JPH11248130A

JPH11248130A - 焼却システムにおける高発熱量ごみの供給制御装置

Info

Publication number: JPH11248130A
Application number: JP4933798A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Suzuki; 潔鈴木; Tetsuji Iguchi; 哲治井口; Teruaki Tsukamoto; 輝彰塚本
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1998-03-02
Filing date: 1998-03-02
Publication date: 1999-09-14
Anticipated expiration: 2018-03-02
Also published as: JP3570881B2

Abstract

(57)【要約】【課題】発酵ごみ等の高発熱量のごみによって生じる
焼却システムの外乱を低減する。【解決手段】放射温度計からなる温度センサ９がホッ
パ４の上方に設けられており、該温度センサにより、ク
レーン５がごみをホッパ４に投入する直前でごみの温度
を測定する。測定されたごみ温度Ｔはリニアライズ１０
に供給され、該リニアライズ１０は、ごみ温度と発熱量
Ｈｕとの関係を予め記憶した関数テーブルを参照して、
測定されたごみ温度に対応する発熱量を自動燃焼制御シ
ステム１１に供給する。自動燃焼制御装置は、供給され
た発熱量に応じてごみ供給量の補正値を演算すると共
に、当該ごみが給じん装置６から焼却炉に供給される時
間を計算し、当該ごみの供給時間中、補正された供給量
のごみが供給されるよう給じん装置を制御する。ごみの
統計的発熱量に応じて供給量を調整するので、発酵ごみ
等による焼却炉内の不安定状態を最小限に押さえること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、焼却システムに関し、特
に、発酵ごみ等の高発熱量のごみを検知し、それに応じ
て燃焼を自動制御することができる高発熱量ごみ供給制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ごみの燃焼によって生じる熱を利用して
発電を行うＢＴＧ付都市ごみ焼却システムが開発され、
既に稼働している。その発電量を安定させるためには、
発生蒸気量を安定させる必要があり、自動燃焼制御（Ａ
ＣＣ）を行っている。なお、自動燃焼制御では、安定し
た発電を行うエネルギの有効利用とともに、ダイオキシ
ン類等の有害ガスの抑制、及びプラントの長期安定運転
をはかるため、多入力多出力の燃焼プロセスを実行して
プラント系内の運転管理及び制御を行っている。

【０００３】上記したように、焼却システムにおいて
は、発生蒸気量を安定化して発電量の安定化をはかって
いるが、そのためには、ごみ発熱カロリーを安定化する
必要がある。しかしながら、ごみ質が変化すると発熱量
が変化してしまうので、ごみ質変化による燃焼への影響
を押さえるために、従来は、ごみ質の変化をごみ密度を
演算して判断し、ごみ密度が大きいほど低カロリーのご
みとして、逆に小さいほど高カロリーのごみとして判断
している。例えば、家庭から出される生ごみは高密度で
低カロリーのごみの代表例であり、オフィスから出され
る紙類は低密度で高カロリーのごみの代表例である。こ
のように、ごみ密度と燃焼時の発熱カロリーとは、一般
に、負の相関関係にあると考えられている。そして、ご
み密度に応じて燃焼炉へのごみ供給量等を自動調整する
ことにより、所定の範囲内の発熱量が得られるように制
御している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ごみ密
度と発熱カロリーとは、必ずしも負の相関関係を有する
ものばかりではない。例えば、発酵しているごみ（発酵
ごみ）の場合には、通常のごみと同様な制御により燃焼
させると、発熱量が高くなりすぎてしまう。すなわち、
発酵ごみは通常、ごみがピットの底部に長時間溜まった
ままの状態にあるときに発酵して形成されたものである
が、土、日曜日や休日等のごみの搬入が少ない日にはピ
ット内のごみ量が少なくなり、ピット底部の発酵ごみが
燃焼に使用されることになる。そして、発酵ごみを燃焼
させると、ごみ密度との関係においてごみ供給量をフィ
ードフォワード制御している従来の制御方式では、燃焼
発熱量が許容範囲よりも大幅に増大してしまい、適切な
燃焼制御を行うことが困難であった。本発明は、このよ
うな従来例の問題点を解消するためになされたものであ
り、本発明の目的は、焼却システムにおいて、発酵ごみ
等の高発熱量ごみを適切に検出して、該ごみの焼却炉へ
の供給量を補正することにより、焼却炉における発熱量
を安定化させることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明の高発熱量ごみ供給制御装置において
は、給じん装置により焼却炉に供給される前のごみの温
度を測定する温度センサと、実機運転により測定された
結果に基づいて予め作成された、ごみの温度と発熱量と
の対応関係を記憶する関数テーブルと、温度センサから
の信号を受信し、当該ごみの温度に対応する発熱量を関
数テーブルから読み出すとともに、当該ごみが焼却炉に
供給される時間を演算し、その時間におけるごみの焼却
炉への供給量を該ごみの発熱量に応じて補正する制御手
段とを備えていることを特徴としている。

