JP5171065B2

JP5171065B2 - 連続加熱炉

Info

Publication number: JP5171065B2
Application number: JP2007050895A
Authority: JP
Inventors: 啓利上島; 達夫田中; 憲幸斎藤; 健一郎城島; 誠小林
Original assignee: Chugai Ro Co Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Chugai Ro Co Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 2007-03-01
Filing date: 2007-03-01
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2027-03-01
Also published as: JP2008215667A

Description

この発明は、複数の燃焼装置が設けられた複数の燃焼ゾーンに被加熱物を順々に導いて加熱する連続加熱炉に係り、特に、被加熱物の加熱処理時に発生するＮＯｘの量を少なくしながら、効率のよい安定した加熱処理が行えるようにした点に特徴を有するものである。

従来から、スラブなどの被加熱物を加熱処理するにあたり、予熱帯、加熱帯、均熱帯などの燃焼装置が設けられた複数の燃焼ゾーンを有する連続加熱炉において、被加熱物を順々に上記の各燃焼ゾーンに導き、各燃焼ゾーンに設けられた燃焼装置により燃料を燃焼用空気と混合させて燃焼させ、各燃焼ゾーンにおいて被加熱物を順々に加熱することが行われている。

そして、近年においては、このような連続加熱炉において、燃焼排ガスの熱を利用して効率のよい燃焼を行うために、上記の燃焼ゾーンに設ける燃焼装置として、燃焼排ガスの熱を蓄熱する蓄熱部を有する蓄熱式バーナーが使用されるようになっている。

ここで、蓄熱式バーナーの種類としては、燃焼排ガスの熱を蓄熱する蓄熱部を有し、この蓄熱部を通して空気導入部から炉側の燃焼部に導かれた燃焼用空気と第１燃料供給ノズルを通して上記の燃焼部に導かれた燃料とを、この燃焼部において燃焼させるようにしたもの（例えば、特許文献１参照。）や、燃焼排ガスの熱を蓄熱する蓄熱部を有し、この蓄熱部を通して燃焼用空気を空気供給部から炉内に供給すると共に、この空気供給部の外周側に設けられた第２燃料供給ノズルから燃料を炉内に供給して、炉内において燃焼させるようにしたもの（例えば、特許文献２参照。）が用いられている。

しかし、上記のような連続加熱炉において、上記のように燃焼排ガスの熱を蓄熱する蓄熱部を有し、この蓄熱部を通して空気導入部から炉側の燃焼部に導かれた燃焼用空気と第１燃料供給ノズルを通して上記の燃焼部に導かれた燃料とを、この燃焼部において燃焼させるようにした蓄熱式バーナーを用いた場合には、燃焼用空気と燃料とを燃焼部において直接混合させて燃焼させるため、安定して効率のよい燃焼が行える一方、燃焼時における火炎の温度が高くなり、特に、炉内の温度が高くなった燃焼ゾーンにおいては、燃焼時に発生するＮＯｘの量が多くなるという問題があった。

また、上記のような連続加熱炉において、上記のように燃焼排ガスの熱を蓄熱する蓄熱部を有し、この蓄熱部を通して燃焼用空気を空気供給部から炉内に供給すると共に、この空気供給部の外周側に設けられた第２燃料供給ノズルから燃料を炉内に供給して、炉内において燃焼させるようにした蓄熱式バーナーを用いた場合には、第２燃料供給ノズルから供給された燃料が、炉内において炉内雰囲気ガスと空気と混合され、酸素濃度の低い状態で燃焼されるため、ＮＯｘの発生量が少なくなるが、燃焼効率が低くなり、効率のよい加熱処理が行えなくなると共に、被加熱物を導入させる装入側の燃焼ゾーンのように、被加熱物の導入時などに炉内の温度が大きく低下して、燃料の自然着火温度以下に低下する燃焼ゾーンにおいては、安定した燃焼が行えなくなるというおそれもあった。
特開２００２−１３９２１７号公報特開平８−２８５２３９号公報

