JP3341627B2

JP3341627B2 - ごみ焼却炉の排ガス中のＮＯｘ及び未燃成分の抑制方法

Info

Publication number: JP3341627B2
Application number: JP11906397A
Authority: JP
Inventors: 聡藤井; 学黒田; 容長田; 祐一野上; 晴人坪井; 恭教金丸
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1996-09-18
Filing date: 1997-05-09
Publication date: 2002-11-05
Anticipated expiration: 2017-05-09
Also published as: TW339398B; KR19980024704A; JPH10148319A; MY125571A; KR100306291B1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、火格子式ごみ焼却
炉の排ガス中のＮＯｘ及び未燃成分の抑制方法、特に、
炉内温度の安定化、排ガス中のＮＯｘ、ＣＯ、ダイオキ
シン類等を含む未燃成分を低減することを目的とした水
噴霧量及び二次燃焼空気量の制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみ焼却炉は、社会生活において排
出される様々な廃棄物を処理するという重要な役割を担
っている。近年、廃棄物であるごみの焼却処理によって
発生する排ガス中のＮＯｘ濃度及びダイオキシンと相関
が高いと言われているＣＯ濃度を低減することが重要な
課題となっている。そのため、ＮＯｘ濃度を低減するた
めに、アンモニアを用いた無触媒脱硝、触媒脱硝法又は
炉内に水を噴霧する方法が取られている。一方、ＣＯ濃
度の低減には次のような各要素を管理する運転がよいと
されている。８００℃以上の排ガス温度を維持する。高温状態で排ガスの長い滞留時間を確保する。煙道において排ガスが十分撹拌される。

【０００３】上記のＣＯ濃度を低減するための運転方法
として、二次燃焼空気量を操作する方法が取り入れられ
ている。例えば、具体的な方法として、特開平７−３３
２６４２号公報では、炉出口温度及び排ガス中の酸素濃
度を測定し、それぞれの測定値が目標値に維持されるよ
うに二次燃焼空気量を操作することにより、ごみの完全
燃焼をより促進させて排ガス中のＣＯ濃度を低減する方
法が取られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】焼却炉のホッパに投入
されたごみの性状や成分は一定していない。したがっ
て、ホッパ内のごみが炉内に供給された場合には、ごみ
の供給熱量は一定化しないために、ごみの燃焼によって
発生した排ガス温度も変動し、ＣＯ等の未燃ガスやＮＯ
ｘの発生につながるという問題がある。しかも、排ガス
中のＣＯ等の未燃成分の抑制とＮＯｘの抑制とには相反
する側面があり、燃焼制御によってＣＯ濃度とＮＯｘ濃
度とを同時に低減することは難しい問題であるとされて
きた。

【０００５】図２の炉出口温度とＣＯ濃度及びＮＯｘ濃
度との関係を示した特性図に示されるように、排ガス中
のＣＯ等の未燃成分を完全燃焼させるために、炉出口温
度を高温に維持すると、ＣＯ濃度は低減されるが、ＮＯ
ｘ濃度が増加してしまう。また、図３の二次燃焼空気量
とＣＯ濃度、ＮＯｘ濃度及び炉出口温度との関係を示し
た特性図に示されるように、二次燃焼空気を増やすとＮ
Ｏｘ濃度が増加するため、燃焼状態によっては完全燃焼
させるために、過度の二次燃焼空気が供給されるとＮＯ
ｘ濃度が増加するという問題がある。一方、ＮＯｘ濃度
を低減するために、図４の水噴霧量と炉出口温度との関
係を示した特性図に示されるように、炉内への水噴霧量
を増やして燃焼温度を下げ、炉出口温度を下げると、排
ガス中のＣＯ等の未燃成分が発生し易くなる。

【０００６】そのため、従来の制御技術では、二次燃焼
空気量を操作することにより排ガス中のＣＯ等の未燃成
分のみを低減することを目的とした制御方法を提案して
いるものの、ＣＯ濃度の低減を目的とした燃焼制御方法
では、同時にＮＯｘ濃度も低減させることには限界があ
る。また、排ガス中のダイオキシンの計測結果は、４時
間吸引した排ガスを分析することによって得られる。し
たがって、炉内の燃焼状態が頻繁に変化しても、４時間
の排ガス吸引は長時間であり、排ガス吸引中のどの時点
の燃焼状態変化が最もダイオキシン発生に寄与している
かを明確につかむことができないという問題がある。

