JP3902454B2

JP3902454B2 - 燃焼制御方法及び廃棄物処理装置

Info

Publication number: JP3902454B2
Application number: JP2001355819A
Authority: JP
Inventors: 健宮地; 成幸中田; 俊美塚田
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Priority date: 2000-11-27
Filing date: 2001-11-21
Publication date: 2007-04-04
Anticipated expiration: 2021-11-21
Also published as: JP2002221308A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物などの焼却対象物を燃焼するのに好適な燃焼制御方法及び廃棄物焼却装置に係り、特に燃焼用空気量の制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
廃棄物の焼却処理法としては、ストーカ式焼却炉や流動床式焼却炉により直接焼却する方法の他に、廃棄物を熱分解して生成される熱分解ガスを燃焼炉で高温燃焼するとともに、この燃焼炉に熱分解残渣に含まれる固体可燃性成分や一部の不燃性成分を投入して燃焼及び溶融させるガス化溶融システムが知られている。
【０００３】
このガス化溶融システムの例として、特開平３−６３４０７号公報に、廃棄物を熱分解して発生する熱分解ガス及び熱分解残査からなる焼却対象物を、高温で旋回流を形成しながら供給空気量を２段階で制御する２段燃焼方式が採用されている。つまり、１段目の燃焼室に焼却対象物の化学量論比未満の空気量を投入し、化学量論比の残余に一定の過剰率を加えた空気量を２段目の燃焼室に供給する燃焼制御が行なわれている。この燃焼制御において、燃焼空気量が過剰すぎると排ガス中のＮＯｘが増加し、不足するとＣＯが発生することから、２段目の燃焼室へ供給する空気量を排ガスの酸素濃度が所定値になるように調整して、それらの発生を抑制することが行なわれている。
【０００４】
ところで、２段目の燃焼室から排出される排ガスが高温でかつ粉塵などのダストが高い濃度で含まれるため、排ガスの酸素濃度を２段目の燃焼室の出口で直接計測することができない。つまり、排ガスをサンプリングラインを通してガス分析計等の酸素濃度計測手段に導いても、粉塵によるサンプリングラインの閉塞が起き、安定した連続計測を行うことができない。また、温度の高い２段目の燃焼室の出口に直接設置できる酸素濃度計測手段も存在しない。
【０００５】
そこで、従来は、２段目の燃焼室から排出される排ガスの熱を回収する熱回収装置の下流側であって、かつ排ガス中の粉塵を捕集する集じん装置の下流側の排ガスをサンプリングすることにより、減温されかつ除じんされた排ガスを酸素濃度計測手段に導くようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、廃棄物焼却プロセスは、一般に、燃焼室から排出される排ガスを誘引送風機により吸引して煙突から排出する負圧系で構成されることから、燃焼室から排ガスサンプリング点までの間に設けられた各種の装置（例えば、集じん装置など）から外気が漏れ込むため、酸素濃度計測手段で計測される排ガスの酸素濃度は、燃焼室出口の酸素濃度よりも高めになる。したがって、２段目の燃焼室の空気量を制御する基準となる酸素濃度の目標値（含む、上下限範囲）は、漏れ込み空気による誤差を考慮して高めに設定している。
