(57)【要約】【課題】連続焼鈍炉のラジアントチューブ（以下、ＲＴと記載）バーナにおいて、安定したメインバーナ着火を行うことができるＲＴバーナ制御装置を提供する。【解決手段】渦周波数がＲＴ内気柱共鳴周波数、ヘルムホルツ共鳴周波数又は各配管の気柱共鳴周波数のいずれかと一致する着火モード条件を含む、共鳴領域を設定し、当該着火モード条件が共鳴領域を失火発生時間未満で通過する条件でない場合に、当該着火モード条件の変更を行うことで、連続焼鈍炉のＲＴバーナにおいて、安定したメインバーナ着火を行うことができるＲＴバーナ制御装置を提供する。【選択図】図１
2014190548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラジアントチューブ（以下、ＲＴと記載）バーナの燃料ガス及び燃焼用エアの供給を制御するＲＴバーナ制御装置であって、
前記燃焼用エアの流量を、前記燃料ガスを完全燃焼させるための理論空気量で除した値であるｍ値と、前記燃料ガスの流量の最大量に対する比率である燃焼負荷比ＴＤＲとの組み合わせを、着火モード条件とするとき、
ＲＴ内気柱共鳴周波数、ＲＴと当該ＲＴ内レキュペレータとの狭流路で構成される空間でのヘルムホルツ共鳴周波数、燃焼用エア配管、燃料ガス配管及び燃料排ガス配管における、各配管の気柱共鳴周波数、及び、前記ＲＴバーナ内のメインバーナ燃焼筒の渦周波数を、それぞれ予測し、前記渦周波数が前記ＲＴ内気柱共鳴周波数、前記ヘルムホルツ共鳴周波数又は前記各配管の気柱共鳴周波数のいずれかと一致する前記着火モード条件を含む、共鳴領域を設定し、前記着火モード条件が、前記共鳴領域を失火発生時間未満で通過する条件である場合は、予め設定された前記着火モード条件を実現する制御を行い、前記着火モード条件が、前記共鳴領域を失火発生時間未満で通過する条件でない場合は、当該着火モード条件の変更を行うことを特徴とするＲＴバーナ制御装置。
【請求項２】
ＲＴ長、前記燃料ガスの温度及び前記燃焼用エアの温度から、前記ＲＴ内気柱共鳴周波数を、ＲＴ径及び前記ＲＴ長から、前記ヘルムホルツ共鳴周波数を、前記燃焼用エア配管、前記燃料ガス配管及び前記燃料排ガス配管それぞれの、配管径及び配管長から、前記各配管の気柱共鳴周波数を、前記着火モード条件及び前記メインバーナ燃焼筒のノズル径から前記渦周波数を、それぞれ予測し、前記渦周波数が前記ＲＴ内気柱共鳴周波数、前記ヘルムホルツ共鳴周波数又は前記各配管の気柱共鳴周波数のいずれかと一致する前記着火モード条件を含む、共鳴領域を設定する固有周波数演算部と、
予め設定された前記着火モード条件が、前記共鳴領域を失火発生時間未満で通過する条件か否かを判断する判断部と、
予め設定された前記着火モード条件が、前記判断部によって、前記共鳴領域を失火発生時間未満で通過する条件であると判断されると、予め設定された前記着火モード条件を実現するように、前記燃料ガス配管に設けられた燃料ガス流量調節弁の弁開度を調節する燃料ガス流量調節弁開度アクチュエータと、前記燃焼用エア配管に設けられた燃焼用エア流量調節弁の弁開度を調節する燃焼用エア流量調節弁開度アクチュエータとに、駆動指令を出す操作部と、
予め設定された前記着火モード条件が、前記判断部によって、前記共鳴領域を失火発生時間未満で通過する条件でないと判断されると、当該着火モード条件の変更を行う前記着火モード条件設定部と
を備えることを特徴とする請求項１に記載のＲＴバーナ制御装置。
【請求項３】
前記判断部において、さらに、実際に計測したＲＴバーナ内圧が、前記ＲＴバーナ内のパイロットバーナの燃料ガス供給圧、当該パイロットバーナの燃焼用エア供給圧、及び前記メインバーナの燃料ガス供給圧の中で最も低い供給圧よりも低くはない場合、前記着火モード条件を変更することを特徴とする請求項２に記載のＲＴバーナ制御装置。
【請求項４】
前記着火モード条件設定部は、さらに、前記着火モード条件を変更する際、前記燃焼排ガス温度、前記燃焼用エア温度、前記ｍ値及び前記燃焼負荷比ＴＤＲの相関関係と、実際に計測した前記燃焼排ガス温度と前記燃焼用エア温度とに基づいて、前記共鳴領域でない前記着火モード条件に変更することを特徴とする請求項２又は３に記載のＲＴバーナ制御装置。
【請求項５】
前記失火発生時間とは、前記ＲＴ内気柱共鳴周波数、前記ヘルムホルツ共鳴周波数及び前記各配管の気柱共鳴周波数の中で、前記渦周波数と共鳴する共鳴周波数の１／２周期の時間であり、
変更完了後の前記着火モード条件は、実際の前記ｍ値が前記共鳴領域を通過する時間が、前記渦周波数と共鳴する共鳴周波数の１／２周期の時間未満となるようにすることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載のＲＴバーナ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鉄機械の連続焼鈍炉におけるラジアントチューブバーナ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１は、従来の連続焼鈍炉で加熱装置として使用されているラジアントチューブ（以下、ＲＴとも記載）バーナの概略図である。当該図に示すように、ＲＴバーナ１５は、メインバーナ１１、パイロットバーナ１２、ＲＴ１３及びレキュペレータ１４を備える。当該図中の白抜き矢印は燃料ガスの流れ、破線矢印は燃焼用エアの流れ、矢印は燃焼排ガスの流れをそれぞれ表している（他図も同様）。
【０００３】
上述のメインバーナ１１は、燃焼容量１０００００〜１６００００Ｋｃａｌ／ｈｒ程度のバーナである。炉温と板温に応じてバーナ燃焼量は負荷制御され、メインバーナ燃焼筒１１ａで火炎１１ｂを形成する。
【０００４】
上述のパイロットバーナ１２は、燃焼容量５０００Ｋｃａｌ／ｈｒ程度のバーナであり、メインバーナ１１の着火源として、あるいは、何らかの要因で操業中にメインバーナ１１が吹き消えた際に再着火し燃焼を継続させるための種火として、ＲＴ１３内に設置され、操業中は常時燃焼している。
【０００５】
また、パイロットバーナ１２は、いかなる場合にも消えてはならない安全装置であるため、メインバーナ１１の着火により生じるＲＴ１３内での圧力（図１１中のＡ部分（エアケース入口）の圧力のこと。以下、ＲＴ内圧と記載）の圧力変動に対しても、逆圧でパイロットバーナ１２への燃料ガスと燃焼用エアの供給が止まらないように、高めの供給圧としている。
