JPH08261448A - 燃焼バーナ装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】目標とする室内温度まで短時間で昇温させる燃
焼バーナ装置の制御方法を提供する。 【構成】加熱室３、４内に少なくとも一対のバーナ１０
ａ、１０ｂを配設し、各バーナに接続された燃焼空気兼
廃ガス排出管１７ａ、１７ｂの途上に蓄熱器１８ａ、１
８ｂを介装し、燃焼バーナに蓄熱器を介して燃焼空気を
供給する送気装置３０と、加熱室内の廃ガスを非燃焼バ
ーナから蓄熱器を介して外部に排出する排気装置８と、
排気装置に向けて廃ガスが流れる廃ガス流路２３に配設
された熱交換器２２とを備えた装置を使用する。そし
て、加熱室内温度を目標室内温度まで昇温する立ち上げ
時間帯に、送気装置から熱交換器を介して燃焼バーナ側
の蓄熱器を迂回して燃焼バーナまで連通する第１燃焼空
気供給路を形成し、第１燃焼空気供給路を通過して熱交
換器により予熱した燃焼空気を燃焼バーナに供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも一対のバー
ナとこれらのバーナに接続する蓄熱器とを備えて一対の
バーナが交互に切換燃焼する蓄熱式バーナ装置に、燃焼
空気を管壁を介して予熱する熱交換器を加えてなる燃焼
バーナ装置の制御方法に係り、特に、燃焼バーナに供給
する燃焼空気の流路を適宜変更する燃焼バーナ装置の制
御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】加熱室内に配設された燃焼バーナ装置と
して、従来より、レキュペレータ（貫流式熱交換器、以
下、本発明では熱交換器と言う。）を排熱回収装置とし
た予熱式バーナ装置が知られている。この装置は、加熱
室内で発生した廃ガスを外部に排出する廃ガス流路の一
部に前記熱交換器を配設し、外部から前記熱交換器内部
に流れてくる燃焼空気を、熱交換器の伝熱管を介した廃
ガスとの熱伝達により予熱した後、燃焼バーナに供給し
ていく装置である。

【０００３】この予熱式バーナ装置は、加熱室内を所定
の目標室内温度まで昇温する立ち上がり時間帯から加熱
室内の廃ガスを利用しているので、省エネルギの面で有
効である。しかしながら、熱交換器を構成する部品の耐
熱温度、熱交換器内部を通過する燃焼空気の圧力損失等
から装置の大型化を図ることは難しいので、排熱回収率
が低く、目標室内温度まで昇温する立ち上がり時間が長
い。

【０００４】ところで、近年、予熱式バーナ装置より高
い排熱回収率を得ることが可能な蓄熱式バーナ装置が開
発されている。この蓄熱式バーナ装置は、加熱室内に配
設された少なくとも一対のバーナと、これらバーナに接
続し、内部にアルミナ等の蓄熱材が充填された蓄熱器
（蓄熱式熱交換器）とを備えた装置である。そして、一
対のバーナが交互に切換燃焼するように切換燃焼動作が
行われることにより、一方のバーナが燃焼バーナとされ
ているときには、この燃焼バーナに燃焼空気供給路から
供給される燃焼空気を一方の蓄熱器内部の蓄熱材に直に
接触させ、蓄熱材の放熱により予熱して供給するととも
に、他方の非燃焼バーナでは、加熱室内の廃ガスを他方
の蓄熱器内部の蓄熱材と直に接触させ、蓄熱材も吸熱さ
せた後に外部に排出することにより、高い排熱回収率が
得られるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この蓄熱式
バーナ装置の立ち上げ時には、外部の低温空気を送気装
置により燃焼空気として燃焼バーナに供給してくるとと
もに、燃料供給装置により前記燃焼バーナに供給されて
くる燃料とで混合燃焼を行っている。これにより、蓄熱
式バーナ装置の立ち上げ時には、燃焼バーナが低い燃焼
温度で燃焼するので、加熱室内が目標室内温度となるま
でに多くの時間が費やされてしまうとともに、燃焼トラ
ブルが発生しやすいという問題がある。