【０００７】
しかしながら、燃焼室出口からサンプリング点までの漏れ込み空気量は、廃棄物焼却装置の運転状態や経時変化によって変動することから、酸素濃度の目標値を適切に設定することが困難なため、ＮＯｘ又はＣＯの発生を十分に抑制することができない場合があるという問題があった。
【０００８】
本発明は、漏れ込み空気量の変動による酸素濃度の計測の外乱を補償して、有害物質の発生を抑制する燃焼制御方法及び装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、廃棄物などの焼却対象物を焼却する燃焼室から排出される排ガスの酸素濃度を前記燃焼室から離れた排ガス流路の下流側で計測し、計測された酸素濃度を予め定められた目標値又は目標範囲に保持制御するにあたって、前記排ガスのＮＯｘ濃度を計測し、計測されたＮＯｘ濃度が予め定められた設定範囲から外れたとき、前記酸素濃度の目標値又は目標範囲を増減補正することを特徴とする。
【００１０】
特に、本発明は、排ガスの酸素濃度の目標値又は目標範囲を、燃焼室と酸素濃度の計測位置との間で排ガスに漏れ込む空気を考慮して設定する場合に好適である。
【００１１】
すなわち、排ガスのＮＯｘ濃度と燃焼室出口の酸素濃度には正の相関があり、排ガスのＮＯｘ濃度は漏れ込み空気量によって変動するものではないから、ＮＯｘ濃度によって燃焼室出口の酸素濃度をおよそ知ることができる。したがって、ＮＯｘ濃度が設定範囲を超える場合は、燃焼室における酸素濃度が高いものとして、酸素濃度の目標値又は目標範囲を所定量下げることにより、燃焼室へ供給する空気量を減少させる。逆に、ＮＯｘ濃度が設定範囲を下回る場合は、燃焼室における酸素濃度が低過ぎるおそれがあることから、酸素濃度の目標値又は目標範囲を所定量上げることにより、燃焼室へ供給する空気量を増加させる。これによって、燃焼室と酸素濃度計測手段のサンプリング点までの間の装置から漏れ込む空気量の変動による酸素濃度計測の外乱を補償して、有害物質の発生を抑制することができる。
【００１２】
ところで、排ガスの酸素濃度とＮＯｘ濃度には正の相関関係が有るが、排ガスの酸素濃度に対してＮＯｘ濃度はある幅をもって分布する関係になっている（例えば、図６参照）。このような幅を有するのは、燃焼室内が完全に均一な燃焼となっておらず、燃焼ムラが存在するためである。したがって、単にＮＯｘ濃度の変動によって、燃焼室の空気の過不足を断定することはできない。例えば、局部的な燃焼温度の上昇によるＮＯｘの増加を、酸素過多と判断して空気量を絞れば、ＣＯの発生につながることになる。
【００１３】
そこで、本発明は、漏れ込み空気量を何らかの方法で計測し、その計測値を加味して排ガスの酸素濃度を適正に評価することにより、ＮＯｘ濃度の変動による外乱をも補償して、燃焼制御の信頼性を向上することを特徴とする。具体的には、ＮＯｘ濃度が設定範囲を下回る場合であって、かつ漏れ込み空気量が増加した場合は、酸素不足と判断して酸素濃度の目標値又は目標範囲を所定量上げることにより、燃焼室へ供給する空気量を増加させる。一方、ＮＯｘ濃度が設定範囲を超える場合であって、かつ漏れ込み空気量が減少した場合は、酸素過多と判断して酸素濃度の目標値又は目標範囲を所定量下げることにより、燃焼室へ供給する空気量を減少させる。これによって、燃焼室と酸素濃度計測手段のサンプリング点までの間の装置から漏れ込む空気量の変動による酸素濃度計測の外乱を補償するとともに、ＮＯｘ濃度の変動による外乱をも補償して、有害物質の発生を抑制することができる。
【００１４】
【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。
