KR20000022068A - 쓰레기 소각로의 연소제어 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배가스중의 CO, NOx 농도 및 다이옥신 등을 저감하는 것을 목적으로 한 쓰레기 소각로의 연소제어 방법이다. 이를 위한 주연도 온도계(14), O2 농도계(16), CO 농도계(17), 후연소 화격자 아래 기압계(18a) 등의 측정치에 근거하여 후연소 화격자(3c) 위의 쓰레기의 상태를 판단하고, 온도부족, 공기부족 혹은 연료부족의 상태로 빠지는 경향을 신속하게 판단하여, 후연소 화격자(3c)에 대한 공기량 또는 후연소 화격자(3c)에 대한 공기량과 후연소 화격자의 동속도를 제어한다.

Description

쓰레기 소각로의 연소제어 방법 및 그 장치

도시 쓰레기 소각로는 사회생활에서 배출되는 여러가지 폐기물을 처리한다고 하는 중요한 역할을 맏고 있다. 여기에 더하여 쓰레기의 연소에 의해 발생하는 열을 이용하여 증기발전을 하는 등, 쓰레기 에너지의 유용한 활용이 도모되고 있다.

쓰레기 소각로에서는 쓰레기는 크레인에 의하여 수십분의 간격으로 간헐적으로 호퍼에 투입되어 일시적으로 저장된다. 그리고 이 호퍼의 밑에 피이더를 겸한 건조 화격자가 있어 쓰레기는 로속으로 일정량으로 송입된다. 송입된 쓰레기는 몇단이나 되는 화격자위에서 각 화격자의 밑으로부터 취입(吹入)되는 일차공기에 의해 연소되고, 로의 후방에서는 재가 되어 배출된다. 이들 화격자의 최종단이 후연소 화격자이다.

한편, 연소대의 위쪽에는 이차공기가 취입되어 미연소 성분을 산화함과 동시에 로의 과열을 방지한다. 이차공기는 직접 로출구쪽을 향하지 않고, 연소가스와 양호하게 혼합되도록 취입구 상방에 격벽이 설치되어 있다. 연소가스는 이 격벽을 우회하여 로의 위쪽을 향하는데, 격벽의 로전방쪽의 우회로(迂廻路)는 부연도(副煙道)로 불리우고 있고, 후방쪽의 우회로는 주연도(主煙道)로 불리우고 있다. 이들 연도를 통과한 연소가스는 격벽 위쪽의 혼합실에서 합쳐진다. 혼합실의 목적은 전방의 연소가스중의 미연소 성분을 더욱 제거함에 있고, 이차연소실이라고도 불리운다. 로의 후방, 즉 후연소 화격자에서 발생한 연소가스는 거의가 주연도를 통해 혼합실에 들어간다. 혼합실을 나온 가스는 로출구에 있는 열교환기를 통해 보유하고 있는 에너지가 회수된 후에 배기된다.

이와 같은 쓰레기 소각로에서 일반적으로는 로내로 들어가는 쓰레기의 송입속도나 공기량 혹은 배(排)가스 온도, 배가스 성분 등은 쓰레기를 호퍼에 투입할 때마다 이들의 기준치를 정하여 그것에 따라 제어하고 있었다.

그 중에서도 근년에는 소각량의 증가에 따라 배가스 성분, 특히 유해성분, 예컨대 다이옥신류나 CO 등의 발생을 제어하는 것이 점점 중요한 과제로 되어, 이들의 엄밀한 제어가 필요하게 되고 있다.

따라서 고온상태(800℃ 이상)에서 연소가스가 장시간 체류하도록 함과 아울러 연도나 혼합실에서도 연소에 의하여 발생한 가스를 공기와 충분히 혼합하여 완전연소시키는 것을 기대하고 있다.

그리고 이들 조건이 충족되도록 쓰레기 투입시의 기준치의 설정에 더하여 배가스중의 미연소 성분을 대표하는 CO 농도를 목표로 하여 그 농도를 제어하도록 관리되고 있다.

종래, 그 관리방법으로서 로내의 배가스중의 CO 농도 혹은 O2 농도를 측정하고, 측정한 값에 근거하여 주로 이차연소실에 취입하는 이차 공기량을 제어하여 미연소 성분의 완전연소를 도모함으로써 보조적으로 일차 공기량을 조정하는 것이 제안되어 있다. 예컨대 일본국 특허공개 평5-248618호 공보에는 후연소대 쪽의 연소가스 온도를 기준온도로 유지하도록 이차 공기량을 콘트롤하고, 그렇게 하여도 기준온도 이하인 경우에는 후연소대 쪽의 연소가스중의 O2 농도를 측정하고, O2가 과잉으로 될 때에 일차공기를 감소시켜 CO 농도를 제어하는 방법이 기재되어 있다.

그러나 쓰레기 성상이나 성분은 일정하지 않으며, 후연소 화격자에 도달한 쓰레기는 이미 재로 되어버린 경우도 있는가 하면, 반대로 미연소 쓰레기를 많이 함유하고 있을 경우도 있다. 더욱이 이러한 쓰레기의 상태는 서서히 이행한다고는 할 수 없고, 급격히 이행하는 것도 드물지는 않다.

예컨대 연소하기 쉬운 쓰레기에 이어서 연소하기 어려운 쓰레기가 로속에 송입되었을 경우에는 후연소 화격자위의 퇴적물은 재를 주체로 하는 것으로부터 미연소 쓰레기가 많은 것으로 변한다. 미연소 쓰레기가 많으면 후연소대 쪽의 연소가스 온도는 높아지지만 연소에 필요한 공기가 부족하여 CO 등의 미연소 성분이 발생한다. 이러한 경우, 후연소 화격자에 공급하는 일차공기의 양, 즉 후연소 공기량을 증가시켜 미연소 쓰레기의 연소를 촉진하지 않으면 후연소 화격자위의 미연소 쓰레기를 완전히 재로 만들 수는 없다. 이 경우, 미연소 성분의 완전연소를 이차공기에 의존하는 것 만으로는 근본적인 해결이 되지 않는다.

이와 같이 종래에는 후연소 화격자위의 퇴적물의 상태에 따라 연소조건을 제어하여 배가스중의 CO 등의 미연소 성분을 억제할 수가 없었다.

따라서 본 발명은 후연소 화격자위의 퇴적물의 상태에 연소조건을 적응시킴으로써 일차연소에서의 완전연소를 도모하고 배가스중의 CO 등의 미연소 성분을 억제하는 것을 목적으로 한다.

그리고 근년, 폐기물인 쓰레기의 소각처리에 의해 발생하는 배가스중의 NOx 농도 및 다이옥신과 상관이 높다고 하고있는 CO 농도를 저감하는 것이 중요한 과제로 되어 있다. 따라서 NOx 농도를 저감하기 위하여 암모니아를 사용한 무촉매 탈질(脫窒), 촉매 탈질법 또는 로내에 물을 분무하는 방법을 취하고 있다. 한편, CO 농도를 저감하기 위해서는 다음과 같은 각 요소를 관리하는 운전방법이 취해지고 있다.

(1) 800℃ 이상의 배가스 온도를 유지한다.

(2) 고온상태에서 배가스의 긴 체류시간을 확보한다.

(3) 연도에서 배가스가 충분히 교반된다.

로내에 물을 분무하는 것은 본래 쓰레기 성분의 변동에 따라 로내의 연소온도가 높아졌을 경우에 재가 용융하여 로벽에 클링커로서 부착하는 것을 방지하기 위하여 연소온도를 낮출 목적으로 사용되고 있다.

NOx 및 CO의 각각을 저감하기 위한 운전방법으로서 물분무를 조작하는 방법이 채용되고 있다. 예컨대 구체적인 방법으로서 일본국 특허공개 소60-162116호 공보에는 로내 물분무에 의하여 연소 쓰레기의 온도를 올리지 않고 연소시킴으로써 NOx를 저감하고, 물을 제트상으로 분무함으로써 배가스의 혼합성을 증가시켜 가스를 CO 농도의 저감하는 방법이 제안되어 있다.

소각로의 호퍼에 투입된 쓰레기의 성분은 일정하지 않다. 따라서 호퍼내의 쓰레기가 로내에 공급되었을 경우에는 쓰레기의 공급열량은 일정하게 되지 않으므로 쓰레기의 연소에 의해 발생한 배가스 온도는 변동하며, CO 등의 미연소 가스나 NOx의 발생과 관계가 있다는 문제가 있다. 더욱이 배가스중의 CO 등의 미연소 성분과 NOx를 동시에 저감하는 것은 어려운 문제로 되어 있었다. 배가스중의 CO 등의 미연소 성분을 완전연소시키기 위해 로내의 온도를 고온으로 유지하면 NOx농도가 증가하고, 더욱이 재가 용융하여 벽에 클링커로서 부착한다고 하는 문제가 있다. 한편, NOx 농도를 저감하기 위하여 로내 물분무에 의해 쓰레기의 연소온도를 내리면 로내의 온도가 내려가서 배가스중의 CO 등의 미연소 성분이 발생하기 쉬워진다.

이러한 상황에서 종래의 제어방법에서는 물과 압축공기에 의한 제트 분류(噴流)를 증가시킴으로써 혼합성을 개선하여 미연소 성분을 저감하고 있다. 그러나 도 7의 NOx 농도와 로실(爐室)에 대한 공기 분사량과의 관계를 나타낸 특성도에 나와있는 바와 같이 로실(爐室)에 대한 공기 분사량이 증가하면 NOx 농도가 증가한다는 문제와 관련이 있게 된다. 그리고 종래의 제어방법에서는 로출구 온도가 미리 설정된 상한 설정치에 도달했을 때에 물의 양을 조작하고 있으므로 쓰레기의 질 등의 미세한 연소변화에 대해 충분한 정밀도로 제어할 수가 없다는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 또한 로내온도의 안정화 및 배가스중의 NOx, CO의 저감화를 가능하게 한 쓰레기 소각로의 배가스중의 NOx와 미연소 성분의 제어방법을 제공하는 것도 목적으로 한다.

CO 농도를 저감하기 위한 다른 운전방법으로서 이차연소 공기량을 조작하는 방법도 있다. 예컨대 구체적인 방법으로서 일본국 특허공개 평7-332642호 공보에서는 로출구 온도 및 배가스중의 산소농도를 측정하고, 각각의 측정치가 목표치로 유지되도록 이차연소 공기량을 조작함으로써 쓰레기의 완전연소를 보다 촉진시켜 배가스중의 CO 농도를 저감하는 방법이 취해지고 있다.

도 8의 로출구 온도와 CO 농도 및 NOx 농도와의 관계를 나타낸 특성도에 나와있는 바와 같이 배가스중의 CO 등의 미연소 성분을 완전연소시키기 위해 로출구 온도를 고온으로 유지하면 CO 농도는 저감되지만 NOx 농도가 증가해 버린다. 그리고 도 21의 이차연소 공기량과 CO 농도, NOx 농도 및 로출구 온도와의 관계를 나타낸 특성도에 나와있는 바와 같이 이차연소 공기를 증가시키면 NOx 농도가 증가하므로 연소상태에 따라서는 완전연소시키기 위해 과도한 이차연소 공기가 공급되면 NOx 농도가 증가한다는 문제가 있다. 한편, NOx 농도를 저감하기 위하여 로속에 대한 물분사량을 증가시키고 연소온도를 낮추면 도 22의 물분사량과 로출구 온도와의 특성도에 나타낸 바와 같이 로출구 온도가 내려가므로 배가스중의 CO 등의 미연소 성분이 발생하기 쉬워진다.

따라서 이차연소 공기량을 조작함으로써 배가스중의 CO 등의 미연소 성분만을 저감함을 목적으로 한 종래의 제어방법에서는 동시에 NOx 농도도 저감시키기에는 한계가 있다. 그리고 배가스중의 다이옥신의 계측결과는 4시간 흡인한 배가스를 분석함으로써 얻어진다. 따라서 로내의 연소상태가 빈번하게 변하여도 4시간의 배가스 흡인은 장시간이며, 배가스 흡인중의 어떤 시점에서의 연소상태 변화가 가장 다이옥신 발생에 기여하고 있는 가를 명확히 파악할 수 없다는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 또한, 배가스중의 NOx와 CO, 다이옥신류 등의 미연소 성분을 동시에 저감할 수 있도록 한 쓰레기 소각로의 배가스중의 NOx 및 미연소 성분의 억제방법을 제공하는 것도 목적으로 한다.

그리고 화격자식 쓰레기 소각로에서는 화격자로부터 송입되는 일차연소 공기와 로출구 근방에서 송입되는 이차연소 공기에 의하여 도시 쓰레기의 소각이 이루어지고 있다. 이러한 쓰레기 소각로의 자동 연소 제어장치에서는 배가스중의 유해물질인 CO 농도의 저감을 목표로 한 이차연소 공기량의 제어가 행해지고 있다. 구체적으로는 이차연소역의 미연소 성분을 완전히 연소시키기 위하여 로출구 온도나 배가스중의 O2, CO 농도를 가스분석계로 계측하여 이들의 데이타를 제어장치에 입력하여 피이드 백 제어하고, 이차연소 공기의 공급량을 조정하여 이차연소역의 온도를 고온으로 유지하여 적당한 O2 농도를 유지하고 있다.

이러한 이차연소 공기량의 조정에 의한 CO 농도 저감(低減)은 환경오염이 문제로 되어 있는 다이옥신류의 저감에도 유효한 것으로 되어 있었다. 즉, 다이옥신류의 계측에는 고가의 분석장치와 고도의 기술이 필요한데, 그 자체를 모니터링할 수가 없다. 따라서 대체책으로서 미연소 가스의 대표적 지표로서 다이옥신류와 상관이 있는 CO 농도의 모니터링이 유효하다고 생각되고 있다.

도 43은 일본국 특허공개 평4-324015호 공보에 개시된 소각로이다. 이 도면의 소각로(330)는 연소실(331)과 이차연소실(332)로 구성되며, 일차연소 공기는 송풍 블로워(335)를 거쳐 화격자(336)의 아래쪽으로부터 연소실(331)내에 직접 공급되며, 이차연소 공기는 송풍 블로워(337)로부터 노즐(338)을 거쳐 이차연소실 (332)에 공급되고 있다. 연도(334)의 입구의 이차연소실(332)에 CO 검출수단(CO 농도계)(333)이 설치되며, CO 검출수단(333)으로부터의 출력이 제어장치(340)에 입력되고, 그 계측결과에 근거하여 이차연소실(332)에 완전연소에 필요한 O2량을 유지하기 위하여 이차연소 공기량의 과부족량이 산출되며, 그것에 따라 이차연소 공기량과 취입온도가 조작되고 있다.

그리고 이차연소실에 있어서의 적정한 량의 O2를 공급하여 CO의 발생이 억제되어 연소에 의한 반응열량이 증가하고, 로내의 분위기 온도가 상승하여 높은 연소가스 온도가 유지되므로 다이옥신류의 생성을 억제할 수가 있다. 최근에는 계측기술의 발달에 의해 다이옥신류의 전구체인 클로로벤젠류나 클로로페놀류의 검출이 가능한 반연속 분석계가 개발되고 있다. 그리고 클로로벤젠류, 클로로페놀류의 반연속 분석계는 일본국 특허공개 평5-312796호 공보에 개시되어 있다.

그러나 이러한 종래의 소각로에서는 일면적으로밖에 연소상태를 추정할 수 없는 문제가 있다. 예컨대 CO 농도계나 열화상으로부터의 판단에서는 CO 발생시의 상태가 산소결핍에 의한 것인가 혹은 산소과다에 의한 온도저하에 의한 것인가의 판별은 어렵다.

또한, CO 농도와 다이옥신류 농도의 상관성은 CO 농도가 50ppm 이하의 저농도 영역에서는 양호하지 않으므로 엄밀히 다이옥신류의 농도를 저감한다는 것은 불가능한 결점이 있다. 따라서 다이옥신류의 생성을 억제할 목적으로 CO 농도를 대체지표로 하는 것은 그다지 바람직한 것은 아니다.

따라서 본 발명은 또한, 배가스중의 다이옥신류 전구물질을 검출하여 다이옥신류의 생성을 억제할 수가 있는 쓰레기 소각로의 연소제어 방법 및 그 장치를 제공함을 목적으로 한다.

더욱이 보일러 증기 발생량, 로출구 온도, 배가스중의 CO 농도, O2농도, NOx 농도의 계측값을 도입함으로써 다면적인 연소상태를 파악하면서 NOx, CO의 발생을 억제할 수 있고, 또한 배가스중의 다이옥신류 전구물질의 농도를 저감하도록 연소제어함으로써 다이옥신류의 생성을 억제할 수 있는 쓰레기 소각로의 연소제어 방법 및 그 장치를 제공하는 것도 목적으로 한다.

본 발명은 화격자식(火格子式) 쓰레기 소각로의 연소제어 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 의한 쓰레기 소각로와 그 제어계의 개념도이다.

도 2는 주연도 온도와 배가스중의 CO 농도의 관계를 설명하기 위한 양자의 변화를 나타내는 그래프이다.

도 3은 후연소 공기량과 배가스중의 CO 농도의 관계를 설명하기 위한 양자의 변화를 나타내는 그래프이다.

도 4는 본 발명에 의한 주연도 온도 및 배가스중의 CO 농도의 변화를 나타내는 그래프이다.

도 5는 종래의 제어방법에 의한 주연도 온도 및 배가스중의 CO 농도의 변화를 나타내는 그래프이다.

도 6은 본 발명의 실시형태 2에 의한 쓰레기 소각로와 그 제어계의 개념도이다.

도 7은 NOx 농도와 로실에 대한 공기 분사량과의 관계를 나타낸 특성도이다.

도 8은 NOx 농도 및 CO 농도와 로출구 온도와의 관계를 나타낸 특성도이다.

도 9는 로출구 온도와 CO 농도의 시간적 변화를 나타낸 특성도이다.

도 10은 물분무량 제어의 제1의 방법을 나타낸 플로우 차아트이다.

도 11은 물분무량 제어의 제2의 방법에 사용되는 전건부(前件部) 멤버십 함수를 나타낸 도면이다.

도 12는 물분무량 제어의 제3의 방법을 나타낸 플로우 차아트이다.

도 13은 물분무량 제어의 제3의 방법에 사용되는 전건부 멤버십 함수를 나타낸 도면이다.

도 14는 본 발명의 실시형태 2와 종래의 제어방법에 의한 CO 농도 및 NOx 농도의 변화를 나타낸 특성도이다.

도 15는 로출구 온도와 O2 농도와의 관계를 나타낸 특성도이다.

도 16은 물분무량 제어의 제5의 방법을 나타낸 플로우 차아트이다.

도 17은 물분무량 제어의 제6의 방법에 사용되는 전건부 멤버십 함수를 나타낸 도면이다.

도 18은 물분무량 제어의 제7의 방법을 나타낸 플로우 차아트이다.

도 19는 물분무량 제어의 제8의 방법에 사용되는 전건부 멤버십 함수를 나타낸 도면이다.

도 20은 본 발명의 실시형태 3에 의한 쓰레기 소각로와 그 제어계의 개념도이다.

도 21은 이차연소 공기량과 CO 농도, NOx 농도 및 로출구 온도와의 관계를 나타내는 특성도이다.

도 22는 물분무량과 로출구 온도와의 관계를 나타내는 특성도이다.

도 23은 로출구 온도, CO 농도 및 NOx 농도의 시간적 변화와 그 때의 물분무량 및 이차연소 공기량의 제어량의 시간적 변화를 나타낸 특성도이다.

도 24는 본 발명의 실시형태 3에 의한 로출구 온도, CO 농도 및 NOx 농도의 시간적 변화와 그 때의 물분무량 및 이차연소 공기량의 제어량의 시간적 변화를 나타낸 특성도이다.

도 25는 DXN 계측중의 CO 농도가 30ppm 이상 발생한 시간비율과 백 필터(bag filter) 입구 DXN 농도의 관계를 나타내는 특성도이다.

도 26은 DXN 계측중의 로출구 온도 최소치와 백 필터 입구 DXN 농도의 관계를 나타내는 특성도이다.

도 27은 본 발명의 실시형태 3에 있어서의 물분무량의 전건부 멤버십 함수를 나타내는 도면이다.

도 28은 본 발명의 실시형태 3에 있어서의 이차연소 공기량의 전건부 멤버십 함수를 나타내는 도면이다.

도 29는 본 발명의 실시형태 3과 종래의 제어방법에 있어서의 CO 농도 및 NOx 농도의 변화를 나타낸 특성도이다.

도 30은 로출구 온도와 백 필터 입구 DXN 농도 및 NOx 농도의 관계를 나타내는 특성도이다.

도 31은 물분무량의 표준편차와 보일러 출구 DXN 농도와의 관계를 나타내는 특성도이다.

도 32는 본 발명의 실시형태 4에 의한 쓰레기 소각로와 그 연소제어 장치의 개념도이다.

도 33은 도 32에 나온 연소제어 장치의 일부를 변경한 쓰레기 소각로와 그 연소제어 장치의 개념도이다.

도 34는 이차연소 공기량과 배가스중의 CO 농도, NOx 농도, 로출구 온도와의 상관관계를 나타내는 도면이다.

도 35는 O2 농도에 대한 클로로벤젠류, 클로로페놀류의 농도의 합, CO 농도의 상관관계를 나타내는 도면이다.

도 36은 이차연소 공기량을 비선형 제어방법으로 제어하기 위한 플로우 차아트이다.

도 37은 이차연소 공기량의 비선형 제어방법으로 제어하기 위한 플로우 차아트이다.

도 38은 이차연소 공기량의 비선형 제어방법으로 제어하기 위한 플로우 차아트이다.

도 39는 이차연소 공기량의 비선형 제어방법으로 제어하기 위한 플로우 차아트이다.

도 40은 이차연소 공기량의 퍼지 제어방법의 전건부 멤버십 함수를 나타내는 도면이다.

도 41은 이차연소 공기량의 퍼지 제어방법의 전건부 멤버십 함수를 나타내는 도면이다.

도 42는 O2 농도에 대한 클로로벤젠류, 클로로페놀류가 가산된 도면이다.

도 43은 종래의 소각로를 나타낸 개념도이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 아래와 같은 각 구성을 채용한다.

(1) 제1태양에 의한 발명은 소각로의 주연도 온도 또는 주연도 온도와 배가스중의 O2농도, 배가스중의 CO 농도 혹은 후연소 화격자 상하의 압력차의 하나 이상을 측정하고, 각각의 측정치를 주기적으로 각각의 기준치와 비교하여, 이 비교결과에 근거하여 후연소 화격자에 대한 공기량인 후연소 공기량, 또는 후연소 공기량과 쓰레기의 반송량을 결정하는 후연소 화격자의 이동속도를 제어한다.

후연소 화격자 위에서 쓰레기가 연소하여 발생한 연소가스는 이차공기의 일부와 혼합되어 주연도를 통해 혼합실로 도입된다. 따라서 주연도 온도는 후연소 화격자 위의 연소상태를 반영한다. 이렇게 함으로써 주연도 온도를 측정하여 계측치를 기준치와 비교하여 후연소 화격자 위의 쓰레기의 연소상태를 파악할 수 있다. 그리고 파악된 연소상태에 따라 후연소 공기량을 제어함으로써 후연소 화격자 위에서 쓰레기를 완전히 재로 만들어 미연소 성분의 발생을 억제할 수 있다.

주연도 온도외에 측정되는 것으로서 배가스중의 O2농도나 CO 농도, 더욱이 후연소 화격자 상하의 압력차 등이 있다. 배가스중의 O2 농도나 CO 농도는 후연소 화격자 위의 쓰레기의 연소상태를 반영하며, 후연소 화격자 상하의 압력차는 후연소 화격자 위의 쓰레기의 양을 반영한다. 따라서 주연도 온도의 측정에 더하여 배가스중의 O2 농도 또는 CO 농도를 측정하면 주연도 온도의 측정정보 외에도 공기량의 과부족 또는 미연소 성분에 대한 직접적인 정보를 얻을 수 있기 때문에 후연소 화격자 위의 쓰레기의 연소상태를 보다 높은 정밀도로 파악할 수 있고, 후연소 공기량의 제어를 보다 적절히 할 수가 있다. 즉, 주연도 온도의 과부족값에 더하여 배가스중의 성분의 적정값으로부터의 차이량을 사용하여 제어할 수가 있다.

후연소 공기량외에 제어되는 것으로서 쓰레기의 이동량을 결정하는 후연소 화격자의 동속도(動速度)가 있다. 쓰레기의 연소상태는 공기량외에 송입되는 쓰레기의 양에 의해서도 변한다. 따라서 후연소 공기량을 제어함과 아울러 이 후연소 화격자 속도를 제어하여 쓰레기양을 조정하면 쓰레기의 연소상태가 보다 신속하게 적절히 조정된다.

측정을 주기적으로 함으로써 항상 후연소 화격자 위의 쓰레기의 연소상태를 감시하는 것이 되어 이상상태와 연계될 가능성이 있는 사소한 변화를 포착하여 사전에 후연소 화격자 속도를 조절할 수가 있다. 특히 극히 연소하기 쉬운 쓰레기나 반대로 연소하기 어려운 쓰레기가 화격자위에 왔을 경우의 급격한 변화에 대처할 수가 있다. 그리고 측정의 주기가 짧으면 짧을 수록 제어빈도가 높아지게 되어 극히 세밀한 제어를 할 수 있게 된다.

(2) 제2의 태양에 의한 발명은 소각로의 주연도 온도를 측정하고, 이 주연도 온도가 기준온도에 도달하지 않을 때는 후연소 공기량을 감소시키고, 주연도 온도가 기준온도를 초과할 때는 후연소 공기량을 증가시켜 쓰레기 소각로 배가스중의 미연소 성분을 억제한다.

후연소 화격자 위의 퇴적물에는 일반적으로 재가 많은데, 특히 급격히 미연소 쓰레기가 적고 재가 많은 상태로 이행했을 경우, 쓰레기량에 대하여 후연소 공기량이 과잉으로 된다. 그 정도가 크면 후연소 화격자 위에서는 퇴적물이 냉각하여 온도부족 상태로 되어 미연소 쓰레기의 착화가 순조롭게 진행하지 않아 불완전 연소상태로 된다. 이 상태에서는 주연도 온도는 통상보다도 저하한다.

