JP7305091B2 - 焼却設備制御装置、焼却設備制御方法、及びプログラム - Google Patents

焼却設備制御装置、焼却設備制御方法、及びプログラム Download PDF

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本発明は、焼却設備制御装置、焼却設備制御方法、及びプログラムに関する。
従来、焼却設備に含まれる集塵機に関して、当該集塵機へ流入する排ガスの入口温度は、低温である方が集塵効率やダイオキシン類の除去効率が高まることが知られている。そのため、集塵機へ流入する排ガスの入口温度を下げる技術が各種提案されている。
例えば、下記特許文献１には、集塵機から出る排ガスを利用して、集塵機へ流入する排ガスの入口温度を下げる技術が開示されている。具体的に、特許文献１の技術では、バグフィルタ（集塵機）から出た排ガスと、ボイラから出た排ガスとの熱交換が熱交換器にて行われている。熱交換器から出た排ガスは、熱交換器の後段に置かれた空気冷却器にて、さらに冷却されてから集塵機へ入る。
特開平１１－２４８１４２号公報
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、熱交換器出口温度が成り行きとなり、集塵機の耐熱温度を維持するために排ガスを冷却する冷却器が必要であり、冷却器における冷却制御によって集塵機入口温度を制御する必要がある。また、集塵機から出る排ガスの全てが熱交換器へ流入する構成となっているため、熱交換器において、集塵機から出た排ガスが、ボイラから出た排ガスから必要以上に熱を回収する恐れがある。この場合、後段での廃熱が増加し、系全体での熱効率を下げることになる。
上述の課題を鑑み、本発明の目的は、冷却器を小型化又は省略し、且つ、集塵機の入口における排ガス入口温度を目標温度となるようにしつつ排ガスの熱を回収することが可能な焼却設備制御装置、焼却設備制御方法、及びプログラムを提供することにある。
上述の課題を解決するために、本発明の一態様に係る焼却設備制御装置は、焼却炉から排出される高温の排ガスが通り、前記高温の排ガスによる再加熱を行う熱交換器と、前記熱交換器から排出される排ガスが流入するボイラと、前記ボイラから排出される排ガスの除塵を行う集塵機と、前記集塵機から排出される排ガスが再加熱される前記熱交換器を、前記集塵機から排出される排ガスがバイパスするバイパス経路と、を備える焼却設備における焼却設備制御装置であって、前記バイパス経路を流れる排ガスのバイパス流量を制御する第１制御部と、前記ボイラが前記熱交換器から排出される排ガスから抽熱する抽熱量を制御する第２制御部と、を備え、前記第１制御部は、前記ボイラにて抽熱された排ガスが流入する前記集塵機の入口における排ガス入口温度が第１温度以上である場合に、前記バイパス流量を減少させ、前記第２制御部は、前記排ガス入口温度が前記第１温度よりも高い第２温度以上である場合に、前記抽熱量を増加させる。
本発明の一態様に係る焼却設備制御方法は、焼却炉から排出される高温の排ガスが通り、前記高温の排ガスによる再加熱を行う熱交換器と、前記熱交換器から排出される排ガスが流入するボイラと、前記ボイラから排出される排ガスの除塵を行う集塵機と、前記集塵機から排出される排ガスが再加熱される前記熱交換器を、前記集塵機から排出される排ガスがバイパスするバイパス経路と、を備える焼却設備における焼却設備制御方法であって、第１制御部が、前記バイパス経路を流れる排ガスのバイパス流量を制御することと、第２制御部が、前記ボイラが前記熱交換器から排出される排ガスから抽熱する抽熱量を制御することと、を含み、前記第１制御部は、前記ボイラにて抽熱された排ガスが流入する前記集塵機の入口における排ガス入口温度が第１温度以上である場合に、前記バイパス流量を減少させ、前記第２制御部は、前記排ガス入口温度が前記第１温度よりも高い第２温度以上である場合に、前記抽熱量を増加させる。
本発明の一態様に係るプログラムは、焼却炉から排出される高温の排ガスが通り、前記高温の排ガスによる再加熱を行う熱交換器と、前記熱交換器から排出される排ガスが流入するボイラと、前記ボイラから排出される排ガスの除塵を行う集塵機と、前記集塵機から排出される排ガスが再加熱される前記熱交換器を、前記集塵機から排出される排ガスがバイパスするバイパス経路と、を備える焼却設備におけるプログラムであって、コンピュータを、前記バイパス経路を流れる排ガスのバイパス流量を制御する第１制御部と、前記ボイラが前記熱交換器から排出される排ガスから抽熱する抽熱量を制御する第２制御部と、として機能させ、前記第１制御部は、前記ボイラにて抽熱された排ガスが流入する前記集塵機の入口における排ガス入口温度が第１温度以上である場合に、前記バイパス流量を減少させ、前記第２制御部は、前記排ガス入口温度が前記第１温度よりも高い第２温度以上である場合に、前記抽熱量を増加させる。
本発明によれば、冷却器を小型化又は省略し、且つ、集塵機の入口における排ガス入口温度を目標温度となるようにしつつ排ガスの熱を回収することができる。
本発明の一実施形態に係る焼却設備の構成の一例を示す図である。 同実施形態に係る第１制御処理と集塵機の排ガス入口温度ＰＶ１との関係の一例を示す図である。 同実施形態に係る集塵機の排ガス入口温度と、ボイラの熱媒体の出口温度と、熱媒体の循環量との関係の一例を示す図である。 同実施形態に係る焼却設備制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 同実施形態に係る焼却設備制御装置における処理の流れの一例を示すフローチャートである。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
本発明は、焼却設備に含まれる装置にて実行される処理を制御する焼却設備制御装置に関する。本実施形態における焼却設備は、例えば、下水処理にて発生する下水汚泥の焼却処理を行う設備である。なお、焼却設備は、かかる例に限定されない。
＜１．焼却設備の構成＞
まず、図１～図３を参照して、本実施形態に係る焼却設備の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る焼却設備１の構成の一例を示す図である。
図１に示すように、焼却設備１は、脱水機２、焼却炉３、熱交換器４、ボイラ５ａ、ボイラ５ｂ、発電機６ａ、発電機６ｂ、集塵機７、ＴＩ（Temperature Indication）８、焼却設備制御装置１０、ＴＩＣ（Temperature Indication Controller）１１、ＴＩＣ１２、ＴＩＣ１３、ＴＩＣ１４、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）１５、バイパス弁２１、過給機２２、バイパス弁２３、ＴＩＣ２４、熱媒循環ポンプ３１、ＶＶＶＦ（Variable Voltage Variable Frequency）インバータ３２、ＴＩＣ３３、ノズル４１、バルブ４２、ＴＩＣ４３、ＣＩＣ（水分計）５１を含む。なお、以下では、ＴＩＣ１１～１４、ＴＩＣ２４、ＴＩＣ３３、ＴＩＣ４３、及びＣＩＣ５１を含む総称として、「コントローラ」を用いる。
