JPH06300238A - 混合汚泥焼却炉の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】流動焼却炉に投入する脱水ケーキと乾燥ケーキ
の投入量の配分を制御することにより、汚泥のみで自己
燃焼状態が維持可能な燃焼制御を行う。 【構成】脱水ケーキを投入制御する調節器WC1 と、脱水
ケーキを乾燥機２に投入制御する調節器WC2 と、この乾
燥ケーキを投入制御する調節器WC3 とからなる混合汚泥
焼却炉の温度制御装置において、流動焼却炉５の炉内温
度Ｔにより制御される補償量演算部24を備え、補償量演
算部24の補償量を間欠的に積算する加算積分器25、26を
備え、焼却量設定部21の設定値ｕを汚泥配分演算部22で
配分した値X2、X3をこの積算された補正信号により修正
した値y2、y3を調節器WC2,WC3の目標値とし、一方調節
器WC1 の目標値は焼却量設定部21の設定値ｕから調節器
WC2 の設定値y2を差引いたものを目標値とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、下水汚泥焼却炉設備に
おいて、汚泥のみで自己燃焼を維持することが可能な汚
泥焼却炉の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８に従来の汚泥焼却炉の制御装置の概
要構成図を示す。図８において、下水処理場に収集され
た汚泥は、図示されていない脱水装置によって脱水さ
れ、一般的には70〜80％程度の含水率の高い汚泥が脱水
ケーキとして、定量フィーダ１に投入される。定量フィ
ーダ１から、一方はスクリューフィーダF1によってこの
脱水ケーキをコンベヤC1に切出し、第１脱水ケーキとし
て重量センサS1にて重量を計測し、重量調節器WC1 によ
って重量制御が行われる。この調節器WC1 の操作量は、
電動機制御装置11（例えば、可変電圧・可変周波数のイ
ンバータ）の目標値として与えられ、電動機制御装置11
を介して、電動機M1の速度制御を行い、スクリューフィ
ーダF1の回転数を変え、コンベヤC1上の第１脱水ケーキ
の重量を制御する。このコンベヤC1上の第１脱水ケーキ
はコンベヤC2によって流動焼却炉５に直接投入される第
１脱水ケーキとして搬送される。

【０００３】他方、定量フィーダ１からスクリューフィ
ーダF2によって脱水ケーキをコンベヤC3に切出し、第２
脱水ケーキとして重量センサS2にて重量を計測し、重量
調節器WC2 によって重量制御が行われる。この調節器WC
2 の操作量は、電動機制御装置12の目標値として与えら
れ、電動機制御装置12を介して、電動機M2の速度制御を
行い、スクリューフィーダF2の回転数を変え、コンベヤ
C3上の第２脱水ケーキの重量を制御する。この第２脱水
ケーキはコンベヤC3によって乾燥機２に投入される。乾
燥機２においてこの第２脱水ケーキは高温加熱蒸気で加
熱・乾燥され、一般的には30〜60％程度の含水率の低い
汚泥が乾燥ケーキとしてコンベヤC4に搬出され、乾燥ケ
ーキホッパ３に投入される。

【０００４】スクリューフィーダF3は、この乾燥ケーキ
ホッパ３からこの乾燥ケーキをコンベヤC5上に切出し、
重量センサS3にて切出した乾燥ケーキの重量を計測し、
重量調節器WC3 によって流動焼却炉５へ投入する乾燥ケ
ーキ量が制御される。この調節器WC3 の操作量は、電動
機制御装置13の目標値として与えられ、電動機制御装置
13を介して、電動機M3の速度制御を行い、コンベヤC5上
の乾燥ケーキの重量を制御する。コンベヤC2およびコン
ベヤC5で搬送された第１脱水ケーキと乾燥ケーキからな
る混合汚泥がコンベヤC6で搬送され、流動焼却炉５への
投入ホッパ４を介して直接流動焼却炉５に投入され、焼
却されるが、この混合汚泥の投入制御は、レベル調節器
LC4 によって電動機制御装置14の目標値を与え、電動機
制御装置14を介して、電動機M4の速度を制御して、スク
リューフィーダF4の回転数を制御することにより行われ
る。

【０００５】第１脱水ケーキおよび乾燥ケーキの投入量
は、重量調節器WC1 、WC3 で制御される。これらの重量
調節器WC1 〜WC3 の目標値は、焼却量設定部21で汚泥焼
却量（毎時何kg）の設定値ｕが設定され、この設定値に
複数の比率設定器からなる汚泥配分演算部22によって比
率演算され、各重量調節器WC1 〜WC3 の目標値の設定が
行なわれる。焼却量設定値ｕは一日の汚泥焼却量から決
められ、一定量の脱水ケーキおよび乾燥ケーキが焼却炉
５に投入される。また、流動焼却炉５の炉内温度は温度
検出器S5で検出され、この温度検出器S5の検出出力を入
力とする、図８には記載されていない補助燃料制御装置
および注水制御装置によって、炉内温度を一定に制御し
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来技術では、脱水ケ
ーキの含水率の大小に拘わらず、一日の汚泥焼却量の設
定に応じた割合で脱水ケーキと乾燥ケーキの定量切出し
を行い、補助燃料制御装置を追い炊き状態にした、補助
燃料側主体の炉内温度制御が行われていた。さらに、汚
泥の発生カロリなどの汚泥の性状が一定でないため、例
えば、高カロリの汚泥が投入された場合は、炉内温度が
高くなり、汚泥の投入をカットしたり、あるいは、炉内
への注水制御を行い、炉内温度を下げていた。