【０００６】そこで、燃焼空気流路に前述した熱交換器
を配設しておき、外部から導入した低温空気を熱交換器
で予熱した後、蓄熱器を介して燃焼空気として燃焼バー
ナに供給する方法が考えられる。しかしながら、この方
法は、立ち上げ時には効果を発揮するが、切換燃焼時に
おいては、熱交換器で予熱された燃焼空気がさらに蓄熱
器で熱量を吸収することにより過度に高温状態となり、
ＮＯ（一酸化炭素）とＮＯ₂ （二酸化炭素）を主体とす
るＮＯｘ（窒素酸化物）の発生率が極めて高くなるおそ
れがある。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、立ち上げ時間の短縮化を図り、且つ切換燃焼時
におけるＮＯｘの発生率を低下させることが可能な燃焼
バーナ装置の制御方法を提供することを目的としてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
加熱室内に配設した少なくとも一対のバーナと、各バー
ナに接続された燃焼空気兼廃ガス排出管の途上に介装し
た蓄熱器と、前記一対のバーナのうち燃焼バーナに前記
蓄熱器を介して燃焼空気を供給する送気装置と、前記加
熱室内の廃ガスを非燃焼バーナから前記蓄熱器を介して
外部に排出する排気装置と、前記排気装置に向けて廃ガ
スが流れる廃ガス流路に配設された熱交換器とを備える
燃焼バーナ装置を用い、前記加熱室の室内温度を目標室
内温度まで昇温する立ち上げ時間帯に、前記送気装置か
ら前記熱交換器を介して燃焼バーナ側の蓄熱器を迂回し
て燃焼バーナまで連通する第１燃焼空気供給路を形成
し、この第１燃焼空気供給路を通過して前記熱交換器に
より予熱された燃焼空気を燃焼バーナに供給することを
特徴とする燃焼バーナ装置の制御方法である。

【０００９】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明において、前記加熱室内が前記目標室内温度に
達した後、所定の切換時間で一対のバーナが燃焼バーナ
と非燃焼バーナとに交互に切り換わる切換燃焼時間帯に
おいて、前記送気装置から燃焼バーナの蓄熱器まで前記
熱交換器を迂回して連通する第２燃焼空気供給路を形成
し、この第２燃焼空気供給路を通過した燃焼空気を燃焼
バーナに供給することを特徴とする制御方法である。

【００１０】また、請求項３記載の発明は、請求項２記
載の発明において、前記切換燃焼時間帯において、燃焼
バーナ側の蓄熱器を通過するガス温度が所定値を上回っ
たときに、一対のバーナを前回の切換え状態に戻すとと
もに、前記第１燃焼空気供給路を形成して燃焼バーナに
燃焼空気を供給することを特徴とする制御方法である。

【００１１】

【作用】本発明の請求項１記載の燃焼バーナ装置の制御
方法によれば、立ち上げ時間帯において第１燃焼空気供
給路が形成されると、送気装置から導入された低温度の
外気は、熱交換器及を通過して燃焼バーナに燃焼空気と
して供給されていく。ここで、前記熱交換器は廃ガス流
路に配設されており、熱交換器内部を通過する燃焼空気
は、熱交換器の伝熱壁を介して非接触状態で廃ガスから
熱量を吸収し、予熱されていく。これにより、立ち上げ
時間帯に燃焼バーナに供給される燃焼空気は、低温度の
燃焼空気とならず燃焼トラブルを発生することがない。

【００１２】また、加熱室内の廃ガス温度が上昇するに
つれて、熱交換器内部において廃ガスから熱量を吸収す
る燃焼空気も予熱温度が上昇していく。そして、燃焼空
気の予熱温度が上昇することにより、燃焼バーナの燃焼
温度も上昇していくので、加熱室内が目標室内温度に達
するまでの立ち上げ時間が大幅に短縮する。一方、請求
項２記載の発明によれば、請求項１記載の作用を得るこ
とができるとともに、燃焼切換時間帯において第２燃焼
空気供給路が形成されると、送気装置から導入された低
温度の外気は熱交換器を通過せず、直接、燃焼バーナ側
の蓄熱器を介して燃焼バーナに燃焼空気として供給され
ていく。これにより、燃焼バーナ側の蓄熱器を通過する
燃焼空気は過度に高温度状態とならないので、燃焼バー
ナは、ＮＯｘ（窒素酸化物）の発生を大幅に抑制するこ
とが可能となる。

【００１３】さらに、請求項３記載の発明によれば、請
求項２記載の作用を得ることができるとともに、以下の
作用が得られる。すなわち、切換燃焼時間帯において、
装置が正常に作動している場合には、燃焼バーナ側の蓄
熱器を通過するガスは燃焼空気である。しかし、何等か
の原因により、燃焼バーナとして切換わっているはずの
バーナが非燃焼バーナとされていると、このバーナの蓄
熱器には廃ガスが通過し、この蓄熱器を通過するガス温
度は上昇していく。

【００１４】そこで、本発明は、燃焼バーナ側の蓄熱器
を通過するガス温度が所定値を上回ったときに異常を判
断し、一対のバーナを前回の切換え状態に戻す、即ち、
前述した正常に切換わらないバーナを非燃焼バーナと
し、他のバーナを燃焼バーナとする切換燃焼を行う。そ
れと同時に、第１燃焼空気供給路を形成し、送気装置か
ら導入した低温度の外気を、熱交換器を介して燃焼バー
ナに燃焼空気として供給していく。ここで、新たに燃焼
バーナ側とされた蓄熱器は、すでに放熱状態となってい
る。このため、その蓄熱器は燃焼空気が通過しても予熱
することができないが、本発明では、燃焼空気が熱交換
器を通過することによって、燃焼空気が予熱される。

