JPH09292119A - 蓄熱式バーナを備えた加熱炉の燃焼方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バーナでの未燃焼可燃性ガスの大気中への放
出による損出を皆無とし、かつ、未燃焼可燃性ガスに起
因する配管内での爆発を防止する。 【解決手段】 排気側バーナの排ガス吸引口直近または
排気側バーナから蓄熱体までの間で未燃焼可燃性ガス燃
焼用の空気、酸素あるいは酸素富化した空気を供給し、
燃焼排ガス中の未燃焼可燃性ガスを蓄熱体に至るまでに
完全燃焼させることによって、未燃焼可燃性ガスの大気
中への放出による未燃焼熱損失を防止し、システム全体
としての燃焼効率を向上すると共に、燃焼切替え時の未
燃焼可燃性ガスに起因する配管内での爆発を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蓄熱式バーナを空
気比１．０未満で不完全燃焼させ、炉内を還元性または
弱酸化性雰囲気に保ちながら被加熱物を加熱あるいは溶
解する加熱炉、熱処理炉、溶解炉等（以下総称して加熱
炉という）における未燃焼可燃性ガスと燃焼用空気との
混合による燃焼、爆発を防止すると共に、未燃焼可燃性
ガスに起因する燃焼効率の悪化を防止できる蓄熱式バー
ナを備えた加熱炉の燃焼方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】工業用加熱炉における省エネルギーの手
段としては、燃焼排ガスの流路に熱交換器を配置し、高
温の燃焼排ガスと燃焼用空気を熱交換させて予熱し、予
熱した燃焼用空気で燃料を燃焼させるのが最も汎用的で
ある。その一つとしては、蓄熱体を備えた２本または複
数のバーナ群を一対とし、一方のバーナが蓄熱体に蓄熱
した熱で燃焼用空気を予熱しながら燃焼するときには、
炉内の燃焼排ガスを他方のバーナの燃焼用空気流路より
排気して蓄熱体に排ガス顕熱を蓄熱し、他方のバーナが
蓄熱体に蓄熱した熱で燃焼用空気を予熱しながら燃焼す
るときには、炉内の燃焼排ガスを前記一方のバーナの燃
焼用空気流路より排気して蓄熱体に排ガス顕熱を蓄熱す
る操作を交互に繰り返す蓄熱式バーナが知られている。
この蓄熱式バーナは、高温の燃焼排ガスから高温に予熱
した燃焼用空気を得ることができるため、高い排熱回収
性を有する燃焼方法として注目されている。

【０００３】一方、一般に加熱炉での燃焼は、空気比
１．０以上で完全燃焼させている。このため、鋼材等の
被加熱物を加熱する場合には、被加熱物の酸化は避けら
れず、炉内でのスケールロスが生じて歩留低下や炉内酸
化に起因する様々な問題が生じている。これを抑制する
ためには、空気比１．０未満で不完全燃焼させ、燃焼排
ガス中のＣＯ、Ｈ₂等の還元性ガス濃度を高めることに
よって、還元性または軽微な酸化性雰囲気で加熱する方
法が知られている。

【０００４】前記蓄熱式バーナを備えた加熱炉において
は、空気比１．０未満で不完全燃焼させると、未燃焼可
燃性ガスを含む燃焼排ガスを排気側のバーナの燃焼用空
気流路から排気するため、排気から燃焼に切替え直後、
あるいは燃焼から排気に切替え直後に燃焼用空気と排ガ
ス中の未燃焼可燃物の混合により流路内で燃焼、爆発す
る危険性がある。

【０００５】この蓄熱式バーナを備えた加熱炉における
燃焼から排気に切替え時の爆発防止方法としては、切替
え弁によって蓄熱体が内蔵された配管を燃焼用空気送気
側に切替える前に、前記配管中に不活性ガスを送気し
て、前記配管中に残存する燃焼排ガスを前記不活性ガス
に置換し、次いで前記切替え弁によって前記配管を燃焼
排ガス吸引側に切替え、かくして前記バーナの燃焼に際
して、前記配管中に送り込まれる燃焼用空気と前記配管
中に残存する燃焼排ガスとによる爆発混合気の燃焼、爆
発を未然に防止する方法（特開平７−１０３４３３号公
報）が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平７−１０３
４３３号公報に開示の方法は、配管内での爆発の危険は
回避できるが、バーナでの未燃焼可燃性ガスが不活性ガ
スと置換されて大気中に放出される損失は避けられず、
燃焼効率の悪化を防止することはできない。

