JP5225701B2 - 低ＮＯｘ燃焼制御方法および還元処理物の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、金属酸化物と石炭等との混合物を含む被加熱物を加熱・還元するロータリーハースファーネス（ＲＨＦ；回転床炉）において、低ＮＯｘで燃焼を行うように制御する低ＮＯｘ燃焼制御方法および還元処理物の製造方法に関する。
上記ＲＨＦを含む燃焼装置において低ＮＯｘ燃焼を実現するには、燃焼装置内に局所的な高温部を作らずに、低空気比で運転することが重要である。そして、低ＮＯｘ燃焼を達成する燃焼制御方法としては、脱硝設備の省略化が可能であるため、数多く提案されている。例えば、排ガス中の酸素濃度などの測定値に基づき単純にフィードバックする燃焼制御方法、操作量と測定値とから重回帰分析して或いはＮＯｘ生成量を反応速度から計算して、燃焼条件を決定する方法（例えば特許文献１、２、３参照）、または操作量と測定値とから経験的に予め求めた式を用いて燃焼制御する方法（例えば特許文献４、５参照）などが提案されている。
特開平１１−１３２４１３号公報 特開昭６１−２４５８２６号公報 特開昭６１−１８０８２９号公報 特開平２−３０２５０３号公報 特開昭５９−４１７１３号公報
しかしながら、上述した各種の燃焼制御方法は、各提案方法の燃焼炉の形態が上記ＲＨＦとは異なっていて、上記ＲＨＦにおいて燃焼制御を行っても十分にＮＯｘ値を低減できないでいた。
本発明は、このような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、ＲＨＦにおいてＮＯｘを低減化させ得る低ＮＯｘ燃焼制御方法、およびその低ＮＯｘ燃焼制御方法を用いる還元処理物の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の請求項１の低ＮＯｘ燃焼制御方法は、金属酸化物とその還元剤となるものであって炭素を含む物質との混合物を含む被加熱物を回転床炉に供給し、前記回転床炉の炉内に燃焼用空気を供給するとともに前記炉内に設けられたバーナーにより前記被加熱物から発生する可燃性ガスを燃焼させて前記被加熱物を加熱・還元し、その還元処理物を前記回転床炉の炉出口から回収して行う還元処理物の製造に用いる低ＮＯｘ燃焼制御方法であって、前記回転床炉から排出されるＮＯｘ値、前記バーナーの空気比および前記燃焼用空気の予熱温度の間の関係式を予め求めておく工程と、前記関係式と、前記バーナーの空気比および前記燃焼用空気の予熱温度の各実測値とに基づき予測ＮＯｘ値を求める予測ＮＯｘ値算出工程と、予測ＮＯｘ値算出工程で求めた予測ＮＯｘ値と予め設定された設定ＮＯｘ値との大小を比較する比較工程と、求めた前記予測ＮＯｘ値が前記設定ＮＯｘ値以上の場合には、前記関係式を用いて予測ＮＯｘ値を設定ＮＯｘ値以下とするバーナーの空気比の適正値を算出し、算出した前記バーナーの空気比の適正値に基づいて燃焼制御を行う燃焼制御工程とを含むことを特徴とする。
本発明の請求項２の低ＮＯｘ燃焼制御方法は、金属酸化物とその還元剤となるものであって炭素を含む物質との混合物を含む被加熱物を回転床炉に供給し、前記回転床炉の炉内に燃焼用空気を供給するとともに前記炉内に設けられたバーナーにより前記被加熱物から発生する可燃性ガスを燃焼させて前記被加熱物を加熱・還元し、その還元処理物を前記回転床炉の炉出口から回収して行う還元処理物の製造に用いる低ＮＯｘ燃焼制御方法であって、前記回転床炉から排出されるＮＯｘ値、前記バーナーの空気比および前記燃焼用空気の予熱温度の間の関係式を予め求めておく工程と、前記関係式と、前記バーナーの空気比および前記燃焼用空気の予熱温度の各実測値とに基づき予測ＮＯｘ値を求める予測ＮＯｘ値算出工程と、予測ＮＯｘ値算出工程で求めた予測ＮＯｘ値と予め設定された設定ＮＯｘ値との大小を比較する比較工程と、求めた予測ＮＯｘ値が前記設定ＮＯｘ値以上の場合には、前記関係式を用いて予測ＮＯｘ値を設定ＮＯｘ値以下とする燃焼用空気の予熱温度の適正値を算出し、算出した燃焼用空気の予熱温度の適正値に基づいて燃焼制御を行う燃焼制御工程とを含むことを特徴とする。