【０００７】本発明は、上述の問題点を解決する為にな
されたものであり、排ガス中のＮＯｘとＣＯ，ダイオキ
シン類等の未燃成分とを同時に低減できるようにしたご
み焼却炉の排ガス中のＮＯｘ及び未燃成分の抑制方法を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】（１）本発明の一つの態
様に係るごみ焼却炉の排ガス中のＮＯｘ及び未燃成分の
抑制方法は、炉出口に設置された温度計によって炉出口
温度を周期的に計測し、煙道に設置された排ガス分析計
によって排ガス中のＮＯｘ濃度、ＣＯ濃度及びＯ₂濃度
をそれぞれ周期的に計測し、炉出口温度、ＮＯｘ濃度、
ＣＯ濃度及びＯ₂濃度の各計測値とそれぞれの基準値と
を比較し、その比較結果に基づいて、燃焼室に向けて噴
射する二次燃焼空気量を調整し、定常的には、火格子上
で燃焼しているごみに向けて一定量の水を噴霧し、そし
て、炉出口温度が所定の基準値を超える大きな値になっ
た場合には、炉出口温度及びＮＯｘ濃度の各計測値とそ
れぞれの基準値とを比較し、その比較結果に基づいて、
前記水の噴霧量を調整する。

【０００９】図４に示される水噴霧量と炉出口温度との
関係及び図２に示される炉出口温度とＮＯｘ濃度との関
係から、火格子上で燃焼しているごみに向けて噴霧する
水量を増やして火格子上のごみの燃焼温度を下げ、炉出
口温度を下げると排ガス中のＮＯｘ発生量を抑えること
ができる。しかし、ＮＯｘの発生量を抑えるために、水
噴霧量を増やしすぎると炉出口温度が低下するために、
図２に示されるようにＣＯ濃度が高くなってしまう。そ
のため、周期的に計測された炉出口温度及びＮＯｘ濃度
の各測定値と炉出口温度及びＮＯｘ濃度の各基準値を比
較し、炉出口温度が基準値を維持するように水噴霧量を
調整することで、ＮＯｘとＣＯの発生量を抑える。

【００１０】図３に示されるように、二次燃焼空気量に
対する炉出口温度、ＮＯｘ濃度及びＣＯ濃度の関係か
ら、斜線領域では炉出口温度が最も高く、二次燃焼が活
発なためにＣＯ濃度が低い状態となっている。斜線領域
の左側のように、二次燃焼空気量が少ない場合には、二
次燃焼に必要な酸素が不足するため、酸欠状態となって
二次燃焼が行われずにＣＯ濃度が高くなり、炉出口温度
も低くなる。また、斜線領域の右側のように、二次燃焼
空気量が多い場合には、炉内が冷却され炉出口温度が下
がり、二次燃焼に必要な酸素が十分あるにもかかわらず
不完全燃焼を起こしてＣＯ濃度が高くなる。また、ＮＯ
ｘ濃度は二次燃焼空気に比例して高くなる。このため、
二次燃焼空気の運転を斜線領域に維持すれば、ＮＯｘ濃
度とＣＯ濃度とを同時に低い状態にすることができる。

【００１１】上記の二次燃焼空気量に対する炉出口温
度、ＮＯｘ濃度及びＣＯ濃度の関係から、炉出口温度、
ＮＯｘ濃度、ＣＯ濃度及びＯ₂濃度を周期的に計測し、
各々の計測値と基準値を比較し、その比較結果に基づい
て、図３の斜線領域を維持するように二次燃焼空気量を
調整する。また、炉出口温度、ＮＯｘ濃度等を周期的に
計測を測定を行うことは、常に燃焼状態を監視すること
になり、燃焼状態の変化に迅速に対処することができ
る。そして、測定の周期が短ければ短いほど制御頻度が
高くなり、きめ細かな制御が可能となる。

【００１２】（２）本発明の他の態様に係るごみ焼却炉
の排ガス中のＮＯｘ及び未燃成分の抑制方法は、上記の
抑制方法（１）において、ＣＯ濃度の計測値が目標ＣＯ
濃度を超過している単位時間当たりの割合を目標ＣＯ発
生割合以下に抑える。