この発明は、複数の燃焼装置が設けられた複数の燃焼ゾーンに被加熱物を順々に導いて加熱する連続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り、上記のように複数の燃焼ゾーンに被加熱物を順々に導き、各燃焼ゾーンに設けられた燃焼装置により被加熱物を加熱するにあたり、ＮＯｘの発生量を少なくしながら、効率のよい安定した加熱処理が行えるようにすることを課題とするものである。

この発明においては、上記のような課題を解決するため、複数の燃焼装置が設けられた複数の燃焼ゾーンに被加熱物を順々に導いて加熱する連続加熱炉において、少なくとも１つの燃焼ゾーンにおける燃焼装置に、燃焼排ガスの熱を蓄熱する蓄熱部を有し、この蓄熱部を通して空気導入部から炉側の燃焼部に導かれた燃焼用空気と第１燃料供給ノズルを通して上記の燃焼部に導かれた燃料とを、この燃焼部において燃焼させる第１の蓄熱式バーナーを用いると共に、上記の燃焼ゾーン以外の少なくとも１つの燃焼ゾーンにおける燃焼装置に、燃焼排ガスの熱を蓄熱する蓄熱部を有し、この蓄熱部を通して燃焼用空気を空気供給部から炉内に供給すると共に、この空気供給部の外周側に設けられた第２燃料供給ノズルから燃料を炉内に供給して、炉内において燃焼させる第２の蓄熱式バーナーを用い、上記の第１の蓄熱式バーナーを、被加熱物を導入させる装入側の燃焼ゾーンに用いると共に、上記の第２の蓄熱式バーナーを、上記の装入側の燃焼ゾーンよりも被加熱物の移動方向下流側の燃焼ゾーンに用いるようにした。

また、この発明における連続加熱炉においては、上記の第１の蓄熱式バーナーとして、上記の燃焼部の外周側に燃料を炉内に供給する燃料供給ノズルを設けたものを用いることが好ましい。

この発明における連続加熱炉のように、少なくとも１つの燃焼ゾーンにおける燃焼装置に、燃焼排ガスの熱を蓄熱する蓄熱部を有し、この蓄熱部を通して空気導入部から炉側の燃焼部に導かれた燃焼用空気と第１燃料供給ノズルを通して上記の燃焼部に導かれた燃料とを、この燃焼部において燃焼させる第１の蓄熱式バーナーを用いると共に、この燃焼ゾーン以外の少なくとも１つの燃焼ゾーンにおける燃焼装置に、燃焼排ガスの熱を蓄熱する蓄熱部を有し、この蓄熱部を通して燃焼用空気を空気供給部から炉内に供給すると共に、この空気供給部の外周側に設けられた第２燃料供給ノズルから燃料を炉内に供給して、炉内において燃焼させる第２の蓄熱式バーナーを用いると、上記の第１の蓄熱式バーナーを用いた燃焼ゾーンにおいては、燃焼用空気と燃料とが燃焼部において直接混合されて燃焼されるため、安定して効率のよい燃焼が行えるようになる。一方、上記の第２の蓄熱式バーナーを用いた燃焼ゾーンにおいては、第２燃料供給ノズルから供給された燃料が、炉内において炉内雰囲気ガスと空気と混合され、酸素濃度の低い状態で燃焼されて、ＮＯｘの発生量が少なくなる。

また、この発明における連続加熱炉においては、上記の第１の蓄熱式バーナーを、被加熱物を導入させる装入側の燃焼ゾーンに用いるようにしたため、被加熱物の導入時などに炉内の温度が大きく低下した場合や、火炎を小さくして低温で燃焼させる場合においても、この第１の蓄熱式バーナーにおいて、安定した燃焼が行えるようになる。また、上記の第２の蓄熱式バーナーを、上記の装入側の燃焼ゾーンよりも被加熱物の移動方向下流側の燃焼ゾーンに用いるようにしたため、被加熱物を導入させる装入側の燃焼ゾーンに比べて、炉内の温度が安定しているため、この第２の蓄熱式バーナーにおいて、ＮＯｘの発生が少ない状態で安定した燃焼が行えるようになる。この結果、連続加熱炉全体として、ＮＯｘの発生量を少なくしながら、効率のよい安定した加熱処理が行えるようになる。

