JP3547297B2 - 排ガスセンサの異常検出方法及びゴミ焼却炉 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガスセンサの異常検出方法及びゴミ焼却炉に関し、詳しくは、火炉からの排ガス路に排ガス中の酸素濃度を測定する排ガスセンサを備えて、前記排ガスセンサで検出する排ガス中酸素濃度を燃焼制御指標とするゴミ焼却炉における排ガスセンサの異常検出方法及び前記排ガスセンサの異常を検出しても燃焼制御を維持可能とするゴミ焼却炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ゴミ焼却炉においては、図５に示すように、火炉１０に、ホッパ１１ａに受け入れたゴミを前記火炉１０内に投入する給塵機構１１と、前記投入されたゴミを搬送しながら焼却するストーカ機構からなる移動式火床１２とを備えており、前記移動式火床１２は、前記給塵機構１１により投入されたゴミを搬送しながら加熱乾燥させる乾燥帯１２Ａと、前記乾燥帯１２Ａからのゴミを搬送しながら燃焼させて燃焼領域を形成する燃焼帯１２Ｂと、前記燃焼帯１２Ｂで燃え切ったゴミの燃焼残渣を搬送しながら灰化する後燃焼帯１２Ｃとに領域分割されており、前記燃焼領域からの燃焼ガスを上方に誘導して二次燃焼させる二次燃焼室１３を備え、前記二次燃焼室１３からの排ガスを煙突１８に導く排ガス路１４に、前記排ガスの熱によって蒸気を発生させる廃熱ボイラ２０と、前記廃熱ボイラ２０出口からの排ガス中の飛灰等の粉塵を除塵する除塵装置としてのバグフィルタ１５と、前記バグフィルタ１５で除塵した後の排ガスを洗浄する洗煙装置１６と、洗浄後の排ガスを煙突に向けて送り出す誘引送風機１７とをを順次配置して設けてあり、前記バグフィルタ１５と前記洗煙装置１６との間の排ガス路１４に備える排ガスセンサ３により排ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段２を設けて、前記酸素濃度検出手段２で検出する排ガス中酸素濃度を燃焼制御指標とするように構成されており、特にその酸素濃度検出手段２で検出した排ガス中酸素濃度の異常検出の検査手段は備えていなかった。そして、前記排ガスセンサの検出する検出値に異常がある場合或いは前記排ガスセンサが故障した場合には、前記燃焼制御指標とする排ガス中酸素濃度を、予め定められた設定値（例えば投入されたゴミを標準ゴミであるとして想定される排ガス中酸素濃度、或いは故障発生検出直前の排ガス中酸素濃度等）に固定して燃焼制御を続行するように構成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
つまり、上記従来の排ガスセンサにおいては、例えば検出する酸素濃度の値が設定された酸素濃度範囲から外れたことを知った現場作業者が、そのデータの状態から判断して異常か否かを判定していた。上記排ガスセンサの異常は、吸引管３ａからサンプリングされる排ガスを検査するガス検出素子３ｂを備える一般に多く用いられている構造の排ガスセンサ３（例えば図６参照）の場合には、前記吸引管３ａの腐食その他の原因により、前記ガス検出素子３ｂに導入される排ガスに外部からの漏洩空気が混入して、前記導入される排ガスの酸素含有量が高くなる場合があり、実際には排ガス中の酸素濃度は許容範囲（例えば６〜１４％）内にある（例えば７％）にも拘わらず、漏洩空気の混入によって異常な酸素濃度（例えば１５％）を示す場合、或いは前記ガス検出素子３ｂの劣化により、検出値が上下何れか一方にシフトする場合を例として挙げることができる。上記異常な酸素濃度が上記の例で１８％であれば、正常に火炉の燃焼が維持されている状態では、異常な値として判断できるが、このような状態で検出される酸素濃度が１３〜１４％であれば、実際には７％である場合であっても、炉の制御に携わるオペレータにとっては異常な範囲の酸素濃度ではなく、熟練者が他のプロセスデータを参照して異常と認識する場合を除き看過されてしまう。従って、このように許容範囲内でありながら異常な値を示している場合には、これが異常であると判断できるまでに長時間を要し、例えば、上記のように許容範囲の上限或いは下限に近い値を示している場合には、早くても２〜３時間、長い場合には２〜３日を要し、その間、誤ったデータに基づいて炉の燃焼制御を維持することになり、排ガス中有害成分を許容成分範囲内に維持できなくなるおそれがあった。実際に排ガス中酸素濃度を連続記録した例を図７にグラフとして示したが、火炉内の燃焼状態が安定していても、ゴミの質及び燃焼状態の時間に伴う変化に従って可成りの幅でデータが変動しており、このデータの異常を判別するのは容易ではない。さらに、一旦前記排ガスセンサに異常を発見した後は、排ガス中酸素濃度の検出値の如何に関わらず設定値（例えば８％）に固定されれば、排ガス成分の異常を直接抑制することが困難になると言う問題を有している。
そこで、本発明の排ガスセンサの異常検出方法は、上記の問題点を解決し、火炉における他の燃焼制御指標に基づき排ガスセンサの異常を検出するとともに、排ガス成分を許容範囲内に安定して維持するための手段を提供することを目的とし、さらに、本発明のゴミ焼却炉は、排ガスセンサの異常を検出可能とするとともに、前記排ガスセンサの異常に対しても燃焼制御を正常に維持可能とする点を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
〔特徴構成〕
上記の目的のための本発明の排ガスセンサの異常検出方法の第１特徴構成は、請求項１に記載の如く、所定時間内に火炉に投入された平均ゴミ重量と、前記平均ゴミ重量に対する推定燃焼発熱量とを基に、前記平均ゴミ重量に対する推定理論酸素量を演算導出して、前記推定理論酸素量が、前記所定時間内に前記火炉に供給された空気中の酸素量から消費されたものとして排ガス中の推定平均酸素濃度を演算導出し、排ガスセンサで検出した排ガス中酸素濃度が前記演算導出した推定平均酸素濃度に基づいて設定される所定の許容範囲から逸脱する場合に、前記排ガスセンサに異常が発生したと判定する点にある。
【０００５】
また、本発明の第２特徴構成は、請求項２に記載の如く、廃熱ボイラを備えるゴミ焼却炉に対して、前記第１特徴構成における推定燃焼発熱量を、所定時間内に前記廃熱ボイラに供給された給水のエンタルピと、前記所定時間内に前記廃熱ボイラで発生した蒸気の流量及びエンタルピと、排ガス路における排ガス流量と、排ガスの温度とに基づき、
Ｑｏ ＝Ｇｓ ×（Ｉｓ −Ｉｗ ）＋Ｇｇ ×Ｃｐ ×Ｔｇ
（ただし、Ｑｏ は前記火炉からの出熱量、Ｇｓ は前記蒸気の流量、Ｉｓ は前記蒸気のエンタルピ、Ｉｗ は前記給水のエンタルピ、Ｇｇ は前記排ガス流量、Ｔｇ は前記排ガスの温度、Ｃｐ は前記排ガスの温度Ｔｇ における定圧比熱）
を基に、前記所定時間内の平均値として求められた出熱量と、前記火炉に備えるバーナへの前記所定時間内の燃料供給量と、前記バーナへの燃料の発熱量と、前記所定時間内に前記火炉に供給された空気の供給量と、前記空気の温度と、前記空気の予熱に要した熱量とを基に、
Ｑｉ ＝Ｆｆ ×Ｈｆ ＋Ｆａ ×Ｃｐａ×Ｔａ ＋Ｈａ ＋Ｑｉｎ
（ただし、Ｑｉ は前記火炉への入熱量、Ｆｆ は前記バーナへの前記所定時間内の燃料供給量、Ｆａ は前記空気の供給量、Ｃｐａは空気の温度Ｔａ における定圧比熱、Ｔａ は前記空気の温度、Ｈａ は前記空気の予熱に要した熱量、Ｑｉｎは前記その他の入熱量）
によって、前記所定時間内の平均値として求められた入熱量と、前記所定時間内に前記火炉に投入されたゴミの重量とから、
Ｈｕ ＝（Ｑｏ −Ｑｉ ）／Ｇｒ
（ただし、Ｈｕ はゴミの平均低位発熱量、Ｑｏ は前記出熱量、Ｑｉ は前記火炉への入熱量、Ｇｒ は前記ゴミの重量）
として、所定時間内に火炉に投入されたゴミの平均低位発熱量を演算導出し、前記所定時間内に前記火炉に投入されたゴミの重量に対する推定理論酸素量を、所定の関係式（例えば実験式）に基づいて前記平均低位発熱量を基に演算導出して、前記推定理論酸素量が前記所定時間内に前記火炉に供給した空気中の酸素量から消費されたものとして排ガス中の推定平均酸素濃度を算出し、排ガスセンサで検出した排ガス中酸素濃度が前記推定平均酸素濃度に基づいて設定される所定の許容範囲から逸脱した場合に、前記排ガスセンサに異常が発生したと判定する点にある。前記許容範囲は、例えば前記排ガスセンサの検出誤差限界を上下限として設定することができる。
【０００６】
さらに、本発明の第３特徴構成は、請求項３に記載の如く、前記第１又は第２特徴構成における推定平均酸素濃度を、設定時間後の排ガス中の酸素濃度として求める点にある。例えば、前記設定時間は、火炉から排ガスセンサ設置場所までの排ガス路の排ガス流通所要時間として設定される。
【０００７】
また、本発明の第４特徴構成は、請求項４に記載の如く、前記第１特徴構成〜第３特徴構成の何れかにおける許容範囲を設定するのに、投入されたゴミが高質ゴミであるとして求めた平均低位発熱量を基に推定平均酸素濃度を演算導出した結果を上限値とし、投入されたゴミが低質ゴミであるとして求めた平均低位発熱量を基に前記推定平均酸素濃度を演算導出した結果を下限とする点にある。つまり、前記許容範囲は、排ガスセンサが検出する可能性のある酸素濃度の最大範囲とする。
【０００８】
上記の目的のための本発明のゴミ焼却炉の第５特徴構成は、請求項５に記載の如く、火炉に投入されたゴミに対してその平均低位発熱量を演算導出する発熱量推定手段と、前記平均低位発熱量と前記火炉に供給した空気量とに基づき前記排ガス路における排ガス中の推定平均酸素濃度を推定する酸素残量推定手段と、前記排ガスセンサで検出した排ガス中酸素濃度が前記推定平均酸素濃度に基づいて設定される所定の許容範囲から逸脱した場合に、前記排ガスセンサに異常が発生したと判定する検査手段を設けて構成してある点にある。
【０００９】
また、本発明の第６特徴構成は、請求項６に記載の如く、前記第５特徴構成における火炉を制御する燃焼制御手段を、検査手段で排ガスセンサに異常が発生したと判定された場合の燃焼制御指標を、前記排ガスセンサで検出する排ガス中酸素濃度に代えて、酸素残量推定手段で推定した推定平均酸素濃度とするように構成してある点にある。つまり、前記排ガスセンサの検出値に異常が認められた場合には、燃焼制御指標として前記推定平均酸素濃度を代替燃焼制御指標とする。
【００１０】
〔各特徴構成の作用効果〕
上記第１特徴構成によれば、客観的且つ合理的な基準で早期に排ガスセンサの異常を判定できるようになる。つまり、推定した燃焼発熱量に基づき排ガス中の酸素濃度を推定し、これに基づいて前記排ガスセンサの検出値の真否を判断するから、異常の判定に実際に燃焼しているゴミの性状が反映され、客観的且つ合理的な判断基準となる。即ち、平均ゴミ重量は実測値に基づくものであり、これを基に前記燃焼発熱量を推定するから、平均的には精度よく理論酸素量を推定することが可能であり、従って、演算導出した推定理論酸素量には信頼性がある。この理論酸素量に基づいて残存酸素量を推定して、排ガス中の酸素濃度を推定するから、演算導出した推定平均酸素濃度には制御指標となし得る程度の信頼性がある。この推定平均酸素濃度に基づき前記排ガスセンサの異常を判定するから、判断に信頼性がある。尚、前記推定平均酸素濃度は、あくまで推定値であるから、上記のように信頼性は認められるが、直接制御入力とするのは実測値であればさらに好ましく、前記排ガスセンサに異常が発生したときにこれを代替指標とすることに意義があるのである。例えば前記平均低位発熱量は、火炉の熱収支計算によって推定可能であり、前記推定理論酸素量（Ｓｏｅ）は経験的に、
Ｓｏｅ ＝（ａ×Ｈｕ ＋ｂ）× Ｇｒ
（ただし、Ｈｕ はゴミの平均低位発熱量、Ｇｒ はゴミの平均重量、ａ及びｂは係数で、実測値に基づき設定されたもの）
として推定可能であり、これに基づき、前記推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）は、
Ｐｏｅ ＝（Ｆａ × ０．２１ − Ｓｏｅ ）／ Ｆａ
（ただし、Ｆａ は火炉への供給空気量）
として推定することが可能である。
その結果、排ガスセンサの出力によって燃焼制御を行いながら、前記排ガスセンサの出力に異常が認められれば、代替制御指標を用いて制御を続行することが可能であり、排ガス成分の制御（殊にダイオキシン、窒素酸化物等の有害成分の排出抑制）の設定条件からの乖離を回避できるようになる。