【００１５】このように、一対のバーナが正常に切換動
作を行わず、一方のバーナが連続して燃焼動作を行う場
合であっても、その燃焼バーナに供給される燃焼空気は
低温度とならず、燃焼バーナの燃焼温度もさほど低下し
ないので、加熱室内の急激な温度低下が防止される。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明を連続式加熱炉に適用した場合の実
施例を示す概略構成図である。図中１は、連続して搬送
されるスラブを加熱する連続式加熱炉であって、スラブ
を左側から搬入し、予熱帯２、第１加熱帯（加熱室）
３、第２加熱帯（加熱室）４及び均熱帯５を順次通過さ
せて加熱及び均熱し、これらを終了したスラブは右側か
ら搬出されて次工程に搬送されるようになっている。

【００１７】第１加熱帯３及び第２加熱帯４には、８台
の蓄熱式バーナ装置６Ａ〜６Ｄ及び７Ａ〜７Ｄが配設さ
れている。これら蓄熱式バーナ装置６Ａ〜６Ｄ及び７Ａ
〜７Ｄから排出される廃ガスは、廃ガス吸引ファン（排
気装置）８によって吸引されて煙突９から大気に放出さ
れるようになっている。蓄熱式バーナ装置６Ａ〜６Ｄ及
び７Ａ〜７Ｄのそれぞれは、図２に示すように、第１加
熱帯３及び第２加熱帯４に配設された一対のバーナ１０
ａ，１０ｂを有する。

【００１８】これらバーナ１０ａ，１０ｂのそれぞれ
は、燃料ガス供給口１１ａ、１１ｂから燃焼ガスが供給
されるとともに、燃焼空気が供給される一次空気ノズル
（図示せず）と、第１加熱帯３又は第２加熱帯４で発生
した高温度の廃ガスを吸引する二次空気ノズル（図示せ
ず）とが内部に設けられており、これら一次空気ノズル
及び二次空気ノズルは、燃焼空気給排口１２ａ、１２ｂ
と連通している。また、バーナ１０ａ、１０ｂのノズル
先端には、パイロットバーナ１３ａ，１３ｂが配設され
ている。

【００１９】また、バーナ１０ａ，１０ｂの燃料ガス供
給口１１ａ、１１ｂは、それぞれ燃料遮断弁１４ａ，１
４ｂ、燃料流量調節弁１５ａ、１５ｂを介して燃料ガス
としてのＭガスを供給する燃焼ガス供給源１６に接続さ
れている。なお、パイロットバーナ１３ａ，１３ｂも燃
料ガス供給源１６に接続されている。そして、バーナ１
０ａ，１０ｂの燃焼空気給排口１２ａ、１２ｂは、メイ
ン配管（燃焼空気供給兼廃ガス排出管）１７ａ、１７ｂ
に接続されており、これらメイン配管１７ａ、１７ｂの
途上には、蓄熱器１８ａ，１８ｂが配設されている。

【００２０】そして、メイン配管１７ａには、第１排気
管１９ａ及び第１給気管２０ａが並列に接続され、メイ
ン配管１８ｂには、第２排気管１９ｂ及び第２給気管２
０ｂが並列に接続されている。前記第１排気管１９ａ
は、廃ガス遮断弁２１ａ、廃ガス流量調節弁２１ｂ及び
後述する熱交換器２２を介して集束配管２３に接続され
ている。また、第２排気管１９ｂも、廃ガス遮断弁２４
ａ、廃ガス流量調節弁２４ｂ及び熱交換器２２を介して
集束配管２３に接続されている。そして、集束配管２３
は、廃ガス吸引ファン８に接続されている。

【００２１】また、第１給気管２０ａ₁ は、メイン送気
遮断弁２９ａを介して集束配管２６に接続されている。
また、第１給気管２０ａ₁ と並列配置された第２分岐管
２０ａ₂ の一端は、第１送気遮断弁２５ａを介して熱交
換器２２内部に配設された熱交換配管２２ａに接続し、
他端は、蓄熱器１８ａとバーナ１０ａとの間の配管に接
続している。そして、前記熱交換配管２２ａは、集束配
管２６を介して空気ブロア（送気装置）３０に接続され
ている。

【００２２】また、第２給気管２０ｂ₁ は、メイン送気
遮断弁２９ｂを介して集束配管２６に接続されている。
また、第２給気管２０ｂ₁ と並列配置された第２分岐配
管２０ｂ₂ の一端は、第２送気遮断弁２５ｂ及び前述し
た熱交換配管２２ａを介して集束配管２６に接続し、そ
の他端は、畜熱器１８ｂとバーナ１０ｂとの間の配管に
接続している。

