JP7256640B2 - 複合処理施設 - Google Patents

Description

本発明は、廃棄物を処理するための焼却設備および破砕設備を備えた複合処理施設に関する。

廃棄物の処理設備として、廃棄物を焼却する焼却炉を備えた焼却設備、および、廃棄物を破砕して廃棄物の中から資源物を回収する破砕設備がある。このような焼却設備および破砕設備で消費される電力や設備スペースを効率化するために、これらの設備を何れも備える複合処理施設が知られている。

焼却設備には、発電機を備え、焼却設備で処理される廃棄物（以下、第１種廃棄物と称する）を焼却する際に発生する排熱によって生じた蒸気を用いて発電を行うものがある。このような焼却設備を備えた複合処理施設においては、焼却設備の発電機で発電される電力を用いて、各設備を稼働させている。

また、下記特許文献１には、発電設備を含む複数の設備を備えた複合処理施設において発電設備で発電される電力を複数の設備に供給することが開示されている。より具体的には、下記特許文献１には、可燃ごみから固形燃料を生成するための固形燃料化システムと、固形燃料を燃焼するボイラから発生するエネルギーにより発電を行う発電システムと、固形燃料化システムから発生する燃料不適物等を処理したり、発電システムから発生する灰を処理したりするための灰溶融処理システムとを備えた可燃ごみ処理総合システムにおいて、発電システムで発電される電力が固形燃料化システムおよび発電システムに供給されることが開示されている。

このような構成と同様に、発電能力のある焼却設備と破砕設備とを備えた複合処理施設では、焼却設備の発電機で発電される電力で複合処理施設の電力が賄われる。複合処理施設で消費される電力量が発電機で発電される電力量より少ない場合、余剰電力は、外部に売電することが可能である。これに対し、複合処理施設で消費される電力量が発電機で発電される電力量より多い場合、外部から買電する必要が生じる。このため、発電機で発電される電力量は、極力複合処理施設で消費される電力量以上であることが望まれる。

特開平９－７２５２１号公報

しかし、発電機で発電される電力量は、処理する第１種廃棄物の（単位時間あたりの）供給量に応じて変化する。焼却設備に設けられる焼却炉が複数（例えば２炉）ある場合には、第１種廃棄物の供給量が所定を下回る場合、複数の焼却炉のうちのいくつかを停止させる運用を行うことが考えられる。また、継続的に焼却処理を行いつつ焼却炉のメンテナンスを行うために、複数の焼却炉のうちのいくつかを停止させることがある。いくつかの焼却炉を停止させると発電機で発電される電力量もそれに応じて低下する。

また、従来の複合処理施設において焼却設備と破砕設備とは、それぞれ独立したシステムとして運用されている。例えば、焼却設備と破砕設備とは、互いに異なる建屋に設置され、各設備に従事する作業員もそれぞれ個別に配置されている。そのため、従来の複合処理施設において、焼却設備の発電機で発電される電力量に応じて複合処理施設全体で消費される電力量を自動的に調整することは難しい。

現状では焼却設備の作業員が発電機で発電される電力量が低い場合に、破砕設備の作業員にその旨を口頭で伝え、破砕設備の作業員が破砕設備における消費電力量を低減させるように調整している。しかし、このような態様では、破砕設備における調整が間に合わない、または、その調整量が発電電力量の低下分にうまく一致しない等により、意図しない買電が生じてしまうおそれがあった。

そこで、本発明は、発電が可能な焼却設備と破砕設備とを備えた複合処理施設において、消費電力量が発電電力量を上回ることを抑制することができる複合処理施設を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の一態様に係る複合処理施設は、第１種廃棄物を焼却するための焼却炉と、前記焼却炉において前記第１種廃棄物を焼却処理する際に発生する排熱によって生じた蒸気を用いて発電を行う発電機と、を備えた焼却設備と、第２種廃棄物から資源物を回収するために、前記第２種廃棄物を破砕するための破砕機と、前記破砕機に前記第２種廃棄物を供給する供給装置と、を備えた破砕設備と、前記焼却設備および前記破砕設備で消費される電力量である消費電力量を計測する消費電力量計測器と、前記発電機で発電される電力量である発電電力量を計測する発電電力量計測器と、制御装置と、を備え、前記焼却設備および前記破砕設備は、前記発電機で発電される電力によって稼働可能に構成され、前記制御装置は、前記発電電力量から前記消費電力量を引いた余剰電力量を算出し、前記余剰電力量が所定の第１しきい値以下になった場合に、前記破砕機に前記第２種廃棄物を供給する供給速度が遅くなるように前記供給装置を制御するよう構成される。

上記構成によれば、発電機で発電される電力量（発電電力量）から複合処理施設で消費される電力量（消費電力量）を引いた余剰電力量が算出される。この余剰電力量が所定の第１しきい値以下になった場合、破砕設備の破砕機に供給される第２種廃棄物の供給速度が遅くなる。これにより、破砕機の処理負荷が低減するため、破砕機で消費される電力量が低下する。このように、余剰電力量がある程度少なくなった場合に、自動的に複合処理施設で電力変動の比較的大きい破砕機の処理負荷を低減させることにより、消費電力量が発電電力量を上回ることを抑制することができる。

前記制御装置は、前記余剰電力量が前記第１しきい値以下になった場合に、前記供給速度が所定の第１速度より低い第２速度となるように前記供給装置を制御し、前記余剰電力量が前記第１しきい値より小さい所定の第２しきい値以下になった場合に、前記供給速度が前記第２速度より低い第３速度となるように前記供給装置を制御してもよい。これによれば、破砕機の処理負荷を余剰電力量の減少に伴って段階的に低減することができ、破砕設備における処理能力を最大限確保しつつ消費電力量が発電電力量を上回ることを抑制することができる。

