JPH09210345A

JPH09210345A - 蓄熱式バーナ装置群の燃焼制御方法及び蓄熱式バーナ装置の燃焼制御装置

Info

Publication number: JPH09210345A
Application number: JP8016197A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Hanazono; 宣昭花園; Futahiko Nakagawa; 二彦中川; Yoshihisa Kodama; 吉寿児玉; Yoshiharu Fujiwara; 義治藤原; Nobuyuki Eguchi; 信之江口; Yoshio Abe; 義男安部; Toshiyasu Yuri; 壽康由利
Original assignee: OTTO KK; Otto Corp; Kawasaki Steel Corp
Current assignee: OTTO KK; JFE Steel Corp; Otto Corp
Priority date: 1996-01-31
Filing date: 1996-01-31
Publication date: 1997-08-12
Anticipated expiration: 2016-01-31
Also published as: JP3594720B2

Abstract

(57)【要約】【課題】給排気系統に熱的影響を与えずに各対の蓄熱式
バーナ装置のうちの一方を連続して燃焼動作を行うこと
を可能とし、加熱炉を許容の加熱能力に保持することが
可能な蓄熱式バーナ装置の燃焼制御装置を提供する。【解決手段】蓄熱体２０を備えた少なくとも一対の蓄熱
式バーナ装置６Ａ、６Ｂと接続する給排気配管３２Ａ、
３２Ｂに、冷却空気流量調節弁５２を介装した第１及び
第２冷却空気用配管４２、４４を接続する。そして、コ
ントローラ３０は、一対の蓄熱式バーナ装置の切換え燃
焼が不可能となると、一方の蓄熱式バーナ装置６Ａが連
続して燃焼動作を行い、他方の蓄熱式バーナ装置６Ｂが
連続して蓄熱動作を行うように制御を行う。また、他方
の蓄熱式バーナ装置６Ｂと接続して給排気切換弁３６に
向けて排気ガスが流れる給排気配管３２Ｂ内部に、冷却
流体の供給が開始するように冷却空気流量調節弁５２の
開度調整の制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蓄熱体を備えた複
数対の蓄熱式バーナ装置を、所定の切換時間毎に交互に
切換え燃焼させるようにした蓄熱式バーナ装置群の燃焼
制御方法及び蓄熱式バーナ装置の燃焼制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば連続焼鈍炉等の加熱炉に使用され
ている従来の蓄熱式バーナ装置の燃焼制御装置として、
例えば特開平６−２８８５１９号公報に記載されている
技術がある。この技術は、対をなして蓄熱体を持つ２つ
の蓄熱式バーナ装置のうち、一方の蓄熱式バーナ装置へ
燃料切換弁及び給排気切換弁を介して燃料及び燃焼用空
気を供給して燃焼動作させ、燃焼廃ガスを他方の蓄熱式
バーナ装置に通して蓄熱動作させ、この他方の蓄熱式バ
ーナ装置の蓄熱体を通過した燃焼廃ガスを給排気切換弁
を介して外部へ排出する装置である。そして、この装置
は、給排気切換弁から出る燃焼廃ガス排出導管と、燃焼
用空気源から給排気切換え弁へ至る燃焼用空気供給導管
との間に燃焼廃ガス分岐導管を設けて、蓄熱動作する蓄
熱式バーナ装置から外部へ排出される燃焼廃ガスの一部
を、燃焼動作する蓄熱式バーナ装置へ供給される燃焼用
空気に混入する装置である。

【０００３】この装置によれば、蓄熱体で放熱した後、
温度が低下した燃焼廃ガスの一部を燃焼用空気に混合し
て、燃焼用空気の温度を低下させるようにしたので、蒸
気又は噴霧水のような特別な流体を使用する必要がな
く、また、燃焼廃ガスは、蒸気又は噴霧水のようにガス
通路の内面を酸化したり、加熱対象物にスケルロスを発
生させることがない。さらに、燃焼用空気への燃焼廃ガ
スの混入によるＮＯｘ低減効果を確保した上で、バーナ
装置本体の過熱による高温熱性の劣化を防止すると共
に、高効率過熱特性を維持することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
蓄熱式バーナ装置の燃焼制御装置は、一対の蓄熱式燃焼
バーナ装置の切換サイクルを短周期（４０〜６０秒）に
設定しており、燃料切換弁、給排気切換弁の切換え動作
が頻繁に行われることによって、弁の寿命が短くなりや
すい。

【０００５】ここで、前述した寿命等により弁の動作不
良が発生すると、一方の蓄熱式バーナ装置のみの連続し
た燃焼動作が行われる場合があるが、この状態が長時間
連続すると、他方の蓄熱式バーナ装置を通過した高温の
燃焼廃ガスが給排気配管、給排気切換弁を通過すること
により、それら給排気配管、給排気切換弁が耐熱温度以
上に上昇し、熱的腐食や高温劣化等の熱的損傷を受ける
おそれがある。

