JP3733803B2 - Furnace pressure control method for rotary hearth furnace - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱炉の炉圧制御方法に係わり、特に、蓄熱体を有する交番燃焼バーナを備えた加熱炉の炉圧を制御する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、鋼材の加熱に、回転式の加熱炉が使用されることがある。それは、図4に示すように、平面がドーナツ状を呈する炉室1と、回転する水平な炉床2と、被加熱物3を加熱するバーナ4とで形成されている。この炉を使用すると、装入口5から入れられた被加熱物3は、炉内を排出口6まで移動する間に、炉床2の回転速度と炉内温度を適当に調整することで所望温度に加熱される。バーナ4は、一般に重油バーナが用いられ、炉室1の両側壁(ドーナツ状なので、直径の小さい方を内側壁7、大きい方を外側壁8という)に沿って、その先端を炉内へ向けて多数配設されている。かかる加熱炉を実際に稼動させるには、高温排ガスの熱をレキュペレータ9で燃焼に用いる空気と熱交換したり、図3(a)に示すように予熱炉10や廃熱ボイラ11で回収して、熱効率を高めるようにしていた。それでも、該加熱炉は、炉体の構造上、炉容積に対して表面積が大きく、熱交換を利用しても燃焼効率が悪く、必然的に燃料原単位が高いという問題があった。また、被加熱物3が鋼材の場合、加熱中に酸化されてスケールが生じ、所謂スケールロスが大きいという問題もあった。
【0003】
これに対して、特開平7−4851号公報は、それぞれ蓄熱体を備えた2つのバーナを1組とし、交互に切換えて燃焼、吸引をする交番燃焼バーナを、前記内側壁や天井面に沿って複数組配置する加熱炉を提案している。この炉では、排気ガスの熱量をほとんど自らのバーナ(蓄熱体)で回収するようにしたので、熱効率が従来に比べて大きくなる。また、重油の予熱器や熱交換器のような大型設備が不要となり、建設費も安くなる。さらに、鋼材のスケールが低減するという効果もある程度認められた。
【0004】
ところで、このような交番燃焼バーナを設けた加熱炉は、前記従来の炉(図3(a)参照)と異なり、図3(b)に示すように、熱回収の都合で燃焼ガスの一部(全体の20vol%と少ない流量である)を直接煙突15から外気中へ排出させている。従って、炉の排気口16から煙突15までの煙道17には、図2に示すように、炉圧を制御するダンパが設けられる。ところが、この炉圧制御用ダンパは、一般に密閉性が低いので、ガス流量が少ないと、炉圧制御を困難にすることがある。つまり、炉圧制御用ダンパ18を密閉しても、該ダンパ18を通過する排気ガス19の圧力損失が後流側の圧力(負圧)より小さく、排気ガス19が後流側に流れてしまうからである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情に鑑み、蓄熱体を有する交番燃焼バーナを備えていても、炉圧制御が安定して実施可能な加熱炉の炉圧制御方法を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究し、その成果を本発明に具現化した。
【0007】
すなわち、本発明は、蓄熱体を有する交番燃焼バーナを備えた回転炉床式加熱炉の炉圧を、排ガスの煙道に設けた炉圧制御用ダンパの開閉で制御するに際して、前記煙道の炉圧制御用ダンパの下流側に設けた圧力センサを常時監視し、前記加熱炉内の圧力値が20±2Pa内になるように、前記炉圧制御用ダンパの下流側で、ドラフト制御ダンパの開閉操作により煙道内に低温ガスを導入することを特徴とする回転炉床式加熱炉の炉圧制御方法である。
【0008】
また、本発明は、前記低温ガスを外気とすることを特徴とする回転炉床式加熱炉の炉圧制御方法である。
【0009】
さらに、前記外気の導入を、ファンを使用しない自然吸引とすることを特徴とする回転炉床式加熱炉の炉圧制御方法である。
【0010】
本発明では、炉から煙突までの煙道に設けた前記ダンパの下流側で、該煙道内に低温ガスを導入するようにしたので、煙道内のガス温度が低下し、煙突でガスが上昇する速度が低下する(所謂「ドラフト」が減少する。)。また、ガス圧力も上昇する。その結果、ダンパ密閉時に該ダンパを通過して排出されるガス量が極めて微量に抑えられるようになり、炉圧の制御が容易になる。さらに、本発明では、低温ガスを外気とし、該外気の導入を無動力で行なうようにしたので、炉圧制御が安価に行なえるようになる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、発明をなすに至った経緯も交え、本発明の実施の形態について説明する。
【0012】
まず、発明者は、密閉性の低い炉圧制御ダンパ自体の改造をせずに、前記ドラフトを減少させることに着眼し、その具体的手段を鋭意検討した。その結果、排気ガス19の温度を下げること、及び圧力を高めることが良いと考えた。具体的には、排気ガス19より低温のガスを煙道17に導入することである。
【0013】
導入する低温ガス20の種類は、高温(1000℃程度)の排気ガス19(交番燃焼バーナからの燃焼ガスの一部)の成分と反応し、環境汚染や煙道17を腐食させることを配慮すると、不活性ガスの利用が好ましい。しかし、発明者の調査により、温度としては、常温で良く、ガスとしては空気で煙道17に何らトラブルが生じないことが確認できたので、常温の外気が最も好ましい。また、導入する手段は、不活性ガスの場合には、公知のガス保持容器と加圧手段(いずれも図示せず)を設ければ良い。一方、外気の場合には、図1に示すように、煙道17に外気の取入れ口24とダンパ(以下、ドラフト制御ダンパ21という)を設けるだけで十分であった。コンプレッサ等の動力源を使用しても良いが、煙道17の内部は通常負圧なので、十分な量の外気が導入できるからである。
