JPH0949624A

JPH0949624A - ごみ焼却炉の燃焼制御装置及びその方法

Info

Publication number: JPH0949624A
Application number: JP8139293A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Fujii; 聡藤井; Yuichi Nogami; 祐一野上
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1995-06-02
Filing date: 1996-05-31
Publication date: 1997-02-18

Abstract

(57)【要約】【課題】ごみ焼却炉の炉内温度を安定にし、且つ、炉
内Ｏ₂濃度が一定になるように制御し得るごみ焼却炉の
燃焼制御装置及びその方法を提供することを目的とする
ものである。【解決手段】ごみ焼却炉１は、炉出口４にボイラ５を
備え、炉内温度を計測する炉内温度センサ１３と排ガス
中のＯ₂濃度を計測するＯ₂濃度センサ１８を備え、そ
れらの出力がそれぞれ炉内温度計１４と炉排出Ｏ₂濃度
計１９とに入力され、これらの計測値がコンピュータ
（制御装置）２１の二次燃焼空気量制御手段２０に供給
され、その二次空気量制御値に基づいて流量調節機構１
１を開閉制御して二次燃焼空気量が操作されて炉内温度
及び炉排出Ｏ₂濃度が一定となるように制御され、主燃
焼系はボイラ５の蒸気量を蒸気流量計１２によって計測
し、一次燃焼空気制御手段１６によって流量調節機構９
を開閉制御して発熱量を制御し、炉内Ｏ₂濃度を制御す
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、ごみ焼却炉の燃焼
制御装置及びその方法に関し、詳しくは、火格子式焼却
炉に二次燃焼空気供給系及びその制御系を設け、二次燃
焼空気量を操作して炉内温度の安定と炉内の酸素
（Ｏ₂）濃度の変動を抑制して、燃焼排ガス中の一酸化
炭素（ＣＯ）濃度を基準値以下に設定し得るごみ焼却炉
の燃焼制御装置及びその方法に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】火格子式ごみ焼却炉は、都市清掃工場に
多く用いられる焼却炉であり、ごみ焼却処理に伴って発
生する膨大な熱エネルギを有効に回収して、省資源，省
エネルギ化を図る観点から蒸気タービン発電設備が設置
されたものが多い。このごみ焼却炉による発電では、安
定した発電を行うために安定した燃焼、即ち、炉内発熱
量を一定に維持する必要である。

【０００３】この種の火格子式ごみ焼却炉では、一定時
間に一定量のごみを投入して焼却する一定能率焼却を基
本的な運転方法としている。炉内発熱量を一定に制御す
る方法は、一定時間にごみ焼却炉に投入されるごみ投入
量とその投入されたごみの発熱量、即ち、燃焼負荷に応
じた状態量（例えば、蒸気量）を検出して、それが安定
するようにごみ焼却炉の火格子に送り込まれる燃焼空気
量を操作している。

【０００４】図１３は、従来の火格子式ごみ焼却炉とそ
の燃焼制御系を示している。同図に於いて、ごみ焼却炉
１は、火格子１ａ〜１ｃ、ごみ投入口２、灰落下口３、
排ガスを放出する炉出口４、煙突６、二次空気（冷却空
気）の吸入口７が設けられ、排ガスが放出される炉出口
４には熱交換器５ａを備えた蒸気発生用のボイラ５が設
置されている。

【０００５】ごみ焼却炉１には、火格子１ａ〜１ｃに空
気を供給する燃焼空気供給系と炉内に冷却空気を供給す
る冷却空気供給系とがあり、燃焼空気供給系は、ファン
８から燃焼空気がダンパー等の流量調節機構９を介して
火格子１ａ〜１ｃに送り込む供給系である。又、冷却空
気供給系は、ファン１０からダンパー等の流量調節機構
１１を介して直接吸入口７から炉内に送り込む供給系で
ある。これら流量調節機構９，１１の開閉制御はコンピ
ュータ（制御装置）１７によって制御されている。

