JP3844333B2

JP3844333B2 - Combustion control system for waste incinerator without boiler equipment

Info

Publication number: JP3844333B2
Application number: JP2001070033A
Authority: JP
Inventors: 亙長尾
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-03-13
Filing date: 2001-03-13
Publication date: 2006-11-08
Anticipated expiration: 2021-03-13
Also published as: JP2002267134A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はごみ焼却炉の燃焼制御方式に関し、特に燃焼排ガスを利用するボイラ設備を持たない小・中規模のごみ焼却炉に適した燃焼制御方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみを対象としたストーカ式ごみ焼却炉では、多種多様なごみを炉内に供給し燃焼させるため、燃焼状態が時間的に変化する。一般に、燃焼の自動制御では、この変化に応じてごみの供給量、ごみの移送量、一次燃焼空気量・温度と、そのストーカゾーンへの配分比、二次燃焼空気量・温度などを操作し燃焼を安定させる。
【０００３】
本発明者らは、これらに加えストーカ下と炉内の差圧及びそこを流れる燃焼空気流量を計測し、ごみの無い状態で事前に測定したデータと比較してごみ層の厚さを推定し、炉内のごみの量・堆積状況として捉え、その形状を一定に制御することで燃焼の安定化を図る方法を提案（特許第３０３０６１４号）した。
【０００４】
また、これに加えストーカの温度を制御量、ごみ層の形状、特に厚さを操作量として想定し、それらを考慮してストーカ動作、燃焼空気量配分比を操作することで、異常高温による機器へのダメージを最小限にとどめ、さらに緊急避難的な燃焼制御による公害の発生をなくす方法も提案（例えば、特願平１０−６５１０１号）した。
【０００５】
本発明者は更に、ごみを水分、可燃分、灰分から構成されるものとしてそのうちの灰分比率及びごみの可燃分成分組成比を一定と仮定し、可燃分の低位発熱量のみを長時間の物質収支に基づいて求め、その他必要なプロセス値については数分〜６０分程度の平均値を用いて物質・熱収支の計算を行い、ごみ低位発熱量を推定することで、その変動を素早く正確に捉えることを可能とし、より安定した自動燃焼制御の実現を可能とする方法も提案（特願平９−２６１３０８号）（文献１）した。
【０００６】
また、大型施設向けの燃焼制御方式として、炉内における発生蒸気量目標値に見合った適正なごみ層の形成を、各ゾーンのごみ層厚さ指標を制御することで実現し、さらに燃焼がもっとも盛んな場所への燃焼空気の配分比とその他の部分への配分比を、発生蒸気量制御偏差のフィードバックにより操作すること、またそれに合わせて燃焼がもっとも盛んな場所へのごみ供給量の加減を行うことで、発生蒸気量を長期間にわたって安定して一定に制御する方式も提案（特願２０００−３１５０５１）（文献２）している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記文献１、２のごみ低位発熱量推定方法及びごみ可燃分発熱量推定方法、燃焼制御方式は、いずれも廃熱利用のボイラーが備えられた設備における自動燃焼制御（ＡＣＣ）を想定しているものであり、ボイラー設備を持たない小・中規模のごみ焼却炉では、燃焼状態の変動を示しかつ運転目標ともなる発生蒸気量を自動燃焼制御に利用することができず、また毎日立上げ、立ち下げを行う准連続運転またはバッチ運転となることが多いことなどからＡＣＣの適用が遅れていた。
【０００８】
近年、ダイオキシン排出抑制対策により、准連続運転またはバッチ運転を行っていた小・中規模ごみ焼却施設では、燃焼管理の適正化や連続運転の実施が必要となり、専用のＡＣＣ導入ニーズが高まっている。
【０００９】
そこで、本発明の課題は、これまでの大型施設向けＡＣＣがその利用を前提としていた発生蒸気量を、オンラインで推定される発生熱量に置き換えることで、ボイラー設備を持たない小・中規模ごみ焼却施設において高度なＡＣＣ導入を可能とし、燃焼管理の適正化や連続運転における省力化を実現する自動燃焼制御方式を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によるごみ焼却炉の燃焼制御方式は、炉内底部に設けられて燃焼すべきごみを載置して炉内をごみの入り口側から出口側に移動させる複数のゾーンからなるストーカと、前記複数のゾーン毎に前記ストーカの下側から空気量調整用のダンパを介して一次燃焼空気を供給するためのダクトとを備えたごみ焼却炉において、あらかじめ定められたアルゴリズムに基づいて当該ごみ焼却炉における発生熱量を推定し、推定された発生熱量と発生熱量目標値との間の熱量偏差に基づいて、ゾーン毎の一次燃焼空気量配分比を調整して発生熱量を制御する発生熱量制御系を備え、前記発生熱量制御系は、各ゾーンのストーカ温度、ごみ層厚、燃焼位置、及び燃え切り点の各種情報に基づいて燃焼が最も盛んなゾーンを検出するための知識ベースと、前記熱量偏差と前記各種情報と前記知識ベースの検出結果とに基づいて、前記燃焼が最も盛んなゾーンとその他のゾーンの間の一次燃焼空気量配分比を制御するためのコントローラとを含むことを特徴とする。
【００１２】
また、前記コントローラは、各ゾーンの一次燃焼空気量配分比を、それらの増減分の総和が０になるように制御する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明が適用されるごみ焼却炉の構成を示し、廃熱利用のボイラドラムを備えていない中規模のごみ焼却炉の場合を示している。
【００１７】
図１において、焼却すべきごみ１１はホッパ１２に供給され、ホッパ１２の底部に設けられたフィーダ１３の周期的なオン／オフ動作により、焼却炉の炉内１４に供給される。炉内１４の底部には炉内１４に供給されたごみ１１を載置し、炉内１４の出口１５、すなわち焼却灰の出口に向かってごみを移動させるストーカ１６が設けられている。ストーカ１６は、ここでは４つのゾーン１６−１〜１６−４に分割され、各ゾーン毎にストーカ１６の速度、すなわちごみの移送速度を操作できる構成になっている。
【００１８】
また、ストーカ１６の下側には一次燃焼空気１７を供給するためのダクト１８が設けられている。このダクト１８はストーカ１６の各ゾーン１６−１〜１６−４の下側にそれぞれ開口する４つの開口部１８−１〜１８−４を備えている。４つの開口部１８−１〜１８−４のダクト１８からの分岐部には、ストーカ１６の各ゾーン１６−１〜１６−４への一次燃焼空気１７の供給量を制御するためのダンパ１９−１〜１９−４が設けられている。また、各ダンパ１９−１〜１９−４とストーカ１６の各ゾーン１６−１〜１６−４間の開口部１８−１〜１８−４内にはそれぞれ圧力計２０−１〜２０−４と流量計２１−１〜２１−４が設置されており、ストーカ１６のゾーン１６−１〜１６−４毎の圧力、空気流量を計測できるように構成されている。
【００１９】
他方、炉内１４には圧力計２２が設けられており、炉内圧力を測定する。炉内１４にはまた、二次燃焼空気供給口２３が設けられ、炉内１４に二次燃焼空気２４が送り込まれる。更に、炉内１４の出口１５付近の内壁には炉内１４のごみの堆積状態や燃焼状態を撮像するための炉内カメラ２５が設けられている。炉内１４の天井部分には燃焼排ガス２６の排出ダクト２７が設けられている。排出ダクト２７には酸素濃度計２８が設けられている。そして、一次燃焼空気１７を供給するダクト１８内及び二次燃焼空気供給口２３内にはそれぞれ流量計２９、３０が設置されている。
【００２０】
ごみ焼却炉にはまた、温度測定装置が設けられている。すなわち、ストーカ１６には各ゾーン毎にそれぞれ、ストーカの温度を測定するための温度測定装置３１−１〜３１−４が設けられている。ここでは、各ゾーンを代表する位置のストーカに直接熱電対が埋め込まれて温度測定が行われる。
【００２１】
上記のように、都市ごみを対象としたごみ焼却炉では、ストーカを３〜５ゾーンに分割し、各ゾーンに対してそれぞれストーカの速度及びＯＮ／ＯＦＦ、一次燃焼空気量配分比をダンパ等で操作することができるようにしている。一次・二次燃焼空気の総量を操作することもできる。ホッパ１２から炉内１４へのごみの供給は、フィーダ１３の動作周期操作及びＯＮ／ＯＦＦにて行う。炉内１４におけるごみ層の形成に関しては、各ゾーンのごみ層厚を制御することで実現している。このごみ層厚制御は、目標値を各ストーカ温度、現在の各ごみ層厚や画像処理などによる燃え切り点の情報に基づいて知識ベース等から求め、制御偏差のフィードバックにより、ごみの供給速度及びＯＮ／ＯＦＦ、ストーカ速度及びＯＮ／ＯＦＦ、一次燃焼空気量配分比のダンパによる操作を行って実現している。
【００２２】
詳細は、上記した特許第３０３０６１４号、特願平９−１９０８８３号及び上記した特願平１０−６５１０１号に詳しく開示されているので、詳しい説明は省略する。
【００２３】
以下に、本発明で利用される燃焼ごみ低位発熱量推定方法及び燃焼ごみ可燃分発熱量推定方法のアルゴリズムについて説明する。これは、前記の文献１に開示されている燃焼ごみ低位発熱量推定方法及び燃焼ごみ可燃分発熱量推定方法と原理は同じである。
【００２４】
はじめに、下記のような前提条件のもとに行われる燃焼ごみ低位発熱量推定方法のアルゴリズムについて説明する。
【００２５】
（１）ごみ焼却炉の各部に設けられる測定器の測定値は数分〜６０分程度の平均値を利用する。但し、可燃分発熱量については概略値を初期値としてあらかじめ別途計算する。
（２）ごみ焼却炉出口の燃焼排ガスのＯ₂濃度は、乾きベースの値である。
（３）一次押込空気（一次燃焼空気）、二次押込空気（二次燃焼空気）中の水分は無視する。
（４）尿素水、水、ろ液汚水などを炉内に噴霧する場合は、それらを考慮した計算が行われる。
（５）補助燃料を使用する場合も、その成分、発熱量、使用量など考慮した計算が行われる。
【００２６】
本燃焼ごみ低位発熱量推定方法においては、図２のフローチャートに示す手順に基づいて、理論空気量Ｌｃ、可燃分燃焼速度Ｍ・Ｒｃ、ごみ処理速度Ｍ、ごみ組成比−水分Ｒｗ、ごみ組成比−可燃分Ｒｃ、一次燃焼空気比（Ｌ1 ／Ｌｃ・Ｍ・Ｒｃ）（但し、Ｌ1 は一次押込空気流量）、二次燃焼空気比（Ｌ2 ／Ｌｃ・Ｍ・Ｒｃ）（但し、Ｌ2 は二次押込空気流量）、総空気比（Ｌ1 ＋Ｌ2 ）／（Ｌｃ・Ｍ・Ｒｃ）、ごみ低位発熱量Ｈｕなどを計算する。なお、以降で用いられる計算式で使用される記号は、下記の表１、表２に示す通りである。表１、表２において備考欄に数字が示されているものは仮定値または理論値である。また、ごみ焼却炉出口の排ガス、燃焼空気は成分に基づいて実測値のルックアップテーブルなどを利用して求める。
【００２７】
【表１】

