(57)【要約】【課題】加熱炉から排出される燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度を自動で制御できる加熱炉のＮＯｘ自動制御方法及び装置を提供する。【解決手段】炉内に装入された被加熱材を搬送しながら、この被加熱材が炉内を通過する間に、炉内のバーナ２，３によって被加熱材を加熱して炉外へと抽出する加熱炉１のＮＯｘ自動制御方法であって、加熱炉１から排出される燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度を測定するステップと、測定したＮＯｘ濃度が予め設定した範囲を超えたときに、加熱炉１の炉圧、加熱炉内の空気比、バーナ２，３に供給される燃焼空気の温度の何れか１つ以上を調整するステップとを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内に装入された被加熱材を搬送しながら、この被加熱材が炉内を通過する間に、炉内のバーナによって被加熱材を加熱して炉外へと抽出する加熱炉のＮＯｘ自動制御方法であって、
前記加熱炉から排出される燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度を測定するステップと、
前記測定したＮＯｘ濃度が予め設定した範囲を超えたときに、前記加熱炉の炉圧、前記加熱炉内の空気比、前記バーナに供給される燃焼空気の温度の何れか１つ以上を調整するステップとを含むことを特徴とする加熱炉のＮＯｘ自動制御方法。
【請求項２】
前記ＮＯｘ濃度の測定を連続的に行うことを特徴とする請求項１に記載の加熱炉のＮＯｘ自動制御方法。
【請求項３】
前記ＮＯｘ濃度が予め設定した上限値を超えた場合には、前記加熱炉の炉圧、前記加熱炉内の空気比、前記バーナに供給される燃焼空気の温度の順で調整し、前記ＮＯｘ濃度が予め設定した下限値を超えた場合には、前記バーナに供給される燃焼空気の温度、前記加熱炉内の空気比、前記加熱炉の炉圧の順で調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱炉のＮＯｘ自動制御方法。
【請求項４】
前記バーナとして、排気時に燃焼排ガスの排熱を蓄熱体によって蓄熱回収し、燃焼時に蓄熱体に蓄熱された熱によって燃焼空気を予熱する蓄熱式バーナを用い、
前記蓄熱体のガス吸引率を変更することによって、前記蓄熱式バーナに供給される燃焼空気の温度を調整することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の加熱炉のＮＯｘ自動制御方法。
【請求項５】
炉内に装入された被加熱材を搬送しながら、この被加熱材が炉内を通過する間に、炉内のバーナによって被加熱材を加熱して炉外へと抽出する加熱炉のＮＯｘ自動制御装置であって、
前記加熱炉から排出される燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定したＮＯｘ濃度が予め設定した範囲となるように、前記加熱炉の炉圧、前記加熱炉内の空気比、前記バーナに供給される燃焼空気の温度の何れか１つ以上を調整する制御手段とを備えることを特徴とする加熱炉のＮＯｘ自動制御装置。
【請求項６】
前記測定手段は、前記ＮＯｘ濃度の測定を連続的に行うことを特徴とする請求項５に記載の加熱炉のＮＯｘ自動制御装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記ＮＯｘ濃度が予め設定した上限値を超えた場合に、前記加熱炉の炉圧、前記加熱炉内の空気比、前記バーナに供給される燃焼空気の温度の順で調整し、前記ＮＯｘ濃度が予め設定した下限値を超えた場合に、前記バーナに供給される燃焼空気の温度、前記加熱炉内の空気比、前記加熱炉の炉圧の順で調整することを特徴とする請求項５又は６に記載の加熱炉のＮＯｘ自動制御装置。
【請求項８】
前記バーナとして、排気時に燃焼排ガスの排熱を蓄熱体によって蓄熱回収し、燃焼時に蓄熱体に蓄熱された熱によって燃焼空気を予熱する蓄熱式バーナを備え、
