JPS645211B2

JPS645211B2 -

Info

Publication number: JPS645211B2
Application number: JP4654581A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Yamagata; Toshio Pponjo
Original assignee: Hitachi Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Industry and Control Solutions Co Ltd
Priority date: 1981-03-31
Filing date: 1981-03-31
Publication date: 1989-01-30
Also published as: JPS57161413A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は流動層式焼却炉の温度制御装置に係
り、特に、下水処理場から発生する下水汚泥等、
発熱量の低い物質を補助燃料を用いて焼却する流
動層式焼却炉に好適な温度制御装置に関する。

焼却される物質は下水処理場から発生する脱水
汚泥等であり、発熱量が低いため焼却の際、補助
燃料を必要とする。

この焼却過程を第１図によつて述べる。

第１図において、１は流動層式焼却炉、２は多
孔板、３は流動層部、４は補助燃料、５は焼却物
供給装置、６は流動化ガス、７は燃焼排ガスであ
る。

かかる構成において脱水汚泥等の焼却物は以下
の過程で焼却される。すなわち、流動層式焼却炉
１の内部に設けられた多孔板２は、流動化ガス７
を通過させ、多孔板２の上部に流動層を形成す
る。この流動層部３の温度を補助燃料４を用い
800℃程度まで昇温したうえで、焼却物投入装置
５により、脱水汚泥等の焼却物を投入する。投入
された焼却物は流動層中で粉砕され、流動層内を
自由運動しながら乾燥され、可燃分は燃焼する。
焼却灰及び、乾燥された汚泥は次第に軽くなり、
ついには燃焼排ガス７と共に炉外へ運び去られ
る。

以上の焼却過程において、脱水汚泥等発熱量の
低い物質では、燃焼の際発生する熱量は汚泥の焼
却を維持するには不足であり、補助燃料を供給す
る必要がある。

従来、この補助燃料供給量の制御は、流動層部
３の温度を検出し、温度領域に応じて所定量の補
助燃料を供給する方法、流動層部３の温度を検出
し、温度の上昇に比例して補助燃料を減少させる
方法等がとられてきた。

これらの制御内容をそれぞれ第２図、第３図に
より述べる。第２図において、１〜７は第１図と
同じものを表し、８は流動層部温度検出装置、９
は温度制御装置、１０は温度領域判定装置、１１
は補助燃料供給量設定値切換装置、１２は補助燃
料供給量調節計、１３は補助燃料供給量検出装
置、１４は補助燃料供給量調節装置である。

かかる構成において、流動層部温度検出装置８
により温度を検出し、温度領域判定装置１０によ
り検出された温度が属する領域を判定し、補助燃
料供給量設定値切換装置１１により、この温度領
域に対する補助燃料供給量を設定する。補助燃料
供給量調節計１２は、この設定値と、補助燃料供
給量検出装置１３で検出した実際量より補助燃料
供給量調節装置１４の目標値を出力する。この出
力により補助燃料供給量調節装置１４の操作を行
ない、反応時間経過後、必要に応じ同様の操作を
繰り返し、流動層部３の温度を一定幅に保つもの
である。

一方、第３図において、１〜８と１２〜１４は
第２図のものと同じものを示し、９Ａは流動層部
温度調節計１５を有する温度制御装置である。流
動層部温度検出装置８により温度を検出し、温度
調節計１５より、温度の上昇に比例して減少する
補助燃料供給量設定値を出力し、この出力と、補
助燃料供給量検出装置１３で検出した実際量よ
り、補助燃料供給量調節装置１４の目標値を出力
する。この目標値により補助燃料供給量調節装置
１４の操作を行ない、反応時間経過後、必要に応
じ同様の操作を繰り返し、流動層部３の温度を一
定に保つものである。

このような、従来の流動層部の温度を検出し、
温度領域により所定量の補助燃料を供給する方法
と流動層部の温度を検出し、温度の上昇に比例し
て補助燃料を減少させる方法を考察すると以下の
欠点がある。

まず前者は、制御の繰り返しがおこり、制御周
期が長くなる可能性があるという欠点がある。

すなわち、温度領域毎の投入量の決定の際、領
域内必要発熱量の最高と最低値の平均値を用いる
ため、温度上限から操作した場合、温度が上昇し
過ぎたり、下限から操作した場合、温度が上昇し
足りない可能性があることである。