【０００６】
上述のＲＴ１３内には、メインバーナ燃焼筒１１ａとレキュペレータ１４とがある。
【０００７】
上述のレキュペレータ１４は、燃焼排ガスの顕熱により燃焼用エアを予熱するための熱交換器である。
【０００８】
連続焼鈍ライン又は連続溶融亜鉛めっきラインの焼鈍炉に設置されるＲＴバーナ１５の本数は、１５０〜３００本程度で、３０本程度ごとに区画（以下、ゾーンと記載）分割し、ゾーン単位で、着火、あるいは、炉温と板温に応じたバーナ燃焼量の負荷制御を行っている。
【０００９】
このＲＴバーナ１５の着火手順は、まず、パイロットバーナ１２全数を点火させておき、その後は、制御単位であるゾーン単位でメインバーナ１１の一括自動着火を行う。以下、当該ゾーン一括自動着火について説明する。
【００１０】
図１２は、ＲＴバーナに燃料ガス及び燃焼用エアの供給系と燃焼排ガスの排気系を示す従来装置の概略図であり、当該図中の一点鎖線矢印はＮ2ガスの流れを示している（他図も同様）。当該図に示すように、メインバーナ１１に燃料ガスを供給する燃料ガス配管２６は、燃料ガス遮断弁２１と、燃料ガス遮断弁２１の下流に位置する燃料ガス流量調節弁２３とを備え、燃料ガス遮断弁２１と燃料ガス流量調節弁２３との間にＮ2ガスを供給するＮ2ガス配管２６ａが接続されている。また、Ｎ2ガス配管２６ａはＮ2ガス遮断弁２２を備える。さらに、メインバーナ１１に燃焼用エアを供給する燃焼用エア配管２７は、燃空ファン２４と燃空ファン２４の下流に位置する燃焼用エア流量調節弁２５とを備え、燃空ファン２４から着火時の空気比（以下、ｍ値と記載）２〜３に相当する燃焼用エアを燃焼用エア流量調節弁２５で調整し供給する。一方、パイロットバーナ１２への燃料ガス及び燃焼用エアは、メインバーナ１１とは異なる別系統から絶えず一定量が供給され、パイロットバーナ１２は絶えず定常状態で燃焼している。
【００１１】
まず、燃料ガス遮断弁２１は閉状態とし、燃料ガス流量調節弁２３は所定の燃焼負荷比（以下、ＴＤＲと記載）２０％〜４０％に相当する弁開度に設定しておく。次に、燃料ガス配管２６の燃料ガス遮断弁２１下流側で逆火が生じないよう、安全のためＮ2ガス遮断弁２２を開状態とし、燃料ガス配管２６にＮ2ガスを供給し、燃料ガス配管２６中のガスを屋外へ排出するＮ2パージを行う。
【００１２】
Ｎ2パージを開始してから所定時間後に、Ｎ2ガス遮断弁２２を閉状態、燃料ガス遮断弁２１を開状態とすると、燃料ガスは、燃料ガス遮断弁２１と燃料ガス流量調節弁２３を通過し、種火となるパイロットバーナ１２に到達した時点でメインバーナ１１に着火し、メインバーナ燃焼筒１１ａで火炎１１ｂ（図１１参照）を形成する。
【００１３】
メインバーナ１１及びパイロットバーナ１２の燃焼排ガスは、ＲＴ１３内を通過し、ＲＴ１３出側のレキュペレータ１４で燃焼用エアを予熱し、燃焼排ガス配管２８を通り、排気ファン３０にて吸引され、屋外に排出される。なお、排気ファンの上流には一般的に燃焼排ガス用流量調節弁２９が備えられる。
【００１４】
図１３は、各ゾーンにおけるメインバーナ着火時の燃料ガス流量トレンドを表すグラフである。縦軸が燃料ガス流量、横軸が時間を表している。当該図中において、太実線ａは第１ゾーンのメインバーナ、太破線ｂは第２ゾーンのメインバーナ、太一点鎖線ｃは第３ゾーンのメインバーナ、太二点鎖線ｄは第４ゾーンのメインバーナ、細実線ｅは第５ゾーンのメインバーナ、細破線ｆは第６ゾーンのメインバーナ、細一点鎖線ｇは第７ゾーンのメインバーナ、細二点鎖線ｈは第８ゾーンのメインバーナを、それぞれ示している。当該図は、この焼鈍炉が、８ゾーンから成る燃焼制御系で構成されており、１ゾーンと３ゾーン、５ゾーンと７ゾーン、２ゾーンと４ゾーン、６ゾーンと８ゾーンを、それぞれ略同時に一括自動着火していることを示している。８ゾーンを例にとると、時刻ｔ3で着火、時刻ｔ5で燃料ガス流量調節弁の自動制御開始、時刻ｔ6で燃料ガスの流量安定をそれぞれ表している。各ゾーンで一斉点火を順次実施するが、図１２に示す通り、同ゾーン内でも、ＲＴバーナ１５ごとに燃料ガス遮断弁２１からＲＴバーナ１５までの燃料ガス配管２６の配管長が異なるため、ＲＴバーナ１５の着火のタイミングも多少であるが異なる。
【００１５】
燃料ガス遮断弁２１を開状態にした後１０〜２０秒程度経過し、メインバーナ１１の燃焼状態が安定した、時刻ｔ5において、燃料ガス流量調節弁２３の開度を、固定状態からゾーンごとにｍ値が１．１〜１．２程度とする自動制御状態に変更し、時刻ｔ6でｍ値が安定する。
【００１６】
以上のように、燃料ガス遮断弁２１を開状態にした後、燃料ガス流量調節弁２３の弁開度の自動制御開始までの１０〜２０秒間は、燃焼用エア供給量は一定であるが、燃料ガス流量が時々刻々と変化するため、ｍ値は、時々刻々と変化することとなる。
【００１７】
上記ｍ値とは、燃焼用エアの流量を、燃料ガスを完全燃焼させるための理論空気量で除した値であり、燃料ガス中の可燃分を理論的に完全燃焼させる場合のｍ値が１．０である。実際の操業では燃料ガスと燃焼用エアとの混合具合が完全とならず、混合具合にばらつきが生じるため、一般的にはｍ値が２〜３で点火する。燃焼用エアの流量を多くすることは高温の燃焼排ガスを燃焼用エアで希釈することとなり、加熱効率を悪化させることとなる。したがって、メインバーナ１１の燃焼が安定した後は、加熱効率を向上させるためｍ値を１．１〜１．２程度となるように調整する。
【００１８】
上記ＴＤＲ（Ｔｕｒｎ  ｄｏｗｎ  ｒａｔｉｏ）とは、燃料ガス流量の最大量に対する比率であり、例えば、１０００００ｋｃａｌ／ｈｒのＲＴバーナ１５の場合、ＴＤＲ５０％とは燃料ガス流量を５０％に絞り、燃焼発熱量を５００００ｋｃａｌ／ｈｒとすることを示す。燃料ガス流量を絞ると、燃料ガスと燃焼用エアとの混合具合にばらつきが生じ不安定となる。一般的なＲＴバーナ１５での安定燃焼下限はＴＤＲ２０％程度である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開平８−１２１７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
