JP5909397B2 - 加圧流動炉設備の調節弁制御装置、加圧流動炉設備の調節弁制御方法 - Google Patents
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Description
本発明は、加圧流動炉設備の調節弁制御装置、加圧流動炉設備の調節弁制御方法処理に関する。
加圧流動炉設備は、加圧流動炉から排出された燃焼排ガスによって回動されるタービンとタービンの回動に伴って回動されるコンプレッサを備える過給機を備え、コンプレッサで生成された圧縮空気を加圧流動炉の加圧、流動用及び燃焼用空気に利用する。通常運転においては、起動用ブロワを停止しても、被処理物をコンプレッサから排出される圧縮空気によって被処理物の必要燃焼空気全量を供給する自立運転状態となる。自立運転が可能となることで、従来、必要であった流動ブロワおよび誘引ファンが不要となり、ランニングコストが低減することが知られている。
加圧流動炉設備として、例えば、特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１の加圧式流動焼却炉設備において、
圧力指示調節計は、過給機のコンプレッサの出力側圧力と、過給機のコンプレッサの入り口側圧力とから、出口側圧力に対する入り口側圧力の比を算出して弁開度演算部に出力する。流量指示調節計は、過給機のコンプレッサから加圧流動炉へ供給される燃焼用空気の流量と、過給機のコンプレッサから加圧流動炉以外の供給先へ供給される燃焼用空気の流量とから、過給機のコンプレッサから吐出される合計空気量を算出して弁開度演算部に出力する。
弁開度演算部は、圧力指示調節計と流量指示調節計との出力に基づいて、加圧空気弁の開度を制御したり、排ガスバイパス弁３１の開度の制御をしたりする。
圧力指示調節計は、過給機のコンプレッサの出力側圧力と、過給機のコンプレッサの入り口側圧力とから、出口側圧力に対する入り口側圧力の比を算出して弁開度演算部に出力する。流量指示調節計は、過給機のコンプレッサから加圧流動炉へ供給される燃焼用空気の流量と、過給機のコンプレッサから加圧流動炉以外の供給先へ供給される燃焼用空気の流量とから、過給機のコンプレッサから吐出される合計空気量を算出して弁開度演算部に出力する。
弁開度演算部は、圧力指示調節計と流量指示調節計との出力に基づいて、加圧空気弁の開度を制御したり、排ガスバイパス弁３１の開度の制御をしたりする。
しかしながら、特許文献１に示す加圧流動焼却炉設備においては、燃焼空気流量を設定流量に保つ流量調節弁と、燃焼空気圧力を調節する圧力調節弁とを用いて、燃焼空気流量と燃焼空気圧力を制御していた。ここでいう燃焼空気圧力とは、炉内圧力と、圧力計から炉内までの一定の圧力損失と、の差を求めることで得られるものであり、炉内圧力の制御として用いることができる。燃焼空気流量を一定する制御と炉内圧力が変動しないようにする変動抑制制御は、目的が異なるため、弁開度演算部が、それぞれ別の弁を制御していた。
ここでは、加圧流動焼却炉設備の各部を制御するにあたり、流量調節弁と圧力調節弁との２つを制御する場合に比べ、設備の構成をより簡易にしつつ、燃焼状態も一定に抑えることが望まれていた。
ここでは、加圧流動焼却炉設備の各部を制御するにあたり、流量調節弁と圧力調節弁との２つを制御する場合に比べ、設備の構成をより簡易にしつつ、燃焼状態も一定に抑えることが望まれていた。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、設備の構成をより簡易にしつつ、燃焼状態も一定に抑えることができる加圧流動炉設備の調節弁制御装置、加圧流動炉設備の調節弁制御方法を提供することにある。
上述した課題を解決するために、本発明は、加圧流動炉と、当該加圧流動炉から排出された燃焼排ガスによって回動されるタービンとタービンの回動に伴って回動されるコンプレッサを備える過給機とを備える加圧流動炉設備の調節弁制御装置であって、前記タービンの燃焼排ガス入口側と、燃焼排ガスの出口側とを連通する燃焼排ガスバイパス流路に設けられ当該過給機からの排ガスのバイパス量を調整する調節弁と、前記加圧流動炉に供給される燃焼空気量を測定した結果である燃焼空気流量と予め設定された流量設定値との差に基づいて、前記調節弁を開閉する制御量を算出する流量制御部と、前記加圧流動炉内の圧力を測定した圧力測定値と予め設定された圧力設定値との差に基づいて、前記調節弁を開閉する制御量を算出する圧力制御部と、前記燃焼空気流量と前記流量設定値との差が予め決められた範囲外である場合に、前記流量制御部が算出した制御量に応じて前記調節弁を制御し、前記燃焼空気流量と前記流量設定値との差が予め決められた範囲内である場合に、前記流量制御部が算出した制御量と前記圧力制御部が算出した制御量とに応じて前記調節弁を制御する調節弁制御部と、を有することを特徴とする。
また、本発明は、加圧流動炉と、当該加圧流動炉から排出された燃焼排ガスによって回動されるタービンとタービンの回動に伴って回動されるコンプレッサを備える過給機とを備える加圧流動炉設備の調節弁制御装置であって、前記タービンの燃焼排ガス入口側と、燃焼排ガスの出口側とを連通する燃焼排ガスバイパス流路に設けられ当該過給機からの排ガスのバイパス量を調整する調節弁と、前記加圧流動炉に供給される燃焼空気量を測定した結果である燃焼空気流量と予め設定された流量設定値との差に基づいて、前記調節弁を開閉する制御量を算出する流量制御部と、前記加圧流動炉内の圧力を測定した圧力測定値と予め設定された圧力設定値との差に基づいて、前記調節弁を開閉する制御量を算出する圧力制御部と、前記燃焼空気流量と前記流量設定値との差が予め決められた範囲外である場合に、前記流量制御部が算出した制御量に応じて前記調節弁を制御し、前記燃焼空気流量と前記流量設定値との差が予め決められた範囲内である場合に、前記圧力制御部が算出した制御量に応じて前記調節弁を制御する調節弁制御部と、を有することを特徴とする。
また、本発明は、上述の加圧流動炉設備の調節弁制御装置において、前記圧力設定値は、所定時間内の圧力測定値の平均値であることを特徴とする。
また、本発明は、上述の加圧流動炉設備の調節弁制御装置において、前記圧力制御部が算出した制御量に従って制御する制御周期が、前記流量制御部が算出した制御量に従って制御する制御周期よりも短いことを特徴とする。
また、本発明は、上述の加圧流動炉設備の調節弁制御装置において、前記圧力制御部が算出した制御量に応じて調節弁を開くことができる開度の最大値が、前記流量制御部が算出した制御量に従って調節弁を開くことができる開度の最大値よりも小さいことを特徴とする。
また、本発明は、上述の加圧流動炉設備の調節弁制御装置において、前記調節弁は、弁の開度が予め決められた第１のバイパス弁と、前記開度が可変である第２のバイパス弁とによって構成され、前記調節弁制御部は、前記制御量に応じて前記第２のバイパス弁の開度を制御することを特徴とする。
また、本発明は、上述の加圧流動炉設備の調節弁制御装置において、前記制御量は、前記調節弁の開度または前記調節弁の制御周期であることを特徴とする。
