JPS5842709A - 熱風炉の燃焼性改善方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱風炉の燃焼性改善方法に関するものである。

高炉に熱風を送給するための熱風炉は、周知の如く燃料
ガス（以下、単にガスと言う）と燃焼エアー（以下、単
にエアと言う）を混合せしめて燃焼し蓄熱室に所定の蓄
熱を行わしめる燃焼工程と、前記蓄熱室に冷風を送給し
、蓄熱室内における熱交換によって熱風とならしめ高炉
へ送給する送風工程が繰返し行われる。ところで近年、
省エネルギーの要請と相俟りて前記熱風炉においても燃
焼性を改善し、熱効率を高めるための提案例えばバーナ
ー内に固定式の整流板を設置し、ガスおよびエアーの偏
流を防止する試み等がなされている。

しかしながら熱風炉においては、例えば高炉の操業条件
の変更めるい社使用されるガス種類の使い分は等によっ
て燃焼量の変動も大きく、又、個々の熱風炉のバーナー
は、その製作上の問題に起因する特有の癖を持っておシ
、加えて使用時間の経’ＡＫ伴ってバーナーの損傷、構
築煉瓦の脱落、ガスおよびエアーの流動状況に変動を与
える等、多くの外乱要因がある。このため、従来の手段
ではいずれもこれらの外乱要因に迅速に対応できず満足
すべき効果は得られていなかりた。

本発明は前記複雑で多くの外乱要因に対しても、長期間
、安定してガスおよびエアーの偏流を防止し、これＫよ
ってガスおよびエアーを均一に混合せしめ、燃焼性を改
善し得る方法の提供をその主たる目的とするものである
。

以下、実施例に基づき本発明を詳述する。

第１図は、周知の内燃式熱風炉の断面構造図でおシ、第
２図は前記第１図０Ａ−Ａ断面図でおる。

図においてｌは熱風炉を示し、２は熱風炉ｌの燃焼室、
同じく３は蓄熱室である。燃焼室２の下方には後述する
ガス通気室４およびエアー通気室５金備えたバーナー６
が設けられている。蓄熱室３はチェッカー煉瓦３鳳を構
築し、チェッカー受は金物７を介して支柱８で支持され
ている。９はガス供給管、１０はエアー供給管であシ、
ｌｌは煙道支管、１１０は煙道本管である。第３図は、
蓄熱室２の下方を示す部分断面図であシ、第４図は第３
図の平断面図である。バーナー６は、アーチ状に構築さ
れた仕切壁１２によって交互にガス通気室４とエアー通
気室５が構成され、ガス供給管９から供給されたガスは
ガス通気室４を通シ、又エアー供給管から供給されたエ
アーはエアー通気室５を通って上昇しバーナー６の出口
部よシそれぞれ混合されて燃焼室２内で燃焼する。とと
ろで、本発明の熱風炉１においては第３図および第４図
に示すようにガス通気室４内およびエアー通気室５内に
それぞれ整流板１３が設置されている。本実施例の整流
板１３は軸受１４に回動自在に軸支された回動軸１５に
固着されている。回動軸１５は熱風炉１の外部、つまシ
炉外まで伸延し、炉外に設置された駆動装置１６に連接
されている。而して駆動装置１６を駆動することによっ
て回動軸１５が回動し、整流板１３は炉外からの操作で
自在に傾動できるよう構成されている。又、整流板１３
はガス通気室４およびエアー通気室５の軸長に応じて、
同一通気室内に１個のみ、多るいは２個以上の複数個設
置すればよい。尚、第３図および第４図において１７は
軸受１４の支持架台、１８は前記支持架台１７の横振れ
を防止する横梁、１９祉ガスおよびエアーの漏洩を防止
する軸封装置を示すものである。

さて、燃焼期においては前述のようにガスおよびエアー
がガス供給管９、エアー供給管よル供給され、さらにガ
ス通気室４、エアー通気室５を流通し、燃焼室２へ供給
される。前記ガスおよびエアーは燃焼室２で混合されて
燃焼する。燃焼した高温のガスは蓄熱室３のチェッカー
レンガ３ａを加熱した後蓄熱室３の下部より煙道支管１
１に排出される。而してガス通気室４およびエアー通き
室５よシ流出するガスおよびエアーがその断面方向にふ
・いて偏った流れ、つまシ偏流となりていた場合には、
燃焼室２でガスとエアーが均等に混合されずに部分的に
不完全燃焼となったシ、余剰エアーが生じる結果となシ
、燃焼性が悪化し、熱効率が低下する。

