KR20190004706A - 방사 튜브에 의해서 노를 가열하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

방사 튜브에 의해서 노를 가열하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

방사 튜브들(11 내지 14)을 사용하여 간접적으로 노 챔버(16)를 가열하기 위해, 가열 에너지가 방사 튜브 벽을 통해 노 챔버(16)로 전달된다. 안정된 상태 작동 동안, 방사 튜브(11 내지 14) 및 그 표면 상의 온도는 노보다 높으며, 상기 높은 온도는 방사 튜브(11 내지 14)의 비열 출력에 의존한다. 예를 들면, 770 ℃의 노 온도 및 50 kW/m2의 열 출력에서, 방사 튜브는 900 ℃의 온도를 갖는다. 따라서, 방사 튜브(11 내지 14)는 노 내의 온도가 단지 100 ℃인 경우에도 이 출력에서 무화염 산화로 연속적으로 작동할 수 있다. 그러나, 방사 튜브(11 내지 14)가 예를 들어, 연소가 중단되는 동안 770 ℃의 노 온도로 냉각되면, 관련 버너가 수 초 동안 화염으로 초기에 상기 버너를 작동시켜 점화될 때 폭연이 방지된다.

Description

방사 튜브에 의해서 노를 가열하기 위한 장치 및 방법
본 발명은 간헐적으로 작동되는 방사 튜브를 가열하기 위해 무화염 산화(flameless oxidation)를 위해 설계된 버너를 점화하기 위한 노 가열 장치 및 방법에 관한 것이다.
문헌 EP 0 463 218 A1은 무화염 산화에 의한 버너의 작동을 개시하고 있다. 이 작동은 예열된 연료-공기 혼합물을 폐가스 재순환 와류에 고속으로 분사하는 것에 기반한다. 노 챔버는 버너를 가열하기 위해 사용되며 화염으로 작동된다. 작동 온도에 도달하면, 무화염 산화로 전환할 수 있다.
또한, DE 102 17 524 B4는 무화염 산화로 작동하는 버너에 의한 방사 튜브의 가열을 개시하고 있다. 이러한 종류의 버너는 또한 가열 단계에서 화염에 의한 작동 모드를 취하도록 설계된다.
마지막으로, 문헌 EP 1 995 515 B1은 작동 온도가 무화염 산화에 필요한 한계 온도 미만인 무화염 산화에 의해 노 챔버를 가열하기 위한 버너를 개시하고 있다. 이를 위해, 고온의 가스는 꾸준히 연소되는 화염에 의해 발생되고, 그렇지 않으면 무화염 산화를 보조 및 유지하는데 사용된다.
방사 튜브는 전형적으로 약 1200 ℃까지의 온도에 대한 산업용 노의 간접 가열에 사용된다. 방사열을 소산하기 위해, 방사 튜브는 내부로부터 가열되며, 방사 튜브는 무화염 산화에 의해 가열될 수 있으며, 이는 폐가스 내의 산화질소를 상당히 감소시킨다.
산업용 노의 온도가 개별 방사 튜브 또는 전체 방사 튜브 그룹을 스위칭 온 및 오프함으로써 제어되는 경우, 방사 튜브는 작동 중에도 여전히 스위칭 온/오프되어야 한다. 스틸 또는 다른 재료의 열처리의 경우, 작동 중에 노의 온도는 예를 들어, 적용에 따라 850 ℃ 미만이다. 전형적으로 900 ℃ 미만이지만 700 ℃를 훨씬 넘는 이러한 종류의 노 온도는 방사 튜브에 의해 발생될 수 있다. 그러나, 방사 튜브가 화염으로 버너에 의해 가열되고, 에너지 보존 이유로 높은 공기 예열(특히 500 ℃ 초과의 예열)을 하여 공정을 수행하면, 결과적 산화질소 값이 허용할 수 없을만큼 높다. 대조적으로 무화염 산화를 사용하는 버너의 작동은 낮은 산화질소 값을 유도하며, 경험에 따르면, 방사 튜브에 의해 가열된 노의 경우, 무화염 산화로 버너를 안정적으로 작동시킬 수 있게 하기 위해 적어도 850 ℃의 노 작동 온도가 필요하다. 그러나, 노 온도가 낮으면, 간헐적인 작동, 즉 출력 조절을 위한 버너의 스위치 온 및 오프시에 폭연(deflagration)이 발생할 수 있다. 이와 관련하여, 850 ℃ 미만(그러나 700 ℃ 초과)의 노 작동 온도는 간헐적인 무화염 버너 작동(무화염 펄스형 연소)에 중요하다고 간주될 수 있다.