また、本発明は、加圧流動炉と、当該加圧流動炉から排出された燃焼排ガスによって回動されるタービンとタービンの回動に伴って回動されるコンプレッサを備える過給機とを備える加圧流動炉設備の調節弁制御装置における調節弁制御方法であって、流量制御部が、前記加圧流動炉に供給される燃焼空気量を測定した結果である燃焼空気流量と予め設定された流量設定値との差に基づいて、前記タービンの燃焼排ガス入口側と燃焼排ガスの出口側とを連通する燃焼排ガスバイパス流路に設けられ当該過給機からの排ガスのバイパス量を調整する調節弁を開閉する制御量を算出し、圧力制御部が、前記加圧流動炉内の圧力を測定した圧力測定値と予め設定された圧力設定値との差に基づいて、前記調節弁を開閉する制御量を算出し、調節弁制御部が、前記燃焼空気流量と前記流量設定値との差が予め決められた範囲外である場合に、前記流量制御部が算出した制御量に応じて前記調節弁を制御し、前記燃焼空気流量と前記流量設定値との差が予め決められた範囲内である場合に、前記流量制御部が算出した制御量と前記圧力制御部が算出した制御量とに応じて前記調節弁を制御することを特徴とする。
また、本発明は、加圧流動炉と、当該加圧流動炉から排出された燃焼排ガスによって回動されるタービンとタービンの回動に伴って回動されるコンプレッサを備える過給機とを備える加圧流動炉設備の調節弁制御装置における調節弁制御方法であって、流量制御部が、前記加圧流動炉に供給される燃焼空気量を測定した結果である燃焼空気流量と予め設定された流量設定値との差に基づいて、前記タービンの燃焼排ガス入口側と、燃焼排ガスの出口側とを連通する燃焼排ガスバイパス流路に設けられ当該過給機からの排ガスのバイパス量を調整する調節弁を開閉する制御量を算出し、圧力制御部が、前記加圧流動炉内の圧力を測定した圧力測定値と予め設定された圧力設定値との差に基づいて、前記調節弁を開閉する制御量を算出し、調節弁制御部が、前記燃焼空気流量と前記流量設定値との差が予め決められた範囲外である場合に、前記流量制御部が算出した制御量に応じて前記調節弁を制御し、前記燃焼空気流量と前記流量設定値との差が予め決められた範囲内である場合に、前記圧力制御部が算出した制御量に応じて前記調節弁を制御することを特徴とする。
以上説明したように、この発明によれば、燃焼排ガスバイパス経路上に設けられた調節弁を制御するようにしたので、燃焼排ガスバイパス経路上の調節弁を制御することで、焼却炉に入る燃焼空気流量を設定流量に保つよう制御しつつ、炉内圧力の変動も抑制することができる。これにより、設備の構成をより簡易にしつつ、燃焼状態も一定に抑えることができる。
以下、本発明の一実施形態による加圧流動焼却設備ステムについて図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施形態による加圧流動焼却炉設備１の構成を示す概略ブロック図である。
加圧流動焼却炉設備１において、加圧流動炉１０は、外部からフィーダ等によって投入される被処理物を焼却する。汚泥１１は、被処理物の一例であり、例えば、下水処理場やし尿処理場などから生じた可燃性の廃棄物である。被処理物は、汚泥に限定されることはなく、食品廃棄物や木質系バイオマスなど可燃性物質を含むものであればよい。
炉内圧力計１２は、加圧流動炉１０内の圧力を測定する。
空気予熱器１３は、過給機１５からの燃焼空気と加圧流動炉１０から排出される排ガスとを熱交換し、加圧流動炉１０内に供給される燃焼空気を予熱する。
集塵機１４は、空気予熱器１３から排出される排ガス中の粉塵などを集塵処理する。
過給機１５は、タービン１５ａと、タービン１５aの回動にともなって回転するコンプレッサ１５ｂからなる。加圧流動炉１０から排出される燃焼排ガスが空気予熱器１３と集塵機１４とを通過した後、タービン１５ａに供給され、タービン１５aの駆動に用いられる。タービン１５aの回動に伴ってコンプレッサ１５ｂが回転を始め、圧縮空気が生成される。過給機１５で生成された圧縮空気の一部は、は、供給経路２２を通過して空気予熱器１３で加熱されたのち加圧流動炉１０へ燃焼空気として供給される。加圧流動炉他の一部は供給経路２１を通過して加圧流動炉１０に設けられた補助燃料燃焼装置の燃焼空気や、パージ空気などとして加圧流動炉１０へ供給される。
また、集塵機１４からタービン１５ａを通過した排ガスは、供給経路２３から後段に設けられる白煙防止熱交換機や排煙処理塔を通過することで所定の処理が行われ、外部に排出される。
また、タービン１５a燃焼排ガス供給側に接続される燃焼排ガス流路と、タービン15aの燃焼排ガス排出側に接続される燃焼排ガス流路とを連通し、タービン１５aをバイパスする燃焼排ガスバイパス流路（経路２４）が設けられている。
図１は、この発明の一実施形態による加圧流動焼却炉設備１の構成を示す概略ブロック図である。
加圧流動焼却炉設備１において、加圧流動炉１０は、外部からフィーダ等によって投入される被処理物を焼却する。汚泥１１は、被処理物の一例であり、例えば、下水処理場やし尿処理場などから生じた可燃性の廃棄物である。被処理物は、汚泥に限定されることはなく、食品廃棄物や木質系バイオマスなど可燃性物質を含むものであればよい。
炉内圧力計１２は、加圧流動炉１０内の圧力を測定する。
空気予熱器１３は、過給機１５からの燃焼空気と加圧流動炉１０から排出される排ガスとを熱交換し、加圧流動炉１０内に供給される燃焼空気を予熱する。
集塵機１４は、空気予熱器１３から排出される排ガス中の粉塵などを集塵処理する。
過給機１５は、タービン１５ａと、タービン１５aの回動にともなって回転するコンプレッサ１５ｂからなる。加圧流動炉１０から排出される燃焼排ガスが空気予熱器１３と集塵機１４とを通過した後、タービン１５ａに供給され、タービン１５aの駆動に用いられる。タービン１５aの回動に伴ってコンプレッサ１５ｂが回転を始め、圧縮空気が生成される。過給機１５で生成された圧縮空気の一部は、は、供給経路２２を通過して空気予熱器１３で加熱されたのち加圧流動炉１０へ燃焼空気として供給される。加圧流動炉他の一部は供給経路２１を通過して加圧流動炉１０に設けられた補助燃料燃焼装置の燃焼空気や、パージ空気などとして加圧流動炉１０へ供給される。
また、集塵機１４からタービン１５ａを通過した排ガスは、供給経路２３から後段に設けられる白煙防止熱交換機や排煙処理塔を通過することで所定の処理が行われ、外部に排出される。
また、タービン１５a燃焼排ガス供給側に接続される燃焼排ガス流路と、タービン15aの燃焼排ガス排出側に接続される燃焼排ガス流路とを連通し、タービン１５aをバイパスする燃焼排ガスバイパス流路（経路２４）が設けられている。
燃焼空気流量計１６は、過給機１５から加圧流動炉１０と補助燃料燃焼装置とに供給される燃焼用空気の流量を測定する。ここで測定される流量は、加圧流動炉１０と補助燃料燃焼装置とに供給される合計値である。この燃焼空気流量計１６を供給経路２１と供給路２２にそれぞれ設け、それぞれの測定結果を合算することで加圧流動炉１０に供給される燃焼用空気の流量を測定するようにしてもよい。
調節弁１７は、
燃焼排ガスバイパス流路（経路２４）上に設けられ過給機１５をバイパスする排ガス流量を調整する。調節弁１７は、弁開度制御装置１９からの制御量に応じて開度を変えることができ、これにより流量を制御量に応じて変えることができる。
燃焼排ガスバイパス流路（経路２４）上に設けられ過給機１５をバイパスする排ガス流量を調整する。調節弁１７は、弁開度制御装置１９からの制御量に応じて開度を変えることができ、これにより流量を制御量に応じて変えることができる。
調節弁１８は、タービン１５aの燃焼排ガス供給側に接続される燃焼排ガス流路と、タービン15aの燃焼排ガス排出側に接続される燃焼排ガス流路を連通し、タービン１５aをバイパスするバイパスする経路２５上に設けられ、過給機１５をバイパスする排ガスの流量を調整する。この調節弁１７と調節弁１８は、タービン１５ａに対してそれぞれ並列に設けられている。この調節弁１８は、弁解度制御装置１９からの指示に応じて開または閉となり、開となった場合には、弁開度が一定となる。
