JPH06117618A - 焼却炉の自動燃焼制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ごみ発熱量の変動に適応した一次空気量の供
給を迅速に行わせて、公害防止、高経済運転および省力
化を図らせる流動床焼却炉の自動燃焼制御を実現する。 【構成】 ごみ発熱量を演算してその結果から所要一次
空気量を算出し、例えば２０分毎に，一次空気量の目標
値を設定変更し、また、ガス冷却室排ガス０₂ 濃度、炉
出口ガス温度、ガス冷却室噴射水量、炉内清水噴霧水
量、ごみ発熱量、目標焼却率の各データから各々補正係
数を演算により設定し、該補正係数に基づいてごみ供給
量を増減させる補正制御を例えば１分毎に１秒の次元で
行わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に、都市ごみ焼却処
理に使用する流動床焼却炉を自動運転制御するための自
動燃焼制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の流動床式ごみ焼却炉では、自動燃
焼制御を行わせる場合、炉の出口における排出ガスの
温度を設定温度範囲内に制御する、流動砂層の温度を
設定温度範囲内に制御する、炉内圧力を適正な負圧に
保持する、主として燃焼処理量の定量供給制御による
ごみ供給量の制御、電気集じん器などの反応塔の入口
排ガス温度を設定温度範囲内に制御する、排ガスＯ₂
濃度を検出して排ガスＮＯ_X を低減するよう二次空気の
吸い込み量制御が含まれる燃焼空気量の制御を行う、の
六つの制御がそれぞれ独立した単ループ自動制御として
組み込まれているものが多く、それらは操作者（オペレ
ータ）の経験と勘とによって、ごみ質を考慮しながら各
設定値を調整して運転制御していた。

【０００３】これとは別に、運転中の排ガス流量を演算
して、この値と冷却塔出入口温度とごみ供給量を用いて
ごみ発熱量を演算し、このごみ発熱量に応じてごみ、空
気供給量を自動設定する燃焼制御方法が特公平２−２６
１３０号公報によって開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の各従来技術で
は、変動が激しいごみの質、供給量に対応させて、ごみ
を確実に安定して燃焼させることは難しく、その結果、
計画ごみ処理量に対して焼却処理を適応させることがで
きなく、また、排ガスＮＯ_X 濃度を下げられなくて公害
防止が果たせないし、最適経済燃焼が行えなくて燃焼処
理コストが高くつくなどの種々の問題がある。

【０００５】本発明は、このような問題点の解消を図る
ために成されたものであり、本発明の目的は、ごみ処理
量管理の合理化、公害の排除ならびに運転経済性，省力
化の推進を果たすことが可能な総合自動燃焼制御システ
ムを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため以下に述べる構成としたものである。即
ち、本発明は、流動床焼却炉でごみを連続焼却するに際
し、炉出口ガス温度制御、砂層温度制御、炉内圧力制
御、ごみ供給量制御、反応塔入口排ガス温度制御、二次
空気の排ガスＯ₂ 濃度による自動制御を含む燃焼空気量
制御を、それぞれ単系統毎に自動制御する一方、ごみ発
熱量と燃焼用一次空気量との間に１次関数関係が成立す
ることから、ごみ発熱量の演算結果に基づき所要一次空
気量を算出して、所定時間経過する毎に一次空気量の目
標値を設定変更し、さらに、ガス冷却室排ガスＯ₂ 濃
度、炉出口ガス温度、ガス冷却室噴射水量、炉内清水噴
霧水量、ごみ発熱量、目標焼却率の各データから各々補
正係数を演算により設定し、この補正係数に基づいてご
み供給量を増減させる補正制御をｘ秒／ｙ分の時限で行
わせることを特徴とする焼却炉の自動燃焼制御方法であ
る。

