JP2967454B2 - 燃料二段燃焼装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一次燃料供給ノズルと
二次燃料供給ノズルを備えた燃料二段燃焼装置及びその
制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、分塊工場で造塊された鋼片又は
連続鋳造された鋳片を最終製品に圧延するために、これ
ら鋼片又は鋳片を加熱炉に装入し、加熱炉に装備された
バーナにより燃料と燃焼用空気の混合気体を燃焼させ
て、その目的に応じた所定の温度に再加熱している。

【０００３】従来のバーナの一例を図６に示す。２５は
燃料供給部、２６は燃焼用空気供給部、２７はバーナタ
イルである。燃料供給部２５と燃焼用空気供給部２６か
ら矢印のように供給された燃料と空気は、バーナタイル
２７内で混合し、燃焼して火炎を発生する。このような
バーナにおいては、発熱率が最も高く高温になる火炎の
基部近傍が、断熱壁であるバーナタイル２７に包囲され
た状態になるので周囲への放熱がなく、高温火炎による
ＮＯｘが多量に発生するという問題がある。

【０００４】上記のような問題点を解決すべく開発され
たバーナの一例として、特開平１−３００１０３号公報
に開示された発明がある。このバーナは、図７に示すよ
うに、加熱炉の炉体１に、内部に低温時用燃料供給口４
が配設された燃焼用空気供給口３と、燃料供給口５とを
距離Ｌを隔てて独立して開口することによりＮＯｘの発
生を抑制し、また燃焼用空気供給口３に対して燃料供給
口５を複数設けることにより、燃料流量を減少させて短
炎化をはかるようにしたものである。さらに、燃焼用空
気供給口３に対して燃料供給口５の燃料噴出を平行流と
せず、角度をもたせることにより火炎長を制御しうるよ
うにしたものである。

【０００５】上記のようなバーナにおいては、炉の低温
時は低温時用燃料供給口４から全燃料を噴出させて着火
安定性を保持し、炉が高温（例えば、７５０℃）になる
と、燃料供給口５に切り替え、炉内雰囲気ガスと混合し
てから空気と燃料が混合して燃焼する。このため、酸素
濃度の低い場での燃焼となり、低ＮＯｘ燃焼が可能にな
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなバーナ
は、低温時の着火安定性を確保するために低温時用燃料
供給口（低温時用燃料供給ノズル）４を設けており、炉
内温度が着火温度（例えば、７５０℃以上）になったと
きは、燃料供給口（高温時用燃料供給ノズル）５に切り
替えて低ＮＯｘ燃焼を達成するようにしている。

【０００７】このため、燃焼用空気供給口３内に一次燃
料供給ノズル４が設置されており、この一次燃料供給ノ
ズル４は予熱された高温の燃焼用空気にさらされ、ま
た、蓄熱式交番燃焼型の燃料二段燃焼装置においては、
燃焼用空気と高温の燃焼排ガスにさらされるため、耐熱
性がきわめて重要になり、耐久性に問題が残る。また、
一次燃料供給ノズル４による燃焼時は、炉内の雰囲気ガ
スとの混合による酸素濃度の低減効果を受けることな
く、急速な燃焼反応が進行するため、高温火炎による高
ＮＯｘを排出することになる。

【０００８】このように、従来の燃焼装置においては、
全温度領域におけるＮＯｘ抑制の問題、一次燃料供給ノ
ズルの耐久性の問題、及び、交互に燃焼及び燃料排ガス
の排出を繰返す蓄熱式交番燃焼バーナにおいては、低温
時における燃焼バーナ切換時の燃焼側バーナの着火安定
性の問題が大きな課題になっている。

