JP2002162013A - 産業廃棄物の焼却方法 - Google Patents
産業廃棄物の焼却方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は産業廃棄物焼却プロセスの焼却温度を
制御して、焼却放出物が政府の条例に従い、操作および
資本費用が最少になるような新規方法を提供する。 【解決手段】（ａ）焼却炉中に廃棄物流れが供給されて
いるかどうかを確認する段階；（ｂ）放出物のＣＯ放出
量を評価して、ΔＣＯ（（ＣＯ放出量）−（目標量）で
あり、０より小さいかまたは０より大きい）を計算する
段階；および（ｃ）ΔＣＯの増加または減少に対応して
火室温度を調節する段階を含む放出生成物を生じる産業
廃棄物の焼却方法。
制御して、焼却放出物が政府の条例に従い、操作および
資本費用が最少になるような新規方法を提供する。 【解決手段】（ａ）焼却炉中に廃棄物流れが供給されて
いるかどうかを確認する段階；（ｂ）放出物のＣＯ放出
量を評価して、ΔＣＯ（（ＣＯ放出量）−（目標量）で
あり、０より小さいかまたは０より大きい）を計算する
段階；および（ｃ）ΔＣＯの増加または減少に対応して
火室温度を調節する段階を含む放出生成物を生じる産業
廃棄物の焼却方法。
Description
【０００１】本発明は産業廃棄物処理の分野に関し、さ
らに詳細には、工業的製造業、例えば化学工業（たとえ
ばアクリロニトリル、アクリル酸およびそのエステル、
メタクリル酸およびそのエステル、塩化ビニルモノマー
の製造に関連する工業プロセス）、石油精製工業、石油
化学工業、医薬品工業、および食品工業における、熱酸
化器、炉、燃焼室、または焼却炉（以下、個別にまたは
まとめて「焼却炉」と称する）（ボイラーとの組合せの
有無を問わない）中の産業廃棄物流れの焼却に関する。
らに詳細には、工業的製造業、例えば化学工業（たとえ
ばアクリロニトリル、アクリル酸およびそのエステル、
メタクリル酸およびそのエステル、塩化ビニルモノマー
の製造に関連する工業プロセス）、石油精製工業、石油
化学工業、医薬品工業、および食品工業における、熱酸
化器、炉、燃焼室、または焼却炉（以下、個別にまたは
まとめて「焼却炉」と称する）（ボイラーとの組合せの
有無を問わない）中の産業廃棄物流れの焼却に関する。
【０００２】化学工業、石油精製工業、石油化学工業、
医薬品工業、および食品工業などの工業において一般に
焼却される廃棄物流れが生じる。かかる廃棄物流れは、
スラッジ、スラリー、気体、液体、油状物、またはその
組合せである。たとえば、処理することが必要な廃棄物
流れを生じる化学プロセスとしては、アクリロニトリ
ル、メタクリル酸およびそのエステル、アクリル酸およ
びそのエステル、塩化ビニルモノマー、フェノール、合
成ガス、およびエチレンの製造が挙げられる。石油精製
の廃棄物流れの発生源としては：ハイドロトリーターパ
ージガス；接触改質器オーバーヘッドガス；およびスタ
ビライザーカラムからの燃料ガスが挙げられる。化学プ
ラントの発生源としては：廃棄水素流れ；ベントヘッダ
ー流れ；スロップオイル流れ；アブソーバーおよびスト
リッパーカラムオーバーヘッド流れ；および廃水処理シ
ステムからの排水が挙げられる。
医薬品工業、および食品工業などの工業において一般に
焼却される廃棄物流れが生じる。かかる廃棄物流れは、
スラッジ、スラリー、気体、液体、油状物、またはその
組合せである。たとえば、処理することが必要な廃棄物
流れを生じる化学プロセスとしては、アクリロニトリ
ル、メタクリル酸およびそのエステル、アクリル酸およ
びそのエステル、塩化ビニルモノマー、フェノール、合
成ガス、およびエチレンの製造が挙げられる。石油精製
の廃棄物流れの発生源としては：ハイドロトリーターパ
ージガス；接触改質器オーバーヘッドガス；およびスタ
ビライザーカラムからの燃料ガスが挙げられる。化学プ
ラントの発生源としては：廃棄水素流れ；ベントヘッダ
ー流れ；スロップオイル流れ；アブソーバーおよびスト
リッパーカラムオーバーヘッド流れ；および廃水処理シ
ステムからの排水が挙げられる。
【０００３】焼却プロセスは、エネルギーを放出する急
速な酸化プロセスであり、このエネルギーはボイラー中
で蒸気を発生させるなどの有用な作業を行うために利用
されることもある。焼却プロセスは高分解効率を達成す
ることができるが、これらのシステムは関係するエネル
ギーのために典型的には操作に費用がかかる。最も重要
なことは、焼却システムはその操作に関連する二次的放
出物があり、これは、環境機関、たとえば環境保護局
（Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ
Ａｇｅｎｃｙ “ＥＰＡ”）およびテキサス天然資源
保護委員会（Ｔｅｘａｓ Ｎａｔｕｒａｌ Ｒｅｓｏｕ
ｒｃｅｓ Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ Ｃｏｍｍｉｓｓ
ｉｏｎ “ＴＮＲＣＣ”）により厳重に規制される。典
型的に規制される焼却放出物中の物質はＣＯおよびＮＯ
ｘである。ＣＯ２も温室ガスであるので問題である。一
般に、環境規制は、時間基準で企業の廃棄物焼却プロセ
スから放出されるこれらの物質の量を制限する。したが
って、焼却により廃棄物流れを処理する場合の目標は、
エネルギー消費を最小限に抑えて該当する環境規制に従
い、プロセスを費用効果的に良好にすることである。産
業廃棄物流れの公知の焼却システムは、この目標を達成
できていない。
速な酸化プロセスであり、このエネルギーはボイラー中
で蒸気を発生させるなどの有用な作業を行うために利用
されることもある。焼却プロセスは高分解効率を達成す
ることができるが、これらのシステムは関係するエネル
ギーのために典型的には操作に費用がかかる。最も重要
なことは、焼却システムはその操作に関連する二次的放
出物があり、これは、環境機関、たとえば環境保護局
（Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ
Ａｇｅｎｃｙ “ＥＰＡ”）およびテキサス天然資源
保護委員会（Ｔｅｘａｓ Ｎａｔｕｒａｌ Ｒｅｓｏｕ
ｒｃｅｓ Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ Ｃｏｍｍｉｓｓ
ｉｏｎ “ＴＮＲＣＣ”）により厳重に規制される。典
型的に規制される焼却放出物中の物質はＣＯおよびＮＯ
ｘである。ＣＯ２も温室ガスであるので問題である。一
般に、環境規制は、時間基準で企業の廃棄物焼却プロセ
スから放出されるこれらの物質の量を制限する。したが
って、焼却により廃棄物流れを処理する場合の目標は、
エネルギー消費を最小限に抑えて該当する環境規制に従
い、プロセスを費用効果的に良好にすることである。産
業廃棄物流れの公知の焼却システムは、この目標を達成
できていない。
【０００４】これまでの一般的な焼却システムにおい
て、環境規制は焼却プロセスの操作条件を「スタックテ
スト（ｓｔａｃｋ ｔｅｓｔ）」中に用いられる特定の
操作条件に限定する。通常、「スタックテスト」は最悪
状態で行われる。したがって、スタックテストにより指
定される温度、燃料、および空気などの操作条件は、廃
棄物流れの組成、供給量または燃料値（ｆｕｅｌ ｖａ
ｌｕｅ）における変化に適応できるほど柔軟でない。こ
の一つの「最悪状態」法に基づいた操作条件は、厳格な
環境認可要件により指定されることが多いのでほとんど
変わることはない。さらに、スタックテストはめったに
行われないので変更の機会がほとんどない。この方法に
より放出コンプライアンスは保証されるが、その不可変
性により焼却炉は常に最もコストの高い操作条件で操業
されることも確実である。
て、環境規制は焼却プロセスの操作条件を「スタックテ
スト（ｓｔａｃｋ ｔｅｓｔ）」中に用いられる特定の
操作条件に限定する。通常、「スタックテスト」は最悪
状態で行われる。したがって、スタックテストにより指
定される温度、燃料、および空気などの操作条件は、廃
棄物流れの組成、供給量または燃料値（ｆｕｅｌ ｖａ
ｌｕｅ）における変化に適応できるほど柔軟でない。こ
の一つの「最悪状態」法に基づいた操作条件は、厳格な
環境認可要件により指定されることが多いのでほとんど
変わることはない。さらに、スタックテストはめったに
行われないので変更の機会がほとんどない。この方法に
より放出コンプライアンスは保証されるが、その不可変