前記制御手段は、前記蓄熱体のガス吸引率を変更する制御を行うことによって、前記蓄熱式バーナに供給される燃焼空気の温度を調整することを特徴とする請求項５〜７の何れか一項に記載の加熱炉のＮＯｘ自動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉内に装入された被加熱材を搬送しながら、この被加熱材が炉内を通過する間に、炉内のバーナによって被加熱材を加熱して炉外へと抽出する加熱炉のＮＯｘ自動制御方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、熱間圧延設備の連続式加熱炉では、燃焼排ガスの排熱を回収して燃焼空気を予熱することにより、省エネルギー効果を向上させることが行われている。この場合、燃焼排ガスからの排熱回収を増やすほど、燃焼空気を高温で予熱することができ、高い熱交換率を得ることができる。しかしながら、燃焼空気の予熱温度が高くなると、加熱炉に設置されたバーナの火炎温度が局所的に上昇し、大気汚染物質である窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度が急激に上昇するという問題がある。
【０００３】
また、加熱炉に設けられるバーナが、ルーフバーナのようなバーナタイル内で強い旋回流を与えて、バーナタイル内やその近傍の天井部において急激な燃焼を生じさせる形式のものの場合にはＮＯｘ濃度が非常に高くなる。
【０００４】
このような場合にＮＯｘ濃度の低減を図る方法としては、例えば燃焼排ガスとの熱交換により予熱された燃焼空気に水又は水蒸気を供給し、この燃焼空気を加湿し、バーナでの燃焼温度を下げることによって、ＮＯｘの発生を低減する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。また、ＮＯｘ濃度を低減する別の方法としては、加熱炉の排気設備に脱硝装置を設ける方法も提案されている（例えば、特許文献２、３を参照）。
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載される方法は、水又は水蒸気を供給するための加湿装置が必要となるため、設備が複雑になり、設備コストが増加し、かつ、炉内での湿度が高くなって、加熱炉内のスラブにスケールが発生し易くなるといった問題がある。また、上記特許文献２、３に記載される方法も、脱硝装置が高価であることやアンモニアの取り扱いに注意が必要であることなど問題が多い。
【０００６】
そこで、このような高価な設備を用いることなく、ＮＯｘ濃度の低減を図る方法として、ＮＯｘ濃度を測定し、このＮＯｘ濃度が予め設定した値を超えたときに、予熱された燃焼空気の一部を外部に排出すると共に、外部に排出した予熱燃焼空気に対応した量の冷空気を予熱燃焼空気中に供給することによって、バーナに供給される燃焼空気の温度を下げて、ＮＯｘの発生を抑制することが提案されている（例えば、特許文献４を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２４１１８４号公報
【特許文献２】特開２００１−７９３９４号公報
【特許文献３】特開平９−１４１３６３号公報
【特許文献４】特開２０１０−６０１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような方法では、加熱炉内の燃焼反応が行われる場所から離れた箇所にＮＯｘ計を設置している場合が多く、このＮＯｘ計によって測定されるＮＯｘ濃度に基づいて、上述したＮＯｘの発生を抑制するための制御を行った場合に、実際にＮＯｘ濃度が下がるまでに大きな時間のズレ、いわゆる制御遅れが生じることになる。また、このような制御を停止する場合も同様に、制御遅れが生じることによって、過剰に制御が行われてしまう可能性がある。
【０００９】
また、このような制御は、従来は手動により行われているため、操業者の熟練度に左右される。さらに、ＮＯｘ濃度が基準値を満たすように、ＮＯｘ計を常時監視することは、突発的なトラブル等によってＮＯｘ計を監視することができなった場合に、ＮＯｘ濃度が基準値を超えてしまう可能性もあるため、環境事故の防止、操業者の負荷軽減の観点からも課題となっている。
