JP2020106216A - ごみ焼却炉及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ストーカ式搬送装置を備えたごみ焼却炉において、ごみ質の変動を考慮して、ごみ枯れを予測する技術を提案する。【解決手段】ごみ枯れ予測方法は、炉内の滞留ごみ量として乾燥段のごみ厚さ又はごみ体積を検出すること、滞留ごみ量の時系列データから、所定の評価期間における滞留ごみ量の標準値からの変動成分を抽出すること、変動成分のうち減少成分を抽出すること、滞留ごみ量に対して単調減少又は一定となる補正ゲインを求めること、減少成分に補正ゲインを乗じることにより当該減少成分を補正すること、及び、補正された減少成分をごみ減少指標とし、当該ごみ減少指標に基づいて所定のごみ枯れ対応処理を行うこと、を含む。【選択図】図３

Description

本発明は、ストーカ式搬送装置を備えたごみ焼却炉及びその制御方法に関し、より具体的には、ごみ枯れを予測する技術に関する。

従来から、ごみを乾燥段、燃焼段、後燃焼段の順に上流から下流へ向けて搬送するストーカ式搬送装置を備えたごみ焼却炉が知られている。ごみ焼却炉は、乾燥段へごみを供給する給じん装置を備える。給じん装置は、往復駆動されるプッシャを備え、プッシャのストロークや動作周期によって、乾燥段への給じん量が変化する。乾燥段、燃焼段、及び、後燃焼段の各段のごみ搬送速度は、各段の火格子の動作速度によって変化する。

ごみ焼却炉の排熱は、排熱回収ボイラで回収され、発電に利用される。安定した発電量を維持するために、乾燥段のごみ厚さを検出し、それに基づいてごみ焼却炉の乾燥段への給じん量やストーカによるごみ搬送速度を調整することが知られている。

特許文献１には、乾燥段及び燃焼段でのごみ厚さを赤外線検出手段で検出し、検出されたごみ厚さに基づいて、乾燥段のごみ搬送速度と燃焼段のごみ搬送速度とを独立して調整することが記載されている。

また、特許文献２には、乾燥段へ燃焼空気を送る風箱内の圧力と炉内圧力との差圧から、乾燥段のごみ厚さを検出することが記載されている。検出された乾燥段のごみ厚さは、乾燥段のごみ搬送速度の調整に利用される。

また、特許文献３には、乾燥段のごみに対し上方から電波を発振し、その反射波を受振することにより、乾燥段のごみ厚さ（ごみ高さ）を検出することが記載されている。検出された乾燥段のごみ厚さは、乾燥段への給じん量の調整に利用される。

特開平７−００４６２９号公報 特公平７−９２８８号公報 特開２０１７−１４５９８０号公報

上記のようなごみ焼却炉において、乾燥段のごみのごみ質が変動する場合がある。ごみ質の変化に伴って、適切な炉内滞留ごみ量も変化する。例えば、同じ体積のごみが燃焼段に搬入されても、ごみの密度が低いと燃焼するごみ量が不足し、ごみの密度が高いと燃焼するごみ量が過剰となることがある。燃焼するごみの著しい不足（以下、「ごみ枯れ」と称する）が生じると、ごみの燃焼により生じる排熱の回収量が低下し、発電量が低下する。このようにごみ質が変動する場合には、乾燥段のごみ厚さを所定の値に維持することは、必ずしも発電量を安定化させることにはならない。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、ストーカ式搬送装置を備えたごみ焼却炉において、ごみ質の変動を考慮して、ごみ枯れを予測する技術を提案することにある。

本発明の一態様に係るごみ焼却炉の制御方法は、
ごみを乾燥させる乾燥段、乾燥したごみを燃焼させる燃焼段、及び、燃焼したごみを灰化させる後燃焼段の順にごみを搬送するストーカ式搬送装置を備えたごみ焼却炉の制御方法であって、
炉内の滞留ごみ量として前記乾燥段のごみ厚さ又はごみ体積を検出すること、
前記滞留ごみ量の時系列データから、所定の評価期間における前記滞留ごみ量の標準値からの変動成分を抽出すること、
前記変動成分のうち減少成分を抽出すること、
前記滞留ごみ量に対して単調減少又は一定となる補正ゲインを求めること、
前記減少成分に前記補正ゲインを乗じることにより当該減少成分を補正すること、及び、
補正された前記減少成分をごみ減少指標とし、当該ごみ減少指標に基づいて所定のごみ枯れ対応処理を行うこと、を含むものである。

