(57)【要約】【課題】蓄熱式燃焼バーナーの廃熱回収に最適な、蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整システムおよびその方法を提供する。【解決手段】蓄熱体を有する蓄熱式燃焼バーナーを複数基配置した加熱炉設備において蓄熱式燃焼バーナーに供給する排ガス供給量の調整を行う蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整システムであって、加熱炉内の雰囲気温度と蓄熱体出口の排ガス温度および排ガス流量とを測定したデータを用いて蓄熱体の熱容量を算出する熱容量算出部と、算出された蓄熱体の熱容量と予め設定された排ガス目標温度を用いて蓄熱体への最適排ガス供給量を算出する供給量算出部とを有する。【選択図】図３
2018077000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱体を有する蓄熱式燃焼バーナーを複数基配置した加熱炉設備において蓄熱式燃焼バーナーに供給する排ガス供給量の調整を行う蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整システムであって、
加熱炉内の炉内雰囲気温度と蓄熱体出口の排ガス温度および排ガス流量とを測定したデータを用いて蓄熱体の熱容量を算出する熱容量算出部と、
算出された前記蓄熱体の熱容量と予め設定された排ガス目標温度を用いて蓄熱体への最適排ガス供給量を算出する供給量算出部とを有することを特徴とする蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整システム。
【請求項２】
蓄熱体を有する蓄熱式燃焼バーナーを複数基配置した加熱炉設備における蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整システムであって、
加熱炉内の炉内雰囲気温度と、蓄熱体出口の排ガス温度および排ガス流量の各データを測定する測定部と、
予め設定された排ガス目標温度、排ガス比熱および理論排ガス比と、前記測定部で測定した前記炉内雰囲気温度、前記排ガス温度および前記排ガス流量を記録する記録部と、
前記記録部に記録された前記炉内雰囲気温度、前記排ガス温度、前記排ガス流量を用いて蓄熱体の熱容量を算出する熱容量算出部と、
前記熱容量算出部で算出された蓄熱体の熱容量と前記記録部に記録された排ガス目標温度を用いて蓄熱体への最適排ガス供給量を算出する供給量算出部とを、
有することを特徴とする蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整システム。
【請求項３】
蓄熱体への排ガス供給量が前記最適排ガス供給量となるように自動調整する流量調整部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整システム。
【請求項４】
蓄熱体への前記最適排ガス供給量をオペレーターが操作する端末に出力する出力部を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整システム。
【請求項５】
蓄熱体を有する蓄熱式燃焼バーナーを複数基配置した加熱炉設備において蓄熱式燃焼バーナーに供給する排ガス供給量の調整を行う蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整方法であって、
加熱炉内の炉内雰囲気温度と蓄熱体出口の排ガス温度および排ガス流量とを測定したデータを用いて蓄熱体の熱容量を算出する熱容量算出工程と、
算出された前記蓄熱体の熱容量と予め設定された排ガス目標温度を用いて蓄熱体への最適排ガス供給量を算出する供給量算出工程とを有することを特徴とする蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整方法。
【請求項６】
蓄熱体を有する蓄熱式燃焼バーナーを複数基配置した加熱炉設備における蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整方法であって、
加熱炉内の炉内雰囲気温度と、蓄熱体出口の排ガス温度および排ガス流量の各データを測定する測定工程と、
予め設定された排ガス目標温度、排ガス比熱および理論排ガス比と、前記測定工程で測定された前記炉内雰囲気温度、前記排ガス温度および前記排ガス流量を記録する記録工程と、
