JPH0217610B2 - - Google Patents
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- JPH0217610B2 JPH0217610B2 JP52882A JP52882A JPH0217610B2 JP H0217610 B2 JPH0217610 B2 JP H0217610B2 JP 52882 A JP52882 A JP 52882A JP 52882 A JP52882 A JP 52882A JP H0217610 B2 JPH0217610 B2 JP H0217610B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D11/00—Process control or regulation for heat treatments
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Control Of Heat Treatment Processes (AREA)
Description
本発明は、多帯式加熱炉の燃焼制御方法に係
り、特に、低酸素燃焼制御をする際に用いるのに
好適な、複数のゾーンを有し、各ゾーン毎に供給
される燃料の燃焼熱及び上流側ゾーンから流入す
る排ガスの顕熱によつて、加熱炉内を移送されて
いる被加熱物体を連続的に加熱するようにした多
帯式加熱炉の燃焼制御方法の改良に関する。 鋼片等を加熱する目的で、複数のゾーンを有
し、各ゾーン毎に供給される燃料の燃焼熱及び上
流側ゾーンから流入する排ガスの顕熱によつて、
加熱炉内を移送されている被加熱物体を連続的に
加熱するようにした多帯式加熱炉が用いられてい
る。このような多帯式加熱炉の燃焼制御において
は、主に、省エネルギと公害防止の観点から、い
わゆる低酸素燃焼制御の確立に努力が注がれてい
る。その理由は、酸素濃度が必要以上に高いと、
燃焼に関与しない空気量が多くなり、(1)この空気
が燃焼熱を奪つて、排ガスとなつて逃げてしまう
ので、燃焼原単位が高くなるからであり、又、(2)
排ガス中の有害成分である窒素酸化物の排出量も
増加するからである。 従来、低酸素燃焼制御を実現する方法の１つと
して、例えば、第１図に示すような、第１ゾーン
１２−１と第２ゾーン１２−２からなる２帯式加
熱炉１２において、酸素濃度計１４−１を炉尻に
１台設け、(1)該酸素濃度計１４−１で検知される
排ガス最下流側の第１ゾーン１２−１の排ガス中
の酸素濃度に応じて、第１ゾーン１２−１のバー
ナ１６−１に供給される燃料量、或いは／及び、
空気量をフイードバツク制御することによつて、
第１ゾーン１２−１の空燃比をフイードバツク制
御する方法や、(2)同じく酸素濃度計１４−１で検
知される第１ゾーン１２−１の排ガス中の酸素濃
度に応じて、第１ゾーン１２−１、第２ゾーン１
２−２のそれぞれに配設されたバーナ１６−１，
１６−２に供給される燃料量、及び／或いは、空
気量、をフイードバツク制御することによつて、
第１ゾーン１２−１及び第２ゾーン１２−２の空
燃比を共にフイードバツク制御する方法が用いら
れている。図において、１０は、被加熱物体であ
る鋼片、１８は鋼片装入口、２０は排ガス排出
口、２２は鋼片抽出口である。 しかしながら、一般に、第１ゾーン１２−１、
第２ゾーン１２−２の酸素濃度は各々異なるの
で、これらの方法では、酸素濃度偏差を完全に解
消することができず、結局、適切な低酸素燃焼制
御を行うことはできなかつた。 一方、酸素濃度計１４−２を第２ゾーン１２−
２の排ガス出側にも設けることによつて、第１ゾ
ーン出側の酸素濃度計１４−１の出力に応じて第
１ゾーン１２−１の空燃比をフイードバツク制御
すると共に、第２ゾーン１２−２出側の酸素濃度
計１４−２の出力に応じて、第２ゾーン１２−２
の空燃比をフイードバツク制御する方法も用いら
れているが、この方法では、第１ゾーン１２−１
で検知される酸素濃度が、排ガス上流側の第２ゾ
ーン１２−２から流入する排ガスと第１ゾーン１
２−１のバーナ１６−１から供給される燃料及び
空気の合成されたものとなつているため、排ガス
上流側の第２ゾーン１２−２から流入する排ガス
量又は酸素濃度が変動すると、第１ゾーン１２−
