JP2000283444A - 焼却炉の制御方法およびこの制御方法を使用した焼却炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、ごみの性状（ごみ質）に見合った
空気量を供給することにより、大気中への有害物質の排
出を抑制できる焼却炉の制御方法を提供することを目的
とする。 【解決手段】 ごみの比重と水分含有率に基づいてごみ
の性状を求め、このごみの性状により、焼却炉１で必要
な空気量を演算し、この空気量から２次燃焼空気の基準
量と制限幅を演算し、ノズル47Ｂから焼却炉１へ供給す
る２次燃焼空気の量を前記制限幅の範囲で変化させ、ノ
ズル47Ａから焼却炉１へ供給する２次燃焼空気の量を、
総空気量が２次燃焼空気の前記基準量となるように変化
させる。この方法によると、ごみ質に見合った空気量を
供給することで制御を安定化でき、さらに２次空気の変
動により乱流を発生させ燃焼ガスを攪拌することによ
り、不完全燃焼を防ぐことができ、大気中への有害物質
の排出を抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、焼却炉の制御方
法、特にその燃焼装置へ供給する２次燃焼空気量の制御
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ごみ焼却炉の一形式である流動
床式ごみ焼却炉にごみを供給するには、通常、スクリュ
ー式フィーダなどのごみ供給装置が用いられている。こ
のようなフィーダを用いてごみを供給する際、上記ごみ
焼却炉内でのごみの燃焼を安定させるため、ごみの供給
量を一定にする必要があり、ごみ供給時に、ごみの量が
急激に増加する「ごみの大量落下（どか落ち）」が発生
しないように、ベルトコンベヤにより供給されたごみを
受けてその搬送速度を変化させて燃焼装置へ供給するな
どの手段を取っている。しかし、このようにごみの供給
量を一定としても、ごみ質｛ごみの性状（紙類、繊維
類、木・竹類、プラスチック類、ゴム・皮革類、厨芥
類、ガラス類、陶器・石類、金属類など）｝が常に変化
するために、炉床酸素濃度が大幅に変動し、その結果、
ごみ焼却炉内でのごみの燃焼が不安定になって、燃焼排
ガス中に未燃分が多量に残り、大気中に有害物質を排出
する恐れがあった。

【０００３】そこで、燃焼排ガス中の一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）と酸素（Ｏ₂ ）の濃度を計測し、また排ガス量を計
測し、これらの計測値をフィードバックして燃焼制御を
行っている。またフィードバック時間の遅れを補正する
ためにモデルによるフィードフォワード制御が行われる
こともある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記フ
ィードバック制御、あるいフィードフォワード制御によ
り燃焼制御を行っても、制御応答を含めた遅れ時間によ
り、燃焼状態の急変時の制御に反映できず、制御するこ
とで、かえって燃焼が不安定になる場合もあり、制御上
の外乱要因となっていた。

【０００５】また不完全燃焼を防止するには、炉内での
燃焼ガスの混合が有効な手段であり、このため炉長を長
くしたり、フリーボード部に突起を設けるような機構上
の改造手段が用いられているが、このような手段ではご
みの性状に対応できず、またコスト高になる問題があっ
た。そこで本発明は、ごみの性状に見合った空気量を供
給することにより、大気中に有害物質を排出することを
抑えることができる焼却炉の制御方法およびこの制御方
法を使用した焼却炉を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、廃棄物を燃焼する燃焼装
置と、この燃焼装置へ前記廃棄物を供給する供給装置を
備えた焼却炉の制御方法であって、前記供給装置より燃
焼装置へ送り出される廃棄物の比重および水分含有率を
計測し、前記計測された廃棄物の比重および水分含有率
に基づいて上記廃棄物の性状を求め、この求めた廃棄物
の性状により、前記燃焼装置で必要な空気量を演算し、
この空気量から２次燃焼空気の基準量と制限幅を演算
し、２次燃焼空気を分けて前記燃焼装置へ供給し、燃焼
装置へ供給する少なくとも１つの２次燃焼空気の量を、
前記制限幅の範囲で変化させ、燃焼装置へ供給する残り
の２次燃焼空気の量を、総空気量が前記２次燃焼空気の
基準量となるように変化させることを特徴とするもので
ある。

【０００７】ここで、たとえば燃焼装置として流動床式
ごみ焼却炉が用いられ、供給装置としてスクリュー式フ
ィーダが用いられる。上記方法によると、廃棄物の性状
が、廃棄物の比重と水分含有率に基づいて求められ、こ
の求められた廃棄物の性状により、上記燃焼装置で必要
な空気量が演算され、この空気量から燃焼装置へ供給す
る２次燃焼空気の基準量と制限幅が演算され、また２次
燃焼空気は分けて燃焼装置へ供給され、このとき燃焼装
置へ供給する少なくとも１つの２次燃焼空気の量は、制
限幅の範囲で変化され、燃焼装置へ供給する残りの２次
燃焼空気の量は、総空気量が基準量となるように変化さ
れる。この２次燃焼空気の基準量（総空気量）により燃
焼装置内で廃棄物はその性状にあわせて燃焼され、さら
に２次燃焼空気の変化により、炉内の燃焼ガスは攪拌さ
れ、よって、不完全燃焼が防止され、大気中に有害物質
を排出することが抑えられる。

