JPH09303750A - 加熱炉の操業方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓄熱式燃焼バーナの使用を一時的に停止した
後使用を再開するときに、高温の燃焼排ガスにより燃焼
排ガス配管の各機器が破損しないようにする。 【解決手段】 ２本１組で交番燃焼する蓄熱式燃焼バー
ナを複数組備えた加熱炉の操業方法において、一部の蓄
熱式燃焼バーナの使用を一時的に中断して操業するに際
しては、使用を中断する蓄熱式燃焼バーナで燃焼した
後、使用再開までこの蓄熱式燃焼バーナから燃焼排ガス
を排出しないようにした加熱炉の操業方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、交番燃焼する蓄
熱式燃焼バーナを備えた加熱炉の操業方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを備えた
加熱炉は、例えば図５の蓄熱式燃焼バーナの配管系統図
に示すように、加熱炉２１の炉壁２２に埋め込まれ、バ
ーナタイル２３内で炉２１内側に開口を有する燃焼空気
ノズル２４と、この燃焼空気ノズル２４内に燃料を噴射
する燃料ノズル２５と、この燃料ノズル２５に燃料を供
給する燃料遮断弁２６を配置した燃料供給配管２７と、
前記バーナタイル２３内に設けられた蓄熱体２８と、バ
ーナタイル２３内に燃焼空気を供給する燃焼空気遮断弁
２９を配置した燃焼空気供給配管３０と、燃焼空気ノズ
ル２４を介して加熱炉２１内の燃焼排ガスを排出する燃
焼排ガス遮断弁３１を配置した燃焼排ガス排出配管３２
と、燃焼排ガスを吸引するための燃焼排ガス吸引ブロワ
３３とから構成されている。

【０００３】上述した1 本の蓄熱式燃焼バーナは、２本
１組の対にするかまたは複数のグループに構成して、一
定時間毎に交互に燃焼動作と蓄熱動作を繰り返すように
して操業している。

【０００４】蓄熱式燃焼バーナの操業状況を図５により
説明すると、この蓄熱式燃焼バーナが蓄熱動作にあると
きには、燃料遮断弁２６が閉じられ、燃料の供給が停止
されている。そして、燃焼空気遮断弁２９が閉じられて
いるとともに、燃焼排ガス遮断弁３１が開かれており、
蓄熱式燃焼バーナの燃焼によって発生した燃焼排ガス
が、燃焼排ガス吸引ブロワ３３により、燃焼空気ノズル
２４、蓄熱体２８および燃焼排ガス排出配管３２を通っ
て炉外に排出される。燃焼排ガスが蓄熱体２８を通過す
るときに、燃焼排ガスの保有する顕熱が蓄熱体２８に蓄
熱される。

【０００５】一方、燃焼動作時にある時には、燃料供給
配管２７の燃料遮断弁２６が開かれており、燃料が燃料
ノズル２５により燃焼空気ノズル２４内に噴射されてい
る。また、燃焼排ガス排出配管３２の燃焼排ガス遮断弁
３１が閉じられているとともに、燃焼空気供給配管３０
の燃焼空気遮断弁２９が開かれており、燃焼空気が燃焼
空気ノズル２４に供給され、前記燃料ノズル２５により
燃焼空気ノズル２４内に噴射されている燃料と混合され
て燃焼が行われている。

【０００６】燃焼空気ノズル２４に供給される燃焼空気
は、前記蓄熱体２８を通過するときに、蓄熱体２８によ
り高温に予熱され、燃焼効率のよい燃焼が行えるように
なっている。

