JPS59136817A - 加熱炉燃焼空気送風ブロアの速度制御方法 - 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】 本発明は、加熱炉の各炉室内に燃焼用空気を供給する送
風プロアの速度制御方法に関するもので、さらに評言す
れば、燃料を安定した状態で燃焼させる状態を保持した
まま圧力損失の少ない効率の良い送風ブロアの運転を得
ることを目的としたものである。

連続加熱炉においては、区割された各炉室内の温度を個
々に制御しなければならず、これがため　−区割された
各炉室には専用の燃焼空気供給管路が接続されることに
なる。

すなわち、第１図および第２図に示す如く、送風プロア
２の吐出口に接続された元管１の先端には流量調節弁５
を有す、る多数の枝管路４が接続されていて、各枝管路
４は、連続加熱炉の区割された炉室の１つに個々に接続
され、燃焼用空気を供給するようになっている。

各枝管路４においては、流量調節弁５の下流側に流量計
６が設けられていて、この流量計６に接続された流量指
示調節計７により、常時流量計６の指示を監視して、各
枝管路４を通過する空気量が設定された値通りになって
いるか否かを検出し、過不足がある場合には二流量指示
調節計７からの指令により流量調節弁５の弁開度が修正
され、所定の流量が得られるようになっている。

近年、省電力を目的として、連続加熱炉の送風プｐアと
して可変速プロアの使用されるケースが増大している。

ところで、連続加熱炉においては、加熱材の厚み、幅、
加熱目標温度が、各炉室毎にたえず変動するものである
ために、炉温制御を行なうに際し、燃料流量の変動、お
よびそれに伴う燃焼空気量の変動は避けられない。

これがため、多数の枝管路４における要求される空気量
は共通した値ではなく、個々に異なる値であるのが普通
なので、この送風プロア２の速度制御は非常に複雑で困
難なものとなっている。

現在、この送風ブ四ア２の速度制御方法の１つとして多
用されているのは、第１図に示すように、元管１に元管
圧力指示調節計３を設けて、元管ｌ内の圧力を常に監視
し、この圧力指示調節計３からの指示信号をプロア回転
速度制御装置８に入力し、もって送風プロア２の速度制
御を行なうべく構成されたものがある。

このものは第２図に示したサクションダンパー９を使用
した従来から最も一般に用いられている配管内の圧力制
御と全く同じ発想に基づくもので、送風管内の圧力をコ
ントロールし、もって各枝管路４に設計最大流量から最
小流量まで与えられるようにしているのである。

このように、第１図図示のものは、元管１内の圧力だけ
により送風プロア２の速度制御を行なうので、各枝管路
４における状態は全く考慮されないものとなっている。

すなわち、各枝管路４における流量調節弁５の開度忙関
係なしに、各枝管路４に最大流量を必要時にいつでも流
すことができるような圧力値に従ってプロア速度が制御
されているのである。

それゆえ、各枝管路４において設計最大流量の数パーセ
ントしか要求していない場合には、各枝管路４の流量調
節弁５は、その弁開度がほぼ全閉に近い位置まで閉じら
れることになってしまい、この流量調節弁５前後で大き
な圧力損失を生じることとなり、送風プｐア２のエネル
ギー損失は膨大なものとなってしまう。

本発明は、上記した従来例における欠点、不都合を解消
すべく創案されたもので、炉に供給される燃料量に従っ
て、この燃料に必要な空気量を知り、この空気量に従っ
て送風プロア２のプロア基準速度を設定しておき、この
プロア基準速度を、各枝管路４の流量調節弁５の開度が
できるかぎり大きな値に保持されるように補正すると共
に、炉内における燃料の不完全燃焼を防止すべく元管ｌ
内の圧力を予め設定されている下限値よりも小さくなら
ないように監視して補正し、もってプロア速度を得るよ
うにしたのである。

