KR20060052100A - 소각로 내의 퍼센트 화학량론적 산화제를 측정 및 제어하는방법 및 시스템 - Google Patents

소각로 내의 퍼센트 화학량론적 산화제를 측정 및 제어하는방법 및 시스템 Download PDF

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케니 엠 아놀드
지안후이 홍
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존 징크 컴파니 엘엘씨
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Abstract

본 발명은 소각로의 열분해 구역 내의 퍼센트 화학량론적 산화제를 측정 및 제어하는 방법 및 시스템을 제공한다. 본 방법 및 시스템은 열분해 구역 내 기체의 산소 농도 및 온도의 측정값 및 상기 값들과 퍼센트 화학량론적 산화제 간의 수학적 관계에 기초한 것이다.
소각로, 퍼센트 화학량론, 열분해

Description

소각로 내의 퍼센트 화학량론적 산화제를 측정 및 제어하는 방법 및 시스템{METHODS AND SYSTEMS FOR DETERMINING AND CONTROLLING THE PERCENT STOICHIOMETRIC OXIDANT IN AN INCINERATOR}
도 1은 열분해 구역 작동 시에 PSO를 측정하기 위한 본 발명 시스템을 구비한 전형적 소각로를 도시한다.
도 2는 열분해 구역으로 공급되는 연소 공기 유량을 제어하기 위한 본 발명 시스템을 구비한 전형적 소각로를 도시한다.
본 발명은 전체적으로 연소 공정에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 소각로의 열분해 구역 내의 퍼센트 화학량론적 산화제를 측정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
소각 분야에서는, 2 단계 연소를 이용하는 것이 일반적인 관행이다. 제1 단계에서는 연소 공기를 화학량론적 공기 요구량보다 적은 비율로 공급한다. 화학량론적 공기 요구량은 연료 및 폐기물 스트림의 완전 연소를 위해 요구되는 공기 유량으로서 정의된다. 완전 연소는 연소 생성물이 CO2, H2O, N2 및 He(존재한다면)와 같은 안정한 화합물인 것을 의미한다.
따라서, 제1 단계에서는 폐기물이 통상적으로 산소 부족 대기에서 열분해된다. 이러한 노, 또는 노의 일부를 통상 환원, 1차 연소, 산소 부족, 또는 열분해 노 또는 챔버라 칭한다. 그 후 임의의 불완전 연소 생성물을 분해하기 위해 이후의 구역에 추가분의 연소 공기를 공급한다. 이러한 2차적 구역은 일반적으로 재산화 구역 또는 애프터버너(afterburner)라 칭한다.
오염물 방출은 열분해 구역 및 애프터버너에 공급되는 연소 공기의 양에 의해 크게 영향을 받는다. 따라서, 양 구역으로의 공기 공급량을 측정하고 제어할 수 있는 것이 매우 바람직하다. 애프터버너로의 공기 공급량은 일반적으로 연통 배출 기체 중 과잉 산소의 양이 특정 수준에 도달하도록, 또는 어떤 경우에는 목표 온도에 도달하도록 조절된다. 열분해 구역으로 공급되는 공기, 또는 산화제는 제어하기가 더 어렵다. 퍼센트 화학량론적 산화제(percent stoichiometric oxidant), 즉 "PSO"와 같은 열분해 구역으로 공급되는 산화제 공급량을 측정하고 제어하는 것이 바람직하다. PSO는 실제 산화제 공급량을 화학량론적 산화제 공급량으로 나누어 퍼센트로 나타낸 것이다. 산화제가 NO 및 NO2와 같은 화합물을 포함할지라도, 실제로 소각로에 사용되는 산화제의 주된 공급원은 일반적으로 공기이다. 따라서 흔히 "PSA"(percent stoichiometric air; 퍼센트 화학량론적 공기)란 용어를 PSO 대신에 사용한다.
PSO는 등가비와 관련될 수도 있다. 등가비는 실제 연료 대 공기 비를 화학량론적 연료 대 공기 비로 나눈 값으로서 정의된다. 등가비는 간단히 100/PSO로 나타 낼 수 있다는 점에서 PSO와 관계가 있다. 연료 및 공기가 완전 연소되도록 공급되는 경우, 그 반응은 화학량론적 반응이라 말하며, PSO는 100%이고 등가비는 1이다.
