專利名稱：燃燒加熱爐的空氣燃料比控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在各種窯業(yè)制品、陶瓷制品的加熱、燒成等中所使用的燃燒加 熱爐的空氣燃料比控制系統(tǒng)，特別涉及能夠還原燒成的燃燒加熱爐的空氣燃料 比控制系統(tǒng)。
技術(shù)背景上述燃燒加熱爐具備作為加熱源的多個燃氣燃燒器，通過控制供給于燃氣 燃燒器的燃氣流量和空氣流量，得到想要的溫度曲線。這樣的燃燒加熱爐的運 轉(zhuǎn)控制在過去是通過人工方式進行的，但由于要求嚴格的燒成條件的制品的增 加、希望夜間無人運轉(zhuǎn)等原因，近年來，由溫度控制用計算機所進行的自動控 制漸趨普遍。另外，在燒成需要還原燒成的制品時，自動控制溫度和空氣燃料 比(空燃比)使燃燒器還原燃燒。作為以往所知的空氣燃料比控制系統(tǒng)的常用的系統(tǒng)，可以例舉出均壓閥控 制系統(tǒng)、(空氣/燃氣)前饋系統(tǒng)、利用氧濃度計的反饋控制系統(tǒng)這三種。均壓閥控制系統(tǒng)如圖1所示，其為在燃氣供給管上設置燃氣均壓閥，利用 溫度控制用計算積W吏燃氣均壓閥自動開閉的系統(tǒng)，^使得在開閉空氣流量控制閥 時，空氣壓和燃氣壓相等。但是，該系統(tǒng)不能進行還原燒成。(空氣/燃氣)前饋系統(tǒng)如圖2所示，是利用溫度控制用計算機同時控制 空氣流量控制閥和燃氣流量控制閥的系統(tǒng)，做出兩者的開度比率程序，使其強 制地進行還原燃燒。但是，由于季節(jié)、晝夜、爐壓、機器的經(jīng)年變化等，使得 空氣或燃氣的流量特性發(fā)生變化，因此，如果不頻繁地進行機器調(diào)整，就不能 進行高精度的控制。利用氧濃度計的前饋控制系統(tǒng)如圖3所示，其為利用溫度控制用計算機開 閉燃氣流量控制閥的同時，由氧濃度控制計算機開閉空氣流量控制閥的系統(tǒng)， 使得由爐內(nèi)設置的氧濃度計測定的氧濃度達到目標值。但是由于氧濃度計相應 性差、故障多，因此缺乏實用性。無論使用哪種系統(tǒng)，在低溫區(qū)域中，燃氣量、空氣量都少，爐內(nèi)的循環(huán)燃 氣量不足。其結(jié)果為，在低溫區(qū)域中，爐內(nèi)的溫度分布容易變得不均一，在制 品中也存在使燒成品質(zhì)產(chǎn)生參差不齊的問題。此外，如專利文獻l所示，也有 通過向燃燒用空氣中混入氮氣進行空氣燃料比控制的方法，但由于需要氮氣源 且花費成本，因此除了特殊的陶瓷制品的燒成之外，不太^f吏用此方法。專利文獻1:日本特開2003-214603號公報 發(fā)明內(nèi)容為了解決上述的以往的問題點，本發(fā)明的主要目的是4是供一種燃燒加熱爐 的空氣燃料比控制系統(tǒng)，使得利用空氣燃料比的調(diào)整能夠從氧化燒成至還原燒 成進行廣泛的燃燒控制，并且即使是缺乏技術(shù)知識的作業(yè)員也能夠簡便地進行 氧濃度的設定。另外，本發(fā)明的其他目的是提供一種即使在低溫區(qū)域也能夠回 避爐內(nèi)的溫度分布不均一的燃燒加熱爐的空氣燃料比控制系統(tǒng)。用于解決上述課題的本發(fā)明的特征為，其包含設置在燃燒加熱爐的燃燒 器、具備燃氣流量計以及燃氣流量控制閥且向燃燒器供給燃料氣體的燃氣供給 管、具備空氣流量計以及空氣流量控制閥且向燃燒器供給燃料用空氣的空氣供 給管以及溫度控制用計算機，該溫度控制用計算機預先記憶(燃燒空氣量=燃 氣流量x理論空氣量x空氣燃料比)的第1式、(空氣燃料比=20.6/20.6-氧濃 度)的第2式，具備當輸入氧濃度時基于上述式，根據(jù)燃氣流量自動控制燃燒 空氣量的功能。如果溫度控制用計算機具備為了在低溫區(qū)域中能供給大量的空氣而進行 其它控制，達到規(guī)定溫度后，基于上述式，自動控制燃燒空氣量的功能，則即 使在低溫區(qū)域中，也能夠回避爐內(nèi)的溫度分布的不均一。