JP6178254B2 - 廃棄物処理設備および廃棄物処理設備の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、廃棄物処理設備および廃棄物処理設備の制御方法に関し、特には、過給機を備える廃棄物処理設備および過給機を備える廃棄物処理設備の制御方法に関するものである。

従来、廃棄物処理の分野においては、廃棄物の焼却処理に要する電力の削減および低コスト化が求められている。そこで、過給機を使用し、廃棄物を焼却した際に生じる排ガスから回収した熱を利用して廃棄物の焼却に必要な空気を供給することにより、焼却炉への空気供給用のブロア等を不要として電力の削減および低コスト化を達成する技術が提案されている。

具体的には、過給機を使用した廃棄物処理設備としては、図３に示すような、廃棄物を焼却する焼却炉２１０と、回転軸２２３を介して接続されたコンプレッサー２２１およびタービン２２２を有する過給機２２０と、焼却炉２１０から排出される排ガスと過給機２２０のコンプレッサー２２１から供給される空気との間で熱交換する熱交換器２３０とを備える廃棄物処理設備２００が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この従来の廃棄物処理設備２００では、定常運転時に、コンプレッサー２２１から熱交換器２３０を介して供給される空気によりタービン２２２が回転させられると共にタービン２２２を回転させた後の空気が焼却炉２１０に送られ、更にタービン２２２の回転によってコンプレッサー２２１が駆動されて熱交換器２３０に供給する空気を送風するので、ブロア等を不要として電力の削減および低コスト化を達成することができる。

特開２００７−１７０７０３号公報

しかし、近年では、廃棄物の焼却処理に要する電力およびコストの更なる削減が求められており、上記従来の廃棄物処理設備には、消費電力およびコストを更に低減するという点において更なる改善の余地があった。

ここで、上記従来の過給機を用いた廃棄物処理設備において消費電力およびコストを更に低減する方法として、タービンを回転させた後に焼却炉へと送られる空気の一部を熱源等として有効利用することが考えられる。即ち、従来の過給機を用いた廃棄物処理設備では、コンプレッサーが吸引する空気の量はタービンの回転数によって変動するため、焼却炉での廃棄物の焼却に必要な空気量以上の空気がコンプレッサーで吸引される場合がある。そして、コンプレッサーで吸引された空気は熱交換器での熱交換により加熱されているため、タービンを回転させた後でも十分な熱量を保有している。そこで、廃棄物の焼却に必要な空気量以上の空気がタービンへと供給された場合には、タービンを回転させた後の空気のうち過剰分の空気を他の装置（例えば、排ガス処理装置など）の熱源等として利用することにより、消費電力およびコストを更に低減することが考えられる。

しかしここで、通常、焼却炉で焼却処理される廃棄物の量および性状は経時変化するため、廃棄物処理設備では、廃棄物の焼却に必要な空気量も経時変化する。そのため、過給機を用いた廃棄物処理設備においてタービンを回転させた後の空気のうち過剰分の空気を他の装置（以下、「気体利用装置」と称する。）の熱源等として利用する場合には、焼却炉に送風する空気の量と、気体利用装置に送風する空気の量とを適切に制御する必要がある。

そこで、本発明は、過給機を用いた廃棄物処理設備であって、タービンを回転させた後に焼却炉へと送られる気体の一部を気体利用装置で利用可能であり、且つ、焼却炉に送る気体の量と気体利用装置に送る気体の量とを適切に制御することができる廃棄物処理設備を提供することを目的とする。また、本発明は、過給機を備え、タービンを回転させた後に焼却炉へと送られる気体の一部を気体利用装置で利用可能な廃棄物処理設備において、焼却炉に送る気体の量と気体利用装置に送る気体の量とを適切に制御する方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を行った。そして、本発明者らは、過給機を用いた廃棄物処理設備では、コンプレッサーで吸引する気体の量がタービンの回転数の影響を受けるため、気体利用装置に気体を送るライン等に流量調整弁を設けただけでは、廃棄物の焼却に必要な空気量が変化した際に焼却炉に送る気体の量と気体利用装置に送る気体の量とを適切に制御することができないことを新たに見出し、本発明を完成させた。

