JPH0144766B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は鉄や鋼等の熱処理に使用するバツチ
炉を効率よく加熱すると共に、排ガス中の有害成
分を少なくしたバツチ炉の加熱法に関するもので
ある。

バツチ式の加熱炉の場合、加熱初期には燃焼量
が最大であり、大量の燃焼ガスが炉内を循環する
が、その後徐々に燃焼量は減少し、均熱加熱時に
は初期加熱時の1/10〜1/100の熱量しか必要とし
ない。この熱量減少方法として空気と燃料の両方
を絞る定空燃比燃焼システムが既に使用されてい
るが、燃焼量の減少とともに炉室内における空気
の循環が悪くなり温度の均一性保持に問題が生じ
る。また、空気を最大燃焼時の量で固定し、単に
燃料量のみを減じてゆく定空気燃焼システムも既
に使用されているが、僅かな熱量しか必要としな
い均熱加熱時に冷たい大量の余分な空気が入るた
め、炉室内における空気の循環はよいが燃焼効率
が悪い。更に、全部のバーナーを一斉にオン・オ
フするインパルス燃焼システムも既に使用されて
いるが、均熱加熱時におけるバーナーのオフ時間
が長く、且つこのオフ時間中炉内ガスの循環が全
く行われないので、炉内温度の均一化を図ること
が困難である。更にまた、特殊なノズルを使用
し、定空気燃焼システムと定空燃比燃焼システム
とを組合せた特殊なシステムも知られているが、
構造が複雑化し且つ低燃焼時における燃焼効率の
向上にいま一歩の感がある。この発明は、このよ
うな問題点を解決するためなされたものである。

第１図乃至第８図に基いてこの発明の第１の実
施例を説明する。

９はバツチ式加熱炉、１０は加熱炉９の炉室、
１，２，３は第１図及び第２図において炉室１０
の右側壁に設けた高速ジエツトバーナー、４，
５，６は同じく第１図及び第２図において炉室１
０の左側壁に設けた高速ジエツトバーナーで、加
熱炉９の炉長方向に沿つて左右のバーナーは順次
食違わせて配置されている。なお、これらのバー
ナーは、操作することにより着火後常にオン状態
で燃焼するところのオン維持バーナーとなる場合
と、着火後オン状態とオフ状態とが交互に行われ
るところのオン・オフ作動バーナーとなる場合と
があり、オン状態の燃焼中は最大の空気噴出量及
び最大の燃焼噴出量における定空燃比燃焼を行う
ようになつており、またオフ状態においては空気
も燃料もいずれも噴出しないようになつている。
この第１の実施例においては炉室１０における燃
焼量をバーナーの着火本数を変えることによつて
段階的に制御するため次の５つの場合を設定す
る。すなわち、第１制御段においては、燃焼量が
一番少なく、一時にバーナーを１本だけ燃焼させ
るが複数本にわたつて順次切換えて点火するもの
である。これを第３図により説明すると、横軸に
時間をとり、縦軸に燃焼するバーナーの符号をと
り、最初の１単位Ｔの時間においてバーナー１を
点火燃焼させ、次の１単位の時間ではバーナー５
に切り換えて燃焼させる。このように、順次バー
ナーを１本ずつ燃焼し６つの単位時間を１周期Ｌ
として燃焼し、これが繰り返される。

この第１制御段では各バーナーは全て自己の分
担時間中、オン・オフ作動バーナーとして作動
し、第８図のグラフでは点線で示してある。

なお、オン・オフ作動バーナーはオンの時間を
短くし、オフの時間を長くすれば、バーナーフレ
ームの大きさは同一でも分担時間中における発熱
量は少くなり、またオンの時間を長くし、オフの
時間を短くすれば、分担時間中における発熱量は
多くなる。この第１制御段で０から最大発熱量の
１／６までの発熱を行う。

次に、第２制御段においては、一時に２本のバ
ーナーを燃焼させる。これを第４図により説明す
ると、最初の１単位Ｔの時間ではバーナー１とバ
ーナー５とを点火燃焼する。この場合一方のバー
ナー１が実線で示すオン維持バーナーで、他方の
バーナー５は点線で示すオン・オフ作動バーナー
である。次の１単位の時間ではバーナー３とバー
ナー５とが点火燃焼し、このようにして順次バー
ナーが２本ずつ切換わり６つの単位時間を１周期
Ｌとして燃焼する。オン・オフ作動バーナーはこ
の場合もオンとオフの時間割合を変えることによ
り発熱量の調整が行われ、この第２制御段で、最
大発熱量の1/6〜2/6の発熱を行う。

第３制御段では第５図に示す如く単位Ｔの２倍
の時間が１周期Ｌとなり、各単位を２本のオン維
持バーナーと、１本のオン・オフ作動バーナーと
によつて発熱量の調整を行う。

