JP2018511025A - 特に再生加熱される工業炉を制御下で動作させる方法、開ループ制御及び閉ループ制御装置、並びに、加熱可能な工業炉 - Google Patents
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Abstract
Description
・工業炉内に導入されるエネルギー流量と、
・対応する燃焼空気又は酸素所要量と、
・異なるガス密度に起因する燃料ガス体積流量測定の正確さと、
・炉室内から出る排気流によって熱損失が変化することに基づく火炎の熱効率と、
・火炎衝撃に対する工業炉内の火炎の燃焼振動と
に同時に影響を及ぼす。
・特にほぼ燃焼空気無しで、燃料を噴射するように構成された少なくとも1つの燃料インジェクタを介して、炉室内に燃料を導くステップと、
・気体の酸素キャリア、特に燃焼空気及び/又は酸素を、炉室へ導くステップと
を有し、
・制御ループを用いて、燃料の供給と気体の酸素キャリア、特に燃焼空気及び/又は酸素の供給とを、特に自動的に制御し、
・操作要素を用いて、炉室への燃料流量の形態の第1の操作可能な操作量、及び/又は、炉室への気体の酸素キャリアの流量、特に燃焼空気流量の形態及び/又は酸素流量の形態の第2の操作可能な操作量を調整する。
・エネルギー所要量(E)を、特にエネルギー目標値(SP_ENERGIE)として求め、
・エネルギー所要量(E)を気体の酸素キャリアの量制御部(VB‐R)、特に燃焼空気量及び/又は酸素量の量制御部(VB‐R)と、燃料の燃料量制御部(BS‐R)とへ供給し、
・所定の、特に一定に定まった空気/酸素過剰率(SP_LAMBDA)と、
・直接的に、特にエネルギー目標値(SP_ENERGIE)としてのエネルギー所要量(E)と、
・所定の、特に「エネルギー基準の空気/酸素」定数(LMINE,OMINE,LMINX)として一定に定まった、単位エネルギーあたりの空気/酸素量としての理論混合比燃焼空気/酸素所要量と
の積‐任意選択的に、これから侵入空気及び/又は他の空気補正量を差し引いたもの‐を考慮して、気体の酸素キャリアの流量、特に燃焼空気流及び/又は酸素流の流量を、特に気体の酸素キャリアの流量のプロセス値として、特に燃焼空気体積流量(SP_BRENNLUFT)及び/又は酸素体積流量(SP_OXYGEN)のプロセス値として求め、
・直接的に、特にエネルギー目標値(SP_ENERGIE)としてのエネルギー所要量(E)と、
・燃料(BS)の発熱量と
の商‐任意選択的に、これに燃料制限による補正及び/又は他の燃料補正を施したもの‐を考慮して、燃料流量を、特に燃料体積流量(SP_BRENNGAS)のプロセス値として求める。
・所定の、特に一定に定まった空気/酸素過剰率(SP_LAMBDA)は、技術的に最適化されたプロセス制御から得られ、及び/又は、
・特にエネルギー目標値(SP_ENERGIE)としてのエネルギー所要量(E)は、炉室(10)の温度の設定から得られ、及び/又は、
・所定の、特に「エネルギー基準の空気/酸素」定数(LMINE,OMINE,LMINX)として一定に定まった理論混合比燃焼空気/酸素所要量は、長時間調査から得られる。
・特にエネルギー目標値(SP_ENERGIE)としてのエネルギー所要量(E)は、炉室(10)の温度の設定から得られ、
・燃料(BS)の発熱量は、燃料(BS)の現時点で求められた発熱量から得られる。
・エネルギー所要量(E)を、特にエネルギー目標値(SP_ENERGIE)として求めるためのモジュール(203)と、
・エネルギー所要量(E)を気体の酸素キャリアの量制御部(VB‐R)、特に燃焼空気量及び/又は酸素量の量制御部(VB‐R)と、燃料の燃料量制御部(BS‐R)とへ供給するための制御接続部と、
・所定の、特に一定に定まった空気/酸素過剰率(SP_LAMBDA)と、
・直接的に、特にエネルギー目標値(SP_ENERGIE)としてのエネルギー所要量(E)と、
・所定の、特に「エネルギー基準の空気/酸素」定数(LMINE,OMINE,LMINX)として一定に定まった、単位エネルギーあたりの空気/酸素量としての理論混合比燃焼空気/酸素所要量と
の積‐任意選択的に、これから侵入空気及び/又は他の空気補正量を差し引いたもの‐を考慮して、燃焼空気流量を、特に気体の酸素キャリアの流量のプロセス値として、特に燃焼空気体積流量(SP_BRENNLUFT)及び/又は酸素体積流量(SP_OXYGEN)のプロセス値として求める、気体の酸素キャリアの量制御部(VB‐R)と、
