JPH0637972B2 - 燃焼制御装置 - Google Patents
燃焼制御装置Info
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- JPH0637972B2 JPH0637972B2 JP62221407A JP22140787A JPH0637972B2 JP H0637972 B2 JPH0637972 B2 JP H0637972B2 JP 62221407 A JP62221407 A JP 62221407A JP 22140787 A JP22140787 A JP 22140787A JP H0637972 B2 JPH0637972 B2 JP H0637972B2
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- flow rate
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N1/00—Regulating fuel supply
- F23N1/02—Regulating fuel supply conjointly with air supply
- F23N1/022—Regulating fuel supply conjointly with air supply using electronic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2225/00—Measuring
- F23N2225/04—Measuring pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/18—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
- Control Of Combustion (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、各種の加熱炉等の自然通風式燃焼制御装置に
係わり、特に負荷変更等の過度状態でも燃焼効率を高く
維持できる燃焼制御装置に関する。
係わり、特に負荷変更等の過度状態でも燃焼効率を高く
維持できる燃焼制御装置に関する。
（従来の技術） この種の燃焼制御装置は省エネルギーおよび公害防止の
改善を図ることが要望されている。前者の改善目的は所
要とする空気量を供給し完全燃焼を行って燃焼効率を高
めることにより燃焼コストを低減化することにあり、後
者の改善目的は黒煙防止つまりＮＯｘ，ＳＯｘの発生量
を少なくして環境汚染を極力低減化することにある。そ
こで、上記２つの要望を満足させるには、定常状態のみ
ならず、負荷変化または設定値変更等の過度状態におい
ても空燃比を所定の値に制御することが必要である。
改善を図ることが要望されている。前者の改善目的は所
要とする空気量を供給し完全燃焼を行って燃焼効率を高
めることにより燃焼コストを低減化することにあり、後
者の改善目的は黒煙防止つまりＮＯｘ，ＳＯｘの発生量
を少なくして環境汚染を極力低減化することにある。そ
こで、上記２つの要望を満足させるには、定常状態のみ
ならず、負荷変化または設定値変更等の過度状態におい
ても空燃比を所定の値に制御することが必要である。
ところで、従来の自然通風式燃焼制御装置には、燃料流
量に対し炉内圧力を独立に所定値となる様に制御する
か、あるいは燃料指令値に対し特定の関数演算を行って
炉内圧力設定値を求めた後、炉内圧力を前記炉内圧力設
定値となる様に制御するものがある。従って、これらの
燃焼制御装置は何れも負荷一定と見なし、特に負荷変更
等の状態を考慮することなく燃焼制御を行っている。
量に対し炉内圧力を独立に所定値となる様に制御する
か、あるいは燃料指令値に対し特定の関数演算を行って
炉内圧力設定値を求めた後、炉内圧力を前記炉内圧力設
定値となる様に制御するものがある。従って、これらの
燃焼制御装置は何れも負荷一定と見なし、特に負荷変更
等の状態を考慮することなく燃焼制御を行っている。
（発明が解決しようとする問題点） しかし、以上のような従来装置は、負荷が常に一定の状
態にあれば問題はないが、負荷変更や設定値変更等に伴
う過度状態の場合には空燃比が大きく変動し、その結
果、燃焼効率の低下を招き、かつ、公害を発生させ、燃
焼系として致命的な欠陥を露呈する。特に、近年の時代
的要請では必要な製品を必要な品質で必要な量だけ製造
すること、また起動および停止の自動化を行うこと等に
あり、益々負荷の変動が激しくなって行くことは必至で
あり、この場合には上記のような従来装置では全く対応
できない。
態にあれば問題はないが、負荷変更や設定値変更等に伴