また、本発明の一態様に係るごみ焼却炉は、
ごみを乾燥させる乾燥段、乾燥したごみを燃焼させる燃焼段、及び、燃焼したごみを灰化させる後燃焼段の順にごみを搬送するストーカ式搬送装置を有する燃焼室と、
前記乾燥段へごみを供給する給じん装置と、
炉内の滞留ごみ量として前記乾燥段のごみ厚さ又は体積を検出するごみ量検出装置と、
前記滞留ごみ量の時系列データから、所定の評価期間における前記滞留ごみ量の標準値からの変動成分を抽出し、前記変動成分のうち減少成分を抽出し、前記滞留ごみ量に対して単調減少又は一定となる補正ゲインを求め、前記減少成分に前記補正ゲインを乗じることにより当該減少成分を補正し、補正された前記減少成分をごみ減少指標とし、当該ごみ減少指標に基づいて所定のごみ枯れ対応処理を行う制御装置とを、備えるものである。

上記ごみ焼却炉及びその制御方法では、計測された炉内の滞留ごみ量、即ち、乾燥段のごみ量から、滞留ごみ量の変動成分のうちの減少成分を求め、減少成分からごみ枯れの兆候を捉える。つまり、特許文献１〜３のように、乾燥段のごみ厚さが所定量以上であるか否かに基づくのではなく、乾燥段のごみ厚さの減少変化に基づいて、ごみ枯れが生じる可能性を評価する。そのため、ごみ質の変化に伴って適切な炉内滞留ごみ量が変化しても、それに影響を受けることなくごみ枯れを予測することができ、予測されたごみ枯れに対して適切な処理を行うことができる。

更に、上記ごごみ焼却炉及びその制御方法において、ごみ減少指標は、求めた減少成分が炉内滞留ごみ量と対応する補正ゲインで補正されたものである。よって、ごみ減少指標に基づいて、実際にごみ枯れが発生する可能性を評価することができ、また、発生するごみ燃料の不足（ごみ枯れ）の程度を評価することができる。

本発明によれば、ストーカ式搬送装置を備えたごみ焼却炉において、ごみ質の変動を考慮して、ごみ枯れを予測する技術を提案することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るごみ焼却炉を含むごみ焼却プラントの一例を示す概略図である。 図２は、滞留ごみ量調整装置の構成を示すブロック図である。 図３は、滞留ごみ量調整処理のデータフロー図である。 図４は、評価期間の炉内滞留ごみ量の時系列変化の一例を表すグラフ１である。 図５は、グラフ１の炉内滞留ごみ量の時系列データから抽出された変動成分を表すグラフ２である。 図６は、グラフ２の変動成分から抽出された減少成分を表すグラフ３である。 図７は、補正ゲイン−滞留ごみ量情報の一例を示す図である。 図８は、ごみ減少指標−制御補正量情報の一例を示す図である。

次に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るごみ焼却炉１を含むごみ焼却プラント１００の一例を示す概略図である。

図１に示すごみ焼却プラント１００は、ごみを貯蔵するごみ貯蔵設備３と、ごみを焼却するごみ焼却炉１と、ごみ焼却炉１の排熱を回収するボイラ２と、ボイラ２で回収された排熱を利用して発電を行う発電設備８とを備える。ごみ貯蔵設備３及び発電設備８は焼却プラント１００に隣接して設けられてもよい。

〔ごみ貯蔵設備３〕
ごみ貯蔵設備３には、ごみ焼却炉１に隣設されて、ごみ焼却炉１で処理されるごみを一時的に貯蔵するピット６０が設けられている。ピット６０の上方には、ピット６０内のごみをごみ焼却炉１へ投入するクレーン６が設けられている。クレーン６は、バケットでピット６０内のごみを掴み、そのごみをごみ焼却炉１の後述する投入ホッパ１２へ投入する。なお、図１ではクレーン６と投入ホッパ１２との間にコンベヤが介在しているが、コンベヤは省略されてもよい。

〔ごみ焼却炉１〕
ごみ焼却炉１は、ストーカ式焼却炉である。ごみ焼却炉１には、主燃焼室１４（一次燃焼室）と、二次燃焼室１９とが設けられている。主燃焼室１４の床部には、上方から下方へ向けて階段状に配置された乾燥ストーカ１５、燃焼ストーカ１６、及び、後燃焼ストーカ１７を備えるストーカ式搬送装置Ｓが設けられている。乾燥ストーカ１５は乾燥段Ｓ_１を形成し、燃焼ストーカ１６は燃焼段Ｓ_２を形成し、後燃焼ストーカ１７は後燃焼段Ｓ_３を形成する。後燃焼ストーカ１７の下流側には、主燃焼室１４から焼却灰を排出する排出シュート１８が設けられている。