以下、本発明を第３図ないし第６図を参照して説明する
。

なお、第３図ないし第６図中、第１図および第２図中に
使用された符号と同一符号は、同一部分を示すものとす
る。

本発明は、送風プロア２の吐出口に接続された元管１に
複数の枝管路４・・・を接続した加熱炉の燃焼空気供給
管路において、各枝管路４・・・の必要空気量？４を集
計して得られる必要空気流量１の関数としてプロア基準
速度ＨＢを設定し、このプロア基準速度ＨＢを、各枝管
路４・・・に設けた空気流ｆｉ調節弁５のうち最大開度
となっているもののＮ［が１００％開度よりもわずかに
小さい開度である予め設定された最適開度ＭＶｇとなる
ように補正すると共に、元管１内の圧力が燃焼の安定化
を達成するのに必要とされる最低圧力値ＰＬよりも常に
大きな値となるように補正してプロア速度Ｈｔ−設定す
る送風プロア２の速度制御方法である。

すなわち、本発明による送風プロア２の速度制御方法は
、まず各枝管路４・・・における必要突気量Ｆ４を集計
して管路全体として必要とされる必要空気流量Ｆを知り
、この必要空気流ｍｙに従ってプロア基準速度Ｈ，Ｊｉ
を設定することにより、加熱炉に供給される燃料量に応
じた空気量の基本的な量を設定する。

この基本的な空気量であるプロア基準速度ＨＢに対し、
各枝管路４・・・における流量調節弁５の実際の弁開度
ＭＶを知って、各枝管路４・・・において実際に要求さ
れる空気量を知ると共に、各流量調節弁５のうちの最大
弁開度となったものの弁開度を１００％開度よりもわず
かに小さい開度である最適開度ＭＶｐとなるように補正
することにより、各枝管路４・・・に供給される空気量
を、各枝管路４・・・の状態に適応したものとする。

さらに、元管１内の圧力Ｐを監視し、この圧力Ｐが安定
した燃焼を達成するのに必要な下限圧力ｐｒ、よりも低
くならないように補正することにより、空気量による制
御に加えて圧力による制御をも加えるようにしているの
である。

プロア基準速度ＨＢの設定は、第３図に示す如く、元管
１に流量計ｌＯを設けて、元管１を流れる空気流ｉＦと
プロア速度Ｈとの関係をとると、第４図に示すグラフ線
図の如く、空気流量アとプロア速度Ｈとは比例関係にあ
ることが解かる。

この比例関係を利用して、まず各枝管路４における必要
空気ｆｆ１Ｆ４を知り、この必要空気ＪｔＦ４を集計し
て必要空気流ｍｐを算出し、もってプロア各校管路４に
おける必要空気量Ｆ４の設定手法としては種々の方法が
ある。

その１つとして、区割された各炉室内に供給される燃料
量に応じて決定する方法がある。

この場合、各炉室内に供給される燃料の鰍は、その時々
により変化するので、プロア基準速度１（Ｂは、その時
々に応じて変化することになる。

他の１つとして、各枝管路４における最大必要空気量を
必要空気量Ｆ４とする方法がある。

この場合における各枝管路４における最大必要空気量と
は、各枝管路４の設計最大流量であっても良いし、炉室
に予定されている最大燃料供給量に応じた空気量であっ
ても良い。

この最大必要空気量を必要空気ｆｆ１ｌＦ４とした場合
には、これを集計して得られる必要空気流量Ｆは最大流
量値ということになり、プロア基準速度１（Ｂは不変と
なって、各流量調節弁５の弁開度ＭＹに従った補正は減
少補正となる。

上記の如くして設定されたプロア基準速度１（Ｂに対す
る補正のうち、各炉室内での燃料の燃焼を良好にそして
安定した状態に保つための補正、すなわち元管！内の圧
力Ｐを下限圧力ＰＬよりも大きい値に保つ補正は、各炉
室に設けられたバーナーの性能によって決まる値であり
、元管１内の圧力Ｐが下限圧力Ｐｌ−よりも大きい限り
にお−いては行なわれない補正である。