【０００６】このような給排気配管、給排気切換弁との
熱的損傷を回避するために、弁の動作不良が発生する
と、直ちに蓄熱式バーナ装置の燃焼動作を停止し、動作
不良が発生した弁を修理することが考えられるが、加熱
炉の加熱能力が大幅に低下するので、焼鈍部品等の生産
量が大幅に低減してしまうおそれがある。そこで、本発
明は、上記従来例及び先行技術の未解決の課題に着目し
てなされたものであり、給排気配管や給排気切換弁等に
熱的影響を与えずに各対の蓄熱式バーナ装置のうちの一
方を連続して燃焼動作を行うことを可能とし、加熱炉の
加熱能力を略一定に保持することが可能な蓄熱式バーナ
装置群の燃焼制御方法及び蓄熱式バーナ装置の燃焼制御
装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、蓄熱体を備えた一対の蓄熱式バ
ーナ装置と、各蓄熱式バーナ装置にそれぞれ接続する一
対の給排気配管と、これら給排気配管と接続する給排気
切換弁とを複数組備え、各対の前記給排気切換弁に燃焼
空気供給手段及び排気ガス吸引手段を接続した構成と
し、各対の蓄熱式バーナ装置を所定の切換時間毎に交互
に切換え燃焼し、各対の一方の蓄熱式バーナ装置が、前
記燃料供給手段から燃料が供給され、且つ前記燃焼空気
供給手段から前記給排気切換弁及び前記給排気配管を介
して燃焼空気が供給されることにより燃焼動作を行い、
この一方の蓄熱式バーナ装置の燃焼動作により発生した
排気ガスを加熱炉を介して他方の蓄熱式バーナ装置の前
記蓄熱体に導入し、他方の蓄熱式バーナ装置が蓄熱動作
を行うようにし、さらにこの他方の蓄熱式バーナ装置を
通過した排気ガスを、前記給排気配管及び前記給排気切
換弁を介して前記排気ガス吸引手段から外部に排出する
ようにした蓄熱式バーナ装置群の燃焼制御方法におい
て、所定の切換時間毎の切換え燃焼が不可能となった特
定の対の蓄熱式バーナ装置に対して、一方の蓄熱式バー
ナ装置が連続して燃焼動作を行い、且つ他方の蓄熱式バ
ーナ装置が連続して蓄熱動作を行うように燃焼制御を行
うとともに、前記他方の蓄熱式バーナ装置と接続して前
記給排気切換弁に向けて排気ガスが流れている前記給排
気配管内部に、前記排気ガスと混入する冷却流体を供給
することを特徴とする方法である。

【０００８】また、請求項２記載の発明は、蓄熱体を備
えた少なくとも一対の蓄熱式バーナ装置と、各蓄熱式バ
ーナ装置に燃料を供給する燃料供給手段と、各蓄熱式バ
ーナ装置にそれぞれ接続する一対の給排気配管と、これ
ら給排気配管と接続し、且つ燃焼空気供給手段及び排気
ガス吸引手段と接続する給排気切換弁と、所定の切換時
間毎に前記一対の蓄熱式バーナ装置を交互に切換え燃焼
させる燃焼制御手段とを備え、前記一対の蓄熱式バーナ
装置の切換え燃焼を、一方の蓄熱式バーナ装置が、前記
燃料供給手段から燃料が供給され、且つ前記燃焼空気供
給手段から前記給排気切換弁及び前記給排気配管を介し
て燃焼空気が供給されることにより燃焼動作を行い、こ
の一方の蓄熱式バーナ装置の燃焼動作により発生した排
気ガスを加熱炉を介して他方の蓄熱式バーナ装置の前記
蓄熱体に導入し、他方の蓄熱式バーナ装置が蓄熱動作を
行うようにし、さらにこの他方の蓄熱式バーナ装置を通
過した排気ガスを、前記給排気配管及び前記給排気切換
弁を介して前記排気ガス吸引手段から外部に排出するよ
うにした蓄熱式バーナ装置の燃焼制御装置において、前
記一対の給排気配管に、これら配管内部に冷却流体を供
給することが可能な冷却流体供給手段を接続し、前記燃
焼制御手段は、前記一対の蓄熱式バーナ装置の切換え燃
焼が不可能となった時点で、一方の蓄熱式バーナ装置が
連続して燃焼動作を行い、且つ他方の蓄熱式バーナ装置
が連続して蓄熱動作を行うように制御を行うとともに、
前記他方の蓄熱式バーナ装置と接続して前記給排気切換
弁に向けて排気ガスが流れている前記給排気配管内部へ
の前記冷却流体の供給が開始するように前記冷却流体供
給手段の制御を行うことを特徴とする装置である。

【０００９】また、請求項３記載の発明は、請求項２記
載の蓄熱式バーナ装置の燃焼制御装置において、前記一
対の給排気配管に、これら配管内部を通過する流体の温
度を検出する温度検出手段を配設し、前記燃焼制御手段
は、蓄熱動作を行っている他方の蓄熱式バーナ装置側の
給排気配管内部の排気ガス温度を前記温度検出手段によ
り検出し、前記排気ガス温度の検出値が前記給排気切換
弁及び前記給排気配管の耐熱温度を下回るように、前記
冷却流体の供給流量を増大させる制御を前記冷却流体供
給手段に対して行うことを特徴とする装置である。

【００１０】さらに、請求項４記載の発明は、請求項２
又は３記載の蓄熱式バーナ装置の燃焼制御装置におい
て、前記冷却流体供給手段を、前記一対の給排気配管に
供給配管を介して接続する流量調節弁により構成すると
ともに、この流量調節弁の入力ポートを大気に開放した
構造とし、蓄熱動作を行う他方の蓄熱式バーナ装置側の
給排気配管内部が前記給排気切換弁に向けて流れる排気
ガスにより負圧状態となっていることを利用して冷却空
気を前記給排気配管内部に自然吸引することを特徴とす
る装置である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図面を参照して説明する。図１の符号２で示すもの
は連続焼鈍炉等の加熱炉であり、この加熱炉２内には、
長尺なラジアントチューブ４が炉内空気との接触面積が
増大するように蛇行状態で配設されている。そして、こ
のラジアントチューブ４の両端開口部は、加熱炉２の炉
壁を貫通して一対の蓄熱式バーナ装置６Ａ、６Ｂと接続
している。ここで、図１では加熱炉２内に１本のラジア
ントチューブ４のみを設置した状態を示しているが、他
に多数のラジアントチューブ４が加熱炉２内には設置さ
れており、これら各ラジアントチューブ４に、夫々一対
の蓄熱式バーナ装置６Ａ、６Ｂが接続している（以下、
一対の蓄熱式バーナ装置６Ａ、６Ｂを、第１蓄熱式バー
ナ装置６Ａ、第２蓄熱式バーナ装置６Ｂと略称す
る。）。

