(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単位炉からなり、各単位炉毎に蓄熱型交番燃焼バーナを備え、各単位炉毎に炉内温度を制御する加熱炉において、
前記各単位炉に供給される燃焼空気の流量を計測する第１流量計測手段と、
前記各単位炉に供給される燃料の流量を計測する第２流量計測手段と、
前記各単位炉の燃焼排ガスを放出するエスケープ排ガスダクトと、
前記エスケープ排ガスダクトに外気を流入するための外気流入ダクトと、
前記エスケープ排ガスダクトのエスケープ排ガス流量を調整するエスケープ排ガス流量調節用ダンパと、
前記外気流入ダクトから外気流入前のエスケープ排ガスの酸素濃度を計測する第１の酸素濃度計測手段と、
前記外気流入ダクトからの外気流入後のエスケープ排ガスの酸素濃度を計測する第２の酸素濃度計測手段と、
前記外気流入ダクトの外気流入量を測定する外気流入量測定手段と、
前記第１と第２の酸素濃度計測手段と前記外気流入量測定手段から実際の排気ガス流量を算出し、前記蓄熱型交番燃焼バーナの蓄熱体から放出される燃焼排ガス温度を所定値に設定し得る理論エスケープ排ガス流量から前記エスケープ排ガス流量調節用ダンパを制御して実際のエスケープ排ガス流量が前記理論エスケープ排ガス流量に収れんするように制御する制御手段とを具備し、
前記エスケープ排ガスによる熱損失を抑制するようにしたことを特徴とする蓄熱型交番燃焼バーナシステムを装備した加熱炉。
【請求項２】
複数の単位炉からなり、各単位炉毎に蓄熱型交番燃焼バーナを備え、各単位炉毎に炉温度を制御する加熱炉の排ガス制御方法において、
前記各単位炉に供給される燃料の流量及び前記各単位炉に供給される燃焼空気の流量をそれぞれ計測し、前記各単位炉に供給される燃料の組成を設定ないし計測し、前記各単位炉毎に設けたエスケープ排ガスダクトの途中に設けられた外気流入ダクトから流入する外気流入量を計測し、前記エスケープ排ガスダクト内の外気流入前の酸素濃度と外気流入後の酸素濃度を計測して前記エスケープ排ガスダクトから放出される実際のエスケープ排ガス流量を算出し、且つ、前記蓄熱型交番燃焼バーナの蓄熱体から放出される燃焼ガスの温度を所定値に設定し得る理論エスケープ排ガス流量を算出し、実際のエスケープ排ガス流量が前記理論エスケープ排ガス流量に収れんするように前記エスケープ排ガスダクトのダンパを制御することを特徴とする蓄熱型交番燃焼バーナシステムを装備した加熱炉の排ガス制御方法。
【請求項３】
前記エスケープ排ガスダクトのダンパの制御による炉内圧力変動を圧力調節用ダクトのダンパを制御して各単位炉内圧力を略一定に制御することを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の蓄熱型交番燃焼バーナシステムを装備した加熱炉の排ガス制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、蓄熱型交番燃焼バーナシステムを装備した加熱炉及びその排ガス制御方法に関し、詳しくは、蓄熱体を経由しないで加熱炉外に排出される排ガス（エスケープ排ガス）の流量を制御して熱損失を最小限に抑制するとともに、単位炉で構成した加熱炉における隣接単位炉への熱の影響を抑制した蓄熱型交番燃焼バーナシステムを装備した加熱炉及びその排ガス制御方法に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
加熱炉及び加熱炉の燃焼制御方法に関する従来技術は、例えば、特開平５−１１８７６４号公報，特開平６−１９４０５４号公報，特開平６−２００３２１号公報に記載されている。
【０００３】