・直接的に、特にエネルギー目標値(SP_ENERGIE)としてのエネルギー所要量(E)と、
・燃料(BS)の発熱量と
の商‐任意選択的に、これに燃料制限による補正及び/又は他の燃料補正を施したもの‐を考慮して、燃料流量を、特に燃料体積流量(SP_BRENNGAS)のプロセス値として求める、燃料量制御部(BS‐R)と
を備えている。
・特にほぼ燃焼空気無しで、燃料を噴射するように構成された少なくとも1つの燃料インジェクタを介して、炉室内に燃料を導く導路と、
・気体の酸素キャリア、特に燃焼空気及び/又は酸素を炉室へ導く導路と
を備えており、
・制御ループを用いて、燃料の供給と気体の酸素キャリア、特に燃焼空気及び/又は酸素の供給とを、特に自動的に制御し、
・操作要素を用いて、炉室への燃料流量の形態の第1の操作可能な操作量、及び/又は、炉室への気体の酸素キャリアの流量、特に燃焼空気流量の形態及び/又は酸素流量の形態の第2の操作可能な操作量を調整し、
前記工業炉はさらに、
・本発明の思想による、特に請求項16に記載の開ループ制御及び/又は閉ループ制御装置の制御モジュール
を備えている。
・気体の酸素キャリアの流量、特に燃焼空気流及び/又は酸素流の流量が、特に気体の酸素キャリアの流量のプロセス値として、特に燃焼空気体積流量(SP_BRENNLUFT)及び/又は酸素体積流量(SP_OXYGEN)のプロセス値として、「エネルギー基準の空気/酸素」定数(LMINE,OMINE,LMINX)として一定に定まった、固定的に予め定まっている単位エネルギーあたりの空気/酸素量としての理論混合比燃焼空気/酸素所要量に追従する。これは、長時間調査から得られるものである。
・燃料体積流量(SP_BRENNGAS)のプロセス値としての燃料流量は、
・燃料(BS)の発熱量の可変に設定される逆数に、
・燃料(BS)の現時点で求められた発熱量として、単位エネルギーあたりの燃料量として
追従する。
・炉室の温度(T)の瞬時値、特に測定された温度(T)及び/又は計算により求められた温度(T)の瞬時値との制御偏差から、エネルギー所要量(E)が求められる。これと共に又はこれに代えて、
・制御ループ(RS)に対して操作要素が設けられており、炉室温度を制御量とし、かつ、制御器、特にPID制御器を備えている制御ループ(RS)内の温度制御部が、制御ループ(RS)に組み込まれている。
・炉室の所望の温度及び/又はエネルギー所要量(E)の設定により、特に制御ループ(RS)内の温度制御部に依存せずに、及び/又は、
・上位の温度制御、炉モデルに基づくシミュレーション及び/又はパイロット制御の結果として、
エネルギー所要量(E)が求められる。
・第1の期間長において炉室へ燃焼空気を導くことと、第2の期間長において、少なくとも1つの燃料インジェクタに対応して設けられた左側の蓄熱室と右側の蓄熱室とを用いて、炉室内から燃料とは分離した状態で排気(AG)を導くこととを、周期的に交互に行うステップ
を有する。左側の蓄熱室及び右側の蓄熱室は、排気からの熱を再生蓄熱して熱を燃焼空気に移動させるように構成されている。
・侵入空気乃至侵入空気の値の酸素割合を加算若しくは減算により考慮し、及び/又は、
・これは、空気/酸素過剰率(SP_LAMBDA)の目標値と、測定された空気/酸素過剰率(SP_LAMBDA)とを簡素に比較することにより得られ、
・特に、燃焼室の終端における連続的な排気分析の結果としてである。
・侵入空気の特定の値の時間的推移、乃至、侵入空気の特定の値それぞれの酸素割合の時間的推移を求め、特に測定し及び/又は導き出し、
・時間的推移を平滑化し、又は、補償手法を用いて、特に統計的手法又は誤差補償手法を用いて処理し、特に、当該平滑化又は処理に際しては、
・平滑化又はこれに類する補償のための定式は、侵入空気のモデルベースの関数特定から得られる。
・エネルギー所要量(E)の許容誤差を考慮し、及び/又は、
・エネルギー所要量を、調整可能な許容誤差量だけ低減させ、
・特に、許容誤差量の大きさを少なくとも、燃料のエネルギー含有量の測定の不正確さが気体の酸素キャリアの流量の目標値、特に燃焼空気流量(SP_BRENNLUFT)及び/又は酸素流量(SP_OXYGEN)の目標値を変化させない大きさにする。
