(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内に投入されたごみを給じん装置を用いて燃焼火格子上に順次供給し、この燃焼火格子に対して下方から燃焼空気を供給することによって、該燃焼火格子上を搬送されるごみを焼却するごみ焼却炉における前記燃焼火格子上のごみ残量を目標残量に制御するごみ焼却炉の給じん量制御方法において、一定周期で前記燃焼火格子の下側空気圧と上側空気圧との圧力差から前記燃焼火格子上のごみ残量および該当ごみ残量の増減傾向を求め、
この求めたごみ残量が目標残量を越えているが目標残量から所定範囲内にありかつ前記増減傾向が減少傾向を示すとき前記給じん装置による給じん量を増加し、
前記求めたごみ残量が目標残量を下回っているが目標残量から所定範囲内にありかつ前記増減傾向が増加傾向を示すとき前記給じん装置による給じん量を減少する
ことを特徴とするごみ焼却炉の給じん量制御方法。
【請求項２】
炉内に投入されたごみを給じん装置を用いて燃焼火格子上に順次供給し、この燃焼火格子に対して下方から燃焼空気を供給することによって、該燃焼火格子上を搬送されるごみを焼却するごみ焼却炉における前記燃焼火格子上のごみ残量を目標残量に制御するごみ焼却炉の給じん量制御装置において、
一定周期で前記燃焼火格子の下側空気圧と上側空気圧との圧力差から燃焼火格子上のごみ残量および該当ごみ残量の増減傾向を求めるごみ残量情報算出手段と、
この求めたごみ残量が目標残量を越えているが目標残量から所定範囲内にありかつ前記増減傾向が減少傾向を示すとき前記給じん装置による給じん量を増加し、前記求めたごみ残量が目標残量を下回っているが目標残量から所定範囲内にありかつ前記増減傾向が増加傾向を示すとき前記給じん装置による給じん量を減少する給じん量制御手段と
を備えたごみ焼却炉の給じん量制御装置。
【請求項３】
炉内に投入されたごみを給じん装置を用いて燃焼火格子上に順次供給し、この燃焼火格子に対して下方から燃焼空気を供給することによって、該燃焼火格子上を搬送されるごみを焼却するごみ焼却炉における前記燃焼火格子上のごみ残量を目標残量に制御するごみ焼却炉の給じん量制御装置において、
一定周期で前記燃焼火格子の下側と上側の圧力差から燃焼火格子上のごみ残量を順次算出するごみ残量算出手段と、
今回の周期で算出された今回ごみ残量と一つ前の周期で算出された前回ごみ残量との差分残量を算出する差分残量算出手段と、
ごみ残量及び差分残量と目標残量との間の関係を示すメンバーシップ関数と、
ごみ残量及び差分残量と前記給じん装置による給じん量との間の関係を示す規則と、
前記一定周期でごみ残量及び差分残量が算出される毎に、前記メンバーシップ関数と規則を用いて最適給じん量を算出するファジィ演算処理手段と
を備えたごみ焼却炉の給じん量制御装置。
【請求項４】
前記規則は、前記ごみ残量が前記目標残量よりやや大きくてかつ前記差分残量が負を示すとき前記給じん装置による給じん量を増加し、前記ごみ残量が前記目標残量よりやや少なくてかつ前記差分残量が正を示すとき前記給じん装置による給じん量を減少する
ことを特徴とする請求項３記載のごみ焼却炉の給じん量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給じん装置及び燃焼火格子が組込まれたごみ焼却炉に係わり、特に、燃焼火格子上のごみ残量を目標残量に制御するごみ焼却炉の給じん量制御方法及び給じん量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市におけるごみ焼却炉は、日々の都市生活において排出される様々な廃棄物を処理するという重要な役割を担っている。近年では、廃棄物であるごみの焼却処理によって発生する膨大な熱エネルギの回収への関心が高まり、ボイラ発電設備が付属されたごみ焼却炉が実用化されている。
【０００３】
このようなボイラ発電設備が付属されたごみ焼却炉においては、例えばクレーン等でホッパ内に投入されたごみは、ホッパの底部に設けられた給じん装置で炉内に搬入される。炉内の燃焼火格子は固定部と可動部とをごみ送り方向に一定の傾きを持たせて交互に並べた構造を有している。
【０００４】
この給じん装置で炉内に供給されたごみは燃焼火格子上に載せられる。そして、傾斜して設けられた燃焼火格子を傾斜方向に往復移動させることによって、ごみは燃焼火格子上を傾斜方向に移動される。燃焼火格子の下方には風箱が配設されている。さらにこの風箱には燃焼空気ファンから燃焼空気が供給される。
【０００５】
ごみは燃焼火格子上を傾斜方向へ移動する過程で下から吹き上げる燃焼空気により効率的に燃焼される。ごみの燃焼によって生じた排ガスは煙突に導かれて炉外へ排出される。この排出される過程で排ガスの熱は蒸気発生用のボイラで回収される。
【０００６】
このような構成のごみ焼却炉において、発電電力量の安定化に直接影響を与える蒸気発生量の安定化又は炉出口温度を安定化させるためにごみの燃焼状態を一定に制御する自動燃焼制御が実施されている。具体的には、燃焼火格子に供給する燃焼空気量の調整、燃焼火格子の移動速度の調整、ごみ供給量の調整等がある。