열분해 노로의 공기 공급량을 직접 조절하기 위한 통상적인 한 방법은 연료, 폐기물 및 공기의 유량을 측정하고, PSO를 계산하고, 그 후 공기 공급량을 변화시킴으로써 PSO를 특정 값으로 제어하는 것이다. 폐기물 조성은 흔히 시간에 따라 변화되거나, 또는 알 수 없기도 하다. 실제로, 폐기물 조성의 불확실성 및 변동과 관련된 난점으로 인하여, 폐기물은 화학량론적 공기 요구량 계산에서 배제되는 경우가 종종 있다. 이러한 배제로 인하여, 상기 방법은 정확한 공기 요구량을 정확하게 반영할 수 없다.
공기 공급량을 제어하기 위한 통상적인 한 방법은 열분해 노에서의 가연물 수준을 측정 및 제어하거나 또는 애프터버너 공기의 첨가로 인한 온도 변화를 측정하는 것이다. 상기 방법들은 PSO의 간접 제어 방식이며, 실제 PSO를 측정하거나 실제 PSO에 대한 온도 변화의 효과를 고려하는 것은 아니다.
몇몇 방법은 배출 기체 중에 산소 센서를 사용하는 것을 포함한다. 예를 들어, 1983년에 출원된 미국 특허 제4,459,923호(F.M. Lewis)는 노의 최고 온도를 제어하고 배출 기체 중의 O2 함량을 최소로 유지함으로써 다단로의 작동을 제어하는 방법을 기술한다. PSA는 하기 식을 이용하여 배출 기체 중의 산소 측정값으로부터 계산한다:
PSA = [1 + %O2 / (21 - %O2)] x 100
물론, 상기 관계는 PSA가 100%를 초과하는 경우에만 유용한데, 왜냐하면, 주변 공기(순수한 산소가 아니라)가 사용된 경우에는 배출 기체 중에 산소 농도가 음의 값이 되거나 또는 21%를 초과할 수는 없기 때문이다. 상기 식은, 의도된 것은 아니나, 100% 미만의 결과를 산출할 수 없다. 따라서 상기 관계는 희박 연료 또는 초화학량론적 연소를 요하며, 산소 농도가 매우 낮아지게 되는데(예를 들어 ppm 또는 ppb 수준) 연료 농후 또는 아화학량론적 연소에는 적용될 수 없다. 실제로, 연료 농후 연소에서의 상기 식의 적용은 실제로는 PSA가 100%보다 훨씬 작어야 할 때 100%가 되는 잘못된 결과를 산출하게 된다. 또한, 특정 O2 측정값 경계 내에서 일정한 온도를 유지하는 것도 제어 수단이 되긴 하지만, 이러한 종래 제어 방법은 실제 PSA에 기초한 것이 아니다. 일반적으로, 제어 방법은 일정한 PSA가 아니라 일정한 온도를 유지하기 위한 것이었고, 온도 변화로 인한 실제 PSA 변화량을 계산하고자 한 것은 아니었다.
산소 센서 또한 내연 엔진 내의 공기/연료 비, 즉 등가비를 측정하기 위해 사용되어 왔고, 그러한 장치는 자동차에 널리 사용되어 왔다[참고 문헌: 1980년에 출원된 미국 특허 제4,283,256호(Howard 및 Wheetman)]. 그러나, 이러한 센서는 산소 농도 및 온도에 대한 등가비의 의존성을 고려하지 않으며, 따라서 넓은 범위의 온도에서 작동될 수 없다. 불행히도, 배출 기체 온도는 일반적으로 비교적 좁은 범위 내에서 조절되기 때문에 상기 장치들은 등가비의 예측치에 대한 온도의 효과를 무시할 수가 있다.
온도의 효과를 고려할 필요가 있다는 인식으로 인하여 그 밖의 장치들도 개 발되었다. 예를 들어 미국 특허 제4,151,503호 및 제4,391,691호는 배출 기체 온도의 차이에 반응하는 전기 저항에 있어서의 급격한 변화를 나타내도록 처리된 반도체 칩을 이용한다. 온도 의존적 전기 저항은 PSO의 더 정확한 예측값을 구하기 위해 산소 센서로부터의 신호를 보상하는 데 사용된다. 온도 보상 칩에 사용되는 재료의 기계적 특성 및 전기적 특성으로 인하여, 그러한 장치들은 소각로의 열분해 구역에서 일반적으로 관찰되는 고온(1400∼3200℉)에서 작동이 불가능하다.
따라서, 온도 변동을 보상하고 전술한 문제점들을 해소한, 소각로의 열분해 구역 내의 PSO를 직접 측정하는 방법이 요구되고 있다.
