JP4638947B2 - 蓄熱燃焼式加熱炉の燃焼制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、燃料噴射ノズルを備えたバーナ部と蓄熱材を収容させた蓄熱室とを有する少なくとも一対の蓄熱式バーナが加熱炉に設けられ、この一対の蓄熱式バーナにおける一方の蓄熱式バーナにおいて、蓄熱室を通して燃焼用空気をバーナ部に導くと共にこのバーナ部における燃料噴射ノズルから燃料ガスを噴射させて燃焼を行う一方、他方の蓄熱式バーナにおいて、燃焼排ガスを上記の蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を交互に切り換えて行う蓄熱燃焼式加熱炉の燃焼制御方法に関するものである。特に、上記の蓄熱燃焼式加熱炉において、上記の一対の蓄熱式バーナにおける燃焼及び蓄熱を停止させた場合に、停止時に燃焼排ガスを蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を行っていた蓄熱式バーナにおいて、その蓄熱室や燃焼排ガスを排出させる排ガス排出管などが腐食するのを防止するようにした点に特徴を有するものである。
従来から、被処理材を加熱処理するにあたり、燃料噴射ノズルを備えたバーナ部と蓄熱材を収容させた蓄熱室とを有する少なくとも一対の蓄熱式バーナが加熱炉に設けられ、上記の一対の蓄熱式バーナにおける一方の蓄熱式バーナにおいて、蓄熱室を通して燃焼用空気をバーナ部に導くと共にこのバーナ部における燃料噴射ノズルから燃料ガスを噴射させて燃焼を行う一方、他方の蓄熱式バーナにおいて、燃焼排ガスを蓄熱材が収容された蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を交互に行うようにした蓄熱燃焼式加熱炉が使用されている。
ここで、このような蓄熱燃焼式加熱炉において、上記の一対の蓄熱式バーナにおける燃焼及び蓄熱の両方を停止させた場合、停止時に燃焼排ガスを蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を行っていた蓄熱式バーナにおいては、その蓄熱室や燃焼排ガスを排出させる排ガス排出管などに燃焼排ガスが残った状態になり、停止時間が長くなると、この燃焼排ガスが次第に冷却されて蓄熱室や排ガス排出管などの内部において結露して酸が発生し、この酸により蓄熱室や排ガス排出管などの内部が腐食されるという問題があった。
また、上記のような一対の蓄熱式バーナを複数対設けた蓄熱燃焼式加熱炉においては、被処理材の種類や大きさ、処理目的等によって、加熱炉内における燃焼負荷を蓄熱式バーナの燃焼限界を超えて変更させることが必要になる場合がある。
このため、従来においては、特許文献１，２に示されるように、加熱炉内における燃焼負荷に応じて、加熱炉に設けられた複数対の蓄熱式バーナにおいて、その燃焼及び蓄熱を適当に停止させて制御する間引き燃焼を行うようにしたものが提案されている。
しかし、このように複数対の蓄熱式バーナにおいて、その燃焼及び蓄熱を適当に停止させて制御するようにした場合、燃焼及び蓄熱を停止させる時間が長くなった一対の蓄熱式バーナにおいては、上記の場合と同様に、停止時に燃焼排ガスを蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を行っていた蓄熱式バーナにおいて、その蓄熱室や排ガス排出管などの内部が、燃焼排ガスが冷却されて結露した酸によって腐食されるという問題があった。
特開平８−３５６２３号公報 特許第３５６２１４２号公報
本発明は、燃料噴射ノズルを備えたバーナ部と蓄熱材を収容させた蓄熱室とを有する少なくとも一対の蓄熱式バーナが加熱炉に設けられ、この一対の蓄熱式バーナにおける一方の蓄熱式バーナにおいて、蓄熱室を通して燃焼用空気をバーナ部に導くと共にこのバーナ部における燃料噴射ノズルから燃料ガスを噴射させて燃焼を行う一方、他方の蓄熱式バーナにおいて、燃焼排ガスを上記の蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を交互に切り換えて行うようにした蓄熱燃焼式加熱炉における上記のような問題を解決することを課題とするものである。
