JPH09273731A - ごみ焼却炉の燃焼制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ごみの燃焼状態を安定させ、ボイラの蒸気発
生量を一定に保つ。 【解決手段】 燃焼火格子３ｂ上のごみ量とボイラ８ｂ
での蒸気発生量を周期的に測定し、これらの測定値から
燃焼火格子３ｂに送り込まれるごみの質も含め燃焼状態
を判断して、乾燥火格子３ａのごみ送り速度を補正す
る。例えば、蒸気発生量が少ない場合でも、ごみ量が適
正量であればごみは未乾燥状態と判断し、乾燥火格子速
度を減速してごみの乾燥を優先させ、反対に蒸気発生量
が多い場合はごみの消費量が多く、間もなく燃焼火格子
上のごみが不足すると予想されるので、乾燥火格子速度
を減速してごみ量を増やしてやる。 【効果】 乾燥火格子速度が送り込まれるごみの質に対
応して制御されるので、燃焼状態が安定し一定の蒸気発
生量が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，ボイラを伴う火格
子式ごみ焼却炉の燃焼制御方法、そのうち特に炉内の燃
焼を安定させ蒸発量を一定に維持する制御方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみ焼却炉は，社会生活において排
出される様々な廃棄物を処理するという重要な役割を担
っている。近年では，廃棄物であるごみの焼却処理によ
って発生する膨大な熱エネルギの回収への関心が高ま
り，ボイラ発電設備のついたものが増加している。

【０００３】ごみ焼却炉では、ごみはクレーンによって
数１０分間隔で間欠的にホッパに投入され、このホッパ
の下に乾燥火格子があり、通常は、乾燥火格子によって
投入時に決められた一定の速さで連続的にごみは炉内に
送り込まれ、火格子上で燃焼する。燃焼排ガスは、炉出
口に設けられた熱交換器でボイラ水に熱を与えた後排気
される。

【０００４】このようなごみ焼却炉においては，蒸気の
安定供給，炉出口温度の一定化のために自動燃焼制御が
行われ、通常は、ごみ投入時に決められた各々の基準値
を維持するように、燃焼空気量，冷却空気量或いは炉内
に送り込むごみの量等が制御される。

【０００５】しかし、ごみの性状や成分は一定していな
いため、投入時に定められた基準値を維持し、一定の速
度で送り込んでも急激に燃焼したりその直後にごみ不足
を来したりして燃焼熱量は一定しないことが多い。この
ため、蒸発量や炉出口温度を安定化させようとすると、
乾燥火格子速度を絶えず制御することが必要になる。

【０００６】従来、投入ごみ量から炉内のごみ量を推定
し、更に燃焼帯の温度を測定してごみの炉内への送り込
み速度を制御する技術が検討されている。例えば、特開
平５−８７３２０号公報には，燃焼帯温度検出手段、目
標送り込み速度設定手段及び送り込み速度制御手段とを
備えた制御システムが開示され、過去の投入量と現在の
燃焼帯の検出温度に基づいて目標送り込み速度を補正
し，過剰送り込みを回避する制御技術が記載されてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の技術では燃焼帯
温度と過去のごみの投入量に基づいて目標送り込み速度
が補正されるが、送り込んだごみが燃焼するまでに時間
がかかり燃焼帯のごみの量が正確に把握されない。又、
燃焼帯の温度は実際には熱電対温度計によって測定さ
れ、炉体に埋め込まれた保護管に熱電対を挿入して測定
するが、伝熱に時間を要するため、実際の温度が検出さ
れるまでに数分を要する。

【０００８】このように、燃焼帯のごみ量の曖昧さと温
度検出の時間的遅れのために、燃焼火格子上に送られて
くるごみの性状の変化による燃焼状態の急変に対応する
ことができず、安定した炉出口温度や蒸発量が得られな
いという問題があった。

【０００９】即ち、蒸発量を一定にするために、炉出口
温度が高く蒸発量が多い場合に乾燥火格子速度を減速し
て燃焼火格子上のごみ量を減らし、反対に炉出口温度が
低く蒸発量が少ない場合に乾燥火格子速度を増速して燃
焼火格子上のごみ量を増やす。いわゆるフィードバック
制御の考えである。しかし、乾燥火格子速度を減速して
も燃焼火格子上のごみ量が減ってくるのは、何分も経て
からであり、反対の場合も同様である。

【００１０】しかも、ごみには燃えやすい良質のごみも
燃え難い劣質のごみもある。劣質のごみが燃焼火格子上
に送られているときは蒸発量が少ないが、このときに乾
燥火格子速度を増速して燃焼火格子上に劣質のごみを増
やしても、むしろ燃焼状態が悪化して蒸発量は低下し、
その回復は望めない。

