JP7348864B2 - 燃焼制御方法、制御装置、およびプログラム - Google Patents
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Description
本発明は、燃焼制御方法、制御装置、およびプログラムに関する。
現在、燃焼に由来する二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量を削減する観点から、二酸化炭素の排出量が少ない天然ガスの利用が拡大している。その一方で、燃焼時に二酸化炭素を排出しない水素を専焼する技術も研究されている。
前述したように、水素は、燃焼時に二酸化炭素を排出しない一方で、燃焼火炎温度（断熱火炎温度）が天然ガス等の炭化水素系燃料の燃焼火炎温度よりも高い。燃焼火炎温度が高いと、窒素酸化物（ＮＯＸ）の排出量が増加する。このため、水素を専焼する設備では、二酸化炭素が排出されない一方で、窒素酸化物の排出量が増加する問題がある。
ところで、窒素酸化物は、光化学スモッグや酸性雨の原因物質である。このため、窒素酸化物の排出は、大気汚染防止法や自治体により規制を受ける。よって、窒素酸化物の排出量の少ない燃焼技術が求められる。また、水素を専焼するには専用の燃焼設備が必要とされ、設備の改修も課題になる。
本発明は、二酸化炭素の排出量を目標値以下に保ちながら、窒素酸化物の排出量の削減を実現する制御を実現することを目的とする。
ところで、窒素酸化物は、光化学スモッグや酸性雨の原因物質である。このため、窒素酸化物の排出は、大気汚染防止法や自治体により規制を受ける。よって、窒素酸化物の排出量の少ない燃焼技術が求められる。また、水素を専焼するには専用の燃焼設備が必要とされ、設備の改修も課題になる。
本発明は、二酸化炭素の排出量を目標値以下に保ちながら、窒素酸化物の排出量の削減を実現する制御を実現することを目的とする。
本発明は、主燃料とする水素ガスに炭化水素系燃料を混合した混合ガスの燃焼設備による燃焼を、制御装置が制御する方法において、前記制御装置が、前記燃焼設備の煙道を通過する排ガスに含まれる二酸化炭素と窒素酸化物の排出量を計算する処理と、前記制御装置が、事前に用意された炭化水素系燃料の添加率と、排出される二酸化炭素と窒化酸化物の各濃度との関係に基づいて、計算された二酸化炭素の排出量と窒素酸化物の排出量のそれぞれが各目標値を満たすように、混合ガスに含める炭化水素系燃料の添加率を決定する処理と、前記制御装置が、決定された炭化水素系燃料の添加率に応じ、混合ガスの燃焼を制御する処理とを有することを特徴とする燃焼制御方法である。
ここで、前記制御装置は、決定された炭化水素系燃料の添加率に応じ、燃焼用に供給される空気と、炭化水素系燃料と、水素ガスのうちの少なくとも１つの流量を可変制御することを特徴とする。
また、前記制御装置は、燃焼設備単位、又は、管理の対象に定めた複数の燃焼設備単位で混合ガスの燃焼を制御することを特徴とする。
また、前記制御装置は、前記混合ガスに含まれる炭化水素系燃料の添加率を０～２２［ｖｏｌ．％］の範囲で決定することを特徴とする。
また、前記制御装置は、燃焼設備で燃焼された炭化水素系燃料の添加率の実績値を時系列に提示することを特徴とする。
また、前記制御装置は、炭化水素系燃料の添加率の実績値を、窒素酸化物の排出量の目標値と一緒に提示することを特徴とする。
また、本発明は、主燃料とする水素ガスに炭化水素系燃料を混合した混合ガスを燃焼する燃焼設備の煙道を通過する排ガスに含まれる二酸化炭素と窒素酸化物の排出量を計算する計算部と、事前に用意された炭化水素系燃料の添加率と、排出される二酸化炭素と窒化酸化物の各濃度との関係に基づいて、計算された二酸化炭素の排出量と窒素酸化物の排出量のそれぞれが各目標値を満たすように、混合ガスに含める炭化水素系燃料の添加率を決定する決定部と、決定された炭化水素系燃料の添加率に応じ、混合ガスの燃焼を制御する制御部とを有することを特徴とする制御装置である。
また、本発明は、コンピュータに、主燃料とする水素ガスに炭化水素系燃料を混合した混合ガスを燃焼する燃焼設備の煙道を通過する排ガスに含まれる二酸化炭素と窒素酸化物の排出量を計算する機能と、事前に用意された炭化水素系燃料の添加率と、排出される二酸化炭素と窒化酸化物の各濃度との関係に基づいて、計算された二酸化炭素の排出量と窒素酸化物の排出量のそれぞれが各目標値を満たすように、混合ガスに含める炭化水素系燃料の添加率を決定する機能と、決定された炭化水素系燃料の添加率に応じ、混合ガスの燃焼を制御する機能と、を実現させるためのプログラムである。
ここで、前記制御装置は、決定された炭化水素系燃料の添加率に応じ、燃焼用に供給される空気と、炭化水素系燃料と、水素ガスのうちの少なくとも１つの流量を可変制御することを特徴とする。
また、前記制御装置は、燃焼設備単位、又は、管理の対象に定めた複数の燃焼設備単位で混合ガスの燃焼を制御することを特徴とする。
また、前記制御装置は、前記混合ガスに含まれる炭化水素系燃料の添加率を０～２２［ｖｏｌ．％］の範囲で決定することを特徴とする。
また、前記制御装置は、燃焼設備で燃焼された炭化水素系燃料の添加率の実績値を時系列に提示することを特徴とする。
また、前記制御装置は、炭化水素系燃料の添加率の実績値を、窒素酸化物の排出量の目標値と一緒に提示することを特徴とする。
また、本発明は、主燃料とする水素ガスに炭化水素系燃料を混合した混合ガスを燃焼する燃焼設備の煙道を通過する排ガスに含まれる二酸化炭素と窒素酸化物の排出量を計算する計算部と、事前に用意された炭化水素系燃料の添加率と、排出される二酸化炭素と窒化酸化物の各濃度との関係に基づいて、計算された二酸化炭素の排出量と窒素酸化物の排出量のそれぞれが各目標値を満たすように、混合ガスに含める炭化水素系燃料の添加率を決定する決定部と、決定された炭化水素系燃料の添加率に応じ、混合ガスの燃焼を制御する制御部とを有することを特徴とする制御装置である。
また、本発明は、コンピュータに、主燃料とする水素ガスに炭化水素系燃料を混合した混合ガスを燃焼する燃焼設備の煙道を通過する排ガスに含まれる二酸化炭素と窒素酸化物の排出量を計算する機能と、事前に用意された炭化水素系燃料の添加率と、排出される二酸化炭素と窒化酸化物の各濃度との関係に基づいて、計算された二酸化炭素の排出量と窒素酸化物の排出量のそれぞれが各目標値を満たすように、混合ガスに含める炭化水素系燃料の添加率を決定する機能と、決定された炭化水素系燃料の添加率に応じ、混合ガスの燃焼を制御する機能と、を実現させるためのプログラムである。
本発明によれば、二酸化炭素の排出量を目標値以下に保ちながら、窒素酸化物の排出量の削減を実現する制御を実現できる。
以下、添付の図面を参照して、本発明を実施するための形態について説明する。
＜システム構成＞
図１は、実施の形態で想定するシステム１の構成例を示す図である。
システム１は、主燃料である水素ガスに炭化水素系燃料を混合した混合ガスを燃焼する燃焼設備１０と、燃焼設備１０から排出される二酸化炭素及び窒素酸化物の排出量の目標値と水素ガスに混合された炭化水素系燃料の添加率の実績値の確認に使用される端末装置２０と、ネットワーク４０経由で燃焼設備１０と通信するサーバ装置３０とで構成されている。
ここでのサーバ装置３０は、制御装置の一例である。
図１は、実施の形態で想定するシステム１の構成例を示す図である。
システム１は、主燃料である水素ガスに炭化水素系燃料を混合した混合ガスを燃焼する燃焼設備１０と、燃焼設備１０から排出される二酸化炭素及び窒素酸化物の排出量の目標値と水素ガスに混合された炭化水素系燃料の添加率の実績値の確認に使用される端末装置２０と、ネットワーク４０経由で燃焼設備１０と通信するサーバ装置３０とで構成されている。
