(57)【要約】【課題】黒煙の発生を防止することができる連続式加熱炉の蓄熱式バーナ切り替え方法を提供する。【解決手段】被加熱物の搬送ラインを挟んで上部ゾーン及び下部ゾーンが形成される加熱室の幅方向の側壁の両側に、空気の吹込口の下方に燃料の吹込口を有し、燃焼と排気を交互に切り替える蓄熱式バーナが対で対向して複数配置された連続式加熱炉の蓄熱式バーナの燃焼と排気の切り替え方法において、上部ゾーンの蓄熱式バーナと、これに対向する側の下部ゾーンの蓄熱式バーナのそれぞれの燃焼と排気の切り替えを同時に行って前記上部ゾーンの蓄熱式バーナとこれに対向する側の前記下部ゾーンの蓄熱式バーナのそれぞれの燃焼と排気を一致させる。【選択図】図１
2008240133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物の搬送ラインを挟んで上部ゾーン及び下部ゾーンが形成される加熱室の幅方向の側壁の両側に、空気の吹込口の下方に燃料の吹込口を有し、燃焼と排気を交互に切り替える蓄熱式バーナが対で対向して複数配置された連続式加熱炉の蓄熱式バーナの燃焼と排気の切り替え方法において、
上部ゾーンの蓄熱式バーナと、これに対向する側の下部ゾーンの蓄熱式バーナのそれぞれの燃焼と排気の切り替えを同時に行って前記上部ゾーンの蓄熱式バーナとこれに対向する側の前記下部ゾーンの蓄熱式バーナのそれぞれの燃焼と排気を一致させること特徴とする連続式加熱炉の蓄熱式バーナの燃焼と排気の切り替え方法。
【請求項２】
被加熱物の搬送ラインを挟んで上部ゾーン及び下部ゾーンが形成される加熱室およびこれに続く均熱室の幅方向の側壁の両側に、空気の吹込口の下方に燃料の吹込口を有し、燃焼と排気を交互に切り替える蓄熱式バーナが対で対向して複数配置された連続式加熱炉の蓄熱式バーナの燃焼と排気の切り替え方法において、
上部ゾーンの蓄熱式バーナと、これに対向する側の下部ゾーンの蓄熱式バーナのそれぞれの燃焼と排気の切り替えを同時に行って前記上部ゾーンの蓄熱式バーナとこれに対向する側の前記下部ゾーンの蓄熱式バーナのそれぞれの燃焼と排気を一致させるとともに、加熱室の蓄熱式バーナの燃焼と排気の切り替えと均熱室の蓄熱式バーナの燃焼と排気の切り替えには位相差をもたせることを特徴とする連続式加熱炉の蓄熱式バーナの燃焼と排気の切り替え方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱式燃焼バーナを備えた連続式加熱炉の蓄熱式燃焼バーナの燃焼と排気の切り替え方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スラブなどの鋼片を連続的に加熱する加熱炉として蓄熱式燃焼バーナ（以下「蓄熱式バーナ」という。）を備えた連続式加熱炉が利用されている。
【０００３】
図７（ａ）は従来の蓄熱式バーナを備えた連続式加熱炉の平面図、（ｂ）は同側面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。図８は蓄熱式バーナの燃焼と排気の状態を示す断面図で、（ａ）は燃焼時の状態、（ｂ）は排気時の状態を示す図である。
【０００４】
図７において、連続式加熱炉は、加熱室１の左右の側壁２ａ，２ｂには対向して対となる複数の蓄熱式バーナ（１−ａ）と（１−ｂ）、（２−ａ）と（２−ｂ）が鋼片３の搬送ラインを挟んで間隔をおいて上部ゾーン４と下部ゾーン５に配置される。装入扉６を開いて鋼片３が予熱室７に装入され、ウォーキングビーム８で搬送され、加熱室１で加熱されて抽出扉９を開いて搬出される。蓄熱式バーナから排出された残りの排ガスは煙道１０へ排気される。
【０００５】
図８において、側壁２ａ，２ｂに配置される蓄熱式バーナは、燃料が供給される燃料供給路１１を取り囲んで空気供給路と排ガス吸引路を兼ねる空気流路１２が設けられ、空気供給路１２の炉内側に開口している燃料吹込口１３の上に空気流路１２の炉内側に開口している空気吹込口１４が配置されている。燃料供給路１１と空気流路１２との間には蓄熱体１５が配置されている。
【０００６】