【００１２】前記第１及び第２蓄熱式バーナ装置６Ａ、
６Ｂの夫々は、図２に示すように、外周の一部に給排気
口８ａを設けてラジアントチューブ４の端部開口部を閉
塞するように炉壁の外側に配設された給排気室８と、給
排気室８を貫通してラジアントチューブ４の端部開口部
内に延在し、燃料供給口１０ａに供給された燃料ガスを
先端部のノズル１０ｂから噴出するメインバーナ１０
と、メインバーナ１０と平行にラジアントチューブ４の
端部開口部内に延在するパイロットバーナ１２と、メイ
ンバーナ１０ｂの先端部に同軸に固定され、軸方向に複
数の給排気穴１４ａを設けた給排気盤１４と、この給排
気盤１４に固定されてメインバーナ１０よりさらにラジ
アントチューブ４内に延在し、複数の穴１６ａと先端ノ
ズル１６ｂを備えた燃焼筒１６と、ラジアントチューブ
４の内周面に固定されて燃焼筒１６の外周を覆う保護筒
１８と、メインバーナ１０の外周に同軸に配設された環
状の蓄熱体２０とを備えた構造である。

【００１３】一方、第１及び第２蓄熱式バーナ装置６
Ａ，６Ｂの関連機器を図１に基づいて説明すると、第１
及び第２蓄熱式バーナ装置６Ａ，６Ｂの各燃料供給口１
０ａは、燃料配管２２ａ、２２ｂを介して燃料切換弁２
４と接続し、この燃料切換弁２４は、燃料遮断弁２６を
介装した燃料配管２２ｃを介して燃料供給源２８と接続
している。また、第１及び第２蓄熱式バーナ装置６Ａ、
６Ｂの各給排気口８ａは、給排気配管３２Ａ、３２Ｂ、
３４Ａ、３４Ｂを介して給排気切換弁３６と接続し、こ
の給排気切換弁３６は空気ブロア３８及び排気ガス吸引
ファン４０と接続している。なお、前述したパイロット
バーナ１２も、図示しない燃料遮断弁を介して燃料供給
源２８と接続している。

【００１４】燃料遮断弁２６はスプリングオフセット形
の２ポート２位置の電磁開閉弁であり、コントローラ２
８からの駆動信号Ｓ_F3のオン・オフ制御によって開閉動
作が行われるようになっている。また、前記燃料切換弁
２４は、スプリングオフセット形の３ポート２位置の電
磁切換弁であり、燃料供給源２６と接続する入力ポート
２４ａと、第１蓄熱式バーナ装置６Ａの燃料供給口１０
ａと燃料配管２２ａを介して接続する第１出力ポート２
４ｂと、第２蓄熱式バーナ装置６Ｂの燃料供給口１０ａ
と燃料配管２２ｂを介して接続する第２出力ポート２４
ｂと、図１における上下方向の移動により第１及び第２
出力ポート２４ａ、２４ｂの何れか一方を入力ポート２
４ａと連通させるスプール２４ｄと、後述するコントロ
ーラ３０からの駆動信号Ｓ_F1のオン・オフ制御によって
スプール２４ｄを移動させるソレノイド２４ｅとを備え
た弁である。そして、駆動信号Ｓ_F1がオフ状態となる
と、スプール２４ｄが図１の上方に移動して入力ポート
２４ａ及び第１出力ポート２４ｂが連通し、駆動信号Ｓ
_F1がオン状態となると、スプール２４ｄが図１の下方に
移動して入力ポート２４ａ及び第２出力ポート２４ｃが
連通するようになっている。

【００１５】また、前記給排気切換弁３６は、スプリン
グオフセット形の６ポート２位置の電磁切換弁であり、
空気ブロア３８と接続する燃焼空気入力ポート３６ａ
と、排気ガス吸引ファン４０と接続する排出ポート３６
ｂと、第１及び第２燃焼空気供給ポート３６ｃ、３６ｄ
と、第１及び第２排気ガス入力ポート３６ｅ、３６ｆ
と、図１における上下方向の移動により特定のポートど
うしを連通させるスプール３６ｇと、コントローラ３０
からの駆動信号Ｓ_F2のオン・オフ制御によってスプール
３６ｇを移動させるソレノイド３６ｈとを備えた弁であ
る。

【００１６】そして、駆動信号Ｓ_F2がオフ状態となると
スプール３６ｇが図１の上方に移動し、燃焼空気入力ポ
ート３６ａ及び第１燃焼空気供給ポート３６ｃ、排出ポ
ート３６ｂ及び第１排気ガス入力ポート３６ｅが連通す
る。一方、駆動信号Ｓ_F2がオン状態となるとスプール３
６ｇが図１の下方に移動し、燃焼空気入力ポート３６ａ
及び第２燃焼空気供給ポート３６ｄ、排出ポート３６ｂ
及び第２排気ガス入力ポート３６ｆが連通する。

