JP3562142B2 - 蓄熱式燃焼装置における燃焼制御方法 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は加熱帯内に一対のバーナを配設し、これらバーナを交互に燃焼させると共に、非燃焼側バーナから排出される廃ガスを蓄熱体で熱交換することにより蓄熱し、燃焼時に蓄熱体で燃焼空気を加熱する蓄熱式バーナ装置を被加熱鋼材の移動方向に沿って複数N組並設した蓄熱式燃焼装置における燃焼制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の蓄熱式燃焼装置の燃焼制御方法としては、例えば本出願人等が先に提案した特開平8−35623号公報に記載されているものがある。
【0003】
この従来例では、例えば加熱炉の対向面に対向して配設されたバーナ及び蓄熱器から構成される蓄熱式バーナ装置の対を複数組設け、燃焼負荷に差がある非加熱鋼材を加熱する場合に間引き運転を行う際に、蓄熱式バーナ装置の対を単位に間引き運転することにより、各蓄熱器に回収去れる熱量を間引き運転しているときそれ以外のときとで等しくして、蓄熱器が過剰に加熱されたり、蓄熱器で回収する熱量の不足が発生することなく、常時一定の蓄熱を行って、理想的な高効率の燃焼制御を行うことができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の蓄熱式バーナ装置の燃焼制御装置にあっては、単に燃焼負荷の変化に応じて対の蓄熱式バーナ装置を間引くようにしているだけであるので、間引きによって被加熱鋼材の搬送方向の蓄熱式バーナ装置の間隔が開き過ぎて炉長方向の不均一加熱が発生し、良好な加熱処理を行うことができないという未解決の課題がある。
【0005】
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、間引き運転によっても炉長方向の不均一加熱が発生することなく、良好な加熱処理を行うことができる蓄熱式燃焼装置における燃焼制御方法を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に係る蓄熱式燃焼装置の燃焼制御方法は、加熱帯内に配設した一対のバーナと、各バーナに接続された燃料供給管及び空気供給兼廃ガス排出管と、前記空気供給兼廃ガス排出管の途上に介装された蓄熱体とを備え、各バーナを交互に切換燃焼させると共に、非燃焼側バーナから前記加熱帯内の廃ガスを前記蓄熱体に導入して熱交換を行うようにした蓄熱式バーナ装置を被加熱鋼材の移動方向に沿って複数N組並設した蓄熱式燃焼装置において、前記加熱帯の燃焼負荷に応じてN組の蓄熱式バーナ装置中の間引きする蓄熱式バーナ装置数を決定すると共に、間引き休止する蓄熱式バーナ装置が存在する場合に、間引き休止中の蓄熱式バーナ装置と燃焼中の蓄熱式バーナ装置とをN組の蓄熱式バーナ装置の燃焼時間が均一化するように所定時間毎に順次切換えるようにしたことを特徴としている。
【0007】
また、請求項2に係る蓄熱式燃焼装置における燃焼制御方法は、加熱帯内に配設した一対のバーナと、各バーナに接続された燃料供給管及び空気供給兼廃ガス排出管と、前記空気供給兼廃ガス排出管の途上に介装された蓄熱体とを備え、各バーナを交互に切換燃焼させると共に、非燃焼側バーナから前記加熱帯内の廃ガスを前記蓄熱体に導入して熱交換を行うようにした蓄熱式バーナ装置を被加熱鋼材の移動方向に沿って複数N組並設した蓄熱式燃焼装置において、前記加熱帯の燃焼負荷に応じてN組の蓄熱式バーナ装置中の間引きする蓄熱式バーナ装置数を決定すると共に、間引き休止する蓄熱式バーナ装置が存在する場合に、間引き休止中の蓄熱式バーナ装置と燃焼中の蓄熱式バーナ装置とをN組の蓄熱式バーナ装置の燃焼時間が均一化するように所定時間毎に順次切換える燃焼負荷間引き制御と、加熱帯内を通過する被加熱鋼材に基づく間引き制御との双方を考慮して間引き、燃焼及び蓄熱の燃焼サイクルを設定するようにしたことを特徴としている。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明を連続式加熱炉に適用した場合の一実施形態を示す概略構成図である。
