JP4102648B2 - 循環流動層炉及び循環流動層炉の制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼却空間内に貯留された流動媒体に下方から空気を供給する状態で焼却を行うライザー部と、このライザー部から導かれた燃焼ガスに混入している流動媒体を捕集するサイクロン部と、このサイクロン部で捕集した流動媒体を前記ライザー部に戻す媒体循環機構とを備えると共に、この媒体循環機構が、前記サイクロン部の下部から流動媒体を自重で下方に送る流下経路を有したダウンカマーと、このダウンカマーの下端部からの流動媒体をダウンカマーの下端部より高レベルに送った後流下させるオーバーフロー経路を有するループシールと、このループシールの下方から媒体循環空気を供給する媒体循環空気供給手段とを備えている循環流動層炉及び循環流動層炉の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の循環流動層炉として、炉のフリーボード部（本発明のライザー部の内部空間）における温度差、圧力差を検出し、炉の底部に導入する一次空気、外部循環する流動砂（本願発明の流動媒体）、助燃料等を制御するものがある（例えば、特許文献１参照）。
又、炉床部圧力と炉頂部圧力との圧力差を求め、この圧力差が所定規制ゾーンに含まれる制御を行うものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２‐１３０６４１号公報 （請求項１、段落番号〔００１８〕〜 〔００２４〕、図１）
【特許文献２】
特開２００２‐１２２３０５号公報 （請求項１、段落番号〔００１２〕〜 〔００３４〕、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
循環流動層炉はバーナ等の燃焼ガスにより加熱状態にあるライザー部の内部に対して汚泥等の焼却対象物を投入し、底部から空気を供給することによって、高温の流動媒体（一般的には砂が使用される）を流動させ、この高温の流動媒体と焼却対象物とを接触させることで短時間での燃焼を実現している。又、この循環流動層炉はライザー部からの燃焼ガスをサイクロン部の上部位置から上方に排出し、かつ、このサイクロン部において燃焼ガスに混入する流動媒体を旋回失速させて捕集し、このように捕集した流動媒体をダウンカマーからループシールに送り、このループシールの底部側から供給される空気により該ループシールをオーバーフローさせる形態でライザー部の下部に循環させる基本的な構成を具備している。
【０００５】
循環流動層炉では、ライザー部の底部に供給される空気の圧力で吹き上げられた高温の流動媒体に焼却対象物を接触させて短時間のうちに乾燥と熱分解と燃焼とを図り焼却を実現するもので、気泡流動層炉のように流動媒体が殆ど循環しない構造のものと比較してライザー部の内部空間の全体の温度を略一定に維持して効率的な焼却を可能にしている。又、この循環流動層炉では、ライザー部全体に流動媒体が拡散しているため、その流動媒体の一部は燃焼ガスに同伴され、ライザー部から飛び出す。従って、ライザー部から燃焼ガスと伴に送られる流動媒体をサイクロン部において捕集し、ライザー部の底部に還元する作動形態を取り、焼却処理時においてライザー部の内部に存在する流動媒体の量を適正に維持する機構となっている。
【０００６】
そこで、前記特許文献１と特許文献２との構成を考えるに、特許文献１は、フリーボード（本発明のライザー部）の圧力差を監視する圧力計と温度差を監視するための温度計を取り付け、これらの機器によりフリーボード内の砂濃度（懸濁密度）と温度とを監視して一次空気、二次空気、シールポット空気との３種の空気量を調整する点が記載されている。特許文献２は、フリーボードの炉頂と炉底との圧力差を所定範囲内になるよう制御することで懸濁濃度と砂循環量とが適正になるように一次空気と、二次空気とシールポット部（本発明のループシール）の流動化空気の送気量を制御する点が記載されている。しかし、フリーボードの内部の圧力に基づいて流動媒体の密度を把握するものは、この圧力を検出すること自体が容易では無く、この検出結果からフリーボード内に存在する流動媒体の量、あるいは、流動媒体の濃度を把握する場合にも、高い精度を得難く改善の余地があった。
【０００７】
本発明の目的は、該循環流動層炉における流動媒体の循環量を精度高く把握して効率良く焼却を行う循環流動層炉を構成すると共に、ライザー部からサイクロン部への流動媒体の流動量を精度高く把握して効率良く焼却を行う制御方法を合理的に構成する点にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る循環流動層炉の特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
焼却空間内に貯留された流動媒体に下方から空気を供給する状態で焼却を行うライザー部と、このライザー部から導かれた燃焼ガスに混入している流動媒体を捕集するサイクロン部と、このサイクロン部で捕集した流動媒体を前記ライザー部に戻す媒体循環機構とを備えると共に、この媒体循環機構が、前記サイクロン部の下部から流動媒体を自重で下方に送る流下経路を有したダウンカマーと、このダウンカマーの下端部からの流動媒体をダウンカマーの下端部より高レベルに送った後流下させるオーバーフロー経路を有するループシールと、このループシールの下方から媒体循環空気を供給する媒体循環空気供給手段とを備えている循環流動層炉において、前記ダウンカマーにおける流動媒体の堆積界面位置を計測する計測手段を備え、この計測手段の計測結果に基づいて前記媒体循環空気の制御を行う制御手段を備え、前記計測手段が、前記ループシールのオーバーフローレベルを基準レベルとして、この基準レベルより高い位置でダウンカマーの下部位置の圧力を計測する第１圧力センサと、前記基準レベルより高い位置でダウンカマーの上部位置の圧力を計測する第２圧力センサとを備えて構成され、前記制御手段は、前記第１圧力センサと第２圧力センサとの信号から判別した前記堆積界面位置が前記第２圧力センサの計測位置より高い位置にある場合には、前記媒体循環空気の空気量を増大させ、前記堆積界面位置が前記第１圧力センサの計測位置より低い位置にある場合には、前記媒体循環空気の空気量を減少させる又は供給を停止させ、前記堆積界面位置が前記第１圧力センサの計測位置と第２圧力センサの計測位置との中間位置にある場合には、第１圧力センサの信号から前記堆積界面位置を求め、このように求めた堆積界面位置に基づいて、この堆積界面位置を第１圧力センサの計測位置と第２圧力センサの計測位置との間の制御目標位置に維持する前記媒体循環空気の空気量を設定する点にある。
【０００９】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、サイクロン部で捕集された流動媒体はダウンカマーに貯留された後にループシールのオーバーフロー経路を介してライザー部に還元されるので、ライザー部からサイクロン部、このサイクロン部からライザー部に対して単位時間内に決まった量の流動媒体が循環する場合には、ダウンカマーの流下経路に貯留される流動媒体の量も一定になる。この理由からこの循環流動層炉において単位時間内に循環する流動媒体の量が変動した場合にはダウンカマーに貯留される流動媒体の量も変動するものとなり、このダウンカマーに貯留される流動媒体の量、即ち、ダウンカマーにおける流動媒体の堆積界面位置を計測し、この計測結果に基づき制御手段が循環流動層炉の制御を行うことで流動媒体の循環量を所望の値に維持することが可能となる。つまり、第１圧力センサと第２圧力センサとによって計測手段が構成され、この計測手段で判別した堆積界面位置が第２圧力センサの計測位置より高い位置にある場合には、媒体循環空気の空気量を増大させ、この計測手段で判別した堆積界面位置が前記第１圧力センサの計測位置より低い位置にある場合には、媒体循環空気の空気量を減少させる又は供給を停止させ、この計測手段で判別した堆積界面位置が第１圧力センサの計測位置と第２圧力センサの計測位置との中間位置にある場合には、第１圧力センサの信号から堆積界面位置を求め、このように求めた堆積界面位置に基づいて、この堆積界面位置を第１圧力センサの計測位置と第２圧力センサの計測位置との間の制御目標位置に維持する前記媒体循環空気の空気量を設定することになる。その結果、流動媒体の循環量を精度高く把握して効率良く焼却を行える循環流動層炉が合理的に構成されたのである。