性により焼却炉は常に最もコストの高い操作条件で操業
されることも確実である。
【０００５】スタックテスト操作条件で行われる公知の
産業廃棄物焼却プロセスにおいて、廃棄物流れは一般に
大量の燃料、例えば天然ガス、および過剰の空気と炉内
で組み合わされる。大量の燃料が用いられるので、この
公知プロセスにより発生する放出物は通常環境規制に従
う。しかしながら、この方法は主な燃料である天然ガス
が高価であるので費用効果的によくない。さらに、過剰
の燃料が用いられるので、焼却炉の温度は非常に高く、
通常約１０００°Ｆ（５３８℃）から約２０００°Ｆ
（１０７６℃）である。このような高い温度は、システ
ムへの供給される空気中の窒素と組み合わされて、望ま
しくない量の厳重に規制される排出物質であるＮＯｘが
発生する。
産業廃棄物焼却プロセスにおいて、廃棄物流れは一般に
大量の燃料、例えば天然ガス、および過剰の空気と炉内
で組み合わされる。大量の燃料が用いられるので、この
公知プロセスにより発生する放出物は通常環境規制に従
う。しかしながら、この方法は主な燃料である天然ガス
が高価であるので費用効果的によくない。さらに、過剰
の燃料が用いられるので、焼却炉の温度は非常に高く、
通常約１０００°Ｆ（５３８℃）から約２０００°Ｆ
（１０７６℃）である。このような高い温度は、システ
ムへの供給される空気中の窒素と組み合わされて、望ま
しくない量の厳重に規制される排出物質であるＮＯｘが
発生する。
【０００６】従来、焼却システムからのＣＯおよびＮＯ
ｘ排出物を最少にするための工夫は、システムにおける
空気（例えば、温度、流量、および分布）の調節および
その分布の最適化に的を絞ってきた。これは、放出物の
酸素含量をモニターすることにより行われてきた。
ｘ排出物を最少にするための工夫は、システムにおける
空気（例えば、温度、流量、および分布）の調節および
その分布の最適化に的を絞ってきた。これは、放出物の
酸素含量をモニターすることにより行われてきた。
【０００７】焼却炉放出物の酸素含量の測定またはモニ
タリングは、標準的フィードバック制御として公知のシ
ステムにおいて用いられ、焼却システム中への空気供給
を調節することにより最終的に焼却炉排出物中のＣＯの
量が制御される。空気が不十分であるとシステムは燃料
過剰になり、爆発の危険性がある。過剰の空気はこの問
題を回避し、完全燃焼を達成するのに好ましいが、空気
が多すぎると過剰のＮＯｘが形成され、多くのエネルギ
ー消費が必要となる。また、より多くの空気を用いるこ
とはより大きなファンが必要ということで、これはそれ
自体、本質的に高価である。これまで、公知システムは
システムを最適化するための制御変数として温度に注目
していないので、焼却プロセスを最適化するための公知
手段、すなわち放出物の酸素含量をモニターすることに
より空気供給物を制御することによる手段では、加熱し
なければならない過剰の空気と放出物中にＣＯおよびＮ
Ｏ ｘが過剰に形成される問題が焼却プロセスに課され
る。焼却プロセスの制御がこの方法のみに限定される場
合には、操業費用は高く、効率は低い。
タリングは、標準的フィードバック制御として公知のシ
ステムにおいて用いられ、焼却システム中への空気供給
を調節することにより最終的に焼却炉排出物中のＣＯの
量が制御される。空気が不十分であるとシステムは燃料
過剰になり、爆発の危険性がある。過剰の空気はこの問
題を回避し、完全燃焼を達成するのに好ましいが、空気
が多すぎると過剰のＮＯｘが形成され、多くのエネルギ
ー消費が必要となる。また、より多くの空気を用いるこ
とはより大きなファンが必要ということで、これはそれ
自体、本質的に高価である。これまで、公知システムは
システムを最適化するための制御変数として温度に注目
していないので、焼却プロセスを最適化するための公知
手段、すなわち放出物の酸素含量をモニターすることに
より空気供給物を制御することによる手段では、加熱し
なければならない過剰の空気と放出物中にＣＯおよびＮ
Ｏ ｘが過剰に形成される問題が焼却プロセスに課され
る。焼却プロセスの制御がこの方法のみに限定される場
合には、操業費用は高く、効率は低い。
【０００８】システムを最適化するための手段として放
出物の酸素含量を用いる公知焼却システムのいくつかに
ついてのさらなる問題は、廃棄物流れの状態が変わる
と、焼却システムをこの変化に最適かつ確実に適応でき
ず、その結果、プロセス性能が非効率的でコストがかか
り、おそらくは規制を守れない。公知システムにおける
プロセスパラメータ、例えば温度は、廃棄物流れにおけ
る変化に応じて調節されない。さらに、公知システムに
おいて、廃棄物流れにおける変化に対処する唯一の手段
は、従来は過剰の空気をシステムに添加することであ
り、この結果、前記のような欠点が生じる。
出物の酸素含量を用いる公知焼却システムのいくつかに
ついてのさらなる問題は、廃棄物流れの状態が変わる
と、焼却システムをこの変化に最適かつ確実に適応でき
ず、その結果、プロセス性能が非効率的でコストがかか
り、おそらくは規制を守れない。公知システムにおける
プロセスパラメータ、例えば温度は、廃棄物流れにおけ
る変化に応じて調節されない。さらに、公知システムに
おいて、廃棄物流れにおける変化に対処する唯一の手段
は、従来は過剰の空気をシステムに添加することであ
り、この結果、前記のような欠点が生じる。
【０００９】しかしながら、これらの規制がわかってい
ながら、公知焼却法の多くは費用効果基準に基づいたコ
ンプライアンス（ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ）を確実にする
ことができなかった。したがって、工業的製造業では、
産業廃棄物焼却プロセスからの放出物を制御して環境規
制に確実に従うだけでなく、資本費用と操業費用が著し
く減少される廃棄物の焼却方法を提供する方法は非常に
歓迎されるであろう。
ながら、公知焼却法の多くは費用効果基準に基づいたコ
ンプライアンス（ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ）を確実にする
ことができなかった。したがって、工業的製造業では、
産業廃棄物焼却プロセスからの放出物を制御して環境規
制に確実に従うだけでなく、資本費用と操業費用が著し
く減少される廃棄物の焼却方法を提供する方法は非常に
歓迎されるであろう。
【００１０】したがって、本発明の一の目的は、産業廃
棄物焼却プロセスを最適化し、プロセスからの放出物が
環境規制に従い、プロセスが費用効果的に優れているよ
うな新規方法を提供することである。
棄物焼却プロセスを最適化し、プロセスからの放出物が
環境規制に従い、プロセスが費用効果的に優れているよ
うな新規方法を提供することである。
【００１１】本発明のさらなる目的は、放出物が目標量
またはそれより低く保たれるような方法で廃棄物流れに
おける変化（たとえば、燃料値、温度、供給量、または
組成における変化）に焼却プロセスを迅速かつ正確に適
応させることができる新規方法を提供することである。
またはそれより低く保たれるような方法で廃棄物流れに
おける変化（たとえば、燃料値、温度、供給量、または
組成における変化）に焼却プロセスを迅速かつ正確に適
応させることができる新規方法を提供することである。
【００１２】これらの目的および当業者らが本明細書を
読むと明らかになるであろう他の目的は、ひとつには放
出物および廃棄物流れにおける変化に対応して焼却炉の
操作温度（以下、「火室温度（ｆｉｒｅｂｏｘ ｔｅｍ
ｐｅｒａｔｕｒｅ）」と記載する）を変更すると、焼却
プロセスおよびその結果としての焼却廃棄物を制御する
ことができるという驚くべき発見に基づく。
読むと明らかになるであろう他の目的は、ひとつには放
出物および廃棄物流れにおける変化に対応して焼却炉の
操作温度（以下、「火室温度（ｆｉｒｅｂｏｘ ｔｅｍ
ｐｅｒａｔｕｒｅ）」と記載する）を変更すると、焼却
プロセスおよびその結果としての焼却廃棄物を制御する
ことができるという驚くべき発見に基づく。
【００１３】本発明は産業廃棄物の新規焼却方法に関す
る。一態様において、本発明に含まれる方法の一つは： （ａ）廃棄物流れが焼却炉中に供給されているかどうか
を確認する段階； （ｂ）ＣＯ放出量を評価して、［（ＣＯ放出量）−（目
標ＣＯ量）］（以下「ΔＣＯ」と称する）を計算する段
階；および （ｃ）ΔＣＯ計算値に応じて焼却炉の火室温度を調節す
