JP3030614B2 - ごみ層厚指標の推定方法及びこれを利用したごみ焼却炉の燃焼制御方式 - Google Patents
ごみ層厚指標の推定方法及びこれを利用したごみ焼却炉の燃焼制御方式Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
- F23G5/50—Control or safety arrangements
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G2207/00—Control
- F23G2207/10—Arrangement of sensing devices
- F23G2207/102—Arrangement of sensing devices for pressure
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G2900/00—Special features of, or arrangements for incinerators
- F23G2900/55—Controlling; Monitoring or measuring
- F23G2900/55009—Controlling stoker grate speed or vibrations for waste movement
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Incineration Of Waste (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ごみ焼却炉の燃焼
制御方式に関し、特に、燃焼すべきごみの量・堆積状況
を把握しながら最適な燃焼を行うための燃焼制御方式に
関する。
制御方式に関し、特に、燃焼すべきごみの量・堆積状況
を把握しながら最適な燃焼を行うための燃焼制御方式に
関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ごみ焼却炉では多種多様なごみ
を炉内に供給し燃焼させるため、燃焼状態が時間的に変
化する。すなわち、ごみ焼却炉においては、ホッパから
炉内へのごみの供給はフィ−ダにより行われる。燃焼室
底部にはストーカが設けられ、燃焼すべきごみを載置し
て燃焼室内をごみの入り口側から出口方向に移動させ
る。このストーカは通常、複数のゾーンに分割されてい
る。焼却炉内へ供給されたごみは、各ゾ−ンのスト−カ
の動きにより移送され、その間に輻射熱を受けて乾燥、
昇温し、着火燃焼する。
を炉内に供給し燃焼させるため、燃焼状態が時間的に変
化する。すなわち、ごみ焼却炉においては、ホッパから
炉内へのごみの供給はフィ−ダにより行われる。燃焼室
底部にはストーカが設けられ、燃焼すべきごみを載置し
て燃焼室内をごみの入り口側から出口方向に移動させ
る。このストーカは通常、複数のゾーンに分割されてい
る。焼却炉内へ供給されたごみは、各ゾ−ンのスト−カ
の動きにより移送され、その間に輻射熱を受けて乾燥、
昇温し、着火燃焼する。
【０００３】一般に、フィーダの動作は予め設定した周
期で繰り返し行われるが、ごみ質や炉内でのごみの堆積
状況の違いにより各周期において炉内に供給されるごみ
の量はかなり変化する。ごみの供給が過剰になるとフィ
−ダ動作により供給されるごみは、炉内に堆積したごみ
の表層だけを移送し、ストーカによる移送で行われてい
る乾燥・昇温・着火・燃焼プロセスを乱し、燃焼を不安
定にする。また、供給が過少になるとごみ枯れを起こし
燃焼が急激に悪化する。
期で繰り返し行われるが、ごみ質や炉内でのごみの堆積
状況の違いにより各周期において炉内に供給されるごみ
の量はかなり変化する。ごみの供給が過剰になるとフィ
−ダ動作により供給されるごみは、炉内に堆積したごみ
の表層だけを移送し、ストーカによる移送で行われてい
る乾燥・昇温・着火・燃焼プロセスを乱し、燃焼を不安
定にする。また、供給が過少になるとごみ枯れを起こし
燃焼が急激に悪化する。
【０００４】ストーカの各ゾーンのごみ層厚は、乾燥・
昇温・着火・燃焼のプロセスで、炉の出口側に進むにつ
れ徐々に薄くなる。しかし、ごみ質の変化によりゾーン
毎にそのプロセスの進行度合いが異なるため、各ゾーン
のごみ層厚、すなわちごみ層の形状は常に変化する。こ
の変化が大きくなると一時的な過剰燃焼やごみ枯れなど
を引き起こす。
昇温・着火・燃焼のプロセスで、炉の出口側に進むにつ
れ徐々に薄くなる。しかし、ごみ質の変化によりゾーン
毎にそのプロセスの進行度合いが異なるため、各ゾーン
のごみ層厚、すなわちごみ層の形状は常に変化する。こ
の変化が大きくなると一時的な過剰燃焼やごみ枯れなど
を引き起こす。
【０００５】従来、このようなごみ焼却炉内の燃焼の自
動制御は、発生蒸気量、炉内温度、燃焼排ガス酸素濃度
などの操業情報や、炉内の火炎の画像情報を利用して燃
焼状態の時間的変化を捉え、これに応じてごみの供給
量、ごみの移送量、一次燃焼空気流量・温度とそのスト
ーカゾーンへの配分比、二次燃焼空気量・温度などを操
作し燃焼を安定させていた。
動制御は、発生蒸気量、炉内温度、燃焼排ガス酸素濃度