また、この発明における連続加熱炉において、上記の第１の蓄熱式バーナーとして、燃焼部の外周側に燃料を炉内に供給する燃料供給ノズルをさらに設けたものを用いると、この第１の蓄熱式バーナーを設けた燃焼ゾーンの温度が高くなった場合には、上記の第１燃料供給ノズルから燃焼部への燃料の供給を減少又は停止させ、この燃料供給ノズルから燃料を炉内に供給し、上記の第２の蓄熱式バーナーの場合と同様の燃焼を行うようにすることができ、これによりＮＯｘの発生量をより少なくすることができる。

以下、この発明の実施形態に係る連続加熱炉を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、この発明に係る連続加熱炉は、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。

この実施形態に係る連続加熱炉においては、図１に示すように、炉１０内を、予熱帯１０ａと第１加熱帯１０ｂと第２加熱帯１０ｃと均熱帯１０ｄとからなる４つの燃焼ゾーン１０ａ〜１０ｄに区画すると共に、各燃焼ゾーン１０ａ〜１０ｄにそれぞれ複数の燃焼装置２０を設けている。

そして、スラブなどの被加熱物１を上記の予熱帯１０ａの前側に設けられた装入扉１２を通して炉１０内に順々に導入させ、この炉１０内に設けられた送りローラなどの炉内スラブ搬送機構１３によって上記の被加熱物１を、予熱帯１０ａ，第１加熱帯１０ｂ，第２加熱帯１０ｃ，均熱帯１０ｄの順に移動させると共に、上記の各燃焼ゾーン１０ａ〜１０ｄに設けられた燃焼装置２０を燃焼させて、上記の被加熱物１を順々に加熱し、このように加熱した被加熱物１を均熱帯１０ｄの後側に設けられた抽出扉１４を通して炉１０内から順々に取り出すようにしている。なお、被加熱物１を炉１０内において順々に移動させる炉内スラブ搬送機構１３としては、上記のような送りローラ以外にウォーキングビームなどの公知の送り手段を用いることができる。

ここで、この実施形態に係る連続加熱炉においては、上記の燃焼装置２０として、第１の蓄熱式バーナー３０と、第２の蓄熱式バーナー４０とを用いるようにしており、これらの第１及び第２の蓄熱式バーナー３０，４０においては、それぞれ燃焼と排気とを交互に切り換えるようになっている。

ここで、第１の蓄熱式バーナー３０においては、図２に示すように、燃焼排ガスの熱を蓄熱する蓄熱材３１ａを収容させた蓄熱部３１が設けられ、燃焼時には、燃焼用空気をこの蓄熱部３１を通して加熱させ、このように加熱された燃焼用空気を空気導入部３２から炉１０側に設けられた燃焼部３３に供給すると共に、第１燃料供給ノズル３４を通して燃料を上記の燃焼部３３に供給し、この燃焼部３３において燃焼用空気と燃料とを混合させ、この燃焼部３３に設けられた点火手段３５により点火させて燃焼させるようになっている。一方、排気時には、図３に示すように、炉１０内の燃焼排ガスをこの第１の蓄熱式バーナー３０に設けられた上記の蓄熱部３１を通して排気させ、この蓄熱部３１に収容された蓄熱材３１ａに燃焼排ガスの熱を蓄熱させるようになっている。

一方、第２の蓄熱式バーナー４０においては、図４に示すように、燃焼排ガスの熱を蓄熱する蓄熱材４１ａを収容させた蓄熱部４１が設けられ、燃焼時には、燃焼用空気をこの蓄熱部４１を通して加熱させ、このように加熱された燃焼用空気を空気供給部４２から炉１０内に供給すると共に、この空気供給部４２の外周側に設けられた第２燃料供給ノズル４３から燃料を炉１０内に供給し、炉１０内において燃料を燃焼用空気及び炉内雰囲気ガスと混合させ、酸素濃度の低い状態で燃焼させるようになっている。一方、排気時には、上記の第１の蓄熱式バーナー３０と同様に、炉１０内の燃焼排ガスをこの第２の蓄熱式バーナー４０に設けられた上記の蓄熱部４１を通して排気させ、この蓄熱部４１に収容された蓄熱材４１ａに燃焼排ガスの熱を蓄熱させるようになっている。