脱水機２は、焼却対象を生成する。焼却対象は、例えば、脱水汚泥である。脱水機２には、経路６０を介して、下水処理にて発生した下水汚泥が濃縮された濃縮汚泥が供給される。脱水機２は、供給された濃縮汚泥を脱水することで脱水汚泥を生成する。脱水機２により生成された脱水汚泥は、経路６１を介して、焼却炉３へ供給される。本実施形態の脱水機２は、例えば、加温脱水装置により実現される。なお、脱水機２は、かかる例に限定されない。
焼却炉３は、脱水機２が生成した脱水汚泥（焼却対象）を焼却する。焼却炉３では、脱水汚泥が焼却されることにより、排ガスが発生する。当該排ガスの温度は、８５０℃程度である。焼却炉３で発生した排ガスは、経路６２を介して、熱交換器４へ供給される。なお、焼却炉３は、内部に冷却水を噴霧可能なノズル４１が設けられている。冷却水は、経路７０を介してノズル４１から噴霧される。ノズル４１による冷却水の噴霧量は、経路７０に設けられたバルブ４２の開度に基づき制御される。
熱交換器４は、経路６２を介して焼却炉３から流入する排ガスと、経路６５を介して集塵機７から流入する排ガスとの間の熱交換を行う。経路６２から流入する排ガスは、経路６５から流入する排ガスよりも高温であるため、以下では、「高温排ガス」とも称される。一方、経路６５から流入する排ガスは、経路６２から流入する排ガスよりも低温であるため、以下では、「低温排ガス」とも称される。
高温排ガスは、熱交換器４の内部の経路７１を通って経路６３（後段の熱回収経路）へ排出される。低温排ガスは、熱交換器の内部の経路７２を通って経路６６へ排出される。熱交換では、温度が高い物体から温度が低い物体へ熱が移動し、温度が高い物体の温度が下がり、温度が低い物体の温度が上がる。そのため、熱交換器４における熱交換では、経路７１を通る高温排ガスから経路７２を通る低温排ガスへ熱が移動し、高温排ガスの温度が下がり、低温排ガスの温度が上がる。即ち、熱交換器４は、高温排ガスの冷却を行い、低温排ガスの加熱（再加熱）を行う。
熱交換の結果、高温排ガスは、６００℃程度に冷却される。熱交換器４により冷却された高温排ガスは、経路６３を介して、ボイラ５ａへ供給される。
ボイラ５ａは、経路７１から排出され、経路６３を介して熱交換器４から流入する排ガスから熱を抽熱する。本実施形態のボイラ５ａは、例えば、熱媒ボイラ又は蒸気ボイラ等により実現される。以下、ボイラ５ａが熱媒ボイラである例について説明する。なお、ボイラ５ａは、かかる例に限定されない。
ボイラ５ａは、熱媒循環ポンプ３１から供給される熱媒体（例えば熱媒油）と、経路６３を介して熱交換器４から流入する排ガスとの間の熱交換を行う。ボイラ５ａでは、熱交換器４から流入する排ガスが温度の高い物体であり、熱媒体が温度の低い物体である。よって、ボイラ５ａでは、熱交換により、温度が高い排ガスから温度が低い熱媒体へ熱が移動する。言い換えると、熱媒体が排ガスから熱を抽熱する。熱交換の結果、経路６３を介して熱交換器４から流入する排ガスは、２１０℃程度に冷却される。ボイラ５ａにより冷却された排ガスは、経路６４を介して、集塵機７へ供給される。
ボイラ５ａにおける熱交換に用いられた熱媒体は、ボイラ５ａから発電機６ａへ供給される。発電機６ａは、例えば、供給された熱媒体を用いてバイナリー発電を行う。バイナリー発電に用いられた熱媒体は、熱媒循環ポンプ３１へ供給される。熱媒循環ポンプ３１は、ボイラ５ａと発電機６ａとの間で熱媒体を循環させる。熱媒循環ポンプ３１が循環させる熱媒体の循環量は、ＶＶＶＦインバータ３２により制御される。なお、本実施形態では、ボイラ５ａにおける熱交換に用いられた熱媒体は、発電機６ａへ供給されているが、熱媒体の供給先はこれに限定されず、乾燥機などの熱利用設備に供給してもよい。
集塵機７は、経路６３を介してボイラ５ａから流入する排ガスの除塵を行う。集塵機７により除塵された排ガスは、経路６５を介して、熱交換器４へ供給される。本実施形態の集塵機７は、例えば、低温バグフィルタにより実現される。
経路６５を介して集塵機７から熱交換器４へ流入する排ガスは、熱交換器４にて、経路６２を介して焼却炉３から流入する排ガスとの熱交換に用いられる。熱交換の結果、集塵機７から流入する排ガスは、加熱（再加熱）される。熱交換器４により加熱された排ガスは、経路６６を介して、過給機２２へ供給される。なお、本実施形態では、経路６５を介して集塵機７から熱交換器４へ流入する排ガスは、熱交換器４にて、経路６２を介して焼却炉３から流入する排ガスと、併流となっているが、向流としてもよい。
過給機２２は、タービン２２ａと、タービン２２ａの回動に伴って回転するコンプレッサ２２ｂからなる。過給機２２では、経路６６を介して熱交換器４から供給される排ガスがタービン２２ａの回動に用いられる。タービン２２ａの回動に伴って、コンプレッサ２２ｂが回転を始め、圧縮空気が生成される。タービン２２ａの回動に用いられた排ガスは、経路６７を介して、ボイラ５ｂへ供給される。
ボイラ５ｂは、経路６７を介して過給機２２から流入する排ガスから熱を抽熱する。ボイラ５ｂにおける排ガスの冷却は、上述したボイラ５ａにおける排ガスの冷却と同様に実現されるため、その説明を省略する。なお、ボイラ５ｂにおける排ガスの冷却は、上述したボイラ５ａとは異なる手段により実現されてもよい。
ボイラ５ｂにおける熱交換に用いられた熱媒体は、ボイラ５ｂから発電機６ｂへ供給される。発電機６ｂにおける発電は、上述した発電機６ａにおける発電と同様に実現されるため、その説明を省略する。なお、発電機６ｂにおける発電は、上述した発電機６ａとは異なる手段により実現されてもよい。また、発電機６ａと発電機６ｂを共通とし、１つの発電機としてもよい。さらに、前述のように熱媒体の供給先は発電機に限定されず、乾燥機などの熱利用設備に供給してもよい。
バイパス経路６８は、集塵機７から排出される排ガスが熱交換器４をバイパスするための経路である。バイパス経路６８は、経路６５と経路６６とを接続するように設けられる。より具体的に、バイパス経路６８は、排ガスが熱交換器４の経路７２の入口と出口との間で、熱交換器４をバイパスできるように設けられる。集塵機７から排出される排ガスは、バイパス経路６８を介して、熱交換器４をバイパスしてもよい。この場合、集塵機７から排出される排ガスは、経路６５、バイパス経路６８、及び経路６６を介して、過給機２２へ供給される。なお、バイパス経路６８へ流入する排ガスの量は、バイパス経路６８に設けられたバイパス弁２１の開度に基づき制御される。
バイパス経路６９は、熱交換器４から排出される排ガスが過給機２２をバイパスするための経路である。バイパス経路６９は、経路６６と経路６７とを接続するように設けられる。熱交換器４から経路６６へ排出される排ガス、及び集塵機７から排出されてバイパス経路６８を介して熱交換器４をバイパスした排ガスは、バイパス経路６９を介して過給機２２をバイパスしてもよい。この場合、熱交換器４から経路６６へ排出される排ガス、及び集塵機７から排出されてバイパス経路６８を介して熱交換器４をバイパスした排ガスは、バイパス経路６９及び経路６７を介して、ボイラ５ｂへ供給される。なお、バイパス経路６９へ流入する排ガスの量は、バイパス経路６９に設けられたバイパス弁２３の開度に基づき制御される。
