JP2637529B2 - 炉内温度及びＮＯｘ制御装置 - Google Patents
炉内温度及びＮＯｘ制御装置Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、下水汚泥溶融炉、石炭用スラグタップ炉、
ごみ焼却炉及び溶融炉、製鉄用の高炉等の運転における
酸素富化燃焼形の炉内温度及びNOx制御装置に関する。
ごみ焼却炉及び溶融炉、製鉄用の高炉等の運転における
酸素富化燃焼形の炉内温度及びNOx制御装置に関する。
従来の酸素富化を用いた下水汚泥溶融炉等（以下炉と
称す）６は、第８図に示すように構成されている。炉６
には、順次空気調整ダンパ14′、空気流量形16とを有す
る空気ライン１により空気が供給される。また順次酸素
調節弁15′、酸素流量形17を有する酸素ライン２により
酸素富化用の酸素または酸素を高濃度に含むガスが供給
される。さらに炉６内にはNOx計５と温度計４が設けら
れている。図中３は燃料ライン、、７は表示計を示す。
称す）６は、第８図に示すように構成されている。炉６
には、順次空気調整ダンパ14′、空気流量形16とを有す
る空気ライン１により空気が供給される。また順次酸素
調節弁15′、酸素流量形17を有する酸素ライン２により
酸素富化用の酸素または酸素を高濃度に含むガスが供給
される。さらに炉６内にはNOx計５と温度計４が設けら
れている。図中３は燃料ライン、、７は表示計を示す。
炉６においては、溶融物による閉塞等を防止するため
の温度上昇を行ない、かつ耐火材保護のために余り温度
過上昇とならぬよう例えば約1300〜1600℃程度の比較的
高温の状態で変動が少なくなるように炉内温度を制御す
ることが必要である。しかしながら、炉内を高温にした
場合に発生し易いサーマルNOx（注（１）参照）を低減
することが必要である。そのため酸素ライン２を通して
酸素を炉６内に供給し酸素富化した空気（O2濃度を大気
濃度以上にした空気）による酸素富化燃焼を行ってい
る。
の温度上昇を行ない、かつ耐火材保護のために余り温度
過上昇とならぬよう例えば約1300〜1600℃程度の比較的
高温の状態で変動が少なくなるように炉内温度を制御す
ることが必要である。しかしながら、炉内を高温にした
場合に発生し易いサーマルNOx（注（１）参照）を低減
することが必要である。そのため酸素ライン２を通して
酸素を炉６内に供給し酸素富化した空気（O2濃度を大気
濃度以上にした空気）による酸素富化燃焼を行ってい
る。
酸素富化燃焼とは空気中のN2より相対的にN2割合を下
げることで炉６から排出される排ガスを少くし、その分
温度を上げる燃焼である。空気比を1.0以上とすると温
度が高くなるとともにO2濃度が高くなり又炉内の過剰O2
が高くなるためNOxが増加する。そこで還元燃焼するこ
とで（空気比が1.0未満）炉内のO2を不足させNOxを制御
する。具体的には、供給空気量と混合酸素の量をそれぞ
れ調整し高温状況及び全体空気比を保つようにする。し
かしながら、自動制御方法が確立されていない現状では
各状況を目視観察しながら、知恵と経験で空気ライン１
の空気調整ダンパ14′と酸素ライン２の酸素調節弁15′
を手動操作していた。注（１）NOx生成機構には、次の
二つがある。
げることで炉６から排出される排ガスを少くし、その分
温度を上げる燃焼である。空気比を1.0以上とすると温
度が高くなるとともにO2濃度が高くなり又炉内の過剰O2
が高くなるためNOxが増加する。そこで還元燃焼するこ
とで（空気比が1.0未満）炉内のO2を不足させNOxを制御
する。具体的には、供給空気量と混合酸素の量をそれぞ
れ調整し高温状況及び全体空気比を保つようにする。し
かしながら、自動制御方法が確立されていない現状では
各状況を目視観察しながら、知恵と経験で空気ライン１
の空気調整ダンパ14′と酸素ライン２の酸素調節弁15′
を手動操作していた。注（１）NOx生成機構には、次の
二つがある。
１） フェエルNOx 燃料のＮの量によりNOx発生 ２） サマールNOx 高温燃焼によるNOx発生 このサマールNOxは次の反応式により発生する。
O2＋Ｍ20＋Ｍ（M:第３の物質） N2＋ＯNO＋Ｎ Ｎ＋O2NO＋Ｏ Ｎ＋OHNO＋Ｈ これらは温度が高いほど、O2濃度が高いほど右へ反応
し、NOが発生する。
し、NOが発生する。
以上に説明したように炉は、溶融物による閉塞等を防
止するための温度上昇を行ない、かつ耐火材保護のため
に余り温度過上昇とならぬよう比較的高温の状態でNOx
をおさえながら変動が少なくなるように炉内温度を制御
することが必要である。NOxを低減する手段として、高
