KR102470121B1 - 쓰레기 소각로 및 그 제어 방법 - Google Patents

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료스케 미나미
준타 아키야마
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노부히로 아사이
코헤이 하시모토
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Abstract

쓰레기 고갈 예측 방법은, 로 내의 체류 쓰레기 량으로서 건조단의 쓰레기 두께 또는 쓰레기 체적을 검출하는 것, 체류 쓰레기 량의 시계열 데이터로부터, 소정의 평가 기간에서 체류 쓰레기 량의 표준 값으로부터의 변동 성분을 추출하는 것, 변동 성분 중 감소 성분을 추출하는 것, 체류 쓰레기 량에 대해서 단조 감소 또는 일정하게 되는 보정 게인을 구하는 것, 감소 성분에 보정 게인을 곱함으로써 당해 감소 성분을 보정하는 것, 및, 보정된 감소 성분을 쓰레기 감소 지표로 하고, 당해 쓰레기 감소 지표에 기초하여 소정의 쓰레기 고갈 대응 처리를 수행하는 것을 포함한다.

Description

쓰레기 소각로 및 그 제어 방법
본 발명은 스토커식 반송 장치를 구비하는 쓰레기 소각로 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 쓰레기 고갈을 예측하는 기술에 관한 것이다.
종래부터, 쓰레기를 건조단, 연소단, 후연소단의 순서로 상류에서 하류를 향해 반송하는 스토커식 반송 장치를 구비한 쓰레기 소각로가 알려져 있다. 쓰레기 소각로는 건조단에 쓰레기를 공급하는 쓰레기 공급 장치(refuse feeder)를 구비한다. 쓰레기 공급 장치는 왕복 구동되는 푸셔를 구비하고, 푸셔의 스트로크나 동작 주기에 의해, 건조단에의 쓰레기 공급량이 변화한다. 건조단, 연소단 및, 후연소단의 각 단의 쓰레기 반송 속도는 각 단의 화격자(火格子)의 동작 속도에 따라 변화한다.
쓰레기 소각로의 배열(排列)은 배열 회수 보일러에서 회수되어, 발전에 이용된다. 안정적인 발전량을 유지하기 위해서, 건조단의 쓰레기 두께를 검출하고, 그에 기초하여 쓰레기 소각로의 건조단에의 쓰레기 공급량이나 스토커에 의한 쓰레기 반송 속도를 조정하는 것이 알려져 있다.
특허문헌 1에는, 건조단 및 연소단에서의 쓰레기 두께를 적외선 검출 수단으로 검출하고, 검출된 쓰레기 두께에 기초하여, 건조단의 쓰레기 반송 속도와 연소단의 쓰레기 반송 속도를 독립적으로 조정하는 것이 기재되어 있다.
또한, 특허문헌 2에는, 건조단에 연소 공기를 보내는 풍상(風箱) 내의 압력과 로 내의 압력의 차압으로부터, 건조단의 쓰레기 두께를 검출하는 것이 기재되어 있다. 검출된 건조단의 쓰레기 두께는 건조단의 쓰레기 반송 속도의 조정에 이용된다.
또한, 특허문헌 3에는, 건조단의 쓰레기에 대해 상방으로부터 전파를 발진(發振)하고, 그 반사파를 수진(受振)함으로써, 건조단의 쓰레기 두께(쓰레기 높이)를 검출하는 것이 기재되어 있다. 검출된 건조단의 쓰레기 두께는 건조단에의 쓰레기 공급량의 조정에 이용된다.
일본 특허공개 특개평7-004629호 공보 일본 특허공개 특공평 7-9288호 공보 일본 특허공개 특개2017-145980호 공보
상기와 같은 쓰레기 소각로에서, 건조단의 쓰레기의 쓰레기 질이 변동되는 경우가 있다. 이러한 쓰레기 질의 변화에 따라서, 적절한 로 내 체류 쓰레기 량도 변화한다. 예를 들어, 같은 체적의 쓰레기가 연소단에 반입되어도, 쓰레기의 밀도가 낮으면 연소하는 쓰레기 량이 부족하고, 쓰레기의 밀도가 높으면 연소하는 쓰레기 량이 과잉이 될 수 있다. 연소 쓰레기의 현저한 부족(이하, 「쓰레기 고갈」이라고 칭함)이 생기면, 쓰레기의 연소에 의해 생기는 배열 회수량이 저하되고, 발전량이 저하된다. 이와 같이 쓰레기 질이 변동하는 경우에는, 건조단의 쓰레기 두께를 소정의 값으로 유지하는 것은, 필시 발전량을 안정화시키지 못하게 한다.