【０００８】また請求項２に記載の発明は、上記請求項
１記載の発明であって、燃焼装置へ供給される１次燃焼
空気の量と２次燃焼空気の量を一定に維持することを特
徴とするものである。上記方法によると、燃焼装置へ供
給される１次燃焼空気の量と２次燃焼空気の量を一定に
維持され、燃焼装置内で廃棄物はその性状にあわせて燃
焼される。

【０００９】また請求項３に記載の発明は、上記請求項
２に記載の発明であって、燃焼装置内の炎の輝度および
圧力を計測し、これら計測された炎の輝度および圧力に
より、燃焼装置へ供給する１次燃焼空気の量と２次燃焼
空気の量を補正することを特徴とするものである。上記
方法によると、輝度検出手段により検出される炉内の炎
の輝度、すなわち炉内の燃焼温度と、圧力検出手段によ
り検出される炉内圧力、すなわち燃焼具合（廃棄物の燃
えが良いと酸素が減少して炉内圧力が下がる）により、
燃焼装置へ供給する１次燃焼空気の量と２次燃焼空気の
量が補正され、より炉内の状態に応じた空気が供給さ
れ、よって不完全燃焼が防止され、大気中に有害物質を
排出することが抑えられる。

【００１０】また請求項４に記載の発明は、上記請求項
１〜請求項３のいずれかに記載の発明であって、少なく
とも１つの２次燃焼空気の量の変化を、予め設定された
関数に基づいて行うことを特徴とするものである。上記
方法によると、予め設定された関数に基づく規則的な２
次燃焼空気量の増減により炉内に複雑な空気流が形成さ
れ、炉内の燃焼ガスは攪拌され、よって、不完全燃焼が
より防止され、大気中に有害物質を排出することが抑え
られる。

【００１１】さらに請求項５に記載の発明は、廃棄物を
燃焼する燃焼装置と、この燃焼装置へ前記廃棄物を供給
する供給装置を備えた焼却炉であって、前記供給装置
に、前記供給装置より前記燃焼装置へ送り出される廃棄
物の重量を計測する重量計測手段と、前記廃棄物のレベ
ルを計測するレベル計測手段と、前記廃棄物中に含まれ
る水分含有率を計測する水分計測手段とを設け、前記燃
焼装置に、この燃焼装置へ２次燃焼空気を供給する複数
のノズルを設け、前記重量計測手段で計測された廃棄物
の重量と前記レベル計測手段で計測された廃棄物のレベ
ルにより廃棄物の比重を求め、この比重と前記水分計測
手段で計測された水分含有率に基づいて前記廃棄物の性
状を求め、この求めた廃棄物の性状により、前記燃焼装
置で必要な空気量を演算し、この空気量から２次燃焼空
気の基準量と制限幅を演算し、少なくとも１つの前記ノ
ズルから燃焼装置へ供給する２次燃焼空気の量を前記制
限幅の範囲で変化させ、残りのノズルから燃焼装置へ供
給する２次燃焼空気の量を総空気量が前記基準量となる
ように変化させる制御手段を設けたことを特徴とするも
のである。

【００１２】ここで、たとえば燃焼装置として流動床式
ごみ焼却炉が用いられ、供給装置としてスクリュー式フ
ィーダが用いられる。上記構成によると、廃棄物の性状
が、廃棄物の重量とレベルと水分含有率に基づいて求め
られ、この求められた廃棄物の性状により、上記燃焼装
置で必要な空気量が演算され、この空気量から燃焼装置
へ供給する２次燃焼空気の基準量と制限幅が演算され、
２次燃焼空気は分けて各ノズルから燃焼装置へ供給さ
れ、このとき少なくとも１つのノズルから燃焼装置へ供
給する２次燃焼空気の量は制限幅の範囲で変化され、残
りのノズルから燃焼装置へ供給する２次燃焼空気の量は
総空気量が前記基準量となるように変化される。この２
次燃焼空気の基準量（総空気量）により燃焼装置内で廃
棄物はその性状にあわせて燃焼され、さらに２次燃焼空
気の変化により、炉内の燃焼ガスは攪拌され、よって、
不完全燃焼が防止され、大気中に有害物質を排出するこ
とが抑えられる。

【００１３】また請求項６に記載の発明は、上記請求項
５記載の発明であって、制御手段は、燃焼装置へ供給さ
れる１次燃焼空気の量と２次燃焼空気の量を一定に維持
することを特徴とするものである。上記構成によると、
燃焼装置へ供給される１次燃焼空気の量と２次燃焼空気
の量は一定に維持され、燃焼装置内で廃棄物はその性状
にあわせて燃焼される。

