JP4064008B2 - 廃棄物溶融炉の炉内圧力制御方法及び炉内圧力制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物を熱分解溶融処理する廃棄物溶融炉の炉内圧力制御方法及び炉内圧力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般廃棄物、産業廃棄物、汚泥等の廃棄物の処埋方法として、廃棄物溶融炉により廃棄物を、乾燥、予熱、熱分解、燃焼、溶融し、スラグやメタルとして取り出す廃棄物溶融処埋方法が知られている。
【０００３】
図５は廃棄物溶融処埋設備の概略図であり、廃棄物が、廃棄物クレーン２によりシャフト炉式熱分解溶融炉１の上部より投入され、また、副原料として副原料貯留槽３から石灰石やコークスが投入される。炉底部の羽口４から酸素含有ガス又は酸素富化ガス、あるいはその上方の羽口５から空気が吹き込まれる。コークスや熱分解によって生じた炭素質を高温炉床において高温度で燃焼させ、炉内の乾燥帯、熱分解帯及び燃焼溶融帯を順次通過させて溶融スラグ化する。廃棄物溶融炉から排出されるＣＯ等を含む発生ガスは、燃焼室６で燃焼させ、廃熱回収ボイラ７で熱回収が行われ、ガス冷却器８で冷却され、集じん装置９で固気分離、した後、誘引通風機１０により、煙突１１から放出する。
【０００４】
図３は従来の炉内圧制御による炉内圧力の変化を表すグラフ、図４は溶融炉における廃棄物投入時の炉内圧力の変動を示グラフで（ａ）は装入量による炉圧変動幅、（ｂ）はストックレベルによる炉圧変動幅を示すグラフである。廃棄物溶融炉の操業において、炉内圧力は、図３に示すように、廃棄物投入に伴う外乱のため、大きく変動し、廃棄物投入時に制御の乱れがある。炉内圧力の変動は、投入量、溶融炉内の廃棄物の溶融炉内における高さの操業基準値であるストックレベルにより、炉内圧力の変動が大きく異なることが判る。これは、廃棄物投入前の廃棄物ストックレベルにより炉上部空間の容量が異なり、廃棄物クレーンで掴んだ廃棄物量により廃棄物投入後の炉上部空間の容量変化が異なるためと考えられる。
【０００５】
この炉内圧力の変動は可燃性ガスの吹出し、大気の吸込み及び燃焼室バーナの燃焼不安定等を引き起こすので、通常、炉内圧力は溶融炉の上部に設置された圧力計で測定し、誘引通風機の前にあるダンパーの開度と誘引通風機（ＩＤＦ）の回転数を調整して大気圧近くに保つように制御されている。
【０００６】
例えば、特開平１０−１３２２６５号公報には、開度調整可能な弁を備えたダンパー及び誘引通風機を介して、発生する排ガスを外部に排出する炉において、炉内の圧力を検知して開度調整可能な弁を備えたダンパーの弁開度を制御し、炉内の圧力が一定になるように制御する第１の制御部と、第１の制御部とは独立して動作し、ダンパーの弁開度を弁開度検知手段によって検知し、弁開度が適正制御範囲から外れている場合に、適正制御範囲内に戻る方向に誘引通風機の駆動モータに所定の制御量を与えて、その回転数を変化させる駆動モータ制御手段を備えた第２の制御部とを有する炉内圧力の制御方法が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、圧力調節計で測定された炉内圧力はフィードバック制御されていて、目標値と制御量に偏差が生じるとそれを検出して、ダンパーの開度を調整する方式では、偏差が現れるまで制御動作は全く働かないので、図３および図４に示すように廃棄物投入時に急激な圧力変動が起こっても、制御に遅れが生じるという欠点がある。また、廃棄物投入時に一時的に炉内圧力が下がるため、炉内圧力制御が下がった炉内圧力に追随しようと逆に制御性を悪くする。
【０００８】
なお、炉内圧力の制御方法として、例えば、特公平３−２７９７０４号公報には、廃棄物溶融炉とは異なる流動床式焼却炉において、焼却用廃棄物を給塵機から焼却炉に向け供給するシュートに設けられた非触物体検知素子を用いた供給量測定装置により廃棄物供給量を測定し、この廃棄物供給量がある一定値より大きいと排ガス誘引通風機の誘引排ガス量を調整することにより、大きな炉内圧力変動を防ぎ、炉を安定させることができるというものである。この方式は供給量が規定値を超えた場合に誘引排ガス量を調整しているが、廃棄物溶融炉では、ストックレベルによっても燃焼状態や炉内圧力の変動が変化するので、仮に前記方式を採用しても炉内圧力の変動を低減させることはできない。
【０００９】