본 발명은 이상의 사정을 감안하여 된 것으로, 그 목적은 스토커식 반송 장치를 구비한 쓰레기 소각로에서, 쓰레기 질의 변동을 고려하여, 쓰레기 고갈을 예측하는 기술을 제안하는 것에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 쓰레기 소각로의 제어 방법은, 쓰레기를 건조시키는 건조단, 건조한 쓰레기를 연소시키는 연소단 및 연소한 쓰레기를 회화(灰化)시키는 후연소단의 순으로 쓰레기를 반송하는 스토커식 반송 장치를 구비한 쓰레기 소각로의 제어 방법으로서, 로 내의 체류 쓰레기 량으로서 상기 건조단의 쓰레기 두께 또는 쓰레기 체적을 검출하는 것, 상기 체류 쓰레기 량의 시계열 데이터로부터, 소정의 평가 기간에서 상기 체류 쓰레기 량의 표준 값으로부터의 변동 성분을 추출하는 것, 상기 변동 성분 중 감소 성분을 추출하는 것, 상기 체류 쓰레기 량에 대해서 단조 감소 또는 일정하게 되는 보정 게인을 구하는 것, 상기 감소 성분에 상기 보정 게인을 곱함으로써 당해 감소 성분을 보정하는 것, 및, 보정된 상기 감소 성분을 쓰레기 감소 지표로 하고, 당해 쓰레기 감소 지표에 기초하여 소정의 쓰레기 고갈 대응 처리를 수행하는 것을 포함하는 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 쓰레기 소각로는, 쓰레기를 건조시키는 건조단, 건조한 쓰레기를 연소시키는 연소단 및 연소한 쓰레기를 회화시키는 후연소단의 순으로 쓰레기를 반송하는 스토커식 반송 장치를 구비하는 연소실과, 상기 건조단에 쓰레기를 공급하는 쓰레기 공급 장치와, 로 내의 체류 쓰레기 량으로서 상기 건조단의 쓰레기 두께 또는 체적을 검출하는 쓰레기 량 검출 장치와, 상기 체류 쓰레기 량의 시계열 데이터로부터, 소정의 평가 기간에서 상기 체류 쓰레기 량의 표준 값으로부터의 변동 성분을 추출하고, 상기 변동 성분 중 감소 성분을 추출하고, 상기 체류 쓰레기 량에 대해서 단조 감소 또는 일정하게 되는 보정 게인을 구하고, 상기 감소 성분에 상기 보정 게인을 곱함으로써 당해 감소 성분을 보정하고, 보정된 상기 감소 성분을 쓰레기 감소 지표로 하고, 당해 쓰레기 감소 지표에 기초하여 소정의 쓰레기 고갈 대응 처리를 수행하는 제어 장치를 구비하는 것이다.
상기 쓰레기 소각로 및 그 제어 방법에서는, 계측된 로 내의 체류 쓰레기 량, 즉, 건조단의 쓰레기 량으로부터, 체류 쓰레기 량의 변동 성분 중 감소 성분을 구하고, 감소 성분으로부터 쓰레기 고갈의 징후를 알아낸다. 즉, 특허 문헌 1 ~ 3과 같이, 건조단의 쓰레기 두께가 소정 량 이상인지 여부에 기초하는 것이 아니라, 건조단의 쓰레기 두께의 감소 변화에 기초하여, 쓰레기 고갈이 생길 가능성을 평가한다. 따라서, 쓰레기 질의 변화에 따라 적절하게 로 내 체류 쓰레기 량이 변하더라도, 이에 영향을 받지 않고 쓰레기 고갈을 예측할 수 있고, 예측된 쓰레기 고갈에 대해 적절한 처리를 수행할 수 있다.
나아가, 상기 쓰레기 소각로 및 그 제어 방법에서, 쓰레기 감소 지표는, 구해진 감소 성분이 로 내 체류 쓰레기 량과 대응하는 보정 게인으로 보정된 것이다. 따라서, 쓰레기 감소 지표에 기초하여, 실제로 쓰레기 고갈이 발생할 가능성을 평가할 수 있고, 또한 발생하는 쓰레기 연료의 부족(쓰레기 고갈)의 정도를 평가할 수 있다.
본 발명에 의하면, 스토커식 반송 장치를 구비한 쓰레기 소각로에서, 쓰레기 질의 변동을 고려하여, 쓰레기 고갈을 예측하는 기술을 제안할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 쓰레기 소각로를 포함하는 쓰레기 소각 플랜트의 일례를 도시하는 개략도이다.
도 2는 체류 쓰레기 량 조정 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 3은 체류 쓰레기 량 조정 처리의 데이터 플로우 도이다.
도 4는 평가 기간의 로 내 체류 쓰레기 량의 시계열 변화의 일례를 나타내는 그래프 1이다.
도 5는 그래프 1의 로 내 체류 쓰레기 량의 시계열 데이터로부터 추출된 변동 성분을 나타내는 그래프 2이다.
도 6은 그래프 2의 변동 성분으로부터 추출한 감소 성분을 나타내는 그래프 3이다.
도 7은 보정 게인-체류 쓰레기 량 정보의 일례를 도시하는 도면이다.
도 8은 쓰레기 감소 지표-제어 보정량 정보의 일례를 도시하는 도면이다.
다음으로, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 쓰레기 소각로(1)를 포함한 쓰레기 소각 플랜트(100)의 일례를 도시하는 개략도이다.
도 1에 도시된 쓰레기 소각 플랜트(100)는 쓰레기를 저장하는 쓰레기 저장 설비(3)와, 쓰레기를 소각하는 쓰레기 소각로(1)와, 쓰레기 소각로(1)의 배열을 회수하는 보일러(2)와, 보일러(2)에서 회수된 배열을 이용하여 발전하는 수행하는 발전 설비(8)를 구비한다. 쓰레기 저장 설비(3) 및 발전 설비(8)는 소각 플랜트(100)에 인접하여 설치되어도 좋다.
[쓰레기 저장 설비(3)]
쓰레기 저장 설비(3)는, 쓰레기 소각로(1)에 인접 설치되고, 쓰레기 소각로(1)에서 처리되는 쓰레기를 일시적으로 저장하는 피트(60)가 설치되어 있다. 피트(60)의 상방에는, 피트(60) 내의 쓰레기를 쓰레기 소각로(1)에 투입하는 크레인(6)이 설치되어 있다. 크레인(6)은, 바케트로 피트(60) 내의 쓰레기를 잡고, 그 쓰레기를 쓰레기 소각로(1)의 후술하는 투입 호퍼(12)로 투입한다. 여기서, 도 1에서는 크레인(6)과 투입 호퍼(12) 사이에 컨베이어가 개재되어 있지만, 컨베이어는 생략되어도 좋다.