る段階を含む。
る。一態様において、本発明に含まれる方法の一つは： （ａ）廃棄物流れが焼却炉中に供給されているかどうか
を確認する段階； （ｂ）ＣＯ放出量を評価して、［（ＣＯ放出量）−（目
標ＣＯ量）］（以下「ΔＣＯ」と称する）を計算する段
階；および （ｃ）ΔＣＯ計算値に応じて焼却炉の火室温度を調節す
る段階を含む。
【００１４】さらなる態様において、本発明に含まれる
方法の一つは： （ａ）供給量および燃料含量を有する廃棄物流れが焼却
炉中に供給されているかどうかを確認する段階； （ｂ）廃棄物流れの供給量を測定し、［（時間ｔ１での
廃棄物流れの質量流量）−（時間ｔ０での廃棄物流れの
質量流量）（ｔ１＞ｔ０）］（以下、「ΔＭ」と称す
る）を計算する段階； （ｃ）ΔＭが０より大きいかまたは０より小さいならば
焼却炉の火室温度を調節する段階； （ｄ）廃棄物流れのエネルギー含量を分析し、［（時間
ｔ１での廃棄物流れのエネルギー含量）−（時間ｔ０で
の廃棄物流れのエネルギー含量）（ｔ１＞ｔ０）］（以
下、「ΔＥ」と称する）を計算する段階； （ｅ）ΔＥが０より大きいかまたは０より小さいならば
焼却炉の火室温度を調節する段階； （ｆ）放出物のＣＯ放出量を評価して、ΔＣＯを計算す
る段階；および （ｇ）ΔＣＯが０より大きいかまたは０より小さいなら
ば焼却炉の火室温度を調節する段階を含む。
方法の一つは： （ａ）供給量および燃料含量を有する廃棄物流れが焼却
炉中に供給されているかどうかを確認する段階； （ｂ）廃棄物流れの供給量を測定し、［（時間ｔ１での
廃棄物流れの質量流量）−（時間ｔ０での廃棄物流れの
質量流量）（ｔ１＞ｔ０）］（以下、「ΔＭ」と称す
る）を計算する段階； （ｃ）ΔＭが０より大きいかまたは０より小さいならば
焼却炉の火室温度を調節する段階； （ｄ）廃棄物流れのエネルギー含量を分析し、［（時間
ｔ１での廃棄物流れのエネルギー含量）−（時間ｔ０で
の廃棄物流れのエネルギー含量）（ｔ１＞ｔ０）］（以
下、「ΔＥ」と称する）を計算する段階； （ｅ）ΔＥが０より大きいかまたは０より小さいならば
焼却炉の火室温度を調節する段階； （ｆ）放出物のＣＯ放出量を評価して、ΔＣＯを計算す
る段階；および （ｇ）ΔＣＯが０より大きいかまたは０より小さいなら
ば焼却炉の火室温度を調節する段階を含む。
【００１５】本発明の多くの利点の一つは、廃棄物の望
ましい分解効率を維持するために必要なのはあまり高価
でない燃料であることである。したがって、焼却プロセ
スにおいて用いられるエネルギーが少なく；したがって
製造業者らはコスト節約を実現する。本発明のさらなる
利点は、空気供給の増加が避けられるので、発生する望
ましくない放出物が少ないことである。したがって、シ
ステムにおいて大量の空気を用いることに関連する資本
費用および操業費用を節約することができる。
ましい分解効率を維持するために必要なのはあまり高価
でない燃料であることである。したがって、焼却プロセ
スにおいて用いられるエネルギーが少なく；したがって
製造業者らはコスト節約を実現する。本発明のさらなる
利点は、空気供給の増加が避けられるので、発生する望
ましくない放出物が少ないことである。したがって、シ
ステムにおいて大量の空気を用いることに関連する資本
費用および操業費用を節約することができる。
【００１６】本発明の他の利点は以下の明細書、請求の
範囲および図面を見ると当業者には明らかであろう。
範囲および図面を見ると当業者には明らかであろう。
【００１７】本発明の態様およびその利点は以下の図面
と合わせて以下の記載事項を参照してさらによく理解で
きる。図中、類似の参照番号は類似した特徴を示す。図
１は、本発明を実施する際に用いることができる公知の
熱酸化器、焼却炉または燃焼室の図である。図２は、本
発明を実施する一態様にしたがってＣＯコンプライアン
スを達成するための温度制御のフィードバック法を示す
フローチャートである。図３は、本発明を実施する一態
様にしたがってＣＯコンプライアンスを達成するための
温度制御の組合せフィードフォワード／フィードバック
法を示すフローチャートである。図４は、温度と廃棄物
質量流量間の相関関係のグラフであり、本発明を実施す
る一態様により得られる改良の一例を示す。図５は、焼
却炉中の所定の操作条件でのＣＯ濃度対温度の関係のグ
ラフである。
と合わせて以下の記載事項を参照してさらによく理解で
きる。図中、類似の参照番号は類似した特徴を示す。図
１は、本発明を実施する際に用いることができる公知の
熱酸化器、焼却炉または燃焼室の図である。図２は、本
発明を実施する一態様にしたがってＣＯコンプライアン
スを達成するための温度制御のフィードバック法を示す
フローチャートである。図３は、本発明を実施する一態
様にしたがってＣＯコンプライアンスを達成するための
温度制御の組合せフィードフォワード／フィードバック
法を示すフローチャートである。図４は、温度と廃棄物
質量流量間の相関関係のグラフであり、本発明を実施す
る一態様により得られる改良の一例を示す。図５は、焼
却炉中の所定の操作条件でのＣＯ濃度対温度の関係のグ
ラフである。
【００１８】本発明はとりわけ廃棄物焼却プロセスを最
適化し、環境規制のコンプライアンスを促進し、資本お
よび操業費用が減少される新規方法を提供する。
適化し、環境規制のコンプライアンスを促進し、資本お
よび操業費用が減少される新規方法を提供する。
【００１９】図１は、本発明に含まれる熱酸化器、炉、
焼却炉、または燃焼室（まとめて、「焼却炉」と呼ぶ）
の一態様の図である。焼却炉１８において、プロセスは
供給源１０から供給される廃棄物流れで始まる。供給源
１０からの廃棄物は、液体、蒸気、スラリー、スラッ
ジ、またはその混合物であってもよい。この廃棄物流れ
は有機および無機成分、ならびに酸素を含むことができ
る。廃棄物流れは一般にその独自の燃料値を有すること
を銘記することが重要である。
焼却炉、または燃焼室（まとめて、「焼却炉」と呼ぶ）
の一態様の図である。焼却炉１８において、プロセスは
供給源１０から供給される廃棄物流れで始まる。供給源
１０からの廃棄物は、液体、蒸気、スラリー、スラッ
ジ、またはその混合物であってもよい。この廃棄物流れ
は有機および無機成分、ならびに酸素を含むことができ
る。廃棄物流れは一般にその独自の燃料値を有すること
を銘記することが重要である。
【００２０】燃料流れは供給源１２から焼却炉１８に供
給される。この燃料流れは、典型的には以下の燃料源の
少なくともひとつを含む：天然ガス、油、または適当な
燃料値を有する適当な廃棄物流れ。
給される。この燃料流れは、典型的には以下の燃料源の
少なくともひとつを含む：天然ガス、油、または適当な
燃料値を有する適当な廃棄物流れ。
【００２１】酸素含有流れも供給源１４から焼却炉１８
中に供給される。この酸素含有流れは典型的には以下の
酸素供給源の少なくともひとつを含む：純粋な酸素、空
気（酸素含量約２１％）、または酸素を含む他の気体混
合物。
中に供給される。この酸素含有流れは典型的には以下の
酸素供給源の少なくともひとつを含む：純粋な酸素、空
気（酸素含量約２１％）、または酸素を含む他の気体混
合物。
【００２２】供給源１０、１２および／または１４の中
味は、所望により焼却炉１８中に導入される前に予熱す
ることができる。
味は、所望により焼却炉１８中に導入される前に予熱す
ることができる。
【００２３】焼却プロセス前またはプロセス中に、焼却
炉温度を測定し、モニターする。焼却炉温度は、焼却ま
たは操作温度であるが、まず既知レベルに設定される。
炉温度を測定し、モニターする。焼却炉温度は、焼却ま
たは操作温度であるが、まず既知レベルに設定される。
【００２４】プロセスから発生する放出物を、流れ２０
により焼却炉から抜き取る。化学製造施設での特定の焼
却プロセスにおいて、流れ２０は、Ｎ２、Ｏ２、Ｎ
Ｏｘ、ＣＯ２、ＣＯ、ＶＯＣｓ、およびＨ２Ｏを含むこ
とができる。前記のように、環境規制のため主に問題に
なるのはＮＯｘおよびＣＯである。ＣＯ２も温室ガスで
あるので重要である。
により焼却炉から抜き取る。化学製造施設での特定の焼
却プロセスにおいて、流れ２０は、Ｎ２、Ｏ２、Ｎ
Ｏｘ、ＣＯ２、ＣＯ、ＶＯＣｓ、およびＨ２Ｏを含むこ
とができる。前記のように、環境規制のため主に問題に
なるのはＮＯｘおよびＣＯである。ＣＯ２も温室ガスで
あるので重要である。
【００２５】伝統的に、焼却プロセスの操作条件は、廃