【０００７】
前述したように、ごみ焼却炉においては、ごみはクレーンにより十数分から数十分の間隔で間欠的にホッパに投入され、ホッパ底部に位置する給じん装置により連続的に炉内に送り込まれる。
【０００８】
従来、ごみ供給量を制御する場合、過去の実績に基づきボイラによる蒸気発生量実績と燃焼火格子に供給する燃焼空気量、二次空気量およびごみ供給量の実績との関係を予め求めておき、ごみ投入毎に、必要とする蒸気発生量に対応するごみ焼却量を算出して目標焼却量とし、その目標焼却量に合わせてごみ供給量を決めていた。
【０００９】
すなわち、目標焼却量よりごみの供給量の実績が少なければクレーンによるごみ投入間隔を短くしてごみの投入量を増すととともに給じん装置速度を増速しごみ供給量を増加する。
【００１０】
一方、目標焼却量よりごみの供給量の実績が多ければ、クレーンによるごみ投入間隔を長くして投入量を減らすとともに給じん装置速度を減速してごみ供給量を減らして、目標焼却量に近づくように調整していた。
この場合、給じん装置速度の変動はゆるやかであり、短い時間間隔でみれば給じん装置速度は一定とみなすことができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ごみ焼却炉のホッパに投入されるごみの性状は一定せず、嵩密度が大きく変動したり、粘性も大きく変化する。また、ホッパ内のごみ重量の影響もあり、たとえ給じん装置速度が一定であっても炉内へのごみ供給量は実際には一定とならず、細かく変動する。その結果、燃焼火格子上のごみ残量（滞留量）も大きく変動する。
【００１２】
ごみ残量が変動すると燃焼火格子上のごみの乾燥、着火、燃焼に至る過程の経過時間が異なり、燃焼状態が安定せず、炉内温度が変動する。その結果、最終のボイラによる蒸気発生量が変動してしまう問題があった。
【００１３】
例えば、ごみ残量が多くなると、燃焼空気量や火格子速度が同じ条件でも着火に至るまでの時間が長くなりその間燃焼の勢いが低下する一方、着火後は多量のごみが一度に燃えるため、燃焼の勢いが急激に増すことになる。反対に燃焼火格子上のごみ残量が少ないと、燃焼により短時間でごみがなくなり燃焼の勢いが低下する。その結果、燃焼の強弱が生じて、炉内温度や蒸気発生量が大きく変動してしまうという問題があった。
【００１４】
このような不都合を解消するために、給じん装置速度を調節して火格子上のごみ残量（滞留量）を一定にする手法が提案されている（特開平４−２０８３０７号公報）。
【００１５】
すなわち、給じん機能とごみの乾燥機能とを兼ねた乾燥火格子において、この乾燥火格子に下方から供給される燃焼空気の下側の空気圧力と、この燃焼空気が乾燥火格子を通過した後の乾燥火格子の上側の空気圧力との圧力差が乾燥火格子上のごみ残量（滞留量）にほぼ対応することを利用して、この圧力差から乾燥火格子上のごみ残量を推定する。
【００１６】
同様な手法にて、燃焼火格子の上下の圧力差から燃焼火格子上のごみ残量を推定する。そして、乾燥火格子上の推定ごみ残量と燃焼火格子上の推定ごみ残量との組合わせに基づいて乾燥火格子の往復移動速度を補正してごみ供給量を一定に調整する。
【００１７】
しかしながら、ごみの投入毎における上述した計算に基づいて給じん装置速度を制御するのみでは、実際のごみ供給量の変動がさけられず、燃焼火格子上のごみ残量が安定しない。
【００１８】
また、上述した特開平４−２０８３０７号公報で開示されている手法においては、燃焼火格子上の現在時点における推定ごみ残量に基づいて給じん装置速度を制御している。
【００１９】
しかし、ごみが乾燥火格子から燃焼火格子上へ移動するまでにはかなりの時間が必要であるので、たとえ乾燥火格子の往復移動速度を変更したとしても、燃焼火格子上のごみ残量が即座に変化しなく、燃焼火格子上のごみ残量制御の応答特性が悪い。
【００２０】
その結果、燃焼火格子上のごみ残量が安定せず、結果として、ごみ燃焼量の応答幅が大きくなり、炉内温度や蒸気発生量の変動を十分に抑制できない問題があった。
【００２１】
さらに、上述した手法においては、給じん装置が乾燥火格子を兼ねた構造の焼却炉でないと適用できないという問題があった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、燃焼火格子上のごみ残量と該当ごみ残量の増減傾向とに基づいて、給じん装置による給じん量を制御することによって、給じん装置による給じん量変化に対する燃焼火格子上のごみ残量変化の応答時間遅れを少なくでき、燃焼火格子上のごみ残量を高い精度で一定範囲に維持でき、ごみ燃焼量を安定化させ、結果として安定した蒸気発生量を得ることができるごみ焼却炉の給じん量制御方法及び給じん量制御装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、炉内に投入されたごみを給じん装置を用いて燃焼火格子上に順次供給し、この燃焼火格子に対して下方から燃焼空気を供給することによって、該燃焼火格子上を搬送されるごみを焼却するごみ焼却炉における燃焼火格子上のごみ残量を目標残量に制御するごみ焼却炉の給じん量制御方法及びごみ焼却炉の給じん量制御装置に適用される。
