(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本１組で交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナの複数組を１つの燃焼ゾーンとして複数の燃焼ゾーンを設け、各燃焼ゾーン毎に燃焼用空気の供給量を制御する流量制御弁および燃焼排ガスの排出量を制御する流量制御弁を設けた蓄熱式燃焼バーナ装置による加熱方法であって、同一燃焼ゾ−ン内のいずれかの組の蓄熱式燃焼バ−ナに異常が発生した場合は、前記燃焼ゾ−ンの排ガス排出量を制御する流量制御弁を全閉にして燃焼用空気が予熱されずに供給される状態とし、前記異常が修復された後は、燃焼排ガスの排出量を制御する流量制御弁を開いて燃焼用空気を予熱して交番燃焼するようにしたことを特徴とする蓄熱式燃焼バ−ナによる加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２本１組で交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナの複数組を１つの燃焼ゾーンとして複数の燃焼ゾーンを設け、各燃焼ゾーン毎に燃料の供給量を制御する流量制御弁および燃焼排ガスの排出量を制御する流量制御弁を設けた蓄熱式燃焼バーナ装置において、同一燃焼ゾ−ン内のいずれかの組の蓄熱式燃焼バ−ナに異常が発生した場合の加熱方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は蓄熱式燃焼バーナ４１ａおよび４１ｂで交番燃焼する２本１組のバ−ナの組４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄおよび４２Ｅの５組を１つの燃焼ゾーンとして複数の燃焼ゾーン４３を設け、それぞれの燃焼ゾーン４３に燃料を供給する燃焼用空気ヘッダ−管４４に、燃焼用空気の供給量を制御する流量制御弁４５を、またそれぞれの燃焼ゾ−ン４３の燃焼排ガスを排出する燃焼排ガスヘッダ−管４６に、燃焼排ガスの排出量を制御する流量制御弁４７を設けた蓄熱式燃焼バーナ装置を示すものである。
【０００３】
この蓄熱式燃焼バーナ装置においては、各組の蓄熱式燃焼バーナ４１ａおよび４１ｂには、三方切替弁４８ａおよび４８ｂが設けられている。そして、燃料供給枝管４９ａの途中に設けた燃料遮断弁５０ａを開き、燃料供給枝管４９ｂの途中に設けた燃料遮断弁５０ｂを閉じて、蓄熱式燃焼バーナ４１ａに燃焼用空気を供給して、蓄熱式燃焼バーナ４１ａで燃焼を行なっているときには、蓄熱式燃焼バーナ４１ｂで燃焼排ガスの排出をするように、三方切替弁４８ａは燃焼用空気を供給する側に、三方切替弁４８ｂは燃焼排ガスを排出する側に切り替えられる。
【０００４】
また、逆に燃料供給枝管４９ｂの途中に設けた燃料遮断弁５０ｂを開き、燃料供給枝管４９ａの途中に設けた燃料遮断弁５０ａを閉じて、蓄熱式燃焼バーナ４１ｂに燃料を供給して、蓄熱式燃焼バーナ４１ｂで燃焼を行なっているときには、蓄熱式燃焼バーナ４１ａで燃焼排ガスの排出をするように、三方切替弁４８ｂは燃焼用空気を供給する側に、三方切替弁４８ａは燃焼排ガスを排出する側に切り替えられる。
【０００５】
そして、このような切り替えは、一定の時間毎に繰り返される。
なお、図示していないが、蓄熱式燃焼バ−ナ４１ａおよび４１ｂには、蓄熱体が設けられており、それぞれのバ−ナで燃焼排ガスを排出しているときには、燃焼排ガスの保有する顕熱を蓄熱体に蓄熱し、燃焼時に蓄熱した熱で燃焼用空気を予熱して、燃焼効率を高めるようにしている。
【０００６】
上述したような蓄熱式燃焼バーナ装置においては、燃焼排ガスヘッダ−管４６に合流する各バ−ナ組４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄおよび４２Ｅの燃焼排ガス分岐管５１には、燃焼排ガス温度を測定する温度計５２が設置されており、測定した燃焼排ガスの温度が、設定してある設定温度以上になると、その組の燃焼バ−ナを消火させるシステムが採用されている。これは、燃焼バ−ナの各機器が破損した時に、高温の炉内ガスが吸引され、後流の流量調整弁４７や吸引ファン(図示せず)が熱で損傷されるのを防止するためである。
【０００７】
