JP6040707B2 - ダイリューションブロワ制御装置およびダイリューションブロワ制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱間圧延を施すスラブを加熱する加熱炉から排出された排ガスが通る排ガス煙道に設置されたレキュペレータを保護するダイリューションブロワを制御するダイリューションブロワ制御装置およびダイリューションブロワ制御方法に関する。

従来、熱間圧延を施すスラブを加熱する加熱炉から排出された排ガスが通る排ガス煙道に設置されたレキュペレータの周辺の排ガス温度を一定に維持してレキュペレータを保護するダイリューションブロワの制御技術が知られている。例えば、特許文献１には、排ガス煙道のレキュペレータ入口に設置された温度計を用いて実測した排ガス温度の上昇を契機にダイリューションブロワを起動して外気を供給し、排ガス温度を低下させる技術が記載されている。

特開２００９−１３３５５２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術によれば、温度計の故障などにより排ガス温度の実測ができなくなった場合に、ダイリューションブロワの空気の吐出流調弁の開度を所定値に固定してレキュペレータを保護するため、必要以上に排ガス温度を低下させてしまう場合がある。その場合、レキュペレータの温度が目標温度以下に低下し、レキュペレータで予熱して加熱炉に送り込む空気の温度が低下するために、空気の温度を加熱するための燃料が必要になる。このように、特許文献１に記載の技術によれば、排ガス温度の実測ができなくなった場合、レキュペレータの保護と熱延鋼板などの鉄鋼製品の燃料原単位の削減とを両立させた最適な制御を行うことができなくなる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、レキュペレータの保護と燃料原単位の削減とを両立させた最適な制御を行うことが可能なダイリューションブロワ制御装置およびダイリューションブロワ制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るダイリューションブロワ制御装置は、加熱炉から排出された排ガスが通る排ガス煙道に設置されたレキュペレータを保護するダイリューションブロワを制御するダイリューションブロワ制御装置であって、第１および第２の各排ガス煙道に設置されたレキュペレータの入口近傍の少なくとも２箇所の排ガス温度を計測する温度計測手段と、前記温度計測手段により計測された少なくとも２箇所の排ガス温度のうち最も高い排ガス温度が所定の閾値を超えた場合、各排ガス煙道に設置されたダイリューションブロワを起動してレキュペレータに外気を供給するとともに、レキュペレータへの外気の供給量を調整する吐出流調弁の開度を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係るダイリューションブロワ制御装置は、上記発明において、第１の排ガス煙道に設置されたダイリューションブロワの外気供給路と第２の排ガス煙道に設置されたダイリューションブロワの外気供給路とがバイパス流路を介して接続されていることを特徴とする。

また、本発明に係るダイリューションブロワ制御装置は、上記発明において、前記制御手段は、前記ダイリューションブロワ起動後、吐出流調弁の開度を段階的に増加させる起動時制御手段を備えることを特徴とする。

また、本発明に係るダイリューションブロワ制御方法は、加熱炉から排出された排ガスが通る排ガス煙道に設置されたレキュペレータを保護するダイリューションブロワを制御するダイリューションブロワ制御方法であって、第１および第２の排ガス煙道に設置されたレキュペレータの入口近傍の少なくとも２箇所の排ガス温度を計測する温度計測ステップと、前記温度計測ステップにて計測された少なくとも２箇所の排ガス温度のうち最も高い排ガス温度が所定の閾値を超えた場合、各排ガス煙道に設置されたダイリューションブロワを起動してレキュペレータに外気を供給するとともに、レキュペレータへの外気の供給量を調整する吐出流調弁の開度を制御する制御ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、各排ガス煙道の少なくとも２箇所の排ガス温度のうち最も高い排ガス温度を各排ガス煙道に設置されたダイリューションブロワの起動判定に用いるので、レキュペレータの保護と燃料原単位の削減とを両立させた最適な制御を行うことができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るダイリューションブロワ制御装置の概略構成を示す模式図である。 図２は、本実施形態のダイリューションブロワ制御装置によるダイリューションブロワ制御処理の動作を説明するための図である。 図３は、本実施形態のダイリューションブロワ制御装置によるダイリューションブロワ起動処理手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。

