JPS61280311A - 燃焼式加熱炉 - Google Patents

燃焼式加熱炉

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JPS61280311A
JPS61280311A JP60121054A JP12105485A JPS61280311A JP S61280311 A JPS61280311 A JP S61280311A JP 60121054 A JP60121054 A JP 60121054A JP 12105485 A JP12105485 A JP 12105485A JP S61280311 A JPS61280311 A JP S61280311A
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furnace
temperature
combustion
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air
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Masashi Tatsumori
立森 正史
Michiaki Kato
河東 道明
Takehiko Mishina
三科 武彦
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Osaka Gas Co Ltd
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    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
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    • F23N1/02Regulating fuel supply conjointly with air supply
    • F23N1/022Regulating fuel supply conjointly with air supply using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23N2225/00Measuring
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    • F23N2237/20Controlling one or more bypass conduits

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、セラミックの焼成等、各種用途に用いる燃焼
式加熱炉に関し、詳しくは、炉内温度の経時的変化パタ
ーンを設定する手段、及び、炉内温度を検出する手段を
設け、その検出手段による検出炉内温度が前記設定手段
により設定された変化パターンに沿って経時変化するよ
うに、炉加熱用バーナに対する燃料供給状態及び燃焼用
酸素含有ガス供給状態を自動調整して炉内温度を制御す
る装置を設け、炉の運転を自動化するようにした燃焼式
加熱炉に関する。
〔従来の技術〕
従来、上記の如き燃焼式加熱炉においては、炉加熱用バ
ーナに対する燃料供給量と燃焼用酸素含有ガス供給量と
の比を所定の値に維持しながらそれら供給量を同調して
変更することにより炉内温度を制御するように制御装置
を構成していた。(文献を示すことができない。)〔発
明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上述の如き制御では、セラミックの焼成
等のように炉内温度の制御tIJが広い場合、低温度域
においてバーナからの燃焼ガス発生量が大巾に減少し、
炉内における単位時間当たりの燃焼ガス循環量が大巾に
減少するために、低温度域での炉内均一加熱性が人11
に低下し、そのことが、加熱対象物の品質低下環を招く
問題があった。
又、本来的にバーナの燃焼負荷変更中には限界があるこ
とから、前述の如く広い炉内温度制御11の全域にわた
って安定的な炉内温度制御を実行しようとすると、互い
に能力が異なる二種のバーナを装備してそれらバーナを
低温域と高温域とで選択使用するようにしたり、あるい
