JPH11248127A - ごみ焼却炉の押込み空気量推定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ごみ焼却炉において、押込み空気量計測のた
めの熱線式流量計における異常の有無を判定するために
押込み空気流量を推定できるようにする。 【解決手段】 ごみ焼却炉の稼働前に、ダンパ１９−１
〜１９−４のうちの１つを開、残りはすべて閉として、
この１つのダンパの開度とその前後の圧力損失とダクト
１８における押込み空気の流速との関係を計測してゾー
ン１６−１〜１６−４毎に相関データを得ておく。実際
の稼働時には、相関データに基づいて各ダンパの開度及
び各ダンパの前後の圧力損失から空気流速をゾーン毎に
算出し、算出した空気流速を空気流量に変換すると共
に、すべてのゾーンの空気流量の和からダクトを流れる
押込み空気流量を推定する。推定した押込み空気流量を
熱線式流量計２２の異常の有無の判定に利用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ごみ焼却炉の押込
み空気量推定方法に関し、特に、押込み空気の流量を計
測するために熱線式の流量計を備えているごみ焼却炉に
適した押込み空気量推定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ごみ焼却炉では多種多様なごみ
を炉内に供給し燃焼させるため、燃焼状態が時間的に変
化する。すなわち、ごみ焼却炉においては、ホッパから
炉内へのごみの供給はフィーダにより行われる。燃焼室
底部にはストーカが設けられ、燃焼すべきごみを載置し
て燃焼室内をごみの入り口側から出口方向に移動させ
る。このストーカは通常、複数のゾーンに分割されてい
る。ごみ焼却炉内へ供給されたごみは、各ゾーンのスト
ーカの動きにより移送され、その間に輻射熱を受けて乾
燥、昇温し、着火燃焼する。

【０００３】一般に、フィーダの動作は予め設定した周
期で繰り返し行われるが、ごみ質や炉内でのごみの堆積
状況の違いにより各周期において炉内に供給されるごみ
の量はかなり変化する。ごみの供給が過剰になるとフィ
ーダ動作により供給されるごみは、炉内に堆積したごみ
の表層だけを移送し、ストーカによる移送で行われてい
る乾燥・昇温・着火・燃焼プロセスを乱し、燃焼を不安
定にする。また、供給が過少になるとごみ枯れを起こし
燃焼が急激に悪化する。

【０００４】従来、このようなごみ焼却炉内の燃焼の自
動制御は、余熱利用のために設置されたボイラの発生蒸
気量、炉内温度、燃焼排ガス酸素濃度などの操業情報
や、炉内の火炎の画像情報、一次燃焼空気としての押込
み空気流量や、二次燃焼空気流量等の情報を利用して燃
焼状態の時間的変化を捉え、これに応じてごみの供給
量、ごみの移送量、押込み空気流量・温度とそのゾーン
への配分比、二次燃焼空気流量・温度などを操作し燃焼
を安定させていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ごみ焼却炉
の押込み空気量計測には、建物内でのダクトの取廻し等
の関係で熱線式の流量計を使う場合がある。熱線式の流
量計は、周知のように、ヒータを組合せて流体の流量を
計測するものである。この場合、実際の操業中に流量計
のセンサ部分に埃等が付着すると、計測値がドリフトし
て自動燃焼制御装置の動作に悪影響を与える原因とな
る。すなわち、自動燃焼制御装置に与えられる情報に誤
りがあると、操業目標達成度の低下、ＣＯ₂ 量の増加や
ダイオキシン量の増加といった公害の発生を招く恐れが
ある。

【０００６】熱線式の流量計のセンサ部分の汚れ防止対
策としては、圧縮空気などを吹き付けて定期的に自動清
掃することが行われている。しかし、この方法では完全
に汚れを取ることができないので、定期的に流量計を取
り外して清掃を行うことが必要となる。また、どの程度
汚れているかを判断するには流量計を取り外して目視確
認するしかない。

【０００７】そこで、本発明の課題は、熱線式の流量計
を使って押込み空気流量を計測しているごみ焼却炉にお
いて、熱線式の流量計における異常の有無を判定するた
めに押込み空気流量を推定できるようにすることにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、燃焼室
底部に設けられたストーカの下側に少なくとも１つのホ
ッパが形成され、該ホッパの入り口に設けられたダンパ
を介して押込み空気を供給するためのダクトが設けら
れ、前記ホッパ内には圧力計が配置され、前記ダクトに
も圧力計が配置されているごみ焼却炉において、ごみ焼
却炉の稼働前に、１つのダンパのみを開として、該ダン
パの開度と該ダンパの前後の圧力損失と押込み空気の流
速との関係を複数種類のダンパ開度及び実際の稼働時に
想定される空気流速の範囲について計測してホッパ毎に
相関データを得ておき、実際の稼働時には、前記相関デ
ータに基づいてダンパの開度及び該ダンパの前後の圧力
損失から空気流速をホッパ毎に算出し、算出した空気流
速を空気流量に変換して前記ダクトを流れる押込み空気
流量を推定することを特徴とするごみ焼却炉の押込み空
気量推定方法が提供される。