すなわち、本発明においては、上記のような蓄熱燃焼式加熱炉において、上記の一対の蓄熱式バーナにおける燃焼及び蓄熱を停止させた場合に、燃焼排ガスを蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を行っていた蓄熱式バーナにおいて、その蓄熱室や燃焼排ガスを排出させる排ガス排出管などが腐食するのを防止することを課題とするものである。
本発明における蓄熱燃焼式加熱炉の燃焼制御方法においては、上記のような課題を解決するため、燃料噴射ノズルを備えたバーナ部と蓄熱材を収容させた蓄熱室とを有する少なくとも一対の蓄熱式バーナが加熱炉に設けられ、この一対の蓄熱式バーナにおける一方の蓄熱式バーナにおいて、蓄熱室を通して燃焼用空気をバーナ部に導くと共にこのバーナ部における燃料噴射ノズルから燃料ガスを噴射させて燃焼を行う一方、他方の蓄熱式バーナにおいて、燃焼排ガスを上記の蓄熱室に導いて燃焼排ガスの熱を蓄熱材に蓄熱させて排出させる操作を交互に切り換えて行う蓄熱燃焼式加熱炉の燃焼制御方法において、上記の一対の蓄熱式バーナにおける燃焼及び蓄熱を停止させるにあたり、停止時に燃焼排ガスを蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を行っていた蓄熱式バーナに燃焼用空気を一時的に供給するようにしたのである。
また、上記のように停止時に燃焼排ガスを蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を行っていた蓄熱式バーナに燃焼用空気を一時的に供給するにあたり、この蓄熱式バーナのバーナ部における燃料噴射ノズルから燃料ガスを一時的に噴射させて燃焼を行うようにすることが好ましい。
また、上記のように停止時に燃焼排ガスを蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を行っていた蓄熱式バーナに一時的に供給した燃焼用空気を、燃焼排ガスを排出させる排ガス排出管に導くようにすることが好ましい。
また、停止時に蓄熱室を通して燃焼用空気をバーナ部に導くと共にこのバーナ部における燃料噴射ノズルから燃料ガスを噴射させて燃焼を行っていた蓄熱式バーナにおいても、同様の操作を行うことも可能である。
なお、上記のような一対の蓄熱式バーナが複数対設けられた蓄熱燃焼式加熱炉において、各対の蓄熱式バーナにおける燃焼及び蓄熱を選択的に停止させる場合においても、上記のように停止時に燃焼排ガスを蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を行っていた蓄熱式バーナに燃焼用空気を一時的に供給し、またこの蓄熱式バーナのバーナ部における燃料噴射ノズルから燃料ガスを一時的に噴射させて燃焼を行うようにすることができる。
本発明における蓄熱燃焼式加熱炉の燃焼制御方法においては、上記のように一対の蓄熱式バーナにおける燃焼及び蓄熱を停止させるにあたり、停止時に燃焼排ガスを蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を行っていた蓄熱式バーナに燃焼用空気を一時的に供給するようにしたため、この蓄熱式バーナの蓄熱室や燃焼排ガスを排出させる排ガス排出管などに残っていた燃焼排ガスが、このように供給された燃焼用空気によって蓄熱室や排ガス排出管などから加熱炉内に排出されるようになる。
この結果、上記のように一対の蓄熱式バーナにおける燃焼及び蓄熱を停止させた場合に、停止時に燃焼排ガスを蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を行っていた蓄熱式バーナにおいて、その蓄熱室や排ガス排出管などに残っていた燃焼排ガスが冷却されて酸が発生するということがなくなり、一対の蓄熱式バーナにおける燃焼及び蓄熱を停止させる時間が長くなった場合においても、蓄熱室や排ガス排出管などの内部が腐食されるということがなくなる。
また、上記のように停止時に燃焼排ガスを蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を行っていた蓄熱式バーナに燃焼用空気を一時的に供給すると共に、この蓄熱式バーナのバーナ部における燃料噴射ノズルから燃料ガスを一時的に噴射させて燃焼を行うようにすると、一時的に供給された燃焼用空気によって加熱炉内の酸素分圧が高くなるのが防止され、安定した加熱処理が行えるようになる。
