JP2006258320A - Combustion control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、焼却炉もしくは燃焼溶融炉において発生する排ガスをサンプリング管にて捕集してその酸素濃度を検出し、この検出される酸素濃度が一定になるように焼却炉もしくは燃焼溶融炉に供給される空気量を制御するようにした燃焼制御装置に関するものである。 The present invention collects exhaust gas generated in an incinerator or combustion melting furnace with a sampling pipe, detects its oxygen concentration, and supplies it to the incinerator or combustion melting furnace so that the detected oxygen concentration is constant. The present invention relates to a combustion control device that controls the amount of air that is generated.
従来、焼却炉もしくは燃焼溶融炉等の燃焼制御を高精度に行うために、排ガスをサンプリングするためのサンプリングプローブの先端部にセラミック製もしくはステンレス製の多孔質フィルタを取り付け、この多孔質フィルタを焼却炉等の炉内に突出させるようにし、炉内で発生するダスト含有排ガスをその多孔質フィルタよりガス分析装置に導入し、このガス分析装置による排ガス分析データを燃焼制御のために使用するようにした方法が知られている(特許文献1参照)。 Conventionally, a ceramic or stainless steel porous filter is attached to the tip of a sampling probe for sampling exhaust gas in order to perform combustion control in an incinerator or combustion melting furnace with high accuracy, and this porous filter is incinerated. Projecting into a furnace such as a furnace, dust-containing exhaust gas generated in the furnace is introduced into the gas analyzer through the porous filter, and the exhaust gas analysis data from the gas analyzer is used for combustion control. This method is known (see Patent Document 1).
この種のガス分析装置では、特許文献1にも記載されているように、多孔質フィルタの表面に付着したダストを一定時間間隔で払い落とす必要があることから、サンプリングプローブを少なくとも2本並列に配置し、一方のサンプリングプローブのダスト払い落とし中に他方のサンプリングプローブを使用するようにして、排ガスの連続分析とダストの連続的な払い落としが確実に行えるようにされている。 In this type of gas analyzer, as described in Patent Document 1, it is necessary to remove dust adhering to the surface of the porous filter at regular intervals, so at least two sampling probes are arranged in parallel. It is arranged and the other sampling probe is used during the dust removal of one sampling probe, so that the continuous analysis of exhaust gas and the continuous removal of dust can be surely performed.
しかしながら、前記従来のガス分析装置では、複数本のサンプリングプローブを設け、これらを交互に使用するように構成されているために、装置構成が複雑化するとともに、それらの切り換え制御も複雑化し、また装置のメンテナンスにも手間がかかるという問題点がある。 However, since the conventional gas analyzer is provided with a plurality of sampling probes and used alternately, the configuration of the apparatus is complicated, and the switching control thereof is also complicated. There is a problem that it takes time to maintain the apparatus.
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、極めて簡易な装置構成で、焼却炉もしくは燃焼溶融炉等の燃焼制御を高精度に行うことのできる燃焼制御装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve such problems, and provides a combustion control apparatus capable of performing combustion control of an incinerator or a combustion melting furnace with a very simple apparatus configuration with high accuracy. It is for the purpose.
