JP3800008B2 - 蓄熱式バーナを有する加熱炉の操業方法および加熱炉 - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、蓄熱式バーナを有する加熱炉の操業方法および加熱炉、特に蓄熱式バーナにおける対のバーナの交番燃焼を有利に行うための操業方法およびこの操業に直接使用する加熱炉に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、鋼材の加熱炉は、分塊工場で粗圧延された鋼片や、連続鋳造された鋳片を最終製品に圧延するため、その圧延に適した所定の温度に再加熱する場合に主に用いられている。この加熱炉は、バッチ式と連続式とに大別されるが、それぞれ長所および短所があるため、その目的に応じて選択使用されている。中でも、連続式加熱炉は、近年の大量生産に適しているところから、製鉄所などで多用されている。
【0003】
この連続式加熱炉は、その典型例を図1に示すように、鋼材の装入側から順に予熱帯1、加熱帯2および均熱帯3から成るのが一般的であり、少なくとも加熱帯2および均熱帯3は、バーナ4によって所定温度に加熱保持されている。そして、装入扉1aから予熱帯1に導入された鋼材5は、搬送路6上を移動されて加熱帯2そして均熱帯3を経て均熱帯3出側の抽出扉3aから炉外へ搬出される間に、所定温度に加熱される。なお、バーナ4の燃焼によって生じた排ガスは、予熱帯1の入側に設けられた煙道7から炉外に排出される。なお、7aは、ダンパーである。
【0004】
近年、上記連続式加熱炉において、その加熱源に蓄熱式バーナを用いて、排ガス中の熱をバーナの燃焼用空気の予熱に再利用する、熱損失の少ない加熱炉の操業が行われている。
すなわち、蓄熱式バーナは、図2に示すように、例えば加熱炉均熱体3の両側壁間で向かい合わせに配置した、一対のバーナ40aおよび40bと、各バーナ40aおよび40bに炉外から燃焼用空気を導き、また炉内の排ガスを各バーナを介して炉外に導くための兼用通路41aおよび41bと、図示例では各通路のバーナ側開口に配設した蓄熱体42aおよび42bと、から成る。この蓄熱式バーナは、そのバーナ対を交互に燃焼させる際、例えば図2(a) に示すように、バーナ40aに兼用通路41aから燃焼用空気を供給するとともに燃料43aを供給し、バーナ40aを燃焼させた際には、これと対向するバーナ40bから炉内の排ガスを吸引し、この排ガスを蓄熱体42bに通して熱を回収してから、兼用通路41bに導いて炉外に排出する。
【0005】
次いで、バーナの燃焼運転を切り換え、かつ、その際兼用通路41aおよび41bの切換弁44を切り換えて、上記した空気および排ガスの導管との接続を変更したのち、図2(b) に示すように、バーナ40bに兼用通路41bから蓄熱体42bを介して燃焼用空気を供給するに当り、先に図2(a) に示した工程にて蓄熱体42bに回収した熱を利用して燃焼用空気の予熱を図りながら供給し、併せて燃料43bを供給してバーナ40bを燃焼させる。同時に、これと対向するバーナ40aから炉内の排ガスを吸引し、この排ガスを蓄熱体42aに通して熱を回収してから、兼用通路41aに導いて炉外に排出する。
以上の図2(a) および(b) に示したバーナの交番燃焼を、例えば数十秒毎に繰り返して行うことによって、熱損失の少ない加熱炉操業が実現するのである。
【0006】
ここで、非燃焼時のバーナからの排ガスの吸引は、例えば図2に示すように、バーナ40aまたは40bから蓄熱体42aまたは42bを介して吸引する経路45の末端に、例えば吸引ファンによる吸引装置8を配設し、この吸引装置8を駆動してバーナからの排ガスの吸引を実現している。
【0007】
