JP2799520B2 - 炉内圧制御方法 - Google Patents

炉内圧制御方法

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は都市ごみや産業廃棄物などを焼却する焼却設
備などにおける焼却炉の炉内圧を排ガス流量を操作して
制御する炉内圧制御方法に関するものである。
〔従来技術〕
都市ごみ等の焼却炉においては、炉の安全対策上、常
に炉内圧を負圧に保つ必要がある。負圧が強過ぎると、
炉、排ガス冷却器ガス処理装置や排ガスダクトからの漏
れ込み空気量が増加し排ガス量が増え、誘引送風機の電
力が増加する等の好ましくない状態となる。従って、炉
内圧力は適度な負圧に制御する必要がある。
従来、一般の焼却炉の炉内圧制御においては、第2図
に示す如き単純な調節計により制御が行なわれている。
第2図において、1は焼却炉、2はガス冷却器、3はガ
ス処理装置、4は排ガス流量調節用の遠隔操作ダンパ、
5は排ガス吸引用の誘引送風機、6は煙突である。焼却
炉1には燃料7及び燃焼用空気8が供給される。13はリ
ークを示す。検出端9により検出された炉内圧は圧力伝
送器10によりPID調節計11を含む調節計12に送られ、炉
内圧力設定値と比較し、得られた操作量信号に基づき操
作端である遠隔操作ダンパ4を操作し、排ガス流量を調
節するようになっている。
しかしながらこのような制御系は一般的な燃焼炉の場
合には十分実用に耐えるが、質、量ともに大きく変化す
る都市ごみを対象とする焼却炉などにおいては、重油焼
却炉の如き安定した炉と比べると炉内圧の変動が激し
く、振動的で不規則であり、上記のような単純の調節計
では安定した制御は困難であった。
この対策として、本出願人が先に特許出願した{特願
昭59−171602号(特開昭61−49929号公報)}炉内圧力
制御装置がある。第3図はこの炉内圧力制御装置の構成
を示す図である。第3図において、調節計12には一次遅
れフィルタ15、減算器16、非線形演算器17、微分演算器
18、非線形演算器19、加算器20を具備する。微分演算器
18及び非線形演算器19で微分演算出力回路21が形成され
ている。
上記構成の炉内圧制御装置においては、微分演算出力
回路21を用いない場合は、焼却炉1の炉内圧力は圧力伝
送器10により出力PV0として一次遅れフィルタ15に送ら
れ、脈動が吸収されて出力PV1となる。出力PV1は減算器
16により、PID調節計11の設定値SVとの差が求められ出
力PV2が出力される。出力PV2は非線形演算器17により、 SV<PV1の場合とSV>PV1の場合とでゲインを変えて出
力PV3を出力する。
即ち、SV<PV1の場合のゲインはSV>PV1の場合のゲイ
ンより大きくなるように選ばれる。
出力PV3に対して、PID調節計11においてPID演算を行
ない出力MV1を出力し、加算器20を経て出力MV0を出力す
る。この場合は加算すべき入力がないのでMV0=MV1であ
る。この出力MV0により遠隔操作ダンパ4が操作される
が、ゲインが上記のように変化せしめられているので、
出力MV0の値は、SV<PV1の場合の方がSV>PV1の場合よ
り大きくなっている。従って、SV<PV1の場合の方が操
作端である遠隔操作ダンパ4の動作速度を大きくし、こ
れにより炉内圧が上昇して正圧となるのを速やかに防ぐ
ことができる。
微分演算出力回路21を用いる場合は、非線形演算器17
においては特にSVとPV1との大小関係によるゲインの変
化は行わないでもよい。出力PV0は微分演算器18におい
て微分され出力y1となる。この出力y1は非線形演算器19
において微分値が正の場合にのみ出力y2として出力され
る。出力y2、PID調節計11からの基本操作量としての出
力MV1と、加算器20において修正操作量信号MV0となり操
作端である遠隔操作ダンパ4を操作する。炉内圧力は上
