JP2003302044A - 蓄熱式バーナ加熱炉の燃焼制御方法 - Google Patents
蓄熱式バーナ加熱炉の燃焼制御方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複雑な装置制御を使用することなく、操業条
件が変化してもＰＢ率を自動的に変更することで蓄熱出
側の排ガス温度を所定の温度に調整することができる蓄
熱式バーナ加熱炉の燃焼制御方法を提供する。 【解決手段】 蓄熱式バーナの蓄熱体出側の排ガス温度
が目標設定温度になるように排ガス吸引量設定式の係数
であるＰＢ率を変更しそのＰＢ率にて演算された排ガス
吸引量設定値に基づいて排ガス流量調整弁の開度を調整
するにあたって、蓄熱体出側の排ガス温度を蓄熱式バー
ナの切替サイクルの度に測定し、測定値の前後の温度差
の複数回の移動平均値が一定温度以内である状態が所定
サイクル以上連続した場合に限り飽和状態と判定し、Ｐ
Ｂ率を一定の割合の値で変更させ、さらに飽和判定を繰
り返し、飽和であればその都度ＰＢ率を前記一定の割合
の値で変更することにより蓄熱体出側の排ガス温度が目
標設定温度に到達するようにする
件が変化してもＰＢ率を自動的に変更することで蓄熱出
側の排ガス温度を所定の温度に調整することができる蓄
熱式バーナ加熱炉の燃焼制御方法を提供する。 【解決手段】 蓄熱式バーナの蓄熱体出側の排ガス温度
が目標設定温度になるように排ガス吸引量設定式の係数
であるＰＢ率を変更しそのＰＢ率にて演算された排ガス
吸引量設定値に基づいて排ガス流量調整弁の開度を調整
するにあたって、蓄熱体出側の排ガス温度を蓄熱式バー
ナの切替サイクルの度に測定し、測定値の前後の温度差
の複数回の移動平均値が一定温度以内である状態が所定
サイクル以上連続した場合に限り飽和状態と判定し、Ｐ
Ｂ率を一定の割合の値で変更させ、さらに飽和判定を繰
り返し、飽和であればその都度ＰＢ率を前記一定の割合
の値で変更することにより蓄熱体出側の排ガス温度が目
標設定温度に到達するようにする
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼材などの金属を
加熱するための蓄熱式バーナ加熱炉の燃焼制御方法に関
する。 【０００２】 【従来の技術】鋼材などの金属の加熱に蓄熱式バーナを
備えた蓄熱式バーナ加熱炉が使用されている。蓄熱式バ
ーナによる燃焼は、各々に蓄熱体を持った一対以上のバ
ーナを交互に切り替えて燃焼させるもので、一基のバー
ナが燃焼中には他の一基のバーナから燃焼排ガスを排出
し、これにつながる蓄熱体に顕熱を蓄え、一定時間経過
後、燃焼と蓄熱を切り替えることにより蓄熱体に蓄えた
顕熱を燃焼空気の予熱として回収するものである。 【０００３】蓄熱式バーナを備えた加熱炉では、蓄熱式
バーナで吸引する排ガスの流量を調整して蓄熱体出側の
排ガス温度を、蓄熱体の下流側の排ガス遮断弁や排ガス
吸引ブロワの損傷を防ぐためそれらの耐熱温度以下にし
且つ水分による腐食を防止するために排ガス中の水分が
水滴や霧状になる露点温度以上の温度になるような範囲
に制御する。 【０００４】蓄熱式バーナ加熱炉の燃焼制御として、例
えば、特開平１０−１６９９６９号公報には、蓄熱式バ
ーナに供給される燃焼空気流量、炉内温度または蓄熱体
入側の排ガス温度、蓄熱体出側の排ガス温度、及び蓄熱
体通過面積等を因子とする演算式で算出した吸引排ガス
流量Ｑｇに基づいて、排ガス流量制御弁の開度を制御し
て吸引排ガス流量を調整し、蓄熱体出側の排ガス温度を
設定温度にする方法が記載されている。 【０００５】また、プルバック率（ＰＢ率：排ガス吸引
量設定式の係数）を利用して蓄熱体出側の排ガス温度を
制御する方式もある。ＰＢ率は、蓄熱式バーナでどの程
度排ガスを吸引するかの割合を示すもので、バーナ製造
メーカは蓄熱体の構造、材質等の条件から所定の操業条
件（炉内温度、バーナ単体の燃焼負荷）で目標とする排
ガス温度となるようにＰＢ率を設定している。 【０００６】吸引する排ガス流量の設定は次式で行われ
る。 【０００７】排ガス流量設定＝ＰＢ率×｛（Ｑａｉｒ−
Ｑｆｕ×Ａ０）＋Ｑｆｕ×Ｇ０｝ Ｑａｉｒ：燃焼空気実績流量 Ｑｆｕ ：燃料実績流量 Ａ０：理論空気比 Ｇ０：理論排ガス比 以上の式では加熱炉で発生した排ガスにＰＢ率を掛けた