（実施の形態1）
図１は、本発明を廃棄物処理装置に適用した一実施形態の全体構成図を示している。図に示すように、処理対象の廃棄物は熱分解反応器１に投入され、ここにおいて熱分解された廃棄物の熱分解ガスＧと熱分解残査Ａは排出装置２により分離され、熱分解ガスＧはガスライン３を通って燃焼溶融炉４に導かれる。一方、熱分解残渣Ａは冷却器６、分別器７、粉砕機８を経て、冷却と分別と細粒化処理がなされた後、搬送ライン９により燃焼溶融炉４に供給される。燃焼溶融炉４は、頂部に設けられたバーナ５と、バーナ５の下方の炉壁に設けられた複数の第１の空気ノズル１０と、この空気ノズル１０の下方の炉壁に設けられた複数の第２の空気ノズル１１とを備え、炉底に設けられた溶融スラグ排出口１２は水槽１３の水面下に位置させて、開口されている。そして、バーナ５から第２の空気ノズル１１に至る間の空間が第１の燃焼域又は燃焼室と称され、第２の空気ノズル１１の下流側が第２の燃焼域又は燃焼室と称される。燃焼溶融炉４の燃焼排ガスは、空気加熱器２０と廃熱ボイラ２１に導かれて熱回収された後、減温装置２２で冷却され、集じん装置２３とガス浄化装置２４で浄化処理され、誘引送風機２５により煙突２６から排出されるようになっている。
【００１５】
燃焼用空気は送風機２６から、空気供給ライン２７を介してバーナ５に、空気供給ライン２８を介して第１の空気ノズル１０に、空気供給ライン２９を介して第２の空気ノズル１１に供給されている。
【００１６】
燃焼用空気の制御系は、第１の燃焼室用と第２の燃焼室用とに分けられている。第１の燃焼室用の空気制御系は、バーナ５と第１の空気ノズル１０に連通された空気供給ライン２７、２８の上流側に設けられた流量制御弁３０と、この流量制御弁３０を制御する第１の制御装置３１を備えて構成される。第１の制御装置３１は、第１の燃焼室に供給される焼却対象物に対して、予め定められた化学量論比未満の空気量を投入するように形成されている。また、第１の制御装置３１は、燃焼溶融炉４の第１燃焼域の温度を計測する温度センサ３２の出力を取り込んで、その燃焼ガス温度を所定の温度範囲に保持すべく、空気量を補正するように形成されている。
【００１７】
第２の燃焼室用の空気制御系は、空気供給ライン２９に設けられた流量制御弁３３と、この流量制御弁３３を制御する第２の制御装置３４と、酸素濃度計測手段としての酸素分析計３５と、ＮＯｘ濃度計測手段としてのＮＯｘ分析計３６とを備えて構成されている。酸素分析計３５は、集じん装置２３から排出される除じんされた燃焼排ガスをサンプリングして排ガス中の酸素濃度を計測する。酸素濃度の計測値Ｓは制御装置３４の減算器３７に入力され、酸素濃度の目標値Ｓ_０と差ΔＳが求められる。その差ΔＳはＰＩＤなどからなる制御器３８に入力され、その差を低減する空気量の指令値Ｆが加算器３９を介して流量制御弁３３に入力される。
【００１８】
本発明の特徴に係るＮＯｘ分析計３６は、酸素分析計３５と同様に、集じん装置２３から排出される除じんされた燃焼排ガスを周期的にサンプリングして排ガス中のＮＯｘ濃度を計測する。ＮＯｘ濃度の計測値Ｎはサンプリング周期ごとに制御装置３４の加算器４０に入力され、予め定められた設定値の上限値Ｎ_Ｈと下限値Ｎ_Ｌとからなる設定範囲と比較され、比較結果が酸素濃度の目標値設定器４１に入力される。目標値設定器４１は入力される比較結果がＮ＞Ｎ_Ｈのときは、現在の酸素濃度の目標値Ｓ_０を一定量減少させた目標値Ｓ_０を減算器３７に出力する。逆に、比較結果がＮ＜Ｎ_Ｌのときは、現在の酸素濃度の目標値Ｓ_０を一定量増加させた目標値Ｓ_０を減算器３７に出力する。
【００１９】
