JPS5917618A - 炉温制御装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、炉温制御装置に係り、特に連続した複数の
燃焼ゾーンを持つ燃焼炉の各ゾーン内温度を制御する炉
温制御装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

第１図は、従来の炉温制御装置を示した概略構成図であ
る。

燃焼炉１内は、複数のゾーンに分割されており、各ゾー
ンには、それぞれ燃焼用のバーナ２ａ、２１）。

２０．２ｄ、２θが取り付けられ、このバーナに供給さ
れる燃料や空気の量を調節するための調節弁３ａ。

ａ’ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅが接続されている。各ゾーン
内の温度は、炉温検出器４ａ、　４ｂ、　４０．４（１
，４６１によって検出され、その検出温度が定められた
値になるように調節弁３ａ、３ｂ、３ｏ、３ｄ、３ｅ　
の開度を制御するように構成されている。５ａ、　５ｂ
、　５ｃ、　５ａ。

は、それぞれ調節弁３ａ、　３ｂ、　３０．３（１，３
ｅ　を制御する調節器である。したがって各ゾーンは、
調節弁と、炉温検出器と調節器とから成る制御系によっ
て独立に制御されている。

燃焼によって生じた排気ガスは、排気ガス流６となって
燃焼炉１内を下流に向って流れ、燃焼炉１の下流に設げ
られた排気ガスプロア７を介して排煙排出口８から排出
される。

このように隣接するゾーンとの境に炉壁を有しない燃焼
炉において、従来は各ゾーン毎に炉温制御系を設け、そ
れぞれ独立に各ゾーンの温度制御を行っていた。

〔背景技術の問題点〕

このような従来の炉温制御装置では、ある該当ゾーンの
温度制御をするに際して、上流側から流れてくる排気ガ
スの有する熱エネルギが該当ゾーンの温度制御に影響を
与える。

すなわち上流側ゾーンから流れてくる排気ガスの有する
熱エネルギは下流側ゾーンの燃焼の省エネルギに結びつ
く反面、その流入する熱エネルギの変動が各ゾーンの炉
温制御の外乱として作用してしまうので、該当ゾーンに
のみ注目した炉温制御を行うだけでは十分な制御を行う
ことは出来な（）。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、通常は外乱として作用する上流ゾー
ン側からの排気ガス流が有する熱エネルギをオリ用して
各ゾーンの炉温制御を適確に行うようにした炉温制御装
置を提供するにある。

〔発明の概要〕

この発明では、各ゾーン内の温度をそれぞれ独立に制御
する複数の炉温制御系と、該当ゾーンより上流側にある
ゾーンの炉温を表わす信号と前記該当ゾーンに上流側か
ら流入する排気ガス流量を表わす信号とに所定の時間補
償処理を施こして乗算し、前記該当ゾーンに上流側から
流入する熱エネルギを表わす信号を算出する演算手段と
を設け、前記演算手段からの出力信号を前記該当ゾーン
を制御する前記炉温制御系のフィードフォワード制御信
号として用いるように構成することＫよって、上記目的
を達成した。

以下この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

〔発明の実施例〕

（３） 第２図はこの発明の一実施例を示す炉温制御装置の構成
図を示したものである。なお、第２図においては、複数
のゾーン中のｎ番目のシーｙ（ｎゾーン）と、それに続
く下流側のｎ＋１番目のゾーン（ｎ＋１ゾーン〕に係る
炉温制御系統のみを示している。

なお各ゾーンについては、同様の制御系統を有している
ので、以下第ｎゾーンについて説明し、他のゾーンの制
御系統の説明は、これと同様であるので省略する。

ｎゾーン内には燃料ｘｎと燃焼空気７ｎとがそれぞれＩ
ｏｎとｌｉｎとを介して供給され又いる。調節弁１０ｎ
とｆｉｎの弁開度の調節はそれぞれ調節器１２ｎおよび
Ｂｎによって行われる。この調節器１２ｎと１３ｎへの
制御信号は、温度調節器１４ｎから与えられ、温度調節
器１４ｎは、ｎゾーン内の温度Ｔｎを検出してこの温度
があらかじめ定められた所定の値になるように制御信号
を作りだす。

