JPH11108326A - 排ガスセンサの異常検出方法及びゴミ焼却炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 火炉Ｆからの排ガス路１４に排ガス中の酸素
濃度を測定する排ガスセンサ３で検出する排ガス中酸素
濃度を燃焼制御指標とするゴミ焼却炉において、火炉Ｆ
における他の燃焼制御指標に基づき排ガスセンサの異常
を検出するとともに、排ガス成分を許容範囲内に安定し
て維持するための手段を提供する。 【解決手段】 所定時間内に火炉Ｆに投入されたゴミ重
量に対する理論酸素量をその低位発熱量から演算導出
し、その理論酸素量が所定時間内に火炉Ｆに供給した空
気中の酸素量から消費されたものとして排ガス中の推定
酸素濃度を演算導出し、排ガスセンサ３で検出した排ガ
ス中酸素濃度が、推定酸素濃度に基づいて設定される所
定の許容範囲から逸脱した場合に、排ガスセンサに異常
が発生したと判定し、異常が発生した場合に、演算導出
した推定酸素濃度を、排ガス中酸素濃度に代わる燃焼制
御指標とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排ガスセンサの異
常検出方法に関し、詳しくは、火炉からの排ガス路に排
ガス中の酸素濃度を測定する排ガスセンサを備えて、前
記排ガスセンサで検出する排ガス中酸素濃度を燃焼制御
指標とするゴミ焼却炉及びその火炉からの排ガス路に配
置された前記排ガスセンサの異常検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ゴミ焼却炉においては、図４に示
すように、火炉Ｆに、ホッパ１１ａに受け入れたゴミを
前記火炉Ｆ内に投入する給塵機構１１と、前記投入され
たゴミを搬送しながら焼却するストーカ機構からなる移
動式火床１２とを備えており、前記移動式火床１２は、
前記給塵機構１１により投入されたゴミを搬送しながら
加熱乾燥させる乾燥帯１２Ａと、前記乾燥帯１２Ａから
のゴミを搬送しながら燃焼させて燃焼領域を主として形
成する燃焼帯１２Ｂと、前記燃焼帯１２Ｂで燃え切った
ゴミの燃焼残渣を搬送しながら灰化する後燃焼帯１２Ｃ
とに領域分割されており、前記燃焼領域からの燃焼ガス
を上方に誘導して二次燃焼させる二次燃焼室１３を備
え、前記二次燃焼室１３からの排ガスを煙突１８に導く
排ガス路１４に、前記排ガスの熱によって蒸気を発生さ
せる廃熱ボイラＢと、前記廃熱ボイラＢ出口からの排ガ
ス中の飛灰等の粉塵を除塵する除塵装置としてのバグフ
ィルタ１５と、前記バグフィルタ１５で除塵した後の排
ガスを洗浄する洗煙装置１６と、洗浄後の排ガスを煙突
に向けて送り出す誘引送風機１７とをを順次配置して設
けてあり、前記バグフィルタ１５と前記洗煙装置１６と
の間の排ガス路１４に備える排ガスセンサ３により排ガ
ス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段２を設け
て、前記酸素濃度検出手段２で検出する排ガス中酸素濃
度を燃焼制御指標とするように構成されており、特にそ
の酸素濃度検出手段２で検出した排ガス中酸素濃度の異
常検出の検査手段は備えていなかった。そして、前記排
ガスセンサの検出する検出値に異常がある場合或いは前
記排ガスセンサが故障した場合には、前記燃焼制御指標
とする排ガス中酸素濃度を、予め定められた設定値（例
えば投入されたゴミを標準ゴミであるとして想定される
排ガス中酸素濃度が用いられ、或いは故障発生検出直前
の排ガス中酸素濃度が用いられる。）に固定して燃焼制
御を続行するように構成されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】つまり、上記従来の排
ガスセンサにおいては、例えば検出する酸素濃度の値が
設定された酸素濃度範囲から外れたことを知った現場作
業者が、そのデータの状態から判断して異常か否かを判
定していた。上記排ガスセンサの異常は、吸引管３ａか
らサンプリングされる排ガスを検査するガス検出素子３
ｂを備える一般に多く用いられている構造の排ガスセン
サ３（例えば図５参照）の場合には、前記吸引管３ａの
腐食その他の原因により、前記ガス検出素子３ｂに導入
される排ガスに外部からの漏洩空気が混入して、前記導
入される排ガスの酸素含有量が高くなる場合があり、実
際には排ガス中の酸素濃度は許容範囲（例えば６〜１４
％）内にある（例えば７％）にも拘わらず、漏洩空気の
混入によって異常な酸素濃度（例えば１５％）を示す場
合、或いは前記ガス検出素子３ｂの劣化により、検出値
が上下何れか一方にシフトする場合を例として挙げるこ
とができる。上記異常な酸素濃度が上記の例で１８％で
あれば、正常に火炉の燃焼が維持されている状態では、
異常な値として判断できるが、このような状態で検出さ
れる酸素濃度が１３〜１４％であれば、実際には７％で
ある場合であっても、炉の制御に携わるオペレータにと
っては異常な範囲の酸素濃度ではなく、熟練者が他のプ
ロセスデータを参照して異常と認識する場合を除き看過
されてしまう。従って、このように許容範囲内でありな
がら異常な値を示している場合には、これが異常である
と判断できるまでに長時間を要し、例えば、上記のよう
に許容範囲の上限或いは下限に近い値を示している場合
には、早くても２〜３時間、長い場合には２〜３日を要
し、その間、誤ったデータに基づいて炉の燃焼制御を維
持することになり、排ガス中有害成分を許容成分範囲内
に維持できなくなるおそれがあった。実際に排ガス中酸
素濃度を連続記録した例を図６にグラフとして示した
が、火炉内の燃焼状態が安定していても、ゴミの質及び
燃焼状態の時間に伴う変化に従って可成りの幅でデータ
が変動しており、このデータの異常を判別するのは容易
ではない。さらに、一旦前記排ガスセンサに異常を発見
した後は、排ガス中酸素濃度の検出値の如何に関わらず
設定値（例えば８％）に固定されれば、排ガス成分の異
常を直接抑制することが困難になると言う問題を有して
いる。そこで、本発明の排ガスセンサの異常検出方法
は、上記の問題点を解決し、火炉における他の燃焼制御
指標に基づき排ガスセンサの異常を検出するとともに、
排ガス成分を許容範囲内に安定して維持するための手段
を提供することを目的とし、さらに、本発明のゴミ焼却
炉は、排ガスセンサの異常を検出可能とするとともに、
前記排ガスセンサの異常に対しても燃焼制御を正常に維
持可能とする点を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

