JPH08159453A

JPH08159453A - 蓄熱式バーナ装置の廃ガス温度制御装置

Info

Publication number: JPH08159453A
Application number: JP6306674A
Authority: JP
Inventors: Masayasu Fukui; 雅康福井; Yoji Fujimoto; 洋二藤本; Atsushi Shimizu; 淳清水; Hiroyasu Shigemori; 弘靖茂森; Katsuyuki Nakanishi; 克之中西; Katsuaki Nishi; 勝昭西; Koichi Shiotani; 好一塩谷; Toshio Toki; 俊雄登木; Koji Hirokawa; 広司広川
Original assignee: Chugai Ro Co Ltd; Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; Chugai Ro Co Ltd
Priority date: 1994-12-09
Filing date: 1994-12-09
Publication date: 1996-06-21
Anticipated expiration: 2016-12-04
Also published as: JP3235700B2

Abstract

(57)【要約】【目的】排気系機器の長寿命化及び蓄熱体の排熱回収率
を向上させつつ、複数種の燃料使用が可能な蓄熱式バー
ナ装置の廃ガス温度制御装置を提供する。【構成】非燃焼側の蓄熱体２３ｂの出側には、廃ガスの
温度を検出する気体温度センサ２３ｂ₂が配設されてい
る。一方、蓄熱体２３ｂは、廃ガス分岐路４２ａ〜４２
ｅと、所定の廃ガス分岐路を選択して廃ガスを通過させ
る流路調整弁４３ａ〜４３ｅとを備えている。そして、
気体温度センサ２３ｂにより検出された廃ガス温度が、
第１の設定値Ｔ_L以下となったとき、所定の流路調整弁
が閉操作を行い、閉操作が行われた廃ガス分岐路への廃
ガスの通過が遮断される。それにより蓄熱体２３ｂの伝
熱面積が減少する。また、気体温度センサ２３ｂにより
検出された廃ガス温度が、第２の設定値Ｔ_H以上となっ
たとき、所定の流路調整弁が開操作を行い、開操作が行
われた廃ガス分岐路へ廃ガスが通過する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は加熱室内に少なくとも一
対のバーナを配設し、これらバーナを交互に燃焼させる
と共に、非燃焼側バーナから排出される廃ガスを蓄熱体
で熱交換することにより蓄熱し、燃焼時に蓄熱体で燃焼
空気を加熱するようにした蓄熱式バーナ装置の廃ガス温
度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】蓄熱式バーナ装置の燃焼制御装置として
は、例えば特開平１−２１９４１１号公報に記載されて
いるものが知られている。この従来例では、加熱室に一
対のバーナを配設し、このバーナに燃焼空気及び加熱室
からの廃ガスを選択的に通過させる燃焼管を接続し、こ
の燃焼管の途上に蓄熱体を配設することにより、一方の
バーナを燃焼させているときには、この燃焼バーナに対
して燃焼空気を蓄熱体を介して供給することにより蓄熱
体の蓄熱で加熱し、他方の非燃焼バーナ側では、加熱室
内の廃ガスを蓄熱体を介して一定の流量で外部に排出さ
せるようにしている。この従来装置によれば、燃焼バー
ナの切換が所定時間のサイクルで行われることにより、
廃ガスの熱量が非燃焼バーナ側の蓄熱体に蓄熱されよう
になっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記装置を
連続式加熱炉として適用する場合には、燃料として例え
ば、銑鋼一貫製鉄所においては、副性ガスＢＦＧ、ＣＯ
Ｇ、ＬＤＧの各単味ガス、ＬＰＧ、ＬＮＧあるいはそれ
らの混合ガス（例えばＭ２３、Ｍ２６）若しくは重油等
の複数種類の燃料が使用される場合が多い。これら複数
種類の燃料を使用する際には、各燃料の（空気比熱×空
気流量）／（廃ガス比熱×廃ガス流量）で示される比熱
がそれぞれ異なるので、同一のバーナ、同一の燃焼量
（kcal/h）及び切換えサイクル時間（sec/サイクル）で
作動しても、図８に示すように、燃料種によって蓄熱体
の出側の廃ガス温度レベルが大きく異なる。このよう
に、使用される燃料によって廃ガス温度が高い値を示す
と、廃ガスを外部に排出するための排気系機器、例えば
バルブ、ダクトや排気ファン等の耐熱構造の面で問題が
ある。また、使用される燃料によって廃ガス温度が低い
値を示すと、排出される廃ガスが廃ガス中のＳ（硫黄）
成分（ＳＯ₃、Ｈ₂Ｓ等）と化学反応して硫酸を生成す
る酸露点以下の温度となるおそれがあり、排気系機器に
対する酸腐食の面で問題がある。