これに対し、各流量調節弁５０開度Ｍｖに応じた補正は
常時性なわれる補正であり、最終的なプロア速度Ｈは、
この補正により決定される。

この流量調節弁５の開度ｙｖに応じた補正は、まず各流
量調節弁５の弁開度ＭＹを検出し、各流量調節弁５のう
ちの最大弁開度となったものの弁開度ＭＹが予め設定さ
れた最適開度ＭＶｓとなるようにプロア基準速度）ｉｎ
を補正するのである。

すなわち、各枝管路４ＶＣおける実際の流量は、各流量
調節弁５の弁開度ＭＹにより設定されるもの、であるか
ら、送風プロア２の速度を上昇させて元管１内の流量を
増大させようとすると、各枝管路４においては、その流
量が増大しないように各流量調節弁５は、その弁開度Ｍ
’Ｖを減少させる方向に動作し、反対に送′：Ｘプロア
２の速度を減少させると各流量調節弁５は、その弁開度
ＭＹを増大させる方向に動作する。

この流量調節弁５の応答動作を利用して、最も大きな弁
開度となった流量調節弁５に対して、この流量調節弁５
の弁開度ＭＹが最適開度ＭＶｓとなるようにプロア基準
速度ＨＢを補正するのである。

例えば、最も大きな弁開度となった流量調節弁５の弁開
度が最適開度Ｊｉｆｆｓよりも小さい場合には、プロア
基準速度１（Ｂを減少方向に補正し、もって最も大きい
弁開度の流量調節弁５の弁開度が最適開度ＭＶｓとなる
まで全流ｉｉ調節弁５の弁開度を増大させるのであり、
反対に最も弁開度の大きい流量調節弁５の弁開度が最適
開度よりも大きい場合には、プロア基準速度ＨＢを増大
方向に補正してプロア速度Ｈを設定するのである。

ところで、最適開度ＭＶｓｔ−１００％開度よりもわず
かに小さな値に設定したのは、枝管路４における流量を
増大させたい場合に、この枝管路４の流量調節弁５の弁
開度ＭＹが１００％開度であると、プロア速度Ｈそのも
のを増加させなければならず、流量増加に対する応答速
度が遅れ勝ちとなるのに対し、１００％開度よりもわず
かに小さい開度に流量調節弁５の弁開度ＭＪが設定され
ていれば、この流量調節弁５の弁開度を増大するだけで
枝管路４における流量の増大が達成でき、かつ流量増加
に対する応答速度もはるかに速くなる。

このような理由により、最適開度ＭＶｓは１００％開度
よりも小さな値に設定されるのであるが、その具体的な
値は、流量調節弁５および配管系全体の特性によって決
定される。

本発明方法の簡単な具体例を第５図を参照して説明する
。

まず、各枝管路４の必要空気量Ｆ４・・・が加算器１２
に入力され、この加算器１２によって必要空気流量Ｆが
算出される。

加算器１２により算出された必要空気流量Ｆは関数変換
器１３に入力され、この関数変換器１３で、第４図に示
した比例関係を利用してブロア基準速度ＨＢが演算され
て、このプロア基準速度１（Ｂが演算器１４に入力され
る。

他方、各枝管路４に設けられた流量調節弁５は、個々に
比較器１５に接続されていて、その弁開度ＭＶを比較器
１５に入力している。

比較器１５は、各流量調節弁５から入力されてきた弁開
度ＭＹ倍信号比較し、最も大きな弁開度値を演算器１４
に出力する。

さらに、元管１には圧力計１１が設けられていて、この
圧力計１１により検出された元管１内の圧力値が演算器
１４に入力されている。

演算器１４においては、最適開度Ｍ／Ｖｓに対応する数
値が予めセットされていて、この最、適開度ＭＶｓと入
力された最大弁開度との差を演算し、両者の偏差量に応
じた補正量をブロア基準速度ＨＢに加算する。

また、圧力計１１で検出した圧力Ｐが、予め設定きれて
いる下限圧力ＰＸ、よりも小さい場合には、圧力Ｐが下
限圧力ｐＬよりも大きくなるように補正量を算出して、
この補正量をブロア基準速度）（Ｂに加算する。