流量が蓄熱式バーナが吸引する排ガス流量の設定値とな
る。例えば、ＰＢ率８０％であれば、排ガスの８０％が
バーナに吸引され、残り２０％が炉内から直接煙突へ流
れることになる。 【０００８】このＰＢ率は、固定値であるため操業条件
（炉内温度、バーナ単体の燃焼負荷）によっては、目標
とする排ガス温度に達しなかったり、あるいは超過して
しまう場合があった。そこで、このＰＢ率を可変にして
目標とする排ガス温度となるような制御がおこなわれて
いる。 【０００９】図５は、従来のＰＢ率を可変にし排ガス温
度を制御する一例を示す。図５を参照して、蓄熱体出側
の排ガス温度を目標温度（２４０℃）とする場合の制御
について説明する。 【００１０】バーナ製造メーカが提示したＰＢ率を標準
ＰＢ率（７４％）とすると、蓄熱体出側の排ガス温度が
補正開始温度（ＴＬＳ）の２３０℃未満となった場合
に、その蓄熱体出側の排ガス温度からＰＢ率上昇演算式
によりＰＢ率を求めてＰＢ率を標準ＰＢ率から増加、
すなわち排ガス吸引量を増加させ蓄熱体出側の排ガス温
度を上昇させていく。蓄熱体出側排ガス温度が補正下限
値温度（ＴＬ）の１４０℃未満では、上限ＰＢ率（８４
％）とする。 【００１１】蓄熱体出側の排ガス温度が補正開始温度
（ＴＵＳ）の２５０℃以上となった場合には、その出側
排ガス温度からＰＢ率下降演算式によりＰＢ率を求め
てＰＢ率を標準ＰＢ率から減少、すなわち排ガス吸引量
を減少させ蓄熱体出側の排ガス温度を下降させていく。
蓄熱体出側排ガス温度が補正上限値温度（ＴＵ）の２７
０℃以上では下限ＰＢ率（４４％）とする。 【００１２】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来の燃焼制御方法では、燃焼空気流量、炉内温度また
は蓄熱体入側の排ガス温度、蓄熱体出側の排ガス温度な
どを測定する検出端を多く設置するために装置が複雑と
なり、また、これらの測定値を因子とする演算式で算出
した吸引排ガス流量Ｑｇによるために制御が複雑とな
り、コストがかかりすぎるという問題があった。 【００１３】また、ＰＢ率を利用した燃焼制御では、例
えば、前述のバーナ製造メーカが提示した７４％のＰＢ
率で蓄熱体出側の排ガスの目標温度が２４０℃となる操
業条件は、燃焼負荷：１００％、炉内温度：１３５０
℃、空気比：１．０５である。 【００１４】ところが、蓄熱体出側の排ガス温度が２３
０℃以上になると、ＰＢ率が７４％に固定されているの
で、変動要素である炉内温度が１３５０℃以下に低下し
たり、燃焼負荷が低下したりした場合は、ＰＢ率が７４
％であっも蓄熱体出側の排ガス温度が目標温度２４０℃
に到達できない。このように、実際には操業状態によっ
て炉内温度が下がったり、あるいは燃焼負荷が常に１０
０％の状態で操業することはないため、ＰＢ率が排ガス
目標温度付近で固定されると、蓄熱体出側の排ガス温度
が目標温度に到達しないという問題があった。 【００１５】そこで、本発明は、複雑な装置制御を使用
することなく、操業条件が変化したりしてもＰＢ率を自
動的に変更することで蓄熱出側の排ガス温度を所定の温
度に調整することができる蓄熱式バーナ加熱炉の燃焼制
御方法を提供するものである。 【００１６】 【課題を解決するための手段】本発明は、加熱炉に設け
た少なくとも一対の蓄熱式バーナを、燃焼と排ガスの吸
引とに交互に切り替えて加熱を行う蓄熱式バーナ加熱炉
の燃焼制御方法であって、前記蓄熱式バーナの蓄熱体出
側の排ガス温度が目標設定温度になるように排ガス吸引
量設定式の係数であるＰＢ率を変更しそのＰＢ率にて演
算された排ガス吸引量設定値に基づいて排ガス流量調整
弁の開度を調整するにあたって、蓄熱体出側の排ガス温
度を蓄熱式バーナの切替サイクルの度に測定し、測定値
の前後の温度差の複数回の移動平均値が一定温度以内で
ある状態が所定サイクル以上連続した場合に限り飽和状
態と判定し、ＰＢ率を一定の割合の値で変更させ、さら
に飽和判定を繰り返し、飽和であればその都度ＰＢ率を
前記一定の割合の値で変更することにより蓄熱体出側の
排ガス温度が目標設定温度に到達するようにすることを
特徴とする。 【００１７】 【発明の実施の形態】図１は蓄熱式燃焼システムの概略
図である。図１において、加熱炉の両側に蓄熱体２を備
