JP3674969B2 - 加熱装置の加熱室内圧力制御装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は加熱室内に少なくとも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ようにした蓄熱式バーナ装置を備えた加熱装置の加熱室内圧力制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
蓄熱式バーナ装置の燃焼制御装置としては、例えば特開平1−219411号公報に記載されているものが知られている。
この従来例では、加熱室に一対のバーナを配設し、このバーナに燃焼空気及び加熱室からの廃ガスを選択的に通過させる燃焼管を接続し、この燃焼管の途上に蓄熱器を配設することにより、一方のバーナを燃焼させているときには、この燃焼バーナに対して燃焼空気を蓄熱器を介して供給することにより蓄熱器の蓄熱で加熱し、他方の非燃焼バーナ側では、加熱室内の廃ガスを蓄熱器を介して一定の流量で外部に排出させるようにしている。
【0003】
この従来装置によれば、燃焼バーナの切換が10秒ないし数分毎に行われながら、廃ガスの熱量が非燃焼バーナ側の蓄熱器に効率良く蓄熱されようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の燃焼制御装置を連続式加熱炉に適用する場合、一対のバーナの切換え動作を行う切換え開始点においては、燃焼側バーナに燃料を供給している燃料遮断弁の閉動作を行うと炉内に発生する廃ガスが減少するので、炉内圧力が急激に低下する。また、一対のバーナの切換え動作の切換え終了点においても、非燃焼側とされている一方のバーナに対して燃料遮断弁の開動作が行われると炉内に発生する廃ガス量が増大するので、炉内圧力が急激に上昇する。このように、炉内圧力が変化すると、炉内圧力の低下によって炉の外部から空気が侵入して炉内の酸素濃度が増加してしまい、スラブの加熱に悪影響を及ぼすおそれがあるとともに、炉内圧力の上昇によって炉内のガスが外部に漏出してしまい、炉内温度を一定に保持することが難しい。
【0005】
そこで、従来の燃焼制御装置では、炉内圧力の変動を抑制するため、目標とする炉室内圧力と、所定時間毎に計測されされている炉室内の圧力(実績炉室内圧力)との差を求め、その差の値に基づいて、炉室内と外部との間に介装されている開閉ダンパに対して開度調整を行う、所謂、フィードバック方式による炉内圧力制御装置を備えている。
【0006】
しかしながら、従来装置の炉内圧力制御装置では、開閉ダンパの開度調整から所定の炉内圧に到達するまで、所定の時間遅れが存在してしまうので、一対のバーナの切換え動作の切換え開始点及び切換え終了点においては、以前として急激な圧力変動が発生してしまい、炉内の酸素濃度の増加と炉内温度の変化を抑制することはできない。
【0007】
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、バーナの切換え動作の切換え開始点及び切換え終了点において炉内の圧力変動を抑制することができる加熱装置の加熱室内圧力制御装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の加熱室内圧力制御装置は、加熱室内に配設した少なくとも一対のバーナと、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、加熱室内の廃ガスが排出される排出路に配設されて加熱室内圧が所定の目標値となるようにダンパ開度の調整制御が行われる開閉ダンパとを有し、燃焼側とされている一方のバーナへの燃料供給を停止して非燃焼側バーナとすると共に、非燃焼側とされている他方のバーナへの燃料供給を開始して燃焼側バーナとしてそれらバーナを交互に切換え燃焼させ、非燃焼側バーナから前記加熱室内の廃ガスを前記蓄熱体に導入して熱交換を行う蓄熱式バーナ装置を備えた加熱装置において、一方の燃焼側バーナに対する燃料供給が停止する直前に、加熱室内が所定の目標圧力値より高めの圧力となるように開閉ダンパの小開度調整を行うと共に、他方の非燃焼側バーナに対する燃料供給が開始する直前に、加熱室内が所定の目標圧力値より低い圧力となるように開閉ダンパの大開度調整を行うダンパ開度制御手段を備えたことを特徴とする装置である。