【０００４】このように、従来装置においては、複数種
の燃料が使用されることによって蓄熱体の出側の廃ガス
温度が高温若しくは低温に変化し、排気系機器の短期寿
命の点で問題がある。ここで、複数種の燃料を使用して
も蓄熱体の出側の廃ガス温度を所定値に調節する方法と
して、上記装置のバーナの切換えサイクル時間を所定値
に変更することが考えられる。すなわち、廃ガス温度が
高くなる燃料を使用する場合には、図９に示すように、
切換えサイクル時間を短く（例えば３０sec/サイクル）
設定することにより、廃ガス温度を低下させ、且つ排熱
回収率を向上させることができる。しかしながら、この
方法ではバーナの切換え回数が多くなるので、燃料切換
え弁等の燃料供給系機器寿命が短くなり、しかも、バー
ナの停止時間が増大するので実質燃焼量も大幅に減少し
てしまう。また、廃ガス温度が低下してしまう燃料を使
用する場合には、切換えサイクル時間を延長（例えば９
０sec/サイクル）することにより廃ガス温度を上昇させ
ることができるが、逆に、排熱回収率が低下してしまう
という問題がある。

【０００５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、排気系機器の長寿命化及び蓄熱体の排熱回収率
を向上させることが可能となるとともに、複数種の燃料
を使用しても蓄熱体出側の廃ガス温度を所定範囲内に制
御して上記目的を達成することが可能な蓄熱式バーナ装
置の廃ガス温度制御装置を提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、複数種の
燃料が使用される際の蓄熱式バーナの上記問題について
種々検討を加えた結果、図１０に示すように、蓄熱体の
伝熱面積の増大により蓄熱体の出側の廃ガス温度が低下
し、逆に、伝熱面積の減少により廃ガス温度が上昇する
との関係を見い出した。これにより、本発明では、蓄熱
体の伝熱面積を所定値まで増大若しくは減少させる制御
を行うことにより、複数種の燃料を使用しても、蓄熱体
の出側の廃ガス温度を所定範囲内に調整することが可能
であるとの知見を得、本発明を完成した。

【０００７】請求項１記載の本発明は、加熱室内に配設
した少なくとも一対のバーナと、各バーナに接続された
燃料供給管及び空気供給兼廃ガス排出管と、前記空気供
給兼廃ガス排出管の途上に介装された蓄熱体とを備え、
各バーナを交互に切換燃焼させると共に、非燃焼側バー
ナから前記加熱室内の廃ガスを前記蓄熱体に導入して熱
交換を行うようにした蓄熱式バーナ装置において、廃ガ
スの温度を非燃焼側の蓄熱体の出側で検出する廃ガス温
度検出手段と、該廃ガス温度検出手段の検出温度が第１
の設定値以下となったときに伝熱面積を減少させ、前記
検出温度が第２の設定値以上となったときに伝熱面積を
増大させる蓄熱体とを備えていることを特徴とする蓄熱
式バーナ装置の廃ガス温度制御装置である。

【０００８】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明において、蓄熱体が、蓄熱媒体をそれぞれ充填
している複数の廃ガス分岐路と、所定の廃ガス分岐路を
選択して廃ガスを通過させる流路調整手段とを備えてい
ることを特徴とする蓄熱式バーナ装置の廃ガス温度制御
装置である。

【０００９】

【作用】本発明の請求項１記載に係る発明によれば、廃
ガス温度検出手段により廃ガスの温度が非燃焼側の蓄熱
体の出側で検出されることにより、廃ガス温度が第１の
設定値を下回ると蓄熱体の伝熱面積が減少するので、廃
ガス温度の酸露点以下への低下が確実に防止される。ま
た、廃ガス温度が第２の設定値を上回ると蓄熱体の伝熱
面積が増大するので、排気系機器に悪影響を及ぼす可能
性のある高温度への上昇が防止される。したがって、蓄
熱体の出側の廃ガス温度が、常に正常温度に設定される
ので、排気系機器の長寿命化が図られるとともに、複数
種の燃料を使用することが可能な蓄熱式バーナ装置を提
供することが可能となる。

【００１０】また、伝熱面積を適宜変化させることによ
り、予想される廃ガスの温度の熱許容量に対応する蓄熱
体とされるので、熱回収効率が大幅に向上する。請求項
２記載の発明によれば、請求項１記載の作用に加えて、
流路調整手段にによって所定の気体分岐路に対して廃ガ
スの通過が選択されることにより、蓄熱体の伝熱面積を
適宜変化させることができるので、伝熱面積の変更制御
の簡便化と、蓄熱体の小型化が図られる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明を連続式加熱炉に適用した場合を示
す概略構成図である。図中、１は連続して搬送されるス
ラブを加熱する連続式加熱炉であって、スラブを左側か
ら搬入し、予熱帯２、第１加熱帯３、第２加熱帯４及び
均熱帯５を順次通過して加熱され、加熱を終了したスラ
ブが右側から搬出されて次工程に搬送される。