は、炉に対して熱風を供給する熱風発生装置を別に装備
してその発生装置からの熱風供給により低温域運転を実
行したりしなければならず、そのために、設備構成、特
に制御構成が大巾に複雑化して装置コストが高価となる
問題があり、殊に、熱風発生装置を付設したものにあっ
ては低温域での炉内均一加熱性はある程度改善されるも
のの、別装置の付加である故に装置コスト面並びに工場
等への設置面で特に不利であった。
本発明の目的は、炉内温度制御を合理的に行うことによ
り、低温域における炉内均一加熱性に向上し、しかも、
設備構成を簡略化する点にある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明による燃焼式加熱炉の特徴構成は、炉内温度が第
1設定温度以下の低温域運転状態か、第2設定温度以上
の高温域運転状態かを判別する手段を設け、検出炉内温
度が設定変化パターンに沿って経時変化するように、炉
加熱用バーナに対する燃料供給状態及び燃焼用酸素含有
ガス供給状態を自動調整して炉内温度を制御する装置に
対し、前記判別手段による判別結果に基づいて、前記低
温域運転状態においては、燃料供給量をほぼ設定最小量
に維持しながら燃焼用酸素含有ガス供給量を変更するこ
とにより炉内温度を制御し、かつ、前記高温域運転状態
においては、燃料供給量と燃焼用酸素含有ガス供給量と
の比を設定値に維持しながらそれら供給量を同調して変
更することにより炉内温度を制御する実行手段を備えさ
せであることにあり、その作用・効果は次の通りである
〔作 用〕
つまり、炉内温度を設定変化パターンに沿って経時変化
させる炉の自動運転のうち、従前において特に問題がな
い高温域運転については従前と同様に燃料供給量と燃焼
用酸素含有ガス供給量とを、それらの比を設定値に維持
して同調変更させることより炉内温度を制御するが、従
前において均一加熱性の面での問題、並びに、低温域専
用の小能カハーナや熱風発生装置の付加か必要となる問
題があった低温域運転においては、燃料供給量をほぼ設
定最小量に維持しながら燃焼用酸素含有ガス供給量を変
更して設定最小量の燃料供給量に対する燃焼用酸素含有
ガス供給量の比を変更させることにより炉内温度を制御
する。
すなわち、はぼ設定最小量の燃料供給量に対して過剰の
燃焼用酸素含有ガスを供給することにより生成燃焼ガス
の単位体積当たりにおける燃焼カロリーを低下させて炉
内雰囲気を低温度化し、その状態で燃焼用酸素含有ガス
の供給量のみを変更して燃焼用酸素含有ガスの過剰率を
変更することにより低温域での炉内温度制御を実現する
のである。
したがって、低温域においても、過剰の燃焼用酸素含有
ガスにより大きな燃焼ガス発生量を確保できて、炉内に
おける単位時間当たりの燃焼ガス循環量を大きく維持で
きるから、従前に比して低温域での炉内均一加熱性を大
巾に向上でき、又、その均一加熱性の向上故に、低温域
での炉内温度制御精度をも大巾に向上できる。
しかも、低温域においては燃料供給量をほぼ設定最小量
に、換言すれば、バーナの燃焼負荷を最小負荷に維持し
ておくものであって、バーナの燃焼負荷変更可能中が高
温域における炉内温度の制御中にさせ対処可能な巾であ
れば良いから、バーナ燃焼負荷変更中の限界に対処する
ために従前の如く低温域専用の小能力バーナや熱風発生
装置等を装備する必要が無く、全体制御構成を大■↑1
に簡略化でき、又、全体設備構成を簡略かつコンパクト
にできる。
〔発明の効果〕
上述の結果、炉内均一加熱性が高く、又、高い炉内温度
制御精度を有することから、加熱品の仕上品質を大11
1に向上でき、ひいては、例えばセラミック焼成品の利
用分野の拡充にも寄与できる有用な加熱炉でありながら
、構成の簡略化故に装置コスト面で有利で、しかも、コ
ンパクト化により工場等への設置面でも有利な極めて実
用効果の高い燃焼式加熱炉にできた。
〔実施例〕
次に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図及び第2図は、セラミック焼成用の加熱炉を示し
、炉(1)の四側壁夫々にバーナ(2)を、夫々上下2
段に配置して、かつ、各側壁のバーナ(2)からの燃焼
ガス吐出により炉内全域にわたって燃焼ガス循環流が形
成されるように配設し、燃焼用空気予熱用の熱交換器(
3)を介装した排気路(4)を炉(1)に接続しである
