(57)【要約】【課題】  冷却塔に流入する排ガス温度や排ガス量が急変してもこれに応じて速やかに水噴霧量を変更して、冷却塔下流側における粉塵の詰まりを防止しつつ適正な出口排ガス温度制御を行って、操業効率を向上させる。【解決手段】  冷却塔１の出口排ガス温度目標値７８ａと出口排ガス温度検出値８２ａの偏差に応じたフィードバック制御出力値７８ｂに、冷却塔１の入口排ガス温度検出値８１ａと出口排ガス温度目標値７８ａの差と、冷却塔１への流入ガス量検出値８３ａとに応じたフィードフォワード制御出力値７５ａを加えて総制御出力値７３ａを得、総制御出力値７３ａに基づいて冷却塔１への水噴霧量を調節して、出口排ガス温度検出値８２ａを出口排ガス温度目標値７８ａに合致させるように制御する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却塔の目標出口排ガス温度と出口排ガス温度の偏差に応じたフィードバック制御出力に、前記冷却塔の入口排ガス温度と前記目標出口排ガス温度の差と、前記冷却塔への流入ガス量とに応じたフィードフォワード制御出力を加えた総制御出力を得、当該総制御出力に基づいて前記冷却塔への水噴霧量を調節して、前記出口排ガス温度を前記目標出口排ガス温度に合致させるように制御することを特徴とする冷却塔の排ガス温度制御方法。
【請求項２】
前記入口排ガス温度を８１ａ、前記目標出口排ガス温度を７８ａ、前記流入ガス量を８３ａ、定数をＣＦ１，ＣＦ２として、前記フィードフォワード制御出力７５ａを式（１）により算出する請求項１に記載の冷却塔の排ガス温度制御方法。  
７５ａ＝ＣＦ１×（８１ａ−７８ａ）×８３ａ−ＣＦ２...（１）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は加熱炉、電気炉、あるいは溶融炉等の排ガス流路中に設けられる冷却塔の排ガス温度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱炉等の排ガス中の粉塵を捕集して浄化するのにバグフィルタが多用されている。バグフィルタの常用温度は通常、２００℃程度である。これに対して、加熱炉等から排出される排ガスの温度は１０００℃以上に達する。そこで、加熱炉等とバグフィルタの間に冷却塔を設けて、排ガスの冷却に必要な水を噴霧することによって、排ガス温度をバグフィルタの耐久温度以下に低下させている。なお、特許文献１には、噴霧した水滴を完全蒸発させて冷却効率を向上させるために、バグフィルタの下流側の、排ガスの一部を圧縮して水と共に噴霧するようにしたものが示されている。
【特許文献１】特開平５−３９９８４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、冷却塔における水噴霧量は従来、冷却塔出口の排ガス温度が目標温度（２００℃程度）になるようにフィードバック制御することで行われている。しかし、この場合、冷却塔に流入する排ガス温度が急低下しあるいは冷却塔に流入する排ガス量が急減すると、フィードバック制御の過渡的な時間遅れのために水噴霧量が過剰になって、噴霧された水が完全には蒸発せず、粉塵が水分を含んで下流の排ガス流路壁やバグフィルタに付着して詰まりを生じる。これを避けるために、加熱炉等の操業を終了する場合には冷却塔に流入する排ガス温度や排ガス量が急低下しないように注意を払って十分な時間をかけて行う必要があり、操業効率が悪い。また、加熱炉等の直後に二次燃焼塔が設けられた場合には、当該燃焼塔のバーナが故障すると、流入排ガス温度の急低下が避けられず、上述したバグフィルタ等の詰まりを生じる。このため、バグフィルタ等の掃除を頻繁に行う必要があって、これも操業効率の悪化を招いていた。
【０００４】
そこで本発明はこのような課題を解決するもので、冷却塔に流入する排ガス温度や排ガス量が急変してもこれに応じて速やかに水噴霧量を変更して、冷却塔下流側における粉塵の詰まりを防止しつつ適正な出口排ガス温度制御を行って、操業効率の向上に寄与する冷却塔の排ガス温度制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明では、冷却塔（１）の目標出口排ガス温度（７８ａ）と出口排ガス温度（８２ａ）の偏差に応じたフィードバック制御出力（７８ｂ）に、冷却塔（１）の入口排ガス温度（８１ａ）と目標出口排ガス温度（７８ａ）の差と、冷却塔（１）への流入ガス量（８３ａ）とに応じたフィードフォワード制御出力（７５ａ）を加えた総制御出力（７３ａ）を得、当該総制御出力（７３ａ）に基づいて冷却塔（１）への水噴霧量を調節して、出口排ガス温度（８２ａ）を目標出口排ガス温度（７８ａ）に合致させるように制御するものである。ここで、上記フィードフォワード制御出力（７５ａ）は、定数をＣＦ１，ＣＦ２として、次式（１）により算出することができる。
７５ａ＝ＣＦ１×（８１ａ−７８ａ）×８３ａ−ＣＦ２...（１）
【０００６】
加熱炉の操業を急速に終了し、あるいは加熱炉の直後に設けた二次燃焼塔のバーナ故障等のために入口排ガス温度が急低下しあるいは流入ガス量が急減すると、これに応じて、フィードフォワード制御出力が急減し、水噴霧量が減少させられる。この結果、噴霧された水が残留して粉塵が水分を含み、冷却塔下流の排ガス流路壁やバグフィルタに付着して詰まりを生じるという問題は回避される。水噴霧量を急減させた後の出口排ガス温度は、フィードバック制御出力によって定常状態では目標温度に良好に維持される。
【発明の効果】
【０００７】