【００１１】
上記第２特徴構成によれば、廃熱ボイラを備えるゴミ焼却炉に対しては、前記第１特徴構成における推定平均酸素濃度を、火炉内でのゴミの燃焼の実際に即した値として推定できる。つまり、ゴミ焼却炉の各プロセスデータに基づき熱収支計算を行って、その入出熱バランスから前記第１特徴構成におけるゴミの平均低位発熱量を演算導出するから、変動の激しい燃焼でありながら、平均的な低位発熱量を実際に即して推定できる。このゴミの平均低位発熱量から、実測値に基づく所定の関係式に基づき、火炉に投入されたゴミに対する理論酸素量を求めることにより、所定時間内の平均値として排ガス中の酸素濃度を推定できるから、推定した推定平均酸素濃度に基づいて検出される可能性のある酸素濃度の上下限を定めれば、前記排ガスセンサの検出許容範囲を設定できる。詳しくは、
Ｑｏ ＝Ｇｓ ×（Ｉｓ −Ｉｗ ）＋Ｇｇ ×Ｃｐ ×Ｔｇ
（ただし、Ｑｏ は前記火炉からの出熱量、Ｇｓ は前記蒸気の流量、Ｉｓ は前記蒸気のエンタルピ、Ｉｗ は前記給水のエンタルピ、Ｇｇ は前記排ガス流量、Ｔｇ は前記排ガスの温度、Ｃｐ は前記排ガスの温度Ｔｇ における定圧比熱）
として、所定時間内に火炉から取り出された熱量を、前記所定時間内の平均値として求められた出熱量として求め、
Ｑｉ ＝Ｆｆ ×Ｈｆ ＋Ｆａ ×Ｃｐａ×Ｔａ ＋Ｈａ ＋Ｑｉｎ
（ただし、Ｑｉ は前記火炉への入熱量、Ｆｆ は前記バーナへの前記所定時間内の燃料供給量、Ｆａ は前記空気の供給量、Ｃｐａは空気の温度Ｔａにおける定圧比熱、Ｔａ は前記空気の温度、Ｈａ は前記空気の予熱に要した熱量、Ｑｉｎは前記その他の入熱量）
として、前記所定時間内の平均値として前記火炉への入熱量を求め、
これらを基に、
Ｈｕ ＝（Ｑｏ −Ｑｉ ）／Ｇｒ
（ただし、Ｈｕ はゴミの平均低位発熱量、Ｑｏ は前記出熱量、Ｑｉ は前記火炉への入熱量、Ｇｒ は前記ゴミの投入量）
として、所定時間内に火炉に投入されたゴミの平均低位発熱量を演算導出し、前記所定時間内に前記火炉に投入されたゴミに対する推定理論酸素量を、例えば、
Ｓｏｅ ＝（ａ×Ｈｕ ＋ｂ）× Ｇｒ
として求めれば、前記推定理論酸素量が、前記所定時間内に前記火炉に供給した空気中の酸素量から消費されたものとして、例えば、
Ｐｏｅ ＝（Ｆａ × ０．２１ − Ｓｏｅ ）／ Ｆａ
（ただし、Ｆａ は火炉への供給空気量）
として排ガス中の推定平均酸素濃度を算出できる。これに基づいて前記排ガスセンサに異常が発生したと判定する許容範囲を設定することができる。前記推定平均酸素濃度は、前記排ガスセンサで検出した排ガス中酸素濃度とは大きく離れていないはずであるから、前記推定平均酸素濃度に基づいて設定される許容範囲から逸脱した場合には確実に前記排ガスセンサに異常が発生したとすることができる。
【００１２】
上記第３特徴構成によれば、前記第１又は第２特徴構成における平均低位発熱量と推定平均酸素濃度との検出時期の時間的なずれを補正して、検出値と限界値との間の変動の時間的ずれによる、前記検出値即ち排ガス中酸素濃度が、前記限界値即ち許容範囲の上下限値の曲線から時間軸方向に逸脱した結果を異常と判定することを防止でき、異常の判定がより正確になる。
【００１３】
上記第４特徴構成によれば、前記第１特徴構成〜第３特徴構成の何れかにおける許容範囲を、火炉内の実際のゴミの燃焼量に対応して上限値と下限値を設定でき、しかも排ガス中の酸素濃度の物理的に推定される可能領域を前記上限値と下限値との設定基準としてあるから、前記上限値及び前記下限値に基づき設定された許容範囲を逸脱する排ガス中の酸素濃度が検出されれば、明らかに異常であると言えるから、異常の判定がより正確になる。
【００１４】
上記第５特徴構成によれば、排ガスセンサに異常が発生した場合の対処が容易になる。つまり、発熱量推定手段で演算導出したゴミの平均低位発熱量から理論的にゴミの燃焼に必要とされる空気量が求められるから、酸素残量推定手段によって実際に火炉に供給された空気量との差から排ガス中の推定平均酸素濃度を求め、排ガスセンサで検出した排ガス中酸素濃度がその推定平均酸素濃度に基づいて設定される許容範囲の上限を超え、或いは下限未満となった状態を検査手段で異常と判定するようにしてあるから、排ガスセンサの検出値を合理的に判定でき、固定的に設定された上下限により判定する場合には異常な値を正常な値と誤認する異常な検出値であってもこれを異常と判定できるようになる。従って、異常な値を出力している排ガスセンサからの排ガス中酸素濃度によって燃焼制御を行い、排ガス成分が設定条件から外れた状態を継続することを防止できる。
その結果、前記第１特徴構成と同様に、排ガスセンサの出力によって燃焼制御を行いながら、前記排ガスセンサの出力に異常が認められれば、代替制御指標を用いて制御を続行することが可能であり、排ガス成分の制御（殊にダイオキシン、窒素酸化物等の有害成分の排出抑制）の設定条件からの乖離を回避できるようになる。
【００１５】
上記第６特徴構成によれば、排ガスセンサに異常が発生した場合においても、排ガス成分を設定条件に維持した状態でゴミ焼却炉の運転制御を継続できるようになる。つまり、前記第５特徴構成における火炉を制御する燃焼制御手段を、検査手段で排ガスセンサに異常が発生したと判定された場合にも、前記排ガスセンサで検出する排ガス中酸素濃度に代わる代替燃焼制御指標として、酸素残量推定手段で推定した推定平均酸素濃度を用いるから、平均化された指標であるために、動的応答性は前記排ガス中酸素濃度と同等ではないが、排ガス成分が設定成分条件から大きく外れることはなく、有害物（例えばダイオキシン、窒素酸化物等）の排出を充分に抑制できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
上記本発明のゴミ焼却炉及びこれに適用可能な排ガスセンサの異常検出方法の実施の形態の一例について、以下に、図面を参照しながら説明する。尚、前記従来の技術において説明した要素と同じ要素並びに同等の機能を有する要素に関しては、先の図５及び図６に付したと同一の符号を付し、詳細の説明の一部は省略する。
ゴミ焼却炉は、燃焼制御手段１を備えており、前記燃焼制御手段１には、単位時間当たりに給塵機構１１から火炉１０に投入されるゴミの投入量と、前記火炉１０に投入されたゴミのゴミ質（低位発熱量により区分される）等に応じて、移動式火床１２を構成するストーカ機構の搬送速度を調節するゴミ搬送制御手段１ａと、前記ゴミの投入量、前記ストーカ機構によるゴミの搬送速度、燃焼帯１２Ｂにおけるゴミの燃え切り位置、廃熱ボイラ２０の蒸気発生量等のプロセスデータに基づき前記火炉１０内に供給される空気の量を調節する火炉供給空気制御手段１ｂと、前記火炉１０からの燃焼ガスの二次燃焼条件を好適に維持し、且つ、酸素濃度検出手段２で検出する排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） を所定の許容範囲から逸脱しないように二次燃焼室１３に供給する二次空気の量を調節する二次燃焼制御手段１ｃとを設けて、移動式火床１２上での所定量のゴミの燃焼を良好に維持しながら、炉出口の排ガス温度を所定範囲内に安定させながら、排ガス中の酸素濃度を所定範囲内に維持して、ダイオキシン、窒素酸化物等の有害成分の放出を低減し、前記有害成分の排出量を所定値以下に維持できるように構成してある。
【００１７】
前記酸素濃度検出手段２は、除塵装置であるバグフィルタ１５と洗煙装置１６との間の排ガス路１４に配置した従来と同様の構造の排ガスセンサ３を備えて、前記排ガスセンサ３からの入力値により排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） を検出するように構成してある。そして、前記酸素濃度検出手段２の検出する排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） が基準範囲内にあるか否かを検査して前記排ガスセンサ３の異常を検出するための検査手段４と、燃焼制御に伴って取得される炉の各種状態量から前記燃焼帯１２Ｂ上のゴミの所定時間（ｔｓ） 内の平均低位発熱量（Ｈｕ） を推定する発熱量推定手段５と、前記検査手段４の検査結果で前記排ガスセンサ３が異常であると判定された際の前記酸素濃度検出手段２からの排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） に代わる代替燃焼制御指標として排ガス中の推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）の前記所定時間 （ｔｓ）内の平均値を推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）として推定し、同時に、前記排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） が所定範囲内にあるか否かを検査手段４で検査するための前記所定範囲の上限酸素濃度（ＬＨ） と下限酸素濃度（ＬＬ） とを演算導出する酸素残量推定手段６とを設けてある。
【００１８】
前記発熱量推定手段５では、前記所定時間（ｔｓ） 当たりのゴミ焼却量（Ｇｒ） と前記炉内の発生熱量（Ｈ）とから、前記平均低位発熱量（Ｈｕ） を求めるが、前記発生熱量（Ｈ）は、例えば、前記廃熱ボイラ２０へのボイラ給水のエンタルピをＩｗ とし、同じくボイラ出口蒸気のエンタルピをＩｓ とし、前記廃熱ボイラ２０のボイラ効率をηとし、前記廃熱ボイラ２０の発生蒸気量をＧｓ とし、その他の火炉１０への入熱量をＨｍとして、
Ｈ ＝ Ｇｓ ×（Ｉｓ − Ｉｗ ）／η − Ｈｍ
として求め、前記発生熱量（Ｈｂ） と、前記所定時間（ｔｓ） 内のゴミ焼却量（Ｇｒ） とから、
Ｈｕ ＝ Ｈ ／Ｇｒ
として平均低位発熱量（Ｈｕ） を求める。尚、ボイラを備えず、排ガスに空気及び冷却水を混入して冷却する排ガス冷却機構としてガス冷却室を備えるゴミ焼却炉においては、前記発生熱量（Ｈ）は、排ガスの温度を基に、上記の式に、水蒸気を除く排ガスの顕熱を加え、前記発生蒸気量（Ｇｓ） の代わりに前記排ガスに混入する冷却水の供給量を与え、前記発生蒸気のエンタルピ（Ｉｓ） の代わりに、前記排ガスの温度における常圧蒸気のエンタルピを与え、前記ボイラ給水のエンタルピ（Ｉｗ） を与え、燃焼用空気の持ち込み熱量と、前記ガス冷却室１９に供給される冷却空気の持ち込み熱量とを前記その他の火炉１０への入熱量（Ｈｍ） として与えれば求めることができる。ここで、前記所定時間（ｔｓ） 内のゴミ焼却量（Ｇｒ） は、単位時間当たりに前記火炉１０に投入されたゴミ重量（Ｇ）から前記所定時間（ｔｓ） 内の焼却量をして換算する。
【００１９】
前記検査手段４は、前記投入されたゴミが低位発熱量の高い高質ゴミ（例えば低位発熱量２３００ｋｃａｌ／ｋｇに相当）であるとして前記酸素残量推定手段６で推定した推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）を上限酸素濃度（ＬＨ） とし、前記投入されたゴミが低位発熱量の低い低質ゴミ（例えば低位発熱量１０００ｋｃａｌ／ｋｇに相当）であるとして前記酸素残量推定手段６で推定した推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）を下限酸素濃度（ＬＬ） として、前記酸素濃度検出手段２の検出した排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） が前記上限酸素濃度（ＬＨ） を超え、或いは前記下限酸素濃度（ＬＬ） に満たない場合に、前記排ガスセンサ３に異常が発生したものと判定するように構成してある。つまり、低位発熱量の最大のものと最低のもの、即ち、最高低位発熱量と、最低低位発熱量とを想定して、夫々に対して求められる酸素消費量から推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）の最高値と最低値を、前記上限酸素濃度（ＬＨ） と前記下限酸素濃度（ＬＬ） として求める。例えば図２に示したように、排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） が前記上限酸素濃度（ＬＨ） と前記下限酸素濃度（ＬＬ） との間に収まっているので、前記検査手段４では排ガスセンサ３の異常を検出しないが、前記排ガスセンサ３に異常が発生すれば、その検出値は通常、前記上限酸素濃度（ＬＨ） 側か、前記下限酸素濃度（ＬＬ） 側にシフトするので、何れか一方に連続して逸脱する値が検出されれば、前記検査手段４では前記排ガスセンサ３の異常を検出することになる。こうして前記検査手段４で異常を検出すると、この出力を受けて、燃焼制御手段１では、前記排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） の値の如何に関わらず、前記推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）を燃焼制御指標として制御を続行する。従って、上記の構成によれば、前記排ガスセンサ３に異常が検出されても、支障なく燃焼制御を維持続行することが可能である。
