JPS6155007B2 - - Google Patents

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JPS6155007B2
JPS6155007B2 JP7001580A JP7001580A JPS6155007B2 JP S6155007 B2 JPS6155007 B2 JP S6155007B2 JP 7001580 A JP7001580 A JP 7001580A JP 7001580 A JP7001580 A JP 7001580A JP S6155007 B2 JPS6155007 B2 JP S6155007B2
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JP
Japan
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boiler
amount
combustion
exhaust gas
control
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JP7001580A
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English (en)
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JPS56168024A (en
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Tei Misawa
Kazuo Aizawa
Hatsuo Uehara
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6155007B2 publication Critical patent/JPS6155007B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/50Control or safety arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2207/00Control
    • F23G2207/10Arrangement of sensing devices
    • F23G2207/101Arrangement of sensing devices for temperature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2207/00Control
    • F23G2207/10Arrangement of sensing devices
    • F23G2207/103Arrangement of sensing devices for oxygen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2207/00Control
    • F23G2207/30Oxidant supply
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2900/00Special features of, or arrangements for incinerators
    • F23G2900/55Controlling; Monitoring or measuring
    • F23G2900/55006Measuring material flow rates
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2900/00Special features of, or arrangements for incinerators
    • F23G2900/55Controlling; Monitoring or measuring
    • F23G2900/55009Controlling stoker grate speed or vibrations for waste movement