【０００７】本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解
消し、蓄熱式バーナを備えた加熱炉のバーナの空気比
１．０未満で燃焼させるに際し、バーナでの未燃焼可燃
性ガスの大気中への放出による損失を皆無とすることに
よって、燃焼効率の悪化を防止すると共に、未燃焼可燃
性ガスに起因する配管内での爆発を防止できる蓄熱式バ
ーナを備えた加熱炉の燃焼方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の蓄熱
式バーナを備えた加熱炉の燃焼方法は、蓄熱体を備えた
２本のバーナを一対とし、もしくは多本数のバーナを一
対とし、一方のバーナ群が蓄熱体に蓄熱した熱で燃焼用
空気を予熱しながら燃焼するときには、炉内の燃焼排ガ
スを他方のバーナ群の燃焼用空気流路より排気して蓄熱
体に排ガス顕熱を蓄熱し、他方のバーナ群が蓄熱体に蓄
熱した熱で燃焼用空気を予熱しながら燃焼するときに
は、炉内の燃焼排ガスを前記一方のバーナ群の燃焼用空
気流路より排気して蓄熱体に排ガス顕熱を蓄熱する操作
を交互に繰り返す蓄熱式バーナが設置され、バーナでの
空気比を１．０未満にして燃焼させる加熱炉の燃焼方法
において、排気側バーナの排ガス吸引口直近または排気
側バーナから蓄熱体までの間で燃焼用空気を供給し、燃
焼排ガス中の未燃焼可燃性ガスを蓄熱体に至るまでに完
全燃焼させるのである。このように、排気側バーナ群の
排ガス吸引口直近または排気側のバーナ群から蓄熱体ま
での間で排ガス中に燃焼用空気を供給し、未燃焼可燃性
ガスを蓄熱体に至るまでに完全燃焼させることによっ
て、より高温の排ガスが得られ、燃焼切替え時の燃焼用
空気温度をより高温とすることができ、バーナでの未燃
焼可燃性ガスによる熱損失を防止し、全体としての燃焼
効率を向上できると共に、燃焼切替え時の未燃焼可燃性
ガスを含む燃焼排ガスと空気の混合による燃焼、爆発を
回避することができる。

【０００９】また、本発明の請求項２の蓄熱式バーナを
備えた加熱炉の燃焼方法は、蓄熱体を備えた２本のバー
ナを一対とし、もしくは多本数のバーナを一対とし、一
方のバーナ群が蓄熱体に蓄熱した熱で燃焼用空気を予熱
しながら燃焼するときには、炉内の燃焼排ガスを他方の
バーナ群の燃焼用空気流路より排気して蓄熱体に排ガス
顕熱を蓄熱し、他方のバーナ群が蓄熱体に蓄熱した熱で
燃焼用空気を予熱しながら燃焼するときには、炉内の燃
焼排ガスを前記一方のバーナ群の燃焼用空気流路より排
気して蓄熱体に排ガス顕熱を蓄熱する操作を交互に繰り
返す蓄熱式バーナが設置され、バーナでの空気比を１．
０未満にして燃焼させる加熱炉の燃焼方法において、排
気側バーナの排ガス吸引口直近または排気側バーナから
蓄熱体までの間で燃焼用の酸素または酸素の富化された
空気を供給し、燃焼排ガス中の未燃焼可燃性ガスを蓄熱
体に至るまでに完全燃焼させるのである。このように、
未燃焼可燃性ガスを完全燃焼させるために供給する燃焼
用空気の代わりに、酸素または酸素の富化された空気を
供給することによって、燃焼用空気を供給する場合に比
較してより高温の燃焼排ガスが得られるため、切替え時
の燃焼用空気温度の更なる上昇により、更に燃焼効率を
向上させることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の対象とする蓄熱式バーナ
を備えた加熱炉は、蓄熱体を備えた２本のバーナを一対
とし、もしくは多本数のバーナを一対とし、一方のバー
ナ群が蓄熱体に蓄熱した熱で燃焼用空気を予熱しながら
燃焼するときには、炉内の燃焼排ガスを他方のバーナ群
の燃焼用空気流路より排気して蓄熱体に排ガス顕熱を蓄
熱し、他方のバーナ群が蓄熱体に蓄熱した熱で燃焼用空
気を予熱しながら燃焼するときには、炉内の燃焼排ガス
を前記一方のバーナ群の燃焼用空気流路より排気して蓄
熱体に排ガス顕熱を蓄熱する操作を交互に繰り返す蓄熱
燃焼システムを採用している。

