JPH04131610A

JPH04131610A - 燃焼制御装置

Info

Publication number: JPH04131610A
Application number: JP25015890A
Authority: JP
Inventors: Noritsune Suyama; 陶山　範経
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-09-21
Filing date: 1990-09-21
Publication date: 1992-05-06

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、燃焼負荷量に応じてバーナの点火本数を増減
させて燃焼制御を行う燃焼制御装置に係わり、特に燃料
遮断によるバーナ消火時の空燃比を適正な値に保持する
燃焼制御装置に関する。

（従来の技術）一般に、複数のバーナを用いて油、ガスなどの燃料を燃
焼する場合、燃焼効率を高める観点から燃焼用空気量を
適切に供給することが重要である。なぜならば、空気量
が不足すると不完全燃焼による未燃分の大気中への排出
、煤の発生などが生じ、逆に空気量が過剰なときには火
炉の温度が低下して熱損失が大きくなるためである。

そこで、従来、以上のような要望を満たすべく第５図に
示すような燃焼制御装置が開発されている。この装置は
、燃焼炉（図示せず）の適宜な箇所にｎ本のバーナ１１
＋１２＋　・・・　１．が設置され、これら各バーナ１
１．１２．・・・　１．には燃籾供給主管２および空気
供給主管３を通して燃料および空気が供給され、さらに
燃料供給主管２かう各バーナ１１，１゜、・・・　１．
に至る分岐配管にはそれぞれ燃料遮断弁４□、４２．・
・・、４、が設けられている。なお、空気供給主管３か
ら各バーナ１１，１□、・・・　１ｆｉに至る分岐配管
にはコストおよび操作の面から空気遮断弁が設けられて
いない。

一方、燃料流量および空気量の各制御系は次のように構
成されている。先ず、燃料流量制御系には燃料流量調節
計５が設けられ、燃焼負荷に応じた目標燃料流量Ｆ。と
燃料流量検出計６からの燃料流量ＦＦとの偏差を求めた
後、この偏差が零になるような操作信号を送出して燃料
流量調節弁７を操作し、燃料流量Ｆ、が目標燃料流量Ｆ
。に致するように制御する。

次に、空気量制御系では、予め空気過剰率μおよび理論
空気量Ａ。が定められ、これら空気過剰率μ、理論空気
量Ａ。および燃料流量Ｆ、が空気量演算手段８に導入さ
れ、ここで（１）式の演算式に基づいて演算を行って目
標空気ｍＦＡｏを求めて空気ｆｆｉ調節計９に供給する
。

ＦＡｏ−１１Ａｏ　Ｆｐ　　　　　　　　−（１）この
空気量調節計９は空気量演算手段８で求めた目標空気量
ＦＡＯと空気流量検出計１０によって測定された空気量
ＦＡとの偏差を求めた後、この偏差か零になるような操
作信号を送出して空気量調節弁１１を操作し、バーナバ
ーナ１．．１□２９．。

１、、に供給する空気量ＦＡが目標空気量ＦＡＯに一致
するように制御する。

ところで、燃焼中に燃焼用炉の熱量が現状よりも少なく
てよい場合が出てくる。このとき、点火中の全部のバー
ナに対して燃料流量を等分に少なくすることにより、所
望とする熱量を保持することが考えられる。しかし、燃
料流量がバーナの規格で定まる下限値を越えた場合には
バーナの特性上からも良くないので、かかる場合にはあ
る燃料遮断弁を閉じて対応するバーナの消火することが
行われている。

（発明が解決しようとする課８）しかしながら、以上のような燃焼制御装置では次のよう
な問題があった。バーナの点火本数に見合う燃料流量Ｆ
Ｐから目標空気量ＦＡＯが定められているが、バーナ１
には燃料遮断弁４に相当する空気遮断弁が付設されてい
ないので、消火中のバーナからも空気が供給される。従
って、全バーナが点火されている場合には適切な空気量
であったものが、バーナの間引きがあった場合には消火
中のバーナに無駄に供給される空気量分だけの空気が不
足し、燃焼効率が低下するばかりか、煤の付着による製
品品質への悪影響が問題になっている。

本発明は上記実情にかんがみてなされたもので、バーナ
消火の有無に拘らず適量の空気を供給して不完全燃焼を
防ぎ、安定な燃焼を確保す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］（課題を解決するための手段）本発明は上記課題を解決するために、被燃焼プロセスに
複数本のバーナが設置され、燃焼負荷量に応じて前記バ
ーナの点火本数を増減しながら前記被燃焼プロセスの熱
量を調節する一方、バーナに供給する燃料流量および空
気量を目標値に占わせるように制御する燃焼制御装置に
おいて、バーナ点火本数に応じて空気量の補正係数を演
算出力する補正係数演算手段と、この補正係数演算手段
によって得られた補正係数に基づいて目標空気量を求め
て出力する補正空気量演算手段とを備え、この目標空気
量を受けて空気量調節計が空気量を制御するた構成であ
る。

