JP2018537649A - Electronic control module and method for controlling operation and safety of at least one radiant tube burner - Google Patents
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Abstract
本発明は、少なくとも1つの放射管バーナーのための制御モジュールであって、前記バーナーは燃料供給弁と、酸化剤供給弁と、燃焼煙道ガス排気ダクトとを備え、前記制御モジュールは、少なくとも1つのバーナーの前記燃焼煙道ガス排気ダクト内に設置される燃焼の質測定装置と、燃料流量測定装置と、酸化剤流量測定装置と、前記少なくとも1つのバーナーの前記酸化剤供給弁及び前記燃料供給弁の開口割合に作用し、前記燃焼の質測定手段によって提供される情報に基づいて、酸化剤流量/燃料流量の比率を調節する手段とを備える。【選択図】図3The present invention is a control module for at least one radiant tube burner, the burner comprising a fuel supply valve, an oxidant supply valve and a combustion flue gas exhaust duct, the control module comprising at least one A combustion quality measuring device, a fuel flow measuring device, an oxidant flow measuring device, an oxidant supply valve and a fuel supply of the at least one burner installed in the combustion flue gas exhaust duct of one burner And means for adjusting the ratio of oxidizer flow / fuel flow rate based on information acting on the valve opening ratio and provided by the combustion quality measuring means. [Selection] Figure 3
Description
本発明は、金属ストリップの連続熱処理のための水平ライン又は垂直ラインに装備される少なくとも1つの産業用放射管バーナーの燃焼及び安全性を最適に制御するための電子制御モジュール及び方法に関する。 The present invention relates to an electronic control module and method for optimally controlling the combustion and safety of at least one industrial radiant tube burner equipped in a horizontal or vertical line for continuous heat treatment of metal strips.
図面の図1を参照すると、金属ストリップの連続熱処理の先行技術に係る垂直ラインの一部例の概略が示されている。該ラインは、例えば、高温噴流で該ストリップ2を予備加熱するゾーンZ1、放射管バーナーで該ストリップを加熱するゾーンZ2、また放射管バーナーを備える該ストリップ温度を維持するゾーンZ3、及びゾーンZ4、並びに該ストリップの他の処理、例えば、その冷却のために使用される追随する詳細に示していないゾーンを含む。
Referring to FIG. 1 of the drawings, an outline of a partial example of a vertical line according to the prior art for continuous heat treatment of a metal strip is shown. The line includes, for example, a zone Z1 for preheating the
上記ラインは、絶縁エンクロージャ1で構成されており、この中において、ストリップ2は様々なローラ3上に入り、該ローラはそれを多数の垂直通路に案内している。各垂直通路のトップには、四角で概略的に表された放射管4、5が配設されている。近頃の焼鈍ラインでは、設置されている放射管、すなわちバーナーの数は、200から400の間になる。これらバーナーのそれぞれは、個別に制御され、例えば、プッシュ・プルモードで動作する該放射管とともに、オン・オフモードで動作する。
The line consists of an insulating enclosure 1, in which the
図1には、バーナーが消された放射管4は白で示されており、バーナーがついている放射管5は黒で示されている。
In FIG. 1, the radiant tube 4 with the burner turned off is shown in white, and the
加熱ゾーンZ2によって産生される最大火力Pmaxは、全ての放射管を同時にオンに切り替えたときに対応する。 The maximum heating power P max produced by the heating zone Z2 corresponds to when all the radiation tubes are switched on simultaneously.
先行技術においては、ゾーンZ2に必要とされる火力PrequiredがPmaxよりも低いとき、例えば、Pmaxの60%であるとき、該加熱ゾーンの放射管の各バーナーは、典型的には1又は2分に設定されるサイクル時間の60%の間、点火される。 In the prior art, when the required heating power P required for zone Z2 is lower than P max , for example 60% of P max , each burner of the radiant tube of the heating zone is typically 1 Or ignite for 60% of the cycle time set to 2 minutes.
必要とされる火力Prequiredはいかなる場合でも、Prequired/Pmaxの割合に等しいサイクル時間の一部において、各放射管バーナーの動作時間を調節することにより得られることが理解される。 It will be appreciated that the required thermal power P required can be obtained in any case by adjusting the operating time of each radiant tube burner during a portion of the cycle time equal to the ratio P required / P max .
図2は、ローラ3を移動するストリップ2の一方の側に配置されている縦の一列の放射管4、5を示す。この縦の一列にある各放射管4、5の給排気が該図に示されている。酸化体、例えば燃焼用空気の供給は6、液体燃料又は気体燃料、例えば、天然ガスの供給は7、及び煙道ガスの排気は8で図式化している。給排気ダクトへの放射管の流体接続部の位置に応じて、空気供給、ガス供給、又は煙道ガス排気の圧力は各放射管で異なることが理解される。
FIG. 2 shows a vertical row of
次に、本発明の記載を簡略にするために、バーナーに供給する燃料(いかなる性質のものでも)を表すために用語「ガス」を使用し、酸化体(その酸素含量にかかわらず)を表すために用語「空気」を使用する。 Next, to simplify the description of the present invention, the term “gas” is used to represent the fuel (of any nature) supplied to the burner and represents the oxidant (regardless of its oxygen content). The term “air” is used for this purpose.