【０００９】本発明は、上記の課題を解決すべくなされ
たもので、全温度領域においてＮＯｘを抑制することが
でき、一次燃料供給ノズルの耐久性の問題を解決し、さ
らに、低温時における蓄熱式交番燃焼バーナの切り替え
を安定して行なうことのできる燃料二段燃焼装置及びそ
の制御方法を得ることを目的としたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る燃料二段燃
焼装置は、一次燃料供給ノズルに燃料を供給する一次燃
料供給手段及び二次燃料供給ノズルに燃料を供給する二
次燃料供給手段と、加熱炉の炉内温度を検出する温度検
出手段と、この温度検出手段の検出信号が加えられ、一
次燃料供給ノズルと二次燃料供給ノズルに供給する燃料
の比率を、前記検出温度が低いときは一次燃料供給ノズ
ル側を高く、該検出温度が高くなるにしたがって前記二
次燃料供給ノズル側が高くなるように可変設定し、この
比率に基いて一次燃料供給手段と二次燃料供給手段を制
御する制御演算器とを備えたものである。

【００１１】また、本発明に係る蓄熱式交番燃焼型の燃
料二段燃焼装置は、一対の一次燃料供給ノズルにそれぞ
れ燃料を供給する一次燃料供給手段及び一対の二次燃料
供給ノズルにそれぞれ燃料を供給する二次燃料供給手段
と、加熱炉の炉内温度を検出する温度検出手段と、この
温度検出手段の検出信号が加えられ、一対の一次燃料供
給ノズルと一対の二次燃料供給ノズルに供給する燃料の
比率を、前記検出温度が低いときは一次燃料供給ノズル
側を高く、該検出温度が高くなるにしたがって前記二次
燃料供給ノズル側が高くなるように可変設定し、この比
率に基いて一対の一次燃料供給手段と一対の二次燃料供
給手段を制御する制御演算器とを備えたものである。

【００１２】本発明に係る燃料二段燃焼装置の制御方法
は、炉温に基いてバーナに供給する燃料の流量を制御す
ると共に、一次燃料供給ノズルと二次燃料供給ノズルに
供給する燃料の比率を、前記炉温が低いときは一次燃料
供給ノズル側を高く、炉温が高くなるにしたがって二次
燃料供給ノズル側が高くなるように可変設定し、設定さ
れた比率に基いて一次燃料供給ノズル及び二次燃料供給
ノズルに供給する燃料の流量を制御するようにしたもの
である。

【００１３】また、本発明に係る蓄熱式交番燃焼型の燃
料二段燃焼装置の制御方法は、炉温に基いてバーナに供
給する燃料の流量を制御すると共に、一次燃料供給ノズ
ルと二次燃料供給ノズルに供給する燃料の比率を、前記
炉温が低いときは一次燃料供給ノズル側を高く、炉温が
高くなるにしたがって前記二次燃焼供給ノズル側が高く
なるように可変設定し、設定された比率に基いて一次燃
料供給ノズル及び二次燃料供給ノズルに供給する燃料の
流量を制御するようにしたものである。

【００１４】さらに、上記の各燃料二段燃焼装置の制御
方法において、バーナに供給する燃料の流量の制御、一
次燃料供給ノズル及び二次燃料供給ノズルに供給する燃
料の比率の設定、一次燃料供給ノズル及び二次燃料供給
ノズルに供給する燃料の流量の制御を、バーナ若しくは
一対のバーナごと又は各単位炉若しくは各ゾーンごとに
行なうようにしたものである。

【００１５】

【作用】温度検出器によって検出された炉内温度は、電
気信号に変えられて制御演算器に加えられる。制御演算
器はこの温度に基いてバーナに供給される燃料の流量を
制御すると共に、一次燃料供給ノズルと二次燃料供給ノ
ズルに供給する燃料の比率を可変設定する。この燃料の
比率は、炉内又は燃焼用空気の温度が低いときは一次燃
料供給ノズルに供給する燃料の比率が高く、二次燃料供
給ノズルに供給する燃料の比率を低くする。

