JP3491126B2 - ごみ焼却炉の火格子燃焼空気流量推定方法及びその推定装置 - Google Patents

ごみ焼却炉の火格子燃焼空気流量推定方法及びその推定装置

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JP3491126B2
JP3491126B2 JP15872097A JP15872097A JP3491126B2 JP 3491126 B2 JP3491126 B2 JP 3491126B2 JP 15872097 A JP15872097 A JP 15872097A JP 15872097 A JP15872097 A JP 15872097A JP 3491126 B2 JP3491126 B2 JP 3491126B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、炉内に乾燥火格子
及び燃焼火格子が組込まれたごみ焼却炉に係わり、特
に、各燃焼火格子の下側に配設された風箱に流入する各
燃焼空気の流量を求めるごみ焼却炉の火格子燃焼空気流
量推定方法及び火格子燃焼空気流量推定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】都市におけるごみ焼却炉は,都市社会生
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CO濃
度を低減することが重要な課題となっている。同時に,
ごみの焼却処理によって発生する熱エネルギの回収への
関心が高まり,ボイラ発電設備が組込まれごみ焼却炉が
実用化されている。
【0003】図9はボイラ発電設備が組込まれごみ焼却
炉の概略構成を示す模式図である。ごみ投入口2からご
み7が投入される炉1内には、ごみ7の搬送路に沿っ
て、乾燥火格子3a,燃焼火格子3b,後燃焼火格子3
c、灰落下口6が配設されている。傾斜して設けられた
各火格子3a,3b,3cを傾斜方向に振動させること
によって、ごみ7は各火格子3a,3b,3c上を図中
右下の灰落下口6方向へ移動される。各火格子3a,3
b,3cの下方にはそれぞれ風箱4a,4b,4c,4
dが配設されている。さらにこの各風箱4a,4b,4
c,4dには共通の燃焼空気ファン5から燃焼空気が供
給される。
【0004】そして、ごみ投入口2から投入されたごみ
7は,燃焼空気ファン5にて風箱4aを介して乾燥火格
子3a下から吹き上げる燃焼空気により乾燥される。乾
燥されたごみ7は次の燃焼火格子3b上へ移動して燃焼
し、さらに、後燃焼火格子3cではごみが完全に燃焼さ
れて灰となる、この灰は灰落下口6から落下して炉外へ
排出される。
【0005】一方,ごみ7の燃焼によって生じた排ガス
は煙突14に導かれて炉外へ排出される。排ガスの熱は
蒸気発生用のボイラ13で回収される。各火格子3a,
3b,3cの下側に設置された各風箱4a,4b,4
c,4d内には,それぞれ各火格子下圧力を測定する各
圧力計9a,9b,9c,9dが設けられている。さら
に、各風箱4a,4b,4c,4d内には、燃焼空気フ
ァン5から自己の風箱内に供給される燃焼空気量を調整
するための各ダンパ10a,10b,10c,10d設
けられている。
【0006】さらに、燃焼空気ファン5から各風箱4
a,4b,4c,4dに対する各燃焼空気の供給路に燃
焼空気ファン5から各風箱4a,4b,4c,4dに供
給される燃焼空気の流量を測定するための流量計11
a,11b,11c,11dが取付けられている。
【0007】また、炉1内における各燃焼火格子3b,
3c,3dの上方位置には炉1内の圧力を測定する炉内
圧力計12が取付けられている。このような構成のごみ
焼却炉において,排ガス中の有害成分の低減と効率の高
い発電を行うためには蒸気の安定供給が重要である。こ
れらの要求を同時に満足させるために、燃焼空気ファン
5から各風箱4a〜4dを介して各火格子3a〜3cへ
供給する各燃焼空気量や、各火格子3a〜3cを振動さ
せる速度を調整して常に一定の燃焼量が得られるように
自動燃焼制御を実施している。
【0008】具体的には、各風箱4a〜4d内の各圧力
計9a〜9dで測定された各圧力と各流量計11a〜1
1dで測定された各流量とに基づいて各ダンパ10a〜
10dの開度を最適値に制御している。
【0009】このように、各風箱4a〜4dに供給され
る燃焼空気流量を直接測定する流量計11a〜11dを
設けて、この各燃焼空気流量を各ダンパ10a〜10d
の開度を調整して最適値に制御することによって、炉1
内へ送り込まれる燃焼空気が各火格子3a〜3d下の風
箱4a〜4d毎に適切に供給されることで、良好な燃焼
状態を保つことができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように各風箱4a〜4dを介して各火格子3a〜3c
へ供給される燃焼空気流量を制御する燃焼制御手法にお