ここでのサーバ装置３０は、制御装置の一例である。
図１では、燃焼設備１０の設置場所として工場を想定しているが、燃焼設備１０の設置場所は工場に限らない。例えば家庭や事業所でもよい。
また、図１においては、説明を簡略化するために、燃焼設備１０を１つだけ描いているが、複数の燃焼設備１０が存在してもよい。また、図１では、１つの工場等に燃焼設備１０が１つだけ設置されているが、１つの工場等に対して複数の燃焼設備１０が設置されてもよい。
燃焼設備１０には、排ガスの組成等の測定に使用されるセンサやメーター、混合ガスの組成の制御に使用されるバルブが設けられている。
また、図１においては、説明を簡略化するために、燃焼設備１０を１つだけ描いているが、複数の燃焼設備１０が存在してもよい。また、図１では、１つの工場等に燃焼設備１０が１つだけ設置されているが、１つの工場等に対して複数の燃焼設備１０が設置されてもよい。
燃焼設備１０には、排ガスの組成等の測定に使用されるセンサやメーター、混合ガスの組成の制御に使用されるバルブが設けられている。
図１の場合、端末装置２０は、燃焼設備１０が存在する工場等の敷地内に設けられている。端末装置２０は、燃焼設備１０における燃焼の状況の監視に使用される専用のコンピュータや制御盤を想定する。もっとも、サーバ装置３０で管理される情報へのアクセス権限を有していれば、端末装置２０は、専用のコンピュータや制御盤に限らず、例えば他の用途にも使用されるコンピュータやスマートフォンでもよい。
本実施の形態の場合、サーバ装置３０は、ガス小売り事業者が運用する。
サーバ装置３０は、燃焼設備１０に設けられている不図示のセンサやメーターで測定される各種の測定値をネットワーク４０経由で取得し、燃焼設備１０の煙道を通過する排ガスに含まれる二酸化炭素と窒素酸化物の排出量を計算する。また、サーバ装置３０は、計算された二酸化炭素の排出量と窒素酸化物の排出量のそれぞれが各目標値を満たすように、炭化水素系燃料の添加率［ｖｏｌ．％］を決定する。なお、添加率の単位は、単位時間あたりの体積流量の比率で表している。
サーバ装置３０は、燃焼設備１０に設けられている不図示のセンサやメーターで測定される各種の測定値をネットワーク４０経由で取得し、燃焼設備１０の煙道を通過する排ガスに含まれる二酸化炭素と窒素酸化物の排出量を計算する。また、サーバ装置３０は、計算された二酸化炭素の排出量と窒素酸化物の排出量のそれぞれが各目標値を満たすように、炭化水素系燃料の添加率［ｖｏｌ．％］を決定する。なお、添加率の単位は、単位時間あたりの体積流量の比率で表している。
さらに、サーバ装置３０は、決定された添加率に応じ、ネットワーク４０経由で燃焼設備１０に供給される混合ガスの組成を制御する。ここでの制御は、燃焼設備１０に供給される水素ガス、炭化水素系燃料及び空気のうちいずれか１つ又は複数の添加率や流量の調整により実行される。具体的には、不図示のバルブの開度の調整により実行される。
本実施の形態におけるネットワーク４０は、例えばインターネットを想定する。もっとも、ネットワーク４０は、ローカルエリアネットワークや専用線でもよく、４Ｇや５Ｇと略称される通信規格に準拠したネットワークシステムでもよい。ネットワーク４０は、有線システムでも無線システムでもよい。
本実施の形態におけるネットワーク４０は、例えばインターネットを想定する。もっとも、ネットワーク４０は、ローカルエリアネットワークや専用線でもよく、４Ｇや５Ｇと略称される通信規格に準拠したネットワークシステムでもよい。ネットワーク４０は、有線システムでも無線システムでもよい。
＜燃焼設備の構成＞
図２は、実施の形態で使用する燃焼設備１０の一例を示す図である。
燃焼設備１０は、被加熱物１００が設置される炉室１１と、炉室１１にて火炎を発生させるメインバーナー１２とを有している。
また、燃焼設備１０は、メインバーナー１２に対して燃料を供給する経路である燃料供給路１３と、メインバーナー１２に対して空気を供給する経路である空気供給路１４とを有している。
図２は、実施の形態で使用する燃焼設備１０の一例を示す図である。
燃焼設備１０は、被加熱物１００が設置される炉室１１と、炉室１１にて火炎を発生させるメインバーナー１２とを有している。
また、燃焼設備１０は、メインバーナー１２に対して燃料を供給する経路である燃料供給路１３と、メインバーナー１２に対して空気を供給する経路である空気供給路１４とを有している。
燃料供給路１３は、２本の枝管１３Ａ及び１３Ｂで構成される。枝管１３Ａは、主燃料である水素ガスが供給される経路であり、枝管１３Ｂは、混合される炭化水素系燃料が供給される経路である。本実施の形態の場合、炭素水素系燃料には、都市ガスを使用する。都市ガスは、例えばメタンを主成分とする天然ガスである。また、燃焼設備１０の形態によっては、炭素水素系燃料としてＬＰＧや油などを用いても良い。ＬＰＧは、例えばプロパンやブタンを主成分とする液化石油ガスである。
主燃料である水素ガスが供給される枝管１３Ａには、水素ガスの流量を測定する流量メーターＭと、流量を調整するバルブＶが取り付けられている。
炭化水素系燃料が供給される枝管１３Ｂには、炭化水素系燃料の流量を測定する流量メーターＭと、流量を調整するバルブＶが取り付けられている。炭化水素系燃料が供給される枝管１３Ｂは、水素ガスが供給される枝管１３ＡのバルブＶの取り付け位置よりも下流側で枝管１３Ａに接続されている。
空気供給路１４には、空気の流量を測定する流量メーターＭと、流量を調整するバルブＶが取り付けられている。本実施の形態の場合、空気は酸化剤として用いられる。なお、酸化剤として、空気に代えて酸素や酸素富化空気を用いてもよい。
各バルブＶの開度は、サーバ装置３０からの制御信号により個別に制御される。
炭化水素系燃料が供給される枝管１３Ｂには、炭化水素系燃料の流量を測定する流量メーターＭと、流量を調整するバルブＶが取り付けられている。炭化水素系燃料が供給される枝管１３Ｂは、水素ガスが供給される枝管１３ＡのバルブＶの取り付け位置よりも下流側で枝管１３Ａに接続されている。
空気供給路１４には、空気の流量を測定する流量メーターＭと、流量を調整するバルブＶが取り付けられている。本実施の形態の場合、空気は酸化剤として用いられる。なお、酸化剤として、空気に代えて酸素や酸素富化空気を用いてもよい。
各バルブＶの開度は、サーバ装置３０からの制御信号により個別に制御される。
燃焼設備１０は、炉室１１から大気中に燃焼排ガスを排出するための排気経路１５を有している。燃焼排ガスを、以下「排ガス」という。また、排気経路１５を、燃焼により発生した排ガスが大気中に排出される道の意味で「煙道」ともいう。
燃焼設備１０は、炉室１１内の温度、炉壁の温度、排気経路１５を流れる排ガスの温度をそれぞれ測定する温度センサＴを有する。
燃焼設備１０は、排気経路１５から大気中に排出される排ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を測定する濃度計１６Ａ、二酸化炭素の濃度を測定する濃度計１６Ｂ、酸素の濃度を測定する濃度計１６Ｃを有する。濃度計１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃの各測定値より、排ガスの組成が判明する。
燃焼設備１０は、炉室１１内の温度、炉壁の温度、排気経路１５を流れる排ガスの温度をそれぞれ測定する温度センサＴを有する。