【0009】
図中、1は例えばウォーキングビームによって連続して搬送される被加熱鋼材としてのスラブを加熱する連続式加熱炉であって、スラブを左側から搬入し、予熱帯2、第1加熱帯3、第2加熱帯4及び均熱帯5を順次通過して加熱され、加熱を終了したスラブが右側から抽出されて次工程に搬送される。
【0010】
第1加熱帯3及び第2加熱帯4には、夫々4台の蓄熱式バーナ装置BA1 〜BA4 及びBB1 〜BB4 が取付けられ、これら蓄熱式バーナ装置BA1 〜BA4 及びBB1 〜BB4 から排出される廃ガスが廃ガス吸引ファン(IDF)8によって吸引されて煙突9から大気に放出される。
【0011】
蓄熱式バーナ装置BA1 〜BA4 及びBB1 〜BB4 の夫々は、図2に示すように、第1加熱帯3及び第2加熱帯4の左右側壁に互いに対向して配設された一対のガスバーナ10a,10bを有する。これらガスバーナ10a,10bの夫々は、図3に示すように、左右側壁に配設されるバーナ本体11の中心部に内部にセンターエア管12を配設し燃料ガス供給口13aから供給される燃焼ガスを噴射するガスノズル13が配設され、且つこのガスノズル13の回りに燃料空気給排口14aに接続された燃焼空気室14が形成され、この燃焼空気室14にガスノズル13から噴射される燃料ガスに対して60°の空気噴射角で燃焼空気を噴射する空気1次ノズル15が連通されていると共に、これらの外側にガスノズル13と平行に燃焼空気を噴射すると共に、第1加熱帯3又は第2加熱帯4の加熱廃ガスを吸引する空気2次ノズル16が配設され、ガスノズル13から噴射される燃料ガスと空気1次ノズル15から噴射される燃焼空気との合流点近傍にパイロットバーナ17a,17bが配設された構成を有する。
【0012】
そして、ガスバーナ10a,10bの燃料ガス供給口13aが燃料遮断弁18a,18bを介し、さらにメイン遮断弁19、流量調節弁20を介して燃料ガスとしてのMガスを供給するMガス供給源21に接続されている。また、パイロットバーナ17a,17bも遮断弁22a,22bを介してMガス供給源21に接続されている。
【0013】
また、ガスバーナ10a,10bの燃焼空気給排口14aが蓄熱体23a,23bの一端に接続され、この蓄熱体23a,23bの他端が空気遮断弁24a,24bを介し、さらに流量調節弁25を介して燃焼空気を圧送する空気ブロアー26に接続されていると共に、廃ガス遮断弁27a,27bを介し、さらに流量調節弁28を介して廃ガス吸引ファン8に接続されている。
【0014】
ここで、蓄熱体23a,23bの夫々は、気体流通路に沿って蓄熱媒体として例えば直径20mmのアルミナボールが980kg充填されており、このアルミナボールに第1加熱帯3又は第2加熱帯4から排出される高温(例えば1300℃程度)の廃ガスと熱交換されて蓄熱され、この蓄熱が低温の燃焼空気と熱交換されて放熱される。
【0015】
なお、隣接する蓄熱式バーナ装置は、バーナ10a及び10bの配置関係が逆に配置され、即ち一つの蓄熱式バーナ装置でバーナ10aを右壁面に、バーナ10bを左壁面に配置したときには、これに隣接する蓄熱式バーナ装置では、バーナ10aを左壁面に、バーナ10bを右壁面に夫々配置している。
【0016】
そして、燃料遮断弁18a,18b、遮断弁19、流量調節弁20、空気遮断弁24a,24b、流量調節弁25、廃ガス遮断弁27a,27b及び流量調節弁28が連続式加熱炉1全体を統括するプロセスコンピュータ31に接続されたダイレクトディジタルコントローラ(以下、DDCと称す)32によって制御される。
【0017】
