JPH068685B2 - 触媒燃焼加熱炉の制御方法 - Google Patents
触媒燃焼加熱炉の制御方法Info
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- JPH068685B2 JPH068685B2 JP59106238A JP10623884A JPH068685B2 JP H068685 B2 JPH068685 B2 JP H068685B2 JP 59106238 A JP59106238 A JP 59106238A JP 10623884 A JP10623884 A JP 10623884A JP H068685 B2 JPH068685 B2 JP H068685B2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N1/00—Regulating fuel supply
- F23N1/02—Regulating fuel supply conjointly with air supply
- F23N1/022—Regulating fuel supply conjointly with air supply using electronic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2223/00—Signal processing; Details thereof
- F23N2223/08—Microprocessor; Microcomputer
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2237/00—Controlling
- F23N2237/02—Controlling two or more burners
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
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- F23N2237/12—Controlling catalytic burners
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （発明の利用分野） 本発明は、触媒燃焼加熱炉の制御方法に係り、特にＮＯ
Ｘの発生を抑えて熱効率を高め、かつ低カロリー燃料が
使用可能な触媒燃焼加熱炉の制御方法に関するものであ
る。
Ｘの発生を抑えて熱効率を高め、かつ低カロリー燃料が
使用可能な触媒燃焼加熱炉の制御方法に関するものであ
る。
（発明の背景） 加熱炉は、単なる可燃性ガスからなる焼却用流体の加熱
用から、分解炉または改質炉等のように反応炉として使
用されるもの、熱処理炉、均熱炉のような物体加熱用の
炉なと種々のものが知られ、その使用目的に大じてボッ
クス型、直立円筒型、セル型等の形状のものがある。こ
れらの加熱炉では、どの形式のものでも燃料をバーナで
燃焼し、燃焼熱により加熱を行っている。工業技術の進
展に伴い、加熱炉の条件が高温、高圧化するに伴い、加
熱炉に要求される性能としても、加熱を均一にし、加熱
管の温度の上昇をその使用限界を越えないように抑える
こと、炉の熱効率を高くして燃料の低減を図ること、低
質で安価な燃料を使用可能にし、コスト低減を図るこ
と、また公害防止の面より高温域で発生する窒素酸化物
の発生を抑制することなどが要求されている。
用から、分解炉または改質炉等のように反応炉として使
用されるもの、熱処理炉、均熱炉のような物体加熱用の
炉なと種々のものが知られ、その使用目的に大じてボッ
クス型、直立円筒型、セル型等の形状のものがある。こ
れらの加熱炉では、どの形式のものでも燃料をバーナで
燃焼し、燃焼熱により加熱を行っている。工業技術の進
展に伴い、加熱炉の条件が高温、高圧化するに伴い、加
熱炉に要求される性能としても、加熱を均一にし、加熱
管の温度の上昇をその使用限界を越えないように抑える
こと、炉の熱効率を高くして燃料の低減を図ること、低
質で安価な燃料を使用可能にし、コスト低減を図るこ
と、また公害防止の面より高温域で発生する窒素酸化物
の発生を抑制することなどが要求されている。
代表的な加熱炉であるエチレン分解炉、水素製造用改質
炉では、被加熱流体（原料流体）の温度は800℃から850
℃、さらにはそれ以上の高温が望まれているため、第１
図に示すようなセル型の炉で、炉側面に多数のバーナ５
