JP4283254B2 - ガス化溶融システムの運転制御方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、都市ごみや産業廃棄物等の廃棄物を処理するためのガス化溶融システムの運転を制御する技術に関するものである。

従来、廃棄物を処理するための手段として、流動化ガスにより流動層が形成される流動床式ガス化炉と、その後段の溶融炉とを備えたガス化溶融システムが知られている。前記流動床式ガス化炉は、その流動層に投入された廃棄物を燃焼させて熱分解ガスを生成し、前記溶融炉は、前記流動床式ガス化炉により生成された熱分解ガスをさらに燃焼させて同ガス中の灰分を溶融させることにより溶融スラグを生成し、排出する。この溶融炉で生成された高温燃焼ガスは、後段のボイラで熱回収処理された後、減温塔やバグフィルタ等に順次送られた後に系外に排出される。

ところで、このようなガス化溶融システムでは、その運転状態を安定化（例えば流動床式ガス化炉の流動層温度や溶融炉の運転温度を安定化）させるべく、前記廃棄物の投入量を制御することが求められる。その手段として、特許文献１では、前記溶融炉からの熱排出流量として前記ボイラの蒸気流量を監視し、その蒸気流量を一定にするように給じん量を操作する制御技術が開示されている。
特開２００４−２００４９号公報

前記システムが導入される廃棄物処理施設のうち、例えば人口の少ない地方都市に設けられるような小規模の廃棄物処理施設においては、前記ボイラを省略して、前記溶融炉を含む高温燃焼装置とその後段の減温塔とを例えばダクトを介して接続するシステムが採用されることがある。このようにボイラを有しないシステムでは、前記特許文献１に記載される制御技術を適用することができない。

本発明は、このような事情に鑑み、ガス化溶融システムにおいて、ボイラの有無にかかわらず、その運転状態を安定させるための適正な制御を行うことを可能にする技術の提供を目的とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明は、被処理物を熱分解して熱分解ガスを生成するガス化炉と、このガス化炉内に前記被処理物を搬入する被処理物搬入手段と、このガス化炉で生成された熱分解ガス中の可燃成分を燃焼させて同ガス中の灰分を溶融させる溶融炉を含む高温燃焼装置と、この高温燃焼装置から排出されるガスに冷却水を供給して当該ガスの温度を低下させる減温塔とを備えたガス化溶融システムにおいて、前記減温塔の出口温度が予め設定された目標値に近づくように当該減温塔における冷却水の供給流量を操作する減温塔制御手段と、この減温塔制御手段により操作される冷却水供給流量が予め設定された目標値に近づくように前記被処理物搬入手段における搬入速度を操作するシステム制御手段とを備え、このシステム制御手段は、前記冷却水供給流量の目標値を当該ガス化溶融システムの運転状態から推測される前記被処理物の単位重量当たりの発熱量が大きいほど増大させる補正をするものである。

また本発明は、被処理物を熱分解して熱分解ガスを生成するガス化炉と、このガス化炉内に前記被処理物を搬入する被処理物搬入手段と、このガス化炉で生成された熱分解ガス中の可燃成分を燃焼させて同ガス中の灰分を溶融させる溶融炉を含む高温燃焼装置と、この高温燃焼装置から排出されるガスに冷却水を供給して当該ガスの温度を低下させる減温
塔とを備えたガス化溶融システムの運転を制御する方法であって、前記減温塔の出口温度が予め設定された目標値に近づくように当該減温塔における冷却水の供給流量を操作する一方、その操作する冷却水供給流量が予め設定された目標値に近づくように前記被処理物搬入手段における搬入速度を操作し、かつ、前記冷却水供給流量の目標値を当該ガス化溶融システムの運転状態から推測される前記被処理物の単位重量当たりの発熱量が大きいほど増大させる補正をするものである。

これらの構成によれば、前記減温塔においてその出口温度が予め設定された目標値に近づくように冷却水の供給流量を操作する制御が行われるので、高温燃焼装置から前記減温塔への排出熱流量が増えると、前記冷却水の供給流量も増大することになる。よって、この冷却水供給流量を予め設定された目標値に近づけるように被処理物搬入手段における搬入速度を操作することにより、ボイラの有無に関係無く、ガス化溶融システムの運転状態を効果的に安定化させる制御を行うことが可能になる。

