JP2001182925A - ガス化溶融処理プラントの制御方法及び装置 - Google Patents
ガス化溶融処理プラントの制御方法及び装置Info
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- JP2001182925A JP2001182925A JP37317099A JP37317099A JP2001182925A JP 2001182925 A JP2001182925 A JP 2001182925A JP 37317099 A JP37317099 A JP 37317099A JP 37317099 A JP37317099 A JP 37317099A JP 2001182925 A JP2001182925 A JP 2001182925A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ごみのガス化溶融において、流動層温度、溶
融炉温度を安定に保ち、安定ガス化、安定溶融を実現す
る。 【解決手段】 流動床ガス化炉１０と溶融炉３２とを備
えたガス化溶融処理プラントにおいて、流動層温度制御
装置７０で流動層温度を流動空気量にて制御し、溶融炉
温度制御装置７２で溶融炉温度をごみ供給量にて制御
し、さらに、ごみ供給量操作による流動層温度への干渉
を相殺する非干渉器７４を設ける。
融炉温度を安定に保ち、安定ガス化、安定溶融を実現す
る。 【解決手段】 流動床ガス化炉１０と溶融炉３２とを備
えたガス化溶融処理プラントにおいて、流動層温度制御
装置７０で流動層温度を流動空気量にて制御し、溶融炉
温度制御装置７２で溶融炉温度をごみ供給量にて制御
し、さらに、ごみ供給量操作による流動層温度への干渉
を相殺する非干渉器７４を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみ、産業廃
棄物等のごみを還元雰囲気で熱分解を行い、発生した可
燃ガスを高温で燃焼させて熱回収を図るとともに、ごみ
中の灰分を溶融しスラグ化するガス化溶融処理プラント
の制御方法及び装置に関するものである。
棄物等のごみを還元雰囲気で熱分解を行い、発生した可
燃ガスを高温で燃焼させて熱回収を図るとともに、ごみ
中の灰分を溶融しスラグ化するガス化溶融処理プラント
の制御方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年のごみ処理における重要課題とし
て、ダイオキシン類等による環境汚染の防止、最終
処分場延命のための焼却残さの有効利用、地球温暖化
対策としての廃熱利用、焼却コストの軽減、が挙げら
れている。ガス化溶融処理技術は、ごみを還元雰囲気で
熱分解を行い、発生した可燃ガスを高温で燃焼させて熱
回収を図るとともに、ごみ中の灰分を溶融しスラグ化す
ることから、焼却残さの安定化・減容化（減量化）・再
資源化が可能となる他、ダイオキシン類等の大気汚染物
質の低減や、熱回収効率、発電効率、経済性の向上に寄
与するものであり、次世代ごみ処理技術として注目され
ている。
て、ダイオキシン類等による環境汚染の防止、最終
処分場延命のための焼却残さの有効利用、地球温暖化
対策としての廃熱利用、焼却コストの軽減、が挙げら
れている。ガス化溶融処理技術は、ごみを還元雰囲気で
熱分解を行い、発生した可燃ガスを高温で燃焼させて熱
回収を図るとともに、ごみ中の灰分を溶融しスラグ化す
ることから、焼却残さの安定化・減容化（減量化）・再
資源化が可能となる他、ダイオキシン類等の大気汚染物
質の低減や、熱回収効率、発電効率、経済性の向上に寄
与するものであり、次世代ごみ処理技術として注目され
ている。
【０００３】ガス化溶融処理の従来技術の一例として、
特開平１０−１６９９４４号公報には、ごみ供給量やご
み質の変動に対し、空気比を一定範囲に調整し、流動層
温度を５５０〜６５０℃になるように制御することによ
り、アルミニウム等の有価金属を確実に回収するととも
に、熱分解ガスの組成を安定させ、溶融炉の燃焼を安定
させる方法が記載されている。
特開平１０−１６９９４４号公報には、ごみ供給量やご
み質の変動に対し、空気比を一定範囲に調整し、流動層
温度を５５０〜６５０℃になるように制御することによ
り、アルミニウム等の有価金属を確実に回収するととも
に、熱分解ガスの組成を安定させ、溶融炉の燃焼を安定
させる方法が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ごみのガス化溶融で
は、燃料としてのごみの物理的・化学的性状が不均一で
あり、ごみの供給量や低位発熱量が変動し、これらの変
動がごみのガス化溶融の安定性を阻害する外乱要因とな
る。具体的には、炉内に供給されたごみの含有水分比な
ど低位発熱量が変動するため、燃焼時の発生熱量、ガス
性状が変動する。また、給じん装置速度が一定であって
も、ごみの性状、比容積などが不均一であるため、炉内
に供給されるごみの重量流量が変動し、発生熱量、ガス
量が変動する。このため、安定ガス化、安定溶融が困難
となる。ごみの変動外乱に対し、安定ガス化、安定溶融
を確保するには、流動層温度、溶融炉温度の安定化が重
要であるが、これらの状態量と主要操作量（ごみ供給