본 발명의 목적은 중요한 노 온도에서 무화염 펄스형 연소로 방사 튜브를 신뢰성있게 작동시킬 수 있는 개념을 규정하는 것이다.
이 목적은 청구항 1에 따른 노 가열 장치 및 청구항 9에 따른 방법에 의해 달성된다 :
본 발명에 따른 노 가열 장치는 적어도 하나의 방사 튜브, 바람직하게는 복수의 방사 튜브를 포함하며, 각각의 경우에 방사 튜브는 버너(적어도 하나의 버너)에 의해 가열될 수 있으며, 상기 버너는 제 1 작동 모드에서 화염으로 작동할 수 있고 제 2 작동 모드는 화염없이(즉, 무화염 산화로) 작동할 수 있다. 방사 튜브의 내부는 노 챔버에 대해 밀봉되는 것이 바람직하다. 적어도 하나의 제어 장치가 제공되어, 상기 적어도 하나의 제어 장치에 의해서 방사 튜브의 버너 또는 버너들이 스위치 온 및 오프될 수 있고, 제 1 및 제 2 작동 모드들 사이에서 전환될 수 있다. 활성 버너의 경우 방사 튜브의 내부 온도는 노 챔버의 온도보다 높다. 펄스형 연소의 경우 반복적으로 발생하는 작동 중단 동안, 방사 튜브의 내부 온도는 위에서부터 노 온도에 근접한다.
본 발명에 따르면, 제어 장치는 온간 시동의 경우, 즉 작동 온도에 있는 노의 경우에 제 1 작동 모드에서 버너를 일시적으로 작동시킨 다음에 제 2 작동 모드에서 버너를 작동시키도록 설계된다. 방사 튜브의 버너가 클록되는 경우, 즉 펄스형 연소로 알려진 것으로 작동되는 경우, 버너는 확실하게 반복적으로 시동되어야 한다. 이것은 각각의 경우에 바람직하게는 수 초 동안 연소되는 화염의 점화에 의해 달성된다. 비교적 낮은(임계) 노 작동 온도에도 불구하고, 방사 튜브의 내부 온도는 예를 들어, 단지 800 ℃로부터 850 ℃를 초과하는 온도, 예를 들면 900 ℃로 상승할 수 있고, 그 다음 무화염 작동 모드로 신뢰성있게 전환된다.
버너가 무화염 작동으로 쉽게 작동될 수 있고 또한 점화될 수 있는, 노 챔버의 연료 의존 임계 온도(Tk) 미만에서, 버너가 여전히 방사 튜브 내에서 무화염으로 작동될 수 있는 임계 온도 범위가 존재한다. 따라서, 방사 튜브 내부로부터 노 챔버로의 온도 구배가 발생되어, 방사 튜브 내부 온도가 확실히 임계 온도(Tk) 초과로 있게 된다. 그러나, 임계 온도 범위 내에서 무화염 버너 점화의 경우에는 폭연의 위험이 있다. 본 발명에 따르면, 수 초 동안 지속되는 짧은 화염이 이 임계 온도 범위에서 점화되어 그 다음 즉시 무화염 작동으로 전이된다.
