JPH09273733A

JPH09273733A - ごみ焼却炉の燃焼制御方法

Info

Publication number: JPH09273733A
Application number: JP9022518A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Fujii; 聡藤井; Manabu Kuroda; 学黒田; Yuichi Nogami; 祐一野上
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1996-02-06
Filing date: 1997-02-05
Publication date: 1997-10-21

Abstract

(57)【要約】【課題】ごみを効率良く燃焼させ、蒸気を安定して供
給する。【解決手段】流量計１２の蒸気発生量の測定値に基づ
き、一次空気ダンパ１４を制御すると同時に、各所に分
配される乾燥火格子前部下空気ダンパ１３ａ，燃焼火格
子前部下空気ダンパ１３ｂ，燃焼火格子後部下空気ダン
パ１３ｃ，後燃焼火格子後部下空気ダンパ１３ｄの各々
の開度を制御し、更に燃焼火格子ｂの速度を制御する。
そして、これらの制御と同期して、排ガスＯ₂濃度計１
７の測定に基づいて、二次空気量ダンパ１０ｂの制御を
併用する。【効果】無駄な空気の吹き込みがなくなり蒸気発生量
が安定するとともに、未燃焼ガスの発生が抑制されごみ
の燃焼エネルギの活用効率が高まる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，火格子式ごみ焼却
炉の燃焼制御方法，特に空気量や燃焼火格子速度を制御
することによって燃焼の変動を防ぎ蒸気発生量を安定化
する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみ焼却炉は，社会生活において排
出される様々な廃棄物を処理するという重要な役割を担
っている。近年では，廃棄物であるごみの焼却処理によ
って発生する膨大な熱エネルギの回収への関心が高ま
り，ボイラ発電設備のついたものが増加している。

【０００３】ごみ焼却炉では、ごみはクレーンによって
数１０分間隔で間欠的にホッパに投入され、このホッパ
の下に乾燥火格子があり、乾燥火格子よって連続的にご
みは炉内に送り込まれる。乾燥火格子の下にはダンパが
あり、ここから吹き込まれる一次空気はごみを主として
乾燥する。乾燥火格子の後に燃焼火格子が続き順次ごみ
を送って行き、その送り量は火格子の速度によって変え
ることができる。

【０００４】燃焼火格子の下には前部ダンパと後部ダン
パがあり、これらから吹き込まれる一次空気は燃焼に使
われる。更に、燃焼火格子の後に後燃焼火格子が続き、
その下にもダンパがあり、これらから吹き込まれる一次
空気はごみを燃焼し尽くすために使われる。これらのダ
ンパは一次空気を分配するためのダンパであり、一次空
気の総量は一次空気ダンパによって調整される。

【０００５】一方、燃焼帯の上方からは未燃焼ガスの完
全酸化を図るとともに炉内の温度コントロールのために
二次空気が吹き込まれる。二次空気は、燃焼ガスと炉出
口近くの混合室で混ざり合い、炉壁の過熱を防ぐととも
に残っている未燃焼成分を酸化する。混合したガスは、
炉出口に設けられた熱交換器でボイラに熱を与え、その
後排気される。

【０００６】このようなごみ焼却炉においては，ごみの
完全燃焼を期しごみの燃焼エネルギ回収の効率化を図る
とともに炉出口温度を安定化し一定の蒸気発生量を得る
ために、自動燃焼制御が行われている。その制御手段と
しては，一次空気量，二次空気量を制御し、或いはごみ
の送り量を制御する火格子速度制御等の手段がある。そ
して、通常は、数１０分間隔で行われるホッパへのごみ
投入時毎に、それ以前の実績から、一次空気量、二次空
気量、火格子速度の基準値と発生蒸気量の目標量等が決
定される。

【０００７】しかし、焼却炉のホッパに投入されたごみ
は、その性状や成分が一定せず燃え易いものと燃え難い
ものとが混ざっている。したがって，一次空気量、二次
空気量や火格子速度等を基準値を保つように制御して
も、ごみの燃焼による発熱量は一定せずに，炉出口温度
や蒸気発生量の変動につながる。

【０００８】従来、この変動を抑制するために、蒸気発
生量を常時測定し空気量を調整する方法が提案されてい
る。例えば，特開平４−３７１７１２号公報には，ごみ
の送り量を制御して蒸気発生量の長期的変動を抑制する
とともに、蒸気発生量の急激な変化に対して、燃焼室を
構成するボイラ水管パネル部での蒸発量を測定し、測定
値に基づき火格子下の一次空気総量と炉室へ直接吹き込
まれる二次空気量の割合を総風量一定のもとで調整する
制御方法が記載されている。この制御では、蒸気発生量
が目標量を上回った場合は一次空気量を減らし、下回っ
た場合は増やす。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
制御方法では一次空気の総量は制御されるが、各火格子
下から吹き上げる空気量の配分が考慮されていない。こ
のため、期待する効果が得られないことがあった。例え
ば，蒸気発生量が目標量を下回った場合に，早く蒸気発
生量を回復させようとして、一次空気量を増やし燃焼を
活発化させようとする。このとき，各火格子下の空気量
の配分を考慮しないと，むだな一次空気が炉内に吹き込
まれ，この一次空気によって炉内を冷却し、却って燃焼
の回復を遅らせてしまう。この場合、蒸気発生量は回復
せず未燃焼ガスの発生量を増加させるだけである。