・燃料量の許容誤差を考慮し、及び/又は、
・燃焼空気及び/又は酸素のプロセス値を調整可能な許容誤差量(TLZ)だけ増加させて燃焼空気流量(SP_BRENNLUFT)及び/又は酸素流量(SP_OXYGEN)の目標値によって除算した商(PV_BRENNLUFT・(1+TLZ)/SP_BRENNLUFT、PV_BRENNLUFT・(1+TLZ)/SP_OXYGEN)から形成された係数によって、燃料の目標値(SP_BRENNGAS)を制限し、特に制限係数を下方向に1.0まで制限すべきであり、
・及び/又は、許容誤差量(TLZ)は、燃焼空気量流量(PV_BRENNLUFT)の測定結果の不可避の変動が目標値(SP_BRENNSTOFF)に影響を及ぼさないように、乃至、燃焼空気/酸素量流量(PV_BRENNLUFT,PV_OXYGEN)の測定結果の不可避の変動が目標値(SP_BRENNSTOFF,SP_OXYGEN)に影響を及ぼさないように調整される。
・燃料の目標値、特に燃料ガスの目標値(SP_BRENNGAS)の補正の他にさらに、排気量の変化によるエネルギー所要量の変化を考慮した補正係数を適用し、及び/又は、
・単位エネルギーあたりの理論混合比の排気体積の量(AMINE)を形成し、その変化を元のエネルギー目標値(SP_ENERGIE)に反映させる。
・技術的に最適化されたプロセス制御から得られ、及び/又は、
・理論混合比付近又は理論混合比未満の燃焼(λ≦1)の観点において調整される。
OMINE=例えば[Nm3酸素/kWh燃料エネルギー]としての、単位エネルギーあたりの理論混合比酸素所要量、又は、
LMINE=例えば[Nm3燃焼空気/kWh燃料エネルギー]としての、単位エネルギーあたりの理論混合比燃焼空気所要量
によって表され、ここで、
LMINE=OMINE/0.2094、又は、一般的に
酸素キャリア一般については、LMINX=OMINE/(酸素キャリアの酸素割合、例えば0.17又は0.25)
である。その点においては、空気はその特殊な一例であり、0.2094となる。
燃焼空気流量SP_BRENNLUFT∝(等しい又は比例する)λ
×(掛ける)
「エネルギー基準の空気/酸素」定数(LMINE,OMINE,LMINX)
×(掛ける)
エネルギー目標値SP_ENERGIE乃至エネルギー所要量E
及び
任意選択肢としてこれに対する適切な補正(図3のKORR_LUFT_1)、例えば侵入空気補正(図3のKORR_LUFT_2)
及び/又は、
燃料ガス流量SP_BRENNGAS∝(等しい乃至比例する)エネルギー目標値SP_ENERGIE乃至エネルギー所要量E
/(割る)
発熱量
及
び
任意選択肢としてこれに対する適切な補正(図3のKORR_GAS_1)、例えば不活性ガス割合補正。
・SP_LUFT 燃焼空気量制御の目標値
・SP_LAMBDA 最適なプロセス制御のために技術的に所望される、一定に維持すべき酸素過剰率を、無次元の特性量として表すものである。
ここで、SP_LAMBDA=1は、いかなる空気過剰も伴わない理論混合比動作を表し、これに対して、例えばSP_LAMBDA=1.100は、最小値を10%上回る所望の空気過剰率を表し、又は、例えばSP_LAMBDA=0.980は、理論混合比の最小値を2%下回る所望の空気不足率を表す。
・SP_ENERGIE エネルギー投入量の上述の目標値
・PV_ENERGIE 当該エネルギー投入量の実プロセス値
・TLZ 1.00の割合で表される許容誤差量。例えばTLZ=0.10である場合、実プロセス値PV_ENERGIEの変動に対する許容誤差は10%となるので、エネルギー投入量が目標値SP_ENERGIEに対して10%過剰であることによっては、目標値SP_LUFTの上昇は未だぎりぎり行われない。
・侵入空気 制御下にない空気割合の総和であり、工業炉の排気中の残留酸素及びCOの測定結果と、工業炉における燃焼空気の実際の使用量とを連続比較することにより得られる。
ここで、
・SP_BRENNGAS 制御回路の目標値
・SP_ENERGIE 燃焼空気流量SP_BRENNLUFTの目標値を求めるためにも用いられる、エネルギーの同一の目標値
・発熱量 実際に測定された値としての、燃料ガスの真発熱量Hu
・SP_LUFT 燃焼空気流量の目標値