[쓰레기 소각로(1)]
쓰레기 소각로(1)는 스토커식 소각로이다. 쓰레기 소각로(1)에는, 주연소실(14)(일차 연소실)과, 이차 연소실(19)이 설치되어 있다. 주연소실(14)의 바닥부에는, 상방에서 하방을 향해 계단형으로 배치된 건조 스토커(15), 연소 스토커(16), 및, 후연소 스토커(17)를 구비하는 스토커식 반송 장치(S)가 설치되어 있다. 건조 스토커(15)는 건조단(S1)을 형성하고, 연소 스토커(16)는 연소단(S2)을 형성하며, 후연소 스토커(17)는 후연소단(S3)을 형성한다. 후연소 스토커(17)의 하류 측에는, 주연소실(14)로부터 소각재를 배출하는 배출 슈트(18)가 설치되어 있다.
각 단의 스토커(15, 16, 17)는 유압 실린더(15c, 16c, 17c)로 구동된다. 유압 실린더(15c, 16c, 17c)에 의한 스토커(15, 16, 17)의 왕복 구동 속도를 변화시킴으로써, 각 단의 스토커(15, 16, 17)에 의한 쓰레기의 반송 속도를 독립적으로 변화시킬 수 있다.
각 단의 스토커(15, 16, 17)의 하방에는 풍상(15a, 16a, 17a)이 설치되어 있다. 풍상(15a, 16a, 17a)에는 일차 연소 공기(51)가 공급되며, 이러한 일차 연소 공기(51)가 스토커(15, 16, 17)를 하방으로부터 지나 주연소실(14)에 도입된다. 각각의 풍상(15a, 16a, 17a)에 공급되는 일차 연소 공기의 유량은 각각의 풍상(15a, 16a, 17a)에 설치된 댐퍼(15b, 16b, 17b)로 조정된다. 또한, 주연소실(14)의 천정으로부터 주연소실(14)을 향해 이차 연소 공기(52)가 공급된다.
주연소실(14)의 입구에는, 슈트(13)를 통해 투입 호퍼(12)가 접속되어 있다. 투입 호퍼(12)로는, 피트(60)의 쓰레기가 크레인(6)에 의해 투입된다. 또한, 주연소실(14)의 입구에는, 쓰레기를 건조단(S1)으로 보내는 쓰레기 공급 장치(41)가 설치되어 있다. 쓰레기 공급 장치(41)는 쓰레기를 밀어내는 푸셔(41a)와, 푸셔(41a)를 수평 방향으로 왕복 구동하는 구동 장치(41b)를 구비한다.
상기 구성의 쓰레기 소각로(1)에서는, 투입 호퍼(12)로부터 슈트(13)를 통해 주연소실(14)의 입구에 투입된 쓰레기가 건조단(S1)의 바로 상류 측에 설치된 스텝(41c)에 낙하한다. 스텝(41c) 상의 쓰레기는 쓰레기 공급 장치(41)에 의해 건조단(S1)으로 밀려 나온다. 쓰레기는 건조단(S1)에서 건조되어 착화점(着火點) 근방까지 가열되어, 연소단(S2)으로 보내진다. 건조된 쓰레기는 연소단(S2)으로 반송되는 동안에 점화하고, 점화한 쓰레기의 일부는 열분해하여, 가연성의 열분해 가스를 발생시킨다. 이러한 열분해 가스는, 일차 연소 공기(51)를 타고 주연소실(14)의 상부로 이동하고, 이차 연소 공기(52)와 함께 화염 연소한다. 점화한 쓰레기의 잔여부는 후연소단(S3)에서 연소하고, 연소 후에 남은 소각재는 배출 슈트(18)로부터 배출되고, 도시하지 않은 재 처리 설비로 보내진다. 주연소실(14)의 연소 배기 가스는 주연소실(14)의 하류 측의 천정 부분으로부터 내뿜어지는 이차 연소 공기(52)와 혼합되어 이차 연소실(19)에서 완전 연소한다.
[보일러(2)]
쓰레기 소각로(1)의 이차 연소실(19)과 연속된 연도(煙道)(20, 21, 22)에는, 연도(20, 21, 22)를 흐르는 연소 배기 가스로부터 열 에너지를 회수하는 보일러(2)가 구성되어 있다. 제1 연도(20) 및 제2 연도(21)의 벽에는 보일러 드럼(24)과 접속된 수관(23)이 깔려 있다. 또한, 보일러 드럼(24)은 과열기(25)의 과열관(27)과 접속되어 있다. 과열관(27)은 제3 연도(22) 내에 설치되고, 과열관(27)을 통과하는 증기는 제3 연도(22)를 통과하는 배기 가스의 열을 회수한다. 과열기(25)로부터 발전 설비(8)로 보내지는 증기의 양은 증기 유량계(39)에 의해 계측된다. 발전 설비(8)는 발전기(85) 및 그것을 구동하는 증기 터빈(84)을 포함하고, 보일러(2)로부터 보내진 증기에 의해 증기 터빈(84)이 회전한다.
보일러(2)를 통과한 연소 배기 가스는, 제3 연도(22)와 접속된 배기로(28)로 배출된다. 배기로(28)에는, 백 필터(81)나 유인식 송풍기(82) 등이 설치되어 있고, 보일러(2)의 배기 가스는 백 필터(81)로 더스트가 분리된 후, 굴뚝(83)에서 대기로 배출된다.