【００２３】
そして、上述した課題を解消するために、請求項１のごみ焼却炉の給じん量制御方法においては、一定周期で燃焼火格子の下側空気圧と上側空気圧との圧力差から燃焼火格子上のごみ残量および該当ごみ残量の増減傾向を求め、この求めたごみ残量が目標残量を越えているが目標残量から所定範囲内にありかつ増減傾向が減少傾向を示すとき給じん装置による給じん量を増加し、求めたごみ残量が目標残量を下回っているが目標残量から所定範囲内にありかつ増減傾向が増加傾向を示すとき給じん装置による給じん量を減少するようにしている。
【００２４】
また、請求項２のごみ焼却炉の給じん量制御装置においては、一定周期で燃焼火格子の下側空気圧と上側空気圧との圧力差から燃焼火格子上のごみ残量および該当ごみ残量の増減傾向を求めるごみ残量情報算出手段と、この求めたごみ残量が目標残量を越えているが目標残量から所定範囲内にありかつ増減傾向が減少傾向を示すとき給じん装置による給じん量を増加し、求めたごみ残量が目標残量を下回っているが目標残量から所定範囲内にありかつ増減傾向が増加傾向を示すとき給じん装置による給じん量を減少する給じん量制御手段とを備えている。
【００２５】
このように構成されたごみ焼却炉の給じん量制御方法及び制御装置においては、燃焼火格子上に滞留しているごみのごみ残量が目標残量を含んで設けられた所定範囲を越えて大きく上回っている場合は、ごみ残量が目標残量に近づくように、給じん装置による給じん量が減少される。
【００２６】
一方、ごみ残量が目標残量を含んで設けられた所定範囲を越えて大きく下回っている場合は、ごみ残量が目標残量に近づくように、給じん装置による給じん量が増加される。
【００２７】
すなわち、ごみ残量が目標残量を含んで設けられた所定範囲を外れた場合は、通常のフィードバック比例制御のように、ごみ残量の目標残量からの偏差に応じて、ごみ残量が目標値より大きい場合は給じん装置の給じん量を増加し、ごみ残量が目標残量よりも小さい場合は給じん装置の給じん量を減少する。したがって、短時間のうちに燃焼火格子上のごみ残量は所定範囲内に制御される。
【００２８】
そして、本発明においては、上述した制御以外に、ごみ残量が所定範囲に入っている状態においては、たとえごみ残量が目標値よりも小さくても目標値に近いので、ごみ残量が増加傾向にある場合は給じん装置の給じん量を先回りして減少する。逆に、たとえごみ残量が目標値よりも大きくても目標値に近いので、ごみ残量が減少傾向にある場合は給じん装置の給じん量を先回りして増加する。
【００２９】
このような手法を採用することによって、燃焼火格子上のごみ残量の変動に給じん装置の給じん量の変更が追いつかず、燃焼火格子上のごみ残量が大きくなりすぎたり、小さくなりすぎることが未然に防止される。すなわち、ごみ残量制御におけるオーバーシュート現象が抑制され、燃焼火格子上のごみ残量の変動範囲を小さくすることが可能となる。
【００３０】
また、請求項３のごみ焼却炉の給じん量制御装置においては、一定周期で燃焼火格子の下側と上側の圧力差から燃焼火格子上のごみ残量を順次算出するごみ残量算出手段と、今回の周期で算出された今回ごみ残量と一つ前の周期で算出された前回ごみ滞留残との差分残量を算出する差分残量算出手段と、ごみ残量及び差分残量と目標残量との間の関係を示すメンバーシップ関数と、ごみ残量及び差分残量と給じん装置による給じん量との間の関係を示す規則と、一定周期でごみ残量及び差分残量が算出される毎に、メンバーシップ関数と規則を用いて最適給じん量を算出するファジィ演算処理手段とを備えている。
【００３１】
また、請求項４においては、前記規則を、ごみ残量が目標残量よりやや大きくてかつ差分残量が負を示すとき給じん装置による給じん量を増加し、ごみ残量が目標残量よりやや少なくてかつ差分残量が正を示すとき給じん装置による給じん量を減少するように設定している。
【００３２】
このように構成されたごみ焼却炉の給じん量制御装置においては、燃焼火格子上のごみ残量と該当ごみ残量の増減傾向とから給じん装置における最適給じん量をファジィ演算にて求めている。したがって、燃焼火格子上のごみ残量のみで給じん装置における給じん量を制御する場合に比較して、制御に与える因子が増加するので、制御精度が向上する。
【００３３】
また、ファジィ演算における［ｉｆ−ｔｈｅｎ］の規則（ルール）を、ごみ残量及び差分残量と給じん装置による給じん量との間の関係を前述したように、ごみ残量が目標残量よりやや大きくてかつ差分残量が負を示すとき給じん装置による給じん量を増加し、ごみ残量が目標残量よりやや少なくてかつ差分残量が正を示すとき給じん装置による給じん量を減少すると設定しているので、前述したように、ごみ残量制御におけるオーバーシュート現象が抑制され、燃焼火格子上のごみ残量の変動範囲を小さくすることが可能となる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の各実施形態を図面を用いて説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態の給じん量制御方法が採用された給じん量制御装置が組込まれたごみ焼却炉の概略構成図である。
