(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナ本体と蓄熱室を連接して構成した一対のバーナ群を交互に切替燃焼して、燃焼排ガスの顕熱で蓄熱室内の蓄熱体を加熱し、この加熱された蓄熱体で燃焼用空気を燃料の着火温度以上に予熱を行う弱酸化あるいは無酸化加熱用の蓄熱切替式バーナにおいて、バーナ本体の中心部に燃焼空気もしくは燃焼排ガスの流通孔を設け、該流通孔の炉内側の先端に燃焼室を設けると共に、該燃焼室の外周のバーナタイルを貫通し、相対向して一対以上の燃料ノズルを配置して、該燃焼室の途中から燃料を吹き込み、燃焼室のバーナ軸方向長さＤと燃焼室の直径との比Ｌ／Ｄを１〜２とし、流通孔での空気流速を６０〜１２０ｍ／ｓとし、燃料ノズルでの燃料ガス流速を３０〜６０ｍ／ｓとし、燃料ノズルの取付角度を３０〜６０°とし、空気比を０．８〜１．０で燃焼させ、燃焼空気の外周を還元性の燃料ガスで包囲することを特徴とする蓄熱切替式バーナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスラブ、ビレット、ストリップ等の鋼材を、空気比１未満の燃焼雰囲気下で所定の目標温度まで弱酸化あるいは無酸化加熱する蓄熱切替式バーナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の弱酸化あるいは無酸化加熱用のバーナは、燃焼ガス中の酸素濃度をミニマム化して鋼材の酸化防止を図るため、一般にノズルミックスタイプの急速燃焼バーナが採用されており、通常排熱回収は煙道に設置した金属製の熱交換器で行うため、熱交換器の材質上の制約から予熱空気の最高温度が６００℃程度と低く、従って、炉の熱効率が低いと言う問題点があった。
【０００３】
これに対して、最近の鉄鋼用加熱炉では炉の熱効率を改善する方法として、バーナと排熱回収用の蓄熱室が一体となった一対のバーナ群を交互に切替燃焼して、１０００℃以上の高温の予熱空気を回収する蓄熱切替式バーナが実用化されており、さらに、例えば特開平５−２５６４２３号公報では図２に示すように、一つのバーナで空気の予熱燃焼と蓄熱を同時に行うことで、配管と制御系の簡素化を図ったコンパクトタイプの蓄熱切替式バーナも提案されている。
この種の蓄熱切替式バーナでは、一般に予熱空気の温度が高いため排熱回収効率が高く、従って、炉の熱効率が高いと言う長所を有している。
【０００４】
これに対して、この種の蓄熱切替式バーナでは一般に図２に示すように、燃料ノズル７の外周にセンターエア１２すなわち冷却空気（通常全空気量の３〜１０％程度）を流すことで、高温の予熱空気もしくは高温の燃焼排ガスから燃料ノズル７を保護する構造が採用されているが、この冷却空気中の酸素が炉内の燃焼雰囲気に混入して鋼材を酸化するため、蓄熱切替式バーナは弱酸化あるいは無酸化加熱用のバーナとして使用できないと言う問題点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点を解決すべく創案されたもので、その目的とするところは高温の燃焼用空気もしくは高温の燃焼排ガスから、燃料ノズルを保護するための冷却空気が不要な弱酸化あるいは無酸化加熱用の蓄熱切替式バーナを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明が要旨とするところは、バーナ本体と蓄熱室を連接して構成した一対のバーナ群を交互に切替燃焼して、燃焼排ガスの顕熱で蓄熱室内の蓄熱体を加熱し、この加熱された蓄熱体で燃焼用空気を燃料の着火温度以上に予熱を行う弱酸化あるいは無酸化加熱用の蓄熱切替式バーナにおいて、バーナ本体の中心部に燃焼空気もしくは燃焼排ガスの流通孔を設け、該流通孔の炉内側の先端に燃焼室を設けると共に、該燃焼室の外周のバーナタイルを貫通し、に相対向して一対以上の燃料ノズルを配置して、該燃焼室の途中から燃料を吹き込み、燃焼室のバーナ軸方向長さＤと燃焼室の直径との比Ｌ／Ｄを１〜２とし、流通孔での空気流速を６０〜１２０ｍ／ｓとし、燃料ノズルでの燃料ガス流速を３０〜６０ｍ／ｓとし、燃料ノズルの取付角度を３０〜６０°とし、空気比を０．８〜１．０で燃焼させ、燃焼空気の外周を還元性の燃料ガスで包囲することを特徴とすることにある。
【０００７】
本発明の蓄熱切替式バーナは、燃料ノズルが高温の燃焼用空気及び燃焼排ガスによって直接加熱されることが無いため、燃料ノズル保護用の冷却空気が不要で、この結果、冷却空気による炉内への酸素持ち込みが無くなり鋼材の酸化が防止できる。
また、酸化性ガスの高温空気の外周をＣＯ，Ｈ2 ，ＣＨ4 等の還元性ガスを含有した燃料で包んだ火炎構造のため、鋼材表面の雰囲気が燃料リッチの還元炎となり、鋼材の酸化反応が抑制される。
【０００８】