また、上記のように停止時に燃焼排ガスを蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を行っていた蓄熱式バーナに一時的に供給した燃焼用空気を、燃焼排ガスを排出させる排ガス排出管に導くようにすると、排ガス排出管に残っていた燃焼排ガスが確実に排出されるようになり、排ガス排出管の内部が燃焼排ガスによって腐食されるのが一層防止されるようになる。
また、停止時に蓄熱室を通して燃焼用空気をバーナ部に導くと共にこのバーナ部における燃料噴射ノズルから燃料ガスを噴射させて燃焼させる操作を行っていた蓄熱式バーナにおいても同様に、燃焼用空気を一時的に供給し、この燃焼用空気を燃焼排ガスを排出させる排ガス排出管に導くようにすると、排ガス排出管に残っていた燃焼排ガスが確実に排出されるようになり、排ガス排出管の内部が燃焼排ガスによって腐食されるのが一層防止されるようになる。
本発明の一実施形態に係る蓄熱燃焼式加熱炉の燃焼制御方法を実施する加熱炉の内部状態を示した概略断面図である。 同実施形態における上記の加熱炉の概略平面図である。 同実施形態において、上記の加熱炉における一対の蓄熱式バーナにおいて燃焼及び蓄熱を行う状態を示した概略説明図である。 同実施形態において、上記の加熱炉における一対の蓄熱式バーナにおいて燃焼及び蓄熱を停止させて、一対の蓄熱式バーナにおける燃焼を制御するあたり、燃焼排ガスを蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させると共に、排ガス排出管を通して燃焼排ガスを外部に排出させていた蓄熱式バーナにおいて、ガス排出用バルブを閉じた状態で、燃焼用空気を一時的に供給する状態を示した概略説明図である。 同実施形態において、図４に示した状態から上記の蓄熱式バーナにおける燃料噴射ノズルから燃料ガスを一時的に噴射させて、この燃料ガスを一時的に燃焼させる状態を示した概略説明図である。 同実施形態において、上記の加熱炉における一対の蓄熱式バーナにおいて燃焼及び蓄熱を停止させて、一対の蓄熱式バーナにおける燃焼を制御するあたり、各蓄熱式バーナにおけるガス排出用バルブを開いた状態で、燃焼用空気を一時的に供給する状態を示した概略説明図である。
以下、本発明の実施形態に係る蓄熱燃焼式加熱炉の燃焼制御方法を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る蓄熱燃焼式加熱炉の燃焼制御方法は、特に下記の実施形態に示したものに限定されず、発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施できるものである。
ここで、この実施形態においては、図１に示すように、加熱炉１０の入口１１から加熱炉１０内に導かれた鋼材からなる被処理材１を、ウォーキングビーム２により加熱炉１０内において搬送させて加熱処理し、このように加熱処理された被処理材１を加熱炉１０の出口１２を通して加熱炉１０から取り出すようにしている。
そして、この実施形態においては、図２に示すように、上記の加熱炉１０において、バーナ部２１と蓄熱室２２とを有する一対の蓄熱式バーナ２０が対向するようにして、上記の被処理材１の移動方向に沿って加熱炉１０に複数対の蓄熱式バーナ２０を設けている。
ここで、上記の一対の蓄熱式バーナ２０においては、図３に示すように、一方の蓄熱式バーナ２０ａにおいて、蓄熱材２２ａが収容された蓄熱室２２に燃焼用空気を供給する空気供給管２３に設けられた空気供給用バルブ２３ａを開く一方、蓄熱室２２を通して燃焼排ガスを排出する排ガス排出管２４に設けられたガス排出用バルブ２４ａを閉じ、上記の空気供給管２３を通して蓄熱室２２内に導いた燃焼用空気をこの蓄熱室２２内に収容された蓄熱材２２ａにより加熱する。そして、このように加熱された燃焼用空気をバーナ部２１に供給すると共に、このバーナ部２１に設けられた燃料噴射ノズル２５に燃料ガスを供給するガス供給バルブ２５ａを開けて、この燃料噴射ノズル２５から燃料ガスを噴射させ、この燃料ガスを加熱炉１０内において燃焼させるようにする。
一方、他方の蓄熱式バーナ２０ｂにおいては、燃料噴射ノズル２５に燃料ガスを供給するガス供給バルブ２５ｂ及び空気供給管２３に設けられた空気供給用バルブ２３ｂを閉じて燃焼を行わないようにする一方、蓄熱室２２を通して燃焼排ガスを排出する排ガス排出管２４に設けられたガス排出用バルブ２４ｂを開くようにする。そして、上記のように加熱炉１０内において燃焼された後の燃焼排ガスを吸引して蓄熱室２２に導き、この蓄熱室２２に収容された蓄熱材２２ｂに燃焼排ガスの熱を蓄熱させた後、この燃焼排ガスを上記の排ガス排出管２４を通して外部に排出させるようにする。
