WO1993025849A1

WO1993025849A1 - Method of controlling concentration of oxygen in combustion exhaust gas for combustion equipment

Info

Publication number: WO1993025849A1
Application number: PCT/JP1993/000779
Authority: WO
Inventors: Masaaki Furukawa
Original assignee: Ebara Corporation
Priority date: 1992-06-12
Filing date: 1993-06-11
Publication date: 1993-12-23
Also published as: JPH0658521A; JP3256335B2; CN1080880A; CN1051365C

Description

明細書

燃焼設備の燃焼排ガス酸素濃度制御方法

技術分野

本発明は、都市ごみや産業廃棄物を燃焼させる炉を備えた燃焼設備の排ガス中の酸素濃度を所定範囲内に制御する燃焼設備の燃焼排ガス酸素濃度制御装置に関するものである。

背景技術

図 2 0は従来のこの種の燃焼設備の燃焼排ガス酸素濃度制御装置の構成例を示す図である。図 2 0において、 7は焼却炉であり、該焼却炉 7には、底部に一次空気供給装置 5から一次空気が、フリ一ボードには二次空気 (燃焼空気）が供給されるようになっている。 8は都市ごみや産業廃棄物等の燃焼物を供給する燃焼物供給ホッパであり、 9は該燃焼物供給ホッパから供給される燃焼物を焼却炉 7内に供給する燃焼物供給装置である。

1 は排ガス酸素濃度検出端、 2は排ガス酸素濃度検出センサであり、該排ガス酸素濃度検出端 1 と排ガス酸素濃度検出センサ 2で燃焼排ガス中の酸素濃度を検出し検出信号 P V 1 として排ガス酸素濃度調節計 3に送られる。

排ガス酸素濃度調節計 3においては、 P I D (比例 · 積分 · 微分）演算器により、前記検出信号 P V 1 と排ガス酸素濃度調節計 3の設定値 S V 1 との偏差を P I D演算し、操作出力信号 M V 1 を出力し、二次空気供給ダンパ 4 を操作する。

この結果、排ガス酸素濃度の検出点まで排ガスが流れる時間及び排ガス酸素濃度検出センサの検出遅れなどがあるため、平均的には酸素濃度を所定の範囲に保持できるが、一時的に酸素不足が生じたり、酸素過剰になることがあった。

図 2 1 は上記欠点を改善するため特願昭 6 3— 1 5 5 6 3 1号で提案された燃焼排ガス酸素濃度制御装置の構成を示す図である。図 2 1 の燃焼排ガス酸素濃度制御装置が図 2 0の燃焼排ガス酸素濃度制御装置と相違する点は、明るさ検出端 1 0及び明るさ検出センサ 1 1 を備え、該明るさ検出端 1 0及び明るさ検出センサ 1 1 により、焼却炉 7の炉内の火炎の明るさを検出し、検出信号 P V 2 として図 2 2に示すような特性を有する非線形演算器 1 2に出力し、該非線形演算器 1 2より明るさ検出センサ 1 1 による二次空気供給ダンバ 4の操作信号 Y 1 を出力し加算器 1 3に送るようにしている点である。

そして加算器 1 3では排ガス酸素濃度調節計 3及び非線形演算器 1 2から送られてくる信号によリ、下記の演算を行い二次空気供給ダンバ 4 を操作する。

Y 2 = K 1 XMV 1 + K 2 X Y 1

但し、 K 1， K 2は定数

燃焼排ガス酸素濃度制御装置を図 2 1 に示す構成とすることにより、この結果、排ガズ酸素濃度の検出点まで排ガスが流れる時間及び検出センサの遅れなどの欠点が飛躍的に改善された。しかしながら、焼却炉 7の炉内の温度、ごみ質、排ガス中の水分量や明るさ検出センサ面の汚れなどにより、明るさ検出センサの信号が変化し、燃焼量に比較して強まると、結果として排ガス酸素濃度が高めで安定し過冷却となったり、燃焼量に比較して低めになると一時的に空気不足となり、最終的には酸素濃度調節計 3からの制御出力が上昇し常時空気が供給されてしまい過冷却となり C 0が発生する弊害があった。

また、特願平 1一 2 1 2 8 2 4号（特開平 3— 7 5 4 0 2号公報）には、炉床下部に供給される一次空気から分岐してフリ一ボードに供給する二次空気量（バイパス空気量）を基本的には明るさ検出センサの出力により制御し、該明るさ検出センサの経時変化を酸素濃度調節計の出力により補正するように構成した^焼制御方法が開示されている。この構成の燃焼制御方法を燃焼排ガス酸素濃度制御方法に採用した場合、上記弊害はある程度解決できる。

しかしながら、例えば流動床炉において、流動空気量低下、炉床温度低下、発熱量上昇、砂レベル低下等は図 2 3に示すように炉内の燃焼状態に種々の影響を与える要因となる。流動空気量及び炉床温度の低下は燃焼物のガス化量の緩慢を招き、炉内圧変動緩慢、排ガス流量変動減少を招く。また、炉床温度の低下、発熱量の上昇及び砂レベルの低下は、砂中燃焼率の低下を招き、該砂中燃焼率の低下はフリーボ一ド内での燃焼増大となり , 火炎輝度の増大、炉頂温度上昇、フリーボード炉壁の赤熱を招き、その結果炉内の明るさを検出するフレームセンサ（明るさ検出センサ）の出力、及び炉内の燃焼状態を監視する I T Vの画像処理信号が増大する。