이와 같이 주연도 온도의 저하에 의하여 후연소 화격자 위의 온도부족 상태가 검지된다. 그리고 후연소 화격자 위에는 미연소 쓰레기가 불완전 연소상태에서 미연소 성분이 발생하고 있는 것으로 추정된다.

주연도 온도와 배가스중의 CO 농도와의 관계를 조사한 결과를 도 2에 나타낸다. 이것은 후연소 공기량이 기준량에서 조업되고 있는 상태에서 주연도 온도 및 배가스중의 CO 농도를 동시에 측정한 결과이다. (a)는 주연도 온도의 시간적 변화를 나타내고, (b)는 배가스중의 CO 농도의 시간적 변화를 나타낸다.

주연도 온도는 측정개시로부터 2시간되지 않았을 때 및 4시간째의 직전과 직후에서 일시적으로 내려가고 있으나, 여기에 호응하여 배가스중의 CO 농도도 일시적으로 높아지고 있다. 즉, 주연도 온도가 통상보다도 저하했을 때 미연소 성분이 발생하고 있다. 이것은 후연소 화격자 위에는 미연소 쓰레기가 존재하며, 기준량의 후연소 공기량은 취입되고 있으나 연소에 필요한 3요소중에서 온도가 부족하여 불완전 연소상태로 되고 있음을 의미한다.

후연소 화격자 위에서는 그 전의 퇴적물은 거의 재이므로 온도가 내려가 있고, 거기에 급히 미연소 쓰레기가 도착하였지만 착화되지 않은 상태이다. 낮은 온도에서 취입되는 후연소 공기는 더욱 온도저하를 조장하므로 이 상태에서는 후연소 공기는 기준량이더라도 냉각효과면에서 과잉량으로 된다.

후연소 공기량이 과잉으로 되어 불완전 연소 상태로 되는 모습은 도 3에 나와있다. 도 3에서 (a)는 후연소 공기량의 시간적 변화를 나타내고, (b)는 동시에 측정한 배가스중의 CO 농도를 나타낸다. 측정 개시때와 측정개시로부터 약 0.8시간후 및 2.7시간후에 후연소 공기량은 증가하고 있으나, 여기에 호응하여 배가스중의 CO 농도도 높아지고 있다. 즉, 후연소 공기량을 과잉으로 증가했을 때에 배가스중의 CO 농도가 높아지고, 이 상태는 후연소 공기량이 과잉상태를 벗어나면 해소된다.

이와 같이 주연도 온도는 후연소 공기량이 후연소 화격자 위의 미연소 쓰레기량에 대해 과잉일 때에 저하하고, 이 때, 후연소 화격자위는 온도부족 상태에서 미연소 성분을 발생한다. 즉, 주연도 온도가 기준온도보다 낮은 경우는 후연소 공기량이 후연소 화격자위의 미연소 쓰레기량에 대해 과잉이고, 이로 인해 후연소 화격자위에는 온도가 부족하여 미연소 성분이 발생한다. 따라서 주연도 온도가 기준온도보다 낮은 경우에 후연소 공기량을 감소시키면 온도저하가 방지되어 다시 정상적인 연소로 되므로 미연소 성분의 발생을 감소시킬 수 있다.

후연소 화격자에서는 앞서 설명한 바와 같이 쓰레기의 완전연소를 기하므로 통상은 이론량보다 약간 많은 공기를 공급한다. 그러나 난연소성의 쓰레기가 특히 많을 때 등, 후연소 화격자 위에 미연소 쓰레기가 기준량보다도 과잉으로 남아있는 경우가 있다. 이 상태에서는 공급되는 공기량에 상당하는 미연소 쓰레기는 연소하므로 통상보다도 주연도 온도는 높아진다. 그러나 과잉분의 미연소 쓰레기의 태반은 산소부족 상태로 되어 이로부터 미연소 성분이 발생한다. 즉, 주연도 온도가 기준온도를 초과할 경우는 후연소 공기량이 후연소 화격자위의 쓰레기량에 대해 부족하고, 이로인해 후연소 화격자 위에서는 연소에 필요한 3요소중에서 산소가 부족하여 미연소 성분이 발생한다.

이로인해 주연도 온도가 기준온도를 초과할 경우에 후연소 공기를 증가시키면 공기부족 상태가 해소되어 미연소 성분의 발생을 감소시킬 수가 있다.

(3) 제3의 태양에 의한 발명은 소각로의 주연도 온도와 배가스중의 O2 농도를 측정하여 주연도 온도가 기준온도에 도달하지 않고 O2 농도가 기준치를 초과할 때는 후연소 공기량을 감소시키고, 주연도 온도가 기준온도를 초과하며 O2 농도가 기준치에 도달하지 않을 때는 후연소 공기량을 증가시켜 쓰레기 소각로 배가스중의 미연소 성분을 억제한다.

주연도 온도가 기준온도보다 낮은 경우는 후연소 공기량이 후연소 화격자위의 미연소 쓰레기량에 대해 과잉이므로 후연소 화격자위에는 온도가 부족하여 미연소 성분이 발생한다. 그리고 배가스중의 O2 농도가 높아짐에 따라 후연소 공기량이 후연소 화격자위의 미연소 쓰레기량에 대해 과잉인것이 확인된다. 후연소 공기량이 과잉이면 미반응의 O2가 연소가스중에 함유되어 배가스중의 O2 농도가 높아지기 때문이다. 따라서 주연도 온도가 기준온도에 달하지 않고 O2 농도가 기준치를 초과할 때에 후연소 공기량을 감소시키면 후연소 화격자위의 온도저하가 방지되므로 다시 정상적인 연소로 되어 미연소 성분의 발생이 감소한다.

반대로 주연도 온도가 기준치를 초과할 경우에는 후연소 공기량이 후연소 화격자 위의 쓰레기량에 대해 부족하므로 후연소 화격자위에는 산소가 부족하여 미연소 성분이 발생한다.

그리고 배가스중의 O2 농도가 낮음으로 인하여 후연소 공기량이 후연소 화격자위의 미연소 쓰레기량에 대해 부족해 있다는 것이 확인된다. 후연소 공기량이 부족하면 미반응의 O2는 없어지고 배가스중의 O2 농도가 낮아지기 때문이다.

따라서 주연도 온도가 기준온도를 초과하여 O2 농도가 기준치에 도달하지 않을 때에 후연소 공기량을 증가시키면 공기량의 부족상태가 해소되어 미연소 성분의 발생을 감소시킬 수 있다.

(4) 제4의 태양에 의한 발명은 소각로의 주연도 온도와 배가스중의 CO 농도를 측정하여 주연도 온도가 기준온도 이하이고 CO 농도가 기준치를 초과할 때는 후연소 공기량을 감소시키고, 주연도 온도가 기준온도를 초과하고 CO 농도가 기준치를 초과할 때는 후연소 공기량을 증가시켜 쓰레기 소각로 배가스중의 미연소 성분을 억제한다.

주연도 온도가 기준온도보다 낮은 경우에는 후연소 공기량이 후연소 화격자위의 미연소 쓰레기량에 대해 과잉이므로 후연소 화격자 위에는 온도가 부족하여 미연소 성분이 발생한다.

그리고 CO는 미연소 성분을 대표하므로 배가스중의 CO 농도가 높아짐에 따라 후연소 화격자 위의 미연소 상태인 것이 확인된다. 이 CO는 후연소 공기량이 후연소 화격자 위의 미연소 쓰레기량에 대해 과잉으로 되어 온도부족 상태를 초래하여 CO2까지로 산화되지 않은 미연소의 CO이다.

따라서 주연도 온도가 기준온도에 도달하지 않고 CO 농도가 기준치를 초과할 때에 후연소 공기량을 감소시키면 후연소 화격자 위의 온도저하가 방지되므로 다시 정상적인 연소로 되어 미연소 성분의 발생을 감소시킬 수 있다.

반대로 주연도 온도가 기준온도를 초과할 경우는 후연소 공기량이 후연소 화격자 위의 미연소 쓰레기량에 대해 부족하므로 후연소 화격자 위에는 산소가 부족하여 미연소 성분이 발생한다.

배가스중의 CO 농도가 높은 것은 후연소 공기량이 후연소 화격자 위의 미연소 쓰레기량에 대해 부족하여 후연소 화격자 위의 퇴적물에 미연소 상태가 일어나 있기 때문이다.

따라서 주연도 온도가 기준온도를 초과하고 CO 농도가 기준치를 초과할 때에 후연소 공기량을 중가시키면 공기량의 부족상태가 해소되므로 미연소 성분의 발생을 감소시킬 수가 있다.

(5) 제5의 태양에 의한 발명은 후연소 공기량의 제어를 함과 아울러 후연소 화격자 아래의 압력과 로내 압력과의 차이를 측정하고, 이들의 측정치를 비교하여 비교결과에 근거하여 후연소 화격자 속도를 제어하여 쓰레기 소각로 배가스중의 미연소 성분을 억제한다.

주연도 온도나 배가스중의 O2 농도, CO 농도가 후연소 화격자의 연소상태를 반영하는데 대하여 후연소 화격자 아래의 압력과 로내 압력과의 차이는 후연소 화격자 상하의 압력차이고 후연소 화격자 위의 퇴적물의 양을 반영한다.

로에서부터 연소중의 가스가 누설되지 않도록 로내의 압력은 화격자의 위쪽에 설치된 압력계로 측정되어 항상 부압(負壓)으로 콘트롤되어 있다. 이 로내 압력과 후연소 화격자 아래의 압력을 비교하면 후연소 화격자 아래에는 후연소 공기가 취입되어 있으므로 후연소 화격자 아래의 압력은 로내 압력보다 높고, 퇴적물의 기류저항이 클수록 후연소 화격자 아래의 압력과 로내 압력과의 차이(이하, 간단히 압력차라 함)는 커지게 된다. 즉, 압력차가 적은 경우는 후연소 화격자 위의 퇴적물의 태반이 재이므로 체적이 작고, 압력차가 큰 경우는 퇴적물의 태반이 미연소 쓰레기이므로 체적이 크다.

후연소 화격자 위의 쓰레기의 연소상태와 함께 퇴적물중의 미연소 쓰레기의 많고 적음을 주기적으로 파악함으로써 후연소 공기량의 제어외에 후연소 화격자 속도도 적절히 제어할 수 있다. 예컨대 쓰레기량이 과잉으로 될 때에 후연소 공기량을 증가시킬 뿐만 아니라 후연소 화격자 속도를 감속하면 미연소 쓰레기량은 서서히 감소하고, 또한 시간이 걸려 연소하게 된다.

(6) 제6의 태양에 의한 발명은 소각로의 주연도 온도, 후연소 화격자 아래의 압력 및 로내 압력의 차이를 측정하여 주연도 온도가 기준온도에 달하지 않고 후연소 화격자 아래의 압력과 로내 압력의 차이가 기준차에 도달하지 않을 때는 후연소 공기량을 감소시킴과 아울러 후연소 화격자 속도를 증속하고, 주연도 온도가 기준온도를 초과하고 후연소 화격자 아래의 압력과 로내 압력의 차이가 기준차를 초과할 때는 후연소 공기량을 증가시킴과 아울러 후연소 화격자 속도를 감속하여 쓰레기 소각로 배가스중의 미연소 성분을 억제한다.

주연도 온도가 낮은 경우는 후연소 공기량이 후연소 화격자 위의 미연소 쓰레기량에 대해 과잉이고, 후연소 화격자 위는 온도부족 상태로 되어 미연소 성분이 발생한다. 그리고 압력차가 적음에 따라 후연소 화격자의 퇴적물의 대부분이 재(灰)이므로 미연소 쓰레기량이 적다는 것을 알 수 있다.

따라서, 주연도 온도가 기준온도에 달하지 않고 압력차가 기준차에 달하지 않을 때에 후연소 공기량을 감소시킴과 아울러 후연소 화격자 속도를 증속하면 온도저하가 방지됨과 동시에 연료인 쓰레기가 보급되어 다시 정상적인 연소로 되기 때문에 미연소 성분의 발생을 감소시킬 수가 있다.

반대로 주연도 온도가 높은 경우는 후연소 공기량이 후연소 화격자 위의 미연소 쓰레기량에 대해 부족하여 후연소 화격자 위에는 산소부족 상태로 되어 미연소 성분이 발생한다. 그리고 압력차가 큰 경우는 후연소 화격자 위의 퇴적물에 미연소 쓰레기량이 많이 함유되어 있다.

따라서 주연도 온도가 기준온도를 초과하고 압력차가 기준차를 초과할 때에 후연소 공기량을 증가시킴과 아울러 후연소 화격자 속도를 감속하면 산소부족 상태와 연료과잉의 상태가 해소되어 미연소 성분의 발생을 줄일 수 있다.

(7) 제7의 태양에 의한 발명은 소각로의 주연도 온도, 배가스중의 O2 농도, 후연소 화격자 아래의 압력의 차이 및 로내 압력을 측정하여 주연도 온도가 기준온도에 달하지 않고 O2 농도가 기준치를 초과하고 후연소 화격자 아래의 압력과 로내 압력의 차이가 기준차에 달하지 않을 때에는 후연소 공기량을 감소시킴과 아울러 후연소 화격자 속도를 증속하고, 주연도 온도가 기준온도를 초과하고 O2 농도가 기준치에 달하지 않으며 후연소 화격자 아래의 압력과 로내 압력의 차이가 기준차 범위 상한을 초과할 때는 후연소 공기량을 증가시킴과 아울러 후연소 화격자 속도를 감속하여 쓰레기 소각로 배가스중의 미연소 성분을 억제한다.

주연도 온도가 낮고 배가스중의 O2 농도가 높은 경우는 후연소 공기량 과잉에 의하여 후연소 화격자 위는 온도부족으로 되어 미연소 성분이 발생하고 있다. 그리고 압력차가 기준차에 도달하지 않음으로써 후연소 화격자 위의 퇴적물의 거의가 재로되어 미연소 쓰레기가 남아있지 않음을 알 수 있다.

따라서 주연도 온도가 기준온도에 달하지 않고 배가스중의 O2 농도가 기준치를 초과하며 압력차가 기준차에 달하지 않을 때에 후연소 공기량을 감소시킴과 아울러 후연소 화격자 속도를 증속하면 온도저하가 방지됨과 동시에 연료가 보급되므로 다시 정상적인 연소로 되어 미연소 성분의 발생을 감소시킬 수 있다.

반대로 주연도 온도가 높고 배가스중의 O2 농도가 낮은 경우는 후연소 공기량이 후연소 화격자 위의 미연소 쓰레기량에 대해 부족하여 후연소 화격자 위에는 산소부족 상태가 되어 미연소 성분이 발생하고 있다. 그리고 압력차가 커짐으로써 후연소 화격자 위의 퇴적물에 미연소 쓰레기량이 많이 함유되어 있음을 알 수 있다.

따라서 주연도 온도가 기준온도를 초과하고 배가스중의 O2 농도가 기준치에 달하지 않으며 압력차가 기준차를 초과할 때에 후연소 공기량을 증가시킴과 아울러 후연소 화격자 속도를 감속하면 연료과잉의 상태와 산소부족 상태가 해소되어 미연소 성분의 발생을 줄일 수 있다.

(8) 제8의 실시태양에 의한 발명은 소각로의 주연도 온도, 배가스중의 CO 농도, 후연소 화격자 아래의 압력 및 로내 압력의 차이를 측정하여 주연도 온도가 기준온도에 달하지 않고 CO 농도가 기준치를 초과하며 후연소 화격자 아래의 압력과 로내 압력의 차이가 기준차에 달하지 않을 때는 후연소 공기량을 감소시킴과 아울러 후연소 화격자 속도를 증속하고, 주연도 온도가 기준온도를 초과하고 CO 농도가 기준치를 초과하며 후연소 화격자 아래의 압력과 로내 압력의 차이가 기준차를 초과할 때는 후연소 공기량을 증가시킴과 아울러 후연소 화격자 속도를 감속하여 쓰레기 소각로 배가스중의 미연소 성분을 억제한다.

주연도 온도가 낮고 배가스중의 CO 농도가 높은 경우는 후연소 공기량 과잉에 의하여 후연소 화격자 위는 온도부족 상태로 되어 미연소 성분이 발생하고 있다. 그리고 압력차가 커짐으로써 후연소 화격자 위의 퇴적물의 거의가 재로 되어 있음을 알 수 있다.

따라서 주연도 온도가 기준온도에 달하지 않고 배가스중의 CO 농도가 기준치를 초과하며 압력차가 기준차에 달하지 않을 때에 후연소 공기량을 감소시킴과 아울러 후연소 화격자 속도를 증속하면 후연소 화격자 위의 온도저하가 방지됨과 동시에 연료가 보급되므로 다시 정상적인 연소로 되어 미연소 성분의 발생을 줄일 수 있다.

반대로 주연도 온도가 높고 배가스중의 CO 농도가 높은 경우는 후연소 공기량이 후연소 화격자 위의 미연소 쓰레기량에 대해 부족하여 미연소 성분이 발생하고 있다. 그리고 압력차가 커짐으로써 후연소 화격자 위의 퇴적물에 미연소 쓰레기량이 많이 함유되어 있음을 알 수 있다.

따라서 주연도 온도가 기준온도를 초과하고 배가스중의 CO 농도가 기준치를 초과하며 압력차가 기준차를 초과할 때에 후연소 공기량을 증가시킴과 아울러 후연소 화격자 속도를 감속하면 산소부족 상태와 미연소 쓰레기 과잉의 상태가 해소되어 미연소 성분의 발생을 줄일 수 있다.

그리고 후연소 화격자 속도의 제어는 압력차를 구하지 않고 주연도 온도 또는 주연도 온도와 배가스중의 O2 농도 혹은 CO 농도를 측정하여 후연소 공기량을 제어함과 아울러 후연소 화격자 속도를 제어할 수도 있다.

(1)∼(8)의 발명에 의하면 1차 연소단계에서 불완전 연소상태가 즉시에 개선되어 다이옥신류와 일산화 탄소 등의 미연소 성분의 발생이 억제된다. 동시에 불필요한 이차 공기의 취입도 방지된다. 따라서 완전연소의 달성과 쓰레기 에너지의 효율적인 활용이 가능해진다.

(9) 제9의 태양에 의한 발명은 연소실에 연소가스를 분기(分岐)시키는 장벽이 설치된 2회류식(二回流式)의 쓰레기 소각로에 있어서, 로출구에 설치된 온도계에 의하여 로출구 온도를 주기적으로 계측하고, 또한 연도에 설치된 배가스 분석계에 의하여 배가스중의 NOx 농도 및 CO 농도를 각각 주기적으로 계측하며, 그리고 각각의 계측치와 기준치를 비교하여 그 비교결과에 의거하여 로내의 화격자 위에서 쓰레기가 연소하고 있는 연소실을 향하여 물분무를 하는 유량을 제어한다.

화격자위에서 쓰레기가 연소하여 발생하는 배가스는 로내에 설치된 장벽에 의하여 분기된다. 분기한 배가스는 로출구에서 합류하며, 이때에 충돌, 교반에 의하여 혼합됨으로써 배가스중의 미연소 성분의 재연소가 일어난다. 장벽을 설치함으로써 배가스의 교반, 혼합이 이루어지므로 물분무에 의한 배가스의 혼합을 하지 않고 끝내므로 로출구 온도의 저하를 방지할 수가 있다. 로출구 온도, NOx 농도 및 CO 농도는 연소상태를 반영하고 있으므로 로출구 온도, NOx 농도 및 CO 농도의 각 계측치와 미리 설정된 기준치를 비교하여 연소상태의 변화에 따라 물분무량을 제어할 수 있다. 또한, 계측을 주기적으로 함으로써 연소상태를 항상 감시하고 있으므로 연소상태의 변화에 적절하게 대처할 수가 있다. 그리고 이 계측의 주기가 짧으면 짧을 수록 제어빈도가 높아져서 극히 세밀한 제어가 가능해진다.

(10) 제10의 태양에 의한 발명은 제9의 태양에 있어서 로출구 온도의 계측치가 기준치보다 낮은 경우 또는 CO 농도의 계측치가 기준치보다 높은 경우에는 물분무량을 줄이고, 로출구 온도의 계측치가 기준치보다 높은 경우 또는 로출구 온도의 계측치가 기준치보다 높고, 더욱이 NOx 농도의 계측치가 기준치보다 높은 경우에는 물분무량을 증가시키는 유량제어를 한다.

도 8에 나온 바와 같이 로출구 온도가 높을 수록 배가스중의 미연소 성분이 재연소하므로 CO 농도는 낮다. 한편, 로출구 온도가 높을 수록 쓰레기의 연소온도가 높으므로 NOx도 높아져 버린다. 따라서 CO와 NOx를 동시에 낮게 할 수 있는 온도영역은 800℃ 부근에 존재함을 알 수 있다. 그리고 도 22에 나온 바와 같이 물분무량이 많을 수록 로속이 냉각되므로 로출구 온도는 낮아진다. 따라서 로출구 온도가 기준치를 초과하고 있을 경우 또는 로출구 온도가 기준치를 초과하고, 더욱이 NOx 농도도 기준치를 초과하고 있을 경우에 물분무량을 중가시키면 로출구 온도가 내려가서 NOx 농도를 줄일 수 있다. 그리고 로출구 온도가 기준치보다도 낮은 경우 또는 CO 농도가 기준치보다 높은 경우에 물분무량을 감소시키면 로출구 온도가 높아져서 배가스중의 미연소 성분의 이차연소를 촉진시켜 CO 농도를 낮게 할 수가 있음을 알 수 있다.

(11) 제11의 태양에 의한 발명은 제9의 태양에 있어서 퍼지(fuzzy) 추론(推論)을 이용하여 로출구 온도의 계측치가 낮은 경우 또는 CO 농도의 계측치가 높은 경우에는 물분무량을 줄이고, 로출구 온도의 계측치가 높은 경우 또는 로출구 온도의 계측치가 높고 더욱이 NOx 농도의 계측치가 높은 경우에는 물분무량을 증가시키는 유량제어를 한다.

로속의 쓰레기의 연소상태에 따라 변화하는 로출구 온도, NOx 농도 및 CO 농도의 계측치를 종합적으로 판단하여 물분무의 증감량을 연산하도록 복수의 계측입력으로부터 조작출력을 결정하는 제어방법으로서는 퍼지 제어가 가장 적합한데, 연소상태가 적절하게 제어되어 배가스중의 NOx 등이 제어된다.

(12) 제12의 태양에 의한 발명은 연소실에 연소가스를 분기(分岐)시키는 장벽이 설치된 2회류식(二回流式)의 쓰레기 소각로에 있어서, 로출구에 설치된 온도계에 의하여 로출구 온도를 주기적으로 계측하고, 또한 연도에 설치된 배가스 분석계에 의하여 배가스중의 NOx 농도를 주기적으로 각각 계측하며, 그리고 각각의 계측치와 기준치를 비교하여 그 비교결과에 의거하여 로내의 화격자 위에서 쓰레기가 연소하고 있는 연소실을 향하여 물분무를 하는 유량제어를 한다.

화격자위에서 쓰레기가 연소하여 발생하는 배가스는 로내에 설치된 장벽에 의하여 분기되고, 로출구에서 합류할 때에 충돌하여 교반, 혼합됨으로써 배가스중의 미연소 성분의 재연소가 일어난다. 장벽을 설치함으로써 배가스의 교반, 혼합이 이루어지므로 물분무에 의한 배가스의 혼합을 하지 않고 끝내므로 로출구 온도의 저하를 방지할 수가 있다. 로출구 온도 및 NOx 농도는 연소상태를 반영하고 있으므로 주기적으로 계측한 로출구 온도 및 NOx 농도의 계측치와 미리 설정된 기준치를 비교하여 연소상태의 변화에 따라 물분무량을 제어할 수 있다. 또한, 계측을 주기적으로 함으로써 연소상태를 항상 감시하고 있으므로 연소상태의 변화에 적절하게 대처할 수가 있다. 그리고 이 계측의 주기가 짧으면 짧을 수록 제어빈도가 높아져서 극히 세밀한 제어가 가능해진다.

(13) 제13의 태양에 의한 발명은 제12의 태양에 있어서 로출구 온도의 계측치가 기준치 보다도 낮은 경우에는 물분무량을 줄이고, 로출구 온도의 계측치가 기준치보다 높은 경우 또는 로출구 온도의 계측치가 기준치보다 높고 더욱이 NOx 농도의 계측치가 기준치보다 높은 경우에는 물분무량을 증가시키는 유량제어를 한다.

이 경우에 있어서도 도 8에 나온 바와 같이 로출구 온도에 대한 배가스중의 CO 농도와 NOx 농도와의 관계는 로출구 온도가 높을 수록 배가스중의 미연소 성분이 재연소하므로 CO 농도가 낮다. 한편, 로출구 온도가 높을 수록 쓰레기의 연소온도가 높으므로 NOx 농도도 높아져 버린다. 따라서 CO와 NOx를 동시에 저감할 수 있는 온도영역은 800℃ 부근에 존재한다. 그리고 도 22에 나온 바와 같이 물분무량이 많을 수록 로속이 냉각되므로 로출구 온도는 저하하게 된다. 따라서 로출구 온도가 기준치를 초과하고, 더욱이 NOx 농도도 기준치를 초과하고 있을 경우에는 물분무량을 증가시키면 로출구 온도가 내려가서 NOx 농도를 줄일 수 있다.

도 9는 로출구 온도와 CO 농도의 시간적 변화를 나타낸 특성도이다. 도 9에 나온 바와 같이 로출구 온도가 800℃를 하회하면 수 10∼100ppm의 높은 CO 농도가 발생한다. 그러나 물분무량을 조정함으로써 로출구 온도를 800℃ 이상으로 유지하는 운전을 함으로써 배가스중의 미연소 성분의 이차연소를 촉진하면 CO 농도를 낮게 억제할 수 있다. 이 때, 로출구 온도의 변화를 측정하여 제어를 하면 CO 농도를 측정하지 않더라도 CO 농도를 낮게 할 수가 있다.

