JPH10267262A - 蓄熱式バーナ炉 - Google Patents
蓄熱式バーナ炉Info
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- JPH10267262A JPH10267262A JP9071035A JP7103597A JPH10267262A JP H10267262 A JPH10267262 A JP H10267262A JP 9071035 A JP9071035 A JP 9071035A JP 7103597 A JP7103597 A JP 7103597A JP H10267262 A JPH10267262 A JP H10267262A
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- furnace
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- regenerative burner
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
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- Air Supply (AREA)
- Tunnel Furnaces (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 サイドバーナ配置で蓄熱式バーナを配置した
炉に於いてゾーン内の各バーナの燃焼状態を均一にし、
ゾーン内の炉内温度を均一化することを可能にした蓄熱
式バーナ炉を提供する。 【解決手段】 ２つのバーナゾーンを有する蓄熱式バー
ナ炉１０において、被加熱物の搬送方向に沿って配置さ
れた複数の蓄熱式バーナ１−１−Ａ，１−１−Ｂ，…
と、蓄熱式バーナに対応してそれぞれ設けられ、各蓄熱
式バーナの投入熱量を炉内と被加熱物の搬送方向に沿っ
て異なったものに調整する熱量調整手段としてのオリフ
ィス板５０とを有する。
炉に於いてゾーン内の各バーナの燃焼状態を均一にし、
ゾーン内の炉内温度を均一化することを可能にした蓄熱
式バーナ炉を提供する。 【解決手段】 ２つのバーナゾーンを有する蓄熱式バー
ナ炉１０において、被加熱物の搬送方向に沿って配置さ
れた複数の蓄熱式バーナ１−１−Ａ，１−１−Ｂ，…
と、蓄熱式バーナに対応してそれぞれ設けられ、各蓄熱
式バーナの投入熱量を炉内と被加熱物の搬送方向に沿っ
て異なったものに調整する熱量調整手段としてのオリフ
ィス板５０とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼反応を熱源と
する蓄熱式バーナ炉、特にその炉内温度の制御にに関す
るものである。
する蓄熱式バーナ炉、特にその炉内温度の制御にに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、金属加熱炉、熱処理炉等工業用炉
の熱効率を高める燃焼装置として、例えば特開昭６２−
９４７０３号公報、特開平２−１０００２号公報等にお
いては、第１のバーナと第２のバーナとを一対として、
一対または複数対のバーナ群を１つの燃焼室に配置し、
各バーナはそれぞれ燃焼用空気及び燃焼排ガスが通過す
る蓄熱体を有し、第１のバーナ群と第２のバーナ群とを
交互に燃焼させてバーナが非燃焼時にそのバーナの蓄熱
体を通過する燃焼排ガスの熱をその蓄熱体に伝熱、蓄熱
させ、燃焼時にその蓄熱体に蓄熱された熱を通過する燃
焼用空気が抜熱し予熱（加熱）されるサイクルを繰り返
す蓄熱式バーナが提案されており、また、特開平５−１
１８７６４号公報にはその蓄熱式バーナを配置した工業
炉（蓄熱式バーナ炉）が提案されている。
の熱効率を高める燃焼装置として、例えば特開昭６２−
９４７０３号公報、特開平２−１０００２号公報等にお
いては、第１のバーナと第２のバーナとを一対として、
一対または複数対のバーナ群を１つの燃焼室に配置し、
各バーナはそれぞれ燃焼用空気及び燃焼排ガスが通過す
る蓄熱体を有し、第１のバーナ群と第２のバーナ群とを
交互に燃焼させてバーナが非燃焼時にそのバーナの蓄熱
体を通過する燃焼排ガスの熱をその蓄熱体に伝熱、蓄熱
させ、燃焼時にその蓄熱体に蓄熱された熱を通過する燃
焼用空気が抜熱し予熱（加熱）されるサイクルを繰り返
す蓄熱式バーナが提案されており、また、特開平５−１
１８７６４号公報にはその蓄熱式バーナを配置した工業
炉（蓄熱式バーナ炉）が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この種の工業炉は複数
のバーナをいくつかのグループに分けて使用するのが一
般的である。このバーナのグループ１単位をゾーンと称
している。このゾーン単位で炉内温度（燃焼負荷）制
御、空気比制御を行い、バーナ単位では燃焼負荷制御等
行わずに数ヶ月に一度燃焼調整を行って、ゾーン内の各
バーナが同一燃焼負荷、燃焼状態となるようにバランス
調整を行う燃焼調整作業を実施している。
のバーナをいくつかのグループに分けて使用するのが一
般的である。このバーナのグループ１単位をゾーンと称
している。このゾーン単位で炉内温度（燃焼負荷）制