【０００９】なお、前記空気流速から空気流量への変換
は、一定のダクト断面積を想定して行われる。

【００１０】また、前記ダクトに押込み空気の温度を検
出するための温度計を配置して、前記空気流速から空気
流量への変換を、前記温度計からの検出結果を用いて基
準化して行うようにしても良い。

【００１１】本発明によればまた、燃焼室底部に設けら
れ、燃焼すべきごみを載置して前記燃焼室内をごみの入
り口側から出口方向に移動させる複数のゾーンからなる
ストーカと、前記複数のゾーン毎に前記ストーカの下側
から燃焼空気を供給するための複数のホッパと、これら
複数のホッパの入り口に設けられた複数のダンパを介し
てそれぞれのゾーンに押込み空気を供給するダクトと、
前記複数のホッパ内にそれぞれ配置された圧力計と前記
ダクトに配置された圧力計及び熱線式流量計からの計測
結果を受けて最適な押込み空気配分となるように前記ダ
ンパを制御する自動燃焼制御装置とを備えたごみ焼却炉
において、ごみ焼却炉の稼働前に、１つのダンパのみを
開、残りのダンパはすべて閉として、該１つのダンパの
開度と該１つのダンパの前後の圧力損失と前記ダクトに
おける押込み空気の流速との関係を複数種類のダンパ開
度及び実際の稼働時に想定される空気流速の範囲につい
て計測してゾーン毎に相関データを得ておき、実際の稼
働時には、前記相関データに基づいて各ダンパの開度及
び該各ダンパの前後の圧力損失から空気流速をゾーン毎
に算出し、算出した空気流速を空気流量に変換すると共
に、すべてのゾーンの空気流量の和から前記ダクトを流
れる押込み空気流量を推定し、該推定した押込み空気流
量を前記熱線式流量計の異常の有無の判定に利用するこ
とを特徴とするごみ焼却炉の押込み空気量推定方法が提
供される。

【００１２】この発明においても、前記空気流速から空
気流量への変換は、一定のダクト断面積を想定して行わ
れる。

【００１３】また、前記ダクトに空気余熱器が配置され
る場合には、前記熱線式流量計は前記空気余熱器の入り
口側に配置し、前記空気余熱器の出口側には更に押込み
空気の温度を検出するための温度計を配置して、前記空
気流速から空気流量への変換を、前記温度計からの検出
結果を用いて基準化して行うようにしても良い。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について、図面を参照して説明する。図１は本発明が
適用される水平ストーカ式ごみ焼却炉とその計装系の構
成を示す概略断面図である。焼却すべきごみ１１はホッ
パ１２に供給され、ホッパ１２の底部に設けられたフィ
ーダ１３の周期的なオン／オフ動作により、焼却炉の燃
焼室１４内に供給される。燃焼室１４内の底部には燃焼
室１４内に供給されたごみ１１を載置し、燃焼室１４の
出口１５、すなわち焼却灰の出口に向かってごみを移動
させるストーカ１６が設けられている。ストーカ１６
は、ここでは４つのゾーン１６−１〜１６−４に分割さ
れ、各ゾーン毎にストーカ１６の速度、すなわちごみの
移送速度を操作できる構成になっている。ゾーン１６−
１〜１６−４の下部域にはそれぞれ、ホッパ１７−１〜
１７−４が区画形成されている。

【００１５】ストーカ１６の下側には押込み空気を供給
するためのダクト１８が設けられている。このダクト１
８は、各ホッパ１７−１〜１７−４の下側における４つ
の開口部と接続している。４つの開口部にはそれぞれ、
各ゾーン１６−１〜１６−４への押込み空気の供給量を
制御するためのダンパ１９−１〜１９−４が設けられて
いる。また、ホッパ１７−１〜１７−４内にはそれぞ
れ、圧力計２０−１〜２０−４が配置されている。ダク
ト１８の入り口側には、押込み空気を余熱するための空
気余熱器２１が設けられている。空気余熱器２１の入り
口側のダクト１８には熱線式の流量計２２が配置され、
出口側のダクト１８には圧力計２３及び温度計２４が配
置されている。

