JPH11248151A - 蓄熱式燃焼装置における排ガス吸引量制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】蓄熱式燃焼装置を有する加熱炉において、燃料
原単位を向上させる最適な蓄熱式燃焼装置の排ガス吸引
量制御を行う。 【解決手段】加熱炉における蓄熱式燃焼装置ＡＢ₁ 〜Ａ
Ｂ₄ を備えた燃焼帯について、各蓄熱式燃焼装置から排
出される排ガス温度Ｔ１を温度計４１で検出すると共
に、加熱炉から排出される加熱炉排ガス温度を温度計４
２で検出し、これら排ガス温度Ｔ１，Ｔ２、蓄熱式バー
ナ燃料比率α、蓄熱式バーナ排ガス吸引率βとから煙突
３２から排出される合成排ガス温度Ｔｇを算出し、これ
が最小となるリジェネ排ガス吸引比率βを設定すること
により、最適な操業を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば連続式加熱
炉における燃焼帯の少なくとも１つに備えた蓄熱体を有
して一対のバーナーを交互燃焼させる複数の蓄熱式バー
ナを有する蓄熱式燃焼装置における排ガス吸引量制御方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の蓄熱式燃焼装置における排ガス吸
引量制御方法としては、例えば本出願人が先に提案した
特開平８−２６１４５３号公報（以下、単に従来例と称
す）に記載されているものがある。

【０００３】この従来例には、加熱室内に、一対のバー
ナとこれらに接続する蓄熱体とを有する蓄熱式バーナ装
置が複数組設けられ、各対のバーナを所定の切換時間で
切換えながら交互燃焼させる蓄熱式燃焼装置が配設さ
れ、非燃焼バーナ側の蓄熱体から排出される排ガスにお
ける排ガス出口の最大温度を検出し、これら検出値の最
大値が排気装置の耐熱温度と一致する第１設定値以上と
なっときに、各対のバーナを前記所定時間より短い短縮
切換時間で切換燃焼させるようにした蓄熱式バーナ装置
群の制御方法が記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例にあっては、蓄熱式パーナでの排熱回収量を増加さ
せるために、蓄熱式バーナへ吸引する排ガス量を増加さ
せていくと、蓄熱式バーナでの排熱回収量は増加する
が、蓄熱式バーナから排出される排ガス温度が吸引する
排ガス量の増加に応じて上昇することになるので、蓄熱
式バーナから排出される排ガス顕熱量としては増加する
ことになる。

【０００５】一方、蓄熱式バーナへの排ガス吸引量を増
加させた場合には、加熱炉の炉尻側へ流れる排ガス量が
減少するため、予熱帯や、空気予熱器を通過した後の煙
突から排出される排ガス温度は低下し、煙突から排出さ
れる排ガス顕熱は減少することになる。

【０００６】しかし，加熱炉から排出される排ガスの合
成排ガス温度を管理せずに、蓄熱式バーナの排ガス吸引
量を増やし、煙突から排出される排ガス顕熱の下降量を
上回るほど、蓄熱式バーナから排出される排ガス顕熱量
を増加させてしまった場合には、結果的に、加熱炉全体
から排出される排ガス顕熱量を増加させることになり、
蓄熱式バーナへの排ガス吸引量の増加により、却って加
熱炉全体としての効率を悪化させてことになるという未
解決の課題がある。

【０００７】そこで、本発明は、上記従来例の未解決の
課題に着目してなされたものであり、加熱炉全体として
の効率を低下させることなく蓄熱式燃焼装置の排ガス吸
引量を制御することができる蓄熱式燃焼装置における排
ガス吸引量制御方法を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る蓄熱式燃焼装置における排ガス吸引
量制御方法は、一対のバーナと、各バーナに接続された
燃焼空気供給兼排ガス排出管の途上にそれぞれ介装した
複数の蓄熱体とを有する蓄熱式バーナを加熱室内に複数
組配設し、前記各対のバーナを、交互に切換燃焼させる
と共に、非燃焼側バーナから前記加熱室内の排ガスを前
記蓄熱体に導入して熱交換を行うようにした蓄熱式燃焼
装置において、少なくとも前記蓄熱式燃焼装置から排出
されるバーナ排ガス温度を検出すると共に、加熱炉から
排出される加熱炉排ガス温度を検出し、これらに基づい
て加熱炉全体としての合成排ガス温度を算出し、算出し
た合成排ガス温度に基づいて蓄熱式燃焼装置で吸引する
排ガス吸引量を制御するようにしたことを特徴としてい
る。

【０００９】この請求項１に係る発明においては、蓄熱
式燃焼装置から排出されるバーナ排ガス温度と加熱炉か
ら排出される加熱炉排ガス温度とを少なくとも検出し、
これらに基づいて算出した加熱炉全体としての合成排ガ
ス温度に基づいて排ガス吸引量を制御することにより、
加熱炉全体としての合成排ガス温度を低下させて、加熱
炉の燃料原単位を向上させる。

【００１０】また、請求項２に係る蓄熱式燃焼装置にお
ける排ガス吸引量制御方法は、請求項１に係る発明にお
いて、前記合成排ガス温度は、バーナ排ガス温度及び加
熱炉排ガス温度と、蓄熱式バーナ燃焼比率及び蓄熱式バ
ーナ排ガス吸引率とから算出されることを特徴としてい
る。

