JPH0610300B2 - 回転炉床式加熱炉の炉内ガス流れ制御方法 - Google Patents

回転炉床式加熱炉の炉内ガス流れ制御方法

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JPH0610300B2
JPH0610300B2 JP32221487A JP32221487A JPH0610300B2 JP H0610300 B2 JPH0610300 B2 JP H0610300B2 JP 32221487 A JP32221487 A JP 32221487A JP 32221487 A JP32221487 A JP 32221487A JP H0610300 B2 JPH0610300 B2 JP H0610300B2
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pressure
furnace
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喜志夫 久保
直司 重松
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、回転炉床式加熱炉の炉内ガス流れを適正に制
御する方法に関するものである。
(従来の技術) 熱間製管用ビレットの加熱炉としては回転炉床式のもの
が多用されている。そして、この回転炉床式加熱炉にお
ける燃焼ガス流れを模式的に示したのが第3図である。
第3図において、1はドーナツ状の炉本体であり、その
外周部適所に装入口2と抽出口3を隣接状に開設し、こ
れら装入口2と抽出口3間における炉内は炉床上適宜空
間を残しその上部をバッフルで区画されている。
ところで、前記炉本体1は被加熱材の加熱温度パターン
を制御するために例えばNO.1〜NO.6のゾーン4〜9に
分割されており、これら各ゾーン4〜9の内外側壁には
複数のバーナが設置されている。なお、装入口2とNO.
1ゾーン4間には煙道に接続されたダウンテーク10が
設けられており、前記煙道にはダンパーや排風機が設置
されている。
しかして、被加熱材を加熱する際には、被加熱材の材質
や寸法等により、各ゾーン毎に設定された温度を維持す
るのに必要な量の燃料及び空気を各バーナに供給して行
く、他方炉内の燃焼ガスは排風機によってダウンテー
ク、煙道を通って排出される。
一方、被加熱材は装入口2から装入され、第3図におい
て反時計まわり方向に搬送される間に所定温度に加熱さ
れ、しかる後抽出口3から抽出される。
以上述べたような回転炉床式加熱炉における燃焼ガス
は、その流れ方向によって次の3つに大別される。
先ず第1の燃焼ガスは、NO.6ゾーン9側からNO.1ゾー
ン4側へ時計まわり方向に流れてダウンテーク10から
煙道に引かれるものであり、この燃焼ガスは被加熱材の
加熱に有効に作用する。以下この方向に流れる燃焼ガス
を有効ガスAという。
次に残りの2つの燃焼ガスは、装入口2や抽出口3から
噴き出す燃焼ガス(以下「放炎ガス」という)Bと、N
O.6ゾーン9から反時計まわり方向に流れて煙道に引か
れる燃焼ガス(以下「短絡ガス」という)Cであり、こ
れらのガスB、Cは被加熱材の加熱に有効に作用しな
い。なお、前記短絡ガスCは回転炉床式加熱炉の高温域
と低温域が隣接するという構造上の弱点に起因する特有
のガス流れである。
また、前記した燃焼ガスとは別に装入口2や抽出口3か
ら炉内へ空気が侵入し(以下「侵入空気」という)、こ
の侵入空気Dが炉内温度を低下させる原因となる。
従って、回転炉床式加熱炉において、燃焼ガスを有効に
利用して燃料原単位を下げるためには、前記した燃焼ガ
スのうち放炎ガスB、短絡ガスCを少なくすると共に、
侵入空気Dも可及的に少なくすることが重要となる。
しかして、従来の炉内ガス流れの制御は、最大炉内圧力
になると予想される特定ゾーン(例えばNO.5ゾーン)
の炉内圧力を一定に保つことによって放炎ガスBの発生
を極力少なくし、かつ侵入空気Dを防いでいる。
(発明が解決しようとする問題点) ところで、被加熱材の材質、寸法等や炉内各ゾーンの設
定温度の変更に伴って、各ゾーンが必要とする燃料供給
量が変化すると、各ゾーンの炉内圧力が変化する。ま
た、各ゾーンの炉内圧力のうち、最大炉内圧力を示すゾ
ーンも変化する。従って、従来法のように特定ゾーンの
炉内圧力を一定に保っても、最大炉内圧力を示すゾーン
が変化することによって炉内の圧力分布が変化する為、
装入口2や抽出口3付近の炉内圧力も変化し、放炎ガス
Bや侵入ガスDが増加したりして必ずしも燃料原単位の
低減には結びつかない。
本発明者等が炉内各ゾーンや装入口、抽出口、煙道入口
の各圧力と、燃料総供給量との関係について実験した結
果を第4図に示す。
第4図は横軸に圧力測定位置を、縦軸に圧力及び燃料供
給量を示しており、折線グラフは圧力、棒グラフは燃料
供給量である。そして、同図(イ)は燃料総供給量が51
00/Hの場合、同図(ロ)は4200/Hの場合、同図