(14) 제14의 태양에 의한 발명은 제12의 태양에 있어서 퍼지 추론(推論)을 이용하여 로출구 온도의 계측치가 낮은 경우에는 물분무량을 줄이고, 로출구 온도의 계측치가 높은 경우 또는 로출구 온도의 계측치가 높고 더욱이 NOx 농도의 계측치가 높은 경우에는 물분무량을 증가시키는 유량제어를 한다.

로속의 쓰레기의 연소상태에 따라 변화하는 로출구 온도와 NOx 농도의 계측치를 종합적으로 판단하여 물분무의 증감량을 연산하도록 복수의 계측입력으로부터 조작출력을 결정하는 제어방법으로서는 퍼지 제어가 가장 적합한데, 연소상태가 적절하게 제어되어 배가스중의 NOx 등이 제어된다.

(15) 제15의 태양에 의한 발명은 연소실에 연소가스를 분기시키는 장벽이 설치된 2회류식(二回流式)의 쓰레기 소각로에 있어서, 연도에 설치된 배가스 분석계에 의하여 배가스중의 O₂농도, NOx 농도 및 CO 농도를 주기적으로 각각 계측하며, 그리고 각각의 계측치와 기준치를 비교하여 그 비교결과에 의거하여 로내의 화격자 위에서 쓰레기가 연소하고 있는 연소실을 향하여 물분무를 하는 유량을 제어한다.

화격자위에서 쓰레기가 연소하여 발생한 배가스는 로내에 설치된 장벽에 의하여 분기된다. 분기한 배가스는 로출구에서 합류하고, 이 때에 충돌, 교반에 의하여 혼합됨으로써 배가스중의 미연소 성분의 재연소가 일어난다. 장벽을 설치함으로써 배가스의 교반, 혼합이 이루어지기 때문에 물분무에 의한 배가스의 혼합을 하지 않고 끝내므로 로출구 온도의 저하를 방지할 수가 있다. 상기한 (9)∼(11)의 태양에서는 로출구 온도, NOx 농도 및 CO 농도가 연소상태를 반영하고 있으므로 로출구 온도, NOx 농도 및 CO 농도의 각 계측치를 사용하여 물분무량의 유량제어를 하고 있다. 도 15에 나온 로출구 온도와 배가스중의 O₂농도의 관계에서는 로출구 온도가 높을 수록 O₂농도는 낮고 부(負)의 강한 상관이 있다. 배가스중에 여분의 공기가 적고 O₂농도가 낮을 때에는 연소가 활발하므로 로출구 온도가 높아진다. 따라서 로출구 온도 대신에 O₂농도를 이용하여 O₂농도, NOx 농도 및 CO 농도의 각 계측치와 미리 설정한 기준치를 비교하여 연소상태의 변화에 따라 물분무량을 제어할 수가 있다. 그리고 계측을 주기적으로 함으로써 연소상태를 항상 감시하고 있으므로 연소상태의 변화에 적절하게 대처할 수 있다. 그리고 이 계측의 주기가 짧으면 짧을 수록 제어빈도가 높아져서 극히 세밀한 제어가 가능해진다.

(16) 제16의 태양에 의한 발명은 제15의 태양에 있어서 O₂농도의 계측치가 기준치보다도 높은 경우 또는 CO 농도의 계측치가 기준치보다도 높은 경우에는 물분무량을 줄이고, O₂농도의 계측치가 기준치보다도 낮은 경우 또는 O₂농도의 계측치가 기준치보다도 낮고 더욱이 NOx 농도의 계측치가 기준치보다도 높은 경우에는 증가시키는 유량제어를 한다.

도 8에 나온 바와 같이 로출구 온도가 높을 수록 배가스중의 미연소 성분이 재연소하므로 CO 농도가 낮다. 한편, 로출구 온도가 높을 수록 쓰레기의 연소온도가 높으므로 NOx 농도도 높아져 버린다. 또한, 도 15로부터 로출구 온도와 O₂농도 사이에는 부(負)의 상관이 있고, O₂농도가 낮을 수록 로출구 온도가 높아지며, O₂농도가 낮을 수록 CO 농도는 낮고 NOx 농도는 높아지는 특성이 있다. 도 22에 나온 바와 같이 물분무량이 많을 수록 연소가 억제되고 로속이 냉각되므로 로출구 온도가 낮아지고, 도 15에 나온 바와 같이 O₂농도는 높아진다. 따라서 O₂농도가 기준치보다 높은 경우 또는 CO 농도가 기준치보다 높은 경우에는 물분무량을 줄이면 배가스중의 미연소 성분의 이차연소가 촉진됨으로써 O₂농도는 내려가고 로출구 온도는 높아지므로 CO 농도를 낮게 할 수가 있다. 그리고 O₂농도가 기준치보다 낮은 경우 또는 O₂농도가 기준치보다 낮고 더욱이 NOx 농도가 기준치보다 높은 경우에는 물분무량을 증가시키면 연소가 억제됨으로써 로출구 온도가 내려가고 NOx 농도를 줄일 수 있다.

(17) 제17의 태양에 의한 발명은 제15의 태양에 있어서 퍼지 추론(推論)을 이용하여 O₂농도의 계측치가 높은 경우 또는 CO 농도의 계측치가 높은 경우에는 물분무량을 줄이고, O₂농도의 계측치가 낮은 경우 또는 O₂농도의 계측치가 낮고 더욱이 NOx 농도의 계측치가 높은 경우에는 물분무량을 증가시키는 유량제어를 한다.

로속의 쓰레기의 연소상태에 따라 변화하는 O₂농도, NOx 농도 및 CO 농도의 계측치를 종합적으로 판단하여 물분무의 증감량을 연산하도록 복수의 계측입력으로부터 조작출력을 결정하는 제어방법으로서는 퍼지 제어가 가장 적합한데, 연소상태가 적절하게 제어되어 배가스중의 NOx 등이 제어된다.

(18) 제18의 태양에 의한 발명은 연소실에 연소가스를 분기시키는 장벽이 설치된 2회류식(二回流式)의 쓰레기 소각로에 있어서, 연도에 설치된 배가스 분석계에 의하여 배가스중의 O₂농도 및 NOx 농도를 주기적으로 각각 계측하며, 그리고 각각의 계측치와 기준치를 비교하여 그 비교결과에 의거하여 로내의 화격자 위에서 쓰레기가 연소하고 있는 연소실을 향하여 물분무를 하는 유량을 제어한다.

화격자위에서 쓰레기가 연소하여 발생한 배가스는 로내에 설치된 장벽에 의하여 분기된다. 분기한 배가스는 로출구에서 합류하고, 이 때에 충돌, 교반에 의하여 혼합됨으로써 배가스중의 미연소 성분의 재연소가 일어난다. 장벽을 설치함으로써 배가스의 교반, 혼합이 이루어지기 때문에 물분무에 의한 배가스의 혼합을 하지 않고 끝내므로 로출구 온도의 저하를 방지할 수가 있다. 상기한 (12)∼(14)의 태양에서는 로출구 온도 및 NOx 농도가 연소상태를 반영하고 있으므로 로출구 온도 및 NOx 농도의 각 계측치를 사용하여 물분무량의 유량제어를 하고 있다. 여기서 도 15에 나온 로출구 온도와 배가스중의 O₂농도의 관계에서는 로출구 온도가 높을 수록 O₂농도는 낮고 부(負)의 강한 상관이 있다. 따라서 로출구 온도 대신에 O₂농도를 이용하여 O₂농도 및 NOx 농도의 각 계측치와 미리 설정한 기준치를 비교하여 연소상태의 변화에 따라 물분무량을 제어할 수가 있다. 그리고 계측을 주기적으로 함으로써 연소상태를 항상 감시하고 있으므로 연소상태의 변화에 적절하게 대처할 수 있다. 그리고 이 계측의 주기가 짧으면 짧을 수록 제어빈도가 높아져서 극히 세밀한 제어가 가능해진다.

(19) 제19의 태양에 의한 발명은 제18의 태양에 있어서 O₂농도의 계측치가 기준치보다도 높은 경우에는 물분무량을 줄이고, O₂농도의 계측치가 기준치보다도 낮은 경우 또는 O₂농도의 계측치가 기준치보다도 낮고 더욱이 NOx 농도의 계측치가 기준치보다도 높은 경우에는 물분무량을 증가시키는 유량제어를 한다.

도 8에 나온 바와 같이 로출구 온도가 높을 수록 배가스중의 미연소 성분이 재연소하므로 CO 농도가 낮다. 한편, 로출구 온도가 높을 수록 쓰레기의 연소온도가 높으므로 NOx 농도도 높아져 버린다. 또한, 도 15로부터 로출구 온도와 O₂농도 사이에는 부(負)의 상관이 있고, O₂농도가 낮을 수록 로출구 온도가 높아지므로 O₂농도가 낮을 수록 CO 농도는 낮고 NOx 농도는 높아지는 특성이 있다. 도 22에 나온 바와 같이 물분무량이 많을 수록 연소가 억제되고 로속이 냉각되기 때문에 로출구 온도가 낮아지므로 도 15에 나온 바와 같이 O₂농도는 높아진다. 따라서 O₂농도가 기준치보다 높은 경우에는 물분무량을 줄이면 O₂농도는 내려가고 로출구 온도는 올라가므로 배가스중의 미연소 성분의 이차연소가 촉진되어 CO 농도를 낮게 할 수가 있다. 그리고 O₂농도가 기준치보다 낮은 경우 또는 O₂농도가 기준치보다 낮고 더욱이 NOx 농도가 기준치보다 높은 경우에는 물분무량을 증가시키면 연소가 억제됨으로써 로출구 온도가 내려가고 NOx 농도를 줄일 수 있다.

(20) 제20의 태양에 의한 발명은 제18의 태양에 있어서 퍼지 추론을 이용하여 O₂농도의 계측치가 높은 경우에는 물분무량을 줄이고, O₂농도의 계측치가 낮은 경우 또는 O₂농도의 계측치가 낮고 더욱이 NOx 농도의 계측치가 높은 경우에는 물분무량을 증가시키는 유량제어를 한다.

로속의 쓰레기의 연소상태에 따라 변화하는 O₂농도와 NOx 농도의 계측치를 종합적으로 판단하여 물분무의 증감량을 연산하도록 복수의 계측입력으로부터 조작출력을 결정하는 제어방법으로서는 퍼지 제어가 가장 적합한데, 연소상태가 적절하게 제어되어 배가스중의 NOx 등이 억제된다.

(9)∼(20)의 본 발명에 의하면 로출구 온도 또는 O₂농도가 안정화하고, 또한 연소 배가스중의 CO 농도 및 NOx 농도가 억제된다. 따라서 연소 배가스중의 다이옥신류 등의 유해성분의 발생이 억제되고, 또한 완전연소에 의한 쓰레기 에너지의 효율적인 활용이 가능하게 된다.

(21) 제21의 태양에 의한 발명은 로출구에 설치된 온도계로 로출구 온도를 주기적으로 계측하고, 연도에 설치된 배가스 분석계에 의하여 배가스중의 NOx 농도, CO 농도 및 O₂농도를 각각 주기적으로 계측하여, 로출구 온도 및 NOx 농도의 각 계측치와 각각의 기준치를 비교하여 그 비교결과에 의거하여 로내의 화격자 위에서 연소하고 있는 쓰레기를 향하여 분무하는 물분무량을 조정하고, 또한 로출구 온도, NOx 농도, CO 농도 및 O₂농도의 각 계측치와 각각의 기준치를 비교하여 그 비교결과에 의거하여 연소실쪽을 향하여 분사하는 이차연소 공기량을 조정한다.

이미 설명한 바와 같이 화격자위에서 연소하고 있는 쓰레기를 향하여 분무하는 물의 양을 증가시켜 화격자위의 쓰레기의 연소온도를 내리고, 로출구 온도를 내리면 배가스중의 NOx 발생량을 억제할 수 있다. 그러나 NOx의 발생량을 억제하기 위해 물분무량을 너무 증가시키면 로출구 온도가 저하하므로 CO 농도가 높아져 버린다. 따라서 주기적으로 계측된 로출구 온도 및 NOx 농도의 각 측정치와 로출구 온도 및 NOx 농도의 각 기준치를 비교하여 로출구 온도가 기준치를 유지하도록 물분무량을 조정함으로써 NOx와 CO의 발생량을 억제한다.

도 21에 나온 바와 같이 이차연소 공기량에 대한 로출구 온도, NOx 농도 및 CO 농도의 관계로부터 사선영역에서는 로출구 온도가 가장 높고, 이차연소가 활발하므로 CO 농도가 낮은 상태로 되어 있다. 사선영역의 왼쪽에 있는 바와 같이 이차연소 공기량이 적을 경우에는 이차연소에 필요한 산소가 부족하므로 산소결핍 상태로 되어 이차연소가 이루어지지 않고 CO 농도가 높아지고 로출구 온도도 저하하게 된다. 그리고 사선영역의 오른쪽에 있는 바와 같이 이차연소 공기량이 많을 경우에는 로속이 냉각되어 로출구 온도가 내려가고, 이차연소에 필요한 산소가 충분함에도 불구하고 불완전 연소를 일으켜 CO 농도가 높아지게 된다. 그리고 NOx 농도는 이차연소 공기량에 비례하여 높아진다. 따라서 이차연소 공기의 운전을 사선영역에서 유지하면 NOx 농도와 CO 농도를 동시에 낮은 상태로 할 수 있다.

상기한 이차연소 공기량에 대한 로출구 온도, NOx 농도 및 CO 농도의 관계로부터 로출구 온도, NOx 농도, CO 농도 및 O₂농도를 주기적으로 계측하고, 각각의 계측치와 기준치를 비교하여 그 비교결과에 의거하여 도 21의 사선영역을 유지하도록 이차연소 공기량을 조정한다. 그리고 로출구 온도, NOx 농도 등을 주기적으로 계측을 한다는 것은 항상 연소상태를 감시하는 것이 되어 연소상태의 변화에 신속히 대처할 수 있다. 그리고 측정의 주기가 짧으면 짧을 수록 제어빈도가 높아지고 극히 세밀한 제어가 가능해진다.

(22) 제22의 태양에 의한 발명은 제21의 태양에 있어서 CO 농도의 계측치가 목표 CO 농도를 초과하고 있는 단위 시간당의 비율을 목표 CO 발생비율 이하로 억제한다.

로속의 연소상태가 악화했을 때의 CO 농도의 거동은 일반적으로 도 23의 로출구 온도 등의 시간적인 변화를 나타낸 특성도에 나타낸 바와 같이 수분 내지 수십분간의 스파이크상의 높은 농도가 발생한다. 이 CO 농도의 스파이크상의 부분을 다이옥신 농도 계측중(4시간)의 시간당의 발생비율로서 계산하고, 백 필터(bag filter) 입구 다이옥신 농도와의 관계를 조사하면 이것은 도 25의 백 필터 입구 다이옥신 농도의 특성도의 ①에 상당하다. 그리고 도 24의 특성도에 나타난 연소상태는 도 25의 특성도의 ②에 상당하다. CO 농도의 스파이크가 발생하고 있는 비율이 높을 수록 다이옥신 농도도 높아진다. 스파이크상의 CO가 발생하고 있을 때는 불완전 연소를 일으키고 있으므로 다이옥신도 분해하지 않고 배출되어 버린다. 따라서 목표 CO 농도를 초과하지 않도록 제21의 태양에 의하여 물분무량과 이차연소 공기량을 제어함으로써 스파이크상의 CO를 발생시키지 않고 운전을 한다.

(23) 제23의 태양에 의한 발명은 제21의 태양에 있어서 로출구 온도의 계측치를 목표 하한온도 이상에서 운전한다.

로속의 연소변화에 의한 로출구 온도의 거동과 백 필터 입구 다이옥신 농도와의 관계를 조사하면 도 26의 백 필터 입구 다이옥신 농도의 특성도에 나온 바와 같이 다이옥신 농도 계측중(4시간)의 로출구 온도 최저치가 높을 수록 백 필터 입구 다이옥신 농도는 낮게 억제되고 있다. 다이옥신 농도 계측중에 로출구 온도가 저하해 있지 않을 때는 완전연소가 유지되어 있는 것으로 되기 때문에 배가스중의 다이옥신이 분해된다. 따라서 로출구 온도의 계측치를 목표하한 온도 이상으로 유지하도록 제21의 태양에 의하여 물분무량과 이차연소 공기량을 제어함으로써 로출구 온도를 목표하한 온도 이상으로 유지하는 운전을 한다.

(24) 제24의 태양에 의한 발명은 제21의 태양에 있어서 로출구 온도의 계측치의 평균치를 목표하한 평균치와 목표상한 평균치의 범위내에서 운전한다. 로속의 연소변화에 의한 로출구 온도의 평균치의 거동과 백 필터 입구 다이옥신 농도 및 NOx 농도와의 관계를 조사하면 도 30의 특성도에 나온 바와 같이 로출구 온도의 평균치가 높을 수록 미연소 성분은 분해되므로 다이옥신 농도는 낮아지지만, 배가스의 연소온도가 높아지므로 NOx 농도가 높아진다. 역으로 로출구 온도의 평균치가 낮을 수록 다이옥신 농도는 높아지며 NOx 농도는 저하하게 된다.

따라서 로출구 온도의 평균치를 목표하한 평균치와 목표상한 평균치의 범위내에서 운전하도록 제21의 태양에 의하여 물분무량과 이차연소 공기량을 제어함으로써 로출구 온도의 평균치를 목표하한 평균치 이상으로, 더욱이 목표상한 평균치 이하로 유지하는 운전을 한다.

(25) 제25의 태양에 의한 발명은 제21의 태양에 있어서 CO 농도의 계측치가 목표 CO 농도를 초과하고 있는 단위 시간당의 비율을 목표 CO 발생비율 이하로 억제하고, 또한 로출구 온도의 계측치를 목표하한 온도 이상으로 운전한다.

스파이크상의 CO를 발생시키지 않고, 더욱이 로출구 온도를 목표하한 온도 이상으로 유지하도록 제21의 태양에 의하여 물분무량과 이차연소 공기량을 제어함으로써 확실하게 배가스중의 다이옥신을 분해한다.

(26) 제26의 태양에 의한 발명은 제21의 태양에 있어서 CO 농도의 계측치가 목표 CO 농도를 초과하고 있는 단위 시간당의 비율을 목표 CO 발생비율 이하로 억제하고, 로출구 온도의 계측치를 목표하한 온도 이상으로 운전하며, 또한 로출구 온도의 계측치의 평균치를 목표하한 평균치와 목표상한 평균치의 범위내에서 운전한다. 스파이크상의 CO를 발생시키지 않고, 더욱이 로출구 온도를 목표하한치 이상으로 유지하고, 동시에 로출구 온도의 평균치를 목표하한 평균치와 목표상한 평균치의 범위내에서 운전하도록 제21의 태양에 의하여 물분무량과 이차연소 공기량을 제어함으로써 확실하게 배가스중의 다이옥신과 NOx를 억제할 수 있다.

(27) 제27의 태양에 의한 발명은 제22 또는 제25의 태양에 있어서 목표 CO 농도를 30ppm, 목표 CO 발생비율을 2%로 설정한다. 도 25의 특성도에 나온 바와 같이 목표 CO 농도를 30ppm, 목표 CO 발생비율을 2%로 설정하면 다이옥신 농도를 효과적으로 저감할 수 있다.

(28) 제28의 태양에 의한 발명은 제23 또는 제25의 태양에 있어서 목표하한 온도를 850℃로 설정한다. 도 26의 특성도에 나온 바와 같이 목표하한 온도를 850℃로 설정하면 다이옥신 농도를 효과적으로 저감할 수 있다.

(29) 제29의 태양에 의한 발명은 제24 또는 제26의 태양에 있어서 목표하한 평균치를 900℃로 설정하고, 목표상한 평균치를 950℃로 설정한다. 도 30의 특성도에 나온 바와 같이 목표하한 평균치를 약 900℃로 하고, 목표상한 평균치를 약 950℃로 하면 배가스중의 다이옥신 농도와 NOx 농도를 효과적으로 억제할 수 있다.

(30) 제30의 태양에 의한 발명은 제21의 태양에 있어서 퍼지 추론을 이용하여 물분무량과 이차연소 공기량을 제어한다. 이 경우에 있어서, 물분무량을 추론하기 위한 전건부(前件部)의 조건을 설정하기 위한 파라메터 및 전건부 멤버십 함수의 형상과, 이차연소 공기량을 추론하기 위한 전건부의 조건을 설정하기 위한 파라메터 및 전건부 멤버십 함수의 형상을 달리한 것으로 한다. 예컨대 정상적으로는 이차연소 공기량을 조정함으로써 NOx 및 미연소 성분을 억제한다. 그리고 로출구 온도가 소정의 기준치를 초과하는 큰 값으로 된 경우에 있어서 이차연소 공기량외에 물분무량도 조정하여 NOx 및 로출구 온도의 상승을 억제한다.

이와 같이 물분무량의 조정(증가)을 했기 때문에 물을 분무했을 때의 폐해를 극력 피할 수 있다. 도 31에 나온 물분무량의 표준편차와 보일러 출구 다이옥신 농도의 관계로부터 물분무량의 변동이 클 수록 다이옥신 농도가 높아지고 있다. 따라서 로속을 냉각하기 위하여 물을 대량으로 취입하고, 분무량을 변동시키면 모두가 수증기로 되어 로속을 냉각할 뿐만 아니라 일부의 물은 쓰레기위에 부착한다. 그리고 물이 부착한 쓰레기가 연소했을 때에 연소상태를 악화시켜 다이옥신이나 CO 등의 미연소 성분을 발생시키는 요인이 되는데, 물분무량의 조정(증가)을 제한했기 때문에 그러한 폐해를 피할 수 있다.

(21)∼(30)의 본 발명에 의하면 로출구 온도가 안정화하고 또한 NOx의 농도가 소정의 값으로 억제되고, 혹은 로출구 온도 및 O₂농도가 안정화하고 또한 CO 농도 및 NOx 농도가 각각 소정의 값으로 제어된다. 따라서 NOx 및 미연소 성분의 발생이 억제되고 다이옥신류 등의 유해성분 발생을 억제할 수 있다.

(31) 제31의 태양에 의한 발명은 배가스중의 클로로벤젠류, 클로로페놀류의 농도가 저농도 영역(50ppm)이어도 다이옥신류 농도와의 상관관계가 나타나며, 다이옥신류의 전구체로서 취급할 수 있으며, 더욱이 배가스 전처리에서의 수분제거에 따른 손실이 거의 없고, 유용한 대체지표 물질인 것에 착안하여 된 것인데, 쓰레기 소각로의 연소제어에 있어서의 제어 파라메터에 의하여 이차연소 공기량을 제어한 것이다.

즉, 쓰레기 소각로에 설치된 보일러로부터 발생하는 증기 발생량을 안정화하도록 일차연소 공기량을 제어하고, 또한 재연소를 위한 이차연소 공기량을 제어하는 연소제어 방법으로서, 상기 증기 발생량, 상기 이차연소 공기량, 로출구 온도, 배가스중의 CO 농도, O2 농도, NOx 농도의 각 제어 파라메터에 의하여 상기 이차연소 공기량을 제어하고, 배가스중의 NOx의 발생을 억제함과 아울러 상기 배가스중의 다이옥신류 전구체의 농도와 O2 농도와의 상호관계로부터 상기 다이옥신류 전구체의 농도가 최소로 되는 O2 농도를 추정하여 상기 이차연소 공기량을 조정하고, 배가스중의 다이옥신류의 생성을 억제한다. 여기서는 소각로의 배가스중의 CO 농도, NOx 농도의 저감을 도모함과 아울러 소각로로부터 발생하는 배가스중의 다이옥신류 전구체의 농도를 검출하여 다이옥신류 전구체가 최소로 되는 O2 농도에 의하여 제어 파라메터를 수정하여 이차연소 공기량을 제어하고 있다.

(32) 제32의 태양에 의한 발명은 제31의 태양에 있어서 상기 다이옥신류 전구체가 배가스중의 클로로벤젠류와 클로로페놀류이고, 이들의 농도값의 합과 배가스중의 O2 농도와의 상호관계로부터 상기 클로로벤젠류와 클로로페놀류의 농도의 합이 최소가 되는 O2 농도를 추정한다. 여기서는 소각로로부터 발생하는 배가스중의 다이옥신류 전구물질인 클로로벤젠류와 클로로페놀류의 농도를 검출하고, 그 농도의 합과 O2 농도의 상호관계로부터 이들 다이옥신류 전구물질의 농도가 최소로 되는 O2 농도에 의하여 제어 파라메터를 수정하면서 이차연소 공기량을 제어하고 있다.

(33) 제33의 태양에 의한 발명은 제31의 태양에 있어서 상기 이차연소 공기량을 비선형 제어에 의하여 산출하고, 배가스중의 NOx의 발생을 억제함과 아울러 상기 다이옥신류 전구체인 클로로벤젠류와 클로로페놀류를 연속 또는 반연속 분석계에 의한 배가스 분석계에 의하여 농도를 계측하고, 이들의 농도의 합과 상기 O2 농도와의 상호관계를 주기적으로 함수근사 수법에 의하여 산출하고, 상기 클로로벤젠류와 클로로페놀류의 농도가 최소로 되는 O2 농도를 산출하며, O2 농도의 제어 파라메터를 축차수정하여 상기 비선형 제어를 실행하여 이차연소 공기량을 조정한다. 여기서는 배가스중의 각 성분농도나 증발량 등의 계측치로부터 각각의 계측치에 근거한 제어 파라메터에 의한 비선형 제어에 의하여 로내 연소상태를 판단하고, 이차연소 공기량을 산출·조정함으로써 배가스중의 CO, NOx의 발생을 억제한다. 이 비선형 제어에 있어서 배가스중의 클로로벤젠류와 클로로페놀류의 농도를 검출하여 이들의 합이 최소로 되는 O2 농도를 추정하여 O2 농도의 제어 파라메터를 축차수정하고, 비선형 제어를 실행하고 있고, 클로로벤젠류와 클로로페놀류, O2 농도의 변동에 대응하면서 다이옥신류의 생성을 억제하는 것이다.