【００１６】そして、炉内温度が徐々に上昇してある温
度（例えば、２００℃）になると、それ以降一次燃料供
給ノズルに供給する燃料の比率を徐々に低くし、二次燃
料供給ノズルに供給する燃料の比率を徐々に高くする。
炉内温度がさらに上昇してある温度（例えば、７５０
℃）に達すると、一次燃料供給ノズルに供給する燃料の
比率を０にし、全燃料を二次燃料供給ノズルに供給す
る。これにより、バーナは全温度領域に亘って低ＮＯｘ
値で燃焼し、また、炉温又は燃焼用空気の温度が低いと
きでも確実かつ安定してバーナが着火することができ
る。また、一次燃料供給ノズルを、炉体に開口する燃焼
用空気供給口に開口するようにしたので、予熱された燃
焼用空気や高温の燃焼排ガスにさらされることがなくな
り、特別に耐熱性の問題について考慮する必要がなく、
寿命を延長することができる。

【００１７】また、本発明を蓄熱式交番燃焼型の燃料二
段燃焼装置に実施した場合は、上述のように、炉温に基
いて一次燃料供給ノズルと二次燃料供給ノズルに供給す
る燃料の比率を可変設定することにより、炉の全温度領
域に亘って低ＮＯｘ燃焼を実現できると共に、交互に燃
焼と非燃焼を繰返す一対のバーナの燃焼時に、確実かつ
安定して着火することができる。また、一次燃料供給ノ
ズルを、炉体に開口する燃焼用空気供給口に開口するよ
うにしたので、予熱された燃焼用空気や高温の燃焼排ガ
スにさらされることがなくなり、特別に耐熱性の問題に
ついて考慮する必要がなく、寿命を延長することができ
る。

【００１８】さらに、各燃料の制御を炉や被加熱物の状
態、加熱条件等に応じて、個々のバーナ若しくは一対の
バーナごと又は各単位炉若しくは各ゾーンごとに行なう
ことにより、最適状態でバーナを燃焼させ、被加熱物を
加熱することができる。

【００１９】

【実施例】図２は一次燃料供給ノズルに供給される一次
燃料と、二次燃料供給ノズルに供給される二次燃料の比
率（一次燃料／二次燃料）に対する、炉温とバーナ切替
え時における着火安定領域との関係を示す線図である。
図から明らかなように、炉温が低いときは、一次燃料の
比率を高めることにより安定した着火性が得られ、炉温
の上昇に伴って徐々に一次燃料の比率が低くなり、炉温
が高い場合（例えば、８００℃を超えた領域）は、二次
燃料だけ、あるいは一次燃料と二次燃料との比率に関係
なく、着火する。

【００２０】図３は一次燃料と二次燃料との比率をそれ
ぞれ６／４、２／８、０／１０とした場合の炉温とＮＯ
ｘ排出値との関係を示す線図である。図に示すように、
一次燃料の比率が高いほどＮＯｘ値が高いが、その場合
でも炉温の低いときはＮＯｘ値も低く、炉温が高くなる
にしたがってＮＯｘ値が高くなる。一方、二次燃料の比
率が高く、かつ炉温も高い場合は、ＮＯｘ値はきわめて
低い。

【００２１】このようなことから、燃料二段燃焼装置に
おけるＮＯｘの抑制及び着火安定性の問題は、炉温に基
いてバーナ負荷の範囲で一次燃料と二次燃料との比率を
次のように制御することにより解決できることがわかっ
た。

【００２２】（１）炉温が低いときは、着火安定性を確
保するために、図２の着火安定領域内にあるように一次
燃料と二次燃料の流量制御を行なう。 （２）炉温が高くなるにしたがって、排出するＮＯｘを
抑制するために、図４に示すように、一次燃料を徐々に
減じ、二次燃料を徐々に増加するように流量制御を行な
う。 （３）炉温が高くなり燃料の着火温度に達したときは、
一次燃料の供給を停止し、二次燃料のみで燃焼させる。

【００２３】本発明は、上述の検討結果から、炉温を検
出し、これに基いて図４に示すように、一次燃料と二次
燃料の流量を制御することにより、炉温の低温時におけ
るバーナの着火安定性と、全温度領域における排出ＮＯ
ｘの抑制とを両立させるようにしたものである。以下、
図面により本発明の実施例を説明する。