前記目的を達成するために、本発明による燃焼制御装置は、
炉もしくは排ガス通路内の排ガスをサンプリング管にて滞留室内に捕集する捕集手段と、この捕集手段により捕集された滞留室内の排ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、この酸素濃度検出手段にて検出される酸素濃度が一定になるように炉内に供給される空気量を制御する空気量制御手段とを備える燃焼制御装置において、
前記炉もしくは排ガス通路内のガス圧力を検出する第1圧力検出手段と、前記滞留室内のガス圧力を検出する第2圧力検出手段と、前記第1圧力検出手段により検出される圧力と前記第2圧力検出手段により検出される圧力との差圧を演算する差圧演算手段と、この差圧演算手段により演算される差圧が所定値に達したときの前記酸素濃度検出手段により検出される酸素濃度の値を保持する酸素濃度値保持手段とを備え、前記空気量制御手段は、前記差圧演算手段により演算される差圧が所定値に達したときには、前記酸素濃度値保持手段に保持されている酸素濃度値に基づき前記炉内に供給される空気量を制御することを特徴とするものである(第1発明)。
In order to achieve the above object, a combustion control apparatus according to the present invention comprises:
A collecting means for collecting the exhaust gas in the furnace or the exhaust gas passage by a sampling pipe, an oxygen concentration detecting means for detecting the oxygen concentration of the exhaust gas collected by the collecting means, and the oxygen In a combustion control device comprising air amount control means for controlling the amount of air supplied into the furnace so that the oxygen concentration detected by the concentration detection means is constant,
First pressure detecting means for detecting gas pressure in the furnace or exhaust gas passage, second pressure detecting means for detecting gas pressure in the residence chamber, pressure detected by the first pressure detecting means, and second pressure A differential pressure calculating means for calculating a differential pressure from the pressure detected by the pressure detecting means, and an oxygen detected by the oxygen concentration detecting means when the differential pressure calculated by the differential pressure calculating means reaches a predetermined value. Oxygen concentration value holding means for holding a concentration value, and the air amount control means is held by the oxygen concentration value holding means when the differential pressure calculated by the differential pressure calculation means reaches a predetermined value. The amount of air supplied into the furnace is controlled based on the oxygen concentration value (first invention).
本発明において、前記酸素濃度検出手段は、前記滞留室内に直接挿入されるジルコニア式酸素分析計プローブを備えるものであるのが好ましい(第2発明)。 In the present invention, the oxygen concentration detection means preferably includes a zirconia oxygen analyzer probe inserted directly into the residence chamber (second invention).
また、前記サンプリング管内に圧縮空気を吹き込むことによりそのサンプリング管の表面に付着したダストを払い落とすダスト払い落とし手段が設けられ、このダスト払い落とし手段は、前記差圧演算手段により演算される差圧が所定値に達したときに圧縮空気を吹き込むように作動されるのが良い(第3発明)。 In addition, dust blow-off means is provided to blow off dust adhering to the surface of the sampling pipe by blowing compressed air into the sampling pipe. The dust blow-off means is a differential pressure calculated by the differential pressure calculation means. When the air pressure reaches a predetermined value, it may be operated so as to blow in compressed air (third invention).
さらに、前記捕集手段は、前記滞留室と排ガス通路とを連通する連通路内に加圧空気を噴射するエジェクタであるのが好ましい(第4発明)。 Furthermore, it is preferable that the collection means is an ejector that injects pressurized air into a communication passage that connects the staying chamber and the exhaust gas passage (fourth invention).
本発明によれば、炉もしくは排ガス通路内のガス圧力と滞留室内のガス圧力との差圧が所定値に達したときに、酸素濃度検出手段により検出される酸素濃度の値が保持され、この保持されている酸素濃度値に基づいて、空気量制御手段によって炉内に供給される空気量が制御される。したがって、従来のように、炉もしくは排ガス通路内の排ガスを捕集するサンプリング管を複数本設置する必要がなく、1本のサンプリング管によって燃焼制御にほとんど影響を与えることなく所期の目的を達成することができる。この結果、装置構成を極めて簡素にすることができるとともに、燃焼制御を高精度に行うことが可能となる。 According to the present invention, when the differential pressure between the gas pressure in the furnace or the exhaust gas passage and the gas pressure in the residence chamber reaches a predetermined value, the value of the oxygen concentration detected by the oxygen concentration detecting means is maintained. The amount of air supplied into the furnace is controlled by the air amount control means based on the held oxygen concentration value. Therefore, unlike the conventional case, it is not necessary to install multiple sampling pipes for collecting exhaust gas in the furnace or the exhaust gas passage, and the desired purpose can be achieved with one sampling pipe almost without affecting the combustion control. can do. As a result, the apparatus configuration can be extremely simplified and combustion control can be performed with high accuracy.
