JP3680238B2 - 廃棄物供給装置および供給方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、廃棄物供給装置の油圧シリンダのピストン変位を検出することにより、油圧シリンダのピストンの位置制御および速度制御を精密に行うことができ、しかも、油圧シリンダの種々の運転パターンを得ることができる廃棄物供給装置および供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の廃棄物供給装置は、廃棄物を炉へ送る油圧シリンダと、油圧シリンダへの油量を調整する油量制御弁とを備えており、油圧シリンダに接続された油量制御弁の開度を調節することにより、油圧シリンダのピストン変位を調整しようとするものであった。ストローク端位置は、固定またはリミットスイッチによる多段切替えとされていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の廃棄物供給装置では、油量制御弁の開度を調節しているだけなので、起動時の動作および負荷がかかった時の動作では、低速運転になればなるほど安定性が悪く、正確な再現性が得られないという問題があった。また、最適なストロークを見つけるのに長い時間を要し、しかも、リミット調整の度にストローク長のパラメータを入力し直す必要があり調整に手間がかかるという問題もあった。また、炉の幅が広く幅方向に左右二連の廃棄物供給装置が設置される場合に、左右の廃棄物供給装置を正確にかつ互いに同じ動きとすることは不可能に近く、左右の廃棄物供給装置の速度に違いが生じ、廃棄物の送り量に大きな狂いが生じることがあった。廃棄物の送り量が左右で違うと、廃棄物の供給量が間欠送りとなったり、供給量の過不足が生じたりし、後流側の燃焼プロセスに大きな外乱となることがあり、炉の能力をフルに発揮できないという問題を生じる。
【０００４】
この発明の目的は、簡単な構成で低速から高速まで正確に廃棄物の送り速度を制御できるとともに、調整時間も不要であり、経年変化や負荷変動にも対応できる廃棄物供給装置および供給方法を提供することにある。
【０００５】
また、この発明の他の目的は、炉への廃棄物供給量を安定させて、後流の燃焼プロセスを安定させて公害の少ない運転を可能にする廃棄物供給装置および供給方法を提供することにある。
【０００６】
また、この発明の他の目的は、長ストローク化するシリンダの設置面積を小さくするためピストンロッドが供給装置の内側に入り見えなくなることに対し、デジタル表示などでそのピストンの位置を表示して動きを可視化することにより運転管理が容易な廃棄物供給装置および供給方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１の発明による廃棄物供給装置は、廃棄物を炉へ送る油圧シリンダと、油圧シリンダへの油量を調整する油量制御弁と、油圧シリンダのピストンの変位を検出する変位検出器と、油圧シリンダのピストンの前進・後退を制御するシリンダ制御装置とを備えている廃棄物供給装置において、シリンダ制御装置が、ピストン変位目標値を求める目標変位設定手段と、目標変位設定手段の出力および変位検出器の出力に基づいてピストン変位偏差を求める変位比較手段と、変位比較手段の出力に基づいてピストン変位偏差がゼロとなるように油量制御弁を制御する制御弁調整手段とを備えており、目標変位設定手段が、廃棄物供給速度およびストローク長からピストンの一往復時間を求める往復時間算出手段と、ピストンの一往復時間および決められた後退速度からピストンの前進速度を求め、ピストンの速度を積分することによりピストン変位を求める変位算出手段とを備えていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２の発明による廃棄物供給装置は、廃棄物を炉へ送る油圧シリンダと、油圧シリンダへの油量を調整する油量制御弁と、油圧シリンダのピストンの変位を検出する変位検出器と、油圧シリンダのピストンの前進・後退を制御するシリンダ制御装置とを備えている廃棄物供給装置において、シリンダ制御装置が、ピストン変位目標値を求める目標変位 設定手段と、目標変位設定手段の出力および変位検出器の出力に基づいてピストン変位偏差を求める変位比較手段と、変位比較手段の出力に基づいてピストン変位偏差がゼロとなるように油量制御弁を制御する制御弁調整手段とを備えており、目標変位設定手段が、廃棄物供給速度およびストローク長からピストンの一往復時間を求める往復時間算出手段と、ピストンの一往復時間および決められた後退速度と前進速度との比に基づいてピストンの前進速度および後退速度を求め、ピストンの速度を積分することによりピストン変位を求める変位算出手段とを備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項１および請求項２の発明による廃棄物供給装置において、油量制御弁としては、速度制御と方向制御の２つの機能を有している比例電磁式方向・流量制御弁が好ましく、変位検出器としては、磁歪式変位センサなどの変位センサが適宜使用される。制御弁調整手段としては、ＰＩＤ調整器が好ましいが、これに限られるものではない。
【００１０】
請求項１および請求項２の発明の廃棄物供給装置によると、従来全く計測されていなかった油圧シリンダのピストン変位が計測され、このピストン変位計測値が時々刻々計算されるピストン変位目標値に合うように、油圧シリンダへの油量が調整される。これにより、油圧シリンダの速度制御を精密に行うことができる。したがって、油量制御弁の開度を調節するだけの従来のものでは、起動時および負荷がかかった時の動作が低速運転で安定性の悪いものであったのに対し、この発明のものでは、低速から高速まで正確に廃棄物の送り速度を制御することができる。しかも、ストローク端位置の調整時間は不要であり、経年変化や負荷変動にも容易に対応できる。また、設置面積を小さくするためにピストンロッドが供給設備の内側に入り、供給設備外側からの目視による確認ができない場合でも、得られたピストン変位をデジタル値などにより表示することでピストンの動きを可視化することが容易となることから、運転管理が容易なものとなる。さらにまた、炉の幅が広く幅方向に左右二連の廃棄物供給装置が設置される場合でも、左右の廃棄物供給装置を正確にかつ互いに同じ動きとすることができることから、廃棄物の送り量が左右で異なることによる不具合を解消することができる。
【００１１】
この廃棄物供給装置は、熱量したがって蒸気量をごみの量でのみ調整するキルン炉に設置すると特に有効であり、また、その他の廃棄物の焼却炉に設置しても有効である。ここで、廃棄物とは、その成分を一定に保つことができない都市ごみや産業廃棄物などの焼却すべき混合物を意味している。
【００１２】
請求項１の発明による廃棄物供給装置において、ピストンの一往復時間Ｔｔ（ｓ）は、廃棄物供給速度Ｖｔ（ｍｍ／ｓ）およびストローク長Ｌｓ（ｍｍ）から、Ｔｔ＝Ｌｓ／Ｖｔにより求められる。ピストンの後退速度Ｖｂ（ｍｍ／ｓ）は、廃棄物の違いなどを考慮に入れなくてもよいので、適宜な値に設定することができる。この場合に、ピストンの後退時間Ｔｂ（ｓ）は、Ｔｂ＝Ｌｓ／Ｖｂで求まり、ピストンの前進時間Ｔｆ（ｓ）は、Ｔｆ＝Ｔｔ−Ｔｂとなり、ピストンの前進速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓ）は、Ｖｆ＝Ｌｓ／Ｔｆにより求まる。この前進速度Ｖｆおよび後退速度Ｖｂを積分することにより、廃棄物供給速度Ｖｔに対応する好ましい油圧シリンダピストン変位を求めることができる。
【００１３】