図３は、特開平５−１１８７６４号公報に記載された鉄鋼加熱炉の概要を示しており、鉄片等を溶解する加熱炉１は炉内に複数に区画された単位炉２で構成され、各単位炉２に蓄熱型交番燃焼バーナ（以下、燃焼バーナと称する）９が装備されている。８はエスケープ排ガスを放出する集合煙突であり、各単位炉２にはダンパ６とダクト７からなる炉圧制御手段５が設けられている。３は被加熱物搬入口、４は被加熱物搬出口である。
【０００４】
図４は、特開平６−１９４０５４号公報に記載された加熱炉の概要を示している。同図において、加熱炉１は図３と同様に複数に区画された単位炉２で構成されている。各単位炉２内の温度は個々に制御し得る。加熱炉１の各単位炉２内には温度検出器１８ａ〜１８ｄ，１９ａ〜１９ｄが設けられ、これらの温度検出器からの検出信号が制御器２３に入力される。各単位炉２の上側の燃焼バーナ９はそれぞれ燃料配管１０に接続され、それらの他端が三方弁１１に接続され、三方弁１１が燃料配管１２を通して制御弁１３に接続されている。また、下側の燃焼バーナ９はそれぞれ燃料配管１４に接続され、それらの他端が三方弁１５に接続され、三方弁１５が燃料配管１６を介して制御弁１７に接続されている。制御弁１３，１７は制御器２３からの信号線２２ａ，２２ｂに接続されて燃料の流量が制御されている。各単位炉２内の温度は個々に制御されている。
【０００５】
次に、図５は特開平６−２００３２１号公報に記載された加熱炉の燃焼制御系の概要を示し、その燃焼切替え制御方法を図６のフローチャートに基づいて説明する。同図において、２は加熱炉の単位炉であり、９は燃焼バーナである。３０，３１は燃料供給系の制御弁、３２，３４は燃焼空気供給系の制御弁、３３，３５は燃焼排ガス２８の排出用の制御弁である。燃焼バーナ９は炎Ａを噴出しており、燃料ガス２６は燃料流量計２９を通過して制御弁３０を通して燃焼バーナ９に供給されるとともに、燃焼空気２７が制御弁３２を通して燃焼バーナ９に供給されている。燃焼排ガス２８は他方の燃焼バーナ９の蓄熱体９ｂを通して制御弁３５から排気されている。
【０００６】
次に、図５の加熱炉の温度制御方法について図６を参照して説明する。同図において、ステップＳ１では燃料流量計２９によって燃料ガスの流量を計測する。続いて、ステップＳ２では燃料ガス流量に基づいて切替え設定時間を算出して設定する。ステップＳ３では切替え設定時間が燃焼時間より短いか否かが判断される。この第１の条件（切替え設定時間＜燃焼時間）を満たす場合はステップＳ５に進み、燃焼バーナ９を切り替えて燃焼を継続する。また、この第１の条件を満たさない場合は、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、燃焼排ガス温度が燃焼排ガス温度上限に達したか否かが判断される。第２の条件（燃焼排ガス温度上限＜燃焼排ガス温度）を満たすか否かが判断される。この第２の条件を満足する場合は、燃焼バーナ９を切り替えて燃焼を継続する。また、第２の条件を満足しない場合は、ステップＳ１に進み、同様の操作を繰り返して同一燃焼バーナ９によって燃焼を継続する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図３，図４の加熱炉は、複数に区画した各単位炉からなり、各単位炉は独立して炉内の温度が制御できるようになされている。このような加熱炉は、各単位炉の温度を制御することにより、挿入温度の異なる鉄片を品質上また圧延制約上要求される様々な温度に制御して過不足なく焼き分けることが期待できる。しかし、このような複数の各単位炉で構成した加熱炉は、単位炉からの高温乃至低温の雰囲気が隣接する単位炉に影響を与える。その結果、その単位炉自体の温度を誤って燃料流量を不必要に増減するだけでなく、各単位炉の温度制御が不能になるおそれがある。