温部において空気比1.0以下の還元性燃焼を行なうこと
によりNOx発生を制御する方法がある。しかし、単に還
元性燃焼を行なった場合、そこでの熱発生量が少なくな
り、必要な温度を達成できない場合があるが、その際に
はさらに手段の１つとして酸素富化した空気（O2濃度を
大気濃度以上にした空気）を用いて、これを達成するこ
とが可能となる。この場合高温部での酸素濃度（酸素富
化率）の制御と、全体としての空気過剰率（空気比）の
制御とを併せて行なう必要が生じる。しかしながら、現
状では各状況を目視観察しながら、知恵と経験で空気調
節ダンパや酸素調節弁等を手で操作していた。
止するための温度上昇を行ない、かつ耐火材保護のため
に余り温度過上昇とならぬよう比較的高温の状態でNOx
をおさえながら変動が少なくなるように炉内温度を制御
することが必要である。NOxを低減する手段として、高
温部において空気比1.0以下の還元性燃焼を行なうこと
によりNOx発生を制御する方法がある。しかし、単に還
元性燃焼を行なった場合、そこでの熱発生量が少なくな
り、必要な温度を達成できない場合があるが、その際に
はさらに手段の１つとして酸素富化した空気（O2濃度を
大気濃度以上にした空気）を用いて、これを達成するこ
とが可能となる。この場合高温部での酸素濃度（酸素富
化率）の制御と、全体としての空気過剰率（空気比）の
制御とを併せて行なう必要が生じる。しかしながら、現
状では各状況を目視観察しながら、知恵と経験で空気調
節ダンパや酸素調節弁等を手で操作していた。
本発明は上記課題を解決するため次の手段を講ずる。
すなわち、炉内温度及びNOx制御装置において、空気
ラインに空気制御ダンパおよび空気流量計を持ち、燃料
ラインに燃料流量計を持ち、酸素ライン酸素制御弁およ
び酸素流量計を持つ酸素富化燃焼形の炉において、同炉
内に設けられる温度計およびNOx計と、出力を上記空気
制御ダンパへ送る空気流量調節器と、出力を上記酸素制
御弁へ送る酸素流量調節器と、上記温度計、NOx計、空
気流量計、燃料流量計、および酸素流量計の信号を受
け、出力を上記空気流量調節器および酸素流量調節器へ
送る演算処理装置とを備え、同演算処理装置は空気比、
酸素量、酸素富化率、空気供給量および酸素供給量を求
めるとともに、空気比が所定値以上で上記NOx計の濃度
が所定の設定許容値を越えた場合は酸素富化率を固定し
て空気比を下げる操作信号を出力し、逆に空気比が同所
定値未満で、NOx計の濃度が同設定許容値を越えた場合
は酸素富化率を固定して空気比を上げる操作信号を出力
し、また、上記温度計の温度が所定の設定許容値を越え
た場合、空気比を固定し酸素富化率を下げる操作信号を
出力し、逆に同許容値より下った場合は、空気比を固定
して酸素富化率を上げる操作信号を出力するようにし
た。
ラインに空気制御ダンパおよび空気流量計を持ち、燃料
ラインに燃料流量計を持ち、酸素ライン酸素制御弁およ
び酸素流量計を持つ酸素富化燃焼形の炉において、同炉
内に設けられる温度計およびNOx計と、出力を上記空気
制御ダンパへ送る空気流量調節器と、出力を上記酸素制
御弁へ送る酸素流量調節器と、上記温度計、NOx計、空
気流量計、燃料流量計、および酸素流量計の信号を受
け、出力を上記空気流量調節器および酸素流量調節器へ
送る演算処理装置とを備え、同演算処理装置は空気比、
酸素量、酸素富化率、空気供給量および酸素供給量を求
めるとともに、空気比が所定値以上で上記NOx計の濃度
が所定の設定許容値を越えた場合は酸素富化率を固定し
て空気比を下げる操作信号を出力し、逆に空気比が同所
定値未満で、NOx計の濃度が同設定許容値を越えた場合
は酸素富化率を固定して空気比を上げる操作信号を出力
し、また、上記温度計の温度が所定の設定許容値を越え
た場合、空気比を固定し酸素富化率を下げる操作信号を
出力し、逆に同許容値より下った場合は、空気比を固定
して酸素富化率を上げる操作信号を出力するようにし
た。
上記手段により演算処理装置は、温度計、NOx計、空
気流量計、燃料流量計および酸素流量計の信号を受け、
空気比、酸素量、酸素富化率、空気供給量および酸素供
給量を算出するとともに、空気比が所定値以上で上記NO
x計の濃度が所定の設定許容値を越えた場合は酸素富化
率を固定して空気比を下げる操作信号を出力し、逆に空
気比が同所定値未満で、NOx計の濃度が同設定許容値を
越えた場合は酸素富化率を固定して空気比を上げる操作
信号を出力し、また、上記温度計の温度が所定の設定許
容値を越えた場合、空気比を固定し酸素富化率を下げる
操作信号を出力し、逆に同許容値より下った場合は、空
気比を固定して酸素富化率を上げる操作信号を出力す
る。空気流量調節器と酸素流量調節器は演算処理装置よ