ＴＩ８は、集塵機７の入口において、経路６４を介してボイラ５ａから流入する排ガスの排ガス入口温度ＰＶ１を測定する。ＴＩ８は、測定した排ガス入口温度ＰＶ１をＴＩＣ１１～１４の各々へ送信する。
焼却設備制御装置１０は、ＴＩＣ１１～１４とＰＬＣ１５とを含む。焼却設備制御装置１０は、ＴＩＣ１１～１４とＰＬＣ１５による制御に基づき、焼却設備１全体の動作を制御する。
ＴＩＣ１１～１４は、ＴＩ８から受信する排ガス入口温度ＰＶ１に基づき、各々の制御対象を制御する。以下では、ＴＩＣ１１～１４の各々が排ガス入口温度ＰＶ１に基づき実行する制御処理は、「第１制御処理」とも称される。第１制御処理では、例えば、ＰＩＤ制御が行われる。ＰＩＤ制御では、ＴＩＣ１１～１４が、入力値（排ガス入口温度ＰＶ１）と設定値（開始温度ＳＶ１）との差に比例（Proportional）・積分（Integral）・微分（Derivative）を施した制御信号を出力する。ＰＬＣ１５は、ＴＩＣ１１～１４の各々から受信する制御信号に基づき、制御対象へ制御信号を送信する。制御信号には、例えば、各制御対象の制御量を示す制御値が含まれる。
本実施形態の焼却設備１では、集塵機７へ流入する排ガスの排ガス入口温度ＰＶ１の目標温度ＳＶ０が設定されている。目標温度ＳＶ０は、例えば、２１０℃である。焼却設備制御装置１０は、排ガス入口温度ＰＶ１が目標温度ＳＶ０に保たれるように、焼却設備１全体の動作を制御する。なお、排ガス入口温度ＰＶ１は、焼却炉３に投入される脱水汚泥の性状変動等により、目標温度ＳＶ０から上昇し得る。排ガス入口温度ＰＶ１が上昇した場合、焼却設備制御装置１０は、第１制御処理を実行することで、上昇した排ガス入口温度ＰＶ１を目標温度ＳＶ０まで下げる。
ここで、図２を参照して、第１制御処理の種類について説明する。図２は、本実施形態に係る第１制御処理と集塵機７の排ガス入口温度ＰＶ１との関係の一例を示す図である。図２に示すグラフは、横軸に第２制御処理の種類、縦軸に集塵機７の排ガス入口温度ＰＶ１が示されている。図２に示すように、第１制御処理には、バイパス流量制御処理、抽熱量制御処理、炉内温度制御処理、含水率制御処理がある。
バイパス流量制御処理では、バイパス経路６８を流れる排ガスの量であるバイパス流量が制御される。当該バイパス流量は、バイパス弁２１の開度の変化に伴い変化する。そのため、バイパス流量制御処理では、バイパス弁２１（制御対象）の開度が制御される。図２に示すバイパス流量制御処理のグラフの太さは、バイパス弁２１の開度を示している。グラフが太いほど開度は大きく、グラフが細いほど開度は小さい。本実施形態では、バイパス流量制御処理が開始される開始温度ＳＶ１－１（第１温度）が設定される。開始温度ＳＶ１－１は、例えば、２１０℃である。そのため、排ガス入口温度ＰＶ１が２１０℃以上になると、バイパス流量制御処理が開始される。バイパス弁２１の開度は、例えば、排ガス入口温度ＰＶ１が上昇するほど減少するように制御される。そのため、バイパス弁２１の開度は、２１０℃から徐々に減少する。この場合、バイパス弁２１の開度に応じて、バイパス流量も徐々に減少する。そして、排ガス入口温度ＰＶ１が２３０℃になると、バイパス弁２１は、全閉となる。
抽熱量制御処理では、ボイラ５ａが排ガスから抽熱する抽熱量が制御される。当該抽熱量は、ボイラ５ａを循環する熱媒体の循環量の変化に伴い変化する。そのため、抽熱量制御処理では、ボイラ５ａを循環する熱媒体の循環量を制御するＶＶＶＦインバータ３２（制御対象）の動作が制御される。図２に示す抽熱量制御処理のグラフの太さは、熱媒体の循環量を示している。グラフが太いほど熱媒体の循環量は多く、グラフが細いほど熱媒体の循環量は少ない。本実施形態では、抽熱量制御処理が開始される開始温度ＳＶ１－２（第２温度）が設定される。開始温度ＳＶ１－２は、例えば、２２０℃である。そのため、排ガス入口温度ＰＶ１が２２０℃以上になると、抽熱量制御処理が開始される。熱媒体の循環量は、例えば、排ガス入口温度ＰＶ１が上昇するほど多くなるように制御される。そのため、熱媒体の循環量は、２２０℃から徐々に多くなる。
ここで、図３を参照して、図３は、本実施形態に係る集塵機７の排ガス入口温度ＰＶ１と、ボイラ５ａの熱媒体の出口温度と、熱媒体の循環量との関係の一例を示す図である。図３に示すグラフは、横軸に集塵機７の排ガス入口温度ＰＶ１、左側の縦軸にボイラ５ａの熱媒体の出口温度、縦軸の右側に熱媒体の循環量が示されている。
図３に示すように、熱媒体の循環量は、排ガス入口温度ＰＶ１が上昇するほど増加するように制御される。一方、ボイラ５ａの熱媒体の出口温度は、排ガス入口温度ＰＶ１が上昇するほど下降している。これは、熱媒体の循環量も増加しているためである。ボイラ５ａの熱媒体の出口温度が低下すると、当該熱媒体が供給される発電機６ａにおける発電効率が低下し得る。そのため、排ガス入口温度ＰＶ１の上昇時、抽熱量制御処理が実行されると、発電効率が低下する恐れがある。そこで、本実施形態では、第１制御処理の中で抽熱量制御処理の実行順を遅らせている。例えば、抽熱量制御処理の開始温度ＳＶ１－２をバイパス流量制御処理の開始温度ＳＶ１－１よりも高く設定し、抽熱量制御処理の実行順をバイパス流量制御処理よりも遅くしている。これにより、抽熱量制御処理が実行される回数を抑え、発電効率の低下が発生する頻度も抑えることができる。
炉内温度制御処理では、焼却炉３の炉内温度が制御される。炉内温度は、焼却炉３の炉内に噴霧される冷却水の噴霧量の変化に伴い変化する。そのため、炉内温度制御処理では、焼却炉３の炉内に噴霧される冷却水の噴霧量を制御するバルブ４２（制御対象）が制御される。図２に示す炉内温度制御処理のグラフの太さは、冷却水の噴霧量を示している。グラフが太いほど冷却水の噴霧量は多く、グラフが細いほど冷却水の噴霧量は少ない。本実施形態では、炉内温度制御処理が開始される開始温度ＳＶ１－３（第３温度）が設定される。開始温度ＳＶ１－３は、例えば、２３０℃である。そのため、排ガス入口温度ＰＶ１が２３０℃以上になると、炉内温度制御処理が開始される。冷却水の噴霧量は、例えば、排ガス入口温度ＰＶ１が上昇するほど多くなるように制御される。そのため、冷却水の噴霧量は、２３０℃から徐々に多くなる。そして、排ガス入口温度ＰＶ１が２４０℃になると、冷却水の噴霧量は、最大量となる。
含水率制御処理では、脱水汚泥の含水率が制御される。含水率は、脱水汚泥を生成する脱水機２が制御する。そのため、含水率制御処理では、含水率を制御する脱水機２（制御対象）の動作が制御される。図２に示す含水率制御処理のグラフの太さは、含水率を示している。グラフが太いほど含水率は高く、グラフが細いほど含水率は低い。本実施形態では、含水率制御処理が開始される開始温度ＳＶ１－４（第４温度）が設定される。開始温度ＳＶ１－４は、例えば、２３０℃である。そのため、排ガス入口温度ＰＶ１が２３０℃以上になると、含水率制御処理が開始される。含水率は、例えば、排ガス入口温度ＰＶ１が上昇するほど増加するように制御される。そのため、含水率は、２３０℃から徐々に増加する。
