モデル予測制御に基づくガス化溶融炉制御システム

X%-
プロセスX%STUHIYZ[\Hiroyuki Hosoda^_Tadashi Ito

Model Predictive Control Systems
for Pyrolytic Gasification and Melting Furnaces

X%-`EabY

c d ef
Hiroo Nikaido]Gg

X-hiXY

jkl
Takashi Shimonashi

mnopbシステムqrph<*+qrYs[`tTomoyuki Maedauvw
x
Nobuyuki Tomochika

ガスをとしてボイラのやなどのを するためにじん !"や#$%などを&'()する*+システムを%した,-*+システムはガス

プロセスに./するむだ01や()の23の45を67するために89:モデル;<*+システムを=として>?されている,ごみ@の9を&'EにFGすることによってごみHIをJKしLにAじて*+BCD

において(Mの&'がNられておりOPをLQしている,
An automatic control system for the pyrolytic gasification and melting furnaces is developed by using
model predictive control theory. This control system is able to stabilize steam generation rate, fluidized
bed temperature and other section temperature inside the furnace by manipulating waste feeder speed
and a steam control valve with the automatic control technology based on model predictive control
theory. Furthermore, automatic operation is assured by setting up a suitable daily amount of incinerated
waste automatically according to change of the calorific value of waste. Application results in thecommercial plants show the usefulness of the proposed method.

Key WordsR
S T U H I
V W ご みガ ス
モデル;<*+Vol. 2 No. 120058

Waste treatment
Municipal solid wasteMSW
Gasification and melting
Model predictive control systemソリューション47

{|の４つのX}~Cjからstされている

まえがき

２x+なおここですCjは"Vなもので4ガスプロセスはリサイクル
のなどのきなとしてのなうをまでをしておこ

5によってoなる+モデルefXシステム
!"#プロセスとして$%を&め1990'"

をにし)gとボイラに()が*められた+,-./01で2345がドラムを%にXするためにモデ

67する89にあり:;も<=>?ガス4

ルefXをもちいてじんC

5の/@A１BCであるDEFGHIセンターをふ(gを^する+

くめ./で５45が2345として67Dでありごみ
１２45がJ5Dという89にある+ガスプロセスはKにもLべたとおりガスMNをしておこなうことをghiCj
gが¡Qのgとなるようにのごみ)gの%をW=Vにhする+¢kMNXシステム
kk@

としておりOCにおけるPQRSにはTUVなをQにしk@が£なM

W=XがYZなZ[になってくる+そのなかでN8¤になるようにkのMNg¥¦によっ

OCにおいてW=XシステムのTUが\]されては§Mgを^する+^3のW=が_られている+¨ CO Xシステム©8¤を\ªして«`abではW=XシステムのcZとそのDdをなすモデルefXシステムおよびごみgh

MNEにてMN

を¬きむことによって­M®を¯.MNさせ

iCjのTUについてabする+CO の)をする+ガスのモデル

システムの

ガスkはメーカ0;によってlmしていガスkにはむだ°±が²-するためるn?がoなる+:;では<=>?ガスkとp

PID XなどのフィードバックXではゲイン#のqr<kからstされる<=>?ガス

アップによるハンチング³)が´µされ¶®な

kをlmしている+uvについてはwB

Xjをえることは·¸である+またじんg

１x２xにてabしたのでyzする+ごみ¹gxやgなどの^gの=が

システムのガスkにlmされているXシステムはやkk@などºのXgにそれぞれ»¼を½ぼすなどの¾¿が²-するため１À&'()9:8&'()
* + , -&'/5678




./0
!"#
$%

1.2





;<=>






$%


34

１48<=>?ガスk２








$%




ガスkのXシステムstÁÂソリューションÃaVol. 2 No. 12005Ä8x１モデルの20M
001

N

10

A

30 t/24 hO 2 ボイラ8%9:なし&.