各段のストーカ１５，１６，１７は、油圧シリンダ１５ｃ，１６ｃ，１７ｃで駆動される。油圧シリンダ１５ｃ，１６ｃ，１７ｃによるストーカ１５，１６，１７の往復駆動速度を変化させることで、各段のストーカ１５，１６，１７によるごみの搬送速度を独立して変化させることができる。

各段のストーカ１５，１６，１７の下方には風箱１５ａ，１６ａ，１７ａが設けられている。風箱１５ａ，１６ａ，１７ａには一次燃焼空気５１が供給され、この一次燃焼空気５１がストーカ１５，１６，１７を下方から貫いて主燃焼室１４内へ導入される。各風箱１５ａ，１６ａ，１７ａに供給される一次燃焼空気の流量は、各風箱１５ａ，１６ａ，１７ａに対して設けられたダンパ１５ｂ，１６ｂ，１７ｂで調整される。また、主燃焼室１４の天井から主燃焼室１４内へ向けて二次燃焼空気５２が供給される。

主燃焼室１４の入口には、シュート１３を介して投入ホッパ１２が接続されている。投入ホッパ１２へは、ピット６０のごみがクレーン６によって投入される。また、主燃焼室１４の入口には、ごみを乾燥段Ｓ_１へ送り出す給じん装置４１が設けられている。給じん装置４１は、ごみを押し出すプッシャ４１ａと、プッシャ４１ａを水平方向に往復駆動する駆動装置４１ｂとを備える。

上記構成のごみ焼却炉１では、投入ホッパ１２からシュート１３を通じて主燃焼室１４の入口に投入されたごみが、乾燥段Ｓ_１の直ぐ上流側に設けられたステップ４１ｃに落下する。ステップ４１ｃ上のごみは、給じん装置４１によって乾燥段Ｓ_１へ押し出される。ごみは、乾燥段Ｓ_１で乾燥されて着火点近傍まで加熱され、燃焼段Ｓ_２へ送られる。乾燥したごみは、燃焼段Ｓ_２で搬送されるうちに着火し、着火したごみの一部は熱分解して、可燃性の熱分解ガスを発生する。この熱分解ガスは、一次燃焼空気５１に乗って主燃焼室１４の上部へ移動して、二次燃焼空気５２と共に炎燃焼する。着火したごみの残部は後燃焼段Ｓ_３で燃焼し、燃焼後に残った焼却灰は排出シュート１８から排出され、図示しない灰処理設備へ送られる。主燃焼室１４の燃焼排ガスは、主燃焼室１４の下流側の天井部分から吹き出す二次燃焼空気５２と混合され、二次燃焼室１９で完全燃焼する。

〔ボイラ２〕
ごみ焼却炉１の二次燃焼室１９と連続された煙道２０，２１，２２には、煙道２０，２１，２２を流れる燃焼排ガスから熱エネルギーを回収するボイラ２が構成されている。第１煙道２０及び第２煙道２１の壁にはボイラドラム２４と接続された水管２３が張り巡らされている。また、ボイラドラム２４は、過熱器２５の過熱管２７と接続されている。過熱管２７は、第３煙道２２内に設置され、過熱管２７を通る蒸気は第３煙道２２を通過する排ガスの熱を回収する。過熱器２５から発電設備８へ送られる蒸気の量は蒸気流量計３９により計測される。発電設備８は、発電機８５及びそれを駆動する蒸気タービン８４を含み、ボイラ２から送られた蒸気によって蒸気タービン８４が回転する。

ボイラ２を通過した燃焼排ガスは、第３煙道２２と接続された排気路２８へ排出される。排気路２８には、バグフィルタ８１や誘引式送風機８２などが設けられており、ボイラ２の排ガスは、バグフィルタ８１でダストが分離された後、煙突８３から大気へ排出される。

上記構成のごみ焼却プラント１００の運転は、燃焼制御装置１０によって制御される。燃焼制御装置１０は、蒸気流量計３９で検出される主蒸気流量が所定の値となるように（及び／又は、所定のごみ焼却量を満足するように）、給じん装置４１による給じん量や、ごみを燃焼するために必要な一次燃焼空気５１及び二次燃焼空気５２の流量を調整する、いわゆる、自動燃焼制御を行う。