(34) 제34의 태양에 의한 발명은 제33의 태양에 있어서 상기 비선형 제어를 퍼지 제어한다. 여기서는 비선형 특성을 수반하는 다변수 간섭계인 쓰레기 소각로의 연소상태에 있어서 제어 루울을 언어적으로 기술할 수 있고, 파라메터의 조정도 용이하며, 퍼지 제어를 적용함으로써 이차연소 공기량을 극히 세밀하게 제어할 수 있다.

(35) 제35의 태양에 의한 발명은 쓰레기 소각로내에 일차연소 공기를 공급하여 로속의 가연물(可燃物)을 연소시킴과 동시에 보일러 증기 발생량을 안정시키도록 제어하는 일차연소 제어수단과, 쓰레기 소각로내에 이차연소 공기를 공급하여 미연소 성분을 재연소시키는 이차연소 공기 제어수단과, 배가스중의 O2 농도를 검출하는 O2 농도계측 수단과, 배가스중의 다이옥신류 전구물질의 농도를 계측하는 배가스 분석수단과, 상기 배가스 분석수단에 의하여 검출된 상기 다이옥신류 전구물질의 농도와 상기 O2 농도계측 수단으로 검출된 O2 농도와의 상호관계를 산출하는 상관곡선 추정수단과, 상기 상관곡선 추정수단에 의한 상호관계로부터 다이옥신류 전구물질의 농도의 합이 최소가 되는 O2 농도를 산출하기 위한 연산수단을 구비하며, 상기 연산수단에 의하여 산출된 O2 농도에 근거한 제어 파라메터에 의하여 이차연소 공기를 상기 이차연소 제어수단으로 산출하여 이차연소 공기량을 로속에 공급하여 배가스중의 다이옥신류의 생성을 억제하는 장치이다.

여기서는 상관곡선 추정수단에 있어서 다이옥신류 전구물질의 농도와 O2 농도와의 상관관계로부터 다이옥신류의 농도가 최소로 되도록 O2 농도를 산출하여 그 값을 기초로 하여 이차연소 공기제어 수단을 연산처리하기 위한 제어 파라메터를 수정함으로써 다이옥신류의 생성을 억제한다. 그리고 상기 연산수단에 축차(逐次) 최소 2승법, 연분수(連分數) 전개, 스플라인 근사, 테일러 급수 근사, 라그랑쥬의 보간법(補間法) 등을 적용함으로써 다변수 제어의 자동화가 가능하다.

(36) 제36의 태양에 의한 발명은 제35의 태양에 있어서 상기 다이옥신류 전구물질을 클로로벤젠류와 클로로페놀류로 한다. 여기서는 클로로벤젠류와 클로로페놀류의 농도가 미량이더라도 O2 농도와의 상관관계가 있기 때문에 클로로벤젠류와 클로로페놀류의 농도를 계측함으로써 다이옥신류의 농도가 최소로 되도록 O2 농도를 추정하여 다이옥신류의 생성을 억제하는 것이다.

(37) 제37의 태양에 의한 발명은 쓰레기 소각로내에 일차연소 공기를 공급하여 로속의 가연물(可燃物)을 연소시킴과 동시에 보일러 증기 발생량을 안정시키도록 제어하는 일차연소 공기 제어수단과, 보일러 증기 발생량과 이차연소 공기량과 로출구 온도와 배가스 분석계에 의한 CO 농도, O2 농도, NOx 농도를 주기적으로 계측하고, 각각의 계측치에 근거하여 이차연소 공기량을 제어하는 이차연소 공기 제어수단과, 배가스중의 클로로벤젠류, 클로로페놀류를 계측하는 연속 또는 반연속 분석계와, 상기 연속 또는 반연속 분석계에 의한 계측치의 합과 상기 O2 농도의 계측치에 근거하여 그 상호관계를 구하기 위한 상관곡선 추정수단과, 상기 상관곡선 추정수단에 의해 구해지는 상관관계로부터 배가스중의 클로로벤젠류와 클로로페놀류의 농도의 합이 최소가 되는 O2 농도를 산출하기 위한 연산수단과, 상기 연산수단에 의하여 산출된 O2 농도에 근거하여 이차연소 공기를 산출하는 제어 파라메터를 축차수정하고 상기 이차연소 공기 제어수단에 의하여 이차연소 공기를 산출하여 이차연소 공기량을 로속에 공급하여 배가스중의 다이옥신류의 생성을 억제하는 장치이다. 여기서는 일차연소 공기량의 제어에 의하여 안정한 연소를 유지하며, 이차연소 제어수단에 의하여 NOx 농도와 다이옥신류의 생성이 억제된다. 그리고 상기 연산수단에 축차 최소 2승법, 연분수(連分數) 전개, 스플라인 근사, 테일러 급수 근사, 라그랑쥬의 보간법(補間法) 등을 적용함으로써 다변수 제어의 자동화가 가능하다.

(38) 제38의 태양에 의한 발명은 제35, 제36 또는 제37의 태양에 있어서 상기 이차연소 제어수단을 퍼지 제어수단으로 한다. 여기서는 비선형 특성을 수반하는 다변수 간섭계인 쓰레기 소각로의 연소제어에 있어서 제어 루울을 언어적으로 기술할 수 있고, 파라메터의 조정도 용이한 퍼지 제어수단을 적용함으로써 이차연소 제어량을 극히 세밀하게 제어할 수 있다.

(31)∼(38)의 본 발명에 의하면 배가스중의 유해물질인 CO, NOx 및 다이옥신류의 발생을 동시에 억제할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시의 형태를 도면을 이용하여 구체적으로 설명한다.

실시의 형태 1

도 1은 쓰레기 소각로의 그 제어계의 개념도이다. 1은 소각로이고, 쓰레기 투입구(2)로부터 투입된 쓰레기는 건조 화격자(3a), 연소 화격자(3b), 후연소 화격자(3c)를 순차로 통과하면서 재가 되며, 재는 낙하구(4)로부터 취출(取出)된다. 각 화격자는 각각의 화격자 구동장치에 의해 구동되며, 정해진 속도로 쓰레기를 이송하여 간다. 여기서는 편의상 후연소 화격자(3c)에 대해서의 화격자 구동장치(3d)만을 나타낸다.

각 화격자의 아래에는 일차공기 팬(5)에 의하여 공급되는 건조 혹은 연소용의 일차공기가 송입된다. 건조 화격자(3a)에서는 쓰레기가 주로 건조되고, 연소 화격자(3b)에서는 쓰레기가 연소하며, 후연소 화격자(3c)에서 완전히 연소되어 재가된다. 이 재는 재(灰) 낙하구(4)로부터 낙하하여 로밖으로 배출된다. 일차공기는 건조화격자 공기량을 조절하는 건조 화격자 아래의 공기 댐퍼(13a), 연소 화격자 전부(前部) 공기량을 조절하는 연소 화격자 전부 아래 공기 댐퍼(13b), 연소 화격자 후부(後部) 공기량을 조절하는 연소 화격자 후부 아래 공기 댐퍼(13c), 후연소 화격자 공기량을 조절하는 후연소 화격자 아래 공기 댐퍼(13d)에서 분배된다.

한편, 연소대의 위쪽에는 이차공기 팬(10)으로부터 공급되는 이차공기가 취입구(吹入口)(9)로부터 취입되어 미연소 성분을 산화함과 동시에 로의 과열을 방지하고 있다. 이차공기가 직접 로출구로 도망가지 않고 연소가스와 양호하게 혼합되도록 취입구(9)의 위쪽에 경사진 격벽(11)을 설치하고 있다. 격벽(11)의 전방의 통로가 부연도(副煙道), 후방의 통로가 주연도(主煙道)이다. 양연도를 통과한 연소가스는 격벽(11)의 위쪽의 혼합실(6)에서 다시 서로 혼합된다.

혼합실(6)을 나온 가스는 로출구에 설치된 열교환기(8a)를 통해 에너지가 회수된 후에 배기된다. 그리고 7은 로출구 온도계, 8b는 보일러, 12는 증기량을 측정하는 유량계, 14는 주연도온도계, 16은 배가스 O2 농도계, 17은 배가스 CO농도계, 18a는 로내 압력계, 18b는 후연소 화격자 아래 압력계이다.

15는 제어장치이고, 주연도 온도계(14), 배가스 O2 농도계(16), 배가스 CO 농도계(17), 로내 압력계(18a), 후연소 화격자 아래 압력계(18b)의 각 신호를 입력하여 후연소 화격자 아래 공기댐퍼(13d) 및 화격자 구동장치(3d)에 제어치 신호를 출력한다. 제어장치(15)에는 예컨대 컴퓨터가 사용된다.

제어장치(15)에서의 입력신호에 근거한 제어치의 계산은 주기적으로 한다. 쓰레기의 화격자 위의 이동은 느리고, 후연소 화격자 위를 통과하는데 수 10분을 요하므로 계산은 수 10초 내지 수분의 주기로 하는 것이 적당하다. 이 제어치의 계산은 다음과 같이 한다.

먼저 후연소 공기량의 제어에 대해 설명한다.

주연도 온도에 근거하여 후연소 공기량을 제어할 때는 주연도의 기준온도를 T_set, 이번회의 측정치를 T로 하고, 후연소 공기량의 제어치 F_n을 다음의 (1)식으로 계산한다.

F_n= F_n-1+ k_T(T - T_set) (1)

단, F_n-1은 전번회의 제어치, k_T는 주연도 온도에 대해서는 제어 파라메터인데 (+)이다.

주연도 온도와 배가스중의 O2 농도에 근거하여 후연소 공기량을 제어할때는 배가스중의 O2 농도의 기준치를 [O2]_set, 이번회의 측정치를 [O2]로 하고, 후연소 공기량의 제어치 F_n을 다음의 (2)식으로 계산한다.

F_n= F_n-1+ k_T(T - T_set) + k_O2([O2] - [O2]_set) (2)

단, k_O2는 배가스중의 O2 농도에 대한 제어 파라메터이지만, 주연도 온도의 측정치 T가 기준 온도 T_set보다 적고, 또한 배가스중의 O2 농도의 측정치 [O2]가 기준치 [O2]_set보다 클 때, 또는 주연도 온도의 측정치 T가 기준 온도치 T_set보다 크고 배가스중의 O2 농도의 측정치 [O2]가 기준치 [O2]_set보다도 적을 때 (-)이고, 그 이외의 경우에는 0이다.

주연도 온도와 배가스중의 CO 농도에 근거하여 후연소 공기량을 제어할 때는 배가스 중의 CO 농도의 기준치를 [CO]_set, 이번회의 측정치를 [CO]로 하여 후연소 공기량의 제어치 F_n을 다음의 (3)식으로 계산한다.

F_n= F_n-1+ k_T(T - T_set) + k_co([CO] - [CO]_set) (3)

단, k_co는 배가스중의 CO 농도에 대한 제어 파라메터인데, 주연도 온도의 측정치 T가 기준치 T_set보다 적고 배가스중의 CO 농도의 측정치 [CO]가 기준치 [CO]_set보다도 클 때에 (-)이며, 주연도 온도의 측정치 T가 기준치 T_set보다 크고, 배가스중의 CO 농도의 측정치 [CO]가 기준치 [CO]_set보다도 클 때에 (+)이고, 그 이외의 경우는 0이다.

이어서 후연소 공기량과 함께 후연소 화격자 속도를 제어할 경우에 대하여 설명한다.

주연도 온도에 근거하여 후연소 공기량을 제어함과 동시에 압력차에 의해 후연소 화격자 속도를 제어할 때는 (1)식을 사용하여 후연소 공기량의 제어치 F_n를 구하고, 후연소 화격자 속도의 제어치 G_n를, 압력차를 △P, 기준차를 △P_set로 하여 다음의 (4)식으로 계산한다.

G_n= G_n-1+ h_p(△P - △P_set) (4)

단, G_n-1은 전번회의 제어치, h_p는 압력차에 대해서의 제어 파라메터로서 (-)의 값이다.

주연도 온도와 배가스중의 O2 농도에 근거하여 후연소 공기량을 제어함과 동시에 압력차에 근거하여 후연소 화격자 속도를 제어할 때는, (2)식을 사용하여 후연소 공기량의 제어치 F_n을 구하고, (4)식을 사용하여 후연소 화격자 속도의 제어치 G_n을 구한다.

주연도 온도와 배가스중의 CO 농도에 근거하여 후연소 공기량을 제어함과 동시에 압력차에 근거하여 후연소 화격자 속도를 제어할 때는, (3)식을 사용하여 후연소 공기량의 제어치 F_n을 구하고, (4)식을 사용하여 후연소 화격자 속도의 제어치 G_n을 구한다.

그리고 압력차를 구하지 않고 주연도 온도 혹은 주연도 온도와 배가스중의 성분농도를 측정하여 후연소 공기량을 제어함과 동시에 후연소 화격자 속도를 제어할 수도 있다. 그 일예로서 주연도 온도와 배가스중의 CO 농도에 근거하여 제어할 경우를 다음에 설명한다.

후연소 공기량의 제어치 F_n을 (3)식을 사용하여 구하고, 다음의 (5)식을 사용하여 후연소 화격자 속도의 제어치 G_n을 구한다.

G_n= G_n-1+ h_T(T - T_set) + h_co([CO] - [CO]_set) (5)

단, h_T는 주연도 온도에 대해서의 제어 파라메터이다. h_co는 배가스중의 CO 농도에 대해서의 파라메터로서 주연도 온도의 측정치 T가 기준치 T_set보다 적고 배가스중의 CO 농도의 측정치 [CO]가 기준치 [CO]_set보다 클 때에 (+)이며, 주연도 온도의 측정치 T가 기준치 Tset보다 크고 배가스중의 CO 농도의 측정치 [CO]가 기준치 [CO]_set보다 클 때에 (-)이고, 그 이외의 경우는 0이다.

이상의 계산시에 있어서 주연도 온도, 배가스중의 O2 농도, 배가스중의 CO 농도, 압력차 등의 기준치에 폭이 있을 경우는 기준치로서 상한치 혹은 하한치를 사용하며, 측정치가 한계범위내이면 측정치와 기준치와의 차이를 0으로 하여 계산을 하면 좋다.

그리고 이상의 계산 외에 주연도 온도, 배가스중의 O2 농도 또는 CO 농도의 측정 이외에 배가스중의 O2 농도의 측정과 동시에 CO 농도의 측정을 하고, 이들 항을 더하여 계산을 해도 좋다.

측정치에 관해서도 이차 공기량, 각 화격자 아래에 대한 일차 공기량의 측정을 하여 이들 공기량의 변동을 파악함으로써 O2 농도나 CO 농도를 보정하여 사용해도 좋다.

더욱이 기타 제어방법과 병용하는 것도 가능한데, 예컨대, 로출구 온도 혹은 발생 증기량을 측정하고, 이들을 일정하게 유지하기 위해 이차 공기량을 제어하는 방법과 본 발명의 제어방법을 병용할 수도 있다.

도 1에 나온 제어계에 의해 주연도 온도를 측정하여 후연소 공기량을 제어하고, 배가스중의 CO 농도를 조사한 결과를 나타낸다.

주연도 온도의 기준치 T_set은 850℃에서 제어치의 연산 주기는 1분이었다. 이 결과를 주연도 온도의 측정치와 함께 도 4에 나타낸다. 도 4에서 (a)는 주연도 온도의 변화를 나타내고, (b)는 동시에 측정한 배가스중의 CO 농도를 나타낸다.

측정은 5시간에 걸쳐 하였으나, 후연소 화격자 위에서는 후연소 공기량의 제어에 의한 연소제어가 일어나고 있기 때문에 주연도 온도는 820∼930℃의 범위에서 제어되고, 배가스중의 CO 농도는 20ppm 이하로 제어되어 있었다.

이 결과를 종래의 이 공기량의 조정을 주로 하는 완전연소 제어 결과와 비교한다. 도 5가 도 4에 상당하는 종래의 결과이다. 여기에 의하면 종래의 제어방법에서는 주연도 온도가 750∼1050℃의 범위에서 변동하고, 주연도 온도가 높을 때에 배가스중의 CO 농도가 200ppm 이상이나 되어 있다.

그리고 후연소 화격자에서 공기부족 상태가 출현할 경우는 전단(前段)의 화격자에서도 미연소 가스의 발생이 많다. 이 미연소 가스는 부연도를 통해 혼합실에 도입되지만, 동시에 본 발명에 의하여 증가된 후연소 공기가 고온상태에서 주연도로부터 혼합실에 도입되기 때문에 여기서 부연도 가스에 함유되는 미연소 성분의 연소에 기여한다. 따라서 미연소 가스의 연소를 위해 이차공기의 증가량을 그 만큼 감소시킬 수 있고, 상온에서 취입되는 이차공기의 불필요한 냉각효과에 의한 에너지 손실을 감소시킬 수 있다.

실시형태 2

도 6은 쓰레기 소각로의 배가스중의 NOx 및 미연소 성분의 제어를 하기 위한 쓰레기 소각로 및 그 제어계의 개념도이다. 이 쓰레기 소각로(101)의 상부에는 쓰레기 투입구(호퍼)(102)가 설치되어 있고, 이 쓰레기 투입구(102)로부터 투입된 쓰레기는 연소실(101a)내에 장비된 건조 화격자(103a), 연소 화격자(103b), 후연소 화격자(103c)를 순차로 통과하게 된다. 각 화격자(103a, 103b, 103c)의 아래에는 일차연소 공기 팬(105)에 의해 공급되는 건조 혹은 연소용의 일차 공기가 송입된다. 건조 화격자(103a)에서는 쓰레기가 주로 건조되고, 연소 화격자(103b)에서는 쓰레기가 연소되며, 후연소 화격자(103c)에서는 쓰레기가 완전히 연소되어 재가 된다. 이 재(灰)는 낙하구(104)로부터 낙하하여 로밖으로 배출된다.

한편, 연소대(103b와 103c에 상당)의 위쪽에는 이차연소 공기 팬(110)으로부터 공급되는 이차연소 공기가 이차연소 공기 취입구(吹入口)(109)로부터 취입되어, 미연소 성분을 산화함과 동시에 로의 과열을 방지하고 있다. 연소 배가스는 직접 로출구쪽으로 도망가지 않고 연소 배가스와 물분무, 이차연소 공기가 잘 혼합되도록 취입구(109)의 위쪽에 경사진 장벽(111)을 설치하고 있다. 장벽(111)의 전방의 통로가 부연도이고, 후방의 통로가 주연도이다. 양연도를 통과한 연소 배가스는 장벽(111)의 위쪽의 로출구(106)에서 다시 서로 혼합된다. 마찬가지로 연소대의 위쪽에는 물분무량 조정기(113)로부터 공급되는 물분무 노즐(113a)로부터 물이 취입(吹入)되고 있다. 로출구(106)를 나온 연소 배가스는 로출구로부터 연돌(煙突)(107)에 도입되어 로밖으로 방출된다. 이 때에 그 고온의 연소 배가스는 열교환기(108a)를 가열하여 보일러(108b)내의 물을 비등시켜 그 증기를 열공급, 발전 등에 사용한다.

이 쓰레기 소각로에는 물분무량 제어수단(117)이 장비되어 있고, 이 제어수단(117)에는 로출구 온도계(112), 배가스 O₂농도계(114), 배가스 NOx 농도계(115) 및 배가스 CO 농도계(116)와 각 신호를 입력으로 하여 소정의 연산처리를 하여 제어신호를 생성하여 물분무량 조절기(113)에 출력한다. 제어수단(117) 로는 예컨대, 컴퓨터가 사용되고 있다. 제어수단(117)에서의 입력신호에 따른 제어치의 계산은 주기적으로 한다. 물분무량의 변화에 대한 로출구 온도와 배가스 성분의 변동은 수 10초후∼수분후이므로 계산은 수 10초 내지 수분의 주기로 하는 것이 적당하다.

이어서 쓰레기 소각로의 배가스중의 NOx 및 미연소 성분의 제어를 하기 위해 로출구 온도, CO 농도 및 NOx 농도의 계산치를 기초로 하였다. 물분무량을 제어하는 제1의 방법을 조건별 증감제어의 경우에 대하여 표 1 및 도 10을 사용하여 설명한다. 표 1은 물분무량의 제어방법의 개념을 나타낸 표이다. 이 표 1에 나온 바와 같이 물분무량은 (1)∼(4)의 조건으로 순차로 연산하고, (1)∼(4)의 조건을 만족할 경우는 화살표(→)로 나타낸 제어를 순차로 실행한다. 단, (1)∼(4)의 모든 조건을 만족하지 않을 경우는 현상태의 물분무량을 유지하는 것으로 한다. 그리고 물분무량을 증감시키는 일정치(1주기 마다의 증가량 혹은 감소량)는 개별로 설정할 수 있는 것으로 한다.

표 1

물분무량의 제어방법

(1) 로출구 온도가 낮은 경우 (S1) → 물분무량을 일정량 감소시킴

(2) CO 농도가 높은 경우 (S2) → 물분무량을 일정량 감소시킴

(3) NOx 농도도 높고 (S3),또한 로출구 온도도 높은 경우 (S4)→ 물분무량을 일정량 증가시킴

(4) 로출구 온도가 높은 경우 (S5) → 물분무량을 일정량 증가시킴

이어서 제어치의 구체적인 연산방법을 표 1의 조건을 도식화한 도 10의 플로우 차아트에 따라 설명한다. 스타아트(start)에서부터 제어를 개시하여 제어조건을 만족하고 있는가 아닌가를 판단하여 최종적인 물분무 조정량(du)의 값이 결정된다. 그리고 이 물분무 조정량(du) 및 물분무량 출력치의 전번회의 값(u_k-1)으로부터 물분무량 출력치의 이번회의 값(u_k)이 산출된다.

u_k= u_k-1+ du (11)

그리고 도 10의 T는 로출구 온도의 계측치, CO는 CO 농도의 계측치, NOx는 NOx 농도의 계측치를 각각 나타내고 있다. 또한, Tset₁은 로출구 온도가 일정 미만인가를 판별하기 위한 조정 파라메터이고, COset는 CO 농도가 일정치를 초과하고 있는가를 판별하기 위한 조정 파라메터이며, NOxset는 NOx 농도가 일정치를 초과하고 있는가를 판별하기 위한 조정 파라메터이고, Tset₂는 로출구 온도가 일정치를 초과하고 있는가를 판별하는 조정 파라메터이다. u1∼u4는 물분무량의 증가분 또는 감소분을 주는 조정 파라메터이다.

도 10에서 먼저, 스텝 S₁에서는 로출구 온도(T)가 제어 조건(T＜Tset₁)에 의하여 판정되며, 제어조건(T＜Tset₁)을 만족할 경우에는 조정량(du)을 조정 파라메터(u1)로 하고, 제어조건(T＜Tset₁)을 만족하지 않을 경우에는 스텝 S₂로 진행한다. 스텝 S₂에서는 CO 농도(CO)가 제어조건(CO＜COset)에 의해 판정되며, 제어조건(CO＜COset)을 만족할 경우에는 조정량(du)을 조정 파라메터(u2)로 하고, 제어조건(CO＜COset)을 만족하지 않을 경우에는 스텝 S₃로 진행한다. 스텝 S₃에서는 NOx농도(NOx)가 제어조건(NOx＞NOxset)에 의해 판정되며, 제어조건(NOx＞NOxset)을 만족할 경우에는 스텝 S₄로 진행하고, 제어조건(NOx＞NOxset)을 만족하지 않을 경우에는 스텝 S₅로 진행한다. 스텝 S₄에서는 로출구 온도(T)가 제어조건(T＞Tset₂)에 의해 판정되며, 제어조건(T＞Tset₂)을 만족할 경우는 조정량(du)을 조정 파라메터(u3)로 하고, 제어조건(T＞Tset₂)을 만족하지 않을 경우는 조정량(du)을 조정 파라메터 0으로 한다. 스텝 S₅에서는 로출구 온도(T)가 제어조건(T＞Tset₂)에 의해 판정되며, 제어조건(T＞Tset₂)을 만족할 경우에는 조정량(du)을 조정 파라메터(u4)로 하고, 제어조건(T＞Tset₂)을 만족하지 않을 경우는 조정량(du)을 조정 파라메터 0으로 한다.

이와 같이 하여 도 10의 플로우 차아트의 처리에 따라 산출된 물분무 조정량(du)의 값이 식(11)에 대입되어 물분무량 출력치(u_k)가 산출되며, 이 물분무량 출력치(u_k)에 따라 유량 조절 기구(機構)의 개방도가 조절된다.

이어서 제2의 방법에 의한 물분무량의 제어방법을 설명한다. 여기서는 도 6의 제어수단(117)에 있어서 로출구 온도, CO 농도 및 NOx 농도의 계측치를 기초로 한 물분무량 제어를 퍼지 제어에 의해 실시할 경우에 대해 설명한다. 표 2는 퍼지 제어에 의해 유량제어를 실시할 경우의 퍼지 루울을 나타낸 표이고, 표 3은 표 2의 루울 (1)∼(6)을 정리하여 나타낸 표이다.

표 2

물분무량의 퍼지 제어방법

(1) 로출구 온도가 낮은 경우 → 물분무량을 감소시킴

(2) CO 농도가 높은 경우 → 물분무량을 감소시킴

(3) 로출구 온도가 적절한 경우 → 물분무량을 현상 유지함

(4) Nox농도가 적절한 경우 → 물분무량을 현상 유지함

(5) 로출구 온도가 높은 경우 → 물분무량을 증가시킴

(6) 로출구 온도가 높고 NOx 농도도 높은 경우→ 물분무량을 증가시킴

표 3

규 칙	전건부(前件部)(입력)	후건부(後件部)(출력)
No	적합도	로출구 온도	CO 농도	NOx 농도	△물분무량
①	X1	낮음(a1)			감(y1)
②	X2		높음(b2)		감(y2)
③	X3	적절(a2)			현상유지(y3)
④	X4			적절(c1)	현상유지(y4)
⑤	X5	높음(a3)			증(y5)
⑥	X6	높음(a3)		높음(c2)	증(y6)

표 3에서 전건부(입력)는 로출구 온도, CO 농도 및 NOx 농도이고, 후건부 (출력)는 물분무량의 증감분이다. 각 규칙의 연산은 도 11에 나온 멤버십 함수에 근거하여 이루어진다. 로출구 온도의 연산은 도 11(a)에, CO 농도의 연산은 도 (11b)에, NOx 농도의 연산은 도 11(c)에 각각 나타낸 함수에 근거하여 이루어진다. 이어서 표 2의 루울 (1)∼(6)의 각 연산결과의 합에 의해 물분무량의 증감분을 산출한다. 단, 조건이 만족되지 않으면 그 출력을 0으로 연산한다.