ここで、前記減温塔制御手段は、冷却水供給源とこの冷却水供給源から供給される冷却水を塔内に噴霧する冷却水噴霧部との間に設けられ、前記冷却水供給源から前記冷却水噴霧部への冷却水の供給流量を変化させるバルブと、前記減温塔の出口温度が予め設定された目標値に近づくように前記バルブを操作する流量操作手段とを含むものが好適である。この場合、前記バルブの開度を前記冷却水供給流量に対応する値として制御対象に設定するようにしてもよいが、当該バルブの開度と冷却水供給流量との対応は厳密には必ずしも一定していない。これに対し、前記冷却水供給源と前記冷却水噴霧部との間に当該バルブから当該冷却水噴霧部への冷却水供給流量を検出する流量検出手段を設け、この流量検出手段により検出される冷却水供給流量が予め設定された目標値に近づくように前記被処理物搬入手段による搬入速度を操作すれば、より適正な制御を実現することができる。

また、複数の減温塔が配置されたガス化溶融システムにおいては、前記各減温塔について、その出口温度が予め設定された目標値に近づくように当該減温塔における冷却水の供給流量を操作する一方、当該各減温塔で操作する冷却水供給流量の総和が予め設定された目標値に近づくように前記被処理物搬入手段における搬入速度を操作し、かつ、前記冷却水供給流量の総和の目標値を当該ガス化溶融システムの運転状態から推測される前記被処理物の単位重量当たりの発熱量が大きいほど増大させる補正をするようにしてもよい。その装置構成としては、前記各減温塔に設けられ、当該減温塔の出口温度が予め設定された目標値に近づくように当該減温塔における冷却水の供給流量を操作する減温塔制御手段と、これらの減温塔制御手段によりそれぞれ操作される冷却水供給流量の総和が予め設定された目標値に近づくように前記被処理物搬入手段における搬入速度を操作するシステム制御手段とを備え、このシステム制御手段が、前記冷却水供給流量の総和の目標値を当該ガス化溶融システムの運転状態から推測される前記被処理物の単位重量当たりの発熱量が大きいほど増大させる補正をするものとしてもよい。

この場合も、前記各減温塔制御手段は、冷却水供給源とこの冷却水供給源から供給される冷却水を塔内に噴霧する冷却水噴霧部との間に設けられ、前記冷却水供給源から前記冷却水噴霧部への冷却水の供給流量を変化させるバルブと、前記減温塔の出口温度が予め設定された目標値に近づくように前記バルブを操作する流量操作手段とを含み、かつ、前記各冷却水供給源と前記各冷却水噴霧部との間には当該バルブから当該冷却水噴霧部への冷却水供給流量を検出する流量検出手段が設けられ、前記システム制御手段は、前記各流量検出手段により検出される冷却水供給流量の総和が予め設定された目標値に近づくように前記被処理物搬入手段による搬入速度を操作するものが、好適である。

また本発明は、被処理物を熱分解して熱分解ガスを生成するガス化炉と、このガス化炉内に前記被処理物を搬入する被処理物搬入手段と、このガス化炉で生成された熱分解ガス中の可燃成分を燃焼させて同ガス中の灰分を溶融させる溶融炉を含む高温燃焼装置とを備えたガス化溶融システムの運転を制御する方法であって、前記高温燃焼装置から排出されるガスの温度及び前記高温燃焼ガスからのガス排出流量に相当する値を検出し、これらの検出値から求められる熱流量が予め設定された目標値に近づくように前記被処理物搬入手段における搬入速度を操作し、かつ、前記熱流量の目標値を当該ガス化溶融システムの運転状態から推測される前記被処理物の単位重量当たりの発熱量が大きいほど増大させる補正をするものである。

また本発明は、被処理物を熱分解して熱分解ガスを生成するガス化炉と、このガス化炉内に前記被処理物を搬入する被処理物搬入手段と、このガス化炉で生成された熱分解ガス中の可燃成分を燃焼させて同ガス中の灰分を溶融させる溶融炉を含む高温燃焼装置とを備えたガス化溶融システムにおいて、前記高温燃焼装置から排出されるガスの温度を検出する温度検出手段と、前記高温燃焼ガスからのガス排出流量に相当する値を検出する排出流量検出手段と、前記温度検出手段及び前記排出流量検出手段の検出値から求められる熱流量が予め設定された目標値に近づくように前記被処理物搬入手段における搬入速度を操作するシステム制御手段とを備え、このシステム制御手段は、前記熱流量の目標値を当該ガス化溶融システムの運転状態から推測される前記被処理物の単位重量当たりの発熱量が大きいほど増大させる補正をするものである。

この装置においても、ボイラの有無にかかわらず、前記温度検出手段及び前記排出流量検出手段の検出値から求められる熱流量が予め設定された目標値に近づくように前記被処理物搬入手段における搬入速度を操作することによって、システムの運転状態を安定化させる制御を実現することができる。

