JP3286901B2 - 蓄熱式バーナ炉の燃焼制御方法 - Google Patents
蓄熱式バーナ炉の燃焼制御方法Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
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- Air Supply (AREA)
- Control Of Heat Treatment Processes (AREA)
- Control Of Combustion (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼反応を熱源と
する炉、その他熱設備に設置されている蓄熱式バーナ炉
の燃焼制御方法、特にその燃焼の切換制御に関するもの
である。
する炉、その他熱設備に設置されている蓄熱式バーナ炉
の燃焼制御方法、特にその燃焼の切換制御に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】近年、金属加熱炉、熱処理炉等工業用炉
の熱効率を高める燃焼装置として、特開昭６２−９４７
０３号公報、特開平２−１０００２号公報等において提
案されているように、第１のバーナと第２のバーナとを
一対として、一対または複数対のバーナ群を１つの燃焼
室に配置し、各バーナはそれぞれ燃焼用空気及び燃焼排
ガスが通過する蓄熱体を有し、第１のバーナ群と第２の
バーナ群とを交互に燃焼させてバーナが非燃焼時にその
バーナの蓄熱体を通過する燃焼排ガスの熱をその蓄熱体
に伝熱、蓄熱させ、燃焼時にその蓄熱体に蓄熱された熱
を通過する燃焼用空気が抜熱し予熱（加熱）されるサイ
クルを繰り返す蓄熱式バーナが提案されている。
の熱効率を高める燃焼装置として、特開昭６２−９４７
０３号公報、特開平２−１０００２号公報等において提
案されているように、第１のバーナと第２のバーナとを
一対として、一対または複数対のバーナ群を１つの燃焼
室に配置し、各バーナはそれぞれ燃焼用空気及び燃焼排
ガスが通過する蓄熱体を有し、第１のバーナ群と第２の
バーナ群とを交互に燃焼させてバーナが非燃焼時にその
バーナの蓄熱体を通過する燃焼排ガスの熱をその蓄熱体
に伝熱、蓄熱させ、燃焼時にその蓄熱体に蓄熱された熱
を通過する燃焼用空気が抜熱し予熱（加熱）されるサイ
クルを繰り返す蓄熱式バーナが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】特開平２−１０００２
号公報を例に取って蓄熱式バーナを配置した炉の概要を
説明する。図８は同公報に開示された蓄熱式バーナを示
す系統図ある。同図において、１１０は蓄熱式バーナ、
１１２は炉、１１４はバーナ、１１６は燃焼空気／排気
通路、１１８は蓄熱体、１２０は燃焼ブロワ、１２１は
ファン入口、１２２は空気弁、１２４は排気弁、１２６
は接続部、そして、１２７は制御弁である。図４及び図
５はその動作を示す説明図である。
号公報を例に取って蓄熱式バーナを配置した炉の概要を
説明する。図８は同公報に開示された蓄熱式バーナを示
す系統図ある。同図において、１１０は蓄熱式バーナ、
１１２は炉、１１４はバーナ、１１６は燃焼空気／排気
通路、１１８は蓄熱体、１２０は燃焼ブロワ、１２１は
ファン入口、１２２は空気弁、１２４は排気弁、１２６
は接続部、そして、１２７は制御弁である。図４及び図
５はその動作を示す説明図である。
【０００４】蓄熱式バーナ１１０は蓄熱体１１８から四
方切替弁（燃焼用空気と燃焼排ガス流路を切り替える装
置、空気弁１２２、排気弁１２４）までの間の配管中の
流体が燃焼切替毎に、燃焼用空気と燃焼排ガスとに置き
換えられる。特に、空気比１以上の完全燃焼を行う場合
には、燃焼用空気を流し始めるときは、初めに蓄熱体１
１８及び蓄熱体１１８から四方切替弁までの間の配管中
に残存する燃焼排ガスがバーナ１１４に流入するため、
燃焼切替時に四方切替弁が流路切替完了と同時にバーナ
１１４に燃料を噴射すると、蓄熱体１１８及び蓄熱体１
１８から四方切替弁までの間の配管中に残存する殆ど酸
素を含まない燃焼排ガス中に燃料を投入することにな
り、残存燃焼排ガスがバーナ部に流入する間は、燃料が
不完全燃焼し未燃焼ガスを排出することになる。
方切替弁（燃焼用空気と燃焼排ガス流路を切り替える装
置、空気弁１２２、排気弁１２４）までの間の配管中の
流体が燃焼切替毎に、燃焼用空気と燃焼排ガスとに置き
換えられる。特に、空気比１以上の完全燃焼を行う場合
には、燃焼用空気を流し始めるときは、初めに蓄熱体１
１８及び蓄熱体１１８から四方切替弁までの間の配管中
に残存する燃焼排ガスがバーナ１１４に流入するため、
燃焼切替時に四方切替弁が流路切替完了と同時にバーナ
１１４に燃料を噴射すると、蓄熱体１１８及び蓄熱体１
１８から四方切替弁までの間の配管中に残存する殆ど酸
素を含まない燃焼排ガス中に燃料を投入することにな
