JP6514557B2 - 燃焼制御装置および燃焼システム - Google Patents
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Description
例えば、安全性を優先させたマルチバーナシステムの場合には、燃焼室内に設置された複数のバーナのうち一本でも正常に着火しなかったことをゾーン・ロックアウト条件として設定している。一方、安定性を優先させたマルチバーナシステムの場合には、燃焼炉内の温度低下により加熱処理中の対象物が全損することを防ぐために、燃焼室内に設置された全バーナのうち複数のバーナが正常に着火しなかったことをゾーン・ロックアウト条件として設定し、燃焼室内の全遮断をできるだけ回避するように制御されている。なお、工業用燃焼炉に関する安全規格(例えば、工業用燃焼炉の安全通則 JIS B 8415等)では、マルチバーナシステムにおいて、共通の燃焼室内に備えられた複数のバーナのうち1本でも燃焼していれば、その他のバーナを点火する際にその燃焼室内のプレパージを実施しなくてよいこと(全バーナの運転を遮断しなくてもよいこと)が定められている。
以上のような理由から、燃焼の安全性と燃焼の安定性(継続性)の高い燃焼システムが望まれていた。
図1は、本実施の形態に係る燃焼制御装置を備えた燃焼システムの構成を示す図である。
同図に示される燃焼システム500は、燃焼炉2の燃焼を燃焼室毎に制御するシステムである。燃焼システム500としては、脱臭炉および加熱炉等の小型の工業用燃焼炉や、プラント等における鉄鋼炉等の大型の工業用燃焼炉を例示することができる。
制御装置4は、ユーザの操作に応じて燃焼制御装置1A、1Bに対して指示を出す機器であればよい。例えば、ユーザの操作を入力する機能部(操作ボタンやレバー、キーボード等)、モニタ、および燃焼制御装置1A、1Bに対する指示等を出力する機能部等が一体に形成された制御盤を例示することができる。また、例えば、燃焼制御装置1A、1B、モニタ、および中央管理装置等がネットワークを介して接続されたネットワーク制御システムを構築している場合には、上記中央管理装置のように、燃焼制御装置1A、1Bに対して指示を出す機能部が制御装置4となり得る。
燃焼制御装置1の具体的な構成について説明する。
なお、燃焼制御装置1Aと燃焼制御装置1Bとは同一の構成を有するため、本明細書では、代表的に燃焼制御装置1Aについて詳細に説明し、燃焼制御装置1Bの詳細な説明については省略する。
バーナコントローラ11_1〜11_4(総称する場合には、「バーナコントローラ11」と表記する。)は、バーナ毎に対応して設けられ、対応するバーナの運転を制御することにより、燃焼室内の燃焼を制御する装置である。具体的に、バーナコントローラ11は、後述する安全制御装置10からの指示および対応する火炎検出器25A〜28Aからの火炎検出信号に基づいて、対応する安全遮断弁31A〜34Aの開閉と点火装置(図示せず)の起動を制御することにより、設定された点火シーケンスに従って対応するバーナ21A〜24Aの点火を行う。例えば、バーナコントローラ11_1は、安全制御装置10からの指示および火炎検出器25Aからの火炎検出信号に基づいて、安全遮断弁31Aの開閉と対応する点火装置(図示せず)の起動を制御することにより、バーナ21Aの点火を制御する。
ここで、安全制御装置10は、ゾーン・ロックアウト制御に用いるゾーン・ロックアウト条件として、何れのバーナも着火していない状態から所望のバーナを点火する起動(以下、「初起動」と称する。)時のゾーン・ロックアウト条件(第1遮断条件)と、初起動によって所望のバーナが正常に着火した後の動作状態(以下、「通常動作状態」と称する。)におけるゾーン・ロックアウト条件(第2遮断条件)とを有しており、初起動時と通常動作状態とにおいて、異なるゾーン・ロックアウト条件に従ったゾーン・ロックアウトの実行が可能となっている。以下、安全制御装置10によるゾーン・ロックアウト制御ついて、詳細に説明する。
図2は、実施の形態に係る燃焼制御装置における安全制御装置10の構成を示す図である。なお、同図には、安全制御装置10においてゾーン・ロックアウト制御を行うための機能部のみが図示されており、その他の機能部(例えば、リミットやインターロックの監視等を行う機能部等)については、図示を省略している。
なお、図示はしないが、安全制御装置10およびバーナコントローラ11は、外部機器(安全遮断弁31A〜34Aや火炎検出器25A〜28A等)との間で信号の送受信を行うための外部端子や、入力回路、および出力回路等の外部インターフェースを備えているものとする。
図3は、実施の形態に係る燃焼制御装置による順次起動時のゾーン・ロックアウト制御を説明するためのタイミングチャートである。
図4は、実施の形態に係る燃焼制御装置による順次起動時のゾーン・ロックアウト制御を説明するための別のタイミングチャートである。
時刻t2において、プレパージが完了すると、燃焼制御装置1Aにおける安全制御装置10が、バーナコントローラ11_1に対してバーナ21Aの点火を指示することにより、バーナ21Aの点火動作が開始される。このとき、バーナコントローラ11_1が安全遮断弁31Aを開けることにより、バーナ21Aに燃料が供給される。ここでは、バーナ21Aが着火し、火炎が安定したとする。
