JPH10102139A

JPH10102139A - 加熱炉の操業方法

Info

Publication number: JPH10102139A
Application number: JP25946896A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Misaki; 裕之見▲崎▼; Shunichi Akiyama; 俊一秋山; Kiyoshi Shoji; 清東海林
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 1998-04-21

Abstract

(57)【要約】【課題】大規模な設備の改造を行うことなく、従来の
加熱炉に容易に適用することができ、複数の加熱室の一
部を休止させ、残りの加熱室を稼働する場合に生ずる、
稼働加熱室内の圧力低下を効果的に防止する。【解決手段】単一の集合煙道を共有する、圧力制御ダ
ンパをそれぞれ備えた複数の加熱室からなる加熱炉にお
いて、複数の加熱室の一部を休止させ、残りの稼働加熱
室に燃焼ガスを供給して、稼働加熱室内の被加熱物を所
定温度に加熱し、加熱後の燃焼排ガスを、単一の集合煙
道を通して、稼働加熱室から排出する。加熱炉の上記操
業方法において、休止した加熱室の被加熱物挿入口およ
び被加熱物抽出口の少なくとも１つを開放し、同時に、
休止した加熱室の圧力制御ダンパの開度を調節する。

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、スラブ、ブルー
ム、ビレット、鋼塊等の被加熱物を、所定温度、例え
ば、圧延設備等の要求に応じた温度に加熱、均熱するた
めに使用されるものであって、単一の集合煙道を共有す
る、圧力制御ダンパをそれぞれ備えた複数の加熱室から
なる加熱炉の操業方法、特に、複数の加熱室の一部を休
止させ、残りの稼働加熱室を使用して、低負荷操業を実
施する際の、稼働加熱室内の圧力低下を防止することが
可能な、加熱炉の操業方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、燃焼炉等の工業用炉の操業方法
において、炉内圧力を制御する目的をもって、炉に、そ
の内部の圧力を検出するための圧力検出器が設け、一
方、このような炉内圧力の監視下において、炉内圧力を
任意の設定圧力に保持するために、圧力制御ダンパを、
炉の燃焼排ガス排出口に連通した煙道内に開閉可能に配
置するという手段が講じられている。

【０００３】しかしながら、炉の設備仕様に比して極端
な低負荷操業を実施した場合、圧力制御ダンパを全閉に
することによっても、必ずしも炉内圧力の低下を効果的
に抑制することができるとは限らず、炉内圧力を所定の
範囲に維持することができない場合があった。特に、複
数の加熱室が単一の集合煙道を共有している炉において
は、このような集合煙道は、各加熱室の最大排ガス量の
総合計を基準として決定されている。従って、複数の加
熱室の一部を休止させ、残りの加熱室を稼働させた場合
には、煙道の吸引力は、稼働している加熱室に対して過
大に作用し、その結果、稼働している加熱室内の圧力が
低下するという問題が生じていた。

【０００４】上述した問題を解決するための手段とし
て、特開昭６２−１６１９０３号公報は、図５に示すよ
うに、加熱炉Ｂに取り付けられた固定塔２８と、これに
摺動可能に嵌合された可動塔２９とからなる排ガス排出
塔２７を使用して、排ガス排出塔２７の突出高さＨを変
更可能にし、かくして、排ガス排出塔２７における吸引
力を調節する方法を開示している（以下、「先行技術
１」という）。図５において、２４は、加熱炉Ｂ内の圧
力を測定するための圧力センサであり、２５は、可動塔
２９を上下動させるための可動塔昇降機構であり、２６
は、圧力センサ２４からの信号に基づいて、可動塔昇降
機構２５の駆動を制御するための昇降制御器である。先
行技術１によれば、圧力センサ２４からの信号に基づ
く、昇降制御器２６の制御下において、可動塔昇降機構
２５が駆動し、加熱炉Ｂ内の圧力に応じて、可動塔２９
が上下動し、もって、排ガス排出塔２７の突出高さＨを
変更し、かくして、排ガス排出塔２７における吸引力が
調節される。。

【０００５】また、特開平５−１２６４７５号公報は、
図６に示すように、加熱炉Ｃのための煙道３０内に第１
ダンパ３２および第２ダンパ３３を直列に配置すること
によって、加熱炉Ｃ内の圧力を調節する方法を開示して
いる（以下、「先行技術２」という）。図６において、
３１は、煙道３０に設けられた空気予熱器であり、３４
は、煙突であり、３５は、加熱炉Ｃ内の圧力を測定する
ための圧力センサである。先行技術２によれば、圧力セ
ンサ３５からの信号に応じて、第１ダンパ３２および第
２ダンパ３３の開度が相互に独立して制御され、かくし
て、加熱炉Ｃ内の圧力が調節される。