また、第2発明のようにジルコニア式酸素分析計プローブを用いれば、制御の応答性がより向上し、しかも除湿器等の付属装置が不要となって、装置構成をより簡素化することができる。 Further, if a zirconia oxygen analyzer probe is used as in the second invention, the control responsiveness is further improved, and an additional device such as a dehumidifier is not required, and the device configuration can be further simplified. .
また、第3発明の構成を採用すれば、燃焼制御に影響を及ぼすことなく、サンプリング管の表面に付着したダストを確実に払い落とすことができる。 Further, if the configuration of the third invention is adopted, dust attached to the surface of the sampling tube can be surely removed without affecting the combustion control.
さらに、第4発明の構成によれば、エジェクタが排ガス吸引装置として機能して排ガスが滞留室内に吸引され、分析後の排ガスはエジェクタから噴射される加圧空気とともに炉内もしくは排ガス通路内に排出されるので、排ガスが大気中に放出されるのを防止することができる。 Further, according to the configuration of the fourth invention, the ejector functions as an exhaust gas suction device and the exhaust gas is sucked into the staying chamber, and the analyzed exhaust gas is discharged into the furnace or the exhaust gas passage together with the pressurized air injected from the ejector. Therefore, it is possible to prevent the exhaust gas from being released into the atmosphere.
次に、本発明による燃焼制御装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。 Next, specific embodiments of the combustion control apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1には、本発明の一実施形態に係る廃棄物処理プラントの概略構成図が示されている。本実施形態は、一般廃棄物や産業廃棄物の処理プラントである熱分解ガス化溶融プラントに適用された例を示すものである。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a waste treatment plant according to an embodiment of the present invention. This embodiment shows the example applied to the pyrolysis gasification melting plant which is a processing plant of general waste or industrial waste.
本実施形態の熱分解ガス化溶融プラントにおいては、図示されない熱分解ドラムにより熱分解された廃棄物の熱分解ガスおよびカーボン残渣等が炉頂から投入されて旋回燃焼される燃焼溶融炉1が備えられている。この燃焼溶融炉1は、炉頂に設けられるバーナ2と、このバーナ2の下方の炉壁に設けられる複数の空気供給管3,4,5および再循環ガス供給管6,7と、炉底に設けられる溶融スラグ排出口8とを備えている。ここで、バーナ2および空気供給管3,4,5には、押込送風機9からバーナ用空気および燃焼用空気がそれぞれ供給される。また、再循環ガス供給管6,7には、後述するろ過式集塵器12の後流側の排ガス循環通路18から排ガス循環送風機17によって再循環ガスが供給される。
The pyrolysis gasification melting plant of this embodiment includes a combustion melting furnace 1 in which pyrolysis gas, carbon residue, and the like of waste pyrolyzed by a pyrolysis drum (not shown) are introduced from the top of the furnace and swirled. It has been. The combustion melting furnace 1 includes a
