JP6673800B2 - Exhaust gas control apparatus and exhaust gas control method for gasification and melting furnace plant - Google Patents
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Description
本発明は、ガス化溶融炉プラントにおけるNOxガスの発生を抑制するための排ガス制御装置及び排ガス制御方法に関する。 The present invention relates to an exhaust gas control device and an exhaust gas control method for suppressing generation of NOx gas in a gasification and melting furnace plant.
廃棄物処理プラントでは、CO,NOx等の規制対象ガスの排出量を抑制することが要求される。従来、廃棄物処理プラントの運転制御にはPIDをベースとしたフィードバック制御系が適用されてきた。特許文献1には、該プラントの運転中に取得されるプロセス値のフィードバック情報を用いて、予め規定したごみ質と制御目標値との相関情報の中から最適な制御目標値を選択し、操作入力とする方法が開示されている。この特許文献1に記載された方法では、プロセス情報から予めごみ質を推定しておき、そのごみ質に応じた操作条件を用いてプラントを制御することで排ガスの排出量を抑制する。
In a waste treatment plant, it is required to suppress the emission of regulated gases such as CO and NOx. Conventionally, a feedback control system based on a PID has been applied to operation control of a waste treatment plant.
ところで、ガス化溶融炉プラントのような比較的燃焼変動が急峻なプロセスではごみ質の変化のみに依らず急激に燃焼状態が不安定化し、結果、規制対象物質の排出量が突発的に増加する場合がある。しかしながら、特許文献1に記載された方法では、プラントにおける急激な燃焼状態の変動に十分に対応することができず、規制対象物質の排出を十分に抑制できない虞がある。
By the way, in a process where the combustion fluctuation is relatively steep such as in a gasification and melting furnace plant, the combustion state is rapidly destabilized irrespective of only the change in the waste quality, and as a result, the emission of regulated substances suddenly increases. There are cases. However, the method described in
また、規制対象物質の排出量が規制値を超過しないように運転員が制御システムを手動で操作する場合があるが、運転員の技量によって規制対象物質の排出量が左右されるため、技量の低い運転員では規制値を超えてしまう虞がある。また、運転員の負担が大きいという問題もある。 In some cases, the operator manually operates the control system so that the emission of regulated substances does not exceed the regulation value.However, since the emission of regulated substances depends on the skill of the operator, A low operator may exceed the regulation value. There is also a problem that the burden on the operator is large.
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、運転員の技量に頼ることなく、NOxガスの排出量を抑制できるガス化溶融炉プラントの排ガス制御装置及び排ガス制御方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a main object of the present invention is to provide an exhaust gas control apparatus and an exhaust gas control method for a gasification and melting furnace plant that can suppress the emission of NOx gas without depending on the skill of an operator. Is to provide.
上述した課題を解決するために、本発明の一の態様のガス化溶融炉プラントの排ガス制御装置は、廃棄物を焼却するためのガス化炉と、前記ガス化炉に連通され、前記ガス化炉によって生じた炭分を溶融させる溶融炉とを含むガス化溶融炉を有するガス化溶融炉プラントの排ガス制御装置であって、前記溶融炉内の空気比と、前記溶融炉の入口側におけるO2ガスの流量と、前記ガス化溶融炉内の温度とを取得するデータ取得手段と、前記データ取得手段によって取得された前記空気比、前記O2ガスの流量、及び前記温度に基づいて、前記ガス化溶融炉プラントからの高濃度のNOxガスの排出を予測する予測手段と、前記予測手段によって高濃度のNOxガスの排出が予測された場合に、前記NOxガスの濃度を抑制するように前記溶融炉に流入させる空気量を設定する設定手段と、を備える。 In order to solve the above-mentioned problem, an exhaust gas control device of a gasification and melting furnace plant according to one embodiment of the present invention is provided with a gasification furnace for incinerating waste, and the gasification furnace is connected to the gasification furnace. An exhaust gas control apparatus for a gasification and melting furnace plant having a gasification and melting furnace including a melting furnace for melting coal produced by the furnace, comprising: an air ratio in the melting furnace; and an oxygen gas at an inlet side of the melting furnace. Data acquisition means for acquiring the flow rate of the two gases and the temperature in the gasification and melting furnace, and based on the air ratio, the flow rate of the O 2 gas, and the temperature acquired by the data acquisition means, Predicting means for predicting the emission of high-concentration NOx gas from the gasification and melting furnace plant, and controlling the concentration of the NOx gas when the emission of high-concentration NOx gas is predicted by the prediction means. Dissolution Comprising setting means for setting an amount of air to flow into the furnace, the.
この態様において、前記溶融炉は、断面積が他の部分よりも小さい絞部を有し、前記温度は、前記ガス化炉出口の温度、前記溶融炉炉頂の温度、及び前記絞部の温度のうちの少なくとも1つを含んでもよい。 In this aspect, the melting furnace has a narrowed portion having a smaller cross-sectional area than other portions, and the temperature is the temperature of the gasification furnace outlet, the temperature of the melting furnace top, and the temperature of the narrowed portion. May be included.
また、上記態様において、前記予測手段は、排ガス中に含まれるNOx濃度の制御目標値及び前記溶融炉に連通するボイラの主蒸気流量のうちの少なくとも1つにさらに基づいて、前記高濃度のNOxガスの排出を予測するように構成されていてもよい。 Further, in the above aspect, the prediction unit may further include the high-concentration NOx based on at least one of a control target value of the NOx concentration contained in the exhaust gas and a main steam flow rate of a boiler communicating with the melting furnace. It may be configured to predict gas emissions.
また、上記態様において、前記溶融炉は、前記ガス化炉において発生し、前記ガス化炉から流入する熱分解ガスの一部を燃焼させる一次燃焼室と、前記一次燃焼室で燃焼されなかった熱分解ガスを燃焼させる二次燃焼室とを有し、前記予測手段は、前記ガス化溶融炉プラントの排ガス流量、前記二次燃焼室における排ガス温度、前記ガス化炉に接続された風箱内の温度、前記二次燃焼室の下流に設けられた垂直煙道における排ガス温度、及び前記ガス化炉内に設けられた砂層の温度のうちの少なくとも1つにさらに基づいて、前記高濃度のNOxガスの排出を予測するように構成されていてもよい。 Further, in the above aspect, the melting furnace includes a primary combustion chamber that is generated in the gasification furnace and burns a part of a pyrolysis gas flowing from the gasification furnace, and a heat that is not burned in the primary combustion chamber. A secondary combustion chamber for burning the cracked gas, wherein the predicting means includes an exhaust gas flow rate of the gasification / melting furnace plant, an exhaust gas temperature in the secondary combustion chamber, and a temperature in a wind box connected to the gasification furnace. The high-concentration NOx gas, further based on at least one of a temperature, an exhaust gas temperature in a vertical flue provided downstream of the secondary combustion chamber, and a temperature of a sand layer provided in the gasification furnace. May be configured to predict the emission of wastewater.
また、上記態様において、前記排ガス制御装置は、前記空気比、前記O2ガスの流量、及び前記温度を含む条件と、前記高濃度のNOxガスの排出の有無を示す結果とを有する予測ルールを、前記空気比、前記O2ガスの流量、前記温度、及び排ガス中のNOxガスの濃度の実績値に基づいて生成する生成手段をさらに備え、前記予測手段は、前記生成手段によって生成された前記予測ルールを用いて、前記高濃度のNOxガスの排出を予測するように構成されていてもよい。 Further, in the above aspect, the exhaust gas control device may include a prediction rule including a condition including the air ratio, the flow rate of the O 2 gas, and the temperature, and a result indicating whether or not the high-concentration NOx gas is discharged. Generating means for generating the air ratio, the flow rate of the O 2 gas, the temperature, and the actual value of the concentration of the NOx gas in the exhaust gas. The predicting means includes: It may be configured to predict the emission of the high-concentration NOx gas using a prediction rule.
また、上記態様において、前記生成手段は、決定木学習により前記予測ルールを生成するように構成されていてもよい。 Further, in the above aspect, the generation unit may be configured to generate the prediction rule by decision tree learning.
また、上記態様において、前記排ガス制御装置は、前記空気比及び前記排ガス中のNOxガスの濃度の実績値に基づいて、前記ガス化溶融炉プラントにおけるNOxの反応時間TRを同定する同定手段をさらに備え、前記生成手段は、時刻tにおける前記空気比、前記O2ガスの流量、及び前記温度を含む前記条件と、時刻t+TRにおける前記高濃度のNOxガスの排出の有無を示す前記結果とを有する予測ルールを生成するように構成されていてもよい。 In the above aspect, the exhaust gas control device further includes an identification unit that identifies a reaction time TR of NOx in the gasification and melting furnace plant based on the actual value of the air ratio and the concentration of NOx gas in the exhaust gas. The generation unit has the condition including the air ratio, the flow rate of the O 2 gas, and the temperature at time t, and the result indicating whether or not the high-concentration NOx gas is discharged at time t + TR. It may be configured to generate a prediction rule.
また、上記態様において、前記予測手段は、前記結果が前記高濃度のNOxガスの排出が有ることを示す前記予測ルールである第1予測ルールを用いて、前記高濃度のNOxガスの排出を予測するように構成されており、前記設定手段は、前記結果が前記高濃度のNOxガスの排出が無いことを示す前記予測ルールである第2予測ルールを用いて、前記溶融炉に流入させる空気量を設定するように構成されていてもよい。 In the above aspect, the prediction unit predicts the emission of the high-concentration NOx gas using a first prediction rule that is the prediction rule whose result indicates that the high-concentration NOx gas is discharged. The setting means is configured to use the second prediction rule, which is the prediction rule indicating that there is no emission of the high-concentration NOx gas, to set the amount of air to flow into the melting furnace. May be set.
また、上記態様において、前記設定手段は、前記第2予測ルールの条件に適合する前記空気比、前記O2ガスの流量、及び前記温度の実績値の代表値のうち、前記データ取得手段によって取得された前記空気比、前記O2ガスの流量、及び前記温度を含む現在値に最も近い代表値を特定し、特定された代表値に基づいて、前記溶融炉に流入させる空気量を設定するように構成されていてもよい。 Further, in the above aspect, the setting unit acquires the air ratio, the flow rate of the O 2 gas, and the representative value of the temperature actual value that meet the conditions of the second prediction rule, and The representative value closest to the current value including the specified air ratio, the flow rate of the O 2 gas, and the temperature is specified, and based on the specified representative value, the amount of air to be flown into the melting furnace is set. May be configured.