【００１０】また，逆に蒸気発生量が目標量を上回った
場合に，早く蒸気発生量を目標量まで下げようとして一
次空気量を減らし，燃焼を抑えようとする。しかし，各
火格子下の空気量の配分を考慮しないと，燃焼が活発な
燃焼火格子部分の燃焼空気量が充分に減らず、燃焼を抑
制することができないことがある。

【００１１】さらに，蒸気発生量が低下する場合には，
火格子上のごみの燃焼が不安定になっており，炉内のむ
だな空気のためにガス混合室の温度が低下し，ガス混合
室での二次燃焼反応が低下して排ガス中のＣＯ等の未燃
焼成分が増えることがある。逆に，蒸気発生量が増加し
ている場合には，排ガス中のＯ₂濃度が低い状態である
ので，Ｏ₂不足によって未燃焼成分が発生することがあ
る。

【００１２】この発明は，上述の問題点を解決するため
になされたもので、複数の空気ダンパを制御することに
よって一次空気量の配分を制御し、或いは同時に二次空
気量を制御し、又は、これらの空気量の制御とともに燃
焼火格子速度を制御することによりごみの燃焼エネルギ
回収の効率化を図り、蒸気発生量を安定化するとともに
未燃焼成分が発生することを防止するごみ焼却炉の燃焼
制御方法を提供しようとするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の手段は、次の第１の手段乃至第７の手段である。

【００１４】第１の手段は、火格子上をごみを移動させ
ながらこれを燃焼し、その燃焼熱を蒸気発生に利用する
ごみ焼却炉の燃焼制御において、蒸気発生量を測定し、
測定値に基づいて一次空気ダンパ開度を制御するととも
に火格子下の個々のダンパ開度の制御を行って空気量を
調整するごみ焼却炉の燃焼制御方法である。

【００１５】蒸気発生量を測定しながら、蒸気発生量が
一定の範囲から外れないように、ダンパ開度を制御する
が、一次空気は吹き込まれる位置によってその作用は少
しづつ異なる。乾燥火格子下に吹き込まれる空気は水分
を持ち去り、燃焼火格子下に吹き込まれる空気はＯ₂を
供給し、後燃焼火格子では灰となっているごみが多く、
ここに吹き込まれる空気は一部のＯ₂しか消費されな
い。

【００１６】このため、一次空気ダンパ開度を制御する
とともに、個々のダンパ開度を制御することによって期
待する効果を得ることができる。

【００１７】第２の手段は、第１の手段において、蒸気
発生量が目標量よりも多いときは次の（Ａ）の操作を選
択し、蒸気発生量が目標量よりも少ないときは次の
（Ｂ）の操作を選択してダンパ開度の制御を行い一次空
気量を調整するごみ焼却炉の燃焼制御方法である。
（Ａ）は、一次空気ダンパの開度を小さくし，燃焼火格
子前部下空気ダンパおよび燃焼火格子後部下空気ダンパ
の開度を小さくし，乾燥火格子下空気ダンパと後燃焼火
格子下空気ダンパの開度を大きくする操作であり、
（Ｂ）は、一次空気ダンパの開度を大きくし、燃焼火格
子前部下空気ダンパおよび燃焼火格子後部下空気ダンパ
の開度を大きくし，乾燥火格子下空気ダンパと後燃焼火
格子下空気ダンパの開度を小さくする操作である。

【００１８】蒸気発生量が多い時に一次空気ダンパの開
度を小さくして一次空気量を減らすと、燃焼速度が低下
し蒸気発生量が抑制される。しかし、個別に見ると減ら
さなければならないのは、燃焼火格子に供給される一次
空気量であって、乾燥火格子や後燃焼火格子に供給され
る一次空気ではない。後者の一次空気は一部しか燃焼に
使われないので、寧ろ冷却に作用する。

【００１９】このため、燃焼火格子前部下空気ダンパお
よび燃焼火格子後部下空気ダンパの開度を小さくし，乾
燥火格子下空気ダンパと後燃焼火格子下空気ダンパの開
度を大きくすることによって、蒸気発生量をより早く抑
えることができる。

【００２０】蒸気発生量が少ない時に一次空気ダンパの
開度を大きくして一次空気量を増やすと、燃焼が促進さ
れ蒸気発生量が増える。しかし、この場合も一次空気量
を増やす必要があるのは燃焼火格子である。乾燥火格子
や後燃焼火格子に供給される冷却作用を併せ持つ一次空
気は減らした方がよい。