ストリップフォーマットの製造又はそれが達する必要がある温度に応じた炉における動作速度の変化は、動作中のバーナーの数の変化をもたらし、このことは、バーナーにおける空気、ガス又は煙道ガスの圧力変動を誘発する。 The change in operating speed in the furnace as a function of the production of the strip format or the temperature it needs to reach results in a change in the number of burners in operation, which is the pressure variation of the air, gas or flue gas in the burner To trigger.
他方、バーナーの点火及び消火は、前記炉の近傍又は同じゾーンに位置するバーナーダクトへの圧力変動を誘発しうる。 On the other hand, ignition and extinguishing of the burner can induce pressure fluctuations to the burner duct located in the vicinity of the furnace or in the same zone.
加えて、放射管の温度の上昇は過剰空気を減少させる。 In addition, increasing the temperature of the radiant tube reduces excess air.
また、加熱処理ラインが設置される製造部において、ガスの性質又は組成は時々かなりの割合で、例えば、平均値に比べて+/−10%の発熱量の変動をもって変動しうる。また前記設備には、いくつかのタイプのガス、例えば密度又は発熱量の点で非常に異なる特性をもつ天然ガス及びコークス炉ガスを供給することもできる。バーナーの動作条件は、空気又はガスの供給又は煙道ガスの排気の圧力、使用するガスの特性、放射管の動作温度、列内、ゾーン内、又は流体回路内において隣接するバーナーの点火及び消火の影響に応じて、非常に多様でありうることがわかる。 In addition, in the production department where the heat treatment line is installed, the nature or composition of the gas can sometimes vary at a significant rate, for example, with a variation in the calorific value of +/− 10% compared to the average value. The facility can also be supplied with several types of gas, such as natural gas and coke oven gas, which have very different characteristics in terms of density or calorific value. The operating conditions of the burner include the pressure of the air or gas supply or flue gas exhaust, the characteristics of the gas used, the operating temperature of the radiant tube, the ignition and extinguishing of the adjacent burner in the row, zone or fluid circuit. It can be seen that it can be very diverse depending on the effects of.
これらの変動は速い場合があり、合計でオン・オフモードでのバーナーの点火及び消火サイクルの速度、例えば、1時間当たり30又は60の点火及び消火サイクルとなる。これは単独のバーナーの動作及び列内、ゾーン内、又は流体回路内の全てのバーナーの動作に重大な妨害をもたらしうる。 These variations may be fast, resulting in a total burner ignition and extinguishing cycle rate in on / off mode, for example, 30 or 60 ignition and extinguishing cycles per hour. This can cause significant interference to the operation of a single burner and to the operation of all burners in a row, in a zone, or in a fluid circuit.
これら全ての変動は、所望する理論値及び/又はCO(一酸化炭素)又はNOx(窒素酸化物)等の汚染物質の有意生産と比較して、空気―ガス比を大幅に変動させうる。 All these variations can greatly vary the air-gas ratio as compared to the desired theoretical value and / or significant production of contaminants such as CO (carbon monoxide) or NOx (nitrogen oxide).
この問題を解決するため、化学量論値に関して、+10%から+20%の過剰な空気値を選択して、空気とガスの供給状況及びガスの特性が何であっても燃焼が実行されるようにすることが慣習となっている。この燃焼空気の付加的部分は燃焼には加わらない。反対に、それを加熱するのに必要なエネルギーは設備の効率性を犠牲にした、損失エネルギーである。 To solve this problem, with respect to the stoichiometric value, an excess air value of + 10% to + 20% is selected so that combustion is carried out whatever the supply conditions and characteristics of the air and gas. It has become customary. This additional portion of the combustion air does not participate in the combustion. Conversely, the energy required to heat it is lost energy at the expense of equipment efficiency.
先行技術の設備は、ガスの特性又はその供給の変動に応じて、また、オン・オフモードで動作する多量のバーナーを含む設備で数多く起こる火炎の点火及び消火の段階において、火炎の質を効果的に制御することはできない。 Prior art equipment is effective for flame quality in response to fluctuations in gas characteristics or its supply, and in the flame ignition and extinguishing stages that often occur in equipment containing a large number of burners operating in on / off mode. Cannot be controlled.