なお、第１制御処理を実行しても、排ガス入口温度ＰＶ１の上昇を止めることができない場合、焼却設備１の稼働状態に異常があると判定され、焼却設備１の稼働は停止される。本実施形態では、焼却設備１の稼働が停止される温度として、開始温度ＳＶ１－５が設定される。開始温度ＳＶ１－５は、例えば、２５０℃である。そのため、排ガス入口温度ＰＶ１が２５０℃になると、焼却設備１の稼働は停止される。なお、２５０℃は、集塵機７（低温バグフィルタ）へ流入する排ガスの上限温度を考慮した温度である。
なお、本実施形態では、第１制御処理の各制御処理の開始温度は、差をつけて設定される。例えば、開始温度は、排ガス入口温度ＰＶ１の上昇に対する各制御の効果と、効果が出始めるまでの時間とを考慮して設定される。
バイパス流量制御処理は、制御開始から数分程度で排ガス入口温度ＰＶ１を下げることができ、その効果も大きい。そのため、開始温度ＳＶ１－１は、各制御処理の開始温度の中で１番低く設定される。これにより、排ガス入口温度ＰＶ１の上昇時、バイパス流量制御処理は、各制御処理の中で最初に開始される。
抽熱量制御処理は、効果は大きいが、その効果が出るまでの時間がバイパス流量制御処理よりも若干遅い。そのため、開始温度ＳＶ１－２は、各制御処理の開始温度の中で開始温度ＳＶ１－１の次に低く設定される。これにより、排ガス入口温度ＰＶ１の上昇時、抽熱量制御処理は、バイパス流量制御処理の次に開始される。
炉内温度制御処理は、各制御処理の中で効果が１番大きく、その効果が出るまでの時間も１番早い。しかしながら、焼却炉３の後段における処理への影響を考慮し、開始温度ＳＶ１－３は、各制御処理の開始温度の中で開始温度ＳＶ１－２の次に低く設定される。これにより、排ガス入口温度ＰＶ１の上昇時、炉内温度制御処理は、抽熱量制御処理の次に開始される。そのため、バイパス弁２１の制御及び抽熱量の制御による効果が弱く、排ガス入口温度ＰＶ１の上昇が継続する時、炉内温度制御処理が実行され、素早く排ガス入口温度ＰＶ１を下げることができる。
含水率制御処理は、各制御処理の中で効果が出るまでの時間が１番遅いが、焼却設備運転に係る各制御を安定化することができる。一方で、前述の炉内温度制御処理は、応答は早いが、焼却設備運転に係る各制御の変動を大きくすることがある。そのため、開始温度ＳＶ１－４は、ＳＶ１－３と同温度帯に設定される。これにより、排ガス入口温度ＰＶ１の上昇時、含水率制御処理は、炉内温度制御処理と同時期に開始され、焼却設備運転に係る各制御の変動を早期に安定化する。本実施形態では、含水率制御処理の開始温度ＳＶ１－４は、例えば、炉内温度制御処理の開始温度ＳＶ１－３と同じに設定されるが、ＳＶ１－４はＳＶ１－３より高く設定されてもよい。
ＴＩＣ１１は、例えば、バイパス流量制御処理を実行する。ＴＩＣ１１には、設定値として開始温度ＳＶ１－１が設定される。本実施形態のＴＩＣ１１は、排ガス入口温度ＰＶ１≧開始温度ＳＶ１－１となった時、バイパス流量制御処理を開始する。この時、ＴＩＣ１１は、ＰＩＤ制御により、バイパス弁２１の開度を制御する制御信号ＳＧ１－１を生成し、ＰＬＣ１５へ送信する。ＴＩＣ１１から制御信号ＳＧ１－１を受信したＰＬＣ１５は、バイパス弁２１へ制御信号ＳＧ１－３を送信する。この時、制御信号ＳＧ１－３は、制御信号ＳＧ１－１と同一の情報（例えば制御値）を含む信号であってもよいし、異なる情報を含む信号であってもよい。
ＴＩＣ１２は、例えば、抽熱量制御処理を実行する。ＴＩＣ１２には、設定値として開始温度ＳＶ１－２が設定される。本実施形態のＴＩＣ１２は、排ガス入口温度ＰＶ１≧開始温度ＳＶ１－２となった時、抽熱量制御処理を開始する。この時、ＴＩＣ１２は、ＰＩＤ制御により、ボイラ５ａを循環する熱媒体の循環量を制御する制御信号ＳＧ２－１を生成し、ＰＬＣ１５へ送信する。ＴＩＣ１２から制御信号ＳＧ２－１を受信したＰＬＣ１５は、ＶＶＶＦインバータ３２へ制御信号ＳＧ２－３を送信する。この時、制御信号ＳＧ２－３は、制御信号ＳＧ２－１と同一の情報（例えば制御値）を含む信号であってもよいし、異なる情報を含む信号であってもよい。
ＴＩＣ１３は、例えば、炉内温度制御処理を実行する。ＴＩＣ１３には、設定値として開始温度ＳＶ１－３が設定される。本実施形態のＴＩＣ１３は、排ガス入口温度ＰＶ１≧開始温度ＳＶ１－３となった時、炉内温度制御処理を開始する。この時、ＴＩＣ１３は、ＰＩＤ制御により、バルブ４２の開度を制御する制御信号ＳＧ３－１を生成し、ＰＬＣ１５へ送信する。ＴＩＣ１３から制御信号ＳＧ３－１を受信したＰＬＣ１５は、バルブ４２へ制御信号ＳＧ３－３を送信する。この時、制御信号ＳＧ３－３は、制御信号ＳＧ３－１と同一の情報（例えば制御値）を含む信号であってもよいし、異なる情報を含む信号であってもよい。
ＴＩＣ１４は、例えば、含水率制御処理を実行する。ＴＩＣ１４には、設定値として開始温度ＳＶ１－４が設定される。本実施形態のＴＩＣ１４は、排ガス入口温度ＰＶ１≧開始温度ＳＶ１－４となった時、含水率制御処理を開始する。この時、ＴＩＣ１４は、ＰＩＤ制御により、脱水機２が生成する脱水汚泥の含水率を制御する制御信号ＳＧ４－１を生成し、ＰＬＣ１５へ送信する。ＴＩＣ１４から制御信号ＳＧ４－１を受信したＰＬＣ１５は、脱水機２へ制御信号ＳＧ４－３を送信する。この時、制御信号ＳＧ４－３は、制御信号ＳＧ４－１と同一の情報（例えば制御値）を含む信号であってもよいし、異なる情報を含む信号であってもよい。
また、ＰＬＣ１５は、ＴＩＣ２４、ＴＩＣ３３、ＴＩＣ４３、及びＣＩＣ５１による制御に基づき、焼却設備１全体の動作を制御してもよい。ＴＩＣ２４、ＴＩＣ３３、ＴＩＣ４３、及びＣＩＣ５１は、各々の制御対象（第１制御処理の制御対象）に関する測定値ＰＶ２に基づき、各々の制御対象を制御する。以下では、ＴＩＣ２４、ＴＩＣ３３、ＴＩＣ４３、及びＣＩＣ５１の各々が測定値ＰＶ２に基づき実行する制御処理は、「第２制御処理」とも称される。第２制御処理では、例えば、第１制御処理と同様にＰＩＤ制御が行われる。ＰＩＤ制御では、ＴＩＣ２４、ＴＩＣ３３、ＴＩＣ４３、及びＣＩＣ５１が、入力値（測定値ＰＶ２）と設定値（目標値ＳＶ２）との差に比例（Proportional）・積分（Integral）・微分（Derivative）を施した制御信号を出力する。ＰＬＣ１５は、ＴＩＣ２４、ＴＩＣ３３、ＴＩＣ４３、及びＣＩＣ５１の各々から受信する制御信号に基づき、制御対象へ制御信号を送信する。
ＴＩＣ２４は、例えば、バイパス流量制御処理を実行する。ＴＩＣ２４には、設定値として目標値ＳＶ２－１が設定される。本実施形態のＴＩＣ２４は、経路６６を通る排ガスの温度ＰＶ２－１が目標値ＳＶ２－１となるようにバイパス流量制御処理を実行する。実行時、ＴＩＣ２４は、ＰＩＤ制御により、バイパス弁２１の開度を制御する制御信号ＳＧ１－２を生成し、ＰＬＣ１５へ送信する。ＴＩＣ２４から制御信号ＳＧ１－２を受信したＰＬＣ１５は、バイパス弁２１へ制御信号ＳＧ１－３を送信する。この時、制御信号ＳＧ１－３は、制御信号ＳＧ１－２と同一の情報（例えば制御値）を含む信号であってもよいし、異なる情報を含む信号であってもよい。また、バイパス経路６８には、パイパス流量の設定値をＰＬＣ１５へ送信する流量調節計（図示なし）が備えられてもよい。ＰＬＣ１５は、受信した設定値になるようにバイパス弁２１の開度を制御してもよい。