御、空気比制御を行い、バーナ単位では燃焼負荷制御等
行わずに数ヶ月に一度燃焼調整を行って、ゾーン内の各
バーナが同一燃焼負荷、燃焼状態となるようにバランス
調整を行う燃焼調整作業を実施している。
【０００４】蓄熱式バーナが提案される以前の工業炉
（従来バーナ炉）においては、バーナには燃焼用空気、
燃料が供給され燃焼反応を起こし燃焼排ガスは所定の排
気口からまとめて煙突を通して炉外に排出するのが一般
的であり、省エネルギーを考慮して排ガス顕熱を空気予
熱に有効利用するために空気予熱器を集合煙道に設置
し、予熱空気をバーナに供給する炉もあった。従って、
各バーナに供給される燃焼用空気、燃料の性状はほぼ均
一のものが供給されていた。
（従来バーナ炉）においては、バーナには燃焼用空気、
燃料が供給され燃焼反応を起こし燃焼排ガスは所定の排
気口からまとめて煙突を通して炉外に排出するのが一般
的であり、省エネルギーを考慮して排ガス顕熱を空気予
熱に有効利用するために空気予熱器を集合煙道に設置
し、予熱空気をバーナに供給する炉もあった。従って、
各バーナに供給される燃焼用空気、燃料の性状はほぼ均
一のものが供給されていた。
【０００５】蓄熱式バーナは、前述のように、各バーナ
に蓄熱体を配置して各バーナで炉内燃焼ガスを吸引し、
燃焼用空気に排ガス顕熱を熱交換する機構を有するバー
ナである。ここが従来バーナ炉と大きな違いを生むこと
になる。従来バーナ炉と同様にゾーン内の各バーナへの
燃料投入量を同一値としバーナをサイドバーナ配置、す
なわち、被加熱物の搬送方向にバーナを配置した場合に
は、炉内と被加熱物との温度差によってほぼ決定される
被加熱物への伝熱量に、炉体放散損失、冷却水損失熱を
加えた炉内の必要熱量は、被加熱物の搬送方向のバーナ
設置位置によって変化するので、同一入熱量であれば被
加熱物低温側では被加熱物への伝熱量が多くなるので炉
内雰囲気温度が低下して熱力学の第１法則であるエネル
ギー保存の法則と、熱は高温から低温に向かって流れる
熱力学の第２法則の両方を満足させることで、自然界の
法則を満足させようとするので、結果的に同一ゾーン内
で炉内雰囲気温度が変化することとなる。
に蓄熱体を配置して各バーナで炉内燃焼ガスを吸引し、
燃焼用空気に排ガス顕熱を熱交換する機構を有するバー
ナである。ここが従来バーナ炉と大きな違いを生むこと
になる。従来バーナ炉と同様にゾーン内の各バーナへの
燃料投入量を同一値としバーナをサイドバーナ配置、す
なわち、被加熱物の搬送方向にバーナを配置した場合に
は、炉内と被加熱物との温度差によってほぼ決定される
被加熱物への伝熱量に、炉体放散損失、冷却水損失熱を
加えた炉内の必要熱量は、被加熱物の搬送方向のバーナ
設置位置によって変化するので、同一入熱量であれば被
加熱物低温側では被加熱物への伝熱量が多くなるので炉
内雰囲気温度が低下して熱力学の第１法則であるエネル
ギー保存の法則と、熱は高温から低温に向かって流れる
熱力学の第２法則の両方を満足させることで、自然界の
法則を満足させようとするので、結果的に同一ゾーン内
で炉内雰囲気温度が変化することとなる。
【０００６】このとき、１つのゾーン内でバーナが配置
された位置の炉内雰囲気温度が異なれば当然の事ながら
各バーナの吸引する燃焼ガス温度は配置された位置によ
って異なる事となる。従って、同様に、各バーナの予熱
空気温度も異なる事となる。このことによってゾーン内
で廃熱回収量が異なるので、燃料投入量が一定であって
も予熱空気の顕熱差分は炉への入熱量が異なることとな
り、ゾーン内で温度分布を生じる原因の一つとなる。
された位置の炉内雰囲気温度が異なれば当然の事ながら
各バーナの吸引する燃焼ガス温度は配置された位置によ
って異なる事となる。従って、同様に、各バーナの予熱
空気温度も異なる事となる。このことによってゾーン内
で廃熱回収量が異なるので、燃料投入量が一定であって
も予熱空気の顕熱差分は炉への入熱量が異なることとな
り、ゾーン内で温度分布を生じる原因の一つとなる。
【０００７】また、従来バーナ炉では、ゾーン内のバー
ナヘの燃焼用空気、燃料の各ユーティリティー供給は各
ヘッダーを介してゾーン内の各バーナの燃焼負荷等を均
等化できる。しかし、蓄熱式バーナ炉の場合には、前述
のように各バーナ毎に燃焼用空気温度、吸引排ガス温度
が異なるという事は、ゾーンに配置された各バーナが同
一形式の場合、各バーナの蓄熱体を通過する流体温度が
異なるので流体の蓄熱体通過流速が異なり、蓄熱体での
圧力損失が異なることとなる。同様にして、バーナノズ
ル部での圧力損失も異なることとなり、ゾーンの各ユー
ティリティ配管構成が従来バーナ炉のようにヘッダーで
各バーナへの供給、吸引圧力が均等化されていると、炉
圧とヘッダーとの差圧は各バーナでほぼ同一値をとなる
ので各バーナに供給される空気量、吸引される排ガス量
は１つのゾーン内であってもバーナ毎に異なる量とな
る。一方、燃料系統は、従来バーナ炉と同様で断続的に
バーナに供給されるもののヘッダーで均等化され、各バ
ーナへの燃料供給量はほぼ同一量である。従って、従来
バーナ炉のような形式で蓄熱式バーナの燃焼機器を構成
すると、燃料は各バーナで均等化されて同一量が炉内に
