(57)【要約】【課題】排ガスのＮＯｘ濃度変化を素早く予測する。【解決手段】焼却炉１は、複数の火格子により搬送される廃棄物の搬送経路の各位置において廃棄物に対して一次空気を供給して廃棄物を燃焼させる一次燃焼室２と、一次燃焼室２で発生した未燃ガスに二次空気を供給して未燃ガスを燃焼させる二次燃焼室３と、二次燃焼室３から排出される排ガスを大気に導く排出経路４とを備える。一次空気の流量、一次空気の温度、一次燃焼室２内の温度、二次空気の流量、二次燃焼室３内の温度および二次燃焼室３内の酸素濃度のうちの２つ以上を含む対象パラメータ群の値がパラメータ値取得ユニット５により取得される。ＮＯｘ濃度予測部１０１では、対象パラメータ群の値に基づいて排ガスのＮＯｘ濃度の予測値が取得される。これにより、排ガスのＮＯｘ濃度変化を素早く予測することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストーカ式焼却炉であって、
複数の火格子により搬送される廃棄物の搬送経路の各位置において前記廃棄物に対して一次空気を供給して前記廃棄物を燃焼させる一次燃焼室と、
前記一次燃焼室で発生した未燃ガスに二次空気を供給して前記未燃ガスを燃焼させる二次燃焼室と、
前記二次燃焼室から排出される排ガスを大気に導く排出経路と、
前記一次空気の流量、前記一次空気の温度、前記一次燃焼室内の温度、前記二次空気の流量、前記二次燃焼室内の温度および前記二次燃焼室内の酸素濃度のうちの２つ以上を含む対象パラメータ群の値を取得するパラメータ値取得ユニットと、
前記対象パラメータ群の値に基づいて前記排ガスのＮＯｘ濃度の予測値を取得するＮＯｘ濃度予測部と、
を備えることを特徴とするストーカ式焼却炉。
【請求項２】
請求項１に記載のストーカ式焼却炉であって、
前記対象パラメータ群が前記一次燃焼室内の温度を含むことを特徴とするストーカ式焼却炉。
【請求項３】
請求項２に記載のストーカ式焼却炉であって、
前記一次燃焼室内の温度が、前記一次燃焼室内における複数の位置の温度を含むことを特徴とするストーカ式焼却炉。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のストーカ式焼却炉であって、
前記対象パラメータ群が、前記一次空気の流量、前記一次燃焼室内の温度、前記二次燃焼室内の温度および前記二次燃焼室内の酸素濃度を含むことを特徴とするストーカ式焼却炉。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のストーカ式焼却炉であって、
前記一次燃焼室内において少なくとも前記排ガスを含むＥＧＲガスが噴出され、
前記対象パラメータ群が、前記ＥＧＲガスの流量、温度または流速をさらに含むことを特徴とするストーカ式焼却炉。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載のストーカ式焼却炉であって、
前記排出経路において前記排ガスのＮＯｘ濃度を測定するＮＯｘ濃度測定部をさらに備え、
前記パラメータ値取得ユニットが、前記対象パラメータ群を含む複数の測定パラメータの値を取得し、
前記ＮＯｘ濃度予測部において前記ＮＯｘ濃度の予測値の取得に用いられる関数が、複数の時刻における前記ＮＯｘ濃度測定部による前記ＮＯｘ濃度の測定値を目的変数とし、前記複数の時刻における前記ＮＯｘ濃度の測定値に対応する前記複数の測定パラメータの値を説明変数とする重回帰分析により求められることを特徴とするストーカ式焼却炉。
【請求項７】
焼却炉であって、
一次空気を供給して廃棄物を燃焼させる一次燃焼室と、
前記一次燃焼室で発生した未燃ガスに二次空気を供給して前記未燃ガスを燃焼させる二次燃焼室と、
前記二次燃焼室から排出される排ガスを大気に導く排出経路と、
前記一次燃焼室内の温度を含む対象パラメータ群の値を取得するパラメータ値取得ユニットと、
前記対象パラメータ群の値に基づいて前記排ガスのＮＯｘ濃度の予測値を取得するＮＯｘ濃度予測部と、
