JP2010236793A - 蓄熱燃焼式排ガス浄化装置の運転制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】待機運転時における燃焼室のバーナの寿命の確保および燃料消費量の低減を図る蓄熱燃焼式排ガス浄化装置の運転制御方法を提供する。
【解決手段】
蓄熱体を配設した蓄熱室を有する塔を２塔並列する蓄熱燃焼式排ガス浄化装置の運転モードを排ガス処理指令に基づいて待機運転モードに切替えて制御する運転制御方法であって、前記排ガス処理指令に基づいて切替えられた待機運転モードにおいて、第１塔の入口ダンパ４ａと出口ダンパ４ｂが開状態に切り替わるとともに第２塔の入口ダンパ５ａと出口ダンパ５ｂが閉状態に切り替わるパターン１と、第１塔の入口ダンパ４ａと出口ダンパ４ｂが閉状態に切り替わるとともに第２塔の入口ダンパ５ａと出口ダンパ５ｂが開状態に切り替わるパターン２とを交互に繰り返す第２ダンパサイクル運転を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は蓄熱燃焼式排ガス浄化装置の運転制御方法に関する。さらに詳しくは、蓄熱燃焼式排ガス浄化装置が備えられている生産設備が生産準備等により一時停止し、揮発性有機化合物（Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ：以下、ＶＯＣという）を含む排ガスが排気されないあいだに、この排ガス浄化装置の運転を処理運転から待機運転に切替えて制御する運転制御方法に関する。

従来より、図７に示されるように、内部に第１の蓄熱体１ａを配設した蓄熱室１を有する第１塔と第２の蓄熱体２ａを配設した蓄熱室２を有する第２塔とを並列に配設し、各蓄熱体１ａ、２ａの上部を共通の燃焼室３にした構造からなる本体と、各蓄熱体１ａ、２ａの下方にそれぞれ接続されている入口ダンパ４ａ、５ａおよび出口ダンパ４ｂ、５ｂと、入口ダンパ４ａ、５ａに接続される排ガス供給管６ａと、出口ダンパ４ｂ、５ｂに接続される処理済みの浄化ガス排気管６ｂと、前記排ガス供給管６ａにおける入口ダンパ４ａ、５ａの上流位置に接続される送風機７と、排ガス供給管６ａから生産設備に延びる吸引ライン８に接続される、排ガスの吸引と遮断を切替える吸引遮断ダンパ９および冷風取入ダンパ１０と、各ダンパの切替および燃焼室の温度を制御する制御装置Ａとを備える蓄熱燃焼式排ガス浄化装置(Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｏｘｉｄｉｚｅｒ：ＲＴＯ)がある（たとえば特許文献１）。また、前記燃焼室３には、バーナ１１と温度を監視する温度センサ１２が設けられている。

この蓄熱燃焼式排ガス浄化装置では、第１の蓄熱体１ａを通過させた排ガスを対象成分分解に必要な温度に保持されている燃焼室３内で高温燃焼分解処理し、燃焼後の浄化ガスを第２の蓄熱体２ａを通過させる。そして、このとき、浄化ガスからの熱は第２の蓄熱体２ａへ蓄熱され、冷却された浄化ガスを外気に排出させている。

従来の蓄熱燃焼式排ガス浄化装置において、吸引ライン８側の生産設備における被処理製品の段取り替えなどにより該浄化装置の昇温運転モードから生産設備の排ガス処理指令までの時間（ガス処理準備段階の時間）が長くなる場合や、排ガス処理指令後のガス処理運転の途中に生産設備における製品取替えなどにより一時停止した場合に、ＶＯＣを含む排ガスが排気されないあいだ、蓄熱燃焼式排ガス浄化装置は待機運転モードとなる。

なお、待機運転モードとは、吸引ライン８側からのＶＯＣを含む排ガスをいつでも処理できるように、第１塔と第２塔に設置された蓄熱体１ａ、２ａの熱的平衡を維持しつつ燃焼室３を所定温度（約８００〜８５０℃）以上に維持する運転である。この待機運転モードでは、吸引ライン８側の排ガス経路が前記吸引遮断ダンパ９により遮断されるため、冷風取入ダンパ１０から大気を取り入れるようにしている。