そして、燃焼バ−ナを消火させるに際しては、破損した燃焼バ−ナが燃焼排ガスをそれ以上吸引して、排ガス温度をさらに上昇させないようにするために、図５に示すように、消火した燃焼バ−ナの組の燃料遮断弁５０ａおよび５０ｂを閉じて消火させるとともに、前記三方切替弁４８ａおよび４８ｂのいずれをも燃焼用空気供給側に切り替え、燃焼用空気を消火した燃焼バ−ナ４１ａおよび４１ｂに供給し、消火している間に燃焼バ−ナ４１ａおよび４１ｂが熱により、ダメ−ジを受けないようにして、点検や交換等の処置を行なうようにしている。そして、破損していない他の組の燃焼バ−ナでは、燃焼と燃焼排ガスの排気とを交互に行なう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の異常バーナのみを消火する方法には、次のような問題点がある。
【０００９】
異常燃焼バーナのみを消火するだけでは、燃焼排ガスの排出は燃焼ゾ−ンのバーナの全本数をＮ本とすると、残りのＮ−１本のバーナで行わねばならず、そのまま交番燃焼を継続すると、燃焼バーナ１本当たりの蓄熱体を通過する燃焼排ガス量は、Ｎ本の燃焼バーナで燃焼排ガスの排出を行っているときよりもＮ／（Ｎ−１）の割合で多くなる。
【００１０】
このため、蓄熱式燃焼バ−ナの蓄熱体で燃焼排ガスの保有する顕熱を蓄熱しきれなくなるので、蓄熱体通過後の燃焼排ガスの温度が異常に高くなる。そのため、破損した燃焼バーナ以外の燃焼バーナも、燃焼排ガス温度が異常に高くなり、連鎖的に消火されるようになり、加熱炉の操業が不安定となる。
【００１１】
この発明は、従来技術の上述のような問題点を解消するためになされたものであり、同一燃焼ゾ−ンの何れかの蓄熱式燃焼バ−ナが消火状態になっても、同一燃焼ゾ−ンの他の蓄熱式燃焼バ−ナに消火が波及しない、蓄熱式燃焼バ−ナによる加熱方法を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る蓄熱式燃焼バ−ナによる加熱方法は、２本１組で交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナの複数組を１つの燃焼ゾーンとして複数の燃焼ゾーンを設け、各燃焼ゾーン毎に燃焼用空気の供給量を制御する流量制御弁および燃焼排ガスの排出量を制御する流量制御弁を設けた蓄熱式燃焼バーナ装置による加熱方法であって、同一燃焼ゾ−ン内のいずれかの組の蓄熱式燃焼バ−ナに異常が発生した場合は、前記燃焼ゾ−ンの排ガス排出量を制御する流量制御弁を全閉にして燃焼用空気が予熱されずに供給される状態とし、前記異常が修復された後は、燃焼排ガスの排出量を制御する流量制御弁を開いて燃焼用空気を予熱して交番燃焼するようにしたものである。
【００１３】
この蓄熱式燃焼バ−ナによる加熱方法においては、燃焼排ガスの異常温度上昇等によって、同一燃焼ゾ−ンの何れかの組の燃焼バ−ナが消火状態になったときには、同一燃焼ゾ−ンの他の組の燃焼バ−ナは、燃焼排ガスを吸引しないで、換言すれば燃焼用空気を予熱しない状態で、交番燃焼を行なう。このため、異常時には燃焼排ガスの保有する顕熱を蓄熱することはできなくなるが、短時間で異常の修復が行なえるので、大きな熱損失にはならない。
【００１４】
したがって、燃焼排ガス排出管に設けた温度計で測定する燃焼排ガス温度は高くならないので、消火が他の燃焼バ−ナに波及することはない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は燃焼ゾ−ンを複数形成した鋼管等のような長尺材を加熱する加熱炉の説明図であり、図１（ａ）は加熱炉の概略平面図、図１（ｂ）は加熱炉の概略断面図である。また、図２はこの加熱炉の燃焼制御系を示す制御系統図である。
【００１７】
図１において、加熱炉２０には、互いに対向する炉壁に多数の蓄熱式燃焼バ−ナが装着され、隣接する一対の蓄熱式燃焼バ−ナ２１ａと２１ｂ（２２ａと２２ｂ）とで交番燃焼するバ−ナ組２１（２２）が形成される。この加熱炉２０においては、鋼管Ｐの炉内搬送方向に沿って、加熱帯２３ａと均熱帯２３ｂに区分されている。そして、加熱帯２３ａは、鋼管Ｐの長手方向に沿って、入口帯Ａ、中央帯Ｂおよび出口帯Ｃと３つの燃焼ゾ−ンに分割され、均熱帯２３ｂも入口帯Ａ′、中央帯Ｂ′および出口帯Ｃ′と同じく３つの燃焼ゾ−ンに分割されている。