えた蓄熱式バーナが対に配置され、燃料切替弁３、排ガ
ス切替弁４、燃焼空気切替弁５を切り替えて蓄熱式バー
ナを燃焼あるいは蓄熱を交互に切り替え、一方の蓄熱式
バーナが燃焼の時、他方が排ガスを吸引して蓄熱する。
吸引する排ガス量の調整は排ガス流量調整弁６の弁開度
を弁開度指示信号により制御して行う。燃焼空気の流量
は燃焼空気流調弁７により調整する。蓄熱体出側の排ガ
ス温度は熱電対８で測定される。この熱電対は、排ガス
系統の機器保護の目的で通常設定されているものを利用
できる。 【００１８】図２は本発明のＰＢ率の制御のイメージ図
で、蓄熱体出側の排ガスの目標温度を２４０℃に設定し
た場合の例である。 【００１９】図２において、蓄熱体出側の排ガス温度
は、図に示されるように上昇、下降をサイクル毎にくり
かえす。これは、蓄熱式バーナの燃焼と蓄熱の１サイク
ルにおいて、燃焼の時は燃焼空気切替弁５が開き低温の
燃焼空気を出し排ガス切替弁４は閉じているので蓄熱体
出側の排ガス温度は下がり、蓄熱の時は燃焼空気切替弁
５は閉じ排ガス切替弁は開いて炉内の高温の排ガスを吸
引しているので蓄熱体出側の排ガス温度が上昇するため
である。 【００２０】図２において、蓄熱体出側の排ガスが目標
温度２４０℃より低い場合、蓄熱体出側の排ガス温度が
変化せずに飽和した時にＰＢ率に１％加え、排ガス吸引
量を増加させて、蓄熱体出側の排ガスの上昇を図る。蓄
熱体出側の排ガス温度が不感帯の温度域（２３６℃〜２
４５℃）になるまで、蓄熱体出側の排ガス温度が飽和し
た時にＰＢ率に１％を加えていく。これは次式で表され
る。 【００２１】ＰＢｎ＋１＝ＰＢｎ＋１ ただし、ＰＢｎ：現サイクルの補正ＰＢ率 ＰＢｎ＋１：次サイクルの補正ＰＢ率 本実施例では１％ずつ変化させているが、ＰＢ率の大幅
な変更は、炉内温度、燃焼負荷によっては急激な温度上
昇をまねく恐れがあるため、実際の操業状態を考慮して
ＰＢ率の変更の割合を決定する。 【００２２】飽和判定を開始する温度は、炉を休止した
後の立ち上げなどで、炉内温度が低い状態での交番燃焼
（燃焼／蓄熱）時から飽和判定を開始すると、飽和判定
によりＰＢ率が除々にしか増加せず排ガス温度の上昇が
遅くなるため、蓄熱体出側の排ガスの目標温度２４０℃
の場合、短時間で目標温度に達することができ、また実
際に飽和状態が顕著になる１９０℃程度から開始する。
そのため、補正下限温度１４０℃までは従来と同様に上
限ＰＢ率（ＰＢＵ）で吸引し、補正下限温度１４０℃か
ら飽和判定開始温度１９０℃までは図３に示すＰＢ率上
昇演算式で求めたＰＢ率で排ガスを吸引する。 【００２３】飽和判定開始温度１９０℃から飽和判定を
開始し、飽和に達する度に、ＰＢｎ ＋１＝ＰＢｎ＋１に
従って、ＰＢ率を１％ずつ上げていく。２３５℃を超え
ると目標温度２４０℃に近いので２４０℃±５℃を不感
帯と決め、２３６℃〜２４５℃の間ではＰＢ率を変化さ
せない。 【００２４】不感帯の２４５℃を超えると、逆にＰＢ
ｎ＋１＝ＰＢｎ−１に従って、ＰＢ率を１％ずつ下げて
いく。蓄熱体出側の排ガス温度が高いと、下流の切替弁
等を損傷させるので、できるだけ早く温度を下げるため
に飽和判定は行わず１度でも２４５℃を超えると１％Ｐ
Ｂ率を下げる。さらに排ガス温度が下がらずに下降補正
開始温度２５０℃に達した場合は、図３に示すＰＢ率下
降演算式で求めたＰＢ率で排ガスの吸引量を減らしてい
く。 【００２５】下降補正上限温度２７０℃になると、下限
ＰＢ率まで吸引量を減らして温度を低下させていく。 【００２６】図３は本発明の制御のフローチャートであ
る。 【００２７】ステップ１（Ｓ１）：蓄熱体出側排ガス温
度Ｔｅが飽和判定温度か否かを判定する。蓄熱体出側排
ガス温度Ｔｅは、加熱炉のゾーン内の各蓄熱式バーナの
蓄熱体出側排ガス温度の中で最大の温度を選択する。 【００２８】蓄熱体出側排ガス温度Ｔｅが飽和判定温度
以下であればＰＢ率上昇演算式によりＰＢ率（ＰＢ
ｎ＋１）を求め、図１に示す排ガス流調弁６の弁開度を
弁開度指示信号を送信して調整する。蓄熱体出側排ガス
温度Ｔｅが飽和判定開始温度以上であればステップ２の
飽和判定へ進む。 【００２９】ステップ２（Ｓ２）：飽和判定は図４の飽
和判定のフローチャートに従って演算する。 【００３０】図４において、ステップ２−１（Ｓ２−