【００１０】
本発明の請求項２に係る循環流動層炉の特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
請求項１記載の循環流動層炉において、前記第１圧力センサと第２圧力センサとは、前記ダウンカマーの内面に形成した圧力取り出し用の穴と連通する導管と、この導管から圧力が伝えられる位置に配置した圧力計とで構成されている点にある 。
【００１１】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、第１圧力センサと第２圧力センサとは、ダウンカマーの内面に形成した圧力取り出し用の穴と連通する導管とから圧力が伝えられる圧力計により、圧力を計測する。
【００１２】
本発明の請求項３に係る循環流動層炉の特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
請求項１又は２記載の循環流動層炉において、前記媒体循環空気供給手段が、前記ループシールの下方に前記媒体循環空気を供給する媒体循環空気供給管を備え、この媒体循環空気供給管に供給する空気量を制御する媒体循環空気バルブが備えられ、前記制御手段は、この媒体循環空気バルブの開度を設定する点にある。
【００１３】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、制御手段が媒体循環空気バルブの開度を設定することにより、媒体循環空気供給管からループシールに供給される空気量を制御し、ループシールを介してライザー部に還元する流動媒体の量を制御できるものとなった。
【００１６】
本発明の請求項４に係る循環流動層炉の制御方法の特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
焼却空間内に貯留された流動媒体に下方から空気を供給する状態で焼却を行うライザー部と、このライザー部からの燃焼ガスに混入する流動媒体を捕集するサイクロン部と、このサイクロン部で捕集した流動媒体を前記ライザー部に戻す媒体循環機構とを備えると共に、この媒体循環機構が、前記サイクロン部の下部から流動媒体を自重で下方に送る流下経路を有したダウンカマーと、このダウンカマーの下端部からの流動媒体をダウンカマーの下端部より高レベルに送った後流下させるオーバーフロー経路を有するループシールと、このループシールの下方から媒体循環空気を供給する媒体循環空気供給手段とを備えている循環流動層炉の制御方法において、前記ダウンカマーにおける流動媒体の堆積界面位置を計測手段によって計測し、この計測結果に基づき堆積界面位置を予め設定されたレベルに維持するよう前記媒体循環空気供給手段の制御を行うものであり、前記計測手段が、前記ループシールのオーバーフローレベルを基準レベルとして、この基準レベルより高い位置でダウンカマーの下部位置の圧力を計測する第１圧力センサと、前記基準レベルより高い位置でダウンカマーの上部位置の圧力を計測する第２圧力センサとを備えて構成され、前記制御では、前記第１圧力センサと第２圧力センサとの信号から判別した前記堆積界面位置が前記第２圧力センサの計測位置より高い位置にある場合には、前記媒体循環空気の空気量を増大させ、前記堆積界面位置が前記第１圧力センサの計測位置より低い位置にある場合には、前記媒体循環空気の空気量を減少させる又は供給を停止させ、前記堆積界面位置が前記第１圧力センサの計測位置と第２圧力センサの計測位置との中間位置にある場合には、第１圧力センサの信号から前記堆積界面位置を求め、このように求めた堆積界面位置に基づいて、この堆積界面位置を第１圧力センサの計測位置と第２圧力センサの計測位置との間の制御目標位置に維持する前記媒体循環空気の空気量を設定する点にある。
【００１７】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、ダウンカマーにおける流動媒体の堆積界面位置を予め設定されたレベルに維持するよう媒体循環空気供給手段を制御することにより、このダウンカマーからループシールを介してライザー部に還元する流動媒体の量と、ライザー部からサイクロン部で捕集される流動媒体の量とを一致させるものとなり、炉内での流動媒体の循環量を一定値に維持できる。つまり、第１圧力センサと第２圧力センサとによって計測手段が構成され、この計測手段で判別した堆積界面位置が第２圧力センサの計測位置より高い位置にある場合には、媒体循環空気の空気量を増大させ、この計測手段で判別した堆積界面位置が前記第１圧力センサの計測位置より低い位置にある場合には、媒体循環空気の空気量を減少させる又は供給を停止させ、この計測手段で判別した堆積界面位置が第１圧力センサの計測位置と第２圧力センサの計測位置との中間位置にある場合には、第１圧力センサの信号から堆積界面位置を求め、このように求めた堆積界面位置に基づいて、この堆積界面位置を第１圧力センサの計測位置と第２圧力センサの計測位置との間の制御目標位置に維持する前記媒体循環空気の空気量を設定することになる。その結果、ダウンカマーで堆積する流動媒体の堆積界面位置を維持するように媒体循環空気供給手段を制御すると云う比較的簡単な処理形態で炉内の流動媒体の循環量を一定に維持できる制御方法が合理的に構成されたのである。
【００１８】
【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。
図１に示すように、珪砂で成る流動媒体Ａを貯留する焼却空間が形成されたライザー部１と、このライザー部１と上部位置においてダクト２により連通し、このダクト２を介して送られる燃焼ガスに混入した流動媒体Ａを捕集するサイクロン部３と、このサイクロン部３で捕集した流動媒体Ａを前記ライザー部１に戻す媒体循環機構Ｂとを備えて循環流動層炉が構成されている。
【００１９】
この循環流動層炉は、ライザー部１に貯留した流動媒体Ａを該ライザー部１の底部に供給した空気で吹き上げ、かつ、サイクロン部３の側に吸引し、このサイクロン部３で捕集した後に媒体循環機構Ｂによってライザー部１の下部に戻すよう流動媒体Ａの循環系が形成されている。又、ライザー部１における補助燃料の燃焼により流動媒体Ａを加熱して高温状態に維持し、このライザー部１に投入された燃焼対象物を高温状態の流動媒体Ａに接触させ、短時間のうちに乾燥、燃焼させるよう基本的な処理形態が形成されたものである。
【００２０】
前記ライザー部１は縦長となる焼却空間を有した搭状に形成され、底部に一次空気を供給する一次空気供給管１１を有した一次空気供給手段Ｃ１を備え、上下方向での中間位置に対して二次空気を供給するよう二次空気供給管１２を有した二次空気供給手段Ｃ２を備え、又、上下方向での中間部には補助燃料を燃焼させるバーナ１３を有した加熱手段Ｄと、ホッパー１４に貯留された焼却対象物をスクリューコンベア１５により炉内に投入する投入手段Ｅとを備えている。このライザー部１の下部には流動媒体Ａを排出するようスクリューコンベア１６を有した流動媒体排出機構Ｆを備え、このライザー部１の上下方向での中間位置にはホッパー１７に貯留した流動媒体を投入するようロータリバルブ１８を有した流動媒体補給機構Ｇを備えている。
