JP3916450B2 - ごみ焼却炉の燃焼制御方法および装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ストーカ式ごみ焼却炉における燃焼制御方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ストーカ式ごみ焼却炉において、たとえば特開平８−９４０５５号には、撮像手段によりごみの燃焼状態を撮影し、この画像データから火炎域を抽出するとともにＲＧＢに色分解し、各画素毎のＲ色とＧ色の強度比から高温領域の面積を抽出し、高温域の面積と風箱への燃焼空気量が反比例するように燃焼空気の供給総量を調節し、さらに画像データの火炎領域から求められた燃え切り位置に基づいて、風箱の燃焼空気量の供給比率を調整するものが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来構成では、高温域の面積が大きくなるほど、燃焼が活発化して過剰空気による吹き抜けや火格子の焼損を防ぐために、燃焼空気の供給総量を減少させ、反対に高温域の面積が小さくなるほど、燃焼が低下して不完全燃焼が生じるのを防ぐために燃焼空気の供給総量を増加させている。
【０００４】
また燃焼帯で、前後に分離された風箱への空気供給比率を、燃焼面積の比率で供給している。
このため、高温燃焼域が広い場合に、燃焼空気の供給量を減少させると、燃焼が抑制されるものの、燃焼が不安定な還元燃焼となって、煤などの未燃分が増加するとともに一酸化炭素ガスなどの有害ガスが発生しやすくなる。また高温域の面積が小さい場合に、燃焼空気の供給総量を増加させると、一時的に炉内の温度低下が生じて燃焼むらが生じやすいという問題があった。また、一般的にごみ焼却炉では、部分的な燃焼のバラツキがあるため、必要な理論空気量よりも多い空気量が供給されており、全体として排ガスの総排出量が増加して、排ガス処理設備への負担が大きくなり、容量の大きい排ガス処理設備が必要であったり、処理薬剤の使用量やメンテナンスの回数が増加するという問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題点を解決して、燃焼状態に対応して適正な量の燃焼空気を供給し安定した燃焼を実現できるとともに、排ガス量の削減が図れるごみ焼却炉の燃焼制御方法および装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載のごみ焼却炉の燃焼制御方法は、炉床部を赤外線撮像装置により撮像し、炉内から排出される排ガスの酸素濃度を検出し、前記酸素濃度が所定範囲内となる総供給空気量を求めるとともに、該総供給空気量から乾燥域とおき燃焼域の必要空気量を減算して、燃焼域に必要な燃焼空気量を求め、少なくとも燃焼域を、燃焼空気量を制御可能な複数の制御ブロックに分離し、前記赤外線撮像装置の撮像データから各制御ブロックの温度分布を求めるとともに前記温度分布から各制御ブロックの温度平均値を求め、少なくとも燃焼域のごみの層高を検出し、燃焼域の前記各制御ブロックの温度平均値に対応して、燃焼域に必要な燃焼空気量を、温度平均値が高い制御ブロックほど多く分配する制御空気量を求め、層高検出データに基づいて、層高が一定値以上の各制御ブロックは前記制御空気量を採用し、層高が一定値未満の各制御ブロックは、前記制御空気量と、前記総供給空気量を全制御ブロックの数で除算した平均空気量と同じかそれ以下の設定空気量とを比較して、前記制御空気量が前記設定空気量と等しいかまたは小さい時には制御空気量を採用し、前記制御空気量が前記設定空気量より大きい時には設定空気量を採用するものである。
【０００７】
上記構成によれば、制御ブロックごとに温度分布を計測し、温度分布から制御ブロックごとの温度平均値に応じて、燃焼域に必要な燃焼空気量を分配するので、過不足の無い適正な燃焼空気量を制御ブロックに供給することができる。したがって、燃焼空気量の過不足の無い状態で安定して燃焼させることができ、燃焼空気の過不足による未燃分や有害ガスの発生を未然に防止でき、また余分な燃焼空気を供給しなくて済むので、排ガス量が増加することもない。これにより、容量の大きい排ガス処理設備も不要となり、処理薬剤の使用量やメンテナンスの回数を削減することができる。また層高が一定値未満の各制御ブロックを、総供給空気量を全制御ブロックの数で除算した平均空気量と同じかそれ以下の設定空気量を採用することにより、火格子の焼損やクリンカの発生を防止することができる。
【０００８】
請求項２記載のごみ焼却炉の燃焼制御方法は、請求項１の方法において、撮像データにより得られた炉床部の温度分布に基づいて着火点と燃え切り点とを判定し、前記着火点と燃え切り点とにより乾燥域と燃焼域とおき燃焼域との範囲を特定するものである。
【０００９】
請求項３記載のごみ焼却炉の燃焼制御方法は、請求項１または２記載の方法において、乾燥域のごみの層高を検出し、該乾燥域のごみの層高を一定範囲に保持しつつ、乾燥域のごみの搬送速度と、炉内へのごみの供給量とにより着火点の位置制御するものである。
【００１０】
上記構成によれば、乾燥域のごみの層高を一定範囲に保持しつつ、ごみの搬送速度とごみ供給量とを制御して、着火点を位置制御するので、ごみ質が変動しても着火点の変動が少なく、良好にごみを乾燥させて、燃焼域に送り込むことができる。また着火点が変動しないので、燃焼域も増減せず、より安定した燃焼が可能となり、さらに制御ブロックにおける着火点の変動が小さいため、燃焼空気量の制御も容易に実施できるとともに、さらに安定した燃焼が可能となる。
【００１１】
請求項４記載のごみ焼却炉の燃焼制御装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載のごみ焼却炉の燃焼制御方法を実施するためのごみ焼却炉の燃焼制御装置であって、炉床部を撮像する赤外線撮像装置と、炉内から排出される排ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、少なくとも燃焼域に区画して形成され燃焼空気量の供給量を制御可能な複数の制御ブロックと、前記燃焼域の制御ブロックのごみの層高を検出する層高の検出装置と、前記赤外線撮像装置の撮像データと酸素濃度検出手段の検出データに基づいて前記制御ブロックに供給する燃焼空気量を制御する燃焼コントローラとを具備し、前記燃焼コントローラに、撮像データから得られた温度分布に基づいて各制御ブロックの温度分布と温度平均値とをそれぞれ求める温度分布・帯域判定部と、酸素濃度が所定範囲内となる総供給空気量を求める総空気量演算部と、前記総供給空気量から乾燥域とおき燃焼域の必要空気量を減算して燃焼域に分配する燃焼空気量を求め、燃焼域の制御ブロックにそれぞれ分配する燃焼空気量を、制御ブロックの温度平均値に対応して制御空気量を求めるとともに、前記層高の検出装置による層高検出データに基づいて、層高が一定値未満の各制御ブロックにおける制御空気量を制御する配分空気量演算部とを設けたものである。