【００２１】このため、燃焼火格子前部下空気ダンパお
よび燃焼火格子後部下空気ダンパの開度を大きくし，乾
燥火格子下空気ダンパと後燃焼火格子下空気ダンパの開
度を小さくすることによって、蒸気発生量を早く増やす
ことができる。

【００２２】又、上記のように各空気ダンパの開度が個
別に制御されるので、むだな空気の吹き込みがなくなる
ので、燃焼帯を過剰に冷却することがなく未燃焼成分の
発生が防止される。

【００２３】第３の手段は、第２の手段によって一次空
気量の調整を行うとともに、排ガス中のＯ₂濃度を測定
し、排ガス中Ｏ₂濃度が低い場合は、二次空気のダンパ
開度を大きくし、排ガス中Ｏ₂濃度が高い場合は、二次
空気のダンパ開度を小さくするダンパ開度の制御を行い
二次空気量を調整するごみ焼却炉の燃焼制御方法であ
る。

【００２４】排ガス中Ｏ₂濃度は燃焼状態を反映する。
ごみの燃焼が安定している状態では、排ガス中Ｏ₂濃度
は適正範囲に納まっている。第２の手段を講じても、ご
みの性状の不安定さから、ときに排ガス中Ｏ₂濃度が変
動することがある。

【００２５】この状況を検出するために排ガス中Ｏ₂を
測定し、一次空気の調整に加えて二次空気を調整するこ
とによってごみの性状の不安定さに対処する。

【００２６】排ガス中Ｏ₂濃度が低いときはごみが燃え
難く不完全燃焼により未燃焼成分が増えている。このと
き、二次空気ダンパの開度を大きくして二次空気量を増
やし二次燃焼を促進し未燃焼成分を燃焼し尽くす。

【００２７】反対に、排ガス中Ｏ₂濃度が高いときはご
みの燃焼に必要な量より多い空気が供給されている。こ
のとき、二次空気ダンパの開度を小さくして二次空気量
を減らす。

【００２８】これらの操作によって、更に、むだな空気
の吹き込みを防ぎ又ごみの燃焼エネルギを活用し尽くし
未燃焼成分の排出を抑えことができる。

【００２９】第４の手段は、第１の手段、第２の手段、
第３の手段で行う空気ダンパの制御にファジイ制御を用
いるごみ焼却炉の燃焼制御方法である。

【００３０】前述したようにごみの性状は不定で、燃焼
熱量が一定ではなく燃え易さも刻々と変わる。このた
め、蒸気発生量を測定して複数の空気ダンパを制御し、
或いは蒸気発生量と排ガス中Ｏ₂濃度を測定し複数の空
気ダンパを制御する。このように、複数の入力により複
数の出力を得る制御方法として、ファジイ制御が最も適
している。

【００３１】第５の手段は、第２の手段によって一次空
気量の調整を行うとともに、蒸気発生量が目標量よりも
少ないときは燃焼火格子速度を増速し、蒸気発生量が目
標量よりも多いときは燃焼火格子速度を減速する燃焼火
格子速度の制御を行うごみ焼却炉の燃焼制御方法であ
る。

【００３２】蒸気発生量が目標量よりも少ないとき、第
２の手段によって燃焼火格子への空気の供給を増やす
が、同時に燃焼火格子速度を増速することによって燃料
も増やして燃焼を促進し、蒸気発生量を増やす。反対
に、燃焼が盛んで蒸気発生量が目標量よりも多いとき
は、第２の手段によって燃焼火格子への空気の供給を減
らすが、同時に燃焼火格子速度を減速することによって
燃料も減らして燃焼量を少なくする。このように、一次
空気量の調整とともに燃焼火格子速度を操作することに
よって蒸気発生量の目標量からの隔たりをより短時間で
解消することができる。

【００３３】第６の手段は、第３の手段によって一次空
気量及び二次空気量の調整を行うとともに、蒸気発生量
が目標量よりも少ないときは燃焼火格子速度を増速し、
蒸気発生量が目標量よりも多いときは燃焼火格子速度を
減速する燃焼火格子速度の制御を行うごみ焼却炉の燃焼
制御方法である。

【００３４】蒸気発生量が目標量よりも少ないとき、第
３の手段によって燃焼火格子への空気の供給を増やすと
ともに排ガス中のＯ₂濃度によって二次空気量を調整す
るが、同時に燃焼火格子速度を増速することによって燃
料も増やして燃焼を促進し、蒸気発生量を増やす。

【００３５】反対に、燃焼が盛んで蒸気発生量が目標量
よりも多いときは、第３の手段によって燃焼火格子への
空気の供給を減らすとともに排ガス中のＯ₂濃度によっ
て二次空気量を調整するが、同時に燃焼火格子速度を減
速することによって燃料も減らして燃焼量を少なくす
る。

【００３６】このように、一次空気量及び二次空気量の
調整とともに燃焼火格子速度を操作することによって、
無駄な空気の吹き込みを防ぎ未燃焼成分の排出を抑え、
且つ蒸気発生量の目標量からの隔たりをより短時間で解
消することができる。

