JPH11325430A - 流動床式焼却炉の制御方法及びその装置 - Google Patents
流動床式焼却炉の制御方法及びその装置Info
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- JPH11325430A JPH11325430A JP13475098A JP13475098A JPH11325430A JP H11325430 A JPH11325430 A JP H11325430A JP 13475098 A JP13475098 A JP 13475098A JP 13475098 A JP13475098 A JP 13475098A JP H11325430 A JPH11325430 A JP H11325430A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 流動床式焼却炉において，例えば制御量に対
して十分な数の操作量が確保できない場合や，或いは入
熱が常に変動するような場合においても，常に安定燃焼
を行いつつ，制御量を目標値に安定的に制御することを
可能とする。 【解決手段】 制御量の目標値と実測値とに基づいて，
例えば多変数予測制御などにより操作量の値を決定する
一方，操作量と制御量とその目標値との関係，及び／若
しくは所定の観測値（例えば砂層部の温度）とその目標
値との関係に基づいて，制御量の目標値の設定（変更）
を行う。これにより，例えば制御量に対して十分な数の
操作量が確保できない場合や，或いは入熱が常に変動す
るような場合においても，常に安定燃焼を行いつつ，制
御量を目標値に安定的に制御することが可能となる。
して十分な数の操作量が確保できない場合や，或いは入
熱が常に変動するような場合においても，常に安定燃焼
を行いつつ，制御量を目標値に安定的に制御することを
可能とする。 【解決手段】 制御量の目標値と実測値とに基づいて，
例えば多変数予測制御などにより操作量の値を決定する
一方，操作量と制御量とその目標値との関係，及び／若
しくは所定の観測値（例えば砂層部の温度）とその目標
値との関係に基づいて，制御量の目標値の設定（変更）
を行う。これにより，例えば制御量に対して十分な数の
操作量が確保できない場合や，或いは入熱が常に変動す
るような場合においても，常に安定燃焼を行いつつ，制
御量を目標値に安定的に制御することが可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，流動床式焼却炉の
制御方法及びその装置に係り，詳しくは，一次空気の吹
き込みにより流動化された砂層内で可燃物を燃焼させ，
その廃熱による発生蒸気を上記砂層内に循環させて過熱
蒸気を得る流動床式焼却炉の制御方法及びその装置に関
するものである。
制御方法及びその装置に係り，詳しくは，一次空気の吹
き込みにより流動化された砂層内で可燃物を燃焼させ，
その廃熱による発生蒸気を上記砂層内に循環させて過熱
蒸気を得る流動床式焼却炉の制御方法及びその装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年ますます増大するエネルギーの有効
利用の要求に伴い，ごみ発電システム等の流動床炉を用
いた発電システムが増えつつある。これら発電システム
のプラントからより多くのエネルギーを回収するために
は，安定で効率的な操業を行うことが要求され，それを
実現させるための制御システムが必要である。しかし，
特に流動床式焼却炉等の内部循環型のエネルギー回収炉
においては，砂を激しく流動させながら燃焼する砂層部
から熱を回収するため，制御が不安定になりやすく，如
何に安定した制御を行うかが課題であった。そこで，本
出願人は，複数の制御量をそれぞれの目標値に安定的に
制御することを目的として，多変数予測制御手法を用い
た制御方法及びその装置を開発し，既に特許出願を行っ
ている（特願平９−１２６８９７号）。以下，その内容
について説明する。
利用の要求に伴い，ごみ発電システム等の流動床炉を用
いた発電システムが増えつつある。これら発電システム
のプラントからより多くのエネルギーを回収するために
は，安定で効率的な操業を行うことが要求され，それを
実現させるための制御システムが必要である。しかし，
特に流動床式焼却炉等の内部循環型のエネルギー回収炉
においては，砂を激しく流動させながら燃焼する砂層部
から熱を回収するため，制御が不安定になりやすく，如
何に安定した制御を行うかが課題であった。そこで，本
出願人は，複数の制御量をそれぞれの目標値に安定的に
制御することを目的として，多変数予測制御手法を用い
た制御方法及びその装置を開発し，既に特許出願を行っ
ている（特願平９−１２６８９７号）。以下，その内容
について説明する。
【０００３】まず，この従来の制御装置を適用可能な一
般的な流動床式焼却炉について，その具体的な構造を図
５を用いて説明する。図５において，ごみ等の可燃物は
ホッパ６１へ投入され砂層６２に落下する。砂層６２へ
は，弁６３，６４を操作することによって一次空気６
５，６６が複数部位に分けて送り込まれ，それによって
砂が流動するとともに，上記投入された可燃物が砂層６
２内で一次燃焼し，発生したガスはフリーボード６７へ
流れてゆく。フリーボード６７へは，弁６８を操作する
ことによって二次空気６９が送り込まれ，ＣＯ等の未燃
ガスを完全燃焼し，排ガスは排ガス出口７０へ送られ
る。その際，廃熱ボイラ７１では，排ガスの熱エネルギ
ーによって飽和蒸気を発生し，該飽和蒸気は，さらに砂
層６２内を通過する伝熱管７２を通って過熱され，より
高温の過熱蒸気となって図示しないタービン等のエネル
ギー変換手段へと送られる。その過熱蒸気の流量は流量
制御弁５５により調整され，該過熱蒸気の流量，温度，
圧力はそれぞれ流量計５６，温度計５７，圧力計５８に
より測定される。
般的な流動床式焼却炉について，その具体的な構造を図
５を用いて説明する。図５において，ごみ等の可燃物は
ホッパ６１へ投入され砂層６２に落下する。砂層６２へ
は，弁６３，６４を操作することによって一次空気６
５，６６が複数部位に分けて送り込まれ，それによって
砂が流動するとともに，上記投入された可燃物が砂層６
２内で一次燃焼し，発生したガスはフリーボード６７へ
流れてゆく。フリーボード６７へは，弁６８を操作する
ことによって二次空気６９が送り込まれ，ＣＯ等の未燃
ガスを完全燃焼し，排ガスは排ガス出口７０へ送られ
る。その際，廃熱ボイラ７１では，排ガスの熱エネルギ
ーによって飽和蒸気を発生し，該飽和蒸気は，さらに砂
層６２内を通過する伝熱管７２を通って過熱され，より
高温の過熱蒸気となって図示しないタービン等のエネル
ギー変換手段へと送られる。その過熱蒸気の流量は流量
制御弁５５により調整され，該過熱蒸気の流量，温度，
圧力はそれぞれ流量計５６，温度計５７，圧力計５８に
より測定される。
【０００４】続いて，以上のような流動床式焼却炉の制
御を行う従来の制御装置Ｚ０について，図４を用いて説
明する。上記制御装置Ｚ０は，一次空気の吹き込みによ
り流動化された砂層内でごみ等の可燃物を燃焼させ，二
次空気の吹き込みにより未燃ガスを燃焼させ，その廃熱
による発生蒸気を上記砂層内に循環させて加熱する上述
した流動床式焼却炉である実プロセスＡの制御装置であ
る。上記制御装置Ｚ０において，目標軌道設定部５１で
は，制御量の目標値ｙr と実測値ｙ（ｋ）とに基づいて