いても、まだ解消すべき次のような課題があった。
【0011】すなわち、各火格子3a〜3c下の各風箱
4a〜4d毎に供給される各燃焼空気流量を測定するた
めに各風箱4a〜4d毎に流量計11a〜11dが取付
けられている。このため、ごみ焼却炉における1台の炉
1当たり4台程度の流量計11a〜11dが必要であ
る。しかも、1つの清掃工場には2〜4台の炉1が稼働
しているので、1つの清掃工場では10数個の流量計が
必要となる。流量計は圧力計等の他の機器に比較してか
なり高価な計測機器であるので、多数の流量計を取付け
ると、ごみ焼却炉における燃焼制御装置の製造費が大幅
に増加する。
【0012】さらに,ごみ焼却炉に取付けられている上
述した様々な計測機器の保守、整備の手間と費用の削減
の面からも,流量計を設置することなく、各火格子に供
給される燃焼空気の流量を測定することが望まれてい
る。
【0013】このような要求を満たすためには、燃焼空
気ファン5から各風箱4a,4b,4c,4dに対する
各燃焼空気の供給路を形成するダクトを新規に製造した
時点で、燃焼空気をこのダクトに通流させて各ダンパ開
度における該当ダクトの抵抗を予め測定して、各ダンパ
開度や風箱内の各圧力に対する各燃焼空気量を求めてお
くことが考えられる。
【0014】しかし、空気調和機等の場合は,取付工事
によって各ダクト抵抗が異なっていいても,燃焼空気流
量を一度測定すれば変化することはない。しかし,ごみ
焼却炉の場合は,ごみ7の質や性状によって,各火格子
3a〜3c上のごみ7や灰の堆積量が変化する。
【0015】その結果、常に各火格子3a〜3c毎にこ
の火格子3a〜3cを透過する場合の燃焼空気排出抵抗
が変動する。したがって,空気調和機のように,主ダク
トの根元圧力を測定するだけでは,各火格子3a〜3c
下の風箱4a〜4dに供給される各燃焼空気の流量を精
度よく推定することができない。
【0016】本発明は,このような事情に鑑みてなされ
たものであり、各風箱に供給する総燃焼空気量及び各ダ
ンパ開度を測定することにより、各火格子下の風箱に供
給される各燃焼空気流量を直接測定することなく、高い
精度で各燃焼空気流量を算出でき、よって、高価な多数
の流量計をごみ焼却炉内に組込むことなく、燃焼制御装
置の製造費を節減できるごみ焼却炉の火格子燃焼空気流
量推定方法及びその推定装置を提供することを目的とす
る。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明は、投入されたご
みを炉内の乾燥火格子及び燃焼火格子の各火格子上に順
次搬送する過程で、各火格子に対して下方から風箱を介
して燃焼空気を供給することによって、燃焼火格子上を
搬送されるごみを焼却するごみ焼却炉に適用される。
【0018】そして、請求項1のごみ焼却炉の火格子燃
焼空気流量推定方法においては、少なくとも各風箱を介
して炉内に供給される総燃焼空気量の測定値及び各風箱
に供給される各燃焼空量を調整するダンパのダンパ開度
の各測定値から各風箱にそれぞれ流入する各燃焼空気流
量を求めている。
【0019】このように構成された火格子燃焼空気流量
推定方法において、例えば燃焼ファンから供給される総
燃焼空気は,火格子下に設置された各風箱毎に配分さ
れ,火格子下から火格子上のごみを通過して,炉内へ送
り込まれる。このとき,風箱毎に所定の燃焼空気を供給
するために、各風箱に対する供給路にはダンパが取付け
られている。このダンパが各風箱毎の燃焼空気量を調整
している。
【0020】したがって、各風箱に供給される各燃焼空
気量の総燃焼空気量と各風箱のダンパ開度が定まれれ
ば、各風箱に対する燃焼空気流量が間接的に求まる。そ
の結果、各風箱毎に設けていた流量計を除去できる。
【0021】また、請求項は、上記火格子燃焼空気流
量推定方法において、総燃焼空気量の測定値及び各ダン
パ開度の各測定値を変数とし、この複数の変数と複数の
係数とからなる多項式で求める各風箱に流入する各燃焼
空気流量を示し、各風箱に流入する各燃焼空気流量を一
定期間実測して、この実測値を用いて各係数を算出し、
算出された各係数が組込まれた多項式を用いて各燃焼空
気流量を算出している。
【0022】すなわち、この請求項においては、各燃
焼空気流量と総燃焼空気量と各ダンパ開度との関係は解
析的に求まらないので、各風箱に流入する各燃焼空気流
量を一定期間実測して、求める各燃焼空気流量を多項式
で示し、この多項式の各係数を実測した各燃焼空気流量
とその時に測定された総燃焼空気量と各ダンパ開度との
関係から実験的に求めている。
【0023】一旦、多項式の各係数が求まれば、各燃焼
空気流量の実測を終了して、それ以降は、この多項式で
各燃焼空気流量を算出すればよい。また、請求項にお
ける多項式の各係数は、最小二乗法を用いて算出してい
る。
【0024】このように、多項式の各係数を最小二乗法
で求めることによって、多項式の精度が高くなり、各燃