即ち、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の廃棄物処理設備は、廃棄物を焼却する焼却炉と、回転軸を介して接続されたコンプレッサーおよびタービンを有する過給機と、前記焼却炉から排出される排ガスと前記過給機の前記コンプレッサーから供給される酸素含有気体との間で熱交換する熱交換器とを備え、前記コンプレッサーは、前記回転軸を介して伝達される動力を利用して吸引した酸素含有気体を前記熱交換器に供給可能に構成され、前記タービンは、前記熱交換器を通った前記酸素含有気体のエネルギーを利用して前記回転軸を回転させると共にエネルギーを利用した後の酸素含有気体を燃焼用気体ラインを介して前記焼却炉に供給可能に構成された廃棄物処理設備であって、気体の有するエネルギーを利用する気体利用装置と、前記タービンと前記焼却炉とを接続する前記燃焼用気体ラインから分岐して前記気体利用装置まで延びる気体利用ラインと、前記燃焼用気体ラインの前記気体利用ラインが分岐する位置と前記焼却炉との間、および／または、前記気体利用ラインに設けられた流量調整弁と、前記回転軸の回転数を調整する回転数調整機構と、前記流量調整弁および前記回転数調整機構の動作を制御する制御装置と、前記焼却炉に供給する前記酸素含有気体の目標流量を前記制御装置に入力する入力装置と、前記焼却炉へ流入する前記酸素含有気体の流量を測定する流量測定器とを更に備え、前記制御装置は、前記入力された目標流量と前記流量測定器の測定値とに基づき前記流量調整弁および前記回転数調整機構の動作を制御して、前記焼却炉に供給する前記酸素含有気体の流量を前記目標流量に補正することを特徴とする。
このように、気体利用ラインおよび気体利用装置を設ければ、タービンを回転させた後に焼却炉へと送られる酸素含有気体の一部を気体利用装置で有効に利用して、過給機を用いた廃棄物処理設備の消費電力およびコストを更に低減することができる。また、入力装置を介して入力された目標流量と流量測定器の測定値とに基づき流量調整弁および回転数調整機構の動作を制御して焼却炉に供給する酸素含有気体の流量を目標流量に補正する制御装置を設ければ、廃棄物の焼却に必要な酸素含有気体の量が変化した場合であっても、焼却炉に送る酸素含有気体の量と気体利用装置に送る酸素含有気体の量とを適切に制御することができる。

ここで、本発明の廃棄物処理設備は、前記制御装置が、前記目標流量が入力された際の前記流量測定器の測定値と前記目標流量との差が所定の閾値以上の場合には、前記回転軸の回転数のみを調整することにより前記流量の補正を開始し、前記目標流量が入力された際の前記流量測定器の測定値と前記目標流量との差が所定の閾値未満の場合には、前記流量調整弁の開度のみを調整することにより前記流量の補正を開始することが好ましい。回転軸の回転数と流量調整弁の開度との何れか一方のみを変化させれば、焼却炉に供給する酸素含有気体の流量を容易かつ簡単に制御することができるからである。また、流量測定器の測定値と目標流量との差が所定の閾値以上の場合に回転軸の回転数を調整することにより流量の補正を開始すれば、流量の補正を迅速に行うことができるからである。更に、流量測定器の測定値と目標流量との差が所定の閾値未満の場合に流量調整弁の開度を調整することにより流量の補正を開始すれば、流量の補正を高い精度で行うことができるからである。

そして、本発明の廃棄物処理設備は、前記制御装置が、前記流量測定器の測定値と前記目標流量との差が所定値以下の場合には、前記流量調整弁の開度のみを調整することにより前記流量を補正することが好ましい。流量測定器の測定値と目標流量との差が所定値以下になった際に流量調整弁の開度のみを調整して流量を補正するようにすれば、流量の補正を高い精度で安定的に行うことができるからである。

また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の廃棄物処理設備の制御方法は、廃棄物を焼却する焼却炉と、回転軸を介して接続されたコンプレッサーおよびタービンを有する過給機と、前記焼却炉から排出される排ガスと前記過給機の前記コンプレッサーから供給される酸素含有気体との間で熱交換する熱交換器とを備え、前記コンプレッサーは、前記回転軸を介して伝達される動力を利用して吸引した酸素含有気体を前記熱交換器に供給可能に構成され、前記タービンは、前記熱交換器を通った前記酸素含有気体のエネルギーを利用して前記回転軸を回転させると共にエネルギーを利用した後の酸素含有気体を燃焼用気体ラインを介して前記焼却炉に供給可能に構成され、気体の有するエネルギーを利用する気体利用装置と、前記タービンと前記焼却炉とを接続する前記燃焼用気体ラインから分岐して前記気体利用装置まで延びる気体利用ラインと、前記燃焼用気体ラインの前記気体利用ラインが分岐する位置と前記焼却炉との間、および／または、前記気体利用ラインに設けられた流量調整弁と、前記回転軸の回転数を調整する回転数調整機構とを更に備える廃棄物処理設備において前記焼却炉に供給する前記酸素含有気体の流量を制御する方法であり、前記流量調整弁および前記回転数調整機構の動作を制御して、前記焼却炉に供給する前記酸素含有気体の流量を目標流量に補正する工程を含むことを特徴とする。
このように、流量調整弁および回転数調整機構の動作を制御して焼却炉に供給する酸素含有気体の流量を目標流量に補正すれば、廃棄物の焼却に必要な酸素含有気体の量が変化した場合であっても、焼却炉に送る酸素含有気体の量と気体利用装置に送る酸素含有気体の量とを適切に制御することができる。そして、その結果、廃棄物の焼却処理を行いつつ、タービンを回転させた後に焼却炉へと送られる酸素含有気体の一部を気体利用装置で有効に利用して、過給機を用いた廃棄物処理設備の消費電力およびコストを更に低減することができる。