〔滞留ごみ量調整装置７〕
上記のように焼却プラント１００は自動燃焼制御されていても、ごみ質の変化やブリッジの発生などによって、燃焼段Ｓ_２におけるごみの著しい不足（ごみ枯れ）が生じることがある。ごみ枯れが生じると、ごみの燃焼により発生するエネルギーが低減することから、ボイラ２の主蒸気流量が低減し、ひいては、発電設備８の発電量が不安定となる。そこで、本実施形態に係る焼却プラント１００は、滞留ごみ量調整装置７を備え、予測されるごみ枯れに対応して給じん量を増加させることにより、ごみ枯れに起因するボイラ２の主蒸気流量の低減を抑制し、ひいては、発電設備８の発電量を安定化させる。

図２は、滞留ごみ量調整装置７の構成を示すブロック図である。図２に示す滞留ごみ量調整装置７は、炉内滞留ごみ量を検出するごみ量検出装置７９（図１、参照）と、検出された炉内滞留ごみ量に基づいてごみ枯れが生じないように炉内滞留ごみ量を制御する制御装置７０（滞留ごみ量制御装置）とを備える。本実施形態において、滞留ごみ量調整装置７は、燃焼制御装置１０から独立して記載されているが、滞留ごみ量調整装置７は燃焼制御装置１０の一機能部として構成されていてもよい。

制御装置７０は、滞留ごみ量計測部７１と、変動成分抽出部７２と、減少成分抽出部７３と、ゲイン算出部７４と、ごみ枯れ対応処理部７５との各機能部を備える。制御装置７０は、ＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）などの、一種のコンピュータとして具現化されてよい。制御装置７０は、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵなどで構成されたプロセッサ７０ａと、揮発性及び不揮発性のメモリ７０ｂとを備える。プロセッサ７０ａは、メモリ７０ｂに格納された各種プログラムを読み出して実行することで、制御装置７０の各機能部を実現する処理を行う。

図３は、滞留ごみ量調整処理のデータフロー図である。図２及び図３を参照しつつ、滞留ごみ量調整装置７の制御装置７０の各機能部の機能について説明する。

制御装置７０は、ごみ量検出装置７９と電気的に接続されている。ごみ量検出装置７９は、ごみ焼却炉１に設けられて、乾燥段Ｓ_１のごみ量を周期的に検出する。ごみ量検出装置７９で検出されたごみ量は、炉内の滞留ごみ量Ｒとして制御装置７０へ出力される。滞留ごみ量計測部７１は、取得した滞留ごみ量Ｒを検出時刻と関連付けてメモリ７０ｂへ記憶する。このようにして、メモリ７０ｂには、炉内の滞留ごみ量Ｒの時系列データが蓄積されていく。

ごみ量検出装置７９で検出されるごみ量は、乾燥ストーカ１５上のごみ厚さ、或いは、ごみ厚さから求め得る乾燥ストーカ１５上のごみの体積であってよい。ごみ量検出装置７９は、乾燥ストーカ１５上のごみ厚さを検出できるものであれば、その態様を問わない。例えば、ごみ量検出装置７９は、赤外線カメラ（又は、可視光カメラ）及び画像処理装置で構成され、画像処理装置がカメラの撮像画像を画像処理することにより、ごみ厚さを求めるものであってよい。また、例えば、ごみ量検出装置７９は、超音波又は電波の送受信装置及び処理装置で構成され、送受信装置で乾燥ストーカ１５上のごみの表面に向けて波を発振するとともにごみの表面で反射した波を受振し、処理装置が発振から受振までの時間に基づいてごみ層さを求めるものであってよい。また、ごみ厚さは、乾燥ストーカ１５上の単一位置において検出された値であってもよいし、乾燥ストーカ１５上の複数位置において検出された値の平均値であってもよい。