【０００６】流量調節機構９は、燃焼空気量制御手段１
６からの制御出力値（操作量）に基づいて制御されてい
る。ボイラ５から発生する蒸気量を蒸気流量計１２で計
測し、その計測値を燃焼空気制御手段１６に入力して演
算処理し、その蒸気流量が目標値を越える場合は、流量
調節機構９の燃焼空気流量を絞って炉内の発熱量を抑え
ようとし、これに伴い炉内温度も低下する。又、蒸気流
量が目標値を下回る場合は、流量調節機構９の燃焼空気
流量を増加させて炉内の発熱量を高めようとし、これに
伴い炉内温度は上昇する。

【０００７】又、流量調節機構１１は冷却空気制御手段
１５からの制御出力値（操作量）に基づいて制御されて
いる。燃焼空気供給系のみによる炉内温度を制御するの
は不十分であり、炉内温度をより安定化させるために
は、炉内温度計１４で炉内温度を計測して、その計測値
を冷却空気制御手段１５に入力して演算処理し、その出
力（冷却空気制御値）に基づいて流量調節機構１１の開
度調節をして炉内温度が一定になるようになされてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の火格子式ごみ焼
却炉では、主に火格子下から供給される燃焼空気量を操
作してボイラから発生する蒸発量を制御する制御手段
と、炉内に直接冷却空気を供給して炉内温度を制御する
制御手段とを備えている。しかしながら、ごみの発熱量
の変動や火格子上のごみ層分布状態等の炉内状況変動で
発生する炉内温度変化を一定に制御することは困難であ
る。

【０００９】本発明は、上述のような課題に鑑みなされ
たものであり、ごみ焼却炉の炉内温度を安定にし、且
つ、燃焼排ガスのＯ₂濃度変動幅を抑えることで炉内Ｏ
₂濃度不足によるＣＯ濃度上昇を抑制し得るごみ焼却炉
の燃焼制御装置及びその方法を提供することを目的とす
るものである。

【００１０】又、本発明は、炉内Ｏ₂濃度不足によるＣ
Ｏ濃度上昇を抑制し得るとともに、炉内Ｏ₂濃度過多に
よるＮＯ_X濃度上昇を抑制することができるごみ焼却の
燃焼制御装置及びその方法を目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたものであり、請求項１の発明は、
ごみ焼却炉が燃焼空気を供給する一次燃焼空気供給系と
二次燃焼空気供給系と、燃焼負荷に応じた状態量（例え
ば蒸気量）に基づいて前記一次燃焼空気供給系から前記
ごみ焼却炉内に供給される一次燃焼空気量を操作する制
御手段と、前記ごみ焼却炉内の温度と炉内の燃焼排ガス
中のＯ₂濃度を測定する計測手段と、前記計測手段によ
る計測値に基づく非線形制御によって二次燃焼空気量を
操作する非線形制御手段とを備えることを特徴とするご
み焼却炉の燃焼制御装置である。

【００１２】又、請求項２の発明は、請求項１の発明に
於いて、前記非線形制御手段がファジィ制御手段である
ことを特徴とするごみ焼却炉の燃焼制御装置である。

【００１３】又、請求項３の発明は、ごみ焼却炉に一定
時間に投入されるごみ量に対する発熱量に応じた状態量
に基づいて、前記ごみ焼却炉の一次燃焼空気量をフィー
ドフォワード乃至フィードバック制御によって操作し、
且つ、前記ごみ焼却炉の炉内温度と燃焼排ガス中のＯ₂
濃度を測定して、これらの計測値に基づく非線形制御手
段により二次燃焼空気量を操作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。

【００１４】又、請求項４の発明は、ごみ焼却炉に燃焼
空気を供給する一次燃焼空気供給系と二次燃焼空気供給
系とを備え、前記一次燃焼空気供給系から供給される一
次燃焼空気量を燃焼負荷に応じた状態量に基づく制御手
段により操作し、且つ、前記ごみ焼却炉の炉内温度と燃
焼排ガス中のＯ₂濃度を測定して、これらの計測値をパ
ラメータとする関数に基づいた非線形制御手段により前
記二次燃焼空気供給系から供給される二次燃焼空気量を
操作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。