燃焼設備１０は、排気経路１５から大気中に排出される排ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を測定する濃度計１６Ａ、二酸化炭素の濃度を測定する濃度計１６Ｂ、酸素の濃度を測定する濃度計１６Ｃを有する。濃度計１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃの各測定値より、排ガスの組成が判明する。
サーバ装置３０には、流量メーターＭの各測定値と濃度計１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃの各測定値がネットワーク４０経由で送信される。これらの値を取得したサーバ装置３０は、窒素酸化物と二酸化炭素の排出量が各目標値を満たすように、メインバーナー１２による混合ガスの燃焼を制御する。
具体的には、サーバ装置３０は、空気供給路１４に取り付けられているバルブＶの開度、燃料供給路１３を構成する枝管１３Ａに取り付けられているバルブＶの開度、燃料供給路１３を構成する枝管１３Ｂに取り付けられているバルブＶの開度のうちの１つ又は複数又は全部を制御する。
具体的には、サーバ装置３０は、空気供給路１４に取り付けられているバルブＶの開度、燃料供給路１３を構成する枝管１３Ａに取り付けられているバルブＶの開度、燃料供給路１３を構成する枝管１３Ｂに取り付けられているバルブＶの開度のうちの１つ又は複数又は全部を制御する。
本実施の形態の場合、サーバ装置３０は、メインバーナー１２で燃焼されるガスに含まれる炭化水素系燃料の添加率を０～２２［ｖｏｌ．％］の範囲で可変制御し、水素ガスだけを燃焼する場合に比して窒素酸化物の排出量の削減を実現する。
なお、炭化水素系燃料の燃焼により二酸化炭素が排出されるが、炭化水素系燃料の添加率を０～２２［ｖｏｌ．％］の範囲に限定することにより、炭化水素系燃料だけを燃焼する場合に排出される二酸化炭素の排出量に比して、二酸化炭素の排出量を約４０％未満に低減することができる。
しかも、炭化水素系燃料としてカーボンニュートラル天然ガスを利用する場合には、窒素酸化物の排出量だけを削減することが可能である。カーボンニュートラル天然ガスは燃焼時の二酸化炭素の排出量がゼロと換算されるためである。
なお、炭化水素系燃料の燃焼により二酸化炭素が排出されるが、炭化水素系燃料の添加率を０～２２［ｖｏｌ．％］の範囲に限定することにより、炭化水素系燃料だけを燃焼する場合に排出される二酸化炭素の排出量に比して、二酸化炭素の排出量を約４０％未満に低減することができる。
しかも、炭化水素系燃料としてカーボンニュートラル天然ガスを利用する場合には、窒素酸化物の排出量だけを削減することが可能である。カーボンニュートラル天然ガスは燃焼時の二酸化炭素の排出量がゼロと換算されるためである。
＜サーバ装置の機能構成＞
図３は、実施の形態で使用するサーバ装置３０の機能構成を説明する図である。
図３に示すように、サーバ装置３０は、制御の対象である燃焼設備１０を特定する燃焼設備特定部３１と、制御の対象である燃焼設備１０からメインバーナー１２で燃焼される燃料ガスの情報を取得する燃料ガス情報取得部３２と、煙道を通過する排ガスの情報を取得する排ガス情報取得部３３と、排ガスの流量を計算する排ガス流量計算部３４と、窒素酸化物（ＮＯｘ）及び二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量を計算するＮＯｘ及びＣＯ２排出量計算部３５と、窒素酸化物（ＮＯｘ）及び二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量の目標値を取得する排出目標値取得部３６と、計算された窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量と二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量のそれぞれが各目標値を満たすように、混合ガスに含める炭化水素系燃料の添加率を決定する添加率決定部３７と、決定された炭化水素系燃料の添加率が実現されるようにバルブＶを制御するバルブ制御部３８と、端末装置２０からのアクセス時に制御実績の情報を提供する制御実績提供部３９を有している。
図３は、実施の形態で使用するサーバ装置３０の機能構成を説明する図である。
図３に示すように、サーバ装置３０は、制御の対象である燃焼設備１０を特定する燃焼設備特定部３１と、制御の対象である燃焼設備１０からメインバーナー１２で燃焼される燃料ガスの情報を取得する燃料ガス情報取得部３２と、煙道を通過する排ガスの情報を取得する排ガス情報取得部３３と、排ガスの流量を計算する排ガス流量計算部３４と、窒素酸化物（ＮＯｘ）及び二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量を計算するＮＯｘ及びＣＯ２排出量計算部３５と、窒素酸化物（ＮＯｘ）及び二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量の目標値を取得する排出目標値取得部３６と、計算された窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量と二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量のそれぞれが各目標値を満たすように、混合ガスに含める炭化水素系燃料の添加率を決定する添加率決定部３７と、決定された炭化水素系燃料の添加率が実現されるようにバルブＶを制御するバルブ制御部３８と、端末装置２０からのアクセス時に制御実績の情報を提供する制御実績提供部３９を有している。
燃焼設備特定部３１は、燃焼設備１０に付与されている識別情報を用いて燃焼設備１０を特定する。識別情報は、燃焼設備１０を一意に特定する情報であり、サーバ装置３０側で管理される。なお、燃焼設備１０が設置されている工場や工場を管理する事業者にも、それぞれを一意に特定する識別情報が付与されている。
燃料ガス情報取得部３２は、メインバーナー１２で燃焼される燃料ガスの組成や流量等に関する情報を取得する。ここでは、主燃料である水素ガスに炭化水素系燃料を混合した混合ガスに燃焼用の空気も含めて燃料ガスと表現している。燃料ガスに関する情報は、メーターＭで測定された空気の流量、水素ガスの流量、炭化水素系燃料の流量である。
燃料ガス情報取得部３２は、メインバーナー１２で燃焼される燃料ガスの組成や流量等に関する情報を取得する。ここでは、主燃料である水素ガスに炭化水素系燃料を混合した混合ガスに燃焼用の空気も含めて燃料ガスと表現している。燃料ガスに関する情報は、メーターＭで測定された空気の流量、水素ガスの流量、炭化水素系燃料の流量である。
排ガス情報取得部３３は、煙道を通過する排ガスに含まれる酸素の濃度、窒素酸化物の濃度、二酸化炭素の濃度を取得する。これらの情報は、濃度計１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃで測定される。
排ガス流量計算部３４は、空気の流量、主燃料である水素ガスの流量、混合される炭化水素系燃料の流量、排ガスに含まれる酸素の濃度を用いて、排ガスの流量を計算する。
ＮＯｘ及びＣＯ２排出量計算部３５は、計算された排ガスの流量と、排ガス中の窒素酸化物の濃度に基づいて、窒素酸化物の排出量を計算する。また、ＮＯｘ及びＣＯ２排出量計算部３５は、計算された排ガスの流量と、排ガス中の二酸化炭素の濃度に基づいて、二酸化炭素の排出量を計算する。
