JPH07324732A - トンネルキルンの燃焼用空気制御方法 - Google Patents

トンネルキルンの燃焼用空気制御方法

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JPH07324732A JP13943994A JP13943994A JPH07324732A JP H07324732 A JPH07324732 A JP H07324732A JP 13943994 A JP13943994 A JP 13943994A JP 13943994 A JP13943994 A JP 13943994A JP H07324732 A JPH07324732 A JP H07324732A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 トンネルキルンの焼成帯の酸素濃度を管理
し、安定的に制御することにより、過剰エア−や空気不
足のエネルギ−増要因を解消し、その結果、燃料原単位
の低減、焼成品の品質向上、省力化を可能とするトンネ
ルキルンの燃焼空気制御方法を提供すること。 【構成】 2次空気量を制御する手段として、焼成帯の
予熱帯側に設置したO2計の酸素濃度と燃料の流量とによ
り演算した信号により2次空気ファン(7F、8F)の回転数
を制御する。また、押込み空気量を制御する手段とし
て、上記のように制御された2次空気の導入量と燃料の
流量とにより演算した信号により押込みファン11Fの回
転数を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、トンネルキルンの燃焼
用空気制御方法に関し、特にトンネルキルンの焼成帯の
酸素濃度を管理し、安定的に制御することにより、過剰
エア−や空気不足のエネルギ−増要因を解消し、その結
果、燃料原単位の低減、焼成品の品質向上、省力化を可
能とするトンネルキルンの燃焼空気制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のトンネルキルンについて図4を参
照して説明すると、台車に積載した被焼成品(図示せず)
は、まずトンネルキルンの予熱帯、焼成帯、冷却帯を経
てトンネルキルンの出口(図示せず)から焼成品として取
り出される。
【0003】一方、冷却帯の焼成品出口側に冷却用押込
み空気(以下この空気を本明細書で「押込み空気」とい
う)を冷却押込みファン(11F)より押し込んで焼成品と熱
交換を行わせた後、この予熱した押込み空気を2次空気
及び3次空気として利用されている。具体的には、図4
に示すように、冷却押込みファン(11F)からの押込み空
気の一部を冷却帯の高温側より吸引し、これを燃焼2次
空気ファン(エジェクタファン7F及び2重天井打込ファ
ン8F)を介して2次空気として各バ−ナ−より焼成帯に
導入し、一方、押込み空気の残部は、そのまま3次空気
としてキルン内を通って焼成帯に押し込み、いずれも燃
焼用空気として利用されている。
【0004】即ち、押込み空気のうち、2次空気として
利用する空気を吸引した残余の空気(3次空気)は、冷却
帯通過時に焼成品と熱交換して1600℃以上の高温熱風と
なり、そのまま焼成帯に押し込み、燃焼用空気として利
用されている。また、2次空気は、上記のように焼成品
と熱交換した押込み空気の一部を冷却帯の高温側より吸
引し、焼成帯の各バ−ナ−部に供給し、同じく燃焼用空
気として利用されている。なお、2次空気を吸引するフ
ァンの熱に対する損傷を防止するため、吸引ファン6Fよ
り低温空気を一部引き込んで2次空気の温度を600〜800
℃に調整し、これを燃焼2次空気ファン(エジェクタフ
ァン7F及び2重天井打込ファン8F)を介して導入されて
いる。
【0005】ところで、このようなトンネルキルンにお
いて燃焼用空気量を制御する必要があり、特に焼成品と
熱交換した予熱空気を2次空気として利用するシステム
において、この2次空気のバ−ナ−部への供給量の制御
は、各バ−ナ−からの燃料の必要空気量に対して不足の
場合不完全燃焼になること、又は、過剰の場合温度低下
になること等を防止するため重要であり、また、押込み
空気(冷却押込ファン11Fより導入した冷却用押込み空
気)の押込み量の制御も上記2次空気量の制御と同様重
要であり、このため、従来より2次空気量及び押込み空
気量の制御が行われている。
【0006】ここで、従来のトンネルキルンにおける燃
焼用空気の制御方法のうち、「2次空気量制御」及び