更に、図 2 4に示すように、炉床注水量の増加は炉床温度の低下を招き該炉床温度の低下は炉内圧変動の緩慢を招く。また、炉床注水量の増加及び炉頂スプレー量の増加は排ガス水分量の増加を招き、該排ガス水分量の増加は炉内酸素濃度の低下、火炎輝度の低下及び排ガス流量増加を招き、更に火炎輝度の低下は、フレームセンサ（検出センサ）の出力低下、 I T Vの画像処理信号の低下を招く。

上記のように炉内の燃焼状態に影響を与える要因には種々のものがあリ、炉内の燃焼状態を把握するための明るさ検出センサ、 I T V等の炉内の燃焼状態検出センサの出力もこれらの種々の要因を受けて変動する。従って、排ガス酸素濃度を基本的には燃焼状態検出センサの出力信号により制御し、この燃焼状態検出センサの経時変化を酸素濃度調節計の制御出力によリ補正するだけでは、精度の良い安定した燃焼排ガス酸素濃度制御方法が得られないという問題があった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、燃焼状態検出センサの経時変化を酸素濃度調節計の制御出力により補正すると共に、該燃焼状態検出センサの出力に影響を与える種々の要因を検出する要因検出センサを設け, 燃焼状態検出センサの経時変化を更に該要因センサの出力によリ補正し、常に適正な燃焼用空気量制御を確保できる燃焼設備の燃焼排ガス酸素濃度制御装置を提供することを目的とする。発明の開示

上記目的を達成するため本発明は、都市ごみや産業廃棄物などを焼却する炉を備えた焼却設備に、排ガス中の酸素濃度を制御する排ガス酸素濃度制御手段を設け、該排ガス酸素濃度制御手段により、排ガス中の酸素濃度を所定の範囲内に制御する燃焼設備の燃焼排ガス酸素濃度制御方法におい _¾ て、排ガス中の酸素濃度を検出し、排ガス酸素濃度制御手段を制御して排ガス酸素濃度を所定の範囲に制御する酸素濃度調節計を具備すると共に、炉内の燃焼状態を把握するため炉内の燃焼状態検出センサと、該燃焼状態検出センサの出力に影響を与える要因を検出する要因検出センサを設け、排ガス酸素濃度制御手段を基本的には燃焼状態検出センサの出力信号によリ制御し、燃焼状態検出センサの経時変化を酸素濃度調節計の制御出力により補正すると共に、該燃焼状態検出センサの経時変化を要因センサの出力により更に補正することを特徴とする。

また、前記炉内の燃焼状態検出センサには、炉内の明るさを検出する明るさ検出センサ、炉内監視用 I T Vの監視画像を画像処理して燃焼状態を検出する手段、炉内の酸素濃度を検出する炉内酸素濃度検出センサ、炉内に投入される燃焼物の重量を検出する燃焼物重量検出センサ、排ガス流量を検出する排ガス流量検出センサ、炉内圧力を検出する炉内圧検出センサ、炉内に投入される入熱量（投入される燃焼物の重量 X単位重量当たりの発熱量）を検出する入熱量検出センサ等を用いる。

また、前記燃焼状態検出センサの出力に影響を与える要因を検出する要因検出センサには炉床温度を検出する炉床温度検出センサ、炉頂温度を検出せする炉頂温度センサ、炉床に注水される注水量を検出する炉床注水量検出センサ、炉頂からスプレーするスプレー量を検出する炉頂スプレー量検出センサ、排ガス中の水分量を検出する排ガス水分量検出センサ、助燃流量を検出する助燃流量検出センサ、流動空気量を検出する流動空気量検出センサ、燃焼物の発熱量を検出する燃焼物発熱量検出センサ、炉床の砂レベルを検出する炉床砂レベル検出センサ等を用いる。 „

D また、前記排ガス酸素濃度制御手段には、二次空気流量を調節する手段、給塵量を調節する手段、炉床下部に供給する空気から分岐してフリーボ一ドに供給するパイパス空気流量を調節する手段等を用いる。図面の簡単な説明

図 1 は本発明の燃焼設備の燃焼排ガス酸素濃度制御方法を適用する燃焼設備の基本的構成例を示す図、図 2は本発明の燃焼排ガス酸素濃度制御方法を適用する燃焼設備の構成例を示す図、図 3は本発明の燃焼排ガス酸素濃度制御方法を適用する燃焼設備の構成例を示す図、図 4は本発明の燃焼排ガス酸素濃度制御方法を適用する燃焼設備の構成例を示す図、図 5は本発明の燃焼排ガス酸素濃度制御方法を適用する燃焼設備の構成例を示す図、図 6は本発明の燃焼排ガス酸素濃度制御方法を適用する燃焼設備の構成例を示す図、図 7は本発明の燃焼排ガス酸素濃度制御方法を適用する燃焼設備の構成例を示す図、図 8は本発明の燃焼排ガス酸素濃度制御方法を適用する燃焼設備の構成例を示す図、図 9は本発明の燃焼排ガス酸素濃度制御方法を適用する燃焼設備の構成例を示す図、図 1 0は本発明の燃焼排ガス酸素濃度制御方法を適用する燃焼設備の構成例を示す図、図 1 1 は炉床温度補正演算器の特性を示す図、図 1 2は炉頂温度補正演算器の特性を示す図、図 1 3は炉床注水量補正演算器の特性を示す図、図 1 4は炉頂スプレ一量補正演算器の特性を示す図、図 1 5は排ガス水分量補正演算器の特性を示す図、図 1 6 ( a ) ， ( b ) はそれぞれ助燃料流量補正演算器の特性を示す図、図 1 7は流動空気量補正演算器の特性を示す図、図 1 8は発熱量補正演算器の特性を示す図、図 1 9は砂レベル補正演算器の特性を示す _? 図、図 2 0は従来の燃焼設備の燃焼排ガス酸素濃度制御装置の構成例を示す図、図 2 1 は従来の燃焼設備の燃焼排ガス酸素濃度制御装置の構成例を示す図、図 2 2は非線形演算器の特性例を示す図、図 2 3はフレームセンザの出力に影響を与える流動床炉の種々の要因の関係を示す図、図 24はフレームセンサの出力に影響を与える流動床炉の種々の要因の関係を示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図 1 は本発明の燃焼設備の燃焼排ガス酸素濃度制御装置の基本的な構成例を示す図である。図 1 において、排ガス酸素濃度検出端 1 と排ガス酸素濃度検出センサ 2で燃焼排ガス中の酸素濃度を検出し検出信号 P V 1 として出力し、排ガス酸素濃度調節計 3に送られる。排ガス酸素濃度調節計 3では操作出力信号 MV 1 を補正演算器 1 4に送る。

