(57)【要約】【課題】凝縮した通気性の低いゴミが供給された場合に、迅速に対応して燃焼量の低下を回避することが可能となる焼却炉の燃焼制御装置を提供する。【解決手段】給塵手段４によって炉内に供給されたゴミを焼却処理する焼却処理帯５の下方に一次燃焼空気を供給する一次燃焼空気供給手段Ａと、一次燃焼空気を加熱する一次燃焼空気加熱手段Ｂと、炉内のゴミの燃焼状態を示す燃焼指標に基づいて一次燃焼空気供給手段Ａによる一次燃焼空気の供給量及び一次燃焼空気加熱手段Ｂによる一次燃焼空気の加熱温度を調整する制御手段が設けられ、前記制御手段が、給塵手段４のゴミ供給量を表わす給塵効率が上昇したときに、前記一次燃焼空気の供給量を増加側に補正し、前記一次燃焼空気の加熱温度を高温側に補正する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給塵手段によって炉内に供給されたゴミを焼却処理する焼却処理帯の下方に一次燃焼空気を供給する一次燃焼空気供給手段と、炉内のゴミの燃焼状態を示す燃焼指標に基づいて前記一次燃焼空気供給手段による一次燃焼空気の供給量を調整する制御手段とが設けられ、
前記制御手段が、前記給塵手段のゴミ供給量を表わす給塵効率が上昇したときに、前記一次燃焼空気供給手段による一次燃焼空気の供給量を増加側に補正する焼却炉の燃焼制御装置。
【請求項２】
前記焼却処理帯に、ゴミの搬送方向に沿って上手側から乾燥処理帯、燃焼処理帯、後燃焼処理帯が順次配置され、
前記制御手段が、前記乾燥処理帯に対する空気供給量、前記燃焼処理帯に対する空気供給量、及び、全ての処理帯に対する空気供給総量のうち、少なくとも１つを増加側に補正する請求項１記載の焼却炉の燃焼制御装置。
【請求項３】
給塵手段によって炉内に供給されたゴミを焼却処理する焼却処理帯の下方に供給される一次燃焼空気を加熱する一次燃焼空気加熱手段と、炉内のゴミの燃焼状態を示す燃焼指標に基づいて前記一次燃焼空気加熱手段による一次燃焼空気の加熱温度を調整する制御手段とが設けられ、
前記制御手段が、前記給塵手段のゴミ供給量を表わす給塵効率が上昇したときに、前記一次燃焼空気加熱手段による一次燃焼空気の加熱温度を高温側に補正する焼却炉の燃焼制御装置。
【請求項４】
前記制御手段が、前記燃焼指標に基づく前記一次燃焼空気加熱温度の調整制御として、炉出口温度を前記燃焼指標として検出する炉出口温度検出手段の検出情報に基づいて、前記炉出口温度が低いときは前記一次燃焼空気の加熱温度を高くし、前記炉出口温度が高いときは前記一次燃焼空気の加熱温度を低くする調整制御を実行する請求項３記載の焼却炉の燃焼制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給塵手段によって炉内に供給されたゴミの燃焼状態を示す燃焼指標に基づいて、ゴミを焼却処理する焼却処理帯の下方に供給する一次燃焼空気の供給量や一次燃焼空気の加熱温度を調整する焼却炉の燃焼制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記焼却炉の燃焼制御装置では、第１の従来技術として、排ガス中の酸素濃度が通常値の時（上限濃度以下の通常燃焼時）には、ゴミの発熱量に基づいて一次燃焼空気の加熱温度を制御するとともに、ボイラー内の蒸気発生量に基づいて一次燃焼空気の供給量をＰＩＤ制御するフィードバック制御を実行し、排ガス中の酸素濃度が上限濃度よりも上昇した時は、その酸素濃度の上昇量に基づいて一次燃焼空気の加熱温度を高温側に補正するとともに、一次燃焼空気の供給量を上限値でリミット処理するものがあった（特許文献１参照）。
【０００３】