バーナーの点火、動作、及び消火の段階のそれぞれの瞬間における空気―ガスの比率は、それぞれの瞬間における、空気及びガスの弁の開口の割合、供給ダクトにおける空気及びガスの圧力、及び理論的設定値に対してガスの実際の加熱値の結果であることがわかる。これらの相違は、弁の開口及び閉鎖特性、その実際のシーリング、シーリング装置の損耗、空気及びガス供給又はガスの熱価の特性の変動(例えば、パイプの詰まりによる圧力の変動)に関係した火炎の点火及び消火段階において特に重要である。 The air-to-gas ratio at each instant of the burner ignition, operation, and extinguishing stages is the ratio of air and gas valve openings, air and gas pressures in the supply duct, and theoretical settings at each instant. It can be seen that this is the result of the actual heating value of the gas against the value. These differences are related to the opening and closing characteristics of the valve, its actual sealing, wear of the sealing device, fluctuations in the characteristics of the air and gas supply or gas heat value (eg pressure fluctuations due to clogging of pipes) Particularly important in the ignition and extinguishing stages of
燃焼の質に対するおおよその制御の移行段階、すなわち、空気及びガスの流量及び/又は空気とガスの流量の比(空気/ガス比)は、1組の結果をもっている。
・汚染物質、特に窒素酸化物(NOx)の生産の増加。その放出速度は限定的であり、時には課税される。
・未燃副産物(未燃焼燃料)、特にCOの生産の可能性。該副産物は設備の効率を減じ、ダクト、プレナム、及び最終煙道ガス排気循環路内における、設備と人々の安全を脅かす爆発のリスクを生じる。
・酸化性又は還元性の非制御燃焼雰囲気の生産。これはこの雰囲気に曝される設備、例えば放射管、及び一般に通常高温で動作し、バーナーの燃焼ガスに曝される、耐熱鋼で作られた全ての設備の耐用年数を減じる。
The approximate phase of control over the quality of the combustion, ie the air and gas flow rate and / or the ratio of air to gas flow rate (air / gas ratio), has a set of results.
Increased production of pollutants, especially nitrogen oxides (NOx). Its release rate is limited and sometimes taxed.
・ Possibility of producing unburned by-products (unburned fuel), especially CO. The by-products reduce the efficiency of the equipment and create explosion risks in the ducts, plenums, and final flue gas exhaust circuits that threaten the safety of equipment and people.
• Production of oxidizing or reducing uncontrolled combustion atmospheres. This reduces the useful life of equipment exposed to this atmosphere, such as radiant tubes, and all equipment made of heat-resistant steel that is typically operated at high temperatures and exposed to burner combustion gases.
現行の規格、例えば、EN746―2及びEN298に応じて設置された先行の制御設備は、火炎の質を確認することなく、火炎の存在を制御する。このことは、それらの制御設備が燃焼を最適化しない開ループ操作モードであることを意味する。 Prior control equipment installed in accordance with current standards, eg, EN746-2 and EN298, controls the presence of a flame without checking the flame quality. This means that these control facilities are in an open loop mode of operation that does not optimize combustion.
先行技術の全ての欠点は、常に各バーナーの燃焼制御の欠陥をもたらすことがわかる。設備の様々な側面に影響を及ぼし、特に燃焼効率の低下、放出される汚染物質レベルの分解、燃焼ガスと接触する材料の抵抗力、ダクト、プレナム、及び最終煙道ガス排気循環路内でのガス爆発のリスク、又はより一般的には近くの設備又は従業員へのリスクの発生に対して影響を及ぼす。 It can be seen that all the disadvantages of the prior art always result in a defective combustion control of each burner. Affects various aspects of the equipment, especially reduced combustion efficiency, decomposition of released pollutant levels, resistance of materials in contact with combustion gases, ducts, plenums, and final flue gas exhaust circuits Affects the risk of a gas explosion or, more generally, the occurrence of risks to nearby equipment or employees.
これらの燃焼制御の欠陥は、バーナーの動作サイクルの程度又はガス及び/又は空気供給弁の開口/閉鎖回数に関する高速動作が関係している。この短い時間のバーナーの動作の燃焼及び安全性に対する不十分な制御は、迅速な制御装置、好ましくは、できる限り制御するバーナーに近い局所的な制御装置の実装、及び迅速な反応時間の閉制御ループで動作することを必要とする。 These combustion control deficiencies are associated with high speed operation with respect to the degree of the burner operating cycle or the number of opening and closing of the gas and / or air supply valves. Insufficient control over the combustion and safety of this short time burner operation is a rapid controller, preferably a local controller as close to the burner as possible to control, and a quick control of the reaction time closure. Need to work in a loop.
いくつかの市販の設備は、バーナーの開口状態を変更するため、空気及びガスの供給部又は煙道ガス内に配置されたセンサーを備えている。しかし、いずれもオン・オフサイクルの各動作段階を最適化し、供給ガスの熱価の変動を補償することはできない。 Some commercial installations are equipped with sensors located in the air and gas supply or flue gas to change the burner opening. However, none of them can optimize each operation stage of the on / off cycle and compensate for fluctuations in the heat value of the supply gas.
加えて、先行技術の設備は、放射管の故障が要素の欠陥なのか劣化モードの動作であるのかを素早く検出することができない。 In addition, prior art equipment cannot quickly detect whether a failure of the radiant tube is an elemental defect or a degraded mode of operation.