などの操業情報や、炉内の火炎の画像情報を利用して燃
焼状態の時間的変化を捉え、これに応じてごみの供給
量、ごみの移送量、一次燃焼空気流量・温度とそのスト
ーカゾーンへの配分比、二次燃焼空気量・温度などを操
作し燃焼を安定させていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、炉内の燃焼状
態の変化を捉えるためには、上述したような情報だけで
は炉内のごみ量や、ごみの堆積状況を把握することは難
しく、結果として安定した燃焼を継続するために不可欠
な炉内における安定したごみ層の形成が困難であった。
態の変化を捉えるためには、上述したような情報だけで
は炉内のごみ量や、ごみの堆積状況を把握することは難
しく、結果として安定した燃焼を継続するために不可欠
な炉内における安定したごみ層の形成が困難であった。
【０００７】更に、ごみ焼却炉の燃焼制御方式として、
炉出口温度の安定化、余熱利用のために設置されたボイ
ラからの発生蒸気量の安定化などを目的としたＡＣＣシ
ステムが知られており、このシステムに関して多くの提
案がなされている。しかし、これらの提案は、制御対象
である炉出口温度、発生蒸気量や、排ガス中の酸素濃
度、有害ガス濃度、あるいは炉内画像を画像処理して得
られるごみの燃え切り点の位置などの付加情報で制御系
を構成しているが、ごみ層の厚みそのものを計測、制御
しようとする方式は提案されていない。
炉出口温度の安定化、余熱利用のために設置されたボイ
ラからの発生蒸気量の安定化などを目的としたＡＣＣシ
ステムが知られており、このシステムに関して多くの提
案がなされている。しかし、これらの提案は、制御対象
である炉出口温度、発生蒸気量や、排ガス中の酸素濃
度、有害ガス濃度、あるいは炉内画像を画像処理して得
られるごみの燃え切り点の位置などの付加情報で制御系
を構成しているが、ごみ層の厚みそのものを計測、制御
しようとする方式は提案されていない。
【０００８】したがって本発明は、上記した従来の燃焼
制御方式の欠点を解決するもので、炉内のごみの量、特
に堆積状況を把握して制御することにより、安定した燃
焼を確保し得るごみ焼却炉の燃焼制御方式を提供するこ
とを目的とする。
制御方式の欠点を解決するもので、炉内のごみの量、特
に堆積状況を把握して制御することにより、安定した燃
焼を確保し得るごみ焼却炉の燃焼制御方式を提供するこ
とを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、燃焼室
底部に設けられ、燃焼すべきごみを載置して前記燃焼室
内をごみの入り口側から出口方向に移動させる複数のゾ
ーンからなるストーカと、前記複数のゾーン毎に前記ス
トーカの下側から燃焼空気を供給するためのダクトとを
備えたごみ焼却炉において、前記ダクト内の前記ゾーン
下側の圧力と前記燃焼室内の圧力との差圧を測定する手
段と、前記各ゾーンに供給される燃焼空気量を測定する
手段と、あらかじめ定められた演算を行う演算手段とを
有し、前記演算手段は、ごみの無い状態にて測定された
前記ダクト内の前記ゾーン下側の圧力と前記燃焼室内の
圧力との差圧及び燃焼空気の流速に基づいて算出された
前記ストーカの圧損係数を用いて、燃焼状態にある時の
前記ダクト内の前記ゾーン下側の圧力と前記燃焼室内の
圧力との差圧と前記燃焼空気量とから前記ゾーン毎のご
み層厚指標を算出することを特徴とするごみ層厚指標の
推定方法が提供される。
底部に設けられ、燃焼すべきごみを載置して前記燃焼室
内をごみの入り口側から出口方向に移動させる複数のゾ
ーンからなるストーカと、前記複数のゾーン毎に前記ス
トーカの下側から燃焼空気を供給するためのダクトとを
備えたごみ焼却炉において、前記ダクト内の前記ゾーン
下側の圧力と前記燃焼室内の圧力との差圧を測定する手
段と、前記各ゾーンに供給される燃焼空気量を測定する
手段と、あらかじめ定められた演算を行う演算手段とを
有し、前記演算手段は、ごみの無い状態にて測定された
前記ダクト内の前記ゾーン下側の圧力と前記燃焼室内の
圧力との差圧及び燃焼空気の流速に基づいて算出された
前記ストーカの圧損係数を用いて、燃焼状態にある時の
前記ダクト内の前記ゾーン下側の圧力と前記燃焼室内の
圧力との差圧と前記燃焼空気量とから前記ゾーン毎のご
み層厚指標を算出することを特徴とするごみ層厚指標の
推定方法が提供される。
【００１０】本発明によればまた、燃焼室底部に設けら
れ、燃焼すべきごみを載置して前記燃焼室内をフィーダ
によりごみが供給される入り口側から出口方向に移動さ
せる複数のゾーンからなるストーカと、前記複数のゾー
ン毎に前記ストーカの下側から燃焼空気を供給するため
のダクトと、前記ダクト内の前記ゾーン下側の圧力と前
記燃焼室内の圧力との差圧を測定する手段と、前記各ゾ
ーンに供給される燃焼空気量を測定する手段と、あらか
じめ定められた演算を行う演算手段と、前記フィーダ、
前記ストーカの速度及び前記燃焼空気量を制御する制御
手段とを有し、前記演算手段は、ごみの無い状態にて測
定された前記ダクト内の前記ゾーン下側の圧力と前記燃
焼室内の圧力との差圧及び燃焼空気の流速に基づいて算
出された前記ストーカの圧損係数を用いて、燃焼状態に