変動成分抽出部７２は、滞留ごみ量Ｒの短期的な変動成分を抽出する。滞留ごみ量Ｒの短期的な変動成分は、給じん装置４１の断続的な給じん操作による炉内滞留ごみ量の変動成分を表す。ここで、変動成分抽出部７２は、変動成分を抽出するに際し、滞留ごみ量Ｒのフィルタリングを行う。ここで使用されるフィルタは、例えば、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタなどであってよい。使用されるフィルタは特に限定されないが、ごみ枯れを事前に検知するという目的から、遅延の大きいフィルタは除かれるべきである。また、フィルタのカットオフ周波数は、給じんのタイミングから、そのエネルギーがボイラ２の主蒸気流量に表れるまでの時間より長いことが望ましい。上記のようにフィルタリングによって抽出された滞留ごみ量Ｒの短期的変動成分は、滞留ごみ量Ｒの時系列変化から長期的変動成分が除かれたものである。フィルタで除かれる長期的変動成分は、滞留ごみ量Ｒの標準値と見做すことができる。つまり、滞留ごみ量Ｒの短期的な変動成分は、滞留ごみ量Ｒの標準値からの変動成分ということができる。このように、滞留ごみ量Ｒに対し短期的変動成分を抽出するフィルタリングを行うことによって、標準値（即ち、長期的変動）を算出することなく、滞留ごみ量Ｒの標準値からの変動成分を抽出することができる。

但し、滞留ごみ量Ｒの標準値からの変動成分が、算出された炉内滞留ごみ量標準値（以下、「標準値Ｒ_Ｓ」と表す）からの変動成分であってもよい。この場合、変動成分抽出部７２は、滞留ごみ量Ｒの所定の評価期間の時系列データをメモリ７０ｂから読み出して、滞留ごみ量Ｒの標準値Ｒ_Ｓからの変動成分を抽出する。標準値Ｒ_Ｓは、滞留ごみ量Ｒの時系列データのうち直近の所定期間の中央値、平均値、又は移動平均値であってよい。或いは、標準値Ｒ_Ｓは、オペレータにより適宜入力され、メモリ７０ｂに記憶された値であってもよい。

図４は、評価期間の炉内滞留ごみ量Ｒの時系列変化の一例を表すグラフ１であり、縦軸は炉内滞留ごみ量Ｒを表し、横軸は時間を表す。図５は、グラフ１の炉内滞留ごみ量Ｒの時系列データから抽出された変動成分を表すグラフ２である。グラフ２の縦軸は変動成分を表し、横軸は時間を表す。グラフ１とグラフ２の横軸（時間）は対応している。

グラフ２に表されるように、滞留ごみ量Ｒの変動成分は、０より大きい増加成分と、０より小さい減少成分とを含む。減少成分抽出部７３は、変動成分から、減少成分のみを抽出する。ここで、減少成分抽出部７３は、例えば、滞留ごみ量Ｒの変動成分のプラスをマイナスに、マイナスをプラスにそれぞれ変換し、下限リミッタで０以下の数を除くことにより、減少成分を抽出してもよい。このようにして抽出された減少成分は、滞留ごみ量Ｒの変動成分のうち減少成分の絶対値となる。

図６は、グラフ２の変動成分から抽出された減少成分を表すグラフ３である。グラフ３の縦軸は滞留ごみ量Ｒの変動成分のうち減少成分を表し、横軸は時間を表す。グラフ１〜３の横軸（時間）は対応している。

ゲイン算出部７４は、滞留ごみ量Ｒに対応した補正ゲインＧを算出する。より詳細には、ゲイン算出部７４は、滞留ごみ量Ｒを取得し、この滞留ごみ量Ｒから「補正ゲイン−滞留ごみ量情報」を利用して補正ゲインＧを算出する。補正ゲイン−滞留ごみ量情報は、補正ゲインＧと滞留ごみ量Ｒとの関係を表す情報であり、予めメモリ７０ｂに記憶されている。ゲイン算出部７４が使用する滞留ごみ量Ｒは、ごみ量検出装置７９で検出された現在の滞留ごみ量Ｒである。

図７には、補正ゲイン−滞留ごみ量情報の一例が示されている。この補正ゲイン−滞留ごみ量情報は、滞留ごみ量Ｒが０からα１までの範囲において補正ゲインＧは最大値ＧＨであり、滞留ごみ量Ｒがα１からα２までの範囲において補正ゲインＧは最大値ＧＨから滞留ごみ量Ｒの増加に伴って減少し、滞留ごみ量Ｒがα２以上の範囲において補正ゲインＧは最小値ＧＬである。滞留ごみ量Ｒがα１からα２までの範囲において補正ゲインＧは、滞留ごみ量Ｒに対して単調に減少する。最大値ＧＨ及び最小値ＧＬはいずれも０より大きい数である。但し、補正ゲインＧは、上記に限定されず、滞留ごみ量Ｒの値に拘わらず一定の値であってもよい。