う過度状態の場合には空燃比が大きく変動し、その結
果、燃焼効率の低下を招き、かつ、公害を発生させ、燃
焼系として致命的な欠陥を露呈する。特に、近年の時代
的要請では必要な製品を必要な品質で必要な量だけ製造
すること、また起動および停止の自動化を行うこと等に
あり、益々負荷の変動が激しくなって行くことは必至で
あり、この場合には上記のような従来装置では全く対応
できない。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、負荷変更等
に伴う過度状態であってもそれに十分対処して燃焼効率
を高め得、かつ、公害原因物質の発生を低減化し得る燃
焼制御装置を提供することを目的とする。
に伴う過度状態であってもそれに十分対処して燃焼効率
を高め得、かつ、公害原因物質の発生を低減化し得る燃
焼制御装置を提供することを目的とする。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明による燃焼制御装置は、燃焼制御量を検出しこの
検出燃焼制御量に基づいて燃料流量指令信号を求める調
節手段と、前記炉内圧力計の出力に関連した予定の少な
くとも上限を有し、前記調節手段からの指令信号を制限
する第１の制限手段と、前記燃料流量計の出力に関連し
た予定の少なくとも下限を有し、前記調節手段からの指
令信号を制限する第２の制限手段と、前記第１の制限手
段の出力と前記燃料流量計の出力を受けて燃料流量操作
端を制御する燃料流量制御手段と、前記第２の制限手段
の出力から全排ガス量を排出するに必要な炉内圧力設定
値を求め、この炉内圧力設定値と炉内圧力計の出力を受
けて前記炉内圧力操作端を制御する炉内圧力制御手段と
を備えたものである。
検出燃焼制御量に基づいて燃料流量指令信号を求める調
節手段と、前記炉内圧力計の出力に関連した予定の少な
くとも上限を有し、前記調節手段からの指令信号を制限
する第１の制限手段と、前記燃料流量計の出力に関連し
た予定の少なくとも下限を有し、前記調節手段からの指
令信号を制限する第２の制限手段と、前記第１の制限手
段の出力と前記燃料流量計の出力を受けて燃料流量操作
端を制御する燃料流量制御手段と、前記第２の制限手段
の出力から全排ガス量を排出するに必要な炉内圧力設定
値を求め、この炉内圧力設定値と炉内圧力計の出力を受
けて前記炉内圧力操作端を制御する炉内圧力制御手段と
を備えたものである。
（作用） 従って、本発明は、以上のような手段とすることによ
り、前記調節手段からの燃料流量指令信号に対し前記炉
内圧力計の出力から求めた許容燃料流量信号に係数（１
＋ｋ１）を乗じて求めた値を上限とし、係数（１−
ｋ２）を乗じた値を下限とする制限を加え、この制限さ
れた燃料流量指令信号を設定値として前記燃料流量制御
手段が燃料流量を制御する。一方、全排ガス流量につい
ては、前記燃料流量指令信号に対し、前記燃料流量計の
出力に係数（１＋ｋ３）を乗じた値を下限とし、係数
（１＋ｋ４）を乗じた値を上限とする制限を加え、この
制限された燃料流量指令信号から総排ガス流量信号を求
め、この総排ガス流量を排出するに必要な差圧を求め、
これを炉内圧力設定値として炉内圧力を制御するもので
ある。
り、前記調節手段からの燃料流量指令信号に対し前記炉
内圧力計の出力から求めた許容燃料流量信号に係数（１
＋ｋ１）を乗じて求めた値を上限とし、係数（１−
ｋ２）を乗じた値を下限とする制限を加え、この制限さ
れた燃料流量指令信号を設定値として前記燃料流量制御
手段が燃料流量を制御する。一方、全排ガス流量につい
ては、前記燃料流量指令信号に対し、前記燃料流量計の
出力に係数（１＋ｋ３）を乗じた値を下限とし、係数
（１＋ｋ４）を乗じた値を上限とする制限を加え、この
制限された燃料流量指令信号から総排ガス流量信号を求
め、この総排ガス流量を排出するに必要な差圧を求め、
これを炉内圧力設定値として炉内圧力を制御するもので
ある。
（実施例） 以下、本発明装置の一実施例について第１図を参照して
説明する。同図において１は燃焼炉であり、この炉内に
は被加熱物原料パイプ２が設けられている。また、燃焼
炉１にはバーナ３が設けられ、これに燃料パイプ４より
燃料流量計５および燃料流量操作端を形成する燃料流量
調節弁６を経て燃料が供給され、またダンパ７の開度調
整によりバーナ３の周辺から自然に空気が吸引されるよ
うになっている。８は温度検出器であって燃焼炉１の制
御量である原料の燃焼炉出口温度を検出する。なお、燃
焼炉１がボイラに適用する場合には上記制御量は蒸気圧
力あるいは蒸気流量であってもよい。
説明する。同図において１は燃焼炉であり、この炉内に
は被加熱物原料パイプ２が設けられている。また、燃焼
炉１にはバーナ３が設けられ、これに燃料パイプ４より