請求項２の発明による廃棄物供給装置において、油圧シリンダの一往復時間Ｔｔ（ｓ）は、請求項１のものと同様に、廃棄物供給速度Ｖｔ（ｍｍ／ｓ）およびストローク長Ｌｓ（ｍｍ）から、Ｔｔ＝Ｌｓ／Ｖｔにより求められる。油圧シリンダの前進速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓ）と後退速度Ｖｂ（ｍｍ／ｓ）の比Ｖｆ／Ｖｂ＝Ｃを適宜な値に設定することにより、Ｌｓ／Ｖｆ＋Ｌｓ／Ｖｂ＝ＴｔおよびＶｆ／Ｖｂ＝Ｃから、前進速度Ｖｆは、Ｖｆ＝（１＋Ｃ）Ｌｓ／Ｔｔ、後退速度Ｖｂは、Ｖｂ＝（１＋Ｃ）Ｌｓ／（Ｃ・Ｔｔ）により求まる。この前進速度Ｖｆおよび後退速度Ｖｂを積分することにより、廃棄物供給速度Ｖｔに対応する好ましい油圧シリンダピストン変位を求めることができる。
【００１４】
請求項１および請求項２の発明による廃棄物供給装置では、廃棄物供給速度Ｖｔ（ｍｍ／ｓ）は、例えば、炉における焼却量設定値Ｗｓ（ｔ／ｈ）、油圧シリンダのストローク長Ｌｓ（ｍｍ）、廃棄物見掛け比重Ｄｇ（ｔ／ｍ３ ）および供給装置入口通過断面積Ａｆ（ｍ２ ）を用いて、Ｖｔ＝１０００・Ｗｓ／（３６００・Ｄｇ・Ａｆ）として求められる。また、ストローク長Ｌｓ（ｍｍ）は、パラメータとして簡単に変更することができ、この変更により速度も自動的に修正演算される。
【００１５】
請求項１および請求項２の発明による廃棄物供給装置において、シリンダ制御装置が、適正な廃棄物供給速度を目標変位設定手段に出力する供給速度調節手段をさらに備えており、供給速度調節手段は、炉の排ガスの熱を回収する廃熱ボイラからの蒸気流量とこれの設定値とに基づいて、廃熱ボイラからの蒸気流量を一定にするように廃棄物供給速度を調整するものであることが好ましい。このようにすると、廃熱ボイラからの蒸気流量が一定、すなわち、廃棄物が均一に燃焼されることが保証され、排ガス中の微量有害物質の発生を抑制した安定な廃棄物焼却が可能となる。供給速度調整手段としては、ＰＩＤ調整器が好ましいが、これに限られるものではない。
【００１６】
また、請求項１および請求項２の発明による廃棄物供給装置において、目標変位設定手段が、油圧シリンダのストローク両端間に任意の反転位置を設定可能とするとともに、ピストンが前進端から反転位置を経て前進端に至る往復動作を行うことを可能とする運転パターン変更手段をさらに備えていることが好ましい。このようにすると、ピストンがストロークの両端間を往復する場合に比べて、ピストンの往復時間を短くしたり、往復時間を変化させずにピストンの速度を速くするなどの運転パターンの変更が容易にできる。
【００１７】
また、請求項１および請求項２の発明による廃棄物供給装置において、目標変位設定手段が、ピストンのストローク両端間に任意の反転位置を設定可能とするとともに、ピストンが後退端から前進端に至るさいに、後退端から反転位置を経て後退端に至る小往復動作を少なくとも１回行うことを可能とする運転パターン変更手段をさらに備えていることが好ましい。このようにすると、たとえば、後退端から前進端まで一気にピストンを前進させてもごみが圧縮されるためストロークの半分程しか送れない場合は、後退端から反転位置を経て後退端に至る小往復動作を行う運転パターンに変更し、規定の量を供給することができる。
【００１８】
請求項５の発明による廃棄物供給方法は、廃棄物を炉へ送る油圧シリンダのピストンの変位を検出し、検出されたピストン変位を時々刻々計算されたピストン変位目標値に合わせるように油圧シリンダへの油量を制御するとともに、油圧シリンダのピストンの後退端の位置を可変設定することにより、ストロークの中間位置での油圧シリンダの往復動作を可能とすることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項６の発明による廃棄物供給方法は、廃棄物を炉へ送る油圧シリンダのピストンの変位を検出し、検出されたピストン変位を時々刻々計算されたピストン変位目標値に合わせるように油圧シリンダへの油量を制御するとともに、油圧シリンダのストロークの両端間に可変の中間点を設け、ピストンが後退端と中間点との往復動作を行う一または複数回の送りと、その後にピストンが後退端と前進端との往復動作を行う一回の送りとを繰り返すことを特徴とするものである。
【００２０】
請求項５および請求項６の発明の廃棄物供給方法によると、従来全く計測されていなかった油圧シリンダのピストン変位が計測され、このピストン変位計測値が時々刻々計算されるピストン変位目標値に合うように、油圧シリンダへの油量が調整される。これにより、ピストンの速度制御を精密に行うことができる。したがって、油量制御弁の開度を調節するだけの従来のものでは、起動時および負荷がかかった時の動作が低速運転で安定性の悪いものであったのに対し、この発明のものでは、低速から高速まで正確に廃棄物の送り速度を制御することができる。しかも、ストローク端位置の調整時間は不要であり、経年変化や負荷変動にも容易に対応できる。また、設置面積を小さくするためにピストンロッドが供給設備の内側に入り、供給設備外側からの目視による確認ができない場合でも、得られたピストン変位をデジタル値などにより表示することでピストンの動きを可視化することが容易となることから、運転管理が容易なものとなる。さらにまた、炉の幅が広く幅方向に左右二連の廃棄物供給装置が設置される場合でも、左右の廃棄物供給装置を正確にかつ互いに同じ動きとすることができることから、廃棄物の送り量が左右で異なることによる不具合を解消することができる。
【００２１】
また、請求項５および請求項６の発明の廃棄物供給方法によると、ピストンは、ストローク両端間の往復動作を行うだけでなく、ストロークの前進端と中間位置との往復動作やストロークの後退端と中間位置との往復動作も行うことができ、廃棄物の違いや供給設備の寸法の違いに対応して、種々の動作パターンを組み合わせた最適な油圧シリンダの運転が可能となる。
【００２２】
上記請求項５および請求項６の発明において、炉の排ガスの熱を回収する廃熱ボイラからの蒸気流量とこれの設定値とに基づいて、廃熱ボイラからの蒸気流量を一定にするようにピストン変位目標値が求められる。このようにすると、廃熱ボイラからの蒸気流量が一定、すなわち、廃棄物が均一に燃焼されることが保証され、排ガス中の微量有害物質の発生を抑制した安定な廃棄物焼却が可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は、ロータリーキルン式焼却装置の概要を示すもので、水平軸回りにたとえば０．５〜１ｒｐｍで回転させられるロータリーキルン(1) と、ロータリーキルン(1) の前流側に設けられロータリーキルン(1) に廃棄物を適切量ずつ送り込む廃棄物供給装置(2) と、ロータリーキルン(1) の後流側に設けられた再燃焼室(3) と、再燃焼室(3) の排ガスから熱回収する廃熱ボイラ(4) とを備えている。
【００２５】
図２に示すように、廃棄物供給装置(2) は、廃棄物をロータリーキルン(1) へ送る二連の油圧シリンダ(5) と、各油圧シリンダ(5) のピストン変位を検出する変位検出器(6) と、各油圧シリンダ(5) のピストン変位を調整する油量制御弁(7) と、変位検出器(6) の出力に基づいて油量制御弁(7) を介して油圧シリンダ(5) を制御するシリンダ制御装置(8) と、廃熱ボイラ(4) に設けられた蒸気流量発信器(9) に基づいて適切な廃棄物供給速度を求めてこれをシリンダ制御装置(8) に出力する燃焼制御装置(10)とを備えている。
【００２６】
変位検出器(6) は、磁歪現象を利用した変位センサであり、センサプローブに沿って移動する磁石によって、電流パルスが流れる特殊な金属製磁歪線の上にねじり歪みを発生させ、その歪みの伝播時間を測定することにより油圧シリンダ(5) のピストンの絶対位置を測定するものである。
【００２７】
油量制御弁(7) は、４ポート３位置オープンセンタの比例電磁式方向・流量制御弁であり、速度制御と方向制御の２つの機能を有している。したがって、この油量制御弁(7) への油量操作量を制御することにより油圧シリンダ(5) の前進速度および後退速度を任意に設定することができる。