【０００７】本発明は上記の点にかんがみてなされたも
のであり、その目的は前記した課題を解決して、汚泥の
みで自己燃焼を可及的に維持でき、汚泥投入遮断あるい
は炉内注水の頻度が低減できる混合汚泥焼却炉の制御装
置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、脱水ケーキが投入される定量フ
ィーダと、この定量フィーダから脱水ケーキを切出し、
第１脱水ケーキとして搬出する第１フィーダと、定量フ
ィーダから脱水ケーキを切出し、第２脱水ケーキとして
搬出する第２フィーダと、第２脱水ケーキを乾燥させる
乾燥機と、この乾燥機から乾燥ケーキを切出して搬出す
る第３フィーダと、第１脱水ケーキと乾燥ケーキとから
なる混合汚泥を焼却する流動焼却炉と、からなる混合汚
泥焼却炉の制御装置に対して、単位期間内における混合
汚泥の焼却目標量に配分比率を乗じて、第２脱水ケーキ
の切出し目標量と乾燥ケーキの切出し目標量とを演算し
出力する汚泥配分演算部と、第１フィーダの切出し目標
値を演算し出力する第１演算器と、第２フィーダの脱水
ケーキ切出し目標値を演算し出力する第２演算器と、第
３フィーダの乾燥ケーキ切出し目標値を演算し出力する
第３演算器と、流動焼却炉の炉内温度を検出する温度検
出器と、補正量演算部と積算器とからなり、温度検出器
の検出出力に基づいて第２フィーダの切出し目標値およ
び第３フィーダの切出し目標値を補正する補正信号を出
力する補正量演算手段と、を設け、かつ、補正量演算部
を、炉内温度に対して上下限の閾値を備え、炉内温度が
上限の閾値を越えたとき第２フィーダおよび第３フィー
ダの切出し目標量を減ずる第２および第３フィーダ補正
量を出力し、炉内温度が下限の閾値を越えたとき第２フ
ィーダおよび第３フィーダの切出し目標量を増加する第
２および第３フィーダ補正量を出力するものとし、補正
量演算部の積算器を、補正量演算部が出力する補正量を
間欠的に積算して、第２および第３フィーダの補正信号
を出力するものとし、第１演算器を、混合汚泥の焼却目
標量から補正後の第２フィーダの切出し目標値を減じ
て、第１フィーダの切出し目標値を演算するものとし
た。

【０００９】また、補正量演算部の積算器が出力する補
正信号を修正量とし、第２演算器を第２フィーダの脱水
ケーキ切出し目標量に補正量演算手段が出力する第２フ
ィーダ補正信号を加算して、第２フィーダの切出し目標
量を演算するものとし、第３演算器は乾燥ケーキ切出し
目標量に補正量演算手段が出力する第３フィーダの補正
信号を加算して、第３フィーダの切出し目標量を演算す
るものとした。

【００１０】また、補正量演算部の積算器が出力する補
正信号を補正係数とし、第２演算器を第２フィーダの脱
水ケーキ切出し目標量に補正量演算手段が出力する第２
フィーダ補正信号を乗算して第２フィーダの切出し目標
量を演算するものとし、第３演算器は乾燥ケーキ切出し
目標量に補正量演算手段が出力する第３フィーダの補正
信号を乗算して第３フィーダの切出し目標量を演算する
ものとしてもよい。

【００１１】更に、補正量演算手段の補正信号を、炉内
温度が上下限の閾値を越えている期間中、上限または下
限の閾値に基づく極性で、それぞれ一定の補正量を一定
の間隔で間欠的に積算されたものとする。また、補正量
演算手段の補正信号が、その平均変化率が炉内温度が上
下限の閾値を越えた偏差量に比例しているものとする。

【００１２】また、補正量演算手段を、当該演算手段の
補正信号の変化率を、炉内温度の微分値と、炉内温度が
上下限の閾値を越えたときの偏差量に比例した補正信号
の平均変化率と、の和により与えるものとする。また、
補正量演算手段を、当該演算手段の補正信号の変化率
を、炉内温度の二次微分値と、炉内温度の微分値と、炉
内温度が上下限の閾値を越えたときの偏差量に比例した
補正信号の平均変化率と、の和により与えるものとす
る。

【００１３】また、補正量演算手段を当該積算器出力に
上下限の閾値を設けるものとする。また、補正量演算部
を、流動焼却炉の炉内温度が第２下限閾値を越えて低下
したときは、補助燃料を流動焼却炉に供給する指令を発
するものとする。

【００１４】

【作用】上記構成により、流動焼却炉に混合投入され焼
却される第１脱水ケーキの量と乾燥ケーキの量は、ま
ず、焼却量設定部にて一日当たりの、あるいは単位期間
当たりの全焼却脱水ケーキ量から設定され、ほぼ、この
量相当の汚泥が焼却される。この全焼却脱水ケーキ量の
内、一部は第１脱水ケーキ量として直接流動焼却炉に投
入され焼却される。残りの量は第２脱水ケーキ量として
乾燥機に搬入され、乾燥され、乾燥ケーキホッパに一時
蓄えられ、乾燥ケーキ量として流動焼却炉に投入され焼
却される。第１脱水ケーキ量は含水率が通常70〜80％程
度と高く、流動焼却炉の炉内温度を下げる方向に作用
し、また、乾燥ケーキ量は含水率が通常30〜60％程度と
低いので、汚泥のもつ発熱カロリーによって炉内温度を
上げる方向に作用する。

