JP3952529B2 - 二重円筒型間接加熱炉及びその運転方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄熱式燃焼バーナを複数備える二重円筒型間接加熱炉及びその運転方法に関し、詳しくは、コイルの焼鈍等の熱処理に適したべル形燃焼炉等に属する加熱炉に適用され、被加熱物の品質、熱効率、運転時の安定性等に優れた二重円筒型間接加熱炉及びその運転方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、蓄熱式燃焼バーナを有する加熱炉(熱処理炉も含む、以下同じ)は、特開平6−257951号公報(以下、従来例1という)に開示されている。図14(a),(b)を参照して説明すると、燃焼室72とルツボ71とを備えるアルミ溶解保持炉70の上下に交番燃焼する1対の蓄熱式燃焼バ−ナ73,74が配置され、四方弁75を頻繁に切り替えて、これらの蓄熱式燃焼バーナ対を交互に切り換えて燃焼、消火を行っており、炉70の上下方向の温度分布を均一にして、被加熱物を均一に加熱することを狙ったものである。
【0003】
さらに、蓄熱式燃焼バーナを有する加熱炉とし、特開平7−103430号公報(以下、従来例2という)に開示された二重円筒型間接加熱炉がある。図15を参照して説明すると、この加熱炉は、コイル1を覆うインナーカバー2とそれを覆う外筒3からなる二重円筒型間接加熱炉であり、外筒3の炉壁に、蓄熱式燃焼バーナ4a,4bが装着され、その天井部に補助逃がし煙道18と流量調整ダンパ19が備えられている。インナーカバー2の底部には雰囲気攪拌ファン7が設けられている。蓄熱式燃焼バーナ4a,4bは燃焼用バーナ5と蓄熱体6から構成され、それぞれの燃焼用バーナ5には燃料遮断弁8a,8bが接続されている。蓄熱式燃焼バーナ4aに接続された配管は分岐して、一方に燃焼排ガス遮断弁10a、他方に燃焼空気遮断弁9aが接続されている。蓄熱式燃焼バーナ4bには、燃料遮断弁8b、燃料流量発信器12、燃料流量調整弁15が接続されている。燃焼用空気遮断弁9a,9bが接続された配管は集合され、燃焼空気流量発信器13、燃焼空気流量調整弁16を介して燃焼空気供給ファン11に接続されている。蓄熱体6から排出される燃焼排ガスの温度を計測する燃焼排ガス温度計20a,20bが設けられている。
【0004】
この二重円筒型間接加熱炉では、一部の燃焼排ガスを蓄熱式燃焼バーナ4a,4bの蓄熱体6を通さずに直接大気中に逃がす補助逃がし煙道18と、この煙道を通過する燃焼排ガス流量を調整する流量調整ダンパ19が設けられ、加熱開始時に、補助逃がし煙道18の流量調整手段である流量調整ダンパ19の開度を大きくしながら、蓄熱式燃焼バーナ4a,4bの蓄熱体出側の燃焼排ガス温度を燃焼排ガス温度計20a,20bで計測し、計測した温度が所定の温度になったときに、流量調整ダンパ19の開度を固定して運転するものである。このような運転を行うことで、高温の燃焼排ガスが燃焼排ガス排出通路に流れて、配管や切替弁が損傷されるのを防止している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例1は、アルミニウムの精錬に用いられる溶解炉であり、比較的小型の炉であり、炉70の上下に配置された蓄熱式燃焼バーナ73,74を交番燃焼させることにより、炉70の上下方向の温度を均−にできるという利点がある。しかし、加熱炉の上部又は下部のみの温度を適度に調整することができないので、他の用途の加熱炉では、炉高が高い場合には、多数の燃焼バーナが必要となる欠点がある。
【0006】
また、従来例2は、蓄熱式燃焼バーナ4a,4bを二重円筒型間接加熱炉の外筒下部にのみ配置した例である。補助逃がし煙道18を通して排出される燃焼排ガスの流量は、蓄熱体6から排出される燃焼排ガスの温度が一定温度(例えば200℃)となるように制御され、運転開始時には炉内温度が冷えているので少なく、炉内が昇温されるにしたがって徐々に増加する。最終的には一定量の燃焼排ガスが定常的に排出される。換言すれば、補助逃がし煙道18に設けた排ガス流量調整ダンパ18の開度は、最初全閉の状態から徐々に開いていき、最終的には一定開度で保持することになる。さらに、内部円筒2内の熱循環量と下部加熱量との不均衡がある場合、炉の上下方向に温度差が発生し、燃焼による被加熱物の均一加熱が困難になるという問題点があった。
【0007】
また、蓄熱式燃焼バーナでは、燃焼排ガスが短時間に多量に発生するので、炉内圧力が急激に高まろうとする。燃焼排ガス流量調整ダンパを閉じたまま運転を開始すると、大量に発生した燃焼排ガスが短時間で蓄熱式燃焼バーナから排出ができないために、燃焼室内に多量の燃焼排ガスが充満して、炉内圧力が急激に上昇して、例えば、ベル(外筒)水封部やインナーカバーのオイルシール性が損われ、操業が不能になる問題がある。
【0008】
本発明は、上記のような課題に鑑みなされたものであり、二重円筒型間接加熱炉の温度分布が均一であり、安定した運転が可能な二重円筒型間接加熱炉及びその運転方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、二重円筒型間接加熱炉の上下方向の温度分布が均一であり、運転開始時の炉内圧力が急上昇して炉を破損することがない二重円筒型間接加熱炉及びその運転方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を達成するためになされたものであり、請求項1の発明の二重円筒型間接加熱炉の運転方法は、
交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを1対以上配置し、燃焼排ガスの一部を直接炉外に排出する補助逃がし煙道と、前記補助逃がし煙道から排出する燃焼排ガスの流量を調整する流量調整ダンパとを備える二重円筒型間接加熱炉の運転方法において、燃焼開始前に前記流量調整ダンパを一定の開度に開いた状態とした後、前記蓄熱式燃焼バーナで燃焼を開始し、交番燃焼の2回目の燃焼サイクル以降は蓄熱体を通過した後の燃焼排ガスの温度によって前記流量調整ダンパの開度を調整することを特徴とする。この発明は、蓄熱体を通過した後の燃焼排ガスの温度によって開度が調整される流量調整ダンパの開度を、燃焼開始前には燃焼排ガスの温度と無関係に一定開度に設定し、交番燃焼の2回目の燃焼サイクル以降温度によって調整することによって、運転開始時の炉内圧力の上昇を抑制する運転方法である。
【0010】