１）で今回の蓄熱体出側の排ガス温度と前回の蓄熱体出
側の排ガス温度の温度偏差｛Ｔｅ（ｎ）−Ｔｅ
（ｎ−１）｝の過去５回の移動平均が設定温度偏差＋３
℃未満の時、飽和カウント１回とし、ステップ２−２
（Ｓ２−２）で連続３カウントと判定されると蓄熱体出
側の排ガス温度に変化がなく飽和したと判断する。連続
３回カウントでカウンターリセットする。飽和の場合
は、ステップ４（Ｓ４）へ進む。 【００３１】過去５回の移動平均が＋３℃以上となった
場合には、カウンターリセットする。過去５回の移動平
均がマイナスの時は、飽和カウント１回とする。飽和判
定は、排ガス温度が１９０℃未満では行わない。平均温
度偏差を求める際の加算回数（実施例では５回）と設定
温度偏差（実施例では＋３℃未満）は操業状態および飽
和状態から設定する。 【００３２】飽和でない場合はステップ３に進む。 【００３３】ステップ３（Ｓ３）：蓄熱体出側の排ガス
温度が不感帯上限温度を超えない場合は、再度ステップ
２（Ｓ２）の飽和判定に進み、不感帯上限温度を超える
とステップ６に進む。 【００３４】ステップ４（Ｓ４）：ステップ２で飽和と
判定されると、本ステップ４（Ｓ４）では蓄熱体出側の
排ガス温度が不感帯下限に達しているか否かを判定す
る。 【００３５】不感帯下限に達していない場合にはＰＢｎ
に１％加えて、ＰＢｎ＋１＝ＰＢｎ＋１として排ガス吸
引量設定値を求め、その値に基づいて排ガス流調弁を調
整する。不感帯下限に達している場合にはステップ５へ
進む。 【００３６】ステップ５（Ｓ５）：不感帯上限に達して
いるか否かを判定する。不感帯上限に達していない場合
は、ＰＢ率を変化させずにＰＢｎ＋１＝ＰＢｎとする。
不感帯上限に達している場合はステップ６（Ｓ６）へ進
む。 【００３７】ステップ６（Ｓ６）：下降補正開始温度に
達しているか否かを判定する。下降補正開始温度に達し
ていない場合には、ＰＢｎにから１％を引いてＰＢ
ｎ＋１＝ＰＢｎ−１に排ガス流調弁を調整する。下降補
正開始温度に達している場合にはステップ７にへ進む。 【００３８】ステップ７：下降補正開始温度に達してい
る場合には図３に示すＰＢ率下降演算式でＰＢ率を求め
て排ガス流調弁を調整する。 【００３９】 【発明の効果】本発明では、ＰＢ率を自動的に制御する
ことにより、複雑な装置、モデル演算等の制御を行わず
に目的を達成できる。 【００４０】また、本発明は制御に必要な検出端は、熱
電対１本のみのため、複雑な装置を必要としないので、
装置費用および工事費用が抑えられる。
加熱するための蓄熱式バーナ加熱炉の燃焼制御方法に関
する。 【０００２】 【従来の技術】鋼材などの金属の加熱に蓄熱式バーナを
備えた蓄熱式バーナ加熱炉が使用されている。蓄熱式バ
ーナによる燃焼は、各々に蓄熱体を持った一対以上のバ
ーナを交互に切り替えて燃焼させるもので、一基のバー
ナが燃焼中には他の一基のバーナから燃焼排ガスを排出
し、これにつながる蓄熱体に顕熱を蓄え、一定時間経過
後、燃焼と蓄熱を切り替えることにより蓄熱体に蓄えた
顕熱を燃焼空気の予熱として回収するものである。 【０００３】蓄熱式バーナを備えた加熱炉では、蓄熱式
バーナで吸引する排ガスの流量を調整して蓄熱体出側の
排ガス温度を、蓄熱体の下流側の排ガス遮断弁や排ガス
吸引ブロワの損傷を防ぐためそれらの耐熱温度以下にし
且つ水分による腐食を防止するために排ガス中の水分が
水滴や霧状になる露点温度以上の温度になるような範囲
に制御する。 【０００４】蓄熱式バーナ加熱炉の燃焼制御として、例
えば、特開平１０−１６９９６９号公報には、蓄熱式バ
ーナに供給される燃焼空気流量、炉内温度または蓄熱体
入側の排ガス温度、蓄熱体出側の排ガス温度、及び蓄熱
体通過面積等を因子とする演算式で算出した吸引排ガス
流量Ｑｇに基づいて、排ガス流量制御弁の開度を制御し
て吸引排ガス流量を調整し、蓄熱体出側の排ガス温度を
設定温度にする方法が記載されている。 【０００５】また、プルバック率（ＰＢ率：排ガス吸引
量設定式の係数）を利用して蓄熱体出側の排ガス温度を
制御する方式もある。ＰＢ率は、蓄熱式バーナでどの程
度排ガスを吸引するかの割合を示すもので、バーナ製造
メーカは蓄熱体の構造、材質等の条件から所定の操業条