メインバーナ１１の着火時は、着火に伴うＲＴ内圧の圧力変動を抑えるため、既に述べたようにＴＤＲを２０％〜４０％程度に絞って着火するが、燃料ガスの流量が少なく、ＲＴ１３内で燃料ガスと燃焼用エアとの混合具合に、ばらつきが生じやすくなり、ＲＴバーナ１５の燃焼が不安定となりやすい。よって、着火時の燃焼を安定化させるため、ｍ値を２〜３程度とし、燃焼用エアを多めにしたエアリッチな燃焼条件としている。
【００２１】
しかし、メインバーナ１１の着火時の炉温は低く、ＲＴバーナ１５の燃焼容量、及び、燃料ガス配管２６、燃焼用エア配管２７、燃焼排ガス配管の配管レイアウトとの関係によっては、複数の要素が共鳴し、メインバーナ１１の着火時に発生するＲＴ内圧の圧力変動が局所的に大きくなり、メインバーナ１１及び安全装置であるパイロットバーナ１２の火炎を吹き消す現象（以下、失火と記載）につながることがある。
【００２２】
上述の複数の要素とは、メインバーナ燃焼筒１１ａを燃焼用エア又は燃料ガスが通過する際の渦周波数、配管系（燃料ガス配管２６、燃焼用エア配管２７及び燃焼排ガス配管２８）の気柱共鳴周波数、ＲＴ１３とＲＴ１３内レキュペレータ１４との狭流路で構成される空間でのヘルムホルツ共鳴周波数、及び、ＲＴ１３内気柱共鳴周波数のことである。
【００２３】
上記渦周波数は着火モード条件（ＴＤＲとｍ値の組み合わせ）とメインバーナ燃焼筒ノズル径とによって決定され、上記配管系の気柱共鳴周波数は配管条件（燃焼用エア配管、燃料ガス配管及び燃料排ガス配管それぞれの配管径と配管長）によって決定され、上記ヘルムホルツ共鳴周波数はＲＴ径とＲＴ長とによって決定され、上記ＲＴ内気柱共鳴周波数はＲＴ長と燃料ガス温度と燃焼用エア温度とによって決定される。
【００２４】
図１４は、メインバーナが失火する場合のＲＴ内圧変動トレンドを表すグラフであり、縦軸がＲＴ内圧、横軸が時間を表している。時刻ｔ1は燃料ガス配管内をパージするためにＮ2ガスの供給を開始する時刻、時刻ｔ2は燃料ガス遮断弁を開状態とする時刻、時刻ｔ3は図１３と同様メインバーナ着火時刻、時刻ｔ4において、ＲＴ内圧が燃料ガス供給圧、及び燃焼用エア供給圧を上回り、メインバーナ及びパイロットバーナが失火する時刻をそれぞれ表している。
【００２５】
図１４のグラフに示すように、ＲＴ内圧は時刻ｔ1〜ｔ2においては安定しているが、時刻ｔ2において燃料ガス遮断弁を開状態とすることでメインバーナ１１が点火を開始し、時刻ｔ3においてメインバーナ１１がほぼ着火を完了した時点で、共鳴によりＲＴ内圧の圧力変動が大きくなり、燃料ガス及び燃焼用エアの供給圧を超え、時刻ｔ4においてメインバーナ１１及びパイロットバーナ１２が失火することがある。なお、図１４のグラフは、時刻ｔ2〜ｔ3は２５ｓｅｃ程度、時刻ｔ3〜ｔ4は５５ｓｅｃ程度の場合を想定している。
【００２６】
１つの燃焼制御ゾーン内で何本かのパイロットバーナ１２の失火検出機能（図示略）が失火と判断すると、安全のため、同ゾーン内メインバーナ１１への燃料ガス供給を一括遮断する。さらに、そのゾーン数が複数に至ると、安全のため、一旦、焼鈍炉全体のＲＴバーナ１５を全て消火し、失火原因究明のため、再立ち上げを行うこととなり、生産性の悪化をきたすこととなる。
【００２７】
図１５は、従来の燃料ガス流量調節弁操作による燃料ガスの流量調節例を表すグラフである。縦軸はｍ値、横軸は時間を表しており、時刻ｔ2は図１４同様燃料ガス遮断弁を開状態とする時刻、時刻ｔ5は図１３同様燃料ガス流量調節弁の弁開度自動制御開始時刻を表しており、当該グラフ中の斜線で示した共鳴領域Ｂは、ＴＤＲとｍ値との関係でＲＴバーナ１５が失火する可能性がある共鳴領域を表している。また、当該グラフにおいて、一点鎖線の曲線で示したパターン１と破線で示したパターン２との２パターンは、失火に至った調節例を示している。
【００２８】
なお、共鳴領域Ｂとは、メインバーナ燃焼筒１１ａを燃焼用エア又は燃料ガスが通過する際の渦周波数が配管系（燃料ガス配管２６、燃焼用エア配管２７及び燃焼排ガス配管２８）の気柱共鳴周波数、ＲＴ１３とレキュペレータ１４との狭流路で構成される空間でのヘルムホルツ共鳴周波数、又はＲＴ１３内気柱共鳴周波数のいずれかと一致するｍ値を含む領域のことである。
【００２９】
上述でも説明したが、燃料ガス流量調節弁の弁開度自動制御で、ｍ値が２〜３となるように制御を行う。しかしながら、当該制御の間に、例えば図１５のグラフに示すように、パターン１では、時刻ｔ5〜ｔ7においてｍ値が共鳴領域Ｂに入り、ＲＴバーナ１５が失火する可能性がある。また、パターン２では、時刻ｔ7〜ｔ8においてｍ値が共鳴領域Ｂに入り、ＲＴバーナ１５が失火する可能性がある。
【００３０】
なお、共鳴領域Ｂは、ＴＤＲとｍ値と組み合せによって変化する。図１６は、共鳴領域Ｂとｍ値とＴＤＲとの関係を示すグラフであり、当該図の縦軸はｍ値、横軸はＴＤＲを示している。また、当該グラフ中の破線領域は、通常のＲＴバーナ１５着火時の推奨運転範囲を示しており、このＲＴバーナ１５着火時の推奨運転領域内に、狭い範囲ではあるが、共鳴領域Ｂが存在することを示している。
【００３１】
上記特許文献１には、バーナ及び燃焼容器の製造段階で、各周波数の共鳴発生条件を回避した設計とすることで、共鳴領域を回避する技術が開示されている。しかしながら、当該技術では、既存のバーナ及び燃焼容器に適用することができない。
【００３２】
そこで本発明では、連続焼鈍炉のＲＴバーナにおいて、バーナの設計によらず、バーナ着火時の推奨運転範囲内で共鳴領域に入ることなく、安定したメインバーナ着火を行うことができるＲＴバーナ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
上記課題を解決する第１の発明に係るＲＴバーナ制御装置は、
ＲＴバーナの燃料ガス及び燃焼用エアの供給を制御するＲＴバーナ制御装置であって、
前記燃焼用エアの流量を、前記燃料ガスを完全燃焼させるための理論空気量で除した値であるｍ値と、前記燃料ガスの流量の最大量に対する比率である燃焼負荷比ＴＤＲとの組み合わせを、着火モード条件とするとき、