前記制御装置は、前記余剰電力量が前記第１しきい値以下になってから再び前記第１しきい値より大きくなるまでの間、前記供給速度を遅くする制御を継続し、前記余剰電力量が前記第１しきい値より大きくなった状態が所定の時間継続した場合に、前記供給速度を遅くする制御を解除してもよい。これによれば、余剰電力量が第１しきい値以下になった後は、再び第１しきい値より大きい状態が所定の時間継続するまで、供給速度が元に戻らない。発電電力量が消費電力量を上回る状態が安定してから供給速度を元に戻すことで、供給速度を元に戻すことによる消費電力量の増大により、消費電力量が発電電力量を上回ってしまう状態となることを防止することができる。これにより、頻繁に供給速度が変化するのを防止することができる。

前記破砕機は、第１破砕機および第２破砕機を含み、前記供給装置は、前記第１破砕機に、前記第２種廃棄物を供給する第１供給装置と、前記第２破砕機に、前記第１破砕機によって破砕された前記第２種廃棄物を供給する第２供給装置と、を含み、前記制御装置は、前記余剰電力量が前記第１しきい値以下になった場合に、前記第１供給装置および前記第２供給装置のうちの少なくとも一方の前記供給速度を遅くするように制御してもよい。

前記焼却設備は、前記焼却炉を複数備え、前記第１種廃棄物の量に応じて前記第１種廃棄物の焼却に用いる前記複数の焼却炉の数が変更されてもよい。これによれば、メンテナンスまたは焼却設備で焼却する第１種廃棄物の量の変化等で複数の焼却炉のうちの一部の焼却炉を停止させた場合でも、複合処理施設の稼働を継続しながら発電を行うことで、消費電力量が発電電力量を上回ることを抑制することができる。したがって、複合処理施設の柔軟な運用を行うことができる。

前記焼却設備は、前記発電機で発電される電力のうちの余剰電力を前記複合処理施設外に送電可能に構成されてもよい。これにより、余剰電力を売電することができ、複合処理施設の効率的な運用を行うことができる。

本発明によれば、発電が可能な焼却設備と破砕設備とを備えた複合処理施設において、消費電力量が発電電力量を上回ることを抑制することができる。

本発明の一実施の形態に係る複合処理施設の概略構成を示すブロック図である。 図２は、図１における焼却設備の一例を示す概略構成図である。 図３は、図１における破砕設備の一例を示す概略構成図である。 図４は、本実施の形態における余剰電力量の時間的変化およびそれに応じて制御される供給速度の時間的変化の一例を示すグラフである。

以下、本発明の一実施の形態に係る複合処理施設について説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る複合処理施設の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施の形態における複合処理施設１は、焼却設備２と、破砕設備３とを備えている。

焼却設備２は、第１種廃棄物を焼却するための少なくとも１つの焼却炉２１を備えている。本実施の形態においては、２つの焼却炉（第１焼却炉２１ａおよび第２焼却炉２１ｂ）が設けられている。本実施の形態において、第１種廃棄物は、例えば可燃性ごみ等、焼却炉２１において焼却処理の対象となる廃棄物を意味する。

さらに、焼却設備２は、焼却炉２１において第１種廃棄物を焼却処理する際に発生する排熱によって生じた蒸気を用いて発電を行う発電機２２を備えている。本実施の形態においては、１つの発電機２２が設けられているが、複数の発電機が設けられていてもよい。

図２は、図１における焼却設備の一例を示す概略構成図である。図２には１つの焼却炉２１のみが示されている。焼却設備２は、酸素含有ガスを用いて廃棄物を焼却するための火炉室２０３を有する焼却炉２１と、焼却炉２１から排出される焼却炉排ガスから排熱を水蒸気として回収する蒸気回収装置であるボイラ２０４と、を含む。焼却炉２１のボイラ２０４とは反対側には、ホッパ２０５および給じん機２０６が配置されており、ボイラ２０４からは、排ガスの排気経路２０７が煙突２０８まで延びている。排気経路２０７には、何れも図示しないが、上流側から順に、エコノマイザー、減温塔、集塵機およびブロワが設けられている。

ホッパ２０５の火炉室２０３とは反対側には、焼却炉２１に投入される第１種廃棄物を一時貯留するための貯留槽（廃棄物ピット）２０９が設けられている。貯留槽２０９の上方にはクレーン２１０が設けられている。ホッパ２０５には、貯留槽２０９に貯められた廃棄物がクレーン２１０により投入される。給じん機２０６は、所定のインターバル（例えば、０．５～３分間隔）で間欠的に作動することにより、ホッパ２０５に投入された廃棄物を焼却炉２１の火炉室２０３内に送り込む。

焼却炉２１は、火炉室２０３の下方に設けられたストーカを有している。ストーカは、廃棄物の搬送手段として機能する。ストーカは、給じん機２０６に近い側から順に乾燥ストーカ２１１、燃焼ストーカ２１２および後燃焼ストーカ２１３を有する。すなわち、これらのストーカ２１１～２１３は、廃棄物の移動方向に配列されている。乾燥、燃焼および後燃焼ストーカ２１１～２１３の下方には、風箱２１４～２１６がそれぞれ設けられている。さらに、焼却炉２１は、火炉室２０３とボイラ２０４との間に火炉室２０３と連続する再燃焼室２１７を有する。なお、燃焼ストーカ２１２は、図２の例では１段であるが、２段以上設けられていてもよい。乾燥、燃焼および後燃焼ストーカ２１１～２１３は、例えば、互いに異なるインターバルで間欠的に作動する。

火炉室２０３では、廃棄物の熱分解および部分酸化反応により燃焼ガスが生成され、この燃焼ガスが廃棄物と共に燃焼される。再燃焼室２１７は、火炉室２０３から流出する燃焼ガスを完全燃焼させるためのものである。廃棄物の燃焼後の灰は、後燃焼ストーカ２１３に隣接して設けられた排出口２１８から排出される。

