JPS5842253B2 - 直接火焔加熱型無酸化炉のアフタ−バ−ン制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鋼板を連続焼鈍する直接火焔加熱型無酸化炉
のアフターバーン制御方法に関する。

鋼板を連続熱処理するのに加熱効率のよい直接火焔加熱
型無酸化炉（以下ＮＯＦという）が用いられるが、との
ＮＯＦは鋼板表面に酸化膜が生成するのを避けるため空
燃比を１以下にして燃焼させるから排ガス中には未燃焼
燃料が残り、それをそのま又排出すると色々問題を生じ
る。

例えばこの排ガスは高温であるから燃料原単位向上のた
め熱交換器を用いて該高温排ガスの持つ顕熱をＮＯＦバ
ーナの燃焼用空気の予熱に利用したりするが、該熱交換
器に空気の漏洩がありそして排ガスに未燃焼燃料が含ま
れていると該熱交換器で未燃焼燃料が燃焼して熱交換器
が高温となり、熱交換器を損傷する恐れがある。

この未燃焼燃料は煙道から大気へ排出される迄の任意の
部分で空気と触れて燃焼してもやはり同様に当該部分を
過熱、損傷する恐れがあり、また燃焼せずにそのま又大
気中へ放散されても公害問題を起す恐れがある。

そこでアフターバーンを行なって無害化するが、このア
フターバーンは未燃焼燃料が多いと（勿論これでは損失
が多く、場合によっては発煙を伴なうので好ましくない
が）従来のように単に空気を導入してやるだけで実行で
きるが、微量であると単なる空気導入では完全燃焼しな
い。

本発明はかかるアフターバーンに伴なう諸問題を究明し
それに対する解決手段を案出して未燃焼燃料を確実に、
完全に燃焼させる制御方法を提案するものである。

以下図面を参照しながらこれを詳細に説明する。

第１図で１はＮＯＦの終端排気部（ガスの流れとストリ
ップの流れは通常逆であるから、この部分はストリップ
から見れば入側になることもある）でこの中を矢印で示
すように排ガス２が排出されて行く。

３はこの排出経路に設けられたアフターバーン室、４は
熱交換器である。

アフターバーン室３にはバーナ５が取付けられ、該バー
ナには燃料ガス供給管６および燃焼空気供給管７が配設
される。

８，９はこれらの管に挿入された流量測定用のオリフィ
ス、１０，１１は流量調節弁である。

１２．１３はアフターバーン室３の下流の排ガス経路に
挿入された排ガス温度検出用の熱電対および未燃焼燃料
検出用の排ガス成分分析計であり、出力信号を温度指示
調節計１４および比率設定器１５へ送る。

１６および１７は空気および燃料流量指示調節計であっ
て、オリフィス９，８および温度指示調節計１４、比率
設定器１５の出力信号を受けて流量調節弁１０．１１を
開閉する。

次にこの装置の動作を説明するに、Ｎ０Ｆ１の排気ガス
排出経路を、未燃焼燃料を含む排ガス２が排出されて行
くが、この未燃焼燃料量は例えばＮ０Ｆ１のバーナーに
供給した燃料ガス量とその燃料ガスの燃焼に際してセッ
トした空燃比から算出できる。

こうして求めた未燃焼燃料量信号Ｓ１は比率設定器１５
に入力し、この未燃焼燃料を燃焼させるのに要する空気
量を算出させる。

この必要空気量信号Ｓ８は空気流量指示調節計１６に入
力され、該調節計１６はオリフィス９で測定される実際
空気量が信号Ｓ３で設定される必要空気量に等しくなる
ように流量調節弁１１を開閉操作する。

こうしてバーナー５からアフターバーン室３へ必要量の
空気が供給され、未燃焼燃料が燃焼される。

しかしながら前述のように未燃焼燃料が稀薄である、発
火点以下に温度が下っている、アフターバーン室の排ガ
ス流速が速い等の条件下では未燃焼燃料量全く、または
一部しか燃焼しない。

そこで本発明ではアフターバーン室の下流側に熱電対１
２を設け、排ガス温度を測定する。

この測定された排ガス温度信号Ｓ４は温度指示調節計１
４に入力され、該調節計は排ガス温度がＮＯＦで使用の
燃料ガスの種類（Ｃｏ、ＣＨ４など）から定まる最低温
度（発火点温度）以下に下ると排ガス２を該最低温度に
するに必要な燃料量（これは排ガス温度と発火点温度と
の差、排ガス流量等から算出できる）信号Ｓ、を出力し
、これを燃料流量指示調節計１７に入力する。