【0009】
【作用】
本発明の加熱室内圧力制御装置によれば、一方の燃焼側バーナに対する燃料供給が停止する直前には、開閉ダンパの小開度調整を行って加熱室内が所定の目標圧力値より高めの圧力となるようにし、他方の非燃焼側バーナに対する燃料供給が開始する直前には、開閉ダンパの大開度調整を行って加熱室内が所定の目標圧力値より低い圧力となるようにするダンパ開度制御手段を備えている。
【0010】
このため、少なくとも一対のバーナを交互に切換え燃焼させ、非燃焼側バーナから前記加熱室内の廃ガスを前記蓄熱体に導入して熱交換を行う蓄熱式バーナ装置を備えた加熱装置は、各バーナの切換え動作の開始時点において、燃焼側とされている一方のバーナに対する燃料供給を停止する直前には、ダンパ開度制御手段のダンパ開度調整によって加熱室内からの廃ガス排出流量が減少せしめられるので、加熱室内の圧力は低下しない。また、前記切換え動作の終了時点において、非燃焼側とされている他方のバーナに対する燃料供給が開始される直前には、ダンパ開度制御手段のダンパ開度調整によって加熱室内からの廃ガス排出流量が増大するので、加熱室内の圧力は上昇しない。
【0011】
その結果、本発明においては、加熱室内の圧力変化が発生しやすいバーナの切換え燃焼時において、圧力変化が発生する前に廃ガス排出流量調整手段によって加熱室内からの廃ガス排出流量を調整する制御が行われているので、加熱室内の圧力変動は生じなく、加熱室外部からの空気の侵入による加熱室内の酸素濃度の増加や、廃ガスの外部への漏出による加熱室内温度の変化が防止される。
【0012】
【実施例】
以下、本発明の実施例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第1実施例を示す概略構成図である。
図中、1は連続して搬送される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搬出されて次工程に搬送される。
【0013】
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6A〜6D及び7A〜7Dが取付けられ、これら蓄熱式バーナ装置6A〜6D及び7A〜7D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、煙道を介して煙突9から大気に放出される。
ここで、煙突9内部の所定位置には開閉ダンパ40が配設されている。この開閉ダンパ40は、後述するDDC32から制御信号CSD が出力されることによって遠隔操作による開度調整が行われ、第1加熱帯3及び第2加熱帯4から大気に放出される廃ガス量が調整されるようになっている。
【0014】
蓄熱式バーナ装置6A〜6D及び7A〜7D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。
【0015】
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、燃料流量調節弁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も燃料遮断弁22a,22bを介してMガス供給源21に接続されている。
【0016】
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、さらに空気流量調節弁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、さらに廃ガス流量調節弁28を介して廃ガス吸引ファン8に接続されている。
【0017】
ここで、蓄熱体23a,23bの夫々は、気体流通炉に沿って蓄熱媒体として例えば直径19mm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。
【0018】