り、残存燃焼排ガスがバーナ部に流入する間は、燃料が
不完全燃焼し未燃焼ガスを排出することになる。
【０００５】そこで、燃焼切替時の燃焼側バーナ１１４
への燃料投入は、四方切替弁が流路変更完了後、数秒間
燃料を投入せずに燃焼用空気のみを流して蓄熱体１１８
及び蓄熱体１１８から四方切替弁までの間の配管中に残
存する燃焼排ガスを排出（「排ガスパージ」という）
し、その後燃料を投入（噴射）している。
への燃料投入は、四方切替弁が流路変更完了後、数秒間
燃料を投入せずに燃焼用空気のみを流して蓄熱体１１８
及び蓄熱体１１８から四方切替弁までの間の配管中に残
存する燃焼排ガスを排出（「排ガスパージ」という）
し、その後燃料を投入（噴射）している。
【０００６】また、燃料電磁弁から燃料ノズル間の配管
中に残存する燃料ガスは、電磁弁を閉じても残圧によっ
て残燃料が炉内に燃料ノズルから噴出するので、この残
燃料噴出時間を考慮して燃料電磁弁を燃焼切替数秒前に
遮断する運転を実施している。
中に残存する燃料ガスは、電磁弁を閉じても残圧によっ
て残燃料が炉内に燃料ノズルから噴出するので、この残
燃料噴出時間を考慮して燃料電磁弁を燃焼切替数秒前に
遮断する運転を実施している。
【０００７】図３に示されるような炉に、前述のような
思想を踏まえて図６に示されるような個々のバーナ動作
を組み合わせた場合の炉全体のバーナ動作を図７に示
す。図３に示される炉は２つのゾーンを持ち１ゾーンに
は５ペア、２ゾーンには３ペアの蓄熱式バーナが配置さ
れている。各バーナは３０秒で燃焼切替を行い排ガス→
空気の置換時間Ｔpaは２秒、残燃料排出時間Ｔpgは２秒
で運転している。また、各ゾーンでは、バーナの点火消
火をバーナ総てが一斉に行うと点火ショックにより炉圧
変動が激しくなるので、１ゾーンの場合には、燃焼切替
３０秒で５ペア配置されているので、バーナの点消火は
各バーナ６秒単位で遅延させ、同様にして、２ゾーンの
場合には、燃焼切替３０秒で３ペア配置されているの
で、バーナの点消火は各バーナ１０秒単位で遅延させる
運転を実施している。この炉全体の燃焼動作を示したの
が図７である。
思想を踏まえて図６に示されるような個々のバーナ動作
を組み合わせた場合の炉全体のバーナ動作を図７に示
す。図３に示される炉は２つのゾーンを持ち１ゾーンに
は５ペア、２ゾーンには３ペアの蓄熱式バーナが配置さ
れている。各バーナは３０秒で燃焼切替を行い排ガス→
空気の置換時間Ｔpaは２秒、残燃料排出時間Ｔpgは２秒
で運転している。また、各ゾーンでは、バーナの点火消
火をバーナ総てが一斉に行うと点火ショックにより炉圧
変動が激しくなるので、１ゾーンの場合には、燃焼切替
３０秒で５ペア配置されているので、バーナの点消火は
各バーナ６秒単位で遅延させ、同様にして、２ゾーンの
場合には、燃焼切替３０秒で３ペア配置されているの
で、バーナの点消火は各バーナ１０秒単位で遅延させる
運転を実施している。この炉全体の燃焼動作を示したの
が図７である。
【０００８】前述したような、従来方式の燃焼切替シス
テムを用いた場合には以下のような問題がある。図７に
示されるように、１ゾーンにおいては、図３に示される
ような燃料電磁弁２０の開いている数が５個と４個が２
秒サイクルで変化する事がわかる。また、２ゾーンにお
いては、燃料電磁弁２０の開いている数が３個と２個が
６秒−４秒サイクルで変化する事がわかる。さらに、炉
全体で考えれば、燃料電磁弁２０の開いている数が６個
〜８個の間で数秒間隔でサイクリックに変化しているこ
とがわかる。
テムを用いた場合には以下のような問題がある。図７に
示されるように、１ゾーンにおいては、図３に示される
ような燃料電磁弁２０の開いている数が５個と４個が２
秒サイクルで変化する事がわかる。また、２ゾーンにお
いては、燃料電磁弁２０の開いている数が３個と２個が
６秒−４秒サイクルで変化する事がわかる。さらに、炉
全体で考えれば、燃料電磁弁２０の開いている数が６個
〜８個の間で数秒間隔でサイクリックに変化しているこ
とがわかる。
【０００９】一般的に、複数のゾーンを保有する炉の場
合には、各ゾーン単位で燃焼量制御を行うので、図３に
示されるような燃料流量制御弁２１、２２がある。この
燃料流量制御弁２１、２２は所定の各ゾーンに必要な投
入熱量を燃料流量を制御することで機能しているもので
あり、投入熱量の決定に関しては炉内温度を目標値に制
御するものや被加熱物温度を目標値に制御するもの等が
あり、炉の形式によって異なる。通常、炉の熱負荷が一
定でバーナが切替燃焼を行わない従来型の炉の場合に
は、そのゾーンに投入する燃料量は一定であるので燃料
流量制御弁２１、２２は一定開度で安定した流量制御を
行える。しかし、図７に示されるような炉の燃焼制御を
行った場合には、前述のように数秒単位で燃料電磁弁２
０の開いている数が変化するために一定の熱負荷であっ
ても、ゾーンの燃料系統の圧力損失が数秒単位で変化す
るため、燃料流量制御弁２１、２２は常に一定量の燃料
