JP5365438B2

JP5365438B2 - バーナの燃焼制御装置及びバーナの燃焼制御方法

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Publication number: JP5365438B2
Application number: JP2009212165A
Authority: JP
Inventors: 剛田中; 卓司小林
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2009-09-14
Filing date: 2009-09-14
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2029-09-14
Also published as: JP2011058781A

Description

本発明は、バーナの燃焼制御装置及びバーナの燃焼制御方法に関し、特に、バーナの燃焼制御を行うために用いて好適なものである。

従来から、連続焼鈍設備においては、ラジアントチューブを用いて、焼鈍炉に搬送されるストリップ（鋼帯）を加熱することが行われている。ラジアントチューブには、バーナが取り付けられており、このバーナには、燃焼用ガスと空気（以下、必要に応じてエアと称する）とが供給される。バーナの燃焼制御を行う際には、バーナに供給される燃焼用ガスとエアとを制御することになる。
バーナの燃焼制御を行う従来の方法として、圧力制御方式と流量制御方式がある。
圧力制御方式では、バーナに供給されるエアの圧力と燃焼用ガスの圧力とが比例関係になるように、燃焼用ガスの圧力を調節するガス圧力調節弁と、エアの圧力を調節するエア圧力調節弁とを連動して動作させるようにする。また、煤の発生を防止するために、バーナにおける燃焼量が小さいときには、エアの圧力と燃焼用ガスの圧力とを比例関係とせず、テーブル化することによりエアの圧力を燃焼用ガスの圧力に比べて若干高めにすることも行われている。
また、流量制御方式では、バーナに供給される燃焼用ガスとエアの流量を計測し、計測した結果に基づいて、目標の空気比になるように、燃焼用ガスの流量を調節するガス流量調節弁と、エアの流量を調節するエア流量調節弁とを動作させるようにする（特許文献１を参照）。

特開２００２−２２８１４９号公報

しかしながら、圧力制御方式では、システム上に、燃焼用ガス及びエアの流量が現れないため、空気比の調節を行うためには、個々のバーナの排ガス（Ｏ₂）濃度を測定・調整しなければならない。このため、空気比の調節を行うための作業者の負荷が大きくなる虞があるという問題点があった。また、複数のゾーンにおけるバーナの燃焼制御を一括して行う場合、ガス供給装置（エア供給装置）から、各ゾーンの先頭にそれぞれ配置される複数のガス圧力調節弁（エア圧力調節弁）に一括して燃焼用ガス（エア）が供給される。５つのゾーンにおけるバーナの燃焼制御を一括して行う場合を考えると、例えば、各ゾーンの圧力調節弁それぞれが１００％開いている状態から、上流側から順に１００％、８０％、６０％、４０％、２０％開く状態に、各ゾーンのエア圧力調節弁の状態が変更すると、エア供給装置から圧力調節弁までの間の配管における内圧が上昇することにより、上流側におけるエアの供給圧力が上昇し、結果としてガス圧も連動して上昇し過負荷になる虞があるという問題点があった。

一方、流量制御方式では、空気比の調節については自動的に行うことができる。ここで、前述したような焼鈍炉は、材料の熱処理のために高温で操業することが多いので、前述したラジアントチューブを用いた場合、ラジアントチューブが、クリープ損傷、酸化減肉、ヒートショック等により破損することがある。ラジアントチューブが破損した場合には、そのラジアントチューブに取り付けられているバーナを停止させる必要がある。破損等により一部のバーナの動作が停止すると、残りのバーナに、停止したバーナに供給する流量を上乗せした流量の燃焼用ガス（エア）が供給されるような制御を行うことになる。したがって、過剰な流量の燃焼用ガス（エア）がバーナに供給され、ラジアントチューブやバーナの寿命を損なう虞があるという問題点があった。
以上のように従来の技術では、空気比の調節を行うことと、バーナの状態に応じて負荷を調節することとの双方を容易に行うことが困難であるという問題点があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、空気比の調節を行うことと、バーナの状態に応じて負荷を調節することとの双方を容易に行えるようにすることを目的とする。