１の出側における酸素濃度検知結果を該第１ゾー
ン１２−１の燃料量、及び／或いは、空気量に単
純にフイードバツクしても、第１ゾーン１２−１
で適切な低酸素燃焼制御を達成することはできな
かつた。即ち、排ガス上流側の第２ゾーン１２−
２の酸素濃度偏差分については、該第２ゾーン１
２−２のバーナ１６−２で修正動作を行うため、
排ガス下流側の第１ゾーン１２−１が、実測され
た現在の酸素濃度偏差だけてフイードバツク制御
してしまうと、第１ゾーン１２−１出側で実測さ
れた酸素濃度には、排ガス上流側の第２ゾーン１
２−２から流入する排ガス中に含まれる酸素濃度
も含まれているので、第１ゾーン１２−１の空燃
比が、第２ゾーン１２−２で修正された分だけ、
過修正されてしまう。従つて、燃焼状態が安定す
るのに時間がかかり、一時的に不完全燃焼状態と
なつて、例えば煙突から黒煙を出してしまうとい
う公害上の問題を生じることがあつた。このよう
な不具合を完全に防止し、絶対に黒煙を出さない
ようにするためには、全体的に酸素濃度の目標値
を高めに設定しなければならず、省エネルギ効果
が薄れてしまう。 又、一般に、加熱炉からの鋼片の抽出は、４〜
５分ピツチで行なわれており、その度に空気が抽
出ドアから侵入して燃焼状態が変化しているの
で、従来のように、燃焼状態が安定するまで３分
以上時間がかかつていたのでは、空燃比を適切に
制御することは困難であつた。 本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなさ
れたもので、上流側ゾーンから流入する排ガスの
影響に拘らず、適切な低酸素燃焼制御を、精度良
く速やかに行なうことができ、黒煙発生等を生じ
ることがない多帯式加熱炉の燃焼制御方法を提供
することを目的とする。 本発明は、複数のゾーンを有し、各ゾーン毎に
供給される燃料の燃焼熱及び上流側ゾーンから流
入する排ガスの顕熱によつて、加熱炉内を移送さ
れている被加熱物体を連続的に加熱するようにし
た多帯式加熱炉の燃焼制御方法において、上流側
ゾーン出側の排ガス中の酸素濃度及び上流側ゾー
ン迄の燃料量から、上流側ゾーンから流入する排
ガスの影響による当該ゾーンの空燃比変動量を評
価して空燃比フイードフオワード量を求め、当該
ゾーン出側の酸素濃度偏差、当該ゾーン迄の燃料
量、及び、前記空燃比フイードフオワード量か
ら、当該ゾーンの空燃比フイードバツク量を決定
するようにして、前記目的を達成したものであ
る。 以下図面を参照して、本発明を詳細に説明す
る。 本発明は、前記のようなゾーン間の排ガスの干
渉、即ち、上流側ゾーンから流入する排ガスの影
響を考慮し、その影響分を差引いて、当該ゾーン
の空燃比を制御するようにしたものである。即
ち、上流側ゾーンの酸素濃度偏差は、上流側ゾー
ンで修正動作を行うため、下流側ゾーンで実測さ
れた現状の酸素濃度偏差だけでフイードバツク制
御すると、下流側ゾーンで実測された酸素濃度に
は、上流側ゾーンから流入する排ガス中の過剰酸
素が含まれているので、上流側ゾーンで修正した
分だけ、過修正となる。従つて、上流側ゾーンの
酸素濃度偏差の影響分を、下流側ゾーンへフイー
ドフオワードする。 以下、第２図に示す如く、第１ゾーン３０−１
〜第ｎゾーン３０−ｎを有するｎ帯式加熱炉３０
の第ｊゾーン３０−ｊの酸素濃度制御について説
明する。 ここで、第ｊゾーン３０−ｊへの空燃比フイー
ドフオワード量FFjを次式で定義する。 FFj＝lj+1△O2j＋１o 〓k=j+1 Fk …(1) ここで、lj+1は、炉の容量によつて実験的に定
められた、排ガス上流側の第ｊ＋１ゾーンのフイ
ードフオワード係数、△O2j＋１は、同じく第ｊ
＋１ゾーンの酸素濃度偏差（目標値と実測値の
差）、Fkは、第ｋゾーンの燃料量であり、(1)式右
辺の△O2j＋１o 〓k=j+1 Fkの項は、排ガス上流側の第
ｊ＋１ゾーンから当該第ｊゾーンへ流入する燃焼
排ガスの過剰酸素（又は不足酸素）の量を示して
いる。 よつて、当該第ｊゾーンにおける酸素濃度の検
知結果△O2jに応じて、当該第ｊゾーンへの空燃
比のフイードバツクは、次式で行なえばよい。 △mj＝hj△ｊo 〓k=j Fk−FFj …(2) ここで、△mjは、当第１ゾーンの空気比修正
量、hjは、炉の容量によつて実験的に定められ