【００３５】
炉１内にごみ３を供給するためのホッパ２の底部には、このホッパ２に投入されたごみ３を炉１内の燃焼火格子５上へ供給するための給じん装置４が配設されている。この給じん装置４は、駆動装置９にて水平方向に往復移動されることによってホッパ２のごみ３を炉１内へ押出す。
【００３６】
燃焼火格子５は固定部と可動部をごみ送り方向に一定の傾きを持たせて交互に並べた構造を有している。そして、燃焼火格子５は、ごみ３を斜め上前方に突き上げる可動部の往復運動により上側に載置されたごみ３を攪拌しながら灰落下口６の方向に押し出して行く。
【００３７】
燃焼火格子５の下方には４個の風箱７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄが配設されている。さらにこの各風箱７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄには共通の燃焼空気ファン８から燃焼空気が供給される。
【００３８】
そして、燃焼火格子５に供給されたごみ３は，燃焼空気ファン８にて風箱７ａ〜７ｄを介してこの燃焼火格子５下から吹き上げる燃焼空気により効率的に燃焼して灰となる、この灰は灰落下口６から落下して炉外へ排出される．
一方，ごみ３の燃焼によって生じた排ガスは炉出口１０から煙突１１に導かれて炉外へ排出される。排ガスの熱は蒸気発生用のボイラ１２で回収される。このボイラ１２で回収された蒸気の流量は蒸気流量計１３で計測される。
【００３９】
また、炉１内の上部位置には二次燃焼促進あるいは炉内冷却のための二次空気が送風ファン１８から二次空気の吹込口１９から吹き込まれる。
燃焼火格子５の下側に設置された各風箱７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ内には，燃焼火格子下の空気圧力を測定する各圧力計１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄが設けられている。さらに、各風箱７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ内には、燃焼空気ファン８から自己の風箱内に供給される燃焼空気量を調整するための図示しない各ダンパがそれぞれ設けられている。
【００４０】
さらに、燃焼空気ファン８から各風箱７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄに対する各燃焼空気の供給路に燃焼空気ファン８から各風箱７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄに供給される燃焼空気の流量を測定するための流量計１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄが取付けられている。
【００４１】
また、炉１内における燃焼火格子５の上方位置には炉１内の圧力ＰH を測定する炉内圧力計１６が取付けられている。
各圧力計１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄで測定された燃焼火格子５の下側の各空気圧力ＰLa，ＰLb，ＰLc，ＰLd、炉内圧力計１６で測定されたれ燃焼火格子５の上側の空気圧力ＰH 、及び各流量計１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄで測定された燃焼火格子５に下側から供給される燃焼空気量Ｑa ，Ｑb ，Ｑc ，Ｑd は給じん量制御装置１７へ入力される。
【００４２】
給じん量制御装置１７はコンピュータ等の一種の情報処理装置で構成されており、入力された燃焼火格子５の下側空気圧ＰLa，〜ＰLd、上側空気圧ＰH 及び燃焼空気量Ｑa 〜Ｑd に基づいて、燃焼火格子５上のごみ３の現在時点にごみ残量Ｄ1 と、該当ごみ残量Ｄ1 の差分残量ΔＤで示される増減傾向とを推定計算し、その現在時点のごみ残量Ｄ1 と増減傾向（差分残量ΔＤ）とから給じん装置４におけるごみ３の燃焼火格子５への給じん量に対応する給じん装置速度Ｖ0 を計算して、給じん装置４の駆動装置９へ送出する。
【００４３】
駆動装置９は、この給じん量制御装置１７からに入力された給じん装置速度Ｖ0 で給じん装置４を往復移動制御する。その結果、ポッパ２に収納されているごみ３は単位時間当り給じん装置速度Ｖ0 に対応した量だけ炉１内の燃焼火格子５上へ供給される。
【００４４】
一種の情報処理装置で形成された給じん量制御装置１７内には、図２に示すように、主記憶部上に形成された前回値メモリ２０と速度算出条件テーブル２１と、入出力インタフェースで構成された測定値入力部２２と算出速度出力部２３とが組込まれている。
