JPH0375402A

JPH0375402A - 流動床炉における燃焼制御方法

Info

Publication number: JPH0375402A
Application number: JP1212824A
Authority: JP
Inventors: Takeyuki Naito; 内藤　剛行; Yoshiki Kuroda; 黒田　芳喜; Masaaki Furukawa; 正昭古川; Yutaka Yoshida; 裕吉田
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1989-08-18
Filing date: 1989-08-18
Publication date: 1991-03-29
Anticipated expiration: 2009-09-07
Also published as: JPH0670481B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、流動床炉における燃焼制御方法に関するもの
で、特に炉内の燃焼状態（燃焼量）を時間遅れなく正確
に検出し、流動空気を制御し燃焼状態を略一定に維持す
る燃焼制御方法に関するものである。

〔従来技術〕

流動床炉は、その燃焼特性が非常に優れており、都市ゴ
ミや産業廃棄物の焼却炉或いはボイラとして多く利用さ
れている。しかしながら、流動床炉は燃焼特性が優れて
いるため、ボイラとして均質な燃焼物を燃焼する上では
燃焼状態を略一定に維持を略一定に維持することは燃焼
炉程難しくはないが、都市ゴミ等その性質上連続した定
量供給が不可能な燃焼物をこの流動床炉に投入した場合
、燃焼物が素早く短時間で燃焼してしまうため、燃焼物
の投入量のバラツキはそのまま燃焼ガスの変動や、燃焼
ガス中の酸素濃度のバラツキにつながるという問題があ
り、排ガス対策や炉設備の空気系や排ガス系にも種々の
問題をもたらしていた。

そこで上記のように流動床炉に投入される燃焼物の量に
変動がある場合、瞬間的に大量の燃焼物が燃焼するのを
防止する対策として、本出願人が先に出願したＰＣＴ／
Ｊ　Ｐ８８１００４３７号に開示された流動床炉におけ
る燃焼制御方法がある。この燃焼制御方法は炉内の燃焼
が活発の時は、流動床下部から送り込む、所謂流動空気
量を減少させ燃焼物のガス化を抑制し、燃焼が不活発の
時は流動空気を増加させ、燃焼物のガス化を活発化させ
るようにしたものである。これにより、炉内に投入され
る燃焼物の変動にかかわらず、炉内の燃焼状態を略一定
に維持できるようにしたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記炉内の燃焼状態により流動空気量を変化させる燃焼
制御方法において、炉内燃焼状態を一定に維持するとい
う機能が良く作用するか否かは、燃焼量又は燃焼物の供
給量の検出精度にかかっている。

炉内の燃焼状態、即ち燃焼量検出方法として、排気ガス
中の酸素濃度を酸素濃度計で測定する方法がある。これ
は通常、排ガスが流動床炉を出て冷却された位置で検出
するため、その流路断面における局所的な差は少なく、
測定値の精度が高いものの、排ガスが測定点までに到達
するのに時間がかかり、時間遅れがあるため、上記燃焼
制御方法の有効な制御信号とはなりえない。

また、炉内の燃焼状態を炉内の明るさで検出する方法は
上記排ガス中の酸素濃度を測定するのと異なり、時間遅
れが全くない炉内の燃焼信号であるが、明るさと燃焼量
には相対的な比例関係はあるものの、燃焼物が都市ゴミ
等の場合、その性質上からみつきによる所謂１ドカ落ち
」により急激な燃焼をおこし、多量の煙等が発生し、燃
焼が盛んになったにもかかわらず、炉内が暗くなったり
して、燃焼が不活発であるという誤った信号を出力する
場合もあり、明るさだけでは正確な燃焼制御ができない
という問題があった。