【０００６】更に、実開平５−８７４９５号公報は、図
７に示すように、煙道３６内にファン３８を設けること
によって、加熱炉Ｄ内の圧力を調節する方法を開示して
いる（以下、「先行技術３」という）。図７において、
３７は、煙道３６内に設けられたダンパであり、３９
は、加熱炉Ｄ内の圧力を測定するための圧力センサであ
り、４０は、ファン３８の回転を制御するためのファン
制御器であり、４１は、ダンパ３７の開閉を制御するた
めのダンパ制御器であり、４２は、ファン制御器４０お
よびダンパ制御器４１をそれぞれ独立して制御するため
の炉内圧演算制御器である。先行技術３によれば、圧力
センサ３９からの信号に応じた炉内圧演算制御器４２に
制御下において、ファン制御器４０およびダンパ制御器
４１がそれぞれ独立して制御され、その結果、ファン３
８の回転およびダンパ３７の開閉がそれぞれ独立して制
御され、かくして、加熱炉Ｃ内の圧力が調節される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先行技
術１は、環境保全の問題に鑑みて、排ガス排出塔２７の
突出高さを極端に低くすることができないため、環境保
全上要求される必要最小限の、排ガス排出塔２７の突出
高さを維持しなければならず、その結果、排ガス排出塔
２７およびその周辺設備の大型化を余儀無くされ、高額
な設備費用が必要であるという問題を有している。

【０００８】先行技術２は、煙道３０が狭い場合には、
ある程度の効果を発揮するが、煙道３０が広い場合に
は、ダンパを増設することのみでは、即ち、第１ダンパ
３２に加えて、第２ダンパ３３を更に直列に配置するの
みでは、煙道３０内の圧力損失が小さく、従って、加熱
炉Ｃ内の圧力制御に限界があるという問題を有してい
る。

【０００９】先行技術３は、ファン３８を運転するため
の大きな電力が必要であり、ランニングコストが増加す
るという問題を有している。しかも、先行技術１から３
の何れを、従来の加熱炉に適用する場合にも、大規模な
設備の改造を余儀無くされ、その結果、高額な改造費用
が必要である。

【００１０】従って、この発明の目的は、先行技術１か
ら３が包蔵する上述した問題を解決し、大規模な設備の
改造を行うことなく、従来の加熱炉に容易に適用するこ
とができ、複数の加熱室の一部を休止させ、残りの加熱
室を稼働する場合に生ずる、稼働加熱室内の圧力低下を
効果的に防止することが可能な、加熱炉の操業方法を提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載した発明
の方法は、単一の集合煙道を共有する、圧力制御ダンパ
をそれぞれ備えた複数の加熱室からなる加熱炉におい
て、前記複数の加熱室の一部を休止させ、残りの稼働加
熱室に燃焼ガスを供給して、前記稼働加熱室内の被加熱
物を所定温度に加熱し、加熱後の燃焼排ガスを、前記単
一の集合煙道を通して、前記稼働加熱室から排出するこ
とからなる、加熱炉の操業方法において、休止した前記
加熱室の被加熱物挿入口および被加熱物抽出口の少なく
とも１つを開放し、同時に、休止した前記加熱室の前記
圧力制御ダンパの開度を調節し、かくして、前記稼働加
熱室内の圧力低下を防止することに特徴を有するもので
ある。

【００１２】請求項２に記載した発明の方法は、請求項
１に記載した上述した方法において、前記単一の集合煙
道内の前記燃焼排ガスの温度、前記稼働加熱室内の圧
力、および、前記稼働加熱室内の酸素濃度の少なくとも
１つを測定し、このように測定された値に基づいて、休
止した前記加熱室の前記被加熱物挿入口および前記被加
熱物抽出口の前記少なくとも１つの開放を行い、同時
に、休止した前記加熱室の前記圧力制御ダンパの開度を
調節することに特徴を有するものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、この発明の第１実施態様の
加熱炉の操業方法を、図１および図２を参照しながら説
明する。図１は、この発明の第１実施態様の加熱炉の操
業方法を示す概略説明図であり、図２は、この発明の第
１実施態様の加熱炉の操業方法を示す概略側面図であ
る。