を配置し、バーナとして火炎が短い短炎輻射型のものが
使用されている。なお、図中２は輻射加熱管、３は対流
加熱管、４は熱回収加熱管、６は燃焼用空気管、７は燃
料管、８は燃焼排ガス、９は燃料制御弁、10は空気制御
弁、11は温度制御器、12は比例設定器である。
炉では、被加熱流体（原料流体）の温度は800℃から850
℃、さらにはそれ以上の高温が望まれているため、第１
図に示すようなセル型の炉で、炉側面に多数のバーナ５
を配置し、バーナとして火炎が短い短炎輻射型のものが
使用されている。なお、図中２は輻射加熱管、３は対流
加熱管、４は熱回収加熱管、６は燃焼用空気管、７は燃
料管、８は燃焼排ガス、９は燃料制御弁、10は空気制御
弁、11は温度制御器、12は比例設定器である。
一方、加熱炉における熱効率の損失の最も大きいものは
燃焼排ガスが持出す熱量、いわゆるスタックロスである
が、このロスは、燃焼用空気の過剰空気率により左右さ
れ、過剰空気率の増加と共に増える。このため熱効率の
向上は低過剰空気でいかに燃焼させるかにかかってい
る。この低過剰空気率での燃焼はＮＯＸの発生を抑制す
る効果があるが、空気過剰率を低下させると必然的に火
炎が長くなり、均一加熱ができなくなる。このため、第
１図の加熱炉の短炎輻射バーナでは最低1.10、一般には
1.20程度の空気比を必要としている。
燃焼排ガスが持出す熱量、いわゆるスタックロスである
が、このロスは、燃焼用空気の過剰空気率により左右さ
れ、過剰空気率の増加と共に増える。このため熱効率の
向上は低過剰空気でいかに燃焼させるかにかかってい
る。この低過剰空気率での燃焼はＮＯＸの発生を抑制す
る効果があるが、空気過剰率を低下させると必然的に火
炎が長くなり、均一加熱ができなくなる。このため、第
１図の加熱炉の短炎輻射バーナでは最低1.10、一般には
1.20程度の空気比を必要としている。
一方、熱効率の向上策として、燃焼排ガスの再循環を行
なうことが知られているが、やはり空気過剰率が低いた
めに均一加熱ができず、有効な手段とはなっていない。
また使用する燃料が、1200kcal／Ｎｍ3以上の発熱量を
持っていないと、失火等が生じて安定な燃焼ができない
ことから、過剰空気率が低いと燃焼がさらに不安定とな
り、燃料も良質なものが必要となる。
なうことが知られているが、やはり空気過剰率が低いた
めに均一加熱ができず、有効な手段とはなっていない。
また使用する燃料が、1200kcal／Ｎｍ3以上の発熱量を
持っていないと、失火等が生じて安定な燃焼ができない
ことから、過剰空気率が低いと燃焼がさらに不安定とな
り、燃料も良質なものが必要となる。
一方、熱処理炉等は、時間と共に炉内の温度を変動させ
る必要があることから、廃熱回収装置により、燃焼ガス
の熱を回収しても、時間毎の変動のために回収熱の利用
が困難で、十分な熱回収が行なわれないという問題があ
る。
る必要があることから、廃熱回収装置により、燃焼ガス
の熱を回収しても、時間毎の変動のために回収熱の利用
が困難で、十分な熱回収が行なわれないという問題があ
る。
（発明の目的） 本発明の目的は、上記の従来技術の欠点をなくし、均一
な加熱性能を保ち、空気過剰率を低減して熱効率を向上
させ、かつ燃料量を低減し、低質の燃料をも使用可能に
する触媒燃焼加熱炉の制御方法を提供することにある。
な加熱性能を保ち、空気過剰率を低減して熱効率を向上
させ、かつ燃料量を低減し、低質の燃料をも使用可能に
する触媒燃焼加熱炉の制御方法を提供することにある。
（発明の概要） 要するに本発明は、触媒燃焼器の設置により、排ガスの
再循環を可能とし、排ガス中のＯ２の制御、再循環ガス
量の調整により、低ＮＯＸ、高効率燃焼を可能とし、燃
料の低減を図ったものである。すなわち本発明の触媒燃
焼加熱炉の制御方法は、触媒燃焼反応器と燃焼排ガスの
再循環系統を有する触媒燃焼加熱炉の制御方法におい
て、燃焼排ガス中の酸素量および燃焼ガス温度を検知
し、該酸素量および燃焼ガス温度が設定値になるよう
に、燃焼用空気量を調整するとともに、予め求めた前記
触媒燃焼加熱炉の前記燃焼排ガス中の酸素量、燃焼用空
気量および前記触媒燃焼反応器に供給される燃料量の関
係を示す、下記Ｏ２バランス式(1)、 Ｏ２％＝〔（循環ガス量×Ｏ２％＋空気量×０．２１）−燃焼消費Ｏ２量〕／燃
焼ガス量……(1) および下記ヒートバランス式(4)、 燃焼ガス温度＝〔（空気の持込み熱量＋燃焼熱量＋循環ガス持込み熱量）−（被
