JP2001201029A - 汚泥焼却制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 汚泥を効率的に処理することにある 【解決手段】本発明は、温度センサ４１は、汚泥焼却炉
２の温度を検出し、この温度が適正温度であれば、無接
触センサ４２ａ、若しくは重量センサ４２ｂは汚泥ケー
キの含水率に相当する信号を検出する。この検出信号か
ら前記汚泥ケーキの含水率を時系列的に予測し、この予
測値と汚泥燃焼に関するデータとから、汚泥焼却炉内温
度が一定となるような汚泥供給量または燃料供給量を演
算した後、この演算値に見合ったポンプ回転指令、また
は燃料供給量指令を汚泥供給ポンプ１４または燃料供給
系統３に与えることにより、汚泥焼却炉２内の温度を所
定の範囲に確保でき、汚泥を効率良く焼却させる汚泥焼
却制御装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下水処理場等で発
生する汚泥を効率的に処理するために利用される汚泥焼
却制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、下水処理場などでは、下水処理
後に汚泥が発生する。この汚泥を処理するために、汚泥
をほぼ一定サイズのケーキ状に形成し、この汚泥ケーキ
を汚泥焼却炉に搬送して焼却する処理が行われている。

【０００３】ところで、汚泥焼却炉の炉内温度を燃焼に
適切な値に安定させ、汚泥ケーキを効率良く焼却するた
めには、これから投入しようとする汚泥ケーキの含水
率、汚泥ケーキの供給量及び燃料の供給量を把握するこ
とが非常に重要である。

【０００４】従来の汚泥焼却制御では、操作員が汚泥焼
却炉の炉内温度を監視し、炉内温度が変化したとき、現
在投入されている汚泥ケーキの含水率を経験的に把握
し、炉内温度を所定温度範囲内に入るように汚泥ケーキ
の供給量や燃料供給量を計算する。そして、計算された
汚泥ケーキ供給量や燃料供給量を焼却炉に投入し適正な
温度で汚泥の焼却処理を行っている。

【０００５】なお、汚泥焼却炉に投入する前の汚泥ケー
キの一部を取り込んで分析計を用いて汚泥含水率を測定
する方法も使われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術で
は、操作員が炉内温度の変化を観測する必要があり、ま
た、炉内温度の変化幅に対応する炉内汚泥ケーキの含水
率を経験的に把握した後、投入する汚泥ケーキの供給量
や燃料の供給量を決める必要があり、非常に作業が煩雑
である。また、投入しようとする汚泥ケーキの含水率が
判らないため、これを分析計で測定しなければならな
い。この結果、炉内温度を安定させるまでの時間が長く
かかる問題がある。

【０００７】さらに、炉内温度が安定となるまでに時間
が長くなればなるほど炉内温度の変動が大きいため、焼
却炉の燃料である重油やガス等の燃焼費が上昇する一
方、焼却炉の寿命が短くなる。

【０００８】また、炉内の温度が下がることにより未燃
ガスが発生し、環境に悪影響を与える恐れがある。

【０００９】本発明は上記のような事情に鑑みてなされ
たもので、下水処理施設から発生する汚泥を効率的に処
理する汚泥焼却制御装置を提供することにある。

【００１０】また、本発明の他の目的は、焼却炉の安定
的、かつ、効率的な運用を確保する汚泥焼却制御装置を
提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、下水処理施設から発生する汚泥ケーキを搬
送し、かつ、汚泥供給ポンプを用いて汚泥焼却炉に投入
し、燃料の供給によって前記汚泥焼却炉内の温度を一定
に制御し前記汚泥ケーキを焼却する汚泥焼却制御装置に
おいて、前記汚泥焼却炉の温度を検出する温度センサ
と、前記搬送中の汚泥ケーキの含水率に相当する信号を
検出する含水率相当センサ出力信号から前記汚泥ケーキ
の含水率を演算する含水率演算手段と、前記汚泥焼却炉
への汚泥供給速度と前記含水率演算手段から得られる汚
泥ケーキの含水率とを用いて、前記汚泥焼却炉に今後投
入される汚泥の含水率を時系列的に予測する含水率時系
列予測手段と、この予測手段によって予測される汚泥の
含水率の予測値と汚泥燃焼に関するデータとから、汚泥
焼却炉内温度変化が予定範囲内となるような汚泥供給量
を演算する汚泥供給量演算手段とを備えることにある。