【００１０】
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、加熱炉から排出される燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度を自動で制御できる加熱炉のＮＯｘ自動制御方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決することを目的とした本発明の要旨は、以下のとおりである。
（１）  炉内に装入された被加熱材を搬送しながら、この被加熱材が炉内を通過する間に、炉内のバーナによって被加熱材を加熱して炉外へと抽出する加熱炉のＮＯｘ自動制御方法であって、
前記加熱炉から排出される燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度を測定するステップと、
前記測定したＮＯｘ濃度が予め設定した範囲を超えたときに、前記加熱炉の炉圧、前記加熱炉内の空気比、前記バーナに供給される燃焼空気の温度の何れか１つ以上を調整するステップとを含むことを特徴とする加熱炉のＮＯｘ自動制御方法。
（２）  前記ＮＯｘ濃度の測定を連続的に行うことを特徴とする前記（１）に記載の加熱炉のＮＯｘ自動制御方法。
（３）  前記ＮＯｘ濃度が予め設定した上限値を超えた場合には、前記加熱炉の炉圧、前記加熱炉内の空気比、前記バーナに供給される燃焼空気の温度の順で調整し、前記ＮＯｘ濃度が予め設定した下限値を超えた場合には、前記バーナに供給される燃焼空気の温度、前記加熱炉内の空気比、前記加熱炉の炉圧の順で調整することを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の加熱炉のＮＯｘ自動制御方法。
（４）  前記バーナとして、排気時に燃焼排ガスの排熱を蓄熱体によって蓄熱回収し、燃焼時に蓄熱体に蓄熱された熱によって燃焼空気を予熱する蓄熱式バーナを用い、
前記蓄熱体のガス吸引率を変更することによって、前記蓄熱式バーナに供給される燃焼空気の温度を調整することを特徴とする前記（１）〜（３）の何れか一項に記載の加熱炉のＮＯｘ自動制御方法。
（５）  炉内に装入された被加熱材を搬送しながら、この被加熱材が炉内を通過する間に、炉内のバーナによって被加熱材を加熱して炉外へと抽出する加熱炉のＮＯｘ自動制御装置であって、
前記加熱炉から排出される燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定したＮＯｘ濃度が予め設定した範囲となるように、前記加熱炉の炉圧、前記加熱炉内の空気比、前記バーナに供給される燃焼空気の温度の何れか１つ以上を調整する制御手段とを備えることを特徴とする加熱炉のＮＯｘ自動制御装置。
（６）  前記測定手段は、前記ＮＯｘ濃度の測定を連続的に行うことを特徴とする前記（５）に記載の加熱炉のＮＯｘ自動制御装置。
（７）  前記制御手段は、前記ＮＯｘ濃度が予め設定した上限値を超えた場合に、前記加熱炉の炉圧、前記加熱炉内の空気比、前記バーナに供給される燃焼空気の温度の順で調整し、前記ＮＯｘ濃度が予め設定した下限値を超えた場合に、前記バーナに供給される燃焼空気の温度、前記加熱炉内の空気比、前記加熱炉の炉圧の順で調整することを特徴とする前記（５）又は（６）に記載の加熱炉のＮＯｘ自動制御装置。
（８）  前記バーナとして、排気時に燃焼排ガスの排熱を蓄熱体によって蓄熱回収し、燃焼時に蓄熱体に蓄熱された熱によって燃焼空気を予熱する蓄熱式バーナを備え、
前記制御手段は、前記蓄熱体のガス吸引率を変更する制御を行うことによって、前記蓄熱式バーナに供給される燃焼空気の温度を調整することを特徴とする前期（５）〜（７）の何れか一項に記載の加熱炉のＮＯｘ自動制御装置。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、制御遅れの発生を防止しつつ、加熱炉から排出される燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度を自動で制御できるため、加熱炉の操業者にかかる負荷が低減できるなど、この分野における効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明を適用した加熱炉のＮＯｘ自動制御装置を説明するための構成図である。