た、当該第ｊゾーンの影響係数、△ｊは、当該第
ｊゾーンの酸素濃度偏差△O2jから、例えばPI演
算した制御出力である。 前記のような修正を繰返し行うことで目標酸素
濃度に収束していく。 なお、一般の加熱炉では、ゾーン間に異種の燃
料を使用する場合等、ゾーン毎に目標酸素濃度が
異なる場合があるが、このような場合には、前出
(1)式のフイードフオワード量FFjを、次式の如く
修正することで、各ゾーンの酸素濃度制御を適切
に行うことができる。 FF′j＝lj+1・〔△O2j+1−（O2svj+1 −O2svj）〕o 〓k=j+1 Fk …(3) ここで、O2svjは、第ｊゾーンの目標酸素濃度
である。 なお、ゾーン間で異種の燃料が使用されている
場合には、各ゾーンの燃料量Fkとして、カロリ
ー換算した値を用いることによつて、各燃料毎に
適切な酸素濃度に制御することができる。 前記のような燃焼制御を実施するための制御装
置は、例えば第３図に示す如く、上流側の第ｊ＋
１ゾーン３０−ｊ＋１及び当該第ｊゾーン３０−
ｊの排ガス出側にそれぞれ配設された酸素濃度計
３２−ｊ＋１及び３２−ｊと、前記酸素濃度計３
２−ｊ＋１から求められる上流側第ｊ＋１ゾーン
３０−ｊ＋１の酸素濃度△O2j＋１、各ゾーンに
燃料を供給するための燃料供給管に配設された燃
料流量計（図示省略）の出力から算出された上流
側ゾーン迄の燃料量o 〓k=j+1 Fk及び、予め設定され
ている上流側第ｊ＋１ゾーン30−ｊ＋１のフイー
ドフオワード係数lj+1等を用いて、前出(1)式或い
は(3)式により当該第ｊゾーン３０−ｊへの空燃比
フイードフオワード量FFjを算出する空燃比フイ
ードフオワード量計算器３４と、当該第ｊゾーン
３０−ｊの酸素濃度目標値O2svjが設定される酸
素濃度目標値設定器３６と、該酸素濃度目標値設
定器３６出力の当該第ｊゾーン３０−ｊの酸素濃
度目標値O2svj、及び、前記酸素濃度計３２−ｊ
出力の当該第ｊゾーン３０−ｊの酸素濃度目標値
O2pvjの偏差△O2jに応じて、当該第ｊゾーン３０
−ｊの制御出力△ｊを、例えばPI演算する酸素
濃度調節計３８と、該酸素濃度調節計３８出力の
制御出力△ｊ、前記空燃比フイードフオワード量
計算器３４出力の空燃比フイードフオワード量
FFj、当該第ｊゾーン迄の燃料量o 〓k=j Fk及び、影
響係数hjに基づいて、前出(2)式により当該第ｊゾ
ーン３０−ｊの空気比修正量△mjをを算出する
空気比修正量計算器４０と、当該第ｊゾーン３０
−ｊの空気比mjを設定するための空気比設定器
４２と、該空気比設定器４２の出力の当該第ｊゾ
ーン３０−ｊの空気比mjを前記空気比修正量計
算器４０出力の空気比修正量△mjで補正する空
気比修正器４４と、第ｊゾーン３０−ｊのバーナ
に供給される燃料の流量を測定するための、燃料
配管４６−ｊの途中に配設された燃料流量計４８
−ｊと、該燃料流量計４８−ｊ出力の当該第ｊゾ
ーン３０−ｊの燃料量Fj、前記空気比修正器４４
出力の空気比mj＋△mj、及び、単位燃料量当り
の理論空気量Aoに応じて、空気配管４９−ｊの
途中に配設された空気量制御弁５０−ｊを制御す
ることによつて、供給空気量が（mj＋△mj）
Ao・Fjとなるようにして、当該第ｊゾーン３０
−ｊの空燃比を制御するための空気量調節計５２
とから構成することができる。 以下、本発明を、第４図に示すような、バーナ
６２−１〜６２−３及び酸素濃度計６４−１〜６
４−３が配設された第１ゾーン乃至第３ゾーン６
０−１〜６０−３を有する６帯式の加熱炉６０に
適用した実施例について詳細に説明する。 下記第１表は、第１ゾーン６０−１を消火して
いる低負荷操業時の、第２ゾーン６０−２及び第
３ゾーン６０−３の燃料ガス量Ｇ、供給空気量
Ａ、ガス量と空気量の比A/G及び各ゾーン出側
の酸素濃度測定値を示したものである。なお、こ
こで、目標酸素濃度は、１％に設定している。
り、特に、低酸素燃焼制御をする際に用いるのに
好適な、複数のゾーンを有し、各ゾーン毎に供給
される燃料の燃焼熱及び上流側ゾーンから流入す
る排ガスの顕熱によつて、加熱炉内を移送されて
いる被加熱物体を連続的に加熱するようにした多
帯式加熱炉の燃焼制御方法の改良に関する。 鋼片等を加熱する目的で、複数のゾーンを有
し、各ゾーン毎に供給される燃料の燃焼熱及び上