（作　用）従って、本発明は以上のような手段を講じたことにより
、補正係数演算手段ではバーナ点火本数に合わせて空気
量を補正するための補正係数を求めた後、この補正係数
を補正空気量演算手段に導入する。この補正空気量演算
手段では、その補正係数に基づいてバーナ点火本数に影
響されない一定の空燃比となる目標空気量を算用し、こ
の目標空気量に基づいて空気量を制御することにより、
バーナの燃焼状態を良好に保つことができる。

（実施例）以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第１図は本発明の燃焼制御装置の一実施例の構成を示
すブロック図である。なお、同図において第５図と同一
部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。

すなわち、本装置は、燃料流量調節計５において燃料流
量検出計６からの燃料流量Ｆ、が予め設定された目標燃
料流量Ｆ。に一致するように燃料流量調節弁７の開度を
調節して燃料流量ＦＰを制御し、また空気量調節計９に
おいて目標空気量ＦＡＯと空気流量検出計１０からの空
気量ＦＡとの偏差が零になるように空気量調節弁１１の
開度を調節して空気量ＦＡを制御する点はいずれも従来
のものと同じである。

本発明装置において特に異なるところは、バーナの点火
本数に基づいて補正係数ｋを算出する補正係数演算手段
２１と、この補正過剰率演算手段２１によって得られた
補正係数に１空気過剰率μ、理論空気量Ａ。および燃料
流量Ｆ、とからバーナ点火本数に応じて補正した目標空
気量ＦＡＯを求めて空気量調節計９に送出する補正空気
量演算手段２２とを設けたことにある。

次に、以上のように構成された装置の動作を説明するに
先立ち、補正係数演算手段２１において補正係数にの値
をどのようにして決定するかについて説明する。燃焼現
象は燃料成分の元素を酸化させる化学反応であるから、
燃料成分の元素組成が分かれば燃焼に必要な理論空気量
ＡＯを容易に求めることができる。しかし、未燃分が残
らないように完全燃焼させるためには理論空気量へ〇以
上の過剰空気が必要であり、理論空気量へ〇に対する実
際の供給空気量の割合を空気過剰率μという。空気過剰
率μの値は燃料の種類、燃焼方法などによって異なるが
、通常１．１〜１．４程度に最適値があるとされている
。今、燃料流量Ｆ、に対して必要な空気量ＦＡは前記（
１）式により与えることができる。

ＦＡ　−＋ＣＺＡｏ　Ｆｐ　　　　　　　　−（１）’
但し、燃料流Ｉ　Ｆ　Ｆおよび空気４１　Ｆ　Ａはそれ
ぞれ燃料供給主管２および空気供給主管３における値と
する。

今、全部でｎ本の同一特性のバーナ１１　・・・１ｏか
ら成る燃焼系ではバーナ１本当りの燃料流量ＦＰａｓ空
気量ＦＡａがそれぞれ（２）、（３）式％式％このときの各バーナの燃料流量に対する空気量の割合（
以下、空燃比という）λは前記（１）式、（２）式およ
び（３）式から、 λ−”　Ｆ　Ａ、、／　Ｆ　Ｐ−−ｕ　Ａｏ　　　　　
−（４）となる。ところが、ｎ本の全バーナ中のｍ　（
ｍ＜ｎ）本のみが点火されている場合には、バーナ１本
あたりの空気量をＦＡ、、燃料流量をＦＰ、とすると、ＦＡ、−ＦＡ　／ｎ−ＦＡｔ　　　　　　　　”’　　
（５）ＦＰ−−ＦＦ　　／ｍ　　　　　　　　　　　　
　Ｈ＋・　（６）となる。このことは、燃料供給系では
燃料遮断弁４を閉じることにより、ｍ本の点火バーナの
みに燃料が供給されるのに反し、空気供給系では遮断弁
がないのでｎ本の全バーナに空気を供給することになり
、（５）式は（３）式に等しくなる。従って、このとき
の各バーナの空燃比λ、は、１ｍ　−Ｆ　ｈｕｍ／　Ｆ
　ｐｓ −μＡ　ｏ　　（ｍ　／　ｎ　）　　　　　・・・（７
）となり、本来の（４）式の空燃比λを得るためには、
次に定義する補正係数ｋを導入し、ｋ−０７ｍ　　　　
　　　　　　・・・（８）を求める。そして、次の（９
）式に基づいて目標空気量ＦＡＯを決定する。