【００１１】本発明における加熱炉のバーナは、一対の
バーナからなるバーナが少なくとも一つ設けられる。一
対のバーナの設置位置は、加熱炉の一方の側壁上下ある
いは加熱炉の両側側壁に設置することもできる。また、
加熱炉が長い場合には、炉長方向に一対のバーナからな
るバーナ群を所定間隔で多数配置する。

【００１２】本発明における蓄熱式バーナの切替えピッ
チは、加熱炉の燃焼効率が最良となる時間間隔で切替え
ればよく、個々の加熱炉の設計条件に応じて設定される
もので特に限定されないが、例えば、３０秒ないし５分
で可変とすることができる。蓄熱式バーナの燃焼量は、
加熱炉内に熱電対を設置して炉温を測定し、予め設定さ
れた炉温となるように炉温調節計から焚き量調整信号を
出力し、燃料流量調節計により調節弁を操作して焚き量
を制御する。また、蓄熱式バーナの燃焼用空気流量は、
炉温調節計からの焚き量調整信号に比例設定器で予め設
定された空気比に設定し、空気流量設定信号として空気
流量調節計に出力し、空気流量調節計により調節弁を操
作する従来の制御系とした。

【００１３】本発明における燃焼側バーナ群の空気比の
制御は、例えば、全体の空気比を例えば１．１に設定
し、加熱炉内の排ガスをサンプリングし、排ガス中のＣ
Ｏ濃度、Ｈ₂濃度等の可燃性ガス濃度を測定し、該測定
結果に基づいて未燃焼可燃性ガス燃焼用空気の流量調節
弁を操作し、排気側バーナ群への吹き込み空気量を調整
して加熱炉内を所定の還元性または弱酸化性雰囲気に制
御するか、あるいは、燃焼側バーナ群の空気比を１．０
未満に制御し、加熱炉内の排ガスをサンプリングし、排
ガス中のＣＯ濃度、Ｈ₂濃度等の可燃性ガス濃度を測定
し、該測定結果に基づいて未燃焼可燃性ガス燃焼用空気
の流量調節弁を操作し、未燃焼可燃性ガスを蓄熱体に至
るまでに完全燃焼させるに必要な空気を別途吹き込むこ
ともできる。

【００１４】また、未燃焼可燃性ガスを完全燃焼させる
ために供給する燃焼用空気の代わりに酸素または酸素を
富化した空気を供給する場合は、燃焼側バーナ群の空気
比を１．０未満に制御し、加熱炉内の排ガスをサンプリ
ングし、排ガス中のＣＯ濃度、Ｈ₂濃度等の可燃性ガス
濃度を測定し、該測定結果に基づいて未燃焼可燃性ガス
燃焼用酸素または酸素を富化した空気の流量調節弁を操
作し、未燃焼可燃性ガスを完全燃焼させるに必要な酸素
または酸素を富化した空気を吹き込み、未燃焼可燃性ガ
スを蓄熱体に至るまでに完全燃焼させる。

【００１５】

【実施例】

実施例１ 以下に本発明の詳細を実施の一例を示す図１ないし図３
に基づいて説明する。図１は本発明の蓄熱式バーナを備
えた均熱炉の燃焼方法を示す全体系統図、図２は蓄熱式
バーナの概略側断面図、図３は蓄熱式バーナの炉内から
の正面図である。

【００１６】図１において、１は均熱炉、２ａ、２ｂは
均熱炉１の一方の側壁上下に設けたバーナ、３ａはバー
ナ２ａの燃焼用空気兼燃焼排ガス配管４ａの途中に設け
た蓄熱体、３ｂはバーナ２ｂの燃焼用空気兼燃焼排ガス
配管４ｂの途中に設けた蓄熱体、５は燃焼用空気ブロワ
で、燃焼用空気は、燃焼用空気ブロワ５からオリフィス
流量計６、燃焼用空気流量調整弁７を有する燃焼用空気
配管８を経由して燃焼用空気切替弁９ａ、９ｂを介して
燃焼用空気兼燃焼排ガス配管４ａ、４ｂと連結されてい
る。１０ａは蓄熱体３ａと燃焼用空気切替弁９ａとの間
から分岐した排気配管１１の燃焼排ガス切替弁、１０ｂ
は蓄熱体３ｂと燃焼用空気切替弁９ｂとの間から分岐し
た排気配管１１の燃焼排ガス切替弁で、燃焼排ガス切替
弁１０ａ、１０ｂの出側で排気配管１１は合流し、排気
ブロワ１２に接続され、放散管１３を介して図示しない
煙突に導かれる。

