JPH04208306A

JPH04208306A - 固形燃焼装置の燃焼制御方法

Info

Publication number: JPH04208306A
Application number: JP2340002A
Authority: JP
Inventors: Tsukane Miyazoe; 宮添　束; Keiji Yajima; 矢嶋　啓二; Kenji Kaketa; 健二掛田; Takao Kashiyouji; 嘉祥寺　隆夫; Makoto Fujiyoshi; 誠藤吉
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Zosen Corp; Hitachi Shipbuilding and Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Kanadevia Corp
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1992-07-30
Anticipated expiration: 2010-02-01
Also published as: JPH079287B2

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】口産業上の利用分野〕本発明は、ごみ焼却装置等の固形燃焼装置の自動燃焼制
御に適用される固形燃焼装置の燃焼制御方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、ごみ焼却装置の炉はほぼ第５図に示すように構成
され、ごみピットからクレーンで搬送された燃料として
のごみは焼却炉（１１の投入ホッパ（２）に投入される
。

そして、投入されたごみは後述の各火格子のごみ送り（
燃料送り）により、図中の斜線に示すように堆゛積した
状態で徐々に下方に送られる。

この送りに基づき、最初は投入されたごみが乾燥火格子
（３）に送られ、この火格子（３）により、下方の風箱
（４）からの熱風で乾燥される。

さらに、火格子（３）の乾燥されたごみは、燃焼火格子
（５）に送られて燃焼される。

なお、火格子（５）は前段格子（５ａ）と後段格子（５
ｂ）とからなり、両路子（５ａ）　、　（５ｂ）にそれ
ぞれの下方の風箱（６ａ）　、　（６ｂ）からの燃焼用
の熱風が送られる。

そして、火格子（５）で燃焼゛されたごみは、完全に燃
焼するため、後燃焼火格子（７）に送られてさらに燃焼
される。

なお、火格子（７）にも下方の風箱（８）からの燃焼用
の熱風が送られる。

また、火格子（７）の燃焼により生じた灰は、炉内の灰
ピット（９）に堆積する。

そして、炉内の熱によりボイラ００）で蒸気が発注し、
この蒸気が蒸気管路αυを介して外部に送られ、利用さ
れる。

ところで、各風箱１４）　、　（６ａ）　、　（６ｂ）
　、、（８）に適当な熱風を供給するため、空気管路■
の１次空気がエアヒータθ（至）により加熱され、エア
ヒータダンパ００及び風箱（４１、（６ａ）　、　（６
ｂ）　、　（８１の下部の乾燥火格子ダンパα５）、燃
焼空気ダンパ（１６ａ）、燃焼火格子ダンパ（１６ｂ）
。

α刀により分配調整されて風箱（４）　、　（６ａ）　
、　（６ｂ）　、　（８ンそれぞれに送られる。

また、炉内には空気管路０印の２次空気が送風ダンパ０
鴫を介して直接供給される。

一方、焼却炉（１）の燃焼を制御するため、炉内の温度
、圧力が温度センサ（２０）、圧力センサ（２１）によ
り検出され、風箱（４）、（６ａ）の圧力が圧力センサ
（２２）　、　（２３）それぞれにより検出される。

また、ボイラ００）の発止蒸気量が流量セン＋　（２４
）により検出され、１次空気、２次空気の量が流量セン
サ（２５ａ）　、　（２５ｂ）により検出される。

なお、第５図において、（１）゛　は炉内の仕切壁、（
２６）はボイラＱＯＩに接続された水管群を示す。

そして、焼却炉（１）の各センサ（２０）〜（２５ｂ）
等の検出信号（センサ出力）は、図外の自動燃焼の制御
装置に供給される。

この制御装置は、ごみ投入量等の燃焼条件をフィードバ
ック制御するため、各センサ出力に基づ＜ＰＩＤ処理に
より、ダンパ０４）、　Ｏ５）・・・等の種々のアクチ
ュエータの帰還制御の信号を形成する。

このとき、火格子（５）のごみ層厚（燃料層厚）を目標
値に引込んで一定値に保持するため、生に火格子（５）
のごみ層厚、各火格子（３Ｌ　（５１，（７１のごみ送
りの火格子速度の制御信号が形成される。

