JP2862762B2 - メインバ−ナの点火制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はメインバ−ナの点火制御
に関し、例えば、鋼板の連続処理ラインに設置される加
熱炉のメインバ−ナの点火制御に利用しうる。

【０００２】

【従来の技術】例えば鋼板の連続処理ラインに設置され
る加熱炉においては、加熱炉は多数（例えば３００基）
のラジアントチュ−ブによって間接加熱される。各々の
ラジアントチュ−ブには、例えばコ−クスガス（ＣＯ
Ｇ）と呼ばれる燃料ガスと空気との混合ガスが供給され
る。ラジアントチュ−ブの入側で点火され、ラジアント
チュ−ブの管内で燃焼して発熱し、炉を加熱する。燃焼
後の排ガスは、ブロアによって吸引され、排気される。

【０００３】メインバ−ナであるラジアントチュ−ブの
混合ガスに点火するため、各々のラジアントチュ−ブの
入側には、パイロットバ−ナが設置されている。各々の
パイロットバ−ナには、コ−クスガスと空気との混合ガ
スが供給される。実際にパイロットバ−ナに点火する時
には、１０数基のパイロットバ−ナ群毎に設置された遮
断弁を手作業で開き各々のパイロットバ−ナに着火する
操作を繰り返し、全てのパイロットバ−ナを順番に点火
する。

【０００４】メインバ−ナ系の具体的な構成を説明す
る。図３に示すように、コ−クスガスを供給するメイン
ＣＯＧ主配管には、複数ゾ−ンの中間配管が接続され、
各ゾ−ンの中間配管には、それぞれ複数（例えば５０
基）のラジアントチュ−ブが接続されている。同様に、
空気を供給するメインＡＩＲ主配管には、複数ゾ−ンの
中間配管が接続され、各ゾ−ンの中間配管には、それぞ
れ複数（例えば５０基）のラジアントチュ−ブが接続さ
れている。メインＣＯＧ主配管及びメインＡＩＲ主配管
には、それぞれ圧力制御系が設置されており、各中間配
管には、それぞれ流量制御系が設置されている。

【０００５】圧力制御系には、圧力検出器，空気式圧力
調節弁，及びデジタルコントロ−ラが含まれ、流量制御
系には、流量検出器，空気式流量調節弁，及びデジタル
コントロ−ラが含まれており、各々のデジタルコントロ
−ラは、フィ−ドバック制御を実施する。

【０００６】実際にメインバ−ナの点火作業をする時で
も、メインＣＯＧ主配管の圧力制御系及びメインＣＯＧ
中間配管の流量制御系では、それぞれ、フィ−ドバック
された検出値が目標値と一致するように、圧力調節弁及
び流量調節弁の制御を実施している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この種の設備において
は、各メインバ−ナの点火を容易にするとともに、点火
後に各メインバ−ナが失火しないように制御することが
極めて重要である。即ち、点火するメインバ−ナの数が
非常に多いので、点火が困難であると、全てのメインバ
−ナに点火するのに膨大な時間がかかる。また、メイン
バ−ナが失火したまま放置すると、未燃ガスが管内に滞
留するので、爆発の危険が生じる。

【０００８】ところが、実際にメインバ−ナの点火を実
施すると、特に点火の初期段階で、管内のコ−クスガス
圧力が不安定になり、メインバ−ナが失火する場合があ
る。従って本発明は、各メインバ−ナが失火するのを防
止することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、燃料ガスを供給するメインバ−ナ主燃
料配管，該メインバ−ナ主燃料配管に接続された複数の
メインバ−ナ中間燃料配管，該メインバ−ナ中間燃料配
管の各々に接続された複数のメインバ−ナ，前記メイン
バ−ナ主燃料配管の圧力を制御する燃料圧力制御手段，
前記メインバ−ナ中間燃料配管の流量を制御する燃料流
量制御手段，各メインバ−ナに空気を供給するメインバ
−ナ主空気配管，及び該メインバ−ナ主空気配管の圧力
及び／又は流量を制御する空気系制御手段、を備える設
備のメインバ−ナの点火制御方法において：各々のメイ
ンバ−ナに点火する時に、燃料圧力制御手段の制御を停
止してその弁開度を固定するとともに、燃料流量制御手
段の制御を停止してその弁開度を固定する。