【００２１】
前記サイクロン部３は円筒状の内壁面を有し、かつ、漏斗状となる底壁部３Ａを有すると共に、上壁に燃焼ガスの排出口５を形成してあり、この底壁部の下部位置に対して、この底壁部３Ａからの流動媒体Ａを略鉛直下方に送る流下経路を有した筒状のダウンカマー６を備えている。このサイクロン部３は、前記ダクト２から送られた燃焼ガスを該サイクロン部３の内部で旋回させることで燃焼ガスに混入する流動媒体Ａを失速させて自重で落下により捕集してダウンカマー６に送り込むと同時に燃焼ガスを排出口５から上方に排出するよう機能する。
【００２２】
前記媒体循環機構Ｂは、前記ダウンカマー６の下端部からの流動媒体Ａをダウンカマー６の下端部より高レベルに送った後に流下させるオーバーフロー経路を有するループシール７と、このループシール７からの流動媒体を前記ライザー部１の下部に送り込む経路と、このループシール７の下方から媒体循環空気を供給する媒体循環空気供給管８を有した媒体循環空気供給手段Ｈとを備えている。この媒体循環機構Ｂは媒体循環空気供給管８に加圧状態の媒体循環空気を供給することにより、この空気がループシール７の側に流れ、この空気の流れに伴なって流動媒体Ａがオーバーフロー経路をオーバーフローする形態で送り出すよう機能するものである。尚、媒体循環空気供給管８に媒体循環空気を供給する際には図２に示すように、オーバーフローレベルＬＯを基準にしてダウンカマー６の内部の流動媒体Ａの堆積界面位置ＡＦが高い位置にある場合において、流動媒体Ａの圧力差により媒体循環空気がオーバーフロー経路の側に流れるものとなっている。
【００２３】
前記一次空気供給管１１に空気を供給する経路に第１バルブＶ１を備え、二次空気供給管１２に空気を供給する経路に第２バルブＶ２を備え、媒体循環空気供給管８に空気を供給する経路に媒体循環空気バルブＶ３を備え、これらのバルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３は電気信号によって供給すべき空気量を調節自在に構成されている。前記バーナ１３は、電気信号により任意量の補助燃料（燃焼用ガスや重油等）を供給自在に構成されている。前記投入手段Ｅは、スクリューコンベア１５を駆動する投入モータ１５Ｍの駆動速度の設定で任意の量の焼却対象物を投入自在に構成されている。前記流動媒体排出機構Ｆは前記スクリューコンベア１６を駆動する排出モータ１６Ｍの駆動により流動媒体Ａを排出するよう構成されている。前記流動媒体補給機構Ｇは前記ロータリバルブ１８を駆動する補給モータ１８Ｍの駆動により流動媒体Ａを焼却空間内に補給するよう構成されている。そして、流動媒体排出機構Ｆで排出した流動媒体Ａを流動媒体補給機構Ｇのホッパー１７に送る循環系を備えている。
【００２４】
同図に示すように該循環流動層炉は、前記サイクロン部３からの排ガスを排ガス処理装置２０で処理した後に排出ブロワー２１で吸引排出する排ガス排出系を備え、又、供給ブロワー２２で吸引した空気を排ガスの排出経路に介装した熱交換部２３で加熱した後、供給管路２４を介して前記一次空気供給管１１、二次空気供給管１２夫々に送る空気供給系を備え、更に、ブロワー１９からの空気を前記媒体循環空気供給管８に送る空気供給系を備えている。
【００２５】
前記ライザー部１の燃焼空間の下部に第１温度センサＴ１を配置し、この燃焼空間の上部に第２温度センサＴ２を配置し、前記一次空気供給管１１に空気を送る経路に対して空気温度を検出する一次空気温度センサＴａと、空気圧を検出する一次空気圧センサＰａと、空気量を計測する空気量センサＱａとを備えている。そして、前記ダウンカマー６に対し流動媒体Ａの堆積界面位置ＡＦを計測する計測手段Ｓとしてダウンカマー６の下部位置における内部圧力を計測する第１圧力センサＰ１（第１センサの一例）と、ダウンカマー６の上部位置における内部圧力を計測する第２圧力センサＰ２（第２センサの一例）とを備えている。
【００２６】
前記第１圧力センサＰ１の圧力検出レベルＬ１をダウンカマー６の比較的低い位置で、かつ、前記媒体循環機構Ｂのオーバーフロー経路におけるオーバーフローレベルＬＯより高い位置に配置し、第２圧力センサＰ２の圧力検出レベルＬ２をダウンカマー６の比較的高い位置に設定してある。
【００２７】
第１圧力センサＰ１と第２圧力センサＰ２とは、ダウンカマー６の内面に形成した圧力取り出し用のタップ（穴）と連通する導管（ステンレス製の圧力伝達管）と、この導管から圧力が伝えられる位置に配置した圧力計とで構成され、この圧力計に圧力を電気信号として出力するものが用いられている。
【００２８】
本発明の循環流動層炉は、投入手段Ｅで単位時間あたり決まった量の燃焼対象物を投入する状況において、前記一次空気圧センサとＰａ空気量センサＱａとからの検出信号、及び、排ガス排出系に設けたガスセンサ（図示せず）で検出されるＣＯ濃度や酸素濃度を示す信号に基づいて予め設定された量の空気を一次空気供給管１１に供給し、第１温度センサＴ１と第２温度センサＴ２とからの検出信号に基づいてバーナ１３での補助燃料の燃焼量を制御するよう基本的な制御形態が設定されている。この制御形態は従来からの循環流動層炉と基本的に変わることは無く、本発明の循環流動層炉では、ダウンカマー６において前記第１圧力センサＰ１と第２圧力センサＰ２との上下方向での中間位置に流動媒体Ａの堆積界面位置ＡＦを維持するよう前記媒体循環空気供給管８に供給する空気量を制御すると共に、前記一次空気圧センサＰａで検出される空気圧からライザー部１の底部に貯留される流動媒体Ａの貯留量を求め、この貯留量を目標値に維持するよう前記流動媒体排出機構Ｆと流動媒体補給機構Ｇとの少なくとも一方を制御する点に特徴を有するものである。
【００２９】
図３に示すように、マイクロプロセッサを有した制御装置３０（制御手段及び流動媒体管理手段の一例）に対して第１温度センサＴ１、第２温度センサＴ２、一次空気温度センサＴａ、一次空気圧センサＰａ、空気量センサＱａからの信号が入力する信号系を形成すると共に、第１圧力センサＰ１、第２圧力センサＰ２からの計測信号が入力する信号系を形成してある。又、制御装置３０から前記第１バルブＶ１、第２バルブＶ２、バーナ１３、排出モータ１６Ｍ、補給モータ１８Ｍに対して制御信号を出力する信号系を形成すると共に、媒体循環空気バルブＶ３に対して制御信号を出力する信号系を形成してある。
【００３０】
前記制御装置３０には、図４のフローチャートに示すように媒体循環機構Ｂを制御するプログラムが還元制御ルーチンとして設定されている。つまり、第１圧力センサＰ１と第２圧力センサＰ２とからの信号を入力し、この信号からダウンカマー６における堆積界面位置ＡＦを判別する処理を行い（＃１０１、＃１０２ステップ）、この処理の結果、この堆積界面位置ＡＦが圧力検出レベルＬ２より高い位置にあることを判別した場合には、前記媒体循環空気バルブＶ３を最大値まで開放して媒体循環空気供給管８に供給する空気量を最大値まで増大させ、堆積界面位置ＡＦが圧力検出レベルＬ１より低い位置にあることを判別した場合には、前記媒体循環空気バルブＶ３を最小値まで絞り媒体循環空気供給管８に供給する空気量を最小値まで減少させ（供給を一次的に停止しても良い）、圧力検出レベルＬ１と圧力検出レベルＬ２との中間位置に堆積界面位置ＡＦが存在することを判別した場合には、第１圧力センサＰ１の計測結果に基づいて圧力検出レベルＬ１と圧力検出レベルＬ２との略中間位置に堆積界面位置ＡＦを維持するよう媒体循環空気バルブＶ３の開度を設定する（＃１０３〜＃１０７ステップ）。