を備えることを特徴とする焼却炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼却炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼却炉から排出される排ガスのＮＯｘ（窒素酸化物）濃度を低減するために、アンモニア等の還元剤を排ガス中に供給することが従来より行われている。そして、ＮＯｘ濃度の測定としては、バグフィルタ後段にあるＮＯｘ濃度測定部においてＮＯｘ濃度を検出し、当該ＮＯｘ濃度に基づいて還元剤の供給量を制御する手法が採用されている。しかしながら、ＮＯｘ濃度測定部の設置位置が焼却炉の本体から離れているために、実際に焼却炉内でＮＯｘ濃度が上昇してからＮＯｘ濃度測定部にてＮＯｘ濃度の上昇を検出するまでに時間がかかり、焼却炉内でのＮＯｘ濃度の変化を素早く検出することができない。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１の廃棄物処理設備では、排ガスに対して過剰空気を供給する領域内の酸素濃度および温度を計測し、これらの計測値に基づいて排ガス中に発生するサーマルＮＯｘの濃度を予測し、この予測値に基づいて還元剤の注入量がフィードフォワード制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４４５５３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１の装置では、排ガス中のフューエルＮＯｘの濃度が１００〜１２０ｐｐｍ程度で安定していることを前提として、排ガス中に発生するサーマルＮＯｘのみの濃度を予測し、還元剤の注入量を制御することで、煙突出口でのＮＯｘ濃度が一定以下に維持される。しかしながら、実際には、廃棄物の種類や、燃焼条件等によりフューエルＮＯｘの濃度は変動する。したがって、フューエルＮＯｘを含む排ガスのＮＯｘ濃度変化を素早く予測できる手法が求められている。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、排ガスのＮＯｘ濃度変化を素早く予測することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、ストーカ式焼却炉であって、複数の火格子により搬送される廃棄物の搬送経路の各位置において前記廃棄物に対して一次空気を供給して前記廃棄物を燃焼させる一次燃焼室と、前記一次燃焼室で発生した未燃ガスに二次空気を供給して前記未燃ガスを燃焼させる二次燃焼室と、前記二次燃焼室から排出される排ガスを大気に導く排出経路と、前記一次空気の流量、前記一次空気の温度、前記一次燃焼室内の温度、前記二次空気の流量、前記二次燃焼室内の温度および前記二次燃焼室内の酸素濃度のうちの２つ以上を含む対象パラメータ群の値を取得するパラメータ値取得ユニットと、前記対象パラメータ群の値に基づいて前記排ガスのＮＯｘ濃度の予測値を取得するＮＯｘ濃度予測部とを備える。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のストーカ式焼却炉であって、前記対象パラメータ群が前記一次燃焼室内の温度を含む。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のストーカ式焼却炉であって、前記一次燃焼室内の温度が、前記一次燃焼室内における複数の位置の温度を含む。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のストーカ式焼却炉であって、前記対象パラメータ群が、前記一次空気の流量、前記一次燃焼室内の温度、前記二次燃焼室内の温度および前記二次燃焼室内の酸素濃度を含む。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のストーカ式焼却炉であって、前記一次燃焼室内において少なくとも前記排ガスを含むＥＧＲガスが噴出され、前記対象パラメータ群が、前記ＥＧＲガスの流量、温度または流速をさらに含む。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載のストーカ式焼却炉であって、前記排出経路において前記排ガスのＮＯｘ濃度を測定するＮＯｘ濃度測定部をさらに備え、前記パラメータ値取得ユニットが、前記対象パラメータ群を含む複数の測定パラメータの値を取得し、前記ＮＯｘ濃度予測部において前記ＮＯｘ濃度の予測値の取得に用いられる関数が、複数の時刻における前記ＮＯｘ濃度測定部による前記ＮＯｘ濃度の測定値を目的変数とし、前記複数の時刻における前記ＮＯｘ濃度の測定値に対応する前記複数の測定パラメータの値を説明変数とする重回帰分析により求められる。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、焼却炉であって、一次空気を供給して廃棄物を燃焼させる一次燃焼室と、前記一次燃焼室で発生した未燃ガスに二次空気を供給して前記未燃ガスを燃焼させる二次燃焼室と、前記二次燃焼室から排出される排ガスを大気に導く排出経路と、前記一次燃焼室内の温度を含む対象パラメータ群の値を取得するパラメータ値取得ユニットと、前記対象パラメータ群の値に基づいて前記排ガスのＮＯｘ濃度の予測値を取得するＮＯｘ濃度予測部とを備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、排ガスのＮＯｘ濃度変化を素早く予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】焼却炉の構成を示す図である。