DDC32は、少なくとも第1加熱帯3及び第2加熱帯4間の炉温を検出する炉温センサ33a,33bの温度検出値を読込むと共に、現在の第1加熱帯3及び第2加熱帯4に滞在する各スラブの熱負荷を下記(1)式及び所定の目的関数を定義することにより線形計画法によって各加熱帯3,4の帯出目標温度を求め、求めた帯出目標温度、各加熱帯での残加熱時間、現在スラブ温度をもとに(1)式に従って収束演算を行って各スラブの各加熱帯での必要炉温を求め、求めた必要最低炉温の最大値を設定炉温とし、これを各加熱帯における燃焼負荷TDRZ1,TDRZ2として設定し、この燃焼負荷TDRZ と各蓄熱式バーナ装置BA1 〜BA4 及びBB1 〜BB4 の燃焼負荷TDRB とを比較して、間引きパターンを決定すると共に、この間引きパターンで燃焼制御される蓄熱式バーナ装置については、炉温センサ33a,33bの温度検出値に基づいて燃料ガス流量、燃焼空気流量及び廃ガス流量を設定して、これらに基づいて流量調節弁20,25及び28の流量目標値を設定すると共に、燃焼バーナの切換えタイミングを決定し、これに応じて燃料遮断弁18a,18b、空気遮断弁24a,24b及び廃ガス遮断弁27a,27bを開閉制御して、燃焼状態の一方のガスバーナ例えば10aを燃焼停止させ、非燃焼状態の他方のガスバーナ10bを燃焼状態に切換える。
【0018】
【数1】
【0019】
次に、上記第1実施形態の動作をDDC32の燃焼切換処理手順の一例を示す図4及び図5のフローチャートを伴って説明する。なお、加熱帯3及び4では同一の燃焼切換処理を行うので、加熱帯3に対する燃焼切換処理を説明する。
【0020】
図4に示す燃焼切換処理は、所定時間例えば10msec毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップS1で炉内のスラブ配置をトラッキングして加熱帯内滞留スラブが存在しない箇所や、スラブの抽出目標温度が低く加熱の必要がない箇所が存在するか否かを判定し、加熱を必要としない箇所が存在する場合には、ステップS2に移行して、該当箇所に対応する燃焼バーナ装置BAi (i=1,2,3,4)の燃焼を停止させて燃焼休止状態とし、他の燃焼バーナ装置については燃焼状態を継続してから処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
【0021】
一方、ステップS1の判定結果が加熱を必要としない箇所が存在しないものであるときにはステップS3に移行し、予め前記(1)式に基づいて算出された各加熱帯3の燃焼負荷TDRZ1を読込み、次いでステップS4に移行して、燃焼負荷TDRZ1が各加熱帯3における蓄熱式バーナ装置BA1 〜BA4 における加熱帯3の最大燃焼負荷に対応するトータル燃焼負荷TDRB1の1/4即ち1組の蓄熱式バーナ装置の燃焼負荷以下であるか否かを判定し、TDRZ1≦TDRB1/4であるときには、加熱帯の燃焼負荷が最大燃焼負荷の1/4以下であると判断してステップS5に移行する。
【0022】
このステップS5では、所定時間毎に燃焼状態の蓄熱式バーナ装置を炉長方向に隣接する蓄熱式バーナ装置に順次切換えながら常時1組の蓄熱式バーナ装置のみを燃焼状態に制御する1/4間引き燃焼制御処理を実行してから処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
【0023】
一方、ステップS4の判定結果が、TDRZ1>TDRB1/4であるときには、ステップS6に移行して、加熱帯の燃焼負荷TDRZ1がトータル燃焼負荷TDRB1の1/2即ち2組の蓄熱式バーナ装置の燃焼負荷以下であるか否かを判定し、TDRZ1≦TDRB1/2であるときには、加熱帯の燃焼負荷が最大燃焼負荷の1/2以下であると判断してステップS7に移行する。
【0024】
このステップS7では、所定時間毎に奇数番目の蓄熱式バーナ装置BA1,BA3 と偶数番目の蓄熱式バーナ装置BA2,BA4 とを順次切換えながら常時2組の蓄熱式バーナ装置のみを燃焼状態に制御する1/2間引き燃焼制御処理を実行してから処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
【0025】
また、ステップS6の判定結果がTDRZ1>TDRB1/2であるときには、ステップS8に移行して、全ての蓄熱式バーナ装置BA1 〜BA4 を燃焼状態に制御する全燃焼制御処理を実行してから処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
【0026】