噴出され、一方、燃焼用空気は各バーナでバーナ前供給
圧力は一定、すなわち、同一値であってもバーナでの蓄
熱体、ノズル圧損の大小によって噴出量が異なる事にな
る。
ナヘの燃焼用空気、燃料の各ユーティリティー供給は各
ヘッダーを介してゾーン内の各バーナの燃焼負荷等を均
等化できる。しかし、蓄熱式バーナ炉の場合には、前述
のように各バーナ毎に燃焼用空気温度、吸引排ガス温度
が異なるという事は、ゾーンに配置された各バーナが同
一形式の場合、各バーナの蓄熱体を通過する流体温度が
異なるので流体の蓄熱体通過流速が異なり、蓄熱体での
圧力損失が異なることとなる。同様にして、バーナノズ
ル部での圧力損失も異なることとなり、ゾーンの各ユー
ティリティ配管構成が従来バーナ炉のようにヘッダーで
各バーナへの供給、吸引圧力が均等化されていると、炉
圧とヘッダーとの差圧は各バーナでほぼ同一値をとなる
ので各バーナに供給される空気量、吸引される排ガス量
は１つのゾーン内であってもバーナ毎に異なる量とな
る。一方、燃料系統は、従来バーナ炉と同様で断続的に
バーナに供給されるもののヘッダーで均等化され、各バ
ーナへの燃料供給量はほぼ同一量である。従って、従来
バーナ炉のような形式で蓄熱式バーナの燃焼機器を構成
すると、燃料は各バーナで均等化されて同一量が炉内に
噴出され、一方、燃焼用空気は各バーナでバーナ前供給
圧力は一定、すなわち、同一値であってもバーナでの蓄
熱体、ノズル圧損の大小によって噴出量が異なる事にな
る。
【０００８】以上のようなことが複雑に絡み合って同一
ゾーン内で雰囲気温度が異なる状態を生み出し、各バー
ナでの燃焼空気比が異なり、或るバーナでは過剰空気燃
焼、或るバーナでは不完全燃焼と、ゾーン内のバーナが
同一の状態で燃焼できなくなるという問題が発生する。
最悪の場合は、不完全燃焼によってすす等煤塵の発生に
つながり環境汚染を起こすという問題がある。また、バ
ーナ位置によって、燃焼反応に伴って発生する発熱エネ
ルギー量が異なるので、前述の予熱空気顕熱量差と併せ
てゾーン内で投入熱量に差が発生する事になる。
ゾーン内で雰囲気温度が異なる状態を生み出し、各バー
ナでの燃焼空気比が異なり、或るバーナでは過剰空気燃
焼、或るバーナでは不完全燃焼と、ゾーン内のバーナが
同一の状態で燃焼できなくなるという問題が発生する。
最悪の場合は、不完全燃焼によってすす等煤塵の発生に
つながり環境汚染を起こすという問題がある。また、バ
ーナ位置によって、燃焼反応に伴って発生する発熱エネ
ルギー量が異なるので、前述の予熱空気顕熱量差と併せ
てゾーン内で投入熱量に差が発生する事になる。
【０００９】本発明は、以上のような問題を解決するた
めになされたものであり、サイドバーナ配置で蓄熱式バ
ーナを配置した炉においてゾーン内の各バーナの燃焼状
態を均一にし、ゾーン内の炉内温度を均一化することを
可能にした蓄熱式バーナ炉を提供することを目的とす
る。
めになされたものであり、サイドバーナ配置で蓄熱式バ
ーナを配置した炉においてゾーン内の各バーナの燃焼状
態を均一にし、ゾーン内の炉内温度を均一化することを
可能にした蓄熱式バーナ炉を提供することを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係る蓄熱式バー
ナ炉（請求項１）は、少なくとも１つ以上のバーナゾー
ンを有する炉の少なくとも１つ以上のバーナゾーンにお
いて、被加熱物の搬送方向に沿って配置された複数の蓄
熱式バーナと、蓄熱式バーナに対応してそれぞれ設けら
れ、各蓄熱式バーナの投入熱量を炉内と被加熱物との温
度差に応じて異なったものに調整する熱量調整手段とを
有する。本発明に係る蓄熱式バーナ炉（請求項２）は、
少なくとも１つ以上のバーナゾーンを有する炉の少なく
とも１つ以上のバーナゾーンにおいて、被加熱物の搬送
方向に沿って配置された複数の蓄熱式バーナと、蓄熱式
バーナにそれぞれ対応して設けられ、各蓄熱式バーナの
投入熱量を被加熱物の搬送方向に沿って異なったものに
調整する熱量調整手段とを有する。本発明に係る蓄熱式
バーナ炉（請求項３）において、熱量調整手段は、被加
熱物装入、抽出扉及び炉開口部直近の蓄熱式バーナを除
いた、各蓄熱式バーナの投入熱量を調整する。
ナ炉（請求項１）は、少なくとも１つ以上のバーナゾー
ンを有する炉の少なくとも１つ以上のバーナゾーンにお
いて、被加熱物の搬送方向に沿って配置された複数の蓄
熱式バーナと、蓄熱式バーナに対応してそれぞれ設けら
れ、各蓄熱式バーナの投入熱量を炉内と被加熱物との温
度差に応じて異なったものに調整する熱量調整手段とを
有する。本発明に係る蓄熱式バーナ炉（請求項２）は、
少なくとも１つ以上のバーナゾーンを有する炉の少なく
とも１つ以上のバーナゾーンにおいて、被加熱物の搬送
方向に沿って配置された複数の蓄熱式バーナと、蓄熱式
バーナにそれぞれ対応して設けられ、各蓄熱式バーナの
投入熱量を被加熱物の搬送方向に沿って異なったものに
調整する熱量調整手段とを有する。本発明に係る蓄熱式
バーナ炉（請求項３）において、熱量調整手段は、被加
熱物装入、抽出扉及び炉開口部直近の蓄熱式バーナを除
いた、各蓄熱式バーナの投入熱量を調整する。
【００１１】本発明に係る蓄熱式バーナ炉（請求項４）
において、熱量調整手段は、各蓄熱式バーナ個々に、燃
