JPS63216907A - 熱風炉の制御方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、高炉に熱風を供給する熱風炉の制御方法に
関する。

［従来の技術］ この種の熱風炉は、燃焼室と蓄熱室を備えていて、燃焼
室内に燃焼ガスを導入してその燃焼熱を蓄熱室内に蓄熱
する燃焼工程と、蓄熱室内の蓄熱を外部に送風する送風
工程とを繰り返すようになっている。例えば、第６図中
にて符号１を付して表すように、燃焼室Ｒ１と蓄熱室Ｒ
２を備えていて、燃焼工程時は、燃焼室Ｒ１内に燃焼ガ
スを導入して燃焼させ、その燃焼熱を図中実線の矢印方
向から蓄熱室「２内に導いて、その蓄熱室Ｒ２内に蓄熱
する。一方、送風工程時は、図中２点鎖線の矢印方向に
送風して、蓄熱室Ｒ２内の熱を燃焼室Ｒ１内を通して高
炉に供給する。

通常、このような熱風炉ｌは第７図のように複数基並列
的に接続されていて、それぞれが関連的に稼動するよう
になっている。同図には、それぞれの熱風炉１の送風系
を表し、図中の左方から導入した冷風を熱風炉ｌを通す
ことにより熱風として、その熱風を図中の右方に導出す
る。また、熱風の温度を一定に保つために、冷風の一部
をコントロールバルブ２を通して導入して、混冷するよ
うになっている。なお、それぞれの熱風炉ｌの燃焼系は
、送風系とは逆方向の系として形成される（図示路）。

そして、このように並列的に接続された熱風炉ｌは、そ
れぞれの送風時期がずれるようにシングル運転、または
それぞれの送風時期が重なるようにパラレル運転される
。

従来、燃焼工程における燃焼ガス量の制御は、シングル
運転またはパラレル運転の如何に拘わらず、単に、燃焼
工程終了時の排ガス温度、つまり第６図中の２１点の温
度を一定の設定値に保つような制御となっており、その
ｐｔ点の温度の設定値をオペレータの判断により最適に
定めることにより、蓄熱室Ｒ２内の蓄熱量を一定に保つ
ようになっていた。

し発明が解決しようとする問題点コ ところが、上記のような制御方法の場合は、２１点の温
度の設定値を最適に定めることが難しく、結果的には、
送風温度を一定に保つことが難しかった。これは、送風
工程後において蓄熱室Ｒ２内に蓄熱量が余っているか否
かの温度情況に応じて、２１点の温度の設定値を調整す
る必要があるためであり、それを最適に調整するために
は、オペレータの熟練が必要であった。また、操業変更
に際してもオペレータの判断に委ねられていた。

この発明は、このような問題を解決するものである。

［問題点を解決するための手段］ この発明の熱風炉の制御方法は、燃焼室と蓄熱室を備え
ていて、燃焼室内に燃焼ガスを導入してその燃焼熱を蓄
熱室内に蓄熱する燃焼工程と、蓄熱室内の蓄熱を外部に
送風する送風工程とを繰り返す熱風炉において、送風工
程の一定時期における燃焼室内の温度または送風出口の
温度に応じて、次期の燃焼工程における燃焼排ガス温度
最終値（最大値）を調整することを特徴とする。

［作用］ この発明の熱風炉の制御方法は、送風工程の一定時期に
おける燃焼室内の温度または送風出口の温度に応じて、
次期の燃焼工程における燃焼排ガス温度最終値を調整す
ることにより、実際の送風結果に基づいて、操業条件に
見合った蓄熱量を確保する。そして、オペレータの熟練
を不要とし、燃費の削威し、また操業条件の変更に際し
ても容易に対応する。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を第１図ないし第５図に基づい
て説明する。なお、制御対象としての熱風炉の構成は、
前述したものと同様であるのでその説明は省略する。