このようにして、ブロア基準速度１（Ｂを流量調節弁５
の弁開度ｔＶに応じて補正すると共に、圧力計１１の検
出した圧力Ｐ値に応じて補正することによりブロア速度
Ｈが設定される。

設定されたブロア速度Ｈは、演算器１４力）らプロア回
転速度制御装置８に入力さ第１、送風プロア２を算出さ
れたブロア速度Ｈ″ｃ［Ｋ動するのである。

なお、プロア基準速１［１（Ｂの算出に、図示実施例に
おいては、関数変換器１３を開し）てし）るカニ、単に
グラフを用いて算出し、これを演算器１５に入力するよ
うにしても良いし、また必要空％ｉｔｕの設定の一方に
よっては、必要空気流量Ｆの値カイ不変となる場合もあ
り、この場合は、ブロア基準速度１（Ｂも一定値となる
ので、演算器１４に直接入力させることができる。

このように、本発明による送風プロア２の速度制御方法
は、各枝管路４が必要とする空気量をもとにしてブロア
基準速度ＨＢが設定されるので、各炉室内に供給される
空気量が不足する不都合の発生する恐れは全くない。

また、各枝管路４の流量調節弁５の開度に応じて補正が
なされ、流ｊｌｔＭ節弁５が最適開度ＭＶｓに保持され
るように制御されるので、各枝管路４の状態に応じた制
御が行なわれることになると共に、流ｍ調節弁５におけ
る圧力損失を極めて少なくすすることができ、さらに各
枝管路４における要求される空気流量の変化に対する応
答も極めてすみやかに達成されることになる。

さらに、元管ｌ内の圧力Ｐは下限圧力ＰＬよりも常に大
きい値に保持されているので、各炉室において、供給さ
れる燃料が不完全燃焼する恐れが全くなく、常に良好な
燃焼を得ることができる。

なお、本発明による゛送風プロア２の速度制御方法は、
連続加熱炉に限定されるものではなく、流量制御の要求
される配管系において、流体吐出源に送風プロアを用い
るものであれば、すべてに適用することができる。

以上の説明から明らがな如く、本発明は、流量変化に対
する要求にすみやかに応答することができ、かつ流量調
節弁における圧力損失が極めて少ないので、大幅な省電
力を達成することができ、さらに安定したかつ良好な燃
料を得ることができる等多くの摩れた効果を有するもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の連続加熱炉における送風プロアの速度
制御方法の説明に供する配管系図である。 第２図は、一般的な送風プロアの速度制御方法の基本手
法を示す配管系説明図である。 第３図は、配管系における流量と送風プロアの速度との
関係を説明するための配管系図である。 第４図は、第３図により得られる空気流量と送風プロア
速度との関係を示す線図である。 第５図は、本発明方法を具体的に実施した場合の電気系
の説明図である。 符号の説明 １：元管　２：送風プロア　４：枝管路　５：流量調節
弁　６：流量計　７：流量指示調節計Ｂ；プロア回転速
度制御装置　ｌＯ：流量計　１１＝圧力計　１２：加算
器　１３：関数変換器　１４：演算器　１５：比較器　
Ｆ：必要空気流社ＩＰ４：必要空気量　Ｈ；プロア速度
　ＨＢ；プロア基準速度ＭＶ　ｊ弁開度　ＭＶａ　：最
適開度　Ｐ：圧力　ＰＬ：下限圧力 出願人　　川崎製鉄株式会社 代理人　　弁理士渡辺平治

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 送風プロアの吐出口に接続された元管に複数の枝管路を
   接続した加熱炉の燃焼空気供給管路において、前記各枝
   管路の必要空気量を集計して得られる必要空気流量の関
   数としてプロア基準速度を設定し、該プロア基準速度を
   、前記各枝管路に設けた空気流量調節弁のうち最大の開
   度となっているものの開度が、１００（％〕開度よりも
   わずかに小さい開度である予め設定された最適開度とな
   るように補正すると共に、前記元管内の圧力が燃焼の安
   定化を達成するのに必要とされる最低圧力値よりも常に
   大きな値となるように補正してプロア速度を設定する加
   熱炉燃焼空気送風プロアの速一度制御方法。