【００２３】さらに、第１排気管１９ａ、１９ｂ側（又
は第１給気管２０ａ、２０ｂ側）のメイン配管１７ａ、
１７ｂには、内部を通過するガス温度を検出するガス温
度センサ３２ａ、３２ｂが配設されている。これらガス
温度センサ３２ａ、３２ｂは、例えば、ＰＲ熱電温度計
により構成されている。また、前述した蓄熱器１８ａ，
１８ｂのそれぞれは、気体流通路に沿って蓄熱媒体とし
て廃ガスと直接接触する、例えば直径２０ｍｍのアルミ
ナボールが充填されている。そして、第１加熱帯３及び
第２加熱帯４から排出される高温度の廃ガスが蓄熱器１
８ａ、１８ｂを通過すると、それらに充填されているア
ルミナボールが蓄熱される一方、低温の燃焼空気が蓄熱
器１８ａ、１８ｂを通過すると、アルミナボールは放熱
されるようになっている。

【００２４】また、熱交換器２２は、廃ガス吸引ファン
８の吸引動作により、第１加熱帯３若しくは第２加熱帯
４から廃ガスが通過する集束配管（廃ガス流路）２３に
配設されており、空気ブロアー３０の圧送動作により、
装置内部に配設された熱交換配管２２ａ内を燃焼空気が
通過する。そして、熱交換配管２２ａの管壁を介した熱
交換が行われることにより、燃焼空気は廃ガスから熱量
を吸収して予熱されるようになっている。

【００２５】さらに、上述した各弁は、連続式加熱炉１
全体を統括するプロセスコンピュータ３４に接続された
ダイレクトディジタルコントローラ（以下、ＤＤＣと称
す）３６によって制御される。このＤＤＣ３６には、図
１に示す第１加熱帯３及び第２加熱帯４間に配設された
炉温センサ３８ａ，３８ｂから炉内温度Ｔ_D （炉温セン
サ３８ａ，３８ｂから得られた炉内温度の平均値）が入
力されるとともに、前述したガス温度センサ３３２ａ、
３２ｂからガス温度Ｔ_Ga、Ｔ_Gbが入力され、それらの温
度入力値に基づいて図３で示すフローチャートの処理を
行う。

【００２６】図３の処理を説明する。なお、この処理
は、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処
理として実行されるとともに、処理の開始時には、使用
される制御フラグＦが“０”に設定されている。また、
廃ガス吸引ファン８、空気ブロア３０は、連続式加熱炉
１の操業開始時（立ち上げ時間帯）と同時に、作動する
ものとする。

【００２７】先ず、ステップＳ１で、制御フラグＦが
“０”であるか否かを判定する。この判定は、現時点が
立ち上げ時間帯であるか否かを判定するものであり、Ｆ
＝０である場合にはステップＳ２に移行し、Ｆ≠０であ
る場合には、第１加熱帯３及び第２加熱帯４の内部温度
が目標温度まで達し、立ち上げ時間帯が終了しているも
のとしてステップＳ５に移行する。

【００２８】ステップＳ２に移行すると、入力された炉
内温度Ｔ_D と、例えば予め１０００℃に設定されている
炉内目標温度Ｔ_L （目標室内温度）との比較判定を行
う。そして、判定結果がＴ_D ≦Ｔ_L であれば、ステップ
Ｓ３に移行して後述する立ち上げ処理を行う。一方、ス
テップＳ２の判定結果がＴ_D ＞Ｔ_L であれば、ステップ
Ｓ４において制御フラグＦを“１”に設定した後、タイ
マ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰す
る。

【００２９】前述したステップＳ５では、後述する定常
切換燃焼処理を行う。そして、ステップＳ６に移行し
て、燃焼側バーナの温度センサ３２ｉから入力されたガ
ス温度Ｔ_Giと、予め設定したガス温度Ｔ_H （例えば１０
０℃）とを比較判定する。なお、符号ｉは、ａ又はｂを
示しており、燃焼バーナがバーナ１０ａであればｉ＝ａ
であり、燃焼バーナがバーナ１０ｂであればｉ＝ｂであ
る。

【００３０】そして、判定結果がＴ_Gi＜Ｔ_H であれば、
燃焼側バーナには冷風状態の燃焼空気が供給されてお
り、装置が正常に作動しているものと判断してタイマ割
込処理を終了し、所定のメインプログラムに復帰する。
一方、ステップＳ６の判定結果がＴ_Gi≧Ｔ_H であれば、
燃焼側バーナには燃焼空気が供給されておらず、装置が
正常に作動していないものと判断して、ステップＳ７に
移行する。