そして、ガスバーナ10a,10bの燃焼空気給排口14aと蓄熱体23a,23bとの間の流路に燃焼空気温度を検出する燃焼空気温度検出手段としての例えばPR熱電温度計で構成される燃焼空気温度センサ30a,30bが配設されている。
そして、燃料遮断弁18a,18b、メイン遮断弁19、燃料流量流量調節弁20、空気遮断弁24a,24b、空気流量調節弁25、廃ガス遮断弁27a,27b及び廃ガス流量調節弁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。
【0019】
DDC32は、少なくとも燃焼空気温度センサ30a,30bの温度検出値、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、第1加熱帯3及び第2加熱帯4の炉内圧力(実績炉内圧力)を検出する炉内圧センサ35の圧力検出値を読込む。そして、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、これらに基づいて燃料流量調節弁20,空気流量調節弁25及び廃ガス流量調節弁28の流量目標値を設定する。また、燃焼空気温度センサ30a,30bの温度検出値に基づいて燃焼バーナの切換えタイミングを決定し、炉内圧センサ35の実績炉内圧力に基づいて開閉ダンパ40の開度調整を行うと共に、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、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。
【0020】
ここで、DDC32の記憶装置(図示せず)には、後述する燃焼切換え処理の実行に必要な固定データが予め記憶されている。この固定データは、過去の連続式加熱炉の実績データにより得られた目標とする最適な炉内圧力である目標炉内圧力PM と、燃焼側のガスバーナ例えば10aの燃焼を停止させたときに参照される前記目標炉内圧力PM より所定値だけ高めの目標圧とされる炉内低下補償圧PU (PU >PM )と、非燃焼側のガスバーナ例えば10bの燃焼を開始させたときに参照される前記目標炉内圧力PM より所定値だけ低い目標圧とされる炉内上昇補償圧PL (PL <PM )の三種類の圧力データである。
【0021】
そして、DDC32は、前記目標炉内圧力PM 、炉内低下補償圧PU 若しくは炉内上昇補償圧PL に対する炉内圧センサ35により検知された炉内圧力PN との圧力差ΔPを算出し、この圧力差ΔPが略零となるダンパ開度指令値を設定し、このダンパ開度指令値に応じた所要の制御信号CSD を開閉ダンパ40に出力するようになっている。これにより、前記目標炉内圧力PM より所定値だけ高めの目標圧とされた炉内低下補償圧PU と炉内圧力PN との圧力差ΔPを算出し、それに応じた制御信号CSD を開閉ダンパ40に出力すると、開閉ダンパ40はダンパ開度が絞られていく(小さく設定されていく)遠隔操作が行われ、第1加熱帯3及び第2加熱帯4の炉内圧力が上昇するようになっている。一方、前記目標炉内圧力PM より所定値だけ低い目標圧とされた炉内上昇補償圧PL と炉内圧力PN との圧力差ΔPを算出し、それに応じた制御信号CSD を開閉ダンパ40に出力すると、開閉ダンパ40はダンパ開度が拡げられていく(大きく設定されていく)遠隔操作が行われ、第1加熱帯3及び第2加熱帯4の炉内圧力は上昇していく。
【0022】
次に、上記第1実施例の動作をDDC32の燃焼切換処理手順の一例を示す図4のフローチャートを伴って説明する。
DDC32は、連続式加熱炉1の操業を開始する際に、所定の初期化処理を行って炉内温度を予め設定された目標温度TT (例えば1300℃)まで昇温する昇温処理を実行する。
【0023】