본 발명에 의하면, 전술한 요구 사항을 충족시키고 종래 기술의 문제점을 극복한, 소각로의 열분해 구역에서 퍼센트 화학량론적 산화제, "PSO"를 측정, 결정 및 제어하는 방법과, 상기 PSO를 측정, 결정 및 제어하는 데 사용하기 위한 시스템이 제공된다. 소각로의 열분해 구역 내의 PSO를 측정 및 결정하는 방법은 기본적으로 하기 단계들로 이루어진다. 열분해 구역 내 기체의 산소 농도 또는 분압을 감지하기 위해 배치된 산소 센서를 사용하여 산소 농도에 상응하는 전기 신호를 생성한다. 열분해 구역 내의 기체 온도를 감지하기 위해 배치된 온도 센서를 사용하여 온도에 상응하는 전기 신호를 생성한다. 그 후 전기 신호를, 산소 센서 및 온도 센서로부터 나오는 전기 신호를 전기 신호와 PSO 간의 수학적 관계를 이용하여 PSO 추정치로 전환시키기 위한 프로세서로 전송한다. 수학적 관계는 온도 및 온도 변화(온도는 1100℉ 이상임)로 인한 PSO 추정치의 조정을 포함한다.
소각로의 열분해 구역 내의 PSO를 제어하기 위한 본 발명의 방법은 전술한 바와 같은 산소 농도 및 온도에 상응하는 전기 신호를 생성하는 단계 및 이 신호를 전술한 수학식을 이용하여 PSO의 추정치로 전환시키기 위한 프로세서로 상기 신호를 전송하는 단계를 포함한다. PSO 추정치는 PSO 추정치 및 사전 설정된 PSO 값에 기초하여 연소 공기, 산화제 또는 연료 유량을 조정하기 위해, 연소 공기 송풍기, 산화제 또는 연료 유량 제어 신호를 생성하기 위한 피드백 제어기에 중계된다. 그 후 제어 신호는 연소 공기 송풍기, 산화제 또는 연료 제어 장치로 중계된다.
소각로의 열분해 구역 내의 PSO를 측정 및 결정하는 데 사용하기 위한 시스템은 기본적으로 열분해 구역 내의 기체의 산소 농도에 상응하는 전기 신호를 생성하기 위한 수단, 열분해 구역 내의 기체 온도에 상응하는 전기 신호를 생성하기 위한 수단 및 전기 신호와 PSO 간의 수학적 관계를 이용하여 산소 농도 및 온도에 상응하는 전기 신호를 PSO의 추정치로 전환시키기 위한 장치를 포함한다. 수학적 관계는 온도 및 온도 변화(온도는 1100℉ 이상임)로 인한 PSO 추정치의 조정을 포함한다.
소각로의 열분해 구역 내의 PSO를 제어하는 데 사용하기 위한 시스템은 기본적으로 1100℉ 이상인 변화하는 온도에서 PSO를 측정 및 결정하기 위한 전술한 바와 같은 수단 및 장치, 소각로의 열분해 구역으로의 연소 공기, 산화제 또는 연료의 양을 제어하기 위한 제어기, 및 PSO 추정치 및 사전 설정된 PSO 값에 기초하여 연소 공기 제어 장치에 대한 제어 신호를 생성하기 위한 수단을 포함한다.
소각로의 열분해 구역 내의 PSO를 측정 및 결정하기 위한 본 발명의 바람직한 방법은 기본적으로 하기의 단계들을 포함한다. 열분해 구역 내의 기체의 산소 농도 또는 분압을 감지하기 위해 배치된 산소 센서를 이용하여 산소 농도에 상응하는 전기 신호를 생성한다. 열분해 구역 내의 기체 온도를 감지하기 위해 배치된 온도 센서를 이용하여 온도에 상응하는 전기 신호를 생성한다. 그 후 산소 센서 및 온도 센서로부터 나오는 전기 신호를, 전기 신호와 PSO 간의 수학적 관계를 이용하여 PSO 추정치로 전환시키기 위한 프로세서로 상기 신호를 전송한다. 수학적 관계는 온도 및 온도 변화(온도는 1100℉ 이상임)로 인한 PSO 추정치의 조정을 포함한다. 일반적 방법은 도 1에 도시되어 있다.
산소 농도에 상응하는 전기 신호(12)를 생성하기 위해 본 발명에 이용될 수 있는 적합한 산소 센서(10)는 지르코니아계 산소 센서, 전기화학 센서, 마이크로 연료 센서 및 상자성 센서를 포함하나 이에 국한되는 것은 아니다. 상기한 것 중에서도 지르코니아계 센서가 바람직하다. 특히 적합한 산소 센서(10)는 미국 오하이오주 신시네티 소재의 마라톤 센서스 인코포레이티드에서 상표명 "OxyfireTM"로 시판된다. 이 센서(10)는 소각로의 열분해 구역 내에서 기체의 산소 농도 또는 분압을 감지하도록 배치되어야 한다.