【００１４】図１に示すように、この発明の方法におい
て、加熱炉Ａは、複数の加熱室１〜９からなっている。
複数の加熱室１〜９の各々は、図２に示すように、サン
ドシール２２ａを介して取り付けられた炉蓋２２を備え
ている。

【００１５】複数の加熱室１〜９は、単一の集合煙道２
０を共有している。即ち、複数の加熱室１〜９の各々
は、燃焼排ガスの出側において、分岐煙道２０ａを介し
て、単一の集合煙道２０に接続されている。単一の集合
煙道２０は、図２に示すように、煙突２１に接続されて
いる。

【００１６】分岐煙道２０ａにおいて、複数の加熱室１
〜９の各々の燃焼排ガスの出側の近傍には、圧力制御ダ
ンパ１１〜１９がそれぞれ設けられている。更に、分岐
煙道２０ａにおいて、複数の加熱室１〜９の各々と圧力
制御ダンパ１１〜１９との間には、燃焼排ガスを利用し
て熱交換を行うための空気予熱器１０が設けられてい
る。

【００１７】上述した加熱炉Ａにおいては、複数の加熱
室１〜９のすべてが使用される場合があるが、この発明
の方法は、複数の加熱室１〜９のうちの一部の加熱室の
みが使用されることを前提としている。図１において
は、複数の加熱室１〜９のうちの加熱室２および３が休
止しており（以下、これ等を「休止加熱室」という）、
加熱室１、および４〜９が稼働している（以下、これ等
を「稼働加熱室」という）。従って、この発明の方法に
おいては、稼働加熱室１、および４〜９に燃焼ガスを供
給して、稼働加熱室１、および４〜９内の被加熱物を所
定温度に加熱し、加熱後の燃焼排ガスを、空気予熱器１
０を通過させて、燃焼用空気と熱交換し、その後、燃焼
排ガスを、単一の集合煙道２０を通して、煙突２１から
外部に排出する。

【００１８】上述した加熱炉Ａの操業方法において、休
止加熱室２、３の各々の炉蓋２２を開放すると同時に、
休止加熱室２、３の圧力制御ダンパ１２、１３の各々の
開度を調節する。

【００１９】上述した炉蓋２２の開放は、自動的に行う
ことが望ましいが、特にこれに限られるものではなく、
手動で行ってもよい。炉蓋２２の開放を自動的に行う場
合には、炉蓋２２の開放を行うための、油圧シリンダ、
空気圧シリンダ、サーボモータ等の公知のアクチュエー
タが使用され、必要に応じて、これに組み合わせて、各
種の駆動機構が使用される。

【００２０】また、加熱室１〜９は、上述したように、
炉蓋２２を有するものとして説明したが、連続炉等の被
加熱物挿入口および被加熱物抽出口を有する加熱室にお
いては、被加熱物挿入口および被加熱物抽出口の少なく
とも１つを開放する。

【００２１】この発明の上述した第１実施態様の加熱炉
の操業方法によれば、空気等が、休止加熱室２、３から
集合煙道２０に導入されるため、集合煙道２０内の温度
が低下し、更に、煙突２１による吸引力も低下する。従
って、低燃焼時においても、稼働加熱室１、および４〜
９内の極端な圧力低下が防止されて、稼働加熱室１、お
よび４〜９内への外気の侵入量が低減され、これ等稼働
加熱室内の燃焼雰囲気が安定化し、その結果、稼働加熱
室１、および４〜９内の圧力を設定値に維持することが
できる。

【００２２】通常、複数の加熱室１〜９のうちの一部を
休止させた場合、単一の集合煙道２０は、稼働加熱室に
対して常に過大な能力を有することになるため、休止加
熱室を開放し、即ち、休止加熱室の炉蓋を開放するか、
連続炉等のタイプの加熱室の場合には、その被加熱物挿
入口および被加熱物抽出口の少なくとも１つを開放し、
更に、休止加熱室の圧力制御ダンパを開放すれば、稼働
加熱室内の圧力低下を効果的に防止することができる。

【００２３】しかしながら、所定量以上の空気等が休止
加熱室から導入されると、集合煙道２０内の燃焼排ガス
の温度が極端に低下し、集合煙道２０内における吸引力
が極端に小さくなる虞れがある。このような場合には、
稼働加熱室の圧力制御ダンパを開いても、燃焼排ガスが
集合煙道２０に流れ難くなり、更に、空気予熱器１０に
おける熱交換が困難になる。

