(57)【要約】【課題】連続焼鈍設備の直火加熱方式における鋼板の予熱炉において、燃焼排ガスを完全に燃焼させて鋼板を予熱できる制御方法及び装置を提供する。【解決手段】直接火焔加熱型無酸化炉２に隣接して予熱炉３を設け、直接火焔加熱型無酸化炉２の燃焼排ガスを予熱炉３に導入し、直接火焔加熱型無酸化炉２と予熱炉３との連結部にスリットバーナ４を設け、このスリットバーナ４に燃焼排ガス中の未燃焼の燃料ガスを発火点に昇温するために必要な最小限の量の燃料と、この燃料と未燃焼の燃料ガスの完全燃焼に必要な量の空気との供給を制御して確実に未燃焼の燃料ガスを燃焼させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板の連続焼鈍方法において、直接火焔加熱型無酸化炉に隣接して予熱炉を設け、直接火焔加熱型無酸化炉の燃焼排ガスを予熱炉に導入し、直接火焔加熱型無酸化炉と予熱炉との連結部にスリットバーナを設け、このスリットバーナに燃焼排ガス中の未燃焼の燃料ガスを発火点に昇温するために必要な最小限の量の燃料と、この燃料と未燃焼の燃料ガスの完全燃焼に必要な量の空気との供給を制御することを特徴とする直接火焔加熱型無酸化炉のアフターバーン制御方法。
【請求項２】
鋼板の連続焼鈍設備において、直接火焔加熱型無酸化炉に隣接して予熱炉を設け、直接火焔加熱型無酸化炉の燃焼排ガスを予熱炉に導入し、直接火焔加熱型無酸化炉と予熱炉との連結部にスリットバーナを設け、このスリットバーナに、燃焼排ガス中の未燃焼の燃料ガスを発火点に昇温するために必要な最小限の量の燃料とこの燃料と未燃焼の燃料ガスの完全燃焼に必要な量の空気との供給を制御する制御手段とを含むことを特徴とする直接火焔加熱型無酸化炉のアフターバーン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板を連続焼鈍する直接火焔加熱型無酸化炉のアフターバーン制御方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼板を連続熱処理するのに加熱効率のよい直接火焔加熱型無酸化炉（以下「ＮＯＦ」という）が用いられているが、このＮＯＦは鋼板表面に酸化膜が生成するのを避けるため空燃比を１以下にして燃焼させるから燃焼排ガス中には未燃焼の燃料ガスが残る。そこで、ＮＯＦの未燃焼燃料ガスの処理に種々の方法が提案されている。
【０００３】
図３及び図４は従来の未燃焼の燃料ガスの処理方法を示す概略図である。例えば、特許文献１には、図３に示すように、鋼板１を加熱するにあたり、バーナ１１で加熱されるＮＯＦ２の前部に予熱炉３を設け、加熱帯で生じた未燃焼の燃料ガスをこの予熱炉３に導くと同時に、予熱炉３へ空気ノズル１２から空気を噴出させてその未燃焼燃料ガスを燃焼させる方法が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、図４に示すように、排気ダクト１３の途中にアフターバーニング室１４及び熱交換器１５を設置し、アフターバーニング室１４にバーナ１６を取付けて、アフターバーニング室１４の温度を燃焼排ガス中の未燃焼燃料ガスの発火点温度に保持するに必要な最小限の燃料と、噴射する燃料と未燃焼燃料ガスの双方を完全燃焼するのに必要な空気を噴射する技術が開示されている。
【特許文献１】特公昭５３−３９８４８号公報
【特許文献２】特開昭５５−１１０７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の方法では、操業開始時や低生産時の場合予熱炉の温度が低いため空気を噴射させても未燃焼の燃料ガスは燃焼できないという問題がある。