【００３７】第７の手段は、第５の手段または第６の手
段で行う空気ダンパ開度の制御及び燃焼火格子速度の制
御にファジィ制御を用いるごみ焼却炉の燃焼制御方法で
ある。

【００３８】第５の手段では、炉内の燃焼状態を安定化
して発生蒸気量を一定にするために、複数の空気ダンパ
開度と燃焼火格子速度を制御する。そして、第６の手段
では、これに加えて、排ガス中の未燃焼成分を積極的に
抑える運転を行うために、排ガス中のＯ₂濃度を測定し
二次空気量の調整の行う。このように、複数の出力を必
要とし、或いは複数の入力を得る制御方法として、ファ
ジイ制御が適している。

【００３９】

【発明の実施の形態】図を用いて発明の実施の形態を説
明する。図１は、ごみ焼却炉と制御系の概念を示す図で
ある。図１において，１は炉であり，ごみ投入口２，乾
燥火格子３ａ，燃焼火格子３ｂ，後燃焼火格子３ｃ，灰
落下口４を有する。各火格子の下からは、一次空気ブロ
ワ５によって供給される乾燥空気或いは燃焼空気が吹き
上げられ、ごみ投入口２から投入されたごみは，乾燥火
格子３ａで乾燥され，燃焼火格子３ｂで燃焼し，後燃焼
火格子３ｃでは完全に燃焼され灰となる。この灰は灰落
下口４から炉外へ排出される。

【００４０】一方、燃焼帯の上方には、二次空気が吹き
込み口９から吹き込まれ、未燃焼成分を酸化するととも
に炉の過熱を防いでいる。この二次空気は二次空気ブロ
ワ１０ａによって供給され、二次空気ダンパ１０ｂによ
ってその量が調整される。

【００４１】二次空気が燃焼ガスと良く混ざるように、
吹き込み口９の上方に傾斜した仕切り壁６が設けられて
いる。混合された燃焼ガスと二次空気とは仕切り壁６を
迂回してその上方の混合室７に流れ込み、ここで酸化反
応を完結し炉出口へ向かう。

【００４２】排ガスが放出される炉出口には熱交換器８
ａを備えた蒸気発生用のボイラ８ｂが設置されており、
排ガスはここでボイラ水に熱を与えた後煙突に導かれて
炉外へ排出される。１１は排ガス中の炉出口温度を測る
温度計，１２は蒸気発生量を測る流量計である。

【００４３】一次空気は，一次空気ダンパ１４により総
量を調整され、乾燥火格子への空気量を調節する乾燥火
格子下空気ダンパ１３ａ，燃焼火格子前半部への空気量
を調節する燃焼火格子前部下空気ダンパ１３ｂ，燃焼火
格子後半部への空気量を調節する燃焼火格子後部下空気
ダンパ１３ｃ，及び後燃焼火格子への空気量を調節する
後燃焼火格子下空気ダンパ１３ｄで配分される。１５は
一次空気・火格子下空気ダンパ制御手段であり，１２の
蒸気流量計の信号を入力とし，一次空気ダンパ１４，乾
燥火格子下空気ダンパ１３ａ，燃焼火格子前部下空気ダ
ンパ１３ｂ，燃焼火格子後部下空気ダンパ１３ｃ，後燃
焼火格子下空気ダンパ１３ｄに信号を出力する。

【００４４】１６は排ガスＣＯ濃度計，１７は排ガスＯ
₂濃度計である。１８は二次空気ダンパ制御手段であ
り，排ガスＯ₂濃度計１７及び蒸気発生量を測る流量計
１２の信号を入力とし，二次空気ダンパ１０ｂに信号を
出力する。

【００４５】２０は燃焼火格子速度制御手段であり、流
量計１２の信号を入力とし、燃焼火格子駆動装置１９に
信号を出力することによって、燃焼火格子３ｂの速度を
制御する。一次空気・火格子下空気ダンパ制御手段１
５、二次空気ダンパ制御手段１８及び燃焼火格子速度制
御手段２０には，例えば，コンピュータを使用する。

【００４６】先ず、一次空気及びその分配について、空
気ダンパ開度の制御を説明する。各火格子下の空気ダン
パ開度は，各々次の（１）式〜（４）式を用いてその制
御値を算出する。

【００４７】

【数１】

【００４８】

【数２】

【００４９】

【数３】

【００５０】

【数４】

【００５１】ここで，Ｄ₁は乾燥火格子下空気ダンパ制
御値，Ｄ₂は燃焼火格子前部下空気ダンパ制御値，Ｄ₃
は燃焼火格子後部下空気ダンパ制御値，Ｄ₄は後燃焼火
格子下空気ダンパ制御値である。又、Ｄ₁₀は乾燥火格子
下空気ダンパ基準値，Ｄ₂₀は燃焼火格子前部下空気ダン
パ基準値，Ｄ₃₀は燃焼火格子後部下空気ダンパ基準値，
Ｄ₄₀は後燃焼火格子下空気ダンパ基準値である。