【００１１】この請求項２に係る発明においては、バー
ナ排ガス温度及び加熱炉排ガス温度と、蓄熱式バーナ燃
焼比率及び蓄熱式バーナ排ガス吸引率とから合成排ガス
温度を算出するので、正確な合成排ガス温度を算出する
ことができる。

【００１２】さらに、請求項３に係る蓄熱式燃焼装置に
おける排ガス吸引量制御方法は、請求項２に係る発明に
おいて、前記蓄熱式バーナ排ガス吸引率は、現在の蓄熱
式バーナ燃焼比率における合成排ガス温度が最小となる
ように設定することを特徴としている。

【００１３】この請求項３に係る発明においては、蓄熱
式バーナ排ガス吸引率を蓄熱式バーナ燃焼比率における
合成排ガス温度が最小となるように設定することによ
り、燃料原単位を向上させて最適な操業を行うことがで
きる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示す
概略構成図であって、図中、１は例えばウォーキングビ
ームによって連続的に搬送されるフラットバーＦＢ₁ 〜
ＦＢ₁₁、ビームブランクＢＢ₁ 〜ＢＢ₁₇等の鋼材４を連
続的に加熱する連続式加熱炉であって、鋼材４を左側か
ら装入し、予熱帯５、第１加熱帯６、第２加熱帯７及び
均熱帯８を順次通過して加熱され、加熱を終了した鋼材
４が右側から抽出されて次工程に搬送される。

【００１５】第１加熱帯６、第２加熱帯７及び均熱帯８
には、夫々燃焼バーナが配設されているが、第１加熱帯
６及び第２加熱帯７では、上部側に４組の低ＮＯx バー
ナ等の通常燃焼バーナを使用した通常燃焼装置ＮＢ₁ 〜
ＮＢ₄ が、下部側に４組の蓄熱式燃焼装置ＡＢ₁ 〜ＡＢ
₄ が夫々配設され、均熱帯８では上下とも４組の通常燃
焼装置ＮＢ_U1〜ＮＢ_U4及びＮＢ_L1〜ＮＢ_L4が配設されて
いる。

【００１６】ここで、蓄熱式燃焼装置ＡＢ₁ 〜ＡＢ₄ の
夫々は、図２に示すように、第１加熱帯６及び第２加熱
帯７の左右側壁に互いに対向して配設された一対のガス
バーナ１０ａ，１０ｂを有する。これらガスバーナ１０
ａ，１０ｂの夫々は、その基部に燃料ガス供給口１３ａ
及び燃料空気給排口１４ａが設けられ、燃焼時には燃料
ガス供給口１３ａに供給される燃料ガスがガスノズルに
よって加熱帯側に噴射されると共に、ガスノズルの回り
に燃料空気給排口１４ａに連通された空気ノズルから燃
焼空気が噴射されるが、非燃焼時には空気ノズルから第
１加熱帯６又は第２加熱帯７の加熱排ガスを吸引するよ
うに構成され、燃焼時には、噴射される燃料ガスがガス
ノズルから噴射される燃料ガスと空気ノズルから噴射さ
れる燃焼空気との合流点近傍に配設されたパイロットバ
ーナ１７ａ，１７ｂによって点火される。

【００１７】そして、ガスバーナ１０ａ，１０ｂの燃料
ガス供給口１３ａが燃料遮断弁１８ａ，１８ｂを介し、
さらにメイン遮断弁１９、流量調節弁２０を介して燃料
ガスとしてのＭガスを供給するＭガス供給源２１に接続
されている。また、パイロットバーナ１７ａ，１７ｂも
遮断弁２２ａ，２２ｂを介してＭガス供給源２１に接続
されている。

【００１８】また、ガスバーナ１０ａ，１０ｂの燃焼空
気給排口１４ａが蓄熱体２３ａ，２３ｂの一端に接続さ
れ、この蓄熱体２３ａ，２３ｂの他端が空気遮断弁２４
ａ，２４ｂを介し、さらに流量調節弁２５を介して燃焼
空気を圧送する空気ブロアー２６に接続されていると共
に、排ガス遮断弁２７ａ，２７ｂを介し、さらに流量調
節弁２８を介して排ガス吸引ファン（ＩＤＦ）３１に接
続され、排ガスが吸引ファン３１で吸引されて煙突３２
から大気に放出される。

【００１９】ここで、蓄熱体２３ａ，２３ｂの夫々は、
気体流通炉に沿って蓄熱媒体として例えば直径２０ｍｍ
のアルミナボールが９８０ｋｇ充填されており、このア
ルミナボールに第１加熱帯３又は第２加熱帯４から排出
される高温（例えば１３００℃程度）の排ガスと熱交換
されて蓄熱され、この蓄熱が低温の燃焼空気と熱交換さ
れて放熱される。

【００２０】そして、ガスバーナ１０ａ，１０ｂの燃焼
空気給排口１４ａと蓄熱体２３ａ，２３ｂとの間の流路
に燃焼空気温度を検出する燃焼空気温度検出手段として
の例えばＰＲ熱電温度計で構成される燃焼空気温度セン
サ３０ａ，３０ｂが配設されている。

【００２１】そして、燃料遮断弁１８ａ，１８ｂ、遮断
弁１９、流量調節弁２０、空気遮断弁２４ａ，２４ｂ、
流量調節弁２５、排ガス遮断弁２７ａ，２７ｂ及び流量
調節弁２８が連続式加熱炉１全体を統括するプロセスコ
ンピュータ３３に接続されたダイレクトディジタルコン
トローラ（以下、ＤＤＣと称す）３４によって制御され
る。

