JPH07190327A - ゴミ焼却炉の燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 発生蒸気量を目標蒸気量に安定的に調節でき
る、即ち、変動周期を短くしかも変動幅を小さくできる
ゴミ焼却炉の燃焼制御装置を提供する。 【構成】 炉内に投入されたゴミを搬送しながら焼却処
理するストーカ式の搬送手段と、炉内で発生した燃焼熱
により蒸気を生成する廃熱ボイラとを備えたゴミ焼却炉
に、前記廃熱ボイラでの発生蒸気量を検出する蒸気量検
出手段と、ゴミの燃え切り位置を検出する燃え切り位置
検出手段を設けて、蒸気量検出手段により検出された発
生蒸気量が目標値を逸脱した場合に、搬送速度を、検出
された燃え切り位置に基づいて決定される設定量だけ一
定時間変更する制御を設定時間周期Ｔで繰り返すように
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、炉内に投入されたゴミ
を搬送しながら焼却処理するストーカ式の搬送手段と、
炉内で発生した燃焼熱により蒸気を生成する廃熱ボイラ
とを備えたゴミ焼却炉に、前記廃熱ボイラでの発生蒸気
量を検出する蒸気量検出手段と、前記蒸気量検出手段に
より検出された発生蒸気量が目標値になるように、前記
搬送手段によるゴミの搬送速度を調節して、安定的に燃
焼させる燃焼制御手段とを設けてあるゴミ焼却炉の燃焼
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上述のゴミ焼却炉の燃焼制御装置におい
て、従来、燃焼制御手段は、前記搬送手段によるゴミの
搬送速度を、目標蒸気量に対する検出蒸気量の偏差の比
例、微分、積分等各要素の線形演算により導出してい
た。即ち、発生蒸気量に基づくＰＩＤ制御によりゴミの
搬送速度を調節していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に都市ゴミには多
量の水分が含まれており乾燥するまでには相当の時間が
必要なために、搬送速度を調節してもその効果が直ちに
表れるものではない。そのような対象に対してＰＩＤ制
御を行えば、目標蒸気量からのずれが小さい場合には搬
送速度または空気供給量の調節量が少なくあまり効果が
ない。一方、ずれが大きくなって搬送速度の調節量が多
くなると、含水量に応じた時間遅れの後に大きく改善さ
れることになるが、搬送速度の調節量が多くなると、却
ってその後に過補正となり蒸気量の変動が大きくなると
いう欠点があった。しかも、頻繁に変わるゴミの性状に
応じてＰＩＤ制御定数を変更することは極めて困難であ
り、予め設定されたＰＩＤ制御定数とは大きく異なる制
御定数を必要とするようなゴミ質のゴミが投入された場
合には上述の欠点は甚だしい。本発明の目的は上述した
従来欠点を解消し、発生蒸気量を目標蒸気量に安定的に
調節できる、即ち、変動周期を短くしかも変動幅を小さ
くできるゴミ焼却炉の燃焼制御装置を提供する点にあ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明によるゴミ焼却炉の燃焼制御装置の特徴構成は、
燃焼制御手段を、前記蒸気量検出手段により検出された
発生蒸気量が許容範囲を逸脱した場合に、前記搬送手段
によるゴミの搬送速度を一定時間内に設定量だけ増加或
いは減少させるように構成してある点にある。

【０００５】上述の構成において、前記制御手段を、前
記蒸気量検出手段により検出された発生蒸気量が回復す
るまで、前記一定時間内の設定量の増加或いは減少を設
定時間周期で繰り返すように構成することが好ましい。

【０００６】さらには、前記搬送手段上で焼却処理され
るゴミの燃え切り位置を検出する燃え切り位置検出手段
を設けて、前記燃焼制御手段によるゴミの搬送速度の増
加量或いは減少量が、前記燃え切り位置検出手段により
検出された燃え切り位置に基づいて設定されるように構
成してあることが好ましい。

