JPH0570046B2 - - Google Patents
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- JPH0570046B2 JPH0570046B2 JP59216507A JP21650784A JPH0570046B2 JP H0570046 B2 JPH0570046 B2 JP H0570046B2 JP 59216507 A JP59216507 A JP 59216507A JP 21650784 A JP21650784 A JP 21650784A JP H0570046 B2 JPH0570046 B2 JP H0570046B2
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- Japan
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- back pressure
- control valve
- combustion air
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- oxygen concentration
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N1/00—Regulating fuel supply
- F23N1/02—Regulating fuel supply conjointly with air supply
- F23N1/022—Regulating fuel supply conjointly with air supply using electronic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2223/00—Signal processing; Details thereof
- F23N2223/36—PID signal processing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2225/00—Measuring
- F23N2225/04—Measuring pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2225/00—Measuring
- F23N2225/08—Measuring temperature
- F23N2225/16—Measuring temperature burner temperature
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、オープンコイルアニーラー等の小型
燃焼炉の燃焼制御方法に関する。
燃焼炉の燃焼制御方法に関する。
（背景）
オープンコイルアニーラーは、第５図に示すよ
うに、積重ねられた薄鋼板コイル１をインナーカ
バー２で覆い、その外側を上下に可動のアウター
カバー３で覆い、そのアウターカバー３に取付け
たバーナー４からC.O.G（コークス炉ガス）等燃
料５および燃焼用空気６を吹込み、前記薄鋼板コ
イル１に対して焼なましを行うものである。
うに、積重ねられた薄鋼板コイル１をインナーカ
バー２で覆い、その外側を上下に可動のアウター
カバー３で覆い、そのアウターカバー３に取付け
たバーナー４からC.O.G（コークス炉ガス）等燃
料５および燃焼用空気６を吹込み、前記薄鋼板コ
イル１に対して焼なましを行うものである。
（従来技術１）
しかるに、従来、このオープンコイルアニーラ
ーの燃焼制御は、たとえば同図に示された制御系
により行つていた。すなわち、熱電対等の温度検
出器７により与えられる炉温と設定値SPとの偏
差に基いて温度調節計８により、燃焼用空気調節
弁９を調整する。一方、隔膜式空燃比設定器１０
の隔膜１０ａに対して、その一方に燃焼用空気圧
を他方に燃料圧を作用させ、それら圧力のアンバ
ランスに応じて振り子１０ｂを作用させ、振り子
１０ｂの振れにより水銀スイツチをオンまたはオ
フさせることにより、燃料調節弁１１を開または
閉方向に駆動し、燃料量を制御している。１２は
予熱のためのレキユペレータである。
ーの燃焼制御は、たとえば同図に示された制御系
により行つていた。すなわち、熱電対等の温度検
出器７により与えられる炉温と設定値SPとの偏
差に基いて温度調節計８により、燃焼用空気調節
弁９を調整する。一方、隔膜式空燃比設定器１０
の隔膜１０ａに対して、その一方に燃焼用空気圧
を他方に燃料圧を作用させ、それら圧力のアンバ