【００１１】本発明はこの問題を解決するために行われ
たもので、乾燥火格子速度が変更されてからその効果が
現れるまでの時間の遅れと、ごみ質とを判断して乾燥火
格子速度を制御する。即ち、将来の燃焼火格子上のごみ
量を予測し、ごみの性状を考慮して乾燥火格子速度を制
御することによって、ごみの急激な燃焼やごみ不足によ
る燃焼の低下を防いで、燃焼を安定化し蒸発量を一定に
保つことを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の手段は、次に記載する第一の発明乃至第六の発明であ
る。

【００１３】第一の発明は、ごみの燃焼熱を利用するボ
イラを備えたごみ焼却炉の燃焼制御方法において、ボイ
ラ水の蒸発量と燃焼火格子上のごみ量とを周期的に測定
し、ごみ量と蒸発量とに基づいて乾燥火格子速度を制御
する方法であり、ごみ量が多い場合は乾燥火格子速度を
減速するが、ごみ量が適正か又は少ない場合は、蒸発量
と目標量との関係及びごみ量の適正量との関係を組み合
わせた条件により乾燥火格子速度を増速、現状維持又は
減速するごみ焼却炉の燃焼制御方法である。

【００１４】ボイラの蒸発量を測定するのは、蒸発量と
目標蒸発量との関係を知り、この関係から燃焼火格子上
の燃焼状態を把握するためである。蒸発量は炉内の燃焼
による発熱状態を即刻反映するので、遅れを伴わず燃焼
状態を把握することができる。

【００１５】燃焼火格子上のごみ量を測定するのは、こ
のごみ量がその後の燃焼熱の発生を直接左右するととも
に将来のごみ量を予測する基盤となる量だからである。
そして、燃焼火格子上のごみ量は工業用テレビカメラ等
によりその状態を遅れなく測定することができる。

【００１６】これらの測定を周期的に行うのは、ごみの
投入時に定めた基準値を守っているだけでは、送り込ま
れるごみの成分や性状の変化に対応できないからであ
る。測定周期は数秒乃至１分程度が適当であり、この周
期で、測定値から乾燥火格子速度の制御量を求める。

【００１７】ごみ量が多い場合に蒸発量が多いときも又
少ないときもあるが、ごみ量が多い場合にはこれを減ら
す必要があるので、蒸発量の多少に関係なく乾燥火格子
速度を減速する。燃焼火格子上のごみ量即ち燃料が適正
量であることが燃焼を安定させて一定の蒸発量を得るた
めの前提となるからである。

【００１８】蒸発量とごみ量とを組み合わせると、送り
込まれたごみの質が判断される。ごみ量が充分でも蒸発
量が少なければ劣質のごみであり、反対にごみ量が少な
くても蒸発量が多ければ良質のごみである。

【００１９】ごみ量が適正か又は少ない場合は、蒸発量
が目標蒸発量に対して上回るか下回るか等の関係と、ご
み量が多いか少ないか等の適正量に対する関係との組み
合わせによって、乾燥火格子速度を増速するか、変えな
いか、減速するかをきめる。これにより、送り込まれた
ごみの質と燃焼状態が判断されて乾燥火格子速度の制御
が行われるので、燃焼状態を安定に保つことができる。

【００２０】第二の発明は、前記ごみ量が適正又は少な
い場合において、前記蒸発量が目標蒸発量を上回る場合
は乾燥火格子速度を増速し、前記蒸発量が目標蒸発量で
あれば乾燥火格子速度を変更せず、前記蒸発量が目標蒸
発量を下回る場合はごみ量が適正であれば乾燥火格子速
度を減速し、ごみ量が少なければ乾燥火格子速度を増速
することを特徴とする第一の発明のごみ焼却炉の燃焼制
御方法である。

【００２１】前記した第一の発明において、蒸発量とご
み量に基づく乾燥火格子速度の制御の態様を規定した発
明である。蒸発量が目標蒸発量を上回る場合は、良質の
ごみが送り込まれることで急激に燃焼し多量の発熱をも
たらしている。このため、燃焼火格子上のごみ量はどん
どん減少し、間もなく燃焼火格子上のごみ量は不足する
ことが予測される。これを防ぐために、乾燥火格子速度
を増速する。

【００２２】蒸発量が目標蒸発量であれば、ごみの送り
込み量も燃焼状態も順調であるので、乾燥火格子速度を
変える必要はない。ごみ量が適正であるにもかかわらず
蒸発量が目標蒸発量を下回る場合は、ごみに水分が残っ
ているなどごみ質が劣るときであり、このときは乾燥火
格子速度を減速し、ごみの乾燥を優先させる。蒸発量が
目標蒸発量を下回り且つごみ量が少ないときは、燃焼す
るごみ量が少なかった状態が未だ続いているので、乾燥
火格子速度を増速してごみ量を増やす。

【００２３】第三の発明は、ごみの燃焼熱を利用するボ
イラを備えたごみ焼却炉の燃焼制御方法において、ボイ
ラの蒸発量と燃焼火格子上のごみ量とを周期的に測定
し、蒸発量とその差分とごみ量とに基づいて乾燥火格子
速度を制御することを特徴とするごみ焼却炉の燃焼制御
方法である。