また、上記態様において、前記設定手段は、前記空気比、前記O2ガスの流量、及び前記温度を含む前記条件の各項目を座標軸とした場合における複数の前記代表値の座標と、前記現在値の座標との距離に基づいて、前記現在値に最も近い代表値を特定するように構成されていてもよい。 In the above aspect, the setting means may include a plurality of coordinates of the representative value when each item of the condition including the air ratio, the flow rate of the O 2 gas, and the temperature is a coordinate axis, and the current value May be configured to specify a representative value closest to the current value based on a distance from the coordinates.
また、上記態様において、前記設定手段は、前記座標軸によって規定される座標空間において複数の前記代表値をクラスタリングし、得られた複数のクラスタの重心座標と、前記現在値の座標との距離に基づいて、前記現在値に最も近いクラスタを特定し、特定されたクラスタに含まれる複数の前記代表値の座標と、前記現在値の座標との距離に基づいて、前記現在値に最も近い代表値を特定するように構成されていてもよい。 Further, in the above aspect, the setting means clusters the plurality of representative values in a coordinate space defined by the coordinate axes, and based on a distance between barycentric coordinates of the obtained plurality of clusters and coordinates of the current value. Identifying the cluster closest to the current value, and calculating the representative value closest to the current value based on the distance between the coordinates of the plurality of representative values included in the identified cluster and the coordinates of the current value. It may be configured to specify.
また、上記態様において、前記溶融炉は、前記ガス化炉において発生し、前記ガス化炉から流入する熱分解ガスの一部を燃焼させる一次燃焼室と、前記一次燃焼室で燃焼されなかった熱分解ガスを燃焼させる二次燃焼室とを有し、前記設定手段は、特定された前記最も近い代表値に含まれる前記O2ガスの流量に基づいて、前記一次燃焼室に供給する一次空気量を設定し、前記一次空気量及び前記最も近い代表値に含まれる前記空気比に基づいて、前記二次燃焼室に供給する二次空気量を設定するように構成されていてもよい。 Further, in the above aspect, the melting furnace includes a primary combustion chamber that is generated in the gasification furnace and burns a part of a pyrolysis gas flowing from the gasification furnace, and a heat that is not burned in the primary combustion chamber. A secondary combustion chamber for burning the cracked gas, wherein the setting means is configured to supply the primary air to the primary combustion chamber based on the flow rate of the O 2 gas included in the specified closest representative value. May be set, and the secondary air amount supplied to the secondary combustion chamber may be set based on the primary air amount and the air ratio included in the closest representative value.
また、本発明の他の態様のガス化溶融炉プラントの排ガス制御方法は、廃棄物を焼却するためのガス化炉と、前記ガス化炉に連通され、前記ガス化炉によって生じた炭分を溶融させる溶融炉とを含むガス化溶融炉を有するガス化溶融炉プラントの排ガス制御方法であって、前記溶融炉内の空気比と、前記溶融炉の入口側におけるO2ガスの流量と、前記ガス化溶融炉内の温度とを取得するステップと、取得された前記空気比、前記O2ガスの流量、及び前記温度に基づいて、前記ガス化溶融炉プラントからの高濃度のNOxガスの排出を予測するステップと、高濃度のNOxガスの排出が予測された場合に、前記NOxガスの濃度を抑制するように前記溶融炉に流入させる空気量を設定するステップと、を有する。 In addition, an exhaust gas control method for a gasification and melting furnace plant according to another aspect of the present invention includes a gasification furnace for incinerating waste, and a coal content that is communicated with the gasification furnace and generates coal by the gasification furnace. An exhaust gas control method for a gasification and melting furnace plant having a gasification and melting furnace including a melting furnace for melting, wherein an air ratio in the melting furnace, a flow rate of O 2 gas at an inlet side of the melting furnace, and Obtaining the temperature in the gasification and melting furnace; and discharging the high-concentration NOx gas from the gasification and melting furnace plant based on the obtained air ratio, the flow rate of the O 2 gas, and the temperature. And setting the amount of air to flow into the melting furnace so as to suppress the concentration of the NOx gas when the emission of high-concentration NOx gas is predicted.
本発明に係るガス化溶融炉プラントの排ガス制御装置及び排ガス制御方法によれば、運転員の技量に頼ることなく、NOxガスの排出量を抑制できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the exhaust gas control apparatus and the exhaust gas control method of the gasification melting furnace plant according to the present invention, the emission amount of NOx gas can be suppressed without depending on the skill of the operator.
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す各実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための方法及び装置を例示するものであって、本発明の技術的思想は下記のものに限定されるわけではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において種々の変更を加えることができる。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Each of the embodiments described below exemplifies a method and an apparatus for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is not limited to the following. Absent. Various changes can be made to the technical idea of the present invention within the technical scope described in the claims.
<ガス化溶融炉プラントの構成>
図1は、ガス化溶融炉プラントの概略構成を示す模式図である。本実施の形態に係るガス化溶融炉プラント10は、ガス化炉20及び溶融炉30を含むガス化溶融炉15を備えている。ガス化溶融炉プラント10は、廃棄物を貯留するごみピット40を備えており、ごみ収集車41から排出された廃棄物がごみピット40に収容される。ごみピット40にはごみクレーン42が設けられている。ごみクレーン42は、ごみピット40に貯留された廃棄物を把持して上昇することにより、ごみピット40から定量ずつ廃棄物を取り出す。
<Structure of gasification and melting furnace plant>
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a gasification and melting furnace plant. The gasification and melting
ごみピット40の隣には、給じんホッパ50が設けられている。ごみクレーン42は、ごみピット40から引き上げた廃棄物を給じんホッパ50に投入する。給じんホッパ50は、図示しない破砕機を備えており、投入された廃棄物を破砕する。給じんホッパ50の下方には、ベルトコンベアである給じんコンベア51が設けられており、破砕された廃棄物が定量ずつ給じんコンベア51に供給される。給じんコンベア51が廃棄物を搬送し、ガス化炉20に投入する。
A
ガス化炉20には、底部に流動粒子(例えば、砂)からなる流動床21が設けられている。流動床21の下部には風箱22が設けられており、風箱22内に図示されない送風機により押込空気を導入すると、上向きに流動化空気が噴射され、流動床21の流動粒子及び給じんコンベア51により供給された廃棄物が流動撹拌される。このガス化炉20は、鉄及びアルミニウムなどの金属を未酸化状態で回収するため、流動床21の流動粒子の流動層温度(砂層温度)が、アルミニウムの融点(600℃)以下である約500〜600℃となるように運転される。廃棄物は、流動床21内で空気比0.2〜0.3程度の還元雰囲気の中で熱分解され、熱分解ガス(可燃性ガス)及び未燃固形分(チャー、灰分など)となる。ガス化炉20の炉頂部分には溶融炉30に連通する流路23が設けられており、熱分解ガス及び未燃固形分が当該流路を通って溶融炉30に供給される。
The
溶融炉30は、ガス化炉20で生成された熱分解ガス及び未燃固形分を約1300〜1400℃の高温で燃焼させる。流路23には燃焼用空気を供給するための一次空気供給口24が設けられており、また酸素富化装置25が接続されている。一次空気供給口24には一次空気供給装置26が設けられ、一次空気供給装置26から供給された燃焼用空気と酸素富化装置25から供給された酸素とが混合され、流路23を通じて溶融炉30に供給される。溶融炉30は、流路23に連通する部分が一次燃焼室31になっており、供給された燃焼用空気が図の矢印に示すように強旋回される。この一次燃焼室31では、ガス化炉から流入する熱分解ガスの一部が燃焼される。一次燃焼室31の頂上部には、溶融炉補助バーナ35が設けられており、熱分解ガスの燃焼が補助される。また、溶融炉30は、一次燃焼室31の下端に、断面積が他の部分よりも小さい絞部36を有し、絞部36の後段に二次燃焼室32を有している。二次燃焼室32には、二次空気供給口33が設けられ、二次空気供給口33には二次空気供給装置34が接続されている。二次燃焼室32には、二次空気供給装置34から燃焼用空気が供給される。二次燃焼室32において、未燃の熱分解ガスが燃焼用空気によって高温燃焼する。灰分は溶融し、スラグが生成されるとともに、ダイオキシン類を分解する。溶融スラグは、溶融炉30の下部に設けられたスラグ下流口37より炉外へと回収されることにより有用な資源として利用される。
The melting
ボイラ60は、溶融炉30に付属して設置されており、ガス化溶融のプロセスで発生した熱を回収する。ボイラ60は、ガス化溶融のプロセスで発生した熱を利用して水を蒸発させ、図示されない蒸気タービン及び発電機を駆動して電力を生成する。また、溶融炉30には排気用の煙突70が接続されている。溶融炉30と煙突70の間には、図示されないガス冷却装置、排ガス処理装置(バグフィルタ等)、脱硝装置、誘引送風機が設置されており、溶融炉30によって生じた排ガスを冷却、除塵して煙突70へと送出する。なお、ここではボイラが設けられたガス化溶融炉プラントについて説明しているが、ボイラが設けられていないガス化溶融炉プラントであってもよい。
The