온도에 상응하는 전기 신호를 생성하기 위해 본 발명에 이용될 수 있는 적합한 온도 센서(14)는 열전대, 저항 온도 검출기, 고온계 및 원격 온도 장치를 포함하나 이에 국한되는 것은 아니다. 그 중에서도 열전대가 바람직하다. 특히 적합한 열전대는 미국 오하이오주 신시네티 소재의 마라톤 센서스 인코포레이티드에서 B형 또는 R형 일체형 열전대 프로브로서 시판된다. 센서(14)는 소각로의 열분해 구역 내에, 산소 센서에 가능한 한 근접한 위치에서 기체 온도를 감지하도록 배치되어야 한다.
산소 및 온도 센서로부터 나오는 신호 (12) 및 (16)은 PSO(20)의 추정치를 계산하기 위해 프로세서(18)로 전송된다. 특히 적합한 프로세서(18)는 미국 오하이오주 신시네티 소재의 마라톤 센서스 인코포레이티드에서 "VersaProTM" 화학량론 모니터로서 시판된다.
프로세서(18)는 평형 계산값으로부터 성립된 수학적 관계를 이용하여 PSO(20)의 추정치를 계산하기 위해 본 발명에 따라 프로그래밍된다. 이 방법은 열분해 구역(20)이, 산소 농도가 그 평형값에 가까워지도록 하기에 충분히 긴 체류 시간을 갖는다는 최초 가정에 기초한 것이다. 실제의 비평형 작동 조건에 대한 조정은 일반적으로 유닛이 작동된 후에 이루어질 수 있다.
PSO는 여러 다른 방식으로 산소 농도 및 온도의 함수로서 표현할 수 있다. 그러한 방식들 중에서도 두 가지가 가장 적합한 것으로 확인되었다. 제1의 방식는 다음과 같은 시그모이드 함수이다:
PSO = a + b/[1 + ((x + eT)/c)d]
상기 식에서, x는 산소 센서 출력값(밀리볼트)이고, T는 온도(℉)이고, a∼e는 실험 상수이다. 지르코니아계 산소 센서를 사용하는 경우, PSO(%)를 제공하는 적절한 실험 상수 집합은 다음과 같다:
a = -733.109; b = 873.246; c = 1610.403; d = 15.176; e = 0.2439
제2의 바람직한 식은 다음과 같은 다항식의 형태이다.
PSO = [a + b(x + eT) + c(x + eT)2 + d(x + eT)3] x 100
상기 식에서도 역시 x는 산소 센서 출력값(밀리볼트)이며, T는 (Tf-2100)이고, Tf는 온도(℉)이고, a∼e는 실험 상수이다. 지르코니아계 산소 센서를 사용하는 경우, PSO(%)를 제공하는 적절한 실험 상수 집합은 다음과 같다:
a = 3.424; b = -1.3433E-02; c = 2.4979E-05; d = -1.5670E-08; e = 0.2439
시그모이드 상관관계와 다항식 상관관계는 메탄/공기 혼합물의 평형 계산값으로부터 도출된 것이지만, 이들을 일반적인 탄화수소/공기 연소에 적용하였으며 매우 양호한 일치를 보였다. 이러한 상관관계는 소각 분야(탄화수소, 공기 및 폐기물 스트림)에도 이용되어 왔으며, 실제 PSO와 예상 PSO 간에 매우 양호한 일치를 보였다. 이러한 상관관계는 H2/공기 연소, CO/공기 연소, 또는 탄화수소/순수 O2 연소에는 유효하지 않다.
등가비(24)는 단순히 100/PSO로 나타낼 수 있기 때문에 산소 및 온도 신호의 식으로 표현할 수도 있다. 예를 들어, PSO(20)가 80%인 경우, 등가비(24)는 100/80 또는 1.25이다.
PSO를 측정 및 결정하기 위한 본 발명의 방법은 NH3, HCN, C2H3N, C3H3N, 포화 및 불포화 유기 연료, 예컨대 파라핀, 올레핀, 시클로파라핀, 아세틸렌 및 방향족 화합물과 같은 여러 유형의 폐기 화합물의 연소에도 거의 오차 없이 적용될 수 있다. 정확도는 물(H2O), NO2 및 NO와 같이 결합형 산소를 함유하는 과량의 화합물에 의해 영향을 받을 수 있다. 여기서 "과량"이란 탄화수소 연료가 폐기물 또는 정상 작동을 위해 공급되는 연료일 수 있는 탄화수소 연료 1 파운드에 대하여 소각로 내에 유입되는 임의의 스트림(예, 폐기물 스트림 또는 켄칭 스트림)으로부터 유래된 결합형 산소가 약 1 파운드를 초과하는 것으로 정의된다.
