(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内で発生する排ガスを廃熱回収設備として設けた空気予熱器および廃熱ボイラに供給し、空気予熱器で排ガスを熱源として炉内に供給する空気を予熱し、廃熱ボイラで排ガスを熱源として蒸気を発生させ、焼却物供給手段を制御して炉内に供給する焼却物供給量を操作し、空気予熱器を制御して炉内に供給する空気の空気温度を操作する運転制御を行なう焼却炉において、
蒸気量が第１上限設定値より低い場合に、焼却処理量を制御量として焼却物供給量を操作し、炉内温度を制御量として空気温度を操作する通常運転制御を行ない、蒸気量が第１上限設定値より高くなった場合に、第１抑制運転制御を行なうとともに、第１抑制運転制御の継続時間を計測し、継続時間が所定時間を越えるか、もしくは蒸気量が第２上限設定値より高くなった場合に、第２抑制運転制御を行ない、
第１抑制運転制御では、蒸気量を制御量として空気温度を上げることで空気予熱器における回収熱量を増加させる操作を行ない、
第２抑制運転制御では、蒸気量を制御量として焼却物供給手段を制御して炉内に供給する焼却物供給量を減少させる操作を行なうことを特徴とする焼却炉の運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水汚泥を焼却する流動床焼却炉等における焼却炉の運転制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の流動床焼却炉は、例えば図３に示すようなものである。図３において、流動床焼却炉２０は、炉体２１の内部に砂層部２２とフリーボード部２３を形成している。砂層部２２には分散パイプ２４を配置しており、分散パイプ２４に接続してブロア２５を設けている。このブロア２５によって供給する流動空気を分散パイプ２４から砂層部２２に噴出し、流動砂を流動状態に保持するとともに、ブロア２５の回転数を制御して流動空気流量を操作し、炉内のＯ2濃度を目標値に制御する。
【０００３】
砂層部２２の上部にはプッシャー、スクリュー搬送機等からなるケーキ投入機２６を設けており、ケーキ投入機２６を制御して単位時間当たりの汚泥供給量を操作し、一日当たりの汚泥処理量を目標値に制御する。ケーキ投入機２６には汚泥供給量を検出して積算する汚泥処理量センサー２６ａを設けている。燃焼装置としては、砂層部２２の上部に設けた始動バーナ２７と砂層部２２の流動砂中に設けた砂中バーナ（オイルバーナ）２８とを備えている。砂層部２２およびフリーボード部２３にはそれぞれ炉内温度センサー２９、３０を設けている。
【０００４】
流動床焼却炉２０は、炉内で発生する排ガスの廃熱回収設備として空気予熱器３１および廃熱ボイラ３２を備えており、炉内で発生する燃焼排ガスを炉体２１の頂部から空気予熱器３１に導き、さらに廃熱ボイラ３２に導く排ガス経路３３を有している。空気予熱器３１は排ガスを熱源として炉内に供給する空気を予熱し、廃熱ボイラ３２は排ガスを熱源として蒸気を発生させる。排ガス経路３３には排ガス中のＯ2濃度を検出するＯ2濃度センサー３４、および排ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度センサー３５を設けている。廃熱ボイラ３２の蒸気管３６には蒸気量を検出する蒸気量センサー３７を設けている。
【０００５】
ブロア２５によって供給する流動空気は、第１ダンパ３８を通って分散パイプ２４に流れる第１経路３９と、第２ダンパ４０および空気予熱器３１を通って第１経路３９に合流する第２経路４１を通り、第１ダンパ３８、第２ダンパ４０の開度を制御することにより流動空気温度を操作して炉内温度を制御する。流動砂は排出部４３から炉体２１の外部に排出し、異物を分離して後に、砂投入口４４から砂層部２２に投入して循環させる。
【０００６】
制御装置４５は、炉内温度センサー２９、３０、Ｏ2濃度センサー３４、ＮＯｘ濃度センサー３５、蒸気量センサー３７、汚泥処理量センサー２６ａの出力値に基づいて、ブロア２５を制御して炉内に供給する空気の空気流量を操作し、ケーキ投入機２６を制御して炉内に供給する汚泥供給量を操作し、第１ダンパ３８、第２ダンパ４０を操作して空気予熱器３１に流入する空気量を制御して炉内に供給する空気の空気温度を操作して、流動床焼却炉２０の運転制御を行なう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記した構成において、廃熱ボイラ３２には安全基準として発生蒸気量に許容上限として限界値を設定しており、この限界値を越えないように、ボイラ蒸気量を制御している。