一方、明るさ検出端 1 0及び明るさ検出センサ 1 1において、燃焼炉 7 の炉内の火炎の明るさを検出し検出信号 P V 2 として補正演算器 1 4に送る。補正演算器 1 4は、該検出信号 PV 2を前記排ガス酸素濃度調節計 3 からの操作出力信号 MV 1 で補正した信号 Y 3を下記の演算によリ出力し，非線形演算器 1 2に送る。

Y 3 =K 1 XMV 1 X PV 2

非線形演算器 1 2は図 2 2に示すような特性を有し、補正演算器 1 4の出力信号 Y 3による操作信号 Y 1 を出力し、二次空気供給ダンバ 4を操作する。燃焼排ガス酸素濃度制御装置を上記の如く構成することにより、明 _g るさ検出センサ 1 1 の検出信号 P V 2 を排ガス酸素濃度調節計の操作出力信号 M V 1 により補正することにより、明るさ検出センサ 1 1 の経時変化を自動的に補正し、適正な燃焼用空気量制御を確保する。

燃焼排ガス酸素濃度制御装置を図 1 に示すように構成しても、明るさ検出センサ 1 1 の経時変化を自動的に補正することができるが、図 2 3、図 2 4に示すように、明るさ検出センサ 1 1 (フレームセンサ）の出力に影響を与える要因には種々のものがあり、この種々の要因を把握し、燃焼排ガス酸素濃度制御に反映させないと精度のよい安定した制御がえられないことは上記の通りである。そこで本発明では明るさ検出センサ 1 1 の出力に影響を与える要因を検出する要因検出センサ 1 5の出力により要因補正演算器 1 6 を通して更に補正するように構成する。以下、要因検出センサ及び要因補正演算器の具体的例を説明する。

[実施例 1〕

図 2は本発明の燃焼排ガス酸素濃度制御方法を適用する装置の構成を示す図である。同図において、図 1 と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示し同一作用を奏するのでその詳細な説明は省略する。以下他の図面においても同様とする。図 2において、 2 1 は炉床温度検出端、 2 2は炉床温度検出センサ、 2 3は炉床温度補正演算器である。炉床温度検出センサ 2 2の検出信号 P V 3は炉床温度補正演算器 2 3に入力され、該炉床温度補正演算器 2 3は検出信号 P V 3に演算を施し、出力 Y 2 3 を補正演算器 1 4に出力する。

補正演算器 1 4は、上記明るさ検出センサ 1 1 の検出信号 P V 2 を前記排ガス酸素濃度調節計 3からの操作出力信号 M V 1 と炉床温度補正演算器 _g

2 3の出力 Y 2 3とで補正し、信号 Y 3を下記の演算により出力し、非線形演算器 1 2に送る。

Υ 3 = 1 XMV 1 X P V 2 X Y 2 3

炉内の明るさを検出する明るさ検出センサ 1 1 の出力が増大してもその要因には種々のケースがある。流動床炉においては、炉床温度の低下は図 2 3に示すように、砂中燃焼率の低下—フリーボード燃焼率の上昇—火炎輝度の増大となるから、明るさ検出センサ 1 1の出力が増大してもその要因には、燃焼量の増大による火炎輝度が増大する場合と、燃焼量が同じであるが炉床温度の低下による砂中燃焼率が低下し、その分フリ一ボードでの燃焼率が増大し火炎輝度が増大する場合もある。

そこで本実施例 1では、炉床温度補正演算器 2 3に図 1 1に示すように炉床温度検出センサ 2 2の出力 P V 3が低い場合は出力 Υ 2 3を低くし、炉床温度検出センサ 2 2の出力 P V 3が高い場合は出力 Υ 2 3を高くする演算を行なわせ、該出力 Υ 2 3を前記補正演算器 1 4に入力しているのである。これによリ炉内燃焼状態検出センサである明るさ検出センサ 1 1 の経時変化を排ガス酸素濃度調節計 3の操作出力信号 MV 1 により補正すると共に、該明るさ検出センサ 1 1の出力に影響を与える炉床温度で更に補正することになり、より精度のよい安定した燃焼排ガス酸素濃度制御が可能となる。 ₁ 。

[実施例 2〕

図 3は本発明の燃焼排ガス酸素濃度制御方法を適用する装置の構成を示す図である。図 3において、 2 4は炉頂温度検出端、 2 5は炉頂温度検出センサ、 2 6は炉頂温度補正演算器である。炉頂温度検出センサ 2 5の検出信号 P V 4は炉頂温度補正演算器 2 6に入力され、該炉項温度補正演算器 2 6は検出信号 P V 4に演算を施し、出力 Y 2 4 を補正演算器 1 4に出力する。