「押込み空気量制御」について図4を参照して説明す
る。なお、図4中実線は配管を示し、点線は制御のため
の信号線を示す。トンネルキルンにおける従来の「2次
空気量制御」は、図4の点線で示すように、焼成帯の予
熱側に設置された酸素計(O2計)の酸素濃度による制御
“燃焼2次空気ファン(エジェクタファン:7F、2重天
井打込ファン:8F)の回転数の制御”により行われてい
る。
【0007】また、従来の「押込み空気量制御」につい
ては、同じく図4の点線で示すように、燃料の流量によ
る数値演算制御により行っている。このように従来の制
御方法は、燃焼用2次空気量及び押込空気量の制御は、
それぞれ単独ル−プにより行っている。なお、焼成温度
と燃料導入量とは、別途自動制御している。
【0008】従来の制御方法について、さらに図5及び
図6を参照して説明すると、2次空気量制御は、図5に
示すように酸素計(O2計)の酸素濃度(%)によりPIDで2
次空気ファン(7F、8F)の回転数を制御する。一方、押込
み空気量制御は、図6に示すように、燃料流量計からの
燃料使用量に対して必要空気量を算出し、その空気量に
応じて冷却押込みファン(11F)の回転数を制御するもの
である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の制御
方法では、酸素計(O2計)の酸素濃度(O2%)による2次空
気量制御の場合、目標O2%に対して外乱によりO2計指示
が変化した場合、ファン(7F、8F)は目標値に戻すよう回
転変化することとなるが、O2計の応答が遅れる(約1
分)ため、PIDでファン(7F、8F)の回転数の制御のみで
は、反応を敏感にさせるとハンチングしたり、また、反
応を鈍くさせると不感帯が大きく、十分に制御し得ない
という欠点を有している。また、2次空気量制御と押込
み空気量制御とをそれぞれ単独の制御ル−プであること
から、バランスの崩れが起きると自動的に復元すること
ができず、大きくバランスをくずしてしまい、制御不能
となり、その結果、手動で復帰させなければならないと
いう問題があった。
【0010】本発明は、上記欠点、問題点に鑑み成され
たものであって、その目的とするところは、従来の制御
方法の上記欠点、問題点を解消し、トンネルキルンの焼
成帯内における燃焼雰囲気を安定化させるトンネルキル
ンの燃焼空気制御方法を提供することにあり、それによ
り燃料原単位の低減、焼成品の品質向上や省力化をはか
ることにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、2次空気量を制御する手段として、焼成帯
の予熱帯側に設置した酸素計の酸素濃度と燃料の流量と
により演算した信号により行うことを特徴とし、また、
押込み空気量を制御する手段として、上記のように制御
された2次空気の導入量と燃料の流量とにより演算した
信号により行うことを特徴とする。
【0012】即ち、本発明は、「冷却帯で焼成品と熱交
換された予熱空気を2次空気として利用するトンネルキ
ルンの燃焼用空気量を制御する方法において、焼成帯の
予熱帯側に設置した酸素計の酸素濃度と燃料の流量とに
より演算した信号により上記2次空気の導入量を制御す
ることを特徴とするトンネルキルンの燃焼用空気制御方
法。」及び「上記の2次空気の導入量の制御に加えて、
更に、この制御された2次空気の導入量と燃料の流量と
に対し演算した信号により2次空気源である冷却用押込
み空気の導入量を制御することを特徴とするトンネルキ
ルンの燃焼用空気制御方法。」を要旨とする。
【0013】以下、本発明を詳細に説明すると、まず2
次空気量制御に関して、本発明者等は「トンネルキルン
における焼成帯酸素濃度制御の外乱要因としては、所望
焼成温度に維持するための燃料使用量変化が主である」
と推定し、この燃料使用量に対して2次空気導入用ファ
ンの回転数を制御することを考えた。しかしながら、燃
料使用量に応じた2次空気量を制御するだけでは、排気
ファン、カ−下冷却ファン等の風量バランスの影響によ
り3次空気量に誤差が生じ、適切な燃焼空気量が得られ
なくなることから、従来の焼成帯内酸素濃度制御と上記
した燃料使用量の変化とを併用することを見い出した。
即ち、本発明における2次空気量制御については、従来
の酸素濃度制御に燃料使用量に応じて出力された制御量
を加味した「フィ−ドフォア−ド制御」を採用するもの
である。
【0014】次に、押込み空気量制御について説明する
と、燃焼帯内の酸素濃度制御は、上述したフィ−ドフォ