〔特徴構成〕上記の目的のための本発明の排ガスセンサ
の異常検出方法の第１特徴構成は、請求項１に記載の如
く、所定時間内に火炉に投入されたゴミ重量に対する理
論酸素量を、その低位発熱量から演算導出して、前記演
算導出した理論酸素量が、前記所定時間内に前記火炉に
供給した空気中の酸素量から消費されたものとして排ガ
ス中の推定酸素濃度を演算導出し、排ガスセンサで検出
した排ガス中酸素濃度が前記演算導出した排ガス中の推
定酸素濃度に基づいて設定される所定の許容範囲から逸
脱した場合に、前記排ガスセンサに異常が発生したと判
定する点にある。

【０００５】また、本発明の排ガスセンサの異常検出方
法の第２特徴構成は、請求項２に記載の如く、所定時間
内に火炉に投入されたゴミ重量に対する理論空気量を演
算導出して、前記演算導出した理論空気量中の酸素量
が、前記所定時間内に前記火炉に供給した空気中の酸素
量から消費されたものとして排ガス中の推定酸素濃度を
演算導出し、排ガスセンサで検出した排ガス中酸素濃度
が前記演算導出した排ガス中の推定酸素濃度に基づいて
設定される所定の許容範囲から逸脱した場合に、前記排
ガスセンサに異常が発生したと判定する点にある。

【０００６】さらに、本発明の排ガスセンサの異常検出
方法の第３特徴構成は、請求項３に記載の如く、前記第
１特徴構成における理論酸素量又は前記第２特徴構成に
おける理論空気量を演算導出するに、投入されたゴミが
標準ゴミであるとして演算導出する点にある。

【０００７】そして、本発明の排ガスセンサの異常検出
方法の第４特徴構成は、請求項４に記載の如く、前記第
１特徴構成乃至前記第３特徴構成の何れかにおける許容
範囲を設定するのに、排ガス中の推定酸素濃度を、投入
されたゴミが高質ゴミであるとして演算導出した結果を
上限値とし、前記排ガス中の推定酸素濃度を、前記投入
されたゴミが低質ゴミであるとして演算導出した結果を
下限とする点にある。

【０００８】さらに、本発明の排ガスセンサの異常検出
方法の第５特徴構成は、請求項５に記載の如く、前記第
１特徴構成乃至前記第４特徴構成の何れかにおいて排ガ
スセンサに異常が生じたと判定するのに、前記排ガスセ
ンサで検出した排ガス中酸素濃度と、演算導出した排ガ
ス中の推定酸素濃度に基づいて設定される所定の許容範
囲とを、ゴミ焼却炉の制御インターバルに同期して比較
する点にある。

【０００９】本発明の排ガスセンサの異常検出方法の第
６特徴構成は、請求項６に記載の如く、前記第１特徴構
成乃至前記第５特徴構成の何れかにおける排ガスセンサ
の異常発生の判定条件を、検出した排ガス中酸素濃度
が、設定時間連続して許容範囲を逸脱した場合とする点
にある。

【００１０】本発明の排ガスセンサの異常検出方法の第
７特徴構成は、請求項７に記載の如く、前記第１特徴構
成乃至前記第５特徴構成の何れかにおける排ガスセンサ
の異常発生の判定条件を、検出した排ガス中酸素濃度
が、設定時間内に許容範囲を所定回数以上逸脱した場合
とする点にある。

【００１１】また、本発明のゴミ焼却炉の第８特徴構成
は、請求項８に記載の如く、火炉に投入されたゴミ重量
に対してその燃焼発熱量を演算導出する発熱量推定手段
と、前記発熱量推定手段で演算導出した燃焼発熱量と前
記火炉に供給した空気量とに基づき排ガス路における排
ガス中の推定酸素濃度を推定する酸素残量推定手段と、
排ガスセンサで検出した排ガス中酸素濃度が前記酸素残
量推定手段で推定した排ガス中の推定酸素濃度に基づい
て設定される所定の許容範囲から逸脱した場合に、前記
排ガスセンサに異常が発生したと判定する検査手段を設
けて構成してある点にある。

