JP2000035209A - 焼却炉の燃焼制御装置 - Google Patents
焼却炉の燃焼制御装置Info
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Abstract
非定常な変化を判別し，炉内の未燃ガスを燃焼させるべ
く吹き込まれる２次空気量をインパルス状に変化させる
従来の焼却炉の燃焼制御装置では，インパルス状に変化
させる２次空気量に過多又は不足が生じる恐れがあっ
た。 【解決手段】 本発明は，焼却炉の炉内酸素濃度に基づ
いてインパルス状に変化させる２次空気量を定めること
により，上記過多又は不足を解消し，安定した燃焼を実
現することを図ったものである。
Description
装置に係り，例えば都市ごみ，産業廃棄物等を焼却，溶
融または熱分解する流動床式焼却炉において，炉内で生
じた未燃ガスを燃焼させるべく吹き込まれる２次空気量
の制御を行なう焼却炉の燃焼制御装置に関するものであ
る。
大する都市ごみや産業廃棄物等を焼却又は熱分解して効
率的に処理すべく様々な焼却炉が開発されている。例え
ば流動床式焼却炉は，炉内に充填された砂等の下方から
吹き込まれる１次空気により上記砂を流動化させ，その
中にごみ等を投入して均一に加熱・熱分解させるもので
ある。ここに，図３は上記流動床式焼却炉の概略構成を
示したものである。図３に示されるように，上記流動床
式焼却炉では，ごみ供給装置１から焼却炉２内に投入さ
れたごみ等が，焼却炉２の下部に充填された砂層３０に
落下する。該砂層３０へはその下方から１次空気が吹き
込まれて砂層３０が流動化され，その流動化された砂層
３０の中で上記ごみ等が燃料と共に燃焼される。また，
その時生じたＣＯ等の未燃ガスには砂層３０上方で２次
空気が吹き込まれて，未燃ガスが完全燃焼され，排ガス
となって焼却炉２から排出される。ところで，上記のよ
うな焼却炉において，安定した燃焼状態が確保されてい
る状態とは，上記未燃ガスの発生が抑制されている状態
であるということができる。例えば炉内の酸素濃度は，
上記未燃ガスの量と相関を有しており，この炉内酸素濃
度が一定となるように制御を行うことにより，上記未燃
ガスの発生量を軽減することが可能である。より具体的
には，炉内酸素濃度検出装置３１により炉内酸素濃度を
検出し，検出された炉内酸素濃度に応じて，ごみ供給装
置２によるごみ等の投入量や２次空気量操作装置３によ
る２次空気量を変化させることにより，燃焼状態の制御
が可能である。ただし，上記炉内酸素濃度は燃焼量と相
関があるとはいえ，その相関には時間的な遅れが生じ
る。この相関の遅れは，即ち制御の応答の遅れとなる。
このため，上記２次空気量のベース量を上記炉内酸素濃
度を基本制御量として制御する場合には，フィードフォ
ワード制御を行うことが望ましい。しかしながら，上記
フィードフォワード制御を行っても，例えば投入路にて
詰まった多量のごみが一度に上記焼却炉２内に落下する
等して，燃焼状態に予測できない非定常な変動が生じた
場合には，制御精度が低下してしまい，上記２次空気量
の供給量に過不足が生じてしまう恐れがある。
の速い炉内の明るさを用いて上記非定常な燃焼状態の変
動を判別し，非定常な燃焼状態の変動が判別されると上
記２次空気量をインパルス状に変化させ，２次空気量を
迅速に調整する焼却炉の燃焼制御装置を，特許出願（特
願平１０−１３６９９２号）において提案した。その概
略構成を図４に，炉内明るさに基づく２次空気量の制御
に関するタイムチャートを図５にそれぞれ示す。図４に
示すように，上記焼却炉の燃焼制御装置は，焼却炉２内
の明るさを測定する明るさ測定装置４と，該明るさ測定
装置４により測定された炉内明るさに基づいて上記２次
空気量を操作する制御演算装置５とを具備する。上記明
るさ測定装置４により測定される炉内明るさは，未燃ガ
ス発生量と対応し，燃焼状態の変動にも比較的速く応答
するものであり，例えば投入路にて詰まった多量のごみ
が一度に上記焼却炉２内に落下すると，図５（ｂ）に示
すように，その大きさが急激に変動する。上記制御演算
装置５は，上記明るさ測定装置４により測定された炉内
明るさが，例えば所定のしきい値以上になったことを判