この昇温処理は、簡単に説明すると、先ずパイロットバーナ17a,17bに点火した状態で、一対のガスバーナ10a,10bの双方の燃料遮断弁18a,18b、メイン遮断部19を開状態とすると共に、空気遮断弁24a,24bを開状態、廃ガス遮断弁27a,27bを閉状態に夫々制御することにより、両ガスバーナ10a,10bを燃焼状態に制御する。そして、炉温センサ33a,33bで検出される温度検出値TD1,TD2が共に設定温度TS (例えば燃料ガスの着火点以上の900℃)に達したときに、予め設定された何れか一方例えばガスバーナ10bを燃焼停止させて非燃焼状態に切換えるために、先ず燃料遮断弁18bに対する指令信号CSFbをオフ状態として、燃料遮断弁18bを閉操作し、次いで、燃料遮断弁18bが完全に閉状態となるまでに要する所定時間(例えば1秒以内)経過した後に空気遮断弁24bに対する制御信号CSAaをオフ状態として、空気遮断弁24bを閉操作し、これと同時に廃ガス遮断弁27bに対する制御信号CSGbをオン状態として廃ガス遮断弁27bを開操作する。その後、予め設定された所定時間tS (例えば60秒以内)が経過する毎に、燃焼バーナを交互に切換え、炉温センサ33a,33bで検出される温度検出値TD1,TD2が目標温度TT に達すると、昇温処理を終了して、図4に示す定常切換制御処理を実行する。
【0024】
この状態となると、各ガスバーナ10a,10bの蓄熱体23a,23bでの蓄熱が1000℃以上1200℃以下の範囲内となり、燃焼空気の予熱に好適な状態となる。
定常切換制御処理は、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、炉内圧センサ35で検出した第1加熱帯3及び第2加熱帯4の炉内圧力PN を読込み、ステップS2に移行して、現在燃焼中のガスバーナ10i(i=a,b)を検出する。次いで、ステップS3に移行して、燃焼中のガスバーナ側の燃焼空気温度センサ30iで検出した燃焼空気温度TAiを読込み、次いでステップS4に移行して、燃焼空気温度TAiが予め設定した下限設定温度TL (例えば1000℃)に達したか否かを判定する。この判定は、蓄熱体23iで予熱された燃焼空気の温度が低下して、炉内温度を低下させる要因となるか否かを判定するものであり、TAi>TL であるときには、蓄熱体23iで予熱された燃焼空気によって炉内温度が低下することがないものと判断して、そのままタイマ割込処理を終了して炉内温度を監視制御する所定のメインプログラムに復帰し、TAi≦TL であるときには、炉内温度を低下させる要因となるものと判断してステップS5に移行する。
【0025】
このステップS5では、炉内低下補償圧PU と炉内圧センサ35により検出された炉内圧力PN との圧力差ΔP1 を算出する。次いで、ステップS6に移行して、ステップS5で算出された圧力差ΔP1 に対応するダンパ開度指令値の所定の制御信号CSD を、開閉ダンパ40に出力し、開閉ダンパ40を所定開度まで絞る操作を行う。
【0026】
次いで、ステップS7に移行し、現在燃焼状態のガスバーナ10iを燃焼停止させて非燃焼状態に切換えるために、先ずガスバーナ10iの燃料遮断弁18iに対する制御信号CSFiをオフ状態として、燃料遮断弁18iを閉操作し、ステップS8に移行する。
ステップS8では、目標炉内圧力PM と、炉内圧力PN との圧力差ΔP2 を算出する。次いで、ステップS9に移行して、ステップS8で算出された圧力さΔP2 に対応するダンパ開度指令値の所定の制御信号CSD を、開閉ダンパ40に出力し、開閉ダンパ40を所定開度まで戻す操作を行う。
【0027】
次いで、ステップS10では、空気遮断弁24iに対する制御信号CSAiをオフ状態として空気遮断弁24iを閉操作し、且つ廃ガス遮断弁27jに対する制御信号CSGjをオフ状態として廃ガス遮断弁27jを閉操作することにより、ガスバーナ10iを非燃焼状態に切換える。次いで、ステップS11に移行して、他の非燃焼状態のガスバーナ10j(j=b、a)を燃焼状態に切換えるために、その廃ガス遮断弁27iに対する制御信号CSGiをオン状態として廃ガス遮断弁27iを開操作し、且つ空気遮断弁24jに対する制御信号CSAjをオン状態として空気遮断弁24jを開操作し、ステップS12に移行する。
【0028】
ステップS12では、空気遮断弁24iと廃ガス遮断弁27jの閉操作及び廃ガス遮断弁27i及び空気遮断弁24jの開操作が完了する所定時間経過後に、炉内上昇補償圧PL と炉内圧センサ35により検出された炉内圧力PN との圧力差ΔP3 を算出する。次いで、ステップS13に移行して、ステップS12で算出された圧力差ΔP3 に対応するダンパ開度指令値の所定の制御信号CSD を、開閉ダンパ40に出力し、開閉ダンパ40を所定開度まで拡げる操作を行う。
