JP2656418B2 - 燃焼排ガス中のNOx抑制制御方法 - Google Patents

燃焼排ガス中のNOx抑制制御方法

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JP2656418B2
JP2656418B2 JP522392A JP522392A JP2656418B2 JP 2656418 B2 JP2656418 B2 JP 2656418B2 JP 522392 A JP522392 A JP 522392A JP 522392 A JP522392 A JP 522392A JP 2656418 B2 JP2656418 B2 JP 2656418B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コークス炉,熱風炉等
の熱風炉から発生する、周期的に変動する燃焼排ガス中
のNOx濃度を、基準値以下に抑制する為の予測制御方
法に関するものである。
【0002】
【従来技術】燃焼排ガス中のNOxは大気汚染の原因と
なり、その低減が望まれており、その1つとしてコーク
ス炉の燃焼排ガス中のNOx濃度の低減は大きな課題と
なっている。このコークス炉から排出される燃焼排ガス
中のNOx濃度は燃焼室における燃焼温度に大きく左右
されている。しかも、このNOx濃度は、コークス炉の
燃焼切替えに伴って周期的に変動するものである。
【0003】このようなNOxを抑制する為に、例え
ば、特開平2−202586号公報に示すように燃焼室
へ供給する加熱媒体(ガス・エアー)に蓄熱室より排出
した排ガスを混合させる事により、燃焼室における燃焼
温度を低くして、燃焼排ガス中のNOx濃度を減少させ
る方法が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記コ
ークス炉,熱風炉等は、炉況変動により燃焼排ガス中の
NOx濃度が変化するものである。このため、上記特開
平2−20586号公報のように常に一定量のNOxを
抑制する手段では、前記のように炉況変動により変化す
る排ガス中のNOx濃度に対応する事が出来ず、必要以
上にNOx濃度を抑制したり、これとは逆に抑制が不足
する事が発生する。特に、必要以上にNOxを抑制した
場合には、環境上は好ましくなるが、燃焼温度が低下し
コークス炉,熱風炉の稼働状況に大きな影響を与える。
【0005】本発明は、コークス炉,熱風炉等のように
略所定間隔で燃焼切替えを行い、その燃焼排ガス中のN
Ox濃度が所定周期で変化する燃焼炉の、燃焼排ガス中
のNOx濃度を抑制しかつ稼働効率を高く維持すること
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決するために、過去のNOx濃度の実積値から、今後
のNOx濃度を精度よくリアルタイムに予知し、この予
知したNOx濃度に基づきNOx濃度抑制手段を制御し
て、該NOx濃度を基準値以下に抑制する事により、生
産障害を最小限に留める。そのために、周期的に変動す
る燃焼排ガス中のNOx濃度を逐次測定すると共に、各
周期毎のNOx濃度値パターンを過去の測定NOx濃度
から予測し、このNOx濃度予測値パターンのピーク値
が基準値以上であれば、基準値との差に応じてNOx抑
制手段の調整を行うに際し、前記各周期毎の初期設定用
NOx濃度予測値パターンを前周期のNOx測定濃度値
パターンとし、更に、当該周期内の所定時間経過毎に過
去直近所定時間のNOx測定濃度値の平均値と、その所
定時間に対応する少なくとも1周期前の所定時間のNO
x測定濃度値の平均値との差を求め、この差に基いて前
記初期設定したNOx濃度予測値パターンの残存期間の
パターンを補正してピーク値を求める。
【0007】
【作用と実施例】本発明の作用と実施例を図1〜図2を
参照しつつ説明する。図1はコークス炉に於けるNOx
制御のための全体構成を示した図であり、図2はNOx
濃度の予測説明図であり、図中、1はコークス炉本体、
2a〜2dは燃焼排ガスの排出と空気導入を兼ねるソー
ルフリュー、2はソールフリュー2a〜2dからの燃焼
排ガスを煙突6に導入する煙道、3はNOx分析計、4
はNOx抑制制御装置、5はガス流量調整弁、a〜dは
燃焼室である。
【0008】このコークス炉本体1は2分割燃焼方式を
採用しており、一方の燃焼室a、cにおいて、高炉ガス
(以下BFGと称する)とコークス炉ガス(以下COG
と称する)の2種類の混合ガスと、同方向のソールフリ
ュー2a、2cからの燃焼用空気と、を混合して燃焼す
る。そしてその燃焼排ガスを、水平煙道(図示せず),