【００２８】
【表２】

【００２９】
１．ステップＳ１においては、可燃分の組成を一定と仮定して下記の数１により理論空気量Ｌｃを求める。
【００３０】
【数１】

【００３１】
数１において、Ｃｃはごみ可燃分組成比−炭素、ＣH はごみ可燃分組成比−水素、Ｃｏはごみ可燃分組成比−酸素、Ｃｓはごみ可燃分組成比−硫黄をそれぞれ表す。
【００３２】
２．ステップＳ１では更に、計算された理論空気量Ｌｃ、ごみ焼却炉出口の排ガス中のＯ₂濃度測定値ＯｕｔＯ₂、あらかじめ知られている空気中のＯ₂濃度Ａｉｒ＿Ｏ₂、燃焼空気量の測定値（Ｌ1 ＋Ｌ2 ）に加えて、Ｃ＿ＣＯ₂体積係数Ｖ＿Ｃ、ごみ可燃分組成比−炭素Ｃｃ、Ｎ₂＿ＮＯ₂体積係数Ｖ＿Ｎ₂、ごみ可燃分組成比−窒素ＣN を基に、下記の数２により可燃分燃焼速度Ｍ・Ｒｃを計算し、燃焼したごみの可燃分量を求める。
【００３３】
【数２】

【００３４】
この数２では、燃焼空気量（Ｌ1 ＋Ｌ2 ）、Ｏ₂濃度測定値ＯｕｔＯ₂などから酸素の消費量が分かるので燃焼したごみの可燃分量が計算されていることを意味する。言い換えれば、可燃分燃焼速度Ｍ・Ｒｃは、単位時間当たりに燃焼したごみの可燃分量を意味する。
【００３５】
３．ステップＳ２では燃焼したごみ中の水分量を０、すなわちごみ組成比−水分Ｒｗを０と仮定して次のステップに移行する。
【００３６】
４．ステップＳ３では、下記の数３〜数６により排ガス中の各成分の量を計算する。
【００３７】
【数３】

【数４】

【数５】

【数６】

【００３８】
数３では、Ｃ＿ＣＯ₂体積係数Ｖ＿Ｃ、可燃分燃焼速度Ｍ・Ｒｃ、ごみ可燃分組成比−炭素Ｃｃに基づいてＣＯ₂のガス量を計算する。数４では、Ｈ＿Ｈ₂Ｏ体積係数Ｖ＿Ｈ、可燃分燃焼速度Ｍ・Ｒｃ、ごみ可燃分組成比−水素ＣH 、Ｈ₂Ｏ＿Ｈ₂Ｏ体積係数Ｖ＿Ｈ₂Ｏ、炉内噴霧水流量Ｗ、汚水ろ液噴霧量Ｗｒ、尿素噴霧量ＮＨ₃、尿素キャリー水量ＷＮＨ₃、ごみ処理速度Ｍ・Ｒｗに基づいて水蒸気量ＧＨ₂Ｏが計算される。数５では、Ｎ₂＿ＮＯ₂体積係数Ｖ＿Ｎ₂、可燃分燃焼速度Ｍ・Ｒｃ、ごみ可燃分組成比−窒素ＣN 、あらかじめ知られている空気中のＮ₂濃度Ａｉｒ＿Ｎ₂及び燃焼空気量（Ｌ1 ＋Ｌ2 ）に基づいて、窒素ガス量ＧＮ₂が計算される。更に、数６では、あらかじめ知られている空気中のＯ₂濃度Ａｉｒ＿Ｏ₂、燃焼空気量（Ｌ1 ＋Ｌ2 ）、理論空気量Ｌｃ、可燃分燃焼速度Ｍ・Ｒｃに基づいて酸素量ＧＯ₂が計算される。
【００３９】
５．ステップＳ４では、別途計算される初期値の可燃分発熱量Ｈｃと燃焼したごみ中の可燃分量から燃焼したごみの総発熱量が分かり、排ガスに含まれる複数のガス成分などから排ガスのエンタルピを求め、下記の数７でごみ焼却炉に入る熱量と出る熱量のバランス計算から燃焼したごみ中の水分量を計算する。
【００４０】
【数７】