【0029】
次いで、ステップS14に移行し、ガスバーナ10jの燃料遮断弁18jに対する制御信号CSFjをオン状態として、燃料遮断弁18jを開操作することにより、ガスバーナ10jに燃料ガスを供給して、これをパイロットバーナ17jで点火することにより、ガスバーナ10jを燃焼状態に切換え、同時にステップS15に移行する。
【0030】
ステップS15では、ステップS8で算出された目標炉内圧力PM と炉内圧力PN との圧力差ΔP2 に対応するダンパ開度指令値の制御信号CSD を開閉ダンパ40に出力し、開閉ダンパ40を所定開度まで戻す操作を行う。その後、タイマ割込処理を終了してメインプログラムに復帰する。
なお、上述した定常切換制御処理のなかで、本発明の特許請求の範囲に記載されている一方の燃焼側バーナに対する燃料供給が停止する直前に、開閉ダンパの小開度調整を行って加熱室内が所定の目標圧力値より高めの圧力となるようにするステップは、ステップS5及びステップS6である。また、本発明の特許請求の範囲に記載されている他方の非燃焼側バーナに対する燃料供給が開始する直前には、開閉ダンパの大開度調整を行って加熱室内が所定の目標圧力値より低い圧力となるようにするステップは、ステップS12及びステップS13である。
【0031】
したがって、連続式加熱炉が操業開始して、昇温制御処理によって炉内温度が目標温度に達すると、図4の定常切換制御処理が実行されることになる。このとき、一方のガスバーナ10aが燃焼状態にあり、他方のバスバーナ10bが非燃焼状態にあるものとすると、この状態では、燃焼状態のガスバーナ10aに対しては、外気から空気ブロア26によって圧送される冷風状態(例えば20℃)の燃焼空気が空気流量調節弁25、空気遮断弁24aを介して蓄熱体23aに供給され、この蓄熱体23aで蓄熱されたアルミナボールと熱交換されて1000℃以上に予熱されてガスバーナ10aの燃焼空気給排口14aに供給され、ガスノズル13から噴射される燃料ガスと混合されて燃焼されて、炉内を加熱する。
【0032】
これと同時に、他方の非燃焼状態のガスバーナ10bでは、空気一次ノズル15及び空気2次ノズル16が燃焼空気室14、燃焼空気給排口14a、蓄熱体23b、廃ガス遮断弁27b、廃ガス流量調節弁28を介して廃ガス吸引ファン8に連通され、この廃ガス吸引ファン8によって炉内の廃ガスが吸引されて蓄熱体23bを通って排出されることにより、蓄熱体23b内のアルミナボールと熱交換することにより、蓄熱体23bの蓄熱温度が徐々に上昇される。
【0033】
このとき、ガスバーナ10aが燃焼状態に、ガスバーナ10bが非燃焼状態に夫々切換えられた直後であるものとすると、燃焼状態のガスバーナ10a側の蓄熱体2aで予熱された燃焼空気の温度は、図5で実線図示の特性曲線La で示すように、蓄熱体23aの飽和温度例えば1200℃であり、一方、非燃焼状態のガスバーナ10bの蓄熱体23bの温度は、一点鎖線図示の特性曲線Lb で示すように、前回の燃焼時に放熱された設定下限温度TL である1000℃となっており、ガスバーナ10b側の廃ガス遮断弁27bの出側の温度は、図5の特性曲線Lc で示すように、例えば190℃程度になっている。
【0034】
このため、図4の処理が実行されると、ステップS1では、第1加熱帯3及び第2加熱帯4の炉内圧力PN を読込み、ステップS2で燃焼状態であるガスバーナ10aが検出され、次いで、このガスバーナ10a側の燃焼空気温度センサ30aの燃焼空気温度TDaを読込み、次いでステップS4で読込まれた燃焼空気温度TDaが下限設定温度TL 以下であるか否かを判定するが、この状態ではガスバーナ10aで燃焼を開始した直後であるため、蓄熱体23aの蓄熱温度が1200℃程度であり、燃焼空気温度も略等しいので、TDa>TL となり、そのままタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
