JP3744741B2 - 焼却炉の運転制御方法 - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水汚泥を焼却する流動床焼却炉等における焼却炉の運転制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の流動床焼却炉は、例えば図3に示すようなものである。図3において、流動床焼却炉20は、炉体21の内部に砂層部22とフリーボード部23を形成している。砂層部22には分散パイプ24を配置しており、分散パイプ24に接続してブロア25を設けている。このブロア25によって供給する流動空気を分散パイプ24から砂層部22に噴出し、流動砂を流動状態に保持するとともに、ブロア25の回転数を制御して流動空気流量を操作し、炉内のO2濃度を目標値に制御する。
【0003】
砂層部22の上部にはプッシャー、スクリュー搬送機等からなるケーキ投入機26を設けており、ケーキ投入機26を制御して単位時間当たりの汚泥供給量を操作し、一日当たりの汚泥処理量を目標値に制御する。ケーキ投入機26には汚泥供給量を検出して積算する汚泥処理量センサー26aを設けている。燃焼装置としては、砂層部22の上部に設けた始動バーナ27と砂層部22の流動砂中に設けた砂中バーナ(オイルバーナ)28とを備えている。砂層部22およびフリーボード部23にはそれぞれ炉内温度センサー29、30を設けている。
【0004】
流動床焼却炉20は、炉内で発生する排ガスの廃熱回収設備として空気予熱器31および廃熱ボイラ32を備えており、炉内で発生する燃焼排ガスを炉体21の頂部から空気予熱器31に導き、さらに廃熱ボイラ32に導く排ガス経路33を有している。空気予熱器31は排ガスを熱源として炉内に供給する空気を予熱し、廃熱ボイラ32は排ガスを熱源として蒸気を発生させる。排ガス経路33には排ガス中のO2濃度を検出するO2濃度センサー34、および排ガス中のNOx濃度を検出するNOx濃度センサー35を設けている。廃熱ボイラ32の蒸気管36には蒸気量を検出する蒸気量センサー37を設けている。
【0005】
ブロア25によって供給する流動空気は、第1ダンパ38を通って分散パイプ24に流れる第1経路39と、第2ダンパ40および空気予熱器31を通って第1経路39に合流する第2経路41を通り、第1ダンパ38、第2ダンパ40の開度を制御することにより流動空気温度を操作して炉内温度を制御する。流動砂は排出部43から炉体21の外部に排出し、異物を分離して後に、砂投入口44から砂層部22に投入して循環させる。
【0006】
制御装置45は、炉内温度センサー29、30、O2濃度センサー34、NOx濃度センサー35、蒸気量センサー37、汚泥処理量センサー26aの出力値に基づいて、ブロア25を制御して炉内に供給する空気の空気流量を操作し、ケーキ投入機26を制御して炉内に供給する汚泥供給量を操作し、第1ダンパ38、第2ダンパ40を操作して空気予熱器31に流入する空気量を制御して炉内に供給する空気の空気温度を操作して、流動床焼却炉20の運転制御を行なう。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記した構成において、廃熱ボイラ32には安全基準として発生蒸気量に許容上限として限界値を設定しており、この限界値を越えないように、ボイラ蒸気量を制御している。
このため、ボイラ蒸気量が限界値に近付いた場合には、ケーキ投入機26を制御して汚泥供給量を減じる操作を行ない、あるいは第1ダンパ38、第2ダンパ40を操作して空気予熱器31に流入する空気量を増加して、流動空気温度を上げることで、空気予熱器31における回収熱量を増加させる操作を行なっている。
【0008】
しかし、汚泥供給量を減じる操作は、蒸気量を抑制する効果が大きいが、汚泥処理量が目標値から外れることなり、汚泥処理量を制御する観点においては外乱を与える結果となるので、避けることが望ましい操作である。
流動空気温度を上げることは、一時的にボイラ入口における排ガス温度を下げる効果はあるが、結果として炉出口における排ガス温度の上昇を招くので、次第に蒸気量を抑制する効果が無くなる。流動空気温度を上げた状態を続けることは、蒸気量抑制における操作の余裕を減らし、別途の要因において流動空気温度を下げ戻す時に、その操作量が多くなり、他の障害をもたらす。
【0009】