１５ｎは、燃料ｘｎと燃焼空気７ｎとからｎゾーン内で
発生する排気ガス流ｔＱｎを算出するための（４） 演算器である。　。

１６ｎは、加算器で、ｎゾーン内で発生した排気ガス流
量Ｑｎと、前ゾーンまでに発生した排気ガス流量Ｐｎと
を合算して総排気ガス流量九を算出するものである。

１７ｎは時間補償回路で、ｎゾーンでの総排気ガス流−
１Ｒｎが、ｎ＋１ゾーンに到達するまでの時間を考慮し
て一定の時間補償を行うためのものである。

１８ｎも同様にｎゾーン内の炉温Ｔｎを一定時間だけ時
間補償処理するための時間補償回路である。

１９ｎは上流ゾーン（ｎ−１ゾーン）からの流入熱エネ
ルギを示す信号〜をフィードフォワード信号として温度
調節器１４ｎからの制御信号と混合するための減算器で
ある。

２０ｎは乗算器で、時間補償処理の終った炉温Ｔ。

信号と総排気ガス流量信号へとを乗算して次ゾーンに流
出する熱エネルギ量を示す信号８ｎ＋１　を出力する。

次に動作について説明する。まずｎゾーンで発生する排
気ガス流量Ｑｎを燃料流ｉＸｎと燃焼空気流ｔ　３’ｎ
とを用いて演算器１５ｎにより算出する。この値を前ゾ
ーンまでの排気ガス流量値Ｐｎに加算器１６ｎを用いて
加算し、ｎゾーンでの総排気ガス流量Ｒｎを算出する。

この総排気ガス流量Ｒｎ　Ｖｃｎ　＋１ゾーンに到達す
るまでの時間を考慮したムダ時間補償を時間補償回路１
７ｎを用いて行い、その値を乗算器２０ｎに人力する。

一方ｎゾーンの炉温Ｔｎは同様に時間補償回路１８ｎに
よってムダ時間補償が行われて乗算器２０ｎに人力され
る。ｎゾーンでの総排気ガス流量Ｒｎと炉温Ｔｎとに時
間補償処理をそれぞれ行った信号を乗算することにより
、次ゾーンに流入する熱エネルギが計算されたことＫな
る。との熱エネルギＳ叶１が次段の炉温制御系へのフィ
ードフォワード信号として調節器１４ｎ＋１の制御信号
と混合される。

第３図は、ｎゾーンとｎ十ｉゾーンとについてゾーン間
の排気ガスの流れと温度との関係を示した図である。Ｘ
軸にはゾーン位置を、Ｙ軸には炉内温度を、ｚ軸には排
気ガス流量を割り当てである。ｎゾーンの炉内温度を代
表する位置△１ｎでの断面３１を通過する熱エネルギＶ
。は Ｖｎ　ｏｃ　Ｔｎ　Ｘ　：％　　　・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・（１）で表わされる。この熱
エネルギｖｎが排気ガス流によってｎ＋１ゾーンに流れ
こむことにより、さらにこれにｎ＋１ゾーンでの燃焼に
よるエネルギ（斜線部３２）が加わってｎ＋１ゾーンの
線熱エネルギを形成する。したがってｎゾーンまでの排
気ガスが有する熱エネルギはそのままｎ＋１ゾーンに流
れこむことにより、ｎ＋１ゾーンの炉内温度を決定する
重要な要素となる。従来の炉温制御装置のようにｎ＋１
ゾーン側で、流入する排気ガス流とは無関係な構成で、
そのゾーン独立に温度制御を行っている場合には、この
上流からの排気ガスによる熱エネルギの持ち込みは制御
系統の外乱として働くととＫなる。すなわちその流入エ
ネルギが変動すれば、ｎ＋１ゾーンでの炉内温度制御系
に重要な影響を与える。したがって制御性向上の観点か
ら上流側からの排気ガスの流入は無視できない。

（７） しかし第２図に示した実施例では、この上流側からの排
気ガス流が有する熱エネルギ量を該当ゾーンの炉温制御
系へのフィードフォワード制御信号として用いるように
しているので、炉内温度制御に対して外乱として働くこ
とは無くなる。