調節弁制御部１９４は、記憶部１９３に記憶された制御ルールに従い、調節弁１７と調節弁１８との開閉や開度を制御する。
流量制御部１９１は、加圧流動炉１０に供給される燃焼空気量が燃焼空気流量計１６によって測定された結果である燃焼空気流量と、予め自身に設けられた記憶領域に記憶された流量設定値との差を算出し、算出された差に基づいて、調節弁を開閉する制御量を算出する。
流量制御部１９１は、加圧流動炉１０に供給される燃焼空気量が燃焼空気流量計１６によって測定された結果である燃焼空気流量と、予め自身に設けられた記憶領域に記憶された流量設定値との差を算出し、算出された差に基づいて、調節弁を開閉する制御量を算出する。
圧力制御部１９２は、加圧流動炉１０内の圧力が炉内圧力計１２によって測定された結果である圧力測定値と、予め自身に設けられた記憶領域に記憶された圧力設定値との差を算出し、算出された差に基づいて、前記調節弁を開閉する制御量を算出する。
圧力制御部１９２は、予め設定した測定周期毎に圧力測定値を炉内圧力計１２から順次取り込み、所定時間内（例えば５秒等）に測定された圧力測定値を一時記憶し、この記憶した圧力測定値の平均値を算出し、算出された圧力測定値の平均値を圧力設定値として記憶する。圧力制御部１９２は、この圧力設定値を一定時間毎に更新する。測定周期は、圧力測定値の平均値を算出する所定時間よりも十分に短い。
圧力制御部１９２は、予め設定した測定周期毎に圧力測定値を炉内圧力計１２から順次取り込み、所定時間内（例えば５秒等）に測定された圧力測定値を一時記憶し、この記憶した圧力測定値の平均値を算出し、算出された圧力測定値の平均値を圧力設定値として記憶する。圧力制御部１９２は、この圧力設定値を一定時間毎に更新する。測定周期は、圧力測定値の平均値を算出する所定時間よりも十分に短い。
調節弁制御部１９４は、燃焼空気流量と流量設定値との差が予め決められた範囲外である場合に、流量制御部１９１が算出した制御量に応じて調節弁１７、または、調節弁１７と調節弁１８の両方を制御し、燃焼空気流量と流量設定値との差が予め決められた範囲内である場合に、流量制御部１９１が算出した制御量と圧力制御部１９２が算出した制御量とに応じて調節弁１７または、調整弁１７と調節弁１８の両方を制御する。
調節弁１８の弁開度を固定しながら、調節弁１７を制御することで、燃焼排ガス量が多い場合などでは、タービン１５ｂに供給される燃焼排ガス量を所定の範囲に予め制御できるので調節弁１７の制御を制御しやすい開度の範囲を用いて行うことができる。
調節弁１８の弁開度を固定しながら、調節弁１７を制御することで、燃焼排ガス量が多い場合などでは、タービン１５ｂに供給される燃焼排ガス量を所定の範囲に予め制御できるので調節弁１７の制御を制御しやすい開度の範囲を用いて行うことができる。
記憶部１９３は、制御ルールを記憶する。
図２は、燃焼空気流量と炉内圧力との関係を表すグラフである。縦軸が炉内圧力を表し、横軸が燃焼空気流量を表す。
この図２は、図１の加圧流動焼却炉設備１において、運転中に調節弁１７（または調節弁１７と調節弁１８との両方）を開閉し、十分な時間が経過した後の燃焼空気流量と炉内圧力の動作特性（静特性）を表している。このように、一定時間を経過した後に加圧流動焼却炉設備１の運転状態が安定した状態においては、燃焼空気流量と炉内圧力とが一意に決まる。例えば、調節弁１７を閉方向（開度を下げる）に制御すると、燃焼空気流量が増加するとともに炉内圧力も増加し、一方、調節弁１７を開方向（開度を上げる）に制御すると、燃焼空気流量が減少するとともに、炉内圧力も減少するという相関関係がある。また、調節弁１７の弁開度が４０％である場合、例えば、燃焼空気流量と炉内圧力は、このグラフ上において符号ａ内に表す点が示す値で安定する。
ただし、調節弁１７を開方向または閉方向に制御した場合、その開度に応じた燃焼空気流量や炉内圧力は、ただちに変化するのではなく、調節弁１７の制御を行った後、十分に時間が経過して状態が安定した場合に、この図に示すグラフの線上のいずれかの点が表す値で安定する。
この図２は、図１の加圧流動焼却炉設備１において、運転中に調節弁１７（または調節弁１７と調節弁１８との両方）を開閉し、十分な時間が経過した後の燃焼空気流量と炉内圧力の動作特性（静特性）を表している。このように、一定時間を経過した後に加圧流動焼却炉設備１の運転状態が安定した状態においては、燃焼空気流量と炉内圧力とが一意に決まる。例えば、調節弁１７を閉方向（開度を下げる）に制御すると、燃焼空気流量が増加するとともに炉内圧力も増加し、一方、調節弁１７を開方向（開度を上げる）に制御すると、燃焼空気流量が減少するとともに、炉内圧力も減少するという相関関係がある。また、調節弁１７の弁開度が４０％である場合、例えば、燃焼空気流量と炉内圧力は、このグラフ上において符号ａ内に表す点が示す値で安定する。
ただし、調節弁１７を開方向または閉方向に制御した場合、その開度に応じた燃焼空気流量や炉内圧力は、ただちに変化するのではなく、調節弁１７の制御を行った後、十分に時間が経過して状態が安定した場合に、この図に示すグラフの線上のいずれかの点が表す値で安定する。
図３は、図１の加圧流動焼却炉設備１において、運転中に調節弁１７（または調節弁１７と調節弁１８との両方）の弁開度が一定である場合における炉内圧力と経過時間の関係を表している。縦軸が炉内圧力を表し、横軸が経過時間を表す。
加圧流動炉１０に投入される汚泥１１は、投入量が一定になるように投入をしているが、汚泥１１の性状が必ずしも均質ではなくムラがあるため、汚泥１１を加圧流動炉１０内への投入量が一定になるように制御しても、実際には均一に投入することができない。そのため、ある瞬間においては、固まりとなった投入されたり、汚泥１１の中に発酵した際に生じたガスが入った状態で投入されたりする。汚泥１１の中に発酵したガスが含まれていることによって炉内の圧力が変動する場合もある。
このような汚泥１１の投入量の変動や性状の変動は、ある期間（数秒から数十秒）において、１度〜数度発生する傾向がある。
このように、汚泥１１の投入量や性状が瞬間的に変動することから、汚泥１１の燃焼ムラ等の影響を受けることで、実際には、炉内圧力が周期的（例えば、５秒〜１５秒等）に変動する（符号ａ）。この場合、炉内圧力は周期的に変動するが、炉内圧力の平均値はほぼ一定である（符号ｂ）。加圧流動炉１０内の炉内圧力が変動すると、加圧流動焼却炉設備１の各部における状態も変動するため、炉内圧力がなるべく一定であることが望ましい。
加圧流動炉１０に投入される汚泥１１は、投入量が一定になるように投入をしているが、汚泥１１の性状が必ずしも均質ではなくムラがあるため、汚泥１１を加圧流動炉１０内への投入量が一定になるように制御しても、実際には均一に投入することができない。そのため、ある瞬間においては、固まりとなった投入されたり、汚泥１１の中に発酵した際に生じたガスが入った状態で投入されたりする。汚泥１１の中に発酵したガスが含まれていることによって炉内の圧力が変動する場合もある。
このような汚泥１１の投入量の変動や性状の変動は、ある期間（数秒から数十秒）において、１度〜数度発生する傾向がある。
このように、汚泥１１の投入量や性状が瞬間的に変動することから、汚泥１１の燃焼ムラ等の影響を受けることで、実際には、炉内圧力が周期的（例えば、５秒〜１５秒等）に変動する（符号ａ）。この場合、炉内圧力は周期的に変動するが、炉内圧力の平均値はほぼ一定である（符号ｂ）。加圧流動炉１０内の炉内圧力が変動すると、加圧流動焼却炉設備１の各部における状態も変動するため、炉内圧力がなるべく一定であることが望ましい。