【０００７】

【作用】本発明によれば、現時点のごみ発熱量に適応し
た量の一次空気が演算されて、所定時間例えば２０分程
度の１時間に満たない時間を経過する毎に一次空気供給
量が修正されることから、より安定した燃焼運転状況が
保たれ、しかも、この修正を行うことが決して外乱要素
とならないので、排ガスの温度、ＮＯ_X 濃度の管理が徹
底される。さらに、演算により求めた補正係数に基づい
てごみ供給量を増減させる補正制御をｘ秒／ｙ分、例え
ば１分毎に１秒の短周期、短時限で行わせることによっ
て、ごみ発熱量の変動に対して迅速に対応することがで
き、経済的な運転条件が確立されるとともに、運転員の
手動操作度数が従来に比して極端に少なくなる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を参
照しながら説明する。図１は、本発明方法の実施例に係
る流動床焼却炉の制御系統図である。流動床焼却炉（以
下、焼却炉と言う）１は、下部から給気部２、不活性砂
粒が浮遊状態に保たれる砂層部３、フリーボード部４を
内部に備える。給気部２には、押込送風機５を有する一
次空気供給管が接続され、一次空気が供給量の調節可能
に給気部２内に圧入される。押込送風機５は、空気量設
定器８の初期設定値と空気量検出器９が検出した空気量
とを入力要素としたフィードバック制御を行う制御手段
７によって駆動されるインバータ６により回転制御さ
れ、所要量の一次空気を給気部２内に供給する。この押
込送風機５の回転制御に応じて、砂層厚みの変化や空気
予熱器バイパス量の変化があっても、良好な流動状態を
維持し、最適燃焼状態を保つように一次空気量が制御さ
れる。

【０００９】一方、フリーボード部４の燃焼室には、二
次押込送風機１０を有する二次空気供給管が接続され、
二次空気が供給量の調節可能に燃焼室内に圧入される。
二次押込送風機１０は、排ガス０₂ 濃度検出器１３が検
出した排ガス０₂ 濃度に基づいて、適正空気過剰率及び
排ガスＮＯ_X 値を低減するような二次空気量を算出する
演算手段１４の出力と二次空気量検出器１５が検出した
空気量とを入力要素としたフィードバック制御を行う制
御手段１２によって駆動されるインバータ１１により回
転制御され、所要量の二次空気を燃焼室内に供給する。
この押込送風機１０の回転制御に応じて、最適空気比で
燃焼が行われ、常に、一定０₂ ％が確保出来るよう二次
空気量の自動調整制御が成される。

【００１０】フリーボード部４のごみ供給口には、ごみ
供給機（給じん機）１６が接続される。給じん機１６
は、ごみ供給口に送られる給じん量が給じん量制御手段
１７によって自動制御される。給じん量制御手段１７
は、後述する炉出口ガス温度制御手段２０を通じて出さ
れる炉出口ガス温度と、焼却量設定器１８からの目標焼
却量と、クレーン投入量３７と、後述するごみ発熱量推
定値とから求められる給じん量に応じた出力を給じん機
１６に与えて、燃焼処理量の定量供給制御方式を基本と
する給じん量の自動制御を行う。

【００１１】フリーボード部４内上部には、冷却水ノズ
ル２７が設けられ、流量制御弁３３を有する冷却水管か
ら冷却水が供給される。流量制御弁３３は、炉出口ガス
温度検出器１９が検出する炉出口ガス温度に基づいて弁
開度出力を出す炉出口ガス温度制御手段２０によって弁
開度が調節され、冷却水ノズル２７から噴霧する炉内清
水噴霧水量を制御する。この噴霧水量の制御により、炉
出口温度は通常運転において常時、例えば、８００〜９
００℃の範囲に入るよう自動制御される。

【００１２】一方、砂層部３には、流量制御弁３４を有
する燃焼空気管を介してバーナ２６が接続される。流量
制御弁３４は、砂層温度検出器３６が検出する砂層温度
に基づいて弁開度出力を出す砂層温度制御手段３５によ
って弁開度が調節され、燃焼空気管から送り込む燃焼空
気量（加熱量）を制御する。この加熱量の制御により、
砂層温度は通常運転において常時、例えば、６５０〜８
００℃の範囲に入るよう自動制御される。

