JPH10324919A - Method for designing heating furnace - Google Patents
Method for designing heating furnaceInfo
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- JPH10324919A JPH10324919A JP9149923A JP14992397A JPH10324919A JP H10324919 A JPH10324919 A JP H10324919A JP 9149923 A JP9149923 A JP 9149923A JP 14992397 A JP14992397 A JP 14992397A JP H10324919 A JPH10324919 A JP H10324919A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼反応を利用し
た、金属等の加熱炉、溶解炉等における蓄熱式バーナを
用いた炉の設計方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for designing a furnace using a regenerative burner in a heating furnace, a melting furnace, and the like for a metal or the like utilizing a combustion reaction.
【0002】[0002]
【従来の技術】燃焼反応を利用して金属の溶解や加熱を
行う炉においては、過去の経験に基づいて炉の設計がな
されている。このため、加熱効率や熱効率の向上のため
に新しい装置の付加等を行う場合、工業的に最適な炉の
形状、寸法を実験的に検討して決定する必要があり、膨
大なコストが必要であった。しかしながら、従来型の炉
においては、今日までに長期間にわたって経験が積み重
ねられており、これらの経験に基づいて設計を行うこと
が可能であった。2. Description of the Related Art In a furnace for melting and heating a metal using a combustion reaction, the furnace is designed based on past experience. For this reason, when adding new equipment to improve the heating efficiency or thermal efficiency, it is necessary to experimentally study and determine the industrially optimum furnace shape and dimensions, which requires enormous costs. there were. However, in the conventional furnace, experience has been accumulated over a long period to date, and it has been possible to design based on these experiences.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、蓄熱式
バーナを燃焼機器の一部又は全部に用いる炉の最適化に
おいては、熱回収時における熱流が、従来の燃焼方式を
用いた炉と極端に異なるため、従来の炉の経験を使用す
ることができない。However, in the optimization of a furnace that uses a regenerative burner for part or all of the combustion equipment, the heat flow at the time of heat recovery is extremely different from that of a furnace using a conventional combustion method. Therefore, the experience of the conventional furnace cannot be used.
【0004】また、蓄熱式バーナを使用している場合、
炉内のガス流れも従来の燃焼方式を用いた炉と大幅に異
なるため、炉の適正寸法や適正形状が従来型の炉と異な
り、それを容易に推定することができないという問題点
がある。When a regenerative burner is used,
Since the gas flow in the furnace is also significantly different from that of the furnace using the conventional combustion method, the appropriate size and shape of the furnace are different from those of the conventional furnace, and there is a problem that the furnace cannot be easily estimated.
【0005】従って、蓄熱式バーナを用いた炉の最適化
を行うには、多大なコストと時間を投じて実験等を行う
必要があった。[0005] Therefore, in order to optimize a furnace using a regenerative burner, it has been necessary to perform experiments and the like at a great cost and time.
【0006】本発明はこのような問題点を解決するため
なされたもので、蓄熱式バーナを用いた炉の最適な設計
を、低コストで短時間に行う方法を提供することを目的
とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a method for designing a furnace using a regenerative burner at a low cost and in a short time.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】前記課題は、蓄熱式バー
ナを備えた加熱炉の被加熱物と炉内ガス、炉内構造物の
間の放射・吸収を考慮した伝熱モデルにより炉内の被加
熱物への伝熱量のシミュレーション計算を行い、その結
果に基づいて加熱炉の設計を行うことを特徴とする加熱
炉の設計方法(請求項1)により解決される。SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a heating furnace with a regenerative burner, which uses a heat transfer model in consideration of radiation and absorption between the object to be heated and the furnace gas and furnace structure. The problem is solved by a heating furnace design method (claim 1) in which a simulation calculation of a heat transfer amount to an object to be heated is performed, and a heating furnace is designed based on the result.
【0008】シミュレーション計算を行って、その結果
に基づいて炉の最適設計を行うので、多大なコストと時
間を必要とする実験を行うことなく、加熱炉の設計が可
能である。[0008] Since the simulation calculation is performed and the furnace is optimally designed based on the result, the heating furnace can be designed without performing an experiment requiring a great deal of cost and time.