【００１２】
上記構成によれば、温度分布・帯域判定部により、赤外線撮像装置の撮像データに基づいて燃焼域の制御ブロックの温度分布と燃焼域の制御ブロックの温度平均値を求め、さらに総空気量演算部により排ガスの酸素濃度から総空気供給量求め、配分空気量演算部によりこの総空気供給量から制御ブロックごとに温度平均値に比例して温度平均値が高いほど多い燃焼空気量を演算して分配するので、過不足の無い適正な燃焼空気量を燃焼域の制御ブロックごとに供給することができる。したがって、ごみを安定して燃焼させることができ、燃焼空気の過不足による未燃分や有害ガスの発生を未然に防止できる。また余分な燃焼空気を供給しなくて済むので、排ガス量が増加することもない。これにより、容量の大きい排ガス処理設備も不要となり、処理薬剤の使用量やメンテナンスの回数を削減することができる。また配分空気量演算部により、層高が一定値未満の各制御ブロックを、総供給空気量を全制御ブロックの数で除算した平均空気量と同じかそれ以下の設定空気量を採用することにより、火格子の焼損やクリンカの発生を防止することができる。
【００１３】
請求項５記載のごみ焼却炉の燃焼制御装置は、請求項４記載の構成において、温度分布・帯域判定部を、撮像データから得られた温度分布に基づいて着火点と燃え切り点とを判定して、乾燥域と燃焼域とおき燃焼域との範囲を特定するように構成したものである。
【００１４】
請求項６記載のごみ焼却炉の燃焼制御装置は、請求項４または５記載の構成において、乾燥域のごみの層高を検出する層高の検出装置を設け、燃焼コントローラに、層高の検出装置の検出データにより乾燥域のごみの層高を一定範囲に保持しつつ、乾燥域のごみ搬送速度とごみ供給量とにより前記着火点を位置制御する着火点制御部を設けたものである。
【００１５】
上記構成によれば、ごみの層高を一定範囲に保持しつつ、ごみの搬送速度とごみ供給量とを着火点制御部により制御して、着火点を位置制御するので、ごみ質が変動しても着火点の変動が小さく、良好にごみを乾燥させて、燃焼域に送り込むことができる。また着火点の変動が小さいため、燃焼域も増減せず、より安定した燃焼が可能となり、さらに着火点の変動が小さいため、制御ブロックにおける燃焼空気量の制御も容易に実施できるとともに、さらに安定した燃焼が可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明に係るストーカ式ごみ焼却炉の燃焼制御装置の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。
【００１７】
図１に示すように、一端側にごみ供給口２が形成されると共に、他端側に灰排出口３が形成された炉本体１の底部には、燃焼状態のごみを攪拌しつつ搬送するとともに下方からの空気により乾燥燃焼させる火格子装置（炉床部）４が配置されている。ごみ供給口２には、ごみホッパ５内のごみを所定量ずつ炉本体１内に供給するごみプッシャ装置（ごみ供給装置）６が配設され、このごみプッシャ装置６は、プッシャシリンダよりプッシャブロックを間欠的に出退することによりごみホッパ５内のごみを定量供給するように構成され、プッシャシリンダに駆動流体を給排出する切換弁を操作するプッシャー操作部６ａが設けられている。
【００１８】
前記炉本体１内では、火格子装置４上で上流側のごみ供給口２から下流側に、乾燥域１１と燃焼域１２とおき燃焼域１３が形成されてごみが焼却処理され、灰や焼却残滓が灰排出口３から排出される。火格子装置４は、上流側から下流側に沿って固定火格子と可動火格子とが幅方向に交互に配置された火格子床を具備し、搬送駆動部４ａにより可動火格子がごみの送り方向に往復移動されてごみや焼却残滓が乾燥域１１から燃焼域１２、おき燃焼域１３に順次送られる。前記火格子床の下部には、ごみの送り方向に複数に分割（図では８分割）された風箱７Ａ〜７Ｈがそれぞれ配置されており、総空気供給装置（メインブロワ）８からメインダクト９に供給された空気が、分岐ダクトから流量調整装置（たとえばダンパ）１０Ａ〜１０Ｈを介して風箱７Ａ〜７Ｈにそれぞれ送られ、前記火格子床を介して炉本体１内の乾燥域１１と燃焼域１２とおき燃焼域１３に供給される。
【００１９】
炉本体１の乾燥域１１の天壁には、乾燥域１１のごみの高さを検出する層高検出手段である層高センサ２１、たとえばレーザレベルセンサが配設されている。また炉本体１の天壁には火格子装置４を斜め上方から撮像する赤外線カメラ（赤外線撮像装置）２２が配置されており、この赤外線カメラ２２のレンズ部には、３〜４μｍの波長のみの近赤外線を通過させるフィルタが装備され、不輝炎からの赤外線放射を除去してごみ層の表面温度を計測できるように構成されている。また炉本体１から排出される排ガスは、炉本体１上部の排ガス通路２３から、廃熱を回収する熱回収器２４および排ガスの温度調整や有害物質、塵埃の除去を行う排ガス処理装置２５を介して排出されるが、たとえば排ガス処理装置２５の濾過式集塵器（バグフィルタ）の出口に、排ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出センサ（酸素濃度検出手段）２６が配置されている。
【００２０】
赤外線カメラ２２の撮像データと酸素濃度検出センサ２６の検出データと層高センサ２１の検出データに基づいて燃焼を制御する燃焼コントローラ３０が設けられており、燃焼コントローラ２３では、燃焼域１２の空気量制御と、乾燥域１１の着火点制御とが行われる。
【００２１】
前記燃焼コントローラ３０は、赤外線カメラ２２の撮像データを、たとえば図２に示すように濃色ほど高温の温度分布データに加工する前処理を行う画像処理部３１が設けられている。またこの画像処理部３１のデータを温度分布データに加工し、さらに図３に示す着火点Ｉと燃え切り点Ｅとを判定して乾燥域１１と燃焼域１２とおき燃焼域１３との範囲を特定する温度分布・帯域判定部３２が設けられている。この温度分布・帯域判定部３２では、図４（ａ）に示すように、ごみ供給口２から見て温度線Ｔｂ（閾値）以上である面積内に、着火点Ｉとなる横断線ＩＬを横断させて、横断線ＩＬと温度線Ｔｂで囲まれた面積Ａｍ１が所定の閾値Ａｄとなるように横断線ＩＬを配置し、これにより着火点Ｉを決定する。また図４（ｂ）に示すように、同様に灰排出口３から見て、温度線Ｔａ（閾値）以上の面積内に、燃え切り点Ｅとなる横断線ＥＬを横断させ、横断線ＥＬと温度線Ｔａとで囲まれた面積Ａｍ２と閾値Ａａとなるように横断線ＩＬを配置し、これにより燃え切り点Ｅを決定する。
【００２２】
また燃焼コントローラ３０には、酸素濃度検出センサ２６の検出データに基づいて総空気供給量を求める総空気量演算部３３が設けられている。この総空気量演算部３３では、排ガスの酸素濃度が一定レベル（所定範囲内）となるように、ごみの投入量や燃焼速度、ごみ質に応じて必要な総空気供給量が求められる。
【００２３】
この総空気量演算部３３により求められた総空気供給量のデータに基づいて、総空気供給制御部３４から総空気供給装置８に制御信号が出力され、乾燥域１１と燃焼域１２とおき燃焼域１３に必要な空気が供給される。