件（炉内温度、バーナ単体の燃焼負荷）で目標とする排
ガス温度となるようにＰＢ率を設定している。 【０００６】吸引する排ガス流量の設定は次式で行われ
る。 【０００７】排ガス流量設定＝ＰＢ率×｛（Ｑａｉｒ−
Ｑｆｕ×Ａ０）＋Ｑｆｕ×Ｇ０｝ Ｑａｉｒ：燃焼空気実績流量 Ｑｆｕ ：燃料実績流量 Ａ０：理論空気比 Ｇ０：理論排ガス比 以上の式では加熱炉で発生した排ガスにＰＢ率を掛けた
流量が蓄熱式バーナが吸引する排ガス流量の設定値とな
る。例えば、ＰＢ率８０％であれば、排ガスの８０％が
バーナに吸引され、残り２０％が炉内から直接煙突へ流
れることになる。 【０００８】このＰＢ率は、固定値であるため操業条件
（炉内温度、バーナ単体の燃焼負荷）によっては、目標
とする排ガス温度に達しなかったり、あるいは超過して
しまう場合があった。そこで、このＰＢ率を可変にして
目標とする排ガス温度となるような制御がおこなわれて
いる。 【０００９】図５は、従来のＰＢ率を可変にし排ガス温
度を制御する一例を示す。図５を参照して、蓄熱体出側
の排ガス温度を目標温度（２４０℃）とする場合の制御
について説明する。 【００１０】バーナ製造メーカが提示したＰＢ率を標準
ＰＢ率（７４％）とすると、蓄熱体出側の排ガス温度が
補正開始温度（ＴＬＳ）の２３０℃未満となった場合
に、その蓄熱体出側の排ガス温度からＰＢ率上昇演算式
によりＰＢ率を求めてＰＢ率を標準ＰＢ率から増加、
すなわち排ガス吸引量を増加させ蓄熱体出側の排ガス温
度を上昇させていく。蓄熱体出側排ガス温度が補正下限
値温度（ＴＬ）の１４０℃未満では、上限ＰＢ率（８４
％）とする。 【００１１】蓄熱体出側の排ガス温度が補正開始温度
（ＴＵＳ）の２５０℃以上となった場合には、その出側
排ガス温度からＰＢ率下降演算式によりＰＢ率を求め
てＰＢ率を標準ＰＢ率から減少、すなわち排ガス吸引量
を減少させ蓄熱体出側の排ガス温度を下降させていく。
蓄熱体出側排ガス温度が補正上限値温度（ＴＵ）の２７
０℃以上では下限ＰＢ率（４４％）とする。 【００１２】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来の燃焼制御方法では、燃焼空気流量、炉内温度また
は蓄熱体入側の排ガス温度、蓄熱体出側の排ガス温度な
どを測定する検出端を多く設置するために装置が複雑と
なり、また、これらの測定値を因子とする演算式で算出
した吸引排ガス流量Ｑｇによるために制御が複雑とな
り、コストがかかりすぎるという問題があった。 【００１３】また、ＰＢ率を利用した燃焼制御では、例
えば、前述のバーナ製造メーカが提示した７４％のＰＢ
率で蓄熱体出側の排ガスの目標温度が２４０℃となる操
業条件は、燃焼負荷：１００％、炉内温度：１３５０
℃、空気比：１．０５である。 【００１４】ところが、蓄熱体出側の排ガス温度が２３
０℃以上になると、ＰＢ率が７４％に固定されているの
で、変動要素である炉内温度が１３５０℃以下に低下し
たり、燃焼負荷が低下したりした場合は、ＰＢ率が７４
％であっも蓄熱体出側の排ガス温度が目標温度２４０℃
に到達できない。このように、実際には操業状態によっ
て炉内温度が下がったり、あるいは燃焼負荷が常に１０
０％の状態で操業することはないため、ＰＢ率が排ガス
目標温度付近で固定されると、蓄熱体出側の排ガス温度
が目標温度に到達しないという問題があった。 【００１５】そこで、本発明は、複雑な装置制御を使用
することなく、操業条件が変化したりしてもＰＢ率を自
動的に変更することで蓄熱出側の排ガス温度を所定の温
度に調整することができる蓄熱式バーナ加熱炉の燃焼制
御方法を提供するものである。 【００１６】 【課題を解決するための手段】本発明は、加熱炉に設け
た少なくとも一対の蓄熱式バーナを、燃焼と排ガスの吸
引とに交互に切り替えて加熱を行う蓄熱式バーナ加熱炉
の燃焼制御方法であって、前記蓄熱式バーナの蓄熱体出
側の排ガス温度が目標設定温度になるように排ガス吸引
量設定式の係数であるＰＢ率を変更しそのＰＢ率にて演
算された排ガス吸引量設定値に基づいて排ガス流量調整
弁の開度を調整するにあたって、蓄熱体出側の排ガス温
度を蓄熱式バーナの切替サイクルの度に測定し、測定値
の前後の温度差の複数回の移動平均値が一定温度以内で
ある状態が所定サイクル以上連続した場合に限り飽和状