노 가열 장치는 예를 들어, 하나 이상의 전환 온도 센서의 형태로 노 온도의 적어도 국부적인 검출을 위한 장치를 포함할 수 있다. 이러한 종류의 온도 센서가 산업용 노의 한 지점에 배치되면, 노 온도에 기초하여 버너의 온/오프를 결정하지만, 버너 온도에 기초하지는 않는다. 따라서, 그룹으로 작동되는 버너들의 경우, 개별 버너는 버너가 시동될 때 무화염 산화를 쉽게 개시하는 온도를 갖는 반면, 다른 버너는 이러한 목적에 적합하지 않을 수 있다. 그러나, 제 1 작동 모드에서 일시적으로 버너가 점화되고 이어서 제 2 작동 모드로 전환되기 때문에, 모든 버너가 확실하게 점화되고 폭연은 피하게 된다. 온간 시동의 경우의 제 1 작동 모드에서의 일시적인 작동은 폭연을 피하기 위한 안전 작동 단계이다.
제 1 작동 모드에서 버너의 작동 시간 기간은 바람직하게는 수 초, 예를 들어, 5초 또는 3 초이다. 발생된 산화질소는 짧은 시간으로 인해 무시할 수 있다.
본 발명에 따르면, 노가 고온일 때, 노의 작동 온도가 무화염 산화의 온도 한계 미만일 때 연소 중단 후, 방사 튜브를 가열하기 위한 버너가 제 1 작동 모드에서 화염으로(안전 작동 모드) 점화되고 그 직후 온도 한계 미만의 노 온도에 관계없이 무화염 산화에 의한 제 2 작동 모드로 전환된다.
노 챔버의 온도가 버너의 작동 중단 중에 상기 하부 온도(Tu) 미만으로 떨어지면, 버너는 냉간-시동 작동 모드에서 점화되고 버너에서의 화염은 노 챔버에서의 온도가 다시 상기 하부 온도에 도달할 때까지 유지된다.
재한정된 실시예에서, 검출된 노 온도에 기초하여 제 1 작동 모드에 대한 시간 기간의 길이를 규정하는 것이 가능하다. 이것은 예를 들어, 복수의 전환 온도 센서에 의해 단계적으로 또는 연속적으로 구현될 수 있다.
본 발명의 유리한 전개의 세부 사항은 상세한 설명 또는 청구범위의 도면의 대상이다. 도면에서 :
도 1은 심하게 개략적으로 묘사된, 펄스형 연소로 작동하기 위한 복수의 방사 튜브를 갖는 노 가열 장치를 도시하며,
도 2는 펄스형 작동으로 작동하는 방사 튜브의 점화를 갖는 방사 튜브의 온도 조건을 도시하며,
도 3은 방사 튜브를 작동시키기 위한 온도 한계를 그래프의 형태로 도시하며,
도 4는 방사 튜브의 펄스형 작동을 설명하기 위한 그래프를 도시하고,
도 5는 제 1 작동 모드에 대한 온도 의존 시간 주기를 그래프의 형태로 도시한다.
노 가열 장치(10)는 도 1에 도시되어 있으며, 본 문헌 전반에 걸쳐 "방사 튜브"라고 약칭하는 적어도 하나, 바람직하게는 복수의 방사 가열 튜브(11 내지 14)를 포함한다. 이들은 주로 방사열에 의해 내부에 위치한 물품(더 상세히 도시되지 않음)을 가열하기 위해 노 벽(15)으로부터 노 챔버(16) 내로 돌출한다.
방사 튜브(11 내지 14)는 버너들이 바람직하게는 가스 작동 방식으로 작동하여 방사 튜브(11 내지 14)를 내부로부터 가열하는, 도 1에서 단순히 기호로 도시된 버너(17, 18, 19, 20)에 의해 가열된다. 버너(17 내지 20)는 방사 튜브(11 내지 14)의 내부를 가열하기 위해 사용되며, 이 목적을 위해 각각의 방사 튜브(11 내지 14)의 개방 단부에 배치되고, 상기 방사 튜브의 다른 단부는 바람직하게는 폐쇄된다. 그러나, 버너가 방사 튜브의 양 단부들에 배치되는 디자인도 가능하다. 방사 튜브(11 내지 14)는 도시된 바와 같이 세장형이고 직선일 수 있거나 또는 하나 이상의 루프를 가질 수 있다. 이들의 내부는 방사 튜브 벽에 의해 노 챔버(16)로부터 분리된다.