を供給すべくゾーンの燃料系統の圧力損失変化分を吸収
しようとする弁の開閉動作を繰り返す事となる。
合には、各ゾーン単位で燃焼量制御を行うので、図３に
示されるような燃料流量制御弁２１、２２がある。この
燃料流量制御弁２１、２２は所定の各ゾーンに必要な投
入熱量を燃料流量を制御することで機能しているもので
あり、投入熱量の決定に関しては炉内温度を目標値に制
御するものや被加熱物温度を目標値に制御するもの等が
あり、炉の形式によって異なる。通常、炉の熱負荷が一
定でバーナが切替燃焼を行わない従来型の炉の場合に
は、そのゾーンに投入する燃料量は一定であるので燃料
流量制御弁２１、２２は一定開度で安定した流量制御を
行える。しかし、図７に示されるような炉の燃焼制御を
行った場合には、前述のように数秒単位で燃料電磁弁２
０の開いている数が変化するために一定の熱負荷であっ
ても、ゾーンの燃料系統の圧力損失が数秒単位で変化す
るため、燃料流量制御弁２１、２２は常に一定量の燃料
を供給すべくゾーンの燃料系統の圧力損失変化分を吸収
しようとする弁の開閉動作を繰り返す事となる。
【００１０】これによって、各ゾーンの各バーナ前の燃
料圧力変動が大きくなり燃焼が安定しないという問題が
発生する。場合によっては、炉全体の燃料圧力が変動し
炉全体で燃焼が安定しないという問題が発生する。ま
た、圧力変動に対応可能なように配管容量すなわち配管
サイズを大きくするか、開閉動作が敏速な流量調整弁が
必要となり、設備費が高騰するという問題がある。
料圧力変動が大きくなり燃焼が安定しないという問題が
発生する。場合によっては、炉全体の燃料圧力が変動し
炉全体で燃焼が安定しないという問題が発生する。ま
た、圧力変動に対応可能なように配管容量すなわち配管
サイズを大きくするか、開閉動作が敏速な流量調整弁が
必要となり、設備費が高騰するという問題がある。
【００１１】本発明は、前述のような問題を解決するた
めになされたものであり、バーナ個々が短時間（秒単
位）で切り替えて燃焼しても各バーナが安定燃焼できる
蓄熱式バーナ炉の燃焼制御方法を提供するものである。
めになされたものであり、バーナ個々が短時間（秒単
位）で切り替えて燃焼しても各バーナが安定燃焼できる
蓄熱式バーナ炉の燃焼制御方法を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明に係る蓄熱式バー
ナ炉の燃焼制御方法（請求項１）は、１つのゾーンに複
数ペアの蓄熱式バーナを配置した炉において、空気−排
ガス系の排ガスから空気への置換時間をＴpa、燃焼切替
前の燃料残圧による燃料パージ時間をＴpg、ゾーン内の
バーナペア数をＮ、１つの蓄熱式バーナの燃料噴出時間
をＴc とした場合、 Ｔc ＝（Ｎ−１）×（Ｔpa＋Ｔpg） …（１） の関係で１つの蓄熱式バーナからの燃料噴出時間を決定
し、その燃料噴出時間に基づいて蓄熱式バーナを制御す
る。
ナ炉の燃焼制御方法（請求項１）は、１つのゾーンに複
数ペアの蓄熱式バーナを配置した炉において、空気−排
ガス系の排ガスから空気への置換時間をＴpa、燃焼切替
前の燃料残圧による燃料パージ時間をＴpg、ゾーン内の
バーナペア数をＮ、１つの蓄熱式バーナの燃料噴出時間
をＴc とした場合、 Ｔc ＝（Ｎ−１）×（Ｔpa＋Ｔpg） …（１） の関係で１つの蓄熱式バーナからの燃料噴出時間を決定
し、その燃料噴出時間に基づいて蓄熱式バーナを制御す
る。
【００１３】また、本発明に係る他の蓄熱式バーナ炉の
燃焼制御方法（請求項２）は、１つのゾーンに複数ペア
の蓄熱式バーナを配置した炉において、空気−排ガス系
の排ガスから空気への置換時間をＴpa、燃焼切替前の燃
料残圧による燃料パージ時間をＴpg、ゾーン内のバーナ
ペア数をＮ、蓄熱式バーナの燃焼切替時間をＣＴとした
場合、 ＣＴ＝Ｎ×（Ｔpa＋Ｔpg） …（２） の関係で１つの蓄熱式バーナの燃焼切替時間を決定し、
その燃焼切替時間に基づいて蓄熱式バーナを制御する。
燃焼制御方法（請求項２）は、１つのゾーンに複数ペア
の蓄熱式バーナを配置した炉において、空気−排ガス系
の排ガスから空気への置換時間をＴpa、燃焼切替前の燃
料残圧による燃料パージ時間をＴpg、ゾーン内のバーナ
ペア数をＮ、蓄熱式バーナの燃焼切替時間をＣＴとした
場合、 ＣＴ＝Ｎ×（Ｔpa＋Ｔpg） …（２） の関係で１つの蓄熱式バーナの燃焼切替時間を決定し、
その燃焼切替時間に基づいて蓄熱式バーナを制御する。
【００１４】また、本発明に係る他の蓄熱式バーナ炉の
燃焼制御方法（請求項３）は、蓄熱式バーナを配置し蓄
熱式バーナで構成された複数のゾーンを有する炉におい
て、少なくとも２つ以上のゾーンの蓄熱式バーナの空気
−排ガス系の排ガスから空気への置換時間をＴpa、燃焼
切替前の燃料残圧による燃料パージ時間をＴpgとし、該
当ゾーンのＴpa、Ｔpgを同値とし、該当ゾーンの合計バ
ーナペア数をＮ、１つの蓄熱式バーナの燃料噴出時間を
