JP6825601B2 - 加熱装置および加熱方法 - Google Patents
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Description
前記第1のバーナによって着火される第2のバーナと、
前記第2のバーナによって着火される第3のバーナと、
前記第1のバーナ、第2のバーナ、および第3のバーナのそれぞれに対して燃料ガスおよび燃焼用空気を供給するガス供給部とを備える、加熱装置。
前記第2のバーナの吐出方向と前記第3のバーナの吐出方向とが交差する、上記1に記載の加熱装置。
前記第2のバーナにおける燃料ガス流量f2に対する前記第3のバーナにおける燃料ガス流量f3の比f3/f2が3〜5であり、
前記第1のバーナ、第2のバーナ、および第3のバーナにおける燃料ガスの合計流量に対する前記第3のバーナにおける燃料ガス流量f3の比、f3/(f1+f2+f3)が69〜81%である、上記4〜7のいずれか一項に記載の加熱方法。
本発明の加熱装置は、第1のバーナと、前記第1のバーナによって着火される第2のバーナと、前記第2のバーナによって着火される第3のバーナとを備えた、多段式バーナ加熱装置である。すなわち、第1のバーナの火炎は、第2のバーナから吐出されるガス流との交点における点火を継続的に保つために用いられる。同様に、第2のバーナの火炎は、第3のバーナから吐出されるガス流との交点における点火を継続的に保つために用いられる。このように、3つのバーナを用いて順次着火する構造とすることにより、第3のバーナにおいて、高い吐出速度においても安定して火炎を保持することができる。前記第1〜第3のバーナそれぞれは、前段のバーナの火炎で後段のバーナに着火できる構造であればどのような構造のバーナも使用できる。例えば、前記第1〜第3のバーナとして、燃料ガスと空気を別々に吐出させる拡散式バーナを用いることが出来る。また、本発明の加熱装置は、4段以上のバーナを有していてもよい。
本発明の加熱装置は、さらに前記第1のバーナ、第2のバーナ、および第3のバーナのそれぞれに対して燃料ガスおよび燃焼用空気を供給するガス供給部を備えている。前記ガス供給部としては、必要なガスを供給することができるものであれば任意の形態とすることができるが、例えば、燃料ガス供給用配管、燃焼用空気供給配管、燃料ガス流量調整弁、および燃焼用空気流量調整弁などを備えることができる。特に、後述するように各バーナにおける燃料ガス流量の関係を制御するために、前記ガス供給部が、前記第1のバーナ、第2のバーナ、および第3のバーナのそれぞれに供給される燃料ガスの流量と燃焼用空気の流量とを独立して調整可能な流量調整手段を備えることが好ましい。
上記加熱装置を用いて加熱を行う際における、各バーナでの燃料ガスおよび燃焼用空気の流量は、特に限定されず、適切に加熱が行えるよう調整すればよい。しかし、上述したように段階的な火炎高速化および長炎化のためには、前記第1のバーナにおける燃料ガス流量f1、前記第2のバーナにおける燃料ガス流量f2、および前記第3のバーナにおける燃料ガス流量f3が、f1<f2<f3の関係を満たすことが好ましい。さらに具体的には、前記第1のバーナにおける燃料ガス流量f1に対する前記第2のバーナにおける燃料ガス流量f2の比f2/f1を3〜5とし、前記第2のバーナにおける燃料ガス流量f2に対する前記第3のバーナにおける燃料ガス流量f3の比f3/f2を3〜5とすることが好ましい。
各バーナでの燃料ガスおよび燃焼用空気の吐出速度は、特に限定されず、適切に加熱が行えるよう調整すればよい。しかし、上述したように段階的な火炎高速化および長炎化のためには、前記第1のバーナ、第2のバーナ、および第3のバーナのそれぞれにおける燃料ガスの吐出速度を、第1のバーナ、第2のバーナ、第3のバーナの順序で大きくすることが好ましい。