【００１５】又、請求項５の発明は、請求項３又は４の
発明に於いて、非線形制御手段がファジィ制御によるこ
とを特徴とするごみ焼却炉の燃焼制御方法である。

【００１６】本発明の概要を説明すると、ごみ焼却炉の
火格子に一次燃焼空気を供給する一次燃焼空気供給系と
炉内に二次燃焼空気を供給する二次燃焼空気供給系と、
それらの制御系を備え、一次燃焼空気制御系は燃焼負荷
に応じた状態量に基づいて燃焼による発熱量を制御し、
副次的に炉内温度を概ね安定にし、更に、二次燃焼空気
を非線形制御手段で操作して、炉内温度と燃焼排ガスの
Ｏ₂濃度を所定範囲内に収まるように制御するものであ
る。

【００１７】本発明では、二次燃焼空気量に対する炉内
温度の関係が、図４に示すように、炉内温度が二次燃焼
空気量と正の相関特性を持つ領域と、負の相関特性を持
つ領域とに分けられ、これら２つの領域の間（例えば、
二次燃焼空気量が４０００〜５０００Ｎｍ³／ｈ）で最
大値となる特性となる。正の相関特性を持つ領域では、
一次燃焼により生じた排ガス中の未燃焼分が二次燃焼を
し、二次燃焼空気量が多い程二次燃焼が活発化するため
二次燃焼空気と炉内温度とが正の関係となり、一次燃焼
による排ガス中の未燃焼分が燃え尽くすとそれ以上の二
次燃焼空気は冷却空気として機能するために負の関係と
なる。又、燃焼排ガス中のＯ₂濃度は、図５に示すよう
に、二次燃焼空気量と正の相関特性がある。

【００１８】このような観点から二次燃焼空気量を制御
して、火格子型ごみ焼却炉では、先ず、一次燃焼空気量
をフィードフォワード制御乃至フィードバック制御して
炉内温度を目標値に近づけ、炉内温度及び排ガス中のＯ
₂濃度を測定し、前述の二次燃焼空気量に対する炉内温
度特性及び排ガス中のＯ₂濃度特性に応じた非線形制御
（例えば、ファジィ制御）によって、よりきめ細かく燃
焼空気量を操作して炉内温度を安定にし、排ガス中のＯ
₂濃度を所定の範囲に制御し、Ｏ₂不足によるＣＯ濃度
の上昇とＯ₂過剰によるＮＯ_X濃度の上昇を防ぐもので
ある。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照して説明する。

【００２０】図１は、本発明に係るごみ焼却炉の燃焼制
御装置及びその方法の一実施形態を示す図である。同図
は、火格子式ごみ焼却炉１であり、火格子１ａ〜１ｃ、
ごみ投入口２、灰落下口３、燃焼排ガスが放出される炉
出口４、炉出口４近傍には蒸気発生用ボイラ５、燃焼排
ガスを炉外に放出する煙突６、及び二次燃焼空気が供給
される吸入口７が備えられている。

【００２１】ごみ投入口２からごみ焼却炉１内に投入さ
れたごみは、火格子１ａ〜１ｃの下から吹き上げる一次
燃焼空気により、乾燥、燃焼段階を経て焼却され、灰落
下口３から灰として炉外へ排出される。又、吸入口７か
ら炉内に二次燃焼空気が供給され、炉内温度及び排ガス
中のＯ₂濃度が制御されている。

【００２２】燃焼によって生じた燃焼排ガスは炉出口４
から煙突６に導かれて炉外へ放出される。その際に、そ
の高温の燃焼排ガスは熱交換器５ａを加熱してボイラ５
内の水を沸騰させてその蒸気を熱供給，発電等に用いて
いる。

【００２３】このごみ焼却炉１は、一次燃焼空気と二次
燃焼空気の２系統の燃焼空気供給系を備え、一次燃焼空
気供給系はファン８からダンパー等の流量調節機構９を
介して火格子１ａ〜１ｃに燃焼空気を送り込む系統であ
り、二次燃焼空気供給系はファン１０からダンパー等の
流量調節機構１１を介して二次燃焼空気を直接吸入口７
から炉内に吹き込む系統である。

