JP4832501B2 - 蓄熱燃焼式熱処理炉の燃焼制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射ノズルを備えたバーナ部と蓄熱材を収容させた蓄熱室とを有する一対の蓄熱式バーナが、熱処理炉における被処理材の移動方向に沿って複数対設けられ、各対における一方の蓄熱式バーナにおいて、蓄熱室を通して燃焼用空気をバーナ部に導くと共にこのバーナ部における燃料噴射ノズルから燃料ガスを噴射させて燃焼を行う一方、他方の蓄熱式バーナにおいて、燃焼排ガスを蓄熱材が収容された蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を交互に行う蓄熱燃焼式熱処理炉において、熱処理炉内における燃焼負荷等に応じて、少なくとも一対の蓄熱式バーナにおける燃焼と停止とを切り替えて制御するにあたり、停止後に燃焼を再開させた際に、この蓄熱式バーナにおける火炎温度が低下するのを抑制するようにした点に特徴を有するものである。

従来から、被処理材を熱処理するにあたり、燃料噴射ノズルを備えたバーナ部と蓄熱材を収容させた蓄熱室とを有する一対の蓄熱式バーナが、熱処理炉における被処理材の移動方向に沿って複数対設けられ、各対における一方の蓄熱式バーナにおいて、蓄熱室を通して燃焼用空気をバーナ部に導くと共にこのバーナ部における燃料噴射ノズルから燃料ガスを噴射させて燃焼を行う一方、他方の蓄熱式バーナにおいて、燃焼排ガスを蓄熱材が収容された蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を交互に行うようにした蓄熱燃焼式熱処理炉が使用されている。

ここで、このような蓄熱燃焼式熱処理炉において、被処理材の種類や大きさ、処理目的等によって、熱処理炉内における燃焼負荷を変更させることが必要になる。

このため、従来においては、特許文献１，２に示されるように、熱処理炉内における燃焼負荷に応じて、熱処理炉に設けられた適当な位置における対になった蓄熱式バーナにおける燃焼と停止とを適当に制御（間引き制御）するようにしたものが提案されている。

ここで、このように燃焼負荷に応じて、対になった蓄熱式バーナにおける燃焼と停止とを制御するにあたり、停止時間が長くなると、停止された各蓄熱式バーナにおける蓄熱室に収容された蓄熱材の熱が熱処理炉内に放出されたり、蓄熱室の壁面に伝わって外部に放出されたりして、蓄熱材の温度が下がった。

このため、このように蓄熱材の温度が下がった各蓄熱式バーナにおいて燃焼を再開させた場合、蓄熱室を通してバーナ部に導かれる燃焼用空気の温度が低くなり、この蓄熱式バーナにおける火炎温度が低下して、熱処理炉内の温度分布が不均一になり、被処理材に対して適切な熱処理が行えなくなるという問題があった。
特開平８−３５６２３号公報 特許第３５６２１４２号公報

本発明は、燃料噴射ノズルを備えたバーナ部と蓄熱材を収容させた蓄熱室とを有する一対の蓄熱式バーナが、熱処理炉における被処理材の移動方向に沿って複数対設けられ、各対における一方の蓄熱式バーナにおいて、蓄熱室を通して燃焼用空気をバーナ部に導くと共にこのバーナ部における燃料噴射ノズルから燃料ガスを噴射させて燃焼を行う一方、他方の蓄熱式バーナにおいて、燃焼排ガスを蓄熱材が収容された蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を交互に行う蓄熱燃焼式熱処理炉における上記のような問題を解決することを課題とするものである。

すなわち、本発明においては、上記のような蓄熱燃焼式熱処理炉において、熱処理炉に設けられた適当な位置における対になった蓄熱式バーナにおける燃焼と停止とを適当に制御するにあたり、この対になった蓄熱式バーナにおける停止時間が長くなった場合にも、この対になった各蓄熱式バーナの蓄熱室に収容された蓄熱材の温度が下がるのを抑制し、燃焼を再開させた場合に、この対になった各蓄熱式バーナにおける火炎温度が低下するということがなく、熱処理炉内の温度分布が均一になって、被処理材に対して適切な熱処理が行えるようにすることを課題とするものである。