たとえば、図８に示されるように、自動運転の入力に基づき昇温運転モードが選択される（ステップＳ１）と、冷風取入ダンパを開かれる（ステップＳ２）。
そして、表１に示されるように、塔切替用第１ダンパサイクル運転と送風機の昇温運転風量の設定が行われるとともに、バーナが運転する（ステップＳ３）。

この第１ダンパサイクル運転では、第１塔と第２塔の入口ダンパと出口ダンパの開閉動作がパターン１とパターン２を交互に繰り返される。すなわち、図１０に示されるように、第１塔の入口ダンパ４ａと第２塔の出口ダンパ５ｂが開状態に切り替わるとともに第１の出口ダンパ４ｂと第２の入口ダンパ５ａが閉状態に切り替わるパターン１と、第１塔の入口ダンパ４ａと第２塔の出口ダンパ５ｂが閉状態に切り替わるとともに第１の出口ダンパ４ｂと第２の入口ダンパ５ａが開状態に切り替わるパターン２とを交互に繰り返す。なお、図１０における矢印Ｘは気流方向を示している。

ついで、燃焼室内の温度、たとえば８５０度の設定値に到達したか否かが判定される（ステップＳ４）。
この判定に基づいて、燃焼室の温度が設定値未満であると判断されると、再度判定を行い、燃焼室の温度が設定値以上であると判断されると、排ガス処理指令の入力を受信し、生産設備の処理運転モードが選択される（ステップＳ５）。

これに対して、たとえば生産設備における被処理製品の段取り替えに時間がかかり、排ガス処理指令が入力されない場合には、待機運転モードが選択される。

この待機運転モードが選択されると、図９に示されるように、送風機の待機運転風量が設定されたのち、運転中のバーナを停止し、消火させる温度が設定値に到達しているか否かが判定される（ステップＳ６、Ｓ７）。

この判定に基づいて、温度が設定値未満であると判断されると、再度判定を行う。
そして、判定に基づいて、設定値以上であると判断されると、バーナを停止する（ステップ８）。

ついで、バーナが停止されると、今度は燃焼室内を所定温度以上に維持するために、バーナを運転して再度着火させる温度が設定値、たとえば８５０℃に到達しているか否かが判定される（ステップ９）。

この判定に基づいて、再度着火させる温度が設定値を越えて満たしていると判断されると、再度判定を行う。
そして、判定に基づいて、温度が設定値以下であると判断されると、バーナを運転する（ステップ１０）。
その後、排ガス処理指令の入力信号を取得するまで、前述したステップ３〜４とタイミングを合わせてステップ７からステップ１０を繰り返す。

特開２００４−７７０１７号公報

従来の蓄熱燃焼式排ガス浄化装置における待機運転時は、冷風取入ダンパにより大気を導入するため、バーナ再着火温度の設定値の判定（ステップ９）に基づいて、燃焼室内を所定温度以上に維持しようすると、バーナで助燃する必要がある。
このため、ステップ９を繰り返す判定にかかる時間が長いと、バーナの運転時間が長くなることから、バーナの使用時間が長くなりバーナの寿命が短くなりやすいとともに、バーナの燃料消費量を削減することが難しい。

そこで、本発明は、叙上の事情に鑑み、待機運転時における燃焼室のバーナの寿命の確保および燃料消費量の低減を図る蓄熱燃焼式排ガス浄化装置の運転制御方法を提供することを目的とする。