10B

115 t/24 hO 2 
ボイラ9:8P67だがごみの9Q$が[\]^く TUVWは[\]YZしている
Pボイラがないためへの#Qをあらわす?@9A$の_`$の+Zがa.である?@9A$
ボイラドラムb
ガス TUVW?@9A$
ボイラドラムb

ガスcdefgh$$iじんj
k?@lmno@$iじんjk?@liじんjモデル
$(C30 t/24hO 2 
ボイラなし

P67でごみの9Q$がR P<7でTUVWはYZしいためSガス のTUVている
WがRXしやすいP9:8のため?@$のYZが-.である
0 1 の = >'1

!"#!



$$$$%!&'() *+,-./012*34/5$678 9 "#: ;< = "#

３

!>?

9L<MNOP)

!@ABCD*EF./
GHIJ/K

42

モデルのNpqがある#

におけるむだとの5す

１によるには
そこでガス

にすべくモデルがテストを20してきておりその34を１に

01 A は67でボイラ8きだが9:1;のなであると!えたい01

01 B は<7でボイラ9:8きの01 のである

01 C は67でボイラも9:1;もな

ガス

においてモデルシステム

を"#するうえで$%なにを& '($%なにで&を)*に+,することが-.である

これまで

３カ/の01においてモデルシステムの"Vol. 2 No. 1%2005F8&い01でありそれぞれの01に)した$'($を+,している<きな=>として

ボイラ8きのはボイラでの?@9A$を)BCDにEつことが-.になってく

GHIJソリューションKL

49

るこれはがによってはのにされるごみのたLMモデルによってえられるaでありこのLMとのをす

aとefghのijをk&にするように<=lmn

ることにくわえてきのプラントをに>Nがおこなわれる

が!"#$%になる

また<=をefaにopにqづけるとプランからであるまた&'ではガス(が&さくトのrsがtれるおそれがあるため<=をef)*の+も&さくなり,-として)*./はaにどのようにqづけるかをめるefghをもうされるごみの0の12の34を5けやすくけているefghは7uvとvのバランスしたの

なってくるガスの)*./のはをVwしてxされる

したガス67に#$%であり&89でかつごみ モデリングが:い;における<=の>の?"なポ

ここではモデルLM<=システムをcdするう

イントになってくるボイラのないにおいてはえで?"なポイントであるLMモデルのyz{|ににかわる@

ついて; A を}~にしてSTする

をす<=のAが!"; A はであり; C ではBCの,-Dガス./をEFするために

1モデルLM<=システムでcdした

するガスEFGHIJを<=

LMモデルはで;されるとしてAKした モデルのの,-にづいてyzするLMモデルのyzのれは４に_すとおりでありLM/がなモデルがモデルLM<=の>NOPのQRSTについては
UVWX にゆずるとしてここではYZに["の３

みをSTする

１に_すように３@３のえられるようにな"であるは

３はモデルLM<=の[\]であをおこなうことが?

じんのをステップに1させるステップ7uなどの,-にづいてLる]^に_される`<=のLMabがcdされ

!"#$&'"()%"





４

LMモデルのyzのれ  

 

 




50





５

LMシミュレーション,-ソリューションVol. 2 No. 1

20058   モデル
!"#$%&

ことなくDjkをとしている A でされたモデルによるデータとのを５にすをてわのいかるようにのモデルをしたと



６ 



 






  がであることががは30 t/24 h というlmでのである

Bnのをim115 t/24 h 

でもNoして9/:;0の<4を=5 >?@にAできるこ

できるとをしている４    

システムによる A30 t/24 h の!"#$を６にす%の&'(とはの

ガスEQRにおいては0はごみのr1G0ボイラでpqされるG

stによってはuvのr1

PID によるボイラドラム

G0のwと6のxLをZつuv0のG0はr1さ)*+,-./0と1じん2*の3456にれるとしてもごみのr1G0にくらべてyないため

よる!"を78する

ごみbがzであると{するとモデル

による!"で9/:;0の<41じん0によって9/|9/:;0およびボイラドラム)*がは=5 >?@にAされるとBCにボイラドラム)<4することになるz}に*もDEできていることができるこれはラドラム)*~はzであるから

