連續熱處理爐的燃燒控制方法和連續熱處理爐的改造方法與流程

2023-10-18 05:03:29

本發明涉及連續熱處理爐的燃燒控制方法及連續熱處理爐的改造方法，在上述連續熱處理爐中，沿著在熱處理爐內行進的帶鋼的行進方向並排設置多個輻射管燃燒器，向上述輻射管燃燒器供給燃料和燃燒用空氣，使燃料在輻射管燃燒器內燃燒，從而對在熱處理爐內行進的帶鋼連續進行退火等熱處理。本發明特別是具有下述特徵：當向輻射管燃燒器供給燃料和燃燒用空氣而使燃料在輻射管燃燒器內燃燒時，抑制在輻射管燃燒器的燃燒動作時產生NOx，並且防止煙塵附著在輻射管燃燒器內。

背景技術：

當對行進的帶鋼連續進行熱處理時，以往採用如專利文獻1、2等所示的方法：沿著在熱處理爐內行進的帶鋼的移動方向並排設置多個輻射管燃燒器，向上述輻射管燃燒器供給燃料和燃燒用空氣，使燃料在輻射管燃燒器內燃燒，從而對在熱處理爐內行進的帶鋼連續進行熱處理。

在此，當向輻射管燃燒器供給燃料和燃燒用空氣而使燃料在輻射管燃燒器內燃燒時，在將供給的燃燒用空氣的量設定為使燃料燃燒所必需的理論空氣量的情況下，實際上會因燃料和燃燒用空氣沒有均勻地混合等各種原因而引起不完全燃燒、產生煙塵，煙塵附著在輻射管燃燒器內使得燃燒發生不良情況，在輻射管燃燒器內發生偏熱，存在輻射管變形這樣的問題。

因此，以往提出了下述方案：當向輻射管燃燒器供給燃料和燃燒用空氣而使燃料在輻射管燃燒器內燃燒時，將實際供給的燃燒用空氣量相對於理論空氣量的比、即空氣比μ設為1.15～1.30左右，使供給至輻射管燃燒器的燃燒用空氣的量比理論空氣量多不少，防止由不完全燃燒引起的煙塵的產生。

但是，在如上所述將供給至輻射管燃燒器內的燃燒用空氣的空氣比μ設定為1.15～1.30左右而欲進行燃燒的情況下，燃燒時的火焰的溫度升高，NOx的產生量增加，存在損害環境衛生的問題。

因此，在現有的連續熱處理爐中，未能夠在防止煙塵附著於輻射管燃燒器內而使燃燒發生不良情況的同時抑制燃燒時的火焰溫度升高、NOx的產生量增加。

此外，在專利文獻1中，提出了下述方案：沿著帶鋼的前進路線將連續熱處理爐內劃分為多個區域，根據每個區域中的必需熱量，對供給至設於各區域的輻射管燃燒器的燃燒氣體的流量進行控制。

但是，即使如專利文獻1所示對供給至設於各區域的輻射管燃燒器的燃燒氣體的流量進行控制，如果使供給至各輻射管燃燒器的燃燒用空氣的空氣比μ降低，則會有煙塵附著在輻射管燃燒器內而使燃燒發生不良情況，此外，如果將燃燒用空氣的空氣比μ增大，則燃燒時的火焰的溫度升高，NOx的產生量增加，仍然無法在防止煙塵附著於輻射管燃燒器內而使燃燒發生不良情況的同時抑制燃燒時的火焰溫度升高、NOx的產生量增加。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開平8－35015號公報

專利文獻2：日本專利特開2002－294347號公報

技術實現要素：

發明所要解決的技術問題

本發明的技術問題是解決下述情況下的如上所述的問題：沿著在熱處理爐內行進的帶鋼的行進方向並排設置多個輻射管燃燒器，向上述輻射管燃燒器供給燃料和燃燒用空氣，在輻射管燃燒器內使燃料燃燒，從而對在熱處理爐內行進的帶鋼連續進行熱處理。

即，以下述內容為技術問題：在本發明的連續熱處理爐的燃燒控制方法中，如上所述向輻射管燃燒器供給燃料和燃燒用空氣而使燃料在輻射管燃燒器內燃燒時，在抑制輻射管燃燒器的燃燒動作時產生NOx的同時，能適當地防止煙塵附著於輻射管燃燒器內。