第４制御段では第６図に示す如く単位Ｔの２倍
の時間が１周期Ｌとなり、各単位を３本のオン維
持バーナーと、２本（ただし、いずれか１本のみ
がオンの状態にあり、２本が同時にオンとなるこ
とはない）のオン・オフ作動バーナーとによつて
発熱量の調整を行う。この第４制御段で、最大発
熱量の3/6〜4/6の発熱を行う。

第５制御段では第７図に示す如く１単位Ｔの時
間が１周期Ｌとなり、各単位を４本のオン維持バ
ーナーと２本のオン・オフ作動バーナーとによつ
て発熱量の調整を行う。この第５制御段階で、最
大発熱量の4/6〜6/6の発熱を行う（なおこの制御
段は4/6〜5/6と5/6〜6/6の２つの段階に分けるこ
とが出来る）。

第８図は制御段と燃焼量との関係を示すグラフ
で、横軸に制御段をまた縦軸に燃焼量をとつてい
る。１，２，３，４，５はそれぞれ制御段数を示
し、Ａがオン・オフ作動バーナーによる燃焼部分
を表わし、Ｂがオン維持バーナーによる燃焼部分
を表わしている。

第９図乃至第１７図に基いてこの発明の第２の
実施例を説明する。

この実施例のものにおいては、炉室１０の左天
井バーナー１７、右側壁バーナー１１、左側壁バ
ーナー１３、右天井バーナー１５、左天井バーナ
ー１８、右側壁バーナー１２、左側壁バーナー１
４、右天井バーナー１６が、炉室１０の長手方向
に沿つて順次ずらせて配置されている。そして各
側壁バーナー１１，１２，１３，１４は各天井バ
ーナー１５，１６，１７，１８の能力の1/2の出
力に設定されている。

また、各側壁バーナー１１，１２，１３，１４
はオン維持状態とオン・オフ作動状態のいずれで
も行える。しかし天井バーナー１５，１６，１
７，１８はオン維持状態のみで行え、オン・オフ
作動状態は行えない。

第１１図は第１制御段状態を示すグラフで、単
位Ｔの４倍が１周期Ｌとなり、各単位を４本の側
壁バーナーが順次１本ずつオン・オフ作動バーナ
ーとして発熱量の調整を行う。この第１制御段
で、最大発熱量の０〜1/12の発熱を行う。

第１２図は第２制御段状態を示すグラフで、単
位Ｔの６倍が１周期Ｌとなり、４本の側壁バーナ
ーが各単位を１本のオン維持側壁バーナーと１本
のオン・オフ作動側壁バーナーとによつて発熱量
の調整を行う。この第２制御段で最大発熱量の1/
１２〜2/12の発熱を行う。

第１３図は第３制御段状態を示すグラフで、単
位Ｔの２倍が１周期Ｌとなり、４本の側壁バーナ
ーが各単位をそれぞれ２本のオン維持側壁バーナ
ーと２本のオン・オフ作動側壁バーナーとによつ
て発熱量の調整を行う。この第３制御段で、最大
発熱量の2/12〜4/12の発熱を行う。

第１４図は第４制御段状態を示すグラフで、単
位Ｔの２倍が１周期Ｌとなり、２本のオン・オフ
作動側壁バーナーと２本のオン維持天井バーナー
とによつて発熱量の調整を行う。この第４制御段
で、最大発熱量の4/12〜6/12の発熱を行う。

第１５図は第５制御段状態を示すグラフで、単
位Ｔの２倍が１周期Ｌとなり、各単位をそれぞれ
２本のオン維持側壁バーナー、２本のオン・オフ
作動側壁バーナー、２本のオン維持天井バーナー
とによつて発熱量の調整を行う。この第５制御段
で、最大発熱量の6/12〜8/12の発熱を行う。

第１６図は第６制御段状態を示すグラフで、４
本のオン・オフ作動側壁バーナーと４本のオン維
持天井バーナーとによつて発熱量の調整を行う。
この第６制御段で、最大発熱量の8/12〜12/12の
発熱を行う。

第１７図は、第１実施例の第８図相当図で、Ａ
の部分がオン・オフ作動側壁バーナー、Ｂの部分
がオン維持側壁バーナー、Ｃの部分がオン維持天
井バーナーによる燃焼部分を表している。

上述した如くこの発明に係るバツチ炉の加熱法
は、着火後の単位時間Ｔ中は燃焼のみするところ
のオン維持状態と、着火後の単位時間Ｔ中は短時
間間隔で燃焼状態と非燃焼状態とを交互に行うと
ころのオン・オフ作動状態とが行え且つ着火中は
燃焼効率のよい定空燃比で而も全負荷運転する偶
数個の高速ジエツトバーナーを、炉長方向に沿つ
て炉室の左右両側壁に食違わせた状態で交互に開
口させ、 且つ同一制御段においては炉室の左半分と右半
分とが、同一本数のオン維持状態のバーナー及び
同一本数のオン・オフ作動状態のバーナーを単位
時間Ｔ毎に交互に有し、 而もオン維持状態のバーナー及びオン・オフ作
動状態のバーナーは、炉室の炉長方向に沿つて炉
室の左半分と右半分とから交互に位置を占めて燃
焼すると共に、 単位時間の任意倍数を周期Ｌとして同一燃焼順
序を繰返し、 而も燃焼制御段の増加と共にオン維持状態のバ
ーナーが増え、また燃焼量最小の第１制御段を除
き、単位時間Ｔ内におけるオン維持状態のバーナ
ー本数がオン・オフ作動状態のバーナー本数以上
になるようにしたものである。