上記のようなガス化溶融炉プラント10には、各種のセンサが設けられている。風箱22には、風箱22内の温度(以下、「風箱温度」という)を計測するための風箱温度計71と、風箱22に導入される押込空気の流量(以下、「押込空気流量」という)を計測するための押込空気流量計72と、砂層温度を計測するための砂層温度計73とが設けられている。また、ガス化炉20の出口部分には、当該出口部分の温度(以下、「ガス化炉出口温度」という)を計測するためのガス化炉出口温度計74が設けられている。一次空気供給口24には、流路23を通流する空気(以下、「一次空気」という)の流量を計測するための一次空気流量計75が設けられており、酸素富化装置25には、酸素富化装置25から供給されるO2ガスの流量(以下、「供給O2流量」という)を計測するためのO2流量計76が設けられている。一次燃焼室31の頂上部には、当該部分の温度(以下、「溶融炉炉頂温度」という)を計測するための溶融炉炉頂温度計77と、溶融炉補助バーナ35から供給される空気の流量(以下、「補助バーナ空気流量」という)を計測するための補助バーナ空気流量計78とが設けられている。また、溶融炉30の絞部36には絞部36における温度(以下、「絞部温度」という)を計測するための絞部温度計79が設けられている。二次空気供給口33には、二次空気供給装置34から供給される燃焼用空気(以下、「二次空気」という)の流量を計測するための二次空気流量計80が設けられており、二次燃焼室32には、二次燃焼室32の排ガス温度(以下、「二次燃焼室排ガス温度」という)を計測するための二次燃焼室排ガス温度計81が設けられている。また、ボイラ60には、主蒸気の流量を計測するための主蒸気流量計82と、ボイラ60の垂直煙道を通る排ガスの温度(以下、「垂直煙道排ガス温度」という)を計測するための垂直煙道排ガス温度計83とが設けられている。溶融炉30とボイラ60との接続部分には、当該部分の酸素濃度(以下、「二次燃焼室出口O2濃度」という)を計測するためのO2濃度計86が設けられている。なお、上記のようにボイラ60がない設備においては、二次燃焼室32の下流側に設けられた垂直煙道に温度計を設け、この温度計によって計測された当該垂直煙道を通る排ガスの温度を、垂直煙道排ガス温度として使用できる。また、ボイラ60がない設備において、溶融炉30の出口にO2濃度計を設け、このO2濃度計によって計測されたO2濃度を、二次燃焼室出口O2濃度として使用できる。また、溶融炉30から煙突70に繋がる流路には、排ガスの流量を計測するための排ガス流量計84が設けられ、煙突70には、排ガス中のNOx濃度を計測するためのNOx濃度計85が設けられている。
Various sensors are provided in the gasification and melting
かかるガス化溶融炉プラント10は、排ガス制御装置100に接続されている(図2参照)。排ガス制御装置100は、上記の風箱温度計71、押込空気流量計72、砂層温度計73、ガス化炉出口温度計74、一次空気流量計75、O2流量計76、溶融炉炉頂温度計77、補助バーナ空気流量計78、絞部温度計79、二次空気流量計80、二次燃焼室排ガス温度計81、主蒸気流量計82、垂直煙道排ガス温度計83、排ガス流量計84、NOx濃度計85、及びO2濃度計86に接続されており、これらの出力データを受信するようになっている。また、排ガス制御装置100は、一次空気供給装置26及び二次空気供給装置34に接続されている。かかる排ガス制御装置100は、これらのセンサの出力データに基づいて一次空気供給装置26及び二次空気供給装置34を駆動し、ガス化溶融炉プラント10の排ガスの状態(燃焼状態)をフィードバック制御する。
The gasification and melting
<排ガス制御装置の構成>
次に、本実施の形態に係る排ガス制御装置の構成について説明する。図2は、本実施の形態に係る排ガス制御装置の構成を示すブロック図である。排ガス制御装置100は、コンピュータ200によって実現される。図2に示すように、コンピュータ200は、本体300と、入力部400と、表示部500とを備えている。本体300は、CPU301、ROM302、RAM303、読出装置304、ハードディスク305、入出力インタフェース306、及び画像出力インタフェース307を備えており、CPU301、ROM302、RAM303、読出装置304、ハードディスク305、入出力インタフェース306、及び画像出力インタフェース307は、バスによって接続されている。
<Configuration of exhaust gas control device>
Next, the configuration of the exhaust gas control device according to the present embodiment will be described. FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the exhaust gas control device according to the present embodiment. The exhaust
CPU301は、RAM303にロードされたコンピュータプログラムを実行する。そして、排ガス制御用のコンピュータプログラムである排ガス制御プログラム310を当該CPU301が実行することにより、コンピュータ200が排ガス制御装置100として機能する。
The
ROM302は、マスクROM、PROM、EPROM、又はEEPROM等によって構成されており、CPU301に実行されるコンピュータプログラム及びこれに用いるデータ等が記録されている。
The
RAM303は、SRAM又はDRAM等によって構成されている。RAM303は、ハードディスク305に記録されている排ガス制御プログラム310の読み出しに用いられる。また、RAM303は、CPU301がコンピュータプログラムを実行するときに、CPU301の作業領域として利用される。
The
ハードディスク305は、オペレーティングシステム及びアプリケーションプログラム等、CPU301に実行させるための種々のコンピュータプログラム及び当該コンピュータプログラムの実行に用いられるデータがインストールされている。排ガス制御プログラム310も、このハードディスク305にインストールされている。
The
また、ハードディスク305には、上記の各センサから出力されたデータを格納する実績データベース(実績DB)320と、機械学習に使用する学習データを格納する学習データベース(学習DB)330と、機械学習により生成された予測ルールを一時的に格納するルール一時保存データベース(ルール一時保存DB)340と、排ガス制御に使用する予測ルールを格納する予測ルールデータベース(予測ルールDB)350と、予測ルールの評価用のデータを格納する評価データベース(評価DB)360と、一次及び二次空気の供給量の決定に用いられるデータを格納する動作条件データベース(動作条件DB)370とが設けられている。
The
入出力インタフェース306は、例えばUSB,IEEE1394,又はRS-232C等のシリアルインタフェース、SCSI,IDE,又は IEEE1284等のパラレルインタフェース、及びD/A変換器、A/D変換器等からなるアナログインタフェース等から構成されている。入出力インタフェース306には、キーボード及びマウスからなる入力部400が接続されており、ユーザが当該入力部400を使用することにより、コンピュータ200にデータを入力することが可能である。また、入出力インタフェース306には、上述した風箱温度計71、押込空気流量計72、砂層温度計73、ガス化炉出口温度計74、一次空気流量計75、O2流量計76、溶融炉炉頂温度計77、補助バーナ空気流量計78、絞部温度計79、二次空気流量計80、二次燃焼室排ガス温度計81、主蒸気流量計82、垂直煙道排ガス温度計83、排ガス流量計84、NOx濃度計85、及びO2濃度計86が接続されており、これらセンサから出力データを受信するように構成されている。さらに、入出力インタフェース306には、一次空気供給装置26及び二次空気供給装置34が接続されており、これらに制御信号を送信できるようになっている。
The input /
画像出力インタフェース307は、LCDまたはCRT等で構成された表示部500に接続されており、CPU301から与えられた画像データに応じた映像信号を表示部500に出力するようになっている。表示部500は、入力された映像信号にしたがって、画像(画面)を表示する。
The
<排ガス制御装置の動作>
次に、排ガス制御装置100の動作について説明する。図3は、本実施の形態に係る排ガス制御装置100の動作の手順を示すフローチャートである。排ガス制御装置100は、ガス化溶融炉プラント10の通常の制御処理(以下、「通常制御処理」という)を行う。かかる通常制御処理は各種センサからの出力データに基づくPID制御であり、これにより排ガスの状態、つまり燃焼状態が一定に保たれる。
<Operation of exhaust gas control device>
Next, the operation of the exhaust
上記の通常制御を実行している間に、排ガス制御装置100は、上記の各センサから出力されたデータを受信する(ステップS101)。CPU301は、この出力データに対してノイズ除去、スムージングなどの前処理を実行する(ステップS102)、前処理では、溶融炉30内の空気比(以下、「溶融炉空気比」という)が式(1)にしたがって、溶融炉30の入口側におけるO2ガスの流量(以下、「一次側O2流量」という)が式(2)にしたがって、それぞれ生成される。なお、ここでいう溶融炉30の入口側とは、溶融炉30における流路23の開口部及びその近傍をいい、溶融炉補助バーナ35を含む。つまり、一次側O2流量は、流路23から溶融炉30に供給されるO2ガスの流量と、溶融炉補助バーナ35から溶融炉30に供給されるO2ガスの流量との和である。
次にCPU301は、予測ルールDB350を参照し、予測ルールが格納されているか否かを判定する(ステップS104)。予測ルールDB350に予測ルールが格納されていない場合(ステップS104においてNO)、CPU301は、予測ルール生成処理を実行する(ステップS105)。
Next, the
図4は、予測ルール生成処理の手順を示すフローチャートである。予測ルール生成処理において、CPU301は、まず実績DB320から運転データを読み出す(ステップS201)。次に、CPU301は、NOx反応時間同定処理を実行する(ステップS202)。
FIG. 4 is a flowchart illustrating the procedure of the prediction rule generation process. In the prediction rule generation processing, the
本実施の形態に係る排ガス制御装置100では、ガス化溶融炉プラント10から高濃度のNOxガスが排出されることを抑制するように排ガス制御を行う。このため、高濃度のNOxの排出を予測するが、そのためにはガス化溶融炉プラント10におけるNOxの反応時間を考慮する必要がある。NOx反応時間は、NOx濃度計85における分析に要する時間、及びガス化溶融炉プラント10の構成に依存したプロセスのむだ時間によって決まるため、プラント毎に異なる。したがって、プラントから得られた実績データに基づいて反応時間を同定する必要がある。
In the exhaust
図5は、ある期間における溶融炉空気比及び脱硝装置上流側のNOx濃度を示すグラフである。なお、脱硝装置上流側のNOx濃度とは、溶融炉30と煙突70との間に設けられた脱硝装置より上流側におけるNOx濃度のことである。図5において、横軸は時間を、縦軸は溶融炉空気比及びNOx濃度のレベルを示す。溶融炉30から排出されるNOx濃度は、溶融炉空気比と強い相関を示すことが知られている。つまり、溶融炉空気比が高値を示してから反応時間TR経過後に、NOx濃度値は上昇する。このグラフでは、観測開始約100秒後において溶融炉空気比が上昇しており、それから反応時間TR(約75秒)後において、NOx濃度値が50ppm程度から200ppmまで急激に上昇している。かかる知見に鑑み、NOx反応時間同定処理では、溶融炉空気比とNOx濃度との相関係数を利用して、NOx反応時間を探索的に決定する。
FIG. 5 is a graph showing the melting furnace air ratio and the NOx concentration upstream of the denitration apparatus during a certain period. The NOx concentration upstream of the denitration device refers to the NOx concentration upstream of the denitration device provided between the melting
以下、NOx反応時間同定処理の手順について説明する。図6は、NOx反応時間同定処理の手順を示すフローチャートである。まず、CPU301は、時間パラメータt1を「0」にセットして初期化し(ステップS301)、時刻インデックスt2を「0」にセットして初期化する(ステップS302)。
Hereinafter, the procedure of the NOx reaction time identification processing will be described. FIG. 6 is a flowchart showing the procedure of the NOx reaction time identification process. First, the
次にCPU301は、実績DB320から時刻t2における溶融炉空気比を読み出し(ステップS303)、時刻t2+t1におけるNOx濃度値を読み出す(ステップS304)。さらにCPU301は、得られた時刻t2における溶融炉空気比のデータと、時刻t2+t1におけるNOx濃度値のデータとを結合し、データセットを生成する(ステップS305)。
Next, the
CPU301は、時刻t2が所定の最大値T2に達したか否かを判定し(ステップS306)、時刻t2が最大値T2未満であれば(ステップS306においてNO)、時刻t2をインクリメントし(ステップS307)、ステップS302へ処理を戻す。他方、時刻t2が最大値T2に達している場合は(ステップS306においてYES)、CPU301は、生成された複数のデータセットから溶融炉空気比とNOx濃度との相関係数を算出する(ステップS308)。
The
次に、CPU301は、時刻t1が所定の最大値T1に達したか否かを判定し(ステップS309)、時刻t1が最大値T1未満であれば(ステップS309においてNO)、時刻t1をインクリメントし(ステップS310)、ステップS301へ処理を戻す。他方、時刻t1が最大値T1に達している場合は(ステップS309においてYES)、CPU301は、相関係数が最大となるt1を特定し、これを反応時間TRに決定する(ステップS311)。つまり、CPU301は、t1を0からT1の範囲で変化させ、その範囲において相関係数が最大となるt1を反応時間TRとする。その後、CPU301は、NOx反応時間同定処理を終了する。
Next, the
再び図4を参照する。NOx反応時間同定処理を終了すると、CPU301は、取得された運転データを用いて学習データ作成処理を実行する(ステップS203)。
FIG. 4 is referred to again. When the NOx reaction time identification process ends, the
図7は、学習データ作成処理の手順を示すフローチャートである。この学習データ作成処理では、高濃度NOxの排出予測用の予測ルールを機械学習するための学習データが作成される。学習データには、入力データと、出力データとが含まれる。 FIG. 7 is a flowchart illustrating the procedure of the learning data creation process. In the learning data creation processing, learning data for machine learning a prediction rule for emission prediction of high concentration NOx is created. The learning data includes input data and output data.