燃焼溶融炉1から排出される排ガスは廃熱ボイラ10に導かれ、排ガスの熱が水蒸気として回収される。また、この廃熱ボイラ10を通った排ガスは減温塔11に導かれ、この減温塔11において水が噴霧され減温される。さらに、この減温塔11にて減温された排ガスはろ過式集塵器12に導かれ、排ガス中に含まれる飛灰が捕集される。そして、このろ過式集塵器12から排出される排ガスは、蒸気式ガス再加熱器13にて再加熱されてから脱硝反応塔14を通過し、誘引通風機15により引かれて煙突16を通り大気へ放出される。また、ろ過式集塵器12から排出される排ガスの一部は、排ガス循環送風機17を有する排ガス循環通路18を介して、燃焼溶融炉1の炉内に供給される。
The exhaust gas discharged from the combustion melting furnace 1 is guided to the
このように構成されている熱分解ガス化溶融プラントにおいて、廃熱ボイラ10の出口側の排ガス通路19の通路壁21(図2参照)にはガス分析装置20が装着されている。
In the pyrolysis gasification and melting plant configured in this way, a
図2、図3に示されるように、本実施形態のガス分析装置20は、排ガス通路19の通路壁21に固着されて内部に第1空間部22を有する第1ケーシング23と、この第1ケーシング23の後端部にフランジ結合されて内部に第2空間部24を有する第2ケーシング25と、前記第1ケーシング23の先端側に通路19を貫通するように配される円筒状のサンプリング管(プローブ)26とを備えている。ここで、サンプリング管26は、第1ケーシング5に固着される取付金物としての排ガス配管27と、この排ガス配管27の先端にフランジ結合にて固着される多孔質フィルタ28とにより構成されている。なお、多孔質フィルタ28は、排ガス温度(150〜1200℃)を考慮して、セラミック製もしくはステンレス製のものが採用される。また、排ガス配管27はステンレス製とされる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
前記第1空間部22と第2空間部24とは略同径になるように連通され、それら空間部22,24によって排ガスを滞留させる滞留室が形成されている。そして、この滞留室(空間部22,24)内には第2ケーシング25の基端側から、先端部にジルコニア式酸素分析計プローブ29を有する酸素濃度検出器(酸素濃度検出手段)30が挿入・固定されている。このジルコニア式の酸素濃度検出器30は、チューブ状のジルコニア素子の外面側が排ガスにされされると、この排ガスとジルコニア素子内の空気との酸素濃度差に応じて内側電極、外側電極間に起電力が生じ、この起電力を検出信号として排ガス中の酸素濃度を検出するように構成されたものである。
The
前記第2ケーシング25の後端部には、その第2ケーシング25の軸線と直交するように排ガス抽出管31が固着され、この排ガス抽出管31の先端部にはその排ガス抽出管31と連通するように、かつ第2ケーシング25の軸線と平行に排ガス還流管32が取り付けられている。そして、この排ガス還流管32の先端部は排ガス通路19の通路壁21に固着されている。こうして、前記第2ケーシング7内の第2空間部24は、排ガス抽出管31および排ガス還流管32を介して排ガス通路19に連通されている。
An exhaust
前記排ガス抽出管31と排ガス還流管32との接続部にはエジェクタ(捕集手段)33が設けられている。このエジェクタ33では、噴射ノズルから圧縮空気が排ガス還流管32内に噴射されることによって、この噴射力によって排ガス抽出管31内の排ガスを随伴吸引しながら排ガス還流管32内に噴射させる(エジェクタ作用)。なお、排ガス還流管32の管径は、中央部において拡径されて基端部(エジェクタ33設置側)に対し先端部(排ガス通路19側)が大径にされている。
An ejector (collecting means) 33 is provided at a connection portion between the exhaust
また、前記第2ケーシング25の後端部には、排ガス抽出管31と対向する位置に排ガス検出管34が取り付けられ、この排ガス検出管34の先端部には連成計(微圧計)35が取り付けられている。こうして、滞留室(第2空間部24)内の排ガス圧力がその連成計35によって計測される。なお、この連成計35が、本発明における第2圧力検出手段に相当する。
Further, an exhaust
前記第1空間部22、第2空間部24、排ガス抽出管31、排ガス還流管32および排ガス検出管34の周囲は保温材36により被覆されるとともに、第2空間部24、排ガス抽出管31、排ガス還流管32および排ガス検出管34においてはその保温材36の下にテープヒータ37が設置されている。このテープヒータ37は、第2ケーシング25、排ガス抽出管31等の表面温度が200℃以下になる場合に200℃を保持することによって金物の低温腐食を防止する役目をする。
The
また、前記多孔質フィルタ28の外表面に付着したダストを払い落とすため、この多孔質フィルタ28内に圧縮空気を供給する圧縮空気吹き込み管38が設けられている。この圧縮空気吹き込み管38は、第1ケーシング23内に配された保温材36を貫通するとともに、排ガス配管27の上面からその排ガス配管27内に挿入されるように取り付けられ、その基端部にはパルス電圧によって開閉操作される電磁弁39を備えている。この電磁弁39は、前記連成計35によって検出される滞留室内の排ガス圧力と、通路壁21に取り付けられる圧力計40(図1参照)によって検出される排ガス通路19内の排ガス圧力との差圧がある設定値に達したときに、多孔質フィルタ28の外表面にダストが付着したと判断され、コントローラ41からのパルス信号に基づき開操作される。この結果、空気源から圧縮空気吹き込み管38を介して多孔質フィルタ28内に圧縮空気が供給され、その多孔質フィルタ28の外表面に付着したダストが払い落とされる。なお、本実施形態における圧力計40が、本発明における第1圧力検出手段に相当する。