Ｔc とした場合、 Ｔc ＝（Ｎ−１）×（Ｔpa＋Ｔpg） …（３） の関係で１つの蓄熱式バーナからの燃料噴出時間を決定
し、その燃料噴出時間に基づいて蓄熱式バーナを制御す
る。
燃焼制御方法（請求項３）は、蓄熱式バーナを配置し蓄
熱式バーナで構成された複数のゾーンを有する炉におい
て、少なくとも２つ以上のゾーンの蓄熱式バーナの空気
−排ガス系の排ガスから空気への置換時間をＴpa、燃焼
切替前の燃料残圧による燃料パージ時間をＴpgとし、該
当ゾーンのＴpa、Ｔpgを同値とし、該当ゾーンの合計バ
ーナペア数をＮ、１つの蓄熱式バーナの燃料噴出時間を
Ｔc とした場合、 Ｔc ＝（Ｎ−１）×（Ｔpa＋Ｔpg） …（３） の関係で１つの蓄熱式バーナからの燃料噴出時間を決定
し、その燃料噴出時間に基づいて蓄熱式バーナを制御す
る。
【００１５】また、本発明に係る他の蓄熱式バーナ炉の
燃焼制御方法（請求項４）は、蓄熱式バーナを配置し蓄
熱式バーナで構成された複数のゾーンを有する炉におい
て、少なくとも２つ以上のゾーンの蓄熱式バーナの空気
−排ガス系の排ガスから空気への置換時間をＴpa、燃焼
切替前の燃料残圧による燃料パージ時間をＴpgとし、該
当ゾーンのＴpa、Ｔpgを同値とし、該当ゾーンの合計バ
ーナペア数をＮ、蓄熱式バーナの燃焼切替時間をＣＴと
した場合、 ＣＴ＝Ｎ×（Ｔpa＋Ｔpg） …（４） の関係で１つの蓄熱式バーナの燃焼切替時間を決定し、
その燃焼切替時間に基づいて蓄熱式バーナを制御する。
燃焼制御方法（請求項４）は、蓄熱式バーナを配置し蓄
熱式バーナで構成された複数のゾーンを有する炉におい
て、少なくとも２つ以上のゾーンの蓄熱式バーナの空気
−排ガス系の排ガスから空気への置換時間をＴpa、燃焼
切替前の燃料残圧による燃料パージ時間をＴpgとし、該
当ゾーンのＴpa、Ｔpgを同値とし、該当ゾーンの合計バ
ーナペア数をＮ、蓄熱式バーナの燃焼切替時間をＣＴと
した場合、 ＣＴ＝Ｎ×（Ｔpa＋Ｔpg） …（４） の関係で１つの蓄熱式バーナの燃焼切替時間を決定し、
その燃焼切替時間に基づいて蓄熱式バーナを制御する。
【００１６】また、本発明に係る他の蓄熱式バーナ炉の
燃焼制御方法（請求項５）は、上記の燃焼制御方法にお
いて、蓄熱式バーナの切替が同タイミングで２つ以上の
バーナペアで発生しないようにする。
燃焼制御方法（請求項５）は、上記の燃焼制御方法にお
いて、蓄熱式バーナの切替が同タイミングで２つ以上の
バーナペアで発生しないようにする。
【００１７】また、本発明に係る他の蓄熱式バーナ炉の
燃焼制御方法（請求項６）は、上記の燃焼制御方法にお
いて、蓄熱式バーナには少なくとも１つ以上のラジアン
トチューブバーナが用いられる。
燃焼制御方法（請求項６）は、上記の燃焼制御方法にお
いて、蓄熱式バーナには少なくとも１つ以上のラジアン
トチューブバーナが用いられる。
【００１８】本発明の発明者らは蓄熱式バーナ炉を設計
製作して運転に入った段階で前述のような問題に直面し
て種々検討を行った結果、本発明に至ったものである。
すなわち、管理ゾーンにおける燃料電磁弁の開いている
数が数秒単位で変動しゾーンの燃料系統圧力損失が同期
して変動する為にかかる問題が発生した。これにともな
い、種々検討を行った結果、管理ゾーンにおける燃料電
磁弁の開いている数を常に一定に保持する事が前述の課
題を解決する基本原則であることを見い出した。
製作して運転に入った段階で前述のような問題に直面し
て種々検討を行った結果、本発明に至ったものである。
すなわち、管理ゾーンにおける燃料電磁弁の開いている
数が数秒単位で変動しゾーンの燃料系統圧力損失が同期
して変動する為にかかる問題が発生した。これにともな
い、種々検討を行った結果、管理ゾーンにおける燃料電
磁弁の開いている数を常に一定に保持する事が前述の課
題を解決する基本原則であることを見い出した。
【００１９】前述のように、点消火を繰り返す蓄熱式バ
ーナでは、点消火毎に、排ガス−空気置換及び残燃料排
出は蓄熱式バーナシステムの構成上安全対策として避け
得ない基本動作である。この排ガス−空気置換時間Ｔpa
及び残燃料排出時間Ｔpgの合計時間と、管理ゾーンに配
置された各バーナの燃料電磁弁遅延時間を一致させるこ
とによって、前記の基本原則に則った燃焼制御が可能と
なる。すなわち、空気−排ガス系の排ガスから空気への
置換時間をＴpa、燃焼切替前の燃料残圧による燃料パー
ジ時間をＴpg、ゾーン内のバーナペア数をＮ、１つの蓄
熱式バーナの燃料噴出時間をＴc とした揚合、 Ｔc ＝（Ｎ−１）×（Ｔpa＋Ｔpg） の関係で１つの蓄熱式バーナからの燃料噴出時間を決定
することによって前記基本原則に則った燃焼制御が可能
となる。従って、前記基本原則に則って一対の蓄熱式バ
ーナの燃焼切替時間をＣＴとして検討すると、 ＣＴ＝Ｎ×（Ｔpa＋Ｔpg） の関係を維持する必要がある。
ーナでは、点消火毎に、排ガス−空気置換及び残燃料排
出は蓄熱式バーナシステムの構成上安全対策として避け
得ない基本動作である。この排ガス−空気置換時間Ｔpa