(ハ)は2900/Hの場合である。
この第4図より明らかなように、燃料総供給量が5100
/Hの場合(同図(イ))には、煙道入口の圧力(以下
「ドラフト圧力」という)を−3〜+1mmH2Oに変化さ
せても最大炉内圧力を示すのは全てNO.5ゾーンであっ
たのに対し、4200/Hの場合(同図(ロ))には、ド
ラフト圧力を−3〜+1mmH2Oに変化させると最大炉内
圧力を示すのはNO.6ゾーンからNO.4ゾーンに変化し、
またその最大炉内圧力自体も異なる。また、2900/H
の場合(同図(ハ))は同様に最大炉内圧力はNO.5ゾ
ーンからNO.6ゾーンに変化し、その最大炉内圧力自体
も異なる。
また、第5図は燃焼ガス中に占める有効ガスA 夫々の割合と、燃焼ガスに対する侵入空気 の割合をドラフト圧力毎にまとめた図であり、同図
(イ)は燃料総供給量が5100/Hの場合、同図(ロ)
は4200/Hの場合、同図(ハ)は2900/Hの場合を
示している。
しかして、従来方法の如く、例えばNO.5ゾーンにおけ
る炉内圧力を+2mmH2Oとした場合、第4図(イ)の場
合のドラフト圧力は−2mmH2O、同図(ロ)の場合は略
−1mmH2O、同図(ハ)の場合は0mmH2Oとなり、第5図
における燃焼ガスの割合、侵入空気の割合をみると下記
表の如くになる。
上記表より明らかな如く、いずれも侵入空気量は0%で
はあるが、有効ガスの比率が燃料供給量が少ない程低下
することが判る。
また、ゾーンを決めることなく、炉内における最高圧力
を例えば+2mmH2Oとした場合も同様の結果となる。
なお、燃料総供給量すなわち炉内全体の燃焼ガス量に基
づく所定の計算式で求めた圧力を均熱帯圧力とし、燃焼
ガス量の変動があっても装入口の圧力を常に0mmAqに保
つことにより燃料原単位の向上を図る技術が特開昭61
−119987号公報に提案されているが、この技術は
回転炉床式加熱炉に関するものではなく、また回転炉床
式加熱炉に適用し、装入口の圧力を常に0mmAqに保った
としても抽出口からの放炎ガス及び短絡ガスを少なくで
きるとは限らない。
そこで、炉内の特定ゾーンの圧力又は炉内最高圧力に注
目するのではなく、測定位置中の最低圧力(これは全て
煙道入口のドラフト圧力である)について注目すると、
第5図における燃焼ガス割合と侵入空気割合のうち、加
熱に最も有効な状態となるドラフト圧力と燃料総供給量
との間にはある関係が存在することを本発明者等は知見
するに至った。
本発明はかかる知見に基づいて成されたものであり、燃
焼ガスを有効に利用して燃料原単位を下げることのでき
る回転炉床式加熱炉の炉内ガス流れ制御方法を提供せん
とするものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、回転炉床式加熱炉の複数のバーナに供給する
燃料の時間当りの総供給量と加熱炉内のガス流れが最適
となるような煙道入口の圧力との相関関係を予め求めて
おき、実操業時における燃料の総供給量と煙道入口の圧
力を常時検出して該検出した燃料の総供給量に対応する
煙道入口の最適圧力を前記相関関係から求め、前記検出
した煙道入口の圧力を相関関係から求めた最適圧力と成
すべくガス吸引力を制御すると共に、燃料の総供給量の
急変時に生じる前記制御の乱れを同一煙道内のO2濃度を
変化させることにより補正することを要旨とする回転炉
床式加熱炉の炉内ガス流れ制御方法である。
すなわち、本発明の基本となる技術は、前記したように
燃焼ガス割合、侵入空気割合が、加熱に最も有効な状態
となる時のドラフト圧力(以下「最適ドラフト圧力」と
いう)と、燃料総供給量との間に相関関係が成立するこ
とである。
なお、ここでいう加熱に最も有効な状態とは、有効ガス
量が80%以上あり、かつ侵入空気量が15%以下となる状
態をいう。
(実施例) 以下本発明を第1図及び第2図に基づいて説明する。
第2図は、最適ドラフト圧力と、燃料総供給量との間に
相関関係があるとの予想に基づき、本発明者等の実炉を
縮尺した模型を用いて実験した結果を示したものであ
り、燃焼ガスとしてN2ガスを、ドラフト圧力として煙道
圧力を、有効ガスとしてNO.1ゾーン通過ガス量を、ま
た侵入空気の算出のために装入口からダウンテークに流
れるガス量を夫々測定し、更に煙道での吸引ガス量を変
えることによりドラフト圧力を変化させて、ドラフト圧
力と有効ガス量、放炎ガス量、短絡ガス量、及び侵入空
気量を求め、その結果より最適ドラフト圧力と燃料総供
給量の関係を求めたものである。
しかして、各点の結ぶ線は近似的に下記式となる。
F(χ)=−2.26×10-7×X2… ここで、F(χ):最適ドラフト圧力(mmH2O) X :燃料の総供給量(/H) 第1図は本発明を実施するための装置とその制御系統を
模式的に示す図であり、この第1図中前記第3図と同一
番号は、同一部分あるいは相当部分を示す。
11はダウンテーク10と煙突12を連通する煙道であ
り、この煙道11の途中にはレキュペレータ13、ダン
