JP2004516442A - 再生式熱酸化に関わる補給燃料要件の判定及びその瞬時制御 - Google Patents

Abstract

【解決手段】汚染された空気は、先ず温かい熱交換床を通過し、連通している高温酸化（燃焼）室に入り、次に比較的低温の第２の熱交換床を通過するようになっている、再生式熱酸化装置のための制御システムが開示されている。本装置は、複数の内部的に断熱されセラミックが充填された熱回収コラムの上に、内部的に断熱された燃焼室が配置されて構成されている。汚染された空気は、前記コラムの一方の熱交換媒体内へと導かれ、その流れが燃焼室を通過する際に酸化が完了する。燃焼室から、この清浄な空気は、もう一方の熱交換媒体が中に入ったコラムを通過し、これにより制御弁が反転した際に次の吸入サイクルで使用できるように媒体内に熱が蓄えられる。出てきた清浄な空気は、排気弁を介して排気マニホールドを通過するように導かれ、大気に放出されるか、又は再循環して酸化装置吸入口に戻される。汚染された空気中の汚染濃度が所定の水準を下回った場合は、汚染された空気が高温の熱交換コラムへ入る前に、天然ガスのような可燃性燃料が、吸入される汚染された空気に加えられる。酸化装置は、ウェブ乾燥機と一体化され、燃焼室からの熱風が乾燥機に供給されるのが望ましい。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、概括的には、再生式熱酸化装置の制御システムに、厳密には、再生式熱酸化に関わる補給燃料要件の判定及びその瞬時制御に関する。
【０００２】
【従来技術】
各種製造工程から出る望ましくない不純物及び副産物を制御及び／又は除去することは、それら不純物や副産物により生じる可能性のある汚染の観点から非常に重要と考えられている。これら汚染物質を除去、又は少なくとも低減するための従来の取り組みの１つに、焼却により汚染物質を酸化することによるものがある。十分な酸素を含んだ汚染空気が、十分に高い温度に、十分な長さの時間、熱せられると、酸化が起きて、望ましくない化合物を二酸化炭素や水蒸気のような無害なガスに変換する。
【０００３】
焼却に要する熱を発生させるのに必要な燃料費が高いことを考えると、可能な限り多量の熱を回収することが有用である。これを目的に、米国特許第３，８７０，４７４号（その開示内容を本願に参考文献として援用する）では、再生器３器を備え、そのうちの２器を何れの所定時にも作動させ、３器目は浄化済み空気の少量パージを受けて、未処理又は汚染された空気がある場合にはそれらをそこから追い出して燃焼室に排出し、そこで汚染物質が酸化されるようにした熱再生式酸化装置について開示している。第１のサイクルが終了すると、汚染された空気の流れは、燃焼室への投入に先立ち、前に浄化済み空気が排出された再生器を逆に通され、汚染空気は再生器を通過中に予熱される。このようにして、熱回収が実現される。
【０００４】
米国特許第４，３０２，４２６号には、高温焼却又は燃焼域の過剰な温度を調整する熱再生式汚染防止システムが開示されている。その目的で、燃焼域の温度を感知して、所定の高温に到達すると、通常なら熱交換床を通過するはずのガスに熱交換床を迂回させ、熱交換床を通常通り通過して既に冷却されている別のガスと合体させ、大気中に排気する。
【０００５】
汚染された処理ガス内の、可燃性溶媒又は燃料などの揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の濃度が、処理しているガス内のＶＯＣの爆発レベル限界外にある場合に、再生式熱酸化が使用される。仮に、同時に、エネルギー密度パラメータとも称されるＶＯＣの濃度が、熱酸化を維持するための自続限界未満である場合は、バーナーその他の加熱装置が補給エネルギーを提供する。汚染された処理ガスを加熱するため、酸化された（即ち浄化された）処理ガスの感知できるエネルギー成分が殆ど消費されることになる。従って、バーナー運転又は他の加熱装置が無くなることで、２つの利点、即ち、バーナーを作動させるのに必要な燃焼空気を加えて加熱する必要がないのでシステムのエネルギー効率が上がること、及びバーナー火炎内部に発生するものなど、有害ガス（ＮＯ_ｘ）発生の可能性が下がり又は無くなること、という利点が得られる。
【０００６】
大抵は、再生式熱酸化装置熱交換床の間の温度及び／又は熱交換器床内部の温度を測定することにより、そして更に、感知された（複数の）温度を一定の（複数の）設定温度と比較することにより、必要な補給燃料が検出される。次に（複数の）温度差に基づいて、制御が行われ、酸化装置への空気流のエネルギー密度を上げるために、システム内への必要な燃料の噴射速度が調整される。
【０００７】
この取り組みは、熱酸化を維持するのに補給燃料の発熱エネルギーを単独で用いている場合に限り実行可能である。しかしながら、バーナーなどの予備熱源を使用することなく、熱酸化を維持するために必要な量以上の燃料を投入している場合には、上記方法は練り直す必要がある。これは、例えば、過剰な燃料を噴射して高熱量エンタルピーストリームを分岐させ、そのエネルギーを他の処理、例えば乾燥機用の熱源としての第２の熱交換器などに使用する場合に起きる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
修正の理由は、熱交換媒体床が、通常は、高い比熱を特徴とするセラミック又は他の媒体を含んでいることである。従って、熱交換床は豊富なエネルギー量を蓄えることができ、一時的には、受け取るよりも多くの熱を処理ガスに移し戻すこともある。初期には温度変化が起きないので、この不均衡は検出されることなく発生する。にもかかわらず、遅延した温度変更が燃料噴射の調整の引き金を引く。その際、温度は、エネルギー不均衡の重大度によって、上昇する場合もしない場合もある。最悪の場合、凹み温度プロフィールという現象が発生し、そうなると、温度が下がって燃料の酸化時間（即ち滞留時間）が増し、燃料の化学結合エネルギーが一部解放されずに残ってしまうこともあるので、燃料噴射を制御しても熱的不均衡を補償できなくなる。