一方、温度センサ３２により検出された第１燃焼域の燃焼ガス温度Ｔは、制御装置３４の減算器４２に入力され、燃焼ガス温度Ｔの基準値Ｔ_０との差ΔＴが求められる。その差ΔＴはＰＩなどからなる制御器４３に入力され、空気量の補正値ｆが加算器３９に入力され、空気量の指令値Ｆが補正される。
【００２０】
このように構成される廃棄物処理プラントの動作を次に説明する。熱分解反応器１に投入された廃棄物は、空気加熱器２０などにより加熱された高温空気などの熱媒体で加熱されて熱分解される。ここで、廃棄物としては、都市ごみ等の一般ごみ、カーシュレッダーダスト、家電品ごみ、電子機器ごみ、等の廃棄物を含む。これらの廃棄物を熱分解して生成される熱分解ガス（乾留ガス）及び熱分解残渣（固形物）は排出装置２により分けられ、熱分解ガスＧは燃焼溶融炉４のバーナ５に供給される。一方の熱分解残渣Ａは冷却器６により冷却され、分別器７において金属などを分別し、残りの熱分解残渣が粉砕機８において細粒に粉砕されて燃焼溶融炉４のバーナ５に供給される。すなわち、バーナ５に供給される焼却対象物には、熱分解ガスの他に、熱分解ガスに浮遊して同伴するチャーなどの可燃物、灰分などの熱分解残渣の粉粒体、及び熱分解により生成される比較的大きな可燃性固形物を破砕又は粉砕してなる熱分解残渣の粉粒体が含まれる。また、熱分解残渣に含まれる不燃固形物の粉粒体をバーナ５に供給して溶融処理することができる
バーナ５に供給された熱分解ガスと熱分解残渣は、空気供給ライン２７，２８から供給される燃焼用空気により第１の燃焼域で旋回しながら燃焼される。第１燃焼域の燃焼ガスは第２燃焼域に導かれ、第２の空気ノズル１１から供給される燃焼用空気により完全燃焼される。この燃焼により、熱分解残渣に含まれていた灰分などの不燃固形物が燃焼熱により溶融され、炉底部に流下して溶融スラグ排出口１２から水槽１３にスラグとして排出される。
【００２１】
一方、燃焼溶融炉４から排出される燃焼排ガスは、空気加熱器２０と廃熱ボイラ２１で熱回収され、減温装置２２で冷却された後、さらに集じん装置２３にて排ガス中に含まれている粉塵などのダストが捕集される。集じん装置２３から排出される排ガスは、ガス浄化装置２４で例えば脱硫、脱硝等の処理がなされた後、誘引送風機２５により煙突２６から排出される。
【００２２】
ここで、本発明の特徴に係る燃焼用空気の制御について説明する。第１燃焼域における燃焼は、燃焼用空気供給ライン２７，２８から供給される化学量論比以下の不足空気で行われ、これによりフュエールＮＯｘの発生を低減する。ここで、第１燃焼域における化学量論比は０．３〜０．９、好ましくは０．４〜０．７の範囲内に設定され、これにより第１燃焼域の温度は１０００〜１２００℃程度の高温に調整される。一方、第２の空気ノズル１１から供給される燃焼用空気の量は、熱分解ガスと熱分解残渣の完全燃焼に必要な化学量論比に一定の過剰空気量を加えた量から、第１燃焼域で供給された空気量を差し引いた量に制御する。このように燃焼を制御することにより、可燃物を含む燃焼処理対象の熱分解ガス及び残渣の燃焼によるＮＯｘの発生を抑制し、かつＣＯの発生を抑制して燃焼処理する。
【００２３】
第２の燃焼域の空気量の制御は、基本的に燃焼排ガスの酸素濃度を目標値（又は目標範囲）Ｓ_０に調整することにより行われる。燃焼排ガスの酸素濃度は集じん装置２３で処理されたダストが捕集された清浄な排ガスを、酸素分析計３５に導いて行う。制御装置３４は、酸素分析計３５で計測された酸素濃度の計測値Ｓとその目標値Ｓ_０との差ΔＳを求め、酸素不足のときは空気量を増加させる指令値Ｆを流量制御弁３３に出力して、第２の燃焼域の空気量を増加して完全燃焼させる。これとは逆に、酸素過剰のときは、空気量を減少させる指令値Ｆを流量制御弁３３に出力してＮＯｘの発生を抑える。