ＴＩＣ３３は、例えば、抽熱量制御処理を実行する。ＴＩＣ３３には、設定値として目標値ＳＶ２－２が設定される。本実施形態のＴＩＣ３３は、ボイラ５ａから発電機６ａへ流入する熱媒体の温度ＰＶ２－２が目標値ＳＶ２－２となるように抽熱量制御処理を実行する。実行時、ＴＩＣ３３は、ＰＩＤ制御により、ボイラ５ａを循環する熱媒体の循環量を制御する制御信号ＳＧ２－２を生成し、ＰＬＣ１５へ送信する。ＴＩＣ３３から制御信号ＳＧ２－２を受信したＰＬＣ１５は、ＶＶＶＦインバータ３２へ制御信号ＳＧ２－３を送信する。この時、制御信号ＳＧ２－３は、制御信号ＳＧ２－２と同一の情報（例えば制御値）を含む信号であってもよいし、異なる情報を含む信号であってもよい。
ＴＩＣ４３は、例えば、炉内温度制御処理を実行する。ＴＩＣ４３には、設定値として目標値ＳＶ２－３が設定される。本実施形態のＴＩＣ４３は、焼却炉３の炉内温度ＰＶ２－３が目標値ＳＶ２－３となるように炉内温度制御処理を実行する。実行時、ＴＩＣ４３は、ＰＩＤ制御により、バルブ４２の開度を制御する制御信号ＳＧ３－２を生成し、ＰＬＣ１５へ送信する。ＴＩＣ４３から制御信号ＳＧ３－２を受信したＰＬＣ１５は、バルブ４２へ制御信号ＳＧ３－３を送信する。この時、制御信号ＳＧ３－３は、制御信号ＳＧ３－２と同一の情報（例えば制御値）を含む信号であってもよいし、異なる情報を含む信号であってもよい。
ＣＩＣ５１は、例えば、含水率制御処理を実行する。ＣＩＣ５１には、設定値として目標値ＳＶ２－４が設定される。本実施形態のＣＩＣ５１は、経路６１を通る脱水汚泥の含水率ＰＶ２－４が目標値ＳＶ２－４となるように含水率制御処理を実行する。実行時、ＣＩＣ５１は、ＰＩＤ制御により、脱水機２が生成する脱水汚泥の含水率を制御する制御信号ＳＧ４－２を生成し、ＰＬＣ１５へ送信する。ＣＩＣ５１から制御信号ＳＧ４－２を受信したＰＬＣ１５は、脱水機２へ制御信号ＳＧ４－３を送信する。この時、制御信号ＳＧ４－３は、制御信号ＳＧ４－２と同一の情報（例えば制御値）を含む信号であってもよいし、異なる情報を含む信号であってもよい。
＜２．焼却設備制御装置の機能構成＞
以上、図１～図３を参照して、本実施形態に係る焼却設備１の構成について説明した。続いて、図４を参照して、本実施形態に係る焼却設備制御装置１０の機能構成について説明する。図４は、本発明の一実施形態に係る焼却設備制御装置１０の機能構成の一例を示すブロック図である。
図４に示すように、焼却設備制御装置１０は、バイパス流量制御部１１０（第１制御部）、抽熱量制御部１２０（第２制御部）、炉内温度制御部１３０（第３制御部）、含水率制御部１４０（第４制御部）、及び処理制御部１５０（第５制御部）を備える。
（１）バイパス流量制御部１１０
バイパス流量制御部１１０は、バイパス流量制御処理を実行する機能を有する。バイパス流量制御部１１０がバイパス流量制御処理によりバイパス弁２１の開度を制御することで、集塵機７からバイパス経路６８へ流入する排ガスの量が制御される。これにより、バイパス経路６８におけるバイパス流量が制御される。さらに、集塵機７から熱交換器４へ流入する排ガスの流入量も制御される。当該機能は、例えば、図１を参照して説明したＴＩＣ１１により実現される。
バイパス流量制御部１１０は、例えば、排ガス入口温度ＰＶ１≧開始温度ＳＶ１－１の時、バイパス流量制御処理を実行する。この時、バイパス流量制御部１１０は、排ガス入口温度ＰＶ１に基づき、バイパス弁２１の開度を減少させる。バイパス流量制御部１１０は、例えば、ＰＩＤ制御によりバイパス弁２１の開度の制御値を算出する。算出後、バイパス流量制御部１１０は、算出した制御値を含む制御信号ＳＧ１－１を生成し、処理制御部１５０へ出力する。
バイパス弁２１の開度が減少すると、バイパス経路６８におけるバイパス流入量が徐々に減少し、熱交換器４へ流入する排ガスの流入量が徐々に増加する。これにより、熱交換器４にて、低温排ガスの量が増加するため、高温排ガスから移動する熱量も増加する。よって、高温排ガスから回収される熱量が増加する。そのため、熱交換器４の経路７１から排出される高温排ガスの温度は下がる。よって、熱交換器４の後段において排出される排ガスの温度も下がり、集塵機７へ流入する排ガスの排ガス入口温度ＰＶ１も下がる。このように、バイパス流量制御部１１０は、バイパス弁２１の開度を減少させることで、集塵機７へ流入する排ガスの排ガス入口温度ＰＶ１を下げることができる。
一方、熱交換器４の経路７２から排出され、過給機２２又はバイパス経路６９を介してボイラ５ｂへ供給される排ガスの温度は徐々に上がる。そのため、ボイラ５ｂ及び発電機６ｂを循環する熱媒体の温度も上がる。これにより、当該熱媒体を用いた発電を行う発電機６ｂにおける発電量が増加する。このように、バイパス流量制御部１１０は、バイパス弁２１の開度を減少させることで、発電機６ｂにおける発電量を増加させることができる。
なお、排ガス入口温度ＰＶ１が十分に下がった場合、バイパス流量制御部１１０は、バイパス弁２１の開度を増加させてもよい。また、排ガス入口温度ＰＶ１を上昇させる場合、バイパス流量制御部１１０は、バイパス弁２１の開度を増加させてもよい。
（２）抽熱量制御部１２０
抽熱量制御部１２０は、抽熱量制御処理を実行する機能を有する。抽熱量制御部１２０は、例えば、ボイラ５ａを循環する熱媒体の循環量を制御することで、ボイラ５ａにおける排ガスに対する抽熱量を制御する。当該機能は、例えば、図１を参照して説明したＴＩＣ１２により実現される。
抽熱量制御部１２０は、例えば、排ガス入口温度ＰＶ１≧開始温度ＳＶ１－２の時、抽熱量制御処理を実行する。この時、抽熱量制御部１２０は、排ガス入口温度ＰＶ１に基づき、抽熱量を増加させる。具体的に、抽熱量制御部１２０は、熱媒ボイラであるボイラ５ａを循環する熱媒体の循環量を増加させる。抽熱量制御部１２０は、例えば、ＰＩＤ制御により熱媒体の循環量の制御値を算出する。なお、ボイラ５ａが蒸気ボイラで実現される場合、抽熱量制御部１２０は、蒸気ボイラにて抽熱された排ガスが蒸気ボイラから排出される排出口における蒸気圧力値を低下させる。算出後、抽熱量制御部１２０は、算出した制御値を含む制御信号ＳＧ２－１を生成し、処理制御部１５０へ出力する。
熱媒体の循環量の増加に伴い、ボイラ５ａにて排ガスから抽熱される抽熱量が増加する。これにより、ボイラ５ａから排出される排ガスの温度が下がる。よって、集塵機７へ流入する排ガスの排ガス入口温度ＰＶ１も下がる。このように、抽熱量制御部１２０は、ボイラ５ａを循環する熱媒体の循環量を増加させることで、集塵機７へ流入する排ガスの排ガス入口温度ＰＶ１を下げることができる。
なお、排ガス入口温度ＰＶ１が十分に下がった場合、抽熱量制御部１２０は、ボイラ５ａを循環する熱媒体の循環量を減少させてもよい。また、排ガス入口温度ＰＶ１を上昇させる場合、抽熱量制御部１２０は、ボイラ５ａを循環する熱媒体の循環量を減少させてもよい。
（３）炉内温度制御部１３０