【００４１】
すなわち、あらかじめ概算された可燃分発熱量と燃焼したごみ中の可燃分量から燃焼したごみの総発熱量を求め、ステップＳ３で計算された複数のガス成分の量からごみ焼却炉出口の排ガスのエンタルピを計算し、更にごみ焼却炉入口と出口の熱量のバランス計算を行ったうえで燃焼したごみ中の水分量を計算する。
【００４２】
なお、数７において、Ｍ・Ｒｃ・（ＳＨ＿Ｒｃ・Ｔ＋Ｈｃ）は、ごみ可燃分の顕熱及び燃焼熱を表し、Ｅａ（Ｔ１）・Ｌ１＋Ｅａ（Ｔ２）・Ｌ２は１次、２次燃焼空気顕熱を表し、（１＋α）・Ｅｇ（Ｔｂ，ＧＣＯ₂，ＧＨ₂Ｏ，ＧＮ₂，ＧＯ₂）・｛ＧＣＯ₂＋ＧＮ₂＋ＧＯ₂＋Ｖ＿Ｈ・Ｍ・Ｒｃ・Ｃ_H｝は水分を除いた燃焼排ガスの顕熱及びそれによる炉体熱損失を表す。また、Ｍ・Ｒｗ・Ｖ＿Ｈ₂Ｏ・（１＋α）・Ｅｇ（Ｔｂ，ＧＣＯ₂，ＧＨ₂Ｏ，ＧＮ₂，ＧＯ₂）は、燃焼排ガス中水分の顕熱及びそれによる炉体熱損失を表し、Ｍ・Ｒｗ・（λ＿ＳＨ＿Ｗ・Ｔ）はごみ中水分の蒸発潜熱及び顕熱を表す。
【００４３】
６．ステップＳ５では、ごみ中の水分量があらかじめ定められた値εに収束するまでステップＳ３、Ｓ４を繰り返し、ごみ中の水分量を求める。
【００４４】
７．ステップＳ６では、灰分比を一定と仮定して、ステップＳ１で計算された燃焼したごみの可燃分量とステップＳ４で求められたごみ中の水分量とに基づいてごみ処理速度Ｍを計算し、下記の数８により燃焼したごみ量を求める。
【００４５】
【数８】

【００４６】
８．ステップＳ６では更に、可燃分発熱量Ｈｃ、水の蒸発潜熱λを用いて、下記の数９により燃焼したごみの低位発熱量Ｈｕを求める。
【００４７】
【数９】

【００４８】
９．ステップＳ７では表１、表２にある式に従って他の計算値を計算する。
【００４９】
次に、本発明で利用される可燃分発熱量推定方法のアルゴリズムについて説明する。
【００５０】
上で述べたごみ低位発熱量推定方法から得られるごみ処理速度Ｍの現在からτ時間（５〜１０時間）前までの間の第１の時間平均値と、ホッパ内にあるごみ量が燃焼するために必要なδ時間（１〜２時間）前から（τ＋δ）時間前までの間のクレーンによるごみ投入重量の第２の時間平均値を比較する。ここで得られる第１の時間平均値と第２の時間平均値との差は、ごみ低位発熱量推定に用いた可燃分発熱量Ｈｃの誤差とホッパ内のごみ推定量の誤差により生じたものと考えられる。このうち定常的な偏差を生む可能性がある可燃分発熱量Ｈｃの誤差を修正するために、下記の数１０で得られる値を現在の可燃分発熱量Ｈｃに加える。勿論、数１０における修正ゲイン、修正間隔については、ごみ低位発熱量推定を含めた全体の推定系が安定となる範囲とする。
【００５１】
【数１０】