そして、前記ステップS5の1/4間引き燃焼制御処理は具体的には、図5に示すように、先ずステップS5aで燃焼状態を表す燃焼状態フラグF1が“1”にセットされているか否かを判定し、F=0であるときには、ステップS5bに移行して、燃焼経過時間を表すカウント値Tを“0”にセットし、次いでステップS5cに移行して、燃焼状態フラグF1を“1”にセットすると共に、燃焼状態フラグF2,F3を“0”にリセットし、次いでステップS5dに移行して、変数Xで表される第X番目の蓄熱式バーナ装置BAX のバーナ10aを燃焼状態に、バーナ10bを蓄熱状態に制御し、他の蓄熱式バーナ装置を燃焼を停止する休止状態に制御してから処理を終了する。
【0027】
ここで、バーナ10aを燃焼状態とするには、廃ガス遮断弁27aを閉じた状態で空気遮断弁24aを開いて燃焼空気を蓄熱体23aで予熱してからバーナ10aに供給すると共に、燃料遮断弁18aを開いて燃料ガスをバーナ10aに供給し、この状態でパイロットバーナ17aで燃料ガスに点火することにより行う。
【0028】
また、バーナ10bを蓄熱状態とするには、燃料遮断弁18bを閉じ、空気遮断弁24bを閉じた状態で、廃ガス遮断弁27bを開いてバーナ10bを通じて炉内の廃ガスを蓄熱体23bを介して廃ガス吸引ファン8で吸引排気することにより行う。
【0029】
このときの、燃料ガス供給量、燃焼空気供給量及び廃ガス流量は、DDC32によって炉温センサ33a,33bの温度検出値に基づいて設定され、これら設定値に応じて調節弁20,25及び28が制御される。
【0030】
一方、ステップS5aの判定結果が、F1=1であるときにはステップS5eに移行して、カウント値Tを“1”だけインクリメントしてからステップS5fに移行し、カウント値Tが所定時間tに対応する設定値TS1に達したか否かを判定し、T=TS1であるときには、ステップS5gに移行して、第X番目の蓄熱式バーナ装置BAX のバーナ10aを蓄熱状態に、バーナ10bを燃焼状態に制御し、他の蓄熱式バーナ装置を燃焼を停止する休止状態に制御してから処理を終了する。
【0031】
ここで、バーナ10aを蓄熱状態とするには、燃料遮断弁18aを閉じ、空気遮断弁24aを閉じてから、廃ガス遮断弁27aを開いてバーナ10aを通じて炉内の廃ガスを蓄熱体23aを介して廃ガス吸引ファン8で吸引排気することにより行う。
【0032】
また、バーナ10bを燃焼状態とするには、廃ガス遮断弁27bを閉じてから空気遮断弁24bを開いて燃焼空気を蓄熱体23aで予熱してからバーナ10aに供給すると共に、燃料遮断弁18bを開いて燃料ガスをバーナ10bに供給し、この状態でパイロットバーナ17bで燃料ガスに点火することにより行う。
【0033】
また、ステップS5fの判定結果が、T≠TS1であるときには、ステップS5hに移行し、カウント値Tが所定時間tの2倍に対応する設定値TS2に達したか否かを判定し、T≠TS2であるときにはそのまま処理を終了し、T=TS2であるときにはステップS5iに移行して、変数Xを“1”だけインクリメントしてからステップS5jに移行し、変数Xが“5”となったか否かを判定し、X=5であるときにはステップS5kに移行して変数Xを“1”に設定してからステップS5mに移行し、X<5であるときにはそのままステップS5mに移行する。
【0034】
ステップS5mでは、燃焼状態フラグFを“0”にリセットしてから処理を終了する。
同様に、図4におけるステップS7の1/2間引き燃焼制御処理は、具体的には、図6に示すように、上記図5の処理におけるステップS5aの処理が燃焼状態フラグF2が“1”にセットされているか否かを判定するステップS7aに、ステップS5cの処理が燃焼状態フラグF2を“1”にセットすると共に、燃焼状態フラグF1,F3を“0”にリセットする処理ステップS7cに、ステップS5dの処理が第Y番目及び第Y+2番目の蓄熱式バーナ装置BAY 及びBAY+2 のバーナ10aを燃焼状態に、バーナ10bを蓄熱状態に制御し、他の蓄熱式バーナ装置を燃焼を停止する休止状態に制御するステップS7dに、ステップS5gの処理が第Y番目及び第Y+2番目の蓄熱式バーナ装置BAY 及びBAY+2 のバーナ10aを蓄熱状態に、バーナ10bを燃焼状態に切換え制御し、他の蓄熱式バーナ装置を燃焼を停止する休止状態に制御するステップS7gに、さらにステップS5iの処理が変数YをインクリメントするステップS7iに、ステップS5jの処理が変数Yが“3”となったか否かを判定するステップS7jに、ステップS5kの処理が変数Yを“1”に設定するステップS7kに、ステップS5mの処理が燃焼状態フラグF2を“0”にリセットする処理ステップS7mに夫々置換されていることを除いては図5と同様の処理を行い、図5との対応ステップにはステップ番号S7に同一ローマ字の小文字を付し、詳細説明はこれを省略する。