【００２４】一次及び二次燃焼空気は、コンピュータ
（制御装置）２１による一次燃焼空気制御手段１６及び
二次燃焼空気制御手段（非線型制御手段）２０からの制
御値によって流量調節機構９，１１を開閉制御してそれ
らの流量が設定されている。一次燃焼空気制御系は、ボ
イラ５の蒸気流量を蒸気流量計１２で計測してその計測
値を一次燃焼空気制御手段１６で演算処理し、流量調節
機構９を開閉制御する制御系である。又、二次燃焼空気
制御系は、炉内温度センサ１３によって炉内温度を検出
し、且つ、炉出口４内に設けたＯ₂濃度センサ１８によ
って炉内Ｏ₂濃度を検知し、それらの出力をそれぞれ炉
内温度計１４，Ｏ₂濃度計１９に入力し、これらの計測
値を二次燃焼空気制御手段２０に入力して演算処理し、
流量調節機構１１を開閉制御する制御系である。

【００２５】次に、一次燃焼空気制御手段１６と二次燃
焼空気制御手段２０の制御系について、図２及び図３の
制御ブロックで説明する。図２は蒸気量を安定化させる
ための一次燃焼空気制御手段に炉内温度及び炉内Ｏ₂濃
度を安定させるための二次燃焼空気制御を条件別増減制
御とした二次空気制御手段を組み合わせた制御系であ
り、図３は同じ目的の二次空気制御手段をファジィ制御
とした場合である。

【００２６】図１と図２に基づいて説明する。一次燃焼
空気制御手段１６では、蒸気量目標値とごみ焼却炉の燃
焼プロセスＡ２から得られる蒸気量との蒸気量偏差によ
って、一次燃焼空気量が一次燃焼空気量制御部Ａ１でフ
ィードフォワード乃至フィードバックによる比例・積分
制御され、その一次燃焼空気制御出力値によってごみ焼
却炉の燃焼プロセスＡ２への一次燃焼空気吹き込み量を
操作して蒸気量を制御している。

【００２７】一次燃焼空気の制御は一次燃焼空気量制御
部Ａ１による演算処理によってなされ、その演算処理は
（１）式で行われる。

【００２８】Ｆ１＝（100 ／PB）×（１＋１／Tis ）×（STMset−STMnow）……（１）

【００２９】但し、Ｆ１は一次燃焼空気制御出力値、ST
Msetは蒸気量目標値、STMnowは蒸気量計測値であり、PB
は比例ゲイン、Tis は積分ゲインを表す調整パラメータ
であり、ｓはラプラス演算子を表す。

【００３０】又、二次燃焼空気制御手段２０では、ごみ
焼却炉の燃焼プロセスＡ２からの炉内温度と炉内温度目
標値との炉内温度偏差値、及び炉排出Ｏ₂濃度に基づい
て二次燃焼空気量制御部Ａ３で条件別に増減制御され、
その二次燃焼空気制御出力値によってごみ焼却炉の燃焼
プロセスＡ２の炉内温度及び炉排出Ｏ₂濃度を制御して
いる。

【００３１】次に、二次燃焼空気量制御部Ａ３の制御方
法について、詳細に説明する。図２の実施形態は、条件
別増減制御である。その説明の前に、炉内温度と二次燃
焼空気量との関係について、図４及び図５を参照して説
明する。

【００３２】二次燃焼空気は、図４から明らかなよう
に、二次燃焼空気として機能する二次燃焼領域と、冷却
空気として作用する冷却領域とがある。二次燃焼領域
は、４０００Ｎｍ³／ｈ未満の領域であり、この燃焼領
域は二次燃焼が活発化して炉内温度が上昇する領域であ
る。更に、二次燃焼空気量の増加に伴って、概ね４００
０〜５０００Ｎｍ³／ｈの領域では二次燃焼空気量によ
る炉内温度上昇が最大領域に達する領域である。更に、
二次燃焼空気量が増加して、例えば５０００Ｎｍ³／ｈ
以上になると、炉内温度が低下する冷却領域がある。

【００３３】又、排ガス中のＯ₂濃度と二次燃焼空気量
との関係は、図５に示すように、二次燃焼空気量が増加
するにつれて排ガス中のＯ₂濃度が上昇し、二次燃焼空
気量とＯ₂濃度との間に正の相関関係が存在する。

【００３４】このような現象を利用して二次燃焼空気量
制御部Ａ３で二次燃焼空気量を制御する。二次燃焼空気
量制御部Ａ３では、炉内温度偏差が負又と正であるか
を、所定の偏差値で判定し、二次燃焼空気量が燃焼領域
（例えば、閾値を４０００Ｎｍ ³／ｈ未満と設定）、境
界領域（例えば、４０００〜５０００Ｎｍ³／ｈと設
定）又は冷却領域（例えば、閾値を５０００Ｎｍ³／ｈ
以上と設定）にあるかを判断して、それら２つの条件判
断結果から二次燃焼空気量を増すか減ずるという条件別
増減制御する。その具体的な制御手順は表１に示した。

