(57)【要約】【課題】流通ガスに含まれる測定対象の物質を適切に計測することができ、燃焼プラントを好適に運転することができる燃焼プラント制御装置及び燃焼プラント制御方法を提供することを目的とする。【解決手段】反応物質を投入する投入手段、投入手段で投入された反応物質と、流通ガスに含まれる対象物質とを反応させる処理手段、流路を流れる流通ガスに含まれる測定対象物質の濃度を、流通ガスの流れ方向に直交する面の複数点で近赤外波長のレーザ光を用いて計測する濃度計測手段、及び、濃度計測手段で計測した複数点における測定対象物質の濃度に基づいて濃度分布を評価する評価手段、を含む少なくとも１つの流通ガス処理ユニットと、評価手段での評価結果に基づいて、前記投入手段の動作を制御する制御手段と、を有することで上記課題を解決する。【選択図】図２
2012002463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼炉と、前記燃焼炉で物質を燃焼させて生成される流通ガスを流す流路とを備える燃焼プラントの反応動作を制御する燃焼プラント制御装置であって、
前記流路内に反応物質を投入する投入手段、前記流通ガスの流れ方向において、前記投入手段の下流側に配置され、前記投入手段で投入された反応物質と、前記流通ガスに含まれる対象物質とを反応させる処理手段、前記流路を流れる流通ガスに含まれる測定対象物質の濃度を、前記流通ガスの流れ方向に直交する面の複数点で計測する濃度計測手段、及び、前記濃度計測手段で計測した複数点における測定対象物質の濃度に基づいて濃度分布を評価する評価手段、を含む少なくとも１つの流通ガス処理ユニットと、
前記評価手段での評価結果に基づいて、前記投入手段の動作を制御する制御手段と、を有し、
前記濃度計測手段は、前記測定対象物質の吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光を出力する発光部と、
前記流通ガスが流れるガス計測セル、前記ガス計測セルにレーザ光を入射させる光学系、前記発光部から入射され、前記ガス計測セルを通過したレーザ光を受光する受光部を含む少なくとも１つの計測ユニットと、
前記発光部から出力したレーザ光の強度と、前記受光部で受光したレーザ光の強度とに基づいて、前記ガス計測セルを流れる前記流通ガスの前記測定対象物質の濃度を算出する算出部とを有することを特徴とする燃焼プラント制御装置。
【請求項２】
前記濃度計測手段は、互いに異なる測定点の濃度を計測する前記計測ユニットを複数有し、
前記ガス計測セルが、前記流路であり、
前記光学系が、他の前記光学系とは異なる位置に配置され、前記流路内にレーザ光を入射させ、
前記受光部が、他の前記受光部とは異なる位置に配置され、前記流路を通過したレーザ光を受光することを特徴とする請求項１に記載の燃焼プラント制御装置。
【請求項３】
前記濃度計測手段は、一方の端部が前記流路内に配置され、他方の端部が前記計測セルと接続され、前記流路から流通ガスを捕集し、前記計測セルに供給するサンプリング配管、
前記サンプリング配管の前記一方の端部の前記流路内における位置を検出する位置検出部、をさらに有し、
前記サンプリング配管の前記一方の端部の流路内における位置を移動させることで、複数の測定点における前記測定対象物質の濃度を計測することを特徴とする請求項１に記載の燃焼プラント制御装置。
【請求項４】
前記濃度計測手段は、前記サンプリング配管の前記一方の端部の位置を移動させるサンプリング位置移動部をさらに有することを特徴とする請求項３に記載の燃焼プラント制御装置。
【請求項５】
前記濃度計測手段は、前記流路を構成する壁面に形成された、前記サンプリング配管を挿入する挿入口を少なくとも１箇所以上有することを特徴とする請求項３または４に記載の燃焼プラント制御装置。
【請求項６】
前記濃度計測手段は、前記流通ガスの流れ方向において、前記処理手段の下流側に配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の燃焼プラント制御装置。
【請求項７】
前記流通ガス処理ユニットの少なくとも１つは、燃焼処理ユニットであり、
前記燃焼処理ユニットは、前記処理手段が、前記燃焼炉であり、
前記反応物質が空気であり、
前記投入手段が、前記燃焼炉に一次空気及び二次空気を供給する空気供給手段であり、
前記測定対象物質が一酸化炭素であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の燃焼プラント制御装置。
【請求項８】
前記燃焼処理ユニットは、前記濃度計測手段が、計測結果に基づいて流通ガスに含まれる煤塵の量の分布も計測し、
前記評価手段は、前記濃度計測手段で計測した複数点における一酸化炭素の濃度に基づいて濃度分布を評価し、かつ、前記濃度計測手段で計測した複数点における煤塵の量に基づいて煤塵分布を評価し、
前記制御手段は、前記一酸化炭素の濃度分布と、前記煤塵分布とに基づいて、前記空気供給手段から前記燃焼炉に供給する一次空気及び二次空気の量を調整することを特徴とする請求項７に記載の燃焼プラント制御装置。
【請求項９】
前記流通ガス処理ユニットの少なくとも１つは、塩化水素処理ユニットであり、
前記塩化水素処理ユニットは、前記処理手段が、集塵器であり、
前記反応物質が消石灰であり、
前記投入手段が、前記集塵器の上流の流路に消石灰を供給する消石灰供給手段であり、
前記測定対象物質が塩化水素であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の燃焼プラント制御装置。
【請求項１０】
前記流通ガス処理ユニットの少なくとも１つは、窒素酸化物処理ユニットであり、
前記窒素酸化物処理ユニットは、前記処理手段が、脱硝塔であり、
前記反応物質がアンモニアであり、
前記投入手段が、前記脱硝塔の上流の流路に窒素酸化物を還元する還元剤を供給する還元剤供給手段であり、
前記測定対象物質がアンモニア及び窒素酸化物の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の燃焼プラント制御装置。
【請求項１１】
前記窒素酸化物処理ユニットは、前記測定対象物質がアンモニア及び窒素酸化物の両方であることを特徴とする請求項１０に記載の燃焼プラント制御装置。
【請求項１２】
前記窒素酸化物処理ユニットは、還元剤がアンモニア水であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の燃焼プラント制御装置。
【請求項１３】
前記流通ガス処理ユニットの少なくとも１つは、上流窒素酸化物処理ユニットであり、
前記上流窒素酸化物処理ユニットは、前記処理手段が、集塵器であり、
前記反応物質がアンモニアであり、
前記投入手段が、前記集塵器の上流の流路に窒素酸化物を還元する還元剤を供給する還元剤供給手段であり、
前記測定対象物質がアンモニア及び窒素酸化物の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の燃焼プラント制御装置。
【請求項１４】
前記上流窒素酸化物処理ユニットは、前記測定対象物質がアンモニア及び窒素酸化物の両方であることを特徴とする請求項１３に記載の燃焼プラント制御装置。
【請求項１５】
前記上流窒素酸化物処理ユニットは、還元剤がアンモニア水であることを特徴とする請求項１３または１４に記載の燃焼プラント制御装置。
【請求項１６】
燃焼炉と、前記燃焼炉で物質を燃焼させて生成される流通ガスを流す流路とを備える燃焼プラントに対し、投入手段により前記流路内に反応物質を投入し、前記流通ガスの流れ方向において前記投入手段の下流側に配置された反応手段で、前記投入手段で投入された反応物質と、前記流通ガスに含まれる対象物質とを反応させる反応動作を制御する燃焼プラント制御方法であって、
前記流路を流れる流通ガスに対して、測定対象物質の吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光を出力させ、第１流通ガスが流れる管路内を通過した前記レーザ光を受光し、出力したレーザ光の強度と、受光部で受光したレーザ光の強度とに基づいて、前記流通ガスに含まれる測定対象物質の濃度を計測する計測処理を前記流通ガスの流れ方向に直交する面の複数点で行う計測ステップと、
前記計測ステップで計測した複数点での計測結果に基づいて、測定対象物質の分布を評価する評価ステップと、
前記評価ステップでの評価結果に基づいて、前記投入手段の動作を制御する制御ステップと、を有することを特徴とする燃焼プラント制御方法。
【請求項１７】
前記計測ステップは、前記反応手段を通過した流通ガスに含まれる測定対象物質の濃度を計測することを特徴とする請求項１６に記載の燃焼プラント制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物等の物質を燃焼して、焼却する燃焼プラントの制御装置及び制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物等の物質を焼却する焼却炉の管路を流れるガス、つまり排ガス、燃焼ガス等の流通ガスには、窒素酸化物（Ｎｏｘ）、酸化炭素（ＣＯＸ）、硫黄酸化物（ＳＯＸ）、塩化水素（ＨＣｌ）煤塵等の種々の物質が含まれている。そのため、焼却炉から排出される排ガスは、種々の処理を行い、各種物質を取り除き、低減させた後、大気に排出される。
【０００３】
また、焼却炉から排出される流通ガスの成分を分析するため、また、流通ガスの処理を適切に行うため、流通ガスを分析する装置がある。例えば、流通ガスに含まれるＣＯの濃度を計測する方法としては、ＮＤＩＲ法による計測方法（例えば、「ＪＩＳ  Ｂ  ７９５１、２００４年版」に記載された大気中の一酸化炭素自動計測器を用いた計測）がある。また、流通ガスに含まれるＮｏｘの濃度を計測する方法としては、Ｏ３励化学発光計測による計測方法（例えば、「ＪＩＳ  Ｂ  ７９５３、２００４年版」に記載された大気中の窒素酸化物自動計測器を用いた計測）がある。例えば、流通ガスに含まれる粉塵を計測する方法としては、「ＪＩＳ  Ｚ  ７１５１、２０００年版」に記載された計測方法がある。また、流通ガスに含まれるＨＣｌの濃度を計測する方法としては、「ＪＩＳ  Ｂ  ７９８４、２００６年版」に記載された排ガス中の塩化水素自動計測器を用いた計測方法がある。また、流通ガスに含まれるアンモニア（ＮＨ３）の濃度を計測する方法としては、「ＪＩＳ  Ｋ  ００９９、２００４年版」に記載された排ガス中のアンモニア分析方法を用いた計測方法がある。
【０００４】
また、管路内を流れる混合ガス（主に流通ガス）に含まれる特定物質の濃度計測方法としては、管路の所定経路に、レーザ光を通過させ、その入出力から測定対象の特定物質の濃度を計測する方法がある。例えば、本件出願人が出願した特許文献１には、測定対象とされるガス状物質に固有な吸収波長のレーザ光を発振する光源と、この光源から発振されるレーザ光の発振波長を少なくとも２つの異なる周波数で変調する手段と、この変調手段により変調されたレーザ光を前記ガス状物質が存在する測定領域に導く手段と、この測定領域において透過または反射または散乱したレーザ光を受光する受光手段と、この受光手段で受光した信号の中から変調された信号を周波数毎に順次それぞれ復調する複数の位相敏感検波器と、を具備することを特徴とするガス濃度計測装置が記載されている。
【０００５】
また、焼却炉での各種処理を制御する方法としては、例えば、特許文献２には、処理前ガスのＮｏｘ濃度と、処理後の排ガス中のアンモニア濃度と、排ガスのＮｏｘ濃度と、排ガスの流量とを測定し、測定結果から処理前のＮｏｘ流量と、処理後のＮｏｘ濃度と、脱硝設備での脱硝率の実績、処理後の排ガス中のアンモニア濃度を算出し、算出した各値と目標値との偏差を算出し、その偏差から補正量を算出し、算出した補正量の少なくとも１つに基づいて補正Ｎｏｘ流量を算出し、算出した補正Ｎｏｘ流量に基づいて処理前排ガスに注入するアンモニア流量を制御する脱硝制御方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３３４２４４６号公報