【0009】シミュレーションに際しては、炉内ガスの
流動とそれに伴うエネルギー移送を考慮した伝熱モデル
により、被加熱物への伝熱量を推定すること(請求項
2)が効果的である。蓄熱式バーナを備えた炉において
は、炉内ガスの流動とそれに伴うエネルギー移送の状態
が従来型の炉と大きく異なっている。よって、これらの
項目をシミュレーション計算中に含ませることにより、
蓄熱式バーナを備えた炉の正確な設計が可能となる。In the simulation, it is effective to estimate the amount of heat transfer to the object to be heated by using a heat transfer model that takes into account the flow of the gas in the furnace and the energy transfer accompanying the flow. In a furnace equipped with a regenerative burner, the flow of gas in the furnace and the state of energy transfer therewith are greatly different from those of a conventional furnace. Therefore, by including these items in the simulation calculation,
Accurate design of furnaces with regenerative burners is possible.
【0010】シミュレーションに際しては、さらに、燃
料と空気の燃焼反応を考慮した伝熱モデルにより、被加
熱物への伝熱量を推定する機能を加えること(請求項
3)が効果的である。これにより、炉内の現象を正確に
シミュレーションすることができ、被加熱物への伝熱量
を正確に推定することが可能となる。In the simulation, it is effective to add a function of estimating the amount of heat transfer to the object to be heated by using a heat transfer model taking into account the combustion reaction between fuel and air. Thereby, the phenomenon in the furnace can be accurately simulated, and the amount of heat transfer to the object to be heated can be accurately estimated.
【0011】さらに、蓄熱式バーナ又は排気ガスの熱交
換モデルを有すること(請求項4)により、炉の熱効率
をシミュレーションモデルを用いて設計に反映させるこ
とができる。Further, by having a regenerative burner or an exhaust gas heat exchange model (claim 4), the thermal efficiency of the furnace can be reflected in the design using a simulation model.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例を
図を用いて説明する。図1は、実施の形態の例を示すフ
ローチャートである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a flowchart illustrating an example of the embodiment.
【0013】まず、ステップS1において、加熱炉の初
期設計を行う。初期設計とは、炉の寸法(長さ、幅、高
さ、天井形状等)、ゾーンの配置、バーナ配置、炉の容
量(能力)、排ガスの排出口の位置・寸法等である。ま
た、炉壁の材質、厚さ、水冷スキッドの位置、材質等も
含まれる。次に、ステップ2において、伝熱計算を行
う。この内容を更に詳しく説明する。First, in step S1, an initial design of a heating furnace is performed. The initial design includes the dimensions of the furnace (length, width, height, ceiling shape, etc.), the arrangement of zones, the arrangement of burners, the capacity (capacity) of the furnace, the position and size of the exhaust gas outlet, and the like. In addition, the material and thickness of the furnace wall, the position and material of the water-cooled skid, and the like are also included. Next, in step 2, heat transfer calculation is performed. This will be described in more detail.
【0014】ステップS21において、目標とすべき炉
内温度場を設定する。そして、放射モデル(S22)、
ガス流れモデル(S23)、燃焼モデル(S24)、熱
交換モデル(S25)の計算を逐次行い、これらの計算
結果が、エネルギー的に自己無撞着となったかどうかを
確認する(S26)、エネルギー的に自己無撞着となら
ない場合には、少しずつ温度場を修正して(S27)、
S22〜S25までの逐次的伝熱モデル計算を繰り返
す。そして、計算結果がエネルギー的に自己無撞着とな
った場合に温度場を確定する(S28)。In step S21, a target furnace temperature field is set. Then, the radiation model (S22),
The calculation of the gas flow model (S23), the combustion model (S24), and the heat exchange model (S25) are sequentially performed, and it is confirmed whether the calculation results are self-consistent in energy (S26). If it is not self-consistent, the temperature field is corrected little by little (S27),
The sequential heat transfer model calculation from S22 to S25 is repeated. Then, when the calculation results are self-consistent in terms of energy, the temperature field is determined (S28).
【0015】伝熱計算の結果確定された温度場がすべて
許容範囲、又は最適範囲に入っているかどうかを判断し
(S30)、入っている場合には場合には、炉の設計を
終了する(S50)。許容範囲又は最適範囲に入らない
温度場がある場合には、炉自体の設計変更を行う(S4
0)。It is determined whether or not all the temperature fields determined as a result of the heat transfer calculation fall within the allowable range or the optimum range (S30). If so, the furnace design is terminated (S30). S50). If there is a temperature field that does not fall within the allowable range or the optimum range, the design of the furnace itself is changed (S4).