本発明における蓄熱燃焼式熱処理炉の燃焼制御方法においては、上記のような課題を解決するため、燃料噴射ノズルを備えたバーナ部と蓄熱材を収容させた蓄熱室とを有する一対の蓄熱式バーナが、熱処理炉における被処理材の移動方向に沿って複数対設けられ、各対における一方の蓄熱式バーナにおいて、蓄熱室を通して燃焼用空気をバーナ部に導くと共にこのバーナ部における燃料噴射ノズルから燃料ガスを噴射させて燃焼を行う一方、他方の蓄熱式バーナにおいて、燃焼排ガスを蓄熱材が収容された蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を交互に行う蓄熱燃焼式熱処理炉において、少なくとも一対の蓄熱式バーナにおける燃焼と停止とを切り替えて制御するにあたり、燃焼停止時においても、この一対の蓄熱式バーナにおいて、燃焼排ガスを蓄熱材が収容された蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を、燃焼再開時に蓄熱室を通して燃焼用空気をバーナ部に導くと共にこのバーナ部における燃料噴射ノズルから燃料ガスを噴射させて燃焼を行う蓄熱式バーナにおいて行うようにした。

ここで、上記のように燃焼が停止された蓄熱式バーナにおいて、燃焼排ガスを蓄熱材が収容された蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を行うと、熱処理炉内における圧力が低下するおそれがあるため、燃焼が停止された蓄熱式バーナにおいて、燃焼排ガスを蓄熱材が収容された蓄熱室に導く量を制限することが好ましい。特に、熱処理炉内の圧力に応じて、燃焼排ガスを蓄熱材が収容された蓄熱室に導く量を制御することが好ましく、例えば、燃焼が停止される蓄熱式バーナの数が多くなった場合には、熱処理炉内の圧力が大きく低下しないように、燃焼が停止された蓄熱式バーナにおいて、燃焼排ガスを蓄熱材が収容された蓄熱室に導く量を少なくすることが好ましい。

本発明における蓄熱燃焼式熱処理炉の燃焼制御方法においては、上記のように少なくとも一対の蓄熱式バーナにおける燃焼と停止とを切り替えて制御するにあたり、燃焼停止時においても、この一対の蓄熱式バーナにおいて、燃焼排ガスを蓄熱材が収容された蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を、燃焼再開時に蓄熱室を通して燃焼用空気をバーナ部に導くと共にこのバーナ部における燃料噴射ノズルから燃料ガスを噴射させて燃焼を行う蓄熱式バーナにおいて行うようにしたため、停止時間が長くなった場合においても、燃焼が停止された蓄熱式バーナの蓄熱室に収容された蓄熱材の温度が下がるのが抑制される。

この結果、停止時間が長くなった蓄熱式バーナの燃焼を再開させた場合においても、この蓄熱式バーナにおける火炎温度が低下するのが抑制され、熱処理炉内の温度分布が均一になって、被処理材に対して適切な熱処理が行えるようになる。

また、このように燃焼停止時においても、燃焼排ガスを蓄熱材が収容された蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を行うにあたり、燃焼再開時に、蓄熱室を通して燃焼用空気をバーナ部に導くと共にこのバーナ部における燃料噴射ノズルから燃料ガスを噴射させて燃焼を行う蓄熱式バーナにおいてだけ、このような操作を行うようにすると、燃焼が行われる蓄熱式バーナにおいては、上記のように蓄熱室に収容された蓄熱材の温度が下がるのが抑制され、火炎温度が低下するのが抑制されると共に、燃焼再開時に、燃焼排ガスを蓄熱材が収容された蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる蓄熱式バーナにおいては、蓄熱室における蓄熱材が過剰に加熱されるのが防止されるようになる。