ＦＡ、−に、ｇＡＯＦｐ　　　　　　　”’　（９）従
って、空気供給主管３での空気量ＦＡを目標空気量ＦＡ
Ｏに置き換えて、１ｍ　”　Ｆ　Ａｍ／　Ｆ　Ｆ＠＝　（ＦＡＧ／ｎ）／　（ＦＦ　／ｍ）＝　（ｋ　μＡ
ｏ　ＦＦ　／ｎ）／　（ＦＦ　／ｍ）−μＡ０　　　　
　　　　　　・・・（１０）となＬ５バーナ点火本数ｍ
本のときの空燃比λ。

は（４）式の空燃比λと一致する。

因みに、第２図はバーナの全数ｎ−５の場合における補
正係数にの値を、バーナ点火本数ｍの関数としてグラフ
化した図である。ｍの値は離散値であるから、同図の点
線は便宜的なものである。

従って、本装置は、補正係数演算手段２１にてバーナ点
火本数ｍに基づいて（８）式で定義した補正係数ｋを求
めた後、この補正係数ｋを補正空気量演算手段２２に導
入し、ここで予め設定された空気過剰率μ、理論空気量
ＡＯのほか、燃料流量検出計６から燃料流量Ｆ、が入力
されているので、（９）式に基づいて目標空気量Ｆ＾。

を求めることができ、この目標空気量ＦＡＯを空気量調
節計９に送出する。ゆえに、この空気量調節計９は目標
空気量ＦＡＯに基づいて操作出力を求めた後、この操作
出力を用いて空気流量調節弁１１を調節すれば空気量Ｆ
Ａを所定の値ＦＡＯに保持することができる。

従って、以上のような実施例の構成によれば、任意のバ
ーナ点火本数のときにも、常に設定した空気過剰率μ、
および理論空気量Ａ。に基づく一定の空燃比λの燃焼を
維持することができる。

次に、第３図は本発明の他の実施例を示す図である。こ
の実施例は、バーナ点火本数に基づく前記（９）式の補
正係数にと空気過剰率μの積にμを新たにμと定義し、
バーナ点火本数ｍの関数μ−ｆ　（ｍ）の形で出力する
空気過剰率演算手段２３を用いた例である。

さらに、第４図は本発明の他の実施例を示す図である。

この実施例は、空気過剰率演算手段２３の代わりに予め
演算した空気過剰率μを定数値として空気過剰率記憶手
段２４のμ１（Ｌ−１、・・・ｎ）に設定し、バーナ点
火本数に応じて切替手段２５によって切り替えてμｉを
読み出して使用する構成である。

なお、前記空気過剰率演算手段２３や空気過剰率記憶手
段２４と切替手段２５はそれぞれ補正係数演算手段とし
ての機能を有する。

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］以上説明したように本発明によれば、バーナ点火本数に
応じて空気量の補正係数を算出し、この補正係数に基づ
いてバーナへの空気量を補正するようにしたので、バー
ナ点火本数に影響されずに常に一定の空燃比で燃焼制御
することができる。

これによって、バーナの燃焼効率を高く維持できるとと
もに、煤の発生を防止することができ、製品への煤の付
着や大気中への未燃分の排出を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる燃焼制御装置の一実施例を示す
構成図、第２図はバーナ点火本数と補正係数との関係を
示す説゛明図、第３図および第４図はそれぞれ本発明の
燃焼制御装置の他の実施例を示す構成図、第５図は従来
装置の構成図である。１１．１□、・・・、１４・・・バーナ、２・・・燃料
供給主管、３・・・空気供給主管、４１，４□、・・・
４１・・・燃料遮断弁、５・・・燃料流量調節計、６・
・・燃料流量検出計、７・・・燃料流量調節弁、８・・
・空気量演算手段、９・・・空気量調節計、１０・・・
空気流量検出計、１１・・・空気流量調節弁、２１・・
・補正係数演算手段、２２・・・補正空気量演算手段、
２３・・・空気過剰率演算手段、２４・・・空気過剰率
記憶手段、２５・・・切替手段。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第図ｍ：バーナ点火本数會ＦＡＱ　　目標空気量第図！ＦＡＯ目標空気量Ｉ４図

Claims

【特許請求の範囲】　被燃焼プラントに複数本のバーナが設置され、燃焼負
荷量に応じて前記バーナの点火本数を増減しながら前記
被燃焼プラントの熱量を調節する一方、バーナに供給す
る燃料流量および空気量を目標値に合わせるように制御
する燃焼制御装置において、バーナ点火本数に応じて空気量の補正係数を演算出力す
る補正係数演算手段と、この補正係数演算手段によって
得られた補正係数に基づいて目標空気量を求めて出力す
る補正空気量演算手段とを備え、この補正空気量演算手段で求めた目標空気量を受けて空
気量調節計が空気量を制御することを特徴とする燃焼制
御装置。