【００５２】
図３は、上記のようにして得られたごみ発生熱量に基づく燃焼制御方式の実施の形態を示し、一次燃焼空気量配分比操作による発生熱量制御系を示している。この発生熱量制御系は、燃焼が最も盛んな場所への一次燃焼空気の配分比とその他の部分への配分比を、
▲１▼発生熱量の推定値をフィードバックして発生熱量目標値との偏差に基づいて操作すること、
▲２▼それに合わせて燃焼がもっとも盛んな場所へのごみ供給量の加減を行うことで、発生熱量を一定に制御する自動焼制御方式である。
【００５３】
以下に、本形態の作用について説明する。一般的に、フィーダ１３により炉内１４に供給されたごみは、既に炉内１４で燃焼しているごみの燃焼による輻射や、乾燥を主目的としたストーカ１６のゾーン１６−１のストーカ下部から供給される乾燥用燃焼空気により、ストーカ動作による移動とともに徐々に乾燥され昇温していく。燃焼を主目的とするストーカ１６のゾーン１６−２に移送される頃に燃焼が始まり、そのゾーン１６−２の終わりに到達するまで、ストーカ下部から燃焼空気の供給を受け激しく燃焼する。後燃焼を主目的としたゾーン１６−３に移送される頃には、主として燃え残った炭素成分がゆっくりと燃焼する後燃焼へと移行していく。この時もストーカ下部から燃焼空気の供給を受けるが、燃焼を主目的とした部分よりもずっと少ない量の供給となる。
【００５４】
燃焼プロセスの結果発生する燃焼排ガスは、ボイラ設備を持たない小・中規模のごみ焼却施設の場合、通常、急冷塔、脱硫・脱硝設備、バグフィルタ等の排ガス処理設備で処理される。
【００５５】
上記燃焼プロセスにおいて計測される値から、時間当たりごみ処理量、時間当たりごみ発生量及びごみ低位発熱量が常に安定して推定され、特にごみ処理量の推定値は、クレーンによる重量計測結果から得られる値と滞留時間のずれを考慮すると非常に良く一致する。
【００５６】
このようにして得られた時間当たりごみ発生熱量を主たる制御量として利用し、大型ごみ処理施設と同等の自動燃焼制御運転を行う。
【００５７】
ところで、ごみの燃焼によって時間当たりに発生する熱量をオンラインで推定する方法は、ごみの成分が安定しないながらも一定の範囲内にあると考えられることや、ごみの燃焼が安定している場合は計測されるプロセス値が燃焼プロセスの静的なバランス状態を表現しているという考え方で、妥当と思われる一連の仮定の上に、
１．燃焼プロセスの瞬間的静的バランス状態を想定した、繰返し計算による発生熱量推定手順
２．一定時間の発生熱量推定結果とごみ投入結果の比較による、発生熱量推定の前提となる可燃分発熱量の修正手順
とを逐次実施することで実現される。
【００５８】
これは前に引用した文献１の「ごみ焼却炉の燃焼ごみ低位発熱量推定方法及び可燃分発熱量推定方法」を、次の点で修正することとなる。つまり、文献１の「ごみ焼却炉の燃焼ごみ低位発熱量推定方法及び可燃分発熱量推定方法」では廃熱利用のボイラを備えることを前提としているので、
・ボイラ出口酸素濃度を燃焼排ガス酸素濃度に替え、
・ボイラ出口ガス温度を炉出口燃焼排ガス温度に替え、
・主蒸気に関するエンタルピー計算部分を削除し、
・ボイラに関するエンタルピー計算部分を削除し、
・発生熱量推定値を（ごみ低位発熱量×ごみ処理速度Ｈｕ・Ｍ）として追加すれば良いことになる。これらの点を考慮した説明が、上記の図２、表１、表２等を参照した説明である。
【００５９】
なお、急冷塔などの排ガス処理プロセスを考慮して計算することもでき、その場合は、
・ボイラ出口ガス温度を急冷塔出口ガス温度に替え、
・急冷塔噴霧水に関するエンタルピー計算を追加すれば良い。
【００６０】
本形態による燃焼制御方式では、プロセス全体の安定化に関しては、前に述べたようにごみ層形状、特にごみ層厚の制御により実現されているものとして、燃焼が最も盛んに起こっている部分への適切な一次燃焼空気量配分比及びそれに伴うごみ移送操作にポイントを置いている。
【００６１】
本形態による燃焼制御方式は、燃焼がもっとも盛んな部分の判断と、その部分への一次燃焼空気量配分比、ごみ移送の増減を逐次繰り返すことで実現される。
【００６２】
燃焼がもっとも盛んな部分は、各ストーカ温度、現在のごみ層厚、燃焼位置、燃え切り点等の各種情報に基づいて、燃焼ゾーン検出知識べースによりストーカゾーンとして特定される（図３参照）。なお、ストーカ温度は温度計３１−１〜３１−４により測定され、ごみ層厚、燃焼位置、燃え切り点の検出方法は、前に引用した明細書に詳しく説明されているので、ここでは説明は省略する。
【００６３】
図４には燃焼ゾーン検出知識ベースによる燃焼が最も盛んなゾーンの検出例を示している。一例を説明すると、図４（ａ）では、ストーカ温度が、ゾーン１６−１では適温、ゾーン１６−２ではやや高温、ゾーン１６−３ではやや低温、ゾーン１６−４では適温であり、ごみ層厚については、ゾーン１６−１〜１６−４のいずれでも標準であり、燃焼位置がゾーン１６−２、燃え切り点位置がゾーン１６−３である場合、燃焼が最も盛んなゾーンはゾーン１６−２であると検出される。
【００６４】
一方、一次燃焼空気量配分比操作は、図３に示されるように、知識ベースを持つ発生熱量コントローラと、一次燃焼空気量配分比コントローラとにより実現される。発生熱量コントローラは、前に述べたアルゴリズムで推定された発生熱量と目標値との偏差、燃焼ゾーン検出知識ベースで特定された燃焼がもっとも盛んなゾーン、ストーカ温度、ごみ層厚、燃焼位置、燃え切り点位置等の情報を受けて各ゾーンの燃焼空気流量比目標値を出力する。一次燃焼空気量配分比コントローラは、これらの各ゾーンの燃焼空気流量比目標値と実際の各ゾーンの燃焼空気流量比との偏差を受けて、各ゾーンの一次燃焼空気量配分比を制御する。すなわち、上記の燃焼ゾーン検出知識ベースで特定された、燃焼がもっとも盛んなストーカゾーンとその前後のストーカゾーンとの間で、プロセス全体を安定化させる目的であらかじめ決定された一次燃焼空気量配分比を、その増減幅について発生熱量と目標値との偏差及びそれに関連する値（例えば、微分値、積分値）に基づいて、ごみ層厚制御、燃焼位置・燃え切り点制御に影響を与えない範囲で発生熱量コントローラにより決定した後、増減させる。勿論、実際の各ゾーンの一次燃焼空気量配分比は、図１に示された各ダンパ１９−１〜１９−４の開度、圧力計２０−１〜２０−４、流量計２１−１〜２１−４の検出値により算出される。
【００６５】
知識ベースとしては、例えばファジー推論があげられる。
【００６６】
図５は、一次燃焼空気量配分比操作による発生熱量制御例を示す。例えば、発生熱量偏差が正で、燃焼位置がゾーン１６−２にある場合は、燃焼を促進させることを目的として、燃焼がもっとも盛んなゾーン１６−２の一次燃焼空気量配分比を発生熱量偏差及びそれに関連する値に応じて増加させ、それより後段にあるゾーン１６−３、１６−４の配分比をゾーン１６−２の配分比を増加させた分だけ減少させる。すなわち、ゾーン１６−２の配分比の増加は０．１、ゾーン１６−３、１６−４の配分比の減少はそれぞれ、０．０３、０．０７で、その和（０．０３＋０．０７）はゾーン１６−２の配分比の増加分０．１に等しい。
【００６７】
この時、ごみ移送操作については、一次燃焼空気量配分比の操作が燃焼プロセス全体に与える影響を少なくするため、発生熱量目標値やストーカ温度制御等を考慮したごみ層厚制御及び燃焼位置・燃え切り点制御により決定された各ゾーンのストーカ速度を、その増減幅について発生熱量の偏差及びそれに関連する値（例えば、微分値、積分値）に基づいて、ごみ層厚制御、燃焼位置・燃え切り点制御に影響を与えない範囲で発生熱量コントローラにおいて決定した後、増減させる。
【００６８】
図６は、ストーカによるごみ移送速度補正操作により発生熱量を制御するための制御系を示している。図６において、ごみ移送速度補正操作は、図３で説明したのと同じ燃焼ゾーン検出知識ベースと、発生熱量目標値と各ゾーンのストーカ温度、各ゾーンのごみ層厚、燃焼位置、燃え切り点等の各種情報により各ゾーンのストーカ速度を設定する、知識ベースを内蔵したごみ層厚コントローラと、知識ベースを持つ発生熱量コントローラとにより実現される。
【００６９】
発生熱量コントローラは、前に述べたアルゴリズムで推定された発生熱量と発生熱量目標値との偏差、燃焼ゾーン検出知識ベースで特定された燃焼がもっとも盛んなゾーンとに基づいて、ごみ層厚制御、燃焼位置・燃え切り点制御に影響を与えない範囲で各ゾーンのストーカ速度設定補正値を決定して出力する。これらのストーカ速度設定補正値は、加算器によりごみ層厚コントローラからの各ゾーンのストーカ速度設定値に加算され、ストーカ１６に速度指令値として与えられる。
【００７０】
図７は、ストーカによるごみ移送速度補正操作による発生熱量制御例を示す。例えば、発生熱量偏差が正で、燃焼のもっとも盛んなゾーンが１６−２である場合、ゾーン１６−２のストーカ速度増分を他のストーカゾーンの速度増分より大きく設定し、各ゾーンのストーカ速度を増加させる。なお、ストーカ操作については、これまでのＡＣＣにおいて行われている制御と同じであるので、詳しい説明は省略する。
【００７１】
勿論、本発明は、図３の一次燃焼空気量配分比操作による発生熱量制御系と、図６のストーカによるごみ移送速度補正操作による発生熱量制御系の両方を備えていても良い。この場合、発生熱量コントローラは前述した２種類の機能を持つ１つのコントローラで実現でき、燃焼ゾーン検出知識ベースも１つのものを兼用することができる。
【００７２】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、時間当たりに発生するごみ発生熱量をオンラインで推定する方法を大型ごみ焼却施設向け自動燃焼制御と組み合わせることで、ボイラ設備を持たない小・中規模のごみ焼却施設においても、運転時の発生熱量を一定に保つことが可能となり、ごみ質の変動の影響を受けずに排ガス処理系の負荷が安定し、低公害運転と省力化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される水平ストーカ式ごみ焼却炉とその計装系の構成を示す概略断面図である。
【図２】本発明において利用される燃焼ごみ低位発熱量推定アルゴリズムを説明するためのフローチャート図である。
【図３】本発明による、一次燃焼空気量配分比操作による発生熱量制御系の構成を示した図である。
【図４】図３の発生熱量制御系に適用される燃焼ゾーン検出知識べースによる燃焼が最も盛んなゾーンの検出例を説明するための図である。
【図５】図３の発生熱量制御系に適用される一次燃焼空気量配分比操作による発生熱量制御例を説明するための図である。
【図６】本発明のごみ移送操作による発生熱量制御系を示した図である。
【図７】図６の発生熱量制御系に適用されるごみ移送操作による発生熱量制御例を説明するための図である。
【符号の説明】
１１ごみ
１２ホッパ
１３フィーダ
１４炉内
１５出口
１６ストーカ
１６−１〜１６−４ゾーン
１７一次燃焼空気
２０−１〜２０−４、２２圧力計
２１−１〜２１−４、２９、３０流量計
２３二次燃焼空気供給口
２４二次燃焼空気
２５炉内カメラ
２６燃焼排ガス
２７燃焼排ガス排出口
２８酸素濃度計
３１−１〜３１−４温度測定装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a combustion control system for a waste incinerator, and more particularly to a combustion control system suitable for small and medium-sized waste incinerators that do not have boiler equipment that uses combustion exhaust gas.
[0002]
[Prior art]
In a stoker-type waste incinerator for municipal waste, a variety of wastes are supplied into the furnace and burned, so the combustion state changes with time. In general, in automatic combustion control, waste supply, waste transfer, primary combustion air volume / temperature, distribution ratio to the stalker zone, secondary combustion air volume / temperature, etc. are manipulated according to this change. Stabilize combustion.
[0003]
In addition to these, the inventors have measured the differential pressure in the stoker and in the furnace and the flow rate of the combustion air flowing therethrough, and estimated the thickness of the dust layer by comparing with the data measured in advance in the absence of dust. A method of stabilizing combustion by capturing the amount of dust in the furnace and the state of accumulation and controlling its shape to a certain level has been proposed (Japanese Patent No. 3030614).
[0004]
In addition to this, it is assumed that the temperature of the stoker is the controlled variable, the shape of the dust layer, especially the thickness, as the manipulated variable, and the stoker operation and the combustion air quantity distribution ratio are taken into account in consideration of these, so that the equipment due to abnormally high temperatures A method of minimizing the damage to the vehicle and eliminating the occurrence of pollution by emergency evacuation combustion control has also been proposed (for example, Japanese Patent Application No. 10-65101).
[0005]
The inventor further assumes that the waste is composed of moisture, combustible matter, and ash, and that the ash content ratio and the combustible component composition ratio of the waste are assumed to be constant, and only the lower calorific value of the combustible content is long-term material. Calculate based on the balance, and for other necessary process values, calculate the material / heat balance using an average value of several minutes to 60 minutes, and estimate the lower heating value of the waste to quickly and accurately change the fluctuation. A method has also been proposed (Japanese Patent Application No. 9-261308) (Reference 1) that makes it possible to capture and realize more stable automatic combustion control.
[0006]
In addition, as a combustion control method for large facilities, the formation of an appropriate dust layer that matches the target steam generation amount in the furnace is achieved by controlling the waste layer thickness index in each zone, and combustion is most popular. The distribution ratio of combustion air to different locations and the distribution ratio to other parts are controlled by feedback of the generated steam amount control deviation, and the amount of waste supply to the place where combustion is most active is adjusted accordingly. Thus, a method of controlling the amount of generated steam stably over a long period of time has also been proposed (Japanese Patent Application No. 2000-315051) (Reference 2).
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the waste lower heat generation estimation method, waste combustible component heat generation estimation method, and combustion control method of the above-mentioned