【００１２】第１加熱帯３及び第２加熱帯４には、夫々
４台の蓄熱式バーナ装置６Ａ〜６Ｄ及び７Ａ〜７Ｄが取
付けられ、これら蓄熱式バーナ装置６Ａ〜６Ｄ及び７Ａ
〜７Ｄから排出される廃ガスが廃ガス吸引ファン（ＩＤ
Ｆ）８によって吸引されて煙突９から大気に放出され
る。蓄熱式バーナ装置６Ａ〜６Ｄ及び７Ａ〜７Ｄの夫々
は、図２に示すように、第１加熱帯３及び第２加熱帯４
の左右側壁に互いに対向して配設された一対のガスバー
ナ１０ａ，１０ｂを有する。これらガスバーナ１０ａ，
１０ｂの夫々は、図３に示すように、左右側壁に配設さ
れるバーナ本体１１の中心部に燃料ガス供給口１３ａか
ら供給される燃焼ガスを噴射するガスノズル１３が配設
され、且つこのガスノズル１３の回りに燃料空気給排口
１４ａに接続された燃焼空気室１４が形成され、この燃
焼空気室１４にガスノズル１３から噴射される燃料ガス
に対して燃焼空気を噴射する空気１次ノズル１５が連通
されていると共に、これらの外側に燃焼空気を噴射する
空気２次ノズル１６が配設され、ガスノズル１３から噴
射される燃料ガスと空気１次ノズル１５から噴射される
燃焼空気との合流点近傍にパイロットバーナ１７ａ，１
７ｂが配設された構成を有する。ここで、空気一次ノズ
ル１５、空気二次ノノズル１６は、第１加熱帯３又は第
２加熱帯４の燃焼廃ガスを吸引する機能を持っている。

【００１３】そして、ガスバーナ１０ａ，１０ｂの燃料
ガス供給口１３ａが燃料遮断弁１８ａ，１８ｂを介し、
さらにメイン遮断弁１９、流量調節弁２０を介して燃料
ガスとしてのＭガスを供給するＭガス供給源２１に接続
されている。また、パイロットバーナ１７ａ，１７ｂも
遮断弁２２ａ，２２ｂを介してＭガス供給源２１に接続
されている。

【００１４】また、ガスバーナ１０ａ，１０ｂの燃焼空
気給排口１４ａが蓄熱体２３ａ，２３ｂの一端に接続さ
れ、この蓄熱体２３ａ，２３ｂの他端が空気遮断弁２４
ａ，２４ｂを介し、さらに流量調節弁２５を介して燃焼
空気を圧送する空気ブロアー２６に接続されていると共
に、廃ガス遮断弁２７ａ，２７ｂを介し、さらに流量調
節弁２８を介して廃ガス吸引ファン８に接続されてい
る。なお、図２ではパイロットバーナ１７ａ、１７ｂに
供給する燃焼空気系統は省略している。この燃焼空気系
統は、空気ブロアー２６、若しくはパイロットバーナ専
用のブロアーに接続されているそして、蓄熱体２３ａ，２３ｂの廃ガス入側（燃焼空気
の出側）２３ａ₁、２３ｂ₁は燃焼空気給排気口１４ａ
と接続され、廃ガス出側（燃焼空気の入側）２３ａ₂、
２３ｂ₂は廃ガス遮断弁２７ａ、２７ｂ（若しくは空気
遮断弁２４ａ、２４ｂ）と接続されている。そして、廃
ガス出側２３ａ₂、２３ｂ₂と接続する流路には、廃ガ
ス温度若しくは燃焼空気温度を検出する例えばＰＲ熱電
温度計で構成される気体温度センサ３０ａ，３０ｂが配
設されている。

【００１５】ここで、図４に示すものは、蓄熱体２３
ａ，２３ｂの内部構造を示すものである。なお、図４の
実線で示す矢印は廃ガスの流れを示し、破線で示す矢印
は、燃焼空気の流れを示している。これら蓄熱体２３
ａ、２３ｂには、ケーシング４０内に所定間隔をあけて
配設た仕切壁４１により、内部を廃ガス若しくは燃焼空
気が通過することが可能な複数の気体分岐路４２ａ〜４
２ｅが設けられている。そして、これら気体分岐路４２
ａ〜４２ｅには、予想される最大の蓄熱容量に相当する
重量のアルミナボール（あるいはアルミナナゲット）が
分割されて充填されている。そして、廃ガス出側２３ａ
₂、２３ｂ₂近くのケーシング４０内には、各気体分岐
路４２ａ〜４２ｅ内部を臨む位置に流路調節弁４３ａ〜
４３ｅが配設されており、開操作が行われている流路調
節弁（図４の４３ａ、４３ｂ）では、気体分岐路４２
ａ、４２ｂ内部を廃ガス若しくは燃焼空気が通過して充
填されているアルミナボールと熱交換が行われる。ま
た、閉操作が行われている流量調節弁（図４の４３ｃ、
４３ｄ、４３ｅ）では、廃ガス若しくは燃焼空気と、気
体分岐路４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ内部のアルミナボール
との熱交換が行われない。これにより、流路調節弁４３
ａ〜４３ｅの全てが開操作されると、蓄熱体２３ａ、２
３ｂの伝熱面積が最大値に設定され、一つの流路調節弁
に対してだけ閉操作が行われると、１／５の伝熱面積に
設定されるようになっている。

【００１６】また、燃料遮断弁１８ａ，１８ｂ、遮断弁
１９、流量調節弁２０、空気遮断弁２４ａ，２４ｂ、流
量調節弁２５、廃ガス遮断弁２７ａ，２７ｂ、流量調節
弁２８及び複数の流路調整弁４３ａ〜４３ｅは、連続式
加熱炉１全体を統括するプロセスコンピュータ３１に接
続されたダイレクトディジタルコントローラ（以下、Ｄ
ＤＣと称す）３２によって制御される。