【００１７】１４はオリフィス流量計１５、燃料流量調
節弁１６を有する燃料配管で、燃料流量調節弁１６の下
流側で分岐され、一方が燃料切替弁１７ａを介してバー
ナ２ａに接続され、他方が燃料切替弁１７ｂを介してバ
ーナ２ｂに接続されている。１８ａは蓄熱体３ｂと燃焼
用空気切替弁９ｂとの間から分岐した燃焼排ガス中の未
燃焼可燃性ガス燃焼用のオリフィス流量計１９ａ、空気
流量調節弁２０ａを有する未燃焼可燃性ガス燃焼用空気
配管で、未燃焼可燃性ガス燃焼用空気切替弁２１ａを介
してバーナ２ａに接続されている。１８ｂは蓄熱体３ａ
と燃焼用空気切替弁９ａとの間から分岐した燃焼排ガス
中の未燃焼可燃性ガス燃焼用のオリフィス流量計１９
ｂ、空気流量調節弁２０ｂを有する未燃焼可燃性ガス燃
焼用空気配管で、未燃焼可燃性ガス燃焼用空気切替弁２
１ｂを介してバーナ２ｂに接続されている。

【００１８】２２は均熱炉１内に設置した熱電対で、温
度指示調節計２３と接続されている。温度指示調節計２
３は、熱電対２２から入力される炉内温度を表示すると
共に、炉内温度が予め設定された炉温となるよう焚き量
調整信号を燃料流量指示調節計２４に出力する。流量指
示調節計２４は、焚き量調整信号が入力されるとオリフ
ィス流量計１５から入力される燃料流量と比較し、燃料
流量調節弁１６を操作して燃料流量を調整するよう構成
されている。

【００１９】２５は比例設定器で、温度指示調節計２３
からの焚き量調整信号に基づいて予め定めた空気比（例
えば１．１）となるよう空気流量を設定し、空気流量設
定信号として燃焼用空気流量指示調節計２６に出力す
る。燃焼用空気流量指示調節計２６は、オリフィス流量
計６から入力される燃焼用空気流量を表示すると共に、
空気流量設定信号が入力されるとオリフィス流量計６か
ら入力される燃焼用空気流量と比較し、燃焼用空気流量
調節弁７を操作し、予め定めた空気比（例えば１．１）
とする従来の制御系とした。

【００２０】２７は均熱炉１内の燃焼排ガス分析計で、
均熱炉１内の燃焼排ガスを常時あるいは一定時間毎に吸
引し、燃焼排ガス中の未燃焼可燃性ガス濃度を測定し、
未燃焼可燃性ガスの空気流量指示調節計２８ａまたは２
８ｂに出力する。空気流量指示調節計２８ａまたは２８
ｂは、オリフィス流量計１９ａまたは１９ｂから入力さ
れる未燃焼可燃性ガス燃焼用空気量と、燃焼排ガス分析
計２７から入力される燃焼排ガス中の未燃焼可燃性ガス
濃度を表示すると共に、空気流量調節弁２０ａまたは２
０ｂを操作し、排気側バーナ２ａまたは２ｂへの吹込み
空気量を調整することにより燃焼側バーナ２ｂまたは２
ａの空気比を１．０未満に制御し、均熱炉１内を所定の
還元性または弱酸化性雰囲気とするよう構成されてい
る。

【００２１】２９は均熱炉１の燃焼制御部で、バーナ２
ａ、２ｂを切替えて交互燃焼させるべく、予め入力され
た所定時間毎に燃焼用空気切替弁９ａ、９ｂ、燃焼排ガ
ス切替弁１０ａ、１０ｂ、燃料切替弁１７ａ、１７ｂ、
未燃焼可燃性ガス燃焼用空気切替弁２１ａ、２１ｂを交
互に切替え、バーナ２ａが燃焼時には燃料切替弁１７
ａ、燃焼用空気切替弁９ａ、燃焼排ガス切替弁１０ｂ、
未燃焼可燃性ガス燃焼用空気切替弁２１ｂを開放し、燃
料切替弁１７ｂ、燃焼用空気切替弁９ｂ、燃焼排ガス切
替弁１０ａ、未燃焼可燃性ガス燃焼用空気切替弁２１ａ
を閉止し、均熱炉１内の燃焼排ガスを消火中のバーナ２
ｂから吸引し、バーナ２ｂ内で未燃焼可燃性ガス燃焼用
空気配管１８ｂから吹き込まれる未燃焼可燃性ガス燃焼
用空気によって燃焼排ガス中の未燃焼可燃性ガスを蓄熱
体３ｂまでに完全燃焼させたのち、排気配管１１、燃焼
排ガス切替弁１０ｂを介して排気ブロワ１２により吸引
し、放散管１３を介して図示しない煙突から大気中に放
散する。