【０００９】
熱交換器の凹み温度プロフィールを防止するために、改良された即応型の燃料制御が求められている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
先行技術の問題点は、再生式酸化装置の熱交換床内で処理ガスの適温を測定する再生式熱酸化装置及び制御システムを提供する本発明により解決された。システムの複雑さ次第では、最適制御に、２つ又はそれ以上の温度測定点が必要となる。感知された温度は次に算出された値と比較され、酸化装置への空気流の要求エネルギー密度パラメータの設定点に対して適切な制御が行われる。本発明は、また、上に概略説明した設定点エネルギー密度を得るために補給燃料又は空気流の噴射を制御する処理にも着眼している。
【００１１】
制御スキームは、各床で等しい熱エネルギーを維持するために、個々の媒体床熱指数値により変更される排気流に基づく可変切換時間を組み込んでいる。乾燥機排気エネルギー密度制御スキームは、一体型の熱酸化装置／乾燥機システムのエネルギー使用を積極的に追跡し、これに応答する、独自のエネルギー密度フィードフォワード制御技術を利用している。乾燥機排気エネルギー密度制御スキームは、エネルギー密度計を独自のやり方で使用して、乾燥機排気流のエネルギー密度を測定するが、これはヒートセット・ウェブ・オフセット印刷工程で特に好都合である。この技術では、排気速度が過去のようにプレス速度には基づいておらず、エネルギー密度設定点を維持するために排気速度を調整することにより最適化されるようになっている。排気流は、一体化された再生式熱酸化装置／乾燥機制御ループの多くに直接影響を及ぼすので、比較ゲイン範囲分割、高信号選択回路、及びプレス速度フィードフォワードのような多くの画期的な技術を、排気流設定点生成論理に適用している。最終結果は、応答性と効率に優れた適応制御スキームである。
【００１２】
本発明のある実施形態では、汚染された空気のような処理対象の工業的流出物は、最初に温かい熱交換床を通過して、連通している高温酸化（燃焼）室又は酸化域に入り、次に比較的冷たい第２の熱交換床を通過する。本装置は、セラミック耐化材料のような熱交換媒体が充填された内部断熱熱交換コラムを多数含み、熱交換コラムは残留している未酸化ＶＯＣの酸化が完了する内部断熱燃焼室と流体連通状態であるのが望ましい。汚染された空気は、適した弁装置を備えている吸入マニホールドを通して装置に供給される。この空気は次に、前の回収サイクルから「蓄えられた」熱を含んでいる熱交換媒体へと導かれる。その結果、汚染された空気は酸化温度近くまで熱せられる。汚染された空気が燃焼室を通過するときに酸化は完了するが、燃焼室には、１つ又は複数のバーナー又は他の加熱手段が配置されている。汚染された空気は、汚染物質の分解が完了するのに十分な時間、作動温度に維持される。燃焼室からは、清浄な空気が熱交換媒体を入れた別のコラムに流れ、これによりフロー制御弁が反転したときの次の吸入サイクルでの使用に備えて媒体内に熱が蓄えられる。出てきた清浄な空気は排気弁を通り排気マニホールドを通過するように導かれ、吸入口よりもやや高い温度で大気中に放出されるか、又は酸化装置吸入口に再循環して戻されるか、或いはその熱を利用できる別の装置に導かれる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の熱酸化装置再生システムは、それぞれに燃焼室即ち燃焼域と連通している２つ又は３つの再生コラムで構成されるのが望ましいが、再生コラムは２つであるのが最も望ましい。以下に詳しく説明する特定の実施形態では、再生式熱酸化装置は、２つの相対する熱交換器コラムで構成され、相対するコラムの真ん中に燃焼室即ち燃焼域を挟んだ構造になっている。２つのコラムは、それぞれ中に熱交換媒体が入っているが、この熱交換媒体は、燃焼室を出入りする処理ガス流を水平に又は実質的に水平に導く軸流ガス流路を特徴とする構造化されたセラミック熱交換媒体のモノリシックブロックであるのが望ましい。酸化装置の燃焼域は、燃焼域からの熱い処理ガスの一部が、乾燥機中を移動するウェブを加熱して浮上させる空気浮上ノズルに導かれるように、ウェブ乾燥機、望ましくはウェブ浮上乾燥機と連通している。このような装置は、ＰＣＴ公開出願番号第ＰＣＴ／ＵＳ９９／０９９４３号に開示されており、その開示内容を本願に参考文献として援用する。
【００１４】
熱力学の第１法則を利用して、温度を感知又は測定する適切な点の位置を見つける。更に、システムのエネルギー均衡は、「エネルギー密度」が式の一方の側に記述され、感知される温度が他方の側に記述されるような方程式によって表すことができる。ここで用いる「エネルギー密度」は、システム全体の燃料消費量を、酸化装置に流入する汚染された処理ガス流で除したものと定義される。このエネルギー密度は、算出された処理の値であり、処理温度の測定から即座に導くことができる。制御を目的として、エネルギー密度は、燃料を加算又は減算する第２項と組合せられる（例えば、比例、比例及び積分、又は比例、積分及び微分（ＰＩＤ）ループなどによる）。この予想エネルギー密度は、燃料噴射位置の下流で且つ酸化装置への入口に対して上流の適当な位置での処理ガスの実際のエネルギー密度を感知する解析器の結果と比較される。このような解析器は、例えばコントロール・インストルメンツ・コーポレーションから市販されている。予想エネルギー密度と感知エネルギー密度との差に従って制御が行われ、要求される補給燃料の噴射率及び酸化装置への排気率を調整する。
弁切換タイミング制御スキーム
