JPH06322433A - 加熱炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蒸気で燃焼排ガスの排熱回収を行い、この蒸
気を加熱炉の系内で使用することにより燃料原単位の低
減を図ると共に、均一加熱性と炉圧制御性および低ＮＯ
ｘ性に優れた加熱炉を提供する。 【構成】 燃料を酸素もしくは酸素富化空気で燃焼し
て、被加熱物の加熱を行う加熱炉において、該加熱炉か
ら排出される燃焼排ガスを、冷却水と間接熱交換して燃
焼排ガスの排熱回収を行い、この排熱回収により発生す
る蒸気を、前記加熱炉のバーナもしくは炉内に供給す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスラブ、ビレット、ブル
ーム等の被加熱物を所定の目標温度まで加熱する加熱
炉、均熱炉、熱処理炉等の一般的な加熱炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の加熱炉は燃料を空気で燃
焼して被加熱物の加熱を行う空気燃焼方式が一般的であ
ったが、最近、燃料を純酸素もしくは酸素富化空気で燃
焼して被加熱物の加熱を行う酸素燃焼方式が注目されて
いる。

【０００３】この酸素燃焼方式は従来の空気燃焼方式に
対して、燃焼ガス量が約１／４と少なく、炭酸ガス（Ｃ
Ｏ₂ ）と水蒸気（Ｈ₂ Ｏ）の濃度が高いため、排ガス損
失熱の滅少による省エネルギーと炉内ガス放射伝熱の増
加による伝熱促進に加えて、地球温暖化物質の炭酸ガス
の回収が容易にできるという長所を有している。

【０００４】一方、酸素燃焼方式は高温・高負荷燃焼で
燃焼ガス量が少ないため、被加熱物の均一加熱性と炉圧
の制御性が不良で、かつ、窒素酸化物（ＮＯｘ）か高濃
度となるため加熱炉へ適用できないという問題点があっ
た。

【０００５】これに対して、例えば特開昭５４−１２８
８３４号公報に示されているような加熱炉の燃焼方法が
ある。

【０００６】この技術の特徴は酸素燃焼による高温の燃
焼ガスと窒素酸化物の抑制を目的とし、これを達成する
ために図２に示すように、加熱炉１から排出される燃焼
排ガスを排熱回収装置５によって通常の空気予熱温度ま
で降温し、この燃焼排ガスを循環フアン８で昇圧して純
酸素と混合した後、加熱炉１のバーナ１０に供給して燃
料と混合燃焼するもので、排熱回収装置５の回収排熱は
加熱炉１の系外で利用するものである。

【０００７】しかしながら、上記の排熱回収による燃焼
方法では、回収排熱を加熱炉１の系外で使用するため加
熱炉１の燃料原単位が高く、また、加熱炉１の操業負荷
により、回収排熱の温度レベルが変動するため、回収排
熱の用途が限定されると言う間題点があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決すべく創案されたもので、その目的は、蒸気で燃
焼排ガスの排熱回収を行い、この蒸気を加熱炉の系内で
使用することにより燃料原単位の低減を図ると共に、均
一加熱性と炉圧制御性および低ＮＯｘ性に優れた加熱炉
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記の事項を
要旨とするものである。

【００１０】（１） 燃料を酸素もしくは酸素富化空気
で燃焼して、被加熱物の加熱を行う加熱炉において、該
加熱炉から排出される燃焼排ガスを、冷却水と間接熱交
換して燃焼排ガスの排熱回収を行い、この排熱回収によ
り発生する蒸気を、前記加熱炉のバーナもしくは炉内に
供給すること。

【００１１】また、必要に応じて、 （２） 前記間接熱交換で発生する燃焼排ガスの凝縮水
を、排熱回収用の冷却水として使用すること。

【００１２】（３） 前記冷却水による排熱回収を加圧
水の状態で行い、バーナもしくは炉内への供給直前に、
加圧水を減圧して蒸気を発生させることを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明の加熱炉は、燃焼排ガスで蒸気を発生さ
せ、この蒸気をバーナもしくは加熱炉内に直接吹き込む
ため、加熱炉内でのガス量の増加により火炎温度が低下
して、被加熱物の均一加熱とＮＯｘの発生が抑制できる
と共に、ガス量の増加により炉圧の制御性が向上して、
炉外からの侵入空気が防止できる。

【００１４】また、燃焼排ガスの凝縮水を排熱回収用の
冷却水として循環再使用するため、冷却水の使用量が減
少できると共に、冷却水の入口温度のアップにより蒸気
発生量が増加する。