【0035】
したがって、ガスバーナ10aでの燃焼状態が継続されると共に、ガスバーナ10bでの廃ガス回収状態が継続されるが、ガスバーナ10aに供給される燃焼空気の温度は、図5の特性曲線La で示すように、時間の経過と共に徐々に低下する一方、ガスバーナ10b側の蓄熱体23bの温度が図5の特性曲線Lb で示すように徐々に上昇し、これに伴って廃ガス遮断弁27bの出側温度も図5の特性曲線Lc に示すように、徐々に上昇する。
【0036】
その時、図6に示すように、時点t1 でガスバーナ10aに供給される燃焼空気温度TDaが下限設定温度TL に達すると、図4の処理が実行されたときに、ステップS4からステップS5に移行することになり、目標炉内圧力PM1より高い炉内低下補償圧PU と炉内圧力PN との圧力差ΔP1 が算出され、ステップS6で圧力差ΔP1 に応じたダンパ開度指令値の制御信号CSD が開閉ダンパ40に出力されるので、開閉ダンパ40は所定開度まで絞られていく。
【0037】
そして、所定時間(例えば1秒以内)経過した時点t2 では、ステップS7によりガスバーナ10aの燃料遮断弁18aに対する制御信号CSFaをオフ状態として、燃料遮断弁18aを閉操作する。このため、図6に示すように、燃料遮断弁18aが徐々に閉じられ、ガスバーナ10aへの燃料ガスの供給が完全に遮断される。
【0038】
そして、燃料遮断弁18aの閉操作が完了する時点t3 では、ステップS8により目標炉内圧力PM1と炉内圧力PN との圧力差ΔP2 が算出され、ステップS9で圧力差ΔP2 に応じたダンパ開度指令値の制御信号CSD が開閉ダンパ40に出力されるので、開閉ダンパ40は所定開度まで拡げられて略元の状態に戻される。それと同時に、空気遮断弁24aに対する制御信号CSAaをオフ状態として空気遮断弁24aを閉操作し、且つ他の非燃焼状態のガスバーナ10bの廃ガス遮断弁27bに対する制御信号CSGbをオフ状態として廃ガス遮断弁27bを閉操作することにより、図6に示すように、空気遮断弁24aが徐々に閉じられ、これと同時に廃ガス遮断弁27aが徐々に閉じられ、ガスバーナ10aが非燃焼状態の廃ガス回収状態に切換えられる。さらに、ステップS11に移行して、廃ガス遮断弁27aに対する制御信号CSGaをオン状態として廃ガス遮断弁27aを開操作し、且つ空気遮断弁24bに対する制御信号CSAbをオン状態として空気遮断弁24bを開操作することにより、図6に示すように、廃ガス遮断弁27aが徐々に開かれると共に、空気遮断弁24bが徐々に開かれ、廃ガス回収状態からガスバーナ10bに高温の蓄熱体23bで予熱された燃焼空気を供給する燃焼準備状態に移行する。
【0039】
そして、空気遮断弁24b及び廃ガス遮断弁27aが全開状態となった時点t4 でステップS12に移行し、目標炉内圧力PM1より低い炉内上昇補償圧PL と炉内圧力PN との圧力差ΔP3 が算出され、ステップS13で圧力差ΔP3 に応じたダンパ開度指令値の制御信号CSD が開閉ダンパ40に出力されるので、開閉ダンパ40は所定開度まで拡げられていく。
【0040】
そして、所定時間経過後の時点t5 でステップS14に移行して、ガスバーナ10bの燃料遮断弁18bに対する制御信号CSFbをオン状態として、図6に示すように、燃料遮断弁18bを開操作することにより、ガスバーナ10bに燃料ガスが供給開始され、これがパイロットバーナ17bで点火されることにより、ガスバーナ10bを燃焼状態に切換える。
【0041】
そして、燃焼遮断弁18bの開操作が完了した時点t6 でステップS15に移行し、目標炉内圧力PM1と炉内圧力PN との圧力差ΔP2 に応じたダンパ開度指令値の制御信号CSD が開閉ダンパ40に出力されるので、開閉ダンパ40は所定開度まで拡げられて略元の状態に戻される。
このように、ガスバーナ10bが燃焼状態に切換わると、時間の経過と共に図5の特性曲線Lb で示すように、燃焼空気温度TDbが徐々に低下し、逆にガスバーナ10aで回収された廃ガスによって蓄熱体23aの温度が徐々に上昇され、これに応じて廃ガス遮断弁27aの出側の廃ガス温度が特性曲線Ld で示すように、徐々に上昇する。