ランスに応じて振り子１０ｂを作用させ、振り子
１０ｂの振れにより水銀スイツチをオンまたはオ
フさせることにより、燃料調節弁１１を開または
閉方向に駆動し、燃料量を制御している。１２は
予熱のためのレキユペレータである。
しかし、この制御法では、(1)燃料弁の作動遅れ
があり制御性が悪い、(2)点火時に炉内パージを空
気により行う関係上、空燃比設定器に偏圧がかか
り、微圧測定時の感度が不良となる、(3)隔膜式空
燃比設定器を用いているので、その隔膜への二次
配管が詰つたり、断面積が小さくなると空燃比が
崩れ、さらに燃料および燃焼用空気温度が変化し
たときも同様に空燃比が崩れる、(4)C.O.G流量が
大流量から小流量に変わると空気比が変わり、
O2値（％）が変動し、酸素濃度制御に殆んど無
力であるなどの欠点がある。
があり制御性が悪い、(2)点火時に炉内パージを空
気により行う関係上、空燃比設定器に偏圧がかか
り、微圧測定時の感度が不良となる、(3)隔膜式空
燃比設定器を用いているので、その隔膜への二次
配管が詰つたり、断面積が小さくなると空燃比が
崩れ、さらに燃料および燃焼用空気温度が変化し
たときも同様に空燃比が崩れる、(4)C.O.G流量が
大流量から小流量に変わると空気比が変わり、
O2値（％）が変動し、酸素濃度制御に殆んど無
力であるなどの欠点がある。
（従来技術２）
そこで、かかる従来例に代つて、第６図に示す
制御法も考えられるが、これまた問題点が多い。
制御法も考えられるが、これまた問題点が多い。
この第６図例は、燃料配管１３にオリフイス形
式の燃料流量発信器１４および燃料用電動モータ
制御弁１５を、燃焼用空気配管１６にオリフイス
形式の燃焼用空気流量発信器１７およびダイアフ
ラム式空気量調節弁１８をそれぞれ設け、他方炉
の排ガス出口部分たとえば排気筒１９に酸素濃度
検出器（発信器）２０を設けてある。制御に際し
ては、温度検出器７からの炉内温度に基いて、温
度調節計２１により燃料流量調節計２２の設定値
を動かしながら、燃料流量調節計２２により燃料
流量を調節し、他方燃焼用空気量については、酸
素濃度検出器２０からの排ガスO2％を取込む酸
素濃度調節計２３と前記温度調節計２１とにより
空燃比設定器２４を介して燃焼用空気量調節計２
５の設定値を動かしながら、燃焼用空気量調節計
２５により燃焼用空気量を調節するものである。
２６は変換器である。
式の燃料流量発信器１４および燃料用電動モータ
制御弁１５を、燃焼用空気配管１６にオリフイス
形式の燃焼用空気流量発信器１７およびダイアフ
ラム式空気量調節弁１８をそれぞれ設け、他方炉
の排ガス出口部分たとえば排気筒１９に酸素濃度
検出器（発信器）２０を設けてある。制御に際し
ては、温度検出器７からの炉内温度に基いて、温
度調節計２１により燃料流量調節計２２の設定値
を動かしながら、燃料流量調節計２２により燃料
流量を調節し、他方燃焼用空気量については、酸
素濃度検出器２０からの排ガスO2％を取込む酸
素濃度調節計２３と前記温度調節計２１とにより
空燃比設定器２４を介して燃焼用空気量調節計２
５の設定値を動かしながら、燃焼用空気量調節計
２５により燃焼用空気量を調節するものである。
２６は変換器である。
しかし、この制御法は、特に本発明が好適に適
用されるオープンコイルアニーラー等の小型炉で
かつカバー３が可動するものについては次の主に
２つの理由によつて適切でない。第１にオリフイ
ス形式の流量発信器１４，１７を用いようとして
も、アウターカバー３が移動したときその振動に
よつて誤差および損傷をきたし、実際上その設置
は困難である。第２に小容量の小型炉に対して流
量発信器１４，１７を設置することは、その設備
費の点できわめて不利である。
用されるオープンコイルアニーラー等の小型炉で
かつカバー３が可動するものについては次の主に
２つの理由によつて適切でない。第１にオリフイ
ス形式の流量発信器１４，１７を用いようとして
も、アウターカバー３が移動したときその振動に
よつて誤差および損傷をきたし、実際上その設置
は困難である。第２に小容量の小型炉に対して流
量発信器１４，１７を設置することは、その設備
費の点できわめて不利である。
（従来技術３）
ところで、本出願人は、前記問題点を解決する
ために、先に特願昭58−71029号として、第７図
に示すように、バーナ４への燃料配管１３および
燃焼、空気配管１６に設けられた燃料制御弁５０
およびその弁開度発信器５４、ならびに燃焼空気
制御弁５１およびその弁開度発信器５６と、炉内
温度検出器７と、炉の排ガス出口部分に設けられ
た酸素濃度検出器２０とを用い；前記燃料制御弁
開度発信器５４により与えられる燃料制御弁５０