前記記録工程で記録された前記炉内雰囲気温度、前記排ガス温度、前記排ガス流量を用いて蓄熱体の熱容量を算出する熱容量算出工程と、
前記熱容量算出工程で算出された蓄熱体の熱容量と前記記録工程で記録された排ガス目標温度を用いて蓄熱体への最適排ガス供給量を算出する供給量算出工程とを、
有することを特徴とする蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整方法。
【請求項７】
蓄熱体への排ガス供給量が前記最適排ガス供給量となるように自動調整する流量調整工程を有することを特徴とする請求項５または６に記載の蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整方法。
【請求項８】
蓄熱体への前記最適排ガス供給量をオペレーターが操作する端末に出力する出力工程を有することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱式燃焼バーナーの廃熱回収に最適な、蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整システムおよびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、製鉄所等の大型製造設備で使用される加熱炉では、コスト削減および地球環境の保全の観点から、省資源、省エネルギーが推進されている。加熱炉はバーナーを複数基配置し、これらのバーナーで被加熱体を加熱する。鋳片や鋼材を加熱するバーナーとして、熱効率を向上させる目的より、加熱炉内の燃焼排ガス（排ガス）により燃焼空気を予熱する方式が採用されている。その方式の一つとして蓄熱体を使用する蓄熱式燃焼バーナーがある。
【０００３】
一般的な蓄熱式燃焼バーナーは、例えば特許文献１に記載されるように、バーナー毎にレンガあるいはセラミックスといった材料で造られた蓄熱体を有する。バーナー内に吸引した高温の加熱炉内の燃焼排ガスを通過させることで、蓄熱体に顕熱を蓄熱させる。蓄熱体の温度が充分上昇した後、配管のバルブを切り替えて、蓄熱体を通過するガスを加熱炉内の燃焼排ガスから加熱炉へ供給する燃焼空気に変更する。蓄熱体を通過する燃焼空気は、ほぼ外気温と等しく低温であるため、蓄熱体を通過することにより予熱され、予熱された燃焼空気は燃料ガスを燃焼させて高温の燃焼ガスとして加熱炉に供給される。一方、蓄熱体は、燃焼空気に放熱するため、降温する。その後、蓄熱体は、再び加熱炉内の燃焼排ガスをバーナー内に吸引して蓄熱する、といったサイクルを繰り返す。加熱炉は、この燃焼空気の予熱により、燃料使用量の削減を可能とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１８６１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の一般的な蓄熱式燃焼バーナーでは、加熱炉が運転している間、蓄熱体は蓄熱・放熱の熱サイクルによる熱膨張と熱収縮を繰り返している。そのため、蓄熱体は、膨張・収縮により亀裂・磨耗・破損といった損傷を受けてしまう。蓄熱体が損傷を受けると、当初設計通りの蓄熱量を確保できず、燃焼空気の予熱が不十分となり、燃料使用量の削減が十分にできなくなるという問題がある。
【０００６】
また、蓄熱体が損傷した場合、設備保護の観点から、蓄熱体に供給する排ガス流量を低下させる必要があるが、オペレーターが手動操作により蓄熱体へ供給する排ガス流量を調整するため、過剰に流量を減少させてしまうことがあった。
【０００７】
さらに、複数のバーナーへのガス供給を一つのバルブで制御しているため、一基の蓄熱体で損傷が発生した場合、同じバルブでガス供給を制御している全ての蓄熱体への排ガス流量を低下させることになる。そのため、損傷のない健全な蓄熱体については、設備的に余力があるにもかかわらず排ガスの顕熱回収率が低下し、大幅な熱効率の低下を招き、燃料使用量の削減はできずにいた。
【０００８】
上述の一つのバルブでガス供給を制御することにより生じる問題に対しては、排ガス供給量の調整を全ての蓄熱体で個別に行えば解決可能ではある。しかし、加熱炉一基に多数のバーナーが設置されており、各バーナーに一対一で対応して蓄熱体も設置されているため、その全てで個別に流量調整を可能とするバルブを設置することは現実的ではない。
