(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴミ焼却プラントを含む焼却プラントの制御システムであって、前記焼却プラントが、
燃やされるべき材料を供給する入口、
燃やされた材料を排出する出口、
入口と出口との間に延びていて、使用中、材料の燃焼のために材料を入口から出口への搬送方向に搬送するための燃焼経路、及び
空気を燃焼経路に供給する空気供給手段を有し、
前記焼却プラントが更に、
焼却炉内で発生した熱を用いて蒸気を発生させる蒸気発生器と、
蒸気発生器内で発生した蒸気の量に応じて、焼却炉への材料の供給流れのサイズ及び速度を調整すると共に、或いは、空気供給手段によって焼却炉に供給される空気の量を調整する１以上の制御信号を発生する蒸気制御装置と、焼却炉内での酸素の量に応じて、焼却炉への材料の供給流れのサイズ及び速度を調整すると共に、或いは、空気供給手段によって焼却炉に供給される空気の量を調整する１以上の制御信号を発生する酸素制御装置とを含む制御手段とを有し、
制御手段が、蒸気発生器が第１の所定の調整値と最適に一致する単位時間当たりの量の蒸気を発生し、空気供給手段が第２の所定の調整値と最適に一致する量の酸素が焼却炉内に含まれるような量の空気を供給するよう制御信号を調整するようになっており、
蒸気制御装置の制御信号は、加算装置（９３）に送られて和信号を出力し、前記和信号は計算手段（７６，７７，７８）により、酸素制御装置の制御信号によって制御される制御回路（７０，７１，７２）が出力する焼却炉への空気供給量、焼却炉への材料の供給流れのサイズ、焼却炉中の材料の流れの速度についての制御信号を修正するよう用いられる、ことを特徴とする制御システム。
【請求項２】
酸素制御装置は、比例積分動作型制御装置であることを特徴とする請求項１記載の制御システム。
【請求項３】
蒸気制御装置に代え、蒸気の発生量に等価なパラメータに関する制御装置が用いられることを特徴とする請求項１又は２記載の制御システム。
【請求項４】
蒸気発生器は、タービンを介して電流源を駆動し、これに対応した制御装置として、発生した蒸気によって生じた電流の量に応動する電流制御装置が用いられることを特徴とする請求項３記載の制御システム。
【請求項５】
制御システムは少なくとも一部がソフトウェアとして設計され、ソフトウェアとして設計された前記一部は作動中、プログラム可能な装置によってゴミ焼却プラントを制御することを特徴とする請求項１〜４のうち何れか一に記載の制御システム。
【請求項６】
調整値は、手動調整可能であることを特徴とする請求項１〜５のうち何れか一に記載の制御システム。
【請求項７】
調整値は、安全装置によって調整可能であることを特徴とする請求項１〜６のうち何れか一に記載の制御システム。
【請求項８】
請求項１〜７のうち何れか一に記載の制御システムを備えたゴミ焼却プラント。
【請求項９】
請求項１記載の制御システムを備えたゴミ焼却プラントの制御方法であって、ゴミ焼却プラントの焼却炉内の酸素の量及び発生した蒸気の量を表す信号を出力し、焼却炉内の酸素の量及び蒸気の発生量についての目標値は、調整可能であり、目標値と発生値の差を表す差信号を生じさせる制御方法において、発生蒸気についての目標値とこれに対応した調整値の差を表す差信号に積分操作を施して、これを発生蒸気についての目標値に加え、かくして得られた和信号を用いて焼却プラントについての複数の制御信号を修正して最終的な制御信号を得ることを特徴とする方法。
【請求項１０】
焼却炉内の酸素の量についての目標値と焼却炉内の酸素の量の実際の値の差から始まる制御信号を生じさせることを特徴とする請求項８記載のゴミ焼却プラント。
【請求項１１】
焼却内の酸素に関する差信号を表す信号に積分操作を施すことを特徴とする請求項１０記載のゴミ焼却プラント。
【請求項１２】