【００２８】
図３は、この発明による廃棄物供給装置の第１実施形態の制御回路を示している。同図に示すように、燃焼制御装置(10)において、廃熱ボイラ(4) の蒸気流量に対応する蒸気流量信号Ｑｐが蒸気流量発信器(9) から出力され、第１比較器(11)で蒸気流量設定値Ｑｓと比較され、この差である蒸気流量偏差（Ｑｐ−Ｑｓ）が供給速度調節手段としての第１ＰＩＤ調整器(12)に入力される。一方、焼却量設定値Ｗｓ（ｔｏｎ／ｈ）が、第１除算器(13)において廃棄物見掛け比重Ｄｇ（ｔｏｎ／ｍ３ ）により割られ、さらに第２除算器(14)において供給装置入口通過断面積Ａｆ（ｍ２ ）で割られることにより、廃棄物容積流量Ｖｓ（ｍ／ｈ）が求められる。この廃棄物容積流量Ｖｓは、蒸気流量偏差（Ｑｐ−Ｑｓ）が入力された第１ＰＩＤ調整器(12)に入力され、第１ＰＩＤ調整器(12)では、Ｖｓと（Ｑｐ−Ｑｓ）とから廃棄物供給速度Ｖｔ（ｍｍ／ｓ）を算出する。なお、廃棄物供給速度Ｖｔは、廃棄物容積流量Ｖｓを用いてＶｔ＝Ｖｓ・１０００／３６００として求めてもよい。第１ＰＩＤ調整器(12)において蒸気流量偏差（Ｑｐ−Ｑｓ）を用いた補正を行うことにより、ロータリーキルン(1) 後流に設けられた廃熱ボイラ(4) より発生した蒸気量を一定に制御することが可能となり、この結果、発生熱量が一定となり、炉のガス温度および酸素濃度も安定し、排ガス中の微量有害物質の発生を抑制することができる。
【００２９】
シリンダ制御装置(8) では、次のようにして、油圧シリンダ(5) のピストン変位目標値Ｌｄ（ｍｍ）が求められる。
【００３０】
まず、燃焼制御装置(10)で求められた廃棄物供給速度Ｖｔを用い、第３除算器(15)においてストローク長Ｌｓ（ｍｍ）をこのＶｔで割ることにより、往復時間Ｔｔ（ｓ）が求められる。一方、ストローク長Ｌｓが第４除算器(16)において後退速度Ｖｂ（ｍｍ／ｓ）で割られることにより、後退時間Ｔｂ（ｓ）が求められる。次いで、第１減算器(17)において往復時間Ｔｔ（ｓ）と後退時間Ｔｂ（ｓ）との差から前進時間Ｔｆ（ｓ）が求められる。そして、第５除算器(18)においてストローク長Ｌｓが前進時間Ｔｆ（ｓ）で割られることにより、前進速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓ）が求められる。ピストン変位目標値Ｌｄは、ΔＴ（ｓ）を測定周期として、前進時には、Ｌｄ＝Ｌｄ＋Ｖｆ・ΔＴにより求まるから、たとえばΔＴ＝１とすれば、Ｌｄ＝Ｌｄ＋Ｖｆとして求められる。この演算は第１加算器(19)で行われる。後退時には、第１加算器(19)と後述する第２比較器(25)との間に設けられた第１切替器(21)が第２減算器(20)側に切り替えられる。したがって、後退時には、ピストン変位目標値Ｌｄは、Ｌｄ＝Ｌｄ−Ｖｂ・ΔＴにより求められる。第１切替器(21)の切替えは、下限スイッチＰＬ(23)がオンとなって前進を開始してから上限スイッチＰＨ(22)がオンとなるまでの間は、目標値Ｌｄが第１加算器(19)により求められ、上限スイッチＰＨ(22)がオンとなって後退を開始してから下限スイッチＰＬ(23)がオンとなるまでの間は、目標値Ｌｄが第２減算器(20)により求められるように、第１フリップフロップ(24)により行われる。第１フリップフロップ(24)のＳはセットを、Ｒはリセットを示している。こうして、一定間隔ΔＴ（たとえば１秒、２秒その他の適当な間隔でも可）ごとに、ピストン変位目標値Ｌｄが求められる。符号(12)〜(24)を付された部分が目標変位設定手段を構成し、符号(12)〜(15)を付された部分が往復時間算出手段を、符号(16)〜(24)を付された部分がピストン変位算出手段をそれぞれ構成している。
【００３１】
なお、上記において、後退速度Ｖｂ（ｍｍ／ｓ）は適宜な値に設定することができる。また、これに代えて、油圧シリンダの前進速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓ）と後退速度Ｖｂ（ｍｍ／ｓ）の比を適宜な値に設定することもできる。この場合、Ｌｓ／Ｖｆ＋Ｌｓ／Ｖｂ＝ＴｔおよびＶｆ／Ｖｂ＝Ｃ（比例定数）から、前進速度Ｖｆは、Ｖｆ＝（１＋Ｃ）Ｌｓ／Ｔｔ、後退速度Ｖｂは、Ｖｂ＝（１＋Ｃ）Ｌｓ／（Ｃ・Ｔｔ）により求まる。
【００３２】
目標変位設定手段で求められたピストン変位目標値Ｌｄは、第２比較器(25)において変位検出器(6) からのピストン変位計測値Ｌｍ１，Ｌｍ２（ｍｍ）と比較され、この差である変位偏差（Ｌｄ−Ｌｍ１），（Ｌｄ−Ｌｍ２）が第２ＰＩＤ調整器(26)に入力される。第２ＰＩＤ調整器(26)では、この偏差をゼロとするような油量制御弁(7) の油量操作量Ｍ１，Ｍ２が求められる。この油量操作量Ｍ１，Ｍ２は、関数発生器(27)において油量制御弁(7) の特性を補正し、油量操作量信号Ｍｒ１，Ｍｒ２として油量制御弁(7) に出力される。
【００３３】
図３において、破線の四角で囲んでいるシリンダ制御装置(8) および燃焼制御装置(10)の各処理は、動作順序を設定可能なシーケンサまたはループコントローラで行われる。
【００３４】
図３に示すように、油圧シリンダ(5) が２つある場合には、第２比較器(25)、第２ＰＩＤ調整器(26)および関数発生器(27)がそれぞれ２つずつ設けられ、各変位検出器(6) からのピストン変位計測値Ｌｍ１，Ｌｍ２がピストン変位目標値Ｌｄと比較されて、各油圧シリンダ(5) にそれぞれ油量操作量信号Ｍｒ１，Ｍｒ２が出力される。
【００３５】
図４は、上記第１実施形態の廃棄物供給装置におけるタイムチャート示している。同図に示すように、第１実施形態の廃棄物供給装置では、油圧シリンダ(5) は、前進時間Ｔｆ（ｓ）の間に前進速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓ）で前進して、ストローク前進端Ｌｓ（ｍｍ）（＝ストローク長）に達し、前進時間Ｔｆよりも短い後退時間Ｔｂ（ｓ）の間に前進速度Ｖｆより速い後退速度Ｖｂ（ｍｍ／ｓ）で後退して元に戻り、一往復時間Ｔｔ（ｓ）ごとにこの動作を繰り返す。
【００３６】
図５は、この発明による廃棄物供給装置の第２実施形態を示している。第２実施形態のものは、１種類の往復動作を繰り返すだけの運転パターンである第１実施形態に対して、予備送りモードを有する二度送り運転パターンを可能とするものである。図６にそのタイムチャート示すように、第２実施形態の廃棄物供給装置では、油圧シリンダ(5) は、第１の前進時間Ｔｆ１（ｓ）の間に前進速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓ）で前進して、ストローク中間位置Ｌｍ（ｍｍ）に達し、第１の後退時間Ｔｂ１（ｓ）の間に後退速度Ｖｂ（ｍｍ／ｓ）で後退して一旦元に戻る小往復動作を行い、次いで、第２の前進時間Ｔｆ２（ｓ）の間に前進速度Ｖｆ２（ｍｍ／ｓ）で前進して、ストローク前進端Ｌｓ（ｍｍ）（＝ストローク長）に達し、その後、第２の後退時間Ｔｂ２（ｓ）の間に後退速度Ｖｂ（ｍｍ／ｓ）で後退して元に戻る大往復動作を行い、一往復時間Ｔｔ（ｓ）ごとに小往復動作および大往復動作を１回ずつ繰り返す。
【００３７】
図５において、第２実施形態のシリンダ制御装置(8) が第１実施形態と異なる点は、ストローク長Ｌｓ（ｍｍ）のほかに任意の中間位置Ｌｍ（ｍｍ）を設定することができるようになっており、ストローク長Ｌｓと中間位置Ｌｍとを加算する第２加算器(31)が付加されている点と、ストローク長Ｌｓに対応する第１上限スイッチＰＨ(22)に加えて、中間位置Ｌｍに対応する第２上限スイッチＰＭ(32)が設けられている点と、これに伴い、第１上限スイッチＰＨ(22)と第２上限スイッチＰＭ(32)との切替えを行うための第２切替器(33)および第２フリップフロップ(34)が付加されている点とである。これらの付加された部分(31)(32)(33)(34)が運転パターン変更手段を構成している。
