JP6170799B2 - 有機性廃棄物エネルギー推定方法及び装置 - Google Patents
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Description
課題を解決するための手段
投入された有機性廃棄物を、燃焼手段により燃焼用エネルギーを用いて燃焼させて減量化する燃焼ステップと、前記燃焼手段の内部に、有機性廃棄物に内在する燃焼用エネルギー以外の燃焼用エネルギーを供給する燃焼用エネルギー供給ステップと、前記燃焼手段の内部が所定温度に維持される燃焼用エネルギーの供給量になるように、燃焼用エネルギーの供給を制御するエネルギー供給動作制御ステップと、を含む有機性廃棄物の熱操作処理方法における有機性廃棄物エネルギーの推定方法であって、以下の式
[(単位時間当たりの燃焼手段から排出される排ガス量×排ガスの比熱×排ガスの温度)+(単位時間当たりの燃焼手段における熱損失)+(単位時間当たりの焼却灰の持ち出し熱量)−(単位時間当たりの燃焼手段で使用される燃料の量×単位質量当たりの発熱量)−(単位時間当たりの燃焼用空気流量×空気比熱×空気温度)]/単位時間当たりの汚泥の処理量
によって計算することを特徴とする。
なお、上記温度は、単位時間内に変化する場合はその平均値、「比熱」は、乾ガスの比熱と水蒸気の比熱に基づいてそれぞれの含有割合から求められる比熱である。なお、排ガス中の水分量は、汚泥中の固形分(可燃分+灰分)と、燃焼用空気中の水分量は、その酸素濃度と相関関係を有することが知られており、排ガスや燃焼用空気中の水分量は、汚泥中の固形分や燃焼用空気中の酸素濃度の測定値からそれぞれ推定する。
燃焼手段から排出される排ガス量を測定する手段、
排ガスの温度を測定する手段、
排ガス中の水分量に応じた排ガスの比熱を計算する手段、
前記燃焼手段から持ち出される焼却灰の量および温度を測定する手段、
前記燃焼手段から持ち出される焼却灰の量および温度の測定値および予め設定された焼却灰の比熱から、前記燃焼手段から持ち出される焼却灰の熱量を計算する手段、
前記燃焼手段で使用される燃料量を測定する手段、
燃焼用空気の温度及び流量を測定する手段、
前記燃焼用空気中の水分量に応じた燃焼用空気の比熱を計算する手段、
前記燃焼手段に導入される汚泥の量を測定する手段、
前記各測定値、計算値及び予め設定された燃焼装置の熱損失量に基づき、下記の式より有機性廃棄物エネルギーを計算する手段、
[(単位時間当たりの燃焼手段から排出される排ガス量×排ガスの比熱×排ガスの温度)+(単位時間当たりの燃焼手段における熱損失)+(単位時間当たりの焼却灰の持ち出し熱量)−(単位時間当たりの燃焼手段で使用される燃料の量×単位質量当たりの発熱量)−(単位時間当たりの燃焼用空気流量×空気比熱×空気温度)]/単位時間当たりの汚泥の処理量
を備えたことを特徴とする。
なお、上記温度は、単位時間内に変化する場合はその平均値、「比熱」は、乾ガスの比熱と水蒸気の比熱に基づいてそれぞれの含有割合から求められる比熱である。なお、排ガス中の水分量は、汚泥中の固形分(可燃分+灰分)と、燃焼用空気中の水分量は、その酸素濃度と相関関係を有することが知られており、排ガスや燃焼用空気中の水分量は、汚泥中の固形分や燃焼用空気中の酸素濃度の測定値からそれぞれ推定する。
<流動焼却炉21から流出するトータル熱量>
トータル熱量out=排ガス量×排ガスの比熱×排ガスの温度…(1)
<流動焼却炉21に供給される燃焼用エネルギー(流動空気のエネルギー、有機廃棄物エネルギー、および補助燃料のエネルギー)によるトータル熱量>
トータル熱量in=汚泥の質量×有機廃棄物エネルギー(単位質量当たりの熱量)+補助燃料の質量×単位質量当たりの熱量+流動空気の量×流動空気の比熱×流動空気の温度…(2)
したがって、有機廃棄物エネルギーの推定値Eesは、(1)式と(2)式が等しくなることから、
その時点における有機廃棄物エネルギーEes=[(排ガス量×排ガスの比熱(※1)×排ガスの温度)−(補助燃料の質量×単位質量当たりの熱量+流動空気の量×流動空気の比熱(※2)×流動空気の温度)]/(汚泥の質量)
で計算できる。
※1 排ガス中の「乾ガス」の比熱、「水分(水蒸気)」の比熱、およびそれらの配合比から計算される比熱
※2 空気中の「乾空気」の比熱、「水分(水蒸気)」の比熱、およびそれらの配合比から計算される比熱
なお、これらの(1)式および(2)式において、必要に応じて、補正値として流動焼却炉21の放熱量や、酸素温度などが算入される。
図2Bには、P1〜P6のそれぞれをランニングコストに変換する重み係数K1〜K6を乗算し、各乗算した、燃料コストC1、使用電力コストC2、脱水機動力コストC4、脱水助剤消費コストC5、およびアルカリ剤消費コストC6を加算し、熱回収発電コストC3を減算した全ランニングコストC(=C1+C2+C4+C5+C6−C3)と汚泥エネルギーとの基準関係を記録している。