別すると，上記２次空気量を図５（ａ）に示すように，
インパルス状に変化させる。ここで，２次空気量をイン
パルス状に変化させるとは，炉内温度を低下させない程
度の短時間に矩形的に２次空気量を変化させることをい
う。
にインパルス状に変化させる際の２次空気量の大きさ
も，適切に設定しなければ，２次空気量過多又は不足の
状態を招き，逆に未燃ガス発生を引き起こしかねない。
しかしながら，炉内明るさと未燃ガス発生量とは厳密に
線形の関係にないため，炉内明るさに基づいて上記イン
パルス状に変化させる際の２次空気量を定めることは困
難である。本発明は，このような従来の技術における課
題を解決するために，焼却炉の燃焼制御装置を改良し，
未燃ガス発生量とほぼ線形の関係を有する炉内酸素濃度
を基に上記インパルス状に変化させる際の２次空気量を
定めることにより，燃焼状態に非定常な変動が起きた場
合にも，適切な量の２次空気量を供給し，未燃ガスの発
生を抑制することができる焼却炉の燃焼制御装置を提供
することを目的とするものである。
に，請求項１に係る発明は，焼却炉内の炉内明るさを測
定する炉内明るさ測定手段と，上記炉内明るさ測定手段
により測定された炉内明るさに基づいて上記焼却炉内の
燃焼状態の非定常な変化を判別し，炉内の未燃ガスを燃
焼させるべく吹き込まれる２次空気量をインパルス状に
変化させる燃焼状態判別制御手段とを具備してなる焼却
炉の燃焼制御装置において，上記焼却炉の炉内酸素濃度
を測定する炉内酸素濃度測定手段を具備し，上記燃焼状
態判別制御手段が，上記炉内酸素濃度測定手段により測
定された上記焼却炉の炉内酸素濃度に基づいて上記イン
パルス状に変化させる２次空気量を定めてなることを特
徴とする焼却炉の燃焼制御装置として構成されている。
上記請求項１に記載の焼却炉の燃焼制御装置によれば，
未燃ガスの発生量とほぼ線形の関係を有する炉内酸素濃
度に基づいてインパルス状に変化させる際の２次空気量
が定められるため，燃焼状態に非定常な変動が生じて
も，適切な量の２次空気量をインパルス状に供給するこ
とができ，炉内温度の低下，更には未燃ガスの発生を抑
制し，安定した燃焼を実現することができる。また，請
求項２に係る発明は，上記請求項１に記載の焼却炉の燃
焼制御装置において，上記焼却炉の炉内温度を測定する
炉内温度測定手段を更に具備し，上記燃焼状態判別制御
手段が，上記炉内温度測定手段により測定された上記焼
却炉の炉内温度に基づいて上記インパルス状に変化させ
る２次空気量に関するゲインを補正してなることをその
要旨とする。上記請求項２に記載の焼却炉の燃焼制御装
置によれば，上記炉内酸素濃度に基づいて定めた２次空
気量が多少不適切であっても，炉内温度を基に上記２次
空気量に関するゲインが補正されるので，燃焼状態を更
に安定させることができる。
明の実施の形態につき説明し，本発明の理解に供する。
尚，以下の実施の形態は，本発明の具体的な一例であっ
て，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではな
い。まず，図１に本発明の一実施の形態に係る焼却炉の
燃焼制御装置の概略構成を示す。図１に示す如く，本発
明の一実施の形態に係る焼却炉の燃焼制御装置は，炉内
で生じた未燃ガスを燃焼させるべく吹き込まれる２次空
気量を制御する焼却炉２の燃焼制御装置であって，焼却
炉２内の炉内明るさを測定する明るさ測定装置４（炉内
明るさ測定手段に相当）と，明るさ測定装置４により測
定された炉内明るさに基づいて上記焼却炉２内の燃焼状
態の非定常な変化を判別し，上記２次空気量をインパル
ス状に変化させる制御演算装置５（燃焼状態判別制御手
段に相当）とを具備する点で従来のものとほぼ同様であ
る。本実施の形態に係る焼却炉の燃焼制御装置が，従来
のものと異なるのは，上記焼却炉２の炉内酸素濃度を測
定する炉内酸素濃度測定装置６（炉内酸素濃度測定手段
に相当）と，上記焼却炉２の炉内温度を測定する炉内温
度測定装置（炉内温度測定手段に相当）と，上記炉内酸
素濃度測定装置６により測定された炉内酸素濃度と上記
炉内温度測定装置７により測定された炉内温度とに基づ
いて上記インパルス状に変化させる２次空気量を定める
補正値演算装置８と，上記補正値演算装置８により定め