また、上記のように燃焼が停止された蓄熱式バーナにおいて、燃焼排ガスを蓄熱材が収容された蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を行うにあたり、蓄熱式バーナの蓄熱室に導く燃焼排ガスの量を熱処理炉内の圧力に応じて制御すると、熱処理炉内における圧力が低下するのも抑制されて、被処理材に対して適切な熱処理が行えるようになる。

以下、本発明の実施形態に係る蓄熱燃焼式熱処理炉の燃焼制御方法を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る蓄熱燃焼式熱処理炉の燃焼制御方法は、特に下記の実施形態に示したものに限定されず、発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施できるものである。

ここで、この実施形態においては、図１に示すように、熱処理炉１０の入口１１から熱処理炉１０内に導かれた鋼材からなる被処理材１を、搬送ローラ２により熱処理炉１０内において搬送させて熱処理し、このように熱処理された被処理材１を熱処理炉１０の出口１２を通して熱処理炉１０から取り出すようにしている。

そして、この実施形態においては、図２に示すように、上記の熱処理炉１０において、バーナ部２１と蓄熱室２２とを有する一対の蓄熱式バーナ２０が対向するようにして、上記の被処理材１の移動方向に沿って熱処理炉１０に複数対の蓄熱式バーナ２０を設けている。

ここで、上記の一対の蓄熱式バーナ２０においては、図３に示すように、一方の蓄熱式バーナ２０ａにおいて、蓄熱材２２ａが収容された蓄熱室２２に燃焼用空気を供給する空気供給管２３に設けられた空気供給用バルブ２３ａを開く一方、蓄熱室２２を通して燃焼排ガスを排出する排ガス排出管２４に設けられたガス排出用バルブ２４ａを閉じ、上記の空気供給管２３を通して蓄熱室２２内に導いた燃焼用空気をこの蓄熱室２２内に収容された蓄熱材２２ａにより加熱する。そして、このように加熱された燃焼用空気をバーナ部２１に供給すると共に、このバーナ部２１に設けられた燃料噴射ノズル２５に燃料ガスを供給するガス供給バルブ２５ａを開けて、この燃料噴射ノズル２５から燃料ガスを噴射させ、この燃料ガスを熱処理炉１０内において燃焼させるようにする。

一方、他方の蓄熱式バーナ２０ｂにおいては、燃料噴射ノズル２５に燃料ガスを供給するガス供給バルブ２５ａ及び空気供給管２３に設けられた空気供給用バルブ２３ａを閉じて燃焼を行わないようにする一方、蓄熱室２２を通して燃焼排ガスを排出する排ガス排出管２４に設けられたガス排出用バルブ２４ａを開くようにする。そして、上記のように熱処理炉１０内において燃焼された後の燃焼排ガスを吸引して蓄熱室２２に導き、この蓄熱室２２に収容された蓄熱材２２ａに燃焼排ガスの熱を蓄熱させた後、この燃焼排ガスを上記の排ガス排出管２４を通して外部に排出させるようにする。

そして、上記の各対における蓄熱式バーナ２０において、それぞれ上記のように一方の蓄熱式バーナ２０ａにおいて、燃料噴射ノズル２５から燃料ガスを噴射させて燃焼を行う一方、他方の蓄熱式バーナ２０ｂにおいて、燃焼排ガスを蓄熱室２２に導いて蓄熱材２２ａに燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させ、このような操作を交互に切り換えて行うようにしている。

また、上記の熱処理炉１０において熱処理する被処理材１の種類や大きさ等が変更されて、熱処理炉１０内における燃焼負荷が変化した場合には、適当な位置における対になった蓄熱式バーナ２０における燃焼と停止とを切り替えて制御するようにしている。

ここで、この実施形態の蓄熱燃焼式熱処理炉の燃焼制御方法において、上記の対になった蓄熱式バーナ２０ａ，２０ｂにおける燃焼を停止させる場合、図４に示すように、各蓄熱式バーナ２０ａ，２０ｂにおいて、上記の空気供給用バルブ２３ａ及びガス供給バルブ２５ａを閉じて、燃焼用空気及び燃料ガスを供給しないようにして燃焼を停止させる。