ある時の前記ダクト内の前記ゾーン下側の圧力と前記燃
焼室内の圧力との差圧と前記燃焼空気量とから前記ゾー
ン毎のごみ層厚指標を算出し、前記制御手段は、前記演
算手段により求められた前記ゾーン毎のごみ層厚指標と
あらかじめ知られているごみ層厚指標目標値とにより、
前記フィーダ、前記ストーカの速度及び前記燃焼空気量
を制御して前記ストーカの各ゾーン上のごみ層厚を目標
値になるように制御することを特徴とするごみ焼却炉の
燃焼制御方式が提供される。
れ、燃焼すべきごみを載置して前記燃焼室内をフィーダ
によりごみが供給される入り口側から出口方向に移動さ
せる複数のゾーンからなるストーカと、前記複数のゾー
ン毎に前記ストーカの下側から燃焼空気を供給するため
のダクトと、前記ダクト内の前記ゾーン下側の圧力と前
記燃焼室内の圧力との差圧を測定する手段と、前記各ゾ
ーンに供給される燃焼空気量を測定する手段と、あらか
じめ定められた演算を行う演算手段と、前記フィーダ、
前記ストーカの速度及び前記燃焼空気量を制御する制御
手段とを有し、前記演算手段は、ごみの無い状態にて測
定された前記ダクト内の前記ゾーン下側の圧力と前記燃
焼室内の圧力との差圧及び燃焼空気の流速に基づいて算
出された前記ストーカの圧損係数を用いて、燃焼状態に
ある時の前記ダクト内の前記ゾーン下側の圧力と前記燃
焼室内の圧力との差圧と前記燃焼空気量とから前記ゾー
ン毎のごみ層厚指標を算出し、前記制御手段は、前記演
算手段により求められた前記ゾーン毎のごみ層厚指標と
あらかじめ知られているごみ層厚指標目標値とにより、
前記フィーダ、前記ストーカの速度及び前記燃焼空気量
を制御して前記ストーカの各ゾーン上のごみ層厚を目標
値になるように制御することを特徴とするごみ焼却炉の
燃焼制御方式が提供される。
【００１１】なお、前記制御手段は、前記フィーダに最
も近いゾーンのごみ層厚についてはそのゾーンの前記燃
焼空気量及び前記フィーダの動作周期を調整して制御
し、残りのゾーンごみ層厚についてはそのゾーンの前記
燃焼空気量及び少なくとも前段のストーカの速度を調整
して制御するのが好ましい。
も近いゾーンのごみ層厚についてはそのゾーンの前記燃
焼空気量及び前記フィーダの動作周期を調整して制御
し、残りのゾーンごみ層厚についてはそのゾーンの前記
燃焼空気量及び少なくとも前段のストーカの速度を調整
して制御するのが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について、図面を参照して説明する。図１は本発明が
適用される水平ストーカ式ごみ焼却炉とその計装系の構
成を示す概略断面図である。焼却すべきごみ１１はホッ
パ１２に供給され、ホッパ１２の底部に設けられたフィ
ーダ１３の周期的なオン／オフ動作により、焼却炉の燃
焼室１４内に供給される。燃焼室１４内の底部には燃焼
室１４内に供給されたごみ１１を載置し、燃焼室１４の
出口１５、すなわち焼却灰の出口に向かってごみを移動
させるストーカ１６が設けられている。ストーカ１６
は、ここでは４つのゾーン１６−１〜１６−４に分割さ
れ、各ゾーン毎にストーカ１６の速度、すなわちごみの
移送速度を操作出来る構成になっている。
態について、図面を参照して説明する。図１は本発明が
適用される水平ストーカ式ごみ焼却炉とその計装系の構
成を示す概略断面図である。焼却すべきごみ１１はホッ
パ１２に供給され、ホッパ１２の底部に設けられたフィ
ーダ１３の周期的なオン／オフ動作により、焼却炉の燃
焼室１４内に供給される。燃焼室１４内の底部には燃焼
室１４内に供給されたごみ１１を載置し、燃焼室１４の
出口１５、すなわち焼却灰の出口に向かってごみを移動
させるストーカ１６が設けられている。ストーカ１６
は、ここでは４つのゾーン１６−１〜１６−４に分割さ
れ、各ゾーン毎にストーカ１６の速度、すなわちごみの
移送速度を操作出来る構成になっている。
【００１３】また、ストーカ１６の下側には一次燃焼空
気１７を供給するためのダクト１８が設けられている。
このダクト１８はストーカ１６の各ゾーン１６−１〜１
６−４の下側にそれぞれ開口する４つの開口部１８−１
〜１８−４を備えている。４つの開口部１８−１〜１８
−４のダクト１８からの分岐部には、ストーカ１６の各
ゾーン１６−１〜１６−４への一次燃焼空気１７の供給
量を制御するためのダンパ１９−１〜１９−４が設けら
れている。また、各ダンパ１９−１〜１９−４とストー
カ１６の各ゾーン１６−１〜１６−４間の開口部１８−
１〜１８−４内にはそれぞれ圧力計２０と流量計２１が
設置されており、ストーカ１６のゾーン１６−１〜１６
−４毎の圧力Ｐｓｉ、空気流量Ｆｉを計測できるように
構成されている。
気１７を供給するためのダクト１８が設けられている。
このダクト１８はストーカ１６の各ゾーン１６−１〜１
６−４の下側にそれぞれ開口する４つの開口部１８−１
〜１８−４を備えている。４つの開口部１８−１〜１８
−４のダクト１８からの分岐部には、ストーカ１６の各
ゾーン１６−１〜１６−４への一次燃焼空気１７の供給
量を制御するためのダンパ１９−１〜１９−４が設けら
れている。また、各ダンパ１９−１〜１９−４とストー
カ１６の各ゾーン１６−１〜１６−４間の開口部１８−
