JPH04221026A - 連続加熱炉での加熱制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、予熱帯，均熱帯及び
加熱帯の各帯域別に複数のバ−ナ−が炉幅方向に並べて
配設されている連続加熱炉において点火バ−ナ−の間引
き制御を行い好適な加熱を実施するための、連続加熱炉
での加熱制御方法に関する。

【０００２】

【従来技術とその課題】一般に、予熱帯，均熱帯及び加
熱帯の各帯域を有していて、複数の被加熱材をこれら帯
域を通して連続的に搬送し加熱するウォ−キングビ−ム
炉等の如き連続加熱炉では、炉幅方向に並べられた複数
のバ−ナ−が前記各帯域毎に配設され、炉の各帯域毎に
温度制御がなされるよう図られている。そして、その温
度制御の手法としては、前記各帯域の温度を検出すると
共に、これが指定された温度となるようにバ−ナ−への
燃料（ガス又は重油等）の流量を制御する方法が採用さ
れてきた。

【０００３】しかし、加熱炉の温度制御を供給燃料の流
量制御のみによって実施した場合、“被加熱材数の増減
”や“保熱への切替え”等の如き加熱条件の変更がなさ
れると空燃比制御系がこれに呼応してバ−ナ−へ供給す
る燃料の流量が低下し、燃焼効率を悪化させると言う問
題が生じた。

【０００４】そのため、最近では、上述したように燃料
流量低下の方向へ加熱条件が変化する場合には、燃焼効
率の低下を防止すべく、燃料流量の低下に応じて順々に
バ−ナ−の燃焼本数を減らし、バ−ナ−１本当たりの流
量変化率を極力小さくする方策が講じられるようになっ
てきた。

【０００５】例えば、図８で示したような炉幅方向にバ
−ナ−１を４本擁した連続加熱炉２にて複数の被加熱材
３１，　３２を加熱する場合、加熱緩和指令により流調
弁４が燃料流量を例えば１０００ｍ３／ｈｒの低流量に
抑えたとすると、バ−ナ−の燃焼本数が４本であるので
各バ−ナ−に確保される燃料流量は２５０ｍ３／ｈｒに
しかならず、燃焼効率は悪化する。ところが、図９で示
したようにバ−ナ−の燃焼本数を２本だけ間引く　（消
火する）　と、残る２本のバ−ナ−には５００ｍ３／ｈ
ｒの流量が確保できこととなり、燃焼効率の悪化が防止
できる訳である。

【０００６】しかしながら、上述のようなバ−ナ−の間
引き制御は非常に難しく、実際には目論見から外れた不
要な燃料が消費されて燃料原単位が高くなったり、加熱
炉各帯域内の温度分布がアンバランスとなって被加熱材
の焼き上がり精度　（均熱度）　に悪影響を与えるとい
った問題が生じていた。

【０００７】このようなことから、本発明が目的とした
のは、燃料原単位を極力低減しつつ、しかも十分な被加
熱材の焼き上がり精度を確保することができて、長期に
わたり経済的で安定した操業を継続できる連続加熱炉の
加熱制御手段を確立することであった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成すべく鋭意研究を重ねた結果、次のような知見を得
たのである。（ａ）　　これまで実施されてきたバ−ナ
−の間引き制御において、被加熱材の処理量が設計能力
より過少となった場合でも依然として全バ−ナ−が点火
されたままとなって不要な燃料が消費されたり、加熱炉
の各帯域内温度分布にアンバランスを招いて被加熱材の
焼き上がり精度（均熱度）に悪影響を及ぼしたりして所
望の効果が十分に得られなかった理由は、前記各帯域の
温度を指定値に制御することばかりに捕らわれ過ぎて“
炉内に配置された被加熱材の位置”，“被加熱材のサイ
ズ”或いは“加熱炉の各帯域における温度分布”等に対
する考慮が欠けていたことにある，