【特許文献２】特開２００５−１６９３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、上述したＪＩＳに記載された計測方法は、いずれも、流通ガスの一部をサンプリングガスとして捕集し、前処理を行った後に計測を行う。この前処理には、数１０分から数時間という時間が必要となる。そのため、計測を開始してから、実際に値が計測されるまでに時間がかかるという問題がある。
【０００８】
これに対して、特許文献１に記載の方法は、測定対象の物質の濃度を短時間で計測することができる。しかしながら、特許文献１に記載の装置を用いた場合でも、焼却炉内の配管を流れる流通ガスの測定対象の成分の濃度を正確に計測できない場合がある。
【０００９】
また、特許文献２に記載されているように、窒素酸化物の濃度、脱硝率及び処理後の排ガスのアンモニア濃度の少なくとも１つを用いて、窒素酸化物の流量の偏差を補正することでも、窒素酸化物を低減することはでき、アンモニアの量も調整することはできる。
【００１０】
しかしながら、特許文献２のように、予め作成したマップで尿素の噴射量を調整した場合でも、運転状態によっては、窒素酸化物が漏れ出たり、アンモニアが漏れ出たりすることがあるという問題がある。また、アンモニアの濃度を計測する場合もアンモニアの濃度の計測結果に誤差があると、窒素酸化物が漏れ出たり、アンモニアが漏れ出たりする。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、流通ガスに含まれる測定対象の物質を適切に計測することができ、燃焼プラントを好適に運転することができる燃焼プラント制御装置及び燃焼プラント制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、燃焼炉と、前記燃焼炉で物質を燃焼させて生成される流通ガスを流す流路とを備える燃焼プラントの反応動作を制御する燃焼プラント制御装置であって、前記流路内に反応物質を投入する投入手段、前記流通ガスの流れ方向において、前記投入手段の下流側に配置され、前記投入手段で投入された反応物質と、前記流通ガスに含まれる対象物質とを反応させる処理手段、前記流路を流れる流通ガスに含まれる測定対象物質の濃度を、前記流通ガスの流れ方向に直交する面の複数点で計測する濃度計測手段、及び、前記濃度計測手段で計測した複数点における測定対象物質の濃度に基づいて濃度分布を評価する評価手段、を含む少なくとも１つの流通ガス処理ユニットと、前記評価手段での評価結果に基づいて、前記投入手段の動作を制御する制御手段と、を有し、前記濃度計測手段は、前記測定対象物質の吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光を出力する発光部と、前記流通ガスが流れるガス計測セル、前記ガス計測セルにレーザ光を入射させる光学系、前記発光部から入射され、前記ガス計測セルを通過したレーザ光を受光する受光部を含む少なくとも１つの計測ユニットと、前記発光部から出力したレーザ光の強度と、前記受光部で受光したレーザ光の強度とに基づいて、前記ガス計測セルを流れる前記流通ガスの前記測定対象物質の濃度を算出する算出部とを有することを特徴とする。
【００１３】
上記燃焼プラント制御装置を用いることで、測定対象の物質を短時間でかつより正確に算出することができ、より正確な制御を実行することができる。
【００１４】
ここで、前記濃度計測手段は、互いに異なる測定点の濃度を計測する前記計測ユニットを複数有し、前記ガス計測セルが、前記流路であり、前記光学系が、他の前記光学系とは異なる位置に配置され、前記流路内にレーザ光を入射させ、前記受光部が、他の前記受光部とは異なる位置に配置され、前記流路を通過したレーザ光を受光することが好ましい。これにより、短時間で複数の測定点の濃度を計測できる。
【００１５】
また、前記濃度計測手段は、一方の端部が前記流路内に配置され、他方の端部が前記計測セルと接続され、前記流路から流通ガスを捕集し、前記計測セルに供給するサンプリング配管、前記サンプリング配管の前記一方の端部の前記流路内における位置を検出する位置検出部、をさらに有し、前記サンプリング配管の前記一方の端部の流路内における位置を移動させることで、複数の測定点における前記測定対象物質の濃度を計測することが好ましい。これにより、より簡単な構成で複数の測定点での濃度の計測を行うことができる。
【００１６】
また、前記濃度計測手段は、前記サンプリング配管の前記一方の端部の位置を移動させるサンプリング位置移動部をさらに有することが好ましい。これにより、自動で測定点を変更させることができる。
【００１７】
また、前記濃度計測手段は、前記流路を構成する壁面に形成された、前記サンプリング配管を挿入する挿入口を少なくとも１箇所以上有することが好ましい。これにより、より多くの点を測定点とすることができる。また、サンプリング配管を簡単な構成にすることができる。
【００１８】
また、前記濃度計測手段は、前記流通ガスの流れ方向において、前記処理手段の下流側に配置されていることが好ましい。これにより、反応後の測定対象物質の濃度を計測することができる。
【００１９】
また、前記流通ガス処理ユニットの少なくとも１つは、燃焼処理ユニットであり、前記燃焼処理ユニットは、前記処理手段が、前記燃焼炉であり、前記反応物質が空気であり、前記投入手段が、前記燃焼炉に一次空気及び二次空気を供給する空気供給手段であり、前記測定対象物質が一酸化炭素であることが好ましい。これにより、燃焼炉による燃焼をより好適な条件とすることができる。
【００２０】
また、前記燃焼処理ユニットは、前記濃度計測手段が、計測結果に基づいて流通ガスに含まれる煤塵の量の分布も計測し、前記評価手段は、前記濃度計測手段で計測した複数点における一酸化炭素の濃度に基づいて濃度分布を評価し、かつ、前記濃度計測手段で計測した複数点における煤塵の量に基づいて煤塵分布を評価し、前記制御手段は、前記一酸化炭素の濃度分布と、前記煤塵分布とに基づいて、前記空気供給手段から前記燃焼炉に供給する一次空気及び二次空気の量を調整することが好ましい。これにより、煤塵と一酸化炭素の発生をより好適に抑制することができる。
【００２１】
また、前記流通ガス処理ユニットの少なくとも１つは、塩化水素処理ユニットであり、前記塩化水素処理ユニットは、前記処理手段が、集塵器であり、前記反応物質が消石灰であり、前記投入手段が、前記集塵器の上流の流路に消石灰を供給する消石灰供給手段であり、前記測定対象物質が塩化水素であることが好ましい。これにより、塩化水素をより好適に低減することができる。
【００２２】
また、前記流通ガス処理ユニットの少なくとも１つは、窒素酸化物処理ユニットであり、前記窒素酸化物処理ユニットは、前記処理手段が、脱硝塔であり、前記反応物質がアンモニアであり、前記投入手段が、前記脱硝塔の上流の流路に窒素酸化物を還元する還元剤を供給する還元剤供給手段であり、前記測定対象物質がアンモニア及び窒素酸化物の少なくとも一方であることが好ましい。これにより、脱硝処理をより適切に実行することができる。
【００２３】
また、前記窒素酸化物処理ユニットは、前記測定対象物質がアンモニア及び窒素酸化物の両方であることが好ましい。これにより、アンモニアの漏れを抑制しつつ、窒素酸化物を低減することができる。
【００２４】
また、前記窒素酸化物処理ユニットは、還元剤がアンモニア水であることが好ましい。これにより、簡単な処理で還元剤を用いることができる。
【００２５】
また、前記流通ガス処理ユニットの少なくとも１つは、上流窒素酸化物処理ユニットであり、前記上流窒素酸化物処理ユニットは、前記処理手段が、集塵器であり、前記反応物質がアンモニアであり、前記投入手段が、前記集塵器の上流の流路に窒素酸化物を還元する還元剤を供給する還元剤供給手段であり、前記測定対象物質がアンモニア及び窒素酸化物の少なくとも一方であることが好ましい。これにより、集塵器においても脱硝処理を行うことができる。
【００２６】
また、前記上流窒素酸化物処理ユニットは、前記測定対象物質がアンモニア及び窒素酸化物の両方であることが好ましい。これにより、アンモニアの漏れを抑制しつつ、窒素酸化物を低減することができる。
【００２７】
また、前記上流窒素酸化物処理ユニットは、還元剤がアンモニア水であることが好ましい。これにより、簡単な処理で還元剤を用いることができる。
【００２８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、燃焼炉と、前記燃焼炉で物質を燃焼させて生成される流通ガスを流す流路とを備える燃焼プラントに対し、投入手段により前記流路内に反応物質を投入し、前記流通ガスの流れ方向において前記投入手段の下流側に配置された反応手段で、前記投入手段で投入された反応物質と、前記流通ガスに含まれる対象物質とを反応させる反応動作を制御する燃焼プラント制御方法であって、前記流路を流れる流通ガスに対して、測定対象物質の吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光を出力させ、第１流通ガスが流れる管路内を通過した前記レーザ光を受光し、出力したレーザ光の強度と、受光部で受光したレーザ光の強度とに基づいて、前記流通ガスに含まれる測定対象物質の濃度を計測する計測処理を前記流通ガスの流れ方向に直交する面の複数点で行う計測ステップと、前記計測ステップで計測した複数点での計測結果に基づいて、測定対象物質の分布を評価する評価ステップと、前記評価ステップでの評価結果に基づいて、前記投入手段の動作を制御する制御ステップと、を有することを特徴とする。
【００２９】
上記燃焼プラント制御方法を用いることで、測定対象の物質を短時間でかつより正確に算出することができ、より正確な制御を実行することができる。
【００３０】
ここで、前記計測ステップは、前記反応手段を通過した流通ガスに含まれる測定対象物質の濃度を計測することが好ましい。これにより、反応した流通ガスに含まれる測定対象物質の濃度を計測することができ、より適切に制御を実行することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明にかかる燃焼プラント制御装置及び燃焼プラント制御方法は、測定対象の物質を短時間でかつより正確に算出することができ、より正確な制御を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本発明の燃焼プラント制御装置を有するゴミ焼却プラントの一実施形態の概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、図１に示すプラント制御装置の濃度計測手段の概略構成を示す模式図である。
【図３】図３は、図２に示す濃度計測手段の計測手段本体の概略構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、プラント制御装置の動作を説明するフロー図である。
【図５】図５は、燃焼炉を流れる流通ガスの一酸化炭素濃度の分布の一例を示す説明図である。
【図６】図６は、プラント制御装置の濃度計測手段の他の例の概略構成を示す模式図である。
【図７】図７は、ゴミ焼却プラントの他の実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、プラント制御装置の動作の一例を示すフロー図である。
【図９】図９は、ゴミ焼却プラントの他の実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、プラント制御装置の動作の一例を示すフロー図である。
【図１１】図１１は、プラント制御装置の動作の一例を示すフロー図である。
