JPH11323432A

JPH11323432A - 加熱炉装置

Info

Publication number: JPH11323432A
Application number: JP10131902A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Suzukawa; 豊鈴川
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1998-05-14
Filing date: 1998-05-14
Publication date: 1999-11-26

Abstract

(57)【要約】【課題】レキュペレーター等の従来の手段では回収でき
ない顕熱を効率良く回収して鋼片に効率良く伝達するこ
とができる加熱炉装置を提供する。【解決手段】少なくとも１基の加熱炉１と、この加熱炉
１に装入する鋼片を予熱するための加熱炉１とは別個に
設けられた少なくとも１基の予熱炉４と、加熱炉１から
排気される排ガスの一部または全部を抽気して熱回収、
昇圧する熱回収装置２とを具備し、熱回収装置２で昇圧
された排ガスを予熱炉４に供給して鋼片を予熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は加熱炉装置に関し、
特に、加熱炉の排ガスを抽気、昇圧して予熱炉に供給し
被加熱物を予熱する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】被加熱物としての鋼片を加熱するための
従来の連続式加熱炉は、常温ないし数百度℃の鋼片を加
熱炉の装入口より炉内に装入し、炉内に設置したウォー
キングビームやスキッドレール上を抽出口に向けて連続
的に搬送しながら、炉壁に設置した複数のバーナにより
所定の温度まで加熱して抽出口より搬出するものであ
る。

【０００３】従来の加熱炉の寸法・形状は、単位時間当
たりの鋼片の加熱処理能力や、鋼片の大きさ・形状によ
り異なる他、炉壁に設置するバーナの位置によっても大
きく異なる。

【０００４】図４は、従来の代表的な連続式鋼片加熱炉
の構成を示すものである。これらの連続式加熱炉は、常
温ないしは数百度℃の鋼片を１２００〜１３００℃程度
まで加熱するもので、１時間当たり２００〜６００トン
の鋼片を加熱できるものである。またこれらの加熱炉の
大きさは、炉長３０〜４０ｍ、炉幅約１０ｍであり、加
熱する鋼片の大きさは、例えば、厚さ２００〜２５０ｍ
ｍ程度、幅５００〜１５００ｍ程度、長さ５０００〜１
００００ｍｍ程度である。以下、この連続式鋼片加熱炉
について詳細に説明する。

【０００５】図４において、１は加熱炉で、鋼片は装入
側ａより加熱炉１に装入され、加熱を完了した鋼片は抽
出側ｂより抽出される。１７はウォーキングビームやス
キッドレール等、鋼片を搬送するための装置、１８は鋼
片である。通常、加熱炉内は図４に示すように、加熱炉
の炉長方向に、装入側より予熱帯ｃ、加熱帯ｄ、均熱帯
ｅ等に分けられていることが多く、それぞれの帯の長さ
は、炉長を帯の数で割った値に近い。帯の数は、本例の
３帯に限らずより多いものもある。１４は燃焼排ガスを
炉外に排出するための煙道で装入側ａに近い位置に設置
されている。１３は燃焼空気ファン、１５は希釈空気フ
ァンであり、１６は排気ファンである。１１は、予熱帯
ｃ、加熱帯ｄおよび均熱帯ｅに設置したバーナである。
このような連続式加熱炉では、加熱炉１に装入された鋼
片１８は、バーナ１１により抽出目標温度まで加熱され
て炉外に搬出される。このとき、予熱帯ｃ、加熱帯ｄお
よび均熱帯ｅの燃焼調整を個別に行うことにより、鋼片
加熱温度制御を実施している。

【０００６】このような加熱炉では、燃焼排ガスは煙道
１４より炉外に排気されるが、加熱炉出口では１２００
Ｋ以上の高温であることが多い。従って、燃焼排ガスの
顕熱を回収して、バーナ燃焼用の空気を加熱することが
考えられ、レキュペレーター１２を用いて熱回収するの
が一般的である。