【００１３】フリーボード部４の最上部に設けられる排
ガス出口には、ガス冷却室２１と電気集じん器２２を備
える反応塔、誘引送風機２３、煙突２４が接続される。
ガス冷却室２１には、冷却水ノズル２８が設けられ、流
量制御弁３２を有する冷却水管から冷却水が供給され
る。流量制御弁３２は、検出された集じん器入口ガス温
度に基づいて弁開度出力を出す集じん器入口ガス温度制
御手段３１によって弁開度が調節され、冷却水ノズル２
８から噴射するガス冷却室噴射水量を制御する。この噴
射水量の制御により、集じん器入口の排ガス温度は、通
常運転において常時例えば２５０〜３００℃の温度範囲
に入るよう自動制御される。

【００１４】前記排ガス出口に接続される排ガス管路に
は炉内圧力を検出する炉内圧検出器２９が設けられ、検
出した炉内圧力は炉内圧制御手段３０に出力される。炉
内圧制御手段３０は、炉内圧力信号を受けると、インバ
ータ２５に制御出力を与え、誘引送風機２３の回転がイ
ンバータ２５によって調節される。このように誘引送風
機２３の回転を調節することによって、炉内圧力は一定
になるよう自動制御され、炉内を適正な負圧に保つこと
が可能である。

【００１５】図１に示される実施例の焼却炉１は、以上
説明した７つの自動制御系統を制御装置３８によってコ
ントロールさせている。該制御装置３８は、インプット
ポート，中央処理部（ＣＰＵ），ディスプレイ部，アウ
トプットポートから形成されていて、前記各自動制御系
統の個別制御を行う他に、さらに、それらを総合し、デ
ータ処理装置の演算機能を活用して総合的なチェック・
調整を行うための自動燃焼制御システムを含んでいる。
この自動燃焼制御システムは、空気量検出器９が検出し
た一次空気量と、排ガス０₂ 濃度検出器１３が検出した
ガス冷却室排ガス０₂ 濃度と、炉出口ガス温度検出器１
９が検出する炉出口ガス温度と、集じん器入口ガス温度
制御手段３１に基づいて算出されたガス冷却室噴射水量
と、炉出口ガス温度制御手段２０に基づいて算出された
炉内清水噴霧水量と、焼却量設定器１８によって設定さ
れる目標焼却率（焼却量）とを、インプットポートに対
しデータとして入力させ、ＣＰＵでは、排ガス量および
エンタルピーからごみ発熱量を演算させるとともに、ガ
ス冷却室排ガス０₂ 濃度、炉出口ガス温度、ガス冷却室
噴射水量、炉内清水噴霧水量、ごみ発熱量、目標焼却率
の各データから各々補正係数を演算させる。そして、ア
ウトプットポートからは、一次空気量の目標値およびご
み供給量の補正値を出力させる。

【００１６】上記自動燃焼制御システムを設けたことに
よって、計画ごみ処理量に対する自動制御、最適空気量
の自動制御、最適経済燃焼制御が可能である。即ち、ご
み発熱量は、排ガス量およびそのエンタルピー演算によ
って求められ、このごみ発熱量と一次空気量との間には
１次関数関係が成立することから、必要な一次空気量を
算出して一定時間毎に一次空気量制御手段７に入力する
一次空気量の設定値を変化させる。また、ガス冷却室排
ガス０₂ 濃度、炉出口ガス温度、ガス冷却室噴射水量、
炉内清水噴霧水量の各プロセス値およびごみ発熱量、目
標焼却率の各データを演算処理させて、各々の給じん量
に対する補正制御を１分当たり数秒の時限で行わせる。
次いで、ごみ供給量を補正しながら運転する場合の具体
的な制御手段の一例を下記に挙げる。先ず、補正タイプ
が異なる１系と２系とに対して、そのプロセス値及び補
正幅が示される下記の〔表１〕と〔表２〕とに基づいて
プロセス設定値（Ａ〜Ｄ）と補正係数（Ｅ，Ｆ）をキー
ボード入力する。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【表２】

【００１９】ここで、ごみ発熱量の設定値は〔表３〕
に、一次押込空気流量，二次押込空気流量の設定値は、
〔表４〕と〔表５〕に、また、炉内圧力増加分，目標焼
却量及びごみ投入量の各設定値については、〔表６〕に
それぞれ示される通りである。