まず、図１を参照して本実施の形態によるダイリューションブロワ制御装置１０の概略構成について説明する。図１に示すように、ダイリューションブロワ制御装置１０は、レキュペレータ１の温度を測定する温度計１１と、加熱炉から排出された排ガス２が通る排ガス煙道３に対して吐出口１２を備えた外気供給路１３と、外気供給路１３に外気４を送り込むダイリューションブロワ１４と、吐出口１２からレキュペレータ１への外気４の供給量を調整する吐出流調弁１５と、排ガス２中のＮＯｘ濃度を測定する分析計１９と、各構成部を制御する制御部１６とを備える。

加熱炉の東西２本の排ガス煙道３のそれぞれに配設されたレキュペレータ１の入口の東西２箇所には、１台ずつ計４台の温度計１１が配設されている。また、東西の排ガス煙道３のそれぞれに対応して１台ずつ、計２台のダイリューションブロワ１４が外気供給路１３に接続されている。外気供給路１３の吐出口１２は、東西のレキュペレータ１の入口近傍に配設されている。また、外気供給路１３は、開状態の時に東西のダイリューションブロワ１４からの送風を相互に連通可能とする開閉弁１７を備えている。なお開閉弁１７は、通常は閉状態にされており、２台のダイリューションブロワ１４のうちの一方の異常時などに開状態にされ、他方のダイリューションブロワ１４から外気４を供給するバイパス流路として機能する。

制御部１６は、処理プログラム等を記憶したメモリおよび処理プログラムを実行するＣＰＵ等を用いて実現される。この制御部１６は、後述するように、温度計１１で測定された排ガス温度に基づいてダイリューションブロワ１４を駆動するモータ１８と吐出流調弁１５とを制御して、排ガス煙道３に配設されたレキュペレータ１に対して吐出口１２から常温の外気４を送り込んで排ガス温度の上昇を抑制するダイリューションブロワ制御処理を実行する。

ここで、図２を参照して本実施の形態のダイリューションブロワ制御処理について説明する。図２は、ダイリューションブロワ制御処理の動作を説明するための模式図である。図２のダイリューションブロワ制御処理は、各ダイリューションブロワ１４に対応する２本の温度計１１で測定された排ガス温度のうち高い方の温度が所定の閾値を超えた場合に、処理が開始される。なお、この閾値は、予めレキュペレータ１の耐熱温度の上限値に基づいて設定される。また、温度計１１は、各ダイリューションブロワ１４につき３本以上設置してもよい。その場合、最も高い排ガス温度が所定の閾値が超えた場合に、ダイリューションブロワ制御処理が開始される。

制御部１６の温度指示調節部（ＴＩＣ）は、閾値を超えた測定値（ＰＶ）を受け取ると、ダイリューションブロワ１４のモータ１８を起動するとともに、吐出流調弁１５の開度を制御する。

吐出流調弁１５の開度の制御の際、制御部１６が、自動制御（Ａ）と手動制御（Ｍ）との２つのモードのうちのいずれか一方を選択する。自動制御（Ａ）時には、温度指示調節部（ＴＩＣ）が、測定値（ＰＶ）と目標値（ＳＶ）とに基づいて、ＰＩＤ制御により吐出流調弁１５の開度の操作量（ＭＶ）を出力する。本実施の形態では、吐出流調弁１５の開度は２０％〜９０％の範囲で制御されている。

手動制御（Ｍ）モードは、例えば、分析計１９が検知した排ガス２中のＮＯｘ濃度が所定の閾値を超えた場合に選択される。その際、吐出流調弁１５の開度を所定の固定値（強制ＭＶ値）にすることで、不完全燃焼によりＮＯｘ濃度が上昇した排ガス２の排出を抑制している。

手動制御（Ｍ）時には、制御部１６が吐出流調弁１５の開度として、状況に応じて強制ＭＶ値を選択する。選択可能な強制ＭＶ値として、全閉、全開、ＮＯｘ濃度上昇時の固定値、後述するダイリューションブロワ起動時の固定値などがあらかじめ設定されている。

