JP3387376B2 - 加熱炉の改造方法および加熱炉 - Google Patents

加熱炉の改造方法および加熱炉

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JP3387376B2 JP20912797A JP20912797A JP3387376B2 JP 3387376 B2 JP3387376 B2 JP 3387376B2 JP 20912797 A JP20912797 A JP 20912797A JP 20912797 A JP20912797 A JP 20912797A JP 3387376 B2 JP3387376 B2 JP 3387376B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、加熱炉を改造して
加熱能力を増強する方法に係わるもので、特に、増強に
際しては蓄熱式バーナを付加するものとし、かつ、付加
する蓄熱式バーナの容量を適性に選定することで既存設
備部分の改造を最少にして、建設費の削減を狙うもので
ある。
【0002】
【従来技術】加熱炉の加熱能力向上、あるいは加熱効率
向上の目的で加熱炉を改造しようとする場合、、従来は
以下の方法が採用されていた。 (方法1)「従来バーナ」を追加して改造する方法。 (方法2)「従来バーナ」には改造を加えず、「蓄熱式
バーナ」を追加して改造する方法(特開平8−1992
3l)。
【0003】ここで、「従来バーナ」とは、燃料と燃焼
空気とを近接する供給口より供給し連続燃焼させるもの
であるが、このとき前記バーナは燃焼にのみ用いられ、
発生した燃焼ガスのすべてが炉内に噴出して被加熱物を
加熱した後、炉の低温側に開けられた炉尻煙道より炉外
に排気されるものである。
【0004】一方、交番燃焼させる「蓄熱式バ−ナ」と
は、例えば、図3に示すように、バーナ31aと31b
とが対で運転され、各バーナには例えばセラミックスで
作られた蓄熱体32a、32bが取り付けられている。
【0005】図中、33a,33bは燃料遮断弁、34
a,34bは燃焼空気弁、35a,35bは排気弁で、
36は燃焼空気ファン、37は排気ファンである。そし
て、バーナ31aが燃焼中には、燃料遮断弁33aおよ
び燃焼空気弁34aが開いており、排気弁35aが閉じ
ている。一方、バーナ31b側については、燃料遮断弁
33bおよび燃焼空気弁34bが閉じられており、排気
弁35bが開いている。こうして、バーナ31aによる
燃焼ガスは、バーナ31bに吸引され、蓄熱体32bを
加熱する。
【0006】そして、一定時間毎に、バーナ31aとバ
ーナ31bの燃焼、吸気が切り替えられる。そして、バ
ーナ31bが燃焼状態となると、あらかじめ加熱されて
いる蓄熱体32bを通過して高温に予熱された燃焼空気
と燃料が混合して燃焼が行われる。
【0007】「蓄熱式バーナ」では、一方のバーナが燃
焼中に他方のバーナが燃焼ガスの70〜80%を吸気す
るため、炉尻に流れるガスの流量が20〜30%に減少
するという特徴がある。
【0008】また、得られる予熱空気の温度が炉温に近
く極めて高温であり、また、蓄熱体を通過して排気され
る燃焼ガスの温度が200℃程度と低温であるため、極
めて効率の良い熱回収が可能であるという特徴がある。
例えば、炉内の燃焼ガスの温度が1300℃の場合、
「蓄熱式バーナ」で得られる予熱空気の温度は1200
℃程度になる。なお、「従来バーナ」の場合でも、炉尻
煙道に熱交換器を設けて熱回収して予熱空気を得るが、
その温度は60O℃程度である。
【0009】さらに、「蓄熱式バーナ」では、交番燃焼
がおこなわれるため炉内温度分布が均一化され、かつ一
方のバーナの燃焼で発生した燃焼排ガスの大部分を蓄熱
中の他のバーナが吸引するため、バーナペア間でガス流
れ収支が概略満足され、これらのバーナから離れた部分
への燃焼排ガスの流れ込みが少なくなつて他の部分への
熱的影響が極めて小さくなる特徴がある。また、燃焼排
ガスの顕熱を回収し極めて高温の予熱空気が得られるの
で、大幅な省エネルギが期待できる。従つて、既存の加
