JPS6041126B2 - 熱風炉の燃焼性改善方法 - Google Patents

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
のェアと言う）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る高
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挨つ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あるいは
使用されるガス種類の使い分け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り、加えて使用時
間の経過に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
れていなかった。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、これに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あり、第
２図は前記第１図のＡ−Ａ断面図である。

図において１は熱風炉を示し、２は熱史鼠炉１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を備えたバーナー
６が設けられている。篭熱室３はチェッカ−煉瓦３ａを
構築し、チェツカー受け金物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り
、１１は鰹道支管、１１０‘ま煙造本管である。

第３図は、蓄熱室２の下方を示す部分断面図であり、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を通り、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の出口部よりそれぞれ混合されて燃焼室２内で燃焼
する。ところで、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に回鱗自在に鞠支された回
動髄１５に固着されている。回敷軸１６は熱風炉１の外
部、つまり炉外まで伸延し、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
らの操作で自在に懐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、あるいは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１
７の横振れを防止する横梁、１９は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、エアー供給管より供給され、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３
ａを加熱した後蓄熱室３の下部より鰹道支管１１に排出
される。而してガス通気室４およびエアー通気室５より
流出するガスおよびエアーがその断面方向において偏っ
た流れ、つまり傭流となっていた場合には、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
となったり、余剰エアーが生じる結果となり、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った結果、
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６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Ａ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）を基準として鰹道支管１１
１側の蓄熱室下部１の排ガスは０２濃度が、鰹道支管１
１０側の蓄熱室下部０の０２濃度より高くなり、逆に
蓄熱室下部川まＣＯ濃度が蓄熱室下部１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、鉛直線に対する頃斜角ａ（第３図参照）が大となる
方向に鏡動させ、ガス通気室４およびエアー通気室５に
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Ａ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、蓄熱室下部１の排ガスはＣＯ濃度が高くなり、蓄熱
室下部ｎ‘ま０２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をその鏡斜角８が小さくなる方
向に騒動制御すればよい。以上の知見に基づいて本発明
においては、前記第１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。

つまり、蓄熱室下部の１側および０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。プローブ２０はガス分析計２１に連接されて
おり、プロープ２０で燃焼期における排ガスを採取する
ことにより排ガス中のＣＯ成分および０２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たＣ
○、および０２成分を水平中心線ｘを対象とした相互比
較、例えば、計測部位同志の比較、あるいは篭熱室下部
１側、０側の平均濃度を算出して比較、あるいは前記１
側、ロ側の濃度分布を調査し、それらを比較することに
よって前述の如くェ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８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
り、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成分は殆んど零であり、０２成分も糟々１．
〜１．５塁度である。而してプローブ２０で採取された
排ガス中のＣＯ成分が高いことは不完全燃焼を生じてい
ることにほかならず、又、Ｑ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Ｃ○，０２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ある
。次に加熱面積６５．４１８の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（熱風炉より高炉への送風量）３０００Ｎ〆／ｍ
ｉｎ、熱風炉出口温度１２５０〜１３００こ０の操業条
件下において、燃焼期における排ガス中のＣ○，０２成
分を第７図に示すように水平中心線ｘを対象として片側
４個づつ、合計８個配設したブローブ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ｂ，ｄ
で多量のＣＯが検出され、又計測部位ａ，ｂ，ｄの０２
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１側とロ側で比較することにより、ロ側の０２濃
度が高く、又１側のＣＯ濃度が高くなっていることが確
認でき、前記第６図に示すパ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８が小さくなる方向に微４・角煩動させ、次いてガ
ス通気室４内の整流板１３をその傾斜角８が大きくなる
方向に微小角懐動させた。この結果、前記偏流が無くな
り、ガスおよびヱア−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２川こおいて、燃焼
期における排ガス中のＣ○，０２成分を計測した。

本実施例では、熱風炉の構造および燃焼条件より排ガス
中の０２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１側の０２濃度が規準
値より高く、かつ０側のび濃度より総体的に高く、エア
ー流が１側へ偏流していることが検出された。