制御量の目標軌道ｙd が設定される。誤差計算部５２で
は，過去の操作量を，予め用意された操作量と制御量と
の関係を表す数値モデルＭに代入することにより，現時
点での制御量の計算値ｙm （ｋ）を求め，この現時点で
の制御量の計算値ｙm （ｋ）と実測値ｙ（ｋ）との誤差
Δｙ（ｋ）が計算される。操作量決定部５３において
は，上記目標軌道ｙd と，上記誤差計算部５２で求めた
誤差△ｙ（ｋ）と，上記数式モデルＭとに基づいて，予
測制御手法（詳細は後述する）により現時点における操
作量の偏差量△ｕ（ｋ）が決定され，直前の操作量ｕ
（ｋ−１）に該偏差量△ｕ（ｋ）を加えることによって
現時点での操作量ｕ（ｋ）が決定される。尚，上記制御
量及び操作量は，それぞれ所定の複数の制御量，操作量
を要素とするベクトルである。本装置における主な操作
量としては，可燃物の投入量，一次空気量及び二次空気
量，過熱蒸気の流量制御弁の操作量等があり，主な制御
量としては，砂層部温度，炉頂部温度，排ガス温度，過
熱蒸気温度，過熱蒸気圧力，過熱蒸気流量等があるが，
ここでは，操作量として，可燃物の投入量（操作量ｕ
１），一次空気の吹き込み量（操作量ｕ２），及び過熱
蒸気の流量弁の操作量（操作量ｕ３）を用い，制御量と
して，過熱蒸気の流量（制御量ｙ１），温度（制御量ｙ
２），及び圧力（制御量ｙ３）を用いる。これは，過熱
蒸気発生系を考えた場合，制御の安定性に関しては上記
６つのパラメータが特に重要で且つ相互に密接に関係し
ており，更に，上記３つの制御量により過熱蒸気の状態
をほぼ正確に表現できるためである。
御を行う従来の制御装置Ｚ０について，図４を用いて説
明する。上記制御装置Ｚ０は，一次空気の吹き込みによ
り流動化された砂層内でごみ等の可燃物を燃焼させ，二
次空気の吹き込みにより未燃ガスを燃焼させ，その廃熱
による発生蒸気を上記砂層内に循環させて加熱する上述
した流動床式焼却炉である実プロセスＡの制御装置であ
る。上記制御装置Ｚ０において，目標軌道設定部５１で
は，制御量の目標値ｙr と実測値ｙ（ｋ）とに基づいて
制御量の目標軌道ｙd が設定される。誤差計算部５２で
は，過去の操作量を，予め用意された操作量と制御量と
の関係を表す数値モデルＭに代入することにより，現時
点での制御量の計算値ｙm （ｋ）を求め，この現時点で
の制御量の計算値ｙm （ｋ）と実測値ｙ（ｋ）との誤差
Δｙ（ｋ）が計算される。操作量決定部５３において
は，上記目標軌道ｙd と，上記誤差計算部５２で求めた
誤差△ｙ（ｋ）と，上記数式モデルＭとに基づいて，予
測制御手法（詳細は後述する）により現時点における操
作量の偏差量△ｕ（ｋ）が決定され，直前の操作量ｕ
（ｋ−１）に該偏差量△ｕ（ｋ）を加えることによって
現時点での操作量ｕ（ｋ）が決定される。尚，上記制御
量及び操作量は，それぞれ所定の複数の制御量，操作量
を要素とするベクトルである。本装置における主な操作
量としては，可燃物の投入量，一次空気量及び二次空気
量，過熱蒸気の流量制御弁の操作量等があり，主な制御
量としては，砂層部温度，炉頂部温度，排ガス温度，過
熱蒸気温度，過熱蒸気圧力，過熱蒸気流量等があるが，
ここでは，操作量として，可燃物の投入量（操作量ｕ
１），一次空気の吹き込み量（操作量ｕ２），及び過熱
蒸気の流量弁の操作量（操作量ｕ３）を用い，制御量と
して，過熱蒸気の流量（制御量ｙ１），温度（制御量ｙ
２），及び圧力（制御量ｙ３）を用いる。これは，過熱
蒸気発生系を考えた場合，制御の安定性に関しては上記
６つのパラメータが特に重要で且つ相互に密接に関係し
ており，更に，上記３つの制御量により過熱蒸気の状態
をほぼ正確に表現できるためである。
【０００５】次に，図６を参照して，制御装置Ｚ０によ
る制御手順（ステップ）とその動作とを順を追って説明
する。 （ステップＳ５１） 制御量の目標値ｙr （図７参照）
を設定する。ここで，目標値ｙr は，上記制御量ｙ１，
ｙ２，ｙ３のそれぞれの目標値を要素とするベクトルで
ある。以下，目標軌道ｙd ，実測値ｙ（ｋ），計算値ｙ
m ，予測値ｙ（ｋ＋ｉ）等も同様のベクトルとする。 （ステップＳ５２） 上記制御量の目標値ｙr と実測値
ｙ（ｋ）とに基づいて，上記目標軌道設定部５１におい
て目標軌道ｙd を設定する。該目標軌道ｙd の設定方法
としては，例えば図７に示すものがある。これは，現時
点の制御量の実測値ｙ（ｋ）と，目標値ｙr （ｋ＋ｉ）
とを用いて，目標軌道ｙd を， ｙd （ｋ＋ｉ）＝（Ｉ−Ｃi ）ｙr （ｋ＋ｉ）＋Ｃi ｙ（ｋ） …（１） （ここに，Ｉ：３×３単位行列， Ｃ：対角要素に０≦Ｃj ＜１の実数が並ぶ３×３対角行
列） と定めるものであり，ｙ（ｋ）からｙr （ｋ＋ｉ）へ一
定割合で近づけていくものである。 （ステップＳ５３） 上記誤差計算部５２において，操
作量の実測値（上記操作量ｕ１，ｕ２，ｕ３のそれぞれ
の実測値を要素とするベクトル，以下同様）を数値モデ
ルＭに代入することにより現時点での制御量の計算値ｙ
m （ｋ）を求め，現時点での制御量の実測値ｙ（ｋ）に
対する上記計算値ｙm （ｋ）の誤差Δｙ（ｋ）を計算す
る。ここで，上記数値モデルＭは次式で表される。
る制御手順（ステップ）とその動作とを順を追って説明
する。 （ステップＳ５１） 制御量の目標値ｙr （図７参照）
を設定する。ここで，目標値ｙr は，上記制御量ｙ１，
ｙ２，ｙ３のそれぞれの目標値を要素とするベクトルで
ある。以下，目標軌道ｙd ，実測値ｙ（ｋ），計算値ｙ
m ，予測値ｙ（ｋ＋ｉ）等も同様のベクトルとする。 （ステップＳ５２） 上記制御量の目標値ｙr と実測値
ｙ（ｋ）とに基づいて，上記目標軌道設定部５１におい
て目標軌道ｙd を設定する。該目標軌道ｙd の設定方法
としては，例えば図７に示すものがある。これは，現時
点の制御量の実測値ｙ（ｋ）と，目標値ｙr （ｋ＋ｉ）
とを用いて，目標軌道ｙd を， ｙd （ｋ＋ｉ）＝（Ｉ−Ｃi ）ｙr （ｋ＋ｉ）＋Ｃi ｙ（ｋ） …（１） （ここに，Ｉ：３×３単位行列， Ｃ：対角要素に０≦Ｃj ＜１の実数が並ぶ３×３対角行
列） と定めるものであり，ｙ（ｋ）からｙr （ｋ＋ｉ）へ一
定割合で近づけていくものである。 （ステップＳ５３） 上記誤差計算部５２において，操
作量の実測値（上記操作量ｕ１，ｕ２，ｕ３のそれぞれ
の実測値を要素とするベクトル，以下同様）を数値モデ
ルＭに代入することにより現時点での制御量の計算値ｙ
m （ｋ）を求め，現時点での制御量の実測値ｙ（ｋ）に
対する上記計算値ｙm （ｋ）の誤差Δｙ（ｋ）を計算す
る。ここで，上記数値モデルＭは次式で表される。
【数３】 （ステップＳ５４） 上記操作量決定部５３の予測制御
器５４において，上記誤差Δｙ（ｋ）を外乱によるもの
と見做し，この外乱が今後も続くと考えて，制御量の予
測値ｙ（ｋ＋ｉ）を， ｙ（ｋ＋ｉ）＝ｙm （ｋ＋ｉ）＋Δｙ（ｋ） …（３） とする。 （ステップＳ５５） 上記制御量の予測値ｙが，上記目
標軌道ｙd と一致するような制御を行えばよいから，上
記予測制御器５４において，次式で与えられる評価関数
を最小にするような操作量の偏差ベクトルΔｕ（ｋ）を
求める。
器５４において，上記誤差Δｙ（ｋ）を外乱によるもの
と見做し，この外乱が今後も続くと考えて，制御量の予
測値ｙ（ｋ＋ｉ）を， ｙ（ｋ＋ｉ）＝ｙm （ｋ＋ｉ）＋Δｙ（ｋ） …（３） とする。 （ステップＳ５５） 上記制御量の予測値ｙが，上記目
標軌道ｙd と一致するような制御を行えばよいから，上