【００１５】従って、流動焼却炉の立上げ時は、補助燃
料を使用して、流動焼却炉の炉内温度を汚泥焼却可能な
温度まで昇温させ、これ以降は、流動焼却炉の炉内温度
を監視制御しながら、第１脱水ケーキ量と乾燥ケーキ量
の投入の割合を制御することにより、流動焼却炉の炉内
温度を一定の温度範囲に維持し、汚泥のみで自己燃焼を
可及的に維持できる燃焼制御を行うものである。

【００１６】上述のように、この脱水ケーキと乾燥ケー
キの投入量およびその割合は、流動焼却炉の立上げ初期
時は、まず補助燃料を使用して流動焼却炉の炉内温度を
上昇させ、次に汚泥配分演算部で設定され、補正量演算
手段からの補正信号がない値で、第１および第３のフィ
ーダ切出し目標値を設定し、脱水ケーキ量および乾燥ケ
ーキ量の投入量を制御し、炉内温度が自己燃焼持続可能
な温度を維持しながら、補助燃料を順次減らし、この時
点以降から、炉内温度に基づく補正量演算手段からの補
正信号を得て、汚泥配分演算部で設定された設定値に補
正を加え、各フィーダの切出し目標値として与え、脱水
ケーキと乾燥ケーキの投入量の割合を制御して、炉内温
度を所定の温度範囲に維持し、補助燃料がなくても自己
燃焼可能な状態が持続できるように、炉内温度が所定の
温度範囲内に維持されるように制御が行われる。

【００１７】このときの脱水ケーキと乾燥ケーキの投入
量の割合の補正方法は、一日の汚泥焼却投入量がほぼ決
まっているときは、脱水ケーキと乾燥ケーキの投入量を
差動的に補正し、また、一日の汚泥焼却投入量の変動が
大きいときは、脱水ケーキと乾燥ケーキの投入量の比率
値そのものを補正することが多い。これは、脱水ケーキ
や乾燥ケーキの含水率とか、汚泥の有するカロリなどの
汚泥の性状はゆっくりとした変動はあるが、急激な変化
は比較的少なく、従って、補正量演算手段の出力が間接
的に汚泥の性状を現す指標となるためである。

【００１８】また、炉内温度を監視しながら、補正量演
算手段で補正信号を得る過程で、流動焼却炉のプロセス
制御応答性が加味される。一つはコンベアなどに基づく
無駄時間の制御であり、これに対しては、補正信号の補
正を間欠的に行うことが効果的である。また、この補正
信号は滑らかに変化するようにした方がプラント側にと
っても好ましく、従って、補正量を間欠的に抽出し、こ
れを積算した値でもって補正を加える。

【００１９】さらにまた、補正信号の時間的補償方法と
して、炉内温度が上下限の閾値を越えている期間中、一
定の間隔で間欠的に一定の補正量を出力し、炉内温度が
その上限または下限の閾値のいずれの閾値を越えたかの
極性に基づき符号を付け、この補正量を積算して、炉内
温度による補正量演算手段の補正信号を得ることができ
る。更に、この補正に際して、間欠的に補正量を積算す
る場合、間欠的に補正量をサンプリングする間隔を制御
偏差の絶対値に反比例させるか、あるいは、補正量を制
御偏差に比例させる、さらには両者を併用して、補正信
号の時間変化率を制御偏差に比例させる補正方法もあ
る。この方法の特徴は補正量が炉内温度による間欠的な
積分動作（Ｉ動作）制御として近似している点にある。

【００２０】また、補正量演算手段の補正信号の出力変
化率を、炉内温度の微分値と、上記積分動作に基づく補
正量の平均変化率と、の和から構成することもある。こ
の特徴は補正信号が炉内温度による比例＋積分動作（Ｐ
Ｉ動作）制御として近似することができ、更に、炉内温
度の二次微分値を補正量演算手段の出力変化率に加算す
ることによって比例＋積分＋微分動作（ＰＩＤ動作）制
御として近似することができ、炉内温度制御の動的制御
特性を著しく改善できる。

【００２１】また、上記の補正量演算手段の補正信号出
力を制限することにより、大幅な目標値変更などのとき
に発生するオーバーシュートを防止する。更にまた、通
常のＰＩＤ調節器をサンプリング調節器として適用する
ことによって、補正量演算手段の補正信号を得ることも
できる。また、上記構成の混合汚泥焼却炉制御系におい
て、流動焼却炉の炉内温度が第２下限閾値を越えて低下
したときは、補正量演算部から制御指令を発し、補助燃
料を併用して、流動焼却炉の炉内温度を所定の温度範囲
に維持する。

【００２２】

【実施例】図１は本発明による汚泥焼却炉の制御装置の
一実施例の概要構成図を、図２は他の実施例の概要構成
図を、図３は補償量演算部の検出特性を説明する説明図
を、図４は炉内温度と補償量演算部の補正量の相関図
を、図５から図７は補償量演算部の補正信号出力の時間
特性を示す特性図をそれぞれ示し、図８に対応する同一
部材には同じ符号が付してある。