【００２０】
前記酸素残量推定手段６は、前記単位時間当たりに前記火炉１０に投入されたゴミ重量（Ｇ）に対して前記発熱量推定手段５で演算導出した平均低位発熱量（Ｈｕ） に応じて求められる理論空気量（Ｆａｓ）と、前記ゴミ焼却量（Ｇｒ） とから、燃焼用空気としての所要空気量Ｆａ を推定し、炉内に供給された総空気量（Ｆａ） と比較して推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）を求めるように構成してある。つまり、各ゴミ質に対して予め求められている代表的成分組成に基づき、ゴミの中の炭素、水素、酸素、硫黄の夫々につき燃焼に要する酸素量を算出して、夫々の酸素量の合計値を基に理論空気量Ｆａｓを求めた結果に基づき予め求めてあるゴミの低位発熱量に対する線形関係式に前記平均低位発熱量（Ｈｕ） を当てはめて理論空気量（Ｆａｓ）を求める。求めた理論空気量（Ｆａｓ）とゴミ焼却量（Ｇｒ） とから前記所要空気量（Ｆａ） が得られる。以上の結果から、前記所要空気量（Ｆａ） 中の酸素全量が前記総空気量（Ｆａ） の含有酸素から消費されたとして推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）を求める。尚、二次燃焼室１３以後の排ガス路１４に空気の流入（例えば冷却用空気の混入、或いは漏洩空気の漏れ込み）量が補正できれば、これらの要因について補正すればよい。ここで、前記ゴミ焼却量（Ｇｒ） は、炉内への入熱量（Ｑｉ） と、炉からの出熱量（Ｑｏ） と、前記発熱量推定手段５で演算導出した前記所定時間（ｔｓ） 内の平均低位発熱量（Ｈｕ） とから、
Ｇｒ ＝ （ Ｑｏ − Ｑｉ ） ／Ｈｕ
として求める。尚、前記出熱量（Ｑｏ） と前記入熱量（Ｑｉ） とは、夫々、
Ｑｏ ＝Ｇｓ ×（Ｉｓ −Ｉｗ ）＋Ｇｇ ×Ｃｐ ×Ｔｇ
（ただし、Ｑｏ は前記火炉からの出熱量、Ｇｓ は前記蒸気の流量、Ｉｓ は前記蒸気のエンタルピ、Ｉｗ は前記給水のエンタルピ、Ｇｇ は前記排ガス流量、Ｔｇ は前記排ガスの温度、Ｃｐ は前記排ガスの温度Ｔｇ における定圧比熱）
Ｑｉ ＝Ｆｆ ×Ｈｆ ＋Ｆａ ×Ｃｐａ×Ｔａ ＋Ｈａ ＋Ｑｉｎ
（ただし、Ｑｉ は前記火炉への入熱量、Ｆｆ は前記バーナへの前記所定時間内の燃料供給量、Ｆａ は前記空気の供給量、Ｃｐａは空気の温度Ｔａ における定圧比熱、Ｔａ は前記空気の温度、Ｈａ は前記空気の予熱に要した熱量、Ｑｉｎは前記その他の入熱量）
として求めることができる。
【００２１】
前記酸素残量推定手段６における推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）の導出の一例を説明すると、例えば表１に示すデータから、
【００２２】
【表１】
【００２３】
Ｓｏｅ ＝８．８９ＰＣ ＋２６．７（ＰＨ − ＰＯ ／８）＋ ３．３３ＰＳ
として推定理論酸素量（Ｓｏｅ）を近似的に求める。この推定理論酸素量（Ｓｏｅ）から、夫々について理論空気量（Ｆａｓ）が求められる（表２参照）。
【００２４】
【表２】
【００２５】
以上の結果を基に、理論空気量（Ｆａｓ）に対して、表２に示した３点の低位発熱量（Ｈｕ’）に基づく線形近似式を導出し、
Ｆａｓ ＝ ０．９３ × １０−３Ｈｕ ＋ ０．４７
として前記理論空気量（Ｆａｓ）を求める。この理論空気量（Ｆａｓ）と、前記総空気量（Ｆａ） とから、前記推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）は、
Ｐｏｅ ＝（Ｆａ − Ｆａｓ ） × ０．２１ ／ Ｆａ
として求められる。上記のようにして求めた推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）を、実際の酸素濃度検出手段２の検出結果である排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） と比較した線図を図３に示したが、図示の通り両者は可成りよく一致した挙動を示し、少なくとも２％以内の誤差範囲に収まっている。尚、同図に示した推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）は、３時間移動平均値に基づく熱収支計算から得た平均低位発熱量（Ｈｕ） を基に演算導出したものであり、前記平均低位発熱量（Ｈｕ） をより短い時間の移動平均値から求めるようにすれば前記誤差範囲は小さくできる。
【００２６】
実際の酸素濃度検出手段２の検出結果である排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） （実線で表示）と共に、前記検査手段４に与える前記上限酸素濃度（ＬＨ） と前記下限酸素濃度（ＬＬ） （共に一点鎖線で表示）とを図２に示したが、前記上限酸素濃度（ＬＨ）と前記下限酸素濃度（ＬＬ） は、前記酸素残量推定手段６で、高質ゴミを仮定した低位発熱量と、低質ゴミを仮定した低位発熱量を夫々平均低位発熱量（Ｈｕ） として上式に与えた結果に基づき、推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）を夫々演算導出したものである。尚、前記排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） は、前記上限酸素濃度（ＬＨ） と前記下限酸素濃度（ＬＬ） に対して時間軸上で１分遅らせてある。ここに、上記１分は、ここで想定したゴミ焼却炉における廃熱ボイラ２０からの排ガスが排ガスセンサ３に至るまでの所要時間である。こうして時間的なずれを補正することによって、発熱量に基づく推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）と実測された排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） との同期を図ることが可能である。
【００２７】
上記のようにして前記酸素残量推定手段６で求めた推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）を、前記検査手段４においては、ゴミ質を前記最高低位発熱量の高質ゴミ（例えばＨｕ ＝２３００）として推定した推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）を前記上限酸素濃度（ＬＨ） とし、ゴミ質を前記最低低位発熱量の低質ゴミ（例えばＨｕ ＝１０００）として推定した推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）を前記下限酸素濃度（ＬＬ） として、前記排ガスセンサ３の検査に用い、前記排ガスセンサ３の検出値を異常と判断した場合には、前記発熱量推定手段５で推定した前記平均低位発熱量（Ｈｕ） に基づき前記酸素残量推定手段６で求めた推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）を、前記排ガスセンサ３からの排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） に代わる制御指標として、前記燃焼制御手段１における燃焼制御を継続する。尚、異常を検出する場合についての線図は省略したが、通常想定される異常の場合には、前記排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） は上下何れか一方にシフトするので、図２に示したように、前記排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） に対してほぼ同じ挙動を示す前記上限酸素濃度（ＬＨ） と前記下限酸素濃度（ＬＬ） との間の許容範囲からは連続して、或いは頻繁に何れか一方に逸脱した値を示すようになり、前記排ガスセンサ３の異常を極めて容易に判定できるようになる。このような構成の場合には、サンプリングの都度連続する逸脱により前記排ガスセンサの異常を判定できる。
【００２８】
上記実施の形態における各算出計算について例を挙げて説明すれば、前記平均低位発熱量（Ｈｕ） は、前記発生熱量Ｈと、前記単位時間（ｔｓ） 当たりに火炉１０に投入されたゴミ重量（Ｇ）とから、
Ｈｕ ＝ Ｈ ／（Ｇ × ｔｓ）
として求めることができる。尚、前記発生熱量（Ｈ）は、
ボイラ給水のエンタルピＩｗ ：１５１．０（ｋｃａｌ／ｋｇ）
出口蒸気のエンタルピＩｓ ：７０７．９（ｋｃａｌ／ｋｇ）
（但し、蒸気温度 ２７１．０℃、蒸気圧力 １８ｋｇ／ｃｍ２とした。）
ボイラ効率η ：６８．７（％）
他の入熱量Ｈｍ ：１０００（ｋｃａｌ／ｋｇ）
として、蒸気発生量（Ｇｓ） から
Ｈ ＝ Ｇｓ ×（Ｉｓ − Ｉｗ ）／η − Ｈｍ
の式を基に求めた。
【００２９】
上述の検査手段４による排ガスセンサ３の異常判定は、毎分１回のデータサンプリングの都度１回実行される。ここで、燃焼制御手段１における制御指令は、上述の検査手段４によるその間の検査結果に基づく判定の後に発せられるのである。従って、前記排ガスセンサ３に異常が生じて、酸素濃度検出手段２から排ガス中酸素濃度の異常な検出値が入力されれば、直ちにその入力値に拘わらず、酸素残量推定手段６からの推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）が代替指標として用いられ、この推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）に基づいて燃焼制御が行われるようになる。この場合には、排ガスセンサの異常を表示すると同時に制御指標が代替指標に切り替えられていることを表示するように燃焼制御手段を構成しておけば、前記排ガスセンサ３の点検ないしは交換も時機を失することなく容易になる。
【００３０】
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。
〈１〉上記実施の形態に於いては、排ガス路１４に廃熱ボイラ２０を備えるゴミ焼却炉に本発明を適用した例について説明したが、廃熱ボイラを備えないゴミ焼却炉であってもよく、この場合には、例えば図４に示すように、移動式火床１２の乾燥帯１２Ａの天井壁に、前記乾燥帯１２Ａに臨ませて設けた赤外線検知手段５ａを用いて検出した温度により前記乾燥帯１２Ａのゴミの低位発熱量を推定する発熱量推定手段５を設けてあればよく、前記赤外線検知手段５ａに透過波長３．６〜４μｍのフィルタを取り付けておけば、火炎中の一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、窒素酸化物、硫黄酸化物、水蒸気等の赤外線エネルギー吸収の影響を抑制できる。尚、この発熱量推定手段５は、前記乾燥帯１２Ａ上のゴミの推定発熱量Ｈｕｅを以下のようにして推定するものである。つまり、前記乾燥帯１２Ａへの送風量が基準流量である場合には、単位時間当たりのゴミ表面温度の平均値が第１基準温度（例えば９００℃）以下であれば低位発熱量Ｈｕ の小さい低質ゴミ（例えばＨｕｅ＝１０００）であり、第２基準温度（例えば１０００℃）以上であれば低位発熱量（Ｈｕ） の大きい高質ゴミ（例えばＨｕｅ＝２３００）であり、前記第１基準温度と前記第２基準温度との間にあれば基準ゴミ（例えばＨｕｅ＝１７００）であると推定するのである。このゴミ表面の基準温度の段階を細かく設定すれば、推定発熱量（Ｈｕｅ）を詳細に推定できるようになる。そして、前記検査手段における上限酸素濃度（ＬＨ） 及び下限酸素濃度（ＬＬ） としては上記実施の形態において説明したように、高質ゴミ（例えばＨｕ ＝２３００）及び低質ゴミ（例えばＨｕ ＝１０００）に対して前記酸素残量推定手段６で推定した推定酸素濃度 （Ｐｏｅ） を用い、前記検査手段４で前記排ガスセンサ３の検出値が異常であると判定した場合には、上記発熱量推定手段５で推定した推定発熱量（Ｈｕｅ）を基に前記酸素残量推定手段６で推定した推定酸素濃度Ｐｏｅを、燃焼制御手段１における排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） に対する代替指標として用いるのである。