解決技術問題所採用的技術方案

在本發明的連續熱處理爐的燃燒控制方法中，為了解決上述技術問題，採用如下技術方案：一種連續熱處理爐的燃燒控制方法，上述連續熱處理爐沿著在熱處理爐內行進的帶鋼的行進方向並排設置多個輻射管燃燒器，向上述輻射管燃燒器供給燃料和燃燒用空氣，使燃料在輻射管燃燒器內燃燒，從而對在熱處理爐內行進的帶鋼連續進行熱處理，其中，設置對各輻射管燃燒器中的燃燒和停止分別進行控制的燃燒控制裝置，利用上述燃燒控制裝置，使部分的輻射管燃燒器中的燃燒停止，並切換使燃燒停止的輻射管燃燒器，在進行燃燒動作的輻射管燃燒器中，以抑制NOx產生的方式降低所供給的燃燒用空氣的空氣比μ以進行燃燒，另一方面，在燃燒動作停止的輻射管燃燒器中，供給燃燒用空氣以除去輻射管燃燒器內產生的煙塵。

在此，如上所述在進行燃燒動作的輻射管燃燒器中，如果降低所供給的燃燒用空氣的空氣比μ以進行燃燒，則可抑制燃燒時的火焰溫度的升高，從而抑制NOx的產生，另一方面，燃燒用空氣的空氣比μ較低，所以，燃燒時在輻射管燃燒器內容易產生煙塵。

另一方面，在燃燒動作停止的輻射管燃燒器中，如果供給燃燒用空氣，則如上所述在輻射管燃燒器內產生的煙塵會與該燃燒用空氣反應而分解，可將輻射管燃燒器內的煙塵除去。在此，作為向燃燒動作停止的輻射管燃燒器供給的燃燒用空氣，如果使用預先通過與燃燒廢氣的熱交換等而被加熱的燃燒用空氣，則能防止燃燒動作停止的輻射管燃燒器的溫度大幅降低，從而抑制爐內溫度降低。

而且，如本發明的連續熱處理爐的燃燒控制方法那樣，如果利用上述燃燒控制裝置將部分的輻射管燃燒器中的燃燒停止並且切換使燃燒停止的輻射管燃燒器，則即使在燃燒動作時因以抑制NOx產生的方式降低了燃燒用空氣的空氣比μ而導致在輻射管燃燒器內產生煙塵、煙塵附著在輻射管燃燒器內，在燃燒動作停止的時刻，通過如上所述供給燃燒用空氣，也可使輻射管燃燒器內的煙塵與燃燒用空氣反應而分解，從而將煙塵從輻射管燃燒器內除去。

在此，如上所述，利用燃燒控制裝置使部分的輻射管燃燒器中的燃燒停止並切換使燃燒停止的輻射管燃燒器，在進行燃燒動作的輻射管燃燒器中，以抑制NOx產生的方式降低所供給的燃燒用空氣的空氣比μ以進行燃燒，另一方面，在燃燒動作停止的輻射管燃燒器中，供給燃燒用空氣而將輻射管燃燒器內產生的煙塵除去，此時，可在向各輻射管燃燒器分別供給燃料的獨立燃料供給管上設置對燃料的供給和停止進行切換的開閉閥，並且在向各輻射管燃燒器分別供給燃燒用空氣的獨立空氣供給管上設置對供給至輻射管燃燒器的燃燒用空氣的供給量進行控制的控制單元。

此外，在本發明的連續熱處理爐的燃燒控制方法中，如上所述，當利用燃燒控制裝置使部分的輻射管燃燒器中的燃燒停止時，為了對在熱處理爐內行進的帶鋼進行適當的熱處理，理想的是以將熱處理爐的爐內溫度保持於規定的熱處理溫度的方式控制使燃燒停止的輻射管燃燒器的數量。