及び残燃料排出時間Ｔpgの合計時間と、管理ゾーンに配
置された各バーナの燃料電磁弁遅延時間を一致させるこ
とによって、前記の基本原則に則った燃焼制御が可能と
なる。すなわち、空気−排ガス系の排ガスから空気への
置換時間をＴpa、燃焼切替前の燃料残圧による燃料パー
ジ時間をＴpg、ゾーン内のバーナペア数をＮ、１つの蓄
熱式バーナの燃料噴出時間をＴc とした揚合、 Ｔc ＝（Ｎ−１）×（Ｔpa＋Ｔpg） の関係で１つの蓄熱式バーナからの燃料噴出時間を決定
することによって前記基本原則に則った燃焼制御が可能
となる。従って、前記基本原則に則って一対の蓄熱式バ
ーナの燃焼切替時間をＣＴとして検討すると、 ＣＴ＝Ｎ×（Ｔpa＋Ｔpg） の関係を維持する必要がある。
【００２０】また、管理ゾーンに多数のバーナペア数が
確保できる構成の炉であればゾーン単位で前述の基本原
則に則った燃焼切替制御を行えばよいが、２ペア炉の場
合は、運転時間の５０％を前述の空気−排ガス系の排ガ
スから空気への置換時間Ｔpaと燃焼切替前の燃料残圧に
よる燃料パージ時間Ｔpgに充てることとなりバーナ容量
を倍増する必要が出てくる。したがって、複数のゾーン
をひとまとめにして管理ゾーンと考えて前記の基本原則
を達成することで、蓄熱式バーナの巨大化が防止でき設
備費の高騰が回避できる。
確保できる構成の炉であればゾーン単位で前述の基本原
則に則った燃焼切替制御を行えばよいが、２ペア炉の場
合は、運転時間の５０％を前述の空気−排ガス系の排ガ
スから空気への置換時間Ｔpaと燃焼切替前の燃料残圧に
よる燃料パージ時間Ｔpgに充てることとなりバーナ容量
を倍増する必要が出てくる。したがって、複数のゾーン
をひとまとめにして管理ゾーンと考えて前記の基本原則
を達成することで、蓄熱式バーナの巨大化が防止でき設
備費の高騰が回避できる。
【００２１】また、炉の燃料ガス元圧変動を抑えるに
は、炉で切り替えを実施しているバーナ数を極限に減ら
すことが有効である。すなわち、炉に配置された蓄熱式
バーナの切替が同タイミング（時刻）で２つ以上のバー
ナペアで発生しないことによって炉の燃料ガス元圧変動
を抑えることが可能となる。前述のような、基本原則は
連続焼鈍炉の様に多数の小型バーナで構成されるラジア
ントチューブ炉においては炉の燃料ガス圧変動を低減す
ることはバーナの燃焼安定性確保に重要な項目であり、
メインバーナの失火、未燃損失低減に効果がある。
は、炉で切り替えを実施しているバーナ数を極限に減ら
すことが有効である。すなわち、炉に配置された蓄熱式
バーナの切替が同タイミング（時刻）で２つ以上のバー
ナペアで発生しないことによって炉の燃料ガス元圧変動
を抑えることが可能となる。前述のような、基本原則は
連続焼鈍炉の様に多数の小型バーナで構成されるラジア
ントチューブ炉においては炉の燃料ガス圧変動を低減す
ることはバーナの燃焼安定性確保に重要な項目であり、
メインバーナの失火、未燃損失低減に効果がある。
【００２２】
（実施形態１．）第３図に示される蓄熱式バーナを配置
した炉１０に本発明を適用した例について説明する。図
３の炉１０は２つのゾーンに分割されている。１ゾーン
には５ペア計１０台の蓄熱式バーナ１−１−Ａ，１−１
−Ｂ，…１−５−Ｂが配置され、２ゾーンには３ペア計
６台の蓄熱式バーナ２−１−Ａ，２−１−Ｂ，…２−３
−Ｂが配置されている。各バーナには、燃料噴射を制御
する燃料電磁弁２０、燃焼用空気噴射を制御する燃焼用
空気電磁弁３０、さらに、炉内雰囲気すなわち燃焼排ガ
ス吸引を制御する排ガス電磁弁４０が各々配置されてい
る。さらに、各バーナには着火源としてパイロットバー
ナ（図示せず）及び関連機器配管等が配置されている。
した炉１０に本発明を適用した例について説明する。図
３の炉１０は２つのゾーンに分割されている。１ゾーン
には５ペア計１０台の蓄熱式バーナ１−１−Ａ，１−１
−Ｂ，…１−５−Ｂが配置され、２ゾーンには３ペア計
６台の蓄熱式バーナ２−１−Ａ，２−１−Ｂ，…２−３
−Ｂが配置されている。各バーナには、燃料噴射を制御
する燃料電磁弁２０、燃焼用空気噴射を制御する燃焼用
空気電磁弁３０、さらに、炉内雰囲気すなわち燃焼排ガ
ス吸引を制御する排ガス電磁弁４０が各々配置されてい
る。さらに、各バーナには着火源としてパイロットバー
ナ（図示せず）及び関連機器配管等が配置されている。
【００２３】各ゾーンには、投入熱量を制御すべく燃料
流調弁２１、２２が、また、投入燃料に見合った燃焼用
空気投入量を燃焼用空気流調弁３１、３２が、さらに、
排ガス吸引量を制御すべく排ガス流調弁４１、４２が配
置され、燃料投入量を制御する炉内温度制御、燃料と空
気の比率を制御する空気比制御を行いつつ、吸引排ガス
量を制御する炉圧制御を行って炉を運転している。蓄熱
体での排ガス放出顕熱、燃焼用空気吸収顕熱のバランス
をとる場合には、燃焼排ガスの一部を直接炉外へ放出す
る方式を炉に採用する場合があるが、このような炉に本