〈２〉上記実施の形態に於いては、排ガス路１４に廃熱ボイラ２０を備えるゴミ焼却炉に本発明を適用した例について説明したが、廃熱ボイラを備えないゴミ焼却炉であってもよく、この場合には、例えば前記図４に示すように、ガス冷却機構１９を備える場合には、前記廃熱ボイラ２０の熱収支に代えて、このガス冷却機構１９に供給した空気の量とその含有酸素量を前記推定酸素濃度Ｐｏｅを推定する前記酸素残量推定手段６における演算パラメータに加えればよい。
〈３〉上記実施の形態に於いては、上限酸素濃度（ＬＨ） として最高低位発熱量の高質ゴミ（Ｈｕ ＝２３００）として推定した推定酸素濃度（Ｐｏｅ）を用い、下限酸素濃度（ＬＬ） として最低低位発熱量の低質ゴミ（Ｈｕ ＝１０００）として推定した推定酸素濃度（Ｐｏｅ）を用いて、検査手段４において排ガスセンサ３の検査を行う例について説明したが、前記発熱量推定手段５で推定した推定発熱量（Ｈｕｅ）に基づき、求めた推定酸素濃度（Ｐｏｅ）を用いて、予め設定された許容範囲を与えて前記上限酸素濃度（ＬＨ） と前記下限酸素濃度（ＬＬ） とを設定して前記検査手段４における前記排ガスセンサ３の検査に用いるようにしてもよい。このようにすれば、絶対偏差に基づいて検査を行うことになるから、検査条件が時によって異なることを回避できる。この場合の許容範囲は、例えば、予め検定されている前記ガス検出素子３ｂぼ検出誤差を基に設定されてあってもよい。
〈４〉上記実施の形態に於いては、酸素残量推定手段６を、酸素濃度検出手段２からの排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） に代わる代替燃焼制御指標として排ガス中の推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）の前記所定時間 （ｔｓ）内の平均値を推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）として推定し、同時に、前記排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） が所定範囲内にあるか否かを検査手段４で検査するための前記所定範囲の上限酸素濃度（ＬＨ） と下限酸素濃度（ＬＬ） とを演算導出するように構成した例を示したが、前記所定範囲の上下限の演算導出は、他の手段で行ってもよく、上下限として、固定した値、例えば、炉の構成から考えられる、排ガス路１４における最高酸素濃度と最低酸素濃度を、前記上限酸素濃度（ＬＨ） と前記下限酸素濃度（ＬＬ） とに設定してもよい。
〈５〉上記実施の形態に於いては、演算導出した３点の低位発熱量（Ｈｕ’）に基づく線形近似式を導出し、
Ｆａｓ ＝ ０．９３ × １０−３Ｈｕ ＋ ０．４７
として前記理論空気量（Ｆａｓ）を求める例を示したが、これは一例であって、近似式の係数は炉によって異なるものである。また、前記線形近似式の基準は、前記演算導出した３点の低位発熱量（Ｈｕ’）に限るものではなく、他の手段によって求めた低位発熱量と理論酸素量の値に基づくものであってもよい。例えば、異なる種類のゴミを実験的に燃焼させて、夫々の低位発熱量と理論酸素量とを求め、これを基に線形近似式を求めてもよい。さらに、前記近似式は多項式であってもよく、また非線形のものであってもよく、理論酸素量が容易に演算導出されるものであればよい。
〈６〉上記実施の形態においては、酸素残量推定手段６において推定理論酸素量（Ｓｏｅ） を求めて、求めた推定理論酸素量（Ｓｏｅ） から理論空気量（Ｓａｓ） を求める例について説明したが、理論空気量を直接推定するように構成してあってもよい。上記例においては、ゴミの成分から推定理論酸素量を求める式の各係数を０．２１で除したものに代えれば、推定理論空気量を求めることができる。つまり、推定理論酸素量を推定理論空気量とは実質的に等価なものとして扱える。
【００３１】
【実施例】
上記実施の形態における各算出計算について例を挙げて説明すれば、前記平均低位発熱量Ｈｕ を求めるのに、先ず、
前記発生熱量Ｈを、
ボイラ給水のエンタルピＩｗ ：１５１．０（ｋｃａｌ／ｋｇ）
出口蒸気のエンタルピＩｓ ：７０７．９（ｋｃａｌ／ｋｇ）
（但し、蒸気温度 ２７１．０℃、蒸気圧力 １８ｋｇ／ｃｍ２とした。）
ボイラ効率η ：６８．７（％）
他の入熱量Ｈｍ ：１０００（ｋｃａｌ／ｋｇ）
として、
Ｈ ＝ Ｇｓ ×（Ｉｓ − Ｉｗ ）／η − Ｈｍ
の式を基に、
Ｈ ＝ ８１０．６・Ｇｓ − １０００
として、発生蒸気量（Ｇｓ） の一次式として求める。
次に、前記推定理論酸素量Ｓｏｅ を、例えば表３に示すデータを基に、
【００３２】
【表３】
Ｓｏｅ ＝ ８．８９ＰＣ ＋ ２．６７（ＰＨ − ＰＯ ／８）＋ ３．３３ＰＳ
を基に、低質ゴミ及び高質ゴミ夫々のゴミ質に対して求めて、表４に示すように前記下限酸素濃度（ＬＬ） と前記上限酸素濃度（ＬＨ） の基準となる推定理論酸素量Ｓｏｅ を求めた。
【００３３】
【表４】
【００３４】
として求める。この推定理論酸素量Ｓｏｅ に基づき、前記下限酸素濃度（ＬＬ） と前記上限酸素濃度（ＬＨ） とを設定する。これら両推定理論酸素量Ｓｏｅ と、前記基準ゴミに対して求められた推定理論酸素量Ｓｏｅ から、夫々表５に示す理論空気量Ｆａｓを求めた。
【００３５】
【表５】
表５に示した３点の低位発熱量に対して、前記平均低位発熱量（Ｈｕ） に対応する線形近似式を、
Ｆａｓ＝ ０．９３ × １０−３Ｈｕ ＋ ０．４７
として前記理論空気量（Ｆａｓ）を求める式を得た。この式を用いて、前記総空気量（Ｆａ） に基づき、前記推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）を、
Ｐｏｅ ＝（Ｆａ − Ｆａｓ ） × ０．２１ ／ Ｆａ
として求める。
尚、前記ゴミ焼却量（Ｇｒ） は、前記発生熱量（Ｈ）と、先に求めた平均低位発熱量（Ｈｕ） とから、
Ｇｒ ＝ Ｈ ／Ｈｕ
として求めることができる。
【００３６】
上記手順により酸素残量推定手段６で求めた推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）と前記酸素濃度検出手段２で検出した排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） とを図３に示した。図示のように、３時間移動平均値に基づく慣性の大きい熱的計算結果である前記推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）は、前記酸素濃度検出手段２の検出した排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） に対して、時間的にややずれてはいるものの、可成りよく一致した挙動を示しており、前記酸素濃度検出手段２の排ガスセンサ３の検出する排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） の代替指標として好適であることがわかる。
【００３７】
尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるゴミ焼却炉の一例を示す説明図
【図２】排ガスセンサの異常判定の例を示す線図
【図３】本発明のよる推定平均酸素濃度を実測した排ガス中酸素濃度と比較する線図
【図４】本発明によるゴミ焼却炉の他の例を示す説明図
【図５】従来のゴミ焼却炉の一例の説明図
【図６】排ガスセンサの構造を示す要部断面説明図
【図７】排ガスセンサの異常検出を説明する線図
【符号の説明】
１ 燃焼制御手段
３ 排ガスセンサ
４ 検査手段
５ 発熱量推定手段
６ 酸素残量推定手段
１０ 火炉
１４ 排ガス路
２０ 廃熱ボイラ
Ｃｐ 排ガスの定圧比熱
Ｆａ 火炉への空気供給量
Ｇｒ 平均ゴミ重量
Ｇｓ 廃熱ボイラから発生する蒸気の流量
Ｈａ 火炉に供給した空気の予熱に要した熱量
Ｈｆ 供給される燃料の発熱量
Ｈｕ ゴミの平均低位発熱量
Ｉｓ 廃熱ボイラからの蒸気のエンタルピ
Ｉｗ 廃熱ボイラへの給水のエンタルピ
Ｐｏ 排ガス中酸素濃度
Ｐｏｅ 排ガス中の推定平均酸素濃度
Ｑｉ ゴミ焼却炉への入熱量
Ｑｉｎ その他の入熱量
Ｑｏ ゴミ焼却炉からの出熱量
Ｓｏｅ 火炉内のゴミに対する推定理論酸素量
Ｔａ 火炉への供給空気の温度
Ｔｇ 排ガスの温度
Ｇｇ 排ガスの流量
ｔｓ 所定時間
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガスセンサの異常検出方法及びゴミ焼却炉に関し、詳しくは、火炉からの排ガス路に排ガス中の酸素濃度を測定する排ガスセンサを備えて、前記排ガスセンサで検出する排ガス中酸素濃度を燃焼制御指標とするゴミ焼却炉における排ガスセンサの異常検出方法及び前記排ガスセンサの異常を検出しても燃焼制御を維持可能とするゴミ焼却炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ゴミ焼却炉においては、図５に示すように、火炉１０に、ホッパ１１ａに受け入れたゴミを前記火炉１０内に投入する給塵機構１１と、前記投入されたゴミを搬送しながら焼却するストーカ機構からなる移動式火床１２とを備えており、前記移動式火床１２は、前記給塵機構１１により投入されたゴミを搬送しながら加熱乾燥させる乾燥帯１２Ａと、前記乾燥帯１２Ａからのゴミを搬送しながら燃焼させて燃焼領域を形成する燃焼帯１２Ｂと、前記燃焼帯１２Ｂで燃え切ったゴミの燃焼残渣を搬送しながら灰化する後燃焼帯１２Ｃとに領域分割されており、前記燃焼領域からの燃焼ガスを上方に誘導して二次燃焼させる二次燃焼室１３を備え、前記二次燃焼室１３からの排ガスを煙突１８に導く排ガス路１４に、前記排ガスの熱によって蒸気を発生させる廃熱ボイラ２０と、前記廃熱ボイラ２０出口からの排ガス中の飛灰等の粉塵を除塵する除塵装置としてのバグフィルタ１５と、前記バグフィルタ１５で除塵した後の排ガスを洗浄する洗煙装置１６と、洗浄後の排ガスを煙突に向けて送り出す誘引送風機１７とをを順次配置して設けてあり、前記バグフィルタ１５と前記洗煙装置１６との間の排ガス路１４に備える排ガスセンサ３により排ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段２を設けて、前記酸素濃度検出手段２で検出する排ガス中酸素濃度を燃焼制御指標とするように構成されており、特にその酸素濃度検出手段２で検出した排ガス中酸素濃度の異常検出の検査手段は備えていなかった。そして、前記排ガスセンサの検出する検出値に異常がある場合或いは前記排ガスセンサが故障した場合には、前記燃焼制御指標とする排ガス中酸素濃度を、予め定められた設定値（例えば投入されたゴミを標準ゴミであるとして想定される排ガス中酸素濃度、或いは故障発生検出直前の排ガス中酸素濃度等）に固定して燃焼制御を続行するように構成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
