JP2013194951A - Fluidized bed incinerator, combustion control device and operating method for fluidized bed incinerator - Google Patents

Fluidized bed incinerator, combustion control device and operating method for fluidized bed incinerator Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fluidized bed incinerator etc. capable of effectively reducing the amount of nitrous oxide to be generated, without increasing facility cost, while reducing the amount of carbon dioxide to be generated when fossil fuel is burned.SOLUTION: A fluidized bed incinerator includes: a first fuel supply part 15 disposed in an upper layer of a sand layer part 1A; a second fuel supply part 16 disposed in a lower layer of the sand layer part; and a combustion control device 20 controlling the amount of fuel to be supplied to the first fuel supply part and the second fuel supply part. The combustion control device includes: a first control part 21 controlling the amount of fuel F1 to be supplied to the first fuel supply part so that a lower combustion temperature of a free board part 1B becomes a first target temperature or higher that suppresses discharge of nitrous oxide; and a second control part 22 controlling the amount of fuel F2 to be supplied to the second fuel supply part so that a temperature of the sand layer part becomes a second target temperature or higher that pyrolyzes organic sludge. The second control part controls the amount of fuel F2 to be supplied so as to satisfy the following constraint condition: F2≤0.5F1.

Description

本発明は、炉内に形成される砂層部及びフリーボード部で有機性汚泥を焼却する流動床焼却炉、燃焼制御装置、及び流動床焼却炉の運転方法に関する。   The present invention relates to a fluidized bed incinerator, a combustion control device, and a method for operating a fluidized bed incinerator that incinerate organic sludge in a sand layer portion and a free board portion formed in the furnace.

下水汚泥を焼却するために流動床焼却炉が好適に用いられている。特許文献1には、砂層上部バーナと砂層下部バーナでなる上下2段のバーナを砂層部に設けるとともに、砂層部とフリーボード部のそれぞれに砂層温度センサおよびフリーボード温度センサを設けて、各温度センサの出力を指標として砂層下部バーナ及び砂層上部バーナを各々独立して制御する流動床焼却炉の炉内温度制御装置が提案されている。   A fluidized bed incinerator is suitably used to incinerate sewage sludge. In Patent Document 1, two upper and lower burners composed of a sand layer upper burner and a sand layer lower burner are provided in the sand layer part, and a sand layer temperature sensor and a free board temperature sensor are provided in each of the sand layer part and the free board part. An in-furnace temperature controller for a fluidized bed incinerator has been proposed in which the lower sand layer burner and the upper sand layer burner are independently controlled using the sensor output as an index.

当該炉内温度制御装置によれば、砂層上部バーナへの燃料供給量を制御してフリーボードの温度を約850℃程度の高温に維持することで、ダイオキシン等の有害物質の発生を抑制するとともに、上記制御とは独立に砂層下部バーナへの燃料供給量を制御して汚泥の含水率等の性状変動による砂層温度の変化を抑制して安定的に汚泥を熱分解して燃焼させることができる。   According to the in-furnace temperature control device, by controlling the amount of fuel supplied to the sand layer upper burner and maintaining the freeboard temperature at a high temperature of about 850 ° C., the generation of harmful substances such as dioxins is suppressed. Independently of the above control, the amount of fuel supplied to the lower sand layer burner can be controlled to suppress changes in the sand layer temperature due to fluctuations in properties such as moisture content of the sludge, and the sludge can be stably pyrolyzed and burned. .

ところで、下水汚泥等の有機性汚泥には多量の窒素成分が含まれているため、有機性汚泥を焼却処理すると種々の窒素酸化物が生成されて大気中に放出されるようになる。これらの窒素酸化物のうち亜酸化窒素(NO)は、地球温暖化ガスとして知られている二酸化炭素(CO)の約310倍の温暖化効果をもたらすことが知られており、その削減が大きな課題となっている。 By the way, since organic sludge such as sewage sludge contains a large amount of nitrogen components, when nitrogen is incinerated, various nitrogen oxides are generated and released into the atmosphere. Of these nitrogen oxides, nitrous oxide (N 2 O) is known to have a warming effect about 310 times that of carbon dioxide (CO 2 ), which is known as a global warming gas. Reduction is a major issue.

そして、図5に示すように、フリーボード部の温度を850℃から900℃まで高めると、汚泥中窒素(N)分の亜酸化窒素(NO)への転換率が5%にまで減少することが非特許文献1に開示されている。 As shown in FIG. 5, when the temperature of the free board portion is increased from 850 ° C. to 900 ° C., the conversion rate of nitrogen (N) in sludge to nitrous oxide (N 2 O) is reduced to 5%. It is disclosed in Non-Patent Document 1.

そこで、特許文献2には、砂層部に供給される空気量を低減して亜酸化窒素(NO)の発生量を減らし、フリーボード空間下部に供給される二次空気により高温燃焼させて亜酸化窒素(NO)の分解を促進し、フリーボード空間上部に供給される空気で完全燃焼を達成する多層燃焼流動床焼却炉が提案されている。 Therefore, in Patent Document 2, the amount of air supplied to the sand layer portion is reduced to reduce the amount of nitrous oxide (N 2 O) generated, and the secondary air supplied to the lower portion of the free board space is burned at a high temperature. Multi-layer combustion fluidized bed incinerators have been proposed that promote the decomposition of nitrous oxide (N 2 O) and achieve complete combustion with air supplied to the top of the freeboard space.

しかし、特許文献2に記載された流動床焼却炉は、数百度の高温に余熱された空気を砂層部、フリーボード空間下部、フリーボード空間上部のそれぞれに供給するために長い距離の空気供給ダクトを多段に引き回して配置する必要があり設備コストが嵩むという問題があった。   However, the fluidized bed incinerator described in Patent Document 2 is a long-distance air supply duct for supplying air heated to a high temperature of several hundred degrees to each of the sand layer portion, the freeboard space lower portion, and the freeboard space upper portion. There is a problem in that the equipment cost increases because it is necessary to arrange the cables in multiple stages.

特開2001−74222号公報JP 2001-74222 A 特許第4413275号公報Japanese Patent No. 4413275

下水道協会誌、Vol.42,No.508,2005/2,pp97-110Journal of Sewerage Association, Vol.42, No.508,2005 / 2, pp97-110

設備コストを低減するという観点で、特許文献1に記載されたような流動床焼却炉を用いて、砂層上部バーナを制御することによりフリーボード部の温度を850℃から900℃に高めれば、亜酸化窒素(NO)の発生量を低減させることができるようになる。 From the viewpoint of reducing the equipment cost, if the temperature of the freeboard portion is increased from 850 ° C. to 900 ° C. by controlling the sand layer upper burner using a fluidized bed incinerator as described in Patent Document 1, The amount of nitrogen oxide (N 2 O) generated can be reduced.

しかし、そのために化石燃料である補助燃料の使用量が増大し、それに伴い二酸化炭素(CO)の発生量も増大するという問題が発生する。尚、汚泥自体はバイオマスであり、その燃焼により発生する二酸化炭素(CO)は、温暖化ガスの規制対象ではない。 However, this causes a problem that the amount of auxiliary fuel that is a fossil fuel increases, and the generation amount of carbon dioxide (CO 2 ) increases accordingly. In addition, the sludge itself is biomass, and carbon dioxide (CO 2 ) generated by the combustion is not subject to the regulation of greenhouse gases.

本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、化石燃料の燃焼による二酸化炭素の発生量を抑制しながらも、設備コストの上昇を招くことなく、亜酸化窒素の発生量を効果的に低減することができる流動床焼却炉、燃焼制御装置、及び流動床焼却炉の運転方法を提供する点にある。   In view of the above-described problems, the object of the present invention is to effectively reduce the generation amount of nitrous oxide without increasing the equipment cost while suppressing the generation amount of carbon dioxide due to the combustion of fossil fuel. The present invention provides a fluidized bed incinerator, a combustion control device, and a fluidized bed incinerator operating method.