発明を適用しても何ら支障がない。燃料には、本実施形
態においては供給圧力自体で圧送出来る天然ガスを適用
しているがその他の気体燃料、重油等の液体燃料、微粉
炭等の固体燃料等如何なる燃料にも本発明は適用可能で
ある。燃料用空気は燃焼用空気ブロワ３３より大気が圧
送され、燃焼排ガスは排ガス誘引ファン４３によって誘
引され煙突より大気に放散される。
流調弁２１、２２が、また、投入燃料に見合った燃焼用
空気投入量を燃焼用空気流調弁３１、３２が、さらに、
排ガス吸引量を制御すべく排ガス流調弁４１、４２が配
置され、燃料投入量を制御する炉内温度制御、燃料と空
気の比率を制御する空気比制御を行いつつ、吸引排ガス
量を制御する炉圧制御を行って炉を運転している。蓄熱
体での排ガス放出顕熱、燃焼用空気吸収顕熱のバランス
をとる場合には、燃焼排ガスの一部を直接炉外へ放出す
る方式を炉に採用する場合があるが、このような炉に本
発明を適用しても何ら支障がない。燃料には、本実施形
態においては供給圧力自体で圧送出来る天然ガスを適用
しているがその他の気体燃料、重油等の液体燃料、微粉
炭等の固体燃料等如何なる燃料にも本発明は適用可能で
ある。燃料用空気は燃焼用空気ブロワ３３より大気が圧
送され、燃焼排ガスは排ガス誘引ファン４３によって誘
引され煙突より大気に放散される。
【００２４】図１は本発明の実施形態１に係る炉全体の
蓄熱式バーナの動作を時系列に示した図であり、次に、
蓄積バーナの個々の動作を同図に基づいて説明する。１
ゾーンにおいては、空気−排ガス系の排ガスから空気へ
の置換時間Ｔpaを２秒、燃焼切替前の燃料残圧による燃
料パージ時間Ｔpgを２秒とし、１ゾーン内のバーナペア
数は５ペアであるので、上記の（１）式により、１ゾー
ン１つのバーナの燃料噴出時間Ｔc は１６秒となる。従
って、一対のバーナの燃焼切替時間ＣＴは上記の（２）
式により２０秒である。この結果、１ゾーンの燃料電磁
弁は常に４個開いた状態を維持している。
蓄熱式バーナの動作を時系列に示した図であり、次に、
蓄積バーナの個々の動作を同図に基づいて説明する。１
ゾーンにおいては、空気−排ガス系の排ガスから空気へ
の置換時間Ｔpaを２秒、燃焼切替前の燃料残圧による燃
料パージ時間Ｔpgを２秒とし、１ゾーン内のバーナペア
数は５ペアであるので、上記の（１）式により、１ゾー
ン１つのバーナの燃料噴出時間Ｔc は１６秒となる。従
って、一対のバーナの燃焼切替時間ＣＴは上記の（２）
式により２０秒である。この結果、１ゾーンの燃料電磁
弁は常に４個開いた状態を維持している。
【００２５】また、２ゾーンにおいては、空気−排ガス
系の排ガスから空気への置換時間Ｔpaを５秒、燃焼切替
前の燃料残圧による燃料パージ時間Ｔpgを５秒とし、１
ゾーン内のバーナペア数は３ペアであるので、上記の
（１）式により、１ゾーン１つのバーナの燃料噴出時間
Ｔc は２０秒となる。従って、一対のバーナの燃焼切替
時間ＣＴは上記の（２）式により３０秒である。この結
果、１ゾーンの燃料電磁弁は常に２個開いた状態を維持
している。このため、炉全体では、常に６個の電磁弁が
開いた状態を維持していることになる。
系の排ガスから空気への置換時間Ｔpaを５秒、燃焼切替
前の燃料残圧による燃料パージ時間Ｔpgを５秒とし、１
ゾーン内のバーナペア数は３ペアであるので、上記の
（１）式により、１ゾーン１つのバーナの燃料噴出時間
Ｔc は２０秒となる。従って、一対のバーナの燃焼切替
時間ＣＴは上記の（２）式により３０秒である。この結
果、１ゾーンの燃料電磁弁は常に２個開いた状態を維持
している。このため、炉全体では、常に６個の電磁弁が
開いた状態を維持していることになる。
【００２６】（実施形態２．）図２は本発明の実施形態
２に係る炉全体の蓄熱式バーナの動作を時系列に示した
図であり、蓄積バーナの個々の動作を同図に基づいて説
明する。本実施形態は、１ゾーン及び２ゾーンの２つの
ゾーンを１つの管理ゾーンとして燃焼切替タイミング制
御を行った例であり、空気−排ガス系の排ガスから空気
への置換時間Ｔpaを２秒、燃焼切替前の燃料残圧による
燃料パージ時間Ｔpgを２秒とし、管理ゾーン内のバーナ
ペア数は８ペアであるので、上記の（３）式により、管
理ゾーン１つのバーナの燃料噴出時間Ｔc は２８秒とな
る。従って、一対のバーナの燃焼切替時間ＣＴは、上記
（４）式により、３２秒となる。炉全体としては常に燃
料電磁弁が７個開いた状態を維持し、各ゾーンも従来方
式の動作を示す図７の例よりも電磁弁開個数の変動は抑
えられ圧力変動は問題ないレベルで燃焼制御が可能とな
った。
２に係る炉全体の蓄熱式バーナの動作を時系列に示した
図であり、蓄積バーナの個々の動作を同図に基づいて説
明する。本実施形態は、１ゾーン及び２ゾーンの２つの
ゾーンを１つの管理ゾーンとして燃焼切替タイミング制
御を行った例であり、空気−排ガス系の排ガスから空気
への置換時間Ｔpaを２秒、燃焼切替前の燃料残圧による