ＲＴ内気柱共鳴周波数、ＲＴと当該ＲＴ内レキュペレータとの狭流路で構成される空間でのヘルムホルツ共鳴周波数、燃焼用エア配管、燃料ガス配管及び燃料排ガス配管における、各配管の気柱共鳴周波数、及び、前記ＲＴバーナ内のメインバーナ燃焼筒の渦周波数を、それぞれ予測し、前記渦周波数が前記ＲＴ内気柱共鳴周波数、前記ヘルムホルツ共鳴周波数又は前記各配管の気柱共鳴周波数のいずれかと一致する前記着火モード条件を含む、共鳴領域を設定し、前記着火モード条件が、前記共鳴領域を失火発生時間未満で通過する条件である場合は、予め設定された前記着火モード条件を実現する制御を行い、前記着火モード条件が、前記共鳴領域を失火発生時間未満で通過する条件でない場合は、当該着火モード条件の変更を行うことを特徴とする。
【００３４】
上記課題を解決する第２の発明に係るＲＴバーナ制御装置は、
上記第１の発明に係るＲＴバーナ制御装置において、
ＲＴ長、前記燃料ガスの温度及び前記燃焼用エアの温度から、前記ＲＴ内気柱共鳴周波数を、ＲＴ径及び前記ＲＴ長から、前記ヘルムホルツ共鳴周波数を、前記燃焼用エア配管、前記燃料ガス配管及び前記燃料排ガス配管それぞれの、配管径及び配管長から、前記各配管の気柱共鳴周波数を、前記着火モード条件及び前記メインバーナ燃焼筒のノズル径から前記渦周波数を、それぞれ予測し、前記渦周波数が前記ＲＴ内気柱共鳴周波数、前記ヘルムホルツ共鳴周波数又は前記各配管の気柱共鳴周波数のいずれかと一致する前記着火モード条件を含む、共鳴領域を設定する固有周波数演算部と、
予め設定された前記着火モード条件が、前記共鳴領域を失火発生時間未満で通過する条件か否かを判断する判断部と、
予め設定された前記着火モード条件が、前記判断部によって、前記共鳴領域を失火発生時間未満で通過する条件であると判断されると、予め設定された前記着火モード条件を実現するように、前記燃料ガス配管に設けられた燃料ガス流量調節弁の弁開度を調節する燃料ガス流量調節弁開度アクチュエータと、前記燃焼用エア配管に設けられた燃焼用エア流量調節弁の弁開度を調節する燃焼用エア流量調節弁開度アクチュエータとに、駆動指令を出す操作部と、
予め設定された前記着火モード条件が、前記判断部によって、前記共鳴領域を失火発生時間未満で通過する条件でないと判断されると、当該着火モード条件の変更を行う前記着火モード条件設定部と
を備えることを特徴とする。
【００３５】
上記課題を解決する第３の発明に係るＲＴバーナ制御装置は、
上記第２の発明に係るＲＴバーナ制御装置において、
前記判断部において、さらに、実際に計測したＲＴバーナ内圧が、前記ＲＴバーナ内のパイロットバーナの燃料ガス供給圧、当該パイロットバーナの燃焼用エア供給圧、及び前記メインバーナの燃料ガス供給圧の中で最も低い供給圧よりも低くはない場合、前記着火モード条件を変更することを特徴とする。
【００３６】
上記課題を解決する第４の発明に係るＲＴバーナ制御装置は、
上記第２又は３いずれか１つの発明に係るＲＴバーナ制御装置において、
前記着火モード条件設定部は、さらに、前記着火モード条件を変更する際、前記燃焼排ガス温度、前記燃焼用エア温度、前記ｍ値及び前記燃焼負荷比ＴＤＲの相関関係と、実際に計測した前記燃焼排ガス温度と前記燃焼用エア温度とに基づいて、前記共鳴領域でない前記着火モード条件に変更することを特徴とする。
【００３７】
上記課題を解決する第５の発明に係るＲＴバーナ制御装置は、
上記第１乃至４いずれか１つの発明に係るＲＴバーナ制御装置において、
前記失火発生時間とは、前記ＲＴ内気柱共鳴周波数、前記ヘルムホルツ共鳴周波数及び前記各配管の気柱共鳴周波数の中で、前記渦周波数と共鳴する共鳴周波数の１／２周期の時間であり、
変更完了後の前記着火モード条件は、実際の前記ｍ値が前記共鳴領域を通過する時間が、前記渦周波数と共鳴する共鳴周波数の１／２周期の時間未満となるようにすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３８】
上記第１，２の発明に係るＲＴバーナ制御装置によれば、着火モード条件が共鳴領域を失火発生時間未満で通過する条件でない場合に、当該着火モード条件の変更を行うので、連続焼鈍炉のＲＴバーナにおいて、安定したメインバーナ着火を行うことができる。
【００３９】
上記第３の発明に係るＲＴバーナ制御装置によれば、さらに、ＲＴバーナ内圧が、ＲＴバーナ内のパイロットバーナの燃料ガス供給圧、パイロットバーナの燃焼用エア供給圧、及びメインバーナの燃料ガス供給圧の中で最も低い供給圧よりも低くはない場合に、着火モード条件を変更するので、より安定したメインバーナ着火を行うことができる。
【００４０】
上記第４の発明に係るＲＴバーナ制御装置によれば、さらに、着火モード条件を変更する際、燃焼排ガス温度と燃焼用エア温度とｍ値と燃焼負荷比ＴＤＲとの相関関係と、実際に計測した燃焼排ガス温度と燃焼用エア温度とに基づいて、共鳴領域でない着火モード条件に変更するので、より安定したメインバーナ着火を行うことができる。
【００４１】
上記第５の発明に係るＲＴバーナ制御装置によれば、さらに、失火発生時間とは、各配管の気柱共鳴周波数、ＲＴ内気柱共鳴周波数及びヘルムホルツ共鳴周波数の中で、渦周波数と一致する周波数の１／２周期の時間であり、変更完了後の着火モード条件は、実際のｍ値が共鳴領域を通過する時間が、渦周波数と一致する周波数の１／２周期の時間未満となるようにするので、より安定したメインバーナ着火を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施例１に係るＲＴバーナ制御装置による燃料ガスの流量調節を表すグラフである。パターン１，２は、燃焼が不安定となるパターンである。
【図２】本発明の実施例１に係るＲＴバーナ制御装置を説明する概略図である。
【図３】本発明の実施例１に係るＲＴバーナ制御装置を、ＲＴバーナに燃料ガス及び燃焼用エアを供給する装置に設置した状態を説明する概略図である。
【図４】本発明の実施例１に係るＲＴバーナ制御装置の作動を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の実施例２に係るＲＴバーナ制御装置を説明する概略図である。
【図６】本発明の実施例２に係るＲＴバーナ制御装置を、ＲＴバーナに燃料ガス及び燃焼用エアを供給する装置に設置した状態を説明する概略図である。