【００１６】他方、燃焼室１４内には圧力計２５が設け
られており、炉内圧力を測定する。燃焼室１４には、ま
た、二次燃焼空気供給口２６が設けられ、燃焼室１４内
に二次燃焼空気が送り込まれる。更に、燃焼室１４内の
出口１５付近の内壁には燃焼室１４内のごみの堆積状態
や燃焼状態を撮像するための炉内カメラ２７が設けられ
ている。燃焼室１４の天井部分には燃焼排ガスの排出口
２８が設けられている。排出口２８には酸素濃度計２９
が設けられている。二次燃焼空気供給口２６には流量計
３０が設置されている。

【００１７】炉内カメラ２７から得られる画像は、画像
処理装置による燃え切り点位置や燃焼位置の検出のため
に利用される。また、燃焼室１４の出口側には、通常、
余熱利用のためのボイラが設置される。

【００１８】図示しない自動燃焼制御装置は、上記の各
種計測器からの計測値や、燃え切り点位置、燃焼位置、
更にはボイラの発生蒸気量を受け、フィーダ１３の動作
周期及びオン／オフ、各ダンパ１９−１〜１９−４の開
度、二次燃焼空気量等を制御して、燃焼状態が最適にな
るような制御を行う。特に、ダンパ１９−１〜１９−４
については、各ゾーン１６−１〜１６−４への押込み空
気量の配分が最適となるように制御する。また、空気余
熱器２１での余熱温度も、自動燃焼制御装置により最適
な温度に調整される。このような制御は、本発明の要旨
ではないので、ここでは詳しい説明は省略する。

【００１９】次に、本発明の特徴について図２をも参照
して説明する。一般的に、上記の構造のダンパを通過す
る押込み空気の流速とダンパ前後の圧力損失には、図２
に示すように、ダンパの開度毎に一定の関係がある。

【００２０】本形態では、ごみ焼却炉を稼動させる前
に、以下のような計測及び処理を行う。熱線式流量計２
２のセンサ部分が清浄な状態で、対象とする１つのゾー
ン以外のダンパを全閉し、そのゾーンに関して上述のダ
ンパ開度一ダンパ前後の圧力損失一空気流速の関係を、
実操業時に想定される空気流速の範囲においてこの３つ
の量で構成される座標空間に曲面として表現するような
相関データを作成する。しかも、上記の相関関係を未計
測点についても十分補完可能な程度の計測点数について
計測する。なお、ダンパ前後の圧力損失は、圧力計２０
−１〜２０−４と圧力計２３とが使用される。また、空
気流速は、流量計２２の計測結果に基づいて算出する
が、流量から流速ヘの変換には一定のダクト面積を想定
して行う。

【００２１】上記の作業をすべてのゾーン１６−１〜１
６−４で行い、それぞれのゾーンについて上記の曲面で
表現される相関データを得る。このようにして得られた
相関データは自動燃焼制御装置における記憶装置に記憶
される。

【００２２】次に、ごみ焼却炉の稼動時には、自動燃焼
制御装置は、各ゾーン毎に上記の方法で求めた相関デー
タを基に、計測されたダンパ開度、計測されたダンパ前
後の圧力損失からそこを流れる空気流速を補完して求め
る。更に、上記のダクト面積を用いて空気流速を空気流
量に変換し、空気余熱器２１の出口で温度計２４により
測定される温度を用いて基準化して各ゾーンを流れる空
気流量を求め、それらの流量の和を押込み空気流量推定
値とする。温度計２４により測定される温度を用いるの
は、空気流量は温度による影響を受けるからである。い
ずれにしても、このような押込み空気流量推定はオンラ
インで連続的に行われる。

【００２３】以上のような押込み空気量推定方法によっ
て得られた押込み空気量推定値と熱線式流量計２２によ
る計測値とを比較することにより、自動燃焼制御にも利
用される重要な計測器である熱線式流量計２２が正常に
動作しているかどうかを確認することができる。加え
て、熱線式流量計２２が正常な場合は、その計測値のド
リフトの程度が分かり、取り外して清掃する時期の目安
を与えることが可能となる。

【００２４】なお、上記の実施の形態は、押込み空気量
推定値を熱線式流量計２２の異常の有無の判定に利用し
ているが、各ゾーンの押込み空気量推定値を次のように
利用することもできる。安定した燃焼制御のためには、
各ゾーンの押込み空気流量、すなわち押込み空気の各ゾ
ーンへの配分量を、その時々の燃焼状態に合わせてダン
パを操作し、調整する必要がある。これに対し、本形態
による各ゾーンの押込み空気量推定値を利用すること
で、別途各ゾーンに空気流量計を備えること無く、押込
み空気配分量操作による燃焼制御が実現できる。また、
上記の形態は水平ストーカ式のごみ焼却炉の場合である
が、他の形状のストーカ式ごみ焼却炉にも適用すること
ができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば自動燃焼制御にも利用される重要な計測器である熱線
式の流量計が正常に動作しているかどうかを確認するこ
とができ、熱線式の流量計が正常な場合は、その計測値
のドリフトの程度が分かり、取り外して清掃する時期の
目安を与えることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるごみ焼却炉の構造を説明す
るための断面図である。