【００４５】
さらに、この給じん量制御装置１７内には、例えばアプリーションプログラム上に形成されたプログラムモジュールとしてのごみ残量計算部２４、差分算出部２５、増減傾向判定部２６、目標値比較部２７、上限下限比較部２８、給じん装置速度算出部２９が形成されている。
【００４６】
前記測定値入力部２２は、入力されているアナログの下側空気圧ＰLa，〜ＰLd、上側空気圧ＰH 及び燃焼空気量Ｑa 〜Ｑd を例えば０．５分（３０秒）等の規定周期Ｔ0 で取込んで、それぞれデジタル値に変換する。さらに、デジタル変換された４個の下側空気圧ＰLa，〜ＰLdの平均の下側空気圧ＰL を算出する。また、デジタル変換された４個の燃焼空気量Ｑa 〜Ｑd の平均の燃焼空気量Ｑを算出する。なお、デジタルの上側空気圧ＰH はそのまま使用する。測定値入力部２２は、規定周期Ｔ0 で算出した燃焼火格子５の下側空気圧ＰL と上側空気圧ＰH と燃焼空気量Ｑとをごみ残量算出部２４へ送出する。
【００４７】
ごみ残量算出部２４は、(1) 式を用いて今回の周期Ｔ0 における燃焼火格子５上の平均的なごみ残量Ｄ1 を算出する。
Ｄ1 ＝Ａ（ＰL −ＰH ）／Ｑn                             …(1)
すなわち、燃焼火格子５の下側空気圧ＰL と上側空気圧ＰH との圧力差（ＰL −ＰH ）を求め、燃焼空気量Ｑのｎ乗値で除する。この圧力差（ＰL −ＰH ）の大きさはその風箱上部７ａ〜７ｄの上側の燃焼火格子５上のごみ残量Ｄ1 に対応するが、この圧力差（ＰL −ＰH ）は燃焼空気量Ｑの大きさにより変わってしまうので、燃焼空気量Ｑn で割ることで燃焼空気量の単位流量当たりの圧力差にして、燃焼空気量Ｑの変動にによる影響を除く。
【００４８】
この際、燃焼空気量Ｑと圧力差（ＰL −ＰH ）との関係が非線形であるため、その影響を除くため燃焼空気量Ｑにべき指数項ｎをつける。このべき指数項ｎの値は実験的に求める。さらに。Ａも実験的に求められた係数である。
【００４９】
ごみ残量算出部２４は、今回の周期Ｔ0 で算出した今回のごみ残量Ｄ1 を、前回値メモリ２０、差分算出部２５、目標値比較部２７、上限下限比較部２８、給じん装置速度算出部２９へ送出する。
【００５０】
前回値メモリ２０内には、前回の周期においてごみ残量算出部２４で算出された前回のごみ残量Ｄ2 を記憶している。そして、差分算出部２５はごみ残量算出部２４から入力された今回のごみ残量Ｄ1 から前回値メモリ２０から読出した前回のごみ残量Ｄ2 との間の差分残量ΔＤを算出して、増減傾向判定部２６へ送出する。
【００５１】
ΔＤ＝Ｄ1 −Ｄ2                                         …(2)
増減傾向判定部２６は入力された差分残量ΔＤの正負を判断して、［正］の場合は今回のごみ残量Ｄ1 は増加傾向であると判定して、その増加傾向の情報と差分残量ΔＤとを次の給じん装置速度算出部２９へ送出する。一方、［負］の場合は今回のごみ残量Ｄ1 は減少傾向であると判定して、その減少傾向の情報と差分残量ΔＤとを次の給じん装置速度算出部２９へ送出する。
【００５２】
以上の処理が終了した時点で前回値メモリ２０は、ごみ残量算出部２４から入力された今回のごみ残量Ｄ1 を前回のごみ残量Ｄ2 として書込む（Ｄ2 ＝Ｄ1 ）。
【００５３】
一方、目標値比較部２７内には、予め設定されている所定の蒸気発生量に対応する最良の燃焼状態が得られるごみ残量の目標残量Ｄ0 が記憶されている。そして、目標値比較部２７は入力された今回のごみ残量Ｄ1 と目標残量Ｄ0 との大小を比較して、比較結果と偏差量（Ｄ1 −Ｄ0 ）とを次の給じん装置速度算出部２９へ送出する。
【００５４】
さらに、上限下限比較部２８内には、前記目標残量Ｄ0 を中心に含む予め定め定められたごみ残量における所定範囲の上限ごみ残量Ｄmax と下限ごみ残量Ｄmin が記憶されている。そして、上限下限比較部２８は入力された今回のごみ残量Ｄ1 が上限ごみ残量Ｄmax を越えているか否か、及び今回のごみ残量Ｄ1 が下限ごみ残量Ｄmi未満であるか否かを判定して、その判定結果を次の給じん装置速度算出部２９へ送出する。
【００５５】
速度条件テーブル２１内には、図３に示すように、今回のごみ残量Ｄ1 、差分残量ΔＤ、目標残量Ｄ0 、所定範囲の上限ごみ残量Ｄmax と下限ごみ残量Ｄmin における６種類の組合せ毎に、各組合せにおける給じん装置速度Ｖ0 の算出式が記憶されている。６種類の組合は下記の通り。
【００５６】
(1)   今回のごみ残量Ｄ1 ≧上限ごみ残量Ｄmax
給じん装置速度Ｖ0 ＝Ｋ1 （Ｄ1 −Ｄ0 ）            …(3)
(2)   目標残量Ｄ0 ≦今回のごみ残量Ｄ1 ＜上限ごみ残量Ｄmax ，ΔＤ＞０
給じん装置速度Ｖ0 ＝Ｋ2 （Ｄ1 −Ｄ0 ）ΔＤ        …(4)
(3)   目標残量Ｄ0 ≦今回のごみ残量Ｄ1 ＜上限ごみ残量Ｄmax ，ΔＤ＜０
給じん装置速度Ｖ0 ＝Ｋ3 （Ｄ1 −Ｄmax ）ΔＤ      …(5)