【図２】還元剤の供給制御の流れを示す図である。
【図３】予測関数を取得する処理の流れを示す図である。
【図４】実験に用いる焼却炉の構成を示す図である。
【図５】ＮＯｘ濃度の予測値とＮＯｘ濃度の測定値との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明の一の実施の形態に係る焼却炉１の構成を示す図である。後述するように、図１の焼却炉１は、複数の火格子（ストーカ）により廃棄物を搬送しつつ燃焼させるストーカ式の焼却炉である。
【００１７】
焼却炉１は、一次燃焼室２と、二次燃焼室３と、排出経路４と、制御部１０とを備える。一次燃焼室２では、廃棄物の燃焼が行われる。二次燃焼室３は、一次燃焼室２から上方に連続し、一次燃焼室２で発生したアンモニア等の未燃ガスの燃焼が行われる。排出経路４は、二次燃焼室３から連続し、二次燃焼室３から排出される排ガスを大気へと導く。制御部１０は、ＮＯｘ濃度予測部１０１を有する。制御部１０は、焼却炉１の全体制御も担う。
【００１８】
一次燃焼室２は、供給部２１と、火格子部２２と、排出部２３とを備える。供給部２１は、廃棄物を一次燃焼室２内へと供給する。火格子部２２は、図１の横方向に配列される複数の火格子を備える。複数の火格子において１つ置きに配置される可動火格子の往復動作により、火格子部２２上の廃棄物が供給部２１側から排出部２３に向かって移動する。このように、火格子部２２の複数の火格子が、供給部２１から排出部２３へと向かう搬送経路に沿って廃棄物を搬送する。後述するように、搬送経路の各位置において廃棄物に対して空気が供給され、廃棄物が燃焼する。燃焼後の廃棄物（主として灰）は排出部２３にて一次燃焼室２外に排出される。なお、火格子部２２における複数の火格子の形状、配列、動作等については様々なものが採用可能である。
【００１９】
火格子部２２上の搬送経路は、廃棄物の移動方向（図１の横方向であり、以下、「搬送方向」という。）において３個の部分に大別される。搬送経路における供給部２１側の部分２２１では、主として廃棄物の乾燥が行われ、中央の部分２２２では、主として廃棄物の燃焼が行われる。搬送経路における排出部２３側の部分２２３では、主として廃棄物の後燃焼が行われる。以下の説明では、搬送経路における３個の部分２２１，２２２，２２３を、それぞれ乾燥段２２１、燃焼段２２２および後燃焼段２２３と呼ぶ。
【００２０】
一次燃焼室２は、複数の一次空気供給部２４をさらに備える。図１の焼却炉１では、３個の一次空気供給部２４が設けられる。３個の一次空気供給部２４は、乾燥段２２１、燃焼段２２２および後燃焼段２２３上の廃棄物に向けて空気を供給（噴出）する。以下の説明では、火格子部２２上の廃棄物に向けて供給される空気を「一次空気」という。各一次空気供給部２４は、一次空気測定部５１を介して、ポンプを有する空気供給源に接続される。一次空気測定部５１では、対応する一次空気供給部２４から一次燃焼室２内に供給される一次空気の流量および温度が測定される。
【００２１】
一次燃焼室２内には、複数の温度計５２（例えば、熱電対温度計）が設けられる。複数の温度計５２は、火格子部２２よりも上方に位置する。例えば、複数の温度計５２は、火格子部２２と二次燃焼室３の入口との間の中央近傍の高さに配置される。複数の温度計５２は、好ましくは、搬送方向に関して乾燥段２２１と燃焼段２２２との境界近傍に位置する温度計５２を含む。図１の例では、乾燥段２２１における燃焼段２２２側の部位の上方、および、燃焼段２２２における乾燥段２２１側の部位の上方に、数個の温度計５２が配置される。また、燃焼段２２２における後燃焼段２２３側の部位の上方にも、数個の温度計５２が配置される。一次燃焼室２内に配置される温度計５２の個数および配置は任意に決定されてよい（後述の温度計５４において同様）。
【００２２】