【図１２】図１２は、ゴミ焼却プラントの他の実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下に、本発明にかかる燃焼プラント制御装置及び燃焼プラント制御方法の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。なお、ゴミとしては、種々の廃棄物を対象とすることができる。また、ゴミ以外のものを焼却炉で焼却する焼却システムにも用いることができる。
【００３４】
［実施形態１］
図１は、本発明の燃焼プラント制御装置を有するゴミ焼却プラントの一実施形態の概略構成を示す模式図である。図１に示すようにゴミ焼却プラント（燃焼プラント、廃棄物焼却システム）１は、基本的に、投入ホッパ２と、焼却炉３と、灰処理部４と、ボイラ５と、焼却減温塔６と、集塵器７と、脱硝塔８と、ファン９と、煙突１０とを有する。また、ゴミ焼却プラント１は、さらに、空気量調整手段１１と、濃度計測手段１２と、減温水タンク１３と、消石灰供給手段１４と、活性炭貯留タンク１５と、特反剤貯留タンク１６と、押込ファン１７と、アンモニア水供給手段１８と、評価手段１９と、制御手段２０と、を有する。なお、本実施形態のゴミ焼却プラント１では、プラント制御装置２１が、焼却炉３と、空気量調整手段１１と、濃度計測手段１２と、評価手段１９と、制御手段２０とで構成される。
【００３５】
投入ホッパ２は、ゴミの投入部であり、クレーン等の搬送手段によりゴミの集積部から搬送されたゴミが投入される。投入ホッパ２は、焼却炉３と繋がっている。
【００３６】
焼却炉３は、ゴミを燃焼させる燃焼機器であり、投入ホッパ２から投入されたゴミを燃焼させる。焼却炉３としては、ストーカ式焼却炉、流動床式焼却炉、バーナ式焼却炉等の種々の焼却炉を用いることができる。本実施形態は、焼却炉３としてストーカ式焼却炉を用いている。ここで、焼却炉３には、空気量調整手段１１と、濃度計測手段１２とが設けられている。なお、濃度計測手段１２については、後ほど説明する。
【００３７】
空気量調整手段１１は、焼却炉３に一次空気と二次空気を供給する空気供給手段であり、送風機２２、第１空気供給配管２４、流量調整弁２６、第２空気供給配管２８、流量調整弁３０、空気量制御手段３２と、を有する。
【００３８】
送風機２２は、空気を送るブロワ、ファン等であり、第１空気供給配管２４、第２空気供給配管２８に空気を送る。なお、送風機２２から第１空気供給配管２４、第２空気供給配管２８に送る空気の量、流速等は、空気量制御手段３２の制御に基づいて調整すればよい。なお、本実施形態では、送風機２２と接続している１本の配管が、第１空気供給配管２４、第２空気供給配管２８に分岐している。なお、配管の構成はこれに限定されない。
【００３９】
第１空気供給配管２４は、吹出口（送風機２２と接続している端部とは反対側の端部）が焼却炉３に露出するように配置された配管であり、送風機２２から供給された空気を吹出口から焼却炉３内に排出する。ここで、第１空気供給配管２４の吹出口は、燃料炉３の底面近傍に設けられている。つまり、吹出口は、燃焼空気の移動経路（流れ方向）において、最上流に近い位置から焼却炉３内に空気（一次空気）を吹き出すように配置されている。また、第１空気供給配管２４は、吹出口を焼却炉３に所定の間隔で複数配置することが好ましい。
【００４０】
流量調整弁２６は、第１空気供給配管２４の流路に配置されており、第１空気供給配管２４を流れる空気の量を調整する。これにより、流量調整弁２６は、焼却炉３に供給する一次空気の量を調整する。
【００４１】
第２空気供給配管２８は、吹出口（送風機２２と接続している端部とは反対側の端部）が焼却炉３に露出するように配置された配管であり、送風機２２から供給された空気を吹出口から焼却炉３内に排出する。ここで、第２空気供給配管２８の吹出口は、燃焼空気の移動経路（流れ方向）において、第１空気供給配管２４の吹出口よりも下流側に配置されている。つまり、第２空気供給配管２８は、第１空気供給配管２４から空気（一次空気）が供給された流通ガスに空気（二次空気）を供給する。また、第２空気供給配管２８も、吹出口を焼却炉３に所定の間隔で複数配置することが好ましい。
【００４２】
流量調整弁３０は、第２空気供給配管２８の流路に配置されており、第２空気供給配管２８を流れる空気の量を調整する。これにより、流量調整弁３０は、焼却炉３に供給する二次空気の量を調整する。
【００４３】
空気量制御手段３２は、送風機２２から供給する空気量、流速、流量調整弁２６、３０の開度を調整することで、焼却炉３に供給する一次空気、二次空気の流量、流速を調整、制御する。
【００４４】
このように、焼却炉３には、燃焼領域に供給する空気の量を調整する空気量調整手段１１が設けられており、投入ホッパ２から受け入れた廃棄物（ゴミ）を火格子上にて移送しながら、火格子の下方に位置する第１空気供給配管２４より一次空気を導入し、火格子の上方に形成された一次燃焼室にて燃焼させ、さらに焼却炉本体の上方に位置する第２空気供給配管２８より二次空気の導入により形成された二次燃焼室にて、一次燃焼室で発生した流通ガス中の未燃ガスを再燃焼させる。焼却炉３でゴミを燃焼させることで発生した燃焼灰は灰処理部４に送られ、流通ガスは配管によりボイラ５に送られる。
【００４５】
灰処理部４は、焼却炉３でゴミが燃焼されることで生成される燃焼灰を回収する。ここで、灰処理部４は、回収した燃焼灰をそのまま廃棄するようにしてもよいが、例えば、回収した灰を、灰溶融炉で溶融し、溶融されて得られた溶融スラグを生成することが好ましい。このようにして、作成した溶融スラグは、路盤材、コンクリート用骨材、アスファルト混合用骨材等種々の用途に再生利用することができる。
【００４６】
ボイラ５は、焼却炉３から排出される高温の流通ガスから熱を回収する。ボイラ５で熱を回収された流通ガスは、焼却減温塔６に送られる。
【００４７】
焼却減温塔６は、減温水が貯留されている減温水タンク１３と接続されており、ボイラ５から送られた流通ガスに減温水タンク１３からの減温水を噴霧し、流通ガスを冷却する。焼却減温塔６で冷却された流通ガスは、集塵器７に送られる。
【００４８】
ここで、焼却減温塔６と集塵器７とを繋げる配管３１ａには、消石灰供給手段１４、活性炭貯留タンク１５、特反剤貯留タンク１６、押込ファン１７とが接続されている。消石灰供給手段１４は、消石灰を貯留する消石灰貯留タンク３６と、消石灰貯留タンク３６に貯留されている消石灰を焼却減温塔６と集塵器７とを繋げる配管３１ａに噴射する噴射手段３８とを有する。消石灰供給手段１４は、噴射手段３８により消石灰貯留タンク３６に貯留されている消石灰を搬送することで、消石灰を焼却減温塔６と集塵器７とを繋げる配管３１ａに供給する。なお、噴射手段３８としては、消石灰を搬送する各種機構を用いることができ、例えば、消石灰を空気の流れにより搬送するポンプを用いることができる。活性炭貯留タンク１５は、活性炭を貯留するタンクであり、特反剤貯留タンク１６は、特反剤を貯留するタンクである。また、押込ファン１７は、活性炭貯留タンク１５に貯留されている活性炭と、特反剤貯留タンク１６に貯留されている特反剤とを、焼却減温塔６と集塵器７とを繋げる配管３１ａに送る。焼却減温塔６から集塵器７に向けて流れる流通ガスに、消石灰、活性炭が供給されることで、流通ガスに含まれる有害物質が中和される。具体的には、消石灰により、流通ガス内の酸性ガス、例えばＨＣｌ、ＳＯｘを中和させることができ、活性炭により、流通ガス内のダイオキシン類を除去することができる。また、特反剤（珪藻土）を投入することで、濾布の目詰まりを抑制することができる。
【００４９】
集塵器７は、配管３１ａを介して焼却減温塔６と接続されており、焼却減温塔６から該配管を３１ａ通過した流通ガスが供給される。集塵器７は、流通ガス中に含まれる、流通ガスと消石灰との中和反応または流通ガスと活性炭との中和反応で得られた塩類、飛灰（煤塵）、酸性ガスを除去する。集塵器７で塩類、飛灰（煤塵）、酸性ガスを除去された流通ガスは、配管３１ｂを通過して脱硝塔８に送られる。
【００５０】
ここで、配管３１ｂには、アンモニア水供給手段１８が配置されている。アンモニア水供給手段１８は、配管３１ｂ内にアンモニア水を供給する供給手段である。配管３１ｂを流れる流通ガスは、アンモニア水供給手段１８によりアンモニア水が供給された状態で、脱硝塔８に送られる。
【００５１】
脱硝塔８は、配管３１ｂを介して集塵器７と接続されており、集塵器７から配管３１ｂを通過した流通ガスが供給される。脱硝塔８は、流通ガス中に含まれる窒素酸化物と、アンモニア水供給手段１８から供給されたアンモニア水から生成したアンモニアとを反応させ、流通ガス中に含まれる窒素酸化物を除去する。なお脱硝塔８の構成は特に限定されないが、内部に、アンモニアと窒素酸化物との反応を促進させる触媒を設けることが好ましい。このように触媒を設けることで、アンモニアと窒素酸化物との反応を促進させることができ、未反応のアンモニアや窒素酸化物が脱硝塔８から排出されることを抑制することができる。また、触媒としては、選択還元型触媒（ＳＣＲ触媒）を用いることが好ましい。なお、本実施形態では、窒素酸化物と反応させる物質、つまり還元剤として、アンモニア水を用いたが、これには限定されない。還元剤としては、尿素水等のアンモニアを生成することができる物質を用いることができる。また、アンモニアに限定されず、窒素酸化物を還元する他の物質も用いることができる。
【００５２】
脱硝塔８で窒素酸化物が除去された流通ガスは、ファン９により煙突１０から外部に排出される。ゴミ焼却プラント１は、以上のようにして、ゴミを燃焼する。また、ゴミ焼却プラント１は、ゴミの燃焼により発生した流通ガスは、流通ガス中の有害物質を除去、低減した後、煙突１０から排出する。
【００５３】
評価手段１９は、濃度計測手段１２での計測結果に基づいて評価を行う。この点については、後述する。また、制御手段２０は、ゴミ焼却プラント１の各部、例えば、空気量調整手段１１、濃度計測手段１２、消石灰供給手段１４、押し込みファン１７、アンモニア水供給手段１８、評価手段１９の動作を制御する。また、制御手段２０は、プラント制御装置２１の制御手段でもあり、評価手段１９で算出された評価に基づいて、空気量調整手段１１の動作を制御する。
【００５４】
次に、濃度計測手段１２及びプラント制御装置２１について説明する。図２は、図１に示すゴミ焼却プラントの濃度計測手段の概略構成を示す模式図であり、図３は、図２に示す濃度計測手段の計測手段本体の概略構成を示すブロック図である。
【００５５】
まず、濃度計測手段１２の構成について説明する。濃度計測手段１２は、焼却炉３の測定点にレーザ光（レーザ）を通過させる計測ユニット４１と、計測ユニット４１にレーザ光を供給し、受光したレーザ光の強度から計測値を算出する計測手段本体４２とを有する。なお、濃度計測手段１２は、焼却炉３の複数の測定点における一酸化炭素の濃度及び粉塵濃度（粉塵の量）を計測する。なお、濃度計測手段１２は、流通ガスの流れ方向に直交する面における複数の点を測定点とする。
【００５６】
計測ユニット４１は、光ファイバ４４と、光軸切替手段４５と、複数の入光部４８ａ〜４８ｊと、複数の受光部５０ａ〜５０ｊと、受光信号切替手段５２とを有する。
【００５７】
光ファイバ４４は、一方の端部が計測手段本体４２と接続され、他方の端部が複数に分岐され、それぞれ入光部４８ａ〜４８ｊに連結されている。光ファイバ４４は、計測手段本体４２から出力されたレーザ光を入光部４８ａ〜４８ｊに案内する。つまり、光ファイバ４４は、計測手段本体４２から出力されたレーザ光を入光部４８ａ〜４８ｊの少なくとも１つに入射させる。なお、図２では、光ファイバ４４を１本の線状の部材を途中で分岐させた構成としたが、光ファイバ４４を複数の線状の部材として、計測手段本体４２とそれぞれの入光部４８ａ〜４８ｊとが、別々の光ファイバで繋がっている構成としてもよい。
【００５８】