Further, a compressed
本実施形態のガス分析装置20は以上のように構成されており、エジェクタ33の噴射ノズルから排ガス還流管32内に圧縮空気(加圧空気)が噴射されることにより、滞留室(第1空間部22、第2空間部24)内が負圧になり、この結果、排ガス通路19内の排ガスが多孔質フィルタ28および排ガス配管27を介して滞留室内に吸引される。そして、この滞留室内においては、多孔質フィルタ28により除塵された排ガスの酸素濃度がジルコニア式酸素分析計プローブ29を有する酸素濃度検出器30によって分析され、分析後の排ガスはエジェクタ33から噴射される圧縮空気とともに排ガス還流管32を通って排ガス通路19内に排出される。
The
前記酸素濃度検出器30により検出された滞留室内の排ガスの酸素濃度データはコントローラ41に入力される。コントローラ41においては、この入力された酸素濃度データに基づき所要の演算を実行し、その酸素濃度検出器30により検出される酸素濃度が一定になるように、空気供給管3,4,5を介して燃焼溶融炉1の炉内に供給される空気量が制御される。
The oxygen concentration data of the exhaust gas in the staying chamber detected by the
また、コントローラ41には、排ガス通路19内の排ガス圧力を検出する圧力計40からの圧力データと、滞留室(第2空間部24)内の排ガス圧力を検出する連成計35からの圧力データとが入力される。そして、コントローラ41内では、排ガス通路19内の排ガス圧力と滞留室内の排ガス圧力との差圧が演算され、この差圧が所定の閾値を越えたときには、圧縮空気吹き込み管38の電磁弁39にパルス電圧が印加される。この結果、電磁弁39が開作動されて、圧縮空気が圧縮空気吹き込み管38を通って多孔質フィルタ28内に吹き込まれ、この圧縮空気によって多孔質フィルタ28の外表面に付着したダストが払い落とされる。
The
これと同時に、演算された差圧が前記閾値に達したときの酸素濃度検出器30により検出される滞留室内の排ガスの酸素濃度データがコントローラ41内の記憶部(酸素濃度値保持手段)に保持される。そして、前述の圧縮空気吹き込み管38により多孔質フィルタ28のダスト払い落としを実行している間は、この記憶部に保持された酸素濃度データに基づき、空気供給管3,4,5から燃焼溶融炉1の炉内に供給される空気量が制御される。このようにして1本のサンプリング管のみを用いて、燃焼制御とダスト払い落としとが並行して行われる。
At the same time, the oxygen concentration data of the exhaust gas in the staying chamber detected by the
本実施形態の効果を確認するために、実験炉において、圧縮空気吹き込みによるダスト払い落とし時間(酸素濃度データの保持時間)を測定したところ、エジェクタ33の駆動用空気0.1Mpa×10L/minの条件下で10秒以下であった。したがって、酸素濃度データを保持することによる燃焼制御への影響はほとんどないと言える。また、90日間の連続運転を実施した際にも、多孔質フィルタ28に付着するダストの払い落としが良好に行われていることが確認されるとともに、燃焼溶融炉1の燃焼も空気比1.2の制御で安定して行われることが確認された。
In order to confirm the effect of this embodiment, when dust removal time (retention time of oxygen concentration data) by blowing compressed air was measured in an experimental furnace, the driving air for the
以上のように本実施形態によれば、従来のように、排ガス通路内の排ガスを捕集するサンプリング管を複数本設置してそれらを切り換えて使用する必要がなく、1本のサンプリング管によって、ダスト払い落としを行いつつ、燃焼制御を効果的に行うことができる。したがって、所望の燃焼制御を実現するのに、装置構成を極めて簡素化することができるという効果を奏する。 As described above, according to the present embodiment, it is not necessary to install a plurality of sampling pipes that collect exhaust gas in the exhaust gas passage and use them by switching them as in the prior art. Combustion control can be effectively performed while dust is removed. Therefore, there is an effect that the apparatus configuration can be greatly simplified to realize the desired combustion control.