第１図および第２図は、この発明の第１実施例を説明す
るための図であり、本実施例の場合は、第１１第２、第
３、第４の計４基の熱風炉ｌをパラレル運転する。

第１図は４基の熱風炉ｌの運転情況の説明図であって、
縦軸に蓄熱室Ｒ２のドーム温度（第６図および第７図中
の２２点の温度）または熱風炉ｌの出口温度（第６図お
よび第７図中の２３点の温度）をとり、横軸に時間をと
っている。以下においては、縦軸に２３点の温度をとる
ものとし、かつその温度を「出口温度」として説明する
。また、図においてＡの範囲は燃焼工程中であることを
意味し、また曲線Ｂは送風工程中における出口温度の変
化を表す。Ｔ、は目標送風温度であり、４基の熱風炉ｌ
のパラレル運転によって高炉に安定供給する送風の目標
温度、つまり第６図および第７図中の２４点の温度であ
る。また、ｔｏは送風工程における中間時点である。４
基の熱風炉１は、同第１図のような一定周期のタイミン
グでパラレル運転される。

このようなパラレル運転自体は、基本的には従来と同様
である。そこで、まず、その基本的な運転方法について
説明する。

、第１の熱風炉ｌと第２の熱風炉ｌとの間においては、
前者から目標送風温度Ｔ。以下の送風があるときに、後
者から目標送風温度Ｔ。以上の送風があって、これら両
者の温度は丁度、混合されたときに目標送風温度Ｔ。と
なるような関係にある。

このときは、第３、第４の熱風炉１は燃焼工程中である
。そして、第２の熱風炉１の送風工程の中間時点し。に
おいて、第１の熱風炉ｌは燃焼工程に移り、第３熱風炉
ｌは燃焼工程が終わり、第、１の熟風炉目よ燃焼工程の
ままである。このとき、第３の熱風炉１は未だ送風工程
に入らない。したがって、このときは第２の熱風炉ｌの
みによる送風となる。その送風温度は目標送風温度Ｔ。

よりも高いため、このときはコントロールバルブ２（第
７図参照）を開いて冷風を混入させる。その後、第３の
熱風炉１が送風工程に入ると、その熱風炉ｌと第２の熱
風炉ｌからの送風の混合により、目標送風温度Ｔ。の熱
風を供給する。そして、第３の熱風炉ｌの送風工程の中
間時点ｔ。において、第２の熱風炉１は燃焼工程に入り
、第４の熱風炉ｌは燃焼工程を終わり、第１の熱風炉ｌ
は燃焼工程のままである。以下、同様にして、第１、第
２、第３、第４の熱風炉ｌを関連的にパラレル運転する
。

この発明は、このようなパラレル運転中のそれぞれの熱
風炉ｌについて、その送風工程の中間時点し。の出口温
度を検出し、その検出温度に基づいて、以降の熱風炉Ｉ
における燃焼工程の燃焼排ガス温度最終値を所定のサイ
クル分だけ制御する。

すなわち、第２図に示すように、送風工程の中間時点ｔ
。の送風温度をＴ、を検出し、その検出温度Ｔ１と、予
め設定した一定の制御用目標温度Ｔ、とを比較して、そ
れらの偏差Δ′ｒを求め、その偏差Δ′ｒを「０」とす
るように、以降の熱風炉ｌにおける燃焼工程の燃焼排ガ
ス温度最終値を所定のサイクル分だけ制御する。つまり
、検出温度Ｔ１が制御用目標温度Ｔ２よりら高いときは
、偏差ΔＴが大きいほど、その熱風炉Ｉの蓄熱室Ｒ２内
の蓄熱量が多く余っていると判断して、以降の熱風炉ｌ
における燃焼工程の燃焼温度を所定サイクル分だけ下げ
るように制御する。これにより、蓄熱室Ｒ２内の蓄熱量
の余り分による悪影響、つまりそれぞれの熱風炉ｌの燃
焼排ガス温度最終値を現状の設定温度に維持した場合に
は送風温度が上昇するという事態を未然に回避する。一
方、検出温度′ｒ、が制御用目標温度Ｔ、よりも低いと
きは、偏差ΔＴが大きいほど、その熱風炉！の蓄熱室Ｒ
２内の蓄熱量が足らないと判断して、以降の他の熱風炉
ｌにおける燃焼工程の燃焼温度を上げるように制御する
。これにより、蓄熱室Ｒ２内の蓄熱量の不足分による悪
影響、つまりそれぞれの熱風炉ｌの燃焼排ガス温度最終
値を現状の設定温度に維持した場合には送風温度が下降
するという事態を未然に回避する。