つまり、上記従来の排ガスセンサにおいては、例えば検出する酸素濃度の値が設定された酸素濃度範囲から外れたことを知った現場作業者が、そのデータの状態から判断して異常か否かを判定していた。上記排ガスセンサの異常は、吸引管３ａからサンプリングされる排ガスを検査するガス検出素子３ｂを備える一般に多く用いられている構造の排ガスセンサ３（例えば図６参照）の場合には、前記吸引管３ａの腐食その他の原因により、前記ガス検出素子３ｂに導入される排ガスに外部からの漏洩空気が混入して、前記導入される排ガスの酸素含有量が高くなる場合があり、実際には排ガス中の酸素濃度は許容範囲（例えば６〜１４％）内にある（例えば７％）にも拘わらず、漏洩空気の混入によって異常な酸素濃度（例えば１５％）を示す場合、或いは前記ガス検出素子３ｂの劣化により、検出値が上下何れか一方にシフトする場合を例として挙げることができる。上記異常な酸素濃度が上記の例で１８％であれば、正常に火炉の燃焼が維持されている状態では、異常な値として判断できるが、このような状態で検出される酸素濃度が１３〜１４％であれば、実際には７％である場合であっても、炉の制御に携わるオペレータにとっては異常な範囲の酸素濃度ではなく、熟練者が他のプロセスデータを参照して異常と認識する場合を除き看過されてしまう。従って、このように許容範囲内でありながら異常な値を示している場合には、これが異常であると判断できるまでに長時間を要し、例えば、上記のように許容範囲の上限或いは下限に近い値を示している場合には、早くても２〜３時間、長い場合には２〜３日を要し、その間、誤ったデータに基づいて炉の燃焼制御を維持することになり、排ガス中有害成分を許容成分範囲内に維持できなくなるおそれがあった。実際に排ガス中酸素濃度を連続記録した例を図７にグラフとして示したが、火炉内の燃焼状態が安定していても、ゴミの質及び燃焼状態の時間に伴う変化に従って可成りの幅でデータが変動しており、このデータの異常を判別するのは容易ではない。さらに、一旦前記排ガスセンサに異常を発見した後は、排ガス中酸素濃度の検出値の如何に関わらず設定値（例えば８％）に固定されれば、排ガス成分の異常を直接抑制することが困難になると言う問題を有している。
そこで、本発明の排ガスセンサの異常検出方法は、上記の問題点を解決し、火炉における他の燃焼制御指標に基づき排ガスセンサの異常を検出するとともに、排ガス成分を許容範囲内に安定して維持するための手段を提供することを目的とし、さらに、本発明のゴミ焼却炉は、排ガスセンサの異常を検出可能とするとともに、前記排ガスセンサの異常に対しても燃焼制御を正常に維持可能とする点を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
〔特徴構成〕
上記の目的のための本発明の排ガスセンサの異常検出方法の第１特徴構成は、請求項１に記載の如く、所定時間内に火炉に投入された平均ゴミ重量と、前記平均ゴミ重量に対する推定燃焼発熱量とを基に、前記平均ゴミ重量に対する推定理論酸素量を演算導出して、前記推定理論酸素量が、前記所定時間内に前記火炉に供給された空気中の酸素量から消費されたものとして排ガス中の推定平均酸素濃度を演算導出し、排ガスセンサで検出した排ガス中酸素濃度が前記演算導出した推定平均酸素濃度に基づいて設定される所定の許容範囲から逸脱する場合に、前記排ガスセンサに異常が発生したと判定する点にある。
【０００５】
また、本発明の第２特徴構成は、請求項２に記載の如く、廃熱ボイラを備えるゴミ焼却炉に対して、前記第１特徴構成における推定燃焼発熱量を、所定時間内に前記廃熱ボイラに供給された給水のエンタルピと、前記所定時間内に前記廃熱ボイラで発生した蒸気の流量及びエンタルピと、排ガス路における排ガス流量と、排ガスの温度とに基づき、
Ｑｏ ＝Ｇｓ ×（Ｉｓ −Ｉｗ ）＋Ｇｇ ×Ｃｐ ×Ｔｇ
（ただし、Ｑｏ は前記火炉からの出熱量、Ｇｓ は前記蒸気の流量、Ｉｓ は前記蒸気のエンタルピ、Ｉｗ は前記給水のエンタルピ、Ｇｇ は前記排ガス流量、Ｔｇ は前記排ガスの温度、Ｃｐ は前記排ガスの温度Ｔｇ における定圧比熱）
を基に、前記所定時間内の平均値として求められた出熱量と、前記火炉に備えるバーナへの前記所定時間内の燃料供給量と、前記バーナへの燃料の発熱量と、前記所定時間内に前記火炉に供給された空気の供給量と、前記空気の温度と、前記空気の予熱に要した熱量とを基に、
Ｑｉ ＝Ｆｆ ×Ｈｆ ＋Ｆａ ×Ｃｐａ×Ｔａ ＋Ｈａ ＋Ｑｉｎ
（ただし、Ｑｉ は前記火炉への入熱量、Ｆｆ は前記バーナへの前記所定時間内の燃料供給量、Ｆａ は前記空気の供給量、Ｃｐａは空気の温度Ｔａ における定圧比熱、Ｔａ は前記空気の温度、Ｈａ は前記空気の予熱に要した熱量、Ｑｉｎは前記その他の入熱量）
によって、前記所定時間内の平均値として求められた入熱量と、前記所定時間内に前記火炉に投入されたゴミの重量とから、
Ｈｕ ＝（Ｑｏ −Ｑｉ ）／Ｇｒ
（ただし、Ｈｕ はゴミの平均低位発熱量、Ｑｏ は前記出熱量、Ｑｉ は前記火炉への入熱量、Ｇｒ は前記ゴミの重量）
として、所定時間内に火炉に投入されたゴミの平均低位発熱量を演算導出し、前記所定時間内に前記火炉に投入されたゴミの重量に対する推定理論酸素量を、所定の関係式（例えば実験式）に基づいて前記平均低位発熱量を基に演算導出して、前記推定理論酸素量が前記所定時間内に前記火炉に供給した空気中の酸素量から消費されたものとして排ガス中の推定平均酸素濃度を算出し、排ガスセンサで検出した排ガス中酸素濃度が前記推定平均酸素濃度に基づいて設定される所定の許容範囲から逸脱した場合に、前記排ガスセンサに異常が発生したと判定する点にある。前記許容範囲は、例えば前記排ガスセンサの検出誤差限界を上下限として設定することができる。
【０００６】
さらに、本発明の第３特徴構成は、請求項３に記載の如く、前記第１又は第２特徴構成における推定平均酸素濃度を、設定時間後の排ガス中の酸素濃度として求める点にある。例えば、前記設定時間は、火炉から排ガスセンサ設置場所までの排ガス路の排ガス流通所要時間として設定される。
【０００７】
また、本発明の第４特徴構成は、請求項４に記載の如く、前記第１特徴構成〜第３特徴構成の何れかにおける許容範囲を設定するのに、投入されたゴミが高質ゴミであるとして求めた平均低位発熱量を基に推定平均酸素濃度を演算導出した結果を上限値とし、投入されたゴミが低質ゴミであるとして求めた平均低位発熱量を基に前記推定平均酸素濃度を演算導出した結果を下限とする点にある。つまり、前記許容範囲は、排ガスセンサが検出する可能性のある酸素濃度の最大範囲とする。
【０００８】
上記の目的のための本発明のゴミ焼却炉の第５特徴構成は、請求項５に記載の如く、火炉に投入されたゴミに対してその平均低位発熱量を演算導出する発熱量推定手段と、前記平均低位発熱量と前記火炉に供給した空気量とに基づき前記排ガス路における排ガス中の推定平均酸素濃度を推定する酸素残量推定手段と、前記排ガスセンサで検出した排ガス中酸素濃度が前記推定平均酸素濃度に基づいて設定される所定の許容範囲から逸脱した場合に、前記排ガスセンサに異常が発生したと判定する検査手段を設けて構成してある点にある。
【０００９】
また、本発明の第６特徴構成は、請求項６に記載の如く、前記第５特徴構成における火炉を制御する燃焼制御手段を、検査手段で排ガスセンサに異常が発生したと判定された場合の燃焼制御指標を、前記排ガスセンサで検出する排ガス中酸素濃度に代えて、酸素残量推定手段で推定した推定平均酸素濃度とするように構成してある点にある。つまり、前記排ガスセンサの検出値に異常が認められた場合には、燃焼制御指標として前記推定平均酸素濃度を代替燃焼制御指標とする。
【００１０】
〔各特徴構成の作用効果〕
上記第１特徴構成によれば、客観的且つ合理的な基準で早期に排ガスセンサの異常を判定できるようになる。つまり、推定した燃焼発熱量に基づき排ガス中の酸素濃度を推定し、これに基づいて前記排ガスセンサの検出値の真否を判断するから、異常の判定に実際に燃焼しているゴミの性状が反映され、客観的且つ合理的な判断基準となる。即ち、平均ゴミ重量は実測値に基づくものであり、これを基に前記燃焼発熱量を推定するから、平均的には精度よく理論酸素量を推定することが可能であり、従って、演算導出した推定理論酸素量には信頼性がある。この理論酸素量に基づいて残存酸素量を推定して、排ガス中の酸素濃度を推定するから、演算導出した推定平均酸素濃度には制御指標となし得る程度の信頼性がある。この推定平均酸素濃度に基づき前記排ガスセンサの異常を判定するから、判断に信頼性がある。尚、前記推定平均酸素濃度は、あくまで推定値であるから、上記のように信頼性は認められるが、直接制御入力とするのは実測値であればさらに好ましく、前記排ガスセンサに異常が発生したときにこれを代替指標とすることに意義があるのである。例えば前記平均低位発熱量は、火炉の熱収支計算によって推定可能であり、前記推定理論酸素量（Ｓｏｅ）は経験的に、
Ｓｏｅ ＝（ａ×Ｈｕ ＋ｂ）× Ｇｒ
（ただし、Ｈｕ はゴミの平均低位発熱量、Ｇｒ はゴミの平均重量、ａ及びｂは係数で、実測値に基づき設定されたもの）
として推定可能であり、これに基づき、前記推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）は、
Ｐｏｅ ＝（Ｆａ × ０．２１ − Ｓｏｅ ）／ Ｆａ
（ただし、Ｆａ は火炉への供給空気量）
として推定することが可能である。
その結果、排ガスセンサの出力によって燃焼制御を行いながら、前記排ガスセンサの出力に異常が認められれば、代替制御指標を用いて制御を続行することが可能であり、排ガス成分の制御（殊にダイオキシン、窒素酸化物等の有害成分の排出抑制）の設定条件からの乖離を回避できるようになる。
【００１１】
上記第２特徴構成によれば、廃熱ボイラを備えるゴミ焼却炉に対しては、前記第１特徴構成における推定平均酸素濃度を、火炉内でのゴミの燃焼の実際に即した値として推定できる。つまり、ゴミ焼却炉の各プロセスデータに基づき熱収支計算を行って、その入出熱バランスから前記第１特徴構成におけるゴミの平均低位発熱量を演算導出するから、変動の激しい燃焼でありながら、平均的な低位発熱量を実際に即して推定できる。このゴミの平均低位発熱量から、実測値に基づく所定の関係式に基づき、火炉に投入されたゴミに対する理論酸素量を求めることにより、所定時間内の平均値として排ガス中の酸素濃度を推定できるから、推定した推定平均酸素濃度に基づいて検出される可能性のある酸素濃度の上下限を定めれば、前記排ガスセンサの検出許容範囲を設定できる。詳しくは、
Ｑｏ ＝Ｇｓ ×（Ｉｓ −Ｉｗ ）＋Ｇｇ ×Ｃｐ ×Ｔｇ
（ただし、Ｑｏ は前記火炉からの出熱量、Ｇｓ は前記蒸気の流量、Ｉｓ は前記蒸気のエンタルピ、Ｉｗ は前記給水のエンタルピ、Ｇｇ は前記排ガス流量、Ｔｇ は前記排ガスの温度、Ｃｐ は前記排ガスの温度Ｔｇ における定圧比熱）
として、所定時間内に火炉から取り出された熱量を、前記所定時間内の平均値として求められた出熱量として求め、
Ｑｉ ＝Ｆｆ ×Ｈｆ ＋Ｆａ ×Ｃｐａ×Ｔａ ＋Ｈａ ＋Ｑｉｎ
（ただし、Ｑｉ は前記火炉への入熱量、Ｆｆ は前記バーナへの前記所定時間内の燃料供給量、Ｆａ は前記空気の供給量、Ｃｐａは空気の温度Ｔａにおける定圧比熱、Ｔａ は前記空気の温度、Ｈａ は前記空気の予熱に要した熱量、Ｑｉｎは前記その他の入熱量）
として、前記所定時間内の平均値として前記火炉への入熱量を求め、
これらを基に、
Ｈｕ ＝（Ｑｏ −Ｑｉ ）／Ｇｒ
（ただし、Ｈｕ はゴミの平均低位発熱量、Ｑｏ は前記出熱量、Ｑｉ は前記火炉への入熱量、Ｇｒ は前記ゴミの投入量）
として、所定時間内に火炉に投入されたゴミの平均低位発熱量を演算導出し、前記所定時間内に前記火炉に投入されたゴミに対する推定理論酸素量を、例えば、
Ｓｏｅ ＝（ａ×Ｈｕ ＋ｂ）× Ｇｒ
として求めれば、前記推定理論酸素量が、前記所定時間内に前記火炉に供給した空気中の酸素量から消費されたものとして、例えば、
Ｐｏｅ ＝（Ｆａ × ０．２１ − Ｓｏｅ ）／ Ｆａ
（ただし、Ｆａ は火炉への供給空気量）
として排ガス中の推定平均酸素濃度を算出できる。これに基づいて前記排ガスセンサに異常が発生したと判定する許容範囲を設定することができる。前記推定平均酸素濃度は、前記排ガスセンサで検出した排ガス中酸素濃度とは大きく離れていないはずであるから、前記推定平均酸素濃度に基づいて設定される許容範囲から逸脱した場合には確実に前記排ガスセンサに異常が発生したとすることができる。
【００１２】
