JP2001074220A - 焼却炉の運転制御方法 - Google Patents

焼却炉の運転制御方法

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JP2001074220A
JP2001074220A JP24809899A JP24809899A JP2001074220A JP 2001074220 A JP2001074220 A JP 2001074220A JP 24809899 A JP24809899 A JP 24809899A JP 24809899 A JP24809899 A JP 24809899A JP 2001074220 A JP2001074220 A JP 2001074220A
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control
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furnace
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JP24809899A
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Kazuo Nagahama
和男 長▲濱▼
Takeshi Sugisawa
武志 杉澤
Hiromichi Andou
寛通 安東
Tomoyuki Nojima
智之 野島
Koji Sakata
晃治 坂田
Makoto Kuroda
誠 黒田
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Kubota Corp
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Kubota Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 運転状況に応じて制御モードを切り替え、常
に最適な運転制御を行なえる焼却炉の運転制御方法を提
供する。 【解決手段】 NOx濃度および蒸気量が共に上限設定
値より低い場合に、焼却処理量を制御量として焼却物供
給量を操作し、O2濃度を制御量として空気流量を操作
し、炉内温度を制御量として空気温度を操作する通常制
御モードで運転制御し、NOx濃度が上限設定値より高
い場合に、NOx濃度を制御量として焼却物供給量およ
び空気流量を操作するNOx抑制モードで運転制御し、
蒸気量が上限設定値より高い場合に、蒸気量を制御量と
して焼却物供給量および空気温度を操作する蒸気量抑制
モードで運転制御し、NOx濃度および蒸気量が共に上
限設定値より高い場合に、蒸気量抑制モードを優先して
運転制御するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、下水汚泥を焼却す
る流動床焼却炉等における焼却炉の運転制御方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来の流動床焼却炉は、例えば図3に示
すようなものである。図3において、炉体1は内部に砂
層部2とフリーボード部3を形成している。砂層部2に
は分散パイプ4を配置しており、分散パイプ4に接続し
たブロア5によって供給する流動空気を分散パイプ4か
ら砂層部2に噴出し、流動砂を流動状態に保持するとと
もに、ブロア5を制御して流動空気流量を操作し、炉内
のO2濃度を制御する。
【0003】砂層部2の上部にはケーキ投入機6を設け
ており、ケーキ投入機6を制御して汚泥供給量を操作
し、汚泥処理量を制御する。燃焼装置としては、砂層部
2の上部に設けた始動バーナ7と砂層部2の流動砂中に
設けた砂中バーナ(オイルバーナ)8とを備えている。
ブロア5によって供給する流動空気は、第1ダンパ9を
通って分散パイプ4に流れる第1経路10と、第2ダン
パ11および空気予熱器12を通って分散パイプ4に流
れる第2経路13に別けて供給し、第1ダンパ9、第2
ダンパ11の開度を制御することにより流動空気温度を
操作して炉内温度を制御する。流動砂は排出部14から
炉体1の外部に排出し、異物を分離して後に、砂投入口
15から砂層部2に投入して循環させる。炉内で発生す
る排ガスは、炉体1の頂部から空気予熱器12に導き、
その後に廃熱ボイラ16に導く。廃熱ボイラ16で発生
する蒸気は利用先へ供給する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記した構成におい