【００２４】
また火格子装置４の火格子床は、空気供給量が独自に調整可能な風箱７Ａ〜７Ｈに対応して８つの制御ブロック２０Ａ〜２０Ｈに区分されており、制御コントローラ３０には、各帯域ごとに必要な空気量を求め、さらに乾燥域１１の制御ブロック２０Ａ，２０Ｂと、燃焼域１２の制御ブロック２０Ｃ〜２０Ｆと、おき燃焼域１３の制御ブロック２０Ｇ，２０Ｈに供給する空気量を求める分配空気量演算部３５が設けられている。この分配空気量演算部３５では、総空気供給量のデータから乾燥域１１とおき燃焼域１３に必要な空気量を減算して、燃焼域１２に供給する燃焼空気量を求める。そして帯域・温度分布判定部３２のデータから燃焼域１２に対応する制御ブロック２０Ｃ〜２０Ｆの温度平均値を読み取り、この制御ブロック２０Ｃ〜２０Ｆの温度平均値と、燃焼空気量に基づいて、温度平均値が高い制御ブロック２０Ｃ〜２０Ｆには多くの燃焼空気を配分して酸素不足が生じないように、温度平均値に比例する演算式により各制御ブロック２０Ｃ〜２０Ｆに配分する空気量（制御空気量）が求められる。
【００２５】
たとえば制御ブロック２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆの温度平均値Ｔｃ，Ｔｄ，Ｔｅ，Ｔｆとし、総燃焼空気量を１０とした場合の配分比率を表１に示す。
【００２６】
【表１】
ここでは、制御ブロック２０Ｃ〜２０Ｆにおける温度平均値の大小により分配量を決定したが、温度平均値の温度差の比率を考慮して空気配分比率を演算することもできる。
【００２７】
また乾燥域１１およびおき燃焼域１３での空気量も、上記燃焼域１２と同じく、平均温度値の大小または温度差の比率を考慮して、各域への総空気量が分配される。
【００２８】
さらに燃焼コントローラ３０には、着火点Ｉの位置を制御する着火点制御部３７が設けられている。この着火点制御部３７は、乾燥域１１のごみの層高を一定に保持しつつ、温度分布・帯域判定部３２で温度分布から判断される着火点Ｉを一定の許容範囲に保持するために、層高検出センサ２１の検出データと温度分布・帯域判定部３２の着火点Ｉの位置データに基づいて、ごみ搬送制御部３８を介してごみ搬送装置である火格子装置４の搬送駆動部４ａと、ごみ供給制御部３９を介してプッシャ駆動部４ｃとをＰＩＤ制御する。
【００２９】
またこの着火点Ｉの位置は、たとえば乾燥制御ブロック２０Ｂと制御ブロック２０Ｃとの境界位置を中心として許容範囲が設定されるのが望ましい。これは燃え切り点Ｅも同様であるが、着火点Ｉが制御ブロックすなわち風箱の中間位置であれば、乾燥域１１の乾燥用空気と燃焼域１２の燃焼用空気とを混在して空気量を計算する必要があるためである。もし、制御ブロック２０Ａ〜２０Ｇの中間位置に着火点Ｉまたは燃え切り点Ｅが存在する場合には、乾燥域と燃焼域、または燃焼域とおき燃焼域の面積の大きい側をその区域に属するとしてもよいし、あるいは面積比率に対応して乾燥用空気と燃焼用空気、燃焼用空気とおき燃焼用空気とを混合し供給してもよい。特に燃え切り点Ｅのある制御ブロックは燃焼域１２とすることにより、供給される空気量が多くなり未燃物が残るのを防止することもできる。
【００３０】
上記実施の形態によれば、着火点制御部３７により、層高検出センサ２１の検出データと温度分布・帯域判定部３２の着火点Ｉの位置データに基づいて、搬送駆動部４ａによるごみの搬送速度と、プッシャ駆動部４ｃによるごみの供給量とをＰＩＤ制御し、乾燥域１１のごみの層高を一定に保持しつつ、着火点Ｉを一定の許容範囲に保持するので、ごみ質が変動しても、乾燥域１１を一定範囲に保持できて燃焼域１２に影響を与えることがなく、安定した乾燥と燃焼とが可能となる。また着火点Ｉを制御ブロックの境界線付近に保持することにより、制御ブロックにおける空気供給量を容易に設定することができ、より安定した乾燥と燃焼が可能となる。
【００３１】
さらに、赤外線カメラ２２による画像から得られる温度分布により、燃焼域１２の制御ブロック２０Ｃ〜２０Ｆごとの温度平均値を求め、分配空気量演算部３５により温度平均値が高いほど多くの燃焼空気を供給するので、燃焼空気が必要とされる高温部に十分の空気を供給することができ、安定した燃焼が可能となる。したがって、従来のように、高温の部位が空気不足になって煤などの未燃分や有害ガスを発生することもなく、燃焼を安定して継続させることができる。
【００３２】
さらにまた、おき燃焼域１３でも同様に、制御ブロックに分けて空気供給量を制御することにより、さらに安定したおき燃焼が可能となる。
なお、上記実施の形態では、ごみの送り方向に沿って帯域を区画し、制御ブロックを形成したが、大型のごみ焼却炉では、それに加えて図６に示すように、幅方向に複数に分割して制御ブロック列２０α〜２０δを形成し、制御ブロック２０Ｃ〜２０Ｆを制御ブロック列２０α〜２０δで分割したそれぞれのブロックへの空気量を独自に制御するように構成することもできる。
【００３３】
また、制御ブロックにおける空気量の分配調整による燃焼制御は、火格子の焼損やクリンカの発生を防ぐために、火格子上のごみ層厚が一定値以上ある場合に実施する。
【００３４】
この場合、図１に示す層高センサ２１や、それとは別に設置した層高センサ、火格子下部からの通風抵抗を検出して層高を推定する層高検出装置などを使用して、燃焼域やおき燃焼域も層高の計測対象とし、これら燃焼域やおき燃焼域の層高検出データを分配空気量演算装置３５に入力する。これら層高検出データに基づいて層高が低い火格子（風箱）の燃焼空気の供給量を、総空気供給量を全風箱数で割った平均空気量もしくは平均空気量以下の設定空気量とし、温度分布の温度平均値から定まる空気分配比率による制御空気量と比較して、前記設定空気量が大きい場合や等しい場合には前記空気分配比率による制御空気量を採用し、小さい場合にはその差分を他の風箱に平均的に振り分けるなどの処理を行う。これにより、各領域での適正な乾燥、燃焼、おき燃焼の各プロセスをそれぞれ完了することができ、排ガス量の低減、ごみの完全燃焼を実現できる。
【００３５】
また乾燥域１１、燃焼域１２およびおき燃焼域１３にそれぞれ分配される総空気量は、各域１１〜１３を構成する風箱Ａ１，Ａ２，Ａ３・・Ａｍごとに更に次のように分配してもよい。たとえばそれらの風箱上にある火格子上の温度平均値を、前記風箱Ａ１，Ａ２，Ａ３・・Ａｍに対応して、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３・・Ｔｍとし、各風箱への分配空気量を下記の式により制御する。
【００３６】
各域の風箱Ａｎの分配空気量＝（乾燥）域に分配される総空気量）×α／Ｔｎ
但し、ｎ＝１，２・・ｍ
係数αは、α×（１／Ｔ１＋１／Ｔ２＋１／Ｔ３＋・・１／Ｔｍ）＝１
これにより、温度平均値Ｔが他の風箱上の火格子における温度平均値と比較して、高ければ高いほど分配空気量が減り、逆に低ければ低いほど分配空気量が増えることになる。