【００２４】実施例１ 図１は本発明の第１の実施例の原理的説明図である。図
において、１は加熱炉の炉体、２は炉体１に取付けたバ
ーナ本体で、炉体１内に開口する燃焼用空気供給口３、
燃焼用空気供給口３の外壁に取付けられ、燃焼用空気供
給口３内に開口する一次燃料供給ノズル４、及び燃焼用
空気供給口３の外周に取付けられ炉体１内に開口する二
次燃料供給ノズル５からなっている。そして、燃焼用空
気供給口３には空気調整弁７を介して空気本管６から燃
焼用空気が供給される。また、燃料調節弁９を介して燃
料本管８から供給された燃料は、一次燃料調節弁１２を
介して一次燃料供給管１０から一次燃料供給ノズル４に
供給され、また、二次燃料調節弁１３を介して二次燃料
供給管１１から二次燃料供給ノズル５に供給される。

【００２５】１４は炉体１に設けた炉温検出器、１５は
制御演算器で、炉温検出器１４からの検出信号は制御演
算器１５に加えられて所要の処理が行なわれ、その出力
信号（制御信号）は燃料本管８の燃料調節弁９、一次燃
料供給管１０の一次燃料調節弁１２、二次燃料供給管１
１の二次燃料調節弁１３等に加えられる。

【００２６】上記のように構成した本実施例において、
炉温検出器１４からの検出信号が加えられた制御演算器
１５は、炉温に基いて所要の処理を行ない、燃料本管８
の燃料調節弁９に制御信号を加えてバーナ本体２へ供給
する燃料の流量を制御するとともに、図４に基いて一次
燃料供給ノズル４と二次燃料供給ノズル５に供給する燃
料の比率を設定し、これに基く制御信号を一次燃料調節
弁１２及び二次燃料調節弁１３に加えて、一次燃料及び
二次燃料の流量を制御する。

【００２７】一方、燃焼用空気は空気本管６から空気調
整弁７を介して燃焼用空気供給口３に供給され、また、
制御演算器１５の指令によって流量が制御された一次燃
料及び二次燃料がそれぞれ一次燃料供給ノズル４及び二
次燃料供給ノズル５に供給されて混合し、燃焼する。

【００２８】炉温の上昇（例えば、２００℃）に伴って
制御演算器１５の指令により、一次燃料調節弁１２の開
度は徐々に小さくなって一次燃料は減少し、一方、二次
燃料調節弁１３の開度は徐々に大きくなって二次燃料が
増加し、一次燃料と二次燃料の比が変化する。さらに炉
温が高く（例えば、７５０℃）なると、図４に示すよう
に、一次燃料調節弁１２は閉じられて一次燃料供給ノズ
ル４への燃料の供給が停止し、二次燃料調節弁１３の開
度はさらに大きくなり、燃焼装置は二次燃料のみで燃焼
する。

【００２９】上記のように構成した本実施例において
は、炉温に基いて一次燃料と二次燃料との比率を変える
ようにしたので、前述の図２、図３の説明から明らかな
ように、炉の低温時の着火安定性が確保されると共に、
炉の低温時から高温時までの全温度領域において低ＮＯ
ｘ燃焼を行なうことができる。また、一次燃料供給ノズ
ル４を燃焼用空気供給口３の外部に設けたので、構造が
簡素化されるばかりでなく、耐熱性について考慮する必
要もない。

【００３０】実施例２ 図５は本発明の第２の実施例の説明図で、本実施例は、
本発明を蓄熱式交番燃焼型の燃料二段燃焼装置に実施し
た例を示すものである。蓄熱式交番燃焼バーナは、周知
のように、蓄熱体を有する一対のバーナを交互に燃焼さ
せ、その燃焼排ガスを非燃焼側の蓄熱体を通して排出
し、蓄熱体に蓄熱された燃焼排ガスの熱を利用して燃焼
用空気を予熱するようにしたものであり、燃焼排ガスの
保持する熱を効率よく回収するようにしたものである。
そして、蓄熱式交番燃焼バーナは、一対のバーナが交互
に着火と消火を繰返すので、着火時に確実かつ安定して
燃焼することがきわめて重要である。