【００２３】図１において、汚泥焼却炉は、下水処理場
に収集された汚泥が脱水装置によって脱水され、70〜80
％程度の含水率の脱水ケーキとして投入される定量フィ
ーダ１と、乾燥機２と、この乾燥機２で乾燥された乾燥
ケーキを一時蓄える乾燥ケーキホッパ３と、流動焼却炉
５と、からなる主要設備を有する。そうして、汚泥焼却
炉は、定量フィーダ１に投入された脱水ケーキを切出
し、流動焼却炉５に直接投入される第１脱水ケーキの切
出し量を制御する重量調節器WC1 、電動機制御装置11、
電動機M1、第１スクリューフィーダF1、コンベヤC1およ
び第１脱水ケーキの切出し重量を計測する重量センサS1
からなる第１スクリューフィーダ制御系、およびこの切
出された第１脱水ケーキを流動焼却炉５に搬送するコン
ベヤC2と、定量フィーダ１に投入された脱水ケーキを切
出し、乾燥機２に搬入し、乾燥機２で乾燥される第２脱
水ケーキの切出し量を制御する重量調節器WC2 、電動機
制御装置12、電動機M2、第２スクリューフィーダF2、コ
ンベヤC3および第２脱水ケーキの切出し重量を計測する
重量センサS2からなる第２スクリューフィーダ制御系、
およびこの乾燥ケーキを乾燥ケーキホッパ３に搬送する
コンベヤC4と、乾燥ケーキホッパ３に一時蓄えられた乾
燥ケーキを切出し、流動焼却炉５に投入される乾燥ケー
キの切出し量を制御する重量調節器WC3 、電動機制御装
置13、電動機M3、第３スクリューフィーダF3、コンベヤ
C5および乾燥ケーキの切出し重量を計測する重量センサ
S3からなる第３スクリューフィーダ制御系と、上記の第
１脱水ケーキと乾燥ケーキを一緒に搬送するコンベヤC6
と、コンベヤC6によって搬送された混合汚泥を一時蓄え
る投入ホッパ４と、この投入ホッパ４からの混合汚泥を
流動焼却炉５に投入制御するレベル調節器LC4 、電動機
制御装置14、電動機M4、第４スクリューフィーダF4、か
らなるレベル制御系と、からなる混合汚泥焼却制御系を
有している。

【００２４】本発明の一実施例によれば、第１スクリュ
ーフィーダ制御系〜第３スクリューフィーダ制御系は、
一定期間例えば１時間毎の焼却量を設定する焼却量設定
部21、重量調節器WC1 〜WC3 の目標値を設定する汚泥配
分演算部22、温度検出器S5で検出された流動焼却炉５の
炉内温度Ｔによって補正量を出力する補正量演算部24と
この補正量を間欠的に積算する補正量演算部の積算器2
5、26からなる補正量演算手段、および上記汚泥配分演
算部22の比率設定出力に上記補正量演算手段による補正
信号を加算する演算器23、27A 、28A から構成されてい
る。

【００２５】まず、第２スクリューフィーダ制御系の重
量調節器WC2 の目標値の構成と制御信号の流れを説明す
る。焼却量設定部21で流動焼却炉５で焼却される全汚泥
焼却量（毎時何kg）の設定値ｕが設定され、この設定値
ｕに汚泥配分演算部22の図外の比率設定器からA2なる係
数が与えられて比率演算が行われ、汚泥配分演算部22の
出力x2＝A2・ｕを得る。

【００２６】補正量演算部の積算器25には、流動焼却炉
５の炉内温度Ｔによって決まる補正量演算部24からの補
正量 (α1>0,０, α1<0)が、この補正量を間欠的に出力
するスイッチSW1 を介して入力され、補正量演算手段の
補正信号c2が得られる。積算器25の動作は、まず初期値
として０が積算器25のレジスタに入力され、以降、補正
量演算部24から間欠的に出力される補正量 (α1>0,０,
α1<0)のいずれか１つの補正量が積算器25のレジスタ値
c2に加算され、この加算値が新しいレジスタ値c2として
格納されることにより、補正量演算部24からの間欠的な
補正量 (α1>0,０, α1<0)の積算が行われ、補正信号と
して出力される。

【００２７】汚泥配分演算部22の比率演算出力x2と、積
算器25の補正信号c2が演算器27A で加算され、第２フィ
ーダ切出し目標値y2として、重量調節器WC2 に入力され
る。重量調節器WC2 は、この演算器27A の第２フィーダ
切出し目標値y2を目標値とし、重量センサS2からの第２
脱水ケーキの切出し重量信号を帰還信号として、PID制
御を行う。

【００２８】この重量調節器WC2 の出力信号は電動機制
御装置12の目標値信号としてカスケード接続されて、こ
の信号に基づいて、電動機制御装置12の電力変換特性が
制御され、出力電圧・周波数が可変され、電動機M2、ス
クリューフィーダF2の回転速度を可変し、コンベアC3上
に切出される第２脱水ケーキの重量を変化させる。この
第２脱水ケーキ重量は前述の重量センサS2で重量調節器
WC2 に負帰還されることにより、第２脱水ケーキ重量
は、前述の補償された演算器27A の出力y2を目標値とし
た値に制御される。

【００２９】第１スクリューフィーダ制御系の重量調節
器WC1 の目標値は、演算器23で演算され、焼却量設定部
21の設定値ｕから、上記第２スクリューフィーダ制御系
の重量調節器WC2 の補正後の目標値y2を差引いた値y1を
目標値とする。以下の制御系の信号の流れは第２スクリ
ューフィーダ制御系で述べたものと同じである。第３ス
クリューフィーダ制御系の重量調節器WC3 の目標値の構
成と制御信号の流れは、上述の第２スクリューフィーダ
制御系の場合と同様であり、焼却量設定部21からの設定
値ｕに汚泥配分演算部22の比率設定器からA3なる係数が
与えられての比率演算が行われ、汚泥配分演算部22の出
力x3＝A3・ｕを得る。