【００２４】燃焼火格子上のごみ量と蒸発量に加えて、
蒸発量の差分即ち今回の測定値と前回の測定値の差も考
慮して乾燥火格子速度を制御する。これによって、燃焼
火格子上のごみ量の多寡だけでなくそれが変化する状況
或いはごみ質の変動状況を判断することができるので、
後に述べるように、より適切な乾燥火格子速度の制御を
行うことができる。

【００２５】第四の発明は、前記ごみ量が多い場合は乾
燥火格子速度を減速し、前記ごみ量が適正か又は少ない
場合は、蒸発量が目標蒸発量を大きく上回れば乾燥火格
子速度を増速し、蒸発量が目標蒸発量を小さく上回る場
合若しくは目標蒸発量と同じ場合若しくは目標蒸発量を
下回る場合は蒸発量の差分に基づいて乾燥火格子速度を
制御する第三の発明のごみ焼却炉の燃焼制御方法であ
る。

【００２６】前記した第三の発明の態様を規定した発明
であり、蒸発量が目標蒸発量を上回る程度を大きいか小
さいかに分けた制御条件を用い、且つ所定の条件下では
蒸発量の差分も制御の条件となる。

【００２７】燃焼火格子上のごみ量即ち燃料が適正量で
あることが燃焼を安定させて一定の蒸発量を得るための
前提となるので、ごみ量が多い場合には蒸発量の多少に
関係なく乾燥火格子速度を減速する。ごみ量が適正か又
は少ない場合にのみ、蒸発量が目標蒸発量を上回る程度
や蒸発量の差分を制御の条件とする。

【００２８】蒸発量が目標蒸発量を大きく上回る場合
は、良質のごみが極めて急激に燃焼している。この場
合、燃焼火格子上のごみ量は急速に減りつつあるので間
もなくごみ量は不足する。これを防ぐために乾燥火格子
速度を増速する。

【００２９】蒸発量が目標蒸発量を大きく上回らない場
合即ち蒸発量が目標蒸発量を小さく上回る場合若しくは
目標蒸発量と同じ場合若しくは目標蒸発量を下回る場合
は、蒸発量の差分を制御の条件として乾燥火格子速度を
制御するとより適切に制御することができる。

【００３０】第五の発明は、前記蒸発量が目標蒸発量を
小さく上回る場合は、前記蒸発量の差分が正であれば乾
燥火格子速度を増速し、前記蒸発量の差分が零又は負で
あれば乾燥火格子速度を変更せず、前記蒸発量が目標蒸
発量と同じ場合は、前記蒸発量の差分が正であれば乾燥
火格子速度を変更せず、前記蒸発量の差分が零であれば
ごみ量が適正のとき乾燥火格子速度を変更せずごみ量が
少ないとき乾燥火格子速度を増速し、前記蒸発量の差分
が負であればごみ量が適正のとき乾燥火格子速度を減速
しごみ量が少ないとき乾燥火格子速度を増速し、前記蒸
発量が目標蒸発量を下回る場合は、前記蒸発量の差分が
正であれば乾燥火格子速度を変更せず、前記蒸発量の差
分が零又は負であればごみ量が適正のとき乾燥火格子速
度を減速しごみ量が少ないとき乾燥火格子速度を増速す
る第四の発明のごみ焼却炉の燃焼制御方法である。

【００３１】前記した第四の発明において、差分を制御
の条件とする場合の態様を規定したものである。即ち、
燃焼火格子上のごみ量が多くはなく且つ蒸発量が目標蒸
発量を大きくは上回らない場合に、蒸発量と差分も制御
の条件となる。

【００３２】蒸発量が目標蒸発量を小さく上回る場合
は、良質のごみが急激に燃焼している状態である。した
がって、ごみは減りつつあるが、蒸発量の上回り方が小
さいことからその過程の終期であることが予測される。
そしてこのようなときは、この減少が未だ続くのかどう
かを判断する必要がある。もし、ごみ量の減少過程が終
わった時期であれば乾燥火格子速度を増速する必要はな
い。

【００３３】先ず、蒸発量が目標蒸発量を小さく上回る
場合は、蒸発量の差分が正であれば、盛んな燃焼は続い
ておりごみの減少は未だ続く。したがって、このときは
乾燥火格子速度を増速する。蒸発量が目標蒸発量を小さ
く上回っていても、蒸発量の差分が零又は負であればご
みの減少過程はもはや終わったので、乾燥火格子速度を
変更しない。このように、蒸発量の差分も併せて考慮す
ることによって、燃焼状態がより詳細に把握される。

【００３４】次に、蒸発量が目標蒸発量と同じ場合につ
いてであるが、この場合現在の燃焼状態は理想的であ
る。したがって、差分が零で且つ現在のごみ量が適切で
あれば乾燥火格子速度は変更しない。差分が零でもごみ
量が少なければ間もなく蒸発量が不足することが予測さ
れるので、乾燥火格子速度を増速する。