此外，在如上所述進行燃燒動作的輻射管燃燒器中，當將供給的燃燒用空氣的空氣比μ降低時，理想的是以適當地抑制NOx產生的方式將空氣比μ設為1.1以下。例如，在將供給至輻射管燃燒器的燃燒用空氣的空氣比μ設為1.05的情況下，與空氣比為1.20的情況相比，通常NOx的產生量降低10～20％左右。

此外，當向如上所述燃燒動作停止的輻射管燃燒器供給燃燒用空氣時，如果供給的燃燒用空氣的量增多，則輻射管燃燒器內會被供給的燃燒用空氣冷卻，熱處理爐的爐內溫度可能會降低。因此，理想的是將供給至燃燒動作停止的輻射管燃燒器的燃燒用空氣的量設為比供給至進行燃燒動作的輻射管燃燒器的燃燒用空氣的量少。

此外，在向燃燒動作停止的輻射管燃燒器供給燃燒用空氣的情況下，為了防止輻射管燃燒器內被供給的燃燒用空氣冷卻而導致熱處理爐的爐內溫度降低，理想的是使用預先通過與燃燒廢氣的熱交換等而被加熱的燃燒用空氣作為燃燒用空氣。

此外，在本發明的連續熱處理爐的燃燒控制方法中，也可使用進行燃燒的打開/關閉控制的輻射管燃燒器，向燃燒關閉的輻射管燃燒器僅供給燃燒用空氣。

此外，在本發明的連續熱處理爐的改造方法中，採用如下技術方案：連續熱處理爐沿著在熱處理爐內行進的帶鋼的行進方向並排設置多個輻射管燃燒器，向上述輻射管燃燒器供給燃料和燃燒用空氣，使燃料在輻射管燃燒器內燃燒，從而對在熱處理爐內行進的帶鋼連續進行熱處理，其中，追加設置對各輻射管燃燒器中的燃燒和停止分別進行控制的燃燒控制裝置，利用上述燃燒控制裝置，使部分的輻射管燃燒器中的燃燒停止，並切換使燃燒停止的輻射管燃燒器，在進行燃燒動作的輻射管燃燒器中，以抑制NOx產生的方式降低所供給的燃燒用空氣的空氣比μ以進行燃燒，另一方面，在燃燒動作停止的輻射管燃燒器中，供給燃燒用空氣以除去輻射管燃燒器內產生的煙塵。

發明效果

在本發明的連續熱處理爐的燃燒控制方法中，如上所述，設置對各輻射管燃燒器中的燃燒和停止分別進行控制的燃燒控制裝置，利用該燃燒控制裝置，使部分輻射管燃燒器中的燃燒停止，並切換使燃燒停止的輻射管燃燒器，降低供給至進行燃燒動作的輻射管燃燒器的燃燒用空氣的空氣比μ，抑制燃燒時的NOx的產生，並且向燃燒動作停止的輻射管燃燒器供給燃燒用空氣，除去該輻射管燃燒器內的煙塵。

其結果是，在本發明的連續熱處理爐的燃燒控制方法中，在輻射管燃燒器的燃燒動作時可適當地抑制NOx產生，並且還能適當地防止煙塵附著於輻射管燃燒器內，在各輻射管燃燒器中能穩定地進行適當的燃燒。

此外，如本發明的連續熱處理爐的改造方法所示，如果改造連續熱處理爐，則在現有的連續熱處理爐中也能實施上述本發明的連續熱處理爐的燃燒控制方法，可獲得同樣的效果。

附圖說明

圖1是表示本發明實施方式的連續熱處理爐的燃燒控制方法中使用的熱處理爐的示意剖視圖。

圖2是表示在上述實施方式的連續熱處理爐的燃燒控制方法中利用燃燒控制裝置對各輻射管燃燒器中的燃燒和停止分別進行控制，使一部分的輻射管燃燒器中的燃燒停止的狀態的局部示意說明圖。

圖3是表示在上述實施方式的連續熱處理爐的燃燒控制方法中利用燃燒控制裝置對使燃燒停止的輻射管燃燒器進行了切換後的狀態的局部示意說明圖。

圖4是表示在上述實施方式的連續熱處理爐的燃燒控制方法中，當對各輻射管燃燒器中的燃燒和停止分別進行控制時，對供給至各輻射管燃燒器的燃燒用氣體(燃料)和燃燒用空氣的量進行切換的狀態的時序圖。