【００３７】
乾燥域１１で上記の分配空気量の調整を行うことにより、乾燥の均一性が向上し、後段の燃焼域、おき燃焼域での燃焼の均一性が向上する。また燃焼域１２で上記の分配空気量の調整を行うことにより、燃焼の均一性が向上し、おき燃焼域での燃焼の均一性が向上し、さらに排ガス量の低減が実現できる。また、おき燃焼域１３で上記の分配空気量の調整を行うことにより、おき燃焼の均一性が向上される。もちろん、各域１１〜１３での総空気量の分配を２つまたはすべての域１１〜１３で行うこともできる。
【００３８】
さらに、上記各域１１〜１３での総空気量の分配を、火格子上のごみ層厚が一定値以上ある場合に実施するが、火格子上のごみ層厚と関係なく実施することもできる。
【００３９】
【発明の効果】
以上に述べたごとく請求項１記載の発明によれば、制御ブロックごとに温度分布を計測し、温度分布から制御ブロックごとの温度平均値に応じて、燃焼域に必要な燃焼空気量を分配するので、過不足の無い適正な燃焼空気量を制御ブロックに供給することができる。したがって、燃焼空気量の過不足の無い状態で安定して燃焼させることができ、燃焼空気の過不足による未燃分や有害ガスの発生を未然に防止でき、また余分な燃焼空気を供給しなくて済むので、排ガス量が増加することもない。これにより、容量の大きい排ガス処理設備も不要となり、処理薬剤の使用量やメンテナンスの回数を削減することができる。また層高が一定値未満の各制御ブロックを、総供給空気量を全制御ブロックの数で除算した平均空気量と同じかそれ以下の設定空気量を採用することにより、火格子の焼損やクリンカの発生を防止することができる。
【００４０】
請求項３記載のごみ焼却炉の燃焼制御方法によれば、乾燥域のごみの層高を一定範囲に保持しつつ、ごみの搬送速度とごみ供給量とを制御して、着火点を位置制御するので、ごみ質が変動しても着火点の変動が少なく、良好にごみを乾燥させて、燃焼域に送り込むことができる。また着火点が変動しないので、燃焼域も増減せず、より安定した燃焼が可能となり、さらに制御ブロックにおける着火点の変動が小さいため、燃焼空気量の制御も容易に実施できるとともに、さらに安定した燃焼が可能となる。
【００４１】
請求項４記載のごみ焼却炉の燃焼制御装置によれば、温度分布・帯域判定部により、赤外線撮像装置の撮像データに基づいて燃焼域の制御ブロックの温度分布と燃焼域の制御ブロックの温度平均値を求め、さらに総空気量演算部により排ガスの酸素濃度から総空気供給量求め、配分空気量演算部によりこの総空気供給量から制御ブロックごとに温度平均値に比例して温度平均値が高いほど多い燃焼空気量を演算して分配するので、過不足の無い適正な燃焼空気量を燃焼域の制御ブロックごとに供給することができる。したがって、ごみを安定して燃焼させることができ、燃焼空気の過不足による未燃分や有害ガスの発生を未然に防止できる。また余分な燃焼空気を供給しなくて済むので、排ガス量が増加することもない。これにより、容量の大きい排ガス処理設備も不要となり、処理薬剤の使用量やメンテナンスの回数を削減することができる。また配分空気量演算部により、層高が一定値未満の各制御ブロックを、総供給空気量を全制御ブロックの数で除算した平均空気量と同じかそれ以下の設定空気量を採用することにより、火格子の焼損やクリンカの発生を防止することができる。
【００４２】
請求項６記載のごみ焼却炉の燃焼制御装置によれば、ごみの層高を一定範囲に保持しつつ、ごみの搬送速度とごみ供給量とを着火点制御部により制御して、着火点を位置制御するので、ごみ質が変動しても着火点の変動が小さく、良好にごみを乾燥させて、燃焼域に送り込むことができる。また着火点の変動が小さいため、燃焼域も増減せず、より安定した燃焼が可能となり、さらに着火点の変動が小さいため、制御ブロックにおける燃焼空気量の制御も容易に実施できるとともに、さらに安定した燃焼が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るごみ焼却炉の実施の形態を示す構成図である。
【図２】 同赤外線撮像装置による炉内の温度分布を示す画像図である。
【図３】 同乾燥域、燃焼域、おき燃焼域を示す画像図である。
【図４】 （ａ）は着火点を判定するための説明図、（ｂ）は燃え切り点を判定するための説明図である。
【図５】 同制御する制御ブロックを示す画像図である。
【図６】 同制御ブロックの他の実施の形態を示す画像図である。
【符号の説明】
Ｉ 着火点
Ｅ 燃え切り点
１ 炉本体
２ ごみ供給口
３ 灰排出口
４ 火格子装置
４ａ 火格子床
４ｂ 搬送駆動部
６ ごみプッシャ装置
７Ａ〜７Ｈ 風箱
８ 総空気供給装置
９ メインダクト
１０Ａ〜１０Ｈ 流量調整装置
１１ 乾燥域
１２ 燃焼域
１３ おき燃焼域
２０Ａ〜２０Ｈ 制御ブロック
２１ 層高センサ
２２ 赤外線カメラ
２３ 排ガス通路
２４ 熱回収装置
２５ 排ガス処理装置
２６ 酸素濃度検出センサ
３０ 燃焼コントローラ
３１ 画像処理部
３２ 温度分布・帯域判定部
３３ 総空気量演算部
３４ 総空気供給制御部
３５ 分配空気量演算部
３６ 空気調整装置制御部
３７ 着火点制御部
３８ ごみ搬送制御部
３９ ごみ供給制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ストーカ式ごみ焼却炉における燃焼制御方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ストーカ式ごみ焼却炉において、たとえば特開平８−９４０５５号には、撮像手段によりごみの燃焼状態を撮影し、この画像データから火炎域を抽出するとともにＲＧＢに色分解し、各画素毎のＲ色とＧ色の強度比から高温領域の面積を抽出し、高温域の面積と風箱への燃焼空気量が反比例するように燃焼空気の供給総量を調節し、さらに画像データの火炎領域から求められた燃え切り位置に基づいて、風箱の燃焼空気量の供給比率を調整するものが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来構成では、高温域の面積が大きくなるほど、燃焼が活発化して過剰空気による吹き抜けや火格子の焼損を防ぐために、燃焼空気の供給総量を減少させ、反対に高温域の面積が小さくなるほど、燃焼が低下して不完全燃焼が生じるのを防ぐために燃焼空気の供給総量を増加させている。
【０００４】
また燃焼帯で、前後に分離された風箱への空気供給比率を、燃焼面積の比率で供給している。