【図２】図２は、本発明を適用した加熱炉のＮＯｘ自動制御方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】図３は、実施例において、ＮＯｘ濃度をステップ時間毎に測定値した値と、そのステップ時間毎の炉圧、空気比、ＰＢ率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を適用した加熱炉のＮＯｘ自動制御方法及び装置について、図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態では、図１に示すような熱間圧延設備の連続式加熱炉１に本発明を適用した場合を例に挙げて説明する。
【００１５】
この熱間圧延設備の連続式加熱炉（以下、加熱炉という。）１は、装入口１ａから炉内に装入された被加熱材であるスラブ、ブルーム又はビレットなどの鋳片を、搬送手段であるウォーキングビームによって搬送しながら、炉内の予熱帯、加熱帯、均熱帯を順次通過する間に、加熱手段であるバーナによって加熱するものである。なお、加熱された鋳片は、加熱炉１の抽出口１ｂから抽出された後、次工程の圧延ラインへと送られる。
【００１６】
具体的に、この加熱炉１は、炉内で連続燃焼を行う連続燃焼バーナ２と、炉内で交番燃焼を行う蓄熱式バーナ３とを備えている。
【００１７】
このうち、連続燃焼バーナ２は、例えば、均熱帯の天部において、炉幅及び炉長方向に並んで配置されたルーフバーナからなる。なお、連続燃焼バーナ２としては、ルーフバーナ以外にも、加熱炉１の側部に配置されるサイドバーナや、加熱炉１の上部又は下部に炉長方向に沿って配置される軸流バーナなどを挙げることができ、これらの連続燃焼バーナ２を１種又は２種以上用いることができる。
【００１８】
一方、蓄熱式バーナ３は、予熱帯及び加熱帯の上部及び下部側の両側部、並びに均熱帯の下部側の両側部において、それぞれ炉長方向に並んで配置されている。なお、蓄熱式バーナ３は、このような配置に限らず、予熱帯、加熱帯、均熱帯の何れかの側部に任意に配置することができる。
【００１９】
そして、この加熱炉１では、鋳片の搬送路を挟んで相対向する一対の蓄熱式バーナ３の間で、燃焼と排気とを交互に繰り返しながら、一方の蓄熱式バーナ３の燃焼により発生した燃焼排ガスを他方の蓄熱式バーナ３の蓄熱体３ａに通過させることによって、その燃焼排ガス中の顕熱を蓄熱体３ａに蓄熱し、他方の蓄熱式バーナ３が燃焼する際に、蓄熱体３ａに燃焼空気を通過させることによって、その燃焼空気を予熱することが行われる。
【００２０】
また、加熱炉１は、炉内の燃焼排ガスを炉尻側から排出する排気系４と、排気系４から排出される燃焼排ガスの量を調整して加熱炉１内の圧力（炉圧）を制御する炉圧ダンパ（炉圧制御手段）５と、排気系４から排出される燃焼排ガスを大気中に排出する煙突６とを備えている。
【００２１】
加熱炉１は、本発明を適用したＮＯｘ自動制御装置として、炉尻から排出される燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度を測定するＮＯｘ計（測定手段）７と、このＮＯｘ計７により測定したＮＯｘ濃度が予め設定した範囲となるように、加熱炉１の炉圧、加熱炉１内の空気比、蓄熱式バーナ３に供給される燃焼空気の温度の何れか１つ以上を調整する制御部（制御手段）８とを備えている。
【００２２】
ＮＯｘ計７は、炉圧ダンパ５と煙突６の間の排気系４に接続されて、この排気系４を流れる燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度を連続的に測定し、その測定データを制御部８に入力する。
【００２３】
制御部８は、加熱炉１の各部の制御を行うメインコンピュータ、或いはこのメインコンピュータに接続された又は独立したコンピュータからなり、ＮＯｘ計７から測定データが入力されると、内部に記憶された制御プログラムに従って、後述する本発明を適用した加熱炉１のＮＯｘ自動制御を行う。