図４は、調節弁１７の開度を変化させた場合における炉内圧力と燃焼空気流量との関係を表す図である。
この図において、調節弁１７を短時間（例えば３秒）の間、開度をある値まで増加させて元に戻すと（符号ａ）、開度が増加している間において炉内圧力が急峻に変動して減少し（符号ｂ）、開度を元に戻すと急峻に変動して炉内圧力が元に戻る（（符号ｃ）、（むだ時間が短い））。このとき、燃焼空気流量はほとんど変化しない（（符号ｄ）、（むだ時間が長い）。調節弁１７を短時間（例えば３秒）の間、開度を減少させて元に戻すと（符号ｅ）、開度が減少している間において炉内圧力が急峻に変動して増加し（符号ｆ）、開度を元に戻すと炉内圧力が急峻に変動して元に戻る（（符号ｇ）、（むだ時間が短い））。このとき、燃焼空気流量はほとんど変化しない（（符号ｈ）、（むだ時間が長い））。
一方、調節弁１７を一定時間（例えば３０秒）の間、開度をある値まで増加させて元に戻すと（符号ｉ）、開度が増加された値になっている間において、炉内圧力は、急峻に減少した後は変動が小さくなる（符号ｊ、ｋ）。
このとき、燃焼空気流量は、調節弁１７の開度を増加させてから一定時間の間、変動せず（符号ｍ、むだ時間）、その後、ゆっくりと減少し（符号ｎ）、ある値で安定する（符号ｏ）。また、調節弁１７の開度を元に戻すと、燃焼空気流量は、その一定時間の間、変動せず（符号ｐ、むだ時間）、その後、調節弁１７の開度を増加する前の値までゆっくりと戻り（符号ｑ）、その後、安定する（符号ｒ）。
この図において、調節弁１７を短時間（例えば３秒）の間、開度をある値まで増加させて元に戻すと（符号ａ）、開度が増加している間において炉内圧力が急峻に変動して減少し（符号ｂ）、開度を元に戻すと急峻に変動して炉内圧力が元に戻る（（符号ｃ）、（むだ時間が短い））。このとき、燃焼空気流量はほとんど変化しない（（符号ｄ）、（むだ時間が長い）。調節弁１７を短時間（例えば３秒）の間、開度を減少させて元に戻すと（符号ｅ）、開度が減少している間において炉内圧力が急峻に変動して増加し（符号ｆ）、開度を元に戻すと炉内圧力が急峻に変動して元に戻る（（符号ｇ）、（むだ時間が短い））。このとき、燃焼空気流量はほとんど変化しない（（符号ｈ）、（むだ時間が長い））。
一方、調節弁１７を一定時間（例えば３０秒）の間、開度をある値まで増加させて元に戻すと（符号ｉ）、開度が増加された値になっている間において、炉内圧力は、急峻に減少した後は変動が小さくなる（符号ｊ、ｋ）。
このとき、燃焼空気流量は、調節弁１７の開度を増加させてから一定時間の間、変動せず（符号ｍ、むだ時間）、その後、ゆっくりと減少し（符号ｎ）、ある値で安定する（符号ｏ）。また、調節弁１７の開度を元に戻すと、燃焼空気流量は、その一定時間の間、変動せず（符号ｐ、むだ時間）、その後、調節弁１７の開度を増加する前の値までゆっくりと戻り（符号ｑ）、その後、安定する（符号ｒ）。
ここでは、調節弁１７の開度を増減する場合における炉内圧力が変動する時定数は、燃焼空気流量が変動する時定数よりも小さい。すなわち、調節弁１７の開度を増減させて場合における炉内圧力の応答性は、燃焼空気流量の応答性よりも早い。
このように、調節弁１７を短時間開閉したときの燃焼空気量と炉内圧力の特性からは、調節弁１７の開度を変えている時間が短い場合、燃焼空気流量は変化せず、炉内圧のみ変化させることができることができることがわかる。また、調節弁１７の開度を変えている時間が十分に長い場合、炉内圧力と燃焼空気流量との両方を変化させることができることがわかる。ここで、この動特性を示す原理は、設備構成に関係がある。すなわち、高速回転する過給機１５には大きな慣性力（イナーシャ）が働いているため、調節弁１７の開度を変化させた場合、過給機１５の回転速度が変わるまでに時間遅れが生じ、回転速度が変化し燃焼空気量が変化するまでには遅れが生じる。
このように、調節弁１７を短時間開閉したときの燃焼空気量と炉内圧力の特性からは、調節弁１７の開度を変えている時間が短い場合、燃焼空気流量は変化せず、炉内圧のみ変化させることができることができることがわかる。また、調節弁１７の開度を変えている時間が十分に長い場合、炉内圧力と燃焼空気流量との両方を変化させることができることがわかる。ここで、この動特性を示す原理は、設備構成に関係がある。すなわち、高速回転する過給機１５には大きな慣性力（イナーシャ）が働いているため、調節弁１７の開度を変化させた場合、過給機１５の回転速度が変わるまでに時間遅れが生じ、回転速度が変化し燃焼空気量が変化するまでには遅れが生じる。
また、図１に示す通り、加圧流動焼却炉設備１は、過給機１５で圧縮された燃焼空気が加圧流動炉１０に流入し、加圧流動炉１０から排出される排ガスによって過給機１５のタービンを駆動し、その過給機１５のタービン１５ａと同軸で連結されたコンプレッサ１５ｂにて燃焼空気を送り込むループ状の構成である。そして、加圧流動焼却炉設備１を構成する空気予熱器１３、加圧流動炉１０、集塵機１４等は容積が大きいため、圧縮された燃焼空気や排ガスを貯める空気槽としての作用もあり、いったん燃焼空気流量や排ガス流量が安定すると流量が変化しにくい構造になっていることが、燃焼空気量の変化速度が遅い要因のひとつとなっている。
一方、調節弁１７の加圧流動炉１０側は炉内圧から少し低い値（炉内圧−機器や配管の圧力損失）であり、調節弁１７の出口側はほぼ大気圧であるため、調節弁１７の開度変化により加圧流動炉１０内の圧力は早い応答で変化する特性がある。
従来であれば、過給機１５に供給される空気の供給経路あるいは外気を取り込む流動ブロワから空気を供給する供給経路と、排ガスを排出する経路とである複数の経路上に設けられた調節弁のそれぞれを制御していたが、本実施形態においては、加圧流動焼却炉設備１の上述のような特性を利用し、複数箇所の経路ではなく燃焼排ガスバイパス経路上に設けられた調節弁（調節弁１７、調節弁１８）のみを制御することで、過給機１５のタービン１５ａ側に流れる排ガスの流量を調整する。
従来であれば、過給機１５に供給される空気の供給経路あるいは外気を取り込む流動ブロワから空気を供給する供給経路と、排ガスを排出する経路とである複数の経路上に設けられた調節弁のそれぞれを制御していたが、本実施形態においては、加圧流動焼却炉設備１の上述のような特性を利用し、複数箇所の経路ではなく燃焼排ガスバイパス経路上に設けられた調節弁（調節弁１７、調節弁１８）のみを制御することで、過給機１５のタービン１５ａ側に流れる排ガスの流量を調整する。
次に、上述の加圧流動焼却炉設備１における弁開度制御装置１９の機能についてさらに説明する。
弁開度制御装置１９は、１つの調節弁１７の開度を制御するにあたり、図４に示す燃焼空気流量と炉内圧力の応答特性の違いを利用し、燃焼空気流量を目標流量に一致させるとともに、汚泥燃焼による炉内圧力の短周期変動を抑制することを両立させるような制御を行う。
弁開度制御装置１９は、１つの調節弁１７の開度を制御するにあたり、図４に示す燃焼空気流量と炉内圧力の応答特性の違いを利用し、燃焼空気流量を目標流量に一致させるとともに、汚泥燃焼による炉内圧力の短周期変動を抑制することを両立させるような制御を行う。
図５、図６は、弁開度制御装置１９の制御について説明する図である。