【0035】
さらに、図4におけるステップS8の全燃焼制御処理は、具体的には、図7に示すように、前記図5の処理におけるステップS5aの処理が燃焼状態フラグF3が“1”にセットされているか否かを判定するステップS8aに、ステップS5cの処理が燃焼状態フラグF3を“1”にセットすると共に、燃焼状態フラグF1,F2を“0”にリセットする処理ステップS7cに、ステップS5dの処理が全ての蓄熱式バーナ装置BA1 〜BA4 のバーナ10aを燃焼状態に制御し、他方のバーナ10bを蓄熱状態に制御するステップS8dに、ステップS5gの処理が全ての蓄熱式バーナ装置BA1 〜BA4 のバーナ10aを蓄熱状態に、バーナ10bを燃焼状態に切換え制御するステップS8gに夫々置換され、さらにステップS5i〜S5kの処理が省略されていることを除いては図5と同様の処理を行い、図5との対応ステップにはステップ番号S8に同一ローマ字の小文字を付し、詳細説明はこれを省略する。
【0036】
したがって、連続式加熱炉が操業状態にあって、順次スラブが予熱帯2に装入されると共に、均熱帯5から抽出されているものとすると、DDC32でウォーキングビームによって搬送されるスラブをトラッキングして、逐次各加熱帯3,4に滞留する各スラブについて帯出目標温度を算出し、これに基づいて設定炉温を算出して、各加熱帯3,4の燃焼負荷TDRZ1,TDRZ2を算出する。
【0037】
そして、各加熱帯3,4では、図4〜図7の燃焼切換処理が実行されて、先ず、加熱対象となるスラブが存在しないか又は抽出温度が低く加熱を必要としないスラブが存在する非加熱領域があるか否かを判定し、非加熱領域がある場合には、図8に示すように、この非加熱領域に該当する蓄熱式バーナ装置BAi ,BBi を燃焼を停止させた休止状態に制御する(ステップS2)。
【0038】
このように、非加熱領域が存在する場合には、該当する領域に対応する蓄熱式バーナ装置BAi ,BBi を休止状態に制御するので、燃料原単位を向上させることができると共に、抽出温度が低いスラブに対して過加熱状態となることなく、製品品質を維持することができる。
【0039】
一方、上記のような非加熱領域が存在しない場合には、算出された燃焼負荷TDRZ1,TDRZ2に基づいて各加熱帯3,4の蓄熱式バーナ装置BA1 〜BA4 ,BB1 〜BB4 の燃焼切換制御を行う。
【0040】
この燃焼切換制御では、各加熱帯3,4の燃焼負荷TDRZ1,TDRZ2が各加熱帯3,4に配設された蓄熱式バーナ装置BA1 〜BA4 ,BB1 〜BB4 の燃焼負荷を加算したトータル燃焼負荷TDRB1,TDRB2と比較したときに例えば、トータル燃焼負荷TDRB1,TDRB2の1/4以下であるときには、図5の1/4間引き燃焼制御処理が実行される。
【0041】
このとき、初期状態で燃焼状態フラグF1〜F3が共に“0”にリセットされ、且つ変数Xが“1”にセットされているものとすると、図5の処理が実行されたときに、カウント値Tが“0”にセットされ、燃焼フラグF1が“1”にセットされた後(ステップS5b,S5c)、図9に示すように、時点t1 で第1番目の蓄熱式バーナ装置BA1 のバーナ10aが燃焼制御され、他方のバーナ10bが蓄熱制御され、蓄熱体23b温度が廃ガスとの熱交換によって上昇する。
【0042】
その後、カウント値Tが所定値TS1に達するまでの間は、図5の処理が実行されたときに、ステップS5a、ステップS5e、ステップS5hを経てそのまま処理を終了することにより、第1番目の蓄熱式バーナ装置BA1 のバーナ10aが燃焼状態を継続し、他方のバーナ10bが蓄熱状態を継続する。
【0043】