【０００７】特開平６−２２８６３２号公報は排気損失
を低減して熱効率を最大にした連続式鋼片加熱炉を開示
している。また、国際公開ＷＯ９６／０５４７４号公報
は蓄熱体を通して燃焼ガスの排気を行なうバーナ装置を
高温気体取り出し手段が備えられた通路状の燃焼室の両
端に設けた構成を開示している。また、特開平８−１５
９６６４号公報は、複数台の蓄熱式予熱器を交互に切り
替えつつ加熱を行なう加熱炉を開示している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のレキ
ュペレーター１２は、金属製であることが多い。従来の
レキュペレーターは、金属製であるが故に耐熱温度制約
があり、その値は排ガス入り側で１０００Ｋ程度であ
る。従って、従来の加熱炉では、炉から出た排ガスを希
釈空気ファン１５より供給される空気により希釈して温
度を下げるという無駄な操作がなされることが多い。ま
た、排気ファン１６にも耐熱温度制約があり、概ね６２
０Ｋである。

【０００９】このように、従来の加熱炉では、主にレキ
ュペレーター１２の耐熱温度制約により、加熱炉１から
出た高温の排ガスの顕熱を十分に回収できない問題があ
った。さらに、レキュペレーター１２の保護のための希
釈空気ファン１５等の余分な設備が必要であり、設備費
が高価なこと、希釈空気ファン１５の運転費が無駄であ
ることなどの問題があった。

【００１０】本発明の加熱炉装置はこのような課題に着
目してなされたものであり、その目的とするところは、
レキュペレーター等の従来の手段では回収できない顕熱
を効率良く回収して被加熱物に効率良く伝達することが
できる加熱炉装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１の発明に係る加熱炉装置は、少なくとも１基
の加熱炉と、この加熱炉に装入する被加熱物を予熱する
ための前記加熱炉とは別個に設けられた少なくとも１基
の予熱炉と、前記加熱炉から排気される排ガスの一部ま
たは全部を抽気して熱回収、昇圧する熱回収装置とを具
備し、前記熱回収装置で昇圧された前記排ガスを前記予
熱炉に供給して前記被加熱物を予熱する。

【００１２】また、第２の発明に係る加熱炉装置は、第
１の発明に係る加熱炉装置において、前記予熱炉には、
昇圧された前記排ガスを前記被加熱物に吹き付けて熱伝
導により加熱するための複数のノズルが前記被加熱物に
近接して設けられている。

【００１３】また、第３の発明に係る加熱炉装置は、第
１又は第２の発明に係る加熱炉装置において、前記加熱
炉及び前記熱回収装置は複数基設けられ、前記予熱炉は
１基のみ設けられて前記複数の加熱炉及び前記熱回収装
置に対して共用される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を詳細に説明する。図１、図２は本発明の第１
実施形態に係る加熱炉装置の構成を示す図である。図１
において、１は従来の連続式加熱炉、１４は煙道、１２
はレキュペレーター、１６は排気ファンである。３０は
加熱炉１のレキュペレーター１２の前段に設置したガス
温度測定用温度計である。４は従来の加熱炉１とは別に
設置された予熱炉である。予熱炉４には、高温の排ガス
を図示せぬ鋼片に向けてその上下面から吹き付けるため
の多数のノズル４１が鋼片に近接して設置されている。
４２は予熱炉排ガスを大気放散するための煙道である。
また、４３は補助燃焼装置であり、必要に応じてこれを
使用して鋼片を加熱する。

【００１５】２は本実施形態に係る熱回収装置である。
２１、２２は蓄熱装置であって、内部には通気性耐火物
が充填されており、外部は断熱されている。２１ａ、２
１ｂは蓄熱装置２１に付随する耐熱逆止弁で、ガスは矢
印の方向にのみ流れる。２２ａ、２２ｂは蓄熱装置２２
に付随する耐熱逆止弁で、ガスは矢印の方向にのみ流れ
る。２３は４方向切り替え弁、２４は昇圧ファン、２５
は流量調節弁である。２６は従来の加熱炉煙道１４から
抽気するための配管、２７は予熱炉４に送気するための
配管、２８は抽気した排ガスを従来の加熱炉煙道１４
の、前記配管取り出し口の下流側に戻すための配管であ
る。２９は流量調節弁である。