本発明の請求項３の低ＮＯｘ燃焼制御方法は、金属酸化物とその還元剤となるものであって炭素を含む物質との混合物を含む被加熱物を回転床炉に供給し、前記回転床炉の炉内に燃焼用空気を供給するとともに前記炉内に設けられたバーナーにより前記被加熱物から発生する可燃性ガスを燃焼させて前記被加熱物を加熱・還元し、その還元処理物を前記回転床炉の炉出口から回収して行う還元処理物の製造に用いる低ＮＯｘ燃焼制御方法であって、前記回転床炉から排出されるＮＯｘ値、前記バーナーの空気比および前記燃焼用空気の予熱温度の間の関係式を予め求めておく工程と、前記関係式と、前記バーナーの空気比および前記燃焼用空気の予熱温度の各実測値とに基づき予測ＮＯｘ値を求める予測ＮＯｘ値算出工程と、予測ＮＯｘ値算出工程で求めた予測ＮＯｘ値と予め設定された設定ＮＯｘ値との大小を比較する比較工程と、求めた予測ＮＯｘ値が前記設定ＮＯｘ値以上の場合には、前記関係式を用いて予測ＮＯｘ値を設定ＮＯｘ値以下とするバーナーの空気比の適正値と、燃焼用空気の予熱温度の適正値とを算出し、算出した両適正値に基づいてバーナーの空気比を制御するとともに燃焼を制御する空気比・燃焼制御工程とを含むことを特徴とする。
本発明の請求項４の低ＮＯｘ燃焼制御方法は、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の低ＮＯｘ燃焼制御方法において、前記関係式は炉内温度を含んだものであって、前記予測ＮＯｘ値算出工程は、その関係式と、前記炉内温度、前記バーナーの空気比および前記燃焼用空気の予熱温度の各実測値とに基づいて前記予測ＮＯｘ値を求め、かつ、前記比較工程は、求めた予測ＮＯｘ値と予め炉内温度を加味して設定された設定ＮＯｘ値とを比較することを特徴とする。
本発明の請求項５の低ＮＯｘ燃焼制御方法は、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の低ＮＯｘ燃焼制御方法において、前記関係式に、下記１式を用いることを特徴とする。
Figure 0005225701
但し、Ｚ：予測ＮＯｘ値［ｐｐｍ］
Ｔａ：予熱空気温度［℃］
Ａ，Ｂ：補正係数［ｐｐｍ］
ａ：閾値［℃］
α：定数
Ｍ：複数の領域を有する回転床炉における１または２以上の領域での空気比に関す
る項であって、或る領域ｉにおいて（ｍｉ／ｄｉ）δｉを定義したときの任意
の１つの領域での（ｍｉ／ｄｉ）δｉまたは任意の２以上の領域での（ｍｉ／
ｄｉ）δｉの積で表される。
ｍｉ：バーナー空気比
ｄｉ：閾値［−］
δｉ：領域ｉに関する定数

本発明の請求項６の低ＮＯｘ燃焼制御方法は、請求項４に記載の低ＮＯｘ燃焼制御方法において、前記関係式に、下記２式を用いることを特徴とする。
Figure 0005225701
但し、Ｚ：予測ＮＯｘ値［ｐｐｍ］
Ｔａ：予熱空気温度［℃］
Ｔｆ：回転床炉内平均温度［℃］
Ａ，Ｂ：補正係数［ｐｐｍ］
ａ、ｂ：閾値［℃］
α、β：定数
Ｍ：複数の領域を有する回転床炉における１または２以上の領域での空気比に関す
る項であって、或る領域ｉにおいて（ｍｉ／ｄｉ）δｉを定義したときの任意
の１つの領域での（ｍｉ／ｄｉ）δｉまたは任意の２以上の領域での（ｍｉ／
ｄｉ）δｉの積で表される。
ｍｉ：バーナー空気比
ｄｉ：閾値［−］
δｉ：領域ｉに関する定数

本発明の請求項７の低ＮＯｘ燃焼制御方法は、請求項１乃至６のいずれか１つに記載の低ＮＯｘ燃焼制御方法において、前記関係式に、前記炉出口の酸素濃度をパラメータとして含み、かつ予測ＮＯｘ値算出工程において前記炉出口の酸素濃度の実測値又は計算値を用いることを特徴とする。