一体化された再生式酸化装置を加熱するプロセスには、バーナーシステムの点火、制御された温度勾配、及び処理空気の流れが酸化装置区画を通して分流装置により連続的に逆流させられること、が関係する。例えば、図２に示すように、処理排気は、所定時間中に、媒体床Ａに入り燃焼室を通過して媒体床Ｂを抜けて出て行く。前記所定時間が終了すると、分流装置スイッチ又は弁によって、前記第１の所定時間とは異なる第２の所定時間内に、流れが媒体床Ｂに入り燃焼室を通過して媒体床Ａを抜けて出て行くように、流れの方向が変えられる。この順序は酸化装置の作動中、継続して繰り返される。弁切換時間は、２セットの論理式を加算することにより求められる。第１セットの論理は、排気流（Ｖ_{Ａｃｔｕａｌ}）に基づいて２つの床に共通標準切換時間（Ｔ_Ｂａｓｅ）を定義している。排気流が増加するのに、切換時間が一定に保たれたままであれば、媒体床内の溶媒含有排気の保持時間は下がり、媒体床内の酸化位置は燃焼室に向かって移動することになる。切換時間が一定であれば、酸化点を燃焼室のエッジに向けて移動させる閾値排気流（Ｖ_{ｃｒｉｔｉｃａｌ）}が存在する。
【００１５】
標準切換時間は、排気流量に対し、以下の論理で計算される（図１参照）。
Ｖ_{Ａｃｔｕａｌ}＜＝Ｖ_{ｃｒｉｔｉｃａｌ}であれば、Ｔ_Ｂａｓｅ＝Ｔ_ｍａｘ；
Ｖ_{Ａｃｔｕａｌ}＞Ｖ_{ｃｒｉｔｉｃａｌ}であれば、Ｔ_Ｂａｓｅ＝Ｔ_ｍａｘ／Ｖ_{Ａｃｔｕａｌ}×Ｔ_ｍｉｎ
ここに、
Ｖ_ｍａｘ＝最大排気流、
Ｖ_{Ａｃｔｕａｌ}＝実排気流、
Ｖ_{ｃｒｉｔｉｃａｌ}＝臨界排気流、
Ｔ_Ｂａｓｅ＝標準切換時間
Ｔ_ｍａｘ＝最大標準切換時間、
Ｔ_ｍｉｎ＝最小標準切換時間、である。
【００１６】
第２セットの論理は、各媒体床の潜熱を均衡化するのに要する補正時間（Ｔ_Ｔｒｉｍ）を計算することに関係している。媒体床潜熱は、媒体床毎に媒体床熱指数値を計算することにより定量化される。媒体床熱指数値の求め方は以下に詳しく説明する。図１に示すように、Ｔ_Ｔｒｉｍは、個々の媒体床それぞれの熱指数値間の実際の媒体床熱指数差（１）を導くことにより算出される。次に、この実際の媒体床熱指数差を所望の媒体床熱指数差値と比較（２）するが、この実際の媒体床熱指数差は（０）にセットされている。これを行うと、極（＋／−）エラー値となり、これを時間に関して積分すると補正時間値（Ｔ_Ｔｒｉｍ）が求められ、この値を使って、媒体床熱指数値間の差の大きさに相関させて標準時間（Ｔ_Ｂａｓｅ）が変更される。
媒体床熱指数値
媒体床は、バーナーにより、又は、噴射された補給燃料ガスか処理排気流内のＶＯＣの炭化水素かの何れかの酸化により放出される熱エネルギーを吸収する。理論的には、再生式熱酸化装置の交互する流路、燃料濃度、熱質量、及び室容積などが等しければ、両再生式熱酸化装置媒体床に蓄えられた熱エネルギーも等しくなるはずで、切換又はサイクル時間はＴ_Ｂａｓｅ時間に固定されるはずである。実用上は、この筋書きは現実性がない。流路は常に対称というわけではなく、媒体床は同じように詰め込まれているのでもなく、また他の構造及び処理の変則性が媒体床の不均質な加熱に寄与することもありうる。従来は、切換時間は、排気ファン駆動出力周波数を使用することによる排気流の示唆に対して等しく変更されていた。サーモカプルのような温度測定装置を使用して、媒体床に沿って選択された箇所の温度を点監視する。
【００１７】
媒体床が、不等流量、又は処理炭化水素の過剰濃度の存在下にある場合、床内の酸化点は燃焼域から離れて媒体床入口領域に向かって移動する。この状態が、媒体床の入口領域近くに配置された温度測定装置、代表的にはサーモカプルに感知されると、この床のサイクル時間は、制御論理の段階が走査される度に、所定の秒数値だけ減分される。床内の酸化点が燃焼室に向かって戻るにつれ、入口温度測定点の温度は下がり、媒体床のサイクル時間は、今度は、影響を受けている媒体床のサイクル時間が他方の媒体床の標準サイクル時間に等しくなるまで、制御論理が走査される度に所定の秒数値だけ増分される。印刷プレス乾燥機に直接連結された再生式熱酸化装置のような、処理用として燃焼室熱エネルギーを部分的に使用するプロセスに再生式熱酸化技術を適用する場合、精密な処理乾燥条件のために燃焼室を一定の温度に保つことは必須である。本発明は、熱指数方程式に、各媒体床の長さに沿って配置された温度感知要素読み値の列を使用することにより、媒体床に蓄えられた熱エネルギーを積極的に追跡し等しく維持する。例えば（図２を参照）、サーモカプルを５つ備えた媒体床では、熱指数方程式は、
媒体床熱指数値＝１．０１６Ｅ＋０．８８９Ｄ＋０．７６２Ｃ＋０．６３５Ｂ＋０．５０８Ａ
のようになり、ここに、
Ａは、燃焼室媒体面から１’の点Ａにおける媒体床温度であり、
Ｂは、燃焼室媒体面から２’の点Ｂにおける媒体床温度であり、
Ｃは、燃焼室媒体面から３’の点Ｃにおける媒体床温度であり、
Ｄは、燃焼室媒体面から４’の点Ｄにおける媒体床温度であり、
Ｅは、燃焼室媒体面から５’の点Ｅにおける媒体床温度である。
【００１８】
図２の加重乗数展開方程式においてＸを解くことにより、変数の乗数が計算される。Ｘの解を求めるには、制御装置方程式のスパン値を知らねばならない。図２では、値８０００を１６０００／２と表している。１６０００は、制御装置の全信号デジタル計数分解能である。各媒体床のこの値が１６０００のままであれば、媒体床間の差を取ると、双極数＞１６０００という結果になるが、これは制御装置の分解能を超えている。従って、媒体床間の差分の可能値を制御装置の最大分解能値、本例では１６０００までに制限するために、総分解能計数を２で割る必要がある。Ｘを求めて代入すると、媒体床熱指数値方程式の乗数値が出る。この媒体床熱指数値手法に対する独自の特徴は、各温度測定値の位置加重乗算（Ｙ）の選択された累乗（ｘ）を取ったもの、即ちＹ＊（測定値）^Ｘ、を適用することにある。結果を合計すると値が出るが、この値は、酸化領域が燃焼室に近いままならば比例的小さいままである。処理の変則性により、媒体床酸化領域の一方が他方の媒体床と比べて燃焼室から遠く離れた場合には、その媒体熱指数値は指数関数的に増大して媒体熱指数値差が大きくなり、これによってＴ_Ｂａｓｅ切換時間に大きなＴ_Ｔｒｉｍ補正が生じる。その結果、拡大した酸化領域を有する媒体床が、燃焼室に向けて移されることになる。本技術では、媒体床プロフィールは互いに同じようにし、しかも、媒体床のプロフィールが他方のプロフィールからずれてきたら迅速に正確な補正動作を試みながら、Ｔ_Ｔｒｉｍを最小限に抑え、Ｔ_Ｂａｓｅ切換時間への補正動作を殆ど無くても済むようにする。乾燥機の温度制御ループの正しい動作のために、安定した燃焼室温度が命令される。熱指数値は、従って以下の目的に用いられる。