【００１４】また請求項７に記載の発明は、上記請求項
６に記載の発明であって、燃焼装置内の炎の輝度を検出
する輝度検出手段と、燃焼装置内の圧力を検出する圧力
検出手段を備え、制御手段は、これら輝度検出手段によ
り検出される炎の輝度と、圧力検出手段により検出され
る炉内圧力により、燃焼装置へ供給する１次燃焼空気の
量と２次燃焼空気の量を補正することを特徴とするもの
である。

【００１５】上記方法によると、輝度検出手段により検
出される炉内の炎の輝度、すなわち炉内の燃焼温度と、
圧力検出手段により検出される炉内圧力、すなわち燃焼
具合（廃棄物の燃えが良いと酸素が減少して炉内圧力が
下がる）により、燃焼装置へ供給する１次燃焼空気の量
と２次燃焼空気の量が補正され、より炉内の状態に応じ
た空気が供給され、よって不完全燃焼が防止され、大気
中に有害物質を排出することが抑えられる。

【００１６】また請求項８に記載の発明は、上記請求項
５〜請求項７のいずれかに記載の発明であって、制御手
段は、１つのノズルから燃焼装置へ供給する２次燃焼空
気の量の変化を、予め設定された関数に基づいて行うこ
とを特徴とするものである。上記方法によると、予め設
定された関数に基づく規則的な２次燃焼空気量の増減に
より炉内に複雑な空気流が形成され、炉内の燃焼ガスは
攪拌され、よって、不完全燃焼がより防止され、大気中
に有害物質を排出することが抑えられる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図２は本発明の実施の形態におけ
る焼却炉の制御方法を実現したごみ焼却炉の燃焼装置へ
ごみを供給する供給装置の構成図、図３は供給装置の要
部構成図、図４はごみを燃焼する燃焼装置の構成図であ
る。

【００１８】図２および図４に示すように、１は流動床
式ごみ焼却炉（燃焼装置の一例、詳細は後述する）であ
り、ごみ焼却炉１のごみ投入口３に、ごみ２を供給する
供給装置４が設けられている。［供給装置］上記供給装
置４は、図２に示すように、ごみ２を一時貯留するごみ
ホッパ５と、このごみホッパ５に貯留されたごみ２を押
し出すプッシャ式の給じん機６と、この給じん機６から
押し出されたごみ２を破砕する２軸破砕機７と、この２
軸破砕機７で破砕されたごみ２を送り出す送出し装置８
と、この送出し装置８と上記ごみ焼却炉１との間に接続
された供給通路９とで構成されている。

【００１９】上記給じん機６には、ごみ２を押し出す出
退自在なプッシャ１１と、このプッシャ１１を出退させ
るシリンダ装置１２とが備えられている。上記送出し装
置８は、２軸破砕機７で破砕されたごみ２を一時貯留す
るホッパ部１４と、上記ごみ２をホッパ部１４から供給
通路９へ送り出す２軸のスクリュー式フィーダ１５とで
構成されている。また、上記スクリュー式フィーダ１５
は、一対の平行に並設された回転軸１６と、両回転軸１
６を中心にして回転するねじ状羽根１７と、両回転軸１
６を回転駆動させる回転駆動装置１８（モータなど）と
を備えている。

【００２０】上記供給通路９は、スクリュー式フィーダ
１５のごみ出口部１９から下方へ垂下する上部供給通路
２０と、ごみ焼却炉１のごみ投入口３へ連通する下部シ
ューター２１と、上部供給通路２０の下端と下部シュー
ター２１の上端との間に水平に形成された中間部供給通
路２２とで構成されている。上記上部供給通路２０の上
端部には、スクリュー式フィーダ１５のごみ出口部１９
から送り出されたごみ２を解砕する（ほぐす）解砕機３
４が設けられている。この解砕機３４は、上部供給通路
２０の上端部内に下向きに垂設された回転軸３５と、こ
の回転軸３５を中心にして回転するねじ状羽根３６と、
回転軸３５を回転駆動させる回転駆動装置３７とで構成
されている。

【００２１】また上記中間部供給通路２２内には、図３
に示すように、スクリュー式フィーダ１５から送り出さ
れたごみ２中に含まれる水分含有率を計測する赤外線水
分計２４（水分計測手段の一例）と、コンベヤスケール
２６（重量計測手段の一例）と、レベル検出装置２７
（レベル計測手段の一例）が設けられている。なお、上
記赤外線水分計２４は中間部供給通路２２の天井部３１
に取付けられている。

【００２２】上記コンベヤスケール２６は、スクリュー
式フィーダ１５から送り出されたごみ２を上部供給通路
２０から受け取って下部シューター２１へ搬出するとと
もに、搬送されるごみ２の重量を計測するものであり、
上記中間部供給通路２２内に設置されている。また、上
記コンベヤスケール２６は、前後一対のプーリー３８，
３９と、これら両プーリー３８，３９間に巻回された搬
送用ベルト３０と、前後いずれかのプーリー３８を回転
駆動させる回転駆動装置４０（モータ等）と、搬送用ベ
ルト３０上に積載されたごみ２の重量を検出するロード
セル（図示せず）などを有している。