(4)   下限ごみ残量Ｄmin ＜今回のごみ残量Ｄ1 ≦目標残量Ｄ0 ，ΔＤ＞０
給じん装置速度Ｖ0 ＝Ｋ4 （Ｄ1 −Ｄmin ）ΔＤ      …(6)
(5)   下限ごみ残量Ｄmin ＜今回のごみ残量Ｄ1 ≦目標残量Ｄ0 ，ΔＤ＜０
給じん装置速度Ｖ0 ＝Ｋ5 （Ｄ1 −Ｄ0 ）ΔＤ        …(7)
(6)   今回のごみ残量Ｄ1 ＜下限ごみ残量Ｄmin
給じん装置速度Ｖ0 ＝Ｋ6 （Ｄ1 −Ｄ0 ）            …(8)
なお、各係数Ｋ1 〜Ｋ6 は実験的に求められた値である。
【００５７】
給じん装置速度算出部２９は、増減傾向判定部２６、目標値比較部２７、上限下限比較部２８及びごみ残量算出部２４から入力された今回のごみ残量Ｄ1 に関する前述した種々の条件が上述した(1) 〜(6) のいずれに該当するかを判断して、給じん装置速度Ｖ0 の算出式を特定する。そして、該当算出式を用いて給じん装置速度Ｖ0 を算出する。給じん装置速度算出部２９は、算出した給じん装置速度Ｖ0 を算出速度出力部２３へ送出する。算出速度出力部２３はこの給じん装置速度Ｖ0 を給じん装置４の駆動装置９へ送出する。
【００５８】
駆動装置９は、給じん量制御装置１７からに入力された給じん装置速度Ｖ0 で給じん装置４を往復移動制御する。その結果、ホッパ２に収納されているごみ３は単位時間当り給じん装置速度Ｖ0 に対応した量だけ炉１内の燃焼火格子５上へ供給される。
【００５９】
このように構成されたごみ焼却炉の給じん量制御装置１７においては、炉１内の燃焼火格子５上に滞留しているごみ３のごみ残量Ｄ1 が目標残量Ｄ0 を含んで設けられた所定範囲の上限ごみ残量Ｄmax を大きく上回っている場合は、速度算出条件テーブル２１内の(1) の条件に相当し、ごみ残量Ｄ1 が目標残量Ｄ0 に近ずくように、(3) 式を用いて給じん装置４によるごみ３の炉１内への単位時間当たりの供給量を示す給じん装置速度Ｖ0 が算出されるので、給じん装置速度Ｖ0 が低下されて、給じん量が減少される。
【００６０】
一方、ごみ残量Ｄ1 が目標残量Ｄ0 を含んで設けられた所定範囲の下限ごみ残量Ｄmin を大きく下回っている場合は、速度算出条件テーブル２１内の(6) の条件に相当し、ごみ残量Ｄ1 が目標残量Ｄ0 に近づくように、(8) 式を用いて給じん装置速度Ｖ0 が算出されるので、給じん装置速度Ｖ0 が上昇されて、給じん量が増加される。
【００６１】
このように、ごみ残量Ｄ1 が目標残量Ｄ0 を含んで設けられた所定範囲の上ごみ残量Ｄmax 及び下限ごみ残量Ｄmin を大きく外れた場合は、通常のフィードバック比例制御のように、ごみ残量Ｄ1 の目標残量Ｄ0 からの偏差（Ｄ1 −Ｄ0 ）に応じて、給じん装置速度Ｖ0 が変化する。したがって、短時間のうちに燃焼火格子５上のごみ残量Ｄ1 は所定範囲内に制御される。
【００６２】
また、ごみ残量Ｄ1 が所定範囲に入っている状態においては、たとえごみ残量Ｄ1 が目標値Ｄ0 よりも小さくても目標値Ｄ0 に近いので、ごみ残量Ｄ1 が増加傾向（ΔＤ＞０）にある場合は、速度算出条件テーブル２１内の(4) の条件に相当し、給じん装置４の給じん装置速度Ｖ0 を先回りして減少する。
【００６３】
逆に、たとえごみ残量Ｄ1 が目標値Ｄ0 よりも大きくても目標値Ｄ0 に近いので、ごみ残量Ｄ1 が減少傾向（ΔＤ＜０）にある場合は、速度算出条件テーブル２１内の(3) の条件に相当し、給じん装置４の給じん装置速度Ｖ0 を先回りして増大する。
【００６４】
このような手法を採用することによって、燃焼火格子５上のごみ残量Ｄ1 の変動に給じん装置４の給じん装置速度Ｖ0 の変更が追いつかず、燃焼火格子５上のごみ残量Ｄ1 が大きくなりすぎたり、小さくなりすぎることが未然に防止され、ごみ残量制御のにおけるオーバーシュート現象が抑制され、燃焼火格子５上のごみ残量Ｄ1 の変動範囲を小さくすることが可能となる。
【００６５】
したがって、常に安定した燃焼状態が維持され、安定した蒸気発生量を得ることができる。
なお、第１実施形態においては、給じん装置速度Ｖ0 の算出に用いる燃焼火格子５の下側空気圧ＰL と燃焼空気量Ｑを各風箱７ａ〜７ｄにおける各圧力及び空気量の平均とした。しかし、必ずしも全ての風箱７ａ〜７ｄからの値を使う必要はなく実際の燃焼状態から判断して、最も有効な風箱からの測定値を用いてもよい。
【００６６】
（第２実施形態）
図４は本発明の第２実施形態に係わるごみ焼却炉の給じん量制御装置の概略構成を示すブロック図である。図２に示す第２実施形態の給じん量制御装置１７と同一部分は同一符号を付して重複する部分の詳細説明を省略する。また、ごみ焼却炉の全体構成は図１に示したものと同一である。
【００６７】
この第２実施形態の給じん量制御装置１７ａはファジィ演算手法を用いて給じん装置４に対する給じん装置速度Ｖ0 を算出する。したがって、この給じん量制御装置１７ａ内には、ｉｆ−ｔｈｅｎ形式の規則（ルール）を記憶する規則テーブル３１、メンバーシップ関数を記憶するメンバーシップ関数メモリ３２、ファジィ演算処理部３３、給じん装置速度算出部３４が組込まれている。