ごみ枯れ対応処理部７５は、減少成分に補正ゲインＧを乗じてごみ減少指標Ｉを求める。乾燥段Ｓ_１のごみ厚さが十分に大きいときには、即ち、補正ゲインＧの値が小さいときには、減少成分が大きくても、ごみ枯れが生じる可能性は低い。一方で、乾燥段Ｓ_１のごみ厚さが小さいときには、即ち、補正ゲインＧの値が大きいときには、減少成分の増加に伴って、ごみ枯れが生じる可能性が高まる。このように、ごみ減少指標Ｉは、減少成分が補正ゲインＧで補正されることによって、実際にごみ枯れが生じる可能性の評価指標となっている。

ごみ枯れ対応処理部７５は、更に、ごみ減少指標Ｉに基づいて、所定のごみ枯れ対応処理を行う。本実施形態において、ごみ枯れ対応処理は、ごみ減少指標Ｉに基づいて給じん操作量（又は、給じん量）の補正量を求め、当該補正量で補正された給じん操作量を燃焼制御装置１０(又は、給じん装置４１)へ出力することを含む。ここで、対応処理部７５は、ごみ減少指標Ｉと対応した操作端の制御補正量Ｃを求める。操作端は、例えば、給じん装置４１のプッシャ４１ａのストローク、プッシャ４１ａの動作周期のうち少なくとも１つであってよい。ごみ枯れ対応処理部７５は、操作端の制御補正量Ｃを求めるに際し、予めメモリ７０ｂに記憶された「ごみ減少指標−制御補正量情報」を利用する。ごみ減少指標−制御補正量情報は、ごみ減少指標と操作端の制御補正量との関係を表す情報である。

図８には、ごみ減少指標−制御補正量情報の一例が示されている。ごみ減少指標−制御補正量情報は、ごみ減少指標Ｉが０からβ１までの範囲において制御補正量Ｃは０から最大補正量ＣＨまで徐々に増加し、ごみ減少指標Ｉがβ１以上において制御補正量Ｃは最大補正量ＣＨとなる。制御補正量Ｃはいずれも０より大きい数である。なお、図８に例示された制御補正量Ｃは変数であるが、制御補正量Ｃは定数であってもよい。また、操作端が複数の場合には、ごみ減少指標−制御補正量情報を操作端ごとに設けることで、操作端ごとの制御補正量Ｃに優劣をつけることが可能となる。

求めた制御補正量Ｃは燃焼制御装置１０へ出力される。燃焼制御装置１０は、取得した制御補正量Ｃに基づいて給じん装置４１の制御量を補正する。つまり、制御補正量Ｃは、給じん装置４１による給じん量の補正量に相当する。これにより、ごみ枯れが予測される場合には、乾燥段Ｓ_１への給じん量が増加し、ごみ枯れを回避することができる。

以上に説明したように、本実施形態に係るごみ焼却炉１は、ごみを乾燥させる乾燥段Ｓ_１、乾燥したごみを燃焼させる燃焼段Ｓ_２、及び、燃焼したごみを灰化させる後燃焼段Ｓ_３の順にごみを搬送するストーカ式搬送装置Ｓを有する燃焼室（主燃焼室１４）と、乾燥段Ｓ_１へごみを供給する給じん装置４１と、炉内の滞留ごみ量Ｒとして乾燥段Ｓ_１のごみ厚さ又は体積を検出するごみ量検出装置７９と、制御装置７０とを備える。制御装置７０は、滞留ごみ量の時系列データから、所定の評価期間における滞留ごみ量Ｒの標準値からの変動成分を抽出し、変動成分のうち減少成分を抽出し、滞留ごみ量Ｒに対して単調減少又は一定となる補正ゲインＧを求め、減少成分に補正ゲインＧを乗じることにより当該減少成分を補正し、補正された減少成分をごみ減少指標Ｉとし、当該ごみ減少指標Ｉに基づいて所定のごみ枯れ対応処理を行う。

また、本実施形態に係るごみ焼却炉１の制御方法は、炉内の滞留ごみ量Ｒとして乾燥段Ｓ_１のごみ厚さ又はごみ体積を検出すること、滞留ごみ量Ｒの時系列データから、所定の評価期間における滞留ごみ量Ｒの標準値からの変動成分を抽出すること、変動成分のうち減少成分を抽出すること、滞留ごみ量Ｒに対して単調減少又は一定となる補正ゲインＧを求めること、減少成分に補正ゲインＧを乗じることにより当該減少成分を補正すること、及び、補正された減少成分をごみ減少指標Ｉとし、当該ごみ減少指標Ｉに基づいて所定のごみ枯れ対応処理を行うこと、を含む。