本発明の還元処理物の製造方法は、金属酸化物とその還元剤となるものであって炭素を含む物質との混合物を含む被加熱物を回転床炉に供給し、該回転床炉の炉内に燃焼用空気を供給するとともに前記炉内に設けられたバーナーにより上記被加熱物から発生する可燃性ガスを燃焼させて前記被加熱物を加熱・還元し、その還元処理物を前記回転床炉の炉出口から排出して回収する還元処理物の製造方法であって、請求項１乃至７のいずれかに記載の低ＮＯｘ燃焼制御方法を用いることを特徴とする。
請求項１の本発明に係る低ＮＯｘ燃焼制御方法による場合には、ＲＨＦのＮＯｘ値に対して影響を与えるバーナーの空気比、燃焼用空気の予熱温度および炉出口の酸素濃度のうち、特に影響度合いが高いバーナーの空気比について設定ＮＯｘ値を達成し得る適正値を求め、そのバーナーの空気比の適正値に基づいてＲＨＦの燃焼制御を行うので、設定ＮＯｘ値に効率よく近づけることが可能になり、低ＮＯｘで燃焼制御を行い得る。
また、請求項２の本発明に係る低ＮＯｘ燃焼制御方法による場合には、ＲＨＦのＮＯｘ値に対して影響を与えるバーナーの空気比、燃焼用空気の予熱温度および炉出口の酸素濃度のうち、特に影響度合いが高い燃焼用空気の予熱温度について設定ＮＯｘ値を達成し得る適正値を求め、その燃焼用空気の予熱温度の適正値に基づいてＲＨＦの燃焼制御を行うので、設定ＮＯｘ値に効率よく近づけることが可能になり、低ＮＯｘで燃焼制御を行い得る。
また、請求項３の本発明に係る低ＮＯｘ燃焼制御方法による場合には、ＲＨＦのＮＯｘ値に対して影響を与えるバーナーの空気比、燃焼用空気の予熱温度および炉出口の酸素濃度のうち、特に影響度合いが高いバーナーの空気比と燃焼用空気の予熱温度とについて設定ＮＯｘ値を達成し得る適正値を求め、それら両適正値に基づいてＲＨＦの燃焼制御を行うので、設定ＮＯｘ値に効率よく近づけることが可能になり、低ＮＯｘで燃焼制御を行い得る。
また、請求項４の本発明に係る低ＮＯｘ燃焼制御方法による場合には、ＲＨＦにおいてＮＯｘの低減化に影響度合いが、バーナーの空気比や燃焼用空気の予熱温度に次いで高い炉内温度をパラメータとして含む関係式を用いるので、より精度よく設定ＮＯｘ値に近づけることが可能になり、低ＮＯｘでＲＨＦの燃焼制御を行い得る。
また、請求項８の本発明に係る還元処理物の製造方法による場合には、ＲＨＦにおいて低ＮＯｘの燃焼状態で被加熱物を加熱・還元して還元処理物を製造することができる。
以下に、本発明に係る低ＮＯｘ燃焼制御方法を用いた還元処理物の製造方法につき説明する。
図１はＲＨＦの内部構成を示す平面図で、図２は図１のＲＨＦの内部構成を展開して示す側面図である。
ＲＨＦ１は、ドーナツ状の炉床２が回転する燃焼装置であり、炉床２の上方にある被加熱物供給装置３により炉床２の上に、金属酸化物と石炭等との混合物を含むペレット状の被加熱物４を装入し、複数の領域、図示例では４つの領域１、領域２、領域３および領域４を、炉床２の回転により順次通過した後に、炉出口に設けられた被加熱物回収装置５により回収される。領域２と領域３の間には煙道６が設けられている。
上記各領域１〜４は、図１および図３に示すように炉床２の上方に仕切壁７が設けられることで分割されている。この仕切壁７はその下端が炉床２から浮いた状態で設けられた構成である。
領域１、領域２、領域３および領域４のそれぞれには炉内と炉外とを仕切る炉壁にバーナー９が設けられ、領域１、領域２および領域３の前記炉壁に二次燃焼用空気供給ノズル１０が設けられている。上記バーナー９には、本発明の低ＮＯｘ燃焼制御に用いる燃焼用空気（後述するバーナー用空気）が供給される。一方、二次燃焼用空気供給ノズル１０から二次燃焼用空気が各領域１〜３の内部に供給される（二次燃焼用空気はどの領域に入れてもよい）。なお、上記バーナー９としては、サイドバーナーを用いているが、軸流バーナーを用いてもよい。その軸流バーナーは、例えば炉内天井部に設けられる。
図４は、このように構成されたＲＨＦ１における制御系を示すブロック図である。