態と判定し、ＰＢ率を一定の割合の値で変更させ、さら
に飽和判定を繰り返し、飽和であればその都度ＰＢ率を
前記一定の割合の値で変更することにより蓄熱体出側の
排ガス温度が目標設定温度に到達するようにすることを
特徴とする。 【００１７】 【発明の実施の形態】図１は蓄熱式燃焼システムの概略
図である。図１において、加熱炉の両側に蓄熱体２を備
えた蓄熱式バーナが対に配置され、燃料切替弁３、排ガ
ス切替弁４、燃焼空気切替弁５を切り替えて蓄熱式バー
ナを燃焼あるいは蓄熱を交互に切り替え、一方の蓄熱式
バーナが燃焼の時、他方が排ガスを吸引して蓄熱する。
吸引する排ガス量の調整は排ガス流量調整弁６の弁開度
を弁開度指示信号により制御して行う。燃焼空気の流量
は燃焼空気流調弁７により調整する。蓄熱体出側の排ガ
ス温度は熱電対８で測定される。この熱電対は、排ガス
系統の機器保護の目的で通常設定されているものを利用
できる。 【００１８】図２は本発明のＰＢ率の制御のイメージ図
で、蓄熱体出側の排ガスの目標温度を２４０℃に設定し
た場合の例である。 【００１９】図２において、蓄熱体出側の排ガス温度
は、図に示されるように上昇、下降をサイクル毎にくり
かえす。これは、蓄熱式バーナの燃焼と蓄熱の１サイク
ルにおいて、燃焼の時は燃焼空気切替弁５が開き低温の
燃焼空気を出し排ガス切替弁４は閉じているので蓄熱体
出側の排ガス温度は下がり、蓄熱の時は燃焼空気切替弁
５は閉じ排ガス切替弁は開いて炉内の高温の排ガスを吸
引しているので蓄熱体出側の排ガス温度が上昇するため
である。 【００２０】図２において、蓄熱体出側の排ガスが目標
温度２４０℃より低い場合、蓄熱体出側の排ガス温度が
変化せずに飽和した時にＰＢ率に１％加え、排ガス吸引
量を増加させて、蓄熱体出側の排ガスの上昇を図る。蓄
熱体出側の排ガス温度が不感帯の温度域（２３６℃〜２
４５℃）になるまで、蓄熱体出側の排ガス温度が飽和し
た時にＰＢ率に１％を加えていく。これは次式で表され
る。 【００２１】ＰＢｎ＋１＝ＰＢｎ＋１ ただし、ＰＢｎ：現サイクルの補正ＰＢ率 ＰＢｎ＋１：次サイクルの補正ＰＢ率 本実施例では１％ずつ変化させているが、ＰＢ率の大幅
な変更は、炉内温度、燃焼負荷によっては急激な温度上
昇をまねく恐れがあるため、実際の操業状態を考慮して
ＰＢ率の変更の割合を決定する。 【００２２】飽和判定を開始する温度は、炉を休止した
後の立ち上げなどで、炉内温度が低い状態での交番燃焼
（燃焼／蓄熱）時から飽和判定を開始すると、飽和判定
によりＰＢ率が除々にしか増加せず排ガス温度の上昇が
遅くなるため、蓄熱体出側の排ガスの目標温度２４０℃
の場合、短時間で目標温度に達することができ、また実
際に飽和状態が顕著になる１９０℃程度から開始する。
そのため、補正下限温度１４０℃までは従来と同様に上
限ＰＢ率（ＰＢＵ）で吸引し、補正下限温度１４０℃か
ら飽和判定開始温度１９０℃までは図３に示すＰＢ率上
昇演算式で求めたＰＢ率で排ガスを吸引する。 【００２３】飽和判定開始温度１９０℃から飽和判定を
開始し、飽和に達する度に、ＰＢｎ ＋１＝ＰＢｎ＋１に
従って、ＰＢ率を１％ずつ上げていく。２３５℃を超え
ると目標温度２４０℃に近いので２４０℃±５℃を不感
帯と決め、２３６℃〜２４５℃の間ではＰＢ率を変化さ
せない。 【００２４】不感帯の２４５℃を超えると、逆にＰＢ
ｎ＋１＝ＰＢｎ−１に従って、ＰＢ率を１％ずつ下げて
いく。蓄熱体出側の排ガス温度が高いと、下流の切替弁
等を損傷させるので、できるだけ早く温度を下げるため
に飽和判定は行わず１度でも２４５℃を超えると１％Ｐ
Ｂ率を下げる。さらに排ガス温度が下がらずに下降補正
開始温度２５０℃に達した場合は、図３に示すＰＢ率下
降演算式で求めたＰＢ率で排ガスの吸引量を減らしてい
く。 【００２５】下降補正上限温度２７０℃になると、下限
ＰＢ率まで吸引量を減らして温度を低下させていく。 【００２６】図３は本発明の制御のフローチャートであ
る。 【００２７】ステップ１（Ｓ１）：蓄熱体出側排ガス温
度Ｔｅが飽和判定温度か否かを判定する。蓄熱体出側排
ガス温度Ｔｅは、加熱炉のゾーン内の各蓄熱式バーナの
蓄熱体出側排ガス温度の中で最大の温度を選択する。 【００２８】蓄熱体出側排ガス温度Ｔｅが飽和判定温度