【００５２】更に、ｋ₁は乾燥火格子下空気ダンパ制御
パラメータ，ｋ₂は燃焼火格子前部下空気ダンパ制御パ
ラメータ，ｋ₃は燃焼火格子後部下空気ダンパ制御パラ
メータ，ｋ₄は後燃焼火格子下空気ダンパ制御パラメー
タである。なお、 STM_NOWは蒸気発生量を表し、 STM
_SETは目標蒸気発生量を表わす。

【００５３】一次空気ダンパの開度は，蒸気発生量と目
標蒸気発生量の偏差に基づき，比例、積分、微分動作を
行うＰＩＤ演算器によって制御値を算出する。一次空気
ダンパ制御値Ｄ₅は次の（５）式で求められる。

【００５４】

【数５】

【００５５】ここで、Ｄ₅₀は一次空気ダンパ基準値、ｋ
_5P、ｋ_5I、ｋ_5Dは一次空気ダンパ制御パラメータ、S は
ラプラス演算子である。

【００５６】次に、一次空気量の調整とともに二次空気
量の調整を行う場合を説明する。この場合は、次の
（６）式で二次空気ダンパ制御値Ｄ₆を求める。

【００５７】

【数６】

【００５８】ここで、Ｄ₆₀は二次空気ダンパ基準値、ｋ
_6P、ｋ_6I、ｋ_6Dは二次空気ダンパ制御パラメータ、S は
ラプラス演算子である。

【００５９】なお、 STM_NOWは蒸気発生量， STM_SETは
目標蒸気発生量を表わし、 OXG_NOWは排ガス中Ｏ₂濃
度、 OXG_SETは排ガス中Ｏ₂濃度基準値を表す。又、各
ダンパの基準値はごみ質や焼却量に依存するパラメータ
であり、一般にはごみの収集地域や季節によって異な
る。

【００６０】更に、一次空気量の調整とともに、もしく
は一次空気量と二次空気量の調整とともに燃焼火格子速
度の制御を行う場合について述べる。この場合、燃焼火
格子速度の制御値は次の（７）式で求められる。

【００６１】

【数７】

【００６２】ここで、Ｓ₁ は燃焼火格子速度制御値、Ｓ
₁₀は燃焼火格子速度基準値、ｋ_sは燃焼火格子速度制御
パラメータ、STM _NOWは蒸発量、 STM_SETは目標蒸発量
を表す。燃焼火格子速度基準値も又ごみ質や焼却量に依
存するパラメータである。

【００６３】次に、ファジイ制御を行う場合について、
一次空気及びその分配から説明する。ファジィ制御の規
則を表１に示す。

【００６４】

【表１】

【００６５】表１の規則（１）〜（３）を前件部と後件
部について整理し、後件部において推論を行うために、
後件部制御パラメータＹを定めて表２に示す。Ｙ_n1は増
分で正、Ｙ_n2は０、Ｙ_n3は減分で負である。

【００６６】

【表２】

【００６７】これらの規則（１）〜（３）の演算は，図
２に示したメンバーシップ関数に基づいて行われる。一
次空気・火格子下空気ダンパ制御手段によって求まった
各規則の後件部推論結果を統合して，規則全体の推論結
果が出力される。各規則の後件部推論結果の統合には，
ファジィ演算の一般的な手法，例えば，ｍｉｎ−ｍａｘ
重心法やシングルトン法等が用いられる。

【００６８】以下に、演算が早く実用的なシングルトン
法による演算を例示する。図２で、蒸気発生量の偏差が
ｅであったとする。ｅの前件部の規則（１）に対する適
合度はａ₃である。同じく、規則（２）に対してａ₂で
あり、規則（３）に対してａ₁である。

【００６９】表２に定めた後件部制御パラメータＹを用
いて、乾燥火格子下空気ダンパ開度制御値Ｄ₁を（１
１）式により演算する。

【００７０】

【数８】

【００７１】以下同様に、燃焼火格子前部下空気ダンパ
制御値Ｄ₂、燃焼火格子後部下空気ダンパ制御値Ｄ₃、
後燃焼火格子下空気ダンパ制御値Ｄ₄、および一次空気
ダンパ制御値Ｄ₅を各々（１２）式、（１３）式、（１
４）式、および（１５）式で演算する。

【００７２】

【数９】

【００７３】

【数１０】

【００７４】

【数１１】

【００７５】

【数１２】

【００７６】但し、Ｄ₁₀は乾燥火格子下空気ダンパ基準
値，Ｄ₂₀は燃焼火格子前部下空気ダンパ基準値，Ｄ₃₀は
燃焼火格子後部下空気ダンパ基準値，Ｄ₄₀は後燃焼火格
子下空気ダンパ基準値，Ｄ₅₀は一次空気ダンパ基準値で
ある。更に、ｋ₁は乾燥火格子下空気ダンパ制御パラメ
ータ，ｋ₂は燃焼火格子前部下空気ダンパ制御パラメー
タ，ｋ₃は燃焼火格子後部下空気ダンパ制御パラメー
タ，ｋ₄は後燃焼火格子下空気ダンパ制御パラメータ、
ｋ₅は一次空気ダンパ制御パラメータである。