本発明のバーナの燃焼制御装置は、複数のバーナのそれぞれに燃焼用ガスと空気とを供給して複数のバーナの燃焼制御を一括して行うバーナの燃焼制御装置であって、前記バーナにより加熱される領域の温度の実績値と、予め設定された設定値との差に基づいて、前記複数のバーナにおける燃焼量を決定する燃焼量決定手段と、前記燃焼量決定手段により決定された燃焼量に基づいて、前記複数のバーナに供給する燃焼用ガスの流量を決定するガス流量決定手段と、前記ガス流量決定手段により決定された燃焼用ガスの流量に対応する圧力を、予め設定された流量と圧力との関係を示す情報に基づいて導出するガス圧力導出手段と、前記複数のバーナに供給される前記燃焼用ガスの圧力を調節するガス圧力調節弁と、前記ガス圧力調節弁よりも前記バーナが配置されている側における前記燃焼用ガスの圧力を測定するガス圧力測定手段と、前記ガス圧力測定手段により測定される前記燃焼用ガスの圧力が、前記ガス圧力導出手段により導出された圧力になるように、前記ガス圧力調節弁の開度を調節するガス圧力調節手段と、前記燃焼量決定手段により決定された燃焼量に基づいて、前記複数のバーナに供給する空気の流量を決定するエア流量決定手段と、前記エア流量決定手段により決定された空気の流量に対応する圧力を、予め設定された流量と圧力との関係を示す情報に基づいて導出するエア圧力導出手段と、前記複数のバーナに供給される前記空気の圧力を調節するエア圧力調節弁と、前記エア圧力調節弁よりも前記バーナが配置されている側における前記空気の圧力を測定するエア圧力測定手段と、前記エア圧力測定手段により測定される前記空気の圧力が、前記エア圧力導出手段により導出された圧力になるように、前記エア圧力調節弁の開度を調節するエア圧力調節手段と、を備えることを特徴とする。

本発明のバーナの燃焼制御方法は、複数のバーナのそれぞれに燃焼用ガスと空気とを供給して複数のバーナの燃焼制御を一括して行うバーナの燃焼制御方法であって、前記バーナにより加熱される領域の温度の実績値と、予め設定された設定値との差に基づいて、前記複数のバーナにおける燃焼量を決定する燃焼量決定ステップと、前記燃焼量決定ステップにより決定された燃焼量に基づいて、前記複数のバーナに供給する燃焼用ガスの流量を決定するガス流量決定ステップと、前記ガス流量決定ステップにより決定された燃焼用ガスの流量に対応する圧力を、予め設定された流量と圧力との関係を示す情報に基づいて導出するガス圧力導出ステップと、前記複数のバーナに供給される前記燃焼用ガスの圧力を調節するガス圧力調節弁よりも前記バーナが配置されている側における前記燃焼用ガスの圧力を測定するガス圧力測定ステップと、前記ガス圧力測定ステップにより測定される前記燃焼用ガスの圧力が、前記ガス圧力導出ステップにより導出された圧力になるように、前記ガス圧力調節弁の開度を調節するガス圧力調節ステップと、前記燃焼量決定ステップにより決定された燃焼量に基づいて、前記複数のバーナに供給する空気の流量を決定するエア流量決定ステップと、前記エア流量決定ステップにより決定された空気の流量に対応する圧力を、予め設定された流量と圧力との関係を示す情報に基づいて導出するエア圧力導出ステップと、前記複数のバーナに供給される前記空気の圧力を調節するエア圧力調節弁よりも前記バーナが配置されている側における前記空気の圧力を測定するエア圧力測定ステップと、前記エア圧力測定ステップにより測定される前記空気の圧力が、前記エア圧力導出ステップにより導出された圧力になるように、前記エア圧力調節弁の開度を調節するエア圧力調節ステップと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、燃焼用ガス（空気）の流量を、必要な燃焼量に基づいて決定した後、その燃焼用ガス（空気）の流量を圧力に変換し、測定された圧力がその圧力になるように、ガス圧力調節弁（エア圧力調節弁）を調節する。よって、複数のバーナの一部が停止すると、それに応じて燃焼用ガス（空気）の流量が減少するので、過剰インプットが発生することを容易に防止することができる。また、燃焼用ガス（空気）の流量を決定するので、空気比の調節を容易に行うことができる。したがって、空気比の調節を行うことと、バーナの状態に応じて負荷を調節することとの双方を容易に行えるようにする。

本発明の実施形態を示し、連続焼鈍炉の構成の一例を示す図である。本発明の実施形態を示し、バーナの燃焼制御装置の構成の一例を示す図である。本発明の実施例を示し、バーナの燃焼制御装置のうち、ガスの供給に関わる部分の構成の一例を示す図である。本発明の実施例を示し、バーナに異常がない場合に、本実施形態のようにバーナの燃焼制御を行うと、どのようにガス流量が変化するかを説明する図である。本発明の実施例を示し、バーナに異常がない場合に、従来の流量制御方式でバーナの燃焼制御を行うと、どのようにガス流量が変化するかを説明する図である。本発明の実施例を示し、２０本のバーナのうち、４本のバーナが停止した場合に、本実施形態のようにバーナの燃焼制御を行うと、どのようにガス流量が変化するかを説明する図である。本発明の実施形態を示し、２０本のバーナのうち、４本のバーナが停止した場合に、従来の流量制御方式でバーナの燃焼制御を行うと、どのようにガス流量が変化するかを説明する図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。本実施形態では、連続焼鈍炉に配置されたバーナの燃焼制御を行う場合を例に挙げて説明する。
図１は、連続焼鈍炉の構成の一例を示す図である。具体的に図１（ａ）は、連続焼鈍炉を横側から見た図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す連続焼鈍炉の１つの加熱ゾーンの詳細を示す図であり、図１（ｃ）は、図１（ｂ）に示すラジアントチューブに取り付けられるバーナを示す図である。尚、図１では、説明の都合上、連続焼鈍炉の構成を簡略化して示している。