上記燃料ガスとしては特に限定されることなく、可燃性ガスであれば任意のものを用いることができる。例えば、一般には天然ガスやLPGが使用可能であり、上記加熱装置を製鉄所において使用する場合には、製鉄所で副生するプロセスガスを前記燃料ガスとして用いることもできる。前記プロセスガスとしては、特にコークス炉ガスと高炉ガスを混合したMガスを用いることが好ましい。
(比較例1)図4に示した従来の一般的な予混合燃焼バーナ
(比較例2)2段式バーナ加熱装置
(実施例1)図1に示した構造の3段式バーナ加熱装置
図4に示した従来の一般的な予混合燃焼バーナでは、燃料ガスの吐出速度30Nm/sで吹き消えが発生した。
2段式バーナ加熱装置を用いても、2段目のバーナの燃料ガス吐出速度が100〜120Nm/s以上となると吹き消えが発生した。
図1に示した構造の3段式バーナ加熱装置では、3段目(最終段)の燃料ガスの吐出速度が150Nm/sであっても、安定な火炎が形成されることが確認できた。
2 被加熱物
3 搬送ローラー
10 第1のバーナ
11 火炎
20 第2のバーナ
21 火炎
30 第1のバーナ
31 高速混合ガス流(未燃焼)
32 交点
33 高速噴流火炎
40 ガス供給部
41 燃料ガス供給用配管
42 燃焼用空気供給配管
43 減圧弁
44 圧力計
45 制御弁
46 差圧式流量計
47 流量調整弁
Claims (8)
- 第1のバーナと、
前記第1のバーナによって着火される第2のバーナと、
前記第2のバーナによって着火され、被加熱物の加熱に用いられる第3のバーナと、
前記第1のバーナ、第2のバーナ、および第3のバーナのそれぞれに対して燃料ガスおよび燃焼用空気を供給するガス供給部とを備え、
前記第2のバーナの吐出方向と前記第3のバーナの吐出方向は、前記第2のバーナの吐出方向と前記第3のバーナの吐出方向の流速ベクトルが互いに打ち消し合わない方向であって、前記第2のバーナの吐出方向と前記第3のバーナの吐出方向とがなす角θ 2−3 が45°以下である、加熱装置。 - 前記第1のバーナの吐出方向と前記第2のバーナの吐出方向とが交差し、
前記第2のバーナの吐出方向と前記第3のバーナの吐出方向とが交差する、請求項1に記載の加熱装置。 - 前記ガス供給部が、前記第1のバーナ、第2のバーナ、および第3のバーナのそれぞれに供給される燃料ガスの流量と燃焼用空気の流量とを独立して調整可能な流量調整手段を備える、請求項1または2に記載の加熱装置。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の加熱装置を用いて加熱する、加熱方法。
- 前記第1のバーナにおける燃料ガス流量f1、前記第2のバーナにおける燃料ガス流量f2、および前記第3のバーナにおける燃料ガス流量f3が、f1<f2<f3の関係を満たす、請求項4に記載の加熱方法。
- 前記第1のバーナ、第2のバーナ、および第3のバーナのそれぞれにおける燃料ガスの吐出速度が、第1のバーナ、第2のバーナ、第3のバーナの順序で大きくなる、請求項4または5に記載の加熱方法。
- 前記第2のバーナおよび前記第3のバーナにおける燃料ガスの吐出速度を、各バーナを単独で用いた場合に吹き消えが発生しない限界吐出速度よりも大きくする、請求項4〜6のいずれか一項に記載の加熱方法。
- 前記第1のバーナにおける燃料ガス流量f1に対する前記第2のバーナにおける燃料ガス流量f2の比、f2/f1が3〜5であり、
前記第2のバーナにおける燃料ガス流量f2に対する前記第3のバーナにおける燃料ガス流量f3の比f3/f2が3〜5であり、
前記第1のバーナ、第2のバーナ、および第3のバーナにおける燃料ガスの合計流量に対する前記第3のバーナにおける燃料ガス流量f3の比、f3/(f1+f2+f3)が69〜81%である、請求項4〜7のいずれか一項に記載の加熱方法。
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