【００１２】このような手段を講じたことにより、投入
しようとする汚泥の含水率の予測値に応じて汚泥供給量
を算出でき、この供給量で汚泥を汚泥焼却炉に投入する
ことにより、一定温度範囲で汚泥を効率良く焼却するこ
とが可能になる。

【００１３】また、別の発明は、下水処理施設から発生
する汚泥ケーキを搬送し、かつ、汚泥供給ポンプを用い
て汚泥焼却炉に投入し、燃料の供給によって前記汚泥焼
却炉内の温度を一定に制御し前記汚泥ケーキを焼却する
汚泥焼却制御装置において、前記汚泥焼却炉の温度を検
出する温度センサと、前記搬送中の汚泥ケーキの含水率
に相当する信号を検出する含水率相当センサ出力信号か
ら前記汚泥ケーキの含水率を演算する含水率演算手段
と、前記汚泥焼却炉への汚泥供給速度と前記含水率演算
手段から得られる汚泥ケーキの含水率とを用いて、前記
汚泥焼却炉に今後投入される汚泥の含水率を時系列的に
予測する含水率時系列予測手段と、この予測手段によっ
て予測される汚泥の含水率の予測値と汚泥燃焼に関する
データとから、汚泥焼却炉内温度変化が予定範囲内とな
るような燃料供給量を演算する燃料供給量演算手段とを
備えることにある。

【００１４】このような手段を講じたことにより、投入
しようとする汚泥の含水率の予測値に応じて燃料供給量
を算出でき、この供給量の燃料を汚泥焼却炉に提供する
ことにより、前記汚泥を一定温度範囲で効率良く焼却す
ることが可能になる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１６】図１は本発明に係る汚泥焼却制御装置の一
実施の形態を示す構成図である。

【００１７】この汚泥焼却制御装置は、汚泥ケーキを供
給する汚泥ケーキ供給系統１と、この汚泥ケーキ供給系
統１から供給される汚泥を焼却する汚泥焼却炉２と、こ
の汚泥焼却炉２内に投入される汚泥を焼却するための燃
料を供給する燃料供給系統３と、これら各系統１、３の
汚泥、燃料の供給量を調節し汚泥焼却炉２内を所定の温
度に制御する焼却制御装置４とによって構成されてい
る。

【００１８】前記汚泥ケーキ供給系統１は、下水処理場
等で発生した汚泥ケーキ１１を所要の間隔をもって搬送
し汚泥ホッパー１２に供給する汚泥供給コンベア１３及
びこの汚泥ホッパー１２内に供給された汚泥を汚泥焼却
炉２に付設された汚泥ケーキフィーダ２１を通して炉内
の流動層に供給する汚泥供給ポンプ１４が設けられてい
る。

【００１９】前記汚泥焼却炉２は、筒状体に形成され、
その炉高さ方向、つまり炉の下部側から上部側にそって
順次下部燃焼器２２、前記汚泥ケーキフィーダ２１、上
部燃焼器２３及びガストーチ２４が取り付けられてい
る。

【００２０】前記燃料供給系統３は、都市ガス等の燃料
供給源３１と、この燃料供給源３１からの都市ガスを下
部燃焼器２２、上部燃焼器２３及びガストーチ２４に導
く配管路３２と、空気を取り込んで吐出するシールブロ
ア３３と、このブロア３３から吐出される空気を都市ガ
スと同様に下部燃焼器２２、上部燃焼器２３及びガスト
ーチ２４に導く少なくとも一つ以上の配管路３４a、３
４bとによって構成されている。

【００２１】前記焼却制御装置４は、汚泥焼却炉１の炉
壁上下方向に取り付けられ炉内の温度を測定する温度セ
ンサ４１、汚泥供給コンベア１３の下流端側または汚泥
ホッパー１２に設けられ汚泥ケーキ１１の含水率を測定
する無接触センサ４２ａまたは重量センサ４２ｂ、前記
汚泥供給ポンプ１４の回転数を検出する回転数センサ４
３、ガス燃料の流量を検出する流量センサ４４、前記温
度センサ４１の検出温度に基づき、操作員が自動運転か
手動運転かを設定し、かつ、自動運転時に燃料供給量一
定モード／汚泥供給量一定モードの運用モードを設定す
る監視操作卓４５及びセンサ４２の出力に基づいて、汚
泥ケーキ１１の汚泥焼却炉１への供給量を制御する汚泥
供給量制御や都市ガス等の燃料の供給量を制御する燃料
供給量制御を実行する制御装置４６等によって構成され
ている。