【００１９】
ａ．媒体床に蓄えられた熱エネルギーを示す値を提供する。
ｂ．媒体床内の酸化点の位置を示す値を提供する。
ｃ．正確な乾燥機温度制御ループのための安定した燃焼室温度を提供する。
酸化装置媒体床の加熱
酸化装置／乾燥機システムが起動すると、媒体分流値が使用可能になり、システムがパージされ、バーナーが点火される。加熱時には、各媒体床の熱成分は、上記の制御スキームを使って監視、制御される。燃焼室の温度が所定の限界値、例えば１５２５°Ｆに達すると、補給用気体燃料源が乾燥機排気流に投入され、特定の濃度レベル、例えばＢＴＵ／ＣＵＦＴ又は％ＬＦＬ、に制御される。適した補給用気体燃料源としては、天然ガス及びプロパンが挙げられる。追加燃料が着火すると、燃焼室の温度が上がるので、バーナースロットルはパイロット位置に閉じられる。バーナースロットルがパイロット位置に到り、燃焼室温度が設定点を越えた所定の値、例えば１６００°Ｆの設定点で１６５０°Ｆ、よりも高くなると、バーナーは使用禁止とされる。この時点で、燃焼は媒体床内で起きているので、燃焼室温度はエネルギー密度設定点を調節することにより制御される。床内燃焼が止まるのを防ぐために、十分な燃料ガスを投入して燃焼が継続して発生するのに必要な熱を発生させねばならない。逆に極端に、過剰な燃料ガスが床に与えられると、酸化領域の位置は燃焼域から離れて熱交換床の低温面に向かって移動することになる。この状況の継続を許すと、低温面の温度が上がり、酸化装置システムの機械的な完全性及び流量に悪影響を及ぼすことになる。従って、燃料ガスの濃度は運転の自己持続点に維持されることが必須である。
エネルギー密度フィードフォワード信号発現
汚染された処理ガス内の燃焼性溶媒が、爆発レベルの限界外にある場合に、再生式熱酸化が使用される。仮に、同時に、溶媒の濃度が自身の熱酸化を維持する自己持続限界未満であれば、バーナーにより補給エネルギーを供給してもよい。汚染された（即ち、汚れた）処理ガスを温めるために、酸化された（即ち、浄化された）処理ガスのエネルギー成分を主に消費することができる。バーナーを作動させる代わりに、気体及び／又は液体燃料を処理ガス内に噴射することができる。この方が効果的である。従って、バーナー運転を排除することにより大きく２つの利点が得られる。
（１）燃焼空気を加える又は加熱する必要が全く無いので、システムのエネルギー効率が上がる。
（２）バーナー火炎内部に形成されるものなど、有害ガス（ＮＯ_ｘ）生成の可能性が下がる又は排除される。
【００２０】
通常は、熱交換床内部の温度を測定し、更に、感知された（複数の）温度を固定された（複数の）設定点と比較することによって、必要な補給燃料が検知される。次に、（複数の）温度差に基づいて制御が行われ、システムに投入する必要な燃料の噴射率が調整される。
【００２１】
この取り組みは、補給燃料の発熱エネルギーが熱酸化維持のためにのみ採用されている場合においては実行可能性がある。しかしながら、熱酸化を維持し、且つヒートセットウェブ・オフセット印刷に使用する場合など、プロセス加熱を目的として燃料室から高温空気を提供するのにもっと多くの燃料が必要になる場合には、この方法には手を加える必要がある。
【００２２】
手を加える理由は、熱交換床が、通常は、高い比熱を特徴とするセラミック媒体を含んでいることにある。従って、熱交換床は、豊富な量のエネルギーを蓄えることができ、一時的には、受け取るよりも多くの熱を処理ガスに移し戻すことがある。この不均衡は、感知可能な温度変化が初期には起きないため、検出されずに発生する。一旦検出されると、遅延した温度変更が燃料噴射の調整の引き金を引き、その際、温度は、エネルギー不均等の重大度次第で上昇することもしないこともある。最悪の場合、温度プロフィールが凹み、燃料酸化反応時間が増大しこれに伴って温度が低下するため、追加燃料噴射によっても熱的不均衡の埋め合わせができず、燃料の化学結合エネルギーが一部解放されずに残る。熱交換床内の温度プロフィールが凹むのを防ぐためには、改善された即応型燃料制御スキームが望ましい。
【００２３】
迅速な補給エネルギーの判定は、熱交換器床に対して外側の適した処理ガス温度を測定することにより確実なものにできる。所与のシステムの複雑性次第で、要求される温度点が決まる（例えば、一体型の再生式熱酸化装置／乾燥機の場合は６箇所）。
【００２４】
熱力学の第１法則を利用すると、適切な温度点を突き止める役に立つ。更に、エネルギー均衡は、エネルギー密度を方程式の一方の側に記述し、感知された温度を他方の側に記述するような１つの方程式にまとめられる。（エネルギー密度は、システム全体の燃料消費量を熱交換器床への乾燥機排気流で除したものと定義される（温度場所については図９参照））。
【００２５】
（Ｆ（ｘ）_１０＝Ｖ_ｆｕｅｌ×ｈ_ｆｕｅｌ／Ｖ_{Ｄｒｙｅｒ Ｅｘｈ}＝［（ｃ_ｐ×Ｔ）_ｍｉｘ−（ｃ_ｐ×Ｔ）_{Ｄｒｙｅｒ Ｏｕｔ}］＋｛［Ｑ_{Ｐｒｏｃｅｓｓ}−（ｍ×ｈ）_{Ｓｏｌｖｅｎｔ}］／Ｖ_ｉｎ｝＋［（ｃ_ｐ×Ｔ）_{Ｓｔａｃｋ}−（ｃ_ｐ×Ｔ）_ＭＵＡ］×｛［（ｃ_ｐ×Ｔ）_{Ｂｙｐａｓｓ}−（ｃ_ｐ×Ｔ）_Ｍｉｘ／（ｃ_ｐ×Ｔ）_{Ｂｙｐａｓｓ}−（ｃ_ｐ×Ｔ）_ＭＵＡ］｝−［（Ｖ_ｆｕｅｌ／Ｖ_{Ｄｒｙｅｒ Ｅｘｈ}）×（ｃ_ｐ×Ｔ）_Ｆｕｅｌ］））．