【００７７】一次空気量とともに二次空気量を調整する
場合は、次のように行う。この場合のファジィ制御の規
則を表３に示す。

【００７８】

【表３】

【００７９】表３の規則（１）〜（７）を前件部と後件
部について整理し、後件部制御パラメータＹを定めて表
４に示す。Ｙ_n1は増分で正、Ｙ_n2は０、Ｙ_n3は減分で負
である。

【００８０】

【表４】

【００８１】図２に示す蒸気発生量偏差の適合度ａ₁，
ａ₂、ａ₃、および図３に示す排ガス中Ｏ₂濃度の測定
値ｃの適合度ｂ₁，ｂ₂、ｂ₃を求め、表４の規則
（１）〜（７）の前件部に対する適合度Ｘ₁〜Ｘ₇を
（２１）式〜（２７）式により求める。

【００８２】

【数１３】

【００８３】

【数１４】

【００８４】

【数１５】

【００８５】

【数１６】

【００８６】

【数１７】

【００８７】

【数１８】

【００８８】

【数１９】

【００８９】そして、後件部の推論では、表４の規則
（１）〜（７）に基づき、後件部制御パラメータＹを用
いて、乾燥火格子下空気ダンパ制御値Ｄ₁ 、燃焼火格子
前部下空気ダンパ制御値Ｄ₂、燃焼火格子後部下空気ダ
ンパ制御値Ｄ₃、後燃焼火格子下空気ダンパ制御値
Ｄ₄、一次空気ダンパ制御値Ｄ₅、二次空気ダンパ制御
値Ｄ ₆および燃焼火格子速度制御値Ｓ₁ を各々（３１）
式、（３２）式、（３３）式、（３４）式、（３５）
式、（３６）式および（３７）式により演算する。

【００９０】

【数２０】

【００９１】

【数２１】

【００９２】

【数２２】

【００９３】

【数２３】

【００９４】

【数２４】

【００９５】

【数２５】

【００９６】但し、Ｄ₆₀は二次空気ダンパ開度基準値、
ｋ₆は二次空気ダンパ制御パラメータである。

【００９７】次に、空気量とともに燃焼火格子速度を制
御する場合のファジイ制御について、最初に一次空気量
と燃焼火格子速度の制御、次いで一次空気量と二次空気
量及び燃焼火格子速度の制御を説明する。

【００９８】表５に、一次空気量と燃焼火格子速度のフ
ァジイ制御の規則を示す。

【００９９】

【表５】

【０１００】これらの規則を前件部と後件部について整
理し、後件部制御パラメータＹを定め表６に示す。

【０１０１】

【表６】

【０１０２】図２に示したメンバーシップ関数に基づい
て、規則（１）〜（３）の演算をおこない、蒸気発生量
偏差ｅの適合度ａ₁ 、ａ₂、ａ₃を求める。そして、後
件部の推論で、規則（１）〜（３）に基づき、乾燥火格
子下空気ダンパ制御値Ｄ₁ 、燃焼火格子前部下空気ダン
パ制御値Ｄ₂、燃焼火格子後部下空気ダンパ制御値
Ｄ ₃、後燃焼火格子下空気ダンパ制御値Ｄ₄、一次空気
ダンパ制御値Ｄ₅及び燃焼火格子速度制御値Ｓ₁ を各々
（４１）式、（４２）式、（４３）式、（４４）式、
（４５）式、（４６）式により演算する。

【０１０３】

【数２６】

【０１０４】

【数２７】

【０１０５】

【数２８】

【０１０６】

【数２９】

【０１０７】

【数３０】

【０１０８】

【数３１】

【０１０９】但し、Ｄ₁₀は乾燥火格子下空気ダンパ基準
値，Ｄ₂₀は燃焼火格子前部下空気ダンパ基準値，Ｄ₃₀は
燃焼火格子後部下空気ダンパ基準値，Ｄ₄₀ は後燃焼火
格子下空気ダンパ基準値，Ｄ₅₀は一次空気ダンパ基準
値、Ｓ₁₀は燃焼火格子速度基準値である。更に、ｋ₁は
乾燥火格子下空気ダンパ制御パラメータ，ｋ₂は燃焼火
格子前部下空気ダンパ制御パラメータ，ｋ₃は燃焼火格
子後部下空気ダンパ制御パラメータ，ｋ₄は後燃焼火格
子下空気ダンパ制御パラメータ、ｋ₅は一次空気ダンパ
制御パラメータ、ｋ₇は燃焼火格子速度制御パラメータ
である。