排ガス流量計算部３４は、空気の流量、主燃料である水素ガスの流量、混合される炭化水素系燃料の流量、排ガスに含まれる酸素の濃度を用いて、排ガスの流量を計算する。
ＮＯｘ及びＣＯ２排出量計算部３５は、計算された排ガスの流量と、排ガス中の窒素酸化物の濃度に基づいて、窒素酸化物の排出量を計算する。また、ＮＯｘ及びＣＯ２排出量計算部３５は、計算された排ガスの流量と、排ガス中の二酸化炭素の濃度に基づいて、二酸化炭素の排出量を計算する。
排出目標値取得部３６は、燃焼設備１０毎に設定された排出量の日別の排出目標値を取得する。この目標値は、例えば月単位の製品の生産計画等に基づいて与えられる。もっとも、作業者が個別に与えることも可能である。
添加率決定部３７は、窒素酸化物と二酸化炭素の排出量がいずれも目標値を満たすように、主燃料である水素ガスに混合する炭化水素系燃料の添加率を決定する。炭化水素系燃料の添加率が定まると、水素ガスの添加率も自動的に決定される。すなわち、混合ガス中の水素ガスと炭化水素系燃料の割合が定まる。本実施の形態における添加率決定部３７は、酸化剤としての空気の体積流量も決定する。
添加率決定部３７は、窒素酸化物と二酸化炭素の排出量がいずれも目標値を満たすように、主燃料である水素ガスに混合する炭化水素系燃料の添加率を決定する。炭化水素系燃料の添加率が定まると、水素ガスの添加率も自動的に決定される。すなわち、混合ガス中の水素ガスと炭化水素系燃料の割合が定まる。本実施の形態における添加率決定部３７は、酸化剤としての空気の体積流量も決定する。
バルブ制御部３８は、決定された条件の燃料ガスが得られるように、燃焼設備１０に設けられているバルブＶの開度を個別に制御する。前述したように、バルブＶの開度の制御は、空気供給路１４に取り付けられているバルブＶの開度だけを単独で制御してもよいし、主燃料である水素ガスが供給される枝管１３Ａに取り付けられているバルブＶの開度だけを単独で制御してもよいし、炭化水素系燃料が供給される枝管１３Ｂに取り付けられているバルブＶの開度だけを単独で制御してもよい。また、これら３つのバルブＶのうちの任意の２つ又は３つ全てを一度に制御してもよい。
制御実績提供部３９は、例えば炭化水素系燃料の添加率と排出計画値との関係、窒素酸化物の排出量と二酸化炭素の排出量の実績値を、図１に示す端末装置２０に送信する。
制御実績提供部３９は、例えば炭化水素系燃料の添加率と排出計画値との関係、窒素酸化物の排出量と二酸化炭素の排出量の実績値を、図１に示す端末装置２０に送信する。
＜処理動作の例＞
図４は、実施の形態におけるサーバ装置３０の処理動作の一例を示す図である。
ステップ１として、サーバ装置３０は、排ガスの流量を計算する。この処理は、排ガス流量計算部３４が実行する。
ステップ２として、サーバ装置３０は、窒素酸化物（ＮＯｘ）及び二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量を計算する。この処理は、ＮＯｘ及びＣＯ２排出量計算部３５が実行する。
ステップ３として、サーバ装置３０は、計算された排出量を各排出計画量と比較する。この処理は、添加率決定部３７が実行する。
図４は、実施の形態におけるサーバ装置３０の処理動作の一例を示す図である。
ステップ１として、サーバ装置３０は、排ガスの流量を計算する。この処理は、排ガス流量計算部３４が実行する。
ステップ２として、サーバ装置３０は、窒素酸化物（ＮＯｘ）及び二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量を計算する。この処理は、ＮＯｘ及びＣＯ２排出量計算部３５が実行する。
ステップ３として、サーバ装置３０は、計算された排出量を各排出計画量と比較する。この処理は、添加率決定部３７が実行する。
図５は、排出計画量の計算例を説明する図である。
本実施の形態では、サーバ装置３０が、排出計画量を計算する。
ステップ１１として、サーバ装置３０は、当該月における工場の製品生産計画を取得する。
ステップ１２として、サーバ装置３０は、当該月における対象とする燃焼設備１０の生産計画を取得する。
ステップ１３として、サーバ装置３０は、当該月における工場内の他の燃焼設備１０の生産計画を取得する。図５に示す例では、工場内に複数の燃焼設備１０が存在する場合を想定している。
本実施の形態では、サーバ装置３０が、排出計画量を計算する。
ステップ１１として、サーバ装置３０は、当該月における工場の製品生産計画を取得する。
ステップ１２として、サーバ装置３０は、当該月における対象とする燃焼設備１０の生産計画を取得する。
ステップ１３として、サーバ装置３０は、当該月における工場内の他の燃焼設備１０の生産計画を取得する。図５に示す例では、工場内に複数の燃焼設備１０が存在する場合を想定している。
ステップ１４として、サーバ装置３０は、工場内の他の燃焼設備１０の日別の窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量を予測する。窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量は、設備の稼働状況、すなわちエネルギーの消費量から計算が可能である。
ステップ１５として、サーバ装置３０は、工場内の他の燃焼設備１０の日別の二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量を予測する。二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量も、設備の稼働状況、すなわちエネルギーの消費量から計算が可能である。
ステップ１６として、サーバ装置３０は、ステップ１２で取得した生産計画と、ステップ１４で予測された他の燃焼設備１０の窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量とに基づいて、当該月に工場で許容される窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量を計算する。許容される排出量は、排出規制量や工場が独自に定めた排出量である。
ステップ１５として、サーバ装置３０は、工場内の他の燃焼設備１０の日別の二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量を予測する。二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量も、設備の稼働状況、すなわちエネルギーの消費量から計算が可能である。
ステップ１６として、サーバ装置３０は、ステップ１２で取得した生産計画と、ステップ１４で予測された他の燃焼設備１０の窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量とに基づいて、当該月に工場で許容される窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量を計算する。許容される排出量は、排出規制量や工場が独自に定めた排出量である。
ステップ１７として、サーバ装置３０は、当該月における、制御の対象とする燃焼設備１０で許容される窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量を計算する。
ステップ１８として、サーバ装置３０は、ステップ１７で計算された日別の排出規制量とステップ１５で予測された二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量とに基づいて、制御の対象とする燃焼設備１０の日別の窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出目標値を計算する。