り信号を受け空気制御ダンパと酸素制御弁へそれぞれ信
号を送りそれらの開度を調節する。
気流量計、燃料流量計および酸素流量計の信号を受け、
空気比、酸素量、酸素富化率、空気供給量および酸素供
給量を算出するとともに、空気比が所定値以上で上記NO
x計の濃度が所定の設定許容値を越えた場合は酸素富化
率を固定して空気比を下げる操作信号を出力し、逆に空
気比が同所定値未満で、NOx計の濃度が同設定許容値を
越えた場合は酸素富化率を固定して空気比を上げる操作
信号を出力し、また、上記温度計の温度が所定の設定許
容値を越えた場合、空気比を固定し酸素富化率を下げる
操作信号を出力し、逆に同許容値より下った場合は、空
気比を固定して酸素富化率を上げる操作信号を出力す
る。空気流量調節器と酸素流量調節器は演算処理装置よ
り信号を受け空気制御ダンパと酸素制御弁へそれぞれ信
号を送りそれらの開度を調節する。
このようにして容易にNOxを設定許容値以内に抑え、
所定の高温を維持できるようになる。
所定の高温を維持できるようになる。
本発明の一実施例を第１図ないし第７図により説明す
る。
る。
第１図は全体構造図、第２図ないし第６図は作用説明
図、第７図は演算フロー図である。
図、第７図は演算フロー図である。
なお、従来例で説明した部分は、冗長さをさけるため
説明を省略し、この発明に関する部分を主体に説明す
る。
説明を省略し、この発明に関する部分を主体に説明す
る。
第１図にて、熱電対形の温度計４の出力は第２の演算
器28と第４の演算器11へ送られる。またNOx計５の出力
は第３の演算器38と第４の演算器11へ送られる。空気流
量指示調節計26は第４の演算器11と空気流量計16の出力
を受け自己の出力を空気制御ダンパ14へ送る。また酸素
流量指示調節計27は第４の演算器11と酸素流量計17の出
力を受け自己の出力を酸素制御弁15へ送る。
器28と第４の演算器11へ送られる。またNOx計５の出力
は第３の演算器38と第４の演算器11へ送られる。空気流
量指示調節計26は第４の演算器11と空気流量計16の出力
を受け自己の出力を空気制御ダンパ14へ送る。また酸素
流量指示調節計27は第４の演算器11と酸素流量計17の出
力を受け自己の出力を酸素制御弁15へ送る。
第１の演算器19は、空気流量計16、燃料ライン３に設
けられた燃料流量計18、および酸素流量計17の出力を受
け自己の出力を第２と第３の演算器28,38へ送る。演算
器28,38の出力は演算器11へ送られる。また演算器11の
出力は空気流量指示調節器26と酸素流量指示調節器27へ
送られる。
けられた燃料流量計18、および酸素流量計17の出力を受
け自己の出力を第２と第３の演算器28,38へ送る。演算
器28,38の出力は演算器11へ送られる。また演算器11の
出力は空気流量指示調節器26と酸素流量指示調節器27へ
送られる。
演算処理装置20は第１ないし第４の演算器19,28,38,1
1を備えたものである。
1を備えたものである。
以上の構成をもとに以下に作用を説明する。
空気比λおよび酸素富化率ｘは次の（１）および
（２）式で定義される。
（２）式で定義される。
λ＝K/（Ｆ・Ot） ……（１） ｘ＝K/（Ａ＋Ｂ） ……（２） ここで、K:炉６に入る酸素量＝0.21A＋Ｂ A:空気量（供給） B:酸素量（供給） F:燃料供給量 Ot:燃料の燃焼に必要な理論酸素量 （２）式および上記Ｋ＝0.21A＋Ｂより（３）、
（４）式が成立する。
（４）式が成立する。
Ａ＝（K/0.79）（1/x−１） ……（３） Ｂ＝（K/0.79）（１−0.21/x） ……（４） なお（１）式よりＫはλに比例するのでＫをλでおき
かえて考える。
かえて考える。
第１の演算器19は空気流量計16、燃料流量計18、およ
び酸素流量計17の信号を受けて（１）式により空気比λ
を求め演算器28,38へ送る。演算器28は温度計４と演算
器19の信号を受けてそのときの酸素富化比率ｘを（２）
式により求めて出力する。また演算器38はNOx計５と演
算器19の信号を受けて炉６に入る酸素量Ｋを出力する。
このときの空気比λとNOx,O2の関係は第２図に、空気比
λと温度との関係は第３図にそれぞれ示すようになる。
また酸素富化率ｘと温度との関係は第４図のようにな
る。
び酸素流量計17の信号を受けて（１）式により空気比λ
を求め演算器28,38へ送る。演算器28は温度計４と演算
器19の信号を受けてそのときの酸素富化比率ｘを（２）
式により求めて出力する。また演算器38はNOx計５と演
算器19の信号を受けて炉６に入る酸素量Ｋを出力する。
このときの空気比λとNOx,O2の関係は第２図に、空気比