・PV_LUFT 燃焼空気流量の測定されたプロセス値
・TLZ 1の割合としての許容誤差量
(2.)よって、本発明の思想として一般的に、以下の形態の燃焼空気量制御VB‐R及び燃料量制御BS‐R(図2Bに一例として記載されている)について権利請求する:
燃焼空気流量SP_BRENNLUFT∝(等しい又は比例する)λ
×(掛ける)
「エネルギー基準の空気/酸素」定数(LMINE,OMINE,LMINX)
×(掛ける)
エネルギー目標値SP_ENERGIEと熱効率μ_thermとの商SP_ENERGIE/μ_therm、即ち、エネルギー目標値SP_ENERGIE乃至エネルギー所要量Eを熱効率μ_thermだけ補正したもの
及び
任意選択肢としてこれに対する適切な補正(図3BのKORR_LUFT_1)、例えば侵入空気補正(図3BのKORR_LUFT_2)
及び/又は、
燃料ガス流量SP_BRENNGAS∝(等しい又は比例する)
エネルギー目標値SP_ENERGIEと熱効率μ_thermとの商SP_ENERGIE/μ_therm、即ち、エネルギー目標値SP_ENERGIE乃至エネルギー所要量Eを熱効率μ_thermだけ補正したもの
/(割る)
発熱量
及び
任意選択肢としてこれに対する適切な補正(図3BのKORR_GAS_1)、例えば不活性ガス成分補正
具体的には図3Bの実施例では、特に有利な特殊な形態の燃焼空気量制御VB‐R及び燃料量制御BS‐Rが実現される。これについては、以下に説明する。SP_ENERGIEは、実際の燃料ガス品質の連続オンライン測定によっては影響を受けない。
・SP_LUFT 燃焼空気量制御の目標値
・SP_LAMBDA 最適なプロセス制御のために技術的に所望される、一定に維持すべき酸素過剰率を、無次元の特性量として表すものである。
ここで、SP_LAMBDA=1は、いかなる空気過剰も伴わない正確な理論混合比での動作を表し、これに対して、例えばSP_LAMBDA=1.100は、理論混合比の最小値を10%上回る所望の空気過剰率を表し、又は、例えばSP_LAMBDA=0.980は、理論混合比の最小値を2%下回る所望の空気不足率である。
・SP_ENERGIE エネルギー投入量の上述の目標値
・PV_ENERGIE 当該エネルギー投入量の実プロセス値
・TLZ 1.00の割合で表される許容誤差量。例えばTLZ=0.10である場合、実プロセス値PV_ENERGIEの変動に対する許容誤差は10%となるので、エネルギー投入量が目標値SP_ENERGIEに対して10%過剰であることによっては、目標値SP_LUFTの上昇は未だぎりぎり行われない。
・侵入空気 制御下にない空気割合の総和であり、工業炉の排気中の残留酸素及びCOの測定結果と、工業炉における燃焼空気の実際の使用量とを連続比較することにより得られる。
制限={PV_LUFT・(1+TLZ)}/SP_LUFT
ここで、
・SP_BRENNGAS 制御回路の目標値
・SP_ENERGIE 燃焼空気流量SP_BRENNLUFTの目標値を求めるためにも用いられる、エネルギーの同一の目標値
・発熱量 実際に測定された値としての、燃料ガスの真発熱量Hu
・SP_LUFT 燃焼空気流量の目標値
・PV_LUFT 燃焼空気流量の測定されたプロセス値
・TLZ 1の割合としての許容誤差量
即ち、ここでも、エネルギー目標値SP_ENERGIEと熱効率μ_thermとの商SP_ENERGIE/μ_thermは、エネルギー目標値SP_ENERGIEの代わりに、燃料ガス体積流量SP_BRENNGASを求めるために使用される。
1.初期状態(1)=(2)‐そのうち(1)は比制御によるものであり、(2)は空気率目標値によるものである
工業炉‐例えばガラス溶融槽‐は、12,742kWの壁損失のカバーと被加熱物(溶融物)とのためのエネルギー所要量を有し、天然ガスを用いて以下の熱技術的特性量によって加熱される:
・発熱量Hu 10.138kWh/Nm3 燃料ガスの真発熱量
・LMIN 9.695Nm3/Nm3 ガス体積あたりの理論混合比空気所要量
・LMINE 0.9563Nm3/kWh 単位エネルギーあたりの理論混合比空気所要量
・AMINE 1.0565Nm3/kWh 単位エネルギーあたりの理論混合比排気体積
酸素センサを用いて、排気中の1.3%の残留酸素が検出された。このことから、λ=1.079の空気率が求まる。