１〜１８−４内にはそれぞれ圧力計２０と流量計２１が
設置されており、ストーカ１６のゾーン１６−１〜１６
−４毎の圧力Ｐｓｉ、空気流量Ｆｉを計測できるように
構成されている。
【００１４】他方、燃焼室１４内には圧力計２２が設け
られており、炉内圧力Ｐo を測定する。燃焼室１４に
は、また、二次燃焼空気供給口２３が設けられ、燃焼室
１４内に二次燃焼空気２４が送り込まれる。更に、燃焼
室１４内の出口１５付近の内壁には燃焼室１４内のごみ
の堆積状態や燃焼状態を撮像するための炉内カメラ２５
が設けられている。燃焼室１４の天井部分には燃焼排ガ
ス２６の排出口２７が設けられている。排出口２７には
酸素濃度計２８が設けられている。そして、一次燃焼空
気１７を供給するダクト１８内及び二次燃焼空気供給口
２３内にはそれぞれ流量計２９、３０が設置されてい
る。
られており、炉内圧力Ｐo を測定する。燃焼室１４に
は、また、二次燃焼空気供給口２３が設けられ、燃焼室
１４内に二次燃焼空気２４が送り込まれる。更に、燃焼
室１４内の出口１５付近の内壁には燃焼室１４内のごみ
の堆積状態や燃焼状態を撮像するための炉内カメラ２５
が設けられている。燃焼室１４の天井部分には燃焼排ガ
ス２６の排出口２７が設けられている。排出口２７には
酸素濃度計２８が設けられている。そして、一次燃焼空
気１７を供給するダクト１８内及び二次燃焼空気供給口
２３内にはそれぞれ流量計２９、３０が設置されてい
る。
【００１５】このように構成されたごみ燃焼炉に対し、
本発明は、上記ストーカのゾーン毎のごみ層厚指標の推
定と、それを用いた燃焼制御方式とに大きく分けること
が出来る。
本発明は、上記ストーカのゾーン毎のごみ層厚指標の推
定と、それを用いた燃焼制御方式とに大きく分けること
が出来る。
【００１６】まず、ごみ層厚指標の推定については、炉
内及び各ゾーンのストーカ下の圧力計により、ゾーン毎
の炉内圧力との差圧を求め、求めた差庄と、管内流圧力
について一般に成り立つ圧損式を利用し、ストーカとご
み層による圧損係数を求める。これらの値から事前に求
めたストーカだけの圧損係数を除き、ごみ層のみによる
圧損係数を求める。このようにしてゾーン毎に求めたご
み層による圧損係数をごみ層厚の指標とする。
内及び各ゾーンのストーカ下の圧力計により、ゾーン毎
の炉内圧力との差圧を求め、求めた差庄と、管内流圧力
について一般に成り立つ圧損式を利用し、ストーカとご
み層による圧損係数を求める。これらの値から事前に求
めたストーカだけの圧損係数を除き、ごみ層のみによる
圧損係数を求める。このようにしてゾーン毎に求めたご
み層による圧損係数をごみ層厚の指標とする。
【００１７】具体的な数式を用いて更に説明すると、ま
ず、あるダクトと燃焼室内の２点ａ−ｂ間を流れる気体
の圧力について、一般に、次のような圧損式が成り立
つ。
ず、あるダクトと燃焼室内の２点ａ−ｂ間を流れる気体
の圧力について、一般に、次のような圧損式が成り立
つ。
【００１８】 Ｐａ−Ｐｂ＝（１／２）ζａｂρω2 （１） ここで、Ｐａ及びＰｂはあるダクトと燃焼室内のａ及び
ｂ点における圧力、ζａｂは圧損係数、ρは流体密度、
そしてωは流速である。
ｂ点における圧力、ζａｂは圧損係数、ρは流体密度、
そしてωは流速である。
【００１９】この（１）式からストーカの４つのゾーン
のうちのｉ番目のゾーン１６−ｉ上にごみが存在しない
場合には次式が成り立つ。
のうちのｉ番目のゾーン１６−ｉ上にごみが存在しない
場合には次式が成り立つ。
【００２０】 ζｓｉ＝｛２（Ｐｓｉ＊−Ｐ0 ＊）／ρ｝・（Ｆｉ ＊ ／Ａｉ） -2 （２） ここで、ζｓｉはｉゾーンのストーカ１６−ｉの圧損係
数、Ｐ0 ＊はストーカ上にごみが存在しない場合におい
て圧力計２２で測定される炉内圧力、Ｐｓｉ＊は同じく
ストーカ１６−ｉ上にごみが存在しない場合において圧
力計２０により測定される、ストーカ下側のダクト開口
部１８−ｉ内の圧力、Ａｉは開口部１８−ｉのダクトか
らの分岐部における面積、そしてＦｉ＊はごみが存在し
ない場合にｉゾーンにおいて流量計２１で測定される燃
焼空気流量である。
数、Ｐ0 ＊はストーカ上にごみが存在しない場合におい
て圧力計２２で測定される炉内圧力、Ｐｓｉ＊は同じく
ストーカ１６−ｉ上にごみが存在しない場合において圧
力計２０により測定される、ストーカ下側のダクト開口
部１８−ｉ内の圧力、Ａｉは開口部１８−ｉのダクトか
らの分岐部における面積、そしてＦｉ＊はごみが存在し
ない場合にｉゾーンにおいて流量計２１で測定される燃
焼空気流量である。
【００２１】次に、ストーカ１６−ｉ上にごみが存在す
る場合における、ごみ層のみによる圧損係数ζｒｉは次
式により求められる。
る場合における、ごみ層のみによる圧損係数ζｒｉは次
式により求められる。
【００２２】 ζｒｉ＝｛２（Ｐｓｉ−Ｐ0 ）／ρ｝・（Ｆｉ／Ａｉ） -2 −ζｓｉ （３） このようなストーカ上に存在するごみ層の圧損係数ζｒ
ｉが炉内の目視によるごみ層厚と適合することから、ス
トーカ１６のゾ一ン毎のごみ層圧損係数をごみ層厚の指
標として用いることにより、炉内のごみ層形状を推定出
来る。
ｉが炉内の目視によるごみ層厚と適合することから、ス