このため、ボイラ蒸気量が限界値に近付いた場合には、ケーキ投入機２６を制御して汚泥供給量を減じる操作を行ない、あるいは第１ダンパ３８、第２ダンパ４０を操作して空気予熱器３１に流入する空気量を増加して、流動空気温度を上げることで、空気予熱器３１における回収熱量を増加させる操作を行なっている。
【０００８】
しかし、汚泥供給量を減じる操作は、蒸気量を抑制する効果が大きいが、汚泥処理量が目標値から外れることなり、汚泥処理量を制御する観点においては外乱を与える結果となるので、避けることが望ましい操作である。
流動空気温度を上げることは、一時的にボイラ入口における排ガス温度を下げる効果はあるが、結果として炉出口における排ガス温度の上昇を招くので、次第に蒸気量を抑制する効果が無くなる。流動空気温度を上げた状態を続けることは、蒸気量抑制における操作の余裕を減らし、別途の要因において流動空気温度を下げ戻す時に、その操作量が多くなり、他の障害をもたらす。
【０００９】
本発明は上記した課題を解決するものであり、弊害を招くことなくボイラ蒸気量を適切に制御することができる焼却炉の運転制御方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の焼却炉の運転制御方法は、炉内で発生する排ガスを廃熱回収設備として設けた空気予熱器および廃熱ボイラに供給し、空気予熱器で排ガスを熱源として炉内に供給する空気を予熱し、廃熱ボイラで排ガスを熱源として蒸気を発生させ、焼却物供給手段を制御して炉内に供給する焼却物供給量を操作し、空気予熱器を制御して炉内に供給する空気の空気温度を操作する運転制御を行なう焼却炉において、
蒸気量が第１上限設定値より低い場合に、焼却処理量を制御量として焼却物供給量を操作し、炉内温度を制御量として空気温度を操作する通常運転制御を行ない、蒸気量が第１上限設定値より高くなった場合に、第１抑制運転制御を行なうとともに、第１抑制運転制御の継続時間を計測し、継続時間が所定時間を越えるか、もしくは蒸気量が第２上限設定値より高くなった場合に、第２抑制運転制御を行ない、
第１抑制運転制御では、蒸気量を制御量として空気温度を上げることで空気予熱器における回収熱量を増加させる操作を行ない、
第２抑制運転制御では、蒸気量を制御量として焼却物供給手段を制御して炉内に供給する焼却物供給量を減少させる操作を行なうものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態における流動床焼却炉は先に図３において説明したものと同じであるので、図３を参照して同様の作用を行なう部材については同一番号を付して説明を省略し、本実施の形態における特徴的構成について説明する。
【００１２】
制御装置４５は、炉内温度センサー２９、３０、Ｏ2濃度センサー３４、ＮＯｘ濃度センサー３５、蒸気量センサー３７、汚泥処理量センサー２６ａの出力値に基づいて、ブロア２５を制御して炉内に供給する空気の空気流量を操作し、ケーキ投入機２６を制御して炉内に供給する汚泥供給量を操作し、第１ダンパ３８、第２ダンパ４０を操作して空気予熱器３１に流入する空気量を制御して炉内に供給する空気の空気温度を操作して、流動床焼却炉２０の運転制御を行なう。
【００１３】
制御装置４５には、その制御回路中に機能回路として、通常運転制御モードと第１抑制運転制御モードと第２抑制運転制御モードと第１抑制運転制御モードの継続時間を計測するカウンタとを設定しており、蒸気量センサー３７の出力値に基づいて各制御モードを切り換えて運転制御を行なう。
通常運転制御モードは、汚泥処理量を制御量として汚泥供給量を操作し、Ｏ2濃度を制御量として空気流量を操作し、炉内温度を制御量として空気温度を操作する運転制御を行なう。第１抑制運転制御モードは、蒸気量を制御量として空気温度を操作する運転制御を行なう。第２抑制運転制御モードは、蒸気量を制御量として汚泥供給量を操作する運転制御を行なう。
【００１４】
制御装置４５には、制御モードの切り換えのために、例えば図２に示すような判定基準を設定する。この判定基準は、カウンタによって計測する継続時間とボイラー蒸気量とを指標とするものであり、ボイラー蒸気量が第１上限設定値Ａより小さい通常運転制御領域（ＺＯＮＥ−０）と、ボイラー蒸気量が第１上限設定値Ａより大きくて第２上限設定値Ｂより小さく、かつカウンタ値が最大値Ｃより小さい第１抑制運転制御領域（ＺＯＮＥ−Ａ１）と、ボイラー蒸気量が第２上限設定値Ｂより大きいか、もしくはカウンタ値が最大値Ｃより大きい第２抑制運転制御領域（ＺＯＮＥ−Ａ２）からなり、第１抑制運転制御領域（ＺＯＮＥ−Ａ１）が時間の経過とともに狭くなり、次第に第２抑制運転制御領域（ＺＯＮＥ−Ａ２）に移行する。
【００１５】