図中(IA)は、炉(1)の開閉扉に兼用した焼成処理
物載置台であり、その昇降操作により焼成処理物の出入
れを行うように構成しである。
第3図に示すように、バーナ(2)に対して、第1及び
第2の燃料ガス供給路(5^)、(5B)、並びに、燃
焼用空気メイン供給路(6)から分岐した第1及び第2
の燃焼用空気供給路(6A) 、 (,6B)を夫々並
列に接続し、第1ガス供給路(5Δ)に、流路開閉用の
第1ガス弁(vl)及び流量設定用弁(v2)を、かつ
、第2ガス供給路(5B)に、流路開閉用の第2ガス弁
(v3)及び流量制御用の第3ガス弁(V、)を夫々介
装すると共に、第1空気供給路(6A)に流量制御用の
第1空気弁(v5)を、かつ、第2空気供給路(6B)
に流量制御用の第2空気弁(v6)及び前記の予熱用熱
交換器(3)を夫々介装しである。
図中(7)は燃焼用空気加圧供給用ブロアーであり、又
、(8)は燃焼用空気として酸素富化空気を供給する装
置である。
そして、炉内温度を検出するセンサー(9)、及び、焼
成工程における炉内温度の経時的変化パターン(第4図
参照)を設定する回路(10)を設けると共に、センサ
ー(9)による検出炉内温度(1)が設定回路(10)
により設定された変化パターンに沿って経時変化するよ
うに、前記の各ガス弁並びに空気弁を自動操作して炉内
温度を制御する制御装置(11)を設け、炉を自動運転
するように構成しである。
第4図に示した設定変化パターンにおいて、炉自動運転
序盤の低温域(A)は、炉内温度(1)を設定温度(t
a)以下に保って焼成処理物から水分や有機バインダー
を蒸発させる工程であり、炉自動運転中盤の高温域(B
)は、炉内温度(1)を前記設定温度(ta)よりも高
温化して焼成処理物を焼結させる工程、又、炉自動運転
終盤の徐冷域(C)は焼成処理物を冷却する工程である
具体的制御構成について更に説明すると、第1ガス供給
路(5八)に介装した流量設定用弁(v2)により、第
1ガス供給路(5A)のみを介しての燃料ガス供給量を
バーナ(2)の燃焼負荷がほぼ最小となるような設定最
小量に規定しておき、又、第2空気供給路(6B)に介
装した第2空気弁(v6)の操作に伴い第2ガス供給路
(5B)に介装した第3ガス弁(v4)が連動作動して
第2空気供給路(6B)を介しての燃焼用空気供給量と
第2ガス供給路(5B)を介しての燃料ガス供給量とが
設定比を維持しながら同調変化するように、パイロット
空気圧式の連係機構(12)を介して第3ガス弁(v4
)を第2空気弁(v6)に連係させである。
そして、炉自動運転の経過時間(T)を設定変化パター
ンに照合することにより各時点の運転状態が低温域(^
)、高温域(B)、並びに徐冷域(C)のいずれにある
かを判別する回路(11A)、及び、その判別回路(1
1A)による判別結果に基づいて(第5図参照)、 (イ)低温域運転状態においては、第1ガス弁(vl)
を開き、かつ、第2ガス弁(v3)を閉じて前記設定最
小量の燃料ガスを供給し、更に、第1空気弁(ν、)を
設定開度に開いて設定量の燃焼用空気を第1空気供給路
(6A)から供給しながら、第2空気弁(v6)を自動
操作して燃焼用空気の全体供給量を変更調整することに
より、炉内温度を、それが低温域(A)における設定変
化パターンに沿って変化するように制御し、 (U)高温域運転状態においては、第1ガス弁(vl)
を閉じ、かつ、第2ガス弁(V、)を開き、更に、第1
空気弁(v5)を閉じた状態で第2空気弁(v6)を自
動操作して、第3ガス弁(v4)を連動作動させながら
燃料ガス供給量と燃焼用空気供給量とをそれらの比を設
定比に維持したままで同調変更することにより、炉内温
度を、それが高温域(B)における設定変化パターンに
沿って変化するように制御し、 (ハ)又、徐冷域(C)においては、第1及び第2ガス
弁(νI)、(V3)、並びに、第1及び第2空気弁(
Vs) 、(V6)を閉じてバーナ(2)の燃焼作動を
停止することにより、炉内温度を自然冷却により降下さ
せる 実行回路(11B)を制御装置(11)に組込んである
つまり、各焼成工程のうち特に低温域については、上述
(イ)の如き制御を行い、設定最小量の燃料ガス供給量
に対して過剰の燃焼用空気を供給することにより生成燃
焼ガス単位体積当たりにおける燃焼カロリーを低下させ
て炉内雰囲気を低温度化し、その状態で燃焼用空気の供