【００１２】また、本発明のゴミ焼却炉の第９特徴構成
は、請求項９に記載の如く、上記第８特徴構成における
火炉を制御する燃焼制御手段を設けて、検査手段が異常
が発生したと判定した場合の燃焼制御指標を、排ガス中
酸素濃度に代えて、酸素残量推定手段で推定した推定酸
素濃度とするように構成してある点にある。

【００１３】〔特徴構成の作用効果〕上記第１特徴構成
によれば、排ガスセンサの検出した排ガス中酸素濃度の
異常を適時検出できるから、誤った排ガス中酸素濃度に
よる燃焼制御を回避でき、排ガス成分が所定成分範囲か
ら逸脱することを防止できる。つまり、推定酸素濃度と
排ガスセンサで検出した排ガス中酸素濃度とを比較し
て、前記推定酸素濃度に基づいて設定される所定許容範
囲から逸脱すれば、前記排ガスセンサに異常が発生した
と判定できるのである。前記推定酸素濃度は、所定時間
内に火炉に投入されたゴミ重量に対する理論酸素量を、
その低位発熱量から演算導出して、前記演算導出した理
論酸素量が、前記所定時間内に前記火炉に供給した空気
中の酸素量から消費されたものとして演算導出できる。
上記許容範囲は、常時監視されている排ガス中酸素濃度
の変動の範囲を基準に設定することも可能である。その
結果、排ガス成分を許容範囲内に安定して維持すること
が可能になる。

【００１４】上記第２特徴構成によっても、前記第１特
徴構成によると同様に、排ガスセンサの検出した排ガス
中酸素濃度の異常を適時検出できるから、誤った排ガス
中酸素濃度による燃焼制御を回避でき、排ガス成分が所
定成分範囲から逸脱することを防止できる。つまり、推
定酸素濃度と排ガスセンサで検出した排ガス中酸素濃度
とを比較して、前記推定酸素濃度に基づいて設定される
所定許容範囲から逸脱すれば、前記排ガスセンサに異常
が発生したと判定できるのである。前記推定酸素濃度
は、所定時間内に火炉に投入されたゴミ重量に対する理
論空気量を演算導出して、前記演算導出した理論空気量
に基づき火炉における消費酸素量を推定して、その酸素
量が、前記所定時間内に前記火炉に供給した空気中の酸
素量から消費されたものとして排ガス中の推定酸素濃度
を演算導出できる。そして、排ガスセンサで検出した排
ガス中酸素濃度が前記演算導出した排ガス中の推定酸素
濃度に基づいて設定される所定の許容範囲から逸脱した
場合に、前記排ガスセンサに異常が発生したと判定でき
る。上記許容範囲は、常時監視されている排ガス中酸素
濃度の変動の範囲を基準に設定することも可能である。
その結果、前記第１特徴構成と同様に、排ガス成分を許
容範囲内に安定して維持することが可能になる。

【００１５】上記第３特徴構成によれば、前記第１特徴
構成又は第２特徴構成において、理論酸素量又は理論空
気量を算出するための特別な手段を必要とせず、さらに
設備を簡素化できる。つまり、前記第１特徴構成におけ
る理論酸素量又は前記第２特徴構成における理論空気量
を投入されたゴミが標準ゴミであるとして演算導出する
ので許容範囲を固定できるのである。

【００１６】上記第４特徴構成によれば、前記第１特徴
構成乃至前記第３特徴構成の何れかにおいて、許容範囲
を合理的に設定できる。つまり、投入されたゴミが高質
ゴミであるとして排ガス中の推定酸素濃度を演算導出し
た結果を上限値とし、前記投入されたゴミが低質ゴミで
あるとして前記排ガス中の推定酸素濃度を演算導出した
結果を下限とするので、投入されたゴミに対して推定さ
れる最大範囲を許容範囲として、焼却ゴミ量と火炉に供
給された空気量から設定でき、しかも、この許容範囲か
ら検出値が逸脱すれば、その検出値は明らかに異常であ
る。従って、排ガスセンサの異常検出における誤判断を
防止できる。

【００１７】上記第５特徴構成によれば、前記第１特徴
構成乃至前記第４特徴構成の何れかにおいて、排ガスセ
ンサの異常判定を行わないままに燃焼制御が行われるこ
とを防止できる。つまり、ゴミ焼却炉の制御インターバ
ルに同期して、前記排ガスセンサで検出した排ガス中酸
素濃度と、演算導出した排ガス中の推定酸素濃度に基づ
いて設定される所定の許容範囲とを比較して前記排ガス
センサに異常が生じたと判定するのである。しかも、１
制御サイクル中に１度の異常判定を行うので、同一サイ
クル中に異なる判定結果がもたらされることがないか
ら、判断が単純で且つ一意的であると同時に、無駄な演
算を回避できる。

