JPH11281007A

JPH11281007A - バッチ炉の操炉方法

Info

Publication number: JPH11281007A
Application number: JP10086019A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Takano; 慎一高野; Osamu Takahashi; 治高橋; Shunichi Haneda; 俊一羽田; Shiyoutaro Kitajima; 彰太郎北島; Keiji Matsuba; 恵司松葉; Shinichi Nakagiri; 信一中桐
Original assignee: Chugai Ro Co Ltd; Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Chugai Ro Co Ltd; Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1998-03-31
Publication date: 1999-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】熱効率の向上を可能としたバッチ炉の操炉方
法を提供する。【解決手段】バッチ炉１から排出される排ガスの一部
をバーナ１１の燃焼用空気に混合する強制排ガス循環方
式を採用したバッチ炉１の操炉方法であって、予め定め
られたヒートパターンにしたがってバーナ１１への燃料
供給流量を制御するとともに、前記燃焼用空気に混合す
る排ガスの供給流量をバッチ炉１の炉温に基づき定めて
制御する一方、前記燃焼用空気供給流量を前記排ガス供
給流量に基づき定めて制御して所定の空燃比でバーナ１
１を燃焼させるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、強制排ガス循環方
式を採用した例えばベル形コイル焼鈍炉のようなバッチ
炉の操炉方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、排ガス中のＮＯｘを低減する方法
として、バッチ炉からの燃焼排ガスの一部を燃焼用空気
に混合させて、燃焼用空気の酸素濃度を低下させること
により炉内での燃焼を緩慢化（火炎温度の低下）させ、
ＮＯｘ生成の抑制が行われている。この燃焼方式は、強
制排ガス循環方式と呼ばれており、簡便で、ＮＯｘ低減
効果が顕著であるため広く採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した強制排ガス循
環方式を採用した従来のバッチ炉では、微量の酸素（２
〜３％vol.）を含む排ガスを燃焼用空気とともにバーナ
に供給するため、余分な酸素が炉内に投入されることに
なり、この結果炉の熱効率（燃料原単位）が低下すると
いう問題がある。加えて、ＮＯｘ発生量は、燃料ガス供
給量に対する酸素供給量に大きく依存するため、酸素供
給量が増えるとＮＯｘ発生量が増え、排ガス循環効果が
低下してしまうという問題もある。本発明は、斯る従来
の問題点をなくすことを課題としてなされたもので、Ｎ
Ｏｘの低減と熱効率の向上を可能としたバッチ炉の操炉
方法を提供しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、バッチ炉から排出される排ガスの一部を
バーナの燃焼用空気に混合する強制排ガス循環方式を採
用したバッチ炉の操炉方法において、予め定められたヒ
ートパターンにしたがってバーナへの燃料供給流量を制
御するとともに、前記燃焼用空気に混合する排ガスの供
給流量を前記バッチ炉の炉温に基づき定めて制御する一
方、前記燃焼用空気供給流量を前記排ガス供給流量に基
づき定めて制御して所定の空燃比でバーナを燃焼させる
ようにした。

【０００５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施形態を図面
にしたがって説明する。図１は、本発明に係る操炉方法
を適用したバッチ炉１および制御装置２を示したもので
ある。このバッチ炉１には、バーナ１１と炉内温度検出
手段の一形態である熱電対１２が設けてあり、またバッ
チ炉１から排気ブロワ１３を介在させた排ガス流路１４
が延びている。バーナ１１には、燃料流量調節弁１５を
介在させた燃料供給路１６と、燃焼用空気流量調節弁１
７および燃焼ブロワ１８を介在させた燃焼用空気供給路
１９とが接続してある。さらに、排気ブロワ１３の二次
側における排ガス流路１４の途中から分岐し、排ガス流
量調節弁２０を介在させた分岐流路２１が、燃焼ブロワ
１８の一次側における空気流路２２に接続してある。な
お、燃料供給路１６は図示しない燃料供給部に接続して
いる。

【０００６】そして、燃料供給路１６から燃料が、燃焼
用空気供給路１９から空気と排ガスとの混合ガスからな
る燃焼用空気がバーナ１１に供給され、燃料供給流量は
燃料流量調節弁１５、燃焼用空気供給流量は燃焼用空気
流量調節弁１７により調節される。一方、バッチ炉１の
排ガスは排ガス流路１４の排気ブロワ１３により吸引排
気される。また、排ガス流路１４から空気流路２２に導
く排ガスの流量は排ガス流量調節弁２０により調節され
る。そして、燃焼用空気における排ガス／空気の比率
は、燃焼ブロワ１８による空気供給流量と排ガス流量調
節弁２０による排ガス供給流量により定まる。