도 6의 물분무량 제어수단(117)에서는 상기한 연산을 하여 구한 각 루울의 후건부 추론결과를 통합하여 루울 전체의 추론결과를 출력한다. 각 루울의 후건부 추론결과의 통합에는 퍼지 연산의 일반적인 수법, 예컨대 min-max 중심법(重心法), product-sum 중심법 등이 이용된다. 그리고 물분무량 제어수단(117)로 얻어진 추론결과가 유량조절 기구에 출력되어 물분무량이 조정된다.

이어서 구체적인 퍼지 제어 적용형태로서 계산량이 적고 제어에 적합한 싱글톤법에 대해 도 11을 이용하여 설명한다. 먼저 전건부 멤버십 함수에 의해 적합도가 산출된다. 도 11(a)는 로출구 온도의 전건부 멤버십 함수인데, 로출구 온도 측정치가 T일 때, 「로출구 온도가 낮음」이라는 조건에 대한 적합도는 a₁이다. 「로출구 온도가 적절」이라는 조건에 대한 적합도는 a₂이다. 「로출구 온도가 높음」이라는 조건에 대한 적합도는 a₃이다.

도 11(b)는 CO 농도의 전건부 멤버십 함수인데, CO 농도 측정치가 CO일 때, 「CO 농도가 낮음」이라는 조건에 대한 적합도는 b₁이다. 「CO 농도가 높음」이라는 조건에 대한 적합도는 b₂이다.

그리고 도 11(c)는 NOx 농도의 전건부 멤버십 함수인데, NOx 농도 측정치가 NOx일 때, 「NOx 농도가 적절」이라는 조건에 대한 적합도는 c₁이다. 「NOx 농도가 높음」이라는 조건에 대한 적합도는 c₂이다.

이들 전건부 멤버십 함수로부터 표 3의 규칙 ①에 대한 적합도 X₁을 다음의 식 (12)로 계산한다. 규칙 ①은 「로출구 온도가 낮음」이므로 적합도 X₁(=a₁)이다. 마찬가지로 하여 규칙 ②의 적합도 X₂(=b₂)는 식 (13), 규칙 ③의 적합도 X₃(=a₂)는 식 (14), 규칙 ④의 적합도 X₄(=c₁)는 식 (15), 규칙 ⑤의 적합도 X₅(=a₃)는 식 (16)이 된다. 규칙 ⑥의 적합도 X₆은 [로출구 온도가 높고 NOx 농도가 높음]이므로 식 (17)로 나타내어지는 바와 같이 a₃×c₂가 된다.

규칙 ①의 적합도 X₁= a₁(12)

규칙 ②의 적합도 X₂= b₂(13)

규칙 ③의 적합도 X₃= a₂(14)

규칙 ④의 적합도 X₄= c₁(15)

규칙 ⑤의 적합도 X₅= a₃(16)

규칙 ⑥의 적합도 X₆= a₃×c₂(17)

이어서 후건부에 있어서 추론을 하기 위해 물분무량 변경분 y₁∼y₆을 정한다. 그리고 다음의 식 (18)로 추론을 하여 추론결과 z을 얻는다.

(18)

상기의 식 (18)에 근거한 추론결과 z과 물분무량 출력치의 전번회의 값(u_k-1)으로부터 물분무량 출력의 이번회의 값(u_k)이 얻어진다.

u_k= u_k-1+ z (19)

이어서 제3의 방법에 의한 물분무량의 제어방법을 설명한다. 여기서는 도 6의 분무량 제어수단(117)에 있어서 로출구 온도 및 NOx 농도의 계측치를 기초로한 물분무량의 제어방법을 조건별 증감제어의 경우에 대해 표 4 및 도 12를 사용하여 설명한다. 그리고, 이 방법은 제1의 방법과의 관계에서는 표 1의 (2)의 루울이 생략된 것이다.

표 4는 물분무량의 제어방법의 개념을 나타낸 표이다. 표 4에 나타낸 바와 같이 물분무량은 (1)∼(3)의 조건으로 순차로 연산하여 (1)∼(3)의 조건을 만족할 경우에는 화살표(→)로 나타낸 제어를 순차로 실행한다. 단, (1)∼(3)의 모든 조건을 만족하지 않을 경우에는 현상태의 물분무량을 유지하는 것으로 한다. 그리고 물분무량을 증감시키는 일정치(1주기 마다의 증가분량 또는 감소분량)는 개별로 설정할 수 있는 것으로 한다.

표 4

물분량 제어방법

(1) 로출구 온도가 낮은 경우 (S1)→ 물분무량을 일정량 감소시킴

(2) NOx농도도 높고 (S2), 또한로출구 온도도 높은 경우 (S3)→ 물분무량을 일정향 증가시킴

(3) 로출구 온도가 높은 경우 (S4)→ 물분무량을 일정량 증가시킴

이어서 구체적인 연산방법을 표 4의 조건을 플로우 차아트로써 도식화한 도 12에 의해 설명한다. 스타아트(start)로부터 제어를 개시하여 제어조건을 만족하고 있는가 아닌가를 판단하여 최종적인 물분무 조정량(dv)의 값이 결정된다. 물분무 조정량(dv) 및 물분무량 출력치의 전번회의 값(v_k-1)으로부터 물분무량 출력치의 이번회의 값(v_k)이 산출된다.

v_k= v_k-1+ dv (20)

도 12의 T는 로출구 온도의 계측치, NOx는 NOx 농도의 계측치를 나타내고 있다. 그리고 도 12의 Tset₁은 로출구 온도가 일정 미만인가 아닌가를 판별하는 조정 파라메터이다. COset는 CO 농도가 일정치를 초과하고 있는가 아닌가를 판별하는 조정 파라메터이고, NOxset는 NOx 농도가 일정치를 초과하고 있는가 어떤가를 판별하는 조정 파라메터이며, Tset₂는 로출구 온도가 일정치를 초과하고 있는가를 판별하는 조정 파라메터이다. v1∼v3는 물분무량의 증가분, 감소분을 주는 조정 파라메터이다.

도 12에서, 먼저 스텝 S₁에서는 로출구 온도(T)가 제어조건(T＜Tset₁)에 의해 판정되며, 제어조건(T＜Tset₁)을 만족할 경우에는 조정량(dv)을 조정 파라메터(v1)로 하고, 제어조건(T＜Tset₁)을 만족하지 않을 경우에는 스텝 S₂로 진행한다.

스텝 S₂에서는 NOx 농도(NOx)가 제어조건(NOx＞NOxset)에 의해 판정되며, 제어조건(NOx＞NOxset)을 만족할 경우에는 스텝 S₃로 진행하고, 제어조건(NOx＞NOxset)을 만족하지 않을 경우에는 스텝 S₄로 진행한다. 스텝 S₃에서는 로출구 온도(T)가 제어조건(T＞Tset₂)에 의해 판정되며, 제어조건(T＞Tset₂)을 만족할 경우에는 조정량(dv)을 조정 파라메터(v2)로 하고, 제어조건(T＞Tset₂)을 만족하지 않을 경우에는 조정량(dv)을 조정 파라메터 O으로 한다. 스텝 S₄에서는 로출구 온도(T)가 제어조건(T＞Tset₂)에 의해 판정되며, 제어조건(T＞Tset₂)을 만족할 경우에는 조정량(dv)을 조정 파라메터(v3)로 하고, 제어조건(T＞Tset₂)을 만족하지 않을 경우에는 조정량(dv)을 조정 파라메터 0으로 한다.

이와 같이 하여 도 12의 플로우 차아트에 따라 산출된 조정량(dv)의 값이 상기한 (20)식에 대입되어 물분무량 출력치(v_k)가 산출되고, 물분무량 출력치(v_k)에 근거하여 유량조절 기구의 개방도가 조절된다.

이어서 제4의 방법에 의한 물분무량의 제어방법을 설명한다. 여기서는 도 6의 물분무량 제어수단(117)에 있어서 로출구 온도 및 NOx 농도의 계측치를 기초로 한 물분무량 제어를 퍼지 제어에 의해 실시할 경우에 대해 설명한다. 그리고 이것은 제2의 방법과의 관계에서는 표 2의 (2)의 루울이 생략된 것이다.

표 5는 퍼지 제어에 의해 유량제어를 실시할 경우의 퍼지 루울을 나타낸 표이다. 그리고 표 6은 표 5의 루울 (1)∼(5)를 정리하여 나타낸 표이다.

표 5

물분무량의 퍼지 제어방법

(1) 로출구 온도가 낮은 경우 → 물분무량을 감소시킴

(2) 로출구 온도가 적절한 경우 → 물분무량을 현상유지함

(3) NOx농도가 적절한 경우 → 물분무량을 현상유지함

(4) 로출구 온도가 높은 경우 → 물분무량을 증가시킴

(5) 로출구 온도가 높고 NOx 농도도 높을 경우→물분무량을 증가시킴

표 6

규 칙	전건부(입력)	후건부(출력)
No	적합도	로출구 온도	NOx 농도	△물분무량
①	X1	낮음(a1)		감(y1)
②	X2	적절함(a2)		현상유지(y2)
③	X3		적절함(b1)	현상유지(y3)
④	X4	높음(a3)		증(y4)
⑤	X5	높음(a3)	높음(b2)	증(y5)

표 6에 있어서, 전건부(입력)는 로출구 온도 및 NOx 농도이고, 후건부(출력)는 물분무량의 증감분이다. 각 규칙의 연산은 도 13에 나온 멤버십 함수에 근거하여 이루어진다. 로출구 온도의 연산은 도 13(a)에, NOx 농도의 연산은 도 13(b)에 각각 나온 함수에 근거하여 이루어진다. 이어서 표 5의 루울 (1)∼(5)의 각 연산결과의 합에 의하여 물분무량의 증감분을 산출한다. 단, 조건이 만족되지 않으면 그 출력을 0으로 하여 연산한다.

도 6의 물분무량 제어수단(117)에서는 상기한 연산을 하여 구한 각 루울의 후건부 추론결과를 통합하여 루울 전체의 추론결과를 출력한다. 각 루울의 후건부 추론결과의 통합에는 제2의 방법의 경우와 마찬가지로 퍼지 연산의 일반적인 수법, 예컨대 min-max 중심법(重心法), product-sum 중심법 등이 이용된다. 그리고 물분무량 제어수단(117)으로 얻어진 추론결과가 유량조절 기구에 출력되어 물분무량이 조정된다.

이어서 구체적인 퍼지 제어 적용 형태로서 계산량이 적고 제어에 적합한 싱글톤법에 대하여 도 13을 이용하여 설명한다. 먼저 전건부 멤버십 함수에 의해 적합도가 산출된다. 도 13(a)는 로출구 온도의 전건부 멤버십 함수인데, 로출구 온도 측정치가 T일 때, 「로출구 온도가 낮음」이라는 조건에 대한 적합도는 a₁이다. 「로출구 온도가 적절」이라는 조건에 대한 적합도는 a₂이다. 「로출구 온도가 높음」이라는 조건에 대한 적합도는 a₃이다. 그리고 도 13(b)는 NOx농도의 전건부 멤버십 함수인데, NOx 농도 측정치가 NOx일 때, 「NOx 농도가 적절」이라는 조건에 대한 적합도는 b₁이다. 「NOx 농도가 적절」이라는 조건에 대한 적합도는 b₂이다. 이들 전건부 멤버십 함수로부터 표 6의 규칙 ①에 대한 적합도 X₁을 (21)식으로 계산한다. 규칙 ①은 「로출구 온도가 낮음」이므로 적합도 X₁(=a₁)이다. 마찬가지로 규칙 ②의 적합도 X₂(=a₂)는 식 (22), 규칙 ③의 적합도 X₃(=b₁)은 식 (23), 규칙 ④의 적합도 X₄(=a₃)은 (24)식이 된다. 규칙 ⑤의 적합도 X₅는 「로출구 온도가 높고 NOx 농도가 높음」이므로 식 (25)와 같이 a₃×b₂가 된다.

규칙 ①의 적합도 X₁= a₁(21)

규칙 ②의 적합도 X₂= a₂(22)

규칙 ③의 적합도 X₃= b₁(23)

규칙 ④의 적합도 X₄= a₃(24)

규칙 ⑤의 적합도 X₅= a₃×b₂(25)

이어서 후건부에 있어서 추론을 하기 위하여 물분무량 변경분 y₁∼y₅을 정한다. 그리고 식(26)에 의해 추론을 하여 추론결과 z을 얻는다.

(26)

상기의 식 (26)에 근거한 추론결과 z과 물분무량 출력치의 전번회의 값(v_k-1)으로부터 물분무량 출력의 이번회의 값(v_k)이 얻어진다.

v_k= v_k-1+ z (27)

이어서 제5의 방법에 의한 물분무량의 제어방법을 설명한다. 여기서는 도 6의 물분무량 제어수단(117)에 있어서 O₂농도, CO 농도 및 NOx 농도의 계측치를 기초로 한 물분사량의 제어방법을 조건별 증감제어의 경우에 대해 표 7 및 도 16를 사용하여 설명한다. 표 7은 물분무량의 제어방법의 개념을 나타낸 표이다. 표 7에 나온 바와 같이 물분무량은 (1)∼(4)의 조건으로 순차로 연산하고, (1)∼(4)의 조건을 만족할 경우에는 화살표(→)로 나타낸 제어를 순차로 실행한다. 단, (1)∼(4)의 모든 조건을 만족하지 않을 경우에는 현상태의 물분무량을 유지하는 것으로 한다. 그리고 물분무량을 증감시키는 일정치(1주기 마다의 증가분의 양 혹은 감소분의 양)은 개별로 설정할 수 있는 것으로 한다.

표 7

물분무량의 제어방법

(1) O2농도가 높은 경우 (S1) → 물분무량을 일정량 감소시킴

(2) CO 농도가 높은 경우 (S2) → 물분무량을 일정량 감소시킴

(3) NOx 농도도 높고 (S3), 또한O2농도도 낮은 경우 (S4) → 물분무량을 일정량 증가시킴

(4) O2농도가 낮은 경우 (S5) → 물분무량을 일정량 증가시킴

이어서 제어치의 구체적인 연산방법을, 표 7의 조건을 플로우 차아트로써 나타낸 도 16에 의하여 설명한다. 여기서는 스타아트(start)로부터 제어를 개시하여 제어조건을 만족하고 있는가 아닌가를 판단하여 최종적인 물분무 조정량(dw)의 값이 결정된다. 그리고 물분무 조정량(dw) 및 물분무량 출력치의 전번회의 값(w_k-1)으로부터 물분무량 출력치의 이번회의 값(w_k)이 산출된다.

w_k= w_k-1+ dw (28)

그리고 도 16의 O2는 O₂농도의 계측치, CO는 CO 농도의 계측치, NOx는 NOx 농도의 계측치를 각각 나타내고 있다. 또한 O2set₁은 O2 농도가 일정치를 초과하고 있는가를 판별하기 위한 조정 파라메터이고, COset는 CO 농도가 일정치를 초과하고 있는가 판별하기 위한 파라메터이며, NOxset는 NOx 농도가 일정치를 초과하고 있는가를 판별하기 위한 조정 파라메터 O2set₂는 O₂농도가 일정 미만인가를 판별하는 조정 파라미터이다. w1∼w4는 물분무량의 증가분, 감소분을 주는 조정 파라메터이다.

도 16에서, 먼저 스텝 S₁에서는 O₂농도 (O2)가 제어조건(O2＞O2set₁)에 의해 판정되며, 제어조건(O2＞O2set₁)을 만족할 경우에는 조정량(dw)을 조정 파라메터(w1)로 하고, 제어조건(O2＞O2set₁)을 만족하지 않을 경우에는 스텝 S₂로 진행한다.

스텝 S₂에서는 CO 농도 (CO)가 제어조건(CO＞COset)에 의해 판정되며, 제어조건(CO＞COset)을 만족할 경우에는 조정량(dw)을 조정 파라메터(w2)로 하고, 제어조건(CO＞COset)을 만족하지 않을 경우에는 스텝 S₃로 진행한다. 스텝 S₃에서는 NOx 농도 NOx가 제어조건(NOx＞NOxset)에 의해 판정되며, 제어조건(NOx＞NOxset)을 만족할 경우에는 스텝 S₄로 진행하고, 제어조건(NOx＞NOxset)을 만족하지 않을 경우에는 스텝 S₅로 진행한다. 스텝 S₄에서는 O₂농도 (O2)가 제어조건(O2＜O2set₂)에 의해 판정되며, 제어조건(O2＜O2set₂)을 만족할 경우에는 조정량(dw)을 조정 파라메터(w3)로 하고, 제어조건(O2＜O2set₂)을 만족하지 않을 경우에는 조정량(dw)을 조정 파라메터(O)로 한다. 스텝 S₅에서는 O₂농도 (O2)가 제어조건(O2＜O2set₂)에 의해 판정되며, 제어조건(O2＜O2set₂)을 만족할 경우에는 조정량(dw)을 조정 파라메터(w4)로 하고, 제어조건(O2＜O2set₂)을 만족하지 않을 경우에는 조정량(dw)을 조정 파라메터 0으로 한다.

이와 같이 도 16의 플로우 차아트 처리에 따라 산출된 물분무 조정량(dw)의 값이 상기한 (28)식에 대입되어 물분무량 출력치(w_k)가 산출되고, 그 물분무량 출력치(w_k)에 의하여 유량조절 기구의 개방도가 조절된다.

이어서 제6의 방법에 의한 물분무량의 제어방법을 설명한다. 여기서는 물분무량 제어수단(117)에 있어서 O₂농도, CO 농도 및 NOx 농도의 계측치를 기초로 한 물분무량의 제어방법을 퍼지 제어에 의해 실시할 경우에 대해 설명한다.

표 8는 퍼지 제어에 의해 유량제어를 실시할 경우의 퍼지 루울을 나타낸 표이고, 표 9는 표 8의 루울 (1)∼(6)를 정리하여 나타낸 표이다.

표 8

물분무량의 퍼지 제어방법

(1) O2농도가 높은 경우 → 물분무량을 감소시킴

(2) CO 농도가 높은 경우 → 물분무량을 감소시킴

(3) O2농도가 적절한 경우 → 물분무량을 현상유지함

(4) NOx 농도가 적절한 경우 → 물분무량을 현상 유지함

(5) O2농도가 낮은 경우 → 물분무량을 증가시킴

(6) O2농도가 낮고, NOx 농도도 높은 경우 → 물분무량을 증가시킴

표 9

규칙	전건부(입력)	후건부(출력)
No	적합도	O2농도	CO 농도	Nox 농도	△물분무량
①	X1	높음(a3)			감(y1)
②	X2		높음(b2)		감(y2)
③	X3	적절함(a2)			현상유지(y3)
④	X4			적절함(c1)	현상유지(y4)
⑤	X5	낮음(a1)			증(y5)
⑥	X6	낮음(a1)		높음(c2)	증(y6)

표 9에서 전건부(입력)는 O₂농도, CO 농도 및 NOx 농도이고, 후건부(출력)는 물분무량의 증감분이다. 각 규칙의 연산은 도 17에 나온 멤버십 함수에 근거하여 이루어진다. O₂농도의 연산은 도 17(a)에, CO 농도의 연산은 도 17(b)에, NOx 농도의 연산은 도 17(c)에 각각 나타낸 함수에 근거하여 이루어진다. 이어서 표 8의 루울 (1)∼(6)의 각 연산결과의 합에 의하여 물분무량의 증감분을 산출한다. 단, 조건이 만족되지 않으면 그 출력을 0으로 하여 연산한다.

물분무량 제어수단(117)은 상기의 연산을 하여 구한 각 루울의 후건부 추론결과를 통합하여 루울 전체의 추론결과를 출력한다. 각 루울의 후건부 추론결과의 통합에는 퍼지 연산의 일반적인 수법, 예컨대 min-max 중심법(重心法), product-sum 중심법 등이 사용된다. 그리고 물분무량 제어수단(117)으로 얻어진 추론결과가 유량조절 기구에 출력되어 물분무량이 보정된다.

이어서 구체적인 퍼지 제어적용 형태로서 계산량이 적고 제어에 적합한 싱글톤법에 대해 도 17을 사용하여 설명한다. 먼저 전건부 멤버십 함수에 의해 적합도가 산출된다. 도 17(a)는 O₂농도의 전건부 멤버십 함수인데, O₂농도 측정치가 O2일 때, 「O₂농도가 낮음」이라는 조건에 대한 적합도는 a₁이다. 「O₂농도가 적절」이라는 조건에 대한 적합도는 a₂이다. 「O₂농도가 높음」이라는 조건에 대한 적합도는 a₃이다. 도 17(b)는 CO 농도의 전건부 멤버십 함수인데, CO 농도 측정치가 CO일 때, 「CO 농도가 낮음」이라는 조건에 대한 적합도는 b₁이다. 「CO 농도가 높음」이라는 조건에 대한 적합도는 b₂이다.

그리고 도 17(c)는 NOx 농도의 전건부 멤버십인데, NOx 농도 측정치가 NOx일 때, 「NOx 농도가 적절」이라는 조건에 대한 적합도는 c₁이다. 「NOx 농도가 높음」이라는 조건에 대한 적합도는 c₂이다.

이들 전건부 멤버십 함수로부터 표 9의 규칙 ①에 대한 적합도 X₁을 식 (30)으로 계산한다. 규칙 ①은 「O₂가 높음」이므로 적합도 X₁(=a₃)이다. 마찬가지로 하여 규칙 ②의 적합도 X₂(=b₂)는 식 (31), 규칙 ③의 적합도 X₃(=a₂)은 식 (32), 규칙 ④의 적합도 X₄(=c₁)은 식 (33), 규칙 ⑤의 적합도 X₅(=a₁)은 식 (34)가 된다. 규칙 ⑥의 X₆은 「O₂농도가 낮고 NOx 농도가 높음」이므로 식 (35)와 같이 a₁×c₂가 된다.

규칙 ①의 적합도 X₁= a₃(30)

규칙 ②의 적합도 X₂= b₂(31)

규칙 ③의 적합도 X₃= a₂(32)

규칙 ④의 적합도 X₄= c₁(33)

규칙 ⑤의 적합도 X₅= a₁(34)

규칙 ⑥의 적합도 X₆= a₁×c₂(35)

이어서 후건부에 있어서 추론을 하기 위하여 물분무량 변경분 y₁∼y₆을 정한다. 그리고 식 (36)에 의해 추론을 하여 추론결과 z을 얻는다.

(36)

상기의 식 (36)에 근거한 추론결과 z과 물분무량 출력치의 전번회의 값(u_k-1)으로부터 물분무량 출력의 이번회의 값(u_k)이 얻어진다.

u_k= u_k-1+ z (37)

이어서 제7의 방법에 의한 물분무량의 제어방법을 설명한다. 여기서는 물분무량 제어수단(117)에 있어서 O₂농도 및 NOx 농도의 계측치를 기초로한 물분무량의 제어방법을 조건별 증감제어의 경우에 대해 표 10 및 도 18를 사용하여 설명한다. 그리고 이 방법은 제5의 방법과의 관계에서는 표 7의 (2)의 루울이 생략된 것이다.

표 10은 물분무량의 제어방법의 개념을 나타낸 표이다. 표 10에 나온 바와 같이 물분무량은 (1)∼(3)의 조건으로 순차로 연산하여 (1)∼(3)의 조건을 만족할 경우에는 화살표(→)로 나타낸 제어를 순차로 실행한다. 단, (1)∼(3)의 모든 조건을 만족하지 않을 경우에는 현상태의 물분무량을 유지하는 것으로 한다. 그리고 물분무량을 증감시키는 일정치(1주기 마다의 증가분의 양 또는 감소분의 양)는 개별로 설정할 수 있는 것으로 한다.

표 10

물분무량의 제어방법

(1) O2농도가 높은 경우 (S1) → 물분무량을 일정량 감소시킴

(2) NOx 농도도 높고 (S2), 또한O2농도도 낮은 경우 (S3) → 물분무량을 일정량 증가시킴

(3) O2농도가 낮은 경우 (S4) → 물분무량을 일정량 증가시킴

이어서 제어치의 구체적인 연산방법을 표 10의 조건을 플로우 차아트로써 도식화한 도 18에 따라 설명한다. 도 18의 플로우 차아트는 스타아트(start)로부터 제어를 개시하여 제어조건을 만족하고 있는가 아닌가를 판단하여 최종적인 물분무 조정량(dx)의 값이 결정된다. 그리고 이 물분무 조정량(dx) 및 물분무량 출력치의 전번회의 값(x_k-1)으로부터 물분무량 출력치의 이번회의 값(x_k)이 산출된다.

x_k= x_k-1+ dx (38)

도 18의 O2는 O₂농도 계측치, NOx는 NOx 농도의 계측치를 각각 나타내고 있다. 또한 O2set₁은 O₂농도가 일정치를 초과하고 있는가를 판별하기 위한 조정 파라메터이고, NOxset는 NOx 농도가 일정치를 초과하고 있는가를 판별하기 위한 조정 파라메터이며, O2set₂는 O₂농도가 일정 미만인가를 판별하는 조정 파라메터이다. x1∼x3은 물분무량의 증가분 또는 감소분을 주는 조정 파라메터이다.