熱炉の加熱能力向上を狙ってバーナを増設する場合、
「蓄熱式バーナ」を採用するのは合理的である。
【0010】
【解決しようとする課題】
(方法1)「従来バーナ」を追加して改造する方法。 この方法では、追加したバーナより生じる燃焼排ガスが
増加し、そのすべてを炉尻煙道より加熱炉外に排気しよ
うとするため、熱交換器前の排気ガス温度が上昇するた
め炉尻煙道に排ガス冷却設備の増設、排気ファンの能力
アップのための改造が必要となり改造費用が膨大とな
る。
【0011】(方法2)従来からあるバーナには改造を
加えず、「蓄熱式バーナ」を追加して改造する方法。 この方法では、追加した蓄熱バーナより生じる燃焼排ガ
スの2O〜30%が炉尻煙道に流れるので、(方法1)
ほどではないが、排ガス流量が増加し、そのすぺてを炉
尻煙道より加熱炉外に排気しようとするため、熱交換器
前の排気ガス温度が上昇するため炉尻煙道に排ガス冷却
設備の増設、排気ファンの能力アップのための改造が必
要となり改造費用が大となる。
【0012】ところで、前述の特開平8−199231
では、蓄熱体通過排ガスを炉尻煙道に合流させて、熱交
換器前の排ガス温度を下げているが、勢交換器を通過す
る排ガス流量は(方法1)の場合とほぼ同量となり、排
気ファンの能力アップのための改造が必要となり改造費
用がやはり膨大となる。
【0013】本発明は、従来技術のこれらの問題点を鑑
み、蓄熱式バーナ設置後の炉尻煙道に流れる排ガス流量
の増加をなくして、冷却設備の増設、排気ファンの能力
アップのための改造、を不要とすることで、既存設備の
改造を最小限として改造費用を削減するものである。ま
た、蓄熱式バーナを設置することで熱回収効率を向上さ
せ、エネルギ消費量の削減も実現しようとするものであ
る。
【0014】
【解決するための手段】以上の目的は以下の手段により
達成される。 (請求項1) 従来の連続燃焼バーナを複数有し、これらのバーナより
生じる燃焼排ガスのほぼすべてを炉尻煙道より加熱炉外
に排気する既存の加熱炉に、従来の連続燃焼バーナとは
異なり、いわゆる蓄熱式バーナを追加して加熱炉の加熱
能力を増強、あるいは燃料原単位を改善すべく改造しよ
うとする時に、改造後に炉尻煙道を通過する燃焼排ガス
流量が改造前より増加しないように、炉尻煙道を通過す
る連続燃焼バーナによる排ガス量と蓄熱式バーナによる
排ガス量との比がおおむね8:2となる比率で、従来バ
ーナの一部をも蓄熱式バーナに取り替えることを特徴と
する加熱炉の改造方法。
【0015】(請求項2)連続燃焼バーナと、蓄熱式バ
ーナと、排ガスによる空気予熱器とを備えてる加熱炉に
おいて、炉尻煙道を通過する連続燃焼バーナによる排ガ
ス量と蓄熱式バーナによる排ガス量との比がおおむね
8:2となる比率で連続燃焼バーナと蓄熱式バーナとを
設置したことを特徴とする加熱炉。
【0016】(発明の作用)表1に図2に示す既存の加
熱炉にバーナを追加し、加熱能力を50%アップする場
合の炉尻煙道を通過する排気ガス流量の変化および、炉
尻排気ガス温度の試算値を示す。なお、蓄熱バーナにお
いては、発生排ガスの80%が蓄熱体を通過して炉外に
排気されるものとする。
【0017】
【表1】
【0018】図2の既存の加熱炉について説明する。1
は加熱炉本体、21aは予熱帯に設置した従来バーナ、
21bは加熱帯に設置した従来バーナ、21cは均熱帯
に設置した従来バーナ、22は燃焼ガスが通過する炉尻
煙道、23はスラブ等の被加熱物、24は炉尻煙道内燃
焼排気ガスの温度を下げるための希釈空気ファン、25
は燃焼空気ファン、26は空気を予熱するための熱交換
器、27は炉尻排気ファン、28は煙突である。
【0019】この設備では、被加熱物23はまず予熱帯
に装入され、加熱帯、均熱帯に向けて搬送される間に従
来バーナの火炎により所定の温度まで加熱された後、抽
出される。
【0020】表1より明らかなように、 (方法1)従来バーナを追加して燃焼容量50%アップ
の改造を行う方法では、追加したバーナより生じる燃焼
排ガスが50%増加し、そのすべてを炉尻煙道より加熱
炉外に排気しようとするため、熱交換器前の排気ガス流