昇傾向にあることを微分値が正なることで判断し、操作
端により大きな操作量を与えてダンパの作動速度を増大
させ、炉内圧が上昇するを速やかに抑制し、正圧となる
のを防止している。
〔発明が解決しようとする課題〕
最近排ガス処理の高度化、即ち従来は電気集塵機が主
流であったのに対し、最近ではバグフィルタや湿式処理
或いは薬品の充填層を通す等々、排ガス処理の圧力損失
が大きくなる傾向にある。このように排ガス処理に大き
な圧力損失が伴う場合においては、上記特願昭59−1716
02号(特開昭61−49929号公報)に開示される方法で
は、遠隔操作ダンパ4の遅れに伴い誘引送風機5が過渡
的に能力不足となり、炉内圧力が異常正圧になる恐れが
あった。炉内圧力が正圧になると、燃焼排ガスが系外に
漏れ、作業環境上このましくないという問題がある。
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、排ガスの
変動に速やかに追従し、炉内圧力を安定させることがで
きる炉内圧制御方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するため本発明は、都市ごみなどを焼
却する焼却炉の炉内圧を排ガスの流量を調節することに
より制御する炉内圧制御方法であって、該焼却炉の排ガ
スは誘引送風機により、排ガス冷却器、排ガス処理装置
及び遠隔操作ダンパを通して誘引して大気中に排出する
ように構成されており、該誘引送風機により誘引された
排ガスを前記遠隔操作ダンパ入口又は排ガス処理装置入
口又は排ガス冷却器入口又は焼却炉内に帰還させる排ガ
ス帰還ラインを設け、該排ガス帰還ラインにコントロー
ルダンパを設け、炉内圧調節計の出力により該コントロ
ールダンパを制御し、炉内圧が高いときは排ガス帰還流
量を小さくし、炉内圧が低いときは排ガス帰還流量を大
きくすることを特徴とする。また、前記炉内圧調節計の
設定値のプラス側のゲインを大きくマイナス側のゲイン
を小さくすることにより、炉内圧力がプラス側になる場
合コントロールダンパの動作速度を速くすることを特徴
とする。
また、前記炉内圧の急激なプラス圧への変化を検知
し、該炉内圧が急激にプラス圧へ変化する場合早期に前
記コントロールダンパを動作させることを特徴とする。
また、前記炉内圧調節計の設定値のプラス側とマイナ
ス側でゲインを変化させる制御と前記炉内圧の急激なプ
ラス圧への変化を検知し早期に前記コントロールダンパ
を動作させる制御とを組み合わせたことを特徴とする。
〔作用〕
上記のように圧力制御の操作端を排ガス帰還ラインに
設置したコントロールダンパとすることにより、燃焼排
ガスの変動分を排ガス帰還ラインLで補足するように開
閉し、誘引送風機の運転点はその最大能力で運転させる
ことになるから、排ガス量が急増した場合(炉内圧力上
昇時)、コントロールダンパを閉じることにより、誘引
送風機の最大能力で排ガスを吸引することになり、炉内
圧力を速やかに安定させることができる。
また、炉内圧調節計の設定値のプラス側のゲインを大
きくし、炉内圧力がプラス側になる場合コントロールダ
ンパの動作速度を速くすることにより、炉内圧がプラス
側になることを速やかに抑制できる。
前記炉内圧の急激なプラス圧への変化を検知し、該炉
内圧が急激にプラス圧へ変化する場合早期に前記コント
ロールダンパを動作させることにより、炉内圧がプラス
側になることを速やかに抑制できる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明の炉内圧制御方法を実施する炉内圧制
御装置の構成を示す図である。同図において、第2図及
び第3図と同一番号及び符号を付した部分は同一又は相
当部分を示す(以下、他の図面においても同様とす
る)。
第1図に示すように、本炉内圧制御装置は誘引送風機
