱体１０ｂの上
流側（蓄熱体の炉内側）に、燃焼用空気ダクト１４ａ内
の 燃焼用空気の一部を供給することにより、蓄熱体１
０ｂの手前で燃焼ガスの未燃分が燃焼し、蓄熱体１０ｂ
の蓄熱効率が向上する。
概略平面図である。第２実施態様に示す蓄熱式バーナ５
においては、燃焼用空気ダクト１４ａから蓄熱体１０ｂ
の上流側に連通した空気ノズル１８ｂおよび流調弁２２
ｂと、燃焼用空気ダクト１４ｂから蓄熱体１０ａの上流
側（蓄熱体の炉内側）に連通した空気ノズル１８ａおよ
び流調弁２２ａとが設けられている点が、図２に示す第
１実施態様に示す蓄熱式バーナと異なっている。図３に
示すように、燃焼ガス２１が通過する蓄熱体１０ｂの上
流側（蓄熱体の炉内側）に、燃焼用空気ダクト１４ａ内
の 燃焼用空気の一部を供給することにより、蓄熱体１
０ｂの手前で燃焼ガスの未燃分が燃焼し、蓄熱体１０ｂ
の蓄熱効率が向上する。
【００１８】次に、図３に示す蓄熱式バーナを有する図
６に示す試験炉を使用し、本発明方法により燃焼を実施
した。図６に示す試験炉Ａは、炉内燃焼ガスの上流側よ
り第１ゾーン１、第２ゾーン２、第３ゾーン３、第４ゾ
ーン４を有し、各ゾーン（加熱帯）毎に蓄熱式バーナ５
が設けられている。７は煙道、２３はダンパを示す。
６に示す試験炉を使用し、本発明方法により燃焼を実施
した。図６に示す試験炉Ａは、炉内燃焼ガスの上流側よ
り第１ゾーン１、第２ゾーン２、第３ゾーン３、第４ゾ
ーン４を有し、各ゾーン（加熱帯）毎に蓄熱式バーナ５
が設けられている。７は煙道、２３はダンパを示す。
【００１９】試験炉において、空気比、燃焼ガス排気比
率および蓄熱体の上流側で燃焼ガス中に供給する空気量
等の試験条件を設定して蓄熱式バーナを燃焼した。表１
に燃料投入比率、燃焼ガス排気比率αi 、目標空気比Ｍ
i 、設定空気比ｍi を示す。被加熱鋼材の表面に生じる
スケールの剥離性を想定、考慮して第４ゾーンの空気比
を1.10とした。また、最終空気比および蓄熱体上流で燃
焼ガスに供給する空気量は、排気される燃焼ガスの空気
比が1.05となるようにした（Ｑi ：1.05Ｑ）。表２に各
ゾーンの空気比測定結果Ｍi を示す。比較例として、先
行技術に開示される従来方法により、表１に示す条件で
燃焼を実施した。その結果を表２に併せて示す。
率および蓄熱体の上流側で燃焼ガス中に供給する空気量
等の試験条件を設定して蓄熱式バーナを燃焼した。表１
に燃料投入比率、燃焼ガス排気比率αi 、目標空気比Ｍ
i 、設定空気比ｍi を示す。被加熱鋼材の表面に生じる
スケールの剥離性を想定、考慮して第４ゾーンの空気比
を1.10とした。また、最終空気比および蓄熱体上流で燃
焼ガスに供給する空気量は、排気される燃焼ガスの空気
比が1.05となるようにした（Ｑi ：1.05Ｑ）。表２に各
ゾーンの空気比測定結果Ｍi を示す。比較例として、先
行技術に開示される従来方法により、表１に示す条件で
燃焼を実施した。その結果を表２に併せて示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】
【００２２】表１、表２からわかるように、目標空気比
Ｍi と空気比測定結果Ｍi とを比較すると、比較例で
は、第３ゾーンの空気比で0.04ほど低空気比側へ、第１
ゾーンの空気比で0.20ほど過剰空気比側へ、それぞれ目
標空気比との差が生じており、被加熱鋼材への熱流束
が、それぞれ、３％、20％減少した。これに対して実施
例では、目標値との差が無く、被加熱鋼材への熱流束が
減少せず、従来例よりも加熱効率および熱効率が改善さ
れることがわかる。
Ｍi と空気比測定結果Ｍi とを比較すると、比較例で
は、第３ゾーンの空気比で0.04ほど低空気比側へ、第１
ゾーンの空気比で0.20ほど過剰空気比側へ、それぞれ目
標空気比との差が生じており、被加熱鋼材への熱流束
が、それぞれ、３％、20％減少した。これに対して実施
例では、目標値との差が無く、被加熱鋼材への熱流束が
減少せず、従来例よりも加熱効率および熱効率が改善さ
れることがわかる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、各加熱帯の空気比を上流の加熱帯に供給された燃料
および排気燃焼ガスも考慮した空気比として設定するこ
とで、炉内雰囲気の温度が高くなり、高い加熱効率が維
持され、例えば、鋼材の加熱の場合には、加熱時間が減
少し、更には、酸化によるスケール生成が抑制され、歩
留りも向上し、また、排気に供されているバーナからの
燃焼ガスに所定の空気量を供給して、燃焼ガス中の未燃
分を燃焼させた後、蓄熱体を通過させることで、燃料未
燃分の排出がなくなり、熱効率も改善し、かくして、工
業上有用な効果がもたらされる。
ば、各加熱帯の空気比を上流の加熱帯に供給された燃料
および排気燃焼ガスも考慮した空気比として設定するこ
とで、炉内雰囲気の温度が高くなり、高い加熱効率が維
持され、例えば、鋼材の加熱の場合には、加熱時間が減
少し、更には、酸化によるスケール生成が抑制され、歩
留りも向上し、また、排気に供されているバーナからの
燃焼ガスに所定の空気量を供給して、燃焼ガス中の未燃
分を燃焼させた後、蓄熱体を通過させることで、燃料未
燃分の排出がなくなり、熱効率も改善し、かくして、工
業上有用な効果がもたらされる。