【００３８】
第２実施形態のシリンダ制御装置(8) では、次のようにして、油圧シリンダ(5) のピストン変位目標値Ｌｄ（ｍｍ）が求められる。
【００３９】
まず、新たに付加された第２加算器(31)により、第１実施形態のストローク長Ｌｓ（ｍｍ）がストローク長Ｌｓと中間位置Ｌｍ（ｍｍ）との和Ｌｓ＋Ｌｍに置き替えられる。そして、燃焼制御装置(10)で求められた廃棄物供給速度Ｖｔが第３除算器(15)においてＬｓ＋Ｌｍで割られることにより、往復時間Ｔｔ（ｓ）が求められる。一方、Ｌｓ＋Ｌｍが第４除算器(16)において後退速度Ｖｂ（ｍｍ／ｓ）で割られることにより、後退時間Ｔｂ（ｓ）＝Ｔｂ１＋Ｔｂ２が求められる。中間位置Ｌｍを調整することで、たとえば、ピストン後退速度Ｖｂを廃棄物供給速度Ｖｔに対する比率で設定したり、ピストン一往復時間Ｔｔに占める割合から求めたりすることができる。そして、第１減算器(17)において往復時間Ｔｔ（ｓ）と後退時間Ｔｂ（ｓ）との差から前進時間Ｔｆ（ｓ）＝Ｔｆ１＋Ｔｆ２が求められる。次いで、第５除算器(18)においてＬｓ＋Ｌｍが前進時間Ｔｆ（ｓ）で割られることにより、前進速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓ）が求められる。
【００４０】
ピストン変位目標値Ｌｄは、ΔＴ（ｓ）を測定周期として、前進時には、Ｌｄ＝Ｌｄ＋Ｖｆ・ΔＴにより求まるから、たとえばΔＴ＝１とすれば、Ｌｄ＝Ｌｄ＋Ｖｆとして求められる。この演算は第１加算器(19)で行われる。後退時には、第１切替器(21)が第２減算器(20)側に切り替えられる。したがって、後退時には、ピストン変位目標値Ｌｄは、Ｌｄ＝Ｌｄ−Ｖｂ・ΔＴにより求められる。
【００４１】
第１切替器(21)の切替えは、下限スイッチＰＬ(23)がオンとなって前進を開始してから第２上限スイッチＰＭ(32)がオンとなるまでの間は、目標値Ｌｄが第１加算器(19)により求められ、第２上限スイッチＰＭ(32)がオンとなって後退を開始してから下限スイッチＰＬ(23)がオンとなるまでの間は、目標値Ｌｄが第２減算器(20)により求められるように、第１フリップフロップ(24)により行われる。この間、第２切替器(33)は、第２上限スイッチＰＭ(32)の値が第１フリップフロップ(24)にセットされるよう（図の実線の位置）に位置させられる。この後、再び下限スイッチＰＬ(23)がオンとなって前進を開始するが、この時、第２切替器(33)は、第１上限スイッチＰＨ(22)の値が第１フリップフロップ(24)にセットされるよう（図の破線の位置）に位置させられる。そして、この第１上限スイッチＰＨ(22)がオンとなるまでの間は、目標値Ｌｄが第１加算器(19)により求められ、第１上限スイッチＰＨ(22)がオンとなって後退を開始してから下限スイッチＰＬ(23)がオンとなるまでの間は、目標値Ｌｄが第２減算器(20)により求められるように、第１フリップフロップ(24)により第１切替器(21)の切替えが行われる。第２フリップフロップ(34)は、小往復動作の間は上限値として中間位置Ｌｍを保持し、大往復動作の間は上限値としてストローク長Ｌｓを保持する。第２フリップフロップ(34)のセット・リセットは、小往復動作と大往復動作との切替え時にのみ行われる。こうして、一定間隔ΔＴ（たとえば１秒、２秒その他の適当な間隔でも可）ごとに、ピストン変位目標値Ｌｄが求められる。
【００４２】
上記第１および第２実施形態において、油圧シリンダ(5) は二連に設けられているが、油圧シリンダ(5) が一つの場合でも同様である。油圧シリンダ(5) が二連に設けられた場合に上記のように行うことにより、従来問題となっていた左右の油圧シリンダの速度の違いによって生じる廃棄物供給量のばらつきによる後流側燃焼プロセスの外乱を防止することができ、これにより、炉の能力をフルに発揮させることができる。
【００４３】
なお、上記実施形態の廃棄物供給装置は、図１に示すロータリーキルン式焼却装置に適用するものとして説明したが、この廃棄物供給装置は、ストーカー式焼却装置に適用することもできる。ストーカー式焼却装置に適用した場合には、廃棄物の移動速度と燃焼速度を微妙に制御することができ、さらに、火格子焼損対策の動作も加えることが可能となって、ストーカー炉の長寿命化に効果があり、炉の立上げ・下げ時の最長ストロークでの廃棄物の切り出し制御も容易となり、連続的なストロークの変更によりスムーズで公害の少ない運転ができるという効果もある。
【００４４】
いずれにしろ、上記実施形態の廃棄物供給装置によると、廃棄物の焼却に関して厳しくなる公害規制に対し、燃料の三要素である燃料、空気および温度のうち最も基本となる燃料＝廃棄物供給量をいかに高精度に制御するかが重要なポイントとなる各種燃焼装置において、時代と共に変わっていく廃棄物の質に応じた運転パターンの選択が自由にでき、廃棄物供給量に対する高精度制御の要求を満足することができる。また、ピストン変位の差分をとれば簡単にピストン移動速度が求まり、これを表示することにより、運転管理の精度を上げることもできる。さらにまた、無理のない安定した運転ができるため、炉の能力（処理量、低公害など）をフルに引き出すこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による廃棄物供給装置が対象とする焼却装置の一例を概略的に示す図である。
【図２】 この発明による廃棄物供給装置を示すブロック図である。
【図３】 廃棄物供給装置の第１実施形態の制御装置の回路図である。
【図４】 図３の制御装置により制御された油圧シリンダのタイムチャートである。
【図５】 廃棄物供給装置の第２実施形態の制御装置の回路図である。
【図６】 図５の制御装置により制御された油圧シリンダのタイムチャートである。
【符号の説明】
(1) ロータリーキルン（炉）
(2) 廃棄物供給装置
(4) 廃熱ボイラ
(5) 油圧シリンダ
(6) 変位検出器
(7) 油量制御弁
(8) シリンダ制御装置
(9) 蒸気流量発信器
【発明の属する技術分野】
この発明は、廃棄物供給装置の油圧シリンダのピストン変位を検出することにより、油圧シリンダのピストンの位置制御および速度制御を精密に行うことができ、しかも、油圧シリンダの種々の運転パターンを得ることができる廃棄物供給装置および供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の廃棄物供給装置は、廃棄物を炉へ送る油圧シリンダと、油圧シリンダへの油量を調整する油量制御弁とを備えており、油圧シリンダに接続された油量制御弁の開度を調節することにより、油圧シリンダのピストン変位を調整しようとするものであった。ストローク端位置は、固定またはリミットスイッチによる多段切替えとされていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の廃棄物供給装置では、油量制御弁の開度を調節しているだけなので、起動時の動作および負荷がかかった時の動作では、低速運転になればなるほど安定性が悪く、正確な再現性が得られないという問題があった。また、最適なストロークを見つけるのに長い時間を要し、しかも、リミット調整の度にストローク長のパラメータを入力し直す必要があり調整に手間がかかるという問題もあった。また、炉の幅が広く幅方向に左右二連の廃棄物供給装置が設置される場合に、左右の廃棄物供給装置を正確にかつ互いに同じ動きとすることは不可能に近く、左右の廃棄物供給装置の速度に違いが生じ、廃棄物の送り量に大きな狂いが生じることがあった。廃棄物の送り量が左右で違うと、廃棄物の供給量が間欠送りとなったり、供給量の過不足が生じたりし、後流側の燃焼プロセスに大きな外乱となることがあり、炉の能力をフルに発揮できないという問題を生じる。