【００２４】
しかしながら、指令値Ｆにより燃焼用空気量を制御した結果が酸素濃度に現れるには、燃焼排ガスが酸素分析計３５に達するまでの時間が少なくとも必要であり、例えば１〜２分程度かかることがあり、制御の遅れが生ずる。このような制御遅れは、燃焼溶融炉４内の燃焼負荷が安定している状態のときは、それほど問題にならない。しかし、廃棄物の投入量が変動したり、熱分解ガスの発熱量に関わる可燃物の組成又は量が変動したりすると、必要な空気量に変動が生ずるが、上記の基本制御系によるとその変動に追従できず、ＣＯやＮＯｘの発生を十分に抑制できない場合が生ずる。
【００２５】
そこで、本実施の形態では、そのような変動を第１燃焼域の温度により検出し、その検出値Ｔが基準値（又は、基準範囲）Ｔ_０からずれた場合に、そのずれ量に応じて第２燃焼域の供給空気を増減補正することにより、ＣＯやＮＯｘの発生を速やかに抑制するようにしている。すなわち、第１燃焼域の温度に関わる可燃物の組成及び量が安定している場合は、第１燃焼域の燃焼ガス温度Ｔは、一定の基準値Ｔ_０に収まる。しかし、例えば、第1燃焼域に投入される空気量が一定のままで、焼却対象物の可燃物の組成又は量が低下すると、相対的な化学量論比が高くなるので、燃焼ガス温度Ｔが上昇する。逆に、焼却対象物の可燃物の組成又は量が増加すると、焼却対象物の増加分の温度を高めるのに必要な顕熱分に応じて、燃焼ガス温度Ｔが低下する。そこで、燃焼ガス温度ＴがＴ_０より低いときは、第２燃焼域の空気量を増加する補正値ｆを指令値Ｆに加算して、投入空気量を増加させる。逆に、燃焼ガス温度ＴがＴ_０より高いときは、第２燃焼域の空気量を低減する補正値ｆを指令値Ｆに加算して、投入空気量を減少させる。これにより、第１燃焼域の温度に関わる可燃物の組成及び量が変動しても、その変動の直後に投入空気量が補正されることになり、時間遅れがないという効果がある。
【００２６】
なお、第１燃焼域の燃焼ガス温度に基づいて燃焼用空気の補正値ｆを決めることに代えて、熱分解ガスＧの流量又は廃棄物の量を検出し、それらの基準値と比較して補正値ｆを決めるようにしてもよい。この場合は、熱分解ガスＧの流量又は廃棄物の量が基準値よりも増加したら、その増加量に応じて燃焼用空気の補正値ｆを増加し、減少した場合はその減少量に応じて燃焼用空気の補正値ｆを低減する。
【００２７】
次に、本発明の特徴に係るＮＯｘ濃度により酸素濃度の目標値（又は範囲）Ｓ_０を補正することについて説明する。ＮＯｘ分析計３６により燃焼排ガスを周期的にサンプリングして計測されるＮＯｘ濃度の計測値Ｎは、サンプリング周期ごとに加算器４０に入力される。この加算器４０によるＮＯｘ濃度の計測値Ｎと上限値Ｎ_Ｈ又は下限値Ｎ_Ｌとの比較結果は目標値設定器４１に入力される。目標値設定器４１は、図２に示すように、酸素濃度の目標値Ｓ_０を調節するように構成されている。すなわち、加算器４０による比較結果がＮ＞Ｎ_Ｈのときは、燃焼溶融炉４における空気量が過剰であるとして、現在の酸素濃度の目標値Ｓ_０を一定量減少させた目標値Ｓ_０を減算器３７に出力する。一方、比較結果がＮ＜Ｎ_Ｌのときは、燃焼溶融炉４における空気量が不足であるとして、現在の酸素濃度の目標値Ｓ_０を一定量増加させた目標値Ｓ_０を減算器３７に出力する。なお、Ｎ_Ｌ≦Ｎ≦Ｎ_Ｈの範囲内のときは、現在の目標値Ｓ_０を保持する。
【００２８】