【００３１】図５において、１は加熱炉の炉体、２ａ，
２ｂは炉体１の対向する炉壁に設置された一対のバーナ
本体である。３ａ，３ｂはバーナ本体２ａ，２ｂに設け
た燃焼用空気供給口、４ａ，４ｂは燃焼用空気供給口３
ａ，３ｂの炉体１側に設けた一次燃料供給ノズル、５
ａ，５ｂは燃焼用空気供給口３ａ，３ｂの開口部の周辺
に設けた二次燃料供給ノズル、１６ａ，１６ｂは燃焼用
空気供給口３ａ，３ｂ内に設けた蓄熱体である。

【００３２】１７は空気本管６と燃焼用空気供給管１８
ａ，１８ｂが接続された空気三方弁で、この空気三方弁
１７を切替えることにより、蓄熱体１６ａ，１６ｂを介
して燃焼用空気供給口３に交互に燃焼用空気が供給され
る。２０は排ガス排出管１９と排ガスダクト２１ａ，２
１ｂが接続された排ガス三方弁で、この排ガス三方弁２
０を切替えることにより、非燃焼側の燃焼用空気供給口
３ａ，３ｂから蓄熱体１６ａ，１６ｂを通って燃焼排ガ
スが交互に排出される。

【００３３】２２は燃料本管８と燃料供給管２３ａ，２
３ｂが接続された燃料三方弁、１０ａ，１０ｂは燃料供
給管２３ａ，２３ｂから一次燃料調節弁１２ａ，１２ｂ
を介して一次燃料供給ノズル４ａ，４ｂに接続された一
次燃料供給管、１１ａ，１１ｂは燃料供給管２３ａ，２
３ｂから二次燃料調節弁１３ａ，１３ｂを介して二次燃
料供給ノズル５ａ，５ｂに接続された二次燃料供給管で
ある。そして、燃料三方弁２２を切替えることにより、
燃料本管８からの燃料は、バーナ本体２ａの一次燃料供
給ノズル４ａ及び二次燃料供給ノズル５ａと、バーナ本
体２ｂの一次燃料供給ノズル４ｂ及び二次燃料供給ノズ
ル５ｂに交互に供給される。

【００３４】１４は炉体１に設けた炉温検出器、１５は
炉温検出器１４の検出信号が加えられる制御演算器で、
その出力信号（制御信号）は、燃料調節弁９、一次燃料
調節弁１２ａ，１２ｂ、二次燃料調節弁１３ａ，１３ｂ
などに加えられる。

【００３５】次に、上記のように構成した本実施例の作
用を説明する。炉温検出器１４からの検出信号が加えら
れた制御演算器１５は、炉温に基いて所要の処理を行な
い、燃料調節弁９に制御信号を加えてバーナ本体２ａ，
２ｂに供給する燃料の流量を制御すると共に、一次燃料
供給ノズル４ａ，４ｂと二次燃料供給ノズル５ａ，５ｂ
に供給する燃料の比率を設定し、これに基く制御信号を
一次燃料調節弁１２ａ，１２ｂ及び二次燃料調節弁１３
ａ，１３ｂに加えてその開度を調節する。そして、燃料
三方弁２２を切替えて、ノズル本体２ａの一次燃料供給
ノズル４ａと二次燃料供給ノズル５ａ、ノズル本体２ｂ
の一次燃料供給ノズル４ｂと二次燃料供給ノズル５ｂに
交互に燃料を供給する。

【００３６】一方、燃焼用空気は空気本管６から空気三
方弁１７に送られ、空気三方弁１７を燃料三方弁２２と
同期して切替えることにより、燃焼用空気をノズル本体
２ａ，２ｂの燃焼用空気供給口３ａ，３ｂに、蓄熱体１
６ａ，１６ｂを介して交互に供給される。さらに、排ガ
ス三方弁２０も、燃料三方弁２２及び空気三方弁１７と
同期して切替えられ（但し、導通方向は反対）、非燃焼
のノズル本体２ａ又は２ｂの燃焼用空気供給口３ａ，３
ｂから、蓄熱体１６ａ，１６ｂ、排ガスダクト２１ａ，
２１ｂを経て排ガス排出管１９から燃焼排ガスを排出す
る。