【０００６】本発明の好適実施例においては、温度セン
サが、ホッパの上部または側壁に配置された複数の放射
温度計で構成され、制御手段が、複数の放射温度計から
の信号が示す複数の温度の平均を演算して、ごみの温度
とするよう構成されている。

【０００７】

【発明の実施の態様】本発明の高発熱量ごみ供給制御装
置の実施例を説明する前に、一般的な焼却システム、及
び該焼却システムを利用して本出願人が行った実機テス
トについて説明する。図１は、汎用されているストーカ
式の焼却システムの概略図を示しており、図１におい
て、１は焼却炉、２は廃熱ボイラ、３はごみを収納して
おくピット、４はホッパ、５はごみをピット３からホッ
パ４に移すためのクレーン、６はホッパ４の下部からご
みを焼却炉１に押し出すための給じん装置である。焼却
炉１は、図１の左側から、乾燥帯、燃焼１帯、燃焼２
帯、後燃焼帯を含み、それぞれ、ストーカ７ａ、７ｂ、
７ｃ、７ｄによって焼却炉１内でごみを移送させるとと
もに、下部及び上部から空気が供給されるよう構成され
ている。ごみ焼却後に残る灰は、灰排出路８から排出さ
れる。図示していないが、焼却システムはまた、焼却に
よって生じる排ガス中の塵及びダイオキシン等の有害ガ
スを取り除く手段等も備えている。

【０００８】図１の焼却システムはさらに、燃焼炉の出
口のガス温度（炉出口ガス温度）を測定する温度センサ
ＳＴ、ボイラ出口の蒸気量を測定する蒸気量センサＳ
Ｑ、及び、焼却炉内のごみの状態を監視するカメラから
なり燃焼完結点を検知する燃焼完結点画像処理装置ＳＰ
を備えている。また、図示していないが、適宜の位置に
温度センサ、Ｏ₂濃度センサ、炉下圧力センサ等が設け
られている。そして、これらセンサからの信号に基づい
て、給じん装置６から焼却炉１へのごみ供給量、焼却炉
１における各燃焼帯への空気供給量（上方及び下方から
の１次及び２次空気量）、ストーカ７ａ〜７ｄによるご
みの移送量または移送速度、炉温制御水（水噴霧量）、
等が制御される。更にまた、クレーン５には、１塊のご
みの重量を測定するための重量センサＳＷが設けられて
おり、測定されたごみの重量及びホッパ増加体積に基づ
いてごみの密度が演算され、そして、当該ごみが給じん
装置６から供給されるときに、得られたごみ密度に応じ
て給じん量即ちごみ供給量がフィードフォワード制御さ
れる。

【０００９】図１に示される焼却システムを用いて発酵
ごみを燃焼させた場合に、蒸気量、燃焼完結点、炉出口
ガス温度等に大きな変化が生じてしまうという従来例の
問題点に鑑み、本発明者は、発酵ごみと一般ごみ（普通
撹拌ごみ）とを判別する手法について研究した。その結
果、投入時のごみの温度を測定すれば、発酵ごみと普通
撹拌ごみとを判別可能であるのではないかと推察し、図
１の焼却システムを用いて以下に説明するような実機テ
ストを行った。

【００１０】このテストにおいては、発酵ごみと、普通
撹拌ごみと、破砕可燃ごみを多く含んだ撹拌ごみ（破砕
撹拌ごみ）とを用い、ごみのホッパ４への投入時に重量
センサＳＷによりごみ重量を測定し、蒸気量センサＳＱ
と温度センサＳＴによりボイラ出口での蒸気量と炉出口
ガス温度とを測定した。また、カメラすなわち燃焼完結
点画像処理装置ＳＰからの画像信号に基づいて、燃焼完
結点を測定した。さらに、ごみ投入直後のホッパ４のレ
ベルと測定したごみの重量とに基づいてごみ密度を計算
し、ごみのＫｇ当たりの発熱量も一般ごみの燃焼近似式
に基づいて演算した。なお、普通撹拌ごみは、実験の前
日に収集された一般ごみを撹拌したものであり、発酵ご
みは、ピット底部のごみを掘り起こして用いた。また、
破砕撹拌ごみは、破砕可燃ごみと一般ごみとを約１／２
重量パーセントずつ用い、それを撹拌したものである。