本発明者等は前記偏流状況を検出する手段について種々
調査研究を行なりた結果、蓄熱室３を出た排ガスの成分
および流速を計測することによって前記偏流の検出が可
能であるとの知見を得た。

第５図および第６図は、前記知見に基づき、排ガス中の
ＣＯおよび０２成分と偏流の基本的パターンを調査した
結果を示す図である。即ち、第５図はガス流Ｇおよびエ
アー流人がそれぞれ並行した流れとなった偏流の生じた
例を示すものでこのような偏流が生じた場合、蓄熱室３
の水平断面における中心線Ｘ（該蓄熱室水平断面中心線
を以下水平中心線Ｘと言う）を基準として煙道支管１１
．側の蓄熱室下部■の排ガスはＯ２濃度が、煙道支管１
１Ｗ側の蓄熱室下部■のＯ２濃度よシ高くなシ、逆に蓄
熱室下部■はＣＯ濃度が蓄熱室下部■のＣＯ濃度より高
くなる。而して前記偏流が生じた場合には整流板１３を
、鉛直線に対する傾斜角θ（第３図参照）が大となる方
向に傾動させ、ガス通気室４およびエアー通気室５忙お
ける流動抵抗を大きくするよう制御すればよい。一方、
第６図は、ガス流Ｇとエアー流人が交差する方向の偏流
を生じた例を示すもので、このような偏流が生じた場合
１蓄熱室下部■の排ガスはＣＯ濃度が高くなシ、蓄熱室
下部■はＯ２濃度が高くなる。而して前記偏流が生じた
場合には整流板１３をその傾斜角θがＩＪｓさくなる方
向に傾動制御すればよい。

以上の知見に基づいて本発明においては、前記ｆ１ｇ１
図および第２図に示すように蓄熱室下部にガス採取口を
有するプローブ２０を水平中心線Ｘを対象として２以上
の複数個配設した・つまシ、蓄熱室下部のｌ側および■
側の排ガスを、水平中心線Ｘを基準として対象の複数部
位から採取するよう構成した。グローブ２０はガス分析
計２１に連接されてお夛、グローブ２０で燃焼期におけ
る排ガスを採取することによシ排ガス中のＣＯ酸成分よ
びＯ２成分を連続的もしくは間欠的に計測できる。而し
て前記計測されｆｃＣＯｌおよびＯ２成分値を水平中心
Ｍｘを対象とした相互比較、例えば、計測部位同志の比
較、あるいは蓄熱室下部■側、■側の平均濃度を算出し
て比較、あるいは前記Ｉ側、■側の濃度分布を調査し、
それらを比較することによって前述の如くエアおよびガ
スの偏流が検出できる。従って該偏流に対応して駆動装
置１６を駆動し、整流板１３の傾斜角０を調整すれば偏
流を防止することが可能となる。ところで燃焼工程にお
いては燃焼室２でガスが完全燃焼するようガス量および
エアー量が設定されておシ、良好なる燃焼が維持されて
いる状態においては排ガス中のＣＯ酸成分殆んど零であ
シ、Ｏ２成分も精々１．　Ｏ〜１、５程度である。而し
てグロー２２０で採取された排ガス中のＣＯ酸成分高い
ととは不完全燃焼を生じていることにほかならず、又、
Ｏ２成分が高いことは余剰空気を生じていることを意味
しており、個々の熱風炉１における排ガス中のＣ０９０
□成分の基準値を予め設定しておき、該設定された値と
前記燃焼期における計測値を比較することによっても偏
流を検出することが可能でらる・次に加熱面積６５．４
１８−の熱風炉において本発明を実施した例について説
明する。

実施例１ 送風量（熱風炉よシ高炉への送風量）３００ＯＮｇ”／
ｍｉ　ｎ　％熱風炉出口温度１２５ＯＮ１３００℃の操
業条件下において、燃焼期における排ガス中のＣＯ、Ｏ
２成分を第７図に示すように水平中心線Ｉを対象として
片側４個づつ、合計８個配設したグローブ２０によりそ
れぞれの部位における排ガスを採取して計測した。第１
表は前記計測値の一例を示すもので計測部位す、ｄで多
量のＣＯが検出され、又計測部位ａ　ｅ　ｂ　ｔ　ｄ　
ＯＯ２濃度が低くなっている。