加熱物吸収熱量＋ヒートロス）〕／（燃焼ガス単位量当たりの熱容量）……(4) に基いて前記燃料量が量少になるように排ガス循環量を
制御することを特徴とする。
再循環を可能とし、排ガス中のＯ２の制御、再循環ガス
量の調整により、低ＮＯＸ、高効率燃焼を可能とし、燃
料の低減を図ったものである。すなわち本発明の触媒燃
焼加熱炉の制御方法は、触媒燃焼反応器と燃焼排ガスの
再循環系統を有する触媒燃焼加熱炉の制御方法におい
て、燃焼排ガス中の酸素量および燃焼ガス温度を検知
し、該酸素量および燃焼ガス温度が設定値になるよう
に、燃焼用空気量を調整するとともに、予め求めた前記
触媒燃焼加熱炉の前記燃焼排ガス中の酸素量、燃焼用空
気量および前記触媒燃焼反応器に供給される燃料量の関
係を示す、下記Ｏ２バランス式(1)、 Ｏ２％＝〔（循環ガス量×Ｏ２％＋空気量×０．２１）−燃焼消費Ｏ２量〕／燃
焼ガス量……(1) および下記ヒートバランス式(4)、 燃焼ガス温度＝〔（空気の持込み熱量＋燃焼熱量＋循環ガス持込み熱量）−（被
加熱物吸収熱量＋ヒートロス）〕／（燃焼ガス単位量当たりの熱容量）……(4) に基いて前記燃料量が量少になるように排ガス循環量を
制御することを特徴とする。
本発明のＯ２バランス式(1)において、燃焼ガス量は、
循環ガス量と、空気量および燃料量から求まる値との合
計であり、燃料消費Ｏ２量は、燃料量と燃料種から求ま
る値である。
循環ガス量と、空気量および燃料量から求まる値との合
計であり、燃料消費Ｏ２量は、燃料量と燃料種から求ま
る値である。
また、本発明のヒートバランス式(4)において、空気持
込み熱量は、空気量と空気温度から求まる値、燃焼熱量
は、燃料量と燃料種とから求まる値、および循環ガス持
込み熱量は、循環ガス量と循環ガス温度から求まる値で
ある。
込み熱量は、空気量と空気温度から求まる値、燃焼熱量
は、燃料量と燃料種とから求まる値、および循環ガス持
込み熱量は、循環ガス量と循環ガス温度から求まる値で
ある。
（発明の実施例） 本発明の好適な実施例を第２図および第３図により説明
する。
する。
図において、加熱炉本体１は、被加熱流体が流れる対流
伝熱管３と、輻射加熱管２と、熱効率向上のための加熱
管４とを内蔵し、輻射加熱管２を加熱するために、炉内
両壁に触媒燃焼バーナ13が多段配置されている。触媒燃
焼バーナ13には、燃料管７および燃焼用空気管６から燃
料および燃焼用空気が送り込まれる。この触媒燃焼バー
ナ13の詳細を第３図に示すが、この燃焼器は、燃料と空
気が導入される、漏斗状のディフューザー26と、燃焼用
ガス流路に順次設けられた逆火防止板20、着火装置19、
燃焼触媒（層）21、および輻射加熱板22とからなり、温
度検出器25により検出された燃焼触媒21の出口温度が所
定温度以下になったときに点火装置板24により着火装置
19を作動させる点火制御機器を有している。このような
構成において、燃料と空気は、ディフューザ26で混合さ
れ、着火装置19を通り、燃焼触媒21で燃焼する。着火装
置19としては、セラミックヒータが好ましく用いられる
が、点火プラグによる点火、パイロットバーナによる点
火等、燃料に応じて一般の点火装置を使用してもよい。
燃焼触媒21では、Ｈ２ガスを多く含む燃料では触媒温度
が100〜300℃、その他のガスでは300〜500℃で安定燃焼
域に入るので、これらの所定温度まで昇温したら着火装
置19は停止してもよい。液体燃料を用いる場合はスター
トアップ用ガスを供給し、触媒の昇温を行なうことが望
ましい。
伝熱管３と、輻射加熱管２と、熱効率向上のための加熱
管４とを内蔵し、輻射加熱管２を加熱するために、炉内
両壁に触媒燃焼バーナ13が多段配置されている。触媒燃
焼バーナ13には、燃料管７および燃焼用空気管６から燃
料および燃焼用空気が送り込まれる。この触媒燃焼バー
ナ13の詳細を第３図に示すが、この燃焼器は、燃料と空
気が導入される、漏斗状のディフューザー26と、燃焼用
ガス流路に順次設けられた逆火防止板20、着火装置19、
燃焼触媒（層）21、および輻射加熱板22とからなり、温
度検出器25により検出された燃焼触媒21の出口温度が所
定温度以下になったときに点火装置板24により着火装置
19を作動させる点火制御機器を有している。このような
構成において、燃料と空気は、ディフューザ26で混合さ
れ、着火装置19を通り、燃焼触媒21で燃焼する。着火装
置19としては、セラミックヒータが好ましく用いられる
が、点火プラグによる点火、パイロットバーナによる点
火等、燃料に応じて一般の点火装置を使用してもよい。