【０００８】
このような問題を回避するには、その単位炉から排出される燃焼排ガス量をその単位炉に投入する燃料及び燃焼空気の量から計算される排ガス量の値と一致させて、隣接単位炉への排ガスによる熱の授受を断つ必要がある。しかし、図５の加熱炉では、蓄熱体９ｂを通過して排出される排ガス量のみ制御対象とし、エスケープ排ガスと呼ばれる不可避的に単位炉２から直接放出される排ガスは制御対象としていない。エスケープ排ガスの量如何によっては、隣接単位炉からエスケープ排ガスが他の単位炉に流入して、各単位炉の温度制御が不安定になり、各単位炉内の温度が十分に制御できなくなるおそれがある。
【０００９】
このような問題を解決するには、エスケープ排ガス流量を測定する困難さを解決する必要がある。すなわち、鉄鋼加熱炉の場合、加熱炉の温度は約１３００℃程度であり、エスケープ排ガスは、炉の温度と略同一の１３００℃前後の温度となる。このような高温に耐え得る材質のオリフィス流量計は存在しない。そこで、通常、大気で希釈して排ガス温度を３００℃位まで低下させてオリフィス流量計で測定することが一般に行われている。しかしながら、オリフィス流量計は、測定精度上、定格流量時オリフィス差圧が１００ｍｍＡｇ程度必要であり、各炉から放出されるエスケープ排ガスに希釈空気を合わせたものの流量と差圧の積から決まる誘引フアンの動力は、相当大きなものとなる欠点がある。従って、ダクト系も大規模なものとなる欠点があるとともに、温度補正が必要であるため原理的には可能であるが、オリフィス流量計で高精度に計測するのは困難を伴う問題がある。
【００１０】
また、隣接単位炉から他の単位炉に流入する排ガスを、エスケープ排ガスとして外部に排出して温度制御を行おうとすると、不必要にエスケープ排ガスの比率を増やすことになり、加熱炉の熱効率を低下させる要因となる欠点がある。
【００１１】
次に、燃焼排ガスについて考察する。定常状態では、燃焼排ガスが蓄熱体に残す顕熱と燃焼空気が蓄熱体から奪う顕熱は等しい。しかし、鉄鋼加熱炉で用いられる混合ガスは、一例として以下の表で示すような組成となっている。
【００１２】
【表１】
0003772362.tif 000002
【００１３】
この混合ガスの理論空気量Ａ0 は２．５８５であり、理論湿り排ガス量Ｇ0wは３．２８８である。混合ガスとともに燃焼ガスの全量を蓄熱体に通すと、Ｑｑ＝Ｇw ＝３．４１７Ｎｍ3 ／Ｎｍ3 −混合ガスとなり、燃焼空気の全量を蓄熱体に通すと、Ｑａ＝Ａ＝２．７１４Ｎｍ3 ／Ｎｍ3 −混合ガスとなる。この結果から明らかなように体積同志の比較で排ガス側は二割程度余剰となる。
【００１４】
しかも、排ガスの比熱と空気の比熱を比較した場合、図７に示すように、排ガス側の方が常に１５％程度大きい。このために、前述の体積比での余剰が仮にないとして、また予熱空気温度が限りなく排ガス（蓄熱体入口）温度に近づいたとしても排ガス側の顕熱が余剰である。両方の効果の結果として定常状態での蓄熱体出口の排ガス温度Ｔg2は４００℃以上となり、切替弁として特殊な高温仕様にする必要が生じる。しかし、このような切替弁は高価であるにもかかわらず、低信頼性、高リーク率のものとなる欠点がある。従って、蓄熱体出口の排ガス温度Ｔg2が２００℃程度に抑えられるように排ガスの温度を設定する必要がある。即ち、一定の割合で排ガス側の余剰顕熱を蓄熱体を通さずに排出する。しかし、その量が過剰であると加熱炉の熱効率が低下する。また、隣接する単位炉の排ガスを吸引することになり、逆に過少だと蓄熱体出側排ガス温度が高くなりすぎる欠点があり、排ガス量の適切な制御が大きな問題となる。
【００１５】