本発明の蓄熱燃焼式排ガス浄化装置の運転制御方法は、蓄熱体を配設した蓄熱室を有する塔を複数並列に配設し、各蓄熱体の上部をバーナが設けられる共通の燃焼室にした構造からなる本体と、各蓄熱体の下方にそれぞれ接続されている入口ダンパおよび出口ダンパと、該入口ダンパに接続される排ガス供給管と、該出口ダンパに接続される処理済みの浄化ガス排気管と、前記排ガス供給管における入口ダンパの上流位置に接続される送風機と、排ガス供給管から生産設備に延びる吸引ラインに接続される、排ガスの吸引と遮断を切替える吸引遮断ダンパおよび冷風取入ダンパと、各ダンパの切替および燃焼室の温度を制御する制御装置とを備える蓄熱燃焼式排ガス浄化装置において、塔切替用第１ダンパサイクル運転を有する運転モードを排ガス処理指令に基づいて待機運転モードに切替えて制御する運転制御方法であって、前記排ガス処理指令に基づいて切替えられた待機運転モードに少なくとも、隣接する塔の入口ダンパと出口ダンパが順次開状態に切り替わると他の塔の入口ダンパと出口ダンパが閉状態に切り替わるパターンを繰り返す塔切替用第２ダンパサイクル運転を行う工程を含むことを特徴としている。

本発明によれば、待機運転中の第２ダンパサイクル運転により、大気を塔内の蓄熱体に通さないで排出する制御を行っているので、燃焼室のバーナにて助燃する時間を低減することができる。

これにより、待機運転時におけるバーナの寿命の確保および燃料消費量の低減を図ることができる。

本発明の一実施の形態にかかわる蓄熱燃焼式排ガス浄化装置の概略図である。 図１の蓄熱燃焼式排ガス浄化装置の運転フローチャートである。 図２の待機運転モードのフローチャートである。 図１の待機運転における第２ダンパサイクル運転を示す模式図である。 本発明の他の実施の形態にかかわる蓄熱燃焼式排ガス浄化装置の概略図である。 図５の待機運転時の第２ダンパサイクル運転を示す模式図である。 従来の蓄熱燃焼式排ガス浄化装置の概略図である。 従来の蓄熱燃焼式排ガス浄化装置の運転フローチャートである。 図８の待機運転モードのフローチャートである。 従来の待機運転における第１ダンパサイクル運転を示す模式図である。

本発明は、蓄熱室の数により２塔式や、３塔式、多塔式がある蓄熱燃焼式排ガス浄化装置に適用することができる。２塔式の蓄熱燃焼式排ガス浄化装置が最も構造が単純で、小型にすることができる。

以下、添付図面に基づいて本発明の蓄熱燃焼式排ガス浄化装置の運転制御方法を説明する。本発明に適用される一実施の形態にかかわる蓄熱燃焼式排ガス浄化装置は、基本的な構造として図７に示される蓄熱燃焼式排ガス浄化装置と同じであるが、制御装置Ａに代えて制御装置Ｂが用いられている点で異なっている。

本実施の形態の蓄熱燃焼式排ガス浄化装置は、図１に示されるように、内部に第１の蓄熱体１ａを配設した蓄熱室１を有する第１塔Ｔ１と第２の蓄熱体２ａを配設した蓄熱室２を有する第２塔Ｔ２とを並列に配設し、各蓄熱体１ａ、２ａの上部をバーナ３ａが設けられる共通の燃焼室３にした構造からなる本体と、各蓄熱体１ａ、２ａの下方にそれぞれ接続されている入口ダンパ４ａ、５ａおよび出口ダンパ４ｂ、５ｂと、入口ダンパ４ａ、５ａに接続される排ガス供給管６ａと、出口ダンパ４ｂ、５ｂに接続される処理済みの浄化ガス排気管６ｂと、前記排ガス供給管６ａにおける入口ダンパ４ａ、５ａの上流位置に接続される送風機７および冷風導入ダンパ８と、排ガス供給管６ａから生産設備に延びる吸引ライン１０に接続される、排ガスの吸引と遮断を切替える吸引遮断ダンパ９および冷風導入ダンパ８と、各ダンパの切替および燃焼室の温度を制御する制御装置Ｂとを備えている。

つぎに、本実施の形態における蓄熱燃焼式排ガス浄化装置の運転制御について説明するが、図２に示されるように、昇温運転モード以降の制御（ステップＳ）は前記図８において説明した制御と同じであることから、説明を省略し、待機運転モード以降について説明する。