量が5O%増加すると共に、炉尻排気ガス温度が300
℃上昇し、炉尻煙道の希釈空気ファンの増設、炉尻排気
ファンの能カアップのための改造が必要となり改造費用
が膨大となる。
【0021】(方法2)従来からあるバーナには改造を
加えず、蓄熱式バーナを追加して燃焼容量5O%アップ
の改造する方法では、追加した蓄熱バーナより生じる燃
焼排ガスの2O%が炉尻煙道に流れる、従って、(方法
1)ほどではないが、排ガス流量が増加し、そのすべて
を炉尻煙道より加熱炉外に排気しようとするため、熱交
換器前の排気ガス流量が10%増加すると共に、炉尻排
気ガス温度が250℃上昇し、炉尻煙道の希釈空気ファ
ンの増設、炉尻排気ファンの能力アップのための改造が
必要となり改造費用が大となる。
【0022】特開平8−199231では、さらに蓄熱
体通過排ガスを炉尻煙道に合流させて、熱交換器前の排
ガス温度を下げているが、熱交換器を通過する排ガス流
量は(方法1)の場合とほぼ同量となり、炉尻排気ファ
ンの能力アップのための改造が必要となり改造費用が膨
大となる。
【0023】(本発明:例1)蓄熱式バーナを付加して
燃焼容量50%アップし、かつ従来バーナの15%を蓄
熱バ一ナに交換する方法では、,追加した蓄熱バーナお
よび従来バーナを蓄熱式バーナに交換したバーナより生
じる燃焼排ガスの2O%が炉尻煙道に流れるが、排ガス
量全体では、改造前の排ガス流量の98%である。従っ
て、熱交換器前の排気ガス温度が上昇する問題は軽減さ
れ、排ガス冷却設備の増設が必要ではあるが、排気ファ
ンの能カアップのための改造が不要であり、蓄熱バーナ
設置本数の増加を加味しても改造費用が節約できる。
【0024】(本発明:例2)蓄熱式バーナを付加して
燃焼容量50%アップし、かつ従来バーナの25%を蓄
熱バ一ナに交換する方法では、追加した蓄熱バーナおよ
び従来バーナを蓄熱式バーナに交換したバーナより生じ
る燃焼排ガスの20%が炉尻煙道に流れるが、排ガス量
全体では、改造前の排ガス流量の9O%である。
【0025】従って、熱交換器前の排気ガス温度が上昇
する問題はほぼ解消され、排ガス冷却設備の増設、排気
ファンの能カアップのための改造が不要であり改造費用
が節約できる。なお、炉尻煙道に流れる排ガス流量が減
少する結果、熱交換器で回収し、従来バーナに送る予熱
空気顕熱が減少するが、従来バーナの一部を蓄熱バーナ
化しているため、従来バーナで必要とする予熱空気流量
が減少するから、結果として、従来と変わらぬ温度の予
熱空気を従来バーナに供給することができる。
【0026】この方法によれば、蓄熱バーナ設置本数の
増加を加味しても改造費用が節約できる。ただし、蓄熱
バーナ設置本数が(本発明:例1)より増加するため、
既設設備配置の制約により既設設備の変更が生じる場合
には(本発明:例1)の場合との設備費用較差が少なく
なることもありうる。
【0027】(本発明:例1)、(本発明:例2)と
(方法1)、(方法2)とを比較した場合、本発明で
は、大容量の炉尻排気ファンの改造が不要で設備費の軽
減が可能である。さらに、蓄熱バーナの増設によるネル
ギ効率向上効果も享受できる。
【0028】
【発明の実施の形態】本発明のーつの実施例を図1に示
す。なお、図中の符号のうち図2に示す従来技術と同じ
ものについては同じ符号で示す。図1は図3に示す既存
の加熱炉に改造を加え、蓄熱式バーナを付加して加熱能
力を約10%向上させるものである。
【0029】図において、1は加熱炉本体、21aは従
来の予熱帯に設置した従来バーナであるが、今回の改造
で撤去した。21bは加熱帯に設置した従来バーナ、2
1cは均熱帯に設置した従来バーナ、22は燃焼ガスが
通過する炉尻煙道、23はスラブ等の被加熱物、24は
炉尻煙道内燃焼排気ガスの温度を下げるための希釈空気
ファン、25は燃焼空気ファン、26は空気を予熱する
ための熱交換器、27は炉尻排気ファン、28は煙突で
ある。
【0030】この設備では、被加熱物23はまず予熱体
に装入され、加熱帯、均熱帯に向けて搬送される間に従
来バーナの火炎により所定の温度まで加熱された後、抽