本発明は上記した課題を解決するものであり、弊害を招くことなくボイラ蒸気量を適切に制御することができる焼却炉の運転制御方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の焼却炉の運転制御方法は、炉内で発生する排ガスを廃熱回収設備として設けた空気予熱器および廃熱ボイラに供給し、空気予熱器で排ガスを熱源として炉内に供給する空気を予熱し、廃熱ボイラで排ガスを熱源として蒸気を発生させ、焼却物供給手段を制御して炉内に供給する焼却物供給量を操作し、空気予熱器を制御して炉内に供給する空気の空気温度を操作する運転制御を行なう焼却炉において、
蒸気量が第1上限設定値より低い場合に、焼却処理量を制御量として焼却物供給量を操作し、炉内温度を制御量として空気温度を操作する通常運転制御を行ない、蒸気量が第1上限設定値より高くなった場合に、第1抑制運転制御を行なうとともに、第1抑制運転制御の継続時間を計測し、継続時間が所定時間を越えるか、もしくは蒸気量が第2上限設定値より高くなった場合に、第2抑制運転制御を行ない、
第1抑制運転制御では、蒸気量を制御量として空気温度を上げることで空気予熱器における回収熱量を増加させる操作を行ない、
第2抑制運転制御では、蒸気量を制御量として焼却物供給手段を制御して炉内に供給する焼却物供給量を減少させる操作を行なうものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態における流動床焼却炉は先に図3において説明したものと同じであるので、図3を参照して同様の作用を行なう部材については同一番号を付して説明を省略し、本実施の形態における特徴的構成について説明する。
【0012】
制御装置45は、炉内温度センサー29、30、O2濃度センサー34、NOx濃度センサー35、蒸気量センサー37、汚泥処理量センサー26aの出力値に基づいて、ブロア25を制御して炉内に供給する空気の空気流量を操作し、ケーキ投入機26を制御して炉内に供給する汚泥供給量を操作し、第1ダンパ38、第2ダンパ40を操作して空気予熱器31に流入する空気量を制御して炉内に供給する空気の空気温度を操作して、流動床焼却炉20の運転制御を行なう。
【0013】
制御装置45には、その制御回路中に機能回路として、通常運転制御モードと第1抑制運転制御モードと第2抑制運転制御モードと第1抑制運転制御モードの継続時間を計測するカウンタとを設定しており、蒸気量センサー37の出力値に基づいて各制御モードを切り換えて運転制御を行なう。
通常運転制御モードは、汚泥処理量を制御量として汚泥供給量を操作し、O2濃度を制御量として空気流量を操作し、炉内温度を制御量として空気温度を操作する運転制御を行なう。第1抑制運転制御モードは、蒸気量を制御量として空気温度を操作する運転制御を行なう。第2抑制運転制御モードは、蒸気量を制御量として汚泥供給量を操作する運転制御を行なう。
【0014】
制御装置45には、制御モードの切り換えのために、例えば図2に示すような判定基準を設定する。この判定基準は、カウンタによって計測する継続時間とボイラー蒸気量とを指標とするものであり、ボイラー蒸気量が第1上限設定値Aより小さい通常運転制御領域(ZONE−0)と、ボイラー蒸気量が第1上限設定値Aより大きくて第2上限設定値Bより小さく、かつカウンタ値が最大値Cより小さい第1抑制運転制御領域(ZONE−A1)と、ボイラー蒸気量が第2上限設定値Bより大きいか、もしくはカウンタ値が最大値Cより大きい第2抑制運転制御領域(ZONE−A2)からなり、第1抑制運転制御領域(ZONE−A1)が時間の経過とともに狭くなり、次第に第2抑制運転制御領域(ZONE−A2)に移行する。
【0015】
以下、上記した構成おける作用を説明する。図1のフローチャートに示すように、制御装置45は、蒸気量センサー37の出力値を定期的に取り込み、その値に基づいて抑制制御開始判定を行なう。この判定において蒸気量センサー37の出力値が第1上限設定値Aより低く、通常運転制御領域(ZONE−0)に該当する場合には、カウンタの値をクリアして、通常運転制御モードの運転制御を継続する。
【0016】
通常運転制御モードでは、汚泥処理量が一日の目標値を達成するように、ケーキ投入機26を制御して汚泥供給量を増減する操作を行なう。また、O2濃度センサー34の出力値が所定の範囲を保つように、ブロア25を制御して空気流量を増減する操作を行なう。また、炉内温度センサー29、30の出力値が所定の範囲を保つように、第1ダンパ38、第2ダンパ40を操作して、空気予熱器31に流入する空気量を制御し、炉内に供給する空気の空気温度を操作する。
【0017】
抑制制御開始判定において、蒸気量センサー37の出力値が第1上限設定値Aより大きくて第2上限設定値Bより小さい第1抑制運転制御領域(ZONE−A1)に該当する場合には、第1抑制運転制御モードで運転制御し、この第1抑制運転制御の継続時間をカウンタ(ZONE−A1カウンタ)で計測し始める。