燃料流量計５および燃料流量操作端を形成する燃料流量
調節弁６を経て燃料が供給され、またダンパ７の開度調
整によりバーナ３の周辺から自然に空気が吸引されるよ
うになっている。８は温度検出器であって燃焼炉１の制
御量である原料の燃焼炉出口温度を検出する。なお、燃
焼炉１がボイラに適用する場合には上記制御量は蒸気圧
力あるいは蒸気流量であってもよい。
前記温度検出器８の出力は温度調節手段９に導入され
る。この温度調節手段９は温度検出器８からの燃焼炉出
口温度と温度目標値とを比較し調節演算を行って燃料流
量指令信号Ａ，つまり燃焼量指令のマスタ信号を得る。
そして、この燃料流量指令信号はそれぞれ第１および第
２の制限手段１０，１１に供給される。この第１の制限
手段１０は、低位信号選択手段１０ａ，高位信号選択手
段１０ｂおよび係数手段１０ｃ，１０ｄ等で構成され、
ここで燃料流量設定値を求めて燃料流量制御手段へ送出
する。この燃料流量制御手段は、燃料流量調節手段１２
を有し、前記燃料流量設定値と燃料流量計５の出力とを
比較し燃料流量の操作出力を求めるものである。前記第
２の制限手段１１は、高位信号選択手段１１ａ，低位信
号選択手段１１ｂおよび係数手段１１ｃ，１１ｄ等で構
成され、ここで選択された信号は乗算手段１３に送られ
る。１４は乗算手段、１５は炉内圧力制御手段として構
成される炉内圧力調節手段である。１６は単位総排ガス
量演算手段、１７は炉内圧力計、１８は開平演算手段、
１９は除算手段である。
る。この温度調節手段９は温度検出器８からの燃焼炉出
口温度と温度目標値とを比較し調節演算を行って燃料流
量指令信号Ａ，つまり燃焼量指令のマスタ信号を得る。
そして、この燃料流量指令信号はそれぞれ第１および第
２の制限手段１０，１１に供給される。この第１の制限
手段１０は、低位信号選択手段１０ａ，高位信号選択手
段１０ｂおよび係数手段１０ｃ，１０ｄ等で構成され、
ここで燃料流量設定値を求めて燃料流量制御手段へ送出
する。この燃料流量制御手段は、燃料流量調節手段１２
を有し、前記燃料流量設定値と燃料流量計５の出力とを
比較し燃料流量の操作出力を求めるものである。前記第
２の制限手段１１は、高位信号選択手段１１ａ，低位信
号選択手段１１ｂおよび係数手段１１ｃ，１１ｄ等で構
成され、ここで選択された信号は乗算手段１３に送られ
る。１４は乗算手段、１５は炉内圧力制御手段として構
成される炉内圧力調節手段である。１６は単位総排ガス
量演算手段、１７は炉内圧力計、１８は開平演算手段、
１９は除算手段である。
次に、以上のように構成された装置の動作を説明する。
燃焼炉１の制御量である温度検出器８の出力は温度調節
手段９に導入され、ここで燃料流量目標量と比較されて
燃料流量指令信号Ａが求められ、第１の制限手段１０を
経て燃料流量調節手段１２に与えられる。この燃料流量
調節手段１２は第１の制限手段１０の出力を目標値と
し、燃料流量計５の出力信号をフィートバック信号とし
て比較調節演算を行い、燃料流量調節弁６の開度を変化
させて燃料流量を制御する。
燃焼炉１の制御量である温度検出器８の出力は温度調節
手段９に導入され、ここで燃料流量目標量と比較されて
燃料流量指令信号Ａが求められ、第１の制限手段１０を
経て燃料流量調節手段１２に与えられる。この燃料流量
調節手段１２は第１の制限手段１０の出力を目標値と
し、燃料流量計５の出力信号をフィートバック信号とし
て比較調節演算を行い、燃料流量調節弁６の開度を変化
させて燃料流量を制御する。
一方、温度調節手段９の出力である燃料流量指令信号Ａ
は第２の制限手段１１に導入される。この第２の制限手
段１１では、高位信号選択手段１１ａに対応する係数手
段１１ｃの係数を（１−ｋ３），ｋ３＞０と定め、か
つ、低位信号選択手段１１ｂに対応する係数手段１１ｄ
の係数を（１＋ｋ４），ｋ４＞０と定め、各係数手段１
１ｃ，１１ｄへの入力信号をＦｆとすると、各係数手段
１１ｃ，１１ｄからは Ｅ＝（１−ｋ３）・Ｆｆ……（１） Ｇ＝（１＋ｋ４）・Ｆｆ……（２） なる出力Ｅ，Ｇが取り出される。そこで、低位信号選択
手段１１ｂは信号ＡとＧとを比較し両者のうち低レベル
の信号を選択して出力し、一方、高位信号選択手段１１
ａでは前記低位選択信号と信号Ｅとを比較し両者のうち
高レベルの信号を選択して出力する。
は第２の制限手段１１に導入される。この第２の制限手
段１１では、高位信号選択手段１１ａに対応する係数手
段１１ｃの係数を（１−ｋ３），ｋ３＞０と定め、か
つ、低位信号選択手段１１ｂに対応する係数手段１１ｄ
の係数を（１＋ｋ４），ｋ４＞０と定め、各係数手段１
１ｃ，１１ｄへの入力信号をＦｆとすると、各係数手段
１１ｃ，１１ｄからは Ｅ＝（１−ｋ３）・Ｆｆ……（１） Ｇ＝（１＋ｋ４）・Ｆｆ……（２） なる出力Ｅ，Ｇが取り出される。そこで、低位信号選択