図８（ａ）の燃焼時の状態では燃料供給路１１へ燃料が供給されて燃料吹込口１３から吹き込まれ、空気供給路１２へ空気が供給され、蓄熱体１５で加熱されて空気吹込口１４から吹き込まれる。燃焼から排気に切り替えられると、図８（ｂ）の排気時（蓄熱時）の状態では燃料吹込路１１への燃料の供給が停止され、空気吹込口１４から炉内の高温の排ガスが吸引され、蓄熱体１５に蓄熱される。連続加熱炉の蓄熱式バーナには、低ＮＯｘ化のために、図８に示すように、燃料吹込口１３と空気吹込口１４を離して緩慢燃焼させる形式の蓄熱式バーナが一般的になっている。
【０００７】
蓄熱式バーナを備えた加熱炉において、炉圧が負圧となって炉内酸素濃度の上昇および炉圧が増加することによる燃焼排ガスの炉外への漏洩を阻止するために、蓄熱式バーナの燃焼と排気の切り替え時には必ず燃焼中の蓄熱式バーナが存在するように、各蓄熱式バーナの燃焼と排気の切り替えタイミングをずらす方法が一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
図９は従来の蓄熱式バーナを備えた連続式加熱炉における各蓄熱式バーナの燃焼と排気の切り替えタイミングを示す図、図１０（ａ）〜（ｄ）は図９の工程（１）〜（４）における蓄熱式バーナの燃焼状態を示す図である。
【０００９】
図９において、上部ゾーンでは、一方の蓄熱式バーナが燃焼している時には対向する蓄熱バーナは排気しており、この燃焼と排気の動作を交互に繰り返す。下部ゾーンの左側の蓄熱式バーナと右側の蓄熱式バーナについても同様である。
【００１０】
図１０（ａ）に示すように、工程（１）において、上部ゾーン４の左側の蓄熱式バーナ（１−ａ）と下部ゾーン５の右側の蓄熱式バーナ（２−ｂ）が燃焼している。
【００１１】
図１０（ｂ）に示すように、工程（２）で下部ゾーン５において、右側の蓄熱式バーナ（２−ｂ）が燃焼から排気に切り替わると同時に左側の蓄熱式バーナ（２−ａ）が排気から燃焼に切り替わった時に、上部ゾーン４の左側の蓄熱式バーナ（１−ａ）は切り替えられることなく燃焼させる。したがって、上部ゾーン４と下部ゾーン５は、いずれも左側の蓄熱式バーナ（１−ａ）及び（２−ａ）が燃焼している。
【００１２】
図１０（ｃ）に示すように、工程（３）で上部ゾーン４において、左側の蓄熱式バーナ（１−ａ）が燃焼から排気に切り替わると同時に右側の蓄熱式バーナ（１−ｂ）が排気から燃焼に切り替わった時に、下部ゾーン５の左側の蓄熱式バーナ（２−ａ）は切り替えることなく燃焼させる。
【００１３】
図１０（ｄ）に示すように、工程（４）で下部ゾーン５において、左側の蓄熱式バーナ（２−ａ）が燃焼から排気に切り替わると同時に右側の蓄熱式バーナ（２−ｂ）が排気から燃焼に切り替わった時に、上部ゾーン４の右側の蓄熱式バーナ（１−ｂ）は切り替えることなく燃焼させる。したがって、上部ゾーン４と下部ゾーン５は、右側の蓄熱式バーナ（１−ｂ）及び（２−ｂ）が燃焼している。
【００１４】
このように上部ゾーン４と下部ゾーン５の燃焼と排気の切り替えタイミングをずらすことにより、必ず燃焼中の蓄熱バーナを存在させて炉圧変動を押さえるようにしているが、必ず上部ゾーンと下部ゾーンの同じ側の蓄熱式バーナが同時に燃焼する時間が発生する。
【００１５】
また、加熱ゾーン、均熱ゾーンなどの複数のゾーンを配置した連続式加熱炉においても、一般に各ゾーン毎に蓄熱式バーナの切り替えが行われるが、炉圧変動を押さえるために、各ゾーン毎の切り替えタイミングをずらす方法が一般的に行われている。この場合、必ず上部ゾーンと下部ゾーンの同じ側の蓄熱式バーナが同時に燃焼する時間が発生する。
【特許文献１】特開２００２−５４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
図８に示す燃料吹込口と空気吹込口を離して配置して緩慢燃焼させる形式の蓄熱式バーナを備えた連続加熱炉において、図９に示す上部ゾーンと下部ゾーンの切り替えタイミングをずらして図１０に示す工程（２）及び工程（４）に示すように必ず上部ゾーンと下部ゾーンの同じ側の蓄熱式バーナを同時に燃焼させる時間を発生させる切り替え方法では、次の課題がある。
【００１７】
図１１は図１０の工程（２）及び工程（４）における燃料と空気流れの状態を示す図である。
【００１８】