量、流動空気量等）の間には相互干渉がみられるため、
非干渉化が必要となる。
は、燃料としてのごみの物理的・化学的性状が不均一で
あり、ごみの供給量や低位発熱量が変動し、これらの変
動がごみのガス化溶融の安定性を阻害する外乱要因とな
る。具体的には、炉内に供給されたごみの含有水分比な
ど低位発熱量が変動するため、燃焼時の発生熱量、ガス
性状が変動する。また、給じん装置速度が一定であって
も、ごみの性状、比容積などが不均一であるため、炉内
に供給されるごみの重量流量が変動し、発生熱量、ガス
量が変動する。このため、安定ガス化、安定溶融が困難
となる。ごみの変動外乱に対し、安定ガス化、安定溶融
を確保するには、流動層温度、溶融炉温度の安定化が重
要であるが、これらの状態量と主要操作量（ごみ供給
量、流動空気量等）の間には相互干渉がみられるため、
非干渉化が必要となる。
【０００５】また、特開平１０−１６９９４４号公報に
記載された方法には、以下のような問題点がある。 （１） ごみ供給量やごみ質の変動に対し、安定ガス
化、安定溶融を実現するためには、流動層温度及び溶融
炉温度の安定化が不可欠である。燃料であるごみの供給
量や質の変動は総熱量の変動であり、空気比操作により
流動層温度を安定化させるだけでは、溶融炉温度や廃熱
ボイラの発生蒸気量等の安定化には限界がある。 （２） 安定ガス化、安定溶融に重要な状態量である流
動層温度、溶融炉温度と、主要操作量であるごみ供給
量、流動空気量とは相互干渉系であり、相互干渉は閉ル
ープを不安定化する可能性があるとともに、調節計の調
整を難しくする傾向があり、非干渉化を考慮する必要が
ある。
記載された方法には、以下のような問題点がある。 （１） ごみ供給量やごみ質の変動に対し、安定ガス
化、安定溶融を実現するためには、流動層温度及び溶融
炉温度の安定化が不可欠である。燃料であるごみの供給
量や質の変動は総熱量の変動であり、空気比操作により
流動層温度を安定化させるだけでは、溶融炉温度や廃熱
ボイラの発生蒸気量等の安定化には限界がある。 （２） 安定ガス化、安定溶融に重要な状態量である流
動層温度、溶融炉温度と、主要操作量であるごみ供給
量、流動空気量とは相互干渉系であり、相互干渉は閉ル
ープを不安定化する可能性があるとともに、調節計の調
整を難しくする傾向があり、非干渉化を考慮する必要が
ある。
【０００６】本発明は上記の知見に基づき、上記の問題
を解決するためになされたもので、本発明の目的は、流
動床ガス化炉と溶融炉とを備えたガス化溶融処理プラン
トにおいて、流動層温度を流動空気量で制御し、溶融炉
温度又は蒸気流量をごみ供給量にて制御し、さらに、ご
み供給量操作による流動層温度への干渉を相殺する非干
渉器を設けることにより、流動層温度、溶融炉温度（及
び発生蒸気量）を安定に保つことができ、安定したガス
化溶融を実現することができる制御方法及び装置を提供
することにある。
を解決するためになされたもので、本発明の目的は、流
動床ガス化炉と溶融炉とを備えたガス化溶融処理プラン
トにおいて、流動層温度を流動空気量で制御し、溶融炉
温度又は蒸気流量をごみ供給量にて制御し、さらに、ご
み供給量操作による流動層温度への干渉を相殺する非干
渉器を設けることにより、流動層温度、溶融炉温度（及
び発生蒸気量）を安定に保つことができ、安定したガス
化溶融を実現することができる制御方法及び装置を提供
することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のガス化溶融処理プラントの制御方法は、
ごみを給じん装置により流動床ガス化炉（部分燃焼炉）
に供給して流動層内で還元性雰囲気で熱分解し、可燃性
ガス及び未燃固形分（チャー、灰分等）を生成させ、流
動床ガス化炉で生成した可燃性ガス及び未燃固形分を溶
融炉で高温燃焼させて、未燃固形分中の灰分を溶融スラ
グとして回収すると同時にダイオキシン類を分解するよ
うにしたガス化溶融処理プラントにおいて、流動層温度
を流動空気量で制御し、溶融炉温度をごみ供給量で制御
し、ごみ供給量操作による流動層温度への干渉を非干渉
器での流動空気量補正により相殺して、流動層温度及び
溶融炉温度を安定化させるように構成されている（図
１、図２参照）。
めに、本発明のガス化溶融処理プラントの制御方法は、
ごみを給じん装置により流動床ガス化炉（部分燃焼炉）
に供給して流動層内で還元性雰囲気で熱分解し、可燃性
ガス及び未燃固形分（チャー、灰分等）を生成させ、流
動床ガス化炉で生成した可燃性ガス及び未燃固形分を溶
融炉で高温燃焼させて、未燃固形分中の灰分を溶融スラ
グとして回収すると同時にダイオキシン類を分解するよ
うにしたガス化溶融処理プラントにおいて、流動層温度
を流動空気量で制御し、溶融炉温度をごみ供給量で制御
し、ごみ供給量操作による流動層温度への干渉を非干渉
器での流動空気量補正により相殺して、流動層温度及び
溶融炉温度を安定化させるように構成されている（図
１、図２参照）。
【０００８】また、本発明のガス化溶融処理プラントの
制御方法は、ごみを給じん装置により流動床ガス化炉
（部分燃焼炉）に供給して流動層内で還元性雰囲気で熱
分解し、可燃性ガス及び未燃固形分（チャー、灰分等）
を生成させ、流動床ガス化炉で生成した可燃性ガス及び