【００１７】なお、前述した給排気配管３４Ａは、給排
気配管３２Ａから分岐した後、その両端部が第１燃焼空
気供給ポート３６ｃ及び第２排気ガス入力ポート３６ｆ
と接続している。また、給排気配管３４Ｂは、給排気配
管３２Ｂから分岐した後、その両端部が第２燃焼空気供
給ポート３６ｃ及び第１排気ガス入力ポート３６ｆと接
続している。

【００１８】また、第１及び第２蓄熱式バーナ装置６
Ａ、６Ｂの給排気口８ａと接続する給排気配管３２Ａ、
３２Ｂには、第１及び第２冷却空気用配管４２、４４の
一端部が接続しており、これら第１及び第２冷却空気用
配管４２、４４の他端部は冷却空気用メイン配管４６と
接続している。そして、第１及び第２冷却空気用配管４
２、４４には、それぞれ冷却空気遮断弁４８Ａ、４８Ｂ
が介装されているとともに、冷却空気用メイン配管４６
には、冷却空気流量調節弁５２が介装されている。さら
に、給排気配管３２Ａ、３２Ｂの給排気切換弁３６側に
は、夫々第１及び第２流体温度センサ５４Ａ、５４Ｂが
配設されている。

【００１９】前記冷却空気遮断弁４８Ａ、４８Ｂは、ス
プリングオフセット形の２ポート２位置の電磁開閉弁で
あり、コントローラ２８からの駆動信号Ｓ_F4、Ｓ_F5のオ
ン・オフ制御によってそれぞれ開閉動作が行われる。ま
た、冷却空気流量調節弁５２は、コントローラ３０から
の駆動信号Ｓ_F6により所定の開度設定が行われる構造と
されている。ところで、この冷却空気流量調節弁５２は
加熱炉２の外部に設置されているが、その入力ポート５
２ａには例えば強制的に冷却空気を供給する供給源が何
等接続されておらず、出力ポート５２ｂ側が負圧となる
と、加熱炉２外部の空気を所定の流量で自然的に吸引す
るようになっている。

【００２０】さらに、第１及び第２流体温度センサ５４
Ａ、５４Ｂは、例えばＰＲ熱電温度計で構成されてお
り、給排気配管３２Ａ、３２Ｂ内部を通過する流体温度
を検出し、その検出値Ｔ_A、Ｔ_Bをコントローラ３０に
出力する。そして、燃料切換弁２４、燃料遮断弁２６、
給排気切換弁３６、冷却空気遮断弁４８Ａ、４８Ｂの弁
動作を制御するコントローラ３０は、加熱炉２全体を統
括するプロセスコンピュータに接続されており、少なく
とも加熱炉２内に配設した炉内温度センサの温度検出値
を読込み、この温度検出値に基づいて燃料ガス流量、燃
焼空気流量及び排気ガス流量を算出し、これに基づいて
燃料供給源２８、空気ブロア３８の流量目標値、排気ガ
ス吸引ファンの吸引量目標値を設定するとともに、加熱
炉２内の温度検出値に基づいて第１及び第２蓄熱式バー
ナ装置６Ａ、６Ｂの切換えサイクル時間を決定し、さら
に他の複数対の蓄熱式バーナ装置の互いに関連的な切り
換えタイミングをも決定する。そして、コントローラ３
０の制御によって所定の切換サイクル時間毎に燃料切換
弁２４、給排気切換弁３６が開閉動作を行うことによ
り、燃焼動作を行っていた一方の蓄熱式バーナ装置（例
えば６Ａ）が蓄熱動作に切り替わり、蓄熱動作を行って
いた他方の蓄熱式バーナ装置（例えば６Ｂ）が燃焼動作
に切り替わる切換燃焼を行う。

【００２１】図１の燃焼状態は、第１蓄熱式バーナ装置
６Ａが燃焼動作を行い、第２蓄熱式バーナ装置６Ｂが蓄
熱動作を行っている状態を示しており、コントローラ３
０から燃料切換弁２４への駆動信号Ｓ_F1がオフ状態とさ
れ、入力ポート２４ａ及び第１出力ポート２４ｂとが連
通し、燃料供給源２８から燃料切換弁２４、燃料配管２
２ａを介して燃料供給口１０ａに供給された燃料ガス
が、メインバーナ１０のノズル１０ｂから噴出してい
る。また、コントローラ３０から給排気切換弁２６への
駆動信号Ｓ_F2がオフ状態とされ、燃焼空気入力ポート２
６ａ及び第１燃焼空気供給ポート３６ｃが連通し、空気
ブロア３８から給排気切換弁２６、給排気配管３４Ａ、
３２Ａを介して給排気口８ａに供給されきた燃焼空気
が、既に蓄熱されている蓄熱体２０内部への通過により
予熱された後、燃焼筒１６の内部及び外周に供給されて
燃焼ガスと混合する。そして、パイロットバーナ１２の
着火により、燃焼筒１６内での一次燃焼と、燃焼筒１６
の内部から穴１６ａを通過して外部に流出した燃料ガス
及び燃焼空気による二次燃焼とによって第１蓄熱式バー
ナ装置６Ａの燃焼動作が行われている。

