(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料及び燃焼用空気が供給される流動床ガス化炉と、二次燃焼用空気が供給される溶融炉と、炉内圧力を負圧に維持する誘引送風機とを備えた、原料を処理する装置において、
該流動床ガス化炉の炉内圧力を検出する検出端と、
該検出端により検出された炉内圧力をＰＶ０として出力する圧力伝送器と、
該圧力伝送器の出力ＰＶ０を演算して演算出力ＣＶ０を得る演算器と、
該流動床ガス化炉に燃焼用空気を供給する流動空気ラインと、
該流動空気ラインに設けられ、該溶融炉に燃焼用空気を吹き込むバイパスラインと、
該バイパスラインに設けられ、該演算出力ＣＶ０を制御信号として開度が動作される調節ダンパとを備えたことを特徴とする処理装置。
【請求項２】
流動床ガス化炉に原料及び燃焼用空気を供給し、溶融炉に二次燃焼用空気を供給し、原料を処理する方法において、
検出端により該流動床ガス化炉の炉内圧力を検出し、
該検出端により検出された炉内圧力を圧力伝送器によりＰＶ０として出力し、
演算器により該圧力伝送器の出力ＰＶ０を演算して演算出力ＣＶ０を得、
流動空気ラインにより該流動床ガス化炉に燃焼用空気を供給し、
該演算出力ＣＶ０を制御信号として、該流動空気ラインに設けられるとともに該溶融炉に燃焼用空気を吹き込むバイパスラインに設けられた調節ダンパの開度が動作されることを特徴とする処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は都市ごみや産業廃棄物などの各種廃棄物を焼却又はガス化する焼却炉又はガス化炉の炉内圧力を制御して原料を処理する方法並びに装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に焼却炉においては、炉の安全対策上炉内圧を常に負圧に保つ必要がある。しかしこの場合に負圧が強すぎるときには、炉、ガス冷却装置、ガス処理装置、排ガスダクトなどから漏れ込み空気量が増大し、そのため排ガス量が増大し、送風機の電力が増加する支障がある。したがって、炉内圧力が適度な負圧になるように制御する必要があった。
【０００３】
従来、一般の焼却炉の炉内圧力制御においては、図８に示すように単純な調節計による制御が行われている。ここに、１は焼却炉、２はガス冷却器、３はガス処理装置、４は排ガス流量調節用のダンパ、５は排ガス吸引用の誘引送風機、６は煙突である。焼却炉１には原料７及び燃焼用空気８が供給される。１３はリークを示す。
検出端９により検出された炉内圧力は圧力伝送器１０によりＰＩＤ調節計１１を含む調節計１２に送られ、炉内圧設定値と比較し、得られた操作量信号に基づき操作端である調節ダンパ４を操作し、排ガス流量を調節し、炉内圧力を制御するようになっている。
【０００４】
しかしながら、上述の制御システムでは、都市ごみや産業廃棄物などを焼却する場合には、炉内圧力の変動が激しく安定した制御が困難であったため、本件発明者は特開昭６１−４９９２９号において、制御系のゲインを設定値と炉内圧検出値とに基づいて変えることにより、炉内圧力制御の改善を図った。
【０００５】
しかしながら、最近、排ガス処理設備の高度化に伴い、排ガス処理設備の圧力損失が大きくなる傾向にある。この場合、特開昭６１−４９９２９号に提案の方法では、調節ダンパの作動遅れにより誘引送風機の過渡的な能力不足となり、炉内圧力が正圧となる恐れがあった。これを解決するため、本件発明者は、特開平５−２７２７３４号において、誘引送風機入口より上流側へガスを添加する添加ガスラインを設け、添加ガスラインに添加ガスコントロールダンパを設け、炉内圧調節計の出力により、該添加ガスコントロールダンパの開度を炉内圧力が高いときは添加ガス流量を小さくし炉内圧力が低いときは添加ガス流量を大きくするように制御して炉内圧力を制御することにより、高度排ガス処理設備を有する流動床焼却炉の炉内圧力制御の改善を図った。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平５−２７２７３４号に提案の方法では、炉内での燃焼排ガスが減少した場合、帰還排ガス量が増大するため、誘引送風機の通過ガス量が減少せず、それに伴い電力量が減少せず、省エネルギーの観点から無駄が多かった。この事情は、都市ごみや産業廃棄物などの各種廃棄物を部分燃焼によりガス化して処理するガス化炉の場合も同様である。
【０００７】