また、第２の従来技術として、炉内にゴミを供給する給塵手段の動作速度とゴミ供給量の履歴から給塵効率（給塵手段のゴミ供給量）を推定し、目標ゴミ焼却量を実現するために、給塵効率に基づいて給塵手段の動作速度を制御するもの（特許文献２参照）があり、第３の従来技術として、上記給塵効率とゴミの発熱量と炉内での目標発熱量に基づいて給塵手段の動作速度を制御するもの（特許文献３参照）があった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−６１９３２号公報（第２−５頁、図１−図６）
【特許文献２】
特開平７−２６９８３４号公報（第２−４頁、図１−図４）
【特許文献３】
特開２００２−３４９８２７号公報（第１−５頁、図１−図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第１の従来技術では、酸素濃度が通常値の時に、発熱量が低い値でなく且つゴミピット内で圧縮されて凝縮した通気性の低いゴミが供給された場合、対応が遅れる不具合があった。即ち、酸素濃度が通常値の時はゴミの発熱量の変化が現れないため、ゴミの発熱量に基づく一次燃焼空気の加熱温度の制御が行われず、上記通気性の低いゴミが供給されて、燃焼用空気が触れるゴミの表面積が少なくなり、炉内の燃焼量が低下して酸素濃度が上昇した後でしか、一次燃焼用空気の温度を上昇させる制御が行われないからである。
なお、上記通気性の低いゴミが供給されるときは、給塵効率は上昇するが、第２及び第３の従来技術には、給塵効率が上昇した場合に、上記通気性の低いゴミに対する一次燃焼空気の制御については特に記載されていない。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、凝縮した通気性の低いゴミが供給された場合に、迅速に対応して燃焼量の低下を回避することが可能となる焼却炉の燃焼制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を実現するための焼却炉の燃焼制御装置の請求項１に係る発明では、給塵手段によって炉内に供給されたゴミを焼却処理する焼却処理帯の下方に一次燃焼空気を供給する一次燃焼空気供給手段と、炉内のゴミの燃焼状態を示す燃焼指標に基づいて前記一次燃焼空気供給手段による一次燃焼空気の供給量を調整する制御手段とが設けられ、その特徴構成は、前記制御手段が、前記給塵手段のゴミ供給量を表わす給塵効率が上昇したときに、前記一次燃焼空気供給手段による一次燃焼空気の供給量を増加側に補正する点にある。
【０００８】
上記構成によれば、制御手段が、炉内のゴミの燃焼状態を示す燃焼指標に基づいて、一次燃焼空気供給手段による一次燃焼空気の供給量を調整する制御を行っているときに、上記給塵手段のゴミ供給量を表わす給塵効率が上昇したときは、上記空気供給量の調整制御において、一次燃焼空気供給手段による一次燃焼空気の供給量を増加側に補正する。
すなわち、給塵効率の上昇時は、ゴミの比重が増加し、通気性の低下が予測されるので、焼却処理帯の下方に供給する一次燃焼空気の供給量を増加させて流速を速くし、ゴミに対する通気性を高めることによって、酸素が触れるゴミ表面積を増加させて燃焼を促進させ、燃焼低下の発生を防止することができる。
従って、凝縮した通気性の低いゴミが供給された場合に、迅速に対応して燃焼量の低下を回避することが可能となる焼却炉の燃焼制御装置が提供される。
【０００９】
請求項２に係る発明の特徴構成は、請求項１に係る発明において、前記焼却処理帯に、ゴミの搬送方向に沿って上手側から乾燥処理帯、燃焼処理帯、後燃焼処理帯が順次配置され、前記制御手段が、前記乾燥処理帯に対する空気供給量、前記燃焼処理帯に対する空気供給量、及び、全ての処理帯に対する空気供給総量のうち、少なくとも１つを増加側に補正する点にある。