棄物流れまたは放出物中の変化に比例して調節されな
い。したがって、必要以上の燃料および空気が用いられ
る。その結果、焼却プロセスはコストがかかる。
棄物流れまたは放出物中の変化に比例して調節されな
い。したがって、必要以上の燃料および空気が用いられ
る。その結果、焼却プロセスはコストがかかる。
【００２６】本発明において、本明細書において後記さ
れる温度制御のフィードバックおよび組合せフィードフ
ォワード／フィードバック法（Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｆｅ
ｅｄＦｏｒｗａｒｄ／Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｍｅｔｈｏｄ
ｓ）にしたがってこのプロセスを費用効果的によくする
ことができる。これらの方法で、最小限のエネルギーを
使用して環境規制のコンプライアンスを達成するため
に、特定の廃棄物量と必要とされる最低温度を相関させ
ることができる。
れる温度制御のフィードバックおよび組合せフィードフ
ォワード／フィードバック法（Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｆｅ
ｅｄＦｏｒｗａｒｄ／Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｍｅｔｈｏｄ
ｓ）にしたがってこのプロセスを費用効果的によくする
ことができる。これらの方法で、最小限のエネルギーを
使用して環境規制のコンプライアンスを達成するため
に、特定の廃棄物量と必要とされる最低温度を相関させ
ることができる。
【００２７】図２は、本発明の焼却プロセスを最適化す
るためのフィードバック法を示すフローチャートであ
る。本発明のフィードバック法の第一段階３０は、焼却
炉に廃棄物流れが供給されているかどうかを確認するこ
とである。もし供給されていなければ、この方法はここ
で終了する。しかしながら、もし供給されているなら
ば、第二段階３２は、ＣＯ放出量における差、すなわち
「ΔＣＯ」を計算する。ΔＣＯは、（２０（図１）での
ＣＯ放出量）−（目標量）であり、ここに、目標量は
（ＣＯ許容量）＋（または−）（変動性、経験的性能、
および他の基準に基づくＣＯ信頼値（ｃｏｎｆｉｄｅｎ
ｃｅ））である。
るためのフィードバック法を示すフローチャートであ
る。本発明のフィードバック法の第一段階３０は、焼却
炉に廃棄物流れが供給されているかどうかを確認するこ
とである。もし供給されていなければ、この方法はここ
で終了する。しかしながら、もし供給されているなら
ば、第二段階３２は、ＣＯ放出量における差、すなわち
「ΔＣＯ」を計算する。ΔＣＯは、（２０（図１）での
ＣＯ放出量）−（目標量）であり、ここに、目標量は
（ＣＯ許容量）＋（または−）（変動性、経験的性能、
および他の基準に基づくＣＯ信頼値（ｃｏｎｆｉｄｅｎ
ｃｅ））である。
【００２８】信頼値は本質的に誤差のセーフガードまた
は誤差限界である。たとえば、許容されるＣＯ放出量が
５５０ｌｂｓ／時であり、誤差限界１０％は特定のプロ
セスについて適当であると見なされるならば、ＣＯ信頼
値は５０ｌｂ／時（２２．７Ｋｇ／時）であり、結果と
しての目標量は５００ｌｂｓ／時（２２７Ｋｇ／時）の
ＣＯ放出に等しい。ＣＯ放出量を測定するためにはＣＯ
分析器が本発明の方法において好ましいが、Ｏ２分析器
もおそらくは目視での観察と組み合わせて適当なＣＯの
間接的インジケーターである。さらなる適当なインジケ
ーターはオンラインプロセスアナライザー、例えば、ガ
スクロマトグラフ、質量分析計、またはガスクロマトグ
ラフ／質量分析計の組合せである。
は誤差限界である。たとえば、許容されるＣＯ放出量が
５５０ｌｂｓ／時であり、誤差限界１０％は特定のプロ
セスについて適当であると見なされるならば、ＣＯ信頼
値は５０ｌｂ／時（２２．７Ｋｇ／時）であり、結果と
しての目標量は５００ｌｂｓ／時（２２７Ｋｇ／時）の
ＣＯ放出に等しい。ＣＯ放出量を測定するためにはＣＯ
分析器が本発明の方法において好ましいが、Ｏ２分析器
もおそらくは目視での観察と組み合わせて適当なＣＯの
間接的インジケーターである。さらなる適当なインジケ
ーターはオンラインプロセスアナライザー、例えば、ガ
スクロマトグラフ、質量分析計、またはガスクロマトグ
ラフ／質量分析計の組合せである。
【００２９】場合によっては、予想的測定をＣＯまたは
Ｏ２放出の直接測定の代わりとして用いることができる
ような操作データが利用可能であると考えられる。本質
的に、これは仮想的なフィードバック法に相当し、機能
的に本発明の態様のひとつと等しい。かかる方法の実行
可能性は比較的一定の組成、流量およびエネルギー含量
の廃棄物流れについて改良され、ＣＯ目標値の選択にお
いて大きな信頼係数（ｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅ ｆａｃｔ
ｏｒ）を用いる場合にさらに向上する。
Ｏ２放出の直接測定の代わりとして用いることができる
ような操作データが利用可能であると考えられる。本質
的に、これは仮想的なフィードバック法に相当し、機能
的に本発明の態様のひとつと等しい。かかる方法の実行
可能性は比較的一定の組成、流量およびエネルギー含量
の廃棄物流れについて改良され、ＣＯ目標値の選択にお
いて大きな信頼係数（ｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅ ｆａｃｔ
ｏｒ）を用いる場合にさらに向上する。
【００３０】次の段階３４は、ＣＯ放出の目標量と比べ
て段階３２において測定される実際のＣＯ放出量を評価
することである。ΔＣＯが所望の量（または図２におい
て「Ｏ」）であるならば、次の段階３６は指定された時
間ｔｚ待機し、続いて再度ＣＯ放出量をチェックし、Δ
ＣＯを計算することにより段階３０および３２を繰り返
す。（図２、３４、３６、３０および３２参照）。
て段階３２において測定される実際のＣＯ放出量を評価
することである。ΔＣＯが所望の量（または図２におい
て「Ｏ」）であるならば、次の段階３６は指定された時
間ｔｚ待機し、続いて再度ＣＯ放出量をチェックし、Δ
ＣＯを計算することにより段階３０および３２を繰り返
す。（図２、３４、３６、３０および３２参照）。
【００３１】ＣＯ放出量が目標量と等しくないならば、
次の段階３８はＣＯ放出量が目標量よりも大きいかまた
は小さいかを確認することである。ＣＯ放出量が目標量
よりも大きいならば（ΔＣＯ＞０）、次の段階４０は火
室温度を１８でΔＸだけ上昇させる。ΔＸはΔＣＯの関
数である［（ΔＸ＝ｆ２（ΔＣＯ）］。
次の段階３８はＣＯ放出量が目標量よりも大きいかまた
は小さいかを確認することである。ＣＯ放出量が目標量
よりも大きいならば（ΔＣＯ＞０）、次の段階４０は火
室温度を１８でΔＸだけ上昇させる。ΔＸはΔＣＯの関
数である［（ΔＸ＝ｆ２（ΔＣＯ）］。
【００３２】火室温度をΔＸだけ上昇させた後、次の段
階４２は指定された時間ｔｘ時間単位待機し、次に再度
ＣＯ放出をチェックし、３２でΔＣＯを計算することに
より段階３２を繰り返すことであり、ここに、ｔｘはΔ
Ｘの関数であるか、または言い換えれば温度に対してな
される調節に依存する：［ｔｘ＝ｆ３（ΔＸ）］。ＣＯ
放出量が目標量よりも依然として大きいならば、火室温
度を再度ΔＸだけ上昇させ、時間ｔｘ経過させる。当業
者には、ΔＸがΔＣＯの関数であるので、該方法を連続
して反復すると同じ値または量でない可能性があること
は明らかであり；同様に、ΔＸの関数であるｔｘも、連
続した反復により異なる場合がある。
階４２は指定された時間ｔｘ時間単位待機し、次に再度
ＣＯ放出をチェックし、３２でΔＣＯを計算することに
より段階３２を繰り返すことであり、ここに、ｔｘはΔ
Ｘの関数であるか、または言い換えれば温度に対してな
される調節に依存する：［ｔｘ＝ｆ３（ΔＸ）］。ＣＯ
放出量が目標量よりも依然として大きいならば、火室温
度を再度ΔＸだけ上昇させ、時間ｔｘ経過させる。当業
者には、ΔＸがΔＣＯの関数であるので、該方法を連続
して反復すると同じ値または量でない可能性があること
は明らかであり；同様に、ΔＸの関数であるｔｘも、連
続した反復により異なる場合がある。
【００３３】ＣＯ放出量が目標量よりも低いならば（Δ
ＣＯ＜０）、該プロセスにおいて過剰なエネルギーが消
費される。この場合、次の段階４４は火室温度をΔＹだ