焼空気流量の算出精度が高くなる。請求項において
は、求める各風箱に流入する各燃焼空気流量は、総燃料
空気量の測定値及び各ダンパ開度の各測定値を入力層と
し、求める各燃焼空気流量を出力層とするニューラルネ
ットワークを用いて算出している。
【0025】このように、ニューラルネットワークを用
いることによって、たとえ各燃焼空気流量と総燃焼空気
量と各ダンパ開度との関係が解析的に求まらない場合で
あっても、簡単に各燃焼空気流量を算出できる。
【0026】また本発明は、投入されたごみを炉内の乾
燥火格子及び燃焼火格子の各火格子上に順次搬送する過
程で、各火格子に対して下方から風箱を介して燃焼空気
を供給することによって、前記燃焼火格子上を搬送され
るごみを焼却するごみ焼却炉に組込まれた火格子燃焼空
気流量推定装置である。
【0027】そして、請求項においては、各風箱を介
して炉内に供給される総燃焼空気量を測定する総燃料空
気量測定手段と、各風箱に供給される各燃料空量を調整
するダンパのダンパ開度を測定するダンパ開度測定手段
と、予め定められた一定期間各風箱に流入する各燃焼空
気流量を実測する着脱可能な燃焼空気流量実測手段と、
総燃焼空気量の測定値及び各ダンパ開度の各測定値を変
数とし、各燃焼空気流量の実測値を用いて、複数の変数
と複数の係数とからなる多項式における各係数を最小二
乗法を用いて算出する係数算出手段と、算出された各係
数が組込まれた多項式を用いて、新規に測定された総燃
焼空気量及び各ダンパ開度から燃焼空気流量実測手段除
去後における各風箱にそれぞれ流入する各燃焼空気流量
を算出する燃焼空気流量算出手段とを備えている。
【0028】このように構成されたごみ焼却炉の火格子
燃焼空気流量推定装置においては、一定期間各風箱に流
入する各燃焼空気流量を実測する着脱可能な燃焼空気流
量実測手段を設けている。そして、この燃焼空気流量実
測手段で実測された各風箱に流入する各燃焼空気流量を
用いて多項式における各係数を最小二乗法で算出してい
る。したがって、多項式を用いて、燃焼空気流量実測手
段除去後における各燃焼空気流量が精度よく求まる。
【0029】すなわち、燃焼空気流量実測手段は多項式
の係数を算出する期間のみ装着すればよいので、設備費
が大きく上昇することはない。また、請求項の火格子
燃焼空気流量推定装置においては、各風箱を介して炉内
に供給される総燃焼空気量を測定する総燃料空気量測定
手段と、各風箱に供給される各燃料空量を調整するダン
パのダンパ開度を測定するダンパ開度測定手段と、予め
定められた一定期間各風箱に流入する各燃焼空気流量を
実測する着脱可能な燃焼空気流量実測手段と、総燃焼空
気量の測定値及び各ダンパ開度の各測定値を入力層と
し、各風箱にそれぞれ流入する各燃焼空気流量を出力層
とするニューラルネットワークにおける各重み係数を
燃焼空気流量の実測値と各測定値とを用いて学習する重
み係数学習手段と、各重み係数が学習されたニューラル
ネットワークを用いて、新規に測定された総燃料空気量
及び各ダンパ開度から燃焼空気流量実測手段除去後にお
ける各風箱にそれぞれ流入する各燃焼空気流量を算出す
る燃焼空気流量算出手段とを備えている。
【0030】このように構成されたごみ焼却炉の火格子
燃焼空気流量推定装置においては、一定期間各風箱に流
入する各燃焼空気流量を実測する着脱可能な燃焼空気流
量実測手段を設けている。そして、この燃焼空気流量実
測手段で実測された各風箱に流入する各燃焼空気流量を
用いてニューラルネットワークにおける各重み係数を学
習している。したがって、ニューラルネットワークを用
いて、燃焼空気流量実測手段除去後における各燃焼空気
流量が精度よく求まる。すなわち、燃焼空気流量実測手
段はニューラルネットワークの学習期間のみ装着すれば
よいので、設備費が大きく上昇することはない。
【0031】
【発明の実施の形態】以下本発明の各実施形態を図面を
用いて説明する。 (第1実施形態)図1は本発明の第1実施形態の火格子
燃焼空気流量推定方法が採用された火格子燃焼空気流量
推定装置が組込まれたごみ焼却炉の概略構成図である。
図9に示す従来のごみ焼却炉と同一部分には同一符号が
付してある。したがって、重複する部分の詳細説明を省
略する。
【0032】この第1実施形態のごみ焼却炉において
は、各風箱4a〜4dに燃焼空気ファン5から燃焼空気
を供給する供給路に設けにれた各ダンパ10a,10
b,10c,10dの開度を測定するダンパ開度計13
a,13b,13c,13dが設けられている。さら
に、燃焼空気ファン5近傍には、この燃焼空気ファン5
から各風箱4a〜4dに供給される総燃焼空気量を測定
する空気量測定計15が設けられている。
【0033】なお、図9に示す従来のごみ焼却炉におい
て設備に組込まれていた各風箱4a〜4dに流入する各
燃焼空気の流量を測定する流量計11a〜11dは除去
されており、この流量計11a〜11dの代わりに、配