【０００４】
この発明の目的は、簡単な構成で低速から高速まで正確に廃棄物の送り速度を制御できるとともに、調整時間も不要であり、経年変化や負荷変動にも対応できる廃棄物供給装置および供給方法を提供することにある。
【０００５】
また、この発明の他の目的は、炉への廃棄物供給量を安定させて、後流の燃焼プロセスを安定させて公害の少ない運転を可能にする廃棄物供給装置および供給方法を提供することにある。
【０００６】
また、この発明の他の目的は、長ストローク化するシリンダの設置面積を小さくするためピストンロッドが供給装置の内側に入り見えなくなることに対し、デジタル表示などでそのピストンの位置を表示して動きを可視化することにより運転管理が容易な廃棄物供給装置および供給方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１の発明による廃棄物供給装置は、廃棄物を炉へ送る油圧シリンダと、油圧シリンダへの油量を調整する油量制御弁と、油圧シリンダのピストンの変位を検出する変位検出器と、油圧シリンダのピストンの前進・後退を制御するシリンダ制御装置とを備えている廃棄物供給装置において、シリンダ制御装置が、ピストン変位目標値を求める目標変位設定手段と、目標変位設定手段の出力および変位検出器の出力に基づいてピストン変位偏差を求める変位比較手段と、変位比較手段の出力に基づいてピストン変位偏差がゼロとなるように油量制御弁を制御する制御弁調整手段とを備えており、目標変位設定手段が、廃棄物供給速度およびストローク長からピストンの一往復時間を求める往復時間算出手段と、ピストンの一往復時間および決められた後退速度からピストンの前進速度を求め、ピストンの速度を積分することによりピストン変位を求める変位算出手段とを備えていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２の発明による廃棄物供給装置は、廃棄物を炉へ送る油圧シリンダと、油圧シリンダへの油量を調整する油量制御弁と、油圧シリンダのピストンの変位を検出する変位検出器と、油圧シリンダのピストンの前進・後退を制御するシリンダ制御装置とを備えている廃棄物供給装置において、シリンダ制御装置が、ピストン変位目標値を求める目標変位 設定手段と、目標変位設定手段の出力および変位検出器の出力に基づいてピストン変位偏差を求める変位比較手段と、変位比較手段の出力に基づいてピストン変位偏差がゼロとなるように油量制御弁を制御する制御弁調整手段とを備えており、目標変位設定手段が、廃棄物供給速度およびストローク長からピストンの一往復時間を求める往復時間算出手段と、ピストンの一往復時間および決められた後退速度と前進速度との比に基づいてピストンの前進速度および後退速度を求め、ピストンの速度を積分することによりピストン変位を求める変位算出手段とを備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項１および請求項２の発明による廃棄物供給装置において、油量制御弁としては、速度制御と方向制御の２つの機能を有している比例電磁式方向・流量制御弁が好ましく、変位検出器としては、磁歪式変位センサなどの変位センサが適宜使用される。制御弁調整手段としては、ＰＩＤ調整器が好ましいが、これに限られるものではない。
【００１０】
請求項１および請求項２の発明の廃棄物供給装置によると、従来全く計測されていなかった油圧シリンダのピストン変位が計測され、このピストン変位計測値が時々刻々計算されるピストン変位目標値に合うように、油圧シリンダへの油量が調整される。これにより、油圧シリンダの速度制御を精密に行うことができる。したがって、油量制御弁の開度を調節するだけの従来のものでは、起動時および負荷がかかった時の動作が低速運転で安定性の悪いものであったのに対し、この発明のものでは、低速から高速まで正確に廃棄物の送り速度を制御することができる。しかも、ストローク端位置の調整時間は不要であり、経年変化や負荷変動にも容易に対応できる。また、設置面積を小さくするためにピストンロッドが供給設備の内側に入り、供給設備外側からの目視による確認ができない場合でも、得られたピストン変位をデジタル値などにより表示することでピストンの動きを可視化することが容易となることから、運転管理が容易なものとなる。さらにまた、炉の幅が広く幅方向に左右二連の廃棄物供給装置が設置される場合でも、左右の廃棄物供給装置を正確にかつ互いに同じ動きとすることができることから、廃棄物の送り量が左右で異なることによる不具合を解消することができる。
【００１１】
この廃棄物供給装置は、熱量したがって蒸気量をごみの量でのみ調整するキルン炉に設置すると特に有効であり、また、その他の廃棄物の焼却炉に設置しても有効である。ここで、廃棄物とは、その成分を一定に保つことができない都市ごみや産業廃棄物などの焼却すべき混合物を意味している。
【００１２】
請求項１の発明による廃棄物供給装置において、ピストンの一往復時間Ｔｔ（ｓ）は、廃棄物供給速度Ｖｔ（ｍｍ／ｓ）およびストローク長Ｌｓ（ｍｍ）から、Ｔｔ＝Ｌｓ／Ｖｔにより求められる。ピストンの後退速度Ｖｂ（ｍｍ／ｓ）は、廃棄物の違いなどを考慮に入れなくてもよいので、適宜な値に設定することができる。この場合に、ピストンの後退時間Ｔｂ（ｓ）は、Ｔｂ＝Ｌｓ／Ｖｂで求まり、ピストンの前進時間Ｔｆ（ｓ）は、Ｔｆ＝Ｔｔ−Ｔｂとなり、ピストンの前進速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓ）は、Ｖｆ＝Ｌｓ／Ｔｆにより求まる。この前進速度Ｖｆおよび後退速度Ｖｂを積分することにより、廃棄物供給速度Ｖｔに対応する好ましい油圧シリンダピストン変位を求めることができる。
【００１３】
請求項２の発明による廃棄物供給装置において、油圧シリンダの一往復時間Ｔｔ（ｓ）は、請求項１のものと同様に、廃棄物供給速度Ｖｔ（ｍｍ／ｓ）およびストローク長Ｌｓ（ｍｍ）から、Ｔｔ＝Ｌｓ／Ｖｔにより求められる。油圧シリンダの前進速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓ）と後退速度Ｖｂ（ｍｍ／ｓ）の比Ｖｆ／Ｖｂ＝Ｃを適宜な値に設定することにより、Ｌｓ／Ｖｆ＋Ｌｓ／Ｖｂ＝ＴｔおよびＶｆ／Ｖｂ＝Ｃから、前進速度Ｖｆは、Ｖｆ＝（１＋Ｃ）Ｌｓ／Ｔｔ、後退速度Ｖｂは、Ｖｂ＝（１＋Ｃ）Ｌｓ／（Ｃ・Ｔｔ）により求まる。この前進速度Ｖｆおよび後退速度Ｖｂを積分することにより、廃棄物供給速度Ｖｔに対応する好ましい油圧シリンダピストン変位を求めることができる。
【００１４】
請求項１および請求項２の発明による廃棄物供給装置では、廃棄物供給速度Ｖｔ（ｍｍ／ｓ）は、例えば、炉における焼却量設定値Ｗｓ（ｔ／ｈ）、油圧シリンダのストローク長Ｌｓ（ｍｍ）、廃棄物見掛け比重Ｄｇ（ｔ／ｍ３ ）および供給装置入口通過断面積Ａｆ（ｍ２ ）を用いて、Ｖｔ＝１０００・Ｗｓ／（３６００・Ｄｇ・Ａｆ）として求められる。また、ストローク長Ｌｓ（ｍｍ）は、パラメータとして簡単に変更することができ、この変更により速度も自動的に修正演算される。
【００１５】
請求項１および請求項２の発明による廃棄物供給装置において、シリンダ制御装置が、適正な廃棄物供給速度を目標変位設定手段に出力する供給速度調節手段をさらに備えており、供給速度調節手段は、炉の排ガスの熱を回収する廃熱ボイラからの蒸気流量とこれの設定値とに基づいて、廃熱ボイラからの蒸気流量を一定にするように廃棄物供給速度を調整するものであることが好ましい。このようにすると、廃熱ボイラからの蒸気流量が一定、すなわち、廃棄物が均一に燃焼されることが保証され、排ガス中の微量有害物質の発生を抑制した安定な廃棄物焼却が可能となる。供給速度調整手段としては、ＰＩＤ調整器が好ましいが、これに限られるものではない。
