KR102236283B1 - 쓰레기 소각 설비 및 쓰레기 소각 설비의 제어 방법 - Google Patents

쓰레기 소각 설비 및 쓰레기 소각 설비의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 한 형태에 따른 쓰레기 소각 설비는, 건조부에서 건조한 쓰레기를 연소부에서 연소시키는 소각로와, 쓰레기의 연소에 의해 발생한 열을 이용하여 증기를 생성하는 보일러와, 소각로의 건조부에 쓰레기를 공급하는 공급 장치와, 건조부에서 발생한 가스를 포함하는 노 내부 가스의 성상을 검출하는 가스 검출 장치와, 가스 검출 장치로부터 취득한 노 내부 가스의 성상에 기초하여, 건조부에서의, 쓰레기가 연소했을 때에 원하는 열량이 발생하는 최적 퇴적량을 산출하고, 건조부에서의 쓰레기의 퇴적량이 최적 퇴적량이 되도록 공급 장치를 제어하는 제어 장치를 구비한다.

Description

쓰레기 소각 설비 및 쓰레기 소각 설비의 제어 방법
본 발명은 쓰레기 소각 설비 및 쓰레기 소각 설비의 제어 방법에 관한 것이다.
보일러를 구비한 쓰레기 소각 설비에서는, 쓰레기의 연소에서 발생한 열을 이용하여 증기가 생성된다. 다만, 쓰레기는 그 내용에 따라 발열량(단위 중량당 쓰레기가 완전 연소했을 때 발생하는 열량)이 다르기 때문에, 같은 중량의 쓰레기를 연소시켜도 보일러로의 입열량이 반드시 동일하게 되는 것은 아니다. 그래서 특허문헌 1 및 2에서는, 쓰레기의 연소에 의해 발생한 배기가스의 성분이나 노(爐) 내 온도를 측정하고, 그 측정 결과에 기초하여 보일러의 입열량이 일정해지도록 공기의 공급량 등을 제어하는 방법이 개시되어 있다.
일본특허출원공개 소55-56514호 일본특허출원공개 평9-273732호
그렇지만, 특허문헌 1 및 2에 기재된 방법은, 먼저 연소한 쓰레기 연소 시의 측정 결과에 기초하여, 나중에 연소할 쓰레기의 연소를 제어하는 것(즉, 피드백 제어)이기 때문에, 쓰레기의 내용이 시시각각 변화하는 상황하에서는, 보일러로의 안정적인 입열은 어렵다.
본 발명은, 이상과 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 보일러에 안정적인 입열이 가능한 쓰레기 소각 설비를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 한 형태에 따른 쓰레기 소각 설비는, 건조부에서 건조한 쓰레기를 연소부에서 연소시키는 소각로와, 쓰레기의 연소에 의해 발생한 열을 이용하여 증기를 생성하는 보일러와, 상기 소각로의 상기 건조부에 쓰레기를 공급하는 공급 장치와, 상기 건조부에서 발생한 가스를 포함하는 노 내부 가스의 성상을 검출하는 가스 검출 장치와, 상기 가스 검출 장치로부터 취득한 노 내부 가스의 성상에 기초하여, 상기 건조부에서의, 쓰레기가 연소했을 때에 원하는 열량이 발생할, 최적 퇴적량을 산출하고, 상기 건조부에서의 쓰레기의 퇴적량이 상기 최적 퇴적량이 되도록 상기 공급 장치를 제어하는 제어 장치를 구비하고 있다.
이 구성에서는, 연소 전의 쓰레기에서 발생하는 가스의 성상에 기초하여 퇴적량을 조정하고, 그 쓰레기가 연소하였을 때 원하는 열량이 발생하도록 제어를 수행하고 있다(즉, 피드 포워드(feedforward) 제어를 수행하고 있다). 그 때문에, 소각로에 공급되는 쓰레기의 내용이 시시각각 변화하여도, 보일러로의 안정된 입열이 가능해진다.
상기 쓰레기 소각 설비에서, 상기 소각로에 공기를 공급하는 공기 공급 장치를 더 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 가스 검출 장치로부터 취득한 노 내부 가스의 성상에 기초하여, 상기 건조부에서의, 쓰레기가 연소했을 때에 원하는 열량이 발생할, 최적 공기 공급량을 산출하고, 상기 소각로로의 공기 공급량이 상기 최적 공기 공급량이 되도록 상기 공기 공급 장치를 제어하도록 하여도 좋다.
이 구성에 의하면, 건조부에서의 쓰레기의 퇴적량뿐만 아니라, 소각로로의 공기 공급량도 조정되기 때문에, 보일러로의 입열을 한층 더 안정시킬 수가 있다.
상기 쓰레기 소각 설비에서, 상기 제어 장치는 상기 공급 장치의 구동에 동기 하여 상기 최적 퇴적량을 산출하도록 하여도 좋다.
이 구성에 의하면, 쓰레기가 건조부에 공급될 때마다 최적 퇴적량이 산출된다. 그 때문에, 쓰레기가 건조부에 공급됨에 따라 상황이 변화하였다고 하더라도, 그 변화에 대응하여 최적 퇴적량이 산출되기 때문에, 최적 퇴적량의 산출을 정밀하게 수행할 수가 있다.