【００１０】
すなわち、給塵効率の上昇時に、乾燥処理帯に対する空気供給量を増加させることによって、乾燥処理帯でのゴミの乾燥速度を速くし、通気性低下に伴う燃焼低下の発生を防止することができる。
また、給塵効率の上昇時に、燃焼処理帯に対する空気供給量を増加させることによって、燃焼処理帯でのゴミの燃焼量が増え、輻射熱の上昇による燃焼が促進され、通気性低下に伴う燃焼低下の発生を防止することができる。
また、給塵効率の上昇時に、全ての処理帯に対する空気供給量を増加させることによって、乾燥処理帯ではゴミの乾燥速度を速くし、燃焼処理帯ではゴミの燃焼量が増え、輻射熱の上昇による燃焼が促進され、通気性低下に伴う燃焼低下の発生を防止することができる。
従って、凝縮した通気性の低いゴミが供給された場合の燃焼量の低下を回避することが可能となる焼却炉の燃焼制御装置の好適な実施形態が提供される。
【００１１】
請求項３に係る発明では、給塵手段によって炉内に供給されたゴミを焼却処理する焼却処理帯の下方に供給される一次燃焼空気を加熱する一次燃焼空気加熱手段と、炉内のゴミの燃焼状態を示す燃焼指標に基づいて前記一次燃焼空気加熱手段による一次燃焼空気の加熱温度を調整する制御手段とが設けられ、その特徴構成は、前記制御手段が、前記給塵手段のゴミ供給量を表わす給塵効率が上昇したときに、前記一次燃焼空気加熱手段による一次燃焼空気の加熱温度を高温側に補正する点にある。
【００１２】
すなわち、給塵効率の上昇時は、ゴミの比重が増加し、通気性の低下が予測されるので、焼却処理帯の下方に供給する一次燃焼空気の加熱温度を高くする。その結果、ボイルシャルルの法則により空気が膨張し、流速が速くなり、ゴミに対する通気性を高めることによって、酸素が触れるゴミ表面積を増加させて燃焼を促進させ、燃焼低下の発生を防止することができる。
従って、凝縮した通気性の低いゴミが供給された場合に、迅速に対応して燃焼量の低下を回避することが可能となる焼却炉の燃焼制御装置が提供される。
【００１３】
請求項４に係る発明の特徴構成は、請求項３に係る発明において、前記制御手段が、前記燃焼指標に基づく前記一次燃焼空気加熱温度の調整制御として、炉出口温度を前記燃焼指標として検出する炉出口温度検出手段の検出情報に基づいて、前記炉出口温度が低いときは前記一次燃焼空気の加熱温度を高くし、前記炉出口温度が高いときは前記一次燃焼空気の加熱温度を低くする調整制御を実行する点にある。
【００１４】
請求項３の構成で示したごとく、前記給塵効率が上昇したときは、上記調整制御における一次燃焼空気の加熱温度を高温側に補正するものであるが、本請求項４の構成では、さらに、前記給塵効率が上昇したときに、炉出口温度に基づく一次燃焼空気加熱温度の目標値を高温側に補正することによって、給塵効率の上昇に対応する燃焼促進制御と炉出口温度に基づく一次燃焼空気の加熱温度制御を両立させることができる。
従って、凝縮した通気性の低いゴミが供給された場合の燃焼量の低下を回避することが可能となる焼却炉の燃焼制御装置の好適な実施形態が提供される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る焼却炉の燃焼制御装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、ゴミピット２０に集積されたゴミを掴み上げて搬送するバケット１と、このバケット１で掴み上げたゴミが投入されるホッパー２と、このホッパー２内のゴミを焼却炉３内に押し込み供給するために往復作動する給塵手段としてのプッシャ機構４と、プッシャ機構４によって炉内に供給されたゴミを搬送しながら焼却処理するストーカ式の焼却処理帯５と、この焼却処理帯５からの焼却灰を回収する灰ピット６とを備えると共に、炉内で発生した熱を回収する廃熱ボイラ７から蒸気が供給される蒸気タービン８と、この蒸気タービン８で駆動される発電機９を備え、また、焼却炉３からの排ガスをバグフィルター等を有する排ガス処理部１０で処理した後、煙突１１から排出するようにして、ゴミ焼却設備が構成されている。