本発明に係る電子制御モジュール及び方法により、放射管バーナーの燃焼を最適化すること、排出される汚染物質の量を減らすこと、供給ガスの火力の変動を補償すること、必要な過剰空気を減らすことによりバーナーの適切な動作を確実なものとして燃焼効率を向上させること、及び前記放射管の不具合を迅速に検出することが可能になる。 The electronic control module and method according to the present invention optimizes the combustion of the radiant tube burner, reduces the amount of pollutants emitted, compensates for fluctuations in the thermal power of the feed gas, and reduces the excess air required As a result, it is possible to improve the combustion efficiency by ensuring the proper operation of the burner, and to quickly detect the malfunction of the radiation tube.
本発明は、少なくとも1つの放射管バーナーのための制御モジュールであって、前記バーナーは燃料供給弁と、酸化剤供給弁と、燃焼煙道ガス排気ダクトとを備え、前記制御モジュールは、
・少なくとも1つのバーナーの前記燃焼煙道ガス排気ダクト内に設置される燃焼の質測定装置、
・燃料流量測定装置、
・酸化剤流量測定装置、
・前記少なくとも1つのバーナーを制御するための手段であって、前記少なくとも1つのバーナーの前記酸化剤供給弁及び前記燃料供給弁の開口割合に作用し、
前記燃焼の質測定装置によって提供される情報に基づいて、前記酸化剤流量/前記燃料流量を調節する手段を備えることを特徴とする、制御モジュールである。
The present invention is a control module for at least one radiant tube burner, the burner comprising a fuel supply valve, an oxidant supply valve and a combustion flue gas exhaust duct, the control module comprising:
A combustion quality measuring device installed in the combustion flue gas exhaust duct of at least one burner;
・ Fuel flow measuring device,
・ Oxidant flow rate measuring device,
Means for controlling the at least one burner, acting on an opening ratio of the oxidant supply valve and the fuel supply valve of the at least one burner;
A control module comprising means for adjusting the oxidant flow rate / the fuel flow rate based on information provided by the combustion quality measuring device.
有利には、前記制御モジュールは、前記燃焼の質測定装置、前記燃料流測定装置及び前記酸化剤流測定装置によって提供されるデータを用いて燃料の燃焼力Vaを計算するための手段であって、該計算するための手段によって計算された前記Va値を理論値と比較して、所定の閾値を超える偏差を検出する手段を備える。 Advantageously, the control module is means for calculating the fuel combustion power Va using data provided by the combustion quality measuring device, the fuel flow measuring device and the oxidant flow measuring device. The Va value calculated by the calculating means is compared with a theoretical value to detect a deviation exceeding a predetermined threshold value.
前記燃焼の質測定装置は、残留酸素センサーとすることができる。 The combustion quality measuring device may be a residual oxygen sensor.
さらに有利には、前記モジュールは2つの放射管バーナーを制御可能であり、前記燃料の燃焼力Vaは各バーナーに対して、前記酸化剤流測定装置及び燃料流測定装置によって提供される前記データと、前記燃焼の質制御装置によって提供される前記情報から計算され、前記2つのバーナーに対して得た前記2つのVa値を比較して、規定の閾値を超える偏差を検出することができる。 Further advantageously, the module is capable of controlling two radiant tube burners, and the combustion power Va of the fuel for each burner and the data provided by the oxidant flow measuring device and the fuel flow measuring device. By comparing the two Va values calculated from the information provided by the combustion quality control device and obtained for the two burners, a deviation exceeding a prescribed threshold can be detected.
本発明はまた、少なくとも1つの放射管バーナーを制御するための方法であって、前記バーナーは燃料供給弁と、酸化剤供給弁と、燃焼煙道ガス排気ダクトとを備え、前記方法は、
少なくとも1つのバーナーの動作を、前記少なくとも1つのバーナーの前記酸化剤供給弁及び燃料供給弁の開口割合を調節して、前記少なくとも1つのバーナーの前記燃焼煙道ガス排気ダクト内に設置される前記燃焼の質測定手段によって提供される情報に基づく所望する酸化剤/燃料の比率にしたがって制御することと、
特に酸化剤流量測定装置及び燃料流量測定装置によって提供されるデータと、少なくとも1つのバーナーの前記燃焼の質測定装置によって提供される前記情報から、少なくとも1つのバーナーに供給する前記燃料の燃焼力値Vaを計算し、前記燃焼力値Vaを理論値と比較して、規定の閾値を超える偏差を検出することと、からなることを特徴とする、方法である。
The present invention is also a method for controlling at least one radiant tube burner, the burner comprising a fuel supply valve, an oxidant supply valve, and a combustion flue gas exhaust duct, the method comprising:
The operation of at least one burner is adjusted in the opening ratio of the oxidant supply valve and fuel supply valve of the at least one burner and is installed in the combustion flue gas exhaust duct of the at least one burner Controlling according to the desired oxidant / fuel ratio based on information provided by the combustion quality measuring means;
In particular, from the data provided by the oxidant flow measuring device and the fuel flow measuring device and the information provided by the combustion quality measuring device of at least one burner, the combustion power value of the fuel supplied to at least one burner Calculating Va, comparing the combustion force value Va with a theoretical value, and detecting a deviation exceeding a specified threshold value.