【００２２】この第１蓄熱式バーナ装置６Ａの燃焼動作
による生じた排気ガスは、ラジアントチューブ４内部を
通過する際に放熱により加熱炉２内を加熱した後、第２
蓄熱式バーナ装置６Ｂ内部に流れていく。そして、給排
気切換弁３６の排出ポート３６ｂ及び第１排気ガス入力
ポート３６ｅが連通していることから、第２蓄熱式バー
ナ装置６Ｂに流れ込んだ排気ガスは、第２蓄熱式バーナ
装置６Ｂ、給排気配管３２Ｂ、３４Ｂ、給排気切換弁３
６を介して排気ガス吸引ファン４０に吸引され、加熱炉
２外部に放出される。この際、第２蓄熱式バーナ装置６
Ｂ内部を通過する排気ガスは、蓄熱体２０内部を通過す
ることにより蓄熱動作を行う。

【００２３】そして、切換えサイクル時間が経過する
と、コントローラ３０から燃料切換弁２４への駆動信号
Ｓ_F1がオン状態、給排気切換弁２６への駆動信号Ｓ_F2が
オン状態となり、第２蓄熱式バーナ装置６Ｂは、既に蓄
熱が完了している蓄熱体２０内部を通過する燃焼空気を
予熱した状態で燃焼動作に切り替わり、第１蓄熱式バー
ナ装置６Ａは、自身の蓄熱体２０に排気ガスが通過する
ことにより蓄熱動作に切り替わる。そして、第２蓄熱式
バーナ装置６Ｂの燃焼動作による生じた排気ガスは、ラ
ジアントチューブ４内部を通過する際の放熱によって加
熱炉２内を加熱する。なお、上述した一対の蓄熱式バー
ナ装置６Ａ、６Ｂの正常時の切換燃焼時には、前記冷却
空気遮断弁４８Ａ、４８Ｂは閉状態に保持されている。

【００２４】ところで、本実施形態のコントローラ３０
は、何等かの原因により燃料切換弁２４及び給排気切換
弁３６のいずれかの弁に切換動作不良が発生したことを
判断すると、一方の蓄熱式バーナ装置のみの連続した燃
焼動作を行う異常時燃焼処理を実行する。この異常時燃
焼処理を、図３で示すフローチャートを参照して説明す
る。なお、この処理を行う前提条件として、弁の切換動
作不良が発生した時点で、燃焼動作を行うことが可能な
蓄熱式バーナ装置と蓄熱動作を行うことが可能な蓄熱式
バーナ装置とを、コントローラ３０が判別しているもの
とする。また、この処理は、所定時間毎のタイマ割込処
理として実行される。さらに、以下のステップで示す符
号ｉは、蓄熱動作を行う蓄熱式バーナ装置側の関連機器
を表すＡ又はＢの一方であり、例えばｉ＝Ａとすると、
連続した蓄熱動作は第１蓄熱式バーナ装置６Ａで行われ
るものとする。

【００２５】先ず、ステップＳ１において、冷却空気遮
断弁４８ｉの開動作を行う。次いで、ステップＳ２に移
行し、流体温度センサ５４ｉの温度検出値Ｔｉを読み込
む。次いで、ステップＳ３に移行し、前記温度検出値Ｔ
₁と、予め設定した許容温度値Ｔ_maxとの比較判定を行
う。前記許容温度値Ｔ_maxとは、給排気配管３２Ａ、３
２Ｂ、３４Ａ、３４Ｂ、給排気切換弁３６が、熱的腐食
を発生せず、劣化等のおそれがない耐熱温度である。こ
れにより、このステップＳ３は、給排気配管３２ｉを通
過している排気ガスが、耐熱温度以上であるか否かを判
別するステップである。

【００２６】このステップＳ３において、温度検出値Ｔ
₁が許容温度値Ｔ_maxを下回っているときには、給排気
配管３２ｉを通過している排気ガスが、給排気配管３２
ｉ、３４ｉ、給排気切換弁３６に熱的影響を与えないと
判断し、そのままタイマ割込処理を終了して通常のメイ
ンプログラムに復帰する。また、このステップＳ３にお
いて、温度検出値Ｔ₁が許容温度値Ｔ_maxを上回ってい
るときには、ステップＳ４に移行する。

【００２７】そして、ステップＳ４では、冷却空気流量
調節弁５２の弁開度を大きく設定する。そして、タイマ
割込処理を終了して通常のメインプログラムに復帰す
る。次に、例えば、給排気切換弁３６に弁動作不良が発
生してしまい、第１蓄熱式バーナ装置６Ａが連続した燃
焼動作を行い、第２蓄熱式バーナ装置６Ｂが蓄熱動作を
行うことにより異常時燃焼処理を実行する場合について
説明する。

【００２８】コントローラ３０は、冷却空気遮断弁４８
Ｂに対する駆動信号Ｓ_F5をオン状態とし、冷却空気遮断
弁４８Ｂを開状態とする（ステップＳ１）。この際、給
排気配管３２Ｂ内部は、排気ガス吸引ファン４０の排気
ガス吸引動作によって負圧状態となっているので、この
給排気配管３２Ｂと第２冷却空気用配管４４及び冷却空
気用メイン配管４６を介して連通する冷却空気流量調節
弁５２は、加熱炉２外部の冷却空気を入力ポート５２ａ
から流量を調節して吸引し、第２冷却空気用配管４４か
ら給排気配管３２Ｂ内部に供給していく。このため、給
排気配管３２Ｂを通過している排気ガスと冷却空気とが
混合するので、給排気切換弁３６側に向かう排気ガスの
温度が低下していく。