【図１】蓄熱式バーナを有する加熱炉の実施態様を示す
概略側面図
概略側面図
【図２】蓄熱式バーナの第１実施態様を示す概略平面図
【図３】蓄熱式バーナの第２実施態様を示す概略平面図
【図４】加熱効率最大空気比および理論空気比と温度と
の関係を示すグラフ
の関係を示すグラフ
【図５】各種燃料の空気比と熱流束との関係を示すグラ
フ
フ
【図６】この発明の実施例に用いた試験炉を示す概略側
面図。
面図。
Ａ 加熱炉 １ 均熱帯 ２ 第２加熱帯 ３ 第１加熱帯 ４ 予熱帯 ５ 蓄熱式バーナ ６ 被加熱鋼材 ７ 煙道 ８ 搬出側（上流側） ９ 搬入側（下流側） 10、10a,、10b 蓄熱体 11、11a 、11b バーナ 12 燃焼用空気 13、16 三方弁 14a 、14b 燃焼用空気ダクト 15a 、15b 燃料ガス供給管 17a 17b 排ガスダクト 18a 、18b 空気ノズル 19a 、19b バーナタイル 20a 、20b 切替弁 21 燃焼ガス 22a 、22b 流調弁 23 ダンパ。
フロントページの続き (72)発明者 多田 健 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 秋山 俊一 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 佐藤 博明 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 牟田 潔 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C21D 11/00 C21D 1/52 C21D 9/00 F23N 5/00
Claims (3)
- 【請求項１】 １つの炉体内が複数に区画された各加熱
帯ｉ毎に、蓄熱体を通して、バーナへの燃焼用空気の供
給および前記バーナからの燃焼ガスの排出を行なう蓄熱
式バーナを設け、各加熱帯ｉの燃焼ガスのほとんどを前
記バーナから排出し、残りの燃焼ガスを炉内燃焼ガスの
下流側の加熱帯ｉ＋１に流す連続加熱炉の燃焼方法にお
いて、各加熱帯ｉの前記蓄熱式バーナの燃焼用空気の設
定空気比ｍｉを、 ただし、 ｍｉ：加熱帯ｉのバーナの燃焼用空気の設定空気比 Ｆｉ：加熱帯ｉの燃料投入量 Ｍｉ：加熱帯ｉにおける目標空気比 αｉ：加熱帯ｉにおけるバーナから排出する燃焼ガス排
気比率ｉ ：加熱帯の番号を表わし、上流側（被加熱材の搬出
側）より、１、２、３、・・・、ｉ−１、ｉ、ｉ＋１、
・・・なる自然数 上記式に基づいて制御することを特徴とする蓄熱式バー
ナを有する連続加熱炉の燃焼方法。 - 【請求項２】 任意の加熱帯ｉの目標空気比Ｍｉを、 ２φ（Ｔｉ）−１≦Ｍｉ≦１．０ ただし、 φ（Ｔｉ）：温度Ｔｉにおける加熱効率最大時の空気比 の範囲内とする請求項１記載の方法。
- 【請求項３】 目標空気比Ｍｉが、 Ｍｉ＜１．０ である加熱帯ｉにおいて、前記蓄熱体を通過して排気さ
れる燃焼ガスに前記蓄熱体の上流側から空気を供給する
請求項１記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4360804A JP2755089B2 (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 蓄熱式バーナを有する連続加熱炉の燃焼方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4360804A JP2755089B2 (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 蓄熱式バーナを有する連続加熱炉の燃焼方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06200328A JPH06200328A (ja) | 1994-07-19 |
| JP2755089B2 true JP2755089B2 (ja) | 1998-05-20 |
Family
ID=18470994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4360804A Expired - Fee Related JP2755089B2 (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 蓄熱式バーナを有する連続加熱炉の燃焼方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2755089B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106801139A (zh) * | 2017-01-19 | 2017-06-06 | 本钢板材股份有限公司 | 退火炉空燃比优化方法 |
-
1992
- 1992-12-28 JP JP4360804A patent/JP2755089B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06200328A (ja) | 1994-07-19 |
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