【０００９】
本発明は係る問題に鑑み、蓄熱体への排ガス供給について、蓄熱体で個別の流量調整を行うことなく、損傷を受けた蓄熱体を含む一群の蓄熱体で最大効率の熱回収ができる、蓄熱式燃焼バーナーの廃熱回収に最適な蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整システムおよびその方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述の課題を解決すべく、蓄熱体へ供給する排ガス流量の最適化を達成するものである。
［１］蓄熱体を有する蓄熱式燃焼バーナーを複数基配置した加熱炉設備において蓄熱式燃焼バーナーに供給する排ガス供給量の調整を行う蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整システムであって、加熱炉内の炉内雰囲気温度と蓄熱体出口の排ガス温度および排ガス流量とを測定したデータを用いて蓄熱体の熱容量を算出する熱容量算出部と、算出された前記蓄熱体の熱容量と予め設定された排ガス目標温度を用いて蓄熱体への最適排ガス供給量を算出する供給量算出部とを有することを特徴とする蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整システム。
［２］蓄熱体を有する蓄熱式燃焼バーナーを複数基配置した加熱炉設備における蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整システムであって、加熱炉内の炉内雰囲気温度と、蓄熱体出口の排ガス温度および排ガス流量の各データを測定する測定部と、予め設定された排ガス目標温度、排ガス比熱および理論排ガス比と、前記測定部で測定した前記炉内雰囲気温度、前記排ガス温度および前記排ガス流量を記録する記録部と、前記記録部に記録された前記炉内雰囲気温度、前記排ガス温度、前記排ガス流量を用いて蓄熱体の熱容量を算出する熱容量算出部と、前記熱容量算出部で算出された蓄熱体の熱容量と前記記録部に記録された排ガス目標温度を用いて蓄熱体への最適排ガス供給量を算出する供給量算出部とを、有することを特徴とする蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整システム。
［３］蓄熱体への排ガス供給量が前記最適排ガス供給量となるように自動調整する流量調整部を有することを特徴とする［１］または［２］に記載の蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整システム。
［４］蓄熱体への前記最適排ガス供給量をオペレーターが操作する端末に出力する出力部を備えることを特徴とする［１］〜［３］のいずれか１つに記載の蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整システム。
［５］蓄熱体を有する蓄熱式燃焼バーナーを複数基配置した加熱炉設備において蓄熱式燃焼バーナーに供給する排ガス供給量の調整を行う蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整方法であって、加熱炉内の炉内雰囲気温度と蓄熱体出口の排ガス温度および排ガス流量とを測定したデータを用いて蓄熱体の熱容量を算出する熱容量算出工程と、算出された前記蓄熱体の熱容量と予め設定された排ガス目標温度を用いて蓄熱体への最適排ガス供給量を算出する供給量算出工程とを有することを特徴とする蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整方法。
［６］蓄熱体を有する蓄熱式燃焼バーナーを複数基配置した加熱炉設備における蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整方法であって、加熱炉内の炉内雰囲気温度と、蓄熱体出口の排ガス温度および排ガス流量の各データを測定する測定工程と、予め設定された排ガス目標温度、排ガス比熱および理論排ガス比と、前記測定工程で測定された前記炉内雰囲気温度、前記排ガス温度および前記排ガス流量を記録する記録工程と、前記記録工程で記録された前記炉内雰囲気温度、前記排ガス温度、前記排ガス流量を用いて蓄熱体の熱容量を算出する熱容量算出工程と、前記熱容量算出工程で算出された蓄熱体の熱容量と前記記録工程で記録された排ガス目標温度を用いて蓄熱体への最適排ガス供給量を算出する供給量算出工程とを、有することを特徴とする蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整方法。