図１（ａ）に示すように、連続焼鈍炉１０は、複数の加熱ゾーン１０ａ、１０ｂ、１０ｃを有し、連続焼鈍炉１０に搬送されたストリップ（鋼帯）１１は、加熱ゾーン１０ａ、１０ｂ、１０ｃを順番に通過して加熱される。
図１（ｂ）に示すように、加熱ゾーン１０ａでは、ストリップ１１は、炉内ロール１２ａ〜１２ｉにガイドされて搬送される。ストリップ１１の搬送経路には、ストリップ１１の面を挟むように、複数のラジアントチューブ１０１〜１３６が設けられている。ラジアントチューブ１０１〜１３６は、図１の紙面に垂直な方向に延設されている。尚、その他の加熱ゾーン１０ｂ、１０ｃの基本的な構成は、加熱ゾーン１０ａと同じであるので、ここではそれらの詳細な説明を省略する。また、加熱ゾーンの設定方法は図１に示したものに限定されない。例えば、加熱ゾーン１０ａ、１０ｂ、１０ｃのそれぞれを更に細分化して加熱ゾーンを設定するようにしてもよい。
図１（ｃ）に示すように、ラジアントチューブ１０１には、バーナ２０１が取り付けられている。尚、図１（ｂ）に示すラジアントチューブ１０１は、図１（ｃ）のＡ−Ａ´方向から見た断面を示している。また、その他のラジアントチューブ１０２〜１３６の基本的な構成は、ラジアントチューブ１０１と同じであるので、ここではそれらの詳細な説明を省略する。

図２は、バーナの燃焼制御装置の構成の一例を示す図である。
図２において、バーナの燃焼制御装置は、ガス本管（ガス供給装置）２１と、エアブロア（エア供給装置）２２と、炉温計２３と、炉温調節器２４と、エア流量設定器２５と、エア圧力調整器２６と、エア流量測定装置２７と、エア調節弁２８と、エア圧力測定装置２９と、手動調整弁３０、３８と、手動遮断弁３１、３９と、ガス流量設定器３２と、ガス圧力調整器３３と、ガス流量測定装置３４と、ガス調節弁３５と、ガス圧力測定装置３６と、ガス遮断弁３７と、複数のバーナ２０１とを有している。

炉温計２３は、連続焼鈍炉１０内の所定の箇所に設置されており、連続焼鈍炉１０内の所定の箇所における温度（炉温）を測定する。
炉温調節器２４は、炉温計２３により測定された連続焼鈍炉１０内の炉温の実績値と、予め設定された設定値との偏差を求め、求めた偏差に基づいて、負荷（燃焼量）の現在値に対する増減量を決定する。
エア流量設定器２５は、炉温調節器２４で決定された負荷に応じて、バーナの燃焼制御装置で管理しているバーナ２０１に供給するエアの流量Ｑを決定する。

エア圧力調整器２６は、エア流量設定器２５で決定されたエアの流量Ｑに対応する圧力Ｐを、エア圧力調整器２６に予め設定されている関数４１に従って導出し、エア流量設定器２５で決定されたエアの流量Ｑを圧力Ｐに変換する。そして、エア圧力調整器２６は、エア圧力測定装置２９により測定される「エア調節弁２８よりも下流側における配管内のエアの圧力」が、導出した圧力Ｐとなるように、エア調節弁２８の開度を調節する。
ここで、バーナ２０１およびそこからゾーン調節弁であるエア調節弁２８までの圧力損失の総和Ｐと流量Ｑとの関係は、以下の（１）式の関係になる。
Ｑ＝α×Ｐ^1/2 ・・・（１）
（１）式においてαは定数である。ただし、バーナ２０１においてパイロットバーナや冷却用空気など固定的に供給されるガス等の存在を無視できない場合には、（１）式に対して修正を加える必要がある（すなわち、この場合には、バーナ２０１からエア調節弁２８までの圧力損失の総和Ｐと流量Ｑとの関係は、正確に（１）の関係にはならず（１）式に近い関係として表現できる）。