【００２２】燃焼制御部２９は、予め入力された所定時
間が経過すると、燃料切替弁１７ａ、燃焼用空気切替弁
９ａ、燃焼排ガス切替弁１０ｂ、未燃焼可燃性ガス燃焼
用空気切替弁２１ｂを閉止し、燃料切替弁１７ｂ、燃焼
用空気切替弁９ｂ、燃焼排ガス切替弁１０ａ、未燃焼可
燃性ガス燃焼用空気切替弁２１ａを開放してバーナ２ｂ
を燃焼させ、均熱炉１内を所定の還元性または弱酸化性
雰囲気とすると共に、均熱炉１内の燃焼排ガスを消火中
のバーナ２ａから吸引し、バーナ２ａの入口で未燃焼可
燃性ガス燃焼用空気配管１８ａから吹き込まれる未燃焼
可燃性ガス燃焼用空気によって燃焼排ガス中の未燃焼可
燃性ガスを蓄熱体３ａまでに完全燃焼させたのち、排気
配管１１、燃焼排ガス切替弁１０ａを介して排気ブロワ
１２により吸引し、放散管１３を介して図示しない煙突
から大気中に放散するよう構成されている。

【００２３】バーナ２ａ、２ｂは、図２および図３に示
すとおり、炉壁３０から炉内に臨み、中央部に燃焼用空
気兼燃焼排ガス配管４ａ、４ｂに蓄熱体３ａ、３ｂを介
して連結する燃焼用空気ノズル３１ａ、３１ｂが、その
周囲に燃料配管１４に連結する複数の燃料ノズル３２
ａ、３２ｂ（図２、図３では４本）が設けられ、出口に
未燃焼可燃性ガス燃焼用空気配管１８ａ、１８ｂに連結
する未燃焼可燃性ガス燃焼用空気ノズル３３ａ、３３ｂ
が配置された構造を有している。

【００２４】上記のとおり構成したことによって、バー
ナ２ａが燃焼時には、燃焼制御部２９によって燃料切替
弁１７ａ、燃焼用空気切替弁９ａ、燃焼排ガス切替弁１
０ｂ、未燃焼可燃性ガス燃焼用空気切替弁２１ｂが開放
され、燃料切替弁１７ｂ、燃焼用空気切替弁９ｂ、燃焼
排ガス切替弁１０ａ、未燃焼可燃性ガス燃焼用空気切替
弁２１ａが閉止されている。温度指示調節計２３は、熱
電対２２から入力される炉内温度を表示すると共に、炉
内温度が予め設定された炉温となるよう焚き量調整信号
を燃料流量指示調節計２４に出力する。流量指示調節計
２４は、焚き量調整信号が入力されるとオリフィス流量
計１５から入力される燃料流量と比較し、燃料流量調節
弁１６を操作して燃料流量を調整する。

【００２５】比例設定器２５は、温度指示調節計２３か
らの焚き量調整信号に基づいて予め定めた空気比（例え
ば１．１）となるよう空気流量を設定し、空気流量設定
信号として燃焼用空気流量指示調節計２６に出力する。
燃焼用空気流量指示調節計２６は、オリフィス流量計６
から入力される燃焼用空気流量を表示すると共に、空気
流量設定信号が入力されるとオリフィス流量計６から入
力される燃焼用空気流量と比較し、燃焼用空気流量調節
弁７を操作し、予め定めた空気比（例えば１．１）に調
整する。

【００２６】空気流量指示調節計２８ｂは、オリフィス
流量計１９ｂから入力される未燃焼可燃性ガス燃焼用空
気量と、燃焼排ガス分析計２７から入力される燃焼排ガ
ス中の未燃焼可燃性ガス濃度を表示すると共に、空気流
量調節弁２０ｂを操作し、排気側バーナ２ｂへの吹込み
空気量を調整することにより燃焼側バーナ２ａの空気比
を１．０未満に制御し、均熱炉１内を所定の還元性また
は弱酸化性雰囲気とすると共に、消火中のバーナ２ｂ内
で未燃焼可燃性ガス燃焼用空気配管１８ｂから吹き込ま
れる未燃焼可燃性ガス燃焼用空気によって燃焼排ガス中
の未燃焼可燃性ガスを蓄熱体３ｂまでに完全燃焼させ
る。

【００２７】完全燃焼させられた燃焼排ガスは、排気配
管１１、燃焼排ガス切替弁１０ｂを介して排気ブロワ１
２により吸引され、放散管１３を介して図示しない煙突
から大気中に放散される。