光軸切替手段４５は、光ファイバ４４の経路上に配置され、計測手段本体４２から出力されるレーザ光を入射させる複数の入光部４８ａ〜４８ｊを切り替える切替機構である。つまり、光軸切替手段４５は、入光部４８ａ〜４８ｊの中から選択した入光部に計測手段本体４２から出力されるレーザ光を入射させる。なお、光軸切替手段４５の構成は、特に限定されず、光ファイバ４４の分岐部に設け、分岐部で、レーザ光を伝達する光ファイバ４４の分岐管と、レーザ光を伝達させない光ファイバ４４の分岐管とを選択することで、一部の入光部のみにレーザ光を入射させることができる。また、光軸切替手段４５は、光ファイバ４４内における光の進行方向（経路）を調整することで、レーザ光が到達する入光部を切り替えるようにしてもよい。
【００５９】
入光部４８ａ〜４８ｊは、焼却炉３の壁面に配置された光学系（ミラー、レンズ等）であり、光ファイバ４４により案内されたレーザ光を焼却炉３の内部に入射させる。なお、入光部４８ａ〜４８ｊは、焼却炉３に入射させたレーザ光が、流通ガスの進行方向に直交する１つの面上、つまり同一面上を通過する位置に配置されている。なお、入光部４８ａ〜４８ｊは、同一平面上の異なる経路を通過する。本実施形態では、焼却炉３の断面が四角形形状であり、入光部４８ａ〜４８ｊは、隣接する２辺に一定間隔で５個ずつ配置されている。つまり、焼却炉３の一辺には、入光部４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄ、４８ｅの５つの入光部が、一定間隔で配置されおり、該一辺に隣接する一辺には、入光部４８ｆ、４８ｇ、４８ｈ、４８ｉ、４８ｊの５つの入光部が、一定間隔で配置されている。
【００６０】
受光部５０ａ〜５０ｊは、焼却炉３の内部を通過したレーザ光を受光する受光部である。受光部５０ａ〜５０ｊは、入光部４８ａ〜４８ｊから入射されたレーザ光が到達する焼却炉３の壁面に配置されている。ここで、本実施形態では、入光部４８ａ〜４８ｊは、配置された焼却炉３の壁面に直交する方向に入射させる。そのため、受光部５０ａ〜５０ｊは、それぞれ、入光部４８ａ〜４８ｊが配置されている辺に対面する辺に形成されている。つまり、入光部４８ａと、受光部５０ａとは、向かい会って配置されており、入光部４８ａから焼却炉３に入射されたレーザ光は、焼却炉３を通過した後、受光部５０ａに入射する。また、入光部４８ｂ〜入光部４８ｊと、受光部５０ｂ〜受光部５０ｊとも夫々、互いに対面して配置されており、入光部４８ｂ〜４８ｊのそれぞれから焼却炉３に入射されたレーザ光も、焼却炉３を通過した後、対面した位置に配置された受光部５０ｂ〜５０ｊに入射する。受光部５０ａ〜５０ｊは、例えば、フォトダイオード（ＰＤ、Photodiode）等の光検出器を備え、光検出器によってレーザ光を受光し、その光の強度を検出する。受光部５０ａ〜５０ｊは、受光したレーザ光の強度を受光信号として、受光信号切替手段５２を介して計測手段本体４２に送る。
【００６１】
受光信号切替手段５２は、計測手段本体４２に入力する受光信号を切り替える手段である。つまり、受光信号切替手段５２は、受光部５０ａ〜５０ｊのうち、いずれの受光部から入力された受光信号を、計測手段本体４２に入力するかを切り替える手段である。
【００６２】
また、計測手段本体４２は、図３に示すように、発光部６２と、光源ドライバ６４と、算出部６６とを有する。発光部６２は、測定対象の物質である一酸化炭素が吸収する近赤外波長域のレーザ光を発光させる発光素子である。発光素子としては、例えばレーザーダイオード（ＬＤ）を用いることができる。発光部６２は、発光させた光を光ファイバ４４に入射させる。
【００６３】
光源ドライバ６４は、発光部６２の駆動を制御する機能を有し、発光部６２に供給する電流、電圧を調整することで、発光部６２から出力されるレーザ光の波長、強度を調整する。
【００６４】
算出部６６は、受光部５０ａ〜５０ｊのいずれかで受光したレーザ光の強度の信号と、光源ドライバ６４を駆動させている条件とに基づいて、測定対象の物質の濃度を算出する。具体的には、算出部６６は、光源ドライバ６４を駆動させている条件に基づいて、発光部６２から出力され、焼却炉３に入射するレーザ光の強度を算出し、受光部５０ａ〜５０ｊの少なくとも１つで受光したレーザ光の強度と比較し、焼却炉３を流れる流通ガスに含まれる測定対象の物質（測定対象物質、一酸化炭素）の濃度を算出する。ここで、濃度計測手段１２は、一酸化炭素の濃度を計測するために、発光部６２から出力させるレーザ光の波長を一定波長範囲で変化させる。算出部６６は、一定幅の波長の計測結果に基づいて、計測された値から値の変化量（つまり、測定対象の物質が光を吸収する吸収波長域における強度と、吸収波長域ではない波長域における強度との差分）に基づいて、濃度を計測する。また、算出部６６は、一定幅の波長の計測結果に基づいて、計測された値から吸収が最も大きい波長を吸収波長として特定し、その波長の強度に基づいて濃度を計測することもできる。
【００６５】
また、算出部６６は、測定点（測定線）における煤塵の量も計測する。ここで、算出部６６には、予め計測された粉塵が含まれていない場合における発光部の強度と受光部の強度との関係が記憶されている。算出部６６は、測定対象の物質の濃度の計測時に、計測される測定対象の物質の吸収波長域以外の波長（測定対象の物質により吸収されていない波長域）の光の強度と、粉塵が含まれていない場合における発光部の強度と受光部の強度との関係とに基づいて、受光部での光の減少を計測し、計測結果に基づいて、粉塵濃度を計測する。つまり、算出部６６は、焼却炉３の通過時に粉塵により減衰された光の強度を算出し、その減衰量から流通ガス中の粉塵濃度を計測する。なお、受光部で検出される光の強度と、粉塵濃度との関係は、計算によっても算出することはできるが、予め実験等で算出しておくことが好ましい。
【００６６】
濃度計測手段１２は、以上のような構成であり、発光部６２から出力された近赤外波長域のレーザ光は、光ファイバ４４及び光軸切替手段４５を通過して入光部４８ａ〜４８ｊの少なくとも１つに入射される。入光部４８ａ〜４８ｊの少なくとも１つに入射されたレーザ光は、該当する入光部から焼却炉３内のそれぞれの経路を通過して、入射された入光部４８ａ〜４８ｊに対応する受光部５０ａ〜５０ｊに到達する。このとき、焼却炉３内の流通ガス中に測定対象の物質（一酸化炭素）が含まれていると、焼却炉３内を通過するレーザ光（の吸収波長成分）が測定対象の物質に吸収される。そのため、レーザ光は、流通ガス中の測定対象の物質の濃度によって、受光部５０ａ〜５０ｊに到達するレーザ光（の吸収波長成分）の出力が変化する。受光部５０ａ〜５０ｊは、受光したレーザ光を受光信号に変換し、受光信号切替手段５２を介して、算出部６６に出力する。また、光源ドライバ６４は、発光部６２から出力したレーザ光の強度を算出部６６に出力する。算出部６６は、発光部６２から出力した光の強度と、受光信号から算出される強度とを比較し、その減少割合から焼却炉３内を流れる流通ガスの測定対象の物質の濃度を算出する。このように濃度計測手段１２は、いわゆるＴＤＬＡＳ方式（Tunable  Diode  Laser  Absorption  Spectroscopy：可変波長ダイオードレーザー分光法）を用い、発光部６２から出力したレーザ光の強度と、受光部で検出した受光信号とに基づいて焼却炉３内の所定位置、つまり、測定位置を通過する流通ガス中の測定対象の物質の濃度を、算出及び／または計測する。また、濃度計測手段１２は、上述したように測定対象の物質の濃度とともに粉塵濃度も算出及び／または計測する。また、濃度計測手段１２は、連続的に測定対象の物質の濃度、粉塵濃度を、算出及び／または計測する。
【００６７】
さらに、濃度計測手段１２は、光軸切替手段４５及び受光信号切替手段５２により、計測に使用する入光部４８ａ〜４８ｊと受光部５０ａ〜５０ｊとの組み合わせを切り替え、焼却炉３の同一面内の異なる測定点における測定対象の物質（一酸化炭素）の濃度と、粉塵濃度を計測する。濃度計測手段１２は、計測した、各測定点の測定対象の物質（一酸化炭素）の濃度と、粉塵濃度を評価手段１９に送る。
【００６８】
評価手段１９は、濃度計測手段１２から送られてきた各測定点の測定対象の物質（一酸化炭素）の濃度と、粉塵濃度とに基づいて、測定領域（測定面）における、測定対象の物質（一酸化炭素）の濃度の分布と、粉塵濃度の分布を算出する。さらに、評価手段１９は、算出した、測定対象の物質（一酸化炭素）の濃度の分布と、粉塵濃度の分布に基づいて評価を行い、評価結果を制御手段２０に送る。なお、評価手段１９は、評価結果として、分布情報をそのまま送ってもよいが、分布情報に基づいて算出した制御の要否や、重み付け情報を評価結果として送ってもよい。
【００６９】
制御手段２０は、上述したように、ゴミ焼却プラント１の各部、例えば、空気量調整手段１１、濃度計測手段１２、消石灰供給手段１４、押し込みファン１７、アンモニア水供給手段１８、評価手段１９の動作を制御する。また、制御手段２０は、プラント制御装置２１の制御手段でもあり、評価手段１９で算出された評価に基づいて、空気量調整手段１１の動作を制御する。
【００７０】
次に、プラント制御装置２１の動作を説明する。ここで、図４は、プラント制御装置の動作を説明するフロー図である。まず、プラント制御装置２１は、ステップＳ１２として、濃度計測手段１２により、各測定点のＣＯ濃度（一酸化炭素濃度）と、粉塵濃度を計測する。なお、ＣＯ濃度（一酸化炭素濃度）と、粉塵濃度の計測は、上述した方法で実行すればよい。また、濃度計測手段１２は、計測に用いる入光部と受光部とを切り替えることで、複数の測定点における各計測値を計測することができる。濃度計測手段１２は、各測定点における計測値の情報を評価手段１９に送る。
【００７１】
プラント制御装置２１は、ステップＳ１２で各計測点での計測を行ったら、ステップＳ１４として、評価手段１９により、濃度分布（ＣＯ濃度の濃度分布と、粉塵濃度の濃度分布）算出する。その後、プラント制御装置２１は、ステップＳ１６として、評価手段１９により、濃度分布に基づいて、燃焼バランスを評価する。評価手段１９は、ステップＳ１６で燃焼バランスを評価したら、評価した結果を制御手段２０に送る。その後、プラント制御装置２１は、ステップＳ１８として、制御手段２０により、評価結果に基づいて、一次空気量、二次空気量を決定する。つまり、制御手段２０は、評価結果に基づいて、一酸化炭素及び煤塵の排出をより減らせる一次空気量、二次空気量を算出する。制御手段２０は、一次空気量、二次空気量を決定したら、決定した制御値を空気量制御手段３２に送る。
【００７２】
その後、プラント制御装置２１は、ステップＳ２０として、決定した制御値に基づいて、空気量制御手段３２で制御を行い、一次空気量、二次空気量を調整する。つまり、空気量制御手段３２により、送風機２２の流量、流量調整弁２６、３０の開度を調整し、焼却炉３に供給される一次空気量、二次空気量を調整する。プラント制御装置２１は、上記処理を繰り返すことで、測定領域における一酸化炭素濃度、煤塵濃度に基づいて、焼却炉３に供給する一次空気量、二次空気量を調整する。
【００７３】
このように、ゴミ焼却プラント１、及び、プラント制御装置２１は、濃度計測手段１２として、測定対象の吸収波長域の近赤外波長域のレーザ光を照射し、当該測定対象の物質により吸収される強度を検出することで、短時間で、かつ、高い精度で測定対象物の濃度を計測することができる。さらに、近赤外波長域のレーザ光を用いる計測では、測定対象の物質以外の成分が混在した状態であっても、測定対象の物質の濃度を適切に測ることができる。つまり、測定対象の変換物以外の成分がノイズとなりにくくすることができる。また、前処理を行うことなく、計測が可能であるので、ゴミ焼却プラント１を流れる流通ガスを直接計測することができる。
【００７４】