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Incineration Of Waste (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、廃熱ボイラを持たない都市ごみ焼却
炉における燃焼制御装置に関するものである。
一般に都市ごみ焼却炉においては、炉温制御、
ごみの安定燃焼制御、焼却量制御、排ガスO2
御などを実施することで、プラントの安定かつ計
画的な操業およびNOx等による二次公害防止のた
めの操業を図つている場合が多い。
ここで、ごみの安定燃焼制御において、廃熱ボ
イラを持つ焼却炉にあつては、ボイラの廃気圧力
や蒸発量などを制御量とし、これを燃焼調節によ
り一定値に制御することで、結果的にごみの安定
燃焼制御を無理なく達成することができる。とこ
ろが、廃熱ボイラを持たない燃焼炉にあつては、
蒸気圧力や蒸発量などの制御量が存在しない。そ
れ故に、廃熱ボイラを持たない焼却炉において、
ごみの安定燃焼制御を行う場合、如何なる制御量
(制御信号)に基づき、如何なる燃焼制御を行な
つたらよいかが問題となる。
ここにおいて、本願発明者らは、各種の制御項
目を総合した実用的な燃焼制御装置を設計するた
めに、各種の実験を行なつた結果、従来技術の問
題点及び合理的な制御方式のあるべき姿に関して
次の様な知見を得た。
火格子スピード操作のみによる炉温制御は、
ごみ質が一様であれば可能である。しかし本
来、火格子スピード操作には、避けがたいごみ
輸送上の遅れが含まれるために、外乱に弱い制
御方式である。また、ごみの燃焼特性として
は、火格子上のごみの量だけでなく、燃焼ゾー
ンの拡大、縮少による過渡的な燃焼速度の変動
があり、これを抑制するためには緩慢な火格子
の送り操作だけでは追従できない。従つて燃焼
速度を安定にするためには、燃焼空気操作が不
可欠であり、この即効性のある操作を有効に利
用できる制御システムが優れている。
しかしながら、この立場に立つと、温度制御
という考え方は不適切であり、発生熱量を制御
する形式に改めなければならない。
ここで、発生熱量を制御指標とすることの利
点は、静的に発生熱量の設定がごみ焼却量の設
定(ton/day)に対応するため、この制御が計
画的な操業の柱になり得ることである。因み
に、温度は燃焼空気量の多少により大幅に変化
し、焼却量とは対応しない。
ごみ投入量を規定値に制御することで計画的
な操業が達成できるが、それだけではごみの安
定燃焼にはつながらない。
NOxの発生レベルは、ごみの安定燃焼を達成
することで安定化し、同時に絶対量も減少す
る。従つてNOx抑制制御は、それのみを独立し
てなし得るものではなく、何んらかの方法に基
づき燃焼を安定化した後、通気量等を調整する
方法を考えれば無理の少ない合理的なNOx抑制
運転が可能である。
本発明は、これらの知見に基づき、廃熱ボイラ
のない都市ごみ焼却炉のごみの安定燃焼を図るこ
とのできる制御システムを提供するものである。
本発明にかかわる制御システムは、廃熱ボイラ
を持つ焼却炉の有利な点を利用するものであつ
て、焼却炉の炉出口における温度、排ガス流量、
燃焼通気量、炉内水噴霧量等を検出し、これらの
信号を演算することによつて炉出口における排ガ
ス熱流量あるいは熱量を求め、これに基き作動す
る仮想ボイラの蒸気量又は蒸気圧力を制御するこ
とで、ごみの安定燃焼を図ることを特徴としてい
る。更に詳しくは、本発明装置は、 焼却炉における炉出口排ガス熱流量q(Kca
l/h)を計算し、これをボイラ収熱量とする仮
想ボイラの蒸気流量又は蒸気圧力を制御量とす
る点、 制御装置全体は、仮想ボイラの収熱量を与え
るための収熱量演算装置、ボイラの挙動を近似
的に模擬するための模擬ボイラ装置及び模擬ボ
イラの蒸発量又は蒸気圧力を入力してこれを一
定値に制御するために、実炉の火格子スピード
と燃焼空気量を操作するための燃焼制御回路か
ら構成されている点をそれぞれ特徴としてい
る。
第1図は本発明にかかわる装置の一例を示す構
成ブロツク図である。図において、1は焼却炉
で、ここでは3組の火格子を持つものを示すが、
更に多数組設けたものでもよい。11はごみ投入
口で、ここからごみが投入され、各火格子上で燃
焼される。12は炉内に設けられた水噴霧器、1
3は炉出口で、ここには炉出口温度を検出する温
度検出器14、排ガスの流量を検出する排ガス流
量検出器15、及び排ガスのO2濃度を検出する
O2分折計16がそれぞれ設置されている。2は
炉出口における排ガス熱流量を演算する演算器
で、温度検出器14からの炉出口温度Tg(℃)
に対応した信号、流量検出器15からの排ガス流
量Qg(Nm3/h)に対応した信号、O2分折計16
からの排ガスのO2濃度Dg(%)に対応した信
号、水噴霧器12からの噴霧水量Qwに対応した
信号及び、焼却炉に供給される総燃焼空気量
Qfdf(Nm3/h)に対応した信号をそれぞれ入力し
ている。なお、17は燃焼空気供給用のパイプラ
インで、フアン18によつて燃焼空気が強制的に
燃焼炉1内に送られる。パイプライン17の途中
には、焼却炉1に供給する燃焼空気量を制御する
ための流量調節弁5と、焼却炉1に供給される燃
焼空気量Qfdfを検出するための流量計19がそ
れぞれ設置されており、流量計19からの信号
が、総燃焼空気量信号に対応した信号として、演
算器2に印加されている。
演算器2は、(1)式に示すような演算を行うこと
によつて、炉出口13における排ガス熱流量q
(Kcal/h)を演算する。
q=CPg・Tg・Qg ……(1) ここで、CPgは排ガスの比熱であつて、この値
は、排ガス中の水分濃度を仮定するとともに、排
ガス中のガス組成を推定し、これにO2分折計1
6からの排ガスのO2濃度Dg(%)を適用するこ
とによつて概算される。実際のボイラでは、(1)式
によつて得られた排ガス熱流量qの全てが蒸気の
持つ熱エネルギに転換されることはないが、ここ
ではこの排ガス熱流量qがそのままボイラ収熱量
と考えることとする。
なお、排ガス温度が高すぎる場合又は、排ガス
クーラにおける水墳霧などを必要とする場合は、
本来の排ガス流量Qgの検出が不可能となる。こ
の場合には、流量計19からの総燃焼空気流量
Qfdfに対応した信号を利用し、(2)式に示す演算
を行うことによつて、炉出口13における排ガス
熱流量qを演算する。
q=Cpg・Tg・η・Qfdf +(i2−i1)Qw ……(2) ただし、 η:燃焼空気から排ガス量への体積増加係数 i2、i1:温度Tg及び常温における水蒸気及び水の
エンタルピ Qw:噴霧水量 3は演算器2からの排ガス熱流量信号qを入力
とする模擬ボイラ装置で、排ガス熱流量として作