上述の目的を達成するため、本発明による流動床焼却炉の第一特徴構成は、特許請求の範囲の請求項1に記載した通り、炉内に形成される砂層部及びフリーボード部で有機性汚泥を焼却する流動床焼却炉であって、前記砂層部の上層に配置された第1燃料供給部と、前記砂層部の下層に配置された第2燃料供給部と、前記砂層部の底部に配置された空気供給部と、砂層上部から有機性汚泥を投入する汚泥投入部と、前記第1燃料供給部及び第2燃料供給部への燃料供給量を制御する燃焼制御装置とを備え、前記燃焼制御装置は、前記フリーボード部の下部燃焼温度が亜酸化窒素の排出を抑制する第1目標温度以上になるように前記第1燃料供給部への燃料供給量F1を制御する第1制御部と、前記砂層部の温度が有機性汚泥を熱分解可能な第2目標温度以上になるように前記第2燃料供給部への燃料供給量F2を制御する第2制御部とを含み、前記第2制御部は、拘束条件F2≦0.5F1を満たすように、燃料供給量F2を制御する点にある。   In order to achieve the above-mentioned object, the first characteristic configuration of the fluidized bed incinerator according to the present invention is an organic material comprising a sand layer portion and a freeboard portion formed in the furnace as described in claim 1 of the claims. A fluidized bed incinerator for incinerating sludge, wherein a first fuel supply unit disposed in an upper layer of the sand layer portion, a second fuel supply unit disposed in a lower layer of the sand layer portion, and a bottom portion of the sand layer portion An air supply unit disposed; a sludge input unit for supplying organic sludge from the upper part of the sand layer; and a combustion control device for controlling a fuel supply amount to the first fuel supply unit and the second fuel supply unit, The combustion control device controls a fuel supply amount F1 to the first fuel supply unit so that a lower combustion temperature of the free board unit becomes equal to or higher than a first target temperature for suppressing discharge of nitrous oxide. And the temperature of the sand layer part is capable of thermally decomposing organic sludge. And a second control unit that controls a fuel supply amount F2 to the second fuel supply unit so that the temperature is equal to or higher than a target temperature, and the second control unit is configured to satisfy the constraint condition F2 ≦ 0.5F1. This is in controlling the supply amount F2.

本発明者らは、鋭意試験研究を行なったところ、第1制御部によってフリーボード部の下部燃焼温度が亜酸化窒素の排出を抑制する第1目標温度以上になるように第1燃料供給部への燃料供給量F1を制御するとともに、第2制御部によって砂層部の温度が有機性汚泥を熱分解可能な第2目標温度以上になるように第2燃料供給部への燃料供給量F2を制御し、さらに、第2制御部が拘束条件F2≦0.5F1を満たすように燃料供給量F2を制御することにより、亜酸化窒素(NO)の発生量を効果的に低減しながらも、全燃料供給量F1+F2を抑制できるバランスの取れた温度制御条件を見出すことができたのである。それによって化石燃料により生じる二酸化炭素(CO)発生量も抑制できるようになった。 When the present inventors conducted earnest test research, the first controller supplies the first fuel supply unit so that the lower combustion temperature of the freeboard unit becomes equal to or higher than the first target temperature that suppresses the emission of nitrous oxide. The fuel supply amount F1 is controlled, and the second control unit controls the fuel supply amount F2 to the second fuel supply unit so that the temperature of the sand layer portion becomes equal to or higher than the second target temperature at which organic sludge can be pyrolyzed. In addition, the second controller controls the fuel supply amount F2 so as to satisfy the constraint condition F2 ≦ 0.5F1, thereby effectively reducing the amount of nitrous oxide (N 2 O) generated, It was possible to find a balanced temperature control condition capable of suppressing the total fuel supply amount F1 + F2. As a result, the amount of carbon dioxide (CO 2 ) generated by the fossil fuel can be suppressed.

同第二の特徴構成は、同請求項2に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記第2制御部は、前記砂層部の温度が前記第2目標温度から前記第1目標温度より低く前記第2目標温度より高い第3目標温度までの範囲に維持されるように、燃料供給量F2を制御する点にある。   In the second feature configuration, as described in claim 2, in addition to the first feature configuration described above, the second control unit is configured such that the temperature of the sand layer portion is changed from the second target temperature to the first target configuration. The fuel supply amount F2 is controlled such that the fuel supply amount F2 is maintained within the range from the target temperature to the third target temperature lower than the second target temperature.

第2制御部によって砂層部の温度が第2目標温度から第3目標温度の範囲に入るように制御すれば、安定的に拘束条件F2≦0.5F1を満たしながらも、投入される汚泥の含水率等の性状に変化に対応して、有機性汚泥を熱分解可能な第2目標温度以上に砂層温度を維持するための制御幅が確保できるようになる。   If the second control unit controls the temperature of the sand layer portion to fall within the range of the second target temperature to the third target temperature, the water content of the sludge that is input while stably satisfying the constraint condition F2 ≦ 0.5F1 Corresponding to the change in properties such as the rate, a control range for maintaining the sand layer temperature above the second target temperature at which the organic sludge can be thermally decomposed can be secured.

同第三の特徴構成は、同請求項3に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記第2制御部は、前記砂層部の温度が前記第2目標温度より低下すると、前記拘束条件に制限されることなく、前記第2目標温度より高い温度に上昇するように燃料供給量F2を制御する点にある。   In the third characteristic configuration, as described in claim 3, in addition to the first or second characteristic configuration described above, the second control unit is configured such that the temperature of the sand layer portion is higher than the second target temperature. When it decreases, the fuel supply amount F2 is controlled so as to rise to a temperature higher than the second target temperature without being restricted by the constraint condition.

砂層部の温度が第2目標温度より低下すると有機性汚泥の熱分解が進まず、燃焼不良を来たす虞がある。そのような場合には、拘束条件に制限されることなく燃料供給量F2を制御することによって、砂層温度を適正な温度に速やかに回復させることができる。   If the temperature of the sand layer portion is lower than the second target temperature, the organic sludge does not proceed with thermal decomposition, and there is a risk of poor combustion. In such a case, the sand layer temperature can be quickly recovered to an appropriate temperature by controlling the fuel supply amount F2 without being restricted by the constraint conditions.

同第四の特徴構成は、同請求項4に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記第1燃料供給部は前記砂層部が静止状態のときの上面から砂層高さ1/2の範囲に配置され、前記第2燃料供給部は砂層高さ1/2より低い範囲に配置されている点にある。   In the fourth feature configuration, as described in claim 4, in addition to any of the first to third feature configurations described above, the first fuel supply unit is provided when the sand layer portion is stationary. The second fuel supply unit is disposed in a range lower than the sand layer height ½.

フリーボード部の下部燃焼温度が第1目標温度以上に安定的に制御され、拘束条件F2≦0.5F1を満たしながら砂層温度が第2目標温度以上に安定的に制御されるために、静止状態の砂層部の上面から砂層高さ1/2の範囲に第1燃料供給部が配置され、砂層高さ1/2より低い範囲に第2燃料供給部が配置されることが好ましい。   Since the lower combustion temperature of the freeboard section is stably controlled to be higher than the first target temperature, and the sand layer temperature is stably controlled to be higher than the second target temperature while satisfying the constraint condition F2 ≦ 0.5F1, It is preferable that the first fuel supply unit is disposed in the range of the sand layer height ½ from the upper surface of the sand layer unit, and the second fuel supply unit is disposed in the range lower than the sand layer height ½.

本発明による燃焼制御装置の第一の特徴構成は、同請求項5に記載した通り、砂層部の上層に配置された第1燃料供給部と、前記砂層部の下層に配置された第2燃料供給部と、前記砂層部の底部に配置された空気供給部と、砂層上部から有機性汚泥を投入する汚泥投入部とを備え、炉内に形成される砂層部及びフリーボード部で有機性汚泥を焼却する流動床焼却炉の燃焼制御装置であって、前記フリーボード部の下部燃焼温度が亜酸化窒素の排出を抑制する第1目標温度以上になるように前記第1燃料供給部への燃料供給量F1を制御する第1制御部と、前記砂層部の温度が有機性汚泥を熱分解可能な第2目標温度以上になるように前記第2燃料供給部への燃料供給量F2を制御する第2制御部と、を含み、前記第2制御部は、拘束条件F2≦0.5F1を満たすように、燃料供給量F2を制御する点にある。   The first characteristic configuration of the combustion control apparatus according to the present invention is the first fuel supply unit disposed in the upper layer of the sand layer portion and the second fuel disposed in the lower layer of the sand layer portion as described in claim 5. An organic sludge is provided in the sand layer portion and free board portion formed in the furnace, comprising a supply portion, an air supply portion disposed at the bottom of the sand layer portion, and a sludge inlet portion for introducing organic sludge from the upper portion of the sand layer. A combustion control apparatus for a fluidized bed incinerator for incinerating fuel, wherein the fuel to the first fuel supply unit is set so that the lower combustion temperature of the freeboard unit is equal to or higher than a first target temperature for suppressing nitrous oxide emission. A first control unit that controls the supply amount F1 and a fuel supply amount F2 to the second fuel supply unit such that the temperature of the sand layer portion is equal to or higher than a second target temperature at which organic sludge can be pyrolyzed. A second control unit, and the second control unit includes a constraint condition F2. To meet 0.5F1, it lies in controlling the fuel supply amount F2.