手段１１ｂは信号ＡとＧとを比較し両者のうち低レベル
の信号を選択して出力し、一方、高位信号選択手段１１
ａでは前記低位選択信号と信号Ｅとを比較し両者のうち
高レベルの信号を選択して出力する。
このようにして第２の制限手段１１で選択された信号Ｈ
は乗算手段１３に与えられる。この乗算手段１３には、
燃料に対する単位排ガス量をＧ０、単位理論空気量をＡ
０、設定空気過剰率をμｓ、係数をβ、単位総排ガス量
をｆｄｓとすると、単位総排ガス量演算手段１６から、 Ｋ＝β・ｆｄｓ ＝β〔Ｇ０＋（μｓ−１）Ａ０〕 なる演算出力Ｋが供給されている。従って、乗算手段１
３は、第２の制限手段１１の出力Ｈと単位総排ガス量演
算手段１６の出力Ｋとを乗算し、総排ガス流量設定値信
号Ｆｄｓに比例した信号β・Ｆｄｓを求める。
は乗算手段１３に与えられる。この乗算手段１３には、
燃料に対する単位排ガス量をＧ０、単位理論空気量をＡ
０、設定空気過剰率をμｓ、係数をβ、単位総排ガス量
をｆｄｓとすると、単位総排ガス量演算手段１６から、 Ｋ＝β・ｆｄｓ ＝β〔Ｇ０＋（μｓ−１）Ａ０〕 なる演算出力Ｋが供給されている。従って、乗算手段１
３は、第２の制限手段１１の出力Ｈと単位総排ガス量演
算手段１６の出力Ｋとを乗算し、総排ガス流量設定値信
号Ｆｄｓに比例した信号β・Ｆｄｓを求める。
Ｋ・Ｈ＝β・ｆｄｓ・Ｈ＝β・Ｆｄｓ そして、この総排ガス流量設定値信号Ｆｄｓに比例した
信号β・Ｆｄｓを乗算手段１４に導入し、ここで自乗し
て炉内圧設定値信号Ｐｓを得、炉内圧力調節手段１５に
供給する。
信号β・Ｆｄｓを乗算手段１４に導入し、ここで自乗し
て炉内圧設定値信号Ｐｓを得、炉内圧力調節手段１５に
供給する。
ここで、総排ガス流量設定値信号Ｆｄｓと炉内圧設定値
信号Ｐｓとの関係は、 となる。ここで、Ｆｄｓは次の式で表される。
信号Ｐｓとの関係は、 となる。ここで、Ｆｄｓは次の式で表される。
Ｆｄｓ＝ｆｄｓ・Ｈ ＝｛Ｇ０＋（μｓ−１）Ａ０｝・Ｈ……（４） となる。この（４）式を（３）式に代入すると、 Ｐｓ＝β２｛Ｇ＋（μｓ−１）Ａ０｝２・Ｈ２ ……（５） で表わされる。ここで、βはレンジ補正係数であって、 β＝Ｆｆ（max）／Ｆｄ（max） となる。Ｆｆ（max）は燃料のレンジ最大流量、Ｆｄ（m
ax）は炉内圧力のレンジ最大のときの排ガス流量であ
る。ここで、（１）式，（２）式，（５）式と第２の制
御手段１１の動作を重ね合せると、 （イ）Ｅ＜Ａ＜Ｇのとき、Ｈ＝Ａとなり、 Ｐｓ＝〔β｛Ｇ０+(μｓ−１）Ａ０｝・Ａ〕２……
（６） （ロ）Ａ≦Ｅのとき Ｈ＝Ｅ＝（１−ｋ３）・Ｆｆとなり、 Ｐｓ＝〔β｛Ｇ０＋（μｓ−１）Ａ０｝ ・（１−ｋ３）・Ｆｆ〕２……（７） （ハ）Ｇ≦Ａのとき Ｈ＝Ｇ＝（１−ｋ４）・Ｆｆとなり、 Ｐｓ＝〔β｛Ｇ０＋（μｓ−１）Ａ０｝ ・（１−ｋ４）・Ｆｆ〕２……（８） となり、炉内圧力設定信号Ｐｓは燃料流量Ｆｆに比例し
た上限Ｇおよび下限Ｅにより制限されることになる。こ
のように制限された炉内圧力設定信号Ｐｓが炉内圧力調
節手段１５に導入される。この炉内圧力調節手段１５は
炉内圧力設定信号Ｐｓを目標値とし、炉内圧力計１７の
出力信号Ｐをフィードバック信号として比較調節演算を
行い、ダンパ７の開度を変化させて炉内圧力を制御す
る。
ax）は炉内圧力のレンジ最大のときの排ガス流量であ
る。ここで、（１）式，（２）式，（５）式と第２の制
御手段１１の動作を重ね合せると、 （イ）Ｅ＜Ａ＜Ｇのとき、Ｈ＝Ａとなり、 Ｐｓ＝〔β｛Ｇ０+(μｓ−１）Ａ０｝・Ａ〕２……
（６） （ロ）Ａ≦Ｅのとき Ｈ＝Ｅ＝（１−ｋ３）・Ｆｆとなり、 Ｐｓ＝〔β｛Ｇ０＋（μｓ−１）Ａ０｝ ・（１−ｋ３）・Ｆｆ〕２……（７） （ハ）Ｇ≦Ａのとき Ｈ＝Ｇ＝（１−ｋ４）・Ｆｆとなり、 Ｐｓ＝〔β｛Ｇ０＋（μｓ−１）Ａ０｝ ・（１−ｋ４）・Ｆｆ〕２……（８） となり、炉内圧力設定信号Ｐｓは燃料流量Ｆｆに比例し
た上限Ｇおよび下限Ｅにより制限されることになる。こ
のように制限された炉内圧力設定信号Ｐｓが炉内圧力調
節手段１５に導入される。この炉内圧力調節手段１５は
炉内圧力設定信号Ｐｓを目標値とし、炉内圧力計１７の
出力信号Ｐをフィードバック信号として比較調節演算を
行い、ダンパ７の開度を変化させて炉内圧力を制御す
る。
次に、燃料流量制御系について述べる。炉内圧力計１７
により検出された実測炉内圧力Ｐから理論燃料流量Ｆfp
を求めると、 で表わされる。そこで、この（９）式にしたがって炉内
圧力計１７で検出された検出圧力Ｐを開平演算手段１８
で開平した後、除算手段１９に導いて単位総排ガス量演
算手段１６の出力Ｋで除すると、 が得られ、これは（９）式と同じとなり推定燃料流量Ｆ
fpを求めることができる。