られたインパルス状の２次空気量を上記制御演算装置５
の出力に加算する加算装置９とを具備する点である。
尚，上記焼却炉の燃焼制御装置における，定常的な燃焼
状態の制御は，例えば上記炉内酸素濃度測定装置６によ
り測定される炉内酸素濃度に基づいて行われる。
が一度にまとめて炉内に落下する，いわゆるどか落ち等
は，炉内明るさにより監視される。炉内明るさＩｉは，
上記明るさ測定装置６により一定のサンプリング間隔で
逐次測定される。上記明るさ測定装置６により測定され
た炉内明るさＩｉは制御演算装置５へ出力される。上記
制御演算装置５では，上記炉内明るさＩｉと予め設定さ
れたしきい値Ｉｓとの比較が逐次行われる。例えば図２
（ａ）及び（ｂ）に示すように，制御演算装置５によっ
てどか落ちが検出された時間Ｔ１には，どか落ち状態の
期間（Ｔ１からＴ１＋Ｔａ１），２次空気量の設定値Ａ
ｉがベース２次空気量Ａｓから次式（１）及び（２）に
従って，所定量ΔＡだけインパルス状に変更される。 Ａｉ＝Ａｓ＋ΔＡ（Ｔ１＜ｉ＜Ｔ１＋Ｔａ１） （１） Ａｉ＝Ａｓ （Ｔ１＋Ｔａ１＜ｉ） （２） このように設定値Ａｉを変更することにより，燃焼状態
悪化に伴う未燃ガスの発生が抑制され，さらにインパル
ス状に変化させることにより，ステップ状に変化させた
場合に起こる２次空気による炉内温度の低下が抑制され
る。また，炉内明るさを用いて制御を行うことにより，
ほとんど遅れ時間なく燃焼状態の変化が検出されるた
め，即応性の高い制御が可能となる。上記制御演算装置
５により上記（１）及び（２）式に基づいて演算された
２次空気量Ａｉは上記加算装置９を介して２次空気量操
作装置３へ出力される。また，上記炉内酸素濃度測定装
置６によって，焼却炉２の炉内酸素濃度が逐次測定さ
れ，上記補正値演算装置８に出力される。上記補正値演
算装置８では，次式（３）に従って酸素濃度値Ｏｉから
その微分値ＤＯｉが逐次計算される。 ＤＯｉ＝Ｏｉ−Ｏi-1 （３） そして，酸素濃度の現在値と微分値からＮステップ先の
炉内酸素濃度値が次式に従って演算される。 Ｏest ＝Ｏｉ＋αn ×ＤＯｉ （４） ここで，Ｏest は現在の炉内酸素濃度を用いて，現状の
まま２次空気量を維持したときの酸素濃度変化の予測値
であり，この予測値と目標とする酸素濃度目標値Ｏ
taget とを用いて計算される（Ｏtaget −Ｏest ）の定
数倍が未燃ガスを発生させたいために必要となる空気量
といえる。これに従い，上記補正値演算装置８では，次
式（５）に従って，適正な空気量の増加量ΔＡが演算さ
れ，これに基づいて上記制御演算装置５に設定された増
加量ΔＡを補正するための補正量が演算される。 ΔＡ＝Ｋ×（Ｏtaget −Ｏest ） （５） そして，上記補正値演算装置８から出力された補正値が
上記加算装置９により上記制御演算装置５の出力に加算
され，上記２次空気量操作装置３に出力される。これに
より，図２（ａ）及び（ｃ）に示すように，炉内酸素濃
度の予測値と目標値とから上記２次空気量の増加量ΔＡ
が定められることになり，上記焼却炉の燃焼制御装置に
よれば，安定した燃焼を実現することができる。
適切な場合，空気量の増加量ΔＡが必要以上な量とな
り，炉内温度を低下させ，燃焼を不安定にし未燃ガスを
発生させる恐れがある。そこで，上記焼却炉の燃焼制御
装置では，上記炉内温度測定装置７により逐次測定され
た炉内温度を用いて上記ゲインＫが調整される。上記空
気量の増加量ΔＡに基づく炉内温度への影響が上記炉内
温度測定装置７及び上記補正値演算装置８によりΔｔｅ
ｍｐであると定められると，下記の（Ａ）〜（Ｃ）の調
整を上記ゲインＫに加えられる。 （Ａ） Δｔｅｍｐ ＞ ０ の場合 Ｋの変更を行わ
ず （Ｂ） Δｔｅｍｐ ＝ ０ の場合 Ｋの変更を行わ
ず （Ｃ） Δｔｅｍｐ ＜ ０ の場合 Ｋを（１−β）
Ｋに変更する ただし，βは０＜β＜１の定数である。これにより，炉
内温度低下が生じた際には空気増加分が多いと判断さ
れ，上記ゲインＫが減少する方向に調整が行われる。ま
た，これを繰り返すことにより，適切なゲインＫを特定
装置に対して定めることができる。このように，本実施
の形態に係る焼却炉の燃焼制御装置によれば，未燃ガス
の発生量とほぼ線形の関係を有する炉内酸素濃度に基づ