具体的に説明すると、いま、第２の熱風炉ｌの送風工程
における中間時点ｔ０にて、第２図のような温度偏差Δ
Ｔが生じた場合、つまり偏差ΔＴに相当する蓄熱量が余
る場合には、その偏差６１分だけ、以降の熱風炉ｌにお
ける燃焼工程の燃焼排ガス温度最終値を下げる。そのと
きに制御対象となる燃焼排ガス温度最終値は、第２の熱
風炉ｌの送風工程の中間時点ｔ０において燃焼工程にあ
る第４の熱風炉１の燃焼排ガス温度最終値と、その後に
燃焼工程に入る第１、第２の熱風炉１の燃焼排ガス温度
最終値であり、１炉を含めて計３基の熱風炉１が対象と
なる。なお、その制御対象とする熱風炉ｌの数は必要に
応じて増減することが可能であり、要は、偏差ΔＴに相
当する蓄熱量の余り分による送風温度の上昇を抑えるこ
とかできればよい。

一方、第２図の場合とは逆に、温度偏差ΔＴに相当する
蓄熱ｍが不足した場合には、その偏差６１分だけ、以降
の熱風炉ｌにおける燃焼工程の燃焼排ガス温度最終値を
上げる。そのときの制御対象は、前述した場合と同様に
、１炉を含めて計３基の熱風炉！となる。勿論、その制
御対象とする熱風炉ｌの数は必要に応じて増減すること
が可能であり、要は、偏差ΔＴに相当する蓄熱量の不足
分による送風温度の下降を抑えることができればよい。

次に、この発明の第２の実施例を第３図により説明する
。

本実施例の場合は、前述と同様の４基の熱風炉Ｉのパラ
レル運転中に、それぞれの熱風炉【について、その送風
工程の中間時点ｔ。の送風温度Ｔ。

を検出し、そしてその検出温度Ｔ、を最小自乗法などに
より延長して、予め設定した一定の制御用目標温度Ｔ、
との交点Ｐ、つまり制御用目標温度′ｒ、に至るまでの
予想時間Δｔ１を求める。そして、その予想時間Δｔ１
と、予め設定した一定の堰準時間Δｔｃ＋とを比較して
、それらを一致させるように、以降の熱風炉ｌにおける
燃焼工程の燃焼排ガス温度最終値を所定のサイクル分だ
け制御する。

つまり、予想時間Δｔ、が基準時間Δｔｃ、よりも長い
ときは、その差が大きいほど、その熱風炉ｌの蓄熱室Ｒ
２内の蓄熱量が多く余っていると判断して、以降の熱風
炉ｌにおける燃焼工程の燃焼温度を所定サイクル分だけ
下げるように制御する。これにより、蓄熱室Ｒ２内の蓄
熱量の余り分による悪影響を未然に回避する。一方、予
想時間Δｔ１が基準時間Δｔｅｌよりも小さいときは、
その差が大きいほど、その熱風炉Ｉの蓄熱室Ｒ２内の蓄
熱量が足らないと判断して、以降の他の熱風炉１におけ
る燃焼工程の燃焼排ガス温度最終値を上げるように制御
する。これにより、蓄熱室、Ｒ２内の蓄熱量の不足分に
よる悪影響を未然に回避する。このように、本実施例に
おいても、前述した第１の実施例と同様に、送風工程の
中間時点ｔ０における送風温度Ｔ、を基に、次期の燃焼
工程における燃焼排ガス温度最終値を調整する。