このエネルギー密度は、瞬間プロセス温度測定から導かれた算出値である。例えば、図３は、一体化された再生式熱酸化装置のポテンシャル制御スキームを示しており、このスキームでは、温度制御点は、補給空気、乾燥機排気、乾燥機に入る燃焼空気、及び混合ボックス温度である（混合ボックスは、周囲の補給空気と燃焼室空気が乾燥機に送給されるに先立ち混合されるところである）。本実施形態では、エネルギー密度値は、フィードフォワード信号（ＢＴＵ／ＣＵＦＴ_{Ｆｄｆｗｄ}）として使用され、標準（ＢＴＵ／ＣＵＦＴ_Ｂａｓｅ）設定点値と加算される。この構成では、乾燥行程での瞬間変化はＢＴＵ／ＣＵＦＴ_{Ｆｄｆｗｄ}値に素早く反映され、排気ＢＴＵ／ＣＵＦＴ濃度制御装置の設定点に転送される。
【００２６】
最終的に、両項（ＢＴＵ／ＣＵＦＴ_{Ｓｅｔｐｏｉｎｔ}＝ＢＴＵ／ＣＵＦＴ_Ｂａｓｅ＋ＢＴＵ／ＣＵＦＴ_{Ｆｄｆｗｄ}）から成るこの予想エネルギー密度は、燃料が噴射される場所の後で且つ熱交換器床への入口の前の適した位置における処理流の実際のエネルギー密度を感知する解析器（ＡＴ）信号（ＢＴＵ／ＣＵＦＴ_{ＰｒｏｃｅｓｓＶａｒｉａｂｌｅ}）の結果と永久的に比較される。（このような解析器は、例えば、コントロール・インストルメンツ及びユニセンサー・センサーシステムＧｍｂＨから市販されている。それらは火炎温度、ＩＲ分光器などの物理的原理を応用している。）予想エネルギー密度（ＢＴＵ／ＣＵＦＴ_{Ｓｅｔ［ｐｏｍｔ}］と感知されたもの（ＢＴＵ／ＣＵＦＴ_{ＰｒｏｃｅｓｓＶａｒｉａｂｌｅ}）との差は、本事例では、燃料噴射制御弁と可変速度制御式排気ファンを調整するために使用されるＰＩＤ制御装置に利用され、エネルギー密度濃度を設定点に維持する。
【００２７】
実験の結果は、エネルギー密度は、再生式熱交換器内部の温度プロフィールが変動するため、フロー切換とフロー切換の間で振動することを示している。温度プロフィールの安定化を図るために、感知された温度に基づく算出エネルギー密度は、切換時間、流量、及び流歴（図４参照）など次第で、位相の進み又は位相の遅延に重ね合わせることができる。
ＢＴＵ／ＣＵＦＴ濃度制御装置最終制御要素操作スキーム
処理が開始されると、溶媒が放出されて、ＢＴＵ／ＦＴ^３ _{ＰｒｏｃｅｓｓＶａｒｉａｂｌｅ}濃度が上昇し、ＢＴＵ／ＦＴ^３制御システムがＢＴＵ／ＦＴ^３ _{Ｓｅｔ［ｐｏｍｔ}を維持する際、（Ｆ（ｘ）_２を介して）燃料噴射制御弁が閉じられる。処理速度が上がるにつれ、より多量の溶媒が放出され、燃料ガス噴射制御弁は、最終的に遮断される。燃料ガス噴射制御弁の遮断時点まで、排気ファンは、最小排気流設定点にある。制御システムは、排気ファン可変速度駆動方程式又は排気流設定点方程式ｆ（ｘ）_１と燃料噴射制御弁方程式Ｆ（ｘ）_２との間の範囲分割調整協調を介して、継ぎ目無く推移するように設定される。例えば、図８に示すように、エネルギー密度制御ループ出力は、燃料噴射制御弁（Ｆｘ）_２）に対する制御出力を求めるため、そして排気流制御ループ（Ｆ（ｘ）_１）に対してはフロー設定点として使用される。Ｆ（ｘ）_１及びＦ（ｘ）_２を正確に求めるには、酸化装置燃焼室に関する噴射された燃料と排気流との関連効果を調べねばならない。本事例では、制御されるパラメータは温度であるから、各構成要素の熱エネルギー（ＢＴＵ／分）を考慮せねばならない。本事例では、処理溶媒熱エネルギーの寄与は７５００００ＢＴＵ／ＨＲと仮定する。燃料ガス噴射の寄与は１１．８４ＢＴＵ／ＦＴ^３ _ａｉｒの最大限界を有する。燃料がメタンであれば、１１．８４ＢＴＵ／ＦＴ^３ _ａｉｒ＊０．００１ＦＴ^３ _{ｍｅｔｈａｎｅ}／ＢＴＵ＝０．０１１８４ＦＴ^３ _{ｍｅｔｈａｎｅ}／ＦＴ^３ _ａｉｒとなる。最大排気流が３１００ＦＴ^３ _ａｉｒ／Ｍｉｎ、又は１８６０００ＦＴ^３ _ａｉｒ／ＨＲの空気である場合、１８６０００ＦＴ^３ _ａｉｒ／ＨＲ＊０．０１１８４ＦＴ^３ _{ｍｅｔｈａｎｅ}／ＦＴ^３ _ａｉｒ＝２２０２．２４ＦＴ^３ _{ｍｅｔｈａｎｅ}／ＨＲとなる。従って、燃料ガス噴射熱エネルギーの寄与は、２２０２．２４ＦＴ^３ _{ｍｅｔｈａｎｅ}／ＨＲ＊１０００ＢＴＵ／ＦＴ^３、即ち２，２０２，２４０ＢＴＵ／ＨＲとなる。２つの影響範囲を比較することにより、以下の方程式を用いて各パラメータの関係利得係数が求められる。関係利得Ａ＝総スパン・スカラーＡ／総スパン・スカラーＡ＋総スパン・スカラーＢ＋総スパン・スカラーＣ＋等々となる。本事例では、処理溶媒の関係利得＝処理溶媒ＢＴＵ／ＨＲ（７５６０００）／処理溶媒ＢＴＵ／ＨＲ（７５６０００）＋燃料ガス噴射ＢＴＵ／ＨＲ（２２０２２４０）である。処理溶媒の関係利得＝０．２５４である。同じ論理を燃料ガス噴射に適用すると、燃料ガス噴射の関係利得＝０．７４５８（２２０２２４０／２９５００００）となる。この結果を翻訳すると、排気流には、エネルギー密度制御装置の出力の２５．４％が割り当てられ、燃料噴射システムには、残りのエネルギー密度制御装置の出力７４．５８％が割り当てられることになる。理解を容易にするために、制御される変数の特性が線形であると仮定しよう。図８に示すように、排気ファンは排気流制御用の１次制御装置であることから、エネルギー密度制御装置出力信号の０−２５．４％に関して、制御設定点範囲の１５５０ＳＣＦＨから３１００ＳＣＦＨまでの範囲で線形に調整されるようになっている。同様に、燃料噴射制御弁は、エネルギー密度制御装置出力の２５．４−１００％に関して、０から１００％の制御範囲で線形に調整されるようになっている。本事例では、Ｆ（ｘ）_１は、直線の方程式Ｙ＝ｍＸ＋ｂを使って導かれる。ここに、ｍ＝（１５５０−３１００）／（０−２５．４）即ち−６１．０２３である。代入すると、Ｙ＝３１００でＸ＝０の場合、ｂ＝３１００−（−６１．０２３＊０）となる。従ってＹ＝−６１．０２３＊Ｘ＋３１００となる。Ｆ（ｘ）_２は、本事例では直線の方程式Ｙ＝ｍＸ＋ｂを使って導かれる。ここに、ｍ＝（１００−０）／（１００−２５．４）即ち１．３４である。代入すると、Ｙ＝０でＸ＝２５．４の場合、ｂ＝０−（１．３４＊２５．４）となる。従って、Ｙ＝１．３４＊Ｘ−３４．０３６である。例えば、印刷プレス速度が増すにつれＢＴＵ／ＦＴ^３濃度が上がるので、ＢＴＵ／ＦＴ^３濃度を制御する過程において、燃料ガス噴射制御弁は徐々に閉じられ、燃料ガス噴射制御弁が完全に閉じられた時点で、最小排気流設定点が上がる。逆に、プレス速度が下がると、放出される溶媒量も下がるので、排気流は最低フローレベルまで下げられ、燃料ガス噴射制御弁は開かれ調整が開始される。排気ファンの調整は、通常、可変速駆動を使って実現される。