第1抑制運転制御モードでは、蒸気量を制御量として空気温度を上げる操作を行なう。つまり、第1ダンパ38の開度を絞り、第2ダンパ40の開度を増加して、空気予熱器31に流入する空気量を増加させ、空気予熱器31における回収熱量の増加を図り、廃熱ボイラ32に供給する熱量を減じる。その後、単位時間毎(1分)に蒸気量センサー37の出力値およびカウンタ(ZONE−A1カウンタ)値を取り込んで判定基準に照らし、制御領域の判定を行なう。
【0018】
この領域判定において、蒸気量センサー37の出力値が第1上限設定値Aより小さい通常運転制御領域(ZONE−0)に該当する場合は、カウンタの値をクリアして、通常運転制御モードに復帰する。
領域判定において、蒸気量センサー37の出力値が第1上限設定値Aより大きくて第2上限設定値Bより小さく、かつカウンタ値が最大値Cより小さい第1抑制運転制御領域(ZONE−A1)に該当する場合は、第1抑制運転制御モードを継続し、さらに空気予熱器31に流入する空気量を増加させ、空気予熱器31における回収熱量の増加を図り、廃熱ボイラ32に供給する熱量を減じる。その後、制御領域の判定に戻る。
【0019】
領域判定において、蒸気量センサー37の出力値が第2上限設定値Bより大きいか、もしくはカウンタ値が最大値Cより大きい第2抑制運転制御領域(ZONE−A2)に該当する場合には、第2抑制運転制御モードで運転制御する。この第2抑制運転制御では、ケーキ投入機26を制御して汚泥供給量を減少させる。その後、制御領域の判定に戻る。
【0020】
上述した操作を繰り返し、蒸気量センサー37の出力値が第1上限設定値Aより小さい通常運転制御領域(ZONE−0)に戻った時点で、通常運転制御モードに復帰する。
【0021】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ボイラ蒸気量が第1上限設定値を越えて上限領域に該当する場合には、空気温度の操作で対処し、第2上限設定値を越えた時点で汚泥供給量を操作するので、初期の段階で蒸気量を抑制できれば、処理量が目標値から離れずに炉内の安定燃焼を継続することができる。空気温度の操作を行なう第1抑制運転制御が時間の経過とともに第2抑制運転制御に移行するので、効果が薄れた空気温度の操作を続けることなく、適切な時期に確実な効果が期待できる焼却物供給量の操作を行なうことができ、弊害を招くことなくボイラ蒸気量を適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における制御のフローチャートである。
【図2】同実施の形態における判断基準を示すグラフ図である。
【図3】流動床焼却炉の構成を示す摸式図である。
【符号の説明】
20 流動床焼却炉
21 炉体
22 砂層部
23 フリーボード部
24 分散パイプ
25 ブロア
26 ケーキ投入機
26a 汚泥処理量センサー
27 始動バーナ
28 砂中バーナ
29、30 温度センサー
31 空気予熱器
32 廃熱ボイラ
33 排ガス経路
34 O2濃度センサー
35 NOx濃度センサー
36 蒸気管
37 蒸気量センサー
38 第1ダンパ
39 第1経路
40 第2ダンパ
41 第2経路
43 排出部
44 砂投入口
45 制御装置

Claims (1)

  1. 炉内で発生する排ガスを廃熱回収設備として設けた空気予熱器および廃熱ボイラに供給し、空気予熱器で排ガスを熱源として炉内に供給する空気を予熱し、廃熱ボイラで排ガスを熱源として蒸気を発生させ、焼却物供給手段を制御して炉内に供給する焼却物供給量を操作し、空気予熱器を制御して炉内に供給する空気の空気温度を操作する運転制御を行なう焼却炉において、
    蒸気量が第1上限設定値より低い場合に、焼却処理量を制御量として焼却物供給量を操作し、炉内温度を制御量として空気温度を操作する通常運転制御を行ない、蒸気量が第1上限設定値より高くなった場合に、第1抑制運転制御を行なうとともに、第1抑制運転制御の継続時間を計測し、継続時間が所定時間を越えるか、もしくは蒸気量が第2上限設定値より高くなった場合に、第2抑制運転制御を行ない、
    第1抑制運転制御では、蒸気量を制御量として空気温度を上げることで空気予熱器における回収熱量を増加させる操作を行ない、
    第2抑制運転制御では、蒸気量を制御量として焼却物供給手段を制御して炉内に供給する焼却物供給量を減少させる操作を行なうことを特徴とする焼却炉の運転制御方法。
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