トーカ１６のゾ一ン毎のごみ層圧損係数をごみ層厚の指
標として用いることにより、炉内のごみ層形状を推定出
来る。
【００２３】以上のようにして求められるごみ層厚指標
は、各ゾーンでの適正な値を経験的に求めることが出来
る。これは、実際に炉の運転を通して炉出口温度や発生
蒸気量の推移、炉内の観察などから得られるものであ
る。したがって、このごみ層厚指標を所望の目標値とな
るように制御することにより、燃焼制御が可能となる。
は、各ゾーンでの適正な値を経験的に求めることが出来
る。これは、実際に炉の運転を通して炉出口温度や発生
蒸気量の推移、炉内の観察などから得られるものであ
る。したがって、このごみ層厚指標を所望の目標値とな
るように制御することにより、燃焼制御が可能となる。
【００２４】上記のごみ層厚指標に基づく燃焼制御方法
について、図２を用いて以下に説明する。図２はごみ層
厚の自動制御系を示すブロック図で、（Ａ）はストーカ
１６の４つのゾーンのうち、炉入口側の第１番目のゾー
ン１６−１を制御するための制御系を示し、（Ｂ）はそ
れ以外のゾーン１６−２、１６−３、（Ｃ）は最後のゾ
ーン１６−４を制御するための制御系を示すものであ
る。すなわち、本発明のごみ層厚指標に基づく燃焼制御
は、炉入口側のゾ−ンとそれ以外のゾ−ン、及び最後の
ゾ−ンとでは異なる制御を行う。
について、図２を用いて以下に説明する。図２はごみ層
厚の自動制御系を示すブロック図で、（Ａ）はストーカ
１６の４つのゾーンのうち、炉入口側の第１番目のゾー
ン１６−１を制御するための制御系を示し、（Ｂ）はそ
れ以外のゾーン１６−２、１６−３、（Ｃ）は最後のゾ
ーン１６−４を制御するための制御系を示すものであ
る。すなわち、本発明のごみ層厚指標に基づく燃焼制御
は、炉入口側のゾ−ンとそれ以外のゾ−ン、及び最後の
ゾ−ンとでは異なる制御を行う。
【００２５】まず、図２（Ａ）のゾーン１６−１におけ
るごみ層厚指標に基づく制御は、フィーダ１３の動作周
期及びオン／オフと、ゾーン１６−１への供給空気量を
制御するダンパ１９−１を操作量として行う。ここで、
コントローラ３５−１にはゾーン１６−１のごみ層厚指
標の目標値とともに、図示しないが、炉出口温度、発生
蒸気偏差、燃切り点位置なども入力値として供給され、
ファジー制御などで多入力多出力の制御を行うように構
成されている。コントローラ３５−１は与えられた目標
値に対して、前述のように、フィーダ１３の動作周期及
びオン／オフとダンパ１９−１の開度を制御して、ゾー
ン１６−１上のごみの乾燥・昇温・着火・燃焼のプロセ
ス３６−１が最適になるようにする。
るごみ層厚指標に基づく制御は、フィーダ１３の動作周
期及びオン／オフと、ゾーン１６−１への供給空気量を
制御するダンパ１９−１を操作量として行う。ここで、
コントローラ３５−１にはゾーン１６−１のごみ層厚指
標の目標値とともに、図示しないが、炉出口温度、発生
蒸気偏差、燃切り点位置なども入力値として供給され、
ファジー制御などで多入力多出力の制御を行うように構
成されている。コントローラ３５−１は与えられた目標
値に対して、前述のように、フィーダ１３の動作周期及
びオン／オフとダンパ１９−１の開度を制御して、ゾー
ン１６−１上のごみの乾燥・昇温・着火・燃焼のプロセ
ス３６−１が最適になるようにする。
【００２６】すなわち、燃焼室１４内の圧力計２２、ゾ
ーン１６−１下の圧力計２０及び流量計２１による測定
を行い、それらの測定値がごみ層厚指標計算部３７−１
に供給される。ごみ層厚指標計算部３７−１には、前述
の（２）式で予め求めたストーカ１６−１の圧損係数を
発生する圧損係数部３８の出力値も供給され、前述の
（３）式にしたがってごみ層厚のみの圧損係数ζｒ1 が
ゾーン１６−１の指標として算出される。
ーン１６−１下の圧力計２０及び流量計２１による測定
を行い、それらの測定値がごみ層厚指標計算部３７−１
に供給される。ごみ層厚指標計算部３７−１には、前述
の（２）式で予め求めたストーカ１６−１の圧損係数を
発生する圧損係数部３８の出力値も供給され、前述の
（３）式にしたがってごみ層厚のみの圧損係数ζｒ1 が
ゾーン１６−１の指標として算出される。
【００２７】ごみ層厚指標計算部３７−１の出力値は入
力側の減算器３９−１にフィードバックされ、ごみ層厚
指標の目標値との差が計算され、この差がコントローラ
３５−１に入力される。コントローラ３５−１はこの差
が０になるようにフィーダ１３の動作周期及びオン／オ
フとダンパ１９−１の開度を制御する。
力側の減算器３９−１にフィードバックされ、ごみ層厚
指標の目標値との差が計算され、この差がコントローラ
３５−１に入力される。コントローラ３５−１はこの差
が０になるようにフィーダ１３の動作周期及びオン／オ
フとダンパ１９−１の開度を制御する。
【００２８】次に、図２（Ｂ）のその他のゾーン１６−
ｉ、特にゾーン１６−２、１６−３におけるごみ層厚指
標に基づく制御は、そのゾーンのダンパ１９−ｉの開度
を操作量として行う他、フィーダ１３の動作周期及びオ
ン／オフ制御に代えて各ゾーンｉの前段のゾーン（ｉ−
１）のストーカ速度を制御する点が図２（Ａ）と異な
る。更に、図２（Ｃ）のゾーン１６−４におけるごみ層