の開度を前記炉内温度検出器７からの炉内温度に
基いて温度調節計５２により制御し、他方前記燃
焼空気制御弁開度発信器５６により与えられる燃
焼空気制御弁５１の開度を前記酸素濃度検出器２
０からの酸素濃度に基いて酸素濃度調節計５３に
より制御するとともに、その制御の際前記温度調
節計５２による制御量を酸素濃度調節計５３に与
えてカスケード制御を行う方法を提案した。
ために、先に特願昭58−71029号として、第７図
に示すように、バーナ４への燃料配管１３および
燃焼、空気配管１６に設けられた燃料制御弁５０
およびその弁開度発信器５４、ならびに燃焼空気
制御弁５１およびその弁開度発信器５６と、炉内
温度検出器７と、炉の排ガス出口部分に設けられ
た酸素濃度検出器２０とを用い；前記燃料制御弁
開度発信器５４により与えられる燃料制御弁５０
の開度を前記炉内温度検出器７からの炉内温度に
基いて温度調節計５２により制御し、他方前記燃
焼空気制御弁開度発信器５６により与えられる燃
焼空気制御弁５１の開度を前記酸素濃度検出器２
０からの酸素濃度に基いて酸素濃度調節計５３に
より制御するとともに、その制御の際前記温度調
節計５２による制御量を酸素濃度調節計５３に与
えてカスケード制御を行う方法を提案した。
この本発明の主要点は、それぞれの制御弁につ
いてその弁開度信号に基いて制御弁の開度を調整
するようにした点、燃料系については温度検出器
からの炉温信号により制御するようにした点、燃
焼用空気については酸素濃度信号に基いて、燃料
系の温度調節計によりカスケード制御を行い設定
値を働かしながら酸素濃度調節計により制御する
ようにした点である。
いてその弁開度信号に基いて制御弁の開度を調整
するようにした点、燃料系については温度検出器
からの炉温信号により制御するようにした点、燃
焼用空気については酸素濃度信号に基いて、燃料
系の温度調節計によりカスケード制御を行い設定
値を働かしながら酸素濃度調節計により制御する
ようにした点である。
かかる構成によつて、簡便かつ経済的で、しか
も制御性に優れた制御を行うことができる。
も制御性に優れた制御を行うことができる。
確かに、前記発明法は優れているが、次の点で
難がある。すなわち、同発明では弁開度発信器５
４，５６をそれぞれ使用しているが、この発信器
は弁体と電動モータとの連結棒の位置によつて弁
開度信号を発生する。ところが、弁開度発信器
を、その故障やオーバーホール等で分解する場
合、連結棒の取付位置が前回と異つた位置に設定
されてしまうことがある。その結果、同発明法は
あくまでも弁開度を制御の基礎信号として利用す
るものであるから、制御が不安定となる。
難がある。すなわち、同発明では弁開度発信器５
４，５６をそれぞれ使用しているが、この発信器
は弁体と電動モータとの連結棒の位置によつて弁
開度信号を発生する。ところが、弁開度発信器
を、その故障やオーバーホール等で分解する場
合、連結棒の取付位置が前回と異つた位置に設定
されてしまうことがある。その結果、同発明法は
あくまでも弁開度を制御の基礎信号として利用す
るものであるから、制御が不安定となる。
そこで、本発明の目的は、簡便かつ経済的で、
しかも制御性が安定した方法を提供することにあ
る。
しかも制御性が安定した方法を提供することにあ
る。
上記各従来技術の問題点を解決するために、バ
ーナへの燃料配管および燃焼空気配管に設けられ
た燃料制御弁およびその下流側に設けられた燃料
制御弁背圧発信器、ならびに燃焼空気制御弁およ
びその下流側に設けられた燃焼空気制御弁背圧発
発信器と、炉内温度検出器と、炉の排ガス出口部
分に設けられた酸素濃度検出器とを用い； 予め、燃料流量とその背圧との相関関係および
燃焼空気流量とその背圧との相関関係を求めてお
き、 前記燃料制御弁背圧発信器により与えられる燃
料制御弁の背圧と前記炉内温度検出器からの炉内
温度とに基づいて温度調節計を調節し燃焼制御弁
を調整して燃料制御弁の背圧を制御し、 他方、前記酸素濃度検出器からの現酸素濃度と
目標酸素濃度との偏差に基づいて次回の空燃比を
定め、前記燃料制御弁背圧発信器からの燃料制御
弁の現背圧から得られた現燃料流量と次回の空燃
比とから次回の燃焼空気量を求めるとともに、 これを燃焼空気背圧に換算して設定燃焼空気背
圧とし、この設定燃焼空気背圧と燃焼空気背圧発
信器から得られた現燃焼空気背圧との偏差に基づ
いて前記燃焼空気制御弁を調整してその背圧を制
御することを特徴とするものである。
ーナへの燃料配管および燃焼空気配管に設けられ
た燃料制御弁およびその下流側に設けられた燃料
制御弁背圧発信器、ならびに燃焼空気制御弁およ
びその下流側に設けられた燃焼空気制御弁背圧発