ボイラ２０４では、焼却炉２１から排出される排ガス（排熱）によって蒸気が生成される。より詳しくは、図２に示すように、ボイラ２０４は、再燃焼室２１７の上方に配置された放射室２１９と、放射室２１９と上部同士が連通する第１煙道２２０と、第１煙道２２０と下部同士が連通する第２煙道２２１と、を含む。ボイラ２０４で排熱から生成された蒸気は、発電機２２と連結されたタービン２２２に送られて発電に利用される。ボイラ２０４を通過した排ガスの大部分は、排気経路２０７を流れた後に、煙突２０８から大気中へ放出される。

焼却設備２は、焼却炉２１および発電機２２を含む焼却設備２の各機器２ａの制御を行う第１制御装置２４を備えている。第１制御装置２４は、焼却設備２の中央制御室等に配置された一または複数の制御装置から構成される。第１制御装置２４は、演算部、記憶部、通信部等（何れも図示せず）を備え、焼却設備２の各機器２ａに設けられたセンサ等（図示せず）からの検出値が入力され、当該検出値または作業員により入力された操作指令に基づいて焼却設備２の各機器２ａに制御信号を出力する。

破砕設備３は、第２種廃棄物から資源物を回収するために破砕処理および選別処理を行うための設備として構成される。破砕設備３は、第２種廃棄物を破砕するための少なくとも１つの破砕機３１と、破砕機３１に第２種廃棄物を供給する供給装置３２とを備えている。本実施の形態において、第２種廃棄物は、例えば可燃性粗大ごみ、不燃性粗大ごみ、不燃ごみ等、破砕機３１において破砕処理の対象となる廃棄物を意味する。このように、本明細書および特許請求の範囲において、第１種廃棄物および第２種廃棄物の用語は、焼却設備２に供給されるか破砕設備３に供給されるかの違いを単に区別するために用いるものである。したがって、例えば第２種廃棄物の一部に第１種廃棄物が含まれ得る。

図３は、図１における破砕設備の一例を示す概略構成図である。破砕設備３は、破砕機３１として、第１破砕機３１ａおよび第２破砕機３１ｂを備えている。これに合わせて、破砕設備３は、供給装置３２として、第１供給装置３２ａおよび第２供給装置３２ｂを備えている。すなわち、第１供給装置３２ａは、第１破砕機３１ａに、第２種廃棄物を供給するよう構成され、第２供給装置３２ｂは、第２破砕機３１ｂに、第１破砕機３１ａによって破砕された第２種廃棄物を供給するよう構成される。各供給装置３２ａ，３２ｂは、例えばエプロンコンベヤ等の搬送コンベヤとして構成されている。

第１供給装置３２ａの下流側端部は、第１破砕機３１ａの上部に設けられた投入口側に配置される。第１供給装置３２ａの上流側端部は、第２種廃棄物が集積される受入ヤード３０１から投入された第２種廃棄物を一時貯留し、所定の分量ずつ排出する受入ホッパ３０２の排出口側に配置される。第２供給装置３２ｂの上流側端部は、第１破砕機３１ａの排出口側に配置される。第２供給装置３２ｂの下流側端部は、第２破砕機３１ｂの上部に設けられた投入口側に配置される。

第２破砕機３１ｂの下部に設けられた排出口の下方には、搬送コンベヤ３０４，３０５が設けられる。搬送コンベヤ３０４，３０５は、第２破砕機３１ｂで破砕された第２種廃棄物（破砕物）を選別装置３０６に搬送する。

第１破砕機３１ａは、回転刃を備え、刃の回転により第２種廃棄物を粗く破砕する。第２破砕機３１ｂは、円筒空間内を回転する回転ハンマを備え、第１破砕機３１ａで破砕された第２種廃棄物を円筒空間の内壁に設けられた櫛歯状の構造体と回転ハンマとでより細かく破砕する。第２破砕機３１ｂの回転ハンマは、第１破砕機３１ａの回転刃よりも高速に回転する。

なお、図示しないが、第１破砕機３１ａには、防爆用の送風機が設けられ、第１破砕機３１ａ内に可燃性のガスが充満することが防止される。さらに、第２破砕機３１ｂにも、防爆用の送風機が設けられてもよい。例えば、図３に示すような横型の破砕機においては、防爆用の送風機が設けられることがある。一方、竪型の破砕機においては、ロータの回転により破砕機の内部が自然排気されるため、防爆用の送風機は不要な場合が多い。

選別装置３０６は、破砕機３１で破砕された第２種廃棄物（破砕物）を所定の資源物、不燃物および可燃物に選別するように構成されている。選別装置３０６は、破砕物を磁性の有無で選別する第１選別機３０７と、破砕物をその粒度差（塊の大きさ）に応じて選別する第２選別機３０８と、を備えている。

第１選別機３０７は、搬送コンベヤ３０５の下流端部の上方に設けられ、下方に向けて磁力を発生させるように構成されている。第１選別機３０７は、搬送コンベヤ３０５上の破砕物のうちの鉄分（破砕鉄）を磁力によって吸引し、第１シュート３０９を介して第１バンカ３１１に破砕鉄を貯留させる。鉄分を含まない残りの破砕物は、第２シュート３１０を介して第２選別機３０８に送られる。

第２選別機３０８は、長手方向に沿った回転軸を有するドラム（図示せず）を備え、長手方向一端部に設けられた投入口から破砕物がドラム内部に投入されるように構成されている。このドラムの円筒面には複数の孔が開口されている。複数の孔は、１または複数種類の口径を含んでいる。例えばドラムの円筒面に開口された複数の孔が２種類の口径を有する場合、ドラムの投入口に近い側の孔は口径が小さく、ドラムの投入口に遠い側（長手方向他端部に設けられた排出口に近い側）の孔は口径が大きくなっている。第２選別機３０８は、ドラムが回転軸回りに回転することでドラム内に投入された破砕物をふるいにかけ、破砕物の粒度（粒径）に応じて破砕物を選別する。