焼空気、排ガス又は燃料ガスそれぞれの流量調整を常時
行う機構ではなく、各バーナゾーンの燃焼用空気、排ガ
ス又は燃料ガスのヘッダー管から炉内の間の各ユーティ
リティ（燃焼用空気、排ガス又は燃料ガス）の圧力損失
を、各蓄熱式バーナの配置位置に対応して固定した一定
の比率で与える。本発明に係る蓄熱式バーナ炉（請求項
５）において、熱量調整手段は、各ユーティリティ（燃
燃焼用空気、排ガス又は燃料ガス）のヘッダー管と蓄熱
式バーナとの間に配置されたオリフィス板から構成され
る。本発明に係る蓄熱式バーナ炉（請求項６）におい
て、熱量調整手段は、燃焼用空気ノズル兼炉内燃焼ガス
吸引口の開口面積又は／及び燃料噴出ノズルの開口面積
を、各蓄熱式バーナ毎にそれぞれ異ならせたことにより
構成される。本発明に係る蓄熱式バーナ炉（請求項７）
において、熱量調整手段は、各ユーティリティ（燃燃焼
用空気、排ガス又は燃料ガス）のヘッダー管と蓄熱式バ
ーナとの間の配管の内径を、各蓄熱式バーナ毎にそれぞ
れ異ならせたことにより構成される。本発明に係る蓄熱
式バーナ炉（請求項８）において、熱量調整手段は、各
蓄熱式バーナの蓄熱体充填量を異ならせたことにより構
成される。本発明に係る蓄熱式バーナ炉（請求項９）に
おいて、熱量調整手段は、各ユーティリティ（燃燃焼用
空気、排ガス又は燃料ガス）の配管に配置された調整弁
を更に備えている。
において、熱量調整手段は、各蓄熱式バーナ個々に、燃
焼空気、排ガス又は燃料ガスそれぞれの流量調整を常時
行う機構ではなく、各バーナゾーンの燃焼用空気、排ガ
ス又は燃料ガスのヘッダー管から炉内の間の各ユーティ
リティ（燃焼用空気、排ガス又は燃料ガス）の圧力損失
を、各蓄熱式バーナの配置位置に対応して固定した一定
の比率で与える。本発明に係る蓄熱式バーナ炉（請求項
５）において、熱量調整手段は、各ユーティリティ（燃
燃焼用空気、排ガス又は燃料ガス）のヘッダー管と蓄熱
式バーナとの間に配置されたオリフィス板から構成され
る。本発明に係る蓄熱式バーナ炉（請求項６）におい
て、熱量調整手段は、燃焼用空気ノズル兼炉内燃焼ガス
吸引口の開口面積又は／及び燃料噴出ノズルの開口面積
を、各蓄熱式バーナ毎にそれぞれ異ならせたことにより
構成される。本発明に係る蓄熱式バーナ炉（請求項７）
において、熱量調整手段は、各ユーティリティ（燃燃焼
用空気、排ガス又は燃料ガス）のヘッダー管と蓄熱式バ
ーナとの間の配管の内径を、各蓄熱式バーナ毎にそれぞ
れ異ならせたことにより構成される。本発明に係る蓄熱
式バーナ炉（請求項８）において、熱量調整手段は、各
蓄熱式バーナの蓄熱体充填量を異ならせたことにより構
成される。本発明に係る蓄熱式バーナ炉（請求項９）に
おいて、熱量調整手段は、各ユーティリティ（燃燃焼用
空気、排ガス又は燃料ガス）の配管に配置された調整弁
を更に備えている。
【００１２】本発明の発明者らは蓄熱式バーナ炉を設計
製作して運転に入った段階で上述の問題に直面して種々
検討を行った結果、本発明に至ったものである。本発明
の基本は、燃焼制御ゾーンの被加熱物の搬送方向で炉内
温度を均一化してその温度変化を無くすことにある。炉
内温度が変化することによって種々の課題が発生するの
で、炉内温度を一定に保つにはバーナを配置するその箇
所での炉内温度制御目標値となるように入熱量と出熱量
とを一致させる適切な燃料投入を行う必要がある。従っ
て、炉内と被加熱物との温度差は搬送方向順に小さくな
るので、装入口から抽出口に向かって各バーナの燃焼量
は徐々に小さくなる傾向となる。ただし、被加熱物装入
口及び抽出口近傍では、被加熱物装入抽出時に扉が開閉
することで生じる開口部損失（高温の炉内ガス、及び、
高温の放射エネルギーの炉外への漏洩）があるので、必
ずしも装入口から抽出口に向かって各バーナの燃焼量は
徐々に小さくなる傾向に合致しない場合もある。
製作して運転に入った段階で上述の問題に直面して種々
検討を行った結果、本発明に至ったものである。本発明
の基本は、燃焼制御ゾーンの被加熱物の搬送方向で炉内
温度を均一化してその温度変化を無くすことにある。炉
内温度が変化することによって種々の課題が発生するの
で、炉内温度を一定に保つにはバーナを配置するその箇
所での炉内温度制御目標値となるように入熱量と出熱量
とを一致させる適切な燃料投入を行う必要がある。従っ
て、炉内と被加熱物との温度差は搬送方向順に小さくな
るので、装入口から抽出口に向かって各バーナの燃焼量
は徐々に小さくなる傾向となる。ただし、被加熱物装入
口及び抽出口近傍では、被加熱物装入抽出時に扉が開閉
することで生じる開口部損失（高温の炉内ガス、及び、
高温の放射エネルギーの炉外への漏洩）があるので、必
ずしも装入口から抽出口に向かって各バーナの燃焼量は
徐々に小さくなる傾向に合致しない場合もある。
【００１３】燃焼制御ゾーン内での炉内温度を均一化す
ることで、ゾーン内各蓄熱式バーナでの予熱空気温度及
び排ガス温度が均一化でき、各ユーティリティー（燃焼
用空気、排ガス又は燃焼ガス）の性状をゾーン内で安定
化できる（燃焼管理が容易となる）。また、各バーナに
個々に、空気、排ガス、燃料ガスそれぞれの流量調整を
常時行う機構を有するものではなく、投入熱量を調整す