上記第３特徴構成によれば、前記第１又は第２特徴構成における平均低位発熱量と推定平均酸素濃度との検出時期の時間的なずれを補正して、検出値と限界値との間の変動の時間的ずれによる、前記検出値即ち排ガス中酸素濃度が、前記限界値即ち許容範囲の上下限値の曲線から時間軸方向に逸脱した結果を異常と判定することを防止でき、異常の判定がより正確になる。
【００１３】
上記第４特徴構成によれば、前記第１特徴構成〜第３特徴構成の何れかにおける許容範囲を、火炉内の実際のゴミの燃焼量に対応して上限値と下限値を設定でき、しかも排ガス中の酸素濃度の物理的に推定される可能領域を前記上限値と下限値との設定基準としてあるから、前記上限値及び前記下限値に基づき設定された許容範囲を逸脱する排ガス中の酸素濃度が検出されれば、明らかに異常であると言えるから、異常の判定がより正確になる。
【００１４】
上記第５特徴構成によれば、排ガスセンサに異常が発生した場合の対処が容易になる。つまり、発熱量推定手段で演算導出したゴミの平均低位発熱量から理論的にゴミの燃焼に必要とされる空気量が求められるから、酸素残量推定手段によって実際に火炉に供給された空気量との差から排ガス中の推定平均酸素濃度を求め、排ガスセンサで検出した排ガス中酸素濃度がその推定平均酸素濃度に基づいて設定される許容範囲の上限を超え、或いは下限未満となった状態を検査手段で異常と判定するようにしてあるから、排ガスセンサの検出値を合理的に判定でき、固定的に設定された上下限により判定する場合には異常な値を正常な値と誤認する異常な検出値であってもこれを異常と判定できるようになる。従って、異常な値を出力している排ガスセンサからの排ガス中酸素濃度によって燃焼制御を行い、排ガス成分が設定条件から外れた状態を継続することを防止できる。
その結果、前記第１特徴構成と同様に、排ガスセンサの出力によって燃焼制御を行いながら、前記排ガスセンサの出力に異常が認められれば、代替制御指標を用いて制御を続行することが可能であり、排ガス成分の制御（殊にダイオキシン、窒素酸化物等の有害成分の排出抑制）の設定条件からの乖離を回避できるようになる。
【００１５】
上記第６特徴構成によれば、排ガスセンサに異常が発生した場合においても、排ガス成分を設定条件に維持した状態でゴミ焼却炉の運転制御を継続できるようになる。つまり、前記第５特徴構成における火炉を制御する燃焼制御手段を、検査手段で排ガスセンサに異常が発生したと判定された場合にも、前記排ガスセンサで検出する排ガス中酸素濃度に代わる代替燃焼制御指標として、酸素残量推定手段で推定した推定平均酸素濃度を用いるから、平均化された指標であるために、動的応答性は前記排ガス中酸素濃度と同等ではないが、排ガス成分が設定成分条件から大きく外れることはなく、有害物（例えばダイオキシン、窒素酸化物等）の排出を充分に抑制できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
上記本発明のゴミ焼却炉及びこれに適用可能な排ガスセンサの異常検出方法の実施の形態の一例について、以下に、図面を参照しながら説明する。尚、前記従来の技術において説明した要素と同じ要素並びに同等の機能を有する要素に関しては、先の図５及び図６に付したと同一の符号を付し、詳細の説明の一部は省略する。
ゴミ焼却炉は、燃焼制御手段１を備えており、前記燃焼制御手段１には、単位時間当たりに給塵機構１１から火炉１０に投入されるゴミの投入量と、前記火炉１０に投入されたゴミのゴミ質（低位発熱量により区分される）等に応じて、移動式火床１２を構成するストーカ機構の搬送速度を調節するゴミ搬送制御手段１ａと、前記ゴミの投入量、前記ストーカ機構によるゴミの搬送速度、燃焼帯１２Ｂにおけるゴミの燃え切り位置、廃熱ボイラ２０の蒸気発生量等のプロセスデータに基づき前記火炉１０内に供給される空気の量を調節する火炉供給空気制御手段１ｂと、前記火炉１０からの燃焼ガスの二次燃焼条件を好適に維持し、且つ、酸素濃度検出手段２で検出する排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） を所定の許容範囲から逸脱しないように二次燃焼室１３に供給する二次空気の量を調節する二次燃焼制御手段１ｃとを設けて、移動式火床１２上での所定量のゴミの燃焼を良好に維持しながら、炉出口の排ガス温度を所定範囲内に安定させながら、排ガス中の酸素濃度を所定範囲内に維持して、ダイオキシン、窒素酸化物等の有害成分の放出を低減し、前記有害成分の排出量を所定値以下に維持できるように構成してある。
【００１７】
前記酸素濃度検出手段２は、除塵装置であるバグフィルタ１５と洗煙装置１６との間の排ガス路１４に配置した従来と同様の構造の排ガスセンサ３を備えて、前記排ガスセンサ３からの入力値により排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） を検出するように構成してある。そして、前記酸素濃度検出手段２の検出する排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） が基準範囲内にあるか否かを検査して前記排ガスセンサ３の異常を検出するための検査手段４と、燃焼制御に伴って取得される炉の各種状態量から前記燃焼帯１２Ｂ上のゴミの所定時間（ｔｓ） 内の平均低位発熱量（Ｈｕ） を推定する発熱量推定手段５と、前記検査手段４の検査結果で前記排ガスセンサ３が異常であると判定された際の前記酸素濃度検出手段２からの排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） に代わる代替燃焼制御指標として排ガス中の推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）の前記所定時間 （ｔｓ）内の平均値を推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）として推定し、同時に、前記排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） が所定範囲内にあるか否かを検査手段４で検査するための前記所定範囲の上限酸素濃度（ＬＨ） と下限酸素濃度（ＬＬ） とを演算導出する酸素残量推定手段６とを設けてある。
【００１８】
前記発熱量推定手段５では、前記所定時間（ｔｓ） 当たりのゴミ焼却量（Ｇｒ） と前記炉内の発生熱量（Ｈ）とから、前記平均低位発熱量（Ｈｕ） を求めるが、前記発生熱量（Ｈ）は、例えば、前記廃熱ボイラ２０へのボイラ給水のエンタルピをＩｗ とし、同じくボイラ出口蒸気のエンタルピをＩｓ とし、前記廃熱ボイラ２０のボイラ効率をηとし、前記廃熱ボイラ２０の発生蒸気量をＧｓ とし、その他の火炉１０への入熱量をＨｍとして、
Ｈ ＝ Ｇｓ ×（Ｉｓ − Ｉｗ ）／η − Ｈｍ
として求め、前記発生熱量（Ｈｂ） と、前記所定時間（ｔｓ） 内のゴミ焼却量（Ｇｒ） とから、
Ｈｕ ＝ Ｈ ／Ｇｒ
として平均低位発熱量（Ｈｕ） を求める。尚、ボイラを備えず、排ガスに空気及び冷却水を混入して冷却する排ガス冷却機構としてガス冷却室を備えるゴミ焼却炉においては、前記発生熱量（Ｈ）は、排ガスの温度を基に、上記の式に、水蒸気を除く排ガスの顕熱を加え、前記発生蒸気量（Ｇｓ） の代わりに前記排ガスに混入する冷却水の供給量を与え、前記発生蒸気のエンタルピ（Ｉｓ） の代わりに、前記排ガスの温度における常圧蒸気のエンタルピを与え、前記ボイラ給水のエンタルピ（Ｉｗ） を与え、燃焼用空気の持ち込み熱量と、前記ガス冷却室１９に供給される冷却空気の持ち込み熱量とを前記その他の火炉１０への入熱量（Ｈｍ） として与えれば求めることができる。ここで、前記所定時間（ｔｓ） 内のゴミ焼却量（Ｇｒ） は、単位時間当たりに前記火炉１０に投入されたゴミ重量（Ｇ）から前記所定時間（ｔｓ） 内の焼却量をして換算する。
【００１９】
前記検査手段４は、前記投入されたゴミが低位発熱量の高い高質ゴミ（例えば低位発熱量２３００ｋｃａｌ／ｋｇに相当）であるとして前記酸素残量推定手段６で推定した推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）を上限酸素濃度（ＬＨ） とし、前記投入されたゴミが低位発熱量の低い低質ゴミ（例えば低位発熱量１０００ｋｃａｌ／ｋｇに相当）であるとして前記酸素残量推定手段６で推定した推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）を下限酸素濃度（ＬＬ） として、前記酸素濃度検出手段２の検出した排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） が前記上限酸素濃度（ＬＨ） を超え、或いは前記下限酸素濃度（ＬＬ） に満たない場合に、前記排ガスセンサ３に異常が発生したものと判定するように構成してある。つまり、低位発熱量の最大のものと最低のもの、即ち、最高低位発熱量と、最低低位発熱量とを想定して、夫々に対して求められる酸素消費量から推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）の最高値と最低値を、前記上限酸素濃度（ＬＨ） と前記下限酸素濃度（ＬＬ） として求める。例えば図２に示したように、排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） が前記上限酸素濃度（ＬＨ） と前記下限酸素濃度（ＬＬ） との間に収まっているので、前記検査手段４では排ガスセンサ３の異常を検出しないが、前記排ガスセンサ３に異常が発生すれば、その検出値は通常、前記上限酸素濃度（ＬＨ） 側か、前記下限酸素濃度（ＬＬ） 側にシフトするので、何れか一方に連続して逸脱する値が検出されれば、前記検査手段４では前記排ガスセンサ３の異常を検出することになる。こうして前記検査手段４で異常を検出すると、この出力を受けて、燃焼制御手段１では、前記排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） の値の如何に関わらず、前記推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）を燃焼制御指標として制御を続行する。従って、上記の構成によれば、前記排ガスセンサ３に異常が検出されても、支障なく燃焼制御を維持続行することが可能である。
【００２０】
前記酸素残量推定手段６は、前記単位時間当たりに前記火炉１０に投入されたゴミ重量（Ｇ）に対して前記発熱量推定手段５で演算導出した平均低位発熱量（Ｈｕ） に応じて求められる理論空気量（Ｆａｓ）と、前記ゴミ焼却量（Ｇｒ） とから、燃焼用空気としての所要空気量Ｆａ を推定し、炉内に供給された総空気量（Ｆａ） と比較して推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）を求めるように構成してある。つまり、各ゴミ質に対して予め求められている代表的成分組成に基づき、ゴミの中の炭素、水素、酸素、硫黄の夫々につき燃焼に要する酸素量を算出して、夫々の酸素量の合計値を基に理論空気量Ｆａｓを求めた結果に基づき予め求めてあるゴミの低位発熱量に対する線形関係式に前記平均低位発熱量（Ｈｕ） を当てはめて理論空気量（Ｆａｓ）を求める。求めた理論空気量（Ｆａｓ）とゴミ焼却量（Ｇｒ） とから前記所要空気量（Ｆａ） が得られる。以上の結果から、前記所要空気量（Ｆａ） 中の酸素全量が前記総空気量（Ｆａ） の含有酸素から消費されたとして推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）を求める。尚、二次燃焼室１３以後の排ガス路１４に空気の流入（例えば冷却用空気の混入、或いは漏洩空気の漏れ込み）量が補正できれば、これらの要因について補正すればよい。ここで、前記ゴミ焼却量（Ｇｒ） は、炉内への入熱量（Ｑｉ） と、炉からの出熱量（Ｑｏ） と、前記発熱量推定手段５で演算導出した前記所定時間（ｔｓ） 内の平均低位発熱量（Ｈｕ） とから、
Ｇｒ ＝ （ Ｑｏ − Ｑｉ ） ／Ｈｕ
として求める。尚、前記出熱量（Ｑｏ） と前記入熱量（Ｑｉ） とは、夫々、
Ｑｏ ＝Ｇｓ ×（Ｉｓ −Ｉｗ ）＋Ｇｇ ×Ｃｐ ×Ｔｇ
（ただし、Ｑｏ は前記火炉からの出熱量、Ｇｓ は前記蒸気の流量、Ｉｓ は前記蒸気のエンタルピ、Ｉｗ は前記給水のエンタルピ、Ｇｇ は前記排ガス流量、Ｔｇ は前記排ガスの温度、Ｃｐ は前記排ガスの温度Ｔｇ における定圧比熱）