ドラムに設けられた小さい孔からドラム外に排出された破砕物は、不燃物として第２バンカ３１２に貯留される。ドラムに設けられた大きい孔からドラム外に排出された破砕物は、アルミ選別機（図示せず）で磁力を用いて破砕アルミとその他の残留物とに選別される。破砕アルミは、第３バンカ３１３に貯留される。何れの孔にも通らなかった残留物は、第２選別機３０８の長手方向他端部に設けられた排出口から排出され、排出コンベヤ３１４を介して焼却設備２の貯留槽２０９へ可燃物として送られる。同様に、アルミ選別機の残留物も、排出コンベヤ３１４を介して貯留槽２０９へ送られる。

なお、図示しないが、選別装置３０６の各所には選別用の送風機による風力選別が行われる。選別用の送風機は、第１選別機３０７および第２選別機３０８の各排出経路に選別用空気を送り、各選別機３０７，３０８から排出された不燃物、破砕鉄または破砕アルミ等に纏わり付いた可燃物等を吹き飛ばす。選別用の送風機の送風方向下流側にはサイクロン装置およびバグフィルタ等（何れも図示せず）が設けられ、選別用空気に含まれる可燃物等がサイクロン装置およびバグフィルタ等により除去された後、選別用空気が大気に放出される。

破砕設備３は、破砕機３１および供給装置３２を含む破砕設備３の各機器３ａの制御を行う第２制御装置３４を備えている。第２制御装置３４は、破砕設備３の中央制御室等に配置された一または複数の制御装置から構成される。第２制御装置３４も、第１制御装置２４と同様に、演算部、記憶部、通信部等（何れも図示せず）を備え、破砕設備３の各機器３ａに設けられたセンサ等（図示せず）からの検出値が入力され、当該検出値または作業員により入力された操作指令に基づいて破砕設備３の各機器３ａに制御信号を出力する。

焼却設備２の発電機２２で発電される電力は、第１送電ライン２３を介して焼却設備２の各機器２ａに送電される。さらに、焼却設備２の発電機２２で発電される電力は、第１送電ライン２３から分岐した第２送電ライン３３を介して破砕設備３の各機器３ａにも送電される。各設備２，３の各機器２ａ，３ａは、発電機２２で発電される電力を電源とすることにより稼働する。なお、図１においては、第１制御装置２４、第２制御装置３４、後述する、第１消費電力量計測器２５、第２消費電力量計測器３５、および、発電電力量計測器２６が各設備２，３の各機器２ａ，３ａの外部に存在するように示されているが、これらの機器も発電機２２から供給される電力により稼働し得る。

第１および第２送電ライン２３，３３は、外部の商用電力系統４に接続されている外部電力ライン４１に接続可能に構成されている。これにより、商用電力系統４から供給される電力（外部電力）を各設備２，３の各機器２ａ，３ａに供給する（買電する）ことが可能である。また、複合処理施設１は、外部電力ライン４１を介して発電機２２で発電される電力を商用電力系統４に供給する（電力会社等に売電する）ことも可能である。

発電機２２と各送電ライン２３，３３との間には、発電電力量計測器２６が設けられる。発電電力量計測器２６は、発電機２２で発電される電力量である発電電力量Ｗｇを計測する。計測された発電電力量Ｗｇの情報は、破砕設備３の第２制御装置３４へ送られる。

また、焼却設備２には、焼却設備２（の各機器２ａ）で消費される電力量である第１消費電力量Ｗｃ１を計測する第１消費電力量計測器２５が設けられる。同様に、破砕設備３には、破砕設備３（の各機器３ａ）で消費される電力量である第２消費電力量Ｗｃ２を計測する第２消費電力量計測器３５が設けられる。第１消費電力量Ｗｃ１および第２消費電力量Ｗｃ２の合計が複合処理施設１で消費される消費電力量Ｗｃとなる。各消費電力量計測器２５，３５で計測された各消費電力量Ｗｃ１，Ｗｃ２の情報は、破砕設備３の第２制御装置３４へ送られる。

なお、第１消費電力量計測器２５で計測された第１消費電力量Ｗｃ１の情報および発電電力量計測器２６で計測された発電電力量Ｗｇの情報は、焼却設備２の第１制御装置２４にも送られ得る。

第２制御装置３４は、発電電力量Ｗｇから消費電力量Ｗｃを引いた余剰電力量Ｗｓを算出する。より具体的には、第２制御装置３４は、（発電電力量Ｗｇ）－｛（第１消費電力量Ｗｃ１）＋（第２消費電力量Ｗｃ２）｝を計算する。本実施の形態において、余剰電力量Ｗｓは、売電量に等しい。余剰電力量Ｗｓが負の値になると、買電状態となる。第２制御装置３４は、算出された余剰電力量Ｗｓの時間的変化を監視する。

第２制御装置３４は、余剰電力量Ｗｓが所定の第１しきい値Ｗ１以下になった場合に、破砕機３１に第２種廃棄物を供給する供給速度Ｖが遅くなるように供給装置３２を制御する。以下、本明細書において、第１供給装置３２ａの供給速度を第１供給速度Ｖ１とし、第２供給装置３２ｂの供給速度を第２供給速度Ｖ２とする。本実施の形態における制御対象は、第１供給装置３２ａの第１供給速度Ｖ１および第２供給装置３２ｂの第２供給速度Ｖ２である。