【００２２】次に、以上のような汚泥焼却制御装置の動
作について図２を参照して説明する。

【００２３】まず、制御装置４６は、温度センサ４１か
ら送られてくる汚泥焼却炉内の温度を取り込み（Ｓ
１）、この炉内温度が汚泥ケーキ１１を燃焼するのに適
正な温度であるか否かを判定する（Ｓ２）。一般に、汚
泥ケーキ燃焼時の汚泥焼却炉内の温度は過去の経験等か
らほぼ所定の温度範囲にあることが決められている。

【００２４】このステップＳ２において炉内温度が適正
であると判定されたとき、監視操作卓４５の表示装置に
燃料供給量一定モード／汚泥供給量一定モードの何れか
の運用モードで運転するかの選択メッセージを表示し、
一方、適正でないと判定されたときには、監視操作卓４
５の表示装置に操作員による手動操作を実施すべきメセ
ージを表示する。従って、適正でないときには、操作員
による手動操作のもとに運転を行うことになる（Ｓ
３）。

【００２５】ところで、ステップＳ２において炉内温度
が適正であると判定されたとき、引き続き、何れの運用
モードであるか否かを判定する（Ｓ４）。このとき、監
視操作卓４５から燃料供給量一定モードが設定されてい
る場合、汚泥供給コンベア１３の下流端側に設置される
無接触センサ４２ａまたは汚泥ホッパー１２に設けられ
る重量センサ４２ｂの出力情報を取り込み、この出力値
に所定の係数を乗算する換算式によって汚泥ケーキ１１
の含水率を求める（Ｓ５）。

【００２６】しかる後、制御装置４６は、回転数センサ
４３から汚泥供給ポンプ１４のポンプ回転数を取り込
み、汚泥焼却炉１に対して今後投入すべき汚泥ケーキ１
１の含水率について時系列的な予測を行う（Ｓ６）。例
えば汚泥ケーキ１１の含水率が既知であり、かつ、ポン
プ回転数（回転速度）がわかれば、今後投入される汚泥
ケーキ数、ひいては汚泥供給量を予測できるので、この
予測値と例えば発熱量等の汚泥の燃焼に関するデータと
を用いて、汚泥焼却炉内の温度が一定となるような汚泥
供給量を演算し（Ｓ７）、この汚泥供給量に見合った回
転数指令を汚泥供給ポンプ１４に送出し（Ｓ８）、汚泥
供給量を制御する。

【００２７】次に、ステップＳ４において監視操作卓４
５から汚泥供給量一定モードが設定されていると判定さ
れたとき、前述と同様に汚泥供給コンベア１３の下流端
側に設置される無接触センサ４２ａまたは汚泥ホッパー
１２に設けられる重量センサ４２ｂの出力情報を取込
み、この出力値に所定の係数を乗算する換算式によって
汚泥ケーキ１１の含水率を求める（Ｓ９）。

【００２８】さらに、制御装置４６は、回転数センサ４
３による汚泥供給ポンプ１４のポンプ回転数を取り込
み、汚泥焼却炉１に対して今後投入すべき汚泥ケーキ１
１の含水率について時系列的な予測を行う（Ｓ１０）。
そして、前述と同様に予測値と例えば発熱量等の汚泥の
燃焼に関するデータとを用いて、汚泥焼却炉内の温度変
化が予定範囲内となるような燃焼供給量を演算し（Ｓ１
１）、この燃料供給量に見合った指令を燃料供給源３１
に送出し（Ｓ１２）、燃料供給量の制御を行う。

【００２９】図３は本発明装置による燃料供給量一定モ
ードの運用の一例を説明する図である。

【００３０】この例は、含水率の高い汚泥ケーキ１１を
投入した時の各種データの変化を示している。なお、実
線は従来の制御による各種データの変化を示し、点線は
本発明装置による各種データの変化を示している。