厚指標に基づく制御については、ゾーン１６−３のスト
ーカ速度、ゾーン１６−４のストーカ速度、ゾーン１６
−４のダンパ１９−４の開度を操作量として制御を行
う。制御系の全体構成は図２（Ａ）の構成と同一である
ため、対応する部分には対応する符号の（１）に代えて
（ｉ）を付し詳細な説明は省略する。コントローラ３５
−ｉ、３５−４としてはゾーン１６−１におけるコント
ローラ３６−１と同様にファジー制御などで多入力多出
力の制御を行うことが出来る構成とする。
ｉ、特にゾーン１６−２、１６−３におけるごみ層厚指
標に基づく制御は、そのゾーンのダンパ１９−ｉの開度
を操作量として行う他、フィーダ１３の動作周期及びオ
ン／オフ制御に代えて各ゾーンｉの前段のゾーン（ｉ−
１）のストーカ速度を制御する点が図２（Ａ）と異な
る。更に、図２（Ｃ）のゾーン１６−４におけるごみ層
厚指標に基づく制御については、ゾーン１６−３のスト
ーカ速度、ゾーン１６−４のストーカ速度、ゾーン１６
−４のダンパ１９−４の開度を操作量として制御を行
う。制御系の全体構成は図２（Ａ）の構成と同一である
ため、対応する部分には対応する符号の（１）に代えて
（ｉ）を付し詳細な説明は省略する。コントローラ３５
−ｉ、３５−４としてはゾーン１６−１におけるコント
ローラ３６−１と同様にファジー制御などで多入力多出
力の制御を行うことが出来る構成とする。
【００２９】次に、このように構成された本発明の燃焼
制御方式の動作を説明する。ホッパ１２から炉内へのご
みの供給はフィ−ダ１３により行われる。炉内へ供給さ
れたごみはスト−カ１６の各ゾ−ン１６−１、１６−
２、１６−３、１６−４の動きにより移送され、その間
に輻射熱を受け乾燥・昇温し着火・燃焼する。一般に、
フィーダ１３の動作は予め設定された周期で繰り返し行
われるが、ごみ質や炉内でのごみの堆積状況の違いによ
り１周期で炉内に供給されるごみの量はかなり変化す
る。ごみの供給が過剰になるとフィ−ダ動作により供給
されるごみは、炉内に堆積したごみの表層だけを移送
し、通常ストーカ１６による移送で行われている乾燥・
昇温・着火・燃焼プロセスを乱し燃焼を不安定にする。
また、供給が過少になるとごみ枯れを起こし燃焼が急激
に悪化する。
制御方式の動作を説明する。ホッパ１２から炉内へのご
みの供給はフィ−ダ１３により行われる。炉内へ供給さ
れたごみはスト−カ１６の各ゾ−ン１６−１、１６−
２、１６−３、１６−４の動きにより移送され、その間
に輻射熱を受け乾燥・昇温し着火・燃焼する。一般に、
フィーダ１３の動作は予め設定された周期で繰り返し行
われるが、ごみ質や炉内でのごみの堆積状況の違いによ
り１周期で炉内に供給されるごみの量はかなり変化す
る。ごみの供給が過剰になるとフィ−ダ動作により供給
されるごみは、炉内に堆積したごみの表層だけを移送
し、通常ストーカ１６による移送で行われている乾燥・
昇温・着火・燃焼プロセスを乱し燃焼を不安定にする。
また、供給が過少になるとごみ枯れを起こし燃焼が急激
に悪化する。
【００３０】しかし、本発明の制御方式においては、ス
ト−カ１６の各ゾ−ン１６−１、１６−２、１６−３、
１６−４上のごみ層の厚さを含む形状を一定に維持し、
燃焼で失われた分のごみを補充しつつ安定に炉内に供給
することができるので上に述べた問題を回避出来る。
ト−カ１６の各ゾ−ン１６−１、１６−２、１６−３、
１６−４上のごみ層の厚さを含む形状を一定に維持し、
燃焼で失われた分のごみを補充しつつ安定に炉内に供給
することができるので上に述べた問題を回避出来る。
【００３１】また、ストーカ１６の各ゾーン１６−１、
１６−２、１６−３、１６−４上のごみ層厚は、乾燥・
昇温・着火・燃焼のプロセスで、出口１５側に進むにつ
れ徐々に薄くなる。しかし、ごみ質の変化によりゾーン
毎にそのプロセスの進行度合いが異なるため、各ゾーン
のごみ層厚、すなわちごみ層の形状は常に変化する。こ
の変化が大きくなると一時的な過剰燃焼やごみ枯れなど
を引き起こすが、本発明の制御方式はこのような場合に
も有効に作用し、各ゾーンのごみ層厚を目標値に制御し
ながらごみを移送し燃焼を進行させる。すなわち、フィ
ーダ１３及び各ゾーンのストーカ速度、ダンパ１９−１
〜１９−４の開度を操作することにより、燃焼空気量の
配分比を調整し、これによって乾燥・昇温・着火・燃焼
プロセスの進行を調節してごみ層形状の一定化を促進す
る。したがって、一時的な過剰燃焼やごみ枯れを起こす
ことがなくなり燃焼を安定化することができる。なお、
ゾ−ンの数は４つに制限されないことは言うまでもな
い。
１６−２、１６−３、１６−４上のごみ層厚は、乾燥・
昇温・着火・燃焼のプロセスで、出口１５側に進むにつ
れ徐々に薄くなる。しかし、ごみ質の変化によりゾーン
毎にそのプロセスの進行度合いが異なるため、各ゾーン
のごみ層厚、すなわちごみ層の形状は常に変化する。こ
の変化が大きくなると一時的な過剰燃焼やごみ枯れなど
を引き起こすが、本発明の制御方式はこのような場合に
も有効に作用し、各ゾーンのごみ層厚を目標値に制御し
ながらごみを移送し燃焼を進行させる。すなわち、フィ
ーダ１３及び各ゾーンのストーカ速度、ダンパ１９−１
〜１９−４の開度を操作することにより、燃焼空気量の