また、請求項2の発明の二重円筒型間接加熱炉の運転方法は、交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを1対以上配置し、燃焼排ガスの一部を直接炉外に排出する補助逃がし煙道と、前記補助逃がし煙道から排出する燃焼排ガスの流量を調整する流量調整ダンパとを備える二重円筒型間接加熱炉の運転方法において、燃焼開始時は前記蓄熱式燃焼バーナへの燃料供給を制限して、前記蓄熱式燃焼バーナで燃焼を開始し、着火源により着火して燃焼が起きた後に燃料供給量の制限を解除して、定常燃焼に移行することを特徴とする。この発明では、運転開始時、燃料供給が少ないので、燃料の流速が遅く炉内に入る燃料の量が極少なく、燃焼室内での燃焼排ガスの発生が少ないので、炉内圧力が急激に上昇することがない。着火源により着火して燃焼が起きた後、炉内の空気は、酸素濃度の低い燃焼排ガスに置換され、炉内に未燃焼の燃料が吹き込まれても、炉内には、燃焼排ガス中の極少量の酸素と燃料と同時に供給される燃焼用空気しか存在しないために、燃焼に必要な混合比で燃料と燃焼用空気が供給されるので、急激な燃焼は起こらない。その後、燃料を最大にしても炉内の燃焼排ガスを巻き込みながら緩慢な燃焼をするので、炉内圧力が急上昇することはない。
【0011】
また、請求項3の発明の二重円筒型間接加熱炉の運転方法は、交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを1対以上配置し、燃焼排ガスの一部を直接炉外に排出する補助逃がし煙道と、前記補助逃がし煙道から排出する燃焼排ガスの流量を調整する流量調整ダンパとを備える二重円筒型間接加熱炉の運転方法において、前記二重円筒型間接加熱炉内の雰囲気中の酸素濃度を低くしてから、前記蓄熱式燃焼バーナで燃焼を開始することを特徴とする。この発明では、運転開始時、燃焼室内の酸素濃度を低くすることで、燃焼を抑制する運転方法であり、燃焼に必要な混合比で燃料と燃焼用空気が供給されるのみであり、急激な燃焼は起こらない。さらに、燃焼排ガス中の酸素濃度が低いので、炉内の酸素濃度は低レベルに保持され、引き続き炉内圧力が急上昇することはない。
【0014】
また、請求項4の発明の二重円筒型間接加熱炉は、交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを1対以上配置し、燃焼排ガスの一部を直接炉外に排出する補助逃がし煙道と、前記補助逃がし煙道から排出する燃焼排ガスの流量を調整する流量調整ダンパを備えた二重円筒型間接加熱炉において、前記蓄熱式燃焼バーナの蓄熱体を通過した燃焼排ガスの温度を計測する温度計測手段と、燃焼開始前に前記流量調整ダンパを一定の開度に開いた状態で、前記蓄熱式燃焼バーナで燃焼を開始し、交番燃焼の2回目の燃焼サイクル以降は前記温度計測手段によって計測された燃焼排ガスの温度によって前記流量調整ダンパの開度を調節する燃焼排ガス流量調整手段とを具備することを特徴とする。この発明では、温度計測手段による燃焼排ガスの温度に応じて、前記流量調整ダンパの開度を燃焼排ガス流量調整手段で燃焼排ガス流量を調節して燃焼室の圧力上昇を制御している。
【0015】
また、請求項5の発明の二重円筒型間接加熱炉は、交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを1対以上配置し、燃焼排ガスの一部を直接炉外に排出する補助逃がし煙道と、前記補助逃がし煙道から排出する燃焼排ガスの流量を調整する流量調整ダンパとを備える二重円筒型間接加熱炉において、燃焼開始時は前記蓄熱式燃焼バーナへの燃料供給を制限して、前記蓄熱式燃焼バーナによる燃焼を開始し、着火源により着火して燃焼が起きた後に燃料供給量の制限を解除して、定常燃焼に移行する燃焼制御手段を具備することを特徴とする。この発明は、燃料を絞って燃焼を開始することで、燃焼室内の圧力上昇を抑制して運転する。
【0016】
また、請求項6の発明の二重円筒型間接加熱炉は、交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを1対以上配置し、燃焼排ガスの一部を直接炉外に排出する補助逃がし煙道と、前記補助逃がし煙道から排出する燃焼排ガスの流量を調整する流量調整ダンパを備えた燃焼室と被加熱物を熱処理する加熱室とを有する二重円筒型間接加熱炉において、前記燃焼室内を低酸素濃度とするためのガスを吹き込むパージ配管を具備し、前記パージ配管を通じて前記燃焼室内を低酸素濃度とするためのガスを吹き込み、前記二重円筒型間接加熱炉内の雰囲気中の酸素濃度を低くしてから、前記蓄熱式燃焼バーナで燃焼を開始することを特徴とする。この発明は、運転開始時に、パージ配管から低酸素濃度のガスを吹き込み、燃焼室を低酸素濃度とし、運転開始時の燃焼を抑制する二重円筒型間接加熱炉である。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る二重円筒型間接加熱炉及びその運転方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【0020】
(実施形態1)
図1は、本発明の一実施形態の概略を示す断面図であり、その制御系が図示さている。同図は、鋼コイル(以下、コイルという)をバッチ焼鈍するための二重円筒型間接加熱炉であり、炉内に装入されたコイル1を覆う内筒(以下、インナーカバーという)2と、インナーカバー2と中心軸を同じくするインナーカバー2を覆う外筒3とで構成され、外筒3とインナーカバー2との空間が燃焼室3aであり、インナーカバー2内が加熱室2aである。外筒3には、蓄熱式燃焼バーナ4a,4bが装備され、その天井部には補助逃がし煙道18、流量調整ダンパ19、安全弁21が備えられている。インナーカバー2の底部には雰囲気攪拌ファン7が設けられ、燃焼用バーナ5で燃焼した燃焼ガスにより直接インナーカバー2が加熱され、その熱せられたインナーカバー2内の雰囲気は雰囲気攪拌ファン7によって攪拌され、無酸化雰囲気を伝達する熱により、コイル1が均一に加熱されている。このバッチ燃焼炉では、焼鈍の対象となるコイル1がインナーカバー2内に複数個積み重ねて装入される。蓄熱式燃焼バーナ4a,4bにはぞれぞれ燃焼用バーナ5と蓄熱体6が設けられ、蓄熱体6は、燃焼排ガスの保有する熱エネルギを吸収して蓄熱するセラミックハニカムで形成されている。また、燃焼用バーナ5には燃料遮断弁8a,8bがそれぞれ接続されている。蓄熱式燃焼バーナ4aに接続された配管は分岐され、一方の配管に燃焼空気遮断弁9a、他方の配管に燃焼排ガス遮断弁10aが設けられ、蓄熱式燃焼バーナ4bも同様に燃焼空気遮断弁9b、燃焼排ガス遮断弁10bが設けられている。燃焼空気遮断弁9a,9bから延在する配管は集合されて、燃焼空気流量発信器13、燃焼空気流量調整弁16、そして燃焼空気供給ファン11へと接続されている。なお、外筒3、インナーカバー2のそれぞれの底部には、水、オイルによる水封装置22,23が設けられている。