流側ゾーンから流入する排ガスの顕熱によつて、
加熱炉内を移送されている被加熱物体を連続的に
加熱するようにした多帯式加熱炉が用いられてい
る。このような多帯式加熱炉の燃焼制御において
は、主に、省エネルギと公害防止の観点から、い
わゆる低酸素燃焼制御の確立に努力が注がれてい
る。その理由は、酸素濃度が必要以上に高いと、
燃焼に関与しない空気量が多くなり、(1)この空気
が燃焼熱を奪つて、排ガスとなつて逃げてしまう
ので、燃焼原単位が高くなるからであり、又、(2)
排ガス中の有害成分である窒素酸化物の排出量も
増加するからである。 従来、低酸素燃焼制御を実現する方法の１つと
して、例えば、第１図に示すような、第１ゾーン
１２−１と第２ゾーン１２−２からなる２帯式加
熱炉１２において、酸素濃度計１４−１を炉尻に
１台設け、(1)該酸素濃度計１４−１で検知される
排ガス最下流側の第１ゾーン１２−１の排ガス中
の酸素濃度に応じて、第１ゾーン１２−１のバー
ナ１６−１に供給される燃料量、或いは／及び、
空気量をフイードバツク制御することによつて、
第１ゾーン１２−１の空燃比をフイードバツク制
御する方法や、(2)同じく酸素濃度計１４−１で検
知される第１ゾーン１２−１の排ガス中の酸素濃
度に応じて、第１ゾーン１２−１、第２ゾーン１
２−２のそれぞれに配設されたバーナ１６−１，
１６−２に供給される燃料量、及び／或いは、空
気量、をフイードバツク制御することによつて、
第１ゾーン１２−１及び第２ゾーン１２−２の空
燃比を共にフイードバツク制御する方法が用いら
れている。図において、１０は、被加熱物体であ
る鋼片、１８は鋼片装入口、２０は排ガス排出
口、２２は鋼片抽出口である。 しかしながら、一般に、第１ゾーン１２−１、
第２ゾーン１２−２の酸素濃度は各々異なるの
で、これらの方法では、酸素濃度偏差を完全に解
消することができず、結局、適切な低酸素燃焼制
御を行うことはできなかつた。 一方、酸素濃度計１４−２を第２ゾーン１２−
２の排ガス出側にも設けることによつて、第１ゾ
ーン出側の酸素濃度計１４−１の出力に応じて第
１ゾーン１２−１の空燃比をフイードバツク制御
すると共に、第２ゾーン１２−２出側の酸素濃度
計１４−２の出力に応じて、第２ゾーン１２−２
の空燃比をフイードバツク制御する方法も用いら
れているが、この方法では、第１ゾーン１２−１
で検知される酸素濃度が、排ガス上流側の第２ゾ
ーン１２−２から流入する排ガスと第１ゾーン１
２−１のバーナ１６−１から供給される燃料及び
空気の合成されたものとなつているため、排ガス
上流側の第２ゾーン１２−２から流入する排ガス
量又は酸素濃度が変動すると、第１ゾーン１２−
１の出側における酸素濃度検知結果を該第１ゾー
ン１２−１の燃料量、及び／或いは、空気量に単
純にフイードバツクしても、第１ゾーン１２−１
で適切な低酸素燃焼制御を達成することはできな
かつた。即ち、排ガス上流側の第２ゾーン１２−
２の酸素濃度偏差分については、該第２ゾーン１
２−２のバーナ１６−２で修正動作を行うため、
排ガス下流側の第１ゾーン１２−１が、実測され
た現在の酸素濃度偏差だけてフイードバツク制御
してしまうと、第１ゾーン１２−１出側で実測さ
れた酸素濃度には、排ガス上流側の第２ゾーン１
２−２から流入する排ガス中に含まれる酸素濃度
も含まれているので、第１ゾーン１２−１の空燃
比が、第２ゾーン１２−２で修正された分だけ、
過修正されてしまう。従つて、燃焼状態が安定す
るのに時間がかかり、一時的に不完全燃焼状態と
なつて、例えば煙突から黒煙を出してしまうとい
う公害上の問題を生じることがあつた。このよう
な不具合を完全に防止し、絶対に黒煙を出さない
ようにするためには、全体的に酸素濃度の目標値
を高めに設定しなければならず、省エネルギ効果
が薄れてしまう。 又、一般に、加熱炉からの鋼片の抽出は、４〜
５分ピツチで行なわれており、その度に空気が抽
出ドアから侵入して燃焼状態が変化しているの
で、従来のように、燃焼状態が安定するまで３分
以上時間がかかつていたのでは、空燃比を適切に
制御することは困難であつた。 本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなさ
れたもので、上流側ゾーンから流入する排ガスの