また、濃度計測手段１２により、複数の測定点で測定を行うことで、より高い精度で、流通ガスの各濃度を計測することができる。ここで、図５は、燃焼炉を流れる流通ガスの一酸化炭素濃度の分布の一例を示す説明図である。なお、図５は、流通ガスの流れ方向に直交する面を示している。例えば、焼却炉３を流れる流通ガスの一酸化炭素の濃度は、図５に示すように、焼却炉３の位置（流通ガスの流れ方向に直交する面の位置）によって、大きく変化する。具体的には、図５に示す分布では、焼却炉３の４隅のうち１つの隅の近傍で濃度が高い領域があり、その領域の中心から離れるに従って濃度が低くなる分布となっている。また、濃度分布は、燃焼炉３で燃焼させる物質や、その状態に応じて変化する。このため、一点の計測では、適切な制御ができない場合がある。これに対して、ゴミ焼却プラント１、及び、プラント制御装置２１は、濃度計測手段１２により複数の測定点で、測定対象の物質の濃度を計測し、濃度の分布を算出し、それに基づいて、供給する流体の量（一次空気量、二次空気量）を調整している。以上より、ゴミ焼却プラント１、及び、プラント制御装置２１は、より高い精度で流通ガスを分析することができ、その分析結果に基づいて制御を行うことができる。これにより、より適切な制御を行うことができ、一酸化炭素の濃度を抑制しつつ、煤塵の排出も抑制することができる。
【００７５】
また、濃度計手段１２として、測定対象の物質の吸収波長域の近赤外波長域のレーザ光を照射し、当該測定対象の物質により吸収される強度を検出する方式を用いることで、短時間で、かつ、高い精度で測定対象物の濃度を計測することが可能となる。これにより、複数点で計測を行った場合でも、短時間で濃度分布を算出することができ、高い応答性で制御を行うことができる。
【００７６】
なお、プラント制御装置２１は、本実施形態の計測に用いる入光部と受光部の組み合わせを順次切り替えることで、他の入光部と受光部による影響を受けることなく、濃度を計測することができ、精度を高くすることができる。なお、プラント制御装置２１は、これに限定されず、複数の入光部と受光部の組み合わせで同時に計測を行うようにしてもよい。この場合は、計測時間をより短くすることができる。
【００７７】
なお、焼却炉３は、レーザ光が入射する入射部（入光部に対応する位置）と出射する出射部（受光部に対応する位置）のみを、光を透過する材料で形成しても、焼却炉３の全体、または計測領域の外周の全面を、光を透過する材料で形成してもよい。また、焼却炉３内に少なくとも２枚の光学ミラーを設け、入射部から入射されたレーザ光を光学ミラーで多重反射させた後、出射部から出力させるようにしてもよい。このようにレーザ光を多重反射させることで、焼却炉３内のより多くの領域を通過させることができる。これにより、焼却炉３内を流れる流通ガスに濃度の分布の影響をより小さくすることができ、正確に濃度を検出することができる。
【００７８】
ここで、複数の測定点で測定対象物質の濃度を計測する濃度計測手段は、上記構成に限定されない。ここで、図６は、プラント制御装置の濃度計測手段の他の例の概略構成を示す模式図である。図６に示す濃度計測手段１１２は、焼却炉３の測定点から流通ガスを捕集するサンプリング配管１２０と、サンプリング配管１２０を挿入する挿入口１２２と、サンプリング配管１２０を移動させる位置移動部１２４と、位置移動部１２４を案内するレール１２６と、サンプリング配管１２０の位置を検出する位置検出部１２６と、サンプリング配管１２０で捕集した流通ガスにレーザ光（レーザ）を通過させる計測ユニット１４１と、計測ユニット１４１にレーザ光を供給し、受光したレーザ光の強度から計測値を算出する計測手段本体４２とを有する。なお、濃度計測手段１１２も、焼却炉３の複数の測定点における一酸化炭素の濃度及び粉塵濃度（粉塵の量）を計測する。なお、濃度計測手段１１２も、流通ガスの流れ方向に直交する面における複数の点を測定点とする。
【００７９】
サンプリング配管１２０は、焼却炉３の内部に挿入可能な挿入管であり、一方の端部が焼却炉３の内部に配置され、他方の端部が、計測ユニット１４１と連結されている。なお、サンプリング配管１２０は、計測ユニット１４１との接続部がフレキシブルな材料で形成されており、変形、伸張可能な配管となっている。サンプリング配管１２０は、焼却炉３の内部に配置されている端部から流通ガスを吸引し、吸引した流通ガスを計測ユニット１４１に供給する。
【００８０】
挿入口１２２は、焼却炉３にサンプリング配管１２０を挿入するための開口（焼却炉３の内部と外部とをつなげる連通口）であり、焼却炉３の壁面に形成されている。なお、挿入口１２２は、焼却炉３の壁面に複数形成されている。
【００８１】
位置移動部１２４は、サンプリング配管１２０の位置を移動させる移動機構である。位置移動部１２４は、サンプリング配管１２０を挿入口１２２に対して伸縮方向、つまり、サンプリング配管１２０のうち焼却炉３に挿入されている部分の長さが延び縮みする方向に移動させる。さらに、位置移動部１２４は、サンプリング配管１２０を挿入する挿入口１２２を切り替えるために移動させる。つまり、位置移動部１２４は、サンプリング配管１２０を保持した状態で、焼却炉３の壁面に沿って配置されているレール１２６に沿って移動し、対面する位置に配置されている挿入口１２２を切り替えることで、サンプリング配管１２０を挿入する挿入口１２２を切り替える。位置移動部１２４で、サンプリング配管１２０の位置を移動させることで、サンプリング配管１２０が流通ガスを捕集（吸引）する焼却炉３上における位置、つまり測定領域内における測定点の位置を切り替えることができる。
【００８２】
位置検出部１２８は、サンプリング配管１２０と位置移動部１２４との相対距離や、位置移動部１２４のレール１２６上における位置とに基づいて、サンプリング配管１２０の焼却炉３の内部に配置されている端部位置を検出する。位置検出部１２８は、検出した位置情報を評価手段１１９に送る。例えば、図６に示すように所定の挿入口１２２にサンプリング配管１２０が挿入されている場合は、位置検出部１２８は、その挿入量に基づいて、サンプリング配管１２０の先端が、測定点１８０ａにあるか、測定点１８０ｂにあるか、測定点１８０ｃにあるかを検出し、その検出結果を評価手段１１９に送る。
【００８３】
次に、計測ユニット１４１は、計測セル１４４と、光ファイバ１４６と、入光部１４８と、受光部１５０と、を有する。
【００８４】
計測セル１４４は、基本的に主管１５２と、流入管１５４と、排出管１５６とを有する。主管１５２は、筒形状の部材であり、内部に流通ガスが流れる。主管１５２の筒形状の一方の端部（上面）には窓１５８が配置され、他方の端部（下面）には窓１５９が配置されている。つまり、主管１５２は、筒形状の上面と下面が、それぞれ窓１５８、窓１５９に塞がれた形状となっている。なお、窓１５８、１５９は、光を透過する部材、例えば、透明なガラス、樹脂等で構成されている。これにより、主管１５２は、窓１５８、１５９が設けられている両端部が、空気が流通しない状態で、かつ、光が透過できる状態となる。つまり、主管１５２の外部から内部に光を入射させ、主管１５２の内部から外部に光を射出させることができる。
【００８５】
流入管１５４は、一方の端部がサンプリング配管１２０に接続されており、他方の端部が、主管１５２の側面（周面）の窓１５９側に接続されている。排出管１５６は、一方の端部が、主管１５２の側面（周面）の窓１５８側に接続され、他方の端部が、より下流側の配管と接続されている。計測セル１４４は、サンプリング配管１２０を介して流通ガスを流入管１５４から主管１５２に供給する。また、計測セル１４４は、主管１５２を流れた流通ガスを排出管１５６から外部に排出する。
【００８６】
次に、光ファイバ１４６は、計測手段本体４２から出力されるレーザ光を入光部１４８に案内する。なお、本実施形態では、光ファイバ１４６は、一方の端部が計測手段本体４２にと接続され、他方の端部が１つの入光部１４８のみに接続している。計測手段本体４２から出力されたレーザ光を入光部１４８に入射させる。入光部１４８も、窓１５８に配置された光学系（ミラー、レンズ等）であり、光ファイバ１４６により案内されたレーザ光を窓１５８から主管１５２の内部に入射させる。
【００８７】
受光部１５０は、計測セル１４４の主管１５２の内部を通過し、窓１５９から出力されたレーザ光を受光する受光部である。受光部１５０は、受光したレーザ光の強度を受光信号として、計測手段本体１４２に送る。
【００８８】
濃度計測手段１１２は、レーザ光を通過させる領域を流通ガスが流れている焼却炉３から、サンプリングした流通ガスが流れている主管１５２にしたが、濃度計測手段１２と同様に、測定対象の物質（一酸化炭素）を吸収する赤外波長域のレーザ光を用いて、その吸収を計測することで、一酸化炭素の濃度を計測することができる。
【００８９】
なお、評価手段１１９は、濃度計測手段１１２の計測装置本体４２で算出される濃度の情報と、位置検出部１２８で検出される位置情報とを対応付けることで、濃度の分布を算出することができる。
【００９０】
また、濃度計測手段１１２のように、焼却炉３からサンプリング配管１２０で流通ガスを捕集し、濃度を計測する方法を用いた場合でも、サンプリング配管１２０を位置移動部１２４で移動させることで、複数の測定点で濃度を計測することができる。このように、複数の測定点で濃度を計測し、その結果に基づいて、評価手段１１９と制御手段２０により上述と同様の制御を行うことができる。
【００９１】
また、このようにサンプリングする場合であっても、フィルタや、除湿の工程をなくすまたは少なくすることができ、サンプリング配管１２０で流通ガスを吸引してから、計測を行い、計測結果を算出するまでの時間を短時間にすることができる。つまり、計測の時間遅れを少なくすることができる。これにより、応答性を高くすることができる。なお、本実施形態の場合は、レーザ光を案内する機構を簡単にすることができるが、流通ガスをサンプリングする時間や、サンプリング配管１２０を移動させる時間が必要になるため、濃度計測手段１２に比べると応答性は低下する。
【００９２】
なお、上記実施形態では、正確に制御することができ、また手間を少なくできるため、サンプリング配管１２０を自動で移動できるようにしたが、手動で移動させる構成としてもよい。この場合も位置検出部１２８で位置を検出することで、濃度分布を算出することができる。また、上記実施形態では、サンプリング配管１２０を一本としたが、複数本設ける構成としてもよい。サンプリング配管１２０を複数本設ける場合は、濃度を検出する機構を複数設ける構成としてもよいし、計測セルに流入させる管路を切り替える構成としてもよい。
【００９３】
なお、上記実施形態では、測定対象の物質を一酸化炭素、煤塵濃度の両方としたが、一酸化酸素濃度のみを検出して、その結果に基づいて空気量調整手段１１の動作を制御してもよい。また、測定対象の物質、測定する位置、また、制御対象は、これに限定されない。プラント制御装置は、ゴミ焼却プラント（燃焼プラント）に供給される種々の流体を制御対象とすることができる。つまり、プラント制御装置は、燃焼プラントに供給され、流通ガスと反応する種々の流体を制御対象とすることができる。また、測定対象も流通ガスに含まれる種々の成分とすることができるが、基本的には、制御対象により、流通ガスの流路内に供給される反応物質と、流通ガスに含まれ反応物質と反応する対象物質との反応の状態を判定することができる物質を計測対象とする。以下、図７から図１２を用いて、本発明の他の実施形態について説明する。
【００９４】
［実施形態２］