本実施形態では、（１）式の関数又は（１）式に近い関数に基づいて、エアの流量Ｑと圧力Ｐとの関係を示す関数４１を予め求め、その関数４１をエア圧力調整器２６に記憶させておく。このように関数４１は、バーナ２０１およびそこからゾーン調節弁であるエア調節弁２８までの圧力損失の総和Ｐと流量Ｑとの関係と相関のある情報であり、エアの流量Ｑは、エアの圧力Ｐの１／２乗に（概ね）比例する。
尚、本実施形態では、エアの流量Ｑと圧力Ｐとの関係を示す関数４１をエア圧力調整器２６に記憶させるようにしたが、エアの流量Ｑと圧力Ｐとの関係を記憶していれば、必ずしも関数をエア圧力調整器２６に記憶させる必要はない。例えば、エアの流量Ｑと圧力Ｐとの関係を示すテーブルをエア圧力調整器２６に記憶させるようにしてもよい。このようにすると、エア流量設定器２５で決定されたエアの流量Ｑに対応する圧力Ｐがテーブルにない場合がある。その場合には、例えば補間処理を行ってエア流量設定器２５で決定されたエアの流量Ｑに対応する圧力Ｐを求めるようにすればよい。

エアブロア２２は、配管内にエアを供給するためのものである。エア流量測定装置２７は、配管内のエアの流量を測定するためのものであり、例えば、オリフィス流量計がエア流量測定装置２７として用いられる。
エア調節弁２８は、配管内のエアの圧力を調節するための弁であり、前述したように、エア圧力調整器２６によってその開度が調整される。
エア圧力測定装置２９は、前述したように、エア調節弁２８よりも下流側における配管内のエアの圧力を測定するためのものであり、測定された圧力の値は、エア圧力調整器２６に出力される。
手動調整弁３０は、作業者が、バーナ２０１に供給されるエアの微調節を手動で行うためのものである。手動遮断弁３１は、作業者が、バーナ２０１に供給されるエアの遮断を手動で行うためのものである。

尚、本実施形態では、エアブロア（エア供給装置）２２は、バーナの燃焼制御装置に１つ設けられ、エア流量設定器２５及びエア圧力調整器２６は、１つ又は複数の加熱ゾーンに対して１つずつ設けられている。また、エア流量測定装置２７、エア調節弁２８、及びエア圧力測定装置２９は、１つの加熱ゾーンに対して１つずつ設けられている。また、バーナ２０１は、１つの加熱ゾーンに複数設けられており、手動調整弁３０及び手動遮断弁３１は、１つのバーナに対して１つずつ設けられている。また、炉温計２３及び炉温調節器２４は、１つ又は複数の加熱ゾーンに対して１つずつ設けられている。
以上のように本実施形態では、例えば、炉温調節器２４を用いることにより燃焼量決定手段の一例が実現される。また、例えば、エア流量設定器２５を用いることにより、エア流量決定手段が実現される。エア圧力調整器２６を用いることにより、エア圧力導出手段とエア圧力調節手段が実現される。また、例えば、エア流量測定装置２７、エア調節弁２８、エア圧力測定装置２９を用いることにより、それぞれ、エア流量測定手段、エア圧力調節弁、エア圧力測定手段が実現される。

ガス流量設定器３２は、炉温調節器２４で決定された負荷に応じて、バーナの燃焼制御装置で管理しているバーナ２０１に供給する燃焼用ガスの流量Ｑを決定する。尚、以下の説明では、燃焼用ガスを必要に応じてガスと略称する。
ガス圧力調整器３３は、ガス流量設定器３２で決定されたガスの流量Ｑに対応する圧力Ｐを、ガス圧力調整器３３に予め設定されている関数４２に従って導出し、ガス流量設定器３２で決定されたガスの流量Ｑを圧力Ｐに変換する。そして、ガス圧力調整器３３は、ガス圧力測定装置３６により測定される「ガス調節弁３５よりも下流側における配管内のガスの圧力」が、導出した圧力Ｐとなるように、ガス調節弁３５の開度を調節する。
ここで、バーナ２０１およびそこからゾーン調節弁であるガス調節弁３５までの圧力損失の総和Ｐと流量Ｑとの関係も、前述した（１）式又は（１）式に近い関係として表現できる。
そこで、本実施形態では、（１）式の関数又は（１）式に近い関数に基づいて、ガスの流量Ｑと圧力Ｐとの関係を示す関数４２を予め求め、その関数４２をガス圧力調整器３３に記憶させておく。このように関数４２は、バーナ２０１およびそこからゾーン調節弁であるガス調節弁３５までの圧力損失の総和Ｐと流量Ｑとの関係と相関のある情報であり、ガスの流量Ｑは、ガスの圧力Ｐの１／２乗に（概ね）比例する。
尚、本実施形態では、ガスの流量Ｑと圧力Ｐとの関係についても、エアの流量Ｑと圧力Ｐとの関係と同様に、例えば、その関係を示すテーブルをガス圧力調整器３３に記憶させるようにしてもよい。