【０００７】蓄熱式燃焼バーナを備えた加熱炉の操業
は、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、燃焼と燃焼
排ガス排気とを一定時間毎に繰り返すという操業であ
る。すなわち、図６（ａ）に示すように、加熱炉２１の
側壁２１ａ側に蓄熱式燃焼バーナ１１ａ、１１ｂを配置
し、加熱炉２１の他の側壁２１ｂ側に蓄熱式燃焼バーナ
１１ｃ、１１ｄを蓄熱式燃焼バーナ１１ａ、１１ｂのそ
れぞれに対向して配置した、蓄熱式燃焼バーナを４本有
する加熱炉の場合で説明すると、バーナ１１ａとバーナ
１１ｂとで燃焼しているときには、バーナ１１ｃとバー
ナ１１ｄとで燃焼排ガスを排気し、燃焼排ガスの顕熱を
蓄熱する。そして、一定時間経過後には、図６（ｂ）に
示すように、バーナ１１ｃとバーナ１１ｄとで燃焼し、
バーナ１１ａとバーナ１１ｂとで燃焼排ガスを排気し、
燃焼排ガスの顕熱を蓄熱する。さらに、一定時間経過後
には、図６（ａ）の状態に戻るというように、図６
（ａ）の状態と図６（ｂ）の状態とが交互に繰り返され
ていく。

【０００８】上述したように、従来の蓄熱式燃焼バーナ
を備えた加熱炉の操業方法においては、図５に示す燃料
遮断弁２６が開かれているときには、燃焼空気遮断弁２
９が開かれ、燃焼排ガス遮断弁３１が閉じられ、逆に燃
料遮断弁２６が閉じられているときには、燃焼空気遮断
弁２９が閉じられ、燃焼排ガス遮断弁３１が開かれると
いうように、全ての遮断弁が閉じられるということはな
かった。したがって、操業中に対になっているバーナの
燃焼シ−ケンスを一時中断する場合の処理は、全く考え
られていなかった。

【０００９】なお、図５中符号３４は燃焼空気流量計、
３５は燃料流量計、３６は燃焼排ガス流量計、３７は燃
焼空気流調整装置、３８は燃料流量調整装置、３９は燃
焼排ガス流量調整装置、４０は温度計、４１は制御装
置、４２はパイロットバーナ、４３は失火検知装置であ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】蓄熱体出側の燃焼排ガ
ス温度および燃焼空気温度は、通常操業中においては、
図７のグラフに示すように規則正しく変化する。ところ
が、通常の操業状態で燃焼排ガスを排出してから、一時
的に燃焼も燃焼排ガス排気も行わないような状態が発生
する。例えば、一時的に加熱炉への燃料投入量を減らす
バーナ間引き運転を行う場合である。このような一次的
な停止状態を経た後、再度燃料投入量を増やして全バー
ナを用いた通常操業に復帰させる場合がある。このとき
に、燃焼動作よりも先に蓄熱動作から操業を開始する
と、一時停止する前の燃焼排ガスの排出動作で蓄熱体が
ほぼ熱飽和しているので、燃焼排ガスと蓄熱体との熱交
換が十分行えない。このため、そのバーナの蓄熱体出側
の温度は、図８に示すように通常の燃焼動作、蓄熱動作
の繰り返しを行っているとき以上に大きく上昇する。

【００１１】このため、図５に示した燃焼排ガス遮断弁
や焼排ガス流量調整装置または燃焼排ガス吸引ブロワな
どが高熱のために破損するという問題点がある。

【００１２】また一般に炉の外側に位置する蓄熱体は、
炉に近い側の蓄熱体よりも耐熱性の低い材質とした複数
体で構成する場合が多い。このような蓄熱体を持つバー
ナにおいて、蓄熱動作終了後一時停止をし再び蓄熱動作
から再開する場合、炉外側の蓄熱体の温度が通常時以上
に上昇する。こうした温度上昇は耐熱性の低い蓄熱体の
溶損を引き起こすことがあり、溶損は熱効率の低下や排
ガスおよび燃焼空気の圧力損失の増大を招き、損傷が著
しい場合には、操業不能の事態に陥ることがある。