るための熱量調整手段として、各ゾーンの燃焼用空気、
排ガス、燃料ガスそれぞれのヘツダー管から炉内の間の
各ユーティリティを同一流量流した場合の圧力損失を各
バーナの配置位置に対応して固定した一定の比率で与え
ていること、及び、前述の各ユーティリティー性状のゾ
ーン内安定化によって、実操業時には、各ユーティリテ
ィのヘッダー管から炉内までの圧力差が同一になり、上
述のように圧力差の比が流量の比に比例するので、バー
ナ配置に応じて各バーナの負荷（燃焼量）配分を与える
ことが可能となる。
ることで、ゾーン内各蓄熱式バーナでの予熱空気温度及
び排ガス温度が均一化でき、各ユーティリティー（燃焼
用空気、排ガス又は燃焼ガス）の性状をゾーン内で安定
化できる（燃焼管理が容易となる）。また、各バーナに
個々に、空気、排ガス、燃料ガスそれぞれの流量調整を
常時行う機構を有するものではなく、投入熱量を調整す
るための熱量調整手段として、各ゾーンの燃焼用空気、
排ガス、燃料ガスそれぞれのヘツダー管から炉内の間の
各ユーティリティを同一流量流した場合の圧力損失を各
バーナの配置位置に対応して固定した一定の比率で与え
ていること、及び、前述の各ユーティリティー性状のゾ
ーン内安定化によって、実操業時には、各ユーティリテ
ィのヘッダー管から炉内までの圧力差が同一になり、上
述のように圧力差の比が流量の比に比例するので、バー
ナ配置に応じて各バーナの負荷（燃焼量）配分を与える
ことが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態に係る
サイドバーナ配置の蓄熱式バーナ炉の概要図である。こ
の炉１０は２つのゾーンに分割されている。１ゾーンに
は５ペア計１０台の蓄熱式バーナ１−１−Ａ，１−１−
Ｂ，…１−５−Ｂが配置され、２ゾーンには３ペア計６
台の蓄熱式バーナ２−１−Ａ，２−１−Ｂ，…２−３−
Ｂが配置されている。各バーナには、燃料噴射を制御す
る燃料電磁弁２０、燃焼用空気噴射を制御する燃焼用空
気電磁弁３０、さらに、炉内雰囲気すなわち燃焼排ガス
吸引を制御する排ガス電磁弁４０が各々配置されてい
る。さらに、各バーナの各ユーティリティーの配管中に
は、各バーナの投入熱量バランスを調整するオリフイス
５０が配置されており、本発明を実施している。本実施
形態においては、オリフィス方式を採用しているが、そ
の他の手段を適用しても、また、併用して実施しても何
ら支障はない。加えて、各バーナには着火源としてパイ
ロットバーナ（図示せず）、関連機器配管等が配置され
ている。被加熱物は、蓄熱式バーナ１−１−Ａ、Ｂ側か
ら蓄熱式バーナ２−３Ａ、Ｂ側に向かって搬送され所定
の温度に加熱される。
サイドバーナ配置の蓄熱式バーナ炉の概要図である。こ
の炉１０は２つのゾーンに分割されている。１ゾーンに
は５ペア計１０台の蓄熱式バーナ１−１−Ａ，１−１−
Ｂ，…１−５−Ｂが配置され、２ゾーンには３ペア計６
台の蓄熱式バーナ２−１−Ａ，２−１−Ｂ，…２−３−
Ｂが配置されている。各バーナには、燃料噴射を制御す
る燃料電磁弁２０、燃焼用空気噴射を制御する燃焼用空
気電磁弁３０、さらに、炉内雰囲気すなわち燃焼排ガス
吸引を制御する排ガス電磁弁４０が各々配置されてい
る。さらに、各バーナの各ユーティリティーの配管中に
は、各バーナの投入熱量バランスを調整するオリフイス
５０が配置されており、本発明を実施している。本実施
形態においては、オリフィス方式を採用しているが、そ
の他の手段を適用しても、また、併用して実施しても何
ら支障はない。加えて、各バーナには着火源としてパイ
ロットバーナ（図示せず）、関連機器配管等が配置され
ている。被加熱物は、蓄熱式バーナ１−１−Ａ、Ｂ側か
ら蓄熱式バーナ２−３Ａ、Ｂ側に向かって搬送され所定
の温度に加熱される。
【００１５】各ゾーンには、投入熱量を制御すべく燃料
流調弁２１、２２が、また、投入燃料に見合った燃焼用
空気投入量を燃焼用空気流調弁３１、３２が、さらに、
排ガス吸引量を制御すべく排ガス流調弁４１、４２が配
置され、燃料投入量を制御する炉内温度制御、燃料と空
気の比率を制御する空気比制御を行いつつ、吸引排ガス
量を制御する炉圧制御を行って炉１０を運転している。
蓄熱体での排ガス放出顕熱、燃焼用空気吸収顕熱のバラ
ンスをとる場合には、燃焼排ガスの一部を直接炉外へ放
出する方式を炉に採用する場合があるが、このうような
炉に本発明を適用しても何ら支障がない。燃料には、本
実施形態では供給圧力自体で圧送出来る天然ガスを適用
しているが、その他の気体燃料、重油等の液体燃料、微
粉炭等の固体燃料等如何なる燃料にも本発明を適用する
ことができる。燃料用空気は燃焼用空気ブロワ３３より
大気が圧送され、燃焼排ガスは排ガス誘引ファン４３に
よって誘引され煙突より大気中に放散される。
流調弁２１、２２が、また、投入燃料に見合った燃焼用
空気投入量を燃焼用空気流調弁３１、３２が、さらに、
排ガス吸引量を制御すべく排ガス流調弁４１、４２が配
置され、燃料投入量を制御する炉内温度制御、燃料と空
気の比率を制御する空気比制御を行いつつ、吸引排ガス
量を制御する炉圧制御を行って炉１０を運転している。
蓄熱体での排ガス放出顕熱、燃焼用空気吸収顕熱のバラ
ンスをとる場合には、燃焼排ガスの一部を直接炉外へ放