なお、この種の蓄熱切替式バーナでは、予熱空気の温度が燃料の着火温度、例えばコークス炉ガスでは約７００℃以上の高温となるため、燃焼反応は一般に燃料と空気の混合性によって支配されることが知られており、燃料を燃焼室の途中から吹き込んでも、燃焼不良によって失火や煤が発生がすることがない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施例を図面により詳細に説明する。図１は本発明の一実施例を示す蓄熱切替式バーナの縦断面図である。
図１に示すごとく、バーナ本体１とアルミナボール等の蓄熱体を内蔵した蓄熱室２を燃焼用空気もしくは燃焼排ガスの流通孔３で連接し、この流通孔３の炉内４側の先端に燃焼室５を設けると共に、この燃焼室５の外周のバーナタイル６に対向状に一対以上の燃料ノズル７を配置し、バーナタイル６の先端が炉壁８の炉内側表面とほぼ一致するようにバーナ本体１を取り付ける。
【００１０】
このように構成したバーナは、少なくとも２個で一対の蓄熱切替式バーナとし、一定時間毎に交互に切替燃焼を行う。すなわち、一対のバーナのうち燃焼中のバーナでは、図に未表示の送風機から燃焼空気を蓄熱室２に供給して１０００℃以上の高温に予熱後、流通孔３を通して燃焼室５に供給し、バーナタイル６の外周から燃焼室５に供給した燃料ガスと混合し、空気比が１未満の状態で燃焼して、炉内４に還元性の火炎９を形成し、この火炎９の熱ガスで鋼材の無酸化加熱を行う。
【００１１】
一方、一対のバーナのうち消火中のバーナでは、燃料ノズル７からの燃料ガスの供給を図に未表示の切替弁を閉じて停止すると共に、燃焼中のバーナからの燃焼排ガスを、炉内４から燃焼室５と連通孔３を通して蓄熱室２に図に未表示の誘引ファンで吸引し、この燃焼排ガスの顕熱で蓄熱室２内の蓄熱体を加熱して、次サイクルでの燃焼空気の予熱に使用する。
【００１２】
次に、本発明バーナの最適バーナ条件を実験で確認した結果について述べる。
燃焼実験は燃料としてプロパンガス（低発熱量２２，０００Kcal／Nm3 ）を使用し、バーナは最大燃焼量が３０，０００Kcal／ｈのバーナを用いて、空気比が０．８〜１．０、燃焼量が６，０００〜３０，０００Kcal／ｈの範囲で実施した。
この結果、火炎の燃焼性と加熱鋼板の無酸化加熱の両面から、本発明バーナの適正バーナ条件として、表１の数値を選定することが望ましいことが判った。
【００１３】
【表１】
0003793276.tif 000002
【００１４】
上述のように本発明のバーナは、燃料ノズル７が燃焼中のバーナでは高温の燃焼空気に、消火中のバーナでは高温の燃焼排ガスに直接晒されることが無いため冷却空気が不要となり、この結果、冷却空気中の酸素の炉内持ち込みが無くなり、鋼材の酸化が防止できる。また、高温の燃焼用空気の外周に燃料ガスを吹き込むバーナ構造のため、火炎９の外周が燃料リッチの還元性の雰囲気となり、鋼材の酸化が抑制できる等の効果がある。
なお、本発明は前記実施例のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り、種々変更を加え得ることは勿論可能である。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の弱酸化あるいは無酸化加熱用の蓄熱切替式バーナによれば、燃焼用空気もしくは燃焼排ガスの流通孔の先端の燃焼室の外周に、対向状に燃料ノズルを設けてあるため、
（１）燃料ノズルが高温の予熱空気及び燃焼排ガスに直接晒されないため、燃料ノズルの冷却空気が不要となり、この結果、鋼材の酸化が防止できる。
（２）酸化性ガスの高温空気の外周を還元性の燃料ガスで包囲する構造のため、鋼材の表面が還元性雰囲気となり、鋼材の酸化が抑制できる。
（３）燃料供給ノズルの取付角度の調整により、加熱目的に応じた火炎長の調整が出来る。等の優れた効果を奏しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蓄熱切替式バーナの一実施例を示す縦断面図。
【図２】従来の蓄熱バーナを示す縦断面図。
【符号の説明】
１              バーナ本体
２              蓄熱室
３              流通孔
４              炉内
５              燃焼室
６              バーナタイル
７              燃料ノズル
８              炉壁
９              火炎
１０ａ，１０ｂ    蓄熱体
１１ａ，１１ｂ    空気流路
１２              中央空気流路
【図１】
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【図２】
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