本発明は、上述のような課題に鑑みなされたものであり、加熱炉のエスケープ排ガスの放出量を抑制して熱効率を高めるとともに、加熱炉を構成する単位炉の温度制御を高精度になし得る蓄熱型交番燃焼バーナシステムを装備した加熱炉及びその排ガス制御方法を提供することを目的とするものである。
【００１６】
また、エスケープ排ガスを抑制するとともに炉圧力を制御し得る加熱炉の排ガス制御方法を提供することを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するためになされたものであり、本発明は、複数の単位炉からなり、各単位炉毎に蓄熱型交番燃焼バーナを備え、各単位炉毎に炉内温度を制御する加熱炉であって、
前記各単位炉に供給される燃焼空気の流量を計測する第１流量計測手段と、
前記各単位炉に供給される燃料の流量を計測する第２流量計測手段と、
前記各単位炉の燃焼排ガスを放出するエスケープ排ガスダクトと、
前記エスケープ排ガスダクトに外気を流入するための外気流入ダクトと、
前記エスケープ排ガスダクトのエスケープ排ガス流量を調整するエスケープ排ガス流量調節用ダンパと、
前記外気流入ダクトから外気流入前のエスケープ排ガスの酸素濃度を計測する第１の酸素濃度計測手段と、
前記外気流入ダクトからの外気流入後のエスケープ排ガスの酸素濃度を計測する第２の酸素濃度計測手段と、
前記外気流入ダクトの外気流入量を測定する外気流入量測定手段と、
前記第１と第２の酸素濃度計測手段と前記外気流入量測定手段から実際の排気ガス流量を算出し、前記蓄熱型交番燃焼バーナの蓄熱体から放出される燃焼排ガス温度を所定値に設定し得る理論エスケープ排ガス流量から前記エスケープ排ガス流量調節用ダンパを制御して実際のエスケープ排ガス流量が前記理論エスケープ排ガス流量に収れんするように制御する制御手段とを具備し、
前記エスケープ排ガスによる熱損失を抑制するようにしたことを特徴とする蓄熱型交番燃焼バーナシステムを装備した加熱炉である。
【００１８】
また、本発明は、複数の単位炉からなり、各単位炉毎に蓄熱型交番燃焼バーナを備え、各単位炉毎に炉温度を制御する加熱炉の排ガス制御方法であって、前記各単位炉に供給される燃料の流量及び前記各単位炉に供給される燃焼空気の流量をそれぞれ計測し、前記各単位炉に供給される燃料の組成を設定し、前記各単位炉毎に設けたエスケープ排ガスダクトの途中に設けられた外気流入ダクトから流入する外気流入量を計測し、前記外気流入ダクトから流入する外気流入量を計測して、前記エスケープ排ガスダクト内の外気流入前の酸素濃度と外気流入後の酸素濃度を計測して前記エスケープ排ガスダクトから放出される実際のエスケープ排ガス流量Ｑを算出し、且つ、前記蓄熱型交番燃焼バーナの蓄熱体から放出される燃焼ガスの温度を所定値に設定し得る理論エスケープ排ガス流量Ｑthを算出し、実際のエスケープ排ガス流量Ｑが前記理論エスケープ排ガス流量Ｑthに収れんするように前記エスケープ排ガスダクトのダンパを制御することを特徴とする蓄熱型交番燃焼バーナシステムを装備した加熱炉の排ガス制御方法である。
【００１９】
また、上記蓄熱型交番燃焼バーナシステムを装備した加熱炉の排ガス制御方法において、前記エスケープ排ガスダクトのダンパの制御による炉内圧力変動を圧力調節用ダクトのダンパを制御して各単位炉内圧力を略一定に制御することを特徴とする蓄熱型交番燃焼バーナシステムを装備した加熱炉の排ガス制御方法である。
【００２０】
【作用】
本発明は、加熱炉に設けられたエスケープ排ガスダクトの途中に外気流入ダクトが設けられ、外気流入ダクトからエスケープ排ガスダクトに流入する外気流入量を計測し、外気の混入前と混入後の排ガス及び外気混入の排ガスの酸素濃度を測定することによって、実際のエスケープ排ガス流量が求められる。実際のエスケープ排ガス流量の算出については実施例で詳細に説明する。