同第二の特徴構成は、同請求項6に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、少なくとも前記第2制御部で実行される制御がファジー制御である点にある。   As described in claim 6, the second characteristic configuration is that, in addition to the first characteristic configuration described above, at least the control executed by the second control unit is fuzzy control.

砂層温度を制御する場合、汎用的なPID制御等の線形制御を用いると、有機性汚泥の性状変動等に起因して収束性が悪く安定的な制御が困難になるが、対象事象の特性を加味したファジー推論を用いるファジー制御を用いることにより、砂層部の温度を第2目標温度以上に安定的に制御できるようになる。特に、砂層部の温度を第2目標温度と第3目標温度の間に維持する場合に好適になる。   When controlling the temperature of the sand layer, if linear control such as general-purpose PID control is used, stable control is difficult due to property fluctuations of organic sludge, etc. By using fuzzy control using fuzzy inference that takes into account, the temperature of the sand layer portion can be stably controlled to be equal to or higher than the second target temperature. In particular, this is suitable for maintaining the temperature of the sand layer portion between the second target temperature and the third target temperature.

本発明による流動床焼却炉の運転方法の特徴構成は、同請求項7に記載した通り、砂層部の上層に配置された第1燃料供給部と、前記砂層部の下層に配置された第2燃料供給部と、前記砂層部の底部に配置された空気供給部と、砂層上部から有機性汚泥を投入する汚泥投入部とを備え、前記第1燃料供給部及び第2燃料供給部への燃料供給量を制御することにより、炉内に形成される砂層部及びフリーボード部で有機性汚泥を焼却する流動床焼却炉の運転方法であって、前記フリーボード部の下部燃焼温度が亜酸化窒素の排出を抑制する第1目標温度以上になるように前記第1燃料供給部への燃料供給量F1を制御する第1制御ステップと、前記砂層部の温度が有機性汚泥を熱分解可能な第2目標温度以上になるように前記第2燃料供給部への燃料供給量F2を制御する第2制御ステップと、を含み、前記第2制御ステップでは、拘束条件F2≦0.5F1を満たすように、燃料供給量F2が制御される点にある。   The characteristic configuration of the operation method of the fluidized bed incinerator according to the present invention includes a first fuel supply unit disposed in the upper layer of the sand layer portion and a second fuel layer disposed in the lower layer of the sand layer portion as described in claim 7. A fuel supply unit; an air supply unit disposed at the bottom of the sand layer unit; and a sludge input unit that inputs organic sludge from the top of the sand layer, and fuel to the first fuel supply unit and the second fuel supply unit An operation method of a fluidized bed incinerator in which organic sludge is incinerated in a sand layer part and a free board part formed in the furnace by controlling a supply amount, wherein a lower combustion temperature of the free board part is nitrous oxide A first control step of controlling the fuel supply amount F1 to the first fuel supply unit so as to be equal to or higher than a first target temperature that suppresses the discharge of water, and a temperature at which the temperature of the sand layer portion can thermally decompose organic sludge. 2 To the second fuel supply unit so that the target temperature is higher than Includes a second control step of controlling the fuel supply amount F2, and wherein in the second control step, so as to satisfy the constraint condition F2 ≦ 0.5F1, fuel supply amount F2 is in that it is controlled.

以上説明した通り、本発明によれば、化石燃料の燃焼による二酸化炭素の発生量を抑制しながらも、設備コストの上昇を招くことなく、亜酸化窒素の発生量を効果的に低減することができる流動床焼却炉、燃焼制御装置、及び流動床焼却炉の運転方法を提供することができるようになった。   As described above, according to the present invention, it is possible to effectively reduce the generation amount of nitrous oxide without increasing the equipment cost while suppressing the generation amount of carbon dioxide due to the combustion of fossil fuel. It is now possible to provide a fluidized bed incinerator, a combustion control device, and a fluidized bed incinerator operation method.

本発明による有機性汚泥の焼却設備の構成図Configuration diagram of organic sludge incineration facility according to the present invention 本発明による流動床焼却炉の説明図Illustration of fluidized bed incinerator according to the present invention 燃焼制御装置の機能ブロック構成図Functional block diagram of combustion control device 第2制御部の制御テーブルデータの説明図Explanatory drawing of the control table data of a 2nd control part 亜酸化窒素ガスと炉内燃焼温度の関係を示す特性図Characteristic diagram showing the relationship between nitrous oxide gas and furnace combustion temperature 運転方法の違いによるフリーボード部下部と炉出口温度に対する亜酸化窒素の発生量の差異を示す特性図Characteristic chart showing the difference in the amount of nitrous oxide generated with respect to the temperature at the bottom of the freeboard and the furnace outlet due to the difference in operation method メンバシップ関数の説明図Illustration of membership function

図1には、有機性汚泥(以下、単に「汚泥」と記す。)の焼却設備Aが示されている。汚水処理設備で発生した汚泥は、スクリュープレス方式等の脱水機で脱水処理され、脱水ケーキ貯留サイロSに貯留された後、流動床焼却炉1に投入されて焼却される。当該流動床焼却炉1には、汚泥の投入量、流動用空気供給量、補助燃料供給量等を制御するための複数の制御部を備えた燃焼制御装置20が設けられている。   FIG. 1 shows an incineration facility A for organic sludge (hereinafter simply referred to as “sludge”). Sludge generated in the sewage treatment facility is dehydrated by a dehydrator such as a screw press system, stored in the dehydrated cake storage silo S, and then put into the fluidized bed incinerator 1 for incineration. The fluidized bed incinerator 1 is provided with a combustion control device 20 having a plurality of control units for controlling the amount of sludge input, the flow air supply amount, the auxiliary fuel supply amount, and the like.

流動床焼却炉1で生じた排ガスから廃熱を有効利用するために、流動床焼却炉1の煙道に沿って燃焼用空気予熱器3、白煙防止用空気予熱器4が配設され、これらによって燃焼排ガスの保有熱が回収される。   In order to effectively use waste heat from the exhaust gas generated in the fluidized bed incinerator 1, a combustion air preheater 3 and a white smoke prevention air preheater 4 are disposed along the flue of the fluidized bed incinerator 1. By these, the retained heat of the combustion exhaust gas is recovered.

さらに、下流側にガス冷却塔5、集塵機6が配置され、集塵機6で除塵された排ガスが、排煙処理塔7でアルカリ処理されてSOxやHClが除去され、白煙防止用の空気で加熱された後に煙突8から排気される。   Further, the gas cooling tower 5 and the dust collector 6 are arranged on the downstream side, and the exhaust gas removed by the dust collector 6 is alkali-treated in the smoke treatment tower 7 to remove SOx and HCl, and heated with air for preventing white smoke. Is exhausted from the chimney 8.

当該汚泥焼却設備Aは、例えば下水汚泥を生物処理する活性汚泥法や、生物処理して膜ろ過する膜分離活性汚泥法等の方式を採用した汚水処理設備に併設される。尚、本発明による汚泥焼却設備Aは、下水汚泥の焼却に限るものではなく、食品工場等で発生した汚水を浄化処理して発生した汚泥等の高含水率の有機性汚泥の焼却にも用いることが可能である。   The sludge incineration facility A is attached to a sewage treatment facility that employs a method such as an activated sludge method that biologically treats sewage sludge or a membrane separation activated sludge method that performs biological treatment and membrane filtration. The sludge incineration facility A according to the present invention is not limited to incineration of sewage sludge, but is also used for incineration of organic sludge having a high water content such as sludge generated by purifying sludge generated in a food factory or the like. It is possible.