【００３１】
この制御方法では圧力検出レベルＬ１と圧力検出レベルＬ２との中間位置（中間レベル）に堆積界面位置ＡＦを制御目標として、媒体循環空気バルブＶ３の開度を調節するよう制御形態が設定されたものであり、堆積界面位置ＡＦが圧力検出レベルＬ１より下方に位置する場合や、圧力検出レベルＬ２より上方に位置する場合には急激な制御を行うものの、圧力検出レベルＬ１と圧力検出レベルＬ２との中間位置に堆積界面位置ＡＦを設定する場合には、第２圧力センサＰ２で殆ど正圧力を検出しないので、第１圧力センサＰ１からの信号に基づいて堆積界面位置ＡＦを求め、ＰＩＤ制御等により堆積界面位置ＡＦを維持する制御が実行される。尚、ＰＩＤ制御を行う場合には、目標とする堆積界面位置ＡＦを予め設定し、かつ、この目標とする堆積界面位置ＡＦに対応する第１圧力センサＰ１の信号値を保存しておき、この堆積界面位置ＡＦに対応する信号値と第１圧力センサＰ１からの信号値との偏差を求め、この偏差、この偏差の単位時間内の積分値、及び、この偏差の単位時間内の微分値に基づいて媒体循環空気バルブＶ３の開度を設定する処理が行われる。
【００３２】
特に、本発明では、第１圧力センサＰ１と第２圧力センサＰ２とを、圧力が作用した際にＯＮし、圧力が解除された際にＯＦＦするスイッチで構成することも可能であり、このようにスイッチを用いた場合には、ＯＮとＯＦＦとの情報の処理で済むので単純な制御が可能となる。
【００３３】
又、前記制御装置３０には、図５のフローチャートに示すように、前記流動媒体排出機構Ｆと流動媒体補給機構Ｇとの少なくとも一方を制御するプログラムが流動媒体量管理ルーチンとして設定されている。つまり、一次空気圧センサＰａ（圧力センサ）から信号を入力し、この信号からライザー部１の底部に貯留されている流動媒体Ａの貯留量を算出する（＃２０１、＃２０２ステップ）。次に、この貯留量に基づき、流動媒体Ａの総量を求め、この総量が過剰であると判別した場合には、前記流動媒体排出機構Ｆの排出モータ１６Ｍを作動させスクリューコンベア１６によってライザー部１の底部に貯留されている流動媒体Ａのうち過剰とされる量の流動媒体Ａの排出を行い、これとは逆に流動媒体Ａの総量が不足していると判別した場合には、流動媒体補給機構Ｇの補給モータ１８Ｍを作動させロータリバルブ１８によってライザー部１に対して不足とされる量の流動媒体Ａの補給を行い、これ以外の場合、即ち、流動媒体Ａの総量が適正である場合には、流動媒体Ａの給排を行わない制御が実行される（＃２０３〜＃２０６ステップ）。
【００３４】
この制御方法では一次空気供給管１１から一次空気を供給する際に、ライザー部１の底部に貯留されている流動媒体Ａの量に比例した圧力が一次空気圧センサＰａで計測できることを利用して流動媒体Ａの貯留量を求め、この貯留量に基づいて循環流動層炉の内部に循環する流動媒体Ａの総量を求め、この総量と予め設定された適正な量との多寡を判別した後に、流動媒体Ａの総量を適正に維持するための制御である。
【００３５】
このように本発明の循環流動層炉、及び、循環流動層炉の制御方法では、ライザー部１から送り出された流動媒体Ａをサイクロン部３で捕集した後、媒体循環機構Ｂでライザー部１に還元するよう流動媒体Ａの循環系が形成されているので、この流動媒体Ａの循環量を構成するダウンカマー６において流動媒体Ａの流動量を決まった量に維持することでライザー部１において焼却対象物に接触する流動媒体Ａの量を適正に維持して最適な燃焼を実現するものとなっている。そして、流動媒体Ａの循環量を一定に維持する際に、適正な量の流動媒体Ａが循環する場合には、ダウンカマー６において堆積界面位置ＡＦの見かけ上の位置は変動しないので、計測手段Ｓを利用して、この堆積界面位置ＡＦを決まった位置に維持するよう媒体循環空気供給管８の媒体循環空気バルブＶ３の開度を調節する制御を行うと云う、比較的単純な処理で最適な焼却を実現している。
【００３６】
特に、この循環流動層炉では、流動媒体Ａの循環量を適正に維持する制御と同時に、ライザー部１に貯留される流動媒体Ａの総量を適正に維持する制御が実行されるので、流動媒体Ａの循環量を適正な値に維持する制御と併せて、最適な量の流動媒体Ａを焼却対象物に接触させて一層良好な焼却を実現するものとなっている。
【００３７】
〔別実施の形態〕
本発明は上記実施の形態以外に、例えば、ダウンカマーにおいて堆積界面位置を計測する計測手段として、超音波を利用したものや、レーザ光を利用して距離を計測する単一の非接触型のセンサを用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】循環流動層炉の模式図
【図２】ダウンカマー及び媒体循環機構を示す概略図
【図３】制御系のブロック回路図
【図４】還元制御ルーチンのフローチャート
【図５】流動媒体量管理ルーチンのフローチャート
【符号の説明】
１ ライザー部
３ サイクロン部
６ ダウンカマー
７ ループシール
３０ 制御手段・流動媒体管理手段
Ａ 流動媒体
Ｂ 媒体循環機構
Ｆ 流動媒体排出機構
Ｇ 流動媒体補給機構
Ｓ 計測手段
Ｈ 媒体循環空気供給手段
ＡＦ 堆積界面位置
Ｐ１ 第１センサ
Ｐ２ 第２センサ
ＬＯ オーバーフローレベル
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼却空間内に貯留された流動媒体に下方から空気を供給する状態で焼却を行うライザー部と、このライザー部から導かれた燃焼ガスに混入している流動媒体を捕集するサイクロン部と、このサイクロン部で捕集した流動媒体を前記ライザー部に戻す媒体循環機構とを備えると共に、この媒体循環機構が、前記サイクロン部の下部から流動媒体を自重で下方に送る流下経路を有したダウンカマーと、このダウンカマーの下端部からの流動媒体をダウンカマーの下端部より高レベルに送った後流下させるオーバーフロー経路を有するループシールと、このループシールの下方から媒体循環空気を供給する媒体循環空気供給手段とを備えている循環流動層炉及び循環流動層炉の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の循環流動層炉として、炉のフリーボード部（本発明のライザー部の内部空間）における温度差、圧力差を検出し、炉の底部に導入する一次空気、外部循環する流動砂（本願発明の流動媒体）、助燃料等を制御するものがある（例えば、特許文献１参照）。
又、炉床部圧力と炉頂部圧力との圧力差を求め、この圧力差が所定規制ゾーンに含まれる制御を行うものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２‐１３０６４１号公報 （請求項１、段落番号〔００１８〕〜 〔００２４〕、図１）
【特許文献２】
特開２００２‐１２２３０５号公報 （請求項１、段落番号〔００１２〕〜 〔００３４〕、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
循環流動層炉はバーナ等の燃焼ガスにより加熱状態にあるライザー部の内部に対して汚泥等の焼却対象物を投入し、底部から空気を供給することによって、高温の流動媒体（一般的には砂が使用される）を流動させ、この高温の流動媒体と焼却対象物とを接触させることで短時間での燃焼を実現している。又、この循環流動層炉はライザー部からの燃焼ガスをサイクロン部の上部位置から上方に排出し、かつ、このサイクロン部において燃焼ガスに混入する流動媒体を旋回失速させて捕集し、このように捕集した流動媒体をダウンカマーからループシールに送り、このループシールの底部側から供給される空気により該ループシールをオーバーフローさせる形態でライザー部の下部に循環させる基本的な構成を具備している。