また、特許文献２記載の方法では、アフターバーニング室の設置は、別途そのための設備を設けねばならず、熱効率もよくないという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明では、ＮＯＦにおいて、排気ダクト途中にアフターバーニング室を設けることなく、操業開始時や低生産時に予熱炉の温度が低い場合においても燃焼排ガス中の未燃焼の燃料ガスを燃焼させて鋼板を予熱できる直接火焔加熱型無酸化炉のアフターバーン制御方法及び装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の直接火焔加熱型無酸化炉のアフターバーン制御方法は、鋼板の連続焼鈍方法において、直接火焔加熱型無酸化炉に隣接して予熱炉を設け、直接火焔加熱型無酸化炉の燃焼排ガスを予熱炉に導入し、直接火焔加熱型無酸化炉と予熱炉との連結部にスリットバーナを設け、このスリットバーナに燃焼排ガス中の未燃焼の燃料ガスを発火点に昇温するために必要な最小限の量の燃料と、この燃料と未燃焼の燃料ガスの完全燃焼に必要な量の空気との供給を制御することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の直接火焔加熱型無酸化炉のアフターバーン制御装置は、鋼板の連続焼鈍設備において、直接火焔加熱型無酸化炉に隣接して予熱炉を設け、直接火焔加熱型無酸化炉の燃焼排ガスを予熱炉に導入し、直接火焔加熱型無酸化炉と予熱炉との連結部にスリットバーナを設け、このスリットバーナに、燃焼排ガス中の未燃焼の燃料ガスを発火点に昇温するために必要な最小限の量の燃料とこの燃料と未燃焼の燃料ガスの完全燃焼に必要な量の空気との供給を制御する制御手段とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明による直接火焔加熱型無酸化炉の燃焼制御方法を用いれば、排気ダクト途中にアフターバーニング室を設ける必要がないので、アフターバーニング室設置の設備投資が不要でありさらに、スリットバーナを使用し鋼板の上下方向から鋼板の幅方向断面全域に炎を噴射させるので、操業開始時や低生産時の予熱炉の温度が低い場合においてもＮＯＦ燃焼排ガス中の未燃焼の燃料ガスを確実に燃焼でき且つ未燃焼の燃料ガスの燃焼で直接鋼板を予熱するので、排気ダクト途中にアフターバーニング室を設け熱交換器にて熱回収するより効率も良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本発明の制御方法を実施するための制御装置の一実施例を示す構成図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。図１において、ＮＯＦ２の前部に鋼帯１を予熱する予熱炉３が一体に設けられ、予熱炉３には燃焼ガス排出口３ａが設けられ、炉内の燃焼ガスは誘引されて燃焼ガス排出口３ａから排出される。
【００１１】
ＮＯＦ２と予熱炉３との連結部に鋼板１を挟んで上下にスリットバーナ４を設置する。スリットバーナ４は、図２に示すように、炉幅方向に火炎４ａのカーテンが形成され、ＮＯＦ２から予熱炉３へ誘引される未燃焼の燃料ガスを完全燃焼させる。
【００１２】
スリットバーナ４には燃料空気を供給する燃焼空気供給管５と燃料ガス供給管６が接続され、各供給管５，６には流量調整弁５ａ，６ａ及び流量調整オリフィス５ａ，６ｂが設けられている。各供給管５，６の流量調整弁５ａ，６ａ及び流量調整オリフィス５ａ，６ｂはそれぞれ流量指示調節計（ＦＩＣ）５ｃ，６ｃで流量が調整される。予熱炉３には炉内温度を測定する温度検出器１７が配置されている。
【００１３】
スリットバーナ４に供給する燃焼空気量及び燃料ガス量を制御する制御手段として、ＮＯＦ２における未燃焼の燃料ガス燃焼用空気量計算手段８、水素燃焼用空気量計算手段９、クロスリミット制御手段１０が設けられている。
【００１４】
ＮＯＦ２における未燃焼の燃料ガス燃焼用空気量計算手段８では、ＮＯＦ２の空気流量実績値及び燃料実績値が入力されて未燃焼の燃料ガス燃焼用空気量が計算され、また、水素燃焼用空気量計算手段９では、ＮＯＦ２の水素流量実績値が入力されて水素燃焼用空気量が計算され、また、クロスリミット制御手段１０では、空気流量及び燃料流量実績値、温度指示調節器７の制御出力、未燃焼の燃料ガス燃焼用空気量計算手段８で計算された未燃焼の燃料ガス燃焼用空気量、水素燃焼用空気量計算手段９で計算された水素燃焼用空気量が入力されて、燃料ガス流量設定値及び空気流量設定値が設定される。このクロスリミット制御とは工業燃焼炉などにおいて、省エネルギー、公害防止、炉内雰囲気制御のため、燃料及び燃焼空気の流量実績値より、双方の流量指令値に制限をかけ、その比率（空燃比）を制御する方法である。