Ｑｉ ＝Ｆｆ ×Ｈｆ ＋Ｆａ ×Ｃｐａ×Ｔａ ＋Ｈａ ＋Ｑｉｎ
（ただし、Ｑｉ は前記火炉への入熱量、Ｆｆ は前記バーナへの前記所定時間内の燃料供給量、Ｆａ は前記空気の供給量、Ｃｐａは空気の温度Ｔａ における定圧比熱、Ｔａ は前記空気の温度、Ｈａ は前記空気の予熱に要した熱量、Ｑｉｎは前記その他の入熱量）
として求めることができる。
【００２１】
前記酸素残量推定手段６における推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）の導出の一例を説明すると、例えば表１に示すデータから、
【００２２】
【表１】
Ｓｏｅ ＝８．８９ＰＣ ＋２６．７（ＰＨ − ＰＯ ／８）＋ ３．３３ＰＳ
として推定理論酸素量（Ｓｏｅ）を近似的に求める。この推定理論酸素量（Ｓｏｅ）から、夫々について理論空気量（Ｆａｓ）が求められる（表２参照）。
【００２４】
【表２】
以上の結果を基に、理論空気量（Ｆａｓ）に対して、表２に示した３点の低位発熱量（Ｈｕ’）に基づく線形近似式を導出し、
Ｆａｓ ＝ ０．９３ × １０−３Ｈｕ ＋ ０．４７
として前記理論空気量（Ｆａｓ）を求める。この理論空気量（Ｆａｓ）と、前記総空気量（Ｆａ） とから、前記推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）は、
Ｐｏｅ ＝（Ｆａ − Ｆａｓ ） × ０．２１ ／ Ｆａ
として求められる。上記のようにして求めた推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）を、実際の酸素濃度検出手段２の検出結果である排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） と比較した線図を図３に示したが、図示の通り両者は可成りよく一致した挙動を示し、少なくとも２％以内の誤差範囲に収まっている。尚、同図に示した推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）は、３時間移動平均値に基づく熱収支計算から得た平均低位発熱量（Ｈｕ） を基に演算導出したものであり、前記平均低位発熱量（Ｈｕ） をより短い時間の移動平均値から求めるようにすれば前記誤差範囲は小さくできる。
【００２６】
実際の酸素濃度検出手段２の検出結果である排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） （実線で表示）と共に、前記検査手段４に与える前記上限酸素濃度（ＬＨ） と前記下限酸素濃度（ＬＬ） （共に一点鎖線で表示）とを図２に示したが、前記上限酸素濃度（ＬＨ）と前記下限酸素濃度（ＬＬ） は、前記酸素残量推定手段６で、高質ゴミを仮定した低位発熱量と、低質ゴミを仮定した低位発熱量を夫々平均低位発熱量（Ｈｕ） として上式に与えた結果に基づき、推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）を夫々演算導出したものである。尚、前記排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） は、前記上限酸素濃度（ＬＨ） と前記下限酸素濃度（ＬＬ） に対して時間軸上で１分遅らせてある。ここに、上記１分は、ここで想定したゴミ焼却炉における廃熱ボイラ２０からの排ガスが排ガスセンサ３に至るまでの所要時間である。こうして時間的なずれを補正することによって、発熱量に基づく推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）と実測された排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） との同期を図ることが可能である。
【００２７】
上記のようにして前記酸素残量推定手段６で求めた推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）を、前記検査手段４においては、ゴミ質を前記最高低位発熱量の高質ゴミ（例えばＨｕ ＝２３００）として推定した推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）を前記上限酸素濃度（ＬＨ） とし、ゴミ質を前記最低低位発熱量の低質ゴミ（例えばＨｕ ＝１０００）として推定した推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）を前記下限酸素濃度（ＬＬ） として、前記排ガスセンサ３の検査に用い、前記排ガスセンサ３の検出値を異常と判断した場合には、前記発熱量推定手段５で推定した前記平均低位発熱量（Ｈｕ） に基づき前記酸素残量推定手段６で求めた推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）を、前記排ガスセンサ３からの排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） に代わる制御指標として、前記燃焼制御手段１における燃焼制御を継続する。尚、異常を検出する場合についての線図は省略したが、通常想定される異常の場合には、前記排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） は上下何れか一方にシフトするので、図２に示したように、前記排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） に対してほぼ同じ挙動を示す前記上限酸素濃度（ＬＨ） と前記下限酸素濃度（ＬＬ） との間の許容範囲からは連続して、或いは頻繁に何れか一方に逸脱した値を示すようになり、前記排ガスセンサ３の異常を極めて容易に判定できるようになる。このような構成の場合には、サンプリングの都度連続する逸脱により前記排ガスセンサの異常を判定できる。
【００２８】
上記実施の形態における各算出計算について例を挙げて説明すれば、前記平均低位発熱量（Ｈｕ） は、前記発生熱量Ｈと、前記単位時間（ｔｓ） 当たりに火炉１０に投入されたゴミ重量（Ｇ）とから、
Ｈｕ ＝ Ｈ ／（Ｇ × ｔｓ）
として求めることができる。尚、前記発生熱量（Ｈ）は、
ボイラ給水のエンタルピＩｗ ：１５１．０（ｋｃａｌ／ｋｇ）
出口蒸気のエンタルピＩｓ ：７０７．９（ｋｃａｌ／ｋｇ）
（但し、蒸気温度 ２７１．０℃、蒸気圧力 １８ｋｇ／ｃｍ２とした。）
ボイラ効率η ：６８．７（％）
他の入熱量Ｈｍ ：１０００（ｋｃａｌ／ｋｇ）
として、蒸気発生量（Ｇｓ） から
Ｈ ＝ Ｇｓ ×（Ｉｓ − Ｉｗ ）／η − Ｈｍ
の式を基に求めた。
【００２９】
上述の検査手段４による排ガスセンサ３の異常判定は、毎分１回のデータサンプリングの都度１回実行される。ここで、燃焼制御手段１における制御指令は、上述の検査手段４によるその間の検査結果に基づく判定の後に発せられるのである。従って、前記排ガスセンサ３に異常が生じて、酸素濃度検出手段２から排ガス中酸素濃度の異常な検出値が入力されれば、直ちにその入力値に拘わらず、酸素残量推定手段６からの推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）が代替指標として用いられ、この推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）に基づいて燃焼制御が行われるようになる。この場合には、排ガスセンサの異常を表示すると同時に制御指標が代替指標に切り替えられていることを表示するように燃焼制御手段を構成しておけば、前記排ガスセンサ３の点検ないしは交換も時機を失することなく容易になる。
【００３０】
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。
〈１〉上記実施の形態に於いては、排ガス路１４に廃熱ボイラ２０を備えるゴミ焼却炉に本発明を適用した例について説明したが、廃熱ボイラを備えないゴミ焼却炉であってもよく、この場合には、例えば図４に示すように、移動式火床１２の乾燥帯１２Ａの天井壁に、前記乾燥帯１２Ａに臨ませて設けた赤外線検知手段５ａを用いて検出した温度により前記乾燥帯１２Ａのゴミの低位発熱量を推定する発熱量推定手段５を設けてあればよく、前記赤外線検知手段５ａに透過波長３．６〜４μｍのフィルタを取り付けておけば、火炎中の一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、窒素酸化物、硫黄酸化物、水蒸気等の赤外線エネルギー吸収の影響を抑制できる。尚、この発熱量推定手段５は、前記乾燥帯１２Ａ上のゴミの推定発熱量Ｈｕｅを以下のようにして推定するものである。つまり、前記乾燥帯１２Ａへの送風量が基準流量である場合には、単位時間当たりのゴミ表面温度の平均値が第１基準温度（例えば９００℃）以下であれば低位発熱量Ｈｕ の小さい低質ゴミ（例えばＨｕｅ＝１０００）であり、第２基準温度（例えば１０００℃）以上であれば低位発熱量（Ｈｕ） の大きい高質ゴミ（例えばＨｕｅ＝２３００）であり、前記第１基準温度と前記第２基準温度との間にあれば基準ゴミ（例えばＨｕｅ＝１７００）であると推定するのである。このゴミ表面の基準温度の段階を細かく設定すれば、推定発熱量（Ｈｕｅ）を詳細に推定できるようになる。そして、前記検査手段における上限酸素濃度（ＬＨ） 及び下限酸素濃度（ＬＬ） としては上記実施の形態において説明したように、高質ゴミ（例えばＨｕ ＝２３００）及び低質ゴミ（例えばＨｕ ＝１０００）に対して前記酸素残量推定手段６で推定した推定酸素濃度 （Ｐｏｅ） を用い、前記検査手段４で前記排ガスセンサ３の検出値が異常であると判定した場合には、上記発熱量推定手段５で推定した推定発熱量（Ｈｕｅ）を基に前記酸素残量推定手段６で推定した推定酸素濃度Ｐｏｅを、燃焼制御手段１における排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） に対する代替指標として用いるのである。
〈２〉上記実施の形態に於いては、排ガス路１４に廃熱ボイラ２０を備えるゴミ焼却炉に本発明を適用した例について説明したが、廃熱ボイラを備えないゴミ焼却炉であってもよく、この場合には、例えば前記図４に示すように、ガス冷却機構１９を備える場合には、前記廃熱ボイラ２０の熱収支に代えて、このガス冷却機構１９に供給した空気の量とその含有酸素量を前記推定酸素濃度Ｐｏｅを推定する前記酸素残量推定手段６における演算パラメータに加えればよい。
〈３〉上記実施の形態に於いては、上限酸素濃度（ＬＨ） として最高低位発熱量の高質ゴミ（Ｈｕ ＝２３００）として推定した推定酸素濃度（Ｐｏｅ）を用い、下限酸素濃度（ＬＬ） として最低低位発熱量の低質ゴミ（Ｈｕ ＝１０００）として推定した推定酸素濃度（Ｐｏｅ）を用いて、検査手段４において排ガスセンサ３の検査を行う例について説明したが、前記発熱量推定手段５で推定した推定発熱量（Ｈｕｅ）に基づき、求めた推定酸素濃度（Ｐｏｅ）を用いて、予め設定された許容範囲を与えて前記上限酸素濃度（ＬＨ） と前記下限酸素濃度（ＬＬ） とを設定して前記検査手段４における前記排ガスセンサ３の検査に用いるようにしてもよい。このようにすれば、絶対偏差に基づいて検査を行うことになるから、検査条件が時によって異なることを回避できる。この場合の許容範囲は、例えば、予め検定されている前記ガス検出素子３ｂぼ検出誤差を基に設定されてあってもよい。
〈４〉上記実施の形態に於いては、酸素残量推定手段６を、酸素濃度検出手段２からの排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） に代わる代替燃焼制御指標として排ガス中の推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）の前記所定時間 （ｔｓ）内の平均値を推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）として推定し、同時に、前記排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） が所定範囲内にあるか否かを検査手段４で検査するための前記所定範囲の上限酸素濃度（ＬＨ） と下限酸素濃度（ＬＬ） とを演算導出するように構成した例を示したが、前記所定範囲の上下限の演算導出は、他の手段で行ってもよく、上下限として、固定した値、例えば、炉の構成から考えられる、排ガス路１４における最高酸素濃度と最低酸素濃度を、前記上限酸素濃度（ＬＨ） と前記下限酸素濃度（ＬＬ） とに設定してもよい。