燃焼触媒21では、Ｈ２ガスを多く含む燃料では触媒温度
が100〜300℃、その他のガスでは300〜500℃で安定燃焼
域に入るので、これらの所定温度まで昇温したら着火装
置19は停止してもよい。液体燃料を用いる場合はスター
トアップ用ガスを供給し、触媒の昇温を行なうことが望
ましい。
燃焼触媒21としては、例えばAl２Ｏ３板に0.5％パラジ
ウムを担持させた板状の触媒をガス流れに沿って積層し
たものが使用されるが、本発明は触媒種、構造などに限
定されるものではない。このような触媒については、既
に実用化段階にあるので種々のものを選択することがで
きる。燃焼触媒層21を出たガスは輻射加熱板22を高温に
加熱し、加熱管２への輻射伝熱性能を増加させ、かつ燃
焼高温ガスの炉内への均等な流入を行わせる。輻射加熱
板22はセラミック製が好ましいが、耐熱性を有するもの
であれば他の材質のものでもよい。このように輻射加熱
板22を設けることにより、バーナ出口ガスが高温にな
り、火炎が短かくなるため、加熱管２と炉壁との間隔を
大幅に短かくすることがでぎ、炉をコンパクト化するこ
とができる。この間隔は触媒燃焼バーナ13の数によって
決定することができ、従来のバーナのように火炎長さの
影響を受けずに、単純にコスト面を考慮して決定すれば
よい。炉内へ流入したガスは、対流部で対流加熱管２お
よび熱回収加熱管４を加熱した後、燃料排ガス８として
排気される。
ウムを担持させた板状の触媒をガス流れに沿って積層し
たものが使用されるが、本発明は触媒種、構造などに限
定されるものではない。このような触媒については、既
に実用化段階にあるので種々のものを選択することがで
きる。燃焼触媒層21を出たガスは輻射加熱板22を高温に
加熱し、加熱管２への輻射伝熱性能を増加させ、かつ燃
焼高温ガスの炉内への均等な流入を行わせる。輻射加熱
板22はセラミック製が好ましいが、耐熱性を有するもの
であれば他の材質のものでもよい。このように輻射加熱
板22を設けることにより、バーナ出口ガスが高温にな
り、火炎が短かくなるため、加熱管２と炉壁との間隔を
大幅に短かくすることがでぎ、炉をコンパクト化するこ
とができる。この間隔は触媒燃焼バーナ13の数によって
決定することができ、従来のバーナのように火炎長さの
影響を受けずに、単純にコスト面を考慮して決定すれば
よい。炉内へ流入したガスは、対流部で対流加熱管２お
よび熱回収加熱管４を加熱した後、燃料排ガス８として
排気される。
一般に加熱炉の熱効率は80％程度であり、排ガス温度は
250℃〜300℃であるが、熱回収用の被加熱対象がない場
合は排ガス温度はさらに高温となり、例えば、燃焼炉等
では排ガス温度が800℃となり、熱効率が30％以下とな
ることがある。このため、本発明の制御方法においては
排ガス８の一部を再循環し、この再循環ガスに、燃料に
必要な空気を混合し、混合ガスを触媒燃焼バーナの燃焼
用空気として使用している。このような排ガス再循環が
可能になるのは、バーナに触媒燃焼装置を使用し、低過
剰空気比でも燃焼できるようにしたためである。再循環
ガスとの混合空気は、空気に比べて酸素濃度が低いため
に、一般バーナでの空気燃焼に比べて大容量となり、バ
ーナの吹消えまたは火炎の延長を生じるが、触媒燃焼バ
ーナの場合は、触媒の接触面積でこれを補うために、こ
のようなトラブルはなくなる。本発明者等の試験結果で
は、本発明における触媒面積当たりの燃焼熱量は、例え
ば600℃で30×10kcal／m2ｈ以上あり、触媒層の大きさ
は非常に小さくてすむことがわかった。
250℃〜300℃であるが、熱回収用の被加熱対象がない場
合は排ガス温度はさらに高温となり、例えば、燃焼炉等
では排ガス温度が800℃となり、熱効率が30％以下とな
ることがある。このため、本発明の制御方法においては
排ガス８の一部を再循環し、この再循環ガスに、燃料に
必要な空気を混合し、混合ガスを触媒燃焼バーナの燃焼
用空気として使用している。このような排ガス再循環が
可能になるのは、バーナに触媒燃焼装置を使用し、低過
剰空気比でも燃焼できるようにしたためである。再循環
ガスとの混合空気は、空気に比べて酸素濃度が低いため
に、一般バーナでの空気燃焼に比べて大容量となり、バ
ーナの吹消えまたは火炎の延長を生じるが、触媒燃焼バ
ーナの場合は、触媒の接触面積でこれを補うために、こ
のようなトラブルはなくなる。本発明者等の試験結果で
は、本発明における触媒面積当たりの燃焼熱量は、例え
ば600℃で30×10kcal／m2ｈ以上あり、触媒層の大きさ