により検出された実測炉内圧力Ｐから理論燃料流量Ｆfp
を求めると、 で表わされる。そこで、この（９）式にしたがって炉内
圧力計１７で検出された検出圧力Ｐを開平演算手段１８
で開平した後、除算手段１９に導いて単位総排ガス量演
算手段１６の出力Ｋで除すると、 が得られ、これは（９）式と同じとなり推定燃料流量Ｆ
fpを求めることができる。
しかして、以上のようにして求められた推定燃料流量Ｆ
fpは第１の制限手段１０に送出される。この第１の制限
手段１０は、低位信号選択手段１０ａに対応する係数手
段１０ｃの係数を（１−ｋ１），ｋ１＞０と定め、か
つ、高位信号選択手段１０ｂに対応する係数手段１０ｄ
の係数を（１−ｋ２），ｋ２＞０と定めると、各係数手
段１０ｃ，１０ｄからは、 Ｂ＝（１＋ｋ１）・Ｆfp……（１１） Ｃ＝（１−ｋ２）・Ｆfp……（１２） が出力される。そこで、高位信号選択手段１０ｂは信号
ＡとＣとを比較し両者のうち高レベルの信号を選択出力
する。また、低位信号選択手段１０ａは上記高い方の信
号とＢとを比較し両者のうち低レベルの信号を選択して
出力する。つまり、 （イ）Ｃ＜Ａ＜Ｂのとき Ｆｓ＝Ａ （ロ）Ｂ＜Ａのとき Ｆｓ＝Ｂ （ハ）Ａ＜Ｃのとき Ｆｓ＝Ｃ を選択する。このことは燃料流量指令信号Ａが予定の上
限Ｂおよび下限Ｃにより制限されることを示す。ここ
に、ＢおよびＣにおけるＦfpは炉内圧力から計算された
理論燃料流量を示し、燃料流量指令信号Ａが理論燃料流
量に対する所定の上下限内に制限されることを意味して
いる。
fpは第１の制限手段１０に送出される。この第１の制限
手段１０は、低位信号選択手段１０ａに対応する係数手
段１０ｃの係数を（１−ｋ１），ｋ１＞０と定め、か
つ、高位信号選択手段１０ｂに対応する係数手段１０ｄ
の係数を（１−ｋ２），ｋ２＞０と定めると、各係数手
段１０ｃ，１０ｄからは、 Ｂ＝（１＋ｋ１）・Ｆfp……（１１） Ｃ＝（１−ｋ２）・Ｆfp……（１２） が出力される。そこで、高位信号選択手段１０ｂは信号
ＡとＣとを比較し両者のうち高レベルの信号を選択出力
する。また、低位信号選択手段１０ａは上記高い方の信
号とＢとを比較し両者のうち低レベルの信号を選択して
出力する。つまり、 （イ）Ｃ＜Ａ＜Ｂのとき Ｆｓ＝Ａ （ロ）Ｂ＜Ａのとき Ｆｓ＝Ｂ （ハ）Ａ＜Ｃのとき Ｆｓ＝Ｃ を選択する。このことは燃料流量指令信号Ａが予定の上
限Ｂおよび下限Ｃにより制限されることを示す。ここ
に、ＢおよびＣにおけるＦfpは炉内圧力から計算された
理論燃料流量を示し、燃料流量指令信号Ａが理論燃料流
量に対する所定の上下限内に制限されることを意味して
いる。
第２図は定常状態における燃料流量指令信号Ａおよび制
限手段１０，１１の各部信号の大小関係を表わす。この
状態では第１の制限手段１０と第２の制限手段１１は燃
料流量指令信号Ａを選択していることを示す。
限手段１０，１１の各部信号の大小関係を表わす。この
状態では第１の制限手段１０と第２の制限手段１１は燃
料流量指令信号Ａを選択していることを示す。
次に、空気過剰率μが過度的にどのようになるかを考え
てみる。今、燃料流量設定値信号Ｆｓは（１１）式，
（１２）式と第１の制限手段１０の動作により Ｃ≦Ｆｓ≦Ｂつまり、 （１−ｋ２）・Ｆfp≦Ｆｓ≦（１＋ｋ１）・Ｆfp……
（１３） と表わせる。そこで、（１３）式に対し、 Ｆfp・Ａ０・μｓ＝Ｆａ，Ｆｓ・Ａ０・μ＝Ｆａなる関
係を代入すると、 {(１−ｋ２)/μs}≦１／μ≦{(１＋ｋ１)/μｓ｝とな
り、これを変形すると ｛μｓ/(１＋ｋ１)}≦μ≦｛μｓ/(１−ｋ２）｝とな
る。ここで、ｋ１《１，ｋ２《１とすると {(１−ｋ１）μｓ｝≦μ≦｛（１＋ｋ２）μｓ｝……
（１４） となる。すなわち、第１の制限手段１０によって空気過
剰率μは設定空気過剰率μｓの（１−ｋ１）倍から（１
＋ｋ２）倍の範囲内に閉じ込められる。
てみる。今、燃料流量設定値信号Ｆｓは（１１）式，
（１２）式と第１の制限手段１０の動作により Ｃ≦Ｆｓ≦Ｂつまり、 （１−ｋ２）・Ｆfp≦Ｆｓ≦（１＋ｋ１）・Ｆfp……
（１３） と表わせる。そこで、（１３）式に対し、 Ｆfp・Ａ０・μｓ＝Ｆａ，Ｆｓ・Ａ０・μ＝Ｆａなる関
係を代入すると、 {(１−ｋ２)/μs}≦１／μ≦{(１＋ｋ１)/μｓ｝とな
り、これを変形すると ｛μｓ/(１＋ｋ１)}≦μ≦｛μｓ/(１−ｋ２）｝とな
る。ここで、ｋ１《１，ｋ２《１とすると {(１−ｋ１）μｓ｝≦μ≦｛（１＋ｋ２）μｓ｝……
（１４） となる。すなわち、第１の制限手段１０によって空気過
剰率μは設定空気過剰率μｓの（１−ｋ１）倍から（１
＋ｋ２）倍の範囲内に閉じ込められる。
次に、第２の制限手段１１の動作について説明する。
今、（１）式，（２）式と第２の制限手段１１の動作に
