JPH08285218A - 加熱炉における低NOx燃焼方法 - Google Patents

加熱炉における低NOx燃焼方法

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JPH08285218A
JPH08285218A JP7093870A JP9387095A JPH08285218A JP H08285218 A JPH08285218 A JP H08285218A JP 7093870 A JP7093870 A JP 7093870A JP 9387095 A JP9387095 A JP 9387095A JP H08285218 A JPH08285218 A JP H08285218A
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JP
Japan
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combustion
fuel
burners
flame
burner
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JP7093870A
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Junichi Hayashi
順一 林
Hideki Murakami
英樹 村上
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 蓄熱燃焼切替え方式の加熱炉において、燃焼
用空気を高温予熱した場合のNOx発生を抑制し、かつ
炉内温度分布および被加熱材温度分布の不均一化を防止
して、鋼片等の高温高効率加熱を実現する。 【構成】 蓄熱体を有するバーナを対にして設け、燃焼
と蓄熱を交互に行う蓄熱燃焼切替え方式の加熱炉におい
て、該バーナの燃焼炎を酸素過剰炎にするとともに、該
バーナから離れた複数の位置にて、該燃焼炎に燃料を投
入する。燃焼炎の主流からずらした位置に燃料を投入す
ることが好ましい。 【効果】 鋼片等の高温加熱に適した、小規模な設備の
環境対策高効率加熱炉が実現される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、蓄熱燃焼切替え方式の
高効率加熱炉において、窒素酸化物(NOx)の発生を
抑制する燃焼方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】高効率加熱炉として、蓄熱体を有するバ
ーナを対にして設け、燃焼と蓄熱を交互に行う蓄熱燃焼
切替え方式の炉が知られている。この炉は、一方のバー
ナで燃焼する間、他方のバーナから排気することで廃熱
を蓄熱体に蓄え、その熱で燃焼用空気を予熱するので、
廃熱の回収効率が優れている。近年、優れた蓄熱体が開
発されたことにより、高速切替えで高温予熱が可能とな
り、鋼片加熱用等の高温加熱炉における実用化が期待さ
れている。
【0003】しかし、このような燃焼用空気の高温予熱
を行う加熱炉においては、高濃度のNOxが発生すると
いう問題があり、従来、NOx発生を抑制する技術が種
々提案されている。特開平6−229509号公報に
は、炉壁に設けた複数の蓄熱体から交互に燃焼用予熱空
気を噴出させ、該蓄熱体を設けない炉壁から燃料ガスを
噴出させて、炉内に浮遊火炎を形成する、低NOx燃焼
法が提案されている。この方法は、予熱用空気と燃料ガ
スが炉内で混合しながら燃焼し、火炎が周囲の燃料ガス
を巻込みながら緩慢燃焼するので、火炎温度の上昇が抑
制され、NOxの生成を低レベルにできると記載されて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記特開平6−229
509号公報の技術においては、炉内の温度分布につい
ては考慮されておらず、また、蓄熱体を設ける炉壁の位
置に制約があり、被加熱材の温度分布が不均一になると
いう問題がある。本発明は、蓄熱燃焼切替え方式の加熱
炉において、燃焼用空気を高温予熱した高効率加熱の際
のNOx発生を抑制し、かつ炉内温度分布および被加熱
材温度分布の不均一化を防止して、鋼片等の環境対策高
温高効率加熱を実現すること目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、蓄熱体を有するバーナを対にして設け、燃焼と蓄
熱を交互に行う蓄熱燃焼切替え方式の加熱炉において、
該バーナの燃焼炎を酸素過剰炎にするとともに、該バー
ナから離れた複数の位置にて、該燃焼炎に燃料を投入す
ることを特徴とする加熱炉における低NOx燃焼方法で
ある。そして、燃焼炎の主流からずらした位置に燃料を
投入することが好ましい。
【0006】
【作用】本発明法を図面に示す例により説明する。図1
は連続加熱炉の長さ方向断面図の例である。被加熱材5
1がスキッドビーム52の上を、図の左から右へとつぎ
つぎに移送され、蓄熱燃焼切替え方式のバーナ1,2,
3,4・・・により上下から加熱される。この加熱炉の
幅方向断面の例を図2に示す。各バーナは蓄熱体を有
し、炉の側壁に対向させて設けてあり、バーナ1aおよ
び2aで燃焼炎56を形成しているときは、対向するバ
ーナ1bおよび2bから排気し、バーナ1bおよび2b
の蓄熱体に廃熱を蓄積している。そして図3のように、
燃焼と蓄熱を切替え、バーナ1bおよび2bで燃焼し、
バーナ1aおよび2aで蓄熱する。