〈５〉上記実施の形態に於いては、演算導出した３点の低位発熱量（Ｈｕ’）に基づく線形近似式を導出し、
Ｆａｓ ＝ ０．９３ × １０−３Ｈｕ ＋ ０．４７
として前記理論空気量（Ｆａｓ）を求める例を示したが、これは一例であって、近似式の係数は炉によって異なるものである。また、前記線形近似式の基準は、前記演算導出した３点の低位発熱量（Ｈｕ’）に限るものではなく、他の手段によって求めた低位発熱量と理論酸素量の値に基づくものであってもよい。例えば、異なる種類のゴミを実験的に燃焼させて、夫々の低位発熱量と理論酸素量とを求め、これを基に線形近似式を求めてもよい。さらに、前記近似式は多項式であってもよく、また非線形のものであってもよく、理論酸素量が容易に演算導出されるものであればよい。
〈６〉上記実施の形態においては、酸素残量推定手段６において推定理論酸素量（Ｓｏｅ） を求めて、求めた推定理論酸素量（Ｓｏｅ） から理論空気量（Ｓａｓ） を求める例について説明したが、理論空気量を直接推定するように構成してあってもよい。上記例においては、ゴミの成分から推定理論酸素量を求める式の各係数を０．２１で除したものに代えれば、推定理論空気量を求めることができる。つまり、推定理論酸素量を推定理論空気量とは実質的に等価なものとして扱える。
【００３１】
【実施例】
上記実施の形態における各算出計算について例を挙げて説明すれば、前記平均低位発熱量Ｈｕ を求めるのに、先ず、
前記発生熱量Ｈを、
ボイラ給水のエンタルピＩｗ ：１５１．０（ｋｃａｌ／ｋｇ）
出口蒸気のエンタルピＩｓ ：７０７．９（ｋｃａｌ／ｋｇ）
（但し、蒸気温度 ２７１．０℃、蒸気圧力 １８ｋｇ／ｃｍ２とした。）
ボイラ効率η ：６８．７（％）
他の入熱量Ｈｍ ：１０００（ｋｃａｌ／ｋｇ）
として、
Ｈ ＝ Ｇｓ ×（Ｉｓ − Ｉｗ ）／η − Ｈｍ
の式を基に、
Ｈ ＝ ８１０．６・Ｇｓ − １０００
として、発生蒸気量（Ｇｓ） の一次式として求める。
次に、前記推定理論酸素量Ｓｏｅ を、例えば表３に示すデータを基に、
【００３２】
【表３】
を基に、低質ゴミ及び高質ゴミ夫々のゴミ質に対して求めて、表４に示すように前記下限酸素濃度（ＬＬ） と前記上限酸素濃度（ＬＨ） の基準となる推定理論酸素量Ｓｏｅ を求めた。
【００３３】
【表４】
として求める。この推定理論酸素量Ｓｏｅ に基づき、前記下限酸素濃度（ＬＬ） と前記上限酸素濃度（ＬＨ） とを設定する。これら両推定理論酸素量Ｓｏｅ と、前記基準ゴミに対して求められた推定理論酸素量Ｓｏｅ から、夫々表５に示す理論空気量Ｆａｓを求めた。
【００３５】
【表５】
Ｆａｓ＝ ０．９３ × １０−３Ｈｕ ＋ ０．４７
として前記理論空気量（Ｆａｓ）を求める式を得た。この式を用いて、前記総空気量（Ｆａ） に基づき、前記推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）を、
Ｐｏｅ ＝（Ｆａ − Ｆａｓ ） × ０．２１ ／ Ｆａ
として求める。
尚、前記ゴミ焼却量（Ｇｒ） は、前記発生熱量（Ｈ）と、先に求めた平均低位発熱量（Ｈｕ） とから、
Ｇｒ ＝ Ｈ ／Ｈｕ
として求めることができる。
【００３６】
上記手順により酸素残量推定手段６で求めた推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）と前記酸素濃度検出手段２で検出した排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） とを図３に示した。図示のように、３時間移動平均値に基づく慣性の大きい熱的計算結果である前記推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）は、前記酸素濃度検出手段２の検出した排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） に対して、時間的にややずれてはいるものの、可成りよく一致した挙動を示しており、前記酸素濃度検出手段２の排ガスセンサ３の検出する排ガス中酸素濃度（Ｐｏ） の代替指標として好適であることがわかる。
【００３７】
尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるゴミ焼却炉の一例を示す説明図
【図２】排ガスセンサの異常判定の例を示す線図
【図３】本発明のよる推定平均酸素濃度を実測した排ガス中酸素濃度と比較する線図
【図４】本発明によるゴミ焼却炉の他の例を示す説明図
【図５】従来のゴミ焼却炉の一例の説明図
【図６】排ガスセンサの構造を示す要部断面説明図
【図７】排ガスセンサの異常検出を説明する線図
【符号の説明】
１ 燃焼制御手段
３ 排ガスセンサ
４ 検査手段
５ 発熱量推定手段
６ 酸素残量推定手段
１０ 火炉
１４ 排ガス路
２０ 廃熱ボイラ
Ｃｐ 排ガスの定圧比熱
Ｆａ 火炉への空気供給量
Ｇｒ 平均ゴミ重量
Ｇｓ 廃熱ボイラから発生する蒸気の流量
Ｈａ 火炉に供給した空気の予熱に要した熱量
Ｈｆ 供給される燃料の発熱量
Ｈｕ ゴミの平均低位発熱量
Ｉｓ 廃熱ボイラからの蒸気のエンタルピ
Ｉｗ 廃熱ボイラへの給水のエンタルピ
Ｐｏ 排ガス中酸素濃度
Ｐｏｅ 排ガス中の推定平均酸素濃度
Ｑｉ ゴミ焼却炉への入熱量
Ｑｉｎ その他の入熱量
Ｑｏ ゴミ焼却炉からの出熱量
Ｓｏｅ 火炉内のゴミに対する推定理論酸素量
Ｔａ 火炉への供給空気の温度
Ｔｇ 排ガスの温度
Ｇｇ 排ガスの流量
ｔｓ 所定時間
Claims (6)
- 火炉（１０）からの排ガス路（１４）に排ガス中の酸素濃度を測定する排ガスセンサ（３）を備えて、前記排ガスセンサ（３）で検出する排ガス中酸素濃度を燃焼制御指標とするゴミ焼却炉において、
所定時間（ｔｓ）内に前記火炉（１０）に投入された平均ゴミ重量（Ｇｒ ）と、前記平均ゴミ重量（Ｇｒ）に対する平均低位発熱量（Ｈｕ）とを基に、前記平均ゴミ重量（Ｇｒ）に対する推定理論酸素量（Ｓｏｅ）を演算導出して、
前記推定理論酸素量（Ｓｏｅ）が、前記所定時間（ｔｓ）内に前記火炉（１０）に供給された空気中の酸素量から消費されたものとして排ガス中の推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）を演算導出し、
前記排ガスセンサ（３）で検出した排ガス中酸素濃度（Ｐｏ）が前記演算導出した推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）に基づいて設定される所定の許容範囲から逸脱する場合に、前記排ガスセンサに異常が発生したと判定する排ガスセンサの異常検出方法。 - 廃熱ボイラ（２０）を備えるゴミ焼却炉に対して、前記平均低位発熱量（Ｈｕ）を、
前記所定時間（ｔｓ）内に前記廃熱ボイラ（２０）に供給された給水のエンタルピ（Ｉｗ）と、前記所定時間（ｔｓ）内に前記廃熱ボイラ（２０）で発生した蒸気の流量（Ｇｓ）及びエンタルピ（Ｉｓ）と、前記排ガス路（１４）における排ガス流量（Ｇｇ）と、前記排ガスの温度（Ｔｇ）から、
Ｑｏ ＝Ｇｓ ×（Ｉｓ −Ｉｗ ）＋Ｇｇ ×Ｃｐ ×Ｔｇ
（ただし、Ｃｐ は排ガスの温度Ｔｇ における定圧比熱）
を基に、前記所定時間（ｔｓ）内の平均値として求められた出熱量（Ｑｏ）と、前記火炉（１０）に備えるバーナへの前記所定時間（ｔｓ）内の燃料供給量（Ｆｆ）と、前記バーナへの燃料の発熱量（Ｈｆ）と、前記所定時間（ｔｓ）内に前記火炉（１０）に供給された空気の供給量（Ｆａ）と、前記空気の温度（Ｔａ）と、前記空気の予熱に要した熱量（Ｈａ）とに基づき、
Ｑｉ ＝Ｆｆ ×Ｈｆ ＋Ｆａ ×Ｃｐａ×Ｔａ ＋Ｈａ ＋Ｑｉｎ
（ただし、Ｃｐａは空気の温度Ｔａ における定圧比熱、Ｑｉｎは前記その他の火炉への入熱量）
によって、前記所定時間（ｔｓ）内の平均値として求められた入熱量（Ｑｉ）と、
前記所定時間（ｔｓ）内に前記火炉（１０）に投入されたゴミの投入量（Ｇｒ） とから、
Ｈｕ ＝（Ｑｏ −Ｑｉ ）／Ｇｒ
として演算導出し、
前記所定時間（ｔｓ）内に前記火炉（１０）に投入されたゴミに対する推定理論酸素量（Ｓｏｅ）を、所定の関係式に基づいて前記平均低位発熱量（Ｈｕ）から演算導出して、
前記推定理論酸素量（Ｓｏｅ）が、前記所定時間（ｔｓ）内に前記火炉（１０）に供給した空気中の酸素量から消費されたものとして排ガス中の推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）を算出し、
前記排ガスセンサ（３）で検出した排ガス中酸素濃度（Ｐｏ）が前記演算導出した推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）に基づいて設定される所定の許容範囲から逸脱した場合に、前記排ガスセンサ（３）に異常が発生したと判定する請求項１記載の排ガスセンサの異常検出方法。 - 前記推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）を、設定時間後の排ガス中の酸素濃度（Ｐｏ）として求める請求項１または２に記載の排ガスセンサの異常検出方法。
- 前記許容範囲を設定するのに、
投入されたゴミが高質ゴミであるとして求めた低位発熱量を基に前記推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）を演算導出した結果を上限値とし、
投入されたゴミが低質ゴミであるとして求めた低位発熱量を基に前記推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）を演算導出した結果を下限とする請求項１〜３の何れか１項に記載の排ガスセンサの異常検出方法。 - 火炉（１０）からの排ガス路（１４）に排ガス中の酸素濃度を測定する排ガスセンサ（３）を備えて、前記排ガスセンサ（３）で検出する排ガス中酸素濃度（Ｐｏ）を燃焼制御指標とするゴミ焼却炉であって、
前記火炉（１０）に投入されたゴミに対してその平均低位発熱量を演算導出する発熱量推定手段（５）と、前記発熱量推定手段（５）で演算導出した平均低位発熱量（Ｈｕ）と前記火炉（１０）に供給した空気量とに基づき前記排ガス路（１４）における排ガス中の推定平均酸素濃度を推定する酸素残量推定手段（６）と、前記排ガスセンサ（３）で検出した排ガス中酸素濃度が前記酸素残量推定手段（６）で推定した排ガス中の推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）に基づいて設定される所定の許容範囲から逸脱した場合に、前記排ガスセンサ（３）に異常が発生したと判定する検査手段（４）を設けて構成してあるゴミ焼却炉。 - 前記火炉（１０）を制御する燃焼制御手段（１）を、
前記検査手段（４）で前記異常が発生したと判定された場合の燃焼制御指標を、前記排ガス中酸素濃度（Ｐｏ）に代えて、前記酸素残量推定手段（６）で推定した推定平均酸素濃度（Ｐｏｅ）とするように構成してある請求項５記載のゴミ焼却炉。
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| JP27754897A JP3547297B2 (ja) | 1997-10-09 | 1997-10-09 | 排ガスセンサの異常検出方法及びゴミ焼却炉 |
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|---|---|---|---|---|
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- 1997-10-09 JP JP27754897A patent/JP3547297B2/ja not_active Expired - Fee Related
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