0).
【0016】図2におけるS2’は、図1における伝熱
モデル計算ステップS2に変わるもので、放射モデル
(S22)、ガス流れモデル(S23)、燃焼モデル
(S24)、熱交換モデル(S25)の計算を逐次的に
行うのでなく、これらを相互に関連させながら平行して
行い、温度場を確定させる例を示している。S2 'in FIG. 2 is replaced with the heat transfer model calculation step S2 in FIG. 1, and includes a radiation model (S22), a gas flow model (S23), a combustion model (S24), and a heat exchange model (S25). An example is shown in which the calculations are not performed sequentially but are performed in parallel while relating them to each other to determine the temperature field.
【0017】以下、各モデルの例について詳細に説明す
る。 (1)放射モデル 放射モデルは、図3におけるような熱伝達を仮定して行
う。図3において各矢印は、伝熱の方向を示す。すなわ
ち、ゾーン内における燃焼ガス各点の温度(炉温パター
ンの初期値)を仮定し、波長に依存する選択放射特性を
考慮して、その点から出る放射エネルギーの炉内ガス層
における吸収、炉壁での吸収・反射、鋼片への入熱を計
算する。これらによって、ゾーン内各要素間での熱の伝
達が計算される。Hereinafter, examples of each model will be described in detail. (1) Radiation model The radiation model is performed assuming heat transfer as shown in FIG. In FIG. 3, each arrow indicates the direction of heat transfer. That is, assuming the temperature of each point of the combustion gas in the zone (initial value of the furnace temperature pattern), taking into account the selective radiation characteristics depending on the wavelength, absorbing the radiation energy emitted from that point in the furnace gas layer, Calculate absorption / reflection at walls and heat input to billets. These calculate the heat transfer between each element in the zone.
【0018】従来の放射伝熱モデルは、炉内ガス層にお
ける吸収、炉壁での吸収・反射、鋼片への入熱が考慮さ
れていたが、波長に依存する選択放射性が考慮されてい
なかった。蓄熱式バーナによって高温予熱された燃焼用
空気を用いる燃焼においては、炉内ガスを巻き込みなが
らの緩慢燃焼となるので、火炎部分の波長に依存する選
択放射性の効果が大となり、これを考慮することによっ
て、より正確な放射伝熱解析ができるようになった。In the conventional radiative heat transfer model, absorption in the gas layer in the furnace, absorption / reflection on the furnace wall, and heat input to the steel slab are taken into consideration, but selective radiation depending on the wavelength is not taken into account. Was. In combustion using combustion air preheated by a regenerative burner at high temperature, the combustion becomes slow while entraining the furnace gas.Therefore, the effect of selective radioactivity, which depends on the wavelength of the flame, increases. This has enabled more accurate radiative heat transfer analysis.
【0019】(2)ガス流れモデル 通常、炉内の燃焼ガス流れは、時間に対して流速が一定
値になる層流ではなく、常に流れに乱れを有する乱流で
ある。そのため、炉内のガス流れを解析する際には、ガ
ス流速uiを流速の平均値である(2) Gas Flow Model Normally, the combustion gas flow in the furnace is not a laminar flow with a constant flow velocity over time, but a turbulent flow having a turbulent flow at all times. Therefore, when analyzing the gas flow in the furnace is that the gas flow rate u i in the average value of flow velocity
【数1】 (バーは平均することを、添字は三次元の方構成分を示
す。以下、同じ)と、変動分であるui’(ダッシュは
変動成分を示す。以下同じ)に分離することが一般的に
行われている。また、燃焼現象自体は非定常現象である
ので、非定常条件で解析すべきであるが、炉内の燃焼現
象は多くの部分、定常と仮定して問題ないこと、また、
非定常解析では計算時間が長くなり、解析精度も大幅に
は向上しないことから、定常現象で取り扱うこととす
る。(Equation 1) (The bar indicates averaging and the subscript indicates the three-dimensional component. The same shall apply hereinafter.) And the variable u i ′ (dash indicates the variable component; the same applies hereinafter.) It has been done. In addition, since the combustion phenomenon itself is an unsteady phenomenon, it should be analyzed under unsteady conditions, but it is assumed that the combustion phenomenon in the furnace is stable for many parts,
In the non-stationary analysis, the calculation time is long and the analysis accuracy is not significantly improved.