【００２９】そして、流体温度センサ５４Ｂで検出した
温度検出値Ｔ_Bが許容温度値Ｔ_maxを上回ると（ステッ
プＳ２、ステップＳ３）、冷却空気流量調節弁５２への
駆動信号Ｓ_F6をオン状態として弁開度を大きくする。こ
れにより、第２冷却空気用配管４４から給排気配管３２
Ｂ内部に供給される冷却空気の流量が増大するので、給
排気切換弁３６側に向かう排気ガスの温度が急速に低下
していく。

【００３０】そして、流体温度センサ５４Ｂで検出した
温度検出値Ｔ_Bが許容温度値Ｔ_maxを下回ると（ステッ
プＳ３）、現在の冷却空気流量調節弁５２の弁開度を保
持した状態とする。このように、例えば給排気切換弁３
６の弁動作不良の発生により第１蓄熱式バーナ装置６Ａ
が連続した燃焼動作を行い、第２蓄熱式バーナ装置６Ｂ
が蓄熱動作を行う異常時燃焼処理を実行する際には、給
排気切換弁３６に向けて排気ガスが流れている第２蓄熱
式バーナ装置６Ｂと接続する給排気配管３２Ｂ内部に、
冷却空気を供給して排気ガスと混入し、排気ガスの温度
を給排気配管３２Ｂ、３４Ｂ及び給排気切換弁３６の耐
熱温度より低下させているので、給排気配管３２Ｂ、３
４Ｂ、給排気切換弁３６に熱的腐食、高温劣化等の熱的
損傷を与えることがない。この状態で、加熱炉２の加熱
能力を一定に保持することができるので、焼鈍部品等の
被加熱製品の生産量を低減することがない。

【００３１】そして、コントローラ３０は、蓄熱動作を
行っている第２蓄熱式バーナ装置６Ｂ側の給排気配管３
２Ｂの排気ガス温度を温度センサ５４Ｂにより検出し、
温度検出値Ｔ_Bが許容温度値Ｔ_max（給排気切換弁３６
及び給排気配管３２Ａ、３２Ｂ、３４Ａ、３４Ｂの耐熱
温度）を下回るように、冷却空気流量調節弁５２の開度
を適宜変更して冷却空気の供給流量を増減させる制御を
行っており、給排気切換弁３６及び給排気配管３２Ａ、
３２Ｂ、３４Ａ、３４Ｂを通過する排気ガスの温度を確
実に低下させることが可能となるので、排気ガスの給排
気系統の熱的損傷を確実に防止する装置を提供すること
ができる。

【００３２】さらに、冷却空気流量調節弁５２の入力ポ
ート５２ａを大気（加熱炉２外部の空気）に開放した構
造とし、蓄熱動作を行う第２蓄熱式バーナ装置６Ｂ側の
給排気配管３２Ｂ内部が、給排気切換弁３６に向けて流
れる排気ガスにより負圧状態となっていることを利用し
て冷却空気を給排気配管３２Ｂ内部に自然吸引するよう
にしており、冷却空気を送り込むための強制供給装置や
多数の供給配管等が不要となるので、装置コストを大幅
に低減することができる。

【００３３】次に、図４に示すものは、２４組の蓄熱式
バーナ装置６Ａ、６Ｂ群を設置し、各組に２４個の給排
気切換弁３６を接続して加熱炉２内を加熱する際に、横
軸に示す動作不良が発生した給排気切換弁３６と、縦軸
示す燃焼負荷（炉内２への投入熱量）の関係を示した図
表である。そして、この図表の破線で示す線は、給排気
切換弁３６の弁動作不良が発生した特定の対の蓄熱式バ
ーナ装置に対して燃焼動作を停止したことを表し、実線
で示す線は、給排気切換弁３６の弁動作不良が発生した
特定の対の蓄熱式バーナ装置に対して、前述した異常時
燃焼処理により、一方の第１蓄熱式バーナ装置が連続し
た燃焼動作を行い、他方の蓄熱式バーナ装置が蓄熱動作
を行うようにしたことを表している。

【００３４】この図表から明らかなように、弁動作不良
の数の半数（１２個）を境界値とし、給排気切換弁３６
の弁動作不良の数が境界値を下回るときには、弁動作不
良を発生した一対の蓄熱式バーナ装置の燃焼動作を停止
するとともに、給排気切換弁３６の弁動作不良の数が境
界値を上回る場合には、本実施形態で示した異常時燃焼
処理を実行することにより、燃焼負荷を極端に低下させ
ずに最低限の負荷に保持することができる。

【００３５】このように、上述した燃焼方法を行うこと
により、給排気切換弁３６及び給排気配管３２Ａ、３２
Ｂ、３４Ａ、３４Ｂに対する熱的腐食、高温劣化等の熱
的損傷を防止しながら、例えば焼鈍部品等の被加熱製品
の生産量が極端に低減しない程度に、加熱炉の加熱能力
を保持することができる。なお、上記実施形態では、給
排気切換弁３６の弁動作不良が発生した場合の異常時燃
焼処理について説明したが、本発明の要旨がこれに限る
ものではなく、燃料切換弁２４や他の関連機器の動作不
良により一対の蓄熱式バーナ装置６Ａ、６Ｂの所定切換
時間毎の燃料切換動作が行われない場合に、異常時燃焼
処理が実行されるものである。

【００３６】また、第１蓄熱式バーナ装置６Ａが連続し
た燃焼動作を行い、第２蓄熱式バーナ装置６Ｂが蓄熱動
作を行う場合の異常時燃焼処理について説明したが、第
２蓄熱式バーナ装置６Ｂが連続した燃焼動作を行い、第
１蓄熱式バーナ装置６Ａが蓄熱動作を行う場合の異常時
燃焼処理であっても、同様の作用効果を得ることができ
る。