【００２４】
また、加熱炉１は、ブロアファン９によって導入された燃焼空気（外気）を各蓄熱体３ａへと供給する吸気管１０と、各蓄熱体３ａを通過した燃焼排ガスを炉圧ダンパ５とＮＯｘ計７との間の排気系４へと排出する排気管１１とを備えている。また、吸気管１０の中途部には、吸気弁（流量調整弁）１２が設けられており、この吸気弁１２は、流量指示調節計１３を介して制御部８と接続されている。また、排気管１１の中途部には、排気弁（流量調整弁）１４が設けられており、この排気弁１４は、流量指示調節計１５を介して制御部８と接続されている。さらに、制御部８には、上記炉圧ダンパ５が接続されている。
【００２５】
これにより、加熱炉１では、制御部８によって炉圧ダンパ５を制御しながら、加熱炉１の炉圧を調整することが可能となっている。また、制御部８によって流量指示調節計１３を介して吸気弁１２を制御しながら、吸気管１０を通して各蓄積バーン３に供給される燃焼空気の量を調整することで、加熱炉１内の空気比を調整することが可能となっている。また、制御部８によって流量指示調節計１５を介して排気弁１４を制御しながら、蓄熱体３ａのガス吸引率（プルバック(ＰＢ)率）を調整することで、各蓄熱式バーナ３に供給される燃焼空気の温度を調整することが可能となっている。
【００２６】
以下、上記制御部８によって加熱炉１から排出される燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度を予め設定した範囲に安定して保つための具体的なＮＯｘ自動制御方法（本発明を適用した加熱炉のＮＯｘ自動制御方法）について、図２に示すフローチャートに従って説明する。
【００２７】
なお、ＮＯｘ濃度の許容範囲については、法律等により定められたＮＯｘ濃度の規制値や、ＮＯｘの総量規制値などに基づいて、これらを超えない範囲で上限値を設定した。一方、ＮＯｘとは相反関係にある黒煙（粒子状物質）の発生を防ぐため、また燃焼効率（省エネルギー化）などを考慮して、その下限値を設定した。
【００２８】
本発明を適用したＮＯｘ自動制御方法では、先ず、図２に示すステップＳ１に進み、測定された燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度が予め設定された範囲を超えたか否かの判定を行う。なお、この予め設定されたＮＯｘ濃度の範囲は、上記制御部８の制御遅れを見越して、上記ＮＯｘ濃度の許容範囲よりも狭い範囲となっている。そして、ＮＯｘ濃度が設定範囲にある場合には、ＮＯｘ濃度が設定範囲を超えるまで、ステップＳ１を繰り返す。一方、ＮＯｘ濃度が上記設定範囲の上限値を超えた場合には、図２に示すステップＳ２〜Ｓ１０において、ＮＯｘ変動に対する感度が高い、上記加熱炉１の炉圧、上記加熱炉１内の空気比、上記蓄熱式バーナ３に供給される燃焼空気の温度（ＰＢ率）の順で調整を行う。一方、ＮＯｘ濃度が上記設定範囲の下限値を超えた場合には、図２に示すステップＳ２’〜Ｓ１０’において、上記蓄熱式バーナ３に供給される燃焼空気の温度（ＰＢ率）、上記加熱炉１内の空気比、上記加熱炉１の炉圧の順で調整を行う。
【００２９】
具体的に、ＮＯｘ濃度が上記設定範囲の上限値を超えた場合には、ＮＯｘ濃度が上記設定範囲よりも高いと判断し、先ず、図２に示すステップＳ２において、炉圧を調整する。具体的に、ＮＯｘ濃度が設定範囲よりも高いと判断した場合には、炉圧を上げる方向に調整する。この炉圧の調整は、調整可能な範囲を所定の段階数に分けて、調整幅を段階的に上げて行う。そして、調整後は、ステップＳ３に進む。
【００３０】
次に、図２に示すステップＳ３において、調整後のＮＯｘ濃度が設定範囲にあるか否かの判定を行う。そして、ＮＯｘ濃度が設定範囲に戻った場合には、ステップＳ１１に進む。一方、ＮＯｘ濃度が設定範囲に戻らない場合には、ステップＳ４に進む。
【００３１】
次に、図２に示すステップＳ４において、炉圧が調整可能な範囲か否かの判定を行う。そして、炉圧が調整可能な範囲である場合には、ステップＳ３に戻り、調整幅を更に１段階上げて、炉圧の調整を繰り返す。一方、炉圧が調整可能な範囲を超えた場合には、ステップＳ５に進む。