【００１６】
図面には示さないが、前記廃熱ボイラ７からの蒸気は、焼却炉３からの排ガスを送る煙道に配置された蒸気加熱器で加熱されて乾燥蒸気化した状態で蒸気溜めに貯留され、この蒸気溜めからの蒸気を前記蒸気タービン８に供給して前記発電機９の駆動を行った後に、復水して最終的には廃熱ボイラ７に戻すよう蒸気サイクルが構成されている。
【００１７】
前記焼却処理帯５には、炉内でのゴミの搬送方向に沿って上手側（プッシャ機構４の側）から、供給されたゴミを乾燥させて着火点近くまで加熱する乾燥処理帯５ａと、乾燥ゴミを燃焼させる燃焼処理帯５ｂと、燃焼したゴミを灰化させる後燃焼処理帯５ｃが順次配置されている。焼却処理帯５は、搬送方向の下手側ほど低いレベルとなるように、各処理帯５ａ、５ｂ、５ｃは階段状に形成されている。
【００１８】
夫々の処理帯５ａ、５ｂ、５ｃは固定状態の固定火格子と、固定火格子に対して摺動自在な可動火格子とを備え、油圧シリンダ（図示せず）の作動により可動火格子を固定火格子に対して往復摺動させて焼却処理帯上のゴミを乾燥処理帯５ａ、燃焼処理帯５ｂ、後燃焼処理帯５ｃ夫々の方向に順次移送しながらゴミの撹拌を行う。そして、後燃焼処理帯５ｃで灰化したゴミは灰押し機構１２の部位に落下し、灰出しコンベア１３によって前記灰ピット６に搬送集積される。
【００１９】
次に、上記焼却処理帯５の下方に一次燃焼空気を供給する一次燃焼空気供給手段Ａと、上記焼却処理帯５の下方に供給される一次燃焼空気を加熱する一次燃焼空気加熱手段Ｂとが設けられている。以下、具体的に説明する。
【００２０】
ブロワ１５から送り出される空気を空気予備加熱器１４に通流させる主流路１６と、この主流路１６の上流側から分岐して空気を送り、空気予備加熱器１４の下流部位に合流するバイパス流路１７とを形成し、この主流路１６に流通する空気量を制御する主ダンパ１８とバイパス流路１７に流通する空気量を制御する副ダンパ１９を備え、空気予備加熱器１４の下流側の主流路１６に対して流通する空気の温度を計測するサーミスタや熱電対で成る主温度センサＴｍを備えている。尚、上記空気予備加熱器１４には前記蒸気溜めに貯留した蒸気を送って空気を加熱するように蒸気供給系を構成している。
【００２１】
上記主ダンパ１８の開度と副ダンパ１９の開度により、主流路１６で送られて前記空気予備加熱器１４で加熱された空気と、バイパス流路１７で送られる常温の空気との混合比が変化し、この混合比によって混合空気の温度が調節できる。従って、上記主流路１６、バイパス流路１７、主ダンパ１８、副ダンパ１９等によって、前記一次燃焼空気加熱手段Ｂが構成される。
【００２２】
前記主流路１６とバイパス流路１７の合流点の下流側箇所に第１流路２１を接続し、第１流路２１の下流側には前記各処理帯５ａ、５ｂ、５ｃの下方に配置した複数の風箱２３に空気を導く複数の分配路２２を分岐形成し、夫々の分配路２２に対して空気の流量を計測する流量センサＦ１と、空気の流量を制御する分岐ダンパＤ１とを備えている。そして、この各分配路２２に供給された空気は風箱２３から各処理帯５ａ、５ｂ、５ｃを上方に通過することによりゴミの燃焼を促進する。従って、上記第１流路２１、複数の分配路２２、複数の風箱２３、複数の分岐ダンパＤ１等によって、前記一次燃焼空気供給手段Ａが構成される。