【0042】
そして、このガスバーナ10bの燃焼状態が、燃焼空気温度TDbが下限設定温度TL 以下となるまで継続され、燃焼空気温度TDbが加減設定温度TL 以下となると、ガスバーナ10bが燃焼状態から非燃焼状態に、逆にガスバーナ10aが非燃焼状態から燃焼状態に切換えられる。その後、燃焼状態のガスバーナ10iに供給される燃焼空気温度TDiが下限設定温度TL 以下となる毎に燃焼バーナの切換えが行われる。
【0043】
次に、本実施例の作用効果について説明する。
本実施例の装置は、一方のバーナ10aに対する燃料供給を停止させる直前の時点t1 において、DDC32が目標炉内圧力PM1より高い炉内低下補償圧PU と炉内圧力PN との圧力差ΔP1 を算出し(ステップS5)、この圧力差ΔP1 に応じたダンパ開度指令値の制御信号CSD を開閉ダンパ40に対して出力することにより(ステップS6)、開閉ダンパ40は所定開度まで絞られる調整が行われ、第1加熱帯3または第2加熱帯4からの廃ガス排出流量が減少する。これにより、一方のバーナ10aに対する燃料供給を停止する時点t2 では第1加熱帯3または第2加熱帯4内の廃ガス量は減少せず、したがって、第1加熱帯3または第2加熱帯4内は圧力が低下しない。
【0044】
また、他方のバーナ10bに対する燃料供給を開始させる直前の時点t4 において、DDC32が目標炉内圧力PM1より低い炉内上昇補償圧PL と炉内圧力PN との圧力差ΔP3 を算出し(ステップS12)、この圧力差ΔP3 に応じたダンパ開度指令値の制御信号CSD を開閉ダンパ40に対して出力することにより(ステップS13)、開閉ダンパ40は所定開度まで拡げられる調整が行われ、、第1過熱帯3または第2加熱帯4からの廃ガス排出流量を増大する。これにより、他方のバーナ10bに対する燃料供給を開始する時点t5 では第1加熱帯3または第2加熱帯4内の廃ガス量は増大せず、したがって、第1加熱帯3または第2加熱帯4内は圧力が上昇しない。
【0045】
このように、本実施例では、第1加熱帯3または第2加熱帯4内の圧力変化が発生しやすい燃焼側バーナ例えば10aの燃料供給停止の直前と、非燃焼側バーナ例えば10bの燃料供給開始の直前において、開閉ダンパ40のダンパ開度調整によって廃ガス排出流量の増減を調整する制御を行っているので、第1加熱帯3または第2加熱帯4内の圧力変動は生じなく、外部からの空気の侵入による第1加熱帯3または第2加熱帯4内の酸素濃度の増加や、廃ガスが外部へ漏出してしまうことによる加熱室内温度変化を防止することができる。
【0046】
なお、上記実施例においては、燃焼空気温度センサ30a、30bで検出された燃焼空気温度によってバーナ10a、10bの燃焼切換え操作を行うものとしたが、これに限るものではなく、他のセンサによりバーナの燃料切換え操作を行っても、さらには、所定時間毎の切換え操作を行っても、本実施例の作用効果を得ることができる。
【0047】
また、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。
また、上記各実施例においては、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。
【0048】
さらに、上記各実施例においては、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。
【0049】
さらにまた、上記各実施例においては、温度検出手段としてPR熱電温度計を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、他の熱電温度計を適用することができる。
また、上記各実施例においては、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。