【００１５】
クロスリミット制御手段により演算された燃料ガス流量に基づいて、燃焼空気流量調節計５ｃ、燃料ガス流量指示調節計６ｃにそれぞれの流量が設定される。
【００１６】
スリットバーナ４の制御は、次に述べるＤＣＳ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ；分散制御システム）などの計装コントローラで実現することができる。制御周期毎に演算を行い、スリットバーナ４の空気流量設定値、燃料ガスの流量設定値は、それぞれの流量調節計５ｃ，６ｃに設定される。スリットバーナ４の制御の手順は次のとおりである。
【００１７】
（１）あらかじめ最終的にスリットバーナ４で燃焼される際の目標空燃比を設定する（通常１．０５程度）。
【００１８】
（２）炉内に投入される水素を完全燃焼させるための空気量未燃焼分が水素燃焼用空気量計算手段９で計算されるとともに、ＮＯＦ２における未燃焼ガスを完全燃焼させるための空気量が未燃焼の燃料ガス燃焼用空気量計算手段８で計算される。計算の際には、前記（１）で設定されたスリットバーナ４で燃焼させる際の目標空燃比になるようにする。
【００１９】
（３）スリットバーナ４自体の燃焼制御は、炉温に応じて燃料ガス流量が設定され、前記（１）にて設定された目標空燃比になるように空気流量が計算され、流量調節計５ｃに設定され、それに従って燃焼制御が行われる。空気流量、燃料ガス流量はクロスリミット制御１０で調整されるので、設定した空燃比になるように自動的に制御される。
【００２０】
以上の制御方法で安定した空燃比で燃焼制御がおこなわれ、かつスリットバーナ４により炎が鋼板１の幅方向の断面全域を覆うので、未燃ガスおよび水素を確実に燃焼させることができる。さらに、鋼板１の幅方向にまんべんなく燃焼が可能であり、鋼板１の予熱も幅方向にむらなく加熱が可能なため、効率の良い操業が可能となった。
【００２１】
本願発明の実施例ではスリットバーナの設置位置を、予熱炉とＮＯＦとの連結部の鋼板を挟んで上下に一対としたが、スリットバーナの容量・設置スペース等を考慮し、鋼板進行方向に複数列平行に並べても構わない。あるいは、スリットバーナの幅が狭い場合には鋼板進行方向に複数列千鳥状にならべても構わない。また、スリットバーナの設置位置を、予熱炉とＮＯＦとの連結部の炉の両側に配置しても構わない。さらに、予熱炉とＮＯＦとの連結部の炉の４面に配置してもよい。
【００２２】
また、本願発明の実施例では横型炉を例示したが、縦型炉にも適用可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の制御方法を実施するための制御装置の一実施例を示す構成図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】従来技術を示す構成図（予熱炉へ空気のみの噴射）。
【図４】従来技術を示す構成図（アフターバーナ室別置）。
【符号の説明】
【００２４】
１：鋼帯
２：直接火焔加熱型無酸化炉（ＮＯＦ）
３：予熱炉
４：スリットバーナ
５： 燃焼空気供給管
５ａ：流量調整弁
５ｂ：流量調整オリフィス
５ｃ：流量指示調節計（ＦＩＣ）
６：燃料ガス供給管
６ａ：流量調整弁
６ｂ：流量調整オリフィス
６ｃ：流量指示調節計（ＦＩＣ
７：温度指示調節器
８：ＮＯＦ２における未燃焼の燃料ガス燃焼用空気量計算手段  
９：水素燃焼用空気量計算手段
１０：クロスリミット制御手段  
１１：バーナ
１２：空気ノズル
１３：ダクト
１４：アフターバーニング室  
１５：熱交換器  
１６：バーナ  
１７：温度検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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