CPU301は、時刻インデックスtを初期化する(ステップS401)。次に、CPU301は、時刻tの運転データに基づいて、時刻tの入力データを作成する(ステップS402)。また、CPU301は、時刻t+TRのNOx濃度値を実績DB320から取得する(ステップS403)。
The
CPU301は、取得されたNOx濃度値が所定の閾値C1(図5参照)以上であるか否かを判別し(ステップS404)、C1以上である場合(ステップS404においてYES)、時刻tの出力データを「1」に決定し(ステップS405)、C1未満である場合(ステップS404においてNO)、時刻tの出力データを「0」に決定する(ステップS406)。
The
次にCPU301は、得られた入力データと出力データとを結合して学習データを作成し(ステップS407)、学習DB330に格納する。さらにCPU301は、時刻tが所定の最大値Tに達したか否かを判定し(ステップS408)、時刻tが最大値T未満であれば(ステップS408においてNO)、時刻tをインクリメントし(ステップS409)、ステップS402へ処理を戻す。他方、時刻tが最大値Tに達している場合は(ステップS408においてYES)、CPU301は、学習データ作成処理を終了する。
Next, the
再び図4を参照する。学習データ作成処理を終了すると、CPU301は、評価用データ作成処理を実行する(ステップS204)。評価用データは、予測ルールの中から精度の高いルールを選別するために使用されるデータであり、データの形式は学習データと同様である。評価用データ作成処理は、学習データ作成処理と同様の処理であるので、その説明を省略する。但し、評価用データ作成処理では、学習データとは異なるデータのみを評価用データとして作成し、学習DB330ではなく評価DB360に格納する。
FIG. 4 is referred to again. When the learning data creation process ends, the
次にCPU301は、予測ルール生成処理を実行する(ステップS205)。図8は、予測ルール生成処理の手順を示すフローチャートである。まずCPU301は、学習データセットのインデックスmを初期化する(ステップS501)。ここで、学習データセットとは、出力データが高濃度NOxガスの排出があることを示す、つまり「1」である学習データと、出力データが高濃度NOxガスの排出がないことを示す、つまり「0」である学習データとを所定の比率(以下、「データ比率」という)で含むデータセットのことである。ここでは、データ比率がそれぞれ異なる複数の学習データセットが定義される。例えば、ある学習データセットにおけるデータ比率は「1」(つまり、出力データが「1」の学習データと「0」の学習データとの比率が1:1)であり、他の1つの学習データセットにおけるデータ比率は「2」(つまり、出力データが「1」の学習データと「0」の学習データとの比率が1:2)である。
Next, the
次にCPU301は、データ比率のインデックスlを初期化する(ステップS502)。データ比率は、関数R(l)として定義され、例えば、R(1)=1,R(2)=2,R(3)=5,R(4)=10の4つの値が予め設定されている。
Next, the
次にCPU301は、出力データが「1」の学習データを学習DB330から所定数取得する(ステップS503)。また、CPU301は、出力データが「0」の学習データを、データ比率R(l)に従った数だけ学習DB330から取得する(ステップS504)。例えば、l=1のときは、出力データが「1」の学習データと同数だけ、出力データが「0」の学習データが取得され、l=3のときは、出力データが「1」の学習データの5倍の数だけ、出力データが「0」の学習データが取得される。
Next, the
次にCPU301は、取得された学習データセットを用いて、決定木学習により予測ルールを生成する(ステップS505)。この決定木による学習には、ID3、C4.5、CART等の公知の学習アルゴリズムを採用できる。生成された予測ルールは、運転データのうちの溶融炉空気比、一次側O2流量、風箱温度、砂層温度、ガス化炉出口温度、溶融炉炉頂温度、絞部温度、二次燃焼室排ガス温度、主蒸気流量、排ガス流量、及び垂直煙道排ガス温度、並びに排ガス中のNOx濃度の制御目標値の各項目(以下、「入力変数」という)に関する条件と、高濃度NOxガスの排出の有無を示す結果とを有するIF−THENルールである。例えば、条件が「溶融炉空気比が閾値A1以上であり、且つ、一次側O2流量が閾値F1以上であり、且つ、ガス化炉出口温度が閾値T1以上」であり、結果が「1(高濃度NOxガスの排出有り)」のようなルールとなる。
Next, the
CPU301は、インデックスlが所定の最大値Lに達したか否かを判定し(ステップS506)、lが最大値L未満であれば(ステップS506においてNO)、lをインクリメントし(ステップS507)、ステップS503へ処理を戻す。他方、lが最大値Lに達している場合は(ステップS506においてYES)、CPU301は、インデックスmが所定の最大値Mに達したか否かを判定し(ステップS508)、mが最大値M未満であれば(ステップS508においてNO)、mをインクリメントして(ステップS509)、ステップS502に処理を戻す。mが最大値Mに到達している場合は(ステップS508においてYES)、CPU301は、予測ルール生成処理を終了する。
The
再び図4を参照する。予測ルール生成処理を終了すると、CPU301は、生成された予測ルールをルール一時保存DB340に格納し(ステップS206)、予測ルール選別処理を実行する(ステップS207)。図9は、予測ルール選別処理の手順を示すフローチャートである。まずCPU301は、予測ルールのインデックスi及びカウンタc(i)を初期化し(ステップS601)、評価用データのインデックスjを初期化する(ステップS602)。
FIG. 4 is referred to again. When the prediction rule generation process ends, the
次にCPU301は、評価データjに対して予測ルールiを適用し、予測ルールiの評価を行う(ステップS603)。CPU301は、評価結果が「適合」の場合、つまり評価データjに予測ルールiが合致した場合(ステップS604においてYES)、カウンタc(i)をインクリメントし(ステップS605)、ステップS606へと処理を移す。一方、評価結果が「不適合」の場合、つまり評価データjに予測ルールiが合致しない場合(ステップS604においてNO)、CPU301は、そのまま処理をステップS606へ移す。
Next, the
CPU301は、インデックスjが所定の最大値Jに達したか否かを判定し(ステップS606)、jが最大値J未満であれば(ステップS606においてNO)、jをインクリメントし(ステップS607)、ステップS603へ処理を戻す。他方、jが最大値Jに達している場合は(ステップS606においてYES)、CPU301は、支持度及び信頼度を計算する(ステップS608)。ここで、支持度は式(3)により与えられ、信頼度は式(4)により与えられる。
支持度=予測ルールに適合した評価データ数÷評価データの総数J …(3)
信頼度=予測ルールに適合した評価データ数÷予測ルールに分類された評価データ数 …(4)
但し、予測ルールに適合した評価データ数はカウンタc(i)の計数結果として与えられる。また、「予測ルールに分類された評価データ」とは、入力データが予測ルールの条件と適合した評価データをいう。つまり、「予測ルールに分類された評価データ」には、出力データが予測ルールの結果と適合した評価データだけでなく、適合していない評価データも含む。
The
Support = the number of evaluation data conforming to the prediction rule / the total number of evaluation data J (3)
Reliability = the number of evaluation data conforming to the prediction rule / the number of evaluation data classified into the prediction rule (4)
However, the number of evaluation data that conforms to the prediction rule is given as a counting result of the counter c (i). Further, “evaluation data classified into prediction rules” refers to evaluation data whose input data matches the conditions of the prediction rules. That is, the “evaluation data classified into the prediction rule” includes not only evaluation data whose output data matches the result of the prediction rule, but also evaluation data that does not match.