燃料吹込口１３と空気吹込口１４を離して配置した場合、図１１に示すように、空気流れの流速が速いので、上部ゾーン４の蓄熱式バーナ（１−ａ）又は（１−ｂ）から吹き込まれた遅い流速の燃料は、本来上部の空気流れに吸収され、燃焼すべきであるが、下部ゾーン５の蓄熱式バーナ（２−ａ）又は（２−ｂ）から吹き込まれた空気流れにも吸引され、燃料が未燃の状態で抽出扉の近傍に達し、その結果、黒煙となって抽出扉から噴出して環境を汚染している。
【００１９】
このように、上部ゾーン４と下部ゾーン５が同時に燃焼するタイミングでは、上部ゾーン４と下部ゾーン５のそれぞれの燃料と空気の流れが干渉し、局部的に燃料と空気の混合が安定しない領域が発生し、未燃分（黒煙）の発生や温度分布の不均一が生じる。
【００２０】
そこで、本発明は、黒煙の発生を防止することができる連続式加熱炉の蓄熱式バーナ切り替え方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、被加熱物の搬送ラインを挟んで上部ゾーン及び下部ゾーンが形成される加熱室の幅方向の側壁の両側に、空気の吹込口の下方に燃料の吹込口を有し、燃焼と排気を交互に切り替える蓄熱式バーナが対で対向して複数配置された連続式加熱炉の蓄熱式バーナの燃焼と排気の切り替え方法において、上部ゾーンの蓄熱式バーナと、これに対向する側の下部ゾーンの蓄熱式バーナのそれぞれの燃焼と排気の切り替えを同時に行って前記上部ゾーンの蓄熱式バーナとこれに対向する側の前記下部ゾーンの蓄熱式バーナのそれぞれの燃焼と排気を一致させること特徴とする。
【００２２】
また、被加熱物の搬送ラインを挟んで上部ゾーン及び下部ゾーンが形成される加熱室およびこれに続く均熱室の幅方向の側壁の両側に、空気の吹込口の下方に燃料の吹込口を有し、燃焼と排気を交互に切り替える蓄熱式バーナが対で対向して複数配置された連続式加熱炉の蓄熱式バーナの燃焼と排気の切り替え方法において、上部ゾーンの蓄熱式バーナと、これに対向する側の下部ゾーンの蓄熱式バーナのそれぞれの燃焼と排気の切り替えを同時に行って前記上部ゾーンの蓄熱式バーナとこれに対向する側の前記下部ゾーンの蓄熱式バーナのそれぞれの燃焼と排気を一致させるとともに、加熱室の蓄熱式バーナの燃焼と排気の切り替えと均熱室の蓄熱式バーナの燃焼と排気の切り替えには位相差をもたせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、上部ゾーンの蓄熱式バーナ及び下部ゾーンの蓄熱式バーナが一方の側で同時に燃焼する時間をなくすように、上部ゾーンの蓄熱式バーナ及び下部ゾーンの蓄熱式バーナを同時に切り替えることにより炉巾方向の炉内排ガス流れを安定させることで、燃料と空気の混合を安定させ未燃分の発生防止や温度分布改善が可能となる。また、炉巾方向の排ガス流れが安定することにより炉巾方向の温度分布も改善された。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の実施例を、図を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１は本発明による連続式加熱炉における各蓄熱式バーナの燃焼と排気の切り替えタイミングを示す図、図２（ａ）〜（ｄ）は図１の工程（１）〜（４）における蓄熱式バーナの燃焼状態を示す図、図３は本発明における燃料、空気流れ及び排ガス流れを示す図である。
【００２６】
図１において、上部ゾーン４の左側の蓄熱式バーナ（１−ａ）と右側の蓄熱式バーナ（１−ｂ）は、一方の蓄熱式バーナが燃焼している時には他方の蓄熱式バーナは排気しており、この燃焼と排気の動作を交互に繰り返す。下部ゾーン５の左側の蓄熱式バーナ（２−ａ）と右側の蓄熱式バーナ（２−ｂ）についても同様である。上部ゾーン４と下部ゾーン５の蓄熱式バーナの燃焼と排気の切り替えは同時に行う。
【００２７】
工程（１）において、図２（ａ）に示すように、上部ゾーン４の左側の蓄熱式バーナ（１−ａ）とこれに対向する下部ゾーンの右側の蓄熱式バーナ（２−ｂ）が燃焼し、右側の蓄熱式バーナ（１−ｂ）とこれに対向する下部ゾーン５の左側の蓄熱式バーナ（２−ａ）は排気している。
【００２８】