影響に拘らず、適切な低酸素燃焼制御を、精度良
く速やかに行なうことができ、黒煙発生等を生じ
ることがない多帯式加熱炉の燃焼制御方法を提供
することを目的とする。 本発明は、複数のゾーンを有し、各ゾーン毎に
供給される燃料の燃焼熱及び上流側ゾーンから流
入する排ガスの顕熱によつて、加熱炉内を移送さ
れている被加熱物体を連続的に加熱するようにし
た多帯式加熱炉の燃焼制御方法において、上流側
ゾーン出側の排ガス中の酸素濃度及び上流側ゾー
ン迄の燃料量から、上流側ゾーンから流入する排
ガスの影響による当該ゾーンの空燃比変動量を評
価して空燃比フイードフオワード量を求め、当該
ゾーン出側の酸素濃度偏差、当該ゾーン迄の燃料
量、及び、前記空燃比フイードフオワード量か
ら、当該ゾーンの空燃比フイードバツク量を決定
するようにして、前記目的を達成したものであ
る。 以下図面を参照して、本発明を詳細に説明す
る。 本発明は、前記のようなゾーン間の排ガスの干
渉、即ち、上流側ゾーンから流入する排ガスの影
響を考慮し、その影響分を差引いて、当該ゾーン
の空燃比を制御するようにしたものである。即
ち、上流側ゾーンの酸素濃度偏差は、上流側ゾー
ンで修正動作を行うため、下流側ゾーンで実測さ
れた現状の酸素濃度偏差だけでフイードバツク制
御すると、下流側ゾーンで実測された酸素濃度に
は、上流側ゾーンから流入する排ガス中の過剰酸
素が含まれているので、上流側ゾーンで修正した
分だけ、過修正となる。従つて、上流側ゾーンの
酸素濃度偏差の影響分を、下流側ゾーンへフイー
ドフオワードする。 以下、第２図に示す如く、第１ゾーン３０−１
〜第ｎゾーン３０−ｎを有するｎ帯式加熱炉３０
の第ｊゾーン３０−ｊの酸素濃度制御について説
明する。 ここで、第ｊゾーン３０−ｊへの空燃比フイー
ドフオワード量FFjを次式で定義する。 FFj＝lj+1△O2j＋１o 〓k=j+1 Fk …(1) ここで、lj+1は、炉の容量によつて実験的に定
められた、排ガス上流側の第ｊ＋１ゾーンのフイ
ードフオワード係数、△O2j＋１は、同じく第ｊ
＋１ゾーンの酸素濃度偏差（目標値と実測値の
差）、Fkは、第ｋゾーンの燃料量であり、(1)式右
辺の△O2j＋１o 〓k=j+1 Fkの項は、排ガス上流側の第
ｊ＋１ゾーンから当該第ｊゾーンへ流入する燃焼
排ガスの過剰酸素（又は不足酸素）の量を示して
いる。 よつて、当該第ｊゾーンにおける酸素濃度の検
知結果△O2jに応じて、当該第ｊゾーンへの空燃
比のフイードバツクは、次式で行なえばよい。 △mj＝hj△ｊo 〓k=j Fk−FFj …(2) ここで、△mjは、当第１ゾーンの空気比修正
量、hjは、炉の容量によつて実験的に定められ
た、当該第ｊゾーンの影響係数、△ｊは、当該第
ｊゾーンの酸素濃度偏差△O2jから、例えばPI演
算した制御出力である。 前記のような修正を繰返し行うことで目標酸素
濃度に収束していく。 なお、一般の加熱炉では、ゾーン間に異種の燃
料を使用する場合等、ゾーン毎に目標酸素濃度が
異なる場合があるが、このような場合には、前出
(1)式のフイードフオワード量FFjを、次式の如く
修正することで、各ゾーンの酸素濃度制御を適切
に行うことができる。 FF′j＝lj+1・〔△O2j+1−（O2svj+1 −O2svj）〕o 〓k=j+1 Fk …(3) ここで、O2svjは、第ｊゾーンの目標酸素濃度
である。 なお、ゾーン間で異種の燃料が使用されている
場合には、各ゾーンの燃料量Fkとして、カロリ
ー換算した値を用いることによつて、各燃料毎に
適切な酸素濃度に制御することができる。 前記のような燃焼制御を実施するための制御装
置は、例えば第３図に示す如く、上流側の第ｊ＋
１ゾーン３０−ｊ＋１及び当該第ｊゾーン３０−
ｊの排ガス出側にそれぞれ配設された酸素濃度計
３２−ｊ＋１及び３２−ｊと、前記酸素濃度計３
２−ｊ＋１から求められる上流側第ｊ＋１ゾーン
３０−ｊ＋１の酸素濃度△O2j＋１、各ゾーンに
燃料を供給するための燃料供給管に配設された燃
料流量計（図示省略）の出力から算出された上流
側ゾーン迄の燃料量o 〓k=j+1 Fk及び、予め設定され
ている上流側第ｊ＋１ゾーン30−ｊ＋１のフイー
ドフオワード係数lj+1等を用いて、前出(1)式或い
は(3)式により当該第ｊゾーン３０−ｊへの空燃比