【００１０】また本発明の好ましい態様では、各々のメ
インバ−ナに点火する時に、メインバ−ナの出側に配置
される排ガス管路の管内圧力を一定の負圧に制御する。

【００１１】また本発明の好ましい態様では、各々のメ
インバ−ナに点火する時に、空気系制御手段により、メ
インバ−ナ主空気配管内の空気の圧力及び流量を一定に
制御する。

【００１２】

【作用】本発明においては、各々のメインバ−ナに点火
する時に、燃料圧力制御手段の弁開度が固定され、同時
に、燃料流量制御手段の弁開度も固定される。

【００１３】メインバ−ナの点火作業を実施する際に、
コ−クスガス供給管の末端に装着された遮断弁を順次に
開閉すると、それに伴なって急激な圧力変動及び流量変
動が生じる。これに応答して、燃料圧力制御手段では、
検出圧力が目標値に維持されるように弁開度を調節し、
燃料流量制御手段では、検出流量が目標値に維持される
ように弁開度を調節するように動作する。ところが、こ
の種の制御系の応答速度は比較的遅い。即ち、この種の
制御系では、圧力検出器又は流量検出器からの信号を一
定の周期でサンプリングし、サンプリングしたフィ−ド
バック信号をデジタルコントロ−ラによって処理し、目
標値とフィ−ドバック信号との差分に応じた制御量を生
成し、空気式調節弁を制御しているので、応答速度は比
較的遅く、急激な圧力変化に追従できない。

【００１４】このような制御系の応答遅れは、ステップ
状の急激な圧力変化又は流量変化に対しては、制御の行
きすぎ、即ちハンチングとなって現われるので、制御を
しない場合に比べて、かえって圧力及び流量が不安定に
なる。しかし本発明では、メインバ−ナに点火する時に
は、制御を停止して弁開度を固定するので、ハンチング
の発生を防止しうる。これによって、点火の初期段階で
も、メインバ−ナの失火を防止しうる。

【００１５】また、各々のメインバ−ナに点火する時
に、メインバ−ナの出側に配置される排ガス管路の管内
圧力を一定の負圧に制御することによって、万一、一部
のメインバ−ナが失火した場合でも、未燃ガスが管内に
滞留するのを防止しうるので、安全性が向上する。

【００１６】また、各々のメインバ−ナに点火する時
に、メインバ−ナ主空気配管内の空気の圧力及び流量を
一定に制御することにより、メインバ−ナに供給される
混合ガスの濃度を一定に維持しうるので、着火が容易に
なる。

【００１７】

【実施例】本発明を一態様で実施する設備の主要部分の
構成を図１に示す。図１に示す設備は、鋼板の連続処理
ラインに設置される加熱炉に利用される。即ち、加熱炉
に設置された各ラジアントチュ−ブ（メインバ−ナ）の
管内に、コ−クスガス（ＣＯＧ）と空気（ＡＩＲ）を供
給し、その管内で燃焼させることによって、ラジアント
チュ−ブを加熱し、加熱炉を加熱する。図１では単一の
ラジアントチュ−ブのみを示してあるが、実際には３０
０基のラジアントチュ−ブが加熱炉内に設置してあり、
各々のラジアントチュ−ブにコ−クスガス（ＣＯＧ）と
空気（ＡＩＲ）が供給される。

【００１８】各々のラジアントチュ−ブで燃焼したガス
（排ガス）は、希釈空気と混合され、プレナムチャンバ
に集められる。排ガスブロアの働きにより、プレナムチ
ャンバの内部は負圧に維持されており、この負圧によっ
て、各々のラジアントチュ−ブからの排ガスが吸引さ
れ、プレナムチャンバに入る。排ガスは、プレナムチャ
ンバを通り、圧力調節弁Ｖ１，排熱回収装置，及び排ガ
スブロアを通って煙突から排気される。排ガス流路の圧
力調節弁Ｖ１に接続されたデジタルコントロ−ラＣ１
は、通常、プレナムチャンバ内の圧力が一定（目標値）
になるように、圧力調節弁Ｖ１を調節する。

【００１９】ラジアントチュ−ブにコ−クスガスを供給
するメインＣＯＧ主配管には、５つに区分されたゾ−ン
の各中間配管が接続されており、各ゾ−ンの中間配管に
は、それぞれ５０〜６０基のラジアントチュ−ブが接続
されている。同様に、空気を供給するメインＡＩＲ主配
管には、複数ゾ−ンの中間配管が接続され、各ゾ−ンの
中間配管には、それぞれ５０〜６０基のラジアントチュ
−ブが接続されている。メインＣＯＧ主配管及びメイン
ＡＩＲ主配管には、それぞれ圧力制御系が設置されてお
り、各中間配管には、それぞれ流量制御系が設置されて
いる。