また一般に該当ゾーンから見ればそれより上流側の燃焼
状態は全て該当ゾーンの炉温制御に干渉を与える可能性
があり、複数の干渉要因を有していると言えなくもない
が、最終的に該尚ゾーンに影響を与えるのは隣接する上
流側ゾーンにある排気ガス量とその温度とで定まる熱エ
ネルギに集約して考えればよい。

なお第２図の実施例においては、燃料と燃焼空気の量を
用いてそのゾーンで発生する排気ガス流量を演算器１５
ｎを用いて算出したが、排気ガス流量の算出にあたって
は必らずしも燃料と燃焼空気の量とを必要とするもので
はなく、燃料量のみを変数として算出してもよい。

また、燃焼炉の構造上、本来の燃料の燃焼以外に外部か
らの侵入空気や可燃物の流入等が予測さく８） れ、それらを近似的にでも定量化できる場合にはそれら
の要因によって発生する排気ガス分を本来の燃料の燃焼
によって発生する排気ガス分に加算して考えればよい。

又、排気ガスの流れる流速は、通常燃焼負荷（すなわち
排気ガス流量値）によって変化することが知られている
ので、時間補償回路１７ｎおよび１８ｎは一定の値を常
に与えるよらに構成してもよいが、排気ガス流量と流速
との関係を実測等の方法で把握して、可変式の時間補償
を行うように構成することも可能である。

さらに、第２図に示した実施例においては、炉温制御の
ために燃料流量調節器１２ｎ、燃焼空気流量調節器１３
ｎおよび温度調節器１４ｎを組み合せて用いているが、
これは炉温制御の一つの例を示したにすぎず、燃料と燃
焼空気の各流量制御をクロスリミット法を用いたり、簡
単なものでは、温度調節器１４ｎのみで炉温制御を行う
ようにし′〔もよい。

また、実施例においては減算器１９ｎを用いて）イード
フォワード信号と温度調節器からの制御信号とを混合し
ているが、温度調節器の出力が速度型のアルゴリズムを
使っている場合にはフィードフォワード信号をいったん
微分して、その値を減算器への人力とするような方法を
採用しても良い。

また上述した燃焼制御の方法は、冷却系統の温度制御に
も排気ガス流を冷却用の流体に置き換えればそのまま応
用することが可能である。

〔発明の効果〕

以上実施例に基づいて詳細に説明したように、この発明
においては各ゾーンに流入する排気ガス流量と前ゾーン
での炉内温度から該轟ゾーンに流入する熱エネルギを算
出し、その値を該当ゾーンの炉温制御系へのフィードフ
ォワード信号として利用するように構成したので、本来
外乱として燃焼制御に千渉してくる要素をうまく吸収す
ることができ、炉内温度制御の精度向上が計れるという
利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の炉温制御装置の概略を示多構成図、第２
図はこの発明の一実施例を示す炉温制御装置なｎゾーン
とｎ＋１ゾーンについて示した構成図、第３図はゾーン
間の排気ガスの流れと温度との関係を示す図である。 Ｉｏｎ　、　ｌｌｎ・・・流量調節弁、１２ｎ　、　１
３ｎ・・・流量調節器、１４ｎ・・・温度調節器、１５
ｎ・・・演算器、１６ｎ・・・加算器、１７ｎ　、１８
ｎ・・・時間補償回路、１９ｎ・・・減算器、２０ｎ・
・・乗算器、Ｑｎ・・・排気ガス流量、Ｐｎ・・・前段
からの排気ガス流量、Ｒ，・・・総排気ガス流量、Ｔｎ
・・・炉温、Ｓ、・・・エネルギ量。 出願人代理人　　　猪　股　　　　清

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 連続した複数の燃焼ゾーンを有する燃焼炉の前記各ゾー
   ン内の温度を制御する炉温制御装置において、前記各ゾ
   ーン内の温度をそれぞれ独立に制御する複数の炉温制御
   系と、該当ゾーンより上流側にあるゾーンの炉温を表わ
   す信号と前記該当ゾーンに上流側から流入する排気ガス
   流量を表わす信号とに所定の時間補償処理をほどこして
   乗算し、前記該当ゾーンに上流側から流入する熱エネル
   ギを表わす信号を算出する演算手段とを設け、前記演算
   手段からの出力信号を前記該当ゾーンを制御する前記炉
   温制御系のフィードフォワード制御信号として用いるよ
   ５にしたことを特徴とする炉温制御装置。