工業廃棄焼却炉―専用ジルコニア酸素量分析器

ジルコニア酸素量分析器（Zirconia Oxygen Analyzer、ジルコニア酸素分析器、ジルコニア分析器、ジルコニア酸素量計、ジルコニア酸素量表とも呼ばれる）は、主に燃焼過程における排ガスの酸素含有濃度を測定するために用いられ、同様に非燃焼ガス酸素濃度測定にも適用される。センサ内の温度が一定の電気化学電池（酸素濃度差電池、ジルコニウムヘッドとも呼ばれる）では、煙中の酸素濃度値を直接反応させるミリボルト電位が生成される。この分析器を燃焼監視と制御に応用することは、十分な燃焼に役立ち、CO 2、SOx及びNOxの排出を削減し、地球温暖化及び大気汚染の防止に貢献する。

ジルコニア酸素量分析器は多種の業界の燃焼監視と制御過程に広く応用され、各業界の分野でかなりの省エネ効果を得た。応用分野はエネルギー消費業界、例えば鉄鋼業、電子電力業、石油化学工業、製陶業、製紙業、食品業、織物業を含み、また焼却炉、中小型ボイラー、工業危険廃棄焼却炉などの各種燃焼設備を含む

なぜ酸素含有量のモニタリングを行うのか

人々の環境保護と省エネ意識の高まりに伴い、鉄鋼冶金、石油化学工業、火力発電所などの多くの大・中型企業は、燃焼効率の向上、エネルギー消費の低減、汚染物質排出の低減、環境保護などを製品品質の向上と製品競争力の強化の重要な手段としている。鉄鋼業界の圧延加熱炉、電力業界のボイラーなどの燃焼装置と熱設備は、各業界のエネルギー消費者の大口である。そのため、燃焼装置の燃焼を測定し、向上させる方法燃焼効率、標準的な燃焼点の決定は、非常に関心が高い。

標準燃焼効率点の決定

加熱炉やボイラなどの加熱設備に供給される燃料燃焼熱はすべて利用されているわけではない。圧延加熱炉やボイラを例にとると、有効熱は材料を加熱または溶融させるために必要な熱であり、炉の煙ガスが持ち去る物理熱は熱損失の主要な部分である。送風量が大きすぎると（すなわち空燃比αが大きくなる）、燃料を十分に燃焼させることができるが、煙中の過剰空気量が大きくなり、煙中のO 2含有量が高く、過剰空気持ち去りの熱損失Q 1値が増大し、熱効率ηが低くなることを示す。同時に、過剰な酸素が燃料中のS、煙中のN 2と反応してSO 2、NOXなどの有害物質を生成する。圧延加熱炉では、煙ガス中の酸素含有量が高すぎると、スラブ酸化鉄皮が厚くなり、酸化焼損が増加する。
送風量が低すぎると（すなわち空燃比αが減少する）、煙道ガス中のO 2含有量が低く、CO含有量が高いことを示し、排煙熱損失が小さいとはいえ、燃料が完全に燃焼しておらず、熱損失Q 2が増大し、熱効率ηも低下する。また、煙突からも黒煙が出て環境を汚染します。
燃焼効率を高めるとは、適量の燃料と適量の空気の組成を比較的に良い割合で燃焼させることである。熱効率は煙中のCO、O 2、CO 2含有量及び排煙温度、熱供給負荷、霧化条件などの要素と関係がある。したがって、煙道ガス中のCO、O 2、CO 2の含有量を測定し制御することにより、空気消費係数λを調整することができ、*高燃焼効率を達成することができる。
燃焼効率の制御は古く、1960年代、CO 2分析器を広く用いて煙道ガス中のCO 2含有量を監視して空気消費係数λを制御して好点石成金を達成したが、CO 2含有量は燃料品種の影響を大きく受けた。70年代以降、次第にタバコガス中のO 2含有量またはO 2含有量とCO含有量を結合する方法を用いて燃焼効率を制御してきた。
燃焼効率*を高める直接的な方法は、煙道ガス成分を連続的に監視し、煙道ガス中のO 2含有量とCO含有量を分析し、助燃空気と燃料の流量を調節し、より良い空気消費係数を確定するために、煙道ガス分析器（例えば煙道ガス分析器、燃焼効率測定器、ジルコニア酸素含有量測定器）を使用することである。
煙道ガス中の酸素含有量を測定する計器を酸素分析器（酸素量計）と呼ぶ。よく使われる酸素分析計は主に熱磁気式とジルコニア式の2種類がある。