【0014】
次に、発明者は、低温ガス20の導入位置について検討し、前記炉圧制御ダンパ18の下流側で良いことを知った。 排気ガス19の温度低下及び圧力上昇に寄与するからである。
【0015】
なお、本発明を具体的に実施するには、オペレータが煙道に設けた圧力センサ22を常時監視し、圧力値が目標圧力範囲内になるように、ドラフト制御ダンパ21を開閉操作することで、低温ガス20の導入を行なえば良い。しかし、オペレータをコンピュータに代え、無人の遠隔操作でドラフト制御ダンパ21の開閉を行なうようにしても良い。
【0016】
【実施例】
蓄熱体を有する交番燃焼バーナ23を27組備えた加熱炉(外側壁の直径33m,内側壁の直径25m,炉床から天井までの高さ1.5〜2.1m)の炉圧制御に本発明を適用した。被加熱物3は、継目無鋼管を製造する素材の丸鋼鋳片(1本が外径190mm,長さ3000mm)であり、それを装入口5から連続的に装入して加熱操業が行なわれた。該鋳片の目標加熱温度は、1250±30℃とし、目標炉圧は、20±2Paとした。この炉圧制御は、本発明に係る方法のうち、外気の導入を無人で行なう方式とした。
【0017】
加熱操業中の炉圧の経時変化を、従来の操業時での変化と比較して図5に示す。図5より、本発明によれば、炉圧が目標範囲内で制御できることが明らかである。また、この操業中に加熱された鋳片は、いずれも目標加熱温度を満足していた。
【0018】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、蓄熱体を有する交番燃焼バーナを備えていても、加熱炉の炉圧制御が安定して実施できるようになった。しかも、制御に用いるガスが外気で良いので、簡単な設備改造で安価に炉圧の安定が図れた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る加熱炉の炉圧制御方法を説明する図である。
【図2】交番燃焼バーナを備えた加熱炉の排気系を示す図である。
【図3】従来の加熱炉の排気系を説明する図であり、(a)はバーナが重油バーナ、(b)は交番燃焼バーナの場合である。
【図4】加熱炉の構造を説明する図である。
【図5】本発明の実施による炉圧変化を、従来のものと比較した図である。
【符号の説明】
1 炉室
2 炉床
3 被加熱物
4 バーナ
5 装入口
6 排出口
7 内側壁
8 外側壁
9 レキュペレータ
10 予熱炉
11 廃熱ボイラ
12 燃焼ブロア
13 排気ブロア
14 高温ファン
15 煙突
16 炉の排気口
17 煙道
18 炉圧制御ダンパ
19 排気ガス(燃焼ガスの一部)
20 低温ガス
21 ドラフト制御ダンパ
22 圧力センサ
23 交番燃焼バーナ
24 外気の取り入れ口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a furnace pressure control method for a heating furnace, and more particularly to a technique for controlling the furnace pressure of a heating furnace provided with an alternating combustion burner having a heat storage body.
[0002]
[Prior art]
For example, a rotary heating furnace may be used for heating steel materials. As shown in FIG. 4, it is formed of a furnace chamber 1 whose plane has a donut shape, a rotating
[0003]
On the other hand, Japanese Patent Laid-Open No. 7-4851 discloses a set of two burners each provided with a heat storage body, and an alternating combustion burner that alternately switches between combustion and suction along the inner wall and the ceiling surface. Have proposed multiple heating furnaces. In this furnace, most of the heat of the exhaust gas is recovered by its own burner (heat storage body), so that the thermal efficiency is higher than in the conventional case. In addition, heavy equipment such as heavy oil preheaters and heat exchangers are not required, and construction costs are reduced. Furthermore, the effect of reducing the scale of the steel material was recognized to some extent.