図４は、本実施の形態における余剰電力量の時間的変化およびそれに応じて制御される供給速度の時間的変化の一例を示すグラフである。図４における上から１番目のグラフが余剰電力量Ｗｓの時間的変化を示す（縦軸を余剰電力量Ｗｓとし、横軸を時間ｔとする）グラフであり、２番目のグラフが第２供給装置３２ｂの第２供給速度Ｖ２の時間的変化を示す（縦軸を第２供給速度Ｖ２とし、横軸を時間ｔとする）グラフであり、３番目のグラフが第１供給装置３２ａの第１供給速度Ｖ１の時間的変化を示す（縦軸を第１供給速度Ｖ１とし、横軸を時間ｔとする）グラフである。

本実施の形態において、第２制御装置３４は、余剰電力量Ｗｓが第１しきい値Ｗ１より大きい場合に、第２供給装置３２ｂに対して第２供給速度Ｖ２を遅くする制御を行わない。これにより、第２供給装置３２ｂは、第２供給速度Ｖ２として予め設定された第１速度Ｖａで稼働する。第１速度Ｖａは、例えば第２供給速度Ｖ２の定格（最大）速度等に設定される。

第２制御装置３４は、余剰電力量Ｗｓが第１しきい値Ｗ１以下になった場合に、第２供給速度Ｖ２を第１上限値Ｖａより低い第２速度Ｖｂに設定し、当該第２速度Ｖｂとなるように第２供給装置３２ｂを制御する。第１上限値Ｖａは、例えば第２供給速度Ｖ２の定格（最大）速度等に設定される。

同様に、余剰電力量Ｗｓが第１しきい値Ｗ１より小さい所定の第２しきい値Ｗ２以下になった場合に、第２制御装置３４は、第２供給速度Ｖ２を第２速度Ｖｂより低い第３速度Ｖｃに設定し、当該第３速度Ｖｃとなるように第２供給装置３２ｂを制御する。さらに、余剰電力量Ｗｓが第２しきい値Ｗ２より小さい所定の第３しきい値Ｗ３以下になった場合に、第２制御装置３４は、第２供給速度Ｖ２を第３速度Ｖｃより低い第４速度Ｖｄに設定し、当該第４速度Ｖｄとなるように第２供給装置３２ｂを制御する。なお、例えば第４速度Ｖｄを０としてもよい。この場合、第２制御装置３４は、第２供給装置３２ｂの動作を停止させる制御を行う。

図４の例においては、時刻ｔ１において余剰電力量Ｗｓが第１しきい値Ｗ１以下となることにより、第２供給速度Ｖ２が第１速度Ｖａから第２速度Ｖｂ（＜Ｖａ）に設定される。また、時刻ｔ２において余剰電力量Ｗｓが第２しきい値Ｗ２以下となることにより、第２供給速度Ｖ２が第２速度Ｖｂから第３速度Ｖｃ（＜Ｖｂ）に設定される。

ここで、第１種廃棄物の単位量あたりの発熱量は、第１種廃棄物の状態が湿度や気温等により変化するため、季節、時間等により変化する。例えば、第１種廃棄物が焼却処理されることによる単位量あたりの発熱量は、夏季において廃棄物に含まれる水分量が多くなるため、小さくなる。また、第１種廃棄物の貯留槽９への搬入量は、その時々で変化する。

一方、焼却設備２における第１種廃棄物の焼却処理には運用上の制約がある。例えば、焼却炉２１の単位時間あたりの焼却量の上下限値、貯留槽９の容量の上下限値、焼却炉２１または発電機２２の停止期間（メンテナンス期間）、および、焼却炉２１の連続稼働期間の上限値等がある。

焼却量の上限値および貯留槽９の容量の上限値は、焼却設備２の性能上限を示す値として焼却設備２毎に予め決定されている。焼却量の下限値および貯留槽９の容量の下限値は、焼却炉２１が第１種廃棄物の焼却処理を継続的に行うために最低限必要な値として焼却設備２毎に予め決定されている。焼却炉２１の停止期間は、焼却炉２１のメンテナンス上の制約として、例えば１年にＸ回、１回あたりＹ日停止等のように定められている。発電機２２の停止期間についても同様である。焼却炉２１の連続稼働期間は、焼却炉２１の能力維持のために予め定められている。

複数の焼却炉２１ａ，２１ｂを備えた焼却設備２において、一の焼却炉２１の停止期間は、他の焼却炉２１の稼働期間に行われる。また、貯留槽９に貯留される第１種廃棄物の容量が少なくなると、複数の焼却炉２１ａ，２１ｂのうちの一部の焼却炉が停止される。したがって、図１のような２つの焼却炉２１ａ，２１ｂを備えた焼却設備２において、第１焼却炉２１ａの停止期間中は、第２焼却炉２１ｂのみが稼働（一炉運転）することになる。同様に、第２焼却炉２１ｂの停止期間中は、第１焼却炉２１ａのみが稼働する。

このような一炉運転時においては、２つの焼却炉２１ａ，２１ｂがともに稼働している場合に比べて、発電機２２の発電量が大きく減少する。また、上記のように第１種廃棄物の状態および／または第１種廃棄物の貯留槽９への搬入量に応じて発電機２２の発電量は変動し得る。

上記構成によれば、発電機２２で発電される電力量（発電電力量Ｗｇ）から複合処理施設１で消費される電力量（消費電力量Ｗｃ）を引いた余剰電力量Ｗｓが算出される。この余剰電力量Ｗｓが所定の第１しきい値Ｗ１以下になった場合、破砕設備３の第２破砕機３１ｂに供給される第２種廃棄物の第２供給速度Ｖ２が低減される。これにより、第２破砕機３１ｂの処理負荷が低減するため、第２破砕機３１ｂで消費される電力量が低下する。このように、余剰電力量Ｗｓがある程度少なくなった場合に、複合処理施設１のうちの破砕設備３で電力変動の比較的大きい第２破砕機３１ｂの処理負荷を自動的に低減させることにより、発電機２２における発電量が変動しても、消費電力量Ｗｃが発電電力量Ｗｇを上回ることを抑制することができる。