本發(fā)明的燃燒加熱爐的空氣燃料比控制系統(tǒng)在向溫度控制用計算機輸入 希望的氧濃度時，根據(jù)該輸入，溫度控制用計算機基于(燃燒空氣量=燃氣流 量x理論空氣量x空氣燃料比)的第l式、(空氣燃料比=20.6/20.6-氧濃度)的第2式，對應燃氣流量來自動控制燃燒空氣量。因此，即使是缺乏技術(shù)知識 的作業(yè)員，也能夠在目標氧濃度條件下進行制品的加熱燒成。另外，如技術(shù)方案2所示，在達到規(guī)定的溫度前，如果組合其它控制使得 供給大量空氣，則即使在低溫區(qū)域也能夠確保爐內(nèi)的循環(huán)燃氣量，能夠防止由于溫度分布的不均一所引起的燒成品質(zhì)的參差不齊。


圖1是以往的均壓閥控制系統(tǒng)的說明圖。圖2是以往的(空氣/燃氣)前饋系統(tǒng)的說明圖。圖3是以往的利用氧濃度計的反饋控制系統(tǒng)的說明圖。圖4是表示本發(fā)明的實施方式的說明圖。圖5是概念地表示通常運轉(zhuǎn)時的溫度變化以及流量變化的曲線圖。圖6是概念地表示技術(shù)方案2的發(fā)明的溫度變化以及流量變化的曲線圖。符號說明1燃燒加熱爐的爐體 2燃燒器 3燃氣供給管 4空氣供給管 5燃氣流量計 6燃氣流量控制閥 7空氣流量計 8空氣流量控制閥 9溫度傳感器 10溫度控制用計算機 11溫度控制部 12空氣燃料比控制部具體實施方式
以下，說明本發(fā)明的實施方式。在圖4中，l是在各種窯業(yè)制品、陶瓷制品的加熱、燒成等中所使用的燃 燒加熱爐的爐體，2是在該爐體1中設置的燃燒器。在該圖中，為了說明只例 示了 l個燃燒器2，但實際中設置多個燃燒器2是不言而喻的。燃燒器2是燃 氣燃燒器，3是燃氣供給管，4是空氣供給管。本實施方式的爐體1是分批處 理爐，優(yōu)選是梭式窯。在燃氣供給管3中，設置燃氣流量計5以及燃氣流量控制閥6,在空氣供給管4中，設置空氣流量計7以及空氣流量控制閥8。另外，爐體l中設置溫 度傳感器9。IO是溫度控制用計算機。該溫度控制用計算機IO具備溫度控制功能和空 氣燃料比控制功能，在圖4中，以溫度控制部11和空氣燃津十比控制部12來表 示。溫度控制部11按照將爐內(nèi)溫度編程的溫度曲線來控制，輸入利用溫度傳 感器9檢測的爐內(nèi)溫度，由溫度控制部11向燃氣流量控制閥6輸出開度信號 來控制供給于燃燒器2的燃氣量，這種方式與以往是相同。另一方面，空氣燃料比控制部12是成為本發(fā)明的特征的部分。該空氣燃 料比控制部12作為計算機內(nèi)演算式，記憶著(燃燒空氣量-燃氣流量x理論空 氣量x空氣燃料比)的第1式、(空氣燃料比=20.6/20.6-氧濃度)的第2式。 當然，也可以記憶與這兩個式子等價的(燃燒空氣量-燃氣流量x理論空氣量 x (20.6/20.6-氧濃度))。20.6是將空氣中的氧濃度用％表示的值。在本發(fā)明中，將目標氧濃度輸入溫度控制用計算機10。采用氧濃度作為 輸入值是因為作為陶瓷制品的燒成條件經(jīng)常指定氧濃度。根據(jù)第2式算出空氣 燃料比，根據(jù)第1式達成其空氣燃料比，來決定應該使燃燒空氣量為燃氣流量 的幾倍。燃氣流量根據(jù)溫度控制部11發(fā)出的指令而變化，但以實時方式利用 燃氣流量計5來測定其實際的流量，空氣燃料比控制部12演算與該燃氣流量 對應的燃燒空氣量，來開閉控制空氣流量控制閥8。另外，實際的燃燒空氣量 可利用空氣流量計7確認，進行反饋控制。該結(jié)果為，能夠一邊按照編程的溫度曲線控制爐內(nèi)溫度， 一邊將爐內(nèi)的氧 濃度維持在指定的值。這樣，在本發(fā)明中，空氣燃料比控制部12對應于燃氣 流量以實時方式開閉空氣流量控制閥8，因此可以控制達到從氧化燒成至還原 燒成的任意氛圍。并且，在還原燒成的時候，輸入的氧濃度可以是負值，如果 氧濃度為零，則能夠在中性氛圍中燒成。