有利には、前記制御方法は、
2つの放射管バーナーを制御することと、
特に前記酸化剤流量測定装置及び燃料流量測定装置によって提供される前記データと、前記バーナーの前記燃焼の質測定装置によって提供される前記情報から、各バーナーに対する燃焼力値Vaを計算し、前記2つのバーナーに対して得た前記2つのVa値を比較して、規定の閾値を超える偏差を検出すること、とすることができる。
Advantageously, the control method comprises:
Controlling two radiation tube burners;
In particular, the combustion power value Va for each burner is calculated from the data provided by the oxidant flow measuring device and the fuel flow measuring device and the information provided by the combustion quality measuring device of the burner, and the 2 By comparing the two Va values obtained for one burner, a deviation exceeding a prescribed threshold value can be detected.
したがって、本発明は、産業炉内に多数設置される放射管バーナーの動作を管理するための迅速かつ効率的なシステムを提供する。それは燃焼を最適化し、バーナーの安全な動作を確保しつつ、産生される汚染物質の量を減少させる。本発明は、供給ガスが様々な特性(熱価又は供給燃料圧力)を有しているときでさえ、各バーナーに対して必要な空気/ガスの比率を持続的に維持するため、空気の量に応じてガスの量を制御することにより、バーナーを制御するための解決法を提供する。 Accordingly, the present invention provides a quick and efficient system for managing the operation of multiple radiant tube burners installed in an industrial furnace. It optimizes combustion and reduces the amount of pollutants produced while ensuring safe operation of the burner. The present invention maintains the required air / gas ratio for each burner even when the feed gas has various characteristics (heat value or feed fuel pressure) A solution for controlling the burner is provided by controlling the amount of gas in response.
以下では、本発明について、図2及び3を参照しつつ実施例の態様に基づき詳細に説明する。 In the following, the present invention will be described in detail on the basis of an embodiment with reference to FIGS.
図2及び3に示されているように、放射管バーナーは空気ダクト6とガスダクト7によって供給される。前記バーナーの空気の供給部には、流量測定装置、例えば、ダイアフラム13及び差圧センサー12、及び場合により開口位置フィードバック信号式の電気的制御弁又は空気圧制御開弁14が装備されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the radiant tube burner is supplied by an
燃焼空気は、10で図式化した熱交換器内の煙道ガスによって加熱され、バーナー20に熱風が供給される。
The combustion air is heated by the flue gas in the heat exchanger diagrammed at 10 and hot air is supplied to the
前記バーナーのガス供給部は、流量測定装置、例えば、ダイアフラム16と差圧センサー15、及びEN746−2に従ってデュアルシールの機能を実行し、場合により、少なくとも1つは開口位置のフィードバックを送る(図の弁18)2つの電気的制御開弁又は空気圧制御開弁17、18、及び弁17と18の間にある圧力スイッチを備える。こうしてバーナーにはガスと空気が供給される。
The gas supply of the burner performs a dual seal function according to a flow measuring device, for example, the
制御開弁14、17、18はまた、センサー又はリミットスイッチを装備して、全開又は全閉における弁の位置を確認してもよい。
The
バーナー20には火炎検出装置21、例えば、紫外線タイプの光学セル、及び点火装置22、例えば、点火用電極が装備されている。
The
前記放射管には、温度センサー、例えば、該放射管の表面温度を測定するための少なくとも1つの熱電対25、及び燃焼の質を制御するため、放射管4の湿式煙道ガス排気部8に配置されるセンサー24、例えば、残留酸素センサーが装備されている。
The radiant tube includes a temperature sensor, for example, at least one
前記燃焼システムには、出力信号部23aと入力信号部23bを備えた、前記バーナーの近傍に配置される電子制御モジュール23が装備されている。例示に示された入力信号部は、制御弁14、18、火炎検出器21、空気及びガス流量測定部12、15、センサー24により測定された湿式煙道ガス中の残留酸素、及び熱電対25により測定された温度に対応している。前記出力信号部は、弁14、17、18と点火制御部22の制御である。
The combustion system is equipped with an
最終的には、デジタルリンクにより、中央制御/指令システムと電子制御モジュール23の間及び/又は電子制御モジュール23の間で情報を伝達すること、及び受け取ることが可能となる。
Ultimately, the digital link allows information to be transmitted and received between the central control / command system and the
この電子制御モジュールは、先行技術にしたがって、及び規格に規定されるように市場にあるバーナー制御システムにより処理される全ての機能、特に、点火作業順序、バーナー消火、及び各動作段階に関連する安全性の機能を提供する。それはまた、以下で詳細に述べるように燃焼制御及び故障制御を行う。 This electronic control module is a safety function associated with all functions handled by the burner control system on the market, in accordance with the prior art and as specified in the standard, in particular the ignition work sequence, the burner extinguishing, and the operating phases. Provides sexual function. It also provides combustion control and fault control as described in detail below.