ここで、本発明の廃棄物処理設備の制御方法では、前記工程の開始時に、前記目標流量と前記焼却炉に供給する前記酸素含有気体の流量との差が所定の閾値以上の場合には、前記回転軸の回転数のみを調整することにより前記流量の補正を開始し、前記目標流量と前記焼却炉に供給する前記酸素含有気体の流量との差が所定の閾値未満の場合には、前記流量調整弁の開度のみを調整することにより前記流量の補正を開始することが好ましい。回転軸の回転数と流量調整弁の開度との何れか一方のみを変化させれば、焼却炉に供給する酸素含有気体の流量を容易かつ簡単に制御することができるからである。また、流量測定器の測定値と目標流量との差が所定の閾値以上の場合に回転軸の回転数を調整することにより流量の補正を開始すれば、流量の補正を迅速に行うことができるからである。更に、流量測定器の測定値と目標流量との差が所定の閾値未満の場合に流量調整弁の開度を調整することにより流量の補正を開始すれば、流量の補正を高い精度で行うことができるからである。

また、本発明の廃棄物処理設備の制御方法では、前記工程において、前記目標流量と前記焼却炉に供給する前記酸素含有気体の流量との差が所定値以下の場合には、前記流量調整弁の開度のみを調整することにより前記流量を補正することが好ましい。焼却炉に供給する酸素含有気体の流量と目標流量との差が所定値以下になった際に流量調整弁の開度のみを調整して流量を補正するようにすれば、流量の補正を高い精度で安定的に行うことができるからである。

本発明によれば、過給機を用いた廃棄物処理設備において、タービンを回転させた後に焼却炉へと送られる気体の一部を気体利用装置で有効に利用することができると共に、焼却炉に送る気体の量と気体利用装置に送る気体の量とを適切に制御することができる。

本発明に従う代表的な廃棄物処理設備の構成を説明する図である。 図１に示す廃棄物処理設備の制御方法の一例を示すフロー図である。 従来の廃棄物処理設備の要部の構成を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。
本発明の廃棄物処理設備は、例えば流動床式の焼却炉を用いて、脱水汚泥などの廃棄物を焼却処理する設備である。なお、本発明の廃棄物処理設備で焼却処理する廃棄物は、脱水汚泥に限定されるものではない。

＜廃棄物処理設備の構成＞
ここで、図１に、本発明の廃棄物処理設備の一例の概略構成を示す。図１に示す廃棄物処理設備１００は、廃棄物を焼却する流動床式の焼却炉１０と、回転軸２３を介して接続されたコンプレッサー２１およびタービン２２を有して焼却炉１０に酸素含有気体としての空気を供給する過給機２０と、焼却炉１０から排出される排ガスと過給機２０のコンプレッサー２１を介して吸引された空気との間で熱交換する熱交換器３０とを備えている。また、廃棄物処理設備１００は、熱交換器３０を通過した排ガスから焼却灰などの固形分を分離して除去する気固分離装置としての集塵機５０と、集塵機５０を通過した排ガスを洗浄して外部に放出する排ガス処理装置としてのスクラバー６０と、スクラバー６０で洗浄された排ガスの一部を誘引ガスとして誘引することにより焼却炉１０からスクラバー６０側へと排ガスを導く誘引装置としての誘引ファン７０とを備えている。
なお、過給機２０のコンプレッサー２１は、回転軸２３を介して伝達される動力を利用して吸引した空気を熱交換器３０に供給可能に構成されている。また、過給機２０のタービン２２は、熱交換器３０を通った空気のエネルギーを利用して回転軸２３を回転させると共にエネルギーを利用した後の空気を焼却炉１０に供給可能に構成されている。

そして、この廃棄物処理設備１００では、焼却炉１０の排ガス出口と熱交換器３０の排ガス入口とが、排ガス供給ライン８１を介して接続されている。また、熱交換器３０の排ガス出口と集塵機５０の排ガス入口とが、集塵ライン８２を介して接続されており、集塵機５０の排ガス出口とスクラバー６０の排ガス入口とが、排ガス洗浄ライン８３を介して接続されている。更に、スクラバー６０の誘引ガス出口と誘引ファン７０の誘引ガス入口とが、誘引ライン８４を介して接続されている。そして、誘引ファン７０の誘引ガス出口は、返送ライン８５を介してスクラバー６０の煙突部６１に接続されている。

また、廃棄物処理設備１００では、過給機２０のコンプレッサー２１の空気出口と熱交換器３０の空気入口とが、圧縮空気ライン８６を介して接続されており、熱交換器３０の空気出口と過給機２０のタービン２２の空気入口とが、加熱空気ライン８７を介して接続されている。更に、過給機２０のタービン２２の空気出口と焼却炉１０とが、焼却炉１０で廃棄物を焼却する際に使用する酸素含有気体を供給する燃焼用気体ラインとしての燃焼用空気ライン８８を介して接続されている。また、燃焼用空気ライン８８からは、気体利用ラインとしての空気利用ライン８９が分岐しており、空気利用ライン８９は、気体の有するエネルギーを利用する気体利用装置としてのスクラバー６０の煙突部６１まで延びている。

そして、この廃棄物処理設備１００では、過給機２０が、回転軸２３の回転を利用して発電可能な発電機２４と、発電機２４に設けられて回転軸２３の回転数および発電機２４での発電量を制御するインバーター２５とを更に備えている。
即ち、廃棄物処理設備１００の過給機２０は、タービン２２を回転させて得られた動力を利用して回転軸２３を回転させることで、コンプレッサー２１を駆動して空気を吸引すると共に、発電機２４を駆動して発電することができるように構成されている。そして、過給機２０のインバーター２５は、回転軸２３の回転数を調整する回転数調整機構として機能する。

また、この廃棄物処理設備１００では、必要に応じて補助燃料を燃焼させることにより熱交換器３０から流出した空気を更に加熱する過熱器４０が、加熱空気ライン８７に設けられている。更に、ダンパーなどの流量調整弁８９Ａが、空気利用ライン８９に設けられている。また、過給機２０から焼却炉１０に供給される空気の流量を測定する流量測定器としての流量センサ８８Ａが、燃焼用空気ライン８８のうち、燃焼用空気ライン８８から空気利用ライン８９が分岐する位置と焼却炉１０との間に設けられている。

更に、この廃棄物処理設備１００は、流量調整弁８９Ａおよび過給機２０のインバーター２５の動作を制御する制御装置９０と、焼却炉１０に供給する空気の目標流量を制御装置９０に入力する入力装置９１とを備えている。そして、制御装置９０は、入力装置９１から入力された目標流量と、流量センサ８８Ａで測定した測定値とに基づき、後に詳細に説明するようにして流量調整弁８９Ａおよびインバーター２５の動作を制御して、焼却炉１０に供給される空気の流量を目標流量へと補正する。

＜廃棄物処理設備の動作＞
ここで、上述した廃棄物処理設備１００では、熱交換器３０において、焼却炉１０から排出された高温の排ガスと、コンプレッサー２１を介して吸引した空気との間で熱交換が行なわれ、焼却灰などを除去する前の排ガスから廃熱が有効に回収される。また、集塵機５０において、廃熱が回収されて温度が低下した排ガスから焼却灰などが除去された後、更に、スクラバー６０において、排ガス中に含まれているＳＯ_Ｘなどの有害成分が除去されて、清浄な排ガスがスクラバー６０の煙突部６１から排出される。なお、スクラバー６０で処理された排ガスの一部は、誘引ファン７０に誘引された後、返送ライン８５を介してスクラバー６０の煙突部６１へと返送されて外部に放出される。

また、この廃棄物処理設備１００では、過給機２０を利用して空気を焼却炉１０へと供給する際に、熱交換器３０における熱交換と、任意に過熱器４０における加熱とにより加熱された空気のエネルギーを利用してタービン２２および回転軸２３を回転させ、当該回転軸２３の回転を利用してコンプレッサー２１および発電機２４を駆動する。従って、廃棄物処理設備１００の定常運転中に空気供給用のエネルギー（電力など）を常時供給しなくても、排ガスの廃熱を利用し、コンプレッサー２１を駆動して空気を焼却炉１０へと供給することができる。また、発電機２４を駆動し、排ガスの廃熱を電力として回収することもできる。
なお、廃棄物処理設備１００の起動時など、回転軸２３の回転によりコンプレッサー２１を十分に駆動することができない場合におけるタービン２２への空気の供給は、任意の手段を用いて行うことができる。具体的には、空気の供給は、図示しない起動用ブロアを用いて行ってもよい。また、空気の供給は、インバーター２５などを利用しつつ外部から電力を供給して回転軸２３を回転させ、コンプレッサー２１を駆動させることにより行ってもよい。更に、空気の供給は、過熱器４０に補助燃料を供給し、補助燃料を燃焼させることによって行なってもよい。

更に、廃棄物処理設備１００では、コンプレッサー２１を介して吸引した空気の量が焼却炉１０における廃棄物の焼却に必要な空気量以上の場合に、以下に詳細に説明するようにして、タービン２２を回転させた後の空気のうち過剰分の空気がスクラバー６０の煙突部６１に供給されて、白煙の発生防止に使用される。具体的には、廃棄物処理設備１００では、過剰分の空気が保有している熱エネルギーを熱源として有効に利用することにより、スクラバー６０を通過した排ガス中に含まれている水蒸気の凝結による白煙の発生を、低消費電力および低コストで防止する。

＜廃棄物処理設備の制御＞
ここで、通常、焼却炉１０で焼却処理される廃棄物の量および性状は経時的に変化する。そのため、焼却炉１０における廃棄物の焼却に必要な空気の量も、廃棄物の量および性状の変化に伴って経時的に変化する。従って、廃棄物処理設備１００においてタービン２２を回転させた後の空気のうち過剰分の空気を煙突部６１等で利用する場合には、焼却炉１０に送る空気の量と、煙突部６１などの空気のエネルギーを利用する装置に送る空気の量とを適切に制御する必要がある。焼却炉１０に送る空気の量を適切に制御しなければ、焼却炉１０で廃棄物を十分に焼却処理することができず、廃棄物処理装置１００の運転状態が悪化するからである。

そこで、この廃棄物処理設備１００では、制御装置９０を使用し、入力装置９１から入力された目標流量と、流量センサ８８Ａで測定した測定値とに基づいて流量調整弁８９Ａおよびインバーター２５の動作を制御し、焼却炉１０に供給される空気の流量を調整する。そして、焼却炉１０に供給される空気の流量を目標流量に補正することで、焼却炉１０に送る空気の量を適切に制御する。
なお、目標流量は、例えば、焼却炉１０で焼却処理される廃棄物の量および性状などに応じて定められる必要空気流量、或いは、必要空気流量に所定の安全率をかけた流量とすることができる。そして、入力装置９１は、廃棄物の投入量および性状（例えば、含水率など）、並びに、排ガスの性状（例えば、酸素濃度、一酸化炭素濃度、温度など）などを図示しないセンサを用いて検出し、検出結果に基づいて必要空気流量を算出して目標流量を定めるコンピュータであってもよいし、経験的または実験的に定めた目標流量を操作者が入力するための操作盤であってもよい。

ここで、本発明に係る廃棄物処理設備１００において流量調整弁８９Ａおよびインバーター２５の動作を制御して流量を調整するのは、以下の理由による。
即ち、廃棄物処理設備１００では、回転軸２３の回転を利用してコンプレッサー２１を駆動するため、コンプレッサー２１で吸引する空気の量は、回転軸２３およびタービン２２の回転数の影響を大きく受ける。一方、焼却炉１０で焼却処理される廃棄物の量および性状などが変化して排ガス温度や必要空気流量が変動した場合であっても、慣性力などの影響を受け、タービン２２および回転軸２３の回転数は急激には変化しない。そのため、流量の調整を実施しない場合には、焼却炉１０に送る空気の量が不足したり、過剰になったりする虞がある。そこで、このような問題に対し、流量調整弁を設け、流量調整弁のみを用いて焼却炉１０に送る空気の量を調整することも考えられる。しかし、前述した通り、コンプレッサー２１で吸引する空気の量は、回転軸２３およびタービン２２の回転数の影響を大きく受けるため、特に、目標流量と実際の空気流量との差が大きい場合（即ち、流量の調整幅が大きい場合）には、流量調整弁のみでは流量を迅速かつ適切に調整することができない虞がある。一方、回転軸２３の回転数のみを制御してコンプレッサー２１から吸引する空気の量自体を変動させると、回転数の変化に伴う空気の吸引量の変化は大きいため、特に、目標流量と実際の空気流量との差が小さい場合（即ち、流量の調整幅が小さい場合）に、流量の微妙な調整を行うことができない虞がある。そこで、本発明に係る廃棄物処理設備１００では、流量調整弁８９Ａに加え、インバーター２５を介して回転軸２３の回転数も制御することにより、焼却炉１０に送る空気の量を適切に制御する。

そして、この廃棄物処理設備１００では、例えば図２に示すような制御フローに従い、制御装置９０が流量調整弁８９Ａおよびインバーター２５の動作を制御して、焼却炉１０に供給される空気の流量を調整する。
具体的には、入力装置９１から目標流量が入力されて制御が開始されると、制御装置９０は、流量センサ８８Ａで測定した空気流量（測定値）と、入力された目標流量との差（絶対値）を算出する。そして、制御装置９０は、算出した差の絶対値と、制御装置９０に予め記憶させておいた閾値とを比較し、算出した差の絶対値が閾値以上の場合には、インバーター２５を用いた回転軸２３の回転数の調整を開始し、算出した差の絶対値が閾値未満の場合には、流量調整弁８９Ａの開度の調整を開始する。なお、閾値は、回転数を調整した場合と流量調整弁の開度を調整した場合とにおける流量の変化の応答性および制御の正確性などを考慮し、実験的に定めることができる。

より具体的には、制御装置９０は、流量センサ８８Ａで測定した空気流量（測定値）と、入力された目標流量との差の絶対値が閾値以上の場合には、流量調整弁８９Ａの開度を固定した状態で、焼却炉１０に供給される空気の流量が目標流量に近づくようにインバーター２５を用いて回転軸２３の回転数の調整を開始する。即ち、流量センサ８８Ａで測定した空気流量が目標流量よりも大きい場合には、インバーター２５を用いて回転軸２３の回転数を減少させることにより、コンプレッサー２１から吸引される空気の量および焼却炉１０に供給される空気の流量を減少させる。また、流量センサ８８Ａで測定した空気流量が目標流量よりも小さい場合には、インバーター２５を用いて回転軸２３の回転数を増加させることにより、コンプレッサー２１から吸引される空気の量および焼却炉１０に供給される空気の流量を増加させる。
そして、制御装置９０は、インバーター２５を用いた回転軸２３の回転数の制御により空気流量の測定値と目標流量との差の絶対値が所定値以下まで減少した場合には、インバーター２５を用いて回転軸２３の回転数が一定になるようにし（即ち、インバーター２５を用いた制御の内容を、回転軸２３の回転数を変化させる制御から回転軸２３の回転数を固定する制御に切り替え）、流量調整弁８９Ａの開度を調整することにより、焼却炉１０に供給される空気の流量を目標流量に一致させる。即ち、流量センサ８８Ａで測定した空気流量が目標流量よりも大きい場合には、流量調整弁８９Ａの開度を増加させることにより（即ち、煙突部６１へと供給される空気の流量を増加させることにより）、焼却炉１０に供給される空気の流量を減少させて焼却炉１０に供給される空気の流量を目標流量に一致させる。また、流量センサ８８Ａで測定した空気流量が目標流量よりも小さい場合には、流量調整弁８９Ａの開度を減少させることにより（即ち、煙突部６１へと供給される空気の流量を減少させることにより）、焼却炉１０に供給される空気の流量を増加させて焼却炉１０に供給される空気の流量を目標流量に一致させる。ここで、所定値は、通常は上述した閾値よりも小さい値であり、制御に要する時間および制御の正確性を考慮して予め実験的に定めることにより、制御装置９０に記憶させておくことができる。
なお、上記では、空気流量の測定値と目標流量との差の絶対値が所定値以下まで減少した場合に、インバーター２５を用いた回転軸２３の回転数の制御の内容を切り替え、インバーター２５を用いて回転軸２３の回転数を制御切り替え時の回転数に固定して流量調整弁８９Ａの開度のみを調整したが、制御装置９０では、空気流量の測定値と目標流量との差の絶対値が所定値以下まで減少した場合に、インバーター２５を用いた回転軸２３の回転数の制御を中止し、回転軸２３の回転数は制御することなく成り行きに任せて変化させる状態で流量調整弁８９Ａの開度を調整してもよい。

一方、制御装置９０は、流量センサ８８Ａで測定した空気流量（測定値）と、入力された目標流量との差の絶対値が閾値未満の場合には、インバーター２５を用いて回転軸２３の回転数を固定し、流量調整弁８９Ａの開度のみを調整することにより、焼却炉１０に供給される空気の流量を目標流量に一致させる。即ち、流量センサ８８Ａで測定した空気流量が目標流量よりも大きい場合には、流量調整弁８９Ａの開度を増加させることにより（即ち、煙突部６１へと供給される空気の流量を増加させることにより）、焼却炉１０に供給される空気の流量を減少させて焼却炉１０に供給される空気の流量を目標流量に一致させる。また、流量センサ８８Ａで測定した空気流量が目標流量よりも小さい場合には、流量調整弁８９Ａの開度を減少させることにより（即ち、煙突部６１へと供給される空気の流量を減少させることにより）、焼却炉１０に供給される空気の流量を増加させて焼却炉１０に供給される空気の流量を目標流量に一致させる。
なお、上記では、インバーター２５を用いて回転軸２３の回転数を固定し、回転軸２３の回転数を変化させずに流量調整弁８９Ａの開度のみを調整したが、制御装置９０では、インバーター２５を用いた回転軸２３の回転数の制御を実施せず、回転軸２３の回転数は成り行きに任せて変化させる状態で流量調整弁８９Ａの開度を調整してもよい。

なお、制御装置９０は、前述した空気流量の調整中に新たな目標流量が入力装置９１から入力された場合には、現在実施している制御を中止し、新たな目標流量に基づいて新たな制御を開始する。

そして、上述した廃棄物処理設備１００では、制御装置９０が流量調整弁８９Ａとインバーター２５とを用いて焼却炉１０に供給される空気の流量を調整するので、目標流量と実際の空気流量との差の大小に関わらず、焼却炉１０に送る空気の量と、煙突部６１に送る過剰分の空気の量（＝コンプレッサー２１で吸引した空気量−焼却炉１０に送る空気の量）とを適切に制御することができる。特に、廃棄物処理設備１００では、制御開始時の目標流量と実際の空気流量との差が所定の閾値以上の場合には最初に回転軸２３の回転数を調整して空気流量を調整するので、空気流量を短時間で変化させて、流量を迅速に補正することができる。また、廃棄物処理設備１００では、制御開始時の目標流量と実際の空気流量との差が所定の閾値よりも小さい場合には流量調整弁８９Ａの開度を調整して空気流量を調整するので、流量を高い精度で補正することができる。更に、廃棄物処理設備１００では、制御を開始した後、目標流量と実際の空気流量との差が所定値以下となった場合には流量調整弁８９Ａの開度のみを調整して空気流量を調整するので、流量を安定的に高い精度で補正することができる。

以上、一例を用いて本発明の廃棄物処理設備および廃棄物処理設備の制御方法について説明したが、本発明の廃棄物処理設備および廃棄物処理設備の制御方法は、上記一例に限定されることはなく、本発明の廃棄物処理設備および廃棄物処理設備の制御方法には、適宜変更を加えることができる。

具体的には、上記一例の廃棄物処理設備１００では空気利用ライン８９に流量調整弁８９Ａを設けたが、本発明の廃棄物処理設備では、燃焼用空気ライン８８のうち、燃焼用空気ライン８８から空気利用ライン８９が分岐する位置と焼却炉１０との間に流量調整弁を設けてもよい。この場合、焼却炉１０に供給される空気の流量を目標流量に一致させる際の流量調整弁の開度の制御は、流量調整弁８９Ａとは逆になり、例えば、空気流量の測定値が目標流量よりも小さい場合には、流量調整弁の開度を増加させる。

また、上記一例の廃棄物処理設備１００では発電機２４に設けられたインバーター２５を回転数調整機構として用いたが、回転数調整機構は、回転軸２３の回転数を直接的または間接的に調整し得る任意の装置とすることができる。

更に、上記一例の廃棄物処理設備１００では閾値および所定値を用いて回転軸の回転数の調整と流量調整弁の開度の調整とを切り替えて実施したが、本発明の廃棄物処理設備では、閾値および所定値を用いることなく、回転軸の回転数と流量調整弁の開度とを同時に変更して焼却炉１０に供給される空気の流量を目標流量に一致させてもよい。この場合には、例えば、空気流量の測定値と目標流量との差の大きさに応じた重み付けを用いて回転軸の回転数の変化量と流量調整弁の開度の変化量とを決定し、回転軸の回転数と流量調整弁の開度とを同時に変更することができる。

また、上記一例の廃棄物処理設備１００ではスクラバー６０の煙突部６１において空気を利用したが、本発明の廃棄物処理設備では、空気は、その他の熱利用装置（例えば、熱交換器や発電機）に送風して利用しても良い。

更に、上記一例の廃棄物処理設備１００では燃焼用空気ライン８８から空気利用ライン８９が分岐する位置と焼却炉１０との間に設けられた流量センサ８８Ａを流量測定器としたが、流量測定器の構成および配設位置は、焼却炉に供給される空気の流量を測定することが可能なものであれば任意の構成および配設位置とすることができる。具体的には、流量測定器は、過給機２０のコンプレッサー２１の空気出口と燃焼用空気ライン８８から空気利用ライン８９が分岐する位置との間に設けられた第一流量センサ、空気利用ライン８９に設けられた第二流量センサ、および、第一流量センサの測定値と第二流量センサの測定値との差から焼却炉１０に供給される空気の流量を算出する演算器で構成されていてもよい。

本発明の廃棄物処理設備および廃棄物処理設備の制御方法によれば、過給機を用いた廃棄物処理設備において、タービンを回転させた後に焼却炉へと送られる気体の一部を気体利用装置で有効に利用することができると共に、焼却炉に送る気体の量と気体利用装置に送る気体の量とを適切に制御することができる。

１０，２１０ 焼却炉
２０，２２０ 過給機
２１，２２１ コンプレッサー
２２，２２２ タービン
２３，２２３ 回転軸
２４ 発電機
２５ インバーター
３０，２３０ 熱交換器
４０ 過熱器
５０ 集塵機
６０ スクラバー
６１ 煙突部
７０ 誘引ファン
８１ 排ガス供給ライン
８２ 集塵ライン
８３ 排ガス洗浄ライン
８４ 誘引ライン
８５ 返送ライン
８６ 圧縮空気ライン
８７ 加熱空気ライン
８８ 燃焼用空気ライン
８９ 空気利用ライン
８８Ａ 流量センサ
８９Ａ 流量調整弁
９０ 制御装置
９１ 入力装置
１００，２００ 廃棄物処理設備

Claims (6)

1. 廃棄物を焼却する焼却炉と、回転軸を介して接続されたコンプレッサーおよびタービンを有する過給機と、前記焼却炉から排出される排ガスと前記過給機の前記コンプレッサーから供給される酸素含有気体との間で熱交換する熱交換器とを備え、前記コンプレッサーは、前記回転軸を介して伝達される動力を利用して吸引した酸素含有気体を前記熱交換器に供給可能に構成され、前記タービンは、前記熱交換器を通った前記酸素含有気体のエネルギーを利用して前記回転軸を回転させると共にエネルギーを利用した後の酸素含有気体を燃焼用気体ラインを介して前記焼却炉に供給可能に構成された廃棄物処理設備であって、
   気体の有するエネルギーを利用する気体利用装置と、
   前記タービンと前記焼却炉とを接続する前記燃焼用気体ラインから分岐して前記気体利用装置まで延びる気体利用ラインと、
   前記燃焼用気体ラインの前記気体利用ラインが分岐する位置と前記焼却炉との間、および／または、前記気体利用ラインに設けられた流量調整弁と、
   前記回転軸の回転数を調整する回転数調整機構と、
   前記流量調整弁および前記回転数調整機構の動作を制御する制御装置と、
   前記焼却炉に供給する前記酸素含有気体の目標流量を前記制御装置に入力する入力装置と、
   前記焼却炉へ流入する前記酸素含有気体の流量を測定する流量測定器と、
   を更に備え、
   前記制御装置は、前記入力された目標流量と前記流量測定器の測定値とに基づき前記流量調整弁および前記回転数調整機構の動作を制御して、前記焼却炉に供給する前記酸素含有気体の流量を前記目標流量に補正することを特徴とする、廃棄物処理設備。
2. 前記制御装置が、前記目標流量が入力された際の前記流量測定器の測定値と前記目標流量との差が所定の閾値以上の場合には、前記回転軸の回転数のみを調整することにより前記流量の補正を開始し、前記目標流量が入力された際の前記流量測定器の測定値と前記目標流量との差が所定の閾値未満の場合には、前記流量調整弁の開度のみを調整することにより前記流量の補正を開始することを特徴とする、請求項１に記載の廃棄物処理設備。
3. 前記制御装置が、前記流量測定器の測定値と前記目標流量との差が所定値以下の場合には、前記流量調整弁の開度のみを調整することにより前記流量を補正することを特徴とする、請求項１または２に記載の廃棄物処理設備。
4. 廃棄物を焼却する焼却炉と、回転軸を介して接続されたコンプレッサーおよびタービンを有する過給機と、前記焼却炉から排出される排ガスと前記過給機の前記コンプレッサーから供給される酸素含有気体との間で熱交換する熱交換器とを備え、
   前記コンプレッサーは、前記回転軸を介して伝達される動力を利用して吸引した酸素含有気体を前記熱交換器に供給可能に構成され、
   前記タービンは、前記熱交換器を通った前記酸素含有気体のエネルギーを利用して前記回転軸を回転させると共にエネルギーを利用した後の酸素含有気体を燃焼用気体ラインを介して前記焼却炉に供給可能に構成され、
   気体の有するエネルギーを利用する気体利用装置と、
   前記タービンと前記焼却炉とを接続する前記燃焼用気体ラインから分岐して前記気体利用装置まで延びる気体利用ラインと、
   前記燃焼用気体ラインの前記気体利用ラインが分岐する位置と前記焼却炉との間、および／または、前記気体利用ラインに設けられた流量調整弁と、
   前記回転軸の回転数を調整する回転数調整機構と、
   を更に備える廃棄物処理設備において前記焼却炉に供給する前記酸素含有気体の流量を制御する方法であり、
   前記流量調整弁および前記回転数調整機構の動作を制御して、前記焼却炉に供給する前記酸素含有気体の流量を目標流量に補正する工程を含むことを特徴とする、廃棄物処理設備の制御方法。
5. 前記工程の開始時に、前記目標流量と前記焼却炉に供給する前記酸素含有気体の流量との差が所定の閾値以上の場合には、前記回転軸の回転数のみを調整することにより前記流量の補正を開始し、前記目標流量と前記焼却炉に供給する前記酸素含有気体の流量との差が所定の閾値未満の場合には、前記流量調整弁の開度のみを調整することにより前記流量の補正を開始することを特徴とする、請求項４に記載の廃棄物処理設備の制御方法。
6. 前記工程において、前記目標流量と前記焼却炉に供給する前記酸素含有気体の流量との差が所定値以下の場合には、前記流量調整弁の開度のみを調整することにより前記流量を補正することを特徴とする、請求項４または５に記載の廃棄物処理設備の制御方法。
   

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