【００１６】以下に上記した構成の動作を説明する。ま
ず、図１の状態では、逆止弁２１ａ、２２ｂが開いてお
り、逆止弁２１ｂ、２２ａは閉じている。この状態で
は、加熱炉１から抽気された排ガスは、配管２６、逆止
弁２１ａ、蓄熱装置２１、４方向切り替え弁２３、流量
調節弁２５、昇圧ファン２４と流れる。この間に、排ガ
スは、蓄熱装置２１に顕熱を与えて５００Ｋ以下の低温
となって昇圧ファン２４に至る。昇圧ファン２４を流れ
る排ガス流量は、流量調節弁２５により制御される。

【００１７】昇圧ファン２４を出た低温の排ガスは、分
岐し、一部は、流量調節弁２９を経て配管２８により加
熱炉１の煙道１４に戻されて、煙道１４を流れてレキュ
ペレーター１２に至り排ガスの温度を下げる。一方、昇
圧ファン２４を出た、残りの低温の排ガスは、４方向切
り替え弁２３を経て、蓄熱装置２２に入り、加熱された
後、逆止弁２２ｂ、配管２７を経て予熱炉４に導かれ
る。配管２７は先端が多数のノズル４１に分岐してお
り、高温の排ガスは、ノズル４１より図示せぬ鋼片に向
けて噴出してこれを加熱したのち、煙道４２より大気放
散される。

【００１８】次に、一定時間経過後は、４方向切り替え
弁２３が動作し、排ガス流路を変え図２の状態になる。
図２の状態では、逆止弁２１ａ、２２ｂが閉じており、
逆止弁２１ｂ、２２ａは開いている、この状態では、加
熱炉１から抽気された排ガスは、配管２６、逆止弁２２
ａ、蓄熱装置２２、４方向切り替え弁２３、流量調節弁
２５、昇圧ファン２４と流れる。この間に、排ガスは、
蓄熱装置２２に顕熱を与えて５００Ｋ以下の低温となっ
て昇圧ファン２４に至る。

【００１９】昇圧ファン２４を流れる排ガス流量は、流
量調節弁２５により制御される。昇圧ファン２４を出た
低温の排ガスは、分岐し、一部は、流量調節弁２９を経
て配管２８により加熱炉１の煙道１４に戻されて、煙道
１４を流れてレキュペレーター１２に至り排ガスの温度
を下げる。

【００２０】一方、昇圧ファン２４を出た、残りの低温
の排ガスは、４方向切り替え弁２３を経て、蓄熱装置２
１に入り、加熱された後、逆止弁２１ｂ、配管２７を経
て予熱炉４に導かれる。配管２７は先端が多数のノズル
４１に分岐しており、高温の排ガスは、ノズル４１より
図示せぬ鋼片に向けて噴出してこれを加熱したのち、煙
道４２より大気放散される。

【００２１】即ち、本実施形態によれば、一定時間毎に
図１の状態と図２の状態を繰り返すことで、加熱炉１か
ら連続的に排ガスを抽気、蓄熱装置で熱回収、昇圧し、
昇圧ファン２４を出た低温の排ガスの一部を加熱炉１の
煙道１４に戻し、さらに、残りの排ガスは蓄熱装置で加
熱した後、予熱炉４に導いて鋼片を加熱するようにして
いる。

【００２２】次に、本実施形態における排ガス流量制御
方法について説明する。本実施形態では流量調整弁が２
台設備される。第１の流量調節弁２５は、加熱炉１から
抽気する高温排ガスの流量を制御するためのものであ
る。本設備では、加熱炉１の燃焼負荷、および加熱炉温
度から、炉尻排ガス顕熱（１）を演算し、さらにレキュ
ペレーター１２において予熱空気の加熱に必要な顕熱
（２）を計算し、顕熱（１）より顕熱（２）を差し引い
た残りの顕熱（３）に相当する排ガス流量を抽気するよ
うにその流量を調整するものである。