【００３０】補正量演算部の積算器26には、流動焼却炉
５の炉内温度Ｔによって決まる補正量演算部24からの補
正量 (α2>0,０, α2<0)が、この補正量を間欠的に出力
するスイッチSW2 を介して入力され、補正量演算手段の
補正信号c3が得られる。積算器26の動作は、第２スクリ
ューフィーダ制御系と同様に、初期値は０が積算器26の
レジスタに入力され、以降、補正量演算部24から間欠的
に出力される補正量 (α2>0,０, α2<0)のいずれか１つ
の補正量が積算器26のレジスタ値c3に加算され、この加
算値が新しいレジスタ値c3として格納されることによ
り、補正量演算部24からの間欠的な補正量 (α2>0,０,
α2<0)の積算が行われ、補正信号c3となる。

【００３１】汚泥配分演算部22の比率演算出力x3と、積
算器26の補正信号c3が演算器28A で加算され、第２フィ
ーダ切出し目標値y3として、重量調節器WC3 に出力され
る。以下重量調節器WC3 による第３スクリューフィーダ
制御系の動作は先に述べた第２スクリューフィーダ制御
系と同じである。上記構成により、定量フィーダ１に投
入された脱水ケーキは、一方は第１スクリューフィーダ
制御系により第１脱水ケーキとして切出され、コンベア
C2で流動焼却炉５への直接投入用として搬送され、他
方、第２スクリューフィーダ制御系により切出された第
２脱水ケーキは、乾燥機２で乾燥され、乾燥ケーキとし
てコンベヤC4に搬出され、乾燥ケーキホッパ３に投入さ
れる。この乾燥ケーキは乾燥ケーキホッパ３から第３ス
クリューフィーダ制御系により切出され、上記第１脱水
ケーキと共に混合汚泥としてコンベヤC6およびレベル制
御系のスクリューフィーダF4を介して流動焼却炉５に投
入される。

【００３２】次に、流動焼却炉５の炉内温度制御につい
て説明する。汚泥配分演算部22の比率設定値A2、A3は、
流動焼却炉５が混合汚泥で自己燃焼し、炉内温度を一定
に保つように、即ち、混合汚泥が有する発熱カロリと第
１脱水ケーキや乾燥ケーキの含有水分が蒸発するに必要
な熱量バランスを図る観点から、概略(1-A2)とA3の比率
が選ばれる。一方、A2とA3の比率は第２脱水ケーキが乾
燥されて乾燥ケーキとなる重量比であるので、汚泥の性
状によりこの比率も概略定まり、流動焼却炉５の運転初
期の立上げ時にほぼこの状態に近い比率設定値A2、A3が
選ばれる。

【００３３】次に、第２脱水ケーキが乾燥されて乾燥ケ
ーキとなるまでの時間遅れは存在するが、平均的には第
２脱水ケーキとして切出される量と乾燥ケーキとして出
る量の割合は定まっているので、過渡現象における乾燥
ケーキの使用量の凹凸を乾燥ケーキホッパ３のレベル変
動で吸収することにより、乾燥機における時間遅れによ
る流動焼却炉５の炉内温度制御の制御性の問題は、実際
上影響がなくなり、第１脱水ケーキおよび乾燥ケーキの
搬送による遅れのみとなり、実用上支障のない速さ（時
間単位から分単位）で制御ができる。

【００３４】即ち、流動焼却炉５の炉内温度変動に基
き、補償量演算手段の補償信号に基づき補正された第１
スクリューフィーダ制御系の重量調節器WC1 の目標値お
よび第３スクリューフィーダ制御系の重量調節器WC3 の
目標値の変動に対して、比較的速い応答で流動焼却炉５
に投入される第１脱水ケーキ量および乾燥ケーキ量の割
合を変えることができ、流動焼却炉５の炉内温度変動を
一定の範囲内に維持し、混合汚泥を補助燃料なしで自己
燃焼させることができる。

【００３５】図２は本発明による汚泥焼却炉の制御装置
の他の実施例の概略構成図である。図２において、第１
スクリューフィーダ制御系〜第３スクリューフィーダ制
御系は、一定期間例えば１時間毎の焼却量を設定する焼
却量設定部21、重量調節器WC1 〜WC3 の目標値を設定す
る汚泥配分演算部22、温度検出器S5で検出された流動焼
却炉５の炉内温度Ｔによって補正量を出力する補正量演
算部24とこの補正量を間欠的に積算する補正量演算部の
積算器25、26からなる補正量演算手段、および演算器2
3,27B,28Bから構成されている。

【００３６】まず、第２スクリューフィーダ制御系の重
量調節器WC2 の目標値の構成と制御信号の流れを説明す
る。焼却量設定部21で流動焼却炉５で焼却される全汚泥
焼却量（毎時何kg）の設定値ｕが設定される。一方、補
正量演算部の積算器25は、流動焼却炉５の炉内温度Ｔに
よって決まる補正量演算部24からの補正量 (α1>0,０,
α1<0)が、この補正量を間欠的に出力するスイッチSW1
を介して入力され、補正量演算手段の補正信号c2が得ら
れる。積算器25の動作は、初期値は１が積算器25のレジ
スタに入力され、以降、補正量演算部24から間欠的に出
力される補正量 (α1>0,０, α1<0)のいずれか１つの補
正量が積算器25のレジスタ値c2に加算され、この加算値
が新しいレジスタ値c2として格納されることにより、補
正量演算部24からの間欠的な補正量 (α1>0,０,α1<0)
の積算が行われ、出力１を中心とした補正信号c2が得ら
れる。