より、第２の制限手段１１の出力Ｈは、 Ｅ≦Ｈ≦Ｇから （１−ｋ２）・Ｆｆ≦Ｈ≦（１＋ｋ４）・Ｆｆ……（１
５） で表わされる。そこで、（１５）に対応す排ガス量を計
算すると、燃料流量Ｆｆに対する単位総排ガス量＝Ｇ０
＋（μｓ−１）Ａ０、変動するＨに対する総排ガス流量
＝｛Ｇ０＋（μ−１）Ａ０｝・Ｆｆで表わせるので、こ
れらの式を（１５）式に代入すると、 （１−ｋ３）・｛Ｇ０＋（μｓ−１）Ａ０｝・Ｆｆ≦
｛Ｇ０＋（μ−１）Ａ０｝・Ｆｆ≦（１−ｋ４）・｛Ｇ
０＋（μｓ−１）Ａ０｝・Ｆｆ を得ることができる。この式を変形すると、 μｓ−ｋ３｛（Ｇ０／Ａ０）＋μｓ−１｝≦μ≦μｓ＋
ｋ４｛（Ｇ０／Ａ０）＋μｓ−１）｝……（１６） となる。ここで、重油とかプロパンなどでは、Ｇ０／Ａ
０１となるため（１６）式は、 （１−ｋ３）μｓ≦μ≦（１＋ｋ４）・μｓ……（１
７） となる。すなわち、第２の制限手段１１によって空気過
剰率μは設定空気過剰率μｓの（１−ｋ３）倍から（１
＋ｋ４）倍の範囲に閉じ込められることになる。
今、（１）式，（２）式と第２の制限手段１１の動作に
より、第２の制限手段１１の出力Ｈは、 Ｅ≦Ｈ≦Ｇから （１−ｋ２）・Ｆｆ≦Ｈ≦（１＋ｋ４）・Ｆｆ……（１
５） で表わされる。そこで、（１５）に対応す排ガス量を計
算すると、燃料流量Ｆｆに対する単位総排ガス量＝Ｇ０
＋（μｓ−１）Ａ０、変動するＨに対する総排ガス流量
＝｛Ｇ０＋（μ−１）Ａ０｝・Ｆｆで表わせるので、こ
れらの式を（１５）式に代入すると、 （１−ｋ３）・｛Ｇ０＋（μｓ−１）Ａ０｝・Ｆｆ≦
｛Ｇ０＋（μ−１）Ａ０｝・Ｆｆ≦（１−ｋ４）・｛Ｇ
０＋（μｓ−１）Ａ０｝・Ｆｆ を得ることができる。この式を変形すると、 μｓ−ｋ３｛（Ｇ０／Ａ０）＋μｓ−１｝≦μ≦μｓ＋
ｋ４｛（Ｇ０／Ａ０）＋μｓ−１）｝……（１６） となる。ここで、重油とかプロパンなどでは、Ｇ０／Ａ
０１となるため（１６）式は、 （１−ｋ３）μｓ≦μ≦（１＋ｋ４）・μｓ……（１
７） となる。すなわち、第２の制限手段１１によって空気過
剰率μは設定空気過剰率μｓの（１−ｋ３）倍から（１
＋ｋ４）倍の範囲に閉じ込められることになる。
第３図は以上の検討を踏まえて第１図，つまり（１４）
式，（１７）式において、ｋ１＝ｋ３，ｋ２＝ｋ４と
し、燃料供給系が空気供給系よりも応答が若干速い場合
の時間に関する空気過剰率μの変化を示す。つまり、定
常状態では空気過剰率μｓに制限されているが、設定値
の急変たは負荷の急変により例えば時刻ｔ１で燃料流量
指令信号Ａが急増したとき、過度的に空気過剰率は（μ
ｓ−ｋ１・μｓ）まで低下し、しばらくして再び定常状
態に戻る。時刻ｔ２では燃料流量指令信号Ａが急減した
とすると、空気過剰率μは過度的に（μｓ＋ｋ２・μ
ｓ）まで上昇し、しばらくして再び定常状態に戻る。つ
まり、空気過剰率μは、 （１−ｋ１）・μｓ≦μ≦（１＋ｋ２）・μｓ……（１
８） の範囲に制限される。
式，（１７）式において、ｋ１＝ｋ３，ｋ２＝ｋ４と
し、燃料供給系が空気供給系よりも応答が若干速い場合
の時間に関する空気過剰率μの変化を示す。つまり、定
常状態では空気過剰率μｓに制限されているが、設定値
の急変たは負荷の急変により例えば時刻ｔ１で燃料流量
指令信号Ａが急増したとき、過度的に空気過剰率は（μ
ｓ−ｋ１・μｓ）まで低下し、しばらくして再び定常状
態に戻る。時刻ｔ２では燃料流量指令信号Ａが急減した
とすると、空気過剰率μは過度的に（μｓ＋ｋ２・μ
ｓ）まで上昇し、しばらくして再び定常状態に戻る。つ
まり、空気過剰率μは、 （１−ｋ１）・μｓ≦μ≦（１＋ｋ２）・μｓ……（１
８） の範囲に制限される。
従って、以上のような実施例の構成によれば、調節手段
９からの燃料流量指令信号Ａに対し前記炉内圧力計１７
の出力から求めた許容燃料流量信号に係数（１＋ｋ１）
を乗じて求めた値を上限とし、係数（１−ｋ２）を乗じ
た値を下限とする制限を加え、この制限された燃料流量
指令信号を設定値として前記燃料流量制御手段が燃料流
量を制御し、一方、全排ガス流量については、前記燃料
流量指令信号Ａに対し、前記燃料流量計５の出力に係数
（１−ｋ３）を乗じた値を下限とし、係数（１＋ｋ４）
を乗じた値を上限とする制限を加え、この制限された燃
料流量指令信号から総排ガス流量信号を求め、この総排
ガス流量を排出するに必要な差圧を求め、これを炉内圧
力設定値として炉内圧力を制御するようにしたので、空
気過剰率μは定常状態は勿論のこと、過度状態において
も常に設定空気過剰率μｓに対し次の範囲で制御され
る。つまり、ｋ１＝ｋ３，ｋ２＝ｋ４とすると、 μｓ−ｋ１｛μｓ＋（Ｇ０／Ａ０）−１｝≦μ≦μｓ＋
ｋ２｛μｓ（Ｇ０／Ａ０）−１｝……（１９） で表わすことができ、一般にｋ１〜ｋ４が０．０３〜
０．０５（３〜５％）程度に設定すれば、重油，プロパ