도 18에 있어서, 먼저 스텝 S₁에서는 O₂농도 (O2)가 제어조건(O2＞O2set₁)에 의해 판정되며, 제어조건(O2＞O2set₁)을 만족할 경우에는 조정량(dx)을 조정 파라메터(x1)로 하고, 제어조건(O2＞O2set₁)을 만족하지 않을 경우에는 스텝 S₂로 진행한다.

스텝 S₂에서는 NOx 농도(NOx)가 제어조건(NOx＞NOxset)에 의해 판정되며, 제어조건(NOx＞NOxset)을 만족할 경우에는 스텝 S₃로 진행하고, 제어조건(NOx＞NOxset)을 만족하지 않을 경우에는 스텝 S₄로 진행한다. 스텝 S₃에서는 O₂농도 (O2)가 제어조건(O2＜O2set₂)에 의해 판정되며, 제어조건(O2＜O2set₂)을 만족할 경우에는 조정량(dx)을 조정 파라메터(x2)로 하고, 제어조건(O2＜O2set₂)을 만족하지 않을 경우에는 조정량(dx)을 조정 파라메터 O으로 한다. 스텝 S₄에서는 O₂농도 (O2)가 제어조건(O2＞O2set₁)에 의해 판정되며, 제어조건(O2＞O2set₁)을 만족할 경우에는 조정량(dx)을 조정 파라메터(x3)로 하고, 제어조건(O2＞O2set₁)을 만족하지 않을 경우에는 조정 파라메터 O으로 한다.

이와 같이 하여 도 18의 플로우 차아트에 따라 산출된 조정량(dx)의 값이 (38)식에 대입되어 물분무량 출력치(x_k)가 산출되고, 물분무량 출력치(x_k)에 근거하여 유량조절 기구의 개방도가 조절된다.

이어서 제8의 방법에 의한 물분무량의 제어방법을 설명한다. 여기서는 물분무량 제어수단(117)에 있어서 O₂농도 및 NOx 농도의 계측치를 기초로 한 물분무량 제어를 퍼지 제어에 의해 실시할 경우에 대해 설명한다. 그리고 이 방법은 제6의 방법과의 관계에서는 표 8의 (2)의 루울이 생략된 것이다.

표 11은 퍼지 제어에 의해 유량제를 실시할 경우의 퍼지 루울을 나타낸 표이고, 표 12는 표 11의 루울 (1)∼(5)를 정리하여 나타낸 표이다.

표 11

물분무량의 퍼지 제어방법

(1) O2농도가 높은 경우 → 물분무량을 감소시킴

(2) O2농도가 적절한 경우 → 물분무량을 현상유지함

(3) NOx 농도가 적절한 경우 → 물분무량을 현상 유지함

(4) O2농도가 낮은 경우 → 물분무량을 증가시킴

(5) O2농도가 낮고 NOx 농도도 높은 경우 → 물분무량을 증가시킴

표 12

규칙	전건부(입력)	후건부(출력)
No	적합도	O2농도	NOx 농도	△물분무량
①	X1	높음(a3)		감(y1)
②	X2	적절함(a2)		현상유지(y2)
③	X3		적절함(b1)	현상유지(y3)
④	X4	낮음(a1)		증(y4)
⑤	X5	낮음(a1)	높음(b2)	증(y5)

표 12에 있어서 전건부(입력)는 O₂농도 및 NOx 농도이고, 후건부(출력)는 물분무량의 증감분이다. 각 규칙의 연산은 도 19에 나온 멤버십 함수에 근거하여 이루어진다. O₂농도의 연산은 도 19(a)에, NOx 농도의 연산은 도 19(b)에 각각 나온 함수에 근거하여 이루어진다. 이어서 표 11의 루울 (1)∼(5)의 각 연산결과의 합에 의하여 물분무량의 증감분을 산출한다. 단, 조건이 만족되지 않으면 그 출력을 0으로 하여 연산한다.

물분무량 제어수단(117)은 상기한 연산을 하여 구한 각 루울의 후건부 추론결과를 통합하여 루울 전체의 추론결과를 출력한다. 각 루울의 후건부 추론결과의 통합에는 제6의 방법의 경우와 마찬가지로 퍼지 연산의 일반적인 수법, 예컨대 min-max 중심법(重心法), product-sum 중심법 등이 이용된다. 그리고 물분무량 제어수단(117)으로 얻어진 추론결과가 유량조절 기구에 출력되어 물분무량이 조정된다.

이어서 구체적인 퍼지 제어 적용 형태로서 계산량이적고 제어에 적합한 싱글톤법에 대하여 도 19을 사용하여 설명한다. 먼저 전건부 멤버십 함수에 의하여 적합도가 산출된다. 도 19(a)는 O₂농도의 전건부 멤버십 함수인데, O₂농도 측정치가 O2일 때, 「O₂농도가 낮음」이라는 조건에 대한 적합도는 a₁이다. 「O₂농도가 적절」이라는 조건에 대한 적합도는 a₂이다. 「O₂농도가 높음」이라는 조건에 대한 적합도는 a₃이다.

도 19(b)는 NOx 농도의 전건부 멤버십 함수인데, NOx 농도 측정치가 NOx일 때, 「NOx 농도가 적절」이라는 조건에 대한 적합도는 b₁이다. 「NOx 농도가 높음」이라는 조건에 대한 적합도는 b₂이다. 이들 전건부 멤버십 함수로부터 표 12의 규칙 ①에 대한 적합도 X₁을 식 (40)으로 계산한다. 규칙 ①은 「O₂농도가 높음」이므로 적합도 X₁(=a₃)이다. 마찬가지로 규칙 ②의 적합도 X₂(=a₂)는 식 (41), 규칙 ③의 적합도 X₃(=b₁)은 식 (42), 규칙 ④의 적합도 X₄(=a₁)은 식 (43)이 된다. 규칙 ⑤의 적합도 X₅는 「O₂농도가 낮고 NOx 농도가 높음」이므로 식 (44)와 같이 a₁×b₂가 된다.

규칙 ①의 적합도 X₁= a₃(40)

규칙 ②의 적합도 X₂= a₂(41)

규칙 ③의 적합도 X₃= b₁(42)

규칙 ④의 적합도 X₄= a₁(43)

규칙 ⑤의 적합도 X₅= a₁×b₂(44)

이어서 후건부에 있어서 추론을 하기 위하여 물분무량 변경분 y₁∼y₅를 정한다. 그리고 식 (45)에 의해 추론을 하여 추론결과 z을 얻는다.

(45)

식 (45)에 근거한 추론결과 z과 물분무량 출력치의 전번회의 값(v_k-1)으로부터 물분무량 출력의 이번회의 값(v_k)이 얻어진다.

v_k= v_k-1+ z (46)

물분무량 제어수단(117)에 의하여 로출구 온도 및 NOx 농도를 측정하여 물분무량을 제어했을 경우의 CO 농도 및 NOx 농도를 조사하였다. 도 14는 본 발명과 종래예의 측정결과를 나타낸 특성도이고, 도 14(a)는 본 발명에서 CO 농도와 NOx 농도의 6시간의 측정결과를 나타낸 특성도, 도 14(b)는 종래예에서 CO 농도와 NOx 농도의 6시간의 측정결과를 나타낸 특성도이다.

도 14(b)에 나온 바와 같이 종래예에서는 CO 농도는 6시간의 측정중에 50ppm을 초과하는 높은 값이 2회 발생하고, NOx 농도의 평균은 100ppm이었다. 그러나 도 14(a)의 본 발명에서는 CO 농도는 항시 10ppm정도로 억제되어 있었고, NOx 농도의 평균은 50ppm 정도로 억제되어 있었다.

실시의 형태 3

도 20은 도 6의 구성을 일부 변경한 쓰레기 소각로 및 그 제어계의 개념도이고, 도 6과 동일부호는 동일의 것을 나타낸다.

이 쓰레기 소각로에는 이차연소 공기 제어수단(120) 및 물분무 제어수단(121)이 장비되어 있고, 이 이차연소 공기 제어수단(120)에는 로출구 온도계(112), 배가스 NOx 농도계(114), 배가스 CO 농도계(115) 및 배가스 O₂농도계(116)의 각 신호를 입력으로 하고, 소정의 연산처리를 하여 제어신호를 생성하여 이차연소 공기 팬(110)에 출력한다. 물분무 제어수단(121)에는 로출구 온도계(112) 및 배가스 NOx 농도계(114)의 각 신호를 입력으로 하고, 소정의 연산처리를 하여 제어신호를 생성하여 물분무량 조절기(113)에 출력한다. 이들 제어수단(120 및 121)으로서는, 예컨대 컴퓨터가 사용되고 있다. 제어수단(120 및 121)에서의 입력신호에 근거한 제어치의 계산은 주기적으로 한다. 로출구 온도나 배가스 성분의 변동은 수 10초 내지 수분후이므로 계산은 수 10초 내지 수분의 주기로 하는 것이 적당하다.

도 20의 물분무 제어수단(121)에 있어서 로출구 온도 및 NOx의 농도의 계측치를 기초로 한 물분무량 제어를 퍼지 제어에 의하여 실시할 경우에 대하여 표 13 및 표 14에 의하여 설명한다. 표 13은 퍼지 제어에 의해 실시될 경우의 퍼지 루울을 나타낸 표이고, 표 14는 표 13의 루울 (1)∼(5)를 정리하여 나타낸 표이다.

표 13

물분무량의 퍼지 제어방법

(1) 로출구 온도가 낮은 경우 → 물분무량을 감소시킴

(2) 로출구 온도가 적절한 경우 → 물분무량을 현상유지함

(3) NOx 농도가 적절한 경우 → 물분무량을 현상유지함

(4) 로출구 온도가 높은 경우 → 물분무량을 증가시킴

(5) 로출구 온도가 높고 NOx 농도도 높은 경우→ 물분무량을 증가시킴

표 14

규칙	전건부(입력)	후건부(출력)
No	적합도	로출구 온도	NOx농도	△물분무량
①	X1	낮음(a1)		감(y1)
②	X2	적절함(a2)		현상유지(y2)
③	X3		적절함(b1)	현상유지(y3)
④	X4	높음(a3)		증(y4)
⑤	X5	높음(a3)	높음(b2)	증(y5)

표 14에 있어서 전건부(입력)는 로출구 온도 및 NOx 농도이고, 후건부(출력)는 물분무량의 증감분이다. 각 규칙의 연산은 도 27에 나온 멤버십 함수에 근거하여 이루어진다. 로출구 온도의 연산은 도 27(a)에, NOx 농도의 연산은 도 27(b)에 각각 나온 함수에 근거하여 이루어진다. 이어서 표 13의 루울 (1)∼(5)의 각 연산결과의 합에 의하여 물분무량의 증감분을 산출한다. 단, 조건이 만족되지 않으면 그 출력을 0으로 하여 연산한다.

도 20의 물분무량 제어수단(121)에서는 상기한 연산처리를 하여 구한 각 루울의 후건부 추론결과를 통합하여 루울 전체의 추론결과를 출력한다. 각 루울의 후건부 추론결과의 통합에는 퍼지 연산의 일반적인 수법, 예컨대 min-max 중심법(重心法) 혹은 product-sum 중심법 등이 사용된다. 그리고 물분무량 제어수단(121)으로 얻어진 추론결과가 물분무량 조정기(113)에 출력되어 물분무량이 조정된다.

이어서 구체적인 퍼지 제어 적용형태로서 계산량이 적고 제어에 적합한 싱글톤법에 대하여 도 27을 사용하여 설명한다.

먼저, 전건부 멤버십 함수에 의하여 적합도가 산출된다. 도 27(a)는 로출구 온도의 전건부 멤버십 함수이며, 로출구 온도 측정치가 Te일 때, 「로출구 온도가 낮음」이라는 조건에 대한 적합도는 a₁이다. 「로출구 온도가 적절」이라는 조건에 대한 적합도는 a₂이다. 「로출구 온도가 높음」이라는 조건에 대한 적합도는 a₃이다.

그리고 도 27(b)은 NOx 농도의 전건부 멤버십 함수이고, NOx 농도 측정치가 NOx일 때, 「NOx 농도가 적절」이라는 조건에 대한 적합도는 b₁이다. 「NOx 농도가 높음」이라는 조건에 대한 적합도는 b₂이다.

이들 전건부 멤버십 함수로부터 표 14의 규칙 ①에 대한 적합도 X₁을 식 (51)로 계산한다. 규칙 ①은 「로출구 온도가 낮음」이므로 적합도 X₁(=a₁)이다. 마찬가지로 하여 규칙 ②의 적합도 X₂(=a₂)는 식 (52), 규칙 ③의 적합도 X₃(=b₁)는 식 (53), 규칙 ④의 적합도 X₄(=a₃)는 식 (54)가 된다. 규칙 ⑤의 적합도 X₅는 「로출구 온도가 높고 NOx 농도가 높음」이므로 식 (55)와 같이 a₃×b₂가 된다.

규칙 ①의 적합도 X₁= a₁(51)

규칙 ②의 적합도 X₂= a₂(52)

규칙 ③의 적합도 X₃= b₁(53)

규칙 ④의 적합도 X₄= a₃(54)

규칙 ⑤의 적합도 X₅= a₃× b₂(55)

이어서 후건부에 있어서 추론을 하기 위하여 물분무량 변경분 y₁∼y₅를 정한다. 그리고 식 (56)에 의하여 추론을 하여 추론결과 z을 얻는다.

(56)

식 (56)에 근거한 추론결과 z과 물분무량 출력치의 전번회의 값(v_k-1)으로부터 물분무량 출력의 이번회의 값(v_k)이 얻어진다.

v_k= v_k-1+ z (57)

이어서 이차연소 공기 제어수단(210)에 있어서 로출구 온도, 이차연소 공기량, CO 농도, NOx 농도 및 O₂농도의 계측치를 기초로 한 이차연소 공기량 제어를 퍼지 제어에 의하여 실시할 경우의 설명을 한다. 표 15는 퍼지 제어에 의하여 실시될 경우의 퍼지 루울을 나타내는 표이고, 표 16은 표 15의 루울 (1)∼(12)를 정리하여 나타낸 표이다.

표 15

이차연소 공기량의 퍼지 제어방법

(1) 로출구 온도가 낮고 이차연소 공기량이 많은 경우 →이차연소 공기량을 감소시킴

(2) 로출구 온도가 높고 이차연소 공기량이 많은 경우 →이차연소 공기량을 증가시킴

(3) 로출구 온도가 낮고 이차연소 공기량이 적은 경우 →이차연소 공기량을 증가시킴

(4) 로출구 온도가 높고 이차연소 공기량이 적은 경우 →이차연소 공기량을 감소시킴

(5) 로출구 온도가 높고 이차연소 공기량이 중(中)정도이며,O2농도가 높은 경우 → 이차연소 공기량을 감소시킴

(6) 로출구 온도가 높고 이차연소 공기량이 중정도이며,O2농도가 적당한 경우 → 이차연소 공기량을 증가시킴

(7) 로출구 온도가 낮고 이차연소 공기량이 중정도인 경우 →이차연소 공기량을 현상유지함

(8) NOx 농도가 높은 경우 → 이차연소 공기량을 감소시킴

(9) 이차연소 공기량이 적도 CO 농도가 높은 경우 →이차연소 공기량을 증가시킴

(10) O2농도가 낮은 경우 → 이차연소 공기량을 크게 증가시킴

(11) 로출구 온도가 높고 CO 농도가 높은 경우 →이차연소 공기량을 증가시킴

(12) CO 농도가 적절하고 NOx도 적절한 경우 →이차연소 공기량을 현상유지함

표 16

규칙	전건부(입력)	후건부(출력)
No	적합도	로출구온도	이차연소공기량	CO 농도	NOx 농도	O2농도	△이차연소 공기량
①	X1	낮음(a1)	많음(c3)				감(Y1)
②	X2	높음(a3)	많음(c3)				감(Y2)
③	X3	낮음(a1)	적음(c1)				감(Y3)
④	X4	높음(a3)	적음(c1)				감(Y4)
⑤	X5	높음(a3)	중간(c2)			높음(b1)	감(Y5)
⑥	X6	높음(a3)	중간(c2)			적당(b2)	감(Y6)
⑦	X7	낮음(a1)	중간(c2)				현상유지(Y7)
⑧	X8				높음(d1)		감(Y8)
⑨	X9		적음(c1)	높음(e1)			감(Y9)
⑩	X10					낮음(b3)	크게 중(Y10)
⑪	X11	높음(a3)		높음(e1)			중(Y11)
⑫	X12			적당(e2)	적당(d2)		현상유지(Y12)

구체적인 퍼지 제어를 적용했을 경우의 이차연소 공기의 제어부의 연산방법을 도 28을 사용하여 나타낸다. 먼저, 전건부 적합도에 대하여 계산한다. 도 28(a)에서 로출구 온도 측정치가 Te이며, 「로출구 온도가 낮음」이라는 조건에 대한 적합도는 a₁이다. 마찬가지로 「0」에 대하여 a₂이고, 「높음」에 대하여 a₃이다. 마찬가지로 하여 로출구 O₂농도에 대해서는 도 28(b)에서 측정치가 O2이고, 「높음」에 대하여 b₁이고, 「적당」에 대하여 b₂이며, 「낮음」에 대하여 b₃이다. 이차연소 공기량 현재치에 대해서는 도 28(c)에서 측정치가 F2now이며, 「적음」에 대하여 c₁이고, 「중」에 대하여 c₂이며, 「많음」에 대하여 c₃이다. 로출구 NOx 농도에 대해서는 도 28(d)에서 측정치가 NOx이며, 「높음」에 대하여 d₁이고, 「적당」에 대하여 d₂이다. 로출구 CO 농도에 대해서는 도 28(e)에서 측정치가 CO이며, 「높음」에 대하여 e₁이고, 「적당」에 대하여 e₂이다.

이들 결과로부터 표 16의 규칙 ①에 대한 적합도 X₁을 식 (58)로 계산한다. 규칙 ①은 「로출구 온도가 낮고, 이차연소 공기량 현재치가 많음」이므로 a₁이면서 또한 c₃이다. 마찬가지로 하여 규칙 ②∼⑫에 대한 적합도 X₂∼X₁₂를 식 (59)∼(69)로 계산한다.

규칙 ①의 적합도 X₁= a₁×c₃(58)

규칙 ②의 적합도 X₂= a₃×c₃(59)

규칙 ③의 적합도 X₃= a₁×c₁(60)

규칙 ④의 적합도 X₄= a₃×c₁(61)

규칙 ⑤의 적합도 X₅= a₃×c₂×b₁(62)

규칙 ⑥의 적합도 X₆= a₃×c₂×b₂(63)

규칙 ⑦의 적합도 X₇= a₁×c₂(64)

규칙 ⑧의 적합도 X₈= d₁(65)

규칙 ⑨의 적합도 X₉= c₁×e₁(66)

규칙 ⑩의 적합도 X₁₀= b₃(67)

규칙 ⑪의 적합도 X₁₁= a₃×e₁(68)

규칙 ⑫의 적합도 X₁₂= e₂×d₂(69)

이어서 후건부에 있어서 추론을 하기 위하여 이차연소 공기량 변경분 Y₁∼Y₁₂를 정한다. 그리고 다음의 식 (70)에 의하여 추론을 하여 추론결과 z을 얻는다.

(70)

최후로 추론결과 z과 이차연소 공기량 출력치의 전번회의 값(u_k-1)으로부터 이차연소 공기량 출력치의 이번회의 값(u_k)을 얻는다.

u_k= u_k-1+ z (71)

여기서 로출구 평균온도와 백 필터(bag filter)(119)의 출구 TEQ 농도 및 NOx 농도와의 관계에 대해 보면 도 30의 특성도에 나온 바와 같이 로출구 온도의 평균치가 높을수록 미연소 성분은 분해되므로 다이옥신 농도는 낮아지지만 배가스의 연소온도가 높아지기 때문에 NOx 농도가 높아진다. 역으로 로출구 온도의 평균치가 낮을수록 다이옥신 농도는 높아지고 NOx 농도는 낮아지고 있다. 따라서 본 실시형태에서는 목표하한 평균치를 약 900℃로 설정하고, 목표상한 평균치를 약 950℃로 설정하고 있다. 이와 같이 설정함으로써 배가스중의 다이옥신 농도와 NOx 농도를 동시에 효과적으로 억제할 수가 있다.

그리고 이차연소 공기 제어수단(210)에 의한 이차연소 공기량과 물분무 제어수단(211)에 의한 물분무량과의 관계에 대해 보면 이차연소 공기 제어수단(210)의 계측입력과 물분무 제어수단(211)의 계측입력, 즉, 퍼지 추론할 때의 전건부의 조건을 설정하는 파라메터를 달리하고 있고(표 14, 표 16), 또한 전건부 멤버십 함수의 형상도 달리하고 있으므로(도 27, 도 28), 이들의 제어가 상호 간섭하는 일은 없다. 이 실시형태에 있어서는 정상적으로는 이차연소 공기량을 조정함으로써 NOx 및 미연소 성분을 억제하고 있다. 그리고 로출구 온도가 특정의 기준치를 초과하는 큰 값으로 되었을 경우에 있어서 이차연소 공기량 외에 물분무량도 조정하여 NOx 및 미연소 성분을 억제한다.

이와 같이 물분무량의 조정(증가)을 제한하였기 때문에 물을 분무했을 때의 폐해를 극력 피하도록 하고 있다. 즉, 물을 대량으로 취입(吹入)하여 로속을 냉각할 때에는 모두가 수증기로 되어 로속을 냉각하는 일은 없고, 일부의 물은 쓰레기 위에 부착한다. 그리고 물이 부착한 쓰레기가 연소했을 때에 연소상태를 악화시켜 CO를 발생시키는 요인으로 된다. 이것은 도 23의 특성도에 나온 바와 같이 로출구 온도가 상승함으로 인하여 물분무를 2.5KL/H, 30분 정도 유지하면 그 후에 100ppm 이상의 높은 CO 농도가 발생하고 있는 것으로부터도 알 수 있다. 그런데 도 24의 특성도(본 발명의 실시의 형태)에서는 로출구 온도가 870∼960℃의 범위(도 27(a) 참조)에서 변동하고 있으므로 물분무량은 현상유지로 되어 있어 변화는 없다.

도 31은 위에서 설명한 물분무량의 표준편차와 보일러 출구 다이옥신 농도와의 관계를 나타낸 특성도이다. 이 특성도로부터 명백한 바와 같이 물분무량의 변동이 클 수록 다이옥신 농도가 높아지게 되고, 상기한 바와 같이 물분무량의 조정(증가)을 제한하였기 때문에 보일러 출구 다이옥신 농도의 증가를 피하고 있음을 알 수 있다.

도 20에 나온 제어수단(210, 211)에 의하여 이차연소 공기량 및 물분무량을 제어했을 경우의 CO 농도 및 NOx 농도를 조사하였다. 도 29는 본 발명의 실시예와 이차연소 공기량만을 제어했을 경우의 예를 조사한 결과를 나타낸 특성도이다. 도 29의 (a)는 본 발명의 실시예에 있어서의 CO 농도와 NOx 농도의 6시간의 계측결과이다. 도 29의 (b)는 이차연소 공기량만을 제어했을 경우의 CO 농도와 NOx 농도의 6시간의 계측결과이다. 도 29의 (a), (b) 모두 스파이크상의 높은 CO 농도는 발생하지 않고 있다. 그러나 NOx 농도에 있어서는 도 29의 (b)에서는 평균 70ppm인데 대하여 도 29의 (a)에서는 평균 50ppm으로 억제되어 있음을 알 수 있다.

실시의 형태 4

도 32는 본 발명의 다른 제어방법 및 장치를 설명하는 개요도이다. 이 도면에 있어서 쓰레기 소각로(201)는 화격자식의 소각로이고, 주연소실(201a)과, 재연소실(201b)과, 쓰레기 투입구(202)로부터 투입되는 생쓰레기를 순차로 요동시켜 소각시키기 위한 건조 화격자(203a), 연소 화격자(203b), 후연소 화격자(203c)가 설치되고, 재연소실(201b) 상부에는 보일러(207)와 그 열교환기(207a)가 설치되어 있다. 204는 재(灰)를 로밖으로 배출하는 낙하구이다. 쓰레기 소각로의 로출구(206)는 급냉 반응탑이나 집진장치 등을 거쳐 연돌(208)과 접속되어 있다. 일차연소 공기를 건조 화격자(203a), 연소 화격자(203b), 후연소 화격자(203c)의 아래쪽으로부터 주연소실(201a)에 공급하는 일차연소 공기 팬(205)과 그 유량을 조정하는 일차연소 공기유량 조정기(205a)가 구비되며, 또한 이차연소 공기를 이차연소 공기 취입구(209)로부터 주연소실(201a)내로 공급하는 이차연소 공기 팬(210)과, 그 유량을 조정하는 이차연소 공기유량 조정기(210a)가 구비되어 있다.

로출구 온도 센서(T)가 주연소실(201a)의 바로 위의 재연소실(201b) 또는 그 근방에 설치되며, 그 출력이 로출구 온도계(212)에 입력되어 있다. 더욱이 로출구(206)에는 배가스를 샘플링하여 배가스중의 O2 농도를 검출하는 O2 농도계(213), NOx 농도를 검출하는 NOx 농도계(214), CO 농도를 검출하는 CO 농도계(215)가 설치되며, 또한, 로출구(6)의 배가스를 샘플링하여 다이옥신류의 전구물질인 클로로벤젠류(CB류)와 클로로페놀류(CP류)의 농도를 검출하는 배가스 분석계(216)가 설치되어 있다. 보일러(207)로부터의 증기를 보내는 배관에 설치된 증기 유량계(211)에 의하여 증기유량이 계측되고, 이차연소 공기 팬(210)으로부터의 공기를 보내는 배관에 설치된 이차연소 공기 유량계(210b)에 의하여 이차연소 공기량이 계측되고 있다. 이들의 각 계측치인 로출구 온도, 배가스중의 O2 농도, NOx 농도, CO 농도, CB류와 CP류의 농도, 증기유량, 이차연소 공기량의 각 제어 파라메터는 제어장치(220)에 입력된다.