上記ごみ焼却炉１及びその制御方法では、計測された炉内の滞留ごみ量Ｒ、即ち、乾燥段Ｓ_１のごみ量から、滞留ごみ量Ｒの変動成分のうち減少成分を求め、減少成分からごみ枯れの兆候を捉える。このように、滞留ごみ量Ｒの測定値から抽出された減少成分をごみ枯れの予測に利用するので、ごみ質の変化に伴って適切な炉内滞留ごみ量が変化しても、それに影響を受けることなくごみ燃料の不足（ごみ枯れ）を予測することができ、予測されたごみ枯れに対して適切な処理を行うことができる。

上記ごみ焼却炉１及びその制御方法において、ごみ減少指標Ｉは、求めた減少成分が炉内滞留ごみ量Ｒと対応する補正ゲインＧで補正されたものである。よって、ごみ減少指標Ｉを利用して、実際にごみ枯れが発生する可能性を評価することができ、また、発生するごみ燃料の不足（ごみ枯れ）の程度を評価することができる。

また、本実施形態に係るごみ焼却炉１においては、上記のごみ枯れ対応処理が、ごみ減少指標Ｉに基づいて給じん操作量の補正量を求め、当該補正量で補正された給じん操作量を給じん装置４１へ出力することを含む。同様に、本実施形態に係るごみ焼却炉１の制御方法においては、上記のごみ枯れ対応処理が、ごみ減少指標Ｉに基づいて、乾燥段Ｓ_１への給じん量の補正量を求めることを含む。

このように、ごみ減少指標Ｉに基づいて乾燥段Ｓ_１への給じん量が自動的に補正されるので、良好な炉内滞留ごみ量を自動的に維持することができる。また、給じん操作量の補正量（給じん量の補正量）は、炉内滞留ごみ量Ｒに対応する補正ゲインＧで補正された減少成分（即ち、ごみ減少指標Ｉ）に基づくものである。これにより、炉内滞留ごみ量Ｒが十分に多いときには、給じん量の補正量が抑えられ、炉内滞留ごみ量Ｒが少ないときに、給じん量の補正量が大きくなる。このようにして、炉内滞留ごみ量Ｒを適切な値とすることができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明の思想を逸脱しない範囲で、上記実施形態の具体的な構造及び／又は機能の詳細を変更したものも本発明に含まれ得る。上記のごみ焼却炉１及びその制御方法は、例えば、以下のように変更することができる。

上記実施形態に係るごみ焼却炉１及びその制御方法では、ごみ枯れ対応処理は、乾燥段Ｓ_１への給じん量（又は給じん操作量）の補正である。但し、ごみ枯れ対応処理は、これに限定されず、また、２種以上の処理を含んでもよい。例えば、上記のごみ枯れ対応処理が、ごみ減少指標Ｉに基づいてごみ枯れの発生の有無を予測し、ごみ枯れが予測される場合には、それを報知するように報知装置７７へ出力することを含んでもよい。この場合、滞留ごみ量調整装置７は、例えば、音声又は光による報知機、ディスプレイモニタなどの報知装置７７（図２、参照）を更に備えてよい。

このように、ごみ枯れが予測される場合にそれが報知されることによって、オペレータは、ごみ枯れに対応して給じん量を調整したり、ストーカ式搬送装置Ｓの各段の搬送速度や一次燃焼空気５１の流量を調整したり、投入ホッパ１２へのごみ投入量を調整したりすることができる。

また、上記実施形態に係るごみ焼却炉１及びその制御方法では、ごみ減少指標Ｉに基づいてごみ枯れ対応処理が行われるが、その前に、ごみ枯れ対応処理の必要性が判断されてもよい。例えば、滞留ごみ量調整装置７のごみ枯れ対応処理部７５は、ごみ減少指標Ｉと所定の閾値とを比較することによってごみ枯れの兆候の有無（ごみ枯れの予測）を判断し、ごみ減少指標Ｉが閾値以下であればごみ枯れが予測されないとして、ごみ枯れ対応処理を省略してもよい。また、ごみ枯れの兆候の有無を判断するに際し、ごみ枯れ対応処理部７５は、ごみ減少指標Ｉと所定の閾値とを比較してもよいし、ごみ減少指標Ｉの積算値（図６のグラフ３の薄墨部分の面積）と所定の閾値とを比較してもよい。