その後、時点t2 でカウント値Tが所定値TS1に達すると、ステップS5gに移行して、第1番目の蓄熱式バーナ装置BA1 のバーナ10aを蓄熱状態に、バーナ10bを燃焼状態に切換える。
【0044】
これによって、燃焼空気が蓄熱体23bによって予熱されてバーナ10bに供給されると共に、燃料ガスがバーナ10bに供給され、パイロットバーナ17bで点火される。
【0045】
その後、カウント値Tが所定値TS2に達すると、変数Xが“2”となると共に、燃焼状態フラグF1が“0”にリセットされる。
このため、時点t3 で図5の処理が実行されると、図9に示すように、ステップS5dで第2番目の蓄熱式バーナ装置BA2 のバーナ10aが燃焼状態に、他方のバーナ10bが蓄熱状態に夫々制御される。
【0046】
その後、時点t5 及びt7 で順次第3番目及び第4番目の蓄熱式バーナ装置BA3 及びBA4 が燃焼状態に制御され、第4番目の蓄熱式バーナ装置BA4 のバーナ10bの燃焼状態が終了する時点t9 ではステップS5iで変数Xが“5”となるので、ステップS5jからステップS5kに移行して、変数Xが“1”に設定され、次いで燃焼状態フラグF1が“0”にリセットされるので、次に図5の処理が実行されたときに、ステップS5dで第1番目の蓄熱式バーナ装置BA1 が燃焼状態に制御される。
【0047】
このように、図5の1/4間引き燃焼制御によれば、常時1組の蓄熱式バーナ装置BAi,BBi のみが燃焼状態に制御され、他の蓄熱式バーナ装置が休止状態に制御され、燃焼中の蓄熱式バーナ装置BAi ,BBi はその燃焼負荷の100%で燃焼されるので、炉幅方向に温度むらが発生することを確実に防止することができ、しかも所定時間毎に燃焼状態の蓄熱式バーナ装置が炉長方向に移動するので、加熱帯3,4の炉長方向に温度むらが発生することを確実に防止することができる。
【0048】
同様に、加熱帯3,4の燃焼負荷TDRZ1,TDRZ2が蓄熱式バーナ装置の燃焼負荷TDRB1,TDRB2の1/4を越え、1/2以下であるときには、図6の1/2間引き燃焼制御処理が実行されて、図10に示すように、時点t1 で奇数番目の蓄熱式バーナ装置BA1,BA3 及びBB1,BB3 のバーナ10aが燃焼状態に、バーナ10bが蓄熱状態に制御され、時点t2 でバーナ10aが蓄熱状態に、バーナ10bが燃焼状態に切換えられ、次いで時点t3 で偶数番目の蓄熱式バーナ装置BA2,BA4 及びBB2,BB4 のバーナ10aが燃焼状態に、バーナ10bが蓄熱状態に制御され、時点t4 でバーナ10aが蓄熱状態に、バーナ10bが燃焼状態に切換えられ、時点t5 で奇数番目の蓄熱式バーナ装置BA1,BA3 及びBB1,BB3 のバーナ10aが燃焼状態に、バーナ10bが蓄熱状態に制御され、時点t2 でバーナ10aが蓄熱状態に制御される状態に復帰し、この制御パターンが順次繰り返される。
【0049】
この1/2間引き燃焼制御によって、各加熱帯3,4の燃焼負荷に応じて常時半分の蓄熱式バーナ装置がその燃焼負荷の100%で燃焼状態に、残りの半分の蓄熱式バーナ装置が休止状態に制御され、且つこれらが交互に切換えられるので、炉幅方向及び炉長方向で温度むらを生じることなく均一な加熱状態を得ることができる。
【0050】
さらに、加熱帯3,4の燃焼負荷TDRZ1,TDRZ2が蓄熱式バーナ装置の燃焼負荷TDRB1,TDRB2の1/2を越えるときには、図7の全燃焼制御処理が実行されて、図11に示すように、常時全ての蓄熱式バーナ装置BA1 〜BA4 ,BB1 〜BB4 のバーナ10aが燃焼状態となり、バーナ10bが蓄熱状態となり、時点t2 でバーナ10aが蓄熱状態に、バーナ10bが燃焼状態に切換えられ、時点t3 で最初の燃焼状態に復帰し、以後各蓄熱式バーナ装置BA1 〜BA4 ,BB1 〜BB4 のバーナ10a,10bの燃焼状態が交互に反転されて、全ての蓄熱式バーナ装置BA1 〜BA4 ,BB1 〜BB4 が100%の燃焼負荷で燃焼される。
【0051】
なお、上記実施形態においては、各加熱帯3,4の蓄熱式バーナ装置の間引きパターンを1/2及び1/4の2種類に設定した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、さらに細分化することもでき、各加熱帯3,4に設置した蓄熱式バーナ装置の数を考慮して任意のパターンに設定することができる。