【００２０】メインＣＯＧ主配管の圧力制御系には、圧
力検出器Ｄ２，空気式圧力調節弁Ｖ２，及びデジタルコ
ントロ−ラＣ２が含まれ、メインＣＯＧ中間配管の流量
制御系には、流量検出器Ｄ３，空気式流量調節弁Ｖ３，
及びデジタルコントロ−ラＣ３が含まれている。またメ
インＡＩＲ主配管の圧力制御系には、圧力検出器Ｄ５，
空気式圧力調節弁Ｖ５，及びデジタルコントロ−ラＣ５
が含まれ、メインＡＩＲ中間配管の流量制御系には、流
量検出器Ｄ４，空気式流量調節弁Ｖ４，及びデジタルコ
ントロ−ラＣ４が含まれている。デジタルコントロ−ラ
Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４及びＣ５は、それぞれ、通常はフィ−
ドバック制御を実施する。例えば、デジタルコントロ−
ラＣ２は、圧力検出器Ｄ２が検出した圧力が予め定めた
目標圧力に近づくように、空気式圧力調節弁Ｖ２の開度
を調節する。

【００２１】デジタルコントロ−ラＣ１，Ｃ２，Ｃ３，
Ｃ４及びＣ５には、図示しないコンピュ−タが接続され
ており、コンピュ−タからの指示によって、デジタルコ
ントロ−ラＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４及びＣ５の各々の動
作状態を制御することができる。

【００２２】加熱炉のバ−ナに点火する際のコンピュ−
タの動作の概略を図２に示す。図２を参照して説明す
る。

【００２３】ステップ１１では、排ガス圧力制御を開始
する。即ち、コンピュ−タは、デジタルコントロ−ラＣ
１の動作を許可する。この後、デジタルコントロ−ラＣ
１は、プレナムチャンバ内の圧力が所定の負圧になるよ
うに、圧力調節弁Ｖ１の開度を制御する。

【００２４】次のステップ１２では、コンピュ−タは、
メインＡＩＲ主配管に設けられた圧力制御系のデジタル
コントロ−ラＣ５の制御を許可する。この後、デジタル
コントロ−ラＣ５は、圧力検出器Ｄ５が検出したメイン
ＡＩＲ主配管の圧力が予め定めた目標値に近づくよう
に、圧力調節弁Ｖ５の開度を自動的に調節する。

【００２５】ステップ１３では、コンピュ−タはパイロ
ットバ−ナの点火が完了したか否かを調べる。次のステ
ップ１４では、コンピュ−タは、メインバ−ナへの点火
準備が完了したか否かを調べる。実際には、各々のラジ
アントチュ−ブの入側に設置される全てのパイロットバ
−ナの点火が完了し、何も異常が生じていなければ、点
火準備の完了とみなす。点火準備が完了すると、次のス
テップ１５に進む。また、点火準備が完了すると、各ゾ
−ンの遮断弁Ｖ３Ｂの開操作が許可される。この後、各
ゾ−ンの遮断弁Ｖ３Ｂは、作業者のスイッチ操作に応答
して、順次に開かれる。

【００２６】続くステップ１５では、コンピュ−タは、
メインＣＯＧ主配管に設けられた圧力制御系のデジタル
コントロ−ラＣ２に、弁開度を固定するように指示す
る。この指示に応答して、デジタルコントロ−ラＣ２
は、圧力調節弁Ｖ２の開度を予め定めた開度に調節した
後、開度調節を停止し、コンピュ−タから次の指示があ
るまで待つ。

【００２７】ステップ１６では、コンピュ−タは、各ゾ
−ンのメインＣＯＧ中間配管に設置された遮断弁Ｖ３Ｂ
が開いたか否かをチェックする。遮断弁Ｖ３Ｂが開く
と、次のステップ１７に進む。ステップ１７では、コン
ピュ−タは、当該ゾ−ンのメインＡＩＲ中間配管に設置
されたデジタルコントロ−ラＣ４の制御を許可する。こ
の後、デジタルコントロ−ラＣ４は、流量検出器Ｄ４の
検出した流量が予め定めた目標値に近づくように、流量
調節弁Ｖ４の開度を自動的に調節する。