【0021】
また、蓄熱体出側の排ガス温度は、燃焼排ガス温度計20a,20bによって計測され、その計測値は燃焼排ガス流量を調整する調整ダンパ開度設定器24に入力される。燃焼排ガス温度計20a,20bによる計測温度に応じて、調整ダンパ開度設定器25により、燃焼排ガス流量調整ダンパ19の開度が設定される。設定された開度に基づいて、燃焼排ガス流量調整ダンパ開度調整器24によって、燃焼排ガス流量調整ダンパ19の開度が調整されている。また、燃焼制御装置14では、燃料流量発信器12と燃料流量調整弁15を調整して燃焼用空気と燃料比が設定される。燃焼切替装置17では、燃料遮断弁8a,8b、燃焼用空気遮断弁9a,9b、燃焼排ガス遮断弁10a,bを制御して蓄熱式燃焼バーナを交互に切り換えて燃焼を行う交番燃焼を実行する。無論、燃焼制御装置14、燃焼切替装置17、燃焼排ガス流量調整ダンパ開度調整器24は中央制御装置で集中的に制御してもよい。
【0022】
次に、本実施形態の運転方法について説明する。燃焼切替装置17の制御信号に基づいて、蓄熱式燃焼バーナ4aの燃焼用バーナ5に接続された燃料供給配管に設けた燃料遮断弁8aを開いて、燃料を供給する。燃焼排ガス排気管に設けた燃焼排ガス遮断弁10aを閉じ、燃焼用空気供給配管に設けた燃焼用空気遮断弁9aを開き、燃焼用空気供給ファン11によって、燃焼用空気を蓄熱体6に送り込み、燃焼用空気を高温に予熱して蓄熱式燃焼バーナ4aに供給する。このように燃料と燃焼用空気を蓄熱式燃焼バーナ4aに供給し、パイロットバーナ(図示せず)で着火して、蓄熱式燃焼バーナ4aによる燃焼を開始する。また、燃料流量、燃焼用空気流量は、燃焼制御装置14による制御信号によって、燃料流量調整弁15と燃焼空気流量調整弁16の開度を調整して設定される。
【0023】
また、同時に蓄熱式燃焼バーナ4bの燃焼用バーナ5に接続された燃料供給配管に設けた燃料遮断弁8bを閉じて、燃料の供給を停止し、燃焼用空気供給配管に設けた燃焼用空気遮断弁9bを閉じて、燃焼用空気の蓄熱体6への供給を停止する。また、燃焼排ガス排気管に設けた燃焼排ガス遮断弁10bを開いて、燃焼排ガスが蓄熱式燃焼バーナ4bの蓄熱体6を通って排出されるようにする。次のサイクルでは、蓄熱式燃焼バーナ4bが燃焼状態となり、蓄熱式燃焼バーナ4aで熱回収するというサイクルを繰り返す。
【0024】
燃料供給配管及び燃焼用空気供給配管には、それぞれ燃料流量発信器12及び燃焼用空気流量発信器13が設けられ、ここからの流量信号が燃焼制御装置14に送られる。燃焼制御装置14では、この流量信号に基づき、それぞれの配管に設けた流量調整弁15,16の開度を調整することができる。また、遮断弁の切り替えは燃焼切替装置17からの指令により行われる。
【0025】
例えば、燃焼排ガスの全量を蓄熱体6を通して排出すると、蓄熱体6出側の燃焼排ガス排気管及び燃焼排ガス排気管に設けた燃焼排ガス遮断弁10a又は10bが加熱され、使用限界温度を越えるおそれがある。従って、一部の燃焼排ガスは、炉の天井部に設けた補助逃がし煙道18の燃焼排ガス流量調整ダンパ19を通して、外部に直接逃がすようにしている。燃焼排ガス流量調整ダンパ19の開度の調整は、燃焼排ガス排気管に設けた燃焼排ガス温度計20a,20bからの信号に基づいて、燃焼排ガス流量調整ダンパ開度調整器24により、燃焼排ガス流量調整ダンパ19を駆動させて設定している。また、この燃焼排ガス流量調整ダンパ開度調整器24には、燃焼排ガス排気管における温度と無関係に、燃焼排ガス流量調整ダンパ19の開度を一定開度に、一定時間設定できる燃焼排ガス流量調整ダンパ開度設定器25が設けられている。
【0026】
この加熱炉の運転を開始する時は、調整ダンパ開度設定器25により、燃焼排ガス流量調整ダンパ19の開度を一定開度に設定した後、燃焼用バーナ5で燃焼を開始する。燃焼用バーナ5で燃焼を開始すると、燃焼用バーナ5に供給される燃料と炉内にある空気(酸素)の量との比率が一定の値になった時、例えば、パイロットバーナのような点火源の所で急激な燃焼が起きる。このため、燃焼排ガスが短時間に大量発生し、炉内圧力が急激に高まろうとする。しかし、蓄熱体6を通る燃焼排ガスは、一度に多量の燃焼排ガスを排出することはできないが、発生した燃焼排ガスは、補助逃がし煙道18に設けた燃焼排ガス流量調整ダンパ19が開いているので、補助逃がし煙道18から外部に排出されるので、炉内圧力は急上昇しない。
【0027】
次に、図2を参照して、上記実施形態の運転開始時の燃焼排ガス流量調整ダンパの開度との関係を示す図であり、同図(a)は経過時間と燃焼排ガス流量調整ダンパの開度との関係を示し、図(b)は経過時間と燃料流量との関係を示す図である。図2(a)に示すように、蓄熱式燃焼バーナ4aで燃焼する燃焼開始時(燃焼開始時とは、炉の運転を開始する際の最初の燃焼サイクルにおける燃焼開始時を意味する。以下、同じ)の1回目の燃焼サイクルは、前述した燃焼排ガス流量調整ダンパ19の開度を5%に設定されている。この場合、図2(b)に示すように、燃料の供給量は燃焼開始時から通常燃焼時と同じように燃焼用バーナ5の燃焼容量一杯の燃料供給量(100%)にして燃焼しているので、急激な燃焼が起きて炉内圧力が上昇しようとするが、燃焼排ガス流量調整ダンパ19の開度が5%に設定されているので、燃焼室3aの燃焼排ガスは燃焼排ガス流量調整ダンパ19から外部に排出され、急激な炉内圧力の上昇は起きない。また、2回目の燃焼サイクル以降は、燃焼排ガス流量調整ダンパ19が徐々に開かれているので、2回目の燃焼サイクル以降も炉内圧力が急上昇することはない。なお、本実施形態における燃料遮断弁の全閉から全開までの動作時間は0.5秒である。
【0028】
(実施形態2)
次に、本発明の他の実施形態について、図3〜図4を参照して説明する。図3(a)は、二重円筒型間接加熱炉に用いられる蓄熱式燃焼バーナを示す断面図であり、図3(b)は、この蓄熱式燃焼バーナの燃料供給配管系統図である。なお、二重円筒型間接加熱炉は、図1と同様に外筒と内筒から構成され、内筒内に加熱室、外筒と内筒との空間に燃焼室が形成されている。その構成の詳細説明は省略し、図1を参照して説明する。図4は、本実施形態の運転方法を図で示したものであり、燃焼排ガス流量ダンパ開度調整器24または燃焼排ガス流量ダンパ開度設定器25により、ダンパ開度が制御され、燃焼制御装置14では、図4(b)に示す燃焼制御がなされている。
【0029】