각각의 버너(17 내지 20)는 연소 공기(및 연료)를 예열하기 위해 폐가스 열을 사용하기 위해 예를 들어, 열회수 및/또는 발전기 형태의 열회수 장치를 포함한다. 버너(17 내지 20)는 바람직하게는 높은 공기 예열로 작동하여, 연소를 위해 공급되는 공기가 500 ℃를 초과하는 온도를 갖는다. 내부에 배치된 공기, 가스 및 폐가스 라인 및 제어 부재, 예를 들어, 밸브는 도 1에 개별적으로 도시되어 있지 않다.
버너(17 내지 20)는 화염을 형성하는 제 1 작동 모드(F)에서 작동될 수 있다. 이 작동 모드는 냉간 시동, 즉 방사 튜브(11 내지 14) 및 노 챔버의 가열 작동을 위해 사용된다. 일단, 노 챔버가 적어도 온도(Tu)로 가열되면, 제 1 작동 모드(F)에서 이 지점까지 작동된 버너(17 내지 20)는 화염없이(무화염 산화 FLOX®에 의한 작동) 제 2 작동 모드(NF)로 전환된다. 제 2 작동 모드(NF)는 특히 낮은 수준의 NOx 발생을 특징으로 한다.
버너들이 제 2 작동 모드(NF)에서 작동될 수 있는 노 챔버의 최저 온도(Tu)는 버너 출력에 의존하고 따라서, 방사 튜브 내부에서 작동 버너에 도달된 온도에 의존한다. FLOX® 작동, 즉 제 2 작동 모드(NF)에서의 작동이 가능한 노 챔버의 최저 온도(Tu)는 예를 들어, 750 ℃일 수 있다(도 3).
버너(17 내지 20)를 스위칭 온 및 오프하고 버너(17 내지 20)를 제 1 작동 모드(F)로부터 제 2 작동 모드(NF)로(또는 그 반대로) 전환하기 위해, 제어 장치(21)가 제공된다. 제어 장치는 화살표 22, 23, 24, 25로 나타낸 바와 같이 버너(17 내지 20)에 의해 형성된 그룹의 작동을 제어하여, 예를 들어, 2 단계 제어 동안, 예를 들어, 770 ℃의 설정 온도(Ts)에서 노 챔버(16)의 온도를 유지하기 위해, 버너들을 공동으로(즉, 동시에) 스위칭 온 및 오프한다. 온도(Ts)는 온도(Tu)보다 약간 높다.
노 온도(T)를 검출하기 위해, 적어도 하나, 가능하면 복수의 온도 센서(27, 28)를 갖는 온도 검출 장치(26)가 제공된다. 온도 센서(27, 28)는 온도 스위치로서 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 온도 센서(27)는 원하는 노 온도(Ts)로 설정될 수 있고, 이 목적을 위해, 예를 들어, 770 ℃의 전환 온도를 가질 수 있다. 온도 센서(27)는 노 온도를 원하는 값으로 조정하기 위해 버너(17 내지 20)의 펄스형 연소를 수행하는데 사용될 수 있다.
제 2 온도 센서(28)는 활성 버너가 제 1 작동 모드(F)로부터 제 2 작동 모드(NF)로 전환될 수 있는 최저 온도(Tu)로 설정될 수 있다. 예를 들어, 이는 750 ℃의 전환 온도를 가질 수 있다.