図2には、流動床焼却炉1の構成が示されている。流動床焼却炉1は、耐熱耐摩耗性特殊レンガやキャスタを内張りし、その外側に断熱材を配置した炉体を備えている。炉体の内部空間には、汚泥の燃焼領域となる砂層部1Aとフリーボード部1Bが構成されている。   FIG. 2 shows the configuration of the fluidized bed incinerator 1. The fluidized bed incinerator 1 includes a furnace body in which heat-resistant and wear-resistant special bricks and casters are lined and a heat insulating material is arranged on the outside thereof. In the interior space of the furnace body, a sand layer portion 1A and a free board portion 1B, which are sludge combustion regions, are configured.

砂層部1Aの底部に流動用の空気供給部14となる複数の分散パイプが配置され、炉体の下部領域に滞留する砂が、ヘッダー管14Hを介して供給される流動用空気によって浮遊して流動床が形成される。流動ブロワBから供給される空気は燃焼用空気予熱器3で約550〜650℃に予熱された後にヘッダー管14Hに供給される。尚、通常は二次燃焼用空気供給部17を備えていないが、砂層部1A上部に二次燃焼用空気供給部17を備えている場合には、予熱空気の一部を二次燃焼用空気供給部17からフリーボード部1Bに供給してもよい。   A plurality of dispersion pipes serving as a flow air supply unit 14 are arranged at the bottom of the sand layer portion 1A, and the sand staying in the lower region of the furnace body is floated by the flow air supplied through the header pipe 14H. A fluidized bed is formed. The air supplied from the fluid blower B is preheated to about 550 to 650 ° C. by the combustion air preheater 3 and then supplied to the header pipe 14H. Normally, the secondary combustion air supply unit 17 is not provided, but when the secondary combustion air supply unit 17 is provided above the sand layer 1A, a part of the preheated air is used as the secondary combustion air. You may supply from the supply part 17 to the free board part 1B.

砂層部1Aの上層周囲に複数本の第1燃料供給部15となる砂中ガンが円周上に配置され、砂層部1Aの下層周囲に複数本の第2燃料供給部16となる砂中ガンが円周上に配置されている。それら砂中ガン15,16に供給される燃料供給量は電磁式のバルブV1,V2によって調整される。また、砂層部1Aに流動床の温度を検知する温度センサS2が設置され、フリーボード部1Bの下部にも温度センサS1が設置されている。さらに砂層部1Aの上部には汚泥投入部10が設けられている。   Sand guns that serve as a plurality of first fuel supply sections 15 are arranged on the circumference around the upper layer of the sand layer section 1A, and sand guns that serve as a plurality of second fuel supply sections 16 around the lower layer of the sand layer section 1A. Are arranged on the circumference. The amount of fuel supplied to the sand guns 15 and 16 is adjusted by electromagnetic valves V1 and V2. Further, a temperature sensor S2 for detecting the temperature of the fluidized bed is installed in the sand layer portion 1A, and the temperature sensor S1 is also installed in the lower portion of the free board portion 1B. Furthermore, a sludge input part 10 is provided at the upper part of the sand layer part 1A.

第1燃料供給部15は、分散パイプ14の設置高さを基準に、砂層部1Aが静止状態のときの上面から砂層高さLの1/2の範囲L1に配置され、第2燃料供給部16は砂層高さLの1/2より低い範囲L2に配置されている。尚、流動状態に移行した砂層部1Aの高さは、静止状態の高さの約1.2〜1.5倍となる。図2のハッチングされた領域が流動床を表している。   The first fuel supply unit 15 is disposed in a range L1 that is ½ of the sand layer height L from the upper surface when the sand layer unit 1A is stationary with respect to the installation height of the dispersion pipe 14, and the second fuel supply unit 16 is arranged in a range L2 lower than 1/2 of the sand layer height L. Note that the height of the sand layer portion 1A that has shifted to the fluidized state is approximately 1.2 to 1.5 times the height of the stationary state. The hatched area in FIG. 2 represents the fluidized bed.

炉体の下端にはテーパ状の排砂部11が設けられ、排砂部11の下方に設けられた砂コンベア18により搬出された流動砂は、選別機構19により異物が除去された後に砂投入部12から再投入される。   A tapered sand discharge portion 11 is provided at the lower end of the furnace body, and the fluid sand transported by the sand conveyor 18 provided below the sand discharge portion 11 is put into the sand after the foreign matter is removed by the sorting mechanism 19. The unit 12 is re-entered.

炉の立上げ時に砂層部1Aの上部に設けた始動バーナ13が点火されるとともに、流動用の空気が供給され、さらに第1燃料供給部16及び第2燃料供給部15に補助燃料が供給される。第2燃料供給部15に供給される補助燃料により流動床の温度が700〜800℃に調整され、第1燃料供給部16に供給される補助燃料によりフリーボード部1Bの下部温度が850℃以上に調整される。補助燃料として重油が用いられるが、その他の化石燃料や消化ガスを用いることも可能である。   When the furnace is started up, the starter burner 13 provided on the upper part of the sand layer 1A is ignited, air for flow is supplied, and auxiliary fuel is supplied to the first fuel supply unit 16 and the second fuel supply unit 15. The The temperature of the fluidized bed is adjusted to 700 to 800 ° C. by the auxiliary fuel supplied to the second fuel supply unit 15, and the lower temperature of the free board unit 1 B is 850 ° C. or more by the auxiliary fuel supplied to the first fuel supply unit 16. Adjusted to Heavy oil is used as auxiliary fuel, but other fossil fuels and digestion gas can be used.

炉が立ち上ると、汚泥投入部10から含水率80%前後の汚泥が投入される。投入された汚泥は流動床で有機性ガスに熱分解され、フリーボード部1Bで約850℃以上、具体的には850〜900℃の高温で有機性ガスが燃焼される。   When the furnace rises, sludge having a water content of about 80% is introduced from the sludge introduction unit 10. The introduced sludge is thermally decomposed into organic gas in the fluidized bed, and the organic gas is combusted at a high temperature of about 850 ° C. or higher, specifically 850 to 900 ° C., in the free board portion 1B.

図5に示すように、フリーボード部1Bの温度が約850℃以上になると、汚泥に含まれる窒素由来の亜酸化窒素(NO)の発生量が極めて低い状態になる。 As shown in FIG. 5, when the temperature of the free board portion 1B is about 850 ° C. or higher, the amount of nitrogen-derived nitrous oxide (N 2 O) contained in the sludge becomes extremely low.

燃焼制御装置20は、化石燃料の燃焼による二酸化炭素の発生量を抑制しながら、汚泥に含まれる窒素由来の亜酸化窒素(NO)の発生量を低減するために、流動床焼却炉1を制御する。 The combustion control device 20 controls the fluidized bed incinerator 1 in order to reduce the amount of nitrogen-derived nitrous oxide (N 2 O) contained in the sludge while suppressing the amount of carbon dioxide generated by fossil fuel combustion. To control.

以下、燃焼制御装置20について詳述する。燃焼制御装置20は、CPUとCPUの動作プログラムが格納されたメモリ等を備えて構成されている。具体的な構成態様は特に限定されるものではなく、汎用のパーソナルコンピュータに燃焼制御用のアプリケーションプログラムをインストールされた態様であってもよいし、専用の制御用CPUに制御プログラムが組み込まれた態様であってもよい。   Hereinafter, the combustion control device 20 will be described in detail. The combustion control device 20 includes a CPU and a memory in which an operation program for the CPU is stored. A specific configuration mode is not particularly limited, and may be a mode in which an application program for combustion control is installed in a general-purpose personal computer, or a mode in which a control program is incorporated in a dedicated control CPU. It may be.