상기 구성의 쓰레기 소각 플랜트(100)의 운전은 연소 제어 장치(10)에 의해 제어된다. 연소 제어 장치(10)는 증기 유량계(39)에서 검출되는 주 증기 유량이 소정의 값이 되도록(및/또는 소정의 쓰레기 소각 용량을 만족하도록), 쓰레기 공급 장치(41)에 의한 쓰레기 공급 량이나, 쓰레기를 연소하기 위해 필요한 일차 연소 공기(51) 및 이차 연소 공기(52)의 유량을 조정하는 이른바 자동 연소 제어를 수행한다.
[체류 쓰레기 량 조정 장치(7)]
상기와 같이 소각 플랜트(100)는 자동 연소 제어되고 있어도, 쓰레기 질의 변화나 브리지의 발생 등에 의해서, 연소단(S2)의 쓰레기의 현저한 부족(쓰레기 고갈)이 발생할 수 있다. 쓰레기 고갈이 생기면, 쓰레기의 연소에 의해 발생하는 에너지가 저감되기 때문에, 보일러(2)의 주 증기 유량이 감소하고, 나아가, 발전 설비(8)의 발전량이 불안정해진다. 따라서, 본 실시예에 따른 소각 플랜트(100)는, 체류 쓰레기 량 조정 장치(7)를 구비하고, 예상되는 쓰레기 고갈에 대응하여 쓰레기 공급량을 증가시킴으로써 쓰레기 고갈에 기인하는 보일러(2)의 주 증기 유량의 저감을 억제하고, 나아가 발전 설비(8)의 발전량을 안정화시킨다.
도 2는 체류 쓰레기 량 조정 장치(7)의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 2에 도시된 체류 쓰레기 량 조정 장치(7)는 로 내 체류 쓰레기 량을 검출하는 쓰레기 량 검출 장치(79)(도 1 참조)와, 검출된 로 내 체류 쓰레기 량에 기초하여 쓰레기 고갈이 생기지 않도록 로 내 체류 쓰레기 량을 제어하는 제어 장치(70)(체류 쓰레기 량 제어 장치)를 구비한다. 본 실시예에서, 체류 쓰레기 량 조정 장치(7)는 연소 제어 장치(10)로부터 독립적으로 기재되어 있으나, 체류 쓰레기 량 조정 장치(7)는 연소 제어 장치(10)의 일 기능부로 구성되어 있어도 좋다.
제어 장치(70)는 체류 쓰레기 량 계측부(71)와, 변동 성분 추출부(72)와, 감소 성분 추출부(73)와, 게인 산출부(74)와, 쓰레기 고갈 대응 처리부(75)의 각 기능부를 구비한다. 제어 장치(70)는 PLC(프로그래머블 컨트롤러) 등의 일종의 컴퓨터로 구현되어 있다. 제어 장치(70)는 CPU, MPU, GPU 등으로 구성된 프로세서(70a)와, 휘발성 및 비휘발성 메모리(70b)를 구비한다. 프로세서(70a)는 메모리(70b)에 저장된 각종 프로그램을 읽어내어 실행함으로써, 제어 장치(70)의 각 기능부를 실현하는 처리를 수행한다.
도 3은 체류 쓰레기 량 조정 처리의 데이터 플로우 도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면서, 체류 쓰레기 량 조정 장치(7)의 제어 장치(70)의 각 기능부의 기능에 대해 설명한다.
제어 장치(70)는 쓰레기 량 검출 장치(79)와 전기적으로 접속되어 있다. 쓰레기 량 검출 장치(79)는 쓰레기 소각로(1)에 설치되어, 건조단(S1)의 쓰레기 량을 주기적으로 검출한다. 쓰레기 량 검출 장치(79)에서 검출된 쓰레기 량은, 로 내의 체류 쓰레기 량(R)으로서 제어 장치(70)에 출력된다. 체류 쓰레기 량 계측부(71)는 취득한 체류 쓰레기 량(R)을 검출 시각과 관련지어서 메모리(70b)에 기억한다. 이와 같이 하여, 메모리(70b)는 로 내의 체류 쓰레기 량(R)의 시계열 데이터가 축적되어 간다.
쓰레기 량 검출 장치(79)에서 검출되는 쓰레기 량은 건조 스토커(15) 상의 쓰레기 두께, 또는, 쓰레기 두께로부터 구해질 수 있는 건조 스토커(15) 상의 쓰레기의 체적이라도 좋다. 쓰레기 량 검출 장치(79)는 건조 스토커(15) 상의 쓰레기 두께를 검출할 수 있는 것이라면, 그 형태를 불문한다. 예를 들어, 쓰레기 량 검출 장치(79)는 적외선 카메라(또는 가시광 카메라) 및 화상 처리 장치로 구성되고, 화상 처리 장치가 카메라의 촬상 화상을 화상 처리함으로써, 쓰레기 두께를 구하는 것이라도 좋다. 또한, 예를 들어, 쓰레기 량 검출 장치(79)는 초음파 또는 전파의 송수신 장치 및 처리 장치로 구성되고, 송수신 장치에서 건조 스토커(15) 상의 쓰레기의 표면을 향해 파(波)를 발진하는 동시에 쓰레기의 표면에서 반사된 파를 수진하고, 처리 장치가 발진에서 시잔까지의 시간에 기초하여 쓰레기 층을 구하는 것이라도 좋다. 또한, 쓰레기 두께는 건조 스토커(15) 상의 단일 위치에서 검출된 값이라도 좋고, 건조 스토커(15) 상의 복수의 위치에서 검출된 값의 평균 값이라도 좋다.