他方の燃焼室b,d、および同方向のソールフリュー2
b,2dを順次経て、両端にある煙道2に導くが、上記
BFGとCOGの混合ガスを燃焼する燃焼室を、20分
周期で切替える構造、つまり、分割燃焼室への混合ガス
の切替えと空気導入の切替えを行う構造となっている。
【0009】つまり、燃焼にはA燃焼およびB燃焼があ
る。A燃焼では、図1のa部およびc部にある燃焼室で
前記混合ガスが燃焼し、燃焼排ガスは、a部側からb部
側へ、またc部側からd部側へと流れる。B燃焼では、
A燃焼とは逆に、図1のb部およびd部にある燃焼室で
前記混合ガスが燃焼し、燃焼排ガスは、b部側からa部
側へ、またd部側からc部側へと流れる。
【0010】そして、この燃焼排ガスは煙道2へ導か
れ、この燃焼排ガスの一部は煙道2の末端部に設置され
たNOx分析計3にリアルタイムに吸引され、燃焼排ガ
ス中のNOx濃度の分析が行なわれる。
【0011】ここで、分析した燃焼排ガス中のNOx濃
度値は、NOx抑制制御装置4内のNOx濃度予測部4
−Aに入力する。このNOx濃度予測部4−Aでは、リ
アルタイムに分析された燃焼排ガス中のNOx濃度を順
次入力して、1回のA燃焼とB燃焼を1周期とするパタ
ーンを逐次記憶すると共に、各周期毎に、当該周期の残
存期間のNOx濃度パターンを予測する。この当該周期
残存期間のNOx濃度パターン予測を図2を参照して詳
細に説明する。
【0012】図2中、NAは前記A燃焼時のNOx濃
度、NBはB燃焼時のNOx濃度であり、このA燃焼に
続いてB燃焼が完了したことをもって1周期の燃焼が完
了する。 今、燃焼周期XのB燃焼が完了して、次の燃
焼周期YのA燃焼に移る時刻T1において、過去直近の
燃焼周期XのA燃焼とB燃焼の、記憶しているNOx濃
度パターンNA,NBを読出し、このNOx濃度パター
ンNA,NBを時刻T1以降の次燃焼周期Yの初期設定
用としてのNOx濃度予測値パターン(以下基本NOx
濃度予測値パターンと称す)NAG,NBGを設定す
る。
【0013】次に、この基本NOx濃度予測値パターン
NAG,NBGの残存期間パターンを1分経過毎に算定
した下記NOx濃度変動分で補正して、その都度のNO
x濃度予測値パターンを求め、更に、そのパターンのピ
ーク値を求める。
【0014】このNOx濃度変動分の算出方法を以下に
説明する。例えば、現在時刻T1とすると、この時刻T
1から過去t分間、つまり、燃焼周期XのB燃焼時のT
t〜T1間におけるNOx濃度パターンNBの平均値X
bと燃焼周期ZのB燃焼時におけるT2〜T3間のt分
間〔(20分+t)前〜20分前までの時間〕のNOx
濃度NBの平均値Xaを求め、この求めた平均値Xbと
Xaの差Xe(=Xb−Xa)を算出する。
【0015】このようにして求めた差XeをT1時刻以
降のNOx濃度変動分とて、先に設定した基本NOx濃
度予測値パターンNAG,NBGに加減算する事によっ
て、現時刻T1以後の基本NOx濃度予測値パターンN
AG,NBGを補正して、今後の燃焼周期YのNOx濃
度予測値パターン(2点鎖線)NAX、NBXとする。
これを1分間隔で繰り返す。
【0016】又、前記T1から所定時間が経過して、現
在時刻がT5になったとすると、前回と同様に、この時
刻T4〜T5(燃焼周期Y)の過去t分間の、実測し記
憶したNOx濃度パターンNAの平均値Xgを求めると
共に、1燃焼周期前〔(20分+t)前〜20分前まで
の時間〕の燃焼周期XのT6〜T7間におけるt分間
の、実測し記憶したNOx濃度パターンNAの平均値X
cを求める。そして、この平均値XgとXcの差Xf
(=Xg−Xc)を算出する。そして、この差Xfを現
時刻T5以後の基本NOx濃度予測値パターンNAG,
NBGに加減算して補正し、現在時刻T5以降のNOx
濃度予測値NAY,NBYパターン(1点鎖線)とす
る。
【0017】尚、この平均値を求める時間tは5〜8分
程度が予測精度面から最も好ましい。 このようにし
て、逐次補正して求めたNOx濃度予測値パターンNA
X,NBX,NAY,NBYをNOx抑制判断部4−B
に出力する。
【0018】NOx抑制判断部4−Bでは、NOx含有
量予測部4−Aで得られた補正NOx含有量予測値パタ
ーンを導入する都度、そのピーク値と各基準値を比較
し、NOx制御の要否を判定し、要の場合においては最
適なNOx抑制手段を選定する。つまり、NOx抑制判
断部4−Bには、操業状態,環境規制値等を考慮しつ
つ、任意に設定可能な基準値を設定してあり、この例で
は2つの基準値1,2を設定してあり、これらは、基準
値2<基準値1の関係にある。
【0019】基準値2は、NOx量抑制の有無を判断す