燃焼空気流量には、加圧流動炉１０に投入する汚泥の投入量や補助燃料使用量、設備特性から求まる適正値がある。弁開度制御装置１９は、その適正値を目標値（燃焼空気流量ＳＶ値）とし、燃焼空気流量計１６からの現在の燃焼空気流量（燃焼空気流量ＰＶ値）を燃焼空気流量ＳＶ値に近づける制御を、圧力制御よりも優先して行う。燃焼空気流量の制御は、制御対象の応答の遅さを考慮して、炉内圧力の制御周期に比べて長い制御周期で行う。すなわち、燃焼空気流量ＰＶ値が燃焼空気流量ＳＶ値を基準として予め決められた範囲にない場合（図５符号ａ、図５符号ｂ）、燃焼空気流量ＰＶ値を燃焼空気流量ＳＶ値に近づける制御を炉内圧力を目標値に近づける制御よりも優先して行う（図６符号ａ）。ここでは、燃焼空気流量は、燃焼効率の観点から、目標値に比べて多すぎたり少なすぎたりしないことが望ましい。
燃焼空気流量には、加圧流動炉１０に投入する汚泥の投入量や補助燃料使用量、設備特性から求まる適正値がある。弁開度制御装置１９は、その適正値を目標値（燃焼空気流量ＳＶ値）とし、燃焼空気流量計１６からの現在の燃焼空気流量（燃焼空気流量ＰＶ値）を燃焼空気流量ＳＶ値に近づける制御を、圧力制御よりも優先して行う。燃焼空気流量の制御は、制御対象の応答の遅さを考慮して、炉内圧力の制御周期に比べて長い制御周期で行う。すなわち、燃焼空気流量ＰＶ値が燃焼空気流量ＳＶ値を基準として予め決められた範囲にない場合（図５符号ａ、図５符号ｂ）、燃焼空気流量ＰＶ値を燃焼空気流量ＳＶ値に近づける制御を炉内圧力を目標値に近づける制御よりも優先して行う（図６符号ａ）。ここでは、燃焼空気流量は、燃焼効率の観点から、目標値に比べて多すぎたり少なすぎたりしないことが望ましい。
燃焼空気流量ＰＶ値が燃焼空気流量ＳＶ値を基準として予め決められた範囲にある場合（（図５符号ｃ）、燃焼空気流量ＰＶ値≒燃焼空気流量ＳＶ値）、炉内圧力の変動を抑制するため、直近の炉内圧力の現在値（炉内圧力ＰＶ値）の移動平均を演算し、その平均値を目標値（炉内圧力ＳＶ値）として、炉内圧力ＰＶ値を炉内圧力ＳＶ値に近づける制御を行う（図６符号ｂ）。この制御は、制御対象の応答の速さを考慮し、燃焼空気流量の制御周期に比べて短い制御周期で行う。
このように、弁開度制御装置１９は、調節弁１７を長い制御周期で制御を行い、燃焼空気流量ＰＶ値が燃焼空気流量ＳＶ値を基準とした所定値以内に近づけるようにし、燃焼空気流量ＰＶ値が燃焼空気流量ＳＶ値を基準とした所定値以内なった場合には、調節弁１７を短い制御周期によって炉内圧力を目標値に近づける制御を行う。これにより、燃焼空気量を大きく変えずに、炉内圧力を変えることができる。
図７は、記憶部１９３に記憶される制御ルールの一例を表す図である。
制御ルールは、燃焼空気流量偏差と、炉内圧力偏差と、調節弁開度加減算値とが対応付けられた情報である。
制御ルールは、燃焼空気流量偏差と、炉内圧力偏差と、調節弁開度加減算値とが対応付けられた情報である。
燃焼空気流量偏差とは、燃焼空気流量ＰＶ値と燃焼空気流量ＳＶ値との差である。ここでは、燃焼空気流量偏差に対し、調節弁開度加減算値が対応付けられている。例えば、燃焼空気流量偏差が予め決められた範囲外であって、その偏差が＋である場合（（燃焼空気流量ＰＶ値−燃焼空気流量ＳＶ値）＞０）、その偏差の値（絶対値）が大きいほど、開方向へ開度が大きく変化するような調節弁開度加減算値が対応付けられている。
燃焼空気流量偏差が予め決められた範囲外であって、その偏差が−である場合（（燃焼空気流量ＰＶ値−燃焼空気流量ＳＶ値）＜０）、その偏差の値（絶対値）が大きいほど、閉方向へ開度が大きく変化するような調節弁開度加減算値が対応付けられている。
燃焼空気流量偏差が予め決められた範囲内（例えば、燃焼空気流量ＰＶ値≒燃焼空気流量ＳＶ値）である場合には、炉内圧力偏差を参照し、この炉内圧力偏差に応じて制御を行うことを表す情報が対応付けられている。
燃焼空気流量偏差が予め決められた範囲外であって、その偏差が−である場合（（燃焼空気流量ＰＶ値−燃焼空気流量ＳＶ値）＜０）、その偏差の値（絶対値）が大きいほど、閉方向へ開度が大きく変化するような調節弁開度加減算値が対応付けられている。
燃焼空気流量偏差が予め決められた範囲内（例えば、燃焼空気流量ＰＶ値≒燃焼空気流量ＳＶ値）である場合には、炉内圧力偏差を参照し、この炉内圧力偏差に応じて制御を行うことを表す情報が対応付けられている。
炉内圧力偏差とは、炉内圧力ＰＶ値と炉内圧力ＳＶ値との差である。ここでは、炉内圧力偏差に対し、調節弁開度加減算値が対応付けられている。例えば、炉内圧力偏差が予め決められた範囲外であって、その偏差が＋である場合（（炉内圧力ＰＶ値−炉内圧力ＳＶ値）＞０）、その偏差の値（絶対値）が大きいほど、開方向へ開度が大きく変化するような調節弁開度加減算値が対応付けられている。
炉内圧力偏差が予め決められた範囲外であって、その偏差が−である場合（（炉内圧力ＰＶ値−炉内圧力ＳＶ値）＜０）、その偏差の値（絶対値）が大きいほど、閉方向へ開度が大きく変化するような調節弁開度加減算値が対応付けられている。
炉内圧力偏差が予め決められた範囲内（例えば、炉内圧力ＰＶ値≒炉内圧力ＳＶ値）である場合には、弁開度を維持する調節弁開度加減算値が対応付けられている。
炉内圧力偏差が予め決められた範囲外であって、その偏差が−である場合（（炉内圧力ＰＶ値−炉内圧力ＳＶ値）＜０）、その偏差の値（絶対値）が大きいほど、閉方向へ開度が大きく変化するような調節弁開度加減算値が対応付けられている。
炉内圧力偏差が予め決められた範囲内（例えば、炉内圧力ＰＶ値≒炉内圧力ＳＶ値）である場合には、弁開度を維持する調節弁開度加減算値が対応付けられている。
調節弁開度加減算値とは、過給機１５からの排ガスのバイパス量を調整する調節弁の開度を制御する制御量を表す値である。この実施形態では、調節弁開度加減算値は、現在の調節弁１７の開度に対する制御量を表す値として、現在の開度に対して開方向に開く開度、閉方向閉じる開度、開度の維持、のいずれかを表す値である。開方向に開く開度を表す値は、例えば、「＋２．０」、「＋１．０」、「＋０．８」、「＋０．５」の値である。開方向に開く開度を表す値は、例えば、「−０．５」、「−０．８」、「−１．０」、「−２．０」の値である。また、現在の調節弁の開度の維持を表す値は「０．０」である。これらの値の単位は、調節弁１７を全開にした場合の開度を１００％とし、全閉にした場合の開度を０％として％によって表されている。例えば、現在の調節弁１７の弁開度が５０％であり、調節弁開度が「＋１．０」として得られた場合には、現在の弁開度を１％増加させることを表しており、弁開度が５１％になるように調節弁１７を制御することを表す。同様に、現在の調節弁１７の弁開度が６０％であり、調節弁開度が「−１．０」として得られた場合には、現在の弁開度を１％減少させることを表しており、弁開度が５９％になるように調節弁１７を制御することを表す。また、現在の調節弁１７の弁開度が５３％であり、調節弁開度が「０．０」として得られた場合には、現在の弁開度を維持すなわち、５３％のままにすることを表す。
この制御ルールにおける調節弁開度加減算値は、偏差が大きい程大きく、また、偏差が大きいほど、刻み幅も大きい。
この制御ルールにおける調節弁開度加減算値は、偏差が大きい程大きく、また、偏差が大きいほど、刻み幅も大きい。
制御出力となる調節弁開度を求める演算において、弁開度に応じた補正係数を用いる方法を用いることもある。
調節弁の多くは弁開度の変化と流量変化が比例関係ではないため、たとえば弁開度が５０％である場合、１０％である場合において、それぞれ調節弁加減算値＋１.０で弁開度を変化させた結果、開度変化によって生じる燃焼排ガスの流量変化は大きく異なる。そのため、弁開度に応じた補正係数を用いて、例えば弁開度が５０％のときは補正係数を1.0として、開方向出力が＋１．０のときは、50(%)＋1.0×1.0（補正係数）を制御出力とする。弁開度が１０％のときは補正係数を2.5として、開方向出力が＋１．０のときに、10(%)＋1.0×2.5（補正係数）を制御出力とする。このように補正係数を用いた演算を行うことで、弁開度がどの値であっても、＋１．０の制御出力の変化幅に対して、流量変化を同程度にすることができる。