소각로의 열분해 구역 내의 PSO를 제어하기 위한 본 발명의 바람직한 방법은 기본적으로 하기의 단계들을 포함한다. 열분해 구역 내 기체의 산소 농도에 상응하는 전기 신호(12)를 생성한다. 열분해 구역 내의 기체 온도에 상응하도록 전기 신호(16)를 생성한다. 산소 농도 및 온도에 상응하는 전기 신호 (12) 및 (16)은, 전기 신호와 PSO의 수학적 관계를 이용하여 PSO(20)의 추정치로 전환시키기 위한 프로세스(18)로 전송한다. 수학적 관계는 온도 및 온도 변화(온도는 1100℉ 이상임)로 인한 PSO 추정치의 조정을 포함한다. PSO 추정치(20)는 PSO 추정치(20) 및 사전 설정된 PSO 값(36)에 기초하여 연소 공기(30), 산화제 또는 연료 유량 (32) 및/또는 (34)를 조정하기 위해, 연소 공기, 산화제 또는 연료 유량 제어 신호(28)를 생성하기 위한 피드백 제어기에 중계된다. 그 후 제어 신호는 연소 공기 송풍기(38) 제어 장치로 중계된다. 개략적 방법은 도 2에 도시하였다.
공기(30)는 송풍기(38)를 사용하여 소각로의 열분해 구역(22)으로 공급한다. 공기 유량은 밸브의 사용, 송풍기 속도의 변화 또는 송풍기 블레이드 피치의 변화를 비롯하여 여러 방법으로 변화시킬 수 있다. 본 발명에 의하면 PSO를, 밸브, 송 풍기 속도 제어기 또는 송풍기 블레이드 피치 조정 장치(이에 국한되지는 않음)를 포함하는 군에서 선택되는 적합한 장치를 사용하여 송풍기 공기 유량(30)을 조정함으로써 사전 설정된 값(36)으로 제어할 수 있다. 이는 PSO 추정치(20)를 프로세서(18)로부터 피드백 제어기(26)로 전자적으로 전달하여 수행한다. 피드백 제어기(26)는 당분야에 공지된 표준 제어 방법을 이용하여 PSO 추정치(20)와 사전 설정된 PSO 값(36)에 기초하여 연소 공기 송풍기 제어 장치 신호(28)를 생성한다.
소각로의 열분해 구역(22) 내의 PSO를 측정하는 데 사용하기 위한 바람직한 시스템은 기본적으로 열분해 구역(22) 내 기체의 산소 농도에 상응하는 전기 신호(12)를 생성하기 위한 수단, 열분해 구역(22) 내의 기체 온도에 상응하는 전기 신호(16)를 생성하기 위한 수단 및 산소 농도 및 온도에 상응하는 전기 신호를 전기 신호와 PSO 간의 수학적 관계를 이용하여 PSO의 추정치로 전환시키기 위한 장치(18)를 포함한다. 상기 수학적 관계는 온도 및 온도 변화(온도가 1100℉ 이상임)로 인한 PSO 추정치의 조정을 포함한다.
소각로의 열분해 구역(22) 내의 PSO를 제어하는 데 사용하기 위한 바람직한 시스템은 기본적으로 열분해 구역(22) 내 기체의 산소 농도에 상응하는 전기 신호(12)를 생성하기 위한 수단, 열분해 구역(22) 내의 기체 온도에 상응하는 전기 신호(16)를 생성하기 위한 수단, 소각로의 열분해 구역(22)으로의 연소 공기(30), 산화제 또는 연료(32 또는 34)의 양을 제어하기 위한 연료 공기 송풍기, 산화제 연료 또는 제어 장치, 산소 농도 및 온도(12 및 16)에 상응하는 전기 신호를, 전기 신호와 PSO 간의 수학적 관계를 이용하여 PSO의 추정치로 전환시키기 위한 수단 및 PSO 추정치와 사전 설정된 PSO 값(36)에 기초하여 연소 공기 제어 장치에 대한 제어 신호(28)를 생성하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명의 방법을 추가로 예시하기 위해 하기의 실시예를 제시한다.