そして、燃焼再開時において、図３に示すように燃焼用空気をバーナ部２１に供給すると共に燃料噴射ノズル２５から燃料ガスを噴射させて燃料ガスを燃焼させる一方の蓄熱式バーナ２０ａにおいては、蓄熱室２２を通して燃焼排ガスを排出する排ガス排出管２４に設けられたガス排出用バルブ２４ａを開けて、燃焼を停止させた状態においても、燃焼排ガスの熱を蓄熱室２２に収容された蓄熱材２２ａに蓄熱させるようにする。一方、燃焼再開時において、図３に示すように燃焼を行わずに、熱処理炉１０内において燃焼された後の燃焼排ガスを吸引して蓄熱室２２に導き、この蓄熱室２２に収容された蓄熱材２２ａに燃焼排ガスの熱を蓄熱させる他方の蓄熱式バーナ２０ｂにおいては、燃焼排ガスを排出する排ガス排出管２４に設けられたガス排出用バルブ２４ａを閉じて、燃焼排ガスが蓄熱室２２に導かれないようにして、蓄熱室２２に収容された蓄熱材２２ａに燃焼排ガスの熱が蓄熱されないようにする。

そして、このように燃焼を停止させた状態において、燃焼再開時に燃焼を行う一方の蓄熱式バーナ２０ａにおけるガス排出用バルブ２４ａを開けて燃焼排ガスの熱を蓄熱室２２に収容された蓄熱材２２ａに蓄熱させるにあたり、この実施形態においては、熱処理炉１０内の圧力を圧力検知手段２６によって検知しながら、この圧力検知手段２６により上記のガス排出用バルブ２４ａを開ける量を制御し、熱処理炉１０内の圧力が低くなった場合には、上記のガス排出用バルブ２４ａを開ける量を少なくして、熱処理炉１０内が所定の圧力に保たれるようにしている。

このようにすると、停止時間が長くなった場合においても、熱処理炉１０内が所定の圧力に保たれ、燃焼再開時に燃焼を行う一方の蓄熱式バーナ２０ａにおいては、燃焼排ガスが蓄熱室２２に導かれて蓄熱室２２に収容された蓄熱材２２ａの温度が下がるのが抑制され、この蓄熱式バーナ２０ａの燃焼を再開させた場合に火炎温度が低下するということがなく、熱処理炉１０内の温度分布が均一になって被処理材１に対して適切な熱処理が行えるようになると共に、燃焼再開時に燃焼を行わない他方の蓄熱式バーナ２０ｂにおいては、熱処理炉１０内における燃焼排ガスを蓄熱室２２に導いて蓄熱材２２ａに燃焼排ガスの熱を蓄熱させた場合に、この蓄熱材２２ａが過剰に加熱されるのが抑制されるようになる。

なお、この実施形態においては、対になった蓄熱式バーナ２０ａ，２０ｂにおける燃焼を停止させた場合において、燃焼再開時において燃焼を行う一方の蓄熱式バーナ２０ａだけにおいて、ガス排出用バルブ２４ａを開けて燃焼を停止させた状態においても、燃焼排ガスの熱を蓄熱室２２に収容された蓄熱材２２ａに蓄熱させるようにしたが、図５に示すように、燃焼再開時に燃焼を行わない他方の蓄熱式バーナ２０ｂにおいても、蓄熱材２２ａが過剰に加熱されない範囲であれば、上記の一方の蓄熱式バーナ２０ａと同様に、ガス排出用バルブ２４ａを開けて燃焼を停止させた状態においても、燃焼排ガスの熱を蓄熱室２２に収容された蓄熱材２２ａに蓄熱させるようにすることも可能である。