て、流動床焼却炉を自動運転する場合には、観測因子と
して、炉内温度、汚泥処理量、空気予熱器12に流入す
る排ガス中のO2濃度、廃熱ボイラ16で発生する蒸気
量、廃熱ボイラ16から排出する排ガス中のNOx濃度
があり、操作因子として、ケーキ投入機6による汚泥供
給量、ブロア5による流動空気流量、第1ダンパ9、第
2ダンパ11による流動空気温度がある。
【0005】このような、多変量の対応づけで多入力・
多出力系の制御手順(ルール)を定め、観測因子の状況
を見ながら適合する制御ルールに基づいて個々の操作因
子の操作量を決定している。しかし、一つの操作因子の
操作量の決定にあたっては、複数の観測因子が影響する
ので、時には個々の観測因子に基づいて導いた操作量が
相殺し合うことがある。例えば、汚泥処理量は目標値に
対して低く、蒸気量は目標値に対して高い状況におい
て、汚泥処理量の制御では汚泥供給量を上げることにな
り、蒸気量の制御では汚泥供給量を下げることになる。
このため、二つの制御目的を達成することを目指して二
つの観測因子を同等に評価すれば、汚泥供給量の操作量
は相殺される。この相殺によって現状維持の状況が続け
ば、最適な運転状態へ移行できず、どちらの制御目的も
達成できないので、制御を行なっていない状況と同じ状
態に陥る。
【0006】本発明は上記した課題を解決するものであ
り、運転状況に応じて制御モードを切り替えることによ
り、操作因子の操作量が相殺されることを防止し、常に
最適な運転制御を行なえる焼却炉の運転制御方法を提供
することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の焼却炉の運転制御方法は、炉内で発生する
排ガスを廃熱回収設備として設けた空気予熱器および廃
熱ボイラに供給し、空気予熱器で排ガスを熱源として炉
内に供給する空気を予熱し、廃熱ボイラで排ガスを熱源
として蒸気を発生させ、焼却物供給手段を制御して炉内
に供給する焼却物供給量を操作し、ブロアを制御して炉
内に供給する空気の空気流量を操作し、空気予熱器を制
御して炉内に供給する空気の空気温度を操作し、炉内温
度、焼却処理量、排ガス中のO2濃度、排ガス中のNO
x濃度、廃熱ボイラで発生する蒸気量を観測因子として
運転制御する焼却炉において、NOx濃度および蒸気量
が共に上限設定値より低い場合に、焼却処理量を制御量
として焼却物供給量を操作し、O2濃度を制御量として
空気流量を操作し、炉内温度を制御量として空気温度を
操作する通常制御モードで運転制御し、NOx濃度が上
限設定値より高い場合に、NOx濃度を制御量として焼
却物供給量および空気流量を操作するNOx抑制モード
で運転制御し、蒸気量が上限設定値より高い場合に、蒸
気量を制御量として焼却物供給量および空気温度を操作
する蒸気量抑制モードで運転制御し、NOx濃度および
蒸気量が共に上限設定値より高い場合に、蒸気量抑制モ
ードを優先して運転制御するものである。
【0008】
【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1〜図2において、流動床焼却
炉20は、炉体21の内部に砂層部22とフリーボード
部23を形成している。砂層部22には分散パイプ24
を配置しており、分散パイプ24に接続してブロア25
を設けている。このブロア25によって供給する流動空
気を分散パイプ24から砂層部22に噴出し、流動砂を
流動状態に保持するとともに、ブロア25の回転数を制
御して流動空気流量を操作し、炉内のO2濃度を目標値
に制御する。
【0009】砂層部22の上部にはプッシャー、スクリ
ュー搬送機等からなるケーキ投入機26を設けており、
ケーキ投入機26を制御して単位時間当たりの汚泥供給
量を操作し、一日当たりの汚泥処理量を目標値に制御す
る。ケーキ投入機26には汚泥供給量を検出して積算す
る汚泥処理量センサー26aを設けている。燃焼装置と
しては、砂層部22の上部に設けた始動バーナ27と砂
層部22の流動砂中に設けた砂中バーナ(オイルバー
ナ)28とを備えている。砂層部22およびフリーボー
ド部23にはそれぞれ炉内温度センサー29、30を設
けている。
【0010】流動床焼却炉20は、炉内で発生する排ガ
スの廃熱回収設備として空気予熱器31および廃熱ボイ
ラ32を備えており、炉内で発生する燃焼排ガスを炉体
21の頂部から空気予熱器31に導き、さらに廃熱ボイ
ラ32に導く排ガス経路33を有している。空気予熱器
31は排ガスを熱源として炉内に供給する空気を予熱
し、廃熱ボイラ32は排ガスを熱源として蒸気を発生さ
せる。排ガス経路33には排ガス中のO2濃度を検出す