【００３２】
次に、図２に示すステップＳ５において、空気比を調整する。具体的に、ＮＯｘ濃度が設定範囲よりも高いと判断した場合には、空気比を下げる方向に調整する。この空気比の調整は、調整可能な範囲を所定の段階数に分けて、調整幅を段階的に下げて行う。そして、調整後は、ステップＳ６に進む。
【００３３】
次に、図２に示すステップＳ６において、調整後のＮＯｘ濃度が設定範囲にあるか否かの判定を行う。そして、ＮＯｘ濃度が設定範囲に戻った場合には、ステップＳ１１に進む。一方、ＮＯｘ濃度が設定範囲に戻らない場合には、ステップＳ７に進む。
【００３４】
次に、図２に示すステップＳ７において、空気比が調整可能な範囲か否かの判定を行う。そして、空気比が調整可能な範囲である場合には、ステップＳ５に戻り、調整幅を更に１段階下げて、空気比の調整を繰り返す。一方、空気比が調整可能な範囲を超えた場合には、ステップＳ８に進む。
【００３５】
次に、図２に示すステップＳ８において、ＰＢ率を調整する。具体的に、ＮＯｘ濃度が設定範囲よりも高いと判断した場合には、ＰＢ率を下げる方向に調整する。このＰＢ率の調整は、調整可能な範囲を所定の段階数に分けて、調整幅を段階的に下げて行う。そして、調整後は、ステップＳ９に進む。
【００３６】
次に、図２に示すステップＳ９において、調整後のＮＯｘ濃度が設定範囲にあるか否かの判定を行う。そして、ＮＯｘ濃度が設定範囲に戻った場合には、ステップＳ１１に進む。一方、ＮＯｘ濃度が設定範囲に戻らない場合には、ステップＳ１０に進む。
【００３７】
次に、図２に示すステップＳ１０において、ＰＢ率が調整可能な範囲か否かの判定を行う。そして、ＰＢ率が調整可能な範囲である場合には、ステップＳ８に戻り、調整幅を更に１段階下げて、ＰＢ率の調整を繰り返す。一方、ＰＢ率が調整可能な範囲を超えた場合には、ステップＳ１１に進む。
【００３８】
図２に示すステップＳ１１においては、上述した一連のＮＯｘ自動制御によりＮＯｘ濃度が設定範囲に戻ったと判断して、段階的に調整された炉圧、空気比、又はＰＢ率を予め決められた段階に戻す調整を行う。なお、これらのうち既に決められた段階にあるものについては、戻す必要がないため調整を行わない。そして、再びステップＳ１に戻り、一連のＮＯｘ自動制御を繰り返す。
【００３９】
一方、ＮＯｘ濃度が上記設定範囲の下限値を超えた場合には、ＮＯｘ濃度が上記設定範囲よりも低いと判断し、先ず、図２に示すステップＳ２’において、ＰＢ率を調整する。具体的に、ＮＯｘ濃度が設定範囲よりも低いと判断した場合には、ＰＢ率を上げる方向に調整する。この炉圧の調整は、調整可能な範囲を所定の段階数に分けて、調整幅を段階的に上げて行う。そして、調整後は、ステップＳ３’に進む。
【００４０】
次に、図２に示すステップＳ３’において、調整後のＮＯｘ濃度が設定範囲にあるか否かの判定を行う。そして、ＮＯｘ濃度が設定範囲に戻った場合には、ステップＳ１１’に進む。一方、ＮＯｘ濃度が設定範囲に戻らない場合には、ステップＳ４’に進む。
【００４１】
次に、図２に示すステップＳ４’において、炉圧が調整可能な範囲か否かの判定を行う。そして、ＰＢ率が調整可能な範囲である場合には、ステップＳ３’に戻り、調整幅を更に１段階上げて、ＰＢ率の調整を繰り返す。一方、ＰＢ率が調整可能な範囲を超えた場合には、ステップＳ５’に進む。
【００４２】
次に、図２に示すステップＳ５’において、空気比を調整する。具体的に、ＮＯｘ濃度が設定範囲よりも低いと判断した場合には、空気比を上げる方向に調整する。この空気比の調整は、調整可能な範囲を所定の段階数に分けて、調整幅を段階的に上げて行う。そして、調整後は、ステップＳ６’に進む。
【００４３】
次に、図２に示すステップＳ６において、調整後のＮＯｘ濃度が設定範囲にあるか否かの判定を行う。そして、ＮＯｘ濃度が設定範囲に戻った場合には、ステップＳ１１’に進む。一方、ＮＯｘ濃度が設定範囲に戻らない場合には、ステップＳ７’に進む。
【００４４】
次に、図２に示すステップＳ７において、空気比が調整可能な範囲か否かの判定を行う。そして、空気比が調整可能な範囲である場合には、ステップＳ５’に戻り、調整幅を更に１段階上げて、空気比の調整を繰り返す。一方、空気比が調整可能な範囲を超えた場合には、ステップＳ８’に進む。