このように、本実施の形態によれば、排ガスのＮＯｘ濃度を計測し、計測されたＮＯｘ濃度が予め定められた設定範囲から外れたとき、酸素濃度の目標値又は目標範囲を増減補正するようにしていることから、漏れ込み空気による酸素濃度計測の外乱にかかわらず、燃焼用空気の制御を適正化してＮＯｘやＣＯなどの有害物質の発生を抑制することができる。つまり、燃焼溶融炉４と酸素分析計３５のサンプリング点までに設けられた空気加熱器２０、廃熱ボイラ２１、減温装置２２、集じん装置２３などの装置から漏れ込む空気量の変動による酸素濃度計測の外乱を補償し、有害物質の発生を抑制することができる。
【００２９】
上述した実施形態による燃焼制御の効果を、図３に示した実測例により説明する。同図の横軸は時間を示し、縦軸の左側下部は酸素濃度（％）、左側上部は酸素濃度の目標値Ｓ_０（％）、右側はＮＯｘ濃度（ｐｐｍ）を表わしている。図示のように、空気加熱器２０の出口におけるＯ_２濃度の計測値Ｓ’と、酸素分析計３５で計測した集じん装置２３の出口におけるＯ_２濃度の計測値Ｓと、ＮＯｘ分析計３６で計測したＮＯｘ濃度の計測値Ｎと、酸素濃度の目標値Ｓ_０の変化を実測した。なお、ＮＯｘの設定範囲の上限値をＮ_Ｈに、下限値をＮ_Ｌに設定した。図から判るように、例えば、時間17:00の前にＮＯｘ濃度の計測値ＮがＮ_Ｈを超えると酸素濃度の目標値Ｓ_０が一定量減少され、時間18:00過ぎに計測値ＮがＮ_Ｌを下回ると目標値Ｓ_０が一定量増加されている。特に、図中〇で囲った部分における酸素濃度の目標値Ｓ_０の変更によって、空気加熱器２０の出口におけるＯ_２濃度の計測値Ｓ’が矢印で示した部分において、所定の値（例えば、5％）を中心にした一定の範囲に抑えるように調整されている。
【００３０】
上述した実施形態においては、サンプリング周期ごとに計測値Ｎと上下限値Ｎ_Ｈ、Ｎ_Ｌと比較し、その比較結果に応じて酸素濃度の目標値Ｓ_０を増減又は保持するようにしたが、サンプリング周期よりも長く設定された周期で比較して、酸素濃度の目標値Ｓ_０を調整するようにしてもよい。また、ＮＯｘの計測値Ｎと上下限値Ｎ_Ｈ、Ｎ_Ｌとを連続的に比較して、酸素濃度の目標値Ｓ_０を調整するようにしてもよい。
（実施の形態2）
図４は、本発明を廃棄物処理装置に適用した他の実施形態の全体構成図を示している。図１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態が図１の実施形態と異なる点は、漏れ込み空気量を計測し、その計測値に応じて酸素濃度の目標値又は目標範囲を制御するようにしたことにある。すなわち、酸素分析計３５が接続された排ガスのサンプリング点と燃焼溶融炉４との間に設けられた空気加熱器２０、廃熱ボイラ２１、減温装置２２及び集じん装置２３に、それぞれ圧力検出端５１-１〜５１-４を設け、これらにより検出された圧力検出信号Ｐ_１〜Ｐ_４を漏れ込み空気量演算器５２に入力している。漏れ込み空気量演算器５２は、入力される圧力検出信号Ｐ_１〜Ｐ_４と、圧力検出信号Ｐ_１〜Ｐ_４に対応付けて予め設定された抵抗係数とに基づいて、空気加熱器２０、廃熱ボイラ２１、減温装置２２及び集じん装置２３から排ガス系に漏れ込む漏れ込み空気量Ｇを演算により求める。この漏れ込み空気量Ｇは、第２の制御装置５３に入力されている。第２の制御装置５３には、図１の実施形態と同様に、酸素分析計３５から酸素濃度の計測値Ｓと、ＮＯｘ分析計３６からＮＯｘ濃度の計測値Ｎと、温度センサ３２により検出された第１燃焼域の燃焼ガス温度Ｔが、サンプリング周期ごとに制御装置５３に入力されている。
【００３１】