【００２８】また、燃焼制御部２９は、予め入力された
所定時間が経過すると、燃料切替弁１７ａ、燃焼用空気
切替弁９ａ、燃焼排ガス切替弁１０ｂ、未燃焼可燃性ガ
ス燃焼用空気切替弁２１ｂを閉止し、燃料切替弁１７
ｂ、燃焼用空気切替弁９ｂ、燃焼排ガス切替弁１０ａ、
未燃焼可燃性ガス燃焼用空気切替弁２１ａを開放してバ
ーナ２ｂを燃焼させる。

【００２９】温度指示調節計２３は、熱電対２２から入
力される炉内温度を表示すると共に、炉内温度が予め設
定された炉温となるよう焚き量調整信号を燃料流量指示
調節計２４に出力する。流量指示調節計２４は、焚き量
調整信号が入力されるとオリフィス流量計１５から入力
される燃料流量と比較し、燃料流量調節弁１６を操作し
て燃料流量を調整する。

【００３０】比例設定器２５は、温度指示調節計２３か
らの焚き量調整信号に基づいて予め定めた空気比（例え
ば１．１）となるよう空気流量を設定し、空気流量設定
信号として燃焼用空気流量指示調節計２６に出力する。

【００３１】燃焼用空気流量指示調節計２６は、オリフ
ィス流量計６から入力される燃焼用空気流量を表示する
と共に、空気流量設定信号が入力されるとオリフィス流
量計６から入力される燃焼用空気流量と比較し、燃焼用
空気流量調節弁７を操作し、予め定めた空気比（例えば
１．１）に調整する。

【００３２】空気流量指示調節計２８ａは、オリフィス
流量計１９ａから入力される未燃焼可燃性ガス燃焼用空
気量と、燃焼排ガス分析計２７から入力される燃焼排ガ
ス中の未燃焼可燃性ガス濃度を表示すると共に、空気流
量調節弁２０ａを操作し、消火中のバーナ２ａへの吹込
み空気量を調整することにより燃焼側バーナ２ｂの空気
比を１．０未満に制御し、均熱炉１内を所定の還元性ま
たは弱酸化性雰囲気とすると共に、消火中のバーナ２ａ
内で未燃焼可燃性ガス燃焼用空気配管１８ａから吹き込
まれる未燃焼可燃性ガス燃焼用空気によって燃焼排ガス
中の未燃焼可燃性ガスを蓄熱体３ａまでに完全燃焼させ
る。

【００３３】完全燃焼させられた燃焼排ガスは、排気配
管１１、燃焼排ガス切替弁１０ａを介して排気ブロワ１
２により吸引され、放散管１３を介して図示しない煙突
から大気中に放散される。

【００３４】したがって、均熱炉１内は、空気比１．０
未満で燃焼して常に所定の還元性または弱酸化性雰囲気
に維持されると共に、燃焼排ガス中の未燃焼可燃性ガス
は、バーナ２ａまたは２ｂ内の未燃焼可燃性ガス燃焼用
空気ノズル３３ａまたは３３ｂから吹き込まれる未燃焼
可燃性ガス燃焼用空気によって蓄熱体３ａまたは３ｂま
でに完全燃焼させられる。

【００３５】これによって、より高温の燃焼排ガスが得
られ、燃焼切替え時の空気温度も高温とすることがで
き、バーナ２ａ、２ｂでの未燃焼熱損失を防止し、シス
テム全体としての燃焼効率を向上できると共に、燃焼切
替え時の未燃焼可燃性ガスと空気との混合による燃焼、
爆発を回避することができる。

【００３６】なお、前記未燃焼可燃性ガス燃焼用空気に
代えて酸素または酸素富化した空気を供給する場合は、
前記蓄熱体３ａと燃焼用空気切替弁９ａとの間および蓄
熱体３ｂと燃焼用空気切替弁９ｂとの間から分岐した未
燃焼可燃性ガス燃焼用空気配管１８ｂ、１８ａに替え
て、酸素または酸素富化した空気を供給を供給する未燃
焼可燃性ガス燃焼用酸素または酸素富化した空気配管を
配設し、それぞれ燃焼排ガス中の未燃焼可燃性ガス燃焼
用のオリフィス流量計、酸素または酸素富化した空気の
流量調節弁、未燃焼可燃性ガス燃焼用酸素または酸素富
化した空気切替弁を介してバーナに接続し、燃焼側バー
ナの空気比を１．０未満に制御し、均熱炉１内を所定の
還元性または弱酸化性雰囲気とすると共に、加熱炉１内
の燃焼排ガス分析計２７から入力される燃焼排ガス中の
未燃焼可燃性ガス濃度に基づいて、燃焼排ガス中の未燃
焼可燃性ガスを完全燃焼させるに必要な酸素または酸素
富化した空気を消火中のバーナへの吹き込み酸素または
酸素富化した空気量を調整し、燃焼排ガス中の未燃焼可
燃性ガスを蓄熱体までに完全燃焼させればよい。