燃料パージ時間Ｔpgを２秒とし、管理ゾーン内のバーナ
ペア数は８ペアであるので、上記の（３）式により、管
理ゾーン１つのバーナの燃料噴出時間Ｔc は２８秒とな
る。従って、一対のバーナの燃焼切替時間ＣＴは、上記
（４）式により、３２秒となる。炉全体としては常に燃
料電磁弁が７個開いた状態を維持し、各ゾーンも従来方
式の動作を示す図７の例よりも電磁弁開個数の変動は抑
えられ圧力変動は問題ないレベルで燃焼制御が可能とな
った。
【００２７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、管理ゾー
ンの蓄熱式バーナの燃料電磁弁の開いている数が常に一
定になるように制御するようにしたので、バーナ前の燃
料圧力変動がなくなり、このため、配管容量すなわち配
管サイズを大きくしたり、或いは、開閉動作が敏速な流
量調整弁を配置したりすることを必要とせずに、各ゾー
ンの各バーナ前及び炉全体の燃料圧力変動がなくなり、
安定燃焼可能な炉の燃焼制御が可能となった。
ンの蓄熱式バーナの燃料電磁弁の開いている数が常に一
定になるように制御するようにしたので、バーナ前の燃
料圧力変動がなくなり、このため、配管容量すなわち配
管サイズを大きくしたり、或いは、開閉動作が敏速な流
量調整弁を配置したりすることを必要とせずに、各ゾー
ンの各バーナ前及び炉全体の燃料圧力変動がなくなり、
安定燃焼可能な炉の燃焼制御が可能となった。
【図１】本発明の実施形態１に係る炉全体の蓄熱式バー
ナの動作を時系列に示した図である。
ナの動作を時系列に示した図である。
【図２】本発明の実施形態２に係る炉全体の蓄熱式バー
ナの動作を時系列に示した図である。
ナの動作を時系列に示した図である。
【図３】蓄熱式バーナを配置された炉の概要を示す図で
ある。
ある。
【図４】一対の蓄熱式バーナの各機器の動作を示す図で
ある。
ある。
【図５】一対の蓄熱式バーナの動作内容を示す図であ
る。
る。
【図６】一対の蓄熱式バーナの動作実施例を示す図であ
る。
る。
【図７】従来技術による炉全体のバーナの動作内容を示
す図である。
す図である。
【図８】従来の蓄熱式バーナの構成を示した図である。
１０ 炉 ２０ バーナ前バーナ個々に配置する燃料電磁弁 ２１ １Ｚ燃料流量調整弁 ２２ ２Ｚ燃料流量調整弁 ３０ バーナ前バーナ個々に配置する燃焼用空気電磁弁 ３１ １Ｚ燃焼用空気流量調整弁 ３２ ２Ｚ燃焼用空気流量調整弁 ３３ 燃焼用空気ブロワ ４０ バーナ前バーナ個々に配置する排ガス電磁弁 ４１ １Ｚ燃焼排ガス吸引流量調整弁 ４２ ２Ｚ燃焼排ガス吸引流量調整弁 ４３ 燃焼排ガス誘引ファン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 健人 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 勝島 裕和 神奈川県横浜市鶴見区尻手２丁目１番53 号 日本ファーネス工業株式会社内 (72)発明者 長谷川 敏明 神奈川県横浜市鶴見区尻手２丁目１番53 号 日本ファーネス工業株式会社内 (72)発明者 佐野 敏幸 名古屋市南区豊二丁目14−６ (72)発明者 高橋 康弘 愛知県一宮市今伊勢町馬寄字山島21−７ (56)参考文献 特開 平６−200329（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−94703（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−10002（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−185180（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−17926（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−185178（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−280258（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−218142（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−97619（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−200321（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C21D 1/52 C21D 11/00 101
Claims (6)
- 【請求項１】 １つのゾーンに複数ペアの蓄熱式バーナ
を配置した炉において、空気−排ガス系の排ガスから空
気への置換時間をＴpa、燃焼切替前の燃料残圧による燃
料パージ時間をＴpg、ゾーン内のバーナペア数をＮ、１