同様に炉内に設置した酸素濃度計の信号は時間的遅れは
少ないものの、局部的なもので、設置場所によっては炉
内全体の酸素濃度を代表するものとならない。また、都
市ゴミ等の燃焼物の落下状態を工業用テレビカメラで観
測し、画像処理した信号や、燃焼物の落下重量は燃焼量
を事前に検出できるものではあるが、これらの信号単独
では精度のよい燃焼制御はできないという問題があった
。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、上記炉内の
燃焼状態により流動空気量を変化させて燃焼量を一定に
制御する燃焼制御方法において、この燃焼制御方法の燃
焼量を一定に維持させる機能を最高度に維持させるため
に、時間遅れがなく、且つ正確に燃焼量を反映する制御
信号を得、この制御信号により流動空気量を制御し、燃
焼状態を的確に制御する流動床炉における燃焼制御方法
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため本発明は、流動床炉における燃
焼制御方法を下記の如く行なった。

流動床下部から送り込む空気により流動媒体を流動させ
ると共に、燃焼状態を検出し、該燃焼状態に応じて該流
動床下部から送り込む空気量を変化させ、炉内に投入さ
れる燃焼物の変動にかかわらず燃焼量を略一定に維持す
る流動床炉における燃焼制御方法において、排ガス中の
酸素濃度を測定する酸素濃度計を設け、炉内燃焼状態を
検出する手段として炉内の明るさを検出する明るさ検出
センサを設け、該検出センサの出力をこの酸素濃度計の
出力で補正し、より正確な燃焼状態信号を得、該燃焼状
態信号に応じて流動空気量を変化させることを特徴とす
る。

また、前記炉内燃焼状態を検出する手段として、炉内に
酸素濃度検出センサを設け、該酸素濃炉内に投入される
燃焼物を観測する工業用テレビカメラを設け、該工業用
テレビカメラの画像処理信号を用いることを特徴とする
。

また、前記　炉内燃焼状態を検出する手段として、炉内
に投入される燃焼物の重量を測定する重量測定手段を設
け、該重量測定手段の出力を用いることを特徴とする。

また、前記炉内燃焼状態を検出する手段として、炉から
の排ガス流量を検出する排ガス流量検出センサを設け、
該排ガス流量検出センサの出力を用いることを特徴とす
る。

また、前記炉内燃焼状態を検出する手段として、炉内圧
力を検出する炉内圧力検出センサを設け、該炉内圧力検
出センサの出力を用いることを特徴とする。

また、前記炉内燃焼状態を検出する手段として、前記炉
内明るさ検出センサの出力、炉内酸素濃度検出センサの
出力、炉内に投入される燃焼物を観測する工業用テレビ
カメラの画像処理信号、燃焼物の重量を測定する重量測
定手段の出力、排ガス流量検出センサの出力及び炉内圧
力検出センサの出力のいずれか２以上を組み合わせて用
いることを特徴とする。

〔作用〕

上記の如き流動床炉における燃焼制御方法では、炉内明
るさ検出センサの出力、炉内酸素濃度検出センサの出力
、炉内に投入される燃焼物を観測する工業用テレビカメ
ラの画像処理信号、燃焼物の重量を測定する重量測定手
段の出力、排ガス流量検出センサの出力及び炉内圧力検
出センサの出力が燃焼状態の相対的な変化を時間遅れな
く検出でき、また排ガス中の酸素濃度は時間的遅れはあ
るものの炉内の燃焼状態を正確に検出できる。

従って、この燃焼状態の相対的な変化を時間遅れなく検
出する信号と、時間遅れはあるが、炉内の燃焼状態を正
確に検出する信号を組合わせ、前者を後者で補正するこ
とにより、より正確な燃焼状態を反映する信号が得られ
、この信号により、流動空気量を変化させるから、炉内
の燃焼を的確に制御できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明に係る制御方法を適用する流動床焼却
炉を用いた焼却設備の概略構成を示す図である。同図に
おいて、１０は流動床炉であり、該流動床炉１０は流動
層１１とフリーボード１２を具備し、押込み送風機１４
から送られる流動空気を流動層１１の下部から押込むこ
とにより、流動媒体を流動させるようになっている。燃
焼物供給ホッパー１３から都市ゴミ等の燃焼物を流動床
炉１０内に投入すると、燃焼物は流動層１１でガス化さ
れフリーボード１２で燃焼する。そしてその排ガス仕ガ
ス冷却室１５を通って空気予熱器１６を通り、押込み送
風機１４から送られる空気を予熱し、電気集塵機１７に
入る。該電気集塵機１７で粒子状物を除去された排ガス
は誘引送風機１８により誘引され、煙突１９より大気中
に放出される。