出される。11は新たに予熱帯に設置した蓄熱式バーナ
である。
【0031】新たに設置した蓄熱式バーナの燃焼負荷
は、従来、予熱体に設置されていた従来バーナの燃焼負
荷の約2倍である。蓄熱式バーナにより発生する燃焼ガ
スの70〜80%は、各蓄熱式バーナに取り付けた蓄熱
体12を経て炉外に排気される。13aは各蓄熱式バー
ナに設置した燃焼空気弁、13bは各蓄熱式バーナに設
置した排気弁、14は蓄熱体通過ガスを系外に排気する
ための排気ファンである。
【0032】この改造では、炉尻煙道を通過する排気ガ
ス流量は改造前の約95%であり、また、その温度も9
30℃とほぼ改造前の値であるから、既存の希釈空気フ
ァン24の改造は不要である。また、炉尻煙道排気ファ
ン27の改造も不要である。燃焼空気ファンについて
は、燃焼負荷増分に相当する能力アップを実施する。
【0033】
【発明の効果】既存加熱炉の能力状況にあたり、蓄熱式
バーナ設置後の炉尻煙道に流れる排ガス流量の増加をな
くして、冷却設備の増設、排気ファンの能力アップのた
めの改造を不要とすることで、既存設備の改造を最小限
として改造費用を削減することができる。また、蓄熱式
バーナを設置することで熱回収効率を向上させ、エネル
ギ消費量の削減も実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す図
【図2】従来の加熱炉を示す図
【図3】蓄熱式バーナの概念を示す図
【符号の説明】
11…蓄熱式バーナ、21a…従来バーナ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲高▼原 勉 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 渋谷 清文 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 (56)参考文献 特開 平6−322434(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 1/52 C21D 9/00 101 F27B 9/36

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 従来の連続燃焼バーナを複数有し、これ
    らのバーナより生じる燃焼排ガスのほぼすべてを炉尻煙
    道より加熱炉外に排気する既存の加熱炉に、従来の連続
    燃焼バーナとは異なり、いわゆる蓄熱式バーナを追加し
    て加熱炉の加熱能力を増強、あるいは燃料原単位を改善
    すべく改造しようとする時に、 改造後に炉尻煙道を通過する燃焼排ガス流量が改造前よ
    り増加しないように、炉尻煙道を通過する連続燃焼バー
    ナによる排ガス量と蓄熱式バーナによる排ガス量との比
    がおおむね8:2となる比率で、従来バーナの一部をも
    蓄熱式バーナに取り替えることを特徴とする加熱炉の改
    造方法。
  2. 【請求項2】 連続燃焼バーナと、蓄熱式バーナと、排
    ガスによる空気予熱器とを備えてる加熱炉において、炉
    尻煙道を通過する連続燃焼バーナによる排ガス量と蓄熱
    式バーナによる排ガス量との比がおおむね8:2となる
    比率で連続燃焼バーナと蓄熱式バーナとを設置したこと
    を特徴とする加熱炉。
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JP4670715B2 (ja) * 2006-04-12 2011-04-13 住友金属工業株式会社 連続式加熱炉群の被加熱物の振り分け方法
JP5320926B2 (ja) * 2008-09-19 2013-10-23 Jfeスチール株式会社 加熱炉用バーナの蓄熱式バーナ化方法
KR101879078B1 (ko) * 2016-12-21 2018-07-16 주식회사 포스코 가열로 공급용 연료 예열장치

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