【００１８】上記第６特徴構成によれば、前記第１特徴
構成乃至前記第５特徴構成の何れかにおける排ガスセン
サの異常発生を遅早なく判定できるようになる。つま
り、前記排ガスセンサの異常発生の判定条件を、検出し
た排ガス中酸素濃度が、設定時間（例えば１０分間）連
続して許容範囲を逸脱した場合とするのである。この設
定時間は、前記排ガスセンサが正常に動作しているにも
拘わらず、測定値が分散することがあり、極短時間の前
記許容範囲からの逸脱によって異常であると判定すれ
ば、実際は前記排ガスセンサに異常がないにも拘わらず
前記排ガスセンサに異常が生じたとする誤判定を招くお
それがあるあらである。上記排ガス中酸素濃度の実際の
記録は、図６に示したように分散しているが、例えば図
中の一点鎖線を前記許容範囲の上下限とすれば、殆ど前
記許容範囲内に収まっており、連続して前記許容範囲外
に逸脱している時間は長くはない。尚、上記上下限は、
炉内プロセスデータの内のボイラ発生蒸気量についての
３時間移動平均値から求めた燃焼発熱量に基づくもので
あるために変動が均されて前記許容範囲の上下幅が狭く
なっているが、この点を是正すると同時にサンプリング
周期との関係において適当な時間を定めれば、誤判定を
防止できると同時に、早期に排ガスセンサの異常を発見
できるようになる。その結果、排ガスセンサの異常判定
の確度を高めることができる。

【００１９】上記第７特徴構成によれば、前記第１特徴
構成乃至前記第５特徴構成の何れかにおける排ガスセン
サの異常発生を遅早なく判定できるようになる。つま
り、検出した排ガス中酸素濃度が、設定時間内に許容範
囲を所定回数（例えば３回）以上逸脱した場合を排ガス
センサの異常発生の判定条件とするのである。この排ガ
スセンサの異常発生には、設定時間内に許容範囲を逸脱
する回数が急増するのであるが、前記所定回数として
は、予め前記急増する逸脱回数の平均或いは最低値を設
定しておけばよいのである。図６に示したように上記排
ガス中酸素濃度の実際の記録は分散しているが、例えば
図中の一点鎖線を前記許容範囲の上下限とすれば、殆ど
前記許容範囲内に収まっており、連続して前記許容範囲
外に逸脱している時間は長くはない。尚、上記上下限
は、炉内プロセスデータの内のボイラ発生蒸気量につい
ての３時間移動平均値から求めた燃焼発熱量に基づくも
のであるために変動が均されて前記許容範囲の上下幅が
狭くなっているが、この点を是正すると同時にサンプリ
ング周期との関係において適当な回数を所定回数として
定めれば、誤判定を防止できると同時に、早期に排ガス
センサの異常を発見できるようになる。その結果、前記
第６特徴構成と同様に排ガスセンサの異常判定の確度を
高めることができる。

【００２０】上記第８特徴構成によれば、ゴミ焼却炉
を、排ガスセンサからの異常な排ガス中酸素濃度の出力
によって、その燃焼制御を誤ることを防止できるように
なる。つまり、発熱量推定手段の演算導出する燃焼発熱
量と、演算導出した前記燃焼発熱量と前記火炉に供給し
た空気量とに基づき酸素残量推定手段の推定する排ガス
中の推定酸素濃度とから、前記推定した排ガス中の推定
酸素濃度に基づいて設定される所定の許容範囲から排ガ
スセンサで検出した排ガス中酸素濃度が逸脱した場合
に、前記排ガスセンサに異常が発生したと検査手段で判
定するように構成してあるから、例えば図２に示したよ
うに、前記排ガス中の推定酸素濃度に基づいて設定され
る上下限を示す一点鎖線の間を前記許容範囲とすれば、
前記許容範囲外に逸脱している時間を、サンプリング周
期との関係において適当な長さに特定するか、逸脱した
回数を特定すれば、誤判定を防止できると同時に、早期
に排ガスセンサの異常を発見できるようになり、前記排
ガスセンサの異常に対して早期に対策を講ずることが可
能になり、その燃焼制御を誤ることを防止できるように
なる。その結果、ゴミ焼却炉からの排ガス中の有害成分
を許容範囲内に安定して維持することが可能になる。

【００２１】上記第９特徴構成によれば、上記第８特徴
構成における排ガスセンサの異常発生時の対策が自動的
に講ぜられるようになる。つまり、火炉を制御する燃焼
制御手段を設けて、検査手段で異常が発生したと判定さ
れた場合の燃焼制御指標を、排ガス中酸素濃度に代え
て、酸素残量推定手段で推定した推定酸素濃度とするよ
うに構成してあるから、排ガスセンサの異常検出と同じ
基準によって定められる燃焼制御指標を用いて燃焼制御
を行うことになるから、燃焼制御の信頼性を高く維持す
ることが可能になる。その結果、ゴミ焼却炉からの排ガ
ス中の有害成分を許容範囲内にさらに安定して維持する
ことが可能になる。

【００２２】

【発明の実施の形態】上記本発明のゴミ焼却炉及びこれ
に適用可能な排ガスセンサの異常検出方法の実施の形態
の一例について、以下に、図面を参照しながら説明す
る。尚、前記従来の技術において説明した要素と同じ要
素並びに同等の機能を有する要素に関しては、先の図４
及び図５に付したと同一の符号を付し、詳細の説明の一
部は省略する。