【図７】本発明の実施例２に係るＲＴバーナ制御装置の作動を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の実施例３に係るＲＴバーナ制御装置を説明する概略図である。
【図９】本発明の実施例３に係るＲＴバーナ制御装置を、ＲＴバーナに燃料ガス及び燃焼用エアを供給する装置に設置した状態を説明する概略図である。
【図１０】本発明の実施例３に係るＲＴバーナ制御装置の作動を説明するフローチャートである。
【図１１】従来のＲＴバーナの概略図である。
【図１２】ＲＴバーナに燃料ガス及び燃焼用エアの供給系と、燃焼排ガスの排気系を示す従来の装置の概略図である。
【図１３】各ゾーンにおけるメインバーナ着火時の燃料ガス流量トレンドを表すグラフである。
【図１４】メインバーナが失火する場合のＲＴ内圧変動トレンドを表すグラフである。
【図１５】従来の燃料ガス流量調節弁操作による燃料ガスの流量調節例を表すグラフである。
【図１６】メインバーナ着火時のｍ値とＴＤＲの推奨運転範囲と共鳴領域Ｂとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明に係るＲＴバーナ制御装置を実施例にて図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００４４】
本発明の実施例１に係るＲＴバーナ制御装置について図面を用いて説明する。図１は、本装置による燃料ガスの流量調節を表すグラフである。当該グラフの時刻ｔ2，ｔ5，ｔ7，ｔ8、共鳴領域Ｂ、及び、パターン１，２の曲線は、図１５のグラフにおける時刻ｔ2，ｔ5，ｔ7，ｔ8、共鳴領域Ｂ、及び、パターン１，２の曲線と同様である。また当該グラフの実線の曲線は本装置による燃料ガス流量調節を示しており、時刻ｔ9〜ｔ10の間に本装置による燃料ガス流量調節が共鳴領域Ｂを通過するものとする。
【００４５】
図１のグラフに示すように、既に説明したパターン１，２は、それぞれ時刻ｔ5〜ｔ7、時刻ｔ5〜ｔ8の間でｍ値が共鳴領域Ｂに入るのに対して、本装置による燃料ガス流量調節では、燃料ガス流量調節弁の時刻ｔ2〜時刻ｔ5における弁開度を大きくすることで、共鳴領域Ｂを失火発生時間未満で通過する（時刻ｔ9〜ｔ10）こととなり、また、ｍ値のピーク値Ｍが、３＜＜Ｍとなるため、ｍ値を２〜３とする弁開度自動制御開始時までに、ｍ値が共鳴領域Ｂに入ることもなくなり、安定したメインバーナ着火を行うことができる。
【００４６】
すなわち、本装置は、時刻ｔ2〜ｔ5において、メインバーナ燃焼筒を燃焼用エア又は燃料ガスが通過する際の渦周波数が配管系（燃焼用エア配管、燃料ガス配管及び燃焼排ガス配管）の気柱共鳴周波数、ＲＴとＲＴ内レキュペレータとの狭流路で構成される空間でのヘルムホルツ共鳴周波数、及び、ＲＴ内気柱共鳴周波数と一致する、着火モード条件（ＴＤＲとｍ値の組み合わせ）を、失火発生時間未満で通過するようにすることで、安定したメインバーナ着火を行うものである。
【００４７】
また、上述の「失火発生時間未満で通過する」とは、メインバーナ燃焼筒での渦周波数と上記各共鳴周波数の中で共鳴する周波数の１／２周期の時間未満で共鳴領域Ｂを通過することを意味する。
【００４８】
図２は本装置の制御装置の概略図であり、図３は本装置（ＲＴバーナ制御装置４１）を、ＲＴバーナに燃料ガス及び燃焼用エアを供給する装置に設置した状態を説明する概略図である。図２に示すように、本装置は、着火モード条件設定部３１、ＲＴバーナ形状条件入力部３２、配管条件入力部３３、記憶部３４、操業条件入力部３５、固有周波数演算部３６、判断部３７、操作部３８、燃料ガス流量調節弁開度３９及び燃焼用エア流量調節弁開度アクチュエータ４０を備える。
【００４９】
上述の着火モード条件設定部３１は、着火モード条件（ｍ値とＴＤＲの組み合わせ）を予め設定し、当該着火モード条件が、判断部３７によって、共鳴領域を失火発生時間未満で通過する着火モード条件でないと判断されると、着火モード条件の変更を行う。
【００５０】
上述のＲＴバーナ形状条件入力部３２は、メインバーナ燃焼筒ノズル径、ＲＴ長及びＲＴ径を入力する。
【００５１】
上述の配管条件入力部３３は、燃焼用エア配管、燃料ガス配管及び燃料排ガス配管それぞれの、配管径と配管長とを入力する。
【００５２】
上述の記憶部３４は、着火モード条件設定部３１、ＲＴバーナ形状条件入力部３２及び配管条件入力部３３で設定又は入力した情報を記憶する。
【００５３】
上述の操業条件設定部３５は、炉温、燃焼用エア温度、燃料ガス温度及び燃料排ガス温度を設定する。ただし、本装置においては、炉温の設定を操業条件設定部３５で行うことに限定しないものとする。
【００５４】
上述の固有周波数演算部３６は、ＲＴ長と燃料ガス温度と燃焼用エア温度とからＲＴ内気柱共鳴周波数を、ＲＴ径とＲＴ長とから、ＲＴとＲＴ内レキュペレータとの狭流路で構成される空間でのヘルムホルツ共鳴周波数を、燃焼用エア配管、燃料ガス配管及び燃料排ガス配管それぞれの配管径と配管長とから配管系の気柱共鳴周波数を、着火モード条件とメインバーナ燃焼筒ノズル径とから渦周波数を、それぞれ予測し、上記渦周波数が上記配管系の気柱共鳴周波数、ＲＴ内気柱共鳴周波数、又は、ＲＴとＲＴ内レキュペレータとの狭流路で構成される空間でのヘルムホルツ共鳴周波数のいずれかと一致する着火モード条件を含む、共鳴領域を設定する。
【００５５】
共鳴領域Ｂは、着火モード条件により変化すると共に、メインバーナ着火後、安定燃焼に至るまで時々刻々と変化するｍ値及び燃焼用エア温度や燃焼排ガス温度の変化に伴い、渦周波数及び各共鳴周波数は変化することを考慮して、前段では、上記渦周波数、上記配管系の気柱共鳴周波数、ＲＴ内気柱共鳴周波数又は上記ヘルムホルツ共鳴周波数を対象として、一致する『着火モード条件』を含む共鳴領域を設定する、と説明している。
【００５６】
ここで、上記各周波数の予測に用いる計算方法を示す。
【００５７】
まず、上記メインバーナ燃焼筒での渦周波数については
Ｓt＝ｆｄ／ｕ＝０．６３〜０．８
（Ｓｔ：ストローハル数、ｆ：渦周波数［Ｈｚ］、ｄ：メインバーナ燃焼筒ノズル径［ｍ］、ｕ：噴出し速度［ｍ／ｓ］）
より算出する。
【００５８】
上記ヘルムホルツ共鳴周波数については
ｆ＝［Ｃ／（２π）］（μ／Ｖ）1/2
μ＝（Ａ／［Ｌ＋｛（πＡ）1/2｝／２］）1/2