【００１５】さらに、加圧水の状態で排熱回収と熱輸送
を行うため、蒸気に比べて対流熱伝達係数が大で比容積
が小さいため、熱交換器の伝熱面積と配管の管径が小さ
い。

【００１６】

【実施例】以下に、本発明を実施例に基づいて説明す
る。

【００１７】図１に示すごとく、耐火物で形戒した加熱
炉１の炉壁に複数の酸素バーナ２を取り付け、この酸素
バーナ２に燃料と酸素もしくは酸素富化空気を供給して
燃料の燃焼を行い、この燃焼ガスで加熱炉１内の被加熱
物３の加熱を行う。

【００１８】この被加熱物３は、図中に未表示のウォー
キングビーム等の搬送装置で加熱炉１の挿入側から抽出
側に移動して加熱を行う。

【００１９】被加熱物３を加熱後の燃焼ガスは、加熱炉
１の炉尻から燃焼排ガスとなって煙道４へ排出され、こ
の煙道４に設置した排熱回収装置５で冷却水と熱交換を
行い、低温の燃焼排ガスとなって煙突６から大気中に放
出される。

【００２０】一方、冷却水は排熱回収装置５で燃焼排ガ
スと熱交換されて蒸気となり、この蒸気を蒸気配管７で
酸素バーナ２に供給して燃焼ガス中に蒸気添加を行う。

【００２１】この結果、酸素燃焼時の高温火炎が蒸気で
稀釈されて、被加熱物３の加熱に適した燃焼ガス温度と
なり、被加熱物３の均一加熱とＮＯｘの発生が抑制され
る。

【００２２】また、蒸気の添加により炉内ガス量が増加
して炉圧の制御性が向上する。

【００２３】さらに、蒸気の発生を燃焼排ガスの排熱で
行い、加熱炉１の系内で自己使用するため、加熱炉１の
燃料原単位が低減できる。

【００２４】なお、本発明は上記実施例にのみ限定され
るものではなく、例えば、 （１）排熱回収で発生した蒸気を直接加熱炉内へ吹き込
むこと。

【００２５】（２）熱交換部で発生した燃焼排ガスの凝
縮水を、排熱回収用の冷却水として循環再使用するこ
と。

【００２６】（３）冷却水による排熱回収を加圧水の状
態で行い、バーナもしくは加熱炉内への供給直前に減圧
して蒸気化すること。

【００２７】（４）バッチ式の直火加熱炉、ラジアント
チューブ式の間接加熱炉等の酸素燃焼炉へ適用するこ
と。

【００２８】（５）排熱回収装置の後部に除湿装置と炭
酸ガスの回収装置を設けて炭酸ガスの回収を行うこと。

【００２９】等も勿論可能で、本発明の要旨を逸脱しな
い限り、種々変更を加え得ることは勿論である。

【００３０】

【発明の効果】本発明の加熱炉によれば、下記の優れた
効果を奏するものである。

【００３１】（１）排熱回収で発生した蒸気を加熱炉の
系内で使用するため、加熱炉の燃料原単位が低減でき
る。

【００３２】（２）蒸気吹き込みにより火炎温度が低下
して、被加熱物の均一加熱と窒素酸化物の生成が抑制で
きる。

【００３３】（３）蒸気吹き込みにより炉内ガス量が増
加して、炉圧の制御性が向上し、侵入空気が防止でき
る。

【００３４】（４）ガス放射能を有した蒸気を炉内に吹
き込むため、炉内伝熱量の低下がない。

【００３５】（５）燃焼排ガスを冷却水で低温に冷却済
みのため、炭酸ガス回収時のガス冷却が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る加熱炉の実施例を示す概念図。

【図２】 従来技術を示す加熱炉の概念図。

【符号の説明】

１ 加熱炉 ２ 酸素バーナ ３ 被加熱物 ４ 煙道 ５ 排熱回収装置 ６ 煙突 ７ 蒸気配管 ８ 循環フアン ９ ガス混合器 １０ バーナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 順一 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料を酸素もしくは酸素富化空気で燃焼
   して、被加熱物の加熱を行う加熱炉において、該加熱炉
   から排出される燃焼排ガスを、冷却水と間接熱交換して
   燃焼排ガスの排熱回収を行い、この排熱回収により発生
   する蒸気を、前記加熱炉のバーナもしくは炉内に供給す
   ることを特徴とする加熱炉。
2. 【請求項２】 前記間接熱交換で発生する燃焼排ガスの
   凝縮水を、排熱回収用の冷却水として使用することを特
   徴とする請求項１記載の加熱炉。
3. 【請求項３】 前記冷却水による排熱回収を加圧水の状
   態で行い、バーナもしくは炉内への供給直前に、加圧水
   を減圧して蒸気を発生させることを特徴とする請求項１
   または２記載の加熱炉。