最終的な制御信号は、焼却炉への空気供給に関する少なくとも１つの制御信号及び焼却中の材料の搬送に影響を及ぼす制御信号を含むことを特徴とする請求項８，１０，１１のうち何れか一に記載のゴミ焼却プラント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、焼却プラント、例えばゴミ焼却プラントの制御システムであって、前記焼却プラントが、燃やされるべき材料を供給する入口、燃やされた材料を排出する出口、入口と出口との間に延びていて、使用中、材料の燃焼のために材料を入口から出口への搬送方向に搬送するための燃焼経路、及び空気を燃焼経路に供給する空気供給手段を有し、前記焼却プラントが更に、焼却炉内で発生した熱を用いて蒸気を発生させる蒸気発生器と、蒸気発生器内で発生した蒸気の量及び焼却炉内での酸素の量に応じて、それぞれ、焼却炉への及び焼却炉内における材料の供給流れのサイズ及び速度を調整すると共に（或いは）空気供給手段によって焼却炉に供給される空気の量を調整する１以上の制御信号を発生する蒸気制御装置及び酸素制御装置を含む制御手段とを有し、制御手段が、蒸気発生器が第１の所定の調整値と最適に一致する単位時間当たりの量の蒸気を発生し、空気供給手段が、第２の所定の調整値と最適に一致する量の酸素が焼却炉内に含まれるような量の空気を供給するよう制御信号を調整する形式の制御システムに関する。かかるシステムは、実務から知られており、とりわけ、フォンロール（Von Roll）社によって建造されたゴミ焼却プラントにおいて用いられている。ゴミ焼却中に生じる問題のうちの１つは、連続的に変化するゴミ組成によって引き起こされるプロセスの変動にある。ゴミ組成及びかくしてエネルギとして供給される動力の変動が大きいと、大きなプロセス変動、例えば、焼却炉の大幅な温度変動が生じることになる。かかるプロセス変動は、ゴミ焼却プラントにとって有害な場合がある。また、プロセス変動は、生成物の変動、例えば、蒸気発生量又はこれによって得られる発電量の変動を伴う場合がある。この結果、これら生成物の歩留まり及び品質が低下することになる。公知の制御システムでは、上述の問題の解決のため、焼却炉中の材料の量の流れのサイズ及び（又は）速度を調整すると共に（或いは）空気供給手段によって焼却炉に供給される空気の量を調整する少なくとも１つの制御信号を出力する制御手段が用いられている。この制御手段は、上述の変動を抑止するよう少なくとも１つの制御信号を制御するのに役立つ。
【０００２】
いわゆるフォンロール型制御方式に用いられる公知の制御手段は、上述の問題を軽減している。というのは、少なくとも１つの制御信号が、蒸気制御装置によって得られる信号と酸素制御装置によって得られる信号の和として出力され、その結果、焼却炉内で過剰状態の酸素と不足状態の蒸気が制御信号に互いに逆の影響を及ぼし、したがって、ゴミ焼却プラントの制御に関する限り、互いに或る程度まで打ち消し合うからである。それにもかかわらず、公知の制御システムは、出力変数としての蒸気及び酸素を選択された調整点に保持することはできず、或いは十分ではない。
【０００３】
したがって、焼却プラントのための改良型制御システムが要望されている。本発明の目的は、この要望を満たすことにある。かくして、本発明によれば、上記形式の制御システムは、蒸気制御装置の出力信号が、最終的な制御信号を得るために、計算手段により、焼却炉への空気供給量及び（又は）焼却炉への材料の供給流れのサイズ並びに焼却炉中の材料の流れの速度についての酸素制御装置の出力信号によって制御される制御回路の出力信号を修正するよう用いられる和信号を出力する加算装置に送られることを特徴とする。
【０００４】
本発明を、添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。
【０００５】