図７は、ゴミ焼却プラントの他の実施形態の概略構成を示すブロック図である。図７に示すゴミ焼却プラント２０１は、プラント制御装置２０２の構成を除いて他の構成は、ゴミ焼却プラント１と同様である。そこで、ゴミ焼却プラント１と同様の構成については、同様の符号を付し、その説明を省略する。以下、ゴミ焼却プラント２０１に特有の点を重点的ついて説明する。図７に示すようにゴミ焼却プラント２０１は、基本的に、投入ホッパ２と、焼却炉３と、灰処理部４と、ボイラ５と、焼却減温塔６と、集塵器７と、脱硝塔８と、ファン９と、煙突１０とを有する。また、ゴミ焼却プラント２０１は、さらに、空気量調整手段１１と、減温水タンク１３と、消石灰供給手段１４と、活性炭貯留タンク１５と、特反剤貯留タンク１６と、押込ファン１７と、アンモニア水供給手段１８と、濃度計測手段２１２と、評価手段２１９と、制御手段２２０と、を有する。なお、本実施形態のゴミ焼却プラント２０１では、プラント制御装置２０２が、集塵器７と、消石灰供給手段１４と、濃度計測手段２１２と、評価手段２１９と、制御手段２２０とで構成される。なお、本実施形態では、集塵器７が処理手段となる。
【００９５】
濃度計測手段２１２は、測定位置が焼却炉３から配管３１ｂとなり、測定対象の物質が流通ガスに含まれる一酸化炭素及び煤塵に変えて、流通ガスに含まれる塩化水素（ＨＣｌ）となる。このため、濃度計測手段２１２は、発光部として、測定対象の物質である塩化水素が吸収する近赤外波長域のレーザ光を発光させる発光素子を用いる。なお、濃度計測手段２１２は、上述した濃度計測手段１２と同様の構成で、いわゆるＴＤＬＡＳ方式を用いて、複数の測定点における測定物質（塩化水素）の濃度を計測し、計測結果を評価手段２１９に送る。なお、濃度計測手段２１２には、図２に示す構成または図６に示す構成等、種々の構成を用いることができる。
【００９６】
評価手段２１９は、濃度計測手段２１２から送られてきた各測定点の測定対象の物質（塩化水素）の濃度に基づいて、測定領域（測定面）における、測定対象の物質（塩化水素）の濃度の分布を算出する。さらに、評価手段２１９は、算出した、測定対象の物質（塩化水素）の濃度の分布に基づいて評価を行い、評価結果を制御手段２２０に送る。
【００９７】
制御手段２２０は、ゴミ焼却プラント２０１の各部、例えば、空気量調整手段１１、濃度計測手段２１２、消石灰供給手段１４、押込ファン１７、アンモニア水供給手段１８、評価手段２１９の動作を制御する。また、制御手段２２０は、プラント制御装置２０２の制御手段でもあり、評価手段２１９で算出された評価に基づいて、消石灰供給手段１４の動作を制御する。
【００９８】
次に、プラント制御装置２０２の動作を説明する。ここで、図８は、プラント制御装置の動作の一例を示すフロー図である。なお、図８に示すフロー図は、噴射手段３８から噴射する消石灰の量により塩化水素濃度を調整する場合である。まず、プラント制御装置２０２は、ステップＳ１０２として、濃度計測手段２１２により、各測定点の塩化水素濃度を計測する。なお、塩化水素濃度の計測は、上述した方法で実行すればよい。また、濃度計測手段２１２は、計測に用いる入光部と受光部とを切り替えることで、または、サンプリング配管の位置を調整することで、複数の測定点における各計測値を計測することができる。濃度計測手段２１２は、各測定点における計測値の情報を評価手段２１９に送る。
【００９９】
プラント制御装置２０２は、ステップＳ１０２で各計測点での計測を行ったら、ステップＳ１０４として、評価手段２１９により、濃度分布（塩化水素濃度の濃度分布）を算出する。その後、プラント制御装置２０２は、ステップＳ１０６として、評価手段２１９により、濃度分布に基づいて、分布バランスを評価する。評価手段２１９は、ステップＳ１０６で分布バランスを評価したら、評価した結果を制御手段２２０に送る。なお、分布バランスとしては、濃度分布の情報をそのまま用いてもよいが、種々の指標に加工してもよい。
【０１００】
プラント制御装置２０２は、評価結果が制御手段２２０に送られたら、制御手段２２０により、ステップＳ１１２として、評価された塩化水素濃度が上限目標値よりも大きいかを判定する。なお、評価結果と比較する目標値は、予め設定されている数値である。なお、条件によって変動する数値を用いることもできる。制御手段２２０は、ステップＳ１１２で計測された塩化水素濃度が上限目標値よりも大きい（Ｙｅｓ）と判定したら、ステップＳ１１４に進み、現状設定されている消石灰噴射量を一定量増加させる。つまり、噴射手段３８から噴射される消石灰の量を一定量多くする。その後、制御手段２２０は、ステップＳ１２０に進む。
【０１０１】
また、ステップＳ１１２で、制御手段２２０が評価された塩化水素濃度が上限目標値以下である（Ｎｏ）と判定したら、ステップＳ１１６に進み、評価（計測）された塩化水素濃度が下限目標値よりも小さいかを判定する。制御手段２２０は、ステップＳ１１６で、評価された塩化水素濃度が下限目標値よりも小さい（Ｙｅｓ）と判定したら、ステップＳ１１８に進み、現状設定されている消石灰噴射量を一定量低減させる。つまり、噴射手段３８から噴射される消石灰の量を一定量少なくする。その後、制御手段２２０は、ステップＳ１２０に進む。また、制御手段２２０は、ステップＳ１１６で、評価された塩化水素濃度が下限目標値以上である（Ｎｏ）と判定したら、ステップＳ１２０に進む。
【０１０２】
制御手段２２０は、ステップＳ１２０で、流通ガスの排出が停止しているか（つまり、ゴミ焼却システム２０１が停止しているか）を判定する。制御手段２２０は、ステップＳ２０で、流通ガスの排出が停止していない（Ｎｏ）と判定したらステップＳ１０２に進み、上述した処理を繰り返す。他方、制御手段２２０は、ステップＳ１２０で、流通ガスの排出が停止している（Ｙｅｓ）と判定したら処理を終了する。
【０１０３】
プラント制御装置２０２は、このようにして、噴射手段３８の消石灰噴射量を制御する。なお、上記制御では、消石灰噴射量を一定量増加、低減させたが、これに限定されない。例えば、塩化水素濃度が下限目標値以下の場合は、消石灰噴射量を維持するようにしてもよい。また、消石灰噴射量は、噴射回数で調整しても、１回の噴射量で調整してもよい。また、塩化水素濃度の上限目標値と下限の目標値とは、異なる値としてもよい。つまり、ステップＳ１１２で使用される上限の目標値とステップＳ１１６で使用される下限の目標値を異なる目標値としてもよい。塩化水素濃度の上限の目標値と下限の目標値とを異なる値とすることで、消石灰噴射量を変化させない塩化水素濃度の範囲を一定の濃度範囲とすることができる。なお、塩化水素濃度の上限の目標値と下限の目標値とを同一の値としてもよい。
【０１０４】
なお、制御手段２２０は、測定位置における塩化水素濃度の上限目標値及び／または下限目標値を、焼却炉３の運転条件によって変化させても、運転条件にかかわらず一定としてもよい。運転条件によって、上限目標値及び／または下限目標値を変化させた場合は、流通ガス中に含まれる窒素酸化物の量の増減に対応して消石灰の噴射量を制御することができ、窒素酸化物をより適切に低減することができ、測定位置の塩化水素濃度を目標値に近い値に維持することができる。なお、上限目標値及び／または下限目標値を一定にして、上限目標値及び／または下限目標値と運転条件との関係から消石灰の噴射量、噴射タイミングを制御する場合も同様である。また、塩化水素濃度の上限目標値及び／または下限目標値を運転条件にかかわらず一定とした場合は、運転条件を検出する必要がなくなり、測定手段を少なくすることができ、ゴミ焼却プラント（プラント制御装置）の装置構成を簡単にすることができる。また条件に応じて目標値を算出する必要が無くなるため、制御が簡単になる。
【０１０５】
ゴミ焼却プラント２０１及びプラント制御装置２０２は、以上のような構成であり、焼却炉３で生成され、各部を通過した流通ガスは、噴射手段３８で消石灰が噴射された後、集塵器７を通過する。その後、流通ガスは、濃度計測手段２１２が配置された領域を流れる。その際、濃度計測手段２１２は、流通ガスの塩化水素濃度を計測する。その後、流通ガスは、脱硝塔８を通過した後、煙突１０から外部に排出される。なお、プラント制御装置２０２は、上述したように、濃度計測手段２１２での計測結果に基づいて噴射手段３８による消石灰の噴射を制御する。
【０１０６】
プラント制御装置２０２は、濃度計測手段２１２により、濃度計測手段１２と同様の計測方法で、塩化水素濃度を検出することで、短時間で正確に、かつ連続的に流通ガス中の塩化水素濃度の分布を計測することができる。これにより、流通ガスに含まれる塩化水素の濃度を分布に基づいて制御ができるため、より正確に消石灰の噴射の制御を行うことができる。さらに、計測開始から計測結果の算出までの時間を短くすることができ、計測の時間遅れを短い時間にすることができ、より正確に消石灰の噴射の制御を行うことができる。つまりタイムラグをより小さくできるため、条件等が変化し、塩化水素の濃度、排出量が変化した場合も迅速に対応することが可能となる。これにより、集塵器７に混入する消石灰の量をより少なくすることができ、消石灰の消費量を少なくすることができる。また、濃度計測手段２１２の計測結果に基づいて、煙突１０から排出される流通ガス中の塩化水素濃度を算出することで、一定以上の濃度の塩化水素が外部に排出されることを抑制することができる。
【０１０７】
［実施形態３］
図９は、ゴミ焼却プラントの他の実施形態の概略構成を示すブロック図である。図９に示すゴミ焼却プラント３０１は、プラント制御装置３０２の構成を除いて他の構成は、ゴミ焼却プラント１と同様である。そこで、ゴミ焼却プラント１と同様の構成については、同様の符号を付し、その説明を省略する。以下、ゴミ焼却プラント３０１に特有の点を重点的に説明する。図９に示すようにゴミ焼却プラント３０１は、基本的に、投入ホッパ２と、焼却炉３と、灰処理部４と、ボイラ５と、焼却減温塔６と、集塵器７と、脱硝塔８と、ファン９と、煙突１０とを有する。また、ゴミ焼却プラント３０１は、さらに、空気量調整手段１１と、減温水タンク１３と、消石灰供給手段１４と、活性炭貯留タンク１５と、特反剤貯留タンク１６と、押込ファン１７と、アンモニア水供給手段１８と、濃度計測手段３１２と、評価手段３１９と、制御手段３２０と、を有する。なお、本実施形態のゴミ焼却プラント３０１では、プラント制御装置３０２が、脱硝塔８と、アンモニア水供給手段１８と、濃度計測手段３１２と、評価手段３１９と、制御手段３２０とで構成される。なお、本実施形態では、脱硝塔８が処理手段となる。
【０１０８】
濃度計測手段３１２は、測定位置が焼却炉３から脱硝塔８の下流側となり、測定対象の物質が流通ガスに含まれる一酸化炭素及び煤塵に変えて、流通ガスに含まれるアンモニア（ＮＨ３）となる。このため、濃度計測手段３１２は、発光部として、測定対象の物質であるアンモニアが吸収する近赤外波長域のレーザ光を発光させる発光素子を用いる。なお、濃度計測手段３１２は、上述した濃度計測手段１２と同様の構成で、いわゆるＴＤＬＡＳ方式を用いて、複数の測定点における測定物質（アンモニア）の濃度を計測し、計測結果を評価手段３１９に送る。なお、濃度計測手段３１２には、図２に示す構成または図６に示す構成等、種々の構成を用いることができる。
【０１０９】
評価手段３１９は、濃度計測手段３１２から送られてきた各測定点の測定対象の物質（アンモニア）の濃度に基づいて、測定領域（測定面）における、測定対象の物質（アンモニア）の濃度の分布を算出する。さらに、評価手段３１９は、算出した、測定対象の物質（アンモニア）の濃度の分布に基づいて評価を行い、評価結果を制御手段３２０に送る。
【０１１０】
制御手段３２０は、ゴミ焼却プラント３０１の各部、例えば、空気量調整手段１１、濃度計測手段３１２、消石灰供給手段１４、押し込みファン１７、アンモニア水供給手段１８、評価手段３１９の動作を制御する。また、制御手段３２０は、プラント制御装置３０２の制御手段でもあり、評価手段３１９で算出された評価に基づいて、アンモニア水供給手段１８の動作を制御する。
【０１１１】
制御手段３２０は、濃度計測手段３１２の検出結果に基づいて、アンモニア水供給手段１８から噴射するアンモニア水の量及び噴射するタイミングをＰＩＤ制御により制御する。具体的には、アンモニア濃度が所定値よりも低い場合は、一度に噴射するアンモニア水の量を多くしたり、アンモニア水を噴射する間隔を短くしたりする。また、アンモニア濃度が所定値よりも高い場合は、一度に噴射するアンモニア水の量を少なくしたり、アンモニア水を噴射する間隔を長くしたりする。