図3(a)を参照して、この蓄熱式燃焼バーナについて説明する。この蓄熱式燃焼バーナは、蓄熱体を通って高温になった燃焼用空気が流れるバーナスロート61に、一次燃料F1 を噴射する一次燃料噴射ノズル62がその内周に沿って複数設けられ、バーナスロート61とほぼ平行に二次燃料噴射ノズル63がバーナスロート61の周りに複数配置され、二次燃料F2 を直接炉内64に噴射されている。そして、この蓄熱式燃焼バーナによる燃焼は、高温の燃焼用空気Aと一次燃料F1 とがバーナスロート61から炉内64に噴射され、パイロットバーナ60で点火され、高温の燃焼用空気Aの周りに一次火炎B1 が形成される。この一次火炎B1 の外側から二次燃料F2 が直接炉内64に噴射される。この時、二次燃料F2 はバーナスロート61とほぼ平行に、かつその外側から噴射されるために、一次火炎B1 の表面と接触する二次燃料F2 は、残存酸素量が過少状態の一次火炎B1 中でNOxを還元される。そして、二次燃料F2 は一次火炎B1 よりも下流において、既に以前の燃焼サイクルで生成し、炉内に残存している燃焼排ガスを主体とする雰囲気ガスを巻き込みながら、一次火炎B1 が火種として存在するため、安定して二次燃焼を起こす。
【0030】
また、蓄熱式燃焼バーナに燃料を供給する燃焼配管について、図3(b)を参照して説明する。一次燃料F1 を噴射する一次燃料噴射ノズル62には、燃料配管65が接続されており、この燃料配管65には燃料の流れる方向に沿って、燃料流量調整弁65a及び燃料遮断弁65bが設けられている。また、二次燃料F2 を噴射する二次燃料噴射ノズル63には、燃料配管66が接続されており、この燃料配管には燃料の流れる方向に沿って、燃料流量調整弁66a及び燃料遮断弁66bが設けられている。
【0031】
この二重円筒型間接加熱炉の運転方法では、燃料配管65を介して燃料流量調整弁65a,66aを流れる燃料流量が、この蓄熱式燃焼バーナの最大燃焼時の燃料流量を10Q(100%)とした時に、燃料流量調整弁65aは3Q(30%)、燃料流量調整弁66aは7Q(70%)となるように予め設定されている。そして、燃焼開始時は、燃料遮断弁66bを閉じた状態とし、燃料遮断弁65bを開いた状態とする。
【0032】
このような比率で燃焼を開始すると、二次燃料噴射ノズル63からの燃料流量を零とし、一次燃料噴射ノズル62からは最大燃焼時の燃料流量の30%の燃料が供給され、燃料の流量が少ないので燃料の流速が遅く、燃焼用空気と燃料が拡散混合する時間が十分にとれるので、炉内に未燃焼の燃料が大量に供給されることなく、短時間で完全燃焼に移行させることができる。従って、燃焼開始時に急激な燃焼による炉内圧力の急上昇は発生せず、炉の水封装置22,23等のシール機構が破損されるということはない。
【0033】
そして、次の燃焼サイクル以降では、燃料遮断弁65bに加えて燃料遮断弁66bも開状態にし、最大燃焼時の燃料流量を一次燃料噴射ノズル62(30%)と二次燃料噴射ノズル63(70%)とから分担して供給する。この時には、炉内の燃焼排ガスを巻き込みながら緩慢な燃焼となり、炉内圧力は急上昇することはない。なお、上記の燃焼においては、前述したように高温の燃焼用空気の周りに二次燃料が噴射されるので、炉内に残存している燃焼排ガスを主体とする雰囲気ガスを巻き込みながら緩慢な燃焼が起こり、NOxの発生を防止するという効果がある。
【0034】
続いて、図3の蓄熱式燃焼バーナによる二重円筒型間接加熱炉の運転方法について、図4を参照して説明する。図4(a)は経過時間と燃焼排ガス流量調整ダンパの開度との関係を示す図であり、図4(b)は経過時間と燃料流量との関係を示す図である。同図(a)に示すように、燃焼排ガス流量調整ダンパ19の開度は最初零に設定する。そして、同図(b)に示すように、蓄熱式燃焼バーナ4aで燃焼する燃焼開始時の1回目の燃焼サイクルでは、燃料供給量が蓄熱式燃焼バーナ5の燃焼容量一杯の燃料供給量(100%)に比較してその30%としているので、燃料の流速が遅い。従って、少量の燃料に着火され、炉内に燃焼ガスが拡散し、燃焼負荷を100%とした場合に、急激な燃焼が起きる時までに、炉内に燃焼ガスが充満し、燃料に必要な燃焼用空気が供給されて燃焼するので、炉内圧力が急激に上昇することはない。なお、燃焼開始時の1回目の燃焼サイクルの全時間帯にわたって30%の燃料で燃焼する例を示したが、必ずしも1回目の燃焼サイクルの全時間帯にわたって、燃料供給量を絞って供給する必要はなく、1回目の燃焼サイクルの途中で30%から100%となるように燃料流量を増やしてもよい。
【0035】
(実施形態3)
次に、本発明の他の本実施形態の二重円筒型間接加熱炉及びその運転方法について、図5,図6を参照して説明する。なお、二重円筒型間接加熱炉は外筒と内筒から構成され、図1と同じ構造であり、内筒内に加熱室、外筒と内筒との空間に燃焼室がそれぞれ形成されている。その制御系統も図1とは同一である。図5は、二重円筒型間接加熱炉の蓄熱式燃焼バーナに燃料を供給するための燃料の配管系統図である。なお、この炉の蓄熱式燃焼バーナは、図3の蓄熱式燃焼バーナと同じであるので、その構成の説明は省略する。一次燃料F1 を噴射する一次燃料噴射ノズル62には、燃料配管65が接続され、この燃料配管65には燃料の流れる方向に沿って、燃料流量調整弁65a及び燃料遮断弁65bが設けられ、燃料遮断弁65bをバイパスするバイパス管67が設けられ、そのバイパス管67にスローオープン型電磁弁67aが設けられている。二次燃料F2 を噴射する二次燃料噴射ノズル63には、燃料配管66が接続されており、この燃料配管66には、燃料の流れる方向に沿って、燃料流量調整弁66a及び燃料遮断弁66bが設けられ、燃料遮断弁66bをバイパスするバイパス管68が設けられ、そのバイパス管68にスローオープン型電磁弁68aが設けられている。
【0036】
また、この加熱炉の運転時は、蓄熱式燃焼バーナの最大燃焼時の燃焼流量を10Qとした時に、燃料流量調整弁65aは3Q、燃料流量調整弁66aは7Qとなるように所定の燃料比に設定されている。そして、燃焼開始時には、燃料遮断弁65b及び66bを閉にした状態で、スローオープン型電磁弁67a及び68aを開にする。スローオープン型電磁弁67a及び68aは、10秒間で全閉から全開になるように設定されているので、一次燃料噴射ノズル62には、燃料配管65から最大燃焼時の燃料流量の30%(3Q)の燃料が、10秒の間に燃料零の状態から徐々に30%まで増えるような状態で供給される。また、二次燃料噴射ノズル63には、燃料配管66から最大燃焼時の燃料流量の70%(7Q)の燃料が10秒の間に燃料零の状態から徐々に70%まで増えるような状態で供給される。すなわち、燃焼開始時においては、燃焼開始から10秒の間に、一次燃料噴射ノズル62からの燃料供給量と二次燃料噴射ノズル63からの燃料供給量の合計は、零から最大燃焼時の燃料流量(10Q)となるように供給される。
【0037】