【００１７】このＤＤＣ３２は、少なくとも気体温度セ
ンサ３０ａ，３０ｂ及び第１加熱帯３及び第２加熱帯４
間の炉温を検出する炉温センサ３３ａ，３３ｂの温度検
出値を読込み、炉温センサ３３ａ，３３ｂの温度検出値
に基づいて燃料ガス流量、燃焼空気流量及び廃ガス流量
を設定し、気体温度センサ３０ａ，３０ｂの温度検出値
に基づいて燃焼バーナの切換えタイミングを決定し、こ
れに応じて燃料遮断弁１８ａ，１８ｂ、空気遮断弁２４
ａ，２４ｂ及び廃ガス遮断弁２７ａ，２７ｂを開閉制御
して、燃焼状態の一方のガスバーナ例えば１０ａを燃焼
停止させ、非燃焼状態の他方のガスバーナ１０ｂを燃焼
状態に切換える。

【００１８】ここで、ＤＤＣ３２の記憶部（図示せず）
には、後述する蓄熱体容量制御処理の実行に必要なデー
タが予め記憶されている。このデータは、過去の実績デ
ータに基づいて記憶テーブルとされたものであり、図５
に示すように、蓄熱体の出側で計測される廃ガス温度Ｔ
_Aiに対して、所定の廃ガス温度Ｔ_Aiから最適な廃ガス温
度Ｔ_s（例えば１９５℃）に達するために必要とされる
蓄熱体２３ａ若しくは２３ｂの伝熱面積の制御特性を示
したものである。

【００１９】次に、本実施例の連続式加熱炉の昇温処
理、定常切換制御処理及び本発明に係るＤＤＣ３２によ
る蓄熱体容量制御処理について説明する。ＤＤＣ３２
は、連続式加熱炉１の操業を開始する際に、所定の初期
化処理を行って炉内温度を予め設定された目標温度Ｔ_T
（例えば１３００℃）まで昇温する昇温処理を実行す
る。この昇温処理を簡単に説明すると、先ずパイロット
バーナ１７ａ，１７ｂに点火した状態で、一対のガスバ
ーナ１０ａ，１０ｂの双方の燃料遮断弁１８ａ，１８
ｂ、メイン遮断部１９を開状態とすると共に、空気遮断
弁２４ａ，２４ｂを開状態、廃ガス遮断弁２７ａ，２７
ｂを閉状態に夫々制御することにより、両ガスバーナ１
０ａ，１０ｂを燃焼状態に制御する。そして、炉温セン
サ３３ａ，３３ｂで検出される温度検出値Ｔ_D1，Ｔ_D2が
共に設定温度Ｔ_S（例えば燃焼が安定する温度７００
℃）に達したときに、予め設定された何れか一方、例え
ばガスバーナ１０ｂを燃焼停止させて非燃焼状態に切換
えるために、先ず燃料遮断弁１８ｂに対する指令信号Ｃ
Ｓ_F2をオフ状態として、燃料遮断弁１８ｂを閉操作し、
次いで、燃料遮断弁１８ｂが完全に閉状態となるまでに
要する所定時間（例えば１秒以内）経過した後に空気遮
断弁２４ｂに対する制御信号ＣＳ _A2をオフ状態として、
空気遮断弁２４ｂを閉操作し、これと同時に廃ガス遮断
弁２７ｂに対する制御信号ＣＳ_G2をオン状態として廃ガ
ス遮断弁２７ｂを開操作する。その後、予め設定された
所定時間ｔ_S（例えば６０秒）が経過する毎に、燃焼バ
ーナを交互に切換え、炉温センサ３３ａ，３３ｂで検出
される温度検出値Ｔ _D1，Ｔ_D2が目標温度Ｔ_Tに達する
と、昇温処理を終了して、定常切換制御処理を実行す
る。なお、この状態となると、各ガスバーナ１０ａ，１
０ｂの蓄熱体２３ａ，２３ｂの廃ガス入り側２３ａ₁、
２３ｂ₁での蓄熱体温度が１０００℃以上１３００℃以
下の範囲内となり、燃焼空気の予熱に好適な状態とな
る。

【００２０】そして、定常切換制御処理では、一方のガ
スバーナ１０ａが燃焼状態にあり、他方のバスバーナ１
０ｂが非燃焼状態にあるものとすると、この状態では、
燃焼状態のガスバーナ１０ａに対しては、外気から空気
ブロア２６によって圧送される冷風状態（例えば２０
℃）の燃焼空気が流量調節弁２５、空気遮断弁２４ａを
介して蓄熱体２３ａに供給され、この蓄熱体２３ａで蓄
熱されたアルミナボールと熱交換されて１０００℃以上
に予熱されてガスバーナ１０ａの燃焼空気給排口１４ａ
に供給され、ガスノズル１３から噴射される燃料ガスと
混合されて燃焼されて、炉内を加熱する。