이와 관련하여 설명된 노 가열 장치(10)는 다음과 같이 작용한다 :
도 3의 좌측에 도시된 냉간 시동의 경우, 즉 주위 온도 또는 그 미만이지만, 임의의 경우에 온도(Tu) 미만의 영역에서 노 챔버(16)의 온도(Tcold)에서의 설비의 시동의 경우에, 제어 장치(21)는 화염, 즉 제 1 작동 모드(F)에서 모든 버너(17 내지 20)를 시동하고, 방사 튜브(11 내지 14) 및 그에 따른 노 챔버(16)를 가열한다. 이 공정은 일반적으로 몇 분 이상 지속되는 상당한 양의 시간을 소요할 수 있다. 예를 들어, 온도 센서(28)에 의해 온도(Tu)에 도달하고, 이 온도에서 무화염 작동이 가능함을 검출하는 즉시, 제어 장치(21)는 버너(17 내지 20)를 이 작동 모드(NF)로 전환한다. 이 작동 모드(NF)에서, 가열은 설정점 온도(Ts)에 도달하거나 초과할 때까지 계속된다. 버너, 즉 그 내부에서의 노 온도(Tu)로부터, 방사 튜브(11 내지 14)는 무화염 작동이 가능한 온도, 예를 들어, 850 ℃의 임계 온도(Tk) 초과의 온도를 가진다.
노 챔버(16)가 설정 온도(Ts), 예를 들어, 770 ℃로 가열되는 경우, 이 온도(Ts)는 버너(17 내지 20)의 펄스형 연소 작동에 의해 유지된다. 예를 들어, 온도 센서(27)는 작동 온도가 초과되고 언더슈트(undershot)될 때, 즉 전환 신호를 제어 장치(21)로 출력할 때, 소정의 히스테리시스로 스위칭 온 및 오프된다. 이 제어 장치는 버너(17 내지 20)를 적절히 스위칭 온 및 오프함으로써 노 챔버(16) 내의 온도를 조정한다. 도 3 및 특히 도 4는 이 작동을 도시한다. 제어 장치(21)는 설정 온도(Ts)가 언더슈트되는 즉시 버너(17 내지 20)를 스위칭 온한다. 버너들(17 내지 20)은 설정 온도(Ts)가 초과될 때 대조적으로 스위치 오프된다. 따라서, 노 챔버(16)의 실제 온도(T)는 스위칭 히스테리시스에 따라 온도(Ts) 부근에서 변동한다.
비록, 펄스형 연소 작동의 경우의 노 온도가 무화염 작동(FL)이 가능하고 가열 중에 화염 작동[제 1 작동 모두(F)]으로부터 무화염 작동[제 2 작동 모드(NF)]으로 전환되는 최저 온도(Tu)(예를 들면 750 ℃)에 있거나 또는 초과할지라도, 버너(17 내지 20)는 짧은 시간(Δt) 동안 각각의 경우에 다시 스위칭 온할 때 화염으로 제 1 작동 모드(F)에서 작동된다. 따라서, 방사 튜브(11 내지 14)가 임계 온도(Tk)(전형적으로 850 ℃)보다 낮은 온도를 갖는 경우에도, 버너(17 내지 20)는 폭연없이 점화될 수 있다. 시간 기간(Δt)이 경과하면, 제어 장치(21)는 버너(17 내지 20)를 무화염 작동(NF)으로 전환된다.
이러한 공정은 도 2에 다시 도시된다. 버너가 시간(Ton)의 순간에 예를 들어, 770 ℃의 온도(Ts)에서 점화된다면, 방사 튜브(11) 내의 온도(T)는 빠르게 상승하기 시작하여, 불과 수 초 후에 통상적으로 850 ℃의 임계 값(Tk)을 초과한다. 시간 기간(Δt)이 경과하면, 따라서, 시간(ton) 이후의 시간(tu)의 순간에 무화염 작동(FL)으로 전이된다. 이 작동은, 예를 들어, 온도(Ts)가 초과되었음을 신호하는 온도 센서(27)의 전환 신호로 인해, 제어 장치(21)가 버너(17 내지 20)를 다시 스위치 오프할 때까지 유지된다. 버너(17 내지 20)는 일정 시간 비활동 상태가 되어, 방사 튜브(11 내지 14)는 노 온도(예를 들면, 770 ℃)로 다시 냉각된다. 노 온도(Ts)가 언더슈트되면, 온도 센서(27)는 다시 통신하여 제어 장치(21)에게 버너(17 내지 20)를 다시 스위치 온하도록 조치한다. 이는 시간 기간(Δt) 동안 제 1 작동 모드(F)로 다시 구현되고, 그 후에 작동 모드(NF)로 전이된다.