燃焼空気=E.Gas・LMINE−XF=18,497kW・0.9563Nm3/kWh−300Nm3/h=18,804Nm3/h ここで、その比熱はCp.Luft=1.329kJ/K/Nm3かつ1200℃である。
エネルギー所要量が12,742kWと変わらない同一の工業炉において、より高い発熱量と以下の特性データとを有する天然ガスを用いた:
・発熱量Hu 10.587kWh/Nm3 燃料ガスの真発熱量
・LMIN 10.096Nm3/Nm3 ガス体積あたりの理論混合比空気所要量
・LMINE 0.9537Nm3/kWh 単位エネルギーあたりの理論混合比空気所要量
・AMINE 1.0522Nm3/kWh 単位エネルギーあたりの理論混合比排気体積
過渡状態については、LMINE=0.9563Nm3/kWhで変えずに計算した。
燃焼空気=E.Gas・LMINE−XF=18,485kW・0.9563Nm3/kWh−300Nm3/h=18,792Nm3/h ここで、その比熱はCp.Luft=1.329kJ/K/Nm3かつ1200℃である。
ETA.therm=(E.Gas+燃焼空気・Cp.Luft・1200−ABGAS・Cp.Abgas・1400)/E.Gas=68.93%
となり、上述の計算に反復的に再度使用される。
エネルギー所要量が12,742kWと変わらない同一の工業炉において、より高い発熱量と以下の特性データとを有する天然ガスを用いた:
・発熱量Hu 8.783kWh/Nm3 燃料ガスの真発熱量
・LMIN 8.4078Nm3/Nm3 ガス体積あたりの理論混合比空気所要量
・LMINE 0.9573Nm3/kWh 単位エネルギーあたりの理論混合比空気所要量
・AMINE 1.0722Nm3/kWh 単位エネルギーあたりの理論混合比排気体積
過渡状態については、LMINE=0.9563Nm3/kWhで変えずに計算した。
燃焼空気=E.Gas・LMINE−XF=18,672kW・0.9563Nm3/kWh−300Nm3/h=18,984Nm3/h ここで、その比熱はCp.Luft=1.329kJ/K/Nm3かつ1200℃である。
ETA.therm=(E.Gas+燃焼空気・Cp.Luft・1200−ABGAS・Cp.Abgas・1400)/E.Gas=68.24%
となり、上述の計算に反復的に再度使用される。
Claims (19)
- 炉室(10)を備えた、特にガラス用の、特に溶融槽を備えた、加熱可能な、特に再生加熱可能な工業炉(100)を、制御下で動作させる方法であって、
特にほぼ燃焼空気無しで、燃料を噴射するように構成された少なくとも1つの燃料インジェクタ(20,20’)を介して、前記炉室(10)内に燃料を導くステップと、
気体の酸素キャリア、特に燃焼空気及び/又は酸素を、前記炉室(10)へ導くステップと
を有し、
制御ループを用いて、燃料の供給と、前記気体の酸素キャリアの供給、特に燃焼空気及び/又は酸素の供給とを制御し、特に自動的に制御し、
操作要素を用いて、前記炉室(10)への燃料流量の形態の第1の操作可能な操作量、及び/又は、前記炉室(10)への前記気体の酸素キャリアの流量、特に燃焼空気流量の形態及び/又は酸素流量の形態の第2の操作可能な操作量を調整し、
前記制御ループにおいて、
エネルギー所要量(E)を、特にエネルギー目標値(SP_ENERGIE)として求め、
前記エネルギー所要量(E)を前記気体の酸素キャリアの量制御部(VB‐R)、特に燃焼空気量及び/又は酸素量の量制御部(VB‐R)と、前記燃料の燃料量制御部(BS‐R)とへ供給し、
所定の、特に一定に定まった空気/酸素過剰率(SP_LAMBDA)と、
直接的に、特にエネルギー目標値(SP_ENERGIE)としての前記エネルギー所要量(E)と、
所定の、特に「エネルギー基準の空気/酸素」定数(LMINE,OMINE,LMINX)として一定に定まった、単位エネルギーあたりの空気/酸素量としての理論混合比の燃焼空気/酸素所要量と
の積‐任意選択的に、当該積から侵入空気及び/又は他の空気補正量を差し引いたもの‐を考慮して、前記気体の酸素キャリアの流量、特に燃焼空気流及び/又は酸素流の流量を、特に前記気体の酸素キャリアの流量のプロセス値として、特に燃焼空気体積流量(SP_BRENNLUFT)及び/又は酸素体積流量(SP_OXYGEN)のプロセス値として求め、