ンなどではＧ０／Ａ０１であるから、（１９）式は μｓ（１−ｋ１）≦μ≦μｓ（１＋ｋ２）……（２０） で近似することができ、これによりｋ１〜ｋ４を設定す
ることにより、プロセスの条件如何にかかわらず空気過
剰率μを非常に狭い範囲内に抑えることができ、燃焼効
率の向上による省エネルギー，公害防止を図ることがで
きる。
９からの燃料流量指令信号Ａに対し前記炉内圧力計１７
の出力から求めた許容燃料流量信号に係数（１＋ｋ１）
を乗じて求めた値を上限とし、係数（１−ｋ２）を乗じ
た値を下限とする制限を加え、この制限された燃料流量
指令信号を設定値として前記燃料流量制御手段が燃料流
量を制御し、一方、全排ガス流量については、前記燃料
流量指令信号Ａに対し、前記燃料流量計５の出力に係数
（１−ｋ３）を乗じた値を下限とし、係数（１＋ｋ４）
を乗じた値を上限とする制限を加え、この制限された燃
料流量指令信号から総排ガス流量信号を求め、この総排
ガス流量を排出するに必要な差圧を求め、これを炉内圧
力設定値として炉内圧力を制御するようにしたので、空
気過剰率μは定常状態は勿論のこと、過度状態において
も常に設定空気過剰率μｓに対し次の範囲で制御され
る。つまり、ｋ１＝ｋ３，ｋ２＝ｋ４とすると、 μｓ−ｋ１｛μｓ＋（Ｇ０／Ａ０）−１｝≦μ≦μｓ＋
ｋ２｛μｓ（Ｇ０／Ａ０）−１｝……（１９） で表わすことができ、一般にｋ１〜ｋ４が０．０３〜
０．０５（３〜５％）程度に設定すれば、重油，プロパ
ンなどではＧ０／Ａ０１であるから、（１９）式は μｓ（１−ｋ１）≦μ≦μｓ（１＋ｋ２）……（２０） で近似することができ、これによりｋ１〜ｋ４を設定す
ることにより、プロセスの条件如何にかかわらず空気過
剰率μを非常に狭い範囲内に抑えることができ、燃焼効
率の向上による省エネルギー，公害防止を図ることがで
きる。
なお、上記実施例では設定空気過剰率μｓを一定値とし
て説明したが、これを燃焼量，排ガスＯ２制御，排ガス
ＣＯ制御信号により補正し、この補正後の空気過剰率で
演算処理してもよい。このようにすればより一層高度な
燃焼制御を実現できる。また、第１の制限手段１０およ
び第２の制限手段１１は何れも上限と下限の双方の制限
を行う構成としたが、例えば負荷変化時に黒煙を発生し
ないという基本条件を満足するのみの場合には第１の制
限手段１０は炉内圧力計１７の出力に関連した予定の上
限制限機能を持てばよく、また第２の制限手段１１は燃
料流量計５の出力に関連した予定の下限制限機能を持て
ばよい。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施できる。
て説明したが、これを燃焼量，排ガスＯ２制御，排ガス
ＣＯ制御信号により補正し、この補正後の空気過剰率で
演算処理してもよい。このようにすればより一層高度な
燃焼制御を実現できる。また、第１の制限手段１０およ
び第２の制限手段１１は何れも上限と下限の双方の制限
を行う構成としたが、例えば負荷変化時に黒煙を発生し
ないという基本条件を満足するのみの場合には第１の制
限手段１０は炉内圧力計１７の出力に関連した予定の上
限制限機能を持てばよく、また第２の制限手段１１は燃
料流量計５の出力に関連した予定の下限制限機能を持て
ばよい。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施できる。
［発明の効果］ 以上詳記したように本発明によれば、空気過剰率を常に
予定の上限および下限の範囲内に制御できるので、負荷
変化が有っても燃焼効率を高めることができ、公害発生
の恐れがなく、かつ、失火などの全くない安全な燃焼を
実現できる自然通風式燃焼制御装置を提供できる。
予定の上限および下限の範囲内に制御できるので、負荷
変化が有っても燃焼効率を高めることができ、公害発生
の恐れがなく、かつ、失火などの全くない安全な燃焼を
実現できる自然通風式燃焼制御装置を提供できる。
第１図ないし第３図は本発明に係わる燃焼制御装置の一
実施例を説明するために示したもので、第１図は本発明
装置の構成図、第２図は燃料流量指令信号と第１および
第２の制限手段の各部信号の大小関係を示す図、第３図
は空気過剰率の時間に対する変化を示す説明図である。 １……燃焼炉、３……バーナ、４……燃料パイプ、５…
…燃料流量計、６……燃料流量調節弁、７……ダンパ、
８……温度検出器、９……温度調節手段、１０……第１
の制限手段、１１……第２の制限手段、１２……燃料流
量調節手段、１３，１４……乗算手段、１５……炉内圧
力調節手段、１６……単位総排ガス量演算手段、１７…
…炉内圧力計、１８……開平演算手段、１９……除算手
段、１０ｂ，１１ａ……高位信号選択手段、１０ａ，１
１ｂ……低位信号選択手段、１０ｃ，１０ｄ，１１ｃ，