documents

1 and 2 are all assumed to be automatic combustion control (ACC) in facilities equipped with waste heat boilers. In small and medium-sized waste incinerators that do not have boiler facilities, the amount of generated steam that shows fluctuations in combustion conditions and that is the operation target cannot be used for automatic combustion control. The application of ACC was delayed due to the fact that it was often a quasi-continuous operation or a batch operation in which it was raised and lowered.
[0008]
In recent years, small and medium-sized waste incineration facilities that have been performing quasi-continuous operation or batch operation due to dioxin emission suppression measures have become necessary to optimize combustion management and implement continuous operation, and the need for introducing dedicated ACC is increasing. .
[0009]
Therefore, the problem of the present invention is to replace the generated steam amount assumed by the ACC for large facilities so far with the generated heat amount estimated online, so that small and medium-sized waste incinerators without boiler facilities are incinerated. The purpose of the present invention is to provide an automatic combustion control system that enables advanced ACC introduction at a facility and realizes optimization of combustion management and labor saving in continuous operation.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
A combustion control system for a waste incinerator according to the present invention comprises a stalker comprising a plurality of zones that are provided at the bottom of the furnace and place waste to be burned and move the interior of the furnace from the entrance side to the exit side of the waste, A waste incinerator having a duct for supplying primary combustion air from a lower side of the stoker via a damper for adjusting the air amount for each of a plurality of zones, based on a predetermined algorithm. A generated heat quantity control system that controls the generated heat quantity by adjusting the distribution ratio of primary combustion air quantity for each zone based on the heat quantity deviation between the estimated generated heat quantity and the generated heat quantity target value. wherein the amount of generated heat control system, stoker temperature of each zone, GomisoAtsu, and knowledge base for detecting the most active zone of combustion on the basis of the various information combustion position, and burn-out point Wherein based on the amount of heat deviation and the various kinds of information and the knowledge base of the detection result, to include a controller for controlling the primary combustion air allocation ratio between the combustion most active zone and other zones Features.
[0012]
In addition, the controller controls the primary combustion air amount distribution ratio of each zone so that the total sum of those increases and decreases becomes zero.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a configuration of a waste incinerator to which the present invention is applied, and shows a case of a medium-scale waste incinerator that does not include a waste heat-utilizing boiler drum.
[0017]
In FIG. 1, waste 11 to be incinerated is supplied to a hopper 12, and is supplied into the furnace 14 of an incinerator by a periodic on / off operation of a feeder 13 provided at the bottom of the hopper 12. A stoker 16 is provided at the bottom of the furnace 14 to place the waste 11 supplied to the furnace 14 and move the waste toward an outlet 15 in the furnace 14, that is, an incineration ash outlet. Here, the stalker 16 is divided into four zones 16-1 to 16-4, and is configured so that the speed of the stalker 16, that is, the waste transfer speed can be controlled for each zone.
[0018]
A duct 18 for supplying the primary combustion air 17 is provided below the stoker 16. The duct 18 includes four openings 18-1 to 18-4 that open to the lower side of the zones 16-1 to 16-4 of the stoker 16, respectively. A damper 19-for controlling the supply amount of the primary combustion air 17 to the zones 16-1 to 16-4 of the stoker 16 is provided at a branch portion from the duct 18 of the four openings 18-1 to 18-4. 1-19-4 are provided. In addition, pressure gauges 20-1 to 20-4 and flow rates are respectively provided in the openings 18-1 to 18-4 between the dampers 19-1 to 19-4 and the zones 16-1 to 16-4 of the stoker 16. A total of 21-1 to 21-4 is installed and configured to measure the pressure and air flow rate of each zone 16-1 to 16-4 of the stoker 16.
[0019]
On the other hand, a pressure gauge 22 is provided in the furnace 14 to measure the pressure in the furnace. A secondary combustion air supply port 23 is also provided in the furnace 14, and the secondary combustion air 24 is sent into the furnace 14. Further, an in-furnace camera 25 is provided on the inner wall of the furnace 14 near the outlet 15 for capturing an image of dust accumulation and combustion in the furnace 14. A discharge duct 27 for the combustion exhaust gas 26 is provided on the ceiling portion of the furnace 14. The discharge duct 27 is provided with an oxygen concentration meter 28. Further,