二次燃焼室３は、第１煙道３１と、第２煙道３２と、第３煙道３３とを備える。第１煙道３１は、一次燃焼室２の上部から連続して上方に伸びる。第２煙道３２は、第１煙道３１の上部から連続するとともに第１煙道３１に沿って下方に伸びる。第３煙道３３は、第２煙道３２の下部から連続するとともに第２煙道３２に沿って上方に伸びる。二次燃焼室３では、第１ないし第３煙道３１〜３３により比較的長いガスの流路が形成される。これにより、排ガスがある程度の時間、一定温度以上となる状態が確保される。
【００２３】
二次燃焼室３は、噴出ノズルである複数の二次空気供給部３４をさらに備える。複数の二次空気供給部３４は、第１煙道３１において一次燃焼室２の近傍、すなわち、二次燃焼室３の入口近傍に設けられる。複数の二次空気供給部３４は、一次燃焼室２から二次燃焼室３内に流入するガスに向けて空気を供給（噴出）する。これにより、一次燃焼室２で発生した高温の未燃ガスが二次燃焼室３にて燃焼する。以下の説明では、二次燃焼室３内に流入するガスに向けて供給される空気を「二次空気」という。既述の排ガスは、二次空気による燃焼後のガスを含む。複数の二次空気供給部３４は、１つの二次空気測定部５３を介して、ポンプを有する空気供給源に接続される。二次空気測定部５３では、複数の二次空気供給部３４から二次燃焼室３内に供給される二次空気の流量が測定される。
【００２４】
二次燃焼室３内には、複数の温度計５４および１つの酸素濃度計５５が設けられる。複数の温度計５４は、第１ないし第３煙道３１〜３３内にそれぞれ配置される。第１煙道３１内の温度計５４は、例えば、複数の二次空気供給部３４よりも上方（一次燃焼室２から離れた位置）に配置される。図１の例では、第１煙道３１内の温度計５４は、第１煙道３１を流れるガスの経路の中央近傍に配置される。第２および第３煙道３２，３３内の温度計５４において同様である。酸素濃度計５５は、レーザ光を利用して酸素濃度を測定するものであり、第２煙道３２内において互いに対向して配置される出射部と受光部とを有する。酸素濃度計５５は、第１煙道３１または第３煙道３３内に配置されてもよい。
【００２５】
二次燃焼室３内には、ノズルである複数の還元剤供給部６１が設けられる。複数の還元剤供給部６１のうち一の還元剤供給部６１は、第１煙道３１内に配置され、残りの還元剤供給部６１は、第１煙道３１と第２煙道３２との境界近傍に配置される。各還元剤供給部６１は、流量調整部６２を介して還元剤供給源に接続される。還元剤供給部６１から噴出される還元剤により、排ガスの脱硝、すなわち、排ガスのＮＯｘの濃度の低減が行われる。還元剤は、例えばアンモニアである。還元剤は、アンモニア希釈水または尿素希釈水等であってもよい。還元剤供給部６１の個数および配置は、任意に決定されてよい。
【００２６】
排出経路４は、第３煙道３３の上部、すなわち、二次燃焼室３の出口に接続される。排出経路４は、減温塔４１（または、エコノマイザ）と、バグフィルタ４２と、煙突４３とを備える。減温塔４１は、二次燃焼室３から排出される排ガスに水を供給して排ガスの温度を低下させる。バグフィルタ４２は、排ガスに含まれるばいじんを除去する。煙突４３は、排ガスを大気に放出する。排出経路４において、バグフィルタ４２と煙突４３との間には、ＮＯｘ濃度測定部７１が設けられる。ＮＯｘ濃度測定部７１は、排出経路４における排ガスのＮＯｘ濃度を測定する。以下の説明におけるＮＯｘ濃度は、酸素（Ｏ２）濃度１２パーセント換算値である。
【００２７】
次に、焼却炉１の通常動作時における還元剤の供給制御について図２を参照して説明する。制御部１０には、複数の一次空気測定部５１により取得される一次空気の流量および温度、一次燃焼室２内の複数の温度計５２により取得される温度、二次空気測定部５３により取得される二次空気の流量、二次燃焼室３内の複数の温度計５４により取得される温度、並びに、二次燃焼室３内の酸素濃度計５５により取得される酸素濃度を含む複数の測定パラメータの値が所定時間毎に（ほぼ常時）入力される。以下の説明では、複数の測定パラメータの値を取得する複数の構成（複数の一次空気測定部５１、複数の温度計５２、二次空気測定部５３、複数の温度計５４および酸素濃度計５５）をパラメータ値取得ユニット５と総称する。パラメータ値取得ユニット５には、他の測定パラメータの値を取得する構成が含まれてよい。また、複数の一次空気測定部５１における一次空気の流量の和や、第１煙道３１の温度計５４における温度と第２煙道３２の温度計５４における温度との差等が、測定パラメータとして複数の測定パラメータに含まれてもよい。