は非常に小さくてすむことがわかった。
本発明においては、燃焼ガスの酸素（Ｏ２）をＯ２測定
器23にて検知し、このＯ２濃度が一定となるように空気
制御弁16により燃焼用空気量を制御する。このＯ２の設
定値は、燃料種、炉内温度、被加熱物の吸収熱量により
設定されるが、エチレン分解炉等のような高温、高吸収
熱量の場合は１〜２％程度、焼鈍炉等のような比較的低
温で、吸収熱量が少ない場合は４〜５％程度が好まし
い。
器23にて検知し、このＯ２濃度が一定となるように空気
制御弁16により燃焼用空気量を制御する。このＯ２の設
定値は、燃料種、炉内温度、被加熱物の吸収熱量により
設定されるが、エチレン分解炉等のような高温、高吸収
熱量の場合は１〜２％程度、焼鈍炉等のような比較的低
温で、吸収熱量が少ない場合は４〜５％程度が好まし
い。
本発明においては、燃焼ガス中の酸素量の制御下におい
て、燃焼ガス温度を検出し、この温度により燃料供給量
を制御弁９により制御するとともに、燃料量制御を同時
に、この温度により、あらかじめプログラムされたコン
ピュータ再循環ガス量制御器15により、燃料量を最少と
する再循環ガス量を算出し、その値になるように排ガス
再循環量を制御する。
て、燃焼ガス温度を検出し、この温度により燃料供給量
を制御弁９により制御するとともに、燃料量制御を同時
に、この温度により、あらかじめプログラムされたコン
ピュータ再循環ガス量制御器15により、燃料量を最少と
する再循環ガス量を算出し、その値になるように排ガス
再循環量を制御する。
本発明において、燃焼ガス温度の代わりに加熱管２を通
る被加熱流体の出口温度を検出し、この温度により燃料
供給量を制御することもできる。
る被加熱流体の出口温度を検出し、この温度により燃料
供給量を制御することもできる。
第４図により、本発明における再循環ガス量制御の考え
方について説明する。第４図は、排ガス再循環量によ
り、燃焼ガス中のＯ２濃度、燃焼空気量、燃料量の変化
を定性的に示したものである。燃焼ガス温度一定の条件
下に循環量を増加すると、Ｏ２濃度の減少、燃焼空気量
の減少、燃料量の減少を生じる。Ｏ２濃度が設定値レベ
ルまで低下すると制御系を働かせ、Ｏ２濃度を最少値に
制御するため、空気量の増加を生じる。しかし、循環ガ
スの持込み熱量の増加が空気量の予熱に必要な熱量の増
加より多い範囲では引続き減少し、最少値に達した後、
増加をはじめる。この最少値を与える循環量は、炉のヒ
ートバランスおよびＯ２バランスにより、計算によりあ
らかじめ予測することができる。すなわち、Ｏ２バラン
スより ここに、燃焼ガス量＝循環ガス量＋ｆ（空気量、燃料
量）…（２） 燃料消費Ｏ２＝ｆ（燃料量、燃料種）…（３） ヒートバランスより 燃焼ガス温度＝｛（空気の持込み熱量＋燃焼熱量＋循環
ガス持込熱量）−（被加熱物吸収熱量＋ヒートガス）／
（燃焼ガス単位量当りの熱容量）…（４） 空気持込み熱量＝ｆ（空気量、空気温度）…（５） 燃焼熱量＝ｆ（燃料量、燃料種）…（６） 循環ガス持込み熱量＝ｆ（循環ガス量、循環ガス温度）
…（７） であり、運転制御変数は、空気量、循環ガス量、燃料量
の３つで、他の因子は運転条件により設定もしくは決ま
るものである。上記３変数の内、空気量はＯ２％制御に
より（１）式を満足するように常時制御される。
方について説明する。第４図は、排ガス再循環量によ
り、燃焼ガス中のＯ２濃度、燃焼空気量、燃料量の変化
を定性的に示したものである。燃焼ガス温度一定の条件
下に循環量を増加すると、Ｏ２濃度の減少、燃焼空気量
の減少、燃料量の減少を生じる。Ｏ２濃度が設定値レベ
ルまで低下すると制御系を働かせ、Ｏ２濃度を最少値に
制御するため、空気量の増加を生じる。しかし、循環ガ
スの持込み熱量の増加が空気量の予熱に必要な熱量の増
加より多い範囲では引続き減少し、最少値に達した後、
増加をはじめる。この最少値を与える循環量は、炉のヒ
ートバランスおよびＯ２バランスにより、計算によりあ
らかじめ予測することができる。すなわち、Ｏ２バラン
スより ここに、燃焼ガス量＝循環ガス量＋ｆ（空気量、燃料
量）…（２） 燃料消費Ｏ２＝ｆ（燃料量、燃料種）…（３） ヒートバランスより 燃焼ガス温度＝｛（空気の持込み熱量＋燃焼熱量＋循環
ガス持込熱量）−（被加熱物吸収熱量＋ヒートガス）／
（燃焼ガス単位量当りの熱容量）…（４） 空気持込み熱量＝ｆ（空気量、空気温度）…（５） 燃焼熱量＝ｆ（燃料量、燃料種）…（６） 循環ガス持込み熱量＝ｆ（循環ガス量、循環ガス温度）