【0007】本発明法は、図2の例のように、被加熱材
51の上方および下方に、1個のバーナあたり複数個の
燃料投入孔11〜15および21〜25を設け、各バー
ナの燃焼炎56を酸素過剰炎とし、燃料投入孔から燃料
のみを投入する。そして、図2のようにバーナ1aおよ
び2aで燃焼しているときは、該バーナ1aおよび2a
に近い燃料投入孔11,12および21,22からは燃
料を投入せず、離れた燃料投入孔13,14,15およ
び23,24,25から燃料を投入する。
【0008】各バーナの燃焼と蓄熱を切替えた後は、図
3のように、燃料投入孔14,15および24,25か
らは燃料を投入せず、離れた燃料投入孔11,12,1
3および21,22,23から投入する。図2および図
3の○印は燃料投入を示し、×印は燃料不投入を示す。
なお、被加熱材51の上側の燃料投入孔11〜15は、
図1に示すように仕切壁54に設置し、下側の燃料投入
孔21〜25はサポートビーム55に設置しているが、
下側に仕切壁を設け、該仕切壁に燃料投入孔21〜25
を設置することもできる。
【0009】図2において、バーナ1aには燃料の供給
量を不足させて、燃焼炎56を酸素過剰炎とし、燃料投
入孔13,14,15から不足分の燃料を分散投入す
る。すると、過剰酸素と反応して燃焼するが、燃料投入
孔13,14,15からの分散投入位置が、燃焼バーナ
1aから空間的に離れているので、投入された燃料と未
反応の過剰酸素との混合が悪く、緩慢燃焼となり、燃焼
ガス温度の上昇が抑えられる。このとき、未燃焼で残っ
た燃料は、図3のように切替えた後に燃焼がすすむ。し
たがって、本発明法によりNOxの発生が抑制される。
図2において、被加熱材56の下側についても同様にN
Oxの発生が抑制される。また、バーナ1a,2aおよ
び1b,2bの燃焼と蓄熱を切替えた図3においても、
同様にNOx発生が抑制される。
【0010】なお、図4の平断面図に示すように、燃料
投入孔11〜15および31〜35からの分散投入位置
が、一点鎖線で示す燃焼炎の主流上にある場合、未燃の
燃料が排気側の蓄熱体に流入して蓄熱体内で燃焼し、あ
るいは燃焼炎が該蓄熱体内に入るおそれがある。したが
って、排気側のバーナ1bおよび3bの直前の燃料投入
孔15および35からは、燃料の投入を避けるのが好ま
しい。また、図5に示すように、燃料投入孔11〜15
および31〜35からの分散投入位置を、燃焼炎の主流
からずらした位置とするのが好ましい。このようにずら
した場合は、排気側のバーナ直前の燃料投入孔15およ
び31からも、燃料を投入することができる。
【0011】なお、図5はバーナ1aおよび1bと、3
aおよび3bの燃焼と蓄熱の切替えを千鳥状にして行う
例を示しているが、図4のように切替えを平行状にして
行ってもよい。また、図4のように燃焼炎の主流上に燃
料を分散投入する場合においても、各バーナの切替えを
図5のように千鳥状にして行うことができる。本発明に
おいて、各燃料投入孔は、燃料のみを炉内に投入するも
のであり、小径の耐熱鋼管やセラミックス管等を採用し
て、炉内の仕切壁やサポートビーム等に、あるいは炉天
井や炉床に設置することができ、設備的に小規模なもの
とすることができる。
【0012】以上の例は、バーナを加熱炉の側壁に設
け、燃焼炎を被加熱材の移送方向に直交させて形成する
ものであるが、本発明法はこの例に限らず、バーナの燃
焼炎を被加熱材の移送方向と平行に形成する場合にも適
用することができる。また、上記のような連続加熱炉の
ほか、被加熱材を静止状態で加熱する小規模の炉に適用
することもでき、その場合は、バーナが1対の場合もあ
る。
【0013】つぎに、本発明法における燃焼制御機構に
ついて、図6の例により説明する。図6は、図2に相当
する幅方向断面図であり、配管および制御系統は、被加
熱材51の上側についてのみ示している。バーナ1aお
よび1bには、流量制御弁68で調整された量の燃料
と、流量制御弁69で調整された量の空気とを、交互に
供給する。図6の例は、バーナ1aで燃焼し1bで蓄熱
する状態を示し、燃料は切替弁70を経て、空気は切替
弁71を経てそれぞれバーナ1aに供給され、燃焼排ガ
スがバーナ1bの蓄熱体を通り、切替弁71を経て排気
される。切替弁70および71を切替えると、バーナ1
bで燃焼し1aで蓄熱する状態となる。切替は制御器7
2の指令により行われる。
【0014】燃料投入孔11〜16には流量制御弁61
〜66が設けてあり、バーナ1aで燃焼しているとき
は、例えば流量制御弁61および62を閉、流量制御弁
63〜66を開とし、バーナ1bで燃焼しているとき
は、例えば流量制御弁66および65を閉、流量制御弁
61〜64を開とする。なお、開とした各流量制御弁の
開度を調整することもできる。そして、バーナ1aまた
は1bへの燃料供給量と燃料投入孔11〜16への燃料
供給量との割合を流量制御弁67で調整する。
【0015】各流量制御弁の開閉制御および流量制御
は、制御器72の指令により行う。このような燃料供給
量の制御により、被加熱材51の長さ方向温度分布を制
御することができる。温度分布の制御は、加熱炉装入前
の被加熱材温度分布に基づくフィードフォワード制御、
加熱後の温度分布や炉内温度分布に基づくフィードバッ
ク制御、あるいは被加熱材の種類やサイズによって経験
的に得られる情報に基づく制御などを行うことができ
る。
【0016】
【実施例】図1に示すような連続加熱炉の均熱帯におい
て、炉幅方向の炉内温度分布を測定した結果を図7に示
す。実線は燃料投入孔からの燃料の分散投入比率を0%