るO2濃度センサー34、および排ガス中のNOx濃度
を検出するNOx濃度センサー35を設けている。廃熱
ボイラ32の蒸気管36には蒸気量を検出する蒸気量セ
ンサー37を設けている。
【0011】ブロア25によって供給する流動空気は、
第1ダンパ38を通って分散パイプ24に流れる第1経
路39と、第2ダンパ40および空気予熱器31を通っ
て第1経路39に合流する第2経路41を通り、第1ダ
ンパ38、第2ダンパ40の開度を制御することにより
流動空気温度を操作して炉内温度を制御する。流動砂は
排出部43から炉体21の外部に排出し、異物を分離し
て後に、砂投入口44から砂層部22に投入して循環さ
せる。
【0012】図2に示すように、制御装置45は、炉内
温度センサー29、30、O2濃度センサー34、NO
x濃度センサー35、蒸気量センサー37、汚泥処理量
センサー26aの出力値に基づいて、ブロア25を制御
して炉内に供給する空気の空気流量を操作し、ケーキ投
入機26を制御して炉内に供給する汚泥供給量を操作
し、第1ダンパ38、第2ダンパ40を操作して空気予
熱器31に流入する空気量を制御して炉内に供給する空
気の空気温度を操作して、流動床焼却炉20の運転制御
を行なう。
【0013】制御装置45には、その制御回路中に機能
回路として通常制御モード46、NOx抑制モード4
7、蒸気量抑制モード48を設定しており、各センサー
の出力値に基づいて各モードを切り換えて運転制御を行
なう。表1に各モードにおける制御対象を示す。
【0014】
【表1】 通常制御モード46は、NOx濃度および蒸気量が共に
上限設定値より低い場合に、汚泥処理量を制御量として
汚泥供給量を操作し、O2濃度を制御量として空気流量
を操作し、炉内温度を制御量として空気温度を操作する
運転制御を行なう。
【0015】NOx抑制モード47は、NOx濃度が上
限設定値より高い場合に、NOx濃度を制御量として汚
泥供給量および空気流量を操作する運転制御を行なう。
蒸気量抑制モード48は、蒸気量が上限設定値より高い
場合に、蒸気量を制御量として汚泥供給量および空気温
度を操作する運転制御を行なう。また、NOx濃度およ
び蒸気量が共に上限設定値より高い場合に、蒸気量抑制
モードを優先して運転制御する。
【0016】以下、上記した構成おける作用を説明す
る。制御装置45は、NOx濃度センサー35の出力
値、および蒸気量センサー37の出力値が予め設定する
上限設定値より低い場合に、通常制御モード46で運転
制御する。通常制御モード46では、汚泥処理量が一日
の目標値を達成するように、汚泥供給量を操作する。ま
た、O2濃度センサー34の出力値が所定の範囲を保つ
ように、ブロア25を制御して空気流量を増減する操作
を行なう。また、炉内温度センサー29、30の出力値
が所定の範囲を保つように、第1ダンパ38、第2ダン
パ40を操作して、空気予熱器31に流入する空気量を
制御し、炉内に供給する空気の空気温度を操作する。
【0017】投入する汚泥の性状等に起因して、通常制
御モード46での運転制御が困難となった場合、例えば
NOx濃度センサー35の出力値が上限設定値(例えば
150ppm)より高くなった場合には、NOx抑制モー
ド47に切り換える。NOx抑制モード47では、NO
x濃度センサー35の出力値が上限設定値より低くなる
ように、ケーキ投入機26を制御して汚泥供給量を増加
させるとともに、ブロア25を制御して空気流量を減少
させる。NOx濃度センサー35の出力値が上限設定値
より低くなった時点で、通常制御モード46に復帰す
る。
【0018】また、通常制御モード46での運転制御に
おいて、蒸気量センサーの出力値が上限設定値(例えば
設計定格110%)より高くなった場合には、蒸気量抑
制モード48に切り換える。蒸気量抑制モード48で
は、蒸気量センサー37の出力値が上限設定値より低く
なるように、ケーキ投入機26を制御して汚泥供給量を
減少させるとともに、第1ダンパ38の開度を絞り、第
2ダンパ40の開度を増加して、空気予熱器31に流入
する空気量を増加させ、炉内に供給する空気の空気温度
を上昇させる操作を行なって、空気予熱器31における
排ガスの回収熱量を上げることで、廃熱ボイラ16に導
かれる排ガス熱量を減少させる。蒸気量センサー37の
出力値が上限設定値より低くなった時点で、通常制御モ
ード46に復帰する。
【0019】NOx濃度および蒸気量が共に上限設定値
より高い場合には、蒸気量抑制モード48を優先して運
転制御する。これは、NOx濃度の変化が操作後に一定
の時間差を伴って生起するに対し、蒸気量の変化が操作