ところで、以上の蓄熱式バーナを用いた加熱炉の操業において、バーナの燃焼を開始したのち設定温度に至るまでの期間や、または炉内の雰囲気を800 ℃程度の低温域に制御する場合は、バーナから吸引されて蓄熱体を通った排ガスの温度も低下し、その結果、蓄熱体の排ガス出側や、それに続く上記経路45にて、排ガス中に含まれる水分や硫黄分が凝結することになる。この凝結によって生じた液体、いわゆるドレンが蓄熱体の排ガス出側に滞留することがあり、そのままバーナの燃焼運転が切り替わり燃焼状態となると、燃焼用空気にドレンが混入する結果、燃焼火炎温度が下がるという問題をまねく。このドレンによる燃焼火炎温度の低下は、加熱炉の熱効率を低下させる上、低温運転に支障を与える、おそれもあった。
【0008】
また、蓄熱式バーナを多数設置した加熱炉では、バーナから蓄熱体を通して低温となった排ガスを吸引装置に導く経路が長くなっているところから、ドレンは蓄熱体出側に限らず、上記経路の途上にも発生することがある。そして、この経路上で発生したドレンが吸引装置に達すると、この吸引装置を構成するインペラを腐食したり、ドレン中に含まれる固形分がインペラを磨耗損傷することになり、重大な事故に発展するおそれがある。そのため、従来、蓄熱式バーナを有する加熱炉では、排ガスの吸引装置の点検を頻繁に行っていたのである。さらに、吸引装置のインペラの交換等、頻繁な補修作業が要求され、補修に要するコストの増加も問題になっていた。
【0009】
上記したドレンに関わる諸問題に対して、特開平10−30812 号公報には、図3に示すように、加熱炉の例えば均熱帯3内の排ガスをバーナ40aから排ガス配管路50を介して炉外に排出する経路とは別に、加熱炉内の排ガスをバイパス管51を介して排ガス配管路50に流して、排ガス配管路50内の温度を排ガスの露点以上に保持することが開示されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、鋼材の厚み方向で温度を均一にするため比較的低温で時間をかけて加熱する、いわゆる熟熱操業時や、設備トラブルが発生して高負荷燃焼が不可能の場合など、バーナを極く低負荷で燃焼させる必要が生じた場合には、吸引装置(ファン)をその吸引能力の例えば10%未満にまで低下しなくてはならなくなる結果、吸引装置の運転が不安定になる不利がある。すなわち、バーナを極く低負荷で燃焼させる場合には、ファンをその安定運転領域以下で運転せざるを得なくなる場合が生じ、その場合にはファンの翼全面で旋回流が安定して得られるとは限らず、失速して旋回流が得られない個所が発生する。すると、バーナからの排ガス吸引量を一定に保持することが困難となるばかりか、翼に異常振動が発生し、場合によってはファンが破損する、おそれもある。
【0011】
上述したように、特開平10−30812 号公報に記載された技術は、低負荷で燃焼させた場合のドレンに関わる諸問題は解決されるものの、極低負荷燃焼での上記問題点をも考慮したものではない。また、同公報に記載された排ガス配管路50およびバイパス管51のそれぞれに制御弁があるため、その制御が複雑であるという問題もある。
【0012】
そこで、この発明は、上述の問題を解消し、蓄熱式バーナの燃焼負荷が小さい場合にあっても排ガスの吸引装置の運転が不安定になることのない、加熱炉の操業方法について提案することを目的とする。また、この発明の目的は、この加熱炉の操業方法に直接使用する加熱炉を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、蓄熱式バーナの燃焼負荷が小さくなって、排ガスの吸引装置を例えば10%未満の負荷で運転することを余儀なくされた場合に、この吸引装置の運転負荷を高める方途を鋭意究明したところ、加熱炉の排ガスを炉外に導く煙道から排ガスを吸引装置へと導くことが極めて有利であることを見出し、この発明を完成するに到った。