次に、この発明の第３の実施例を第４図により説明する
。なお、同図（ａ）は熱風炉ｌの送風温度の変化曲線Ｂ
の一部を示し、同図（ｂ）は、同図（ａ）と時間軸を同
じくしたときの冷風の混入量の変化曲線Ｃを示す。

本実施例の場合は、前述と同様の４基の熱風炉ｌのパラ
レル運転中に、それぞれの熱風炉ｌについて、その送風
工程の中間時点ｔ０から次に続く熱風炉ｌの送風開始時
ｔ１までの冷風の混入時間（以下「混冷時間」という）
Δ１１を求め、その混冷時間Δ１．と、予め設定した一
定の基準時間Δｔｃ！とを比較して、それらを一致させ
るように、以降の熱風炉１における燃焼工程の燃焼温度
を所定のサイクル分だけ制御する。すなわち、混冷時間
Δｔ２が基準時間ΔＬｃｔよりも長いとき、つまり熱風
炉１の出口温度が高いために冷風の混冷時間Δｔ、が長
くなったときは、その差が大きいほど、その熱風炉ｌの
蓄熱室Ｒ２内の蓄熱量が多く余っていると判断して、以
降の熱風炉ｌにおける燃焼工程の燃焼排ガス温度最終値
を所定サイクル分だけ下げるように制御する。これによ
り、蓄熱室Ｒ２内の蓄熱量の余り分による悪影響を未然
に回避する。一方、混冷時間Δｔ、が基準時間Δｔｅａ
よりも短いとき、つまり熱風炉１の送風温度が低いため
に冷風の混冷時間Δｔ、が短くなったときは、その差が
大きいほど、その熱風炉ｌの蓄熱室Ｒ２内の蓄熱量が多
く不足していると判断して、以降の熱風炉ｌにおける燃
焼工程の燃焼排ガス温度最終値を所定サイクル分だけ上
げるように制御する。これにより、蓄熱室Ｒ２内の蓄熱
量の不足分による悪影響を未然に回避する。このように
、本実施例においては、送風工程の中間時点し。におけ
る送風温度Ｔ、に対応する混冷時間Δｔ、を基に、次期
の燃焼工程における燃焼排ガス温度最終値を調整する。

また、本実施例においては、混冷時間の比較に代えて、
冷風の混入流量（以下「混冷流量」という）を比較する
ことも可能である。

すなわち、第４図（ｂ）中の斜線部分を混冷流ヱとして
求め、その混冷流量と、予め設定した一定の基準流量と
を比較して、それらを一致させるように、以降の熱風炉
ｌにおける燃焼工程の燃焼排ガス温度最終値を所定のサ
イクル分だけ制御する。

すなわち、混冷流量が基準流虫上りも多いとき、つまり
熱風炉ｌの送風温度が高いために混浴流量が多くなった
ときは、その差が大きいほど、その熱風炉Ｉの蓄熱室Ｒ
２内の蓄熱量が多く余っていると判断して、以降の熱風
炉１における燃焼工程の燃焼排ガス温度最終値を所定サ
イクル分だけ下げるように制御する。これにより、蓄熱
室Ｒ２内の蓄熱量の余り分による悪影響を未然に回避す
る。

一方、混浴流量２が基準流量よりも少ないとき、つまり
熱風炉ｌの送風温度が低いために混冷流量が少なくなっ
たときは、その差が大きいほど、その熱風炉ｌの蓄熱室
Ｒ２内の蓄熱量が多く不足していると判断して、以降の
熱風炉１における燃焼工程の燃焼排ガス温度最終値を所
定サイクル分だけ上げるように制御する。これにより、
蓄熱室Ｒ２内の蓄熱量の不足分による悪影響を未然に回
避する。