フイードフオワード量FFjを算出する空燃比フイ
ードフオワード量計算器３４と、当該第ｊゾーン
３０−ｊの酸素濃度目標値O2svjが設定される酸
素濃度目標値設定器３６と、該酸素濃度目標値設
定器３６出力の当該第ｊゾーン３０−ｊの酸素濃
度目標値O2svj、及び、前記酸素濃度計３２−ｊ
出力の当該第ｊゾーン３０−ｊの酸素濃度目標値
O2pvjの偏差△O2jに応じて、当該第ｊゾーン３０
−ｊの制御出力△ｊを、例えばPI演算する酸素
濃度調節計３８と、該酸素濃度調節計３８出力の
制御出力△ｊ、前記空燃比フイードフオワード量
計算器３４出力の空燃比フイードフオワード量
FFj、当該第ｊゾーン迄の燃料量o 〓k=j Fk及び、影
響係数hjに基づいて、前出(2)式により当該第ｊゾ
ーン３０−ｊの空気比修正量△mjをを算出する
空気比修正量計算器４０と、当該第ｊゾーン３０
−ｊの空気比mjを設定するための空気比設定器
４２と、該空気比設定器４２の出力の当該第ｊゾ
ーン３０−ｊの空気比mjを前記空気比修正量計
算器４０出力の空気比修正量△mjで補正する空
気比修正器４４と、第ｊゾーン３０−ｊのバーナ
に供給される燃料の流量を測定するための、燃料
配管４６−ｊの途中に配設された燃料流量計４８
−ｊと、該燃料流量計４８−ｊ出力の当該第ｊゾ
ーン３０−ｊの燃料量Fj、前記空気比修正器４４
出力の空気比mj＋△mj、及び、単位燃料量当り
の理論空気量Aoに応じて、空気配管４９−ｊの
途中に配設された空気量制御弁５０−ｊを制御す
ることによつて、供給空気量が（mj＋△mj）
Ao・Fjとなるようにして、当該第ｊゾーン３０
−ｊの空燃比を制御するための空気量調節計５２
とから構成することができる。 以下、本発明を、第４図に示すような、バーナ
６２−１〜６２−３及び酸素濃度計６４−１〜６
４−３が配設された第１ゾーン乃至第３ゾーン６
０−１〜６０−３を有する６帯式の加熱炉６０に
適用した実施例について詳細に説明する。 下記第１表は、第１ゾーン６０−１を消火して
いる低負荷操業時の、第２ゾーン６０−２及び第
３ゾーン６０−３の燃料ガス量Ｇ、供給空気量
Ａ、ガス量と空気量の比A/G及び各ゾーン出側
の酸素濃度測定値を示したものである。なお、こ
こで、目標酸素濃度は、１％に設定している。
【表】
このような操業状態にある時に、第２ゾーン６
０−２の空燃比A/G＝2.37という値が、第３ゾー
ン６０−３からの排ガスの流入がなければ、酸素
濃度で0.7％に相当するので、第３ゾーン６０−
３から流入する排ガスの酸素濃度が目標値の１％
であれば、空燃比A/Gが大きくなるように第２
ゾーン６０−２の空気量を制御しなければならな
い。しかしながら、第２ゾーン６０−２検出され
る酸素濃度は、（３＋２）ゾーンの合成された空
燃比A/G＝2.55に相当する酸素濃度２％であるの
で、従来のフイードバツク制御では、本来、空燃
比A/Gが大きくなるように制御すべきところを、
逆に、目標値１％に向つて、空燃比A/Gが小さ
くなるようにしぼつてしまう。ところが第３ゾー
ン６０−３では、酸素濃度の目標値１％に向つ
て、空燃比A/Gが小さくなるように制御してい
るので、従来法による制御では、第２ゾーン６０
−２が過剰制御になる。従つて、本発明の実験結
果から明らかなように、第３ゾーン６０−３の酸
素濃度は、第５図に実線Ａで示す如く、酸素濃度
制御を開始した後、約１分間で目標の１％程度と
なり安定しているのに対して、同時に制御を開始
した第２ゾーン６０−２は、前記のような理由か
ら過剰制御となり、第５図に破線Ｂで示す如く、
約１分後から不完全燃焼になり、この不完全燃料
が約１分間続いた後、やつと目標の１％に近づく
ようになつている。この間第１ゾーン６０−１は
消火しているので、未燃ガスがそのまま炉尻から
煙突へと流出し、熱効率が低下するのみならず、
公害上の問題もあつたものである。 これに対して、本発明では、第３ゾーン６０−
３の制御性は従来法と同じであるが、第２ゾーン
６０−２では、第３ゾーン６０−３における空燃
比制御を考慮して、即ち、第３ゾーン６０−３の
空燃比A/Gが、酸素濃度１％に相当する2.41にな
ることを想定して、第２ゾーン６０−２の空燃比
Ａ／Ｇが、2.37→2.41となるように空気量を制御し