@へのFGのがHにおこなわれていること<4は9/:;0にあらわれをしているIJKにLしても=50 M?@の0とが6のxLをもつことになるしたがって

N6OPにできていることができるまた/:;0をすれば 1じん0ひいては１のごQRの@KもSのQTUよりもV100 MWいみ0がまることになる

1 300 MXにYZされておりQRスラグの2[#$もよりDEできている\]^がくバラン

9/|においてボイ1じん0の1じん0と9/:;fでしたモデル !"では

99/:;

0の~は34で56されていたしたがってaでき

ごみbなどの1じん~の56がのd4をしながらefにまたはlになり ごみにをおよぼスのい_`を<4にcしても_`をするため

@ghKがiきく<4するVol. 2 No. 120058Nであるとごみ0がiすおそれがあるソリューション

51  



７

XYとzのA

ごみ

またガスは

 


８



での56>"

ごみ

をtできるw3xをyいだした%がとなるようにされているためごみをすることはガをにスのをする

でも!"#であると$えられる% は

ここで はごみに&じて

そこでごみを'(し)*+,-のさらなるとごみ  の.

を/0できる1234ごみ

56237を8した%9:ではごみ

はごみF

 はIJ

 はそれぞれのB\は\uである%tとzとの{|}を７に~す%

CによってXYされるXY

とzはいAABがあり5623の;<と=>"について?べる%み ごみ

Cによってごをtできることがわかる%

RSTUにより@まるCのB\とKにえに&じたを@られるごみF

めるためこれらのABCをDく%

はEのデータをもちいることで

まずごみ
じんだけでなくごみFなどさまざまなKL

IJやGEHのMNをOける%そこでtIJをおこない
る%Uで@めた% ごみ

をVWにXYすることがRZであるからごみ

を#[\とし

やその

ごみ

８に9アルゴリズムをもちいた２でのKP>"を~す%ごみ

データのばらつきをなくすために2データを４きており=それを６hしたものをごみ

it/djとみなしk\で400をlえるデータにmし^_[\やC;nをopqrで[sしRSTモデルを@めたとごみFtIJの３uを^_[\とするvCのRSTモデルでごみ52

おの[s5623をくわえたモデルXY+,>"を９に~す%に&じてのがされているとともにめられた

#[\とした%

ころ

が+,でfなをえることができた%

またこのときの
よびごみ

afの2

にmし0.5it/djのにのごみ

でごみホッパにdeしたごみR を４`afgしのをのVを}ってい]のデータを^_[\とすることにした%ここで
`aごとにbcしたをQ=した%またクレーン

Z@めることができる%には１`aにこのU

2のKPデータをQってこれらのABをRST
ごみ

まわりにが+,されていることがわかる%またおよびのもにされており#なガスができていることがわかる%ソリューションVol. 2 No. 14200587     

９

ごみ34\]^_`をくわえたモデル

む

すびガスをとしたモデル
ムをしシステによりそのをしたともテムの@Aa!など

モデルのシスさらなるブラッシュアップを"っていく#である
１$%&'()*ソリューション+,-./の012

Vol. 2 No. 172005[8$34+56 Vol. 171$ p.22827 72004$
２$9: ;<&'()*ソリューション+,-ガス
=>の?#@A6 Vol. 172$ p.27832 72004$
３$BC DEFら&システム
G,HIJKL-ガスにおけるモデル
システムのMN6Vol.1778$ pp.3388348 72004$
４$O< PQら&R５STUV
HI
WXY
I-モデルにZづくガスシステ
ムのMN6 pp.1898192 72005$'()*ソリューション+,53