炉内温度制御部１３０は、炉内温度制御処理を実行する機能を有する。炉内温度制御部１３０は、経路７０に設けられたバルブ４２の開度を制御することで、焼却炉３の炉内温度を制御する。当該機能は、例えば、図１を参照して説明したＴＩＣ１３により実現される。
炉内温度制御部１３０は、例えば、排ガス入口温度ＰＶ１≧開始温度ＳＶ１－３の時、炉内温度制御処理を実行する。この時、炉内温度制御部１３０は、排ガス入口温度ＰＶ１に基づき、バルブ４２の開度を増加させる。これにより、炉内温度制御部１３０は、焼却炉３の炉内に設けられたノズル４１から冷却水を噴霧させる。この時、炉内温度制御部１３０は、例えば、ＰＩＤ制御によりバルブ４２の開度の制御値を算出する。算出後、炉内温度制御部１３０は、算出した制御値を含む制御信号ＳＧ３－１を生成し、処理制御部１５０へ出力する。
バルブ４２の開度の増加に伴い、バルブ４２が設けられた経路７０を通りノズル４１から噴霧される冷却水の量が徐々に増加する。これにより、焼却炉３の炉内温度は、徐々に下がる。そのため、焼却炉３から排出される排ガスの温度は下がる。よって、焼却炉３の後段において排出される排ガスの温度も下がり、集塵機７へ流入する排ガスの排ガス入口温度ＰＶ１も下がる。このように、炉内温度制御部１３０は、バルブ４２の開度を増加させることで、集塵機７へ流入する排ガスの排ガス入口温度ＰＶ１を下げることができる。
なお、排ガス入口温度ＰＶ１が十分に下がった場合、炉内温度制御部１３０は、バルブ４２の開度を減少させてもよい。また、排ガス入口温度ＰＶ１を上昇させる場合、炉内温度制御部１３０は、バルブ４２の開度を減少させてもよい。
（４）含水率制御部１４０
含水率制御部１４０は、含水率制御処理を実行する機能を有する。当該機能は、例えば、図１を参照して説明したＴＩＣ１４により実現される。
含水率制御部１４０は、例えば、排ガス入口温度ＰＶ１≧開始温度ＳＶ１－３又は排ガス入口温度ＰＶ１≧開始温度ＳＶ１－４の時、含水率制御処理を実行する。この時、含水率制御部１４０は、排ガス入口温度ＰＶ１に基づき、脱水汚泥の含水率を増加させる。含水率制御部１４０は、例えば、ＰＩＤ制御により脱水汚泥の含水率の制御値を算出する。算出後、含水率制御部１４０は、算出した制御値を含む制御信号ＳＧ４－１を生成し、処理制御部１５０へ出力する。
脱水汚泥の含水率の増加に伴い、脱水汚泥の焼却時の発熱量が減少する。これにより、焼却炉３から排出される排ガスの温度が下がる。よって、焼却炉３の後段において排出される排ガスの温度も下がり、集塵機７へ流入する排ガスの排ガス入口温度ＰＶ１も下がる。このように、含水率制御部１４０は、脱水汚泥の含水率を増加させることで、集塵機７へ流入する排ガスの排ガス入口温度ＰＶ１を下げることができる。
なお、排ガス入口温度ＰＶ１が十分に下がった場合、含水率制御部１４０は、脱水汚泥の含水率を減少させてもよい。また、排ガス入口温度ＰＶ１を上昇させる場合、含水率制御部１４０は、脱水汚泥の含水率を減少させてもよい。
（５）処理制御部１５０
処理制御部１５０は、第１制御処理及び第２制御処理の実行を制御する機能を有する。当該機能は、例えば、図１を参照して説明したＰＬＣ１５により実現される。
処理制御部１５０は、基本的には、入力された制御信号と同一の情報を含む制御信号を制御対象へ送信する。例えば、第１制御処理に関する制御信号ＳＧ１－１が入力された場合、処理制御部１５０は、制御信号ＳＧ１－１と同一の情報を含む制御信号ＳＧ１－３を制御対象であるバイパス弁２１へ送信する。制御信号ＳＧ２－１、制御信号ＳＧ３－１、制御信号ＳＧ４－１のいずれかが入力された場合も同様に、処理制御部１５０は、制御信号ＳＧ２－３、制御信号ＳＧ３－３、制御信号ＳＧ４－３をそれぞれの制御対象へ送信する。
また、第２制御処理に関する制御信号ＳＧ１－２が入力された場合、処理制御部１５０は、制御信号ＳＧ１－２と同一の情報を含む制御信号ＳＧ１－３を制御対象であるバイパス弁２１へ送信する。制御信号ＳＧ２－２、制御信号ＳＧ３－２、制御信号ＳＧ４－２のいずれかが入力された場合も同様に、処理制御部１５０は、制御信号ＳＧ２－３、制御信号ＳＧ３－３、制御信号ＳＧ４－３をそれぞれの制御対象へ送信する。
第２制御処理の実行中に第１制御処理に関する制御信号が入力された場合、第１制御処理と第２制御処理との優先度を判定し、判定した優先度に基づき、第１制御処理又は第２制御処理の実行を制御する。そのため、処理制御部１５０は、入力された制御信号と異なる情報を含む制御信号を制御対象へ送信し得る。
具体的に、処理制御部１５０は、焼却設備１全体の稼働状態、実行中の第２制御処理及び実行予定の第１制御処理の緊急性等に基づき、各処理の優先度を判定する。判定後、処理制御部１５０は、優先度に応じて、第１制御処理における制御対象の制御値を更新する。具体的に、処理制御部１５０は、入力された第１制御処理に関する制御信号に含まれる制御対象の制御値を更新する。そして、制御値を更新した制御信号を制御対象へ送信する。
一例として、第２制御処理として炉内温度の制御が行われている際に、第１制御処理に関する制御信号として、バイパス弁２１の制御に関する制御信号ＳＧ１－１が処理制御部１５０へ入力された例について説明する。
本例の場合、制御信号ＳＧ１－１の制御対象であるバイパス弁２１よりも前段に設けられている焼却炉３にて、第２制御処理である炉内温度の制御が行われている。そのため、第２制御処理の結果、第１制御処理を行わずとも排ガス入口温度ＰＶ１の温度は下がり得る。よって、処理制御部１５０は、実行予定の第１制御処理の優先度は、実行中の第２制御処理の優先度よりも低いと判定する。第１制御処理の優先度を低いと判定したため、処理制御部１５０は、第１制御処理の実行が抑制されるように制御信号ＳＧ１－１に含まれる制御値を更新する。例えば、処理制御部１５０は、バイパス弁２１の開度を減少させるように制御値を更新する。あるいは、処理制御部１５０は、バイパス弁２１の開度を変更させないように制御値を更新してもよい。更新後、処理制御部１５０は、更新後の制御値を含む制御信号ＳＧ１－３をバイパス弁２１へ送信する。
なお、処理制御部１５０は、発電機６ａ及び６ｂにおける発電量を最大化することを優先するように、第１制御処理及び第２制御処理を制御してもよい。
＜３．処理の流れ＞
以上、図４を参照して、本実施形態に係る焼却設備制御装置１０の機能構成について説明した。続いて、図５を参照して、本実施形態に係る焼却設備制御装置１０における処理の流れについて説明する。図５は、本発明の一実施形態に係る焼却設備制御装置１０における処理の流れの一例を示すフローチャートである。
図５に示すように、まず、焼却設備制御装置１０は、集塵機７の排ガス入口温度ＰＶ１を取得する（Ｓ１０２）。次いで、焼却設備制御装置１０は、取得した排ガス入口温度ＰＶ１と開始温度ＳＶ１に基づき、実行する第１制御処理の判定処理を行う。なお、当該判定処理と、判定結果に基づく第１制御処理の実行は、並列に実行される。
排ガス入口温度ＰＶ１≧開始温度ＳＶ１－１である場合（Ｓ１０４／ＹＥＳ）、焼却設備制御装置１０は、バイパス流量制御処理を実行する（Ｓ１０６）。排ガス入口温度ＰＶ１≧開始温度ＳＶ１－１でない場合（Ｓ１０４／ＮＯ）、焼却設備制御装置１０は、処理をＳ１２４へ進める。