【００２８】次のステップ１８では、コンピュ−タは、
当該ゾ−ンのメインＡＩＲ中間配管のＡＩＲ流量が所定
値以上になったか否かを調べる。デジタルコントロ−ラ
Ｃ４が制御を開始した後しばらくすると、安定状態にな
り、メインＡＩＲ中間配管のＡＩＲ流量が所定値以上に
なるので、次のステップ１９に進む。

【００２９】ステップ１９では、コンピュ−タは、当該
ゾ−ンのメインＣＯＧ中間配管の流量制御系に設置され
たデジタルコントロ−ラＣ３に弁開度を固定するように
指示する。この指示に応答して、デジタルコントロ−ラ
Ｃ３は、圧力調節弁Ｖ３の開度を予め定めた開度に調節
した後、開度調節を停止し、コンピュ−タから次の指示
があるまで待つ。

【００３０】この状態で、各ラジアントチュ−ブの入側
に接続された遮断弁Ｖ６を開くことにより、ラジアント
チュ−ブにコ−クスガスＣＯＧが供給される。コ−クス
ガスＣＯＧがラジアントチュ−ブに供給されると、各ラ
ジアントチュ−ブの入側に設置された各パイロットバ−
ナが点火しているので、パイロットバ−ナにより点火さ
れ、ラジアントチュ−ブの内部で燃焼する。

【００３１】ところでこの状態では、メインＣＯＧ主配
管の圧力調節弁Ｖ２、ならびに各ゾ−ンの流量調節弁Ｖ
３は、それぞれ一定の開度で固定されているが、これに
は、次に説明するように、重要な意味がある。

【００３２】メインバ−ナである各ラジアントチュ−ブ
に点火する際に、各遮断弁Ｖ６を開に操作すると、メイ
ンＣＯＧ主配管の圧力、及び各ゾ−ンのメインＣＯＧ中
間配管の流量が急激に変化する。デジタルコントロ−ラ
Ｃ２の動作が許可されている時には、圧力変化がある
と、その変化をなくするように、圧力調節弁Ｖ２の開度
が調節され、またジタルコントロ−ラＣ３の動作が許可
されている時には、流量変化があると、その変化をなく
するように、流量調節弁Ｖ３の開度が調節される。とこ
ろが、この種の制御系では、圧力検出器（又は流量検出
器）からの信号を一定の周期でサンプリングし、サンプ
リングしたフィ−ドバック信号をデジタルコントロ−ラ
によって処理し、目標値とフィ−ドバック信号との差分
に応じた制御量を生成し、空気式調節弁を制御している
ので、応答速度は比較的遅く、急激な圧力変化（又は流
量変化）に追従できない。実際には、単に制御が遅れる
だけでなく、ステップ状の急激な圧力変化（又は流量変
化）に対してはハンチングを生じるので、特に点火作業
の初期段階においては、各ゾ−ンのメインＣＯＧ中間配
管の制御流量が不安定になったり、メインＣＯＧ主配管
の制御圧力が不安定になる。その結果、メインバ−ナの
失火が生じ易くなる。

【００３３】しかしこの実施例では、メインバ−ナであ
る各ラジアントチュ−ブに点火する際に、メインＣＯＧ
主配管の圧力調節弁Ｖ２の開度を固定し、更に各ゾ−ン
の流量調節弁Ｖ３の開度を固定するので、遮断弁Ｖ６の
開操作による急激な圧力変化及び流量変化があっても、
ハンチングは生じない。従って、各ラジアントチュ−ブ
に供給されるコ−クスガスの圧力及び流量が大きく変動
することはなく、メインバ−ナの失火は生じにくい。ま
た、排ガス系に設けられたデジタルコントロ−ラＣ１が
プレナムチャンバ内を所定の負圧に制御するので、万
一、一時的に失火が生じた場合でも、未燃ガスが管内に
滞留することはなく、爆発の危険は回避される。

【００３４】各ゾ−ンのＣＯＧ流量のト−タル値が所定
値以上になると、ステップ２０から２１に進み、「メイ
ン点火作業中」を表示する。中間弁が開のゾ−ンの全て
のメインバ−ナに対する点火が完了すると、作業者によ
って、所定の点火完了スイッチが操作される。この点火
完了スイッチがオンになると、ステップ２２から２３に
進む。