【0020】このことは、実炉において数秒間隔で起き
うる燃焼ガスの流動変動など燃焼条件の短時間変化を平
均化して、鋼片の加熱時間(通常数時間程度)内におけ
る加熱条件を計算することを示している。This means that the heating conditions within the heating time of the billet (usually several hours) are calculated by averaging short-term changes in combustion conditions such as fluctuations in combustion gas flow that may occur at intervals of several seconds in an actual furnace. It is shown that.
【0021】解析に使用する基礎方程式を以下に示す。
なお、本発明は解析によって得られた結果を有効に活用
する方法を示すものであるから、解析方法を限定するも
のではない。The basic equations used in the analysis are shown below.
The present invention shows a method for effectively utilizing the results obtained by the analysis, and thus does not limit the analysis method.
【0022】解析に使用する方程式をFavre平均(時間
平均)した形で、以下にまとめて示す。The equations used in the analysis are summarized below in the form of a Favre average (time average).
【0023】質量保存を示す連続の式(xは方向を、
ρは密度を示す)A continuous equation showing mass conservation (x is the direction,
ρ indicates density)
【数2】 運動量保存を示す運動方程式(μは粘性係数を、Pは
圧力を示す)(Equation 2) Equation of motion showing momentum conservation (μ indicates viscosity coefficient, P indicates pressure)
【数3】 速度及び圧力の4変数であれば、上記の方程式を用いれ
ばガスの流れを解析することができる。そこで、レイノ
ルズストレスと呼ばれる(Equation 3) With the four variables of velocity and pressure, the gas flow can be analyzed using the above equation. Therefore, it is called Reynolds stress
【数4】 を何らかの方法でモデル化する必要がある。このモデル
化に乱流モデルを使用する。(Equation 4) Needs to be modeled in some way. A turbulence model is used for this modeling.
【0024】乱流モデル 炉内流動場における乱流モデルに関しては、工業的に多
く採用されている高レイノズル数型のk−εモデルを採
用した。(δは、クロネッカ記号を、添字のtは、乱流
効果を含むことを示す。以下同じ)Turbulent flow model As a turbulent flow model in the flow field in the furnace, a k-ε model of a high Reynolds number type, which is widely used in industry, was used. (Δ indicates the Kronecker symbol, and the subscript t indicates that the turbulence effect is included. The same applies hereinafter.)
【数5】 乱流エネルギーを表わすkと、消散率を表わすε、及び
μtは、次式で定義する。(Equation 5) K representing the turbulence energy, ε representing the dissipation rate, and μ t are defined by the following equations.
【数6】 乱流エネルギーと消散率は、多くの場合、次の保存式を
使って解析する。(Equation 6) Turbulence energies and dissipation rates are often analyzed using the following conservative equations:
【数7】 各種定数は、通常使用されている数値を使用する。 C1=1.44、C2=1.92、Cμ=0.09、ρk=1.0、σε=
1.3 このように、乱流エネルギーと消散率の2変数と2方程
式を追加することで、6変数と6方程式により表現され
ることとなり、流動解析が可能になる。(Equation 7) Various constants use commonly used numerical values. C 1 = 1.44, C 2 = 1.92, C μ = 0.09, ρ k = 1.0, σ ε =
1.3 As described above, by adding two variables of turbulence energy and extinction rate and two equations, the flow is represented by six variables and six equations, and the flow analysis becomes possible.
【0025】これらは従来から使われているモデルなの
で、モデル自体に新規性はないが、従来は、炉内伝熱計
算に使用できる程度の精度が得られなかった。しかし、
蓄熱式バーナを使用した場合には、単位炉内で発生した
ガスの大部分(製鉄所副生ガスの場合80%)が単位炉
内で熱回収され、隣接する単位炉に流れる部分は残りの
ごくわずかな部分である。よって、計算精度が向上し、
実用に耐える計算ができるようになる。Since these are conventionally used models, the models themselves have no novelty. However, in the past, it was not possible to obtain such accuracy that it could be used for in-furnace heat transfer calculations. But,
When the regenerative burner is used, most of the gas generated in the unit furnace (80% in the case of by-product gas from steelworks) is recovered in the unit furnace, and the part flowing to the adjacent unit furnace is the remaining part. Only a small part. Therefore, the calculation accuracy is improved,
You will be able to perform calculations that are practical.