上記のダイリューションブロワ制御処理は東西の２台のダイリューションブロワ１４のそれぞれについて実施され、対応するレキュペレータ１の入口近傍に常温の外気４を供給する。２台のダイリューションブロワ１４のうち一方のダイリューションブロワ１４が故障した場合には、開閉弁１７が開状態にされる。これにより、１台のダイリューションブロワ１４のみの稼動によっても、東西の２台のレキュペレータ１の入口近傍に常温の外気４が供給される。

なお、本実施の形態のダイリューションブロワ制御装置１０において、ダイリューションブロワ１４を起動時に直ちに上記のＰＩＤ制御に移行することなく、段階的に吐出流調弁１５の開度を増加させていく。これにより、ダイリューションブロワ１４起動時に高圧の排ガス煙道３から排ガス２が低圧の外気供給路１３内に逆流したり排ガス温度が低下し過ぎたりすることを防止している。

図３のフローチャートは、ダイリューションブロワ１４起動時の制御処理（ダイリューションブロワ起動処理）手順を示す。このフローチャートは、操作者により、または上記自動制御により、ダイリューションブロワ１４起動の指示入力があったタイミングで開始となり、ダイリューションブロワ起動処理はステップＳ１の処理に進む。

ステップＳ１の処理では、制御部１６が吐出流調弁１５を閉状態にする。これによりステップＳ１の処理は完了し、ダイリューションブロワ起動処理は、ステップＳ２の処理に進む。

ステップＳ２の処理では、制御部１６が、吐出流調弁閉リミットスイッチがオンになっていること、すなわち、吐出流調弁１５が閉状態であることを確認する。制御部１６は吐出流調弁１５が閉状態であることが確認されるまでステップＳ２の処理を繰り返し（ステップＳ２，Ｎｏ）、吐出流調弁１５が閉状態であることが確認されると（ステップＳ２，Ｙｅｓ）、ステップＳ３の処理に進める。

ステップＳ３の処理では、制御部１６がダイリューションブロワ１４のモータ１８を起動する。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、ダイリューションブロワ起動処理は、ステップＳ４の処理に進む。

ステップＳ４の処理では、制御部１６が、ダイリューションブロワ起動完了信号が出力されたことを確認する。制御部１６は、ダイリューションブロワ起動完了信号が出力されたことを確認するまでステップＳ４の処理を繰り返し（ステップＳ４，Ｎｏ）、ダイリューションブロワ起動完了信号が出力されたことを確認すると（ステップＳ４，Ｙｅｓ）、ステップＳ５の処理に進める。

ステップＳ５の処理では、制御部１６が、所定時間Ｔ１が経過したかを確認する。制御部１６は、所定時間Ｔ１が経過するまでステップＳ５の処理を繰り返し（ステップＳ５，Ｎｏ）、所定時間Ｔ１が経過したことを確認すると（ステップＳ５，Ｙｅｓ）、ステップＳ６の処理に進める。このように、ダイリューションブロワ１４起動時に所定時間Ｔ１の間、吐出流調弁１５を閉状態にする（開度を０％に制御する）ことにより、排ガス２が高圧の排ガス煙道３から低圧の外気供給路１３に逆流することを防止している。

ステップＳ６の処理では、制御部１６が、吐出流調弁１５の開度を２０％に制御する。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、ダイリューションブロワ起動処理は、ステップＳ７の処理に進む。

ステップＳ７の処理では、制御部１６が、所定時間Ｔ２が経過したかを確認する。制御部１６は、所定時間Ｔ２が経過するまでステップＳ７の処理を繰り返し（ステップＳ７，Ｎｏ）、所定時間Ｔ２が経過したことを確認すると（ステップＳ７，Ｙｅｓ）、ステップＳ８の処理に進める。このように、ダイリューションブロワ１４を起動して所定時間Ｔ１の経過後、所定時間Ｔ２の間、吐出流調弁１５の開度を２０％に制御することにより、排ガス温度が急峻に変化して過度に低下してしまうことを防止している。

ステップＳ８の処理では、制御部１６が、吐出流調弁１５の開度の制御をＰＩＤ制御に切り替える。これにより、ステップＳ８の処理は完了し、一連のダイリューションブロワ起動処理は終了する。