圖5是表示在上述實施方式的連續熱處理爐的燃燒控制方法中利用燃燒控制裝置對各輻射管燃燒器中的燃燒和停止進行分別控制時的變形例的局部示意說明圖。

具體實施方式

以下，基於附圖對本發明實施方式的連續熱處理爐的燃燒控制方法進行具體說明。另外，本發明的連續熱處理爐的燃燒控制方法並不限定於下述實施方式所示的方法，能在不改變發明思想的範圍內進行適當改變來加以實施。

在本實施方式中，如圖1所示，在熱處理爐10內的下部和上部分別從熱處理爐10的入口12朝出口13並排設置多個輥11，使從入口12導入熱處理爐10內的帶鋼1從入口12朝著出口13依次架設在熱處理爐10內的下部和上部的輥11上，使帶鋼1從熱處理爐10的入口12朝著出口13行進。

此外，在上述熱處理爐10內，沿著如上所述行進的帶鋼1的行進方向並排設置多個(例如100根以上)的輻射管燃燒器20，向這些輻射管燃燒器20中供給作為燃料的燃料氣體和燃燒用空氣，使燃料氣體在輻射管燃燒器20內燃燒，對如上所述架設在下部和上部的輥11上且在熱處理爐10內從入口12朝著出口13行進的帶鋼1連續進行熱處理。

在此，當向上述的各輻射管燃燒器20供給燃料氣體和燃燒用空氣時，如圖2和圖3所示，將燃料氣體從氣體導管30通過獨立氣體供給管(獨立燃料供給管)31導入各輻射管燃燒器20，同時將燃燒用空氣從空氣導管40通過獨立空氣供給管41導入各輻射管燃燒器20。

而且，在將燃料氣體導入輻射管燃燒器20的上述獨立氣體供給管31上設有開閉閥32，該開閉閥32用於對燃料氣體向輻射管燃燒器20的供給和停止進行切換。

此外，在將燃燒用空氣導入輻射管燃燒器20的上述獨立空氣供給管41上，作為對供給至輻射管燃燒器20的燃燒用空氣的供給量進行控制的控制單元，設有用於對燃燒用空氣向輻射管燃燒器20的供給和停止進行切換的開閉閥42，並且以繞過該開閉閥42的方式設置有旁通管43，還在該旁通管43上設有控制閥44。

而且，在將設於獨立空氣供給管41的上述開閉閥42關閉的情況下，利用上述控制閥44來控制通過旁通管43而導入輻射管燃燒器20中的燃燒用空氣的量。此外，在如上關閉開閉閥42的情況下，與打開開閉閥42向輻射管燃燒器20中供給燃燒用空氣的情況相比，通過旁通管43而導入輻射管燃燒器20中的燃燒用空氣的量變少。另外，將上述控制閥44的開度設得越大，則除去煙塵的效果越大，能夠在短時間內除去附著於輻射管燃燒器20的煙塵。

此外，在本實施方式中，設置對設於上述的各獨立氣體供給管31的開閉閥32及設於上述的各獨立空氣供給管41的開閉閥42的開閉進行控制的燃燒控制裝置50，利用該燃燒控制裝置50，對各輻射管燃燒器20中的燃燒和停止分別進行控制。

在此，在進行燃燒動作的輻射管燃燒器20中，利用上述燃燒控制裝置50，打開設於上述獨立氣體供給管31的開閉閥32及設於上述獨立空氣供給管41的開閉閥42，向輻射管燃燒器20中供給燃料氣體和燃燒用空氣，使燃料氣體在輻射管燃燒器20內燃燒。

在此，如上所述使燃料氣體在輻射管燃燒器20內燃燒時，在本實施方式中，使通過獨立空氣供給管41而導入輻射管燃燒器20中的燃燒用空氣的空氣比μ較低，例如將燃燒用空氣的空氣比μ設為1.05～1.10而使燃料氣體燃燒。

而且，如上所述將燃燒用空氣的空氣比μ設為1.05～1.10而使燃料氣體燃燒時，可防止燃燒時的火焰的溫度上升，抑制燃燒時的NOx的發生，但在該輻射管燃燒器20內容易產生煙塵。