図１では、熱によるゴミの連続焼却のプラントの考えられる実施形態が符号１で示されている。プラントは、燃やされるべきゴミを供給する入口ゾーン４、燃やしたゴミを排出する出口ゾーン６及び入口ゾーンと出口ゾーンとの間に延びていて、使用中、燃やされるべき材料を矢印１０で示すように入口ゾーンから出口ゾーンへの搬送方向に連続的に搬送するための燃焼経路８を備えた焼却炉（以下、単に「炉」という場合がある）２を有している。焼却炉は、搬送手段１２を更に有し、この搬送手段は例えば、ゴミを搬送方向１０に連続的又は段階的に搬送する格子から成るのがよい。
【０００６】
このシステムは、好ましくは加熱された空気を燃焼経路８に供給する空気供給手段１４を更に有している。焼却炉は、入口ゾーンの上流側に、ゴミを矢印１７で示すように投入できるシュート１６を備えている。シュート１６内には、第１の位置２０と点線で示す第２の位置２２との間で前後に動くことができるサプライプレート又は計量スライダ１８が更に設けられている。シュートがゴミを収容すると、サプライスライダをライン２４上の信号の制御の下で第１の位置から第２の位置に動かしてゴミを入口ゾーン４を経て燃焼経路８内へ導入するようにするのがよい。次に、サプライプレートは、第１の位置に戻る。サプライプレートは、第１の位置に戻ると、より多くのゴミを炉内へ押し込むために所望ならば再び第２の位置に動くことができる。
【０００７】
焼却炉は、煙突２６及び概略的に示す熱交換器を更に備え、この熱交換器は、蒸気発生器２８として機能し、炉内で生じた熱を用いて蒸気を発生させる。蒸気により、例えば、タービン２９を駆動することができ、それにより、電流源又は電流発生器３０を駆動することができる。
【０００８】
焼却炉は、二次空気２５を制御自在に供給する入口手段２３を備えている。
【０００９】
したがって、使用にあたり、焼却炉を計量スライダ１８によってゴミで満たす。次に、このゴミを搬送手段１２によって搬送方向にゆっくりと移動させる。ゴミが入口ゾーンの近くで炉内に依然として存在しているとき、ゴミを加熱し、すると蒸発が起こることになる。加熱が起こる理由の１つは、焼却炉が先に供給されたゴミの燃焼によりすでに非常に高温になっていることにあり、空気供給手段１４によって加熱状態の空気を供給することにより加熱を一段と促進できる。廃棄物を更に搬送方向に搬送すると、ゴミは、いわゆる主燃焼領域に達する。ここで、ゴミの大部分は燃えることになる。次に、ゴミを更に入口６の方向に搬送する。すると、火はゆっくりと消えるようになり、最終の燃焼が報告される。最後に、燃えたゴミは、出口６を経て焼却炉を出ることになる。ゴミの発熱量が変わる場合があるので、炉内の熱の発生、かくして蒸気の発生及び酸素の消費もまた量的に大きく変化する場合がある。ゴミの発熱量のばらつきの影響を補償するためシステムには更に制御装置３１が設けられている。
【００１０】
この実施例では、制御装置３１は、ライン３２を経て蒸気発生器２８に連結されている。しかしながら、制御装置を電流源３０に接続してもよい。蒸気発生器２８は、蒸気発生器２８によって発生した蒸気の量の尺度である信号をライン３２上に出力する。さらに、第１の基準信号がライン３４を介して制御装置３１に送られる。この基準信号は、蒸気発生器２８が送りだすと考えられる蒸気の量の目標値と一致した調整値を有している。制御装置３１は、ライン３２上の信号とライン３４上の信号を比較する。これら信号が互いに一致すれば、蒸気発生器２８は、所望量の蒸気を発生させる。しかしながら、発生した蒸気量がライン３４上の調整値よりも低いことが判明すると、制御装置３１は第１の制御信号をライン３８上に出力する。ライン３８上の制御信号はこの実施形態では制御ユニット４０に送られる。ライン３８上において、蒸気の発生量がライン３４上の調整値よりも小さいことが分かると、制御ユニット４０は、ライン２４を介して計量スライダ１８を制御して一層多くのゴミが焼却炉に供給されるようになり、その結果、幾分多くのゴミが燃え、したがって、蒸気の発生量が多くなる。次に、蒸気の発生量が実際に調整値に達したことが分かると、ライン３２，３４上の信号は互いに等しくなり、制御装置３１によって出力されたライン３８上の制御信号は再び０になる。この時点で、制御ユニット４０は蒸気の発生量が適当なレベルにあることを知り、ライン２４を介してサプライプレート１８を制御してこれが増加した速度での焼却炉へのゴミの供給を保つようにする。さらに、焼却炉にはより多くのゴミが供給されるので、制御ユニット４０はこの実施形態では、それに応じて搬送手段１２の速度をライン４２を介して増大させる。したがって、単位時間当たり一層多くのゴミが焼却炉中へ送られる。