【００１３】炉内の燃焼状態が悪化したときのＣＯ濃度
の挙動は、一般的に図５の炉口温度等の時間的な変化を
示した特性図に示されるように、数分から数十分間のス
パイク状の高い濃度が発生する。このＣＯ濃度のスパイ
ク状の部分をダイオキシン濃度計測中（４時間）の時間
当たりの発生割合として計算し、バグフィルタ入口ダイ
オキシン濃度との関係を調べると、これは図７のバグフ
ィルタ入口ダイオキシン濃度の特性図のに相当する。
また、図６の特性図に示されるような燃焼状態は図７の
特性図のに相当する。ＣＯ濃度のスパイクが発生して
いる割合が高いほど、ダイオキシン濃度も高くなる。ス
パイク状のＣＯが発生しているときは、不完全燃焼を起
こしているためにダイオキシンも分解しないで排出され
てしまう。このため、目標ＣＯ濃度を超過しないよう
に、上記の抑制方法（１）によって水噴霧量と二次燃焼
空気量とを制御することで、スパイク状のＣＯを発生さ
せない運転を行う。

【００１４】（３）本発明の他の態様に係るごみ焼却炉
の排ガス中のＮＯｘ及び未燃成分の抑制方法は、上記の
抑制方法（１）において、炉出口温度の計測値を目標下
限温度以上に運転する。

【００１５】炉内の燃焼変化による炉出口温度の挙動と
バグフィルタ入口ダイオキシン濃度との関係を調べる
と、図８のバグフィルタ入口ダイオキシン濃度の特性図
に示されるように、ダイオキシン濃度計測中（４時間）
の炉出口温度最低値が高いほど、バグフィルタ入口ダイ
オキシン濃度は低く抑えられている。ダイオキシン濃度
計測中に炉出口温度が低下していないときは、完全燃焼
が維持されていることになるので、排ガス中のダイオキ
シンが分解される。このため、炉出口温度の計測値を目
標下限温度以上に運転するように、上記の抑制方法
（１）によって、水噴霧量と二次燃焼空気量とを制御す
ることで、炉出口温度を目標下限温度以上に維持する運
転を行う。

【００１６】（４）本発明の他の態様に係るごみ焼却炉
の排ガス中のＮＯｘ及び未燃成分の抑制方法は、上記の
抑制方法（１）において、炉出口温度の計測値の平均値
を目標下限平均値と目標上限平均値の範囲内に運転す
る。炉内の燃焼変化による炉出口温度の平均値の挙動と
バグフィルタ入口ダイオキシン濃度およびＮＯｘ濃度と
の関係を調べると、図１２の特性図に示されるように、
炉出口温度の平均値が高いほど未燃成分は分解されるた
めにダイオキシン濃度は低くなるが、排ガスの燃焼温度
が高くなるためにＮＯｘ濃度が高くなる。逆に炉出口温
度の平均値が低いほど、ダイオキシン濃度は高くなり、
ＮＯｘ濃度は低くなる。このため、炉出口温度の平均値
を目標下限平均値と目標上限平均値の範囲内に運転する
ように、上記の抑制方法（１）によって、水噴霧量と二
次燃焼空気量とを制御することで、炉出口温度の平均値
を目標下限平均値以上に、しかも目標上限平均値以下に
維持する運転を行う。

【００１７】（５）本発明の他の態様に係るごみ焼却炉
の排ガス中のＮＯｘ及び未燃成分の抑制方法は、上記の
抑制方法（１）において、ＣＯ濃度の計測値が目標ＣＯ
濃度を超過している単位時間当たりの割合を目標ＣＯ発
生割合以下に抑え、かつ、炉出口温度の計測値を目標下
限温度以上に運転する。

【００１８】スパイク状のＣＯを発生させず、しかも炉
出口温度を目標下限温度以上に維持するように、上記の
抑制方法（１）によって、水噴霧量と二次燃焼空気量と
を制御することで、確実に排ガス中のダイオキシンを分
解する。

【００１９】（６）本発明の他の態様に係るごみ焼却炉
の排ガス中のＮＯｘ及び未燃成分の抑制方法は、上記の
抑制方法（１）において、ＣＯ濃度の計測値が目標ＣＯ
濃度を超過している単位時間当たりの割合を目標ＣＯ発
生割合以下に抑え、炉出口温度の計測値を目標下限温度
以上に運転し、かつ、炉出口温度の計測値の平均値を目
標下限平均値と目標上限平均値の範囲内に運転する。ス
パイク状のＣＯを発生させず、しかも炉出口温度を目標
下限値以上に維持し、同時に炉出口温度の平均値を目標
下限平均値と目標上限平均値の範囲内で運転するよう
に、上記の抑制方法（１）によって、水噴霧量と二次燃
焼空気量とを制御することで、確実に排ガス中のダイオ
キシンとＮＯｘを抑えることができる。