此外，在使燃燒停止的輻射管燃燒器20中，利用上述燃燒控制裝置50，將設於上述獨立氣體供給管31的開閉閥32及設於上述獨立空氣供給管41的開閉閥42關閉，使燃料氣體不通過獨立氣體供給管31而供給至輻射管燃燒器20以使得燃燒停止，同時使燃燒用空氣不通過上述開閉閥42而導入輻射管燃燒器20。在該情況下，使適當量的燃燒用空氣通過設有上述控制閥44的旁通管43而供給至輻射管燃燒器20。

而且，在如上所述使燃燒停止的輻射管燃燒器20中，當使適當量的燃燒用空氣通過旁通管43而供給至輻射管燃燒器20時，如上所述在輻射管燃燒器20內產生的煙塵會與該燃燒用空氣反應而分解，從而可將煙塵從該輻射管燃燒器20內除去。

在此，在本實施方式中，當利用上述燃燒控制裝置50對各輻射管燃燒器20中的燃燒和停止分別進行控制時，如圖2和圖3所示，在部分的輻射管燃燒器20中，將設於獨立氣體供給管31的開閉閥32和設於上述獨立空氣供給管41的開閉閥42關閉，使燃料氣體不通過獨立氣體供給管31而供給至輻射管燃燒器20，以使燃燒停止，另一方面，在其他的輻射管燃燒器20中，將設於獨立氣體供給管31的開閉閥32和設於獨立空氣供給管41的開閉閥42打開，將燃料氣體和燃燒用空氣供給至輻射管燃燒器20以使燃料氣體燃燒。

而且，如圖2和圖3所示，在適當的時刻改變如上所述使燃燒停止的輻射管燃燒器20，依次切換使燃料氣體燃燒的輻射管燃燒器20和使燃燒停止、僅供給燃燒用空氣以除去煙塵的輻射管燃燒器20。

在此，對使燃燒停止的輻射管燃燒器20的數量沒有特別限定，但為了對在熱處理爐10內行進的帶鋼1進行適當的熱處理，將熱處理爐10的爐內溫度保持在規定的熱處理溫度，從而控制使燃燒停止的輻射管燃燒器20的數量。

例如，如圖4所示，理想的是一邊將使燃料氣體燃燒的輻射管燃燒器20的根數設成始終相同，一邊依次使輻射管燃燒器20的燃燒停止，將附著於輻射管燃燒器20的煙塵除去。

此外，當使多根輻射管燃燒器20的燃燒停止時，除了使在帶鋼1的行進方向上並排設置的每規定根數的輻射管燃燒器20停止以外，也可以使並排設置的多根輻射熱燃燒器20一起按燃燒區域停止。

此外，使燃燒停止的輻射管燃燒器20的比例因行進的帶鋼1的行進速度、輻射管燃燒器20的安裝間隔、由上述控制閥44的開度決定的煙塵的除去時間等而異，但設為輻射管燃燒器20全部的10～30％是適當的。這是因為，如果使燃燒停止的輻射管燃燒器20的比例低，則煙塵的除去效果會降低，另一方面，如果比例過高，則熱處理爐10的爐內溫度有可能會低於規定的熱處理溫度。

此外，為了進行溫度調整，在使用了進行燃燒的打開/關閉控制的輻射管燃燒器20的情況下，即使不是如上所述依次切換使燃燒停止的輻射管燃燒器20，也可以在為了調整溫度而使燃燒關閉的時刻向使燃燒關閉的輻射管燃燒器20中僅供給燃燒用空氣，從而除去輻射管燃燒器20中的煙塵。

而且，在供給燃料氣體和燃燒用空氣而使燃料氣體燃燒的輻射管燃燒器20中，如上所述將導入輻射管燃燒器20中的燃燒用空氣的空氣比設為1.05～1.10這樣的較低值並使燃料氣體燃燒，所以，燃燒時的火焰的溫度變低，可抑制燃燒時產生NOx。