［７］蓄熱体への排ガス供給量が前記最適排ガス供給量となるように自動調整する流量調整工程を有することを特徴とする［５］または［６］に記載の蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整方法。
［８］蓄熱体への前記最適排ガス供給量をオペレーターが操作する端末に出力する出力工程を有することを特徴とする［５］〜［７］のいずれか１つに記載の蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、製鉄所等における加熱炉等の設備に設置されている蓄熱体の実際の熱容量を算出することにより、蓄熱体に供給する排ガスの最適流量が設定でき、加熱炉等の燃料使用量の削減が達成できる。そして、本発明を適用することにより、蓄熱体への排ガス供給量を過剰に低下させることなく熱効率を向上でき、コストの軽減に大きく寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態であるガス供給量調整システムが適用される蓄熱式燃焼バーナーを有する、被加熱体の移動方向から見た加熱炉の概略図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態である蓄熱式燃焼バーナーを有する加熱炉設備の概略構成を説明する図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態である排ガス供給量調整装置の構成を説明する図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態であるガス供給量調整方法を説明するフローチャートである。
【図５】図５は、本発明と比較例における蓄熱体への蓄熱量と燃料使用量の削減効果を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
まず、本発明の蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整システムを適用する加熱炉について説明する。図１は、蓄熱式燃焼バーナーを有する被加熱体の移動方向から見た加熱炉の概略図である。図２は、一対の蓄熱式燃焼バーナーを複数組配置した加熱炉設備の構成を説明する図である。図２には、一例として予熱帯の加熱エリアを示す。なお、本発明はこの実施形態に限定されない。
【００１４】
一般に、加熱炉１内は、予熱帯、加熱帯、均熱帯の加熱エリアに区分されており、加熱エリア毎にそれぞれ複数基のバーナー２が配置され、送られてくる被加熱体（例えばスラブ）６を加熱する。図１に示すように、例えば、加熱炉１内に配置されるバーナー２は、一対の蓄熱式燃焼バーナー２（以下、バーナーと称する）で構成される。一対のバーナー２は、それぞれスラブ６の上側と下側に配置される。各バーナー２は、燃焼空気または排ガス（燃焼排ガス）が通過する流路に、多孔性の蓄熱体３を備える。加熱炉１は、一対のバーナー２において燃焼に使用するバーナーを所定時間で交互に切り替え、燃焼を行う。
【００１５】
例えば、図１に示すスラブ６の上側に配置される一対のバーナーを２ａ、２ｂ、各蓄熱体を３ａ、３ｂとする。バーナー２ａが燃焼状態にある間は、非燃焼状態の他方のバーナー２ｂ側から加熱炉１内の排ガスを吸引する。これにより、非燃焼状態にあるバーナー２ｂ側の蓄熱体３ｂは、通過する排ガスとの熱交換によって顕熱を蓄える。一方、バーナー２ａが非燃焼状態にある間は、燃焼状態の他方のバーナー２ｂ側から加熱炉１内に供給された排ガスを吸引する。これにより、非燃焼状態にあるバーナー２ａ側の蓄熱体３ａは、通過する排ガスにより蓄熱する。加熱炉１は、流路に設けた弁（バルブ）４、５を開閉して燃焼と蓄熱の切り替えを行うことにより、排ガスが通過する際に蓄熱体３に蓄えた顕熱を、燃焼空気の予熱エネルギーとして使用する。
【００１６】