상기 쓰레기 소각 설비에서, 상기 건조부에서의 쓰레기의 퇴적 높이를 검출하는 레벨계를 더 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 레벨계로부터 취득한 쓰레기의 퇴적 높이에 기초하여, 상기 건조부에서의 쓰레기의 퇴적량이 상기 최적 퇴적량이 되도록 상기 공급 장치를 제어하도록 하여도 좋다.
이 구성에 의하면, 쓰레기의 퇴적 높이로부터 건조부에서의 쓰레기의 퇴적량을 추정할 수 있기 때문에, 건조부에 적절한 양의 쓰레기를 공급할 수가 있다.
상기 쓰레기 소각 설비에서, 상기 소각로는, 적어도 건조부를 포함하는 영역에서 하류 부분에 스로틀부를 가지는 공기-가스 보유 공간이 형성되어 있고, 상기 연소부에서 발생한 연소 가스는 상기 스로틀부를 통과하여 상기 보일러를 향해 흐르도록 구성되어 있어도 좋다.
이 구성에 의하면, 공기-가스 보유 공간은 화염이 거의 존재하지 않는 공간이 된다. 그 때문에, 공기-가스 보유 공간이 노 내부 가스를 보유할 수 있는 결과, 노 내부 가스의 성상의 검출이 용이해진다.
또한, 본 발명의 다른 형태에 따른 쓰레기 소각 설비는, 건조부에서 건조한 쓰레기를 연소부에서 연소시키는 소각로와, 쓰레기의 연소에 의해 발생한 열을 이용하여 증기를 생성하는 보일러와, 상기 건조부에서 발생한 가스를 포함하는 노 내부 가스의 성상을 검출하는 가스 검출 장치와, 상기 가스 검출 장치로부터 취득한 노 내부 가스의 성상에 기초하여, 상기 건조부에서의 쓰레기의 발열량을 산출하는 제어 장치를 구비한다.
이 구성에 의하면, 건조부에서의 쓰레기의 발열량을 산출할 수 있다. 그 때문에, 이 발열량에 기초하여, 보일러로 적절한 입열을 수행할 수 있게 소각로에 적절한 양의 쓰레기를 공급하거나 적절한 양의 공기를 공급할 수가 있다.
상기 쓰레기 소각 설비에서, 상기 소각로의 상기 건조부에 쓰레기를 공급하는 공급 장치와, 상기 소각로 내의 쓰레기를 반송하는 스토커를 더 구비하고, 상기 제어 장치는, 산출한 상기 건조부에서의 쓰레기의 발열량에 기초하여, 상기 공급 장치 및 상기 스토커 중 적어도 어느 한쪽을 제어하도록 하여도 좋다.
본 발명의 한 형태에 따른 제어 방법은, 건조부에서 건조한 쓰레기를 연소부에서 연소시키는 소각로와, 쓰레기의 연소에 의해 발생한 열을 이용하여 증기를 생성하는 보일러와, 상기 소각로의 상기 건조부에 쓰레기를 공급하는 공급 장치와, 상기 건조부에서 발생한 가스를 포함하는 노 내부 가스의 성상을 검출하는 가스 검출 장치를 구비한 쓰레기 소각 설비의 제어 방법으로서, 상기 가스 검출 장치로부터 취득한 노 내부 가스의 성상에 기초하여, 상기 건조부에서의, 쓰레기가 연소했을 때 원하는 열량이 발생할, 최적 퇴적량을 산출하고, 상기 건조부에서의 쓰레기의 퇴적량이 상기 최적 퇴적량이 되도록 상기 공급 장치를 제어한다.
또한, 본 발명의 다른 형태에 따른 제어 방법은, 건조부에서 건조한 쓰레기를 연소부에서 연소시키는 소각로와, 쓰레기의 연소에 의해 발생한 열을 이용하여 증기를 생성하는 보일러와, 상기 건조부에서 발생한 가스를 포함하는 노 내부 가스의 성상을 검출하는 가스 검출 장치를 구비한 쓰레기 소각 설비의 제어 방법으로서, 상기 가스 검출 장치로부터 취득한 노 내부 가스의 성상에 기초하여, 상기 건조부에서의 쓰레기의 발열량을 산출하는 것을 포함한다.
상기 제어 방법에서, 상기 쓰레기 소각 설비는, 상기 소각로의 상기 건조부에 쓰레기를 공급하는 공급 장치와, 상기 소각로 내의 쓰레기를 반송하는 스토커를 더 구비하고, 산출한 상기 건조부에서의 쓰레기의 발열량에 기초하여, 상기 공급 장치 및 상기 스토커 중 적어도 어느 한쪽을 제어하도록 하여도 좋다.
전술한 바와 같이, 상기 쓰레기 소각 설비에 의하면, 보일러로 안정적인 입열이 가능하다. 즉, 발전량을 일정하게 유지할 때에는 입열량을 일정하게 유지할 수 있고, 발전량을 변화시킬 때에는 입열량을 매끄럽게 변화시켜 헌팅(hunting) 발생을 억제할 수가 있다.
도 1은 쓰레기 소각 설비의 개략 구성도이다.
도 2는 쓰레기 소각 설비의 제어계의 블록도이다.
도 3은 제어 장치에 의한 제어의 흐름도이다.