이와 관련하여 설명된 노 가열 장치(10)는 적어도 2개의 작동 모드, 구체적으로는 제 1 작동 모드(F)의 버너(17 내지 20)에 의한 방사 튜브(11 내지 14)의 가열 및 버너(17 내지 20)가 원하는 노 온도(Ts)를 유지하기 위해 펄스 방식으로 스위칭 온 및 오프되는, 펄스형 연소에 의한 제어 작동을 가진다. 제어 작동의 경우의 노 온도(Ts)는 무화염 산화에 적합한 임계 온도(Tk) 밑에 있다. 이 온도(Tk)는 사용된 연료에 의존하고, 천연 가스의 경우 약 850 ℃이다. 따라서, 제어 작동(펄스형 연소 작동)의 경우에, 버너(17 내지 20)는 짧은 시간 기간(Δt)동안 제 1 작동 모드(F)의 시작에서 버너(17 내지 20)가 점화되는 시동 시퀀스에서 항상 점화되고, 시간 기간(Δt)이 경과하면 무화염 산화에 의한 제 2 작동 모드(NF)가 전이된다. 이러한 방식으로, 노 챔버(16)는 높은 공기 예열 및 그에 따른 낮은 산화질소 방출과 함께 개선된 에너지 사용으로 Tk보다 낮은 적당한 작동 온도(Ts)에서 작동될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 고정된 값으로서 시간 기간(Δt)을 특정할 수 있다. 노가 냉각상태일 때(예: T = 600 ℃ 미만) 버너가 점화되면, 먼저 버너가 화염으로 즉, 제 1 작동 모드(F)에서 작동한다. 노 온도가 온도(Tu)에 도달하면, 버너는 제 2 작동 모드(NF)로 전환되고 화염없이 계속 작동한다. 노 온도(T)가 설정 온도(Ts)를 초과하면 버너는 시간(toff)에서 스위치 오프된다. 노 온도(T)가 설정 온도(Ts)보다 현저하게 떨어지는 즉시, 버너는 시간(ton)에서 다시 스위치 온된다. 버너는 여기서 임계 온도(Tk) 밑의 노 온도(T)에서 점화된다. 이를 위해, 버너는 우선 시간 기간(Δt) 동안 화염으로 제 1 작동 모드(F)에서 작동된다. 이 고정 또는 가변 시간 기간(Δt)이 경과하면, 제 2 작동 모드(NF)로 전이된다.
냉간 시동 후에 제 1 작동 모드(F)로부터 제 2 작동 모드(NF)로의 전이가 이루어진 온도(Tu) 위의 노 온도(T)에서 버너가 다시 스위치 온될 때 버너가 점화되지만, 버너가 다시 스위치 온되었을 때, 제 1 작동 모드(F)에서 먼저 점화되고, 그 다음 수 초 후에만 제 2 작동 모드(NF)로 전환된다.
선택적으로 또는 추가적으로, 추가의 온도 센서가 제공될 수 있다. 예를 들어, 850 ℃ 위의 노 챔버(16) 내의 온도에 대한 온도 센서는 제어 장치(21)에 신호를 보낼 수 있어서, 상기 제어 장치는 먼저 제 1 작동 모드(F)로 전환하지 않고 제 2 작동 모드(NF)에서 버너를 즉시 시동시킨다.