以上のように、本発明の冷却塔の排ガス温度制御方法によれば、冷却塔に流入する排ガス温度や排ガス量が急変してもこれに応じて速やかに水噴霧量が変更されるから、排ガス温度急低下時等の冷却塔下流側における粉塵の詰まりを防止できるとともに、適正な出口排ガス温度制御を行うことができ、操業効率の向上を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１には本発明の排ガス温度制御方法を実現する機器構成の一例を示す。図１において、加熱炉の排ガス流路に冷却塔１が設置され、当該冷却塔１には水を噴霧するためのスプレーノズル２が設けられている。スプレーノズル２にはポンプ３によって水が供給されるとともに、ルーツブロア４によってアトマイズエアが供給されている。ポンプ３は付設のモータがVVVF（可変電圧可変周波数）インバータ５によって制御されてその回転数が変更される。これにより、スプレーノズル２への水供給量、すなわち水噴霧量が調節可能である。水噴霧量は、ポンプ３からスプレーノズル２にいたる水供給管３１中に設けた流量計６によって検出される。流量計６の検出信号６ａは制御盤７に設けた流量指示計７１を経て流量調節計７２にフィードバックされている。流量調節計７２の流量目標値（水噴霧量目標値）７３ａは後述のようにして決定され、水噴霧量目標値７３ａと水噴霧量検出値６ａの偏差に応じたPIDフィードバック制御出力７２ａがVVVFインバータ５に与えられる。
【０００９】
冷却塔１の入口側に熱電対８１が設けられて冷却塔１へ流入する排ガス温度（入口排ガス温度）が検出され、その検出信号８１ａは温度指示計７４を経て、後述の計算式でフィードフォワード出力値７５ａを演算する演算器７５に入力している。流量検出器８３によって冷却塔１へ流入する排ガス流量（流入ガス量）が検出されて、その検出値８３ａが流量指示計７６を経て上記演算器７５に入力している。
【００１０】
冷却塔１の出口側に熱電対８２が設けられて冷却塔１から流出する排ガス温度（出口排ガス温度）が検出され、その検出値８２ａは温度指示計７７を経て、温度調節計７８に入力している。温度調節計７８は出口排ガス温度目標値（例えば２００℃）７８ａと出口排ガス温度検出値８２ａの偏差に応じたPIDフィードバック制御出力値７８ｂを加算器７３に出力している。なお、出口排ガス温度目標値７８ａは上記演算器７５に出力されている。
【００１１】
演算器７５では、これに入力する入口排ガス温度検出値８１ａ、流入ガス量検出値８３ａおよび出口排ガス温度目標値７８ａより、次式（２）（前式（１）と同じ）でフィードフォワード制御出力値７５ａを算出して、これを加算器７３に出力する。フィードバック制御出力値７８ｂとフィードフォワード制御出力値７５ａを加算した加算器７３の総制御出力値７３ａは流量目標値（水噴霧量目標値）として上記流量調節計７２に与えられる。
【００１２】
７５ａ＝ＣＦ１×（８１ａ−７８ａ）×８３ａ−ＣＦ２...（２）
ここで、係数ＣＦ１、ＣＦ２は試運転によって決定される定数である。係数ＣＦ１は排ガス比熱、水の蒸発潜熱等の要因を考慮したもので、フィードフォワード制御出力値７５ａが過大にならないように乗じる控えめ係数である。また、係数ＣＦ２はアトマイズエア等の冷却効果を考慮した補償係数である。
【００１３】
このような制御によれば、加熱炉の操業を急速に終了し、あるいは加熱炉の直後に設けた二次燃焼塔のバーナ故障等のために入口排ガス温度が急低下しあるいは流入ガス量が急減少すると、これに応じて、上式（２）で算出されるフィードフォワード制御出力値７５ａが急減する。これにより、総制御出力値７３ａ、すなわち水噴霧量目標値７３ａが速やかに低下させられて、ポンプ３の回転数が低下し、スプレーノズル２からの水噴霧量が減少させられる。この結果、噴霧された水が残留して粉塵が水分を含み、冷却塔１下流の排ガス流路壁やバグフィルタに付着して詰まりを生じるという問題は回避される。フィードフォワード制御出力値７５ａを急減させた後の出口排ガス温度目標値７８ａと出口排ガス温度検出値８２ａの偏差は、温度調節計７８のＰＩＤフィードバック制御出力値７８ｂによって漸次減少させられて、定常状態では出口排ガス温度は目標温度に良好に維持される。なお、本実施形態の制御方法によれば、加熱炉の操業開始に伴い入口排ガス温度が急上昇した場合にも、フィードフォワード制御出力値７５ａが急増して十分な水噴霧量が確保されるから、出口排ガス温度が急上昇するのを防止することができる。
【００１４】
上記実施形態では冷却塔への流入ガス量を流量検出器８３で直接測定したが、例えば次式（３）によって他の箇所におけるガス量から換算して得るようにしても良い。すなわち、冷却塔の後方に集塵器が設置されたシステムでは、集塵器出口の清浄なガス量を直接測定する。そして、冷却塔における水噴霧量とアトマイズエア量、および集塵器内負圧の測定に基づく侵入エア量から、式（３）における、冷却塔入口から集塵器出口までの間に加算されたガス量を求める。なお、加算されたガス量は定数として与えても良い。
冷却塔入口ガス量＝集塵器出口ガス量―冷却塔入口から集塵器出口までの間に加算されたガス量...（３）
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の制御方法を実現する制御機器構成の一例を示す系統図である。
【符号の説明】
【００１６】
１...冷却塔、２...スプレーノズル、３...ポンプ、４...ルーツブロア、７...制御盤、７２...流量調節計、７３...加算器、７５...演算器、７８...温度調節計。
【図１】
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