【0014】
すなわち、この発明の要旨構成は、次のとおりである。
(1)加熱源として、蓄熱体が付帯されたバーナの対を向かい合わせに配設した蓄熱式バーナを有する、加熱炉において、蓄熱式バーナの各対のバーナを交互に燃焼させると共に、非燃焼時のバーナから炉内の排ガスを吸引し、上記蓄熱体に排ガスを導入して排ガス中の熱を蓄熱体に回収し、この回収した熱を燃焼時のバーナの燃焼用空気の加熱に利用して、加熱炉の操業を行うに当り、
蓄熱式バーナの燃焼負荷が小さい場合に、上記非燃焼時のバーナから蓄熱体を通して炉内の排ガスを吸引するための吸引装置に、炉内の排ガスを炉外に導く煙道内の排ガスを供給する際、該排ガスの流量は、吸引装置のインペラの耐久温度の上限をこえない範囲に制御し、かつ煙道内排ガスと蓄熱体を通った低温排ガスとの混合点における圧力損失を、煙道内排ガスと低温排ガスとで同等にすることを特徴とする蓄熱式バーナを有する加熱炉の操業方法。
【0015】
(2)上記 (1) において、前記加熱炉内の排ガスを炉外に導く煙道内の排ガスに替えて、高温に加熱された空気、あるいは燃焼装置から発生する燃焼排ガスを用いることを特徴とする蓄熱式バーナを有する加熱炉の操業方法。
【0016】
(3) 加熱源として、蓄熱体が付帯されたバーナの対を向かい合わせに配設した蓄熱式バーナを有し、該蓄熱式バーナの各対のバーナを交互に燃焼させると共に、非燃焼時のバーナから炉内の排ガスを吸引し、上記蓄熱体に排ガスを導入して排ガス中の熱を蓄熱体に回収し、この回収した熱を燃焼時のバーナの燃焼用空気の加熱に利用して操業を行う、加熱炉において、該加熱炉内の排ガスを非燃焼時のバーナから蓄熱体を介して吸引する経路の末端に吸引装置を配設し、該経路の吸引装置入側と加熱炉内の排ガスを炉外に導く煙道との間に、開閉弁を介して煙道内の排ガスを吸引装置に導く配管路を設け、さらに煙道の配管路より上流側にレキュベレータを設けたことを特徴とする加熱炉。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の方法について、図面を参照して詳細に説明する。
図4に、この発明の方法に直接使用する連続式加熱炉における、排ガスの排出経路を示す。この排出経路は、先に図2に示したバーナ40aまたは40bから蓄熱体42aまたは42bを介して吸引装置8に至る経路45における、吸引装置8の入側と、加熱炉内の排ガスを炉外に導く煙道7との間に、開閉弁9を介して煙道7内の排ガスを吸引装置8に導く配管路10を設けるところに特徴がある。さらに、経路45には、吸引装置8の入側に、配管路10の接続部より上流側に、バーナからの排ガス吸引量を測定して開閉弁9の開閉タイミングを判断するための流量計45aを設け、また該接続部と吸引装置8との途中に合計流量を所定量に調整するための流量調整弁45bを設けてある。
【0020】
以上の排ガス排出経路をそなえる加熱炉において、蓄熱式バーナの燃焼負荷が小さくなって吸引装置8を例えば10%未満の負荷で運転する事態になった場合、上記配管路10の開閉弁9を開いて煙道7内の排ガスを、経路45の吸引装置8入側に導いて、吸引装置8の運転負荷を増加する、操作を行う。
【0021】
具体的には、煙道7内の排ガスを経路45に導いた際、煙道内排ガスと蓄熱体を通った低温排ガスとの混合後の排ガス温度が、吸引装置8の特にインペラの耐久温度の上限をこえないように、配管路10の管径を選定して排ガスの流量を制御し、同時に混合点における煙道内排ガスと蓄熱体を通った低温排ガスとの圧力損失を同等にして、混合排ガスを吸引装置8に導く。
【0022】
この操作によって、吸引装置8における運転負荷を例えば10%以上に上昇することが簡単に実現し、極低負荷燃焼での上述した諸問題を解消できるのである。
【0023】
