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JP7214940B2 - Heating furnace air volume control method - Google Patents
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Description

本発明は、加熱炉に設置されたバーナに供給するバーナ空気流量を適正に制御する方法に関するものである。特に、本発明は、加熱炉に対して正規の供給経路以外から侵入する侵入空気量を算出し、算出した侵入空気量に基づいてバーナを適正に燃焼させる加熱炉の空気量制御方法に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for properly controlling the burner air flow rate supplied to a burner installed in a heating furnace. In particular, the present invention relates to a method for controlling the amount of air in a heating furnace, which calculates the amount of air entering the heating furnace from a path other than the regular supply route, and causes the burner to burn properly based on the calculated amount of entering air. be.

製鉄所において製造されるスラブなどの鋳片に関しては、直火式の加熱炉を用いて、当該鋳片を所定温度まで加熱する場合がある。このような加熱炉では、一般的に、加熱炉内を加熱するためのバーナについて、空気比を一定にするような制御が行われている。ここで、空気比とは、理論上で完全燃焼させるために必要な最小の空気量を「理論空気量」とした場合、この理論空気量に対して実際に供給する空気の比率のことである。このような空気比という考え方が用いられるのは、加熱炉においては正規の供給経路以外からも侵入空気が炉内に入り込む場合があることに起因する。 A cast slab, such as a slab, manufactured in an ironworks may be heated to a predetermined temperature using a direct-fired heating furnace. In such a heating furnace, a burner for heating the inside of the heating furnace is generally controlled to keep the air ratio constant. Here, the air ratio is the ratio of the air actually supplied to the theoretical air amount, assuming that the minimum amount of air theoretically required for complete combustion is "theoretical air amount". . The reason why such a concept of air ratio is used is that in a heating furnace, intruding air may enter the furnace from other than the normal supply route.

例えば、上述した加熱炉の炉内に定常的に炉外からの侵入空気が存在している場合であっても、バーナの燃焼負荷が大きければ侵入空気の影響は小さくなる。しかし、バーナの燃焼負荷が小さい場合には、バーナの燃焼に及ぼす侵入空気の影響が大きくなり、バーナの空気比が変化して結果として炉内酸素濃度が高くなってしまう。このように炉内酸素濃度が高くなると発生NO量が増加したり、逆に炉内空気量不足により未燃ガス濃度が増加したりするという問題を招く。 For example, even if there is constantly air entering from the outside of the above-described heating furnace, the effect of the entering air will be small if the combustion load of the burner is large. However, when the combustion load of the burner is small, the influence of the intruding air on the combustion of the burner becomes large, and the air ratio of the burner changes, resulting in an increase in the oxygen concentration in the furnace. When the oxygen concentration in the furnace increases in this way, the amount of generated NOx increases, and conversely, the problem arises that the unburned gas concentration increases due to the shortage of the air amount in the furnace.

このような問題を解決するため、特許文献1や特許文献2の技術が提案されている。
まず、特許文献1は、少なくとも二つの燃焼制御帯に蓄熱式切替燃焼バーナを有し、前記燃焼制御帯の排ガス誘引系に排ガス中の酸素濃度を検出する検出器を備えた、連続熱間圧延用鋼材を所定の温度に加熱する連続多帯式のウォーキングビームを用いた連続鋼材加熱炉であって、前記蓄熱式切替燃焼バーナを有する燃焼制御帯毎の誘引排ガスヘッダ管に酸素濃度を検出する前記酸素濃度検出器と、当該検出器の検出値に基づいて炉内の空気比を制御する制御手段を設置する連続鋼材加熱炉を開示している。この技術では、炉内酸素濃度、燃料流量および燃料空気量から空気比操作量を算出し、設定空気比との偏差を解消するように燃料空気量を操作することで、空気比を制御しNO発生を抑制している。
In order to solve such problems, the techniques of Patent Document 1 and Patent Document 2 have been proposed.
First, in Patent Document 1, continuous hot rolling is provided with a regenerative switching combustion burner in at least two combustion control zones, and a detector for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas in the exhaust gas induction system of the combustion control zone. A continuous steel material heating furnace using a continuous multi-zone walking beam for heating steel materials to a predetermined temperature, wherein the oxygen concentration is detected in the induced exhaust gas header pipe for each combustion control zone having the regenerative switching combustion burner. A continuous steel heating furnace is disclosed in which the oxygen concentration detector and control means for controlling the air ratio in the furnace based on the detected value of the detector are installed. In this technology, the air ratio control amount is calculated from the oxygen concentration in the furnace, the fuel flow rate and the fuel air amount, and the air ratio is controlled by controlling the fuel air amount so as to eliminate the deviation from the set air ratio. suppresses the generation of x .