記予測制御器５４において，次式で与えられる評価関数
を最小にするような操作量の偏差ベクトルΔｕ（ｋ）を
求める。
【数４】 この問題は，最小二乗問題として解かれ，次のように現
時点における操作量の偏差ベクトルΔｕ（ｋ）が導出さ
れる。
時点における操作量の偏差ベクトルΔｕ（ｋ）が導出さ
れる。
【数５】 （ステップＳ５６） 上記操作量決定部５３において，
上記予測制御器５４で求められた上記操作量の偏差ベク
トルΔｕ（ｋ）を，前操作量ｕ（ｋ−１）に加算するこ
とによって操作量ｕ（ｋ）を求める。 （ステップＳ５７） 上記操作量ｕ（ｋ）を実プロセス
Ａに入力する。即ち，操作量ｕ（ｋ）に基づいて，可燃
物の投入量（操作量ｕ１），一次空気の吹き込み量（操
作量ｕ２），及び過熱蒸気の流量弁の操作量（操作量ｕ
３）を操作する。また，上記操作量ｕ（ｋ）は，次の制
御周期における上記誤差計算部５２への入力操作量とな
る。 以上のステップＳ５１〜Ｓ５７の処理を，制御周期ごと
に繰り返す。
上記予測制御器５４で求められた上記操作量の偏差ベク
トルΔｕ（ｋ）を，前操作量ｕ（ｋ−１）に加算するこ
とによって操作量ｕ（ｋ）を求める。 （ステップＳ５７） 上記操作量ｕ（ｋ）を実プロセス
Ａに入力する。即ち，操作量ｕ（ｋ）に基づいて，可燃
物の投入量（操作量ｕ１），一次空気の吹き込み量（操
作量ｕ２），及び過熱蒸気の流量弁の操作量（操作量ｕ
３）を操作する。また，上記操作量ｕ（ｋ）は，次の制
御周期における上記誤差計算部５２への入力操作量とな
る。 以上のステップＳ５１〜Ｓ５７の処理を，制御周期ごと
に繰り返す。
【０００６】以上説明した従来の制御方法及び装置の特
徴を以下に示す。 （１）３×３の多変数制御系となっているため，それぞ
れの操作量からそれぞれの制御量への影響を勘案した上
で，各操作量の値が決定される。その結果，操作量どう
しの干渉による制御量への悪影響を低減することがで
き，効率よく安定して過熱蒸気を得ることができる。 （２）予測制御を用いているため，未来の変化を予測し
ながら予め操作しておくことができる。その結果，ボイ
ラ圧力ひいては過熱蒸気圧力などの比較的ゆっくりとし
た変動に対しても，遅れることなく目標値に制御するこ
とができる。以上のように，本実施の形態の流動床式焼
却炉の制御方法及び装置によれば，過熱蒸気の温度，圧
力，流量ともに制御遅れや干渉を引き起こすことなく安
定的に目標値に制御することができ，効率的なエネルギ
ー回収が実現できる。
徴を以下に示す。 （１）３×３の多変数制御系となっているため，それぞ
れの操作量からそれぞれの制御量への影響を勘案した上
で，各操作量の値が決定される。その結果，操作量どう
しの干渉による制御量への悪影響を低減することがで
き，効率よく安定して過熱蒸気を得ることができる。 （２）予測制御を用いているため，未来の変化を予測し
ながら予め操作しておくことができる。その結果，ボイ
ラ圧力ひいては過熱蒸気圧力などの比較的ゆっくりとし
た変動に対しても，遅れることなく目標値に制御するこ
とができる。以上のように，本実施の形態の流動床式焼
却炉の制御方法及び装置によれば，過熱蒸気の温度，圧
力，流量ともに制御遅れや干渉を引き起こすことなく安
定的に目標値に制御することができ，効率的なエネルギ
ー回収が実現できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで，上記従来の
制御装置Ｚ０では，各制御量の目標値ｙr を一定として
制御を行っている。このような制御は，上記のように３
つの制御量に対して３つの操作量が与えられているよう
な場合には可能である。しかしながら，場合によっては
制御量に対して十分な数の操作量が確保できないことが
考えられ，このような場合には，操作量が飽和しやすく
なって制御量を目標値通りに制御することが不可能にな
る恐れがある。例えば上記従来の制御装置Ｚ０では，目
標とする過熱蒸気を安定して得るために，可燃物供給量
を操作量の１つに用いている。ところがその結果，過熱
蒸気依存で１日の可燃物処理量が決定されてしまうた
め，目標とするエネルギー回収量やその日の可燃物の質
によっては１日の目標可燃物処理量が守れない恐れがあ
った。このため，１日の可燃物処理量を確実に達成する
ことを優先すると，上記操作量から可燃物供給量を外さ
ざるをえず，上述したように操作量が飽和しやすくなっ
て制御量を目標値通りに制御することが難しくなる。ま
た，可燃物が家庭ゴミなどの場合，可燃物の質は一定で
はなく，常に変動する。従って，１日の可燃物処理量を
確実に達成するために可燃物処理量を一定にすると，系
への入熱が常に変動することとなる。このような入熱の
変動にも関わらず，一定の過熱蒸気を回収し続ける（即
ち制御量の目標値を一定にする）と，系の入熱と出熱の
バランスが崩れ，安定燃焼に悪影響を及ぼす可能性があ
る。本発明は，上記事情に鑑みてなされたものであり，
その目的とするところは，例えば制御量に対して十分な
数の操作量が確保できない場合や，或いは入熱が常に変
動するような場合においても，常に安定燃焼を行いつ
つ，制御量を目標値に安定的に制御することが可能な流
動床式焼却炉の制御方法及び装置を提供することであ
る。
制御装置Ｚ０では，各制御量の目標値ｙr を一定として
制御を行っている。このような制御は，上記のように３
つの制御量に対して３つの操作量が与えられているよう
な場合には可能である。しかしながら，場合によっては
制御量に対して十分な数の操作量が確保できないことが
考えられ，このような場合には，操作量が飽和しやすく
なって制御量を目標値通りに制御することが不可能にな
る恐れがある。例えば上記従来の制御装置Ｚ０では，目
標とする過熱蒸気を安定して得るために，可燃物供給量
を操作量の１つに用いている。ところがその結果，過熱
蒸気依存で１日の可燃物処理量が決定されてしまうた
め，目標とするエネルギー回収量やその日の可燃物の質
によっては１日の目標可燃物処理量が守れない恐れがあ
った。このため，１日の可燃物処理量を確実に達成する
ことを優先すると，上記操作量から可燃物供給量を外さ
ざるをえず，上述したように操作量が飽和しやすくなっ
て制御量を目標値通りに制御することが難しくなる。ま
た，可燃物が家庭ゴミなどの場合，可燃物の質は一定で
はなく，常に変動する。従って，１日の可燃物処理量を
確実に達成するために可燃物処理量を一定にすると，系
への入熱が常に変動することとなる。このような入熱の
変動にも関わらず，一定の過熱蒸気を回収し続ける（即
ち制御量の目標値を一定にする）と，系の入熱と出熱の
バランスが崩れ，安定燃焼に悪影響を及ぼす可能性があ
る。本発明は，上記事情に鑑みてなされたものであり，
その目的とするところは，例えば制御量に対して十分な
数の操作量が確保できない場合や，或いは入熱が常に変
動するような場合においても，常に安定燃焼を行いつ
つ，制御量を目標値に安定的に制御することが可能な流
動床式焼却炉の制御方法及び装置を提供することであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の方法は，一次空気の吹き込みにより流動化さ
れた砂層内で可燃物を燃焼させ，その廃熱による発生蒸
気を上記砂層内に通すことによって過熱蒸気を得る流動
床式焼却炉の制御方法において，所定の制御量の目標値
と実測値とに基づいて，所定の操作量の値を決定する制