【００１６】
また、請求項１および請求項２の発明による廃棄物供給装置において、目標変位設定手段が、油圧シリンダのストローク両端間に任意の反転位置を設定可能とするとともに、ピストンが前進端から反転位置を経て前進端に至る往復動作を行うことを可能とする運転パターン変更手段をさらに備えていることが好ましい。このようにすると、ピストンがストロークの両端間を往復する場合に比べて、ピストンの往復時間を短くしたり、往復時間を変化させずにピストンの速度を速くするなどの運転パターンの変更が容易にできる。
【００１７】
また、請求項１および請求項２の発明による廃棄物供給装置において、目標変位設定手段が、ピストンのストローク両端間に任意の反転位置を設定可能とするとともに、ピストンが後退端から前進端に至るさいに、後退端から反転位置を経て後退端に至る小往復動作を少なくとも１回行うことを可能とする運転パターン変更手段をさらに備えていることが好ましい。このようにすると、たとえば、後退端から前進端まで一気にピストンを前進させてもごみが圧縮されるためストロークの半分程しか送れない場合は、後退端から反転位置を経て後退端に至る小往復動作を行う運転パターンに変更し、規定の量を供給することができる。
【００１８】
請求項５の発明による廃棄物供給方法は、廃棄物を炉へ送る油圧シリンダのピストンの変位を検出し、検出されたピストン変位を時々刻々計算されたピストン変位目標値に合わせるように油圧シリンダへの油量を制御するとともに、油圧シリンダのピストンの後退端の位置を可変設定することにより、ストロークの中間位置での油圧シリンダの往復動作を可能とすることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項６の発明による廃棄物供給方法は、廃棄物を炉へ送る油圧シリンダのピストンの変位を検出し、検出されたピストン変位を時々刻々計算されたピストン変位目標値に合わせるように油圧シリンダへの油量を制御するとともに、油圧シリンダのストロークの両端間に可変の中間点を設け、ピストンが後退端と中間点との往復動作を行う一または複数回の送りと、その後にピストンが後退端と前進端との往復動作を行う一回の送りとを繰り返すことを特徴とするものである。
【００２０】
請求項５および請求項６の発明の廃棄物供給方法によると、従来全く計測されていなかった油圧シリンダのピストン変位が計測され、このピストン変位計測値が時々刻々計算されるピストン変位目標値に合うように、油圧シリンダへの油量が調整される。これにより、ピストンの速度制御を精密に行うことができる。したがって、油量制御弁の開度を調節するだけの従来のものでは、起動時および負荷がかかった時の動作が低速運転で安定性の悪いものであったのに対し、この発明のものでは、低速から高速まで正確に廃棄物の送り速度を制御することができる。しかも、ストローク端位置の調整時間は不要であり、経年変化や負荷変動にも容易に対応できる。また、設置面積を小さくするためにピストンロッドが供給設備の内側に入り、供給設備外側からの目視による確認ができない場合でも、得られたピストン変位をデジタル値などにより表示することでピストンの動きを可視化することが容易となることから、運転管理が容易なものとなる。さらにまた、炉の幅が広く幅方向に左右二連の廃棄物供給装置が設置される場合でも、左右の廃棄物供給装置を正確にかつ互いに同じ動きとすることができることから、廃棄物の送り量が左右で異なることによる不具合を解消することができる。
【００２１】
また、請求項５および請求項６の発明の廃棄物供給方法によると、ピストンは、ストローク両端間の往復動作を行うだけでなく、ストロークの前進端と中間位置との往復動作やストロークの後退端と中間位置との往復動作も行うことができ、廃棄物の違いや供給設備の寸法の違いに対応して、種々の動作パターンを組み合わせた最適な油圧シリンダの運転が可能となる。
【００２２】
上記請求項５および請求項６の発明において、炉の排ガスの熱を回収する廃熱ボイラからの蒸気流量とこれの設定値とに基づいて、廃熱ボイラからの蒸気流量を一定にするようにピストン変位目標値が求められる。このようにすると、廃熱ボイラからの蒸気流量が一定、すなわち、廃棄物が均一に燃焼されることが保証され、排ガス中の微量有害物質の発生を抑制した安定な廃棄物焼却が可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は、ロータリーキルン式焼却装置の概要を示すもので、水平軸回りにたとえば０．５〜１ｒｐｍで回転させられるロータリーキルン(1) と、ロータリーキルン(1) の前流側に設けられロータリーキルン(1) に廃棄物を適切量ずつ送り込む廃棄物供給装置(2) と、ロータリーキルン(1) の後流側に設けられた再燃焼室(3) と、再燃焼室(3) の排ガスから熱回収する廃熱ボイラ(4) とを備えている。
【００２５】
図２に示すように、廃棄物供給装置(2) は、廃棄物をロータリーキルン(1) へ送る二連の油圧シリンダ(5) と、各油圧シリンダ(5) のピストン変位を検出する変位検出器(6) と、各油圧シリンダ(5) のピストン変位を調整する油量制御弁(7) と、変位検出器(6) の出力に基づいて油量制御弁(7) を介して油圧シリンダ(5) を制御するシリンダ制御装置(8) と、廃熱ボイラ(4) に設けられた蒸気流量発信器(9) に基づいて適切な廃棄物供給速度を求めてこれをシリンダ制御装置(8) に出力する燃焼制御装置(10)とを備えている。
【００２６】
変位検出器(6) は、磁歪現象を利用した変位センサであり、センサプローブに沿って移動する磁石によって、電流パルスが流れる特殊な金属製磁歪線の上にねじり歪みを発生させ、その歪みの伝播時間を測定することにより油圧シリンダ(5) のピストンの絶対位置を測定するものである。
【００２７】
油量制御弁(7) は、４ポート３位置オープンセンタの比例電磁式方向・流量制御弁であり、速度制御と方向制御の２つの機能を有している。したがって、この油量制御弁(7) への油量操作量を制御することにより油圧シリンダ(5) の前進速度および後退速度を任意に設定することができる。
【００２８】
図３は、この発明による廃棄物供給装置の第１実施形態の制御回路を示している。同図に示すように、燃焼制御装置(10)において、廃熱ボイラ(4) の蒸気流量に対応する蒸気流量信号Ｑｐが蒸気流量発信器(9) から出力され、第１比較器(11)で蒸気流量設定値Ｑｓと比較され、この差である蒸気流量偏差（Ｑｐ−Ｑｓ）が供給速度調節手段としての第１ＰＩＤ調整器(12)に入力される。一方、焼却量設定値Ｗｓ（ｔｏｎ／ｈ）が、第１除算器(13)において廃棄物見掛け比重Ｄｇ（ｔｏｎ／ｍ３ ）により割られ、さらに第２除算器(14)において供給装置入口通過断面積Ａｆ（ｍ２ ）で割られることにより、廃棄物容積流量Ｖｓ（ｍ／ｈ）が求められる。この廃棄物容積流量Ｖｓは、蒸気流量偏差（Ｑｐ−Ｑｓ）が入力された第１ＰＩＤ調整器(12)に入力され、第１ＰＩＤ調整器(12)では、Ｖｓと（Ｑｐ−Ｑｓ）とから廃棄物供給速度Ｖｔ（ｍｍ／ｓ）を算出する。なお、廃棄物供給速度Ｖｔは、廃棄物容積流量Ｖｓを用いてＶｔ＝Ｖｓ・１０００／３６００として求めてもよい。第１ＰＩＤ調整器(12)において蒸気流量偏差（Ｑｐ−Ｑｓ）を用いた補正を行うことにより、ロータリーキルン(1) 後流に設けられた廃熱ボイラ(4) より発生した蒸気量を一定に制御することが可能となり、この結果、発生熱量が一定となり、炉のガス温度および酸素濃度も安定し、排ガス中の微量有害物質の発生を抑制することができる。
【００２９】
シリンダ制御装置(8) では、次のようにして、油圧シリンダ(5) のピストン変位目標値Ｌｄ（ｍｍ）が求められる。
【００３０】