【００２３】ゴミ焼却炉は、燃焼制御手段１を備えてお
り、前記燃焼制御手段１には、単位時間当たりに給塵機
構１１から火炉Ｆに投入されるゴミの投入量と、前記火
炉Ｆに投入されたゴミのゴミ質（低位発熱量により区分
される）等に応じて、移動式火床１２を構成するストー
カ機構の搬送速度を調節するゴミ搬送制御手段１ａと、
前記ゴミの投入量、前記ストーカ機構によるゴミの搬送
速度、燃焼帯１２Ｂにおけるゴミの燃え切り位置、廃熱
ボイラＢの蒸気発生量等のプロセスデータに基づき前記
火炉Ｆ内に供給される空気の量を調節する火炉供給空気
制御手段１ｂと、酸素濃度検出手段２で検出する排ガス
中酸素濃度Ｐo を所定の許容範囲から逸脱しないように
するように二次燃焼室１３に供給する二次空気の量を調
節する二次燃焼制御手段１ｃとを設けて、移動式火床１
２上での所定量のゴミの燃焼を良好に維持しながら、排
ガス中の酸素濃度を所定範囲内に維持して、ダイオキシ
ン、窒素酸化物等の有害成分の放出を低減できるように
構成してある。

【００２４】前記酸素濃度検出手段２は、除塵装置であ
るバグフィルタ１５と洗煙装置１６との間の排ガス路１
４に配置した従来と同様の構造の排ガスセンサ３を備え
て、前記排ガスセンサ３からの入力値により排ガス中酸
素濃度Ｐo を検出するように構成してある。そして、前
記酸素濃度検出手段２の検出する排ガス中酸素濃度Ｐo
が基準範囲内にあるか否かを検査して前記排ガスセンサ
３の異常を検出するための検査手段４と、炉のプロセス
データから前記燃焼帯１２Ｂ上のゴミの低位発熱量を推
定する発熱量推定手段５と、前記検査手段４の検査結果
で前記排ガスセンサ３が異常であると判定された際の前
記酸素濃度検出手段２からの排ガス中酸素濃度Ｐo に代
わる代替燃焼制御指標として排ガス中の残存酸素濃度Ｐ
oeを推定する酸素残量推定手段６とを設けてある。

【００２５】前記検査手段４は、前記投入されたゴミが
低位発熱量の高い高質ゴミ（低位発熱量２３００ｋｃａ
ｌ／ｋｇに相当）であるとして前記酸素残量推定手段６
で推定した推定酸素濃度を上限酸素濃度Ｌ_H とし、前記
投入されたゴミが低位発熱量の低い低質ゴミ（低位発熱
量１０００ｋｃａｌ／ｋｇに相当）であるとして前記酸
素残量推定手段６で推定した推定酸素濃度を下限酸素濃
度Ｌ_L として、前記酸素濃度検出手段２の検出した排ガ
ス中酸素濃度Ｐo が前記上限酸素濃度Ｌ_H を超え、或い
は前記下限酸素濃度Ｌ_L に満たない場合に、前記排ガス
センサ３に異常が発生したものと判定するように構成し
てある。つまり、低位発熱量の最大のものと最低のも
の、即ち、最高低位発熱量と、最低低位発熱量とを想定
して、夫々に対して求められる酸素消費量から推定酸素
濃度の最高値と最低値を、前記上限酸素濃度Ｌ_H と前記
下限酸素濃度Ｌ_L として求める。例えば図２に示したよ
うに、排ガス中酸素濃度Ｐo が前記上限酸素濃度Ｌ_H と
前記下限酸素濃度Ｌ_L との間にほぼ収まっているので、
前記検査手段４では排ガスセンサ３の異常を検出しな
い。尚、異常を検出する場合についての線図は省略した
が、通常想定される異常の場合には、前記排ガス中酸素
濃度Ｐo は上下何れか一方にシフトするので、図２に示
したように、前記排ガス中酸素濃度Ｐo に対してほぼ同
じ挙動を示す前記上限酸素濃度Ｌ_H と前記下限酸素濃度
Ｌ_L との間の許容範囲からは連続して、或いは頻繁に何
れか一方に逸脱した値を示すようになり、前記排ガスセ
ンサ３の異常を極めて容易に判定できるようになる。こ
のような構成の場合には、サンプリングの都度連続する
逸脱により前記排ガスセンサの異常を判定できる。

【００２６】前記酸素残量推定手段６は、前記火炉Ｆに
投入されたゴミ重量に対して、前記発熱量推定手段５か
らの推定発熱量Ｈueに応じて求められる理論空気量Ｆas
と、単位時間当たりのゴミ焼却量Ｇと、炉内の発生熱量
Ｈb とから、燃焼用空気としての所要空気量Ｆarを推定
し、炉内に供給された総空気量Ｆa と比較して推定酸素
濃度Ｐoeを求めるように構成してある。つまり、各ゴミ
質に対して予め求められている代表的成分組成に基づ
き、ゴミの中の炭素、水素、酸素、硫黄の夫々につき燃
焼に要する酸素量を算出して、夫々の酸素量の合計値を
基に理論空気量を求めた結果に基づき、予め求めてある
ゴミの低位発熱量Ｈu に対する線形関係式に前記推定発
熱量Ｈueを当てはめて理論空気量Ｆasを求める。求めた
理論空気量Ｆasとゴミ焼却量Ｇとから前記所要空気量Ｆ
arが得られる。以上の結果から、前記所要空気量Ｆar中
の酸素全量が前記総空気量Ｆa の含有酸素から消費され
たとして推定酸素濃度Ｐoeを求める。尚、二次燃焼室１
３以後の排ガス路１４に空気の流入（例えば冷却用空気
の混入、或いは漏洩空気の漏れ込み）量が補正できれ
ば、これらの要因について補正すればよい。