一方後者は、上記の欠点は無いが、複数の発熱
量の異なる補助燃料を用いた場合利用できない欠
点がある。

すなわち、温度上昇に比例して補助燃料を減少
させるため、複数の補助燃料の比を変化できない
ことである。

近年石油の供給不安等で、石油と石炭等のよう
に複数の補助燃料を使用する場合が増加してきた
が、この後者の方法では複数の補助燃料をを用い
た制御が不可能である。

本発明の目的は石油と石炭を補助燃料として使
用する際に応答性が高く、かつ安価にできる流動
層式焼却炉の温度制御装置を提供することにあ
る。

本発明の流動層の設定温度領域より低い温度領
域を３つの領域に区分し、この３つの温度領域の
高温領域では石炭（粉炭）のみを供給し、中間領
域では石油と石炭を所定比率で供給し、低温領域
では石油のみを供給するようにする。

以下、第４図に基づき本発明の原理を説明す
る。

第４図において、１〜８，１２〜１４は第２
図、第３図のものと同じものをさし、９Ｂは必要
発熱量演算装置２０と補助燃料供給量演算装置２
１とを有する本発明による温度制御装置である。

かかる構成において、流動層部温度検出装置８
により流動層部３の温度を検出し、必要発熱量演
算装置２０により、流動層部３の温度を設定温度
にするための発熱量の増減量をこの設定温度と検
出温度に基づき演算する。通常、この温度と発熱
量の関係は、理論的に求めることは極めて難しい
が、試運転時等に、既知の発熱量の補助燃料を用
い実測することで、比較的容易に求められる。

必要発熱量演算装置２０により演算された発熱
量増減量より、補助燃料供給量演算装置２１にお
いて補助燃料増減量を演算する。この量は、補助
燃料の単位発熱量をあらかじめ測定しておき、発
熱量の増減量から逆算することにより容易に求め
られる。

補助燃料供給量演算装置２１により演算された
補助燃料供給量設定値と、補助燃料供給量検出装
置１３により検出された実際量より、補助燃料供
給量調節計１２において、補助燃料供給量調節装
置１４の目標値が出力されている。この目標値に
したがい補助燃料供給量調節装置１４の操作を行
ない、反応時間経過後、必要に応じ同様の操作を
繰り返し、流動層部３の温度を一定に保つもので
ある。

以下、実施例に基づき、本発明を更に具体的に
説明する。

第５図において、１Ａは流動層式汚泥焼却炉、
２は多孔板、３は流動層部、５Ａは汚泥供給装
置、６は流動化ガス、７は燃焼排ガス、８は流動
層温度検出装置、９Ｃは本発明による温度制御装
置、１２Ａは粉炭供給量調節計、１２Ｂは石油供
給流量調節計、１３Ａは石油供給流量検出装置、
１３Ｂは粉炭供給量検出装置、１４Ａは石油供給
流量調節装置、１４Ｂは粉炭供給量調節装置、１
６は汚泥混合装置、２０は発熱量演算装置、２１
Ａは粉炭供給量演算装置、２１Ｂは石油供給流量
演算装置、２２は補助燃料比率分配装置である。

かかる構成において、流動層内汚泥焼却炉１Ａ
内の多孔板２の上部に流動化ガス６により流動層
を形成する。この流動層部３の温度を800℃程度
まで昇温し、汚泥供給装置５Ａと粉炭供給量調節
装置１４Ｂより汚泥混合装置１６に供給された汚
泥を流動層部３に投入し焼却する。この際、必要
に応じ、粉炭の他に、石油供給流量調節装置１４
Ａより石油の供給も行なわれる。

この際の温度制御の内容を以下に述べる。

すなわち、流動層部温度検出装置８により検出
した温度と、流動層部温度設定値Tsとにより、
発熱量演算装置２０において、発熱量の増減量を
演算する。この発熱量増減量は、補助燃料比率分
配装置２２により、温度区分等の条件で分配さ
れ、粉炭供給量演算装置２１Ａ及び石油供給流量
演算装置２１Ｂに与えられる。粉炭供給量演算装
置２１Ａは、粉炭供給量調節計１２Ａに設定値を
出力し、調節計１２Ａは、この設定値と粉炭供給
量検出装置１３Ｂにより検出された実際の供給量
とより、調節装置１４Ｂの操作目標値を出力す
る。

同様に、石油供給流量演算装置２１Ｂは、調節
計１２Ｂに設定値を出力し、調節計１２Ｂは、こ
の設定値と石油供給流量検出装置１３Ａにより検
出された実際の供給流量より、調節装置１４Ａの
操作目標値を出力する。