なお、本実施形態におけるコントローラ41が、本発明における空気量制御手段、酸素濃度値保持手段、差圧演算手段に相当する。
The
本実施形態においては、燃焼溶融炉の空気制御を例にとって説明したが、本発明は、焼却炉の空気制御に対しても適用できるのは言うまでもない。 In the present embodiment, the air control of the combustion melting furnace has been described as an example, but it goes without saying that the present invention can also be applied to the air control of an incinerator.
1 燃焼溶融炉
3,4,5 空気供給管
10 廃熱ボイラ
11 減温塔
12 ろ過式集塵器
19 排ガス通路
20 ガス分析装置
26 サンプリング管
28 多孔質フィルタ
29 ジルコニア式酸素分析計プローブ
30 酸素濃度検出器(酸素濃度検出手段)
33 エジェクタ
35 連成計(第2圧力検出手段)
38 圧縮空気吹き込み管
40 圧力計(第1圧力検出手段)
41 コントローラ(空気量制御手段、酸素濃度保持手段、差圧演算手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
33
38 Compressed
41 Controller (air amount control means, oxygen concentration holding means, differential pressure calculation means)
Claims (4)
前記炉もしくは排ガス通路内のガス圧力を検出する第1圧力検出手段と、前記滞留室内のガス圧力を検出する第2圧力検出手段と、前記第1圧力検出手段により検出される圧力と前記第2圧力検出手段により検出される圧力との差圧を演算する差圧演算手段と、この差圧演算手段により演算される差圧が所定値に達したときの前記酸素濃度検出手段により検出される酸素濃度の値を保持する酸素濃度値保持手段とを備え、前記空気量制御手段は、前記差圧演算手段により演算される差圧が所定値に達したときには、前記酸素濃度値保持手段に保持されている酸素濃度値に基づき前記炉内に供給される空気量を制御することを特徴とする燃焼制御装置。 A collecting means for collecting the exhaust gas in the furnace or the exhaust gas passage by a sampling pipe, an oxygen concentration detecting means for detecting the oxygen concentration of the exhaust gas collected by the collecting means, and the oxygen In a combustion control device comprising air amount control means for controlling the amount of air supplied into the furnace so that the oxygen concentration detected by the concentration detection means is constant,
First pressure detecting means for detecting gas pressure in the furnace or exhaust gas passage, second pressure detecting means for detecting gas pressure in the residence chamber, pressure detected by the first pressure detecting means, and second pressure A differential pressure calculating means for calculating a differential pressure from the pressure detected by the pressure detecting means, and an oxygen detected by the oxygen concentration detecting means when the differential pressure calculated by the differential pressure calculating means reaches a predetermined value. Oxygen concentration value holding means for holding a concentration value, and the air amount control means is held by the oxygen concentration value holding means when the differential pressure calculated by the differential pressure calculation means reaches a predetermined value. A combustion control device that controls the amount of air supplied into the furnace based on an oxygen concentration value that is present.
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