このように燃料供給量を制御して、燃焼を開始すると、スローオープン型電磁弁67a及68aにより、燃料が徐々に増やされていき、燃料の流速が遅く、燃焼用空気と燃料が拡散混合する時間が十分にとれるので、炉内に未燃焼の燃料を大量に供給されることはなく、短時間で完全燃焼に移行させることができる。従って、燃焼開始時に急激な燃焼によっても炉内圧力の急上昇は発生せず、炉のシール機構が破損されることはない。
【0038】
そして、次の燃焼サイクルからは、スローオープン型電磁弁67a及68aを閉状態にし、燃料遮断弁65b及び66bを開にして、燃焼を行う。すなわち、次の燃焼サイクルからは、各燃焼サイクル開始時から燃料流量は最大燃焼時の燃料流量(10Q)となるように供給される。このようにしても、炉内の燃焼排ガスを巻き込みながら緩慢な燃焼が起こり、NOxの発生を防止するという効果もある。なお、上記の燃焼においては、前述したように、高温の燃焼用空気の周りに二次燃料が噴射されるので、緩慢な燃焼が起こり、NOxの発生を防止するという効果もある。
【0039】
次に、本実施形態の二重円筒型間接加熱炉の運転方法について、図6を参照して説明する。なお、二重円筒型間接加熱炉及びその制御系統は、図1と同じ蓄熱式燃焼バーナを用いた加熱炉であるので、その構成の説明は省略する。同図(a)は、経過時間と燃焼排ガス流量調整ダンパの開度との関係を示し、前述した燃焼排ガス流量調整ダンパの開度との関係を示す図、同図(b)は経過時間と燃料流量との関係を示す図である。同図(a)に示すように、前述した燃焼排ガス流量調整ダンパ19の開度は、最初零に設定しておき、徐々に開度を拡大し、一定開度に設定する。そして、同図(b)に示すように、蓄熱式燃焼バーナ4aで燃焼する燃焼開始時の1回目の燃焼サイクルにおいて、燃料の供給量が最初の10秒間で零から燃焼用バーナ5の燃焼容量一杯の燃料供給量(100%)となるように設定されているので、運転当初の燃料の流速は遅い。従って、燃料が炉内に拡散して着火源であるパイロットバーナの火炎により着火して急激な燃焼が起きる時までに、炉内に入る燃料の量は極少なく、炉内には燃焼ガスが充満する。従って、急激な燃焼が起きる時点では少量の燃焼排ガスしか発生しないので、炉内圧力が急激に上昇することはない。
【0040】
(実施形態4)
次に、本発明の二重円筒型間接加熱炉及びその運転方法について、図7〜図9を参照して説明する。図7は、図1で説明した加熱炉と大部分が同一であるので、同一箇所には同一符号を付して、詳細な説明は省略する。本実施形態の場合は、加熱炉の炉内に残留している空気を置換するためのパージガス供給管69が配置されている。このパージガスには、酸素濃度が低い気体(例えば、窒素ガス)を使用する。そして、運転開始前に、燃焼排ガス流量調整ダンパ19を全開にして、燃焼炉3a内にパージガスを供給して、炉内に残留している空気と置き換える。炉内に空気がほぼ残留しない状態にした後、燃焼排ガス流量調整ダンパ19の開度は、燃焼排ガス排気管に設けた温度計20aまたは20bからの温度信号に基づいて、調整ダンパ開度調整器24で開度を設定して調整している。なお、蓄熱式燃焼バーナは、図3(a)を用いてもよい。
【0041】
図8は、図7の二重円筒型間接加熱炉の運転方法を示す図であり、同図(a)は経過時間と燃焼排ガス流量調整ダンパの開度との関係を示す図、同図(b)は経過時間と燃料流量との関係を示す図、同図(c)は経過時間と炉内酸素濃度との関係を示す図である。同図(a)は、燃焼排ガス流量調整ダンパ19の開度は、置換作業開始当初全開にしておく。その間に燃焼室3aの空気はパージガスに置換される。また、同図(b)に示したように、パージ工程後に供給量される燃料は燃焼開始時から通常燃焼と同じように、燃焼用バーナ5の燃焼容量一杯の燃料供給量(100%)として供給する。しかし、この場合には、炉内に未燃焼の燃料が吹き込まれても、炉内には燃料と同時に吹き込まれた燃焼用空気しか存在しない。従って、パイロットバーナで着火しても、燃料と燃焼用空気の混合した部分しか燃焼しないので、急激な燃焼は起こらない。そして、燃焼排ガスの酸素濃度は低いので、引き続き急激な燃焼が起きない。
【0042】
図8(c)に示したように、燃焼室3a内にはパージガスが供給され、燃焼開始当初における炉内(燃焼室3a)の酸素濃度は3%であるので、図8(a)で示したように、燃焼排ガス流量調整ダンパ19の開度が零であっても、上述した急激な燃焼は起こらず、炉内圧力は急上昇しない。また、本実施形態は、従来の交番燃焼炉を簡易に改造して実施することができる。なお、パージガスは窒素ガスで説明したが、低酸素濃度の燃焼排ガスがある場合には、これを昇圧して用いてもよいし、他の低酸素濃度とするガスであれば実施例に限定するものではない。また、パージ中の炉内空気の排出は、燃焼排ガス流量調整ダンパ19を通して行うが、排出に十分時間がとれる場合は、蓄熱体6の燃焼排ガス排出口から排出してもよい。
【0043】
図9は、図7の加熱炉の炉内圧力の時間的な推移を示すものであり、同図(a)が従来の運転方法における炉内圧力の時間的な推移を示し、同図(b)は本発明の運転方法における炉内圧力の時間的推移を示したものである。従来の運転方法では、180mmAqまで上昇していたものが、本実施形態では、110mmAqまでしか上昇せず、従って、炉のシール性が損なわれることはない。
【0044】
(実施形態5)
次に、本発明の他の実施形態の二重円筒型間接加熱炉について、図10を参照して説明する。図10は、1対の蓄熱式燃焼バーナが上下に配置された二重円筒型間接加熱炉であり、炉の構造は図1の実施形態と同様であり、コイル1をバッチ焼鈍するためのコイルバッチ焼鈍炉であり、焼鈍の対象となるコイル1は、インナーカバー2の内部が無酸化雰囲気となっている加熱室2aに、複数個積み重ねて装入される。インナーカバー2と外筒3との空間は燃焼室3aである。
【0045】
外筒3の下部には、2本一組で交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナ4a,4bが配置され、外筒3の上部には、同じく2本一組で交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナ4c,4dが配置されている。これらの蓄熱式燃焼バーナ4a〜4dは、燃焼用バーナ5と、燃焼排ガスの保有する熱エネルギを吸収して蓄熱する蓄熱体(セラミックハニカム)6とから構成されている。
【0046】