オン・オフモードにおいて、提案した前記システムは、空気の量を調整し、これは各種動作段階における前記バーナーによって送られる瞬時電力を反映しており、弁14を使用する。差圧センサー12は電子制御モジュール23に接続しており、これは前記バーナーに送られる空気の瞬時流量を計算する。
In the on / off mode, the proposed system regulates the amount of air, which reflects the instantaneous power delivered by the burner at various stages of operation and uses a
煙道ガス中の残留酸素を測定するためのセンサー24は電子制御モジュール23に接続しており、これは前記バーナーの各種動作段階、例えば、点火、安定動作及び消火において、湿式煙道ガス中で必要とされる酸素濃度を満たすのに必要なガスの量を決定し、また、それは弁18を制御することにより、この流量を調整する。
A
ガスの回路についても同様に、差圧センサー15は制御モジュール23に接続しており、これはバーナーに送られるガスの瞬時流量を計算する。
Similarly for the gas circuit, the
空気及びガスの流量は、ISO 5167−2に規定される規格を使用して計算され、電子制御モジュール23に伝えられる。該規格は、基本測定要素13、16の幾何学的特性、流体の性質に関連したパラメータ、及び例えば、共通の動的データ又は個々の測定データである大気圧、圧力、温度、密度である動作条件を統合したものである。
Air and gas flow rates are calculated using the standard specified in ISO 5167-2 and communicated to the
燃焼パラメータVa(理論空気量、又はガスの体積単位の完全な燃焼を確実にするのに必要かつ充分な空気の量に相当する煙道ガスの燃焼力)、nで表される必要とする空気比(又は通気量)、及びRで表される空気/ガスの比率(R=n×Va)及び各流体に固有の他のパラメータから、電子制御モジュール23は、湿式煙道ガス中に予想される残留酸素量を計算し、ガス流量を調整して、湿式煙道ガス中の必要とする酸素濃度を維持する。こうして本発明は、ガスと空気の供給圧力の変動が何であれ、燃焼の質を維持する。
Combustion parameter Va (theoretical air volume or flue gas combustion power corresponding to the volume of air necessary and sufficient to ensure complete combustion in volume units of gas), the required air expressed in n From the ratio (or airflow), and the air / gas ratio represented by R (R = n × Va) and other parameters specific to each fluid, the
本発明はまた、圧力スイッチ26によって制御されるガス弁気密試験シーケンサーや熱電対25によって制御される最大動作温度を超える場合の防護物のような他の性能を提供する。
The present invention also provides other performance such as a gas valve tightness test sequencer controlled by
放射管4の温度を測定するためのセンサー25は電子制御モジュール23に接続している。こうして該モジュール23は、放射管が最大安全温度を超える場合にバーナーの停止を制御することができる。
A
我々は、炉のエンドユーザーに対する本発明の利益を理解する。その理由は、製造工程の改善だけでなく、施設で消費される燃料のコストを低減し、放出される汚染物質の量に応じて要求される税金を少なくするからである。 We understand the benefits of the present invention for furnace end users. The reason is not only the improvement of the manufacturing process, but also the cost of fuel consumed in the facility and the tax required depending on the amount of pollutants released.
本発明の他の本質的な特徴は、電子制御モジュール23は、それが接続している放射管の故障を迅速に検出し、該故障が重大であると思われるとき、該管を安全な位置に置くことを可能にすることである。
Another essential feature of the present invention is that the
故障であることを示す受信した信号の特性にしたがって、特に関係する要素にしたがって、前記電子制御モジュールは、使用中の関係する放射管を維持するか、それを安全な位置に置くことによりそれを停止させつつ、局所的に及び/又は中央制御/指令システムに警告を発する。 According to the characteristics of the received signal indicating that it is faulty, and in particular according to the factors involved, the electronic control module maintains it in use or puts it in a safe position by placing it in a safe position. Alerts local and / or central control / command system while stopping.
上で見てきたように、電子制御モジュール23は空気流量を測定、制御するための装置12、13、14及びガス流量を測定、制御するための装置15、17、18、26、並びに、残留酸素センサー24、及び温度センサー25と情報を交換する。こうして電子制御モジュール23は、これらの要素又はセンサーの1つによって提供される情報、他の要素又はセンサーによって提供される情報と、理論的予測値との間の相違を検出することができる。
As has been seen above, the
例えば、前記相違は以下のものである。
・空気又はガスについて測定された流量と前記流量を調整する制御弁の開口との間の相違
・残留酸素量の測定値と空気及びガスの流量の測定に関して予測された測定値との間の相違
・放射管の測定された温度と予測値との間の相違
For example, the difference is as follows.