【００１３】この発明は、従来技術の上述のような課題
を解消するためになされたものであり、蓄熱式燃焼バー
ナの使用が一時的に停止された後再使用されるときに、
蓄熱体出側における燃焼排ガスの温度が異常に上昇しな
いので、燃焼排ガス排出管に設けた各機器が破損されな
い蓄熱式燃焼バーナを備えた加熱炉の操業方法を提供す
ることを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明に係る加熱炉の
操業方法は、２本１組で交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナ
を備えた加熱炉の操業方法において、蓄熱式燃焼バーナ
の使用を一時的に中断するに際しては、使用を中断する
蓄熱式燃焼バーナで燃焼した後、使用再開までこの蓄熱
式燃焼バーナから燃焼排ガスを排出しないようにしたも
のである。

【００１５】燃焼した後使用を中断するので、蓄熱体
は、使用を中断する前の燃焼のために供給される燃焼空
気を予熱して、比較的低温状態になっている。また、そ
の後使用再開まで、燃焼排ガスがこの蓄熱体通って排出
されることがないので、蓄熱体が燃焼排ガスの顕熱を蓄
熱して高温になることがなく、蓄熱体の低温状態は維持
される。

【００１６】そして、一時的に使用を中断した蓄熱式燃
焼バーナを再使用するときに、燃焼動作から始める場合
と、蓄熱動作から始める場合の2 通りの場合がある。燃
焼動作から始める場合には常温の燃焼空気が流れるの
で、炉外の機器が高温になることはない。蓄熱動作から
始める場合、蓄熱式燃焼バーナの蓄熱体を通過させて燃
焼排ガスを排気すると、燃焼排ガスの顕熱は比較的低温
状態にある蓄熱体に蓄熱される。

【００１７】したがって、蓄熱体出側の燃焼排ガス温度
が異常に上昇することはないので、燃焼排ガス排出管に
設けた各機器が破損されることはない。

【００１８】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態の加熱炉の
操業方法を図１〜図４により説明する。図１はこの加熱
炉の操業方法を説明するための蓄熱式燃焼バーナ周りの
配管系統図である。図１において、１は蓄熱式燃焼バー
ナ、２は燃料噴射管、３は燃料遮断弁、４は燃焼空気供
給配管、５は燃焼空気遮断弁、６は燃焼排ガス排出配
管、７は燃焼排ガス遮断弁、８は燃料ノズル、９は燃焼
空気ノズル、１０はセラミックハニカムを用いた蓄熱体
である。その他の構成機器は図５において説明したのと
同じなので図示していない。

【００１９】この加熱炉の操業方法は、通常の操業にお
いて、図６と同様の蓄熱式燃焼バーナの交番燃焼を行
う。通常の操業を行った後、蓄熱式燃焼バーナ１の使用
を中断する場合には、使用中断の直前に、燃料供給配管
２の燃料遮断弁３と、燃焼空気供給配管４の燃焼空気遮
断弁５を開き、かつ燃焼排ガス排出配管６の燃焼排ガス
遮断弁７を閉じる。そして、燃料ノズル８に燃料を、ま
た燃焼空気ノズル９に燃焼空気を供給して、蓄熱式燃焼
バーナ１で燃焼を行う。

【００２０】蓄熱式燃焼バーナ１の使用を中断する直前
に、蓄熱式燃焼バーナ１で燃焼を行っているので、蓄熱
体１０の温度は燃焼空気を予熱することによって低温と
なっている。そして、燃焼が終了したら、直ちに燃料遮
断弁３と燃焼空気遮断弁５を閉じる。この状態を停止動
作とする。停止動作において燃焼排ガス遮断弁７はすで
に閉じられているので、蓄熱式燃焼バーナ１の蓄熱体１
０を通って燃焼排ガスが排出されることはない。したが
って、蓄熱体１０は操業中断の間低温状態が保たれてい
る。

【００２１】このような使用中断の状態から使用を再開
するに際して、蓄熱式燃焼バーナ１で燃焼することなし
に、直ちに燃焼排ガスの排気を行っても、上述したよう
に、蓄熱式燃焼バーナ１の蓄熱体は低温状態に保たれて
いるので、燃焼排ガスの保有する顕熱は、蓄熱体１０に
蓄熱される。したがって、蓄熱体１０の出側における燃
焼排ガス温度が異常に上昇することはなく、燃焼排ガス
排出配管に設けられている機器類が高熱により破損され
ることはない。