【００２８】
焼却炉１では、排ガスのＮＯｘ濃度の予測値を取得するための関数（以下、「予測関数」という。）が後述の処理により事前に求められ、ＮＯｘ濃度予測部１０１に記憶されている。また、複数の測定パラメータのうち、予測関数にて用いられる２以上の測定パラメータ（以下、「対象パラメータ群」という。）が決定されている。本実施の形態では、対象パラメータ群は、一次空気の流量、一次燃焼室２内の温度、二次燃焼室３内の温度および二次燃焼室３内の酸素濃度を含む。詳細には、対象パラメータ群は、燃焼段２２２における一次空気の流量、乾燥段２２１における燃焼段２２２側の部位の上方における一次燃焼室２内の温度、燃焼段２２２における乾燥段２２１側の部位の上方における一次燃焼室２内の温度、第１煙道３１における二次燃焼室３内の温度、および、二次燃焼室３内の酸素濃度を含む。
【００２９】
ＮＯｘ濃度予測部１０１では、複数の測定パラメータに含まれる対象パラメータ群の値を予測関数に代入することにより、ＮＯｘ濃度の予測値が取得される（ステップＳ１）。本処理例では、対象パラメータ群の値およびＮＯｘ濃度の予測値は、後述の予測関数の取得処理と同様に正規化した値である。実際には、排ガスは一次燃焼室２から二次燃焼室３を介して排出経路４へと流れるため、ある時刻におけるＮＯｘ濃度の予測値の算出に用いられる対象パラメータ群の値は、互いに異なる時刻に取得される値を含んでよい。例えば、当該対象パラメータ群の値は、一次燃焼室２に係るパラメータの値と、当該値が取得された後、所定時間経過後に取得される二次燃焼室３に係るパラメータの値とを含んでもよい。
【００３０】
制御部１０では、ＮＯｘ濃度予測部１０１によるＮＯｘ濃度の予測値に基づいて、還元剤供給部６１により二次燃焼室３内に供給すべき還元剤の流量が算出される（ステップＳ２）。還元剤の流量の算出では、排ガスのＮＯｘ濃度の予測値に応じて、排ガスにおいて高い脱硝率が得られる還元剤の最小の流量が算出される。そして、当該流量に従って流量調整部６２が制御され、二次燃焼室３内に還元剤が供給される（ステップＳ３）。実際に還元剤を噴出する還元剤供給部６１は、任意に決定されてよく、全ての還元剤供給部６１から還元剤が噴出されてもよい。ＮＯｘ濃度の予測値の取得、還元剤の流量の算出、および、二次燃焼室３内への還元剤の供給（ステップＳ１〜Ｓ３）は、焼却炉１が稼働している間、常時、繰り返される。これにより、大気に還元剤が排出されること（還元剤のリーク）を抑制しつつ、排ガスにおける高い脱硝率が実現される。
【００３１】
次に、ＮＯｘ濃度の予測値を取得するための予測関数を取得する処理について図３を参照しつつ説明する。予測関数の取得処理では、まず、焼却炉１において廃棄物を燃焼しつつ、パラメータ値取得ユニット５により複数の測定パラメータの値が所定時間毎に取得される（ステップＳ１１）。また、ＮＯｘ濃度測定部７１により、排出経路４における排ガスのＮＯｘ濃度の測定値が所定時間毎に取得される（ステップＳ１２）。そして、複数の時刻におけるＮＯｘ濃度の測定値を目的変数とし、当該複数の時刻におけるＮＯｘ濃度の測定値に対応する複数の測定パラメータの値を説明変数とする重回帰分析が行われる（ステップＳ１３）。例えば、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の測定パラメータが存在する場合に、ｉ番目（ｉは１以上Ｎ以下の整数）の測定パラメータの値をＸｉ、当該測定パラメータに対する係数をａｉ、ＮＯｘ濃度をαとして、重回帰分析において数１が用いられる。数１中のβは切片を示す。
【００３２】
（数１）
α＝（ａ１Ｘ１＋ａ２Ｘ２＋・・・＋ａＮＸＮ）＋β
【００３３】
重回帰分析の際には、複数の測定パラメータおよびＮＯｘ濃度のそれぞれにおいて、複数の時刻での値は、平均値が０となり、分散が１となるように正規化される。また、必要に応じて、ＮＯｘ濃度の測定値の時間変化と、各測定パラメータの値の時間変化とが比較され、例えば、互いのピーク位置がおよそ一致するように、当該測定パラメータの値が時間軸の方向にシフトされる。すなわち、各時刻におけるＮＯｘ濃度の測定値に対して、当該時刻よりも前の時刻における当該測定パラメータの値が対応付けられる。なお、二次燃焼室３から排出された排ガスがＮＯｘ濃度測定部７１へと到達するまでに要する時間等によっては、後述の図４の焼却炉１ａと同様に、二次燃焼室３の出口または排出経路４の入口等においてサンプリングされた排ガスのＮＯｘ濃度の測定値が取得されてもよい。