次いで、配管路10を介した煙道内排ガスの供給は、バーナからの吸引量が必要最低流量をこえた時点で停止、つまり配管路10の開閉弁9を閉とすればよい。ここで、必要最低流量とは、ファン設計時の安定運転領域下限を指す。
【0024】
なお、上記吸引装置8へ導く排ガスの流量制御は、配管路10の開閉弁9を流量調整弁とすることによっても行うことができるが、流量調整弁の操作は煩雑である上、その機構も複雑であって設備費も嵩むところから、この発明では、所定の管径の配管路10を単に開閉する、簡便な手法を採用した。
【0025】
ここに、配管路10の管径は、例えば下記式(A) および(B) に従って設計することができる。
記
(排ガス露点)≦Ta ≦Tb ----(A)
ΔP1 =ΔP2 ----(B)
ただし、
Ta :V2=V1+V3となる混合排ガスの温度
Tb :吸引装置(軸受で代表)耐久温度上限値
ここで、
V1:バーナ最低燃焼(極低負荷)時の排ガス吸引量
V2:吸引装置を安定運転するための排ガスの必要最低流量
V3:V2−V1の差分を補うための排ガス量
ΔP1 :経路45におけるバーナと配管路合流点との間の圧力損失
ΔP2 :配管路10での圧力損失
【0026】
また、図4に示すように、煙道7の配管路10の上流側にレキュペレータ7bを設けて、このレキュペレータ7bに炉内排ガスを通すことによって、低温化した排ガスを配管路10に供給することが、吸引装置8の耐久寿命を延ばす上で好ましい。
【0027】
上記の実施形態では、バーナからの排ガスに、加熱炉内の排ガスを直接混合するのではなく、煙道内排ガスを混合するようにしたため、加熱炉の炉内圧に対して外乱となる、おそれはない。
【0028】
なお、バーナからの排ガスに混合するガスは、煙道内排ガスに限る必要はなく、高温のガス、つまり熱風であればよい。例えば、高温に加熱された空気でもよいし、あるいは別途燃焼装置を設け、そこから発生する燃焼排ガスを混合するようにしてもよい。
【0029】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、蓄熱式バーナの燃焼負荷が小さい場合にあっても排ガスの吸引装置の運転が不安定になることがなく、またドレンの発生も回避されるため、加熱炉の安定した操業を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 連続式加熱炉の構造を示す図である。
【図2】 蓄熱式バーナの構造を示す図である。
【図3】 従来の加熱炉における排ガスの排出経路を示す図である。
【図4】 この発明に従う加熱炉における排ガスの排出経路を示す図である。
【符号の説明】
1 予熱帯
1a 装入扉
2 加熱炉
3 均熱帯
3a 抽出扉
4 バーナ
5 搬送路
6 鋼材
7 煙道
7a ダンパー
7b レキュペレータ
8 吸引装置
9 開閉弁
10 配管路
40a,40b バーナ
42a,42b 蓄熱体
45 経路
【発明の属する技術分野】
この発明は、蓄熱式バーナを有する加熱炉の操業方法および加熱炉、特に蓄熱式バーナにおける対のバーナの交番燃焼を有利に行うための操業方法およびこの操業に直接使用する加熱炉に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、鋼材の加熱炉は、分塊工場で粗圧延された鋼片や、連続鋳造された鋳片を最終製品に圧延するため、その圧延に適した所定の温度に再加熱する場合に主に用いられている。この加熱炉は、バッチ式と連続式とに大別されるが、それぞれ長所および短所があるため、その目的に応じて選択使用されている。中でも、連続式加熱炉は、近年の大量生産に適しているところから、製鉄所などで多用されている。
【0003】