【００２０】（７）本発明の他の態様に係るごみ焼却炉
の排ガス中のＮＯｘ及び未燃成分の抑制方法は、上記の
抑制方法（２）又は（５）において、目標ＣＯ濃度を３
０ｐｐｍ、目標ＣＯ発生割合を２％に設定する。図７の
特性図に示されるように、目標ＣＯ濃度を３０ｐｐｍ、
目標ＣＯ発生割合を２％に設定すると、ダイオキシン濃
度を効果的に低減させることができる。

【００２１】（８）本発明の他の態様に係るごみ焼却炉
の排ガス中のＮＯｘ及び未燃成分の抑制方法は、上記の
抑制方法（３）又は（５）において、目標下限温度を約
８５０℃に設定する。図８の特性図に示されるように、
目標下限温度を約８５０℃にすると、ダイオキシン濃度
を効果的に低減させることができる。

【００２２】（９）本発明の他の態様に係るごみ焼却炉
の排ガス中のＮＯｘ及び未燃成分の抑制方法は、上記の
抑制方法（４）又は（６）において、目標下限平均値を
約９００℃に設定し、目標上限平均値を約９５０℃に設
定する。図１２の特性図に示されるように、目標下限平
均値を約９００℃に、目標上限平均値を約９５０℃にす
ると排ガス中のダイオキシン濃度とＮＯｘ濃度を効果的
に抑えることができる。

【００２３】（１０）本発明の他の態様に係るごみ焼却
炉の排ガス中のＮＯｘ及び未燃成分の抑制方法は、上記
の抑制方法（１）において、ファジィ推論を用いて水噴
霧量と二次燃焼空気量とを制御する。その際に、水噴霧
量を推論するための前件部の条件を設定するためのパラ
メータ及び前件部メンバーシップ関数の形状と、二次燃
焼空気量を推論するための前件部の条件を設定するため
のパラメータ及び前件部メンバーシップ関数の形状とを
異なったものにする。例えば、定常的には二次燃焼空気
量を調整することによりＮＯｘ及び未燃成分を抑制す
る。そして、炉出口温度が所定の基準値を超える大きな
値になった場合において、二次燃焼空気量の他に水噴霧
量も調整して、ＮＯｘ及び炉出口温度の上昇を抑制す
る。このように水噴霧量の調整（増加）を制限したこと
により、水を噴霧したときの弊害が極力避けられる。図
１３に示される水噴霧量の標準偏差とボイラ出口ダイオ
キシン濃度の関係から、水噴霧量の変動が大きいほどダ
イオキシン濃度が高くなっている。したがって、炉内を
冷やすために、水を大量に吹き込み、噴霧量を変動させ
ると、全てが水蒸気になって炉内を冷やすわけではな
く、一部の水はごみの上に付着する。そして、水が付着
したごみが燃焼したときに、燃焼状態を悪化させてダイ
オキシンやＣＯ等の未燃成分を発生させる要因になる
が、上記のように水噴霧量の調整（増加）を制限したこ
とにより、そのような弊害が避けられる。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態に係る
ごみ焼却炉の排ガス中のＮＯｘ及び未燃焼成分の抑制方
法が適用されたごみ焼却炉及びその制御系の概念図であ
る。ごみ焼却炉１の上部にはホッパ２が設けられてお
り、このホッパ２から投入されたごみは、燃焼室１ａ内
に装備された乾燥火格子３ａ、燃焼火格子３ｂ、後燃焼
火格子３ｃと順に送られる。各火格子３ａ，３ｂ，３ｃ
の下には、一次燃焼空気ファン５により供給される乾燥
或いは燃焼用の一次燃焼空気が送られる。乾燥火格子３
ａではごみが主として乾燥され、燃焼火格子３ｂではご
みが燃焼し、後燃焼火格子３ｃではごみが完全に燃焼さ
れ灰となる。この灰は落下口４から落下して炉外へ排出
される。

【００２５】一方、燃焼帯（３ｂ，３ｃ）の上方には、
二次燃焼空気ファン１０から供給される二次燃焼空気が
二次燃焼空気吹き込み口９より吹き込まれている。同様
にして、燃焼帯（３ｂ，３ｃ）の上方には、水噴霧量調
節器１３から供給される水噴霧ノズル１３ａより水が吹
き込まれている。炉出口６を出た燃焼排ガスは、炉出口
６から煙突７に導かれて炉外へ放出される。その際に、
その高温の燃焼排ガスは熱交換器８ａを加熱してボイラ
８ｂ内の水を沸騰させてその蒸気を熱供給、発電等に用
いている。