【０００５】
循環流動層炉では、ライザー部の底部に供給される空気の圧力で吹き上げられた高温の流動媒体に焼却対象物を接触させて短時間のうちに乾燥と熱分解と燃焼とを図り焼却を実現するもので、気泡流動層炉のように流動媒体が殆ど循環しない構造のものと比較してライザー部の内部空間の全体の温度を略一定に維持して効率的な焼却を可能にしている。又、この循環流動層炉では、ライザー部全体に流動媒体が拡散しているため、その流動媒体の一部は燃焼ガスに同伴され、ライザー部から飛び出す。従って、ライザー部から燃焼ガスと伴に送られる流動媒体をサイクロン部において捕集し、ライザー部の底部に還元する作動形態を取り、焼却処理時においてライザー部の内部に存在する流動媒体の量を適正に維持する機構となっている。
【０００６】
そこで、前記特許文献１と特許文献２との構成を考えるに、特許文献１は、フリーボード（本発明のライザー部）の圧力差を監視する圧力計と温度差を監視するための温度計を取り付け、これらの機器によりフリーボード内の砂濃度（懸濁密度）と温度とを監視して一次空気、二次空気、シールポット空気との３種の空気量を調整する点が記載されている。特許文献２は、フリーボードの炉頂と炉底との圧力差を所定範囲内になるよう制御することで懸濁濃度と砂循環量とが適正になるように一次空気と、二次空気とシールポット部（本発明のループシール）の流動化空気の送気量を制御する点が記載されている。しかし、フリーボードの内部の圧力に基づいて流動媒体の密度を把握するものは、この圧力を検出すること自体が容易では無く、この検出結果からフリーボード内に存在する流動媒体の量、あるいは、流動媒体の濃度を把握する場合にも、高い精度を得難く改善の余地があった。
【０００７】
本発明の目的は、該循環流動層炉における流動媒体の循環量を精度高く把握して効率良く焼却を行う循環流動層炉を構成すると共に、ライザー部からサイクロン部への流動媒体の流動量を精度高く把握して効率良く焼却を行う制御方法を合理的に構成する点にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る循環流動層炉の特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
焼却空間内に貯留された流動媒体に下方から空気を供給する状態で焼却を行うライザー部と、このライザー部から導かれた燃焼ガスに混入している流動媒体を捕集するサイクロン部と、このサイクロン部で捕集した流動媒体を前記ライザー部に戻す媒体循環機構とを備えると共に、この媒体循環機構が、前記サイクロン部の下部から流動媒体を自重で下方に送る流下経路を有したダウンカマーと、このダウンカマーの下端部からの流動媒体をダウンカマーの下端部より高レベルに送った後流下させるオーバーフロー経路を有するループシールと、このループシールの下方から媒体循環空気を供給する媒体循環空気供給手段とを備えている循環流動層炉において、前記ダウンカマーにおける流動媒体の堆積界面位置を計測する計測手段を備え、この計測手段の計測結果に基づいて前記媒体循環空気の制御を行う制御手段を備え、前記計測手段が、前記ループシールのオーバーフローレベルを基準レベルとして、この基準レベルより高い位置でダウンカマーの下部位置の圧力を計測する第１圧力センサと、前記基準レベルより高い位置でダウンカマーの上部位置の圧力を計測する第２圧力センサとを備えて構成され、前記制御手段は、前記第１圧力センサと第２圧力センサとの信号から判別した前記堆積界面位置が前記第２圧力センサの計測位置より高い位置にある場合には、前記媒体循環空気の空気量を増大させ、前記堆積界面位置が前記第１圧力センサの計測位置より低い位置にある場合には、前記媒体循環空気の空気量を減少させる又は供給を停止させ、前記堆積界面位置が前記第１圧力センサの計測位置と第２圧力センサの計測位置との中間位置にある場合には、第１圧力センサの信号から前記堆積界面位置を求め、このように求めた堆積界面位置に基づいて、この堆積界面位置を第１圧力センサの計測位置と第２圧力センサの計測位置との間の制御目標位置に維持する前記媒体循環空気の空気量を設定する点にある。
【０００９】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、サイクロン部で捕集された流動媒体はダウンカマーに貯留された後にループシールのオーバーフロー経路を介してライザー部に還元されるので、ライザー部からサイクロン部、このサイクロン部からライザー部に対して単位時間内に決まった量の流動媒体が循環する場合には、ダウンカマーの流下経路に貯留される流動媒体の量も一定になる。この理由からこの循環流動層炉において単位時間内に循環する流動媒体の量が変動した場合にはダウンカマーに貯留される流動媒体の量も変動するものとなり、このダウンカマーに貯留される流動媒体の量、即ち、ダウンカマーにおける流動媒体の堆積界面位置を計測し、この計測結果に基づき制御手段が循環流動層炉の制御を行うことで流動媒体の循環量を所望の値に維持することが可能となる。つまり、第１圧力センサと第２圧力センサとによって計測手段が構成され、この計測手段で判別した堆積界面位置が第２圧力センサの計測位置より高い位置にある場合には、媒体循環空気の空気量を増大させ、この計測手段で判別した堆積界面位置が前記第１圧力センサの計測位置より低い位置にある場合には、媒体循環空気の空気量を減少させる又は供給を停止させ、この計測手段で判別した堆積界面位置が第１圧力センサの計測位置と第２圧力センサの計測位置との中間位置にある場合には、第１圧力センサの信号から堆積界面位置を求め、このように求めた堆積界面位置に基づいて、この堆積界面位置を第１圧力センサの計測位置と第２圧力センサの計測位置との間の制御目標位置に維持する前記媒体循環空気の空気量を設定することになる。その結果、流動媒体の循環量を精度高く把握して効率良く焼却を行える循環流動層炉が合理的に構成されたのである。
【００１０】
本発明の請求項２に係る循環流動層炉の特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
請求項１記載の循環流動層炉において、前記第１圧力センサと第２圧力センサとは、前記ダウンカマーの内面に形成した圧力取り出し用の穴と連通する導管と、この導管から圧力が伝えられる位置に配置した圧力計とで構成されている点にある 。
【００１１】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、第１圧力センサと第２圧力センサとは、ダウンカマーの内面に形成した圧力取り出し用の穴と連通する導管とから圧力が伝えられる圧力計により、圧力を計測する。
【００１２】
本発明の請求項３に係る循環流動層炉の特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
請求項１又は２記載の循環流動層炉において、前記媒体循環空気供給手段が、前記ループシールの下方に前記媒体循環空気を供給する媒体循環空気供給管を備え、この媒体循環空気供給管に供給する空気量を制御する媒体循環空気バルブが備えられ、前記制御手段は、この媒体循環空気バルブの開度を設定する点にある。