【００２１】これと同時に、他方の非燃焼状態のガスバ
ーナ１０ｂでは、空気一次ノズル１５及び空気２次ノズ
ル１６が燃焼空気室１４、燃焼空気給排口１４ａ、蓄熱
体２３ｂ、廃ガス遮断弁２７ｂ、流量調節弁２８を介し
て廃ガス吸引ファン８に連通され、この廃ガス吸引ファ
ン８によって炉内の廃ガスが吸引されて蓄熱体２３ｂを
通って排出されることにより、蓄熱体２３ｂ内のアルミ
ナボールと熱交換することにより、蓄熱体２３ｂの蓄熱
温度が徐々に上昇される。

【００２２】そして、気体温度センサ２３ａで検出され
る燃焼空気温度が、所定値に達すると、ガスバーナ１０
ａを非燃焼状態とし、ガスバーナ１０ｂを燃焼状態に切
換える。また、ＤＤＣ３２による蓄熱体容量制御処理
は、前述した昇温処理及び定常切換制御処理に対する並
行処理として実行され、その処理手順を図６のフローチ
ャートを伴って説明する。

【００２３】この蓄熱体容量制御処理は、所定時間毎の
タイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ１
で、現在非燃焼中のガスバーナ１０ｉ（ｉ＝ｂ、ａ）を
検出し、次いで、ステップＳ２に移行して、非燃焼中の
ガスバーナ１０ｉ側の気体温度センサ３０ｉで検出した
廃ガス温度Ｔ_Aiを読み込む。次いでステップＳ３に移行
して、廃ガス温度Ｔ_Aiが予め設定した下限設定温度Ｔ_L
（例えば１７０℃）に達したか否かを判定する。この判
定は、蓄熱体２３ｉで放熱された廃ガスの温度が１７０
℃前後の酸露点温度となり、排気系装置（廃ガス遮断弁
２７ｉ、廃ガス流量調節弁２８、廃ガス吸引ファン８
等）に対して酸腐食を発生させる要因となるか否かを判
定するものであり、Ｔ_Ai≧Ｔ_Lであるときには、蓄熱体
２３ｉで放熱した廃ガスの温度低下によって排気系装置
に酸腐食を発生させることがないものと判断してステッ
プＳ４に移行し、Ｔ_Ai＜Ｔ_Lであるときには、廃ガスの
温度低下により排気系装置に酸腐食を発生させる要因と
なるものと判断してステップＳ５に移行する。

【００２４】ステップＳ４では、廃ガス温度Ｔ_Aiが予め
設定した上限設定温度Ｔ_H（例えば２２０℃）に達した
か否かを判定する。この判定は、蓄熱体２３ｉで放熱さ
れた廃ガスの温度が高温状態となることにより、排気系
装置に対して高温腐食を発生させる要因となるか否かを
判定するものであり、Ｔ_Ai≦Ｔ_Hであるときには、蓄熱
体２３ｉで蓄熱された後の廃ガスの温度上昇により排気
系装置に高温腐食を発生させることがないものと判断し
てタイマ割込処理を終了してメインプログラムに復帰す
る。一方、ステップＳ４においてＴ_Ai＞Ｔ_Hであるとき
には、廃ガスの温度上昇により排気系装置に高温腐食を
発生させる要因となるものと判断してステップＳ６に移
行する。

【００２５】Ｔ_Ai＜Ｔ_Lの判定により移行したステップ
Ｓ５では、図５のデータから低い廃ガス温度Ｔ_Aiに対応
する伝熱面積制御量を参照する。この伝熱面積制御量
は、蓄熱体２３ｉの伝熱面積を減少させる制御量であ
り、流路調節弁４３ａ〜４３ｅのそれぞれに開閉操作を
行うための制御信号ＣＳｃ₁〜ＣＳｃ₅を出力した後、
タイマ割込処理を終了してメインプログラムに復帰す
る。

【００２６】一方、Ｔ_Ai＞Ｔ_Hの判定により移行したス
テップＳ６では、図５のデータから高い廃ガス温度Ｔ_Ai
に対応する伝熱面積制御量を参照する。この伝熱面積制
御量は、蓄熱体２３ｉの伝熱面積を増大させる制御量で
あり、流路調節弁４３ａ〜４３ｅのそれぞれに開閉操作
を行うための制御信号ＣＳｃ₁〜ＣＳｃ₅を出力した
後、タイマ割込処理を終了してメインプログラムに復帰
する。

【００２７】このため、例えばＭ２６ガスを燃料として
図６の処理を実行すると、ステップＳ１で現在非燃焼中
のガスバーナ１０ｂを検出し、ステップＳ２に移行し
て、非燃焼中のガスバーナ１０ｂ側の気体温度センサ３
０ｂで検出した廃ガス温度Ｔ_Abを読み込む。その際、廃
ガス温度Ｔ_Abが例えば１６０℃であると、ステップＳ３
に移行した下限設定温度Ｔ_Lとの比較判定により、廃ガ
スの温度低下により排気系装置に酸腐食を発生させる要
因となるものと判断してステップＳ５に移行する。ステ
ップＳ５では、図６に示した記憶テーブルの特性を参照
し、現在の廃ガス温度Ｔ_Abに対応する伝熱面積制御量Ｓ
₁を参照する。そして、この伝熱面積制御Ｓ₁に基づい
て、例えば、流路調節弁４３ａ、４３ｂを開操作する制
御信号ＣＳｃ₁、ＣＳｃ₂が出力され、流路調節弁４３
ｃ、４３ｄ、４３ｅを閉操作する制御信号ＣＳｃ₃、Ｃ
Ｓｃ₄、ＣＳｃ₅が出力される。これにより、蓄熱体２
３ｂは、図４に示すように、気体分岐路４２ａ、４２ｂ
のみに廃ガスが通過可能とされ、伝熱面積が減少するよ
うに（２／５の伝熱面積）変更される。