排気流の適応制御
排気流は、試作段階の合体型再生式酸化装置／印刷プレス乾燥システム内の、ＢＴＵ／ＦＴ^３濃度、燃焼室温度、乾燥機ボックス圧力、及び乾燥機領域１空気温度制御装置ループに関する操作対象変数である。排気流の制御は、本システムの安全且つ効率的運転にとって非常に重要である。
乾燥機ボックス圧力、プレス速度、及び乾燥機領域１空気温度制御排気流設定点交差限界制御スキームの調査
乾燥機ボックス圧力及び乾燥機領域１温度制御は、排気流量の影響を受けるので、排気流設定点は、これらサブシステムの正しい作動を許容するために整えられねばならない。制御は、ウェブ原料、被膜及び基材厚、及び印刷範囲などの処理条件の変更に適応できるように設計されている。乾燥機ボックス圧力に関しては、排気流が増えると、乾燥機補給の必要性が増し、またその逆も起こりうる。ＢＴＨ／ＨＲ濃度制御は、排気流を最小化し乾燥機効率を最大化するように設計されているので、ボックス圧力制御を５％未満のボックス圧力制御装置出力で作動させるようにするレベルまで、排気流を下げることができる。例えば、後に図６に言及するが、ボックス圧力制御ループ出力は、補給空気移送ファン（Ｆｘ）_１３）に対する制御出力を求めるために、そして排気流制御ループ（Ｆ（ｘ）_１４）に対するフロー設定点として使用される。Ｆｘ）_１３とＦ（ｘ）_１４を正確に求めるためには、乾燥機ボックス圧力に関する移送ファン流及び排気流の関連効果を調べなければならない。本事例では、排気流設定点は１５５０−３１００ＳＣＦＨの空気範囲に亘り、移送ファン制御範囲は５５０−４０００ＳＣＦＨの空気にある。図から分かるように、排気流の範囲は３１００−１５５０＝１５５０：ＦＨであり、移送ファンの範囲は４０００−５５０＝３４５０ＳＣＦＨである。２つの影響範囲を比較することにより、各パラメータの関係利得係数は、以下の方程式を適用することにより得られる。関係利得Ａ＝総スパン・スカラーＡ／総スパン・スカラーＡ＋総スパン・スカラーＢ＋総スパン・スカラーＣ＋等々である。本事例では、移送ファンの関係利得＝移送ファンの総スパン（３４５０）／移送ファンの総スパン（３４５０）＋排気ファンの総スパン（１５５０）である。移送ファンの関係利得＝０．６９である。同じ論理を排気ファンに適用すると、排気ファンの関係利得＝０．３１（１５５０／３４５０＋１５５０）となる。この結果を翻訳すると、移送ファンには、ボックス圧力制御装置出力の６９％が割り当てられ、排気ファンには、ボックス圧力制御装置出力の残りの３１％が割り当てられることになる。理解を促すために、制御対象変数の特性は線形であると仮定する。図５に示すように、移送ファンは、ボックス圧力の制御に関する一次制御装置であるので、ボックス圧力制御装置出力信号の０−６９％に関して、その制御範囲の１３．７５％−１００％を線形に調整することができる。同様に、排気ファンは、ボックス圧力制御装置出力の６９−１００％に関して、その制御範囲の５０−１００％を線形に調整することができる。Ｆ（ｘ）_１３は、本事例では直線の方程式Ｙ＝ｍＸ＋ｂを使って導かれる。ここに、ｍ＝（４０００−５５０）／（０−６９）即ち−５０である。代入すると、Ｙ＝４０００でＸ＝０の場合、ｂ＝４０００−（−５０＊０）となる。従って、Ｙ＝−５０＊Ｘ＋４０００となる。Ｆ（ｘ）_１４の解を求めると、ｍ＝（３１００−１５５０）／（１００−６９）＝５０となる。ｂの解を求める場合、Ｘ＝６９のときＹ＝１５５０、ｂ＝１５５０−（５０＊６９）＝−１９００となる。従って、Ｆ（ｘ）_１４＝５０＊Ｘ−１９００である。
【００２８】
基本的には、ボックス圧力制御ループの作用を調べると、乾燥機ボックス圧力が正の傾向を強めると、乾燥機ボックス圧力制御装置出力は上がり、これにより乾燥機への補給空気の量は減る。乾燥機ボックス圧力制御装置出力が６９％を通過すると、移送ファンへの出力は最低速度に保持され、排気流設定点は上昇し始める。Ｆ（ｘ）_１４からの信号は高選択関数ブロックに入力され、ここで他の排気流設定点と比較され信号が生成される。ボックス圧力制御装置出力が上昇するにつれ、排気流設定点は上がり、最終的に最高排気流設定点値となり、排気ファンを調整することにより乾燥機ボックス圧力が制御される。これは、もう一方の排気流設定点信号が大きくなりこの信号が引き継ぐまで継続される。他方の制御信号がより高い排気率を要求している場合、乾燥機ボックス圧力はより負の傾向となり、乾燥機ボックス圧力制御装置出力は下がり、移送ファン駆動の速度設定点は上昇して、追加補給空気を加える。
乾燥機排気流設定点に関する乾燥機領域１供給空気温度制御の調査
乾燥機領域１供給空気温度制御は、乾燥機エンクロージャを加熱するために高温の燃焼室空気を使用する。ウェブの加熱及び乾燥に利用可能な熱風量は、排気流量により決まる。乾燥機領域１温度制御ループは、熱風ダンパと排気流設定点を制御する。制御スキームは、上記及び図５のボックス圧力制御スキームに記述された関係利得技術を利用する。本事例に関する関係利得を求めるには、制御を必要とする物理的パラメータに関係する共通の単位を定義する必要がある。この場合、単位はＢＴＵ／Ｍｉｎであり、これは熱消費率と考えてもよい。１００％開放の熱風供給ダンパを通る燃焼室空気流が１６００°Ｆで１８５０ＳＣＦＭであると仮定する。この空気のエンタルピーは〜５８２．０１ＢＴＵ／ＬＢＭであり、比体積は５１．９３Ｆｔ^３／ＬＢＭとする。ＢＴＵ／Ｆｔ^３の解を求めると、５８２．０１ＢＴＵ／ＬＢＭ＊１／５１．９３ＬＢＭ／Ｆｔ^３＝１１．２０７５８ＢＴＵ／Ｆｔ^３となる。
【００２９】
乾燥機１供給空気ＢＴＵ／Ｍｉｎの解は、１１．２０７５８ＢＴＵ／Ｆｔ^３＊１８５０Ｆｔ^３／Ｍｉｎ＝２０７３４ＢＴＵ／Ｍｉｎである。