【図２】本発明の押込み空気流量推定のために作成され
たダンパ開度一ダンパ前後の圧力損失一空気流量の関係
を示す相関データの一例を示した図である。

【符号の説明】

１２ ホッパ １３ フィーダ １４ 燃焼室 １５ 出口 １６ ストーカ １６−１〜１６−４ ゾーン １７−１〜１７−４ ホッパ １８ ダクト １９−１〜１９−４ ダンパ ２０−１〜２０−４、２３、２５ 圧力計 ２２ 熱線式の流量計 ２６ 二次燃焼空気供給口 ２７ 炉内カメラ ２８ 燃焼排ガス排出口 ２９ 酸素濃度計

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼室底部に設けられたストーカの下側
   に少なくとも１つのホッパが形成され、該ホッパの入り
   口に設けられたダンパを介して押込み空気を供給するた
   めのダクトが設けられ、前記ホッパ内には圧力計が配置
   され、前記ダクトにも圧力計が配置されているごみ焼却
   炉において、 ごみ焼却炉の稼働前に、１つのダンパのみを開として、
   該ダンパの開度と該ダンパの前後の圧力損失と押込み空
   気の流速との関係を複数種類のダンパ開度及び実際の稼
   働時に想定される空気流速の範囲について計測してホッ
   パ毎に相関データを得ておき、 実際の稼働時には、前記相関データに基づいてダンパの
   開度及び該ダンパの前後の圧力損失から空気流速をホッ
   パ毎に算出し、算出した空気流速を空気流量に変換して
   前記ダクトを流れる押込み空気流量を推定することを特
   徴とするごみ焼却炉の押込み空気量推定方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の押込み空気量推定方法に
   おいて、前記空気流速から空気流量への変換は、一定の
   ダクト断面積を想定して行われることを特徴とするごみ
   焼却炉の押込み空気量推定方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載の押込み空気量推定方法に
   おいて、前記ダクトには更に押込み空気の温度を検出す
   るための温度計が配置されており、前記空気流速から空
   気流量への変換は、前記温度計からの検出結果を用いて
   基準化して行われることを特徴とするごみ焼却炉の押込
   み空気量推定方法。
4. 【請求項４】 燃焼室底部に設けられ、燃焼すべきごみ
   を載置して前記燃焼室内をごみの入り口側から出口方向
   に移動させる複数のゾーンからなるストーカと、前記複
   数のゾーン毎に前記ストーカの下側から燃焼空気を供給
   するための複数のホッパと、これら複数のホッパの入り
   口に設けられた複数のダンパを介してそれぞれのゾーン
   に押込み空気を供給するダクトと、前記複数のホッパ内
   にそれぞれ配置された圧力計と前記ダクトに配置された
   圧力計及び熱線式流量計からの計測結果を受けて最適な
   押込み空気配分となるように前記ダンパを制御する自動
   燃焼制御装置とを備えたごみ焼却炉において、 ごみ焼却炉の稼働前に、１つのダンパのみを開、残りの
   ダンパはすべて閉として、該１つのダンパの開度と該１
   つのダンパの前後の圧力損失と前記ダクトにおける押込
   み空気の流速との関係を複数種類のダンパ開度及び実際
   の稼働時に想定される空気流速の範囲について計測して
   ゾーン毎に相関データを得ておき、 実際の稼働時には、前記相関データに基づいて各ダンパ
   の開度及び該各ダンパの前後の圧力損失から空気流速を
   ゾーン毎に算出し、算出した空気流速を空気流量に変換
   すると共に、すべてのゾーンの空気流量の和から前記ダ
   クトを流れる押込み空気流量を推定し、該推定した押込
   み空気流量を前記熱線式流量計の異常の有無の判定に利
   用することを特徴とするごみ焼却炉の押込み空気量推定
   方法。
5. 【請求項５】 請求項４記載の押込み空気量推定方法に
   おいて、前記空気流速から空気流量への変換は、一定の
   ダクト断面積を想定して行われることを特徴とするごみ
   焼却炉の押込み空気量推定方法。
6. 【請求項６】 請求項５記載の押込み空気量推定方法に
   おいて、前記ダクトには更に空気余熱器が配置され、前
   記熱線式流量計は前記空気余熱器の入り口側に配置さ
   れ、前記空気余熱器の出口側には更に押込み空気の温度
   を検出するための温度計が配置されており、前記空気流
   速から空気流量への変換は、前記温度計からの検出結果
   を用いて基準化して行われることを特徴とするごみ焼却
   炉の押込み空気量推定方法。