【００６８】
ごみ残量算出部２４は今回の周期Ｔ0 における今回のごみ残量Ｄ1 を算出して前回値メモリ２０及び差分算出部２５へ送出すると共に、算出した今回のごみ残量Ｄ1 をファジィ演算処理部３３へ送出する。また、差分検出部２５は算出した差分残量ΔＤ（＝Ｄ1 −Ｄ2 ）をファジィ演算処理部３３へ送出する。
【００６９】
規則テーブル３１内には、ｉｆ−ｔｈｅｎ形式で（1)から(6) までの６個の規則が記憶されている。この（1)から(6) までの前件部（ｉｆ部）と後件部（ｔｈｅｎ）部とからなる各規則は、前述した図３に示す速度算出条件テーブル２１における (6)から(1) までの各計算条件に対応する。すなわち、ごみ残量Ｄ1 が  「やや少ない」「やや多い」の範囲が所定範囲内に対応する。
【００７０】
そして、 (1)から(6) までの各前件部（ｉｆ部）に対して給じん装置４に対する給じん装置速度Ｖ0 の結論が記載されている。
例えば、(1) のごみ残量Ｄ1 が少ない（メンバーシップ関数μLL（Ｄ1 ））場合は給じん装置速度Ｖ0 を大きく増加（ｂ１）する。(3) のごみ残量Ｄ1 がやや少ない（メンバーシップ関数μL （Ｄ1 ））場合でかつ差分残量ΔＤが正（メンバーシップ関数μｐ（ΔＤ））の場合は、給じん装置速度Ｖ0 をやや減少（ｂ３）する。
【００７１】
また、(4) のごみ残量Ｄ1 がやや多い（メンバーシップ関数μH （Ｄ1 ））場合でかつ差分残量ΔＤが負（メンバーシップ関数μｎ（ΔＤ））の場合は、給じん装置速度Ｖ0 をやや増加（ｂ４）する。そして、(6) のごみ残量Ｄ1 が多い  （メンバーシップ関数μhh（Ｄ1 ））場合は給じん装置速度Ｖ0 を大きく減少  （ｂ６）する。
【００７２】
メンバーシップ関数メモリ３２内には、ごみ残量メンバーシップ関数メモリ３２ａと差分残量メンバーシップ関数メモリ３２ｂとが設けられている。
ごみ残量メンバーシップ関数メモリ３２ａ内には、図６（ａ）に示すように、規則テーブル３１内に設定された（1)〜(6) の各規則の前件部（ｉｆ）の各ごみ残量Ｄ1 の各メンバーシップ関数μLL（Ｄ1 ）、μL （Ｄ1 ）、μH （Ｄ1 ）、μHH（（Ｄ1 ）の特性が横軸をごみ残量Ｄ1 として記憶されている。そして、適合度μ（  ）は０〜１の範囲に値を取る。
【００７３】
差分残量メンバーシップ関数メモリ３２ｂ内には、図６（ｂ）に示すように、規則テーブル３１内に設定された（1)〜(6) の各規則の前件部（ｉｆ）の各差分残量ΔＤの各メンバーシップ関数μｎ（ΔＤ）、μｐ（ΔＤ））の特性が横軸を差分ごみ残量ΔＤとして記憶されている。そして、適合度μ（  ）は０〜１の範囲に値を取る。
【００７４】
ファジィ演算処理部３３は、一定周期Ｔ0 毎に、今回のごみ残量Ｄ1 と差分残量ΔＤが入力する毎に、規則テーブル３１に記憶された規則とメンバーシップ関数メモリ３２に記憶された各メンバーシップ関数を用いて、給じん装置速度Ｖ0 に対応する正規化された出力値Ｕを算出して、次の給じん装置速度算出部３４へ送出する。
【００７５】
次に、ファジィ演算処理部３３におけるファジィ演算の一例を説明する。現在、ファジィ演算は種々の方式が実用化されているが、この実施形態においては、比較的推論精度が高くかつ高速で演算処理が実施できる簡易推論法を用いて演算する。
【００７６】
規則テーブル３１における各規則の適合度をｗi （i=1,2,3,4,5,6)とし、各後件部の各値をｂi （i=1,2,3,4,5,6)と表すとすると、ｂi には−１以上、１以下の値が入り、減であるｂ３，ｂ５，ｂ６には負の値が、増であるｂ１，ｂ２，ｂ４には正の値が入る。
【００７７】
そして、(1) 〜(6) の各規則の適合度ｗi は下記ように算出できる。
ｗ1 ＝μLL（Ｄ1 ）
ｗ2 ＝μL （Ｄ1 ）×μｎ（ΔＤ）
ｗ3 ＝μL （Ｄ1 ）×μｐ（ΔＤ）
ｗ4 ＝μh （Ｄ1 ）×μｎ（ΔＤ）
ｗ5 ＝μh （Ｄ1 ）×μｐ（ΔＤ）
ｗ6 ＝μhh（Ｄ1 ）                                        …(9)
そして、正規化された出力値Ｕは(10)式で求まる。
【００７８】
Ｕ＝［Σ（ｗi ×ｂi ）］／Σｗi                           …(10)
すなわち、この(10)式は後件部の値ｂi を各規則の適合度ｗu で加重平均したものとなり、出力値Ｕは−１以上１以下の値を取る。
【００７９】
ファジィ演算処理部３３は算出した規格化された出力値Ｕを給じん装置速度算出部３４へ送出する。
給じん装置速度算出部３４においては、ごみ３の目標焼却量および過去一定時間の実績として求めた給じん装置４の１往復当りのごみ供給量から給じん装置４の速度基準値ＶS が決められ、その速度基準値ＶS に対して、前記算出した出力値Ｕを用いて(11)式で補正を行うことによって、実際の給じん装置速度Ｖ0 を算出する。
【００８０】
Ｖ0 ＝ＶS （１＋Ｕ）                                      …(11)