御工程と，上記所定の操作量と上記所定の制御量とその
目標値との関係，及び／若しくは所定の観測値とその目
標値との関係に基づいて，上記制御工程で用いられる上
記所定の制御量の目標値の設定を行う目標値設定工程と
を具備してなることを特徴とする流動床式焼却炉の制御
方法として構成されている。また，上記制御工程におい
て多変数制御を行うことにより，それぞれの操作量から
それぞれの制御量への影響を勘案した上で各操作量の値
が決定されるため，操作量どうしの干渉による制御量へ
の悪影響を低減することができ，効率よく安定して過熱
蒸気を得ることができる。更に，上記制御工程において
予測制御手法を用いることにより，未来の変化を予測し
ながら予め操作しておくことができ，ボイラ圧力や過熱
蒸気圧力などの比較的ゆっくりとした変動に対しても，
遅れることなく目標値に制御することができる。多変数
予測制御を行う上記制御工程としては，例えば，上記過
熱蒸気に関する複数の制御量を要素とする制御量ベクト
ルの目標値と実測値とに基づいて，該制御量ベクトルの
目標軌道を設定する目標軌道設定工程と，複数の操作量
を要素とする操作量ベクトルの実測値を，予め用意され
た上記操作量ベクトルと上記制御量ベクトルとの関係を
表す数値モデルに代入することにより現時点での上記制
御量ベクトルの計算値を求め，現時点での上記制御量ベ
クトルの実測値に対する上記計算値の誤差を計算する誤
差計算工程と，上記目標軌道設定工程で得られた目標軌
道と，上記誤差計算工程で得られた誤差と，上記数値モ
デルとに基づいて，予測制御手法により現時点での上記
操作量ベクトルを決定する操作量決定工程とにより構成
することができる。ここで，上記数式モデルとしては，
に本発明の方法は，一次空気の吹き込みにより流動化さ
れた砂層内で可燃物を燃焼させ，その廃熱による発生蒸
気を上記砂層内に通すことによって過熱蒸気を得る流動
床式焼却炉の制御方法において，所定の制御量の目標値
と実測値とに基づいて，所定の操作量の値を決定する制
御工程と，上記所定の操作量と上記所定の制御量とその
目標値との関係，及び／若しくは所定の観測値とその目
標値との関係に基づいて，上記制御工程で用いられる上
記所定の制御量の目標値の設定を行う目標値設定工程と
を具備してなることを特徴とする流動床式焼却炉の制御
方法として構成されている。また，上記制御工程におい
て多変数制御を行うことにより，それぞれの操作量から
それぞれの制御量への影響を勘案した上で各操作量の値
が決定されるため，操作量どうしの干渉による制御量へ
の悪影響を低減することができ，効率よく安定して過熱
蒸気を得ることができる。更に，上記制御工程において
予測制御手法を用いることにより，未来の変化を予測し
ながら予め操作しておくことができ，ボイラ圧力や過熱
蒸気圧力などの比較的ゆっくりとした変動に対しても，
遅れることなく目標値に制御することができる。多変数
予測制御を行う上記制御工程としては，例えば，上記過
熱蒸気に関する複数の制御量を要素とする制御量ベクト
ルの目標値と実測値とに基づいて，該制御量ベクトルの
目標軌道を設定する目標軌道設定工程と，複数の操作量
を要素とする操作量ベクトルの実測値を，予め用意され
た上記操作量ベクトルと上記制御量ベクトルとの関係を
表す数値モデルに代入することにより現時点での上記制
御量ベクトルの計算値を求め，現時点での上記制御量ベ
クトルの実測値に対する上記計算値の誤差を計算する誤
差計算工程と，上記目標軌道設定工程で得られた目標軌
道と，上記誤差計算工程で得られた誤差と，上記数値モ
デルとに基づいて，予測制御手法により現時点での上記
操作量ベクトルを決定する操作量決定工程とにより構成
することができる。ここで，上記数式モデルとしては，
【数６】 を用いることができる。また，上記予測制御手法は，例
えば
えば
【数７】 で与えられる評価関数を最小にするΔｕを求めるものが
考えられる。また，上記複数の制御量を上記過熱蒸気の
流量，温度，及び圧力とし，上記複数の操作量を上記一
次空気の吹き込み量，及び上記過熱蒸気の流量弁の操作
量とすれば，上記５つのパラメータは制御の安定性に関
して特に重要で且つ相互に密接に関係しており，更に，
上記３つの制御量により過熱蒸気の状態をほぼ正確に表
現できるため，最も安定的且つ効率的なエネルギー回収
が可能となると共に，可燃物の処理量は任意に設定でき
るため，可燃物処理量が目標を下回るようなことがな
い。更に，上記所定の観測値として上記砂層内の温度を
用いることにより，燃焼状態を安定化させるような目標
値設定がより容易となる。
考えられる。また，上記複数の制御量を上記過熱蒸気の
流量，温度，及び圧力とし，上記複数の操作量を上記一
次空気の吹き込み量，及び上記過熱蒸気の流量弁の操作
量とすれば，上記５つのパラメータは制御の安定性に関
して特に重要で且つ相互に密接に関係しており，更に，
上記３つの制御量により過熱蒸気の状態をほぼ正確に表
現できるため，最も安定的且つ効率的なエネルギー回収
が可能となると共に，可燃物の処理量は任意に設定でき
るため，可燃物処理量が目標を下回るようなことがな
い。更に，上記所定の観測値として上記砂層内の温度を
用いることにより，燃焼状態を安定化させるような目標
値設定がより容易となる。
【０００９】また，本発明の装置は，一次空気の吹き込
みにより流動化された砂層内で可燃物を燃焼させ，その
廃熱による発生蒸気を上記砂層内に通すことによって過
熱蒸気を得る流動床式焼却炉の制御装置において，所定
の制御量の目標値と実測値とに基づいて，所定の操作量
の値を決定する制御手段と，上記所定の操作量と上記所
定の制御量とその目標値との関係，及び／若しくは所定
の観測値とその目標値との関係に基づいて，上記制御手
段で用いられる上記所定の制御量の目標値の設定を行う
目標値設定手段とを具備してなることを特徴とする流動
床式焼却炉の制御装置として構成される。また，上記制
御方法は全て本装置上で実現させることができる。
みにより流動化された砂層内で可燃物を燃焼させ，その
廃熱による発生蒸気を上記砂層内に通すことによって過
熱蒸気を得る流動床式焼却炉の制御装置において，所定
の制御量の目標値と実測値とに基づいて，所定の操作量
の値を決定する制御手段と，上記所定の操作量と上記所
定の制御量とその目標値との関係，及び／若しくは所定
の観測値とその目標値との関係に基づいて，上記制御手
段で用いられる上記所定の制御量の目標値の設定を行う
目標値設定手段とを具備してなることを特徴とする流動
床式焼却炉の制御装置として構成される。また，上記制
御方法は全て本装置上で実現させることができる。
【００１０】
【作用】本発明に係る流動床式焼却炉の制御装置では，
制御手段により，制御量の目標値と実測値とに基づいて
現時点における操作量が決定され，実プロセスの操作が
行われる。一方，目標値設定手段により，操作量と制御
量とその目標値との関係，及び／若しくは所定の観測値
とその目標値との関係に基づいて，必要に応じて制御量
の目標値が変更される。以上の処理が繰り返し行われる
ことにより，例えば制御量に対して十分な数の操作量が
確保できない場合や，或いは入熱が常に変動するような
場合においても，常に安定燃焼を行いつつ，制御量を目
標値に安定的に制御することが可能となる。
制御手段により，制御量の目標値と実測値とに基づいて
現時点における操作量が決定され，実プロセスの操作が
行われる。一方，目標値設定手段により，操作量と制御