１１ｄ……係数手段。
実施例を説明するために示したもので、第１図は本発明
装置の構成図、第２図は燃料流量指令信号と第１および
第２の制限手段の各部信号の大小関係を示す図、第３図
は空気過剰率の時間に対する変化を示す説明図である。 １……燃焼炉、３……バーナ、４……燃料パイプ、５…
…燃料流量計、６……燃料流量調節弁、７……ダンパ、
８……温度検出器、９……温度調節手段、１０……第１
の制限手段、１１……第２の制限手段、１２……燃料流
量調節手段、１３，１４……乗算手段、１５……炉内圧
力調節手段、１６……単位総排ガス量演算手段、１７…
…炉内圧力計、１８……開平演算手段、１９……除算手
段、１０ｂ，１１ａ……高位信号選択手段、１０ａ，１
１ｂ……低位信号選択手段、１０ｃ，１０ｄ，１１ｃ，
１１ｄ……係数手段。
Claims (1)
- 【請求項１】燃料流量計および燃料流量操作端を有する
燃料供給系と炉内圧力計および炉内圧力操作端を有する
排ガス排出系とを備えた燃焼制御装置において、 燃焼制御量を検出しこの検出燃焼制御量に基づいて燃料
流量指令信号を求める調節手段と、前記炉内圧力計の出
力に関連した予定の少なくとも上限を有し、前記調節手
段からの指令信号を制限する第１の制限手段と、前記燃
料流量計の出力に関連した予定の少なくとも下限を有
し、前記調節手段からの指令信号を制限する第２の制限
手段と、前記第１の制限手段の出力と前記燃料流量計の
出力を受けて燃料流量操作端を制御する燃料流量制御手
段と、前記第２の制限手段の出力から全排ガス量を排出
するに必要な炉内圧力設定値を求め、この炉内圧力設定
値と炉内圧力計の出力を受けて前記炉内圧力操作端を制
御する炉内圧力制御手段とを備えたことを特徴とする燃
焼制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62221407A JPH0637972B2 (ja) | 1987-09-04 | 1987-09-04 | 燃焼制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62221407A JPH0637972B2 (ja) | 1987-09-04 | 1987-09-04 | 燃焼制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6463713A JPS6463713A (en) | 1989-03-09 |
| JPH0637972B2 true JPH0637972B2 (ja) | 1994-05-18 |
Family
ID=16766259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62221407A Expired - Lifetime JPH0637972B2 (ja) | 1987-09-04 | 1987-09-04 | 燃焼制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0637972B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3015967B2 (ja) * | 1989-10-02 | 2000-03-06 | 旭化成工業株式会社 | 多層包装フィルム及びその製造方法 |
| CN103256623B (zh) * | 2012-02-20 | 2015-06-17 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种灵活控制脉冲烧嘴空气过剩系数的方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6040565B2 (ja) | 2012-05-11 | 2016-12-07 | 学校法人東京理科大学 | 多相の電力変換回路 |
-
1987
- 1987-09-04 JP JP62221407A patent/JPH0637972B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6040565B2 (ja) | 2012-05-11 | 2016-12-07 | 学校法人東京理科大学 | 多相の電力変換回路 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6463713A (en) | 1989-03-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
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