また、インナーカバー2の下部には、加熱室2aの雰囲気を攪拌するための雰囲気攪拌ファン7が設けられ、外筒3の天井部には、燃焼排ガスの一部を大気中に排気する燃焼排ガス流量調整ダンパ19を備えた補助逃がし煙道18が設けられている。そして、各蓄熱式燃焼バーナ4a〜4dの燃焼バーナ5で燃焼した燃焼排ガスが燃焼室3aに噴射され、インナーカバー2が直接加熱される。そして、インナーカバー2からの輻射熱は雰囲気攪拌ファン7によって攪拌され、インナーカバー2内の無酸化雰囲気により、コイル1が間接的に加熱される。水封装置22,23は上記実施形態と同様である。
【0047】
図10の加熱装置の制御系としては、燃焼制御装置14、燃焼切替装置17、燃焼排ガス流量調整ダンパ開度制御装置30、燃焼排ガス流量調整弁開度制御装置41を備えている。燃焼制御装置14では、燃焼用空気流量、燃料流量が制御され、燃焼切替装置17では、対となる蓄熱式燃焼バーナ4a,4b及び4c,4dの燃焼と排気を交互に切り替えて、交番燃焼するように制御している。燃焼排ガス流量調整ダンパ開度制御装置30は、運転開始時の燃焼排ガスによる炉内圧力の上昇を抑制する。燃焼排ガス流量調整弁開度制御装置41は、燃焼排ガス流量調整ダンパ19の開度を制御している。無論、これらの制御装置は集中制御方式であってもよい。
【0048】
次に、図10の加熱炉の運転方法を詳細に説明する。燃焼切替装置17からの切替制御信号に基づいて、燃料供給配管に設けられた燃料遮断弁8a,8dを開いて、蓄熱式燃焼バーナ4a,4dの燃焼用バーナ5に燃料を供給するとともに、燃焼用空気供給配管に設けた燃焼用空気遮断弁9a及び9dを開き、燃焼用空気を蓄熱式燃焼バーナ4a,4dの蓄熱体6に送り込む。燃焼用空気は蓄熱体6を通過する際に所定温度に予熱され、蓄熱式燃焼バーナ4a,4dに供給される。同時に燃料排ガス排気管に設けた燃焼排ガス遮断弁10a及び10dを閉じる。このように設定して、パイロットバーナで点火して、蓄熱式燃焼バーナ4a,4dのそれぞれの燃焼用バーナ5での燃焼を開始する。一方、燃料供給配管に設けた燃料遮断弁8b,8cは閉じて、蓄熱式燃焼バーナ4b,4cへの燃料の供給を停止する。また、燃焼排ガス排気管に設けた燃焼排ガス遮断弁10b及び10cは開かれ、燃焼排ガスが蓄熱式燃焼バーナ4b,4cの蓄熱体6を通って排出されるようにし、それぞれの蓄熱体6で燃焼排ガス中の顕熱を熱回収する。
【0049】
この状態で一定時間燃焼を行なった後、各種遮断弁の開閉状態を切り替えて、蓄熱式燃焼バーナ4b,4cで燃焼し、蓄熱式燃焼バーナ4a,4dで熱回収するというサイクルを繰り返す。また、燃焼排ガス流量調整ダンパ19は、水封飛びを防止するために、全開の状態で加熱を開始するが、加熱中は全閉で運転する。なお、このような各種遮断弁の切り替えは燃焼切替装置17からの指令により行われる。コイル1に所定の熱処理を行うために、加熱室2a又は燃焼室3aの雰囲気温度ないしコイル1の温度(実体温度)は所定の時間割合で昇温され、所定時間一定温度に保持され、熱処理が実行され、その後冷却される。
【0050】
これらの熱処理では、燃焼室3aに設けられた燃焼室雰囲気温度計42、加熱室2aに設けた加熱室雰囲気温度計43、コイル1の上下部の温度を測定するコイル温度計44、45から、燃焼制御に必要な温度信号が燃焼制御装置14に送られる。そして、これらの信号に基づき、燃焼制御装置14から指令が発せられ、燃料ガス供給配管に設けられた燃料ガス流量調整弁15および燃焼空気流量調整弁16の開度が制御され、各対の蓄熱式燃焼バーナに燃料、燃焼用空気が供給される。また、各対の蓄熱式燃焼バーナの燃料供給量に対する空気比が所定の空気比となるように調整されている。
【0051】
次いで、燃焼排ガス配管に燃焼排ガス流量計24を設け、炉上下の燃焼排ガス発生量に比例する燃焼排ガスが流れるように、燃焼排ガス流量調整弁40a〜40bの開度が調整される。すなわち、蓄熱式燃焼バーナ4a,4dが燃焼している時には、燃料ガス流量と燃焼空気流量から、発生する燃焼排ガスの流量を上下それぞれ計算し、燃焼排ガス流量調整弁開度調整装置41からの指令により、これらの燃焼排ガス流量調整弁40b,40cを操作して、蓄熱式燃焼バーナ4b,4cの蓄熱体6を通過する燃焼排ガス量をそれぞれ蓄熱式燃焼バーナ4a,4dで発生する燃焼排ガスの量に等しくなるように調整する。このように運転することにより、燃焼室3a内で燃焼排ガスの上下方向の流れが殆どなくなり、目標とする温度と実際の温度とに誤差が発生した場合でも上下独立に温度制御が可能となる。
【0052】
図11(a)は、本実施形態を10時間で常温から700℃まで加熱する部分に適用した例である。この場合、コイルの外周の上下部で測定した実体温度を用い、一定割合で上昇する目標温度と実体温度信号との誤差に応じて、上下の蓄熱式燃焼バーナの燃料流量を調整するようにした。図示していないが、加熱開始時の数時間は上部に比べて下部に多くの燃料が流れた。上下部の実体温度は、目標温度に近く、上下の実体温度差も33℃程度で良好に加熱されている。すなわち、インナーカバー内の上下方向の温度分布が均一であることを示している。それに対して、図11(b)は、比較のために燃焼排ガスの流量制御のない状態(燃焼排ガス流量調整弁が常時全開)で同様な運転を行なった例である。上下の実体温度差が調整されず、100℃を超える温度差が発生し、上下方向の温度分布が非均一であることを示している。
【0053】
本実施形態では、発生した燃焼排ガスの全量を蓄熱体6を通過させるので、燃料の種類によっては熱バランス上過剰な熱量が蓄熱体6を通過するので、蓄熱体6や燃焼排ガスが流れる配管にある機器がその耐熱温度以上に昇温する可能性がある。これを防ぐためには、空気比を適切に調整するとか、交番燃焼中に燃料を燃焼用空気より早めに遮断するとよい。
【0054】
(実施形態6)
図12は、本発明の他の実施形態を示す概略断面図である。この実施形態は、蓄熱式燃焼バーナを上下二段に配置した二重円筒型間接加熱炉であり、その制御系統図が示されている。同図の二重円筒型間接加熱炉は、図10とほぼ同一であるので、その構成の説明は省略し、制御系統の構成について詳細に説明する。
【0055】
図12の実施形態では、蓄熱式燃焼バーナ4b,4dで燃焼し、蓄熱式燃焼バーナ4a,4cで燃焼排ガスを排気している状態で作動する構成を示しており、交番燃焼で燃焼・排気が切り替える時の切り替えに必要な遮断弁やその制御装置は図示していない。また、燃焼・排気で対称的に同じものが配置される構成機器も図が煩雑となるので図示を省略した。
【0056】
まず、燃焼している蓄熱式燃焼バーナ4b,4d側の燃焼制御装置は、プログラム設定機能を持った温度指示調節計(TIC)53、コイル温度計44,45からの温度信号と、上下の燃料流量発信器12からの燃料流量信号が入力され、上下の燃料流量調整弁15b,15dを制御する流量比率設定器(FR)54、燃料流量発信器12からの燃料流量信号と、燃焼用空気流量発信器13からの燃焼用空気流量信号が入力され、空気比の設定機能を持ち、燃焼用空気流量調整弁16b,16dを制御する燃焼用空気流量指示調節計(FIC)55で構成されている。
