JP2796027B2 - 蓄熱式バーナを有する連続加熱炉の操業方法 - Google Patents

蓄熱式バーナを有する連続加熱炉の操業方法

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JP2796027B2
JP2796027B2 JP4360805A JP36080592A JP2796027B2 JP 2796027 B2 JP2796027 B2 JP 2796027B2 JP 4360805 A JP4360805 A JP 4360805A JP 36080592 A JP36080592 A JP 36080592A JP 2796027 B2 JP2796027 B2 JP 2796027B2
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宗浩 石岡
豊和 寺本
善道 日野
健 多田
俊一 秋山
惣 濱口
潔 牟田
良一 田中
雅男 川本
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    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

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  • Air Supply (AREA)
  • Control Of Heat Treatment Processes (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、蓄熱式バーナを有す
る連続加熱炉の操業方法に関し、詳細には、各加熱帯毎
の炉内圧力の制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】1つの炉体内を複数に区画したゾーン
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、セラミックボールあるいはセラミックハニカム等
からなる蓄熱体を通してバーナへの燃焼用空気の供給お
よびバーナからの燃焼排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
した鉄鋼連続加熱炉が開発されている。蓄熱式バーナ
は、短時間の間に点火・燃焼・消火を交互に繰り返して
いるバーナ(火炎噴出孔)が2基1対で、1対または複
数対によって各加熱帯は構成されている。連続加熱炉の
炉内圧力は、各バーナの点火・消火の切替え時に変動す
るようになっている。また、蓄熱式バーナにおいて、蓄
熱体を通してのバーナからの燃焼排ガスの排出は、排風
機(IDF)を駆動することにより行なわれる。近年、
このように構成された蓄熱式バーナを有する鋼片の連続
加熱炉(以下、「加熱炉」という)が実用化され初めて
いる〔例えば、Industrial Heating,December,1989,P.2
7,M.Maynard 〕。
【0003】上記の蓄熱式バーナを有する連続加熱炉
は、各加熱帯毎に仕切壁等で区画化され、各加熱帯で発
生する燃焼排ガスを蓄熱体を通してバーナから排出し隣
の他の加熱帯の温度分布に影響を与えることがない。こ
のため、各加熱帯を通して燃焼排ガスを鋼片搬入側(下
流側)に流す方式の通常のバーナを有する従来の加熱炉
と比較し、熱効率、鋼片の均一加熱性および各加熱帯毎
のフレキシブルな温度設定等に優れている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、連続加
熱炉の各加熱帯の炉内圧力は、各バーナの点火・消火の
切替え時に変動し、蓄熱体を通しての燃焼排ガスの排気
だけでは、バーナの点火・消火の切替え時の急速な圧力
変動に追従できず、設定温度の異なる他の加熱帯との間
で燃焼排ガスの流動が発生し、各加熱帯毎の任意な温度
設定に支障を来すだけでなく、高温の燃焼排ガスを排気
する可能性があるため、耐高温性の配管、ブロワーなど
の配設が必要となる。このようなことから、効果的な炉
温度設定を達成し、且つ熱効率を向上させる効果的な方
法の開発が望まれている。
【0005】従って、この発明の目的は、炉内圧力変動
に伴う加熱帯間の燃焼排ガスの流動を抑制し、各加熱帯
内での任意な温度設定を可能とし、高温の燃焼排ガスの
排気を減少し熱損失を抑えて熱効率を向上させるととも
に経済的にも優れる蓄熱式バーナを有する連続加熱炉の
操業方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、1つの炉体
内が複数に区画された各加熱帯毎に、1対のバーナを交
互に燃焼させ、燃焼時には蓄熱体を通して前記バーナへ
燃焼用空気を供給し、非燃焼時には蓄熱体を通して前記
バーナから燃焼排ガスを排出する蓄熱式バーナを有する
連続加熱炉の操業方法において、前記バーナを各加熱帯
毎に複数対設け、各加熱帯において各バーナが同時期に
燃焼を開始しまたは燃焼を終了しないように各加熱帯毎
複数対のバーナの各々の点火および消火のタイミング
をずらして制御するとともに、前記連続加熱炉の各加熱
帯毎にダンパーを有する煙道を設け、前記煙道からも前
記各加熱帯の炉内の燃焼排ガスを排出可能とし、各蓄熱
体を通過する排出時の燃焼排ガスの温度を前記各蓄熱体