ここで、前記排出流量検出手段は、高温燃焼装置から排出される高温ガスの排出流量を直接検出するものでもよいが、前記高温燃焼装置の下流側に、当該高温燃焼装置の排出ガスの温度を低下させる減温塔が設けられている場合には、この減温塔により減温された後のガスの流量を検出する位置に前記排出流量検出手段を設けることにより、当該排出流量検出手段が高熱によりダメージを受けるのを回避することができる。

前記各方法及び装置では、冷却水供給流量や熱流量の目標値を当該ガス化溶融システムの運転状態から推測される前記被処理物の単位重量当たりの発熱量が大きいほど増大させる補正をするので、当該発熱量の大小にかかわらず一定以上の被処理物の搬入速度すなわち一定以上の単位時間当たりの被処理物の処理量を確保することが可能である。

以上のように、本発明によれば、減温塔制御手段により操作される冷却水供給流量や、高温燃焼装置の排出ガス温度及びガス排出流量から求められる熱流量を制御量として設定することにより、ボイラの有無にかかわらず、ガス化溶融システムの運転状態を安定化させるための適正な制御を行うことができる効果がある。また、冷却水供給流量や熱流量の目標値を当該ガス化溶融システムの運転状態から推測される前記被処理物の単位重量当たりの発熱量が大きいほど増大させる補正をすることにより、当該発熱量の大小にかかわらず一定以上の被処理物の搬入速度すなわち一定以上の単位時間当たりの被処理物の処理量を確保することができる。

本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１に示すガス化溶融システムは、その前段側から順に、給じん機１０と、流動床式ガス化炉１２と、高温燃焼装置１４と、第１減温塔１６Ａと、空気予熱装置１８と、第２減温塔１６Ｂと、バグフィルタ２２と、誘引送風機２４と、煙突２６とを備えている。

前記給じん機１０は、ごみホッパ１１を有し、このごみホッパ１１に投入されたごみをスクリュコンベアの回転駆動によって流動床式ガス化炉１２に搬入する被処理物搬入手段を構成する。

この流動床式ガス化炉１２の炉床には、砂等の流動粒子による流動層２８が形成され、この流動層２８の温度を例えば４５０〜６５０℃に維持しながら、当該流動層２８に投入されたごみを低温熱分解すなわち一次燃焼させる運転が行われる。前記ごみに含まれる不燃物は前記流動粒子とともに炉底より抜き出され、その後段で前記流動粒子と分離される。分離された流動粒子は前記流動層２８に戻されて再利用される。

前記高温燃焼装置１４は、縦方向に延びる溶融炉３０と、その後段の二次燃焼室３２及び二次空気予熱器３４とが並設された構成となっている。

前記溶融炉３０では、前記流動床式ガス化炉１２から送られてくる熱分解ガスがさらに燃焼処理される。具体的には、前記溶融炉３０内に燃焼用空気による旋回流が形成されて例えば約１３００℃での高温燃焼が行われ、その熱により前記熱分解ガス中の灰分が炉壁上で溶融してスラグとなり、当該炉壁を伝って高温燃焼装置１４の底部の出滓口３６から排出される。この溶融スラグは、スラグ水冷装置３８等により冷却処理を受けた後、特定箇所へ回収される。

前記二次燃焼室３２は、前記出滓口３６を挟んで前記溶融炉３０と反対の側に設けられ、この溶融炉３０から導入されるガスをさらに二次燃焼させる役割を担う。前記二次空気予熱器３４は、前記二次燃焼室３２の下流側であってその上側に配置され、二次燃焼室３２から上昇するガスを後述の空気予熱装置１８から送られてくる空気と熱交換させることにより、前記ガスを減温させるとともに前記空気を昇温させて二次空気とする役割を担う。ここで昇温された二次空気は前記流動床式ガス化炉１２や溶融炉３０の適所に供給される。これら二次燃焼室３２及び二次空気用予熱器３４においても、その内壁面に接触した灰分は溶融してスラグ化する可能性があるが、そのスラグも当該内壁面を伝って前記出滓口３６から排出される。

なお、本発明において前記二次空気用予熱器３４は適宜省略が可能である。

図示の高温燃焼装置１４では、前記二次空気用予熱器３４の下流側、すなわち上側に、ガス排出口４０が設けられ、このガス排出口４０と前記第１減温塔１６Ａの塔頂のガス入口４２とがダクト５８を介して接続されている。