排ガス入口温度ＰＶ１≧開始温度ＳＶ１－２である場合（Ｓ１０８／ＹＥＳ）、焼却設備制御装置１０は、抽熱量制御処理を実行する（Ｓ１１０）。排ガス入口温度ＰＶ１≧開始温度ＳＶ１－２でない場合（Ｓ１０８／ＮＯ）、焼却設備制御装置１０は、処理をＳ１２４へ進める。
排ガス入口温度ＰＶ１≧開始温度ＳＶ１－３である場合（Ｓ１１２／ＹＥＳ）、焼却設備制御装置１０は、炉内温度制御処理を実行する（Ｓ１１４）。排ガス入口温度ＰＶ１≧開始温度ＳＶ１－３でない場合（Ｓ１１２／ＮＯ）、焼却設備制御装置１０は、処理をＳ１２４へ進める。
排ガス入口温度ＰＶ１≧開始温度ＳＶ１－４である場合（Ｓ１１６／ＹＥＳ）、焼却設備制御装置１０は、含水率制御処理を実行する（Ｓ１１８）。排ガス入口温度ＰＶ１≧開始温度ＳＶ１－４でない場合（Ｓ１１６／ＮＯ）、焼却設備制御装置１０は、処理をＳ１２４へ進める。
排ガス入口温度ＰＶ１≧開始温度ＳＶ１－５である場合（Ｓ１２０／ＹＥＳ）、焼却設備制御装置１０は、焼却設備１の稼働を停止する（Ｓ１２２）。排ガス入口温度ＰＶ１≧開始温度ＳＶ１－５でない場合（Ｓ１２０／ＮＯ）、焼却設備制御装置１０は、処理をＳ１２４へ進める。
第１制御処理が開始された場合（Ｓ１２４／ＹＥＳ）、焼却設備制御装置１０は、処理をＳ１２６へ進める。第１制御処理が開始されなかった場合（Ｓ１２４／ＮＯ）、焼却設備制御装置１０は、処理をＳ１０２から繰り返す。
第２制御処理が実行中である場合（Ｓ１２６／ＹＥＳ）、焼却設備制御装置１０は、優先度を判定する（Ｓ１２８）。第２制御処理が実行中でない場合（Ｓ１２６／ＮＯ）、焼却設備制御装置１０は、処理をＳ１０２から繰り返す。
優先度の判定後、焼却設備制御装置１０は、制御値を更新する（Ｓ１３０）。制御値の更新後、焼却設備制御装置１０は、処理をＳ１０２から繰り返す。
以上説明したように、本実施形態に係る焼却設備制御装置１０は、ボイラ５にて抽熱された排ガスが流入する集塵機７の入口における排ガスの排ガス入口温度ＰＶ１が開始温度ＳＶ１－１以上である時、バイパス経路６８におけるバイパス流量を制御するバイパス流量制御処理を実行する。さらに、焼却設備制御装置１０は、排ガス入口温度ＰＶ１が開始温度ＳＶ１－１よりも高い開始温度ＳＶ１－２以上である時、ボイラ５ａが排ガスから抽熱する抽熱量を制御する抽熱量制御処理を実行する。
かかる構成により、排ガス入口温度ＰＶ１が開始温度ＳＶ１－１以上の時、バイパス流量制御処理により集塵機７から熱交換器４へ流入する低温排ガスの流入量が制御される。これにより、熱交換器４において、焼却炉３から流入する高温排ガスの熱の移動先である低温排ガスの量が制御される。そのため、高温排ガスから低温排ガスへ移動する熱の量が制御される。即ち、熱交換器４では、バイパス流量制御処理により、排ガス入口温度ＰＶ１を目標温度ＳＶ０に近づけるように調整された量の低温排ガスが流入されることで、高温排ガスから回収される熱量も調整される。
また、排ガス入口温度ＰＶ１が開始温度ＳＶ１－１よりも高い開始温度ＳＶ１－２以上の時、抽熱量制御処理によりボイラ５ａが排ガスから抽熱する抽熱量が制御される。抽熱量制御処理では、ボイラ５ａにおける低温の物体である熱媒体の循環量が制御される。これにより、ボイラ５ａにおいて、熱交換器４から流入する高温排ガスから熱媒体へ移動する熱の量が制御される。即ち、ボイラ５ａでは、抽熱量制御処理により、排ガス入口温度ＰＶ１を目標温度ＳＶ０に近づけるように調整された量の熱媒体が循環することで、高温排ガスから回収される熱量も調整される。
以上より、本実施形態に係る焼却設備制御装置１０は、各制御対象に対して、排ガス入口温度ＰＶ１に目標温度ＳＶ０に近づけるように調整された量の熱を回収させることができる。よって、本実施形態に係る焼却設備１は、焼却設備制御装置１０の制御により、冷却器を小型化又は省略し、且つ、集塵機の入口における排ガス入口温度ＰＶ１を目標温度ＳＶ０となるようにしつつ排ガスの熱を回収することができる。
また、本実施形態に係る焼却設備１では、焼却設備制御装置１０の制御により、焼却炉３から排出された排ガスが集塵機７の入口に到達するまでに、冷却塔を用いることなく当該排ガスの温度を下げることができる。当該焼却設備１では、焼却炉３から排出された排ガスの温度は、集塵機７の入口に到達するまでに２１０℃まで下げられる。これにより、当該焼却設備１では、集塵機７として、高温バグフィルタよりも汎用性が高い低温バグフィルタを用いることができる。以上より、本実施形態に係る焼却設備１は、設備の簡略化や汎用化を行うことができる。よって、本実施形態に係る焼却設備制御装置１０の制御処理は、設備環境に対しても有効である。
また、本実施形態に係る焼却設備１では、バイパス流量制御処理により熱交換器４で回収された熱と、抽熱量制御処理によりボイラ５ａで回収された熱は、後段の処理にて利用される。例えば、回収された熱は、発電機６における発電に利用される。よって、本実施形態に係る焼却設備制御装置１０は、バイパス流量制御処理及び抽熱量制御処理により、熱交換器４とボイラ５ａに熱ロスを発生させることなく熱を回収させることができる。
また、本実施形態に係る焼却設備１では、焼却設備制御装置１０により、第１制御処理と第２制御処理の各制御の優先度が判定され、優先度に応じた制御処理が実行される。当該優先度は、焼却設備１全体の稼働状態、実行中の第２制御処理及び実行予定の第１制御処理の緊急性等に基づき、判定される。よって、本実施形態に係る焼却設備制御装置１０は、焼却設備１の稼働状態や各制御処理の緊急性に応じた制御処理を実行することができる。
＜４．変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明した。続いて、本発明の実施形態の変形例について説明する。なお、以下に説明する各変形例は、単独で本発明の実施形態に適用されてもよいし、組み合わせで本発明の実施形態に適用されてもよい。また、各変形例は、本発明の実施形態で説明した構成に代えて適用されてもよいし、本発明の各実施形態で説明した構成に対して追加的に適用されてもよい。
上述した実施形態では、焼却設備制御装置１０でＰＩＤ制御が用いられる例について説明したが、かかる例に限定されない。
例えば、焼却設備制御装置１０では、多変数制御が用いられてもよい。多変数制御の一例としてファジー制御が挙げられる。ファジー制御では、焼却設備１の全体で現在測定されている温度、温度の変化率、その他の条件等に基づき、各制御対象に対する制御処理が開始される順番や制御状態が変更される。例えば、ファジー制御では、集塵機７の排ガス入口温度ＰＶ１に基づき、第１制御処理の実行順が変更される。また、ファジー制御では、排ガス入口温度ＰＶ１の上昇率に基づき、実行する制御処理の緊急性を判断し、緊急性に応じて制御値を更新する。
また、焼却設備制御装置１０では、モデル予測制御が用いられてもよい。モデル予測制御では、実際の焼却設備１のシステムの状態をシミュレーションすることができる応答モデルをコンピュータ内に作成する。焼却設備制御装置１０は、当該応答モデルを用いて、制御処理の実行の影響をシミュレーションし、最適な運転を演算するモデル予測制御を行う。