【０００７】

【作用】前記蒸気量検出手段の検出値によって発生蒸気
量が目標値から逸脱したと判断される場合に、燃焼制御
手段が、前記搬送手段によるゴミの搬送速度を、発生蒸
気量の目標値からの逸脱の程度にかかわらずに、目標値
よりも減少側に逸脱した場合には一定時間に設定量だけ
増加させ、目標値よりも増加側に逸脱した場合には一定
時間に設定量だけ減少させる。ここで、発生蒸気量の目
標値からの逸脱の程度にかかわらずに、ゴミの搬送速度
の調節を一定時間及び設定量とすることにより、調節量
が大幅に不足したり、或いは逆に過剰となって変動周期
や幅が大きくなることを回避するのである。例えば、発
生蒸気量が目標蒸気量よりも減少した場合、その初期に
おいては燃焼は未だ活発であり、従って、そのような状
態でゴミの搬送量を一括して設定量増やすことにより新
たに搬送されたゴミの乾燥が促進され、それらのゴミの
燃えはじめるまでの時間が短縮されるのである。また、
それにより短時間で発生蒸気量が回復するような場合で
あっても、一定時間だけの増加に過ぎないために発生蒸
気量が過剰になることを防止できるのである。

【０００８】前記燃焼制御手段は、前記蒸気量検出手段
により検出された発生蒸気量が回復するまで、前記一定
時間内の設定量の増加或いは減少を設定時間周期で繰り
返すことにより、一度の調節で効果がない場合であって
も、調節量が大幅に不足したり、或いは逆に過剰となっ
て変動周期や幅が大きくなることを回避しながら蒸気発
生量を目標値に導くのである。

【０００９】さらに、燃え切り位置検出手段により検出
された前記搬送手段上でのゴミの燃え切り位置に基づい
て燃焼状態を判断した上で、前記燃焼制御手段によるゴ
ミの搬送速度の増加量或いは減少量を設定する。例え
ば、発生蒸気量が目標蒸気量よりも低下している場合
に、燃え切り位置が搬送手段の上流側にあればゴミが不
足状態にあると判断して、ゴミ供給量を増やすべく搬送
速度の設定量を多くし、燃え切り位置が搬送手段の下流
側にあればゴミが今後不足状態に移行すると判断して、
ゴミ供給量をやや増やすべく搬送速度の設定量を若干多
くする一方、発生蒸気量が目標蒸気量よりも上昇してい
る場合に、燃え切り位置が搬送手段の下流側にあればゴ
ミが過剰状態にあると判断して、ゴミ供給量を減らすべ
く搬送速度の設定量を少なくするといった具合である。

【００１０】

【発明の効果】本発明によれば、発生蒸気量を目標蒸気
量に安定的に調節できる、即ち、変動周期を短くしかも
変動幅を小さくできるゴミ焼却炉の燃焼制御装置を提供
することができるようになった。

【００１１】

【実施例】以下に実施例を説明する。ゴミ焼却炉は、図
１に示すように、被燃焼物たる都市ゴミを焼却する燃焼
室２と、焼却前のゴミを収容するホッパ３と、燃焼済の
灰を集める灰ピット５などの設備を設けて構成してあ
る。

【００１２】ホッパ３の下部には、油圧シリンダＣ０を
往復駆動させて燃焼室２にゴミを押し出し投入するプッ
シャ４を設けてあり、後述の燃焼制御手段１６によりそ
の投入速度が調節される。

【００１３】燃焼室２には、プッシャ４により投入され
たゴミを乾燥させ着火点近傍まで加熱する乾燥帯Ａと、
乾燥ゴミを燃焼させる燃焼帯Ｂと、その燃焼帯Ｂで燃焼
したゴミを灰化する後燃焼帯Ｃとからなる焼却処理帯を
上方から下方に階段状に配置したストーカ式の搬送手段
６を設けてある。上述の搬送手段６は、鋳造物である固
定火格子と可動火格子を搬送方向に交互に配置して、そ
の上部でゴミを焼却処理するもので、油圧シリンダＣ
１，Ｃ２，Ｃ３を用いて可動火格子を斜め上下方向に往
復駆動することによりゴミを搬送する。

【００１４】燃焼帯Ｂは上流側の前部燃焼帯と下流側の
後部燃焼帯８の二領域で構成してあり、前部燃焼帯７で
は主に気体燃焼（ゴミから生じるガス成分を燃やす）を
促進し、後部燃焼帯８では気体燃焼から固体燃焼（ゴミ
自体が燃える）に移行させて、後燃焼帯Ｃでほぼ完全に
灰化するべく、後述の燃焼制御手段１６によりストーカ
速度や燃焼空気量が制御される。ここに、油圧シリンダ
Ｃ０からＣ３は互いに一定の速度比を維持するように調
整されるものである。後燃焼帯Ｃで灰化したゴミは灰押
し出し装置７に落下して、灰出しコンベア１７により前
記灰ピット５に集積される。