ガス本管２１は、配管内にガスを供給するためのものである。ガス流量測定装置３４は、配管内のガスの流量を測定するためのものであり、例えば、オリフィス流量計がガス流量測定装置３４として用いられる。
ガス調節弁３５は、配管内のガスの圧力を調節するための弁であり、前述したように、ガス圧力調整器３３によってその開度が調整される。
ガス圧力測定装置３６は、前述したように、ガス調節弁３５よりも下流側における配管内のガスの圧力を測定するためのものであり、測定された圧力の値は、ガス圧力調整器３３に出力される。
ガス遮断弁３７は、図２に示すバーナの燃焼制御装置に何らかの異常が発生したとき等に図示しない制御装置の制御によって、バーナ２０１に供給されるガスを遮断するためのものである。
手動調整弁３８は、バーナ２０１毎に個別に設けられ、作業者が、バーナ２０１に供給されるガスの微調節を手動で行うためのものである。手動遮断弁３９も、バーナ２０１毎に個別に設けられ、作業者が、バーナ２０１に供給されるガスの遮断を手動で行うためのものである。
尚、本実施形態では、ガス本管（ガス供給装置）２１は、バーナの燃焼制御装置に１つ設けられ、ガス流量設定器３２及びガス圧力調整器３３は、１つまたは複数の加熱ゾーンに対して１つずつ設けられている。また、ガス流量測定装置３４、ガス調節弁３５、ガス圧力測定装置３６、及びガス遮断弁３７は、１つの加熱ゾーンに対して１つずつ設けられ、手動調整弁３８及び手動遮断弁３９は、１つのバーナに対して１つずつ設けられている。
以上のように本実施形態では、例えば、ガス流量設定器３２を用いることにより、ガス流量決定手段が実現される。ガス圧力調整器３３を用いることにより、ガス圧力導出手段とガス圧力調節手段が実現される。また、例えば、ガス流量測定装置３４、ガス調節弁３５、ガス圧力測定装置３６を用いることにより、それぞれ、ガス流量測定手段、ガス圧力調節弁、ガス圧力測定手段が実現される。

（実施例）
ここで、図２に示したバーナの燃焼制御装置を用いたバーナの燃焼制御の実施例を示す。ここでは、以下の条件で燃焼制御を行った。
バーナの定格；１６７．５ＭＪ／ｈｒ
各加熱ゾーンに配置するバーナの本数；２０本
使用ガス種；ＬＮＧ
ガス低発熱量；４１．６ＭＪ／Ｎｍ³
各加熱ゾーンにおけるガスの流量；８０．６Ｎｍ³−ＬＮＧ／ｈｒ
図３は、本実施例におけるバーナの燃焼制御装置のうち、ガスの供給に関わる部分の構成の一例を示す図である。
図４は、全てのバーナ２０１ａ〜２０１ｔに異常がない場合に、本実施形態のようにバーナの燃焼制御を行うと、どのようにガス流量が変化するかを説明する図である。また、図５は、全てのバーナ２０１ａ〜２０１ｔに異常がない場合に、従来の流量制御方式でバーナの燃焼制御を行うと、どのようにガス流量が変化するかを説明する図である。
図４に示す関数４２は、ガス圧力調整器３３に記憶されているものである（図２を参照）。
図４において、ガス流量設定器３２で決定されたガスの流量（ゾーンガス流量）Ｑが７０Ｎｍ³／ｈｒであると、ガス圧力調整器３３は、関数４２から、バーナ２０１ａ〜２０１ｔに供給する燃焼用ガスの圧力（ゾーンガス圧）Ｐとして６ｋＰａを導出する。そして、ガス圧力調整器３３は、ガス圧力測定装置３６により測定されるガスの圧力が、６ｋＰａになるように、ガス調節弁３５の開度を調節する。
一方、図５に示すように、従来の流量制御方式でバーナの燃焼制御を行う場合、ガスの流量（ゾーンガス流量）Ｑが７０Ｎｍ³／ｈｒであると、その流量Ｑに調整しようとするので、ゾーンガス圧は６ｋＰａになる。
以上のように、バーナ２０１に異常がない健全な状態であれば、本実施形態のようにしても従来の流量制御方式のようにしても、ガスの流量Ｑ・圧力Ｐに差は生じない。