【００１８】
前記交番燃焼するバ−ナ組２１および２２は、それぞれの火炎Ｆ1およびＦ2が鋼管Ｐの長手方向と直交するするように、それぞれの炉壁に装着されている。
【００１９】
そして、ある周期においては、図1（ｂ）に示すように、一方の燃焼バ−ナが送風機２７により供給された燃焼用空気を、蓄熱体によって予熱して燃焼を行ない、他方の燃焼バ−ナが燃焼排ガスを蓄熱体を通して排出用送風機２８により排出し、蓄熱体に燃焼排ガスの保有する顕熱を蓄熱する。そして、次の周期では、それぞれの燃焼バ−ナが反対の動作を行なう。なお、図１（ｂ）の符号２５は排ガスを排出するための煙道、２６は煙突である。
【００２０】
このように、バ−ナ組２１および２２は、短い周期で交番燃焼するので、熱回収率が高いものとなる。
【００２１】
次に、この加熱炉の燃焼制御系統について図２に基づき説明する。図２は、加熱炉の均熱帯２３ａの１つの燃焼帯（ゾ−ン）とその燃焼制御系を示したものである。加熱炉２０の壁面に蓄熱式燃焼バ−ナ２１ａと２１ｂとからなる複数のバ−ナ組２１1、２１2、…２１n-1、２１nが、鋼管Pを均一に加熱するように配置されている。そして、それぞれの蓄熱式燃焼バ−ナには、蓄熱体２９が設けられており、燃焼排ガスが蓄熱体２９を通過するときに、その顕熱が蓄熱され、燃焼用空気が蓄熱体２９を通過するときに、燃焼用空気を予熱する。
【００２２】
交番燃焼する蓄熱式燃焼バ−ナのバ−ナ組２１1、２１2、…２１n-1、２１nには、燃料供給系Ｌ1、燃焼用空気供給系Ｌ２、燃焼排ガス排出系Ｌ３および電気制御による切替制御系Ｌ４が設けられ、かつ燃焼用空気供給系Ｌ２と燃焼排ガス排出系Ｌ３とを切り替える１組の三方切替弁３０1、３０2、…３０n-1、３０nがそれぞれ設けられている。三方切替弁３０1、３０2、…３０n-1、３０nは、その切り替え操作によって、蓄熱式燃焼バ−ナのバ−ナ組のいずれかの側の燃焼バ−ナに燃焼用空気を供給し、いずれかの側の燃焼バ−ナから燃焼排ガスを排出かを設定できるようになっている。この切替制御は、各燃焼ゾ−ンの温度検出端Ｔ1、Ｔ2まあたはＴ3で検出したゾ−ン温度を基に、制御装置３１からの制御信号によってなされている。
【００２３】
なお、２つの三方切替弁とする代わりに、四方切替弁１個で同じ機能を満たすことができる。
【００２４】
さらに、制御装置３１からの制御信号によって、個々の蓄熱式燃焼バ−ナの燃料供給量と燃料供給制御弁の弁開閉制御が行なわれる。なお、他の燃焼ゾ−ンも同様な構成であるので、その説明は省略する。
【００２５】
上述した加熱炉では、蓄熱式燃焼バ−ナを用い、一定時間、例えば３０秒毎にバ−ナ組の燃焼するバ−ナを切り替えており、加熱炉の各燃焼ゾ−ンに燃料が供給されて、燃焼雰囲気が攪拌され、鋼管Ｐの長手方向の温度分布がより均一になる。
【００２６】
また、同一燃焼ゾ−ンの蓄熱式燃焼バ−ナは、交番燃焼の周期を個々に調整したり、交番燃焼の燃焼時間と蓄熱時間の長さを調整したり、燃料供給量を調整することが可能であり、鋼管Ｐの長手方向の温度分布を調整することができるようになっている。
【００２７】
また、交番燃焼する蓄熱式燃焼バ−ナは、蓄熱体としてセラミック製等の材質のものが用いられている。蓄熱体がセラミック製等高温に耐えられるものであるため、１０００℃以上の高温の燃焼排ガスを蓄熱体に導入させることができるので、効率よく燃焼排ガスの保有する顕熱を回収することが可能である。例えば、燃焼排ガスの温度が１０００℃のときには、燃焼用空気を９００〜９５０℃に予熱することができ、熱回収効率が極めて高いものになる。
【００２８】
次に、上述した複数の燃焼ゾ−ンを有する加熱炉において、燃焼ゾ−ン内のいずれかの燃焼バ−ナが何らかの理由により、消火した場合の燃焼方法を説明する。
【００２９】
図３は、燃焼バ−ナの１組（２Ｃ）が消火した場合の蓄熱式燃焼バ−ナによる加熱方法を示す説明図である。
【００３０】