制御装置５３は、図５に示すように構成されている。ＮＯｘ濃度の計測値Ｎはサンプリング周期ごとに、制御装置５３の減算器５４、５５に入力され、予め定められた設定値の上限値Ｎ_Ｈと下限値Ｎ_Ｌとの差が求められ、それぞれ関数発生器５６、５７に入力される。関数発生器５６は、Ｎ−Ｎ_Ｈ＞０のとき予め定められた負の補正値を出力し、関数発生器５７はＮ−Ｎ_Ｌ＜０のとき予め定められた正の補正値を出力する。関数発生器５６、５７から出力される補正値は加算器５８で加算される。加算器５８から出力される補正値は、加算器５１において予め設定された酸素濃度の初期設定値Ｓ_０に加算され、ＮＯｘ濃度に応じた酸素濃度の補正が行われる。
【００３２】
一方、漏れ込み空気量演算器５２から出力される漏れ込み空気量Ｇは減算器６１に導かれ、ここにおいて遅延メモリ６２に格納されている１サンプリング周期（τ秒）前の漏れ込み空気量Ｇ’との差ΔＧ、つまり漏れ込み空気量の増減分が求められる。この漏れ込み空気量の増減分ΔＧは、比較器６２、６３にそれぞれ入力され、予め設定された設定値−Ｇ_０、Ｇ_０と大小が比較される。ΔＧ＜−Ｇ_０のときは比較器６２から「１」が出力され、ΔＧ＞Ｇ_０のときは比較器６３から「１」が出力される。一方、ＮＯｘ濃度の計測値Ｎは比較器６４、６５にそれぞれ入力され、前述の上限値Ｎ_Ｈと下限値Ｎ_Ｌと比較される。Ｎ＞Ｎ_Ｈのときは比較器６４から「１」が出力され、Ｎ＜Ｎ_Ｌのときは比較器６５から「１」が出力される。比較器６２と比較器６４の出力はアンドゲート６６で論理積が求められ、アンドゲート６６からは、Ｎ＞Ｎ_ＨかつΔＧ＜−Ｇ_０のときに「１」が出力される。同様に、アンドゲート６７からは、Ｎ＜Ｎ_ＬかつΔＧ＞Ｇ_０のときに「１」が出力される。これらのアンドゲート６６、６７の出力は、オアゲート６８によって論理和が求められる。つまり、Ｎ＞Ｎ_ＨかつΔＧ＜−Ｇ_０、又はＮ＜Ｎ_ＬかつΔＧ＞Ｇ_０が成立すると、オアゲート６８から「１」が出力され、判定器６９はフラグを立てるとともに、酸素濃度の設定値を加算器５９の出力である補正された設定理Ｓ_０’に書き替えて、減算器３７に出力する。なお、判定器６９は、オアゲート６８から「１」が出力されないときはフラグを立てず、前制御周期の酸素濃度の設定値Ｓ_０’を保持する。減算器３７では、酸素濃度の検出値Ｓと設定理Ｓ_０’との差を求め、その差はＰＩＤなどからなる制御器３８に入力され、その差を低減するように空気量の指令値Ｆが加算器３９を介して出力される。
【００３３】
一方、燃焼ガス温度Ｔに基づく空気量制御は図１の実施形態と同じであり、減算器４２により燃焼ガス温度Ｔの基準値Ｔ_０との差ΔＴが求められ、その差ΔＴがＰＩ又はＰなどからなる制御器４３に入力され、空気量の補正値ｆが加算器３９に入力され、空気量の指令値Ｆが補正される。
【００３４】
このように構成されることから、本実施形態によれば、ＮＯｘ濃度の計測値Ｎが上限値又は下限値の範囲を越えても、漏れ込み空気量の計測値Ｇの変動が設定範囲（―Ｇ_０，Ｇ_０）を越えて変動していない場合は、ＮＯｘ濃度の変動の要因が燃焼ムラであるとして空気量を補正制御しない。一方、ＮＯｘ濃度が設定範囲を下回る場合（Ｎ＜Ｎ_Ｌ）であって、かつ漏れ込み空気量が増加(ΔＧ＞Ｇ_０)した場合は、酸素不足と判断して酸素濃度の目標値又は目標範囲を所定量上げることにより、燃焼室へ供給する空気量を増加させる。一方、ＮＯｘ濃度が設定範囲を超える場合(Ｎ＞Ｎ_Ｈ)であって、かつ漏れ込み空気量が減少した場合(ΔＧ＜−Ｇ_０)は、酸素過多と判断して酸素濃度の目標値又は目標範囲を所定量下げることにより、燃焼室へ供給する空気量を減少させる。これによって、燃焼室と酸素濃度計測手段のサンプリング点までの間の装置から漏れ込む空気量の変動による酸素濃度計測の外乱を補償するとともに、ＮＯｘ濃度の変動による外乱をも補償して、有害物質の発生を抑制することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、漏れ込み空気量の変動による酸素濃度の計測の外乱を補償して、有害物質の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の廃棄物処理装置の全体構成図を示す。