CPU301は、インデックスiが所定の最大値Iに達したか否かを判定し(ステップS609)、iが最大値I未満であれば(ステップS609においてNO)、iをインクリメントし(ステップS610)、ステップS602へ処理を戻す。他方、iが最大値Iに達している場合は(ステップS609においてYES)、CPU301は、支持度及び信頼度のそれぞれが所定の閾値以上である予測ルールを、高濃度NOx排出の予測に使用する予測ルールに選別し(ステップS611)、ルール一時保存DB340にこれを格納し、予測ルール選別処理を終了する。
The
再び図4を参照する。予測ルール選別処理を終了すると、CPU301は、目標値ベクトル作成処理を実行する(ステップS208)。目標値ベクトルとは、高濃度NOxガスの排出を抑制するための操作量(一次及び二次空気供給量の設定値)の取得に利用される情報である。予測ルールには、結果が「1」、つまり「高濃度NOxガスの排出が有る」ことを示す第1予測ルールと、結果が「0」、つまり「高濃度NOxガスの排出が無い」ことを示す第2予測ルールとが含まれる。本実施の形態に係る排ガス制御装置100では、第1予測ルールを用いて、高濃度のNOxガスの排出を予測し、第2予測ルールを用いて、一次及び二次空気の供給量設定値を決定する。目標値ベクトルは、第2予測ルールに適合する過去の運転データの実績値の代表値(具体的には、平均値)であり、第2予測ルール毎に作成される。
FIG. 4 is referred to again. When the prediction rule selection process ends, the
図10は、目標値ベクトルを説明するための概念図である。図10の縦軸は、運転データに含まれる1つの変数(以下、「第1入力変数」という)の座標軸であり、横軸は他の1つの変数(以下、「第2入力変数」という)の座標軸である。なお、ここでは説明を簡単にするために2変数としているが、本実施の形態では、溶融炉空気比、一次側O2流量、風箱温度、砂層温度、ガス化炉出口温度、溶融炉炉頂温度、補助バーナ空気流量、絞部温度、二次燃焼室排ガス温度、主蒸気流量、排ガス流量、及び垂直煙道排ガス温度の12変数が運転データに含まれる。また、目標値ベクトルの作成には、これらの12変数に、NOx濃度の制御目標値を加えた13変数が用いられる。目標値ベクトルは、1つの第2予測ルールに適合する複数の実績値を入力変数毎に平均したものである。つまり、目標値ベクトルには、溶融炉空気比、一次側O2流量、風箱温度、砂層温度、ガス化炉出口温度、溶融炉炉頂温度、補助バーナ空気流量、絞部温度、二次燃焼室排ガス温度、主蒸気流量、垂直煙道排ガス温度、排ガス流量、及びNOx濃度の制御目標値のそれぞれの平均値が含まれる。かかる目標値ベクトルは、第2予測ルール毎に作成される。したがって、図10に示すように、目標値ベクトルは各入力変数によって規定される座標空間に分布することになる。 FIG. 10 is a conceptual diagram for explaining a target value vector. The vertical axis of FIG. 10 is a coordinate axis of one variable (hereinafter, referred to as “first input variable”) included in the operation data, and the horizontal axis is another variable (hereinafter, “second input variable”). Coordinate axes. Here, although the two variables in order to simplify the explanation, in the present embodiment, the melting furnace air ratio, primary O 2 flow, windbox temperature, sand temperature gasification furnace outlet temperature, melting furnaces Twelve variables including the top temperature, the auxiliary burner air flow rate, the throttle section temperature, the secondary combustion chamber exhaust gas temperature, the main steam flow rate, the exhaust gas flow rate, and the vertical flue exhaust gas temperature are included in the operation data. Further, 13 variables obtained by adding the control target value of the NOx concentration to these 12 variables are used for creating the target value vector. The target value vector is obtained by averaging a plurality of actual values matching one second prediction rule for each input variable. That is, the target value vector, melting furnace air ratio, primary O 2 flow, windbox temperature, sand temperature gasification furnace outlet temperature, melting furnace furnace top temperature, auxiliary burner air flow rate, diaphragm unit temperature, secondary combustion The average values of the room exhaust gas temperature, the main steam flow rate, the vertical flue exhaust gas temperature, the exhaust gas flow rate, and the control target value of the NOx concentration are included. Such a target value vector is created for each second prediction rule. Therefore, as shown in FIG. 10, the target value vector is distributed in a coordinate space defined by each input variable.
各目標値ベクトルは、第2予測ルールに対応している。つまり、目標値ベクトルに含まれる入力変数の値は、高濃度NOxガスの排出がないときのガス化溶融炉プラント10の状態を反映している。そこで、本実施の形態では、高濃度NOxガスの排出が予測される場合に、運転データを目標値ベクトルに近づけるように一次及び二次空気の供給量を設定することで、高濃度NOxガスの排出を抑制する。ここで、何れの目標値ベクトルに運転データを近づけても、高濃度NOxガスの排出を抑制することができるが、NOxの排出特性はCOの排出特定などと比べて時定数が長く、急峻な操作変化は外乱となり、帰って燃焼状態を悪化させてしまう。よって、現在の運転状態から可能な限り少ない操作でNOx排出量を所望の状態へ制御することが望まれる。また、制御目標とする目標値ベクトルが入力変数の現在値と著しく異なっていると、一部の入力変数(温度等の直接操作できない入力変数)の収束に時間がかかる。そこで、本実施の形態では、運転データの現在値に最も近い目標値ベクトル(以下、「最近傍目標値ベクトル」という)を制御目標として選択する。最近傍目標値ベクトルの探索には距離評価を実施する。
Each target value vector corresponds to the second prediction rule. That is, the value of the input variable included in the target value vector reflects the state of the gasification and melting
また、予測ルールが複雑化した場合、目標値ベクトルの数が大きくなるため、全ての目標値ベクトルとの距離評価を実施すると計算コストが大きくなる。そこで、本実施の形態では、目標値ベクトルをクラスタリングし、各クラスタの重心位置との距離評価から、入力変数の現在値に最も近いクラスタ(以下、「最近傍クラスタ」という)を特定し、最近傍クラスタに含まれる目標値ベクトルのそれぞれに対して現在値との距離評価を実施し、最近傍目標値ベクトルを特定する。これにより、最近傍目標値ベクトルの探索にかかる計算コストを抑制できる。 Further, when the prediction rule is complicated, the number of target value vectors increases, and therefore, when the distance evaluation with all the target value vectors is performed, the calculation cost increases. Therefore, in the present embodiment, the target value vector is clustered, and the cluster closest to the current value of the input variable (hereinafter, referred to as “nearest neighbor cluster”) is identified from the distance evaluation of each cluster from the position of the center of gravity. The target value vectors included in the neighboring clusters are each evaluated for a distance from the current value, and the nearest target value vector is specified. Thereby, the calculation cost required for searching for the nearest target value vector can be suppressed.
目標値ベクトル作成処理では、上記のような目標値ベクトルを作成し、また、複数の目標値ベクトルのクラスタリングを行う。図11A及び図11Bは、目標値ベクトル作成処理の手順を示すフローチャートである。まずCPU301は、第2予測ルールのインデックスiを初期化し(ステップS701)、評価用データのインデックスjを初期化する(ステップS702)。
In the target value vector creation processing, the above-described target value vector is created, and a plurality of target value vectors are clustered. FIGS. 11A and 11B are flowcharts showing the procedure of the target value vector creation processing. First, the
次にCPU301は、評価データjに対して第2予測ルールiを適用し、第2予測ルールiの評価を行う(ステップS703)。CPU301は、評価結果が「適合」の場合、つまり評価データjに第2予測ルールiが合致した場合(ステップS704においてYES)、評価データjをRAM303又はハードディスク305に一時的に格納し(ステップS705)、ステップS706へと処理を移す。一方、評価結果が「不適合」の場合、つまり評価データjに第2予測ルールiが合致しない場合(ステップS704においてNO)、CPU301は、そのまま処理をステップS706へ移す。
Next, the
CPU301は、インデックスjが所定の最大値Jに達したか否かを判定し(ステップS706)、jが最大値J未満であれば(ステップS706においてNO)、jをインクリメントし(ステップS707)、ステップS703へ処理を戻す。上記のステップS703〜S707の処理を繰り返し実行することで、複数の評価データの中から第2予測ルールに適合する評価データが探索される。なお、ここで全ての評価データに適合しない第2予測ルールは破棄される。
The
他方、jが最大値Jに達している場合は(ステップS706においてYES)、CPU301は、一時的に保存した評価データを入力変数毎に平均し、得られた平均値のデータセットを第2予測ルールiの目標値ベクトルとしてハードディスク305に格納する(ステップS708)。
On the other hand, if j has reached the maximum value J (YES in step S706),
次にCPU301は、インデックスiが所定の最大値Iに達したか否かを判定し(ステップS709)、iが最大値I未満であれば(ステップS709においてNO)、iをインクリメントし(ステップS710)、ステップS702へ処理を戻す。他方、iが最大値Iに達している場合は(ステップS709においてYES)、CPU301は、ステップS711へ処理を移す。
Next, the
目標値ベクトルは、空気比、温度、流量等、入力変数毎に単位及び値のスケールが異なる。そこで、本実施の形態では、目標値ベクトルを標準化する。かかる標準化目標値ベクトルを使用することで、クラスタリング処理及び距離評価が容易となる。CPU301は、目標値ベクトルの入力変数毎に平均値μ及び標準偏差σを算出し(ステップS711)、算出された平均値μ及び標準偏差σを用いて、下式にしたがって各目標値ベクトルを標準化する(ステップS712)。
次にCPU301は、得られた複数の標準化目標値ベクトルをクラスタリングする(ステップS713)。クラスタリングには、k−means法、最短距離法、最長距離法、群平均法、ウォー度法等、公知のクラスタリング手法を用いることができる。さらにCPU301は、以上で得られた平均値μ、標準偏差σ、及び各クラスタの重心位置を動作条件DB370に格納する(ステップS714)。平均値μ及び標準偏差σを保存するのは、標準化目標値ベクトルを目標値ベクトルへ復元する際に必要となるためである。その後、CPU301は、目標値ベクトル作成処理を終了する。
Next, the
再び図4を参照する。CPU301は、予測ルール選別処理において選別された第1予測ルール及び目標値ベクトル作成処理において作成された標準化目標値ベクトルを予測ルールDB350に格納し(ステップS209)、予測ルール生成処理を終了する。なお、第2予測ルールはこの時点で破棄される。図12は、予測ルールDB350における第1予測ルールの構成を示す概念図である。第1予測ルールは、運転データにおける各入力変数についての閾値(上限値又は下限値)によって規定される。図12に示すように、予測ルールDB350では、レコード(ルール)毎に、ルールを識別するためのルールIDと、上下限識別情報と、各変数の閾値とを格納するようになっている。上下限識別情報は、そのレコードに含まれる閾値が、上限値であるのか下限値であるのかを識別するための情報である。上下限識別情報が「0」の場合、そのレコードに含まれる閾値は下限値であり、上下限識別情報が「1」の場合、そのレコードに含まれる閾値は上限値である。例えば、ルールIDが「1」、上下限識別情報が「0」のレコードでは、変数1の下限値が「−1000」、変数2の下限値が「1.5」、変数3の下限値が「300」、変数Mの下限値が「−1000」である。「−1000」は下限値の初期値であり、これはその変数に対して十分に小さい値である。他方、ルールIDが「1」、上下限識別情報が「1」のレコードでは、変数1の上限値が「3.2」、変数2の上限値が「1000」、変数3の上限値が「411」、変数Mの下限値が「1000」である。「1000」は上限値の初期値であり、これはその変数に対して十分に大きい値である。