この蓄熱式燃焼バ−ナによる加熱方法は、２本１組で交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナ１ａおよび１ｂの複数組（図３においては２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅの５組）を１つの燃焼ゾーン３として複数の燃焼ゾーン３を設け、それぞれの燃焼ゾーン３に燃焼用空気を供給する燃焼用空気ヘッダ−管４に、燃焼用空気の供給量を制御する流量制御弁５を、またそれぞれの燃焼ゾ−ン３の燃焼排ガスを排出する燃焼排ガスヘッダ−管６に、燃焼排ガスの排出量を制御する流量制御弁７を設けた蓄熱式燃焼バーナ装置において、同一燃焼ゾ−ン３内のいずれかの組の蓄熱式燃焼バ−ナ１ａまたは１ｂに、燃焼バ−ナを消火させるような異常が発生した場合の加熱方法であって、燃焼排ガスヘッダ−管６に合流する各燃焼バ−ナ組２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄおよび２Ｅの燃焼排ガス分岐管１１に設けた温度計１２により測定した燃焼排ガスの温度が、燃焼バ−ナの各機器の破損を防止するために設定してある設定温度以上となって、燃焼バ−ナが消火した場合、前記燃焼ゾ−ン３の排ガス排出量を制御する流量制御弁７を全閉にするとともに、異常が発生した組（図３の場合２Ｃ）の燃焼バーナ１ａおよび１ｂは、この組２Ｃの燃料供給枝管９ａおよび９ｂのそれぞれの燃料遮断弁１０ａおよび１０ｂを閉じて、燃焼が停止されている状態にするとともに、三方切替弁８ａおよび８ｂを燃焼用空気供給側に切り替えて、燃焼用空気のみが供給される状態とする。
【００３１】
そして、異常が発生した組２Ｃ以外の組２Ａ、２Ｂ、２Ｄおよび２Ｅの燃焼バ−ナ１ａおよび１ｂには、燃料および燃焼用空気を交互に供給して、燃焼用空気を予熱しないで交番燃焼する。
【００３２】
このようにして加熱するので、消火した蓄熱式燃焼バ−ナが熱によりダメ−ジを受けないとともに、同一燃焼ゾ−ンの他の蓄熱式燃焼バ−ナの蓄熱体を過剰な燃焼排ガスが通過しないので、燃焼排ガス分岐管１１に設けた温度計１２により測定した燃焼排ガスの温度が、燃焼バ−ナの各機器の破損を防止するために設定してある設定温度以上となることはなく、連鎖的に燃焼バ−ナが消火することはない。
【００３３】
したがって、燃焼用空気を予熱しないので、燃焼効率が低下することはあるものの、多数本の燃焼バ−ナが消火して、加熱炉の操業停止に至るようなトラブルには発展しない。
【００３４】
また、被加熱物の長手方向にゾ−ン分割され、ゾ−ン内が均一な温度分布となるので、長尺被加熱物の長手方向温度ムラの発生を防止することができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明により、加熱炉の操業が安定して行なえるとともに、燃焼バ−ナの耐久性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃焼ゾ−ンを複数形成した加熱炉の説明図であり、（ａ）は加熱炉の概略平面図、（ｂ）は加熱炉の概略断面図である。
【図２】燃焼ゾ−ンを複数形成した加熱炉の燃焼制御系を示す制御系統図である。
【図３】本発明の実施の形態の蓄熱式燃焼バ−ナによる加熱方法を示す説明図である。
【図４】従来の蓄熱式燃焼バ−ナによる加熱方法を示す説明図である。
【図５】従来の異常燃焼バ−ナの消火方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ  蓄熱式燃焼バーナ
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ  蓄熱式燃焼バーナの組
３  燃焼ゾーン３
４  燃焼用空気ヘッダ−管
５  流量制御弁
６  燃焼排ガスヘッダ−管
７  流量制御弁
８ａ、８ｂ  三方切替弁
９ａ、９ｂ  燃料供給枝管
１０ａ、１０ｂ  燃料遮断弁
１１  燃焼排ガス分岐管
１２  温度計
２０  加熱炉
２１ａ、２１ｂ  蓄熱式燃焼バ−ナ
２２ａ、２２ｂ  蓄熱式燃焼バ−ナ
２１、２２  交番燃焼するバ−ナ組
２１1、２１2、…２１n-1、２１n 交番燃焼するバ−ナ組
２３ａ  加熱帯
２３ｂ  均熱帯
２５  煙道
２６  煙突
２７  送風機
２８  排出用送風機
２９  蓄熱体
３０1、３０2、…３０n-1、３０n   三方切替弁
３１  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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