＜쓰레기 소각 장치의 전체 구조＞
먼저, 실시형태에 따른 쓰레기 소각 설비(100)의 전체 구조에 관하여 설명한다. 도 1은 쓰레기 소각 설비(100)의 개략 구성도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 쓰레기 소각 설비(100)는, 소각로(10)와, 보일러(30)와, 공급 장치(feeder)(40)와, 공기 공급 장치(50)와, 제어 장치(60)를 구비하고 있다.
소각로(10)에서는, 쓰레기를 반송하면서 소각을 수행한다. 소각로(10)는, 상류 측으로부터 차례로, 건조부(11)와, 연소부(12)와, 후연소부(13)와, 재연소부(14)를 가지고 있다. 본 실시형태의 소각로(10)는, 쓰레기의 연소에 의해 발생한 연소 가스와 쓰레기가 나란히 흐르는 병행류(竝行流) 소각로이다. 단, 소각로(10)는, 연소 가스와 쓰레기가 다른 방향으로 흐르는 방식의 소각로(예를 들면, 중간류(中間流) 소각로)여도 좋다.
건조부(11)는, 소각로(10)에 공급된 쓰레기를 건조하는 부분이다. 건조부(11)의 쓰레기는, 건조부(11)의 바닥면에 설치된 건조 스토커(drying stoker)(15)의 아래에서 공급되는 1차 공기 및 인접하는 연소부(12)에서의 연소 복사열에 의해 건조한다. 그때, 열분해에 의해서 건조부(11)의 쓰레기로부터 가스가 발생한다. 또한, 건조부(11)의 쓰레기는, 건조부(11)의 바닥면에 설치된 건조 스토커(15)에 의해서 연소부(12)를 향해 반송된다.
건조부(11)로부터 연소부(12)에 걸친 영역에는, 그들 영역의 상부에 공기-가스 보유 공간(16)이 형성되어 있다. 공기-가스 보유 공간(16)은, 그 하류 부분에 다른 부분보다 유로면적이 작은 스로틀(throttle) 부(17)을 가지고 있다. 이 공기-가스 보유 공간(16)에서는, 소각로(10)에 공급된 공기, 건조부(11)의 쓰레기에서 발생한 가스, 그리고 연소부(12)의 상류 측 부분의 쓰레기에서 발생한 가스를 포함하는 노 내부 가스를 보유한다.
또한, 건조부(11)에는, 공기-가스 보유 공간(16)이 보유하는 노 내부 가스의 성상(性狀)을 검출하는 가스 검출 장치(18)가 설치되어 있다. 본 실시형태에서는, 가스 검출 장치(18)를 이용하여 노 내부 가스 중의 H2O, CO2, CO의 농도를 검출한다. 가스 검출 장치(18)의 위치 및 수는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 가스 검출 장치(18)는, 소각로(10)의 양측면(지면 앞쪽 및 지면 안쪽의 면)에 설치되어 있어도 좋다. 이 경우, 양 가스 검출 장치(18)는, 서로 다른 높이 위치에 설치되어 있어도 좋다. 또한, 건조부(11)에는, 건조부(11)에서의 쓰레기의 퇴적 높이를 검출하는 초음파식 레벨계(19)가 설치되어 있다.
연소부(12)는, 건조부(11)에서 건조한 쓰레기를 연소시키는 부분이다. 연소부(12)에서는, 쓰레기가 연소하여 화염이 발생한다. 연소부(12)에서의 쓰레기 및 연소에 의해 발생한 재는, 연소부(12)의 바닥면에 설치된 연소 스토커(20)에 의해서 후연소부(13)를 향해 반송된다. 또한, 연소부(12)에서 발생한 연소 가스 및 화염은, 스로틀부(17)를 통과하여 후연소부(13)를 향해서 흐른다. 또한, 연소 스토커(20)는, 건조 스토커(15)와 동일한 높이 위치에 설치되어 있지만, 건조 스토커(15)보다 낮은 위치에 설치되어 있어도 좋다.
후연소부(13)는, 연소부(12)에서 미처 연소하지 못한 쓰레기(미연물(未燃物))를 연소시키는 부분이다. 전술한 바와 같이, 본 실시형태에서는 연소부(12)에서 발생한 연소 가스가 후연소부(13)를 향해서 흐른다. 후연소부(13)에서는, 연소 가스의 복사열과 1차 공기에 의해서, 연소부(12)에서 미처 연소하지 못한 미연물의 연소가 촉진된다. 그 결과, 미연물의 대부분이 재가되고, 미연물은 감소한다. 또한, 후연소부(13)에서 발생한 재는, 후연소부(13)의 바닥면에 설치된 후연소 스토커(21)에 의해서 슈트(chute)(22)를 향해 반송된다. 슈트(22)에 반송된 재는, 쓰레기 소각 설비(100) 외부로 배출된다. 또한, 본 실시형태의 후연소 스토커(21)는, 연소 스토커(20)보다 낮은 위치에 설치되어 있지만, 연소 스토커(20)와 동일한 높이 위치에 설치되어 있어도 좋다.