サーバ装置３０は、制御の対象とする燃焼設備１０で許容される窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量に余裕があり、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出が許容される場合、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出目標値を、ステップ１８で計算された排出量よりも増加させて、二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量を削減することも可能である。窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量を増加させるということは、炭化水素系燃料の添加率を少なくすることである。この場合、炭化水素系燃料の燃焼量が減り、二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量が削減される。
ステップ１８として、サーバ装置３０は、ステップ１７で計算された日別の排出規制量とステップ１５で予測された二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量とに基づいて、制御の対象とする燃焼設備１０の日別の窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出目標値を計算する。
サーバ装置３０は、制御の対象とする燃焼設備１０で許容される窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量に余裕があり、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出が許容される場合、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出目標値を、ステップ１８で計算された排出量よりも増加させて、二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量を削減することも可能である。窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量を増加させるということは、炭化水素系燃料の添加率を少なくすることである。この場合、炭化水素系燃料の燃焼量が減り、二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量が削減される。
ステップ１９として、サーバ装置３０は、制御の対象とする燃焼設備１０および工場内の他の燃焼設備１０の窒素酸化物（ＮＯｘ）及び二酸化炭素（ＣＯ２）の日別の排出計画量を策定する。
ステップ１９で策定された排出計画量が、図４におけるステップ３で使用される。
図４の説明に戻る。
ステップ４として、サーバ装置３０は、排出計画量を満たす水素ガスと炭化水素系燃料の流量の割合を計算する。この処理も、添加率決定部３７が実行する。
本実施の形態におけるサーバ装置３０は、図６に示す関係を用いて、各割合を計算する。
ステップ１９で策定された排出計画量が、図４におけるステップ３で使用される。
図４の説明に戻る。
ステップ４として、サーバ装置３０は、排出計画量を満たす水素ガスと炭化水素系燃料の流量の割合を計算する。この処理も、添加率決定部３７が実行する。
本実施の形態におけるサーバ装置３０は、図６に示す関係を用いて、各割合を計算する。
図６（Ａ）は、炭化水素系燃料の添加率を変化させる場合に排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度と二酸化炭素（ＣＯ２）の濃度の関係を説明するグラフである。なお、グラフは、炭化水素系燃料用のバーナーを用いて、空気比が１．２で燃焼量を一定の条件で実測した結果である。
図６（Ａ）中の横軸は、炭化水素系燃料の添加率であり、単位時間あたりの体積流量の比率を［ｖｏｌ．％］で示している。
また、図６（Ａ）の左側の縦軸は、排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度であり、炭化水素系燃料の添加率が０［ｖｏｌ．％］の場合に排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度を１．００とした時の割合で示している。一方、右側の縦軸は、排出される二酸化炭素（ＣＯ２）の濃度であり、炭化水素系燃料の添加率が１００［ｖｏｌ．％］の場合に排出される二酸化炭素（ＣＯ２）の濃度を１．００とした時の割合で示している。なお、炭化水素系燃料添加率０～１００［ｖｏｌ．％］の条件において安定な燃焼状態が得られており、不完全燃焼や失火等の不具合の発生は見られなかった。
図６（Ａ）中の横軸は、炭化水素系燃料の添加率であり、単位時間あたりの体積流量の比率を［ｖｏｌ．％］で示している。
また、図６（Ａ）の左側の縦軸は、排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度であり、炭化水素系燃料の添加率が０［ｖｏｌ．％］の場合に排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度を１．００とした時の割合で示している。一方、右側の縦軸は、排出される二酸化炭素（ＣＯ２）の濃度であり、炭化水素系燃料の添加率が１００［ｖｏｌ．％］の場合に排出される二酸化炭素（ＣＯ２）の濃度を１．００とした時の割合で示している。なお、炭化水素系燃料添加率０～１００［ｖｏｌ．％］の条件において安定な燃焼状態が得られており、不完全燃焼や失火等の不具合の発生は見られなかった。
図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示すグラフのサンプル点の数値を与える図表である。図に示すように、炭化水素系燃料の添加率が０［ｖｏｌ．％］とは、水素ガスの添加率が１００［ｖｏｌ．％］のことであり、水素ガスだけを燃焼させることを意味する。
炭化水素系燃料の添加率が１００［ｖｏｌ．％］とは、水素ガスの添加率が０［ｖｏｌ．％］のことであり、炭化水素系燃料だけを燃焼させることを意味する。
図６（Ａ）に示すグラフより分かるように、炭化水素系燃料の添加率が０［ｖｏｌ．％］の場合には、排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度の割合が１．０である。その理由は、水素ガスだけがメインバーナー１２で燃焼されるため、炭化水素系燃料だけを燃焼させた場合に比してメインバーナー１２の火炎の断熱燃焼温度が高いため、サーマル窒素酸化物の発生量が増加するためと考えられる。
炭化水素系燃料の添加率が１００［ｖｏｌ．％］とは、水素ガスの添加率が０［ｖｏｌ．％］のことであり、炭化水素系燃料だけを燃焼させることを意味する。
図６（Ａ）に示すグラフより分かるように、炭化水素系燃料の添加率が０［ｖｏｌ．％］の場合には、排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度の割合が１．０である。その理由は、水素ガスだけがメインバーナー１２で燃焼されるため、炭化水素系燃料だけを燃焼させた場合に比してメインバーナー１２の火炎の断熱燃焼温度が高いため、サーマル窒素酸化物の発生量が増加するためと考えられる。