量とその目標値との関係，及び／若しくは所定の観測値
とその目標値との関係に基づいて，必要に応じて制御量
の目標値が変更される。以上の処理が繰り返し行われる
ことにより，例えば制御量に対して十分な数の操作量が
確保できない場合や，或いは入熱が常に変動するような
場合においても，常に安定燃焼を行いつつ，制御量を目
標値に安定的に制御することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下添付図面を参照して，本発明
の実施の形態及び実施例につき説明し，本発明の理解に
供する。尚，以下の実施の形態及び実施例は本発明を具
体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する
性格のものではない。ここに，図１は本発明の実施の形
態に係る流動床式焼却炉の制御装置Ｚ１の概略構成を示
すブロック図，図２は上記制御装置Ｚ１を適用可能な流
動床式焼却炉の概略構成を示す模式図，図３は上記制御
装置Ｚ１の動作手順を示すフロー図である。図１に示す
如く，本実施の形態に係る流動床式焼却炉の制御装置Ｚ
１は，一次空気の吹き込みにより流動化された砂層内で
ごみ等の可燃物を燃焼させ，二次空気の吹き込みにより
未燃ガスを完全燃焼させ，その廃熱による発生蒸気を上
記砂層内に循環させて過熱する流動床式焼却炉である実
プロセスＡの制御装置である。多変数制御部１（制御手
段の一例）では，制御量の目標値ｒと実測値ｙとに基づ
いて操作量ｕが決定され，実プロセスＡに印加される。
この多変数制御部１としては，上記従来の制御装置Ｚ
０，即ち図４に示す目標軌道設定部５１，誤差計算部５
２，及び操作量決定部５３をそのまま用いることが可能
である。目標値設定部２（目標値設定手段に相当）で
は，操作量ｕ，制御量の目標値ｒと実測値ｙ，観測値ｍ
とその目標値ｓとに基づいて，必要に応じて上記制御量
の目標値ｒの値を変更する。本制御装置Ｚ１では，操作
量として，過熱蒸気の流量弁の操作量（操作量ｕ
１′），及び一次空気の吹き込み量（操作量ｕ２′）を
用い，制御量として，過熱蒸気の流量（制御量ｙ１），
温度（制御量ｙ２），及び圧力（制御量ｙ３）を用い
る。本実施の形態では，可燃物の処理量を一定にするた
め，可燃物の投入量は操作量として用いない。従って，
２入力３出力の多変数制御となる。また，観測量とし
て，砂層部温度（観測値ｍ１）を用いる。尚，上記制御
装置Ｚ１を適用する流動床式焼却炉（図２）の基本構成
は上記従来技術で用いた流動床式焼却炉（図５）と同様
であるため，共通する構成には同符号を用いてその詳細
な説明は省略する。尚，過熱蒸気の流量弁の操作量（操
作量ｕ１′）は過熱蒸気流量弁５５の開度により，一次
空気の吹き込み量（操作量ｕ２′）は一次空気の流量弁
６３，６４の開度により，過熱蒸気の流量（制御量ｙ
１），温度（制御量ｙ２），圧力（制御量ｙ３）はそれ
ぞれ流量計５６，温度計５７，圧力計５８により，砂層
部温度（観測値ｍ１）は温度計７３によりそれぞれ得ら
れる。
の実施の形態及び実施例につき説明し，本発明の理解に
供する。尚，以下の実施の形態及び実施例は本発明を具
体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する
性格のものではない。ここに，図１は本発明の実施の形
態に係る流動床式焼却炉の制御装置Ｚ１の概略構成を示
すブロック図，図２は上記制御装置Ｚ１を適用可能な流
動床式焼却炉の概略構成を示す模式図，図３は上記制御
装置Ｚ１の動作手順を示すフロー図である。図１に示す
如く，本実施の形態に係る流動床式焼却炉の制御装置Ｚ
１は，一次空気の吹き込みにより流動化された砂層内で
ごみ等の可燃物を燃焼させ，二次空気の吹き込みにより
未燃ガスを完全燃焼させ，その廃熱による発生蒸気を上
記砂層内に循環させて過熱する流動床式焼却炉である実
プロセスＡの制御装置である。多変数制御部１（制御手
段の一例）では，制御量の目標値ｒと実測値ｙとに基づ
いて操作量ｕが決定され，実プロセスＡに印加される。
この多変数制御部１としては，上記従来の制御装置Ｚ
０，即ち図４に示す目標軌道設定部５１，誤差計算部５
２，及び操作量決定部５３をそのまま用いることが可能
である。目標値設定部２（目標値設定手段に相当）で
は，操作量ｕ，制御量の目標値ｒと実測値ｙ，観測値ｍ
とその目標値ｓとに基づいて，必要に応じて上記制御量
の目標値ｒの値を変更する。本制御装置Ｚ１では，操作
量として，過熱蒸気の流量弁の操作量（操作量ｕ
１′），及び一次空気の吹き込み量（操作量ｕ２′）を
用い，制御量として，過熱蒸気の流量（制御量ｙ１），
温度（制御量ｙ２），及び圧力（制御量ｙ３）を用い
る。本実施の形態では，可燃物の処理量を一定にするた
め，可燃物の投入量は操作量として用いない。従って，
２入力３出力の多変数制御となる。また，観測量とし
て，砂層部温度（観測値ｍ１）を用いる。尚，上記制御
装置Ｚ１を適用する流動床式焼却炉（図２）の基本構成
は上記従来技術で用いた流動床式焼却炉（図５）と同様
であるため，共通する構成には同符号を用いてその詳細
な説明は省略する。尚，過熱蒸気の流量弁の操作量（操
作量ｕ１′）は過熱蒸気流量弁５５の開度により，一次
空気の吹き込み量（操作量ｕ２′）は一次空気の流量弁
６３，６４の開度により，過熱蒸気の流量（制御量ｙ
１），温度（制御量ｙ２），圧力（制御量ｙ３）はそれ
ぞれ流量計５６，温度計５７，圧力計５８により，砂層
部温度（観測値ｍ１）は温度計７３によりそれぞれ得ら
れる。
【００１２】次に，図３を参照して，流動床式焼却炉の
制御手順（ステップ）の概要とその動作とを順を追って
説明する。 （ステップＳ１） 過熱蒸気流量弁５５の開度ｕ１′が
その上限値ｕ１＿ｍａｘ（弁が全開の状態）であるにも
関わらず，過熱蒸気流量ｙ１が，その目標値ｒ１に比べ
て許容限度ｍｉｎ１（＜０）以上少なければ，過熱蒸気
流量の目標値ｒ１をΔｒ１だけ減少させる（ステップＳ
１ａ）。過熱蒸気流量弁が全開にも関わらず過熱蒸気流
量が目標値を大きく下回るのは，流量目標値が高すぎた
ためである。従って，過熱蒸気流量の目標値を減少させ
ればよい。 （ステップＳ２） 過熱蒸気流量弁５５の開度ｕ１′が
その下限値ｕ１＿ｍｉｎ（弁が許容限度閉じている状
態）であるにも関わらず，過熱蒸気流量ｙ１が，その目
標値ｒ１に比べて許容限度ｍａｘ１（＞０）以上多けれ
ば，過熱蒸気流量の目標値ｒ１をΔｒ１だけ増加させる
（ステップＳ２ａ）。過熱蒸気流量弁が許容限度閉じて
いるにも関わらず過熱蒸気流量が目標値を大きく上回る
のは，流量目標値が低すぎたためである。従って，過熱
蒸気流量の目標値を増加させればよい。 （ステップＳ３） 一次空気量ｕ２′がその上限値ｕ２
＿ｍａｘであるにも関わらず，過熱蒸気温度ｙ２が，そ
の目標値ｒ２に比べて許容限度ｍｉｎ２（＜０）以上低
いならば，過熱蒸気温度の目標値ｒ２をΔｒ２だけ減少
させる（ステップＳ３ａ）。一次空気を上限一杯吹き込
んでいるのに過熱蒸気温度が低いままなのは，温度目標
値が高すぎたためである。このまま一次空気を上限一杯
吹き込むと，砂層部６２から熱を過大に回収してしま
い，砂層部温度が低下し，ますます過熱蒸気温度も低下
する。従って，過熱蒸気温度の目標値を減少させればよ
い。 （ステップＳ４） 一次空気量ｕ２′がその下限値ｕ２
＿ｍｉｎであるにも関わらず，過熱蒸気温度ｙ２が，そ
の目標値ｒ２に比べて許容限度ｍａｘ２（＞０）以上高