粉炭供給量調節装置１４Ｂと石油供給流量調節
装置１４Ａの操作を行ない、反応時間経過後、必
要に応じ同様の操作を繰り返し流動層部の温度を
一定に保つものである。

次に、温度制御装置９Ｃの動作を第６図、第７
図により、さらに具体的に説明する。

温度T₁〜T₆をT₄＜T₃＜T₂＜T₁＜T₅＜T₆の関
係にあるように定め、流動床部の温度ＴがT₁と
T₅の間になるように制御する。

また、補助燃料は、Ｔ＜T₃の範囲は、応答性
の高い石油を用い、T₃≦Ｔ＜T₂の範囲では、石
油と粉炭の両者を用い、Ｔ≧T₂の範囲では価格
の安い粉炭を用いるものとする。

まず第５図の流動層部温度検出装置８により検
出された温度Ｔは、第１の温度判定回路（図示せ
ず）によりT₁≦Ｔ≦T₅の範囲にあるか判定され
る（ステツプ101）。この範囲内にある場合は、適
切な制御が行なわれていると判定され、タイマ
（図示せず）がセツトされ（ステツプ119）、所定
時間現状維持され、このタイマがタイムアツプす
ると再び、温度判定を行い、以下同様の操作を繰
り返す。

この第１の温度判定回路による判定がＴ＞T₅
の場合、第２の温度判定回路（図示せず）によ
り、Ｔ≦T₆であるか判定される（ステツプ102）。
Ｔ≦T₆の範囲であれば、多少温度が高いと言う
ことで、必要発熱量演算装置２０により温度Ｔを
温度設定値にするための発熱量減少量を演算し
（ステツプ106）、補助燃料比率分配装置２２によ
り、石油＝０（％）、粉炭＝100（％）を決定する
（ステツプ110）。分配された発熱量減少量は、粉
炭供給量演算装置２１Ａにおいて、(1)式で粉炭増
減量に換算する（ステツプ114）。

粉炭増減量（Kg）＝発熱量増減量（Kcal）／粉炭単位発熱量（Kcal／
Kg）……(1) この増減量に基づき粉炭供給量調節計１２Ａの
操作を行なつた後、タイマ（図示せず）をセツト
し、反応時間経過するまで、その状態を維持し、
所定時間経過後、このタイマがタイムアツプする
と、第１の温度判定回路の判定を行い、以下、同
様の操作を繰り返す。

第２の温度判定回路の判定がＴ＞T₆の場合、
異常高温操作回路（図示せず）により、炉内に、
水を霧状に噴射する等の降温操作を行なう（ステ
ツプ124）。

一方、第１の温度判定回路の判定がＴ＜T₁の
場合、第７図にしたがい制御される。すなわち、
第３の温度検出回路（図示せず）によりＴ≧T₂
であるか判定される（ステツプ103）。Ｔ≧T₂の
場合多少温度が低いと言うことで必要発熱量演算
装置２０で必要発熱量を演算し（ステツプ107）、
補助燃料比率分配装置２２で、石油＝０（％）、粉
炭＝100（％）とし（ステツプ111）、粉炭供給量演
算装置２１Ａにより、(1)式を用い粉炭増加量を演
算し（ステツプ115）、粉炭供給量調節計１２Ａを
制御する。その後タイマ（図示せず）をセツトし
（ステツプ121）、所定時間、その状態を維持し、
このタイマがタイムアツプした時点で第６図の温
度判定（ステツプ101）に戻り同様の操作を繰り
返す。

第３の温度判定回路の判定が、Ｔ＜T₂の場合、
第４の温度判定回路（図示せず）により、Ｔ≧
T₃であるか判定する（ステツプ104）。Ｔ≧T₃の
場合、温度が軽度の下がり過ぎと言うことで、必
要発熱量演算装置２０により、発熱量増加量を演
算し（ステツプ108）、補助燃料比率分配装置２２
で、石油と粉炭の比を決定する（ステツプ112）。
この場合、目標温度と検出温度Ｔの偏差が大で、
応答性を良くする目的から、石油の供給を併用す
るものとし、例えば、この比を、石油＝50（％）、
粉炭＝50（％）と選定しておく。粉炭供給量演算
装置２１Ａと石油供給流量演算装置２１Ｂにより
それぞれ粉炭と石油の増減量を求め、それぞれ粉
炭供給量調節計１２Ａ、石油供給流量調節計１２
Ｂを制御し、昇温操作を行なう（ステツプ116，
117）。その後、タイマ（図示せず）をセツトし、
反応時間経過までその状態を維持した後、このタ
イマがタイムアツプすると、第６図の温度判定
（ステツプ101）に戻り同様の操作を繰り返す。

