JPH02178513A - 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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- JPH02178513A JPH02178513A JP63334051A JP33405188A JPH02178513A JP H02178513 A JPH02178513 A JP H02178513A JP 63334051 A JP63334051 A JP 63334051A JP 33405188 A JP33405188 A JP 33405188A JP H02178513 A JPH02178513 A JP H02178513A
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- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 93
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Landscapes
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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、石炭用スラグクノプ炉、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。
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、順次空気調節ダンパ14′、空気流量計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′、酸素流量計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。
す)6は、第8図に示すように構成されている。炉6に
は、順次空気調節ダンパ14′、空気流量計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′、酸素流量計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。
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〜+600’C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。
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〜+600’C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(0□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。
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(0□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ともに02濃度が高くなり又炉内
の過剰0□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0□を
不足させNOxを制御する。
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ともに02濃度が高くなり又炉内
の過剰0□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0□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
調節ダンパ14′ と酸素ライン2の酸素調節弁15′
を手動操作していた。
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
調節ダンパ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(]) NOx生成機構には、次の二つがある。
l) ツユエルNOx 燃料のNの量によりNOx発生
2) サーマルNOx 高温燃焼によるNOx発生こ
のサーマルNOxは次の反応式により発生する。
のサーマルNOxは次の反応式により発生する。
02+MO20+M (M :第3の物質)N、+
O:NO十N N+O□;gNO+O N 十〇l1=NO+ H これらは温度が高いほど、0□濃度が高いほど右へ反応
し、Noが発生する。
O:NO十N N+O□;gNO+O N 十〇l1=NO+ H これらは温度が高いほど、0□濃度が高いほど右へ反応
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。
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
抑制する方法がある。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(0□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。
.0以下の還元性燃焼を行なうことによりNOx発生を
抑制する方法がある。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(0□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する。
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よ
うにした。
(作用〕
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■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N
OX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!調節器と酸素流量調節器は演算処理装置
より信号を受は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■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N
OX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!調節器と酸素流量調節器は演算処理装置
より信号を受は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
。
。
第1図は全体構成図、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。
、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。
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3日と第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IIと空気流
量計16の出力を受は自己の出力を空気制御ダンパ14
へ送る。また酸素iJt量指示m節計27は第4の演算
器11と酸素流量計17の出力を受は自己の出力を酸素
制御弁15へ送る。
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3日と第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IIと空気流
量計16の出力を受は自己の出力を空気制御ダンパ14
へ送る。また酸素iJt量指示m節計27は第4の演算
器11と酸素流量計17の出力を受は自己の出力を酸素
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
力を受は自己の出力を第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に’1i2
6と酸素流量指示調節器27へ送られる。
設けられた燃料流量計18、および酸素流量計17の出
力を受は自己の出力を第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に’1i2
6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1928.
38.11を備えたものである。
38.11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。
式で定義される。
λ=に/(F・o t> −−−−−−・−−−−−
・−−−−−−(11χ−K / (A + B )
−−−−−−−−・・−一−−−−−・・(2)こ
こで、K:炉6に入る酸素量=0.21 (A+B)A
:空気量(供給) B:酸素量(供給) F:燃料供給量 OL :燃料の燃焼に必要な理論酸素量(1)、(2)
式より次の(3)、(4)式が成立する。
・−−−−−−(11χ−K / (A + B )
−−−−−−−−・・−一−−−−−・・(2)こ
こで、K:炉6に入る酸素量=0.21 (A+B)A
:空気量(供給) B:酸素量(供給) F:燃料供給量 OL :燃料の燃焼に必要な理論酸素量(1)、(2)
式より次の(3)、(4)式が成立する。
A −(K10.79) (1/x −1) −−−
−−−−−43)B=(に10.79)(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
。
−−−−−43)B=(に10.79)(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
。
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3
日はNOx計5と演算器19の信号を受けて炉6に入る
酸素1i1Kを出力する。このときの空気比λとNOx
、O,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。
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3
日はNOx計5と演算器19の信号を受けて炉6に入る
酸素1i1Kを出力する。このときの空気比λとNOx
、O,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IAと酸素IB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IAと酸素IB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λI(!−f
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71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。
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71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6以上の関係を表1に示す。
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6以上の関係を表1に示す。
表° l
二の演算器11の出力信号を受は空気’lJa量指示調
節器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
号を受は酸素流量指示器27は酸素流量を指示するとと
もに酸素制御弁50開度を調節する。
節器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
号を受は酸素流量指示器27は酸素流量を指示するとと
もに酸素制御弁50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。
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れるように自動制御される。
られ、所定の高温に維持され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。
が可能となる。
(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。
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。
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実施例に係る全体プロンク線図、
第2図ないし第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、11,19.2
8.38・−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、2〇−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1図 代理人 弁理士 坂 間 暁 第2図 第3図 外2名 第4図 第5図 第6図 第8図
第2図ないし第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、11,19.2
8.38・−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、2〇−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1図 代理人 弁理士 坂 間 暁 第2図 第3図 外2名 第4図 第5図 第6図 第8図
Claims (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NO_x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、
NO_x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
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、NO_x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NO_x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 |
---|---|---|---|
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