The difference between the measured flow rate for air or gas and the opening of the control valve that regulates the flow rate.The difference between the measured value of residual oxygen and the predicted value for measuring the flow rate of air and gas.・ Difference between the measured temperature of the radiant tube and the predicted value
酸化剤及び燃料流量を測定する装置及びバーナーの燃焼煙道ガス中の残留酸素量を測定するセンサーによって得られたデータから、電子制御モジュール23は、燃料のVaを計算し、それを燃料の理論値Vaと比較する。この理論値Vaは有利には中央制御/指令システムにより前記モジュールに供給する。作業者がそれを前記モジュールに直接入力することもできる。計算値Vaと燃料の理論値との間に相違がある場合には、電子制御モジュール23は、一定の弁別閾を超えると警告を発する。この相違が第2の高い閾値に達すると、放射管は停止して安全が確保される。第1の閾値は例えば10%の偏差であり、第2の閾値は例えば15%の偏差である。
From the data obtained by the device for measuring the oxidant and fuel flow rate and the data obtained by the sensor for measuring the residual oxygen in the burner flue gas, the
燃料の理論値Vaは、例えば、以下の式によりガスの組成にしたがって計算することができる。この式では、ガスの化学組成は、燃料m3当たりのガスm3で表される燃料中のガス量で置き換えられる。
Va = H2x2.36 + COx2.38 + CH4x9.54 + C2H4x14.4 + C2H6x16.84 +
C3H6x21.84 + C3H8x24.37 + C4H8x 29.64 + C4H10X32.41 +
C5H12x40.87 _ O2x4.77
The theoretical value Va of the fuel can be calculated according to the gas composition by the following equation, for example. In this formula, the chemical composition of the gas is replaced with gas amount in fuel represented by gas m 3 per fuel m 3.
Va = H 2 x2.36 + COx2.38 + CH 4 x9.54 + C 2 H 4 x14.4 + C 2 H 6 x16.84 +
C 3 H 6 x21.84 + C 3 H 8 x24.37 + C 4 H 8 x 29.64 + C 4 H 10 X32.41 +
C 5 H 12 x40.87 _ O 2 x4.77
本発明では、有利には、電子制御モジュール23は、それが制御する放射管のすぐ近くの所に配置する。これにより、ケーブルの長さが短くなることで、前記電子制御モジュールと前記放射管に配置される要素との間の情報交換を速くすることが可能になる。この方法により、中央制御/指令システムを通すよりも速く、放射管アセンブリを制御し安全を確保することが可能になる。また、前記電子制御モジュールとそれに接続される放射管とが近くにあることは、設備の試運転やそのメンテナンスにおいて作業者の介入を容易にする。
In the present invention, the
本発明では、有利には、電子制御モジュール23は、互いに近くにある2つの放射管に接続させる。それは、前記2つのうちの1つが故障であることを明らかに示す、前記2つの放射管の異なる動作を検出することができる。
In the present invention, the
この方法はガス及び/又は空気の特性の変動に関連する外乱(これは2つの放射管にとって共通である)を消し去ることを可能にするため、特に有利である。 This method is particularly advantageous because it makes it possible to eliminate disturbances associated with fluctuations in gas and / or air properties, which are common to the two radiating tubes.
例えば、電子制御モジュール23が、1つの放射管のセンサー24が示した残留酸素量とこの放射管の空気及びガスで測定される流量との間の偏差を検出すると、この偏差は燃料の組成とそのVaの変化に関連していると解釈することができる。この状況において、本発明の電子制御モジュール23は、第2の放射管に同じ偏差があるかどうかを確かめる。もしそうであれば、それは1つの流体の特性の変化である。もしそうでなければ、それは第1の放射管の要素の故障であり、前記電子制御モジュールによって警告がなされる。またこの解析は、放射管がプッシュ・プルモードで動作するならば(該管内の圧力は該管の外よりも低い)、炉の雰囲気が放射管内に入り込むこととなり、そのため煙道ガス内で測定される残留酸素量が低下することになる、放射管の穿孔の検出を可能にする。
For example, if the
今まで見てきたように、本発明の電子制御モジュールは、好適な態様において以下のことを備えている。
・先行技術の安全機能及び既存の規格を課すこと。
・空気及びガス供給弁の開口の閉ループ調整を備えた、1又は2のバーナーの動作に対する制御。前記ループは、バーナーがオン・オフモード又は比例モードのどちらで作動するものであれ、動作サイクル(点火、安定した動作、消火)の全てのポイントにおける湿式煙道ガス中の所望する酸素の値に応じた空気/ガスの比率で動作する。
・バーナーの動作における空気対ガスの比率を制御するため、空気及びガスの特性、特に組成、温度、供給圧力、燃料の熱価に関するデータの検討。
・流量の計算によって確認される煙道ガス中の残留O2の測定から、閉ループで行われるバーナーの動作における空気対ガスの比率の制御。
・中央制御/指令システムによって提供されるVaと一致していることを確認し、規定の閾値を超える偏差があるときに警告を発するために、ガスのVaを計算するためのシステム。
・所望する空気/ガスの比率を維持するため、空気及びガス弁の開く工程又は閉じる工程の各ポイントにおけるリアルタイムに行われる空気及びガス弁の複合開閉段階の制御。
・バーナーの安全性に関して、テストの有効性が確認されていないとき、ガス弁の締まり具合の定期的な確認。
As has been seen so far, the electronic control module of the present invention comprises the following in a preferred embodiment.