【００１１】
焼却炉に供給されるゴミの発熱量が増大すると、ライン３２上の信号は、蒸気発生器２８がそれに応じてより多くの蒸気を発生していることを指示することになる。かくして、ライン３４上の所定の調整値と一致した量よりも多くの量の蒸気を発生させると、制御装置３１は、この実施形態では負の信号をライン３８上に出力する。制御ユニットは、サプライプレート１８をこれに応答して制御して焼却炉に供給される単位時間当たりのゴミの量が少なくなるようにする。また、ライン４２を介して、焼却炉を通るゴミの搬送速度をそれに応じて減少させる。上述の減少操作は、最終的にライン３４上の調整値と一致する信号がライン３２上に生じるように実施される。これが意味することは、この場合、蒸気発生器２８によって発生した蒸気の量が所定の調整値に等しいということである。制御ユニットは、蒸気発生器の信号が以下のことから分かるように空気の供給にも影響を及ぼすように配置されている。
【００１２】
この実施形態では、制御装置３１は更に、ライン４６を介して酸素センサ４８に接続されており、この酸素センサは、この実施形態では蒸気発生器の後に配置されていて、炉内の酸素量を検出し、炉内の酸素量の尺度である信号を出力する。
【００１３】
第２の調整値を有する第２の基準信号をライン５２を介して制御装置３１に送る。この第２の調整値は、炉内に存在すると考えられる酸素量の目標値を指示している。しかしながら、焼却炉内には第２の調整値と一致する量よりも多くの酸素が存在していることが判明すると、制御装置３１は、結果的に制御装置４０がライン５６を介して空気供給手段を制御して炉に供給される空気の量が減少するようにする信号をライン５４上に出力することになる。かかる状況は、例えば、発熱量の小さいゴミを焼却炉に供給する場合に生じることがある。消費される酸素が少なく、したがって、過剰の空気を炉に供給する必要が無くなるようになる。次に、空気量の供給を減少させて炉内の酸素の量が再びライン５２上の第２の調整値と一致する値まで減少したことが分かると、この実施形態では、制御装置３１は値が０の信号をライン５４上に出力することになる。この信号では、制御ユニット４０は、空気供給手段１４によって炉に供給される空気の量を不変状態に保つことになる。上記と酷似していることには、制御装置３１は、炉内の酸素量が第２の調整値を下回ると、空気供給手段１４によって炉に供給される空気の量を再び増加させてついには炉内の酸素の量が再び第２の調整値と一致するようにする。制御ユニットは、酸素センサの信号が図２に示すように計量スライダ及び搬送速度をも制御するように配置されている。
【００１４】
図２は、ゴミ焼却プラント用の制御装置の公知形式のブロック図である。図示の制御装置は、フォンロール型ゴミ焼却プラントで用いられている標準型のものであり、又、標準フォンロール型制御装置として示されている。図示の装置６０は、比例積分型の蒸気制御装置６１（ＰＩコントローラ）及び比例型の酸素制御装置６２（Ｐコントローラ）を有している。制御装置６１，６２は、各々一方においては蒸気基準信号６３と酸素基準信号６４との差、他方においては蒸気量を表す信号６５と炉内の酸素量を表す信号６６との差から形成される入力信号を受け取る。差信号を生じさせるため、適当な加算装置６７，６８が設けられている。
【００１５】