【００２６】このごみ焼却炉には二次燃焼空気制御手段
１７及び水噴霧制御手段１８が装備されており、この二
次燃焼空気制御手段１７には、炉出口温度計１２、排ガ
スＮＯｘ濃度計１４、排ガスＣＯ濃度計１５及び排ガス
Ｏ₂濃度計１６の各信号を入力とし、所定の演算処理を
施して制御信号を生成し、二次燃焼空気ファン１０に出
力する。水噴霧制御手段１８には、炉出口温度計１２及
び排ガスＮＯｘ濃度計１４の各信号を入力とし、所定の
演算処理を施して制御信号を生成し、水噴霧調節器１３
に出力する。これらの制御手段１７，１８には、例えば
コンピュータが使用されている。制御手段１７，１８で
の入力信号に基づく制御値の計算は周期的に行う。炉出
口温度や排ガス成分の変動は、数１０秒後から数分後で
あるため、計算は数１０秒から数分の周期で行うのが適
当である。

【００２７】図１の水噴霧制御手段１８において、炉出
口温度及びＮＯｘ濃度の計測値を基にした水噴霧量制御
をファジィ制御によって実施する場合について、表１及
び表２に基づいて説明する。表１はファジィ制御によっ
て実施される場合のファジィルールを示した表であり、
表２は表１のルール（１）〜（５）を整理して示した表
である。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】表２において、前件部（入力）は炉出口温
度及びＮＯｘ濃度であり、後件部（出力）は水噴霧量の
増減分である。各規則の演算は、図９に示したメンバー
シップ関数に基づいて行われる。炉出口温度の演算は図
９（ａ）に、ＮＯｘ濃度の演算は図９（ｂ）に各々示し
た関数に基づいて行われる。次に、ルール（１）〜
（５）の各演算結果の和によって水噴霧量の増減分を算
出する。ただし、条件を満たさなければ、その出力を零
として演算する。

【００３１】図１の水噴霧量制御手段１８では上記の演
算処理を行い、求めた各ルールの後件部推論結果を統合
して、ルール全体の推論結果を出力する。各ルールの後
件部推論結果の統合には、ファジィ演算の一般的な手
法、例えばmin-max 重心法或いはproduct-sum 重心法等
が用いられる。そして、水噴霧量制御手段１８で得られ
た推論結果が水噴霧調整器１３に出力され、水噴霧量が
調整される。

【００３２】次に、具体的なファジィ制御適用形態とし
て、計算量が少なく、制御に適したシングルトン法につ
いて図９を用いて説明する。まず、前件部メンバーシッ
プ関数によって適合度が算出される。図９（ａ）は炉出
口温度の前件部メンバーシップ関数であり、炉出口温度
の測定値がＴｅであるとき、「炉出口温度が低い」とい
う条件に対する適合度はa １である。「炉出口温度が適
切」という条件に対する適合度はa ２である。「炉出口
温度が高い」という条件に対する適合度はa ３である。

【００３３】また、図９（ｂ）はＮＯｘ濃度の前件部メ
ンバーシップ関数であり、ＮＯｘ濃度の測定値がNOx で
あるとき、「ＮＯｘ濃度が適切」という条件に対する適
合度はb １である。「ＮＯｘ濃度が高い」という条件に
対する適合度はb ２である。

【００３４】これらの前件部メンバーシップ関数から表
２の規則に対する適合度Ｘ１を式（１）により計算す
る。規則は、「炉出口温度が低い」であるから、適合
度Ｘ１（＝a １）である。同様にして、規則の適合度
Ｘ２（＝a ２）は式（２）、規則の適合度Ｘ３（＝b
１）は式（３）、規則の適合度Ｘ４（＝a ３）は式
（４）となる。規則の適合度Ｘ５は、「炉出口温度が
高くかつＮＯｘ濃度が高い」であるから、式（５）のよ
うにa ３×b ２となる。

【００３５】規則の適合度Ｘ１＝ a １ …（１）規則の適合度Ｘ２＝ a ２ …（２）規則の適合度Ｘ３＝ b １ …（３）規則の適合度Ｘ４＝ a ３ …（４）規則の適合度Ｘ５＝ a ３ × b２ …（５）