【００２１】
一方、加熱炉に供給される燃料の組成は一度計測すれば一定の組成であり、その燃料の組成から理論空気量Ａ0 ，理論湿り排ガス流量Ｇ0W，平均排ガスＣ＊pq，平均空気比熱Ｃ＊paが既知となる。また、単位炉毎の燃料流量、燃焼空気流量が測定できるので、空気比ｍが既知となる。燃焼バーナの燃焼側の蓄熱体入口の空気温度Ｔa1と蓄熱体出口の空気温度Ｔa2を計測し、且つ、燃焼排ガスが放出される側の燃焼バーナの蓄熱体入口の排ガス温度Ｔg1を計測し、蓄熱体出口の平均排ガス温度Ｔg2は前述の理由から設定する温度として、これらの計測値及び設定値から理論エスケープ排ガス比率ｎが求められる。無論、空気温度Ｔa1は外気温とし、蓄熱体出口の空気温度Ｔa2は蓄熱体容量と切換時間が決まれば、排ガス温度と一義的な関係が求められるのでこれを利用してもよい。なお、理論エスケープ排ガス比率ｎの算出方法は実施例で詳細に説明する。
【００２２】
このようにして求めた理論エスケープ排ガス比率ｎと単位炉の燃料流量と空気比ｍから理論エスケープ排ガス流量Ｑthが求められる。この理論エスケープ排ガス流量Ｑthと実際のエスケープ排ガス流量Ｑと比較をして、両者が一致するように、エスケープ排ガスダクトに設けられたエスケープ排ガス流量調節ダンパを作動させて、実際のエスケープ排ガス流量Ｑが理論エスケープ排ガス流量Ｑthに収れんするように制御する。また、エスケープ排ガスダクトに設けられたエスケープ排ガス流量調節ダンパの作動による炉圧の変動は、炉圧調節用ダクトの圧力調節用ダンパを制御して炉圧変動を吸収するように制御する。但し、炉圧調節用ダクトの流量は、炉圧変動を抑制するために必要最少限に設定される。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は、本発明の蓄熱型交番燃焼バーナシステムを装備した加熱炉の一実施例を示す図である。同図において、３６は複数の単位炉３７が連設された加熱炉であり、各単位炉３７に蓄熱型交番燃焼バーナ（以下、燃焼バーナと称する。）４１ａ〜４１ｄが設けられ、且つ、圧力調節用ダクト３８とエスケープ排ガスダクト４２が設けられている。エスケープ排ガスダクト４２にはエスケープ排ガス流量を調整するダンパＤ１とエスケープ排ガスダクト４２内に外気を流入するための外気流入ダクト４３が設けられ、外気流入ダクト４３には外気流入量を計測するオリフィス流量検出器Ｆ４が設けられている。更に、エスケープ排ガスダクト４２には、外気流入ダクト４３からエスケープ排ガスダクト４２内に流入する外気流入前のエスケープ排ガスの酸素濃度を計測する酸素濃度計Ｏ１と、外気流入後のエスケープ排ガスの酸素濃度を測定する酸素濃度計Ｏ２が装備されている。これらの酸素濃度計Ｏ１，Ｏ２及びオリフィス流量検出器Ｆ４によりエスケープ排ガスダクト４２から放出される実際のエスケープ排ガス流量が算出される。
【００２５】
また、酸素濃度計Ｏ１，Ｏ２へ排ガスを導く配管の途中には、エスケープ排ガス３９を冷却及び水分除去するための排ガス冷却及び水分除去装置４４が設けられている。なお、酸素濃度Ｏ１の側は図示していない。
【００２６】
また、圧力調節用ダクト３８に設けられた圧力調節用ダンパＤ２を制御して炉内の圧力が調整されている。更に、各単位炉３７には、温度計Ｔ１，Ｔ２と炉圧検出器Ｐ１が装備されている。温度計Ｔ１は単位炉３７の上方に、温度計Ｔ２は単位炉３７の下方に設けられている。炉圧検出器Ｐ１に基づいて炉内の圧力が制御されている。なお、温度計は燃焼バーナの蓄熱体出力側にも設けるようにしてもよい。
【００２７】