流動床炉１０のフリーボード１２上部には、ホトトラン
ジスター等を具備する炉内の明るさを検出する明るさ検
出計２４が設けられており、ガス冷却室１５の後流の排
ガス経路には排ガス中の酸素濃度を検出する排ガス酸素
濃度計２３が設けられている。なお、排ガス酸素濃度計
２３の設置位置は、ガス冷却室１５の後流に限るもので
はない。該排ガス酸素濃度計２３の出力ＳＩと、明るさ
検出計２４の出力ＳＩは演算器２５に入力される。明る
さ検出計２４は後に詳述するように燃焼状態の相対的な
変化を時間遅れなく検出でき、排ガス酸素濃度計２３で
検出される排ガス中の酸素濃度は時間的遅れはあるもの
の炉内の燃焼状態を正確に検出できるから、演算器２５
は明るさ検出計２４の出力Ｓ２を排ガス酸素濃度計２３
の出力ＳＩで補正し、より正確な燃焼状態を反映する燃
焼状態信号を出力Ｓ８として演算器２６，２７゜２８に
それぞれ出力する。

演算器２６は演算器２５の出力ＳＩから、燃焼物供給ホ
ッパー１３を駆動するモータ２９を制御する制御信号Ｓ
４を算出し、モータ２９に出力する。これにより、燃焼
物供給ホッパー１３から流動床炉１０に投入される燃焼
物の量が炉内の燃焼量により増減され、炉内の燃焼状態
が適正になるように燃焼物の供給量を制御させる。

また、演算器２７は演算器２５の出力ＳＩから二次空気
制御弁２１を制御する制御信号ＳＩを二次空気制御弁２
１に出力する。これにより、二次空気送風機から送られ
る二次空気は炉内の燃焼量に応じて増減され、排ガス中
の酸素濃度が適正な値になるように制御される。

また、演算器２８は演算器２５の出力ＳＩからバイパス
制御弁２０を制御する制御信号Ｓ、をバイパス制御弁２
０に出力する。これにより燃焼量に応じてバイパス制御
弁２０が制御され、流動層１１に押込む流動空気量が増
減される。即ち、燃焼量を正確に反映する演算器２５の
出力ＳＩにより、燃焼量が多い時は、流動空気量を減少
させ流動媒体の流動を不活発にし、焼却物のガス化を遅
くし、燃焼量が少ないときは、流動空気量を元に戻すか
或いは増加させ、流動媒体の流動を活発にし、焼却物の
ガス化を速くする。

第２図は流動空気量を変化させないで、炉内の明るさ２
〔％〕と排ガス中の酸素濃度Ｏ３〔％〕の実測値を示す
図であり、第３図は第２図の時間３００ｓ〜８００ｓの
間を拡大した図である。図から明らかなように、炉内の
明るさｌは燃焼量により変動する。即ち、明るさ検出計
２４の出力Ｓ１は燃焼量の相対的な変化を時間遅れなく
検出している。これに対して、排ガス中の酸素濃度Ｏｌ
はガス冷却室１５の排出端まで到達するまでの時間遅れ
があり、その時間遅れは第３図から明らかなように３０
秒程度である。また、この排ガス中の酸素濃度０．は流
動床炉１０を出てガス冷却室１５の後流で検出するため
、その流路断面における局所的な差は少なく、測定値の
精度が高く、時間的遅れはあるものの炉内の燃焼量を正
確に反映している。