け下げることである。ΔＹはΔＣＯの関数である［ΔＹ
＝ｆ１（ΔＣＯ）］。次の段階４６は、指定された時間
ｔｙ待機し、次に再度ＣＯ放出をチェックすることによ
り段階３２を繰り返すことで、ここにｔｙはΔＣＯの関
数である：［ｔｙ＝ｆ ４（ΔＣＯ）］。ΔＸとΔＹは等
しくても、等しくなくてもよく；ｔｘとｔｙも等しくて
も等しくなくてもよい。同様に、ΔＸ、ΔＹ、ｔｘおよ
びｔｙを決める関数は同じ数式であっても、そうでなく
てもよい。
ＣＯ＜０）、該プロセスにおいて過剰なエネルギーが消
費される。この場合、次の段階４４は火室温度をΔＹだ
け下げることである。ΔＹはΔＣＯの関数である［ΔＹ
＝ｆ１（ΔＣＯ）］。次の段階４６は、指定された時間
ｔｙ待機し、次に再度ＣＯ放出をチェックすることによ
り段階３２を繰り返すことで、ここにｔｙはΔＣＯの関
数である：［ｔｙ＝ｆ ４（ΔＣＯ）］。ΔＸとΔＹは等
しくても、等しくなくてもよく；ｔｘとｔｙも等しくて
も等しくなくてもよい。同様に、ΔＸ、ΔＹ、ｔｘおよ
びｔｙを決める関数は同じ数式であっても、そうでなく
てもよい。
【００３４】適当な関数の選択は、本発明の方法を利用
すると当業者には明らかである。ＣＯコンプライアンス
を達成するための温度制御のフィードバック法は廃棄物
流れが消費されるまでの連続したプロセスである。
すると当業者には明らかである。ＣＯコンプライアンス
を達成するための温度制御のフィードバック法は廃棄物
流れが消費されるまでの連続したプロセスである。
【００３５】図２に示したフィードバック法において、
最低火室温度が常に維持されるように火室温度に関する
チェックまたは制限を行うのが有利であると考えられ
る。好ましい態様において、かかる最低温度設定値は８
００°Ｆ（４２０℃）から１２００°Ｆ（６４９℃）の
間である。さらに、例えば、焼却炉および関連する装置
に対する機械的および／または熱的損傷を防止するため
に最高火室温度設定値を制限するのが有利である。温度
設定範囲の選択および実施は本発明の範囲内であり、本
明細書を読んだ後当業者により可能である。
最低火室温度が常に維持されるように火室温度に関する
チェックまたは制限を行うのが有利であると考えられ
る。好ましい態様において、かかる最低温度設定値は８
００°Ｆ（４２０℃）から１２００°Ｆ（６４９℃）の
間である。さらに、例えば、焼却炉および関連する装置
に対する機械的および／または熱的損傷を防止するため
に最高火室温度設定値を制限するのが有利である。温度
設定範囲の選択および実施は本発明の範囲内であり、本
明細書を読んだ後当業者により可能である。
【００３６】本発明の焼却プロセスを最適化するための
組合せフィードフォワード／フィードバック法を図３中
フローチャートにおいて示す。組合せフィードフォワー
ド／フィードバック法により、本発明のＣＯコンプライ
アンスを達成するための火室温度調節のフィードバック
法を進める前に、初期温度設定値を制御するために廃棄
物流れに注目する。本発明のさらなる態様において、組
合せフィードフォワード／フィードバック法はまた、火
室温度設定値と組合せて調節するためにフィードバック
法と同時に用いることができる。
組合せフィードフォワード／フィードバック法を図３中
フローチャートにおいて示す。組合せフィードフォワー
ド／フィードバック法により、本発明のＣＯコンプライ
アンスを達成するための火室温度調節のフィードバック
法を進める前に、初期温度設定値を制御するために廃棄
物流れに注目する。本発明のさらなる態様において、組
合せフィードフォワード／フィードバック法はまた、火
室温度設定値と組合せて調節するためにフィードバック
法と同時に用いることができる。
【００３７】廃棄物流れを焼却前に組み合わせることが
できるので、本発明において記載するような廃棄物流れ
の供給量および燃料値は、システム中に供給されるすべ
ての廃棄物流れの組合せを意味すると理解される。組合
せフィードフォワード／フィードバック法の第一段階５
０において、廃棄物流れがシステム中に供給されるかど
うかを確認する。もし供給されているならば、第二段階
５２はΔＭを計算することであり、これは廃棄物流れの
供給量における変化に対応する。ΔＭは（時間ｔ１での
廃棄物流れの質量流量（ｍａｓｓ ｆｌｏｗ ｒａｔ
ｅ：「ＭＦＲ」））−（時間ｔ０での廃棄物流れのＭＦ
Ｒ）に等しい［ΔＭ＝ＭＦＲｔ１−ＭＦＲｔ０］（式
中、ｔ１＞ｔ０である）。ＭＦＲが増加しているならば
（ΔＭ＞０）、火室温度を５６でΔＲだけ上昇させる。
ΔＲはΔＭの関数である［ΔＲ＝ｆ５（ΔＭ）］。
できるので、本発明において記載するような廃棄物流れ
の供給量および燃料値は、システム中に供給されるすべ
ての廃棄物流れの組合せを意味すると理解される。組合
せフィードフォワード／フィードバック法の第一段階５
０において、廃棄物流れがシステム中に供給されるかど
うかを確認する。もし供給されているならば、第二段階
５２はΔＭを計算することであり、これは廃棄物流れの
供給量における変化に対応する。ΔＭは（時間ｔ１での
廃棄物流れの質量流量（ｍａｓｓ ｆｌｏｗ ｒａｔ
ｅ：「ＭＦＲ」））−（時間ｔ０での廃棄物流れのＭＦ
Ｒ）に等しい［ΔＭ＝ＭＦＲｔ１−ＭＦＲｔ０］（式
中、ｔ１＞ｔ０である）。ＭＦＲが増加しているならば
（ΔＭ＞０）、火室温度を５６でΔＲだけ上昇させる。
ΔＲはΔＭの関数である［ΔＲ＝ｆ５（ΔＭ）］。
【００３８】火室温度をΔＲだけ上昇させた後、ＣＯ放
出量が目標量になるまで、制御法は、段階３２で始まる
フィードバック法を開始し、ΔＣＯをチェックし、温度
における対応する変化、すなわちΔＸまたはΔＹを生じ
させる。ＣＯ放出量が目標量になった後、制御法は再度
５０で、組合せフィードフォワード／フィードバック法
またはフィードバック法を開始させる。
出量が目標量になるまで、制御法は、段階３２で始まる
フィードバック法を開始し、ΔＣＯをチェックし、温度
における対応する変化、すなわちΔＸまたはΔＹを生じ
させる。ＣＯ放出量が目標量になった後、制御法は再度
５０で、組合せフィードフォワード／フィードバック法
またはフィードバック法を開始させる。
【００３９】廃棄物流れの供給量、ＭＦＲが増加しない
ならば（ΔＭ＜０、図３の５４参照）、制御法は段階６
０で廃棄物流れの供給量が減少しているかどうかに注目
する。ＭＦＲが減少しているならば、１８（図１）での
火室温度を６２でΔＬだけ下げる。ΔＬもまたΔＭの関
数である［ΔＬ＝ｆ６（ΔＭ）］。温度がΔＬが下降し
た後、制御法を前記のように３２でフィードバック法に
変え、ＣＯ放出量にしたがって火室温度（図１）の調節
を続ける。ＣＯ放出量が目標量になったら、制御法を組
合せフィードフォワード／フィードバック法に変え、廃
棄物流れ変数に注目する。廃棄物流れのＭＦＲが増加し
ないかまたは減少しないならば（５４および６０）、制
御法は６６、６８および７４で廃棄物流れのエネルギー
含量Ｅに着目する。
ならば（ΔＭ＜０、図３の５４参照）、制御法は段階６
０で廃棄物流れの供給量が減少しているかどうかに注目
する。ＭＦＲが減少しているならば、１８（図１）での
火室温度を６２でΔＬだけ下げる。ΔＬもまたΔＭの関
数である［ΔＬ＝ｆ６（ΔＭ）］。温度がΔＬが下降し
た後、制御法を前記のように３２でフィードバック法に
変え、ＣＯ放出量にしたがって火室温度（図１）の調節
を続ける。ＣＯ放出量が目標量になったら、制御法を組
合せフィードフォワード／フィードバック法に変え、廃
棄物流れ変数に注目する。廃棄物流れのＭＦＲが増加し
ないかまたは減少しないならば（５４および６０）、制
御法は６６、６８および７４で廃棄物流れのエネルギー
含量Ｅに着目する。
【００４０】廃棄物流れのエネルギー含量またはＥは廃
棄物流れの燃料値を増加または減少させる組成の変化に
より変わる。たとえば、有機物および空気を含む廃棄物
流れにおいては、空気含量が減少すると（その結果有機
物含量が増加し）、流れの燃料値が増加し、エネルギー
含量が高くなる。廃棄物流れの燃料値における変化を測
定するための好ましい方法は、オンラインプロセスアナ
ライザー、例えばガスクロマトグラフ、質量分析計、ま
たはガスクロマトグラフ／質量分析計により廃棄物流れ
を直接分析することにより廃棄物流れの組成をモニター
することである。
棄物流れの燃料値を増加または減少させる組成の変化に
より変わる。たとえば、有機物および空気を含む廃棄物