재연소부(14)는, 미연 가스를 연소시키는 부분이다. 재연소부(14)는, 후연소부(13)로부터 위쪽을 향해서 연장되고, 위쪽으로 나아 갈수록 수평 방향 위치가 건조부(11)에 가까워지도록 경사져 있다. 건조부(11), 연소부(12) 및 후연소부(13)에서 발생한 연소 가스 및 미연 가스(이하, 이것들을 합쳐서 '주류 가스'라고 칭함)는, 건조부(11), 연소부(12) 및 후연소부(13)를 따라서 대각선 아래 방향으로 흐르고, 스로틀부(17)를 통과한 후, V-자 모양으로 방향 전환하여 재연소부(14)로 유입된다. 조리개 부(17) 부근에서는, 주류 가스에 2차 공기가 공급된다. 이에 따라, 주류 가스는 공기와 혼합 및 교반되어, 주류 가스에 포함된 미연 가스가 재연소부(14)에서 연소한다.
보일러(30)는, 쓰레기의 연소에 의해서 발생한 열을 이용하여 증기를 생성하는 부분이다. 보일러(30)는, 유로 벽에 설치된 다수의 수관(water tubes)(31) 및 과열기 관(superheater tubes)(32)에서 열교환 하는 것에 의해 증기(과열 증기)를 생성하고, 생성된 증기는 도면 바깥의 증기 터빈 발전기에 공급되어 발전이 이루어진다. 안정적인 발전을 수행하려면, 보일러(30)로의 입열(入熱)을 안정시킬 필요가 있다. 즉, 발전량을 일정하게 유지하려면 입열량을 일정하게 유지할 필요가 있고, 발전량을 신속하게 변화시키려면 헌팅이 생기지 않도록 입열량을 매끄럽게 변화시킬 필요가 있다.
공급 장치(40)는, 쓰레기 투입 호퍼(hopper)(41)에 투입된 쓰레기를 소각로(10)의 건조부(11)에 공급하는 장치이다. 공급 장치(40)는, 쓰레기 투입 호퍼(41)의 바닥 부분에 위치하여 수평 방향으로 이동하는 공급 장치 본체(42)를 가지고 있다. 이 공급 장치 본체(42)의 이동 속도, 단위 시간당 이동 횟수, 이동량(stroke) 및 스트로크 엔드(stroke end)의 위치(이동 범위)를 제어함으로써, 건조부(11)에 공급할 쓰레기의 공급량을 조정할 수 있다.
공기 공급 장치(50)는, 소각로(10)에 공기를 공급하는 장치이다. 본 실시형태의 공기 공급 장치(50)는, 1차 공기 공급부(51)와, 2차 공기 공급부(52)와, 배기가스 공급부(53)를 가지고 있다.
1차 공기 공급부(51)는, 건조 스토커(15)에 형성된 간극을 통해서 건조부(11)에 1차 공기를 공급하고, 연소 스토커(20)에 형성된 간극을 통해서 연소부(12)의 상류 측 부분 및 하류 측 부분 각각에 1차 공기를 공급하며, 후연소 스토커(21)에 형성된 간극을 통해서 후연소부(13)에 1차 공기를 공급한다. 또한, 1차 공기 공급부(51)는, 각 부분으로의 1차 공기 공급량을 조정할 수 있다. 또한, 1차 공기 공급부(51)에 히터 및 공냉벽을 설치하여, 각 부분에 공급할 1차 공기의 온도를 조정할 수 있도록 하여도 좋다.
2차 공기 공급부(52)는, 소각로(10)의 공기-가스 보유 공간(16)에 그 상부(천장부)에서 2차 공기를 공급함과 동시에, 스로틀부(17)에서 주류 가스가 방향 전환하는 부분에 2차 공기를 공급한다. 또한, 2차 공기 공급부(52)는, 각 부분으로의 2차 공기 공급량을 조정할 수 있다.
배기가스 공급부(53)는, 쓰레기 소각 설비(100)에서 배출된 배기가스를 소각로(10)에 공급한다(재순환시킨다). 쓰레기 소각 설비(100)로부터 배출된 배기가스는 여과식 집진기에서 정화되고, 그 일부가 배기가스 공급부(53)에 의해 연소부(12)의 양 측면(지면 앞쪽 및 지면 안쪽의 면)으로부터 소각로(10)로 공급된다. 또한, 배기가스가 공급되는 위치는, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 배기가스는 소각로(10)의 상방(천장부)에서 공급되어도 좋고, 한쪽 측면으로부터만 공급되어도 좋다. 배기가스를 소각로(10)에 공급함으로써, 소각로(10) 내의 산소 농도가 낮아지고, 연소 온도의 국소적인 과도상승을 억제할 수 있다. 그 결과, NOx 발생을 억제할 수가 있다.
제어 장치(60)는, CPU, RAM, ROM 등에 의해 구성되어 있고, 여러 가지 연산을 수행함과 동시에, 쓰레기 소각 설비(100) 전체를 제어한다. 도 2는, 쓰레기 소각 설비(100)의 제어계의 블록도이다. 제어 장치(60)는, 가스 검출 장치(18) 및 레벨계(19)와 전기적으로 접속되어 있다. 제어 장치(60)는, 이들 기기로부터 송신되는 측정 신호에 기초하여, 노 내부 가스의 성상 및 건조부(11)에서의 쓰레기의 퇴적 높이를 취득한다. 또한, 제어 장치(60)는, 공급 장치(40) 및 공기 공급 장치(50)와 전기적으로 접속되어 있다. 제어 장치(60)는, 공급 장치(40) 및 공기 공급 장치(50)에 제어 신호를 송신하고, 각 장치를 제어한다.