１ ：ごみ焼却炉
２ ：ボイラ
３ ：ごみ貯蔵設備
６ ：クレーン
７ ：滞留ごみ量調整装置
７０ａ ：プロセッサ
７０ｂ ：メモリ
８ ：発電設備
１０ ：燃焼制御装置
１２ ：投入ホッパ
１３ ：シュート
１４ ：主燃焼室
１５ ：乾燥ストーカ
１６ ：燃焼ストーカ
１７ ：後燃焼ストーカ
１５ａ，１６ａ，１７ａ ：風箱
１５ｂ，１６ｂ，１７ｂ ：ダンパ
１５ｃ，１６ｃ，１７ｃ ：油圧シリンダ
１８ ：排出シュート
２０，２１，２２ ：煙道
２４ ：ボイラドラム
２５ ：過熱器
２８ ：排気路
３９ ：蒸気流量計
４１ ：給じん装置
５１，５２ ：燃焼空気
６０ ：ピット
７０ ：制御装置
７１ ：滞留ごみ量計測部
７２ ：変動成分抽出部
７３ ：減少成分抽出部
７４ ：ゲイン算出部
７５ ：ごみ枯れ対応処理部
７７ ：報知装置
７９ ：ごみ量検出装置
８４ ：蒸気タービン
８５ ：発電機
１００ ：焼却プラント
Ｓ ：ストーカ式搬送装置
Ｓ_１ ：乾燥段
Ｓ_２ ：燃焼段
Ｓ_３ ：後燃焼段

Claims (6)

1. ごみを乾燥させる乾燥段、乾燥したごみを燃焼させる燃焼段、及び、燃焼したごみを灰化させる後燃焼段の順にごみを搬送するストーカ式搬送装置を備えたごみ焼却炉の制御方法であって、
   炉内の滞留ごみ量として前記乾燥段のごみ厚さ又はごみ体積を検出すること、
   前記滞留ごみ量の時系列データから、所定の評価期間における前記滞留ごみ量の標準値からの変動成分を抽出すること、
   前記変動成分のうち減少成分を抽出すること、
   前記滞留ごみ量に対して単調減少又は一定となる補正ゲインを求めること、
   前記減少成分に前記補正ゲインを乗じることにより当該減少成分を補正すること、及び、
   補正された前記減少成分をごみ減少指標とし、当該ごみ減少指標に基づいて所定のごみ枯れ対応処理を行うこと、を含む、
   ごみ焼却炉の制御方法。
2. 前記ごみ枯れ対応処理が、前記ごみ減少指標に基づいて、前記乾燥段への給じん量の補正量を求めることを含む、
   請求項１に記載のごみ焼却炉の制御方法。
3. 前記ごみ枯れ対応処理が、前記ごみ減少指標に基づいてごみ枯れの発生の有無を予測し、ごみ枯れが予測される場合には、それを報知することを含む、
   請求項１又は２に記載のごみ焼却炉の制御方法。
4. ごみを乾燥させる乾燥段、乾燥したごみを燃焼させる燃焼段、及び、燃焼したごみを灰化させる後燃焼段の順にごみを搬送するストーカ式搬送装置を有する燃焼室と、
   前記乾燥段へごみを供給する給じん装置と、
   炉内の滞留ごみ量として前記乾燥段のごみ厚さ又は体積を検出するごみ量検出装置と、
   前記滞留ごみ量の時系列データから、所定の評価期間における前記滞留ごみ量の標準値からの変動成分を抽出し、前記変動成分のうち減少成分を抽出し、前記滞留ごみ量に対して単調減少又は一定となる補正ゲインを求め、前記減少成分に前記補正ゲインを乗じることにより当該減少成分を補正し、補正された前記減少成分をごみ減少指標とし、当該ごみ減少指標に基づいて所定のごみ枯れ対応処理を行う制御装置とを、備える、
   ごみ焼却炉。
5. 前記ごみ枯れ対応処理が、前記ごみ減少指標に基づいて給じん操作量の補正量を求め、当該補正量で補正された給じん操作量を前記給じん装置へ出力することを含む、
   請求項４に記載のごみ焼却炉。
6. 報知装置を更に備え、
   前記ごみ枯れ対応処理が、前記ごみ減少指標に基づいてごみ枯れの発生の有無を予測し、ごみ枯れが予測される場合には、それを報知するように前記報知装置へ出力することを含む、
   請求項４又は５に記載のごみ焼却炉。

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