【００３５】以下に、表１に基づいて、二次燃焼空気量
制御部Ａ３の二次燃焼空気量の制御方法を説明する。二
次燃焼空気量は、(1) から(8) の条件で順次演算及び検
出して、(1) から(8) 条件を満たす場合は、矢印（─
＞）で示した制御を順次実行する。

【００３６】

【表１】

【００３７】なお、二次燃焼空気量を増減させる一定値
（１周期毎の増分量或いは減量分）は(1) 〜(6) の炉内
温度偏差に対するもの(8) の酸素濃度に対するものを個
別に設定できるものとする。

【００３８】二次燃焼空気量制御部Ａ３では、(1) から
(8) まで制御条件を判断し、二次空気増減分の計算を一
定周期毎、例えば５秒毎に繰り返して行う。そして、各
周期毎での(1) から(8) の判断結果の合計値をその周期
における増減量とし、一つの前の周期の二次空気量に対
して今回の判断結果の合計値が増量であればその増量を
加えたものが、又、今回の判断結果の合計値が減量であ
ればその減量を引いたものが今回の二次空気出力値とな
る。

【００３９】具体的な二次燃焼空気量の演算方法につい
て、図１２（ａ），（ｂ）に示したフローチャートに基
づいて説明する。図１２（ａ），（ｂ）のフローチャー
トは、start1とstart2から制御を開始して、制御条件を
満足しているか否かを判断して、最終的に二次燃焼空気
調整量z1，z2の値が決定される。二次燃焼空気調整量z
1，z2及び二次燃焼空気量出力値の前回値（F2(k-1))か
ら二次燃焼空気量出力値の今回値（F2(k))が算出され
る。

【００４０】 F2(k) ＝ F2(k-1) ＋ z1 ＋ z2 ……………（２）

【００４１】但し、Ｔｅは炉内温度偏差、F2now は二次
燃焼空気量、Ｏ２は酸素濃度を表し、z1，z2は二次燃焼
空気調整量であり、z1は主に炉内温度偏差Ｔｅと二次燃
焼空気量F2now による調整量であり、z2は酸素濃度によ
る調整量である。

【００４２】二次燃焼空気量の制御について、図１２の
フローチャートに基づいて、詳細に説明する。なお、図
１２中のＣ₁とＣ₂は二次燃焼空気量が燃焼領域、境界
領域、冷却領域を判別する調整パラメータである。Ｏx1
は酸素濃度が一定以上と一定未満を判別する調整パラメ
ータである。y1〜y8は二次燃焼空気量の増分、減分量を
与える調整パラメータである。

【００４３】図１２（ａ）に於いて、先ず、ステップＳ
１では炉内温度偏差Ｔｅが制御条件（Ｔｅ＜０）によっ
て判定され、制御条件（Ｔｅ＜０）を満足する場合は、
ステップＳ２に進む。ステップＳ２では二次燃焼空気量
が制御条件（F2now ≧Ｃ₂）を満足する場合は調整量z1
を調整パラメータy1とする。ステップＳ２の制御条件
（F2now ≧Ｃ₂）を満足しない場合はステップＳ３に進
み、制御条件（F2now ≦Ｃ₁）が判定される。制御条件
（F2now ≦Ｃ₁）を満たす場合は調整量z1を調整パラメ
ータy3とし、制御条件（F2now ≦Ｃ₁）を満たさない場
合は調整量z1を調整パラメータy7とする。制御条件（Ｔ
ｅ＜０）を満足しない場合は、ステップＳ４に進む。ス
テップＳ４の制御条件（F2now ≧Ｃ₂）を満足する場合
は、調整量z1を調整パラメータy2とし、制御条件（F2no
w ≧Ｃ₂）を満足しない場合は、ステップＳ５に進む。
ステップＳ５では制御条件（F2now ≦Ｃ₁）が判定さ
れ、満足する場合は調整量z1を調整パラメータy4とし、
制御条件（F2now ≦Ｃ₁）を満足しない場合はステップ
Ｓ６に進む。ステップＳ６では制御条件（Ｏ２≧Ｏx1)
が判定され、この制御条件を満足する場合は調整量z1を
調整パラメータy5とし、この制御条件を満足しない場合
は調整量z1を調整パラメータy6とする。

