JP7443051B2 - ごみ焼却炉の燃焼制御方法 - Google Patents
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Description
図1には、ストーカ式のごみ焼却炉1が示されている。ごみ収集車が進入するプラットホームA、ごみ収集車により収集されたごみを集積するごみピットB、ごみ投入ホッパD、ごみピットBからごみをごみ投入ホッパDに移送するごみクレーンC、炉室E、炉室Eの上部空間に設置した廃熱ボイラF、エコノマイザGなどを備え、炉室Eで生じた燃焼排ガスが煙道に流れ、煙道に沿って配された減温塔H、集塵機Iなどの排ガス処理設備で浄化された後に煙突Jから排気される。炉室Eを負圧に維持するべく、煙道には誘引送風機Lが設けられている。
図3には、上述したごみ焼却炉1で焼却されるごみの燃焼状態や、廃熱ボイラFで生成される蒸気量を制御する燃焼制御装置10の構成が示されている。燃焼制御装置10は、給じん装置Pによって主燃焼室2に供給されるごみの投入量を調整する給じん制御部11、油圧機構h1,h2,h3によって乾燥帯S1、燃焼帯S2、後燃焼帯S3それぞれの搬送速度を制御する搬送制御部12、各風箱W1~W4から供給する主燃焼用空気の給気量を調整するとともにガス供給機構4からの給気量を調整する給気制御部13、各制御部11,12,13に制御指令を出力する演算処理部14を備えている。
燃切点推定部15は、ストーカ機構Sの上面で焼却されるごみを赤外線カメラ5で撮影した画像情報に基づいて燃切点を推定する演算ブロックである。
赤外線カメラ5で撮影した画像情報は、温度情報を各画素の値とする画像である。従って、各仮想基準線Lr,Lc,Llを含む仮想垂直面と画像情報との交点の画素値が各仮想基準線Lr,Lc,Ll上の温度情報として抽出される。なお、仮想基準線は少なくとも1本設定すればよいが、炉幅方向に燃焼状態の偏りがあるような場合に、その偏りを平準化するためには複数本設定することが好ましい。
温度分布算出ステップは、ごみの搬送方向に沿う長さを一方の軸(本実施形態ではX軸)とし、温度を他方の軸(本実施形態ではY軸)とする2次元座標系に対して、仮想基準線Lr,Lc,Llの最上流側から下流側に向けた所定範囲に存在する温度情報から一方の軸方向に沿う上流側近似直線を生成する第1処理と、当該所定範囲より下流側に存在する温度情報から上流側近似直線の右端を始点とする下流側近似直線を生成する第2処理を、前記所定範囲を下流側に向けて所定間隔で次第に大きくして繰返し、第1処理と第2処理の其々の近似直線の決定係数の合計が最大となるときの上流側近似直線及び下流側近似直線を前記温度分布特性線とする。
層厚推定部16は、風箱W1~W4から供給される燃焼空気の圧力であるストーカ下圧力とストーカ機構Sの上方空間の圧力である炉内圧力との圧力差と、ストーカ機構Sを介して炉室2に流れる燃焼空気流量とに基づいて、ストーカ機構の上面のごみ層厚を算出するごみ層厚評価ステップを実行する。
ごみ層厚指数I=ΔP-a×Qb
ここに、ΔP=ストーカ下圧力-炉内圧力、Qは主燃焼用空気流量、a,bは定数である。主燃焼用空気流量Qが増えると圧損が上昇するという特性に基づき、ごみ層厚指数Iは静圧ΔPに動圧を加味した指数として、乾燥帯S1、燃焼帯S2、後燃焼帯S3の其々で適正範囲が規定されている。
制御指令生成部18は、燃切点推定部15で推定された燃切点、層厚推定部16で推定されたごみ層厚、蒸気量制御部17で求められた給気量に基づいて、給じん制御部11、搬送制御部12、給気制御部13に制御指令を出力する。その結果、給じん速度、搬送速度、給気量が調整され、燃切点が所定範囲に調整され、ごみ層厚が所定範囲に調整され、蒸気量の変動が所定範囲に調整される。