【００２２】ＤＤＣ３４は、少なくとも燃焼空気温度セ
ンサ３０ａ，３０ｂ及び第１加熱帯３及び第２加熱帯４
間の炉温を検出する炉温センサ３３ａ，３３ｂの温度検
出値を読込み、炉温センサ３３ａ，３３ｂの温度検出値
に基づいて燃料ガス流量、燃焼空気流量及び排ガス流量
を設定して、これらに基づいて流量調節弁２０，２５及
び２８の流量目標値を設定すると共に、燃焼空気温度セ
ンサ３０ａ，３０ｂの温度検出値に基づいて燃焼バーナ
の切換えタイミングを決定し、これに応じて燃料遮断弁
１８ａ，１８ｂ、空気遮断弁２４ａ，２４ｂ及び排ガス
遮断弁２７ａ，２７ｂを開閉制御して、燃焼状態の一方
のガスバーナ例えば１０ａを燃焼停止させ、非燃焼状態
の他方のガスバーナ１０ｂを燃焼状態に切換える。

【００２３】次に、上記第１実施例の動作をＤＤＣ３４
の燃焼切換処理手順の一例を示す図３のフローチャート
を伴って説明する。ＤＤＣ３４は、連続式加熱炉１の操
業を開始する際に、所定の初期化処理を行って炉内温度
を予め設定された目標温度Ｔ_T （例えば１３００℃）ま
で昇温する昇温処理を実行する。

【００２４】この昇温処理は、先ずステップＳ１で、パ
イロットバーナ１７ａ，１７ｂに点火した状態で、一対
のガスバーナ１０ａ，１０ｂの双方の燃料遮断弁１８
ａ，１８ｂ、メイン遮断部１９を開状態とすると共に、
空気遮断弁２４ａ，２４ｂを開状態、排ガス遮断弁２７
ａ，２７ｂを閉状態に夫々制御することにより、両ガス
バーナ１０ａ，１０ｂを燃焼状態に制御する。

【００２５】次いでステップＳ２に移行して、炉温セン
サ３３ａ，３３ｂで検出される炉温検出値Ｔ_D1，Ｔ_D2を
読込み、次いでステップＳ３に移行して、読込んだ炉温
検出値Ｔ_D1，Ｔ_D2が共に設定炉温Ｔ_S （例えば燃料ガス
の着火点以上の９００℃）に達したか否かを判定し、何
れか一方が設定炉温Ｔ_S 未満であるときには、ステップ
Ｓ２に戻り、炉温検出値Ｔ_D1，Ｔ_D2が共に設定炉温Ｔ_S
以上となったときにステップＳ４に移行する。

【００２６】このステップＳ４では、予め設定された何
れか一方例えばガスバーナ１０ｂを燃焼停止させて非燃
焼状態に切換えるために、先ず燃料遮断弁１８ｂに対す
る指令信号ＣＳ_Fbをオフ状態として、燃料遮断弁１８ｂ
を閉操作し、次いで、燃料遮断弁１８ｂが完全に閉状態
となるまでに要する所定時間（例えば１秒以内）経過し
た後に空気遮断弁２４ｂに対する制御信号ＣＳ_Abをオフ
状態として、空気遮断弁２４ｂを閉操作し、これと同時
に排ガス遮断弁２７ｂに対する制御信号ＣＳ_Gbをオン状
態として排ガス遮断弁２７ｂを開操作する。

【００２７】次いで、ステップＳ５に移行して、所定時
間ｔ_S （例えば６０秒以内に設定される）が経過したか
否かを判定し、所定時間ｔ_S が経過していないときには
これが経過するまで待機し、所定時間ｔ_S を経過したと
きにはステップＳ６に移行する。

【００２８】このステップＳ６では、燃焼中のガスバー
ナ１０ｉ（ｉ＝ｂ，ａ）の燃料遮断弁１８ｉに対する制
御信号ＣＳ_Fiをオフ状態として、燃料遮断弁１８ｉを閉
操作し、次いでステップＳ７に移行して、燃料遮断弁１
８ｉが完全に閉じるまでに要する所定時間（例えば１秒
以内）経過した後に空気遮断弁２４ｉに対する制御信号
ＣＳ_Aiをオフ状態として空気遮断弁２４ｉを閉操作し、
且つ排ガス遮断弁２７ｉに対する制御信号ＣＳ_Giをオン
状態として排ガス遮断弁２７ｉを開操作することによ
り、ガスバーナ１０ｉを非燃焼状態に切換える。

【００２９】次いで、ステップＳ８に移行して、他の非
燃焼状態のガスバーナ１０ｊ（ｊ＝ａ，ｂ）を燃焼状態
に切換えるために、その排ガス遮断弁２７ｊに対する制
御信号ＣＳ_Gjをオフ状態として排ガス遮断弁２７ｊを閉
操作し、且つ空気遮断弁２４ｊに対する制御信号ＣＳ_Aj
をオン状態として空気遮断弁２４ｊを開操作し、その後
所定時間経過した後にガスバーナ１０ｊの燃料遮断弁１
８ｊに対する制御信号ＣＳ_Fjをオン状態として、燃料遮
断弁１８ａを開操作することにより、ガスバーナ１０ｊ
に燃料ガスを供給して、これをパイロットバーナ１７ｊ
で点火することにより、ガスバーナ１０ｊを燃焼状態に
切換える。