【００１１】実機テストにおいて、発酵ごみを４回、普
通撹拌ごみを５回投入したが、それぞれのごみの重量Ｗ
［ｔ］、ごみ密度Ｄ［ｔ／ｍ³］、及びホッパ４への投
入時間は、以下の表１の通りである。なお、発酵ごみを
（Ａ）で、普通撹拌ごみを（Ｂ）で表している。

【表１】表１回ごみ質重量Ｗ［ｔ］密度Ｄ［ｔ／ｍ³］投入時間１（Ｂ）１．６５２８４１３：５１２（Ａ）１．７７２５８１４：１３３（Ｂ）１．３１２３４１４：４２４（Ａ）１．８４２３０１５：００５（Ｂ）１．５６２２５１５：１７６（Ａ）１．２５２０５１５：３６７（Ａ）１．２４１４２１６：０２８（Ｂ）１．５５２４９１６：２６９（Ｂ）１．５５３４５１６：４５上記の表１に示されているように、発酵ごみ（Ａ）と普
通ごみ（Ｂ）との密度を比較すると、両者はほぼ同一で
あるか、むしろ発酵ごみの方が密度が小さいという結果
が得られた。７回目に投入された発酵ごみの密度が他と
比べて低かったのは、ブリッジ発生による誤検知であっ
た。

【００１２】各投入回でのごみの平均温度は、以下の表
２の通りであった。また、普通ごみについて実行した実
機テストによって得られた、ごみの密度Ｄ［ｋｇ／
ｍ³］とごみ発熱量Ｈｕ［ＭＪ／ｋｇ］との関係を表す
近似式

【数１】Ｈｕ＝４×１０^-5Ｄ²−０．０４９４Ｄ＋１８．９５９に、表１に示したごみ密度Ｄを代入して、発熱量Ｈｕ
［ＭＪ／ｋｇ］を計算し、該計算結果の発熱量も表２に
示している。

【表２】表２回ごみ質平均温度［℃］発熱量Ｈｕ［ＭＪ／ｋｇ］１（Ｂ）２０．３８．１６２（Ａ）２７．６８．８８３（Ｂ）２０．９９．５９４（Ａ）２４．９９．７１５（Ｂ）２１．９９．８７６（Ａ）２９．５１０．５１７（Ａ）２６．１１２．７５８（Ｂ）２２．０９．１４９（Ｂ）２０．０６．６８

【００１３】上記した温度測定の結果、実機テストを通
じての発酵ごみ（Ａ）及び普通撹拌ごみ（Ｂ）の平均温
度Ｔａｖｅ（Ａ）及びＴａｖｅ（Ｂ）は、以下の通りで
あった。Ｔａｖｅ（Ａ）＝２７．０℃ Ｔａｖｅ（Ｂ）＝２１．０℃ なお、放射温度計の性質上、被測定物質の放射率εを設
定する必要がある。このため、実際のごみの表面温度を
温度計で数カ所で測定し、放射温度計によって測定した
値との差を求めて、この差から放射率を求めたが、その
結果、ε＝１．０〜０．９であった。本実験例では、ε
＝１．０を用いた。上記の結果から明らかなように、発
酵ごみは普通撹拌ごみよりも平均的に６℃程度高温であ
り、また、普通撹拌ごみと破砕撹拌ごみとでは、ほぼ同
一の温度であった。なお、発酵ごみにおいては、３８℃
近くの温度に達している部分もあり、この部分からは湯
気が出ていた。

【００１４】図２の（Ａ）は、上記した実機テストの結
果得られたボイラ出口での蒸気量Ｑ（ａｃｔ）［ｔ／
ｈ］、（Ｂ）は燃焼完結点Ｐ［ｃｍ］を示している。な
お、ボイラ出口での設定蒸気量Ｑ（ｓｅｔ）を１４ｔ／
ｈとした。また、図２の（Ｃ）は、実際に測定した発熱
量Ｈｕ（ａｃｔ）［ＭＪ／ｋｇ］を示し、（Ｄ）は、測
定した炉出口ガス温度Ｔｇａｓを示している。実験にお
ける蒸気量Ｑの変動について図２の（Ａ）を参照して考
察すると、蒸気量は１５時少し前から上昇し始め、最高
１９．２ｔ／ｈまで到達した。これは、２回目に投入し
た発酵ごみの影響であると考えられる。また、１６時２
０分頃から蒸気量Ｑが上昇し、１８．１ｔ／ｈに達した
これは、６及び７回目の発酵ごみの影響であると考えら
れる。なお、４回目の発酵ごみの影響は顕著に現れなか
ったが、これは、該発酵ごみの投入前の温度が２４．９
℃（表２）であり、ごみ温度がさほど高くないことが影
響していると考えられる。１６時２０分頃から蒸気量Ｑ
が減少しているが、これは、ごみ量が少なくなってごみ
枯れ状態を生じたことによると考えられる。