次に、加熱炉３６内に供給される燃焼空気及び燃料の流入系及び燃焼排ガスの排出系について説明する。燃焼空気は制御弁Ｖ１と切替弁Ｖ４，Ｖ７，Ｖ１０，Ｖ１３によって制御され、燃焼バーナ４１ａ〜４１ｄに供給されるようになされている。燃焼空気の流入量はオリフィスと差圧発振器とによるオリフィス流量検出器Ｆ１で計測されている。燃焼排ガスは制御弁Ｖ２と切替弁Ｖ５，Ｖ８，Ｖ１１，Ｖ１４によって制御され、炉内の燃焼排ガスを燃焼バーナ４１ａ〜４１ｄの蓄熱体を介して外部に引き抜き得るようになされている。燃焼排ガス流量はオリフィスと差圧発振器とによるオリフィス流量検出器Ｆ２で計測される。燃料は制御弁Ｖ３と切替弁Ｖ６，Ｖ９，Ｖ１２，Ｖ１５によって制御され、燃焼バーナ４１ａ〜４１ｄに供給され得るようになされている。燃料の流量はオリフィス流量検出器Ｆ３で計測されている。
【００２８】
次に、この加熱炉の制御系について説明する。４０は制御器であり、演算手段、記憶手段、及びＣＰＵ（中央制御装置）等の制御回路が備えられている。この制御器４０には、温度計Ｔ１，Ｔ２、炉圧検出器Ｐ１、酸素濃度計Ｏ１，Ｏ２及びオリフィス流量検出器Ｆ１〜Ｆ４からの検出信号が入力されている。制御器４０では、これらの検出信号を処理して得られる出力によって、制御弁Ｖ１〜Ｖ３と切替弁Ｖ４〜Ｖ１５及びエスケープ排ガスダクト４２や圧力調節用ダンパＤ２が制御され、炉内温度、燃料流量、燃焼空気流量及び炉内圧力を検出して制御弁、切替弁及びダクトが制御される得るようになされている。
【００２９】
図１を参照して説明すると、同図の加熱炉３６は、燃焼バーナ４１ｂ，４１ｃが燃焼状態であり、燃焼バーナ４１ａ，４１ｄが燃焼していない状態を示している。制御器４０からの制御信号に基づいて、切替弁Ｖ７，Ｖ１０及び切替弁Ｖ９，Ｖ１２が開口して、燃焼バーナ４１ｂ，４１ｃに燃焼空気と燃料ガスが供給され、燃焼ガスを引き抜くための切替弁Ｖ８，Ｖ１１は遮断されている。切替弁Ｖ４，Ｖ１３及び切替弁Ｖ６，Ｖ１５は遮断され、燃焼バーナ４１ａ，４１ｄには燃焼空気と燃料ガスの供給が遮断されている。切替弁Ｖ５，Ｖ１４は開口しており、炉内の燃焼排ガスが引き抜かれている。
【００３０】
一方、燃焼バーナ４１ａ，４１ｄが燃焼状態にある場合は、燃焼バーナ４１ｂ，４１ｃは燃焼していない状態に保持される。このような燃焼状態では、切替弁Ｖ４，Ｖ１３が開口されて燃焼バーナ４１ａ，４１ｄには燃料空気が供給され、切替弁Ｖ６，Ｖ１５が開口されて燃料ガスが供給される。切替弁Ｖ５，Ｖ１４は遮断状態にある。切替弁Ｖ７，Ｖ９，Ｖ１０，Ｖ１２は遮断され、切替弁Ｖ８，Ｖ１１は開口され、燃焼バーナ４１ｂ，４１ｃの蓄熱体を介して炉内の燃焼ガスが外部に引き抜かれる。その際、燃焼ガスが蓄熱体を通過する際に蓄熱体によって熱が吸収され、燃焼排ガスの外部放出による熱損失を低減している。
【００３１】
続いて、図１の加熱炉におけるエスケープ排ガス流量の制御方法について図２を参照して説明する。先ず、ステップＳ１では燃料ガスの流量がオリスィス流量検出器Ｆ３で計測される。ステップＳ２では燃焼空気の流量測定がオリスィス流量検出器Ｆ１で計測される。ステップＳ３では燃料の組成が測定される。燃料ガスの組成の測定は、例えば、ガスクロマトグラフィーによって計測する。
【００３２】
なお、燃料ガスの組成は、ガスクロマトグラフィーによって一度計測すればその組成は既知となるので、その都度計測する必要はない。例えば、制御器４０に備えられた記憶装置に燃料ガスの組成データを記憶してその都度読み出すようにすればよい。また、上記ステップで計測されたデータ値も同様に、制御器４０に備えられた記憶装置に読み込むようにする。
【００３３】