この連続式加熱炉は、その典型例を図1に示すように、鋼材の装入側から順に予熱帯1、加熱帯2および均熱帯3から成るのが一般的であり、少なくとも加熱帯2および均熱帯3は、バーナ4によって所定温度に加熱保持されている。そして、装入扉1aから予熱帯1に導入された鋼材5は、搬送路6上を移動されて加熱帯2そして均熱帯3を経て均熱帯3出側の抽出扉3aから炉外へ搬出される間に、所定温度に加熱される。なお、バーナ4の燃焼によって生じた排ガスは、予熱帯1の入側に設けられた煙道7から炉外に排出される。なお、7aは、ダンパーである。
【0004】
近年、上記連続式加熱炉において、その加熱源に蓄熱式バーナを用いて、排ガス中の熱をバーナの燃焼用空気の予熱に再利用する、熱損失の少ない加熱炉の操業が行われている。
すなわち、蓄熱式バーナは、図2に示すように、例えば加熱炉均熱体3の両側壁間で向かい合わせに配置した、一対のバーナ40aおよび40bと、各バーナ40aおよび40bに炉外から燃焼用空気を導き、また炉内の排ガスを各バーナを介して炉外に導くための兼用通路41aおよび41bと、図示例では各通路のバーナ側開口に配設した蓄熱体42aおよび42bと、から成る。この蓄熱式バーナは、そのバーナ対を交互に燃焼させる際、例えば図2(a) に示すように、バーナ40aに兼用通路41aから燃焼用空気を供給するとともに燃料43aを供給し、バーナ40aを燃焼させた際には、これと対向するバーナ40bから炉内の排ガスを吸引し、この排ガスを蓄熱体42bに通して熱を回収してから、兼用通路41bに導いて炉外に排出する。
【0005】
次いで、バーナの燃焼運転を切り換え、かつ、その際兼用通路41aおよび41bの切換弁44を切り換えて、上記した空気および排ガスの導管との接続を変更したのち、図2(b) に示すように、バーナ40bに兼用通路41bから蓄熱体42bを介して燃焼用空気を供給するに当り、先に図2(a) に示した工程にて蓄熱体42bに回収した熱を利用して燃焼用空気の予熱を図りながら供給し、併せて燃料43bを供給してバーナ40bを燃焼させる。同時に、これと対向するバーナ40aから炉内の排ガスを吸引し、この排ガスを蓄熱体42aに通して熱を回収してから、兼用通路41aに導いて炉外に排出する。
以上の図2(a) および(b) に示したバーナの交番燃焼を、例えば数十秒毎に繰り返して行うことによって、熱損失の少ない加熱炉操業が実現するのである。
【0006】
ここで、非燃焼時のバーナからの排ガスの吸引は、例えば図2に示すように、バーナ40aまたは40bから蓄熱体42aまたは42bを介して吸引する経路45の末端に、例えば吸引ファンによる吸引装置8を配設し、この吸引装置8を駆動してバーナからの排ガスの吸引を実現している。
【0007】
ところで、以上の蓄熱式バーナを用いた加熱炉の操業において、バーナの燃焼を開始したのち設定温度に至るまでの期間や、または炉内の雰囲気を800 ℃程度の低温域に制御する場合は、バーナから吸引されて蓄熱体を通った排ガスの温度も低下し、その結果、蓄熱体の排ガス出側や、それに続く上記経路45にて、排ガス中に含まれる水分や硫黄分が凝結することになる。この凝結によって生じた液体、いわゆるドレンが蓄熱体の排ガス出側に滞留することがあり、そのままバーナの燃焼運転が切り替わり燃焼状態となると、燃焼用空気にドレンが混入する結果、燃焼火炎温度が下がるという問題をまねく。このドレンによる燃焼火炎温度の低下は、加熱炉の熱効率を低下させる上、低温運転に支障を与える、おそれもあった。
【0008】
また、蓄熱式バーナを多数設置した加熱炉では、バーナから蓄熱体を通して低温となった排ガスを吸引装置に導く経路が長くなっているところから、ドレンは蓄熱体出側に限らず、上記経路の途上にも発生することがある。そして、この経路上で発生したドレンが吸引装置に達すると、この吸引装置を構成するインペラを腐食したり、ドレン中に含まれる固形分がインペラを磨耗損傷することになり、重大な事故に発展するおそれがある。そのため、従来、蓄熱式バーナを有する加熱炉では、排ガスの吸引装置の点検を頻繁に行っていたのである。さらに、吸引装置のインペラの交換等、頻繁な補修作業が要求され、補修に要するコストの増加も問題になっていた。