ＲＨＦ１には、ＲＨＦ内の平均の炉内温度（Ｔｆ）を測定する温度計２１が設けられており、温度計２１により測定された炉内温度（Ｔｆ）は演算制御部２０に与えられる。ＲＨＦ１の排ガスは、前記煙道６を介しその出口の煙突６ａから外部へ排出されるようになっていて、煙道６に設けた排ガス分析計２２は排ガス中の酸素濃度、つまり炉出口の酸素濃度（Ｃｏ２）を分析し、その分析結果を演算制御部２０へ与える。また、煙道６の途中には、熱交換器２３が設けられている。
また、燃焼空気ブロア２４により送風された燃焼用空気は、配管２５ａを介して熱交換器２３へ供給され、熱交換器２３を経た空気は配管２５ｂを介してＲＨＦ１のバーナー用空気供給装置１１に供給される。前記配管２５ｂに供給された燃焼用空気の一部は、流量調整弁２６を介して大気中へ開放される。また、バーナー用空気供給装置１１に供給された燃焼用空気（以下、バーナー用空気と言う。）は、上述したように本発明の低ＮＯｘ燃焼制御に用いる燃焼用空気であり、バーナー用空気供給装置１１に設けられた流量調整弁２７により流量調整されてバーナー９に供給される。
配管２５ｂにはバーナー用空気の予熱温度を計測する温度計２９が設けられており、温度計２９により計測されたバーナー用空気の予熱温度は演算制御部２０へ与えられる。バーナー用空気の温度は、例えば配管２５ｂに冷却用空気を供給したり、或いは燃焼用空気の一部を、熱交換器２３に通す回数を調整したりすることにより制御される。上記温度計２９よりも下流側は、上記４つの領域１〜４に対応して４つに分岐していて、４つのバーナー用空気供給装置１１となっている。
各バーナー用空気供給装置１１には、それぞれ流量調整弁２７が設けられていて、この流量調整弁２７によりバーナー用空気の流量が調整され、調整されたバーナー用空気が各領域１〜４にノズル１１ａから供給される。また、各バーナー用空気供給装置１１には、バーナー用空気の供給量を計測する流量計３０が設けられている。ここで、各バーナー用空気供給装置１１における流量計３０を、３０ａ〜３０ｄとし、流量調整弁２７を、２７ａ〜２７ｄとする。
また、各領域１〜４に配されたバーナー９には燃料管３２を介して送られてきた燃料ガスがノズル１２ａから供給されるようになっていて、燃焼ガス量は流量調整弁２８により調整される。燃料管３２には、燃料ガス量を計測する流量計３１が設けられている。ここで、各領域１〜４ごとの燃料管３２、流量調整弁２８および流量計３１のそれぞれを、３２ａ〜３２ｄ、２８ａ〜２８ｄ、３１ａ〜３１ｄとする。
上記流量計３０ａ〜３０ｄにより計測されたバーナー用空気の供給量と、流量計３１ａ〜３１ｄにより計測された燃料ガス量とは、演算制御部２０に与えられる。
上記演算制御部２０は、図５に示すように、制御部２０Ａと演算部２０Ｂと記憶部２０Ｃとを有する。記憶部２０Ｃには、下記３式と、表１に示す３式中のパラメータの値と、後述する設定ＮＯｘ値（Ｈ）とが入力設定されている。これらデータは演算部２０Ｂにより適宜読み出されるようになっている。
Figure 0005225701
Figure 0005225701
上記（３）式は、ＲＨＦの排出ＮＯｘ値を予測するために予め求めたもので、バーナー用空気に関する予熱空気温度［℃］（Ｔａ）、ＲＨＦの炉内温度［℃］（Ｔｆ）、ＲＨＦの炉出口の酸素濃度［％］（Ｃｏ２）および各領域１、２、３、４のバーナー空気比（ｍ１、ｍ２、ｍ３、ｍ４）をＲＨＦの操作因子（パラメータ）として、これらＲＨＦの操作因子と、その閾値との比、つまり操作因子を閾値で除した値を、その影響の大きさに起因する指数関数で表してその積をとり、補正係数Ａ'、Ｂで指数化することで、予測ＮＯｘ値（Ｚ）を求める式である。また、この式は、式左辺の予測ＮＯｘ値（Ｚ）を設定ＮＯｘ値（Ｈ）に置き換え、その設定ＮＯｘ値（Ｈ）を満足させる各領域１〜４におけるバーナー空気比の適正値ｍ１Ａ、ｍ２Ａ、ｍ３Ａ、ｍ４Ａを求める式でもある。なお、上記ＲＨＦの炉内温度は全領域１、２、３、４の温度の平均値である（必ずしも平均温度でなくてもよく、効果の大きい領域の炉内温度でよい。）。また、上記補正係数Ａ'は、上記３式がＲＨＦの炉出口の酸素濃度（Ｃｏ２）の項を含むため、課題を解決するための手段の欄におけるＲＨＦの炉出口の酸素濃度（Ｃｏ２）の項を含まない前記１式や２式の補正係数Ａとは異ならせてある。