【００１５】また、燃焼完結点Ｐは、図２の（Ｂ）に示
されているように、１５時１０分頃から乾燥帯側に移行
している。これは、２回目に投入の発酵ごみの影響であ
ると考えられる。すなわち、２回目投入の発酵ごみが高
カロリーであるため、速く燃えてしまったことを表して
いると考えられる。また、１６時４０分頃から燃焼完結
点Ｐが乾燥帯側に移動しているが、これは、ごみの量が
少ないために生じたものと考えられる。発熱量につい
て、図２の（Ｃ）及び表２を比較すると、計算で求めた
発熱量Ｈｕ（表２）よりも実際に測定した発熱量Ｈｕ
_(act)（図２の（Ｃ））の方が大きな値となっている。
例えば、２回目の投入の発酵ごみの燃焼による発熱量Ｈ
ｕ（ａｃｔ）は最高１３．７ＭＪ／ｋｇであるのに対し
て、計算による発熱量Ｈｕは８．８８ＭＪ／ｋｇであ
り、６、７回目の投入の発酵ごみに関しては、Ｈｕ（ａ
ｃｔ）が最高１２．９ＭＪ／ｋｇであるのに対して、Ｈ
ｕは１０．５１又は１２．７５ＭＪ／ｋｇであり、計算
値の方が小さい。炉出口ガス温度Ｔｇａｓは、図２の
（Ｄ）に示されているように、蒸気量Ｑと近似した変化
を示している。

【００１６】以上のように、実機テストの結果、発酵ご
みと普通撹拌ごみとでは、ごみ密度に関しては両者に顕
著な相違が見られない（従来は、発酵ごみの方がごみ密
度が大きいと考えられていた）が、発酵ごみの発熱量
は、普通撹拌ごみに適用されている近似式を用いて得ら
れた計算値よりも高い値となることが分かった。すなわ
ち、ごみ密度がほぼ同一であるにも関わらず、発酵ごみ
の方が普通撹拌ごみよりも発熱量が大きいという結果が
得られた。また、このような発熱量の相違により、蒸気
量、燃焼完結点、炉出口ガス温度に大きな変動を及ぼし
てしまうことも、上記実機テストの結果から明らかとな
った。したがって、ごみ密度に依存して給じん装置６に
よるごみ供給量を制御している従来例の自動燃焼制御方
式では、発酵ごみを投入した場合に所期の制御が困難と
なることが明らかである。

【００１７】また、上記したように、発酵ごみのホッパ
投入時の平均温度Ｔａｖｅ（Ａ）と普通撹拌ごみの平均
表面温度Ｔａｖｅ（Ｂ）との差△Ｔａｖｅが+６℃程度
であるという結果が得られ、ごみの投入時にごみの温度
を測定すれば、発酵ごみと普通撹拌ごみとを判別可能で
あることが、実機テストにより実証された。なお、発酵
ごみの発酵の度合いによっては、上記したテスト結果と
同様な温度差△Ｔａｖｅ≒６℃が必ずしも得られるもの
ではなく、温度差はごみの発酵度合いによって変化す
る。また、発熱量も発酵度合いによって変化する。発酵
ごみと普通撹拌ごみとの混合ごみにおける混合の割合等
によっても、同様なことが言える。したがって、ごみの
発酵度合い及び混合の割合等を適宜変化させて実機テス
トを行い、統計をとることにより、発酵度合い及び混合
割合等に応じた、ごみ温度と発熱量との関係を表す関数
テーブルを作成することができ、該テーブルを参照する
ことにより、給じん装置６によるごみ供給量を補正する
ことができる。なお、表面温度の代わりに温度差△Ｔａ
ｖｅを用いて関数テーブルを作成してもよい。