【００３０】次いで、ステップＳ９に移行して、炉温検
出値Ｔ_D1及びＴ_D2を読込み、次いでステップＳ１０に移
行して、炉温検出値Ｔ_D1及びＴ_D2が共に予め設定した目
標温度Ｔ_T に達したか否かを判定し、目標炉温Ｔ_T 未満
であるときには、ステップＳ５に戻り、目標炉温Ｔ_T 以
上であるときには、昇温過程を終了したものと判断して
図４に示す定常切換制御処理を起動してから昇温処理を
終了する。

【００３１】この状態となると、各ガスバーナ１０ａ，
１０ｂの蓄熱体２３ａ，２３ｂでの蓄熱が１０００℃以
上１２００℃以下の範囲内となり、燃焼空気の予熱に好
適な状態となる。

【００３２】定常切換制御処理は、所定時間（例えば１
０ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行され、先
ず、ステップＳ１１で、現在燃焼中のガスバーナ１０ｉ
（ｉ＝ａ，ｂ）を検出し、次いで、ステップＳ１２に移
行して、燃焼中のガスバーナ側の燃焼空気温度センサ３
０ｉで検出した燃焼空気温度Ｔ_Aiを読込み、次いでステ
ップＳ１３に移行して、燃焼空気温度Ｔ_Aiが予め設定し
た下限設定温度Ｔ_L （例えば１０００℃）に達したか否
かを判定する。この判定は、蓄熱体２３ｉで予熱された
燃焼空気の温度が低下して、炉内温度を低下させる要因
となるか否かを判定するものであり、Ｔ_Ai＞Ｔ_L である
ときには、蓄熱体２３ｉで予熱された燃焼空気によって
炉内温度が低下することがないものと判断して、そのま
まタイマ割込処理を終了して炉内温度を監視制御する所
定のメインプログラムに復帰し、Ｔ _Ai≦Ｔ_L であるとき
には、炉内温度を低下させる要因となるものと判断して
ステップＳ１４に移行する。

【００３３】このステップＳ１４では、現在燃焼状態の
ガスバーナ１０ｉを燃焼停止させて非燃焼状態に切換え
るために、先ずガスバーナ１０ｉの燃料遮断弁１８ｉに
対する制御信号ＣＳ_Fiをオフ状態として、燃料遮断弁１
８ｉを閉操作し、次いでステップＳ１５に移行して、燃
料遮断弁１８ｉが完全に閉じるまでに要する所定時間
（例えば１秒以内）経過した後に空気遮断弁２４ｉに対
する制御信号ＣＳ_Aiをオフ状態として空気遮断弁２４ｉ
を閉操作し、且つ排ガス遮断弁２７ｉに対する制御信号
ＣＳ_Giをオン状態として排ガス遮断弁２７ｉを開操作す
ることにより、ガスバーナ１０ｉを非燃焼状態に切換え
る。

【００３４】次いで、ステップＳ１６に移行して、他の
非燃焼状態のガスバーナ１０ｊ（ｊ＝ｂ、ａ）を燃焼状
態に切換えるために、その排ガス遮断弁２７ｊに対する
制御信号ＣＳ_Gjをオフ状態として排ガス遮断弁２７ｊを
閉操作し、且つ空気遮断弁２４ｊに対する制御信号ＣＳ
_Ajをオン状態として空気遮断弁２４ｊを開操作し、その
後所定時間経過した後にガスバーナ１０ｊの燃料遮断弁
１８ｊに対する制御信号ＣＳ_Fjをオン状態として、燃料
遮断弁１８ｊを開操作することにより、ガスバーナ１０
ｊに燃料ガスを供給して、これをパイロットバーナ１７
ｊで点火することにより、ガスバーナ１０ｊを燃焼状態
に切換えてからタイマ割込処理を終了してメインプログ
ラムに復帰する。

【００３５】したがって、連続式加熱炉が操業開始し
て、図３の昇温制御処理によって炉内温度が目標炉温に
達すると、図４の定常切換制御処理が実行されることに
なる。このとき、一方のガスバーナ１０ａが燃焼状態に
あり、他方のバスバーナ１０ｂが非燃焼状態にあるもの
とすると、この状態では、燃焼状態のガスバーナ１０ａ
に対しては、外気から空気ブロア２６によって圧送され
る冷風状態（例えば２０℃）の燃焼空気が流量調節弁２
５、空気遮断弁２４ａを介して蓄熱体２３ａに供給さ
れ、この蓄熱体２３ａで蓄熱されたアルミナボールと熱
交換されて１０００℃以上に予熱された状態でガスバー
ナ１０ａの燃焼空気給排口１４ａに供給され、ガスノズ
ル１３から噴射される燃料ガスと混合されて燃焼され
て、炉内を加熱する。

【００３６】これと同時に、他方の非燃焼状態のガスバ
ーナ１０ｂでは、空気一次ノズル１５及び空気２次ノズ
ル１６が燃焼空気室１４、燃焼空気給排口１４ａ、蓄熱
体２３ｂ、排ガス遮断弁２７ｂ、流量調節弁２８を介し
て排ガス吸引ファン８に連通され、この排ガス吸引ファ
ン８によって炉内の排ガスが吸引されて蓄熱体２３ｂを
通って排出され、蓄熱体２３ｂ内のアルミナボールと熱
交換することにより、蓄熱体２３ｂの蓄熱温度が徐々に
上昇される。