ているので、第５図に一点鎖線Ｃで示す如く、過
剰制御となることなく、制御開始後約1.5分程度
で目標酸素濃度１％へと制御することが可能とな
る。なお、ここで、前記フイードフオワード係数
l3＝0.2、影響係数h2＝２としている。 以上説明した通り、本発明によれば、上流側ゾ
ーンから流入する排ガスの影響に拘らず、各ゾー
ンの酸素濃度を、精度良く速やかに目標値に到達
させることができ、低酸素燃焼制御による省エネ
ルギが可能である。又、不完全燃焼となることが
ないので、黒煙発生等の公害上の問題も発生する
ことがない等の優れた効果を有する。
０−２の空燃比A/G＝2.37という値が、第３ゾー
ン６０−３からの排ガスの流入がなければ、酸素
濃度で0.7％に相当するので、第３ゾーン６０−
３から流入する排ガスの酸素濃度が目標値の１％
であれば、空燃比A/Gが大きくなるように第２
ゾーン６０−２の空気量を制御しなければならな
い。しかしながら、第２ゾーン６０−２検出され
る酸素濃度は、（３＋２）ゾーンの合成された空
燃比A/G＝2.55に相当する酸素濃度２％であるの
で、従来のフイードバツク制御では、本来、空燃
比A/Gが大きくなるように制御すべきところを、
逆に、目標値１％に向つて、空燃比A/Gが小さ
くなるようにしぼつてしまう。ところが第３ゾー
ン６０−３では、酸素濃度の目標値１％に向つ
て、空燃比A/Gが小さくなるように制御してい
るので、従来法による制御では、第２ゾーン６０
−２が過剰制御になる。従つて、本発明の実験結
果から明らかなように、第３ゾーン６０−３の酸
素濃度は、第５図に実線Ａで示す如く、酸素濃度
制御を開始した後、約１分間で目標の１％程度と
なり安定しているのに対して、同時に制御を開始
した第２ゾーン６０−２は、前記のような理由か
ら過剰制御となり、第５図に破線Ｂで示す如く、
約１分後から不完全燃焼になり、この不完全燃料
が約１分間続いた後、やつと目標の１％に近づく
ようになつている。この間第１ゾーン６０−１は
消火しているので、未燃ガスがそのまま炉尻から
煙突へと流出し、熱効率が低下するのみならず、
公害上の問題もあつたものである。 これに対して、本発明では、第３ゾーン６０−
３の制御性は従来法と同じであるが、第２ゾーン
６０−２では、第３ゾーン６０−３における空燃
比制御を考慮して、即ち、第３ゾーン６０−３の
空燃比A/Gが、酸素濃度１％に相当する2.41にな
ることを想定して、第２ゾーン６０−２の空燃比
Ａ／Ｇが、2.37→2.41となるように空気量を制御し
ているので、第５図に一点鎖線Ｃで示す如く、過
剰制御となることなく、制御開始後約1.5分程度
で目標酸素濃度１％へと制御することが可能とな
る。なお、ここで、前記フイードフオワード係数
l3＝0.2、影響係数h2＝２としている。 以上説明した通り、本発明によれば、上流側ゾ
ーンから流入する排ガスの影響に拘らず、各ゾー
ンの酸素濃度を、精度良く速やかに目標値に到達
させることができ、低酸素燃焼制御による省エネ
ルギが可能である。又、不完全燃焼となることが
ないので、黒煙発生等の公害上の問題も発生する
ことがない等の優れた効果を有する。
第１図は、従来の多帯式加熱炉の燃焼制御方法
を説明するための、２帯式加熱炉の断面図、第２
図は、本発明にかかる多帯式加熱炉の燃焼制御方
法の原理を説明するための、ｎ帯式加熱炉の断面
図、第３図は、本発明にかかる多帯式加熱炉の燃
焼制御方法が実施される酸素濃度制御系の構成を
示すブロツク線図、第４図は、本発明にかかる多
帯式加熱炉の燃焼制御方法の実施例が適用された
６帯式加熱炉を示す断面図、第５図は、前記実施
例における各ゾーンの酸素濃度制御状況を示す線
図である。 ３０……ｎ帯式加熱炉、３０−１……第１ゾー
ン、３０−ｊ……第ｊゾーン、３０−ｉ＋１……
第ｊ＋１ゾーン、３０−ｎ……第ｎゾーン、３２
−ｊ＋１，３２−ｊ……酸素濃度計、３４……空
燃比フイードフオワード量計算器、３６……酸素
濃度目標値設定器、３８……酸素濃度調節計、４
０……空気比修正量計算器、４２……空気比設定
器、４４……空気比修正器、４６−ｊ……バー
ナ、４８−ｊ……燃料流量計、５０−ｊ……空気
量制御弁、５２……空気量調節計、６０……６帯
式加熱炉、６０−１，６０−２，６０−３……ゾ
ーン、６２−１，６２−２，６２−３……バー