【００２７】前記発熱量推定手段５では、前記ゴミ焼却
量Ｇと前記炉内の発生熱量Ｈb とから前記推定発熱量Ｈ
ueを求めるが、前記発生熱量Ｈb は、廃熱ボイラを備え
る炉においては発生蒸気量Ｇ_S と、出口蒸気のエンタル
ピＩs と給水のエンタルピＩw とから得られる蒸気とし
て炉外に取り出された熱量を、炉毎に求められるボイラ
効率ηで除した熱量として求める。尚、他の入出熱量を
想定できれば、これを補正して求めればさらに正確にな
る。

【００２８】上記のようにして前記酸素残量推定手段６
で求めた推定酸素濃度Ｐoeを、前記検査手段４において
は、ゴミ質を前記最高低位発熱量の高質ゴミ（Ｈu ＝２
３００）として推定した推定酸素濃度Ｐoeを前記上限酸
素濃度Ｌ_H とし、ゴミ質を前記最低低位発熱量の低質ゴ
ミ（Ｈu ＝１０００）として推定した推定酸素濃度Ｐoe
を前記下限酸素濃度Ｌ_L として、前記排ガスセンサ３の
検査基準とし、前記排ガスセンサ３の検出値を異常と判
断した場合には、前記発熱量推定手段５で推定した前記
推定発熱量Ｈueに基づき前記酸素残量推定手段６で求め
た推定酸素濃度Ｐoeを、前記排ガスセンサ３からの排ガ
ス中酸素濃度Ｐo に代わる制御指標として、前記燃焼制
御手段１における燃焼制御を継続する。

【００２９】上述の検査手段４による排ガスセンサ３の
異常判定は、１制御サイクルあたり１回実行される。つ
まり、燃焼制御手段１における制御指令は、上述の検査
手段４による各回の判定の後に発せられるのである。従
って、前記排ガスセンサ３に異常が生じて、酸素濃度検
出手段２から排ガス中酸素濃度の異常な検出値が入力さ
れれば、直ちにその入力値に拘わらず、酸素残量推定手
段６からの残存酸素濃度が代替指標として用いられ、こ
の残存酸素濃度に基づいて燃焼制御が行われるようにな
る。この場合には、排ガスセンサの異常を表示すると同
時に制御指標が代替指標に切り替えられていることを表
示するように燃焼制御手段を構成しておけば、前記排ガ
スセンサ３の点検ないしは交換も時機を失することなく
容易になる。

【００３０】次に、本発明の他の実施の形態について説
明する。 〈１〉上記実施の形態に於いては、排ガス路１４に廃熱
ボイラＢを備えるゴミ焼却炉に本発明を適用した例につ
いて説明したが、廃熱ボイラを備えないゴミ焼却炉であ
ってもよく、この場合には、例えば図３に示すように、
移動式火床１２の乾燥帯１２Ａの天井壁に、前記乾燥帯
１２Ａに臨ませて設けた赤外線検知手段５ａを用いて検
出した温度により前記乾燥帯１２Ａのゴミの低位発熱量
を推定する発熱量推定手段５を設けてあればよく、前記
赤外線検知手段５ａに透過波長３．６〜４μｍのフィル
タを取り付けておけば、火炎中の一酸化炭素ガス、二酸
化炭素ガス、窒素酸化物、硫黄酸化物、水蒸気等の赤外
線エネルギー吸収の影響を抑制できる。尚、この発熱量
推定手段５は、前記乾燥帯１２Ａ上のゴミの推定発熱量
Ｈueを以下のようにして推定するものである。つまり、
前記乾燥帯１２Ａへの送風量が基準流量である場合に
は、単位時間当たりのゴミ表面温度の平均値が第１基準
温度（例えば９００℃）以下であれば低位発熱量Ｈu の
小さい低質ゴミ（例えばＨue＝１０００）であり、第２
基準温度（例えば１０００℃）以上であれば低位発熱量
Ｈu の大きい高質ゴミ（例えばＨue＝２３００）であ
り、前記第１基準温度と前記第２基準温度との間にあれ
ば基準ゴミ（例えばＨue＝１７００）であると推定する
のである。このゴミ表面の基準温度の段階を細かく設定
すれば、推定発熱量Ｈueを詳細に推定できるようにな
る。そして、前記検査手段における上限酸素濃度Ｌ_H 及
び下限酸素濃度Ｌ_L としては上記実施の形態において説
明したように、高質ゴミ（例えばＨu ＝２３００）及び
低質ゴミ（例えばＨu ＝１０００）に対して前記酸素残
量推定手段６で推定した推定酸素濃度Ｐoeを用い、前記
検査手段４で前記排ガスセンサ３の検出値が異常である
と判定した場合には、上記発熱量推定手段５で推定した
推定発熱量Ｈueを基に前記酸素残量推定手段６で推定し
た推定酸素濃度Ｐoeを、燃焼制御手段１における排ガス
中酸素濃度Ｐo に対する代替指標として用いるのであ
る。 〈２〉上記実施の形態に於いては、排ガス路１４に廃熱
ボイラＢを備えるゴミ焼却炉に本発明を適用した例につ
いて説明したが、廃熱ボイラを備えないゴミ焼却炉であ
ってもよく、この場合には、例えば図３に示すように、
ガス冷却機構１９を備える場合には、前記廃熱ボイラ２
０の熱収支に代えて、このガス冷却機構１９に供給した
空気の量とその含有酸素量を前記推定酸素濃度Ｐoeを推
定する前記酸素残量推定手段６における演算パラメータ
に加えればよい。 〈３〉上記実施の形態に於いては、上限酸素濃度Ｌ_H と
して最高低位発熱量の高質ゴミ（Ｈu ＝２３００）とし
て推定した推定酸素濃度Ｐoeを用い、下限酸素濃度Ｌ_L
として最低低位発熱量の低質ゴミ（Ｈu ＝１０００）と
して推定した推定酸素濃度Ｐoeを用いて、検査手段４に
おいて排ガスセンサ３の検査を行う例について説明した
が、前記発熱量推定手段５で推定した推定発熱量Ｈueに
基づき、求めた推定酸素濃度Ｐoeを用いて、予め設定さ
れた許容範囲を与えて前記上限酸素濃度Ｌ_H と前記下限
酸素濃度Ｌ_L とを設定して前記検査手段４における前記
排ガスセンサ３の検査に用いるようにしてもよい。この
ようにすれば、絶対偏差に基づいて検査を行うことにな
るから、検査条件が時によって異なることを回避でき
る。