【0026】(3)燃焼モデル 燃焼反応により発生する熱量をエネルギー保存方程式の
ソース項に代入するため、燃焼モデルが必要となる。そ
の解析方法は、空気と燃料との混合比率を表わす混合割
合係数fと、乱流の拡散効果を考慮するための確率密度
関数を用いる。(3) Combustion Model A combustion model is required to substitute the amount of heat generated by the combustion reaction into the source term of the energy conservation equation. The analysis method uses a mixing ratio coefficient f indicating a mixing ratio of air and fuel, and a probability density function for considering a turbulent diffusion effect.
【0027】燃焼反応のモデルは、反応速度が流体が計
算領域を通過する時間に比べて十分早いと仮定して、各
計算セルにおいて、熱平衡計算と確率密度から求まる組
成に、直ちに変化すると仮定したモデル用いる。The model of the combustion reaction assumes that the reaction rate is sufficiently fast compared to the time required for the fluid to pass through the calculation region, and that in each calculation cell, the composition immediately changes to the composition obtained from the thermal equilibrium calculation and the probability density. Use a model.
【0028】平均のガス組成、ガス温度及びガスのエン
タルピーを表わすφは、平均値として以下の式で表現さ
れる。Φ representing the average gas composition, gas temperature and gas enthalpy is represented by the following equation as an average value.
【数8】 ここで、P(f)は確率密度関数と呼ばれるものであ
る。φi(f,h*)は、あるエンタルピーを持った燃焼
ガスの瞬間のガス組成、ガス温度、エンタルピーを表わ
し、確率密度関数を乗じることより、平均値を求めるこ
とができる。積分範囲0〜1は、確率密度の全範囲に亘
って積分することを示す。(Equation 8) Here, P (f) is called a probability density function. φ i (f, h * ) represents the instantaneous gas composition, gas temperature, and enthalpy of a combustion gas having a certain enthalpy, and an average value can be obtained by multiplying by a probability density function. The integration range 0 to 1 indicates that integration is performed over the entire range of the probability density.
【0029】確率密度関数に関しては、通常、β関数を
使用するために下式を解く。混合割合関数の平均値As for the probability density function, the following equation is usually solved to use the β function. Average value of mixture ratio function
【数9】 と、乱流による変動値の二乗平均値(Equation 9) And the root mean square of the turbulence
【数10】 は、下記の保存式から求める。CgとCdは定数である。(Equation 10) Is calculated from the following conservation formula. Cg and Cd are constants.
【数11】 すなわち、混合割合関数の平均値と変動値の2変数と2
方程式を追加することにより、解析が可能になる。[Equation 11] That is, two variables of the average value and the fluctuation value of the mixing ratio function and 2
The analysis can be performed by adding the equations.
【0030】(4)熱交換モデル 蓄熱体における熱交換は、燃焼排ガスの顕熱と燃焼用空
気の予熱を蓄熱体を介して行う。蓄熱式バーナの形式に
よって、熱交換の実績値が分かっているので、これを用
いることによって熱交換の効率が正確に計算でき、予熱
空気温度や熱効率を正確に計算することができる。(4) Heat Exchange Model The heat exchange in the heat storage medium is performed by sensible heat of the combustion exhaust gas and preheating of the combustion air via the heat storage medium. Since the actual value of the heat exchange is known depending on the type of the heat storage type burner, the heat exchange efficiency can be accurately calculated by using this, and the preheated air temperature and the heat efficiency can be accurately calculated.
【0031】これらの方程式群を離散化して計算機を用
いて解析すると、炉内の温度分布を正確に知ることが可
能となる。一例として、下記の条件で炉内温度分布のシ
ミュレーションを行った結果を図4に示す。When these equations are discretized and analyzed using a computer, the temperature distribution in the furnace can be accurately known. As an example, FIG. 4 shows the result of a simulation of the furnace temperature distribution under the following conditions.