【００３７】また、冷却空気及び排気ガスの混合領域を
拡大するために、第１及び第２冷却空気配管４２、４４
の給排気配管３２Ａ、３２Ｂに接続する位置を、第１及
び第蓄熱式バーナ装置６Ａ、６Ｂの給排気口８ａの近く
に位置する方が望ましい。また、温度センサ５４Ａ、５
４Ｂの接続位置は上記実施形態で示した位置に限らず、
給排気切換弁３６に流れ込む排気ガスの温度を測定可能
位置であれば、他の位置でも同様の作用効果を得ること
ができる。

【００３８】さらに、上記実施形態では蓄熱式ラジアン
トチューブバーナ装置を適用して説明したが、他の蓄熱
式バーナ装置にも適用し得るものである。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の蓄
熱式バーナ装置群の燃焼制御方法によると、切換え燃焼
が不可能となった特定の対の蓄熱式バーナ装置の燃焼動
作を直ちに停止せず、一方の蓄熱式バーナ装置が連続し
て燃焼動作を行い、且つ他方の蓄熱式バーナ装置が連続
して蓄熱動作を行うように燃焼制御を行うとともに、前
記他方の蓄熱式バーナ装置と接続して前記給排気切換弁
に向けて排気ガスが流れている前記給排気配管内部に前
記排気ガスと混入する冷却流体を供給し、排気ガスの温
度を給排気配管及び給排気切換弁の耐熱温度より低下さ
せることが可能な燃焼方法としているので、給排気配
管、給排気切換弁等の機器に対する熱的腐食、高温劣化
等の熱的損傷を防止しながら、例えば焼鈍部品等の被加
熱製品の生産量が極端に低減しない程度に加熱炉の加熱
能力を保持することができる。

【００４０】また、請求項２記載の蓄熱式バーナ装置の
燃焼制御装置によると、一対の蓄熱式バーナ装置の切換
え燃焼が不可能となった時点で、燃焼制御手段は、蓄熱
式バーナ装置の燃焼動作を直ちに停止せず、一方の蓄熱
式バーナ装置が連続して燃焼動作を行い、且つ他方の蓄
熱式バーナ装置が連続して蓄熱動作を行うように制御を
行うとともに、他方の蓄熱式バーナ装置と接続した給排
気配管内部に冷却流体供給手段から冷却流体を供給し
て、この冷却流体の混入により排気ガスの温度を給排気
配管及び給排気切換弁の耐熱温度より低下させるので、
給排気配管、給排気切換弁等の機器に熱的腐食、高温劣
化等の熱的損傷を与えない装置構造とすることができ
る。

【００４１】また、請求項３記載の発明は、請求項２記
載の効果を得ることができるとともに、燃焼制御手段
は、蓄熱動作を行っている他方の蓄熱式バーナ装置側の
給排気配管内部の排気ガス温度を温度検出手段により検
出し、前記排気ガス温度の検出値が給排気切換弁及び前
記給排気配管の耐熱温度を下回るように、前記冷却流体
の供給流量を増大させる制御を前記冷却流体供給手段に
対して行っており、給排気切換弁及び前記給排気配管を
通過する排気ガスの温度を確実に低下させることが可能
となるので、給排気配管、給排気切換弁等の機器の熱的
損傷を確実に防止する装置を提供することができる。

【００４２】さらに、請求項４記載の発明は、請求項２
又は３記載の効果を得ることができるとともに、冷却流
体供給手段を、給排気配管に供給配管を介して接続する
流量調節弁の入力ポートを大気に開放した構造とし、蓄
熱動作を行う他方の蓄熱式バーナ装置側の給排気配管内
部が、前記給排気切換弁に向けて流れる排気ガスにより
負圧状態となっていることを利用して冷却空気を給排気
配管内部に自然吸引するようにしており、給排気配管内
部に冷却流体を供給するための強制供給装置や多数の供
給配管等が不要となるので、装置コストを大幅に低減す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蓄熱式バーナ装置の燃焼制御装置をを
示す概略構成図である。

【図２】蓄熱式バーナ装置の一例を示す断面図である。

【図３】本発明において、一対の蓄熱式バーナ装置のう
ちの一方の蓄熱式バーナ装置が連続した燃焼動作を行
い、他方の蓄熱式バーナ装置が蓄熱動作を行う場合にお
いて、他方の蓄熱式バーナ装置側の給排気配管に冷却流
体を供給する方法を示すフローチャートである。

【図４】複数組の蓄熱式バーナ装置を備えた加熱炉にお
いて、給排気切換弁の弁不良が発生した所定の蓄熱式バ
ーナ装置に対して燃焼動作を停止、又は連続した燃焼動
作を行った場合の燃焼負荷の変化状態を示した図表であ
る。