제어장치(220)는, 예컨대 제어부와 연산부로 된 중앙처리 장치와 기억장치를 가진 컴퓨터이고, 주된 기능으로서 O2-CB류/CP류의 상관곡선 추정수단(217a)과, 클로로벤젠류와 클로로페놀류의 가산된 농도가 최소가 되는 O2 농도를 추정하기 위한 최소 O2 농도 연산수단(217b)과, 이차연소 공기 제어수단(218)과, 일차연소 공기 제어수단(219)을 구비한다.

일차연소 공기 제어수단(219)에서는 일차연소 공기유량 조정기(205a)를 조작하여 일차연소 공기량을 조정하여 각 화격자(203a∼203c)의 아래쪽으로부터 주연소실(201a)내로 공급되고 있다. 이차연소 공기 제어수단(218)에서는 이차연소 공기유량 조정기(210a)를 조작하여 이차연소 공기 유량계(210b)로부터의 이차연소 공기량을 피이드백하여 최적치가 되도록 조정되며, 이차연소 공기 팬(210)으로부터 이차연소 공기가 이차연소 공기 취입구(209)를 거쳐 주연소실(201a)내로 취입되고 있다.

그리고 상관곡선 추정수단(217a)에서는 배가스중의 O2 농도치에 대한 배가스중의 클로로벤젠류와 클로로페놀류의 가산된 농도치가 소정의 주기로 기억장치에 입력되며, O2 농도와, CB류와 CP류의 농도의 합과의 상관곡선이 작성되고 있다. 최소 O2 농도 연산수단(217b)에서는 이 상관곡선으로부터 CB류와 CP류의 가산된 농도치가 최소가 되는 O2 농도가 산출되며, 이 최소 O2 농도치를 제어 파라메터로 하여 이차연소 공기 제어수단(218)에 주기적으로 입력하여 연산처리함으로써 이차연소 공기량이 구해지고 있다. 최소 O2 농도 연산수단(217b)은 축차(逐次) 최소 2승법, 연분수(連分數) 전개, 스플라인 근사, 테일러 급수 근사, 라그랑쥬의 보간법(補間法) 등에 의한다.

더욱이 이 연소제어에 대하여 설명하면 이차연소 공기 제어수단(218)에 의한 이차연소 공기량의 제어에서는 보일러 증발량과 이차연소 공기량과 로출구 온도와 배가스중의 CO 농도, O2 농도, NOx 농도가 주기적으로 계측되며, 각각의 계측치에 근거하여 이차연소 공기량이 제어되고 있다. 로출구(206)의 배가스는, 예컨대 5초 마다 연속 또는 반연속 분석계에 의한 배가스 분석계(216)에 샘플링되어 배가스중의 CB류, CP류의 농도가 계측되며, CB류와 CP류의 농도의 합이 산출되어 시계열적(時系列的)으로 기억장치에 기억되고 있다. 그리고 배가스를 샘플링하여 배가스중 O2 농도와 O2 농도계(213)로 검출하여, 그 계측치를 시계열적으로 기억한다.

이어서 기억장치에 써넣어진 데이타를 읽어내어 CB류와 CP류의 농도의 가산치의 이동평균을 일정시간 마다 산출하고, 마찬가지로 O2 농도의 평균이동을 산출한다. 이동 평균치의 산출은, 예컨대 2분 마다 최근 5분간의 데이타의 평균을 산출하여 기억한다. 그리고 상관곡선 추정수단(217a)에 의하여 O2 농도에 대한 CB류와 CP류의 가산농도에 상관곡선(근사곡선)이 작성된다. 이 상관곡선으로부터 최소 O2 농도 연산수단(217b)에 의하여 CB류와 CP류의 가산농도가 최소치가 되는 O2 농도가 산출된다. 이차연소 공기 제어수단(218)에는 보일러 증기 발생량, 이차연소 공기량, 로출구 온도, 배가스중의 O2 농도, NOx 농도, CO 농도의 각 계측치와, 최소 O2 농도 연산수단(217b)에 의하여 산출되는 최적 O2 농도의 각 제어 파라메터가 입력되며, 이차연소 공기량의 제어가 주기적으로 실행된다. 이차연소 공기 제어수단(218)으로부터의 이차연소 공기량 제어신호는 이차연소 공기 조정기(210b)에 입력되고, 여기서 수정된 이차연소 공기량이 주연소실(201a) 내에 공급된다. 이렇게 함으로써 배가스중의 클로로벤젠류, 클로로페놀류 농도를 저감할 수 있음과 아울러 배가스중의 NOx 농도는 O2 농도에 비례하므로 산소과잉으로 되지 않도록 제어할 수 있다.

이 연소제어에서는 이차연소 공기량의 제어가 도 34 및 도 35에 나온 계측 데이타 해석결과에 근거하여 되고 있다. 도 34에 의하면 NOx 농도는 이차연소 공기량과 정(正)의 상관이 있다. 거기에 대하여 CO 농도는 이차연소 공기량이 너무 적으면 영역(I)에 나온 바와 같이 로속의 산소가 부족기미로 되어 CO 농도가 높아진다. 역으로 영역(III)에 나온 바와 같이 이차연소 공기량이 너무 많으면 과잉의 산소가 냉각작용을 미쳐 로출구 온도도 내려가서 CO 농도가 높아진다. 이차연소 공기량이 적당량인 영역에서는 완전연소하므로 로출구 온도는 높아지고 CO 농도가 낮아진다. 따라서 CO, NOx를 동시에 억제하기 위해서는 이차연소 공기량을 적당한 영역(II)으로 유지하여 완전연소를 촉진시키도록 제어한다. 그리고 O2 농도는 이차연소 공기량과 정(正)의 상관이 있다.

또한, 일정주기 마다 배가스중의 클로로페놀류와 클로로벤젠류의 농도와 배가스중의 O2 농도를 계측하여 데이타를 기억장치에 축적한다. 그리고 일정주기 마다 산출되는 클로로페놀류와 클로로벤젠류의 농도의 합의 평균치와 O2 농도의 평균치에 근거하여 상관곡선 추정수단(217a)에 의하여 축차 O2-CB류, CP류의 상호관계를 추정한다. 도 35에 나온 바와 같이 다이옥신류의 전구체인 클로로페놀류와 클로로벤젠류의 농도에 있어서의 O2 농도와의 상관곡선 (a)는 CO 농도의 경우의 상관곡선 (b)와 마찬가지로 아래에 凸상의 이차곡선으로 된다. 이 상관곡선 (b)에 의하여 클로로페놀류와 클로로벤젠류의 농도를 최소로 하는 O2 농도를 추정할 수가 있다. 이 최소 O2 농도는 최소 O2 농도 연산수단(217b)에서 산출하며, 그 O2 농도치를 기준치로 하여 제어 파라메터를 설정하고, 이차연소 공기 제어수단(218)에 의하여 이차연소 공기량의 제어를 함으로써 엄밀한 다이옥신류의 저감이 가능해 진다.

이 방법에 의하면 이차연소 공기량의 제어에 있어서 로내온도 및 배가스중의 O2, CO, NOx 농도를 측정하여 이차연소 공기량에 대한 로내온도 및 배가스중의 O2, CO, NOx 농도의 특성에 따라 보다 극히 세밀한 이차연소 공기량을 제어하여 로내온도를 안정하게 할 수가 있음과 아울러 배가스중의 O2 농도를 소정의 범위로 설정하여 O2 부족에 의한 CO 농도의 상승과, O2 과잉에 의한 NOx, CO 농도의 상승을 방지할 수 있으며, 더욱이 다이옥신류 전구물질의 생성을 억제할 수가 있다.

이어서 도 32의 구성을 일부를 변경한 도 33의 예를 설명한다. 도 32와 다른 점은 배가스의 분석수단이며 클로로벤젠류와 클로로페놀류, CO 농도, NOx 농도를 배가스 분석계(216a)로써 계측하여 검출하고 있는 점이다. 물론, 도 32와 같이 개별 장치로써 계측하여도 좋음은 분명하다. 따라서 일차연소 공기량의 제어에 대하여는 도 32의 경우와 동일하다.

이 경우의 이차연소 공기량의 제어에서는 O2 농도와 클로로벤젠류와 클로로페놀류의 농도의 합과의 상관관계를 상관곡선 추정수단(217a)으로써 구하고, 그 이차함수로 나타내어지는 상관곡선으로부터 최소 O2 농도 연산수단(217b)에 의한 함수 근사수법, 예컨대 축차 최소 2승법을 적용하여 배가스중의 CB류와 CP류의 가산 농도가 최소가 되는 O2 농도를 산출하고, 그 제어 파라메터를 이차연소 공기(218)에 입력한다. 이차연소 공기(218)는 비선형 제어를 적용하여 이차연소 공기량을 산출하고 있다.

O2 농도계(213)에 의한 O2 농도와 배가스 분석계(216)에 의한 클로로벤젠류와 클로로페놀류의 농도의 합의 계측 데이타로부터 얻게되는 관계는 도 35에 나온 바와 같다. 상관곡선을 산출하는 식은 O2 농도를 X, 클로로벤젠류와 클로로페놀류 농도의 합을 Y로 하면, (101)식에 나온 이차함수로 나타낼 수가 있다.

Y = A₁X²+ A₂X + A₃(101)

단, A₁, A₂, A₃는 상관곡선 계수이다.

(101)식에 있어서 함수 Y가 최소가 되는 상관곡선 계수 A₁, A₂, A₃는 축차 최소 2승법에 의한 아래의 (102)식에 의해 얻게 된다.

……… (102)

a=(A₁A₂A₃)^T

단, : i번째의 클로로벤젠류, 클로로페놀류 농도의 합의 평균치

: i번째의 O₂농도 평균치

(102) 식은 O2 농도와, 클로로벤젠류와 클로로페놀류의 농도치의 합의 평균화된 데이타가 n개일 때, 그 바로 부근의 k개의 데이타에 의하여 함수 Y가 최소가 되는 상관곡선 계수 A₁, A₂, A₃를 결정하는 연산처리를 할 수가 있다. 이 근사곡선으로부터 클로로벤젠류와 클로로페놀류의 농도의 합을 최소로 하는 최적의 O2 농도를 X_O2로 하면, 최적 O2 농도 X_O2는 (103) 식으로 구할 수가 있다.

X_O2= - A₂/2A₁(103)

최적 O2 농도 X_O2는 O2 농도의 목표치로서 이차연소 공기 제어수단(218)에 입력된다. 이와 같이 클로로벤젠류와 클로로페놀류의 농도의 합을 최소로 하는 O2 농도의 목표치는 상관곡선 추정수단(217a) 및 최소 O2 농도 연산수단(217b)에 의하여 산출할 수 있다. 그리고 이차연소 공기 제어수단(218)으로는 비선형 제어수단이 적용된다. 이차연소 공기 제어의 구체적인 수법을 표 17 및 도 36의 플로우 차아트를 사용하여 설명한다.

표 17

이차연소 공기량의 제어방법

(1) 로출구 온도가 낮고, 이차연소 공기량이 많음 → 이차연소

공기량을 감소시킴

(2) 로출구 온도가 낮고, 이차연소 공기량이 적음 → 이차연소

공기량을 증가시킴

(3) 로출구 온도가 낮고, 이차연소 공기량이 적당량임 → 이차연소

공기량을 유지함

(4) 로출구 온도가 낮지않고, 이차연소 공기량이 많으며, → 이차연소

공기량을 감소시킴

또한 보일러 증발량이 많음

(5) 로출구 온도가 낮지않고, 이차연소 공기량이 많으며, → 이차연소

공기량을 감소시킴

또한 보일러 증발량이 적음

(6) 로출구 온도가 낮지않고, 이차연소 공기량이 많으며, → 이차연소

공기량을 유지함

또한 보일러 증발량이 적당량임

(7) 로출구 온도가 낮지않고, 이차연소 공기량이 적으며, → 이차연소

공기량을 감소시킴

또한 보일러 증발량이 많음

(8) 로출구 온도가 낮지않고, 이차연소 공기량이 적으며, → 이차연소

공기량을 증가시킴

또한 보일러 증발량이 적음

(9) 로출구 온도가 낮지않고, 이차연소 공기량이 적으며, → 이차연소

공기량을 유지함

또한 보일러 증발량이 적당량임

(10) 로출구 온도가 낮지않고, 이차연소 공기량이 적당량임 → 이차연소

공기량을 유지함

(11) CO 농도가 높고, 이차연소 공기량이 많음 → 이차연소

공기량을 감소시킴

(12) CO 농도가 높고, 이차연소 공기량이 적음 → 이차연소

공기량을 증가시킴

(13) O₂농도가 높음 → 이차연소 공기량을 감소시킴

(14) O₂농도가 낮음 → 이차연소 공기량을 증가시킴

(15) NOx 농도가 높음 → 이차연소 공기량을 감소시킴

최초로, 측정한 각 계측치로부터 현재의 연소상태가 표 17에 나온 (1) 내지 (15)의 조건에 적합한가의 판단을 순차로 한다. 이들 조건이 적합할 경우는 화살표(→)로 나타낸 제어를 실행한다. 이 제어의 실행은 각 조건에 대하여 미리 설정하여 둔 증가분의 량 또는 감소분의 량에 따라 이차연소 공기 제어수단(218)에 의하여 이차연소 공기량 조정기(210a)를 조정한다.

더욱이 이 연소제어의 구체적인 연산방법에 대해 도 36∼도 39에 나온 플로우 차아트에 따라 설명한다. 그리고 도 36∼도 39는 표 1의 조건을 플로우 차아트로써 도식화한 것이다.

도 36의 START1, 도 37의 START2, 도 38의 START3, 도 39의 START4로부터 플로우 차아트에 따라 일정주기에서 각각의 조건을 만족하고 있는가를 판단하여, 최종적으로 W₁으로부터 W₄의 값이 결정된다. 이 W₁으로부터 W₄및 이차연소 공기량의 전번회의 값(Uk-1)으로부터 이차연소 공기량의 이번회의 값(Uk)이 도출된다.

도 36∼도 39에 있어서 Te는 로출구 온도, F2는 이차연소 공기량, ST는 보일러 증발량, O2는 산소농도, NOx는 NOx 농도, CO는 CO 농도를 나타낸다. 그리고 T₁은 로출구 온도의 하한 판정치를 판별하는 조정 파라메터이다. F2₁, F2₂는 각각 이차연소 공기량의 상한, 하한 판정치를 판별하는 조정 파레메터이다. ST₁, ST₂는 각각 보일러 증발량의 상한, 하한 판정치를 판별하는 조정 파레메터이다. OX₁, OX₂는 각각 O2 농도의 상한, 하한 판정치를 판별하는 조정 파레메터이다. N₁은 각각 NOx 농도의 상한 판정치를 판별하는 조정 파레메터이다. CO₁은 각각 CO 농도의 상한 판정치를 판별하는 조정 파레메터이다. G₁∼G₁₅는 이차연소 공기량의 증가분, 감소분의 량을 주는 조정 파레메터이다.

도 36의 설명

스텝 S1에서 Te(로출구 온도)＜T₁(로출구 온도 하한치)가 판정되고, 이 조건을 만족할 경우는 스텝 S2로 진행한다. 스텝 S2에서는 F2(이차연소 공기량)＞F2₁(이차연소 공기량 하한치)가 판정되고, 이 조건을 만족하면 W₁을 G₁으로 설정한다. 스텝 S2에 있어서 F2＞F2₁을 만족하지 않을 경우는 스텝 S3으로 진행하고, F2≤F2₂(이차연소 공기량 하한치)를 만족할 경우는 W₁을 G₂로 설정한다. 스텝 S3에서 F2≤F2₂를 만족하지 않을 경우는 W₁을 G₃으로 설정한다.

스텝 S1에 있어서 Te＜T₁을 만족하지 않을 경우는 스텝 S4로 진행하고, F2＞F2₁의 조건을 판정하며, 만족할 경우는 스텝 S5로 진행하고, ST(보일러 증기량)＞ST₁(보일러 증기량 상한치)의 조건을 만족할 경우는 W₁을 G₄로 한다. 스텝 S5에 있어서, 이 조건을 만족하지 않을 경우는 스텝 S6으로 진행하고, ST≤ST₂(보일러 증기량 하한치)의 조건이 판정되며, 만족할 경우는 W₁을 G₅로 하고, 만족하지 않을 경우는 W₁을 G₆로 한다.

스텝 S4에 있어서 F2＞F2₁을 만족하지 않을 경우는 스텝 S7로 진행하고, F2≤F2₂의 조건이 판정된다. 이 조건을 만족할 경우는 스텝 S8로 진행하고, ST＞ST₁의 조건을 만족할 경우는 W₁을 G₇로 한다.

스텝 S8에 있어서 ST＞ST₁의 조건을 만족하지 않을 경우는 스텝 S9로 진행하고, ST≤ST₂의조건을 만족할 경우는 W₁을 G₈로 하고, 스텝 S9의 조건을 만족하지 않을 경우는 W₁을 G₉로 한다. 그리고 스텝 S7의 조건을 만족하지 않을 경우는 W₁을 G₁₀으로 한다.

도 37의 설명

스텝 S1에 있어서 CO(CO 농도)＞CO₁의 조건이 판정되고, 이 조건을 만족할 경우에는 스텝 S2로 진행하여, F2＞F2₁의 조건이 판정되고, 이 조건을 만족할 경우에는 W₂=G₁₁로 하고, 이 조건을 만족하지 않을 경우에는 스텝 S3으로 진행한다. 스텝 S3에 있어서, F2≤F2₂의 조건을 만족할 경우는 W₂=G₁₂로 하고, 만족하지 않을 경우에는 W₂=0으로 한다. 스텝 S1에 있어서, CO＞CO₁의 조건을 만족하지 않을 경우에는 W₂=0으로 한다.

도 38의 설명

스텝 S1에 있어서 O₂(O₂농도)＞OX₁의 조건을 만족할 경우에는 W₃=G₁₃로 한다. 스텝 S1의 조건을 만족하지 않을 경우에는 스텝 S2으로 진행하고, O₂≤OX₁을 만족할 경우에는 W₃=G₁₄로 하며, 스텝 S2를 만족하지 않을 경우는 W₃=0으로 한다.

도 39의 설명

스텝 S1에 있어서 NOx＞N₁의 조건을 만족했을 경우에는 W₄=G₁₅로 하고, 이 조건을 만족하지 않을 경우에는 W₄=0으로 한다.

상기한 바와 같이 도 36∼도 39의 플로우 차아트에 따라 W₁내지 W₄의 값이 설정되고, 이번회의 이차연소 공기량(U_k)은 W₁내지 W₄의 값과 전번회의 이차연소 공기량(U_k-1)에 근거하여 아래의 (104)식에 의하여 산출된다.

U_k= U_k-1+ W₁+ W₂+W₃+W₄(104)

그리고 OX₁, OX₂는 상관곡선 추정수단(217)에 의하여 계산되는 최적 O2 농도(X₂)에 근거하여 (105)식, (106)식에 의해 축차 결정한다. 그 이외의 조정 파라메터에 대해서는 수동으로 입력하여 설정한다. 물론, 자동으로 입력해도 좋다.

OX₁= X₀₂+ α1 (105)

OX₁= X_{02 -}α2 (106)

단, α1, α2 : 조정 파라메터

상기와 같이 보일러 증발량과 이차연소 공기량과 로출구 온도와 배가스 분석계에 의한 CO 농도, O2 농도, NOx 농도를 주기적으로 계측하고, 각각의 계측치에 의거하여 비선형 제어수단에 의해 이차연소 공기량을 제어하는 계를 구비하고 있다. 더욱이 배가스중의 클로로벤젠류, 클로로페놀류의 연속 또는 반연속 분석계에 의한 배가스 분석계로 계측된 계측치의 합과 O2 농도계의 계측치에 근거하여 주기적으로 상호관계의 평가식을 축차 최소 2승법으로 산출하고, 여기에 근거하여 비선형 제어수단에서의 O2농도의 제어 파라메터를 축차 수정하는 기능도 가지고 있다. 그 결과, 쓰레기 소각로의 배가스중의 NOx와 미연소 성분, 주로 다이옥신류의 생성을 억제할 수가 있다.

쓰레기 소각로의 프로세스는 비선형 특성을 수반하는 다변수 간섭계인데, 선형제어를 전제로 한 현대 제어이론을 적용하는 것은 극히 곤난하지만 위에서 설명한 비선형 제어수법을 이용함으로써 극히 양호한 제어가 가능하다.

이어서 또 다른 제어방법을 도 33을 참조하면서 설명한다. 여기서는 O2 농도와, CB류와 CP류의 농도의 합의 상관관계를 함수 근사수법에 의한 상관곡선 추정수단(근사곡선 산출수단)(217a)에 의하여 산출한다. 최소 O2 농도 연산수단(217b)에서는 주기적으로 계측하여 시간에 의존한 가중(加重)을 하여 가중 축차 최소 2승법을 적용하고, 또한 이차연소 공기 제어수단(218)에 퍼지 제어수단을 적용했을 경우에 대해 설명한다.

배가스 중의 O2 농도와, 클로로벤젠류와 클로로페놀류의 농도의 합의 계측 데이타로부터 얻게되는 관계는 식 (101)으로 나타낸다.

더욱이 CB류와 CP류의 합 Y를 최소로 하는 상관관계 계수(A₁, A₂, A₃)는 (107)식으로 나타낸 축차 최소 2승법으로 구할 수 있다.

………(107)

a=(A₁A₂A₃)^T

단, : i번째의 클로로벤젠, 클로로페놀류 농도의 합의 평균치

: i번째의 O₂농도 평균치

λ : 망각(忘却)계수(0＜λ≤1)

(107)식은 02농도와 클로로벤젠류와 클로로페놀류 농도의 합의 평균화된 데이타가 n개일 때, 그 바로 부근의 k개의 데이타에 의해 상관곡선 계수를 결정하는 연산이 가능하다는 것을 나타내고 있다. 더욱이 망각(忘却)계수 λ를 사용하여 새로운 데이타에는 큰 가중을, 오래된 데이타에는 적은 가중을 가지도록 하고 있다. 망각계수 λ는 통상, 0.90∼0.95의 범위의 값을 사용한다. 그리고 망각계수 λ가 1일 때, (107)식은 종래의 축차 최소 2승법이 된다. 그 결과, 최근의 경향에 의존한 상관관계로부터 최적 O2 농도를 얻을 수 있다. 얻어진 근사 곡선으로부터 클로로벤젠류와 클로로페놀류의 농도의 합을 최소로 하는 최적 O2 농도 X₂는 (108)식으로 구할 수 있다.

X₀₂= -A₂/ 2A₁(108)

최적 O2 농도 X₂는 이차연소 공기 제어수단(218)에 O2 농도의 목표치로서 인도된다.

이어서 퍼지 제어를 적용한 이차연소 공기 제어의 구체적인 수법에 대해 설명한다. 표 18은 퍼지 제어에 의해 이차연소 공기량 제어를 실시할 경우의 퍼지 루울을 나타낸 것인데, 표 19는 표 18의 퍼지 루울 (1)∼(18)을 정리하여 나타낸 것이다.

표 18

이차연소 공기량의 퍼지 제어방법

(1) 로출구 온도가 낮음 → 이차연소 공기량을 감소시킴

(2) 로출구 온도가 약간 낮고, → 이차연소 공기량을 증가시킴

이차연소 공기량 편차가 낮음

(3) 로출구 온도가 약간 낮고, → 이차연소 공기량을 감소시킴

이차연소 공기량 편차가 높음

(4) 로출구 온도가 약간 낮고, → 이차연소 공기량을 유지함

이차연소 공기량 편차가 적당량임

(5) 로출구 온도가 적당한 온도이고, → 이차연소 공기량을 감소시킴

증기량 편차가 높으며, 이차연소

공기량 편차가 낮음

(6) 로출구 온도가 적당한 온도이고, → 이차연소 공기량을 증가시킴

증기량 편차가 낮으며,

이차연소 공기량 편차가 낮음

(7) 로출구 온도가 적당한 온도이고, → 이차연소 공기량을 증가시킴

증기량 편차가 높으며, 이차연소

공기량 편차가 높음

(8) 로출구 온도가 적당한 온도이고, → 이차연소 공기량을 감소시킴

증기량 편차가 높으며,

이차연소 공기량 편차가 높음

(9) 로출구 온도가 적당한 온도이고, → 이차연소 공기량을 감소시킴

증기량 편차가 높으며,

이차연소 공기량 편차가 적당량이고,

O₂농도가 높음

(10) 로출구 온도가 적당한 온도이고, → 이차연소 공기량을 증가시킴

증기량 편차가 높으며,

이차연소 공기량 편차가 적당량이고,

O₂농도가 적당함

(11) 증기량 편차가 낮고, → 이차연소 공기량을 유지함

이차연소 공기량 편차가 적당량임

(12) NOx 농도가 높음 → 이차연소 공기량을 감소시킴

(13) 로출구 온도가 적당한 온도이고, → 이차연소 공기량을 증가시킴

CO 농도가 높음

(14) 로출구 온도가 약간 낮고, → 이차연소 공기량을 증가시킴

CO 농도가 높음

(15) O₂농도가 낮음 → 이차연소 공기량을 증가시킴

(16) O₂농도가 매우 높음 → 이차연소 공기량을 감소시킴

(17) CO 농도가 적당하고, → 이차연소 공기량을 유지함

NOx 농도가 적당함

(18) O₂농도가 약간 낮음 → 이차연소 공기량을 증가시킴

표 19

루울	전건부	후건부
No	적합도	로출구 온도	증기량 편차	F2량편차	CO농도	NO농도	O2농도	F2량보정
(1)	Z1	낮음(a1)						감1(V1)
(2)	Z2	약간낮음(a2)		낮음(c1)				증1(V2)
(3)	Z3	약간낮음(a2)		높음(c3)				감2(V3)
(4)	Z4	약간낮음(a2)		중간(c2)				유지1(V4)
(5)	Z5	적당(a3)	높음(b2)	낮음(c1)				감3(V5)
(6)	Z6	적당(a3)	낮음(b1)	낮음(c1)				증2(V6)
(7)	Z7	적당(a3)	높음(b2)	높음(c3)				증3(V7)
(8)	Z8	적당(a3)	낮음(b1)	높음(c3)				증4(V8)
(9)	Z9	적당(a3)	높음(b2)	중간(c2)			높음(f4)	감5(V9)
(10)	Z10	적당(a3)	높음(b2)	중간(c2)			적당(f3)	증4(V10)
(11)	Z11		낮음(b1)	중간(c2)				유지2(V11)
(12)	Z12					높음(e2)		감6(V12)
(13)	Z13	적당(a3)			높음(d2)			증5 (V13)
(14)	Z14	약간낮음(a1)			높음(d2)			증6(V14)
(15)	Z15						낮음(f1)	증7(V15)
(16)	Z16						매우높음(f3)	감7(V16)
(17)	Z17				적당(d1)	적당(e1)		유지3(V17)
(18)	Z18						약간낮음(f2)	증8(V18)

표 19에 나온 바와 같이 전건부(前件部)(입력)는 로출구 온도, 증발량 편차, 이차연소 공기량 편차, 배가스 CO 농도, 배가스 NOx 농도, 배가스 O2 농도이고, 후건부(後件部)(출력)는 이차연소 공기량의 증감분이다. 각 규칙의 연산은 도 40, 도 41에 나온 멤버십 함수에 근거하여 각 입력 항목마다 계산된다. 그리고 루울 (1)∼(18)의 각 연산결과의 합에 의해 이차연소 공기량의 증감분을 산출한다. 단, 조건을 만족하지 않으면 출력을 0으로 하여 연산한다.