【００３６】次に、後件部において推論を行うために、
水噴霧量変更分ｙ１〜ｙ５を定める。そして、式（６）
により推論を行って、推論結果ｚを得る。

【００３７】

【数１】

【００３８】式（６）に基づく推論結果ｚと水噴霧量出
力値の前回値（ｖ_k-1）とから水噴霧量出力の今回値
（ｖ_k）が得られる。ｖ_k ＝ｖ_k-1+ ｚ（７）

【００３９】図１の二次燃焼空気制御手段１７におい
て、炉出口温度、二次燃焼空気量、ＣＯ濃度、ＮＯｘ濃
度及びＯ₂濃度の計測値を基にした二次燃焼空気量制御
をファジィ制御によって実施する場合の説明を行う。表
３はファジィ制御によって実施される場合のファジィル
ールを示す表であり、表４は表３のルール（１）〜（１
２）を整理して示した表である。

【表３】

【００４０】

【表４】

【００４１】具体的なファジィ制御を適用した場合の二
次燃焼空気の制御部の演算方法を図１０を用いて示す。
まず、前件部適合度について計算する。図１０（ａ）
で、炉出口温度の測定値がTeであり、「炉出口温度が低
である」と言う条件に対する適合度はa １である。同じ
く、「零」に対してa ２であり、「高」に対してa ３で
ある。同様にして、炉出口Ｏ₂濃度については、図１０
（ｂ）で、測定値がO2であり、「高」に対してb １であ
り、「適」に対してb ２であり、「低」に対してb ３で
ある。二次燃焼空気量現在値については、図１０（ｃ）
図で、測定値がF2now であり、「少」に対してc １であ
り、「中」に対してc ２であり、「多」に対してc ３で
ある。炉出口ＮＯｘ濃度については、図１０（ｄ）で、
測定値がNOx であり、「高い」に対してd １であり、
「適」に対してd ２である。炉出口ＣＯ濃度について
は、図１０（ｅ）で、測定値がCOであり、「高い」に対
してe １であり、「適」に対してe ２である。

【００４２】これからの結果から、表４の規則に対す
る適合度X １を式（８）により計算する。規則は、
「炉出口温度が低、二次燃焼空気量現在値が多」である
から、a １かつc ３である。同様にして、規則〜(12)
に対する適合度X ２〜X １２を式（９）〜（19）により
計算する。

【００４３】規則の適合度 X １ = a１*c３ …(8) 規則の適合度 X ２ = a３*c３ …(9) 規則の適合度 X ３ = a１*c１ …(10) 規則の適合度 X ４ = a３*c１ …(11) 規則の適合度 X ５ = a３*c２*b１ …(12) 規則の適合度 X ６ = a３*c２*b２ …(13) 規則の適合度 X ７ = a１*c２ …(14) 規則の適合度 X ８ = d１ …(15) 規則の適合度 X ９ = c１*e１ …(16) 規則(10)の適合度 X １０= b ３ …(17) 規則(11)の適合度 X １１= a ３*e１ …(18) 規則(12)の適合度 X １２= e ２*d２ …(19)

【００４４】次に、後件部において推論を行うために、
二次燃焼空気量変更分Y １〜Y １２を定める。そして、
次の式（２０）により推論を行い、推論結果ｚを得る。

【００４５】

【数２】

【００４６】最後に、推論結果ｚと二次燃焼空気量出力
値の前回値（ｕ_k-1）とから二次燃焼空気量出力値の今
回値（ｕ_k）を得る。ｕ_k= ｕ_k-1＋ｚ …(21)

【００４７】ここで、炉出口平均温度とバグフィルタ出
口ＴＥＱ濃度及びＮＯｘ濃度との関係について見ると、
図１２の特性図に示されるように、炉出口温度の平均値
が高いほど未燃成分は分解されるためにダイオキシン濃
度は低くなるが、排ガスの燃焼温度が高くなるためにＮ
Ｏｘ濃度が高くなる。逆に炉出口温度の平均値が低いほ
ど、ダイオキシン濃度は高くなり、ＮＯｘ濃度は低くな
っている。このため、本実施形態においては、目標下限
平均値を約９００℃に設定し、目標上限平均値を約９５
０℃に設定している。このように設定することにより、
排ガス中のダイオキシン濃度とＮＯｘ濃度とを同時に効
果的に抑えることができる。