【００３１】ステップＳ７は、後述する異常判断燃焼処
理を行った後、タイマ割込処理を終了して所定のメイン
プログラムに復帰する。次に、図３のステップＳ３で示
した立ち上げ処理は、ＤＤＣ３６からの制御により以下
の弁操作が行われる。すなわち、この処理の開始時に、
燃焼遮断弁１４ａに対する開閉制御信号をオフ状態とし
て、燃焼遮断弁１４ａを閉操作する。次いで、メイン送
気遮断弁２９ａ及び第１送気遮断弁２５ａに対する開閉
制御信号をオフ状態として、メイン送気遮断弁２９ａ及
び第１送気遮断弁２５ａを閉操作する。次いで、廃ガス
流量調節弁２１ｂに対して所定の開度制御信号を入力
し、廃ガス遮断弁２１ａに対する開閉制御信号をオン状
態として、廃ガス流量調節弁２１ｂを所定開度に操作
し、廃ガス遮断弁２１ａを開操作する。

【００３２】次いで、所定時間経過後、廃ガス遮断弁２
４ａに対する開閉制御信号をオフ状態として、廃ガス遮
断弁２４ａを閉操作する。次いで、メイン送気遮断弁２
９ｂ、第２送気遮断弁２５ｂに対する開閉制御信号をオ
ン状態として、メイン送気遮断弁２９ｂ及び第２送気遮
断弁２５ｂを開操作とする。次いで、所定時間経過後、
燃料流量調節弁１５ｂに対して所定の開度制御信号を入
力し、燃料遮断弁１４ｂに対する開閉制御信号をオン状
態として、燃料流量調節弁１５ｂを所定開度に操作し、
燃料遮断弁１４ｂを開操作する。

【００３３】上述した立ち上げ処理の弁操作が行われる
ことにより、図４の太い実線で示すように、空気ブロア
３０により圧送された冷風状態（例えば２０℃）の燃焼
空気を、集束配管２６、熱交換器２２、第２分岐管２０
ｂ₂ を通過させてバーナ１０ｂに供給していく第１燃焼
空気供給路が形成される。また、第１加熱帯３及び第２
加熱帯４の廃ガスは、図４の太い破線で示すように、非
燃焼側とされたバーナ１０ａ、蓄熱器１８ａ、メイン配
管１７ａ、第１排気管１９ａ、熱交換器２２の内部、集
束配管２３、廃ガス吸引ファン８を通過して煙突９から
外部に排出されていく。

【００３４】そして、燃焼ガス供給源１６から供給され
る燃焼ガスは、燃料流量調節弁１５ｂにより所定の流量
に調整されてバーナ１０ｂに供給されていき、パイロッ
トバーナ１３ｂの点火により、バーナ１０ｂが燃焼側バ
ーナとなる。このように、立ち上げ処理において、図４
で示す第１燃焼空気供給路が形成されることにより、空
気ブロア３０から導入された冷風状態（２０℃程度）の
外気は、熱交換器配管２２ａを介して燃焼バーナ１０ｂ
に燃焼空気として供給されていくが、熱交換配管２２ａ
を内蔵する熱交換器２２は廃ガス流路とされた集束配管
２３に配設されている。これにより、熱交換器２２を通
過する燃焼空気は、熱交換配管２２ａの管壁を介して非
接触状態で廃ガスから熱量を吸収して予熱されていく。
したがって、立ち上げ時間帯に燃焼バーナに供給される
燃焼空気は、低温度の燃焼空気とならず燃焼トラブルを
発生することがない。

【００３５】また、第１加熱帯３及び第２加熱帯４内の
廃ガス温度が上昇するにつれて、熱交換器２２内部にお
いて廃ガスから熱量を吸収する燃焼空気も予熱温度が上
昇していく。そして、燃焼空気の予熱温度が上昇するこ
とにより、燃焼バーナ１０ｂの燃焼温度も上昇していく
ので、第１加熱帯３及び第２加熱帯４内が目標温度Ｔ _L
に達するまでの立ち上げ時間を大幅に短縮することがで
きる。

【００３６】一方、図３のステップＳ５で示した定常切
換燃焼処理は、ＤＤＣ３６の制御により以下の弁操作が
行われる。なお、この処理は、予め設定された所定の切
換時間（例えば６０秒以内）が経過する毎に、バーナ１
０ａ、１０ｂが交互に燃焼側バーナとされるように弁操
作が行われる。すなわち、バーナ１０ｂを燃焼側バーナ
とする弁操作は、先ず、燃焼遮断弁１４ａに対する開閉
制御信号をオフ状態として、燃焼遮断弁１４ａを閉操作
する。次いで、第１及び第２送気遮断弁２５ａ、２５ｂ
及びメイン送気遮断弁２９ａに対する開閉制御信号をオ
フ状態として、第１及び第２送気遮断弁２５ａ、２５ｂ
及びメイン送気遮断弁２９ａを閉操作する。

