高温空気燃焼を用いた鋼片加熱炉の炉形最適化に関する研究

摘要

地球温暖化防止技術の一つとして高温空気燃焼技術が多くの工業分野に用いられるようになってきた。 本技術は，従来トレードオフの関係だと考えられてきた予熱空気温度の上昇に伴うNOx排出量の飛躍的増大が，低酸素濃度下であれば燃焼を持続しつつ，低NOx化可能な領域を発見したことから始まる。 本研究では，本技術を具現化したリジェネレイティブバーナを鋼片用加熱炉に適応し，その最適炉形をCFD解析により求めた。 その結果，燃焼量240kW／m~2（有効炉床面積当たり），炉幅12mの加熱炉で最適炉高，バーナピッチは2～2.5mであることが分かった。 また，従来目視確認できなかったバーナ切替時の非定常流れを解明,可視化した。 その結果，燃焼バーナ切替後約5秒程度で定常的な燃焼状態となることが分かった。 さらに実炉スケールでの従来炉との比較を行った結果，25％のエネルギー削減の可能性があることが分かった。