前記第１減温塔１６Ａは、前記ガス入口４２から導入される高温燃焼ガスを塔内に噴霧される冷却水と接触させながら流下させることにより例えば約３００℃〜４００℃まで減温させ、空気予熱装置側に排出する。

空気予熱装置１８は、その上流側（図例では下側）から順に、二次空気予熱器４４、押込空気予熱器４６、及び白煙防止用空気加熱器４８を備え、前記第１減温塔１６Ａから排出されるガスと供給される空気との熱交換により、前記ガスの温度を降下させるとともに供給空気を予熱するように構成されている。

前記二次空気予熱器４４には、二次送風機５０から送出される空気が導入され、この空気は前記二次空気予熱器４４で予熱されてから前記高温燃焼装置１４の二次空気予熱器３４に送り込まれる。同様に押込空気予熱器４６には、押込送風機５２から送出される空気が導入され、この空気は前記押込空気予熱器４６で予熱されてから前記流動床式ガス化炉１２の炉底に押込空気（流動化用ガス）として送り込まれる。また、前記白煙防止用空気加熱器４８には白煙防止用送風機５４から送出される空気が導入され、この空気は空気再加熱器５６で再加熱された後に前記煙突２６の下部に導入される。

前記空気予熱装置１８を通過したガスは、第２減温塔１６Ｂでさらに１５０℃〜２００℃程度まで冷却された後、バグフィルタ２２に送られ、前記誘引送風機２４から前記煙突２６を通じて系外に排出される。

なお、本発明において前記空気予熱装置１８や第２減温塔１６Ｂも必ずしも要さず、例えば前記第１減温塔１６Ａにおいてガス温度を十分降下させることが可能であれば当該第１減温塔１６Ａに直接バグフィルタ２２を接続するようにしてもよい。

次に、このガス化溶融システムに設けられる運転制御装置を図２を参照しながら説明する。

前記各減温塔１６Ａ，１６Ｂにおいては、冷却水供給源６０から供給される冷却水を塔内に噴霧するノズル６２Ａ，６２Ｂがそれぞれ設けられるとともに、減温塔制御手段として、前記冷却水供給源６０と各ノズル６２Ａ，６２Ｂとの間にそれぞれ介在するバルブ６４Ａ，６４Ｂと、各減温塔１６Ａ，１６Ｂの出口温度を検出する出口温度センサ６６Ａ，６６Ｂと、マイクロコンピュータ等からなる流量操作手段６８Ａ，６８Ｂとが設けられている。各流量操作手段６８Ａ，６８Ｂは、前記各出口温度センサ６６Ａ，６６Ｂによりそれぞれ検出される減温塔出口温度が予め設定された目標値に近づくように前記各バルブ６４Ａ，６４Ｂの開度を変化させて前記冷却水供給源６０から各ノズル６２Ａ，６２Ｂへの冷却水供給流量の操作を行う。すなわち、前記流量操作手段６８Ａ，６８Ｂは、前記減温塔出口温度を目標値に近づけるためのフィードバック制御（例えばＰＩＤ制御）を実行する。

さらに、前記各減温塔１６Ａ，１６Ｂにおけるバルブ６４Ａ，６４Ｂとノズル６２Ａ，６２Ｂとの間にはそれぞれ流量計７０Ａ，７０Ｂが設けられている。これらの流量計７０Ａ，７０Ｂは、前記バルブ６４Ａ，６４Ｂから前記ノズル６２Ａ，６２Ｂへの冷却水の供給流量をそれぞれ検出するものであり、例えば電磁式流量計が好適であるが、他の流量計例えばオリフィス式流量計の適用も可能である。これらの流量計７０Ａ，７０Ｂにより生成される流量検出信号がシステム制御手段７２に入力されるようになっている。

システム制御手段７２は、マイクロコンピュータ等で構成され、前記流量計７０Ａ，７０Ｂによりそれぞれ検出される冷却水供給流量の総和が予め設定された目標値に近づくように、前記給じん機１０に設けられた搬入駆動モータ７４の回転速度を変化させる。すなわち、このシステム制御手段７２は、前記給じん機１０による廃棄物の搬入駆動速度を操作することにより、前記冷却水供給流量の総和を一定の目標値に近づける制御を実行する。

この制御は、一般的なフィードバック制御（例えばＰＩＤ制御）であってもよいが、前記搬入駆動速度と冷却水供給流量の関係のようにむだ時間がある場合には、未来の挙動を予測して制御するモデル予測制御を行うことが好ましい。