flow meters

29 and 30 are installed in the duct 18 for supplying the primary combustion air 17 and in the secondary combustion air supply port 23, respectively.
[0020]
The waste incinerator is also provided with a temperature measuring device. That is, the stoker 16 is provided with temperature measuring devices 31-1 to 31-4 for measuring the temperature of the stoker for each zone. Here, a thermocouple is directly embedded in a stalker at a position representing each zone, and temperature measurement is performed.
[0021]
As mentioned above, in a waste incinerator for municipal waste, the stoker is divided into 3 to 5 zones, and the speed and ON / OFF of the stoker and the distribution ratio of primary combustion air are distributed to each zone with a damper. It can be operated. The total amount of primary and secondary combustion air can also be manipulated. The supply of garbage from the hopper 12 to the furnace 14 is performed by operation cycle operation of the feeder 13 and ON / OFF. Formation of the dust layer in the furnace 14 is realized by controlling the thickness of the dust layer in each zone. In this waste layer thickness control, the target value is obtained from the knowledge base, etc., based on each stoker temperature, current waste layer thickness, and information on burnout points by image processing, etc. This is realized by operating the damper with ON / OFF, stoker speed and ON / OFF, and primary combustion air amount distribution ratio.
[0022]
Details are disclosed in detail in the above-mentioned Japanese Patent No. 3030614, Japanese Patent Application No. 9-190883 and Japanese Patent Application No. 10-65101 described above, and detailed description thereof will be omitted.
[0023]
Below, the algorithm of the combustion waste low calorific value estimation method and the combustion waste combustible component calorific value estimation method used in the present invention will be described. The principle is the same as that of the method for estimating the lower heating value of combustion waste and the method of estimating the heat generation amount of combustible waste combustible material disclosed in the above-mentioned document 1.
[0024]
First, the algorithm of the method for estimating the lower heating value of combustion waste performed under the following preconditions will be described.
[0025]
(1) The measured value of the measuring device provided in each part of the waste incinerator uses an average value of about several minutes to 60 minutes. However, the calorific value calorific value is calculated separately in advance using the approximate value as the initial value.
(2) The O ₂ concentration of the combustion exhaust gas at the waste incinerator outlet is a dry base value.
(3) Moisture in the primary pushing air (primary combustion air) and secondary pushing air (secondary combustion air) is ignored.
(4) When spraying urea water, water, filtrate sewage or the like into the furnace, a calculation considering them is performed.
(5) Even when auxiliary fuel is used, calculation is performed in consideration of its components, calorific value, usage amount, and the like.
[0026]
In this combustion waste low calorific value estimation method, based on the procedure shown in the flowchart of FIG. 2, the theoretical air amount Lc, the combustible combustion speed M · Rc, the waste treatment speed M, the waste composition ratio-moisture Rw, the waste composition ratio. -Combustible component Rc, primary combustion air ratio (L1 / Lc · M · Rc) (where L1 is the primary air flow), secondary combustion air ratio (L2 / Lc · M · Rc) (where L2 is secondary) (Push air flow rate), total air ratio (L1 + L2) / (Lc · M · Rc), dust lower heating value Hu, etc. are calculated. The symbols used in the calculation formulas used hereinafter are as shown in Tables 1 and 2 below. In Tables 1 and 2, numbers in the remarks column are assumed values or theoretical values. Further, the exhaust gas and combustion air at the waste incinerator outlet are obtained by using a measured value look-up table based on the components.
[0027]
[Table 1]

[0028]
[Table 2]

[0029]
1. In step S1, the theoretical air amount Lc is obtained by the following equation 1 assuming that the combustible composition is constant.
[0030]
[Expression 1]

[0031]
In Equation 1, Cc represents garbage combustible composition ratio-carbon, CH represents garbage combustible composition ratio-hydrogen, Co represents garbage combustible composition ratio-oxygen, and Cs represents garbage combustible composition ratio-sulfur.
[0032]
2. In step S1 Further, the calculated theoretical amount of air Lc, O ₂ concentration measurements outo ₂ in the exhaust gas incinerator outlet, O ₂ concentration Air_O ₂ in the air are known in advance, the quantity of combustion air measurements ( in addition to the L1 + L2), C_CO ₂ volume coefficient V_C, dust combustibles composition ratio - carbon Cc, N _₂ _NO ₂ volume factor v_n _2, dust combustibles composition ratio - based on nitrogen CN, combustibles by the following numbers 2 Calculate the combustion rate M · Rc and determine the amount of combustible combustible waste.
[0033]
[Expression 2]

[0034]
In this number 2, the amount of combustion air (L1 + L2), combustible amount of waste burned because consumption of oxygen from such as O ₂ concentration measurements outo ₂ is understood to mean that it is calculated. In other words, the combustible burnup rate M · Rc means the amount of combustible combustible matter burned per unit time.
[0035]
3. In step S2, assuming that the amount of water in the burned waste is 0, that is, the waste composition ratio-water content Rw is 0, the process proceeds to the next step.
[0036]
4). In step S3, the amount of each component in the exhaust gas is calculated by the following equations 3 to 6.
[0037]
[Equation 3]

[Expression 4]

[Equation 5]

[Formula 6]

[0038]
In Equation 3, the gas amount of CO ₂ is calculated based on the C_CO ₂ volume coefficient V_C, the combustible component combustion rate M · Rc, and the combustible component composition ratio-carbon Cc. In Equation 4, H_H ₂ O volume coefficient V_H, combustible burning rate M · Rc, garbage combustible composition ratio-hydrogen CH, H ₂ O_H ₂ O volume coefficient V_H ₂ O, furnace spray water flow rate W, sewage filtrate spray The water vapor amount GH ₂ O is calculated based on the amount Wr, the urea spray amount NH ₃ , the urea carry water amount WNH ₃ , and the waste treatment speed M · Rw. In Equation 5, N ₂ _NO ₂ volume coefficient V_N ₂ , combustible component combustion rate M · Rc, waste combustible component composition ratio−nitrogen CN, N ₂ concentration Air_N _{2 in the} air and the amount of combustion air (L 1 + L 2) ), The amount of nitrogen gas GN ₂ is calculated. Further, in Equation ₆ , the oxygen amount GO ₂ is calculated based on the previously known air O ₂ concentration Air_O ₂ , the combustion air amount (L 1 + L 2), the theoretical air amount Lc, and the combustible combustion speed M · Rc. The
[0039]
5). In step S4, the total calorific value of the combusted waste is obtained from the initial value of the combustible calorific value Hc calculated separately and the combustible content of the combusted waste, and the enthalpy of the exhaust gas is obtained from a plurality of gas components contained in the exhaust gas. The amount of water in the burned waste is calculated from the balance calculation of the amount of heat entering the waste incinerator and the amount of heat coming out from the following equation (7).
[0040]
[Expression 7]