直接的に、特にエネルギー目標値(SP_ENERGIE)としての前記エネルギー所要量(E)と、
前記燃料(BS)の発熱量と
の商‐任意選択的に、当該商に燃料制限による補正及び/又は他の燃料補正を施したもの‐を考慮して、前記燃料流量を、特に燃料体積流量(SP_BRENNGAS)のプロセス値として求める、方法。 - 前記積に関しては、
前記所定の、特に一定に定まった空気/酸素過剰率(SP_LAMBDA)は、技術的に最適化されたプロセス制御から得られ、及び/又は、
特にエネルギー目標値(SP_ENERGIE)としての前記エネルギー所要量(E)は、前記炉室(10)の温度の設定から得られ、及び/又は、
前記所定の、特に「エネルギー基準の空気/酸素」定数(LMINE,OMINE,LMINX)として一定に定まった理論混合比の燃焼空気/酸素所要量は、長時間調査から得られる、
請求項1に記載の方法。 - 前記商に関しては、
特にエネルギー目標値(SP_ENERGIE)としての前記エネルギー所要量(E)は、前記炉室(10)の温度の設定から得られ、
前記燃料(BS)の前記発熱量は、当該燃料(BS)の現時点で求められた発熱量から得られる、
請求項1又は2に記載の方法。 - 前記気体の酸素キャリアの流量、特に前記燃焼空気流及び/又は酸素流の流量は、特に前記気体の酸素キャリアの流量のプロセス値として、特に燃焼空気体積流量(SP_BRENNLUFT)及び/又は酸素体積流量(SP_OXYGEN)のプロセス値として、
前記「エネルギー基準の空気/酸素」定数(LMINE,OMINE,LMINX)として一定に定まった、単位エネルギーあたりの空気/酸素量としての固定的に予め定まっている理論混合比の燃焼空気/酸素所要量
に追従し、
前記理論混合比の燃焼空気/酸素所要量は、長時間調査から得られるものであり、及び/又は、
燃料体積流量(SP_BRENNGAS)のプロセス値としての前記燃料流量は、
前記燃料(BS)の前記発熱量の可変に設定される逆数に、
前記燃料(BS)の現時点で求められた発熱量として、単位エネルギーあたりの燃料量として
追従する、
請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法。 - 温度制御については、
前記炉室(10)の温度(T)の瞬時値、特に測定された温度(T)及び/又は計算により求められた温度(T)の瞬時値との制御偏差から、前記エネルギー所要量(E)が求められ(203)、及び/又は、
前記制御ループ(RS)に対して操作要素が設けられており、前記炉室温度を制御量とし、かつ、制御器、特にPID制御器を備えている前記制御ループ(RS)内の温度制御部が、当該制御ループ(RS)に組み込まれている、
請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。 - 前記炉室(10)の所望の温度及び/又は前記エネルギー所要量(E)の設定により、特に前記制御ループ(RS)内の温度制御部に依存せずに、及び/又は、
上位の温度制御、炉モデルに基づくシミュレーション及び/又はパイロット制御の結果として、
前記エネルギー所要量(E)が求められる、
請求項1から5までのいずれか1項に記載の方法。 - 前記工業炉は蓄熱加熱される工業炉であり、及び/又は、当該方法は、
第1の期間長において前記炉室(10)へ燃焼空気を導くことと、第2の期間長において、前記少なくとも1つの燃料インジェクタ(20,20’)に対応して設けられた左側の蓄熱室(50)と右側の蓄熱室(50’)とを用いて、前記炉室(10)内から燃料とは分離した状態で排気(AG)を導くこととを、周期的に交互に行うステップ
を有し、
前記左側の蓄熱室(50)及び前記右側の蓄熱室(50’)は、前記排気からの熱を再生蓄熱して熱を前記燃焼空気に移動させるように構成されている、
請求項1から6までのいずれか1項に記載の方法。 - 前記積を考慮し、かつ、任意選択的に、侵入空気及び/又は他の空気補正量を差し引いて、乃至、当該侵入空気の値の酸素割合及び/又は当該他の空気補正量の値の酸素割合を差し引いて、前記気体の酸素キャリアの流量、特に燃焼空気流及び/又は酸素流の流量が、特に前記気体の酸素キャリアの流量のプロセス値として、特に燃焼空気体積流量(SP_BRENNLUFT)及び/又は酸素体積流量(SP_OXYGEN)のプロセス値として、求められる、