調節弁の多くは弁開度の変化と流量変化が比例関係ではないため、たとえば弁開度が５０％である場合、１０％である場合において、それぞれ調節弁加減算値＋１.０で弁開度を変化させた結果、開度変化によって生じる燃焼排ガスの流量変化は大きく異なる。そのため、弁開度に応じた補正係数を用いて、例えば弁開度が５０％のときは補正係数を1.0として、開方向出力が＋１．０のときは、50(%)＋1.0×1.0（補正係数）を制御出力とする。弁開度が１０％のときは補正係数を2.5として、開方向出力が＋１．０のときに、10(%)＋1.0×2.5（補正係数）を制御出力とする。このように補正係数を用いた演算を行うことで、弁開度がどの値であっても、＋１．０の制御出力の変化幅に対して、流量変化を同程度にすることができる。
また、この制御ルールでは、直近のある一定期間（５秒など）における炉内圧力の平均値を圧力制御部１９２が計算しており、この平均値を炉内圧力ＳＶ値（目標値）としている。この平均値（炉内圧力ＳＶ値（目標値））と、現在の値とを近づけるように、すなわち、この偏差が０になるように、制御する。上述したように、平均値が目標値から離れている量が大きいほど、開度が大きくなるように開き、偏差が小さい場合には、偏差が大きい場合の開度に比べて小さな開度となるように制御が行われる。
また、調節弁開度加減算値では、開度を増加、減少、維持をする値の他に、制御周期を表す情報も含まれている。制御周期としては、「制御周期：長い」と、「制御周期：短い」とがあり、「制御周期：長い」は、「制御周期：短い」よりも制御周期が長いことを表す。また、制御周期とは、燃焼空気流量偏差あるいは炉内圧力偏差を算出して参照する処理を行う時間間隔を表す。ここでは、燃焼空気流量偏差に応じた弁開度加減算値に従って調節弁１７の制御をする場合の制御周期が長く、炉内圧力偏差に応じた弁開度加減算値に従って調節弁１７の制御をする場合の制御周期が短くなるような制御ルールが決められている。
また、調節弁開度加減算値では、開度を増加、減少、維持をする値の他に、制御周期を表す情報も含まれている。制御周期としては、「制御周期：長い」と、「制御周期：短い」とがあり、「制御周期：長い」は、「制御周期：短い」よりも制御周期が長いことを表す。また、制御周期とは、燃焼空気流量偏差あるいは炉内圧力偏差を算出して参照する処理を行う時間間隔を表す。ここでは、燃焼空気流量偏差に応じた弁開度加減算値に従って調節弁１７の制御をする場合の制御周期が長く、炉内圧力偏差に応じた弁開度加減算値に従って調節弁１７の制御をする場合の制御周期が短くなるような制御ルールが決められている。
次に、上述した加圧流動焼却炉設備１の動作について説明する。
図８は、加圧流動焼却炉設備１の動作について説明するフローチャートである。
まず、加圧流動焼却炉設備１が稼働し、弁開度制御装置１９の制御が開始されると、流量制御部１９１は、燃焼空気流量計１６によって測定された燃焼空気流量ＰＶ値と予め決められた燃焼空気流量ＳＶ値とから燃焼空気流量偏差を算出し、燃焼空気流量偏差が予め決められた範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１）。
図８は、加圧流動焼却炉設備１の動作について説明するフローチャートである。
まず、加圧流動焼却炉設備１が稼働し、弁開度制御装置１９の制御が開始されると、流量制御部１９１は、燃焼空気流量計１６によって測定された燃焼空気流量ＰＶ値と予め決められた燃焼空気流量ＳＶ値とから燃焼空気流量偏差を算出し、燃焼空気流量偏差が予め決められた範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１）。
判定結果が予め決められた燃焼空気流量偏差の範囲内である場合（ステップＳ１−ＹＥＳ）、調節弁制御部１９４は、圧力制御部１９２の判定結果を参照する（ステップＳ２）。すなわち、炉内圧力計１２によって測定された炉内圧力ＰＶ値と直近の炉内圧力ＰＶ値の平均値（炉内圧力ＳＶ値）との差が算出された結果が、予め決められた第１基準値（例えば、−３ｋＰａ）よりも小さい場合（ステップＳ３）、調節弁制御部１９４は、弁開度を閉方向にする制御値（弁開度−０．８）を得て（ステップＳ４）、この制御値に従い、現在の調節弁１７の弁開度に加えることで、調節弁１７を閉方向へ制御する。
圧力制御部１９２によって算出された炉内圧力偏差が、第１基準値以上であって予め決められた第２基準値（例えば、−１ｋＰａ）よりも小さい場合（ステップＳ５）、調節弁制御部１９４は、弁開度を閉方向にする制御値（弁開度−０．５）を得て（ステップＳ６）、この制御値に従い、現在の調節弁１７の弁開度に加えることで、調節弁１７を閉方向へ制御する。
圧力制御部１９２によって算出された炉内圧力偏差が、予め決められた第２基準値以上であり、予め決められた第３基準値（例えば、１ｋＰａ）未満である場合（ステップＳ７）、調節弁制御部１９４は、炉内圧力偏差が所定の範囲内にあると判定し、弁開度を維持する制御値（弁開度０．０）を得て（ステップＳ８）、この制御値に従い、現在の調節弁１７の弁開度を維持するように制御する。
圧力制御部１９２によって算出された炉内圧力偏差が、第３基準値以上であって、予め決められた第４基準値（例えば、３ｋＰａ）未満である場合（ステップＳ９）、調節弁制御部１９４は、弁開度を開方向にする制御値（弁開度＋０．５）を得て（ステップＳ１０）、この制御値に従い、現在の調節弁１７の弁開度に加えることで、調節弁１７を開方向へ制御する。
圧力制御部１９２によって算出された炉内圧力偏差が、第４基準値以上である場合（ステップＳ１１）、調節弁制御部１９４は、弁開度を開方向にする制御値（弁開度＋０．８）を得て（ステップＳ１２）、この制御値に従い、現在の調節弁１７の弁開度に加えることで、調節弁１７の開方向へ制御する。
調節弁制御部１９４は、ステップＳ４、Ｓ６、Ｓ８、Ｓ１０、Ｓ１２のような制御値を得て制御を行う際、制御周期をカウントする制御周期タイマに、「制御周期：短い」に応じた制御周期（例えば、０．５〜１秒のうちいずれかの時間）を設定し（ステップＳ１３）、カウントを行う。そして、調節弁制御部１９４は、そのカウント結果が制御周期に到達した場合、ステップＳ１に移行し、燃焼空気流量偏差が所定の範囲内であるか否かを判定する。
調節弁制御部１９４は、ステップＳ１において、燃焼空気流量偏差が予め決められた範囲外である場合（ステップＳ１−ＮＯ）、流量制御部１９１の判定結果を参照する（ステップＳ２０）。すなわち、燃焼空気流量計１６によって測定された燃焼空気流量ＰＶ値と燃焼空気流量ＳＶ値との差が算出された結果が、予め決められた第５基準値（例えば、−４０Ｎｍ３／ｈ）よりも小さい場合（ステップＳ２１）、調節弁制御部１９４は、弁開度を閉方向にする制御値（弁開度−２．０）を得て（ステップＳ２２）、この制御値に従い、現在の調節弁１７の弁開度に加えることで、調節弁１７を閉方向へ制御する。
調節弁制御部１９４は、燃焼空気流量計１６によって測定された燃焼空気流量ＰＶ値と燃焼空気流量ＳＶ値との差が算出された結果が、予め決められた第５基準値以上であって予め決められた第６基準値（例えば、−２０Ｎｍ３／ｈ）よりも小さい場合（ステップＳ２３）、調節弁制御部１９４は、弁開度を閉方向にする制御値（弁開度−１．０）を得て（ステップＳ２４）、この制御値に従い、現在の調節弁１７の弁開度に加えることで、調節弁１７を閉方向へ制御する。