【００４８】また、二次燃焼空気制御手段１７による二
次燃焼空気量と水噴霧制御手段１８による水噴霧量との
関係について見ると、二次燃焼空気制御手段１７の計測
入力と水噴霧制御手段１８の計測入力、すなわち、ファ
ジイ推論する際の前件部の条件を設定するパラメータが
異なっており（表４，表２）、また、前件部メンバーシ
ップ関数の形状も異なっている（図１０，図９）ので、
これらの制御が相互干渉することはない。この実施の形
態においては、定常的には二次燃焼空気量を調整するこ
とによりＮＯｘ及び未燃成分を抑制している。そして、
炉出口温度が所定の基準値を超える大きな値になった場
合において、二次燃焼空気量の他に水噴霧量も調整し
て、ＮＯｘ及び未燃成分を抑制する。このように水噴霧
量の調整（増加）を制限したことにより、水を噴霧した
ときの弊害を極力避けるようにしている。すなわち、水
を大量に吹き込んで炉内を冷やすときには、全てが水蒸
気になって炉内を冷やすわけではなく、一部の水はごみ
の上に付着する。そして、水が付着したごみが燃焼した
ときに、燃焼状態を悪化させてＣＯを発生させる要因に
なる。このことは、図５の特性図に示されるように、炉
出口温度が上昇したことで水噴霧を２．５ＫＬ／Ｈ、３
０分程度維持すると、その後に、１００ｐｐｍ以上の高
いＣＯ濃度が発生していることからも分かる。ところ
が、図６の特性図（本発明の実施の形態）では、炉出口
温度が８７０〜９６０゜Ｃの範囲（図９（ａ）参照）で
変動しているので、水噴霧量は現状維持となっており、
変化はない。

【００４９】図１３は上述の水噴霧量の標準偏差とボイ
ラ出口ダイオキシン濃度との関係を示した特性図であ
る。この特性図からも明らかなように、水噴霧量の変動
が大きいほどダイオキシン濃度が高くなっており、上記
のように水噴霧量の調整（増加）を制限したことによ
り、ボイラ出口ダイオキシン濃度の増加が避けられてい
ることが分かる。

【００５０】

【実施例】図１に示した制御手段１７，１８により、二
次燃焼空気量及び水噴霧量を制御した場合のＣＯ濃度及
びＮＯｘ濃度を調べた。図１１は本発明の実施例と二次
燃焼空気量のみを制御した場合の例を調べた結果を示す
特性図である。図１１（ａ）は本発明の実施例における
ＣＯ濃度とＮＯｘ濃度の６時間分の計測結果である。図
１１（ｂ）は二次燃焼空気量のみを制御した場合のＣＯ
濃度とＮＯｘ濃度の６時間分の計測結果である。図１１
（ａ），（ｂ）ともスパイク状の高いＣＯ濃度は発生し
ていない。しかし、ＮＯｘ濃度においては、図１１
（ｂ）では平均７０ｐｐｍに対して、実施例の図１１
（ａ）では平均５０ｐｐｍに抑えられていることが分か
る。

【００５１】

【発明の効果】上記で説明したように本発明によれば、
炉出口温度及びＮＯｘ濃度の各計測値とそれぞれの基準
値とを比較し、その比較結果に基づいて水噴霧量を調整
するようにしたので、炉出口温度が安定化しかつＮＯｘ
濃度が所定の値に制御され、また、炉出口温度、ＮＯｘ
濃度、ＣＯ濃度及びＯ₂濃度の各計測値とそれぞれの基
準値とを比較し、その比較結果に基づいて二次燃焼空気
量を調整するようにしたので、炉出口温度及びＯ₂濃度
が安定化しかつＣＯ濃度及びＮＯｘ濃度がそれぞれ所定
の値に制御される。このため、ＮＯｘ及び未燃焼成分の
発生が抑制され、ダイオキシン類等の有害成分発生が抑
制されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るごみ焼却炉の排ガス
中のＮＯｘ及び未燃焼成分の抑制方法が適用されたごみ
焼却炉及びその制御系の概念図である。

【図２】炉出口温度とＮＯｘ濃度及びＣＯ濃度との関係
を示す特性図である。

【図３】二次燃焼空気量とＣＯ濃度、ＮＯｘ濃度及び炉
出口温度との関係を示す特性図である。

【図４】水噴霧量と炉出口温度との関係を示す特性図で
ある。

【図５】炉出口温度、ＣＯ濃度及びＮＯｘ濃度の時間的
変化とそのときの水噴霧量及び二次燃焼空気量の制御量
の時間的変化とを示した特性図である。

【図６】本発明の実施の形態による炉出口温度、ＣＯ濃
度及びＮＯｘ濃度の時間的変化とそのときの水噴霧量及
び二次燃焼空気量の制御量の時間的変化とを示した特性
図である。