【００４５】
次に、図２に示すステップＳ８’において、炉圧を調整する。具体的に、ＮＯｘ濃度が設定範囲よりも低いと判断した場合には、炉圧を下げる方向に調整する。この炉圧の調整は、調整可能な範囲を所定の段階数に分けて、調整幅を段階的に下げて行う。そして、調整後は、ステップＳ９’に進む。
【００４６】
次に、図２に示すステップＳ９’において、調整後のＮＯｘ濃度が設定範囲にあるか否かの判定を行う。そして、ＮＯｘ濃度が設定範囲に戻った場合には、ステップＳ１１’に進む。一方、ＮＯｘ濃度が設定範囲に戻らない場合には、ステップＳ１０’に進む。
【００４７】
次に、図２に示すステップＳ１０’において、炉圧が調整可能な範囲か否かの判定を行う。そして、炉圧が調整可能な範囲である場合には、ステップＳ８’に戻り、調整幅を更に１段階上げて、炉圧の調整を繰り返す。一方、炉圧が調整可能な範囲を超えた場合には、ステップＳ１２に進む。
【００４８】
図２に示すステップＳ１１’においては、上述した一連のＮＯｘ自動制御によりＮＯｘ濃度が設定範囲に戻ったと判断して、段階的に調整された炉圧、空気比、又はＰＢ率を予め決められた段階に戻す調整を行う。なお、これらのうち既に決められた段階にあるものについては、戻す必要がないため調整を行わない。そして、再びステップＳ１に戻り、一連のＮＯｘ自動制御を繰り返す。
【００４９】
一方、図２に示すステップＳ１２においては、上述した一連のＮＯｘ自動制御によりＮＯｘ濃度が設定範囲に戻らないと判断して、操業者に告知する。この場合、設備の故障等が考えられるため、必要に応じてその旨を告知する。告知方法については、特に限定されるものではなく、警報を発したり表示したりすることができる。
【００５０】
以上のように、本発明では、上述した本発明を適用した加熱炉１のＮＯｘ自動制御を行うことで、加熱炉１から排出される燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度を予め設定した範囲に安定して保つことが可能であり、制御遅れの発生を防止しつつ、加熱炉１から排出される燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度を自動で制御することが可能である。
【００５１】
したがって、本発明によれば、上記加熱炉１の低ＮＯｘ化及び省エネルギー化により環境負荷の軽減を図りつつ、加熱炉１の操業者にかかる負荷も軽減できるため、この分野における効果は大きい。
【００５２】
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
具体的に、上記実施形態では、連続燃焼バーナ２と蓄熱式バーナ３を備えた加熱炉１に本発明を適用した場合について説明したが、蓄熱式バーナ３を備えた構成に必ずしも限定されるものではなく、蓄熱式バーナ３を備えていない加熱炉に対しても本発明を適用することが可能である。
【００５３】
また、本発明は、上記熱間圧延設備の加熱炉１に適用した場合に限らず、炉内に装入された被加熱材を搬送しながら、この被加熱材が炉内を通過する間に、炉内のバーナによって被加熱材を加熱して炉外へと抽出する加熱炉に対して本発明を幅広く適用することが可能である。また、本発明は、上記加熱炉１において、鋳片を加熱する場合に限らず、被加熱材として、非鉄系金属等を加熱する場合にも適用可能である。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
【００５５】
本実施例では、上記本発明のＮＯｘ自動制御方法を用いて、実際に上記加熱炉１から排出される燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度を予め設定した範囲に保つための自動制御を行った。その測定結果を表１及び図３に示す。
【００５６】