パー14、廃熱ボイラ15及び排風機16が順に介設さ
れている。
17は炉本体1の内外側壁に複数設置されたバーナであ
り、これらバーナ17への燃料供給配管18には燃料の
総供給量を検出する流量検出器19が介設されている。
また、前記ダウンテーク10にはドラフト圧力を検出し
てドラフト圧力調節計20へ出力するドラフト圧力発信
器21が、また前記煙道11の途中には煙道内のO
度を測定してO調節計22へ出力するO発信器23
が夫々設置されている。
しかして、前記流量検出器19で検出された燃料総供給
量は補正器24に出力される。この補正器24には流量
検出器19を通過した燃料が燃焼してその燃焼ガスが前
記ドラフト圧力発信器21の所を通過するまでに要する
時間が予め設定されており、時々刻々検出される前記燃
料総供給量を前記設定時間先のデータとして制御部25
へ送る作用をする。
一方、O調節計22には煙道11内の最適O濃度
(炉内O濃度と比較して若干高い値)が設定されてお
り、これと前記O発信器23からから入力されたO
濃度信号を比較し、仮に検出O濃度が設定値より高け
れば「高い」という信号を、また低ければ「低い」とい
う信号を制御部25へ送る。
制御部25には予め前記式(第2図実線)あるいは、
式を折線近似(第2図破線)した相関関係が入力され
ており、先ず流量検出器19からの信号に基づいて制御
部25に入力されている第2図に示す相関関係に基づい
て最適ドラフト圧力を求める。そして、この最適ドラフ
ト圧力は設定値としてドラフト圧力調節計20に出力さ
れる。
ドラフト圧力調節計20にはドラフト圧力発信器21か
らの検出圧力信号が入力されており、この圧力信号と前
記制御部25からの設定値を比較し、これらの値が等し
くなるように排風機16の回転数を制御する。
ところで、制御部25でO調節計22からの信号に基
づき第2図に示す相関関係曲線を上下方向に平行移動さ
せるようにしている。例えば検出O濃度高い時は相関
関係曲線を上方へ平行移動させる等である。
すなわち、燃料総供給量の変化や加熱炉内の燃焼状態の
変化等によって生ずるドラフト圧力制御の乱れを防止す
る為、O濃度による排風機回転数の補正を行うことに
よりドラフト圧力制御の安定化を図っている。
ちなみに、140t/Hrの加熱能力を有する回転炉床式
加熱炉において、本発明方法による制御を行った場合
と、従来の最大炉内圧力になると予想される特定ゾーン
の炉内圧力を一定に保つという制御を行った場合を比較
した場合、燃料原単位で5%向上した。
(発明の効果) 以上説明したように本発明は、回転炉床式加熱炉の複数
のバーナに供給する燃料の時間当りの総供給量と加熱炉
内のガス流れが最適となるような煙道入口の圧力との相
関関係を予め求めておき、実操業時における燃料の総供
給量と煙道入口の圧力を常時検出して該検出した燃料の
総供給量に対応する煙道入口の最適圧力を前記相関関係
から求め、前記検出した煙道入口の圧力を相関関係から
求めた最適圧力と成すべくガス吸引力を制御すると共
に、燃料の総供給量の急変時に生じる前記制御の乱れを
同一煙道内のO濃度を変化させることにより補正する
ものである為、総燃焼ガスに対する有効ガス、放炎ガ
ス、短絡ガスの比率及び侵入空気の割合が、被加熱材の
加熱に最も有効な状態となり燃料原単位の向上が図れ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法の制御系統を模式的に示した図、第
2図は燃料総供給量とドラフト圧力の関係図、第3図は
回転炉床式加熱炉のガス流れの説明図、第4図(イ)〜
(ハ)は燃料総供給量と最大炉内圧力の位置関係を示す
図、第5図(イ)〜(ハ)はドラフト圧力と燃焼ガスバ
ランスの関係を示す図である。 1は炉本体、11は煙道、16は排風機、19は流量検
出器、21はドラフト圧力発信器、23はO発信器、
25は制御部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転炉床式加熱炉の複数のバーナに供給す
    る燃料の時間当りの総供給量と加熱炉内のガス流れが最
    適となるような煙道入口の圧力との相関関係を予め求め
    ておき、実操業時における燃料の総供給量と煙道入口の
    圧力を常時検出して該検出した燃料の総供給量に対応す
    る煙道入口の最適圧力を前記相関関係から求め、前記検
    出した煙道入口の圧力を相関関係から求めた最適圧力と
    成すべくガス吸引力を制御すると共に、燃料の総供給量
    の急変時に生じる前記制御の乱れを同一煙道内のO
    度を変化させることにより補正することを特徴とする回
    転炉床式加熱炉の炉内ガス流れ制御方法。
JP32221487A 1987-12-18 1987-12-18 回転炉床式加熱炉の炉内ガス流れ制御方法 Expired - Lifetime JPH0610300B2 (ja)

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