【符号の説明】

２加熱炉４ラジアントチューブ６Ａ、６Ｂ蓄熱式バーナ装置８ａ蓄熱式バーナ装置の給排気口１０ａ蓄熱式バーナ装置の燃料供給口２０蓄熱体２２ａ、２２ｂ燃料配管２４燃料切換弁３０コントローラ（燃焼制御手段）３２Ａ、３２Ｂ、３４Ａ、３４Ｂ給排気配管３６給排気切換弁３８空気ブロア（燃焼空気供給手段）４０排気ガス吸引ファン（排気ガス吸引手段）４２、４４第１及び第２冷却空気用配管（供給配管）４８Ａ、４８Ｂ冷却空気遮断弁５４Ａ、５４Ｂ温度センサ（温度検出手段）５２冷却空気流量調節弁（流量調節弁）５２ａ入力ポート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中川二彦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)発明者児玉吉寿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)発明者藤原義治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)発明者江口信之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)発明者安部義男東京都中央区築地４丁目１番17号株式会社オットー内 (72)発明者由利壽康東京都中央区築地４丁目１番17号株式会社オットー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蓄熱体を備えた一対の蓄熱式バーナ装置
と、各蓄熱式バーナ装置にそれぞれ接続する一対の給排
気配管と、これら給排気配管と接続する給排気切換弁と
を複数組備え、各対の前記給排気切換弁に燃焼空気供給
手段及び排気ガス吸引手段を接続した構成とし、各対の
蓄熱式バーナ装置を所定の切換時間毎に交互に切換え燃
焼し、各対の一方の蓄熱式バーナ装置が、前記燃料供給
手段から燃料が供給され、且つ前記燃焼空気供給手段か
ら前記給排気切換弁及び前記給排気配管を介して燃焼空
気が供給されることにより燃焼動作を行い、この一方の
蓄熱式バーナ装置の燃焼動作により発生した排気ガスを
加熱炉を介して他方の蓄熱式バーナ装置の前記蓄熱体に
導入し、他方の蓄熱式バーナ装置が蓄熱動作を行うよう
にし、さらにこの他方の蓄熱式バーナ装置を通過した排
気ガスを、前記給排気配管及び前記給排気切換弁を介し
て前記排気ガス吸引手段から外部に排出するようにした
蓄熱式バーナ装置群の燃焼制御方法において、所定の切換時間毎の切換え燃焼が不可能となった特定の
対の蓄熱式バーナ装置に対して、一方の蓄熱式バーナ装
置が連続して燃焼動作を行い、且つ他方の蓄熱式バーナ
装置が連続して蓄熱動作を行うように燃焼制御を行うと
ともに、前記他方の蓄熱式バーナ装置と接続して前記給
排気切換弁に向けて排気ガスが流れている前記給排気配
管内部に、前記排気ガスと混入する冷却流体を供給する
ことを特徴とする蓄熱式バーナ装置群の燃焼制御方法。
【請求項２】蓄熱体を備えた少なくとも一対の蓄熱式
バーナ装置と、各蓄熱式バーナ装置に燃料を供給する燃
料供給手段と、各蓄熱式バーナ装置にそれぞれ接続する
一対の給排気配管と、これら給排気配管と接続し、且つ
燃焼空気供給手段及び排気ガス吸引手段と接続する給排
気切換弁と、所定の切換時間毎に前記一対の蓄熱式バー
ナ装置を交互に切換え燃焼させる燃焼制御手段とを備
え、前記一対の蓄熱式バーナ装置の切換え燃焼を、一方
の蓄熱式バーナ装置が、前記燃料供給手段から燃料が供
給され、且つ前記燃焼空気供給手段から前記給排気切換
弁及び前記給排気配管を介して燃焼空気が供給されるこ
とにより燃焼動作を行い、この一方の蓄熱式バーナ装置
の燃焼動作により発生した排気ガスを加熱炉を介して他
方の蓄熱式バーナ装置の前記蓄熱体に導入し、他方の蓄
熱式バーナ装置が蓄熱動作を行うようにし、さらにこの
他方の蓄熱式バーナ装置を通過した排気ガスを、前記給
排気配管及び前記給排気切換弁を介して前記排気ガス吸
引手段から外部に排出するようにした蓄熱式バーナ装置
の燃焼制御装置において、前記一対の給排気配管に、これら配管内部に冷却流体を
供給することが可能な冷却流体供給手段を接続し、前記燃焼制御手段は、前記一対の蓄熱式バーナ装置の切
換え燃焼が不可能となった時点で、一方の蓄熱式バーナ
装置が連続して燃焼動作を行い、且つ他方の蓄熱式バー
ナ装置が連続して蓄熱動作を行うように制御を行うとと
もに、前記他方の蓄熱式バーナ装置と接続して前記給排
気切換弁に向けて排気ガスが流れている前記給排気配管
内部への前記冷却流体の供給が開始するように前記冷却
流体供給手段の制御を行うことを特徴とする蓄熱式バー
ナ装置の燃焼制御装置。
【請求項３】前記一対の給排気配管に、これら配管内
部を通過する流体の温度を検出する温度検出手段を配設
し、前記燃焼制御手段は、蓄熱動作を行っている他方の蓄熱
式バーナ装置側の給排気配管内部の排気ガス温度を前記
温度検出手段により検出し、前記排気ガス温度の検出値
が前記給排気切換弁及び前記給排気配管の耐熱温度を下
回るように、前記冷却流体の供給流量を増大させる制御
を前記冷却流体供給手段に対して行うことを特徴とする
請求項２記載の蓄熱式バーナ装置の燃焼制御装置。
【請求項４】前記冷却流体供給手段を、前記一対の給
排気配管に供給配管を介して接続する流量調節弁により
構成するとともに、この流量調節弁の入力ポートを大気
に開放した構造とし、蓄熱動作を行う他方の蓄熱式バー
ナ装置側の給排気配管内部が前記給排気切換弁に向けて
流れる排気ガスにより負圧状態となっていることを利用
して冷却空気を前記給排気配管内部に自然吸引すること
を特徴とする請求項２又は３記載の蓄熱式バーナ装置の
燃焼制御装置。