より具体的に、応答モデルとしてプロセスシミュレーションモデルが用いられる例について説明する。焼却設備制御装置１０は、プロセスシミュレーションモデルに操作量を変化させた入力を与え、制約条件を考慮した最適な目的値となる最適条件を演算する。制約条件は、例えば、集塵機温度上限、各制御値上下限、各制御値変化率制限等である。目的値は、例えば、回収熱量と発電量とが共に最大となることを示す値である。焼却設備制御装置１０による演算は、未来のプラント応答を予測するものであるため、予測する操作量変更回数やプロセスの応答予測回数などをあらかじめ最適値に変更できる。焼却設備制御装置１０で演算された最適解に基づき、制御対象へ制御値を含む制御信号が送信され、実プロセスが運転される。焼却設備制御装置１０は、実プロセスの運転結果に基づき、再度最適演算を行うフィードバック制御を連続的に実行する。これにより、焼却設備制御装置１０は、制御対象の最適運転を達成することができる。
以上、本発明の実施形態の変形例について説明した。なお、上述した実施形態における焼却設備制御装置１０をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
以上、図面を参照してこの発明の実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
１…焼却設備、２…脱水機、３…焼却炉、４…熱交換器、５ａ,５ｂ…ボイラ、６ａ,６ｂ…発電機、７…集塵機、８…ＴＩ、１０…焼却設備制御装置、１１～１４,２４,３３,４３…ＴＩＣ、１５…ＰＬＣ、２１…バイパス弁、２２…過給機、２３…バイパス弁、３１…熱媒循環ポンプ、３２…ＶＶＶＦインバータ、４１…ノズル、４２…バルブ、５１…ＣＩＣ、１１０…バイパス流量制御部、１２０…抽熱量制御部、１３０…炉内温度制御部、１４０…含水率制御部、１５０…処理制御部

Claims (9)

  1. 焼却炉から排出される高温の排ガスが通り、前記高温の排ガスによる再加熱を行う熱交換器と、
    前記熱交換器から排出される排ガスが流入するボイラと、
    前記ボイラから排出される排ガスの除塵を行う集塵機と、
    前記集塵機から排出される排ガスが再加熱される前記熱交換器を、前記集塵機から排出される排ガスがバイパスするバイパス経路と、
    を備える焼却設備における焼却設備制御装置であって、
    前記バイパス経路を流れる排ガスのバイパス流量を制御する第１制御部と、
    前記ボイラが前記熱交換器から排出される排ガスから抽熱する抽熱量を制御する第２制御部と、
    を備え、
    前記第１制御部は、前記ボイラにて抽熱された排ガスが流入する前記集塵機の入口における排ガス入口温度が第１温度以上である場合に、前記バイパス流量を減少させ、
    前記第２制御部は、前記排ガス入口温度が前記第１温度よりも高い第２温度以上である場合に、前記抽熱量を増加させる、焼却設備制御装置。
  2. 前記ボイラは、熱媒ボイラであり、
    前記第２制御部は、前記熱媒ボイラ内を循環する熱媒体の循環量を増加させる、請求項１に記載の焼却設備制御装置。
  3. 前記ボイラは、蒸気ボイラであり、
    前記第２制御部は、前記ボイラにて抽熱された排ガスが前記蒸気ボイラから排出される排出口における蒸気圧力値を低下させる、請求項１に記載の焼却設備制御装置。
  4. 前記焼却炉の炉内温度を制御する第３制御部をさらに備え、
    前記第３制御部は、前記排ガス入口温度が前記第２温度よりも高い第３温度以上である場合に、前記焼却炉内に設けられたノズルから冷却水を噴霧させる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の焼却設備制御装置。
  5. 前記焼却炉の焼却対象の含水率を制御する第４制御部をさらに備え、
    前記第４制御部は、前記排ガス入口温度が前記第３温度以上、又は前記第３温度よりも高い第４温度以上である場合に、脱水機にて生成される前記焼却対象の前記含水率の目標値を高くする、請求項４に記載の焼却設備制御装置。
  6. 第５制御部をさらに備え、
    前記第５制御部は、前記排ガス入口温度に基づき実行される第１制御処理と、前記第１制御処理の制御対象に関する測定値に基づき実行される第２制御処理との優先度を判定し、判定した前記優先度に基づき、前記第１制御処理又は前記第２制御処理の実行を制御する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の焼却設備制御装置。
  7. 前記第５制御部は、前記優先度に応じて、前記第１制御処理における前記制御対象の制御値を更新する、請求項６に記載の焼却設備制御装置。
  8. 焼却炉から排出される高温の排ガスが通り、前記高温の排ガスによる再加熱を行う熱交換器と、
    前記熱交換器から排出される排ガスが流入するボイラと、
    前記ボイラから排出される排ガスの除塵を行う集塵機と、
    前記集塵機から排出される排ガスが再加熱される前記熱交換器を、前記集塵機から排出
    される排ガスがバイパスするバイパス経路と、
    を備える焼却設備における焼却設備制御方法であって、
    第１制御部が、前記バイパス経路を流れる排ガスのバイパス流量を制御することと、
    第２制御部が、前記ボイラが前記熱交換器から排出される排ガスから抽熱する抽熱量を制御することと、
    を含み、
    前記第１制御部は、前記ボイラにて抽熱された排ガスが流入する前記集塵機の入口における排ガス入口温度が第１温度以上である場合に、前記バイパス流量を減少させ、
    前記第２制御部は、前記排ガス入口温度が前記第１温度よりも高い第２温度以上である場合に、前記抽熱量を増加させる、焼却設備制御方法。
  9. 焼却炉から排出される高温の排ガスが通り、前記高温の排ガスによる再加熱を行う熱交換器と、
    前記熱交換器から排出される排ガスが流入するボイラと、
    前記ボイラから排出される排ガスの除塵を行う集塵機と、
    前記集塵機から排出される排ガスが再加熱される前記熱交換器を、前記集塵機から排出される排ガスがバイパスするバイパス経路と、
    を備える焼却設備におけるプログラムであって、
    コンピュータを、
    前記バイパス経路を流れる排ガスのバイパス流量を制御する第１制御部と、
    前記ボイラが前記熱交換器から排出される排ガスから抽熱する抽熱量を制御する第２制御部と、
    として機能させ、
    前記第１制御部は、前記ボイラにて抽熱された排ガスが流入する前記集塵機の入口における排ガス入口温度が第１温度以上である場合に、前記バイパス流量を減少させ、
    前記第２制御部は、前記排ガス入口温度が前記第１温度よりも高い第２温度以上である場合に、前記抽熱量を増加させる、プログラム。
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