【００３５】最後に、蒸発量が目標蒸発量を下回る場合
についてであるが、この場合燃焼状態が悪化しておりこ
れを改善してやる必要がある。悪化の原因にはごみ量不
足の他に、乾燥火格子では乾燥しきれなかったような劣
質のごみがある。差分が正であれば、現在は蒸発量が目
標蒸発量を下回っていても、燃焼は上向きなので悪化の
原因は除かれつつあり、乾燥火格子速度は変更する必要
がない。差分が零か又は負の場合は、悪化の原因が改善
されていないのでその原因に適した処置が必要になる。
即ち、燃焼火格子上のごみ量が適正であれば、原因は劣
質ごみであるから、乾燥火格子速度を減速してごみの乾
燥を優先させる。燃焼火格子上のごみ量が少なければ、
乾燥火格子速度を増速してごみ量不足を解消する。

【００３６】第六の発明は、以上に述べた第一乃至第五
の発明で、乾燥火格子速度の制御にファジイ制御を用い
るごみ焼却炉の制御方法である。

【００３７】これらの発明では、燃焼火格子上のごみ量
とボイラ水の蒸発量を測定し、これらの測定値と蒸発量
の差分を入力し、乾燥火格子速度の補正量を求めて乾燥
火格子速度を制御する。このように、複数の入力から求
める答えを出力する制御法としてファジイ制御が最も適
している。

【００３８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図を用いて
説明する。図１にこの発明が実施されるごみ焼却炉と制
御系の一例を示す。

【００３９】図１において，１は炉であり，ごみ投入口
２，乾燥火格子３ａ，燃焼火格子３ｂ，後燃焼火格子３
ｃ，灰落下口４を有する。乾燥火格子３ａはごみを乾燥
しながら燃焼火格子３ｂへごみを送り込む。各火格子の
下には、燃焼空気ブロワ５から燃焼空気が供給され、ご
み投入口から投入されたごみは，乾燥火格子３ａで乾燥
され，燃焼火格子３ｂで燃焼し，後燃焼火格子３ｃでは
ごみが完全に燃焼し尽くされ灰となる。この灰は灰落下
口４から落下して炉外へ排出される。

【００４０】一方、燃焼によって生じた排ガスは炉出口
６から煙突７に導かれて炉外へ排出される。排ガスが放
出される炉出口６には熱交換器８ａを備えたボイラ８ｂ
が設置されている。冷却空気吹き込み口９からは冷却空
気ブロワ１０により冷却空気をが吹き込み、燃焼ガス中
の未燃焼成分を完全燃焼するとともに、炉壁の温度が過
度に上昇することを防いでいる。１１は排ガス中の炉出
口温度を測る温度計、１２は蒸発量を測る流量計であ
る。１３は燃焼火格子上のごみを撮像する工業用ＴＶカ
メラで、画像処理装置１４によってごみ量に換算され
る。

【００４１】１５は乾燥火格子速度制御手段であり，蒸
気流量計１２と燃焼火格子３ｂ上のごみ量の測定値を入
力としてフィーダである乾燥火格子３ａの速度補正量を
算出し、駆動装置３ｄに速度信号を出力する。乾燥火格
子速度制御手段１５には，例えば，コンピュータが使用
されている。

【００４２】炉出口温度が一定であれば蒸発量も一定に
なるので、理論的には蒸発量を測定する代わりに炉出口
温度を測定してもよい。しかし、実用上は前述した燃焼
帯温度の測定と同じく、炉出口温度の測定では遅れが避
けられないので、蒸発量を測定する方がよい。

【００４３】蒸発量と炉出口温度との関係を図９に示
す。実線で示した曲線は蒸発量を示すグラフで、点線で
示した曲線は炉出口温度を示すグラフである。両者の変
化は酷似しているが、位相がずれており、炉出口温度は
３乃至５分程遅れて蒸発量に追従している。

【００４４】先ず、測定された蒸発量と燃焼火格子上の
ごみ量に基づいて乾燥火格子速度を制御する場合を説明
する。蒸発量については、目標蒸発量即ち測定値から目
標量を差し引いた差（以下、蒸発量偏差と称す）を求
め、その正、負と大きさ及び火格子上のごみ量の多少に
よって、乾燥火格子速度の補正量を求める。

【００４５】蒸発量偏差とごみ量の条件と補正の求め方
を定めた規則を表１に示す。

【００４６】

【表１】

【００４７】表の(1)から(6)の条件で順次演算して，条
件を満たす場合に，矢印（⇒ ）で示した制御を順次
実行する。なお，乾燥火格子速度を増加させる一定値即
ち周期ごとの増分量は任意に設定してよい。乾燥火格子
速度制手段では，(1)から(6)までの条件を判断し，乾燥
火格子速度の増加量の計算を一定周期ごとに，例えば５
秒ごとに繰り返して行う。そして，各周期ごとでの(1)
から(6)の判断結果の合計値をその周期における増加量
とし，通常の燃焼制御からの乾燥火格子速度に加算させ
たものが今回の乾燥火格子速度の出力値となる。