변동 성분 추출부(72)는 체류 쓰레기 량(R)의 단기적인 변동 성분을 추출한다. 체류 쓰레기 량(R)의 단기적인 변동 성분은 쓰레기 공급 장치(41)의 간헐적인 쓰레기 공급 조작에 의한 로 내 체류 쓰레기 량의 변동 성분을 나타낸다. 여기에서, 변동 성분 추출부(72)는 변동 성분을 추출하는 때에, 체류 쓰레기 량(R)의 필터링을 실시한다. 여기서 사용되는 필터는, 예를 들어, 하이패스 필터, 밴드패스 필터 등이라도 좋다. 사용되는 필터는 특별히 한정되지 않지만, 쓰레기 고갈을 사전에 감지하는 목적으로부터, 지연이 큰 필터는 제외한다. 또한, 필터의 컷오프 주파수는 쓰레기 공급의 타이밍으로부터, 그 에너지가 보일러(2)의 주 증기 유량으로 나타날 때까지의 시간보다 긴 것이 바람직하다. 상기와 같이 필터링에 의해 추출된 체류 쓰레기 량(R)의 단기적인 변동 성분은 체류 쓰레기 량(R)의 시계열 변화로부터 장기적인 변동 성분이 제거된 것이다. 필터로 제거되는 장기적인 변동 성분은 체류 쓰레기 량(R)의 표준 값으로 간주할 수 있다. 즉, 체류 쓰레기 량(R)의 단기적인 변동 성분은 체류 쓰레기 량(R)의 표준 값으로부터의 변동 성분이라고 할 수 있다. 이와 같이, 체류 쓰레기 량(R)에 대한 단기적인 변동 성분을 추출하는 필터링을 수행함으로써, 표준 값(즉, 장기적인 변동)을 산출하지 않고, 체류 쓰레기 량(R)의 표준 값으로부터의 변동 성분을 추출할 수 있다.
다만, 체류 쓰레기 량(R)의 표준 값으로부터의 변동 성분이, 산출된 로 내 체류 쓰레기 량 표준 값(이하, 「표준 값(Rs)」으로 표시)으로부터의 변동 성분이라도 좋다. 이 경우, 변동 성분 추출부(72)는 체류 쓰레기 량(R)의 소정의 평가 기간의 시계열 데이터를 메모리(70b)로부터 읽어 내어, 체류 쓰레기 량(R)의 표준 값(Rs)으로부터의 변동 성분을 추출한다. 표준 값(Rs)은 체류 쓰레기 량(R)의 시계열 데이터 중 가장 최근의 소정 기간의 중앙 값, 평균 값 또는 이동 평균 값이라도 좋다. 또는, 표준 값(Rs)은 오퍼레이터에 의해 적절히 입력되어, 메모리(70b)에 기억된 값이라도 좋다.
도 4는 평가 기간의 로 내 체류 쓰레기 량(R)의 시계열 변화의 일례를 나타내는 그래프 1이고, 세로 축은 로 내 체류 쓰레기 량(R)을 나타내고, 가로 축은 시간을 나타낸다. 도 5는 그래프 1의 로 내 체류 쓰레기 량(R)의 시계열 데이터로부터 추출된 변동 성분을 나타내는 그래프 2이다. 그래프 2의 세로 축은 변동 성분을 나타내고, 가로 축은 시간을 나타낸다. 그래프 1과 그래프 2의 가로 축(시간)은 대응하고 있다.
그래프 2로 나타낸 바와 같이, 체류 쓰레기 량(R)의 변동 성분은 0 보다 큰 증가 성분과, 0 보다 작은 감소 성분을 포함한다. 감소 성분 추출부(73)는, 변동 성분으로부터, 감소 성분만을 추출한다. 여기에서, 감소 성분 추출부(73)는, 예를 들어, 체류 쓰레기 량(R)의 변동 성분의 플러스를 마이너스로, 마이너스를 플러스로 각각 변환하고, 하한 리미터로 0 이하의 수를 제외함으로써, 감소 성분을 추출하여도 좋다. 이와 같이 추출된 감소 성분은 체류 쓰레기 량(R)의 변동 성분 중 감소 성분의 절대 값이 된다.
도 6은 그래프 2의 변동 성분으로부터 추출한 감소 성분을 나타내는 그래프 3이다. 그래프 3의 세로 축은 체류 쓰레기 량(R)의 변동 성분 중 감소 성분을 나타내고, 가로 축은 시간을 나타낸다. 그래프 1 ~ 3의 횡축(시간)은 대응하고 있다.
게인 산출부(74)는 체류 쓰레기 량(R)에 대응한 보정 게인(G)을 산출한다. 더 상세하게는, 게인 산출부(74)는 체류 쓰레기 량(R)을 취득하고, 이 체류 쓰레기 량(R)으로부터 「보정 게인-체류 쓰레기 량 정보」를 이용하여 보정 게인(G)을 산출한다. 보정 게인-체류 쓰레기 량 정보는 보정 게인(G)과 체류 쓰레기 량(R과의 관계를 나타내는 정보이고, 미리 메모리(70b)에 기억되어 있다. 게인 산출부(74)가 사용하는 체류 쓰레기 량(R)은 쓰레기 량 검출 장치(79)에서 검출된 현재의 체류 쓰레기 량(R)이다.
도 7에는, 보정 게인-체류 쓰레기 량 정보의 일례가 도시되어 있다. 이러한 보정 게인-체류 쓰레기 량 정보는 체류 쓰레기 량(R)이 0에서 α1까지의 범위에서 보정 게인(G)은 최대 값(GH)이고, 체류 쓰레기 량(R)이 α1에서 α2까지의 범위에서 보정 게인(G)은 최대 값(GH)에서 체류 쓰레기 량(R)의 증가에 따라 감소하고, 체류 쓰레기 량(R)이 α2 이상의 범위에서 보정 게인(G)은 최소 값(GL)이다. 체류 쓰레기 량(R)이 α1에서 α2까지의 범위에서 보정 게인(G)은 체류 쓰레기 량(R)에 대해서 단조 감소한다. 최대 값(GH) 및 최소 값(GL)은 모두 0 보다 큰 수이다. 다만, 보정 게인(G)은, 상기에 한정되지 않고, 체류 쓰레기 량(R)의 값에 관계없이 일정한 값이 되어도 좋다.