該調節計１７はオリフィス８で測定された燃料量が信号
Ｓ、で指示された燃料量に等しくなるよう流量調節弁１
０を開閉操作する。

この燃料供給は過剰に供給すると、当然燃料の無駄が生
じるがそれだけでなく、アフターバーン室３従って排ガ
ス温度が過熱する結果を招き、熱交換器４を損傷する等
の問題を生じる。

アフターバーン室３で燃料が供給されると、この室でバ
ーナ５を介して供給される空気量は信号Ｓ１ により未
燃焼燃料を完全燃焼させるに必要な量だけであるから、
空気量が不足することになる。

これを補う空気量は供給燃料量から算出して比率設定器
１５へ入力してもよいが、本例では信号Ｓ１ による空
気量決定の誤差を補正する目的を持たせて、アフターバ
ーン室の下流に設けた分析計１３により排ガス成分を分
析し、未燃焼燃料がないようにつまりアフターバーン室
３で空燃比１の完全燃焼が行なわれるように補正信号ｓ
２を比率設定器１５へ入力する。

バーナ５はこの完全燃焼のための主フレーム５ａの他に
常時燃焼しているパイロットフレーム５ｂを有し、直火
を確実にしている。

排ガス２の未燃焼燃料量は少な（つまり可燃分は稀薄で
あり、温度もそれ程高くなく、一方、流速は可成り大き
い。

稀薄燃料は燃焼速度が遅く、バーナで点火しても燃える
のはバーナフレーム周囲のみという傾向がある。

勿論これでは未燃焼燃料の完全燃焼はできないから、こ
のアフターバーン室３では排ガスの流速を低下させまた
攪拌が行なえるようにしている。

即ちアフターバーン室３は周囲の排ガス路より断面積が
犬であり、排ガス流速（平均速度）Ｗｇが稀薄未然焼燃
料の燃焼速度以下に低下するようにしである。

また第２図に矢印で示すようにバーナ５からの噴流に周
囲のガスは巻込まれるが、この巻込みガス量はバーナの
孔経ｄ。

、噴流方向への距離１０、噴流速度Ｗ。により定まる。

そこでバーナ５への空気および燃料ガス入力量等から噴
流速度Ｗ。

を求め、またアフターバーン室３の断面積等から排ガス
流速Ｗｇを求め、噴流速度Ｗ。

が排ガス流速Ｗｇの５〜１０倍になるようにアフターバ
ーン室の寸法比を定めると、排ガス攪拌、均一燃焼を実
現できることが実験的に確認された。

以上詳細に説明したように本発明によれば排ガス中米燃
焼燃料の完全燃焼に必要な空気を導入するだけでなく、
排ガス温度を未燃焼燃料の発火点温度に保持（発火点温
度以下に下れば発火点温度になるように加熱し、発化点
温度になればそれ以上への加熱は行なわず、排ガス自体
の温度状態に放置）するので、最少エネルギで、過剰損
傷などの問題を起すことなく、未燃焼燃料を確実に完全
燃焼させることができる。

更にアフターバーン室を、排ガス流速が燃焼速度以下に
なるように、また攪拌が行なわれるようにしたので、上
記のことと相俟って完全燃焼が一層確実に行なわれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す模式図、第２図はアフタ
ーバーン室諸元の説明図である。 図面で１は無酸化炉、３はアフターバーン室、５はバー
ナ、６〜１７はその制御系である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直接火焔加熱型無酸化炉の排ガス排出経路にアフタ
   ーバーン室を設け、該アフターバーン室にバーナーを取
   付けて該バーナーに、アフターバーン室の温度を排ガス
   中米燃焼燃料の発火点温度に保持するに必要な最小限の
   燃料量と、該燃料と該未然焼燃料の完全燃焼に必要な空
   気量とを供給することを特徴とする直接火焔加熱型無酸
   化炉のアフターバーン制御方法。 ２ アフターバーン室の大きさを、該アフターバーン室
   内の排ガス流速が、排ガス内稀薄未燃焼燃料の燃焼速度
   以下になるように定めることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の直接火焔加熱型無酸化炉のアフターバー
   ン制御方法。