図６は、２０本のバーナ２０１ａ〜２０１ｔのうち、４本のバーナ２０１ｂ、２０１ｇ、２０１ｌ、２０１ｒが停止した場合に、本実施形態のようにバーナの燃焼制御を行うと、どのようにガス流量が変化するかを説明する図である。また、図７は、図６と同様に４本のバーナ２０１ｂ、２０１ｇ、２０１ｌ、２０１ｒが停止した場合に、従来の流量制御方式でバーナの燃焼制御を行うと、どのようにガス流量が変化するかを説明する図である。
図６でも、図４と同様に、ガス流量設定器３２で決定されたガスの流量（ゾーンガス流量）Ｑが７０Ｎｍ³／ｈｒであるとする。そうすると、ガス圧力調整器３３は、関数４２から、バーナ２０１ａ〜２０１ｔに供給する燃焼用ガスの圧力（ゾーンガス圧）Ｐとして６ｋＰａを導出する。そして、ガス圧力調整器３３は、ガス圧力測定装置３６により測定されるガスの圧力が、６ｋＰａになるように、ガス調節弁３５の開度を調節する。ここで、４本のバーナ２０１ｂ、２０１ｇ、２０１ｌ、２０１ｒが停止しているので、ゾーンガス流量とゾーンガス圧との関係は、破線６１のようになっている。したがって、ガス圧力測定装置３６により測定されるガスの圧力が６ｋＰａになるようにガス調節弁３５の開度を調節すると、流量Ｑは５６Ｎｍ³／ｈｒとなる。したがって、停止していない１６本のバーナ２０１ａ、２０１ｃ〜２０１ｆ、２０１ｈ〜２０１ｋ、２０１ｍ〜２０１ｑ、２０１ｓ、２０１ｔの１本当たりに供給されるガスの流量は、所期の状態に近くなり、過剰インプットの発生を抑制できることが分かる。

これに対し、図７に示すように、従来の流量制御方式では、ガスの流量（ゾーンガス流量）Ｑが７０Ｎｍ³／ｈｒであると、その流量Ｑを維持しようとするので、停止していない１６本のバーナ２０１ａ、２０１ｃ〜２０１ｆ、２０１ｈ〜２０１ｋ、２０１ｍ〜２０１ｑ、２０１ｓ、２０１ｔの１本当たりに供給されるガスの流量は、バーナ２０１の定格よりも１０％程度大きくなり、このときのゾーンガス圧は、１０ｋＰａに近くなる。このように、定格を超えた過負荷の状態でバーナ２０１を運転すると、ラジアントチューブ１０１〜１３６やバーナ２０１本体の寿命を低下させる虞がある。また、停止するバーナ２０１の本数がより増えた場合には、これらの寿命の低下に加えて煤塵が発生する虞がある。

以上のように本実施形態では、バーナ２０１およびそこからゾーン調節弁２８、３５までの圧力損失の総和Ｐと流量Ｑとの関係に基づいて、圧力Ｐと流量Ｑとの関係を示す関数４１、４２を予め設定しておく。圧力調整器２６、３３は、流量設定器２５、３２で決定された流量Ｑを、関数４１、４２に基づいて圧力Ｐに変換し、調節弁２８、３５の下流側における圧力が、変換した圧力Ｐになるように、調節弁２８、３５を調節する。したがって、稼働しているバーナ２０１の数が減少すると、それに応じて流量Ｑも減少するので、過剰インプットが発生することを容易に防止することができる。
また、流量設定器２５、３２で流量Ｑを決定するので、（バーナ２０１が正常に動作していれば）目標の流量・空気比に直接設定することができ、流量や空気比の設定を容易に行うことができる。よって、作業者の点検・調整負荷を軽減することができると共に、設備の損傷を防止することができる。
また、調節弁２８、３５の下流側における圧力が、流量Ｑから変換された圧力Ｐになるように、調節弁２８、３５を調節する（圧力のフィードバック制御を行う）ので、各ゾーンにおける負荷状況によって、特定のゾーンにおけるエアやガスの供給圧力が上昇することを防止することができる。
また、関数４１、４２を調整して低負荷時のエアの圧力をガスの圧力に比べて高めにすることにより、低負荷時に煤が発生することを防止することができる。
また、バーナ２０１毎に特別な装置を設ける必要がないため、設備が複雑になることを防止することができる。