その例を図３及び図４を参照しながら説明する。ただし、以下の説明では、その説明の簡略化のため、むだ時間を０とした場合について説明する。

図３に示すフローチャートは、一定のサンプリング周期毎に繰り返される演算制御動作を示したものであり、その内容は次のとおりである。

ステップＳ１：現時点から遡って過去ｎ回にわたり設定した搬入駆動速度と、その応答出力である冷却水供給流量（すなわち現時点から遡って過去ｎ回の冷却水供給流量）の総和のモデル予測値とから、現在の搬入駆動速度を維持した場合すなわち搬入駆動速度を変更しない場合の冷却水供給流量の予測値を演算する。この予測値は、例えば次式に示すような予測モデルの式に基づき算出される。

ｙ_ｍ（ｋ）＝ａ_１ｙ_ｍ（ｋ−１）＋ａ_２ｙ_ｍ（ｋ−２）＋…＋ａ_ｎｙ_ｍ（ｋ−ｎ）
＋ｂ_１ｕ（ｋ−１）＋ｂ_２ｕ（ｋ−２）＋…＋ｂ_ｎｕ（ｋ−ｎ）
ここで、ｋは制御開始から現時点までのサンプリング回数、ｙ_ｍ（ｋ）はｋ回目すなわち現時点での制御出力（すなわち冷却水供給流量）のモデル予測値、ｙ_ｍ（ｋ−ｍ）は現時点からｍ回前の制御出力（すなわち冷却水供給流量）のモデル予測値、ｕ（ｋ−ｍ）は現時点からｍ回前の制御入力（すなわち搬入駆動速度）の値、ａ_１〜ａ_ｎ及びｂ_１〜ｂ_ｎは適当なモデル係数である。

このような予測モデルに基づき、現時点からｐ回目に至るまでのモデル予測値ｙ_ｍ（ｋ），ｙ_ｍ（ｋ＋１），…，ｙ_ｍ（ｋ＋ｐ）を演算する。

ステップＳ２：現時点での冷却水供給流量の総和の実測値ｙ（ｋ）と、前記ステップＳ１で求めた現時点でのモデル予測値ｙ_ｍ（ｋ）との差を演算し、これを予測誤差（図４）とする。

ステップＳ３：前記予測誤差に基づいて予測値を修正する。すなわち、図４に示すように、前記ステップＳ１で求めた予測値を前記予測誤差分だけシフトする。この操作により、流量計７０Ａ，７０Ｂにより検出された冷却水供給流量を加味した制御が実現される。

ステップＳ４：現時点での実際の冷却水供給流量を現時点からｐ回目に至るまでの期間で目標値に近づけるための目標軌道を生成する。この目標軌道は、例えば図４に示すように漸次的に目標値に近づく軌道とする。

ステップＳ５：前記目標軌道と前記ステップＳ３で修正した後の予測値との差を求め、その差を埋めるための搬入駆動速度を決定する。この搬入駆動速度は、例えば最小自乗法による数値計算により求めることが可能である。

以上示したステップＳ１〜Ｓ５の動作をサンプリング周期毎に繰り返すことにより、むだ時間を考慮できる運転制御を行うことが可能になる。

このような運転制御装置によれば、ガス化溶融システムがボイラを具備するか否かに関係なく、各減温塔において操作される冷却水供給流量を目標値に近づける制御を実行することにより、ガス化溶融システムの運転状態を効果的に安定させることができる。

図５は、給じん機１０の搬入駆動速度、冷却水供給流量の総和、流動床式ガス化炉１２における流動層（砂層）２８の温度、及び溶融炉３０の温度の時間変化を示したグラフであり、このうち、同図前半部は給じん機１０の搬入駆動速度を手動操作で調節したときの時間変化を示し、同図後半部は前記冷却水供給流量を目標値に近づけるための運転制御（モデル予測制御）を実行したときの時間変化を示したものである。

図示のように、給じん機１０を手動操作する場合に比べ、前記の運転制御を実行することにより砂層温度及び溶融炉温度の変動は著しく低減しており、システム運転状態が安定化していることが理解できる。

なお、図１に示すガス化溶融システムは、２つの減温塔１６Ａ，１６Ｂを具備するものとなっているが、３つ以上の減温塔を具備するシステムにおいても、それらの減温塔における冷却水供給流量の総和を制御量として設定するようにすればよい。逆に、冷却水供給流量がガス化溶融運転状態にあまり影響を受けない減温塔（一般には後段側の減温塔；図１では第２減温塔１６Ｂ）が存する場合には、特定の減温塔の冷却水供給流量のみを制御用に採択してもよい。単一の減温塔のみを具備するシステムにおいては当該減温塔の冷却水供給流量を用いればよいことはいうまでもない。