【００２３】また上記レベル検出装置２７は、図３に示
すように、上記コンベヤスケール２６の搬送用ベルト３
０上に積載されたごみ２の高さＨを検出するものであ
り、超音波式や光センサ式（レーザ光式を含む）等の非
接触レベル計であり、中間部供給通路２２の天井部３１
に取付けられている。すなわち、上記レベル検出装置２
７によって中間部供給通路２２の天井部３１からごみ２
の上端までの距離Ｄが計測され、中間部供給通路２２の
底部から上記天井部３１までの全高をＨａ（一定値）、
中間部供給通路２２の底部からコンベヤスケール２６の
搬送用ベルト３０までの高さをＨｂ（一定値）とする
と、以下の式に基づいてごみ２の高さＨを検出すること
ができる。

【００２４】Ｈ＝Ｈａ−Ｄ−Ｈｂ これによると、上記搬送用ベルト３０の幅は常に一定で
既知の値であるため、上記レベル検出装置２７でごみ２
の高さＨを検出することによって、搬送用ベルト３０上
に積載されたごみ２の搬送経路ｋに直交するおおよその
断面積が求められ、このごみ２の断面積と既知のコンベ
ヤスケール２６によるごみ２の搬送速度とを乗算するこ
とによって、コンベヤスケール２６で搬送されるごみ２
の体積が算出される。また、ごみ２の重量はコンベヤス
ケール２６で計測されるため、計測されたごみ２の重量
を算出されたごみ２の体積で除算することによって、ご
み２の比重（かさ比重）が求められる。

【００２５】また上記供給装置４には、上記コンベヤス
ケール２６とレベル検出装置２７とによって計測された
ごみ２のかさ比重に応じて上記コンベヤスケール２６の
回転駆動装置４０を制御してごみ２の搬送速度を増減さ
せる制御部３３が備えられている。上記供給装置４の作
用を説明する。

【００２６】ごみホッパ５内で一時貯留されたごみ２
は、プッシャ１１の出退によって給じん機６から押し出
されて２軸破砕機７で破砕され、送出し装置８のホッパ
部１４内へ投入される。そして、スクリュー式フィーダ
１５の回転駆動装置１８によって回転軸１６が回転駆動
し、ねじ状羽根１７が回転軸１６を中心に回転し、これ
により、ごみ２は、ホッパ部１４からスクリュー式フィ
ーダ１５の内部を通って、ごみ出口部１９から上部供給
通路２０へ送り出される。

【００２７】この際、解砕機３４の回転駆動装置３７に
よって回転軸３５が回転駆動し、ねじ状羽根３６が回転
軸３５を中心に回転してごみ２を塊らないように解砕す
る（ほぐす）。上記解砕機３４でほぐされたごみ２は、
上部供給通路２０内を落下して、コンベヤスケール２６
の搬送用ベルト３０で一旦受け取れられ、搬送される。

【００２８】この際、ごみ２の重量はコンベヤスケール
２６で計測され、さらに、ごみ２の高さＨがレベル検出
装置２７で検出され、検出されたごみ２の高さＨと既知
の搬送速度とに基づいて、コンベヤスケール２６で搬送
されるごみ２の体積が算出される。このようにして計測
されたごみ２の重量を体積で除算することによって、ご
み２のかさ比重が求められる。制御部３３により、この
ごみ２のかさ比重が一定となるように、コンベヤスケー
ル２６の回転駆動装置４０が制御され、ごみ２の搬送速
度が増減され、ごみ２はコンベヤスケール２６の下流端
まで搬送される。

【００２９】その後、コンベヤスケール２６の下流端ま
で搬送されたごみ２は、順次下部シューター２１へ搬出
され、下部シューター２１内を滑り落ちてごみ投入口か
らごみ焼却炉１へ供給される。このように、供給装置１
より、常にかさ比重が一定のごみ２が焼却炉１へ供給さ
れる。 ［ごみ焼却炉（燃焼装置）］図４に示すように、上記流
動床式ごみ焼却炉１の内部には、けい砂等の耐熱性粉粒
体が流動媒体Ｓとして充填されており、高圧空気により
流動化された流動媒体Ｓの中でごみ２の乾燥および燃焼
を行うものである。この流動床式ごみ焼却炉１の内部
は、下部が流動層部４１に形成され、上部が二次燃焼室
４２に形成されている。

【００３０】また、上記流動層部４１に１次燃焼空気４
４を供給する１次燃焼空気供給ノズル４５が設けられ、
二次燃焼室４２に２次燃焼空気４６を供給する２台の２
次燃焼空気供給ノズル４７Ａ，４７Ｂが設けられてお
り、上記各供給ノズル４５，４７Ａ，４７Ｂへ空気を送
風する送風機４８が設けられ、この送風機４８に接続さ
れ、１次燃焼空気供給ノズル４５へ供給する１次燃焼空
気４４を調整する１次燃焼空気流量調整バルブ４９と、
２次燃焼空気供給ノズル４７Ａ，４７Ｂへ供給する２次
燃焼空気４６を調整するメイン２次燃焼空気流量調整バ
ルブ５０が設けられている。