補正演算器 1 4は、上記明るさ検出センサ 1 1 の検出信号 P V 2 を前記排ガス酸素濃度調節計 3からの操作出力信号 MV 1 と炉頂温度補正演算器 2 6の出力 Y 2 6 とで補正し、信号 Y 3 を下記の演算により出力し、非線形演算器 1 2に送る。

Y 3 = K 1 X M V 1 X P V 2 X Y 2 6

炉内の明るさを検出する明るさ検出センサ 1 1 の出力が増大してもその要因には上記のように種々のケースがある。流動床炉においては、炉頂温度の低下は図 2 3に示すように、フリーボ一ド炉壁の赤熱→明るさ検出センサ（フレームセンサ）の出力増大となる場合もあるから、明るさ検出センサ 1 1 の出力が増大しても、少なくとも燃焼量の増大による火炎輝度が増大する場合と、燃焼量が同じであるが炉頂温度上昇によりフリーボ一ド炉壁の赤熱で明るさ検出センサの出力が増大する場合とがある。

そこで本実施例 2では、炉頂温度補正演算器 2 6に図 1 2に示すように炉頂温度検出センサ 2 5の出力 P V 4が低い場合は出力 Y 2 6 を高くし、炉頂温度検出センサ 2 5の出力 P V 4が高い場合は出力 Y 2 6 を低くする演算を行なわせ、該出力 Y 2 6 を前記補正演算器 1 4に入力しているので _{χ χ} ある。これによリ炉内燃焼状態検出センサである明るさ検出センサ 1 1 の経時変化を排ガス酸素濃度調節計 3の操作出力信号 M V 1 により補正すると共に、該明るさ検出センサ 1 1 の出力に影響を与える炉頂温度で更に補正することになり、よリ精度のよい安定した燃焼排ガス酸素濃度制御が可能となる。

[実施例 3〕

図 4は本発明の燃焼排ガス酸素濃度制御方法を適用する装置の構成を示す図である。図 4において、 2 7は炉床注水量検出端、 2 8は炉床注水量検出センサ、 2 9は炉床注水量補正演算器である。炉床注水量検出センサ 2 8の検出信号 Ρ V 5は炉床注水量補正演算器 2 9に入力され、該炉床注水量補演算器 2 9は検出信号 Ρ V 5に演算を施し、出力 Υ 2 9 を捕正演算器 1 4に出力する。

補正演算器 1 4は、上記明るさ検出センサ 1 1 の検出信号 P V 2 を前記排ガス酸素濃度調節計 3からの操作出力信号 M V 1 と炉床注水量補正演算器 2 9の出力 Υ 2 9 とで補正し、信号 Υ 3 を下記の演算により出力し、非線形演算器 1 2に送る。

Υ 3 = 1 X Μ V 1 X Ρ V 2 X Υ 2 9

炉内の明るさを検出する明るさ検出センサ 1 1 の出力が低下してもその要因には上記のように種々のケースがある。流動床炉においては、炉床注水量の増加は図 2 4に示すように、排ガス水分量の増加—火炎輝度の低下 —明るさ検出センサ（フレームセンサ）の出力低下となる場合もあるから. 明るさ検出センサ 1 1 の出力低下しても、少なくとも燃焼量の減少による火炎輝度が低下する場合と、燃焼量が同じであるが上記のように炉床注水量の増加による火炎輝度の低下で明るさ検出センサの出力が低下する場合とがある。

そこで本実施例 3では、炉床注水量補正演算器 2 9に図 1 3に示すように炉床注水量検出センサ 2 8の出力 P V 5が低い場合は出力 Y 2 9 を低くし、炉床注水量検出センサ 2 8の出力 P V 5が高い場合は出力 Y 2 9 を高くする演算を行なわせ、該出力 Y 2 9 を前記補正演算器 1 4に入力しているのである。これによリ炉内燃焼状態検出センサである明るさ検出センサ 1 1 の経時変化を排ガス酸素濃度調節計 3の操作出力信号 M V 1 により補正すると共に、該明るさ検出センサ 1 1 の出力に影響を与える炉床注水量で更に補正することになリ、より精度のよい安定した燃焼排ガス酸素濃度制御が可能となる。

〔実施例 4〕

図 5は本発明の燃焼排ガス酸素濃度制御方法を適用する装置の構成を示す図である。図 5において、 3 0は炉頂スプレー量検出端、 3 1 は炉頂スプレー量検出センサ、 3 2は炉頂スプレー量補正演算器である。炉頂スプレ一量検出センサ 3 1 の検出信号 P V 6は炉頂スプレー量補正演算器 3 2 に入力され、該炉頂スプレー量補正演算器 3 2は検出信号 P V 6に演算を施し、出力 Y 3 2 を補正演算器 1 4に出力する。

補正演算器 1 4は、上記明るさ検出センサ 1 1 の検出信号 P V 2 を前記排ガス酸素濃度調節計 3からの操作出力信号 M V 1 と炉頂スプレー量補正演算器 3 2の出力 Y 3 2 とで補正し、信号 Y 3 を下記の演算により出力し非線形演算器 1 2に送る。

Y 3 = K 1 X M V 1 X P V 2 X Y 3 2 ^ ₃ 炉内の明るさを検出する明るさ検出センサ 1 1 の出力が低下してもその要因には上記のように種々のケースがある。流動床炉においては、炉頂スプレー量の増加は図 2 4に示すように、排ガス水分量の増加—火炎輝度の低下→明るさ検出センサ（フレームセンサ）の出力低下となる場合もあるから、明るさ検出センサ 1 1 の出力が低下しても、少なくとも燃焼量の減少による火炎輝度が低下する場合と、燃焼量が同じであるが上記のように炉頂スプレー量の増加による火炎輝度の低下で明るさ検出センサの出力が低下する場合とがある。