蒸気制御装置６１及び酸素制御装置６２は各々、出力信号を生じさせる。これら出力信号は、加算装置６９に追加され、比例型の多数の制御回路に送られる。この実施形態では、３つの制御回路、即ち、主空気供給を制御する第１の制御回路７０、計量スライダの運動を制御する第２の制御回路７１及び材料を燃やすための格子上で燃やされる材料の搬送速度を制御する第３の制御回路７２が用いられている。
【００１６】
制御回路は、各々、制御信号の動作点の値を表す出力信号に加えられる制御信号を生じさせる。この目的のため、加算装置７３，７４，７５及び一次空気、計量スライダ及び搬送速度についての制御信号の動作点値を計算する計算手段７６，７７，７８が設けられている。
【００１７】
計算手段は、ライン７９，８０を介して計算手段に送られる蒸気基準信号から始まって動作点値を計算する。計算手段は更に、調整定数Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を入力する入力を備えるのがよい。
【００１８】
加算装置７３，７４，７５の出力信号は、一次空気、計量スライダ及び搬送速度について最終的な制御信号Ｕｐｌ、Ｕｄｏ、Ｕｒｏを生じさせる。制御信号を、それ自体公知の制御手段、例えば、バルブ、モータ等（図示せず）に送る。
【００１９】
ライン７９を介して送られた蒸気基準信号６３から始まる空気の総量、必要ならば調整値Ｃ１の所望の値を計算する計算手段８１が更に設けられている。
【００２０】
計算手段８１の出力信号は、一次空気の総量の測定値を表す信号８３だけ加算装置８２内で差し引かれ、したがって、その結果、二次空気についての制御信号Ｕｓｌが得られるようになる。
【００２１】
図３は、本発明の改良型制御装置９０の一例を概略的に示している。図３では、図２の制御装置の部分に対応する制御装置の部分は、同一符号で示されている。図３の制御装置は、蒸気制御装置及び酸素制御装置の出力信号が互いに加えられないという点において図２の制御装置と異なっている。さらに、酸素制御装置９１は、ＰＩ制御として示され、その出力信号は、制御回路７０，７１，７２を制御する。
【００２２】
蒸気制御装置６１の出力信号は、ライン９２を経て加算装置９３に送られ、この加算装置には、ライン７９を介して蒸気基準信号６３も又送られる。蒸気制御信号とＰＩ蒸気制御装置の出力信号の和信号は再び、計算手段７６，７７，７８，８１に送られる。
【００２３】
上記のことから、当業者には種々の設計変更例を想到できることが分かる。かくして、説明した制御装置は、関連の電流基準信号と共に、電流源、例えば、図１の電流源３０によって生じた電流を表す電流信号に基づいて動作することも可能である。また、所望に応じて、非最適制御でよければＰ型の酸素制御装置を用いてもよい。さらに、計量スライダ及び搬送速度に関する制御手段を互いにしっかりと結合して、信号Ｕｄｏ，Ｕｒｏの代わりに１つの組合せ制御信号だけが必要であるようにする。
【００２４】
さらに、蒸気制御装置及び酸素制御装置の基準値は手動調整可能であると共に（或いは）安全装置を介して調整可能である。また、制御装置をソフトウェアに従って実施してもよく、この制御装置は、プログラム可能な制御装置、例えばコンピュータから成る。
【００２５】
これらの改造例及びこれらと類似した改造例は、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲に属すると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を利用できる制御装置を備えたゴミ焼却プラントの一例を概略的に示す図である。
【図２】  ゴミ焼却プラントの公知の制御装置のブロック図である。
【図３】  本発明の制御装置のブロック図の一例を示す図である。
【図１】
0004698909.tif 000002
【図２】
0004698909.tif 000003
【図３】
0004698909.tif 000004