調節弁制御部１９４は、燃焼空気流量計１６によって測定された燃焼空気流量ＰＶ値と燃焼空気流量ＳＶ値との差が算出された結果が、予め決められた第６基準値以上であって予め決められた第７基準値（例えば、２０Ｎｍ３／ｈ）よりも小さい場合（ステップＳ２５）、調節弁制御部１９４は、弁開度を開方向にする制御値（弁開度１．０）を得て（ステップＳ２６）、この制御値に従い、現在の調節弁１７の弁開度に加えることで、調節弁１７を開方向へ制御する。
調節弁制御部１９４は、燃焼空気流量計１６によって測定された燃焼空気流量ＰＶ値と燃焼空気流量ＳＶ値との差が算出された結果が、予め決められた第７基準値以上である場合（ステップＳ２７）、調節弁制御部１９４は、弁開度を開方向にする制御値（弁開度２．０）を得て（ステップＳ２８）、この制御値に従い、現在の調節弁１７の弁開度に加えることで、調節弁１７を開方向へ制御する。
調節弁制御部１９４は、ステップＳ２２、Ｓ２４、Ｓ２６、Ｓ２８のような制御値を得て制御を行う際、制御周期をカウントする制御周期タイマに、「制御周期：長い」に応じた制御周期（例えば、５〜２０秒のうちいずれかの時間）を設定し（ステップＳ２９）、カウントを行う。そして、調節弁制御部１９４は、そのカウント結果が制御周期に到達した場合、ステップＳ１に移行し、燃焼空気流量偏差が所定の範囲内であるか否かを判定する。
このように、調節弁制御部１９４は、調節弁１７の現在の弁開度に、制御周期毎に得られる調節弁開度加減算値を加えて、調節弁１７の新たな開度出力として制御する。そして、燃焼空気流量ＰＶ値≒燃焼空気流量ＳＶ値のときのみ、炉内圧力の変動を抑制する制御（ＰＩＣ）が働き、燃焼空気流量偏差が所定の範囲外であるときは、燃焼空気流量を目標値に近づける制御（ＦＩＣ）に切り替わる。
なお、上述した実施形態において、調節弁制御部１９４は、現在の弁開度が１００％であり、弁開度を開方向にする制御値が得られた場合には、加算しても弁開度を１００％のままとして制御を行い、現在の弁開度が０％であり、弁開度を閉方向にする制御値が得られた場合には、加算しても弁開度を０％のままとして制御を行う。
また、上述した実施形態において、燃焼空気流量制御中（ステップＳ２０〜Ｓ２８による制御中）に、圧力変動が想定以上に大きくならないこと及び圧力が設定上限を超えないことを炉内圧力計１２や圧力制御部１９２からの炉内圧力偏差に基づいて監視し、異常が生じた場合に、エラーをオペレータに通知するようにしてもよい。
図９は、弁開度について説明する図である。上述した実施形態において、調節弁制御部１９４は、過給機１５をバイパスするバイパス量は、調節弁１７と調節弁１８とによって調整する。例えば、目標となる弁開度がＡ（符号Ａ）であり、目標である排ガスの流量がＢ（符号Ｂ）である場合、調節弁１８を開度１００％で開き、一定の流量を得て（符号ｂ）、調節弁１７の弁開度を可変に制御することで残りの流量（符号ｃ）を得ることで、目標となる排ガスの流量を得るように、全体として目標の弁開度を得る（符号ａ）。
なお、例えば、調節弁１７のみによって、目標の弁開度（符号ａ）を得て排ガスの流量（符号Ｂ）を得ることができれば、調節弁１７のみを制御してもよい。
なお、例えば、調節弁１７のみによって、目標の弁開度（符号ａ）を得て排ガスの流量（符号Ｂ）を得ることができれば、調節弁１７のみを制御してもよい。
図１０は、他の制御ルールについて説明する図である。
また、上述の実施形態において、調節弁制御部１９４は、燃焼空気流量偏差が予め決められた範囲外である場合に、流量制御部１９１が算出した制御量に応じて調節弁を制御し、燃焼空気流量偏差が予め決められた範囲内である場合に、圧力制御部１９２が算出した制御量に応じて調節弁を制御するようにした。このように、調節弁制御部１９４は、燃焼空気流量偏差に応じて、流量制御部１９１に応じた制御（ＦＩＣ）と圧力制御部１９２に応じた制御（ＰＩＣ）とを切り替えて制御するようにした。
しかし、流量制御部１９１に応じた制御と圧力制御部１９２に応じた制御とを切り替えるのではなく、両方の制御を行うようにしてもよい。例えば、調節弁制御部１９４は、流量制御部１９１によって得られた制御量と、圧力制御部１９２によって得られた制御量とに基づいて、調節弁を制御する。例えば、記憶部１９３には、図１０に示すような制御ルールが記憶される。
また、上述の実施形態において、調節弁制御部１９４は、燃焼空気流量偏差が予め決められた範囲外である場合に、流量制御部１９１が算出した制御量に応じて調節弁を制御し、燃焼空気流量偏差が予め決められた範囲内である場合に、圧力制御部１９２が算出した制御量に応じて調節弁を制御するようにした。このように、調節弁制御部１９４は、燃焼空気流量偏差に応じて、流量制御部１９１に応じた制御（ＦＩＣ）と圧力制御部１９２に応じた制御（ＰＩＣ）とを切り替えて制御するようにした。
しかし、流量制御部１９１に応じた制御と圧力制御部１９２に応じた制御とを切り替えるのではなく、両方の制御を行うようにしてもよい。例えば、調節弁制御部１９４は、流量制御部１９１によって得られた制御量と、圧力制御部１９２によって得られた制御量とに基づいて、調節弁を制御する。例えば、記憶部１９３には、図１０に示すような制御ルールが記憶される。
調節弁制御部１９４は、流量制御部１９１から燃焼空気流量偏差を取得し、「＋側 多い」である場合には、これに応じた調節弁開度加減算値「＋ａ３」を取得し、圧力制御部１９２から炉内圧力偏差取得し、「＋側 最多」である場合には、これに応じた調節弁開度加減算値「＋ｂ４」を取得し、この調節弁開度加減算値「＋ａ３」と「＋ｂ４」に応じた弁開度になるように調節弁１７を制御する。例えば、「＋ａ３」に「＋ｂ４」を加えた制御量になるように制御する。
また、例えば、調節弁制御部１９４は、流量制御部１９１から燃焼空気流量偏差を取得し、「＋側 微少」である場合には、これに応じた調節弁開度加減算値「＋ａ１」を取得し、圧力制御部１９２から炉内圧力偏差取得し、「−側 やや多い」である場合には、これに応じた調節弁開度加減算値「−ｂ２」を取得し、この調節弁開度加減算値「＋ａ１」と「−ｂ２」に応じた弁開度になるように調節弁１７を制御する。例えば、「＋ａ１」に「−ｂ２」を加えた制御量になるように制御する。
このように、調節弁制御部１９４は、燃焼空気流量偏差と炉内圧力偏差との両方に応じた弁開度になるように調節弁を制御する。
上述したように、燃焼空気量を適正に制御することにより、燃料消費によるランニングコストを抑えつつ、ＣＯ濃度を抑えることができる。すなわち、加圧流動焼却炉設備１は、汚泥１１を燃焼させる焼却炉であり、汚泥量や可燃分含有比率などの汚泥性状により、燃焼に必要な空気量は変化する。燃焼空気量が少なすぎれば不完全燃焼となり未燃ガス排出や排ガス中CO濃度が高くなるなど環境への影響が大きくなり、燃焼空気量が多すぎればその加温のために必要以上に補助燃料が消費されることになる。そのため、ランニングコスト上昇やＣＯ濃度上昇等が生じるが、燃焼空気流量を制御することにより、燃料消費によるランニングコストを抑えつつ、ＣＯ濃度を抑えることができる。
また、上述したように、炉内圧力の変動を抑制するように制御するようにしたので、加圧流動焼却炉設備１の他の制御に対する影響を抑えることができる。炉内圧力を設備設計上の許容範囲にすることができる。例えば、汚泥を一定流量で焼却炉に投入しても、汚泥性状（含水率、発熱量、粘性など）が均一でないために焼却炉内での燃焼にむらが生じたり、汚泥が固まりとなって投入されたり、また汚泥が部分的に発酵してガスが噴出する場合もあり、種々の要因で炉内圧力は変動する。炉内圧力が変動すると、燃料である都市ガスを供給する制御等の制御にも影響が大きくなる。これらの変動を抑制するとともに、炉内圧力を設備設計上の許容範囲内にすることで、加圧流動焼却炉設備１内の各部の制御への影響を抑えることができる。