なお、表１は、上記加熱炉１から排出される燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度［ｐｐｍ］をステップ時間［分］毎に測定値した値と、そのステップ時間毎の炉圧［Ｐａ］、空気比［−］、ＰＢ率［％］を示す。一方、図３は、横軸をステップ時間［分］とし、縦軸を炉圧［Ｐａ］、空気比［−］、ＰＢ率［％］として、表１をグラフとしてまとめたものである。なお、ＮＯｘ濃度は、１１％Ｏ２換算した値である。空気比は、実際の燃焼空気量／理論上の燃焼空気量である。ＰＢ率は、上記蓄熱式バーナ３の排ガス吸引量／全排ガス量である。
【００５７】
【表１】
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【００５８】
本実施例では、ＮＯｘ濃度の設定範囲を４０〜６０ｐｐｍとした。そして、この設定範囲の上限値をＮＯｘ濃度が超えた場合には、炉圧の上げ幅を１段階に付き１Ｐａとして、炉圧を最大で１０Ｐａまで調整し、また、空気比の下げ幅を１段階に付き０．０５として、空気比を最小で１．０５まで調整し、また、ＰＢ率の下げ幅を１段階に付き５％として、ＰＢ率を最小で６０％まで調整することとした。一方、この設定範囲の下限値をＮＯｘ濃度が超えた場合には、炉圧の下げ幅を１段階に付き１Ｐａとして、炉圧を最大で７Ｐａまで調整し、また、空気比の上げ幅を１段階に付き０．０５として、空気比を最大で１．１５まで調整し、また、ＰＢ率の上げ幅を１段階に付き５％として、ＰＢ率を最小で９０％まで調整することとした。
【００５９】
本実施例では、表１及び図３に示すように、測定開始の時点（１分）において、炉圧が７Ｐａ、空気比が１．１５、ＰＢ率が９０％であった。その後、約４分の時点Ｔ１で上記加熱炉１から排出される燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度が設定範囲の上限値（６０ｐｐｍ）を超えたため、先ず、炉圧を段階的に上げる調整を行った。しかしながら、炉圧の調整範囲（１０Ｐａ）を超えてもなおＮＯｘ濃度が設定範囲に戻らなかったため、次に、空気比を段階的に下げる調整を行った。しかしながら、空気比の調整範囲（１．０５）を超えてもなおＮＯｘ濃度が設定範囲に戻らなかったため、次に、ＰＢ率を段階的に下げる調整を行ったところ、約１１分（ＰＢ率７５％）の時点Ｔ２でＮＯｘ濃度が設定範囲に戻った。そこで、炉圧を２段階（８Ｐａ）、空気比を１段階（１．１０）、ＰＢ率を２段階（８５％）戻す調整を行った。
【００６０】
その後、約１４分の時点Ｔ３で上記加熱炉１から排出される燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度が設定範囲の下限値（４０ｐｐｍ）を超えたため、先ず、ＰＢ率を段階的に上げる調整を行った。しかしながら、ＰＢ率の調整範囲（９０％）を超えてもなおＮＯｘ濃度が設定範囲に戻らなかったため、次に、空気比を段階的に上げる調整を行った。しかしながら、空気比の調整範囲（１．１５）を超えてもなおＮＯｘ濃度が設定範囲に戻らなかったため、次に、炉圧を段階的に下げる調整を行ったところ、約１７分（炉圧１０Ｐａ）の時点Ｔ４でＮＯｘ濃度が設定範囲に戻った。その後、約１８分の時点で炉圧を２段階（８Ｐａ）戻す調整を行ったところ、ＮＯｘ濃度が４０〜６０ｐｐｍの間で安定した。
【００６１】
以上のように、本実施例によれば、制御遅れの発生を防止しつつ、上記加熱炉１から排出される燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度を自動で制御できるため、上記加熱炉１の操業者にかかる負荷が低減できるなど、この分野における効果は大きい。
【符号の説明】
【００６２】
１…加熱炉  ２…連続燃焼バーナ  ３…蓄熱式バーナ  ３ａ…蓄熱体  ４…排気系  ５…炉圧ダンパ（炉圧制御手段）  ６…煙突  ７…ＮＯｘ計（測定手段）  ８…制御部（制御手段）  ９…ブロアファン  １０…吸気管  １１…排気管  １２…吸気弁（流量調整弁）  １３…流量指示調節計  １４…排気弁（流量調整弁）  １５…流量指示調節計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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