【００４４】図１２（ｂ）は、酸素濃度による二次燃焼
空気量の制御を示すフローチャートである。所定の周期
で計測された酸素濃度Ｏ２が酸素濃度の下限設定値Ｏx2
より低い濃度であるか否かを判定する制御条件（Ｏ２＜
Ｏx2）によって判定され、この制御条件を満足する場合
は、調整量z2を調整パラメータy8とし、満足しない場合
は調整量z2は０とする。

【００４５】このように図１２のフローチャートに従っ
て算出された調整量z1, z2の値が、（２）式に代入され
て、二次燃焼空気量出力値(F2(K)) が算出され、二次燃
焼空気量出力値(F2(K)) に基づいて流量調節機構１１の
開度が調整される。

【００４６】次に、本発明に係る他の実施形態につい
て、図３の制御ブロックに基づいて説明する。この実施
形態は二次燃焼空気量をファジィ制御によって制御する
実施形態であり、二次燃焼空気量制御部Ａ４にファジィ
制御のルールが書き込まれている。そのルールが表２に
示されている。

【００４７】

【表２】

【００４８】図６は、表２のルール(1) 〜(8) を図示し
たものであり、これらのルール(1)〜(8) の演算は、図
７に示した前件部メンバーシップ関数に基づいて行われ
る。二次空気量制御手段２０によって求まった各ルール
の後件部推論結果を統合して、ルール全体の推論結果
（二次燃焼空気量制御値）が出力される。この制御値に
基づいて流量調節機構１１の開閉度が調節されて二次燃
焼空気量が制御されている。各ルールの後件部推論結果
の統合には、ファジィ演算の一般的な手法、例えば、mi
n-max 重心法あるいはproduct-sum 重心法用等が用いら
れる。

【００４９】又、表２のルール(1) 〜(8) の各演算結果
は、条件を満たさない場合はその出力を零とし、各ルー
ル(1) 〜(8) の演算結果は、それらの演算結果の和によ
って二次燃焼空気量の変化分を算出して二次燃焼空気量
が調節される。これらのルール(1) 〜(8) までの演算は
連続して求められる。

【００５０】無論、ルール(4) と(8) では、互いに相反
する方向の二次空気量の変化分の演算値が計算される。
従って、最終的な出力はその加算値により、二次燃焼空
気量を増加するか、減少させるか、あるいは現状維持に
なるように、二次燃焼空気量が制御されている。

【００５１】次に、具体的なファジィ制御を適用した場
合の二次燃焼空気の制御部の演算方法について、図７を
用いて示す。先ず、前件部メンバーシップ関数によって
適合度が算出される。図７（ａ）は炉内温度偏差の前件
部メンバーシップ関数であり、炉内温度偏差が測定値が
Ｔｅであるとき、「炉内温度偏差が負」と言う条件に対
する適合度はａ₁である。「炉内温度偏差が零」に対す
る適合度はａ₂である。「炉内温度偏差が正」に対する
適合度はａ₃（「０」）である。

【００５２】又、図７（ｂ）は炉出口Ｏ₂濃度の前件部
メンバーシップ関数であり、炉出口Ｏ₂濃度の測定値が
Ｏ２のとき、「炉出口Ｏ₂濃度が高い」に対する適合度
はｂ ₁（「０」）であり、「炉出口Ｏ₂濃度が適」に対
する適合度はｂ₂（「１」）であり、「炉出口Ｏ₂濃度
が低」に対する適合度はｂ₃（「０」）である。

【００５３】又、図７（ｃ）は二次燃焼空気量現在値の
前件部メンバーシップ関数であり、二次燃焼空気量現在
値の測定値がＦ２now のとき、「二次燃焼空気量が小」
に対する適合度はｃ₁であり、「二次燃焼空気量が境界
領域」に対する適合度はｃ₂であり、「二次燃焼空気量
が大」に対する適合度はｃ₃（「０」）である。