【００３１】また２次燃焼空気４６を供給する配管５１
は、２次燃焼空気供給ノズル４７Ａへ２次燃焼空気４６
Ａを導く分岐管５２Ａと、２次燃焼空気供給ノズル４７
Ｂへ２次燃焼空気４６Ｂを導く分岐管５２Ｂに分岐され
ており、分岐管５２Ｂに２次燃焼空気４６Ｂを調整する
補助２次燃焼空気流量調整バルブ５３が設けられてい
る。

【００３２】また１次燃焼空気４４を供給する配管５６
に、１次燃焼空気４４の流量を計測する１次空気流量計
５４が設けられ、上記配管５１に、２次燃焼空気４６の
流量を計測する２次空気流量計５５が設けられている。
また流動層部４１の炉壁には、光ファイバー（光導波
路、光導波管の一例）５７が、流動層部４１の炎に対向
してその先端が開口するように取り付けられており、こ
の光ファイバー５７にはＣＣＤなどの受光素子（輝度検
出手段の一例）５８が接続され、炎の輝度を検出してい
る。また流動層部４１の炉壁に、炉内圧力を検出する圧
力検出器（圧力検出手段の一例）５９が設けられてい
る。炉内圧力は、ごみ２の燃えが良いと酸素が減少する
ことにより下がる。

【００３３】本発明の要部である、１次燃焼空気４４と
２次燃焼空気４６を制御する制御構成図を図１に示す。
１次燃焼空気４４と２次燃焼空気４６（４６Ａ，４６
Ｂ）のコントローラ（制御手段の一例）６１には、コン
ベヤスケール２６で計測されたごみ２の重量と、レベル
検出装置２７で計測されたごみ２の高さＨと、赤外線水
分計２４で計測されたごみ２の水分含有率と、１次空気
流量計５４で計測された１次燃焼空気量（流量）と、２
次空気流量計５５で計測された２次燃焼空気量（流量）
と、受光素子５８で計測された炎の輝度と、圧力検出器
５９で計測された炉内の圧力と、が入力され、コントロ
ーラ６１は、これらデータに基づいて、１次燃焼空気流
量調整バルブ４９と、メイン２次燃焼空気流量調整バル
ブ５０と、補助２次燃焼空気流量調整バルブ５３へ開度
信号（制御信号）を出力する。

【００３４】また上記コントローラ６１は、ファジィ推
論部６２と、補正部６３と、演算部６４と、２次燃焼空
気制御部６５と、減算部６６と、１次燃焼空気流量調整
バルブ４９のバルブ駆動部６７と，減算部６８と、メイ
ン２次燃焼空気流量調整バルブ５０のバルブ駆動部６９
と、補助２次燃焼空気流量調整バルブ５３のバルブ駆動
部７０から構成されている。

【００３５】上記ファジィ推論部６２は、レベル検出装
置２７で計測されたごみ２の高さＨと既知の搬送速度と
に基づいて、コンベヤスケール２６で搬送されるごみ２
の体積を算出し、コンベヤスケール２６で計測されたご
み２の重量を、この算出した体積で除算することによっ
て、ごみ２の比重を求め、このごみ２の比重と赤外線水
分計２４で計測されたごみ２の水分含有率により、図５
に示すメンバシップ関数とファジィルールにしたがうフ
ァジィ推論により、ごみ性状に相当するＨｕ推定値を求
める。ファジィルールでは、ごみ２の水分が多く、比重
が大きいとき、燃えにくいことからＨｕ推定値を小さく
し、水分が少なく、比重が大きいとき、燃えやすいこと
からＨｕ推定値を大きくしている。

【００３６】また上記補正部６３は、受光素子５８で計
測された炎の輝度と圧力検出器５９で計測された炉内の
圧力により、図６に示すメンバシップ関数とファジィル
ールにしたがうファジィ推論により、空気量の補正係数
を求める。ファジィルールでは、輝度が明るく（良く燃
えている）、圧力が低い（良く燃えている）とき、空気
量の補正係数を大きくしている。

【００３７】また上記演算部６４は、ファジィ推論部６
２より入力したＨｕ推定値により炉内に必要な総空気量
を演算し、この求めた総空気量に補正部６３より入力し
た補正係数を乗算することにより、補正する。そして、
総空気量より所定の１次燃焼空気の基準値を減算して２
次燃焼空気の基準値を求め、この２次燃焼空気の基準値
よりその数十％に相当する制限幅を求める。そして、所
定の１次燃焼空気の基準値と、２次燃焼空気の基準値お
よび制限幅を出力する。