流れにおいては、空気含量が減少すると（その結果有機
物含量が増加し）、流れの燃料値が増加し、エネルギー
含量が高くなる。廃棄物流れの燃料値における変化を測
定するための好ましい方法は、オンラインプロセスアナ
ライザー、例えばガスクロマトグラフ、質量分析計、ま
たはガスクロマトグラフ／質量分析計により廃棄物流れ
を直接分析することにより廃棄物流れの組成をモニター
することである。
【００４１】廃棄物流れが酸素を含む特に好ましい態様
において、廃棄物流れの酸素含量を燃料値と合わせてモ
ニターする。この態様において、所望の空気燃料比を維
持したまま、焼却炉への空気供給量を廃棄物流れにより
供給される酸素の質量流量と等しい量だけ減少させるこ
とができる。このようにして、望ましくないほど大過剰
の酸素−およびその結果としての燃料消費の増加および
それに伴うＮＯｘ発生−を避けることができる。典型的
には、かかる態様の利点は、焼却プロセスに供給される
廃棄物流れを生じるプロセスの開始、停止、またはアプ
セット中に起こるような非定常状態操作条件中で最大に
なる。
において、廃棄物流れの酸素含量を燃料値と合わせてモ
ニターする。この態様において、所望の空気燃料比を維
持したまま、焼却炉への空気供給量を廃棄物流れにより
供給される酸素の質量流量と等しい量だけ減少させるこ
とができる。このようにして、望ましくないほど大過剰
の酸素−およびその結果としての燃料消費の増加および
それに伴うＮＯｘ発生−を避けることができる。典型的
には、かかる態様の利点は、焼却プロセスに供給される
廃棄物流れを生じるプロセスの開始、停止、またはアプ
セット中に起こるような非定常状態操作条件中で最大に
なる。
【００４２】場合によっては、廃棄物流れが非定常条件
下のみで酸素を含むようにし、他の方法では定常状態操
作条件下では実質的に酸素のない状態にすることが可能
である。プロセス組成分析計、例えば前記のようなも
の、および／または市販の酸素分析計がこの好まし態様
の方法を実施するのに適している。この方法の使用は、
前記方法（すなわち、フィードバック法または組合せフ
ィードフォワード／フィードバック法）の任意のものと
共に有利に利用できる。
下のみで酸素を含むようにし、他の方法では定常状態操
作条件下では実質的に酸素のない状態にすることが可能
である。プロセス組成分析計、例えば前記のようなも
の、および／または市販の酸素分析計がこの好まし態様
の方法を実施するのに適している。この方法の使用は、
前記方法（すなわち、フィードバック法または組合せフ
ィードフォワード／フィードバック法）の任意のものと
共に有利に利用できる。
【００４３】別法として、プロセスの知見および／また
は従来の測定値と組み合わせて、廃棄物流れが発生する
操作条件における変化をモニターすることは、流れの燃
料値における変化を評価するのに十分である。例えば、
アクリロニトリルリアクター供給物における炭化水素と
ＮＨ３の比が増大すると、アクリロニトリルプロセスの
ＡＯＧ（吸収塔排ガス（ａｂｓｏｒｂｅｒ ｏｆｆ ｇ
ａｓ）廃棄物流れにおける未反応炭化水素含量が高くな
り、これは廃棄物流れの燃料値を増大させる。
は従来の測定値と組み合わせて、廃棄物流れが発生する
操作条件における変化をモニターすることは、流れの燃
料値における変化を評価するのに十分である。例えば、
アクリロニトリルリアクター供給物における炭化水素と
ＮＨ３の比が増大すると、アクリロニトリルプロセスの
ＡＯＧ（吸収塔排ガス（ａｂｓｏｒｂｅｒ ｏｆｆ ｇ
ａｓ）廃棄物流れにおける未反応炭化水素含量が高くな
り、これは廃棄物流れの燃料値を増大させる。
【００４４】廃棄物流れエネルギー含量は、廃棄物流れ
の絶対温度における変化によっても変化する。例えば、
流れの温度が１００°Ｆ（３８℃）上昇するならば、流
れのエネルギー含量が増大する。廃棄物流れの温度にお
ける変化を測定するための好ましい方法は、１またはそ
れ以上の熱電対で直接モニターすることである。
の絶対温度における変化によっても変化する。例えば、
流れの温度が１００°Ｆ（３８℃）上昇するならば、流
れのエネルギー含量が増大する。廃棄物流れの温度にお
ける変化を測定するための好ましい方法は、１またはそ
れ以上の熱電対で直接モニターすることである。
【００４５】エネルギー含量は廃棄物流れの物理的状態
における変化によっても変化する。例えば、流れが沸点
で液状の水を含み、流れが熱交換器を通過する場合、流
れのエネルギー含量は増大し、廃棄物流れ中の水の少な
くとも一部は水蒸気になる。廃棄物流れの状態における
変化（例えば液体から気体へ）を、組成分析計、圧力／
温度測定、およびプロセス知見の使用の組合わせを用い
ることによりモニターすることができる。
における変化によっても変化する。例えば、流れが沸点
で液状の水を含み、流れが熱交換器を通過する場合、流
れのエネルギー含量は増大し、廃棄物流れ中の水の少な
くとも一部は水蒸気になる。廃棄物流れの状態における
変化（例えば液体から気体へ）を、組成分析計、圧力／
温度測定、およびプロセス知見の使用の組合わせを用い
ることによりモニターすることができる。
【００４６】組合せフィードフォワード／フィードバッ
ク法において、エネルギー含量Ｅが増大するならば（Δ
Ｅ＞０）、火室温度（図１）をΔＢだけ下げる。ΔＢは
ΔＥの関数である［ΔＢ＝ｆ７（ΔＥ）］。火室温度が
ΔＢだけ下がると、制御法を再度フィードバック法に変
え、３２でＣＯ放出量またはΔＣＯを分析する。ＣＯ放
出量が目標量になったら、制御法を組合せフィードフォ
ワード／フィードバック法に変え、廃棄物流れ変数を分
析する。
ク法において、エネルギー含量Ｅが増大するならば（Δ
Ｅ＞０）、火室温度（図１）をΔＢだけ下げる。ΔＢは
ΔＥの関数である［ΔＢ＝ｆ７（ΔＥ）］。火室温度が
ΔＢだけ下がると、制御法を再度フィードバック法に変
え、３２でＣＯ放出量またはΔＣＯを分析する。ＣＯ放
出量が目標量になったら、制御法を組合せフィードフォ
ワード／フィードバック法に変え、廃棄物流れ変数を分
析する。
【００４７】ＭＦＲが増加しないかまたは減少しない
で、ΔＥが増加しないならば、制御法は７４でＥが減少
しているかどうかに注目する。Ｅが減少しているならば
（ΔＥ＜０）、１８での火室温度をΔＡだけ上昇させ
る。ΔＡはΔＥの関数である［ΔＡ＝ｆ８（ΔＥ）］。
ΔＡの調節を行ったら、制御法は３２でフィードバック
法を継続し、ＣＯ放出量を分析して、それに対応して１
８での火室温度を調節する。
で、ΔＥが増加しないならば、制御法は７４でＥが減少
しているかどうかに注目する。Ｅが減少しているならば
（ΔＥ＜０）、１８での火室温度をΔＡだけ上昇させ
る。ΔＡはΔＥの関数である［ΔＡ＝ｆ８（ΔＥ）］。
ΔＡの調節を行ったら、制御法は３２でフィードバック
法を継続し、ＣＯ放出量を分析して、それに対応して１
８での火室温度を調節する。
【００４８】ＣＯコンプライアンスを達成するための温
度制御の組合せフィードフォワード／フィードバック法
は、廃棄物流れが消費されるまでは連続したプロセスで
ある。図３に示す順序で記載したが、本明細書を読んだ
後の当業者らには、ΔＭの評価の前にΔＥの評価をまず
行っても組合せフィードフォワード／フィードバック法
は有意に変わらないことは明らかである。
度制御の組合せフィードフォワード／フィードバック法
は、廃棄物流れが消費されるまでは連続したプロセスで
ある。図３に示す順序で記載したが、本明細書を読んだ
後の当業者らには、ΔＭの評価の前にΔＥの評価をまず
行っても組合せフィードフォワード／フィードバック法
は有意に変わらないことは明らかである。
【００４９】本発明の一態様において、組合せフィード
フォワード／フィードバック法は純粋なフィードバック
法を操作する程度まで簡素化することができる。しかし
ながら、当業者は、フィードバック測定値が直接的（す
なわちプロセスアナライザー）手段ではなく予測的手段
により得られる組合せフィードフォワード／フィードバ
ック法とこの簡素化法が同等であることがわかるであろ
う。本発明のフィードフォワードの例を以下に記載す
る。
フォワード／フィードバック法は純粋なフィードバック
法を操作する程度まで簡素化することができる。しかし
ながら、当業者は、フィードバック測定値が直接的（す
なわちプロセスアナライザー）手段ではなく予測的手段
により得られる組合せフィードフォワード／フィードバ
ック法とこの簡素化法が同等であることがわかるであろ