• Imposing prior art safety features and existing standards.
Control over the operation of one or two burners with closed loop adjustment of the air and gas supply valve openings. The loop is at the desired oxygen level in the wet flue gas at all points of the operating cycle (ignition, stable operation, fire extinguishing), whether the burner operates in on-off mode or proportional mode. Operates with a corresponding air / gas ratio.
• Review data on air and gas characteristics, especially composition, temperature, supply pressure, and fuel heat value to control the air to gas ratio in burner operation.
Control of the air to gas ratio in the operation of the burner carried out in a closed loop, from the measurement of residual O 2 in the flue gas as confirmed by the flow rate calculation.
A system for calculating the Va of the gas to confirm that it matches the Va provided by the central control / command system and to issue a warning when there is a deviation that exceeds a specified threshold.
Control of the combined opening and closing stages of the air and gas valves in real time at each point of the air and gas valve opening or closing process to maintain the desired air / gas ratio.
・ Regarding the safety of the burner, periodically check the tightness of the gas valve when the effectiveness of the test has not been confirmed.
Claims (6)
前記少なくとも1つのバーナーを制御するための手段であって、前記少なくとも1つのバーナーの前記酸化剤供給弁(6)及び前記燃料供給弁(7)の開口割合に作用し、前記燃焼の質測定手段によって提供される情報に基づいて、酸化剤流量/燃料流量の比率を調節する手段と、
前記燃焼の質測定装置、前記燃料流量測定装置及び前記酸化剤流量測定装置によって提供されるデータを用いて燃料燃焼力Vaを計算するための手段であって、該計算するための手段によって計算された前記Va値を理論値と比較して、所定の閾値を超える偏差を検出する手段と、
を備えることを特徴とする、制御モジュール。 A control module for at least one radiant tube burner (4, 5) comprising a fuel supply valve (7), an oxidant supply valve (6), a combustion flue gas exhaust duct (8), A fuel flow measuring device, an oxidant flow measuring device, and a combustion quality measuring device installed in the combustion flue gas exhaust duct (8) of at least one burner, the control module comprising:
Means for controlling the at least one burner, acting on an opening ratio of the oxidant supply valve (6) and the fuel supply valve (7) of the at least one burner, and the combustion quality measuring means Means for adjusting the ratio of oxidant flow / fuel flow based on the information provided by
Means for calculating a fuel combustion power Va using data provided by the combustion quality measuring device, the fuel flow measuring device and the oxidant flow measuring device, wherein the fuel burning power Va is calculated by the calculating means. Means for comparing the Va value with a theoretical value and detecting a deviation exceeding a predetermined threshold;
A control module comprising:
少なくとも1つのバーナーの動作を、前記少なくとも1つのバーナーの前記酸化剤供給弁及び燃料供給弁の開口割合を調節して、前記少なくとも1つのバーナーの前記燃焼煙道ガス排気ダクト内に設置される燃焼の質測定手段によって提供される情報に基づく所望する酸化剤/燃料の比率にしたがって制御することと、
特に、酸化剤流量測定装置及び燃料流量測定装置によって提供されるデータと、少なくとも1つのバーナーの前記燃焼の質測定手段によって提供される前記情報から、少なくとも1つのバーナーに供給する燃料燃焼力値Vaを計算し、前記燃焼力値Vaを理論値と比較して、規定の閾値を超える偏差を検出することと、
からなることを特徴とする、方法。 A method for controlling at least one radiant tube burner, the burner comprising a fuel supply valve, an oxidant supply valve, and a flue gas exhaust duct, the method comprising:
Combustion installed in the combustion flue gas exhaust duct of the at least one burner by adjusting the opening ratio of the oxidant supply valve and fuel supply valve of the at least one burner with the operation of at least one burner Controlling according to the desired oxidant / fuel ratio based on the information provided by the quality measurement means
In particular, from the data provided by the oxidant flow measuring device and the fuel flow measuring device and the information provided by the combustion quality measuring means of at least one burner, the fuel combustion power value Va supplied to the at least one burner. And comparing the combustion force value Va with a theoretical value to detect a deviation exceeding a prescribed threshold value;
A method characterized by comprising:
特に、前記酸化剤流量測定装置及び燃料流量測定装置によって提供されるデータと、前記バーナーの燃焼の質測定手段によって提供される情報から、各バーナーに対する燃焼力値Vaを計算し、前記2つのバーナーに対して得た前記2つのVa値を比較して、規定の閾値を超える偏差を検出することと、
からなることを特徴とする、請求項5に記載の制御方法。 Controlling two radiation tube burners;
In particular, the combustion power value Va for each burner is calculated from the data provided by the oxidant flow measuring device and the fuel flow measuring device and the information provided by the burner combustion quality measuring means, and the two burners are calculated. Comparing the two Va values obtained for, and detecting a deviation exceeding a prescribed threshold;
The control method according to claim 5, comprising:
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