【００３８】２次燃焼空気制御部６５は、演算部６４よ
り２次燃焼空気の制限幅を入力すると、制限幅の範囲内
で２次燃焼空気供給ノズル４７Ｂより二次燃焼室４２に
供給する２次燃焼空気４６Ｂを変動させて、補助２次燃
焼空気流量調整バルブ５３の２次燃焼空気量の制御信号
を形成し、出力する。前記変動量は下記のいずれかによ
り求める。またこの変動量を出力する。 １．制限幅を波高値とする、ｓｉｎ関数とｃｏｓ関数の
組み合わせ ２．制限幅を上下限値とする乱数 ３．制限幅を上下限値とするカオス信号（たとえば、路
地スティック関数） ４．制限幅を上下限値とする、のこぎり波形あるいはラ
ンプ関数 ５．制限幅を上下限値とする、ステップ関数 ６．ファジィモデリング手法で作成した非線形モデル また上記減算部６６は、演算部６４から入力した１次燃
焼空気の基準値より、１次空気流量計５４で計測された
実１次燃焼空気量を減算して、１次燃焼空気量の偏差信
号を形成し、出力する。

【００３９】また上記減算部６８は、演算部６４から入
力した２次燃焼空気の基準値より、２次空気流量計５５
で計測された実２次燃焼空気量を減算して、２次燃焼空
気量の偏差信号を形成し、出力する。バルブ駆動６７，
６９はいずれも、減算部６６，６８より入力した空気量
の偏差信号によりバルブ開度を調整し、Ｈｕ推定値が推
定されたごみ２が、計測地点（コンベヤスケール２６の
下流端）から燃焼地点（流動層部４１；ごみ２が実際に
燃焼され燃焼ガスが発生する地点）までごみ２が移動す
る時間遅らせて、このバルブ開度信号を１次燃焼空気流
量調整バルブ４９とメイン２次燃焼空気流量調整バルブ
５０へ出力する。

【００４０】またバルブ駆動７０は、２次燃焼空気制御
部６５より入力した制御信号の空気量をバルブの開度に
変換し、Ｈｕ推定値が推定されたごみ２が、計測地点
（コンベヤスケール２６の下流端）から燃焼地点（流動
層部４１；ごみ２が実際に燃焼され燃焼ガスが発生する
地点）までごみ２が移動する時間遅らせて、このバルブ
開度信号を補助２次燃焼空気流量調整バルブ５３へ出力
する。

【００４１】上記燃焼装置１の作用を説明する。流動床
式ごみ焼却炉１内に供給されたごみ２は、１次燃焼空気
が供給される流動層部４１で１次燃焼され、残りは熱分
解ガス化され、二次燃焼室４２において供給される２次
燃焼空気と混合されて、完全燃焼される。このとき、焼
却炉１内に供給されたごみの性状が、予めごみ２の比重
（重量とレベル）と水分含有率に基づいて求められ、こ
の求められたごみ２の性状により、燃焼装置で必要な空
気量が演算され、この空気量から燃焼装置へ供給する２
次燃焼空気の基準量と制限幅が演算され、計測地点と燃
焼地点間をごみ２が移動する時間を遅らせて、２次燃焼
空気は、２台の２次燃焼空気供給ノズル４７Ａ，４７Ｂ
より焼却炉１内へ供給される。このとき、２次燃焼空気
供給ノズル４７Ｂから供給される２次燃焼空気の量は制
限幅の範囲で変化され、２次燃焼空気供給ノズル４７Ａ
から供給される２次燃焼空気の量は、総空気量が２次燃
焼空気基準量となるように変化される。焼却炉１内へ供
給される２次燃焼空気の総空気量は、メイン２次燃焼空
気流量調整バルブ５０で調整されることにより、基準量
に一定に維持され、また補助２次燃焼空気流量調整バル
ブ５３の制御により、２台の２次燃焼空気供給ノズル４
７Ａ，４７Ｂよりそれぞれ供給される２次燃焼空気４６
Ａ，４６Ｂは、互いに補完するように制限幅の範囲で変
化する。

【００４２】この２次燃焼空気の基準量（総空気量）に
より焼却炉１内でごみ２はその性状にあわせて燃焼さ
れ、さらに２台の２次燃焼空気供給ノズル４７Ａ，４７
Ｂよりそれぞれ供給される２次燃焼空気の変化により、
炉内の燃焼ガスは攪拌され、よって、不完全燃焼が防止
され、大気中に有害物質を排出することが抑えられる。
また焼却炉１内へ供給される１次燃焼空気の量と２次燃
焼空気の量（総空気量）は一定に維持され、焼却炉１内
でごみ２はその性状にあわせて燃焼される。

【００４３】さらに炉１内の炎の輝度、すなわち炉内燃
焼温度と、炉内圧力、すなわち燃焼具合（廃棄物の燃え
が良いと酸素が減少して炉内圧力が下がる）により、燃
焼装置へ供給する１次燃焼空気の量と２次燃焼空気の量
が補正され、より炉内の状態に応じた空気が供給され、
よって不完全燃焼が防止され、大気中に有害物質を排出
することが抑えられる。