【００３７】このとき、ガスバーナ１０ａが燃焼状態
に、ガスバーナ１０ｂが非燃焼状態に夫々切換えられた
直後であるものとすると、燃焼状態のガスバーナ１０ａ
側の蓄熱体２ａで予熱された燃焼空気の温度は、図５で
実線図示の特性曲線Ｌ_a で示すように、蓄熱体２３ａの
飽和温度例えば１２００℃であり、一方、非燃焼状態の
ガスバーナ１０ｂの蓄熱体２３ｂの温度は、一点鎖線図
示の特性曲線Ｌ_b で示すように、前回の燃焼時に放熱さ
れた設定下限温度Ｔ_L である１０００℃となっており、
ガスバーナ１０ｂ側の排ガス遮断弁２７ｂの出側の温度
は、図５の特性曲線Ｌ_c で示すように、酸露点温度（１
７０℃前後）より高い例えば１９０℃程度になってい
る。

【００３８】このため、図４の定常燃焼切換処理が実行
されると、ステップＳ１１で燃焼状態であるガスバーナ
１０ａが検出され、次いで、このガスバーナ１０ａ側の
燃焼空気温度センサ３０ａの燃焼空気温度Ｔ_Daを読込
み、次いでステップＳ３で読込んだ燃焼空気温度Ｔ_Daが
下限設定温度Ｔ_L 以下であるか否かを判定するが、この
状態ではガスバーナ１０ａで燃焼を開始した直後である
ため、蓄熱体２３ａの蓄熱温度が１２００℃程度であ
り、燃焼空気温度も略等しいので、Ｔ_Da＞Ｔ_L となり、
そのままタイマ割込処理を終了して所定のメインプログ
ラムに復帰する。

【００３９】したがって、ガスバーナ１０ａでの燃焼状
態が継続されると共に、ガスバーナ１０ｂでの排ガス回
収状態が継続されるが、ガスバーナ１０ａに供給される
燃焼空気の温度は、図５の特性曲線Ｌ_a で示すように、
時間の経過と共に徐々に低下する一方、ガスバーナ１０
ｂ側の蓄熱体２３ｂの温度が図５の特性曲線Ｌ_b で示す
ように徐々に上昇し、これに伴って排ガス遮断弁２７ｂ
の出側温度も図５の特性曲線Ｌ_c に示すように、徐々に
上昇する。

【００４０】その時、時点ｔ₁ でガスバーナ１０ａに供
給される燃焼空気温度Ｔ_Daが下限設定温度Ｔ_L に達する
と、図３の処理が実行されたときに、ステップＳ１３か
らステップＳ１４に移行することになり、ガスバーナ１
０ａの燃料遮断弁１８ａに対する制御信号ＣＳ_Faをオフ
状態として、燃料遮断弁１８ａを閉操作する。このた
め、図６に示すように、燃料遮断弁１８ａが徐々に閉じ
られる。

【００４１】次いで、ステップＳ１５に移行して、燃料
遮断弁１８ａが完全に閉じるまでに要する所定時間（例
えば１秒以内）経過した時点ｔ₂ では、燃料遮断弁１８
ａが閉じ切ることにより、バスバーナ１０ａへの燃料ガ
スの供給が完全に遮断され、これによってガスバーナ１
０ａの燃焼が停止される。これと同時に、時点ｔ₂ で空
気遮断弁２４ａに対する制御信号ＣＳ_Aaをオフ状態とし
て空気遮断弁２４ａを閉操作し、且つ排ガス遮断弁２７
ａに対する制御信号ＣＳ_Gaをオン状態として排ガス遮断
弁２７ａを開操作することにより、図６に示すように、
空気遮断弁２４ａが徐々に閉じられ、これと同時に排ガ
ス遮断弁２７ａが徐々に開かれ、これによってガスバー
ナ１０ａが非燃焼状態の排ガス回収状態に切換えられ
る。

【００４２】次いで、ステップＳ１６に移行して、他の
非燃焼状態のガスバーナ１０ｂの排ガス遮断弁２７ｂに
対する制御信号ＣＳ_Gbをオフ状態として排ガス遮断弁２
７ｂを閉操作し、且つ空気遮断弁２４ｂに対する制御信
号ＣＳ_Abをオン状態として空気遮断弁２４ｂを開操作す
ることにより、図６に示すように、時点ｔ₂ から排ガス
遮断弁２７ｂが徐々に閉じると共に、空気遮断弁２４ｂ
が徐々に開かれることにより、排ガス回収状態からガス
バーナ１０ｂに高温の蓄熱体２３ｂで予熱された燃焼空
気を供給する燃焼準備状態に移行し、その後所定時間経
過した空気遮断弁２４ｂ及び排ガス遮断弁２４ａが全開
状態となった後の時点ｔ₄ でガスバーナ１０ｂの燃料遮
断弁１８ｂに対する制御信号ＣＳ_Fbをオン状態として、
図６に示すように、燃料遮断弁１８ｂを開操作すること
により、ガスバーナ１０ｂに燃料ガスが供給開始され、
これがパイロットバーナ１７ｂで点火されることによ
り、ガスバーナ１０ｂを燃焼状態に切換える。