出する方式を炉に採用する場合があるが、このうような
炉に本発明を適用しても何ら支障がない。燃料には、本
実施形態では供給圧力自体で圧送出来る天然ガスを適用
しているが、その他の気体燃料、重油等の液体燃料、微
粉炭等の固体燃料等如何なる燃料にも本発明を適用する
ことができる。燃料用空気は燃焼用空気ブロワ３３より
大気が圧送され、燃焼排ガスは排ガス誘引ファン４３に
よって誘引され煙突より大気中に放散される。
【００１６】図２は図１の蓄熱式バーナ炉全体の蓄熱式
バーナの動作を時系列に示した図である。次に、この炉
の蓄熱式バーナの個々の動作を説明する。１ゾーンにお
いては、空気一排ガス系の排ガスから空気への置換時間
Ｔｐａを２秒、燃焼切替前の燃料残圧による燃料パージ
時間Ｔｐｇを２秒とし、１ゾーン内のバーナペア数は５
ペアであるので、１ゾーン１つのバーナの燃料噴出時間
Ｔｃは１６秒となる。従って、−対のバーナの燃焼切替
時間ＣＴは２０秒である。この結果、１ゾーンの燃料電
磁弁は常に４個開いた状態を維持している。
バーナの動作を時系列に示した図である。次に、この炉
の蓄熱式バーナの個々の動作を説明する。１ゾーンにお
いては、空気一排ガス系の排ガスから空気への置換時間
Ｔｐａを２秒、燃焼切替前の燃料残圧による燃料パージ
時間Ｔｐｇを２秒とし、１ゾーン内のバーナペア数は５
ペアであるので、１ゾーン１つのバーナの燃料噴出時間
Ｔｃは１６秒となる。従って、−対のバーナの燃焼切替
時間ＣＴは２０秒である。この結果、１ゾーンの燃料電
磁弁は常に４個開いた状態を維持している。
【００１７】また、２ゾーンにおいては、空気一排ガス
系の排ガスから空気への置換時間Ｔｐａを５秒、燃焼切
替前の燃料残圧による燃料パージ時間Ｔｐｇを５秒と
し、１ゾーン内のバーナペア数は３ペアであるので、１
ゾーン１つのバーナの燃料噴出時間Ｔｃは２０秒とな
る。従って、一対のバーナの燃焼切替時間ＣＴは３０秒
である。この結果、１ゾーンの燃料電磁弁は常に２個開
いた状態を維持している。炉全体では、常に６個の電磁
弁が開いた状態を維持している。
系の排ガスから空気への置換時間Ｔｐａを５秒、燃焼切
替前の燃料残圧による燃料パージ時間Ｔｐｇを５秒と
し、１ゾーン内のバーナペア数は３ペアであるので、１
ゾーン１つのバーナの燃料噴出時間Ｔｃは２０秒とな
る。従って、一対のバーナの燃焼切替時間ＣＴは３０秒
である。この結果、１ゾーンの燃料電磁弁は常に２個開
いた状態を維持している。炉全体では、常に６個の電磁
弁が開いた状態を維持している。
【００１８】図３は上述の実施形態における蓄熱式バー
ナ炉の炉内雰囲気温度、被加熱物昇温曲線及び各バーナ
の熱負荷量分布を示した図である。同図から明らかなよ
うに炉内雰囲気と被加熱物との温度差に基づいて、すな
わち、被加熱物の搬送方向に沿って投入熱量（熱負荷）
を減少させることにより（被加熱物の装入部分及び排出
部分を除く）、各ゾーンの炉内雰囲気温度が一定になっ
ていることが分かる。
ナ炉の炉内雰囲気温度、被加熱物昇温曲線及び各バーナ
の熱負荷量分布を示した図である。同図から明らかなよ
うに炉内雰囲気と被加熱物との温度差に基づいて、すな
わち、被加熱物の搬送方向に沿って投入熱量（熱負荷）
を減少させることにより（被加熱物の装入部分及び排出
部分を除く）、各ゾーンの炉内雰囲気温度が一定になっ
ていることが分かる。
【００１９】図４は従来の蓄熱式バーナ炉の炉内雰囲気
温度、被加熱物昇温曲線及び各蓄熱式バーナの熱負荷量
分布を示した図である。同図から明らかなように、ここ
では各ゾーンの蓄熱式バーナの投入熱量（熱負荷）が一
定なので、各ゾーンの炉内雰囲気温度は被加熱物の搬送
方向に沿って変化していることが分かる。
温度、被加熱物昇温曲線及び各蓄熱式バーナの熱負荷量
分布を示した図である。同図から明らかなように、ここ
では各ゾーンの蓄熱式バーナの投入熱量（熱負荷）が一
定なので、各ゾーンの炉内雰囲気温度は被加熱物の搬送
方向に沿って変化していることが分かる。
【００２０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、各バーナ
ゾーン内の蓄熱式バーナの投入熱量を被加熱物との温度
差によって（又は被加熱物の搬送方向に沿って）それぞ
れ異なったものにし、各バーナゾーン内の各蓄熱式バー
ナの燃焼状態を均一にしたので、ゾーン内の炉内温度の
均一化が可能になっている。
ゾーン内の蓄熱式バーナの投入熱量を被加熱物との温度
差によって（又は被加熱物の搬送方向に沿って）それぞ
れ異なったものにし、各バーナゾーン内の各蓄熱式バー
ナの燃焼状態を均一にしたので、ゾーン内の炉内温度の
均一化が可能になっている。
【図１】本発明を一実施形態に係るサイドバーナ配置の
蓄熱式バーナ炉の概要図である。
蓄熱式バーナ炉の概要図である。
【図２】図１の蓄熱式バーナ炉全体の蓄熱式バーナの動
作を時系列に示した図である。
作を時系列に示した図である。
【図３】図１の実施形態の蓄熱式バーナ炉の炉内雰囲気
温度、被加熱物昇温曲線及び各蓄熱式バーナの熱負荷量
分布を示した図である。
温度、被加熱物昇温曲線及び各蓄熱式バーナの熱負荷量
分布を示した図である。
【図４】従来のサイドバーナ配置の蓄熱式バーナ炉の炉