図3に示すように、燃焼制御装置20は、フリーボード部1Bの下部に設置された温度センサS1の値が入力され、第1燃料供給部15の電磁バルブV1を駆動する駆動部を備えた第1制御部21と、砂層部1Aに設置された温度センサS2の値が入力され、第2燃料供給部16の電磁バルブV2を駆動する駆動部を備えた第2制御部22を備えている。   As shown in FIG. 3, the combustion control device 20 includes a drive unit that receives the value of the temperature sensor S1 installed in the lower portion of the free board unit 1B and drives the electromagnetic valve V1 of the first fuel supply unit 15. A first control unit 21 and a second control unit 22 including a drive unit that receives the value of the temperature sensor S2 installed in the sand layer unit 1A and drives the electromagnetic valve V2 of the second fuel supply unit 16 are provided. .

さらに、図には示していないが、燃焼制御装置20は、温度センサS1,S2等の値に基づいて汚泥投入部10から炉内に投入される汚泥の量を制御する汚泥投入制御部等を備えている。二次燃焼用空気供給部17を備えている場合には、煙道に配置したNO濃度センサの値等に基づいて、二次燃焼用空気供給部17から供給される二次燃焼用空気量を制御する二次燃焼用空気供給制御部を備える場合もある。 Further, although not shown in the figure, the combustion control device 20 includes a sludge charging control unit that controls the amount of sludge charged into the furnace from the sludge charging unit 10 based on the values of the temperature sensors S1, S2, etc. I have. If you have a secondary combustion air supply unit 17, based on the value or the like of the NO X concentration sensor disposed in the flue, the air amount for the secondary combustion supplied from the secondary combustion air supply portion 17 There is a case where a secondary combustion air supply control unit for controlling the combustion is provided.

第1制御部21は、フリーボード部1Bの下部の温度目標値、ここでは850℃の値が記憶された制御温度記憶部(この値は入力部を介してオペレータが適宜変更設定可能である)と、PID演算部と、制御目標値記憶部を備えている。   The first control unit 21 is a control temperature storage unit in which a temperature target value below the free board unit 1B, in this case, a value of 850 ° C. is stored (this value can be appropriately changed and set by the operator via the input unit) And a PID calculation unit and a control target value storage unit.

PID演算部は、所定周期で入力された温度センサS1の値と目標値850℃との差分値、微分値、積分値に基づいてPID演算を行ない、その結果得られた燃料供給制御量に対応する電磁バルブV1の目標開度を制御目標値記憶部に記憶する。駆動部は、制御目標値記憶部に記憶された目標開度に基づいて第1燃料供給部15の電磁バルブV1を駆動する。このような制御によって第1燃料供給部15から供給される燃料流量F1の値が決定される。   The PID calculation unit performs PID calculation based on a difference value, a differential value, and an integral value between the value of the temperature sensor S1 input at a predetermined cycle and the target value 850 ° C., and corresponds to the fuel supply control amount obtained as a result. The target opening of the electromagnetic valve V1 to be stored is stored in the control target value storage unit. The drive unit drives the electromagnetic valve V1 of the first fuel supply unit 15 based on the target opening degree stored in the control target value storage unit. With this control, the value of the fuel flow rate F1 supplied from the first fuel supply unit 15 is determined.

第2制御部22は、砂層部1Aの温度に対する制御テーブルデータが記憶された制御テーブル記憶部と、ステップ制御演算部と、制御目標値記憶部を備えて構成され、砂層部の温度を700〜800℃の範囲に入るように制御する。   The second control unit 22 includes a control table storage unit that stores control table data for the temperature of the sand layer unit 1A, a step control calculation unit, and a control target value storage unit, and the temperature of the sand layer unit is 700 to 700. Control to be in the range of 800 ° C.

ステップ制御演算部は、所定周期で入力された温度センサS2の値と制御テーブル記憶部に記憶された制御テーブルデータに基づいて、燃料供給制御量に対応する電磁バルブV2の目標開度を算出し、その値を制御目標値記憶部に記憶する。   The step control calculation unit calculates a target opening degree of the electromagnetic valve V2 corresponding to the fuel supply control amount based on the value of the temperature sensor S2 input at a predetermined cycle and the control table data stored in the control table storage unit. The value is stored in the control target value storage unit.

図4には、制御テーブルデータの一例が示されている。第2燃料供給部16に供給される現在の燃料流量F2が、拘束条件F2≦0.5F1を満たしている場合、温度センサS2から入力された砂層温度が730〜780℃の範囲であれば現状を維持し、780〜800℃の範囲であればステップ的に燃料流量F2を減らすように電磁バルブV2の目標開度を算出する。また、砂層温度が700〜730℃の範囲であればステップ的に燃料流量F2を増やすように電磁バルブV2の目標開度を算出する。   FIG. 4 shows an example of the control table data. If the current fuel flow rate F2 supplied to the second fuel supply unit 16 satisfies the constraint condition F2 ≦ 0.5F1, the current state is as long as the sand layer temperature input from the temperature sensor S2 is in the range of 730 to 780 ° C. Is maintained, and the target opening of the electromagnetic valve V2 is calculated so as to reduce the fuel flow rate F2 stepwise within a range of 780 to 800 ° C. If the sand layer temperature is in the range of 700 to 730 ° C., the target opening of the electromagnetic valve V2 is calculated so as to increase the fuel flow rate F2 stepwise.

制御テーブルデータに示された上下の矢印は、一本の場合に1ステップ(予め設定された燃料流量を示す)、二本の場合に2ステップ、三本の場合に3ステップ燃料流量F2を変化させること、上矢印は増加させ、下矢印は減少させること、また矢印の本数が多いほどその量が多いことを意味する。1ステップに対応する燃料流量F2の増加または減少量は、入力部を介してオペレータが適宜変更設定可能である。   The up and down arrows shown in the control table data change the fuel flow rate F2 by one step (indicating a preset fuel flow rate) in the case of one, two steps in the case of two, and three steps in the case of three. Means that the up arrow increases, the down arrow decreases, and the more arrows, the greater the amount. An increase or decrease amount of the fuel flow rate F2 corresponding to one step can be appropriately changed and set by the operator via the input unit.

第2燃料供給部16に供給される現在の燃料流量F2が、拘束条件F2≦0.5F1を満たしていない場合、温度センサS2から入力された砂層温度が720〜730℃であれば現状を維持し、730〜800℃の範囲であればステップ的に燃料流量F2を減らすように電磁バルブV2の目標開度を算出する。また、砂層温度が700〜720℃の範囲であればステップ的に燃料流量F2を増やすように電磁バルブV2の目標開度を算出する。   If the current fuel flow F2 supplied to the second fuel supply unit 16 does not satisfy the constraint condition F2 ≦ 0.5F1, the current state is maintained if the sand layer temperature input from the temperature sensor S2 is 720 to 730 ° C. If the temperature is in the range of 730 to 800 ° C., the target opening degree of the electromagnetic valve V2 is calculated so as to decrease the fuel flow rate F2 stepwise. Moreover, if the sand layer temperature is in the range of 700 to 720 ° C., the target opening of the electromagnetic valve V2 is calculated so as to increase the fuel flow rate F2 stepwise.

駆動部は、制御目標値記憶部に記憶された目標開度に基づいて第2燃料供給部16の電磁バルブV2を駆動する。このような制御によって第2燃料供給部16から供給される燃料流量F2の値が決定される。   The drive unit drives the electromagnetic valve V2 of the second fuel supply unit 16 based on the target opening degree stored in the control target value storage unit. With this control, the value of the fuel flow rate F2 supplied from the second fuel supply unit 16 is determined.

即ち、燃焼制御装置20は、フリーボード部1Bの下部燃焼温度が亜酸化窒素の排出を抑制する第1目標温度(850℃)以上になるように第1燃料供給部15への燃料供給量F1を制御する第1制御部21と、砂層部1Aの温度が有機性汚泥を熱分解可能な第2目標温度(700℃)以上になるように第2燃料供給部16への燃料供給量F2を制御する第2制御部22とを含み、第2制御部22は、拘束条件F2≦0.5F1を満たすように、燃料供給量F2を制御するように構成されている。   In other words, the combustion control device 20 supplies the fuel supply amount F1 to the first fuel supply unit 15 so that the lower combustion temperature of the free board unit 1B becomes equal to or higher than the first target temperature (850 ° C.) that suppresses the emission of nitrous oxide. The fuel supply amount F2 to the second fuel supply unit 16 is set so that the temperature of the first control unit 21 that controls the temperature and the temperature of the sand layer unit 1A is equal to or higher than the second target temperature (700 ° C.) at which organic sludge can be pyrolyzed. The second control unit 22 is configured to control the fuel supply amount F2 so as to satisfy the constraint condition F2 ≦ 0.5F1.