【００２８】また、ステップＳ２で読み込まれた廃ガス
温度Ｔ_Abが例えば２３０℃であると、ステップＳ４に移
行した上限設定温度Ｔ_Hとの比較判定により、廃ガスの
温度上昇により排気系装置に高温腐食を発生させる要因
となるものと判断してステップＳ６に移行する。ステッ
プＳ６では、図５に示した記憶テーブルの特性を参照
し、現在の廃ガス温度Ｔ_Abに対応する蓄熱体２３ｂの伝
熱面積Ｓ₂を参照する。そして、この伝熱面積制御Ｓ₂
に基づいて、例えば図４の蓄熱体２３ｂの状態から、流
路調節弁４３ｃ、４３ｄを開操作する制御信号ＣＳ
ｃ₃、ＣＳｃ₄が出力され、気体分岐路４２ｃ、４２ｄ
にも廃ガスが通過可能とされ、伝熱面積が増大するよう
に（４／５の伝熱面積）変更される。

【００２９】また、Ｍ２６ガスからＭ２３ガスに燃焼種
を変更した状態で図６の処理を実行すると、蓄熱体２３
ｂの出側の廃ガス温度Ｔ_Abは高温度となりやすいが、そ
の際にも、ステップＳ２で読み込まれた廃ガス温度Ｔ_Ab
と上限設定温度Ｔ_Hとの判定結果により、Ｔ_Ab＞Ｔ_Hで
あると、廃ガスの温度上昇により排気系装置に高温腐食
を発生させる要因となるものと判断してステップＳ６に
移行し、前述したように、現在の廃ガス温度Ｔ_Abに対応
する蓄熱体２３ｂの伝熱面積Ｓ₂を参照し、この伝熱面
積制御Ｓ₂に基づいて流路調節弁４３ａ〜、４３ｅに対
して制御信号ＣＳｃ₁〜ＣＳｃ₅が出力され、蓄熱体の
伝熱面積が増大される。

【００３０】このように、本実施例においては、非燃焼
側の蓄熱体２３ｉの廃ガス温度Ｔ_Aiが下限設定温度Ｔ_L
を下回ると、蓄熱体２３ｉの伝熱面積を減少させる制御
が行われるので、廃ガス温度Ｔ_Aiが酸露点以下へ低下す
ることが抑制されると共に、廃ガス温度が上限設定温度
Ｔ_Hを上回ると、蓄熱体２３ｉの伝熱面積を増大させる
制御が行われるので、廃ガス温度Ｔ_Aiが排気系機器に悪
影響を及ぼす高温へ上昇することが防止される。また、
生成ガス組成の異なる複数種の燃料を使用しても、常
に、蓄熱体２３ｉの出側の廃ガス温度が所定範囲に調整
可能となる。さらに、伝熱面積を適宜変化させることに
より、予想される廃ガスの温度の熱許容量に対応した蓄
熱体とされているので、熱回収効率が大幅に向上する。

【００３１】また、蓄熱体２３ａ、２３ｂは、流路調節
弁４２ａ〜４３ｅに対して開閉制御を行うだけで、流路
調節弁が開操作されている気体分岐路のみに廃ガスを通
過させて伝熱面積を変化させることができるので、伝熱
面積の変更制御の簡便化と、蓄熱体の小型化を図ること
ができる。次に、図７に示すものは、図４に示した蓄熱
体２３の変形例である。なお、図４に示した蓄熱体と同
一構成部分には、同一符号を付して説明を省略する。

【００３２】この蓄熱体５０は、廃ガス出側２３ａ₂、
２３ｂ₂近くのケーシング４０内に、図の左右方向に移
動可能にスライド板５１が配設されている。このスライ
ド板５１は、ＤＤＣ３２から出力される制御信号ＣＳｃ
₆によって左右方向の移動量が設定されるようになって
いる。そして、図７に示す位置にスライド板５１が移動
すると、気体分岐路４２ａ、４２ｂ内部を廃ガスが通過
して充填されているアルミナボールと熱交換が行われる
が、気体分岐路４２ｃ、４２ｄ、４２ｅには廃ガスが通
過せず、アルミナボールとの熱交換は行われない。