【００３７】いま、例えば、空気三方弁１７と燃料三方
弁２２を切替えて、空気本管６と燃料本管８をバーナ本
体２ａ側に接続すると共に、排ガス三方弁１９を切替え
て排ガス排出管１９をノズル本体２ｂ側に接続したとす
る。これにより、燃焼用空気供給管１８ａから送られた
燃焼用空気は、蓄熱体１６ａを通過する間に予熱され、
燃焼用空気供給口３ａに供給される。また、燃料供給管
２３ａから送られた燃料は、一次燃料調節弁１２ａ及び
二次燃料調節弁１３ａを通過する間に、制御演算器１５
で設定された比率に対応した流量に制御され、一次燃料
供給ノズル４ａと二次燃料供給ノズル５ａに供給され、
炉内の雰囲気ガスと混合して燃焼する。

【００３８】そして、燃焼排ガスは、燃焼していないバ
ーナ本体２ｂの燃焼用空気供給口３ｂから蓄熱体１６ｂ
を通り、排ガスダクト２１ｂを経て排ガス本管１９から
排出される。このようにして、本実施例の蓄熱式交番燃
焼バーナは、対向配置された一対のバーナ本体２ａ，２
ｂが燃焼と燃焼排ガスの排出を交互に繰返す。

【００３９】炉温の上昇に伴って制御演算器１５によ
り、図４に示すように、一次燃料と二次燃料の比率の設
定値が徐々に変えられ、この設定値の変化に対応した制
御演算器１５からの指令により、一次燃料調節弁１２
ａ，１２ｂの開度は徐々に小さくなって一次燃料が減少
し、二次燃料調節弁１３ａ，１３ｂの開度は徐々に大き
くなって二次燃料が増加する。さらに炉温が高くなる
と、一次燃料調節弁１２ａ，１２ｂは閉じて一次燃料供
給ノズル４ａ，４ｂへの燃料の供給が停止し、二次燃料
調節弁１３ａ，１３ｂの開度はさらに大きくなってバー
ナ本体２ａ，２ｂには二次燃料のみが供給され、燃焼す
る。

【００４０】このように、本実施例によれば、炉温に基
いて一次燃料と二次燃料の比率を常に図２の着火安定領
域内にあるように変えるようにしたので、蓄熱式交番燃
焼バーナによる炉の低温時における着火安定性を確保す
ることができ、また、全温度領域において低ＮＯｘ燃焼
を行なうことができる。

【００４１】以上本発明の第１と第２の実施例について
説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、次
のような実施例も実施することができる。 （１）一次燃料供給ノズルを燃焼用空気供給口の外に設
けた場合を示したが、燃焼用空気供給口内に一次燃料供
給ノズルを設置した燃料二段燃焼装置にも本発明を実施
例することができる。

【００４２】（２）一次燃料供給ノズルと二次燃料供給
ノズルへ供給する燃料の比率の設定、及びこの比率に基
く一次燃料供給手段と二次燃料供給手段の制御を、炉内
温度に基いて行なう場合を示したが、上記の設定及び制
御を予熱された燃焼用空気の温度に基いて行なってもよ
い。

【００４３】（３）個々の燃料二段燃焼装置又は一対の
燃料二段燃焼装置について、一次燃料供給ノズルと二次
燃料供給ノズルへ供給する燃料の比率の設定、及びこの
比率に基く一次燃料供給手段と二次燃料供給手段を制御
する場合について説明したが、上記の設定及び制御を複
数又は複数対の燃料二段燃焼装置が設置された連続式加
熱炉等の単位炉又はゾーンごとに行なってもよい。

【００４４】（４）一次燃料供給ノズルと二次燃料供給
ノズルへ供給する燃料の比率の設定、及びこの比率に基
く一次燃料供給手段及び二次燃料供給手段を制御するた
めに制御演算器を設けた例を示したが、上記の設定及び
制御は加熱炉等の制御装置あるいはその上位の制御装置
にその機能を持たせてもよい。