（ｆ：ヘルムホルツ共鳴周波数［Ｈｚ］、Ｖ：燃焼室の体積［ｍ3］、Ａ：ＲＴとＲＴ内レキュペレータとの狭流路で構成される空間の断面積［ｍ2］、Ｌ：ＲＴとＲＴ内レキュペレータとの狭流路で構成される空間の長さ［ｍ］）
より算出する。
【００５９】
上記気柱共鳴周波数については
ｆ＝ｎＣ／（２Ｌ）
ｆ＝（２ｎ−１）Ｃ／（４Ｌ）
Ｃ＝（ｋＲＴ）1/2
（ｆ：気柱共鳴振動数［Ｈｚ］、Ｃ：音速［ｍ／ｓ］、Ｌ：各配管長（又はＲＴ長）［ｍ］、ｋ：比熱比、Ｒ：ガス定数、Ｔ：ガス温度（Ｋ））
より算出する。
【００６０】
上述の判断部３７は、着火モード条件設定部３１で設定された着火モード条件が、共鳴領域Ｂを失火発生時間未満で通過する着火モード条件か否かを判断する。
【００６１】
上述の操作部３８は、判断部３８によって、着火モード条件設定部３１で設定された着火モード条件が、共鳴領域を失火発生時間未満で通過する着火モード条件であると判断すると、着火モード条件設定部３１で設定された着火モード条件を実現するように燃料ガス流量調節弁開度アクチュエータ３９と燃焼用エア流量調節弁開度アクチュエータ４０に指令を出す。
【００６２】
上述の燃料ガス流量調節弁開度アクチュエータ３９は、操作部３８の指令に基づき、図３の燃料ガス流量調節弁２３の弁開度を調節するものである。
【００６３】
上述の燃焼用エア流量調節弁開度アクチュエータ４０は、操作部３８の指令に基づき、図３の燃焼用エア流量調節弁２５の弁開度を調節するものである。
【００６４】
図４は、本装置の作動を説明するフローチャートである。以下、当該フローチャートを用いて本装置の作動を説明する。
【００６５】
ステップＳ１では、ＲＴバーナ形状条件入力部３２により、ＲＴバーナ形状条件を設定する。ＲＴバーナ形状条件とは、メインバーナ燃焼筒ノズル径、ＲＴ長及びＲＴ径を指す。
【００６６】
ステップＳ２では、配管条件入力部３３により、配管条件を入力する。配管条件とは、燃焼用エア配管、燃料ガス配管及び燃料排ガス配管それぞれの、配管径と配管長とを指す。
【００６７】
ステップＳ３では、操業条件設定部３５により、操業条件を設定する。操業条件とは、炉温、燃焼エア温度、燃料ガス温度及び燃料排ガス温度を指す。ただし、上述でも説明したが、炉温の設定については操業条件設定部３５で行うことに限定しないものとする。
【００６８】
ステップＳ４では、着火モード条件設定部３１により、着火モード条件の設定を行う。
【００６９】
ステップＳ５では、固有周波数演算部３６により、燃焼用エア配管、燃料ガス配管及び燃料排ガス配管それぞれの配管径と配管長とから、配管系の気柱共鳴周波数を予測する。
【００７０】
ステップＳ６では、固有周波数演算部３６により、ＲＴ長と燃料ガス温度と燃焼用エア温度とからＲＴ内気柱共鳴周波数を、ＲＴ径とＲＴ長とから、ＲＴとＲＴ内レキュペレータとの狭流路で構成される空間でのヘルムホルツ共鳴周波数を、ＴＤＲとｍ値とメインバーナ燃焼筒ノズル径とから渦周波数を、それぞれ予測する。
【００７１】
ステップＳ７では、固有周波数演算部３６により、共鳴領域を設定する。
【００７２】
ステップＳ８では、判断部３７により、着火モード条件設定部３１で設定された着火モード条件が、共鳴領域を失火発生時間未満で通過する着火モード条件か否かを判断する。失火発生時間未満で通過する着火モード条件である場合はステップＳ９へ、失火発生時間未満で通過する着火モード条件でない場合はステップＳ１０へ移行する。上記「失火発生時間未満で通過する」とは、上記渦周波数と共鳴する周波数の１／２周期の時間未満で共鳴領域を通過することを意味する。
【００７３】
ステップＳ９では、着火モード条件設定部３１により、着火モード条件の変更を行う。当該ステップＳ９を終了すると上記ステップＳ６へ移行する。
【００７４】
ステップＳ１０では、操作部３８により、着火モード条件設定部３１で設定された着火モード条件を実現するように燃料ガス流量調節弁開度アクチュエータ３９と燃焼用エア流量調節弁開度アクチュエータ４０とに指令を出した後、パイロットバーナ点火操作を行う。
【００７５】
ステップＳ１１では、通常の弁開度自動制御へ移行する。
【００７６】
このようにすることで、燃料ガス流量調節弁の自動制御開始までの間に、安定したメインバーナ着火を行うことができるだけでなく、ｍ値のピーク値Ｍが３よりも大幅に高くなることで、ｍ値を２〜３とする弁開度自動制御開始まで、共鳴領域に入ることがなくなるため、安定したメインバーナ着火を行うことができる。
【００７７】
以上、本発明の実施例１に係るＲＴバーナ制御装置について説明したが、換言すれば、本装置は、ＲＴバーナの燃料ガス及び燃焼用エアの供給を制御するＲＴバーナ制御装置であって、燃焼用エアの流量を、燃料ガスを完全燃焼させるための理論空気量で除した値であるｍ値と、燃料ガスの流量の最大量に対する比率である燃焼負荷比ＴＤＲとの組み合わせを、着火モード条件とするとき、ＲＴ内気柱共鳴周波数、ＲＴと当該ＲＴ内レキュペレータとの狭流路で構成される空間でのヘルムホルツ共鳴周波数、燃焼用エア配管、燃料ガス配管及び燃料排ガス配管における、各配管の気柱共鳴周波数、及び、ＲＴバーナ内のメインバーナ燃焼筒の渦周波数を、それぞれ予測し、渦周波数がＲＴ内気柱共鳴周波数、ヘルムホルツ共鳴周波数又は各配管の気柱共鳴周波数のいずれかと一致する着火モード条件を含む、共鳴領域を設定し、着火モード条件が、共鳴領域を失火発生時間未満で通過する条件である場合は、予め設定された着火モード条件を実現する制御を行い、着火モード条件が、共鳴領域を失火発生時間未満で通過する条件でない場合は、着火モード条件の変更を行うものである。
【００７８】