また、図１における弁開度制御装置１９の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより調節弁の制御を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
１ 加圧流動焼却炉設備
１０ 加圧流動炉
１１ 汚泥
１２ 炉内圧力計
１３ 空気予熱器
１４ 集塵機
１５ 過給機
１５ａ タービン
１５ｂ コンプレッサ
１６ 燃焼空気流量計
１７、１８ 調節弁
１９ 弁開度制御装置
１９１ 流量制御部
１９２ 圧力制御部
１９３ 記憶部
１９４ 調節弁制御部
１０ 加圧流動炉
１１ 汚泥
１２ 炉内圧力計
１３ 空気予熱器
１４ 集塵機
１５ 過給機
１５ａ タービン
１５ｂ コンプレッサ
１６ 燃焼空気流量計
１７、１８ 調節弁
１９ 弁開度制御装置
１９１ 流量制御部
１９２ 圧力制御部
１９３ 記憶部
１９４ 調節弁制御部
Claims (9)
- 加圧流動炉と、当該加圧流動炉から排出された燃焼排ガスによって回動されるタービンとタービンの回動に伴って回動されるコンプレッサを備える過給機とを備える加圧流動炉設備の調節弁制御装置であって、
前記タービンの燃焼排ガス入口側と、燃焼排ガスの出口側とを連通する燃焼排ガスバイパス流路に設けられ当該過給機からの排ガスのバイパス量を調整する調節弁と、
前記加圧流動炉に供給される燃焼空気量を測定した結果である燃焼空気流量と予め設定された流量設定値との差に基づいて、前記調節弁を開閉する制御量を算出する流量制御部と、
前記加圧流動炉内の圧力を測定した圧力測定値と予め設定された圧力設定値との差に基づいて、前記調節弁を開閉する制御量を算出する圧力制御部と、
前記燃焼空気流量と前記流量設定値との差が予め決められた範囲外である場合に、前記流量制御部が算出した制御量に応じて前記調節弁を制御し、前記燃焼空気流量と前記流量設定値との差が予め決められた範囲内である場合に、前記流量制御部が算出した制御量と前記圧力制御部が算出した制御量とに応じて前記調節弁を制御する調節弁制御部と、
を有することを特徴とする加圧流動炉設備の調節弁制御装置。 - 加圧流動炉と、当該加圧流動炉から排出された燃焼排ガスによって回動されるタービンとタービンの回動に伴って回動されるコンプレッサを備える過給機とを備える加圧流動炉設備の調節弁制御装置であって、
前記タービンの燃焼排ガス入口側と、燃焼排ガスの出口側とを連通する燃焼排ガスバイパス流路に設けられ当該過給機からの排ガスのバイパス量を調整する調節弁と、
前記加圧流動炉に供給される燃焼空気量を測定した結果である燃焼空気流量と予め設定された流量設定値との差に基づいて、前記調節弁を開閉する制御量を算出する流量制御部と、
前記加圧流動炉内の圧力を測定した圧力測定値と予め設定された圧力設定値との差に基づいて、前記調節弁を開閉する制御量を算出する圧力制御部と、
前記燃焼空気流量と前記流量設定値との差が予め決められた範囲外である場合に、前記流量制御部が算出した制御量に応じて前記調節弁を制御し、前記燃焼空気流量と前記流量設定値との差が予め決められた範囲内である場合に、前記圧力制御部が算出した制御量に応じて前記調節弁を制御する調節弁制御部と、
を有することを特徴とする加圧流動炉設備の調節弁制御装置。 - 前記圧力設定値は、所定時間内の圧力測定値の平均値であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の加圧流動炉設備の調節弁制御装置。
- 前記圧力制御部が算出した制御量に従って制御する制御周期が、前記流量制御部が算出した制御量に従って制御する制御周期よりも短いことを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の加圧流動炉設備の調節弁制御装置。
- 前記圧力制御部が算出した制御量に応じて調節弁を開くことができる弁開度の最大値が、前記流量制御部が算出した制御量に従って調節弁を開くことができる弁開度の最大値よりも小さいことを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の加圧流動炉設備の調節弁制御装置。
- 前記調節弁は、弁の開度が予め決められた第１のバイパス弁と、前記開度が可変である第２のバイパス弁とによって構成され、
前記調節弁制御部は、前記制御量に応じて前記第２のバイパス弁の開度を制御することを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載の加圧流動炉設備の調節弁制御装置。 - 前記制御量は、前記調節弁の開度または前記調節弁の制御周期である
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の加圧流動炉設備の調節弁制御装置。 - 加圧流動炉と、当該加圧流動炉から排出された燃焼排ガスによって回動されるタービンとタービンの回動に伴って回動されるコンプレッサを備える過給機とを備える加圧流動炉設備の調節弁制御装置における調節弁制御方法であって、
流量制御部が、前記加圧流動炉に供給される燃焼空気量を測定した結果である燃焼空気流量と予め設定された流量設定値との差に基づいて、前記タービンの燃焼排ガス入口側と燃焼排ガスの出口側とを連通する燃焼排ガスバイパス流路に設けられ当該過給機からの排ガスのバイパス量を調整する調節弁を開閉する制御量を算出し、
圧力制御部が、前記加圧流動炉内の圧力を測定した圧力測定値と予め設定された圧力設定値との差に基づいて、前記調節弁を開閉する制御量を算出し、
調節弁制御部が、前記燃焼空気流量と前記流量設定値との差が予め決められた範囲外である場合に、前記流量制御部が算出した制御量に応じて前記調節弁を制御し、前記燃焼空気流量と前記流量設定値との差が予め決められた範囲内である場合に、前記流量制御部が算出した制御量と前記圧力制御部が算出した制御量とに応じて前記調節弁を制御する
ことを特徴とする加圧流動炉設備の調節弁制御方法。 - 加圧流動炉と、当該加圧流動炉から排出された燃焼排ガスによって回動されるタービンとタービンの回動に伴って回動されるコンプレッサを備える過給機とを備える加圧流動炉設備の調節弁制御装置における調節弁制御方法であって、
流量制御部が、前記加圧流動炉に供給される燃焼空気量を測定した結果である燃焼空気流量と予め設定された流量設定値との差に基づいて、前記タービンの燃焼排ガス入口側と、燃焼排ガスの出口側とを連通する燃焼排ガスバイパス流路に設けられ当該過給機からの排ガスのバイパス量を調整する調節弁を開閉する制御量を算出し、
圧力制御部が、前記加圧流動炉内の圧力を測定した圧力測定値と予め設定された圧力設定値との差に基づいて、前記調節弁を開閉する制御量を算出し、
調節弁制御部が、前記燃焼空気流量と前記流量設定値との差が予め決められた範囲外である場合に、前記流量制御部が算出した制御量に応じて前記調節弁を制御し、前記燃焼空気流量と前記流量設定値との差が予め決められた範囲内である場合に、前記圧力制御部が算出した制御量に応じて前記調節弁を制御する
ことを特徴とする加圧流動炉設備の調節弁制御方法。
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