以下であればＰＢ率上昇演算式によりＰＢ率（ＰＢ
ｎ＋１）を求め、図１に示す排ガス流調弁６の弁開度を
弁開度指示信号を送信して調整する。蓄熱体出側排ガス
温度Ｔｅが飽和判定開始温度以上であればステップ２の
飽和判定へ進む。 【００２９】ステップ２（Ｓ２）：飽和判定は図４の飽
和判定のフローチャートに従って演算する。 【００３０】図４において、ステップ２−１（Ｓ２−
１）で今回の蓄熱体出側の排ガス温度と前回の蓄熱体出
側の排ガス温度の温度偏差｛Ｔｅ（ｎ）−Ｔｅ
（ｎ−１）｝の過去５回の移動平均が設定温度偏差＋３
℃未満の時、飽和カウント１回とし、ステップ２−２
（Ｓ２−２）で連続３カウントと判定されると蓄熱体出
側の排ガス温度に変化がなく飽和したと判断する。連続
３回カウントでカウンターリセットする。飽和の場合
は、ステップ４（Ｓ４）へ進む。 【００３１】過去５回の移動平均が＋３℃以上となった
場合には、カウンターリセットする。過去５回の移動平
均がマイナスの時は、飽和カウント１回とする。飽和判
定は、排ガス温度が１９０℃未満では行わない。平均温
度偏差を求める際の加算回数（実施例では５回）と設定
温度偏差（実施例では＋３℃未満）は操業状態および飽
和状態から設定する。 【００３２】飽和でない場合はステップ３に進む。 【００３３】ステップ３（Ｓ３）：蓄熱体出側の排ガス
温度が不感帯上限温度を超えない場合は、再度ステップ
２（Ｓ２）の飽和判定に進み、不感帯上限温度を超える
とステップ６に進む。 【００３４】ステップ４（Ｓ４）：ステップ２で飽和と
判定されると、本ステップ４（Ｓ４）では蓄熱体出側の
排ガス温度が不感帯下限に達しているか否かを判定す
る。 【００３５】不感帯下限に達していない場合にはＰＢｎ
に１％加えて、ＰＢｎ＋１＝ＰＢｎ＋１として排ガス吸
引量設定値を求め、その値に基づいて排ガス流調弁を調
整する。不感帯下限に達している場合にはステップ５へ
進む。 【００３６】ステップ５（Ｓ５）：不感帯上限に達して
いるか否かを判定する。不感帯上限に達していない場合
は、ＰＢ率を変化させずにＰＢｎ＋１＝ＰＢｎとする。
不感帯上限に達している場合はステップ６（Ｓ６）へ進
む。 【００３７】ステップ６（Ｓ６）：下降補正開始温度に
達しているか否かを判定する。下降補正開始温度に達し
ていない場合には、ＰＢｎにから１％を引いてＰＢ
ｎ＋１＝ＰＢｎ−１に排ガス流調弁を調整する。下降補
正開始温度に達している場合にはステップ７にへ進む。 【００３８】ステップ７：下降補正開始温度に達してい
る場合には図３に示すＰＢ率下降演算式でＰＢ率を求め
て排ガス流調弁を調整する。 【００３９】 【発明の効果】本発明では、ＰＢ率を自動的に制御する
ことにより、複雑な装置、モデル演算等の制御を行わず
に目的を達成できる。 【００４０】また、本発明は制御に必要な検出端は、熱
電対１本のみのため、複雑な装置を必要としないので、
装置費用および工事費用が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】蓄熱式燃焼システムの概略図である。
【図２】本発明のＰＢ率の制御のイメージ図である。
【図３】本発明の制御のフローチャートである。
【図４】本発明の飽和判定のフローチャートである。
【図５】従来のＰＢ率の変更による排ガス温度制御の説
明図である。 【符号の説明】 １：蓄熱式バーナ ２：蓄熱体 ３：燃料切替弁 ４：排ガス切替弁 ５：燃焼空気切替弁 ６：排ガス流調弁 ７：燃焼空気流調弁 ８：熱電対
明図である。 【符号の説明】 １：蓄熱式バーナ ２：蓄熱体 ３：燃料切替弁 ４：排ガス切替弁 ５：燃焼空気切替弁 ６：排ガス流調弁 ７：燃焼空気流調弁 ８：熱電対
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フロントページの続き
Ｆターム(参考） 3K023 QA03 QB01 QB17 QB20 SA00
4K056 AA08 BB01 CA01 CA02 DA02
DA27 DA32 FA03
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 加熱炉に設けた少なくとも一対の蓄熱式
バーナを、燃焼と排ガスの吸引とに交互に切り替えて加