【００１５】さらに、乾燥帯Ａ、燃焼帯Ｂ、後燃焼帯Ｃ
のそれぞれの下部に風箱９を設けてあり、ブロワファン
１０により吸引され排ガスで加熱された空気がその風箱
９を通して乾燥或いは燃焼用の空気として搬送手段６上
のゴミに供給される。各風箱９に燃焼用空気を供給する
空気供給路１１には供給量を調節するダンパ機構１２を
設けてあり、後述の燃焼制御手段１６によりその供給量
が調節される。

【００１６】前記燃焼室２で発生した燃焼ガスをブロア
ファンを介して供給される二次燃焼用空気により完全燃
焼させ、その排ガスの熱を利用して蒸気を生成する廃熱
ボイラ１３と、廃熱ボイラ１３での発生蒸気により発電
する発電装置１４を設けてエネルギーの有効利用を図る
一方、電気集塵機等からなる排ガス処理設備１５により
ばいじんや有害ガスを除去したクリーンな排ガスを排気
する。

【００１７】燃焼制御手段１６は、前記焼却炉の燃焼状
態をモニタする各種のセンサの検出信号を入力して、安
定的に設定量のゴミを焼却処理するべく、前記油圧シリ
ンダＣ０からＣ３の駆動や、ダンパ機構１２の開度など
を制御するコンピュータ、及び、その周辺回路で構成し
てある。上述のセンサとして、前記前部燃焼帯Ｂの温度
を主に検出する炉出口温度センサＳ１と前記後部燃焼帯
Ｂの温度を主に検出する炉内温度センサＳ２、燃焼帯Ｂ
上の燃え切り位置（気体燃焼から固体燃焼に移行する地
点をいい、主に炎の終焉する位置をいう）を検出するＩ
ＴＶ（産業用テレビカメラ）Ｓ３、廃熱ボイラでの発生
蒸気量を検出する蒸気量検出手段としての流量センサＳ
４、炉内圧力を検出する炉内圧力センサＳ５などが設置
されている。

【００１８】以下に、燃焼制御手段１６により調節され
る前記油圧シリンダＣ０からＣ３の駆動（ストーカ式の
搬送手段６によるゴミの搬送速度の調節）について詳述
する。前記燃焼制御手段１６は、前記蒸気量検出手段Ｓ
４により検出された発生蒸気量が、上限を示す第一目標
値と下限を示す第二目標値の間に設定された第三目標値
に維持されるように、第一目標値と第二目標値で示され
る許容範囲に納まるときには、発生蒸気量と第三目標値
との偏差に基づくＰＩＤ制御により搬送速度及び空気供
給量を調節する。しかし、図２（イ）に示すように、発
生蒸気量が許容範囲から逸脱したときには、前記蒸気量
検出手段Ｓ４により検出された発生蒸気量が回復するま
での間、前記搬送手段６によるゴミの搬送速度を一定時
間Ｔ₁（５分から１０分）に設定量だけ増加或いは減少
させる調節を設定時間周期Ｔ（５分から１５分）で繰り
返す。

【００１９】前記燃焼制御手段１６によるゴミの搬送速
度の設定量（増加量或いは減少量）は、前記設定時間周
期の初期に、燃え切り位置検出手段としての前記ＩＴＶ
（産業用テレビカメラ）Ｓ３により撮像された画像から
判断される燃え切り位置と、その時点の搬送速度に基づ
いて決定されるもので、撮像された画像から検出される
燃え切り位置が後部燃焼帯Ｂの下流側にあれば”下流位
置”、後部燃焼帯Ｂの中流位置のあれば”適正位置”、
前部燃焼帯Ｂにあれば”上流位置”と判断し、図３に示
すように、発生蒸気量が許容範囲間から逸脱したときの
燃え切り位置との関係で、発生蒸気量が許容範囲から下
方へ逸脱しているときには、各周期の初期時点での搬送
速度を基準に１０％から２０％の範囲で上昇させ、発生
蒸気量が許容範囲から上方へ逸脱したときには、各周期
の初期時点での搬送速度を基準として、１０％から２０
％の範囲で減少させる。

【００２０】設定量だけ増加或いは減少させる一定時間
（５分から１０分）が経過した後には、搬送速度を増減
する直前の搬送速度の数パーセント（ΔＶ＝２％から５
％）だけ増加或いは減少させた値に設定する。つまり、
許容範囲から下方に逸脱していた場合には、逸脱時点で
の搬送速度が遅過ぎたためであると判断して搬送速度を
数パーセント上昇させ、許容範囲から下方に逸脱してい
た場合には、逸脱時点での搬送速度が速過ぎたためであ
ると判断して搬送速度を数パーセント減少させることに
よりその後の制御特性の改善を図る。