未燃固形分を溶融炉で高温燃焼させて、後段の廃熱ボイ
ラで熱回収を図り蒸気を発生させるとともに、未燃固形
分中の灰分を溶融スラグとして回収すると同時にダイオ
キシン類を分解するようにしたガス化溶融処理プラント
において、流動層温度を流動空気量で制御し、溶融炉温
度又は蒸気流量をごみ供給量で制御し、ごみ供給量操作
による流動層温度への干渉を非干渉器での流動空気量補
正により相殺して、流動層温度、溶融炉温度及び発生蒸
気量を安定化させることを特徴としている。上記の本発
明の方法において、非干渉器での非干渉化の方法を、給
じん装置速度に比例した流動空気量補正を行うものとす
ることが好ましい。
制御方法は、ごみを給じん装置により流動床ガス化炉
（部分燃焼炉）に供給して流動層内で還元性雰囲気で熱
分解し、可燃性ガス及び未燃固形分（チャー、灰分等）
を生成させ、流動床ガス化炉で生成した可燃性ガス及び
未燃固形分を溶融炉で高温燃焼させて、後段の廃熱ボイ
ラで熱回収を図り蒸気を発生させるとともに、未燃固形
分中の灰分を溶融スラグとして回収すると同時にダイオ
キシン類を分解するようにしたガス化溶融処理プラント
において、流動層温度を流動空気量で制御し、溶融炉温
度又は蒸気流量をごみ供給量で制御し、ごみ供給量操作
による流動層温度への干渉を非干渉器での流動空気量補
正により相殺して、流動層温度、溶融炉温度及び発生蒸
気量を安定化させることを特徴としている。上記の本発
明の方法において、非干渉器での非干渉化の方法を、給
じん装置速度に比例した流動空気量補正を行うものとす
ることが好ましい。
【０００９】本発明のガス化溶融処理プラントの制御装
置は、給じん装置により流動層に投入されたごみを還元
性雰囲気で熱分解して可燃性ガス及び未燃固形分（チャ
ー、灰分等）を生成させる流動床ガス化炉（部分燃焼
炉）と、流動床ガス化炉で生成した可燃性ガス及び未燃
固形分を高温燃焼させて未燃固形分中の灰分を溶融スラ
グとして回収すると同時にダイオキシン類を分解する溶
融炉とを備えたガス化溶融処理プラントにおいて、流動
層温度制御が流動空気量の操作で行われる流動層温度制
御手段と、溶融炉温度制御が給じん装置速度（ごみ供給
量）の操作で行われる溶融炉温度制御手段と、給じん装
置速度（ごみ供給量）の操作による流動層温度への干渉
を流動空気量補正により相殺する非干渉器とを設けたこ
とを特徴としている（図１、図２参照）。
置は、給じん装置により流動層に投入されたごみを還元
性雰囲気で熱分解して可燃性ガス及び未燃固形分（チャ
ー、灰分等）を生成させる流動床ガス化炉（部分燃焼
炉）と、流動床ガス化炉で生成した可燃性ガス及び未燃
固形分を高温燃焼させて未燃固形分中の灰分を溶融スラ
グとして回収すると同時にダイオキシン類を分解する溶
融炉とを備えたガス化溶融処理プラントにおいて、流動
層温度制御が流動空気量の操作で行われる流動層温度制
御手段と、溶融炉温度制御が給じん装置速度（ごみ供給
量）の操作で行われる溶融炉温度制御手段と、給じん装
置速度（ごみ供給量）の操作による流動層温度への干渉
を流動空気量補正により相殺する非干渉器とを設けたこ
とを特徴としている（図１、図２参照）。
【００１０】上記の本発明の装置において、溶融炉で発
生する高温燃焼ガスから熱回収して蒸気を発生させる廃
熱ボイラを備え、溶融炉温度制御手段の代わりに、蒸気
流量制御が給じん装置速度（ごみ供給量）の操作で行わ
れる発生蒸気量制御手段を設けた構成とすることができ
る。また、これらの本発明の装置において、非干渉器で
の制御を、給じん装置速度に比例した流動空気量補正を
行う非干渉制御とすることが好ましい。
生する高温燃焼ガスから熱回収して蒸気を発生させる廃
熱ボイラを備え、溶融炉温度制御手段の代わりに、蒸気
流量制御が給じん装置速度（ごみ供給量）の操作で行わ
れる発生蒸気量制御手段を設けた構成とすることができ
る。また、これらの本発明の装置において、非干渉器で
の制御を、給じん装置速度に比例した流動空気量補正を
行う非干渉制御とすることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定さ
れるものではなく、適宜変更して実施することができる
ものである。図１は、本発明の実施の第１形態による制
御方法を適用するごみガス化溶融処理プラントの構成を
示している。また、図２は、本発明の実施の第１形態に
よるガス化溶融処理プラントの制御方法を実施する装置
の概略構成を示している。図１に示すように、流動床ガ
ス化炉（部分燃焼炉）１０には、送風機（押込送風機
等）１２により流動用空気が散気管１４に供給され、こ
れにより、流動媒体（例えば、砂）が流動化され流動層
１６が形成される。１８は、流動用空気の流量を調節す
るダンパである。なお、風箱に流動用空気を供給して空
気分散板から噴出させ流動層を形成させる型式の流動床
炉を用いることも勿論可能である。この流動層１６に給
じん装置（例えば、スクリューフィーダ等）２０から被
焼却物であるごみ（都市ごみ、産業廃棄物等）が連続的
に投入され、流動層１６内で空気比０．２〜０．３程度
の還元性雰囲気でガス化され、熱分解ガス（可燃性ガ
ス）、未燃固形分（チャー、灰分等）となる。２２は起
動バーナであり、制御弁２４で流量調整された燃料及び