そこで、本実施例では演算器２５において、燃焼量の相
対的な変化を時間遅れなく表わす炉内の明るさ、即ち明
るさ検出計２４の出力Ｓ１を、燃焼量を正確に表わす排
ガス中の酸素濃度Ｏ２、即ち排ガス酸素濃度計２３の出
力ＳＩで補正し、的確な燃焼制御ができる制御信号を演
算器２５の出力ＳＩとして得ている。

第４図は演算器２５の構成を示す図であり、排ガス酸素
濃度計２３の出力ＳＩ（排ガス酸素濃度Ｏ２）は１次遅
れ関数３１を通り、排ガス酸素濃度調節計３２で酸素濃
度設定値と比較され、排ガス中の酸素濃度を設定値に維
持するように出力され、折れ線間数３３を通って明るさ
検出計２４の出力信号ＳＩ（明るさＪ２）と共に掛算部
３４に入力され、１次遅れ関数３５を通り、折れ線間数
３６を通って制御信号ＳＩとして出力される。

な状況を示すに過ぎないが、排ガス酸素濃度計２３の出
力より約３０秒早い信号となっている。そこで、排ガス
酸素濃度計２３の出力それのみでは、燃焼制御はできな
いが、明るさ検出計２４の出力Ｓ、で燃焼制御を行ない
、その結果を排ガス酸素濃度調節計３２の出力を折線関
数３３で係数とし、Ｓ、の補正をすることにより、明る
さ検出計２４の出力Ｓ、のみで燃焼制御する場合の短所
を補うのである。

第５図は演算器２５の他の構成を示す図であり、排ガス
酸素濃度計２３の出力Ｓ、（排ガス酸素濃度）及び明るさ検出計２４の出力Ｓ２（明るさｌ）は
それぞれ１次遅れ関数４１．４２を通り、割算部４３で
５１’　／　Ｓ　！　’が求められ、該Ｓ。

／Ｓ、′と前記出力Ｓ、が掛算部４４に入力され、酸素
濃度調節計４５を通って制御信号Ｓ、として出力される
。

なお、上記実施例では、燃焼状態の相対的な変化を時間
遅れなく検出するものとして明るさ検出器２４を用いる
例を示したが、燃焼状態の相対的な変化を時間遅れなく
検出する手段としてはそれ以外に下記のよう方法がある
。

■炉内酸素濃度は、燃焼量（燃焼状態）に応じ、燃焼量
が多い時は炉内酸素濃度は低く、燃焼量が少ない時は炉
内酸素濃度は高いから、炉内酸素濃度を検出する炉内酸
素濃度検出センサを設けこの出力を利用する方法。

は燃焼量を反映することになるので、炉内に投入される
燃焼物を観測する工業用テレビカメラを設け、該工業用
テレビカメラの画像処理信号を利用する方法。

■また、流動床炉においては、投入される燃焼物の重量
も燃焼量を反映することになるので、燃焼物の重量を測
定する重量測定手段を設け、該重量測定手段の出力を利
用する方法。

■燃焼炉から排出される排ガス流量も燃焼量を反映する
ことになるので、排ガス流量を検出する排ガス流量検出
センサを設け、該排ガス流量検出センサの出力を利用す
る方法。

■また、炉内圧力は燃焼量が多いと燃焼ガス等が多くな
るから炉内圧力は高くなり、燃焼量が少ないと炉内圧力
は低くなるので、炉内圧力を検出する炉内圧力検出セン
サを設け、該炉内圧力検出センサの出力を用いる方法。