【００３７】実施例２ 長さ約７．２ｍ、幅約４．１ｍ、高さ約４．８ｍで、処
理能力１８０ｔｏｎ／チャージのコークス炉ガス焚きの
鋼材均熱炉の側壁上下に、熱容量２００万ｋｃａｌ／ｈ
ｒの実施例１の図２に示す蓄熱式バーナをバーナ間距離
１３００ｍｍで設置し、鋼材１４０ｔｏｎを鋼材温度６
７０℃から１２００℃まで１３時間で昇温させるに際
し、比較例として燃焼側バーナの空気比を０．８とし、
燃焼排ガス中の未燃焼可燃性ガスを排気側バーナ内で完
全燃焼させないで排気する従来法で昇熱した。この従来
法の燃料原単位は、１３．４万ｋｃａｌ／ｔｏｎであっ
た。これに対し、この発明方法では、燃焼側バーナの空
気比を０．８とし、排気側バーナ内の燃焼排ガス中の未
燃焼可燃性ガスと未燃焼可燃性ガス燃焼用空気の空気比
を１．１として完全燃焼させて昇熱した。この発明方法
の燃料原単位は、１２．２万ｋｃａｌ／Ｔｏｎまで低減
することができた。

【００３８】さらに、この発明方法では、燃焼側バーナ
の空気比を１．１から０．８としたことによって、空気
比１．１でのスケールロス１４ｋｇ／ｔｏｎに対し、上
記従来法の場合と同様に１０ｋｇ／ｔｏｎまで低減で
き、燃焼切替え時の未燃焼可燃性ガスと燃焼用空気との
混合による燃焼、爆発の問題も発生しなかった。さら
に、この実施例においては、燃料としてコークス炉ガス
を用いたが、他の燃料を用いても同様の効果が得られる
ことは言うまでもない。また、燃焼排ガス中の未燃焼可
燃性ガス燃焼用空気の吹き込み位置については、バーナ
４内としたが、バーナ直近の炉壁部でも同様の効果が得
られることを別途確認している。

【００３９】実施例３ 実施例２で用いた鋼材均熱炉において、同様に鋼材１４
０ｔｏｎを鋼材温度６７０℃から１２００℃まで１３時
間で昇温させるに際し、排気側バーナで燃焼排ガス中の
未燃焼可燃性ガスを燃焼させる空気を酸素ガスに変更
し、燃焼側バーナの空気比を０．８としたうえで、排気
側バーナ内の燃焼排ガス中の未燃焼可燃性ガスと未燃焼
可燃性ガス燃焼用酸素ガスの空気比を１．１で完全燃焼
した場合、蓄熱体入口での排ガス温度が平均で２００℃
上昇した。この結果、燃料原単位は１１．３万ｋｃａｌ
／Ｔｏｎまで低減することができた。

【００４０】

【発明の効果】本発明の請求項１の蓄熱式バーナを備え
た加熱炉の燃焼方法は、蓄熱式バーナを備えた加熱炉で
交互にバーナを切替えて空気比１．０未満で燃焼させ、
還元性または弱酸化性雰囲気で燃焼させるに際し、燃焼
排ガス中の未燃焼可燃性ガスを、バーナ部から蓄熱体間
で未燃焼可燃性ガス燃焼用空気を吹き込んで完全燃焼さ
せるので、より高温の燃焼排ガスが得られ、燃焼切替え
時の空気温度も高温とすることができ、バーナでの未燃
焼熱損失を防止し、システム全体としての燃焼効率を向
上できると共に、燃焼切替え時の未燃焼可燃性ガスと空
気との混合による燃焼、爆発を回避することができる。