そして、上記の各対における蓄熱式バーナ２０において、それぞれ上記のように一方の蓄熱式バーナ２０ａにおいて、燃料噴射ノズル２５から燃料ガスを噴射させて燃焼を行う一方、他方の蓄熱式バーナ２０ｂにおいて、燃焼排ガスを蓄熱室２２に導いて蓄熱材２２ｂに燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させ、このような操作を交互に切り換えて行うようにしている。
次に、上記の加熱炉１０において、加熱処理する被処理材１の種類や大きさ等が変更されて加熱炉１０内における燃焼負荷が減少した場合等において、上記のように対になった蓄熱式バーナ２０における燃焼及び蓄熱を停止させる場合について説明する。
ここで、この実施形態においては、図４に示すように、上記のように燃料噴射ノズル２５から燃料ガスを噴射させて燃焼を行っていた一方の蓄熱式バーナ２０ａにおいては、上記の空気供給用バルブ２３ａ及びガス供給バルブ２５ａを閉じて、燃焼用空気及び燃料ガスを供給しないようにして燃焼を停止させる。
一方、燃焼排ガスを蓄熱室２２に導いて蓄熱材２２ｂに燃焼排ガスの熱を蓄熱させると共に、この燃焼排ガスを上記の排ガス排出管２４を通して外部に排出させていた他方の蓄熱式バーナ２０ｂにおいては、上記のガス排出用バルブ２４ｂを閉じる一方、上記の空気供給用バルブ２３ｂを一時的に開き、空気供給管２３を通して燃焼用空気を一時的に供給し、このように供給した燃焼用空気によって蓄熱室２２や排ガス排出管２４等に残っている燃焼排ガスを加熱炉１０内に排出させる。
そして、図５に示すように、上記のガス供給バルブ２５ｂを一時的に開けて、この燃料噴射ノズル２５から燃料ガスを一時的に噴射させ、この燃料ガスと上記のように供給された燃焼用空気とを一時的に燃焼させるようにする。
また、上記の蓄熱式バーナ２０ｂにおいて、このように燃料ガスと燃焼用空気とを一時的に燃焼させた後は、上記の空気供給用バルブ２３ｂ及びガス供給バルブ２５ｂを閉じて、燃焼用空気及び燃料ガスを供給しないようにして燃焼を停止させる。
このようにすると、前記のように停止時に燃焼排ガスを蓄熱室２２に導いて蓄熱材２２ｂに燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を行っていた蓄熱式バーナ２０ｂの蓄熱室２２や排ガス排出管２４などに残っていた燃焼排ガスが冷却されて酸が発生するのが防止され、この酸により蓄熱室２２や排ガス排出管２４などの内部が腐食されるということがなくなると共に、上記のように一時的に供給された燃焼用空気が燃料ガスと燃焼されることにより、加熱炉１０内の酸素分圧が高くなるのが防止され、安定した加熱処理が行えるようになる。
なお、停止時に燃焼排ガスを蓄熱室２２に導いて蓄熱材２２ｂに燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を行っていた蓄熱式バーナ２０ｂに燃焼用空気を一時的に供給する時間としては、燃焼用空気が蓄熱室２２に残っている燃焼排ガスを加熱炉１０内に排出させるのに十分な量を流せる時間に設定することが好ましく、少なくとも蓄熱室２２の容積から蓄熱材２２ｂの容積を引いた容量の燃焼用空気を流せる時間に設定することが好ましい。
また、上記の蓄熱式バーナ２０ｂにおいて、上記のように燃料噴射ノズル２５から燃料ガスを一時的に噴射させ、この燃料ガスと上記のように供給された燃焼用空気とを一時的に燃焼させる場合、燃料ガスは燃焼用空気と同時に供給することが好ましい。また、この時の燃料ガスと燃焼用空気の流量は停止直前の流量を維持したままの方が好ましい。
また、上記のように停止時に燃焼排ガスを蓄熱室２２に導いて蓄熱材２２ｂに燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を行っていた蓄熱式バーナ２０ｂに燃焼用空気を一時的に供給して、この燃焼用空気により蓄熱室２２や排ガス排出管２４等に残っている燃焼排ガスを加熱炉１０内に排出させるにあたり、排ガス排出管２４に残っている燃焼排ガスを一層確実に排出させるようにするためには、図６に示すように、空気供給用バルブ２３ｂを一時的に開き、空気供給管２３を通して燃焼用空気を一時的に供給すると共に、前記のガス排出用バルブ２４ｂを開き、排ガス排出管２４に残っている燃焼排ガスを一時的に供給された燃焼用空気により排ガス排出管２４を通して外部に排出させるようにすることが好ましい。