（変形例）
前述した構成に加え、例えば、エア圧力調整器２６（ガス圧力調整器３３）が、以下のような構成を備えていてもよい。すなわち、まず、エア流量測定装置２７（ガス流量測定装置３４）で測定されたエアの流量Ｑ（ガスの流量Ｑ）を入力する。そして、入力したエアの流量Ｑ（ガスの流量Ｑ）と、エア圧力測定装置２９（ガス圧力測定装置３６）で測定されたエアの圧力Ｐ（ガスの圧力Ｐ）との関係と、関数４１（関数４２）とを比較した結果、それらが所定値以上ずれている場合に、操業（バーナの燃焼制御装置）に異常があったと判定してその旨を報知する。このとき、エアの流量Ｑ（ガスの流量Ｑ）と、エアの圧力Ｐ（ガスの圧力Ｐ）との関係と、関数４１（関数４２）とのうち、何れか一方のみを比較するようにしてもよい。このようにした場合には、例えば、ガス圧力調整器３３（エア圧力調整器２６）を用いることにより、第１の判定手段（第２の判定手段）が実現される。
また、本実施形態では、連続焼鈍炉の各加熱ゾーン１０ａ〜１０ｃにそれぞれ配置された複数バーナの燃焼制御を一括して行う場合を例に挙げて説明したが、必ずしも連続焼鈍炉にバーナの燃焼制御装置を適用する必要はない。同一の配管を分岐させて複数のバーナにガスとエアとを供給し、当該複数のバーナにより対象物を加熱する装置であれば、どのような装置にバーナの燃焼制御装置を適用してもよい。例えば、他の加熱炉や乾燥炉等に適用することができる。また、本実施形態では、複数の加熱ゾーン１０ａ〜１０ｃが設定されている連続焼鈍炉１０にバーナの燃焼制御装置を適用するようにしたが、加熱ゾーン１０ａ〜１０ｃは１つであってもよい。

尚、以上説明した本発明の実施形態のうち、炉温調節器２４、エア流量設定器２５、エア圧力調整器２６、ガス流量設定器３２、及びガス圧力調整器３３の機能は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体、又はかかるプログラムを伝送する伝送媒体も本発明の実施の形態として適用することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体などのプログラムプロダクトも本発明の実施の形態として適用することができる。前記のプログラム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、伝送媒体及びプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

２１ガス本管（ガス供給装置）
２２エアブロア（エア供給装置）
２３炉温計
２４炉温調節器
２５エア流量設定器
２６エア圧力調整器
２７エア流量測定装置
２８エア調節弁
２９エア圧力測定装置
３０手動調整弁
３１手動遮断弁
３２ガス流量設定器
３３ガス圧力調整器
３４ガス流量測定装置
３５ガス調節弁
３６ガス圧力測定装置
３７ガス遮断弁
３８手動調整弁
３９手動遮断弁
２０１バーナ