空気が供給されて部分燃焼炉を起動させる。
て説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定さ
れるものではなく、適宜変更して実施することができる
ものである。図１は、本発明の実施の第１形態による制
御方法を適用するごみガス化溶融処理プラントの構成を
示している。また、図２は、本発明の実施の第１形態に
よるガス化溶融処理プラントの制御方法を実施する装置
の概略構成を示している。図１に示すように、流動床ガ
ス化炉（部分燃焼炉）１０には、送風機（押込送風機
等）１２により流動用空気が散気管１４に供給され、こ
れにより、流動媒体（例えば、砂）が流動化され流動層
１６が形成される。１８は、流動用空気の流量を調節す
るダンパである。なお、風箱に流動用空気を供給して空
気分散板から噴出させ流動層を形成させる型式の流動床
炉を用いることも勿論可能である。この流動層１６に給
じん装置（例えば、スクリューフィーダ等）２０から被
焼却物であるごみ（都市ごみ、産業廃棄物等）が連続的
に投入され、流動層１６内で空気比０．２〜０．３程度
の還元性雰囲気でガス化され、熱分解ガス（可燃性ガ
ス）、未燃固形分（チャー、灰分等）となる。２２は起
動バーナであり、制御弁２４で流量調整された燃料及び
空気が供給されて部分燃焼炉を起動させる。
【００１２】流動床ガス化炉（部分燃焼炉）１０に投入
されるごみ量は給じん装置（スクリューフィーダ等）２
０の回転数を調節することにより増減できるようになっ
ている。なお、流動層温度は、アルミニウムの融点（６
６０℃）以下で鉄、アルミニウム等の金属を未酸化状態
で回収するため、また、ガス化反応速度が緩慢になる低
温度とし、ごみの変動外乱による入熱変動を均質化する
ためから、５００〜６００℃で運転する。鉄、アルミニ
ウム等の金属を含む不燃物は、不燃物排出装置２６によ
り流動層下部から抜き出される。２８は、流動媒体から
熱回収する伝熱管であり、３０は、流動層に水を噴霧し
て熱分解ガス温度や流動層温度を調整する水噴射手段で
ある。
されるごみ量は給じん装置（スクリューフィーダ等）２
０の回転数を調節することにより増減できるようになっ
ている。なお、流動層温度は、アルミニウムの融点（６
６０℃）以下で鉄、アルミニウム等の金属を未酸化状態
で回収するため、また、ガス化反応速度が緩慢になる低
温度とし、ごみの変動外乱による入熱変動を均質化する
ためから、５００〜６００℃で運転する。鉄、アルミニ
ウム等の金属を含む不燃物は、不燃物排出装置２６によ
り流動層下部から抜き出される。２８は、流動媒体から
熱回収する伝熱管であり、３０は、流動層に水を噴霧し
て熱分解ガス温度や流動層温度を調整する水噴射手段で
ある。
【００１３】流動床ガス化炉（部分燃焼炉）１０で生成
した熱分解ガス、未燃固形分は溶融炉３２にて、１３０
０〜１４００℃の高温で燃焼させ、灰分を溶融スラグと
して回収すると同時にダイオキシン類を分解する。溶融
炉３２は旋回溶融炉となっており、予燃焼器３４、旋回
溶融炉３６で構成されている。予燃焼器３４には送風機
３８により、燃焼用空気を空気予熱器４０により３００
〜４００℃程度に予熱し供給する。４２は、溶融炉空気
の流量を調節するダンパである。また、４４は起動バー
ナであり、起動時には制御弁４６で流量調整された助燃
燃料が供給されて起動される。旋回溶融炉３６では、予
燃焼器３４から接線方向で流入した高温ガスが強旋回さ
れ、含まれる溶融スラグが水冷セルフコーティング方式
の炉壁に捕捉、除去され、スラグ流下口４８よりスラグ
冷却設備５０へ導入され、水冷スラグとして回収され
る。５２はスラグ搬出コンベアである。
した熱分解ガス、未燃固形分は溶融炉３２にて、１３０
０〜１４００℃の高温で燃焼させ、灰分を溶融スラグと
して回収すると同時にダイオキシン類を分解する。溶融
炉３２は旋回溶融炉となっており、予燃焼器３４、旋回
溶融炉３６で構成されている。予燃焼器３４には送風機
３８により、燃焼用空気を空気予熱器４０により３００
〜４００℃程度に予熱し供給する。４２は、溶融炉空気
の流量を調節するダンパである。また、４４は起動バー
ナであり、起動時には制御弁４６で流量調整された助燃
燃料が供給されて起動される。旋回溶融炉３６では、予
燃焼器３４から接線方向で流入した高温ガスが強旋回さ
れ、含まれる溶融スラグが水冷セルフコーティング方式
の炉壁に捕捉、除去され、スラグ流下口４８よりスラグ
冷却設備５０へ導入され、水冷スラグとして回収され
る。５２はスラグ搬出コンベアである。
【００１４】溶融炉３２からの高温排ガスは、冷却塔５
４に導入されて冷却される。さらに、冷却塔５４の下流
側（上部）には、送風機３８により冷却用空気が供給さ
れる。６０は、冷却用空気の流量を調節するダンパであ
る。また、６２は、冷却塔に水を噴霧して排ガスを冷却
する水噴射手段である。冷却塔５４で冷却された排ガス
は、ガス冷却室６４に導入され、さらに冷却される。ガ
ス冷却室６４には、水噴射手段６６により冷却用の水が
噴霧される。６８は制御弁であり、水の噴射量を調節し
てガス冷却室出口の排ガス温度を調整する。所定温度に
冷却された排ガスは、空気予熱器４０を通って冷却さ
れ、後段のバグフィルタ等の集塵器（図示せず）で浄化