【００４３】このように、ガスバーナ１０ｂが燃焼状態
に切換わると、時間の経過と共に図４の特性曲線Ｌ_b で
示すように、燃焼空気温度Ｔ_Dbが徐々に低下し、逆にガ
スバーナ１０ａで回収された排ガスによって蓄熱体２３
ａの温度が徐々に上昇され、これに応じて排ガス遮断弁
２７ａの出側の排ガス温度が特性曲線Ｌ_d で示すよう
に、徐々に上昇する。

【００４４】そして、このガスバーナ１０ｂの燃焼状態
が、燃焼空気温度Ｔ_Dbが下限設定温度Ｔ_L 以下となるま
で継続され、燃焼空気温度Ｔ_Dbが加減設定温度Ｔ_L 以下
となると、ガスバーナ１０ｂが燃焼状態から非燃焼状態
に、逆にガスバーナ１０ａが非燃焼状態から燃焼状態に
切換えられる。その後、燃焼状態のガスバーナ１０ｉに
供給される燃焼空気温度Ｔ_Diが下限設定温度Ｔ_L 以下と
なる毎に燃焼バーナの切換えが行われる。

【００４５】このようにして、蓄熱式燃焼装置ＡＢ₁ 〜
ＡＢ₄ の各バーナ１０ａ及び１０ｂが交互に切換燃焼さ
れることにより、加熱帯６及び７の炉温を設定温度に維
持するものであるが、これら蓄熱式燃焼装置ＡＢ₁ 〜Ａ
Ｂ₄ における非燃焼側のバーナ１０ａ（又は１０ｂ）で
蓄熱体２３ａ（又は２３ｂ）に蓄熱させるための排ガス
吸引量が以下述べるように制御される。

【００４６】すなわち、排ガス吸引ファン３１で吸引さ
れる各蓄熱式燃焼装置ＡＢ₁ 〜ＡＢ ₄ から排出される排
ガスの温度即ちバーナ排ガス温度をバーナ排ガス温度計
４１で検出すると共に、第１加熱帯６から予熱帯５及び
空気予熱器４３を通過して煙突３２に到る加熱炉排ガス
温度を空気予熱器４３の出側で加熱炉排ガス温度計４２
によって検出し、これらを前述したＤＤＣ３４に入力す
る。

【００４７】このＤＤＣ３４では、前述した昇温処理及
び定常燃焼切換処理の他に、バーナ排ガス温度計４１で
検出されたバーナ排ガス温度Ｔ１及び加熱炉排ガス温度
計４２で検出された加熱炉排ガス温度Ｔ２に基づいて所
定の演算処理を実行して、煙突３２から放出される加熱
炉排ガス及び蓄熱バーナ排ガスが混合された合成排ガス
の温度Ｔｇを算出し、この合成排ガス温度Ｔｇが最小と
なる蓄熱式燃焼装置ＡＢ₁ 〜ＡＢ₄ における燃焼側バー
ナから燃焼によって放出される排ガス量に占める非燃焼
側バーナで吸引する排ガス量の割合を表す蓄熱式バーナ
排ガス吸引率としてのリジェネ排ガス吸引率βを求め、
この排ガス吸引率βに基づいて非燃焼側バーナで吸引す
る排ガス量を決定し、これに基づいて排ガス調節弁２８
を制御する。

【００４８】ここで、合成排ガス温度Ｔｇは、各加熱帯
６及び７における通常燃焼装置ＮＢ〜ＮＢ₄ と蓄熱式燃
焼装置ＡＢ₁ 〜ＡＢ₄ を含めた全バーナに対する燃料投
入量に占める蓄熱式燃焼装置ＡＢ₁ 〜ＡＢ₄ の燃料投入
量割合を示す蓄熱式バーナ燃焼比率としてのリジェネ燃
焼比率αと、上記リジェネ排ガス吸引率βと、バーナ排
ガス温度Ｔ１及び加熱炉排ガス温度Ｔ２とから下記
（１）式に基づいて算出する。

【００４９】 Ｔｇ＝Ｔ２｛（１−α）＋α（１−β）｝＋Ｔ１・α・β ＝Ｔ２（１−αβ）＋Ｔ１・α・β …………（１） この（１）式においてリジェネ燃焼比率αを例えば２０
％、４０％、６０％及び８０％としたときのバーナ排ガ
ス温度Ｔ１、加熱炉排ガス温度Ｔ２、合成排ガス温度Ｔ
ｇとリジェネ排ガス吸引率βとの関係は図７、図８、図
９及び図１０に示すようになる。

【００５０】したがって、操業開始時における昇温過程
では、ガスバーナ１０ａ，１０ｂで交互燃焼を行うまで
の間は、排ガス遮断弁２７ａ及び２７ｂが閉状態である
ので、リジェネ排ガス吸引率βが“０”となっていると
共に、温度計４１のバーナ排ガス温度Ｔ１はその周りの
雰囲気温度となっている。

【００５１】この状態から、炉温センサ３０ａ，３０ｂ
で検出した炉温検出値Ｔ_D1，Ｔ_D2が設定炉温Ｔ_S に達す
ると、ガスバーナ１０ａ及び１０ｂで交互燃焼が開始さ
れることになり、非燃焼側のガスバーナ１０ａ（又は１
０ｂ）に連通する排ガス遮断弁２７ａ（又は２７ｂ）が
開状態となり、各加熱帯６，７内の排ガスが排ガス吸引
ファン３１によって排ガス調節弁２８で設定された排ガ
ス流量で吸引されて蓄熱体２３ａ（又は２３ｂ）を通じ
て煙突３２に排出される。