そこで本実施例 4では、炉頂スプレー量補正演算器 3 2に図 1 4に示すように炉頂スプレー量検出センサ 3 1 の出力 P V 6が低い場合は出力 Y 3 2 を低くし、炉頂スプレー量検出センサ 3 1 の出力 P V 6が高い場合は出力 Y 3 2 を高くする演算を行なわせ、該出力 Y 3 2 を前記補正演算器 1 4 に入力しているのである。これにより炉内燃焼状態検出センサである明るさ検出センサ 1 1 の経時変化を排ガス酸素濃度調節計 3の操作出力信号 M V 1 により補正すると共に、該明るさ検出センサ 1 1 の出力に影響を与える炉頂スプレー量で更に補正することになり、より精度のよい安定した燃焼ガス酸素濃度制御が可能となる。

〔実施例 5〕

図 6は本発明の燃焼排ガス酸素濃度制御方法を適用する装置の構成を示す図である。図 6において、 3 3は排ガス水分量検出端、 3 4は排ガス水分量検出センサ、 3 5は排ガス水分量補正演算器である。排ガス水分量検出センサ 3 4の検出信号 P V 7は排ガス水分量補正演算器 3 5に入力され. 該排ガス水分量補正演算器 3 5は検出信号 P V 7 に演算を施し、出力 Y 3 丄 ^

5 を補正演算器 1 4に出力する。

補正演算器 1 4は、上記明るさ検出センサ 1 1 の検出信号 P V 2 を前記排ガス酸素濃度調節計 3からの操作出力信号 M V 1 と排ガス水分量補正演算器 3 5の出力 Y 3 5 とで補正し、信号 Y 3 を下記の演算により出力し、非線形演算器 1 2に送る。

Y 3 = K 1 X M V 1 X P V 2 X Y 3 5

炉内の明るさを検出する明るさ検出センサ 1 1 の出力が低下してもその要因には上記のように種々のケースがある。流動床炉においては、排ガス水分量の増加は図 2 4に示すように、排ガス水分量の増加—火炎輝度の低下—明るさ検出センサ（フレームセンサ）の出力が低下となる場合もあるから、明るさ検出センサ 1 1 の出力低下しても、燃焼量の減少による火炎輝度が低下する場合と、燃焼量が同じであるが上記のように排ガス水分量の増加による火炎輝度の低下で明るさ検出センサの出力が低下する場合もある。

そこで本実施例 5では、排ガス水分量補正演算器 3 5に図 1 5に示すように排ガス水分量検出センサ 3 4の出力 P V 7が低い場合は出力 Y 3 5 を低くし、排ガス水分量検出センサ 3 4の出力 P V 7が高い場合は出力 Y 3 5 を高くする演算を行なわせ、該出力 Y 3 5 を前記補正演算器 1 4に入力しているのである。これによリ炉内燃焼状態検出センサである明るさ検出センサ 1 1 の経時変化を排ガス酸素濃度調節計 3の操作出力信号 M V 1 により補正すると共に、該明るさ検出センサの出力に影響を与える排ガス水分量で更に補正することになリ、よリ精度のよい安定した燃焼排ガス酸素濃度制御が可能となる。 _{χ &}

[実施例 6〕

図 7は本発明の燃焼排ガス酸素濃度制御方法を適用する装置の構成を示す図である。図 7において、 3 6は助燃料流量検出端、 3 7は助燃料流量検出センサ、 3 8は助燃料流量補正演算器である。助燃料流量検出センサ 3 7の検出信号 P V 8は助燃料流量補正演算器 3 8に入力され、該助燃料流量補正演算器 3 8は該検出信号 P V 8から排ガス酸素濃度調節計 3の設定値 S V 1 を算出し、排ガス酸素濃度調節計 3に出力する。助燃パーナによる助燃料（重油）の燃焼における空気比が 1. 1 〜 1. 4であるのに対して、ごみ燃焼における空気比は 1. 7 5〜 2. 3である。従って、助燃料の燃焼時は排ガス酸素濃度調節計 3の設定値 S V 1 を助燃流量に応じて低下させる必要がある。更に、検出信号 P V 8は助燃流量補正演算器 3 8 ' に入力され、該助燃料流量補正演算器 3 8 ' は検出信号 P V 8に演算を施し、出力 Y 3 8 ' を補正演算器 1 4に出力する。

そこで本実施例 6では、助燃料流量補正演算器 3 8は助燃料流量検出センサ 3 7の検出信号 P V 8により、図 1 6 ( a ) に示すように、検出信号 P V 8が小さいときは排ガス酸素濃度調節計 3の設定値 S V 1 を高く、反対に検出信号 P V 8が大きいときは低くしている。これによリ炉内燃焼状態検出センサである明るさ検出センサ 1 1の経時変化を助燃料流量の検出信号 P V 8に基づいて補正された設定値 S Vによる排ガス酸素濃度調節計 3の操作出力信号 MV 1により補正することになリ、助燃パーナ作動時の精度のよい安定した燃焼排ガス酸素濃度制御が可能となる。更に、図 1 6 ( b ) に示すように、助燃料流量の検出信号 PV 8が低い場合は助燃料流量補正演算器 3 8 ' の出力 Y 3 8，を大きく、検出信号 P V 8が高い場合は出力 Y 3 8 ' を小さくする。