【０１１２】
次に、プラント制御装置３０２の動作を説明する。ここで、図１０は、プラント制御装置の動作の一例を示すフロー図である。なお、図１０に示すフロー図は、噴射手段３から噴射する消石灰の量によりアンモニア濃度を調整する場合である。まず、プラント制御装置３０２は、ステップＳ２０２として、濃度計測手段３１２により、各測定点のアンモニア濃度を計測する。なお、アンモニア濃度の計測は、上述した方法で実行すればよい。また、濃度計測手段３１２は、計測に用いる入光部と受光部とを切り替えることで、または、サンプリング配管の位置を調整することで、複数の測定点における各計測値を計測することができる。濃度計測手段３１２は、各測定点における計測値の情報を評価手段３１９に送る。
【０１１３】
プラント制御装置３０２は、ステップＳ２０２で各計測点での計測を行ったら、ステップＳ２０４として、評価手段３１９により、濃度分布（アンモニア濃度の濃度分布）を算出する。その後、プラント制御装置３０２は、ステップＳ２０６として、評価手段３１９により、濃度分布に基づいて、分布バランスを評価する。評価手段３１９は、ステップＳ２０６で分布バランスを評価したら、評価した結果を制御手段３２０に送る。なお、分布バランスとしては、濃度分布の情報をそのまま用いてもよいが、種々の指標に加工してもよい。
【０１１４】
次に、プラント制御装置３０２の制御手段３２０は、評価結果のアンモニア濃度が制御手段３２０に入力されたら、ステップＳ２１２として、評価（計測）されたアンモニア濃度が上限目標値よりも大きいかを判定する。制御手段３２０は、ステップＳ２１２で計測されたアンモニア濃度が上限目標値よりも大きい（Ｙｅｓ）と判定したら、ステップＳ２１４に進み、現状設定されているアンモニア水噴射量（供給量）を一定量低減する。つまり、アンモニア水供給手段１８から噴射されるアンモニア水の量を一定量少なくする。その後、制御手段３２０は、ステップＳ２２０に進む。
【０１１５】
また、ステップＳ２１２で、制御手段３２０が計測されたアンモニア濃度が上限目標値以下である（Ｎｏ）と判定したら、ステップＳ２１６に進み、計測されたアンモニア濃度が目標値よりも小さいかを判定する。制御手段３２０は、ステップＳ２１６で、計測されたアンモニア濃度が下限目標値よりも小さい（Ｙｅｓ）と判定したら、ステップＳ２１８に進み、現状設定されているアンモニア水噴射量（供給量）を一定量増加させる。つまり、アンモニア水供給手段１８から噴射されるアンモニア水の量を一定量多くする。その後、制御手段３２０は、ステップＳ２２０に進む。また、制御手段３２０は、ステップＳ２１６で、計測されたアンモニア濃度が下限目標値以上である（Ｎｏ）と判定したら、ステップＳ２２０に進む。
【０１１６】
制御手段３２０は、ステップＳ２２０で、流通ガスの排出が停止しているか（つまり、ゴミ焼却プラント３０１が停止しているか）を判定する。制御手段３２０は、ステップＳ２２０で、流通ガスの排出が停止していない（Ｎｏ）と判定したらステップＳ２０２に進み、上述した処理を繰り返す。他方、制御手段３２０は、ステップＳ２２０で、流通ガスの排出が停止している（Ｙｅｓ）と判定したら処理を終了する。
【０１１７】
プラント制御装置２０２は、このようにして、アンモニア水供給手段１８のアンモニア水噴射量を制御する。なお、上記制御では、アンモニア水供給量を一定量増加、低減させたが、これに限定されない。例えば、アンモニア濃度が下限目標値以下の場合は、アンモニア水供給量を予め設定した基準値としてもよく、アンモニア濃度が上限目標値以上の場合は、アンモニア水供給量を０にするようにしてもよい。また、アンモニア水供給量は、噴射回数で調整しても、１回の噴射量で調整してもよい。また、アンモニア濃度の上限目標値と下限目標値とは、異なる値としてもよいし、同じ値としてもよい。つまり、ステップＳ２１２で使用される上限目標値とステップＳ２１６で使用される下限目標値を異なる目標値としてもよい。アンモニア濃度の上限目標値と下限目標値とを異なる値とすることで、アンモニア水供給量を変化させないアンモニア濃度の範囲を一定の濃度範囲とすることができる。
【０１１８】
ゴミ焼却プラント３０１及びプラント制御装置３０２は、以上のような構成であり、焼却炉３で生成された流通ガスは、各部で不純物が除去された後、配管３１ｂに供給される。配管３１ｂに供給された流通ガスは、アンモニア水供給手段１８からアンモニア水が噴射された後、アンモニア水及びアンモニア水から生成されたアンモニアとともに脱硝塔８を通過する。流通ガスは、アンモニアとともに脱硝塔８を通過することで、流通ガスに含まれる窒素酸化物とアンモニアとが反応し、窒素酸化物が低減される。その後、流通ガスは、煙突１０からから大気中に排出される。ここで、プラント制御装置３０２は、上述したように、脱硝塔８を通過した流通ガスのアンモニア濃度を濃度計測手段３１２により計測し、その計測結果に基づいて、アンモニア水供給手段１８が噴射するアンモニア水の量、噴射タイミングを制御している。
【０１１９】
プラント制御装置３０２は、脱硝塔８を通過した流通ガスのアンモニア濃度を計測し、その結果に応じてアンモニア水の噴射量を制御している。このように、脱硝塔８を通過したアンモニア濃度に基づいて、アンモニア水の噴射量を制御することで、アンモニアと窒素酸化物の反応状態に即してアンモニア水の噴射量を制御することができる。
【０１２０】
プラント制御装置３０２は、濃度計測手段３１２により、濃度計測手段１２と同様の計測方法で、アンモニア濃度を検出することで、短時間で正確に、かつ連続的に流通ガス中のアンモニア濃度の分布を計測することができる。これにより、流通ガスに含まれるアンモニアの濃度を分布に基づいて制御ができるため、より正確にアンモニアの噴射の制御を行うことができる。さらに、計測開始から計測結果の算出までの時間を短くすることができ、計測の時間遅れを短い時間にすることができ、より正確にアンモニアの噴射量の制御を行うことができる。つまりタイムラグをより小さくできるため、条件等が変化し、アンモニアの濃度、排出量が変化した場合も迅速に対応することが可能となる。これにより、脱硝塔８による脱硝処理をより好適に制御することができる。
【０１２１】
なお、ゴミ焼却プラント３０１は、上述したようにアンモニアが漏れ出ることを抑制できるが、大気中に漏れ出るアンモニアをより低減するために、脱硝塔８よりも下流側にアンモニアを酸化する酸化触媒を設けることが好ましい。なお、酸化触媒を設けても、脱硝塔８は、上述したように、アンモニアが漏れ出る量を低減できているため、従来よりも酸化触媒をより小型化することができる。これにより、脱硝塔８の装置構成をより簡単にすることができ、重量も軽くすることができる。さらに、アンモニアを酸化することで発生する窒素酸化物を低減することができる。
【０１２２】
また、制御手段３２０は、測定位置におけるアンモニア濃度の目標値を、焼却炉３の運転条件によって変化させても、運転条件にかかわらず一定としてもよい。運転条件によって、目標値を変化させた場合は、流通ガス中に含まれる窒素酸化物の量の増減に対応してアンモニア水の噴射量を制御することができ、窒素酸化物をより適切に低減することができ、測定位置のアンモニア濃度を目標値に近い値に維持することができる。なお、目標値を一定にして、目標値と運転条件との関係からアンモニア水の噴射量、噴射タイミングを制御する場合も同様である。また、アンモニア濃度の目標値を運転条件にかかわらず一定とした場合は、運転条件を検出する必要がなくなり、測定手段を少なくすることができ、脱硝塔の装置構成を簡単にすることができる。また条件に応じて目標値を算出する必要が無くなるため、制御が簡単になる。また、アンモニアが漏れることを抑制することができる。
【０１２３】
なお、脱硝塔には、尿素ＳＣＲ触媒としてゼオライト系の触媒を用いることが好ましい。これにより、流通ガスが高温であっても、触媒として適切に機能させることができる。また、ゼオライト系は、アンモニアの吸着量が多く、また温度や触媒劣化によって性能が変化するためマップ等による制御は困難であるが、本発明のように、脱硝塔８を通過した流通ガスのアンモニア濃度を計測し、その計測結果に基づいてアンモニア水噴射量（供給量）を制御することで、脱硝塔８の触媒として、ＳＣＲ触媒（選択還元型触媒）のゼオライト系の触媒を用いた場合でも、アンモニアが漏れ出ることを抑制することができる。
【０１２４】
また、上記実施形態では、アンモニア水供給手段１８から噴射するアンモニア水の量を制御したが、本発明はこれに限定されず、アンモニア水の噴射量に加えてまたは代えて、尿素水を噴射するようにしてもよい。また、アンモニア水、尿素水、アンモニアガスのいずれかを供給するようにしてもよい。
【０１２５】
また、上記実施形態では、濃度計測手段３１２により、アンモニア濃度のみを計測し、脱硝塔８を通過した流通ガスのアンモニア濃度のみからアンモニア水供給量を制御したが、本発明はこれに限定されない。例えば、濃度計測手段３１２は、アンモニアに加え、窒素酸化物（Ｎｏｘ、例えば、一酸化窒素、二酸化窒素、亜酸化窒素）の濃度を計測し、計測した窒素酸化物の濃度にも基づいて、アンモニア水の噴射量を制御するようにしてもよい。
【０１２６】
なお、この場合、濃度計測手段３１２は、発光部として、アンモニアが吸収する赤外波長域のレーザ光（アンモニアの吸収波長がある波長域のレーザ光）を発光する発光素子に加え、測定対象となる、窒素酸化物（一酸化窒素、二酸化窒素及び亜酸化窒素の少なくとも１つ）が吸収する赤外波長域のレーザ光を出力する発光素子を用いて、各測定点における窒素酸化物の濃度を計測する。また、濃度計測手段３１２は、測定する物質毎に、計測ユニット等を設け、異なる測定経度で計測してもよいが、発光素子を順次切り替えることで、１つの計測ユニット等で、つまり、同一の測定経路で計測を行うようにしてもよい。
【０１２７】
また、評価手段３１９は、アンモニア濃度の濃度分布と、窒素酸化物の濃度分布の両方を評価し、評価結果を制御手段３２０に送る。
【０１２８】
制御手段３２０は、評価手段３１９から送られる流通ガスのアンモニア濃度の評価結果が目標値以下となり、流通ガスの窒素酸化物濃度が目標値以下となるようにアンモニア水噴射量を設定する。また、制御手段３２０は、評価手段３１９から送られる流通ガスの窒素酸化物濃度に基づいて、流通ガス中に含まれる窒素酸化物を浄化するために必要なアンモニアの量を算出する。以下、図１１を用いて、制御方法の一例について詳細に説明する。図１１は、プラント制御装置の動作の一例を示すフロー図である。なお、図１１に示すフロー図では、脱硝塔８を通過した流通ガス中のアンモニア濃度と窒素酸化物濃度が最適となるようにアンモニア水噴射量を制御する制御方法である。
【０１２９】
まず、プラント制御装置３０２は、ステップＳ２２２として、濃度計測手段３１２により、各測定点のアンモニア濃度及びＮｏｘ濃度（窒素酸化物濃度）を計測する。なお、アンモニア濃度及びＮｏｘ濃度（窒素酸化物濃度）の計測は、上述した方法で実行すればよい。また、濃度計測手段３１２は、計測に用いる入光部と受光部とを切り替えることで、または、サンプリング配管の位置を調整することで、複数の測定点における各計測値を計測することができる。濃度計測手段３１２は、各測定点における計測値の情報を評価手段３１９に送る。
【０１３０】
プラント制御装置３０２は、ステップＳ２２２で各計測点での計測を行ったら、ステップＳ２２４として、評価手段３１９により、濃度分布（アンモニア濃度及びＮｏｘ濃度（窒素酸化物濃度）の濃度分布）を算出する。その後、プラント制御装置３０２は、ステップＳ２２６として、評価手段３１９により、濃度分布に基づいて、分布バランスを評価する。評価手段３１９は、ステップＳ２２６で分布バランスを評価したら、評価した結果を制御手段３２０に送る。なお、分布バランスとしては、濃度分布の情報をそのまま用いてもよいが、種々の指標に加工してもよい。