【００３１】

【実施例】上記実施の形態における各算出計算について
例を挙げて説明すれば、前記推定低位発熱量Ｈueは、前
記発生熱量Ｈb と、前記ゴミ焼却量Ｇとから、 Ｈue ＝ Ｈb ／ Ｇ として求めることができる。尚、前記発生熱量Ｈb は、 ボイラ給水のエンタルピＩw ：１５１．０（kcal/kg） 出口蒸気のエンタルピＩs ：７０７．９（kcal/kg）
（但し、蒸気温度 271.0℃、蒸気圧力 18kg/cm²とし
た。） ボイラ効率η ：６８．７（％） 他の入熱量Ｈm ：１０００（kcal/kg) として、蒸気発生量Ｇs から、 Ｈb ＝ Ｇs ×（Ｉs −Ｉw ）／η − Ｈm の式を基に求めた。また、前記理論酸素量Ｏs を求める
には、例えば表１に示すデータから、

【００３２】

【表１】

【００３３】Ｏs ＝ ８．８９Ｐ_C ＋ ２６．７（Ｐ_H
− Ｐ_O ／８）＋ ３．３３Ｐ_S として求められる。この理論酸素量Ｏs から、夫々表２
に示す理論空気量Ｆasが求められる。

【００３４】

【表２】

【００３５】以上の結果を基に、前記推定発熱量Ｈueに
対応して求めるのに、表２に示した３点の低位発熱量Ｈ
u に対して、線形近似式を導出し、 Ｆas＝ ０．９３ × １０^-3Ｈu ＋ ０．４７ として前記理論空気量Ｆasを求める。この結果から、前
記推定酸素濃度Ｐoeは、前記総空気量Ｆa に基づき、 Ｐoe ＝（１− Ｆas／Ｆa ) × ０．２１ として求める。尚、図２に示した一点鎖線は、前記酸素
残量推定手段６で、上式により求めた高質ゴミに対する
推定酸素濃度Ｐoeを前記上限酸素濃度Ｌ_H(一点鎖線で表
示）とし、低質ゴミに対する推定酸素濃度Ｐoeを前記下
限酸素濃度Ｌ_L(一点鎖線で表示）として、前記酸素濃度
検出手段２の検出した１分前の排ガス中酸素濃度Ｐo
（実線で表示）と共に示したものである。ここに、上記
１分は、ここで想定したゴミ焼却炉における廃熱ボイラ
からの排ガスが排ガスセンサに至るまでの所要時間であ
る。こうして時間的なずれを補正することによって、発
熱量に基づく推定酸素濃度と実測酸素濃度の同期を図る
ことが可能である。

【００３６】図２に示したように、慣性の大きい熱的計
算結果である前記上限酸素濃度Ｌ_Hと前記下限酸素濃度
Ｌ_L とは、前記酸素濃度検出手段２の検出した排ガス中
酸素濃度Ｐo に比して変化傾向が鈍化してはいるが、可
成りよく一致した挙動を示しており、前記酸素濃度検出
手段２の排ガスセンサ３を検定するのに好適であること
がわかる。