[0041]
That is, the total calorific value of the combusted waste is obtained from the combustible calorific value estimated in advance and the combustible content in the burned garbage, and the enthalpy of the exhaust gas at the incinerator outlet is calculated from the amounts of the plurality of gas components calculated in step S3. After calculating the balance of the amount of heat at the entrance and exit of the waste incinerator, the amount of water in the burned waste is calculated.
[0042]
In Equation 7, M · Rc · (SH_Rc · T + Hc) represents sensible heat and combustion heat of combustible waste, and Ea (T1) · L1 + Ea (T2) · L2 is primary and secondary combustion air sensible heat. (1 + α) · Eg (Tb, GCO ₂ , GH ₂ O, GN ₂ , GO ₂ ) · {GCO ₂ + GN ₂ + GO ₂ + V_H · M · Rc · C _H } is the manifestation of the flue gas excluding moisture. Represents heat and the resulting heat loss in the furnace. M · Rw · V_H ₂ O · (1 + α) · Eg (Tb, GCO ₂ , GH ₂ O, GN ₂ , GO ₂ ) represents the sensible heat of moisture in the combustion exhaust gas and the furnace body heat loss due to it, M · Rw · (λ_SH_W · T) represents the latent heat of evaporation and sensible heat of water in the waste.
[0043]
6). In step S5, steps S3 and S4 are repeated until the amount of water in the garbage converges to a predetermined value ε to obtain the amount of water in the garbage.
[0044]
7). In step S6, assuming that the ash content ratio is constant, a waste treatment speed M is calculated based on the combustible amount of burned waste calculated in step S1 and the moisture content in the waste determined in step S4. The amount of burned garbage is obtained by the following equation (8).
[0045]
[Equation 8]

[0046]
8). Further, in step S6, the lower heating value Hu of the burned garbage is obtained by the following equation (9) using the combustible heating value Hc and the latent heat of evaporation λ of water.
[0047]
[Equation 9]

[0048]
9. In step S7, other calculated values are calculated according to the equations in Tables 1 and 2.
[0049]
Next, an algorithm of the combustible heat generation amount estimation method used in the present invention will be described.
[0050]
The first time average value from the present of the waste treatment speed M obtained from the waste lower heat generation amount estimation method described above to the previous τ time (5 to 10 hours) and the amount of waste in the hopper burns. The second time average value of the waste input weight by the crane from before δ hours (1 to 2 hours) before (τ + δ) hours necessary for comparison is compared. The difference between the first time average value and the second time average value obtained here is caused by the error of the combustible component heat generation amount Hc used for the estimation of the lower heat generation amount of the waste and the error of the estimated amount of dust in the hopper. it is conceivable that. Among these, in order to correct an error of the combustible component heat generation amount Hc that may cause a steady deviation, the value obtained by the following equation 10 is added to the current combustible component heat generation amount Hc. Of course, the correction gain and the correction interval in Equation 10 are within a range in which the entire estimation system including the estimation of the low heat generation amount of dust is stable.
[0051]
[Expression 10]