[実施例 7〕

図 8は本発明の燃焼排ガス酸素濃度制御方法を適用する装置の構成を示す図である。図 8において、 3 9は流動空気量検出端、 4 0は流動空気量検出センサ、 4 1は流動空気量補正演算器である。流動空気量検出センサ 4 0の検出信号 P V 9は流動空気量補正演算器 4 1 に入力され、該流動空気量補正演算器 4 1 は検出信号 P V 9に演算を施し、出力 Y 3 9を補正演算器 1 4に出力する。

補正演算器 1 4は、上記明るさ検出センサ 1 1の検出信号 PV 2を前記排ガス酸素濃度調節計 3からの操作出力信号 MV 1 と流動空気量補正演算器 4 1の出力 Y 3 9 とで補正し、信号 Y 3を下記の演算により出力し、非線形演算器 1 2に送る。

Y 3 = K 1 X M V 1 X P V 2 X Y 3 9

炉内の明るさを検出する明るさ検出センサ 1 1の出力が増大してもその要因には上記のように種々のケースがある。流動床炉においては、流動空気量の低下は図 2 3に示すように、流動空気量の低下—燃焼物のガス化量の低下→砂中燃焼率の低下—フリーボ一ド燃焼率の上昇→火炎輝度上昇→ 明るさ検出センサ（フレームセンサ）の出力増加となるから、明るさ検出センサ 1 1の出力が増大しても、燃焼量の増大による火炎輝度が増大する場合と、燃焼量が同じであるが上記のように流動空気量の低下による火炎輝度の増大で明るさ検出センサの出力が増大する場合もある。

そこで本実施例 7では、流動空気量補正演算器 4 1に図 1 7に示すように流動空気量検出センサ 4 0の出力 P V 9が低い場合は出力 Y 4 1 を低く _{χ η} し、流動空気量度検出センサ 4 0の出力 Ρ V 9が高い場合は出力 Υ 4 1 を高くする演算を行なわせ、該出力 Υ 4 1 を前記補正演算器 1 4に入力しているのである。これにより炉内燃焼状態検出センサである明るさ検出センサ 1 1 の経時変化を排ガス酸素濃度調節計 3の操作出力信号 M V 1 により補正すると共に、該明るさ検出センサ 1 1 の出力に影響を与える流動空気量で更に補正することになり、より精度のよい安定した燃焼排ガス酸素濃度制御が可能となる。

〔実施例 8〕

図 9は本発明の燃焼排ガス酸素濃度制御方法を適用する装置の構成を示す図である。図 9において、 4 2は燃焼物（ごみ）の発熱量を検出するための発熱量検出端、 4 3は発熱量検出センサ、 4 4は発熱量補正演算器である。発熱量検出センサ 4 3の検出信号 P V 1 0は発熱量補正演算器 4 4 に入力され、該発熱量補正演算器 4 4は検出信号 P V 1 0に演算を施し、出力 Υ 4 4 を補正演算器 1 4に出力する。

補正演算器 1 4は、上記明るさ検出センサ 1 1 の検出信号 P V 2を前記排ガス酸素濃度調節計 3からの操作出力信号 M V 1 と発熱量補正演算器 4 4の出力 Υ 4 4 とで補正し、信号 Υ 3 を下記の演算により出力し、非線形演算器 1 2に送る。

Υ 3 = Κ 1 X Μ V 1 X P V 2 X Y 4 4

炉内の明るさを検出する明るさ検出センサ 1 1 の出力が増大してもその要因には上記ように種々のケースがある。流動床炉においては、発熱量の上昇は図 2 3に示すように、砂中燃焼率の低下→フリーボ一ド燃焼率の上昇—火炎輝度の上昇—明るさ検出センサ（フレームセンサ）の出力増大となるから、明るさ検出センサ 1 1 の出力が増大しても、燃焼量の増大による火炎輝度が増大する場合と、燃焼量が同じであるが燃焼物の発熱量の上昇による火炎輝度の増大で明るさ検出センサの出力が増大する場合もある。

そこで本実施例 8では、発熱量補正演算器 4 4に図 1 8に示すように発熱量検出センサ 4 3の出力 P V 1 0が低い場合は出力 Y 4 4 を高くし、発熱量度検出センサ 4 3の出力 P V 1 0が高い場合は出力 Y 4 4 を低くする演算を行なわせ、該出力 Y 4 4 を前記補正演算器 1 4に入力しているのである。これにより炉内燃焼状態検出センサである明るさ検出センサ 1 1 の経時変化を排ガス酸素濃度調節計 3の操作出力信号 M V 1 により補正すると共に、該明るさ検出センサ 1 1 の出力に影響を与える発熱量で更に補正することになり、よリ精度のよい安定した燃焼排ガス酸素濃度制御が可能となる。

[実施例 9〕

図 1 0は本発明の燃焼排ガス酸素濃度制御方法を適用する装置の構成を示す図である。図 1 0において、 4 5は砂レベル検出端、 4 6は砂レベル検出センサ、 4 7は砂レベル補正演算器である。砂レベル検出センサ 4 6 の検出信号 P V I 1 は砂レベル補正演算器 4 7に入力され、該砂レベル補正演算器 4 7は検出信号 P V 1 1 に演算を施し、出力 Y 4 7 を補正演算器 1 4に出力する。

補正演算器 1 4は、上記明るさ検出センサ 1 1 の検出信号 P V 2 を前記排ガス酸素濃度調節計 3からの操作出力信号 M V 1 と砂レベル補正演算器 4 7の出力 Y 4 7 とで補正し、信号 Y 3 を下記の演算により出力し、非線 _{χ g} 形演算器 1 2に送る。