また、１次空気配分比に基づいて各風箱（４）　、　（
６ａ）　。

（６ｂ）、　（８）に分配供給される１次空気及び焼却
炉（１）内に直接供給される２次空気の量を目標値に引
込んで一定に保持するため、ダンパ０４）、　Ｏ５）・
・・を調整する１次、２次空気量比の制御信号等が形成
される。

そして、各制御信号に基づくダンパＱ４）、　ＱＳｌ、
・・・等の種々のアクチュエータの調整により、焼却炉
（１）内の燃焼が自動制御される。

ところで、最適燃焼状態の前記ごみ層厚、火格子速度及
び１次、２次空気量等は、実際には、投入されるごみの
材質、乾燥状態等の質（ごみ質）に応じて変化する。

そして、焼却炉（１）の排出ガスに含まれるＮＯｘ、Ｃ
０を極力少なくして安定な燃焼を持続するため、ごみ質
に応じて各制御信号の帰還制御量を補正する必要がある
。

この補正は、最も簡単には、例えば１日１回実際にごみ
ピットのごみを採集（サンプリング）してごみ質を直接
測定し、この測定の結果に基づき、１日毎に各制御信号
に加減算する帰還制御量の各補正値を手動操作で設定し
て行わｎる。

この場合、測定さｎるごみ質が燃焼中の時々刻々変化す
る動的な実際のごみ風でないため、補正の精度が極めて
低い。

そこで、ごみ焼却装置等のこの種固形燃焼装置において
は、従来、つぎに説明する熱量計測により燃焼中のごみ
質等の燃料の質を推定して前記の補正が施される。

すなわち、第５図のごみ焼却装置の場合は、例えば焼却
炉（１）の人出熱量比を２〜３時間程度の時間間隔の熱
量計測から求め、その結果からゾ就焼量の大小を１判定
して時間平均のごみ質を推定し、この推定の結果に基づ
き前記各補正値が必要に応じて手動で可変調整される。

この可変調整に基づき、ン布］焼量に応じた補正が施さ
れる。

なお、各補正値としては、例えば、火格子（３）。

（５）の火格子速度の比を決定してごみ投入量（燃料投
入量）を調整するごみ層厚、火格子速度調整用のすべり
係数及び供給空気量を調整する１次、２次空気量比、１
次空気配分比の補正係数等がある。

藪だ、前記熱量計測に基づく補正を行う場合の燃焼制御
のフローチャートは第６図に示すようになり、ごみ質の
変化等に基づき蒸気量、炉温か変　。

動して燃焼が不安定になると、その直前の熱量計測で推
定されたごみ質に基づき、各補正値が手動操作で調整さ
れて補正される。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記従来のごみ焼却装置のメ′Ｌ焼制御方法の場合、熱
量計測の補正を施すときにも、この補正が実際のごみ質
ではなく、燃焼量に基づくみかけのごみ質に応′じて補
正が施されるため、補正精度が低い。

しかも、ごみ質の更新が２〜３時間程度の比較的長い時
間間隔でしか行えないため、ごみ質の時間周期程度の長
期変動については補正が追従するが、分周期のような過
渡的な短期変動については補正が追従せず、補正の追従
応答性が悪い。

したがって、ごみ質に応じた最適な燃焼制御が行えず、
制御性能が低くコ燃焼が不安定になって排出ガス中のＮ
Ｏｘ、　ＣＯが増加する問題点がある。

さらに、手動操作で各補正値の調整（修正）が行われる
ため、省人化が図れない問題点もある。

そして、ごみ焼却装置以〆の産業廃棄物、木屑（パーク
）９石炭塊、バーガス等の種々の固形燃料を使用する燃
焼装置の燃焼制御方法においても、ごみ質等の燃料の質
に応じて燃焼制御を補正するときは、前記と同様の問題
点が生じる。

本発明は、燃焼中のごみ質等の燃料の質の傾向を精度よ
く推定し、その結果に基づく自動制御により、ごみ質の
長期変動、短期変動のいずれに対しても最適な補正を施
し、制御性能の向上を図るようにした固形燃焼装置の燃
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〕