給量のみを変更して燃焼用空気の過剰率を変更するこに
より炉内温度を制御するように構成してあり、それによ
って、炉内燃焼ガス循環量を大きくして低温域(A)に
おける炉内均一加熱性を向上するように、又、バーナ(
2)の燃焼負荷変更可能巾よりも広い炉内温度制御中に
対しても、一種のバーナ(2)だけで低温域(A)から
高温域(B)にわたる全制御中に対処できるようにしで
ある。
〔別実施例〕
次に本発明の別実施例を説明する。
燃料供給量をほぼ設定最小量に維持しながら燃焼用酸素
含有ガス(例えば空気)の供給量を変更して炉内温度を
制御する低温域、及び、燃料供給量と燃焼用酸素含有ガ
ス供給量とをそれらの比を設定比に維持しながら同調変
更して炉内温度を制御する高温域の夫々を設定するに、
炉内温度が第1設定温度以下の制御域を低温域とし、か
つ、炉内温度が第2設定温度以上の制御域を高温域とし
、それら第1及び第2設定温度を異ならせても良く、又
、炉内温度の設定変化パターン中に前述低温域及び高温
域以外の加熱制御域を設定しても良い。
炉内温度の変化パターンは炉の用途に応じて適宜形態に
設定すれば良い。
運転状態が低温域運転状態か高温域運転状態かを判別さ
せるに、自動運転の経過時間を設定変化パターンに照合
させて判別させるに代えて、炉内温度検出手段(9)か
ら与えられる炉内温度情報に基づいて判別させるように
しても良く、判別手段(11A)の具体的判別方式並び
に構成は種々の変更が可能である。
低温域及び高温域において前述の如く夫々異なる制御形
態で炉内温度を制御するように制御装置(11)に装備
する実行手段(11B)の具体構成は、例えば、マイク
ロコンピュータを適用した構成やシーケンス回路から成
る構成等、種々の構成変更が可能である。
燃料供給量変更構成、並びに、燃焼用酸素含有ガス供給
量の変更構成としては、バーナ(2)に対する燃料供給
路(5)及び燃焼用酸素含有ガス供給路(6)の夫々に
流量制御用弁を介装し、それら弁を自動操作することだ
けで、互いに制御形態が異なる低温域炉内温度制御と高
温域炉内制御との夫々を実行するように構成しても良く
、燃料供給量及び燃焼用酸素含有ガス供給量を変更する
ための具体的流路構成並びに弁構成は夫々種々の改良が
可能である。
本発明による燃焼式加熱炉の用途は不問である。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第5図は本発明の実施例を示し、第1図は
縦断面図、第2図は平面視断面図、第3図は制御構成を
示す系統図、第4図は炉内温度の変化パターンを示すグ
ラフ、第5図は弁操作パターンを示す表である。 (2)・・・・・・バーナ、(9)・・・・・・炉内温
度検出手段、(10)・・・・・・炉内温度変化パター
ン設定手段、(11)・・・・・・制御装置、(11A
)・・・・・・判別手段、(11B)・・・・・・実行
手段。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  炉内温度の経時的変化パターンを設定する手段(10
    )、及び、炉内温度を検出する手段(9)を設け、その
    検出手段(9)による検出炉内温度が前記設定手段(1
    0)により設定された変化パターンに沿って経時変化す
    るように、炉加熱用バーナ(2)に対する燃料供給状態
    及び燃焼用酸素含有ガス供給状態を自動調整して炉内温
    度を制御する装置(11)を設けた燃焼式加熱炉であっ
    て、炉内温度が第1設定温度以下の低温域運転状態か、
    第2設定温度以上の高温域運転状態かを判別する手段(
    11A)を設け、その判別手段(11A)による判別結
    果に基づいて、前記低温域運転状態においては、燃料供
    給量をほぼ設定最小量に維持しながら燃焼用酸素含有ガ
    ス供給量を変更することにより炉内温度を制御し、かつ
    、前記高温域運転状態においては、燃料供給量と燃焼用
    酸素含有ガス供給量との比を設定値に維持しながらそれ
    ら供給量を同調して変更することにより炉内温度を制御
    する実行手段(11B)を前記制御装置(11)に備え
    た燃焼式加熱炉。
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