【０００９】（ｂ）　　従って、上記問題点を解決する
ためには、加熱炉の各帯域毎に被加熱材の長手方向の均
熱度をリアルタイムで定量的に把握すると共に、炉内で
の温度分布を定量的に把握し、これを考慮してバ−ナ−
の点火本数を制御することが重要であって、具体的には
、被加熱材のサイズ，被加熱材の炉内位置（被加熱材の
並べ方）　及び炉内における被加熱材の温度分布を基に
間引きするバ−ナ−の本数と間引き箇所を決定し、その
決定に応じてバ−ナ−間引き制御を行い最適燃料制御を
行うことにより、燃料原単位の十分な低減と、適性な炉
内温度分布を実現して被加熱材の高い均熱度が確保され
る，

【０００１０】（ｃ）　　しかも、この場合、被加
熱材を加熱炉へ装入するに当たってそれぞれの一端を炉
幅方向の一定位置に揃えておくと、前述の如くに間引き
するバ−ナ−位置の決定は前記“一端”に対する他端か
ら順に行うだけで良くなり、加熱制御はより簡単になる
。

【０００１１】本発明は、上記知見事項等を基にして完
成されたものであり、「複数のバ−ナ−を炉幅方向に並
べて配設した連続加熱炉にて複数の被加熱材を加熱する
に際し、　炉幅方向に各被加熱材の一端を揃えて加熱炉
に装入すると共に、　被加熱材のサイズ，炉内位置及び
炉内での温度分布の情報に応じて前記複数のバ−ナ−の
点火数を調整して加熱を行うことにより、　燃焼効率良
く適切な加熱処理を実施できるようにした点」に大きな
特徴を有している。

【０００１２】

【作用】以下、図面に基づき、本発明をより詳細に説明
する。図１は、本発明を実施するに当たって使用される
連続加熱炉（ウオ−キングビ−ム炉）の加熱制御装置例
を示した概念図である。なお、この連続加熱炉では、図
２に示すように、バ−ナ−は炉幅方向にｎ本並べて配設
されたものである。

【０００１３】さて、図１に示した装置において、「バ
−ナ−間引き位置決定装置」は、「被加熱材トラッキン
グ装置」により加熱炉の各帯内に存在する被加熱材をト
ラッキングした際に得た測定値に基づいて各帯域内にあ
る材料長さの平均値を計算し、その計算結果を図３の如
き実績と対照させてバ−ナ−間引き本数を決定する。な
お、図３は、“加熱炉の或る帯域内に存在する被加熱材
の長さの平均値”と“燃料原単位が最適になりかつ被加
熱材の焼き上がり精度に影響のない過去の実験結果に基
づいたバ−ナ−間引き本数”との関係を示したグラフで
ある。

【０００１４】しかし、この結果だけだと、被加熱材の
長手方向の均熱度が確保できないこともある。そのため
、加熱炉の各帯域内に配置した数点の温度計で測定され
る炉温実績値（炉幅方向の温度実績値も含む）に基づき
、「材料温度計算装置」において２次元又は３次元伝導
差分方程式を用い被加熱材の長手方向の温度推定計算が
行われる。続いて、この「材料温度計算装置」の演算結
果に基づいて、加熱炉各帯域内にある被加熱材の全てを
対象に被加熱材毎に長手方向の最冷点Ｔ１及び最高点Ｔ
２を求め、均熱度：〔Ｔ２−Ｔ１〕を算出する（なお、
　本発明では複数の被加熱材の一端を揃えて炉に挿入す
るため不揃いの他端から順にバ−ナ−を間引くようにな
り、　従って被加熱材はバ−ナ−を間引く方が最冷点と
なり端面を揃えている側に最高点がある）。そして、こ
の結果、〔Ｔ２−Ｔ１〕≧σ（σは実験値より求まる指
定限界均熱度）となる被加熱材が存在すれば、長手方向
の均熱度が確保できていないと判断できる。

【０００１５】そこで、被加熱材長手方向の均熱度を確
保するため、先に求めたバ−ナ−間引き本数（図３を基
に求めたバ−ナ−間引き本数）よりも実際に間引きする
本数を減算する（但し、　バ−ナ−間引き本数は０≦間
引き本数≦ｎとする）。この演算を一定周期毎に繰り返
し、長手方向の均熱度を確保できるまで繰り返す。