さらに本装置は、ＲＴ長、燃料ガスの温度及び燃焼用エアの温度から、ＲＴ内気柱共鳴周波数を、ＲＴ径及びＲＴ長から、ヘルムホルツ共鳴周波数を、燃焼用エア配管、燃料ガス配管及び燃料排ガス配管それぞれの、配管径及び配管長から、各配管の気柱共鳴周波数を、着火モード条件及びＲＴバーナ内のメインバーナ燃焼筒のノズル径からメインバーナ燃焼筒の渦周波数を、それぞれ予測し、渦周波数がＲＴ内気柱共鳴周波数、ヘルムホルツ共鳴周波数又は各配管の気柱共鳴周波数のいずれかと一致する着火モード条件を含む、共鳴領域を設定する固有周波数演算部３６と、予め設定された着火モード条件が、共鳴領域を失火発生時間未満で通過する条件か否かを判断する判断部３７と、予め設定された着火モード条件が、判断部３７によって、共鳴領域を失火発生時間未満で通過する条件であると判断されると、予め設定された着火モード条件を実現するように、燃料ガス配管に設けられた燃料ガス流量調節弁の弁開度を調節する燃料ガス流量調節弁開度アクチュエータ３９と、燃焼用エア配管に設けられた燃焼用エア流量調節弁の弁開度を調節する燃焼用エア流量調節弁開度アクチュエータ４０とに、駆動指令を出す操作部３８と、予め設定された着火モード条件が、判断部３７によって、共鳴領域を失火発生時間未満で通過する条件でないと判断されると、着火モード条件の変更を行う着火モード条件設定部３１とを備えるものである。
【００７９】
上述のようにして本装置では、連続焼鈍炉のＲＴバーナにおいて、安定したメインバーナ着火を行うことができる。
【実施例２】
【００８０】
本発明の実施例２に係るＲＴバーナ制御装置について図面を用いて説明する。実施例１に係るＲＴバーナ制御装置の一部を変更したものである。
【００８１】
図５は本装置の概略図である。当該図に示すように、本装置は、着火モード条件設定部３１ａ、ＲＴバーナ形状条件入力部３２、配管条件入力部３３、記憶部３４、操業条件入力部３５、固有周波数演算部３６、判断部３７ａ、操作部３８、燃料ガス流量調節弁開度３９、燃焼用エア流量調節弁開度アクチュエータ４０及び圧力計４２を備える。また、図６は本装置（ＲＴバーナ制御装置５１）を、ＲＴバーナに燃料ガス、燃焼用エア及び燃焼排ガスを供給する装置に設置した状態を説明する概略図である。
【００８２】
上述のＲＴバーナ形状条件入力部３２、配管条件入力部３３、記憶部３４、操業条件入力部３５、固有周波数演算部３６、操作部３８、燃料ガス流量調節弁開度３９及び燃焼用エア流量調節弁開度アクチュエータ４０は、実施例１と共通するため、説明は省略する。
【００８３】
上述の圧力計４２は、図６に示すように、ＲＴ内圧、パイロットバーナ１２の燃料ガス供給圧、パイロットバーナ１２の燃焼用エア供給圧、及びメインバーナ１１の燃料ガス供給圧を、それぞれ計測する圧力計である。
【００８４】
上述の判断部３７ａは、実施例１における判断部３７の機能に加えて、さらに、圧力計４２で計測したＲＴ内圧が、パイロットバーナ１２の燃料ガス供給圧、パイロットバーナ１２の燃焼用エア供給圧、及びメインバーナ１１の燃料ガス供給圧の中で最も低い供給圧よりも低いか否かを判断する。
【００８５】
上述の着火モード条件設定部３１ａは、実施例１における着火モード条件設定部３１の機能に加えて、さらに、判断部３７ａにおいて、圧力計４２で計測したＲＴ内圧が、パイロットバーナ１２の燃料ガス供給圧、パイロットバーナ１２の燃焼用エア供給圧、及びメインバーナ１１の燃料ガス供給圧の中で最も低い供給圧よりも低くはないと判断されると、着火モード条件を変更する。
【００８６】
上述のようにすることで、本装置では、実施例１に係るＲＴバーナ制御装置の機能に加え、さらに、オンラインでＲＴ内圧の圧力変動を計測することで、共鳴領域（実施例１の共鳴領域Ｂ参照）であるか否かを判断し、着火モード条件を変更することができる。
【００８７】
なお、判断部３７ａにおいて、圧力計４２で計測したＲＴ内圧が、パイロットバーナ１２の燃料ガス供給圧、パイロットバーナ１２の燃焼用エア供給圧、及びメインバーナ１１の燃料ガス供給圧の中で最も低い供給圧よりも低くはないと判断されてから、着火モード条件設定部３１ａで着火モード条件を変更し、共鳴領域を回避するまでの所要時間は、上記各共鳴周波数の中で渦周波数と共鳴する共鳴周波数の１／２周期の時間以内とする。
【００８８】
図７は、本装置の作動を説明するフローチャートである。以下、当該フローチャートを用いて本装置の作動を説明する。ただし、ステップＳ１〜Ｓ８，Ｓ１１は、実施例１と同様のため省略する。
【００８９】
ステップＳ２０では、操作部３８により、着火モード条件設定部３１で設定された着火モード条件を実現するように燃料ガス流量調節弁開度アクチュエータ３９と燃焼用エア流量調節弁開度アクチュエータ４０とに指令を出した後、パイロットバーナ点火操作を行う。また、圧力計４２にてＲＴ内圧及び上記各供給圧の計測を開始する。
【００９０】
ステップＳ２１では、ＲＴ内圧が、判断部３７ａにおいて、圧力計４２で計測したＲＴ内圧が、パイロットバーナ１２の燃料ガス供給圧、パイロットバーナ１２の燃焼用エア供給圧、及びメインバーナ１１の燃料ガス供給圧の中で最も低い供給圧よりも低いか否かを判断する。低い場合はステップＳ１１へ、そうでない場合はステップＳ９へ移行する。
【００９１】
このようにすることで、実施例１で説明した制御を行ったにも関わらず、何らかの要因によって図１における時刻ｔ5以降にｍ値が共鳴領域Ｂに入ってしまったとしても、本装置が作動し、各共鳴周波数の中で共鳴する周波数の１／２周期の時間未満に、失火に至る前に共鳴領域Ｂを通過するため、安定したメインバーナ着火を行うことができる。
【００９２】
以上、本発明の実施例２に係るＲＴバーナ制御装置について説明したが、換言すれば、本装置は、判断部３７ａにおいて、さらに、実際に計測したＲＴバーナ内圧が、前記ＲＴバーナ内のパイロットバーナ１２の燃料ガス供給圧、パイロットバーナ１２の燃焼用エア供給圧、及びメインバーナ１１の燃料ガス供給圧の中で最も低い供給圧よりも低くはない場合、着火モード条件を変更するものである。
【００９３】
上述のようにして本装置では、連続焼鈍炉のＲＴバーナにおいて、より安定したメインバーナ着火を行うことができる。
【実施例３】
【００９４】
本発明の実施例３に係るＲＴバーナ制御装置について図面を用いて説明する。本装置は実施例２に係るＲＴバーナ制御装置の一部を変更したものである。
【００９５】
既に説明した共鳴領域（実施例１の共鳴領域Ｂ参照）は、ＴＤＲだけでなく、燃焼排ガス温度と予熱後（ＲＴバーナ内のレキュペレータ通過後）燃焼用エア温度とによっても変化する。よって、本装置では、燃焼排ガス温度と予熱後燃焼用エア温度も考慮したものである。
【００９６】