待機運転モードが選択されると、バーナが停止するとともに塔切替用第２ダンパサイクル運転と送風機の第２ダンパサイクル運転の風量の設定がほぼ同時に行われる（ステップＳＳ１、ＳＳ２）。
なお、バーナが停止するとともに塔切替用第２ダンパサイクル運転と送風機の第２ダンパサイクル運転の風量の設定がほぼ同時に行われているが、たとえば前記塔切替用第２ダンパサイクル運転を行うときに、バーナの停止動作と第２ダンパサイクル運転の風量設定動作をタイミングをずらして行うようにすることもできる。

この第２ダンパサイクル運転では、図４および表２に示されるように、第１塔Ｔ１の入口ダンパ４ａと出口ダンパ４ｂが開状態に切り替わるとともに第２塔Ｔ２の入口ダンパ５ａと出口ダンパ５ｂが閉状態に切り替わるパターン１と、第２塔Ｔ２の入口ダンパ５ａと出口ダンパ５ｂが開状態に切り替わるとともに第１塔Ｔ１の入口ダンパ４ａと出口ダンパ４ｂが閉状態に切り替わるパターン２とを交互に繰り返す。なお、図４における矢印Ｙは気流方向を示している。

ついで、燃焼室内を所定温度以上に維持するために、バーナを運転して再度着火させる温度、たとえば７８０〜８００℃の設定値に到達しているか否かが判定される（ステップＳＳ３）。

この判定に基づいて、再度着火させる温度（燃焼室の温度）が設定値を越えていると判断されると、再度判定を行う。
そして、この判定に基づいて、燃焼室の温度が設定値以下であると判断されると、塔切替用第１ダンパサイクル運転と送風機の待機運転の風量の設定が行われるとともに、バーナをほぼ同時に運転する（ステップＳＳ４）。
なお、塔切替用第１ダンパサイクル運転と送風機の待機運転の風量の設定が行われるとともに、バーナをほぼ同時に運転しているが、たとえば塔切替用第１ダンパサイクル運転を行うときに、待機運転の風量設定動作とバーナの運転動作をタイミングをずらして行うようにすることもできる。

このときの第１ダンパサイクル運転は、前記図８および表１に示されるように、前記昇温運転モードのときの第１ダンパサイクル運転と同じく、第１塔と第２塔の入口ダンパ４ａ、５ａと出口ダンパ４ｂ、５ｂの開閉動作がパターン１とパターン２を交互に繰り返す。

ついで、運転中のバーナを停止し、消火させる温度が設定値に到達しているか否かが判定される（ステップＳＳ５）。

この判定に基づいて、バーナの消火温度が設定値未満であると判断されると、再度判定を行う。
そして、判定に基づいて、温度が設定値以上であると判断されると、ステップＳＳ２に移行してバーナを停止する。
そして、生産設備の稼動が復帰するまで、前記ステップＳＳ２からステップＳＳ５を繰り返す。

本実施の形態では、待機運転中の第２ダンパサイクル運転により、大気を塔内の蓄熱体に通さないで排出する制御を行っているので、燃焼室のバーナにて助燃する時間を低減することができる。
これにより、使用しているバーナの寿命を確保し、燃料消費量を低減することから、省エネ運転を達成することができる。
さらに、大気を塔内の蓄熱体に通さないので、蓄熱体を通すための所定風量も必要なくなり、インバータで制御している送風機の回転数を下げて風量を変更することができる。これにより、ここでも回転数を下げることによって省エネ効果が期待できる。

なお、本実施の形態では、吸引ライン８側の生産設備における被処理製品の段取り替えなどにより該浄化装置の昇温運転モードから生産設備の排ガス処理指令までの時間が長くなる場合の待機運転モードについて説明したが、たとえば排ガス処理指令後のガス処理運転の途中に生産設備における製品取替えなどにより一時停止した場合にも適用することができる。ただしこの場合には、ステップＳＳ１の次工程として吸引遮断ダンパを閉じる工程を入れるなど適宜追加変更を行う。

また、本実施の形態では、２塔式の蓄熱燃焼式排ガス浄化装置について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、蓄熱室の数により３塔式または多塔式の蓄熱燃焼式排ガス浄化装置に適用することができる。