【００４８】表１の規則の内容を図２を用いて説明す
る。ごみ量が多いときは、減速する〔(4)〕。以下、ご
み量が多くない場合即ち適正か又は少ない場合について
述べる。蒸発量偏差が正の場合は増速する〔(1)、
(2)〕。蒸発量偏差が零の場合は現状の速度を維持する
〔(3)〕。蒸発量偏差が負の場合は、ごみ量が適切か否
かにより、適切な場合は減速し〔(5)〕、少ない場合は
増速する〔(6)〕。

【００４９】そして、通常の燃焼制御からの乾燥火格子
速度即ち基準速度をＶ₀ として、今回の乾燥火格子速度
を、次の（１）式、（２）式又は（３）式によって算出
する。

【００５０】

【数１】

【００５１】

【数２】

【００５２】

【数３】

【００５３】但し、 ＳＴＭnow ：蒸発量測定値 ＳＴＭset ：目標蒸発量 Ｗ ：ごみ量測定値 Ｗset ：ごみ量基準値 Ｋ₁ 、Ｋ₂ ：制御パラメータ である。

【００５４】乾燥火格子速度を増速或いは減速する場合
は（１）式により、維持する場合は（２）式による。ご
み量が多い場合、又は蒸発量偏差が負で且つごみ量が少
ない場合は（３）式により乾燥火格子速度制御値を算出
する。これらの演算は乾燥火格子制御手段でなされ、推
論結果は乾燥火格子駆動装置に出力され、乾燥火格子の
速度が補正される。

【００５５】次に、蒸発量偏差と蒸発量の差分及び燃焼
火格子上のごみ量に基づいて乾燥火格子速度を制御する
場合について説明する。蒸発量から、蒸発量偏差と蒸発
量の蒸発量差分を求め、ごみ量との三者を組み合わせた
条件に従って乾燥火格子速度の補正量を求める。三者の
条件と補正量の求め方を定めた規則を表２に示す。

【００５６】

【表２】

【００５７】表２の(1)から(12)の条件で順次演算し
て，条件を満たす場合に，矢印（⇒）で示した制御を順
次実行する。

【００５８】表２の規則の内容を図３を用いて説明す
る。先ずごみ量が多いか否かによって分かれる。ごみ量
が多いときは、減速する〔(9)〕。以下、ごみ量が多く
ない即ち適正か又は少ない場合について述べる。蒸発量
が蒸発目標量を大きく上回る場合即ち蒸発量偏差が正で
大の場合は増速する〔(1)〕。蒸発量が蒸発目標量を小
さく上回る場合即ち蒸発量偏差が正で小の場合は、蒸発
量差分を考慮し、蒸発量差分が正であれば増速し
〔(2)〕、蒸発量差分が零又は負であれば現状の速度を
維持する〔(3)〕。

【００５９】蒸発量偏差が零又は負の場合は、蒸発量偏
差と蒸発量差分の条件により更にごみ量が適正か否かを
考慮する。その内容は次のようである。

【００６０】蒸発量偏差が零の場合は、蒸発量差分が正
であれば現状の速度を維持し〔(4)〕、蒸発量差分が零
又は負であれば、更にごみ量が適正か否かにより、蒸発
量差分が零でごみ量が適正のときば現状の速度を維持し
〔(5)〕、蒸発量差分が零でもごみ量が少なければ増速
する〔(6)〕が、蒸発量差分が負のときはごみ量が適正
であれば減速し〔(7)〕、ごみ量が少なければ増速する
〔(8)〕。

【００６１】蒸発量偏差が負の場合は、蒸発量差分が正
であれば現状の速度を維持する〔(10)〕が、蒸発量差分
が零又は負であれば、更にごみ量が適正か否かにより、
適正のときば減速し〔(11)〕、少なければ増速する〔(1
2)〕。

【００６２】そして、通常の燃焼制御からの乾燥火格子
速度即ち基準速度をＶ₀ として、今回の乾燥火格子速度
は、次の（１）式、（２）式又は（３）式によって算出
される。

【００６３】

【数４】

【００６４】

【数５】

【００６５】

【数６】

【００６６】但し、 ＳＴＭnow ：蒸発量測定値 ＳＴＭset ：目標蒸発量 Ｗ ：ごみ量測定値 Ｗset ：ごみ量基準値 Ｋ₁ 、Ｋ₂ ：制御パラメータ である。

【００６７】乾燥火格子速度を増速或いは減速する場合
は（１）式により、維持する場合は（２）式によるが、
ごみ量が多い場合は（３）式により乾燥火格子速度制御
値を算出する。

【００６８】以上に説明したのは線形制御の手法である
が、次に，乾燥火格子速度制御が，ファジィ制御である
場合の手法について説明する。先ず、測定された蒸発量
と燃焼火格子上のごみ量に基づいて乾燥火格子速度を制
御する場合を説明する。この場合のファジィ制御の規則
を表３に示す。