一方、特許文献2は、外気が侵入し得る燃焼設備で最適燃焼を得るための燃焼設備の燃焼制御方法において、燃料流量に比例した理論空気量を求める手順と、燃焼帯の出側で測定された酸素濃度の測定値と目標設定値との偏差に基づいて、該偏差を解消するための第1空燃比を求める手順と、同じく燃焼帯の出側で測定された一酸化炭素濃度の測定値と目標設定値との偏差に基づいて、該偏差を解消するための第2空燃比を求める手順と、燃料流量、炉内圧及び燃焼状況に応じて重み付け係数を求める手順と、該重み付け係数を用いて前記第1及び第2空燃比を加重平均することにより設定空燃比を求める手順と、該設定空燃比を前記理論空気量に乗じて必要燃焼空気量を求める手順と、該必要燃焼空気量となるよう空気流量を制御する手順と、を含む燃焼設備の燃焼制御方法を開示する。 On the other hand, Patent Document 2 discloses a combustion control method for combustion equipment for obtaining optimum combustion in a combustion equipment where outside air can enter. Based on the deviation between the measured oxygen concentration value and the target set value, a procedure for obtaining the first air-fuel ratio for eliminating the deviation, and the measured value of the carbon monoxide concentration similarly measured on the outlet side of the combustion zone and the target set value, a procedure for obtaining the second air-fuel ratio for eliminating the deviation, a procedure for obtaining a weighting factor according to the fuel flow rate, the reactor pressure and the combustion state, and using the weighting factor a procedure for obtaining a set air-fuel ratio by weighted averaging the first and second air-fuel ratios with the above; a procedure for obtaining a required combustion air amount by multiplying the theoretical air amount by the set air-fuel ratio; and the required combustion air amount; A method of controlling combustion in a combustion facility is disclosed, comprising:

この技術では、燃料流量から求めた理論空気量と燃焼帯出側の酸素濃度および未燃ガス濃度の測定値からそれぞれの影響を加重平均値として反映させた空気比と目標値との偏差を解消する空気比を演算し、それに応じた制御を行うことで最適な燃焼状態を得ることができるものとなっている。 This technology eliminates the deviation between the theoretical air ratio calculated from the fuel flow rate, the oxygen concentration on the combustion side, and the unburned gas concentration measured as a weighted average, and the target value. An optimum combustion state can be obtained by calculating the air ratio and performing control according to it.

特開2007-285564号公報JP 2007-285564 A 特開昭61-49928号公報JP-A-61-49928

上述した特許文献1の技術は、侵入空気の影響が小さい範囲内でのみ適用可能であり、
炉内酸素濃度上昇の要因である侵入空気を直接的に扱う訳ではない。そのため、実際の制御(侵入空気の影響がある場合の制御)では時定数が大きく空気比のハンチングが大きくなる。つまり、補正幅は小さくせざるを得ず、酸素濃度低減効果も小さくなってしまうといった問題がある。
The technique of Patent Document 1 described above is applicable only within a range where the influence of intruding air is small,
It does not directly deal with intruding air, which is a factor in increasing the oxygen concentration in the furnace. Therefore, in actual control (control when there is an influence of intruding air), the time constant is large and the hunting of the air ratio becomes large. In other words, there is a problem that the correction width has to be reduced, and the effect of reducing the oxygen concentration is also reduced.

また、特許文献2の技術は、特許文献1の技術と同様に、侵入空気量を算出せず空気比を制御しているため、補正幅は小さくせざるを得ず、酸素濃度低減効果も小さくなってしまうという問題を特許文献1と同様に有している。さらに、特許文献2の技術では炉内燃焼状態に基づいて算出される重み付け係数を用いており、この重み付け係数は利用者の価値判断によって決まるものとされている。 In addition, the technique of Patent Document 2, like the technique of Patent Document 1, controls the air ratio without calculating the intruding air amount, so the correction width must be small, and the oxygen concentration reduction effect is also small. It has the same problem as in Patent Document 1 that it becomes. Furthermore, the technique of Patent Document 2 uses a weighting factor calculated based on the in-furnace combustion state, and this weighting factor is determined by the user's value judgment.

言い換えれば、特許文献2の技術では、炉内酸素濃度および炉内未燃ガス濃度の空気比への影響を重み付け係数を用いて表現している。しかし、このような重み付け係数の設定方法では利用者の価値判断によっては重み付け係数の一般性が失われ、空気比の目標値に誤差が生じてしまい、加熱炉で最適燃焼状態を得られない問題がある。
加えて、両特許文献の技術は、炉内酸素濃度で空気比を補正するが、本来の要因である侵入空気量を求めている訳ではないため時定数(時間遅れ)が大きく、空気比のハンチングが大きくなり適正な空気比に制御できない。したがって補正幅を小さく制限する必要があり酸素濃度低減効果も小さくなってしまう問題がある。
In other words, in the technique of Patent Document 2, the influence of the in-furnace oxygen concentration and the in-furnace unburned gas concentration on the air ratio is expressed using weighting coefficients. However, with this method of setting weighting factors, the generality of the weighting factors is lost depending on the user's value judgment, and an error occurs in the target value of the air ratio, which makes it impossible to obtain the optimum combustion state in the heating furnace. There is
In addition, the techniques of both patent documents correct the air ratio with the in-furnace oxygen concentration, but do not obtain the amount of infiltrating air, which is the original factor, so the time constant (time delay) is large, and the air ratio is changed. Hunting increases and it is not possible to control the air ratio appropriately. Therefore, it is necessary to limit the correction width to a small value, and there is a problem that the effect of reducing the oxygen concentration is also reduced.