【００５２】このため、蓄熱体２３ａ（又は２３ｂ）が
高温の排ガスと熱交換することにより蓄熱される。この
ときの、排ガス吸引量は、リジェネ燃焼比率αが２０％
であるとすると、前記（１）式によって算出される合成
排ガス温度Ｔｇは、図７に示すように、リジェネ排ガス
吸引率βを下限値である０．５に設定した場合には、非
燃焼側のガスバーナ１０ａ（又は１０ｂ）から燃焼側の
ガスバーナ１０ｂ（又は１０ａ）から各加熱帯６，７内
に放出される排ガス量の半分を吸引することになり、吸
引量が少ないため、温度計４１で検出されるバーナ排ガ
ス温度Ｔ１は１５０℃程度の低温となるが、残りの排ガ
ス量が予熱帯５、空気予熱器４３を介して煙突３２に排
出されるので、温度計４２で検出される加熱炉排ガス温
度Ｔ２は４７０℃程度の高温となる。

【００５３】このため、合成排ガス温度Ｔｇは、蓄熱式
燃焼装置ＡＢ₁ 〜ＡＢ₄ の燃焼比率αが低く、さらに吸
引量が吐出量の半分であるので、蓄熱式燃焼装置ＡＢ₁
〜ＡＢ₄ から排出される排ガス量は予熱帯５及び予熱空
気交換器４３を通じて排出される加熱炉排ガス量より格
段に少なく、加熱炉排ガス温度Ｔ２に近い４４０℃程度
となる。

【００５４】この状態で、リジェネ排ガス吸引率βを増
加させると、これに応じて蓄熱式燃焼装置ＡＢ₁ 〜ＡＢ
₄ による排ガス吸引量が増加し、バーナ排ガス温度Ｔ１
が上昇することになるが、その排ガス吸引量の増加幅は
蓄熱式燃焼装置ＡＢ₁ 〜ＡＢ ₄ のリジェネ燃料比率αが
小さいため小さいので、合成排ガス温度Ｔｇの減少幅も
小さい。

【００５５】さらに、リジェネ排ガス吸引率βを増加さ
せることにより、バーナ排ガス温度Ｔ１と加熱炉排ガス
温度Ｔ２が等しくなると、合成排ガス温度Ｔｇも等しい
値となり、以後リジェネ排ガス吸引率βが増加するにつ
れて合成排ガス温度が低下し、リジェネ排ガス吸引率β
が１．５になると、排ガス遮断弁２７ａ，２７ｂの耐熱
温度である例えば３７０℃と略等しくなる。

【００５６】したがって、蓄熱式燃焼装置ＡＢ₁ 〜ＡＢ
₄ のリジェネ燃焼比率αが２０％であるときには、リジ
ェネ吸引率βを大きくする程、合成排ガス温度Ｔｇを小
さくすることができるが、温度計４１で検出するバーナ
排ガス温度Ｔ１が排ガス遮断弁２７ａ，２７ｂ等の耐熱
温度を越えることになるので、排ガス遮断弁２７ａ，２
７ｂの性能を確保するために、リジェネ排ガス吸引率β
として、温度計４１で検出されるバーナ排ガス温度Ｔ１
が耐熱温度と略等しい温度となる１．１が設定される。

【００５７】その後、リジェネ燃焼比率αが増加する
と、これに応じて蓄熱式燃焼装置ＡＢ ₁ 〜ＡＢ₄ の排ガ
ス吸引量が増加することにより、図８〜図１０に示すよ
うに、合成排ガス温度Ｔｇが放物線状となって、その変
極点となる最小温度が排ガス遮断弁２４ａ，２４ｂの耐
熱温度より順次低くなると共に、このときのリジェネ排
ガス吸引率βが順次低くなる。

【００５８】このため、リジェネ燃焼比率αが増加する
に応じて合成排ガス温度Ｔｇが最小となるように順次リ
ジェネ排ガス吸引率βを小さい値に設定することによ
り、バーナ排ガス温度Ｔ１を排ガス遮断弁２７ａ，２７
ｂの耐熱温度以下に維持しながら最適操業を行って燃料
原単位を低下させることができる。

【００５９】その後、昇温工程から定常状態に移行する
と、そのときのリジェネ燃焼比率αが設定値に維持され
ることから、このときのリジェネ燃焼比率αに応じて算
出される合成排ガス温度Ｔｇが最小となるようにリジッ
ネ排ガス吸引率を設定することにより、昇温工程と同様
にバーナ排ガス温度Ｔ１を排ガス遮断弁２７ａ，２７ｂ
の耐熱温度以下に維持しながら最適操業を行って燃料原
単位を低下させることができる。

【００６０】なお、上記実施形態においては、第１及び
第２の加熱帯６，７を有する場合について説明したが、
これに限定されるものではなく、加熱帯が１つ又は３以
上である場合であっても、各帯の蓄熱式燃焼装置のバー
ナ排ガス温度Ｔ１と加熱炉排ガス温度Ｔ２、リジェネ燃
焼比率α及びリジェネ排ガス吸引率βに基づいて合成排
ガス温度Ｔｇを算出し、これが最小となるリジェネ排ガ
ス吸引率βを設定することにより、燃料原単位を向上さ
せる最適な操業を行うことができる。