本例では、最大排気流量は３１００Ｆｔ^３／Ｍｉｎであり、最大許容％ＬＥＬ設定点は２５％又は１１．８４ＢＴＵ／Ｆｔ^３である。
【００３０】
最大排気流のＢＴＵ／Ｍｉｎ値を求めると、３１００Ｆｔ^３／Ｍｉｎ＊１１．８４ＢＴＵ／Ｆｔ^３＝３６７０４ＢＴＵ／Ｍｉｎとなる。
このエネルギー全部が燃焼室に利用できるわけではないので、５％の損失を仮定すると、結果は〜３４８６８．８ＢＴＵ／Ｍｉｎとなる。
【００３１】
これを使って制御中の総ＢＴＵ／Ｍｉｎを計算すると、３４８６８．８＋２０７３４＝５５６０２．８ＢＴＵ／Ｍｉｎとなる。
制御される各変数の関係利得を計算すると、
乾燥機１供給空気＝２０７３４／５５６０２．８＝０．３７２９
排気流＝３４８６８．８／５５６０２．８＝０．６２７１
図７を参照し、単純化するために、各制御要素から線形の熱放出があると仮定すると、以下の図式が描かれる。
【００３２】
Ｆ（ｘ）_１１の計算：
ｍ＝１８５０−０／３７．９−０＝４８．８１、Ｙ＝ｍＸ＋ｂに代入すると、Ｙ＝０、Ｘ＝０の場合、ｂ＝０となる。
【００３３】
Ｆ（ｘ）_１１＝４８．８１＊Ｘ
Ｆ（ｘ）_１２の計算：
ｍ＝３１００−１５）／１００−３７．２９＝２４．７１７、Ｙ＝ｍＸ＋ｂに代入すると、Ｙ＝１５５０、Ｘ＝３７．２９の場合、ｂの解を求めると、１５５０−３７．２９（２４．７１７）＝ｂ＝６２８．３０３となる。
【００３４】
よって、Ｆ（ｘ）_１２＝２４．７１７＊Ｘ＋６２８．３０３となる。
基本的には、乾燥機１補給空気温度制御ループの動作を調べると、乾燥機領域１供給空気温度が設定点より低下し始めると、乾燥機領域１温度制御装置の出力は上がり、これにより熱風ダンパが開放される。加熱要求が乾燥機１温度制御装置出力の３７．２９％まで上がると、熱風ダンパはこの時点で１００％開放される。乾燥機領域１温度制御装置出力が更に上がると、Ｆ（ｘ）_１２の排気流設定点が上昇を始め、熱風ダンパは１００％開放状態で維持される。Ｆ（ｘ）_１２からの信号は高選択関数ブロックに入力され、そこで他の排気流設定点と比較され信号が生成される。乾燥機領域１温度制御装置出力が上昇を続けると、排気流設定点が上昇し、最終的に最高排気流設定点値となると、排気ファンを調整することにより乾燥機領域１温度が制御される。これは、もう一方の排気流設定点信号がより大きくなってこの信号が引き継ぐまで継続される。他方の制御信号がより高い排気率を要求している場合は、乾燥機領域１温度は熱くなりすぎるので、乾燥機領域１温度制御装置の出力は、熱風ダンパを調整に戻すのに十分な程度に下げられる。
プレス速度フィードフォワード信号の調査
プレス速度は、フィードフォワード信号として使用され、その入力は排気流設定点値と加算される。本事例では、プレス速度信号は、出力がプレス速度信号の変化率に比例する微分ブロックとインターフェースされる。例えば、プレス速度が安定していると、微分ブロックからの出力はゼロ（０）になる。プレス速度が急激に増加すると、微分ブロックからの出力は非常に大きな値になり、排気流設定点と加算されると排気流を増大させ、速度増加又は低下の影響を計測器が感知する前に、余分なＢＴＵが酸化装置に加えられることになる。この応答は、乾燥機領域１供給空気温度制御の安定性に影響を及ぼすことになる媒体床及び燃焼室温度の深刻なサッギングを防止する上で有益である。
【００３５】
高選択論理を組み入れることにより、排気レベルを上昇させる必要性が高い制御ループが、排気流最終制御要素の制御を得ることができるようになる。
各床の熱指数を確立することにより、以下の利点が提供される。即ち
媒体床に蓄えられた熱エネルギーを示す値が提供され、
媒体床内の酸化点の位置を示す値が提供される。
【００３６】
熱指数値があれば、各媒体床の熱貯蔵を即座にモニターし制御することができる。これにより、現在業界で採用されている「酸化点が媒体床の端部に到達するまで待つ」というやり方をしなくてよくなる。熱指数方程式の特徴により、酸化領域が燃焼域から離れて移動すると、熱指数値は、酸化領域の燃焼域からの距離に関し指数関数的に増大する。この相関性は、媒体床が熱的不均衡状況を補正するための切換時間を即時に変更するように働く。これはまた、媒体床内の酸化領域の位置を正確に示す働きもする。
【００３７】
再生式熱システムの補給燃料を求め制御するエネルギー密度法を使用すると、以下の利点が提供される。即ち
（ａ）装置の様々な位置での温度測定に基づいて熱力学エネルギー要求値が計算される、
（ｂ）処理ガス内の実際のエネルギー成分を明らかにするために解析器を使用できる、及び
（ｃ）システム内に適量の燃料を投入するために（ａ）と（ｂ）を組み合わせて適用することができる。
【００３８】
先行技術に勝る改良点は、プロセスの変化に対する応答が瞬時に行われ、フィードフォワード信号を提供することである。この利点により、より複雑なシステムの運転（例えば、ＲＴＯ一体型乾燥機）が、制御システムの精度を高めたことにより更に安全且つ効率的なものとなる。
【００３９】
弁切換時間制御スキームの利点として、弁切換制御スキームが標準媒体床切換時間を適応調整し、排気流量により決定される熱力学的熱伝達を最適化することが挙げられる。この手法は一体型再生式熱酸化装置／乾燥機での用途には今のところ供されていない。
【００４０】
ＢＴＵ／ＣＵＦＴ濃度制御装置最終制御要素操作スキームの利点は、以下の通りである。即ち
（ａ）１つのＰＩＤループから複数の最終制御要素の制御が提供できる、
（ｂ）複数の最終的な制御要素全てについて作用するＰＩＤループ・チューニングパラメータの１つのセットを有するように設計できる、
（ｃ）最終制御要素を範囲分割することにより、１つの最終制御要素から次の最終制御要素へのスムーズで継ぎ目のない移行ができる。
【００４１】
上記手法は、生成式熱酸化装置又は一体型の再生式熱酸化装置／乾燥機に、これまで使用されてこなかった。
