JPH06341629A - 流動床炉における空気比制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 廃棄物等の被処理物を焼却する流動床炉にお
いて、流動層へ供給する一次空気量と、フリーボードへ
供給する二次空気量とを適正に制御し、局部的な空気不
足を解消し、ＣＯやダストの発生を防止する。 【構成】 流動床炉で被処理物を燃焼させるに際し、層
内燃焼割合をプラント計測データから捉えることによ
り、流動層内の空気比及びフリーボード部の空気比を推
算し、これらの推算値による燃焼用空気の流動層内及び
フリーボード部への配分比及び流量の制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流動層を備えた燃焼炉
（以下、流動床炉という）における空気比制御方法及び
装置、詳しくは、廃棄物等の被処理物を燃焼・焼却する
流動床炉において、流動層へ供給する一次空気量と、フ
リーボード部へ供給する二次空気量とを適正に制御する
方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、炉出口排ガス温度、水噴射水
量、ごみカロリー、ごみ焼却量、排ガスＯ₂ 濃度等のプ
ラント計測データにより、炉内の燃焼の過大、過小を捉
え、それによる燃焼用の空気比の制御を行い、焼却炉全
体としての空気不足を抑制する制御方法が知られてい
る。

【０００３】また、特公昭６１−２８４３号公報には、
流動層温度と流動層に供給される燃料流量とに基づき、
流動層に供給される空気の空気比を制御する流動床炉の
燃焼制御方法が記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の空気制御方
法では、炉全体の空気不足を抑制するため、局部的な空
気不足によるＣＯやダスト等の発生という問題点があっ
た。また、排ガスＯ₂ 濃度で空気不足を検知する場合
は、時間遅れが大きく、対応に限界がある。

【０００５】本発明は上記の諸点に鑑みなされたもの
で、本発明の目的は、プラント計測データから、流動層
内の空気比及びフリーボード部の空気比を推算すること
により、局部的な燃焼用空気の制御を行い、ＣＯやダス
トの発生を抑制する制御方法及び装置を提供することに
ある。また、本発明の他の目的は、ガス温度、空気流量
等の検知における時間遅れが小さい計測データに、動特
性解析式とカルマンフィルターによる信号処理を行い、
信頼性が高く、かつ、分析遅れを伴わない制御方法及び
装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の流動床炉における空気比制御方法は、流
動床炉で被処理物を燃焼させるに際し、層内燃焼割合を
プラント計測データから捉えることにより、流動層内の
空気比及びフリーボード部の空気比を推算し、これらの
推算値による燃焼用空気の流動層内及びフリーボード部
への配分比及び流量の制御を行うことを特徴としてい
る。上記の方法において、プラント計測データとして、
供給空気温度、流動層温度、炉出口排ガス温度、一次空
気流量及び二次空気流量を用いることが望ましい。

【０００７】本発明の流動床炉における空気比制御装置
は、図１に示すように、流動床炉で被処理物を燃焼させ
る際のプラント計測データを入力し、流動層内の燃焼割
合Ｋを計算する層内燃焼割合計算手段３０と、この層内
燃焼割合計算手段３０から得た層内燃焼割合Ｋと上記プ
ラント計測データのうちの一次空気流量Ｇ_{a 1} とを入力
して流動層内の空気比λ_B を推算する層内空気比計算手
段３２と、上記プラント計測データのうちの一次空気流
量Ｇ_{a 1} 及び二次空気流量Ｇ_{a 2}を入力してフリーボー
ド部における空気比λ_F を推算するフリーボード空気比
計算手段３４と、層内空気比λ_B とフリーボード空気比
λ_F とを入力して燃焼用空気の流動層内及びフリーボー
ド部への配分比及び流量を制御する空気比制御手段３６
とを備えたことを特徴としている。上記の装置におい
て、プラント計測データが、供給空気温度、流動層温
度、炉出口排ガス温度、一次空気流量及び二次空気流量
を用いることが望ましい。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるも
のではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変
更して実施することが可能なものである。図１は、本発
明の方法及び装置の一実施例を示す系統図、図２は、流
動床炉１０を示す概略図である。図２において、１２は
流動層、１４は空気分散板、１６はフリーボード部、１
８は一次空気入口、２０は二次空気入口、２２は排ガス
出口、２４は被処理物入口、２６は風箱である。

【０００９】図２に示す流動床炉が流動床ごみ焼却炉で
ある場合の作用について説明する。一次空気によって激
しく混合・攪拌している流動媒体（例えば、珪砂）から
なる流動層１２に投入されたごみは、層内に巻き込ま
れ、その熱によって短時間に燃焼し、さらに、フリーボ
ード部１６で二次空気により燃焼を完結する。また、不
燃物は層内を沈降し、焼却残渣として流動媒体とともに
不燃物抜出管（図示略）から抜き出される。本発明者ら
は、上記の流動床ごみ焼却炉の特徴を考慮して数学モデ
ルを作成し、ごみの量をファジィ推論して動特性シミュ
レーション結果と実機データとが一致することを確認し
た。

