JPS6011018A - 直火式加熱炉におけるサイドバ−ナ−の燃焼制御方法 - Google Patents

直火式加熱炉におけるサイドバ−ナ−の燃焼制御方法

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JPS6011018A
JPS6011018A JP58117219A JP11721983A JPS6011018A JP S6011018 A JPS6011018 A JP S6011018A JP 58117219 A JP58117219 A JP 58117219A JP 11721983 A JP11721983 A JP 11721983A JP S6011018 A JPS6011018 A JP S6011018A
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JP
Japan
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furnace
temperature
burner
control
flow
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JP58117219A
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English (en)
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Masato Mazawa
正人 真沢
Katsunari Matsuzaki
松崎 捷成
Yoshihiro Murase
村瀬 悦裕
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/02Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/022Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2225/00Measuring
    • F23N2225/08Measuring temperature
    • F23N2225/16Measuring temperature burner temperature

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Combustion (AREA)
  • Control Of Heat Treatment Processes (AREA)

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】 本発明は直火式加熱炉における炉巾方向温度分布を一定
に保つ几めのサイドバーナーの燃焼制御方法に関する。
一般にバーナーを用いた加熱炉では、バーナーの入熱量
の変動により火炎長が変動する。このためサイドタイプ
の加熱炉では、被加熱材の炉巾方向に温度むらが生じや
すく、品質上、省エネ対策上大きな問題となっている。
そこでサイドバーナー以外のバーナー配置が採用され、
例えば天井バーナーを用いる方法があるが、バーナ一本
数が多くなるため構造が複雑になるとともに各バーナー
のバランスをとることが難しいこと、放散熱が多く反省
エネとなること等の問題が多いという欠点があった。′
!l:た、軸流バーナーを用いる方法もあるが、構造上
バーナー配設部の天井を低くする必要があるため加熱能
力が低下すること、また牛パンチ的な操Mを行う場合に
は、バーナー配設部直下で停止した被加熱材は充分な熱
供給が受けられず温度むらが生じる等の問題があった。
このため、本発明者等は、サイドバーナータイプの加熱
炉における前記の諸問題について種々検討した結果、入
熱量に変動があっても炉巾方向の温度分布を一定に保つ
ことによル一定の被加熱物温度分布が得られるサイドバ
ーナーの燃焼方法を見い出した。
その要旨は燃料ガス門流と昇流の流量比率を変更するこ
とにより火炎長、火炎温度、火炎温度分布を変更可能と
したバーナーを配設し皮直火式サイドバーナー加熱炉に
おいて、該加熱炉の天井に炉巾方向左右対称に少なくと
も4点の温度計を配設し、あらかじめ定めた両側の各1
点を炉温測定用とし、測定炉温か目標の炉温の範囲に入
るように両側バーナーのバルブの開度を単独Ilc調整
して入熱量をコントロールすると同時に両側の谷2点の
温度差がそれぞれ設定温度偏差内になるように両側のノ
々−す−のガスの同流と昇流の流量比率を各々単独にコ
ントロールして炉1】方向の温度分布を一定にすること
を特徴とする直下式加熱炉におけるサイド、バーナーの
燃焼制御方法。燃料ガス門流と昇流の流量比率を変更す
ることによフ火炎長、火炎温度、火炎温度分布を変更可
能とし友バーナーを配設した直火式サイドバーナー加熱
炉において、該加熱炉の天井に炉巾方向の片側に少なく
とも2点の温度計を配設し、あらかじめ定めた1点 1
を炉温測定用とし、測定炉温か目標の炉温の範囲に入る
ように一側に設けられたバルブの開it−調整して、入
熱量を両側バーナーに均等に配分すると共に、該測温点
2点の温度が設定温度偏差内になるように一側に設けら
れたバーナーのガスの同流と昇流の比率を調整バルブの
開度′ft調整して両側バーナーに等しく配分し入熱量
をコントロールすることを特徴とする直下式加熱炉1c
おけるサイドバーナーの燃焼制御方法である。
以下本発明を実施例の図面によって詳細に説明する。
第1図(イ)は従来タイプのサイドバーナー焚による加
熱炉の断面図、(ロ)はこの炉における炉巾方向鋼材温
度パターンを示したものであp、火炎1は入熱量が多い
場合の火炎、火炎2は入熱量が少ない場合の火炎、3は
上部バーナー、4は下部バーナー、5は被加熱材、6は
加熱炉を示す。曲mlは入熱量が多い場合における火秀
lに対応する鋼材表面温度分布である。図かられかるよ
うに従来タイプのサイドバーナータイプ炉では入熱量が
少なくなると曲、線■の様に炉巾方向中央部で温度が大
巾に低下し1品質上問題になると同時に中央部の最冷点
の温JJI所定の温度まで上げるため、全体の温度を上
げると、エツジ部が必要以上に加熱されて温度が上がル
反省エネとなる。逆に入熱量が少ない場合の温度パター
ンを均一にさせようとすると入熱量が多い場合の温度パ
ターンは中高となル前述し友問題と逆の問題が生じる。
上記問題を解決すべ〈発明されたバーナーに公知のガス
二流式バーナーがある。第2図、第3図はその構造と特
徴を示したものである。第2図において、9は内渡ガス
、10は昇流ガス、8は燃焼用エアーであり、7はノ々
−す一本体構造部材、11はパンフルである。8流ガス
と昇流ガスの流量比率(以下l外地1と称する)を変更
することにより火炎長は変更可能である。このバーナー
の燃焼量、火炎長、ル)比の関係を第3図に示す。第3