そこで、本発明は、廃棄物溶融炉の炉内圧力の変動を低減させる炉内圧力制御方法及び炉内圧力制御装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の廃棄物溶融炉の炉内圧力制御方法は、廃棄物溶融炉による廃棄物の熱分解溶融処理において、廃棄物溶融炉からの排ガスを処理する排ガス処理系の誘引送風機の入口ダンパーの開度を廃棄物溶融炉に設けた圧力調節計により調節することによって廃棄物溶融炉の炉内圧力を制御する炉内圧力制御方法であって、誘引送風機の入口ダンパーの開度を廃棄物溶融炉に設けた圧力調節計により調節することによって廃棄物溶融炉の炉内圧力を制御する炉内圧力制御方法であって、廃棄物のストックレベル及び廃棄物投入量による炉内圧力の変動の程度を演算し、廃棄物投入タイミングに合わせて演算結果をフィードフォワード信号として、圧力調節計の制御信号を保持して加えて、ダンパー開度を調整し、一定時間経過後は、圧力調節計のみの制御信号でダンパー開度を調整することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の廃棄物溶融炉の炉内圧力制御装置は、廃棄物溶融炉を備えた廃棄物熱分解溶融処理設備において、誘引送風機の入口ダンパーの開度を廃棄物溶融炉に設けた圧力調節計により調節することによって廃棄物溶融炉の炉内圧力を制御する炉内圧力制御装置であって、廃棄物のストックレベル計測装置、及び、廃棄物投入量の秤量装置、及び、廃棄物投入タイミング検出装置を備えるとともに、廃棄物のストックレベル及び廃棄物投入量から炉内圧力の変動の程度を演算し、廃棄物投入タイミングに合わせて演算結果をフィードフォワード信号として、圧力調節計の制御信号を保持して加えて、ダンパー開度を調整し、一定時間経過後は、圧力調節計のみの制御信号でダンパー開度を調整する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の炉内圧力制御装置を備えた廃棄物溶融処理設備で、廃棄物溶融炉を拡大して示した概略図で、図２は本発明の制御装置を示す図である。
【００１３】
ボイラ７、排ガス冷却装置８、集じん装置９、誘引通風機１０および煙突１１の配置は、前述の図４に示す廃棄物溶融処埋設備と同じなので、同一符号を付しその説明は省略する。
【００１４】
廃棄物溶融炉１は、炉頂部に廃棄物受けホッパ１２が設けられ、廃棄物受けホッパ１２の上には、縦横かつ昇降自在の廃棄物クレーン２が設けられている。廃棄物クレーン２には、供給する廃棄物の重量を秤量する廃棄物秤量装置１３が設けられている。
【００１５】
また、廃棄物受けホッパ１２の下部には中間ホッパ１４が連設され、中間ホッパの上端開口部には、上端開口部を開閉する上部シール弁１５が設けられ、中間ホッパの中間にはモータＭで駆動する廃棄物受けダンパー１６が設けられ、溶融炉内に通じる下端開口部には、下端開口部を開閉する下部シール弁１７が取付けられている。下部シール弁１７の開閉のタイミングは、リミットスイッチ等の開閉検出器１８により検出される。
【００１６】
また、炉頂部には、重錘によりサウンジングレベル計等の廃棄物ストックレベル測定装置１９が設けられている。
【００１７】
廃棄物溶融炉１の炉頂には、炉内圧力を測定する圧力調節計ＰＩＣが設置されており、排ガス処理系の誘引通風機１０の入口ダンパー２０の開度を調節する。
廃棄物溶融炉１では、サウンジングレベル計１９で一定時間毎に廃棄物のストックレベルを測定し、あるレベル以下になると廃棄物を投入する。廃棄物投入の手順は、（１）廃棄物クレーン２で廃棄物を掴む。この時、クレーン２の秤量装置１３で廃棄物供給量を秤量する。（２）廃棄物クレーン２より廃棄物を廃棄物受けホッパ１２へ投入する。（３）上部シール弁１５を開け、廃棄物受けホッパ１２から中間ホッパ（１４）へ廃棄物を落下させる。（４）上部シール弁１５を閉める。（５）下部シール弁１７を開ける。（６）廃棄物受けダンパー１６を開けて、廃棄物が炉内に投入される。
【００１８】
本発明は、廃棄物投入の際に、次の方法で炉内圧力制御を行う。
【００１９】
図２において、圧力調節計ＰＩＣで計測された炉内圧力の計測値はフィードバック制御され、制御出力（ＭＶ１）が得られる。
【００２０】
廃棄物を廃棄物受けホッパ１２に投入の際に、廃棄物クレーン２で掴んだ廃棄物量を秤量装置１３で秤量し、投入する廃棄物量（Ｘ２）による炉内変動の度合い（ＭＶ２）を次式から演算する。
【００２１】
ＭＶ２＝ａＸ２＋ｂ（但し、ａ，ｂは係数）
また、サウジングレベル計１９にて一定時間毎にごみのストックレベルを測定し、あるレベル以下になるとごみを投入する。ストックレベル（Ｘ３）を測定し、ストックレベル（Ｘ３）による炉内変動の度合い（ＭＶ３）を次式から演算する。