【００１０】図２に示すように、ごみ供給量をＧ_R kg／
H 、このごみの理論空気量をＡ Nm³ ／kg、層内燃焼割
合をＫ、フリーボード燃焼割合を１−Ｋ、一次空気流量
をＧ_{a 1} Nm³ ／H 、二次空気流量をＧ_{a 2} Nm³ ／H 、フ
リーボード部温度をＴ_F ℃、流動層温度をＴ_B ℃、排ガ
ス温度をＴ_g ℃、供給空気温度をＴ_a ℃とすると、層内
燃焼割合Ｋは数式１で表わされる。

【００１１】

【数１】

【００１２】また、層内空気比λ_B は数式２で表わされ
る。

【００１３】

【数２】

【００１４】また、フリーボード空気比λ_F は数式３で
表わされる。

【００１５】

【数３】

【００１６】また、ごみ供給量は、給じん装置回転数と
給じん装置電流とを入力したファジィ推論にて求まる。
上記の数式において、 Ｇ_{g B} ＝ＫＧ_R （Ｖ₀ −Ａ₀ ＋１．２４ω）＋Ｇ_{a 1} ／η_B Ｇ_{g F} ＝Ｇ_R （Ｖ₀ −Ａ₀ ＋１．２４ω）＋（Ｇ_{a 1} ＋Ｇ_{a 2} ）／〔（１− Ｋ）η_P ＋Ｋη_B 〕 ただし、 Ｋ：層内燃焼割合 Ｔ_B ：層温度（℃） Ｔ_g ：炉出口ガス温度（℃） Ｔ_a ：空気温度（℃） Ｇ_{a 1} ：１次空気流量（Nm³ ／H ） Ｇ_{a 2} ：２次空気流量（Nm³ ／H ） Ｃ_{p g} ：ガス比熱（kcal／Nm³ ℃） Ｃ_{p a} ：空気比熱（kcal／Nm³ ℃） Ｇ_{g B} ：層排ガス量（Nm³ ／H ） Ｇ_{g F} ：炉出口排ガス量（Nm³ ／H ） Ｈ_u ：ごみ低位発熱量（kcal／kg） Ｇ_R ：ごみ供給量（kg／H ） η_B ：層内燃焼効率 η_F ：フリーボード燃焼効率 Ｃ_B ：層物質比熱（kcal／kg℃） Ｗ_B ：層物質重量（kg） Ｖ₀ ：理論排ガス量（Nm³ ／kg） Ａ₀ ：理論空気量（Nm³ ／kg） ω：ごみ単位量中水分

【００１７】つぎに、図１に基づいて本発明の制御装置
の一実施例を説明する。３０は層内燃焼割合計算手段
で、流動床炉で被処理物を燃焼させる際のプラント計測
データ、例えば、供給空気温度Ｔ_a ℃、流動層温度Ｔ_B
℃、炉出口排ガス温度Ｔ_g ℃、一次空気流量Ｇ_{a 1} Nm³
／H 及び二次空気流量Ｇ_{a 2} Nm³ ／H をインプットし、
層内燃焼割合Ｋを計算する。３２は層内空気比計算手段
で、層内燃焼割合Ｋ及び一次空気流量Ｇ_{a 1} とをインプ
ットして層内空気比λ_B を推算する。３４はフリーボー
ド空気比計算手段１４で、一次空気流量Ｇ_{a 1} 及び二次
空気流量Ｇ_{a 2} をインプットしてフリーボード空気比λ
_F を推算する。

【００１８】３６は空気比制御手段で、層内空気比λ_B
及びフリーボード空気比λ_F をインプットして燃焼用空
気の流動層内及びフリーボード部への配分比及び流量を
制御する。４０はファジィ推論手段で、給じん電流及び
給じん装置回転数をインプットしてファジィ推論し、推
論結果を層内空気比計算手段３２及びフリーボード空気
比計算手段３４へインプットする。

【００１９】４２はごみ・空気基本演算手段で、焼却量
及び発熱量をインプットし、演算結果を空気比制御手段
３６及び発生熱制御手段４４へインプットする。４６は
発生熱計算手段で、供給空気温度Ｔ_a 、炉出口排ガス温
度Ｔ_g 、一次空気流量Ｇ_{a 1}及び二次空気流量Ｇ_{a 2} を
インプットし、計算結果を発生熱制御手段４４へインプ
ットする。

