JEFMA No.72［2024.3］

長期間の無介入運転を実現する焼却炉自動運転システム

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1．はじめに

表1

操作自動化機能及び介入操作回数割合

廃棄物処理施設では、施設の建設に加え建設後の運営を民間で行う PFI（Private FinanceInitiative）方式の採用や、既に稼動している施設において長期包括運営方式へと運営と運転領域の民営化が進んでいる。このような運営事業

操作自動化機能

介入操作回数割合① 燃焼制御BRA-ING85%② 焼却量制御

蒸気量 SV 値制御

10%③ 排ガス処理制御 薬剤緊急噴霧制御

5%の拡大に加えて労働力不足もあり、ベテラン運するため、焼却量制御及び排ガス処理制御につ転員の確保が難しくなってきている。当社はこいて運転操作自動化機能を追加した。図 1 にの状況への対応に、IoT、AI、データ分析技術

制御イメージ、図 2 に制御概要を示す。

を総合的に活用した運営事業の自動化及び最適2.1

焼却炉自動運転 AI システム【BRA-ING】化を進めている。焼却炉の運転については、無焼却炉の燃焼状態は、通常は自動燃焼制御装人運転を目標として技術開発を進めており、置（Automatic Combustion Controller， 以 下2020 年に焼却炉自動運転 AI システム「BRA-ACC）により安定に維持されるが、ごみ質のING（ブレイング）」をごみ焼却施設へ導入した。

大幅な変動等により、ACC のみで安定な燃焼

今回、新たな操作自動化機能を追加して自動化

状 態 を 維 持 で き な い 場 合、 介 入 操 作 に よ りの範囲を拡大し、2023 年夏季に岩国市サンラ

ACC 制御範囲へ復帰させる。燃焼制御に関す

イズクリーンセンターにて BRA-ING を含めたる介入操作を自動化する BRA-ING は、運転員操作自動化機能の実証試験を行った。本稿ではのノウハウや経験をプログラム化した自動介入その運転結果を報告する。

モデルを搭載し、運転員と同等の判断と操作を自動で行うことができる。新システムを当社の2．操作自動化機能の概要
運転中のごみ焼却施設にて、中央制御室の制御端末から実施する操作（以下、介入操作）はACC と監視制御装置に組み合わせることで、焼却炉の自動運転が可能となる。
2.2

蒸気量 SV 値自動制御

燃焼制御及び焼却量制御並びに排ガス処理制御

ごみ焼却施設では、蒸気発生量の安定性を保に係るものがある。各制御における操作自動化

ちながら年間の操業計画に基づいて日毎のごみ機能、並びに操作自動化機能が無い場合の介入焼却量を管理している。一方、ACC はボイラ操作回数のおおよその割合を表 1 に示す。

での蒸気発生量及び焼却量の双方を同時に高水今回の実証試験において、介入操作をゼロに58準で制御することはできない。そこで、ACC

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製品技術紹介

図1

自動制御技術の制御イメージ

図2

自動制御技術の制御概要

にて蒸気発生量を一定制御するモードで運転し示す。本施設はストーカ式のごみ焼却発電施設ている場合には、必要に応じて運転員が ACCである。の目標蒸気発生量（蒸気量 SV 値）を増減してごみ焼却量を調整している。
本機能は、当日の目標焼却量と焼却量実績値を比較して蒸気量 SV 値を自動で調整する。売電電力が低下して買電リスクが高まった場合において、運転員が一時的に発電量を増加させるために蒸気量 SV 値を調整することがあり、本表2

サンライズクリーンセンター施設概要

所在地

山口県岩国市

炉形式

ストーカ炉

ごみ処理能力 80t/d × 2 炉
発電設備

蒸気タービン発電機（3,900kW）

排ガス処理設備

ろ過式集塵機＋乾式排ガス処理装置＋触媒脱硝装置

機能ではその操作を自動で行う。
2.3

薬剤緊急噴霧制御

ごみ焼却施設では、排ガス中の有害物質を抑制するために薬剤を噴霧し、煙突での排出基準

3.2

試験期間

2023 年 7 月 1 日～2023 年 10 月 3 日（95 日間）3.3

評価指標濃度を下回るように制御をしている。この薬剤各制御に対して表 3 に示す指標で評価する。

噴霧量は既存の PID 制御にて自動調整される

また、評価は“試験期間の運転データ”と自動が、有害物質の濃度が急上昇した場合には、運化機能導入前の“2021 年度での同期間の運転転員が一時的に薬剤噴霧量を増加させ有害物質データ”との比較により実施する。