【００６１】また、上記実施形態においては、蓄熱式燃
焼装置ＡＢ₁ 〜ＡＢ₄ に供給する燃料としてＭガスを使
用する場合について説明したが、これに限定されるもの
でなはく、他の燃料ガスや重油等の液体燃料を使用する
ことができる。

【００６２】さらに、上記実施形態においては蓄熱式燃
焼装置ＡＢ₁ 〜ＡＢ₄ におけるガスバーナ１０ａ，１０
ｂに対する燃焼空気の供給及び排ガスの排出を個別の空
気遮断弁２４ａ，２４ｂ及び排ガス遮断弁２７ａ，２７
ｂで行う場合について説明したが、これらに限らずエア
シリンダ等によって流路を切換える方向切換片や、特開
平１−２１９４１１号公報に開示されているように流体
力学的にコアンダ効果を利用して切換機構を構成するよ
うにしてもよい。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明によれば、蓄熱式燃焼装置から排出されるバーナ排ガ
ス温度と加熱炉から排出される加熱炉排ガス温度とを少
なくとも検出し、これらに基づいて算出した加熱炉全体
としての合成排ガス温度に基づいて排ガス吸引量を制御
することにより、加熱炉全体としての合成排ガス温度を
低下させて、加熱炉の燃料原単位を向上させることがで
きるという効果が得られる。

【００６４】また、請求項２に係る発明によれば、バー
ナ排ガス温度及び加熱炉排ガス温度と、蓄熱式バーナ燃
焼比率及び蓄熱式バーナ排ガス吸引率とから合成排ガス
温度を算出するので、正確な合成排ガス温度を算出する
ことができるという効果が得られる。

【００６５】さらに、請求項３に係る発明によれば、排
ガス吸引率を蓄熱式バーナ燃焼比率における合成排ガス
温度が最小となるように設定することにより、燃料原単
位を向上させて最適な操業を行うことができるという効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す概略構成図である。

【図２】蓄熱式燃焼装置の一例を示す概略構成図であ
る。

【図３】蓄熱式燃焼装置の燃焼切換処理の一例を示すフ
ローチャートである。

【図４】蓄熱式燃焼装置の定常燃焼切換処理の一例を示
すフローチャートである。

【図５】燃焼バーナの切換えによる蓄熱体の前後の温度
変化及び排ガス温度変化を示すタイムチャートである。

【図６】蓄熱式燃焼装置の各弁の切換タイミングを示す
タイムチャートである。

【図７】リジェネ燃焼比率が２０％であるときのバーナ
排ガス温度、加熱炉排ガス温度及び合成排ガス温度とリ
ジェネ排ガス吸引率との関係を示す特性線図である。

【図８】リジェネ燃焼比率が４０％であるときのバーナ
排ガス温度、加熱炉排ガス温度及び合成排ガス温度とリ
ジェネ排ガス吸引率との関係を示す特性線図である。

【図９】リジェネ燃焼比率が６０％であるときのバーナ
排ガス温度、加熱炉排ガス温度及び合成排ガス温度とリ
ジェネ排ガス吸引率との関係を示す特性線図である。

【図１０】リジェネ燃焼比率が８０％であるときのバー
ナ排ガス温度、加熱炉排ガス温度及び合成排ガス温度と
リジェネ排ガス吸引率との関係を示す特性線図である。

【符号の説明】 １ 連続式加熱炉 ５ 予熱帯 ６ 第１加熱帯 ７ 第２加熱帯 ８ 均熱帯 ＡＢ₁ 〜ＡＢ₄ 蓄熱式燃焼装置 １０ａ，１０ｂ ガスバーナ ２３ａ，２３ｂ 蓄熱体 ２７ａ，２７ｂ 排ガス遮断弁 ２８ 排ガス流量調節弁 ３１ 排ガス吸引ファン ４１ バーナ排ガス温度計 ４２ 加熱炉排ガス温度計

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対のバーナと、各バーナに接続された
   燃焼空気供給兼排ガス排出管の途上にそれぞれ介装した
   複数の蓄熱体とを有する蓄熱式バーナを加熱室内に複数
   組配設し、前記各対のバーナを、交互に切換燃焼させる
   と共に、非燃焼側バーナから前記加熱室内の排ガスを前
   記蓄熱体に導入して熱交換を行うようにした蓄熱式燃焼
   装置において、少なくとも前記蓄熱式燃焼装置から排出
   されるバーナ排ガス温度を検出すると共に、加熱炉から
   排出される加熱炉排ガス温度を検出し、これらに基づい
   て加熱炉全体としての合成排ガス温度を算出し、算出し
   た合成排ガス温度に基づいて蓄熱式燃焼装置で吸引する
   排ガス吸引量を制御するようにしたことを特徴とする蓄
   熱式燃焼装置における排ガス吸引量制御方法。
2. 【請求項２】 前記合成排ガス温度は、バーナ排ガス温
   度及び加熱炉排ガス温度と、蓄熱式バーナ燃焼比率及び
   蓄熱式バーナ排ガス吸引率とから算出されることを特徴
   とする請求項１記載の蓄熱式燃焼装置における排ガス吸
   引量制御方法。
3. 【請求項３】 前記蓄熱式バーナ排ガス吸引率は、現在
   の蓄熱式バーナ燃焼比率における合成排ガス温度が最小
   となるように設定することを特徴とする請求項２記載の
   蓄熱式燃焼装置における排ガス吸引量制御方法。