請求項1から7までのいずれか1項に記載の方法。 - 前記侵入空気を差し引くこと、乃至、前記侵入空気の特定の値の酸素割合を差し引くことに関する前記任意選択肢は、
前記侵入空気を、乃至、前記侵入空気の前記特定の値の前記酸素割合を、加算又は減算により考慮することに関するものである、
請求項8に記載の方法。 - 前記侵入空気の前記特定の値gは、測定された空気/酸素過剰率(プロセス値PV_LAMBDA)に、前記単位エネルギーあたりの空気/酸素量としての一定に定まった理論混合比の燃焼空気/酸素所要量(LMINE)を乗算し、瞬時値としての前記炉内へのエネルギー投入量(E)を乗算した積から、
特に燃焼室の終端における連続的な排気分析、有利には、排気を導く蓄熱室の排気通路内又は頂部における連続的な排気分析の結果として
前記炉の入口における独立して測定された空気量(燃焼空気のプロセス値PV_LUFT)を差し引いたものから得られる、
請求項8又は9に記載の方法。 - 前記侵入空気の前記特定の値の時間的推移、乃至、前記侵入空気の前記特定の値それぞれの酸素割合の時間的推移を求め、特に測定し及び/又は導き出し、
前記時間的推移を平滑化し、又は、補償手法を用いて、特に統計的手法又は誤差補償手法を用いて処理し、特に、当該平滑化又は処理に際しては、
前記平滑化又はこれに類する補償の定式は、前記侵入空気のモデルベースの関数特定から得られ、
特に、前記侵入空気乃至前記侵入空気の前記特定の値の酸素割合を、炉圧(p_Ofen)と、前記蓄熱室底部における圧力(p_RegFuβ)と、前記蓄熱室内の燃焼空気の温度(T_VB)と、前記炉の周囲の温度(T_U)との関数として求め、特にXFM(p_Ofen,p_RegFuβ,T_VB,T_U)として求める、
請求項8から10までのいずれか1項に記載の方法。 - 空気補正量のさらなる考慮、乃至、当該空気補正量の値の酸素割合のさらなる考慮に関する前記任意選択肢は、
前記エネルギー所要量(E)の許容誤差を考慮し、及び/又は、
前記エネルギー所要量を、調整可能な許容誤差量だけ低減させ、
特に、前記許容誤差量の大きさを少なくとも、前記燃料のエネルギー含有量の測定の不正確さが前記気体の酸素キャリアの流量の目標値、特に前記燃焼空気流量(SP_BRENNLUFT)及び/又は前記酸素流量(SP_OXYGEN)の目標値を変化させない大きさにする、
請求項8から11までのいずれか1項に記載の方法。 - 前記工業炉又は制御対象の炉領域の技術的に必要なエネルギー所要量(E)の目標量として、有利には熱効率(μ_therm)を考慮して、特に可変の熱効率(μ_therm)を考慮して、前記エネルギー所要量(E)を求め、及び/又は、
かかるエネルギー目標値(SP_ENERGIE)は、有利には熱効率(μ_therm)を考慮して、特に可変の熱効率(μ_therm)を考慮して、特にエネルギー目標値(SP_ENERGIE)と熱効率(μ_therm)との商(SP_ENERGIE/μ_therm)として求められ、
有利には前記エネルギー目標値(SP_ENERGIE)に代えて前記商(SP_ENERGIE/μ_therm)が、前記燃焼空気体積流量(SP_BRENNLUFT)及び/又は前記酸素体積流量(SP_OXYGEN)及び/又は前記燃料ガス体積流量(SP_BRENNGAS)を求めるために用いられる、
請求項1から12までのいずれか1項に記載の方法。 - 前記商を考慮して、かつ、任意選択的に燃料制限及び/又は他の燃料補正による補正を行って、前記燃料流量を、特に燃料体積流量(SP_BRENNGAS)のプロセス値として求める、
請求項1から13までのいずれか1項に記載の方法。 - 前記燃料制限に関する前記任意選択肢は、
前記燃料量の許容誤差を考慮し、及び/又は、
燃焼空気及び/又は酸素のプロセス値を調整可能な許容誤差量(TLZ)だけ増加させて燃焼空気流量(SP_BRENNLUFT)及び/又は酸素流量(SP_OXYGEN)の目標値によって除算した商(PV_BRENNLUFT・(1+TLZ)/SP_BRENNLUFT、PV_BRENNLUFT・(1+TLZ)/SP_OXYGEN)から形成された係数によって、燃料の目標値(SP_BRENNGAS)を制限し、特に制限係数を下方向に1.0まで制限すべきであり、
