JPH11304128A - 流動床焼却炉における二次空気制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 炉内の燃焼量に応じた二次空気の供給量を制
御する際に、炉内の明るさから変換した燃焼量を二次空
気量調節弁の操作量に対応させる折線変換部の要素を排
ガス酸素濃度からの出力演算値によって変更、設定する
ことで排ガス酸素濃度を安定化させ、且つ、焼却物の過
剰投入の際には、酸素濃度に関わらず、酸素不足を防ぐ
だけの二次空気量を供給することが可能になる流動床焼
却炉における二次空気制御装置を提供すること。 【解決手段】 二次空気量制御手段を具備する流動床焼
却炉における二次空気制御装置において、該二次空気量
制御手段は、排ガス酸素濃度センサの出力値Ｓ１の演算
値により要素を決定することができる可変折線変換部Ｙ
３を具備し、可変折線変換部Ｙ３を用いてフレームセン
サの出力値Ｓ２から変換された燃焼量を二次空気量調節
弁の操作量に変換し、該操作量で二次空気量調節弁を制
御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は流動床焼却炉におけ
る二次空気制御装置に関し、特に排ガス酸素濃度を安定
化させ、且つ焼却物の過剰投入の際の酸素不足を防ぐこ
とができる流動床焼却炉における二次空気制御装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】流動床焼却炉における二次空気量の制御
方法は、排ガス中の酸素濃度を安定化させ、尚且つ、炉
内の瞬時的な燃焼量の変動に応じた二次空気量を供給す
ることを目的としている。図３は従来の流動床焼却炉に
おける二次空気量制御装置の構成例を示す図である。図
３において、Ａは流動床焼却炉であり、該流動床焼却炉
Ａからの排ガスは誘引送風機Ｅによりガス冷却装置Ｂを
通って、排ガス処理装置Ｃに導かれ、煙突Ｆから大気に
放出される。

【０００３】また、１は排ガス中の酸素濃度を検出する
排ガス酸素濃度センサ、２は炉内の明るさを監視するフ
レームセンサであり、４はこれら排ガス酸素濃度センサ
１及びフレームセンサ２の出力により炉内の燃焼状態を
検出し、適切な二次空気量を制御する二次空気量制御装
置である。この二次空気量制御装置４の出力により二次
空気量調節弁３を制御して送風機Ｄから送られる二次空
気量を調節している。なお、Ｇは、一次空気を炉床下部
に供給する送風機である。

【０００４】図４は従来の二次空気量制御装置４の詳細
な構成を示す図である。Ｓ１は排ガス酸素濃度センサ１
の出力値、Ｓ２はフレームセンサ２の出力値である。排
ガス酸素濃度センサ１の出力値Ｓ１はＰＩＤ（比例＋積
分＋微分）調節部Ｘ１、折線変換部Ｘ２、増幅部Ｘ３を
通り、乗算部Ｘ８に出力される。また、フレームセンサ
２の出力値Ｓ２は該フレームセンサ出力値Ｓ２を燃焼量
に変換する折線変換部Ｘ５、増幅部Ｘ６を通って、乗算
部Ｘ８に出力される。増幅部Ｘ３の出力値と増幅部Ｘ６
の出力値は、乗算部Ｘ８で乗算され、該乗算値はローリ
ミッタＸ９及びハイリミッタＸ１０を通り、二次空気量
調節弁３への操作量Ｓ３となる。なお、Ｘ４、Ｘ７はパ
ラメータである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の二次空気量制御装置では、長期的に排ガス酸素濃度
は安定するが、瞬時的な酸素不足を補えない場合があ
る。例えば、排ガス酸素濃度センサ１の出力値Ｓ１がＰ
ＩＤ調節部Ｘ１にて入力する設定値よりも高い場合、該
排ガス酸素濃度センサ１の出力値Ｓ１はＰＩＤ調節部Ｘ
１において変換され、二次空気量調節弁３を閉じる方向
に指令を出す。