【０１１０】最後に、一次空気量と二次空気量および燃
焼火格子速度のファジイ制御を説明する。この場合のフ
ァジィ制御の規則を表７に示す。

【０１１１】

【表７】

【０１１２】表７の規則を前件部と後件部について整理
し、後件部制御パラメータＹを定めて表８に示す。

【０１１３】

【表８】

【０１１４】図２に示す蒸気発生量偏差ｅの適合度
ａ₁，ａ₂、ａ₃、および図３に示す排ガス中Ｏ₂濃度
の測定値ｃの適合度ｂ₁，ｂ₂、ｂ₃を求め、表７の規
則（１）〜（７）の前件部に対する適合度Ｘ₁〜Ｘ₇を
（５１）式〜（５７）式により求める。

【０１１５】

【数３２】

【０１１６】

【数３３】

【０１１７】

【数３４】

【０１１８】

【数３５】

【０１１９】

【数３６】

【０１２０】

【数３７】

【０１２１】

【数３８】

【０１２２】そして、後件部の推論では、表８の規則
（１）〜（７）に基づき、乾燥火格子下空気ダンパ制御
値Ｄ₁ 、燃焼火格子前部下空気ダンパ制御値Ｄ₂、燃焼
火格子後部下空気ダンパ制御値Ｄ₃、後燃焼火格子下空
気ダンパ制御値Ｄ₄、一次空気ダンパ制御値Ｄ₅、二次
空気ダンパ制御値Ｄ₆及び燃焼火格子速度制御値Ｓ₁ を
各々（６１）式、（６２）式、（６３）式、（６４）
式、（６５）式、（６６）式および（６７）式により演
算する。

【０１２３】

【数３９】

【０１２４】

【数４０】

【０１２５】

【数４１】

【０１２６】

【数４２】

【０１２７】

【数４３】

【０１２８】

【数４４】

【０１２９】

【数４５】

【０１３０】但し、Ｄ₁₀は乾燥火格子下空気ダンパ基準
値，Ｄ₂₀は燃焼火格子前部下空気ダンパ基準値，Ｄ₃₀は
燃焼火格子後部下空気ダンパ基準値，Ｄ₄₀ は後燃焼火
格子下空気ダンパ基準値，Ｄ₅₀は一次空気ダンパ基準
値、Ｄ₆₀は一次空気ダンパ基準値、Ｓ₁₀は燃焼火格子速
度基準値である。更に、ｋ₁は乾燥火格子下空気ダンパ
制御パラメータ，ｋ₂は燃焼火格子前部下空気ダンパ制
御パラメータ，ｋ₃は燃焼火格子後部下空気ダンパ制御
パラメータ，ｋ₄は後燃焼火格子下空気ダンパ制御パラ
メータ、ｋ₅は一次空気ダンパ制御パラメータ、ｋ₆は
二次空気ダンパ制御パラメータ、ｋ₇は燃焼火格子速度
制御パラメータである。

【０１３１】

【実施例】一次空気量とその配分及び二次空気量を制御
し、蒸気発生量の安定度合いとごみの燃焼エネルギの有
効回収度合いを調べた。有効回収度合いは、排ガス中の
未燃焼成分としてＣＯ濃度を測定することによって評価
した。

【０１３２】図４（ａ），図４（ｂ）及び図４（ｃ）
は，一次空気量とその配分及び二次空気量を制御するこ
の発明の制御方法を適用した結果であり，図５（ａ），
図５（ｂ）及び図５（ｃ）は，比較のために行った従来
の制御方法による試験結果である。従来の制御方法で
は、空気総量は変えず、蒸気発生量が目標量よりも多い
場合に一次空気量を減らし二次空気量を増やし、蒸気発
生量が目標量よりも少ない場合に一次空気量を増やし二
次空気量を減らす制御を行った。

【０１３３】本発明を適用した実施例では，図４（ａ）
に示すように蒸気発生量は目標蒸気発生量２０ton/hour
に対して±１ton/hour程度の変動で収まり，図４（ｂ）
に示すように排ガス中Ｏ₂濃度も４〜７％程度の範囲に
収まっている。同時に、図４（ｃ）に示すように排ガス
ＣＯ濃度も低い状態が維持されている。これは、炉内の
各位置で必要な空気量が確保され且つ無駄な空気を吹き
込むことがなく、このため、ごみの燃焼が安定し、その
エネルギが有効な蒸気として回収されていることを物語
っている。

【０１３４】一方，従来の制御方法では，一次空気の配
分が行われていないので、燃焼が安定せず、図５（ａ）
に示すように目標蒸気発生量２０ton/hourに対して蒸気
発生量が１５ton/hourまで落ち込んだ状態が４時間の間
に二度も起こっている。しかも，蒸気発生量が落ち込ん
だときに図５（ｃ）に示すように，排ガスＣＯ濃度が約
６０〜７０ppmまで上昇している。また，図５（ｂ）に
示すように排ガス中Ｏ₂ 濃度も４〜１２％と大きく変動
している。