たとえば、図５に示されるように、３塔式の蓄熱燃焼式排ガス浄化装置においては、第１塔Ｔ１と第２塔Ｔ２に第３塔Ｔ３が並列に配設されているとともに、該第１塔Ｔ１、第２塔Ｔ２および第３塔Ｔ３に前記冷風取入ダンパ１０に連通するパージ配管２１がそれぞれ第１塔パージダンパ２２ａ、第２塔パージダンパ２２ｂおよび第３塔パージダンパ２２ｃを介して接続されている。

この３塔式の蓄熱燃焼式排ガス浄化装置は、前記２塔式の蓄熱燃焼式排ガス浄化装置とは異なりパージ配管２１を接続する必要があるため、３塔式の蓄熱燃焼式排ガス浄化装置における塔切替用第１ダンパサイクル運転は、図５および表３に示されるように、第１塔Ｔ１、第２塔Ｔ２および第３塔Ｔ３のそれぞれの入口ダンパ４ａ、５ａ、２３ａ、出口ダンパ４ｂ、５ｂ、２３ｂおよびパージダンパ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの切替パターンをパターン１、パターン２およびパターン３を交互に切替えるようにしている。

しかしながら、３塔式の蓄熱燃焼式排ガス浄化装置における塔切替用第２ダンパサイクル運転は、パージダンパ２２ａ、２２ｂおよび２２ｃが閉じることから前記２塔式の蓄熱燃焼式排ガス浄化装置の塔切替用第２ダンパサイクル運転と同様に、図６および表４に示されるように、第１塔Ｔ１の入口ダンパ４ａと出口ダンパ４ｂが開状態に切り替わるとともに第２塔Ｔ２および第３塔Ｔ３の入口ダンパ５ａ、２３ａと出口ダンパ５ｂ、２３ｂが閉状態に切り替わるパターンとしてのパターン１と、第２塔Ｔ２の入口ダンパ５ａと出口ダンパ５ｂが開状態に切り替わるとともに第１塔Ｔ１の入口ダンパ４ａと出口ダンパ４ｂおよび第３塔Ｔ３の入口ダンパ２３ａと出口ダンパ２３ｂが閉状態に切り替わるパターンとしてのパターン２と、第３塔Ｔ３の入口ダンパ２３ａと出口ダンパ２３ｂが開状態に切り替わるとともに第１塔Ｔ１の入口ダンパ４ａと出口ダンパ４ｂおよび第２塔Ｔ２の入口ダンパ５ａと出口ダンパ５ｂが閉状態に切り替わるパターンとしてのパターン３とを繰り返す。

また、４塔式の蓄熱燃焼式排ガス浄化装置の場合には、前記パージ配管は必要なくなることから、塔切替用第２ダンパサイクル運転は、前記第２塔や第３塔の蓄熱燃焼式排ガス浄化装置と同様に、隣接する塔の入口ダンパと出口ダンパが順次開状態に切り替わると他の塔の入口ダンパと出口ダンパが閉状態に切り替わるパターンを繰り返す。

Ｂ 制御装置
Ｔ１ 第１塔
Ｔ２ 第２塔
Ｔ３ 第３塔
１、２ 蓄熱室
１ａ 第１の蓄熱体
２ａ 第２の蓄熱体
３ 燃焼室
４ａ、５ａ、２３ａ 入口ダンパ
４ｂ、５ｂ、２３ｂ 出口ダンパ
６ａ 排ガス供給管
６ｂ 浄化ガス排気管
７ 送風機
８ 吸引ライン
９ 吸引遮断ダンパ
１０ 冷風取入ダンパ
１１ バーナ
１２ 温度センサ
２１ パージ配管
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ パージダンパ

Claims (8)