【００３７】焼却量設定部21からの設定値ｕに汚泥配分
演算部22の比率設定器からA2なる係数が与えられて比率
演算が行われ、汚泥配分演算部22の出力x2＝A2・ｕを得
る。演算部27B で、この汚泥配分演算部22の比率演算値
に補正量演算手段の補正信号c2との積y2をとり、この比
率設定出力y2＝A2c2ｕが第２フィーダ切出し目標値y2と
して重量調節器WC2 に出力される。

【００３８】重量調節器WC2 は、この第２フィーダ切出
し目標値y2を目標値とし、重量センサS2からの第２脱水
ケーキの切出し重量信号を帰還信号として、PID 制御を
行う。この重量調節器WC2 の出力信号は電動機制御装置
12の目標値信号としてカスケード接続されて、この信号
に基づいて、電動機制御装置12の電力変換特性が制御さ
れ、出力電圧・周波数が可変され、電動機M2、スクリュ
ーフィーダF2の回転速度を可変し、コンベアC3上に切出
される第２脱水ケーキの重量を変化させる。この第２脱
水ケーキ重量は前述の重量センサS2で重量調節器WC2 に
負帰還されることにより、第２脱水ケーキ重量は、前述
の補償信号c2で比率が補償された比率設定出力y2を目標
値とした値に制御される。

【００３９】第１スクリューフィーダ制御系の重量調節
器WC1 の目標値は、演算器23で行われ、焼却量設定部21
の設定値ｕから上記第２スクリューフィーダ制御系の重
量調節器WC2 の補正後の目標値y2を差引いた値y1を目標
値とする。以下の制御系の信号の流れは上述の第２スク
リューフィーダ制御系で述べたものと同じである。第３
スクリューフィーダ制御系の重量調節器WC3 の目標値の
構成と制御信号の流れは、上述の第２スクリューフィー
ダ制御系の場合と同様であり、補正量演算部の積算器26
には、流動焼却炉５の炉内温度Ｔによって決まる補正量
演算部24からの補正量 (α2>0,０, α2<0)が、この補正
量を間欠的に出力するスイッチSW2を介して入力され、
補正量演算手段の補正信号c3が得られる。

【００４０】積算器26の動作は、第２スクリューフィー
ダ制御系と同様に、初期値は１が積算器25のレジスタに
入力され、以降、補正量演算部24からの間欠的な補正量
(α2>0,０, α2<0)のいずれか１つの補正量が積算器26
のレジスタ値c3に加算され、この加算値が新しいレジス
タ値c3として格納されることにより、補正量演算部24か
らの間欠的な補正量 (α2>0,０, α2<0)の積算が行わ
れ、補正信号c3となる。

【００４１】焼却量設定部21からの設定値ｕに汚泥配分
演算部22の比率設定器からA3なる係数が与えられての比
率演算が行われ、汚泥配分演算部22の出力x3＝A3・ｕを
得る。演算部28B で、この汚泥配分演算部22の比率演算
値に補正量演算手段の補正信号c3との積y3をとり、この
比率設定出力y3＝A3c3ｕが第３フィーダ切出し目標値y3
として重量調節器WC3 に出力される。

【００４２】以下重量調節器WC3 による第３スクリュー
フィーダ制御系の動作は先に述べた第２スクリューフィ
ーダ制御系と同じである。即ち、図 1の実施例では、第
１スクリューフィーダ制御系〜第３スクリューフィーダ
制御系の目標値が焼却量設定部21の設定値ｕに汚泥配分
演算部22の比率設定器で比率演算された結果に、補正量
演算手段の補正信号で目標値を加減算補正をしたが、図
２では、汚泥配分演算部22の比率設定器で比率演算され
た結果に、さらに出力１を中心とした補正量演算手段の
補正信号で比率係数そのものを補正したことである。

【００４３】図３は本発明での一実施例で、補正量演算
部の検出特性を説明する説明図であり、図４は炉内温度
Ｔと補正量演算部24の出力との関係を示した相関図であ
る。図３において、流動焼却炉５の炉内温度Ｔが上限の
閾値 MH2=820℃を越えて上昇すると、補正量演算部24は
補正量α1,α2(α1<0,α2<0)を出力し、積算器25、26で
積算され、重量調節器WC2 、WC3 の目標値を下げ、乾燥
ケーキの量を減じ、炉内温度Ｔを下げる方向に作用す
る。また、炉内温度Ｔが下限の閾値 MH3=810℃を越えて
下降すると、補正量演算部24は補正量α1,α2(α1>0,α
2>0)を出力し、積算器25、26で積算され、重量調節器WC
2 、WC3 の目標を上げ、乾燥ケーキの量を増し、炉内温
度Ｔを上げる方向に作用する。炉内温度Ｔが 810℃〜 8
20℃の間にあるときは、補正量演算部24の補正量は０で
あり、積算器25、26での積算はなく、一定値が保持さ
れ、即ち、流動焼却炉５の炉内温度Ｔが一定値に維持さ
れて、混合汚泥のみによる自己燃焼状態が維持できる。