【００３７】次いで、所定時間経過後、廃ガス流量調節
弁２１ｂに対して所定の開度制御信号を入力し、廃ガス
遮断弁２１ａに対する開閉制御信号をオン状態として、
廃ガス流量調節弁２１ｂを所定開度に操作し、廃ガス遮
断弁２１ａを開操作する。次いで、廃ガス遮断弁２４ａ
に対する開閉制御信号をオフ状態として、廃ガス遮断弁
２４ａを閉操作する。次いで、メイン送気遮断弁２９ｂ
に対する開閉制御信号をオン状態として、メイン送気遮
断弁２９ｂを開操作とする。

【００３８】次いで、所定時間経過後、燃料流量調節弁
１５ｂに対して所定の開度制御信号を入力し、燃料遮断
弁１４ｂに対する開閉制御信号をオン状態として、燃料
流量調節弁１５ｂを所定開度に操作し、燃料遮断弁１４
ｂを開操作する。上述したバーナ１０ｂを燃焼側バーナ
とする弁操作が行われることにより、図５の太い実線で
示すように、空気ブロア３０により圧送された冷風状態
（例えば２０℃）の燃焼空気を、集束配管２６、第１分
岐管２０ｂ₁ 、メイン配管１７ｂ、蓄熱器１８ｂを通過
してバーナ１０ｂに供給していく第２燃焼空気供給路が
形成される。また、第１加熱帯３及び第２加熱帯４の廃
ガスは、図５の太い破線で示すように、非燃焼側とされ
たバーナ１０ａ、蓄熱器１８ａ、メイン配管１７ａ、第
１排気管１９ａ、熱交換器２２の内部、集束配管２３、
廃ガス吸引ファン８を通過して煙突９から外部に排出さ
れていく。

【００３９】そして、燃焼ガス供給源１６から供給され
る燃焼ガスが、燃料流量調節弁１５ｂにより所定の流量
に調整されてバーナ１０ｂに供給されていき、パイロッ
トバーナ１３ｂの点火により、バーナ１０ｂが燃焼側バ
ーナとなる。一方、バーナ１０ｂを燃焼側バーナとする
定常切換燃焼処理の弁操作は、バーナ１０ａ側の各弁、
バーナ１０ｂ側の各弁の開閉状態が逆転され、燃焼側バ
ーナとされたバーナ１０ｂに、図６の太い実線で示す第
２燃焼空気供給路が形成される。

【００４０】このように、定常燃焼切換処理において、
図５及び図６で示した第２燃焼空気供給路が形成される
ことにより、空気ブロア３０から導入された冷風状態
（２０℃程度）の外気は熱交換器２２を通過せずに、直
接、燃焼バーナ側の蓄熱器、例えば燃焼バーナ１０ｂ側
の蓄熱器１８ｂを介して燃焼バーナ１０ｂに燃焼空気と
して供給されていく。したがって、燃焼バーナ１０ｂ側
の蓄熱器１８ｂを通過する燃焼空気は過度に高温度状態
とならないので、燃焼バーナ１８ｂは、ＮＯｘ（窒素酸
化物）の発生を大幅に抑制することが可能となる。な
お、燃焼バーナガバーナ１０ａであっても、同様の作用
効果が得られる。

【００４１】さらに、図３のステップＳ７で示した異常
判断燃焼処理は、所定の切換時間（例えば６０秒以内）
が経過した後、バーナ１０ａ、１０ｂを切換燃焼させる
各弁が正常に作動しない場合に、ＤＤＣ３６の制御によ
り以下の弁操作が行われる。一例として、バーナ１０ａ
を非燃焼側バーナから燃焼側バーナに切換えるために、
廃ガス遮断弁２１ａに対してオフ状態の開閉制御信号を
入力しても、何等かの原因により、廃ガス遮断弁２１ａ
の閉操作が行われない場合を想定する（図７の符号Ａで
示す丸印部分）。

【００４２】この場合には、バーナ１０ａが非燃焼バー
ナとされており、第１加熱帯３及び第２加熱帯４内部の
廃ガスがメイン配管１７ａを通過するので、ガス温度Ｔ
_Gaは許容ガス温度Ｔ_H を上回り（図３のステップＳ６の
ＮＯの判定）、異常判断燃焼処理が実行される。この異
常判断燃焼処理は、燃焼バーナを切換前のバーナに戻
す、即ち、上記例ではバーナ１０ｂを燃焼バーナとする
弁操作を行うとともに、燃焼空気ブロア３０から圧送さ
れた燃焼空気を熱交換器２２との熱交換により予熱した
後に燃焼側のバーナ１０ｂに供給する、即ち、第１燃焼
空気供給路が形成される。この第１燃焼空気供給路は、
バーナ１０ａを燃焼側バーナとした立ち上げ処理の弁操
作（図４で示したバーナ１０ｂを燃焼バーナとした弁操
作）と略同一である。