ただし、炭化水素系燃料の添加率を２２［ｖｏｌ．％］まで増加させると、排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度の割合が急激に低下し、最終的に０．５６まで低下した。さらに、炭化水素系燃料の添加率を増加させると、排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度の割合はほぼ一定で推移していることが分かる。これは、メインバーナー１２で燃焼される水素ガスの量が減少することで、炉室１１内のメインバーナー１２の火炎の断熱燃焼温度が低下したためと推定される。
なお、当然ではあるが、炭化水素系燃料の添加率を高めるほど、排出される二酸化炭素（ＣＯ２）の濃度の割合は増加し、炭化水素系燃料の添加率が１００［ｖｏｌ．％］になると、排出される二酸化炭素（ＣＯ２）の濃度の割合は１．０になる。
なお、当然ではあるが、炭化水素系燃料の添加率を高めるほど、排出される二酸化炭素（ＣＯ２）の濃度の割合は増加し、炭化水素系燃料の添加率が１００［ｖｏｌ．％］になると、排出される二酸化炭素（ＣＯ２）の濃度の割合は１．０になる。
このため、実施の形態におけるサーバ装置３０は、炭化水素系燃料の添加率を０～２２［ｖｏｌ．％］の範囲で制御する。
なお、制御に用いる窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度の割合の目標値には、図５のステップ１８で算出された値を使用する。サーバ装置３０は、目標値として与えられた窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度の割合に応じた添加率を読み出し、水素ガスと炭化水素系燃料の流量の割合を計算する。サーバ装置３０は、図６に示したグラフの関係を記録したテーブル、関係式等を参照して、水素ガスと炭化水素系燃料の流量の割合を計算する。
なお、制御に用いる窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度の割合の目標値には、図５のステップ１８で算出された値を使用する。サーバ装置３０は、目標値として与えられた窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度の割合に応じた添加率を読み出し、水素ガスと炭化水素系燃料の流量の割合を計算する。サーバ装置３０は、図６に示したグラフの関係を記録したテーブル、関係式等を参照して、水素ガスと炭化水素系燃料の流量の割合を計算する。
因みに、炭化水素系燃料の添加率が２２［ｖｏｌ．％］の場合に排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度の割合は、炭化水素系燃料だけを燃焼させる場合とほとんど同じである。
換言すると、炭化水素系燃料の添加率を２２［ｖｏｌ．％］まで増加させることで、水素ガスを主燃料とする燃焼設備１０から排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量を炭化水素系燃料だけを燃焼させる場合と同等の排出量まで低下させることができる。
換言すると、炭化水素系燃料の添加率を２２［ｖｏｌ．％］まで増加させることで、水素ガスを主燃料とする燃焼設備１０から排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量を炭化水素系燃料だけを燃焼させる場合と同等の排出量まで低下させることができる。
この場合、二酸化炭素（ＣＯ２）は排出されるが、炭化水素系燃料だけを燃焼させる場合の二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量に比べると約４０％の削減効果を得ることができる。しかも、炭化水素系燃料としてカーボンニュートラル天然ガスを用いる場合には、二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量を実質的にゼロにすることも可能である。
本実施の形態では、炭化水素系燃料の添加率を０～２２［ｖｏｌ．％］の範囲で用いることで、水素ガスだけを燃焼させる場合よりも窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量を低下させながら、二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量も制御することができる。
本実施の形態では、炭化水素系燃料の添加率を０～２２［ｖｏｌ．％］の範囲で用いることで、水素ガスだけを燃焼させる場合よりも窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量を低下させながら、二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量も制御することができる。
参考までに、炭化水素系燃料の添加率と炉室１１内のメインバーナー１２の火炎の断熱火炎温度の関係を、図７を用いて説明する。
図７（Ａ）は、炭化水素系燃料の添加率と断熱火炎温度［℃］との関係を説明するグラフである。このグラフは、空気比が１．２の条件で算出した断熱火炎温度の理論値である。
図７（Ａ）中の横軸は、炭化水素系燃料の添加率であり、単位は添加率［ｖｏｌ．％］である。図７（Ａ）の縦軸は断熱火炎温度［℃］である。
図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示すグラフの描画に用いたサンプル点の数値を与える図表である。
図７（Ａ）は、炭化水素系燃料の添加率と断熱火炎温度［℃］との関係を説明するグラフである。このグラフは、空気比が１．２の条件で算出した断熱火炎温度の理論値である。
図７（Ａ）中の横軸は、炭化水素系燃料の添加率であり、単位は添加率［ｖｏｌ．％］である。図７（Ａ）の縦軸は断熱火炎温度［℃］である。
図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示すグラフの描画に用いたサンプル点の数値を与える図表である。
図７に示すように、炭化水素系燃料の添加率が０［ｖｏｌ．％］の場合、断熱火炎温度は１９１４℃である。しかし、炭化水素系燃料の添加率を１１［ｖｏｌ．％］にすると、断熱火炎温度は４９℃下がって１８６５℃になる。また、炭化水素系燃料の添加率を２２［ｖｏｌ．％］にすると、断熱火炎温度は更に２８℃下がって１８３７℃になる。
図４の説明に戻る。
ステップ５として、サーバ装置３０は、適正な空気の流量を計算する。
ステップ６として、サーバ装置３０は、空気、水素ガス、炭化水素系燃料の流量を調整する。この処理は、バルブ制御部３８が実行する。前述したようにバルブＶの制御は、空気、水素ガス、炭化水素系燃料の流量のいずれか１つ又は複数である。
図４の説明に戻る。
ステップ５として、サーバ装置３０は、適正な空気の流量を計算する。
ステップ６として、サーバ装置３０は、空気、水素ガス、炭化水素系燃料の流量を調整する。この処理は、バルブ制御部３８が実行する。前述したようにバルブＶの制御は、空気、水素ガス、炭化水素系燃料の流量のいずれか１つ又は複数である。
以上説明したように、サーバ装置３０が実行する燃焼制御方法の実行により、水素ガスを主燃料とする燃焼設備１０から排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量の低減を、二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量を抑制しつつ実現できる。