の下流側で測定し、測定した燃焼排ガスの温度が設定温
度以下であったバーナのみから燃焼排ガスを排出し、一
方、各加熱帯においてすべてのバーナの測定温度が設定
温度を超えた場合には、前記煙道を通して燃焼排ガスを
排出し、かくして、前記各加熱帯毎の炉内圧力を制御す
ることに特徴を有するものである。
【0007】
【作用】かかる課題を解決するために、仕切壁等で区画
化された各加熱帯毎にバーナが複数対設けられ、1対の
バーナを交互に燃焼させ、燃焼時には蓄熱体を通して前
記バーナへ燃焼用空気を供給し、非燃焼時には蓄熱体を
通して前記バーナから燃焼排ガスを排出する蓄熱式バー
ナを有する連続加熱炉の操業方法において、各加熱帯毎
複数のバーナの各々の点火・消火のタイミングを、少
しづつずらして同時に起こらないようにすることによ
り、点火・消火に基づく圧力変動が抑制される。これと
共に、各蓄熱体を通過する排出時の燃焼排ガスの温度を
各蓄熱体の下流側で常時測定し、測定温度が設定温度以
下の場合には、燃焼排ガスをバーナから排風機によって
排出する。該排風機の回転数は、炉内圧力に基づき制御
される。該排風機による排気制御は各加熱帯毎に行われ
る。
【0008】ある加熱帯において、あるバーナから排出
される燃焼排ガス温度が設定温度以上になった場合に
は、該バーナの排気バルブが閉められ燃焼排ガスの排出
が中止される。燃焼排ガスの温度が設定温度以下のバー
ナの排気バルブは開放され燃焼排ガスの排出が行なわれ
る。該加熱帯の炉内にあるすべてのバーナにおける上記
燃焼排ガス温度が設定温度以上の場合には、バーナから
の燃焼排ガスの排出は行なわず、該加熱帯に設けられた
煙道のダンパーを開き、排気を行なう。
【0009】バーナからの排風機による排気制御にも拘
わらず炉内の圧力が設定値を超える場合にもまた、該加
熱帯に設けられた煙道のダンパーを開き、排気を行な
い、かくして、該加熱帯の炉内圧力を制御する。該煙道
から排気された燃焼排ガスの熱は、廃熱ボイラー、レキ
ュペレータ等により回収される。
【0010】バーナの点火・消火タイミングをずらした
本発明方法による蓄熱式バーナの操業により、圧力変動
は分散・抑制され、更に、各加熱帯間の燃焼排ガスの流
動が抑制され、各加熱帯からのエネルギーの損失を防止
でき、各加熱帯の独立性が確保できる。また、設定値以
上の燃焼排ガス排気を極力抑え、設定温度以下の蓄熱体
に対して燃焼排ガスを集中して送ることにより、全部の
蓄熱体に常に十分な蓄熱がなされ、各蓄熱体の特性にバ
ラつきが発生しない。また、蓄熱体に設定値以上の温度
の排ガスが流れないので、配管およびバルブの耐久性が
向上する。更に、炉内の圧力が設定値を超える場合にの
み煙道を使用するので、煙道、ダンパー等の耐久性が向
上する。
【0011】
【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は各加熱帯毎に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、Bはある加熱帯、1は蓄熱式バーナ、
2は煙道、3はダンパー、4は鋼片、5は鋼片搬入口、
6は鋼片搬出口、7は仕切壁、8はウォーキングビーム
を示す。鋼片4は、搬入口5から搬出口6に向けて加熱
されながらウォーキングビーム8によって順次移動す
る。
【0012】加熱炉Aは5つの加熱帯に区画されてお
り、各加熱帯には、セラミックハニカムの蓄熱体を有す
る蓄熱式バーナ1が、鋼片4の上方および下方に設けら
れている。蓄熱式バーナ1の加熱炉内の設置位置はサイ
ド炉壁である。図1の蓄熱式バーナ1においては、各加
熱帯毎にバーナ(蓄熱体)が8対あるいは16対設置され
ている。更に、加熱炉Aには、各加熱帯毎にダンパー3
を有する煙道2が接続されている。
【0013】定常燃焼時における本発明方法による炉内
圧力制御の好適な1実施例を図2に基づき説明する。図
2は各単位加熱帯(例えば、図1の加熱帯B)における
炉内圧力制御を説明する工程図である。なお、空気およ
び燃料ガスの配管に取り付けられたバルブ操作は、燃焼
排ガス排気配管のバルブ開閉と連動し制御されるもので
あるが、図2には簡単に示すためにこれらの配管系につ
いては省略してある。図2において、Aは加熱炉、Bは
ある加熱帯、1は蓄熱式バーナ、B1〜B4はバーナ、R1〜
R4は蓄熱体、V1〜V4はバルブ、C1、C2は温度コントロー
ラ(TIC)、C3は圧力コントローラ(PIC)、2は
煙道、3はダンパー、9は排風機、10は燃焼排ガス、11
は火炎を示す。
【0014】蓄熱式バーナ1は、蓄熱体をバーナ(火炎
噴出孔)に一体化したものを2基1対をなし、複数対に
よって加熱帯を構成し、燃焼させていない方のバーナ
(蓄熱体)を通して燃焼排ガスを排風機9によって炉外
に排出するようになっている。図2において、加熱帯B
内のB1〜B4以外のバーナは図示されていない。また、図
2において、火炎11を噴出するバーナB1,B3 は燃焼して
いることを示している。
【0015】実施例においては、バーナB1に点火してか
ら5秒後にバーナB3が点火されるように制御されてい
る。また、図2には示されていないが、他のバーナの点
火・消火も随時5秒遅れで行われ、同時に2つ以上のバ
ーナの点火・消火が起こらないようになっている。
【0016】バーナB1,B3 が燃焼している時点での燃焼
排ガスの排気方法について、バーナB1とB2とで対をなす