第１表 前記第１表の計測値を水平中心線Ｘを対象として蓄熱室
下部の■側と■側で比較することによシ、■側のＯ２濃
度が高く、又■側のＣＯ濃度が高くなっていることが確
認でき、前記第６図に示すＡターンの偏流を生じている
ことが検出された。従って、まずエアー通気室５内の整
流板１３を、その傾斜角θが小さくなる方向に微小角傾
動させ、次いでガス通気室４内の整流板１３をその傾斜
角θが大きくなる方向に微小角傾動させた。この結果、
前記偏流が無くなシ、ガスおよびエアーの同一送風量に
対し、熱風炉出口温度を約８℃高めることができた。

実施例２ 前記実施例１と同一操業条件およびプローブ２０におい
て、燃焼期における排ガス中のｃｏ、Ｏ２成分を計測し
た。本実施例ては、熱風炉の構造および燃焼条件よル排
ガス中のＯ２濃度の規準値を１．０％、Ｃｏ濃度の規準
値を零として予め設定した◎第２表は、本実施例に基づ
く計測値の一例を示すものである。

第２表 第２表の計測値では蓄熱室下部の■側のＯ２濃度が規準
値よシ高く、かっ■側のＯ２濃度よシ総体的に高く、エ
アー流が！側へ偏流していることが検出された。一方Ｃ
Ｏ濃度は、総体的に低く、比較的均等に流れてはいるも
のの規準値との比較で計測部位ｅ、ｈにおいて若干高く
、ガス流は■側へ僅かな偏流を生じていることが検出さ
れた。

而して、前記偏流に対応してエアー通気室５の整流板１
３を、その傾斜角θを大きくする方向へ傾動させると共
にガス通気室４の整流板も、その傾斜角θを大きくする
方向へ極微小角傾動させた。

この結果、前記偏流は無くなシ熱風出ロ温度も約５℃高
めることができた。

前記実施例１，２よシ、水平中心＠ｘを対象とした蓄熱
室下部の複数部位で採取した排ガスのＣＯ、Ｏ２成分を
計測し、該計測値を相互比較することおるいは予め設定
され九所定値と比較することによシガスおよびエアーの
偏流を検出できることが確認された。前記計測値の相互
比較および所定値との比較は例えば作業者が前記ガス分
析計２１による計測値を監視し、人力によって前記比較
を行い偏流を検出することも可能である。又、第１図に
示すようにガス分析計２１による計測値を演算装置２２
に入力し、該演算装置２２によって、前記比較を自動的
に行わしめ、かつ偏流を検出させることも可能であシ、
さらに演算装置２２の偏流検出信号を制御装置２３に入
力させ、制御装置２３の指令により駆動装置１６を駆動
し、整流板１３の傾斜角０を自動的に調整することも勿
論可能である。尚、第２＠に示すように２個の煙道支管
１１が、水平中心線Ｘを対象として煙道本管１１０に接
続されている熱風炉１においては、第２図に破線で示す
ように前記側々の煙道１１内にグローブ２０’を配設し
、該煙道支管１１内の排ガスを採取し、そのＣｏ　＃　
Ｏ２成分を計測することによっても前記本発明の機能、
つｔシ偏流を検出することが可能である。本発明におい
て蓄熱室下部とはかかる煙道本管１１０に至る間の煙道
１１をも含めていうものである。ところで、本発明者等
の経験では、排ガスの採取位置が蓄熱室３の下端面３ｂ
より離れるに従って、蓄熱室３を流出した排ガスが混合
され、ＣＯおよびｏ２濃度も蓄熱室下部の！側、■側で
平均化される傾向に力る・勿論、該平均化された状態で
のＣＯ、Ｏ２成分を比較することによって、前述の如く
偏流の検出ｉ可能である。しかしながら排ガスの流量は
大であることから例えば部分的に、然かも僅かな量の偏
流が生じた場合には、前記混合された後では、その検出
が困難となる懸念が生ずる。従って排ガスの採取位置は
、蓄熱室下端面３ａにできるだけ近い位置で、かつ多数
部位で行なうことが好ましい。次に、前記懸念をもよシ
確実に解決し得る実施例について説明する。

第８図は、蓄熱室３の下端部の部分断面図でおる。

本実施例においては、排ガスプローブ２４がその先端開
口２４ｍを蓄熱室下端部３ｃに臨ませて配設されている
。又、該排ガスグローブ２４は、当該部位における排ガ
スのＣＯ、Ｏ２成分と共に排ガスの流速を計測できるよ
う構成され、前記実施例と同様に水平中心線Ｘを対象に
２以上の複数個配設されている。