図にて火炎長調整法を説明する。M外地100/机50
150、0/100の数字は流量割合()ぞ−セット)
を示し、10010 tri円流門流のみ、0/100
は昇流ガスのみ、50150 線内、外等量を意味する
。一般に火炎長は同一のル)比ならば入熱量が多%A程
長く、また入熱量が同一ならば、門流の比率が高い和犬
炎長が長い。斜線範囲は、鋼材の炉巾方向で均一加熱の
ために必要な火炎長範囲を示す。例えば入熱量Q、の場
合には内/外地が0/100で適正火炎長が確保される
几め円/昇化をO/100で燃焼させる。
Qlから入熱量が低下する場合s Qtまでは内/外地
0/100で適正火炎長が確保可能であるがb Qt以
下ではV3/外比0/100では適正火炎長以下になる
ため内/外地を501501C変更して火炎長を確保す
る。
以下同様にして入熱量が変化しても内/外地を変更する
ことによシ適正火炎長が確保できる。また、内/外地は
更に細かく変更することも可能であシ、よルきめ細かな
火炎長制御も可能である。
本発明は、このバーナーを用い、リアルタイムで入熱量
の変動に応じて炉巾方向に少なくとも2点の温度検出端
を用いて炉巾方向の温度分布ヲ一定にするものである。
第4図は炉巾方向温度分布の検出端位置と燃焼制御系を
示したものであシこの制御系によシ被加熱材の均一加熱
制御の実施例を説明する。天井に設けられる温度検出器
12.13,14.15の炉巾方向設置位置は、温度偏
差を検出しやすい位置がよく、炉屋等によってその位置
は変化するが。
一般的には、標準被加熱材5のエツジ上部付近の12.
15及び鋼材炉巾方向長さの3分割点上部付近の13.
14に配設するのが好ましし。加熱炉6円には、被加熱
材5があり、炉内側面にガス二流式バーナー3.4が配
設されている。
炉内温度は、温度検出器i2,13及び14゜15によ
って検出され、その信号は各々制御演算器16.18及
び17.19に入力され、上部バーナー3については制
御演算器16に基づいて、制御弁26ftまた制御演算
器17に基づいて、制御弁27を介して燃焼負荷を制御
し、さらに制御演算器18に基悔いて制御弁20.23
ftまた制御演算器19に基づいて制御弁21.24を
介してガスP′3/外比を制御せしめる。
下部バーナー4についてはその直上のバーナーと全く同
じように制御し、また炉長方向については加熱帯あるい
は、均熱帯と称される各帯毎にパー六−3.4の制御が
行なわれるのが一般的である。
こうした燃焼制御装置等によって、まず制御演算516
.17及び18.i9[目標炉温TOを与え、温度検出
器12,13,14.15の指示炉温T12 + T!
8 + TI4 + TI5において、制御演算器16
゜17の各々の制御変数に、、 、 K、、をに、、=
 l T、、−Tol +、 K、、= IT、4−T
olとし、その値が設定範囲に)に入るように制御弁2
6.27の開度を調整し入熱量を制御する。
さらに制御演算i18,19の各々の制御変数KIs 
+ Kegを に’s = l T12 TI31 、に+o = l
 T14 T’s I化せしめる。この操作を繰り返し
、入熱量と内/外地を制御することで火炎長さを調節し
、炉中方向炉内温度分布を均一に目標炉温付近に維持せ
しめるのである。
上記の制御方法を各制御帯毎に行うことにより各々の入
熱量を炉中方向中央部の検出炉温と目標炉温によシ制御
し、さらに円/昇化が炉中方向両端部と中央部の検出炉
温によシ制御することによ9入熱量の変動に関係なく炉
巾方向の炉温分布を一定に保つことができ、被加熱材の
炉巾方向の均一加熱が可能となる。
鋼材加熱炉における実施例では、従来炉巾方向温度偏差
が100℃あったものが本発明にて設定範囲(4)を5
℃、CB)e20℃に設定したところ炉中方向温度偏差
が30℃に縮少された。
ま尺、上述の両側のバーナーを各々単独の温度検出器及
び制御演算器にて制御する場合の他、簡易的な方法とし
て、片側のみの温度検出器12゜13によシ両側のバー
ナーを同時に制御することも考えられる。この場合の一
実施例の制御系統図を第5図に示す。この場合、制御演
算器五6及び18のみにて制御を行い、あらかじめ、両
側のノ々−カーの入熱量及び円/昇化°が等しくなるよ
うにバランス調整をしておく必要がある。炉内温度は。
温度検出器12.13によって検出され、その信号は各
々制御演算器16.18に入力され、上部については、
制御演算器16に基づいて制御弁28を介して燃焼負荷
を制御し、さらに制御演算器18に基づいて制御弁22
.25を介してん仇比を制御せしめる。
この燃焼制御装置においては、まず、制御演算器16に
目標温度を与え、温度検出器12.13の指示炉温Tl
! l Ti11にお−て制御演算器16.18の各々
の制御変数に、、、に、8を に’s = 1Txs ’rot −K+a = 1T
1s Tltlとし、に16の値が設定範囲(4)に入
るように燃焼負荷を、さらにに4の値が設定範囲(ト)
)に入るように円/昇化を制御し、火炎長さを変化せし
める。この操作を繰シ返し、燃焼負荷とPgZ外比昇化
御することで火炎長さt−調節し、炉巾方向炉内温度分
布を均一に目標炉温付近に維持することによ)均一加熱
を可能にする。
なお第4図の方法は、被加熱材5の温度を厳密に制御す
る必要がある場合に適し、第5図の方法は被加熱材5の
温度分布をさほど厳密に制御する必要がない場合に適し
、設備費も少なくてすむものである。
以上、本発明の均一加熱の実施例を説明したが。
左右側の制御系統とした場合、左右異なった目標温度T
oを与えることによル、被加熱材に炉巾方向の温度差を
つけることも可能である。また、上下のバーナーを単独
に制御することも、炉床に温度検出器を設備することに
よシ、上部ノ々−ナーと同様の方法にて制御可能であシ
、炉巾方向の温度検出器をノ々−カー一本単位に配設す
ることによシ、バーナー一本毎の制御も可能である。
【図面の簡単な説明】
@1図は入熱量変動における従来バーナーの火炎長さの
変動の一例を示す概要図、第2図はガス二流式バーナー
の断面図、ia図は、ガス二流式バーナーの燃焼4?注
図、第4図は、両側ノ々−す呻単独制御装置の一例を示
す概要図、第5図は片側の炉温による両側ノ々−ナーの
同一制御装置の一例 ]を示す概要図である。 図面において、1・・・高負荷時の火炎形状。 2・・・低負荷時の火炎形状、3・・・土部ノ9−ナー
、4・・・下部パーカー、5・・・被加熱鋼材、6・・
・加熱炉、7・・・バーナ一本体構造部材、8・・・燃
焼空気入口、9・・・門流ガス入口、10・・・昇流ガ
ス入口、11・・・ノ9ツフル。 12.13.14.15・・・温度検出器、16.17
,18.19・・・制御演算器。 20.21.22・・・門流ガス流調弁、23.24.
25・・・昇流ガス流調弁、26.27.28・・・ガ
ス流調弁。 代理人 弁理士 秋 沢 政 光 外2名