실시예
본 실시예에서, 산소 센서는 산화지르코늄, 또는 지르코니아, 1400℉ 이상의 온도에서 산소 이온을 수송하는 고체 상태 전해질을 함유한 전해질 전지이다. 상기 이온 수송은 두 전극 간의 전압에 반영된다. 전압의 크기는 전지 벽을 가로지르는 산소의 농도(산소 분압의 비) 및 전지의 온도에 의존한다. 전지 e.m.f.는 하기의 네른스트 식에 의해 결정된다:
x = -0.0215(Tr)Log10(P0/Pl)
상기 식에서, x는 전지 출력 전압(밀리볼트)이고, PO는 전지 내의 산소의 분압(%), 20.95%이고, Pl은 측정된 프로세스 내의 산소 분압(%)이고, Tr은 프로브의 절대 온도(K)이다.
연소 기체 중의 산소의 분압은 1400∼3000℉ 사이의 다양한 온도에서의 평형 조건 및 메탄/공기 혼합물에 대한 상이한 아화학량론적 조건에 대하여 계산하였다. 그 후 상기 값들을 네른스트 식에 대입하여 전지 출력 전압을 구하였다. 그 후, 다양한 아화학량론적 조건에서의 전지 출력 전압(x) 및 연소 기체의 작동 온도(T)를 비선형 회귀를 이용하여 시그모이드 상관관계에 대하여 실험적으로 구하고, 이로써 데이터의 경계값 내에서 임의의 조건에 대한 퍼센트 화학량론적 산화제(PSO)를 계 산하는 데 필요한 상수를 구하였다. 구해진 실험 상수는 다음과 같았다:
a = -733.109; b = 873.246; c = 1610.403; d = 15.176; e = 0.2439
그 후, 형성된 상관관계로부터 도출된 PSO 예측값을 PSO 기지값과 비교하여 하기 표 1에 기재하였다. 이 표로부터, 시그모이드 상관관계로부터 계산된 예측값이 PSO의 기지값과 일치한다는 것을 알 수 있다.
[표 1]: PSO 예측값과 PSO 기지값의 비교
Figure 112005056766649-PAT00001
따라서, 본 발명을 적용하면, 전술한 목적 및 장점뿐 아니라 이에 내재된 점들도 충분히 달성할 수 있다. 당업자라면 본 발명에 여러 변경을 가하여 실시할 수 있으며, 그러한 변경들은 하기의 특허청구의 범위에서 정의하는 본 발명의 기술 사상에 포함된다.
본 발명에 의하면, 온도 변동을 보상하고 종래 기술의 문제점들을 해소한, 소각로의 열분해 구역에서 퍼센트 화학량론적 산화제, 즉 "PSO"를 측정 및 제어하는 방법과, 상기 PSO를 측정 및 제어하는 데 사용하기 위한 시스템이 제공된다.

Claims (36)

  1. 소각로의 열분해 구역 내의 PSO를 측정하는 방법으로서,
    열분해 구역 내 기체 중의 산소 농도를 감지하기 위해 배치된 산소 센서를 이용하여 산소 농도에 상응하는 전기 신호를 생성하는 단계;
    열분해 구역 내의 기체 온도를 감지하기 위해 배치된 온도 센서를 이용하여 온도에 상응하는 전기 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 산소 센서 및 상기 온도 센서로부터의 상기 전기 신호를 전기 신호와 PSO 간의 수학적 관계를 이용하여 PSO의 추정치로 전환시키기 위한 프로세서로 상기 전기 신호를 전송하는 단계로서, 상기 수학적 관계는 온도 및 온도 변화(온도는 1100℉ 이상임)로 인한 PSO 추정치의 조정을 포함하는 것인 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 산소 센서는 지르코니아계 산소 센서, 전기화학 센서, 마이크로 연료 센서 및 상자성 센서로 이루어진 군에서 선택되는 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 산소 센서는 지르코니아계 산소 센서인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 온도 센서는 열전대, 저항 온도 검출기, 고온계 및 원격 온도 장치로 이루어진 군에서 선택되는 것인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 온도 센서는 열전대인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 수학적 관계는 다음과 같은 것인 방법:
    PSO = a + b/[1 + ((x + eT)/c)d]
    상기 식에서, x는 산소 센서 출력값(밀리볼트)이고, T는 온도(℉)이고, a∼e는 실험 상수이다.
  7. 제6항에 있어서, 산소 센서는 지르코니아계 산소 센서이고 실험 상수는 다음과 같은 것인 방법:
    a = -733.109; b = 873.246; c = 1610.403; d = 15.176; e = 0.2439.
  8. 제1항에 있어서, 상기 수학적 관계는 다음과 같은 것인 방법:
    PSO = [a + b(x + eT) + c(x + eT)2 + d(x + eT)3] x 100
    상기 식에서, x는 산소 센서 출력값(밀리볼트)이고, T는 (Tf-2100)이고, Tf는 온도(℉)이고, a∼e는 실험 상수이다.