쓰레기 고갈 대응 처리부(75)는 감소 성분에 보정 게인(G)을 곱해 쓰레기 감소 지표(I)를 구한다. 건조단(S1)의 쓰레기 두께가 충분히 큰 경우에는, 즉, 보정 게인(G)의 값이 작은 경우에는, 감소 성분이 커도, 쓰레기 고갈이 발생할 가능성은 낮다. 한편으로, 건조단(S1)의 쓰레기 두께가 작을 때에는, 즉, 보정 게인(G)의 값이 큰 경우에는, 감소 성분의 증가에 따라서, 쓰레기 고갈이 생길 가능성이 높아진다. 이와 같이, 쓰레기 감소 지표(I)는, 감소 성분이 보정 게인(G)으로 보정됨으로써, 실제로 쓰레기 고갈이 생길 가능성의 평가 지표가 되고 있다.
쓰레기 고갈 대응 처리부(75)는, 나아가, 쓰레기 감소 지표(I)에 기초하여, 소정의 쓰레기 고갈 대응 처리를 수행한다. 본 실시예에서, 쓰레기 고갈 대응 처리는, 쓰레기 감소 지표(I)에 기초하여 쓰레기 공급 조작량(또는, 쓰레기 공급량)의 보정량을 구하고, 당해 보정량으로 보정된 쓰레기 공급 조작량을 연소 제어 장치(10)(또는, 쓰레기 공급 장치(41))로 출력하는 것을 포함한다. 여기에서, 대응 처리부(75)는 쓰레기 감소 지표(I)와 대응하는 조작단의 제어 보정량(C)을 구한다. 조작단은, 예를 들어, 쓰레기 공급 장치(41)의 푸셔(41a)의 스트로크, 푸셔(41a)의 동작 주기 중 적어도 1 개라도 좋다. 쓰레기 고갈 대응 처리부(75)는 조작단의 제어 보정량(C)을 구할 때에, 미리 메모리(70b)에 기억된 「쓰레기 감소 지표-제어 보정량 정보」를 이용한다. 쓰레기 감소 지표-제어 보정량 정보는 쓰레기 감소 지표와 조작단의 제어 보정량의 관계를 나타내는 정보이다.
도 8에는, 쓰레기 감소 지표-제어 보정량 정보의 일례가 나타나 있다. 쓰레기 감소 지표-제어 보정량 정보는, 쓰레기 감소 지표(I)가 0에서 β1까지의 범위에서 제어 보정량(C)은 0에서 최대 보정량(CH)까지 점차 증가하고, 쓰레기 감소 지표(I)가 β1이상에서 제어 보정량(C)은 최대 보정량(CH)이 된다. 제어 보정량(C)은 모두 0 보다 큰 수이다. 여기서, 도 8에 예시된 제어 보정량(C)은 변수이지만, 제어 보정량(C)은 상수라도 좋다. 또한, 조작단이 복수인 경우에는, 쓰레기 감소 지표-제어 보정량 정보를 조작단마다 설치함으로써, 조작단마다의 제어 보정량(C)에 우열을 가리는 것이 가능해진다.
구해진 제어 보정량(C)은 연소 제어 장치(10)에 출력된다. 연소 제어 장치(10)는 취득한 제어 보정량(C)에 기초하여 쓰레기 공급 장치(41)의 제어량을 보정한다. 즉, 제어 보정량(C)은 쓰레기 공급 장치(41)에 의한 쓰레기 공급량의 보정량에 해당한다. 이에 따라서, 쓰레기 고갈이 예상되는 경우에는, 건조단(S1)에의 쓰레기 공급량이 증가하여, 쓰레기 고갈을 회피할 수 있다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 쓰레기 소각로(1)는, 쓰레기를 건조시키는 건조단(S1), 건조한 쓰레기를 연소시키는 연소단(S2) 및 연소한 쓰레기를 회화시키는 후연소단(S3)의 순으로 쓰레기를 반송하는 스토커식 반송 장치(S)를 구비하는 연소실(주연소실(14))과, 건조단(S1)에 쓰레기를 공급하는 쓰레기 공급 장치(41)와, 로 내의 체류 쓰레기 량(R)로서 건조단(S1)의 쓰레기 두께 또는 체적를 검출하는 쓰레기 량 검출 장치(79)와, 제어 장치(70)를 구비한다. 제어 장치(70)는 체류 쓰레기 량의 시계열 데이터로부터, 소정의 평가 기간에서 체류 쓰레기 량(R)의 표준 값으로부터의 변동 성분을 추출하고, 변동 성분 중 감소 성분을 추출하여, 체류 쓰레기 량(R)에 대해서 단조 감소 또는 일정하게 되는 보정 게인(G)을 구하고, 감소 성분에 보정 게인(G)을 곱함으로써 당해 감소 성분을 보정하고, 보정된 감소 성분을 쓰레기 감소 지표(I)로 하고, 당해 쓰레기 감소 지표(I)에 기초하여 소정의 쓰레기 고갈 대응 처리를 수행한다.