そこで、出願人は、侵入空気量を直接演算し、算出された侵入空気を設定空気比から差し引いた関数を目的関数とすることでバーナ燃焼空気流量を時間遅れのないフィードフォワード方式で制御する技術に想到するに至った。これにより、バーナ空気比を高精度で一定値に制御することができ、その結果定常的に炉内の最適燃焼状態を維持することが可能となる。 Therefore, the applicant directly calculates the amount of intruding air and uses a function obtained by subtracting the calculated intruding air from the set air ratio as the objective function, thereby controlling the burner combustion air flow rate by a feedforward method without time delay. I came up with the idea. As a result, the burner air ratio can be controlled at a constant value with high accuracy, and as a result, the optimal combustion state in the furnace can be constantly maintained.

また、出願人は、炉内酸素濃度変化の本来の要因である侵入空気量を独立変数とするバーナ空気比を演算する関数を目的関数とすることで、バーナ燃焼空気流量を時定数の小さいフィードフォワード方式で制御できる技術を導出するに至った。その結果バーナ空気比を高精度で一定値に制御することが可能となり、定常的に炉内の最適燃焼状態を維持することができるようになった。 In addition, the applicant has proposed that the burner combustion air flow rate is fed with a small time constant by using the function for calculating the burner air ratio with the infiltration air amount, which is the original factor of the oxygen concentration change in the furnace, as the independent variable, as the objective function. We have derived a technology that can be controlled by the forward method. As a result, it became possible to control the burner air ratio to a constant value with high accuracy, and to maintain the optimal combustion state in the furnace steadily.

更には、特許文献1、2では、酸素濃度を測定し、侵入空気の影響について対処しているが、直接、侵入空気量を算出しているわけではないため、侵入空気によるトラブル発生に対しての対処が遅れてしまうことが問題である。この点に対し、出願人は、侵入空気演算方法を用いることによって加熱炉の運転を停止させることなくリアルタイムで侵入空気量を定量化できる技術を想到するにいたり、結果として、不具合の早期発見を可能とした。 Furthermore, in Patent Documents 1 and 2, the oxygen concentration is measured to deal with the influence of the intruding air. The problem is the delay in dealing with In response to this point, the applicant has come up with a technique that can quantify the amount of air infiltration in real time without stopping the operation of the heating furnace by using the infiltration air calculation method, and as a result, early detection of defects is possible. made it possible.

まとめれば、特許文献1、2では解消できない加熱炉におけるバーナ空気比の制御での問題点を改善することを目的として、本願発明では、外気が侵入し得る加熱炉において、加熱炉への侵入空気量を求め、求めた侵入空気量に応じてバーナ空気量を制御し、未燃ガス濃度の低減および発生NOx量の抑制が可能となる工業炉のバーナ空気比制御方法を提案することを目的とする。 In summary, in order to solve the problems in controlling the burner air ratio in the heating furnace, which cannot be solved by Patent Documents 1 and 2, in the present invention, in a heating furnace where outside air can enter, air entering the heating furnace The purpose of this study is to propose a burner air ratio control method for an industrial furnace that can reduce the concentration of unburned gas and suppress the amount of generated NOx by determining the amount of infiltrated air and controlling the amount of burner air according to the determined amount of infiltrated air. do.

上記課題を解決するため、本発明の加熱炉の空気量制御方法は以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の加熱炉の空気量制御方法は、鋳片を所定の温度に加熱するガスバーナが備えられたゾーンを連接状に複数備えた加熱炉において、前記複数のゾーンのそれぞれに対してガスバーナに接続された空気ライン以外から当該ゾーン内に侵入する侵入空気量を算出し、算出した侵入空気量に応じて前記ガスバーナに接続された空気ラインからガスバーナへ供給するバーナ空気流量を制御するものであって、炉内酸素濃度、前記ガスバーナの燃料流量、前記バーナ空気流量及び炉内温度に基づいて、炉内各ガス濃度の非定常変化および下流への移流を考慮した質量保存式を用いて、前記侵入空気量を算出することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the method for controlling the amount of air in a heating furnace of the present invention employs the following technical means.
That is, the method for controlling the amount of air in a heating furnace according to the present invention provides a heating furnace having a plurality of zones in which a gas burner for heating a slab to a predetermined temperature is provided in a continuous manner, wherein a gas burner is provided for each of the plurality of zones. Calculates the amount of air that enters the zone from other than the air line connected to the gas burner, and controls the burner air flow rate that is supplied to the gas burner from the air line connected to the gas burner according to the calculated amount of intruded air. Based on the oxygen concentration in the furnace, the fuel flow rate of the gas burner, the burner air flow rate, and the temperature in the furnace, using the conservation of mass equation that considers unsteady changes in the concentration of each gas in the furnace and downstream advection, It is characterized by calculating the amount of intruding air.

好ましくは、前記侵入空気量を独立変数とする目標バーナ空気比を演算する関数を用いて、前記バーナ空気流量を制御するとよい。 Preferably, the burner air flow rate is controlled using a function for calculating a target burner air ratio with the intruding air amount as an independent variable.