如上所述，如果釆用本發(fā)明的系統(tǒng)，就能夠根據(jù)輸入的氧濃度自動地進行 指定的氧濃度條件下的燒成。因此，即使是缺乏技術(shù)知識的作業(yè)員也不會產(chǎn)生 爐操作的錯誤。但是，即使采用上述的本發(fā)明的系統(tǒng)，在爐內(nèi)溫度低的低溫區(qū)域中，如圖 5所示，空氣流量和燃氣流量都少，因而，由于燃燒器2的燃燒氣體量少，則由燃燒氣體所引起的爐內(nèi)的攪拌效果不充分就不可避免。根據(jù)制品的種類，有 時低溫區(qū)域的溫度履歷對燒成品質(zhì)有很大影響，對于這樣的制品，由于爐內(nèi)的 設置位置可能會產(chǎn)生燒成品質(zhì)的參差不齊。因此，在技術(shù)方案2的發(fā)明中，爐內(nèi)溫度達到規(guī)定溫度后，進行如上所述 的空氣燃料比控制，除此之外還賦予溫度控制用計算機IO進行其它控制的功 能，使得在低溫區(qū)域中供給大量的空氣。具體地，如圖6所示，燃氣流量根據(jù) 溫度控制部11發(fā)出的指令來控制，但在達到規(guī)定溫度之前的低溫區(qū)域中，給 予空氣流量控制閥8不同的開度指令來向燃燒器2供給過剩量的空氣。在該階段中，是為了供給爐內(nèi)攪拌所必要的空氣流量，具體地，根據(jù)爐體 1的大小來決定必要的空氣流量。但是，由于溫度上升的同時燃氣流量增加， 因此必要的空氣流量如圖6所示逐漸地降低，達到規(guī)定的溫度后，切換至所述的本申請發(fā)明的控制。這樣，如果在低溫區(qū)域進行其它控制，雖然過量空氣會造成氧化燃燒，但 即使在低溫區(qū)域中也能夠確保爐內(nèi)的循環(huán)燃氣量，能夠防止由于溫度分布的不 均 一所引起的燒成品質(zhì)的參差不齊。在上述實施方式中，溫度控制用計算機IO作為只具備溫度控制功能和空 氣燃料比控制功能的設備來進行說明，但實際中，當然能夠制成也具備爐壓等 其他的控制功能的設備。
權(quán)利要求
1.一種燃燒加熱爐的空氣燃料比控制系統(tǒng)，其特征在于，其包括設置在燃燒加熱爐的燃燒器、具備燃氣流量計以及燃氣流量控制閥且向燃燒器供給燃料氣體的燃氣供給管、具備空氣流量計以及空氣流量控制閥且向燃燒器供給燃料用空氣的空氣供給管和溫度控制用計算機；該溫度控制用計算機預先記憶下述第1式和第2式，燃燒空氣量＝燃氣流量×理論空氣量×空氣燃料比......第1式空氣燃料比＝20.6/(20.6-氧濃度)......第2式且具備當輸入氧濃度時基于上述式，對應燃氣流量來自動控制燃燒空氣量的功能。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒加熱爐的空氣燃料比控制系統(tǒng)，其特征在 于，溫度控制用計算機具備為了在低溫區(qū)域中能供給大量的空氣而進行其它控 制，達到規(guī)定溫度后，基于上述式，自動控制燃燒空氣量的功能。
全文摘要
本發(fā)明提供一種燃燒加熱爐的空氣燃料比控制系統(tǒng)，其能夠從氧化燒成至還原燒成進行廣泛的燃燒控制，并且即使是缺乏技術(shù)知識的作業(yè)員也能夠簡便地進行氧濃度的設定。其包含在燃燒加熱爐中設置的燃燒器(2)、向燃燒器(2)供給燃料氣體的燃氣供給管(3)、向燃燒器(2)供給燃燒用空氣的空氣供給管(4)及溫度控制用計算機(10)。溫度控制用計算機(10)預先記憶(燃燒空氣量＝燃氣流量×理論空氣量×空氣燃料比)的第1式、(空氣燃料比＝20.6/20.6-氧濃度)的第2式，且當輸入氧濃度時基于上述式，根據(jù)燃氣流量來自動控制燃燒空氣量。
文檔編號F23N1/02GK101270880SQ20081008605
公開日2008年9月24日 申請日期2008年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月19日
發(fā)明者中浴運雄 申請人:日本礙子株式會社