配分比を調整し、これによって乾燥・昇温・着火・燃焼
プロセスの進行を調節してごみ層形状の一定化を促進す
る。したがって、一時的な過剰燃焼やごみ枯れを起こす
ことがなくなり燃焼を安定化することができる。なお、
ゾ−ンの数は４つに制限されないことは言うまでもな
い。
【００３２】以上の実施形態は、水平ストーカ式のごみ
焼却炉に関して説明したが、他の形状のストーカ式ごみ
焼却炉にも適用することができる。
焼却炉に関して説明したが、他の形状のストーカ式ごみ
焼却炉にも適用することができる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、炉内スト
ーカの各ゾーン毎のごみ層厚を適正に保つことにより、
炉内ストーカ上を移動するのごみ層を適正に形成するこ
とができ、これによってごみの燃焼を炉内全体に亘って
安定に維持することができる。したがって、本発明の制
御方式とともに、一般のＡＣＣを組合わせることによ
り、ＣＯやＮＯｘなどの公害物質の発生の抑制、安定し
た自動運転の継続、及び発生蒸気量の制御等の操業目標
を従来以上に確実に達成することができる。
ーカの各ゾーン毎のごみ層厚を適正に保つことにより、
炉内ストーカ上を移動するのごみ層を適正に形成するこ
とができ、これによってごみの燃焼を炉内全体に亘って
安定に維持することができる。したがって、本発明の制
御方式とともに、一般のＡＣＣを組合わせることによ
り、ＣＯやＮＯｘなどの公害物質の発生の抑制、安定し
た自動運転の継続、及び発生蒸気量の制御等の操業目標
を従来以上に確実に達成することができる。
【図１】本発明が適用される水平ストーカ式ごみ焼却炉
とその計装系の構成を示す概略断面図である。
とその計装系の構成を示す概略断面図である。
【図２】本発明のごみ層厚の自動制御系を示すブロック
図であり、（Ａ）はストーカの第１のゾーンを制御する
ための制御系を示し、（Ｂ）は第２、第３のゾーンを制
御するための制御系を示し、（Ｃ）は第４のゾーンを制
御するための制御系を示す。
図であり、（Ａ）はストーカの第１のゾーンを制御する
ための制御系を示し、（Ｂ）は第２、第３のゾーンを制
御するための制御系を示し、（Ｃ）は第４のゾーンを制
御するための制御系を示す。
１１ ごみ １２ ホッパ １３ フィーダ １４ 燃焼室 １５ 出口 １６ ストーカ １７ 一次燃焼空気 ２０、２２ 圧力計 ２１、２９、３０ 流量計 ２３ 二次燃焼空気供給口 ２４ 二次燃焼空気 ２５ 炉内カメラ ２６ 燃焼排ガス ２７ 燃焼排ガス排出口 ２８ 酸素濃度計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23G 5/50
Claims (3)
- 【請求項１】 燃焼室底部に設けられ、燃焼すべきごみ
を載置して前記燃焼室内をごみの入り口側から出口方向
に移動させる複数のゾーンからなるストーカと、前記複
数のゾーン毎に前記ストーカの下側から燃焼空気を供給
するためのダクトとを備えたごみ焼却炉において、 前記ダクト内の前記ゾーン下側の圧力と前記燃焼室内の
圧力との差圧を測定する手段と、 前記各ゾーンに供給される燃焼空気量を測定する手段
と、あ らかじめ定められた演算を行う演算手段とを有し、 前記演算手段は、ごみの無い状態にて測定された前記ダ
クト内の前記ゾーン下側の圧力と前記燃焼室内の圧力と
の差圧及び燃焼空気の流速に基づいて算出された前記ス
トーカの圧損係数を用いて、燃焼状態にある時の前記ダ
クト内の前記ゾーン下側の圧力と前記燃焼室内の圧力と
の差圧と前記燃焼空気量とから前記ゾーン毎のごみ層厚
指標を算出することを特徴とするごみ層厚指標の推定方
法。 - 【請求項２】 燃焼室底部に設けられ、燃焼すべきごみ
を載置して前記燃焼室内をフィーダによりごみが供給さ
れる入り口側から出口方向に移動させる複数のゾーンか
らなるストーカと、 前記複数のゾーン毎に前記ストーカの下側から燃焼空気
を供給するためのダクトと、 前記ダクト内の前記ゾーン下側の圧力と前記燃焼室内の
圧力との差圧を測定する手段と、 前記各ゾーンに供給される燃焼空気量を測定する手段
と、あ らかじめ定められた演算を行う演算手段と、 前記フィーダ、前記ストーカの速度及び前記燃焼空気量
を制御する制御手段とを有し、 前記演算手段は、ごみの無い状態にて測定された前記ダ
クト内の前記ゾーン下側の圧力と前記燃焼室内の圧力と
の差圧及び燃焼空気の流速に基づいて算出された前記ス
トーカの圧損係数を用いて、燃焼状態にある時の前記ダ
クト内の前記ゾーン下側の圧力と前記燃焼室内の圧力と
の差圧と前記燃焼空気量とから前記ゾーン毎のごみ層厚
指標を算出し、 前記制御手段は、前記演算手段により求められた前記ゾ
ーン毎のごみ層厚指標とあらかじめ知られているごみ層
厚指標目標値とにより、前記フィーダ、前記ストーカの
速度及び前記燃焼空気量を制御して前記ストーカの各ゾ
ーン上のごみ層厚を目標値になるように制御することを
特徴とするごみ焼却炉の燃焼制御方式。 - 【請求項３】 請求項２記載の燃焼制御方式において、
前記制御手段は、前記フィーダに最も近いゾーンのごみ
層厚についてはそのゾーンの前記燃焼空気量及び前記フ
ィーダの動作周期を調整して制御し、残りのゾーンごみ