【００３３】この蓄熱体５０を使用して図６の処理を実
行すると、ステップＳ１で現在非燃焼中のガスバーナ１
０ｂを検出し、ステップＳ２に移行して、非燃焼中のガ
スバーナ１０ｂ側の気体温度センサ３０ｂで検出した廃
ガス温度Ｔ_Abを読み込む。その際、廃ガス温度Ｔ_Abが例
えば１６０℃であると、ステップＳ３に移行した下限設
定温度Ｔ_Lとの比較判定により、廃ガスの温度低下によ
り排気系装置に酸腐食を発生させる要因となるものと判
断してステップＳ５に移行する。ステップＳ５では、図
５に示した記憶テーブルの特性を参照し、現在の廃ガス
温度Ｔ_Abに対応する伝熱面積制御量Ｓ₁を参照する。そ
して、この伝熱面積制御Ｓ₁に基づいて、スライド板５
１を移動させる制御信号ＣＳｃ₆が出力され、蓄熱体５
０は、図７に示すように、気体分岐路４２ａ、４２ｂの
みに廃ガスが通過可能とされ、伝熱面積が減少するよう
に（２／５の伝熱面積）変更される。

【００３４】また、ステップＳ２で読み込まれた廃ガス
温度Ｔ_Abが例えば２３０℃であると、ステップＳ４に移
行した上限設定温度Ｔ_Hとの比較判定により、廃ガスの
温度上昇により排気系装置に高温腐食を発生させる要因
となるものと判断してステップＳ６に移行する。ステッ
プＳ６では、図５に示した記憶テーブルの特性を参照
し、現在の廃ガス温度Ｔ_Abに対応する蓄熱体２３ｂの伝
熱面積Ｓ₂を参照する。そして、この伝熱面積制御Ｓ₂
に基づいて、例えば図７の蓄熱体５０の状態から、スラ
イド板５１をさらに移動させる制御信号ＣＳｃ₆が出力
され、気体分岐路４２ｃ、４２ｄにも廃ガスが通過可能
とされ、伝熱面積が増大するように（４／５の伝熱面
積）変更される。

【００３５】また、Ｍ２６ガスからＭ２３ガスに燃焼種
を変更した状態で図６の処理を実行すると、蓄熱体２３
ｂの出側の廃ガス温度Ｔ_Abは高温度となりやすいが、そ
の際にも、ステップＳ２で読み込まれた廃ガス温度Ｔ_Ab
と上限設定温度Ｔ_Hとの判定結果により、Ｔ_Ab＞Ｔ_Hで
あると、廃ガスの温度上昇により排気系装置に高温腐食
を発生させる要因となるものと判断してステップＳ６に
移行し、前述したように、現在の廃ガス温度Ｔ_Abに対応
する蓄熱体２３ｂの伝熱面積Ｓ₂を参照し、この伝熱面
積制御Ｓ₂に基づいてスライド板５１に対して制御信号
ＣＳｃ₆が出力され、蓄熱体の伝熱面積が増大される。

【００３６】したがって、この蓄熱体５０を使用する
と、前述した蓄熱体２３ａ若しくは２３ｂと同様に、非
燃焼側の蓄熱体５０の廃ガス温度Ｔ_Aiが下限設定温度Ｔ
_Lを下回ると、蓄熱体５０の伝熱面積を減少させる制御
が行われるので、廃ガス温度Ｔ _Aiが酸露点以下へ低下す
ることが抑制されると共に、廃ガス温度が上限設定温度
Ｔ_Hを上回ると、蓄熱体５０の伝熱面積を増大させる制
御が行われるので、廃ガス温度Ｔ_Aiが排気系機器に悪影
響を及ぼす高温へ上昇することが防止される。また、生
成ガス組成の異なる複数種の燃料を使用しても、常に、
蓄熱体５０の出側の廃ガス温度が所定範囲に調整可能と
なるとともに、伝熱面積を適宜変化させることにより、
予想される廃ガスの温度の熱許容量に対応した蓄熱体と
されているので、熱回収効率が大幅に向上する。

【００３７】また、本実施例の蓄熱体５０は、スライド
板５１に対して移動制御を行うだけで、所定の気体分岐
路に廃ガスを通過させて伝熱面積を変化させることがで
きるので、伝熱面積の変更制御の簡便化と、蓄熱体の小
型化を図ることができる。なお、上記実施例において
は、ガスバーナ１０ａ、１０ｂに供給する燃料としてＭ
２３ガスやＭ２６ガスを使用する場合について説明した
が、これに限定されるものではなく、他の燃料ガスや重
油等の液体燃料を適用することができるものである。

【００３８】また、上記実施例においては、気体温度セ
ンサ３０ａ、３０ｂで検出された燃焼空気温度によって
バーナ１０ａ、１０ｂの燃焼切換え操作を行うものとし
たが、これに限るものではなく、ガス成分分析器や空気
・排ガス流量測定器などによりバーナの燃料切換え操作
を行っても、本発明の作用効果を得ることができる。ま
た、上記各実施例においては、ガスバーナ１０ａ、１０
ｂの燃焼切換制御をＤＤＣ３２で行うようにした場合に
ついて説明したが、これに限らず他のプログラマブルコ
ントローラやシーケンス制御回路等によってシーケンス
制御するようにしてもよい。

【００３９】さらに、上記各実施例においては、ガスバ
ーナ１０ａ、１０ｂに対する燃焼空気の供給及び廃ガス
の排出を個別の空気遮断弁２４ａ、２４ｂ及び廃ガス遮
断弁２７ａ、２７ｂで行う場合について説明したが、こ
れに限らずエアシリンダ等によって流路を切り換える方
向切換弁や、特開平１−２１９４１１号公報に開示され
ているように流体力学的にコアンダ効果を利用して切換
機構を構成するようにしてもよい。