＜제어 내용＞
다음으로, 제어 장치(60)에 의한 제어 내용에 관하여 설명한다. 도 3은, 제어 장치(60)에 의한 제어 흐름도이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 제어가 개시되면, 제어 장치(60)는, 가스 검출 장치(18)로부터 건조부(11)에서 발생한 가스를 포함하는 노 내부 가스(공기-가스 보유 공간(16)이 보유하는 가스)의 성상(H2O, CO2, CO의 농도)을 취득한다(단계 S1).
이어서, 제어 장치(60)는, 취득한 노 내부 가스의 성상에 기초하여, 건조부(11)에서의 쓰레기의 발열량을 산출한다(단계 S2). 여기서, 가스의 성상과 쓰레기의 발열량의 관계에 대해 설명한다. 쓰레기의 발열량은, 그 쓰레기에 포함된 C(탄소), H(수소) 및 O(산소)의 양에 의해서 거의 정해진다. 또한, 쓰레기가 연소하면, 쓰레기에 포함된 C, H, O는 서로 결합하여 CO, CO2, H2O가 된다. 그리고 소각로(10)의 건조부(11)에서, 쓰레기가 건조됨에 따라서도 열분해에 의해서 CO, CO2, H2O가 발생한다. 그 때문에, 노 내부 가스에 포함된 CO, CO2, H2O 중 적어도 2종류의 성분을 측정하고, 이것을 축적한 데이터를 이용하면, 쓰레기의 발열량을 산출할 수가 있다.
또한, CO/CO2를 지표로 하여, 쓰레기의 발열량을 산출하여도 좋다. 쓰레기에 포함된 C의 양이 많으면, 건조부(11)에서는 CO2에 대한 CO의 비율이 증가하는 경향이 있다. 이것은, 건조부(11)에서는 C가 O와 충분히 결합하는 단계가 아니기 때문이다. 또한, 쓰레기에 포함된 C의 양이 많으면 발열량은 증가한다. 그 때문에, CO/CO2를 지표로 하여, 쓰레기의 발열량을 산출할 수가 있다.
본 실시형태에서는, 제어 장치(60)에는, 노 내부 가스의 H2O, CO2, CO의 농도와 건조부(11)에서의 쓰레기의 발열량과의 관계를 나타낸 맵 데이터(map data)가 저장되어 있다. 그 때문에, 제어 장치(60)는, 단계 S1에서 취득한 노 내부 가스의 성상 및 상기 맵 데이터에 기초하여, 건조부(11)에서의 쓰레기의 발열량을 산출할 수가 있다.
또한, 노 내부 가스에는, 공기 공급 장치(50)로부터 공급된 공기도 포함된다. 제어 장치(60)는, 공기 공급 장치(50)로부터 공급된 공기 중의 H2O, CO2, CO의 양은 파악할 수 있기 때문에, 이것을 고려하여 건조부(11)에서의 쓰레기의 발열량을 산출하면, 더욱 정확한 값을 얻을 수가 있다.
이어서, 제어 장치(60)는, 목표 입열량을 설정한다(단계 S3). 제어 장치(60)는 입력된 값(소각로(10)로의 쓰레기 투입량 또는 발생시키고 싶은 보일러 발열량 목표값)으로부터 목표 입열량을 설정하여도 좋고, 소정의 연산에 의해서 산출한 값을 목표 입열량으로 설정하여도 좋다. 예를 들면, 보일러(30)로의 입열량을 일정하게 유지할 경우에는 목표 입열량은 일정하게 유지하고, 보일러(30)로의 입열량을 변경할 경우에는 차례차례 목표 입열량을 변화시켜 간다.
이어서, 제어 장치(60)는, 건조부(11)에서의, 쓰레기가 연소했을 때에 발생하는 열량이 목표 입열량이 될, 최적 퇴적량 및 최적 공기 공급량을 산출한다(단계 S4). 쓰레기가 완전연소하였을 때 발생하는 열량은, 그 쓰레기의 발열량과 중량의 곱으로 나타낼 수 있다. 그 때문에, 건조부(11)에서의, 쓰레기가 연소했을 때 발생하는 열량이 목표 입열량이 될, 최적 퇴적량은, 단계 S2에서 산출한 쓰레기의 발열량과 단계 S3에서 설정한 목표 입열량에 기초하여 산출할 수가 있다.
다만, 쓰레기의 연소 상태는, 소각로(10)로의 공기 공급량에 따라 좌우되기 때문에, 최적 공기 공급량도 산출한다. 또한, 최적 공기 공급량은, 1차 공기, 2차 공기, 배기가스 각각에 대해서 산출하여도 좋고, 공기 공급 위치마다 산출하여도 좋다. 예를 들면, 노 내부 가스의 H2O의 농도가 높을 경우에는, 젖은 쓰레기를 신속하게 건조하기 위하여 1차 공기의 최적 공기량이 많아지게 산출되도록 하여도 좋다.
이어서, 제어 장치(60)는, 레벨계(19)로부터 건조부(11)에서의 쓰레기의 퇴적 높이를 취득한다(단계 S5).