蓄熱式バーナを例として説明する。バーナB1の燃焼時に
は、バルブV1は閉、バルブV2は開の状態にあり、燃焼排
ガス10の排気はバルブV2を通して、該加熱帯(加熱帯
B)に対して設置された排風機9により炉外に排出され
ている。この排風機9の回転数は、加熱帯Bに設置され
ている圧力コントローラC3からの信号により制御されて
いる。非燃焼側蓄熱体R2の出側(燃焼排ガス下流側)で
の燃焼排ガス温度は、温度コントローラC1により随時測
定されており、この燃焼排ガス温度が200 ℃を超えたな
らば、温度コントローラC1からの信号によりバルブV2は
閉められ、蓄熱体出側での温度が200 ℃になっていない
他の配管、例えば、バルブV4が設置されている配管を通
して排気が行なわれる。もし、この加熱帯Bの炉内にあ
るすべてのバーナから排出する燃焼排ガス温度が設定温
度を超えた場合には、この加熱帯Bに設けられた煙道2
のダンパー3を開き、排気を行なう。更には、この加熱
帯Bに設置されている排風機9による排気制御にも拘ら
ず、加熱帯Bの炉内圧力が設定値(例えば、+30mm水
柱)を超える場合もまた、煙道2に設けられたダンパー
3を開け、圧力上昇を抑制する。この煙道2から排気さ
れた燃焼排ガスの熱は、図示されていないが、廃熱ボイ
ラー、レキュペレータ等により回収される。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、炉内圧力変動に伴う加熱帯間の燃焼排ガスの流動が
抑えられ、各加熱帯内での任意な温度設定が可能となる
だけでなく、高温の燃焼排ガスの排気が減少し、熱損失
を抑え熱効率を向上させることができるため、炉内温度
および加熱量の制御性が高まり且つ燃料消費量が抑えら
れ熱効率の向上が図れ、かくして、工業上有用な効果が
もたらされる。
【図面の簡単な説明】
【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
【図2】各単位加熱帯における炉内圧力制御を説明する
工程図。
【符号の説明】
A 加熱炉 B 加熱帯 1 蓄熱式バーナ 2 煙道 3 ダンパー 4 鋼片 5 鋼片搬入口 6 鋼片搬出口 7 仕切壁 8 ウォーキングビーム 9 排風機 10 燃焼排ガス 11 火炎 C1、C2 温度コントローラ C3 圧力コントローラ B1〜B4 バーナ R1〜R4 蓄熱体 V1〜V4 バルブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日野 善道 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 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 濱口 惣 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 (72)発明者 田中 良一 神奈川県横浜市鶴見区尻手2丁目1番53 号 日本ファーネス工業株式会社内 (72)発明者 川本 雅男 神奈川県横浜市鶴見区尻手2丁目1番53 号 日本ファーネス工業株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C21D 1/00 - 11/00 105 F23N 5/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1つの炉体内が複数に区画された各加熱
    帯毎に、1対のバーナを交互に燃焼させ、燃焼時には蓄
    熱体を通して前記バーナへ燃焼用空気を供給し、非燃焼
    時には蓄熱体を通して前記バーナから燃焼排ガスを排出
    する蓄熱式バーナを有する連続加熱炉の操業方法におい
    て、 前記バーナを各加熱帯毎に複数対設け、各加熱帯におい
    各バーナが同時期に燃焼を開始しまたは燃焼を終了し
    ないように各加熱帯毎に複数対のバーナの各々の点火お
    よび消火のタイミングをずらして制御するとともに、前
    記連続加熱炉の各加熱帯毎にダンパーを有する煙道を設
    け、前記煙道からも前記各加熱帯の炉内の燃焼排ガスを
    排出可能とし、各蓄熱体を通過する排出時の燃焼排ガス
    の温度を前記各蓄熱体の下流側で測定し、測定した燃焼
    排ガスの温度が設定温度以下であったバーナのみから燃
    焼排ガスを排出し、一方、各加熱帯においてすべてのバ
    ーナの測定温度が設定温度を超えた場合には、前記煙道
    を通して燃焼排ガスを排出し、かくして、前記各加熱帯
    毎の炉内圧力を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操業方法。
  2. 【請求項2】 前記バーナからの燃焼排ガスの排出では
    炉内圧力が制御しきれない場合には、前記煙道を通して
    燃焼排ガスを排出する請求項1記載の方法。
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JP2001012717A (ja) * 1999-06-30 2001-01-19 Ngk Insulators Ltd 燃焼脱臭炉
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