特に、高速破砕機である第２破砕機３１ｂは、衝撃破砕を行うため、第１破砕機３１ａに比べ、第２種廃棄物の性状、供給量等の変動に伴う処理負荷の変動（すなわち、消費電力量の変動）が比較的大きい。このため、消費電力量Ｗｃを抑制するための制御対象として、第２供給速度Ｖ２が用いられることにより、発電電力量Ｗｇの低下に伴って第２破砕機３１ｂへの第２種廃棄物の供給量が低減する。これにより、第２破砕機３１ｂの処理負荷が低減され、複合処理施設１全体の消費電力量Ｗｃを効果的に抑制することができる。

以上のように、上記構成によれば、余剰電力量Ｗｓが負の値になることが事前に防止されるため、不意の買電が生じることを防止することができ、発電機２２で発電される電力のうちの余剰電力を安定的に売電することができる。したがって、複合処理施設１の運用コストの低減および運用の高効率化を図ることができる。

また、発電電力量Ｗｇが低下した場合に、焼却設備２の作業員が破砕設備３の作業員に発電電力Ｗｇが低下した旨の連絡をする必要がなくなり、破砕設備３の作業員も発電電力量Ｗｇの低下に伴って供給装置３２の供給速度を遅くする手動変更操作を行う必要がなくなる。したがって、上記構成によれば、複合処理施設１の作業員の負担を減らすことができる。そのうえ、作業員の感覚的な手動変更操作に頼ることなく、発電電力量Ｗｇに応じた適切な供給速度の調整を自動的に行うことができる。

また、メンテナンスまたは焼却設備２で焼却する第１種廃棄物の量の変化等で複数の焼却炉２１のうちの一部の焼却炉を停止させた場合でも、複合処理施設１の稼働を継続しながら発電を行うことで、消費電力量が発電電力量を上回ることを抑制することができる。したがって、複数の焼却炉２１を有する複合処理施設１の柔軟な運用を行うことができる。

また、上記構成によれば、複数のしきい値Ｗ１～Ｗ３を設定し、それに応じて第２供給速度Ｖ２を変更することにより、第２破砕機３１ｂの処理負荷を余剰電力量Ｗｃの減少に伴って段階的に低減することができる。したがって、破砕設備３における処理能力を最大限確保しつつ消費電力量Ｗｃが発電電力量Ｗｇを上回ることを抑制することができる。

本実施の形態において、第２制御装置３４は、余剰電力量Ｗｓが第１しきい値Ｗ１以下になってから再び第１しきい値Ｗ１より大きくなるまでの間、第２供給速度Ｖ２を遅くする（Ｖ２＝Ｖｂとする）制御を継続する。さらに、第２制御装置３４は、余剰電力量Ｗｓが第１しきい値Ｗ１より大きくなった状態が所定の時間（遅延時間Ｔｄの間）継続した場合に、第２供給速度Ｖ２を遅くする制御を解除する（Ｖ２＝Ｖａとなる）。

図４の例においては、時刻ｔ２において余剰電力量Ｗｓが第２しきい値Ｗ２以下になった後、時刻ｔ３において再び余剰電力量Ｗｓが第１しきい値Ｗ１より大きくなっている。時刻ｔ３から遅延時間Ｔｄ経過後の時刻ｔ４までの間、余剰電力量Ｗｓが第１しきい値Ｗ１より大きい状態が継続することにより、第２供給速度Ｖ２が第３速度Ｖｃから第１速度Ｖａに復帰する。

これによれば、余剰電力量Ｗｓが第１しきい値Ｗ１以下になった後は、再び第１しきい値Ｗ１より大きい状態が所定の時間継続する（第１しきい値Ｗ１より大きくなってから遅延時間Ｔｄが経過する）まで、第２供給速度Ｖ２が元に戻らない。発電電力量Ｗｇが消費電力量Ｗｃを上回る状態が安定してから第２供給速度Ｖ２を元に戻す復帰制御を行うことで、第２供給速度Ｖ２を元に戻すことによる消費電力量Ｗｃの増大により、消費電力量Ｗｃが発電電力量Ｗｇを上回ってしまう状態となることを防止することができる。これにより、頻繁に第２供給速度Ｖ２が変化するのを防止することができる。

なお、余剰電力量Ｗｓが第３しきい値Ｗ３以下になった場合に、第２供給装置３２ｂの動作を停止させる制御が行われる場合には、第２供給装置３２ｂの動作停止後は、余剰電力量Ｗｓが第１しきい値Ｗ１より大きくなるか否かによらず第２供給速度Ｖ２の復帰制御を行わないようにしてもよい。この場合には、第２供給装置３２ｂにおいて別途再起動が必要とされてもよい。

さらに、本実施の形態において、第２制御装置３４は、図４に示すように、第２供給装置３２ｂにおける第２供給速度Ｖ２の制御に追従するように、第１供給装置３２ａにおける第１供給速度Ｖ１を制御する。第１供給速度Ｖ１の第１速度Ｖｅ、第２速度Ｖｆおよび第３速度Ｖｇは、それぞれ、第２供給速度Ｖ２の第１速度Ｖａ、第２速度Ｖｂおよび第３速度Ｖｃに対応する。

第２供給装置３２ｂにおける第２供給速度Ｖ２が遅くなるように制御するときに、第１供給速度Ｖ１を第１速度Ｖｅのまま維持した場合、第１破砕機３１ａにおける第２種廃棄物の処理量が変化しないため、第２供給装置３２ｂに搬送される第２種廃棄物の量（単位長さ当たりの量）が増加する可能性がある。このような場合、破砕設備３によっては第２破砕機３１ｂにおける処理負荷が増大し、過負荷の状態になるおそれがある。