이어서, 제어 장치(60)는, 단계 S5에서 취득한 쓰레기의 퇴적 높이에 기초하여, 건조부(11)에서의 쓰레기의 퇴적량을 산출한다(단계 S6). 쓰레기의 비중은 일정하지 않지만, 쓰레기의 발열량과 쓰레기의 비중에 상관관계가 있기 때문에, 단계 S2에서 산출한 쓰레기의 발열량에 기초하여 쓰레기의 비중은 산출할 수 있다. 이 쓰레기의 비중에 기초하면, 건조부(11)에서의 쓰레기의 퇴적량(중량)을 산출할 수가 있다.
이어서, 제어 장치(60)는, 공급 장치(40) 및 공기 공급 장치(50)를 제어한다(단계 S7). 구체적으로는, 제어 장치(60)는, 단계 S4에서 산출한 최적 퇴적량과 단계 S6에서 산출한 건조부(11)에서의 쓰레기의 퇴적 중량과의 차이를 산출하고, 그 차이가 영(zero)이 되도록 또는 적어지도록, 공급 장치(40)를 제어하여 건조부(11)에 쓰레기를 추가 공급한다. 또한, 제어 장치(60)는, 소각로(10)로의 공기 공급량이 단계 S4에서 산출한 최적 공기 공급량이 되도록 공기 공급 장치(50)를 제어한다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 연소 전의 쓰레기인 건조부(11)의 쓰레기로부터 발생하는 가스의 성상에 기초하여, 그 쓰레기가 연소했을 때의 입열량이 적절한 값이 되도록, 건조부(11)에서의 쓰레기의 퇴적량 및 소각로(10)로의 공기 공급량을 조정하고 있다. 즉, 본 실시형태에서는, 피드 포워드(feedforward) 제어를 수행하고 있다. 그 때문에, 소각로(10)에 공급되는 쓰레기의 내용이 시시각각 변화하여도, 보일러(30)로의 안정적인 입열이 가능하다.
또한, 상기의 단계 S7를 거친 후에는 단계 S1로 되돌아와서, 단계 S1으로부터 단계 S7을 반복한다. 즉, 본 실시형태에서는 공급 장치(40)의 구동과 최적 퇴적량의 산출이 동기(同期) 하여 수행된다. 이에 따라, 쓰레기가 건조부(11)에 공급될 때마다 최적 퇴적량이 산출되기 때문에, 쓰레기가 건조부(11)에 공급됨에 따라 상황이 변화하여도, 그 변화에 대응하여 최적 퇴적량이 재차 산출되어, 최적 퇴적량의 산출을 정밀하게 수행할 수가 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 노 내부 가스의 성상 및 맵 데이터에 기초하여 건조부(11)에서의 쓰레기의 발열량을 산출하고 있다. 이 발열량은 정해진 단위를 이용해 나타낼 수 있는 절대값이다. 다만, 발열량의 상대적인 증감을 이용하여 최적 퇴적량 및 최적 공기 공급량을 산출하여도 좋다. 예를 들면, 연소에 의해서 목표 입열량이 얻어진 쓰레기(이하, '목표 쓰레기'라고 칭함)의 발열량 및 건조부(11)에 위치하였을 때의 퇴적량(각각, '목표 발열량' 및 '목표 퇴적량'이라고 칭함)을 기억해 두고, 노 내부 가스의 성상에 기초하여 목표 발열량에 대한 상대적인 발열량을 산출하고, 산출한 상대적인 발열량과 목표 퇴적량에 기초하여 최적 퇴적량 및 최적 공기 공급량을 산출하도록 하여도 좋다.
또한, 발열량을 구하지 않고, 최적 퇴적량 및 최적 공기 공급량을 산출하여도 좋다. 예를 들면, 기준 쓰레기가 건조부(11)에 위치하고 있었을 때의 노 내부 가스의 성상(이하, '기준 성상'이라고 칭함) 및 전술한 목표 퇴적량을 기억해 두고, 취득한 노 내부 가스의 성상과 기억한 기준 성상을 대비하고, 대비한 결과와 목표 퇴적량에 기초하여 최적 퇴적량 및 최적 공기 공급량을 산출하여도 좋다.
또한, 단계 S2에서 산출한 발열량을 일정시간 간격 또는 공급 장치(40)가 작동하는 타이밍으로 기억하고, 하나 전의 타이밍에서 산출한 발열량에 대한 새로운 단계 S2에서 산출한 발열량의 상대값을 이용하여 최적 퇴적량 및 최적 공기 공급량을 산출하여도 좋다.
또한, 본 실시형태의 소각로(10)는 전술한 바와 같이 병행류 소각로로서, 건조부(11)를 포함하는 영역에서 스로틀부(17)를 가지는 공기-가스 보유 공간(16)이 형성되어 있고, 연소부(12)에서 발생한 연소 가스는 스로틀부(17)를 통과하여 보일러(30)를 향해 흐르도록 구성되어 있다. 그 때문에, 공기-가스 보유 공간(16)은 화염이 거의 존재하지 않는 공간이 되고, 그 공간에 노 내부 가스를 보유할 수 있다. 그 결과, 노 내부 가스의 성상의 검출을 쉽게 수행할 수가 있다.