【００２０】つぎに、図１に基づいて本発明の方法を説
明する。プラント計測データ（実機データ）のうち、一
次空気流量Ｇ_{a 1} 、二次空気流量Ｇ_{a 2} 、１次空気温度
Ｔ_a、流動層温度Ｔ_B 及び炉出口排ガス温度Ｔ_g の各値
を用いて、層内燃焼割合Ｋを計算する。また、このＫ、
給じん装置電流Ｉと給じん装置の回転数とを入力してフ
ァジィ推論したごみ供給量Ｇ_R 及び実測Ｇ_{a 1} から層内
空気比λ_B を計算する。また、給じん装置電流Ｉと回転
数とを入力してファジィ推論した値Ｇ_R 、実測Ｇ_{a 1} 、
及び実測Ｇ_{a 2} からフリーボード空気比λ_F を計算す
る。上記λ_B 、λ_F を制御するとともに、燃焼用空気の
流動層内及びフリーボード部への流量Ｇ_{a 1} ，Ｇ_{a 2} を
設定する。図１において、Ｑ_s は全投入ごみの発燃量
を、λ_{B s} は層内空気比設定値を、λ_{F s} はフリーボー
ド空気設定値を表している。なお、本実施例における制
御方法は、図１において一点鎖線で囲まれた部分の構成
により行われる。

【００２１】上記の制御方法においては、計測信号の遅
れ補償のために、カルマンフィルターによる状態推定手
法を活用し、パラメータ推定を行っている。そして、求
めた層内燃焼割合Ｋを用いて、層内空気比λ_B 及びフリ
ーボード空気比λ_F を算出することができ、これらの値
により、最適な一次空気流量Ｇ_{a 1} 及び最適な二次空気
流量Ｇ_{a 2} を設定することができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 （１） 層内燃焼割合をプラント計測データから捉える
ことにより、流動層内空気比λ_B 及びフリーボード空気
比λ_F を推算し、これらにより燃焼用空気の配分比を制
御するので、局部的な空気不足を解消し、ＣＯやダスト
の発生を防ぐことができる。 （２） プラント計測データとして、空気温度、流動層
温度、排ガス温度、一次空気流量及び二次空気流量を用
いる場合は、信頼性が高く、かつ、Ｏ₂ 濃度制御等の場
合のような分析遅れを伴うことはない。 （３） 従来から用いられている自動燃焼制御機構を大
幅に変更することなく、本発明の方法を実施できるよう
に構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の流動床炉における空気比制御方法及び
装置の一実施例を示す系統図である。

【図２】流動床炉の略示的説明図である。

【符号の説明】

１０ 流動床炉 １２ 流動層 １６ フリーボード部 １８ 一次空気入口 ２０ 二次空気入口 ２４ 被処理物入口 ３０ 層内燃焼割合計算手段 ３２ 層内空気比計算手段 ３４ フリーボード空気比計算手段 ３６ 空気比制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮崎 英隆 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 藤山 博 大阪市北区天神橋２丁目５番25号 川崎重 工業株式会社大阪設計事務所内 (72)発明者 南部 栄一郎 大阪市北区天神橋２丁目５番25号 川崎重 工業株式会社大阪設計事務所内 (72)発明者 豊嶋 則雄 大阪市北区天神橋２丁目５番25号 川崎重 工業株式会社大阪設計事務所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流動床炉で被処理物を燃焼させるに際
   し、層内燃焼割合をプラント計測データから捉えること
   により、流動層内の空気比及びフリーボード部の空気比
   を推算し、これらの推算値による燃焼用空気の流動層内
   及びフリーボード部への配分比及び流量の制御を行うこ
   とを特徴とする流動床炉における空気比制御方法。
2. 【請求項２】 プラント計測データが、供給空気温度、
   流動層温度、炉出口排ガス温度、一次空気流量及び二次
   空気流量であることを特徴とする請求項１記載の流動床
   炉における空気比制御方法。
3. 【請求項３】 流動床炉で被処理物を燃焼させる際のプ
   ラント計測データを入力し、流動層内の燃焼割合（Ｋ）
   を計算する層内燃焼割合計算手段（３０）と、 この層内燃焼割合計算手段（３０）から得た層内燃焼割
   合（Ｋ）と上記プラント計測データのうちの一次空気流
   量（Ｇ_{a 1} ）とを入力して流動層内の空気比（λ_B ）を
   推算する層内空気比計算手段（３２）と、 上記プラント計測データのうちの一次空気流量
   （Ｇ_{a 1} ）及び二次空気流量（Ｇ_{a 2} ）を入力してフリ
   ーボード部における空気比（λ_F ）を推算するフリーボ
   ード空気比計算手段（３４）と、 層内空気比（λ_B ）とフリーボード空気比（λ_F ）とを
   入力して燃焼用空気の流動層内及びフリーボード部への
   配分比及び流量を制御する空気比制御手段（３６）とを
   備えたことを特徴とする流動床炉における空気比制御装
   置。
4. 【請求項４】 プラント計測データが、供給空気温度、
   流動層温度、炉出口排ガス温度、一次空気流量及び二次
   空気流量であることをを特徴とする請求項３記載の流動
   床炉における空気比制御装置。