【０００７】一方、制御装置２は燃焼制御・酸素比制御
回路３１と排ガス循環量演算回路３２とからなってお
り、予め決められたヒートパターン、例えば加熱・均熱
・冷却パターンに則して時々刻々変化する温度に追従し
てバーナ１１の燃焼制御を行う。まず、燃料供給流量を
指示する流量指示信号Ａが外部から、例えば別途設けら
れた炉温制御装置から燃焼制御・酸素比制御回路３１に
入力される。そして、この燃焼制御・酸素比制御回路３
１は流量指示信号Ａに対応する燃料流量調節弁１５の弁
開度を決定するとともに、後述する排ガス循環調節弁の
開度情報に基づいて選択されている酸素比テーブルに基
づき、燃焼用空気流量調節弁１７の弁開度を決定して、
前記燃料流量調節弁１５ならびに前記燃焼用空気流量調
節弁１７に、それぞれ開度指示信号ＸおよびＺを出力す
る。前記開度指示信号ＸおよびＺにより前記燃料流量調
節弁１５ならびに前記燃焼用空気流量調節弁１７は指示
された弁開度に開度調節されるとともに、前記燃焼制御
・酸素比制御回路３１に対して弁開度を示す開度信号
Ｂ，Ｅを返送する。これによって、バーナ１１に供給さ
れる燃料供給流量と燃焼用空気供給流量が調節される。

【０００８】一方、熱電対１２から炉温を示す炉温信号
Ｃが排ガス循環量演算回路３２に入力され、この排ガス
循環量演算回路３２から排ガス流量調節弁２０に対して
炉温信号Ｃに対応する弁開度にする開度信号Ｙが出力さ
れる。これにより、分岐流路２１から燃焼用空気供給路
１９に送られる排ガス量、即ち排ガス循環流量が調節さ
れる。また、この排ガス流量調節弁２０の弁開度を示す
開度信号Ｄが燃焼制御・酸素比制御回路３１に入力され
る。

【０００９】ところで、バッチ炉１からの排ガス中のＮ
Ｏｘ濃度は、炉温が高くなるにしたがって急激に上昇す
る。このため、炉温が低い場合には、分岐流路２１に排
ガスの一部を導かなくとも、排ガス中のＮＯｘ濃度は十
分に低く、規制値以下の範囲内にあり、何等問題はな
い。これに対して、炉温が高くなるにしたがって排ガス
中のＮＯｘ濃度も高くなってゆき、やがてこのＮＯｘ濃
度は規制値を超えることになる。また、このＮＯｘ濃度
と規制値との差は炉温が高くなる程大きくなる。

【００１０】しかし、前記排ガス循環量を増大させるこ
と、即ち燃焼用空気の酸素濃度を低下させることにより
ＮＯｘ濃度を低下させることができる故、前記差が大き
くなるにしたがって、換言すれば炉温が上昇するにした
がって、前記排ガス循環流量を段階的に或いは徐々に増
大させる一方、排ガス中には、通常は濃度数％で酸素が
含まれていることから、循環排ガス中に含まれる酸素量
に対応して燃焼用空気の供給量を減少させることで、所
定の空燃比（必要酸素量）を維持し、必要以上の加熱を
なくすことができ、これにより減少させた空気量の分に
応じて熱効率は良くなる。バッチ炉１では、前記排ガス
循環量演算回路３２において、ＮＯｘ規制を守るために
必要な排ガス供給流量が炉温におけるＮＯｘ濃度に基づ
き予め定められており、この排ガス供給流量に対応して
排ガス流量調節弁２０の開度が決められるようになって
いる。

【００１１】燃焼制御・酸素比制御回路３１には、排ガ
ス用の排ガス流量調節弁２０の開度をパラメータとして
燃焼用空気流量調節弁１７の弁開度との関係を示す情
報、例えば排ガス循環流量と燃焼用空気供給流量との関
係を示す空燃比テーブル群Ｔが予め入力されている。そ
して、燃焼制御・酸素比制御回路３１にて、排ガス流量
調節弁２０の開度信号Ｄに基づき空燃比テーブル群Ｔの
中から該当するものを選択し、この弁開度にする開度信
号Ｚが燃焼制御・酸素比制御回路３１から燃焼用空気流
量調節弁１７に対して出力され、燃焼用空気流量調節弁
１７の弁開度を示す開度信号Ｅが燃焼制御・酸素比制御
回路３１に入力される。