또한, 이상에서는, 소각로(10)가 병행류 소각로일 경우에 대하여 설명하였지만, 소각로(10)가 중간류 소각로여도 좋다. 중간류 소각로는 일반적으로 공기-가스 보유 공간(16)이 형성되어 있지 않지만, 중간류 소각로이더라도 건조부(11)에서 발생한 가스를 포함하는 노 내부 가스의 성상을 검출할 수 있다면, 검출한 노 내부 가스의 성상에 기초하여 보일러(30)에 안정적인 입열을 수행하는 것이 가능하다.
또한, 이상에서는, 건조부(11)에서의 쓰레기의 발열량에 기초하여 공급 장치(40) 및 공기 공급 장치(50)를 제어할 경우에 대하여 설명하였지만, 건조부(11)에서의 쓰레기의 발열량에 기초하여 건조 스토커(15), 연소 스토커(20) 및 후연소 스토커(21)의 전부 또는 일부를 제어하여도 좋다. 쓰레기는 공기와 접촉함으로써 열량으로 변화한다. 보일러(30)로의 입열량을 증가시키고 싶을 경우에는, 쓰레기가 공기와 접촉할 기회를 늘려서 연소를 활발하게 한다. 구체적으로는, 각 스토커(15, 20, 21)의 단위 시간당 가동 횟수를 늘림으로써, 쓰레기와 공기가 접촉하는 횟수를 늘린다. 또는, 각 스토커(15, 20, 21)의 작동 속도를 크게 함으로써, 각 스토커(15, 20, 21)에 실려 있는 쓰레기를 무너뜨려, 쓰레기가 공기와 접촉하는 면적을 증가시킨다. 한편, 보일러(30)로의 입열량을 억제하고 싶을 경우에는, 각 스토커(15, 20, 21)의 단위 시간당 가동 횟수를 줄이거나 동작 속도를 작게 하면 좋다.
또한, 이상에서는, 노 내부 가스의 성상에만 기초하여, 건조부(11)에서의 쓰레기의 발열량을 산출하고, 최적 퇴적량 및 최적 공기 공급량을 산출할 경우에 대하여 설명하였지만, 노 내부 가스의 성상 이외의 요소에 기초하여, 각각의 양을 산출하여도 좋다. 예를 들면, 노 내부 가스의 성상에 기초하여 산출한 건조부(11)에서의 쓰레기의 발열량과, 보일러(30)에서 생성된 증기의 유량에 기초하여 산출한 쓰레기의 발열량에 기초하여, 최적 퇴적량 및 최적 공기 공급량을 산출하여도 좋다. 이 경우, 노 내부 가스의 성상에 기초하여 산출한 건조부(11)에서의 쓰레기의 발열량은, 주로 이용되어도 좋고, 보정적으로 이용되어도 좋다.
10 : 소각로 11 : 건조부
12 : 연소부 15 : 건조 스토커
16 : 공기-가스 보유 공간 17 : 스로틀부
18 : 가스 검출 장치 19 : 레벨계
20 : 연소 스토커 21 : 후연소 스토커
30 : 보일러 40 : 공급 장치
50 : 공기 공급 장치 60 : 제어 장치
100 : 쓰레기 소각 설비

Claims (14)

  1. 건조부에서 건조한 쓰레기를 연소부에서 연소시키는 소각로와,
    쓰레기의 연소에 의해 발생한 열을 이용하여 증기를 생성하는 보일러와,
    상기 소각로의 상기 건조부에 쓰레기를 공급하는 공급 장치와,
    상기 건조부에서 연소 전의 쓰레기로부터 발생한 가스를 포함하는 노 내부 가스의 성상을 검출하는 가스 검출 장치와,
    상기 노 내부 가스에서의 H2O, CO2, CO의 농도와 상기 건조부에서의 단위 중량당 쓰레기가 완전 연소했을 때 발생하는 열량인 발열량과의 관계를 나타내는 데이터와 상기 가스 검출 장치로부터 취득한 노 내부 가스에서의 H2O, CO2, CO의 농도에 기초하여, 상기 건조부에서의 쓰레기의 발열량을 해당 쓰레기의 연소 전에 산출하고, 산출한 발열량에 기초하여, 상기 건조부에서의 쓰레기가 연소했을 때에 원하는 열량이 발생하는 최적 퇴적량을 산출하고, 상기 건조부에서의 쓰레기의 퇴적량이 상기 최적 퇴적량이 되도록 상기 공급 장치를 제어하는 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각 설비.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소각로에 공기를 공급하는 공기 공급 장치를 더 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 가스 검출 장치로부터 취득한 노 내부 가스의 성상에 기초하여, 상기 건조부에서의 쓰레기가 연소했을 때에 원하는 열량이 발생하는 최적 공기 공급량을 산출하고, 상기 소각로로의 공기 공급량이 상기 최적 공기 공급량이 되도록 상기 공기 공급 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각 설비.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 공급 장치의 구동에 동기하여 상기 최적 퇴적량을 산출하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각 설비.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 공급 장치의 구동에 동기하여 상기 최적 퇴적량을 산출하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각 설비.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 건조부에서의 쓰레기의 퇴적 높이를 검출하는 레벨계를 더 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 레벨계로부터 취득한 쓰레기의 퇴적 높이에 기초하여, 상기 건조부에서의 쓰레기의 퇴적량이 상기 최적 퇴적량이 되도록 상기 공급 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각 설비.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 건조부에서의 쓰레기의 퇴적 높이를 검출하는 레벨계를 더 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 레벨계로부터 취득한 쓰레기의 퇴적 높이에 기초하여, 상기 건조부에서의 쓰레기의 퇴적량이 상기 최적 퇴적량이 되도록 상기 공급 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각 설비.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 건조부에서의 쓰레기의 퇴적 높이를 검출하는 레벨계를 더 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 레벨계로부터 취득한 쓰레기의 퇴적 높이에 기초하여, 상기 건조부에서의 쓰레기의 퇴적량이 상기 최적 퇴적량이 되도록 상기 공급 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각 설비.