ここで、図２を用いて加熱炉設備の一部分の概略構成について説明する。図２に示すように、例えば、一対のバーナー２ａ、２ｂのうち、バーナー２ａが非燃焼状態（吸引状態）にある場合、他方のバーナー２ｂから炉内に供給された高温の燃焼ガスの一部は、バーナー２ａを経て蓄熱体３ａに吸引されて蓄熱体３ａを加熱し、排ガスとして排気される。また、残余の燃焼ガスは、排気設備から炉外に排ガスとして排気される。なお、排気設備がない設備の場合には、全ての燃焼ガスを蓄熱体３ａ、３ｂで吸収して系外に排ガスの流出を防止することが好ましい。
【００１７】
一方、バーナー２ａが燃焼状態にある場合、蓄熱体３ａに供給される燃焼空気は、蓄熱体３ａにより加熱されて予熱された空気となり、バーナー２ａに供給される。予熱された空気は、燃料弁４から供給される燃料ガスを燃焼させて高温の燃焼ガスとなり、加熱炉１内に供給される。燃焼と蓄熱の切り替えは、燃料弁４の切り替え、及び燃焼空気と排ガスの切り替え弁５の切り替えを連動して行う。
【００１８】
なお、加熱炉に設置された複数組のバーナーをグルーピングする場合、一対のバーナーを１組とし、複数組で一群のバーナーを構成する。例えば、図２に示す加熱炉設備の場合、４組のバーナー（２ａ〜２ｈ）で一群のバーナーを構成する。なお、１組のバーナー（２ａ、２ｂ）でグルーピングしてもよい。
【００１９】
次に、本発明の蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整システムについて説明する。図３は、本発明の一実施形態である、蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整システムが適用される加熱炉設備の構成を説明する図である。上述のように、加熱炉設備では、一対のバーナーの組を複数組配置し、各バーナーの燃焼と蓄熱を所定時間毎に切り替えてスラブの加熱を行う。なお、一対のバーナーを１組とし、複数組で一群のバーナーを構成してもよい。
【００２０】
図３に示すように、本発明の排ガス供給量の調整システム１０は、排ガス供給量調整装置本体１１（以下、装置本体と称する）とデータベース１２を備える。装置本体１１は、ワークステーションやパーソナルコンピュータ等の情報処理装置によって構成される。情報処理装置内部の演算処理装置がコンピュータプログラムを実行することにより、測定部１１ａ、記録部１１ｂ、熱容量算出部１１ｃ、供給量算出部１１ｄを機能する。さらに、本発明では、これらの各機能に加えて、流量調整部１１ｅ、出力部１１ｆを備えていてもよい。図３には、流量調整部１１ｅ、出力部１１ｆも記載している。なお、各機能については後述する。
【００２１】
データベース１２は、後述する排ガス供給量の調整処理で用いられる、排ガス目標温度、排ガス目標流量、排ガス比熱、理論排ガス比、炉内雰囲気温度、蓄熱体３の出口における排ガス温度および排ガス流量などの各データを記録している。
【００２２】
ここで、上述した排ガス供給量の調整システム１０の各機能について説明する。
【００２３】
測定部１１ａでは、加熱炉内の炉内雰囲気温度と、蓄熱体出口の排ガス温度および排ガス流量を測定する。なお、測定部１１ａは、加熱炉内に設置された複数基のバーナーにそれぞれ設けられた蓄熱体ごとに排ガス温度を測定する。記録部１１ｂでは、少なくとも、予め設定された排ガス目標温度、排ガス比熱および理論排ガス比と、測定部１１ａで測定した炉内雰囲気温度、蓄熱体ごとの排ガス温度および排ガス流量の各データを記録する。なお、記録部１１ｂで記録される排ガス目標温度、排ガス比熱、理論排ガス比の各データは、排ガス供給量の調整システム１０の上位コンピュータから送信されるデータである。また、後述の供給量算出部１１ｄで算出される最適排ガス供給量は、排ガス目標流量として、記録部１１ｂによりデータベース１２に記録してもよい。熱容量算出部１１ｃでは、データベース１２に記録された炉内雰囲気温度、排ガス温度、排ガス流量などのデータを用いて蓄熱体の熱容量を算出する。供給量算出部１１ｄでは、熱容量算出部１１ｃで算出された蓄熱体の熱容量と、データベース１２に記録された排ガス目標温度などのデータを用いて、蓄熱体への最適排ガス供給量（排ガス目標流量）を算出する。
【００２４】
流量調整部１１ｅでは、供給量算出部１１ｄで算出された蓄熱体への最適排ガス供給量に基づいて、蓄熱体への排ガス供給量が最適排ガス供給量となるように、自動調整を行う。出力部１１ｆでは、供給量算出部１１ｄで算出された蓄熱体への最適排ガス供給量を、オペレーターが操作する端末に出力する。
【００２５】