このため、高温燃焼域が広い場合に、燃焼空気の供給量を減少させると、燃焼が抑制されるものの、燃焼が不安定な還元燃焼となって、煤などの未燃分が増加するとともに一酸化炭素ガスなどの有害ガスが発生しやすくなる。また高温域の面積が小さい場合に、燃焼空気の供給総量を増加させると、一時的に炉内の温度低下が生じて燃焼むらが生じやすいという問題があった。また、一般的にごみ焼却炉では、部分的な燃焼のバラツキがあるため、必要な理論空気量よりも多い空気量が供給されており、全体として排ガスの総排出量が増加して、排ガス処理設備への負担が大きくなり、容量の大きい排ガス処理設備が必要であったり、処理薬剤の使用量やメンテナンスの回数が増加するという問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題点を解決して、燃焼状態に対応して適正な量の燃焼空気を供給し安定した燃焼を実現できるとともに、排ガス量の削減が図れるごみ焼却炉の燃焼制御方法および装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載のごみ焼却炉の燃焼制御方法は、炉床部を赤外線撮像装置により撮像し、炉内から排出される排ガスの酸素濃度を検出し、前記酸素濃度が所定範囲内となる総供給空気量を求めるとともに、該総供給空気量から乾燥域とおき燃焼域の必要空気量を減算して、燃焼域に必要な燃焼空気量を求め、少なくとも燃焼域を、燃焼空気量を制御可能な複数の制御ブロックに分離し、前記赤外線撮像装置の撮像データから各制御ブロックの温度分布を求めるとともに前記温度分布から各制御ブロックの温度平均値を求め、少なくとも燃焼域のごみの層高を検出し、燃焼域の前記各制御ブロックの温度平均値に対応して、燃焼域に必要な燃焼空気量を、温度平均値が高い制御ブロックほど多く分配する制御空気量を求め、層高検出データに基づいて、層高が一定値以上の各制御ブロックは前記制御空気量を採用し、層高が一定値未満の各制御ブロックは、前記制御空気量と、前記総供給空気量を全制御ブロックの数で除算した平均空気量と同じかそれ以下の設定空気量とを比較して、前記制御空気量が前記設定空気量と等しいかまたは小さい時には制御空気量を採用し、前記制御空気量が前記設定空気量より大きい時には設定空気量を採用するものである。
【０００７】
上記構成によれば、制御ブロックごとに温度分布を計測し、温度分布から制御ブロックごとの温度平均値に応じて、燃焼域に必要な燃焼空気量を分配するので、過不足の無い適正な燃焼空気量を制御ブロックに供給することができる。したがって、燃焼空気量の過不足の無い状態で安定して燃焼させることができ、燃焼空気の過不足による未燃分や有害ガスの発生を未然に防止でき、また余分な燃焼空気を供給しなくて済むので、排ガス量が増加することもない。これにより、容量の大きい排ガス処理設備も不要となり、処理薬剤の使用量やメンテナンスの回数を削減することができる。また層高が一定値未満の各制御ブロックを、総供給空気量を全制御ブロックの数で除算した平均空気量と同じかそれ以下の設定空気量を採用することにより、火格子の焼損やクリンカの発生を防止することができる。
【０００８】
請求項２記載のごみ焼却炉の燃焼制御方法は、請求項１の方法において、撮像データにより得られた炉床部の温度分布に基づいて着火点と燃え切り点とを判定し、前記着火点と燃え切り点とにより乾燥域と燃焼域とおき燃焼域との範囲を特定するものである。
【０００９】
請求項３記載のごみ焼却炉の燃焼制御方法は、請求項１または２記載の方法において、乾燥域のごみの層高を検出し、該乾燥域のごみの層高を一定範囲に保持しつつ、乾燥域のごみの搬送速度と、炉内へのごみの供給量とにより着火点の位置制御するものである。
【００１０】
上記構成によれば、乾燥域のごみの層高を一定範囲に保持しつつ、ごみの搬送速度とごみ供給量とを制御して、着火点を位置制御するので、ごみ質が変動しても着火点の変動が少なく、良好にごみを乾燥させて、燃焼域に送り込むことができる。また着火点が変動しないので、燃焼域も増減せず、より安定した燃焼が可能となり、さらに制御ブロックにおける着火点の変動が小さいため、燃焼空気量の制御も容易に実施できるとともに、さらに安定した燃焼が可能となる。
【００１１】
請求項４記載のごみ焼却炉の燃焼制御装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載のごみ焼却炉の燃焼制御方法を実施するためのごみ焼却炉の燃焼制御装置であって、炉床部を撮像する赤外線撮像装置と、炉内から排出される排ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、少なくとも燃焼域に区画して形成され燃焼空気量の供給量を制御可能な複数の制御ブロックと、前記燃焼域の制御ブロックのごみの層高を検出する層高の検出装置と、前記赤外線撮像装置の撮像データと酸素濃度検出手段の検出データに基づいて前記制御ブロックに供給する燃焼空気量を制御する燃焼コントローラとを具備し、前記燃焼コントローラに、撮像データから得られた温度分布に基づいて各制御ブロックの温度分布と温度平均値とをそれぞれ求める温度分布・帯域判定部と、酸素濃度が所定範囲内となる総供給空気量を求める総空気量演算部と、前記総供給空気量から乾燥域とおき燃焼域の必要空気量を減算して燃焼域に分配する燃焼空気量を求め、燃焼域の制御ブロックにそれぞれ分配する燃焼空気量を、制御ブロックの温度平均値に対応して制御空気量を求めるとともに、前記層高の検出装置による層高検出データに基づいて、層高が一定値未満の各制御ブロックにおける制御空気量を制御する配分空気量演算部とを設けたものである。
【００１２】
上記構成によれば、温度分布・帯域判定部により、赤外線撮像装置の撮像データに基づいて燃焼域の制御ブロックの温度分布と燃焼域の制御ブロックの温度平均値を求め、さらに総空気量演算部により排ガスの酸素濃度から総空気供給量求め、配分空気量演算部によりこの総空気供給量から制御ブロックごとに温度平均値に比例して温度平均値が高いほど多い燃焼空気量を演算して分配するので、過不足の無い適正な燃焼空気量を燃焼域の制御ブロックごとに供給することができる。したがって、ごみを安定して燃焼させることができ、燃焼空気の過不足による未燃分や有害ガスの発生を未然に防止できる。また余分な燃焼空気を供給しなくて済むので、排ガス量が増加することもない。これにより、容量の大きい排ガス処理設備も不要となり、処理薬剤の使用量やメンテナンスの回数を削減することができる。また配分空気量演算部により、層高が一定値未満の各制御ブロックを、総供給空気量を全制御ブロックの数で除算した平均空気量と同じかそれ以下の設定空気量を採用することにより、火格子の焼損やクリンカの発生を防止することができる。
【００１３】
請求項５記載のごみ焼却炉の燃焼制御装置は、請求項４記載の構成において、温度分布・帯域判定部を、撮像データから得られた温度分布に基づいて着火点と燃え切り点とを判定して、乾燥域と燃焼域とおき燃焼域との範囲を特定するように構成したものである。
【００１４】
請求項６記載のごみ焼却炉の燃焼制御装置は、請求項４または５記載の構成において、乾燥域のごみの層高を検出する層高の検出装置を設け、燃焼コントローラに、層高の検出装置の検出データにより乾燥域のごみの層高を一定範囲に保持しつつ、乾燥域のごみ搬送速度とごみ供給量とにより前記着火点を位置制御する着火点制御部を設けたものである。
【００１５】