【００４４】また、流動焼却炉５の炉内温度Ｔが下下限
の閾値 800℃を越えて下降すると、ここでは、もはや混
合汚泥のみによる自己燃焼状態の維持が困難となり、補
助燃料を使用して炉内温度Ｔを上昇させ、自己燃焼可能
な状態へ回復させる。図４は炉内温度Ｔと補正量演算部
24の補正量との対応関係を纏めたものである。図５〜図
７は炉内温度Ｔが上下限の閾値を越えた場合の重量調節
器 WC2、WC3の目標値の補正信号の経時特性を示し、図
５では補正量演算手段の補正信号が、炉内温度Ｔが上下
限の閾値を越えたときの閾値と炉内温度Ｔとの偏差量に
関係なく一定で、かつ、この補正量が積算器25、26で間
欠的に積算される間隔も一定の場合を示す。図５で縦軸
に重量調節器 WC2、WC3 の目標値y2,y3 をとり、横軸は
時間軸である。

【００４５】太い横線で示される特性は炉内温度Ｔが上
下限の閾値範囲内に留まっている場合を示し、太い横線
より上部の細い実線で示される特性は炉内温度Ｔが下限
の閾値MH3 を下回った場合を示し、太い横線より下部の
細い階段状の点線は炉内温度Ｔが上限の閾値MH2 を上回
った場合を示す。なお、斜めの点線はこの補正信号の平
均変化特性を示す。

【００４６】図６は補正量演算部24の補正量が、炉内温
度Ｔが上下限の閾値を越えたときの閾値と炉内温度Ｔと
の偏差量に比例する場合を示し、その他の点は図５と同
じである。ここでは、斜めの点線で示された補正量演算
手段の補正信号の傾斜が、閾値と炉内温度Ｔとの偏差量
に比例することが分かる。即ち、調節器の積分動作（Ｉ
動作）の特性を示すことが分かる。なお、図６では補正
量が間欠的にサンプリングされる間隔が一定の場合を図
示したが、別の実施例として、上記補正量をほぼ一定と
し、積算器25、26で間欠的にサンプリングされる間隔
を、炉内温度Ｔが上下限の閾値を越えたときの閾値と炉
内温度Ｔとの偏差量の絶対値に反比例するように選定し
ても、調節器の積分動作（Ｉ動作）特性を得ることがで
きる。

【００４７】図７は図６の補正量演算部24の補正量に、
さらに炉内温度Ｔの時間変化分、即ち、炉内温度Ｔの微
分値を加えたものであり、この補正量が積算器25、26で
積算されることにより、比例＋積分動作（Ｐ＋Ｉ動作）
を行うことを示したものである。図７の(a) は、簡単の
ため、炉内温度Ｔが閾値MH3 をステップ状に下回った場
合を示し、偏差量の大小２つの特性例を示した。図７の
(b) は、炉内温度Ｔが上述の変化をしたとき、この変化
が現れた時点で補正信号にステップ状の変化部分が発生
し、この成分が比例動作の機能を発揮する。なお、ここ
では、積分動作は制御偏差に反比例して積算間隔が変わ
っている場合を示した。図７の(b) 方式では、比例＋積
分動作を行う調節器の機能を有するので、汚泥の性状の
変化などに基づく炉内温度Ｔの変動に対して動特性のよ
い制御を行うことができる。図７の(c) は、補償量とし
て上記の炉内温度Ｔの微分値を加えたものに、さらに、
炉内温度Ｔの二次微分値を加算したときの特性を示し、
ここでは、比例＋積分＋微分動作（Ｐ＋Ｉ＋Ｄ動作）を
行うことができる。

【００４８】図１、図２の実施例では、補正量演算手段
の補正信号をうるため、補正量演算部24の補正量の積算
機能を積算器25、26で実施した例を示したが補償量演算
部24の内部にこの積算機能を備えてもよい。

【００４９】

【発明の効果】以上述べたように本発明の構成によれ
ば、汚泥を燃料として考え、直接投入分の脱水ケーキと
乾燥ケーキの含水率を変え、この脱水ケーキと乾燥ケー
キの配分率を流動焼却炉の炉内温度に基づいて制御する
ことにより、炉内温度を一定に制御し、混合汚泥のみに
よる自己燃焼状態の継続を可能とした。これにより、補
助燃料の使用量が減少し、また、緊急時の炉内温度を下
げるための注水量を減少することも可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例の概要構成図

【図２】本発明による他実施例の概要構成図

【図３】補正量演算部の検出特性を説明する説明図

【図４】炉内温度と補正量演算部出力の相関図

【図５】補正量演算手段の補正信号出力の時間特性を示
す特性図

【図６】補正量演算手段の補正信号出力の時間特性を示
す特性図

【図７】補正量演算手段の補正信号出力の時間特性を示
す特性図

【図８】従来技術による汚泥焼却炉の概要構成図

【符号の説明】

１ 定量フィーダ ２ 乾燥機 ３ 乾燥ケーキホッパ ４ 投入ホッパ ５ 流動焼却炉 11、12、13、14 電動機制御装置 21 焼却量設定部 22 汚泥配分演算部 23、27A, 27B、28A,28B 演算器 24 補正量演算部 25、26 補正量演算部の積算器 A2、A3 比率設定係数 C1〜C6 コンベヤ F1〜F4 スクリューフィーダ M1〜M4 電動機 S1〜S3 重量センサ WC1 〜WC3 重量調節器 LC4 レベル調節器 ｕ 設定値 x2〜x3 出力 y1〜y3 目標値 α1 、α2 補正出力 Ｔ 炉内温度 S5 温度検出器