動するボイラを模擬する要素を含んで構成されて
いる。
第2図及び第3図は、この模擬ボイラ装置の一
例を示す構成ブロツク図である。第2図に示す模
擬ボイラは、ボイラ収熱量(排ガス熱流量)qと
ボイラ負荷Gsoとの差を入力する積分要素31を
用いたものであつて、この積分要素31の出力端
から、(3)式で表わされるような模擬的なボイラ蒸
気圧力信号PBを得るようにしたものである。
B=1/T∫(q−GSO)dt ……(3) ここで、TBはいわゆるボイラ時定数で、焼却
炉廃熱ボイラでは10分前後の値であり、このTB
の値は制御が容易となる特性を設定可能とするた
め可変にできるようにしてある。
第3図に示す模擬ボイラは、ボイラに蓄えられ
る熱量を一定、すなわち、ボイラ蒸気圧力を一定
とし、蒸発量を燃焼調節する運転のボイラを模擬
したもので、ボイラ収熱量(排ガス熱流量)qを
入力する平滑化要素32を用い、この出力端か
ら、模擬的なボイラ蒸発量信号GSを得るように
したものである。ここでは、ボイラ収熱量がその
まま蒸発量に対応するものとして考えたものであ
つて、平滑化要素32を用いているのは、排ガス
量、空気量などの計測値が雑音を多く含んでいる
ことを考慮し、これを平滑化するためである。
再び第1図において、4は模擬ボイラ装置3か
らのボイラ慈気圧信号PBまたはボイラ蒸発量信
号GSを入力する燃焼制御回路で、PBまたはGS
を一定値に制御するための操作信号SB,SAを流
量調節弁5および各火格子駆動装置61〜63に
出力する。
第4図は、この燃焼制御回路4の一例を示す構
成ブロツク図である。ここでは、比例ゲインを与
える回路41、比例・積分要素42、微分要素4
3および比例・積分要素42の出力信号を入力と
する空燃比設定回路44とで構成したものであ
る。比例ゲインを与える回路41の入力端には、
模擬ボイラ装置3からの出力信号と設定値SPと
の偏差が印加され、比例積分要素42の出力端か
ら火格子駆動装置61〜63(第1図)に火格子
スピード操作信号SAを出力し、また、微分要素
43と空燃比設定回路44の各出力信号を加算し
た信号SBが、流量調節弁5に燃焼空気量操作信
号として出力される。
火格子駆動装置61〜63は、燃焼制御回路4
からの操作信号SAに対応して火格子スピードを
操作し、また、流量調節弁5は、操作信号SB
対応して焼却炉1に供給する燃焼空気量を制御す
る。これにより、模擬ボイラ装置3から出力され
る模擬ボイラ蒸気圧PBまたは模擬ボイラ蒸発量
GSは、設定値SPに対応する一定値になるように
自動制御され、焼却炉1におけるごみの安定燃焼
を行うことができる。
このように構成した装置によれば、熱量制御の
形でごみの安定燃焼を考えることができるもの
で、これを燃焼ガス温度を直接制御し、ごみの安
定燃焼を図る場合と比較すると、次のような種々
の有利性がある。
(イ) 火格子下燃焼空気量は、ごみの燃焼速度に鋭
敏に影響するものであるが、こらから燃焼ガス
温度への伝達特性は一般に逆応答を含んだ比較
的複雑な様相を呈するため、これを温度制御の
操作量として用いることはむずかしい。すなわ
ち、温度のみを観察していたのでは、燃焼通気
量操作の有効性を十分利用できない。従つて、
温度制御においては、火格子スピード操作によ
るごみ送り量調節に頼る度合が大きくなるが、
これにはごみ輸送上の長いおくれが伴うために
制御動作が緩慢かつ系自体が外乱に弱くなる。
これに対して、本発明にかゝわる装置のよう
に、模擬ボイラ装置の蒸発量または蒸気圧制御
の形をとれば、火格子スピードと燃焼空気量の
両方が有効な操作量となり制御特性の改善を行
うことができる。
(ロ) 模擬ボイラ装置において、このボイラ負荷の
設定値を調節することで、ごみ焼却量の目標設
定変更が容易にできる。
(ハ) 燃焼制御回路4を第4図に示す構成とした場
合、空燃比設定器を調節することで、Nox抑制
制御を付加することができる。
なお、上記の実施例装置では、燃焼制御回路
4を第4図に示すような比例、積分、微分要素
を含んで構成されるものについて示したが、他
のブロツク構成で示されるものを用いてもよ
い。
以上説明したように、本発明にかゝわる装置に
よれば、廃熱ボイラをもたない焼却炉であつて
も、ごみの安定燃焼を効果的に図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかゝわる装置の一例を示す構
成ブロツク図、第2図および第3図は、この装置
に用いられる模擬ボイラ装置の一例を示す構成ブ
ロツク図、第4図はこの装置に用いられている燃
焼制御回路の一例を示す構成ブロツク図である。 1……焼却炉、2……排ガス熱流量演算器、3
……模擬ボイラ装置、4……燃焼制御回路、5…
…流量調節弁、61〜63……火格子駆動装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 廃熱ボイラを設置していないごみ焼却炉の燃
    焼制御装置であつて、前記焼却炉出口の排ガス熱
    流量を演算する手段と、この排ガス熱流量演算手
    段からの信号をボイラ収熱量として作動する模擬
    ボイラ装置と、この模擬ボイラ装置からの模擬ボ
    イラ蒸気圧又は模擬ボイラ蒸発量に関連した信号
    を入力し前記焼却炉の火格子スピードと燃焼空気
    量とを制御する燃焼制御手段とを備えた都市ごみ
    焼却炉の燃焼制御装置。 2 模擬ボイラ装置の負荷の設定値を調節するこ
    とによつてごみの焼却量の目標設定変更を行うよ
    うにした特許請求の範囲第1項記載の都市ごみ焼
    却炉の燃焼制御装置。
JP7001580A 1980-05-28 1980-05-28 Apparatus for controlling city garbage incinerator Granted JPS56168024A (en)

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JPS56168024A JPS56168024A (en) 1981-12-24
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JPH03263509A (ja) * 1990-03-12 1991-11-25 Nkk Corp ガスクーラを有する都市ごみ焼却炉の燃焼制御方法

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JPS56168024A (en) 1981-12-24

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