本発明は、上述の欠点を除去するため、流動床下部から送り込む流動空気ラインに調節ダンパを設けるか、又は、流動空気ラインにバイパスラインを設けるとともにバイパスラインに調節ダンパを設けることにより、炉内圧力が上昇した場合、流動空気ラインまたはバイパスラインに設置した調節ダンパによって燃焼用空気量を制御し流動化を緩慢にすることにより、ガス化量を抑制し圧力の上昇を押さえることができる原料を処理する方法並びに装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明の原料の処理装置の１態様は、原料及び燃焼用空気が供給される流動床ガス化炉と、二次燃焼用空気が供給される溶融炉と、炉内圧力を負圧に維持する誘引送風機とを備えた、原料を処理する装置において、該流動床ガス化炉の炉内圧力を検出する検出端と、該検出端により検出された炉内圧力をＰＶ０として出力する圧力伝送器と、該圧力伝送器の出力ＰＶ０を演算して演算出力ＣＶ０を得る演算器と、該流動床ガス化炉に燃焼用空気を供給する流動空気ラインと、該流動空気ラインに設けられ、該溶融炉に燃焼用空気を吹き込むバイパスラインと、該バイパスラインに設けられ、該演算出力ＣＶ０を制御信号として開度が動作される調節ダンパとを備えるものである。
また、本発明の原料の処理方法の１態様は、流動床ガス化炉に原料及び燃焼用空気を供給し、溶融炉に二次燃焼用空気を供給し、原料を処理する方法において、検出端により該流動床ガス化炉の炉内圧力を検出し、該検出端により検出された炉内圧力を圧力伝送器によりＰＶ０として出力し、演算器により該圧力伝送器の出力ＰＶ０を演算して演算出力ＣＶ０を得、流動空気ラインにより該流動床ガス化炉に燃焼用空気を供給し、該演算出力ＣＶ０を制御信号として、該流動空気ラインに設けられるとともに該溶融炉に燃焼用空気を吹き込むバイパスラインに設けられた調節ダンパの開度が動作されるものである。
本発明の炉内圧力制御方法の好ましい態様によれば、都市ごみや産業廃棄物などを焼却又はガス化する流動床焼却炉又は流動床ガス化炉の炉内圧力制御方法において、流動床下部から燃焼用空気を送り込む流動空気ラインに調節ダンパを設置し、該調節ダンパにより炉内への燃焼用空気の吹き込みを制御し炉内圧力を制御する。
【０００９】
また本発明の炉内圧力制御方法の好ましい他の態様によれば、都市ごみや産業廃棄物などを焼却又はガス化する流動床焼却炉又は流動床ガス化炉の炉内圧力制御方法において、流動床下部から燃焼用空気を送り込む流動空気ラインにバイパスラインを設け、バイパスラインに調節ダンパを設置し、該調節ダンパにより炉内への燃焼用空気の吹き込みを制御し炉内圧力を制御する。
また、前記バイパスラインの吹き込み口を焼却炉の上部又はガス化炉の後段に設置することが好ましい。
本発明の原料の処理装置の他の態様は、原料及び燃焼用空気が供給される流動床ガス化炉と、二次燃焼用空気が供給される溶融炉と、炉内圧力を負圧に維持する誘引送風機とを備えた、原料を処理する装置において、該流動床ガス化炉の炉内圧力を検出する検出端と、該検出端により検出された炉内圧力をＰＶ０として出力する圧力伝送器と、該炉内圧力のＰＶ０の脈動を吸収した出力ＰＶ１を得るための一次遅れフィルタと、該出力ＰＶ１をＰＩＤ演算して制御出力ＭＶ１を得るためのＰＩＤ調節計とを備え、該制御出力ＭＶ１により、該誘引送風機のＶＶＶＦインバータの周波数制御を行うか、又は該誘引送風機の入り口に設置したダンパを制御するものである。
また、本発明の原料の処理方法の他の態様は、流動床ガス化炉に原料及び燃焼用空気を供給し、溶融炉に二次燃焼用空気を供給し、原料を処理する方法において、検出端により該流動床ガス化炉の炉内圧力を検出し、該検出端により検出された炉内圧力を圧力伝送器によりＰＶ０として出力し、一次遅れフィルタにより該炉内圧力のＰＶ０の脈動を吸収した出力ＰＶ１を得、ＰＩＤ調節計により該出力ＰＶ１をＰＩＤ演算して制御出力ＭＶ１を得、該制御出力ＭＶ１により、誘引送風機のＶＶＶＦインバータの周波数制御を行うか、又は誘引送風機の入り口に設置したダンパを制御して炉内圧力を制御するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る炉内圧力制御方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第１の実施形態を示す図である。図１において、１は焼却炉、２はガス冷却器、３はガス処理装置、４は誘引送風機入口ダンパ、５は排ガス吸引用の誘引送風機、６は煙突である。焼却炉１には原料７及び燃焼用空気８−１及び二次燃焼用空気８−２が供給される。検出端９により検出された焼却炉１の炉内圧力は圧力伝送器１０によりＰＶ０として一次遅れフィルタ１４に送られ、脈動が吸収されて出力ＰＶ１となる。出力ＰＶ１はＰＩＤ調節計１１によりＰＩＤ演算を行い制御出力ＭＶ１を得る。この制御出力ＭＶ１により、誘引送風機５のＶＶＶＦインバータ（variable voltage variable frequency inverter）５１の周波数を制御するか、又は、誘引送風機５の入り口に設置した誘引送風機入り口ダンパ４を制御し、炉内圧力の緩やかな制御を行なう。