なお、この発明は、複数の熱風炉ｌをパラレル運転する
場合のみならず、それらをシングル運転する場合、つま
りそれぞれの熱風炉ｌの送風工程を重度させないように
運転する場合にも適用することができる。すなわち、第
５図に示すようナシングル運転中に、それぞれの熱風炉
１について、その送風工程の終了時ｔ、に、前述した第
１および第２の実施例と同様の方法によって、それ以降
の熱風炉ｌにおける燃焼工程の燃焼排ガス温度最終値を
所定のサイクル分だけ制御する。すなわち、前述した第
１の実施例と同様の方法を採った場合には、送風工程の
終了時ｔ３の送風温度を検出し、その検出温度と、予め
設定した一定の制御用目標温度とを比較して、それらの
偏差を「０」とするように、以降の熱風炉１におけろ燃
焼工程の燃焼排ガス温度最終値を所定のサイクル分だけ
制御する。

この場合、偏差を求めた熱風炉１自体、つまり内炉を制
御対象として、その内炉が次に移る燃焼工程の１回に限
りその燃焼排ガス温度最終値を制御するようにしてもよ
い。また、−前述した第２の実施例と同様の方法を採っ
た場合には、送風工程の終了時ｔ３の送風温度を検出し
、そしてその検出温度を最小自乗法などにより延長して
、予め設定した一定の制御用目標温度との交点、つまり
制御用目標温度に至るまでの予想時間を求めろ。そして
、その予想時間と、予め設定した一定の基牟時間とを比
較して、それらを一致させるように、以降の熱風炉ｌに
おける燃焼工程の燃焼排ガス温度最終値を所定のサイク
ル分だけ制御する。この場合も、偏差を求めた熱風炉自
体を制御対象として、内炉が次に移る燃焼工程の１回に
限りその燃焼排ガス温度最終値を制御するようにしても
よい。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の熱風炉の制御方法は、
送風工程の一定時期における燃焼室内の温度または送風
出口の温度に応じて、次期の燃焼工程における燃焼排ガ
ス温度最終値を調整するから、次のような効果を奏する
。

■実際の送風結果に応じて、操業条件に見合った蓄熱量
を確保するように次期の燃焼排ガス温度最終値を自動制
御することができる。

■オペレータによる燃焼炉の常時の監視、調整を強いる
ことがなくなり、オペレータの熟練も必要なくなる。

■操業条件に適した燃焼により、熱効率を良くして燃費
を削減することができる。

■操業条件の変更に際しても容易に対応することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の第１の実施例を説明す
るための図であり、第１図は４基の熱風炉のパラレル運
転情況を表すタイムチャート、第２図は要部のタイムチ
ャート、第３図、第４図、第５図は、それぞれこの発明
の異なる他の実施例を説明するためのタイムチャートで
ある。 第６図は熱風炉の概略構成図、第７図は複数の熱風炉を
備えた送風系統の概略図である。 ｌ・・・・・熱風炉、　　２・・・・・・コントロール
バルブ、ＲＩ　・・・・・燃焼室、　Ｒ２・・・・・・
蓄熱室、Ａ・・・・・・燃焼工程、　Ｂ・・・・・・送
風温度曲線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃焼室と蓄熱室を備えていて、燃焼室内に燃焼ガスを導
   入してその燃焼熱を蓄熱室内に蓄熱する燃焼工程と、蓄
   熱室内の蓄熱を外部に送風する送風工程とを繰り返す熱
   風炉において、送風工程の一定時期における燃焼室内の
   温度または送風出口の温度に応じて、次期の燃焼工程に
   おける燃焼排ガス温度最終値を調整することを特徴とす
   る熱風炉の制御方法。