濃度の上昇を抑制する。
本機能は、煙突での有害物質の濃度から薬剤4．試験結果（アンモニア及び消石灰）噴霧量を緊急的に増実証期間中の操炉状況及び各評価指標を表 5加させる操作を自動で行う。従来の PID 制御【◎】に示す。操作自動化機能の導入により、と組み合わせることで薬剤制御を全自動化する

95 日間の試験期間のうち、無介入自動運転はことができる。

延べ 92 日間であり、無介入連続運転日数は 59日であった。8/29、8/31、9/1 に介入操作があ3．実証試験概要

ったが、いずれもトラブル対応操作であり、“制3.1

御状態を改善する目的で実施した手動介入操試験施設

実証試験を実施した岩国市の清掃工場「サンライズクリーンセンター」の施設概要を表 2 に作”については、試験期間中はすべて操作自動化機能で代替できていた。

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表3

操作自動化機能及び介入操作回数割操作自動化機能◎ 全体「介入操作の実施回数」により自動運転が達成された期間を評価① 燃焼制御「良好な燃焼状態※ 1 を維持できた時間の割合」により安定性を評価

焼却量制御の評価指標である、日毎の焼却量偏差の絶対値を表 5【② -1】に、期間全体での焼却量偏差を表 5【② -2】に示す。日毎及び期間全体の焼却量偏差は共に運転員の手動操作時の値よりも小さく、良好に制御できていた。特② 焼却量 「日毎及び試験期間全体での焼却量偏制御
差※ 2」により制御性を評価に、期間全体での焼却量偏差は 0.38% と非常に

③ 排ガス 「煙突での有害物質濃度最大値及び処理制御 薬剤使用量」により制御性を評価制御が可能といえる。

※1※2

表 4 に示す a 及び b の双方の条件に合致する状態を指す
焼却量偏差 ＝（焼却量実績－目標焼却量）／目標焼却量

小さく、操作自動化機能により長期間の焼却量
排ガス処理制御の評価指標である、アンモニア使用量を表 5【③ -1】に、煙突 NOx 濃度の瞬時値の管理値超過時間を表 5【③ -2】に示す。

表4a

良好な燃焼状態の定義（AND 条件）

本施設では設計時の想定に比べて HCl 発生量発生蒸気量の偏差が設定値に対して－ 8% 以上（PV － SV）／SV ≧ － 8%が少なく消石灰の緊急噴霧操作をすることが無b 炉出口温度の平均値に対して－ 50℃以上いため、アンモニアに対して評価した。煙突NOx 濃度の瞬時値が 50ppm（1h 平均値に対する管理値）を超過する頻度は十分低く抑えられ燃焼制御の評価指標である、良好な燃焼状態ていることから、アンモニア噴霧量は、運転員の維持割合を表 5【①】に示す。試験期間中での操作と同等に制御されていると判断できる。

良好な燃焼状態 の 維 持 割 合 は 99.8% で あ り、一方、操作自動化機能が無い状態に比べて、ごACC 及び BRA-ING により温度及び蒸気量のみ重量あたりの使用量は増加したが、これはご大幅な低下が無い安定した燃焼状態を長期間維み発熱量やごみ投入量の差から入熱量が上昇し持できた。介入操作回数及び良好な燃焼状態のたと考えられ、その影響により NOx の発生量維持割合の推移を図 3 に示す。

が増加したためと考えられる。また、全体使用表560

実証試験期間中の操炉状況及び各評価指標

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製品技術紹介図3

実証試験期間中の介入操作回数及び良好な燃焼状態の維持割合

量に対するシステムで使用したアンモニア量は間の連続無介入運転を達成した。これにより、1 割未満であったことから、自動化機能での薬長期間無介入で運転を継続できる技術を確立

剤噴霧量は適切であったといえる。

し、人員の省力化に大きく貢献することを確認した。

5．おわりにACC 及び操作自動化機能により、実証期間95 日間のうち延べ 92 日間の長期間にわたり介

今後、更なる技術開発を進めごみ焼却施設の無人化及び運営全体の最適化を実現する所存である。

入操作の無い安定操炉を実現でき、また 59 日

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