上記構成によれば、ごみの層高を一定範囲に保持しつつ、ごみの搬送速度とごみ供給量とを着火点制御部により制御して、着火点を位置制御するので、ごみ質が変動しても着火点の変動が小さく、良好にごみを乾燥させて、燃焼域に送り込むことができる。また着火点の変動が小さいため、燃焼域も増減せず、より安定した燃焼が可能となり、さらに着火点の変動が小さいため、制御ブロックにおける燃焼空気量の制御も容易に実施できるとともに、さらに安定した燃焼が可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明に係るストーカ式ごみ焼却炉の燃焼制御装置の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。
【００１７】
図１に示すように、一端側にごみ供給口２が形成されると共に、他端側に灰排出口３が形成された炉本体１の底部には、燃焼状態のごみを攪拌しつつ搬送するとともに下方からの空気により乾燥燃焼させる火格子装置（炉床部）４が配置されている。ごみ供給口２には、ごみホッパ５内のごみを所定量ずつ炉本体１内に供給するごみプッシャ装置（ごみ供給装置）６が配設され、このごみプッシャ装置６は、プッシャシリンダよりプッシャブロックを間欠的に出退することによりごみホッパ５内のごみを定量供給するように構成され、プッシャシリンダに駆動流体を給排出する切換弁を操作するプッシャー操作部６ａが設けられている。
【００１８】
前記炉本体１内では、火格子装置４上で上流側のごみ供給口２から下流側に、乾燥域１１と燃焼域１２とおき燃焼域１３が形成されてごみが焼却処理され、灰や焼却残滓が灰排出口３から排出される。火格子装置４は、上流側から下流側に沿って固定火格子と可動火格子とが幅方向に交互に配置された火格子床を具備し、搬送駆動部４ａにより可動火格子がごみの送り方向に往復移動されてごみや焼却残滓が乾燥域１１から燃焼域１２、おき燃焼域１３に順次送られる。前記火格子床の下部には、ごみの送り方向に複数に分割（図では８分割）された風箱７Ａ〜７Ｈがそれぞれ配置されており、総空気供給装置（メインブロワ）８からメインダクト９に供給された空気が、分岐ダクトから流量調整装置（たとえばダンパ）１０Ａ〜１０Ｈを介して風箱７Ａ〜７Ｈにそれぞれ送られ、前記火格子床を介して炉本体１内の乾燥域１１と燃焼域１２とおき燃焼域１３に供給される。
【００１９】
炉本体１の乾燥域１１の天壁には、乾燥域１１のごみの高さを検出する層高検出手段である層高センサ２１、たとえばレーザレベルセンサが配設されている。また炉本体１の天壁には火格子装置４を斜め上方から撮像する赤外線カメラ（赤外線撮像装置）２２が配置されており、この赤外線カメラ２２のレンズ部には、３〜４μｍの波長のみの近赤外線を通過させるフィルタが装備され、不輝炎からの赤外線放射を除去してごみ層の表面温度を計測できるように構成されている。また炉本体１から排出される排ガスは、炉本体１上部の排ガス通路２３から、廃熱を回収する熱回収器２４および排ガスの温度調整や有害物質、塵埃の除去を行う排ガス処理装置２５を介して排出されるが、たとえば排ガス処理装置２５の濾過式集塵器（バグフィルタ）の出口に、排ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出センサ（酸素濃度検出手段）２６が配置されている。
【００２０】
赤外線カメラ２２の撮像データと酸素濃度検出センサ２６の検出データと層高センサ２１の検出データに基づいて燃焼を制御する燃焼コントローラ３０が設けられており、燃焼コントローラ２３では、燃焼域１２の空気量制御と、乾燥域１１の着火点制御とが行われる。
【００２１】
前記燃焼コントローラ３０は、赤外線カメラ２２の撮像データを、たとえば図２に示すように濃色ほど高温の温度分布データに加工する前処理を行う画像処理部３１が設けられている。またこの画像処理部３１のデータを温度分布データに加工し、さらに図３に示す着火点Ｉと燃え切り点Ｅとを判定して乾燥域１１と燃焼域１２とおき燃焼域１３との範囲を特定する温度分布・帯域判定部３２が設けられている。この温度分布・帯域判定部３２では、図４（ａ）に示すように、ごみ供給口２から見て温度線Ｔｂ（閾値）以上である面積内に、着火点Ｉとなる横断線ＩＬを横断させて、横断線ＩＬと温度線Ｔｂで囲まれた面積Ａｍ１が所定の閾値Ａｄとなるように横断線ＩＬを配置し、これにより着火点Ｉを決定する。また図４（ｂ）に示すように、同様に灰排出口３から見て、温度線Ｔａ（閾値）以上の面積内に、燃え切り点Ｅとなる横断線ＥＬを横断させ、横断線ＥＬと温度線Ｔａとで囲まれた面積Ａｍ２と閾値Ａａとなるように横断線ＩＬを配置し、これにより燃え切り点Ｅを決定する。
【００２２】
また燃焼コントローラ３０には、酸素濃度検出センサ２６の検出データに基づいて総空気供給量を求める総空気量演算部３３が設けられている。この総空気量演算部３３では、排ガスの酸素濃度が一定レベル（所定範囲内）となるように、ごみの投入量や燃焼速度、ごみ質に応じて必要な総空気供給量が求められる。
【００２３】
この総空気量演算部３３により求められた総空気供給量のデータに基づいて、総空気供給制御部３４から総空気供給装置８に制御信号が出力され、乾燥域１１と燃焼域１２とおき燃焼域１３に必要な空気が供給される。
【００２４】
また火格子装置４の火格子床は、空気供給量が独自に調整可能な風箱７Ａ〜７Ｈに対応して８つの制御ブロック２０Ａ〜２０Ｈに区分されており、制御コントローラ３０には、各帯域ごとに必要な空気量を求め、さらに乾燥域１１の制御ブロック２０Ａ，２０Ｂと、燃焼域１２の制御ブロック２０Ｃ〜２０Ｆと、おき燃焼域１３の制御ブロック２０Ｇ，２０Ｈに供給する空気量を求める分配空気量演算部３５が設けられている。この分配空気量演算部３５では、総空気供給量のデータから乾燥域１１とおき燃焼域１３に必要な空気量を減算して、燃焼域１２に供給する燃焼空気量を求める。そして帯域・温度分布判定部３２のデータから燃焼域１２に対応する制御ブロック２０Ｃ〜２０Ｆの温度平均値を読み取り、この制御ブロック２０Ｃ〜２０Ｆの温度平均値と、燃焼空気量に基づいて、温度平均値が高い制御ブロック２０Ｃ〜２０Ｆには多くの燃焼空気を配分して酸素不足が生じないように、温度平均値に比例する演算式により各制御ブロック２０Ｃ〜２０Ｆに配分する空気量（制御空気量）が求められる。
【００２５】
たとえば制御ブロック２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆの温度平均値Ｔｃ，Ｔｄ，Ｔｅ，Ｔｆとし、総燃焼空気量を１０とした場合の配分比率を表１に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】
また乾燥域１１およびおき燃焼域１３での空気量も、上記燃焼域１２と同じく、平均温度値の大小または温度差の比率を考慮して、各域への総空気量が分配される。
【００２８】