1. 蓄熱体を配設した蓄熱室を有する塔を複数並列に配設し、各蓄熱体の上部をバーナが設けられる共通の燃焼室にした構造からなる本体と、各蓄熱体の下方にそれぞれ接続されている入口ダンパおよび出口ダンパと、該入口ダンパに接続される排ガス供給管と、該出口ダンパに接続される処理済みの浄化ガス排気管と、前記排ガス供給管における入口ダンパの上流位置に接続される送風機と、排ガス供給管から生産設備に延びる吸引ラインに接続される、排ガスの吸引と遮断を切替える吸引遮断ダンパおよび冷風取入ダンパと、各ダンパの切替および燃焼室の温度を制御する制御装置とを備える蓄熱燃焼式排ガス浄化装置において、塔切替用第１ダンパサイクル運転を有する運転モードを排ガス処理指令に基づいて待機運転モードに切替えて制御する運転制御方法であって、
   前記排ガス処理指令に基づいて切替えられた待機運転モードに少なくとも、隣接する塔の入口ダンパと出口ダンパが順次開状態に切り替わると他の塔の入口ダンパと出口ダンパが閉状態に切り替わるパターンを繰り返す塔切替用第２ダンパサイクル運転を行う工程を含むことを特徴する蓄熱燃焼式排ガス浄化装置の運転制御方法。
2. 前記塔切替用第２ダンパサイクル運転を行う工程を行ったのち、前記塔切替用第１ダンパサイクル運転を行う工程を行う請求項１記載の蓄熱燃焼式排ガス浄化装置の運転制御方法。
3. 前記塔切替用第２ダンパサイクル運転を行う工程のときに、バーナを停止する工程と送風機の第２ダンパサイクル運転の風量を設定する工程とを行う請求項２記載の蓄熱燃焼式排ガス浄化装置の運転制御方法。
4. 前記塔切替用第１ダンパサイクル運転を行う工程のときに、送風機の待機運転の風量を設定する工程とバーナを運転する工程とを行う請求項２または３記載の蓄熱燃焼式排ガス浄化装置の運転制御方法。
5. 前記塔切替用第１ダンパサイクル運転を行う工程の前工程としてバーナを再着火させる温度の設定値であるか否かを判定する工程と、該塔切替用第１ダンパサイクル運転を行う工程の後工程としてバーナを消火させる温度の設定値であるか否かを判定する工程を含む請求項２、３または４記載の蓄熱燃焼式排ガス浄化装置の運転制御方法。
6. 前記蓄熱燃焼式排ガス浄化装置が第１塔と第２塔からなる２塔式の蓄熱燃焼式排ガス浄化装置において、前記塔切替用第２ダンパサイクル運転時に切り替えられるパターンが、第１塔の入口ダンパと出口ダンパが開状態に切り替わるとともに第２塔の入口ダンパと出口ダンパが閉状態に切り替わるパターン１であるとともに、前記第２塔の入口ダンパと出口ダンパが開状態に切り替わるとともに第１塔の入口ダンパと出口ダンパが閉状態に切り替わるパターン２とである請求項1、２、３、４または５記載の蓄熱燃焼式排ガス浄化装置の運転制御方法。
7. 前記蓄熱燃焼式排ガス浄化装置が第１塔、第２塔および第３塔からなる３塔式の蓄熱燃焼式排ガス浄化装置において、該第１塔、第２塔および第３塔に冷風取入ダンパに連通するパージ配管がそれぞれ第１塔パージダンパ、第２塔パージダンパおよび第３塔パージダンパを介して接続されてなる請求項1、２、３、４または５記載の蓄熱燃焼式排ガス浄化装置の運転制御方法。
8. 前記３塔式の蓄熱燃焼式排ガス浄化装置において、前記塔切替用第２ダンパサイクル運転時に切り替えられるパターンが、第１塔の入口ダンパと出口ダンパが開状態に切り替わるとともに第２塔および第３塔の入口ダンパと出口ダンパが閉状態に切り替わるパターンとしてのパターン１と、第２塔の入口ダンパと出口ダンパが開状態に切り替わるとともに第１塔の入口ダンパと出口ダンパおよび第３塔の入口ダンパと出口ダンパが閉状態に切り替わるパターンとしてのパターン２と、第３塔の入口ダンパと出口ダンパが開状態に切り替わるとともに第１塔の入口ダンパと出口ダンパおよび第２塔の入口ダンパと出口ダンパが閉状態に切り替わるパターンとしてのパターン３とである請求項７記載の蓄熱燃焼式排ガス浄化装置の運転制御方法。