또한, 본 실시예에 따른 쓰레기 소각로(1)의 제어 방법은, 로 내의 체류 쓰레기 량(R)으로서 건조단(S1)의 쓰레기 두께 또는 쓰레기 체적을 검출하는 것과, 체류 쓰레기 량(R)의 시계열 데이터로부터, 소정의 평가 기간에서 체류 쓰레기 량(R)의 표준 값으로부터의 변동 성분을 추출하는 것과, 변동 성분 중 감소 성분을 추출하는 것, 체류 쓰레기 량(R)에 대해서 단조롭게 감소하거나 또는 일정하게 되는 보정 게인(G)을 구하는 것, 감소 성분에 보정 게인(G)을 곱함으로써, 당해 감소 성분을 보정하는 것, 및, 보정된 감소 성분을 쓰레기 감소 지표(I)로 하고, 당해 쓰레기 감소 지표(I)에 기초하여 소정의 쓰레기 고갈 대응 처리를 수행하는 것을 포함한다.
상기 쓰레기 소각로(1) 및 그 제어 방법에서는, 계측된 로 내의 체류 쓰레기 량(R), 즉, 건조단(S1)의 쓰레기 량으로부터, 체류 쓰레기 량(R)의 변동 성분 중 감소 성분을 구하고, 감소 성분으로부터 쓰레기 고갈의 징후를 파악한다. 이와 같이, 체류 쓰레기 량(R)의 계측 값으로부터 추출된 감소 성분을 쓰레기 고갈의 예측에 이용하기 때문에, 쓰레기 질의 변화에 따라 적절하게 로 내 체류 쓰레기 량이 변화하여도, 그에 영향을 받지 않고 쓰레기 연료의 부족(쓰레기 고갈)을 예측할 수 있고, 예측된 쓰레기 고갈에 대해 적절한 처리를 수행할 수 있다.
상기 쓰레기 소각로(1) 및 그 제어 방법에서, 쓰레기 감소 지표(I)는, 구해진 감소 성분이 로 내 체류 쓰레기 량(R)과 대응하는 보정 게인(G)으로 보정된 것이다. 따라서, 쓰레기 감소 지표(I)를 이용하여, 실제로 쓰레기 고갈이 발생할 가능성을 평가할 수 있고, 또한, 발생하는 쓰레기 연료의 부족(쓰레기 고갈)의 정도를 평가할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 쓰레기 소각로(1)에서는, 상기의 쓰레기 고갈 대응 처리가 쓰레기 감소 지표(I)에 기초하여 쓰레기 공급량의 보정량을 구하고, 당해 보정량으로 보정된 쓰레기 공급량을 쓰레기 공급 장치(41)에 출력하는 것을 포함한다. 마찬가지로, 본 실시예에 따른 쓰레기 소각로(1)의 제어 방법에서는, 상기의 쓰레기 고갈 대응 처리가, 쓰레기 감소 지표(I)에 기초하여, 건조단(S1)에의 쓰레기 공급량의 보정량을 구하는 것을 포함한다.
이와 같이, 쓰레기 감소 지표(I)에 기초하여 건조단(S1)에의 쓰레기 공급량이 자동적으로 보정되므로, 양호한 로 내 체류 쓰레기 량을 자동으로 유지할 수 있다. 또한, 쓰레기 공급 조작량의 보정량(쓰레기 공급량의 보정량)은 로 내 체류 쓰레기 량(R)에 대응하는 보정 게인(G)으로 보정된 감소 성분(즉, 쓰레기 감소 지표(I))에 기초한 것이다. 이에 따라서, 로 내 체류 쓰레기 량(R)이 충분히 많을 경우에는, 쓰레기 고급량의 보정량이 억제되어, 로 내 체류 쓰레기 량(R)이 적을 때에, 쓰레기 공급량의 보정량이 커진다. 이와 같이 하여, 로 내 체류 쓰레기 량(R)을 적절한 값으로 할 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위에서 상기 실시 형태의 구체적인 구조 및/또는 기능의 세부 사항을 변경한 것도 본 발명에 포함될 수 있다. 상기의 쓰레기 소각로(1) 및 그 제어 방법은, 예를 들어, 다음과 같이 변경할 수 있다.
상기 실시예에 따른 쓰레기 소각로(1) 및 그 제어 방법에서는, 쓰레기 고갈 대응 처리는 건조단(S1)에의 쓰레기 공급량(또는 쓰레기 공급 조작량)의 보정이다. 다만, 쓰레기 고갈 대응 처리는, 이에 한정되지 않고, 또한, 2 종 이상의 처리를 포함하여도 좋다. 예를 들어, 상기의 쓰레기 고갈 대응 처리가 쓰레기 감소 지표(I)에 기초하여 쓰레기 고갈의 발생의 유무를 예측하고, 쓰레기 고갈이 예측되는 경우에는, 그것을 경보하도록 경보 장치(77)로 출력하는 것을 포함하여도 좋다. 이 경우, 체류 쓰레기 량 조정 장치(7)는, 예를 들어, 음성 또는 빛에 의한 경보기, 디스플레이 모니터 등의 경보 장치(77)(도 2 참조)를 더 구비하여도 좋다.
이와 같이, 쓰레기 고갈이 예측되는 경우에 그것이 경보됨으로써, 오퍼레이터는 쓰레기 고갈에 대응하여 쓰레기 공급량을 조정하거나, 스토커식 반송 장치(S)의 각 단의 반송 속도나 일차 연소 공기(51)의 유량을 조정하거나, 투입 호퍼(12)에의 쓰레기 투입량을 조정하거나 할 수 있다.