【0052】
また、上記実施形態においては、ガスバーナ10a、10bに供給する燃料としてMガスを使用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、他の燃料ガスや重油等の液体燃料を適用することができるものである。
【0053】
さらに、上記実施形態においては、ガスバーナ10a、10bの燃焼切換制御をDDC32で行うようにした場合について説明したが、これに限らず他のプログラマブルコントローラやシーケンス制御回路等によってシーケンス制御するようにしてもよい。
【0054】
さらに、上記実施形態においては、ガスバーナ10a、10bに対する燃焼空気の供給及び廃ガスの排出を個別の空気遮断弁24a、24b及び廃ガス遮断弁27a、27bで行う場合について説明したが、これに限らずエアシリンダ等によって流路を切り換える方向切換弁や、特開平1−219411号公報に開示されているように流体力学的にコアンダ効果を利用して切換機構を構成するようにしてもよい。
【0055】
さらにまた、上記実施形態においては、蓄熱式バーナ装置のバーナ10a,10bの燃焼状態の切換えを所定時間t毎に行う場合について説明したが、これに限定されるものではなく、蓄熱体23a,23bのバーナ10a,10b側の出側温度を温度センサで検出し、この出側温度が下限設定値に達したときに両バーナの燃焼切換えを行うようにしてもよく、この場合には、燃焼空気温度の低下による加熱帯温度の低下を確実に防止することができると共に、蓄熱体23a,23bの過放熱を抑制して、蓄熱状態に切換えたときの廃ガス温度の低下を抑制して、廃ガス温度が酸露点以下に低下して、硫黄成分による硫酸の生成を確実に阻止することができる効果が得られる。
【0056】
また、上記実施形態においては、蓄熱式バーナ装置として、一対のバーナ10a,10bを対向壁面に配置する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、隣接する蓄熱式バーナ装置で互いに交差するように配置するなど、位置をずらして配置するようにしてもよい。
【0057】
さらに、上記実施形態においては、1つの加熱帯に4組の蓄熱式バーナ装置を配設した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、加熱帯の炉長に応じて任意数組の蓄熱式バーナ装置を配設することができる。
【0058】
なおさらに、上記実施形態においては、本発明を連続式加熱炉に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、他の加熱炉や熱処理炉等にも適用し得るものである。
【0059】
また、上記実施形態においては、被加熱鋼材がスラブである場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ブルームやフラットバー等の他の鋼材であっても本発明を適用し得るものである。
【0060】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に係る蓄熱式燃焼装置における燃焼制御方法によれば、加熱帯の燃焼負荷に応じてN組の蓄熱式バーナ装置中の間引きする蓄熱式バーナ装置数を決定すると共に、間引き休止する蓄熱式バーナ装置が存在する場合に、間引き休止中の蓄熱式バーナ装置と燃焼中の蓄熱式バーナ装置とをN組の蓄熱式バーナ装置の燃焼時間が均一化するように所定時間毎に順次切換えるようにしたので、炉幅方向及び炉長方向の均一な加熱が可能となり、製品品質の安定化、燃料原単位の向上等の効果が得られる。
【0061】