さらに燃焼コントローラ３０には、着火点Ｉの位置を制御する着火点制御部３７が設けられている。この着火点制御部３７は、乾燥域１１のごみの層高を一定に保持しつつ、温度分布・帯域判定部３２で温度分布から判断される着火点Ｉを一定の許容範囲に保持するために、層高検出センサ２１の検出データと温度分布・帯域判定部３２の着火点Ｉの位置データに基づいて、ごみ搬送制御部３８を介してごみ搬送装置である火格子装置４の搬送駆動部４ａと、ごみ供給制御部３９を介してプッシャ駆動部４ｃとをＰＩＤ制御する。
【００２９】
またこの着火点Ｉの位置は、たとえば乾燥制御ブロック２０Ｂと制御ブロック２０Ｃとの境界位置を中心として許容範囲が設定されるのが望ましい。これは燃え切り点Ｅも同様であるが、着火点Ｉが制御ブロックすなわち風箱の中間位置であれば、乾燥域１１の乾燥用空気と燃焼域１２の燃焼用空気とを混在して空気量を計算する必要があるためである。もし、制御ブロック２０Ａ〜２０Ｇの中間位置に着火点Ｉまたは燃え切り点Ｅが存在する場合には、乾燥域と燃焼域、または燃焼域とおき燃焼域の面積の大きい側をその区域に属するとしてもよいし、あるいは面積比率に対応して乾燥用空気と燃焼用空気、燃焼用空気とおき燃焼用空気とを混合し供給してもよい。特に燃え切り点Ｅのある制御ブロックは燃焼域１２とすることにより、供給される空気量が多くなり未燃物が残るのを防止することもできる。
【００３０】
上記実施の形態によれば、着火点制御部３７により、層高検出センサ２１の検出データと温度分布・帯域判定部３２の着火点Ｉの位置データに基づいて、搬送駆動部４ａによるごみの搬送速度と、プッシャ駆動部４ｃによるごみの供給量とをＰＩＤ制御し、乾燥域１１のごみの層高を一定に保持しつつ、着火点Ｉを一定の許容範囲に保持するので、ごみ質が変動しても、乾燥域１１を一定範囲に保持できて燃焼域１２に影響を与えることがなく、安定した乾燥と燃焼とが可能となる。また着火点Ｉを制御ブロックの境界線付近に保持することにより、制御ブロックにおける空気供給量を容易に設定することができ、より安定した乾燥と燃焼が可能となる。
【００３１】
さらに、赤外線カメラ２２による画像から得られる温度分布により、燃焼域１２の制御ブロック２０Ｃ〜２０Ｆごとの温度平均値を求め、分配空気量演算部３５により温度平均値が高いほど多くの燃焼空気を供給するので、燃焼空気が必要とされる高温部に十分の空気を供給することができ、安定した燃焼が可能となる。したがって、従来のように、高温の部位が空気不足になって煤などの未燃分や有害ガスを発生することもなく、燃焼を安定して継続させることができる。
【００３２】
さらにまた、おき燃焼域１３でも同様に、制御ブロックに分けて空気供給量を制御することにより、さらに安定したおき燃焼が可能となる。
なお、上記実施の形態では、ごみの送り方向に沿って帯域を区画し、制御ブロックを形成したが、大型のごみ焼却炉では、それに加えて図６に示すように、幅方向に複数に分割して制御ブロック列２０α〜２０δを形成し、制御ブロック２０Ｃ〜２０Ｆを制御ブロック列２０α〜２０δで分割したそれぞれのブロックへの空気量を独自に制御するように構成することもできる。
【００３３】
また、制御ブロックにおける空気量の分配調整による燃焼制御は、火格子の焼損やクリンカの発生を防ぐために、火格子上のごみ層厚が一定値以上ある場合に実施する。
【００３４】
この場合、図１に示す層高センサ２１や、それとは別に設置した層高センサ、火格子下部からの通風抵抗を検出して層高を推定する層高検出装置などを使用して、燃焼域やおき燃焼域も層高の計測対象とし、これら燃焼域やおき燃焼域の層高検出データを分配空気量演算装置３５に入力する。これら層高検出データに基づいて層高が低い火格子（風箱）の燃焼空気の供給量を、総空気供給量を全風箱数で割った平均空気量もしくは平均空気量以下の設定空気量とし、温度分布の温度平均値から定まる空気分配比率による制御空気量と比較して、前記設定空気量が大きい場合や等しい場合には前記空気分配比率による制御空気量を採用し、小さい場合にはその差分を他の風箱に平均的に振り分けるなどの処理を行う。これにより、各領域での適正な乾燥、燃焼、おき燃焼の各プロセスをそれぞれ完了することができ、排ガス量の低減、ごみの完全燃焼を実現できる。
【００３５】
また乾燥域１１、燃焼域１２およびおき燃焼域１３にそれぞれ分配される総空気量は、各域１１〜１３を構成する風箱Ａ１，Ａ２，Ａ３・・Ａｍごとに更に次のように分配してもよい。たとえばそれらの風箱上にある火格子上の温度平均値を、前記風箱Ａ１，Ａ２，Ａ３・・Ａｍに対応して、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３・・Ｔｍとし、各風箱への分配空気量を下記の式により制御する。
【００３６】
各域の風箱Ａｎの分配空気量＝（乾燥）域に分配される総空気量）×α／Ｔｎ
但し、ｎ＝１，２・・ｍ
係数αは、α×（１／Ｔ１＋１／Ｔ２＋１／Ｔ３＋・・１／Ｔｍ）＝１
これにより、温度平均値Ｔが他の風箱上の火格子における温度平均値と比較して、高ければ高いほど分配空気量が減り、逆に低ければ低いほど分配空気量が増えることになる。
【００３７】
乾燥域１１で上記の分配空気量の調整を行うことにより、乾燥の均一性が向上し、後段の燃焼域、おき燃焼域での燃焼の均一性が向上する。また燃焼域１２で上記の分配空気量の調整を行うことにより、燃焼の均一性が向上し、おき燃焼域での燃焼の均一性が向上し、さらに排ガス量の低減が実現できる。また、おき燃焼域１３で上記の分配空気量の調整を行うことにより、おき燃焼の均一性が向上される。もちろん、各域１１〜１３での総空気量の分配を２つまたはすべての域１１〜１３で行うこともできる。
【００３８】
さらに、上記各域１１〜１３での総空気量の分配を、火格子上のごみ層厚が一定値以上ある場合に実施するが、火格子上のごみ層厚と関係なく実施することもできる。
【００３９】
【発明の効果】
以上に述べたごとく請求項１記載の発明によれば、制御ブロックごとに温度分布を計測し、温度分布から制御ブロックごとの温度平均値に応じて、燃焼域に必要な燃焼空気量を分配するので、過不足の無い適正な燃焼空気量を制御ブロックに供給することができる。したがって、燃焼空気量の過不足の無い状態で安定して燃焼させることができ、燃焼空気の過不足による未燃分や有害ガスの発生を未然に防止でき、また余分な燃焼空気を供給しなくて済むので、排ガス量が増加することもない。これにより、容量の大きい排ガス処理設備も不要となり、処理薬剤の使用量やメンテナンスの回数を削減することができる。また層高が一定値未満の各制御ブロックを、総供給空気量を全制御ブロックの数で除算した平均空気量と同じかそれ以下の設定空気量を採用することにより、火格子の焼損やクリンカの発生を防止することができる。
【００４０】
請求項３記載のごみ焼却炉の燃焼制御方法によれば、乾燥域のごみの層高を一定範囲に保持しつつ、ごみの搬送速度とごみ供給量とを制御して、着火点を位置制御するので、ごみ質が変動しても着火点の変動が少なく、良好にごみを乾燥させて、燃焼域に送り込むことができる。また着火点が変動しないので、燃焼域も増減せず、より安定した燃焼が可能となり、さらに制御ブロックにおける着火点の変動が小さいため、燃焼空気量の制御も容易に実施できるとともに、さらに安定した燃焼が可能となる。