Y 3 = 1 X M V 1 X P V 2 X Y 4 7

炉内の明るさを検出する明るさ検出センサ 1 1 の出力が増大してもその要因には上記のように種々のケースがある。流動床炉においては、砂レべルの低下は図 2 3に示すように、砂中燃焼率の低下—フリーボード燃焼率の上昇→火炎輝度の上昇—明るさ検出センサ（フレームセンサ）の出力増大となるから、明るさ検出センサ 1 1 の出力が増大しても、燃焼量の増大による火炎輝度が増大する場合と、燃焼量が同じであるが砂レベルの低下によるフリーボード燃焼率の上昇から火炎輝度の増大で明るさ検出センサの出力が増大する場合もある。

そこで本実施例 9では、砂レベル補正演算器 4 7に図 1 9に示すように砂レベル検出センサ 4 6の出力 P V 1 1 が低い場合は出力 Y 4 7 を低くし、砂レベル検出センサ 4 6の出力 P V 1 1 が高い場合は出力 Y 4 7 を高くする演算を行なわせ、該出力 Y 4 7 を前記補正演算器 1 4に入力しているのである。これにより炉内燃焼状態検出センサである明るさ検出センサ 1 1 の経時変化を排ガス酸素濃度調節計 3の操作出力信号 M V 1 により補正すると共に、該明るさ検出センサ 1 1 の出力に影響を与える砂レベルで更に補正することになり、より精度のよい安定した燃焼排ガス酸素濃度制御が可能となる。

なお、上記実施例では炉内の燃焼状態を検出する燃焼状態検出センサとして炉内の明るさを検出する明るさ検出センサを用いたが、燃焼状態検出センサはこれに限定されるものではなく、例えば、下記のような手段及びセンサ等が考えられる。 ₂ 。

( 1 ) 炉内監視用 I T Vを設け、該 I T Vで監視した画像を画像処理して得られた信号により燃焼状態を検出する手段、

( 2 ) 炉内の酸素濃度を検出する炉内酸素濃度検出センサ、

( 3 ) 炉内に投入される燃焼物の重量を検出することを燃焼物重量検出センサ、

( 4 ) 排ガス流量を検出する排ガス流量検出センサ、

( 5 ) 炉内圧力を検出する炉内圧検出センサ、

( 6 ) 炉内に投入される入熱量（投入される燃焼物の重量 X単位重量当たりの発熱量）を検出す入熱量検出センサ。

また、炉内の燃焼状態の検出も上記明るさ検出センサ及び（ 1 ) 〜（ 6 ) の手段及びセンサの 2以上の組み合わせによる検出でもよく、燃焼状態検出センサの経時変化の補正も上記実施例の 2以上を組み合わせて重み付けして補正するようにしてもよい。

また、上記実施例では排ガス酸素濃度制御手段を二次空気調整ダンバを制御して二次空気流量を調節する方法を示したが、排ガス酸素濃度制御手段はこれに限定されるものではなく、例えば、給塵量（燃焼物）を調節する手段、炉床下部に供給する空気から分岐してフリ一ボードに供給するバィパス空気流量を調節する手段、或いはこれらの組み合わせでもよい。以上、説明したように本発明によれば、排ガス酸素濃度制御手段を基本的には燃焼状態検出センサの出力信号により制御し、燃焼状態検出センサの経時変化を酸素濃度調節計の制御出力により補正すると共に、該燃焼状態検出センサの経時変化を要因センサの出力によリ更に補正するので、下記のような優れた効果が得られる。 _{2 l}

( 1 ) 燃焼状態検出センサの経時変化を酸素濃度調節計の制御出力と要因センサの出力とで補正することになり、燃焼状態検出センサの経時変化をよリ精度よく補正ができ、常に適正な燃焼排ガス酸素濃度制御が確保できる。

( 2 ) また、低酸素濃度で運転できるので排ガス量が減少し、省エネルギ一を図ることができ、実用上極めて大きな効果が得られる。産業上の利用可能性

本発明は上記構成を採用することにより、排ガス酸素濃度制御手段を基本的には燃焼状態検出センサの出力信号により制御し、燃焼状態検出センザの経時変化を酸素濃度調節計の制御出力によリ補正すると共に、該燃焼状態検出センサの経時変化を要因センサの出力によリ更に補正するので、明るさ検出センサ等の燃焼状態検出センサの経時変化を酸素濃度調節計の制御出力と要因センサの出力とで補正することになり、燃焼状態検出センザの経時変化をより精度よく補正ができ、常に適正な燃焼ガス酸素濃度制御が確保できる。

Claims

請求の範囲

1 . 都市ごみや産業廃棄物などを焼却する炉を備えた焼却設備に、排ガス中の酸素濃度を制御する排ガス酸素濃度制御手段を設け、該排ガス酸素濃度制御手段によリ、排ガス中の酸素濃度を所定の範囲内に制御する燃焼設備の燃焼排ガス酸素濃度制御方法において、

排ガス中の酸素濃度を検出し、前記排ガス酸素濃度制御手段を制御して排ガス酸素濃度を所定の範囲に制御する酸素濃度調節計を具備すると共に、前記炉内の燃焼状態を把握するため炉内の燃焼状態検出センサと、該燃焼状態検出センサの出力に影響を与える要因を検出する要因検出センサを設け、

排ガス被素濃度制御手段を基本的には前記燃焼状態検出センサの出力信号により制御し、

前記燃焼状態検出センサの経時変化を前記酸素濃度調節計の制御出力により補正すると共に、該燃焼状態検出センサの経時変化を前記要因センサの出力により更に補正することを特徴とする燃焼設備の燃焼排ガス酸素濃度制御方法。