【００１８】図３は、図１の焼却システムに追加される
本発明の高発熱量ごみ供給制御装置を示している。図３
において、９は温度センサ、１０は発熱量Ｈｕまたは補
正係数Ｋを出力するリニアライズであり、実機テストの
結果に基づいて予め作成されたごみの温度Ｔと発熱量Ｈ
ｕとの関係、及びごみ温度Ｔと補正係数Ｋとの関係をそ
れぞれ表す関数テーブルを内蔵している。該関数テーブ
ルのごみ温度Ｔと発熱量Ｈｕとの関係が図４に示される
ほぼ線形関数で表されることは、実機テストの結果判明
している。補正係数Ｋは、発熱量Ｈｕの推定により燃焼
制御をするよりも、ダイレクトに制御がかかる方が良い
と判断されるときに、該補正係数Ｋを出力する。１１は
自動燃焼制御装置（ＡＣＣ）あり、１２は図１に示され
た構成を有する焼却システムである。自動燃焼制御装置
１１は、焼却システム１２のセンサから蒸気量、ガス温
度、排ガス濃度、燃焼完結点、炉下圧力等の情報を受け
取り、そしてそれに応じて、焼却システム１２のごみ供
給量、空気供給量、炉温度制御水の噴霧量、等を適宜調
整する。

【００１９】温度センサ９は、ホッパ４の上方に設けら
れており、クレーン５がごみをホッパ４に投入する直前
でごみの温度Ｔを測定することができるように配置され
ている。図３においては温度センサ９を１つだけ示して
いるが、投入される１つの塊のごみの平均温度の測定誤
差を少なくするためには、多数の温度センサを配置し、
得られた値の平均値を演算して、ごみの温度Ｔとするこ
とが好ましい。また、温度センサ９ホッパ４の側壁に設
けることもできる。温度センサ９としては放射温度計が
好適であるが、他の形式の温度計も使用可能であること
は勿論である。

【００２０】得られた温度Ｔはリニアライズ１０に供給
され、該リニアライズ１０は、関数テーブルを検索して
温度Ｔに対応する発熱量Ｈｕ及び係数Ｋを自動燃焼制御
装置１１に供給する。自動燃焼制御装置１１は、焼却シ
ステム全体の制御をつかさどる中央監視制御コンピュー
タの一部であり、リニアライズ１０からの発熱量Ｈｕに
応じて、ごみの供給量の補正量を演算し、さらに、当該
ごみが給じん装置６から燃焼炉１に供給される時間を推
定演算する。演算により得られた時間が到来すると、給
じん装置６を制御して、発熱量に応じて補正された供給
量のごみを焼却炉１に供給するようにする。

【００２１】本発明は以上のように構成されており、発
酵ごみ及びそれに類する高発熱量のごみを検知しそれに
応じてごみ供給量を補正することができるので、焼却炉
内の不安定状態を最小限に押さえることができ、よっ
て、本発明は、従来例と比べて高精度の自動燃焼制御を
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】汎用の焼却システムの概略図である。

【図２】図１の焼却システムを用いて実機テストを行っ
た結果を表すグラフである。

【図３】図１の焼却システムに付加して用いられる、本
発明の高発熱量ごみ供給制御装置の概略図である。

【図４】図３のリニアライズに内蔵される関数テーブル
に記憶されている、ごみ温度と発熱量との関係を表すグ
ラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焼却システムにおいて、発酵ごみ等の高
発熱量のごみを検知しかつそれに応じてごみ供給量を補
正するごみの供給制御装置であって、該装置は、給じん装置により焼却炉に供給される前のごみの温度を
測定する温度センサと、実機運転により測定された結果に基づいて予め作成され
た、ごみの温度と発熱量との対応関係を記憶する関数テ
ーブルと、温度センサからの信号を受信し、当該ごみの
温度に対応する発熱量を関数テーブルから読み出すとと
もに、当該ごみが焼却炉に供給される時間を演算し、そ
の時間におけるごみの焼却炉への供給量を該ごみの発熱
量に応じて補正する制御手段とを備えていることを特徴
とする高発熱量ごみ供給制御装置。
【請求項２】請求項１記載の高発熱量ごみ供給制御装
置において、温度センサは、ホッパの上方に配置された複数の放射温
度計で構成されており、制御手段は、これら複数の放射温度計からの信号が示す
複数の温度の平均を演算して、ごみの温度とするよう構
成されていることを特徴とする高発熱量ごみ供給制御装
置。
【請求項３】請求項１記載の高発熱量ごみ供給制御装
置において、温度センサは、ホッパの側壁に配置された複数の放射温
度計で構成されており、制御手段は、これら複数の放射温度計からの信号が示す
複数の温度の平均を演算して、ごみの温度とするよう構
成されていることを特徴とする高発熱量ごみ供給制御装
置。