また、第2制御部22は、砂層部1Aの温度が第2目標温度(700℃)から第1目標温度(850℃)より低く第2目標温度より高い第3目標温度(800℃)までの範囲に維持されるように、燃料供給量F2を制御するように構成されている。   Further, the second control unit 22 has a temperature of the sand layer portion 1A from the second target temperature (700 ° C.) to the third target temperature (800 ° C.) lower than the first target temperature (850 ° C.) and higher than the second target temperature. The fuel supply amount F2 is controlled so as to be maintained in the range.

さらに、第2制御部22は、砂層部1Bの温度が第2目標温度(700℃)から低下すると、拘束条件に制限されることなく、第2目標温度より高い温度に上昇するように燃料供給量F2を制御するように構成されている。   Furthermore, when the temperature of the sand layer portion 1B decreases from the second target temperature (700 ° C.), the second control unit 22 supplies fuel so as to rise to a temperature higher than the second target temperature without being restricted by the constraint condition. The amount F2 is configured to be controlled.

拘束条件とは、第2燃料供給部16に供給される燃料流量F2が、第1燃料供給部15に供給される燃料流量F1の1/2以下に制限するという条件で、この条件を満たしながら上述の目標温度に維持されるように補助燃料が供給されると、亜酸化窒素(NO)の発生量を効果的に低減しながらも、全燃料供給量F1+F2を抑制できるようになるのである。 The constraint condition is a condition that the fuel flow rate F2 supplied to the second fuel supply unit 16 is limited to ½ or less of the fuel flow rate F1 supplied to the first fuel supply unit 15, while satisfying this condition. When the auxiliary fuel is supplied so as to be maintained at the above target temperature, the total fuel supply amount F1 + F2 can be suppressed while effectively reducing the amount of nitrous oxide (N 2 O) generated. is there.

そして、このような制御を効果有らしめるためには、第1燃料供給部15が、分散パイプの設置高さを基準に、砂層部1Aが静止状態のときの上面から砂層高さLの1/2の範囲L1に配置され、第2燃料供給部16は砂層高さLの1/2より低い範囲L2に配置されていることが好ましい。   And in order to make such control effective, the 1st fuel supply part 15 makes sand layer height L 1 from the upper surface when the sand layer part 1A is a stationary state on the basis of the installation height of a dispersion | distribution pipe. The second fuel supply unit 16 is preferably disposed in a range L2 lower than ½ of the sand layer height L.

本発明による流動床焼却炉の運転方法は、フリーボード部1Bの下部燃焼温度が亜酸化窒素の排出を抑制する第1目標温度以上になるように第1燃料供給部15への燃料供給量F1を制御する第1制御ステップと、砂層部1Aの温度が有機性汚泥を熱分解可能な第2目標温度以上になるように第2燃料供給部16への燃料供給量F2を制御する第2制御ステップとを含み、第2制御ステップでは、拘束条件F2≦0.5F1を満たすように、燃料供給量F2が制御される。   In the operation method of the fluidized bed incinerator according to the present invention, the fuel supply amount F1 to the first fuel supply unit 15 is set so that the lower combustion temperature of the free board unit 1B becomes equal to or higher than the first target temperature that suppresses the emission of nitrous oxide. And a second control for controlling the fuel supply amount F2 to the second fuel supply unit 16 so that the temperature of the sand layer portion 1A is equal to or higher than a second target temperature capable of thermally decomposing organic sludge. In the second control step, the fuel supply amount F2 is controlled so as to satisfy the constraint condition F2 ≦ 0.5F1.

図6(a)には、本発明による運転方法(拘束条件を満足)と、上述した拘束条件無しに第1制御部と第2制御部がそれぞれ独立して砂層部温度及びフリーボード部下部温度をPID制御する方法で、フリーボード部下部温度と炉出口温度の関係及び亜酸化窒素の排出量を対比した特性図が示されている。ともに、砂層部温度の目標を約750℃、フリーボード部下部温度の目標を約850℃に設定している。   FIG. 6 (a) shows the operation method according to the present invention (satisfying the constraint condition) and the first control unit and the second control unit independently of each other without the above-described constraint condition. The characteristic diagram which compared the relationship between the free board part lower part temperature and the furnace exit temperature, and the discharge | emission amount of nitrous oxide by the method of performing PID control is shown. In both cases, the target of the sand layer temperature is set to about 750 ° C., and the target of the free board lower temperature is set to about 850 ° C.

右端のグレースケールは亜酸化窒素の排出量(kg-NO/t)を示し、矢印は環境省の850℃における基準値(0.645kg-NO/t)を示す。左のグラフで実線の円で囲まれた領域が基準値を満たす下限領域で、それより炉出口温度が低下し、或いはフリーボード下部温度が低下する領域では、基準値以上の亜酸化窒素が排出されることが示されている。 Right edge of the gray scale represents the emissions of nitrous oxide (kg-N 2 O / t ), the arrows indicate the reference values at 850 ° C. of MOE (0.645kg-N 2 O / t ). In the graph on the left, the area surrounded by a solid circle is the lower limit area that satisfies the reference value, and in areas where the furnace outlet temperature decreases or the freeboard lower temperature decreases, nitrous oxide above the reference value is discharged. Has been shown to be.

そして、左のグラフで破線の長円で囲まれた領域が本発明による燃焼制御の特性、二点鎖線の長円で囲まれた領域が拘束条件無しに第1制御部と第2制御部がそれぞれ独立して砂層部温度及びフリーボード部下部温度を制御した場合の特性である。   In the left graph, the region surrounded by the broken ellipse is the characteristic of the combustion control according to the present invention, and the region surrounded by the two-dot chain line ellipse is the first control unit and the second control unit without restriction conditions. It is the characteristic when the sand layer part temperature and the freeboard part lower part temperature are controlled independently.

同じ炉出口温度に対するフリーボード部の下部温度の特性を比較すると、本発明による燃焼制御の方が高い温度が得られていることが判る。また、同じフリーボード部の下部温度に対する炉出口温度の特性を比較すると、拘束条件無しに第1制御部と第2制御部がそれぞれ独立して砂層部温度及びフリーボード部下部温度を制御した場合の方が、炉出口温度が高いことが判る。拘束条件を課していない場合には入熱量が多くなり、補助燃料の使用量が多くなっていることが判る。   Comparing the characteristics of the lower temperature of the free board section with respect to the same furnace outlet temperature, it can be seen that the combustion control according to the present invention provides a higher temperature. In addition, when comparing the characteristics of the furnace outlet temperature with respect to the lower temperature of the same freeboard part, when the first control part and the second control part independently control the sand layer part temperature and the freeboard part lower part temperature without constraint conditions It can be seen that the furnace outlet temperature is higher. It can be seen that the amount of heat input is increased when the restraint conditions are not imposed, and the amount of auxiliary fuel used is increased.

このことから、本発明による燃焼制御の方が、補助燃料の使用量を低減しながら亜酸化窒素の発生量を低減できることが判るのである。   From this, it can be seen that the combustion control according to the present invention can reduce the amount of nitrous oxide generated while reducing the amount of auxiliary fuel used.

図6(b)には、本発明による運転方法(拘束条件を満足)と、上述した拘束条件無しに第1制御部と第2制御部がそれぞれ独立して砂層部温度及びフリーボード部下部温度をPID制御する方法で、炉出口温度と亜酸化窒素の排出量を対比した特性図が示されている。 FIG. 6 (b) shows the operation method according to the present invention (satisfying the constraint condition) and the first control unit and the second control unit independently without the constraint condition described above, the sand layer part temperature and the free board part bottom temperature. Is a characteristic diagram in which the furnace outlet temperature and the amount of nitrous oxide discharged are compared by the PID control method.