【００５４】これらから図６の規則に対する適合度Ｘ
₁を式（３）により計算する。規則は、「炉内温度偏
差が負、二次燃焼空気量現在値が大」であるから、適合
度ａ ₁且つｃ₃である。同様に、規則〜に対する適
合度Ｘ₂〜Ｘ₈を式 (４) 〜(10)により計算する。

【００５５】

【数１】規則の適合度Ｘ₁＝ａ₁×ｃ₃ …………… (３) 規則の適合度Ｘ₂＝ａ₃×ｃ₃ …………… (４) 規則の適合度Ｘ₃＝ａ₁×ｃ₁ …………… (５) 規則の適合度Ｘ₄＝ａ₃×ｃ₁ …………… (６) 規則の適合度Ｘ₅＝ａ₃×ｃ₂×ｂ₁…………… (７) 規則の適合度Ｘ₆＝ａ₃×ｃ₂×ｂ₂…………… (８) 規則の適合度Ｘ₇＝ａ₁×ｃ₂ …………… (９) 規則の適合度Ｘ₈＝ｂ₃ …………… (10)

【００５６】次に、後件部において推論を行うために、
二次燃焼空気量変更分Ｙ₁〜Ｙ₈を定める。そして、次
の(11)式により推論を行って、推論結果Ｚを得る。

【００５７】

【数２】

【００５８】（11) 式に基づく推論結果から、推論結果
Ｚと二次燃焼空気量出力値の前回値（F2(k-1))から二次
燃焼空気量出力値の今回値（F2(k))が得られる。

【００５９】 F2(k) ＝ F2(k-1) ＋Ｚ ……………(12)

【００６０】図８，図９は、本発明に係るごみ焼却炉の
制御方法による制御試験結果の一例を示すものであり、
図１０，図１１は従来のごみ焼却炉の比例制御方法によ
る結果を示している。

【００６１】これらの図から明らかなように、炉内温度
安定化、Ｏ₂濃度変動範囲抑制に関するこの試験では、
従来の制御方法では炉内温度の変動幅が２２０℃であっ
たのに対して、本発明の制御方法では、その変動幅が１
７０℃となり、約２５％低減された。又、Ｏ₂濃度の変
動幅についても従来の制御方法では７．７％（平均値Ｏ
₂濃度８．９％）であったのに対し、本発明の制御方法
では５．５％（平均値Ｏ₂濃度６．８％）となり、約３
０％程度低減することができた。又、副次的に、ＣＯ濃
度値及びＮＯ_X濃度値も抑制することができる満足すべ
き結果を得ている。

【００６２】尚、この実施形態では、二次燃焼空気量の
制御系への入力として炉内温度偏差を用いている。ボイ
ラを有する場合は、炉内温度偏差の代わりに蒸気流量偏
差を用いてよい。

【００６３】

【発明の効果】上記説明したように、本発明によれば、
二次燃焼空気量を非線形制御、特に、二次燃焼空気量を
条件別増減制御又はファジィ制御することによって炉内
温度を安定化し、且つ、Ｏ₂濃度を所定の値に制御し
て、ごみ焼却炉の寿命延長を図ることができる。又、炉
内温度が安定化するので、この排ガスのエネルギー有効
利用を図ることができる利点がある。

【００６４】更に、炉内温度が下がり過ぎた場合は、炉
内に酸素濃度が十分に有るにも関わらず二次燃焼が起き
難くなり、排出ガスのＣＯ濃度が増大する現象がある
が、Ｏ ₂濃度を計測することで、二次燃焼空気量が冷却
領域にあることが検出できるので、二次燃焼空気量を減
少させることによって炉内温度を上昇させて、排ガス中
のＣＯ濃度の増大を防止することができる利点がある。

【００６５】又、排ガス中のＯ₂濃度を抑制したとして
も、二次燃焼空気量が二次燃焼領域に近づくように制御
すれば、Ｏ₂濃度の低下による不完全燃焼が防止できる
ので、排出ガス中のＣＯ濃度の増大を防止することがで
きる利点がある。

【００６６】又、ごみ焼却炉では、Ｏ₂濃度が高い程、
窒素酸化物（ＮＯ_X）の濃度が高くなるため、Ｏ₂濃度
の増大による排出ＮＯ_Xの増大が防止できる利点があ
る。