…（７） であり、運転制御変数は、空気量、循環ガス量、燃料量
の３つで、他の因子は運転条件により設定もしくは決ま
るものである。上記３変数の内、空気量はＯ２％制御に
より（１）式を満足するように常時制御される。
空気量がまず制御されると、変数は、循環量と燃料量で
あり、一方を決めれば他方が決まり、燃料を最少にする
再循環量は（１）から（６）の関係式により算出するこ
とができる。
あり、一方を決めれば他方が決まり、燃料を最少にする
再循環量は（１）から（６）の関係式により算出するこ
とができる。
この最少の燃料のための排ガス循環量は、Ｏ２％設定、
燃焼ガス温度等により変化するので、各設定値での最適
点を計算し、循環量を制御することにより、常に最少の
燃料量とすることができる。
燃焼ガス温度等により変化するので、各設定値での最適
点を計算し、循環量を制御することにより、常に最少の
燃料量とすることができる。
特に、熱処理炉等での温度設定値の変動がある場合は、
この温度設定値の変更による燃料の低減効果が大きい。
第４図は、本発明による加熱炉制御システムの排ガス循
環量と制御要素の関係を示す図、第５図は、上記制御に
おける焼鈍炉の温度保持線図を示すものであるが、中温
保持の場合の最適循環量は第４図の（ａ）点で、高温保
持の場合は（ｂ）点となる。循環量の最適点は燃焼ガス
設定温度の変動により変動するので、常に最適点での循
環量を計算し、その量に設定制御することにより、燃料
量を最少にすることができる。なお、第４図に示す
（ｃ）点は、従来の循環を行なわない時の量であり、こ
の量に比較して、焼鈍炉においては50％以上の燃料量の
低減がはかれることが明らかである。
この温度設定値の変更による燃料の低減効果が大きい。
第４図は、本発明による加熱炉制御システムの排ガス循
環量と制御要素の関係を示す図、第５図は、上記制御に
おける焼鈍炉の温度保持線図を示すものであるが、中温
保持の場合の最適循環量は第４図の（ａ）点で、高温保
持の場合は（ｂ）点となる。循環量の最適点は燃焼ガス
設定温度の変動により変動するので、常に最適点での循
環量を計算し、その量に設定制御することにより、燃料
量を最少にすることができる。なお、第４図に示す
（ｃ）点は、従来の循環を行なわない時の量であり、こ
の量に比較して、焼鈍炉においては50％以上の燃料量の
低減がはかれることが明らかである。
次に第６−ｂ図は、本発明の制御方法を焼鈍炉27に適用
した場合のフローを示す図である。この場合、空気予熱
管28、触媒燃焼炉29を別置した以外は第２図の装置と同
様であり、同一部分については第２図の符号の説明が同
様に参照される。なお、触媒燃焼器29は焼鈍器27と一体
化してもよく、触媒燃焼器の構造、基数は特に限定され
ない。本システムを採用することにより、再循環を行な
わない場合に比べて大略50％の燃料を低減することがで
きる。
した場合のフローを示す図である。この場合、空気予熱
管28、触媒燃焼炉29を別置した以外は第２図の装置と同
様であり、同一部分については第２図の符号の説明が同
様に参照される。なお、触媒燃焼器29は焼鈍器27と一体
化してもよく、触媒燃焼器の構造、基数は特に限定され
ない。本システムを採用することにより、再循環を行な
わない場合に比べて大略50％の燃料を低減することがで
きる。
第７図は、本発明を均熱炉へ適用した一実施例を示すも
のである。均熱加熱炉本体30内の対向する側壁には、多
数の触媒燃焼器13が設けられ、被加熱物31は両側の触媒
燃焼器13間を通る間に前面の輻射加熱板22の効果によ
り、均一に加熱される。
のである。均熱加熱炉本体30内の対向する側壁には、多
数の触媒燃焼器13が設けられ、被加熱物31は両側の触媒
燃焼器13間を通る間に前面の輻射加熱板22の効果によ
り、均一に加熱される。
この装置によれば、無炎燃焼により燃焼器を被加熱物に
近接して設置することができるので、装置はコンパクト
となり、高効率の加熱を行なうことができる。また、被
加熱物がＯ２をきらう場合、例えばカーボン繊維製造用
の灼熱炉は、エステル、アクリル等の繊維素材を、高温
で蒸し焼きにして製造するものであるが、この際はＯ２
の混入が許されないため、カーボン繊維製造として使用
の場合は、Ｏ２の設定は０となり、さらにガス分析計35
を用いて、C0／C0２比を設定値となるように空気制御弁
16を調整して均熱炉内の温度により、再循環ガス量、燃
料量の制御を行なうことになる。この場合も、ヒートバ
ランス、Ｏ２バランスより、最適循環量をコンピュータ