【０００１６】例えば、炉幅方向に並べて配設されたバ
−ナ−本数が９本の連続加熱炉における加熱（バ−ナ−
間引き）制御では、次のような結果が得られている。即
ち、図４に示すようなＮｏ．１〜Ｎｏ．５の被加熱材が
存在するときのバ−ナ−間引き本数は、２本（点火本数
７本）となる。この時、〔　Ｔ２ｎ−Ｔ１ｎ　〕＜σ　
　（Ｔ２ｎ：最高温度点，　Ｔ１ｎ：最低温度点，ｎ：
被加熱材番号，σ：指定限界均熱度）　となっておれば
、被加熱材の均熱度は確保できている。図５に示すよう
な　Ｎｏ．１０〜Ｎｏ．１５　の被加熱材が存在する時
のバ−ナ−間引き本数は、４本（点火本数５本）となる
。この時、〔　Ｔ２ｎ−Ｔ１ｎ　〕＜σとなっておれば
、被加熱材の均熱度は確保できている。図６に示すよう
な　Ｎｏ．２１〜Ｎｏ．２５　の被加熱材が存在する時
のバ−ナ−間引き本数は４本（点火本数５本）となる。 この時、〔Ｔ２　２１　−Ｔ１　２１　〕≧σとなって
おれば被加熱材の均熱度は確保できておらず、従って間
引き本数は妥当でない。この図６で示した状態が妥当で
ないため、バ−ナ−間引き本数を３本（点火本数６本）
に切り換え、図７に示す状態とする。そして、一定時間
経過後に被加熱材の材料分布が〔　Ｔ２ｎ−Ｔ１ｎ　〕
＜σとなっていればこの状態を維持する。しかし、〔　
Ｔ２ｎ−Ｔ１ｎ　〕＞σになっていた場合にはバ−ナ−
間引き本数を更に減らして２本（点火本数７本）とする
。以上の計算を一定周期毎に繰り返して加熱制御を行う
と、燃料原単位は従来に比べて　０．５％減となり、抽
出時における被加熱材の均熱度も安定して３０℃以内を
確保できるようになった。

【０００１７】

【効果の総括】以上に説明した如く、この発明によれば
、バ−ナ−の燃焼効率や被加熱材の均熱度を良好な状態
に保ちつつ安定した連続加熱炉の操業を行うことが可能
となるなど、産業上有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に使用する連続加熱炉の加熱制御
装置例の説明図である。

【図２】加熱炉におけるバ−ナ−の配置と被加熱材の炉
内位置とを説明した概念図である。

【図３】加熱炉の各帯域内に存在する被加熱材の長さ（
炉幅方向の寸法）と好適バ−ナ−間引き本数との関係を
示したグラフである。

【図４】被加熱材の寸法に応じたバ−ナ−の間引き制御
状態を示す概念図である。

【図５】被加熱材の寸法に応じたバ−ナ−の間引き制御
状態の別例を示した概念図である。

【図６】連続加熱炉におけるバ−ナ−間引き制御状態の
不適例を示す概念図である。

【図７】連続加熱炉におけるバ−ナ−間引き制御状態の
好適例を示す概念図である。

【図８】連続加熱炉操業でのバ−ナ−間引き前の状況を
説明した概念図である。

【図９】連続加熱炉操業でのバ−ナ−間引き後の状況を
説明した概念図である。

【符号の説明】

１　　バ−ナ− ２　　連続加熱炉 ３１，３２　　被加熱材 ４　　流調弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　複数のバ−ナ−を炉幅方向に並べて配
   設した連続加熱炉にて複数の被加熱材を加熱するに際し
   、炉幅方向に各被加熱材の一端を揃えて加熱炉に装入す
   ると共に、被加熱材のサイズ，炉内位置及び炉内での温
   度分布の情報に応じて前記複数のバ−ナ−の点火数を調
   整して加熱を行うことを特徴とする、連続加熱炉での加
   熱制御方法。