JP2007271226A - 燃焼制御方法及び焼却装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】二次燃焼室内S2に設けられた酸素濃度計101と温度計102により,燃焼後の排ガスの少なくとも酸素濃度,酸素濃度の経時変化傾向,温度,又は温度の経時変化傾向を測定し,制御部100に出力する。制御部100ではこの測定値に基づき,二次燃焼空気供給量が演算され,ダンパー105の開度が決定される。演算された二次燃焼空気供給量が2以上ある場合には,二次燃焼空気の供給量の変化量が最も大きい供給量を,前記二次燃焼室に吹き込む二次燃焼空気供給量とし,ダンパー105の開度が決定される。この結果がダンパー105に出力され,二次燃焼空気供給量が制御される。
【選択図】図1
Description
すなわち,一次燃焼室よりも断面積の小さい二次燃焼室を設け,二次燃焼室内に旋回流を生じさせる焼却炉を用いた場合,排ガスと燃焼空気の混合を完全にすることはできなかった。
また,二次燃焼空気の吹き込み量を制御するノズルを追加した焼却炉を用いた場合,焼却原料の成分の変化や外的要因による炉内状況の変化に適切に対応できなかった。
さらに二次燃焼室内で燃焼される排ガスの燃焼過程の中間成分をレーザーにより計測し,計測値に基づいて二次燃焼空気を制御する方法を用いた場合,炉壁へのクリンカーなどの付着により永続的な炉内雰囲気の観測を行なうことができず,二次燃焼空気を適切に供給するように制御することができなかった。
また,二次燃焼室内で燃焼後の排ガス温度とその経時変化の傾向変化を測定することにより,二次燃焼室内温度を焼却装置の維持管理に最適な温度状態に維持することができる。これにより,焼却原料を安定して焼却することができる。
側壁部6の上方には,略長方形状のほぼ一様な横断面形状を有する略角筒状をなす側壁部7が,側壁部6と連続して設けられている。側壁部7は,長さ方向を高さ方向とし,略鉛直方向に立設された4つの内側面,すなわち,図2に示す前内側面7a,後内側面7b,左内側面7c,右内側面7dを有している。図示の例では,後内側面7b,左内側面7c,右内側面7dは,側壁部6の後内側面,左内側面,右内側面とそれぞれ略鉛直な平面状に連続した面になっている。そして,側壁部7に囲まれた内部空間が,二次燃焼室S2となっている。二次燃焼室S2の下端部は,一次燃焼室S1の上部と上下に連通しており,一次燃焼室S1内の雰囲気は,二次燃焼室S2内に上昇気流となって導入されるようになっている。側壁部7の上端部は,天井部8によって閉塞されている。
また,側壁部7の左方及び右方に設けられた二次燃焼空気吹込み部41は,2つの均等な大きさの箱状に分割されており,側壁部7の左外側面及び右外側面の幅方向全体に渡ってそれぞれ取り付けられている。各二次燃焼空気吹込み部41には,二次燃焼空気供給路42がそれぞれ接続されている。二次燃焼空気供給路42には,二次燃焼空気の圧力を測定する二次圧力計104が設けられている。二次圧力計104には,例えば差圧式圧力計が使用される。さらに二次燃焼空気供給路42にはダンパー105が設けられており,各二次燃焼空気供給路42から各二次燃焼空気吹込み部41に供給される二次燃焼空気の供給量は,それぞれ個別に可変になっている。したがってダンパー105により,各二次燃焼空気吹込み部41に,二次燃焼空気供給口40からの二次燃焼空気の供給量を任意に制御することができる。これにより,排ガスと二次燃焼空気との混合速度等を制御することができ,排ガスと二次燃焼空気を確実に混合させることができる。
(1)ダンパー開度演算部C1により,酸素濃度計101から測定される燃焼済みの排ガスの酸素濃度に基づいて二次燃焼空気供給量が演算され,演算された二次燃焼空気供給量と二次圧力計104から測定される二次燃焼空気の圧力に基づいて,ダンパー105の開度が演算される。
(2)ダンパー開度演算部C2により,酸素濃度計101から測定される燃焼済みの排ガスの酸素濃度の経時変化傾向に基づいて二次燃焼空気供給量が演算され,演算された二次燃焼空気供給量と二次圧力計104から測定される二次燃焼空気の圧力に基づいて,ダンパー105の開度が演算される。
(3)ダンパー開度演算部C3により,温度計102から測定される燃焼済みの排ガスの温度に基づいて二次燃焼空気供給量が演算され,演算された二次燃焼空気供給量と二次圧力計104から測定される二次燃焼空気の圧力に基づいて,ダンパー105の開度が演算される。