【００１１】
本実施の形態においては、燃焼用空気８−１の流動空気ラインにバイパスラインＢＬを設け、このバイパスラインＢＬに炉内圧力調整ダンパ８１を設けている。バイパスラインＢＬの吹き込み口は焼却炉１の上部に設置されている。そして、バイパスラインＢＬによって燃焼用空気８−１を焼却炉１の上部に吹き込むようになっている。急激な炉内圧力の変動は、バイパスラインＢＬに設置した炉内圧力調整ダンパ８１により焼却炉上部への燃焼用空気８−１の吹き込みを制御することによって制御する。
【００１２】
炉内圧力伝送器１０の出力ＰＶ０は演算器６１に入力され、演算出力ＣＶ０は炉内圧力調整ダンパ８１に出力され炉内圧力の調整を行なう。
演算器６１の演算内容には、下記の二つの手法がある。
▲１▼図２の折れ線で示される演算を行なう。
▲２▼図３に示すように、（図２の折れ線＋出力ＰＶ０の微分演算＋上下限リミッタ）による演算を行なう。
【００１３】
次に、図２および図３を説明する。
図２は、入力（Ｘ軸）として、炉内圧力伝送器１０の出力ＰＶ０を入力し、出力（Ｙ軸）として、炉内圧力調整ダンパ８１への制御信号ＣＶ０を出力する。ここで、炉内圧力がある定められた値、例えば−８０ｍｍＨ２Ｏより低いときは、炉内圧力調整ダンパへの制御信号をある定められた値、例えば０％とし炉内圧力調整ダンパを全閉とする。炉内圧力が−８０ｍｍＨ２Ｏより徐々に上昇してくると炉内圧力調整ダンパへの制御信号を増加させ炉内圧力調整ダンパを開方向へ動作させる。これにより、流動空気量が減少し流動化が緩慢となり、ガス化量が抑制され炉内圧力の上昇を抑えることが可能となる。さらに、炉内圧力が上昇してくると、炉内圧力調整ダンパへの制御信号をある定められた値、例えばＭＨ％とし、炉内圧力調整ダンパを最大開度（調整範囲内における）とする。
【００１４】
図３は、図２の折れ線の他に炉内圧力伝送器１０の出力ＰＶ０を微分演算することにより、炉内圧力の急変を早期にとらえ、この信号を図２で出力した信号に加算し炉内圧力調整ダンパへの制御信号を調整するものである。ここで、微分演算信号は過大な信号を出力する可能性があるので、上下限リミッタ（ＭＨ／ＭＬ）により制限するものである。制限しなかった場合、流動空気量が減少しすぎて流動不良を発生する可能性がある。
【００１５】
図４は本発明の第２の実施形態を示す図である。第２の実施の形態においては、燃焼用空気８−１の流動空気ラインに炉内圧力調整ダンパ８１を設けている。その他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と同様である。
図４において、焼却炉１の炉内圧力は圧力伝送器１０によりＰＶ０として一次遅れフィルタ１４に送られ、脈動が吸収されて出力ＰＶ１となる。出力ＰＶ１はＰＩＤ調節計によりＰＩＤ演算を行い制御出力ＭＶ１を得る。この制御出力ＭＶ１により、誘引送風機５のＶＶＶＦインバータ５１の周波数を制御するか、又は、誘引送風機５の入り口に設置した誘引送風機入口ダンパ４を制御し、炉内圧力の緩やかな制御を行なう。急激な炉内圧力の変動は、燃焼用空気８−１の流動空気ラインに設置した炉内圧力調整ダンパ８１により制御する。
【００１６】
炉内圧力伝送器１０の出力ＰＶ０は演算器６２に入力され、演算出力ＣＶ０は炉内圧力調整ダンパ８１に出力され炉内圧力の調整を行なう。
演算器６２の演算内容には、下記の二つの手法がある。
▲１▼図５の折れ線で示される演算を行なう。
▲２▼図６に示すように、（図５の折れ線＋出力ＰＶ０の微分演算＋上下限リミッタ）による演算を行なう。
【００１７】
次に、図５および図６を説明する。