【0032】 ・計算領域: 炉幅4.0m、炉高4.0m、炉長8.0m ・空気吐出口: 4個所 ・燃料吐出口: 空気吐出口1個所につき2個所 ・排ガス出口: 空気吐出口と対向する個所に1個所
(空気吐出口と同寸法) ・エスケープ: 上記排ガス口とは別途に設置 各種境界条件に関しては、以下の条件を使用する。Calculation area: Furnace width 4.0m, Furnace height 4.0m, Furnace length 8.0m ・ Air outlets: 4 places ・ Fuel outlets: 2 places per air outlet ・ Exhaust gas outlet: Facing air outlet One place (the same size as the air discharge port) ・ Escape: Installed separately from the above exhaust gas port The following conditions are used for various boundary conditions.
【0033】 ・燃焼量: 1バーナあたり1.175MW(100万kcal/h) ・空気比: 1.05 ・空気流速: 96m/s、1300℃ ・燃料流速: 99m/s、27℃ ・排気条件:排ガスの80%は対向する排ガス出口、20%
はエスケープ ・壁条件: ノンスリップ(壁関数使用) ・壁境界: 総括熱伝達率2J/m2s、大気温度300K スラブは伝導伝熱を考慮、スラブ下部は断熱条件 ・スラブ速度: 1.2mm/s 図4において、1は加熱炉、2はバーナ、3は排ガス排
出口、4はエスケープ、5は仕切り壁である。図中にお
ける数字は温度(℃)を示す。-Burning amount: 1.175 MW per burner (1 million kcal / h)-Air ratio: 1.05-Air flow rate: 96 m / s, 1300 ° C-Fuel flow rate: 99 m / s, 27 ° C-Exhaust condition: Exhaust gas 80% is the exhaust gas outlet facing, 20%
Is an escape ・ Wall conditions: Non-slip (use of wall function) ・ Wall boundary: Overall heat transfer coefficient 2J / m 2 s, atmospheric temperature 300K Slabs take into account conduction heat transfer, lower slabs adiabatic conditions ・ Slab speed: 1.2mm / s In FIG. 4, 1 is a heating furnace, 2 is a burner, 3 is an exhaust gas outlet, 4 is an escape, and 5 is a partition wall. The numbers in the figure indicate the temperature (° C.).
【0034】実験用の炉において操業試験を行った結
果、各種相乗条件において、計算で予想される鋼片の抽
出温度に対する実測値の誤差は±10℃以内であり、本
実施の形態におけるモデルが炉の設計を行うのに十分な
ものであることが実証できた。As a result of an operation test in an experimental furnace, under various synergistic conditions, the error of the actual measurement value with respect to the calculated extraction temperature of the billet is within ± 10 ° C., and the model in this embodiment is This proved to be sufficient to design the furnace.
【0035】[0035]
【実施例】本発明の実施例として、バーナの炉長方向設
置位置の最適値を求めた例を図5に示す。このシミュレ
ーションにおいては、鉄鋼用連続加熱炉に対し、ゾーン
法伝熱モデルと炉内のガス流れによるエネルギー移送を
ガス温度と流量により計算するモデルを使用し、燃焼モ
デルは、バーナ付近で一様な発熱が行われているとして
省略し、蓄熱式バーナの熱交換状況を温度交換で近似し
た。EXAMPLE As an example of the present invention, FIG. 5 shows an example in which the optimum value of the installation position of the burner in the furnace length direction is obtained. In this simulation, for the continuous heating furnace for steel, a zone method heat transfer model and a model that calculates energy transfer by gas flow in the furnace by gas temperature and flow rate were used, and the combustion model was uniform near the burner. Heat generation was omitted, and the heat exchange status of the regenerative burner was approximated by temperature exchange.
【0036】図5は、挿入口から最初のバーナまでの距
離と、最小の燃料投入量で規格化した燃料投入量の比率
を示したものである。図から明らかなように、バーナの
設置開始位置を挿入口から所定の距離にとることによ
り、炉の最適化ができる。FIG. 5 shows the ratio between the distance from the insertion port to the first burner and the fuel injection amount standardized by the minimum fuel injection amount. As is clear from the drawing, the furnace can be optimized by setting the installation start position of the burner at a predetermined distance from the insertion port.