ア−ド制御のみでは成立しない。その理由は、冷却帯の
焼成品出口側に押し込んだ空気(押込み空気)の一部を燃
焼用2次空気として吸引し、取り出している訳であるか
ら、押込み空気が一定の場合、2次空気の量を増加する
と3次空気(2次空気を吸引した残余の押込み空気)の量
が減少し、その結果、冷却帯から焼成帯へ炉内通過3次
空気風量バランスが崩れる。「なお、吸引ファン6F並び
に循環ファン5F(後記図1参照)の回転数及びダンパ−開
度は定量設定されている。」このため、高温度3次空気
の有効利用が図れないことになる。
【0015】そこで、本発明者等は、2次空気の導入フ
ァンの回転数変化分による風量変化量(2次空気の変化
量)に応じて押込み空気量を変化させるよう演算させる
ことに着目したものである。つまり、「“押込み空気
量”=“3次空気量(燃料使用量×理論燃焼空気量×係
数)”+“2次空気吸引量”+“冷却帯放気量(後記図1
に示す冷却放棄ファンからの放気量)”−“外気吸引量
(後記図1に示す吸引フン6F及び循環ファン5Fによる外
気吸引量)”」という計算式が成立する。
【0016】このうち“2次空気吸引量”は、2次空気
導入ファンの回転数により算出することができる。一
方、“冷却帯放気量”及び“外気吸引量”は、各ファン
系ダクトの風速(風量)を測定することにより設定でき
る。そして、本発明における押込み空気量制御は、2次
空気導入用ファンの制御された回転数と燃料の流量とに
より数値演算した信号により行うものである。
【0017】従来の「押込み空気量制御」(燃料の流量
による制御:前記図6参照)では、燃焼量の増加に伴
い、冷却帯より2次エア−分が増大し、一方、3次エア
−増分が少くなり、その結果、実質炉内酸素濃度は変化
する。これに対して、本発明に係る「押込み空気量制
御」(従来の“燃料の流量による制御”に“2次空気導
入用ファンの制御された回転数による要素”を併用した
制御)では、2次空気量と3次空気量の比率バランスを
ほぼ一定に保つための制御方法である。
【0018】
【実施例】以下、本発明の制御方法の一例を図1に基づ
いて説明する。なお、図1中実線は配管を示し、点線は
制御のための信号線を示す。まず、2次空気量制御につ
いては、図1の点線で示すように、焼成帯の予熱側に設
置した酸素計(O2計)の酸素濃度(%)と燃料の流量とによ
り演算した信号により行うものである。また、押込み空
気量制御は、同じく図1の点線で示すように、上記のよ
うに制御された2次空気の導入量と燃料の流量とにより
演算した信号により行うものである。
【0019】本発明における2次空気量制御及び押し込
み空気量制御について、さらに図2及び図3に基づいて
詳細に説明する。まず2次空気量制御については、図2
に示すように燃料を燃焼させるための必要空気量のう
ち、バ−ナより供給する空気量を燃料使用量(燃料流量)
により算出し、ファン回転数と吐出風量との関係テ−ブ
ルよりファン回転数を出力した。
【0020】ただし、上記出力のみでは、他の外乱要
因、例えば炉圧、台車積載被焼成品の重量、燃料供給量
の変動を受けた場合、炉内酸素濃度が変化し、空気過剰
又は不足となる場合があるため、図2に示すように焼成
帯中の酸素濃度制御を加えたものである。このように本
発明における2次空気量制御は、焼成帯の予熱帯側に設
置した酸素計(O2計)の酸素濃度と燃料の流量とにより演
算した信号により2次空気ファン(7F、8F)の回転数を制
御するものである。
【0021】次に、本発明における押込み空気量制御に
ついて説明する。冷却帯出口側からの押込み空気量は、
トンネルキルン内の全体の風量バランスを左右させるも
のであり、特に2次空気量制御によって影響を与える3
次空気量の比率の崩れを防止するために押し込み空気制
御方法が重要となってくる。従って、本発明に係る「押
込み空気量制御」については、酸素濃度制御と燃料流量
演算値により制御される2次空気量(2次空気量ファ
ン:7F、8Fの回転数により算出:変数)、循環ファン5F
の空気量(定数)、吸引フン6Fの空気量(定数)、冷却放棄
ファンの空気量(定数)の各パラメ−タに仕分けし(図1
参照)、それらと3次空気量(燃料使用量により算出:変
数)を加算し、冷却帯への冷却押込みファン(11Fの回転
数により算出:変数)の回転数を制御した。
【0022】これを図3に基づいて説明すると、押込み
空気量制御は、2次空気ファン7F及び8Fの回転数並びに
燃料流量を数値演算して押込みファン11Fの回転数を制
御したものである。なお、本発明における2次空気量及