一方ＣＯ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０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運気室
５の整流板１３を、その傾斜角８を大きくする方向へ額
動させると共にガス通気室４の整流板も、その煩斜角ひ
を大きくする方向へ極微小角額動させた。この結果、前
記偏流は無くなり熱風出口温度も約５℃高めることがで
きた。前記実施例１，２より、水平中心線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Ｃ○，Ｑ成
分を計測し、該計測値を相互比較することあるいは予め
設定された所定値と比較することによりガスおよびエア
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し、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
ことも可能であり、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８を自動的
に調整することも勿論可能である。尚、第２線に示すよ
うに２個の煙道支管１１が、水平中心線ｘを対象として
鰹造本管１１川こ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個々の煙道１ １内にプ
ローブ２０′を配設し、該鰹道支管１１内の排ガスを採
取し、そのＣ○，０２成分を計測することによっても前
記本発明の機能、つまり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１１
川こ至る間の煙道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０２濃度も蓄熱室下
部の１側、ロ側で平均化される傾向になる。勿論、該平
均化された状態でのＣ○，０２成分を比較することによ
って、前述の如く偏流の検出は可能である。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、
前記懸念をもより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ある
。

本実施例においては、排ガスブローブ２４がその先端閉
口２４ａを蓄熱室下端部３ｃに臨ませて配説されている
。

又、該排ガスプローブ２４は、当該部位における排ガス
ＣＯ，０２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。つまり、本実施例はチェッ
カーレンガ３ａを流通し、蓄熱室３より排出される直前
、例えばチヱツカー受け金物７のガス流通孔７ａ内、あ
るいは前記チェッカー受け金物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Ｃ○，０２成
分および流速を検出することにより、より精度の高い偏
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、より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Ｃ○，
０２成分の相互比較もしくは予め設定された所定値の比
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りほぼ決まり、これが蓄熱室断面に
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
ンを榛式的に示した図であり、ｕ，は水平中心線ｘに対
して１側に流れるガスの流量、ｕ２は同じく０側に流れ
るガスの流量、ｑ，は１側に流れるエアーの流量、ｑ２
は０側に流れるエアーの流量を示し、又Ｖ，は１側の排
ガス流速、Ｖ２は０側の排ガス流速である。而してガス
およびエアー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。第３表 従って、本実施例では、前記知見に基づいて前記篭熱室
下端部３ｃにおける排ガス中のＣ○，０２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り、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ａ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８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
の熱効率を大中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あ
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図は周知の内
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断面図、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図および第９図は本発明の基本
的な説明を行うための偏流状況を示す模式図、第７図は
プ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。 １…・・・熱風炉、２・…・・燃焼室、３・・・・・・
蓄熱室、４・・・・・・ガス通気室、５…・・・エアー
通気室、６・・・・・・バーナー、７・・・・・・チェ
ッカー受け金物、８・・・・・・支柱、９・・・・・・
ガス供給管、１０・・・・・・エアー供給管、１１…・
・・煙道、１２……仕切壁、１３……整流板、１４・・
・・・・軸受、１５・・・・・・回動藤、１６…・・・
駆動装置、１７・・・・・・支持架台、１８・・・・・
・構築、１９・・・・・・軸封装置、２０・・・・・・
プローブ、２１・・・・・・ガス分析計、２２・・・・
・・演算装鷹、２３・・…・制御装置、２４……排ガス
プローフ。 第１図 第２図 第３図 第５図 第６図 第４図 第７図 第８図 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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て２以上の
   複数部位で採取し、前記排ガス中のＣＯおよびＯ＿２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り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 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
   臨ませた排ガスプ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、前記プローブにより燃焼
   期における排ガスの流速と排ガス中のＣＯ，Ｏ＿２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加えて前記ガス流速と、ガス
   およびエアの送給量より設定される平均流速との比較に
   より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。