次に、本発明の一実施形態による最適運転制御装置30による最適運転制御処理方法について説明する。図4は、この最適運転制御処理方法を示すフローチャートである。
本変形例では、上述した重み係数K1〜K6に替えて、図5に示すように、各使用エネルギー要素の使用量である、燃料使用量P1、電力使用量P2、熱回収発電量P3、動力源エネルギー使用量P4、および脱水助剤(ポリ鉄)投入量P5、アルカリ剤(苛性ソーダ)投入量P6のそれぞれを二酸化炭素排出量に変換する重み係数K11〜K16を乗算し、各乗算した、都市ガス由来二酸化炭素排出量G1、使用電力由来二酸化炭素排出量G2、脱水機動力由来二酸化炭素排出量G4、および脱水助剤(ポリ鉄)由来二酸化炭素排出量G5、アルカリ剤(苛性ソーダ)由来二酸化炭素排出量G6を加算し、熱回収発電由来二酸化炭素排出量G3を減算した全二酸化炭素排出量Gが最小値となる汚泥エネルギー値E2minとなるように脱水機11の遠心力の増減制御を行うようにしている。これによって、汚泥の処理装置1全体の二酸化炭素排出量を最小とする最適制御を行うことができる。
10 低含水化設備
11 脱水機
12 動力源
13 凝集剤投入器
14 脱水薬剤投入制御部
15 汚泥供給ポンプ
20 熱操作設備
21 流動焼却炉
21a 流動床
21b 分散パイプ
22 補助燃焼装置
22a 燃料量検出器
22b,23b,23c,23d,23e,25a 調整弁
23 流動空気予熱器
24 白煙防止予熱器
25 スクラバー
26 煙突
27 熱回収発電設備
28 焼却設備燃焼制御装置
30 最適運転制御装置
31 関係記録部
32 汚泥エネルギー推定部
33 全ランニングコスト算定部
34 大小関係把握部
35 低含水化動作制御部
B1 流動ブロワ
B2 白防ファン
B3 誘引ファン
B1s,B2s,B3s,Ps 電力計
F1,F2 流量センサ
T1,T2,T3 温度センサ
Claims (2)
- 投入された有機性廃棄物を、燃焼手段により燃焼用エネルギーを用いて燃焼させて減量化する燃焼ステップと、前記燃焼手段の内部に、有機性廃棄物に内在する燃焼用エネルギー以外の燃焼用エネルギーを供給する燃焼用エネルギー供給ステップと、前記燃焼手段の内部が所定温度に維持される燃焼用エネルギーの供給量になるように、燃焼用エネルギーの供給を制御するエネルギー供給動作制御ステップと、を含む有機性廃棄物の熱操作処理方法における有機性廃棄物エネルギーの推定方法であって、以下の式
[(単位時間当たりの燃焼手段から排出される排ガス量×排ガスの比熱×排ガスの温度)+(単位時間当たりの燃焼手段における熱損失)+(単位時間当たりの焼却灰の持ち出し熱量)−(単位時間当たりの燃焼手段で使用される燃料の量×単位質量当たりの発熱量)−(単位時間当たりの燃焼用空気流量×空気比熱×空気温度)]/単位時間当たりの有機性廃棄物の処理量
によって計算することを特徴とする有機性廃棄物エネルギーの推定方法。 - 投入された有機性廃棄物を、燃焼用エネルギーを用いて燃焼させて減量化する燃焼手段と、前記燃焼手段の内部に、有機性廃棄物に内在する燃焼用エネルギー以外の燃焼用エネルギーを供給する燃焼用エネルギー供給手段と、燃焼用エネルギーの供給量が前記燃焼手段の内部を所定温度に維持する供給量となるように燃焼用エネルギー供給手段の動作を制御するエネルギー供給動作制御手段と、を備えた有機性廃棄物の熱操作処理装置における有機性廃棄物エネルギーの推定装置であって、
前記燃焼手段から排出される排ガス量を測定する手段、
排ガスの温度を測定する手段、
排ガス中の水分量に応じた排ガスの比熱を計算する手段、
前記燃焼手段から持ち出される焼却灰の量および温度を測定する手段、
前記燃焼手段から持ち出される焼却灰の量および温度の測定値および予め設定された焼却灰の比熱から、前記燃焼手段から持ち出される焼却灰の熱量を計算する手段、
前記燃焼手段で使用される燃料量を測定する手段、
燃焼用空気の温度及び流量を測定する手段、
前記燃焼用空気中の水分量に応じた燃焼用空気の比熱を計算する手段、
前記燃焼手段に導入される有機性廃棄物の量を測定する手段、
前記各測定値、計算値及び予め設定された燃焼装置の熱損失量に基づき、下記の式より有機性廃棄物エネルギーを計算する手段、
[(単位時間当たりの燃焼手段から排出される排ガス量×排ガスの比熱×排ガスの温度)+(単位時間当たりの燃焼手段における熱損失)+(単位時間当たりの焼却灰の持ち出し熱量)−(単位時間当たりの燃焼手段で使用される燃料の量×単位質量当たりの発熱量)−(単位時間当たりの燃焼用空気流量×空気比熱×空気温度)]/単位時間当たりの有機性廃棄物の処理量
を備えたことを特徴とする有機性廃棄物エネルギーの推定装置。
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