で計算させることができる。
近接して設置することができるので、装置はコンパクト
となり、高効率の加熱を行なうことができる。また、被
加熱物がＯ２をきらう場合、例えばカーボン繊維製造用
の灼熱炉は、エステル、アクリル等の繊維素材を、高温
で蒸し焼きにして製造するものであるが、この際はＯ２
の混入が許されないため、カーボン繊維製造として使用
の場合は、Ｏ２の設定は０となり、さらにガス分析計35
を用いて、C0／C0２比を設定値となるように空気制御弁
16を調整して均熱炉内の温度により、再循環ガス量、燃
料量の制御を行なうことになる。この場合も、ヒートバ
ランス、Ｏ２バランスより、最適循環量をコンピュータ
で計算させることができる。
（発明の効果） 本発明によれば次の効果が得られる。
(1)廃ガスを再循環することが可能となり、大幅な燃料
低減が可能になる。例えば焼鈍炉において温度設定変化
があり、廃熱回収を行なっていない場合に比べ、約50％
以上の低減が可能である。
低減が可能になる。例えば焼鈍炉において温度設定変化
があり、廃熱回収を行なっていない場合に比べ、約50％
以上の低減が可能である。
(2)燃料として、発熱量が低く一般の燃焼器では使用で
きない低カロリ燃料を使用することができる。
きない低カロリ燃料を使用することができる。
(3)常に燃料量少の条件で運転するので、無駄な燃料消
費をなくすことができる。
費をなくすことができる。
(4)火炎が短かく、被加熱物との距離を短かくできるた
め、炉幅を最小にすることができ、かつ均等加熱性能が
向上する。
め、炉幅を最小にすることができ、かつ均等加熱性能が
向上する。
(5)低Ｏ２燃焼であり、ＮＯＸの発生を制御することが
できる。
できる。
(6)Ｏ２をゼロ以下とすることができ、かつ均熱性に優
れているので、カーボン繊維製造装置用として使用する
ことができる。
れているので、カーボン繊維製造装置用として使用する
ことができる。
第１図は、従来の加熱炉の一例を示すセル型加熱炉の模
式図、第２図は、本発明になる加熱炉システムの実施例
を示す模式図、第３図は、本発明になる加熱炉用の触媒
燃焼バーナの模式図、第４図は、本発明による加熱炉制
御システムでの循環量と燃焼ガスＯ２％、燃焼用空気
量、燃料量の関係を示す図、第５図は焼鈍炉での温度保
持線図、第６−ａ図は、従来の焼鈍炉のフローシート、
第６−ｂ図は、本発明による加熱炉システムを焼鈍炉へ
適用した場合の実施例を示すフローシート、第７図は、
本発明による加熱炉システムを均熱炉へ適用した場合の
実施例を示すフローシートである。 １…加熱炉本体、２…輻射加熱管、３…対流加熱管、４
…熱回収加熱管、５…バーナー、６…燃焼用空気管、７
…燃料管、８…燃焼排ガス、９…燃料制御弁、10…空気
制御弁、11…温度制御器、12…比例設定器、13…触媒燃
焼バーナ、14…再循環ガス制御弁、15…再循環ガス制御
器、16…空気制御弁、17…再循環フロア、18…空気供給
フロア、19…着火装置、20…逆火防止板、21…燃焼触
媒、22…輻射加熱板、23…Ｏ２測定器、24…点火装置
盤、25…温度検出器、26…ディフューザ。
式図、第２図は、本発明になる加熱炉システムの実施例
を示す模式図、第３図は、本発明になる加熱炉用の触媒
燃焼バーナの模式図、第４図は、本発明による加熱炉制
御システムでの循環量と燃焼ガスＯ２％、燃焼用空気
量、燃料量の関係を示す図、第５図は焼鈍炉での温度保
持線図、第６−ａ図は、従来の焼鈍炉のフローシート、
第６−ｂ図は、本発明による加熱炉システムを焼鈍炉へ
適用した場合の実施例を示すフローシート、第７図は、
本発明による加熱炉システムを均熱炉へ適用した場合の
実施例を示すフローシートである。 １…加熱炉本体、２…輻射加熱管、３…対流加熱管、４
…熱回収加熱管、５…バーナー、６…燃焼用空気管、７
…燃料管、８…燃焼排ガス、９…燃料制御弁、10…空気
制御弁、11…温度制御器、12…比例設定器、13…触媒燃
焼バーナ、14…再循環ガス制御弁、15…再循環ガス制御
器、16…空気制御弁、17…再循環フロア、18…空気供給
フロア、19…着火装置、20…逆火防止板、21…燃焼触
媒、22…輻射加熱板、23…Ｏ２測定器、24…点火装置
盤、25…温度検出器、26…ディフューザ。
Claims (1)
- 【請求項１】触媒燃焼反応器と燃焼排ガスの再循環系統
を有する触媒燃焼加熱炉の制御方法において、燃焼排ガ
ス中の酸素量および燃焼ガス温度を検知し、該酸素量お