【００１３】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、制御手段が媒体循環空気バルブの開度を設定することにより、媒体循環空気供給管からループシールに供給される空気量を制御し、ループシールを介してライザー部に還元する流動媒体の量を制御できるものとなった。
【００１６】
本発明の請求項４に係る循環流動層炉の制御方法の特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
焼却空間内に貯留された流動媒体に下方から空気を供給する状態で焼却を行うライザー部と、このライザー部からの燃焼ガスに混入する流動媒体を捕集するサイクロン部と、このサイクロン部で捕集した流動媒体を前記ライザー部に戻す媒体循環機構とを備えると共に、この媒体循環機構が、前記サイクロン部の下部から流動媒体を自重で下方に送る流下経路を有したダウンカマーと、このダウンカマーの下端部からの流動媒体をダウンカマーの下端部より高レベルに送った後流下させるオーバーフロー経路を有するループシールと、このループシールの下方から媒体循環空気を供給する媒体循環空気供給手段とを備えている循環流動層炉の制御方法において、前記ダウンカマーにおける流動媒体の堆積界面位置を計測手段によって計測し、この計測結果に基づき堆積界面位置を予め設定されたレベルに維持するよう前記媒体循環空気供給手段の制御を行うものであり、前記計測手段が、前記ループシールのオーバーフローレベルを基準レベルとして、この基準レベルより高い位置でダウンカマーの下部位置の圧力を計測する第１圧力センサと、前記基準レベルより高い位置でダウンカマーの上部位置の圧力を計測する第２圧力センサとを備えて構成され、前記制御では、前記第１圧力センサと第２圧力センサとの信号から判別した前記堆積界面位置が前記第２圧力センサの計測位置より高い位置にある場合には、前記媒体循環空気の空気量を増大させ、前記堆積界面位置が前記第１圧力センサの計測位置より低い位置にある場合には、前記媒体循環空気の空気量を減少させる又は供給を停止させ、前記堆積界面位置が前記第１圧力センサの計測位置と第２圧力センサの計測位置との中間位置にある場合には、第１圧力センサの信号から前記堆積界面位置を求め、このように求めた堆積界面位置に基づいて、この堆積界面位置を第１圧力センサの計測位置と第２圧力センサの計測位置との間の制御目標位置に維持する前記媒体循環空気の空気量を設定する点にある。
【００１７】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、ダウンカマーにおける流動媒体の堆積界面位置を予め設定されたレベルに維持するよう媒体循環空気供給手段を制御することにより、このダウンカマーからループシールを介してライザー部に還元する流動媒体の量と、ライザー部からサイクロン部で捕集される流動媒体の量とを一致させるものとなり、炉内での流動媒体の循環量を一定値に維持できる。つまり、第１圧力センサと第２圧力センサとによって計測手段が構成され、この計測手段で判別した堆積界面位置が第２圧力センサの計測位置より高い位置にある場合には、媒体循環空気の空気量を増大させ、この計測手段で判別した堆積界面位置が前記第１圧力センサの計測位置より低い位置にある場合には、媒体循環空気の空気量を減少させる又は供給を停止させ、この計測手段で判別した堆積界面位置が第１圧力センサの計測位置と第２圧力センサの計測位置との中間位置にある場合には、第１圧力センサの信号から堆積界面位置を求め、このように求めた堆積界面位置に基づいて、この堆積界面位置を第１圧力センサの計測位置と第２圧力センサの計測位置との間の制御目標位置に維持する前記媒体循環空気の空気量を設定することになる。その結果、ダウンカマーで堆積する流動媒体の堆積界面位置を維持するように媒体循環空気供給手段を制御すると云う比較的簡単な処理形態で炉内の流動媒体の循環量を一定に維持できる制御方法が合理的に構成されたのである。
【００１８】
【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。
図１に示すように、珪砂で成る流動媒体Ａを貯留する焼却空間が形成されたライザー部１と、このライザー部１と上部位置においてダクト２により連通し、このダクト２を介して送られる燃焼ガスに混入した流動媒体Ａを捕集するサイクロン部３と、このサイクロン部３で捕集した流動媒体Ａを前記ライザー部１に戻す媒体循環機構Ｂとを備えて循環流動層炉が構成されている。
【００１９】
この循環流動層炉は、ライザー部１に貯留した流動媒体Ａを該ライザー部１の底部に供給した空気で吹き上げ、かつ、サイクロン部３の側に吸引し、このサイクロン部３で捕集した後に媒体循環機構Ｂによってライザー部１の下部に戻すよう流動媒体Ａの循環系が形成されている。又、ライザー部１における補助燃料の燃焼により流動媒体Ａを加熱して高温状態に維持し、このライザー部１に投入された燃焼対象物を高温状態の流動媒体Ａに接触させ、短時間のうちに乾燥、燃焼させるよう基本的な処理形態が形成されたものである。
【００２０】
前記ライザー部１は縦長となる焼却空間を有した搭状に形成され、底部に一次空気を供給する一次空気供給管１１を有した一次空気供給手段Ｃ１を備え、上下方向での中間位置に対して二次空気を供給するよう二次空気供給管１２を有した二次空気供給手段Ｃ２を備え、又、上下方向での中間部には補助燃料を燃焼させるバーナ１３を有した加熱手段Ｄと、ホッパー１４に貯留された焼却対象物をスクリューコンベア１５により炉内に投入する投入手段Ｅとを備えている。このライザー部１の下部には流動媒体Ａを排出するようスクリューコンベア１６を有した流動媒体排出機構Ｆを備え、このライザー部１の上下方向での中間位置にはホッパー１７に貯留した流動媒体を投入するようロータリバルブ１８を有した流動媒体補給機構Ｇを備えている。
【００２１】
前記サイクロン部３は円筒状の内壁面を有し、かつ、漏斗状となる底壁部３Ａを有すると共に、上壁に燃焼ガスの排出口５を形成してあり、この底壁部の下部位置に対して、この底壁部３Ａからの流動媒体Ａを略鉛直下方に送る流下経路を有した筒状のダウンカマー６を備えている。このサイクロン部３は、前記ダクト２から送られた燃焼ガスを該サイクロン部３の内部で旋回させることで燃焼ガスに混入する流動媒体Ａを失速させて自重で落下により捕集してダウンカマー６に送り込むと同時に燃焼ガスを排出口５から上方に排出するよう機能する。
【００２２】
前記媒体循環機構Ｂは、前記ダウンカマー６の下端部からの流動媒体Ａをダウンカマー６の下端部より高レベルに送った後に流下させるオーバーフロー経路を有するループシール７と、このループシール７からの流動媒体を前記ライザー部１の下部に送り込む経路と、このループシール７の下方から媒体循環空気を供給する媒体循環空気供給管８を有した媒体循環空気供給手段Ｈとを備えている。この媒体循環機構Ｂは媒体循環空気供給管８に加圧状態の媒体循環空気を供給することにより、この空気がループシール７の側に流れ、この空気の流れに伴なって流動媒体Ａがオーバーフロー経路をオーバーフローする形態で送り出すよう機能するものである。尚、媒体循環空気供給管８に媒体循環空気を供給する際には図２に示すように、オーバーフローレベルＬＯを基準にしてダウンカマー６の内部の流動媒体Ａの堆積界面位置ＡＦが高い位置にある場合において、流動媒体Ａの圧力差により媒体循環空気がオーバーフロー経路の側に流れるものとなっている。
【００２３】