図８は本装置の概略図である。当該図に示すように、本装置は、着火モード条件設定部３１ｂ、ＲＴバーナ形状条件入力部３２、配管条件入力部３３、記憶部３４、操業条件入力部３５、固有周波数演算部３６、判断部３７ａ、操作部３８、燃料ガス流量調節弁開度３９、燃焼用エア流量調節弁開度アクチュエータ４０、圧力計４２、温度計４３及び固有周波数テーブル４４を備える。また、図９は本装置（ラジアントチューブバーナ制御装置６１）を、ＲＴバーナに燃料ガス、燃焼用エア及び燃焼排ガスを供給する装置に設置した状態を説明する概略図である。
【００９７】
上述のＲＴバーナ形状条件入力部３２、配管条件入力部３３、記憶部３４、操業条件入力部３５、固有周波数演算部３６、判断部３７ｂ、操作部３８、燃料ガス流量調節弁開度３９、燃焼用エア流量調節弁開度アクチュエータ４０及び圧力計４２は、実施例１，２と共通するため、説明は省略する。
【００９８】
上述の温度計４３は、図９に示すように、燃焼排ガス温度と燃焼用エア温度とを計測するものである。
【００９９】
上述の固有周波数テーブル４４は、上記温度とｍ値とＴＤＲとの相関関係が入力されたテーブルである。
【０１００】
上述の着火モード条件設定部３１ｂは、実施例１，２において着火モード条件を変更する際、温度計４３で計測した燃焼排ガス温度及び燃焼用エア温度と、固有周波数テーブル４４の情報とに基づいて、共鳴領域でない着火モード条件に変更する。
【０１０１】
なお、判断部３７ａにおいて、圧力計４２で計測したＲＴ内圧が、パイロットバーナ１２の燃料ガス供給圧、パイロットバーナ１２の燃焼用エア供給圧、及びメインバーナ１１の燃料ガス供給圧の中で最も低い供給圧よりも低くはないと判断されてから、着火モード条件設定部３１ｂで着火モード条件を変更し、共鳴領域を回避するまでの所要時間は、渦周波数以外の各共鳴周波数の中で渦周波数と共鳴する周波数の１／２周期の時間以内とする。
【０１０２】
図１０は、本装置の作動を説明するフローチャートである。以下、当該フローチャートを用いて本装置の作動を説明する。ただし、ステップＳ１〜Ｓ８，Ｓ１１，Ｓ２１は、実施例１，２と同様のため省略する。
【０１０３】
ステップＳ３０では、操作部３８により、着火モード条件設定部３１で設定された着火モード条件を実現するように燃料ガス流量調節弁開度アクチュエータ３９と燃焼用エア流量調節弁開度アクチュエータ４０とに指令を出した後、パイロットバーナ点火操作を行う。また、圧力計４２にてＲＴ内圧及び各供給圧の計測を開始し、さらに、温度計４３にて上記各温度の計測を開始する。
【０１０４】
ステップＳ３１では、着火モード条件設定部３１により、着火モード条件の変更を行う。その際、温度計４３で計測した燃焼排ガス温度及び燃焼用エア温度と、固有周波数テーブル４４の情報とから、共鳴領域でない着火モード条件に変更する。当該ステップＳ３１を終了するとステップＳ６へ移行する。
【０１０５】
以上、本発明の実施例３に係るＲＴバーナ制御装置について説明したが、換言すれば、本装置は、実施例１，２に係るＲＴバーナ制御装置の機能に加え、着火モード条件設定部３１ｂは、さらに、着火モード条件を変更する際、燃焼排ガス温度、燃焼用エア温度、ｍ値及び燃焼負荷比ＴＤＲの相関関係と、実際に計測した燃焼排ガス温度と燃焼用エア温度とに基づいて、共鳴領域でない着火モード条件に変更するものである。
【０１０６】
上述のようにして本装置では、連続焼鈍炉のＲＴバーナにおいて、より安定したメインバーナ着火を行うことができる。
【０１０７】
なお、実施例１において説明した失火発生時間とは、ＲＴ内気柱共鳴周波数、ヘルムホルツ共鳴周波数及び各配管の気柱共鳴周波数の中で、メインバーナ燃焼筒１１ａの渦周波数と共鳴する共鳴周波数の１／２周期の時間であり、変更完了後の着火モード条件は、実際のｍ値が共鳴領域を通過する時間が、メインバーナ燃焼筒１１ａの渦周波数と共鳴する共鳴周波数の１／２周期の時間未満となるようにするものとするのが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明は製鉄機械の連続焼鈍炉におけるラジアントチューブバーナ制御装置として好適である。
【符号の説明】
【０１０９】
１１  メインバーナ
１１ａ  メインバーナ燃焼筒
１１ｂ  火炎
１２  パイロットバーナ
１３  ＲＴ
１４  レキュペレータ
１５  ＲＴバーナ
２１  燃料ガス遮断弁
２２  Ｎ2ガス遮断弁
２３  燃料ガス流量調節弁
２４  燃空ファン
２５  燃焼用エア流量調節弁
２６  燃料ガス配管
２６ａ  Ｎ2ガス配管
２７  燃焼用エア配管
２８  燃焼排ガス配管
２９  燃焼排ガス用流量調節弁
３０  排気ファン
３１  （実施例１における）着火モード条件設定部
３１ａ  （実施例２における）着火モード条件設定部
３１ｂ  （実施例３における）着火モード条件設定部
３２  ＲＴバーナ形状条件入力部
３３  配管条件入力部
３４  記憶部
３５  操業条件設定部
３６  固有周波数演算部
３７  （実施例１における）判断部
３７ａ  （実施例２における）判断部
３７ｂ  （実施例３における）判断部
３８  操作部
３９  燃料ガス流量調節弁開度アクチュエータ
４０  燃焼用エア流量調節弁開度アクチュエータ
４１  （実施例１に係る）ＲＴバーナ制御装置
４２  圧力計
４３  温度計
４４  固有周波数テーブル
５１  （実施例２に係る）ＲＴバーナ制御装置
６１  （実施例３に係る）ＲＴバーナ制御装置
【図１】
2014190548.tif 000003
【図２】
2014190548.tif 000004
【図３】
2014190548.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014190548.tif 000009
【図８】
2014190548.tif 000010
【図９】
2014190548.tif 000011
【図１０】
2014190548.tif 000012
【図１１】
2014190548.tif 000013
【図１２】
2014190548.tif 000014
【図１３】
2014190548.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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