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)燃料ガス門流と昇流の流量比率を変更することに
    よシ火炎長、火炎温度、火炎温度分布を変更可能とした
    バーナーを配設した直火式サイドバーナー加熱炉におい
    て、該加熱炉の天井に炉巾方向左右対称に少なくとも4
    点の温度計を配設し、あらかじめ定めた両側の各1点を
    炉温測定用とし、測定炉温か目標の炉温の範囲に入るよ
    うに両側バーナーのノ々ルブの開度を単独に調整して入
    熱量をコントロールすると同時に両側の各2点の温度差
    がそれぞれ設定温度偏差円になるように両側のバーナー
    のガスの門流と昇流の流量比率を谷々単蝕にコントロー
    ルして炉中方向の温度分布を一定にすることttvi徴
    とする直下式加熱炉におけるサイドバーナーの燃焼制御
    方法。
  2. (2)燃料ガス門流と昇流の流量比率を変更することに
    より火炎長、火炎温度、火炎温度分布を変更可能とした
    バーナーを配設した直火式サイドパ −−ナー加熱炉に
    お−で、該加熱炉の天井に炉巾方向の片側に少なくとも
    2点の温度計を配設し、あらかじめ定めた1点を炉温測
    定用とし、4測定炉温が目標の炉温の範囲に入るように
    一側に設けられたパルプの開度を調整して、入熱量を両
    側ノ々−ナーに均等に配分すると共に、該測温点2点の
    温度が設定温度偏差円になるように一側に設けられたバ
    ーナーのガスの内渡と昇流の比率を調整バルブの開度を
    調整して両側バーナーに等しく配分し入熱量をコントロ
    ールすること全特徴とする直下式加熱炉におけるサイド
    バーナーの燃焼制御方法。
JP58117219A 1983-06-29 1983-06-29 直火式加熱炉におけるサイドバ−ナ−の燃焼制御方法 Pending JPS6011018A (ja)

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