なお、本発明において、最適排ガス供給量とは、蓄熱体の実際の熱容量（後述の実績蓄熱体熱容量）に基づいて算出される、排ガス温度を目標温度にするために最適な排ガスの吸引率、すなわち蓄熱体への最適な排ガス供給量のことを意味する。
【００２６】
次に、本発明の実施形態における蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整方法について説明する。上述した構成を有する排ガス供給量の調整システム１０は、図４に示す排ガス供給量の調整方法（排ガス供給量調整処理）を実行することにより、蓄熱体の実際の熱容量から、排ガス目標温度にするために最適な排ガス供給量を設定し、設定した最適な排ガス供給量を用いてバーナーの燃焼制御を行う。以下、図４を参照して、蓄熱式燃焼バーナーの排ガス供給量の調整方法について説明する。
【００２７】
図４に示すように、排ガス供給量調整装置１０に排ガス供給量調整処理の実行命令がされた後、ステップＳ１の処理に進む。
【００２８】
ステップＳ１（測定工程）では、測定部１１ａが、少なくとも加熱炉内の炉内雰囲気温度、蓄熱体出口の排ガス温度、蓄熱体出口の排ガス流量の各データ（実績データ）を測定する。蓄熱体出口の排ガス温度は、加熱炉内に設置された複数基のバーナーにそれぞれ設けられた蓄熱体ごとに測定される。その後、ステップＳ２の処理に進む。
【００２９】
ステップＳ２（記録工程）では、記録部１１ｂが、上位コンピュータより送られてきた予め設定された排ガス目標温度、排ガス比熱および理論排ガス比の各データと、ステップＳ１で測定された炉内雰囲気温度、蓄熱体ごとの排ガス温度および排ガス流量などの各データをデータベースに記録する。その後、ステップＳ３の処理に進む。
【００３０】
ステップＳ３（熱容量算出工程）では、熱容量算出部１１ｃが、ステップＳ２で記録された炉内雰囲気温度、蓄熱体ごとの排ガス温度、排ガス流量、排ガス比熱の各データを用いて、蓄熱体３の熱容量を算出する。なお、蓄熱体３の熱容量の算出に用いられる排ガス温度は、まずグルーピングされた一群のバーナーにおける各蓄熱体出口の排ガス温度（Ｔｈｉ（ｉ＝０〜ｎ：加熱炉内に設けられるバーナーの数））を測定し、その後、測定された排ガス温度の中から最大を示す排ガス温度（Ｔｈｍａｘ）を求めることにより得られる。蓄熱体の熱容量（以下、実績蓄熱体熱容量と称する場合もある。）は、以下の式（１）により算出される。その後、ステップＳ４の処理に進む。
【００３１】
【数１】
2018077000.tif 000003
【００３２】
ここで、Ｃｒｅａｌ：蓄熱体熱容量（Ｊ／ｈ）、ｃｈ：排ガス比熱（Ｊ／Ｎｍ３・℃）、Ｑｈ：排ガス流量（Ｎｍ３／ｈ）、Ｔｒ：炉内雰囲気温度（℃）、Ｔｈｍａｘ：排ガス温度（℃）の最大値とする。
【００３３】
なお、Ｔｈｍａｘ：排ガス温度の最大値のデータとは、加熱炉に設置された複数組のバーナーをグルーピングした場合、グルーピングされた一群のバーナーについてそれぞれ蓄熱体出口の排ガス温度を測定し、測定された排ガス温度の中で最大を示すデータである。バーナー内の蓄熱体が損傷することにより、蓄熱体の蓄熱量は当初設計より減少する。その結果、排ガスから蓄熱体へ移行する熱量が低下し、蓄熱体出口で測定される排ガス温度が高温となる。そのため、グルーピングされた一群のバーナーにおける蓄熱体出口の排ガス温度の最大値を調べることで、損傷度が大きい蓄熱体の排ガス吸引率に合わせた制御が可能となる。
【００３４】
例えば、一対のバーナーを１組とし、４組のバーナー（例えば図２の２ａ〜２ｈ）でグルーピングして一群のバーナーを構成する場合、まず各バーナーにおける蓄熱体出口の排ガス温度（Ｔｈｉ（ｉ＝０〜８））をそれぞれ測定し、その中より最大の排ガス温度（Ｔｈｍａｘ）を求める。上記の排ガス温度Ｔｈｍａｘを用いることで、損傷度が最も大きい蓄熱体の排ガス吸引率に合わせた制御を行うことができる。なお、グルーピングは、一組のバーナーからできる。細かくグルーピングすることにより、燃焼制御の精度が向上するため、より本発明の効果を得られる。
【００３５】
ステップＳ４（供給量算出工程）では、供給量算出部１１ｄが、ステップＳ３で算出された実績蓄熱体熱容量と、ステップＳ２で記録された排ガス目標温度などの各データを用いて、蓄熱体への最適排ガス供給量を算出する。最適排ガス供給量は、以下の式（２）により算出される。なお、式（２）の目標吸引率（α目）とは、最適排ガス供給量のことを意味する。算出された最適排ガス供給量のデータは、記録部１１ｂによりデータベース１２に記録してもよい。