【００６９】

【表３】

【００７０】表４に入力と出力について整理し、演算に
使用する前件部及び後件部制御パラメータを示す。

【００７１】

【表４】

【００７２】前件部（入力）は蒸発量偏差、燃焼火格子
上ごみ量であり、後件部（出力）は、乾燥火格子速度の
増速分である。各規則の演算は，図４に示したメンバー
シップ関数に基づいて行われる。蒸発量偏差の演算は
（ａ）図に、燃焼火格子上ごみ量の演算は（ｂ）図に各
々示した関数に基づいて行われる。

【００７３】次に、表４の規則(1)〜(6)の各演算結果の
和によって乾燥火格子速度の増速分を算出する。ただ
し，条件を満たさない場合はその出力を零として演算す
る。乾燥火格子速度制御手段では、上記の演算を行い、
求めた各規則の後件部推論結果を統合して，規則全体の
推論結果を算出する。

【００７４】各規則の後件部推論結果の統合には，ファ
ジィ演算の一般的な手法，例えば，ｍｉｎ−ｍａｘ重心
法やシングルトン法等が用いられる。計算量が少なく短
周期で繰り返し演算を行うのに最も適したシングルトン
法について説明する。

【００７５】先ず、、図４のメンバーシップ関数を用い
て前件部適合度について計算する。（ａ）図で、蒸発量
偏差の測定値がｅであるとき、測定値の規則「蒸発量偏
差が負である」に対する適合度はａ₁ であり、「蒸発量
偏差が零である」に対してａ ₂ であり、「蒸発量偏差が
正である」に対してａ₃ である。同様に、ごみ量につい
ては、（ｂ）図で、測定値Ｗの適合度は、「ごみ量が少
ない」に対してｂ₁ であり、「ごみ量が適正である」に
対してｂ₂ であり、「ごみ量が多い」に対してｂ₃ であ
る。 これから、表４の規則（１）に対する適合度Ｘ₁
を（１１）式により計算する。規則(1)は、「蒸発量偏
差が正で、且つ、ごみ量が少ない」であるから、ａ₃ か
つｂ₁ である。

【００７６】

【数７】

【００７７】同様に、規則(2)〜(6)に対する適合度、Ｘ
₂ 〜Ｘ₆ 、を（１２）式〜（１６）式により各々計算す
る。

【００７８】

【数８】

【００７９】

【数９】

【００８０】

【数１０】

【００８１】

【数１１】

【００８２】

【数１２】

【００８３】次いで、後件部において推論を行うため
に、速度変更分Ｙ₁ ，Ｙ₂ 、Ｙ₃ を定める。Ｙ₁ は増速
分で正の数例えば１であり、Ｙ₂ は基準値維持分で零で
あり、Ｙ₃ は減速分で負の数例えば−１である。

【００８４】そして、次の（１７）式により推論を行
い、推論結果Ｕを得る。

【００８５】

【数１３】

【００８６】最後に推論結果から、乾燥火格子速度を補
正した出力値Ｖを（１８）式により得る。

【００８７】

【数１４】

【００８８】但し、Ｖ₀ は通常の燃焼制御による基準速
度、Ｋは制御パラメータである。次に、測定された蒸発
量の偏差と差分及び燃焼火格子上のごみ量に基づいて乾
燥火格子速度を制御する場合を説明する。この場合のフ
ァジィ制御の規則を表５に示す。

【００８９】

【表５】

【００９０】表６に入力と出力について整理し、演算に
使用する前件部及び後件部制御パラメータを示す。

【００９１】

【表６】

【００９２】前件部（入力）は蒸発量偏差、蒸発量差
分、燃焼火格子上ごみ量であり、後件部（出力）は、乾
燥火格子速度の増速分である。

【００９３】各規則の演算は，図５に示したメンバーシ
ップ関数に基づいて行われる。蒸発量偏差の演算は
（ａ）図に、蒸発量差分の演算は（ｂ）図に、燃焼火格
子上ごみ量の演算は（ｃ）図に各々示した関数に基づい
て行う。その次に、規則(1)〜(12)の各演算結果の和に
よって乾燥火格子速度の増速分を算出する。ただし，規
則を満たさない場合はその出力を零として演算する。

【００９４】以下にシングルトン法による演算例を示
す。図５に示すメンバーシップ関数により、先ず前件部
適合度について計算する。（ａ）図で、蒸発量偏差の測
定値がｅであり、「蒸発量偏差が負である」と言う規則
に対する適合度はａ₁ である。同じく、「零」に対して
ａ₂ であり、「正で小」に対してａ₃ でであり、「正で
大」に対してａ₄ である。

【００９５】同様に、蒸発量差分については、（ｂ）図
で、「負」に対してｂ₁ であり、「零又は負」に対して
ｂ₂ であり、「零」に対してｂ₃ であり、「正」に対し
てｂ ₄ である。そして、ごみ量については、（ｃ）図
で、「少ない」に対してｃ₁ であり、「適正又は少な
い」に対してｃ₂ であり、「適正」に対してｃ₃ であ
り、「多い」に対してｃ₄ である。