同じ炉出口温度であっても、本発明による運転方法によれば、より効果的に亜酸化窒素の排出量が低減されていることが判る。   It can be seen that, even at the same furnace outlet temperature, the operation method according to the present invention reduces the amount of nitrous oxide discharged more effectively.

以下、別実施形態を説明する。先の実施形態では、第1制御部21が、フリーボード部の下部に配置した温度センサS1をモニタして、フリーボード部1Bの下部燃焼温度が亜酸化窒素の排出を抑制する第1目標温度(850℃)以上になるように制御する構成を説明したが、第1制御部21が、炉出口に配置した温度センサをモニタして、フリーボード部の下部燃焼温度が亜酸化窒素の排出を抑制する第1目標温度以上になるように制御するように構成してもよい。図6(a),(b)に示したように、本発明による場合には、フリーボード部の下部燃焼温度と炉出口温度に一定の相関があるためである。   Hereinafter, another embodiment will be described. In the previous embodiment, the first control unit 21 monitors the temperature sensor S1 disposed at the lower part of the free board unit, and the lower combustion temperature of the free board unit 1B suppresses the emission of nitrous oxide. Although the structure controlled to become (850 degreeC) or more was demonstrated, the 1st control part 21 monitors the temperature sensor arrange | positioned at the furnace exit, and the lower combustion temperature of a free board part discharges | emits nitrous oxide. You may comprise so that it may control more than the 1st target temperature to suppress. As shown in FIGS. 6A and 6B, in the case of the present invention, there is a certain correlation between the lower combustion temperature of the free board portion and the furnace outlet temperature.

上述した実施形態では、第1目標温度が850℃、第2目標温度が700℃、第3目標温度が800℃の例を説明したが、各目標温度の具体的数値はこれらの値に限るものではなく、第1目標温度は亜酸化窒素の排出量を基準値よりも抑制することが可能な温度であればよく、第二目標温度は砂層部で汚泥が熱分解可能な温度であれば700℃以上でもよく、第三目標温度は第1目標温度より低い温度であればよく、それぞれ適宜設定することができる。   In the above-described embodiment, the example in which the first target temperature is 850 ° C., the second target temperature is 700 ° C., and the third target temperature is 800 ° C. has been described, but specific numerical values of each target temperature are limited to these values. Instead, the first target temperature may be a temperature that can suppress the discharge amount of nitrous oxide below the reference value, and the second target temperature is 700 if the sludge can be thermally decomposed in the sand layer portion. The third target temperature may be any temperature as long as it is lower than the first target temperature, and can be set as appropriate.

第1制御部が、フリーボード部の下部燃焼温度が亜酸化窒素の排出を抑制する第1目標温度以上になるように、第1燃料供給部への燃料供給量F1を制御するとともに、補助的に二次燃焼空気量を吹込み増減制御するように構成してもよい。   The first control unit controls the fuel supply amount F1 to the first fuel supply unit such that the lower combustion temperature of the freeboard unit is equal to or higher than the first target temperature that suppresses the emission of nitrous oxide, and is auxiliary Alternatively, the secondary combustion air amount may be controlled to be increased or decreased.

第1及び第2制御部のうち、少なくとも第2制御部をファジー制御部で構成することが好ましい。第1制御部はフリーボード部の下部温度を少なくとも850℃以上に制御する必要があり、PID制御を用いたフィードバック制御で十分に目的を達成できるが、第2制御部は拘束条件を満たしながら砂層部温度を制御するために制御温度範囲に幅を持たせる必要がある。そのような制御では、PID制御で制御目標値を頻繁に変更するよりも、上述したステップ制御で大まかに制御するか、ファジー制御で曖昧度を加味して制御した方が、制御特性が良くなる。   Of the first and second control units, at least the second control unit is preferably a fuzzy control unit. The first control unit needs to control the lower temperature of the free board unit to at least 850 ° C. and can sufficiently achieve the purpose by feedback control using PID control, while the second control unit satisfies the constraint condition and the sand layer In order to control the part temperature, it is necessary to provide a range for the control temperature range. In such a control, the control characteristics are better when the control is roughly controlled by the above-described step control or the fuzzy control is added with ambiguity than the control target value is frequently changed by the PID control. .

前件部及び後件部に対応するメンバシップ関数及びファジールールを記憶したファジールール記憶部と、Min−Max重心法を採用したファジー推論部と、ファジー推論の結果得られた制御値を記憶する制御値記憶部を備え、上述した駆動部が制御値記憶部に記憶された制御値に基づいて電磁バルブを駆動するように構成すればよい。   A fuzzy rule storage unit storing membership functions and fuzzy rules corresponding to the antecedent part and the consequent part, a fuzzy inference part adopting the Min-Max centroid method, and a control value obtained as a result of the fuzzy inference are stored. What is necessary is just to comprise a control value memory | storage part and to drive an electromagnetic valve based on the control value which the drive part mentioned above memorize | stored in the control value memory | storage part.

図7には、拘束条件を満たす場合と、満たさない場合の前件部のメンバシップ関数、及び後件部のメンバシップ関数の一例が示されている。   FIG. 7 shows an example of the membership function of the antecedent part and the membership function of the consequent part when the constraint condition is satisfied and not satisfied.

ファジー推論ルールを以下に例示する。1.砂層部温度が「低すぎる」と、補助燃料を「大きく増加」する。2.砂層部温度が「低い」と、補助燃料を「増加」する。3.砂層部温度が「やや低い」であると、補助燃料を「やや増加」する。4.砂層部温度が「適正」であると、補助燃料を「維持」する。5.砂層部温度が「やや高い」と、補助燃料を「やや減少」する。6.砂層部温度が「高い」であると、補助燃料を「減少」する。7.砂層部温度が「高すぎる」と、補助燃料を「大きく減少」する。の7ルールである。   The fuzzy inference rules are illustrated below. 1. When the sand layer temperature is “too low”, the auxiliary fuel is “increased”. 2. When the sand layer temperature is “low”, the auxiliary fuel is “increased”. 3. When the sand layer temperature is “slightly low”, the auxiliary fuel is “slightly increased”. 4). When the sand layer temperature is “appropriate”, the auxiliary fuel is “maintained”. 5. When the sand layer temperature is “slightly high”, the auxiliary fuel is “slightly reduced”. 6). When the sand layer temperature is “high”, the auxiliary fuel is “decreased”. 7). If the sand layer temperature is “too high”, the auxiliary fuel will be “significantly reduced”. 7 rules.

上述したメンバシップ関数及びファジー推論ルールは例示であり、これに限定されるものではなく、適宜設定可能である。この場合、拘束条件具備の場合の前件部のメンバシップ関数は、フリーボード部の下部温度を重視し、制御範囲の700℃から800度のうちの中央値から前後に比較的広い範囲で適正領域を構築するように構成されている。また、拘束条件不備の場合の前件部のメンバシップ関数は、できるだけ速やかに拘束条件を満たすように、制御範囲の700℃から800度のうち730℃よりも高い温度域では補助燃料供給量を減らすように設定されている。   The above-described membership function and fuzzy inference rules are examples, and are not limited to these and can be set as appropriate. In this case, the membership function of the antecedent part in the case where the constraint condition is satisfied places importance on the lower temperature of the free board part, and is appropriate in a relatively wide range from the median value in the control range of 700 ° C. to 800 ° C. Configured to build the region. In addition, the membership function of the antecedent part in the case where the constraint condition is inadequate, the auxiliary fuel supply amount is set in the temperature range higher than 730 ° C. out of the control range of 700 ° C. to 800 ° C. so as to satisfy the constraint condition as quickly as possible. It is set to reduce.

尚、第1制御部をファジー制御部で制御することも可能であることはいうまでもない。   Needless to say, the first control unit can be controlled by the fuzzy control unit.

上述した実施形態は、何れも本発明の一例であり、当該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能であることはいうまでもない。   Each of the above-described embodiments is an example of the present invention, and the present invention is not limited by the description. The specific configuration of each part can be appropriately changed and designed within the range where the effects of the present invention are exhibited. Needless to say.