【００３７】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】本発明によるゴミ焼却炉の一例の説明図

【図２】排ガスセンサの異常判定の例を示す線図

【図３】本発明によるゴミ焼却炉の他の例を示す説明図

【図４】従来のゴミ焼却炉の一例の説明図

【図５】排ガスセンサの構造を示す要部断面説明図

【図６】排ガスセンサの異常検出を説明する線図

【符号の説明】

１ 燃焼制御手段 ３ 排ガスセンサ ４ 検査手段 ５ 発熱量推定手段 ６ 酸素残量推定手段 １４ 排ガス路 Ｆ 火炉

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 火炉（Ｆ）からの排ガス路（１４）に排
   ガス中の酸素濃度を測定する排ガスセンサ（３）を備え
   て、前記排ガスセンサ（３）で検出する排ガス中酸素濃
   度を燃焼制御指標とするゴミ焼却炉において、 所定時間内に前記火炉（Ｆ）に投入されたゴミ重量に対
   する理論酸素量を、その低位発熱量から演算導出して、
   前記演算導出した理論酸素量が、前記所定時間内に前記
   火炉（Ｆ）に供給した空気中の酸素量から消費されたも
   のとして排ガス中の推定酸素濃度を演算導出し、 前記排ガスセンサ（３）で検出した排ガス中酸素濃度が
   前記演算導出した排ガス中の推定酸素濃度に基づいて設
   定される所定の許容範囲から逸脱した場合に、前記排ガ
   スセンサに異常が発生したと判定する排ガスセンサの異
   常検出方法。
2. 【請求項２】 火炉（Ｆ）からの排ガス路（１４）に排
   ガス中の酸素濃度を測定する排ガスセンサ（３）を備え
   て、その検出する排ガス中酸素濃度を燃焼制御指標とす
   るゴミ焼却炉において、 所定時間内に前記火炉（Ｆ）に投入されたゴミ重量に対
   する理論空気量を演算導出して、前記演算導出した理論
   空気量中の酸素量が、前記所定時間内に前記火炉（Ｆ）
   に供給した空気中の酸素量から消費されたものとして排
   ガス中の推定酸素濃度を演算導出し、 前記排ガスセンサ（３）で検出した排ガス中酸素濃度が
   前記演算導出した排ガス中の推定酸素濃度に基づいて設
   定される所定の許容範囲から逸脱した場合に、前記排ガ
   スセンサに異常が発生したと判定する排ガスセンサの異
   常検出方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の前記理論酸素量又は請求
   項２記載の前記理論空気量を演算導出するに、 前記投入されたゴミが標準ゴミであるとして演算導出す
   る排ガスセンサの異常検出方法。
4. 【請求項４】 前記許容範囲を設定するのに、 前記排ガス中の推定酸素濃度を、前記投入されたゴミが
   高質ゴミであるとして演算導出した結果を上限値とし、 前記排ガス中の推定酸素濃度を、前記投入されたゴミが
   低質ゴミであるとして演算導出した結果を下限とする請
   求項１〜３の何れか１項に記載の排ガスセンサの異常検
   出方法。
5. 【請求項５】 前記判定するのに、前記排ガスセンサ
   （３）で検出した排ガス中酸素濃度と、前記演算導出し
   た排ガス中の推定酸素濃度に基づいて設定される所定の
   許容範囲とを、前記ゴミ焼却炉の制御インターバルに同
   期して比較する請求項１〜４の何れか１項に記載の排ガ
   スセンサの異常検出方法。
6. 【請求項６】 前記異常発生の判定条件を、前記検出し
   た排ガス中酸素濃度が、設定時間連続して前記許容範囲
   を逸脱した場合とする請求項１〜５の何れか１項に記載
   の排ガスセンサの異常検出方法。
7. 【請求項７】 前記異常発生の判定条件を、前記検出し
   た排ガス中酸素濃度が、前記設定時間内に前記許容範囲
   を所定回数以上逸脱した場合とする請求項１〜５の何れ
   か１項に記載の排ガスセンサの異常検出方法。
8. 【請求項８】 火炉（Ｆ）からの排ガス路（１４）に排
   ガス中の酸素濃度を測定する排ガスセンサ（３）を備え
   て、前記排ガスセンサ（３）で検出する排ガス中酸素濃
   度を燃焼制御指標とするゴミ焼却炉であって、 前記火炉（Ｆ）に投入されたゴミ重量に対してその燃焼
   発熱量を演算導出する発熱量推定手段（５）と、前記発
   熱量推定手段（５）で演算導出した燃焼発熱量と前記火
   炉（Ｆ）に供給した空気量とに基づき前記排ガス路（１
   ４）における排ガス中の推定酸素濃度を推定する酸素残
   量推定手段（６）と、前記排ガスセンサ（３）で検出し
   た排ガス中酸素濃度が前記酸素残量推定手段（６）で推
   定した排ガス中の推定酸素濃度に基づいて設定される所
   定の許容範囲から逸脱した場合に、前記排ガスセンサ
   （３）に異常が発生したと判定する検査手段（４）を設
   けて構成してあるゴミ焼却炉。
9. 【請求項９】 前記火炉（Ｆ）を制御する燃焼制御手段
   （１）を設けて、 前記検査手段（４）が前記異常が発生したと判定した場
   合の燃焼制御指標を、前記排ガス中酸素濃度に代えて、
   前記酸素残量推定手段（６）で推定した推定酸素濃度と
   するように構成してある請求項８記載のゴミ焼却炉。