【００２２】図２は、蓄熱式燃焼バーナ１の停止動作か
ら再度使用を再開する時に、蓄熱式燃焼バーナが蓄熱動
作から開始する場合と、燃焼動作から開始する場合との
蓄熱体１０の出側における燃焼排ガスおよび燃焼空気の
経時的な温度変化を併記したグラフである。まず燃焼動
作から開始する場合には、そのサイクルにおいて燃焼空
気が高温に予熱されないという不利があるものの、常温
の燃焼空気が流れるので高温による問題はない。次のサ
イクルから十分予熱された燃焼空気となる。また、蓄熱
動作から開始した場合であっても、蓄熱体１０出口での
燃焼排ガス温度の上昇は通常操業の場合と同程度であ
り、高温による機器の破損が発生しない効果がある。

【００２３】また、蓄熱体の構成に耐熱性の低い材質を
用いた場合であっても、溶損が発生することがないの
で、耐熱性の低い蓄熱体が使用できる効果がある。

【００２４】このように、燃焼を中断するバーナーに対
して、燃焼動作で中断するようにして、中断中は排ガス
の流入を防止しておくことによって、中断以降は任意の
条件で、通常燃焼シーケンスを開始することができる。
これは炉の操業シーケンスにおいて、燃焼を中断する以
前の状況を記憶する必要がないことになり、操業のシー
ケンスが柔軟に設計できる効果もある。

【００２５】図３は、前記図６で説明した蓄熱式燃焼バ
ーナを４本備えた加熱炉に、本発明の加熱炉の操業方法
を適用した操業方法の説明図である。同一の側にあるバ
ーナ１１ａおよび１１ｂの使用を一時停止（中断）する
場合で説明する。まず図３（ａ）に示すように、使用停
止予定のバーナ１１ａおよび１１ｂで燃焼し、バーナ１
１ｃおよび１１ｄで燃焼排ガスを排気し、燃焼排ガスの
保有する顕熱を蓄熱する。そして、図３（ｂ）に示すよ
うに、バーナ１１ａおよび１１ｂの使用を停止するとと
もに、バーナ１１ｃおよび１１ｄで燃焼する。

【００２６】バーナ１１ａおよび１１ｂが使用を停止し
ているので、バーナ１１ｃおよび１１ｄの燃焼で発生し
た燃焼排ガスは、炉内で滞留し、バーナ１１ｃおよび１
１ｄの燃焼が終わったときに、図３（ｃ）に示すよう
に、バーナ１１ｃおよび１１ｄから排気され、燃焼排ガ
スの保有する顕熱が蓄熱される。

【００２７】以後、バーナ１１ａおよび１１ｂの使用が
再開されるまで、バーナ１１ｃおよび１１ｄで燃焼し、
バーナ１１ｃおよび１１ｄで燃焼排ガスを排気するとい
う操業が繰り返される。

【００２８】燃焼排ガスの炉内滞留によって、炉圧変動
が問題になるときには、バーナ１１ａおよび１１ｂの停
止中にバーナ１１ｃおよび１１ｄを連続燃焼するように
してもよい。

【００２９】このように、使用を停止したバーナ１１ａ
および１１ｂからは、最後の燃焼以後燃焼排ガスが排出
されないので、バーナ１１ａおよび１１ｂの蓄熱体の温
度が高温になることはない。したがって、使用再開後直
ちにバーナ１１ａおよび１１ｂから燃焼排ガスを排気し
ても、燃焼排ガスの保有する顕熱が蓄熱体に蓄熱される
ので、蓄熱体出口での燃焼排ガスの温度は低く、高温の
燃焼排ガスで機器および蓄熱体が破損されることはな
い。

【００３０】図４は、前記図６で説明した蓄熱式燃焼バ
ーナを４本備えた加熱炉に、本発明の加熱炉の操業方法
を適用した他の操業方法の説明図である。これは、対向
する側にあるバーナ１１ａおよび１１ｃの使用を一時停
止（中断）する場合である。