第４の温度判定回路の判定が、Ｔ＜T₃の場合、
第５の温度判定回路（図示せず）により、Ｔ≧
T₄であるか判定する（ステツプ105）。Ｔ≧T₄の
場合、温度が強度に低下していると言うことで、
発熱量演算装置２０により、発熱量増加量を演算
し（ステツプ109）、補助燃料比率分配装置２２
で、石油と粉炭の比を決定する（ステツプ113）。
この場合、目標温度との偏差が極めて大で、即、
昇温する目的から、この比率を例えば、石油＝
100（％）、粉炭＝０（％）と定める。これに基づき
石油供給流量演算装置２１Ｂで石油増減量の演算
を行ない、石油供給流量調節計１２Ｂの操作を行
ない（ステツプ118）、その後、タイマ（図示せ
ず）をセツトし（ステツプ123）、後、反応時間経
過までその状態を維持した後、このタイマがタイ
ムアツプしたときに、第６図の温度判定（ステツ
プ101）に戻り同様の操作を繰り返す。

第５の温度判定回路の判定が、Ｔ＜T₄の場合、
異常低温で、汚泥の連続焼却が困難と判定し、異
常低温時操作回路（図示せず）により、一旦汚泥
の供給を停止し石油の供給のみで昇温する等の操
作を行なう（ステツプ125）。

この実施例によれば、石油と粉炭という異なる
発熱量の補助燃料を組み合わせて使用し、流動層
部の温度を、T₀とT₁の間に自動的に制御できる
効果がある。

本発明によれば、補助燃料の増減の際、必要発
熱量を演算するため応答性の高い制御が可能であ
り、かつ、これを複数の補助燃料を用いて行なう
ことができるという効果がある。

また、補助燃料に、石油より価格の安い粉炭を
効率良く併用できるため、補助燃料費の低下を計
れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の流動層式焼却炉原理図、第２
図は、温度領域判別法による従来の温度制御装置
のブロツク図、第３図は、温度比例法による従来
の温度制御装置のブロツク図、第４図は、本発明
による、発熱量演算法を用いた温度制御装置の原
理を説明するブロツク図、第５図は、本発明の実
施例の温度制御装置のブロツク図、第６図と第７
図は、第５図における温度制御装置の動作説明図
である。１……流動層式焼却炉、１Ａ……流動層式汚泥
焼却炉、２……多孔板、３……流動層部、４……
補助燃料、５……焼却物供給装置、５Ａ……汚泥
供給装置、６……流動化ガス、７……燃焼排ガ
ス、８……流動層部温度検出装置、９，９Ａ，９
Ｂ，９Ｃ……温度制御装置、１０……温度領域判
定装置、１１……補助燃料供給量設定値切換装
置、１２……補助燃料供給量調節計、１２Ａ……
粉炭供給量調節計、１２Ｂ……石油供給流量調節
計、１３……補助燃料供給量検出装置、１３Ａ…
…石油供給流量検出装置、１３Ｂ……粉炭供給量
検出装置、１４……補助燃料供給量調節装置、１
４Ａ……石油供給流量調節装置、１４Ｂ……粉炭
供給量調節装置、１５……流動層部温度調節計、
１６……汚泥混合装置、２０……必要発熱量演算
装置、２１……補助燃料供給量演算装置、２１Ａ
……粉炭供給量演算装置、２１Ｂ……石油供給流
量演算装置。

Claims

【特許請求の範囲】

１石油と粉炭と補助燃料として供給され汚泥の
焼却処理を行う流動層式焼却炉において、該焼却
炉における流動層の温度を検出する温度検出装置
と、前記流動層の設定温度領域と検出温度の偏差
により必要発熱量を演算する必要発熱量演算手段
と、該必要発熱量演算手段で求めた必要発熱量に
基づき前記石油と粉炭の供給比率を演算する燃料
比率演算手段と、該燃料比率演算手段で求め燃料
比率に応じて石油と粉炭の供給量をそれぞれ演算
する供給量演算手段と、該供給量演算手段で求め
た供給料に応じて石油と粉炭の供給量をそれぞれ
制御する調節手段とを具備し、前記設定温度領域
より低い温度領域を３つの領域に区分し、この３
つの温度領域の高温領域では前記粉炭のみを供給
し、中温領域では前記石油と粉炭を所定比率で供
給し、温度の最も低い低温領域では前記石油のみ
を供給するようにしたことを特徴とする流動層式
焼却炉の温度制御装置。