演算部２０Ｂは、流量計３１から与えられる燃料ガス量を燃料供給量とし、流量計３０から与えられるバーナー用空気の供給量を空気供給量として、各領域１〜４ごとの空燃比（空気供給量／燃料供給量）Ｍを求め、その空燃比Ｍの理論空燃比Ｍｓｔに対する比、つまり空気比（Ｍ／Ｍｓｔ）を各領域１〜４ごとに算出する。
また、演算部２０Ｂは、上記（３）式と、算出したバーナーの空気比ｍ１、ｍ２、ｍ３、ｍ４と、温度計２９からの予熱空気温度（Ｔａ）と、排ガス分析計２２からの炉出口の酸素濃度（Ｃｏ２）と、温度計２１からの炉内温度（Ｔｆ）とに基づいて予測ＮＯｘ値（Ｚ）を算出し、算出した予測ＮＯｘ値（Ｚ）と、記憶部２０Ｃから読み出した設定ＮＯｘ値（Ｈ）とを比較する。そして、演算部２０Ｂは、予測ＮＯｘ値（Ｚ）が設定ＮＯｘ値（Ｈ）よりも小の場合には、そのままの制御を維持する指令を制御部２０Ａに与え、制御部２０Ａはそれまでの制御を維持する。一方、演算部２０Ｂは、予測ＮＯｘ値（Ｚ）が設定ＮＯｘ値（Ｈ）以上であれば、上記（３）式と、温度計２９からの予熱空気温度（Ｔａ）と、排ガス分析計２２からの炉出口の酸素濃度（Ｃｏ２）と、温度計２１からの炉内温度（Ｔｆ）とに基づいて、各領域１〜４におけるバーナーの空気比の適正値ｍ１Ａ〜ｍ４Ａを算出する。そして、制御部２０Ａは、演算部２０Ｂが算出したバーナーの空気比の適正値ｍ１Ａ〜ｍ４Ａに基づき、各領域１〜４における流量調整弁２７、２８の開度を調整する。また、制御部２０Ａは、温度計２９からの予熱空気温度（Ｔａ）を、予め設定した所定値とすべく熱交換器２３の熱交換率を調整する。
次に、このように構成されたＲＨＦ１およびその制御系において、本発明の一実施形態に係る低ＮＯｘ燃焼制御方法を、図６のフローチャートに基づいて説明する。なお、本実施形態における燃焼制御は、１時間ピッチで行う場合について述べる。
所定時間に達すると、上記演算制御部２０は、上記３式の予測ＮＯｘ値（Ｚ）を算出する（ステップＳ１）。なお、上記３式については、燃焼制御に先だって予め求めておく。
次に、ステップＳ２に進み、その算出した予測ＮＯｘ値（Ｚ）が設定ＮＯｘ値（Ｈ）よりも小さいか否かを判定し、予測ＮＯｘ値（Ｚ）が設定ＮＯｘ値（Ｈ）よりも小さい場合は、現状のままで燃焼制御を行うとともに、その予測ＮＯｘ値（Ｚ）を、例えばＲＨＦ１の作業室に設けられた表示画面に表示する（ステップＳ３）。
一方、ステップＳ２において、予測ＮＯｘ値（Ｚ）が設定ＮＯｘ値（Ｈ）以上である場合には、警告の表示を前記表示画面に表示し（ステップＳ４）、続いて演算制御部２０は、上記３式の左辺の予測ＮＯｘ値（Ｚ）を設定ＮＯｘ値（Ｈ）に置き換え、その設定ＮＯｘ値（Ｈ）を満足させる各領域１〜４のバーナー空気比の適正値ｍ１Ａ〜ｍ４Ａを計算する（ステップＳ５）。
その後、算出したバーナー空気比の適正値ｍ１Ａ〜ｍ４Ａとなるように各領域１〜４において流量調整弁２７ａ〜２７ｄによりバーナー用空気の供給量を調整するとともに、各領域１〜４において流量調整弁２８ａ〜２８ｄにより燃料ガス量を調整する（ステップＳ６）。なお、本発明におけるバーナー空気比の算出には、二次燃焼用空気流量は用いず、バーナーに燃料とともに入れるバーナー用空気流量のみを用いる。バーナー用空気のみを用いるのは、二次燃焼用空気はＮＯｘ濃度へ及ぼす影響が小さいためである。
ここで、本実施形態において、バーナー空気比の適正値ｍ１Ａ〜ｍ４Ａにより予測ＮＯｘ値（Ｚ）を設定ＮＯｘ値（Ｈ）に近づけるようにしているのは、上記表１に示したようにバーナー空気比（ｍ１、ｍ２、ｍ３、ｍ４）の指数関数が大きく、予測ＮＯｘ値（Ｚ）の制御に大きい影響度を持つからである。