従って、上記■〜■を制御信号として燃焼制御を行ない
、排ガス酸素濃度計２３の出力でその結果をフィードバ
ックするようにしてもよいことは当然である。

また、上記■〜■の内、２以上を組合わせたものを制御
信号として燃焼制御を行ない、排ガス酸素濃度計２３の
出力でその結果をフィードバックするようにしてもよい
。

〔発明の効果〕

以上、説明したように本発明によれば、炉内の燃焼状態
の相対的変化を時間の遅れなく検出する信号として、炉
内明るさ検出センサの出力、炉内酸素濃度検出センサの
出力、炉内に投入される燃焼物を観測する工業用テレビ
カメラの画像処理信号、燃焼物の重量を測定する重量測
定手段の出力、排ガス流量検出センサの出力、炉内圧力
検出センサの出力或いはこれら信号を２以上組み合わせ
たものを用い、燃焼の結果を時間遅れはあるものの正確
に検出できる信号として、排ガス中の検出酸素濃度を用
い、これらを組み合わて燃焼制御を行なうので、炉内の
燃焼を的確に制御できるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る制御方法を適用する流動床炉を用
いた焼却設備の概略構成を示す図、第２図は流動空気量
を変化させないで炉内の明るさ２〔％〕と排ガス中の酸
素濃度０！〔％〕を実測した結果を示す図、第３図は、
第２図の時間３００ｓ〜８００８の間を拡大した図、第
４図は演算器の構成を示す図、第５図は演算器の他の構
成を示す図である。図中、１０・・・・流動床炉、１１・・・・流動層、１
２・・・・フ填丁−ド、１３・・・・燃焼物供給ホッパ
ー　１４・・・・押込み送風機、１５・・・・ガス冷却
室、１６・・・・空気予熱器、１７・・・・電気集塵機
、１８・・・・誘引送風機、１９・・・・煙突、２０・
・・・バイパス制御弁、２１・・・・二次空気制御弁、
２２・・・・二次空気送風機、２３・・・・排ガス酸素
濃度計、２４・・・・明るさ検出器、２５．２６，２７
．２８・・・・演算器。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）流動床下部から送り込む空気により流動媒体を流
動させると共に、燃焼物の燃焼状態を検出し、該燃焼状
態に応じて該流動床下部から送り込む空気量を変化させ
、炉内に投入される燃焼物の変動にかかわらず燃焼量を
略一定に維持する流動床炉における燃焼制御方法におい
て、排ガス中の酸素濃度を測定する酸素濃度計を設け、
炉内燃焼状態を検出する手段として炉内の明るさを検出
する明るさ検出センサを設け、該検出センサの出力をこ
の酸素濃度計の出力で補正し、より正確な燃焼状態信号
を得、該燃焼状態信号に応じて流動空気量を変化させる
ことを特徴とする流動床炉における燃焼制御方法。
（２）前記炉内燃焼状態を検出する手段として、炉内に
酸素濃度検出センサを設け、該酸素濃度検出センサの出
力を用いることを特徴とする請求項（１）記載の流動床
炉における燃焼制御方法。
（３）前記炉内燃焼状態を検出する手段として、炉内に
投入される燃焼物を観測する工業用テレビカメラを設け
、該工業用テレビカメラの画像処理信号を用いることを
特徴とする請求項（１）記載の流動床炉における燃焼制
御方法。
（４）前記炉内燃焼状態を検出する手段として、炉内に
投入される燃焼物の重量を測定する重量測定手段を設け
、該重量測定手段の出力を用いることを特徴とする請求
項（１）記載の流動床炉における燃焼制御方法。
（５）前記炉内燃焼状態を検出する手段として、炉から
の排ガス流量を検出する排ガス流量検出センサを設け、
該排ガス流量検出センサの出力を用いることを特徴とす
る請求項（１）記載の流動床炉における燃焼制御方法。
（６）前記炉内燃焼状態を検出する手段として、炉内圧
力を検出する炉内圧力検出センサを設け、該炉内圧力検
出センサの出力を用いることを特徴とする請求項（１）
記載の流動床炉における燃焼制御方法。
（７）前記炉内燃焼状態を検出する手段として、前記炉
内明るさ検出センサの出力、炉内酸素濃度検出センサの
出力、炉内に投入される燃焼物を観測する工業用テレビ
カメラの画像処理信号、燃焼物の重量を測定する重量測
定手段の出力、排ガス流量検出センサの出力及び炉内圧
力検出センサの出力のいずれか２以上を組み合わせて用
いることを特徴とする請求項（１）記載の流動床炉にお
ける燃焼制御方法。