また、請求項2に係る蓄熱式燃焼装置における燃焼制御方法によれば、前記加熱帯の燃焼負荷に応じてN組の蓄熱式バーナ装置中の間引きする蓄熱式バーナ装置数を決定すると共に、間引き休止する蓄熱式バーナ装置が存在する場合に、間引き休止中の蓄熱式バーナ装置と燃焼中の蓄熱式バーナ装置とをN組の蓄熱式バーナ装置の燃焼時間が均一化するように所定時間毎に順次切換える燃焼負荷間引き制御と、加熱帯内を通過する被加熱鋼材に基づく間引き制御との双方を考慮して間引き、燃焼及び蓄熱の燃焼サイクルを設定するようにしたので、前記請求項1の発明の効果に加えて、被加熱鋼材がないか又は抽出温度の低い被加熱鋼材が存在して、加熱の必要がない領域が生じたときに、これに応じて燃焼サイクルを変更することができ、より一層、製品品質の安定化、燃料原単位の向上を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を連続式加熱炉に適用した場合の一実施例を示す概略構成図である。
【図2】蓄熱式バーナ装置の一例を示す概略構成図である。
【図3】ガスバーナの一例を示す断面図である。
【図4】ダイレクトディジタルコントローラでの燃焼切換処理の一例を示すフローチャートである。
【図5】図4における1/4間引き燃焼制御処理の具体例を示すフローチャートである。
【図6】図4における1/2間引き燃焼制御処理の具体例を示すフローチャートである。
【図7】図4における全燃焼制御処理の具体例を示すフローチャートである。
【図8】非加熱領域が存在する場合の燃焼制御状態を示すタイムチャートである。
【図9】1/4間引き燃焼制御状態を示すタイムチャートである。
【図10】1/2間引き燃焼制御状態を示すタイムチャートである。
【図11】全燃焼制御状態を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
1 連続式加熱炉
2 予熱帯
3 第1加熱帯
4 第2加熱帯
5 均熱帯
BA1 〜BA4 、BB1 〜BB4 蓄熱式バーナ装置
8 廃ガス吸引ファン
10a、10b ガスバーナ
18a、18b 燃料遮断弁
23a、23b 蓄熱体
24a、24b 空気遮断弁
27a、27b 廃ガス遮断弁
32 ダイレクトディジタルコントローラ
Claims (2)
- 加熱帯内に配設した一対のバーナと、各バーナに接続された燃料供給管及び空気供給兼廃ガス排出管と、前記空気供給兼廃ガス排出管の途上に介装された蓄熱体とを備え、各バーナを交互に切換燃焼させると共に、非燃焼側バーナから前記加熱帯内の廃ガスを前記蓄熱体に導入して熱交換を行うようにした蓄熱式バーナ装置を被加熱鋼材の移動方向に沿って複数N組並設した蓄熱式燃焼装置において、前記加熱帯の燃焼負荷に応じてN組の蓄熱式バーナ装置中の間引きする蓄熱式バーナ装置数を決定すると共に、間引き休止する蓄熱式バーナ装置が存在する場合に、間引き休止中の蓄熱式バーナ装置と燃焼中の蓄熱式バーナ装置とをN組の蓄熱式バーナ装置の燃焼時間が均一化するように所定時間毎に順次切換えるようにしたことを特徴とする蓄熱式燃焼装置における燃焼制御方法。
- 加熱帯内に配設した一対のバーナと、各バーナに接続された燃料供給管及び空気供給兼廃ガス排出管と、前記空気供給兼廃ガス排出管の途上に介装された蓄熱体とを備え、各バーナを交互に切換燃焼させると共に、非燃焼側バーナから前記加熱帯内の廃ガスを前記蓄熱体に導入して熱交換を行うようにした蓄熱式バーナ装置を被加熱鋼材の移動方向に沿って複数N組並設した蓄熱式燃焼装置において、前記加熱帯の燃焼負荷に応じてN組の蓄熱式バーナ装置中の間引きする蓄熱式バーナ装置数を決定すると共に、間引き休止する蓄熱式バーナ装置が存在する場合に、間引き休止中の蓄熱式バーナ装置と燃焼中の蓄熱式バーナ装置とをN組の蓄熱式バーナ装置の燃焼時間が均一化するように所定時間毎に順次切換える燃焼負荷間引き制御と、加熱帯内を通過する被加熱鋼材に基づく間引き制御との双方を考慮して間引き、燃焼及び蓄熱の燃焼サイクルを設定するようにしたことを特徴とする蓄熱式燃焼装置における燃焼制御方法。
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1996
- 1996-06-25 JP JP16477896A patent/JP3562142B2/ja not_active Expired - Fee Related
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