【００２４】この発明の第２実施態様の加熱炉の操業方
法は、このような問題が起こり得る可能性に鑑み、開発
されたものである。この発明の第２実施態様の加熱炉の
操業方法を以下に説明する。

【００２５】この発明の第２実施態様の加熱炉の操業方
法は、この発明の上述した第１実施態様の加熱炉の操業
方法において、単一の集合煙道２０内の燃焼排ガスの温
度、稼働加熱室１、および４〜９内の圧力、および、稼
働加熱室１、および４〜９内の酸素濃度の少なくとも１
つを測定し、このように測定された値を、予め設定され
た基準値を比較し、その差が零になるように、休止加熱
室２、３の炉蓋２２を開放し、同時に、休止加熱室２、
３の圧力制御ダンパ１２、１３の開度を調節することか
らなっている。勿論、連続炉等のタイプの加熱室の場合
には、上述したように炉蓋２２を開放する代わりに、そ
の被加熱物挿入口および被加熱物抽出口の少なくとも１
つを開放する。

【００２６】従って、この発明の第２実施態様の加熱炉
の操業方法においては、集合煙道２０に設けられた、そ
こにおける燃焼排ガスの温度を測定するための温度計
（図示せず）、加熱室１〜９の各々に設けられた圧力セ
ンサ２３、および、加熱室１〜９の各々に設けられた酸
素濃度計（図示せず）のうちの少なくとも１つが使用さ
れる。

【００２７】この発明の第２実施態様の加熱炉の操業方
法における、稼働加熱室１、および４〜９内の圧力制御
は、コンピュータにより自動的に行うことが望ましい
が、特にこれに限られるものではなく、オペレータによ
る手動操作で行ってもよい。

【００２８】

【実施例】次に、この発明の加熱炉の操業方法を、実施
例により、比較例と対比しながら説明する。

【００２９】図１および２を参照しながら上述したこの
発明の第１実施態様の加熱炉の操業方法と同一の方法
を、分塊用均熱炉に適用して、その操業を行った。複数
の加熱室１〜９のうちの加熱室２および３を休止させ
（以下、これ等を「休止加熱室」という）、加熱室１、
および４〜９が稼働させた（以下、これ等を「稼働加熱
室」という）。即ち、稼働加熱室１、および４〜９に燃
焼ガスを供給して、稼働加熱室１、および４〜９内の被
加熱物を所定温度に加熱し、加熱後の燃焼排ガスを、空
気予熱器１０を通過させて、燃焼用空気と熱交換し、そ
の後、燃焼排ガスを、単一の集合煙道２０を通して、煙
突２１から外部に排出した。

【００３０】上述した加熱炉Ａの操業において、休止加
熱室２、３の各々の炉蓋２２を開放して、休止加熱室
２、３の上部からの空気の流入を可能にすると同時に、
休止加熱室２、３の圧力制御ダンパ１２、１３の各々の
開度を調節した。

【００３１】このような加熱炉Ａの操業時に、５００Ｎ
ｍ³／Ｈの一定の燃料流量を保持しながら、休止加熱室
２、３の圧力制御ダンパ１２、１３の各々の開度を次第
に大きくし、稼働加熱室のうちの１つ、即ち、代表稼働
加熱室内の圧力および同室内の酸素濃度、並びに、集合
煙道２０内の圧力、および、そこにおける燃焼排ガスの
温度を測定した。その測定結果を、表１に示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】休止加熱室２、３の圧力制御ダンパ１２、
１３の各々の開度を大きくするに従って、集合煙道２０
内に空気が導入されて、そこにおける燃焼排ガスの温度
が低下し、煙突２１の吸引力が低下し、その結果、代表
稼働加熱室内の圧力が負圧から正圧に回復して、代表稼
働加熱室内に侵入する空気の量が減少し、従って、酸素
濃度が低下することが、表１から理解される。

【００３４】また、上述したように、休止加熱室２、３
の各々の炉蓋２２を開放して、休止加熱室２、３の上部
からの空気の流入を可能にすると同時に、休止加熱室
２、３の圧力制御ダンパ１２、１３の各々の開度を調節
しながら、加熱炉Ａの操業を行い、代表稼働加熱室内に
おける燃料流量と同室内の圧力との、時間の経過に伴っ
た変化を測定した。その測定結果を、図３に示す。