ここで、この実施形態に係る連続加熱炉においては、例えば、上記の第１の蓄熱式バーナー３０を、被加熱物１を導入させる装入側における予熱帯１０ａや第１加熱帯１０ｂの燃焼装置２０に用いる一方、上記の第２の蓄熱式バーナー４０を、この予熱帯１０ａや第１加熱帯１０ｂよりも被加熱物１の移動方向下流側における第２加熱帯１０ｃや均熱帯１０ｄの燃焼装置２０に用いるようにする。

そして、このように予熱帯１０ａや第１加熱帯１０ｂの燃焼装置２０に第１の蓄熱式バーナー３０を用いると、前記のように被加熱物１を予熱帯１０ａの前側に設けられた装入扉１２を通して炉１０内に順々に導入させた際に、この予熱帯１０ａや第１加熱帯１０ｂにおける温度が燃料の着火温度よりも低くなったとしても、上記のように燃焼部３３において混合された燃焼用空気と燃料とが点火手段３５により点火されて安定した燃焼が行われると共に、酸素が充分な状態で効率のよい燃焼が行われ、さらに火炎を小さくして低温で燃焼させる場合においても、安定した燃焼が行えるようになる。

また、第２加熱帯１０ｃや均熱帯１０ｄの燃焼装置２０に第２の蓄熱式バーナー４０を用いると、上記のように第２燃料供給ノズル４３から炉１０内に供給された燃料が燃焼用空気及び炉内雰囲気ガスと混合されて、酸素濃度の低い状態で燃焼され、ＮＯｘの発生が抑制される。また、第２加熱帯１０ｃや均熱帯１０ｄは、予熱帯１０ａや第１加熱帯１０ｂよりも被加熱物１の移動方向下流側に位置するため、炉１０内の温度が安定しており、この第２の蓄熱式バーナー４０を用いた場合においても安定した燃焼が行える。

また、上記の予熱帯１０ａや第１加熱帯１０ｂに設ける第１の蓄熱式バーナー３０として、図５に示すように、上記の燃焼部３３の外周側に、さらに燃料を供給する燃料供給ノズル３６を設けたものを用い、上記の予熱帯１０ａや第１加熱帯１０ｂにおける炉１０内の温度が燃料の着火温度を超えて安定した状態においては、同図に示すように、第１燃料供給ノズル３４を通して燃焼部３３に燃料を供給するのを停止させ、或いは燃料の供給量を減少させる一方、上記の燃料供給ノズル３６から炉１０内に燃料を噴出させ、この燃料を炉１０内における雰囲気ガス及び上記の燃焼用空気と混合させて、炉１０内で燃焼させるようにすることもできる。このようにすると、燃焼空気中の酸素濃度が低い状態で燃焼が行われるため、予熱帯１０ａや第１加熱帯１０ｂにおけるＮＯｘの発生も抑制されるようになる。

なお、上記の実施形態に係る連続加熱炉の例においては、図６に示すように、被加熱物１を導入させる装入側における予熱帯１０ａと第１加熱帯１０ｂとに第１の蓄熱式バーナー３０を用いる一方、この予熱帯１０ａや第１加熱帯１０ｂよりも被加熱物１の移動方向下流側に位置する第２加熱帯１０ｃと均熱帯１０ｄとに第２の蓄熱式バーナー４０を用いるようにしたが、各燃焼ゾーン１０ａ〜１０ｄにおける燃焼条件などに応じて、第１の蓄熱式バーナー３０と第２の蓄熱式バーナー４０との何れを用いるかを選択することができ、例えば、第１加熱帯１０ｂにおける温度が安定している場合には、予熱帯１０ａにだけ上記の第１の蓄熱式バーナー３０を用い、第１加熱帯１０ｂと第２加熱帯１０ｃと均熱帯１０ｄとに上記の第２の蓄熱式バーナー４０を用いるようにすることも可能である。