び押込み空気量の制御を、各ファン(7F、8F、11F)の回
転数で行う例を挙げたが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、ダンパ−により制御することもでき、これ
も本発明に包含されるものである。
【0023】図7及び図8は、定常操業時(1760℃、14
台/日)における酸素計記録チャ−トを示す図であっ
て、図7は本発明による制御方法によるもの、図8は従
来の制御方法によるものをそれぞれ示す。図7から明ら
かなように、本発明による制御方法によれば、焼成品を
取出すための出口扉の開放により変動があるものの、そ
の他は殆ど変動が認められず、安定に制御されているこ
とが理解できる。これに対して、従来の制御方法では、
図8に示すように、2次空気ファン7F、8Fの回転変化に
追従しないことが認められ、また、押込み空気量の影響
が認められた。
【0024】
【発明の効果】本発明は、以上詳記したとおり、2次空
気の制御を、酸素濃度と燃料の流量とにより演算した信
号により行うことを特徴とし、また、押込み空気の制御
を、上記のように制御された2次空気の導入量と燃料の
流量とにより演算した信号により行うことを特徴とし、
これによりトンネルキルンの焼成帯における焼成雰囲気
を安定化することができる効果が生じる。そして、本発
明により、燃料原単位の低減、焼成品の品質向上や省力
化をはかることが可能である。
【0025】本発明で生じる効果について、さらに具体
的に説明すると、次の(1)〜(4)の効果が生じる。 (1) 燃料原単位の低減 従来の制御方法によれば、オイル燃焼(1760℃焼成時)に
140〜160リットル/トンでばらついたものが、本発明の
方法では、約140リットル/トンで安定している。 (2) オイル使用の安定化 従来の制御方法では、所望焼成温度を維持しようとする
場合、雰囲気がばらつくことにより余分に燃料を使用し
ていたものが、本発明の方法では、低燃焼域で安定して
いる。 (3) 制御範囲の拡大 従来の単独ル−プで行った場合、コントロ−ルオフにな
る場合が多かったが、本発明の制御方法を採用した場
合、制御範囲が従来の3倍以上に拡大することができ
る。 (4) 制御の安定化 制御状態が安定し易く、無人化運転が可能となり、省力
化ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるトンネルキルンの燃焼
空気制御方式を示すフロ−図。
【図2】本発明の2次空気量制御の一例を示す図。
【図3】本発明の押込み空気量制御の一例を示す図。
【図4】従来のトンネルキルンの燃焼空気制御方式を示
すフロ−図。
【図5】従来の2次空気量制御を示す具体例図。
【図6】従来の押込み空気量制御を示す具体例図。
【図7】本発明の制御結果を示す図。
【図8】従来の制御結果を示す図。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷却帯で焼成品と熱交換された予熱空気
    を2次空気として利用するトンネルキルンの燃焼用空気
    量を制御する方法において、焼成帯の予熱帯側に設置し
    た酸素計の酸素濃度と燃料の流量とにより演算した信号
    により上記2次空気の導入量を制御することを特徴とす
    るトンネルキルンの燃焼用空気制御方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の2次空気の導入量の制
    御に加えて、更に、この制御された2次空気の導入量と
    燃料の流量とに対し演算した信号により2次空気源であ
    る冷却用押込み空気量を制御することを特徴とするトン
    ネルキルンの燃焼用空気制御方法。
  3. 【請求項3】 前記2次空気の導入量又は冷却用押込み
    空気量が、ファンの回転数又はダンパ−により制御する
    ことを特徴とする請求項1又は2記載のトンネルキルン
    の燃焼用空気制御方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010007937A (ja) * 2008-06-26 2010-01-14 Idemitsu Kosan Co Ltd 加熱炉制御装置
CN111947137A (zh) * 2020-08-27 2020-11-17 哈尔滨工业大学 油二次风协助着火自稳燃w火焰锅炉及自稳燃方法

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