【００２０】

【表３】

【００２１】

【表４】

【００２２】

【表５】

【００２３】

【表６】

【００２４】その結果が、下記〔表７〕に示すように、
ごみ供給速度目標値（ＳＶ値 ）に対する補正値にな
り、ガス冷却室排ガスＯ₂ 濃度からごみ投入量までの各
項目の順番に、ＳＶ補正値は、−２０，−０，０，−１
５，０，０，０％になる。このＳＶ補正値の合計値３５
％を前回のごみ供給速度目標値（ＳＶ値 ）に対して増
減させる。そして、そのＳＶ値が、ＰＶ値に対して±１
０％を超えると、ごみ供給量を増減させるようにする。

【００２５】

【表７】

【００２６】このようにすることにより、従来方式で
は、ごみ発熱量等の演算結果から１回の計算ループが終
了する毎に直ちに短時間の間隔で一次空気等の各設定値
を修正していたが、この場合、その変更そのものが外乱
因子となることがあったのに対して、本実施例では、こ
の修正作業を一定の間隔時間例えば２０分間毎に行うこ
とにより、乱調がなく、安定した運転状況が得られる。
この自動燃焼制御運転を行った場合の炉出口温度、炉出
口０₂ 濃度（ごみ投入量４．７１ＴＯＮ／Ｈ，焼却率１
００％）の実測値が図２に示される。この図より明らか
なように、温度、濃度の変化は非常に少なくて、熱収支
バランスが最適、かつ安定的にとられていることが判
る。これに対して、従来の手動操作による同条件下の運
転状態は図３に示されるとおりであって、温度、濃度共
に変動が大きいことを表している。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたとおり、本発明によれば、ご
み発熱量の変動を素早く確認して、必要一次空気量を供
給する制御が成されることにより、最適空気量で燃焼が
続けられ、常に、排ガス０₂ 濃度を一定に確保できるの
で、公害防止が図れるとともに、経済的に最適な燃焼制
御が可能となる。また、制御プロセスの各種変動を常時
計器監視し、必要なごみ供給量の補正を自動化した結
果、より変動幅が少ない安定した運転ができ、焼却炉を
公害が発生しないようにして最大限有効に利用でき、し
かも運転員の手動操作頻度を著しく減少することも可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の実施例に係る流動床焼却炉の制御
系統図である。

【図２】流動床焼却炉における本発明方法の実施に係る
自動運転時の炉出口排ガス０₂濃度，炉出口温度の経時
線図である。

【図３】図２に対応する従来の手動運転時の炉出口排ガ
ス０₂ 濃度，炉出口温度の経時線図である。

【符号の説明】

１…流動床焼却炉、 ２…給気部、 ３…砂層部、 ４…フリーボード部、 １２…二次空気量制御手段、 １７…給じん量制御手段、 １８…焼却量制御手段、 ２０…炉出口ガス温度制御手段、 ３０…炉内圧制御手段、 ３１…集じん器入口ガス温度制御手段、 ３５…砂層温度制御手段、 ３８…制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流動床焼却炉でごみを連続焼却するに際
   し、炉出口ガス温度制御、砂層温度制御、炉内圧力制
   御、ごみ供給量制御、反応塔入口排ガス温度制御、二次
   空気の排ガスＯ₂ 濃度による自動制御を含む燃焼空気量
   制御を、それぞれ単系統毎に自動制御する一方、ごみ発
   熱量と燃焼用一次空気量との間に１次関数関係が成立す
   ることから、ごみ発熱量の演算結果に基づき所要一次空
   気量を算出して、所定時間経過する毎に一次空気量の目
   標値を設定変更し、さらに、ガス冷却室排ガスＯ₂ 濃
   度、炉出口ガス温度、ガス冷却室噴射水量、炉内清水噴
   霧水量、ごみ発熱量、目標焼却率の各データから各々補
   正係数を演算により設定し、この補正係数に基づいてご
   み供給量を増減させる補正制御をｘ秒／ｙ分の時限で行
   わせることを特徴とする焼却炉の自動燃焼制御方法。