【００３５】図３から明らかなように、操業開始から燃
料流量は次第に増加し、その後次第に減少したが、代表
稼働加熱室内の圧力は、約０．３から１．３mmH₂O の範
囲内の正圧のほぼ一定の値に維持された。

【００３６】比較のために、休止加熱室２、３の各々の
炉蓋２２を閉塞して、休止加熱室２、３の上部からの空
気の流入を実質的に不可能にすると同時に、休止加熱室
２、３の圧力制御ダンパ１２、１３の各々の開度を調節
しながら、加熱炉Ａの操業を行い、代表稼働加熱室内に
おける燃料流量と同室内の圧力との、時間の経過に伴っ
た変化を測定した。その測定結果を、図４に示す。

【００３７】図３から明らかなように、操業開始から燃
料流量は次第に増加し、その後次第に減少する一方、代
表稼働加熱室内の圧力は、燃料流量の減少に伴って負圧
に低下し、同室内における圧力の不安定な変化を示し
た。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、大規模な設備の改造を行うことなく、従来の加熱炉
に容易に適用することができ、複数の加熱室の一部を休
止させ、残りの加熱室を稼働する場合に生ずる、稼働加
熱室内の圧力低下を効果的に防止することができ、しか
も、稼働加熱室の低負荷操業下においても、稼働加熱室
内の圧力をほぼ一定に維持することができ、その結果、
稼働加熱室内への空気の侵入を防止することができ、燃
焼雰囲気を安定化して、燃料消費率を向上することが可
能な、加熱炉の操業方法を提供することができ、かくし
て、有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施態様の加熱炉の操業方法を
示す概略説明図である。

【図２】この発明の第１実施態様の加熱炉の操業方法を
示す概略側面図である。

【図３】この発明の加熱炉の操業方法における、稼働加
熱室内の燃料流量と同室内の圧力との、時間の経過に伴
った変化を示すグラフである。

【図４】この発明の範囲外の、加熱炉の操業方法におけ
る、稼働加熱室内の燃料流量と同室内の圧力との、時間
の経過に伴った変化を示すグラフである。

【図５】先行技術１の加熱炉の操業方法を示す概略説明
図である。

【図６】先行技術２の加熱炉の操業方法を示す概略説明
図である。

【図７】先行技術３の加熱炉の操業方法を示す概略説明
図である。

【符号の説明】

Ａ：本発明の方法において使用された加熱炉１〜９：加熱室１０：空気予熱器１１〜１９：圧力制御ダンパ２０：集合煙道２０ａ：分岐煙道２１：煙突２２：炉蓋２２ａ：サンドシール２３：圧力センサＢ：先行技術１の方法において使用された加熱炉２４：圧力センサ２５：可動塔昇降機構２６：昇降制御器２７：排ガス排出塔２８：固定塔２９：可動塔Ｃ：先行技術２の方法において使用された加熱炉３０：煙道３１：空気予熱器３２：第１ダンパ３３：第２ダンパ３４：煙突３５：圧力センサＤ：先行技術３の方法において使用された加熱炉３６：煙道３７：ダンパ３８：ファン３９：圧力センサ４０：ファン制御器４１：ダンパ制御器４２：炉内圧演算制御器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ２７Ｄ 19/00 Ｆ２７Ｄ 19/00 Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単一の集合煙道を共有する、圧力制御ダ
ンパをそれぞれ備えた複数の加熱室からなる加熱炉にお
いて、前記複数の加熱室の一部を休止させ、残りの稼働
加熱室に燃焼ガスを供給して、前記稼働加熱室内の被加
熱物を所定温度に加熱し、加熱後の燃焼排ガスを、前記
単一の集合煙道を通して、前記稼働加熱室から排出する
ことからなる、加熱炉の操業方法において、休止した前
記加熱室の被加熱物挿入口および被加熱物抽出口の少な
くとも１つを開放し、同時に、休止した前記加熱室の前
記圧力制御ダンパの開度を調節し、かくして、前記稼働
加熱室内の圧力低下を防止することを特徴とする、加熱
炉の操業方法。
【請求項２】前記単一の集合煙道内の前記燃焼排ガス
の温度、前記稼働加熱室内の圧力、および、前記稼働加
熱室内の酸素濃度の少なくとも１つを測定し、このよう
に測定された値に基づいて、休止した前記加熱室の前記
被加熱物挿入口および前記被加熱物抽出口の前記少なく
とも１つの開放を行い、同時に、休止した前記加熱室の
前記圧力制御ダンパの開度を調節することを特徴とす
る、請求項１に記載した方法。