本発明の技術によれば、外気が侵入し得る加熱炉において、加熱炉への侵入空気量を求め、求めた侵入空気量に応じてバーナ空気量を制御し、最適な燃焼状態を実現できるとともに、未燃ガス濃度の低減および発生NOx量の抑制が可能となる。 According to the technology of the present invention, in a heating furnace where outside air can enter, the amount of air entering the heating furnace is determined, and the burner air amount is controlled according to the determined amount of entering air, thereby realizing an optimal combustion state. , it is possible to reduce the concentration of unburned gas and suppress the amount of NOx generated.

本実施形態の加熱炉を模式的に示した図である。It is the figure which showed the heating furnace of this embodiment typically. バーナの空気比を計算する計算フローを示した図である。It is the figure which showed the calculation flow which calculates the air ratio of a burner. 加熱炉を制御する制御フローを示したものである。It shows the control flow for controlling the heating furnace.

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。図1は、本実施形態の加熱炉を模式的に示した図である。
加熱炉1は、スラブなどの鋳片(被圧延材)を炉内に搬入するための搬入口と、鋳片を炉外へ搬出する搬出口と、を有する。搬入口から連続して搬入された鋳片は、搬送装置(図示略)により炉内を図1矢印方向に搬送されて、搬出口から搬出される。搬入口から炉内に搬入された鋳片は、炉内において加熱され、加熱炉1の搬出口から抽出される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing the heating furnace of this embodiment.
The heating furnace 1 has an inlet for carrying a slab (material to be rolled) such as a slab into the furnace, and an outlet for carrying the slab out of the furnace. The slab continuously carried in through the carry-in port is carried in the furnace in the direction of the arrow in FIG. The slab carried into the furnace through the carry-in port is heated in the furnace and extracted through the carry-out port of the heating furnace 1 .

加熱炉1から搬出された鋳片は、その後、熱間圧延機に搬送され、熱間圧延されて熱間圧延材となる。加熱炉1内には、搬送される鋳片を加熱するための加熱部として、ガスバーナ5が、鋳片の搬送方向(ライン方向)に沿って複数設けられている。
加熱炉1は、搬入口側から搬出口側に向かって連設された複数のゾーンを有する。具体的には、加熱炉1は、搬入口側から順に、常温で搬入された鋳片を予熱する予熱ゾーン2(予熱帯)、予熱された鋳片を更に加熱しておおよそ1000℃程度にする加熱ゾーン3(加熱帯)、加熱帯で加熱された鋳片の温度むらをなくすために更に加熱を行う均熱ゾーン4(均熱帯)を、鋳片の搬送方向に沿って有している。言い換えれば、加熱炉1は、予熱ゾーン2、加熱ゾーン3、及び均熱ゾーン4の3つのゾーンを搬送方向に沿って隣り合うように、且つ鋳片や雰囲気ガスの移動がゾーン間で往来可能なように組み合わせたものとなっている。
The cast slab carried out from the heating furnace 1 is then transported to a hot rolling mill and hot rolled into a hot rolled material. In the heating furnace 1, a plurality of gas burners 5 are provided along the transport direction (line direction) of the slab as a heating unit for heating the transported slab.
The heating furnace 1 has a plurality of zones arranged continuously from the inlet side to the outlet side. Specifically, the heating furnace 1 has a preheating zone 2 (preheating zone) for preheating the slab carried in at normal temperature, and further heating the preheated slab to about 1000 ° C. in order from the inlet side. A heating zone 3 (heating zone) and a soaking zone 4 (soaking zone) for further heating the slab heated in the heating zone to eliminate temperature unevenness are provided along the conveying direction of the slab. In other words, the heating furnace 1 has three zones, the preheating zone 2, the heating zone 3, and the soaking zone 4, so that they are adjacent to each other along the conveying direction, and the slab and atmospheric gas can move between the zones. It is a combination of

各ゾーンには、空気と燃料であるCOガスを供給するライン(配管)が設けられており、それぞれがガスバーナ5へと連結されている。具体的には、予熱ゾーン2に配備されたガスバーナ5には空気を供給する空気ラインが連結されている。この空気ラインには、空気の連通を制御するバルブと空気の流量を計測する空気流量計が設けられており、空気ラインを通じて供給される空気の流量Qa1が計測されている。この空気ラインの終端はガスバーナ5に接続されている。 Each zone is provided with a line (piping) for supplying air and CO gas, which is fuel, and is connected to a gas burner 5 respectively. Specifically, an air line for supplying air is connected to the gas burner 5 arranged in the preheating zone 2 . This air line is provided with a valve for controlling communication of air and an air flow meter for measuring the flow rate of air, and the flow rate Qa1 of air supplied through the air line is measured. The end of this air line is connected to the gas burner 5 .