給じん装置速度算出部３４は算出した給じん装置速度Ｖ0 を算出結果出力部２３へ送出する。算出速度出力部２３はこの給じん装置速度Ｖ0 を給じん装置４の駆動装置９へ送出する。
【００８１】
駆動装置９は、給じん量制御装置１７からに入力された給じん装置速度Ｖで給じん装置４を往復移動制御する。その結果、ホッパ２に収納されているごみ３は単位時間当り給じん装置速度Ｖ0 に対応した量だけ炉１内の燃焼火格子５上へ供給される。
【００８２】
このように構成されてファジィ制御を用いた給じん制御装置においては、燃焼火格子４上におけるごみ残量Ｄ1 が目標残量Ｄ0 よりもやや少なくても、ごみ残量Ｄ1 が増加している場合には、(3) の規則の適合度Ｗ3 が最も大きくなり、出力値Ｕは対応する負の値となる。このため(11)式における（１＋Ｕ）は１より小さい値となる。これにより給じん装置速度Ｖ0 は速度基準値ＶS よりも小さい値となり減速されることになる。
【００８３】
また、ごみ残量Ｄ1 が目標残量Ｄ0 よりもやや多くても、ごみ残量Ｄ1 が減少している場合には、(4) の規則の適合度Ｗ4 が最も大きくなり、これにより給じん装置速度Ｖ0 は増速される。
【００８４】
このように、給じん装置速度Ｖ0 の増減量は、ごみ残量Ｄ1 の大きさ及びその増減傾向に応じてきめ細かく設定される。
これらにより給じん装置４における給じん装置速度Ｖ0 を早めに減速・増速する一種のフィードフォワード制御が実現され、燃焼火格子５上のごみ残量Ｄ1 が安定する。よって、第１実施形態装置とほぼ同様の効果を得ることがてきる。
【００８５】
図７は実施形態態装置が組込まれたごみ焼却炉における炉１の炉出口１０の温度及びボイラ１２の蒸気発生量の時間変化を示す実測図である。ボイラ１２の蒸気発生量は安定していることが理解できる。
【００８６】
図８は本実施形態装置が組込まれたごみ焼却炉におけるごみ３の燃焼火格子５上のごみ残量Ｄ1 の標準偏差とボイラ１２の蒸気発生量の標準偏差との関係を示す図である。図中黒三角符号で示す本実施形態装置においては、ごみ残量Ｄ1 の標準偏差値は小さい値を取り、かつ蒸気発生量の標準偏差値も小さい値を取っている。
【００８７】
一方、図中黒丸符号で示す本実施形態装置における制御を実施しない場合は、ごみ残量Ｄ1 の標準偏差値が大きく、かつ蒸気発生量の標準偏差値も大きい。このことから、本発明の有効性が実証される。
【００８８】
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。各実施形態においては、給じん装置４による給じん量を増加したり減少する手法として給じん装置速度Ｖを制御した。
【００８９】
しかし、給じん量を増減する手法として、例えば、給じん装置４を傾斜させて、傾斜角度を制御したり、また、ホッパ２の炉１に対するごみ供給口の開度を制御する手法を採用することも可能である。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のごみ焼却炉の給じん量制御方法及び給じん量制御装置においては、燃焼火格子上のごみ残量と該当ごみ残量の増減傾向とに基づいて、給じん装置による給じん量を制御している。
【００９１】
したがって、給じん装置による給じん量変化に対する燃焼火格子上のごみ残量変化の応答時間遅れを少なくでき、燃焼火格子上のごみ残量を高い精度で一定範囲に維持でき、ごみ燃焼量を安定化させ、結果として安定した蒸気発生量を得ることができる。
また、炉内の温度も安定するため、炉出口温度が安定し、ダイオキシン対策上必要な温度を常時維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態の給じん量制御方法が採用された給じん量制御装置が組込まれたごみ焼却炉の概略構成図
【図２】  同第１実施形態の給じん量制御装置の概略構成を示すブロック図
【図３】  同第１実施形態の給じん量制御装置の速度算出条件テーブルの記憶内容を示す図
【図４】  本発明の第２実施形態の給じん量制御装置の概略構成を示すブロック図
【図５】  同第２実施形態の給じん量制御装置の規則テーブルの記憶内容を示す図
【図６】  同第２実施形態の給じん量制御装置のメンバーシップ関数を示す図
【図７】  本実施形態装置が組込まれたごみ焼却炉における炉出口温度と蒸気発生量の実測図
【図８】  本実施形態装置が組込まれたごみ焼却炉におけるごみ残量の標準偏差値と蒸気発生量の標準偏差値間との関係を示す実測図
【符号の説明】
１…炉
２…ホッパ
３…ごみ
４…給じん装置
５…燃焼火格子
１４ａ〜１４ｄ…圧力計
１６…炉内圧力計
１７，１７ａ…給じん量制御装置
２１…速度算出条件テーブル
２４…ごみ残量算出部
２９…給じん装置速度算出部
３１…規則テーブル
３２…メンバーシップ関数記憶部
３３…ファジィ演算処理部
【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】
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