【００３１】まず図４（ａ）に示すように、使用停止予
定のバーナ１１ａと使用停止しないバーナ１１ｂとで燃
焼し、使用停止予定のバーナ１１ｃと使用停止しないバ
ーナ１１ｄとで燃焼排ガスを排気し、燃焼排ガスの保有
する顕熱を蓄熱する。

【００３２】次に、図４（ｂ）に示すように、使用停止
予定のバーナ１１ｃと使用停止しないバーナ１１ｄとで
燃焼し、バーナ１１ａを停止してバーナ１１ｂのみで燃
焼排ガスを排気し、燃焼排ガスの保有する顕熱を蓄熱す
る。

【００３３】次に、図４（ｃ）に示すように、バーナ１
１ｂのみで燃焼し、バーナ１１ｃを停止してバーナ１１
ｄのみで燃焼排ガスを排気し、燃焼排ガスの保有する顕
熱を蓄熱する。

【００３４】さらに、図４（ｄ）に示すように、バーナ
１１ｄで燃焼し、バーナ１１ｂで燃焼排ガスを排気し、
燃焼排ガスの保有する顕熱を蓄熱する。

【００３５】そして、バーナ１１ａおよび１１ｃの使用
を再開するまで、バーナ１１ｂとバーナ１１ｄとで、交
互に燃焼、燃焼排ガス排気を繰り返す。

【００３６】この場合も、使用を停止しているバーナ１
１ａおよび１１ｃからは、最後の燃焼以後燃焼排ガスが
排出されないので、バーナ１１ａおよび１１ｃの蓄熱体
の温度が高温になることはない。したがって、使用再開
後直ちにバーナ１１ａまたは１１ｃのいづれから燃焼排
ガスを排気しても、燃焼排ガスの保有する顕熱が蓄熱体
に蓄熱されるので、蓄熱体出口での燃焼排ガスの温度は
低く、高温の燃焼排ガスで機器および蓄熱体が破損され
ることはない。

【００３７】この実施形態の場合は、バーナの停止が2
段階で行われるので、停止が一段階で行われる先の実施
形態と比較して、炉圧の変動が比較的小さく、炉の温度
変化がスムーズとなる効果がある。

【００３８】

【発明の効果】この発明により、蓄熱式燃焼バーナの使
用を一時的に中断した後、使用を再開するときに、高温
の燃焼排ガスにより燃焼排ガス排出配管に設けられた機
器および蓄熱体が破損することはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加熱炉の操業方法を説明するための配
管系統図である。

【図２】本発明の加熱炉の操業方法を行った場合の蓄熱
体出側における燃焼排ガスおよび燃焼空気の経時的な温
度変化を示すグラフである。

【図３】本発明の加熱炉の操業方法を適用した加熱炉の
操業の説明図である。

【図４】本発明の加熱炉の操業方法を適用した加熱炉の
他の操業の説明図である。

【図５】蓄熱式燃焼バーナの配管系統図である。

【図６】蓄熱式燃焼バーナを備えた加熱炉の従来の操業
方法を示す説明図である。

【図７】通常操業時における蓄熱体出側の燃焼排ガス温
度および燃焼空気温度の経時的変化を示すグラフであ
る。

【図８】一部の蓄熱式燃焼バーナの使用中断がある場合
の蓄熱体出側の燃焼排ガス温度および燃焼空気温度の経
時的変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 蓄熱式燃焼バーナ ２ 燃料供給配管 ３ 燃料遮断弁 ４ 燃焼空気供給配管 ５ 燃焼空気遮断弁 ６ 燃焼排ガス排出配管 ７ 燃焼排ガス遮断弁 ８ 燃料ノズル ９ 燃焼空気ノズル １０ 蓄熱体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを備えた
   加熱炉の操業方法において、蓄熱式燃焼バーナの使用を
   一時的に中断するに際しては、使用を中断する蓄熱式燃
   焼バーナで燃焼した後、使用再開までこの蓄熱式燃焼バ
   ーナから燃焼排ガスを排出しないようにしたことを特徴
   とする加熱炉の操業方法。