【００４１】また、本発明の請求項２の蓄熱式バーナを
備えた加熱炉の燃焼方法は、蓄熱式バーナを備えた加熱
炉で交互にバーナを切替えて空気比１．０未満で燃焼さ
せ、還元性または弱酸化性雰囲気で燃焼させるに際し、
燃焼排ガス中の未燃焼可燃性ガスを、バーナ部から蓄熱
体間で未燃焼可燃性ガス燃焼用酸素または酸素富化した
空気を吹き込んで完全燃焼させるので、燃焼用空気を吹
き込む場合に比べ、更に高温の燃焼排ガスが得られ、燃
焼切替え時の空気温度も更に高温とすることができ、バ
ーナでの未燃焼熱損失を防止し、システム全体としての
燃焼効率を更に向上できると共に、燃焼切替え時の未燃
焼可燃性ガスと空気との混合による燃焼、爆発を回避す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の蓄熱式バーナを備えた均熱炉の燃焼
方法を示す全体系統図である。

【図２】蓄熱式バーナの概略側断面図である。

【図３】蓄熱式バーナの炉内からの正面図である。

【符号の説明】

１ 均熱炉 ２ａ、２ｂ バーナ ３ａ、３ｂ 蓄熱体 ４ａ、４ｂ 燃焼用空気兼燃焼排ガス配管 ５ 燃焼用空気ブロワ ６、１５、１９ａ、１９ｂ オリフィス流量計 ７ 燃焼用空気流量調節弁 ８ 燃焼用空気配管 ９ａ、９ｂ 燃焼用空気切替弁 １０ａ、１０ｂ 燃焼排ガス切替弁 １１ 排気配管 １２ 排気ブロワ １３ 放散管 １４ 燃料配管 １６ 燃料流量調節弁 １７ａ、１７ｂ 燃料切替弁 １８ａ、１８ｂ 未燃焼可燃性ガス燃焼用空気配管 ２０ａ、２０ｂ 空気流量調節弁 ２１ａ、２１ｂ 未燃焼可燃性ガス燃焼用空気切替弁 ２２ 熱電対 ２３ 温度指示調節計 ２４ 燃料流量指示調節計 ２５ 比例設定器 ２６ 燃焼用空気流量指示調節計 ２７ 燃焼排ガス分析計 ２８ａ、２８ｂ 空気流量指示調節計 ２９ 燃焼制御部 ３０ 炉壁 ３１ａ、３１ｂ 燃焼用空気ノズル ３２ａ、３２ｂ 燃料ノズル ３３ａ、３３ｂ 未燃焼可燃性ガス燃焼用空気ノズル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蓄熱体を備えた２本のバーナを一対と
   し、もしくは多本数のバーナを一対とし、一方のバーナ
   群が蓄熱体に蓄熱した熱で燃焼用空気を予熱しながら燃
   焼するときには、炉内の燃焼排ガスを他方のバーナ群の
   燃焼用空気流路より排気して蓄熱体に排ガス顕熱を蓄熱
   し、他方のバーナ群が蓄熱体に蓄熱した熱で燃焼用空気
   を予熱しながら燃焼するときには、炉内の燃焼排ガスを
   前記一方のバーナ群の燃焼用空気流路より排気して蓄熱
   体に排ガス顕熱を蓄熱する操作を交互に繰り返す蓄熱式
   バーナが設置され、バーナでの空気比を１．０未満にし
   て燃焼させる加熱炉の燃焼方法において、排気側バーナ
   の排ガス吸引口直近または排気側バーナから蓄熱体まで
   の間で燃焼用空気を供給し、燃焼排ガス中の未燃焼可燃
   性ガスを蓄熱体に至るまでに完全燃焼させることを特徴
   とする蓄熱式バーナを備えた加熱炉の燃焼方法。
2. 【請求項２】 蓄熱体を備えた２本のバーナを一対と
   し、もしくは多本数のバーナを一対とし、一方のバーナ
   群が蓄熱体に蓄熱した熱で燃焼用空気を予熱しながら燃
   焼するときには、炉内の燃焼排ガスを他方のバーナ群の
   燃焼用空気流路より排気して蓄熱体に排ガス顕熱を蓄熱
   し、他方のバーナ群が蓄熱体に蓄熱した熱で燃焼用空気
   を予熱しながら燃焼するときには、炉内の燃焼排ガスを
   前記一方のバーナ群の燃焼用空気流路より排気して蓄熱
   体に排ガス顕熱を蓄熱する操作を交互に繰り返す蓄熱式
   バーナが設置され、バーナでの空気比を１．０未満にし
   て燃焼させる加熱炉の燃焼方法において、排気側バーナ
   の排ガス吸引口直近または排気側バーナから蓄熱体まで
   の間で燃焼用の酸素または酸素の富化された空気を供給
   し、燃焼排ガス中の未燃焼可燃性ガスを蓄熱体に至るま
   でに完全燃焼させることを特徴とする蓄熱式バーナを備
   えた加熱炉の燃焼方法。