工程（２）においても、図２（ｂ）に示すように、上部ゾーン４の蓄熱式バーナと下部ゾーン５の蓄熱式バーナは燃焼と排気が切り替えられずにそのまま継続しているで、工程（１）と同様に上部ゾーン４の左側の蓄熱式バーナ（１−ａ）とこれに対向する下部ゾーン５の右側の蓄熱式バーナ（２−ｂ）が燃焼し、右側の蓄熱式バーナ（１−ｂ）とこれに対向する下部ゾーンの左側の蓄熱式バーナ（２−ａ）は排気する。
【００２９】
工程（２）を経た後、上部ゾーン４と下部ゾーン５の蓄熱式バーナの燃焼と排気が同時に切り替えられる。すなわち、図２（ｃ）に示すように、上部ゾーン４の左側の蓄熱式バーナ（１−ａ）が燃焼から排気に切り替えられ、右側の蓄熱式バーナ（１−ｂ）が排気から燃焼に切り替えられる。この上部ゾーン４の切り替えと同時に、下部ゾーン５の右側の蓄熱式バーナ（２−ｂ）も燃焼から排気に切り替えられ、左側の蓄熱式バーナ（２−ａ）が排気から燃焼に切り替えられる。この上部ゾーン４と下部ゾーン５の蓄熱式バーナが切り替えられた後の工程（３）では、上部ゾーン４の右側の蓄熱式バーナ（１−ｂ）とこれに対向する下部ゾーン５の左側の蓄熱式バーナ（２−ａ）が燃焼し、左側の蓄熱式バーナ（１−ａ）とこれに対向する下部ゾーン５の右側の蓄熱式バーナ（２−ｂ）は排気する。
【００３０】
工程（４）においても、図２（ｄ）に示すように、上部ゾーン４と下部ゾーン５の蓄熱式バーナは燃焼と排気が切り替えられずにそのまま継続しているで、工程（３）と同様に上部ゾーン４の右側の蓄熱式バーナ（１−ｂ）とこれに対向する下部ゾーン５の左側の蓄熱式バーナ（２−ａ）が燃焼し、左側の蓄熱式バーナ（１−ａ）とこれに対向する下部ゾーン５の右側の蓄熱式バーナ（２−ｂ）は排気する。
【００３１】
したがって、本発明では、常に、上部ゾーン４の蓄熱式バーナとこれに対向する下部ゾーン５の蓄熱式バーナとが燃焼し、燃焼している蓄熱式バーナの上又は下の蓄熱式バーナが排気している。
【００３２】
図３に示すように、上部ゾーン４の蓄熱式バーナが燃焼し、下部ゾーン５の蓄熱式バーナが排気の場合、下部ゾーン５の蓄熱式バーナには排ガスが吸引される。一方、上部ゾーン４に位置する蓄熱式バーナの燃料の吹込口１３から吹き込まれた遅い流速の燃料は、速度が遅い排ガスの流れには向かわず、燃料の吹込口の上方に配置された空気の吹込口１４から吹き込まれた速い流速の空気流れに吸引されて燃焼する。また、炉巾方向に循環する排ガス流れ１７が形成されるため、上部ゾーン４の吹込口１３から吹き込まれた燃料は、上方に配置された空気吸い込み口１４から吹き込まれた空気の流れに吸引されやすくなる。その結果、未燃分（黒煙）の発生を防止することができる。
【００３３】
図７に示す構造の実際の蓄熱式バーナを備えた連続式加熱炉を使用して、鋼材の加熱を従来の方法と、本願発明の方法にて、比較テストを実施した。
＜主なテスト条件＞
加熱素材  ：  連続鋳造後のスラブ
燃焼条件
・加熱能力：８０Ｔ／ｈｒ
・       鋼材装入温度：２０℃
・       鋼材抽出温度：１２６０℃
・       切り替えの時間：６０秒
・ 空気比：１．１〜１．３
【００３４】
＜テスト結果＞
従来の技術では空気比を１．３まで上げても抽出扉からの黒煙噴出が発生していたが、本発明の技術を採用することにより空気比を１．１に下げても黒煙の発生はなくなった。
【００３５】
前記空気比を下げられることと、未燃分の発生を少なくすることで燃料原単位が約３％向上した。
【実施例２】
【００３６】
本実施例は蓄熱式バーナを設けた複数のゾーンを設けた連続加熱炉に本発明を適用した例である。
【００３７】
図４（ａ）は蓄熱式バーナを備えた連続式加熱炉の平面図、（ｂ）は同側面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図、（ｄ）は（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００３８】
図４において、連続式加熱炉は、予熱室７、加熱室１、均熱室１６が仕切壁１７を介して順に配置されている。加熱室１及び均熱室の左右の側壁には対向して対となる複数の蓄熱式バーナが鋼片３の搬送方向に間隔をおいて上部ゾーン４と下部ゾーン５に配置される。
【００３９】
予熱室７の装入扉６を開いて鋼片３が予熱室７に装入され、ウォーキングビーム８で搬送され、加熱室１で加熱され、均熱室１６を経て抽出扉９を開いて搬出される。蓄熱式バーナから排出された残りの排ガスは煙道１０へ排気される。