FIG. 4 is referred to again. The
再び図3を参照する。予測ルール生成処理を終了後、CPU301は、ステップS101に処理を戻す。ステップS104において予測ルールDB350に予測ルールが格納されている場合(ステップS104においてYES)、CPU301は、前回の制御処理(つまり、制御信号の送信)を実行した後、所定の制御周期が経過したか否かを判定する(ステップS106)。制御周期が経過していない場合(ステップS106においてNO)、CPU301は、ステップS101に処理を戻す。
FIG. 3 is referred to again. After ending the prediction rule generation process, the
他方、制御周期が経過している場合(ステップS106においてYES)、CPU301は、高濃度NOx排出予測処理を実行する(ステップS107)。図13は、高濃度NOx排出予測処理の手順を示すフローチャートである。まず、CPU301は、現在時刻t’における運転データから入力データを作成する(ステップS801)。次に、CPU301は、作成された入力データに対して第1予測ルールを評価する(ステップS802)。この処理では、入力データが、第1予測ルールの条件に適合するか否かが判定される。その後、CPU301は高濃度NOx排出予測処理を終了する。
On the other hand, if the control cycle has elapsed (YES in step S106),
再び図3を参照する。CPU301は、高濃度NOx排出予測処理において、入力データが第1予測ルールの条件に適合すると評価されたか否かを判定する(ステップS108)。入力データが第1予測ルールの条件に適合すると評価された場合(ステップS108においてYES)、高濃度NOxの排出が予測される。したがって、CPU301は、高濃度NOx排出抑制のための操作量を決定するため、制御操作決定処理を実行する(ステップS109)。
FIG. 3 is referred to again. The
図14A及び図14Bは、制御操作決定処理の手順を示すフローチャートである。まずCPU301は、動作条件DB370から平均値μ及び標準偏差σを読み出し、入力データを標準化する(ステップS901)。これは、標準化目標値ベクトル及びクラスタと入力データのスケールを合わせ、これらとの距離評価を可能とするためである。
14A and 14B are flowcharts illustrating the procedure of the control operation determination process. First, the
次にCPU301は、クラスタのインデックスkを初期化する(ステップS902)。さらにCPU301は、クラスタkの重心位置(重心座標)と標準化された入力データ(現在値の座標)との距離d1(k)を算出する(ステップS903)。
Next, the
ここで、距離d1(k)の算出について説明する。距離計算には、ユークリッド距離、マンハッタン距離、マハラノビス距離等の各種の距離を使用できる。なお、ここではユークリッド距離による距離計算について説明する。 Here, the calculation of the distance d1 (k) will be described. Various distances such as a Euclidean distance, a Manhattan distance, and a Mahalanobis distance can be used for the distance calculation. Here, the distance calculation based on the Euclidean distance will be described.
入力変数には、溶融炉空気比、及び一次側O2流量のように直接操作可能な変数と、風箱温度、砂層温度、ガス化炉出口温度、溶融炉炉頂温度、絞部温度、二次燃焼室排ガス温度、主蒸気流量、及び垂直煙道排ガス温度のような直接操作不可能な変数とがある。直接操作可能な入力変数については、現在値が目標値ベクトルの値とある程度乖離していても、目標値ベクトルと同一の値に操作量を設定できるため問題はない。しかし、直接操作不可能な入力変数について、現在値が目標値ベクトルの値と乖離し過ぎていると、目標値ベクトルの値に収束するのに時間がかかる。したがって、直接操作不可能な入力変数については、現在値と目標値ベクトルの値とが可能な限り近いことが望ましい。このため、本実施の形態においては、入力変数毎に重み付けをした距離を計算する。 The input variables, the melting furnace air ratio, and directly operable variable as the primary O 2 flow, windbox temperature, sand temperature gasification furnace outlet temperature, melting furnace furnace top temperature, diaphragm part temperature, two There are variables that cannot be directly manipulated, such as secondary combustion chamber exhaust gas temperature, main steam flow, and vertical flue gas temperature. Regarding input variables that can be directly operated, even if the current value deviates to some extent from the value of the target value vector, there is no problem because the operation amount can be set to the same value as the target value vector. However, for an input variable that cannot be directly operated, if the current value is too far from the value of the target value vector, it takes time to converge on the value of the target value vector. Therefore, for input variables that cannot be directly manipulated, it is desirable that the current value and the value of the target value vector be as close as possible. Therefore, in the present embodiment, a weighted distance is calculated for each input variable.
クラスタの重心座標と現在値の座標との距離d1(k)は、次式にしたがって計算される。
距離d1(k)を算出すると、CPU301は、算出された距離d1(k)をRAM303又はハードディスク305に一時的に格納し(ステップS904)、インデックスkが所定の最大値Kに達したか否かを判定し(ステップS905)、kが最大値K未満であれば(ステップS905においてNO)、kをインクリメントし(ステップS906)、ステップS903へ処理を戻す。
After calculating the distance d1 (k), the
他方、kが最大値Kに達している場合は(ステップS905においてYES)、CPU301は、距離d1(k’)が最小となるインデックスk’を特定する(ステップS907)。重みwnが大きいほど距離計算における比重が大きくなるため、距離d1(k’)が最小のクラスタk’が選択されると、その変数nに関してはより近傍となる目標値ベクトルが選択されることになる。
On the other hand, if k has reached the maximum value K (YES in step S905), the
次にCPU301は、目標値ベクトルのインデックスsを初期化する(ステップS908)。さらにCPU301は、クラスタk’に属する標準化目標値ベクトルsの座標と標準化された入力データの座標との距離d2(s)を算出する(ステップS909)。ここで、距離d2(s)は、次式にしたがって計算される。
距離d2(s)を算出すると、CPU301は、算出された距離d2(s)をRAM303又はハードディスク305に一時的に格納し(ステップS910)、インデックスsが所定の最大値Sに達したか否かを判定し(ステップS911)、sが最大値S未満であれば(ステップS911においてNO)、sをインクリメントし(ステップS912)、ステップS909へ処理を戻す。
After calculating the distance d2 (s), the
他方、sが最大値Sに達している場合は(ステップS911においてYES)、CPU301は、距離d2(s’)が最小となるインデックスs’を特定する(ステップS913)。これにより、最近傍目標値ベクトルs’が特定される。さらにCPU301は、動作条件DB370に格納された平均値μ及び標準偏差σを用いて標準化目標値ベクトルs’に対して標準化の逆処理を施し、目標値ベクトルs’を復元する(ステップS914)。
On the other hand, if s has reached the maximum value S (YES in step S911), the
次に、CPU301は、目標値ベクトルs’に含まれる「一次側O2流量」から、一次空気の供給量設定値を決定する(ステップS915)。一次空気の供給量設定値F1(t’)は、次式にしたがって算出される。
さらにCPU301は、上記によって得られた一次空気の供給量設定値F1(t’)、及び目標値ベクトルs’に含まれる「溶融炉空気比」から、二次空気の供給量設定値を決定する(ステップS916)。二次空気の供給量設定値F2(t’)は、各入力変数を用いた次の線形予測式にしたがって算出される。
上記のようにして一次及び二次空気の供給量設定値が決定されると、CPU301は、制御操作決定処理を終了する。再び図3を参照する。次にCPU301は、制御操作決定処理において決定された操作量によって、一次空気供給装置26及び二次空気供給装置34を操作するよう制御信号を送信し(ステップS110)、ハードディスク305に処理結果を保存する(ステップS111)。
When the supply amounts of the primary and secondary air are determined as described above, the
処理結果を保存した場合、又は、入力データが第1予測ルールの条件に適合しないと評価された場合(つまり、高濃度NOxの排出が予測されないと判定された場合。ステップS108においてNO)、CPU301は、排ガス制御を終了するか否かを判定する(ステップS112)。排ガス制御を終了しない場合には(ステップS112においてNO)、CPU301は、ステップS101へ処理を戻す。例えば運転員から終了指示が与えられ、排ガス制御を終了する場合には(ステップS112においてYES)、CPU301は排ガス制御の動作を終了する。
If the processing result is saved, or if the input data is evaluated as not meeting the conditions of the first prediction rule (that is, it is determined that emission of high-concentration NOx is not predicted; NO in step S108),
以上のような制御動作により、高濃度NOxの排出が事前に予測され、高濃度NOxの排出を抑制するように一次及び二次空気が溶融炉30に供給される。よって運転員の技量に頼ることなく、自動的に高濃度NOxの排出量を抑制できる。
By the control operation as described above, emission of high concentration NOx is predicted in advance, and primary and secondary air are supplied to the melting
(その他の実施の形態)
上述した実施の形態では、現在時刻における溶融炉空気比、一次側O2流量、風箱温度、砂層温度、ガス化炉出口温度、溶融炉炉頂温度、絞部温度、二次燃焼室排ガス温度、主蒸気流量、排ガス流量、及び垂直煙道排ガス温度、並びに排ガス中のNOx濃度の制御目標値が含まれる入力データを用いて、高濃度NOxガスの排出を予測する構成について述べたが、これに限定されるものではない。例えば、現在時刻における溶融炉空気比及び一次側O2流量と、ガス化炉出口温度、溶融炉炉頂温度、及び絞部温度のうちの少なくとも1つだけを用いてもよい。また、これらに加え、排ガス中のNOx濃度の制御目標値と主蒸気流量とを用いてもよい。さらにこれらに加えて、風箱温度、砂層温度、二次燃焼室排ガス温度、排ガス流量、及び垂直煙道排ガス温度の少なくとも1つを用いてもよい。
(Other embodiments)
In the embodiment described above, the melting furnace air ratio at the current time, the primary O 2 flow, windbox temperature, sand temperature gasification furnace outlet temperature, melting furnace furnace top temperature, diaphragm unit temperature, secondary combustion chamber exhaust gas temperature The configuration for predicting high-concentration NOx gas emissions using input data including the main steam flow rate, exhaust gas flow rate, vertical flue exhaust gas temperature, and control target value of NOx concentration in exhaust gas was described. However, the present invention is not limited to this. For example, at least one of the melting furnace air ratio and the primary-side O 2 flow rate at the current time, the gasification furnace outlet temperature, the melting furnace top temperature, and the constriction section temperature may be used. In addition, the control target value of the NOx concentration in the exhaust gas and the main steam flow rate may be used. Further, in addition to these, at least one of a wind box temperature, a sand layer temperature, a secondary combustion chamber exhaust gas temperature, an exhaust gas flow rate, and a vertical flue exhaust gas temperature may be used.