内雰囲気温度、被加熱物昇温曲線及び各蓄熱式バーナの
熱負荷量分布を示した図である。
内雰囲気温度、被加熱物昇温曲線及び各蓄熱式バーナの
熱負荷量分布を示した図である。
１０ 炉 ２０ バーナ前バーナ個々に配置する燃料電磁弁 ２１ １Ｚ燃料流量調整弁 ２２ ２Ｚ燃料流量調整弁 ３０ バーナ前バーナ個々に配置する燃焼用空気電磁弁 ３１ １Ｚ燃焼用空気流量調整弁 ３２ ２Ｚ燃焼用空気流量調整弁 ３３ 燃焼用空気ブロワ ４０ バーナ前バーナ個々に配置する排ガス電磁弁 ４１ １Ｚ燃焼排ガス吸引流量調整弁 ４２ ２Ｚ燃焼排ガス吸引流量調整弁 ４３ 燃焼排ガス誘引ファン ５０ オリフィス板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 健人 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 勝島 裕和 神奈川県横浜市鶴見区尻手２丁目１番53号 日本ファーネス工業株式会社内 (72)発明者 長谷川 敏明 神奈川県横浜市鶴見区尻手２丁目１番53号 日本ファーネス工業株式会社内 (72)発明者 佐野 敏幸 名古屋市南区豊二丁目14−６ (72)発明者 高橋 康弘 愛知県一宮市今伊勢町馬寄字山島21−７
Claims (9)
- 【請求項１】 少なくとも１つ以上のバーナゾーンを有
する炉の少なくとも１つ以上のバーナゾーンにおいて、
被加熱物の搬送方向に沿って配置された複数の蓄熱式バ
ーナと、前記蓄熱式バーナに対応してそれぞれ設けら
れ、各蓄熱式バーナの投入熱量を炉内と被加熱物との温
度差に応じて異なったものに調整する熱量調整手段とを
有することを特徴とする蓄熱式バーナ炉。 - 【請求項２】 少なくとも１つ以上のバーナゾーンを有
する炉の少なくとも１つ以上のバーナゾーンにおいて、
被加熱物の搬送方向に沿って配置された複数の蓄熱式バ
ーナと、前記蓄熱式バーナにそれぞれ対応して設けら
れ、各蓄熱式バーナの投入熱量を被加熱物の搬送方向に
沿って異なったものに調整する熱量調整手段とを有する
ことを特徴とする蓄熱式バーナ炉。 - 【請求項３】 前記熱量調整手段は、被加熱物装入、抽
出扉及び炉開口部直近の蓄熱式バーナを除いた、各蓄熱
式バーナの投入熱量を調整するものである請求項１又は
２記載の蓄熱式バーナ炉。 - 【請求項４】 前記熱量調整手段は、各バーナゾーンの
燃焼用空気、排ガス又は燃料ガスのヘッダー管から炉内
の間の圧力損失を各蓄熱式バーナの配置位置に対応して
固定した一定の比率で与えるものであることを特徴とす
る請求項１、２又は３記載の蓄熱式バーナ炉。 - 【請求項５】 前記熱量調整手段は、燃焼用空気、排ガ
ス又は燃料ガスのヘッダー管と前記蓄熱式バーナとの間
に配置されたオリフィス板から構成されることを特徴と
する請求項４記載の蓄熱式バーナ炉。 - 【請求項６】 前記熱量調整手段は、燃焼用空気ノズル
兼炉内燃焼ガス吸引口の開口面積又は／及び燃料噴出ノ
ズルの開口面積を各蓄熱式バーナ毎にそれぞれ異ならせ
たことにより構成されることを特徴とする請求項４記載
の蓄熱式バーナ炉。 - 【請求項７】 前記熱量調整手段は、燃焼用空気、排ガ
ス又は燃料ガスのヘッダー管と前記蓄熱式バーナとの間
の配管の内径を各蓄熱式バーナ毎にそれぞれ異ならせた
ことにより構成されることを特徴とする請求項４記載の
蓄熱式バーナ炉。 - 【請求項８】 前記熱量調整手段は、各蓄熱式バーナの
蓄熱体充填量を異ならせたことにより構成されることを
特徴とする請求項４記載の蓄熱式バーナ炉。 - 【請求項９】 前記熱量調整手段として、燃焼用空気、
排ガス又は燃料ガスの配管に配置された調整弁を更に備
えたことを特徴とする請求項５、６、７又は８記載の蓄
熱式バーナ炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07103597A JP3306580B2 (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | 蓄熱式バーナ炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07103597A JP3306580B2 (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | 蓄熱式バーナ炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10267262A true JPH10267262A (ja) | 1998-10-09 |
| JP3306580B2 JP3306580B2 (ja) | 2002-07-24 |
Family