これに対し、本実施の形態によれば、第２供給速度Ｖ２が遅くなるのに伴って第１供給速度Ｖ１も遅くなるため、第２供給装置３２ｂに流れる第２種廃棄物の量（単位長さ当たりの量）を均等にすることができる。

なお、本実施の形態においては、第１供給速度Ｖ１を第２供給速度Ｖ２と同じように制御する例を示しているが、両者の制御タイミングを完全に一致させなくてもよい。例えば、一方の供給速度の変更タイミングから遅れて他方の供給速度を変更してもよい。また、例えば、第２供給速度Ｖ２に対しては上記のように複数段（第１速度Ｖａ～第４速度Ｖｄの４段階）に段階的に遅くする制御を行う一方で、第１供給速度Ｖ１に対してはそれより少ない段数（第１速度Ｖｅ～第２速度Ｖｆの２段階）で遅くする制御を行ってもよい。

また、本実施の形態においては、各供給装置３２ａ，３２ｂにおける供給速度Ｖ１，Ｖ２が、作業員の手動変更操作により変更可能に構成されている。余剰電力量Ｗｓが第１しきい値Ｗ１より大きい場合、手動変更操作を行うことにより、供給速度Ｖ１，Ｖ２を自由に変更することができる。余剰電力量Ｗｓが第１しきい値Ｗ１以下となった場合、手動変更操作を行うことにより、そのときに設定されている供給速度Ｖ１，Ｖ２より各速度を遅くするような供給速度Ｖ１，Ｖ２の変更操作が許容される。

すなわち、余剰電力量Ｗｓが第１しきい値Ｗ１より大きい場合、第２供給速度Ｖ２の手動変更操作によって、第１速度Ｖａより大きく設定することもできるし、第１速度Ｖａ以下に設定することもできる。また、余剰電力量Ｗｓが第１しきい値Ｗ１以下になった場合、第２供給速度Ｖ２の手動変更操作における変更可能範囲は、第２速度Ｖｂ以下に設定される。また、余剰電力量Ｗｓが第２しきい値Ｗ２以下になった場合、第２供給速度Ｖ２の手動変更操作における変更可能範囲は、第３速度Ｖｃ以下に設定される。第１供給速度Ｖ１についても同様に設定可能である。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更、修正が可能である。

例えば、上記実施の形態では、余剰電力量Ｗｓに応じて第２供給速度Ｖ２自体を低減させる制御を行う態様について説明したが、これに代えて、第２供給速度Ｖ２の制御範囲を低減させる制御を行ってもよい。すなわち、第２制御装置３４は、余剰電力量Ｗｓが第１しきい値Ｗ１以下になった場合には、第２供給速度Ｖ２が許容される速度範囲の上限値または中央値を第１しきい値Ｗ１より大きい場合における速度範囲の上限値または中央値よりも小さい値に設定してもよい。また、第２制御装置３４は、余剰電力量Ｗｓに応じて速度範囲全体（上限値および下限値）を変更するように制御してもよい。

また、上記実施の形態では、余剰電力量Ｗｓが第１しきい値Ｗ１より大きいか否かにかかわらず、第２供給速度Ｖ２の手動変更操作を許容する態様について説明したが、これに限られない。

例えば、第２制御装置３４は、余剰電力量Ｗｓが第１しきい値Ｗ１より大きい場合にのみ、第２供給速度Ｖ２の手動変更操作を許容し、余剰電力量Ｗｓが第１しきい値Ｗ１以下になった場合には、手動変更操作を禁止してもよい。すなわち、図４の例において、時刻ｔ１～ｔ４までは第２供給速度Ｖ２が第１速度Ｖａより低い第２速度Ｖｂまたは第３速度Ｖｃに固定されてもよい。また、余剰電力量Ｗｓが第１しきい値Ｗ１より大きいか否かにかかわらず手動変更操作を行うことができない態様に対しても上記実施の形態は適用可能である。

また、上記実施の形態においては、余剰電力量Ｗｓが第１しきい値Ｗ１以下となった場合、複数のしきい値Ｗ１～Ｗ３を用いて段階的に第２供給速度Ｖ２を遅くする制御を行う態様を例示したが、これに限られない。例えば、第２制御装置３４は、余剰電力量Ｗｓが第１しきい値Ｗ１以下になった場合、余剰電力量Ｗｓの変化に追従するように第２供給速度Ｖ２を変化させてもよい。

また、上記実施の形態においては、第２制御装置３４が余剰電力量Ｗｓを算出し、余剰電力量Ｗｓの変化に応じて第２供給装置３２ｂの第２供給速度Ｖ２を制御し、それに追従するように第１供給装置３２ａの第１供給速度Ｖ１を制御する態様を説明したが、これに限られない。例えば、第１供給速度Ｖ１および第２供給速度Ｖ２のうちの第２供給速度Ｖ２のみを制御してもよいし、第１供給速度Ｖ１のみを制御してもよい。

また、上記実施の形態においては、破砕設備３の制御装置である第２制御装置３４が余剰電力量Ｗｓの変化に対する供給速度の制御を行う制御装置として機能する態様を例示したが、焼却設備２の制御装置である第１制御装置２４が上記機能を発揮してもよい。また、第１制御装置２４および第２制御装置３４を統括する上位の制御装置を設け、当該上位の制御装置が上記機能を発揮するように構成してもよい。

また、第１制御装置２４と第２制御装置３４とが協働することにより、上記機能を発揮してもよい。例えば、第１制御装置２４が余剰電力量Ｗｓを算出し、第１しきい値Ｗ１との比較を行い、余剰電力量Ｗｓが第１しきい値Ｗ１以下である場合に、供給装置３２における供給速度を遅くする制御を開始する命令を第２制御装置３４に送信してもよい。第２制御装置３４は、当該命令を受信することにより供給装置３２における供給速度を遅くする制御を実行してもよい。