発信器と、炉内温度検出器と、炉の排ガス出口部
分に設けられた酸素濃度検出器とを用い； 予め、燃料流量とその背圧との相関関係および
燃焼空気流量とその背圧との相関関係を求めてお
き、 前記燃料制御弁背圧発信器により与えられる燃
料制御弁の背圧と前記炉内温度検出器からの炉内
温度とに基づいて温度調節計を調節し燃焼制御弁
を調整して燃料制御弁の背圧を制御し、 他方、前記酸素濃度検出器からの現酸素濃度と
目標酸素濃度との偏差に基づいて次回の空燃比を
定め、前記燃料制御弁背圧発信器からの燃料制御
弁の現背圧から得られた現燃料流量と次回の空燃
比とから次回の燃焼空気量を求めるとともに、 これを燃焼空気背圧に換算して設定燃焼空気背
圧とし、この設定燃焼空気背圧と燃焼空気背圧発
信器から得られた現燃焼空気背圧との偏差に基づ
いて前記燃焼空気制御弁を調整してその背圧を制
御することを特徴とするものである。
本発明では、燃焼空気および燃料の背圧を制御
の基礎としている。その結果、直接検出した背圧
に基くから、先に提案の弁開度によるものと比較
して、制御が不安定になることはない。また、第
３図および第４図のように、流量と背圧とは、明
確に相関するので、本発明法による背圧制御方式
が有効である。
の基礎としている。その結果、直接検出した背圧
に基くから、先に提案の弁開度によるものと比較
して、制御が不安定になることはない。また、第
３図および第４図のように、流量と背圧とは、明
確に相関するので、本発明法による背圧制御方式
が有効である。
以下本発明を第１図および第２図に示す具体例
によつて説明する。
によつて説明する。
各図において、第７図の同一個所には同符号を
付して説明を省略する。
付して説明を省略する。
具体例では、燃料制御弁５０の下流に燃料制御
弁背圧発信器６１が設けられ、そこからの背圧信
号が変換器６２により変換され、演算器５８へ与
えられ後述の燃焼空気背圧制御に用いられるとと
もに、温度調節計５２へ電流信号として与えられ
る。温度調節計５２では、現背圧信号を受けると
ともに、温度計７からの炉内温度信号を受けて、
燃料制御弁５０を調節して背圧を制御する。
弁背圧発信器６１が設けられ、そこからの背圧信
号が変換器６２により変換され、演算器５８へ与
えられ後述の燃焼空気背圧制御に用いられるとと
もに、温度調節計５２へ電流信号として与えられ
る。温度調節計５２では、現背圧信号を受けると
ともに、温度計７からの炉内温度信号を受けて、
燃料制御弁５０を調節して背圧を制御する。
他方で、燃焼空気制御弁５１の下流には、燃焼
空気背圧発信器６３が設けられ、変換器６４を介
して演算器５８へ背圧信号が取込まれる。
空気背圧発信器６３が設けられ、変換器６４を介
して演算器５８へ背圧信号が取込まれる。
演算器５８では、第２図に示すように、次の動
作を行う。
作を行う。
(a) 酸素濃度検出器２０からの酸素濃度信号を
O2％測定値に変換する。
O2％測定値に変換する。
(b) 上記O2％値と目標O2％値とを比較し、次記
(1)式によるO2％偏差値を求める。
(1)式によるO2％偏差値を求める。
（O2偏差）ｉ
＝（目標O2％）ｉ−（O2％測定値）ｉ／20 …(1)
(c) 次に(2)式によつて、空燃比率設定値の計算を
行う。
行う。
Ri＝Ri-1＋Ri-1・（UT）ｉ …(2)
ただし、Ri：比率設定値、Ri-1：前回の比
率設定値、（UT）ｉ：O2偏差の出力値 (d) 実績燃料（たとえばコークス炉ガスCOG）
背圧信号を変換器６２から受け、第３図に示す
既知のテーブルに照合して実績燃料流量に変換
する。
率設定値、（UT）ｉ：O2偏差の出力値 (d) 実績燃料（たとえばコークス炉ガスCOG）
背圧信号を変換器６２から受け、第３図に示す
既知のテーブルに照合して実績燃料流量に変換
する。
(e) 続いて、(3)式によつて設定燃焼空気量の計算
を行う。
を行う。
設定燃焼空気量＝Ri×燃料流量 …(3)
これによつて、目標のO2％を満し、かつ所
定の空燃比を満足する燃焼空気量が定められ
る。
定の空燃比を満足する燃焼空気量が定められ
る。
(f) その後、上記の設定燃焼空気量から、第４図
に示す既知のテーブルに照合して、設定燃焼空
気背圧を求める。
に示す既知のテーブルに照合して、設定燃焼空
気背圧を求める。
(g) この設定燃焼空気背圧と変換器６４を介して
得た実績燃焼空気背圧とを比較し、偏差値を
PID演算し、燃焼空気弁５１へ出力し、その背
圧を制御する。
得た実績燃焼空気背圧とを比較し、偏差値を
PID演算し、燃焼空気弁５１へ出力し、その背
圧を制御する。
このように、本発明では、弁背圧を制御の基礎
としたから、分解等によつて制御の安定性が崩れ