また、この実施形態においては、熱処理炉１０内の圧力を圧力検知手段２６によって検知しながら、この圧力検知手段２６によりガス排出用バルブ２４ａを開ける量を制御するようにしたが、この圧力検知手段２６に代えて温度検知手段（図示せず）を用いることも可能である。そして、この温度検知手段によって熱処理炉１０内の温度を検知し、温度検知手段によって検知された熱処理炉１０内の温度が低くなった場合には、上記のガス排出用バルブ２４ａを開ける量を少なくして、熱処理炉１０内が所定の温度に保たれるようにすることも可能である。

本発明の一実施形態に係る蓄熱燃焼式熱処理炉の燃焼制御方法によって制御を行う熱処理炉の内部状態を示した概略断面図である。 同実施形態における上記の熱処理炉の概略平面図である。 同実施形態において、上記の熱処理炉における一対の蓄熱式バーナにより燃焼を行う状態を示した概略説明図である。 同実施形態において、上記の一対の蓄熱式バーナにおける燃焼を停止させる場合に、熱処理炉内の圧力を圧力検知手段によって検知しながら、この圧力検知手段により、一方の蓄熱式バーナにおいてガス排出用バルブを開ける量を制御する状態を示した概略説明図である。 同実施形態において、上記の一対の蓄熱式バーナにおける燃焼を停止させる場合に、熱処理炉内の圧力を圧力検知手段によって検知しながら、この圧力検知手段により、一対の蓄熱式バーナにおいてガス排出用バルブを開ける量を制御する変更例を示した概略説明図である。

符号の説明

１ 被処理材
２ 搬送ローラ
１０ 熱処理炉
１１ 入口
１２ 出口
２０，２０ａ，２０ｂ 蓄熱式バーナ
２１ バーナ部
２２ 蓄熱室
２２ａ 蓄熱材
２３ 空気供給パイプ
２３ａ 空気供給用バルブ
２４ 排ガス排出パイプ
２４ａ ガス排出用バルブ
２５ 燃料噴射ノズル
２５ａ ガス供給バルブ
２６ 圧力検知手段

Claims (3)

1. 燃料噴射ノズルを備えたバーナ部と蓄熱材を収容させた蓄熱室とを有する一対の蓄熱式バーナが、熱処理炉における被処理材の移動方向に沿って複数対設けられ、各対における一方の蓄熱式バーナにおいて、蓄熱室を通して燃焼用空気をバーナ部に導くと共にこのバーナ部における燃料噴射ノズルから燃料ガスを噴射させて燃焼を行う一方、他方の蓄熱式バーナにおいて、燃焼排ガスを蓄熱材が収容された蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を交互に行う蓄熱燃焼式熱処理炉において、少なくとも一対の蓄熱式バーナにおける燃焼と停止とを切り替えて制御するにあたり、燃焼停止時においても、この一対の蓄熱式バーナにおいて、燃焼排ガスを蓄熱材が収容された蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させる操作を、燃焼再開時に蓄熱室を通して燃焼用空気をバーナ部に導くと共にこのバーナ部における燃料噴射ノズルから燃料ガスを噴射させて燃焼を行う蓄熱式バーナにおいて行うことを特徴とする蓄熱燃焼式熱処理炉の燃焼制御方法。
2. 請求項１に記載の蓄熱燃焼式熱処理炉の燃焼制御方法において、燃焼停止時においても、燃焼排ガスを蓄熱材が収容された蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させるにあたり、蓄熱材が収容された蓄熱室に導く燃焼排ガスの量を制限することを特徴とする蓄熱燃焼式熱処理炉の燃焼制御方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の蓄熱燃焼式熱処理炉の燃焼制御方法において、燃焼停止時においても、燃焼排ガスを蓄熱材が収容された蓄熱室に導いて蓄熱材に燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排出させるにあたり、蓄熱材が収容された蓄熱室に導く燃焼排ガスの量を熱処理炉内の圧力に応じて制御することを特徴とする蓄熱燃焼式熱処理炉の燃焼制御方法。

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