る基準となる値であり、上記NOx含有量予測部4−A
からの補正NOx濃度予測値パターンのピーク値と逐次
比較して次の処理を行なう。
【0020】 補正NOx濃度予測値パターンのピー
ク値(最大値)>基準値2の場合には、NOx抑制手段
を実行する必要性が無いとして、そのままの操業を継続
する。
【0021】 基準値2<補正NOx濃度予測値パタ
ーンのピーク値<基準値1の場合には、当該補正NOx
濃度予測値パターンのピーク値と基準値1の差により、
BFG流量調整弁及び又はCOG流量調整弁を絞ってB
FG及び又はCOGの流量を減少することにより、燃焼
室に流入する混合ガスの燃焼カロリーを低減する。
【0022】 NOx濃度予測値パターンのピーク値
>基準値1の場合には、燃焼空気導入側のソールフリュ
ー2a〜2dの燃焼空気調整弁を所定量開放して、燃焼
室への燃焼用空気量を増加させ、その大気が持つ冷却効
果により燃焼室における燃焼温度を低下させて、NOx
量を低減する。
【0023】このNOx抑制判断部4−Bで決定したN
Ox抑制情報は、NOx抑制制御部4−Cに入力し、そ
の入力した情報により抑制制御部4−Cは燃焼空気調整
弁,BFG流量調整弁およびCOG流量調整弁の何れか
の流量調整弁5を操作する。尚、前記NOx抑制手段と
して、燃焼室への燃焼空気の導入、BFG,COGの流
量を調整する方法について説明したが、これに限るもの
ではなく、燃焼用空気への燃焼排ガスの混合量の調整等
周知の燃焼調整手段を採用すれば良い。
【0024】また、抑制処置を実行した後の抑制効果が
現れるまでには遅れが生じる為、抑制処置後所定時間内
はガス量調整弁5の調整を変更しないようにすることが
好ましい。
【0025】
【効果】以上の如く、燃焼排ガス中のNOx濃度は燃焼
室における燃焼温度の変化に左右され、その変化も急速
に現れることから、本発明は過去直近から2周期前まで
の燃焼排ガス中の実績NOx濃度のみを利用して、今後
のNOx濃度を精度良く予測することが可能となり、こ
の予測NOx濃度に基づいて周知のNOx抑制手段を制
御することにより、コークス炉,熱風炉等の操業上に与
える悪影響を最小限に維持しつつ、燃焼排ガス中のNO
x濃度を所定値以下に抑制することが可能となり、この
分野における効果は多大なものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を実施する装置構成の一例を示すブロ
ック図である。
【図2】 図1に示すNOx抑制制御装置によるNOx
濃度予測値の時系列の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
1:コ−クス炉 2:煙道 2a〜2d:ソールフリュー a〜d:燃焼室 3:NOx分析計 4:NOx抑制制御装
置 5:ガス量調整弁 6:煙突 BFG:高炉ガス COG:コークス炉ガ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】周期的に変動する燃焼排ガス中のNOx濃
    度を逐次測定すると共に、各周期毎のNOx濃度値パタ
    ーンを過去の測定NOx濃度から予測し、このNOx濃
    度予測値パターンのピーク値が基準値以上であれば、基
    準値との差に応じてNOx抑制手段の調整を行うに際
    し、前記各周期毎の初期設定用NOx濃度予測値パター
    ンを前周期のNOx測定濃度値パターンとし、更に、当
    該周期内の所定時間経過毎に過去直近所定時間のNOx
    測定濃度値の平均値と、その所定時間に対応する少なく
    とも1周期前の所定時間のNOx測定濃度値の平均値と
    の差を求め、この差に基いて前記初期設定したNOx濃
    度予測値パターンの残存期間のパターンを補正してピー
    ク値を求めることを特徴とするNOx抑制制御方法。
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JP2019164108A (ja) * 2018-03-14 2019-09-26 三菱重工業株式会社 燃料簡易分析装置及びその分析条件調整装置
US11366089B2 (en) * 2018-03-14 2022-06-21 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Analysis condition adjusting device of simple fuel analyzer

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