同様に、予熱ゾーン2内に配備されたガスバーナ5には燃料を供給する燃料ラインが連結されている。この燃料ラインにも、空気ライン同様に燃料の連通を制御するバルブと燃料の流量を計測する燃料流量計が設けられており、空気ラインを通じて供給される燃料の流量Qf1が計測されている。この燃料ラインの終端もガスバーナ5に接続されている。
上述した予熱ゾーン2以外のゾーン、つまり加熱ゾーン3、均熱ゾーン4に関しても、同様に酸素ラインと燃料ラインがそれぞれ設けられ、それぞれのライン上にはバルブ及び流量計なとが設けられている。上述したバルブ及び流量計は、いずれも加熱炉1内に供給される前の空気や燃料の流量を計測するものである。
Similarly, a fuel line for supplying fuel is connected to the gas burner 5 arranged in the preheating zone 2 . Like the air line, this fuel line is also provided with a valve for controlling fuel communication and a fuel flow meter for measuring the flow rate of fuel, and the flow rate Qf1 of fuel supplied through the air line is measured. The end of this fuel line is also connected to the gas burner 5 .
Zones other than the preheating zone 2, that is, the heating zone 3 and the soaking zone 4 are similarly provided with oxygen lines and fuel lines, and valves and flow meters are provided on the respective lines. . Both the valve and the flowmeter described above measure the flow rate of air and fuel before being supplied into the heating furnace 1 .

一方、ゾーン内には、上述した空気ラインや燃料ラインの先端にガスバーナ5が設けられている。このガスバーナ5は、予熱ゾーン2、加熱ゾーン3、及び均熱ゾーン4のそれぞれに設けられており、どのゾーンにもガスバーナ5の近傍に炉内温度計と炉内酸素濃度計とが取り付けられている。
例えば、予熱ゾーン2を例に挙げれば、当該予熱ゾーン2内に設けられた炉内温度計で予熱ゾーン2内の温度が計測され、計測された温度データがプロコンやPLCなどに取り込まれる。また、予熱ゾーン2内に設けられた炉内酸素濃度計で予熱ゾーン2内の酸素濃度が計測され、計測された酸素濃度データがプロコンやPLCなどに取り込まれる。このプロコンやPLCなどには、上述した空気ラインの空気流量計の値、燃料ラインの燃料流量計の値なども取り込まれる。このようにして取り込まれた値を基に、後述する制御方法に則って、各ラインのバルブの調整が行われることとなる。なお、予熱ゾーン2以外の加熱ゾーン3や均熱ゾーン4にも同様な計測手段とデータの取り込み手段が設けられており、各ゾーンごとに制御が可能となっている。
On the other hand, in the zone, a gas burner 5 is provided at the tip of the air line and the fuel line. This gas burner 5 is provided in each of the preheating zone 2, the heating zone 3, and the soaking zone 4, and a furnace thermometer and a furnace oxygen concentration meter are attached near the gas burner 5 in each zone. there is
For example, taking the preheating zone 2 as an example, the temperature in the preheating zone 2 is measured by an in-furnace thermometer provided in the preheating zone 2, and the measured temperature data is taken into a process computer, PLC, or the like. Further, the oxygen concentration in the preheating zone 2 is measured by an in-furnace oxygen concentration meter provided in the preheating zone 2, and the measured oxygen concentration data is taken into the process computer, PLC, or the like. The process computer, PLC, etc. also take in the values of the air flow meter of the air line and the value of the fuel flow meter of the fuel line. Based on the values obtained in this way, the valves of each line are adjusted according to the control method described later. The heating zone 3 and the soaking zone 4 other than the preheating zone 2 are also provided with similar measuring means and data taking-in means, so that each zone can be controlled.

また、予熱ゾーン2と加熱ゾーン3との間には、予熱ゾーン2で予熱されたガスを加熱ゾーン3に流通させる流通路が形成されており、加熱ゾーン3と均熱ゾーン4との間には、加熱ゾーン3で加熱されたガスを均熱ゾーン4に流通させる流通路が形成されている。この流通路を通じて鋳片だけでなくガスもゾーン間を「予熱ゾーン2→加熱ゾーン3→均熱ゾーン4」の順に移動可能となっている。つまり、予熱ゾーン2のガス組成が算出できれば、予熱ゾーン2のガスが流入する加熱ゾーン3のガス組成も算出できる。また、加熱ゾーン3のガス組成が分かれば、流通路を経由してガスが流入する均熱ゾーン4のガス組成も算出できる。このようにして、上述した3つのゾーンでは、あるゾーンについてゾーン内の状態が把握できれば、残りのゾーン内の状態も順次算出でき、最終的には加熱炉1の全体の状態を判断することが可能となる。 Between the preheating zone 2 and the heating zone 3, a flow path is formed to flow the gas preheated in the preheating zone 2 to the heating zone 3, and between the heating zone 3 and the soaking zone 4. is formed with a flow path for flowing the gas heated in the heating zone 3 to the soaking zone 4 . Through this flow path, not only the slab but also the gas can move between zones in the order of "preheating zone 2→heating zone 3→soaking zone 4". That is, if the gas composition of the preheating zone 2 can be calculated, the gas composition of the heating zone 3 into which the gas of the preheating zone 2 flows can also be calculated. Further, if the gas composition of the heating zone 3 is known, the gas composition of the soaking zone 4 into which the gas flows through the flow path can also be calculated. In this manner, in the three zones described above, if the state within a certain zone can be grasped, the states within the remaining zones can be calculated sequentially, and finally the state of the entire heating furnace 1 can be determined. It becomes possible.