  8. 제4항에 있어서.
    상기 건조부에서의 쓰레기의 퇴적 높이를 검출하는 레벨계를 더 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 레벨계로부터 취득한 쓰레기의 퇴적 높이에 기초하여, 상기 건조부에서의 쓰레기의 퇴적량이 상기 최적 퇴적량이 되도록 상기 공급 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각 설비.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소각로는, 적어도 건조부를 포함하는 영역에서 하류 부분에 스로틀부를 갖는 공기-가스 보유 공간이 형성되어 있고, 상기 연소부에서 발생한 연소 가스는 상기 스로틀부를 통과하여 상기 보일러를 향해 흐르도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각 설비.
  10. 건조부에서 건조한 쓰레기를 연소부에서 연소시키는 소각로와,
    쓰레기의 연소에 의해 발생한 열을 이용하여 증기를 생성하는 보일러와,
    상기 건조부에서 연소 전의 쓰레기로부터 발생한 가스를 포함하는 노 내부 가스의 성상을 검출하는 가스 검출 장치와,
    상기 노 내부 가스에서의 H2O, CO2, CO의 농도와 상기 건조부에서의 단위 중량당 쓰레기가 완전 연소했을 때 발생하는 열량인 발열량과의 관계를 나타내는 데이터와 상기 가스 검출 장치로부터 취득한 노 내부 가스에서의 H2O, CO2, CO의 농도에 기초하여, 상기 건조부에서의 쓰레기의 발열량을 해당 쓰레기의 연소 전에 산출하는 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각 설비.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 소각로의 상기 건조부에 쓰레기를 공급하는 공급 장치와,
    상기 소각로 내의 쓰레기를 반송하는 스토커를 더 구비하고,
    상기 제어 장치는, 산출한 상기 건조부에서의 쓰레기의 발열량에 기초하여, 상기 공급 장치 및 상기 스토커 중 하나 이상을 제어하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각 설비.
  12. 건조부에서 건조한 쓰레기를 연소부에서 연소시키는 소각로와, 쓰레기의 연소에 의해 발생한 열을 이용하여 증기를 생성하는 보일러와, 상기 소각로의 상기 건조부에 쓰레기를 공급하는 공급 장치와, 상기 건조부에서 연소 전의 쓰레기로부터 발생한 가스를 포함하는 노 내부 가스의 성상을 검출하는 가스 검출 장치를 구비한 쓰레기 소각 설비의 제어 방법으로서,
    상기 노 내부 가스에서의 H2O, CO2, CO의 농도와 상기 건조부에서의 단위 중량당 쓰레기가 완전 연소했을 때 발생하는 열량인 발열량과의 관계를 나타내는 데이터와 상기 가스 검출 장치로부터 취득한 노 내부 가스에서의 H2O, CO2, CO의 농도에 기초하여, 상기 건조부에서의 쓰레기의 발열량을 해당 쓰레기의 연소 전에 산출하고, 산출한 발열량에 기초하여, 상기 건조부에서의 쓰레기가 연소했을 때 원하는 열량이 발생하는 최적 퇴적량을 산출하고, 상기 건조부에서의 쓰레기의 퇴적량이 상기 최적 퇴적량이 되도록 상기 공급 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각 설비의 제어 방법.
  13. 건조부에서 건조한 쓰레기를 연소부에서 연소시키는 소각로와, 쓰레기의 연소에 의해 발생한 열을 이용하여 증기를 생성하는 보일러와, 상기 건조부에서 연소 전의 쓰레기로부터 발생한 가스를 포함하는 노 내부 가스의 성상을 검출하는 가스 검출 장치를 구비한 쓰레기 소각 설비의 제어 방법으로서,
    상기 노 내부 가스에서의 H2O, CO2, CO의 농도와 상기 건조부에서의 단위 중량당 쓰레기가 완전 연소했을 때 발생하는 열량인 발열량과의 관계를 나타내는 데이터와 상기 가스 검출 장치로부터 취득한 노 내부 가스에서의 H2O, CO2, CO의 농도에 기초하여, 상기 건조부에서의 쓰레기의 발열량을 해당 쓰레기의 연소 전에 산출하는 것을 포함하는 쓰레기 소각 설비의 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 쓰레기 소각 설비는, 상기 소각로의 상기 건조부에 쓰레기를 공급하는 공급 장치와, 상기 소각로 내의 쓰레기를 반송하는 스토커를 더 구비하고,
    산출한 상기 건조부에서의 쓰레기의 발열량에 기초하여, 상기 공급 장치 및 상기 스토커 중 하나 이상을 제어하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각 설비의 제어 방법.

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