図５は、入力（Ｘ軸）として、炉内圧力伝送器１０の出力をＰＶ０を入力し、出力（Ｙ軸）として、炉内圧力調整ダンパ８１への制御信号ＣＶ０を出力する。ここで、炉内圧力がある定められた値、例えば−８０ｍｍＨ２Ｏより低いときは、炉内圧力調整ダンパへの制御信号をある定められた値、例えばＭＨ％とし、炉内圧力調整ダンパを最大開度（調整範囲内における）とする。炉内圧力が−８０ｍｍＨ２Ｏより徐々に上昇してくると、炉内圧力調整ダンパへの制御信号を減少させ炉内圧力調整ダンパを閉方向へ動作させる。これにより、流動空気量が減少することにより流動化が緩慢になり、ガス化量が抑制され炉内圧力の上昇を抑えることができる。炉内圧力が８０ｍｍＨ２Ｏより高いときは、炉内圧力調整ダンパへの制御信号をある定められた値、例えばＭＬ％とし炉内圧力調整ダンパを最小開度（調整範囲内における）とする。
【００１８】
図６は、図５の折れ線の他に炉内圧力伝送器１０の出力ＰＶ０を微分演算することにより、炉内圧力の急変を早期にとらえ、この信号を図５で出力した信号から減算し炉内圧力調整ダンパへの制御信号を調整するものである。ここで、微分演算信号は過大な信号を出力する可能性があるので、上下限リミッタ（ＭＨ／ＭＬ）により制限するものである。制限しなかった場合、流動空気量が増大しすぎて炉内圧力の変動が過大になったり、流動空気量が減少しすぎて流動不良を発生する可能性がある。
【００１９】
図７は本発明の第３の実施形態を示す図であり、炉内圧力制御方法をガス化炉に適用した場合の実施形態を示す図である。図７において、流動床ガス化炉２１の後段に溶融炉２２が設置されている。ガス化炉２１には原料７及び燃料用空気８−１が供給される。溶融炉２２には二次燃焼用空気８−２が供給される。
本実施の形態においては、燃焼用空気８−１の流動空気ラインにバイパスラインＢＬを設け、このバイパスラインＢＬに炉内圧力調整ダンパ８１を設けている。バイパスラインＢＬの吹き込み口は溶融炉２２に設置されている。そして、バイパスラインＢＬによって燃焼用空気８−１を溶融炉２２に吹き込むようになっている。急激な炉内圧力の変動は、バイパスラインＢＬに設置した炉内圧力調整ダンパ８１により溶融炉２２への燃焼用空気８−１の吹き込みを制御することによって制御する。その他の構成は、図１に示す例と同様である。また図２および図３に示す演算も同様に適用される。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、流動床下部から送り込む流動空気ラインに調節ダンパを設けるか、又は、流動空気ラインにバイパスラインを設けるとともにバイパスラインに調節ダンパを設けることにより、炉内圧力が上昇した場合、流動空気ラインまたはバイパスラインに設置した調節ダンパによって燃焼用空気量を制御し流動化を緩慢にすることにより、ガス化量を抑制し圧力の上昇を押さえることができる。したがって、炉内圧力が安定するとともに排ガス量及び排ガス酸素濃度が安定するので、通風系（ＩＤＦ、ＣＤＦ、ガス冷却設備、ガス処理設備）能力の適正化が図ることが可能となり、省エネルギーに効果がある。また二次燃焼用空気量の制御が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る炉内圧力制御方法の第１の実施形態を示すフロー図である。
【図２】図１に示す演算器６１の演算内容の第１の例を示す図である。
【図３】図１に示す演算器６１の演算内容の第２の例を示す図である。
【図４】本発明に係る炉内圧力制御方法の第２の実施形態を示すフロー図である。
【図５】図４に示す演算器６２の演算内容の第１の例を示す図である。
【図６】図４に示す演算器６２の演算内容の第２の例を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施形態を示す図であり、炉内圧力制御方法をガス化炉に適用した場合の実施形態を示す図である。
【図８】従来の炉内圧力制御方法を示すフロー図である。
【符号の説明】
１    焼却炉
２    ガス冷却器
３    ガス処理装置
４    誘引送風機入口ダンパ
５    排ガス吸引用の誘引送風機
６    煙突
７    燃料
８−１    燃焼用空気
８−２    二次燃焼用空気
９    検出端
１０    炉内圧力伝送器
１１    ＰＩＤ調節計
１２    調節計
１３    リーク
１４    一次遅れフィルタ
２１    流動床ガス化炉
２２    溶融炉
５１    ＶＶＶＦインバータ
６１，６２    演算器
８１    炉内圧力調節ダンパ
ＢＬ    バイパスライン
【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】
0003909975.tif 000008
【図８】
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