処理される。
４に導入されて冷却される。さらに、冷却塔５４の下流
側（上部）には、送風機３８により冷却用空気が供給さ
れる。６０は、冷却用空気の流量を調節するダンパであ
る。また、６２は、冷却塔に水を噴霧して排ガスを冷却
する水噴射手段である。冷却塔５４で冷却された排ガス
は、ガス冷却室６４に導入され、さらに冷却される。ガ
ス冷却室６４には、水噴射手段６６により冷却用の水が
噴霧される。６８は制御弁であり、水の噴射量を調節し
てガス冷却室出口の排ガス温度を調整する。所定温度に
冷却された排ガスは、空気予熱器４０を通って冷却さ
れ、後段のバグフィルタ等の集塵器（図示せず）で浄化
処理される。
【００１５】ごみのガス化溶融では、燃料としてのごみ
の物理的・化学的性状が不均一であることが特徴として
挙げられる。このため、つぎのような燃焼変動がみられ
る。 （１） 炉内に供給されたごみの含有水分比など低位発
熱量が変動するため、燃焼時の発生熱量、ガス性状が変
動する。 （２） 給じん装置速度が一定であっても、ごみの性
状、比容積などが不均一であるため、炉内に供給される
ごみの重量流量が変動し、発生熱量、ガス量が変動す
る。これらの変動がごみのガス化溶融の安定性を阻害す
る外乱要因となる。
の物理的・化学的性状が不均一であることが特徴として
挙げられる。このため、つぎのような燃焼変動がみられ
る。 （１） 炉内に供給されたごみの含有水分比など低位発
熱量が変動するため、燃焼時の発生熱量、ガス性状が変
動する。 （２） 給じん装置速度が一定であっても、ごみの性
状、比容積などが不均一であるため、炉内に供給される
ごみの重量流量が変動し、発生熱量、ガス量が変動す
る。これらの変動がごみのガス化溶融の安定性を阻害す
る外乱要因となる。
【００１６】つぎに、ごみの低位発熱量やごみ供給量の
変動等、外乱が燃焼に及ぼす影響を定量的に把握するた
め、部分燃焼炉（流動床ガス化炉）、旋回溶融炉の動特
性数式モデルを作成し、感度解析を実施した。ごみの含
有水分比変化によるごみ低位発熱量変化、ごみ供給量変
化、流動空気量変化を与えた感度解析結果を表１に示
す。感度解析結果のとおり、低位発熱量変動、ごみ供給
量変動、流動空気量変化は、流動層温度、溶融炉温度、
排ガスＯ2濃度など、安定ガス化、安定溶融に重要な状
態量への感度に特性差があり、これらの特性差のある外
乱の吸収が必須である。
変動等、外乱が燃焼に及ぼす影響を定量的に把握するた
め、部分燃焼炉（流動床ガス化炉）、旋回溶融炉の動特
性数式モデルを作成し、感度解析を実施した。ごみの含
有水分比変化によるごみ低位発熱量変化、ごみ供給量変
化、流動空気量変化を与えた感度解析結果を表１に示
す。感度解析結果のとおり、低位発熱量変動、ごみ供給
量変動、流動空気量変化は、流動層温度、溶融炉温度、
排ガスＯ2濃度など、安定ガス化、安定溶融に重要な状
態量への感度に特性差があり、これらの特性差のある外
乱の吸収が必須である。
【００１７】
【表１】
【００１８】ガス化溶融の運転制御では、ごみ変動外乱
が低位発熱量変動依存であるか、ごみ供給量変動依存か
により、制御系を構成する必要がある。例えば、ごみ変
動外乱がごみの含有水分比の変動による低位発熱量変動
の場合、表１の感度解析結果に示すように溶融炉温度の
変動が大きく、流動層温度への影響は小さい。一方、ご
み変動外乱がごみ供給量のみの変動による場合、表１に
示すように溶融炉温度変動に加えて流動層温度も変動す
る。また、流動空気量操作を行った場合、流動層温度へ
の影響が大きく、溶融炉温度の影響は小さい。この感度
解析結果より、制御系統は、図２に示すように、流動層
温度制御は流動空気量操作にて、また、溶融炉温度制御
はごみ供給量（給じん装置速度）操作にて構成するのが
よい。しかし、ごみ供給量操作の流動層温度への影響が
小さくなく、この干渉を非干渉器にて相殺するようにし
て、非干渉制御系を構成する必要がある。
が低位発熱量変動依存であるか、ごみ供給量変動依存か
により、制御系を構成する必要がある。例えば、ごみ変
動外乱がごみの含有水分比の変動による低位発熱量変動
の場合、表１の感度解析結果に示すように溶融炉温度の
変動が大きく、流動層温度への影響は小さい。一方、ご
み変動外乱がごみ供給量のみの変動による場合、表１に
示すように溶融炉温度変動に加えて流動層温度も変動す
る。また、流動空気量操作を行った場合、流動層温度へ
の影響が大きく、溶融炉温度の影響は小さい。この感度
解析結果より、制御系統は、図２に示すように、流動層
温度制御は流動空気量操作にて、また、溶融炉温度制御
はごみ供給量（給じん装置速度）操作にて構成するのが
よい。しかし、ごみ供給量操作の流動層温度への影響が
小さくなく、この干渉を非干渉器にて相殺するようにし
て、非干渉制御系を構成する必要がある。
【００１９】図２に示すように、流動層温度の制御を流
動空気量の操作で行う流動層温度制御装置７０と、溶融
炉温度の制御を給じん装置速度（ごみ供給量）の操作で
行う溶融炉温度制御装置７２とを設け、さらに、給じん
装置速度（ごみ供給量）の操作による流動層温度への干
渉を流動空気量補正により相殺する非干渉器７４を設け
た構成とする。なお、図２では、図１で用いている符号
と同じ符号を使用している。７６は、給じん装置（スク