【０００６】この時酸素濃度に関係なく起こりうる瞬時
的な燃焼物の炉内への過剰投入、所謂ゴミ等のどか落ち
が起こればフレームセンサ２の出力値Ｓ２が急激に上昇
し、二次空気量調節弁３を開く方向に指令を出すが、排
ガス酸素濃度センサ１の要素（増幅部Ｘ３の出力値）と
フレームセンサ２の要素（増幅部Ｘ６の出力値）を乗算
する乗算部Ｘ８でフレームセンサ２の要素による二次空
気量調節弁３を開く方向の指令は押えられ、結果的に二
次空気の供給量が不足する。

【０００７】つまり、排ガス酸素濃度センサ１の要素と
フレームセンサ２の要素の二次空気量調節弁３への動作
指令が反対方向である場合に開方向の指令を押え、酸素
不足を引き起こす可能性がある。これらの対処方法とし
て、それぞれの出力に折線変換部Ｘ２、折線変換部Ｘ５
や増幅部Ｘ３、増幅部Ｘ６、ローリミッタＸ９、ハイリ
ミッタＸ１０を設けているが、その調整は難解なもので
ある。

【０００８】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、炉内の燃焼量に応じた二次空気の供給量を制御する
際に、炉内の明るさから変換した燃焼量を二次空気量調
節弁の操作量に変換させる折線変換部の要素を排ガス酸
素濃度からの出力演算値によって変更、設定することで
排ガス酸素濃度を安定化させ、且つ、焼却物の過剰投入
の際には、排ガス中の酸素濃度に関わらず、酸素不足を
防ぐだけの二次空気量を供給することが可能になる流動
床焼却炉における二次空気制御装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明は、炉内の明るさを検出するフレ
ームセンサ、排ガス中の酸素濃度を検出する排ガス酸素
濃度センサ及び二次空気量制御手段を具備し、該二次空
気量制御手段でフレームセンサの出力及び排ガス酸素濃
度センサの出力から炉内の燃焼状態を検出し、該二次空
気量制御手段からの指令により、二次空気量調節弁を制
御して流動床焼却炉の炉内に供給する二次空気量を制御
するように構成した流動床焼却炉における二次空気制御
装置において、二次空気量制御手段は、排ガス酸素濃度
センサの出力の演算値により要素を決定することができ
る可変折線変換部を具備し、該可変折線変換部を用いて
前記フレームセンサの出力から変換された燃焼量を二次
空気量調節弁の操作量に変換し、該操作量で二次空気量
調節弁を制御することを特徴とする。

【００１０】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の流動床焼却炉における二次空気制御装置におい
て、前記二次空気量制御手段の可変折線変換部は、フレ
ームセンサの出力から変換された燃焼量が０の時の該可
変折線変換部の出力値と該可変折線変換部の出力を最大
にする最小の燃焼量の出力値を排ガス酸素濃度センサの
出力演算値による関数で定義することで決定される可変
折線変換部であることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基づいて説明する。図１は本発明の流動床焼却炉に
おける二次空気制御装置の構成例を示す図である。な
お、本発明において、流動床焼却炉Ａからの排ガスは誘
引送風機Ｅによりガス冷却装置Ｂを通って、排ガス処理
装置Ｃに導かれ、煙突Ｆから大気に放出される点、送風
機Ｄから二次空気量調節弁３を通して炉内に二次空気が
供給される点、及び炉内の明るさを検出するフレームセ
ンサ２及び排ガス中の酸素濃度を検出する排ガス酸素濃
度センサ１の設置位置等の点は図３と同一である。