つの蓄熱式バーナの燃料噴出時間をＴc とした場合、 Ｔc ＝（Ｎ−１）×（Ｔpa＋Ｔpg） の関係で１つの蓄熱式バーナからの燃料噴出時間を決定
し、その燃料噴出時間に基づいて蓄熱式バーナを制御す
ることを特徴とする蓄熱式バーナ炉の燃焼制御方法。 - 【請求項２】 １つのゾーンに複数ペアの蓄熱式バーナ
を配置した炉において、空気−排ガス系の排ガスから空
気への置換時間をＴpa、燃焼切替前の燃料残圧による燃
料パージ時間をＴpg、ゾーン内のバーナペア数をＮ、蓄
熱式バーナの燃焼切替時間をＣＴとした場合、 ＣＴ＝Ｎ×（Ｔpa＋Ｔpg） の関係で１つの蓄熱式バーナの燃焼切替時間を決定し、
その燃料切替時間に基づいて蓄熱式バーナを制御するこ
とを特徴とする蓄熱式バーナ炉の燃焼制御方法。 - 【請求項３】 蓄熱式バーナを配置し蓄熱式バーナで構
成された複数のゾーンを有する炉において、少なくとも
２つ以上のゾーンの蓄熱式バーナの空気−排ガス系の排
ガスから空気への置換時間をＴpa、燃焼切替前の燃料残
圧による燃料パージ時間をＴpgとし、該当ゾーンの
Ｔpa、Ｔpgを同値とし、該当ゾーンの合計バーナペア数
をＮ、１つの蓄熱式バーナの燃料噴出時間をＴc とした
場合、 Ｔc ＝（Ｎ−１）×（Ｔpa＋Ｔpg） の関係で１つの蓄熱式バーナからの燃料噴出時間を決定
し、その燃料噴出時間に基づいて蓄熱式バーナを制御す
ることを特徴とする蓄熱式バーナ炉の燃焼制御方法。 - 【請求項４】 蓄熱式バーナを配置し蓄熱式バーナで構
成された複数のゾーンを有する炉において、少なくとも
２つ以上のゾーンの蓄熱式バーナの空気−排ガス系の排
ガスから空気への置換時間をＴpa、燃焼切替前の燃料残
圧による燃料パージ時間をＴpgとし、該当ゾーンの
Ｔpa、Ｔpgを同値とし、該当ゾーンの合計バーナペア数
をＮ、蓄熱式バーナの燃焼切替時間をＣＴとした場合、 ＣＴ＝Ｎ×（Ｔpa＋Ｔpg） の関係で１つの蓄熱式バーナの燃焼切替時間を決定し、
その燃焼切替時間に基づいて蓄熱式バーナの燃焼を制御
することを特徴とする蓄熱式バーナ炉の燃焼制御方法。 - 【請求項５】 前記蓄熱式バーナの切替が同タイミング
で２つ以上のバーナペアで発生しないことを特徴とする
請求項１、２、３又は４記載の蓄熱式バーナ炉の燃焼制
御方法。 - 【請求項６】 前記蓄熱式バーナには少なくとも１つ以
上のラジアントチューブバーナが用いられることを特徴
とする請求項１、２、３、４又は５記載の蓄熱式バーナ
炉の燃焼制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7103497A JP3286901B2 (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | 蓄熱式バーナ炉の燃焼制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7103497A JP3286901B2 (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | 蓄熱式バーナ炉の燃焼制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10265836A JPH10265836A (ja) | 1998-10-06 |
| JP3286901B2 true JP3286901B2 (ja) | 2002-05-27 |
Family
ID=13448847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7103497A Expired - Fee Related JP3286901B2 (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | 蓄熱式バーナ炉の燃焼制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3286901B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2325385B (en) * | 1998-04-29 | 2001-02-14 | Pietro Montis | High pressure fish container |
| JP5404533B2 (ja) * | 2010-06-03 | 2014-02-05 | 中外炉工業株式会社 | 蓄熱燃焼式熱処理炉の燃焼制御方法 |
-
1997
- 1997-03-25 JP JP7103497A patent/JP3286901B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10265836A (ja) | 1998-10-06 |
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