及び/又は、前記許容誤差量(TLZ)は、前記燃焼空気量流量(PV_BRENNLUFT)の測定結果の不可避の変動が前記目標値(SP_BRENNSTOFF)に影響を及ぼさないように、乃至、燃焼空気/酸素量流量(PV_BRENNLUFT,PV_OXYGEN)の測定結果の不可避の変動が前記目標値(SP_BRENNSTOFF,SP_OXYGEN)に影響を及ぼさないように調整される、
請求項14に記載の方法。 - 他の燃料補正に関する前記任意選択肢は、
燃料の目標値、特に燃料ガスの目標値(SP_BRENNGAS)の補正の他にさらに、排気量の変化による前記エネルギー所要量の変化を考慮した補正係数を適用し、及び/又は、
単位エネルギーあたりの理論混合比の排気体積の量(AMINE)を形成し、当該量の変化を元の前記エネルギー目標値(SP_ENERGIE)に反映させる、
請求項14又は15に記載の方法。 - 前記所定の、特に一定に定まった空気/酸素過剰率(SP_LAMBDA)は、
技術的に最適化されたプロセス制御から得られ、及び/又は、
理論混合比付近又は理論混合比未満の燃焼(λ≦1)の観点において調整される、
請求項1から16までのいずれか1項に記載の方法。 - 炉室(10)を備えた、特にガラス用の、特に溶融槽を備えた、加熱される工業炉(100)、特に再生加熱される工業炉(100)の動作を制御するための開ループ制御及び/又は閉ループ制御装置であって、
前記開ループ制御及び/又は閉ループ制御装置は、請求項1から17までのいずれか1項に記載の方法を実施するように構成されており、
前記開ループ制御及び/又は閉ループ制御装置は制御モジュールを備えており、
前記制御モジュールは、
エネルギー所要量(E)を、特にエネルギー目標値(SP_ENERGIE)として求めるためのモジュール(203)と、
前記エネルギー所要量(E)を気体の酸素キャリアの量制御部(VB‐R)、特に燃焼空気量及び/又は酸素量の量制御部(VB‐R)と、燃料の燃料量制御部(BS‐R)とへ供給するための制御接続部と、
所定の、特に一定に定まった空気/酸素過剰率(SP_LAMBDA)と、
直接的に、特にエネルギー目標値(SP_ENERGIE)としてのエネルギー所要量(E)と、
所定の、特に「エネルギー基準の空気/酸素」定数(LMINE,OMINE,LMINX)として一定に定まった、単位エネルギーあたりの空気/酸素量としての理論混合比の燃焼空気/酸素所要量と
の積‐任意選択的に、当該積から侵入空気及び/又は他の空気補正量を差し引いたもの‐を考慮して、燃焼空気流量を、特に前記気体の酸素キャリアの流量のプロセス値として、特に燃焼空気体積流量(SP_BRENNLUFT)及び/又は酸素体積流量(SP_OXYGEN)のプロセス値として求める、前記気体の酸素キャリアの量制御部(VB‐R)と、
直接的に、特にエネルギー目標値(SP_ENERGIE)としての前記エネルギー所要量(E)と、
前記燃料(BS)の発熱量と
の商‐任意選択的に、当該商に燃料制限による補正及び/又は他の燃料補正を施したもの‐を考慮して、前記燃料流量を、特に燃料体積流量(SP_BRENNGAS)のプロセス値として求める、前記燃料量制御部(BS‐R)と
を備えている、開ループ制御及び/又は閉ループ制御装置。 - 炉室(10)を備えた、特にガラス用の、特に溶融槽を備えた加熱可能な工業炉(100)、特に再生加熱可能な工業炉(100)であって、
特にほぼ燃焼空気無しで、燃料を噴射するように構成された少なくとも1つの燃料インジェクタ(20,20’)を介して、前記炉室(10)内に燃料を導く導路と、
気体の酸素キャリア、特に燃焼空気及び/又は酸素を前記炉室(10)へ導く導路と
を備えており、
制御ループを用いて、燃料の供給と、前記気体の酸素キャリアの供給、特に燃焼空気及び/又は酸素の供給とが制御され、特に自動的に制御され、
操作要素を用いて、前記炉室(10)への燃料流量の形態の第1の操作可能な操作量、及び/又は前記炉室(10)への前記気体の酸素キャリアの流量、特に燃焼空気流量の形態及び/又は酸素流量の形態の第2の操作可能な操作量が調整され、
請求項18に記載の開ループ制御及び/又は閉ループ制御装置の前記制御モジュールを備えている
ことを特徴とする開ループ制御及び/又は閉ループ制御装置。
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