それでは、全燃焼範囲に亙つて燃焼効率の最も
高い空燃比で燃焼を行い、且つ使用バーナーが高
速ジエツトバーナーなので大量の伴流ガスが炉内
を撹拌し昇温・均熱期を通じて温度の均一化を確
保することが出来る。

また、同一制御段においては、炉室の左半分と
右半分とが、同一本数のオン維持状態のバーナー
及びオン・オフ作動状態のバーナーを、単位時間
Ｔ毎に交互に位置換えするので、炉室の左半分と
右半分との加熱量が等しくなつて斑加熱が生じる
のが防げる。

更に単位時間Ｔの任意倍数を周期Ｌとし、同一
の燃焼順序を繰返えすので、設計・制御も容易の
なり炉室内の循環空気流は炉長方向に沿つて次々
と逆転するので、被処理物に対して熱効率の良い
加熱をすることが出来る。

更にまた燃焼量最小の第１制御段を除きオン維
持状態のバーナー本数がオン・オフ作動状態のバ
ーナー本数以上あるので、炉室内温度の斑発生を
極めて少なくすることが出来る。そのうえ、第１
制御段を除きいずれの制御段においても、炉室左
側からの作動中にバーナー及び右側からの作動中
のバーナーが炉長方向に沿つて交互に配置されて
いるので、斑の少ない加熱を行うことが出来る。

それ故、局処過熱もなく、全範囲に亙つて省エ
ネルギー操業及び低公害（特にNOxの発生が少
ない）操業が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図はこの発明に係るバツチ炉の
加熱法の第１の実施例を説明するためのもので、
第１図はバツチ式加熱炉の概略正面図、第２図は
同上平面図、第３図は第１制御段の作動状態を示
すグラフ、第４図は第２制御段の作動状態を示す
グラフ、第５図は第３制御段の作動状態を示すグ
ラフ、第６図は第４制御段の作動状態を示すグラ
フ、第７図は第５制御段の作動状態を示すグラ
フ、第８図は制御段と燃焼量との関係を示すグラ
フである。第９図乃至第１７図はこの発明に係る
炉の加熱法の第２の実施例を説明するためのもの
で、第９図はバツチ式加熱炉の概略正面図、第１
０図は同上平面図、第１１図は第１制御段の作動
状態を示すグラフ、第１２図は第２制御段の作動
状態を示すグラフ、第１３図は第３制御段の作動
状態を示すグラフ、第１４図は第４制御段の作動
状態を示すグラフ、第１５図は第５制御段の作動
状態を示すグラフ、第１６図は第６制御段の作動
状態を示すグラフ、第１７図は制御段と燃焼量と
の関係を示すグラフである。 １……バーナー、２……バーナー、３……バー
ナー、４……バーナー、５……バーナー、６……
バーナー、９……バツチ式加熱炉、１０……炉
室、１１……バーナー、１２……バーナー、１３
……バーナー、１４……バーナー、１５……バー
ナー、１６……バーナー、１７……バーナー、１
８……バーナー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 着火後の単位時間（Ｔ）中は燃焼のみすると
   ころのオン維持状態と、着火後の単位時間（Ｔ）
   中は短時間間隔で燃焼状態と非燃焼状態とを交互
   に行うところのオン・オフ作動状態とが行え且つ
   着火中は燃焼効率のよい定空燃比で而も全負荷運
   転する偶数個の高速ジエツトバーナーを、炉長方
   向に沿つて炉室の左右両側壁に食違わせた状態で
   交互に開口させ、 且つ同一制御段においては炉室の左半分と右半
   分とが、同一本数のオン維持状態のバーナー及び
   同一本数のオン・オフ作動状態のバーナーを単位
   時間（Ｔ）毎に交互に有し、 而もオン維持状態のバーナー及びオン・オフ作
   動状態のバーナーは、炉室の炉長方向に沿つて炉
   室の左半分と右半分とから交互に位置を占めて燃
   焼すると共に、 単位時間（Ｔ）の任意倍数を周期(L)として同一
   燃焼順序を繰返し、 而も燃焼制御段の増加と共にオン維持状態のバ
   ーナーが増え、また燃焼量最小の第１制御段を除
   き、単位時間（Ｔ）内におけるオン維持状態のバ
   ーナー本数がオン・オフ作動状態のバーナー本数
   以上あることを特徴とするバツチ炉の加熱法。