【００２１】上述の通りに決定された搬送速度に調節し
て蒸気発生量の回復を待ち、許容範囲に戻った時点でＰ
ＩＤ制御に戻す。

【００２２】以下に別実施例を説明する。発生蒸気量が
許容範囲から逸脱したときの搬送速度の設定量の変更に
際しては、図２（ロ）に示すように、時間の経過ととも
に設定量を次第に変化させてもよい。つまり、発生蒸気
量が許容範囲から下方へ逸脱したときには設定量を次第
に減らし、許容範囲から上方へ逸脱したときには設定量
を次第に増やすように調節することにより、発生蒸気量
が極めて早く回復した場合に過剰補正となることを防止
できるのである。

【００２３】先の実施例では、発生蒸気量が許容範囲に
維持されている場合にはＰＩＤ制御を行い、発生蒸気量
が許容範囲から逸脱した場合に搬送速度を一定の範囲で
段階的に増減する調節について説明したが、発生蒸気量
が許容範囲に維持されている場合にＰＩＤ制御を行うこ
となく、そのまま設定された搬送速度で燃焼させるもの
であってもよい。

【００２４】搬送速度を増減させる一定時間やその設定
量或いは設定時間周期は特に限定するものではなく焼却
炉の規模などにより適宜設定すればよい。例えば、発生
蒸気量が許容範囲を下方に逸脱した場合に、通常は、新
たに投入されたゴミが乾燥して燃えるまで十数分から数
十分かかるところであるが、上述の制御を行えば、燃焼
状態がそれほど悪化しない高温の状態で新たなゴミが投
入されるので、新たなゴミが燃えるまでの時間が十数分
に短縮され、早期に回復できる時間として設定時間周期
を５分から１５分に設定したものである。

【００２５】蒸気量検出手段としては、公知の流量セン
サを用いることができる。燃え切り位置検出手段として
は、産業用テレビカメラ以外に、熱伝対や赤外線温度セ
ンサによる発熱量の分布が低下する地点を燃え切り位置
とするものや、或いは、光電センサによる明るさの分布
が低下する地点を燃え切り位置とするものであってもよ
い。

【００２６】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】焼却炉の概略のブロック構成図

【図２】搬送速度の設定のための条件を示す説明図

【図３】制御特性を示す説明図

【符号の説明】

６ 搬送手段 １３ 廃熱ボイラ １６ 燃焼制御手段 Ｓ４ 蒸気量検出手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉内に投入されたゴミを搬送しながら焼
   却処理するストーカ式の搬送手段（６）と、炉内で発生
   した燃焼熱により蒸気を生成する廃熱ボイラ（１３）と
   を備えたゴミ焼却炉に、 前記廃熱ボイラ（１３）での発生蒸気量を検出する蒸気
   量検出手段（Ｓ４）と、前記蒸気量検出手段（Ｓ４）に
   より検出された発生蒸気量が目標値になるように、前記
   搬送手段（６）によるゴミの搬送速度を調節する燃焼制
   御手段（１６）とを設けてあるゴミ焼却炉の燃焼制御装
   置であって、 前記燃焼制御手段（１６）を、前記蒸気量検出手段（Ｓ
   ４）により検出された発生蒸気量が目標値を逸脱した場
   合に、前記搬送手段（６）によるゴミの搬送速度を一定
   時間内に設定量だけ増加或いは減少させるように構成し
   てあるゴミ焼却炉の燃焼制御装置。
2. 【請求項２】 前記燃焼制御手段（１６）を、前記蒸気
   量検出手段（Ｓ４）により検出された発生蒸気量が回復
   するまで、前記一定時間内の設定量の増加或いは減少を
   設定時間周期で繰り返すように構成してある請求項１記
   載のゴミ焼却炉の燃焼制御装置。
3. 【請求項３】 前記搬送手段（６）上で焼却処理される
   ゴミの燃え切り位置を検出する燃え切り位置検出手段
   （Ｓ３）を設けて、前記燃焼制御手段（１６）によるゴ
   ミの搬送速度の増加量或いは減少量が、前記燃え切り位
   置検出手段（Ｓ３）により検出された燃え切り位置に基
   づいて設定されるように構成してある請求項１または２
   記載のゴミ焼却炉の燃焼制御装置。