【0037】[0037]
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、蓄熱式バーナを備えた加熱炉の被加熱物と炉内ガ
ス、炉内構造物の間の放射・吸収を考慮した伝熱モデル
により炉内の被加熱物への伝熱量のシミュレーション計
算を行い、その結果に基づいて加熱炉の設計を行うの
で、多大なコストと時間を必要とする実験を行うことな
く、加熱炉の設計が可能である。As described above, according to the present invention, a heat transfer model in which radiation and absorption between a heated object of a heating furnace having a regenerative burner, furnace gas, and furnace internal structures are considered. The simulation calculation of the amount of heat transfer to the object to be heated in the furnace is performed, and the heating furnace is designed based on the results, so that the heating furnace can be designed without conducting experiments that require a great deal of cost and time. It is.
【図1】本発明の実施の形態の例を示すフローチャート
である。FIG. 1 is a flowchart illustrating an example of an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の他の実施の形態の例を示すフローチャ
ートである。FIG. 2 is a flowchart showing an example of another embodiment of the present invention.
【図3】放射モデルを計算するときに仮定した伝熱状態
を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a heat transfer state assumed when calculating a radiation model.
【図4】シミュレーションによって求まった炉内温度分
布を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a furnace temperature distribution obtained by a simulation.
【図5】バーナの位置と総燃料比の関係を示す図であ
る。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a burner position and a total fuel ratio.
1 加熱炉 2 バーナ 3 排ガス排出口 4 エスケープ 5 仕切り壁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heating furnace 2 Burner 3 Exhaust gas exhaust port 4 Escape 5 Partition wall
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【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成9年7月18日[Submission date] July 18, 1997
【手続補正1】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】全図[Correction target item name] All figures
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図2】 FIG. 2
【図3】 FIG. 3
【図5】 FIG. 5
【図1】 FIG.
【図4】 FIG. 4
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI // F27B 3/20 F27B 3/20 F27D 17/00 101 F27D 17/00 101A G05B 17/02 G05B 17/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI // F27B 3/20 F27B 3/20 F27D 17/00 101 F27D 17/00 101A G05B 17/02 G05B 17/02
Claims (4)
と炉内ガス、炉内構造物の間の放射・吸収を考慮した伝
熱モデルにより炉内の被加熱物への伝熱量のシミュレー
ション計算を行い、その結果に基づいて加熱炉の設計を
行うことを特徴とする加熱炉の設計方法。1. A heat transfer model that considers radiation and absorption between an object to be heated of a heating furnace having a regenerative burner, a gas in the furnace, and a structure inside the furnace, to determine a heat transfer amount to the object to be heated in the furnace. A heating furnace design method comprising performing a simulation calculation and designing a heating furnace based on the result.
移送を考慮した伝熱モデルにより、被加熱物への伝熱量
を推定することを特徴とする請求項1に記載の加熱炉の
設計方法。2. The heating furnace design method according to claim 1, wherein the heat transfer amount to the object to be heated is estimated by a heat transfer model in which the flow of the gas in the furnace and the energy transfer accompanying the flow of the gas in the furnace are considered.
デルにより、被加熱物への伝熱量を推定する機能を加え
た請求項2に記載の加熱炉の設計方法。3. The heating furnace design method according to claim 2, further comprising a function of estimating the amount of heat transfer to the object to be heated by a heat transfer model taking into account the combustion reaction between fuel and air.
ルを有することを特徴とする請求項1から請求項3のい
ずれか1項に記載の加熱炉の設計方法。4. The method for designing a heating furnace according to claim 1, further comprising a regenerative burner or a heat exchange model of exhaust gas.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9149923A JPH10324919A (en) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | Method for designing heating furnace |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9149923A JPH10324919A (en) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | Method for designing heating furnace |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10324919A true JPH10324919A (en) | 1998-12-08 |
Family
ID=15485543
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9149923A Pending JPH10324919A (en) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | Method for designing heating furnace |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10324919A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10200090A1 (en) * | 2002-01-03 | 2003-07-24 | Cad Fem Gmbh | Device and method for simulating heat transfer processes |
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CN111859697A (en) * | 2020-07-28 | 2020-10-30 | 西安建筑科技大学 | Simulation method for heating simulation of plate blank of radiant tube heating furnace |
CN113255242A (en) * | 2021-04-25 | 2021-08-13 | 南京钢铁股份有限公司 | Method for simulating in-furnace thermal process of wire heating furnace |
-
1997
- 1997-05-26 JP JP9149923A patent/JPH10324919A/en active Pending
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