前記目的を達成するために、本発明の固形燃焼装置の燃
焼制御方法においては、各センサ出力から求まる現在の
炉温、燃料層厚等に基づくファジィ演算により、ごみ質
傾向等の燃料の質の傾向を常時推定し、前記燃料層厚、火格子速度の帰還制御量を前記推定の結
果により補正して燃焼の長期変動を抑制前記空気量の帰
還制御量を前記推定の結果により補正して燃焼の短期変
動を抑制する。

〔作　用〕

前記のように構成された本発明の固形燃焼装置の燃焼制
御方法の場合、ファジィ演算によりごみ質傾向等の燃料
の質の傾向が高い精度で常時推定される。

そして、推定された傾向に基づき、等価的に、各時点の
燃焼中の実際の燃料の質１例えばごみ質がリアルタイム
で精度よく求められる。

さらに、推定された最新のごみ質傾向に基づき、ごみ層
厚、火格子速度及び供給空気量の帰還制御量が自動的に
応答性よく適正に補正される。

そして、ごみ層厚、火格子速度の帰還制御量の補正によ
って燃焼の長期変動が確実に抑制され、供給空気量の帰
還制御量の補正によって突発的な短期変動も確実に抑制
されるため、燃焼の制御性能が著しく向上して燃焼が極
めて安定化する。

〔実施例〕

１実施例について、第１図ないし第４図を参照して説明
する。

第１図は第５図のごみ焼却装置に適用した場合の制御構
成を示し、コンピュータ等で形成された制御装置（２７
）はＰＩＤ演翼部（２８）　、ファジィ制御部（２９）
　、加算部（３０）からなる。

そして、第５図の各センサ（２０）〜（２５ｂ）等が形
成するセンサ部（３１）の各センｉ出信号は演算部（２
８）の入力処理部（２８ａ）で収集処理され、・検出量
算出部（２８ｂ）によりフィードバック制御の信号の生
成及び補正値決定のファジィ演算等に必要な各検出値に
加工されて制御量算出部（２８ｃ）及びファジィ制御部
（２９）に供給される。

このとき、制御量算出部＜２８ｃ）は各検出値に基づ＜
ＰＩＤ制御の各帰還制御量の演算により、従来と同様の
ＰＩＤ処理で各帰還制御の信号を形成する。

そして、制御量算出部（２８ｃ）の各信号は加算部（３
０）を介して第５図の各ダンパ圓、　Ｑ５１．・・・等
が形成するアクチュエータ部（３２）に供給され、この
供給に基づき、各ダンパ０４Ｊ、・・・の調整量等が制
御されてごみ供給量、燃焼状態等が調整さｎ、焼却炉（
１）の燃焼がフィードバック制御される。

一方、ファジィ制御部（２９）はごみ質検知部（２９ａ
）及び補正値出力部（２９ｂ）からなり、ごみ質検知部
（２９ａ）により、現在の炉温、ごみ層厚等に基づくフ
ァジィ演算で燃焼中の実際のごみ質傾向を常時推定する
。

この推定に用いるファジィ演算のマトリックスの組合せ
は、例えば、つぎの表１のケース１１表２のケース２９
表３のケース３で示される。

なお、各表において、ＶＢ（νｅｒｙ　Ｂｉｇ）は非常
に大きい、　Ｌ　Ｂ　（Ｌｉｔｔｌｅ　Ｂｉｇ）はやや
大きい、ＭＥ（Ｍｅｄｉｕｍ）：；；中間、　　Ｌ　Ｓ
　（Ｌｉｔｔｌｅ　Ｓｍａｌｌ）はやや小さい。

ＶＳ（νｅｒｙ　Ｓｍａｌｌ）は非常に小さいを示し、
（＞Ｂ；異常値（通常二＝使わない値）を示す。

また、ごみ質傾向の値のメンハーシソプ関数の１例は、
全範囲をＯ〜３０００とした場合、つぎのようになる。

Ｖ　Ｂ　＝２３５０．１４５０＜　Ｍ　Ｅ　＜　１５５
０．　Ｖｓ＝６５０さらに、炉温は温度センサ（２０）
の検出温度から求まり、火格子（５）のごみ層厚は圧力
センサ（２１）　、　（２３）の検出圧力の差から求ま
り、蒸気量は流量センサ（２４）の検出流量から求まり
、時間平均ごみ質は従来と同様の熱量計測から求まる。