【００１２】図１において、Ｓ１は排ガス酸素濃度セン
サ１の出力値、Ｓ２はフレームセンサ２の出力値であ
る。本二次空気制御装置は、ＰＩＤ調節部Ｙ１、折線変
換部Ｙ２、可変折線変換部Ｙ３、ローリミッタＹ４及び
ハイリミッタＹ５を具備し、排ガス酸素濃度センサ１の
出力値Ｓ１はＰＩＤ調節部Ｙ１を、フレームセンサ２の
出力値Ｓ２は該出力値Ｓ２を燃焼量に変換する折線変換
部Ｙ２をそれぞれ通し、可変折線変換部Ｙ３において合
算し、ローリミッタＹ４、ハイリミッタＹ５を通して、
二次空気量調節弁３の操作量Ｓ３を出力する。

【００１３】図２は可変折線変換部Ｙ３の原理を説明す
るための図である。可変折線変換部Ｙ３には、排ガス酸
素濃度センサ１の出力値Ｓ１から演算したＰＩＤ調節部
Ｙ１の出力において、出力値ａ及びｂ（但し、ａ＞ｂと
する）及びａに対応するパラメータＹ６及びＹ８、ｂに
対応するパラメータＹ７及びＹ９の計６点のパラメータ
を有する。パラメータＹ６又はＹ７はＰＩＤ調節部Ｙ１
の出力値がａ又はｂの条件下で、フレームセンサ２の出
力値Ｓ２を燃焼量に変換する折線変換部Ｙ２を通った出
力が０の時の可変折線変換部Ｙ３の出力にあたる。ま
た、パラメータＹ８又はＹ９はＰＩＤ調節部Ｙ１の出力
値がａ又はｂの条件下で、可変折線変換部Ｙ３の出力を
最大にする燃焼量、つまり折線変換部Ｙ２の出力の値で
ある。

【００１４】可変折線変換部Ｙ３に入るＰＩＤ調節部Ｙ
１の演算値ｃを得て、演算値ｃに対応する２種の値Ｚ１
及びＺ２を決定する。この際、値Ｚ１及びＺ２は下記の
式より算出する。 Ｚ１＝ｆ（ｃ） Ｚ２＝ｇ（ｃ）

【００１５】この関数式ｙ＝ｆ（ｘ）及びｙ＝ｇ（ｘ）
は上記パラメータ値により決定する。ｙ＝ｆ（ｘ）につ
いては下記の二式 Ｙ６＝ｆ（ａ） Ｙ７＝ｆ（ｂ） を、またｙ＝ｇ（ｘ）については下記の二式 Ｙ８＝ｇ（ａ） Ｙ９＝ｇ（ｂ） を連立させて、式を作成する。ｙ＝ｆ（ｘ）及びｙ＝ｇ
（ｘ）の式は２組の連立方程式で解ける形、例えば一次
関数ｙ＝ｍ×ｘ＋ｎ、で設定する。

【００１６】上記により算出された値Ｚ１及びＺ２によ
り可変折線変換部Ｙ３の折線要素が決定される。ここで
算出値Ｚ１及びＺ２はそれぞれフレームセンサ２の出力
値Ｓ２から得られた燃焼量、つまりＺ１は折線変換部Ｙ
２の出力が０の場合の可変折線変換部Ｙ３の出力値、Ｚ
２は可変折線変換部Ｙ３の出力値を最大（以下、この出
力値＝ｍａｘと表記する）にする燃焼量（つまり折線変
換部Ｙ２の出力値）を意味する。これらにより可変折線
変換部Ｙ３の入力値と出力値の関数は以下のように表記
される。

【００１７】 （Ｙ３出力値）＝｛（ｍａｘ−Ｚ１）／Ｚ２｝×（Ｙ３入力値）＋Ｚ１ ・・・・・・・・・・・（０≦（Ｙ３入力値）≦Ｚ２） ＝ｍａｘ ・・・・・・・・・・・（（Ｙ３入力値）≧Ｚ２）

【００１８】上記の式による可変折線変換部Ｙ３に対
し、折線変換部Ｙ２の出力値に対応した可変折線変換部
Ｙ３の出力値を得、ローリミッタＹ４、ハイリミッタＹ
５を経由して二次空気量調節弁３への動作指令とする。