【００４１】
請求項４記載のごみ焼却炉の燃焼制御装置によれば、温度分布・帯域判定部により、赤外線撮像装置の撮像データに基づいて燃焼域の制御ブロックの温度分布と燃焼域の制御ブロックの温度平均値を求め、さらに総空気量演算部により排ガスの酸素濃度から総空気供給量求め、配分空気量演算部によりこの総空気供給量から制御ブロックごとに温度平均値に比例して温度平均値が高いほど多い燃焼空気量を演算して分配するので、過不足の無い適正な燃焼空気量を燃焼域の制御ブロックごとに供給することができる。したがって、ごみを安定して燃焼させることができ、燃焼空気の過不足による未燃分や有害ガスの発生を未然に防止できる。また余分な燃焼空気を供給しなくて済むので、排ガス量が増加することもない。これにより、容量の大きい排ガス処理設備も不要となり、処理薬剤の使用量やメンテナンスの回数を削減することができる。また配分空気量演算部により、層高が一定値未満の各制御ブロックを、総供給空気量を全制御ブロックの数で除算した平均空気量と同じかそれ以下の設定空気量を採用することにより、火格子の焼損やクリンカの発生を防止することができる。
【００４２】
請求項６記載のごみ焼却炉の燃焼制御装置によれば、ごみの層高を一定範囲に保持しつつ、ごみの搬送速度とごみ供給量とを着火点制御部により制御して、着火点を位置制御するので、ごみ質が変動しても着火点の変動が小さく、良好にごみを乾燥させて、燃焼域に送り込むことができる。また着火点の変動が小さいため、燃焼域も増減せず、より安定した燃焼が可能となり、さらに着火点の変動が小さいため、制御ブロックにおける燃焼空気量の制御も容易に実施できるとともに、さらに安定した燃焼が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るごみ焼却炉の実施の形態を示す構成図である。
【図２】 同赤外線撮像装置による炉内の温度分布を示す画像図である。
【図３】 同乾燥域、燃焼域、おき燃焼域を示す画像図である。
【図４】 （ａ）は着火点を判定するための説明図、（ｂ）は燃え切り点を判定するための説明図である。
【図５】 同制御する制御ブロックを示す画像図である。
【図６】 同制御ブロックの他の実施の形態を示す画像図である。
【符号の説明】
Ｉ 着火点
Ｅ 燃え切り点
１ 炉本体
２ ごみ供給口
３ 灰排出口
４ 火格子装置
４ａ 火格子床
４ｂ 搬送駆動部
６ ごみプッシャ装置
７Ａ〜７Ｈ 風箱
８ 総空気供給装置
９ メインダクト
１０Ａ〜１０Ｈ 流量調整装置
１１ 乾燥域
１２ 燃焼域
１３ おき燃焼域
２０Ａ〜２０Ｈ 制御ブロック
２１ 層高センサ
２２ 赤外線カメラ
２３ 排ガス通路
２４ 熱回収装置
２５ 排ガス処理装置
２６ 酸素濃度検出センサ
３０ 燃焼コントローラ
３１ 画像処理部
３２ 温度分布・帯域判定部
３３ 総空気量演算部
３４ 総空気供給制御部
３５ 分配空気量演算部
３６ 空気調整装置制御部
３７ 着火点制御部
３８ ごみ搬送制御部
３９ ごみ供給制御部
Claims (6)
- 炉床部を赤外線撮像装置により撮像し、
炉内から排出される排ガスの酸素濃度を検出し、
前記酸素濃度が所定範囲内となる総供給空気量を求めるとともに、該総供給空気量から乾燥域とおき燃焼域の必要空気量を減算して、燃焼域に必要な燃焼空気量を求め、
少なくとも燃焼域を、燃焼空気量を制御可能な複数の制御ブロックに分離し、
前記赤外線撮像装置の撮像データから各制御ブロックの温度分布を求めるとともに前記温度分布から各制御ブロックの温度平均値を求め、
少なくとも燃焼域のごみの層高を検出し、
燃焼域の前記各制御ブロックの温度平均値に対応して、燃焼域に必要な燃焼空気量を、温度平均値が高い制御ブロックほど多く分配する制御空気量を求め、
層高検出データに基づいて、層高が一定値以上の各制御ブロックは前記制御空気量を採用し、層高が一定値未満の各制御ブロックは、前記制御空気量と、前記総供給空気量を全制御ブロックの数で除算した平均空気量と同じかそれ以下の設定空気量とを比較して、前記制御空気量が前記設定空気量と等しいかまたは小さい時には制御空気量を採用し、前記制御空気量が前記設定空気量より大きい時には設定空気量を採用する
ことを特徴とするごみ焼却炉の燃焼制御方法。 - 撮像データにより得られた炉床部の温度分布に基づいて着火点と燃え切り点とを判定し、
前記着火点と燃え切り点とにより乾燥域と燃焼域とおき燃焼域との範囲を特定する
ことを特徴とする請求項１記載のごみ焼却炉の燃焼制御方法。 - 乾燥域のごみの層高を検出し、
該乾燥域のごみの層高を一定範囲に保持しつつ、乾燥域のごみの搬送速度と、炉内へのごみの供給量とにより着火点の位置制御する
ことを特徴とする請求項１または２記載のごみ焼却炉の燃焼制御方法。 - 請求項１乃至３のいずれかに記載のごみ焼却炉の燃焼制御方法を実施するためのごみ焼却炉の燃焼制御装置であって、
炉床部を撮像する赤外線撮像装置と、
炉内から排出される排ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、
少なくとも燃焼域に区画して形成され燃焼空気量の供給量を制御可能な複数の制御ブロックと、
前記燃焼域の制御ブロックのごみの層高を検出する層高の検出装置と、
前記赤外線撮像装置の撮像データと酸素濃度検出手段の検出データに基づいて前記制御ブロックに供給する燃焼空気量を制御する燃焼コントローラとを具備し、
前記燃焼コントローラに、
撮像データから得られた温度分布に基づいて各制御ブロックの温度分布と温度平均値とをそれぞれ求める温度分布・帯域判定部と、酸素濃度が所定範囲内となる総供給空気量を求める総空気量演算部と、
前記総供給空気量から乾燥域とおき燃焼域の必要空気量を減算して燃焼域に分配する燃焼空気量を求め、燃焼域の制御ブロックにそれぞれ分配する燃焼空気量を、制御ブロックの温度平均値に対応して制御空気量を求めるとともに、前記層高の検出装置による層高検出データに基づいて、層高が一定値未満の各制御ブロックにおける制御空気量を制御する配分空気量演算部とを設けた
ことを特徴とするごみ焼却炉の燃焼制御装置。 - 温度分布・帯域判定部を、撮像データから得られた温度分布に基づいて着火点と燃え切り点とを判定して、乾燥域と燃焼域とおき燃焼域との範囲を特定するように構成した
ことを特徴とする請求項４記載のごみ焼却炉の燃焼制御装置。 - 乾燥域のごみの層高を検出する層高の検出装置を設け、
燃焼コントローラに、層高の検出装置の検出データにより乾燥域のごみの層高を一定範囲に保持しつつ、乾燥域のごみ搬送速度とごみ供給量とにより前記着火点を位置制御する着火点制御部を設けた
ことを特徴とする請求項４または５記載のごみ焼却炉の燃焼制御装置。
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