【００２３】
図面には特に示していないが、上記の主ダンパ１８、副ダンパ１９、複数の分岐ダンパＤ１は夫々、油圧シリンダ、あるいは、電動モータの駆動力によって任意の開度に設定して風量を調節自在に構成されている。又、流量センサＦ１は羽車式や、渦式や、ピトー管式を用いることで単位時間内の空気の流量を電気信号として出力するよう構成されている。
【００２４】
なお、前記焼却炉３内でのゴミの燃焼に伴い生成した燃焼ガスを二次燃焼させるために、前記焼却処理帯５の上方の炉内部に二次燃焼空気を供給する二次燃焼空気供給手段２７が設けられている。そして、前記焼却炉３からの排ガスの煙道に、上記二次燃焼された後の排ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ２６が設置されている。
【００２５】
前記焼却炉３の炉出口位置における排ガス温度即ち炉出口温度を計測する熱電対式等のガス温度センサ２５が設けられている。そして、炉内でのゴミの燃焼状態が良好であれば上記排ガス温度は適正値であるが、炉内でのゴミの燃焼状態が悪化して燃焼量が低下すると上記排ガス温度が低下することから、上記ガス温度センサ２５によって、炉内のゴミの燃焼状態を示す燃焼指標として上記炉出口温度を検出する炉出口温度検出手段が構成される。
【００２６】
図２に示すように、マイクロプロセッサや半導体メモリ等で構成された制御装置３０が設けられ、この制御装置３０に、前記主温度センサＴｍ、複数の流量センサＦ１、ガス温度センサ２５、酸素濃度センサ２６、及び、前記バケット１で掴み上げられて炉内に投入されるゴミの重量を検出する重量センサ２４（図１参照）の各検出情報が入力されている。一方、制御装置３０からは、前記バケット１、プッシャ機構４、主ダンパ１８、副ダンパ１９、複数の分岐ダンパＤ１等に対する駆動信号が出力されている。
【００２７】
上記制御装置３０内に、前記プッシャ機構４のゴミ供給量を表わす給塵効率を算出する給塵効率算出手段Ｄが構成されている。給塵効率は、前記プッシャ機構４の動作速度とゴミ投入量の実績値から推定される。具体的には、ホッパー２から燃焼処理帯５にかけて滞留し、今後乾燥及び燃焼プロセスに入ると予想されるある一定のゴミ量を想定し、そのゴミ量を投入するのに必要な所定時間におけるプッシャ機構４によるゴミの投入重量（トン／時間）を、同じ所定時間におけるプッシャ機構４の動作速度（サイクル／時間）の移動平均値で除算して、給塵効率（トン／サイクル）を求めている。詳細は、前述の特許文献２及び特許文献３に記載されている。
【００２８】
また、上記制御装置３０内に、炉内のゴミの燃焼状態を示す燃焼指標に基づいて前記一次燃焼空気供給手段Ａによる一次燃焼空気の供給量を調整する空気量調整制御と、炉内のゴミの燃焼状態を示す燃焼指標に基づいて前記一次燃焼空気加熱手段Ｂによる一次燃焼空気の加熱温度を調整する温度調整制御を実行する制御手段Ｃが構成されている。
【００２９】
上記空気量調整制御は、具体的には、図３のグラフの実線に示すように、前記制御手段Ｃが、物質収支・熱収支によって推定したゴミ発熱量（ｋＪ／ｋｇ）から基準となる一次燃焼空気量を算出し、さらに蒸気量（廃熱ボイラ７からの発生蒸気量）、炉出口温度、燃切点（燃焼処理帯５ｂ上でのゴミの燃切点）等による補正を行って一次燃焼空気の供給量の目標値を設定する。
また、上記温度調整制御は、具体的には、図４の実線のグラフに示すように、前記制御手段Ｃが、前記燃焼指標に基づく前記一次燃焼空気加熱温度の調整制御として、前記ガス温度センサ２５の検出情報に基づいて、前記炉出口温度が低いときは前記一次燃焼空気の加熱温度（目標値）を高くし、前記炉出口温度が高いときは前記一次燃焼空気の加熱温度（目標値）を低くする調整制御を実行する。