【図２】本発明に係るＮＯｘ濃度により酸素濃度の目標値を変更する動作原理を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態による燃焼制御の効果を実測値により説明する線図である。
【図４】本発明の他の実施の形態の廃棄物処理装置の全体構成図を示す。
【図５】図４の実施形態の制御装置の詳細構成図を示す。
【図６】燃焼器出口の酸素濃度とＮＯｘ及びＣＯの濃度の関係を示す線図である。
【符号の説明】
４燃焼溶融炉
５バーナ
１０第１の空気供給ノズル
１１第２の空気供給ノズル
２３集じん装置
３０流量制御弁
３１第１の制御装置
３２温度センサ
３３流量制御弁
３４第２の制御装置
３５酸素分析計
３７減算器
３６ＮＯｘ分析計
３９加算器
４０比較器
４１酸素濃度設定器
４２減算器
４３制御器
５１−１〜５１−４圧力検出端
５２漏れ込み空気量演算器
５３制御装置

Claims

廃棄物などの焼却対象物を焼却する燃焼室から排出される排ガスの酸素濃度を前記燃焼室から離れた排ガス流路の下流側で計測し、計測された酸素濃度を予め定められた目標値又は目標範囲に保持制御するにあたって、前記排ガスのＮＯｘ濃度を計測し、計測されたＮＯｘ濃度が予め定められた設定範囲から外れたとき、前記酸素濃度の目標値又は目標範囲を増減補正することを特徴とする燃焼制御方法。
前記酸素濃度の目標値又は目標範囲は、前記燃焼室と前記酸素濃度の計測位置との間で前記排ガスに漏れ込む空気量を考慮して設定されてなることを特徴とする請求項１に記載の燃焼制御方法。
廃棄物を熱分解する熱分解反応器と、該熱分解反応器から発生する熱分解ガスと熱分解残渣の一部とを燃焼するとともに不燃成分を溶融する燃焼溶融炉と、該燃焼溶融炉から排出される排ガスの熱を回収する熱回収装置と、前記排ガス中に含まれる灰などの浮遊固形物を捕集する集じん装置と、該集じん装置から排出される排ガスを吸引して大気に排出する誘引送風機と、前記熱回収装置又は前記集じん装置から排出される排ガスの酸素濃度を計測する酸素濃度計測手段と、該酸素濃度計測手段により計測された排ガスの酸素濃度を予め定められた目標値又は目標範囲に保持するように前記燃焼溶融炉の燃焼用空気量を制御する燃焼制御手段とを備えた廃棄物処理装置において、
前記排ガスのＮＯｘ濃度を計測するＮＯｘ濃度計測手段を設け、該計測手段により計測されたＮＯｘ濃度が予め定められた設定範囲から外れたとき、前記酸素濃度の目標値又は目標範囲を増減補正することを特徴とする廃棄物処理装置。
廃棄物などの焼却対象物を焼却する燃焼室から排出される排ガスの酸素濃度を前記燃焼室から離れた排ガス流路の下流側で計測し、計測された酸素濃度を予め定められた目標値又は目標範囲に保持制御するにあたって、前記排ガスのＮＯｘ濃度を計測するとともに、前記燃焼室から前記酸素濃度の計測位置まで前記排ガス流路中に漏れ込む空気量を求め、計測されたＮＯｘ濃度が予め定められた設定範囲から外れ、かつ漏れ込み空気量の変動量が予め定められた設定範囲から外れたとき、前記酸素濃度の目標値又は目標範囲を増減補正することを特徴とする燃焼制御方法。
前記漏れ込み空気量は、前記排ガス流路の各部の圧力を検出し、該検出圧力に基づいて演算により求めることを特徴とする請求項４に記載の燃焼制御方法。