【００３５】ステップ２３では、コンピュ−タは、メイ
ン点火作業中の表示を消灯する。次のステップ２４で
は、コンピュ−タは、メインＣＯＧ主配管の圧力を制御
するデジタルコントロ−ラＣ２の動作を許可する。この
後、デジタルコントロ−ラＣ２は、通常の動作状態に戻
り、圧力検出器Ｄ２によって検出された圧力が目標値に
近づくように、圧力調節弁Ｖ２を調節する。

【００３６】最後のステップ２５では、コンピュ−タ
は、各ゾ−ンのメインＣＯＧ中間配管の流量を制御する
デジタルコントロ−ラＣ３の動作を許可する。この後、
デジタルコントロ−ラＣ３は、通常の動作状態に戻り、
流量検出器Ｄ３によって検出された流量が目標値に近づ
くように、流量調節弁Ｖ３を調節する。

【００３７】なお上記実施例では、メインバ−ナに点火
する際に、メインＡＩＲ主配管の圧力及び各ゾ−ンのメ
インＡＩＲ中間配管の流量を、それぞれデジタルコント
ロ−ラＣ５及びＣ４によって所定の目標値になるように
制御しているが、圧力調節弁Ｖ５及び流量調節弁Ｖ４の
開度を一定に固定してもメインバ−ナの点火は可能であ
る。しかし、メインＡＩＲの圧力制御及び流量制御を行
なう方が、より失火は生じにくい。

【００３８】

【発明の効果】以上のとおり本発明によれば、メインバ
−ナに点火する時には、燃料圧力制御手段，及び燃料流
量制御手段の制御を一時的に停止して弁（Ｖ２，Ｖ３）
の開度を固定するので、ハンチングの発生を防止しう
る。これによって、点火の初期段階でも、メインバ−ナ
の失火を防止しうる。

【００３９】また、各々のメインバ−ナに点火する時
に、メインバ−ナの出側に配置される排ガス管路の管内
圧力を一定の負圧に制御することによって、万一、一部
のメインバ−ナが失火した場合でも、未燃ガスが管内に
滞留するのを防止しうるので、安全性が向上する。

【００４０】また、各々のメインバ−ナに点火する時
に、メインバ−ナ主空気配管内の空気の圧力及び流量を
一定に制御することにより、メインバ−ナに供給される
混合ガスの濃度を一定に維持しうるので、着火が容易に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を実施する設備の一例の主要部を示す
ブロック図である。

【図２】 図１の設備を制御するプロセスコンピュ−タ
の動作を示すフロ−チャ−トである。

【図３】 メインバ−ナに燃料ガスと空気を供給する一
般的な設備の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

Ｖ１，Ｖ２，Ｖ５：圧力調節弁 Ｖ３，Ｖ４：流量調
節弁 Ｖ３Ｂ，Ｖ６：遮断弁 Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５：デジタルコントロ−ラ Ｄ１，Ｄ２，Ｄ５：圧力検出器 Ｄ３，Ｄ４：流量検出器 ＣＯＧ：コ−クスガ
ス ＡＩＲ：空気

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F23N 1/00 102 F23N 1/00 103 F23N 1/02 F23N 1/02 101 F23N 1/06 101 F23N 5/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料ガスを供給するメインバ−ナ主燃料
   配管，該メインバ−ナ主燃料配管に接続された複数のメ
   インバ−ナ中間燃料配管，該メインバ−ナ中間燃料配管
   の各々に接続された複数のメインバ−ナ，前記メインバ
   −ナ主燃料配管の圧力を制御する燃料圧力制御手段，前
   記メインバ−ナ中間燃料配管の流量を制御する燃料流量
   制御手段，各メインバ−ナに空気を供給するメインバ−
   ナ主空気配管，及び該メインバ−ナ主空気配管の圧力及
   び／又は流量を制御する空気系制御手段、を備える設備
   のメインバ−ナの点火制御方法において：各々のメイン
   バ−ナに点火する時に、燃料圧力制御手段の制御を停止
   してその弁開度を固定するとともに、燃料流量制御手段
   の制御を停止してその弁開度を固定することを特徴とす
   る、メインバ−ナの点火制御方法。
2. 【請求項２】 各々のメインバ−ナに点火する時に、メ
   インバ−ナの出側に配置される排ガス管路の管内圧力を
   一定の負圧に制御する、前記請求項１記載のメインバ−
   ナの点火制御方法。
3. 【請求項３】 各々のメインバ−ナに点火する時に、空
   気系制御手段により、メインバ−ナ主空気配管内の空気
   の圧力及び流量を一定に制御する、前記請求項１記載の
   メインバ−ナの点火制御方法。