【００４０】さらにまた、上記各実施例においては、温
度検出手段としてＰＲ熱電温度計を適用した場合につい
て説明したが、これに限定されるものではなく、他の熱
電温度計を適用することができる。また、上記各実施例
においては、本発明を連続式加熱炉に適用した場合につ
いて説明したが、これに限定されるものではなく、他の
加熱炉や熱処理炉等にも適用し得るものである。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の蓄熱式
バーナ装置の廃ガス温度制御装置は、廃ガス温度検出手
段により廃ガスの温度が非燃焼側の蓄熱体の出側で検出
されることにより、廃ガス温度が第１の設定値を下回る
と蓄熱体の伝熱面積が減少するので、廃ガス温度の酸露
点以下への低下を確実に防止することができるととも
に、廃ガス温度が第２の設定値を上回ると蓄熱体の伝熱
面積が増大するので、排気系機器に悪影響を及ぼす可能
性のある高温度への上昇を防止することができ、従っ
て、蓄熱体の出側の廃ガス温度が常に正常温度に設定さ
れ、排気系機器の長寿命化を図ることができるととも
に、廃ガス温度レベルの大きく異なる複数種の燃料を使
用することが可能な蓄熱式バーナ装置を提供することが
できる。

【００４２】また、伝熱面積を適宜変化させることによ
り、予想される廃ガスの温度の熱許容量に対応する蓄熱
体となるので、熱回収効率を大幅に向上させることがで
きる。また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の効
果に加えて、流路調整手段にによって所定の気体分岐路
に対して廃ガスの通過が選択されることにより、蓄熱体
の伝熱面積を適宜変化させることができるので、伝熱面
積の変更制御の簡便化と、蓄熱体の小型化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を連続式加熱炉に適用した場合の一実施
例を示す概略構成図である。

【図２】蓄熱式バーナ装置を備えた加熱装置の一例を示
す概略構成図である。

【図３】ガスバーナの一例を示す断面図である。

【図４】本発明に係る蓄熱体の第１の実施例を示す概略
構成図である。

【図５】ダイレクトディジタルコントローラに記憶され
ている廃ガス温度と伝熱面積制御量の特性データであ
る。

【図６】ダイレクトディジタルコントローラでの蓄熱体
容量制御処理の一例を示すフローチャートである。

【図７】本発明に係る蓄熱体の第２の実施例を示す概略
構成図である。

【図８】複数種の燃料に対する蓄熱体の出側の廃ガス温
度を示すグラフである。

【図９】蓄熱式バーナ装置の切換えサイクルの変化に対
する廃ガス温度と排熱回収率を示すグラフである。

【図１０】蓄熱体の伝熱面積と蓄熱体出側の廃ガス温度
との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１連続式加熱炉２予熱帯３第１加熱帯４第２加熱帯６Ａ〜６Ｄ、７Ａ〜７Ｄ蓄熱バーナ装置２３ａ、２３ｂ、５０蓄熱体３０ａ、３０ｂ気体温度センサ（廃ガス温度検出手
段）４０ケーシング４１仕切り壁４２ａ〜４２ｅ廃ガス分岐路４３ａ〜４３ｅ流路調整弁（流路調整手段）５１スライド板（流路調整手段）３２ダイレクトディジタルコントローラ（ＤＤＣ）Ｔ_L 第１の設定値Ｔ_H 第２の設定値

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤本洋二岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者清水淳岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者茂森弘靖岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者中西克之東京都千代田区内幸町２丁目２番３号川崎製鉄株式会社内 (72)発明者西勝昭大阪府大阪市西区京町堀２丁目４番７号中外炉工業株式会社内 (72)発明者塩谷好一大阪府大阪市西区京町堀２丁目４番７号中外炉工業株式会社内 (72)発明者登木俊雄大阪府大阪市西区京町堀２丁目４番７号中外炉工業株式会社内 (72)発明者広川広司大阪府大阪市西区京町堀２丁目４番７号中外炉工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱室内に配設した少なくとも一対のバ
ーナと、各バーナに接続された燃料供給管及び空気供給
兼廃ガス排出管と、前記空気供給兼廃ガス排出管の途上
に介装された蓄熱体とを備え、各バーナを交互に切換燃
焼させると共に、非燃焼側バーナから前記加熱室内の廃
ガスを前記蓄熱体に導入して熱交換を行うようにした蓄
熱式バーナ装置において、廃ガスの温度を非燃焼側の蓄熱体の出側で検出する廃ガ
ス温度検出手段と、該廃ガス温度検出手段の検出温度が第１の設定値以下と
なったときに伝熱面積を減少させ、前記検出温度が第２
の設定値以上となったときに伝熱面積を増大させる蓄熱
体とを備えていることを特徴とする蓄熱式バーナ装置の
廃ガス温度制御装置。
【請求項２】蓄熱体が、蓄熱媒体をそれぞれ充填して
いる複数の廃ガス分岐路と、所定の廃ガス分岐路を選択
して廃ガスを通過させる流路調整手段とを備えているこ
とを特徴とする請求項１記載の蓄熱式バーナ装置の廃ガ
ス温度制御装置。