また、上述した実施の形態では、予測ルールを機械学習によって生成する構成について述べたが、これに限定されるものではない。運転員等が経験に基づいて予測ルールを作成してもよい。また、上述した実施の形態では、決定木学習によって予測ルールを生成する構成としたが、決定木以外の機械学習、例えば遺伝的プログラミング等によって予測ルールを生成することもできる。 In the above-described embodiment, the configuration in which the prediction rule is generated by machine learning has been described, but the present invention is not limited to this. An operator or the like may create a prediction rule based on experience. Further, in the above-described embodiment, the prediction rule is generated by the decision tree learning. However, the prediction rule may be generated by machine learning other than the decision tree, for example, genetic programming or the like.
また、上述した実施の形態では、現在値の最近傍クラスタを特定し、最近傍クラスタに属する目標値ベクトルから最近傍目標値ベクトルを特定する構成について述べたが、これに限定されるものではない。現在値の最近傍目標値ベクトルを直接特定することも可能である。 In the above-described embodiment, the configuration in which the nearest cluster of the current value is specified and the nearest target value vector is specified from the target value vectors belonging to the nearest cluster has been described. However, the present invention is not limited to this. . It is also possible to directly specify the nearest target value vector of the current value.
また、上述した実施の形態では、単一のコンピュータ200によって排ガス制御プログラム310のすべての処理が実行される構成について述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、排ガス制御プログラム310と同様の処理を、複数の装置(コンピュータ)により分散して実行する分散システムとすることも可能である。
Further, in the above-described embodiment, the configuration in which all the processes of the exhaust
本発明のガス化溶融炉プラントの排ガス制御装置及び排ガス制御方法は、ガス化溶融炉プラントにおけるNOxガスの発生を抑制するための排ガス制御装置及び排ガス制御方法等として有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The exhaust gas control device and the exhaust gas control method for a gasification and melting furnace plant of the present invention are useful as an exhaust gas control device and an exhaust gas control method for suppressing the generation of NOx gas in a gasification and melting furnace plant.
10 ガス化溶融炉プラント
15 ガス化溶融炉
20 ガス化炉
26 一次空気供給装置
30 溶融炉
31 一次燃焼室
32 二次燃焼室
34 二次空気供給装置
71 風箱温度計
72 押込空気流量計
73 砂層温度計
74 ガス化炉出口温度計
75 一次空気流量計
76 O2流量計
77 溶融炉炉頂温度計
79 絞部温度計
80 二次空気流量計
81 二次燃焼室排ガス温度計
82 主蒸気流量計
83 垂直煙道排ガス温度計
84 排ガス流量計
85 NOx濃度計
86 O2濃度計
100 排ガス制御装置
200 コンピュータ
301 CPU
305 ハードディスク
310 排ガス制御プログラム
320 実績データベース
330 学習データベース
350 予測ルールデータベース
305
Claims (13)
前記溶融炉内の空気比と、前記溶融炉の入口側におけるO2ガスの流量と、前記ガス化溶融炉内の温度とを取得するデータ取得手段と、
前記データ取得手段によって取得された前記空気比、前記O2ガスの流量、及び前記温度に基づいて、前記ガス化溶融炉プラントからの高濃度のNOxガスの排出を予測する予測手段と、
前記予測手段によって高濃度のNOxガスの排出が予測された場合に、前記NOxガスの濃度を抑制するように前記溶融炉に流入させる空気量を設定する設定手段と、
を備え、
前記予測手段は、前記空気比、前記O 2 ガスの流量、及び前記温度を含む条件と、前記高濃度のNOxガスの排出の有無を示す結果とを有する予測ルールを、前記空気比、前記O 2 ガスの流量、前記温度、及び排ガス中のNOxガスの濃度の実績値に基づいて生成する生成手段によって生成された前記予測ルールを用いて、前記高濃度のNOxガスの排出を予測するように構成され、
前記空気比及び前記排ガス中のNOxガスの濃度の実績値に基づいて、前記ガス化溶融炉プラントにおけるNOxの反応時間TRを同定する同定手段をさらに備え、
前記生成手段は、時刻tにおける前記空気比、前記O 2 ガスの流量、及び前記温度を含む前記条件と、時刻t+TRにおける前記高濃度のNOxガスの排出の有無を示す前記結果とを有する予測ルールを生成するように構成されている、
ガス化溶融炉プラントの排ガス制御装置。 Exhaust gas of a gasification and melting furnace plant having a gasification and melting furnace including a gasification furnace for incineration of waste and a melting furnace connected to the gasification furnace and melting coal produced by the gasification furnace. A control device,
An air ratio in the melting furnace, a flow rate of O 2 gas on the inlet side of the melting furnace, and a data acquisition unit for acquiring a temperature in the gasification melting furnace;
Prediction means for predicting the emission of high-concentration NOx gas from the gasification and melting furnace plant based on the air ratio, the flow rate of the O 2 gas, and the temperature acquired by the data acquisition means,
Setting means for setting the amount of air flowing into the melting furnace so as to suppress the concentration of the NOx gas when the emission of the high-concentration NOx gas is predicted by the prediction means;
Equipped with a,
The predicting unit calculates a prediction rule having a condition including the air ratio, the flow rate of the O 2 gas, and the temperature, and a result indicating whether or not the high-concentration NOx gas is discharged. (2) The emission of the high-concentration NOx gas is predicted using the prediction rule generated by the generation unit that generates the flow rate of the gas, the temperature, and the actual value of the concentration of the NOx gas in the exhaust gas. Composed,
An identification unit for identifying a reaction time TR of NOx in the gasification and melting furnace plant based on the actual value of the NOx gas concentration in the exhaust gas and the air ratio,
The generation means includes: a prediction rule having the condition including the air ratio, the flow rate of the O 2 gas, and the temperature at time t, and the result indicating whether or not the high-concentration NOx gas is discharged at time t + TR. Is configured to generate
Exhaust gas control equipment for gasification and melting furnace plants.
前記溶融炉内の空気比と、前記溶融炉の入口側におけるO2ガスの流量と、前記ガス化溶融炉内の温度とを取得するデータ取得手段と、
前記データ取得手段によって取得された前記空気比、前記O2ガスの流量、及び前記温度に基づいて、前記ガス化溶融炉プラントからの高濃度のNOxガスの排出を予測する予測手段と、
前記予測手段によって高濃度のNOxガスの排出が予測された場合に、前記NOxガスの濃度を抑制するように前記溶融炉に流入させる空気量を設定する設定手段と、
を備え、
前記予測手段は、前記空気比、前記O 2 ガスの流量、及び前記温度を含む条件と、前記高濃度のNOxガスの排出の有無を示す結果とを有する予測ルールを、前記空気比、前記O 2 ガスの流量、前記温度、及び排ガス中のNOxガスの濃度の実績値に基づいて生成する生成手段によって生成された前記予測ルールを用いて、前記高濃度のNOxガスの排出を予測するように構成され、
前記予測手段は、前記結果が前記高濃度のNOxガスの排出が有ることを示す前記予測ルールである第1予測ルールを用いて、前記高濃度のNOxガスの排出を予測するように構成されており、
前記設定手段は、前記結果が前記高濃度のNOxガスの排出が無いことを示す前記予測ルールである第2予測ルールを用いて、前記溶融炉に流入させる空気量を設定するように構成されている、
ガス化溶融炉プラントの排ガス制御装置。 Exhaust gas of a gasification and melting furnace plant having a gasification and melting furnace including a gasification furnace for incineration of waste and a melting furnace connected to the gasification furnace and melting coal produced by the gasification furnace. A control device,
An air ratio in the melting furnace, a flow rate of O 2 gas on the inlet side of the melting furnace, and a data acquisition unit for acquiring a temperature in the gasification melting furnace;
Prediction means for predicting the emission of high-concentration NOx gas from the gasification and melting furnace plant based on the air ratio, the flow rate of the O 2 gas, and the temperature acquired by the data acquisition means,
Setting means for setting the amount of air flowing into the melting furnace so as to suppress the concentration of the NOx gas when the emission of the high-concentration NOx gas is predicted by the prediction means;
Equipped with a,
The predicting unit calculates a prediction rule having a condition including the air ratio, the flow rate of the O 2 gas, and the temperature, and a result indicating whether or not the high-concentration NOx gas is discharged. (2) The emission of the high-concentration NOx gas is predicted using the prediction rule generated by the generation unit that generates the flow rate of the gas, the temperature, and the actual value of the concentration of the NOx gas in the exhaust gas. Composed,
The prediction means is configured to predict the emission of the high-concentration NOx gas using a first prediction rule that is the prediction rule whose result indicates that the emission of the high-concentration NOx gas is present. Yes,
The setting means is configured to set the amount of air to be flown into the melting furnace, using a second prediction rule that is the prediction rule indicating that there is no emission of the high-concentration NOx gas. Yes,
Exhaust gas control equipment for gasification and melting furnace plants.
前記温度は、前記ガス化炉出口の温度、前記溶融炉炉頂の温度、及び前記絞部の温度のうちの少なくとも1つを含む、
請求項1又は2に記載のガス化溶融炉プラントの排ガス制御装置。 The melting furnace has a narrowed portion having a cross-sectional area smaller than other portions,
The temperature includes at least one of the temperature of the gasifier outlet, the temperature of the melting furnace top, and the temperature of the constriction,
An exhaust gas control device for a gasification and melting furnace plant according to claim 1 or 2 .
請求項3に記載のガス化溶融炉プラントの排ガス制御装置。 The prediction unit predicts the emission of the high-concentration NOx gas based on at least one of a control target value of a NOx concentration contained in exhaust gas and a main steam flow rate of a boiler communicating with the melting furnace. Is configured as
An exhaust gas control device for a gasification and melting furnace plant according to claim 3 .