【００９６】これから、表６の規則(1)に対する適合度
Ｘ₁ を（２１）式により計算する。規則(1)は、「蒸発
量偏差が正で大で、且つ、ごみ量が適正又は少ない」で
あるから、ａ₄ 且つｃ₂ である。

【００９７】

【数１５】

【００９８】同様に、表６の規則(2)から(12)に対する
適合度、Ｘ₂ ，〜、Ｘ₁₂を（２２）式、〜、（３２）式
により計算する。

【００９９】

【数１６】

【０１００】

【数１７】

【０１０１】

【数１８】

【０１０２】

【数１９】

【０１０３】

【数２０】

【０１０４】

【数２１】

【０１０５】

【数２２】

【０１０６】

【数２３】

【０１０７】

【数２４】

【０１０８】

【数２５】

【０１０９】

【数２６】

【０１１０】次に、後件部において推論を行うために、
速度変更分Ｙ₁ 、Ｙ₂ 、Ｙ₃ 、Ｙ₄を定める。Ｙ₁ 、Ｙ
₂ は増速分で正でありＹ₁ はＹ₂ より大きい数とし、Ｙ
₃ は基準値維持分で零であり、Ｙ₄ は減速分で負であ
る。Ｙ₁ をＹ₂ より大きい数としたのは、ごみ量を早く
増やしたい場合に対応させるためである。

【０１１１】そして、次の（３３）式により推論を行
い、推論結果Ｕを得る。

【０１１２】

【数２７】

【０１１３】最後に推論結果から、乾燥火格子速度を補
正した出力値Ｖを（３４）式により得る。

【０１１４】

【数２８】

【０１１５】但し、Ｖ₀ は通常の燃焼制御による基準速
度、Ｋは制御パラメータである。以上の推論は乾燥火格
子制御手段でなされ、推論結果は乾燥火格子駆動装置に
出力され、乾燥火格子の速度が補正される。

【０１１６】

【実施例】図１に示したごみ焼却炉を用いて、乾燥火格
子速度の補正をファジィ制御により実施し、蒸発量を調
べ比較例又は従来例と比較した。

【０１１７】実施例１．蒸発量の偏差と差分及び燃焼火
格子上のごみ量に基づいて、５秒の周期で乾燥火格子速
度を制御した。蒸発量について調べた結果を図６に示
す。そして、比較例の結果を図７に示す。比較例では、
蒸発量を測定し、蒸発量が目標値を超えれば乾燥火格子
速度を負に補正し、蒸発量が目標値を下回ったとき乾燥
火格子速度を正に補正するフィードバック制御を行っ
た。補正は発明の実施例と同様５秒の周期で行った。

【０１１８】図６及び図７で、各々（ａ）図は燃焼火格
子上のごみ量、（ｂ）図は蒸発量の変化である。（ａ）
図の燃焼火格子上ごみの量は、基準量を１とした量比で
表し、比が大きい程量が多いことを示す。

【０１１９】発明の実施例では、ごみが燃焼火格子に達
するまでの時間の遅れと更に送り込まれているごみの質
も判断し、燃焼火格子上のごみ量を予測して乾燥火格子
速度を制御しているので，燃焼火格子上のごみ量が適切
で蒸発量は安定している。目標蒸発量に対する蒸発量の
変動は±２ｔ／ｈ以内の範囲に収まっており、しかも、
燃焼火格子上ごみ量比は０．９を中心に変動幅は±０．
２程度である。

【０１２０】これに対して、比較例では，蒸発量が目標
蒸発量を外れてから乾燥火格子速度を制御するフィード
バック制御を行っているために，目標蒸発量に対して蒸
発量は±２〜４ｔ／ｈの範囲で変動し，燃焼火格子上ご
み量比も０．９〜１．５の範囲で変動している。

【０１２１】実施例２．実施例１と同様に乾燥火格子速
度を制御して炉出口温度を測定し、従来例と比較した。
従来例では、燃焼帯温度の測定値と過去のごみ投入量と
に基づいて乾燥火格子速度をした。

【０１２２】比較の結果を図８に示す。（ａ）図はこの
発明の実施例で、変動幅は３０℃程度であった。（ｂ）
図は従来例で、燃焼帯温度が遅れて測定されるため変動
幅は大きく１００℃に達していた。

【０１２３】

【発明の効果】以上述べてきたように、この発明によれ
ば、蒸発量と燃焼火格子上ごみ量を周期的に測定し、こ
れらの測定値に基づき、乾燥火格子速度が変更されてか
らその効果が現れるまでの時間の遅れと、ごみ質とを判
断して乾燥火格子速度を制御する。蒸発量は測定時の燃
焼状態を時間遅れなく反映するので、同時にごみ量と組
み合わせて判断すると送り込まれているごみの質が判断
され、その後のごみの燃焼状態が予測される。