リューフィーダ等）のモータであり、７８は、流動空気
量操作指示を流動空気量補正指示にて相殺を図るのに用
いる演算器である。溶融炉温度制御装置７２からの給じ
ん装置速度指令値（モータの回転数）がモータ７６に送
られてごみ供給量が操作される。また、流動層温度制御
装置７０からの流動空気量操作指示（ダンパの開度）が
ダンパ１８に送られて流動空気量が操作される。このと
き、ごみ供給量操作の流動層温度への干渉を非干渉器７
４からの流動空気量補正指示にて相殺を図り、流動層温
度制御による流動空気量操作指示の安定性を保つように
する。
動空気量の操作で行う流動層温度制御装置７０と、溶融
炉温度の制御を給じん装置速度（ごみ供給量）の操作で
行う溶融炉温度制御装置７２とを設け、さらに、給じん
装置速度（ごみ供給量）の操作による流動層温度への干
渉を流動空気量補正により相殺する非干渉器７４を設け
た構成とする。なお、図２では、図１で用いている符号
と同じ符号を使用している。７６は、給じん装置（スク
リューフィーダ等）のモータであり、７８は、流動空気
量操作指示を流動空気量補正指示にて相殺を図るのに用
いる演算器である。溶融炉温度制御装置７２からの給じ
ん装置速度指令値（モータの回転数）がモータ７６に送
られてごみ供給量が操作される。また、流動層温度制御
装置７０からの流動空気量操作指示（ダンパの開度）が
ダンパ１８に送られて流動空気量が操作される。このと
き、ごみ供給量操作の流動層温度への干渉を非干渉器７
４からの流動空気量補正指示にて相殺を図り、流動層温
度制御による流動空気量操作指示の安定性を保つように
する。
【００２０】例えば、図３に示すように、ごみの変動外
乱がごみ供給量のみの変動であれば、ごみ供給量補正を
主とした操作で対応すべきであるが、図３の非干渉制御
なしの場合は流動層温度制御による流動空気量操作が行
われるため、ガス量やＯ2濃度等の変動が避けられな
い。一方、非干渉器を給じん装置速度に比例した流動空
気量補正とすれば、流動層温度制御による流動空気量操
作指示を、ごみ供給量操作に伴う空気比相当分の流動空
気量補正指示にて相殺を図れ、非干渉化を実現できる
（図３参照）。非干渉制御なしの場合に同様の効果を得
るためには、流動層温度制御をゆるく（ＰＩＤ制御の場
合であれば、ゲインを小さく）すれば、同様にごみ供給
量補正を主とした操作で対応できるが、図４に示すよう
に、ごみ変動外乱が含有水分比のみの変動であれば、流
動層温度の変動が大きくなり安定運転が実現できなくな
る（図４参照）。このように非干渉制御を用いることに
より、流動層温度、溶融炉温度を安定化させることがで
きるとともに、それぞれの制御ループの調整のみで安定
性が決定されるため、調整を容易にすることができる。
乱がごみ供給量のみの変動であれば、ごみ供給量補正を
主とした操作で対応すべきであるが、図３の非干渉制御
なしの場合は流動層温度制御による流動空気量操作が行
われるため、ガス量やＯ2濃度等の変動が避けられな
い。一方、非干渉器を給じん装置速度に比例した流動空
気量補正とすれば、流動層温度制御による流動空気量操
作指示を、ごみ供給量操作に伴う空気比相当分の流動空
気量補正指示にて相殺を図れ、非干渉化を実現できる
（図３参照）。非干渉制御なしの場合に同様の効果を得
るためには、流動層温度制御をゆるく（ＰＩＤ制御の場
合であれば、ゲインを小さく）すれば、同様にごみ供給
量補正を主とした操作で対応できるが、図４に示すよう
に、ごみ変動外乱が含有水分比のみの変動であれば、流
動層温度の変動が大きくなり安定運転が実現できなくな
る（図４参照）。このように非干渉制御を用いることに
より、流動層温度、溶融炉温度を安定化させることがで
きるとともに、それぞれの制御ループの調整のみで安定
性が決定されるため、調整を容易にすることができる。
【００２１】なお、本実施の形態においては、溶融炉の
後流側に、溶融炉で発生する高温燃焼ガスから熱回収し
て蒸気を発生させる廃熱ボイラを設けた構成とすること
ができる。この場合は、流動層温度制御は流動空気量操
作にて、また、蒸気流量制御はごみ供給量（給じん装置
速度）操作にて構成するのがよい。また、部分燃焼炉か
らの未燃固形分を含む熱分解ガスを、サイクロン等の固
気分離器で熱分解ガスと未燃固形分とに分離し、熱分解
ガスをボイラに供給し、未燃固形分を溶融炉に供給する
という構成のガス化溶融処理プラントの場合も、本発明
の制御方法を適用することが可能である。
後流側に、溶融炉で発生する高温燃焼ガスから熱回収し
て蒸気を発生させる廃熱ボイラを設けた構成とすること
ができる。この場合は、流動層温度制御は流動空気量操
作にて、また、蒸気流量制御はごみ供給量（給じん装置
速度）操作にて構成するのがよい。また、部分燃焼炉か
らの未燃固形分を含む熱分解ガスを、サイクロン等の固
気分離器で熱分解ガスと未燃固形分とに分離し、熱分解
ガスをボイラに供給し、未燃固形分を溶融炉に供給する
という構成のガス化溶融処理プラントの場合も、本発明
の制御方法を適用することが可能である。
【００２２】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 （１） ごみのガス化溶融において、流動層温度、溶融