前記予測手段は、前記ガス化溶融炉プラントの排ガス流量、前記二次燃焼室における排ガス温度、前記ガス化炉に接続された風箱内の温度、前記二次燃焼室の下流に設けられた垂直煙道における排ガス温度、及び前記ガス化炉内に設けられた砂層の温度のうちの少なくとも1つにさらに基づいて、前記高濃度のNOxガスの排出を予測するように構成されている、
請求項3又は4に記載のガス化溶融炉プラントの排ガス制御装置。 The melting furnace is configured to burn a part of the pyrolysis gas generated in the gasification furnace and flowing from the gasification furnace, and to burn a pyrolysis gas not burned in the primary combustion chamber. Having a next combustion chamber,
The predicting means includes an exhaust gas flow rate of the gasification / melting furnace plant, an exhaust gas temperature in the secondary combustion chamber, a temperature in a wind box connected to the gasification furnace, and a vertical pipe provided downstream of the secondary combustion chamber. Configured to predict the emission of the high-concentration NOx gas further based on at least one of an exhaust gas temperature in a stack and a temperature of a sand layer provided in the gasifier.
An exhaust gas control device for a gasification and melting furnace plant according to claim 3 or 4 .
請求項1乃至5の何れかに記載のガス化溶融炉プラントの排ガス制御装置。 Further Ru comprising said generating means,
An exhaust gas control device for a gasification and melting furnace plant according to any one of claims 1 to 5 .
請求項6に記載のガス化溶融炉プラントの排ガス制御装置。 The generating means is configured to generate the prediction rule by decision tree learning,
An exhaust gas control device for a gasification and melting furnace plant according to claim 6 .
請求項2に記載のガス化溶融炉プラントの排ガス制御装置。 The air ratio acquired by the data acquisition unit, among the representative values of the air ratio, the flow rate of the O 2 gas, and the actual value of the temperature, which match the condition of the second prediction rule, The O 2 gas flow rate, and a representative value closest to the current value including the temperature is specified, and based on the specified representative value, the amount of air to be flown into the melting furnace is set.
An exhaust gas control device for a gasification and melting furnace plant according to claim 2 .
請求項8に記載のガス化溶融炉プラントの排ガス制御装置。 The setting means sets a distance between the coordinates of the plurality of representative values and the coordinates of the current value when each item of the condition including the air ratio, the flow rate of the O 2 gas, and the temperature is used as a coordinate axis. Is configured to identify a representative value closest to the current value,
An exhaust gas control device for a gasification and melting furnace plant according to claim 8 .
請求項9に記載のガス化溶融炉プラントの排ガス制御装置。 The setting means clusters a plurality of the representative values in a coordinate space defined by the coordinate axes, and calculates the current value based on a distance between the obtained barycentric coordinates of the plurality of clusters and the coordinates of the current value. It is configured to specify a closest cluster, and to specify the closest representative value to the current value based on a distance between the coordinates of the plurality of representative values included in the specified cluster and the coordinates of the current value. ing,
An exhaust gas control device for a gasification and melting furnace plant according to claim 9 .
前記設定手段は、特定された前記最も近い代表値に含まれる前記O2ガスの流量に基づいて、前記一次燃焼室に供給する一次空気量を設定し、前記一次空気量及び前記最も近い代表値に含まれる前記空気比に基づいて、前記二次燃焼室に供給する二次空気量を設定するように構成されている、
請求項8乃至10の何れかに記載の溶融炉プラントの排ガス制御装置。 The melting furnace is configured to burn a part of the pyrolysis gas generated in the gasification furnace and flowing from the gasification furnace, and to burn a pyrolysis gas not burned in the primary combustion chamber. Having a next combustion chamber,
The setting means sets a primary air amount to be supplied to the primary combustion chamber based on the flow rate of the O 2 gas included in the specified closest representative value, and sets the primary air amount and the closest representative value. It is configured to set a secondary air amount to be supplied to the secondary combustion chamber based on the air ratio included in,
An exhaust gas control device for a melting furnace plant according to any one of claims 8 to 10 .
前記溶融炉内の空気比と、前記溶融炉の入口側におけるO2ガスの流量と、前記ガス化溶融炉内の温度とを取得するステップと、
取得された前記空気比、前記O2ガスの流量、及び前記温度に基づいて、前記ガス化溶融炉プラントからの高濃度のNOxガスの排出を予測するステップと、
高濃度のNOxガスの排出が予測された場合に、前記NOxガスの濃度を抑制するように前記溶融炉に流入させる空気量を設定するステップと、
を有する、
前記ガス化溶融炉プラントからの高濃度のNOxガスの排出を予測するステップは、前記空気比、前記O 2 ガスの流量、及び前記温度を含む条件と、前記高濃度のNOxガスの排出の有無を示す結果とを有する予測ルールを、前記空気比、前記O 2 ガスの流量、前記温度、及び排ガス中のNOxガスの濃度の実績値に基づいて生成する生成手段によって生成された前記予測ルールを用いて、前記高濃度のNOxガスの排出を予測し、
前記空気比及び前記排ガス中のNOxガスの濃度の実績値に基づいて、前記ガス化溶融炉プラントにおけるNOxの反応時間TRを同定するステップをさらに備え、
前記予測ルールは、時刻tにおける前記空気比、前記O 2 ガスの流量、及び前記温度を含む前記条件と、時刻t+TRにおける前記高濃度のNOxガスの排出の有無を示す前記結果とを有するように生成されている、
ガス化溶融炉プラントの排ガス制御方法。 Exhaust gas of a gasification and melting furnace plant having a gasification and melting furnace including a gasification furnace for incineration of waste and a melting furnace connected to the gasification furnace and melting coal produced by the gasification furnace. A control method,
Obtaining the air ratio in the melting furnace, the flow rate of the O 2 gas at the inlet side of the melting furnace, and the temperature in the gasification melting furnace;
Estimating the emission of high-concentration NOx gas from the gasification and melting furnace plant based on the obtained air ratio, the flow rate of the O 2 gas, and the temperature;
Setting the amount of air to flow into the melting furnace so as to suppress the concentration of the NOx gas when the emission of the high-concentration NOx gas is predicted;
Having,
The step of predicting the emission of the high-concentration NOx gas from the gasification and melting furnace plant includes the conditions including the air ratio, the flow rate of the O 2 gas, and the temperature, and whether or not the high-concentration NOx gas is discharged. The prediction rule generated by the generation unit that generates a prediction rule based on the air ratio, the flow rate of the O 2 gas, the temperature, and the actual value of the concentration of the NOx gas in the exhaust gas. Predict the emission of said high concentration NOx gas using
Further comprising a step of identifying a reaction time TR of NOx in the gasification and melting furnace plant based on the actual value of the concentration of NOx gas in the exhaust gas and the air ratio,
The prediction rule includes the condition including the air ratio, the flow rate of the O 2 gas, and the temperature at time t, and the result indicating whether or not the high-concentration NOx gas is discharged at time t + TR. Has been generated,
An exhaust gas control method for a gasification and melting furnace plant.
前記溶融炉内の空気比と、前記溶融炉の入口側におけるO2ガスの流量と、前記ガス化溶融炉内の温度とを取得するステップと、
取得された前記空気比、前記O2ガスの流量、及び前記温度に基づいて、前記ガス化溶融炉プラントからの高濃度のNOxガスの排出を予測するステップと、
高濃度のNOxガスの排出が予測された場合に、前記NOxガスの濃度を抑制するように前記溶融炉に流入させる空気量を設定するステップと、
を有する、
前記ガス化溶融炉プラントからの高濃度のNOxガスの排出を予測するステップは、前記空気比、前記O 2 ガスの流量、及び前記温度を含む条件と、前記高濃度のNOxガスの排出の有無を示す結果とを有する予測ルールを、前記空気比、前記O 2 ガスの流量、前記温度、及び排ガス中のNOxガスの濃度の実績値に基づいて生成する生成手段によって生成された前記予測ルールを用いて、前記高濃度のNOxガスの排出を予測し、
前記ガス化溶融炉プラントからの高濃度のNOxガスの排出を予測するステップは、前記結果が前記高濃度のNOxガスの排出が有ることを示す前記予測ルールである第1予測ルールを用いて、前記高濃度のNOxガスの排出を予測するように構成されており、
前記溶融炉に流入させる空気量を設定するステップは、前記結果が前記高濃度のNOxガスの排出が無いことを示す前記予測ルールである第2予測ルールを用いて、前記溶融炉に流入させる空気量を設定するように構成されている、
ガス化溶融炉プラントの排ガス制御方法。
Exhaust gas of a gasification and melting furnace plant having a gasification and melting furnace including a gasification furnace for incineration of waste and a melting furnace connected to the gasification furnace and melting coal produced by the gasification furnace. A control method,
Obtaining the air ratio in the melting furnace, the flow rate of the O 2 gas at the inlet side of the melting furnace, and the temperature in the gasification melting furnace;
Estimating the emission of high-concentration NOx gas from the gasification and melting furnace plant based on the obtained air ratio, the flow rate of the O 2 gas, and the temperature;
Setting the amount of air to flow into the melting furnace so as to suppress the concentration of the NOx gas when the emission of the high-concentration NOx gas is predicted;
Having,
The step of predicting the emission of the high-concentration NOx gas from the gasification and melting furnace plant includes the conditions including the air ratio, the flow rate of the O 2 gas, and the temperature, and whether or not the high-concentration NOx gas is discharged. The prediction rule generated by the generation unit that generates a prediction rule based on the air ratio, the flow rate of the O 2 gas, the temperature, and the actual value of the concentration of the NOx gas in the exhaust gas. Predict the emission of said high concentration NOx gas using
The step of predicting the emission of high-concentration NOx gas from the gasification and melting furnace plant is performed by using a first prediction rule that is the prediction rule in which the result indicates that the high-concentration NOx gas is discharged, Configured to predict the emission of the high concentration NOx gas,
The step of setting the amount of air to flow into the melting furnace includes the step of setting the amount of air to flow into the melting furnace by using a second prediction rule, which is the prediction rule in which the result indicates that there is no emission of the high-concentration NOx gas. Configured to set the amount,
An exhaust gas control method for a gasification and melting furnace plant.
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