【００４４】このように、焼却炉１内へ供給されるごみ
２の性状を常に求めて、炉内に必要な総空気量を求め、
計測地点と燃焼地点間をごみ２が移動する時間を遅らせ
て、１次燃焼空気、２次燃焼空気として焼却炉１内へ供
給することにより、常にごみ２をその性状にあわせて燃
焼することができ、ごみ質の急変による不完全燃焼を防
ぐことができ、さらに２次燃焼空気を変動させて乱流を
発生させることにより、炉内の燃焼ガスを攪拌でき、し
たがって、不完全燃焼をより防止でき、大気中に有害物
質を排出することを抑えることができる。

【００４５】なお、本実施の形態では、焼却炉１を流動
床式ごみ焼却炉としているが、熱分解ガス化溶融炉を備
えた次世代ごみ焼却炉など、計測地点（コンベヤスケー
ル２６の下流端）から燃焼地点（流動層部４１；ごみ２
が実際に燃焼され燃焼ガスが発生する地点）までごみ２
が移動する時間が推定できる焼却炉であればよい。ま
た、上記実施の形態では、２次燃焼空気を供給するノズ
ルを２台としているが、さらに多くのノズルを設けるこ
とができる。このとき、少なくとも１台のノズルから焼
却炉１内へ供給される２次燃焼空気を変化させ、他のノ
ズルから供給される２次燃焼空気の量を、焼却炉１内へ
供給される２次燃焼空気の総空気量が基準量となるよう
に変化させる。ノズルの数が増加するほど複雑な乱流が
発生しやすくなり、炉内の燃焼ガスをさらに攪拌でき、
不完全燃焼をより防止でき、大気中への有害物質の排出
を抑えることができる。

【００４６】２次燃焼空気を供給するノズルを増設した
例を図７に示す。図７では、二次燃焼室４２に第３の２
次燃焼空気供給ノズル４７Ｃを増設し、この２次燃焼空
気供給ノズル４７Ｃに対して２次燃焼空気４６Ｃを供給
している。この２次燃焼空気４６Ｃは、分岐管５２Ｂの
補助２次燃焼空気流量調整バルブ５３の下流地点からさ
らに分岐し、この分岐管５２Ｃに第２の補助２次燃焼空
気流量調整バルブ５３Ｃを設け、補助２次燃焼空気流量
調整バルブ５３と同様にこの第２の補助２次燃焼空気流
量調整バルブ５３Ｃを調整し所定の範囲で変動されてい
る。このように、２次燃焼空気４６Ｂを分岐して、２次
燃焼空気供給ノズル４７Ｃから焼却炉１内へ供給される
２次燃焼空気４６Ｃを所定の範囲で変化させることによ
り、３つのノズル４７Ａ，４７Ｂ，４７Ｃから焼却炉１
内へ供給される３つの２次燃焼空気４６Ａ，４６Ｂ，４
７Ｃが全て変化することから、複雑な乱流を発生でき、
炉内の燃焼ガスをさらに攪拌することができる。

【００４７】また、上記実施の形態では、レベル検出装
置２７として、超音波式や光センサ式（レーザ光式を含
む）等の非接触レベル計を用いているが、ごみ２に接触
して上下方向へ揺動自在な検出用板体（フラッパなど）
を用いてもよい。この場合、ごみ２の高さＨが上昇する
と、上記検出用板体の角度が減少し、ごみ２の高さＨが
下降すると、上記検出用板体の角度が増加することによ
って、ごみ２の高さＨが求められる。

【００４８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、廃棄物の
性状が、廃棄物の比重と水分含有率に基づいて求めら
れ、この求められた廃棄物の性状により、上記燃焼装置
で必要な空気量が演算され、この空気量から燃焼装置へ
供給する２次燃焼空気の基準量と制限幅が演算され、２
次燃焼空気は分けて燃焼装置へ供給され、このとき燃焼
装置へ供給する少なくとも１つの２次燃焼空気の量は、
制限幅の範囲で変化され、燃焼装置へ供給する残りの２
次燃焼空気の量は、総空気量が基準量となるように変化
されることにより、この２次燃焼空気の基準量により燃
焼装置内で廃棄物をその性状にあわせて燃焼でき、さら
に２次燃焼空気の変化により、炉内の燃焼ガスを攪拌で
き、よって、不完全燃焼を防止でき、大気中に有害物質
を排出することを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における焼却炉の制御方法
を実現したごみ焼却炉の制御構成図である。