う。本発明のフィードフォワードの例を以下に記載す
る。
【００５０】限定するのではなく例示のためだけに実施
例を示す。カルボン酸製造プロセスにおいて、カルボン
酸、炭化水素、および窒素を含む未精製生成ガスは吸収
塔に供給される。吸収塔は、水を利用して、生成ガスか
らカルボン酸を吸収し、希水性カルボン酸生成物流れと
実質的にカルボン酸を含まない気体状廃棄物流れを生じ
る。炭化水素と窒素を含む気体状廃棄物流れを廃棄する
ため焼却炉に供給する。
例を示す。カルボン酸製造プロセスにおいて、カルボン
酸、炭化水素、および窒素を含む未精製生成ガスは吸収
塔に供給される。吸収塔は、水を利用して、生成ガスか
らカルボン酸を吸収し、希水性カルボン酸生成物流れと
実質的にカルボン酸を含まない気体状廃棄物流れを生じ
る。炭化水素と窒素を含む気体状廃棄物流れを廃棄する
ため焼却炉に供給する。
【００５１】焼却炉は酸素供給源として空気と、燃料供
給源として天然ガスを用いる；空気と天然ガスの絶対供
給量ならびに空気と天然ガスの比を、各供給ラインの制
御弁を操作する公知の自動制御装置により制御する。気
体状廃棄物流れの質量流量はカルボン酸製造プロセス製
造比の変化に比例して変化する。さらに、操作量に関す
る吸収装置効率の違いのために、気体状廃棄物流れの組
成が若干変わる。
給源として天然ガスを用いる；空気と天然ガスの絶対供
給量ならびに空気と天然ガスの比を、各供給ラインの制
御弁を操作する公知の自動制御装置により制御する。気
体状廃棄物流れの質量流量はカルボン酸製造プロセス製
造比の変化に比例して変化する。さらに、操作量に関す
る吸収装置効率の違いのために、気体状廃棄物流れの組
成が若干変わる。
【００５２】図４中の水平線は、従来の操作法において
用いられる火室温度設定値を示す。グラフから、１５７
０°Ｆの設定値は焼却炉に供給される気体状廃棄物流れ
の質量流量における変化によって変化しないことがわか
る。
用いられる火室温度設定値を示す。グラフから、１５７
０°Ｆの設定値は焼却炉に供給される気体状廃棄物流れ
の質量流量における変化によって変化しないことがわか
る。
【００５３】グラフの曲線は、本発明の方法において用
いられる火室温度設定値を示す。この曲線は以下のよう
にして作成した： １．安全性および操作性を考慮し、従来技術において一
般的な手段を用いて、操作のための最低の過剰酸素量を
決めた。この酸素供給と燃料供給の比をこの実験中一定
に維持した。 ２．次に最低および最大気体状廃棄物質量流量を決定し
た。 ３．範囲内の複数の質量流量を試験測定条件とした。 ４．各試験測定条件について、焼却炉放出物組成をモニ
ターし、目標ＣＯ放出量が一致することが確認される最
低温度まで火室温度を徐々に低下させた。この段階を説
明するデータの例を図５に示す。 ５．当業者らに一般的な数学的方法を用いて、特定の火
室温度対集めた質量流量データに最もよく合致する多項
式を決定した。この多項式（式中、ｘは気体状廃棄物の
質量流量を示し、ｙは対応する火室温度設定値を示す）
を用いて、ＣＯ放出要件に従いながらエネルギー消費を
最低限に抑えるために必要な、任意の所定の質量流量に
おいては必要な具体的な火室温度設定値を決定した。こ
の例から誘導される多項式は： ｙ＝４１．３７ｘ２−５７．４５ｘ＋１４８２．１０ であった。
いられる火室温度設定値を示す。この曲線は以下のよう
にして作成した： １．安全性および操作性を考慮し、従来技術において一
般的な手段を用いて、操作のための最低の過剰酸素量を
決めた。この酸素供給と燃料供給の比をこの実験中一定
に維持した。 ２．次に最低および最大気体状廃棄物質量流量を決定し
た。 ３．範囲内の複数の質量流量を試験測定条件とした。 ４．各試験測定条件について、焼却炉放出物組成をモニ
ターし、目標ＣＯ放出量が一致することが確認される最
低温度まで火室温度を徐々に低下させた。この段階を説
明するデータの例を図５に示す。 ５．当業者らに一般的な数学的方法を用いて、特定の火
室温度対集めた質量流量データに最もよく合致する多項
式を決定した。この多項式（式中、ｘは気体状廃棄物の
質量流量を示し、ｙは対応する火室温度設定値を示す）
を用いて、ＣＯ放出要件に従いながらエネルギー消費を
最低限に抑えるために必要な、任意の所定の質量流量に
おいては必要な具体的な火室温度設定値を決定した。こ
の例から誘導される多項式は： ｙ＝４１．３７ｘ２−５７．４５ｘ＋１４８２．１０ であった。
【００５４】グラフから、火室温度設定値は、低気体状
廃棄物質量流量での約１４７５°Ｆから高気体状廃棄物
質量流量での約１５４０°Ｆまで変化する。これらの温
度は従来法において用いられる設定値（すなわち１５７
０°Ｆ）よりもさらに低く、焼却炉の低い操作温度によ
り燃料消費が減少するために、焼却プロセスの操業費用
が著しく低くなることを表す。
廃棄物質量流量での約１４７５°Ｆから高気体状廃棄物
質量流量での約１５４０°Ｆまで変化する。これらの温
度は従来法において用いられる設定値（すなわち１５７
０°Ｆ）よりもさらに低く、焼却炉の低い操作温度によ
り燃料消費が減少するために、焼却プロセスの操業費用
が著しく低くなることを表す。
【００５５】多項式は、焼却炉の放出物中のＣＯ含量の
実際のスタックテスト測定値から誘導することができる
ので、焼却炉放出物のＣＯ含量を直接測定する必要（直
接手段によるフィードバック）はもうない。本発明の方
法の好ましい一態様において、この多項式を自動制御シ
ステムアルゴリズムに組み入れて気体状廃棄物の質量流
量を自動的にモニターし、本発明の方法に従って火室温
度設定値を調節する。
実際のスタックテスト測定値から誘導することができる
ので、焼却炉放出物のＣＯ含量を直接測定する必要（直
接手段によるフィードバック）はもうない。本発明の方
法の好ましい一態様において、この多項式を自動制御シ
ステムアルゴリズムに組み入れて気体状廃棄物の質量流
量を自動的にモニターし、本発明の方法に従って火室温
度設定値を調節する。
【００５６】本発明の焼却プロセスへの他の任意の追加
事項としては、焼却炉のスタック中のスクラバー、焼却
炉、焼却炉のスタック中の粒子フィルター、焼却炉のス
タック中の触媒還元ユニット（選択的および非選択的ユ
ニットを含む）、または焼却炉のスタック中の電気集塵
器への廃棄物流れ、燃料および／または空気供給物の予
熱が挙げられるが、これに限定されるわけではない。こ
れらは本発明の方法の結果として実現される放出物の減
少を向上させる。
事項としては、焼却炉のスタック中のスクラバー、焼却
炉、焼却炉のスタック中の粒子フィルター、焼却炉のス
タック中の触媒還元ユニット（選択的および非選択的ユ
ニットを含む）、または焼却炉のスタック中の電気集塵
器への廃棄物流れ、燃料および／または空気供給物の予
熱が挙げられるが、これに限定されるわけではない。こ
れらは本発明の方法の結果として実現される放出物の減
少を向上させる。
【００５７】焼却炉と組み合わせたボイラーの使用も本
発明の範囲内に含まれ、ボイラーにより発生する流れは
回収され、発電プロセスなどの他のプロセスまたは他の
プロセス操作における加熱のために用いられる。このよ
うなエネルギーシステムについての廃棄物は本発明によ
り実現される全体的な費用節減を増大させる。
発明の範囲内に含まれ、ボイラーにより発生する流れは
回収され、発電プロセスなどの他のプロセスまたは他の
プロセス操作における加熱のために用いられる。このよ
うなエネルギーシステムについての廃棄物は本発明によ
り実現される全体的な費用節減を増大させる。
【００５８】本発明の最終的な結果は、放出物が目標量
であり、プロセスが費用効果的に優れていることであ
る。これまで、公知システムはこれらの基準のいずれも
満たさなかった。さらに、本発明の方法により、廃棄物
流れにおける変化に焼却プロセスを適応させて、該プロ
セスによるエネルギー消費を最適化し、放出を目標量に
維持することができる。
であり、プロセスが費用効果的に優れていることであ
る。これまで、公知システムはこれらの基準のいずれも
満たさなかった。さらに、本発明の方法により、廃棄物
流れにおける変化に焼却プロセスを適応させて、該プロ
セスによるエネルギー消費を最適化し、放出を目標量に
維持することができる。
【００５９】本発明を詳細に記載したが、請求の範囲に
より定義される本発明の精神および範囲から逸脱するこ
となくさまざまな変更、置換および改変を行うことがで