次に、本発明にかかる侵入空気量を考慮した加熱炉1のバーナ空気比の制御方法について述べる。この制御方法は、前述したプロコンやPLCなどの内部で作動するプログラムで実現されている。
「背景技術」で述べたように、従来から用いられている加熱炉1のバーナ空気比の制御方法は、O濃度補正による空気比のハンチングを避けるために補正幅に制限をかけており、設定空気比を基準にして最大±0.5%の幅でしか変化させることができない(特に特許文献2など)。
Next, the method of controlling the burner air ratio of the heating furnace 1 considering the amount of intruding air according to the present invention will be described. This control method is implemented by a program that operates inside the aforementioned process computer, PLC, or the like.
As described in "Background Art", conventionally used methods for controlling the burner air ratio of the heating furnace 1 limit the correction width in order to avoid hunting of the air ratio due to O 2 concentration correction. It can only be changed within a maximum range of ±0.5% based on the set air ratio (especially Patent Document 2, etc.).

一方、本発明の制御方法では、O濃度、燃料およびバーナ空気流量から、各帯の侵入空気流量を演算し、目標空気比と侵入空気比との差を目的関数とすることでガスバーナ5から供給すべき空気量を厳密に求めるようにしている。そのため、加熱炉1内を目標空気比に保つことが可能となる。したがって、空気侵入による炉内過剰酸素濃度域の削減に伴うNO発生の抑制および未燃ガス濃度の低減が可能となる。 On the other hand, in the control method of the present invention, the intrusion air flow rate in each zone is calculated from the O 2 concentration, the fuel and the burner air flow rate, and the difference between the target air ratio and the intrusion air ratio is used as the objective function. The amount of air to be supplied is strictly determined. Therefore, it is possible to keep the inside of the heating furnace 1 at the target air ratio. Therefore, it is possible to suppress the generation of NO X and reduce the concentration of unburned gas accompanying the reduction of the excessive oxygen concentration region in the furnace due to air intrusion.

以下、具体的な本発明の加熱炉1の空気量制御方法について述べる。
本実施形態の加熱炉1の空気量制御方法は、図2に示すような計算式に従ってガスバーナ5の空気流量を計算するものである。
具体的には、上述した図2の計算式は、3つのゾーンのいずれか1つのゾーンについて、炉内の状態を算出するものとなっている。
A specific method for controlling the amount of air in the heating furnace 1 of the present invention will be described below.
The method for controlling the amount of air in the heating furnace 1 of this embodiment calculates the amount of air in the gas burner 5 according to the formula shown in FIG.
Specifically, the calculation formula in FIG. 2 described above is for calculating the state in the furnace for any one of the three zones.

例えば、加熱ゾーン3についての場合であれば、添字のxは加熱ゾーン3を示す「2」となる。そして、加熱ゾーン3では、加熱ゾーン3の炉内酸素濃度計で計測される炉内酸素濃度CO2,2、加熱ゾーン3の炉内温度計で計測される炉内温度T2、空気ラインからガスバーナ5に供給される空気の流量Qa,2、燃料ラインからガスバーナ5に供給される燃料の流量Qf,2など計測され、計算式に入力される。 For example, in the case of heating zone 3, the suffix x is "2" indicating heating zone 3. In the heating zone 3, the in-furnace oxygen concentration C O2,2 measured by the in-furnace oxygen concentration meter in the heating zone 3, the in-furnace temperature T 2 measured by the in-furnace thermometer in the heating zone 3, and the air line The air flow rate Q a,2 supplied to the gas burner 5, the fuel flow rate Q f,2 supplied from the fuel line to the gas burner 5, and the like are measured and input to the calculation formula.

また、計算式は、各ゾーンごとに、ゾーンに供給されるガスと、ゾーンから排出されるガスとの関係を、質量保存の考え方に従って定式化したものとなっている。このゾーンに供給あるいはゾーンから排出されるガスとは、組成iに示されるようなO、N、CO、CO、HOであり、これらのガスの非定常変化及び下流への濃度移流を考慮した上で、加熱ゾーン3の場合であれば侵入空気の質量流量mO2 L ,2、及び加熱ゾーン3から排出される各ガスの濃度Ci,2(i=O、N、CO、CO、HO)、さらには各ガスの濃度Ci,2を体積流量Q2に換算したものを求める。 In addition, the calculation formula formulates the relationship between the gas supplied to the zone and the gas discharged from the zone for each zone according to the concept of conservation of mass. The gases supplied to or discharged from this zone are O 2 , N 2 , CO, CO 2 , H 2 O as shown in composition i, and the unsteady changes and concentrations of these gases downstream Taking into account advection, the mass flow rate m O2 L ,2 of the incoming air in the case of heating zone 3 and the concentration C i,2 of each gas exiting heating zone 3 (i=O 2 , N 2 , CO, CO 2 , H 2 O), and further the concentration C i,2 of each gas is converted into the volumetric flow rate Q 2 .

なお、上述した侵入空気の質量流量mO2 L ,2は、厳密には侵入空気量中に含まれる酸素量を示したものとなる。実際のゾーンiでの侵入空気量は、酸素以外の気体を含むため、以下の式のように定義される。 Strictly speaking, the mass flow rate m O2 L ,2 of the intruding air described above indicates the amount of oxygen contained in the amount of intruding air. Since the actual intrusion air amount in zone i includes gases other than oxygen, it is defined by the following formula.