前記一次空気供給管１１に空気を供給する経路に第１バルブＶ１を備え、二次空気供給管１２に空気を供給する経路に第２バルブＶ２を備え、媒体循環空気供給管８に空気を供給する経路に媒体循環空気バルブＶ３を備え、これらのバルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３は電気信号によって供給すべき空気量を調節自在に構成されている。前記バーナ１３は、電気信号により任意量の補助燃料（燃焼用ガスや重油等）を供給自在に構成されている。前記投入手段Ｅは、スクリューコンベア１５を駆動する投入モータ１５Ｍの駆動速度の設定で任意の量の焼却対象物を投入自在に構成されている。前記流動媒体排出機構Ｆは前記スクリューコンベア１６を駆動する排出モータ１６Ｍの駆動により流動媒体Ａを排出するよう構成されている。前記流動媒体補給機構Ｇは前記ロータリバルブ１８を駆動する補給モータ１８Ｍの駆動により流動媒体Ａを焼却空間内に補給するよう構成されている。そして、流動媒体排出機構Ｆで排出した流動媒体Ａを流動媒体補給機構Ｇのホッパー１７に送る循環系を備えている。
【００２４】
同図に示すように該循環流動層炉は、前記サイクロン部３からの排ガスを排ガス処理装置２０で処理した後に排出ブロワー２１で吸引排出する排ガス排出系を備え、又、供給ブロワー２２で吸引した空気を排ガスの排出経路に介装した熱交換部２３で加熱した後、供給管路２４を介して前記一次空気供給管１１、二次空気供給管１２夫々に送る空気供給系を備え、更に、ブロワー１９からの空気を前記媒体循環空気供給管８に送る空気供給系を備えている。
【００２５】
前記ライザー部１の燃焼空間の下部に第１温度センサＴ１を配置し、この燃焼空間の上部に第２温度センサＴ２を配置し、前記一次空気供給管１１に空気を送る経路に対して空気温度を検出する一次空気温度センサＴａと、空気圧を検出する一次空気圧センサＰａと、空気量を計測する空気量センサＱａとを備えている。そして、前記ダウンカマー６に対し流動媒体Ａの堆積界面位置ＡＦを計測する計測手段Ｓとしてダウンカマー６の下部位置における内部圧力を計測する第１圧力センサＰ１（第１センサの一例）と、ダウンカマー６の上部位置における内部圧力を計測する第２圧力センサＰ２（第２センサの一例）とを備えている。
【００２６】
前記第１圧力センサＰ１の圧力検出レベルＬ１をダウンカマー６の比較的低い位置で、かつ、前記媒体循環機構Ｂのオーバーフロー経路におけるオーバーフローレベルＬＯより高い位置に配置し、第２圧力センサＰ２の圧力検出レベルＬ２をダウンカマー６の比較的高い位置に設定してある。
【００２７】
第１圧力センサＰ１と第２圧力センサＰ２とは、ダウンカマー６の内面に形成した圧力取り出し用のタップ（穴）と連通する導管（ステンレス製の圧力伝達管）と、この導管から圧力が伝えられる位置に配置した圧力計とで構成され、この圧力計に圧力を電気信号として出力するものが用いられている。
【００２８】
本発明の循環流動層炉は、投入手段Ｅで単位時間あたり決まった量の燃焼対象物を投入する状況において、前記一次空気圧センサとＰａ空気量センサＱａとからの検出信号、及び、排ガス排出系に設けたガスセンサ（図示せず）で検出されるＣＯ濃度や酸素濃度を示す信号に基づいて予め設定された量の空気を一次空気供給管１１に供給し、第１温度センサＴ１と第２温度センサＴ２とからの検出信号に基づいてバーナ１３での補助燃料の燃焼量を制御するよう基本的な制御形態が設定されている。この制御形態は従来からの循環流動層炉と基本的に変わることは無く、本発明の循環流動層炉では、ダウンカマー６において前記第１圧力センサＰ１と第２圧力センサＰ２との上下方向での中間位置に流動媒体Ａの堆積界面位置ＡＦを維持するよう前記媒体循環空気供給管８に供給する空気量を制御すると共に、前記一次空気圧センサＰａで検出される空気圧からライザー部１の底部に貯留される流動媒体Ａの貯留量を求め、この貯留量を目標値に維持するよう前記流動媒体排出機構Ｆと流動媒体補給機構Ｇとの少なくとも一方を制御する点に特徴を有するものである。
【００２９】
図３に示すように、マイクロプロセッサを有した制御装置３０（制御手段及び流動媒体管理手段の一例）に対して第１温度センサＴ１、第２温度センサＴ２、一次空気温度センサＴａ、一次空気圧センサＰａ、空気量センサＱａからの信号が入力する信号系を形成すると共に、第１圧力センサＰ１、第２圧力センサＰ２からの計測信号が入力する信号系を形成してある。又、制御装置３０から前記第１バルブＶ１、第２バルブＶ２、バーナ１３、排出モータ１６Ｍ、補給モータ１８Ｍに対して制御信号を出力する信号系を形成すると共に、媒体循環空気バルブＶ３に対して制御信号を出力する信号系を形成してある。
【００３０】
前記制御装置３０には、図４のフローチャートに示すように媒体循環機構Ｂを制御するプログラムが還元制御ルーチンとして設定されている。つまり、第１圧力センサＰ１と第２圧力センサＰ２とからの信号を入力し、この信号からダウンカマー６における堆積界面位置ＡＦを判別する処理を行い（＃１０１、＃１０２ステップ）、この処理の結果、この堆積界面位置ＡＦが圧力検出レベルＬ２より高い位置にあることを判別した場合には、前記媒体循環空気バルブＶ３を最大値まで開放して媒体循環空気供給管８に供給する空気量を最大値まで増大させ、堆積界面位置ＡＦが圧力検出レベルＬ１より低い位置にあることを判別した場合には、前記媒体循環空気バルブＶ３を最小値まで絞り媒体循環空気供給管８に供給する空気量を最小値まで減少させ（供給を一次的に停止しても良い）、圧力検出レベルＬ１と圧力検出レベルＬ２との中間位置に堆積界面位置ＡＦが存在することを判別した場合には、第１圧力センサＰ１の計測結果に基づいて圧力検出レベルＬ１と圧力検出レベルＬ２との略中間位置に堆積界面位置ＡＦを維持するよう媒体循環空気バルブＶ３の開度を設定する（＃１０３〜＃１０７ステップ）。
【００３１】
この制御方法では圧力検出レベルＬ１と圧力検出レベルＬ２との中間位置（中間レベル）に堆積界面位置ＡＦを制御目標として、媒体循環空気バルブＶ３の開度を調節するよう制御形態が設定されたものであり、堆積界面位置ＡＦが圧力検出レベルＬ１より下方に位置する場合や、圧力検出レベルＬ２より上方に位置する場合には急激な制御を行うものの、圧力検出レベルＬ１と圧力検出レベルＬ２との中間位置に堆積界面位置ＡＦを設定する場合には、第２圧力センサＰ２で殆ど正圧力を検出しないので、第１圧力センサＰ１からの信号に基づいて堆積界面位置ＡＦを求め、ＰＩＤ制御等により堆積界面位置ＡＦを維持する制御が実行される。尚、ＰＩＤ制御を行う場合には、目標とする堆積界面位置ＡＦを予め設定し、かつ、この目標とする堆積界面位置ＡＦに対応する第１圧力センサＰ１の信号値を保存しておき、この堆積界面位置ＡＦに対応する信号値と第１圧力センサＰ１からの信号値との偏差を求め、この偏差、この偏差の単位時間内の積分値、及び、この偏差の単位時間内の微分値に基づいて媒体循環空気バルブＶ３の開度を設定する処理が行われる。
【００３２】
特に、本発明では、第１圧力センサＰ１と第２圧力センサＰ２とを、圧力が作用した際にＯＮし、圧力が解除された際にＯＦＦするスイッチで構成することも可能であり、このようにスイッチを用いた場合には、ＯＮとＯＦＦとの情報の処理で済むので単純な制御が可能となる。
【００３３】
又、前記制御装置３０には、図５のフローチャートに示すように、前記流動媒体排出機構Ｆと流動媒体補給機構Ｇとの少なくとも一方を制御するプログラムが流動媒体量管理ルーチンとして設定されている。つまり、一次空気圧センサＰａ（圧力センサ）から信号を入力し、この信号からライザー部１の底部に貯留されている流動媒体Ａの貯留量を算出する（＃２０１、＃２０２ステップ）。次に、この貯留量に基づき、流動媒体Ａの総量を求め、この総量が過剰であると判別した場合には、前記流動媒体排出機構Ｆの排出モータ１６Ｍを作動させスクリューコンベア１６によってライザー部１の底部に貯留されている流動媒体Ａのうち過剰とされる量の流動媒体Ａの排出を行い、これとは逆に流動媒体Ａの総量が不足していると判別した場合には、流動媒体補給機構Ｇの補給モータ１８Ｍを作動させロータリバルブ１８によってライザー部１に対して不足とされる量の流動媒体Ａの補給を行い、これ以外の場合、即ち、流動媒体Ａの総量が適正である場合には、流動媒体Ａの給排を行わない制御が実行される（＃２０３〜＃２０６ステップ）。