よび燃焼ガス温度が設定値になるように、燃焼用空気量
を調整するとともに、予め求めた前記触媒燃焼加熱炉の
前記燃焼排ガス中の酸素量、燃焼用空気量および前記触
媒燃焼反応器に供給される燃料量の関係を示す、下記Ｏ
２バランス 式(1) Ｏ２％＝〔（循環ガス量×Ｏ２％＋空気量×０．２１）−燃焼消費Ｏ２量〕／燃
焼ガス量……(1) および下記ヒートバランス式(4)、 燃焼ガス温度＝〔（空気の持込み熱量＋燃焼熱量＋循環ガス持込み熱量）−（被
加熱物吸収熱量＋ヒートロス）〕／（燃焼ガス単位量当たりの熱容量）……(4) に基いて前記燃料量が最少になるように排ガス循環量を
制御することを特徴とする触媒燃焼加熱炉の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59106238A JPH068685B2 (ja) | 1984-05-25 | 1984-05-25 | 触媒燃焼加熱炉の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59106238A JPH068685B2 (ja) | 1984-05-25 | 1984-05-25 | 触媒燃焼加熱炉の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60251315A JPS60251315A (ja) | 1985-12-12 |
| JPH068685B2 true JPH068685B2 (ja) | 1994-02-02 |
Family
ID=14428536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59106238A Expired - Lifetime JPH068685B2 (ja) | 1984-05-25 | 1984-05-25 | 触媒燃焼加熱炉の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH068685B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100478089B1 (ko) * | 2000-12-21 | 2005-03-24 | 주식회사 포스코 | 아연도금 강판의 열처리방법 및 장치 |
| FR2850392B1 (fr) | 2003-01-27 | 2007-03-09 | Inst Francais Du Petrole | Procede de traitement thermique de charges hydrocarbonees par four equipe de bruleurs radiants |
| DE102007016018A1 (de) * | 2007-04-03 | 2008-10-09 | Sms Demag Ag | Brenneranordnung |
| CN104279576A (zh) * | 2014-10-28 | 2015-01-14 | 湖南宇腾有色金属股份有限公司 | 一种纯氧燃烧系统 |
| WO2017094150A1 (ja) * | 2015-12-02 | 2017-06-08 | 日立造船株式会社 | ボイラの蒸気流量制御方法及び焼却炉システム |
| CN113137604A (zh) * | 2021-05-01 | 2021-07-20 | 大庆华凯石油化工设计工程有限公司 | 一种裂解炉附墙高效低氮燃烧器 |
| EP4606875A1 (en) * | 2024-02-26 | 2025-08-27 | Hyperheat GmbH | Industrial furnace and method for performing industrial processes |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5646045A (en) * | 1979-09-22 | 1981-04-27 | Oshita Kazuyoshi | Building |
-
1984
- 1984-05-25 JP JP59106238A patent/JPH068685B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60251315A (ja) | 1985-12-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |