JP6239747B2 - 熱精算及び設計プログラムと運転者の運転形態分析を通じる焼却施設と固形燃料ボイラーの診断と制御及び設備生涯周期管理システム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は熱精算及び設計プログラムと運転者の運転形態分析を通じる焼却施設と固形燃料ボイラーの診断と制御及び設備生涯周期管理システムに関するもので、より詳しくは、焼却施設及び固形燃料ボイラー制御プログラムであるＭＭＩ（Ｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）に自動に保存される運転者の運転値である各種データ（焼却施設の運転中には廃棄物の投入量、投入周期、火格子移動速度（乾燥段、燃焼段、後燃焼段）、ロータリーキルンの回転速度、流動床の砂（ｓａｎｄ）の流動速度、１次燃焼空気量、２次燃焼空気量と焼却施設運転結果の出力値である焼却施設の出口温度、排出ガス量、スチーム発生量、１、２次燃焼空気量圧力、硫酸化物（ＳＯｘ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、塩化水素（ＨＣｌ）、酸素（Ｏ_２）、一酸化炭素（ＣＯ）等（１分データ（ＤＢ）で保存されている）に基づいてリアルタイムで運転者の運転形態、運転マニュアル値との超過や減少される区間等を自動に分析し、熱精算（ｈｅａｔ ｂａｌａｎｃｅ）プログラムを利用して焼却施設の最初設計基準値、焼却施設の設置後変更される廃棄物の性状及び発熱量を測定した実測値、焼却施設の運転者による運営値を通じてリアルタイムで燃焼効率等を自動に分析することができるものである。また、自動分析されたデータはリアルタイムで分析されて運転者が運転値（焼却施設の運転中には廃棄物の投入量、投入周期、火格子移動速度（乾燥段、燃焼段、後燃焼段）、ロータリーキルンの回転速度、流動床の砂（ｓａｎｄ）流動速度、１次燃焼空気量、２次燃焼空気量等）の運転調節範囲を自動にフィードバックして廃棄物の投入量による焼却施設及び固形燃料ボイラーの運転制御を自動に運転することができるシステムで、リアルタイムで分析されたデータは設備の設計及び補修時にもフィードバック（ｆｅｅｄｂａｃｋ）されるので、焼却施設及び固形燃料ボイラーの効率的な管理が可能なデータ統合管理システムである。

天然資源の枯渇により新・再生エネルギーに対する需要が増加されている。廃資源をエネルギー資源として回収する環境基礎施設（焼却施設及び固形燃料ボイラー：「以下、焼却施設」）の技術開発が活発に行われている。

現在、環境基礎施設（焼却施設）の設計、施工、運営、診断に対する技術は基礎水準に過ぎず、エネルギーの回収率が非常に低調で、設備の管理が効率的に行われていなくて設備の故障及び残存価値が顕著に落ちている現実である。従って、環境基礎施設（焼却施設）の安定的で効率的な運営のために制御プログラムであるＭＭＩ（総合運転制御プログラム）で発生するビックデータ（Ｂｉｇ ｄａｔａ）を活用して最初設計基準との診断評価、制御及び運営データの統合管理システムに対する必要性が要求されて来た。

一般的に、焼却施設は設計時に搬入廃棄物の３成分（水分、灰分、可燃分）と元素分析（Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｓ、Ｃｌ）を通じる発熱量と廃棄物のサイズ及び性状等を考慮して設計計算過程（Ｍａｓｓ ＆ Ｈｅａｔ ｂａｌａｎｃｅ）を通して決める。

特に、焼却施設の種類、火床（廃棄物が燃焼される面積）、燃焼室の容積及び形態を決めるためには火床負荷率（１００〜４５０ｋｇ／ｍ^２．ｈｒ）、容積負荷率（６０，０００〜２５０，０００ｋｃａｌ／ｍ^３．ｈｒ）、空気比（１．４〜２．３）の範囲を有するが、この設計因子の範囲は廃棄物の発熱量、サイズ、性状等を考慮して決め、この設計因子は技術業社たちの固有ノーハウ（ｋｎｏｗｈｏｗ）で、大部分実験定数値によって決まる。従って、焼却施設を設置した後、上記設計因子に対する診断評価及び検証が行われなくて発注先と設置業社と間のトラブル（正確な運転データ分析に対する基準の不十分）が発生されることが作今の現実である。

また、政府の政策及び各種現実的な条件によって焼却施設の設計当時の廃棄物と違う性状と発熱量を有する廃棄物が搬入される特殊状況が発生して、設計範囲外の投入廃棄物と運転条件で現われる設計条件以外の運転状況が発生されていることが現実である。

それにより、燃焼室の温度が設計された値より高くなったり低くなって耐火れんがと火格子及び防止施設の後段設備に対する装置の効率に深刻な影響を及ぼすことになる。また、既存に設置されている自動運転制御システム（Ａｕｔｏ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）は廃棄物の発熱量及び性状等が均質化される条件で作動することができる運転システムで、発熱量及び廃棄物の性状が多様に変化する条件では正常な運営が不可能で、韓国に設置された自動運転システムがまともに作動していない。

焼却施設の設計に対する具体的な事項を説明すれば、一般的な焼却施設の場合、焼却物の１次燃焼段階で発生する未燃焼ガスに含まれた不完全燃焼生成物とタール（Ｔａｒ）、チャー（Ｃｈａｒ）等を燃消するために、２次燃焼空気が供給空気量全体の２０−４０％程度が供給されるシステムに設計される。

一般的に、焼却施設の燃焼性能を決める因子は時間（Ｔｉｍｅ）、温度（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）、乱流（Ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ）で、普通３Ｔと呼ばれる。焼却物の燃焼過程で発生された不完全燃焼生成物の破壊または抑制のためには所定以上温度で強い乱流による空気との混合が行われなければならないが、燃焼空気の量が減少される場合は相対的に２次燃焼空気ノズル末端のの流速が減少して、焼却施設内で不完全燃焼生成物の破壊が微弱な実情である。

一方、実際焼却施設内の詳細的な燃焼状況は非常に不均一で、ほとんど測定が不可能であるため、熱精算（ｈｅａｔ ｂａｌａｎｃｅ）プログラム及び焼却施設内の温度（焼却施設の出口温度、乾燥段の上部温度、後燃焼段の上部温度）測定値とボイラーの後段酸素濃度及び燃焼ガス量等を利用して全体的な燃焼状況を管理または把握することができる総合的な運転制御システムが必要である。

特に、焼却施設の燃焼室内で発生する燃焼現象は非常に複雑で、温度だけでなく、燃焼ガスの造成とそれに含まれた未燃焼成分の発生量も相異する。ストーカ方式の場合、未燃焼形態は相対的に温度の低い段階である乾燥段（ｄｒｙｉｎｇ ｚｏｎｅ）領域や局所的に酸素が十分でない燃焼段（ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｚｏｎｅ）領域で主に燃焼が発生し、ロータリーキルンやロータリーキルン複合型の場合は、キルン入口と後段火格子部分で発生し、流動床式の場合、流動が不均一なサンド（ｓａｎｄ）層で発生する。

焼却物層を抜け出た燃焼ガスは混合效果が大きくないため、１次燃焼室（ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｃｈａｍｂｅｒ）を抜けて２次燃焼室（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｃｈａｍｂｅｒ）に流入されるまで温度と成分の分布はほぼ一定に保持され、この時 ２次空気が注入されると、燃焼ガスの混合が増進され、燃焼されない成分の燃焼と汚染物質の破壊過程が活発に行われる。

そこで、焼却時の燃焼ガスの評価として、１次燃焼室及び２次燃焼室の全体に対して温度と滞留時間を評価するより２次空気供給時点以後に限定して評価することをより信頼することができる。

焼却施設を制御するための技術の一例として、総合運転制御プログラムであるＭＭＩ（Ｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）プログラムが総合制御室に設置されている。

上記ＭＭＩは断片的な保存と制御は可能であるが、焼却施設の多様な燃焼特性を效果的に分析して制御することができる機能がなくて、運転者及び管理者がＭＭＩに蓄積されたデータを再分析しなければならないが、そのデータ量が多すぎて（Ｂｉｇ ｄａｔａ）現実的にリアルタイム分析は不可能である。即ち、運転者が運転して発生される運転調節値及び運転結果に対する出力値に対する断片的な検索機能は可能であるが、多様な廃棄物の性状によって運転条件が刻々変化される特性上、焼却施設に対する完全自動運転は現実的に困難である。

従って、既存に設置されている自動運転システム（Ａｕｔｏ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）は上記のような問題により円滑に運営されることができないことから無用の物になっている。

結局、このような現実を勘案して運転者が焼却施設の出口温度、炉内の酸素の濃度、排気ガス量、一酸化炭素の濃度、窒素酸化物の濃度等効率的な燃焼のための指標を総合的に判断して廃棄物の投入量、投入周期、廃棄物の撹拌速度、１次燃焼空気量、２次燃焼空気量等の調節値を直接判断することができるプログラムを設置して、運転者の効率的な焼却施設運転が可能になるように支援することがより現実的である。

そこで、システム設備の効率的な運転のためには、運転者が判断することができる客観的な知識（運転に必要な知識、設計基準、運転マニュアル等多様な工学的知識）を提供することが何より重要であるが、既存システムには焼却施設の設計に対する詳しい内容と発生するデータをリアルタイムで分析することができる（最初設計値と実際運営値に対する性能分析等）機能が搭載されていない。

特に、運転者による運営データは所定周期ごとに臨時保存装置（ＣＤ、ＵＳＢ 等）に保存されて保管されるだけであるため、今後の焼却施設の故障や運営に対する分析が必要な時、設計基準値等の統合分析のために相当時間が必要となり、分析のための別途のプログラムが開発されなければならない等の問題が発生されている。

また、一部焼却施設ではＭＭＩ（Ｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）に保存されるデータが紛失される等体系的な管理が行われていない現実である。

また、ＭＭＩ（Ｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）では１時間単位の簡便な運転日報だけ出力しており、現場設備に対する点検は運転者の手記によって記録されているためＰＣ等に再入力する際に、エラーや抜け落ち等が頻繁に発生する等客観的で普遍的なデータとしての活用に限界が発生している。

特に、焼却施設は高価のプラント施設で、最初の設計時から運営、廃棄までは約２０〜４０年の生涯周期（Ｐｌａｎｔ Ｌｉｆｅ ｃｙｃｌｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）を有する設備で、運転者による運営が何よりも重要な施設である。

しかしながら、現実は運転者は焼却プラントに対する設計概念が曖昧で、また専門知識が不足で、交代勤務による専門教育の機会さえ喪失されて、設備の効率的な運営に阻害要因になっている実情である。

本発明は前述したような問題点を解決するために発明されたもので、焼却施設の最初設計値ａと、焼却施設の設置後変わる廃棄物の性状及び発熱量を測定した実測値ｂ、及び実際運転者が運転する運転調節値と運転結果値である出力値を意味する運営値ｃを比較分析し、この資料に基づいて熱精算及び設計プログラム（Ｈｅａｔｂａｌａｎｃｅ）を活用及び運転者の運転形態を分析して運営効率化を増大することができる熱精算及び設計プログラムと運転者の運転形態分析を通じる焼却施設と固形燃料ボイラーの診断と制御及び設備生涯周期管理システム及び方法を提供することにその目的がある。

本発明による熱精算及び設計プログラムと運転者の運転形態分析を通じる焼却施設と固形燃料ボイラーの診断と制御及び設備生涯周期管理システムは、

運転者の運転により発生される各種データ（焼却施設の運転中には廃棄物の投入量、投入周期、火格子移動速度（乾燥段、燃焼段、後燃焼段）、ロータリーキルンの回転速度、流動床の砂（ｓａｎｄ）流動速度、１次燃焼空気量、２次燃焼空気量と焼却施設の運転結果の出力値である焼却施設の出口温度、排出ガス量、スチーム発生量、１、２次燃焼空気量圧力、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、塩化水素（ＨＣｌ）、酸素（Ｏ_２）、一酸化炭素（ＣＯ）等を（１分データ（ＤＢ）で保存されている）最初焼却施設の設計値と、焼却施設の施工後に変わる廃棄物の発熱量と性状を測定した実測値を熱精算プログラム（Ｈｅａｔｂａｌａｎｃｅ）を通じて算出される分析データを上記実際焼却施設の運転値とをリアルタイムで比較分析して保存されるデータベースと；上記データベースに保存されるデータに基づいて設計値と実測値及び運営値を抽出して設計値と運営値及び実測値を、比較が可能なグラフ方式と表方式を含む資料で抽出して最初設計基準値との差を分析し、運転者の運転形態をリアルタイムで分析して運転マニュアルで提示した運転調節範囲に対するデータもリアルタイムで分析して運転制御にフィードバックすることができるプログラムを提供するサーバーとで構成されることを特徴とする。

本発明による熱精算及び設計プログラムと運転者の運転形態分析を通じる焼却施設と固形燃料ボイラーの診断と制御及び設備生涯周期管理システムによれば、熱精算（ｈｅａｔ ｂａｌａｎｃｅ）と設計プログラム及び焼却施設の制御プログラムであるＭＭＩ（Ｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）と煙突自動測定システム（ＴＭＳ：Ｔｅｌｅｍｅｔｅｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）に１分単位のデータを保存し、このデータに基づいてリアルタイムで最初焼却施設の設計時に提示した工程設計性能と実際運営値を比較及び分析し、また運転者の運転形態に対するリアルタイム診断と分析を通じて個人別運営組別等の燃焼効率評価をすることにより焼却施設の効率的な運営管理が可能でエネルギーの発展効率を増大することができる。

そして、一定項目（運転日、焼却施設の出口温度、排出ガス量、スチーム発生量、燃焼空気量、廃棄物の撹拌速度等）に対する多様な検索機能があって、運営者が所定範囲を指定すれば指定された区間を分析して他の検索項目との連繋性を検討する等多様な分析が可能であるので、やはり焼却施設の効率的な運営管理が可能でエネルギーの発展効率を増大することができる。

特に、本発明は現場に設置可能なシステムで構成することができて、多様な廃棄物の燃焼に適する２次燃焼空気量及び自動流速調節装置を取り入れば、燃焼室内の優れた燃焼条件（３Ｔ）が順調に保持されることができる。

また、運転者による運営値をリアルタイムで分析して支援することで廃熱回収エネルギーを増大させることができ、電子タグ（ＮＦＣ）及び無線通信技術を活用して設備生涯周期管理システム（ＰＬＭ）を取り入れることで設備の残存価値を増大させることができる。

また、焼却設計プログラム及び運転マニュアル等専門技術に対する教育機能を強化して運転者の自己勉強及び遠隔診断が可能なシステムを導入することにより技術力（専門性）が倍加されることができる。

付加的に蓄積された運営データはリアルタイムで分析されて、設計、施工、運営時にフィードバックされて設計因子として活用されることができ、ウェブで開発された本発明は現場の運転者と関連専門家との１：１のコンサルティングが可能で、持続的な管理が可能である。

本発明は多様な焼却施設（焼却ボイラー、固形燃料専用ボイラー）に共通的に適用することができ、廃熱回収効率及び設備残存価値が向上するので、地球温暖化物質である二酸化炭素（ＣＯ_２）の低減效果も奏する。

本発明による熱精算及び設計プログラムと運転者の運転形態分析を通じる焼却施設と固形燃料ボイラーの診断と制御及び設備生涯周期管理システムの構成を示したブロック図である。 本発明による熱精算プログラムと運転者の運転形態分析を通じる焼却施設と固形燃料ボイラーの診断と制御及び設備生涯周期管理システムに適用された焼却施設の運転制御システムの構成を示したブロック図である。 カメラを通じる廃棄物性状分析を示したフローチャートである。 焼却炉の熱収支及び焼却容量計算プログラムの例示図である。 実際運転データを活用した焼却炉の熱収支分析プログラムの例示図である。 実際運転データを活用した焼却炉及び防止施設容量分析プログラムの例示図である。 実際運転値を実際運転データ値を活用して最初設計値と実測値を比較分析した焼却炉（焼却ボイラー、固形燃料専用ボイラー）の推定発熱量自動計算及び分析プログラムの例示図である。 運転者の運転入力値による焼却炉出力値リアルタイム分析プログラムの例示図である。 運転者の運転入力値による焼却炉出力値リアルタイム分析プログラムの例示図である。 効率的な運転目標値設定による個人別、運転組別運転形態及び目標値超過区間自動検索と検索区間での運転形態自動分析プログラムの例示図である。 焼却施設の運転入力値と運転出力値による検索方法及び検索区間での技術診断及び性能評価分析プログラムの例示図である。 焼却施設の項目別効率及び総合運転効率自動分析プログラムの例示図である。 焼却施設の燃焼室内の供給必要（不足）燃焼空気量算定プログラムと焼却炉の２次燃焼空気自動流速調節システムの設置後運転範囲調節値フィードバック運転制御システムの例示図である。 必要燃焼空気量算定プログラムの例示図である。 電子タグ（ＮＦＣ）を活用した現場設備自動点検及び生涯周期管理（ＰＬＭ）システムの例示図である。 それぞれの現場設備履歴カードの例示図である。 それぞれの現場設備履歴カードの例示図である。 それぞれの現場設備履歴カードの例示図である。 それぞれの現場設備履歴カードの例示図である。 それぞれの現場設備履歴カードの例示図である。 焼却施設の間接排出二酸化炭素管理プログラムの例示図である。 焼却施設の直接排出二酸化炭素管理プログラムの例示図である。 温室ガス総排出量算定結果を示すための例示図である。

図１に示すように、本発明による熱精算及び設計プログラムと運転者の運転形態分析を通じる焼却施設と固形燃料ボイラーの診断と制御及び設備生涯周期管理システムは、焼却施設の稼動時、現場及び制御室で運転者の運転値により測定される自動センサー（「以下、焼却炉運転センサー」という）１０によって感知されて、ＭＭＩ（Ｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）に保存された運営値、焼却施設の最初設計時に獲得した設計値及び実際稼動により獲得した実測値等を保存するデータベースＤＢと、上記データベースに保存されるデータに基づいて焼却施設の熱精算及び設計プログラムと運転者の運転形態分析を通じる診断と制御を通じる設備生涯周期管理システムのための資料を生成するサーバー２０とで構成される。

付加的に、本発明は焼却施設の診断と制御を通じる設備生涯周期管理システムのための資料を生成し、同時に多様な廃棄物の性状及び発熱量による焼却施設の運転条件が設計基準値と異なる場合が多くて、これを適合する運転条件で運転、制御するために、焼却施設の投入口（投入ホッパー）に廃棄物の種類及び性状を連続的に撮影するカメラが適用される。上記カメラは廃棄物の投入口に設置されて投入される廃棄物をリアルタイムで撮影し、運転室（遠隔の統制室も可能）のディスプレーと連結されて運転者に廃棄物を肉眼で確認することができる影像を提供する。本発明はＭＭＩに蓄積される運転者の運転データを分析した後、分析された結果値と撮影された廃棄物の種類及び性状を比較して廃棄物の形態（発熱量、大きさ、種類）別に分類して運転マニュアルとして分類する。また、運転マニュアルとして分類された運転モードを予め保存して運転者が既に投入した廃棄物と変更された廃棄物が投入される場合に、これに適する運転モードを選択することができるようにする。これに対しては以下で具体的に説明する。

設計値ａは最初焼却施設の設計値を基準として熱精算及び設計プログラムによって算出される値で、実測値ｂは廃棄物をサンプリング（試料採取）して発熱量と三成分（水分、可燃分、灰分）を測定分析した値（実際稼動の時、投入廃棄物は設計時に適用された廃棄物の発熱量及び性状（三成分：水分、可燃分、灰分）と異なり、高いか低いため、設計値と相異する）で、運営値ｃは運転者の実際運転によって検出される結果値である。

実測値ｂは焼却施設の現場条件を勘案して多様な方法で測定（月別、分期別測定または年間測定）されることができる。また、運営値ｃはＭＭＩに保存される運転者の運転データ及び焼却施設の各種センサー測定値を利用する。ただ、運営値ｃはＭＭＩに保存される１分単位のデータＤＢを活用し、設計値ａは最初設計した設計業社のデータを利用し、実測値ｂは測定された廃棄物の分析値を利用して最初設計した設計業社の設計値を利用して熱精算及び設計プログラムで計算して活用する。

設計に合わせて焼却施設を施工して運転するとしても実測値は設計値と異なる値を見せる（廃棄物の政策変化及び廃棄物排出業者の分離収去不足等の外部要因により）のが一般的である。従って、焼却施設の運転効率化及び設備の残存価値を高めるためには、設備の生涯周期管理が必要であり、そのためには設計値と実測値を一緒に運営値の比較群として用いることが好ましい。

それは、最初焼却施設の設計者の設計意図が確実に実現されたかを明確に判断し、また設計者の意図どおり実現されていなければ、その原因が施工に対する部分がエラーであるかそれとも運転者の運転に対する部分がエラーであるか、それとも投入廃棄物の種類と性状及び発熱量が設計値と異なるかを分析して、その分析された原因を焼却施設の補修及び設計時に反映することができるフィードバック（ＦｅｅｄＢａｃｋ）システムが確立されるからである。

運営値は焼却施設の運転センサー１０によって感知されて、ＭＭＩを通じてデータベースに保存される。ここで、焼却施設の運転センサー１０とＭＭＩは従来の焼却施設に既に備えられているものを活用する。しかし、新規焼却施設の場合、本発明に適する焼却施設の運転センサー１０を最初ＭＭＩプログラムの設計時から適用して構成する。

焼却炉の運転センサー１０は焼却炉の運転に必要なデータと運転により発生されるデータを検出する。

焼却炉の運転に必要なデータは廃棄物の投入量、廃棄物の投入周期、撹拌速度（火格子、キルン、流動床等）１次燃焼空気量と２次燃焼空気量等があり、運転により発生されるデータは焼却炉及び防止施設の温度（（各種温度：入口温度、出口温度等））、排気ガス量、環境汚染物質（ＳＯｘ、ＮＯｘ、ＨＣｌ、ＣＯ、ＤＵＳＴ、Ｏ_２）及び各種設備計測値等があり、上記焼却炉の運転センサー前述したデータを検出する。

上記焼却炉の運転センサーは前述したデータ以外に焼却炉の運転のために必要なすべてのデータをセンシングする。

上記焼却炉の運転センサーにより検出されたデータは本発明で必要とする実際運営値を用いる。

本発明では、焼却施設の運転センサー１０を新たに設置して適用しないで、既存の焼却施設に備えられたものを利用することができる。即ち、既存の焼却施設の運転のために提供されるＭＭＩに保存される値を利用する。

本発明は焼却炉の効率的な運転のために設計値ａ（焼却施設の最初設計時の設計値）、実測値ｂ（焼却施設の設置後に変更される廃棄物の発熱量及び性状）及び運転者の運営値ｃ（運転者が実際運転した値）を必要とし、これらデータのリアルタイム比較分析のためにデータベースが構築される。上記データベースに保存されたデータａ、ｂ、ｃは数値、グラフ等多様な形態に出力されて、管理者及びコンサルタントはこのデータシートだけ見ても運転者の運転による焼却施設の性能を判断することができ、運転者は自分が運転した運営値と他の運転者が運転した運営値を比較分析して見ることができ、また専門的な部分は専門コンサルタントと遠隔（ｗｅｂ上で構成）で１：１相談が可能なシステムで構成される。

データベースは、管理者及び専門コンサルタントによって入力される設計値と実測値が予め保存（ＭＭＩに１分単位に保存される値を利用）され、運転者による運営値が設計値及び実測値と一緒に１時間単位で自動的に分析される。

データベースに保存されるデータは廃棄物の投入量、廃棄物の撹拌速度（火格子、キルン回転路、流動床）、１次送風機開度率、２次送風機開度率の調節値による焼却炉の出口温度（１次、２次）、１次燃焼空気量（流速含む）、２次燃焼空気量（流速含む）、総燃焼空気量、総排出ガス量、スチーム発生量、汚染物質（（窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、塩化水素（ＨＣｌ）、埃（ＤＵＳＴ）等）及び各種現場設備の稼動状態（バルブの開度率、圧力、潤滑油レベル、稼動状態等）等全てのデータが日別、所定時間（最小単位１分）別等に区分されて自動に保存される。

本発明は前述したデータに基づいて運転者の運転形態と習慣等を確認することができ、焼却炉の効率的な運営が可能になるように次のようなプログラムが構成される。

本発明は熱精算（ｈｅａｔ ｂａｌａｎｃｅ）及び設計プログラムと運転者の運転形態分析資料を活用して焼却施設での廃資源エネルギー回収効率増大と安定的な運営及び設備の生涯周期管理（ＰＬＭ）のためのシステムで、焼却施設の最初設計値ａと焼却施設の運転で発生される廃棄物の性状及び発熱量を測定した実測値ｂ及び実際運転者が運転する運転調節値と運転結果値である出力値を意味する運営値ｃのデータａ、ｂ、ｃを焼却施設制御プログラムであるＭＭＩ（Ｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）に１分単位で保存される。この保存されたデータの量が膨大で、別途の分析プログラムがなければリアルタイム分析が難しく、現場設備の故障及び運営上の問題が発生時に原因分析のために運転者の運転値（廃棄物の投入量、燃焼空気量、攪拌速度、器機運転状態等）と運転出力値（温度、圧力、排気ガス量、汚染物質等）を比較するのに専門的な知識が不足な運転者は現実的に分析が難しく、工学を専攻した管理者も最初設計者の意図や蓄積されたデータを総合的に分析しにくくて、断片的な分析だけで問題の原因を把握するのが一般的な運営形態であった。特に、分析された結果を運転者と管理者が共有することができるシステムも不足して、設備故障に対する繰り返し的な間違いが繰り返される現象も発生し、一日約３〜４回各種現場設備点検（温度、圧力、振動、騷音等器機運転状態）の場合にも現況版手記で記録したためデータの連続性が不足し、統合的な管理が難しかったが、本発明ではデータベースに設置された熱精算プログラム及び焼却施設設計プログラムと運転者の運転形態分析プログラムを利用してリアルタイムで比較分析と報告書（ＲＥＰＯＲＴ）を作成して出力が可能であり、また、現場設備には電子タグ（ＮＦＣ）を付着して近距離無線通信技術を活用して現場で運転者が携帯用端末機に現場設備の点検状態を入力すれば入力されたデータが自動に分類及び管理することができる統合データ管理及び自動運転制御が可能である。

本発明の図面において用いられた数値は焼却施設の設計及び運転において一般的に用いられるモデルを基準として示したもので、特定に限定して用いられた値ではないが、一般的な焼却施設のモデルを基準として最初設計値を基準として実際測定された実測値と運転値を適用して示したものでデータに特別な意味を付与したのではない。

本発明のサーバー（コントローラー）２０は、焼却施設の運転制御システム（ＭＭＩを含む）３０、総５章で構成された焼却施設の診断及び運営効率化プログラム（ＰＬＭを含む）４０、焼却施設の遠隔運転診断システム５０、焼却施設の運転分析データのフィードバックを通じる運転制御システム６０の４種類で構成される。

システムの作動原理は焼却施設の運営時に１分おきに発生する運転者の運転調節値と焼却炉の運転出力値が運転制御システム３０の制御プログラムであるＭＭＩ（Ｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）に自動に保存されると、このデータが焼却施設の診断及び運営効率化プログラム（４０）の統合データベースに自動に保存（ファイル送信プロトコル：ＦＴＰ）され、保存されたデータに基づいて運転と制御と診断及び評価をし、近距離無線通信を通じる設備生涯周期（ＬＣＣ）管理プログラムで、特に、ウェブ（Ｗｅｂ）を基盤として運転者と１：１遠隔相談が可能な焼却施設の統合管理システムに関する。

図２で示すように、ここで第１章は焼却施設の最初設計値と変わる廃棄物の発熱量を測定し、測定された実測値を公知の熱精算（ｈｅａｔ ｂａｌａｎｃｅ）プログラムを利用して焼却施設の熱収支と物質収支を利用した工程設計及び容量性能分析プログラム（３１）である。

第２章は焼却施設の制御プログラムであるＭＭＩ（Ｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）に１分単位で保存されるデータ（設計値、実測値、実際運転する運営値）をファイル送信プロトコル（ＦＴＰ）システムで構成して、性能評価及びリアルタイムで診断及び評価を自動に分析するプログラム３２である。第３章は２次燃焼空気量及び自動流速調節システムを設置して、第１章及び第２章で蓄積されて分析されたデータを活用して運転者が自動的に運転可能に焼却施設の運転調節値（１、２燃焼空気量、攪拌速度等）を自動的に制御する自動制御プログラム３３である。第４章は現場設備に電子タグ（ＮＦＣ）を付着して近距離無線通信網を活用した自動設備生涯周期（ＰＬＭ）履歴管理プログラム３４である。第５章は生涯周期（ＰＬＭ）分析を通じる経済性分析及び二酸化炭素管理プログラム３５である。

上記第１章〜第５章のプログラムはそれぞれ独立した分析及び診断機能が可能であり、また５つのプログラムが同時にデータの共有と焼却施設の設計時や施工及び運営時に分析されたデータが自動にフィードバック（Ｆｅｅｄｂａｃｋ）されることができる統合データ管理システムとしての多様な活用が可能な機能がある。

１．第１章：熱収支（Ｈｅａｔｂａｌａｎｃｅ）と物質収支（Ｍａｓｓｂａｌａｎｃｅ）に対する容量性能分析（最初焼却施設の設計値を利用した廃棄物の実測値の変化による焼却施設の設計及び容量比較分析）。

焼却施設の性能は焼却施設に投入される廃棄物の種類、性状及び発熱量と非常に密接な関係がある。一般的に、焼却施設は最初設計上廃棄物と異なる性状の廃棄物が投入される場合がたくさん発生するため、焼却施設の性能が減少し、設備の故障等の多様な問題が発生される。即ち、焼却施設の設計時に廃棄物の種類が決まって設計廃棄物のみを焼却してこそ焼却性能を向上することができ、寿命を延ばすことができるが、現実的に設計廃棄物のみを焼却するのは難しいため、設計と違う焼却性能が発生する。勿論、各種選別工程等の前処理工程を通じて設計廃棄物のみを供給することもできるが、選別工程のために莫大な費用と複雑な作業が必要となるため、現実的ではない。

図３に示すように、これを解決するために焼却施設の投入ホッパーの上部に連続撮影が可能なカメラ（ＣＣＴＶ）１００を設置し、データベースに多様な特性（廃棄物の種類、大きさ、発熱量）の廃棄物を分類して予め入力保存し、カメラ１００により撮影される廃棄物と比較して運転モードを選択するようにする。この時、廃棄物の種類別分類は最初設計値を基準として１０％の範囲で分類（例えば設計値より高い場合Ａ−モード：１０％以上、Ｂ−モード：２０％以上、Ｃ−モード：３０％以上、Ｄ−モード：４０％以上に分類し、低い場合も同じく分類）する。このような分類を通じて、本発明で構築した熱精算及び設計プログラムと運転者の運転形態分析を通じる焼却施設と固形燃料ボイラーの診断と制御及び設備生涯周期管理システムで分析されたデータを廃棄物モード別に分類して分析して管理する。それは、本発明で構築したシステムで分析されたデータの値は結局廃棄物の種類、性状及び発熱量によって分類して分析されてこそ（廃棄物値によって焼却施設が設計され、運転される方法が異なるため）今後の設計診断、運転者の運転形態分析、設備故障の原因分析及び改善方法、設計及び補修時のフィードバック（ｆｅｅｄｂａｃｋ）資料として活用することができるからである。

カメラ４０によって撮影された影像は運転室のモニターに画面出力され、運転者はモニターに出力される影像を確認（廃棄物の種類、大きさ、発熱量等）した後、既保存された運転モードの中で現在投入される廃棄物の焼却に適する運転モードが自動に選択される。

また、運転モードを手動で選択する場合には、運転者が廃棄物の種類、性状及び発熱量に対する判断をし、その条件に適する最適な運転を行って蓄積された運転データはまた他の運転モードに自動に保存される。これは多様に変化される廃棄物に対する運転方法を修正補うことができるシステムで、運転者の運転方法に対するデータの効率性が高くなるようになる。

また、本発明は設計値と実測値を比較分析して設計で提示した運転及び設備管理に対する範囲と方法を実際運営値で蓄積された運転データと異なるように提示することができて、投入廃棄物の種類、性状及び発熱量等が変化されても焼却施設の性能及び運転方向を向上させることができる方案を提示する。

設計値の計算は、例えば、廃棄物の性状及び焼却施設の設計値である三成分、元素構成比（Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｓ、Ｃｌ）、焼却施設の大きさ及び容量設計値（空気比、焼却量、熱負荷量、火床負荷量、ダクト流速等）を入力すれば、公知の焼却容量計算プログラムを通じて熱収支（Ｈｅａｔｂａｌａｎｃｅ）計算値（焼却施設の出口温度、１次燃焼空気量と２次燃焼空気量、総燃焼空気量、スチーム発生量、窒素酸化物、一酸化炭素、硫黄酸化物、塩化水素、埃等）が自動に出力され、この出力された値は焼却容量及び防止施設容量設計入力窓に焼却施設及び防止施設の設計時に必要な設計値として自動に入力され、これに基づいて物質収支及び焼却容量自動計算プログラムで自動に計算されて焼却容量及び防止施設出力値（１次燃焼室容積、２次燃焼室容積、総燃焼室容積、火格子面積、スチーム発生量、ＳＤＲ容量、ＢＡＧ容量、ＢＡＧ濾過速度、ＢＡＧ濾過布数、ＳＣＲ容量、洗浄塔の直径、洗浄塔の容積等）として出力され、これは公知の技術によって抽出される。

このように、焼却施設が設計値と実測値で比較分析されて焼却施設の設計前と設置後の設計容量が分析される。

即ち、設計値と実測値を通じて投入廃棄物の変化による設計と実際運営上の差異があるか否かを確認することができ、もちろんこのような差異によって施工された焼却施設を再施工することはできないが（高価の焼却施設を再施工することは非現実的である）、設計値と実測値の差異を通じて焼却施設の運転方向を実測値に適する運転方向として提示することができる。これを通じて焼却施設に適する運転方法等を適用することができるので、焼却性能を向上し、焼却施設の寿命を延ばすことができる。

一方、本発明は焼却施設の運転センサー１０を通じて設計値を基準として現在の焼却施設の運転値である投入廃棄物の実測値に対する運営値を同じ時間（１分ＤＢ）を周期として感知することにより、設計値と実測値及び運営値を比較してリアルタイムで確認することができるようにグラフ等で提供し、単純に比較データを提供することにすぎなく、運転者が所望の時間及び区間に対する自由なデータの検索と検索されたデータの自動分析機能、運転者の運転向上のための目標値の設定及び目標値と運営値との比較等も可能で、リアルタイムで関連専門家と１：１遠隔相談も可能に構成される。特に、焼却施設の設計及び管理に対する教育的プログラムも追加して焼却施設の運転と同時に自ら学ぶことができるように構成される。

図４のように、焼却施設を設計するためには熱精算プログラム（Ｈｅａｔｂａｌａｎｃｅ）１１１と公知の物質収支及び焼却容量計算プログラム１１５を利用するが、本発明では物質収支及び焼却容量計算プログラム１１５の数学式を統合ＤＢ１１３（統合ＤＢは前述したデータベースを意味し、後述する統合ＤＢも図面符号が違っても同じものであることができる）と構成した。

まず、最初焼却施設の設計基準値と焼却炉設置後に搬入される廃棄物の性状及び発熱量を測定した実測値の比較分析のために入力窓１１０に廃棄物の性状及び焼却炉の設計値である三成分、元素構成比（Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｓ、Ｃｌ）、焼却炉の基本設計値（空気比、焼却量、火床負荷率、熱負荷率、損失熱量、流速、その他設計定数値等を入力すれば、焼却容量計算プログラム１１５を通じて熱収支（Ｈｅａｔｂａｌａｎｃｅ）計算値（焼却炉の出口温度、１次燃焼空気量と２次燃焼空気量、総燃焼空気量、スチーム発生量、窒素酸化物、一酸化炭素、硫黄酸化物、塩化水素、埃等）が自動出力１１２され、この出力された値は焼却容量及び防止施設容量設計入力窓１１４に焼却炉及び防止施設設計時に必要な設計値として自動に入力され、これに基づいて物質収支及び焼却容量自動計算１１５で自動に計算されて焼却容量及び防止施設の出力値（１次燃焼室容積、２次燃焼室容積、総燃焼室容積、火格子面積、スチーム発生量、ＳＤＲ容量、ＢＡＧ容量、ＢＡＧ濾過速度、ＢＡＧ濾過布数、ＳＣＲ容量、洗浄塔直径、洗浄塔容積等）１１６として出力される。

焼却炉及び防止施設が設計値と実測値とで比較分析されて、焼却施設の設計前と設置後の設計容量が比較分析されるので、廃棄物の発熱量の変化による焼却施設の容量変化（増減）に対する診断が可能であるので、運転者が焼却施設の運転時に投入廃棄物の変化による焼却施設の特性を理解することができて、効率的な運転が可能である。

第二に、本発明は実際運転時に発生する運転値を利用して熱収支（Ｈｅａｔｂａｌａｎｃｅ）及び設計容量プログラムを利用して焼却施設及び防止施設の熱収支及び容量を設計値ａ、実測値ｂ、運営値ｃで比較分析することができる。

図５で示すように、熱収支（Ｈｅａｔｂａｌａｎｃｅ）を１分単位に分析するためには、分析しようとする運営値のＤＢ３０で検索範囲を決めて検索された結果値を分析するが、検索入力窓１２０に検索値（運転日、出口温度、排出ガス量、スチーム発生量等を範囲で入力）をそれぞれの項目や統合的に入力すれば統合ＤＢ１１３で入力値による結果値（燃焼室内の推定発熱量、焼却量、１次空気量、２次空気量、ＨＣＬ、ＮＯｘ、ＳＯｘ、ＣＯ、埃等）が自動に検索されて１時間単位に自動に計算されて、出力窓１２２に表す。即ち統合ＤＢ１１３には上記検索値と結果値が一緒に保存される。

この出力窓１２２に表示された出力値を入力値として熱収支（Ｈｅａｔｂａｌａｎｃｅ）プログラム１１１を自動に実行すれば、焼却施設の熱収支効率分析値として設計基準、実測基準、運営基準値がそれぞれ出力窓に自動に表１２４及びグラフ１２５等の形態で表示される。汚染物質の効率分析も同じ方法で出力窓に表１２６及びグラフ１２７で表示される。

また、実際運転データを活用して焼却施設及び防止施設の容量を比較分析することができる。図６のように、図５と同じ方法で検索入力窓１３０に検索範囲を入力すれば、統合ＤＢ１１３で入力値に対する出力値が自動に検索されて出力窓１３２に出力され、この出力値を通じて公知の焼却容量自動計算プログラム１３３が自動的に実行されて、燃焼室容積１３４、１、２次燃焼空気量１３５、火格子面積１３８、半乾式洗浄塔１３６、選択的触媒還元塔１３７、廃熱ボイラー１３９、濾過集塵機１４０、洗浄塔１４１の容量及び設計定数値（滞留時間、濾過速度、回収熱量、空塔速度等）等が設計基準、実測値、運営基準値として自動的に比較分析されてグラフ等で現わすことができる。

このような熱収支（Ｈｅａｔｂａｌａｎｃｅ）の効率分析値及び物質効率分析値は運転データ検索入力窓１２０で多様な範囲を設定することができて、運転正常区間と超過区間及び特定区間の範囲を設定して１時間平均値で入力すれば、多様な項目の熱収支、汚染物質効率と焼却炉及び防止施設の容量等を分析して最初設計者の設計値と実際搬入される廃棄物の実測値を運転者が運転する運転形態に対する分析値等を総合的に分析して設計値、実測値、運営値に対する効率を分析することができる。

焼却炉で燃焼効率を分析するために最も重要な変数の一つである推定発熱量（焼却炉内で実際燃焼される廃棄物の熱量計算値）は投入される廃棄物の投入時点ごとに違うので、公知の熱収支算式１５３を活用して焼却内で燃焼される廃棄物の熱負荷量に対する計算値を算出して推定発熱量を算出することができる。その算出された値で運転者の運転形態及び投入廃棄物の種類及び性状について推正することができて焼却炉が運転する際に効率的に活用することができる。

推定発熱量を算出するための内容によれば、図７のように、実際運転データ検索入力窓１５０に検索範囲（運転日、出口温度、排出ガス量、スチーム発生量）を入力し、推定発熱量を求めるために必要な項目１５２が統合ＤＢ１１３で自動検索されると、実際運営データ値（１時間平均値）が出力され、その出力された値を焼却施設の最初設計値の中の放散熱量（不完全熱損失量、焼却残渣保有熱量、炉壁放散熱量）を入力し、実際焼却施設の運営値である焼却炉の出口温度と実際排気ガス量をＭＭＩで１分データＤＢで自動に算出する。

この時熱収支（総入熱＝総出熱）計算式を活用して上記入力されたデータ値を活用して推定発熱量自動計算プログラム１５３を自動に実行して推定発熱量１５４が出力される。この値は設計基準の発熱量（実際測定発熱量）、実測基準の発熱量（実際測定発熱量）、運営基準が推定発熱量（焼却炉内で燃焼される廃棄物に対する計算による推定発熱量）に分析されてグラフ１５５等で出力される。

２．第２章：ＭＭＩ（Ｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）に自動に保存される運転者の運転調節値分析を通じる運転形態及び燃焼効率のリアルタイム分析。

図８のように、焼却施設の中央制御室２０１には制御プログラムであるＭＭＩ（Ｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）が設置されていて、全工程を制御し、運転者の運転調節値２０５と運転出力値２０８（図９）及び現場設備の計器値が１分おきに保存されている。この保存されたデータを自動に分析するためには焼却施設の制御プログラムであるＭＭＩ（Ｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）に１分単位に保存されるデータをファイル送信プロトコル（ＦＴＰ）システムで構成して、統合管理システムとリアルタイムで通信することができるように構成する。

運転者の運転調節値を分析するために、表の上端に運転者の実名を記入するように入力窓を構成し、分析項目としては廃棄物１回投入量（ＫＧ）、投入周期（秒）、廃棄物の攪拌速度（火格子移動速度、キルン回転速度、流動床の砂（Ｓａｎｄ）流動速度）、１次燃焼空気量（ダンパ開度率）、２次燃焼空気量（ダンパ開度率）の調節値を運転者が調節した時点を矢印で現わすように構成し、調節された値の増減を１０％単位を基準として、増加は矢印で上を表示し、減少は下を表示して、１０％以上や以下は色を異なるようにして表示する。

その後、焼却炉の運転出力値２０８は運転者が運転値を調節した時点と同一時間で構成し、グラフ等で同一画面に表す。出力項目としては燃焼効率を現わす基準値である焼却炉の出口温度（℃）、排出ガス量（Ｎｍ^３／ｈｒ）、スチーム発生量（ｔｏｎ／ｈｒ）、１次燃焼空気吐出流速（ｍ／ｓｅｃ）、２次燃焼空気吐出流速（ｍ／ｓｅｃ）、窒素酸化物（Ｎ０ｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、酸素（Ｏ_２）と汚染物質（硫黄酸化物（ＳＯｘ）、埃（ＤＵＳＴ）、塩化水素（ＨＣｌ））を同一グラフに現わすように構成する。

従って、運転調節値の出力窓と運転出力値の出力窓を同時に一画面に表示（Ｄｉｓｐａｌｙ）するように構成して、運転者が自分が運転した運転調節値に対する出力値を比較しながら運転することができるように機能を付加し、また設計値、実測値、運営値を基準として運営目標を追加して、実際運営値との効率比較を現わすことができるように構成した燃焼効率分析グラフ２０７と連動してリアルタイムに分析されるようにする。付加的に、運転調節値と運転出力値を一つのグラフ２０８（図９参照）に現わすことができる。左側には運転者の運転出力値２０９を、右側には運転者の運転入力値２１０を基準として構成する。グラフ２０８の下端に表示された直角で折れる線の形態は運転者の運転入力値２１０の形態を現わし、残り流線型のグラフは運転者の運転出力値２０９を現わす。このグラフ２０８は運転者が運転出力値２０９を基準として、運転入力値２１０の流れを分析することができる機能があって、グラフだけでも現在の焼却炉の運転状態を把握することができるという長所がある。

本発明は運転者の運転結果を確認することができるように構成され、図１０は運転者の１２時間の間運転した運転結果値を分析する構成を現した。まず、焼却施設で最も効率的な運転目標値を入力２２０した後、運転者が運転した１２時間の運転調節値が統合ＤＢ２２１に自動に保存されたデータ２０５を検索してサーバーの分析部２２２が自動的に実行されて入力された運転目標値２２０と焼却炉の出口温度２２４を基準として焼却炉の設計時に提示された運転マニュアル２２４（出口温度が上昇及び減少する際の措置方法）による運転方法で運転者が運転をしたのかを自動的に出力可能２２３（運転者運転形態分析）で、焼却炉の出口温度目標値超過２２４、減少２２６及び正常区間２２７の持続区間を自動に検索して出力する。ここで、目標値超過２２４、減少２２６区間は表２２５で現わして超過２２４や減少２２６持続区間の５分前後を設定して、その区間に対する運転者の運転方法に対して運営マニュアルと比較して超過及び減少区間自動点検プログラム２２８（コントローラー）を自動的に実行して分析する。ここで運営マニュアルで提示した運転方法と一致して運転した場合には青色で、どんな調節値も調節しなかった場合には赤色で表示し、調節された値の増減は矢印で表示して現わす。このように分析された結果は遠隔診断ネットワーク２３０を通じてリアルタイムで関連専門家と遠隔診断ができるシステムで構成する。

即ち、運転者または管理者が設定した目標値と実際運転値との比較を通じて運転者の運転を教育及び評価等をすることができ、例えば、統合ＤＢ２２１には設定した目標値（目標値は上限値と下限値の範囲で入力することが好ましい）とリアルタイムの運転値が保存され、運転形態分析プログラム２２２はリアルタイムに入力される運転値と既設定した目標値を比較して正常（目標値範囲満足）、超過（目標値より上位）、減少（目標値より下位）を判断し、この結果をグラフに色相、矢印等で表現（Ｄｉｓｌａｙ）する。

統合ＤＢ２２１に保存されている運転データは焼却施設の寿命が終わる時までに多様な検索機能と分析が必要なプログラムで構成する。図１１のように、各項目別に検索範囲を決めて運転者の入力値と出力値を入力することができるように運転者の入力値及び出力値の入力窓２３０が構成され、運転者の入力値及び出力値の入力窓２３０に各項目別に検索範囲を決めて検索条件を入力すれば、それぞれの項目や統合的に検索が可能な形態で構成する。ここで運転入力値検索時２３３には設計基準値または運転目標基準値に対して運転者の運転データを比較分析するアルゴリズムを構成し、ここで分析されたデータは再び統合ＤＢ２３１に自動に保存される。運転出力値検索時２３４には最も効率的な設備管理及び性能を保持するための運転範囲を決めてプログラムに入力し、その運転範囲を脱する区間を自動的に検索するアルゴリズムを構成して、運転方法及び廃棄物の性状に対する検討後、運転モードの変更や運転者に対する教育等多様な対策を検討して施行した分析されたデータは統合ＤＢ２３１に自動に保存されるように構成する。

＊既存の焼却施設の総合効率分析は廃棄物の処理効率（実際焼却量／設計焼却量）×稼動効率（実際稼動時間／目標稼動時間）で算定したが、これは設備の生涯周期（ＬＣＣ）管理及び廃熱エネルギー回収に対する部分が抜け落ちされていて、総合的な燃焼効率に対する判断が難しいのが現実である。

図１２では総合効率分析入力窓２４０を構成して、この入力窓２４０に設計基準または目標運転値を入力すればこの入力値に基づいて燃焼効率分析プログラム２４２が統合ＤＢ２４１に保存されたデータを利用して項目別総合効率分析グラフ２４３等で自動に生成する。

最終的には総合効率分析が設計基準、目標基準、実際運営基準として比較分析されるグラフ２４４として出力される。このグラフ２４４は個人別及び運営組別にリアルタイムで分析されてウェブ（Ｗｅｂ）に具現されるので管理者や最高責任者の携帯電話にもリアルタイムで送ることができる機能が追加されている。

３．第３章：統合ＤＢの運転データと２次燃焼空気量及び自動流速調節システムを活用した運転制御。

多様な性状の廃棄物により燃焼室内の運転条件が最初設計基準値と異なるので、運転者は運転状況によって対処しなければならないが、設計上廃棄物と異なる廃棄物が投入されても実際に運転者の運転は変化がないので（既存には廃棄物による運転変化も不可能）、燃焼効率の低下及びこれによる設備の寿命短縮等が発生されている。

図１３のように、焼却炉の２次燃焼空気量及び自動流速調節システム３２０と必要燃焼空気量算出プログラム３０３（図１４参照）を連動して必要燃焼空気量を算出した後、２次燃焼空気量及び自動流速調節システム３２０を活用して運転者の運転制御システム３０４を構成する。

まず、焼却炉の２次燃焼空気量及び自動流速調節システム３２０は２次燃焼空気ノズル３２５にそれぞれ設置されるダンパと２次燃焼空気送風機の前段ダクトに装着されて、燃焼空気流量を測定する流量計が備えられる。ここで、焼却炉の出口温度範囲を決め、この範囲に適するように焼却炉の出口温度計３２３と流量計３２６及び調節ダンパ３２７を連動させれば、焼却炉の出口温度と連動して２次送風機の燃焼空気量が減少したり増加するようになる。この時、減少または増加する燃焼空気量を２次燃焼空気ノズルの断面積を予めプログラムに入力すれば、投入燃焼空気量と比例的にダンパが開かれたり閉まってノズル末段での流速は常に一定に保持される装置である。

即ち、多様な場合の焼却炉の出口温度範囲を統合ＤＢに保存し、それぞれの焼却炉の出口温度範囲による燃焼空気量に合わせるための流量計３２６と調節ダンパ３２７の駆動を予め保存することにより燃焼空気の量を自動に制御することができる。

ここで、１次燃焼空気量の算定のためには、図１４に示すように、統合ＤＢ３１０にデータを基盤に熱精算（Ｈｅａｔ Ｂａｌａｎｃｅ）プログラム３０１を自動に実行すれば、実際燃焼空気の不足量を求めるために構成されたアルゴリズム３０２を活用して必要燃焼空気量計算プログラム３１３で必要燃焼空気量３１４が自動に計算される。

また、計算された１次燃焼空気必要量３１４は現在運転している焼却炉内の燃焼室に投入すべき理論的値として、燃焼状態等を考慮して漸進的に増加させて供給してこそ燃焼室内の安定的な燃焼条件を保持することができる。従って、運転者が燃焼室内の燃焼状態を把握した後、１次空気量を一定量の範囲（１０％以内）に増加させた場合、燃焼室内の正常運転状態を分析して調節範囲を自動的に管理するアルゴリズム３１５を構成することができる。この時、最も効率的な運転範囲（出口温度及び汚染物質等）を設定した後、１次燃焼空気量３１６を自動に漸次的に増加させて、正常運転状態内で運転すれば、続いて１次燃焼空気量を増加させ、反対に１次燃焼空気量の増加時に正常運転状態が保持されない場合、他の運転範囲（廃棄物の攪拌速度及び廃棄物の投入量等）３１９を調節して正常運転状態を保持するようにする。これは ２次燃焼空気量及びノズル末端の流速は自動調節システム３２５によって自動調節されるので、別途の装置が必要なくて運転者は多様な廃棄物の性状に柔軟に対応することができるという長所がある。ここで自動的に調節された決まった調節範囲は自動に分析されて統合ＤＢ３１０に保存される。保存されたデータは運転者や管理者等がリアルタイムで検索することができる機能が付加されて、焼却施設の設計時、施工時、運営時に多様に活用されることができる。

４．第４章：設備の生涯周期管理システム（ＰＬＭ）導入を通じる統合設備履歴管理。

焼却施設はプラント（Ｐｌａｎｔ）設備で、多様な設備（クレーン、誘引送風機、圧入送風機、各種ポンプ類、コンプレッサー、各種コントロールバルブ、コンベヤー、温度計、圧力計、その他補助設備等）で構成される。各設備別で生涯周期（Ｌｉｆｅ Ｃｙｃｌｅ）が相異し、運転及び管理方法も異なるため、一つの設備に故障や問題が発生すれば設備全体の稼動率や寿命に影響が及ぶ特性を持っている。このような特性により、焼却及び固形燃料ボイラーの全体生涯周期管理（ＰＬＭ）は一般的に２０〜３０年であるかプラント運転方法とそれぞれの設備管理方法によって５〜１０年程度の偏差（使用期間）を見せることができる。特に、焼却施設の運転者の運転及び設備管理方法によって設備の寿命に莫大な影響を及ぼすことから設備の生涯周期管理システム（ＰＬＭ）の導入を通じる統合設備履歴管理が必要となる。

図１５で示すように、焼却施設に備えられた設備の情報が保存され、上記設備に付着される電子タグ（ＮＦＣ）４０７、携帯用端末機４０６、近距離無線通信網４０５、統合ＤＢ４０４及びサーバーを利用して現場設備点検、設備補修履歴管理、予防点検、消耗品管理及び運営マニュアル管理等を統合的に管理するシステムで構成される。

統合ＤＢ４０４に焼却設備履歴カード４０３を作成して内蔵し、それぞれの現場設備（誘引送風機等）には電子タグ（ＮＦＣ）４０７を付着して近距離無線通信網４０５を利用して携帯用端末機４０６に現場で運転者が点検すべき事項を記録して点検リストに作成すれば、その記録された値が焼却設備履歴カード４０３に自動に入力され、そのデータは自動的に統合ＤＢ４０４に保存される。

全ての焼却設備（誘引送風機等）には統合ＤＢ４０４の焼却設備履歴カード４０３に保存された情報と同じ情報が電子タグ方式で保存されている。

これは焼却炉運転制御装置であるＭＭＩ（Ｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）４００で発生される運転データと連動され、統合ＤＢ４０４に保存されたデータと共有及びフィードバックされるシステムで構成された。

焼却設備で使われる全ての設備はそれぞれの焼却設備履歴カード４０３が作成される。

焼却設備履歴カード４０３は焼却設備の設備点検マニュアル、焼却設備現場点検日誌、焼却設備補修履歴日誌、焼却設備予防整備日誌、焼却設備消耗品及び資材管理履歴日誌等で構成されることができる。

図１６に示すように、焼却設備履歴カード４１０は設備の現況及び設置業社等の基本的な事項（施設名、品名、総数量、単位名称、作成日、管理部署、管理担当者、設置日及び期間、設置位置、納品（設置）業社情報、製造会社情報、設置費、耐久年限、消耗品の部品取替え周期等）を提供する。

焼却設備履歴カード４１０、例えば下端には設備の体系的な管理及び整備のために点検記録４１１、設備補修内訳４１２、予防整備及び消耗品管理設備管理基準４１３のシートがそれぞれリンクされており、それぞれのリンクを選択すればそれぞれがシートに移動するようにプログラム化される。

図１７は点検記録４１１のシートの選択によって抽出される設備点検管理履歴表４２５の例示図である。

設備点検管理履歴表４２５は現場設備のローカルセンサーによって感知されたセンサー値と自動センサーの値が記録される。

焼却施設の場合、現場設備には必ず二つのセンサーが設置される。一つは中央制御装置４００（総合監視制御室）を通じて運転者が確認することができるようにするための自動センサー（デジタル方式）であり、もう一つは現場で運転者が確認することができるローカルセンサー（アナールログ方式）である。

自動センサー（デジタル方式）によって感知されたセンシング値は中央制御装置に自動に送信され、ローカルセンサー（アナールログ方式）のセンシング値は運転者が現場で直接確認点検値として手記で作成される。

ここで、自動センサーの故障や測定エラー値を監視するために自動センサー付近には手動でセンサー値を測定するためにローカルセンサー（アナールログ方式）を必ず設置する。ローカルセンサー（アナログ方式）を運転者が一日に３〜４回直接現場を訪問して記録するのが一般的な運営方式である。

従って、図１７のように、設備点検管理履歴表４２５の上端には運転交代組編成時に作成された運転者の情報（管理番号、点検者、点検時間）が自動に入力されて、現場設備の点検有無に対する明確な記録が自動に保存されて分類されることができるように構成した。過去には運転者が手記で作成したため、設備の故障時に原因分析等が不明確で、効率的な設備管理に困難が発生した。本発明では運転者の現場設備の点検に対する透明性を確保して、効率的な設備管理ができることと期待される。

このように設備点検管理履歴表４２５では、焼却施設の運転時に中央制御装置４００で確認可能な自動センサー値（デジタル方式）と現場で運転者が直接確認して入力するローカルセンサー（アナールログ方式）値を同時に表示して比較することができて、各種センサーに対する故障及びエラーと現場設備の故障有無をより正確に点検管理することができて、効率的な設備管理が可能である。

即ち、現場設備のセンサー値（焼却炉の運転センサーにより感知した値）はＭＭＩ（Ｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）４００に１分おきに保存され、このデータは設備点検履歴表４２５に自動に入力管理４２０され、この値を連動し、下は現場で運転者が電子タグ４２２を通じて点検した携帯用端末機４２３に記録した点検記録データ（一般的に一日３〜４回点検している）が自動に記録されて比較分析されることができる。また、現場設備の点検管理値が所定範囲を超えると自動にアラームが鳴って運転者が設備の故障有無を確認することができるようにする。

焼却設備履歴カード４１０で設備補修内訳４１２シートを選択すれば、例えば図１８のような形態の補修工事履歴管理表４３０が抽出される。

一般的に、焼却施設の場合には多様な性状及び発熱量の廃棄物により、最初設計基準値及び運転マニュアルが変わる場合が多いが、これにより設備故障時にその原因を分析するためには、普通３つ（設計的原因、施工的原因、運営的原因４３２）の場合に分類することができる。この３つの原因を分析するためには、運転者の運転形態及び点検管理に対する連続データを確認することができるシステムを備えなければならない。即ち、本発明はＭＭＩを通じて得た１分単位データと現場点検を通じて得たデータを通じて運転形態及び点検管理のデータを確保することができる。

図１８のように、設備に故障が発生される場合、設備の故障原因分析及び補修工事履歴管理表４３０には正常区間の点検超過範囲、点検者の点検有無、ＭＭＩ（Ｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）４００で連動されたデータの超過有無を自動的に検索して故障の原因を分析する基礎データが提供される。

ここで、自動に分析された運営的原因に対するデータはウェブ（Ｗｅｂ）を通じる遠隔ネットワークを通じて焼却施設関連専門家の諮問を通じて設備の設計及び施工に対する情報が記録されている図６の設備管理及び運営マニュアル４５０と比較して設備の故障原因を３つ（（設計的、施工的、運営的：４３２））に分類して自動に記録して設備履歴として管理する。

また、それぞれの設備に対して、生涯周期（Ｌｉｆｅ Ｃｙｃｌｅ）観点から公知の価値評価及び経済性分析プログラム（ＶＥ／ＬＣＣプログラム）４３３を利用してコスト分析及び価値分析をして記録保存する。このように記録保存されたデータは設備の生涯周期が完了される廃棄時点まで記録される。

このように記録されて分析されたデータは設備の最初設置時点から廃棄までの費用と便益に対する経済性を分析して、新規設置時に設計資料として活用される。

一般的に、焼却施設の消耗品の取替え及び予防整備は設備業社で提供したマニュアルに基づいて点検されて管理される。焼却施設の特性上、頻繁な故障と多様な性状及び発熱量の廃棄物の搬入による運転形態の変化等によって業社で提供した運転マニュアルが適用されることができない場合も多い。そこで、本発明では焼却施設の特殊性を勘案して焼却設備履歴カード４１０で予防整備及び消耗品管理４１４シートを選択すれば、図１９のような形態の設備の予防整備及び消耗品管理表４４０がディスプレーされるように構成した。

設備の予防整備及び消耗品の管理表４４０には消耗品名、消耗品管理内訳、取替え周期、実際取替え日、取替え内訳、自動アラーム機能等のデータを提供するように構成され、それぞれの消耗品には上記データが含まれた電子タグ４４１を付着される。

一方、焼却設備の迅速な補修と管理のために自動アラーム機能を追加することができる。統合ＤＢ４０４に保存された各焼却設備及び消耗品の点検日と取替え日はサーバーのプログラムを通じて管理され、サーバーは焼却設備及び消耗品の点検日と取替え日（または一日前）に携帯用端末機４４２にメッセージ等を送って点検と取替えを案内する。

また、図２０のように、統合ＤＢ４０４に内装されたそれぞれの設備の設備管理及び運営マニュアル表４５０に設計、施工、運転及び補修方法に対するマニュアルを整理して保存することにより、運転者４５３は現場の点検時に携帯用端末機４５２を利用して統合ＤＢ４０４に保存された多様な情報をリアルタイムで受けて設備を効率的に管理することができる。

５．第５章：焼却施設での二酸化炭素の算出及び低減管理

焼却施設で排出される温室ガスは、設備の稼動時に必要な電気使用量、補助燃料使用量、各種薬品の使用量等の二酸化炭素（ＣＯ_２）の間接排出量と廃棄物の焼却による直接排出量とに区分することができる。

まず、図２１は間接排出量の算定の一例を表した表として、ＭＭＩ（Ｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）５０１で運転者が運転した結果を統合ＤＢ５０８を通じて表５０３のように、各項目に対する設計値、低減目標量、実際使用量を基準としてそれぞれの項目にあたる二酸化炭素（ＣＯ_２）の排出係数を適用して公知の自動計算プログラム５０２で算定する。ここで、二酸化炭素（ＣＯ_２）の排出量の低減量と超過量に対する算定基準には焼却施設のエネルギー回収効率（設計基準量／実際発生量）５０５を補正して算定する。また、表５０６のような形式で二酸化炭素（ＣＯ_２）の排出量の低減及び超過に対する原因分析５０７（原因分析は算出式による専門コンサルタント及び関連専門家（工学技術者）の分析による）を設計側面、施工側面、運営側面に分けて分析し、分析された結果は統合ＤＢ５０８に自動に保存される。