【００３４】
この制御方法では一次空気供給管１１から一次空気を供給する際に、ライザー部１の底部に貯留されている流動媒体Ａの量に比例した圧力が一次空気圧センサＰａで計測できることを利用して流動媒体Ａの貯留量を求め、この貯留量に基づいて循環流動層炉の内部に循環する流動媒体Ａの総量を求め、この総量と予め設定された適正な量との多寡を判別した後に、流動媒体Ａの総量を適正に維持するための制御である。
【００３５】
このように本発明の循環流動層炉、及び、循環流動層炉の制御方法では、ライザー部１から送り出された流動媒体Ａをサイクロン部３で捕集した後、媒体循環機構Ｂでライザー部１に還元するよう流動媒体Ａの循環系が形成されているので、この流動媒体Ａの循環量を構成するダウンカマー６において流動媒体Ａの流動量を決まった量に維持することでライザー部１において焼却対象物に接触する流動媒体Ａの量を適正に維持して最適な燃焼を実現するものとなっている。そして、流動媒体Ａの循環量を一定に維持する際に、適正な量の流動媒体Ａが循環する場合には、ダウンカマー６において堆積界面位置ＡＦの見かけ上の位置は変動しないので、計測手段Ｓを利用して、この堆積界面位置ＡＦを決まった位置に維持するよう媒体循環空気供給管８の媒体循環空気バルブＶ３の開度を調節する制御を行うと云う、比較的単純な処理で最適な焼却を実現している。
【００３６】
特に、この循環流動層炉では、流動媒体Ａの循環量を適正に維持する制御と同時に、ライザー部１に貯留される流動媒体Ａの総量を適正に維持する制御が実行されるので、流動媒体Ａの循環量を適正な値に維持する制御と併せて、最適な量の流動媒体Ａを焼却対象物に接触させて一層良好な焼却を実現するものとなっている。
【００３７】
〔別実施の形態〕
本発明は上記実施の形態以外に、例えば、ダウンカマーにおいて堆積界面位置を計測する計測手段として、超音波を利用したものや、レーザ光を利用して距離を計測する単一の非接触型のセンサを用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】循環流動層炉の模式図
【図２】ダウンカマー及び媒体循環機構を示す概略図
【図３】制御系のブロック回路図
【図４】還元制御ルーチンのフローチャート
【図５】流動媒体量管理ルーチンのフローチャート
【符号の説明】
１ ライザー部
３ サイクロン部
６ ダウンカマー
７ ループシール
３０ 制御手段・流動媒体管理手段
Ａ 流動媒体
Ｂ 媒体循環機構
Ｆ 流動媒体排出機構
Ｇ 流動媒体補給機構
Ｓ 計測手段
Ｈ 媒体循環空気供給手段
ＡＦ 堆積界面位置
Ｐ１ 第１センサ
Ｐ２ 第２センサ
ＬＯ オーバーフローレベル
Claims (4)
- 焼却空間内に貯留された流動媒体に下方から空気を供給する状態で焼却を行うライザー部と、このライザー部から導かれた燃焼ガスに混入している流動媒体を捕集するサイクロン部と、このサイクロン部で捕集した流動媒体を前記ライザー部に戻す媒体循環機構とを備えると共に、
この媒体循環機構が、前記サイクロン部の下部から流動媒体を自重で下方に送る流下経路を有したダウンカマーと、このダウンカマーの下端部からの流動媒体をダウンカマーの下端部より高レベルに送った後流下させるオーバーフロー経路を有するループシールと、このループシールの下方から媒体循環空気を供給する媒体循環空気供給手段とを備えている循環流動層炉であって、
前記ダウンカマーにおける流動媒体の堆積界面位置を計測する計測手段を備え、この計測手段の計測結果に基づいて前記媒体循環空気の制御を行う制御手段を備え、
前記計測手段が、前記ループシールのオーバーフローレベルを基準レベルとして、この基準レベルより高い位置でダウンカマーの下部位置の圧力を計測する第１圧力センサと、前記基準レベルより高い位置でダウンカマーの上部位置の圧力を計測する第２圧力センサとを備えて構成され、
前記制御手段は、前記第１圧力センサと第２圧力センサとの信号から判別した前記堆積界面位置が前記第２圧力センサの計測位置より高い位置にある場合には、前記媒体循環空気の空気量を増大させ、前記堆積界面位置が前記第１圧力センサの計測位置より低い位置にある場合には、前記媒体循環空気の空気量を減少させる又は供給を停止させ、前記堆積界面位置が前記第１圧力センサの計測位置と第２圧力センサの計測位置との中間位置にある場合には、第１圧力センサの信号から前記堆積界面位置を求め、このように求めた堆積界面位置に基づいて、この堆積界面位置を第１圧力センサの計測位置と第２圧力センサの計測位置との間の制御目標位置に維持する前記媒体循環空気の空気量を設定する循環流動層炉。 - 前記第１圧力センサと第２圧力センサとは、前記ダウンカマーの内面に形成した圧力取り出し用の穴と連通する導管と、この導管から圧力が伝えられる位置に配置した圧力計とで構成されている請求項１記載の循環流動層炉。
- 前記媒体循環空気供給手段が、前記ループシールの下方に前記媒体循環空気を供給する媒体循環空気供給管を備え、この媒体循環空気供給管に供給する空気量を制御する媒体循環空気バルブが備えられ、前記制御手段は、この媒体循環空気バルブの開度を設定する請求項１又は２記載の循環流動層炉。
- 焼却空間内に貯留された流動媒体に下方から空気を供給する状態で焼却を行うライザー部と、このライザー部からの燃焼ガスに混入する流動媒体を捕集するサイクロン部と、このサイクロン部で捕集した流動媒体を前記ライザー部に戻す媒体循環機構とを備えると共に、
この媒体循環機構が、前記サイクロン部の下部から流動媒体を自重で下方に送る流下経路を有したダウンカマーと、このダウンカマーの下端部からの流動媒体をダウンカマーの下端部より高レベルに送った後流下させるオーバーフロー経路を有するループシールと、このループシールの下方から媒体循環空気を供給する媒体循環空気供給手段とを備えている循環流動層炉の制御方法であって、
前記ダウンカマーにおける流動媒体の堆積界面位置を計測手段によって計測し、この計測結果に基づき堆積界面位置を予め設定されたレベルに維持するよう前記媒体循環空気供給手段の制御を行うものであり、
前記計測手段が、前記ループシールのオーバーフローレベルを基準レベルとして、この基準レベルより高い位置でダウンカマーの下部位置の圧力を計測する第１圧力センサと、前記基準レベルより高い位置でダウンカマーの上部位置の圧力を計測する第２圧力センサとを備えて構成され、
前記制御では、前記第１圧力センサと第２圧力センサとの信号から判別した前記堆積界面位置が前記第２圧力センサの計測位置より高い位置にある場合には、前記媒体循環空気 の空気量を増大させ、前記堆積界面位置が前記第１圧力センサの計測位置より低い位置にある場合には、前記媒体循環空気の空気量を減少させる又は供給を停止させ、前記堆積界面位置が前記第１圧力センサの計測位置と第２圧力センサの計測位置との中間位置にある場合には、第１圧力センサの信号から前記堆積界面位置を求め、このように求めた堆積界面位置に基づいて、この堆積界面位置を第１圧力センサの計測位置と第２圧力センサの計測位置との間の制御目標位置に維持する前記媒体循環空気の空気量を設定する循環流動層炉の制御方法。
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