以上、説明したように、本実施の形態のダイリューションブロワ制御装置１０によれば、４本の温度計１１により排ガスの温度の実測を確実に行って局所的な上昇を捉え、レキュペレータ１の耐熱温度の上限値を超えた場合にのみダイリューションブロワ１４を起動して、必要以上に排ガス温度を低下させることがないので、排ガス温度を最適に制御してレキュペレータ１の温度を一定に維持してレキュペレータ１を保護することができる。これにより、レキュペレータ１により予熱して加熱炉に送り込む空気の温度を低下させることなく最適な操炉が可能となる。

また、本実施の形態のダイリューションブロワ制御装置１０によれば、２つのダイリューションブロワ１４の一方の異常時にも他方のダイリューションブロワ１４により継続して外気４を供給して排ガス温度の制御ができるので、レキュペレータ１で予熱して加熱炉に送り込む空気の温度と加熱炉の炉温とを低下させることなくレキュペレータ１を保護することができる。

また、本実施の形態のダイリューションブロワ制御装置１によれば、ダイリューションブロワ１４起動時に吐出流調弁１５の開度を段階的に増加させることにより、排ガス温度の必要以上の変動を抑えることができる。これによりダイリューションブロワ１４のモータ１８への負担を防止して排ガス温度を最適に制御して、レキュペレータ１により予熱して加熱炉に送り込む空気の温度を低下させることなく最適な操炉が可能となる。

また、上記実施の形態は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、仕様等に応じて種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施の形態が可能であることは上記記載から自明である。

１ レキュペレータ
２ 排ガス
３ 排ガス煙道
４ 外気
１０ ダイリューションブロワ制御装置
１１ 温度計
１２ 吐出口
１３ 外気供給路
１４ ダイリューションブロワ
１５ 吐出流調弁
１６ 制御部
１７ 開閉弁
１８ モータ

Claims (3)

1. 加熱炉から排出された排ガスが通る排ガス煙道に設置されたレキュペレータを保護するダイリューションブロワを制御するダイリューションブロワ制御装置であって、
   第１および第２の各排ガス煙道に設置されたレキュペレータの入口近傍の少なくとも２箇所の排ガス温度を計測する温度計測手段と、
   前記温度計測手段により計測された少なくとも２箇所の排ガス温度のうち最も高い排ガス温度が所定の閾値を超えた場合、各排ガス煙道に設置されたダイリューションブロワを起動してレキュペレータに外気を供給するとともに、レキュペレータへの外気の供給量を調整する吐出流調弁の開度を制御する制御手段と、を備え、
   第１の排ガス煙道に設置されたダイリューションブロワの外気供給路と第２の排ガス煙道に設置されたダイリューションブロワの外気供給路とがバイパス流路を介して接続されている
   ことを特徴とするダイリューションブロワ制御装置。
2. 前記制御手段は、前記ダイリューションブロワ起動後、吐出流調弁の開度を段階的に増加させる起動時制御手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のダイリューションブロワ制御装置。
3. 加熱炉から排出された排ガスが通る排ガス煙道に設置されたレキュペレータを保護するダイリューションブロワを制御するダイリューションブロワ制御方法であって、
   第１および第２の各排ガス煙道に設置されたレキュペレータの入口近傍の少なくとも２箇所の排ガス温度を計測する温度計測ステップと、
   前記温度計測ステップにて計測された少なくとも２箇所の排ガス温度のうち最も高い排ガス温度が所定の閾値を超えた場合、各排ガス煙道に設置されたダイリューションブロワを起動してレキュペレータに外気を供給するとともに、レキュペレータへの外気の供給量を調整する吐出流調弁の開度を制御する制御ステップと、を含み、
   前記制御ステップは、各ダイリューションブロワのうち一方のダイリューションブロワが故障した場合には、第１の排ガス煙道に設置されたダイリューションブロワの外気供給路と第２の排ガス煙道に設置されたダイリューションブロワの外気供給路とを接続するバイパス流路を介して他方のダイリューションブロワから外気を供給するステップを含む
   ことを特徴とするダイリューションブロワ制御方法。

Images