【００３１】今、同図（ａ）に示すように、時刻ｔ１に
おいて含水率の高い汚泥ケーキ１１が汚泥供給コンベア
１３に載置されると、当該汚泥ケーキ１１が時間Ｔ経過
後に汚泥焼却炉１に投入される。

【００３２】その結果、含水率の高い汚泥が汚泥焼却炉
内に投入され始めると、同図（ｂ）に示すように時刻ｔ
２において、汚泥焼却炉内の炉内温度が徐々に下がり始
めるが、ここで従来の制御では、操作員が温度計の指示
から炉内の温度が下がってきたことを確認し、含水率の
高い汚泥ケーキ１１が投入されていると判断し、同図
（ｃ）の実線のように汚泥供給速度を手動操作によって
徐々に落としている。よって、従来の制御では、汚泥焼
却炉内の温度が大きな傾斜で下降と上昇の変化を呈する
ので、炉内の温度が所定温度となるまでに相当な時間が
かかり、燃料費のコスト増の他、未燃ガスの発生といっ
た問題が出てくる。

【００３３】これに対し、本発明装置における制御で
は、同図（ｃ）の点線で示すように含水率の高い汚泥ケ
ーキ１１の汚泥焼却炉内への投入に合わせて、汚泥供給
速度を徐々に落すので、同図（ｂ）の点線で示す如く汚
泥焼却炉内の温度変動が抑制され、汚泥焼却炉において
所定の温度範囲を確保でき、ひいては効率のよい運転を
継続できる。

【００３４】次に、汚泥供給量一定モードによる運用の
一例について図４を参照して説明する。

【００３５】この例においても、燃料供給量一定モード
と同様に、時刻ｔ１において含水率の高い汚泥ケーキ１
１が汚泥供給コンベア１３に載置されると（同図ａ参
照）、当該汚泥ケーキ１１が時間Ｔ経過後に汚泥焼却炉
１に投入される。

【００３６】その結果、含水率の高い汚泥が汚泥焼却炉
内に投入され始めると、同図（ｂ）に示すように時刻ｔ
２で汚泥焼却炉内の炉内温度が徐々に下がり始めるが、
ここで従来の制御では、操作員が温度計の指示から炉内
の温度が下がってきたことを確認し、含水率の高い汚泥
ケーキ１１が投入されていると判断し、同図（ｃ）の実
線のように燃料供給量を手動操作によって徐々に増やし
ていく。よって、従来の制御では、汚泥焼却炉内の温度
が大きな傾斜で下降すると、温度を上げるために燃料供
給量を増やしていき、それに伴って炉内の温度が上昇し
て所定温度に達した時に今度は逆に燃料供給量を落とし
ていく。所定の燃料供給量に落ち着かせる。

【００３７】その結果、炉内の温度変化に応じて燃料供
給量を大きく変化させるので、炉内温度の安定化に長時
間を要するとともに、その間に燃料供給量を大幅に供給
することになり、燃料費が大幅に増加する問題がある。

【００３８】これに対し、本発明装置における制御で
は、同図（ｃ）の点線で示すように含水率の高い汚泥ケ
ーキ１１の汚泥焼却炉内への投入に合わせて、燃料の供
給量を増やすことにより、同図（ｂ）の点線で示す如く
汚泥焼却炉内の温度変動が抑制され、汚泥焼却炉におい
て所定の温度範囲を確保でき、ひいては効率のよい運転
を継続できる。

【００３９】従って、以上のような実施の形態によれ
ば、汚泥ケーキ１１の含水率を速やかに検出し、汚泥供
給速度または燃料供給量を制御するので、重油やガスの
燃料費を大幅に低減できる。また、汚泥ケーキ１１の含
水率を速やかに検出し、汚泥供給速度または燃料供給量
を制御することにより、汚泥焼却炉内の温度変化を小さ
くできるので、燃焼炉の寿命を長くすることが可能であ
る。

【００４０】さらに、従来の場合には、汚泥焼却炉内の
温度が下がることにより、未燃ガスが発生するが、本制
御装置では、汚泥焼却炉内の温度を所定の温度範囲で制
御可能であるので、未燃ガスの発生を防止できる。