본 발명에 따른 원리의 또 다른 가능한 변형 또는 개발은 버너(17 내지 20)가 각각의 시동의 경우에 화염에 의한 제 1 작동 모드(F)에서 도 4에 따라서 작동되는 시간 기간(Δt)이 노 챔버 온도에 의존한다는 점에서 가능하다. 예를 들어, 버너(17 내지 20)가 폭연하지 않고 제 2 작동 모드(NF)에서 직접 점화될 수 있는 제 1 온도 한계(T1)와 무화염 작동, 즉 제 2 작동 모드(NF)에서 버너(17 내지 20)의 작동이 가능하지 않은 제 2 온도 한계(T2) 사이의 시간 기간(Δt)은 가변적일 수 있다. 온도 한계(T1) 위에서, 시간 기간(Δt)은 0과 동일하다. 온도 한계(T2) 밑에서, 시간 기간(Δt)은 크거나 고정되지 않는다. 온도 한계(T1, T2) 사이에서, 시간 기간(Δt)에 대한 기능적 프로파일은 시간 기간(Δt)이 고온을 향하여 감소하는 범위 내에서 특정될 수 있다. 기능 프로파일은 연속적으로 또는 점선으로 표시된 것처럼 하나 이상의 단계로 실행할 수 있다. 선형 프로파일이 가능하다.
방사 튜브(11 내지 14)를 사용하여 간접적으로 노 챔버(16)를 가열하기 위해, 가열 에너지가 방사 튜브 벽을 통해 노 챔버(16)로 전달된다. 안정된 상태의 작동 중에, 방사 튜브(11 내지 14) 및 그 표면에서의 온도는 노보다 높으며, 상기 더 높은 온도는 방사 튜브(11 내지 14)의 비열 출력에 의존한다. 예를 들어, 770 ℃(< Tk)의 노 온도 및 50kW/m2의 열 출력에서, 방사 튜브는 900 ℃(> Tk)의 내부 온도를 갖는다. 무화염 산화가 가능한 연료 의존 임계 온도(Tk)는 예를 들면 850 ℃일 수 있다. 따라서, 방사 튜브(11 내지 14)는 노 내의 온도가 단지 770 ℃(< Tk) 임에 도 불구하고, 이 출력에서 무화염 산화로 연속적으로 작동할 수 있다. 그러나, 연소 튜브(11 내지 14)가 연소 중단 중에 Tk 미만의 온도로 냉각되면, 작동 모드(NF)로 전이되기 전에, 수 초 동안 화염[작동 모드(F)]으로 초기에 상기 버너를 작동시켜서 관련 버너가 점화될 때, 폭연이 회피된다.
10: 노 가열 장치
11 내지 14: 방사 가열 튜브/방사 튜브
15: 노 벽
16: 노 챔버
17 내지 20: 버너
21: 제어 장치
22 내지 25: 화살표
26: 온도 검출 장치
27, 28: 온도 센서들
F: 제 1 작동 모드, 화염에 의한 버너
NF: 제 2 작동 모드, 무화염 산화
T: 온도
t: 시간

Claims (14)

  1. 특히 노 챔버(16)에서의 물품의 열처리를 위한 산업용 노를 위한 노 가열 장치로서,
    상기 노 챔버(16)을 가열하는데 사용되며, 버너(17)에 의해 가열될 수 있으며, 화염에 의한 제 1 작동 모드(F)와 무화염 산화에 의한 제 2 작동 모드(NF)에서 작동될 수 있는 적어도 하나의 방사 튜브(11)를 포함하고,
    상기 방사 튜브(11)의 버너(17)를 스위치 온 및 오프시킬 수 있고 또한 상기 작동 모드들(F, NF) 사이에서 전환시킬 수 있는 적어도 하나의 제어 장치(21)를 포함하고,
    상기 노 챔버(16)의 온도(T)는 사용된 연료의 무화염 산화를 위해 적어도 연소실에 제공되어야만 하는 임계 온도(Tk) 미만이나, 상기 방사 튜브(11)의 버너(17)가 무화염 방식으로 작동될 수 있는 하부 온도(Tu) 초과의 설정 온도(Ts)로 상기 제어 장치(21)에 의해 고정되는, 상기 노 가열 장치에 있어서,
    상기 제어 장치(21)는 상기 제 2 작동 모드(NF)에서 상기 임계 온도(Tk) 미만의 상기 노 챔버(16)의 온도(T)로 상기 버너(17)를 작동시키도록 설계되는 것을 특징으로 하는 노 가열 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 장치(21)는, 상기 제 1 작동 모드(F)에서 초기에 상기 버너(17)를 점화시키고 상기 모드에서 시간 기간(Δt) 동안 상기 버너를 작동시키고 이어서 상기 제 2 작동 모드(NF)에서 상기 버너를 작동시키기 위해, 시동시 및 상기 임계 온도(Tk) 미만이나, 상기 온도(Tu) 초과의 상기 노 챔버(16)의 온도(T)를 갖도록 설계되는 것을 특징으로 하는 노 가열 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 노 온도를 적어도 국부적으로 검출하기 위한 장치(26)가 제공되고 상기 장치(26)는 상기 제어 장치(21)에 연결되는 것을 특징으로 하는 노 가열 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 노 온도를 적어도 국부적으로 검출하기 위한 상기 장치(26)는 적어도 하나의 전환 온도 센서(27)를 포함하는 것을 특징으로 하는 노 가열 장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 노 온도를 적어도 국부적으로 검출하기 위한 상기 장치(26)는 상기 방사 튜브(11)의 외부에서 상기 방사 튜브로부터 거리를 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 노 가열 장치.