【0009】
上記したドレンに関わる諸問題に対して、特開平10−30812 号公報には、図3に示すように、加熱炉の例えば均熱帯3内の排ガスをバーナ40aから排ガス配管路50を介して炉外に排出する経路とは別に、加熱炉内の排ガスをバイパス管51を介して排ガス配管路50に流して、排ガス配管路50内の温度を排ガスの露点以上に保持することが開示されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、鋼材の厚み方向で温度を均一にするため比較的低温で時間をかけて加熱する、いわゆる熟熱操業時や、設備トラブルが発生して高負荷燃焼が不可能の場合など、バーナを極く低負荷で燃焼させる必要が生じた場合には、吸引装置(ファン)をその吸引能力の例えば10%未満にまで低下しなくてはならなくなる結果、吸引装置の運転が不安定になる不利がある。すなわち、バーナを極く低負荷で燃焼させる場合には、ファンをその安定運転領域以下で運転せざるを得なくなる場合が生じ、その場合にはファンの翼全面で旋回流が安定して得られるとは限らず、失速して旋回流が得られない個所が発生する。すると、バーナからの排ガス吸引量を一定に保持することが困難となるばかりか、翼に異常振動が発生し、場合によってはファンが破損する、おそれもある。
【0011】
上述したように、特開平10−30812 号公報に記載された技術は、低負荷で燃焼させた場合のドレンに関わる諸問題は解決されるものの、極低負荷燃焼での上記問題点をも考慮したものではない。また、同公報に記載された排ガス配管路50およびバイパス管51のそれぞれに制御弁があるため、その制御が複雑であるという問題もある。
【0012】
そこで、この発明は、上述の問題を解消し、蓄熱式バーナの燃焼負荷が小さい場合にあっても排ガスの吸引装置の運転が不安定になることのない、加熱炉の操業方法について提案することを目的とする。また、この発明の目的は、この加熱炉の操業方法に直接使用する加熱炉を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、蓄熱式バーナの燃焼負荷が小さくなって、排ガスの吸引装置を例えば10%未満の負荷で運転することを余儀なくされた場合に、この吸引装置の運転負荷を高める方途を鋭意究明したところ、加熱炉の排ガスを炉外に導く煙道から排ガスを吸引装置へと導くことが極めて有利であることを見出し、この発明を完成するに到った。
【0014】
すなわち、この発明の要旨構成は、次のとおりである。
(1)加熱源として、蓄熱体が付帯されたバーナの対を向かい合わせに配設した蓄熱式バーナを有する、加熱炉において、蓄熱式バーナの各対のバーナを交互に燃焼させると共に、非燃焼時のバーナから炉内の排ガスを吸引し、上記蓄熱体に排ガスを導入して排ガス中の熱を蓄熱体に回収し、この回収した熱を燃焼時のバーナの燃焼用空気の加熱に利用して、加熱炉の操業を行うに当り、
蓄熱式バーナの燃焼負荷が小さい場合に、上記非燃焼時のバーナから蓄熱体を通して炉内の排ガスを吸引するための吸引装置に、炉内の排ガスを炉外に導く煙道内の排ガスを供給する際、該排ガスの流量は、吸引装置のインペラの耐久温度の上限をこえない範囲に制御し、かつ煙道内排ガスと蓄熱体を通った低温排ガスとの混合点における圧力損失を、煙道内排ガスと低温排ガスとで同等にすることを特徴とする蓄熱式バーナを有する加熱炉の操業方法。
【0015】