【００１２】具体的には、ヒートパターンに基づく燃料
供給流量に対応する必要酸素流量が定まり、この必要酸
素流量に対応して、さらに排ガス循環流量も考慮して、
燃焼用空気供給流量が決められる。したがって、この燃
焼用空気供給流量と前記排ガス循環流量とから燃焼用空
気流量調節弁１７の弁開度が決まり、燃焼制御・酸素比
制御回路３１から開度信号Ｚが出力される。このよう
に、このバッチ炉１では、操炉中における排ガス中のＮ
Ｏｘ濃度に応じて、排ガス循環流量を予め定めておき、
循環排ガス中に含まれる酸素を最大限利用し、その量に
見合った量だけ燃焼用空気の供給量を減少させ、必要最
低限の空気供給を行うようになっている。この結果、過
剰な空気供給による不必要な加熱はなくなり、減少させ
た空気量の分に応じてバッチ炉１の熱効率は良くなる。

【００１３】なお、前記空燃比テーブル群Ｔに代えて、
排ガス流量調節弁２０の開度をパラメータとして、燃料
流量調節弁１５と燃焼用空気流量調節弁１７との関係を
示す演算式、或いは供給燃料の流量をパラメータとし排
ガス流量調節弁２０と燃焼用空気流量調節弁１７との関
係を示す演算式を予め燃焼制御・酸素比制御回路３１に
入力しておき、この演算式に基づき燃焼用空気流量調節
弁１７の開度を決定するようにしてもよい。

【００１４】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
によれば、バッチ炉から排出される排ガスの一部をバー
ナの燃焼用空気に混合する強制排ガス循環方式を採用し
たバッチ炉の操炉方法において、予め定められたヒート
パターンにしたがってバーナへの燃料供給流量を制御す
るとともに、前記燃焼用空気に混合する排ガスの供給流
量を前記バッチ炉の炉温に基づき定めて制御する一方、
前記燃焼用空気供給流量を前記排ガス供給流量に基づき
定めて制御して所定の空燃比でバーナを燃焼させるよう
にしてある。

【００１５】このため、炉温の上昇とともに、前記排ガ
ス循環流量が徐々に増大するようになり、過大な量の排
ガスを循環させることによる不必要な加熱はなくなり、
これによる熱効率の低下は回避できる。また、排ガス中
の酸素も最大限利用して、その量に見合った量だけ燃焼
用空気の供給量は減少し、必要最低限の燃焼用空気だけ
供給するようになる結果、過剰な空気供給による不必要
な加熱もなくなり、減少した空気量の分だけ熱効率は良
くなる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るバッチ炉の操炉方法を適用した
バッチ炉およびその制御系を示す図である。

【符号の説明】

１バッチ炉２制御装置１１バーナ１２熱電対１３排気ブロワ１４排ガス流路１５燃料流量調節弁１６燃料流路１７燃焼用空気流量調節弁１８燃焼ブロワ１９燃焼用空気流路２０排ガス流量調
節弁２１分岐流路２２空気流路３１燃焼制御・酸素比制御回路３２排ガス循環量
演算回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者羽田俊一大阪府大阪市西区京町堀２丁目４番７号中外炉工業株式会社内 (72)発明者北島彰太郎大阪府大阪市西区京町堀２丁目４番７号中外炉工業株式会社内 (72)発明者松葉恵司大阪府堺市石津西町５番地日新製鋼株式会社堺製造所内 (72)発明者中桐信一大阪府堺市石津西町５番地日新製鋼株式会社堺製造所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バッチ炉から排出される排ガスの一部を
バーナの燃焼用空気に混合する強制排ガス循環方式を採
用したバッチ炉の操炉方法において、予め定められたヒ
ートパターンにしたがってバーナへの燃料供給流量を制
御するとともに、前記燃焼用空気に混合する排ガスの供
給流量を前記バッチ炉の炉温に基づき定めて制御する一
方、前記燃焼用空気供給流量を前記排ガス供給流量に基
づき定めて制御して所定の空燃比でバーナを燃焼させる
ことを特徴とするバッチ炉の操炉方法。