いてインパルス状に変化させる際の２次空気量が定めら
れるため，燃焼状態に非定常な変動が生じても，適切な
量の２次空気量をインパルス状に供給することができ，
炉内温度の低下，更には未燃ガスの発生を抑制し，安定
した燃焼を実現することができる。しかも，上記炉内酸
素濃度に基づいて定めた２次空気量が多少不適切であっ
ても，炉内温度を基に上記２次空気量に関するゲインが
補正されるので，燃焼状態を更に安定させることができ
る。
とって説明を行なったが，２次空気を吹き込むことによ
って，未燃ガスを完全燃焼させる他の焼却炉にも，本発
明に係る焼却炉の燃焼制御装置は適用可能である。
却炉の燃焼制御装置によれば，未燃ガスの発生量とほぼ
線形の関係を有する炉内酸素濃度に基づいてインパルス
状に変化させる際の２次空気量が定められるため，燃焼
状態に非定常な変動が生じても，適切な量の２次空気量
をインパルス状に供給することができ，炉内温度の低
下，更には未燃ガスの発生を抑制し，安定した燃焼を実
現することができる。また，上記請求項２に記載の焼却
炉の燃焼制御装置によれば，上記炉内酸素濃度に基づい
て定めた２次空気量が多少不適切であっても，炉内温度
を基に上記２次空気量に関するゲインが補正されるの
で，燃焼状態を更に安定させることができる。
御装置の概略構成を示す図。
御を説明するためのタイムチャート。
図。
図。
る２次空気量の制御を説明するためのタイムチャート。
Claims (2)
- 【請求項１】 焼却炉内の炉内明るさを測定する炉内明
るさ測定手段と，上記炉内明るさ測定手段により測定さ
れた炉内明るさに基づいて上記焼却炉内の燃焼状態の非
定常な変化を判別し，炉内の未燃ガスを燃焼させるべく
吹き込まれる２次空気量をインパルス状に変化させる燃
焼状態判別制御手段とを具備してなる焼却炉の燃焼制御
装置において，上記焼却炉の炉内酸素濃度を測定する炉
内酸素濃度測定手段を具備し，上記燃焼状態判別制御手
段が，上記炉内酸素濃度測定手段により測定された上記
焼却炉の炉内酸素濃度に基づいて上記インパルス状に変
化させる２次空気量を定めてなることを特徴とする焼却
炉の燃焼制御装置。 - 【請求項２】 上記焼却炉の炉内温度を測定する炉内温
度測定手段を更に具備し，上記燃焼状態判別制御手段
が，上記炉内温度測定手段により測定された上記焼却炉
の炉内温度に基づいて上記インパルス状に変化させる２
次空気量に関するゲインを補正してなる請求項１に記載
の焼却炉の燃焼制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20179698A JP3665483B2 (ja) | 1998-07-16 | 1998-07-16 | 焼却炉の燃焼制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20179698A JP3665483B2 (ja) | 1998-07-16 | 1998-07-16 | 焼却炉の燃焼制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000035209A true JP2000035209A (ja) | 2000-02-02 |
| JP3665483B2 JP3665483B2 (ja) | 2005-06-29 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20179698A Expired - Fee Related JP3665483B2 (ja) | 1998-07-16 | 1998-07-16 | 焼却炉の燃焼制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3665483B2 (ja) |
-
1998
- 1998-07-16 JP JP20179698A patent/JP3665483B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP3665483B2 (ja) | 2005-06-29 |
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