そして、例えばケース１のマトリックスの組合せを用い
たときは、現在の炉温と火格子（５）のごみ層厚とによ
り、時々刻々変化するごみ質傾向がリアルタ、イム処理
で決定されて推定される。

ところで、前記ケース１〜３のどの組合せを用いるかは
、推定したごみ質傾向の用途に応じて決まる。

そして、種々の実験等の結果、ごみ質の比較的緩やかな
長期変動に追従した補正により、ごみの乾燥の促進とご
み層厚の安定化とを図り、長期変動に基づく排出ガス中
のＮＯｘを低減するには、長期対応ルールとして前記ケ
ース１の組合せが適している。

また、投入されるごみに破砕ごみ、高プラスチック類が
含まれ始め、ごみ質が急変して蒸気量。

炉゛温が大きく急変する短期変動時に、これらの急変を
迅速に抑えて燃焼の安定化を図り、排出ガス中のＣＯを
低減するには、短期対応ルールとして前記ケース２又は
３の組合せが適している。

そして、燃焼の長期の安定化及び短期の安定化を図るた
め、ごみ質検知Ｂ（２９ａ）は例えばケース１．２の組
合せを用いて長期用、短期用の２種類のごみ質傾向を精
度よく常時推定する。

さらに、ごみ質検知部（２９ａ）のごみ質傾向が補正値
出力部（２９ｂ）に供給され、この出力部（２９）によ
り、推定された長期用、短期用の最新のごみ質傾向を用
いたつぎの表４の長期対応ルール、表５の短期対応ルー
ルそれぞれのファジィ演算のマトリックスの組−合せに
基づき、最適燃焼状態に制御するための制御量補正の指
標として、すべり係数と燃荒空気温度の傾向、（１次空
気量）／（１次空気量＋２次空気量）と（前段格子（５
ａ）の空気量）／（後段格子（５ｂ）の空気量）の傾向
が常時推定される。

なお、表４１表５１７）ＶＢ、ＭＥ、　・−・は表１９
表２、表３と同じ傾向を示し、（）は次善の選択を示す
。

表４（長期対応；トル）表５（短期対応トル）そして、推定された各傾向に基づく補正値出力部（２９
ｂ）の総合的な判定により、ごみ質傾向が推定さｎる毎
に、ごみ層厚、火格子速度の補正用のすべり係数及び供
給空気量補正用の１次、２次空気量比、１次空気配分比
等の種々の補正値がその時点の実際のごみ質に応した最
遠値に決定さｎる。

この決定に基づいて自動的に調整された各補正値が補正
値出力部（２９ｂ）から加算部（３０）　番こ供給され
、加算部（３０）の加減算により、演算部（２８）の各
帰還制御の信号が、ごみ質に応じた最適燃焼状態の制御
信号になるように補正される。

そして、すべり係数に基づくごみ層厚、火格子速度の補
正により、燃焼の長期変動が抑えられて長期の安定化が
図られ、排出ガス中のＮＯｘが極めて少なくなる。

また、１次、２次空気量比及び１次空気配分比に基づく
供給空気量のフィードフォワード的な補正により、燃焼
の短期変動が極めて迅速な応答によって確実に抑えられ
、短期変動に伴なう排出力゛ス中のＣＯも極めて少なく
なる。

なお、過大な変動が発生し、ファジィ制御部（２９）の
自動補正で抑えられないときは、この自動補正が変動開
始から一定時間継続した後、すべり係数及び１次、２次
空気量比、１次空気配分比等が手動操作で調整されて修
正される。

そして、前記の制御のフローチャートは、例えば第２図
に示すようになり、ごみ質傾向の推定に基づく各時点の
推定ごみ質により、燃焼が変動して不安定になると、各
補正値が変動に応じて自動調整される。