[0052]
FIG. 3 shows an embodiment of a combustion control system based on the amount of generated heat generated as described above, and shows a generated heat amount control system by the primary combustion air amount distribution ratio operation. This generated heat quantity control system determines the distribution ratio of primary combustion air to the place where combustion is most active and the distribution ratio to other parts.
(1) Operate based on a deviation from the target value of generated heat by feeding back the estimated value of generated heat,
(2) It is an automatic firing control system in which the amount of generated heat is controlled to be constant by adjusting the amount of dust supplied to the place where combustion is most active.
[0053]
Below, the effect | action of this form is demonstrated. In general, the waste supplied to the furnace 14 by the feeder 13 is radiated from the combustion of the waste already burned in the furnace 14 or from the lower part of the stoker 16 in the zone 16-1 of the stoker 16 for the purpose of drying. The supplied drying combustion air is gradually dried and heated up as it is moved by the stoker operation. Combustion starts when it is transferred to the zone 16-2 of the stoker 16 whose main purpose is combustion, and burns vigorously with the supply of combustion air from the lower part of the stoker until the end of the zone 16-2 is reached. By the time it is transferred to the zone 16-3 for the purpose of post-combustion, the carbon component that remains unburned mainly shifts to post-combustion where it slowly burns. At this time, the combustion air is supplied from the lower part of the stoker, but the supply is much smaller than that of the main purpose of combustion.
[0054]
Combustion exhaust gas generated as a result of the combustion process is usually processed by exhaust gas treatment equipment such as a quenching tower, desulfurization / denitration equipment, and a bag filter in the case of small and medium-sized waste incineration facilities that do not have boiler equipment.
[0055]
From the values measured in the above combustion process, the amount of waste treated per hour, the amount of waste generated per hour, and the lower heating value of the waste are always stably estimated.In particular, the estimated amount of waste treated is obtained from the weight measurement result of the crane. Considering the difference between the obtained value and the residence time, it agrees very well.
[0056]
The amount of generated heat per hour thus obtained is used as a main control amount, and an automatic combustion control operation equivalent to that of a large waste treatment facility is performed.
[0057]
By the way, the method of online estimation of the amount of heat generated per hour due to the combustion of waste is considered to be within a certain range even though the components of the waste are not stable, or when the combustion of waste is stable With the idea that the measured process value represents the static balance of the combustion process,
1. 1. A procedure for estimating the amount of heat generated by iterative calculation assuming an instantaneous static balance state of the combustion process. This is realized by sequentially executing a procedure for correcting the calorific value of the combustible component, which is a premise for the estimation of the generated calorific value, by comparing the estimation result of the calorific value generated for a certain period of time and the result of putting in the garbage.
[0058]
This is a modification of the previously cited reference 1 “Method for estimating combustion waste lower heating value and method for estimating combustion heat value of combustible waste” in the following points. In other words, since it is assumed that the waste incinerator low heat generation amount estimation method and combustible heat generation amount estimation method of Document 1 is equipped with a waste heat boiler,
・ Change boiler outlet oxygen concentration to combustion exhaust gas oxygen concentration,
・ Change boiler outlet gas temperature to furnace outlet combustion exhaust gas temperature,
・ Deleted the enthalpy calculation part for main steam,
-Removed the enthalpy calculation part for the boiler,
-An estimated value of generated heat may be added as (low waste heating value x waste processing speed Hu · M). The explanation considering these points is the explanation referring to FIG. 2, Table 1, Table 2, and the like.
[0059]
It can also be calculated taking into account the exhaust gas treatment process such as quenching tower,
・ Change boiler outlet gas temperature to quench tower outlet gas temperature,
・ Add enthalpy calculations for spray water in quenching towers.
[0060]
In the combustion control system according to this embodiment, as described above, regarding the stabilization of the entire process, it is realized by controlling the shape of the dust layer, particularly the thickness of the dust layer. The primary combustion air distribution ratio and the associated waste transfer operation are important.
[0061]
The combustion control system according to the present embodiment is realized by sequentially repeating the determination of the portion where the combustion is most active, the primary combustion air amount distribution ratio to the portion, and the increase / decrease of the dust transfer.
[0062]
The most active part of the combustion is identified as a stalker zone by the combustion zone detection knowledge base based on various information such as each stalker temperature, current dust layer thickness, combustion position, burnout point (see FIG. 3). ). The stoker temperature is measured by the thermometers 31-1 to 31-4, and the method for detecting the dust layer thickness, the combustion position, and the burnout point is described in detail in the specification cited above. Is omitted.
[0063]
FIG. 4 shows an example of detection of a zone in which combustion is most active based on the combustion zone detection knowledge base. For example, in FIG. 4 (a), the stoker temperature is a suitable temperature in the zone 16-1, a slightly high temperature in the zone 16-2, a slightly low temperature in the zone 16-3, and a suitable temperature in the zone 16-4. Regarding the thickness, any of the zones 16-1 to 16-4 is standard, and when the combustion position is the zone 16-2 and the burnout point position is the zone 16-3, the zone where the combustion is most active is the zone 16-. 2 is detected.
[0064]
On the other hand, the primary combustion air amount distribution ratio operation is realized by a generated heat amount controller having a knowledge base and a primary combustion air amount distribution ratio controller, as shown in FIG. The calorific value controller determines the deviation between the calorific value estimated by the algorithm described above and the target value, the zone with the most active combustion specified by the combustion zone detection knowledge base, stoker temperature, dust layer thickness, combustion position, burning Receiving information such as cut point position, the combustion air flow rate target value of each zone is output. The primary combustion air amount distribution ratio controller controls the primary combustion air amount distribution ratio of each zone in response to the deviation between the target value of the combustion air flow ratio of each zone and the actual combustion air flow ratio of each zone. That is, the primary combustion air quantity distribution ratio determined in advance for the purpose of stabilizing the entire process between the stalker zone where combustion is the most prominent and the stalker zones before and after it, identified in the above knowledge base of combustion zone detection The range that does not affect the waste layer thickness control, combustion position / burn-out point control, based on the deviation between the generated heat amount and the target value and the related values (for example, differential value, integral value). After determining with the generated heat quantity controller, increase or decrease. Of course, the actual primary combustion air amount distribution ratio of each zone includes the opening degree of each of the dampers 19-1 to 19-4, the pressure gauges 20-1 to 20-4, and the flow meters 21-1 to 21-1 shown in FIG. It is calculated from the detected value of 21-4.
[0065]
An example of the knowledge base is fuzzy inference.
[0066]
FIG. 5 shows an example of the generated heat amount control by the primary combustion air amount distribution ratio operation. For example, when the generated heat quantity deviation is positive and the combustion position is in the zone 16-2, the primary combustion air quantity distribution ratio of the zone 16-2 in which combustion is most active is set to the generated heat quantity deviation for the purpose of promoting combustion. In addition, the distribution ratio of the zones 16-3 and 16-4 in the subsequent stage is decreased by an amount corresponding to the increase of the distribution ratio of the zone 16-2. That is, the increase of the distribution ratio of the zone 16-2 is 0.1, and the decrease of the distribution ratio of the zones 16-3 and 16-4 is 0.03 and 0.07, respectively, and the sum (0.03 + 0.07) Is equal to an increase of 0.1 in the distribution ratio of zone 16-2.
[0067]
At this time, as for the waste transfer operation, in order to reduce the influence of the operation of the primary combustion air amount distribution ratio on the entire combustion process, the waste layer thickness control considering the target value of generated heat and the stoker temperature control, and the combustion position / burning The stalker speed of each zone determined by the cut point control is based on the deviation of generated heat and the related values (eg, differential value, integral value) for the increase / decrease width, and the waste layer thickness control, combustion position / burnout After determining in the generated heat quantity controller within a range that does not affect the point control, it is increased or decreased.
[0068]
FIG. 6 shows a control system for controlling the amount of heat generated by the dust transfer speed correction operation by the stoker. In FIG. 6, the dust transfer speed correction operation includes the same combustion zone detection knowledge base as described in FIG. 3, the generated heat quantity target value, the stalker temperature of each zone, the dust layer thickness of each zone, the combustion position, and the burnout point. This is realized by a waste layer thickness controller with a built-in knowledge base that sets the stalker speed of each zone according to various information such as, and a generated heat quantity controller with a knowledge base.
[0069]
The generated heat quantity controller is a waste layer thickness control based on the deviation between the generated heat quantity and the generated heat quantity target value estimated by the algorithm described above, and the zone with the most active combustion specified in the combustion zone detection knowledge base. Determine and output the stalker speed setting correction value for each zone within a range that does not affect the combustion position and burnout point control. These stalker speed setting correction values are added to the stalker speed setting values of each zone from the dust layer thickness controller by the adder, and given to the stalker 16 as speed command values.
[0070]
FIG. 7 shows an example of control of the amount of generated heat by a dust transfer speed correction operation using a stoker. For example, when the generated heat quantity deviation is positive and the most active zone of combustion is 16-2, the stalker speed increment of zone 16-2 is set larger than the speed increment of other stalker zones, and the stalker speed of each zone is set. increase. Since the stalker operation is the same as the control performed in the ACC so far, detailed description is omitted.
[0071]
Of course, the present invention may include both the generated heat amount control system by the primary combustion air amount distribution ratio operation of FIG. 3 and the generated heat amount control system by the dust transfer speed correction operation by the stoker of FIG. In this case, the generated heat quantity controller can be realized by one controller having the two types of functions described above, and the combustion zone detection knowledge base can also be used as one.
[0072]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a small / medium scale that does not have boiler equipment is combined with an automatic combustion control for large-sized waste incineration facilities in accordance with an online method for estimating the amount of generated heat generated per hour. Even in a waste incineration facility, the amount of heat generated during operation can be kept constant, the load of the exhaust gas treatment system can be stabilized without being affected by changes in waste quality, and low pollution operation and labor saving can be achieved. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a horizontal stoker-type waste incinerator to which the present invention is applied and its instrumentation system.
FIG. 2 is a flowchart for explaining an algorithm for estimating the lower heating value of combustion waste used in the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a generated heat amount control system by a primary combustion air amount distribution ratio operation according to the present invention.
4 is a diagram for explaining a detection example of a zone in which combustion is most prominent based on a combustion zone detection knowledge base applied to the generated heat quantity control system of FIG. 3;
5 is a diagram for explaining an example of generated heat amount control by primary combustion air amount distribution ratio operation applied to the generated heat amount control system of FIG. 3; FIG.
FIG. 6 is a view showing a generated heat amount control system by the dust transfer operation of the present invention.
7 is a diagram for explaining an example of generated heat amount control by a dust transfer operation applied to the generated heat amount control system of FIG. 6;
[Explanation of symbols]
11 Garbage 12 Hopper 13 Feeder 14 Furnace 15 Outlet 16 Stoker 16-1 to 16-4 Zone 17 Primary Combustion Air 20-1 to 20-4, 22 Pressure Gauge 21-1 to 21-4, 29, 30 Flow Meter 23 Secondary combustion air supply port 24 Secondary combustion air 25 In-furnace camera 26 Combustion exhaust gas 27 Combustion exhaust gas discharge port 28 Oxygen concentration meter 31-1 to 31-4 Temperature measuring device

Claims

A stoker consisting of a plurality of zones for placing garbage to be burned provided on the bottom of the furnace and moving the inside of the furnace from the entrance side to the exit side of the furnace, and air from below the stoker for each of the plurality of zones In a waste incinerator equipped with a duct for supplying primary combustion air through a damper for adjusting the amount,
The amount of heat generated in the waste incinerator is estimated based on a predetermined algorithm, and the primary combustion air volume distribution ratio for each zone is adjusted based on the heat amount deviation between the estimated generated heat amount and the generated heat amount target value. And a generated heat amount control system for controlling the generated heat amount,
The generated heat quantity control system is
A knowledge base for detecting the most active zone based on various information of stoker temperature, dust layer thickness, combustion position, and burnout point of each zone;
A controller for controlling a primary combustion air amount distribution ratio between the zone where the combustion is most prominent and the other zone based on the calorie deviation, the various information, and the detection result of the knowledge base. Combustion control system for a waste incinerator.

The combustion control system according to claim 1, wherein the controller controls the primary combustion air amount distribution ratio of each zone so that the sum of the increase and decrease is zero. method.