또한, 상기 실시예에 따른 쓰레기 소각로(1) 및 그 제어 방법에서는, 쓰레기 감소 지표(I)에 기초하여 쓰레기 고갈 대응 처리가 수행되지만, 그 전에. 쓰레기 고갈 대응 처리의 필요성이 판단되어도 좋다. 예를 들어, 체류 쓰레기 량 조정 장치(7)의 쓰레기 고갈 대응 처리부(75)는 쓰레기 감소 지표(I)와 소정의 임계 값을 비교함으로써 쓰레기 고갈 증상의 유무(쓰레기 고갈의 예측)를 판단하고, 쓰레기 감소 지표(I)가 임계 값 이하이면 쓰레기 고갈이 예측되지 않았다고 하고, 쓰레기 고갈 대응 처리를 생략하여도 좋다. 또한, 쓰레기 고갈의 징후의 유무를 판단함에 있어서, 쓰레기 고갈 대응 처리부(75)는 쓰레기 감소 지표(I)와 소정의 임계 값을 비교하여도 좋고, 쓰레기 감소 지표(I)의 적산 값(도 6의 그래프 3의 옅은 검은색 부분의 면적)과 소정의 임계 값과 비교하여도 좋다.
1: 쓰레기 소각로
2: 보일러
3: 쓰레기 저장 시설
6: 크레인
7: 체류 쓰레기 량 조정 장치
70a: 프로세서
70b: 메모리
8: 발전 설비
10: 연소 제어 장치
12: 투입 호퍼
13: 슈트
14: 주연소실
15: 건조 스토커
16: 연소 스토커
17: 후연소 스토커
15a, 16a, 17a: 풍상
15b, 16b, 17b: 댐퍼
15c, 16c, 17c: 유압 실린더
18: 배출 슈트
20, 21, 22: 연도
24: 보일러 드럼
25: 과열기
28: 배기로
39: 증기 유량계
41: 쓰레기 공급 장치
51, 52: 연소 공기
60: 피트
70: 제어 장치
71: 체류 쓰레기 량 계측부
72: 변동 성분 추출부
73: 감소 성분 추출부
74: 게인 산출부
75: 쓰레기 고갈 대응 처리부
77: 경보 장치
79: 쓰레기 량 검출 장치
84: 증기 터빈
85: 발전기
100: 소각 플랜트
S: 스토커식 반송 장치
S1: 건조단
S2: 연소단
S3: 후연소단

Claims (6)

  1. 쓰레기를 건조시키는 건조단, 건조한 쓰레기를 연소시키는 연소단 및 연소한 쓰레기를 회화시키는 후연소단의 순으로 쓰레기를 반송하는 스토커식 반송 장치를 구비한 쓰레기 소각로의 제어 방법으로서,
    로 내의 체류 쓰레기 량으로서 상기 건조단의 쓰레기 두께 또는 쓰레기 체적을 검출하는 것,
    상기 체류 쓰레기 량의 시계열 데이터로부터, 소정의 평가 기간에서 상기 체류 쓰레기 량의 표준 값으로부터의 변동 성분을 추출하는 것,
    상기 변동 성분 중 감소 성분을 추출하는 것,
    상기 체류 쓰레기 량에 대해서 단조 감소 또는 일정하게 되는 보정 게인을 구하는 것,
    상기 감소 성분에 상기 보정 게인을 곱함으로써 당해 감소 성분을 보정하는 것, 및,
    보정된 상기 감소 성분을 쓰레기 감소 지표로 하고, 당해 쓰레기 감소 지표에 기초하여 소정의 쓰레기 고갈 대응 처리를 수행하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 쓰레기 고갈 대응 처리가, 상기 쓰레기 감소 지표에 기초하여, 상기 건조단으로의 쓰레기 공급량의 보정량을 구하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 제어 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 쓰레기 고갈 대응 처리가, 상기 쓰레기 감소 지표에 기초하여 쓰레기 고갈의 발생 유무를 예측하고, 쓰레기 고갈이 예측되는 경우에는, 그것을 경보하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 제어 방법.
  4. 쓰레기를 건조시키는 건조단, 건조한 쓰레기를 연소시키는 연소단 및 연소한 쓰레기를 회화시키는 후연소단의 순으로 쓰레기를 반송하는 스토커식 반송 장치를 구비하는 연소실과,
    상기 건조단에 쓰레기를 공급하는 쓰레기 공급 장치와,
    로 내의 체류 쓰레기 량으로서 상기 건조단의 쓰레기 두께 또는 체적을 검출하는 쓰레기 량 검출 장치와,
    상기 체류 쓰레기 량의 시계열 데이터로부터, 소정의 평가 기간에서 상기 체류 쓰레기 량의 표준 값으로부터의 변동 성분을 추출하고, 상기 변동 성분 중 감소 성분을 추출하고, 상기 체류 쓰레기 량에 대해서 단조 감소 또는 일정하게 되는 보정 게인을 구하고, 상기 감소 성분에 상기 보정 게인을 곱함으로써 당해 감소 성분을 보정하고, 보정된 상기 감소 성분을 쓰레기 감소 지표로 하고, 당해 쓰레기 감소 지표에 기초하여 소정의 쓰레기 고갈 대응 처리를 수행하는 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 쓰레기 고갈 대응 처리가, 상기 쓰레기 감소 지표에 기초하여 쓰레기 공급 조작량의 보정량을 구하고, 당해 보정량으로 보정된 쓰레기 공급 조작량을 상기 쓰레기 공급 장치로 출력하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    경보 장치를 더 구비하고,
    상기 쓰레기 고갈 대응 처리가, 상기 쓰레기 감소 지표에 기초하여 쓰레기 고갈의 발생 유무를 예측하고, 쓰레기 고갈이 예측되는 경우에는, 그것을 경보하도록 상기 경보 장치로 출력하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로.
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