【００４５】

【発明の効果】本発明に係る燃料二段燃焼装置及びその
制御方法は、一次燃料供給ノズル及び二次燃料供給ノズ
ルに供給する燃料の比率を、炉内温度が低いときは一次
燃料供給ノズル側が高く、炉内温度が高くなるようにし
たがって二次燃料供給ノズル側が高くなるように可変設
定し、この設定された比率に基いて一次燃料供給手段及
び二次燃料供給手段を制御するようにしたので、燃焼装
置は低温時から高温時まで全温度領域に亘ってＮＯｘの
排出を抑制することができ、また、炉温の低いときでも
確実に燃焼装置が着火することができる。また、一次燃
料供給ノズルを、炉体に開口する燃焼用空気供給口に開
口するようにしたので、予熱された燃焼用空気や高温の
燃焼排ガスにさらされることがなくなり、特別に耐熱性
の問題について考慮する必要がなく、寿命を延長するこ
とができる。

【００４６】また、本発明を蓄熱式交番燃焼型の燃料二
段燃焼装置に実施すれば、上述のように、炉内温度に基
いて一次燃料供給ノズルと二次燃料供給ノズルに供給す
る燃料の比率を可変設定することにより、全温度領域に
亘ってＮＯｘの排出を抑制できると共に、交互に燃焼と
非燃焼を繰返す各一対の燃焼装置の燃焼時にけおる着火
を確実に行なうことができる。また、一次燃料供給ノズ
ルを、炉体に開口する燃焼用空気供給口に開口するよう
にしたので、予熱された燃焼用空気や高温の燃焼排ガス
にさらされることがなくなり、特別に耐熱性の問題につ
いて考慮する必要がなく、寿命を延長することができ
る。

【００４７】さらに、各燃料の制御を炉や被加熱物の状
態、加熱条件等に応じて、個々のバーナ若しくは一対の
バーナこと、又は各単位炉若しくは各ゾーンごとに行な
うことにより、最適状態でバーナを燃焼させ、被加熱物
を加熱することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の原理的説明図である。

【図２】一次燃料と二次燃料の比率に対する炉温とバー
ナ切替え時における着火安定領域との関係を示す線図で
ある。

【図３】一次燃料と二次燃料の比率に対する炉温とＮＯ
ｘ排出値との関係を示す線図である。

【図４】炉温に対する一次燃料と二次燃料の好ましい比
率及びこのときのＮＯｘの排出値を示す線図である。

【図５】本発明の第２の実施例の説明図である。

【図６】従来の燃焼装置の一例を示す模式図である。

【図７】従来の燃料二段燃焼装置の一例を示す模式図で
ある。

【符号の説明】

１ 加熱炉等の炉体 ２，２ａ，２ｂ バーナ本体 ３，３ａ，３ｂ 燃焼用空気供給口 ４，４ａ，４ｂ 一次燃料供給ノズル ５，５ａ，５ｂ 二次燃料供給ノズル ６ 空気本管 ７ 空気調整弁 ８ 燃料本管 ９ 燃料調節弁 １０，１０ａ，１０ｂ 一次燃料供給管 １１，１１ａ，１１ｂ 二次燃料供給管 １２，１２ａ，１２ｂ 一次燃料調節弁 １３，１３ａ，１３ｂ 二次燃料調節弁 １４ 炉温検出器 １５ 制御演算器 １６ａ，１６ｂ 蓄熱体 １７ 空気三方弁 ２０ 排ガス三方弁 ２２ 燃料三方弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松尾 護 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 須藤 淳 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 (56)参考文献 特開 平２−10002（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−296412（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−300103（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−154406（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F23N 1/00 104 F23C 11/00 325