ＢＴＵ／ＣＵＦＴ濃度制御装置設定点導出スキームの使用は、一体型再生式熱酸化装置／乾燥機に対し、次の点において独特である。
（ａ）処理システム排気ＢＴＵ／ＣＵＦＴ濃度が制御される。これは、酸化システム内の緩慢な温度上昇と線速度信号に基づく排気速度の測定とは対照的に、プロセス変化への迅速且つ正確な応答を提供する。
（ｂ）再生式酸化装置燃焼室温度を使用して、標準ＢＴＵ／ＣＵＦＴ濃度レベルを計算する。
（ｃ）エネルギー密度方程式の使用、及びフィードフォワード信号として線速度を使用することにより、再生式熱酸化装置を自動運転熱点に維持することができる。
【００４２】
複数の制御ループ下で排気流を制御することは、一体型再生式熱酸化装置／乾燥機に対し、次の点において独特である。
（ａ）排気制御のための先行技術は、線速度及び／又は酸化装置システム内の温度上昇に基づいて排気量を線形に調整するものであった。複数の変数を排気流量依存型にしたので、一体型の再生式熱酸化装置／乾燥機の運転を最適作動効率に維持するために、排気流制御スキームは、より知能化され且つ適応性が向上している。これは、高排気流設定点信号選択回路の使用及びプレス速度フィードフォワード信号の使用により実現される。
（ｂ）エネルギー密度制御装置は、燃料ガス噴射弁を調整し、排気流設定点を制御することにより、高又は低ＢＴＵ／ＣＵＦＴプロセス・エクスカーションを自動的に補正する。この制御サブシステムは、基線排気流設定点値を提供し、排気を最小限に抑え燃料節約を最大化するように働く。
（ｃ）乾燥機領域１温度制御スキームは、最大許容設定点及び最小排気レベル、即ち高坪量ウェブ／軽カバレッジ、又は低坪量／重カバレッジ、で作動する燃料ガス噴射システムを通して提供される発熱エネルギーを超えるプロセス条件を、最初は熱風ダンパを完全に開放するように調整し、次に排気流設定点を上昇させることにより補正する。ＢＴＵ／ＣＵＦＴ濃度が制御されると、排気流が増えて燃料ガスの流れが増し、これにより酸化装置内の発熱エネルギーレベルが上昇する。
（ｄ）排気制御スキームは、プレス速度の変更率を、排気流設定点と加算されるフィードフォワード信号として利用する。
（ｅ）範囲分割制御出力に対して関係利得コンセプトを使用するという独自性。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による、熱指数値のフロー線図である。
【図２】
本発明のある実施形態による、酸化装置内の温度センサーの配置位置の概略図である。
【図３】
本発明のある実施形態による、酸化装置の制御スキームを示すフロー線図である。
【図４】
本発明のある実施形態による、酸化装置の制御スキームを示すフロー線図である。
【図５】
乾燥機ボックス圧力制御装置出力と補給空気流量及び排気流量との関係を示すグラフである。
【図６】
本発明のある実施形態における、酸化装置の制御スキームの概略図である。
【図７】
乾燥機域供給空気温度出力と供給空気流量及び排気流量との関係を示すグラフである。
【図８】
本発明による、エネルギー密度制御装置出力と排気流及び燃料噴射制御弁への出力との関係を示すグラフである。
【図９】
本発明のある実施形態による、温度センサーの配置場所を示す概略図である。

Claims (4)

1. 再生式熱酸化装置において、
   それぞれに熱交換媒体を備えた少なくとも第１及び第２の再生器コラムと、
   前記再生器コラムそれぞれと連通しているガス吸入手段及びガス排気手段と、
   前記再生器コラムそれぞれと連通している燃焼域と、
   前記ガスを、前記コラムの一方の吸入手段に入る第１方向と、前記コラムのもう一方を通過する第２方向とに、交互に導くための弁手段と、
   前記各コラム内の複数の所定位置での前記ガスの温度を検出するための複数の温度感知手段と、
   前記第１再生式コラム内の熱交換媒体内に貯蔵された熱エネルギーを示す第１の値と、前記第２再生式コラム内の熱交換媒体内に貯蔵された熱エネルギーを示す第２の値を計算するための熱エネルギー計算手段と、
   前記第１の値と第２の値の差を求めるための判定手段と、
   前記差を所定値と比較するための比較手段と、
   前記弁手段のタイミングを制御するための、前記比較手段に応答する切換手段と、を備えている酸化装置。
2. 前記ガスの前記検出された温度に基づいて処理ガスのエネルギー密度を計算するためのエネルギー密度計算手段と、
   前記処理ガスの実際のエネルギー密度を測定するための測定手段と、
   前記計算されたエネルギー密度を前記実際のエネルギー密度と比較するための手段と、
   前記比較に基づいて前記酸化装置に加える補給燃料の量を調整するための手段を、更に備えている、請求項１に記載の酸化装置。
3. それぞれに熱交換媒体を備えた少なくとも第１及び第２の再生器コラムと、前記再生器コラムそれぞれと連通しているガス吸入手段及びガス排気手段と、前記再生器コラムそれぞれと連通している燃焼域と、前記ガスを、前記コラムの一方のガス吸入手段に入る第１方向と、前記コラムのもう一方を通過する第２方向とに、交互に導くための弁手段と、を有する再生式熱酸化装置を運転するためのプロセスにおいて、
   前記各コラムの複数の所定位置での前記ガスの温度を感知する段階と、
   前記第１再生式コラム内の熱交換媒体内に貯蔵された熱エネルギーを示す第１の値と、前記第２再生式コラム内の熱交換媒体内に貯蔵された熱エネルギーを示す第２の値を計算する段階と、
   前記第１の値と第２の値の差を求める段階と、
   前記差を所定値と比較する段階と、
   前記比較に応答して前記弁手段を作動させる段階と、から成るプロセス。
4. 前記ガスの前記感知された温度に基づいて前記ガスのエネルギー密度を計算する段階と、
   前記ガスの実際のエネルギー密度を測定する段階と、
   前記計算されたエネルギー密度を、前記実際のエネルギー密度と比較する段階と、
   前記比較に基づいて前記酸化装置に加える補給燃料の量を調整する段階と、を更に含んでいる、請求項３に記載のプロセス。

Images