λと温度との関係は第３図にそれぞれ示すようになる。
また酸素富化率ｘと温度との関係は第４図のようにな
る。
そこで演算器11は演算器28,38の信号を受けて
（３）、（４）式より空気量Ａと酸素量Ｂ求めるととも
に次のような演算処理を行う。
（３）、（４）式より空気量Ａと酸素量Ｂ求めるととも
に次のような演算処理を行う。
すなわち、空気比がNOxが極少値となるλ１（≒0.7）
以上（第２図参照）で排ガス中のNOx濃度、すなわちNOx
計５の濃度が設定許容値を越えた場合は酸素富化率を固
定して空気比を下げる（第３図参照）操作信号を出力
し、逆に空気比がλ１未満で、NOx計５の濃度が同設定
許容値を越えた場合は酸素富化率を固定して空気比を上
げる操作信号を出力する。
以上（第２図参照）で排ガス中のNOx濃度、すなわちNOx
計５の濃度が設定許容値を越えた場合は酸素富化率を固
定して空気比を下げる（第３図参照）操作信号を出力
し、逆に空気比がλ１未満で、NOx計５の濃度が同設定
許容値を越えた場合は酸素富化率を固定して空気比を上
げる操作信号を出力する。
また、炉６内温度すなわち温度計４の温度が設定許容
値を越えた場合、空気比を固定し酸素富化率を下げる
（第４図参照）操作信号を出力し、逆に同設定許容値よ
り下った場合は、空気比を固定して酸素富化率を上げる
操作信号を出力する。以上の関係を表１に示す。
値を越えた場合、空気比を固定し酸素富化率を下げる
（第４図参照）操作信号を出力し、逆に同設定許容値よ
り下った場合は、空気比を固定して酸素富化率を上げる
操作信号を出力する。以上の関係を表１に示す。
この演算器11の出力信号を受け空気流量指示調整器26
は空気流量を指示するとともに空気制御ダンパ14の開度
を調節する。また同様に演算器11の出力信号を受け酸素
流量指示器27は酸素流量を指示するとともに酸素制御弁
５の開度を調節する。空気制御ダンパ14の開度とλ、ｘ
の関係を第５図に、酸素制御弁の開度とλ、ｘの関係を
第６図に示す。また以上の演算フローを第７図に示す。
は空気流量を指示するとともに空気制御ダンパ14の開度
を調節する。また同様に演算器11の出力信号を受け酸素
流量指示器27は酸素流量を指示するとともに酸素制御弁
５の開度を調節する。空気制御ダンパ14の開度とλ、ｘ
の関係を第５図に、酸素制御弁の開度とλ、ｘの関係を
第６図に示す。また以上の演算フローを第７図に示す。
このようにして容易に炉内は所定の低NOx範囲に抑え
られ、所定の高温に維持さえるように自動制御される。
られ、所定の高温に維持さえるように自動制御される。
以上に説明したように本発明は次の効果を奏する。
（１） NOxを可能な限り低いレベルで抑えることが可
能となる。
能となる。
（２） 炉内温度を所定の高温に保つことで安定したス
ラグ排出が可能となる。
ラグ排出が可能となる。
（３） 上記の条件を満たすために従来人間が行なって
いたのを自動化することで省力化が図れる。
いたのを自動化することで省力化が図れる。
第１図は本発明の第１実施例に係る全体ブロック線図、
第２ないし第６図は同実施例の作用説明図、第７図は同
実施例の演算フロー図、第８図は従来装置の系統図であ
る。 １……空気ライン、２……酸素ライン、 ３……燃料ライン、４……温度計、 ５……NOx計、６……炉、 ７……流量指示調節計、11,19,28,38……演算器、 14……空気制御ダンパ、15……酸素制御弁、 16……空気流量計、17……酸素流量計、 20……演算処理装置、26……空気流量指示調節器、 27……酸素流量指示調節器。
第２ないし第６図は同実施例の作用説明図、第７図は同
実施例の演算フロー図、第８図は従来装置の系統図であ
る。 １……空気ライン、２……酸素ライン、 ３……燃料ライン、４……温度計、 ５……NOx計、６……炉、 ７……流量指示調節計、11,19,28,38……演算器、 14……空気制御ダンパ、15……酸素制御弁、 16……空気流量計、17……酸素流量計、 20……演算処理装置、26……空気流量指示調節器、 27……酸素流量指示調節器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺井 正弘 神奈川県横浜市中区錦町12番地 菱日エ ンジニアリング株式会社本牧事業所内 (56)参考文献 特開 昭61−276624（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−71824（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】空気ラインに空気制御ダンパおよび空気流