【００１９】上記可変折線変換部Ｙ３については、フレ
ームセンサ２の出力値Ｓ２から得られた燃焼量、つまり
折線変換部Ｙ２の出力が、排ガス酸素濃度センサ１の出
力値Ｓ１のＰＩＤ調節部Ｙ１の演算値ｃによって決定さ
れる値Ｚ２よりも小さい範囲では、排ガス中の酸素濃度
を安定させるＰＩＤ調節部Ｙ１の出力の影響を受ける
が、演算値ｃ以上、つまり非常に高い出力であれば、Ｐ
ＩＤ調節部Ｙ１の出力とは関係なく二次空気を最大に吹
き込むようになる。従って、燃焼物が過剰に投入された
場合に発生する酸素不足を解消できる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
流動床焼却炉における二次空気制御装置において、二次
空気量制御手段は、排ガス酸素濃度センサの出力の演算
値により要素を決定することができる可変折線変換部を
具備し、該可変折線変換部を用いてフレームセンサの出
力から変換された燃焼量を二次空気量調節弁の操作量に
変換し、該操作量で二次空気量調節弁を制御するので、
炉内に燃焼物が過度に投入されたときはそれをすばやく
察知し、その時の排ガス中の酸素濃度によらず、二次空
気を速やかに最大に吹き込むことができ、これにより、
長期的な排ガス中の酸素濃度の安定化という面からは従
来よりも劣るが、瞬時的な酸素不足による燃焼不良に対
しては有益な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の流動床焼却炉における二次空気制御装
置の構成を示す図である。

【図２】可変折線変換部Ｙ３の原理を説明するための図
である。

【図３】従来の流動床焼却炉における二次空気制御装置
の構成例を示す図である。

【図４】従来の二次空気制御装置の詳細な構成を示す図
である。

【符号の説明】

１ 排ガス酸素濃度センサ ２ フレームセンサ ３ 二次空気量調節弁 ４ 二次空気制御装置 Ａ 流動床焼却炉 Ｂ ガス冷却装置 Ｃ 排ガス処理装置 Ｄ 送風機 Ｅ 誘引送風機 Ｆ 煙突 Ｙ１ ＰＩＤ調節部 Ｙ２ 折線変換部 Ｙ３ 可変折線変換部 Ｙ４ ローリミッタ Ｙ５ ハイリミッタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉内の明るさを検出するフレームセン
   サ、排ガス中の酸素濃度を検出する排ガス酸素濃度セン
   サ及び二次空気量制御手段を具備し、該二次空気量制御
   手段で前記フレームセンサの出力及び排ガス酸素濃度セ
   ンサの出力から炉内の燃焼状態を検出し、該二次空気量
   制御手段からの指令により、二次空気量調節弁を制御し
   て流動床焼却炉の炉内に供給する二次空気量を制御する
   ように構成した流動床焼却炉における二次空気制御装置
   において、 前記二次空気量制御手段は、前記排ガス酸素濃度センサ
   の出力の演算値により要素を決定することができる可変
   折線変換部を具備し、該可変折線変換部を用いて前記フ
   レームセンサの出力から変換された燃焼量を二次空気量
   調節弁の操作量に変換し、該操作量で前記二次空気量調
   節弁を制御することを特徴とする流動床焼却炉における
   二次空気制御装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の流動床焼却炉における二
   次空気制御装置において、 前記二次空気量制御手段の前記可変折線変換部は、前記
   フレームセンサの出力から変換された燃焼量が０の時の
   該可変折線変換部の出力値と該可変折線変換部の出力を
   最大にする最小の燃焼量の出力値を前記排ガス酸素濃度
   センサの出力演算値による関数で定義することで決定さ
   れる可変折線変換部であることを特徴とする流動床焼却
   炉における二次空気制御装置。