  9. 제8항에 있어서, 산소 센서는 지르코니아계 산소 센서이고 실험 상수는 다음과 같은 것인 방법:
    a = 3.424; b = -1.3433E-02; c = 2.4979E-05; d = -1.5670E-08; e = 0.2439.
  10. 소각로의 열분해 구역 내의 PSO를 제어하는 방법으로서,
    열분해 구역 내 기체 중의 산소 농도에 상응하는 전기 신호를 생성하는 단계;
    열분해 구역 내의 기체 온도에 상응하는 전기 신호를 생성하는 단계;
    산소 농도 및 온도에 상응하는 상기 전기 신호를 전기 신호와 PSO 간의 수학적 관계를 이용하여 PSO의 추정치로 전환시키기 위한 프로세서로 상기 신호를 전송하는 단계로서, 상기 수학적 관계는 온도 및 온도 변화(온도는 1100℉ 이상임)로 인한 PSO 추정치의 조정을 포함하는 것인 단계;
    상기 PSO 추정치를, 상기 PSO 추정치, 사전 설정된 PSO 값 및 공정 흐름에 기초하여 공정 유량을 조정하기 위해 유량 제어 신호를 생성하기 위한 피드백 제어기로 중계하는 단계로서, 상기 공정 유량은 연소 공기, 산화제 및 연료 유량으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 단계; 및
    상기 유량 제어 신호를 상응하는 유량 제어 장치로 중계하는 단계
    를 포함하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 산소 농도에 상응하는 전기 신호는 지르코니아계 산소 센서, 전기화학 센서, 마이크로 연료 센서 및 상자성 센서로 이루어진 군에서 선택되 고 열분해 구역 내 기체 중에 배치되는 산소 센서에 의해 생성하는 것인 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 산소 센서는 지르코니아계 산소 센서인 방법.
  13. 제10항에 있어서, 온도에 상응하는 전기 신호는 열전대, 저항 온도 검출기, 고온계 및 원격 온도 장치로 이루어진 군에서 선택되고 열분해 구역 내의 기체 온도를 감지하도록 배치되는 온도 센서에 의해 생성하는 것인 방법.
  14. 제10항에 있어서, 온도 센서는 열전대인 방법.
  15. 제10항에 있어서, 상기 수학적 관계는 다음과 같은 것인 방법:
    PSO = a + b/[1 + ((x + eT)/c)d]
    상기 식에서, x는 산소 센서 출력값(밀리볼트)이고, T는 온도(℉)이고, a∼e는 실험 상수이다.
  16. 제15항에 있어서, 산소 센서는 지르코니아계 산소 센서이고 실험 상수는 다음과 같은 것인 방법:
    a = -733.109; b = 873.246; c = 1610.403; d = 15.176; e = 0.2439.
  17. 제10항에 있어서, 상기 수학적 관계는 다음과 같은 것인 방법:
    PSO = [a + b(x + eT) + c(x + eT)2 + d(x + eT)3] x 100
    상기 식에서, x는 산소 센서 출력값(밀리볼트)이고, T는 (Tf-2100)이고, Tf는 온도(℉)이고, a∼e는 실험 상수이다.
  18. 제17항에 있어서, 산소 센서는 지르코니아계 산소 센서이고 실험 상수는 다음과 같은 것인 방법:
    a = 3.424; b = -1.3433E-02; c = 2.4979E-05; d = -1.5670E-08; e = 0.2439.
  19. 소각로의 열분해 구역 내의 PSO를 측정하는 시스템으로서,
    열분해 구역 내 기체 중의 산소 농도에 상응하는 전기 신호를 생성하기 위한 수단;
    열분해 구역 내의 기체 온도에 상응하는 전기 신호를 생성하기 위한 수단;
    산소 분압 및 온도에 상응하는 상기 전기 신호를 전기 신호와 PSO 간의 수학적 관계를 이용하여 PSO의 추정치로 전환시키기 위한 장치로서, 상기 수학적 관계는 온도 및 온도 변화(온도는 1100℉ 이상임)로 인한 PSO 추정치의 조정을 포함하는 것인 장치
    를 포함하는 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 산소 농도에 상응하는 전기 신호는 지르코니아계 산소 센서, 전기화학 센서, 마이크로 연료 센서 및 상자성 센서로 이루어진 군에서 선택되고 열분해 구역 내 기체 중에 배치되는 산소 센서에 의해 생성하는 것인 시스템.
  21. 제19항에 있어서, 상기 산소 센서는 지르코니아계 산소 센서인 시스템.