1:流動床式焼却炉
1A:砂層部
1B:フリーボード下部
3:燃焼用空気予熱器
4:白煙防止用空気予熱器
5:ガス冷却塔
6:集塵機
7:排煙処理塔
8:煙突
15:第1燃料供給部
16:第2燃料供給部
20:燃焼制御装置
21:第1制御部
22:第2制御部
A:焼却設備
S:脱水ケーキ貯留サイロ
S1:フリーボード下部温度センサ
S2:砂層部温度センサ
V1:電磁バルブ
V2:電磁バルブ
1: Fluidized bed incinerator 1A: Sand layer part 1B: Free board lower part 3: Combustion air preheater 4: White smoke prevention air preheater 5: Gas cooling tower 6: Dust collector 7: Smoke treatment tower 8: Chimney 15 : First fuel supply unit 16: Second fuel supply unit 20: Combustion control device 21: First control unit 22: Second control unit A: Incineration equipment S: Dehydrated cake storage silo S1: Free board lower temperature sensor S2: Sand layer Temperature sensor V1: Electromagnetic valve V2: Electromagnetic valve

Claims (7)

炉内に形成される砂層部及びフリーボード部で有機性汚泥を焼却する流動床焼却炉であって、
前記砂層部の上層に配置された第1燃料供給部と、前記砂層部の下層に配置された第2燃料供給部と、前記砂層部の底部に配置された空気供給部と、砂層上部から有機性汚泥を投入する汚泥投入部と、前記第1燃料供給部及び第2燃料供給部への燃料供給量を制御する燃焼制御装置とを備え、
前記燃焼制御装置は、前記フリーボード部の下部燃焼温度が亜酸化窒素の排出を抑制する第1目標温度以上になるように前記第1燃料供給部への燃料供給量F1を制御する第1制御部と、前記砂層部の温度が有機性汚泥を熱分解可能な第2目標温度以上になるように前記第2燃料供給部への燃料供給量F2を制御する第2制御部とを含み、前記第2制御部は、拘束条件F2≦0.5F1を満たすように、燃料供給量F2を制御する流動床焼却炉。
A fluidized bed incinerator that incinerates organic sludge in a sand layer part and a free board part formed in the furnace,
A first fuel supply unit disposed in an upper layer of the sand layer unit; a second fuel supply unit disposed in a lower layer of the sand layer unit; an air supply unit disposed in a bottom part of the sand layer unit; A sludge input unit for supplying activated sludge, and a combustion control device for controlling the amount of fuel supplied to the first fuel supply unit and the second fuel supply unit,
The combustion control device controls a fuel supply amount F1 to the first fuel supply unit such that a lower combustion temperature of the free board unit becomes equal to or higher than a first target temperature for suppressing discharge of nitrous oxide. And a second control unit that controls a fuel supply amount F2 to the second fuel supply unit such that the temperature of the sand layer unit is equal to or higher than a second target temperature at which organic sludge can be pyrolyzed, The second control unit is a fluidized bed incinerator that controls the fuel supply amount F2 so as to satisfy the constraint condition F2 ≦ 0.5F1.
前記第2制御部は、前記砂層部の温度が前記第2目標温度から前記第1目標温度より低く前記第2目標温度より高い第3目標温度までの範囲に維持されるように、燃料供給量F2を制御する請求項1記載の流動床焼却炉。   The second control unit is configured to maintain a fuel supply amount so that the temperature of the sand layer portion is maintained in a range from the second target temperature to a third target temperature lower than the first target temperature and higher than the second target temperature. The fluidized-bed incinerator of Claim 1 which controls F2. 前記第2制御部は、前記砂層部の温度が前記第2目標温度より低下すると、前記拘束条件に制限されることなく、前記第2目標温度より高い温度に上昇するように燃料供給量F2を制御する請求項1または2記載の流動床焼却炉。   When the temperature of the sand layer portion falls below the second target temperature, the second control unit sets the fuel supply amount F2 so as to rise to a temperature higher than the second target temperature without being restricted by the constraint condition. The fluidized-bed incinerator of Claim 1 or 2 to control. 前記第1燃料供給部は前記砂層部が静止状態のときの上面から砂層高さ1/2の範囲に配置され、前記第2燃料供給部は砂層高さ1/2より低い範囲に配置されている請求項1から3の何れかに記載の流動床焼却炉。   The first fuel supply unit is disposed in a range of 1/2 sand layer height from the upper surface when the sand layer unit is stationary, and the second fuel supply unit is disposed in a range lower than the sand layer height 1/2. The fluidized bed incinerator according to any one of claims 1 to 3. 砂層部の上層に配置された第1燃料供給部と、前記砂層部の下層に配置された第2燃料供給部と、前記砂層部の底部に配置された空気供給部と、砂層上部から有機性汚泥を投入する汚泥投入部とを備え、炉内に形成される砂層部及びフリーボード部で有機性汚泥を焼却する流動床焼却炉の燃焼制御装置であって、
前記フリーボード部の下部燃焼温度が亜酸化窒素の排出を抑制する第1目標温度以上になるように前記第1燃料供給部への燃料供給量F1を制御する第1制御部と、
前記砂層部の温度が有機性汚泥を熱分解可能な第2目標温度以上になるように前記第2燃料供給部への燃料供給量F2を制御する第2制御部と、を含み、
前記第2制御部は、拘束条件F2≦0.5F1を満たすように、燃料供給量F2を制御する燃焼制御装置。
A first fuel supply unit disposed in the upper layer of the sand layer unit, a second fuel supply unit disposed in the lower layer of the sand layer unit, an air supply unit disposed in the bottom of the sand layer unit, and organic from the upper part of the sand layer A combustion control device for a fluidized bed incinerator comprising a sludge input portion for introducing sludge, and incinerating organic sludge in a sand layer portion and a freeboard portion formed in the furnace,
A first control unit that controls a fuel supply amount F1 to the first fuel supply unit such that a lower combustion temperature of the freeboard unit is equal to or higher than a first target temperature that suppresses discharge of nitrous oxide;
A second control unit that controls a fuel supply amount F2 to the second fuel supply unit such that the temperature of the sand layer unit is equal to or higher than a second target temperature capable of thermally decomposing organic sludge,
The second control unit is a combustion control device that controls the fuel supply amount F2 so as to satisfy the constraint condition F2 ≦ 0.5F1.
少なくとも前記第2制御部で実行される制御がファジー制御である請求項5記載の燃焼制御装置。   The combustion control device according to claim 5, wherein at least the control executed by the second control unit is fuzzy control. 砂層部の上層に配置された第1燃料供給部と、前記砂層部の下層に配置された第2燃料供給部と、前記砂層部の底部に配置された空気供給部と、砂層上部から有機性汚泥を投入する汚泥投入部とを備え、前記第1燃料供給部及び第2燃料供給部への燃料供給量を制御することにより、炉内に形成される砂層部及びフリーボード部で有機性汚泥を焼却する流動床焼却炉の運転方法であって、
前記フリーボード部の下部燃焼温度が亜酸化窒素の排出を抑制する第1目標温度以上になるように前記第1燃料供給部への燃料供給量F1を制御する第1制御ステップと、
前記砂層部の温度が有機性汚泥を熱分解可能な第2目標温度以上になるように前記第2燃料供給部への燃料供給量F2を制御する第2制御ステップと、を含み、
前記第2制御ステップでは、拘束条件F2≦0.5F1を満たすように、燃料供給量F2が制御される流動床焼却炉の運転方法。
A first fuel supply unit disposed in the upper layer of the sand layer unit, a second fuel supply unit disposed in the lower layer of the sand layer unit, an air supply unit disposed in the bottom of the sand layer unit, and organic from the upper part of the sand layer An organic sludge in a sand layer portion and a free board portion formed in the furnace by controlling a fuel supply amount to the first fuel supply portion and the second fuel supply portion. A fluidized bed incinerator operating method for incinerating
A first control step of controlling a fuel supply amount F1 to the first fuel supply unit such that a lower combustion temperature of the free board unit is equal to or higher than a first target temperature for suppressing emission of nitrous oxide;
A second control step of controlling the fuel supply amount F2 to the second fuel supply unit such that the temperature of the sand layer part is equal to or higher than a second target temperature capable of thermally decomposing organic sludge,
In the second control step, the fluidized bed incinerator operating method in which the fuel supply amount F2 is controlled so as to satisfy the constraint condition F2 ≦ 0.5F1.
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