【0057】
これらの燃焼側の燃焼制御装置の制御方法は、まず、温度指示調節計(TIC)53は、燃焼室雰囲気温度計42及び加熱室雰囲気温度計43からの温度信号が、予めプログラム化して設定している昇温・均熱パターンとなるように、蓄熱式燃焼バーナ4b,4dの燃料流量の合計値を流量比率設定器(FR)54に出力する。
【0058】
流量比率設定器(FR)54は、コイル上下部の温度計44,45の温度差を小さくするように、かつ蓄熱式燃焼バーナ4bと4dの燃料流量の合計が流量比率設定器の温度指示調節(TIC)53からの設定値となるように上下の蓄熱式燃焼バーナへの燃料流量の配分を計算する。流量比率設定器(FR)54は、さらに燃料流量発信器12からの燃料流量信号と前述の計算値を比較しながら、燃料流量調整弁15b,15dの開度を調整する。
【0059】
次に、排気している蓄熱式燃焼バーナ4a,4c側の燃焼制御装置は、燃料排ガスの温度を測定する燃焼排ガス温度計(TI)20と、燃焼排ガスの流量調整弁40a,40cを制御する温度指示調節計(TIC)52a,52cと、燃焼排ガス温度を入力とし、補助逃がし煙道18に設置した燃焼排ガス流量調整ダンパ19を制御する温度指示調節計(TIC)51から構成されている。
【0060】
蓄熱式燃焼バーナ4aの蓄熱体出側の燃焼排ガス温度は、燃焼排ガスを排出し始めた時に最も低く、排出を終えて燃焼に切り替わる前に最大値を示す。温度指示調節計(TIC)52aは、蓄熱式燃焼バーナ4aの燃焼排ガス温度の最高値が予め設定した所定の値になるように、燃焼排ガス流量調節弁40aの開度を調整する。また、温度指示調節計(TIC)52cは、蓄熱式燃焼バーナ4cの排ガス温度の最高値が予め設定した所定の値になるように、燃焼排ガス流量調整弁40cの開度を調整する。
【0061】
蓄熱式燃焼バーナ4a,4cのそれぞれの蓄熱体6の出側に設けられた燃焼排ガス温度計(TI)20からの燃焼排ガス温度信号が、燃焼排ガス流量調整弁の温度指示調節計(TIC)52a,52c、及び燃焼排ガス流量調整ダンパ19の温度指示調節計(TIC)51に入力され、それぞれ開度制御信号と比較される。そして、その結果に基づき、燃焼排ガス流量調整弁40a,40c及び燃焼排ガス流量調整ダンパ19の開度が調整される。
【0062】
交番燃焼の切り替えによって、燃焼していた蓄熱式燃焼バーナ4b,4dは排気となり、排気していた蓄熱式燃焼バーナ4a,4cが燃焼する。これを所定時間毎に繰り返す。
【0063】
次に、本発明の他の実施形態の運転方法について、図13を参照して説明する。図13(a)は運転開始後の燃焼排ガス流量調整ダンパ19の開度推移と蓄熱式燃焼バーナ4a〜4dの燃料ガス流量の推移を、図13(b)は蓄熱式燃焼バーナ4a〜4dの蓄熱体出側の燃焼排ガス温度推移と燃焼排ガス流量調整弁40a〜40dの開度推移を示している。
【0064】
図13(b)においては、上部側の蓄熱式燃焼バーナ4c,4dの燃料流量を下部側の蓄熱式燃焼バーナ4a,4bより低下されることによって、開度固定となった後しばらくして、コイルに温度偏差が生じ、これを解消するために上部側の蓄熱式燃焼バーナ4c,4dの蓄熱体6出側の燃焼排ガス温度が上昇してきた時に、燃焼排ガス排気管に設けた温度計20の信号に基づいて燃焼排ガス流量調整弁40c,40dの開度を閉じる方向に操作することにより、蓄熱体6出側の燃焼排ガス温度が所定値(本実施形態の場合は200℃)まで下げられる状況を示している。
【0065】
また、図では、図示していないが、例えば上述の操作の結果、下部側の蓄熱式燃焼バーナ4a,4bの燃焼排ガス流量調整弁40a,40bの開度が全開となっても蓄熱体6出側の燃焼排ガス温度が所定値に達しない時は、燃焼排ガス流量調整ダンパ19から過剰に燃焼排ガスが排出しているので、燃焼排ガス流量調整ダンパ19の開度を温度計20の信号に基づいて温度指示調節計(TIC)51により閉じる方向に操作することになる。このような操作をすることにより、上下方向に温度差が発生した場合でもそれらを小さくするように上下の燃料ガス流量を独立して調整することができる。さらに、上下の燃料流量に応じて上下の燃焼排ガスが排気されるので、上下の燃焼排ガスの干渉を減少させることができる。また、蓄熱体通過後の燃焼排ガスの温度が所定値に保たれるので、燃焼排ガスの異常温度上昇によって、燃焼排ガス系統の機器が熱劣化することを防止できる。
【0066】
なお、本発明は、二重円筒型間接加熱炉に適用されるだけでなく、1対以上の蓄熱式燃焼バーナを有する炉で各蓄熱式燃焼バーナ間の燃焼負荷を変化させる技術全般に適用することができる。
【0067】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、蓄熱式燃娩バーナを有する二重円筒型間接加熱炉の運転方法において、燃焼開始時に炉内圧力が急上昇することがなくなったので、加熱炉のシール性が損なわれたり、破壊されたりすることがない。また、被加熱物の均一加熱性を確保することが可能となり、さらに蓄熱体出側の燃焼排ガス温度を一定に保つように調節できるので、安定した運転を行うことができる。また、そのような二重円筒型間接加熱炉を提供できる効果を有する。
【0068】
また、連続燃燃バーナに比較して、高温の予熱空気が得られるので、熱効率の高い運転が可能であり、二重円筒型間接加熱炉を提供できる効果を有する。
【0069】
また、本発明によれば、燃焼制御がなされるので、NOx発生量を抑制できる二重円筒型間接加熱炉及びその運転方法が提供できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施形態の二重円筒型間接加熱炉を示す概略断面図である。
【図2】本発明の第一の実施形態の運転方法を示す図であり、(a)は経過時間と燃焼排ガス流量調整ダンパ開度との関係を示す図、(b)は経過時間と燃料流量との関係を示す図である。
【図3】(a)は、本発明の第二の実施形態の二重円筒型間接加熱炉に用いられる蓄熱式燃焼バーナの概略断面図であり、(b)は、蓄熱式燃焼バーナの燃料供給配管系統図である。
【図4】本発明の第二の実施形態の他の運転方法を示す図である。
【図5】本発明の第三の実施形態における蓄熱式燃焼バーナの燃料供給配管系統図である。
【図6】本発明の第三の実施形態における運転方法を示す図であり、(a)は経過時間と燃焼排ガス流量調整ダンパ開度との関係を示す図、(b)は経過時間と燃料流量との関係を示す図である。
【図7】本発明の第四の実施形態の二重円筒型間接加熱炉を示す概略断面図である。