【図２】同ごみ焼却炉の燃焼装置へごみを供給する供給
装置の構成図である。

【図３】同ごみ焼却炉の燃焼装置へごみを供給する供給
装置の要部構成図である。

【図４】同ごみ焼却炉の燃焼装置の構成図である。

【図５】同ごみ焼却炉のコントローラのファジィ推論部
のメンバシップ関数とファジィルールの図である。

【図６】同ごみ焼却炉のコントローラの補正部のメンバ
シップ関数とファジィルールの図である。

【図７】本発明の他の実施の形態における焼却炉の燃焼
装置の要部配管構成図である。

【符号の説明】

１ 流動床式ごみ焼却炉（燃焼装置） ２ ごみ（廃棄物） ４ 供給装置 ８ 送出し装置 ９ 供給通路 １５ スクリュー式フィーダ ２４ 赤外線水分計（水分計測手段） ２６ コンベヤスケール（重量計測手段） ２７ レベル検出装置（レベル計測手段） ３３ 制御部 ４７Ａ，４７Ｂ，４７Ｃ ２次燃焼空気供給ノズル ４９ １次燃焼空気流量調整バルブ ５０ メイン２次燃焼空気流量調整バルブ ５３，５３Ｃ 補助２次燃焼空気流量調整バルブ ５４ １次空気流量計 ５５ ２次空気流量計 ５８ 受光素子（炎の輝度計測手段） ５９ 圧力検出器（炉内圧力計測手段） ６１ コントローラ（制御手段） Ｈ ごみの高さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福島 龍太郎 大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 岡田 裕介 大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89 号 日立造船株式会社内 Ｆターム(参考） 3K062 AA11 AB01 AC01 BA02 CB01 CB03 DA05 DA11 DA33 DA34 DA35 DA38 DB06 DB08 DB09

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃棄物を燃焼する燃焼装置と、この燃焼
   装置へ前記廃棄物を供給する供給装置を備えた焼却炉の
   制御方法であって、 前記供給装置より燃焼装置へ送り出される廃棄物の比重
   および水分含有率を計測し、 前記計測された廃棄物の比重および水分含有率に基づい
   て上記廃棄物の性状を求め、 この求めた廃棄物の性状により、前記燃焼装置で必要な
   空気量を演算し、この空気量から２次燃焼空気の基準量
   と制限幅を演算し、 ２次燃焼空気を分けて前記燃焼装置へ供給し、 燃焼装置へ供給する少なくとも１つの２次燃焼空気の量
   を、前記制限幅の範囲で変化させ、燃焼装置へ供給する
   残りの２次燃焼空気の量を、総空気量が前記２次燃焼空
   気の基準量となるように変化させることを特徴とする焼
   却炉の制御方法。
2. 【請求項２】 燃焼装置へ供給される１次燃焼空気の量
   と２次燃焼空気の量を一定に維持することを特徴とする
   請求項１記載の焼却炉の制御方法。
3. 【請求項３】 燃焼装置内の炎の輝度および圧力を計測
   し、 これら計測された炎の輝度および圧力により、燃焼装置
   へ供給する１次燃焼空気の量と２次燃焼空気の量を補正
   することを特徴とする請求項２記載の焼却炉の制御方
   法。
4. 【請求項４】 少なくとも１つの２次燃焼空気の量の変
   化を、予め設定された関数に基づいて行うことを特徴と
   する請求項１〜請求項３のいずれかに記載の焼却炉の制
   御方法。
5. 【請求項５】 廃棄物を燃焼する燃焼装置と、この燃焼
   装置へ前記廃棄物を供給する供給装置を備えた焼却炉で
   あって、 前記供給装置に、 前記供給装置より前記燃焼装置へ送り出される廃棄物の
   重量を計測する重量計測手段と、 前記廃棄物のレベルを計測するレベル計測手段と、 前記廃棄物中に含まれる水分含有率を計測する水分計測
   手段とを設け、 前記燃焼装置に、この燃焼装置へ２次燃焼空気を供給す
   る複数のノズルを設け、 前記重量計測手段で計測された廃棄物の重量と前記レベ
   ル計測手段で計測された廃棄物のレベルにより廃棄物の
   比重を求め、この比重と前記水分計測手段で計測された
   水分含有率に基づいて前記廃棄物の性状を求め、この求
   めた廃棄物の性状により、前記燃焼装置で必要な空気量
   を演算し、この空気量から２次燃焼空気の基準量と制限
   幅を演算し、少なくとも１つの前記ノズルから燃焼装置
   へ供給する２次燃焼空気の量を前記制限幅の範囲で変化
   させ、残りのノズルから燃焼装置へ供給する２次燃焼空
   気の量を総空気量が前記基準量となるように変化させる
   制御手段を設けたことを特徴とする焼却炉。
6. 【請求項６】 制御手段は、燃焼装置へ供給される１次
   燃焼空気の量と２次燃焼空気の量を一定に維持すること
   を特徴とする請求項５記載の焼却炉。
7. 【請求項７】 燃焼装置内の炎の輝度を検出する輝度検
   出手段と、 燃焼装置内の圧力を検出する圧力検出手段を備え、 制御手段は、これら輝度検出手段により検出される炎の
   輝度と、圧力検出手段により検出される炉内圧力によ
   り、燃焼装置へ供給する１次燃焼空気の量と２次燃焼空
   気の量を補正することを特徴とする請求項６記載の焼却
   炉。
8. 【請求項８】 制御手段は、１つのノズルから燃焼装置
   へ供給する２次燃焼空気の量の変化を、予め設定された
   関数に基づいて行うことを特徴とする請求項５〜請求項
   ７のいずれかに記載の焼却炉。