【００３６】
【数２】
2018077000.tif 000004
【００３７】
ここで、Ｔｈ目：排ガス目標温度（℃）、Ｑｈ目：排ガス目標流量（Ｎｍ３／ｈ）、α目：目標吸引率（％）、Ｑｍ：燃料ガス流量（Ｎｍ３／ｈ）とし、Ｑｈ目＝Ｑｍ×β×α目（β：理論排ガス比）とする。
【００３８】
本発明では、以上の処理を行うことにより、グルーピングされた一群のバーナーにおける最適排ガス供給量を算出して、燃焼制御に反映する。これにより、損傷を受けた蓄熱体を含む一群のバーナーで最大効率の熱回収ができる。蓄熱体が健全なバーナーでは十分に熱交換を行い、一方、蓄熱体が損傷したバーナーでは排ガス供給量を低減することにより、さらなる蓄熱体の損傷を防止する。すなわち、健全な蓄熱体では、排ガス顕熱回収率を低下させることなく、燃焼空気を十分に加熱可能とする。したがって、蓄熱体に供給する排ガス流量が最適に制御されるため、加熱炉等の燃料使用量を削減できる。     
【００３９】
なお、本発明では、上述のステップＳ１〜Ｓ４の処理に続けて、さらに後述の処理を行ってもよい。図４には、ステップＳ５、Ｓ６も記載している。
【００４０】
ステップＳ５（流量調整工程）では、流量調整部が、ステップＳ４で算出された最適排ガス供給量を用いて、蓄熱体への排ガス供給量が最適排ガス供給量となるように、自動調整する。その後、ステップＳ６（出力工程）では、ステップＳ４で算出された最適排ガス供給量をオペレーターが操作する端末に出力する。なお、ステップＳ５、Ｓ６の処理の流れは、ステップＳ６の後にステップＳ５でもよい。また、ステップＳ５あるいはステップＳ６のいずれか一方の処理を行うだけでもよい。また、ステップＳ５とともにステップＳ６を行ってもよい。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明の作用・効果について、実施例を用いて説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。
【００４２】
本発明例として、上述の図４に示した排ガス供給量の調整方法に従い最適排ガス供給量を求め、バーナーの排ガス吸引率を変更した。一方、比較例として、本発明を適用しない従来の蓄熱式燃焼バーナーの制御方法で制御を行った。なお、排ガス吸引率とは、上述の排ガス供給量のことを意味する。
【００４３】
ここでは、Ｔｈ：排ガス温度の最大を２２６℃、Ｑｈ：排ガス流量を２４９５Ｎｍ３／ｈ、Ｃｒｅａｌ：蓄熱体熱容量を７９１ＫＪ／ｈ、ｃｈ:排ガス比熱を０．３５１Ｊ／Ｎｍ３・℃、β：理論排ガス比を３．３、Ｑｍ：燃料ガス流量（Ｎｍ３／ｈ）とＴｈ目：排ガス目標温度（℃）を所定値として、上述の式（１）、式（２）を用いて、最適排ガス供給量（排ガスの吸引率）を求めた。そして、この最適排ガス供給量を用いて燃焼を制御した場合における、蓄熱体への蓄熱量を算出した。また、この場合の燃料原単位（Ｍｃａｌ／ｔ）を求めた。
【００４４】
図５（Ａ）に、本発明例と比較例における、蓄熱体への蓄熱量と吸引率の比較結果を示し、図５（Ｂ）に本発明例と比較例における、燃料原単位の比較結果を示す。図５に示すように、本発明では、蓄熱体損傷時の排ガス吸引率を最適化し、バーナーの燃焼制御を行うことで、比較例と比較して、蓄熱体への蓄熱量、吸引率、燃料原単位のいずれも改善されていることがわかる。比較例の制御方法における蓄熱体への蓄熱量、吸引率をそれぞれ１００％として比較した場合、本発明例における蓄熱体への蓄熱量は１０３％であり、吸引率は１１１％であり、いずれも向上した。また、比較例の制御方法における燃料原単位を１００％とした場合、本発明例における燃料原単位は９９．１％であり、燃料原単位を軽減したことでコストも軽減した。
【符号の説明】
【００４５】
１            加熱炉
２            蓄熱式燃焼バーナー（バーナー）
３            蓄熱体
４            燃料弁
５            切り替え弁
６            被加熱体
【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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