続いて、ステップＳ４では外気流入ダクト４３からエスケープ排ガスダクト４２に流入する外気の流量がオリフィス流量検出器Ｆ４で計測される。ステップＳ５では酸素濃度計Ｏ１，Ｏ２で酸素濃度が計測される。外気流入前の酸素濃度をａ％とし、外気導入後の酸素濃度をｂ％とする。上記ステップＳ４，Ｓ５で計測されたデータ値も同様に、制御器４０に備えられた記憶装置に記憶され、次のステップでこれらのデータ値を読み出して処理を行う。また、上記のステップステップＳ１乃至Ｓ５は必ずしも図２のステップの順序に行う必要はない。ステップＳ６では、制御器４０の記憶装置から上記の計測値を読み出して、実際のエスケープ排ガス流量Ｑを次式で算出する。この算出は制御器４０の演算手段によってなされる。
【００３４】
【数１】
0003772362.tif 000003
【００３５】
但し、（１）式に於いて、２０．６は外気の酸素濃度（％）であり、ｑは外気流入ダクト４３から供給される外気流入量をオリフィス流量検出器Ｆ４で測定した値である。
【００３６】
ステップＳ７では、理論エスケープ排ガス流量Ｑthを次式で算出する。この算出も制御器４０の算出手段によってなされる。
【００３７】
Ｑth＝  ｎ×Ｑｇ×〔Ｇ0W  ＋Ａ0 （ｍ−１）〕……………（２）
但し、ｎは理論エスケープ排ガス比率、Ｑｇは燃料投入量、Ｇ0Wは理論湿り排ガス流量、Ａ0 は理論空気量、ｍは空気比である。
【００３８】
ステップＳ８では、実際のエスケープ排ガス流量Ｑと理論エスケープ排ガス流量Ｑthとが判断される。ステップＳ８に於いて、エスケープ排ガス流量Ｑと理論エスケープ排ガス流量Ｑthとが等しい場合はステップＳ１０に進み、等しくない場合はステップＳ９に進む。ステップＳ９では、エスケープ排ガス流量を調整するダンパＤ１が制御され、再び、ステップＳ８に進み、エスケープ排ガス流量Ｑと理論エスケープ排ガス流量Ｑthが等しいか否かが判断される。エスケープ排ガス流量Ｑと理論エスケープ排ガス流量Ｑthが等しい場合、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０では排ガス流量制御を継続するか否かが判断され、継続する場合は、ステップＳ１に進み同様の処理を行う。ステップＳ１０で排ガス制御が終了であると判断されると、エスケープ排ガス流量の制御を終了する。
【００３９】
なお、（２）式の理論エスケープ排ガス流量Ｑthの算出に用いられる理論エスケープ排ガス比率ｎは次式で求められる。
【００４０】
【数２】
0003772362.tif 000004
【００４１】
但し、Ｃ＊paは平均定圧空気比熱、Ｃ＊pgは平均定圧排ガス比熱、Ｔa1は蓄熱体入口の空気温度、Ｔa2は蓄熱体出口の平均空気温度、Ｔg1は蓄熱体入口の燃焼排ガス温度、Ｔg2は蓄熱体出口の平均燃焼排ガス温度である。
【００４２】
因に、製鉄所で用いられる上記に示した混合ガスの組成では、エスケープ排ガス比率ｎは、燃焼ガスの種類、炉温度等によって異なるが、鉄片加熱炉の場合、２０〜２５％が適当である。
【００４３】
蓄熱体入口の空気温度Ｔa1，蓄熱体入口の排ガス温度Ｔg1は温度計Ｔ１，Ｔ２で計測される。理論湿り排ガス流量Ｇ0Wと理論空気量Ａ0 は、燃料ガスの組成から求めることができる。蓄熱体出口の平均空気温度Ｔa2はこの加熱炉の熱交換シュミレーションや実測値から求めることができる。蓄熱体出口の平均排ガス温度Ｔg2は排ガス系の切替弁Ｖ５，Ｖ８，Ｖ１１，Ｖ１４の耐熱温度から定められる。例えば、排ガス温度Ｔg2を、切替弁Ｖ５，Ｖ８，Ｖ１１，Ｖ１４のステンレス製シーリングによる切替弁の耐熱温度を２２０℃以下と設定すれば、一義的に理論エスケープ排ガス比率ｎを定めることができる。
【００４４】