此外，在如上所述將燃燒用空氣的空氣比μ設為1.05～1.10這樣的較低值並使燃料氣體燃燒的情況下，在該輻射管燃燒器20內會產生煙塵，但如果如上所述在適當的時刻對使燃料氣體燃燒的輻射管燃燒器20和使燃燒停止的輻射管燃燒器20進行切換，則在燃料氣體向輻射管燃燒器20的供給停止、輻射管燃燒器20中的燃燒處於停止的狀態下，如圖4所示，通過設有控制閥44的旁通管43僅供給適當量的燃燒用空氣，如上所述在輻射管燃燒器20內產生的煙塵會與該燃燒用空氣反應而分解，從而可將煙塵從該輻射管燃燒器20內除去。

其結果是，在使燃料氣體燃燒的輻射管燃燒器20中，能適當地防止NOx產生，並且，即使燃燒時在該輻射管燃燒器20內產生煙塵，當使該輻射管燃燒器20中的燃燒停止時，也可使該輻射管燃燒器20內的煙塵如上所述與燃燒用空氣反應而被除去，可防止煙塵附著在輻射管燃燒器20內而蓄積，在抑制NOx產生的同時，能在各輻射管燃燒器20內適當地進行穩定的燃燒。

另外，如上所述在向燃燒停止後的輻射管燃燒器20僅供給燃燒用空氣的情況下，為了抑制上述輻射管燃燒器20內的溫度降低，可使用預先通過與燃燒廢氣的熱交換等而被加熱的燃燒用空氣作為上述燃燒用空氣。

此外，在上述實施方式中，當向使燃燒停止後的輻射管燃燒器20中供給適當量的燃燒用空氣時，以繞過設於獨立空氣供給管41的開閉閥42的方式設置旁通管43，上述獨立空氣供給管41用於將燃燒用空氣導入輻射管燃燒器20中，並且，在上述旁通管43上設置控制閥44，但是，向使燃燒停止後的輻射管燃燒器20中供給適當量的燃燒用空氣的方法並不限定於此。

例如，如圖5所示，作為控制向輻射管燃燒器20供給的燃燒用空氣的供給量的控制單元，可在用於將燃燒用空氣導入輻射管燃燒器20的獨立空氣供給管41上設置流量調整閥45，利用上述燃燒控制裝置50來控制上述流量調整閥45，從而對供給至輻射管燃燒器20的燃燒用空氣進行控制。

在上述情況下，當輻射管燃燒器20進行燃燒動作時，通過上述流通調整閥45向輻射管燃燒器20供給如上所述的適當量的燃燒用空氣，從而進行產生的NOx較少的燃燒。另一方面，當輻射管燃燒器20的燃燒停止時，減少通過上述流量調整閥45而供給至輻射管燃燒器20的燃燒用空氣，使輻射管燃燒器20內的煙塵與如上供給的燃燒用空氣反應而分解，將煙塵從輻射管燃燒器20內除去。

另外，雖未圖示，但也可使用流量調整閥來代替設置於上述獨立氣體供給管31的開閉閥32，改變供給至輻射管燃燒器20的燃料氣體的量，從而分別調整輻射管燃燒器20中的燃燒量。

此外，在現有的連續熱處理爐中，如上述實施方式那樣，在將燃料氣體導入輻射管燃燒器20的獨立氣體供給管31上設置對燃料氣體向輻射管燃燒器20的供給和停止進行切換的開閉閥32，並且，在將燃燒用空氣導入輻射管燃燒器20的獨立空氣供給管41上設置用於對供給至輻射管燃燒器20的燃燒用空氣的供給量進行控制的如上所述的各控制單元，還設置對各輻射管燃燒器20中的燃燒和停止分別進行控制的燃燒控制裝置50，利用該燃燒控制裝置50，與上述實施方式同樣地對各輻射管燃燒器20中的燃燒和停止分別進行控制，藉此，可獲得與上述實施方式同樣的效果。

符號說明

1 帶鋼；

10 熱處理爐；

11 輥；

12 入口；

13 出口；

20 輻射管燃燒器；

30 氣體導管；

31 獨立氣體供給管(獨立燃料供給管)；

32 開閉閥；

40 空氣導管；

41 獨立空氣供給管；

42 開閉閥；

43 旁通管；

44 控制閥；

45 流量調整閥；

50 燃燒控制裝置。