  22. 제19항에 있어서, 온도에 상응하는 전기 신호는 열전대, 저항 온도 검출기, 고온계 및 원격 온도 장치로 이루어진 군에서 선택되고 열분해 구역 내의 기체 온도를 감지하도록 배치되는 온도 센서에 의해 생성하는 것인 시스템.
  23. 제19항에 있어서, 온도 센서는 열전대인 시스템.
  24. 제19항에 있어서, 상기 수학적 관계는 다음과 같은 것인 시스템:
    PSO = a + b/[1 + ((x + eT)/c)d]
    상기 식에서, x는 산소 센서 출력값(밀리볼트)이고, T는 온도(℉)이고, a∼e는 실험 상수이다.
  25. 제24항에 있어서, 산소 센서는 지르코니아계 산소 센서이고 실험 상수는 다음과 같은 것인 시스템:
    a = -733.109; b = 873.246; c = 1610.403; d = 15.176; e = 0.2439.
  26. 제19항에 있어서, 상기 수학적 관계는 다음과 같은 것인 시스템:
    PSO = [a + b(x + eT) + c(x + eT)2 + d(x + eT)3] x 100
    상기 식에서, x는 산소 센서 출력값(밀리볼트)이고, T는 (Tf-2100)이고, Tf는 온도(℉)이고, a∼e는 실험 상수이다.
  27. 제26항에 있어서, 산소 센서는 지르코니아계 산소 센서이고 실험 상수는 다음과 같은 것인 시스템:
    a = 3.424; b = -1.3433E-02; c = 2.4979E-05; d = -1.5670E-08; e = 0.2439.
  28. 소각로의 작동을 제어하기 위한 시스템으로서,
    소각로의 열분해 구역 내 기체의 산소 농도에 상응하는 전기 신호를 생성하기 위한 수단;
    열분해 구역 내의 기체 온도에 상응하는 전기 신호를 생성하기 위한 수단;
    산소 농도 및 온도에 상응하는 전기 신호를 전기 신호와 PSO 간의 수학적 관계를 이용하여 PSO의 추정치로 전환시키기 위한 장치로서, 상기 수학적 관계는 온도 및 온도 변화(온도가 1100℉ 이상임)로 인한 PSO 추정치의 조정을 포함하는 것인 장치;
    PSO 추정치, 사전 설정된 PSO 값 및 공정 흐름에 기초하여 공정 유량을 조정하기 위해 유량 제어 신호를 생성하기 위한 수단으로서, 상기 공정 유량은 연소 공기, 산화제 및 연료 유량으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 수단; 및
    공정 유량을 상기 제어 신호에 상응하도록 조정하기 위한 장치
    를 포함하는 시스템.
  29. 제28항에 있어서, 산소 농도에 상응하는 전기 신호는 지르코니아계 산소 센서, 전기화학 센서, 마이크로 연료 센서 및 상자성 센서로 이루어진 군에서 선택되고 열분해 구역 내 기체 중에 배치되는 산소 센서에 의해 생성하는 것인 시스템.
  30. 제28항에 있어서, 상기 산소 센서는 지르코니아계 산소 센서인 시스템.
  31. 제28항에 있어서, 온도에 상응하는 전기 신호는 열전대, 저항 온도 검출기, 고온계 및 원격 온도 장치로 이루어진 군에서 선택되고 열분해 구역 내의 기체 온도를 감지하도록 배치되는 온도 센서에 의해 생성하는 것인 시스템.
  32. 제28항에 있어서, 온도 센서는 열전대인 시스템.
  33. 제28항에 있어서, 상기 수학적 관계는 다음과 같은 것인 시스템:
    PSO = a + b/[1 + ((x + eT)/c)d]
    상기 식에서, x는 산소 센서 출력값(밀리볼트)이고, T는 온도(℉)이고, a∼e는 실험 상수이다.
  34. 제33항에 있어서, 산소 센서는 지르코니아계 산소 센서이고 실험 상수는 다음과 같은 것인 시스템:
    a = -733.109; b = 873.246; c = 1610.403; d = 15.176; e = 0.2439.
  35. 제28항에 있어서, 상기 수학적 관계는 다음과 같은 것인 시스템:
    PSO = [a + b(x + eT) + c(x + eT)2 + d(x + eT)3] x 100
    상기 식에서, x는 산소 센서 출력값(밀리볼트)이고, T는 (Tf-2100)이고, Tf는 온도(℉)이고, a∼e는 실험 상수이다.
  36. 제35에 있어서, 산소 센서는 지르코니아계 산소 센서이고 실험 상수는 다음과 같은 것인 시스템:
    a = 3.424; b = -1.3433E-02; c = 2.4979E-05; d = -1.5670E-08; e = 0.2439.
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