【００３４】
続いて、重回帰分析により得られる数１中の複数の係数ａｉのうち、絶対値が所定値（例えば、表１においては０．０１）よりも大きい係数ａｉとなる測定パラメータが、対象パラメータ群として決定される（ステップＳ１４）。本実施の形態では、燃焼段２２２における一次空気の流量、乾燥段２２１における燃焼段２２２側の部位の上方における一次燃焼室２内の温度、燃焼段２２２における乾燥段２２１側の部位の上方における一次燃焼室２内の温度、第１煙道３１における二次燃焼室３内の温度、および、二次燃焼室３内の酸素濃度が、対象パラメータ群として決定される。対象パラメータ群は、係数ａｉが最も大きい所定数の測定パラメータ等であってもよい。上記対象パラメータ群は一例に過ぎず、重回帰分析の結果に応じて、対象パラメータ群は、様々な測定パラメータの組合せとなる。
【００３５】
対象パラメータ群が決定されると、ＮＯｘ濃度測定部７１によるＮＯｘ濃度の測定値を目的変数とし、対象パラメータ群の値を説明変数とする重回帰分析が数１を用いて再度行われ、数１において係数ａｉが決定された関数が、予測関数として取得される（ステップＳ１５）。予測関数は、ＮＯｘ濃度予測部１０１にて記憶され、既述のようにＮＯｘ濃度の予測値の取得に用いられる。なお、ステップＳ１３にて決定された係数ａｉが、予測関数においてそのまま用いられてもよい。また、図２のステップＳ１において、正規化していない対象パラメータ群の値を用いて、正規化していないＮＯｘ濃度の予測値が取得可能なように、予測関数が修正されてよい。
【００３６】
次に、ＮＯｘ濃度の予測に係る実験について説明する。図４は、本実験に用いる焼却炉１ａの構成を示す図である。焼却炉１ａは、一次燃焼室２と、二次燃焼室３と、パラメータ値取得ユニット５とを備える。一次燃焼室２は、供給部２１と、火格子部２２と、排出部２３とを備える。火格子部２２は、図４の横方向に配列される１０個の火格子２２４（可動火格子および固定火格子）を備える。焼却炉１ａでは、各火格子２２４において１個のスリット状の一次空気供給部２４が設けられる。二次燃焼室３は、第１煙道３１と、第２煙道３２と、複数の二次空気供給部３４とを備える。第１煙道３１は、一次燃焼室２の上部から連続して上方に伸びる。第２煙道３２は、第１煙道３１の上部から連続して横方向に伸びる。複数の二次空気供給部３４は、第１煙道３１において一次燃焼室２の近傍、すなわち、二次燃焼室３の入口近傍に設けられる。
【００３７】
パラメータ値取得ユニット５は、一次燃焼室２内に配置される１３個の温度計５２（符号５２Ａ〜５２Ｃを付す温度計を含む。）と、二次燃焼室３内に配置される２個の温度計５４（符号５４Ａを付す温度計を含む。）とを備える。１３個の温度計５２は、図４に示すように、一次燃焼室２内の広範囲に分散している。２個の温度計５４は、第１および第２煙道３１，３２内にそれぞれ配置される。パラメータ値取得ユニット５は、さらに、１０個の一次空気測定部５１（符号５１Ａを付す一次空気測定部を含む。）と、１個の二次空気測定部５３とを備える。１０個の一次空気測定部５１は、１０個の一次空気供給部２４にそれぞれ接続される。二次空気測定部５３は、複数の二次空気供給部３４に接続される。図４では、第２煙道３２内に２個の測定座５９が設けられており、一方の測定座５９においてガスのサンプリングが行われる。サンプリングされたガスの酸素濃度、一酸化炭素濃度、二酸化炭素濃度およびＮＯｘ濃度が外部にて測定される。
【００３８】
図４の焼却炉１ａにおいて予測関数を取得する際には、廃棄物を燃焼しつつ、パラメータ値取得ユニット５における複数の測定パラメータの値（サンプリングされたガスの酸素濃度、一酸化炭素濃度、二酸化炭素濃度を含む。）、および、サンプリングされたガスのＮＯｘ濃度の測定値が繰り返し取得される（図３：ステップＳ１１，Ｓ１２）。各測定パラメータの値、および、ＮＯｘ濃度の測定値は正規化される。そして、複数の時刻におけるＮＯｘ濃度の測定値を目的変数とし、当該複数の時刻におけるＮＯｘ濃度の測定値に対応する複数の測定パラメータの値を説明変数とする重回帰分析が、上記数１を用いて行われる（ステップＳ１３）。
【００３９】
本実験では、１０個の一次空気測定部５１によりそれぞれ取得される一次空気の流量、１０個の一次空気測定部５１における一次空気の総流量、二次空気測定部５３により取得される二次空気の流量、一次空気および二次空気の総流量、一次燃焼室２内の１３個の温度計５２によりそれぞれ取得される温度、二次燃焼室３内の２個の温度計５４によりそれぞれ取得される温度、当該２個の温度計５４における温度差、並びに、サンプリングされたガスの酸素濃度、一酸化炭素濃度および二酸化炭素濃度が測定パラメータである。