ID=13448877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07103597A Expired - Fee Related JP3306580B2 (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | 蓄熱式バーナ炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3306580B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001016527A1 (fr) * | 1999-09-01 | 2001-03-08 | Nkk Corporation | Dispositif de traitement thermique, procede d'installation pour element regenerateur poreux, procede de production de substance traitee thermiquement, procede de selection pour element regenerateur poreux, et composant d'element regenerateur poreux use |
| JP2008157620A (ja) * | 2002-07-16 | 2008-07-10 | Dowa Holdings Co Ltd | バーナーの燃焼制御方法 |
| CN100419097C (zh) * | 2003-01-14 | 2008-09-17 | 中外炉工业株式会社 | 悬链线炉 |
| WO2010004969A1 (ja) * | 2008-07-07 | 2010-01-14 | スチールプランテック株式会社 | ラジアントチューブバーナ装置及びラジアントチューブバーナに取り付け可能な蓄熱体ユニット |
| CN102269519A (zh) * | 2010-06-03 | 2011-12-07 | 中外炉工业株式会社 | 蓄热燃烧式热处理炉的燃烧控制方法 |
| JP2017036901A (ja) * | 2015-08-13 | 2017-02-16 | 中外炉工業株式会社 | 工業用炉及び工業用炉の点火方法 |
-
1997
- 1997-03-25 JP JP07103597A patent/JP3306580B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2001016527A1 (fr) * | 1999-09-01 | 2001-03-08 | Nkk Corporation | Dispositif de traitement thermique, procede d'installation pour element regenerateur poreux, procede de production de substance traitee thermiquement, procede de selection pour element regenerateur poreux, et composant d'element regenerateur poreux use |
| US6880619B1 (en) | 1999-09-01 | 2005-04-19 | Nkk Corporation | Heat treating plant, installation method for porous regenerative element, production method for heat treated substance, selection method for porous regenerative element, and spent porous regenerative element component member |
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| WO2010004969A1 (ja) * | 2008-07-07 | 2010-01-14 | スチールプランテック株式会社 | ラジアントチューブバーナ装置及びラジアントチューブバーナに取り付け可能な蓄熱体ユニット |
| JP5119331B2 (ja) * | 2008-07-07 | 2013-01-16 | スチールプランテック株式会社 | ラジアントチューブバーナ装置及びラジアントチューブバーナに取り付け可能な蓄熱体ユニット |
| KR101239092B1 (ko) | 2008-07-07 | 2013-03-18 | 스틸플랜테크가부시키가이샤 | 라디안트 튜브 버너장치 및 라디안트 튜브 버너에 부착 가능한 축열체 유닛 |
| CN102269519A (zh) * | 2010-06-03 | 2011-12-07 | 中外炉工业株式会社 | 蓄热燃烧式热处理炉的燃烧控制方法 |
| JP2011252211A (ja) * | 2010-06-03 | 2011-12-15 | Chugai Ro Co Ltd | 蓄熱燃焼式熱処理炉の燃焼制御方法 |
| JP2017036901A (ja) * | 2015-08-13 | 2017-02-16 | 中外炉工業株式会社 | 工業用炉及び工業用炉の点火方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3306580B2 (ja) | 2002-07-24 |
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