従って、理論エスケープ排ガス流量Ｑthとエスケープ排ガス流量Ｑの偏差が零に近づくように、エスケープ量調節ダンパＤ１を制御する。換言すれば、エスケープ排ガス流量Ｑが理論エスケープ排ガス流量Ｑthに収れんするよう、ないしは設定誤差内に入るようにエスケープ排ガス流量を制御する。これにより、エスケープ排ガスダクト４２から放出されるエスケープ排ガス量を必要最少限に低減することができるので、加熱炉３６のエスケープ排ガスによる熱損失を削減でき、また、隣接する単位炉との排ガスの往き来がなくなるので、炉内温度制御の精度が格段に向上する。
【００４５】
従来の加熱炉では炉温度制御は±３０℃程度の精度であったが、実施例による加熱炉では±１０℃位まで制御ができるようになった。
【００４６】
無論、加熱炉の装入扉や抽出扉の開閉やエスケープ排ガスダクト４２のダンパＤ１の制御に伴い、微妙に炉圧が変動するが、この炉圧の変動を炉圧調節ダクト３８に備えられたダンパＤ２を制御することによって吸収し、炉圧を略一定に保つようになされている。なお、炉圧調節ダクト３８は全排気ガスの数％程度しか流れないようにダクトの口径が絞られている。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、エスケープ排ガス流量を制御することにより、エスケープ排ガスによる熱の放散が制限され、単位炉の温度制御が隣接する単位炉の炉内雰囲気流入による外乱要因によって制御が困難になることがなく、各単位炉の温度制御が非常に容易となる利点がある。
【００４８】
また、本発明によれば、エスケープ排ガスが理論エスケープ排ガス流量に基づいて制御されるので、エスケープ排ガスによる熱の放散が制限されるとともに、加熱炉の熱損失を必要最少限に抑制することができるので、加熱炉の熱効率を向上させることができる利点がある。
【００４９】
また、本発明によれば、蓄熱体から放出される燃焼排ガスの温度を切替弁の耐熱温度以下に設定してエスケープ排ガス流量が制御されるので、燃焼排ガスが引き抜かれる切替弁を高温に耐え得るものとする必要がない利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蓄熱型交番燃焼バーナシステムを装備した加熱炉の一実施例を示す図である。
【図２】図１の加熱炉の排ガス制御方法の概要を示すフローチャートである。
【図３】従来の蓄熱型交番燃焼バーナシステムを装備した加熱炉の一例を示す概略図である。
【図４】従来の蓄熱型交番燃焼バーナシステムを装備した加熱炉の他の例を示す概略図である。
【図５】従来の蓄熱型交番燃焼バーナシステムを装備した加熱炉の制御系を示す概略図である。
【図６】従来の加熱炉の燃焼切替制御を示すフローチャートである。
【図７】排ガスと空気の真比熱と温度の関係を示す図である。
【符号の説明】
３６          加熱炉
３７          単位炉
３８          圧力調節用ダクト
３９          エスケープ排ガス
４０          制御器
４１ａ〜４１ｄ  蓄熱型交番燃焼バーナ
４２          エスケープ排ガスダクト
４３          外気流入ダクト
Ｖ１〜Ｖ３    制御弁
Ｖ４〜Ｖ１５  切替弁
Ｔ１，Ｔ２    温度計
Ｏ１，Ｏ２    酸素濃度計
Ｐ１          炉圧検出器
Ｄ１          ダンパ（エスケープ排ガス流量調節用ダンパ）
Ｄ２          ダンパ（圧力調節用ダンパ）
Ｆ１〜Ｆ４    オリフィス流量検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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