【0050】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の加熱装置の加熱室内圧力制御装置は、一方の燃焼側バーナに対する燃料供給が停止する直前には、開閉ダンパの小開度調整を行って加熱室内が所定の目標圧力値より高めの圧力となるようにし、他方の非燃焼側バーナに対する燃料供給が開始する直前には、開閉ダンパの大開度調整を行って加熱室内が所定の目標圧力値より低い圧力となるようにするダンパ開度制御手段を備えているから、少なくとも一対のバーナを交互に切換え燃焼させ、非燃焼側バーナから前記加熱室内の廃ガスを前記蓄熱体に導入して熱交換を行う蓄熱式バーナ装置を備えた加熱装置では、各バーナの切換え動作の開始時点において、燃焼側とされている一方のバーナに対する燃料供給を停止する直前には、ダンパ開度制御手段のダンパ開度調整によって加熱室内からの廃ガス排出流量が減少せしめられるので、加熱室内の圧力は低下しない。また、前記切換え動作の終了時点において、非燃焼側とされている他方のバーナに対する燃料供給が開始される直前には、ダンパ開度制御手段のダンパ開度調整によって加熱室内からの廃ガス排出流量が増大するので、加熱室内の圧力は上昇しない。
【0051】
したがって、本発明においては、加熱室内の圧力変化が発生しやすいバーナの切換え燃焼時において、圧力変化が発生する前に廃ガス排出流量調整手段によって加熱室内からの廃ガス排出流量を調整する制御が行われているので、加熱室内の圧力変動は生じなく、加熱室外部からの空気の侵入による加熱室内の酸素濃度の増加や、廃ガスの外部への漏出による加熱室内温度の変化を防止することができる。
【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】蓄熱式バーナ装置を備えた加熱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定常切換処理の一例を示すフローチャートである。
【図5】燃焼バーナの切換えによる蓄熱体の前後の温度変化及び廃ガス温度変化を示すタイムチャートである。
【図6】本発明の動作の説明に供する各弁の切換タイミング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
6A〜6D、7A〜7D 蓄熱バーナ装置
8 廃ガス吸引ファン(廃ガス排出流量調整手段)
10a、10b ガスバーナ
18a、18b 燃料遮断弁
20 燃料流量調節弁
25 空気流量調節弁
23a、23b 蓄熱体
24a、24b 空気遮断弁
27a、27b 廃ガス遮断弁
28 廃ガス流量調節弁((廃ガス排出流量調整手段)
32 ダイレクトディジタルコントローラ(DDC)
35 炉内圧センサ
40 開閉ダンパ
t1 燃焼側バーナに対する燃料供給を停止する直前の時点
t4 非燃焼側バーナに対する燃料供給を開始する直前の時点
Claims (1)
- 加熱室内に配設した少なくとも一対のバーナと、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、加熱室内の廃ガスが排出される排出路に配設されて加熱室内圧が所定の目標値となるようにダンパ開度の調整制御が行われる開閉ダンパとを有し、燃焼側とされている一方のバーナへの燃料供給を停止して非燃焼側バーナとすると共に、非燃焼側とされている他方のバーナへの燃料供給を開始して燃焼側バーナとしてそれらバーナを交互に切換え燃焼させ、非燃焼側バーナから前記加熱室内の廃ガスを前記蓄熱体に導入して熱交換を行う蓄熱式バーナ装置を備えた加熱装置において、
一方の燃焼側バーナに対する燃料供給が停止する直前に、加熱室内が所定の目標圧力値より高めの圧力となるように開閉ダンパの小開度調整を行うと共に、他方の非燃焼側バーナに対する燃料供給が開始する直前に、加熱室内が所定の目標圧力値より低い圧力となるように開閉ダンパの大開度調整を行うダンパ開度制御手段を備えたことを特徴とする加熱装置の加熱室内圧力制御装置。
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- 1994-12-09 JP JP30667394A patent/JP3674969B2/ja not_active Expired - Fee Related
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