炉温度（及び蒸気流量）を安定に保つことができ、安定
ガス化、安定溶融（さらには、安定した熱回収）を実現
できる。 （２） ごみのガス化溶融において、流動層温度制御と
溶融炉温度制御（又は蒸気流量制御）の相互干渉を抑
え、閉ループでの安定性を向上させるとともに、調整を
容易にすることができる。 （３） 非干渉器での非干渉制御を、給じん装置速度に
比例した流動空気量補正とすれば、流動層温度制御によ
る流動空気量操作指示を、ごみ供給量操作に伴う空気比
相当分の流動空気量補正指示にて相殺を図れ、非干渉化
を実現できる。
で、つぎのような効果を奏する。 （１） ごみのガス化溶融において、流動層温度、溶融
炉温度（及び蒸気流量）を安定に保つことができ、安定
ガス化、安定溶融（さらには、安定した熱回収）を実現
できる。 （２） ごみのガス化溶融において、流動層温度制御と
溶融炉温度制御（又は蒸気流量制御）の相互干渉を抑
え、閉ループでの安定性を向上させるとともに、調整を
容易にすることができる。 （３） 非干渉器での非干渉制御を、給じん装置速度に
比例した流動空気量補正とすれば、流動層温度制御によ
る流動空気量操作指示を、ごみ供給量操作に伴う空気比
相当分の流動空気量補正指示にて相殺を図れ、非干渉化
を実現できる。
【図１】本発明の実施の第１形態による制御方法を適用
するガス化溶融処理プラントの一例を示す系統的概略構
成説明図である。
するガス化溶融処理プラントの一例を示す系統的概略構
成説明図である。
【図２】本発明の実施の第１形態によるガス化溶融処理
プラントの制御方法を実施する装置を示す概略構成図で
ある。
プラントの制御方法を実施する装置を示す概略構成図で
ある。
【図３】ごみ供給量をステップ変化させたときの非干渉
制御を行った場合と行わない場合の状態量、操作量の経
時変化を示すグラフである。
制御を行った場合と行わない場合の状態量、操作量の経
時変化を示すグラフである。
【図４】ごみ低位発熱量をステップ変化させたときの非
干渉制御を行った場合と行わない場合の状態量、操作量
の経時変化を示すグラフである。
干渉制御を行った場合と行わない場合の状態量、操作量
の経時変化を示すグラフである。
１０ 流動床ガス化炉（部分燃焼炉） １２、３８ 送風機 １４ 散気管 １６ 流動層 １８、４２、６０ ダンパ ２０ 給じん装置 ２２、４４ 起動バーナ ２４、４６、６８ 制御弁 ２６ 不燃物排出装置 ２８ 伝熱管 ３０、６２、６６ 水噴射手段 ３２ 溶融炉 ３４ 予燃焼器 ３６ 旋回溶融炉 ４０ 空気予熱器 ４８ スラグ流下口 ５０ スラグ冷却設備 ５２ スラグ搬出コンベア ５４ 冷却塔 ６４ ガス冷却室 ７０ 流動層温度制御装置 ７２ 溶融炉温度制御装置 ７４ 非干渉器 ７６ モータ ７８ 演算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０２ Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０２Ｆ ４Ｋ０５６ Ｆ２３Ｇ 5/00 １１５ Ｆ２３Ｇ 5/00 １１５Ｚ 5/027 ＺＡＢ 5/027 ＺＡＢＢ 5/14 ＺＡＢ 5/14 ＺＡＢＦ 5/30 ＺＡＢ 5/30 ＺＡＢＢ Ｆ２３Ｊ 1/00 Ｆ２３Ｊ 1/00 Ｂ Ｆ２７Ｂ 15/18 Ｆ２７Ｂ 15/18 Ｆ２７Ｄ 17/00 １０１ Ｆ２７Ｄ 17/00 １０１Ａ 19/00 19/00 Ａ (72)発明者 藤山 博 神戸市中央区東川崎町１丁目１番３号 川 崎重工業株式会社神戸本社内 (72)発明者 左近 健一 神戸市中央区東川崎町１丁目１番３号 川 崎重工業株式会社神戸本社内 (72)発明者 東 章夫 神戸市中央区東川崎町１丁目１番３号 川 崎重工業株式会社神戸本社内 (72)発明者 林 正人 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 黒崎 泰充 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石工場内 Ｆターム(参考） 3K061 AA11 AA23 AB02 AB03 AC01 BA02 CA01 CA07 DA13 DA19 DB06 DB16 DB17 DB18 DB20 EA01 EB15 NB03 NB13 NB15 NB30 3K062 AA11 AA23 AB02 AB03 AC01 BA02 BB02 CB03 DA01 DB01 DB07 3K078 AA02 BA03 CA02 CA22 CA25 4D004 AA46 CA27 CA29 DA01 DA02 DA06 DA12 4K046 HA11 KA06 LA02 LA04 4K056 AA12 BA01 CA20 DA13 DB07
Claims (6)
- 【請求項１】 ごみを給じん装置により流動床ガス化炉
に供給して流動層内で還元性雰囲気で熱分解し、可燃性
ガス及び未燃固形分を生成させ、流動床ガス化炉で生成
した可燃性ガス及び未燃固形分を溶融炉で高温燃焼させ
て、未燃固形分中の灰分を溶融スラグとして回収すると
同時にダイオキシン類を分解するようにしたガス化溶融
処理プラントにおいて、流動層温度を流動空気量で制御
し、溶融炉温度をごみ供給量で制御し、ごみ供給量操作