Figure 0007214940000001
Figure 0007214940000001

となる。例えば、空気の場合であれば、空気は酸素21%と窒素79%のみで構成されると考えることができるので、ゾーンiの窒素の質量流量mN2 L ,iは酸素の質量流量mO2 L ,iを用いて次のように示すことができる。 becomes. For example, in the case of air, air can be considered to consist only of 21% oxygen and 79% nitrogen, so the nitrogen mass flow rate m N2 L ,i in zone i is the oxygen mass flow rate m O2 L , i can be shown as follows.

Figure 0007214940000002
Figure 0007214940000002

このようにして酸素以外の気体を考慮したゾーンiでの侵入空気量を求めると、次のように示すことができる。 When the amount of intruding air in zone i considering gases other than oxygen is calculated in this way, it can be shown as follows.

Figure 0007214940000003
Figure 0007214940000003

つまり、上述した計算式を用いれば、予熱ゾーン2、加熱ゾーン3、均熱ゾーン4のそれぞれについて、それぞれのゾーンに侵入する侵入空気の質量流量mO2 L ,x(x=1:予熱ゾーン2、x=2:加熱ゾーン3、x=3:均熱ゾーン4)を求めることができる。それゆえ、算出された侵入空気の質量流量に合わせて、各ゾーンに空気ラインから供給する空気量を調整すれば(侵入空気の質量流量に合わせて供給する空気量を減少させれば)、各ゾーンにおいて最適な燃焼状態で燃焼を行うことが可能となり、未燃ガス濃度の低減や発生NOx量の抑制を実現することが可能となる。 That is, if the above-described calculation formula is used, the mass flow rate m O2 L ,x of the air entering each of the preheating zone 2, the heating zone 3, and the soaking zone 4 (x=1: preheating zone 2 , x=2: heating zone 3, x=3: soaking zone 4). Therefore, if the amount of air supplied from the air line to each zone is adjusted in accordance with the calculated mass flow rate of intruding air (if the amount of air supplied is reduced in accordance with the mass flow rate of intruding air), each Combustion can be performed in the optimum combustion state in the zone, and it is possible to reduce the concentration of unburned gas and suppress the amount of NOx generated.

なお、実際の操業においては、図3のフローチャートに従って加熱炉1の空気量を制御する。
図3に示すように、まず「ガス物性設定」を行う。この「ガス物性設定」は、各ガスに関する物性などの設定である。この設定にあたっては、予め制御部などに記憶させておくこともできるし、入力することもできる。「ガス物性設定」を行ったら、次に「操業データ入力」を行う。
In actual operation, the amount of air in the heating furnace 1 is controlled according to the flow chart of FIG.
As shown in FIG. 3, first, "gas property setting" is performed. This "gas physical property setting" is a setting such as a physical property related to each gas. This setting can be stored in advance in the control unit or the like, or can be input. After "setting gas properties", next, perform "operation data input".

「操業データ入力」は、操業に関する諸条件、例えば加熱炉1の容積、炉温、上流側のゾーン、または搬入口からゾーン内に供給されるガスの組成、流量などで構成される操業データを入力するものとなっている。「操業データ入力」を行ったら、次に「ガス密度演算」を行う。
「ガス密度演算」は、ガス物性及び操業データに基づいて、各ゾーンでのガスの密度を演算して求めるものである。このようにして「ガス密度」が算出されたら、「バーナ燃焼ガス」において、炉内酸素濃度計で計測される炉内酸素濃度CO2,x、加熱ゾーン3の炉内温度計で計測される炉内温度Txなどを計測し、次の「侵入空気量演算」において計算式を用いて「侵入空気量」を求める。
"Operation data input" is operation data consisting of various conditions related to operation, such as the volume of the heating furnace 1, the furnace temperature, the upstream zone, or the composition and flow rate of the gas supplied into the zone from the inlet. It is to be entered. After "operation data input" is performed, next, "gas density calculation" is performed.
"Calculation of gas density" is to calculate and obtain the density of gas in each zone based on gas properties and operation data. After the "gas density" is calculated in this way, in the "burner combustion gas", the in-furnace oxygen concentration C O2,x measured by the in-furnace oxygen concentration meter and the in-furnace thermometer in the heating zone 3 Measure the furnace temperature Tx , etc., and determine the "infiltration air amount" using a formula in the next "intrusion air amount calculation".

このようにして各ゾーンで「侵入空気量」が算出されたら、算出された「侵入空気量」に基づいて、理想的な燃焼が可能となるようにガスバーナ5に供給される「空気量」の目標値を設定する。
「空気量」の目標値が設定されたら、目標の「空気量」で燃焼を行う。
なお、目標の「空気量」で燃焼を行うとは、次式で求められる空気比λBで加熱炉1を制御することに他ならない。なお、Qは、上記した手法で求めた侵入空気流量である。
After the "intrusion air amount" is calculated for each zone in this way, the "air amount" supplied to the gas burner 5 is adjusted based on the calculated "intrusion air amount" so as to enable ideal combustion. Set a target value.
When the target value of "air amount" is set, combustion is performed with the target "air amount".
Combustion with the target "air amount" is nothing other than controlling the heating furnace 1 with the air ratio λ B obtained by the following equation. QL is the intrusion air flow rate obtained by the method described above.