【００４１】さらに、燃料供給量一定モードと汚泥供給
量一定モードとを用意し、何れかの運用モードを選択可
能としているので、ユーザ側において汚泥処理量の優
先、燃料消費量の抑制の優先を適宜選択することができ
る。

【００４２】なお、上記実施例では、汚泥の含水率の時
系列的に予測値を求めた後、汚泥焼却炉内温度が一定と
なるような汚泥供給量または燃料供給量を求めるだけに
用いたが、例えば汚泥の含水率の時系列的に予測値を送
出し例えば監視操作卓４６の表示装置に表示するように
すれば、人為的に含水率の予測値を把握でき、監視精度
の向上に寄与する。

【００４３】その他、本発明はその要旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施できる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、汚
泥焼却炉に投入される汚泥の含水率を予測し、汚泥の焼
却を効率的に処理できる汚泥焼却制御装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る汚泥焼却制御装置の一実施の形態
を示す構成図。

【図２】図１に示す制御装置の動作を説明するフローチ
ャート。

【図３】本発明制御装置による燃料供給量一定モードの
一例を説明する各種データの変化状態図。

【図４】本発明制御装置による汚泥供給量一定モードの
一例を説明する各種データの変化状態図。

【符号の説明】

１…汚泥ケーキ供給系統 ２…汚泥焼却炉 ３…燃料供給系統 ４…焼却制御装置 １２…汚泥ホッパー １３…汚泥供給コンベア １４…汚泥供給ポンプ ２１…汚泥ケーキフィーダ ２２…下部燃焼器 ２３…上部燃焼器 ２４…ガストーチ ３１…燃料供給源 ３２…配管路 ３３…シールブロア ３４ａ、３４ｂ…配管路 ４１…温度センサ ４２ａ…無接触センサ ４２ｂ…重量センサ ４３…回転数センサ ４４…流量センサ ４５…監視操作卓 ４６…制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堤 正彦 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 長岩 明弘 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 Ｆターム(参考） 3K061 AA16 AB01 AC02 DB01 3K062 AA16 AB01 AC02 BA02 CA00 CB00 DA35 DB01 DB12

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下水処理施設から発生する汚泥ケーキを
   搬送し、かつ、汚泥供給ポンプを用いて汚泥焼却炉に投
   入し、燃料の供給によって前記汚泥焼却炉内の温度を一
   定に制御し前記汚泥ケーキを焼却する汚泥焼却制御装置
   において、 前記汚泥焼却炉の温度を検出する温度センサと、 前記搬送中の汚泥ケーキの含水率に相当する信号を検出
   する含水率相当センサ出力信号から前記汚泥ケーキの含
   水率を演算する含水率演算手段と、 前記汚泥焼却炉への汚泥供給速度と前記含水率演算手段
   から得られる汚泥ケーキの含水率とを用いて、前記汚泥
   焼却炉に今後投入される汚泥の含水率を時系列的に予測
   する含水率時系列予測手段と、 この予測手段によって予測される汚泥の含水率の予測値
   と汚泥燃焼に関するデータとから、汚泥焼却炉内温度変
   化が予定範囲内となるような汚泥供給量を演算する汚泥
   供給量演算手段と、 を備えたことを特徴とする汚泥焼却制御装置。
2. 【請求項２】 下水処理施設から発生する汚泥ケーキを
   搬送し、かつ、汚泥供給ポンプを用いて汚泥焼却炉に投
   入し、燃料の供給によって前記汚泥焼却炉内の温度を一
   定に制御し前記汚泥ケーキを焼却する汚泥焼却制御装置
   において、 前記汚泥焼却炉の温度を検出する温度センサと、 前記搬送中の汚泥ケーキの含水率に相当する信号を検出
   する含水率相当センサ出力信号から前記汚泥ケーキの含
   水率を演算する含水率演算手段と、 前記汚泥焼却炉への汚泥供給速度と前記含水率演算手段
   から得られる汚泥ケーキの含水率とを用いて、前記汚泥
   焼却炉に今後投入される汚泥の含水率を時系列的に予測
   する含水率時系列予測手段と、 この予測手段によって予測される汚泥の含水率の予測値
   と汚泥燃焼に関するデータとから、汚泥焼却炉内温度変
   化が予定範囲内となるような燃料供給量を演算する燃料
   供給量演算手段と、 を備えたことを特徴とする汚泥焼却制御装置。