しかも、前述した効果は、水素ガスと炭化水素系燃料との混合ガスにおける炭化水素系燃料の添加率を０～２２［ｖｏｌ．％］の範囲で可変することにより、月単位や日単位、突発的な目標値の変更時にも対応が可能である。
また、本実施の形態の場合には、基本的に、水素ガスと炭化水素系燃料との混焼を前提とするため、炭化水素系燃料を燃料とする燃焼器をそのまま水素ガスの燃焼に利用することができる。
なお、炭化水素系燃料を主燃料とする燃焼器で水素ガスだけを燃焼させたい場合には、排出される窒素酸化物濃度を低減させるために燃焼器に対して大規模な改変が必要になるが、本実施の形態の場合には、炭化水素系燃料を主燃料とする燃焼器への活用も容易である。
しかも、前述した効果は、水素ガスと炭化水素系燃料との混合ガスにおける炭化水素系燃料の添加率を０～２２［ｖｏｌ．％］の範囲で可変することにより、月単位や日単位、突発的な目標値の変更時にも対応が可能である。
また、本実施の形態の場合には、基本的に、水素ガスと炭化水素系燃料との混焼を前提とするため、炭化水素系燃料を燃料とする燃焼器をそのまま水素ガスの燃焼に利用することができる。
なお、炭化水素系燃料を主燃料とする燃焼器で水素ガスだけを燃焼させたい場合には、排出される窒素酸化物濃度を低減させるために燃焼器に対して大規模な改変が必要になるが、本実施の形態の場合には、炭化水素系燃料を主燃料とする燃焼器への活用も容易である。
更に、サーバ装置３０は、端末装置２０からのアクセスに応じ、制御対象の燃焼設備１０で燃焼された炭素水素系燃料の添加率の実績値を時系列に提示する機能を備えている。
以下では、図８及び図９を使用し、該当機能について説明する。
図８は、排出計画値と添加率等の制御実績の表示例を説明する図である。
図８に示す画面５０は、サーバ装置３０にログインした端末装置２０からの指示に基づいて表示される。図８に示す画面５０の表示は、端末装置２０の操作画面上で、排出計画値と添加率等の制御実績の表示が指示された場合に実行される。なお、画面５０がサーバ装置３０で生成される場合、端末装置２０は単なる表示装置として用いられる。この場合、表示に必要な情報がサーバ装置３０から端末装置２０に送信される。もっとも、端末装置２０が画面５０を生成してもよい。
以下では、図８及び図９を使用し、該当機能について説明する。
図８は、排出計画値と添加率等の制御実績の表示例を説明する図である。
図８に示す画面５０は、サーバ装置３０にログインした端末装置２０からの指示に基づいて表示される。図８に示す画面５０の表示は、端末装置２０の操作画面上で、排出計画値と添加率等の制御実績の表示が指示された場合に実行される。なお、画面５０がサーバ装置３０で生成される場合、端末装置２０は単なる表示装置として用いられる。この場合、表示に必要な情報がサーバ装置３０から端末装置２０に送信される。もっとも、端末装置２０が画面５０を生成してもよい。
画面５０には、予め登録管理されているユーザ情報５１と、燃焼設備１０に関する情報５２と、制御対象である燃焼設備１０における制御の実績値の表示欄５３とが表示される。図８の場合、ユーザ情報５１は、ユーザ名称５１１と、ユーザ管理番号５１２とを含む。また、燃焼設備１０に関する情報５２は、設備管理番号と設備名称を含む。
実績値の表示欄５３は、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出計画値［ｋｇ／ｈ］の実績を示す時系列情報５３１と、二酸化炭素（ＣＯ２）の排出計画値［ｋｇ／ｈ］の実績を示す時系列情報５３２と、炭化水素系燃料の添加率の実績を示す時系列情報５３３とを含む。
実績値の表示欄５３の横軸は日時であり、縦軸は［ｋｇ／ｈ］と［ｖｏｌ．％］である。図８の場合、実績値の表示欄５３には、２月ｘ日の１０時から２０時までの実績値が折れ線グラフで表されている。
実績値の表示欄５３は、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出計画値［ｋｇ／ｈ］の実績を示す時系列情報５３１と、二酸化炭素（ＣＯ２）の排出計画値［ｋｇ／ｈ］の実績を示す時系列情報５３２と、炭化水素系燃料の添加率の実績を示す時系列情報５３３とを含む。
実績値の表示欄５３の横軸は日時であり、縦軸は［ｋｇ／ｈ］と［ｖｏｌ．％］である。図８の場合、実績値の表示欄５３には、２月ｘ日の１０時から２０時までの実績値が折れ線グラフで表されている。
図８の場合、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出計画値［ｋｇ／ｈ］が前後の時間帯に比して低下する１４時から１６時の間、炭化水素系燃料の添加率［ｖｏｌ．％］も前後の時間帯に比して増加している。
なお、炭化水素系燃料の添加率の変化は、二酸化炭素の排出目標値の変化と相似の形状を示す。
図９は、工場全体の排出量の実績と制御対象である燃焼設備１０の排出量の実績との表示例を説明する図である。
図９には、図８との対応部分に対応する符号を付して示している。
図９に示す画面５０には、予め登録管理されているユーザ情報５１と、燃焼設備１０に関する情報５２と、工場全体と制御対象である燃焼設備１０における排出量の実績値の表示欄５４とが表示される。
なお、炭化水素系燃料の添加率の変化は、二酸化炭素の排出目標値の変化と相似の形状を示す。
図９は、工場全体の排出量の実績と制御対象である燃焼設備１０の排出量の実績との表示例を説明する図である。
図９には、図８との対応部分に対応する符号を付して示している。
図９に示す画面５０には、予め登録管理されているユーザ情報５１と、燃焼設備１０に関する情報５２と、工場全体と制御対象である燃焼設備１０における排出量の実績値の表示欄５４とが表示される。
実績値の表示欄５４は、工場全体の総排出量の規制値を示す情報５４１と、工場全体の窒素酸化物（ＮＯｘ）の総排出量［ｋｇ／月］の実績を示す時系列情報５４２と、工場全体の二酸化炭素（ＣＯ２）の総排出量［ｋｇ／月］の実績を示す時系列情報５４３と、制御対象である燃焼設備１０による窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量［ｋｇ／月］の実績を示す時系列情報５４４とを含む。
実績値の表示欄５４の横軸は月であり、縦軸は［ｋｇ／月］である。
図９の場合、実績値の表示欄５４には、２月から７月までの実績値が折れ線グラフで表されている。
実績値の表示欄５４の横軸は月であり、縦軸は［ｋｇ／月］である。
図９の場合、実績値の表示欄５４には、２月から７月までの実績値が折れ線グラフで表されている。
図９の場合、工場全体の窒素酸化物（ＮＯｘ）の総排出量［ｋｇ／月］は、全期間にわたって、総排出量の規制値を下回っていることが確認される。なお、工場全体の窒素酸化物（ＮＯｘ）の総排出量［ｋｇ／月］は、一定ではなく、４月と５月は、他の月よりも総排出量［ｋｇ／月］が低下している。
また、制御の対象である燃焼設備１０の窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量の折れ線グラフは５月に谷形状となっている。制御の対象である燃焼設備１０で、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量が減っているのは、水素ガスに添加される炭化水素系燃料の添加率［ｖｏｌ．％］が増えたためである。
この影響で、工場全体の二酸化炭素（ＣＯ２）の総排出量［ｋｇ／月］の実績を示す折れ線グラフは５月に高く、６月には減っている。