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】脱水ケーキが投入される定量フィーダと、 この定量フィーダから前記脱水ケーキを切出し、第１脱
   水ケーキとして搬出する第１フィーダと、 前記定量フィーダから前記脱水ケーキを切出し、第２脱
   水ケーキとして搬出する第２フィーダと、 前記第２脱水ケーキを乾燥させる乾燥機と、 この乾燥機から乾燥ケーキを切出して搬出する第３フィ
   ーダと、 前記第１脱水ケーキと前記乾燥ケーキとからなる混合汚
   泥を焼却する流動焼却炉と、 からなる混合汚泥焼却炉の制御装置であって、 単位期間内における前記混合汚泥の焼却目標量に配分比
   率を乗じて、前記第２脱水ケーキの切出し目標量と前記
   乾燥ケーキの切出し目標量とを演算し出力する汚泥配分
   演算部と、 前記第１フィーダの切出し目標値を演算し出力する第１
   演算器と、 前記第２フィーダの脱水ケーキ切出し目標値を演算し出
   力する第２演算器と、 前記第３フィーダの乾燥ケーキ切出し目標値を演算し出
   力する第３演算器と、 流動焼却炉の炉内温度を検出する温度検出器と、 補正量演算部と積算器とからなり、前記温度検出器の検
   出出力に基づいて前記第２フィーダの切出し目標値およ
   び前記第３フィーダの切出し目標値を補正する補正信号
   を出力する補正量演算手段と、を備え、 前記補正量演算部は、前記炉内温度に対して上下限の閾
   値を備え、前記炉内温度が前記上限の閾値を越えたとき
   前記第２フィーダおよび第３フィーダの切出し目標量を
   減ずる第２および第３フィーダ補正量を出力し、前記炉
   内温度が前記下限の閾値を越えたとき前記第２フィーダ
   および第３フィーダの切出し目標量を増加する第２およ
   び第３フィーダ補正量を出力するものであり、 前記積算器は、前記補正量演算部が出力する補正量を間
   欠的に積算して、前記第２および第３フィーダの補正信
   号を出力するものであり、 前記第１演算器は、前記混合汚泥の焼却目標量から補正
   後の前記第２フィーダの切出し目標値を減じて、前記第
   １フィーダの切出し目標値を演算するものである、 ことを特徴とする混合汚泥焼却炉の制御装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の混合汚泥焼却炉の制御装
   置において、 補正量演算部の積算器が出力する補正信号は修正量であ
   り、 第２演算器は前記第２フィーダの脱水ケーキ切出し目標
   量に前記補正量演算手段が出力する第２フィーダ補正信
   号を加算して、前記第２フィーダの切出し目標量を演算
   するものであり、 第３演算器は前記乾燥ケーキ切出し目標量に補正量演算
   手段が出力する第３フィーダの補正信号を加算して、前
   記第３フィーダの切出し目標量を演算するものである、 ことを特徴とする混合汚泥焼却炉の制御装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載の混合汚泥焼却炉の制御装
   置において、 補正量演算部の積算器が出力する補正信号は補正係数で
   あり、 第２演算器は前記第２フィーダの脱水ケーキ切出し目標
   量に前記補正量演算手段が出力する第２フィーダ補正信
   号を乗算して、前記第２フィーダの切出し目標量を演算
   するものであり、 第３演算器は前記乾燥ケーキ切出し目標量に補正量演算
   手段が出力する第３フィーダの補正信号を乗算して、前
   記第３フィーダの切出し目標量を演算するものである、 ことを特徴とする混合汚泥焼却炉の制御装置。
4. 【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれかの項に
   記載の混合汚泥焼却炉の制御装置において、補正量演算
   手段の補正信号が、炉内温度が上下限の閾値を越えてい
   る期間中、上限または下限の閾値に基づく極性で、それ
   ぞれ一定の補正量を一定の間隔で間欠的に積算されるも
   のである、ことを特徴とする混合汚泥焼却炉の制御装
   置。
5. 【請求項５】請求項１ないし請求項３のいずれかの項に
   記載の混合汚泥焼却炉の制御装置において、補正量演算
   手段の補正信号が、その平均変化率が炉内温度が前記上
   下限の閾値を越えた偏差量に比例している、ことを特徴
   とする混合汚泥焼却炉の制御装置。
6. 【請求項６】請求項１、請求項２、請求項３または請求
   項５のいずれかの項に記載の混合汚泥焼却炉の制御装置
   において、補正量演算手段は、当該演算手段の補正信号
   の変化率を、炉内温度の微分値と、前記炉内温度が上下
   限の閾値を越えたときの偏差量に比例した補正信号の平
   均変化率と、の和により与えるものである、ことを特徴
   とする混合汚泥焼却炉の制御装置。
7. 【請求項７】請求項１、請求項２、請求項３、請求項５
   または請求項６のいずれかの項に記載の混合汚泥焼却炉
   の制御装置において、補正量演算手段は、当該演算手段
   の補正信号の変化率を、炉内温度の二次微分値と、前記
   炉内温度の微分値と、前記炉内温度が上下限の閾値を越
   えたときの偏差量に比例した補正信号の平均変化率と、
   の和により与えるものである、ことを特徴とする混合汚
   泥焼却炉の制御装置。
8. 【請求項８】請求項１ないし請求項７のいずれかの項に
   記載の混合汚泥焼却炉の制御装置において、補正量演算
   手段は、当該積算器出力に上下限の閾値を設けるもので
   ある、ことを特徴とする混合汚泥焼却炉の制御装置。
9. 【請求項９】請求項１ないし請求項８のいずれかの項に
   記載の混合汚泥焼却炉の制御装置において、補正量演算
   部は、流動焼却炉の炉内温度が第２下限閾値を越えて低
   下したときは、補助燃料を流動焼却炉に供給する指令を
   発するものである、ことを特徴とする混合汚泥焼却炉の
   制御装置。