引き続き、例えば時刻t3において、制御装置4がバーナ22Aの燃焼要求を出力すると、安全制御装置10が、バーナコントローラ11_2に対してバーナ22Aの点火を指示することにより、バーナ22Aの点火動作が開始される。
図5は、実施の形態に係る燃焼制御装置による同時起動時のゾーン・ロックアウト制御を説明するためのタイミングチャートである。
この場合、着火した3本のバーナ22A〜24Aに対応するバーナコントローラ11_2〜11_4は、点火期間の経過後、火炎が発生したことを示す火炎判定情報を安全制御装置10に対して出力する。一方、着火しなかったバーナ21Aに対応するバーナコントローラ11_1は、点火期間の経過後、火炎が発生しなかったと判定してロックアウトし、火炎が発生しなかったことを示す火炎判定情報を安全制御装置10に対して出力する。
図6は、実施の形態に係る燃焼制御装置による同時起動時のゾーン・ロックアウト制御を説明するための別のタイミングチャートである。
各バーナコントローラ11_1〜11_4からの火炎判定情報を受け取った安全制御装置10は、判定部104によって、燃焼室20A内の各バーナの燃焼状態が初期時遮断条件1031を満たしていない(正常)と判定し、各バーナコントローラ11_1〜11_4に対してバーナの運転を許可する。
図7は、実施の形態に係る燃焼制御装置による通常動作モードにおけるゾーン・ロックアウト制御を説明するためのタイミングチャートである。
図8は、実施の形態に係る燃焼制御装置によるゾーン・ロックアウト制御の処理の流れを示すフローチャートである。
以上、本発明に係る燃焼制御装置によれば、初起動時のゾーン・ロックアウト条件(初起動時遮断条件1031)と、通常動作時のゾーン・ロックアウト条件(通常動作時遮断条件1032)とを有しているので、初起動時と通常動作時とにおいて異なるゾーン・ロックアウト条件に従ったゾーン・ロックアウトの実行が可能となる。これによれば、従来のように1つのゾーン・ロックアウト条件しか有していない燃焼制御装置に比べて、燃焼システムにおける燃焼の安全性と燃焼の安定性(継続性)の双方を向上させることが可能となる。
Claims (6)
- N(Nは2以上の整数)個のバーナの運転を制御する燃焼制御装置であって、
前記バーナの何れも着火していない状態から所望のバーナを点火する初起動時に前記N個のバーナ運転を停止させるための第1遮断条件と、前記初起動によって前記所望のバーナが正常に着火した後の通常動作状態において前記N個のバーナの運転を停止させるための第2遮断条件と、に基づいて前記N個のバーナの燃焼状態を判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づいて、前記N個のバーナの運転の停止を指示する指示部と、
プレパージを行ってから前記バーナを点火するための初起動モードと、前記通常動作状態において前記N個のバーナの運転を制御するための通常動作モードの何れか一方を、動作モードとして設定する動作モード設定部と、
前記動作モード設定部によって前記初起動モードが設定された場合に、前記第1遮断条件を選択し、前記動作モード設定部によって前記通常動作モードが設定された場合に、前記第2遮断条件を選択する遮断条件選択部とを有し、
前記判定部は、前記N個のバーナの燃焼状態が、前記遮断条件選択部によって選択された条件を満たしているか否かを判定し、
前記指示部は、前記判定部によって、前記N個のバーナの燃焼状態が前記選択された条件を満たしていると判定された場合に、前記N個のバーナ全ての運転の停止を指示し、前記N個のバーナの燃焼状態が前記選択された条件を満たしていないと判定された場合に、前記N個のバーナの運転の継続を許可する
ことを特徴とする燃焼制御装置。 - 請求項1に記載の燃焼制御装置において、
前記第1遮断条件は、前記N個のバーナのうち一つでも着火しなかった場合に、前記N個のバーナの運転を停止させる条件である、
ことを特徴とする燃焼制御装置。 - 請求項1または2に記載の燃焼制御装置において、
前記第2遮断条件は、前記N個のバーナのうちM(MはN以下の整数)個のバーナの火炎が発生しなかった場合に、前記N個のバーナの運転を停止させる条件である、
ことを特徴とする燃焼制御装置。 - 請求項1〜請求項3のいずれかに記載の燃焼制御装置において、
前記動作モード設定部は、前記初起動モードにおいて前記所望の前記バーナが正常に着火した場合に、前記動作モードを前記初起動モードから前記通常起動モードに切り替える
ことを特徴とする燃焼制御装置。 - 請求項1〜請求項4のいずれかに記載の燃焼制御装置と、
前記N個のバーナが設けられた燃焼室を有する燃焼炉と、
前記バーナ毎に設けられ、対応するバーナの燃焼状態を検出する火炎検出器とを備える
ことを特徴とする燃焼システム。 - 請求項5に記載の燃焼システムにおいて、
前記燃焼炉は、前記燃焼室を複数有し、
前記燃焼制御装置は、前記燃焼室毎に対応して複数設けられ、
夫々の前記燃焼制御装置は、対応する前記燃焼室内に設けられた前記N個のバーナの運転を制御する
ことを特徴とする燃焼システム。
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