管に対して着脱自在に別の流量計14a,14b,14
c,14dが設けられている。
【0034】この各流量計14a〜14dは、このごみ
焼却炉を新規に建設して、慣し運転を実施する場合や、
このごみ焼却炉の自動燃焼制御装置16を点検、整備す
る場合に装着される。したがって、通常の稼働期間にお
いては、取外されている。
【0035】そして、このような構成のごみ焼却炉にお
いては、自動燃焼制御装置16でごみ7の燃焼状態が常
に一定レベルを維持するように、各火格子3a〜3cの
振動速度や各風箱4a〜4dに対する燃焼空気供給路に
設けられたダンパ10a〜10dのダンパ開度が制御さ
れる。
【0036】また、このごみ焼却炉内には、自動燃焼制
御装置16へ各風箱4a〜4dに流入する各燃焼空気量
を推定する火格子燃焼空気流量推定装置17が組込まれ
ている。この火格子燃焼空気流量推定装置17には、各
ダンパ開度計13a〜13dからの各ダンパ開度DP
a,DPb,DPc,DPd、各風箱3a〜3d内に設
置された各圧力計9a〜9dからの各火格子下圧力PL
a,PLb,PLc,PLd、空気量測定計15からの
総燃焼空気量QS、圧力計12からの炉内圧力PH、自
動燃焼制御装置16からのごみ焼却量設定値Wが入力さ
れる。
【0037】また、必要に応じて、臨時に装着された各
流量計14a〜14dから各風箱4a〜4dに流入され
る燃焼空気の実測の燃焼空気実測流量Qa,Qb,Q
c,Qdが入力される。
【0038】火格子燃焼空気流量推定装置17は、入力
された各ダンパ開度DPa〜DPd、各火格子下圧力P
La〜PLd、総燃焼空気量QS、炉内圧力PH、ごみ
焼却量設定値Wから、各風箱4a〜4dに流入される燃
焼空気の流量を予測して、この燃焼空気予測流量QE
a,QEb,QEc,QEdを自動燃焼制御装置16へ
送出する。
【0039】この場合、燃焼空気ファン5から供給され
る燃焼空気は,各火格子3a〜3c下に設置された各風
箱4a〜4d毎に配分され,各火格子3a〜3c下から
火格子3a〜3c上のごみ7を通過して、炉1内へ送り
込まれる。このとき,風箱4a〜4d毎に所定の燃焼空
気量を供給するために、分岐された配管にはダンパ10
a〜10dが取付けられている。そして、この各ダンパ
10a〜10dの各開度で各風箱4a〜4d毎の燃焼空
気量を調整している。
【0040】しかし,各風箱4a〜4dの燃焼空気量は
火格子3a〜3c上のごみ7や灰の滞留量にも依存す
る。このごみ7や灰の滞留量が多いと、火格子3a〜3
c下の圧力は大きくなるため、各ダンパ10a〜10d
のダンパ開度だけでは各燃焼空気流量がより正確に定ま
らない場合がある。
【0041】したがって、この第1実施形態装置におい
ては、総燃焼空気量QS及び各風箱4a〜4dにおける
各ダンパ10a〜10dのダンパ開度DPa〜DPdの
みならず、各火格子下圧力PLa〜PLd、炉内圧力P
H、ごみ焼却量設定値Wから各風箱4a〜4dに流入す
る燃焼空気流量QEa〜QEdを予測している。
【0042】図2は火格子燃焼空気流量推定装置17の
概略構成を示すブロック図である。この火格子燃焼空気
流量推定装置17は、前述した各ダンパ開度DPa〜D
Pdが入力されるダンパ開度測定部18、各火格子下圧
力PLa〜PLdが入力される火格子下圧力測定部1
9、総燃焼空気量QSが入力される総燃焼空気量測定部
20,炉内圧力PHが入力される炉内圧力測定部21、
ごみ焼却量設定値Wが入力される焼却量設定値入力部2
2、燃焼空気流量算出部23、多項式記憶部24、係数
算出部25、及び各燃焼空気実測流量Qa〜Qdが入力
される燃焼流量実測部26とで構成されている。
【0043】次に、この火格子燃焼空気流量推定装置1
7における各風箱3a〜3dに対する各燃焼空気予測流
量QEa〜QEdの具体的算出手法を説明する。今、各
燃焼空気予測流量QEa〜QEdを算出するための多項
式を一般化するために、各箱風3a,3b,3c,3d
を特定するa〜dをインデックスj=1,2,3,4と
表し、各測定値及び設定値を下記に示すように、別のイ
ンデックスi=1,2,4,4,5で表現する。
【0044】 各ダンパ開度DPa〜DPd i=1 (変数x1 ) 各火格子下圧力PLa〜PLd i=2 (変数x2 ) 総燃焼空気量QS i=3 (変数x3 ) 炉内圧力PH i=4 (変数x4 ) ごみ焼却量設定値W i=5 (変数x5 ) そして、各測定値及び設定値を変数xi (i=1,2,3,4,5)
とし、求める各燃焼空気予測流量をFj (j=1,2,3,4)と
し、ai (i=1,2,3,4,5)、bi (i=1,2,3,4,5)を係数と
すると、求める各燃焼空気予測流量Fj (j=1,2,3,4)は
(1) 式で示される。
【0045】 Fj =f(a11j+b1 ,a22j+b2 ,a33 +b3 , a44 +b4 ,a55 +b5 ) …(1) したがって、この(1) 式における関数fの式と、各係数