さらに、停止時に燃料噴射ノズル２５から燃料ガスを噴射させて燃焼を行っていた一方の蓄熱式バーナ２０ａにおいても、その排ガス排出管２４に残っている燃焼排ガスを一層確実に排出させるようにするため、上記の蓄熱式バーナ２０ｂと同様に、図６に示すように、空気供給用バルブ２３ａを一時的に開き、空気供給管２３を通して燃焼用空気を一時的に供給すると共に、前記のガス排出用バルブ２４ａを開き、排ガス排出管２４に残っている燃焼排ガスを一時的に供給された燃焼用空気により排ガス排出管２４を通して外部に排出させるようにすることが好ましい。この場合、燃焼用空気を一時的に供給する時間としては、排ガス排出管２４に残っている燃焼排ガスによって排ガス排出管２４内が腐食するような酸が発生する心配がなくなる程度に希釈させるのに十分な量の燃焼用空気を流せる時間に設定することが好ましい。
１ 被処理材
２ 搬送ローラ
１０ 加熱炉
１１ 入口
１２ 出口
２０，２０ａ，２０ｂ 蓄熱式バーナ
２１ バーナ部
２２ 蓄熱室
２２ａ，２２ｂ 蓄熱材
２３ 空気供給管
２３ａ，２３ｂ 空気供給用バルブ
２４ 排ガス排出管
２４ａ，２４ｂ ガス排出用バルブ
２５ 燃料噴射ノズル
２５ａ，２５ｂ ガス供給バルブ

Claims (5)

  1. 燃料噴射ノズルを備えたバーナ部と蓄熱材を収容させた蓄熱室とを有する少なくとも一対の蓄熱式バーナが加熱炉に設けられ、この一対の蓄熱式バーナにおける一方の蓄熱式バーナにおいて、蓄熱室を通して燃焼用空気をバーナ部に導くと共にこのバーナ部における燃料噴射ノズルから燃料ガスを噴射させて燃焼を行う一方、他方の蓄熱式バーナにおいて、燃焼排ガスを上記の蓄熱室に導いて燃焼排ガスの熱を蓄熱材に蓄熱させて排出させる操作を交互に切り換えて行う蓄熱燃焼式加熱炉の燃焼制御方法において、上記の一対の蓄熱式バーナにおける燃焼及び蓄熱を停止させるにあたり、停止時に燃焼排ガスを蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を行っていた蓄熱式バーナに燃焼用空気を一時的に供給することを特徴とする蓄熱燃焼式加熱炉の燃焼制御方法。
  2. 請求項１に記載の蓄熱燃焼式加熱炉の燃焼制御方法において、停止時に燃焼排ガスを蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を行っていた蓄熱式バーナに燃焼用空気を一時的に供給すると共に、この蓄熱式バーナのバーナ部における燃料噴射ノズルから燃料ガスを一時的に噴射させて燃焼を行うことを特徴とする蓄熱燃焼式加熱炉の燃焼制御方法。
  3. 請求項１又は請求項２に記載の蓄熱燃焼式加熱炉の燃焼制御方法において、停止時に燃焼排ガスを蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を行っていた蓄熱式バーナに燃焼用空気を一時的に供給すると共に、この燃焼用空気を、燃焼排ガスを排出させる排ガス排出管に導くようにしたことを特徴とする蓄熱燃焼式加熱炉の燃焼制御方法。
  4. 請求項３に記載の蓄熱燃焼式加熱炉の燃焼制御方法において、停止時に蓄熱室を通して燃焼用空気をバーナ部に導くと共にこのバーナ部における燃料噴射ノズルから燃料ガスを噴射させて燃焼させる操作を行っていた蓄熱式バーナにおいても、燃焼用空気を一時的に供給すると共に、この燃焼用空気を、燃焼排ガスを排出させる排ガス排出管に導くようにしたことを特徴とする蓄熱燃焼式加熱炉の燃焼制御方法。
  5. 請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の蓄熱燃焼式加熱炉の燃焼制御方法において、燃料噴射ノズルを備えたバーナ部と蓄熱材を収容させた蓄熱室とを有する複数対の蓄熱式バーナが加熱炉に設けられ、各対の蓄熱式バーナにおいて燃焼及び蓄熱を選択的に停止させることを特徴とする蓄熱燃焼式加熱炉の燃焼制御方法。
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