また、このような冷却水供給流量の他、高温燃焼装置１４の排出熱流量を検出してその検出値が目標値に近づくように廃棄物の搬入駆動速度を操作する制御を行うようにしても、前記と同様にシステムの運転状態を安定化させることが可能である。

前記排出熱流量としては、例えば、前記高温燃焼装置１４の排出ガスの温度と、当該排出ガスの排出流量との積を取り込むようにすればよい。ここで、後者の排出流量については、前記高温燃焼装置１４から排出されるガスの流量を直接検出する（例えばダクト５８における流量を検出する）ようにしてもよいが、一般に前記排出ガスは高温（例えば８００℃〜９００℃）であって当該排出ガスに流量センサが直接接触すると当該流量センサがダメージを受け易いので、当該流量センサの配設位置は例えば減温塔１６Ａ，１６Ｂにより冷却された後のガス流量を検出する位置に設定するのが、より好ましい。図１に示すシステムの場合、誘引送風機２４から吐出されるガスの流量を検出する位置に流量センサを設けるようにすれば、当該吐出ガスは低温であるのに加えてそのガス中の異物がバグフィルタ２２で除去された状態にあるため、流量センサのさらなる延命を図ることが可能になる。

このような構成を具備する制御装置の例を図６に示す。図示の排出ガス温度センサ（温度検出手段）７６は、高温燃焼装置１４のすぐ下流側の位置、例えばダクト５８の適所に設けられ、当該位置における排出ガスの温度を検出する。また、排出流量センサ（排出流量検出手段）７８は、前記誘引送風機２４と煙突２６との間に配設され、その配設位置における排出ガスの流量を検出する。この排出流量センサ７８としてはピトー管を含んだもの等が好適である。

システム制御手段７２は、前記排出ガス温度センサ７６による排出ガス温度の検出値と、前記排出流量センサ７８による排出ガス流量の検出値との積を高温燃焼装置１４の排出熱流量に対応するパラメータとして演算し、その演算値が予め設定された目標値に近づくように搬入駆動モータ７４の回転速度を操作する制御を行う。この制御としては、前記図２に示した実施形態と同様、むだ時間の考慮が可能なモデル予測制御を行うようにしてもよいし、単純なフィードバック制御（例えばＰＩＤ制御）を実行するようにしてもよい。

なお、以上示した各制御において用いられる目標値（冷却水供給流量の目標値や排出熱流量に対応するパラメータの演算値の目標値）は、終始一定の値に固定するようにしてもよいが、システムの運転状態に応じて適宜補正するようにしてもよい。

例えば、前記冷却水供給流量は、ごみの投入量が同じであってもそのごみの単位重量当たりの発熱量によって変わる（当該発熱量が大きいほど冷却水供給流量が増大する）ため、その単位重量当たりのごみの発熱量にかかわらず単位時間当たりのごみの処理量を一定以上確保するためには、前記目標値を、排ガス温度や排ガス流量といったプラントの運転状態を示すパラメータから推測されるごみの発熱量に応じて自動的に補正する（すなわち単位重量当たりのごみの発熱量が大きいほど前記目標値を増大させる）ことが、より好ましい。

具体的には、例えば特開２００４−３７０４９号公報に示されるように、高温燃焼装置１４の排出ガスの流量と、当該排出ガスの温度と、当該排ガスの比熱との積に基づいてごみの発熱量を演算し、これを例えばクレーンによるごみ掴み量で除することにより単位重量当たりのごみの発熱量の推測値を演算し、その推測した発熱量が大きいほど前記目標値を増大させるような補正をすればよい。

また、前記溶融炉３０において図１に示すバーナ３１による補助燃焼運転を行う場合、当該バーナ３１への補助燃料（例えば重油）の供給量が増えると、廃棄物搬入量が少なくても減温塔１６Ａ，１６Ｂの冷却水供給流量や高温燃焼装置１４の排出熱流量は増えることになるので、前記補助燃料供給量の増大に伴って前記目標値を増大させる補正を行うようにすればよい。あるいは、逆に、補助燃料供給量の増大に伴って制御量（冷却水供給流量や熱流量）を減少させる補正を行うようにしてもよい。

本発明の実施の形態に係るガス化溶融システムの全体構成図である。 前記ガス化溶融システムに設けられる運転制御装置の構成を示す図である。 前記運転制御装置において行われる制御動作を示すフローチャートである。 前記運転制御装置において行われるモデル予測制御の内容を説明するためのグラフである。 前記運転制御装置による運転制御が行われる前と行われた後での運転状態の時間変化を示すグラフである。 本発明の別の実施の形態に係るガス化溶融システムの運転制御装置の構成を示す図である。