【００４０】
重回帰分析の結果を表１に示す。表１では、数１中の係数ａｉが１〜６番目に大きい測定パラメータを示している。表１中の「一次空気の流量Ａ」は、図４中の符号５１Ａを付す一次空気測定部による一次空気の流量を示し、「一次燃焼室温度Ａ」、「一次燃焼室温度Ｂ」、「一次燃焼室温度Ｃ」は、図４中の符号５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃを付す温度計による温度を示す。「二次燃焼室温度Ａ」は、図４中の符号５４Ａを付す温度計による温度を示す。「酸素濃度」は、サンプリングされたガスの酸素濃度を示す。
【００４１】
【表１】
2017089928.tif 000003
【００４２】
ここで、一次燃焼室２内において温度計５２Ａ，５２Ｃは、廃棄物の搬送経路における乾燥段の上方に位置し、温度計５２Ｂは、燃焼段の上方に位置する。また、一次空気測定部５１Ａは、燃焼段上の廃棄物に向けて供給される一次空気の流量を測定する。乾燥段の上方の温度計５２Ａ，５２Ｃによる温度に対する係数が大きい理由としては、乾燥段での廃棄物の熱分解がＮＯｘの発生量に影響していることが考えられる。また、燃焼段における一次空気測定部５１Ａによる一次空気の流量、および、温度計５２Ｂによる温度に対する係数が大きい理由としては、燃焼段での廃棄物の燃焼状態がＮＯｘの発生量に影響を与えていることが考えられる。第１煙道３１に配置される温度計５４Ａによる温度に対する係数が大きい理由としては、第１煙道３１における窒素成分（主として、廃棄物由来のアンモニア等の未燃ガスに含まれる窒素成分）の反応が、ＮＯｘの発生量に影響を与えている可能性が考えられる。酸素濃度が高いほど、廃棄物中の窒素はＮＯｘになりやすいため、酸素濃度に対する係数も大きくなっている。
【００４３】
本実験では、表１に示す６個の測定パラメータが、対象パラメータ群として決定される（ステップＳ１４）。そして、サンプリングされたガスのＮＯｘ濃度の測定値を目的変数とし、対象パラメータ群の値を説明変数とする重回帰分析が数１を用いて再度行われ、数１において係数ａｉが決定された関数が、予測関数として取得される（ステップＳ１５）。
【００４４】
図５は、予測関数が示すＮＯｘ濃度の予測値とＮＯｘ濃度の測定値との関係を示すグラフである。図５では、３種類の点をプロットしており、それぞれ異なる条件にて廃棄物の燃焼を行っている。図５では、予測関数が示すＮＯｘ濃度の予測値とＮＯｘ濃度の測定値との関係に直線性がみられるため、予測関数によりＮＯｘ濃度が精度よく予測可能であるといえる。
【００４５】
ここで、図１の排出経路４に設けられるＮＯｘ濃度測定部７１の測定値を用いて、二次燃焼室３内に供給すべき還元剤の流量を決定する比較例を想定する。ＮＯｘ濃度測定部７１では、高温の排ガスやばいじんが含まれた排ガスにおけるＮＯｘ濃度の測定が困難であるため、排出経路４において、減温塔４１およびバグフィルタ４２よりも下流側（煙突４３側）にＮＯｘ濃度測定部７１が配置される。したがって、ＮＯｘ濃度測定部７１の測定値を用いる比較例では、還元剤供給部６１が設けられる二次燃焼室３におけるＮＯｘ濃度の変動に追従するように、還元剤の流量を決定することができない。
【００４６】
これに対し、焼却炉１では、一次空気の流量、一次空気の温度、一次燃焼室２内の温度、二次空気の流量、二次燃焼室３内の温度および二次燃焼室３内の酸素濃度を測定パラメータとして、測定パラメータの値がパラメータ値取得ユニット５により取得される。そして、ＮＯｘ濃度予測部１０１では、事前に準備された予測関数と、当該予測関数にて用いられる測定パラメータである対象パラメータ群の値とに基づいて、排ガスのＮＯｘ濃度の予測値が取得される。これにより、二次燃焼室３における排ガスのＮＯｘ濃度変化を素早く予測（検出）することができ（すなわち、現在の排ガスのＮＯｘ濃度を素早く予測することができ）、ＮＯｘ濃度の変動におよそ追従するように、還元剤供給部６１から噴出される還元剤の流量を決定することができる。その結果、大気に排出される排ガス中の還元剤の濃度が過度に高くなることを抑制しつつ、排ガスにおける高い脱硝率が実現される。
【００４７】