【図8】本発明の第四の実施形態の運転方法を示す図であり、(a)は経過時間と燃焼排ガス流量調整ダンパ開度との関係を示す図、(b)は経過時間と燃料流量との関係を示す図、(c)は炉内O2 と経過時間との関係を示す図である。
【図9】第四の実施形態の経過時間と炉内圧力との関係の説明図であり、(a)は従来方を示し、(b)は本発明の運転方法による図である。
【図10】本発明の第五の実施形態の二重円筒型間接加熱炉を示す概略断面図である。
【図11】本発明の第五の実施形態の二重円筒型間接加熱炉の運転方法による温度の変化を示す説明図である。
【図12】本発明の第六の実施形態の二重円筒型間接加熱炉を示す概略断面図である。
【図13】(a)は本発明の第六の実施形態の運転方法における燃焼排ガス流量調整ダンパの開度の時間的推移と上下段の燃焼用バーナの燃料流量の時間的推移を示す図、(b)は燃焼排ガス流量調整弁の開度の時間的推移と燃焼排ガスの蓄熱体出側での温度の時間的推移を示す図である。
【図14】(a)は、従来の加熱炉を示す図、(b)はその断面図である。
【図15】従来の二重円筒型間接加熱炉の概略図である。
【符号の説明】
1 コイル
2 内筒(インナーカバー)
2a 加熱室
3 外筒
3a 燃焼室
4a〜4d 蓄熱式燃焼バーナ
5 燃焼用バーナ
6 蓄熱体
7 雰囲気攪拌ファン
8a〜8d 燃料遮断弁
9a〜9d 燃焼用空気遮断弁
10a〜10d 燃焼排ガス遮断弁
11 燃焼用空気ファン
12 燃料流量発信器
13 燃焼用空気流量発信器
14 燃焼制御装置
15,15b,15d 燃料流量調整弁
16,16b,16d 燃焼用空気流量調整弁
17 燃料切替装置
18 補助逃がし煙道
19 燃焼排ガス流量調整ダンパ
20,20a,20b 燃焼排ガス温度計
21 安全弁
22,23 水封装置
24 燃焼排ガス流量調整ダンパ開度調整器
25 燃焼排ガス流量調整ダンパ開度設定器
30 燃焼排ガス流量調整ダンパ開度制御装置
40a〜40d 燃焼排ガス流量調整弁
41 燃焼排ガス流量調整弁開度制御装置
42 燃焼室雰囲気温度計
43 加熱室雰囲気温度計
44,45 コイル温度計
51 燃焼排ガス流量調整ダンパの温度指示調節計
52a,52c 燃焼俳ガス流量調整弁の温度指示調節計
53 流量比率設定器の温度指示調節計
54 流量比率設定器
55 燃焼用空気流量指示調節計
60 パイロットバーナ
61 バーナスロート
62 一次燃料噴射ノズル
63 二次燃料噴射ノズル
64 炉内
65 燃料配管
65a 燃料流量調整弁
65b 燃料遮断弁
66 燃料配管
66a 燃料流量調整弁
66b 燃料遮断弁
67,68 バイパス管
67a,68a スローオープン型電磁弁
69 パージ配管
Claims (6)
- 交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを1対以上配置し、燃焼排ガスの一部を直接炉外に排出する補助逃がし煙道と、前記補助逃がし煙道から排出する燃焼排ガスの流量を調整する流量調整ダンパとを備える二重円筒型間接加熱炉の運転方法において、
燃焼開始前に前記流量調整ダンパを一定の開度に開いた状態とした後、前記蓄熱式燃焼バーナで燃焼を開始し、交番燃焼の2回目の燃焼サイクル以降は蓄熱体を通過した後の燃焼排ガスの温度によって前記流量調整ダンパの開度を調整することを特徴とする二重円筒型間接加熱炉の運転方法。 - 交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを1対以上配置し、燃焼排ガスの一部を直接炉外に排出する補助逃がし煙道と、前記補助逃がし煙道から排出する燃焼排ガスの流量を調整する流量調整ダンパとを備える二重円筒型間接加熱炉の運転方法において、
燃焼開始時は前記蓄熱式燃焼バーナへの燃料供給量を制限して、前記蓄熱式燃焼バーナで燃焼を開始し、着火源により着火して燃焼が起きた後に燃料供給量の制限を解除して、定常燃焼に移行することを特徴とする二重円筒型間接加熱炉の運転方法。 - 交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを1対以上配置し、燃焼排ガスの一部を直接炉外に排出する補助逃がし煙道と、前記補助逃がし煙道から排出する燃焼排ガスの流量を調整する流量調整ダンパとを備える二重円筒型間接加熱炉の運転方法において、
前記二重円筒型間接加熱炉内の雰囲気中の酸素濃度を低くしてから、前記蓄熱式燃焼バーナで燃焼を開始することを特徴とする二重円筒型間接加熱炉の運転方法。 - 交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを1対以上配置し、燃焼排ガスの一部を直接炉外に排出する補助逃がし煙道と、前記補助逃がし煙道から排出する燃焼排ガスの流量を調整する流量調整ダンパを備えた二重円筒型間接加熱炉において、
前記蓄熱式燃焼バーナの蓄熱体を通過した燃焼排ガスの温度を計測する温度計測手段と、
燃焼開始前に前記流量調整ダンパを一定の開度に開いた状態で、前記蓄熱式燃焼バーナで燃焼を開始し、交番燃焼の2回目の燃焼サイクル以降は前記温度計測手段によって計測された燃焼排ガスの温度によって前記流量調整ダンパの開度を調節する燃焼排ガス流量調整手段とを具備することを特徴とする二重円筒型間接加熱炉。 - 交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを1対以上配置し、燃焼排ガスの一部を直接炉外に排出する補助逃がし煙道と、前記補助逃がし煙道から排出する燃焼排ガスの流量を調整する流量調整ダンパとを備える二重円筒型間接加熱炉において、
燃焼開始時は前記蓄熱式燃焼バーナへの燃料供給を制限して、前記蓄熱式燃焼バーナによる燃焼を開始し、着火源により着火して燃焼が起きた後に燃料供給量の制限を解除して、定常燃焼に移行する燃焼制御手段を具備することを特徴とする二重円筒型間接加熱炉。 - 交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを1対以上配置し、燃焼排ガスの一部を直接炉外に排出する補助逃がし煙道と、前記補助逃がし煙道から排出する燃焼排ガスの流量を調整する流量調整ダンパを備えた燃焼室と被加熱物を熱処理する加熱室とを有する二重円筒型間接加熱炉において、
前記燃焼室内を低酸素濃度とするためのガスを吹き込むパージ配管を具備し、
前記パージ配管を通じて前記燃焼室内を低酸素濃度とするためのガスを吹き込み、前記二重円筒型間接加熱炉内の雰囲気中の酸素濃度を低くしてから、前記蓄熱式燃焼バーナで燃焼を開始することを特徴とする二重円筒型間接加熱炉。
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