【００２３】第２の流量調節弁２９は、レキュペレータ
ー１２の前段に設置した温度計３０の指示値が、レキュ
ペレーター１２の耐熱温度以下となるように、低温の排
ガス流量を調整するものである。

【００２４】次に、予熱炉４について説明する。予熱炉
４は箱型の加熱炉であって、鋼片をウォーキングビーム
やハースロール上を搬送しながら加熱するものである。
予熱炉４で加熱された鋼片は、加熱炉１に装入されさら
に加熱される。予熱炉４に多数配置されたノズル４１に
より高温の排ガスが鋼片に向けてその上下面から吹き付
けられる。また、補助燃焼装置４３は必要に応じて鋼片
を加熱する。

【００２５】上記した第１実施形態によれば、レキュペ
レーター１２を備えた従来の加熱炉をほとんど改造する
ことなしに、簡単な蓄熱、昇圧機能を追加するだけで加
熱炉からの排ガスを予熱炉に供給して熱効率を大きく改
善することができる。

【００２６】図３は本発明の第２実施形態に係る加熱炉
装置の構成を示す図である。図３では、複数の加熱炉
１、３より抽気した高温の排ガスを複数の熱回収装置２
ａ、２ｂを用いて回収・昇圧し、１基の予熱炉４に供給
して、加熱炉１、３に装入する鋼片を予熱するものであ
る。ここで、加熱炉３は例えば蓄熱式バーナ炉である。
蓄熱式バーナ炉３はレキュペレーターが使われていない
ので、戻しの配管２８が不要であり、吸引、熱回収した
排ガスの全量が予熱炉４へ送られる。

【００２７】上記した第２実施形態によれば、複数の加
熱炉に対して１基の予熱炉を共用させたので、予熱炉の
構成が小型になる。また、予熱炉に供給するガス量が増
えるので熱効率がさらに改善される。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、レキュペレーター等の
従来の手段では回収できない排ガス顕熱を効率良く回収
・昇圧し、これを予熱炉に導いて効率良く被加熱物を加
熱することが可能になる。従って、加熱設備全体の熱効
率が向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る加熱炉装置の構成
を示す図であり、第１の状態を示している。

【図２】本発明の第１実施形態に係る加熱炉装置の構成
を示す図であり、第２の状態を示している。

【図３】本発明の第２実施形態に係る加熱炉装置の構成
を示す図である。

【図４】従来の代表的な連続式鋼片加熱炉の構成を示す
図である。

【符号の説明】

１…加熱炉、２…熱回収装置、４…予熱炉、２１、２２…蓄熱装置、２３…４方向切り替え弁、２４…昇圧ファン、２５…流量調節弁、４１…ノズル。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１基の加熱炉と、この加熱炉に装入する被加熱物を予熱するための前記加
熱炉とは別個に設けられた少なくとも１基の予熱炉と、前記加熱炉から排気される排ガスの一部または全部を抽
気して熱回収、昇圧する熱回収装置と、を具備し、前記熱回収装置で昇圧された前記排ガスを前記予熱炉に
供給して前記被加熱物を予熱するようにしたことを特徴
とする加熱炉装置。
【請求項２】前記予熱炉には、昇圧された前記排ガス
を前記被加熱物に吹き付けて熱伝導により加熱するため
の複数のノズルが前記被加熱物に近接して設けられてい
ることを特徴とする請求項１記載の加熱炉装置。
【請求項３】前記加熱炉及び前記熱回収装置は複数基
設けられ、前記予熱炉は１基のみ設けられて前記複数の
加熱炉及び前記熱回収装置に対して共用されることを特
徴とする請求項１又は２記載の加熱炉装置。