【００６７】又、ごみ焼却炉に投入されるごみ発熱量の
変動などがあったとしても炉内温度及び排ガス酸素濃度
がともに安定に制御されるので、常に燃焼効率のよい燃
焼が可能となる利点があり、発電ボイラを備える火格子
式ごみ焼却炉では発熱量が安定するので、発電効率を向
上させることができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るごみ焼却炉の燃焼制御装置及びそ
の方法の実施形態を示す図である。

【図２】燃焼制御方法の制御ブロック図である。

【図３】ファジィ制御による燃焼制御方法の制御ブロッ
ク図である。

【図４】炉内温度と二次燃焼空気量との関係を示す図で
ある。

【図５】排ガス中のＯ₂濃度と二次燃焼空気量との関係
を示す図である。

【図６】ファジィ制御の前件部（入力）と後件部（出
力）を示す図である。

【図７】前件部メンバーシップ関数を示す図である。

【図８】本発明による炉内温度の制御試験結果を示す図
である。

【図９】本発明によるＯ₂濃度の制御試験結果を示す図
である。

【図１０】従来のごみ焼却炉の燃焼制御方法における炉
内温度の制御試験結果を示す図である。

【図１１】従来のごみ焼却炉の燃焼制御方法におけるＯ
₂濃度の制御試験結果を示す図である。

【図１２】本発明に係るごみ焼却炉の燃焼制御方法を示
すフローチャート図である。

【図１３】従来のごみ焼却炉の燃焼制御装置及びその方
法を示す図である。

【符号の説明】

１ごみ焼却炉１ａ〜１ｃ火格子２ごみ投入口３灰落下口４炉出口５ボイラ６煙突７吸入口８，１０ファン９，１１流量調節機構（ダンパー）１２蒸気流量計１３炉内温度センサ１４炉内温度計１６一次燃焼空気制御手段１８Ｏ₂濃度センサ１９炉排出Ｏ₂濃度計２０二次燃焼空気制御手段２１コンピュータ（制御装置）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ２３Ｇ 5/14 ＺＡＢＦ２３Ｇ 5/14 ＺＡＢＦ 5/46 ＺＡＢ 5/46 ＺＡＢＡ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ごみ焼却炉が燃焼空気を供給する一次燃
焼空気供給系と二次燃焼空気供給系と、燃焼負荷に応じ
た状態量に基づいて前記一次燃焼空気供給系から前記ご
み焼却炉内に供給される一次燃焼空気量を操作する制御
手段と、前記ごみ焼却炉内の温度と炉内の燃焼排ガス中
のＯ₂濃度を測定する計測手段と、前記計測手段による
計測値によって二次燃焼空気量を操作する非線形制御手
段と、を備えることを特徴とするごみ焼却炉の燃焼制御
装置。
【請求項２】前記非線形制御手段がファジィ制御手段
であることを特徴とする請求項１に記載のごみ焼却炉の
燃焼制御装置。
【請求項３】ごみ焼却炉に一定時間に投入されるごみ
量に対する発熱量に応じた状態量に基づいて、前記ごみ
焼却炉の一次燃焼空気量をフィードフォワード制御乃至
フィードバック制御によって操作し、且つ、前記ごみ焼
却炉の炉内温度と燃焼排ガス中のＯ₂濃度を測定して、
これらの計測値に基づく非線形制御手段により二次燃焼
空気量を操作することを特徴とするごみ焼却炉の燃焼制
御方法。
【請求項４】ごみ焼却炉に燃焼空気を供給する一次燃
焼空気供給系と二次燃焼空気供給系とを備え、前記一次
燃焼空気供給系から供給される一次燃焼空気量を燃焼負
荷に応じた状態量に基づく制御手段により操作し、且
つ、前記ごみ焼却炉の炉内温度と燃焼排ガス中のＯ₂濃
度を測定して、これらの計測値をパラメータとする関数
に基づいた非線形制御手段により前記二次燃焼空気供給
系から供給される二次燃焼空気量を操作することを特徴
とするごみ焼却炉の燃焼制御方法。
【請求項５】上記非線形制御手段がファジィ制御によ
ることを特徴とする請求項３又は４に記載のごみ焼却炉
の燃焼制御方法。