i ,bi の値が求まれば、各風箱3a〜3dに流入す
る各燃焼空気予測流量QEa〜QEdが求まる。
【0046】次に、係数算出部25で実施される関数f
の式と各係数ai ,bi の値の具体的算出法を説明す
る。ここでは,上述した各ダンパ開度、各火格子下圧
力、総燃焼空気量、炉内圧力、ごみ焼却量を示す各変数
1 〜x5 をベクトルXとして表現し、求める各風箱3
a〜3dに流入する各燃焼空気予測流量をベクトルYと
して表現し、かつ、上述した各係数をベクトルA,ベク
トルBとして表現する。すると、各燃焼空気予測流量Y
は(2) 式で示すことができる。 Y=AX+B …(2) そして、各ベクトルY,A,X,Bは下記のように展開
できる。
【0047】
【数1】
【0048】そして、(2) 式を用いて各燃焼空気予測流
量QEa〜QEdの計算を実施するには、各係数ベクト
ルA,Bの各値を定める必要がある。このために、各流
量計14a〜14dを臨時に各風箱3a〜3dに対する
燃焼空気の経路に装着して、実測された各燃焼空気実測
流量Qa,Qb,Qc,Qdを前記ベクトルYに代入し
て、各係数ベクトルA,Bを最小二乗法で求める。
【0049】すなわち、(2) 式の左辺と右辺との(7) 式
で示される差ベクトルEの二乗和が最小となるような係
数ベクトルA,Bを算出する必要がある。 E=Y−AX−B …(7) そのためには,係数ベクトルA,Bにおける各要素
ij,bj に関する偏微分連立方程式(8)(9)を解いて各
A,Bの要素を算出する。
【0050】
【数2】
【0051】このような計算手順で算出された係数ベク
トルA,Bを(2) 式に代入することによって、多項式が
得られたので、この多項式を多項式記憶部24へ格納す
る。多項式の多項式記憶部24への格納処理が終了する
と、臨時に各風箱3a〜3dの燃焼空気の経路に装着し
ていた各流量計14a〜14dを除去する。
【0052】そして、これ以降、燃焼空気流量算出部2
3は、各測定部18〜21及び入力部22から、各ダン
パ開度DPa〜DPd、各火格子下圧力PLa〜PL
d、総燃焼空気量QS、炉内圧力PH、ごみ焼却量設定
値Wが入力される毎に、(4) 式で示される。多項式のベ
クトルXの各要素に入力した各値を代入して、(3) 式で
ベクトルYの各要素で示される各燃焼空気予測流量QE
a〜QEdを算出する。算出された各燃焼空気予測流量
QEa〜QEdは自動燃料制御装置16へ送出される。
【0053】このように構成されたごみ焼却炉の火格子
燃焼空気流量推定装置17においては、このごみ焼却炉
を新規に建設したり、自動燃焼制御装置16を定期的に
点検保守する一定期間のみ、各風箱3a〜3dの燃焼空
気の経路に臨時に各流量計14a〜14dを装着して、
各風箱3a〜3dに流入する燃焼空気実測流量Qa〜Q
dを測定し、多項式(2) の各係数A,Bの値を定める。
【0054】したがって、この後においては、この多項
式(2) を用いて各燃焼空気予測流量QEa〜QEdを算
出することができる。よって、ごみ焼却炉の通常運転時
には各流量計14a〜14dを除去できるので、複数台
のごみ焼却炉で各流量計14a〜14dを共有できるの
で、ごみ焼却炉における自動燃焼制御装置16の平均的
な製造費を節減できる。また、維持管理作業が簡略でき
る。
【0055】(第2実施形態)図3は本発明の第2実施
形態に係わるごみ焼却炉の火格子燃焼空気流量推定装置
の概略構成を示すブロック図である。図2に示す第1実
施形態の火格子燃焼空気流量推定装置17と同一部分に
は同一符号が付してある。したがって、重複する部分の
詳細説明を省略する。また、ごみ焼却炉の全体構成は図
1に示した第1実施形態装置と同じである。
【0056】この第2実施形態の火格子燃焼空気流量推
定装置17aにおいては、第1実施形態の火格子燃焼空
気流量推定装置17における多項式記憶部24の代りに
ニューラルネットワーク記憶部27が設けられ、第1実
施形態の火格子燃焼空気流量推定装置17における係数
算出部25の代りに重み係数算出部28が設けられてい
る。
【0057】ニューラルネットワーク記憶部27内に
は、図4に示すニューラルネットワーク29が記憶され
ている。このニューラルネットワーク29は、図示する
ように11個(i=1,2,…, 11) のユニット30aからな
る入力層30とn個のユニット31aからなる中間層3
1と4個(j=1,2,3,4 ) のユニット32aからなる出力
層32とで構成されている。
【0058】入力層30の11個(i=1,2,…,11) の各
ユニット30aには、各ダンパ開度DPa〜DPd、各
火格子下圧力PLa〜PLd、総燃焼空気量QS、炉内
圧力PH、ごみ焼却量設定値Wが入力される。また、出
力層32の4個の各ユニット32aから各燃焼空気予測
流量QEa,QEb,QEc,QDdが出力される。
【0059】そして、入力層30の各ユニット30aに
対してそれぞれ重み係数aijが設定され、中間層31の