【００４３】これにより、図７の太い実線で示すよう
に、空気ブロア３０により圧送された冷風状態（例えば
２０℃）の燃焼空気は、集束配管２６、熱交換器２２、
第２分岐管２０ｂ₂ を通過してバーナ１０ｂに供給され
ていく。ここで、新たに燃焼側とされたバーナ１０ｂに
接続している蓄熱器１８ｂは、前回の燃焼バーナ側の蓄
熱器とされた時点で放熱状態となっている。このため、
蓄熱器１８ｂは、燃焼空気が通過しても予熱することが
できない。ところが、本実施例では、蓄熱器１８ｂを通
過する前の燃焼空気は、熱交換器２２を通過することに
よってすでに予熱されている。このように、一対のバー
ナが正常に切換動作を行わず、上述したようにバーナ１
０ｂが連続して燃焼動作を行う場合であっても、その燃
焼バーナに供給される燃焼空気は低温度とならず、燃焼
バーナの燃焼温度もさほど低下しないので、加熱室内の
急激な温度低下を防止することができる。

【００４４】したがって、本実施例の燃焼バーナ装置
は、立ち上げ時間帯において図４で示す第１燃焼空気供
給路を形成することにより、燃焼バーナに供給される燃
焼空気が低温度の燃焼空気とならないので、燃焼トラブ
ルを発生することがなく、しかも第１加熱帯３及び第２
加熱帯４内が目標温度Ｔ_L に達するまでの立ち上げ時間
を大幅に短縮することができる。

【００４５】また、定常燃焼切換処理において図５及び
図６で示した第２燃焼空気供給路を形成することによ
り、燃焼バーナ側の蓄熱器を通過する燃焼空気を過度に
昇温せず、燃焼時のＮＯｘ（窒素酸化物）の発生を大幅
に抑制することができる。しかも、一対のバーナが正常
に切換動作を行わず、一方のバーナが連続して燃焼動作
を行う場合であっても、燃焼バーナに供給される燃焼空
気を予熱することができ、燃焼バーナの燃焼温度を低下
させないので、加熱室内の急激な温度低下を防止するこ
とができる。

【００４６】なお、図４に示した立ち上げ処理では、一
方のバーナ１０ｂのみの片側燃焼を例として説明した
が、他方のバーナ１０ｂも燃焼させて両側燃焼としても
同様の作用効果を得ることができる。また、前述した異
常判断燃焼処理では、廃ガス遮断弁２１ａの開閉動作の
支障を一例として説明したが、他の弁の開閉動作に支障
があっても同様の作用効果を得ることができる。

【００４７】また、図示しないが、各弁にリミットスイ
ッチや開閉ポジショナーを介装しておき、これらの装置
からＤＤＣ３６に対して異常情報を出力しても、上述し
た異常判断燃焼装置と同様の効果を得ることができる。
また、上記実施例においては、第１加熱帯３及び第２加
熱帯４に、８組の蓄熱式バーナ装置６Ａ〜６Ｄ、７Ａ〜
７Ｄを配設した場合について説明したが、これに限定さ
れるものではなく、一組以上の燃焼バーナ装置を配設す
ることにより、上記実施例と同様の作用効果を得ること
ができる。

【００４８】また、バーナ１０ａ、１０ｂに供給する燃
料としてＭガスを使用する場合について説明したが、こ
れに限定されるものではなく、他の燃料ガスや重油等の
液体燃料を適用することができる。また、本実施例の制
御をＤＤＣ３６で行うようにした場合について説明した
が、これに限らず他のプログラマブルコントローラやシ
ーケンス制御回路等によってシーケンス制御するように
してもよい。

【００４９】さらにまた、上記各実施例においては、本
発明を連続式加熱炉に適用した場合について説明した
が、これに限定されるものではなく、他の加熱炉や熱処
理炉等にも適用し得るものである。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
記載の燃焼バーナ装置の制御方法は、立ち上げ時間帯に
おいて第１燃焼空気供給路を形成すると、送気装置から
導入された低温度の外気は、熱交換器を通過して燃焼バ
ーナに燃焼空気として供給されていくが、前記熱交換器
は廃ガス流路に配設されており、この熱交換器を通過す
る燃焼空気は、廃ガスから非接触状態で熱量を吸収して
予熱されていく。したがって、立ち上げ時間帯に燃焼バ
ーナに供給される燃焼空気は低温度とならないので、燃
焼トラブルを発生することがない燃焼バーナ装置を提供
することができる。