いならば，過熱蒸気温度の目標値ｒ２をΔｒ２だけ増加
させる（ステップＳ４ａ）。一次空気を下限一杯に減ら
しているのに過熱蒸気温度が高いままなのは，温度目標
値が低すぎたためである。このまま一次空気を下限一杯
に減らし続けると，砂層部６２に熱が蓄積され，砂層部
温度が上昇し，ますます過熱蒸気温度も上昇する。従っ
て，過熱蒸気温度の目標値を増加させればよい。 （ステップＳ５） 砂層部温度ｍ１がその目標値ｓ１に
比べて許容限度ｍｉｎ３（＜０）以上低いならば，過熱
蒸気温度の目標値ｒ２をΔｒ２だけ減少させる（ステッ
プＳ５ａ）。砂層部６２の温度が低い場合には，砂層部
６２からの熱回収量を減少させ，砂層部温度を増加させ
る必要がある。したがって．過熱蒸気温度の目標値を減
少させればよい。 （ステップＳ６） 砂層部温度ｍ１がその目標値ｓ１に
比べて許容限度ｍａｘ３（＞０）以上高いならば，過熱
蒸気温度の目標値ｒ２をΔｒ２だけ増加させる（ステッ
プＳ６ａ）。砂層部６２の温度が高い場合には，砂層部
６２からの熱回収量を増加させ，砂層部温度を減少させ
る必要がある。したがって．過熱蒸気温度の目標値を増
加させればよい。 （ステップＳ７） 上記ステップＳ１〜Ｓ６で得られた
制御量の目標値に基づいて，過熱蒸気流量弁の開度ｕ１
と一次空気量ｕ２を，上記多変数制御部１（上記従来の
制御装置Ｚ０）により計算する。ここでの処理について
は従来技術の欄で既に詳しく述べたのでここでは省略す
る。 （ステップＳ８） 上記ステップＳ７で得られた操作量
ｕ１，ｕ２に基づいて実プラントを操作する。 以上のステップＳ１〜Ｓ８の処理を，制御周期ごとに繰
り返す。
制御手順（ステップ）の概要とその動作とを順を追って
説明する。 （ステップＳ１） 過熱蒸気流量弁５５の開度ｕ１′が
その上限値ｕ１＿ｍａｘ（弁が全開の状態）であるにも
関わらず，過熱蒸気流量ｙ１が，その目標値ｒ１に比べ
て許容限度ｍｉｎ１（＜０）以上少なければ，過熱蒸気
流量の目標値ｒ１をΔｒ１だけ減少させる（ステップＳ
１ａ）。過熱蒸気流量弁が全開にも関わらず過熱蒸気流
量が目標値を大きく下回るのは，流量目標値が高すぎた
ためである。従って，過熱蒸気流量の目標値を減少させ
ればよい。 （ステップＳ２） 過熱蒸気流量弁５５の開度ｕ１′が
その下限値ｕ１＿ｍｉｎ（弁が許容限度閉じている状
態）であるにも関わらず，過熱蒸気流量ｙ１が，その目
標値ｒ１に比べて許容限度ｍａｘ１（＞０）以上多けれ
ば，過熱蒸気流量の目標値ｒ１をΔｒ１だけ増加させる
（ステップＳ２ａ）。過熱蒸気流量弁が許容限度閉じて
いるにも関わらず過熱蒸気流量が目標値を大きく上回る
のは，流量目標値が低すぎたためである。従って，過熱
蒸気流量の目標値を増加させればよい。 （ステップＳ３） 一次空気量ｕ２′がその上限値ｕ２
＿ｍａｘであるにも関わらず，過熱蒸気温度ｙ２が，そ
の目標値ｒ２に比べて許容限度ｍｉｎ２（＜０）以上低
いならば，過熱蒸気温度の目標値ｒ２をΔｒ２だけ減少
させる（ステップＳ３ａ）。一次空気を上限一杯吹き込
んでいるのに過熱蒸気温度が低いままなのは，温度目標
値が高すぎたためである。このまま一次空気を上限一杯
吹き込むと，砂層部６２から熱を過大に回収してしま
い，砂層部温度が低下し，ますます過熱蒸気温度も低下
する。従って，過熱蒸気温度の目標値を減少させればよ
い。 （ステップＳ４） 一次空気量ｕ２′がその下限値ｕ２
＿ｍｉｎであるにも関わらず，過熱蒸気温度ｙ２が，そ
の目標値ｒ２に比べて許容限度ｍａｘ２（＞０）以上高
いならば，過熱蒸気温度の目標値ｒ２をΔｒ２だけ増加
させる（ステップＳ４ａ）。一次空気を下限一杯に減ら
しているのに過熱蒸気温度が高いままなのは，温度目標
値が低すぎたためである。このまま一次空気を下限一杯
に減らし続けると，砂層部６２に熱が蓄積され，砂層部
温度が上昇し，ますます過熱蒸気温度も上昇する。従っ
て，過熱蒸気温度の目標値を増加させればよい。 （ステップＳ５） 砂層部温度ｍ１がその目標値ｓ１に
比べて許容限度ｍｉｎ３（＜０）以上低いならば，過熱
蒸気温度の目標値ｒ２をΔｒ２だけ減少させる（ステッ
プＳ５ａ）。砂層部６２の温度が低い場合には，砂層部
６２からの熱回収量を減少させ，砂層部温度を増加させ
る必要がある。したがって．過熱蒸気温度の目標値を減
少させればよい。 （ステップＳ６） 砂層部温度ｍ１がその目標値ｓ１に
比べて許容限度ｍａｘ３（＞０）以上高いならば，過熱
蒸気温度の目標値ｒ２をΔｒ２だけ増加させる（ステッ
プＳ６ａ）。砂層部６２の温度が高い場合には，砂層部
６２からの熱回収量を増加させ，砂層部温度を減少させ
る必要がある。したがって．過熱蒸気温度の目標値を増
加させればよい。 （ステップＳ７） 上記ステップＳ１〜Ｓ６で得られた
制御量の目標値に基づいて，過熱蒸気流量弁の開度ｕ１
と一次空気量ｕ２を，上記多変数制御部１（上記従来の
制御装置Ｚ０）により計算する。ここでの処理について
は従来技術の欄で既に詳しく述べたのでここでは省略す
る。 （ステップＳ８） 上記ステップＳ７で得られた操作量
ｕ１，ｕ２に基づいて実プラントを操作する。 以上のステップＳ１〜Ｓ８の処理を，制御周期ごとに繰
り返す。
【００１３】以上説明した本制御方法及び装置の特徴を
以下に示す。 （１）限度一杯の操作をしても，目標とする過熱蒸気が
回収できなくなった場合には，目標値を修正することで
対応している。従って，元の目標値に無理に合わせよう
と限度一杯の操作をし続けることがなくなり，系のバラ
ンスが保たれる。例えば，砂層部から過剰に熱回収して
砂層部温度の低下を招き，燃焼状態を不安定化するよう
なことがなくなる。その結果，可燃物の質が変動した場
合においても，可燃物処理量を守り，安定燃焼を実現し
つつ，過熱蒸気を安定的に制御することが可能となる。 （２）３×２の多変数制御系となっているため，それぞ
れの操作量からそれぞれの制御系への影響を勘案した上
で，各操作量の値を決定することができる。その結果，
操作量どうしの干渉による制御量への悪影響を低減する
ことができ，定められた目標値に対し，効率良く安定し
て過熱蒸気を得ることができる。 （３）予測制御を用いているため，未来の変化を予測し
ながら予め操作しておくことができる。その結果，ボイ
ラ圧力ひいては過熱蒸気圧力などの比較的ゆっくりとし
た変動に対しても，遅れることなく目標値に制御するこ
とができる。以上のように，本実施の形態の流動床式焼
却炉の制御方法及び装置によれば，制御量に対して十分
な数の操作量が確保できない場合や，或いは入熱が常に
変動するような場合においても，常に安定燃焼を行いつ
つ，制御量を目標値に安定的に制御することが可能とな
る。
以下に示す。 （１）限度一杯の操作をしても，目標とする過熱蒸気が
回収できなくなった場合には，目標値を修正することで
対応している。従って，元の目標値に無理に合わせよう
と限度一杯の操作をし続けることがなくなり，系のバラ
ンスが保たれる。例えば，砂層部から過剰に熱回収して
砂層部温度の低下を招き，燃焼状態を不安定化するよう
なことがなくなる。その結果，可燃物の質が変動した場
合においても，可燃物処理量を守り，安定燃焼を実現し
つつ，過熱蒸気を安定的に制御することが可能となる。 （２）３×２の多変数制御系となっているため，それぞ
れの操作量からそれぞれの制御系への影響を勘案した上
で，各操作量の値を決定することができる。その結果，
操作量どうしの干渉による制御量への悪影響を低減する