各ユニット31aに対してそれぞれ重み係数bijが設定
され、出力層32の各ユニット32aに対してそれぞれ
重み係数cijが設定されている。そして、各層相互間の
ユニットどうしは各重み係数aij、bij、cijで対応付
けられている。
【0060】したがって、重み係数学習部28は、各重
み係数aij、bij、cijが十分学習された後において
は、燃焼空気流量算出部23は、入力層30の各ユニッ
ト30aに前述した各測定値DPa〜DPd、PLa〜
PLd、QS、PH、及び設定値Wが入力すると、各重
み係数aij、bij、cijを用いてこのニューラルネット
ワーク29に示す処理演算を実行し、出力層32の各ユ
ニット32aから各風箱3a〜3dへの各燃焼空気予測
流量QEa,QEb,QEc,QDdを出力させる。そ
して、算出した各燃焼空気予測流量QEa〜QEdを自
動燃料制御装置16へ送出する。
【0061】次に、重み関数学習部28における各重み
係数aij、bij,cijの学習手順を説明する。まず、各
流量計14a〜14dを臨時に各風箱3a〜3dに対す
る燃焼空気の供給経路に装着して、各燃焼空気実測流量
Qa,Qb.Qc,Qdを求める。すなわち、入力層3
0の各ユニット30aに各測定値及び設定値が入力され
た条件において、出力層32の各ユニット32aに実測
された各燃焼空気実測流量Qa,Qb,Qc,Qdが出
力されるように、周知の逆誤差伝搬法(エラー・バック
・プロパゲーション法)を用いて、各重み係数aij、b
ij,cijの最適値を求める。
【0062】具体的には、先ず、入力層30の各ユニッ
ト30aの各出力wij、中間層31の各ユニット31a
の各出力zij、及び出力層32の各出力Fj をシグモイ
ド関数gを用いて求める。
【0063】
【数3】
【0064】そして、この評価関数E(a,b,c)が
最小値になるように、例えば(15),(16),(17) 式を用い
て、一つの重み係数a(k) から次の重み係数a(k+1) 、
一つの重み係数b(k) から次の重み係数b(k+1) ,一つ
の重み係数c(k) から次の重み係数c(k+1) をそれぞれ
求める学習計算を行う。
【0065】
【数4】
【0066】そして、(15),(16),(17) 式において、求
めた重み係数a(k+1) が一つ前の重み係数a(k) にほぼ
等しくなった時点、b(k+1) がb(k) にほぼ等しくなっ
た時点、及びc(k+1) がc(k) にほぼ等しくなった時点
で、各重み係数aij,bij,cijの学習処理を停止す
る。
【0067】そして、重み係数学習部28は学習された
各重み係数aij,bij,cijをニューラルネットワーク
29に設定する。その後、臨時に各風箱3a〜3dの燃
焼空気の経路に装着していた各流量計14a〜14dを
除去する。
【0068】このように構成された火格子燃焼空気流量
推定装置であっても、ニューラルネットワーク29を用
いることによって、各風箱3a〜3dに対する燃焼空気
流量を直接測定することなく、各ダンパ開度DPa〜D
Pd、各火格子下圧力PLa〜PLd、総燃焼空気量Q
S、炉内圧力PH、ごみ焼却量設定値Wから、各風箱3
a〜3dに対する燃焼空気予測流量QEa〜QEdを精
度よく求めることができる。
【0069】よって、前述した第1実施形態装置と同様
に、ごみ焼却炉の通常運転時には各流量計14a〜14
dを除去できるので、複数台のごみ焼却炉で各流量計1
4a〜14dを共有できるので、ごみ焼却炉における自
動燃焼制御装置16の平均的な製造費を節減できる。ま
た、維持管理作業が簡略できる。
【0070】
【実施例】図5及び図6は、図2に示す第1実施形態の
火格子燃焼空気流量推定層17において、多項式におけ
る係数A,Bを算出するために、実際に測定した各風箱
3a〜3dの燃焼空気実測流量Qa〜Qdと、係数演算
後における多項式で算出された各燃焼空気推測流量QE
a〜QEdとの関係を示す図である。
【0071】ここでは,各燃焼空気量の推定は,総燃焼
空気量QS、各ダンパ開度DPa〜DPd、各火格子下
圧力PLa〜PLdを用い、1分周期で4時間分のデー
タを用いて係数A,Bを算出した。
【0072】図5(a)は乾燥火格子3a下の風箱4a
における燃焼空気流量の実測値Qaと推測値QEaとの
関係を示すものであり、相関係数(r2 )は0.976
である。この係数A,Bが組込まれた多項式を用いるこ
とによって高い精度で推測値QEaが求まることを示し
ている。
【0073】同様に、図5(b)は燃焼火格子3b上部
の風箱4bにおける燃焼空気流量の実測値Qbと推測値
QEbとの関係を示すものであり、相関係数(r2 )は
0.982である。
【0074】さらに、図6(a),図6(b)は、それ
ぞれ風箱4c,4dにおける燃焼空気流量の各実測値Q
c,Qdと各推測値QEc,QEdとの関係を示すもの
であり、相関係数(r2 )はそれぞれ0.981、0.