2 . 前記炉内の燃焼状態検出センサは炉内の明るさを検出する明るさ検出センサであることを特徴とする請求項 1 に記載の燃焼設備の燃焼排ガス酸素濃度制御方法。

3 . 前記炉内の燃焼状態検出センサは炉内監視用 I T Vを設け、該 I

T Vで監視した画像を画像処理により燃焼状態を検出する手段であることを特徴とする請求項 1 に記載の燃焼設備の燃焼排ガス酸素濃度制御方法。

4 . 前記炉内の燃焼状態検出センサは炉内の酸素濃度を検出する炉内酸素濃度検出センサであることを特徴とする請求項 1 に記載の燃焼設備の燃焼排ガス酸素濃度制御方法。

5 . 前記炉内の燃焼状態検出センサは炉内に投入される燃焼物の重量を検出する燃焼物重量検出センサであることを特徴とする請求項 1 に記載の燃焼設備の燃焼排ガス酸素濃度制御方法。

6 . 前記炉内の燃焼状態検出センサは排ガス流量を検出する排ガス流量検出センサであることを特徴とする請求項 1 に記載の燃焼設備の燃焼排ガス酸素濃度制御方法。

7 . 前記炉内の燃焼状態検出センサは炉内圧力を検出する炉内圧検出センサであることを特徴とする請求項 1 に記載の燃焼設備の燃焼排ガス酸素濃度制御方法。

8 . 前記炉内の燃焼状態検出センサは炉内に投入される入熱量（投入される燃焼物の重量 X単位重量当たりの発熱量）を検出する入熱量検出センサであることを特徴とする請求項 1 に記載の燃焼設備の燃焼排ガス酸素濃度制御方法。

9 . 前記燃焼状態検出センサの出力に影響を与える要因を検出する要因検出センサは炉床温度を検出する炉床温度検出センサであることを特徴とする請求項 1 乃至 8のいずれか 1つに記載の燃焼設備の燃焼排ガス酸素濃度制御方法。

1 0 . 前記燃焼状態検出センサの出力に影響を与える要因を検出する要因検出センサは炉頂温度を検出する炉頂温度センサであることを特徴とする請求項 1 乃至 8のいずれか 1つに記載の燃焼設備の燃焼排ガス酸素濃度制御方法。

1 1 . 前記燃焼状態検出センサの出力に影響を与える要因を検出する要因検出センサは炉床に注水される注水量を検出する炉床注水量検出センサであることを特徴とする請求項 1 乃至 8のいずれか 1 つに記載の燃焼設備の燃焼排ガス酸素濃度制御方法。

1 2 . 前記燃焼状態検出センサの出力に影響を与える要因を検出する要因検出センサは炉頂からスプレーするスプレー量を検出する炉項スプレ一量検出センサであることを特徴とする請求項 1 乃至 8のいずれか 1 つに記載の燃焼設備の燃焼排ガス酸素濃度制御方法。

1 3 . 前記燃焼状態検出センサの出力に影響を与える要因を検出する要因検出センサは排ガス中の水分量を検出する排ガス水分量検出センサであることを特徴とする請求項 1 乃至 8のいずれか 1つに記載の燃焼設備の燃焼排ガス酸素濃度制御方法。

1 4 . 前記燃焼状態検出センサの出力に影響を与える要因を検出する要因検出センサは助燃流量を検出する助燃流量検出センサであることを特徴とする請求項 1 乃至 8のいずれか 1つに記載の燃焼設備の燃焼排ガス酸素濃度制御方法。

1 5 . 前記燃焼状態検出センサの出力に影響を与える要因を検出する要因検出センサは流動空気量を検出する流動空気量検出センサであることを特徴とする請求項 1 乃至 8のいずれか 1つに記載の燃焼設備の燃焼排ガス酸素濃度制御方法。

1 6 . 前記燃焼状態検出センサの出力に影響を与える要因を検出する要因検出センサは燃焼物の発熱量を検出する燃焼物発熱量検出センサであることを特徴とする請求項 1乃至 8のいずれか 1つに記載の燃焼設備の燃 A 5 焼排ガス酸素濃度制御方法。

1 7 . 前記燃焼状態検出センサの出力に影響を与える要因を検出する要因検出センサは炉床の砂レベルを検出する炉床砂レベル検出センサであることを特徴とする請求項 1 乃至 8のいずれか 1 つに記載の燃焼設備の燃焼排ガス酸素濃度制御方法。

1 8 . 前記炉内の燃焼状態の検出センサの経時変化を請求項 9乃至請求項 1 7に記載の燃焼排ガス酸素濃度制御方法のいずれか 2つ以上を組み合わせて重み付けして補正することを特徴とする燃焼設備の燃焼排ガス酸素濃度制御方法。

1 9 . 前記排ガス酸素濃度制御手段は二次空気流量を調節する手段であることを特徴とする請求項 1 乃至 1 8のいずれか 1つに記載の燃焼設備の燃焼排ガス酸素濃度制御方法。

2 0 . 前記排ガス酸素濃度制御手段は給塵量を調節する手段であることを特徴とする請求項 1 乃至 1 8のいずれか 1つに記載の燃焼設備の燃焼排ガス酸素濃度制御方法。

2 1 . 前記排ガス酸素濃度の制御手段は炉床下部に供給する空気から分岐してフリーボードに供給するバイパス空気流量を調節する手段であることを特徴とする請求項 1 乃至 1 8のいずれか 1つに記載の燃焼設備の燃焼排ガス酸素濃度制御方法。

2 2 . 前記排ガス酸素濃度制御手段として請求項 1 9乃至請求項 2 1 に記載の燃焼排ガス酸素濃度制御方法のいずれか 2つ以上を組み合わせて重み付けして補正することを特徴とする燃焼設備の燃焼排ガス酸素濃度制御方法。