ナ、６４−１，６４−２，６４−３……酸素濃度
計。
を説明するための、２帯式加熱炉の断面図、第２
図は、本発明にかかる多帯式加熱炉の燃焼制御方
法の原理を説明するための、ｎ帯式加熱炉の断面
図、第３図は、本発明にかかる多帯式加熱炉の燃
焼制御方法が実施される酸素濃度制御系の構成を
示すブロツク線図、第４図は、本発明にかかる多
帯式加熱炉の燃焼制御方法の実施例が適用された
６帯式加熱炉を示す断面図、第５図は、前記実施
例における各ゾーンの酸素濃度制御状況を示す線
図である。 ３０……ｎ帯式加熱炉、３０−１……第１ゾー
ン、３０−ｊ……第ｊゾーン、３０−ｉ＋１……
第ｊ＋１ゾーン、３０−ｎ……第ｎゾーン、３２
−ｊ＋１，３２−ｊ……酸素濃度計、３４……空
燃比フイードフオワード量計算器、３６……酸素
濃度目標値設定器、３８……酸素濃度調節計、４
０……空気比修正量計算器、４２……空気比設定
器、４４……空気比修正器、４６−ｊ……バー
ナ、４８−ｊ……燃料流量計、５０−ｊ……空気
量制御弁、５２……空気量調節計、６０……６帯
式加熱炉、６０−１，６０−２，６０−３……ゾ
ーン、６２−１，６２−２，６２−３……バー
ナ、６４−１，６４−２，６４−３……酸素濃度
計。
Claims (1)
- １ 複数のゾーンを有し、各ゾーン毎に供給され
る燃料の燃焼熱及び上流側ゾーンから流入する排
ガスの顕熱によつて、加熱炉内を移送させている
被加熱物体を連続的に加熱するようにした多帯式
加熱炉の燃焼制御方法において、上流側ゾーン出
側の排ガス中の酸素濃度及び上流側ゾーン迄の燃
料量から、上流側ゾーンから流入する排ガスの影
響による当該ゾーンの空燃比変動量を評価して空
燃比フイードフオワード量を求め、当該ゾーン出
側の酸素濃度偏差、当該ゾーン迄の燃料量、及
び、前記空燃比フイードフオワード量から、当該
ゾーンの空燃比フイードバツク量を決定するよう
にしたことを特徴とする多帯式加熱炉の燃焼制御
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52882A JPS58117831A (ja) | 1982-01-05 | 1982-01-05 | 多帯式加熱炉の燃焼制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52882A JPS58117831A (ja) | 1982-01-05 | 1982-01-05 | 多帯式加熱炉の燃焼制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58117831A JPS58117831A (ja) | 1983-07-13 |
| JPH0217610B2 true JPH0217610B2 (ja) | 1990-04-23 |
Family
ID=11476267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52882A Granted JPS58117831A (ja) | 1982-01-05 | 1982-01-05 | 多帯式加熱炉の燃焼制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58117831A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7214940B2 (ja) * | 2019-02-28 | 2023-01-31 | 株式会社神戸製鋼所 | 加熱炉の空気量制御方法 |
| JP7107263B2 (ja) * | 2019-03-14 | 2022-07-27 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 連続式鋼材加熱炉及び連続式鋼材加熱炉の空気比制御方法 |
-
1982
- 1982-01-05 JP JP52882A patent/JPS58117831A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58117831A (ja) | 1983-07-13 |
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