【００４０】
図５は図４の連続式加熱炉における各蓄熱式バーナの燃焼と排気の切り替えタイミングを示す図である。図６は図４の連続式加熱炉における燃料、空気流れ及び排ガス流れを示す図である。
【００４１】
図５において、加熱室及び加熱室のそれぞれの上部ゾーン及び下部ゾーンの蓄熱式バーナの燃焼と排気の切り替えは実施例１と同じく同時に行う。図５に示す加熱室での各工程（１）〜（４）における蓄熱式バーナ（１−ａ）、（１−ｂ）、（２−ａ）、（２―ｂ）の燃焼と排気の状態、および均熱室での各工程（１）〜（４）における蓄熱式バーナ（３−ａ）、（３−ｂ）、（４−ａ）、（４―ｂ）の燃焼と排気の状態は、図１に示す実施例１と同一であり、加熱室および均熱室において、いずれも上部ゾーンの蓄熱式バーナとこれに対向する下部ゾーンの蓄熱式バーナとが燃焼し、燃焼している蓄熱式バーナの上又は下の蓄熱式バーナが排気している。その結果、未燃分（黒煙）の発生を防止することができる。
【００４２】
さらに、加熱室の燃焼と排気の切り替えのタイミングと均熱室の燃焼と排気の切り替えのタイミングは、ずらして位相差をもたせる。切り替えのタイミングをずらすことにより、加熱室の燃焼と排気の切り替え時には均熱室の蓄熱式バーナは燃焼を継続し、均熱室の燃焼と排気の切り替え時には加熱室の蓄熱式バーナは燃焼を継続することとなり、その結果、炉圧の変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は本発明による連続式加熱炉における各蓄熱式バーナの燃焼と排気の切り替えタイミングを示す図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｄ）は図１の工程（１）〜（４）における蓄熱式バーナの燃焼状態を示す図である。
【図３】本発明における燃料、空気流れ及び排ガス流れを示す図である。
【図４】（ａ）は蓄熱式バーナを備えた連続式加熱炉の平面図、（ｂ）は同側面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図、（ｄ）は（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図４の連続式加熱炉における各蓄熱式バーナの燃焼と排気の切り替えタイミングを示す図である。
【図６】図４の連続式加熱炉における燃料、空気流れ及び排ガス流れを示す図である。
【図７】（ａ）は従来の蓄熱式バーナを備えた連続式加熱炉の平面図、（ｂ）は同側面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
【図８】蓄熱式バーナの燃焼と排気の状態を示す断面図で、（ａ）は燃焼時の状態、（ｂ）は排気時の状態を示す図である。
【図９】従来の蓄熱式バーナを備えた連続式加熱炉における各蓄熱式バーナの燃焼と排気の切り替えタイミングを示す図である。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｄ）は図９の工程（１）〜（４）における蓄熱式バーナの燃焼状態を示す図である。
【図１１】図１０の工程（２）及び工程（４）における燃料と空気流れの状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１：加熱室
２ａ，２ｂ：側壁
３：鋼片
４：上部ゾーン
５：下部ゾーン
６：装入扉
７：予熱室
８：ウォーキングビーム
９：抽出扉
１０：煙道
１１：燃料供給路
１２：空気供給路
１３：燃料吹込口
１４：空気吹込口
１５：蓄熱体
１６：均熱室
１７：炉内排ガス流れ
【図１】
2008240133.tif 000003
【図２】
2008240133.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008240133.tif 000009
【図８】
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【図９】
2008240133.tif 000011
【図１０】
2008240133.tif 000012
【図１１】
2008240133.tif 000013