(2)上記 (1) において、前記加熱炉内の排ガスを炉外に導く煙道内の排ガスに替えて、高温に加熱された空気、あるいは燃焼装置から発生する燃焼排ガスを用いることを特徴とする蓄熱式バーナを有する加熱炉の操業方法。
【0016】
(3) 加熱源として、蓄熱体が付帯されたバーナの対を向かい合わせに配設した蓄熱式バーナを有し、該蓄熱式バーナの各対のバーナを交互に燃焼させると共に、非燃焼時のバーナから炉内の排ガスを吸引し、上記蓄熱体に排ガスを導入して排ガス中の熱を蓄熱体に回収し、この回収した熱を燃焼時のバーナの燃焼用空気の加熱に利用して操業を行う、加熱炉において、該加熱炉内の排ガスを非燃焼時のバーナから蓄熱体を介して吸引する経路の末端に吸引装置を配設し、該経路の吸引装置入側と加熱炉内の排ガスを炉外に導く煙道との間に、開閉弁を介して煙道内の排ガスを吸引装置に導く配管路を設け、さらに煙道の配管路より上流側にレキュベレータを設けたことを特徴とする加熱炉。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の方法について、図面を参照して詳細に説明する。
図4に、この発明の方法に直接使用する連続式加熱炉における、排ガスの排出経路を示す。この排出経路は、先に図2に示したバーナ40aまたは40bから蓄熱体42aまたは42bを介して吸引装置8に至る経路45における、吸引装置8の入側と、加熱炉内の排ガスを炉外に導く煙道7との間に、開閉弁9を介して煙道7内の排ガスを吸引装置8に導く配管路10を設けるところに特徴がある。さらに、経路45には、吸引装置8の入側に、配管路10の接続部より上流側に、バーナからの排ガス吸引量を測定して開閉弁9の開閉タイミングを判断するための流量計45aを設け、また該接続部と吸引装置8との途中に合計流量を所定量に調整するための流量調整弁45bを設けてある。
【0020】
以上の排ガス排出経路をそなえる加熱炉において、蓄熱式バーナの燃焼負荷が小さくなって吸引装置8を例えば10%未満の負荷で運転する事態になった場合、上記配管路10の開閉弁9を開いて煙道7内の排ガスを、経路45の吸引装置8入側に導いて、吸引装置8の運転負荷を増加する、操作を行う。
【0021】
具体的には、煙道7内の排ガスを経路45に導いた際、煙道内排ガスと蓄熱体を通った低温排ガスとの混合後の排ガス温度が、吸引装置8の特にインペラの耐久温度の上限をこえないように、配管路10の管径を選定して排ガスの流量を制御し、同時に混合点における煙道内排ガスと蓄熱体を通った低温排ガスとの圧力損失を同等にして、混合排ガスを吸引装置8に導く。
【0022】
この操作によって、吸引装置8における運転負荷を例えば10%以上に上昇することが簡単に実現し、極低負荷燃焼での上述した諸問題を解消できるのである。
【0023】
次いで、配管路10を介した煙道内排ガスの供給は、バーナからの吸引量が必要最低流量をこえた時点で停止、つまり配管路10の開閉弁9を閉とすればよい。ここで、必要最低流量とは、ファン設計時の安定運転領域下限を指す。
【0024】
なお、上記吸引装置8へ導く排ガスの流量制御は、配管路10の開閉弁9を流量調整弁とすることによっても行うことができるが、流量調整弁の操作は煩雑である上、その機構も複雑であって設備費も嵩むところから、この発明では、所定の管径の配管路10を単に開閉する、簡便な手法を採用した。
【0025】
ここに、配管路10の管径は、例えば下記式(A) および(B) に従って設計することができる。
記
(排ガス露点)≦Ta ≦Tb ----(A)
ΔP1 =ΔP2 ----(B)
ただし、
Ta :V2=V1+V3となる混合排ガスの温度
Tb :吸引装置(軸受で代表)耐久温度上限値
ここで、
V1:バーナ最低燃焼(極低負荷)時の排ガス吸引量
V2:吸引装置を安定運転するための排ガスの必要最低流量
V3:V2−V1の差分を補うための排ガス量