によって急激に生起するためであり、蒸気量抑制モード
48を行なって後にNOx濃度が上限値より高い場合に
はNOx抑制モード47を行なう。
【0020】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、蒸気量
およびNOx濃度については、制御上の上限制約条件と
して捉え、正常状態においては制御に関与しないことに
より、他の観測因子に基づいて各操作因子を操作すると
きに、その操作に自由度を与えることができる。つま
り、通常制御モードでは、蒸気量およびNOx濃度に影
響されることなく、各目標値を達成することのみを目的
として各操作因子を操作することができ、一方で蒸気量
およびNOx濃度が上限設置値を越えれば、これらの値
を抑制するための制御に特化することができ、操作因子
の操作量が相殺されることを防止し、速やかに正常状態
に引き戻して常に最適な運転制御を行なうことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す流動床焼却炉の構成
を示す摸式図である。
【図2】同実施の形態における制御装置を示す模式図で
ある。
【図3】従来の流動床焼却炉の構成を示す摸式図であ
る。
【符号の説明】
20 流動床焼却炉 21 炉体 22 砂層部 23 フリーボード部 24 分散パイプ 25 ブロア 26 ケーキ投入機 26a 汚泥処理量センサー 27 始動バーナ 28 砂中バーナ 29、30 温度センサー 31 空気予熱器 32 廃熱ボイラ 33 排ガス経路 34 O2濃度センサー 35 NOx濃度センサー 36 蒸気管 37 蒸気量センサー 38 第1ダンパ 39 第1経路 40 第2ダンパ 41 第2経路 43 排出部 44 砂投入口 45 制御装置
フロントページの続き (72)発明者 安東 寛通 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目2番47号 株式会社クボタ内 (72)発明者 野島 智之 東京都中央区日本橋室町三丁目1番3号 株式会社クボタ東京本社内 (72)発明者 坂田 晃治 東京都中央区日本橋室町三丁目1番3号 株式会社クボタ東京本社内 (72)発明者 黒田 誠 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目2番47号 株式会社クボタ内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炉内で発生する排ガスを廃熱回収設備と
    して設けた空気予熱器および廃熱ボイラに供給し、空気
    予熱器で排ガスを熱源として炉内に供給する空気を予熱
    し、廃熱ボイラで排ガスを熱源として蒸気を発生させ、
    焼却物供給手段を制御して炉内に供給する焼却物供給量
    を操作し、ブロアを制御して炉内に供給する空気の空気
    流量を操作し、空気予熱器を制御して炉内に供給する空
    気の空気温度を操作し、炉内温度、焼却処理量、排ガス
    中のO2濃度、排ガス中のNOx濃度、廃熱ボイラで発
    生する蒸気量を観測因子として運転制御する焼却炉にお
    いて、 NOx濃度および蒸気量が共に上限設定値より低い場合
    に、焼却処理量を制御量として焼却物供給量を操作し、
    2濃度を制御量として空気流量を操作し、炉内温度を
    制御量として空気温度を操作する通常制御モードで運転
    制御し、 NOx濃度が上限設定値より高い場合に、NOx濃度を
    制御量として焼却物供給量および空気流量を操作するN
    Ox抑制モードで運転制御し、 蒸気量が上限設定値より高い場合に、蒸気量を制御量と
    して焼却物供給量および空気温度を操作する蒸気量抑制
    モードで運転制御し、 NOx濃度および蒸気量が共に上限設定値より高い場合
    に、蒸気量抑制モードを優先して運転制御することを特
    徴とする焼却炉の運転制御方法。
JP24809899A 1999-09-02 1999-09-02 焼却炉の運転制御方法 Withdrawn JP2001074220A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013083384A (ja) * 2011-10-07 2013-05-09 Alstom Technology Ltd 流動焼却炉システムにおける多管式熱交換器の運転方法および装置
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