【００３０】
そして、図３のグラフの仮想線に示すように、前記制御手段Ｃは、前記給塵効率（トン／サイクル）が上昇したときに、前記空気量調整制御において前記一次燃焼空気供給手段Ａによる一次燃焼空気の供給量の目標値を増加側に補正する。すなわち、図５に示すように、前記燃焼処理帯５の全ての処理帯５ａ，５ｂ，５ｃに対する空気供給総量の目標値を増加側に補正する。具体的には、給塵効率が上昇して設定値Ｋｔを超えると、前記空気供給総量の目標値を例えば１０％程度増加させている（即ち、補正率（％）を１０％とする）。
【００３１】
また、図４のグラフの仮想線に示すように、前記制御手段Ｃは、前記給塵効率（トン／サイクル）が上昇したときに、前記温度調整制御において前記一次燃焼空気加熱手段Ｂによる一次燃焼空気の加熱温度の目標値を高温側に補正する。具体的には、図６に示すように、給塵効率が上昇して設定値Ｋｔを超えると、前記一次燃焼空気の加熱温度（目標値）が高くなるようにしている。
尚、図５及び図６には、給塵効率の変化に対して、空気供給量及び加熱温度の目標値に対する補正量を急激に変化させる例（ａ）と、滑らかに変化させる例（ｂ）を示しているが、これ以外の特性に設定してもよい。
【００３２】
〔別実施の形態〕
上記実施形態では、前記制御手段Ｃが、前記給塵効率（トン／サイクル）が上昇したときに、前記空気量調整制御において前記一次燃焼空気供給手段Ａによる一次燃焼空気の供給量を増加側に補正するのに、前記燃焼処理帯５の全ての処理帯５ａ，５ｂ，５ｃに対する空気供給総量を増加側に補正するように構成したが、これに限るものではなく、前記乾燥処理帯５ａに対する空気供給量、前記燃焼処理帯５ｂに対する空気供給量、及び、全ての処理帯５ａ，５ｂ，５ｃに対する空気供給総量のうち、少なくとも１つを増加側に補正する構成でよい。
【００３３】
また、上記実施形態では、前記温度調整制御において、炉内のゴミの燃焼状態を示す燃焼指標として、炉出口温度（炉からの排ガス温度）を検出する炉出口温度検出手段２５の検出情報を用いたが、これ以外に、例えば、前記廃熱ボイラ７から発生する蒸気発生量の検出情報や、前記燃焼処理帯５ｂ上での燃切点を検出するテレビカメラの画像情報や、炉内でのゴミの発熱量の検出情報等を上記燃焼指標として用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ゴミ焼却装置の全体構成を示す模式図
【図２】制御系のブロック回路図
【図３】燃焼空気供給量の調整制御特性を示すグラフ
【図４】燃焼空気加熱温度の調整制御特性を示すグラフ
【図５】燃焼空気供給量の補正制御特性を示すグラフ
【図６】燃焼空気加熱温度の補正制御特性を示すグラフ
【符号の説明】
３              焼却炉
４              給塵手段
５              焼却処理帯
５ａ            乾燥処理帯
５ｂ            燃焼処理帯
５ｃ            後燃焼処理帯
２５            炉出口温度検出手段
Ａ              一次燃焼空気供給手段
Ｂ              一次燃焼空気加熱手段
Ｃ              制御手段
【図１】
2004245517.tif 000003
【図２】
2004245517.tif 000004
【図３】
2004245517.tif 000005
【図４】
2004245517.tif 000006
【図５】
2004245517.tif 000007
【図６】
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