以下、上記した構成おける作用を説明する。図１のフローチャートに示すように、制御装置４５は、蒸気量センサー３７の出力値を定期的に取り込み、その値に基づいて抑制制御開始判定を行なう。この判定において蒸気量センサー３７の出力値が第１上限設定値Ａより低く、通常運転制御領域（ＺＯＮＥ−０）に該当する場合には、カウンタの値をクリアして、通常運転制御モードの運転制御を継続する。
【００１６】
通常運転制御モードでは、汚泥処理量が一日の目標値を達成するように、ケーキ投入機２６を制御して汚泥供給量を増減する操作を行なう。また、Ｏ2濃度センサー３４の出力値が所定の範囲を保つように、ブロア２５を制御して空気流量を増減する操作を行なう。また、炉内温度センサー２９、３０の出力値が所定の範囲を保つように、第１ダンパ３８、第２ダンパ４０を操作して、空気予熱器３１に流入する空気量を制御し、炉内に供給する空気の空気温度を操作する。
【００１７】
抑制制御開始判定において、蒸気量センサー３７の出力値が第１上限設定値Ａより大きくて第２上限設定値Ｂより小さい第１抑制運転制御領域（ＺＯＮＥ−Ａ１）に該当する場合には、第１抑制運転制御モードで運転制御し、この第１抑制運転制御の継続時間をカウンタ（ＺＯＮＥ−Ａ１カウンタ）で計測し始める。
第１抑制運転制御モードでは、蒸気量を制御量として空気温度を上げる操作を行なう。つまり、第１ダンパ３８の開度を絞り、第２ダンパ４０の開度を増加して、空気予熱器３１に流入する空気量を増加させ、空気予熱器３１における回収熱量の増加を図り、廃熱ボイラ３２に供給する熱量を減じる。その後、単位時間毎（１分）に蒸気量センサー３７の出力値およびカウンタ（ＺＯＮＥ−Ａ１カウンタ）値を取り込んで判定基準に照らし、制御領域の判定を行なう。
【００１８】
この領域判定において、蒸気量センサー３７の出力値が第１上限設定値Ａより小さい通常運転制御領域（ＺＯＮＥ−０）に該当する場合は、カウンタの値をクリアして、通常運転制御モードに復帰する。
領域判定において、蒸気量センサー３７の出力値が第１上限設定値Ａより大きくて第２上限設定値Ｂより小さく、かつカウンタ値が最大値Ｃより小さい第１抑制運転制御領域（ＺＯＮＥ−Ａ１）に該当する場合は、第１抑制運転制御モードを継続し、さらに空気予熱器３１に流入する空気量を増加させ、空気予熱器３１における回収熱量の増加を図り、廃熱ボイラ３２に供給する熱量を減じる。その後、制御領域の判定に戻る。
【００１９】
領域判定において、蒸気量センサー３７の出力値が第２上限設定値Ｂより大きいか、もしくはカウンタ値が最大値Ｃより大きい第２抑制運転制御領域（ＺＯＮＥ−Ａ２）に該当する場合には、第２抑制運転制御モードで運転制御する。この第２抑制運転制御では、ケーキ投入機２６を制御して汚泥供給量を減少させる。その後、制御領域の判定に戻る。
【００２０】
上述した操作を繰り返し、蒸気量センサー３７の出力値が第１上限設定値Ａより小さい通常運転制御領域（ＺＯＮＥ−０）に戻った時点で、通常運転制御モードに復帰する。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ボイラ蒸気量が第１上限設定値を越えて上限領域に該当する場合には、空気温度の操作で対処し、第２上限設定値を越えた時点で汚泥供給量を操作するので、初期の段階で蒸気量を抑制できれば、処理量が目標値から離れずに炉内の安定燃焼を継続することができる。空気温度の操作を行なう第１抑制運転制御が時間の経過とともに第２抑制運転制御に移行するので、効果が薄れた空気温度の操作を続けることなく、適切な時期に確実な効果が期待できる焼却物供給量の操作を行なうことができ、弊害を招くことなくボイラ蒸気量を適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における制御のフローチャートである。
【図２】同実施の形態における判断基準を示すグラフ図である。
【図３】流動床焼却炉の構成を示す摸式図である。
【符号の説明】
２０    流動床焼却炉
２１    炉体
２２    砂層部
２３    フリーボード部
２４    分散パイプ
２５    ブロア
２６    ケーキ投入機
２６ａ  汚泥処理量センサー
２７    始動バーナ
２８    砂中バーナ
２９、３０  温度センサー
３１    空気予熱器
３２    廃熱ボイラ
３３    排ガス経路
３４    Ｏ2濃度センサー
３５    ＮＯｘ濃度センサー
３６    蒸気管
３７    蒸気量センサー
３８    第１ダンパ
３９    第１経路
４０    第２ダンパ
４１    第２経路
４３    排出部
４４    砂投入口
４５    制御装置
【図１】
0003744741.tif 000002
【図２】
0003744741.tif 000003
【図３】
0003744741.tif 000004