ところで、ストーカ式の焼却炉１では、ガス化溶融炉等に比べて一次燃焼室２および二次燃焼室３内における温度が低いため、空気中の窒素の反応により生成されるサーマルＮＯｘの発生量はある程度制限される。一方、廃棄物中の窒素の燃焼（廃棄物由来のアンモニア等の未燃ガスに含まれる窒素成分の燃焼を含む。）により生成されるフューエルＮＯｘは、ほぼ常時発生する。フューエルＮＯｘの発生量については、一次燃焼室２内の温度の影響が大きいと考えられる。したがって、フューエルＮＯｘも含むＮＯｘの濃度を精度よく予測するという観点では、対象パラメータ群が一次燃焼室２内の温度を含むことが好ましい。また、当該一次燃焼室２内の温度が、一次燃焼室２内における複数の位置の温度を含むことにより、フューエルＮＯｘも含むＮＯｘの濃度をより精度よく予測することが可能になるといえる。もちろん、ＮＯｘ濃度予測部１０１にて予測されるＮＯｘ濃度は、サーマルＮＯｘの濃度を含んでよい。
【００４８】
焼却炉１では、一次燃焼室２内において排ガスを含むガス（以下、「ＥＧＲガス」という。）が噴出されてもよい。ＥＧＲガスは、例えば、バグフィルタ４２を通過した排ガスと空気とが混合されたものである。ＥＧＲガスは、当該排ガスのみを含むガスであってもよい。すなわち、ＥＧＲガスは、少なくとも排ガスを含む。図１および図４では、ＥＧＲガスを噴出するＥＧＲガス供給部２５を破線にて示している。ＥＧＲガス供給部２５の個数および配置は適宜変更されてよい。一次燃焼室２内においてＥＧＲガスを噴出する場合には、ＮＯｘ濃度の予測値の取得に用いられる対象パラメータ群は、ＥＧＲガスの流量、温度または流速を含むことが好ましい。これにより、ＥＧＲガスも考慮してＮＯｘ濃度をより精度よく予測することが可能となる。
【００４９】
上記焼却炉１では様々な変形が可能である。
【００５０】
上記実施の形態では、ＮＯｘ濃度測定部７１によるＮＯｘ濃度の測定値を目的変数とし、ＮＯｘ濃度の測定値に対応する複数の測定パラメータの値を説明変数とする重回帰分析により、予測関数が容易に求められるが、予測関数は他の分析手法等により求められてよい。また、予測関数のモデルとして、数１以外の式（例えば、Ｘｉ２を含む式等）が用いられてよい。さらに、対象パラメータ群の値を用いて参照することにより、ＮＯｘ濃度の予測値が特定可能なテーブルが利用されてもよい。
【００５１】
ＮＯｘ濃度の予測値を迅速に、かつ、精度よく取得するという観点では、対象パラメータ群が、測定パラメータである一次空気の流量、一次空気の温度、一次燃焼室２内の温度、二次空気の流量、二次燃焼室３内の温度および二次燃焼室３内の酸素濃度のうちの２つ以上を含む、すなわち、２以上の説明変数が用いられることが好ましい。この場合に、一次燃焼室２内にて発生するＮＯｘの濃度、および、二次燃焼室３内にて発生するＮＯｘの濃度を含むＮＯｘ濃度をより精度よく取得するには、対象パラメータ群が、一次空気の流量、一次空気の温度および一次燃焼室２内の温度の少なくとも１つを含み、かつ、二次空気の流量、二次燃焼室３内の温度および二次燃焼室３内の酸素濃度の少なくとも１つを含むことが好ましい。
【００５２】
対象パラメータ群の値に基づいて排ガスのＮＯｘ濃度の予測値を取得する上記手法は、ストーカ式の焼却炉以外の焼却炉（例えば、ガス化溶融炉）において採用可能である。この場合に、フューエルＮＯｘも含むＮＯｘの濃度変化を迅速に、かつ、ある程度精度よく予測するという観点では、一次燃焼室２内の温度を含む対象パラメータ群（一次燃焼室２内の温度のみであってもよい。）に基づいて、排ガスのＮＯｘ濃度の予測値が取得されることが好ましい。
【００５３】
焼却炉１において、ＮＯｘ濃度の予測値は、還元剤の流量の決定以外の用途に用いられてよい。例えば、ＮＯｘ濃度の予測値に基づいて一次空気の流量等が調整され、排ガスにおけるＮＯｘ濃度の低減が図られてもよい。
【００５４】
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。
【符号の説明】
【００５５】
１，１ａ    焼却炉
２    一次燃焼室
３    二次燃焼室
４    排出経路
５    パラメータ値取得ユニット
７１    ＮＯｘ濃度測定部
１０１    ＮＯｘ濃度予測部
２２４    火格子
【図１】
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【図２】
2017089928.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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