983である。
【0075】図7及び図8は求めた係数A,Bが組込ま
れた多項式を用いて、ごみ焼却炉を実際に稼働している
状態において、試験的に測定した燃焼空気流量の実測値
とそのとき実祭に得られた推測値との関係を示す図であ
る。
【0076】図7(a)は風箱4aにおける燃焼空気流
量の実測値Qaと推測値QEaとの関係を示すものであ
り、相関係数(r2 )は0.830である。図7(b)
は風箱4bにおける燃焼空気流量の実測値Qbと推測値
QEbとの関係を示すものであり、相関係数(r2 )は
0.977である。
【0077】さらに、図8(a),図8(b)は、それ
ぞれ風箱4c,4dにおける燃焼空気流量の各実測値Q
c,Qdと各推測値QEc,QEdとの関係を示すもの
であり、相関係数(r2 )はそれぞれ0.973、0.
980である。このように、ごみ焼却炉における実際の
稼働状態においても、高い精度で各火格子3a〜3d下
におけ燃焼空気流量を推定できることが実証できた。
【0078】
【発明の効果】以上のように本発明のごみ焼却炉の火格
子燃焼空気流量推定方法及び火格子燃焼空気流量推定装
置においては、少なくとも炉内に送り込まれる総燃焼空
気量及び火格子下の各風箱の燃焼空気量を調整するダン
パのダンパ開度を測定して、この各測定値から各風箱の
燃焼空気流量を演算処理で求めている。
【0079】したがって、ごみ焼却炉の通常運転時には
火格子下の各風箱の燃焼空気流量を測定する各流量計を
除去できるので、複数台のごみ焼却炉で各流量計を共有
でき、ごみ焼却炉における自動燃焼制御装置の平均的な
製造費を節減できる。また、維持管理作業が簡略でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態の火格子燃焼空気流量
推定方法が適用された火格子燃焼空気流量推定装置が組
込まれたごみ焼却炉全体を示す模式図
【図2】 同第1実施形態の火格子燃焼空気流量推定装
置の概略構成を示すブロック図
【図3】 本発明の第2実施形態の火格子燃焼空気流量
推定装置の概略構成を示すブロック図
【図4】 同第2実施形態の火格子燃焼空気流量推定装
置におけニューラルネッテワークを示す模式図
【図5】 第1実施形態の火格子燃焼空気流量推定装置
における燃焼空気流量の実測値と推定値との関係を示す
【図6】 同じく第1実施形態の火格子燃焼空気流量推
定装置における燃焼空気流量の実測値と推定値との関係
を示す図
【図7】 同じく第1実施形態の火格子燃焼空気流量推
定装置における燃焼空気流量の実測値と推定値との関係
を示す図
【図8】 同じく第1実施形態の火格子燃焼空気流量推
定装置における燃焼空気流量の実測値と推定値との関係
を示す図
【図9】 一般的なごみ焼却炉全体を示す模式図
【符号の説明】
1…炉 3a…乾燥火格子 3b…燃焼火格子 3c…後燃焼火格子 4a〜4d…風箱 5…燃焼空気ファン 7…ごみ 9a〜9d…圧力計 10a〜10d…ダンパ 13a〜13d…ダンパ開度計 14a〜14d…流量計 15…空気量測定計 16…自動燃焼制御装置 17,17a…火格子燃焼空気流量推定装置 23…燃焼空気流量算出部 24…多項式記憶部 25…係数算出部 26…燃焼空気流量実測部 27…ニューラルネットワーク記憶部 28…重み係数学習部 29…ニューラルネットワーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−19561(JP,A) 特開 平7−166165(JP,A) 特開 昭62−169920(JP,A) 特開 昭61−190608(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23G 5/00 109 F23G 5/50 ZAB G01F 1/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 投入されたごみを炉内の乾燥火格子及び
    燃焼火格子の各火格子上に順次搬送する過程で、各火格
    子に対して下方から風箱を介して燃焼空気を供給するこ
    とによって、前記燃焼火格子上を搬送されるごみを焼却
    するごみ焼却炉に適用され、 少なくとも前記各風箱を介して炉内に供給される総燃焼
    空気量の測定値及び各風箱に供給される各燃焼空量を調
    整するダンパのダンパ開度の各測定値を変数とし、着脱
    可能な燃焼空気流量実測手段によって前記各風箱に流入