層厚についてはそのゾーンの前記燃焼空気量及び少なく
とも前段のストーカの速度を調整して制御することを特
徴とするごみ焼却炉の燃焼制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8209931A JP3030614B2 (ja) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | ごみ層厚指標の推定方法及びこれを利用したごみ焼却炉の燃焼制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8209931A JP3030614B2 (ja) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | ごみ層厚指標の推定方法及びこれを利用したごみ焼却炉の燃焼制御方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1054531A JPH1054531A (ja) | 1998-02-24 |
| JP3030614B2 true JP3030614B2 (ja) | 2000-04-10 |
Family
ID=16581034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8209931A Expired - Lifetime JP3030614B2 (ja) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | ごみ層厚指標の推定方法及びこれを利用したごみ焼却炉の燃焼制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3030614B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19820038C2 (de) * | 1998-05-05 | 2000-03-23 | Martin Umwelt & Energietech | Verfahren zum Regeln der Feuerleistung von Verbrennungsanlagen |
| JP4164937B2 (ja) * | 1999-04-08 | 2008-10-15 | 株式会社Ｉｈｉ | 炉内ごみ層厚による空気配分制御方法 |
| JP4135260B2 (ja) * | 1999-05-26 | 2008-08-20 | 株式会社Ｉｈｉ | ストーカ式焼却炉の燃焼用空気供給方法及び装置 |
| JP3856994B2 (ja) * | 1999-09-16 | 2006-12-13 | 株式会社荏原製作所 | ごみ焼却プラントの燃焼制御方法 |
| JP3466555B2 (ja) * | 2000-09-29 | 2003-11-10 | 川崎重工業株式会社 | ごみ焼却プラントの燃焼制御方法及び装置 |
| JP4291524B2 (ja) * | 2001-06-01 | 2009-07-08 | 株式会社神鋼環境ソリューション | ストーカ式焼却炉及びそれによる焼却方法 |
| KR100448533B1 (ko) * | 2002-03-19 | 2004-09-14 | 현대중공업 주식회사 | 화격자식 쓰레기 소각로에서 연소공기의 압력손실계수를이용한 증기 발생량 및 연소 제어방법 |
| JP6695161B2 (ja) * | 2016-02-15 | 2020-05-20 | 日立造船株式会社 | ストーカ式焼却炉 |
| JP7443051B2 (ja) * | 2019-12-25 | 2024-03-05 | 株式会社クボタ | ごみ焼却炉の燃焼制御方法 |
| CN115585465B (zh) * | 2022-10-14 | 2023-04-14 | 北京华宇辉煌生态环保科技股份有限公司 | 一种垃圾处理调控系统及方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5120481A (en) * | 1974-07-19 | 1976-02-18 | Hitachi Ltd | Shokyakurono seigyosochi |
| JPS59180212A (ja) * | 1983-03-30 | 1984-10-13 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | ごみ焼却炉における燃焼制御装置 |
| JPH079288B2 (ja) * | 1990-11-30 | 1995-02-01 | 株式会社日立製作所 | 固形燃焼装置の燃料供給制御方法 |
-
1996
- 1996-08-08 JP JP8209931A patent/JP3030614B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1054531A (ja) | 1998-02-24 |
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