5によって誘引排出される排ガスの一部を遠隔操作ダン
パ4の入口に帰還させる排ガス帰還ラインLが設けら
れ、該排ガス帰還ラインLにはコントロールダンパ22が
設けられている。
上記構成の炉内圧制御装置において、焼却炉1の炉内
圧力PV0は検出端9により検出され、圧力伝送器10によ
り調節計12に伝送される。炉内圧力調節用の調節計12に
おいては、PID調節計11で設定値SVと比較し、PID演算を
行ない、前記排ガス帰還ラインLに設置したコントロー
ルダンパ22を操作し、焼却炉1の炉内圧力を安定させ
る。
ここで遠隔操作ダンパ4は誘引送風機5を起動する
際、全閉とする手動ダンパで運転時は所定の開度(略全
開)とする。ここで誘引送風機5の最大能力の規定はコ
ントロールダンパ22の上限リミットにより制限される。
焼却炉1に投入される都市ごみ等は質量ともに変動す
るので、その燃焼排ガス量も変動する。その結果炉内圧
も変動する。この圧力を安定化させるために従来は、第
2図及び第3図に示すように遠隔操作ダンパ4を制御し
て行なっていた。そのため誘引送風機5の運転点は能力
を抑えた所に設定されることになる。そこで、本実施例
のように圧力制御の操作端を排ガス帰還ラインLに設置
したコントロールダンパ22とすることにより、燃焼排ガ
スの変動分を排ガス帰還ラインLで補足するように開閉
し、誘引送風機5の運転点はその最大能力で運転させる
ことになる。従って、排ガス量が急増した場合(炉内圧
力上昇時)、コントロールダンパ22を閉じることによ
り、誘引送風機5の最大能力で排ガスを吸引するので、
炉内圧力を速やかに安定させることができる。
第5図は本発明の炉内圧制御方法を実施する他の炉内
圧制御装置の構成を示す図である。本炉内圧制御装置は
調節計12として、第3図の調節計12と同じ構成の調節計
を用いその出力で排ガス帰還ラインLに設けられたコン
トロールダンパ22を制御するように構成している。
第4図の炉内圧制御装置において、微分演算出力回路
21を用いない場合は、焼却炉1の炉内圧力は圧力伝送器
10により出力PV0として一次遅れフィルタ15に送られ、
脈動が吸収されて出力PV1となる。出力PV1は減算器16に
より、PID調節計11の設定値SVとの差が求められ出力PV2
が出力される。出力PV2は非線形演算器17により、 SV<PV1の場合とSV>PV1の場合とでゲインを変えた出
力PV3を出力する。
即ち、SV<PV1の場合のゲインはSV>PV1の場合のゲイ
ンより大きくなるように選ばれる。
出力PV3に対して、PID調節計11においてPID演算を行
ない出力MV1を出力し、加算器20を経て出力MV0を出力す
る。この場合は加算すべき入力がないのでMV0=MV1であ
る。この出力MV0により排ガス帰還ラインLに設置さた
コントロールダンパ22が操作されるが、ゲインが上記の
ように変化せしめられているので、出力MV0の値は、SV
<PV1の場合の方がSV>PV1の場合より大きくなってい
る。従って、SV<PV1の場合の方が操作端であるコント
ロールダンパ22の閉動作速度を速くし、これにより、煙
突6を通して大気に放出する排ガス流量を多くし、炉内
圧が上昇して正圧となるのを速やかに防ぐことができ
る。
微分演算出力回路21を用いる場合は、非線形演算器17
においては特にSVとPV1との大小関係によるゲインの変
化は行わないでもよい。出力PV0は微分演算器18におい
て微分され出力y1となる。この出力y1は非線形演算器19
において微分値が正の場合にのみ出力y2として出力され
る。出力y2、PID調節計11からの基本操作量としての出
力MV1と、加算器20において修正操作量信号MV0となり操
作端である遠隔操作ダンパ4を操作する。炉内圧力は上
昇傾向にあることを微分値が正なることで判断し、操作
端であるコントロールダンパ22により大きな操作量を与