【００２２】
ＭＶ３＝ｃＸ３＋ｄ（但し、ｃ，ｄは係数）
演算された投入する廃棄物量（Ｘ２）による炉内変動の度合い（ＭＶ２）およびストックレベル（Ｘ３）による炉内変動の度合い（ＭＶ３）を加算する。
【００２３】
ごみ投入のタイミング、例えば、ごみを炉内に投入する下部シール弁の開をリミット１８により検出してごみ投入タイミングをとらえ、次式により圧力調節計ＰＩＣの制御出力（ＭＶ１）を保持して炉内変動の度合い（ＭＶ２）と（ＭＶ３）とで補正して、フィードフォワード制御し、排ガス誘引通風機１０の入口ダンパー２０のダンパー開度を調節する。
【００２４】
ＭＶ＝ＭＶ１＋ＭＶ２＋ＭＶ３
ごみ投入時、炉内圧力制御出力（ＭＶ１）を一定時間保持させることで、一過性の圧力変動を外乱とすることができる。また、入口ダンパー２０の開度の制御出力を（ＭＶ＝ＭＶ１＋ＭＶ２＋ＭＶ３）として圧力変動を吸収することで、実際の炉内圧力の変動を小さくし、炉内圧力制御開始後の変動を押さえることができる。
【００２５】
廃棄物を投入し一定時間後は、圧力調節計ＰＩＣの制御出力（ＭＶ１）の保持を解除して、圧力調節計ＰＩＣのみによりダンパー開度を制御する。フィードフォワード開始から、圧力調節計ＰＩＣの制御出力（ＭＶ１）の保持を解除するタイミングは、保持開始後炉内圧力の設定値からの偏差が定常状態の範囲内に復帰した時点とすることにより、炉内圧力が復帰するまでの時間を無用に長くすることもなく、炉内圧力の復帰を行うことができる。
【００２６】
図３は本発明の炉内圧制御による炉内圧力の変化を表すグラフで、グラフから、本発明の炉内圧制御により、従来の炉内圧制御に比べて、廃棄物投入による炉内圧力の変動を低減させることができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明により、廃棄物供給量及びストックレベルに応じて誘引排ガス量を調整することで、廃棄物投入時の炉内圧力変動を低減させて、可燃性ガスの吹出し、大気の吸込み及び燃焼室バーナの燃焼不安定等を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の炉内圧力制御装置を備えた廃棄物溶融処理設備で、廃棄物溶融炉を拡大して示した概略図である。
【図２】本発明の制御装置を示す図である。
【図３】従来の炉内圧制御による炉内圧力の変化を表すグラフである。
【図４】溶融炉における廃棄物投入時の炉内圧力の変動を示グラフで（ａ）は装入量による炉圧変動幅、（ｂ）はストックレベルによる炉圧変動幅を示すグラフである。
【図５】廃棄物溶融処埋設備の概略図である。
【符号の説明】
１：廃棄物溶融炉
２：廃棄物クレーン
３：副原料貯留槽
４：炉低羽口
５：羽口
６：燃焼室
７：ボイラ
８：排ガス冷却器
９：集じん装置
１０：誘引通風機
１１：煙突
１２：廃棄物受けホッパ
１３：廃棄物秤量装置
１４：中間ホッパ
１５：上部シール弁
１６：廃棄物受けダンパー
１７：下部シール弁
１８：開閉検出器（リミットスイッチ）
１９：ストックレベル測定装置（サウンジングレベル計）
２０：入口ダンパー

Claims (2)

1. 廃棄物溶融炉による廃棄物の熱分解溶融処理において、廃棄物溶融炉からの排ガスを処理する排ガス処理系の誘引送風機の入口ダンパーの開度を廃棄物溶融炉に設けた圧力調節計により調節することによって廃棄物溶融炉の炉内圧力を制御する炉内圧力制御方法であって、
   廃棄物のストックレベルおよび廃棄物投入量による炉内圧力の変動の程度を演算し、廃棄物投入タイミングに合わせて演算結果をフィードフォワード信号として、圧力調節計の制御信号を保持して加えて、ダンパー開度を調整し、一定時間経過後は、圧力調節計のみの制御信号でダンパー開度を調整することを特徴とする廃棄物溶融炉の炉内圧力制御方法。
2. 廃棄物溶融炉を備えた廃棄物熱分解溶融処理設備において、誘引送風機の入口ダンパーの開度を廃棄物溶融炉に設けた圧力調節計により調節することによって廃棄物溶融炉の炉内圧力を制御する炉内圧力制御装置であって、
   廃棄物のストックレベル計測装置、および廃棄物投入量の秤量装置、および廃棄物投入タイミング検出装置を備えるとともに、
   廃棄物のストックレベルおよび廃棄物投入量から炉内圧力の変動の程度を演算し、廃棄物投入タイミングに合わせて演算結果をフィードフォワード信号として、圧力調節計の制御信号を保持して加えて、ダンパー開度を調整し、一定時間経過後は、圧力調節計のみの制御信号でダンパー開度を調整する制御手段を備えたことを特徴とする廃棄物溶融炉の炉内圧力制御装置。

Images