つまυ、本実施例はチェッカーレンガ３ａを流通し、蓄
熱室３よシ排出される直前、例えばチェッカー受は金物
７のガス流通孔７ａ内、あるいは前記チェ、カー受は金
物７に近接するチェッカーレンガ３ａのガス流通孔にお
いて排ガスのＣ０１ｏ２成分および流速を検出すること
によシ、よシ精度の高い偏流の検出を可能ならしめるも
のである。

さて、本発明者等は、よシ精度の高い偏流の検出を行う
ためにさらに研究を進めた結果、前記排ガス中のＣ０、
Ｏ２成分の相互比較もしくは予め設定された所定値との
比較に加えて排ガスの流速を比較することが極めて効果
的であるとの知見を得た。

即ち、排ガスの流速はガスおよびエアーの送給量よシは
ぼ決まシ、これが蓄熱室断面方向において均等であるこ
とが好ましい状態である。第９図は、ガスおよびエアー
の流量とガス流速の基本的なパターンを模式的に示した
図であり、ｕｓは水平中心線Ｘに対して！側に流れるガ
スの流量、ｕｌは同じく■側に流れるガスの流量、ｑｌ
はｌ側に流れるエアーの流量、ｑ！は■側に流れるエア
ーの＃ｔ、　ｆｉｔ　ｋ示し、又ｖｌは■側の排ガス流
速、ｖ鵞は■側の排ガス流速である。而してガスおよび
エアの流量と排ガスの流速との関係、さらに前記関係と
排ガス成分、それに対応した偏流との関係は下記第３表
のように説明できる。

従って、本実施例では、前記知見に基づいて前記蓄熱室
下端部３Ｃにおける排ガス中めＣＯ、Ｏ２成分を計測し
、前記実施例と同様にその計測値の相互比較あるいは所
定値との比較に加えて、前記排ガスの流速をも同時に計
測し、この流速の計測値と、ガスおよびエアーの送給量
より設定される平均流速とを比較することによシ、精度
の高い偏流を検出するものである。而して前記偏流が検
出されたら直ちに駆動装置１６を駆動し、整流板１３の
傾斜角０を調整することによって偏流を防止する。

以上詳述したように本発明においては複雑な操業条件下
においても正確にガスおよびエアーの偏流を検出でき、
該偏流の検出に対応して操業中においても整流板１３の
傾斜角θを適正に制御できることから前記偏流を迅速、
かつ確実に防止できるようになった。この結果、燃焼室
における燃焼性が著しく改善でき、その熱効率を大巾に
向上させることが可能となった。

以上のように、本発明の実用的、経済的効果は非常に大
でおる。

【図面の簡単な説明】

各図は本発明の実施例を示すもので、第１図は周知０内
燃式熱風炉に本発明を実施した状態を示すもので前記熱
風炉の断面構造図、第２図は第１図のＡ−Ａ＠Ｔｉｌ［
ｉ図、第３図は蓄熱室下方を示す部分断面図、第４図は
第３図の平断面図、第５図、第６薗および第９図は本発
明の詳細な説明を行うための偏流状況を示す模式図、第
７図はグローブ配設の一例を示す平面図、第８図は蓄熱
室の下端部を示す部分断面図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼室下方の燃料ガス通気室内および燃焼エアー
   通気室内に、それぞれ炉外駆動装置に連接された傾動可
   能な整流板を設置すると共に燃焼期における蓄熱室下部
   の排ガスを、蓄熱室水平断面中心線を対象とした２以上
   の複数部位で採取し、前記排ガス中のＣＯおよびＯ２成
   分を計測し、次いで前記計測値の相互比較もしくは予め
   設定された所定値との比較によシガスおよびエアーの偏
   流を検出し、前記偏流に対応して前記整流板の傾斜角を
   調整し、偏流を防止せしめることを特徴とする熱風炉の
   燃焼性改善方法。
2. （２）燃焼室下方の燃料ガス通気室内および燃焼エアー
   通気室内に、それぞれ炉外駆動装置に連接された傾動可
   能な整流板を設置すると共に、蓄熱室下端部に先端開口
   を臨ませた排ガスグローブを蓄熱室水平断面中心線を対
   象とした２以上の複数個配設し、前記グローブによシ燃
   焼期における排ガスの流速と排ガス中のＣＯ、Ｏ２成分
   を計測し、次いで前記計測値の相互比較もしくは予め設
   定された九定値との比較に加えて前記ガス流速と、ガス
   およびエアの送給量よシ設定される平均流速との比較に
   よルガスおよびエアーの偏流を検出し、前記偏流に対応
   して前記整流板の傾斜角を調整し偏流を防止せしめるこ
   とを特徴とする熱風炉の燃焼性改善方法。