したがって、本実施形態の低ＮＯｘ燃焼制御方法による場合には、ＮＯｘの低減化に影響度合いが高いバーナーの空気比の適正値に基づいて燃焼制御を行うので、設定ＮＯｘ値に効率よく近づけることが可能になり、低ＮＯｘで燃焼制御を行い得る。また、このような低ＮＯｘ燃焼制御方法を用いた、本実施形態の還元処理物の製造方法による場合には、低ＮＯｘの燃焼状態で還元処理物を製造することができる。
図７は、以上のようにして低ＮＯｘ燃焼制御を実行した場合の結果であり、ＮＯｘ実測値と予測ＮＯｘ値（Ｚ）とを比較している。なお、ＮＯｘ実測値を実線、予測ＮＯｘ値（Ｚ）を破線でそれぞれ示している。また、表２は、以上のようにして低ＮＯｘ燃焼制御を実行し、１時間平均でのＮＯｘ実測値と予測ＮＯｘ値（Ｚ）とを比較している。
Figure 0005225701
これら図７および表２より理解されるように、ＮＯｘ実測値は予測ＮＯｘ値（Ｚ）に対して概ね±６％の範囲内にあり、予測できていると認められる。
なお、上述した実施形態では、ＮＯｘの低減化に影響度合いが高いバーナーの空気比の適正値に基づいて燃焼制御を行うようにしているが、本発明はこれに限らない。例えば、表１より理解されるように、ＮＯｘの低減化に予熱空気温度（Ｔａ）も影響度合いが高いため、その予熱空気温度（Ｔａ）の適正値を算出し、その算出した予熱空気温度（Ｔａ）の適正値に基づいて燃焼制御することで、設定ＮＯｘ値に効率よく近づけるようにしてもよい。或いは、バーナーの空気比の適正値と予熱空気温度（Ｔａ）の適正値の両方を算出し、これら算出した両適正値に基づいて燃焼制御することで、設定ＮＯｘ値に効率よく近づけるようにしてもよい。
また、上述した実施形態では炉内温度をパラメータとして含む（３）式を用いているが、本発明はこれに限らない。例えば、ＮＯｘの低減化に影響度合いがあまり高くないＲＨＦ内温度［℃］（Ｔｆ）を、３式から省略した式を用いてもよく、概ね上述した実施形態と同様な結果が得られることが実験により判っている。
更に、上述した実施形態ではＲＨＦの炉出口の酸素濃度を排ガス分析計２２により実測し、その実測値を用いてＮＯｘ制御を行っているが、本発明はこれに限らず、ＲＨＦの炉出口の酸素濃度の実測値に代えて、ＲＨＦの炉出口の酸素濃度の計算値を用いてもよい。或いは、前述した３式中の補正係数Ａ'に代えて、ＲＨＦの炉出口の酸素濃度の計算値を加味した補正係数Ａを用いることにより、前記１式や２式のようにＲＨＦの炉出口の酸素濃度の実測値や計算値を省略してもよい。
更にまた、上述した実施形態では４つの領域１〜４の全てを対象として、バーナーの空気比の適正値を算出し、かつ燃焼制御を行うようにしているが、本発明はこれに限らない。例えば、上述した実施形態のように４つの領域１〜４を有する場合に、上記３式中のｍ１のパラメータ［（ｍ１／０．５）δ１］〜ｍ４のパラメータ［（ｍ４／０．５）δ４］のうちの任意の１つのパラメータを用いてバーナーの空気比の適正値を算出し、又は任意の２以上のパラメータの積によりバーナーの空気比の適正値を算出し、燃焼制御を行うようにしてもよい。より好ましくは、上流側の領域１（ｍ１のパラメータ）または上流側の領域１、２（ｍ１、ｍ２の各パラメータ）または上流側の領域１、２、３（ｍ１、ｍ２、ｍ３の各パラメータ）を対象として、バーナーの空気比の適正値を算出し、かつ燃焼制御を行うようにしてもよい。その理由は、上流側の領域の方が下流側の領域よりも被加熱物を加熱するために投入するエネルギーが大きく、換言すると多くの燃料を供給するからである。
また、本発明は４つの領域を有するＲＨＦに限らず、１または２以上の領域を有するＲＨＦに対しても同様に適用することが可能である。
更に、被加熱物はペレット、ブリケット等の塊成化物にして回転床炉に装入する場合もあるが、必ずしも塊成化する必要はない。
更にまた、ここで「石炭等」は金属酸化物の還元剤となるもので、石炭の他、コークス、木炭や木材から製造したチャー、炭化させたバイオマス、高炉ダスト等、炭素を含む物質であればよい。