[0004]
By the way, the heating furnace provided with such an alternating combustion burner is different from the conventional furnace (see FIG. 3A), and as shown in FIG. 3B, a part of the combustion gas is used for heat recovery. (The flow rate is as small as 20 vol% of the whole) is directly discharged from the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a furnace pressure control method for a heating furnace capable of stably performing furnace pressure control even if an alternating combustion burner having a heat storage body is provided.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The inventor diligently studied to achieve the above object, and the results were embodied in the present invention.
[0007]
That is, the present invention controls the furnace pressure of a rotary hearth furnace equipped with an alternating combustion burner having a heat accumulator by opening and closing a furnace pressure control damper provided in the flue of the exhaust gas. monitoring the pressure sensor provided downstream of the furnace pressure control damper always such that the pressure values of the heating furnace is within 20 ± 2 Pa, under flow side of the furnace pressure control damper, draft control A furnace pressure control method for a rotary hearth-type heating furnace, wherein a low-temperature gas is introduced into a flue by opening and closing a damper.
[0008]
In addition, the present invention is a furnace pressure control method for a rotary hearth type heating furnace, characterized in that the low-temperature gas is outside air.
[0009]
Furthermore, the furnace pressure control method of the rotary hearth type heating furnace is characterized in that the introduction of the outside air is natural suction without using a fan.
[0010]
In the present invention, under flow side of the damper provided in the flue from the furnace to the chimney, since as to introduce cold gases to該煙canal gas temperature of the flue is lowered, the gas is increased in the chimney Speed decreases (so-called “draft” decreases). Also, the gas pressure increases. As a result, the amount of gas discharged through the damper when the damper is sealed can be suppressed to a very small amount, and the furnace pressure can be easily controlled. Furthermore, in the present invention, the low temperature gas is used as the outside air, and the introduction of the outside air is performed without power, so that the furnace pressure control can be performed at a low cost.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described, including the background to the invention.
[0012]
First, the inventors focused on reducing the draft without remodeling the furnace pressure control damper itself having a low hermeticity, and intensively studied specific means. As a result, it was considered that the temperature of the
[0013]
Considering that the kind of the
[0014]
Next, the inventors studied the position of the introduction of
[0015]
In order to implement the present invention specifically, the operator constantly monitors the pressure sensor 22 provided in the flue , and opens and closes the
[0016]
【Example】
This is used for furnace pressure control in a heating furnace (outside wall diameter 33 m, inner wall diameter 25 m, height from the hearth to the ceiling 1.5 to 2.1 m) provided with 27 sets of alternating
[0017]
FIG. 5 shows the change over time in the furnace pressure during the heating operation in comparison with the change during the conventional operation. FIG. 5 clearly shows that the furnace pressure can be controlled within the target range according to the present invention. Moreover, all the slabs heated during this operation satisfied the target heating temperature.
[0018]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the furnace pressure control of the heating furnace can be stably performed even if the alternating combustion burner having the heat storage body is provided. Moreover, since the outside gas can be used for the control, the furnace pressure can be stabilized at a low cost by a simple modification of the equipment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a furnace pressure control method for a heating furnace according to the present invention.
FIG. 2 is a view showing an exhaust system of a heating furnace provided with an alternating combustion burner.
FIG. 3 is a diagram for explaining an exhaust system of a conventional heating furnace, in which (a) shows a case where the burner is a heavy oil burner and (b) shows an alternating combustion burner.
FIG. 4 is a diagram illustrating the structure of a heating furnace.
FIG. 5 is a diagram comparing the furnace pressure change according to the implementation of the present invention with a conventional one.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
20
Claims (3)
前記煙道の炉圧制御用ダンパの下流側に設けた圧力センサを常時監視し、前記加熱炉内の圧力値が20±2Pa内になるように、前記炉圧制御用ダンパの下流側で、ドラフト制御ダンパの開閉操作により煙道内に低温ガスを導入することを特徴とする回転炉床式加熱炉の炉圧制御方法。When controlling the furnace pressure of a rotary hearth furnace equipped with an alternating combustion burner having a heat storage body by opening and closing a furnace pressure control damper provided in the flue of the exhaust gas,
Constantly monitors the pressure sensor provided downstream of the furnace pressure control damper of the flue, so that the pressure value of the heating furnace is within 20 ± 2 Pa, under flow side of the furnace pressure control damper , furnace pressure control method of a rotary hearth type heating furnace and introducing a cold gas into the flue by the opening and closing operation of the draft control damper.
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