また、上記の連続加熱炉における燃焼ゾーンの数が増減した場合においても、それぞれの燃焼ゾーンにおける燃焼条件などに応じて、第１の蓄熱式バーナー３０と第２の蓄熱式バーナー４０との何れを用いるかを選択することができる。

さらに、この実施形態における連続加熱炉においては、各燃焼ゾーン１０ａ〜１０ｄにおける燃焼装置２０に、上記の第１の蓄熱式バーナー３０と第２の蓄熱式バーナー４０との何れかを選択して用いるようにしたが、適当な燃焼ゾーンにおいて、上記のような第１及び第２の蓄熱式バーナー３０，４０以外の燃焼装置２０を用いることも可能であり、例えば、均熱帯１０ｄにおける燃焼装置２０として、蓄熱部が設けられていない通常のバーナーを用いるようにすることも可能であり、また各燃焼ゾーン１０ａ〜１０ｄにおける一部の燃焼装置２０に、上記のような第１及び第２の蓄熱式バーナー３０，４０以外の燃焼装置２０を用いることも可能である。

この発明の一実施形態に係る連続加熱炉において、被加熱物を順々に加熱する状態を示した概略説明図である。上記の実施形態に係る連続加熱炉に使用する第１の蓄熱式バーナーにより燃焼を行う状態を示した概略説明図である。上記の実施形態に係る連続加熱炉において、炉内の燃焼排ガスを上記の第１の蓄熱式バーナーを通して排気させる状態を示した概略説明図である。上記の実施形態に係る連続加熱炉に使用する第２の蓄熱式バーナーにより燃焼を行う状態を示した概略説明図である。上記の実施形態に係る連続加熱炉に使用する第１の蓄熱式バーナーの変更例であって、この変更例の第１の蓄熱式バーナーにおいて燃料供給ノズルから燃料を供給して燃焼を行う状態を示した概略説明図である。上記の実施形態に係る連続加熱炉に設ける燃焼装置の種類の配置例を示した概略説明図である。

符号の説明

１被加熱物
１０炉
１０ａ予熱帯
１０ｂ第１加熱帯
１０ｃ第２加熱帯
１０ｄ均熱帯
１２装入扉
１３炉内スラブ搬送機構
１４抽出扉
２０燃焼装置
３０第１の蓄熱式バーナー
３１蓄熱部
３１ａ蓄熱材
３２空気導入部
３３燃焼部
３４第１燃料供給ノズル
３５点火手段
３６燃料供給ノズル
４０第２の蓄熱式バーナー
４１蓄熱部
４１ａ蓄熱材
４２空気供給部
４３第２燃料供給ノズル

Claims

複数の燃焼装置が設けられた複数の燃焼ゾーンに被加熱物を順々に導いて加熱する連続加熱炉において、少なくとも１つの燃焼ゾーンにおける燃焼装置に、燃焼排ガスの熱を蓄熱する蓄熱部を有し、この蓄熱部を通して空気導入部から炉側の燃焼部に導かれた燃焼用空気と第１燃料供給ノズルを通して上記の燃焼部に導かれた燃料とを、この燃焼部において燃焼させる第１の蓄熱式バーナーを用いると共に、上記の燃焼ゾーン以外の少なくとも１つの燃焼ゾーンにおける燃焼装置に、燃焼排ガスの熱を蓄熱する蓄熱部を有し、この蓄熱部を通して燃焼用空気を空気供給部から炉内に供給すると共に、この空気供給部の外周側に設けられた第２燃料供給ノズルから燃料を炉内に供給して、炉内において燃焼させる第２の蓄熱式バーナーを用い、上記の第１の蓄熱式バーナーを、被加熱物を導入させる装入側の燃焼ゾーンに用いると共に、上記の第２の蓄熱式バーナーを、上記の装入側の燃焼ゾーンよりも被加熱物の移動方向下流側の燃焼ゾーンに用いたことを特徴とする連続加熱炉。
請求項１に記載した連続加熱炉において、上記の第１の蓄熱式バーナーにおける燃焼部の外周側に燃料を炉内に供給する燃料供給ノズルを設けたことを特徴とする連続加熱炉。