まず、燃焼制御装置(10)で求められた廃棄物供給速度Ｖｔを用い、第３除算器(15)においてストローク長Ｌｓ（ｍｍ）をこのＶｔで割ることにより、往復時間Ｔｔ（ｓ）が求められる。一方、ストローク長Ｌｓが第４除算器(16)において後退速度Ｖｂ（ｍｍ／ｓ）で割られることにより、後退時間Ｔｂ（ｓ）が求められる。次いで、第１減算器(17)において往復時間Ｔｔ（ｓ）と後退時間Ｔｂ（ｓ）との差から前進時間Ｔｆ（ｓ）が求められる。そして、第５除算器(18)においてストローク長Ｌｓが前進時間Ｔｆ（ｓ）で割られることにより、前進速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓ）が求められる。ピストン変位目標値Ｌｄは、ΔＴ（ｓ）を測定周期として、前進時には、Ｌｄ＝Ｌｄ＋Ｖｆ・ΔＴにより求まるから、たとえばΔＴ＝１とすれば、Ｌｄ＝Ｌｄ＋Ｖｆとして求められる。この演算は第１加算器(19)で行われる。後退時には、第１加算器(19)と後述する第２比較器(25)との間に設けられた第１切替器(21)が第２減算器(20)側に切り替えられる。したがって、後退時には、ピストン変位目標値Ｌｄは、Ｌｄ＝Ｌｄ−Ｖｂ・ΔＴにより求められる。第１切替器(21)の切替えは、下限スイッチＰＬ(23)がオンとなって前進を開始してから上限スイッチＰＨ(22)がオンとなるまでの間は、目標値Ｌｄが第１加算器(19)により求められ、上限スイッチＰＨ(22)がオンとなって後退を開始してから下限スイッチＰＬ(23)がオンとなるまでの間は、目標値Ｌｄが第２減算器(20)により求められるように、第１フリップフロップ(24)により行われる。第１フリップフロップ(24)のＳはセットを、Ｒはリセットを示している。こうして、一定間隔ΔＴ（たとえば１秒、２秒その他の適当な間隔でも可）ごとに、ピストン変位目標値Ｌｄが求められる。符号(12)〜(24)を付された部分が目標変位設定手段を構成し、符号(12)〜(15)を付された部分が往復時間算出手段を、符号(16)〜(24)を付された部分がピストン変位算出手段をそれぞれ構成している。
【００３１】
なお、上記において、後退速度Ｖｂ（ｍｍ／ｓ）は適宜な値に設定することができる。また、これに代えて、油圧シリンダの前進速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓ）と後退速度Ｖｂ（ｍｍ／ｓ）の比を適宜な値に設定することもできる。この場合、Ｌｓ／Ｖｆ＋Ｌｓ／Ｖｂ＝ＴｔおよびＶｆ／Ｖｂ＝Ｃ（比例定数）から、前進速度Ｖｆは、Ｖｆ＝（１＋Ｃ）Ｌｓ／Ｔｔ、後退速度Ｖｂは、Ｖｂ＝（１＋Ｃ）Ｌｓ／（Ｃ・Ｔｔ）により求まる。
【００３２】
目標変位設定手段で求められたピストン変位目標値Ｌｄは、第２比較器(25)において変位検出器(6) からのピストン変位計測値Ｌｍ１，Ｌｍ２（ｍｍ）と比較され、この差である変位偏差（Ｌｄ−Ｌｍ１），（Ｌｄ−Ｌｍ２）が第２ＰＩＤ調整器(26)に入力される。第２ＰＩＤ調整器(26)では、この偏差をゼロとするような油量制御弁(7) の油量操作量Ｍ１，Ｍ２が求められる。この油量操作量Ｍ１，Ｍ２は、関数発生器(27)において油量制御弁(7) の特性を補正し、油量操作量信号Ｍｒ１，Ｍｒ２として油量制御弁(7) に出力される。
【００３３】
図３において、破線の四角で囲んでいるシリンダ制御装置(8) および燃焼制御装置(10)の各処理は、動作順序を設定可能なシーケンサまたはループコントローラで行われる。
【００３４】
図３に示すように、油圧シリンダ(5) が２つある場合には、第２比較器(25)、第２ＰＩＤ調整器(26)および関数発生器(27)がそれぞれ２つずつ設けられ、各変位検出器(6) からのピストン変位計測値Ｌｍ１，Ｌｍ２がピストン変位目標値Ｌｄと比較されて、各油圧シリンダ(5) にそれぞれ油量操作量信号Ｍｒ１，Ｍｒ２が出力される。
【００３５】
図４は、上記第１実施形態の廃棄物供給装置におけるタイムチャート示している。同図に示すように、第１実施形態の廃棄物供給装置では、油圧シリンダ(5) は、前進時間Ｔｆ（ｓ）の間に前進速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓ）で前進して、ストローク前進端Ｌｓ（ｍｍ）（＝ストローク長）に達し、前進時間Ｔｆよりも短い後退時間Ｔｂ（ｓ）の間に前進速度Ｖｆより速い後退速度Ｖｂ（ｍｍ／ｓ）で後退して元に戻り、一往復時間Ｔｔ（ｓ）ごとにこの動作を繰り返す。
【００３６】
図５は、この発明による廃棄物供給装置の第２実施形態を示している。第２実施形態のものは、１種類の往復動作を繰り返すだけの運転パターンである第１実施形態に対して、予備送りモードを有する二度送り運転パターンを可能とするものである。図６にそのタイムチャート示すように、第２実施形態の廃棄物供給装置では、油圧シリンダ(5) は、第１の前進時間Ｔｆ１（ｓ）の間に前進速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓ）で前進して、ストローク中間位置Ｌｍ（ｍｍ）に達し、第１の後退時間Ｔｂ１（ｓ）の間に後退速度Ｖｂ（ｍｍ／ｓ）で後退して一旦元に戻る小往復動作を行い、次いで、第２の前進時間Ｔｆ２（ｓ）の間に前進速度Ｖｆ２（ｍｍ／ｓ）で前進して、ストローク前進端Ｌｓ（ｍｍ）（＝ストローク長）に達し、その後、第２の後退時間Ｔｂ２（ｓ）の間に後退速度Ｖｂ（ｍｍ／ｓ）で後退して元に戻る大往復動作を行い、一往復時間Ｔｔ（ｓ）ごとに小往復動作および大往復動作を１回ずつ繰り返す。
【００３７】
図５において、第２実施形態のシリンダ制御装置(8) が第１実施形態と異なる点は、ストローク長Ｌｓ（ｍｍ）のほかに任意の中間位置Ｌｍ（ｍｍ）を設定することができるようになっており、ストローク長Ｌｓと中間位置Ｌｍとを加算する第２加算器(31)が付加されている点と、ストローク長Ｌｓに対応する第１上限スイッチＰＨ(22)に加えて、中間位置Ｌｍに対応する第２上限スイッチＰＭ(32)が設けられている点と、これに伴い、第１上限スイッチＰＨ(22)と第２上限スイッチＰＭ(32)との切替えを行うための第２切替器(33)および第２フリップフロップ(34)が付加されている点とである。これらの付加された部分(31)(32)(33)(34)が運転パターン変更手段を構成している。
【００３８】
第２実施形態のシリンダ制御装置(8) では、次のようにして、油圧シリンダ(5) のピストン変位目標値Ｌｄ（ｍｍ）が求められる。
【００３９】
まず、新たに付加された第２加算器(31)により、第１実施形態のストローク長Ｌｓ（ｍｍ）がストローク長Ｌｓと中間位置Ｌｍ（ｍｍ）との和Ｌｓ＋Ｌｍに置き替えられる。そして、燃焼制御装置(10)で求められた廃棄物供給速度Ｖｔが第３除算器(15)においてＬｓ＋Ｌｍで割られることにより、往復時間Ｔｔ（ｓ）が求められる。一方、Ｌｓ＋Ｌｍが第４除算器(16)において後退速度Ｖｂ（ｍｍ／ｓ）で割られることにより、後退時間Ｔｂ（ｓ）＝Ｔｂ１＋Ｔｂ２が求められる。中間位置Ｌｍを調整することで、たとえば、ピストン後退速度Ｖｂを廃棄物供給速度Ｖｔに対する比率で設定したり、ピストン一往復時間Ｔｔに占める割合から求めたりすることができる。そして、第１減算器(17)において往復時間Ｔｔ（ｓ）と後退時間Ｔｂ（ｓ）との差から前進時間Ｔｆ（ｓ）＝Ｔｆ１＋Ｔｆ２が求められる。次いで、第５除算器(18)においてＬｓ＋Ｌｍが前進時間Ｔｆ（ｓ）で割られることにより、前進速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓ）が求められる。
【００４０】
ピストン変位目標値Ｌｄは、ΔＴ（ｓ）を測定周期として、前進時には、Ｌｄ＝Ｌｄ＋Ｖｆ・ΔＴにより求まるから、たとえばΔＴ＝１とすれば、Ｌｄ＝Ｌｄ＋Ｖｆとして求められる。この演算は第１加算器(19)で行われる。後退時には、第１切替器(21)が第２減算器(20)側に切り替えられる。したがって、後退時には、ピストン変位目標値Ｌｄは、Ｌｄ＝Ｌｄ−Ｖｂ・ΔＴにより求められる。