焼却施設で温室ガスの直接排出源である廃棄物の焼却で煙突で排出される二酸化炭素（ＣＯ_２）の総量として二酸化炭素（ＣＯ_２）の排出係数を適用して算定する。

ＭＭＩ（Ｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）５０１で、運転者が運転した結果を統合ＤＢ５０８を通じて表５１２（図２２参照）のように、各項目に対する設計値、低減目標量、実際運営値を基準として廃棄物の純発熱量にあたる二酸化炭素（ＣＯ_２）の排出係数を適用して自動計算プログラム５１１で算定する。ここで、二酸化炭素（ＣＯ_２）の排出量の低減量と超過量に対する算定基準には焼却施設のエネルギー回収効率（設計基準量／実際発生量：５１４）を補正して算定する。また、表５１５では、二酸化炭素（ＣＯ_２）の排出量の低減及び超過に対する原因分析５１６を設計側面、施工側面、運営側面に分けて分析し、分析された結果は統合ＤＢ５１７に自動的に保存される。従って、温室ガス総排出量は、図２３の表５２０のように焼却施設の間接排出量と直接排出量の和として算定する。

以上で説明したように本発明における熱収支（Ｈｅａｔｂａｌａｎｃｅ）／焼却炉の運転者の運転形態分析を通じる焼却炉（焼却ボイラー、固形燃料ボイラー）の診断、制御、遠隔診断及び生涯周期管理システム（ＰＬＭ）及び運営効率化プログラムは計５つのプログラムで構成され、それぞれのプログラムとしての機能も可能であり、１章から５章が互いに有機的にデータ共有及びフィードバック（Ｆｅｅｄｂａｃｋ）が可能に構成された統合データ管理システムでウェブ上で開発された本プログラムはインターネット網を利用して遠隔的に技術診断が可能な機能を有している。

Claims (13)

1. 運転者の運転により出力される１次燃焼空気量、２次燃焼空気量、火格子移動速度、温度、排出ガス量、スチーム量を含む焼却施設の運営値を感知する焼却施設運転センサー（１０）により感知されて、総合運転制御プログラム（ＭＭＩ）を通じて提供される運転者の運転による運営値（ｃ）、熱精算及び設計プログラム（Ｈｅａｔｂａｌａｎｃｅ）を通じて算出される焼却施設の設計による設計値（ａ）と設計によって施工された焼却施設の運転による実測値（ｂ）をそれぞれ所定時間を周期として保存するデータベースと；
   前記データベースに保存されるデータに基づいて設計値と実測値及び運営値を抽出して運営値と設計値及び実測値を比較可能なグラフ方式と表方式を含む資料として抽出して提供するサーバーとを含み、
   前記データベースは運転者の目標値を設定して保存し、前記サーバーは前記データベースを通じて設定された目標値と前記運営値とを比較して前記運営値の目標達成結果を抽出することを特徴とする熱精算及び設計プログラムと運転者の運転形態分析を通じる焼却施設と固形燃料ボイラーの診断と制御及び設備生涯周期管理システム。
2. 前記焼却施設に投入される廃棄物を撮影するカメラを含み、前記データベースは互いに異なる種類の廃棄物を焼却するための互いに異なる運転条件の運転モードが保存され、前記サーバーは運転者が前記カメラを通じて撮影される影像を確認するように影像を画面出力し、前記運転モードで画面出力された廃棄物を焼却するための運転モードを選択するように前記データベースで運転モードを抽出して提供することを特徴とする請求項１に記載の熱精算及び設計プログラムと焼却施設運転者の運転形態分析を通じる焼却施設の診断と制御及び生涯周期管理システム。
3. 前記焼却施設に投入される廃棄物を撮影するカメラと；
   前記カメラにより撮影された影像を分析する影像分析プログラムとを含み、
   前記データベースは互いに異なる種類の廃棄物を焼却するための互いに異なる運転条件の運転モードが保存され、前記サーバーは前記影像分析プログラムと前記運転モードを比較して投入される廃棄物の焼却のための運転モードを自動に選択することを特徴とする請求項１に記載の熱精算及び設計プログラムと焼却施設運転者の運転形態分析を通じる焼却施設の診断と制御及び生涯周期管理システム。
4. 前記焼却施設に適用される誘引送風機を含む焼却設備及び前記焼却設備に付属された消耗品の情報がそれぞれ保存されて、前記設備に付着される電子タグと；
   前記焼却設備と消耗品の情報に基づいて焼却設備と消耗品の点検内訳、設備補修内訳、マニュアルを含む情報が含まれ、前記データベースに保存される焼却設備履歴カードと；
   現場の点検者により携帯され、前記サーバーと近距離無線通信を通じて通信して、前記焼却設備及び消耗品の情報を前記データベースに保存するようにし、前記データベースに保存されたデータを受けるポータブル端末機とを含むことを特徴とする請求項１に記載の熱精算及び設計プログラムと焼却施設運転者の運転形態分析を通じる焼却施設の診断と制御及び生涯周期管理システム。
5. 焼却炉の運転センサーを通じて所定時間を周期として感知されて、ＭＭＩを通じて提供される運転者の運転によって出力される１次燃焼空気量、２次燃焼空気量、火格子移動速度、温度、排出ガス量、スチーム量を含む焼却施設の運営値を保存し、熱精算及び設計プログラム（Ｈｅａｔｂａｌａｎｃｅ）を通じて算出される焼却施設の設計による設計値（ａ）と設計によって施工された焼却施設の運転による実測値（ｂ）をそれぞれ前記運営値と同じ時間を周期として保存する第１段階と；
   前記第１段階を通じて保存されるデータに基づいて設計値と実測値及び運営値を抽出して運営値と設計値及び実測値を比較可能なグラフ方式と表方式を含む資料として抽出する第２段階とを含み、
   前記第１段階では、運転者の目標値を設定して保存し、前記第２段階では、前記第１段階を通じて設定された目標値と前記運営値とを比較して前記運営値の目標達成結果を抽出することを特徴とする熱精算及び設計プログラムと運転者の運転形態分析を通じる焼却施設と固形燃料ボイラーの診断と制御及び設備生涯周期管理方法。
6. 前記第２段階では、前記目標値と運営値とを比較して正常区間、目標超過区間、目標減少区間に区分して抽出することを特徴とする請求項５に記載の熱精算及び設計プログラムと運転者の運転形態分析を通じる焼却施設と固形燃料ボイラーの診断と制御及び設備生涯周期管理方法。
7. 前記第２段階では、前記目標値と運営値とを比較して正常区間、目標超過区間及び目標減少区間を所定期間を周期として累積して抽出することを特徴とする請求項６に記載の熱精算及び設計プログラムと運転者の運転形態分析を通じる焼却施設と固形燃料ボイラーの診断と制御及び設備生涯周期管理方法。
8. 第２段階は前記焼却施設の運転センサーにより感知される値の中で運転者の操作によって発生される現在の感知値と直前の感知値とを比較して現在の感知値がその直前の感知値と相異すれば、運転者の操作と判断して運転者の操作時点を抽出することを特徴とする請求項５に記載の熱精算及び設計プログラムと運転者の運転形態分析を通じる焼却施設と固形燃料ボイラーの診断と制御及び設備生涯周期管理方法。
9. 前記第２段階は公知の二酸化炭素排出量計算プログラムを通じて前記設計値と実測値及び運営値による二酸化炭素排出量をそれぞれ算出してデータを抽出することを特徴とする請求項５に記載の熱精算及び設計プログラムと運転者の運転形態分析を通じる焼却施設と固形燃料ボイラーの診断と制御及び設備生涯周期管理方法。
10. 前記第２段階は、前記運営値による二酸化炭素排出量を前記設計値と実測値の中の何れか一つによる二酸化炭素排出量と比較して百分率で算出することを特徴とする請求項９に記載の熱精算及び設計プログラムと運転者の運転形態分析を通じる焼却施設と固形燃料ボイラーの診断と制御及び設備生涯周期管理方法。
11. 前記第１段階は運転者と管理者の入力値を保存し、前記第２段階は前記入力値に基づく出力値を前記データベースで検索して抽出することを特徴とする請求項５に記載の熱精算及び設計プログラムと運転者の運転形態分析を通じる焼却施設と固形燃料ボイラーの診断と制御及び設備生涯周期管理方法。
12. 前記第２段階は、設計発熱量と推定発熱量を利用して燃焼室内の必要燃焼空気量を自動に算出し、これに基づいて、２次燃焼空気送風機のメインダンパの開度を調整することを特徴とする請求項５に記載の熱精算及び設計プログラムと運転者の運転形態分析を通じる焼却施設と固形燃料ボイラーの診断と制御及び設備生涯周期管理方法。
13. 前記第２段階は、廃棄物の投入量と１次燃焼空気量の漸進的な調節によって正常運転範囲が保持されない場合、保存されたデータを利用して廃棄物の攪拌速度、廃棄物の投入量及び投入周期、１次燃焼空気量を自動に調節することを特徴とする請求項１２に記載の熱精算及び設計プログラムと運転者の運転形態分析を通じる焼却施設と固形燃料ボイラーの診断と制御及び設備生涯周期管理方法。

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