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치(21)는 상기 노 챔버(16)의 온도를 조정하기 위해 상기 적어도 하나의 버너(17)를 스위칭 온 및 오프하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 노 가열 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치(21)는 상기 노 챔버(16)의 온도(T)가 상기 임계 온도 한계(Tk) 미만이나, 상기 하부 온도(Tu) 초과인 경우에만 온간 시동(warm start)을 식별하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 노 가열 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어 장치(21)는 온간 시동의 경우에만 상기 제 1 작동 모드(F)에서 일정 시간 기간(Δt) 동안 상기 버너(17)를 작동시키도록 설계되는 것을 특징으로 하는 노 가열 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 시간 기간(Δt)은 고정되어 있고, 바람직하게는 수 초인 것을 특징으로 하는 노 가열 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 시간 기간(Δt)은 상기 노 챔버(16)의 온도(T)에 따라 고정되는 것을 특징으로 하는 노 가열 장치.
  11. 노가 고온일 때 연소 중단에 이어서 온간 시동 모드에서 간헐적으로 작동되는 방사 튜브들(11)을 가열하기 위한 버너들(17)을 점화하기 위한 방법에 있어서,
    - 상기 노의 작동 온도(T)는 사용된 연료의 무화염 산화를 위해 적어도 노 챔버에 제공되어야 하는, 임계 온도(Tk) 미만이나, 상기 방사 튜브(11)의 버너(17)가 무화염 방식으로 작동될 수 있는 하부 온도(Tu) 초과로 놓이게 되고,
    - 상기 버너(17)는 화염으로 작용하는 제 1 작동 모드(F)에서 점화되고,
    - 상기 버너(17)는 상기 노 온도(T)가 여전히 상기 온도 한계(Tk) 미만에 놓여 있는 것과 무관하게 무화염 산화에 의한 제 2 작동 모드(NF)로 전환되는, 버너 점화 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 하부 온도(Tu) 미만의 상기 노 챔버(16)의 온도를 갖는 냉간-시동 모드에서 상기 버너(17)는 상기 제 1 작동 모드(F)에서 화염으로 점화되고 추가로 작동되는 것과, 상기 버너들(17)은 상기 노 챔버(16)의 온도(T)가 상기 하부 온도(Tu)를 초과하는 즉시 화염없이 상기 제 2 작동 모드(NF)로 전환되는 것을 특징으로 하는 버너 점화 방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 버너들(17)은 상기 노 챔버의 온도(T)를 원하는 온도(Ts)로 조정하기 위해 펄스형 연소 작동으로 작동되는 것을 특징으로 하는 버너 점화 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 노 챔버(16)의 원하는 온도(Ts)는 상기 하부 온도(Tu) 초과이나, 상기 임계 온도(Tk) 미만인 것을 특징으로 하는 버너 점화 방법.
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