による流動層温度への干渉を非干渉器での流動空気量補
正により相殺して、流動層温度及び溶融炉温度を安定化
させることを特徴とするガス化溶融処理プラントの制御
方法。 - 【請求項２】 ごみを給じん装置により流動床ガス化炉
に供給して流動層内で還元性雰囲気で熱分解し、可燃性
ガス及び未燃固形分を生成させ、流動床ガス化炉で生成
した可燃性ガス及び未燃固形分を溶融炉で高温燃焼させ
て、後段の廃熱ボイラで熱回収を図り蒸気を発生させる
とともに、未燃固形分中の灰分を溶融スラグとして回収
すると同時にダイオキシン類を分解するようにしたガス
化溶融処理プラントにおいて、流動層温度を流動空気量
で制御し、溶融炉温度又は蒸気流量をごみ供給量で制御
し、ごみ供給量操作による流動層温度への干渉を非干渉
器での流動空気量補正により相殺して、流動層温度、溶
融炉温度及び発生蒸気量を安定化させることを特徴とす
るガス化溶融処理プラントの制御方法。 - 【請求項３】 非干渉器での非干渉化の方法が、給じん
装置速度に比例した流動空気量補正を行うものである請
求項１又は２記載のガス化溶融処理プラントの制御方
法。 - 【請求項４】 給じん装置により流動層に投入されたご
みを還元性雰囲気で熱分解して可燃性ガス及び未燃固形
分を生成させる流動床ガス化炉と、流動床ガス化炉で生
成した可燃性ガス及び未燃固形分を高温燃焼させて未燃
固形分中の灰分を溶融スラグとして回収すると同時にダ
イオキシン類を分解する溶融炉とを備えたガス化溶融処
理プラントにおいて、流動層温度制御が流動空気量の操
作で行われる流動層温度制御手段と、溶融炉温度制御が
給じん装置速度の操作で行われる溶融炉温度制御手段
と、給じん装置速度の操作による流動層温度への干渉を
流動空気量補正により相殺する非干渉器とを設けたこと
を特徴とするガス化溶融処理プラントの制御装置。 - 【請求項５】 溶融炉で発生する高温燃焼ガスから熱回
収して蒸気を発生させる廃熱ボイラを備え、溶融炉温度
制御手段の代わりに、蒸気流量制御が給じん装置速度の
操作で行われる発生蒸気量制御手段を設けた請求項４記
載のガス化溶融処理プラントの制御装置。 - 【請求項６】 非干渉器が、給じん装置速度に比例した
流動空気量補正を行う非干渉制御である請求項４又は５
記載のガス化溶融処理プラントの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37317099A JP3548994B2 (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | ガス化溶融処理プラントの制御方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37317099A JP3548994B2 (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | ガス化溶融処理プラントの制御方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001182925A true JP2001182925A (ja) | 2001-07-06 |
| JP3548994B2 JP3548994B2 (ja) | 2004-08-04 |
Family
ID=18501702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37317099A Expired - Fee Related JP3548994B2 (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | ガス化溶融処理プラントの制御方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3548994B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009229042A (ja) * | 2008-03-25 | 2009-10-08 | Ihi Corp | 循環流動層ガス化装置とその空気流量制御方法及び装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111043867B (zh) * | 2019-10-28 | 2021-09-14 | 鞍钢股份有限公司 | 一种利用炼铁余热处理生活垃圾的系统及方法 |
-
1999
- 1999-12-28 JP JP37317099A patent/JP3548994B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009229042A (ja) * | 2008-03-25 | 2009-10-08 | Ihi Corp | 循環流動層ガス化装置とその空気流量制御方法及び装置 |
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| JP3548994B2 (ja) | 2004-08-04 |
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