    する各燃焼空気流量を一定期間実測した実測値を用い
    て、前記複数の変数と複数の係数とからなる多項式にお
    ける前記各係数を最小二乗法を用いて算出し、 前記算出された各係数が組込まれた多項式を用いて、新
    規に測定された前記総燃焼空気量及び各ダンパ開度から
    前記燃焼空気流量実測手段除去後における 前記各風箱に
    それぞれ流入する各燃焼空気流量を求めることを特徴と
    するごみ焼却炉の火格子燃焼空気流量推定方法。
  2. 【請求項2】 投入されたごみを炉内の乾燥火格子及び
    燃焼火格子の各火格子上に順次搬送する過程で、各火格
    子に対して下方から風箱を介して燃焼空気を供給するこ
    とによって、前記燃焼火格子上を搬送されるごみを焼却
    するごみ焼却炉に適用され、 少なくとも前記各風箱を介して炉内に供給される総燃焼
    空気量の測定値及び各風箱に供給される各燃焼空量を調
    整するダンパのダンパ開度の各測定値を入力層とし、前
    記各風箱にそれぞれ流入する各燃焼空気流量を出力層と
    するニューラルネットワークにおける各重み係数を、着
    脱可能な燃焼空気流量実測手段によって前記各風箱に流
    入する各燃焼空気流量を一定期間実測した実測値と前記
    各測定値とを用いて学習し、 前記各重み係数が学習されたニューラルネットワークを
    用いて、新規に測定された前記総燃料空気量及び各ダン
    パ開度から前記燃焼空気流量実測手段除去後における前
    記各風箱にそれぞれ流入する各燃焼空気流量を求めるこ
    とを特徴とするごみ焼却炉の火格子燃焼空気流量推定方
    法。
  3. 【請求項3】 投入されたごみを炉内の乾燥火格子及び
    燃焼火格子の各火格 子上に順次搬送する過程で、各火格
    子に対して下方から風箱を介して燃焼空気を供給するこ
    とによって、前記燃焼火格子上を搬送されるごみを焼却
    するごみ焼却炉に組込まれ、 前記各風箱を介して炉内に供給される総燃焼空気量を測
    定する総燃料空気量測定手段と、 前記各風箱に供給される各燃料空量を調整するダンパの
    ダンパ開度を測定するダンパ開度測定手段と、 予め定められた一定期間前記各風箱に流入する各燃焼空
    気流量を実測する着脱可能な燃焼空気流量実測手段と、 前記総燃焼空気量の測定値及び各ダンパ開度の各測定値
    を変数とし、前記各燃焼空気流量の実測値を用いて、前
    記複数の変数と複数の係数とからなる多項式における前
    記各係数を最小二乗法を用いて算出する係数算出手段
    と、 前記算出された各係数が組込まれた多項式を用いて、新
    規に測定された前記総燃焼空気量及び各ダンパ開度から
    前記燃焼空気流量実測手段除去後における前記各風箱に
    それぞれ流入する各燃焼空気流量を算出する燃焼空気流
    量算出手段とを備えたごみ焼却炉の火格子燃焼空気流量
    推定装置。
  4. 【請求項4】 投入されたごみを炉内の乾燥火格子及び
    燃焼火格子の各火格子上に順次搬送する過程で、各火格
    子に対して下方から風箱を介して燃焼空気を供給するこ
    とによって、前記燃焼火格子上を搬送されるごみを焼却
    するごみ焼却炉に組込まれ、 前記各風箱を介して炉内に供給される総燃焼空気量を測
    定する総燃料空気量測定手段と、 前記各風箱に供給される各燃料空量を調整するダンパの
    ダンパ開度を測定するダンパ開度測定手段と、 予め定められた一定期間前記各風箱に流入する各燃焼空
    気流量を実測する着脱可能な燃焼空気流量実測手段と、 前記総燃焼空気量の測定値及び各ダンパ開度の各測定値
    を入力層とし、前記各風箱にそれぞれ流入する各燃焼空
    気流量を出力層とするニューラルネットワークにおける
    各重み係数を前記各燃焼空気流量の実測値と前記各測定
    値とを用いて学 習する重み係数学習手段と、 前記各重み係数が学習されたニューラルネットワークを
    用いて、新規に測定された前記総燃料空気量及び各ダン
    パ開度から前記燃焼空気流量実測手段除去後における前
    記各風箱にそれぞれ流入する各燃焼空気流量を算出する
    燃焼空気流量算出手段とを備えたごみ焼却炉の火格子燃
    焼空気流量推定装置。
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