【図７】ＤＸＮ計測中のＣＯ濃度が３０ｐｐｍ以上発生
した時間割合とバグフィルタ入口ＤＸＮ濃度の関係を示
す特性図である。

【図８】ＤＸＮ計測中の炉出口温度最小値とバグフィル
タ入口ＤＸＮ濃度の関係を示す特性図である。

【図９】本発明の実施の形態における水噴霧量の前件部
メンバーシップ関数を示す図である。

【図１０】本発明の実施の形態における二次燃焼空気量
の前件部メンバーシップ関数を示す図である。

【図１１】本発明に係る実施例と従来例を示す特性図で
ある。

【図１２】炉出口温度とバグフィルタ入口ＤＸＮ濃度及
びＮＯｘ濃度の関係を示す特性図である。

【図１３】水噴霧量の標準偏差とボイラ出口ＤＸＮ濃度
との関係を示す特性図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野上祐一東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者坪井晴人東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者金丸恭教東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (56)参考文献特開平７−49111（ＪＰ，Ａ) 特開平５−99411（ＪＰ，Ａ) 特開平６−300239（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−37415（ＪＰ，Ａ) 特公昭43−27319（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23G 5/50 ZAB

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】炉出口に設置された温度計によって炉出
口温度を周期的に計測し、煙道に設置された排ガス分析
計によって排ガス中のＮＯｘ濃度、ＣＯ濃度及びＯ₂濃
度をそれぞれ周期的に計測し、炉出口温度、ＮＯｘ濃度、ＣＯ濃度及びＯ₂濃度の各計
測値とそれぞれの基準値とを比較し、その比較結果に基
づいて、燃焼室に向けて噴射する二次燃焼空気量を調整
し、定常的には、火格子上で燃焼しているごみに向けて一定
量の水を噴霧し、そして、炉出口温度が所定の基準値を
超える大きな値になった場合には、炉出口温度及びＮＯ
ｘ濃度の各計測値とそれぞれの基準値とを比較し、その
比較結果に基づいて、前記水の噴霧量を調整することを
特徴とするごみ焼却炉の排ガス中のＮＯｘ及び未燃成分
の抑制方法。』
【請求項２】ＣＯ濃度の計測値が目標ＣＯ濃度を超過
している単位時間当たりの割合を目標ＣＯ発生割合以下
に抑える請求項１記載のごみ焼却炉の排ガス中のＮＯｘ
及び未燃成分の抑制方法。
【請求項３】炉出口温度の計測値を目標下限温度以上
に運転する請求項１記載のごみ焼却炉の排ガス中のＮＯ
ｘ及び未燃成分の抑制方法。
【請求項４】炉出口温度の計測値の平均値を目標下限
平均値と目標上限平均値の範囲内に運転する請求項１記
載のごみ焼却炉の排ガス中のＮＯｘ及び未燃成分の抑制
方法。
【請求項５】ＣＯ濃度の計測値が目標ＣＯ濃度を超過
している単位時間当たりの割合を目標ＣＯ発生割合以下
に抑え、かつ、炉出口温度の計測値を目標下限温度以上
に運転する請求項１記載のごみ焼却炉の排ガス中のＮＯ
ｘ及び未燃成分の抑制方法。
【請求項６】ＣＯ濃度の計測値が目標ＣＯ濃度を超過
している単位時間当たりの割合を目標ＣＯ発生割合以下
に抑え、炉出口温度の計測値を目標下限温度以上に運転
し、かつ、炉出口温度の計測値の平均値を目標下限平均
値と目標上限平均値の範囲内に運転する請求項１記載の
ごみ焼却炉の排ガス中のＮＯｘ及び未燃成分の抑制方
法。
【請求項７】前記目標ＣＯ濃度が３０ｐｐｍ、目標Ｃ
Ｏ発生割合が２％である請求項２又は５記載のごみ焼却
炉の排ガス中のＮＯｘ及び未燃成分の抑制方法。
【請求項８】前記目標下限温度が約８５０℃である請
求項３又は５記載のごみ焼却炉の排ガス中のＮＯｘ及び
未燃成分の抑制方法。
【請求項９】前記目標下限平均値が約９００℃であ
り、目標上限平均値が約９５０℃である請求項４又は６
記載のごみ焼却炉の排ガス中のＮＯｘ及び未燃成分の抑
制方法。
【請求項１０】ファジイ推論を用いて水噴霧量と二次
燃焼空気量とを制御し、水噴霧量を推論するための前件
部の条件を設定するためのパラメータ及び前件部メンバ
ーシップ関数の形状と、二次燃焼空気量を推論するため
の前件部の条件を設定するためのパラメータ及び前件部
メンバーシップ関数の形状とを異なったものにすること
を特徴とする請求項１記載のごみ焼却炉の排ガス中のＮ
Ｏｘ及び未燃成分の抑制方法。