【０１３５】

【発明の効果】蒸気発生量の測定値に基づき蒸気発生量
が一定の範囲内に入るように，一次空気ダンパ，乾燥火
格子前部下空気ダンパ，燃焼火格子前部下空気ダンパ，
燃焼火格子後部下空気ダンパ，後燃焼火格子後部下空気
ダンパの各々の開度を制御し一次空気量とその配分を調
整し、若しくはこの調整とともに燃焼火格子速度を制御
するので、適切量の燃焼空気量が適所に吹き込まれると
ともにごみ量も適切に制御される。このため、無駄な空
気の吹き込みやごみの供給が防がれ、速やかに蒸気発生
量の変動が修正される。又、これらの制御に合わせて，
排ガス中のＯ₂濃度を測定し、二次空気量も制御するの
で、更に未燃焼ガスの発生も抑制される。

【０１３６】このように、廃棄物であるごみの焼却処理
によって発生する膨大な熱エネルギの回収を効率的に行
い、且つ有害ガスの発生も抑えることを可能としたこの
発明の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施の形態を説明するためのごみ焼却炉
とその制御系の概念図である。

【図２】蒸気発生量偏差についての前件部のメンバーシ
ップ関数を示す図である。

【図３】排ガス中Ｏ₂濃度についての前件部のメンバー
シップ関数を示す図である。

【図４】発明の燃焼制御方法よる制御試験結果を示す図
である。

【図５】従来の燃焼制御方法による制御試験結果を示す
図である。

【符号の説明】

１炉２ごみ投入口３ａ乾燥火格子３ｂ燃焼火格子３ｃ後燃焼火格子４灰落下口５一次空気ブロワ６仕切り壁７ガス混合室８ａ熱交換器８ｂボイラ９二次空気吹き込み口１０ａ二次空気ブロワ１０ｂ二次空気ダンパ１１温度計１２流量計１３ａ乾燥火格子下空気ダンパ１３ｂ燃焼火格子前部下空気ダンパ１３ｃ燃焼火格子後部下空気ダンパ１３ｄ後燃焼火格子下空気ダンパ１４一次空気ダンパ１５一次空気・火格子下空気ダンパ制御手段１６排ガスＣＯ濃度計１７排ガスＯ₂濃度計１８二次空気ダンパ制御手段１９燃焼火格子駆動装置２０燃焼火格子速度制御手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ２２Ｂ 35/00 Ｆ２２Ｂ 35/00 Ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】火格子上をごみを移動させながらこれを燃
焼し、その燃焼熱を蒸気発生に利用するごみ焼却炉の燃
焼制御において、蒸気発生量を測定し、測定値に基づい
て一次空気ダンパ開度を制御するとともに火格子下の個
々のダンパ開度の制御を行って空気量を調整することを
特徴とするごみ焼却炉の燃焼制御方法。
【請求項２】蒸気発生量が目標量よりも多いときは次の
（Ａ）の操作を選択し、蒸気発生量が目標量よりも少な
いときは次の（Ｂ）の操作を選択してダンパ開度の制御
を行い一次空気量を調整する請求項１記載のごみ焼却炉
の燃焼制御方法。（Ａ）一次空気ダンパの開度を小さくし，燃焼火格子前
部下空気ダンパおよび燃焼火格子後部下空気ダンパの開
度を小さくし，乾燥火格子下空気ダンパと後燃焼火格子
下空気ダンパの開度を大きくする操作（Ｂ）一次空気ダンパの開度を大きくし、燃焼火格子前
部下空気ダンパおよび燃焼火格子後部下空気ダンパの開
度を大きくし，乾燥火格子下空気ダンパと後燃焼火格子
下空気ダンパの開度を小さくする操作。
【請求項３】請求項２記載の一次空気量の調整を行うと
ともに、排ガス中のＯ₂濃度を測定し、排ガス中Ｏ₂濃
度が低い場合は、二次空気のダンパ開度を大きくし、排
ガス中Ｏ₂濃度が高い場合は、二次空気のダンパ開度を
小さくするダンパ開度の制御を行い二次空気量を調整す
ることを特徴とするごみ焼却炉の燃焼制御方法。
【請求項４】空気ダンパ開度の制御にファジィ制御を用
いる請求項１、請求項２又は請求項３記載のごみ焼却炉
の燃焼制御方法。
【請求項５】請求項２記載の一次空気量の調整を行うと
ともに、蒸気発生量が目標量よりも少ないときは燃焼火
格子速度を増速し、蒸気発生量が目標量よりも多いとき
は燃焼火格子速度を減速する燃焼火格子速度の制御を行
うことを特徴とするごみ焼却炉の燃焼制御方法。
【請求項６】請求項３記載の一次空気量及び二次空気量
の調整を行うとともに、蒸気発生量が目標量よりも少な
いときは燃焼火格子速度を増速し、蒸気発生量が目標量
よりも多いときは燃焼火格子速度を減速する燃焼火格子
速度の制御を行うことを特徴とするごみ焼却炉の燃焼制
御方法。
【請求項７】空気ダンパ開度の制御及び燃焼火格子速度
の制御にファジィ制御を用いる請求項５又は請求項６記
載のごみ焼却炉の燃焼制御方法。