熱を行う蓄熱式バーナ加熱炉の燃焼制御方法であって、
前記蓄熱式バーナの蓄熱体出側の排ガス温度が目標設定
温度になるように排ガス吸引量設定式の係数であるＰＢ
率を変更しそのＰＢ率にて演算された排ガス吸引量設定
値に基づいて排ガス流量調整弁の開度を調整するにあた
って、蓄熱体出側の排ガス温度を蓄熱式バーナの切替サ
イクルの度に測定し、測定値の前後の温度差の複数回の
移動平均値が一定温度以内である状態が所定サイクル以
上連続した場合に限り飽和状態と判定し、ＰＢ率を一定
の割合の値で変更させ、さらに飽和判定を繰り返し、飽
和であればその都度ＰＢ率を前記一定の割合の値で変更
することにより蓄熱体出側の排ガス温度が目標設定温度
に到達するようにすることを特徴とする蓄熱バーナ式加
熱炉の燃焼制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002103963A JP2003302044A (ja) | 2002-04-05 | 2002-04-05 | 蓄熱式バーナ加熱炉の燃焼制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002103963A JP2003302044A (ja) | 2002-04-05 | 2002-04-05 | 蓄熱式バーナ加熱炉の燃焼制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003302044A true JP2003302044A (ja) | 2003-10-24 |
Family
ID=29389477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002103963A Withdrawn JP2003302044A (ja) | 2002-04-05 | 2002-04-05 | 蓄熱式バーナ加熱炉の燃焼制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003302044A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008255396A (ja) * | 2007-04-03 | 2008-10-23 | Nippon Steel Engineering Co Ltd | 蓄熱式バーナを備えた加熱炉の操炉方法 |
| JP2008286472A (ja) * | 2007-05-17 | 2008-11-27 | Nippon Steel Engineering Co Ltd | 蓄熱式バーナ加熱炉の燃焼制御方法 |
| CN104567439A (zh) * | 2014-11-26 | 2015-04-29 | 南京圣诺热管有限公司 | 基于物联网在线控制的蓄热式烟气余热全回收方法及装置 |
| JP2018136050A (ja) * | 2017-02-20 | 2018-08-30 | 中外炉工業株式会社 | リジェネバーナ装置 |
-
2002
- 2002-04-05 JP JP2002103963A patent/JP2003302044A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008255396A (ja) * | 2007-04-03 | 2008-10-23 | Nippon Steel Engineering Co Ltd | 蓄熱式バーナを備えた加熱炉の操炉方法 |
| JP2008286472A (ja) * | 2007-05-17 | 2008-11-27 | Nippon Steel Engineering Co Ltd | 蓄熱式バーナ加熱炉の燃焼制御方法 |
| CN104567439A (zh) * | 2014-11-26 | 2015-04-29 | 南京圣诺热管有限公司 | 基于物联网在线控制的蓄热式烟气余热全回收方法及装置 |
| JP2018136050A (ja) * | 2017-02-20 | 2018-08-30 | 中外炉工業株式会社 | リジェネバーナ装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050607 |