【０１２４】このため、急激な燃焼やその直後に起こる
ごみ不足或いは水分を含んだ劣質のごみによる燃焼状態
の悪化に適切に対処することができ、ボイラでの蒸発量
を一定に保つことができる。このように、廃棄物である
ごみの焼却処理によって発生する膨大な熱エネルギを効
率的に発電に利用することを可能にしたこの発明の効果
は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施の形態を説明するためのごみ焼却炉
とその制御系の概念図である。

【図２】発明の実施の形態を説明するためのフローチャ
ートである。

【図３】発明の別の実施の形態を説明するためのフロー
チャートである。

【図４】ファジィ制御に用いられるメンバーシップ関数
を示す図である。

【図５】ファジィ制御に用いられる別のメンバーシップ
関数を示す図である。

【図６】発明の一実施例による乾燥火格子速度の制御試
験結果を示す図である。

【図７】比較例による乾燥火格子速度の制御試験結果を
示す図である。

【図８】発明の一実施例及び従来例による炉出口温度の
変化を示す図である。

【図９】蒸発量と炉出口温度測定値の関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 炉 ２ ごみ投入口 ３ａ 乾燥火格子 ３ｂ 燃焼火格子 ３ｃ 後燃焼火格子 ３ｄ 駆動装置 ６ 炉出口 ８ａ 熱交換器 ８ｂ ボイラ １１ 温度計 １２ 流量計 １３ 工業用ＴＶカメラ １４ 画像処理装置 １５ 乾燥火格子速度制御手段。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ごみの燃焼熱を利用するボイラを備えた
   ごみ焼却炉の燃焼制御方法において、ボイラ水の蒸発量
   と燃焼火格子上のごみ量とを周期的に測定し、ごみ量と
   蒸発量とに基づいて乾燥火格子速度を制御する方法であ
   り、ごみ量が多い場合は乾燥火格子速度を減速するが、
   ごみ量が適正か又は少ない場合は、蒸発量と目標蒸発量
   との関係及びごみ量の適正量との関係を組み合わせた条
   件により乾燥火格子速度を増速、現状維持又は減速する
   ことを特徴とするごみ焼却炉の燃焼制御方法。
2. 【請求項２】 前記ごみ量が適正か又は少ない場合にお
   いて、前記蒸発量が目標蒸発量を上回る場合は乾燥火格
   子速度を増速し、前記蒸発量が目標蒸発量であれば乾燥
   火格子速度を変更せず、前記蒸発量が目標蒸発量を下回
   る場合はごみ量が適正であれば乾燥火格子速度を減速
   し、ごみ量が少なければ乾燥火格子速度を増速すること
   を特徴とする請求項１記載のごみ焼却炉の燃焼制御方
   法。
3. 【請求項３】 ごみの燃焼熱を利用するボイラを備えた
   ごみ焼却炉の燃焼制御方法において、ボイラの蒸発量と
   燃焼火格子上のごみ量とを周期的に測定し、蒸発量とそ
   の差分とごみ量とに基づいて乾燥火格子速度を制御する
   ことを特徴とするごみ焼却炉の燃焼制御方法。
4. 【請求項４】 前記ごみ量が多い場合は乾燥火格子速度
   を減速し、前記ごみ量が適正か又は少ない場合は、蒸発
   量が目標蒸発量を大きく上回れば乾燥火格子速度を増速
   し、蒸発量が目標蒸発量を小さく上回る場合若しくは目
   標蒸発量と同じ場合若しくは目標蒸発量を下回る場合は
   蒸発量の差分に基づいて乾燥火格子速度を制御する請求
   項３記載のごみ焼却炉の燃焼制御方法。
5. 【請求項５】 前記蒸発量が目標蒸発量を小さく上回る
   場合は、前記蒸発量の差分が正であれば乾燥火格子速度
   を増速し、前記蒸発量の差分が零又は負であれば乾燥火
   格子速度を変更せず、前記蒸発量が目標蒸発量と同じ場
   合は、前記蒸発量の差分が正であれば乾燥火格子速度を
   変更せず、前記蒸発量の差分が零であればごみ量が適正
   のとき乾燥火格子速度を変更せずごみ量が少ないとき乾
   燥火格子速度を増速し、前記蒸発量の差分が負であれば
   ごみ量が適正のとき乾燥火格子速度を減速しごみ量が少
   ないとき乾燥火格子速度を増速し、前記蒸発量が目標蒸
   発量を下回る場合は、前記蒸発量の差分が正であれば乾
   燥火格子速度を変更せず、前記蒸発量の差分が零又は負
   であればごみ量が適正のとき乾燥火格子速度を減速しご
   み量が少ないとき乾燥火格子速度を増速する請求項４記
   載のごみ焼却炉の燃焼制御方法。
6. 【請求項６】 前記乾燥火格子速度の制御にファジイ制
   御を用いる請求項１、２、３、４又は５記載のごみ焼却
   炉の燃焼制御方法。