きることは理解できるであろう。
より定義される本発明の精神および範囲から逸脱するこ
となくさまざまな変更、置換および改変を行うことがで
きることは理解できるであろう。
【図１】図１は、本発明を実施する際に用いることがで
きる公知の熱酸化器、焼却炉または燃焼室の図である。
きる公知の熱酸化器、焼却炉または燃焼室の図である。
【図２】図２は、本発明を実施する一態様にしたがって
ＣＯコンプライアンスを達成するための温度制御のフィ
ードバック法を示すフローチャートである。
ＣＯコンプライアンスを達成するための温度制御のフィ
ードバック法を示すフローチャートである。
【図３】図３は、本発明を実施する一態様にしたがって
ＣＯコンプライアンスを達成するための温度制御の組合
せフィードフォワード／フィードバック法を示すフロー
チャートである。
ＣＯコンプライアンスを達成するための温度制御の組合
せフィードフォワード／フィードバック法を示すフロー
チャートである。
【図４】図４は、温度と廃棄物質量流量間の相関関係の
グラフであり、本発明を実施する一態様により得られる
改良の一例を示す。
グラフであり、本発明を実施する一態様により得られる
改良の一例を示す。
【図５】図５は、焼却炉中の所定の操作条件でのＣＯ濃
度対温度の関係のグラフである。
度対温度の関係のグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｇ０１Ｎ 30/88 Ｇ０１Ｎ 30/88 Ｇ 33/00 33/00 Ｃ (72)発明者 チャールズ・アンソニー・ダフト アメリカ合衆国テキサス州77546，フレン ズウッド，ピルグリム・レーン・503 (72)発明者 マイケル・スタンレイ・デコーシー アメリカ合衆国テキサス州77062，ヒュー ストン，ヒーサーベンド・コート・16414 (72)発明者 ジェームズ・エドワード・エルダー アメリカ合衆国テキサス州77096，ヒュー ストン，ダムフライズ・ドライブ・5643 (72)発明者 ジョン・エドワード・ヘンダーソン アメリカ合衆国テキサス州77573，リー ク・シティ，ステアリング・ポワント・コ ート・2004 (72)発明者 フレデリック・ポール・フェンド アメリカ合衆国ニュージャージー州08034, チェリー・ヒル，ディーン・レーン・18 Ｆターム(参考） 3K062 AA16 AB01 BA02 BB02 BB04 CA01 CB01 DA01 DA23 DA32
Claims (20)
- 【請求項１】 （ａ）焼却炉中に廃棄物流れが供給され
ているかどうかを確認する段階； （ｂ）放出物のＣＯ放出量を評価して、ΔＣＯ（（ＣＯ
放出量）−（目標量）であり、０より小さいかまたは０
より大きい）を計算する段階；および （ｃ）ΔＣＯの増加または減少に対応して火室温度を調
節する段階を含む放出生成物を生じる産業廃棄物の焼却
方法。 - 【請求項２】 目標量が５００ｌｂｓ／時未満である請
求項１記載の産業廃棄物の焼却方法。 - 【請求項３】 ＣＯ分析器、Ｏ２分析器、ガスクロマト
グラフ、質量分析計、またはガスクロマトグラフ／質量
分析計の組合せを用いてＣＯ放出量の評価を行う請求項
１記載の産業廃棄物の焼却方法。 - 【請求項４】 ΔＣＯが０より大きいならば焼却炉の火
室温度をΔＸだけ上昇させる請求項１記載の産業廃棄物
の焼却方法。 - 【請求項５】 ΔＣＯが０より小さいならば焼却炉の火
室温度をΔＹだけ下げる請求項１記載の産業廃棄物の焼
却方法。 - 【請求項６】 （ａ）供給量と燃料含量を有する廃棄物
流れが焼却炉中に供給されているかどうかを確認する段
階； （ｂ）廃棄物流れの供給量を測定してΔＭを計算する段
階（ここに、ΔＭは（時間ｔ１での廃棄物流れの質量流
量）−（時間ｔ０での廃棄物流れの質量流量）（ｔ１＞
ｔ０）である）； （ｃ）ΔＭが０より大きいかまたは０より小さいならば
ΔＲまたはΔＬだけ焼却炉の火室温度を調節する段階； （ｄ）廃棄物流れのエネルギー含量を分析してΔＥを計
算する段階（ここに、ΔＥ＝（時間ｔ１での廃棄物流れ
のエネルギー含量）−（時間ｔ０での廃棄物流れのエネ
ルギー含量）（ｔ１＞ｔ０）である）；および （ｅ）ΔＥが０より大きいかまたは０より小さいならば
ΔＢまたはΔＡだけ焼却炉の火室温度を調節する段階を
含む放出生成物を生じる産業廃棄物の焼却方法。 - 【請求項７】 （ａ）放出生成物のＣＯ放出量を評価し
てΔＣＯを計算する段階（ここに、ΔＣＯ＝（ＣＯ放出
量）−（目標量）である）；および （ｂ）ΔＣＯが０より大きいかまたは０より小さいなら
ば焼却炉の火室温度を調節する段階を含む請求項６記載
の放出生成物を生じる産業廃棄物の焼却方法。 - 【請求項８】 ΔＭが０より大きいならば焼却炉の火室
温度をΔＲだけ上昇させる請求項６記載の産業廃棄物の
焼却方法。 - 【請求項９】 ΔＭが０より小さいならば焼却炉の火室
温度をΔＬだけ下げる請求項６記載の産業廃棄物の焼却
方法。 - 【請求項１０】 ΔＥが０より大きいならば焼却炉の火
室温度をΔＢだけ下げる請求項６記載の産業廃棄物の焼
却方法。 - 【請求項１１】 ΔＥが０より小さいならば焼却炉の火
室温度をΔＡだけ上昇させる請求項６記載の産業廃棄物
の焼却方法。 - 【請求項１２】 ΔＣＯが０より大きいならば焼却炉の
火室温度をΔＸだけ上昇させる請求項７記載の産業廃棄
物の焼却方法。 - 【請求項１３】 ΔＣＯが０より小さいならば焼却炉の
火室温度をΔＹだけ下げる請求項７記載の産業廃棄物の
焼却方法。 - 【請求項１４】 目標量が５００ｌｂｓ／時未満である
請求項７記載の産業廃棄物の焼却方法。 - 【請求項１５】 廃棄物流れが、液体、蒸気、スラリ
ー、スラッジまたはその混合物である請求項６記載の産
業廃棄物の焼却方法。 - 【請求項１６】 ΔＣＯを計算するためのＣＯ放出量の
評価が、ＣＯ分析器、Ｏ２分析器、ガスクロマトグラ
フ、質量分析計、またはガスクロマトグラフ／質量分析
計の組合わせを用いて行われる請求項７記載の産業廃棄
物の焼却方法。 - 【請求項１７】 さらに、ΔＣＯ＝０ならば指定された
時間ｔｚ待機し、焼却炉の火室温度がΔＸだけ上昇され
たら指定された時間ｔｘ待機するかまたは、焼却炉の火
室温度がΔＹだけ低下されたら指定された時間ｔｙ待機
することを含む請求項７記載の産業廃棄物の焼却方法。 - 【請求項１８】 ΔＥを計算するための廃棄物流れの燃
料含量の分析が、オンラインアナライザーにより測定さ
れる請求項７記載の産業廃棄物の焼却方法。 - 【請求項１９】 オンラインアナライザーがガスクロマ
トグラフ、質量分析計、またはガスクロマトグラフ／質
量分析計の組合せである請求項１８記載の産業廃棄物の
焼却方法。 - 【請求項２０】 段階（ａ）の前にさらに焼却前の廃棄
物流れの酸素含量を分析することを含む請求項６記載の
産業廃棄物の焼却方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US23320500P | 2000-09-15 | 2000-09-15 | |
| US60/233205 | 2000-09-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002162013A true JP2002162013A (ja) | 2002-06-07 |
Family
ID=22876322
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001282061A Pending JP2002162013A (ja) | 2000-09-15 | 2001-09-17 | 産業廃棄物の焼却方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6499412B2 (ja) |
| EP (2) | EP1978303A3 (ja) |
| JP (1) | JP2002162013A (ja) |
| KR (1) | KR100789158B1 (ja) |
| CN (1) | CN1222714C (ja) |
| BR (1) | BRPI0104060B1 (ja) |
| DE (1) | DE60136423D1 (ja) |
| MX (1) | MXPA01009236A (ja) |
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