符号の説明

１０ 給じん機（被処理物搬入手段）
１２ 流動床式ガス化炉
１４ 高温燃焼装置
１６Ａ 第１減温塔
１６Ｂ 第２減温塔
２４ 誘引送風機
２８ 流動層
３０ 溶融炉
４０ ガス排出口
６０ 冷却水供給源
６２Ａ，６２Ｂ ノズル
６４Ａ，６４Ｂ バルブ
６６Ａ，６６Ｂ 出口温度センサ
６８Ａ，６８Ｂ 流量操作手段
７０Ａ，７０Ｂ 流量計（流量検出手段）
７２ システム制御手段
７４ 搬入駆動モータ
７６ 排出ガス温度センサ（温度検出手段）
７８ 排出流量センサ（排出流量検出手段）

Claims (9)

1. 被処理物を熱分解して熱分解ガスを生成するガス化炉と、このガス化炉内に前記被処理物を搬入する被処理物搬入手段と、このガス化炉で生成された熱分解ガス中の可燃成分を燃焼させて同ガス中の灰分を溶融させる溶融炉を含む高温燃焼装置と、この高温燃焼装置から排出されるガスに冷却水を供給して当該ガスの温度を低下させる減温塔とを備えたガス化溶融システムの運転を制御する方法であって、前記減温塔の出口温度が予め設定された目標値に近づくように当該減温塔における冷却水の供給流量を操作する一方、その操作する冷却水供給流量が予め設定された目標値に近づくように前記被処理物搬入手段における搬入速度を操作し、かつ、前記冷却水供給流量の目標値を当該ガス化溶融システムの運転状態から推測される前記被処理物の単位重量当たりの発熱量が大きいほど増大させる補正をすることを特徴とするガス化溶融システムの運転制御方法。
2. 被処理物を熱分解して熱分解ガスを生成するガス化炉と、このガス化炉内に前記被処理物を搬入する被処理物搬入手段と、このガス化炉で生成された熱分解ガス中の可燃成分を燃焼させて同ガス中の灰分を溶融させる溶融炉を含む高温燃焼装置と、この高温燃焼装置から排出されるガスに冷却水を供給して当該ガスの温度を低下させる減温塔とを備えたガス化溶融システムにおいて、前記減温塔の出口温度が予め設定された目標値に近づくように当該減温塔における冷却水の供給流量を操作する減温塔制御手段と、この減温塔制御手段により操作される冷却水供給流量が予め設定された目標値に近づくように前記被処理物搬入手段における搬入速度を操作するシステム制御手段とを備え、このシステム制御手段は、前記冷却水供給流量の目標値を当該ガス化溶融システムの運転状態から推測される前記被処理物の単位重量当たりの発熱量が大きいほど増大させる補正をするものであることを特徴とするガス化溶融システムの運転制御装置。
3. 請求項２記載のガス化溶融システムの運転制御装置において、前記減温塔制御手段は、冷却水供給源とこの冷却水供給源から供給される冷却水を塔内に噴霧する冷却水噴霧部との間に設けられ、前記冷却水供給源から前記冷却水噴霧部への冷却水の供給流量を変化させるバルブと、前記減温塔の出口温度が予め設定された目標値に近づくように前記バルブを操作する流量操作手段とを含み、かつ、前記冷却水供給源と前記冷却水噴霧部との間には当該バルブから当該冷却水噴霧部への冷却水供給流量を検出する流量検出手段が設けられ、前記システム制御手段は、前記流量検出手段により検出される冷却水供給流量が予め設定された目標値に近づくように前記被処理物搬入手段による搬入速度を操作することを特徴とするガス化溶融システムの運転制御装置。
4. 被処理物を熱分解して熱分解ガスを生成するガス化炉と、このガス化炉内に前記被処理物を搬入する被処理物搬入手段と、このガス化炉で生成された熱分解ガス中の可燃成分を燃焼させて同ガス中の灰分を溶融させる溶融炉を含む高温燃焼装置とを備え、この高温燃焼装置の下流側に、前記高温燃焼装置から排出されるガスに冷却水を供給して当該ガスの温度を低下させる複数の減温塔が配置されたガス化溶融システムの運転を制御する方法であって、前記各減温塔について、その出口温度が予め設定された目標値に近づくように当該減温塔における冷却水の供給流量を操作する一方、当該各減温塔で操作する冷却水供給流量の総和が予め設定された目標値に近づくように前記被処理物搬入手段における搬入速度を操作し、かつ、前記冷却水供給流量の総和の目標値を当該ガス化溶融システムの運転状態から推測される前記被処理物の単位重量当たりの発熱量が大きいほど増大させる補正をすることを特徴とするガス化溶融システムの運転制御方法。