ることはない。ちなみに、オープンコイルアニー
ラーの小型炉での本発明の実施の結果、従来の
O2濃度3.2％を、実施後では1.0％まで低減でき、
燃流原単位を約３％節減できた。また、長期にわ
たる操業によつても、制御性は常に安定してい
た。
としたから、分解等によつて制御の安定性が崩れ
ることはない。ちなみに、オープンコイルアニー
ラーの小型炉での本発明の実施の結果、従来の
O2濃度3.2％を、実施後では1.0％まで低減でき、
燃流原単位を約３％節減できた。また、長期にわ
たる操業によつても、制御性は常に安定してい
た。
以上の通り、本発明によれば、装置構成が簡素
となり経済的となるし、しかも制御性が安定する
などの利点がもたらされる。
となり経済的となるし、しかも制御性が安定する
などの利点がもたらされる。
第１図は本発明法実施のための装置の概要図、
第２図はその演算器内の演算内容説明図、第３図
および第４図は変換テーブル内の関係図、第５図
〜第７図は従来例の概要図である。 ２，３……カバー、４……バーナー、５……燃
料、６……燃焼空気、７……温度検出器、２０…
…酸素濃度検出器、５０……燃料制御弁、５１…
…燃焼空気制御弁、５２……温度調節系、５８…
…演算器、６１，６３……背圧発信器。
第２図はその演算器内の演算内容説明図、第３図
および第４図は変換テーブル内の関係図、第５図
〜第７図は従来例の概要図である。 ２，３……カバー、４……バーナー、５……燃
料、６……燃焼空気、７……温度検出器、２０…
…酸素濃度検出器、５０……燃料制御弁、５１…
…燃焼空気制御弁、５２……温度調節系、５８…
…演算器、６１，６３……背圧発信器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ バーナへの燃料配管および燃焼空気配管に設
けられた燃料制御弁およびその下流側に設けられ
た燃料制御弁背圧発信器、ならびに燃焼空気制御
弁およびその下流側に設けられた燃焼空気制御弁
背圧発信器と、炉内温度検出器と、炉の排ガス出
口部分に設けられた酸素濃度検出器とを用い； 予め、燃料流量とその背圧との相関関係および
燃焼空気流量とその背圧との相関関係を求めてお
き、 前記燃料制御弁背圧発信器により与えられる燃
料制御弁の背圧と前記炉内温度検出器からの炉内
温度とに基づいて温度調節計を調節し燃料制御弁
を調整して燃料制御弁の背圧を制御し、 他方、前記酸素濃度検出器からの現酸素濃度と
目標酸素濃度との偏差に基づいて次回の空燃比を
定め、前記燃料制御弁背圧発信器からの燃料制御
弁の現背圧から得られた現燃料流量と次回の空燃
比とから次回の燃焼空気量を求めるとともに、 これを燃焼空気背圧に換算して設定燃焼空気背
圧とし、この設定燃焼空気背圧と燃焼空気背圧発
信器から得られた現燃焼空気背圧との偏差に基づ
いて前記燃焼空気制御弁を調整してその背圧を制
御することを特徴とする小型炉の燃焼制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59216507A JPS6196322A (ja) | 1984-10-15 | 1984-10-15 | 小型炉の燃焼制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59216507A JPS6196322A (ja) | 1984-10-15 | 1984-10-15 | 小型炉の燃焼制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6196322A JPS6196322A (ja) | 1986-05-15 |
| JPH0570046B2 true JPH0570046B2 (ja) | 1993-10-04 |
Family
ID=16689506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59216507A Granted JPS6196322A (ja) | 1984-10-15 | 1984-10-15 | 小型炉の燃焼制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6196322A (ja) |
-
1984
- 1984-10-15 JP JP59216507A patent/JPS6196322A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6196322A (ja) | 1986-05-15 |
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