また、制御の対象である燃焼設備１０の窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量の折れ線グラフは５月に谷形状となっている。制御の対象である燃焼設備１０で、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量が減っているのは、水素ガスに添加される炭化水素系燃料の添加率［ｖｏｌ．％］が増えたためである。
この影響で、工場全体の二酸化炭素（ＣＯ２）の総排出量［ｋｇ／月］の実績を示す折れ線グラフは５月に高く、６月には減っている。
＜他の形態＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の技術的範囲は、前述の実施の形態に記載の範囲に限定されない。前述した実施の形態に、種々の変更又は改良を加えたものも、本発明の技術的範囲に含まれることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の技術的範囲は、前述の実施の形態に記載の範囲に限定されない。前述した実施の形態に、種々の変更又は改良を加えたものも、本発明の技術的範囲に含まれることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。
例えば前述の実施の形態では、サーバ装置３０をガス小売り事業者が運用しているが、燃焼設備１０を管理する事業者がサーバ装置３０を運用してもよい。その場合、サーバ装置３０は、燃焼設備１０の敷地内に配置される。
なお、サーバ装置３０は、端末装置２０として実現してもよい。また、サーバ装置３０の機能は、前述した機能を実現するアプリケーションプログラムをインストールしたコンピュータその他の情報処理端末によっても実現が可能である。ここでのコンピュータには、汎用型のコンピュータに限らず、組込みシステム等の特定の用途で使用されるマイクロプロセッサやプログラマブルロジックコントローラも含まれる。
また、サーバ装置３０の機能は、拡張ボードの形態で実現してもよい。ここでの拡張ボードは、制御装置の一例である。
なお、サーバ装置３０は、端末装置２０として実現してもよい。また、サーバ装置３０の機能は、前述した機能を実現するアプリケーションプログラムをインストールしたコンピュータその他の情報処理端末によっても実現が可能である。ここでのコンピュータには、汎用型のコンピュータに限らず、組込みシステム等の特定の用途で使用されるマイクロプロセッサやプログラマブルロジックコントローラも含まれる。
また、サーバ装置３０の機能は、拡張ボードの形態で実現してもよい。ここでの拡張ボードは、制御装置の一例である。
前述の実施の形態の場合には、サーバ装置３０による炭化水素系燃料の添加率の可変範囲の上限を２２［ｖｏｌ．％］として説明したが、排出される二酸化炭素の目標値を満たす範囲であれば、２２［ｖｏｌ．％］を超えて可変してもよい。例えば二酸化炭素の総排出量に余力がある場合には、炭化水素系燃料の添加率を３０［ｖｏｌ．％］まで増やすことも技術的には可能である。もっとも、添加率を増やしても、窒素酸化物の排出量の削減効果はなく、二酸化炭素の排出量だけが増えるので、積極的に添加率を増加させるメリットは限られる。
また、前述の実施の形態の場合には、図５のステップ１８で計算された日単位の排出目標値に基づいて炭化水素系燃料の添加率を制御する例について説明したが、月単位や時間単位で計算された排出目標値に基づいて炭化水素系燃料の添加率を制御してもよい。
１…システム、１０…燃焼設備、２０…端末装置、３０…サーバ装置、３１…燃焼設備特定部、３２…燃料ガス情報取得部、３３…排ガス情報取得部、３４…排ガス流量計算部、３５…ＮＯｘ及びＣＯ２排出量計算部、３６…排出目標値取得部、３７…添加率決定部、３８…バルブ制御部、３９…制御実績提供部
Claims (8)
- 主燃料とする水素ガスに炭化水素系燃料を混合した混合ガスの燃焼設備による燃焼を、制御装置が制御する方法において、
前記制御装置が、前記燃焼設備の煙道を通過する排ガスに含まれる二酸化炭素と窒素酸化物の排出量を計算する処理と、
前記制御装置が、事前に用意された炭化水素系燃料の添加率と、排出される二酸化炭素と窒化酸化物の各濃度との関係に基づいて、計算された二酸化炭素の排出量と窒素酸化物の排出量のそれぞれが各目標値を満たすように、混合ガスに含める炭化水素系燃料の添加率を決定する処理と、
前記制御装置が、決定された炭化水素系燃料の添加率に応じ、混合ガスの燃焼を制御する処理と
を有することを特徴とする燃焼制御方法。 - 前記制御装置は、決定された炭化水素系燃料の添加率に応じ、燃焼用に供給される空気と、炭化水素系燃料と、水素ガスのうちの少なくとも１つの流量を可変制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の燃焼制御方法。 - 前記制御装置は、燃焼設備単位、又は、管理の対象に定めた複数の燃焼設備単位で混合ガスの燃焼を制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の燃焼制御方法。 - 前記制御装置は、前記混合ガスに含まれる炭化水素系燃料の添加率を０～２２［ｖｏｌ．％］の範囲で決定する
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の燃焼制御方法。 - 前記制御装置は、燃焼設備で燃焼された炭化水素系燃料の添加率の実績値を時系列に提示する
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の燃焼制御方法。 - 前記制御装置は、炭化水素系燃料の添加率の実績値を、窒素酸化物の排出量の目標値と一緒に提示する
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の燃焼制御方法。 - 主燃料とする水素ガスに炭化水素系燃料を混合した混合ガスを燃焼する燃焼設備の煙道を通過する排ガスに含まれる二酸化炭素と窒素酸化物の排出量を計算する計算部と、
事前に用意された炭化水素系燃料の添加率と、排出される二酸化炭素と窒化酸化物の各濃度との関係に基づいて、計算された二酸化炭素の排出量と窒素酸化物の排出量のそれぞれが各目標値を満たすように、混合ガスに含める炭化水素系燃料の添加率を決定する決定部と、
決定された炭化水素系燃料の添加率に応じ、混合ガスの燃焼を制御する制御部と
を有することを特徴とする制御装置。 - コンピュータに、
主燃料とする水素ガスに炭化水素系燃料を混合した混合ガスを燃焼する燃焼設備の煙道を通過する排ガスに含まれる二酸化炭素と窒素酸化物の排出量を計算する機能と、
事前に用意された炭化水素系燃料の添加率と、排出される二酸化炭素と窒化酸化物の各濃度との関係に基づいて、計算された二酸化炭素の排出量と窒素酸化物の排出量のそれぞれが各目標値を満たすように、混合ガスに含める炭化水素系燃料の添加率を決定する機能と、
決定された炭化水素系燃料の添加率に応じ、混合ガスの燃焼を制御する機能と、
を実現させるためのプログラム。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020037845A JP7348864B2 (ja) | 2020-03-05 | 2020-03-05 | 燃焼制御方法、制御装置、およびプログラム |
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