5. 被処理物を熱分解して熱分解ガスを生成するガス化炉と、このガス化炉内に前記被処理物を搬入する被処理物搬入手段と、このガス化炉で生成された熱分解ガス中の可燃成分を燃焼させて同ガス中の灰分を溶融させる溶融炉を含む高温燃焼装置とを備え、この高温燃焼装置の下流側に、前記高温燃焼装置から排出されるガスに冷却水を供給して当該ガスの温度を低下させる複数の減温塔が配置されたガス化溶融システムにおいて、前記各減温塔に設けられ、当該減温塔の出口温度が予め設定された目標値に近づくように当該減温塔における冷却水の供給流量を操作する減温塔制御手段と、これらの減温塔制御手段によりそれぞれ操作される冷却水供給流量の総和が予め設定された目標値に近づくように前記被処理物搬入手段における搬入速度を操作するシステム制御手段とを備え、このシステム制御手段は、前記冷却水供給流量の総和の目標値を当該ガス化溶融システムの運転状態から推測される前記被処理物の単位重量当たりの発熱量が大きいほど増大させる補正をするものであることを特徴とするガス化溶融システムの運転制御装置。
6. 請求項５記載のガス化溶融システムの運転制御装置において、前記各減温塔制御手段は、冷却水供給源とこの冷却水供給源から供給される冷却水を塔内に噴霧する冷却水噴霧部との間に設けられ、前記冷却水供給源から前記冷却水噴霧部への冷却水の供給流量を変化させるバルブと、前記減温塔の出口温度が予め設定された目標値に近づくように前記バルブを操作する流量操作手段とを含み、かつ、前記各冷却水供給源と前記各冷却水噴霧部との間には当該バルブから当該冷却水噴霧部への冷却水供給流量を検出する流量検出手段が設けられ、前記システム制御手段は、前記各流量検出手段により検出される冷却水供給流量の総和が予め設定された目標値に近づくように前記被処理物搬入手段による搬入速度を操作することを特徴とするガス化溶融システムの運転制御装置。
7. 被処理物を熱分解して熱分解ガスを生成するガス化炉と、このガス化炉内に前記被処理物を搬入する被処理物搬入手段と、このガス化炉で生成された熱分解ガス中の可燃成分を燃焼させて同ガス中の灰分を溶融させる溶融炉を含む高温燃焼装置とを備えたガス化溶融システムの運転を制御する方法であって、前記高温燃焼装置から排出されるガスの温度及び前記高温燃焼ガスからのガス排出流量に相当する値を検出し、これらの検出値から求められる熱流量が予め設定された目標値に近づくように前記被処理物搬入手段における搬入速度を操作し、かつ、前記熱流量の目標値を当該ガス化溶融システムの運転状態から推測される前記被処理物の単位重量当たりの発熱量が大きいほど増大させる補正をすることを特徴とするガス化溶融システムの運転制御方法。
8. 被処理物を熱分解して熱分解ガスを生成するガス化炉と、このガス化炉内に前記被処理物を搬入する被処理物搬入手段と、このガス化炉で生成された熱分解ガス中の可燃成分を燃焼させて同ガス中の灰分を溶融させる溶融炉を含む高温燃焼装置とを備えたガス化溶融システムにおいて、前記高温燃焼装置から排出されるガスの温度を検出する温度検出手段と、前記高温燃焼ガスからのガス排出流量に相当する値を検出する排出流量検出手段と、
   前記温度検出手段及び前記排出流量検出手段の検出値から求められる熱流量が予め設定された目標値に近づくように前記被処理物搬入手段における搬入速度を操作するシステム制御手段とを備え、このシステム制御手段は、前記熱流量の目標値を当該ガス化溶融システムの運転状態から推測される前記被処理物の単位重量当たりの発熱量が大きいほど増大させる補正をするものであることを特徴とするガス化溶融システムの運転制御装置。
9. 請求項８記載のガス化溶融システムの運転制御装置において、前記高温燃焼装置の下流側に、当該高温燃焼装置の排出ガスの温度を低下させる減温塔が設けられるとともに、前記排出流量検出手段は前記減温塔により減温された後のガスの流量を検出する位置に設けられていることを特徴とするガス化溶融システムの運転制御装置。
   

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