えてダンパの閉動作速度を増大させ、炉内圧が上昇する
を速やかに抑制し、正圧となるのを防止する。
なお、上記第1図及び第4図に示す構成の炉内圧制御
装置ではいずれも排ガス帰還ラインLの帰還端を遠隔操
作ダンパ4の入口に接続した例を示したが、排ガス帰還
ラインLの帰還端の接続部はこれに限定されるものでは
なく、第5図に示すようにガス処理装置3の入口、或い
は第6図に示すようにガス冷却器2の入口或いは第7図
に示すように焼却炉1の中としても良い。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、炉内圧調節計の
出力により、該誘引送風機により誘引された排ガスを遠
隔操作ダンパ入口又は排ガス処理装置入口又は排ガス冷
却器入口に帰還させる排ガス帰還ラインに設けたコント
ロールダンパを操作して炉内圧力を制御するので、誘引
送風機を最大能力で常に運転することができ、炉内圧力
を速やかに安定化させることができるという優れた効果
が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の炉内圧制御方法を実施するための炉内
圧制御装置の構成を示す図、第2図,第3図はそれぞれ
従来の炉内圧制御装置の構成を示す図、第4図,第5
図,第6図,第7図はそれぞれ本発明の炉内圧制御方法
を実施するための他の炉内圧制御装置の構成を示す図で
ある。 図中、1……焼却炉、2……ガス冷却器、3……ガス処
理装置、4……遠隔操作ダンパ、5……誘引送風機、6
……煙突、7……燃料、8……燃焼用空気、9……検出
端、10……圧力伝送器、11……PID調節計、12……調節
計、15……一次遅れフィルタ、16……減算器、17……非
線形演算器、18……微分演算器、19……非線形演算器、
20……加算器、21……微分演算出力回路、22……コント
ロールダンパ、L……排ガス帰還ライン。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】都市ごみや産業廃棄物などを焼却する焼却
    炉の炉内圧を排ガスの流量を調節することにより制御す
    る炉内圧制御方法であって、 該焼却炉の排ガスは誘引送風機により、排ガス冷却器、
    排ガス処理装置及び遠隔操作ダンパを通して誘引して大
    気中に排出するように構成されており、 該誘引送風機により誘引された排ガスを前記遠隔操作ダ
    ンパ入口又は排ガス処理装置入口又は排ガス冷却器入口
    又は焼却炉内に帰還させる排ガス帰還ラインを設け、 該排ガス帰還ラインにコントロールダンパを設け、炉内
    圧調節計の出力により該コントロールダンパを制御し、
    炉内圧が高いときは排ガス帰還流量を小さくし、炉内圧
    が低いときは排ガス帰還流量を大きくすることを特徴と
    する炉内圧制御方法。
  2. 【請求項2】前記炉内圧調節計の設定値のプラス側のゲ
    インを大きくマイナス側のゲインを小さくすることによ
    り、炉内圧力がプラス側になる場合前記コントロールダ
    ンパの動作速度を速くすることを特徴とする請求項
    (1)記載の炉内圧制御方法。
  3. 【請求項3】前記炉内圧の急激なプラス圧への変化を検
    知し、該炉内圧が急激にプラス圧へ変化する場合早期に
    前記コントロールダンパを動作させることを特徴とする
    請求項(1)記載の炉内圧制御方法。
  4. 【請求項4】前記炉内圧調節計の設定値のプラス側とマ
    イナス側でゲインを変化させる制御と前記炉内圧の急激
    なプラス圧への変化を検知し早期に前記コントロールダ
    ンパを動作させる制御とを組み合わせたことを特徴とす
    る請求項(1)記載の炉内圧制御方法。
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