ことができ，定められた目標値に対し，効率良く安定し
て過熱蒸気を得ることができる。 （３）予測制御を用いているため，未来の変化を予測し
ながら予め操作しておくことができる。その結果，ボイ
ラ圧力ひいては過熱蒸気圧力などの比較的ゆっくりとし
た変動に対しても，遅れることなく目標値に制御するこ
とができる。以上のように，本実施の形態の流動床式焼
却炉の制御方法及び装置によれば，制御量に対して十分
な数の操作量が確保できない場合や，或いは入熱が常に
変動するような場合においても，常に安定燃焼を行いつ
つ，制御量を目標値に安定的に制御することが可能とな
る。
【００１４】
【実施例】上記実施の形態では，操作量として，過熱蒸
気の流量弁の操作量（操作量ｕ１′），及び一次空気の
吹き込み量（操作量ｕ２′）を用い，制御量として，過
熱蒸気の流量（制御量ｙ１），温度（制御量ｙ２），及
び圧力（制御量ｙ３）を用いる２入力３出力の多変数制
御系の例を示したが，これに限られるものではなく，操
作量や制御量は必要に応じて適宜変更できる。尚，例え
ば上記従来技術と同様の３入力３出力の制御系であって
も本発明による効果はある程度は望めるが，操作量の数
の少ない２入力３出力などの場合のほうがより大きな効
果が期待できる。また，観測量として砂層部温度を用い
たが，これも一例に過ぎず，例えば２つ以上の観測値を
用いて目標値設定部２による目標値変更を行うことも可
能である。また，多変数制御部１として多変数予測制御
を行う上記従来の制御装置Ｚ０を用いたが，それ以外に
も例えば多変数の最適制御などを行うようにしてもよ
い。また，目標値設定部２の機能は，必ずしも多変数制
御でなくても有効である。
気の流量弁の操作量（操作量ｕ１′），及び一次空気の
吹き込み量（操作量ｕ２′）を用い，制御量として，過
熱蒸気の流量（制御量ｙ１），温度（制御量ｙ２），及
び圧力（制御量ｙ３）を用いる２入力３出力の多変数制
御系の例を示したが，これに限られるものではなく，操
作量や制御量は必要に応じて適宜変更できる。尚，例え
ば上記従来技術と同様の３入力３出力の制御系であって
も本発明による効果はある程度は望めるが，操作量の数
の少ない２入力３出力などの場合のほうがより大きな効
果が期待できる。また，観測量として砂層部温度を用い
たが，これも一例に過ぎず，例えば２つ以上の観測値を
用いて目標値設定部２による目標値変更を行うことも可
能である。また，多変数制御部１として多変数予測制御
を行う上記従来の制御装置Ｚ０を用いたが，それ以外に
も例えば多変数の最適制御などを行うようにしてもよ
い。また，目標値設定部２の機能は，必ずしも多変数制
御でなくても有効である。
【００１５】
【発明の効果】本発明に係る流動床式焼却炉の制御方法
は，一次空気の吹き込みにより流動化された砂層内で可
燃物を燃焼させ，その廃熱による発生蒸気を上記砂層内
に通すことによって過熱蒸気を得る流動床式焼却炉の制
御方法において，所定の制御量の目標値と実測値とに基
づいて，所定の操作量の値を決定する制御工程と，上記
所定の操作量と上記所定の制御量とその目標値との関
係，及び／若しくは所定の観測値とその目標値との関係
に基づいて，上記制御工程で用いられる上記所定の制御
量の目標値の設定を行う目標値設定工程とを具備してな
ることを特徴とする流動床式焼却炉の制御方法として構
成されているため，制御量に対して十分な数の操作量が
確保できない場合や，或いは入熱が常に変動するような
場合においても（いずれも，例えば可燃物投入量を操作
量から外して可燃物処理量を一定に保ちたい場合な
ど），常に安定燃焼を行いつつ，制御量を目標値に安定
的に制御することが可能となる。また，上記制御工程に
おいて多変数制御を行うことにより，それぞれの操作量
からそれぞれの制御量への影響を勘案した上で各操作量
の値が決定されるため，操作量どうしの干渉による制御
量への悪影響を低減することができ，効率よく安定して
過熱蒸気を得ることができる。更に，上記制御工程にお
いて予測制御手法を用いることにより，未来の変化を予
測しながら予め操作しておくことができ，ボイラ圧力や
過熱蒸気圧力などの比較的ゆっくりとした変動に対して
も，遅れることなく目標値に制御することができる。ま
た，上記複数の制御量を上記過熱蒸気の流量，温度，及
び圧力とし，上記複数の操作量を上記一次空気の吹き込
み量，及び上記過熱蒸気の流量弁の操作量とすれば，上
記５つのパラメータは制御の安定性に関して特に重要で
且つ相互に密接に関係しており，更に，上記３つの制御
量により過熱蒸気の状態をほぼ正確に表現できるため，
最も安定的且つ効率的なエネルギー回収が可能となると
共に，可燃物の処理量は任意に設定できるため，可燃物
処理量が目標を下回るようなことがない。更に，上記所
定の観測値として上記砂層内の温度を用いることによ
り，燃焼状態を安定化させるような目標値設定がより容
易となる。
は，一次空気の吹き込みにより流動化された砂層内で可
燃物を燃焼させ，その廃熱による発生蒸気を上記砂層内
に通すことによって過熱蒸気を得る流動床式焼却炉の制
御方法において，所定の制御量の目標値と実測値とに基
づいて，所定の操作量の値を決定する制御工程と，上記
所定の操作量と上記所定の制御量とその目標値との関
係，及び／若しくは所定の観測値とその目標値との関係
に基づいて，上記制御工程で用いられる上記所定の制御
量の目標値の設定を行う目標値設定工程とを具備してな
ることを特徴とする流動床式焼却炉の制御方法として構
成されているため，制御量に対して十分な数の操作量が
確保できない場合や，或いは入熱が常に変動するような
場合においても（いずれも，例えば可燃物投入量を操作
量から外して可燃物処理量を一定に保ちたい場合な
ど），常に安定燃焼を行いつつ，制御量を目標値に安定
的に制御することが可能となる。また，上記制御工程に
おいて多変数制御を行うことにより，それぞれの操作量
からそれぞれの制御量への影響を勘案した上で各操作量
の値が決定されるため，操作量どうしの干渉による制御
量への悪影響を低減することができ，効率よく安定して
過熱蒸気を得ることができる。更に，上記制御工程にお
いて予測制御手法を用いることにより，未来の変化を予
測しながら予め操作しておくことができ，ボイラ圧力や
過熱蒸気圧力などの比較的ゆっくりとした変動に対して
も，遅れることなく目標値に制御することができる。ま
た，上記複数の制御量を上記過熱蒸気の流量，温度，及
び圧力とし，上記複数の操作量を上記一次空気の吹き込
み量，及び上記過熱蒸気の流量弁の操作量とすれば，上
記５つのパラメータは制御の安定性に関して特に重要で
且つ相互に密接に関係しており，更に，上記３つの制御
量により過熱蒸気の状態をほぼ正確に表現できるため，
最も安定的且つ効率的なエネルギー回収が可能となると
共に，可燃物の処理量は任意に設定できるため，可燃物
処理量が目標を下回るようなことがない。更に，上記所
定の観測値として上記砂層内の温度を用いることによ
り，燃焼状態を安定化させるような目標値設定がより容
易となる。
【図１】 本発明の実施の形態に係る流動床式焼却炉の
制御装置Ｚ１の概略構成を示すブロック図。
制御装置Ｚ１の概略構成を示すブロック図。
【図２】 上記制御装置Ｚ１を適用可能な流動床式焼却
炉の概略構成を示す模式図。
炉の概略構成を示す模式図。
【図３】 上記制御装置Ｚ１の動作手順を示すフロー
図。
図。
【図４】 従来技術に係る流動床式焼却炉の制御装置Ｚ