ＲＨＦの内部構成を示す平面図である。 図１のＲＨＦの内部構成を展開して示す側面図である。 各領域に分割する仕切壁の１つの形態を示す図である。 ＲＨＦにおける制御系を示すブロック図である。 演算制御部の構成を示す図である。 本発明の低ＮＯｘ燃焼制御方法の一例を示すフローチャートである。 本発明の低ＮＯｘ燃焼制御方法によるＮＯｘ実測値と予測ＮＯｘ値（Ｚ）とを比較して示すグラフである。
符号の説明
１ ＲＨＦ（ロータリーハースファーネス；回転床炉）
２ 炉床
４ 被加熱物
５ 被加熱物回収装置（炉出口）
９ バーナー
２０ 演算制御部
２７、２８ 流量調整弁
Ｔｆ 炉内温度
Ｃｏ２ 炉出口の酸素濃度
Ｔａ 予熱空気温度
ｍ１、ｍ２、ｍ３、ｍ４ バーナー空気比
ｍ１Ａ、ｍ２Ａ、ｍ３Ａ、ｍ４Ａ バーナー空気比の適正値
Ｍ／Ｍｓｔ 空気比
Ｍ 空燃比
Ｍｓｔ 理論空燃比

Claims (8)

  1. 金属酸化物とその還元剤となるものであって炭素を含む物質との混合物を含む被加熱物を回転床炉に供給し、前記回転床炉の炉内に燃焼用空気を供給するとともに前記炉内に設けられたバーナーにより前記被加熱物から発生する可燃性ガスを燃焼させて前記被加熱物を加熱・還元し、その還元処理物を前記回転床炉の炉出口から回収して行う還元処理物の製造に用いる低ＮＯｘ燃焼制御方法であって、
    前記回転床炉から排出されるＮＯｘ値、前記バーナーの空気比および前記燃焼用空気の予熱温度の間の関係式を予め求めておく工程と、
    前記関係式と、前記バーナーの空気比および前記燃焼用空気の予熱温度の各実測値とに基づき予測ＮＯｘ値を求める予測ＮＯｘ値算出工程と、
    予測ＮＯｘ値算出工程で求めた予測ＮＯｘ値と予め設定された設定ＮＯｘ値との大小を比較する比較工程と、
    求めた前記予測ＮＯｘ値が前記設定ＮＯｘ値以上の場合には、前記関係式を用いて予測ＮＯｘ値を設定ＮＯｘ値以下とするバーナーの空気比の適正値を算出し、算出した前記バーナーの空気比の適正値に基づいて燃焼制御を行う燃焼制御工程とを含むことを特徴とする低ＮＯｘ燃焼制御方法。
  2. 金属酸化物とその還元剤となるものであって炭素を含む物質との混合物を含む被加熱物を回転床炉に供給し、前記回転床炉の炉内に燃焼用空気を供給するとともに前記炉内に設けられたバーナーにより前記被加熱物から発生する可燃性ガスを燃焼させて前記被加熱物を加熱・還元し、その還元処理物を前記回転床炉の炉出口から回収して行う還元処理物の製造に用いる低ＮＯｘ燃焼制御方法であって、
    前記回転床炉から排出されるＮＯｘ値、前記バーナーの空気比および前記燃焼用空気の予熱温度の間の関係式を予め求めておく工程と、
    前記関係式と、前記バーナーの空気比および前記燃焼用空気の予熱温度の各実測値とに基づき予測ＮＯｘ値を求める予測ＮＯｘ値算出工程と、
    予測ＮＯｘ値算出工程で求めた予測ＮＯｘ値と予め設定された設定ＮＯｘ値との大小を比較する比較工程と、
    求めた予測ＮＯｘ値が前記設定ＮＯｘ値以上の場合には、前記関係式を用いて予測ＮＯｘ値を設定ＮＯｘ値以下とする燃焼用空気の予熱温度の適正値を算出し、算出した燃焼用空気の予熱温度の適正値に基づいて燃焼制御を行う燃焼制御工程とを含むことを特徴とする低ＮＯｘ燃焼制御方法。
  3. 金属酸化物とその還元剤となるものであって炭素を含む物質との混合物を含む被加熱物を回転床炉に供給し、前記回転床炉の炉内に燃焼用空気を供給するとともに前記炉内に設けられたバーナーにより前記被加熱物から発生する可燃性ガスを燃焼させて前記被加熱物を加熱・還元し、その還元処理物を前記回転床炉の炉出口から回収して行う還元処理物の製造に用いる低ＮＯｘ燃焼制御方法であって、
    前記回転床炉から排出されるＮＯｘ値、前記バーナーの空気比および前記燃焼用空気の予熱温度の間の関係式を予め求めておく工程と、