Claims

複数のバーナのそれぞれに燃焼用ガスと空気とを供給して複数のバーナの燃焼制御を一括して行うバーナの燃焼制御装置であって、
前記バーナにより加熱される領域の温度の実績値と、予め設定された設定値との差に基づいて、前記複数のバーナにおける燃焼量を決定する燃焼量決定手段と、
前記燃焼量決定手段により決定された燃焼量に基づいて、前記複数のバーナに供給する燃焼用ガスの流量を決定するガス流量決定手段と、
前記ガス流量決定手段により決定された燃焼用ガスの流量に対応する圧力を、予め設定された流量と圧力との関係を示す情報に基づいて導出するガス圧力導出手段と、
前記複数のバーナに供給される前記燃焼用ガスの圧力を調節するガス圧力調節弁と、
前記ガス圧力調節弁よりも前記バーナが配置されている側における前記燃焼用ガスの圧力を測定するガス圧力測定手段と、
前記ガス圧力測定手段により測定される前記燃焼用ガスの圧力が、前記ガス圧力導出手段により導出された圧力になるように、前記ガス圧力調節弁の開度を調節するガス圧力調節手段と、
前記燃焼量決定手段により決定された燃焼量に基づいて、前記複数のバーナに供給する空気の流量を決定するエア流量決定手段と、
前記エア流量決定手段により決定された空気の流量に対応する圧力を、予め設定された流量と圧力との関係を示す情報に基づいて導出するエア圧力導出手段と、
前記複数のバーナに供給される前記空気の圧力を調節するエア圧力調節弁と、
前記エア圧力調節弁よりも前記バーナが配置されている側における前記空気の圧力を測定するエア圧力測定手段と、
前記エア圧力測定手段により測定される前記空気の圧力が、前記エア圧力導出手段により導出された圧力になるように、前記エア圧力調節弁の開度を調節するエア圧力調節手段と、を備えることを特徴とするバーナの燃焼制御装置。
前記流量と圧力との関係を示す情報は、前記バーナおよびそこから、前記ガス圧力調節弁又は前記エア圧力調節弁までの圧力損失の総和と流量との関係と相関のある情報であることを特徴とする請求項１に記載のバーナの燃焼制御装置。
前記複数のバーナに供給される燃焼用ガスの流量を測定するガス流量測定手段、及び、前記ガス流量測定手段により測定された燃焼用ガスの流量と、前記ガス圧力測定手段により測定された燃焼用ガスの圧力との関係と、前記予め設定された流量と圧力との関係とを比較した結果に基づいて、前記バーナの燃焼制御装置に異常があるか否かを判定する第１の判定手段と、
前記複数のバーナに供給される空気の流量を測定するエア流量測定手段、及び、前記エア流量測定手段により測定された空気の流量と、前記エア圧力測定手段により測定された空気の圧力との関係と、前記予め設定された流量と圧力との関係とを比較した結果に基づいて、前記バーナの燃焼制御装置に異常があるか否かを判定する第２の判定手段と、
のうち、少なくとも何れかを更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のバーナの燃焼制御装置。
１つ又は複数のゾーンにそれぞれ設けられた複数のバーナの燃焼制御を一括して行い、
前記ガス圧力調節弁、前記ガス圧力測定手段、前記エア圧力調節弁、及び前記エア圧力測定手段は、１つのゾーンに１つずつ設けられており、
前記燃焼量決定手段、前記ガス圧力調節手段、前記ガス流量決定手段、前記ガス圧力導出手段、前記エア圧力調節手段、前記エア流量決定手段、及び前記エア圧力導出手段は、１つ又は複数のゾーンに１つずつ設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のバーナの燃焼制御装置。
複数のバーナのそれぞれに燃焼用ガスと空気とを供給して複数のバーナの燃焼制御を一括して行うバーナの燃焼制御方法であって、
前記バーナにより加熱される領域の温度の実績値と、予め設定された設定値との差に基づいて、前記複数のバーナにおける燃焼量を決定する燃焼量決定ステップと、
前記燃焼量決定ステップにより決定された燃焼量に基づいて、前記複数のバーナに供給する燃焼用ガスの流量を決定するガス流量決定ステップと、
前記ガス流量決定ステップにより決定された燃焼用ガスの流量に対応する圧力を、予め設定された流量と圧力との関係を示す情報に基づいて導出するガス圧力導出ステップと、
前記複数のバーナに供給される前記燃焼用ガスの圧力を調節するガス圧力調節弁よりも前記バーナが配置されている側における前記燃焼用ガスの圧力を測定するガス圧力測定ステップと、
前記ガス圧力測定ステップにより測定される前記燃焼用ガスの圧力が、前記ガス圧力導出ステップにより導出された圧力になるように、前記ガス圧力調節弁の開度を調節するガス圧力調節ステップと、
前記燃焼量決定ステップにより決定された燃焼量に基づいて、前記複数のバーナに供給する空気の流量を決定するエア流量決定ステップと、
前記エア流量決定ステップにより決定された空気の流量に対応する圧力を、予め設定された流量と圧力との関係を示す情報に基づいて導出するエア圧力導出ステップと、
前記複数のバーナに供給される前記空気の圧力を調節するエア圧力調節弁よりも前記バーナが配置されている側における前記空気の圧力を測定するエア圧力測定ステップと、
前記エア圧力測定ステップにより測定される前記空気の圧力が、前記エア圧力導出ステップにより導出された圧力になるように、前記エア圧力調節弁の開度を調節するエア圧力調節ステップと、を備えることを特徴とするバーナの燃焼制御方法。
前記流量と圧力との関係を示す情報は、前記バーナおよびそこから、前記ガス圧力調節弁又は前記エア圧力調節弁までの圧力損失の総和と流量との関係と相関のある情報であることを特徴とする請求項５に記載のバーナの燃焼制御方法。
前記複数のバーナに供給される燃焼用ガスの流量を測定するガス流量測定ステップ、及び、前記ガス流量測定ステップにより測定された燃焼用ガスの流量と、前記ガス圧力測定ステップにより測定された燃焼用ガスの圧力との関係と、前記予め設定された流量と圧力との関係とを比較した結果に基づいて、前記バーナの燃焼制御装置に異常があるか否かを判定する第１の判定ステップと、
前記複数のバーナに供給される空気の流量を測定するエア流量測定ステップ、及び、前記エア流量測定ステップにより測定された空気の流量と、前記エア圧力測定ステップにより測定された空気の圧力との関係と、前記予め設定された流量と圧力との関係とを比較した結果に基づいて、前記バーナの燃焼制御装置に異常があるか否かを判定する第２の判定ステップと、
のうち、少なくとも何れかを更に備えることを特徴とする請求項５又は６に記載のバーナの燃焼制御方法。
１つ又は複数のゾーンにそれぞれ設けられた複数のバーナの燃焼制御を一括して行い、
前記ガス圧力測定ステップ、及び前記エア圧力測定ステップは、１つのゾーン毎に行われ、
前記燃焼量決定ステップ、前記ガス圧力調節ステップ、前記ガス流量決定ステップ、前記ガス圧力導出ステップ、前記エア圧力調節ステップ、前記エア流量決定ステップ、及び前記エア圧力導出ステップは、１つ又は複数のゾーン毎に行われることを特徴とする請求項５〜７の何れか１項に記載のバーナの燃焼制御方法。