０の概略構成を示すブロック図。
０の概略構成を示すブロック図。
【図５】 上記制御装置Ｚ１を適用可能な流動床式焼却
炉の概略構成を示す模式図。
炉の概略構成を示す模式図。
【図６】 上記制御装置Ｚ２の動作手順を示すフロー
図。
図。
【図７】 制御値の目標軌道ｙd の設定方法の一例を示
す図。
す図。
１…多変数制御部（制御手段の一例） ２…目標値設定部（目標値設定手段に相当） ５５…過熱蒸気の流量弁 ５６…流量計 ５７…温度計 ５８…圧力計 ６１…ホッパ ６２…砂層部 ６３…弁 ６４…弁 ６５…一次空気 ６６…一次空気 ６７…フリーボード ６８…弁 ６９…二次空気 ７０…排ガス出口 ７１…廃熱ボイラ ７２…伝熱管 ７３…砂層部温度計 Ａ…実プロセス Ｍ…数値モデル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０５Ｂ 13/04 Ｇ０５Ｂ 13/04
Claims (12)
- 【請求項１】 一次空気の吹き込みにより流動化された
砂層内で可燃物を燃焼させ，その廃熱による発生蒸気を
上記砂層内に通すことによって過熱蒸気を得る流動床式
焼却炉の制御方法において，所定の制御量の目標値と実
測値とに基づいて，所定の操作量の値を決定する制御工
程と，上記所定の操作量と上記所定の制御量とその目標
値との関係，及び／若しくは所定の観測値とその目標値
との関係に基づいて，上記制御工程で用いられる上記所
定の制御量の目標値の設定を行う目標値設定工程とを具
備してなることを特徴とする流動床式焼却炉の制御方
法。 - 【請求項２】 上記制御工程において，多変数制御を行
う請求項１記載の流動床式焼却炉の制御方法。 - 【請求項３】 上記制御工程において，予測制御手法を
用いる請求項１又は２記載の流動床式焼却炉の制御方
法。 - 【請求項４】 上記制御工程が，更に，上記過熱蒸気に
関する複数の制御量を要素とする制御量ベクトルの目標
値と実測値とに基づいて，該制御量ベクトルの目標軌道
を設定する目標軌道設定工程と，複数の操作量を要素と
する操作量ベクトルの実測値を，予め用意された上記操
作量ベクトルと上記制御量ベクトルとの関係を表す数値
モデルに代入することにより現時点での上記制御量ベク
トルの計算値を求め，現時点での上記制御量ベクトルの
実測値に対する上記計算値の誤差を計算する誤差計算工
程と，上記目標軌道設定工程で得られた目標軌道と，上
記誤差計算工程で得られた誤差と，上記数値モデルとに
基づいて，予測制御手法により現時点での上記操作量ベ
クトルを決定する操作量決定工程とを具備してなる請求
項３記載の流動床式焼却炉の制御方法。 - 【請求項５】 上記数式モデルを， 【数１】 とした請求項４記載の流動床式焼却炉の制御方法。
- 【請求項６】 上記予測制御手法が， 【数２】 で与えられる評価関数を最小にするΔｕを求めるもので
ある請求項４又は５記載の流動床式焼却炉の制御方法。 - 【請求項７】 上記複数の制御量が，上記過熱蒸気の流
量，圧力，及び温度であり，上記複数の操作量が，上記
一次空気の吹き込み量，及び上記過熱蒸気の流量弁の操
作量である請求項１〜６のいずれかに記載の流動床式焼
却炉の制御方法。 - 【請求項８】 上記所定の観測値が，上記砂層内の温度
である請求項１〜７のいずれかに記載の流動床式焼却炉
の制御方法。 - 【請求項９】 一次空気の吹き込みにより流動化された
砂層内で可燃物を燃焼させ，その廃熱による発生蒸気を
上記砂層内に通すことによって過熱蒸気を得る流動床式
焼却炉の制御装置において，所定の制御量の目標値と実
測値とに基づいて，所定の操作量の値を決定する制御手
段と，上記所定の操作量と上記所定の制御量とその目標
値との関係，及び／若しくは所定の観測値とその目標値
との関係に基づいて，上記制御手段で用いられる上記所
定の制御量の目標値の設定を行う目標値設定手段とを具
備してなることを特徴とする流動床式焼却炉の制御装
置。 - 【請求項１０】 上記制御手段が，更に，上記過熱蒸気
に関する複数の制御量を要素とする制御量ベクトルの目
標値と実測値とに基づいて，該制御量ベクトルの目標軌
道を設定する目標軌道設定手段と，複数の操作量を要素
とする操作量ベクトルの実測値を，予め用意された上記
操作量ベクトルと上記制御量ベクトルとの関係を表す数
値モデルに代入することにより現時点での上記制御量ベ
クトルの計算値を求め，現時点での上記制御量ベクトル
の実測値に対する上記計算値の誤差を計算する誤差計算
手段と，上記目標軌道設定手段で得られた目標軌道と，
上記誤差計算手段で得られた誤差と，上記数値モデルと
に基づいて，予測制御手法により現時点での上記操作量
ベクトルを決定する操作量決定手段とを具備してなる請
求項９記載の流動床式焼却炉の制御装置。 - 【請求項１１】 上記複数の制御量が，上記過熱蒸気の
流量，圧力，及び温度であり，上記複数の操作量が，上
記一次空気の吹き込み量，及び上記過熱蒸気の流量弁の
操作量である請求項９又は１０記載の流動床式焼却炉の
制御装置。 - 【請求項１２】 上記所定の観測値が，上記砂層内の温
度である請求項９〜１１のいずれかに記載の流動床式焼
却炉の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13475098A JPH11325430A (ja) | 1998-05-18 | 1998-05-18 | 流動床式焼却炉の制御方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13475098A JPH11325430A (ja) | 1998-05-18 | 1998-05-18 | 流動床式焼却炉の制御方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11325430A true JPH11325430A (ja) | 1999-11-26 |
Family
ID=15135708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13475098A Pending JPH11325430A (ja) | 1998-05-18 | 1998-05-18 | 流動床式焼却炉の制御方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11325430A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010230283A (ja) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Metawater Co Ltd | 汚泥焼却炉の温度制御装置および汚泥焼却炉の温度制御方法 |
-
1998
- 1998-05-18 JP JP13475098A patent/JPH11325430A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010230283A (ja) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Metawater Co Ltd | 汚泥焼却炉の温度制御装置および汚泥焼却炉の温度制御方法 |
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