ところで、第１図の制御装置（２７）　、従来の制御装
置の制御特性の実測結果は、燃焼の安定しているときに
第３図（ａ）、　（ｂ）それぞれに示すようになり、長
時間運転時に第４図（ａｌ、　（ｂ）それぞれに示すよ
うになった。

第３図（ａ）、　（ｂ）において、実線α、βは炉温、
蒸気量の制御量を示し、それぞれの炉温変動幅、蒸気量
変動幅は同図（ａ）　？約３０（度）、約２　（Ｔ／Ｈ
）、同図（ｂｌで約８０度、約３　（Ｔ／Ｈ）である。

また、第４図（ａ）、　（ｂ）において、実線ｉ、　　
ｉｉ、　　ｉｉｉは炉温（℃）、蒸気量偏差（Ｔ／Ｈ）
、燃焼空気流量（ＫＮ耐／Ｈ）を示す。

そして、ファジィ演算のマトリックスの組合せ等は実施
例に限定されるものではない。

また、前記実施例ではごみ燃焼装置の制御に適用したが
、固形燃料を使用するスカート式炉、キルン炉、流動床
炉等の種々の炉で構成される燃焼装置の制御に適用でき
るのは勿論である。

：発明の効果〕本発明は、以上説明したように構成されているため、以
下に記載する効果を奏する。

各種のセンサ出力に基づくファジィ演算により、ごみ質
傾向等の燃料の質の傾向を常時推定し、この推定の結果
に基づき、燃料層厚、火格子速度及び各火格子の風箱、
炉内に供給される空気量の帰還制御量を補正したため、
燃料の質の傾向を正確に把握して燃焼の長期変動、短期
変動を自動的に精度よく抑制し、燃焼の安定化を図ると
ともに、排気ガス中のＮＯｘ、　Ｃｏを極力抑えて制御
性能の向上を図ることができ、しかも、省人化を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の固形燃焼装置の燃焼制御
方法の１実施例を示し、第１図はブロック図、第２図は
フローチャート、第３図（ａｌ、　（ｂ）及び第４図（
ａ）、　（ｂｌは制御特性の実測図、第５図はごみ焼却
装置のブロック図、第６図は従来例のフローチャートで
ある。（１）・・・焼却炉、（２７）・・−制御装置、（２８
）・・・演算部、（２９）・・・ファジィ制御部、（３
０）・・・加算部、（３１）・・・センサ部、（３２）
・・・アクチュエータ部。代理人　　弁理士　　　藤１）龍太部第１図１　　、、　　ｄ！７’；　　　　　　　　　　　　　
　　　　２９　　・　　７□、、’４制御ｒｉＰＱ２７
・・・ψｎ卸畷１　　　　　　　　　　　２９Ｇ・　　
ご涛４１撲天中２８・　ＰＩＤ璋１１．紳　　　　　　
　２９ｂ・・神ｊＩ：速払力即２８Ｑ、、−）、７）ｘ
ａ７　　　　　　　　　　　３０　・　　　〃Ｄ１ア２
８ｂ・・　ｆｆ戯を算ム９　　　　　３１・　　でンイ
抑２８ｃ・４’１軒量１＊ｆ７７３２−１’７＋−ｘ−
７１７第２１！１１第３図昆Ｌ＋問第４図（ａ）紅遵峙間　　　　（ｒ）第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）投入されたごみ等の固形の燃料を炉内の乾燥火格
子、燃焼火格子等の各火格子に順に送って燃焼するごみ
焼却装置等の固形燃焼装置に適用され、種々のセンサ出
力に基づき、燃料層厚、燃料送りの火格子速度及び前記
各火格子の風箱、炉内に供給される空気量等を帰還制御
して燃焼状態を調整する固形燃焼装置の燃焼制御方法に
おいて、前記各センサ出力から求まる現在の炉温、前記
燃料層厚等に基づくファジィ演算により、ごみ質傾向等
の燃料の質の傾向を常時推定し、前記燃料層厚、前記火格子速度の帰還制御量を前記推定
の結果により補正して燃焼の長期変動を抑制し、前記空気量の帰還制御量を前記推定の結果により補正し
て燃焼の短期変動を抑制することを特徴とする固形燃焼装置の燃焼制御方法。