λB=1-Q/(Aoq) ・・・(1)
ここで、Q:侵入空気量、Ao:燃料流量に対する完全燃焼に必要な空気流量の比、q:燃料流量。
計算された空気比λBを用いて実機試験を行い、加熱炉1で計測された平均CO濃度および平均NO濃度を実測した。実測の結果、未燃ガス濃度の低減および発生NOx量の抑制が可能となることを出願人は確認した。
λ B =1−Q L /(A o q) (1)
Here, Q L : amount of intruding air, A o : ratio of air flow rate required for complete combustion to fuel flow rate, q: fuel flow rate.
An actual machine test was conducted using the calculated air ratio λ B , and the average CO concentration and average NO x concentration measured in the heating furnace 1 were actually measured. As a result of the actual measurement, the applicant confirmed that it is possible to reduce the concentration of unburned gas and suppress the amount of generated NOx.

以上のことから、本実施形態の空気量制御方法により、NO濃度の上昇を抑えて、未燃CO濃度を減らすことが可能となると考えられ、燃焼が効率的に実施されるため非常に大きな経済効果が期待できると判断される。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
From the above, it is considered that the air amount control method of the present embodiment can suppress the increase in the NO x concentration and reduce the unburned CO concentration. It is judged that an economic effect can be expected.
It should be noted that the embodiments disclosed this time should be considered as examples and not restrictive in all respects. In particular, matters not explicitly disclosed in the embodiments disclosed this time, such as operating conditions, operating conditions, various parameters, dimensions of components, weights, volumes, etc. Instead, a value that can be easily assumed by a person skilled in the art is adopted.

1 加熱炉
2 予熱ゾーン
3 加熱ゾーン
4 均熱ゾーン
5 ガスバーナ
REFERENCE SIGNS LIST 1 heating furnace 2 preheating zone 3 heating zone 4 soaking zone 5 gas burner

Claims (2)

鋳片を所定の温度に加熱するガスバーナが備えられたゾーンを連接状に複数備えた加熱炉において、
前記複数のゾーンのそれぞれに対してガスバーナに接続された空気ライン以外から当該ゾーン内に侵入する侵入空気量を算出し、算出した侵入空気量に応じて前記ガスバーナに接続された空気ラインからガスバーナへ供給するバーナ空気流量を制御するものであって、
炉内酸素濃度、前記ガスバーナの燃料流量、前記バーナ空気流量及び炉内温度に基づいて、炉内各ガス濃度の非定常変化および下流への移流を考慮した質量保存式を用いて、前記侵入空気量を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の加熱炉の空気量制御方法。
In a heating furnace provided with a plurality of connected zones equipped with gas burners for heating a slab to a predetermined temperature,
For each of the plurality of zones, the amount of air that intrudes into the zone from a line other than the air line connected to the gas burner is calculated, and the air line connected to the gas burner is directed to the gas burner according to the calculated amount of intrusion It controls the burner air flow rate to be supplied,
Based on the oxygen concentration in the furnace, the fuel flow rate of the gas burner, the burner air flow rate and the furnace temperature , the intruding air 2. The method for controlling the amount of air in a heating furnace according to claim 1, wherein the amount of air is calculated .
前記侵入空気量を独立変数とする目標バーナ空気比を演算する関数を用いて、前記バーナ空気流量を制御する
ことを特徴とする請求項に記載の加熱炉の空気量制御方法。
2. The method for controlling the amount of air in a heating furnace according to claim 1 , wherein the burner air flow rate is controlled using a function for calculating a target burner air ratio in which the intruding air amount is an independent variable.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7685971B2 (en) * 2022-05-17 2025-05-30 株式会社神戸製鋼所 How to guide the infiltration air situation into a heating furnace
JP7210125B2 (en) * 2022-08-29 2023-01-23 中外炉工業株式会社 Combustion equipment
JP7210126B2 (en) * 2022-08-29 2023-01-23 中外炉工業株式会社 Combustion equipment
JP7220971B2 (en) * 2022-08-31 2023-02-13 中外炉工業株式会社 Combustion control method for combustion equipment

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5843658B2 (en) * 1978-08-30 1983-09-28 川崎製鉄株式会社 Combustion control method for combustion equipment where outside air can enter
JPS55131625A (en) * 1979-03-30 1980-10-13 Sumitomo Metal Ind Ltd Combution control method
JPS58117831A (en) * 1982-01-05 1983-07-13 Kawasaki Steel Corp Controlling method for combustion in multizone type heating furnace
JP4203275B2 (en) * 2002-07-12 2008-12-24 新日本製鐵株式会社 Combustion control method, combustion control apparatus, combustion control program and computer-readable recording medium for continuous steel heating furnace
JP7057172B2 (en) * 2017-09-27 2022-04-19 株式会社神戸製鋼所 Combustion air flow rate control method and continuous multi-band heating furnace

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