ΔP1 :経路45におけるバーナと配管路合流点との間の圧力損失
ΔP2 :配管路10での圧力損失
【0026】
また、図4に示すように、煙道7の配管路10の上流側にレキュペレータ7bを設けて、このレキュペレータ7bに炉内排ガスを通すことによって、低温化した排ガスを配管路10に供給することが、吸引装置8の耐久寿命を延ばす上で好ましい。
【0027】
上記の実施形態では、バーナからの排ガスに、加熱炉内の排ガスを直接混合するのではなく、煙道内排ガスを混合するようにしたため、加熱炉の炉内圧に対して外乱となる、おそれはない。
【0028】
なお、バーナからの排ガスに混合するガスは、煙道内排ガスに限る必要はなく、高温のガス、つまり熱風であればよい。例えば、高温に加熱された空気でもよいし、あるいは別途燃焼装置を設け、そこから発生する燃焼排ガスを混合するようにしてもよい。
【0029】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、蓄熱式バーナの燃焼負荷が小さい場合にあっても排ガスの吸引装置の運転が不安定になることがなく、またドレンの発生も回避されるため、加熱炉の安定した操業を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 連続式加熱炉の構造を示す図である。
【図2】 蓄熱式バーナの構造を示す図である。
【図3】 従来の加熱炉における排ガスの排出経路を示す図である。
【図4】 この発明に従う加熱炉における排ガスの排出経路を示す図である。
【符号の説明】
1 予熱帯
1a 装入扉
2 加熱炉
3 均熱帯
3a 抽出扉
4 バーナ
5 搬送路
6 鋼材
7 煙道
7a ダンパー
7b レキュペレータ
8 吸引装置
9 開閉弁
10 配管路
40a,40b バーナ
42a,42b 蓄熱体
45 経路
Claims (3)
- 加熱源として、蓄熱体が付帯されたバーナの対を向かい合わせに配設した蓄熱式バーナを有する、加熱炉において、蓄熱式バーナの各対のバーナを交互に燃焼させると共に、非燃焼時のバーナから炉内の排ガスを吸引し、上記蓄熱体に排ガスを導入して排ガス中の熱を蓄熱体に回収し、この回収した熱を燃焼時のバーナの燃焼用空気の加熱に利用して、加熱炉の操業を行うに当り、
蓄熱式バーナの燃焼負荷が小さい場合に、上記非燃焼時のバーナから蓄熱体を通して炉内の排ガスを吸引するための吸引装置に、炉内の排ガスを炉外に導く煙道内の排ガスを供給する際、該排ガスの流量は、吸引装置のインペラの耐久温度の上限をこえない範囲に制御し、かつ煙道内排ガスと蓄熱体を通った低温排ガスとの混合点における圧力損失を、煙道内排ガスと低温排ガスとで同等にすることを特徴とする蓄熱式バーナを有する加熱炉の操業方法。 - 請求項1において、前記加熱炉内の排ガスを炉外に導く煙道内の排ガスに替えて、高温に加熱された空気、あるいは燃焼装置から発生する燃焼排ガスを用いることを特徴とする蓄熱式バーナを有する加熱炉の操業方法。
- 加熱源として、蓄熱体が付帯されたバーナの対を向かい合わせに配設した蓄熱式バーナを有し、該蓄熱式バーナの各対のバーナを交互に燃焼させると共に、非燃焼時のバーナから炉内の排ガスを吸引し、上記蓄熱体に排ガスを導入して排ガス中の熱を蓄熱体に回収し、この回収した熱を燃焼時のバーナの燃焼用空気の加熱に利用して操業を行う、加熱炉において、該加熱炉内の排ガスを非燃焼時のバーナから蓄熱体を介して吸引する経路の末端に吸引装置を配設し、該経路の吸引装置入側と加熱炉内の排ガスを炉外に導く煙道との間に、開閉弁を介して煙道内の排ガスを吸引装置に導く配管路を設け、さらに煙道の配管路より上流側にレキュベレータを設けたことを特徴とする加熱炉。
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