ロータリーキルンにおける燃焼状態の調整について

質問

会社の守秘義務に触れる恐れがあるので、あまり詳しく説明できないのですが、勤務先でロータリーキルン（熱源は重油をバーナーで燃焼）を運用していますが、排熱で温まった空気を二次空気としてバーナーと一緒に炉内に吹き込み、燃焼を補助しています。
問題はこの二次空気の使用量の調整方法ですが、ファンモーターのインバーター調整と、「ファン→バーナー」のダクト途中のダンパーを両方併用して調整しています。

私はダンパーを全開にしてインバーター制御のみの調整方法にすれば、操作の簡略化、ファン消費電力の省エネに繋がるのではないかと思いますが、古参社員に「窯の雰囲気が変わってしまう。ダンパーを併用することに意義があるのだ」という趣旨で反対されています。（具体的にどう問題があるのかは説明がない）
私は二次空気の風量は把握してあるので、インバーターで風量を調整するだけではないか？と考えています。

この場合二次空気の風量と温度以外に考慮すべき要素があるのでしょうか？
一点だけ不確定要素があるとすれば、二次空気がダンパーを通過した後の気流の乱れですが、ダンパーからバーナー吹き出し口まではダクトで４ｍ程あり、９０度の２ヶ所のカーブがあるため気にする必要はないのでは無いかと思います。

もう一点、この二次空気は燃焼温度を上げるために使用しているものだと理解していますが、炉内雰囲気が高温になりすぎた場合、この二次空気に外気の冷風を取り込み、炉内温度を下げる操作を行います。私の考えでは二次空気の使用量を減らすことで同じ効果が得られるのに、この操作は本末転倒ではないかと思いますが、よそのロータリーキルンでもこのような操作を行うことは一般的なのでしょうか？

社内機密等で答えにくい内容かと思いますが、一般的・原則的な話でも結構ですのでどなたかご教授ください。
よろしくお願いします。

回答No.2

miracle3535 · ベストアンサー

基本的には逆の操作になります。

還元雰囲気
空気を増やす→温度が上がる（燃焼が増える）
空気を減らす→温度が下がる（燃焼が減るから）
燃料を増やす→温度が下がる（不燃の冷たいがガスが入る）
燃料を減らす→温度が上がる事がある（不燃の冷たいがガスが減る）

一般に一時空気で燃焼空気比を１．２位にしていませんか。
二次空気を減らすと、全体のガス量が減ってしまい熱容量が小さくなります。（但しガス温度は上がる）
物に対する与える熱量が少なくなります。
恐らく、冷気を入れるのはガス容量と熱容量を確保するためでしょう。

お礼

すいません
勉強不足なのでおっしゃっている内容が分かりにくくなってきました。
燃焼空気比はまったく分かりませんが、重油と直接混合する一次空気は圧力で管理しており、流量では管理していません。
ただ炉尻での排ガス中の酸素濃度は測定しており、昔から4～5％が理想とされています。この数字から燃焼空気比は推定できますか？

会社のキルンは一次空気、二次空気ともに、
「空気を増やす→温度が上がる（燃焼が増える）」
「空気を減らす→温度が下がる（燃焼が減るから）」
これは当てはまります。
しかし
「燃料を増やす→温度が下がる」
「燃料を減らす→温度が上がる事がある」
この点に関してはまったく逆の動きをします。
このことから、我社のキルンは酸化雰囲気であると言えるのでしょうか？
ガス容量と熱容量に関しては正直チンプンカンプンですが、二次空気に冷気を取り込む操作は社内でも定法ではなく、その操作の是非に関して社内で議論の対象です。

丁寧な解説ありがとうございました。

回答No.3

miracle3535

冷気を入れず２次空気（又は燃料）の増減で温度調節できる範囲ならその方が燃料を使わなくて済みます。
インバーターでの風量調節で、極端に０～ＭＡＸまで操作できますか、
もしかしたらインバーター制御範囲以外をダンパーで調節しているのではないですか。
御社のキルンは酸化雰囲気と考えて問題ないと思います。
燃料を減らすと温度が下がるのは酸化雰囲気だけです。
尚、排ガスのＯ２が４～５％というのは、かなり効率よく燃料を使われていますね。
この酸素量から見て燃焼空気比（１，２次合わせて）凡そ１．２５前後だと思います。
空気比１．０で完全燃焼酸素０％です。これを超えた分は空気から持ち込まれた余計な酸素（空気）になります。

お礼

やはりやはり我社のキルンは酸化雰囲気ですか。
酸化・還元雰囲気について、とても勉強になりました。

インバーターの使用方法については、ご指摘されたようなことは無く、インバーターのみで調節できる風量範囲なのに、あえてインバーターを上げ、ダンパーで風量を抑えています。
そもそもこの操作は、昔我社でファンのインバーター制御を導入する前に、ダクト途中のダンパーだけでは風量制御しにくかったため、ファン手前のダンパーと前述のダクト途中ダンパーと併用して風量制御していた頃の名残のようです。
地道に説得していつか操作の無意味さを分かってもらえれば良いのですが・・・

この度は専門的な内容にもかかわらず、たくさんの事をご教授いただきありがとうございました。
質問内容が専門的過ぎるため、正直「回答は期待できないか？」と思っていましたが、こんなに短期間でこれだけの有益なアドバイスをいただきとても感謝しています。
重ねてありがとうございました。
これにて回答を締め切らせていただきます。

回答No.1

miracle3535

私もロータリーキルンの操業経験がありますが、残念ながら還元雰囲気のものです。

確かにダンパーは不要でしょうね、何故居るのか現場の長か、上司に確認してください。

炉内温度が上がりすぎた場合、２次空気を減らすと更に温度は高くなります。１次、２次のガス量が減り燃料は同じだからです。
外気を取り込むか燃料を減らす事がベターでしょう。

お礼

やはりダンパーは不要ですか。
上司に説明を求めても、「昔からそういうものだから、（ダンパーとインバーターによる操作は）違うんだよ。」と納得のいかない説明が返ってくるだけです。
地道に説得を続けるしかないでしょう。

還元雰囲気という用語は初めて耳にしましたが、ネットで軽く調べてみると、我社のキルンはバーナーでの空気供給とは別に、常時外気を取り込んでいるのでは酸化雰囲気？のようです。
炉内温度に関して、逆の動きを示すのはそのためでしょうか？

回答いただきありがとうございました。