量計を持ち、燃料ラインに燃料流量計を持ち、酸素ライ
ンに酸素制御弁および酸素流量計を持つ酸素富化燃焼形
の炉において、同炉内に設けられる温度計およびNOx計
と、出力を上記空気制御ダンパへ送る空気流量調節器
と、出力を上記酸素制御弁へ送る酸素流量調節器と、上
記温度計、NOx計、空気流量計、燃料流量計、および酸
素流量計の信号を受け、出力を上記空気流量調節器およ
び酸素流量調節器へ送る演算処理装置とを備え、同演算
処理装置は空気比、酸素量、酸素富化率、空気供給量お
よび酸素供給量を求めるとともに、空気比が所定値以上
で上記NOx計の濃度が所定の設定許容値を越えた場合は
酸素富化率を固定して空気比を下げる操作信号を出力
し、逆に空気比が同所定値未満で、NOx計の濃度が同設
定許容値を越えた場合は酸素富化率を固定して空気比を
上げる操作信号を出力し、また、上記温度計の温度が所
定の設定許容値を越えた場合、空気比を固定し酸素富化
率を下げる操作信号を出力し、逆に同許容値より下った
場合は空気比を固定して酸素富化率を上げる操作信号を
出力することを特徴とする炉内温度及びNOx制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63334051A JP2637529B2 (ja) | 1988-12-29 | 1988-12-29 | 炉内温度及びＮＯｘ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63334051A JP2637529B2 (ja) | 1988-12-29 | 1988-12-29 | 炉内温度及びＮＯｘ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02178513A JPH02178513A (ja) | 1990-07-11 |
| JP2637529B2 true JP2637529B2 (ja) | 1997-08-06 |
Family
ID=18272963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63334051A Expired - Fee Related JP2637529B2 (ja) | 1988-12-29 | 1988-12-29 | 炉内温度及びＮＯｘ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2637529B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2781039B1 (fr) * | 1998-07-08 | 2000-09-22 | Air Liquide | Procede de combustion d'un combustible avec un comburant riche en oxygene |
| JP2002357386A (ja) * | 2001-06-01 | 2002-12-13 | Iwatani Internatl Corp | アルミニウムの溶解方法 |
| JP5798728B2 (ja) * | 2010-10-04 | 2015-10-21 | 株式会社キンセイ産業 | 乾溜ガス化焼却処理装置 |
| JP2013139966A (ja) * | 2012-01-05 | 2013-07-18 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | 加熱炉のＮＯｘ自動制御方法及び装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6071824A (ja) * | 1983-09-28 | 1985-04-23 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 酸素富化燃焼法における酸素富化率制御方法 |
| JPS61276624A (ja) * | 1985-05-31 | 1986-12-06 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 酸素富化燃焼制御方法および制御装置 |
-
1988
- 1988-12-29 JP JP63334051A patent/JP2637529B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02178513A (ja) | 1990-07-11 |
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