第1に、燃焼帯S2のごみ層厚が適正範囲より厚くなり、燃焼帯S2のごみの温度が適正範囲より低下すると、低質ごみが過剰供給状態にあると判断して、燃焼空気量を増量調整するとともに、給じん速度を減速補正する。
第2に、燃焼帯S2のごみ層厚が適正範囲より薄くなり、燃焼帯S2のごみの温度が適正範囲より上昇すると、高質ごみが供給不足状態にあると判断して、燃焼空気量を減量調整するとともに、給じん速度を増速補正する。
第3に、燃焼帯S2のごみ層厚が適正範囲より厚くなり、燃焼帯S2のごみの温度が適正範囲より上昇すると、高質ごみが過剰供給状態にあると判断して、燃焼空気量を減量調整するとともに、給じん速度を減速補正する。
第4に、燃焼帯S2のごみ層厚が適正範囲より薄くなり、燃焼帯S2のごみの温度が適正範囲より低下すると、低質ごみが供給不足状態にあると判断して、燃焼空気量を増量調整するとともに、給じん速度を増速補正する。
2:主燃焼室
3:二次燃焼室
4:ガス供給機構
10:燃焼制御装置
11:給じん制御部
12:搬送制御部
13:給気制御部
14:演算処理部
15:燃切点推定部
16:層厚推定部
17:蒸気量制御部
18:制御指令生成部
A:プラットホーム
B:ごみピット
C:クレーン機構
D:ごみ投入ホッパ
E:焼却炉本体
F:廃熱ボイラ
G:エコノマイザ
Claims (5)
- 炉室にごみを投入する給じん装置と、前記給じん装置により前記炉室に投入されたごみを搬送しつつ焼却処理するストーカ機構と、前記ストーカ機構の下方に配され燃焼空気を供給する風箱と、前記ストーカ機構の上面で焼却されるごみの燃焼熱で蒸気を生成するボイラと、を備えたごみ焼却炉の燃焼制御方法であって、
前記風箱から供給される燃焼空気の圧力であるストーカ下圧力と前記ストーカ機構の上方空間の圧力である炉内圧力との圧力差と、前記ストーカ機構を介して前記炉室に流れる燃焼空気流量とに基づいて、前記ストーカ機構の上面のごみ層厚またはごみ層厚の指標値を算出するごみ層厚評価ステップと、
前記ごみ層厚または前記ごみ層厚の指標値とごみの燃焼エリア温度とからごみ質を推定し、推定したごみ質に基づいて燃焼空気量と前記給じん装置によるごみの給じん速度を調整する燃焼空気量給じん速度調整ステップと、
を備えているごみ焼却炉の燃焼制御方法。 - 前記ストーカ機構に沿って前記風箱が複数設置され、前記ごみ層厚評価ステップは、前記風箱ごとに前記ごみ層厚またはごみ層厚の指標値を算出する請求項1記載のごみ焼却炉の燃焼制御方法。
- 前記ごみ層厚評価ステップで算出される前記ごみ層厚またはごみ層厚の指標値が適正値に入るように給じん装置によるごみの給じん速度及び/または前記ストーカ機構によるごみの搬送速度を調整するごみ層厚調整ステップをさらに備える請求項1または2記載のごみ焼却炉の燃焼制御方法。
- 前記ごみ層厚調整ステップで調整された前記給じん速度を補正する給じん速度補正ステップを備えている請求項1から3の何れかに記載のごみ焼却炉の燃焼制御方法。
- 前記ごみ層厚評価ステップは、前記圧力差と前記燃焼空気流量を変数とする所定の評価関数を規定する評価関数規定ステップと、前記評価関数で求まる指標値が前記ストーカ機構の上面のごみ層厚と相関を示すように前記評価関数をチューニングするチューニングステップと、を備え、チューニングされた前記評価関数で求まる指標値に基づいてごみ層厚が適正範囲であるか否かを評価するように構成されている請求項1から4の何れかに記載のごみ焼却炉の燃焼制御方法。
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