とした、すなわち、燃料の全量をバーナから供給した従
来例であり、燃焼バーナ側が高温であった。これに対
し、破線は、燃料の50〜60%を燃料投入孔から分散
投入し、図2のように、燃焼バーナ側の燃料投入孔から
は投入せず、かつ図5のように、燃焼炎の主流からずら
した位置に投入した本発明例であり、従来例のような突
出した高温部がなく、幅方向にほぼ均一な温度分布が得
られた。
【0017】また、燃料投入孔からの分散投入比率を変
化させた場合のNOx発生状況を図8に示す。縦軸は、
11%O2 換算のNOxレベルであり、分散投入比率0
%の従来例では、300ppm程度であるのに対し、本
発明法で分散投入比率を30%以上とした場合には明瞭
な効果が認められ、50〜60%では、100ppm程
度に低減した。
【0018】
【発明の効果】本発明により、蓄熱燃焼切替え方式の加
熱炉において、バーナ近傍の燃焼炎の高温化が防止され
ることで、燃焼用空気を高温予熱した場合のNOx発生
が抑制され、かつ炉内温度分布および被加熱材温度分布
が均一化される。そして、燃料供給の配管等は小規模の
設備で可能である。したがって、鋼片等の高温加熱に適
した、小規模な設備の環境対策高効率加熱炉が実現され
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明法を実施する装置例の長さ方向縦断面図
である。
【図2】本発明法を実施する装置例の幅方向縦断面図で
ある。
【図3】本発明法を実施する装置例の幅方向縦断面図で
ある。
【図4】本発明法を実施する装置例の平断面図である。
【図5】本発明法を実施する別の装置例の平断面図であ
る。
【図6】本発明法における制御機構を示す説明図であ
る。
【図7】本発明例および従来例の実施例のグラフであ
る。
【図8】本発明例および従来例の実施例のグラフであ
る。
【符号の説明】
1〜8…バーナ 11〜16,21〜25,31〜35…燃料投入孔 51…被加熱材 52…スキッドビーム 53…炉壁 54…仕切壁 55…サポートビーム 56…燃焼炎 61〜69…流量制御弁 70,71…切替弁 72…制御器
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年5月10日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図6
【補正方法】変更
【補正内容】
【図6】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蓄熱体を有するバーナを対にして設け、
    燃焼と蓄熱を交互に行う蓄熱燃焼切替え方式の加熱炉に
    おいて、該バーナの燃焼炎を酸素過剰炎にするととも
    に、該バーナから離れた複数の位置にて、該燃焼炎に燃
    料を投入することを特徴とする加熱炉における低NOx
    燃焼方法。
  2. 【請求項2】 燃焼炎の主流からずらした位置に燃料を
    投入することを特徴とする請求項1記載の加熱炉におけ
    る低NOx燃焼方法。
JP7093870A 1995-04-19 1995-04-19 加熱炉における低NOx燃焼方法 Pending JPH08285218A (ja)

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JP7093870A JPH08285218A (ja) 1995-04-19 1995-04-19 加熱炉における低NOx燃焼方法

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JP7093870A JPH08285218A (ja) 1995-04-19 1995-04-19 加熱炉における低NOx燃焼方法

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JPH08285218A true JPH08285218A (ja) 1996-11-01

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ID=14094501

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JP7093870A Pending JPH08285218A (ja) 1995-04-19 1995-04-19 加熱炉における低NOx燃焼方法

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JP (1) JPH08285218A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007271134A (ja) * 2006-03-30 2007-10-18 Jfe Steel Kk 蓄熱式バーナ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007271134A (ja) * 2006-03-30 2007-10-18 Jfe Steel Kk 蓄熱式バーナ

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A02 Decision of refusal

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Effective date: 20050405