また、上記実施の形態においては、余剰電力量Ｗｓが第１しきい値Ｗ１以下になった後は、再び第１しきい値Ｗ１より大きい状態が所定の時間継続する（第１しきい値Ｗ１より大きくなってから遅延時間Ｔｄが経過する）まで第２供給速度Ｖ２の復帰制御を行わない態様について説明したが、これに限られず、すぐに復帰制御を行ってもよい（遅延時間Ｔｄ＝０としてもよい）。

また、上記実施の形態においては、余剰電力量Ｗｓが第２しきい値Ｗ２以下になった後、余剰電力量Ｗｓが第２しきい値Ｗ２より大きくなっても第１しきい値Ｗ１以下である限り、第２供給速度Ｖ２の復帰制御は行われない。すなわち、第３速度Ｖｃでの制御が維持される。しかし、本態様に代えて、例えば、余剰電力量Ｗｓが第２しきい値Ｗ２以下になった後、余剰電力量Ｗｓが第２しきい値Ｗ２より大きくなった状態が所定の時間継続した場合には第２速度Ｖｂでの制御に変更されてもよい。すなわち、第２供給速度Ｖ２の復帰制御が段階的に行われてもよい。

また、上記実施の形態においては、ストーカ式の焼却炉２１を有する焼却設備２を例示したが、焼却炉２１において廃棄物を焼却処理する際に発生する水蒸気を用いて発電を行う発電機２２を備えた焼却設備２であれば、これに限られない。例えば、上記実施の形態を、流動層式の焼却炉を有する焼却設備を含む複合処理施設に適用することも可能である。

また、上記実施の形態においては、２つの焼却炉２１ａ，２１ｂが設けられた焼却設備２を例示したが、焼却炉の数は、これに限られない。例えば、焼却設備２は、１つの焼却炉を有していてもよいし、３つ以上の焼却炉を有していてもよい。また、３つ以上の焼却炉を有している場合において、第１種廃棄物の量に応じて第１種廃棄物の焼却に用いる焼却炉の数を変更する際には、そのうちの少なくとも１つを停止または稼働させる。また、第１種廃棄物の量に応じて稼働する焼却炉の数を段階的に変更してもよい。

また、上記実施の形態においては、破砕設備３として選別装置３０６を備えた設備を例示したが、破砕設備３には、選別装置３０６を含まず、破砕機３１を用いた破砕処理を主に行う中間処理設備が含まれる。

本発明は、発電が可能な焼却設備と破砕設備とを備えた複合処理施設において、消費電力量が発電電力量を上回ることを抑制するために有用である。

１ 複合処理施設
２ 焼却設備
３ 破砕設備
２１，２１ａ，２１ｂ 焼却炉
２２ 発電機
２５ 第１消費電力量計測器（消費電力量計測器）
２６ 発電電力計測器
３１，３１ａ，３１ｂ 破砕機
３２，３２ａ，３２ｂ 供給装置
３４ 第２制御装置（制御装置）
３５ 第２消費電力量計測器（消費電力量計測器）

Claims (6)

1. 第１種廃棄物を焼却するための焼却炉と、前記焼却炉において前記第１種廃棄物を焼却処理する際に発生する排熱によって生じた蒸気を用いて発電を行う発電機と、を備えた焼却設備と、
   第２種廃棄物から資源物を回収するために、前記第２種廃棄物を破砕するための破砕機と、前記破砕機に前記第２種廃棄物を供給する供給装置と、を備えた破砕設備と、
   前記焼却設備および前記破砕設備で消費される電力量である消費電力量を計測する消費電力量計測器と、
   前記発電機で発電される電力量である発電電力量を計測する発電電力量計測器と、
   制御装置と、を備え、
   前記焼却設備は、予め定められた運用上の制約に基づいて制御され、
   前記焼却設備および前記破砕設備は、前記発電機で発電される電力によって稼働可能に構成され、
   前記制御装置は、前記発電電力量から前記消費電力量を引いた余剰電力量を算出し、前記余剰電力量が所定の第１しきい値以下になった場合に、前記破砕機に前記第２種廃棄物を供給する供給速度が遅くなるように前記供給装置を制御する、複合処理施設。
2. 前記制御装置は、
   前記余剰電力量が前記第１しきい値以下になった場合に、前記供給速度が所定の第１速度より低い第２速度となるように前記供給装置を制御し、
   前記余剰電力量が前記第１しきい値より小さい所定の第２しきい値以下になった場合に、前記供給速度が前記第２速度より低い第３速度となるように前記供給装置を制御する、請求項１に記載の複合処理施設。
3. 前記制御装置は、
   前記余剰電力量が前記第１しきい値以下になってから再び前記第１しきい値より大きくなるまでの間、前記供給速度を遅くする制御を継続し、
   前記余剰電力量が前記第１しきい値より大きくなった状態が所定の時間継続した場合に、前記供給速度を遅くする制御を解除する、請求項１または２に記載の複合処理施設。
4. 前記破砕機は、第１破砕機および第２破砕機を含み、
   前記供給装置は、前記第１破砕機に、前記第２種廃棄物を供給する第１供給装置と、前記第２破砕機に、前記第１破砕機によって破砕された前記第２種廃棄物を供給する第２供給装置と、を含み、
   前記制御装置は、前記余剰電力量が前記第１しきい値以下になった場合に、前記第１供給装置および前記第２供給装置のうちの少なくとも一方の前記供給速度を遅くするように制御する、請求項１から３の何れかに記載の複合処理施設。
5. 前記焼却設備は、前記焼却炉を複数備え、前記第１種廃棄物の量に応じて前記第１種廃棄物の焼却に用いる前記複数の焼却炉の数が変更される、請求項１から４の何れかに記載の複合処理施設。
6. 前記焼却設備は、前記発電機で発電される電力のうちの余剰電力を前記複合処理施設外に送電可能に構成される、請求項１から５の何れかに記載の複合処理施設。

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