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉体に開口する燃焼用空気供給口、該燃
   焼用空気供給口に開口する一次燃料供給ノズル及び炉体
   に開口する二次燃料供給ノズルを有し、加熱炉等に設置
   された燃料二段燃焼装置において、 前記一次燃料供給ノズルに燃料を供給する一次燃料供給
   手段及び前記二次燃料供給ノズルに燃料を供給する二次
   燃料供給手段と、 前記加熱炉の炉内温度を検出する温度検出手段と、 該温度検出手段の検出信号が加えられ、前記一次燃料供
   給ノズルと二次燃料供給ノズルに供給する燃料の比率
   を、前記検出温度が低いときは一次燃料供給ノズル側を
   高く、該検出温度が高くなるにしたがって前記二次燃料
   供給ノズル側が高くなるように可変設定し、該比率に基
   いて前記一次燃料供給手段と二次燃料供給手段を制御す
   る制御演算器とを備えたことを特徴とする燃料二段燃焼
   装置。
2. 【請求項２】 炉体に開口する燃焼用空気供給口、該燃
   焼用空気供給口に開口する一次燃料供給ノズル及び炉体
   に開口する二次燃料供給ノズル及び蓄熱体を有する一対
   のバーナを交互に燃焼させてその燃焼排ガスを非燃焼バ
   ーナ側の蓄熱体を通して排出する蓄熱式交番燃焼型の燃
   料二段燃焼装置において、 前記一対の一次燃料供給ノズルにそれぞれ燃料を供給す
   る一次燃料供給手段及び前記一対の二次燃料供給ノズル
   にそれぞれ燃料を供給する二次燃料供給手段と、 前記加熱炉の炉内温度を検出する温度検出手段と、 該温度検出手段の検出信号が加えられ、前記一対の一次
   燃料供給ノズルと一対の二次燃料供給ノズルに供給する
   燃料の比率を、前記検出温度が低いときは一次燃料供給
   ノズル側を高く、該検出温度が高くなるにしたがって前
   記二次燃料供給ノズル側が高くなるように可変設定し、
   該比率に基いて前記一対の一次燃料供給手段と一対の二
   次燃料供給手段を制御する制御演算器とを備えたことを
   特徴とする燃料二段燃焼装置。
3. 【請求項３】 炉体に開口する燃焼用空気供給口、該燃
   焼用空気供給口に開口する一次燃料供給ノズル及び炉体
   に開口する二次燃料供給ノズルを有し、加熱炉に設置さ
   れた燃料二段燃焼装置において、炉温に 基いてバーナに供給する燃料の流量を制御すると
   共に、前記一次燃料供給ノズルと二次燃料供給ノズルに
   供給する燃料の比率を、前記炉温が低いときは一次燃料
   供給ノズル側を高く、該炉温が高くなるにしたがって前
   記二次燃料供給ノズル側が高くなるように可変設定し、
   設定された比率に基いて一次燃料供給ノズル及び二次燃
   料供給ノズルに供給する燃料の流量を制御することを特
   徴とする燃料二段燃焼装置の制御方法。
4. 【請求項４】 炉体に開口する燃焼用空気供給口、該燃
   焼用空気供給口に開口する一次燃料供給ノズル及び炉体
   に開口する二次燃料供給ノズル及び蓄熱体を有する一対
   のバーナを交互に燃焼させてその燃焼排ガスを非燃焼バ
   ーナ側の蓄熱体を通して排出する蓄熱式交番燃焼型の燃
   料二段燃焼装置において、 炉温に基いてバーナに供給する燃料の流量を制御すると
   共に、前記一次燃料供給ノズルと二次燃料供給ノズルに
   供給する燃料の比率を、前記炉温が低いときは前記一次
   燃料供給ノズル側を高く、炉温が高くなるにしたがって
   前記二次燃料供給ノズル側が高くなるように可変設定
   し、設定された比率に基いて一次燃料供給ノズル及び二
   次燃料供給ノズルに供給する燃料の流量を制御すること
   を特徴とする燃料二段燃焼装置の制御方法。
5. 【請求項５】 バーナに供給する燃料の流量の制御、一
   次燃料供給ノズル及び二次燃料供給ノズルに供給する燃
   料の比率の設定、一次燃料供給ノズル及び二次燃料供給
   ノズルに供給する燃料の流量の制御を、バーナ若しくは
   一対のバーナごと又は各単位炉若しくは各ゾーンごとに
   行なうことを特徴とする請求項３又は４記載の燃料二段
   燃焼装置の制御方法。