    前記関係式と、前記バーナーの空気比および前記燃焼用空気の予熱温度の各実測値とに基づき予測ＮＯｘ値を求める予測ＮＯｘ値算出工程と、
    予測ＮＯｘ値算出工程で求めた予測ＮＯｘ値と予め設定された設定ＮＯｘ値との大小を比較する比較工程と、
    求めた予測ＮＯｘ値が前記設定ＮＯｘ値以上の場合には、前記関係式を用いて予測ＮＯｘ値を設定ＮＯｘ値以下とするバーナーの空気比の適正値と、燃焼用空気の予熱温度の適正値とを算出し、算出した両適正値に基づいてバーナーの空気比を制御するとともに燃焼を制御する空気比・燃焼制御工程とを含むことを特徴とする低ＮＯｘ燃焼制御方法。
  4. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の低ＮＯｘ燃焼制御方法において、
    前記関係式は炉内温度を含んだものであって、
    前記予測ＮＯｘ値算出工程は、その関係式と、前記炉内温度、前記バーナーの空気比および前記燃焼用空気の予熱温度の各実測値とに基づいて前記予測ＮＯｘ値を求め、
    かつ、前記比較工程は、求めた予測ＮＯｘ値と予め炉内温度を加味して設定された設定ＮＯｘ値とを比較することを特徴とする低ＮＯｘ燃焼制御方法。
  5. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の低ＮＯｘ燃焼制御方法において、
    前記関係式に、下記１式を用いることを特徴とする低ＮＯｘ燃焼制御方法。
    Figure 0005225701
     但し、Ｚ：予測ＮＯｘ値［ｐｐｍ］
    Ｔａ：予熱空気温度［℃］
    Ａ，Ｂ：補正係数［ｐｐｍ］
    ａ：閾値［℃］
    α：定数
    Ｍ：複数の領域を有する回転床炉における１または２以上の領域での空気比に関す
    る項であって、或る領域ｉにおいて（ｍｉ／ｄｉ）δｉを定義したときの任意
    の１つの領域での（ｍｉ／ｄｉ）δｉまたは任意の２以上の領域での（ｍｉ／
    ｄｉ）δｉの積で表される。
    ｍｉ：バーナー空気比
    ｄｉ：閾値［−］
    δｉ：領域ｉに関する定数
  6. 請求項４に記載の低ＮＯｘ燃焼制御方法において、
    前記関係式に、下記２式を用いることを特徴とする低ＮＯｘ燃焼制御方法。
    Figure 0005225701
     但し、Ｚ：予測ＮＯｘ値［ｐｐｍ］
    Ｔａ：予熱空気温度［℃］
    Ｔｆ：回転床炉内平均温度［℃］
    Ａ，Ｂ：補正係数［ｐｐｍ］
    ａ、ｂ：閾値［℃］
    α、β：定数
    Ｍ：複数の領域を有する回転床炉における１または２以上の領域での空気比に関す
    る項であって、或る領域ｉにおいて（ｍｉ／ｄｉ）δｉを定義したときの任意
    の１つの領域での（ｍｉ／ｄｉ）δｉまたは任意の２以上の領域での（ｍｉ／
    ｄｉ）δｉの積で表される。
    ｍｉ：バーナー空気比
    ｄｉ：閾値［−］
    δｉ：領域ｉに関する定数
  7. 請求項１乃至６のいずれか１つに記載の低ＮＯｘ燃焼制御方法において、
    前記関係式に、前記炉出口の酸素濃度をパラメータとして含み、かつ予測ＮＯｘ値算出工程において前記炉出口の酸素濃度の実測値又は計算値を用いることを特徴とする低ＮＯｘ燃焼制御方法。
  8. 金属酸化物とその還元剤となるものであって炭素を含む物質との混合物を含む被加熱物を回転床炉に供給し、該回転床炉の炉内に燃焼用空気を供給するとともに前記炉内に設けられたバーナーにより上記被加熱物から発生する可燃性ガスを燃焼させて前記被加熱物を加熱・還元し、その還元処理物を前記回転床炉の炉出口から排出して回収する還元処理物の製造方法であって、
    請求項１乃至７のいずれかに記載の低ＮＯｘ燃焼制御方法を用いることを特徴とする還元処理物の製造方法。
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