【０１３１】
次に、プラント制御装置３０２の制御手段３２０は、ステップＳ２３０として、評価結果のアンモニア濃度が上限目標値よりも大きいかを判定する。制御手段３２０は、ステップＳ２３０でアンモニア濃度が上限目標値よりも大きい（Ｙｅｓ）と判定したら、ステップＳ２３２に進み、評価結果の窒素酸化物（Ｎｏｘ）濃度は、下限目標値よりも小さいかを判定する。
【０１３２】
制御手段３２０は、ステップＳ２３２で、評価結果の窒素酸化物（Ｎｏｘ）濃度は、下限目標値よりも小さい（Ｙｅｓ）と判定したら、ステップＳ２３８として、現状設定されているアンモニア水噴射量を一定量低減する。つまり、アンモニア水供給手段１８から供給されるアンモニア水の量を一定量少なくする。その後、制御手段３２０は、ステップＳ２４４に進む。他方、制御手段３２０は、ステップＳ２３２で、評価された窒素酸化物（Ｎｏｘ）濃度は、下限目標値以上である（Ｎｏ）と判定したら、ステップＳ２３６として、回復処理を行う。ここで、回復処理とは、脱硝塔８の触媒能力を回復させる処理であり、例えば、脱硝塔８の触媒を加熱する処理である。なお、触媒を加熱する手段としては、例えば、ヒータを用いることができる。また、配管３１ｂに加温手段を設け、流通ガスの温度を高温にするようにしてもよい。このように、アンモニア濃度と窒素酸化物濃度の両方が目標値以上の場合は、脱硝塔８の触媒としての能力が低下しており、アンモニアと窒素酸化物の反応が適切に起きていないと判定して、回復処理をすることで、脱硝塔８でアンモニアと窒素酸化物との反応が好適に発生するようにすることができる。制御手段３２０は、ステップＳ２３６で回復処理をおこなったら、ステップＳ２４４に進む。
【０１３３】
次に、制御手段３２０は、ステップＳ２３０で評価されたアンモニア濃度が上限目標値以下である（Ｎｏ）と判定したら、ステップＳ２３４として、窒素酸化物（Ｎｏｘ）濃度が上限目標値よりも大きいかを判定する。制御手段３２０は、ステップＳ２３４で、窒素酸化物濃度が上限目標値よりも大きい（Ｙｅｓ）と判定したら、ステップＳ２４０に進み、アンモニア濃度が下限目標値よりも小さいかを判定する。他方、制御手段３２０は、ステップＳ２３４で、窒素酸化物濃度が上限目標値以下である（Ｎｏ）と判定したら、窒素酸化物濃度及びアンモニア濃度がともに目標値以下となるため、アンモニア水噴射量を調整することなく、ステップＳ２４４に進む。次に、制御手段３２０は、ステップＳ２４０で、アンモニア濃度が下限目標値よりも小さい（Ｙｅｓ）と判定したら、ステップＳ２４２に進み、現状設定されているアンモニア水噴射量を一定量増加させる。つまり、アンモニア水供給手段１８から供給されるアンモニア水の量を一定量多くする。その後、制御手段３２０は、ステップＳ２４４に進む。他方、制御手段３２０は、ステップＳ２４０で、アンモニア濃度が下限目標値以上である（Ｎｏ）と判定したら、ステップＳ２４４に進む。このようにステップＳ２４０でアンモニア濃度が下限目標値以上の場合は、窒素酸化物濃度が上限目標値以上の場合であってもアンモニアの量を増加させないことで、煙突１０から排出される流通ガス中のアンモニアを少なくすることができる。
【０１３４】
制御手段３２０は、ステップＳ２４４で、流通ガスの排出が停止しているか（つまり、ゴミ焼却プラント３０１が停止しているか）を判定する。制御手段３２０は、ステップＳ２４４で流通ガスの排出が停止していない（Ｎｏ）と判定したらステップＳ２２２に進み、上述した処理を繰り返す。他方、制御手段３２０は、ステップＳ２４４で、流通ガスの排出が停止している（Ｙｅｓ）と判定したら処理を終了する。
【０１３５】
以上のようにして、制御手段３２０は、アンモニア水供給手段１８のアンモニア水噴射量を制御する。なお、上記制御も、アンモニア水噴射量を一定量増加、低減させたが、上述した制御と同様にこれには限定されない。また、アンモニア濃度の上限の目標値と下限の目標値とも、異なる値としてもよい。また、上記制御では、ステップＳ２３６で回復処理を行ったが、通知手段により、ユーザに脱硝塔８の触媒を交換する必要があることを通知するようにしてもよい。ここで、通知手段としては、メッセージを表示するディスプレイや、音声で知らせる音声出力装置を用いることができる。
【０１３６】
このように、アンモニアに加え、窒素酸化物の濃度分布も計測することで、アンモニア水供給手段１８をより好適に制御することができ、脱硝塔８における窒素酸化物の還元をより好適に行うことができる。
【０１３７】
［実施形態４］
図１２は、ゴミ焼却プラントの他の実施形態の概略構成を示すブロック図である。図１２に示すゴミ焼却プラント４０１は、還元剤貯留タンク４５０及び噴射手段４５２を設けた点、及び、プラント制御装置４０２の構成を除いて他の構成は、ゴミ焼却プラント１と同様である。そこで、ゴミ焼却プラント１と同様の構成については、同様の符号を付し、その説明を省略する。以下、ゴミ焼却プラント４０１に特有の点を重点的に説明する。図１２に示すようにゴミ焼却プラント４０１は、基本的に、投入ホッパ２と、焼却炉３と、灰処理部４と、ボイラ５と、焼却減温塔６と、集塵器７と、脱硝塔８と、ファン９と、煙突１０とを有する。また、ゴミ焼却プラント４０１は、さらに、空気量調整手段１１と、減温水タンク１３と、消石灰供給手段１４と、活性炭貯留タンク１５と、特反剤貯留タンク１６と、押込ファン１７と、アンモニア水供給手段１８と、濃度計測手段４１２と、評価手段４１９と、制御手段４２０と、還元剤貯留タンク４５０と、噴射手段４５２と、を有する。なお、本実施形態のゴミ焼却プラント４０１では、プラント制御装置４０２が、集塵器７、濃度計測手段４１２と、評価手段４１９と、制御手段４２０と、還元剤貯留タンク４５０と、噴射手段４５２と、で構成される。なお、本実施形態では、脱硝塔８が処理手段となる。
【０１３８】
還元剤貯留タンク４５０は、窒素酸化物等を還元するアンモニア系物質（アンモニア水、尿素水）が貯留されている。噴射手段４５２は、還元剤貯留タンク４５０に貯留されている還元剤を焼却減温塔６と集塵器７とを繋げる配管３１ａに噴射する。
【０１３９】
濃度計測手段４１２は、測定位置が焼却炉３から配管３１ｂとなり、測定対象の物質が流通ガスに含まれる一酸化炭素及び煤塵に変えて、流通ガスに含まれるアンモニア（ＮＨ３）となる。このため、濃度計測手段４１２は、発光部として、測定対象の物質であるアンモニアが吸収する近赤外波長域のレーザ光を発光させる発光素子を用いる。なお、濃度計測手段４１２は、上述した濃度計測手段１２と同様の構成で、いわゆるＴＤＬＡＳ方式を用いて、複数の測定点における測定物質（アンモニア）の濃度を計測し、計測結果を評価手段４１９に送る。なお、濃度計測手段４１２には、図２に示す構成または図６に示す構成等、種々の構成を用いることができる。
【０１４０】
評価手段４１９は、濃度計測手段４１２から送られてきた各測定点の測定対象の物質（アンモニア）の濃度に基づいて、測定領域（測定面）における、測定対象の物質（アンモニア）の濃度の分布を算出する。さらに、評価手段４１９は、算出した、測定対象の物質（アンモニア）の濃度の分布に基づいて評価を行い、評価結果を制御手段４２０に送る。
【０１４１】
制御手段４２０は、ゴミ焼却プラント４０１の各部、例えば、空気量調整手段１１、濃度計測手段１２、消石灰供給手段１４、押し込みファン１７、アンモニア水供給手段１８、評価手段４１９、噴射手段４５２の動作を制御する。また、制御手段４２０は、プラント制御装置４０２の制御手段でもあり、評価手段４１９で算出された評価に基づいて、噴射手段４５２の動作を制御する。
【０１４２】
制御手段４２０は、濃度計測手段４１２の検出結果に基づいて、還元剤貯留タンク４５０及び噴射手段４５２から配管３１ａに噴射するアンモニア水の量及び噴射するタイミングをＰＩＤ制御により制御する。具体的には、アンモニア濃度が所定値よりも低い場合は、一度に噴射するアンモニア水の量を多くしたり、アンモニア水を噴射する間隔を短くしたりする。また、アンモニア濃度が所定値よりも高い場合は、一度に噴射するアンモニア水の量を少なくしたり、アンモニア水を噴射する間隔を長くしたりする。なお、具体的な制御方法は、上述した図１０の方法を用いることができる。
【０１４３】
以上のように、集塵器７の上流からアンモニア水等の還元剤を供給し、集塵器７で還元剤と、流通ガスに含まれる成分（窒素酸化物等）とを反応させる場合でも、濃度計測手段４１２を用いて制御を行うことで、上述と同様の効果を得ることができる。
【０１４４】
なお、ゴミ焼却プラント４０１及びプラント制御装置４０２の場合も、ゴミ焼却プラント３０１及びプラント制御装置３０２と同様に、アンモニアに加え、窒素酸化物を計測し、その結果に基づいて、制御を行うようにしてもよい。
【０１４５】
ここで、本発明は上記実施形態にも限定されず、種々の形態とすることができる。例えば、各実施形態を組み合わせてもよい。例えば、実施形態１から実施形態４に記載の各プラント制御装置を組み合わせて、夫々の処理対象を処理するようにしてもよい。このように組み合わせることで、焼却炉３、集塵器７、脱硝塔８等の夫々の位置で、好適な制御を行うことができ、流通ガスをより浄化することができる。また、効率よく燃焼プラントを稼動させることができる。また、燃焼プラントとしては、上述したように種々の構成を用いることができるが、廃棄物焼却プラントに用いることが好ましい。廃棄物焼却プラントのように流通ガスの流路（ダクト）の径が大きい装置に用いることで、より好適な効果を得ることができる。
【０１４６】
また、上記実施形態では、いずれも、反応が終了した後の物質の濃度を計測して、制御を行ったが、本発明はこれに限定されず、流通ガスに含まれる対象物質の濃度を計測し、その下流で、対象物質を処理する反応物質を流路内に供給するようにしてもよい。例えば、脱硝塔８の上流で、窒素酸化物の濃度を計測し、その結果に基づいて、アンモニア水供給手段（還元剤供給手段）から供給するアンモニア水（還元剤）の量を調整するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１４７】
以上のように、本発明にかかる燃焼プラント制御装置及び燃焼プラント制御方法は、燃焼プラントを流れる流通ガスの浄化に有用である。
【符号の説明】
【０１４８】
１  ゴミ焼却プラント
２  投入ホッパ
３  焼却炉
４  灰処理部
５  ボイラ
６  焼却減温塔
７  集塵器
８  脱硝塔
９  ファン
１０  煙突
１１  空気量調整手段
１２、１１２  濃度計測手段
１３  減温水タンク
１４  消石灰供給手段
１５  活性炭貯留タンク
１６  特反剤貯留タンク
１７  押込ファン
１８  アンモニア水供給手段
１９  評価手段
２０  制御手段
２１  プラント制御装置
２２  送風機
２４  第１空気供給配管
２６、３０  流量調整弁
２８  第２空気供給配管
３２  空気量制御手段
３６  消石灰貯留タンク
３８  噴射手段
４２  計測手段本体
４４  光ファイバ
４５  光軸切替手段
４８ａ〜４８ｊ  入光部
５０ａ〜５０ｊ  受光部
５２  受光信号切替手段
６２  発光部
６４  光源ドライバ
６６  算出部
１２０  サンプリング配管
１２２  挿入口
１２４  位置移動部
１２６  レール
１２８  位置検出部
１４４  計測セル
１４６  光ファイバ
１４８  入光部
１５０  受光部
１５２  主管
１５４  流入管
１５６  排出管
１５８、１５９  窓
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2012002463.tif 000010
【図９】
2012002463.tif 000011
【図１０】
2012002463.tif 000012
【図１１】
2012002463.tif 000013
【図１２】
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