【００４１】
第１切替器(21)の切替えは、下限スイッチＰＬ(23)がオンとなって前進を開始してから第２上限スイッチＰＭ(32)がオンとなるまでの間は、目標値Ｌｄが第１加算器(19)により求められ、第２上限スイッチＰＭ(32)がオンとなって後退を開始してから下限スイッチＰＬ(23)がオンとなるまでの間は、目標値Ｌｄが第２減算器(20)により求められるように、第１フリップフロップ(24)により行われる。この間、第２切替器(33)は、第２上限スイッチＰＭ(32)の値が第１フリップフロップ(24)にセットされるよう（図の実線の位置）に位置させられる。この後、再び下限スイッチＰＬ(23)がオンとなって前進を開始するが、この時、第２切替器(33)は、第１上限スイッチＰＨ(22)の値が第１フリップフロップ(24)にセットされるよう（図の破線の位置）に位置させられる。そして、この第１上限スイッチＰＨ(22)がオンとなるまでの間は、目標値Ｌｄが第１加算器(19)により求められ、第１上限スイッチＰＨ(22)がオンとなって後退を開始してから下限スイッチＰＬ(23)がオンとなるまでの間は、目標値Ｌｄが第２減算器(20)により求められるように、第１フリップフロップ(24)により第１切替器(21)の切替えが行われる。第２フリップフロップ(34)は、小往復動作の間は上限値として中間位置Ｌｍを保持し、大往復動作の間は上限値としてストローク長Ｌｓを保持する。第２フリップフロップ(34)のセット・リセットは、小往復動作と大往復動作との切替え時にのみ行われる。こうして、一定間隔ΔＴ（たとえば１秒、２秒その他の適当な間隔でも可）ごとに、ピストン変位目標値Ｌｄが求められる。
【００４２】
上記第１および第２実施形態において、油圧シリンダ(5) は二連に設けられているが、油圧シリンダ(5) が一つの場合でも同様である。油圧シリンダ(5) が二連に設けられた場合に上記のように行うことにより、従来問題となっていた左右の油圧シリンダの速度の違いによって生じる廃棄物供給量のばらつきによる後流側燃焼プロセスの外乱を防止することができ、これにより、炉の能力をフルに発揮させることができる。
【００４３】
なお、上記実施形態の廃棄物供給装置は、図１に示すロータリーキルン式焼却装置に適用するものとして説明したが、この廃棄物供給装置は、ストーカー式焼却装置に適用することもできる。ストーカー式焼却装置に適用した場合には、廃棄物の移動速度と燃焼速度を微妙に制御することができ、さらに、火格子焼損対策の動作も加えることが可能となって、ストーカー炉の長寿命化に効果があり、炉の立上げ・下げ時の最長ストロークでの廃棄物の切り出し制御も容易となり、連続的なストロークの変更によりスムーズで公害の少ない運転ができるという効果もある。
【００４４】
いずれにしろ、上記実施形態の廃棄物供給装置によると、廃棄物の焼却に関して厳しくなる公害規制に対し、燃料の三要素である燃料、空気および温度のうち最も基本となる燃料＝廃棄物供給量をいかに高精度に制御するかが重要なポイントとなる各種燃焼装置において、時代と共に変わっていく廃棄物の質に応じた運転パターンの選択が自由にでき、廃棄物供給量に対する高精度制御の要求を満足することができる。また、ピストン変位の差分をとれば簡単にピストン移動速度が求まり、これを表示することにより、運転管理の精度を上げることもできる。さらにまた、無理のない安定した運転ができるため、炉の能力（処理量、低公害など）をフルに引き出すこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による廃棄物供給装置が対象とする焼却装置の一例を概略的に示す図である。
【図２】 この発明による廃棄物供給装置を示すブロック図である。
【図３】 廃棄物供給装置の第１実施形態の制御装置の回路図である。
【図４】 図３の制御装置により制御された油圧シリンダのタイムチャートである。
【図５】 廃棄物供給装置の第２実施形態の制御装置の回路図である。
【図６】 図５の制御装置により制御された油圧シリンダのタイムチャートである。
【符号の説明】
(1) ロータリーキルン（炉）
(2) 廃棄物供給装置
(4) 廃熱ボイラ
(5) 油圧シリンダ
(6) 変位検出器
(7) 油量制御弁
(8) シリンダ制御装置
(9) 蒸気流量発信器
Claims (6)
- 廃棄物を炉へ送る油圧シリンダと、油圧シリンダへの油量を調整する油量制御弁と、油圧シリンダのピストンの変位を検出する変位検出器と、油圧シリンダのピストンの前進・後退を制御するシリンダ制御装置とを備えている廃棄物供給装置において、シリンダ制御装置が、ピストン変位目標値を求める目標変位設定手段と、目標変位設定手段の出力および変位検出器の出力に基づいてピストン変位偏差を求める変位比較手段と、変位比較手段の出力に基づいてピストン変位偏差がゼロとなるように油量制御弁を制御する制御弁調整手段とを備えており、目標変位設定手段が、廃棄物供給速度およびストローク長からピストンの一往復時間を求める往復時間算出手段と、ピストンの一往復時間および決められた後退速度からピストンの前進速度を求め、ピストンの速度を積分することによりピストン変位を求める変位算出手段とを備えていることを特徴とする廃棄物供給装置。
- 廃棄物を炉へ送る油圧シリンダと、油圧シリンダへの油量を調整する油量制御弁と、油圧シリンダのピストンの変位を検出する変位検出器と、油圧シリンダのピストンの前進・後退を制御するシリンダ制御装置とを備えている廃棄物供給装置において、シリンダ制御装置が、ピストン変位目標値を求める目標変位設定手段と、目標変位設定手段の出力および変位検出器の出力に基づいてピストン変位偏差を求める変位比較手段と、変位比較手段の出力に基づいてピストン変位偏差がゼロとなるように油量制御弁を制御する制御弁調整手段とを備えており、目標変位設定手段が、廃棄物供給速度およびストローク長からピストンの一往復時間を求める往復時間算出手段と、ピストンの一往復時間および決められた後退速度と前進速度との比に基づいてピストンの前進速度および後退速度を求め、ピストンの速度を積分することによりピストン変位を求める変位算出手段とを備えていることを特徴とする廃棄物供給装置。
- 目標変位設定手段が、油圧シリンダのストローク両端間に任意の反転位置を設定可能とするとともに、ピストンが前進端から反転位置を経て前進端に至る往復動作を行うことを可能とする運転パターン変更手段をさらに備えている請求項１または２記載の廃棄物供給装置。
- 目標変位設定手段が、ピストンのストローク両端間に任意の反転位置を設定可能とするとともに、ピストンが後退端から前進端に至るさいに、後退端から反転位置を経て後退端に至る小往復動作を少なくとも１回行うことを可能とする運転パターン変更手段をさらに備えている請求項１または２記載の廃棄物供給装置。
- 廃棄物を炉へ送る油圧シリンダのピストンの変位を検出し、検出されたピストン変位を時々刻々計算されたピストン変位目標値に合わせるように油圧シリンダへの油量を制御するとともに、油圧シリンダのピストンの後退端の位置を可変設定することにより、ストロークの中間位置での油圧シリンダの往復動作を可能とすることを特徴とする廃棄物供給方法。
- 廃棄物を炉へ送る油圧シリンダのピストンの変位を検出し、検出されたピストン変位を時々刻々計算されたピストン変位目標値に合わせるように油圧シリンダへの油量を制御するとともに、油圧シリンダのストロークの両端間に可変の中間点を設け、ピストンが後退端と中間点との往復動作を行う一または複数回の送りと、その後にピストンが後退端と前進端との往復動作を行う一回の送りとを繰り返すことを特徴とする廃棄物供給方法。
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