도 32의 이차연소 공기량 제어수단(218)에서는 상기의 연산을 하여 구한 각 루울의 후건부 추론결과를 통합하여 루울 전체의 추론 결과를 출력한다. 각 루울의 후건부 추론결과의 통합에는 퍼지 연산의 일반적인 수법, 예컨대 min-max 중심법(重心法), product-sum 중심법 등이 이용된다. 이차연소 공기량 제어수단(퍼지 제어수단)(218)에 의해 얻어진 추론결과가 이차연소 공기량 조정기(210a)에 출력되어 이차연소 공기량이 보정된다.

이어서 구체적으로 계산량이 적고 제어계 실장(實裝)에 적용되고 있는 싱글톤법을 퍼지 연산에 적용한 예에 대해 설명한다. 먼저 전건부 멤버십 함수에 의해 적합도를 산출한다. 로출구 온도가 Te일 때, 도 40(a)에 있어서 조건 「로출구 온도가 낮음」 ①에 대한 적합도는 a₁이고, 조건 「로출구 온도가 약간 낮음」②에 대한 적합도는 a₂이다. 또한, 조건「로출구 온도가 적당함」③에 대한 적합도는 a₃(0)이다. 그리고 이들 멤버십 함수의 파라메터는 미리 설정해 둔다.

보일러 증발량 편차가 STMDIF일 때, 도 40(b)에 있어서 조건「증발량 편차가 낮음」①에 대한 적합도는 b₁이고, 조건 「증발량 편차가 높음」②에 대한 적합도는 b₂이다. 그리고 이들 멤버십 함수의 파라메터는 미리 설정해 둔다.

이차연소 공기량 편차가 F2DIF일 때, 도 40(c)에 있어서 조건「이차연소 공기량 편차가가 낮음」①에 대한 적합도는 c₁이고, 조건「이차연소 공기량 편차가 적당함」②에 대한 적합도는 c₂이다. 또한, 조건「이차연소 공기량 편차가 높음」③에 대한 적합도는 c₃(0)이다. 그리고 이들 멤버십 함수의 파라메터는 미리 설정해 둔다.

CO 농도가 CO일 때, 도 40(d)에 있어서 조건「CO 농도가 적당함」①에 대한 적합도는 d₁이고, 조건 「CO 농도가 높음」 ②에 대한 적합도는 d₂이다. 그리고 이들 멤버십 함수의 파라메터는 미리 설정해 둔다.

NOx 농도가 NOx일 때, 도 40(e)에 있어서 조건 「NOx 농도가 적당함」 ①에 대한 적합도는 e₁이고, 조건 「NOx 농도가 높음」 ②에 대한 적합도는 e₂이다. 그리고 이들 멤버십 함수의 파라메터는 미리 설정해 둔다.

O2 농도가 O2일 때, 도 41에 있어서 조건 「O2 농도가 낮음」①에 대한 적합도는 f₁이고, 조건「O2 농도가 약간 낮음」②에 대한 적합도는 f₂이다. 또한 조건「O2 농도가 적당함」③에 대한 적합도는 f₃(0)이고, 조건 「O2 농도가 높음」④에 대한 적합도는 f₄(0), 조건「O2 농도가 매우 높음」⑤「에 대한 적합도는 f₅(0)이다. 그리고 이들 멤버십 함수의 파라메터는 상관곡선 추정수단(217a)과 최소 O2 농도 연산수단(217b)으로써 산출되는 최적 O2 농도 X₂를 중심으로 설정한다. 구체적으로는 O2 농도의 변동의 최대와 최소의 차이를 1% 정도로 억제하기 위해 조건「O2 농도가 적당함」③의 영역을 X₂±β₁%로 정한다. 또한, 조건「O2 농도가 매우 높음」⑤와 조건「O2 농도가 낮음」①의 영역을 X₂±β₂%정도로 정한다. 단, β₁과 β₂는 조정 파라메터이고, β₁＜β₂의 조건을 만족하도록 설정한다.

이들 멤버십 함수로부터 표 19의 루울에 대한 적합도를 순차로 계산한다. 루울 (1)의 조건은 「로출구 온도가 낮음」이기 때문에 적합도 Z₁은 식 (109)로 나타낸 바와 같이 a₁이다. 마찬가지로 하여 표 18의 루울 (2)∼(18)에 대한 적합도 Z₂∼Z₁₈을 아래식으로 계산한다.

Z₁= a₁(109)

Z₂= a₂×c₁(110)

Z₃= a₂×c₃(111)

Z₄= a₂×c₂(112)

Z₅= a₃×b₂×c₁(113)

Z₆= a₃×b₁×c₁(114)

Z₇= a₃×b₂×c₃(115)

Z₈= a₃×b₁×c₃(116)

Z₉= a₃×b₂×c₂×f₄(117)

Z₁₀= a₃×b₂×c₂×f₃(118)

Z₁₁= b₁×c₂(119)

Z₁₂= e₂(120)

Z₁₃= a₃×d₂(121)

Z₁₄= a₂×d₂(122)

Z₁₅= f₁(123)

Z₁₆= f₅(124)

Z₁₇= d₁×e₁(125)

Z₁₈= f₂(126)

이어서 후건부에서 추론을 하기 위해 이차연소 공기량 변경분 V₁∼V₁₈을 정한다. 그리고 (127)식에 의해 추론을 하여 추론결과 W를 얻는다.

(127)

최후로 추론결과 W과 이차연소 공기량 출력치의 전번회의 값(U_k-1)으로부터 이차연소 제어량 출력치의 이번회의 값(U_k)을 구할 수가 있다.

U_k= U_k-1+ W (128)

이와 같이 이차연소 공기 제어수단(218)으로부터 출력되는 이차연소 공기량 (Uk)에 의해 이차연소 공기 조정기(210a)를 조작하여 배가스중의 NOx와 미연소 성분을 억제하여 다이옥신류의 생성을 억제한다.

계측하여 얻어진 O2 농도와 클로로벤젠류와 클로로페놀류의 농도의 합의 관계를 도 33의 장치를 사용한 앞서나온 제2의 방법에 적용했을 경우, 최적 O2 농도를 축차 최소 2승법에 의해 구함으로써 상관곡선은 도 42중의 1점 쇄선(鎖線)으로 나타내어진다. O2 농도를 X, 클로로벤젠류, 클로로페놀류의 농도의 합을 Y로 했을 때의 근사식은 (129)식으로 나타내어진다.

Y = 0.8193X²- 9.9907X + 45.525 (129)

이때, (129)식으로부터 Y를 최소로 하는 최적 O2 농도 X_O2는 약 6.1%로서 구해진다. 그리고 이차연소 공기량의 퍼지 제어에서는 O2 농도의 전건부 멤버십 함수는 X_O2를 기초로 구성한다. O2 농도의 변동의 최대와 최소의 차이를 1% 정도로 억제하기 위해 실시형태중의 조정 파라메터 β₁과 β₂를 각각 0.5와 0.8로 정했을때, 조건「O2 농도가 적당함」의 영역은 6.1±0.5%가 된다. 그리고 조건「O2농도가 매우높음」, 조건「O2 농도가 낮음」의 영역은 6.1±0.8%가 된다. 이 결과에 의거하여 이차연소 공기량이 제어된다.

상기한 바와 같이 이 예에서는 보일러 증발량과 이차연소 공기량과 로출구 온도와 배가스 분석계에 의한 CO 농도, O2 농도, NOx 농도를 주기적으로 계측하고, 각각의 계측치에 근거하여 퍼지 제어에 의해 이차연속 공기량을 제어하는 계를 가지고 있다. 더욱이 배가스중의 클로로벤젠류, 클롤페놀류의 연속 또는 반연속 분석계에 의한 계측치의 합과 O2 농도의 계측치에 근거하여 주기적으로 O2-CB, CP의 상호관계의 평가식을 축차 최소 2승법으로 산출하고, 여기에 근거하여 퍼지 제어에서의 O2 농도의 제어 파라메터를 축차 수정하는 기능을 갖는다. 그 결과, 배가스중의 NOx와 미연소 성분, 주로 다이옥신류의 생성을 억제하는 것이다.

그리고 본 발명에서는 쓰레기 소각로의 배가스중에 함유되는 다이옥신류의 전구물질인 클로로벤젠류와 클로로페놀류의 농도의 합이 저농도 영역이라 하더라도 O2 농도와의 상관관계가 나타나게 되므로 다이옥신류를 엄밀하게 억제하기 위하여 온라인 또는 온사이트로써 계측되는 클로로벤젠류, 클로로페놀류의 농도의 계측치를 직접 제어장치에 적용하여 연소제어하는 것이다. 이와 같은 쓰레기 소각로의 연소제어에서는 비선형 특성을 수반하는 다변수 간섭계이기 때문에 퍼지 제어를 사용함으로써 제어 루울을 언어적으로 기술(記述)할 수 있고, 제어 파라메터의 조정이 용이해져서 이차연소 공기량의 극히 세밀한 제어를 가장 적절히 실시할 수 있다.

더욱이 상호관계를 근사곡선으로 추정할때, 도 35에 나온 상호간의 특성은 그 근사곡선식이 이차함수이어서 충분히 대응할 수 있음을 나타내고 있다. 그리고 근사곡선식의 산출방법으로서는 축차 최소 2승법(시간에 의존하여 가중한 형이어도 가능함), 연분수 전개, 스플라인 근사, 테일러 급수 근사, 라그랑쥬의 보간법 등을 들 수 있다. 이들 수법에 의해 얻어진 곡선으로부터 클로로페놀류와 클로로벤젠류의 농도를 최소로 하는 O2 농도를 추정하여 다이옥신류의 생성을 정밀도 양호하게 제어할 수가 있다.

Claims (34)

1. 화격자로부터 송입되는 일차연소 공기와 화격자의 상부에 송입되는 이차연소 공기를 이용하여 소각을 하는 쓰레기 소각로에 있어서,

   소각로의 주연도 온도, 또는 주연도 온도에 더하여 배가스중의 O2농도, 배가스중의 CO 농도 혹은 후연소 화격자 상하의 압력차의 적어도 하나를 측정하고, 각각의 측정치를 주기적으로 각각의 기준치와 비교하여, 이 비교결과에 근거하여 후연소 화격자에 대한 공기량인 후연소 공기량을, 또는 후연소 공기량과 후연소 화격자의 동속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 방법.
2. 제1항에 있어서, 소각로의 주연도 온도를 측정하고, 주연도 온도가 기준온도에 도달하지 않을 때는 후연소 공기량을 감소시키고, 주연도 온도가 기준온도를 초과할 때는 후연소 공기량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 방법.
3. 제1항에 있어서, 소각로의 주연도 온도와 배가스중의 O2 농도를 측정하여 주연도 온도가 기준온도에 도달하지 않고 배가스중의 O2 농도가 기준치를 초과할 때는 후연소 공기량을 감소시키고, 주연도 온도가 기준온도를 초과하며 O2 농도가 기준치에 도달하지 않을 때는 후연소 공기량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 방법.
4. 제1항에 있어서, 소각로의 주연도 온도와 배가스중의 CO 농도를 측정하여 주연도 온도가 기준온도 이하이고 CO 농도가 기준치를 초과할 때는 후연소 공기량을 감소시키고, 주연도 온도가 기준온도를 초과하고 CO 농도가 기준치를 초과할 때는 후연소 공기량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 방법.
5. 제1항에 있어서, 소각로의 주연도 온도, 또는 주연도 온도에 더하여 배가스중의 O2농도, 배가스중의 CO 농도 혹은 후연소 화격자 상하의 압력차의 적어도 하나를 측정하고, 각각의 측정치를 주기적으로 각각의 기준치와 비교하여, 이 비교결과에 근거하여 후연소 공기량의 제어를 함과 동시에 후연소 화격자 아래의 압력과 로내 압력과의 차이를 측정하고, 이들 측정치를 비교하여, 비교결과에 근거하여 후연소 화격자의 동속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 방법.
6. 제1항에 있어서, 소각로의 주연도 온도, 후연소 화격자 아래의 압력 및 로내 압력의 차이를 측정하여 주연도 온도가 기준온도에 달하지 않고 후연소 화격자 아래의 압력과 로내 압력의 차이가 기준차에 도달하지 않을 때는 후연소 공기량을 감소시킴과 아울러 후연소 화격자의 동속도를 증속하고, 주연도 온도가 기준온도를 초과하고 후연소 화격자 아래의 압력과 로내 압력의 차이가 기준차를 초과할 때는 후연소 공기량을 증가시킴과 아울러 후연소 화격자의 동속도를 감속하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 방법.
7. 제1항에 있어서, 소각로의 주연도 온도, 배가스중의 O2 농도, 후연소 화격자 아래의 압력, 및 로내 압력의 차이를 측정하여 주연도 온도가 기준온도에 달하지 않고 O2 농도가 기준치를 초과하고 후연소 화격자 아래의 압력과 로내 압력의 차이가 기준차에 달하지 않을 때에는 후연소 공기량을 감소시킴과 아울러 후연소 화격자의 동속도를 증속하고, 주연도 온도가 기준온도를 초과하고 O2 농도가 기준치에 달하지 않으며 후연소 화격자 아래의 압력과 로내 압력의 차이가 기준차를 초과할 때는 후연소 공기량을 증가시킴과 아울러 후연소 화격자의 동속도를 감속하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 방법.
8. 제1항에 있어서, 소각로의 주연도 온도, 배가스중의 CO 농도, 후연소 화격자 아래의 압력 및 로내 압력의 차이를 측정하여 주연도 온도가 기준온도에 달하지 않고 CO 농도가 기준치를 초과하며 후연소 화격자 아래의 압력과 로내 압력의 차이가 기준차에 달하지 않을 때는 후연소 공기량을 감소시킴과 아울러 후연소 화격자의 동속도를 증속하고, 주연도 온도가 기준온도를 초과하고 CO 농도가 기준치를 초과하며 후연소 화격자 아래의 압력과 로내 압력의 차이가 기준차를 초과할 때는 후연소 공기량을 증가시킴과 아울러 후연소 화격자의 동속도를 감속하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 방법.
9. 화격자로부터 송입되는 일차연소 공기와 화격자의 상부에 송입되는 이차연소 공기를 이용하여 소각을 하는 쓰레기 소각로에 있어서,

   로출구에 설치된 온도계에 의하여 로출구 온도를 주기적으로 계측하고, 연도에 설치된 배가스 분석계에 의하여 배가스중의 NOx 농도를 주기적으로 계측하며, 각각의 계측치와 기준치를 비교하여 그 비교결과에 의거하여 로내의 화격자 위에서 쓰레기가 연소하고 있는 연소실을 향하여 물분무하는 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 방법.
10. 제9항에 있어서, 로출구 온도의 계측치가 기준치보다 낮은 경우에는 물분무량을 줄이고, 로출구 온도의 계측치가 기준치보다 높은 경우 또는 로출구 온도의 계측치가 기준치보다 높고 더욱이 NOx 농도의 계측치가 기준치보다 높은 경우에는 물분무량을 증가시키는 유량제어를 하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 방법.
11. 제9항에 있어서, 퍼지 추론(推論)을 이용하여 로출구 온도의 계측치가 낮은 경우에는 물분무량을 줄이고, 로출구 온도의 계측치가 높은 경우 또는 로출구 온도의 계측치가 높고 더욱이 NOx 농도의 계측치가 높은 경우에는 물분무량을 증가시키는 유량제어를 하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 방법.
12. 제9항에 있어서, 상기 배가스 분석계에 의하여 배가스중의 CO 농도도 주기적으로 계측하고, 각각의 계측치와 기준치를 비교하여 그 비교결과에 의거하여 로내의 화격자 위에서 쓰레기가 연소하고 있는 연소실을 향하여 물분무하는 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 방법.
13. 제12항에 있어서, 로출구 온도의 계측치가 기준치 보다도 낮은 경우 또는 CO 농도의 계측치가 기준치보다도 높은 경우에는 물분무량을 줄이고, 로출구 온도의 계측치가 기준치보다 높은 경우 또는 로출구 온도의 계측치가 기준치보다 높고 더욱이 NOx 농도의 계측치가 기준치보다 높은 경우에는 물분무량을 증가시키는 유량제어를 하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 방법.
14. 제12항에 있어서, 퍼지 추론(推論)을 이용하여 로출구 온도의 계측치가 낮은 경우 또는 CO 농도의 계측치가 높은 경우에는 물분무량을 줄이고, 로출구 온도의 계측치가 높은 경우 또는 로출구 온도의 계측치가 높고 더욱이 NOx 농도의 계측치가 높은 경우에는 물분무량을 증가시키는 유량제어를 하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 방법.
15. 제9항 또는 제12항에 있어서, 로출구에 배치된 온도계로 로출구 온도를 주기적으로 계측하는 처리를, 연도에 설치된 배가스 분석계에 의하여 배가스중의 O2 농도를 주기적으로 계측하는 처리로 치환한 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 방법.
16. 제10, 11, 13 또는 14항에 있어서, 로출구에 배치된 온도계로 로출구 온도를 주기적으로 계측하는 처리를, 연도에 설치된 배가스 분석계에 의하여 배가스중의 O2 농도를 주기적으로 계측하는 처리로 치환하고, 그리고 로출구 온도의 계측치가 기준치보다도 낮은 경우라고 하는 것을 O2 농도의 계측치가 기준치보다도 높은 경우로 대체하여 적용하며, 로출구 온도의 계측치가 기준치보다도 높은 경우라고 하는 것을 O2 농도의 계측치가 기준치보다도 낮은 경우로 대체하여 적용하여 처리하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 방법.
17. 제9항에 있어서, 더욱이 상기 연도내의 배가스의 CO 농도 및 O2 농도를 각각 주기적으로 측정하고, 로출구 온도, NOx 농도, CO 농도 및 O2 농도의 각 계측치와 각각의 기준치를 비교하여, 그 비교결과에 의하여 연소실을 향하여 분사하는 이차연소 공기량을 조정하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 방법.
18. 제17항에 있어서, CO 농도의 계측치가 목표 CO 농도를 초과하고 있는 단위 시간당의 비율을 목표 CO 발생비율 이하로 억제하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 방법.
19. 제17항에 있어서, 로출구 온도의 계측치를 목표하한 온도 이상으로 운전하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 방법.
20. 제17항에 있어서, 로출구 온도의 계측치의 평균치를 목표하한 평균치와 목표상한 평균치의 범위내에서 운전하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 방법.
21. 제17항에 있어서, CO 농도의 계측치가 목표 CO 농도를 초과하고 있는 단위 시간당의 비율을 목표 CO 발생비율 이하로 억제하고, 또한 로출구 온도의 계측치를 목표하한 온도 이상으로 운전하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 방법.
22. 제17항에 있어서, CO 농도의 계측치가 목표 CO 농도를 초과하고 있는 단위 시간당의 비율을 목표 CO 발생비율 이하로 억제하고, 로출구 온도의 계측치를 목표하한 온도 이상으로 운전하며, 또한 로출구 온도의 계측치의 평균치를 목표하한 평균치와 목표상한 평균치의 범위내에서 운전하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 방법.
23. 제18 또는 21항에 있어서, 상기 목표 CO 농도가 30ppm, 목표 CO 발생비율이 2%인 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 방법.
24. 제19 또는 21항에 있어서, 상기 목표하한 온도가 850℃인 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 방법.
25. 제20 또는 22항에 있어서, 상시 목표하한 평균치가 900℃이고, 목표상한 평균치가 950℃인 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 방법.
26. 제17항에 있어서, 퍼지 추론을 이용하여 물분무량과 이차연소 공기량을 제어하고, 물분무량을 추론하기 위한 전건부(前件部)의 조건을 설정하기 위한 파라메터 및 전건부 멤버십 함수의 형상과, 이차연소 공기량을 추론하기 위한 전건부의 조건을 설정하기 위한 파라메터 및 전건부 멤버십 함수의 형상을 달리한 것으로 하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 방법.
27. 화격자로부터 송입되는 일차연소 공기와 화격자의 상부에 송입되는 이차연소 공기를 이용하여 소각을 하는 쓰레기 소각로에 있어서, 쓰레기 소각로에 설치된 보일러로부터 발생하는 증기 발생량, 상기 이차연소 공기량, 로출구 온도, 배가스중의 CO 농도, O2 농도, NOx 농도의 각 제어 파라메터에 의하여 상기 이차연소 공기량을 제어하고, 배가스중의 NOx의 발생을 억제함과 아울러 상기 배가스중의 다이옥신류 전구체의 농도와 O2 농도와의 상호관계로부터 상기 다이옥신류 전구체의 농도가 최소로 되는 O2 농도를 추정하여 상기 이차연소 공기량을 조정하고, 배가스중의 다이옥신류의 생성을 억제하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 방법.
28. 제27항에 있어서, 상기 다이옥신류 전구체가 배가스중의 클로로벤젠류와 클로로페놀류이고, 이들의 농도값의 합과 배가스중의 O2 농도와의 상호관계로부터 상기 클로로벤젠류와 클로로페놀류의 농도의 합이 최소가 되는 O2 농도를 추정하는 것을 특징으로 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 방법.
29. 제27항에 있어서, 상기 이차연소 공기량을 비선형 제어에 의하여 산출하고, 배가스중의 NOx의 발생을 억제함과 아울러 상기 다이옥신류 전구체인 클로로벤젠류와 클로로페놀류를 연속 또는 반연속 분석계에 의한 배가스 분석계에 의하여 농도를 계측하고, 이들의 농도의 합과 상기 O2 농도와의 상호관계를 주기적으로 함수근사 수법에 의하여 산출하고, 상기 클로로벤젠류와 클로로페놀류의 농도가 최소로 되는 O2 농도를 산출하여 O2 농도의 제어 파라메터를 축차수정하여 상기 비선형 제어를 실행하여 이차연소 공기량을 조정하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 방법.
30. 제29항에 있어서, 상기 비선형 제어가 퍼지 제어인 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 방법.
31. 쓰레기 소각로내에 일차연소 공기를 공급하여 로속의 가연물(可燃物)을 연소시킴과 동시에 보일러 증기 발생량을 안정시키도록 제어하는 일차연소 제어수단과, 쓰레기 소각로내에 이차연소 공기를 공급하여 미연소 성분을 재연소시키는 이차연소 공기 제어수단을 구비한 쓰레기 소각로의 연소제어 장치에 있어서,

    배가스중의 O2 농도를 검출하는 O2 농도계측 수단과,

    배가스중의 다이옥신류 전구물질의 농도를 계측하는 배가스 분석수단과,

    상기 배가스 분석수단에 의하여 검출된 상기 다이옥신류 전구물질의 농도와 상기 O2 농도계측 수단으로 검출된 O2 농도와의 상호관계를 산출하는 상관곡선 추정수단과,

    상기 상관곡선 추정수단에 의한 상호관계로부터 다이옥신류 전구물질의 농도의 합이 최소가 되는 O2 농도를 산출하기 위한 연산수단을 구비하며,

    상기 연산수단에 의하여 산출된 O2 농도에 근거한 제어 파라메터를 이용하여 상기 이차연소 제어수단에 의하여 이차연소 공기량을 산출하고, 이 공기량을 로속에 공급하여 배가스중의 다이옥신류의 생성을 억제하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 장치.
32. 제31항에 있어서, 상기 다이옥신류 전구물질이 클로로벤젠류와 클로로페놀류인 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 장치.
33. 제31항에 있어서, 상기 이차연소 공기 제어수단은 보일러 증기 발생량, 이차연소 공기량, 로출구 온도 및 배가스중의 CO 농도, O2 농도, NOx 농도를 주기적으로 계측하고, 각각의 계측치에 근거하여 이차연소 공기량을 제어하는 것이고,

    배가스 분석수단은 배가스중의 클로로벤젠류, 클로로페놀류를 계측하는 연속 또는 반연속 분석계이며,

    상기 상관곡선 추정수단은 계측된 클로로벤젠류와 클로로페놀류의 합과 O2 농도의 계측치에 근거하여 그 상호관계를 구하는 것이고,

    상기 연산수단은 상기 상관관계로부터 배가스중의 클로로벤젠류와 클로로페놀류의 농도의 합이 최소가 되는 O2 농도를 산출하기 위한 것이며,

    상기 연산수단에 의하여 산출된 O2 농도에 근거하여 이차연소 공기를 산출하는 제어 파라메터를 축차수정함으로써 상기 이차연소 공기 제어수단에 의하여 이차연소 공기량을 산출하고, 이 공기량을 로속에 공급하여 배가스중의 다이옥신류의 생성을 억제하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 장치.
34. 제31 내지 33항중의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 이차연소 제어수단이 퍼지 제어수단인 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각로의 연소제어 장치.