【００５１】そして、加熱室内の廃ガス温度が上昇する
につれて、熱交換器内部で廃ガスから熱量を吸収する燃
焼空気も予熱温度が上昇していき、それにより、燃焼バ
ーナの燃焼温度も上昇していくので、加熱室内が目標温
度に達するまでの立ち上げ時間を大幅に短縮することが
できる。また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の
効果を得ることができるとともに、燃焼切換時間帯にお
いて第２燃焼空気供給路を形成すると、送気装置から導
入された低温度の外気は、熱交換器を通過せずに、直接
燃焼バーナ側の蓄熱器に供給され、過度に高温度状態と
ならない燃焼空気が燃焼バーナに供給されていくので、
バーナ燃焼時のＮＯｘの発生を大幅に抑制することがで
きる。

【００５２】さらに、請求項３記載の発明は、請求項２
記載の効果を得ることができるとともに、何等かの原因
により一対のバーナが切換燃焼を行えず、一方のバーナ
が燃焼バーナとして連続燃焼を行う場合であっても、第
１燃焼空気供給路の形成により、熱交換器を通過して予
熱された燃焼空気が燃焼バーナに供給され、燃焼バーナ
の燃焼温度は低下しないので、加熱室内の急激な温度低
下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃焼バーナ装置を連続式加熱炉に
適用した場合の一実施例を示す概略構成図である。

【図２】燃焼バーナ装置の一例を示す概略構成図であ
る。

【図３】ダイレクトディジタルコントローラの制御によ
る連続式加熱炉の一連の処理を示すフローチャートであ
る。

【図４】連続式加熱炉の立ち上げ時における燃焼バーナ
への燃焼空気の供給路と廃ガスの排出路を示す説明図で
ある。

【図５】連続式加熱炉の定常切換燃焼時における燃焼バ
ーナへの燃焼空気の供給路と廃ガスの排出路を示す説明
図である。

【図６】定常切換燃焼時において燃焼バーナが切換わっ
た場合の燃焼空気の供給路と廃ガスの排出路を示す説明
図である。

【図７】定常切換燃焼時において一対のバーナが正常に
切換わらない場合の燃焼空気の供給路と廃ガスの排出路
を示す説明図である。

【符号の説明】

３、４ 加熱室 ８ 廃ガス吸引ファン（排気装置） １０ａ、１９ｂ バーナ １７ａ、１７ｂ 燃焼空気兼廃ガス排出管 １８ａ、１８ｂ 蓄熱器 ２２ 熱交換器 ２３ 集束配管（廃ガス流路） ３０ 空気ブロア（送気装置） ３６ ＤＤＣ（ダイレクトディジタルコントローラ） Ｔ_D 加熱室内の温度 Ｔ_Ga、Ｔ_Gb 蓄熱器を通過するガス温度 Ｔ_L 目標室内温度

フロントページの続き (72)発明者 八尋 和広 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 清水 淳 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱室内に配設した少なくとも一対のバ
   ーナと、各バーナに接続された燃焼空気兼廃ガス排出管
   の途上に介装した蓄熱器と、前記一対のバーナのうち燃
   焼バーナに前記蓄熱器を介して燃焼空気を供給する送気
   装置と、前記加熱室内の廃ガスを非燃焼バーナから前記
   蓄熱器を介して外部に排出する排気装置と、前記排気装
   置に向けて廃ガスが流れる廃ガス流路に配設された熱交
   換器とを備える燃焼バーナ装置を用い、 前記加熱室の室内温度を目標室内温度まで昇温する立ち
   上げ時間帯に、前記送気装置から前記熱交換器を介して
   燃焼バーナ側の蓄熱器を迂回して燃焼バーナまで連通す
   る第１燃焼空気供給路を形成し、この第１燃焼空気供給
   路を通過して前記熱交換器により予熱された燃焼空気を
   燃焼バーナに供給することを特徴とする燃焼バーナ装置
   の制御方法。
2. 【請求項２】 前記加熱室内が前記目標室内温度に達し
   た後、所定の切換時間で一対のバーナが燃焼バーナと非
   燃焼バーナとに交互に切り換わる切換燃焼時間帯におい
   て、前記送気装置から燃焼バーナの蓄熱器までを前記熱
   交換器を迂回して連通する第２燃焼空気供給路を形成
   し、この第２燃焼空気供給路を通過した燃焼空気を燃焼
   バーナに供給することを特徴とする請求項１記載の燃焼
   バーナ装置の制御方法。
3. 【請求項３】 前記切換燃焼時間帯において、燃焼バー
   ナ側の蓄熱器を通過するガス温度が所定値を上回ったと
   きに、一対のバーナを前回の切換え状態に戻すととも
   に、前記第１燃焼空気供給路を形成して燃焼バーナに燃
   焼空気を供給することを特徴とする請求項２記載の燃焼
   バーナ装置の制御方法。