(4)ダンパー開度演算部C4により,温度計102から測定される燃焼済みの排ガスの温度の経時変化傾向に基づいて二次燃焼空気供給量が演算され,演算された二次燃焼空気供給量と二次圧力計104から測定される二次燃焼空気の圧力に基づいて,ダンパー105の開度が演算される。
(5)ダンパー開度演算部C1〜C4により演算された二次燃焼空気供給量に基づいて,ダンパー開度演算部C5により,二次燃焼空気供給量が比較演算され,ダンパー105の開度が決定される。
(6)一次燃焼空気供給量演算部C6により,C5により演算された二次燃焼空気供給量に基づいて一次燃焼空気供給量が演算され,一次燃焼空気供給量制御弁63の開度が演算される。
(7)一次燃焼空気混合割合演算部C7により,酸素濃度計101から測定される燃焼済みの排ガスの酸素濃度と温度計102から測定される燃焼済みの排ガスの温度に基づいて,一次燃焼空気の排ガス量及び外気量が演算され,演算された一次燃焼空気の排ガス量及び外気量と一次圧力計103から測定される一次燃焼空気の圧力に基づいて,排ガス供給量制御弁61の開度と外気供給量制御弁62の開度が演算される。
なお,制御部100は,図示しない計器室に設置されており,その制御の状態変化を監督者が確認できるようになっている。
(1)ダンパー開度演算部C1では,酸素濃度計101からの燃焼した後の排ガスの酸素濃度の測定結果に基づいて,二次燃焼空気の供給量が演算される。すなわち,例えば酸素濃度の目標値を5%とした場合,酸素濃度の測定結果が目標値より低い場合には,完全燃焼に必要な酸素量が供給されていないとみなす。そして,二次燃焼空気により二次燃焼室内の酸素濃度を増加させるために,酸素濃度の測定結果が目標値となるように二次燃焼空気供給量の増加量を演算する。逆に,酸素濃度の測定結果が目標値より高い場合には,完全燃焼に必要な酸素量以上に酸素が供給されているとみなす。そして,二次燃焼空気により二次燃焼室内の酸素濃度を減少させるために,酸素濃度の測定結果が目標値となるように二次燃焼空気供給量の減少量を演算する。その後,二次燃焼空気供給路42の閉塞状況を判断するために,二次圧力計104からの二次燃焼空気の圧力を考慮して,ダンパー105の開度を決定する。なお,酸素濃度の測定結果が目標値である場合には,二次燃焼空気供給量を変化させない。すなわち,ダンパー105の開度も変更されない。
(2)ダンパー開度演算部C3では,酸素濃度計101からの燃焼した後の排ガスの酸素濃度の経時変化傾向に基づいて,二次燃焼空気の供給量が演算される。すなわち,二次燃焼室内の二次燃焼室内の燃焼した後の排ガスの酸素濃度の経時変化の傾向変化が上昇方向の場合には,以後二次燃焼室内の燃焼した後の排ガスの酸素濃度がより高くなるものとみなす。そして,二次燃焼空気により二次燃焼室内の燃焼した後の酸素濃度を減少させるために,燃焼した後の排ガスの酸素濃度が一定になるように二次燃焼空気供給量の減少量を演算する。逆に,その傾向変化が下降方向の場合には,以後二次燃焼室内の燃焼した後の排ガスの酸素濃度がより低くなるものとみなす。そして,二次燃焼空気により二次燃焼室内の燃焼した後の排ガスの酸素濃度を増加させるために,燃焼した後の排ガスの温度が一定になるように燃焼空気供給量の増加量を演算する。その後,二次燃焼空気供給路42の閉塞状況を判断するために,二次圧力計104からの二次燃焼空気の圧力を考慮して,ダンパー105の開度を決定する。なお,燃焼した後の排ガスの酸素濃度が一定である場合には,以後二次燃焼室内の燃焼した後の排ガスの酸素濃度は変化しないものとみなして,二次燃焼空気供給量を変化させない。すなわち,ダンパー105の開度も変更されない。
(3)ダンパー開度演算部C2では,温度計102からの燃焼した後の排ガスの温度の測定結果に基づいて,二次燃焼空気の供給量が演算される。すなわち,例えば温度の目標値を890±10℃とした場合(温度計102が複数設けられている場合はその測定結果の平均値),温度の測定結果が目標値より高い場合には,二次燃焼室内の燃焼した後の排ガスの温度が最適な温度よりも高いとみなす。そして,二次燃焼空気により二次燃焼室内の燃焼した後の排ガスを冷却するために,温度の測定結果が目標値となるように二次燃焼空気供給量の増加量を演算する。逆に,温度の測定結果が目標値より低い場合には,二次燃焼室内の燃焼した後の排ガスの温度が最適な温度よりも低いとみなす。そして,二次燃焼空気により二次燃焼室内の燃焼した後の排ガスが冷却されるのを防ぐために,度の測定結果が目標値となるように二次燃焼空気供給量の減少量を演算する。その後,二次燃焼空気供給路42の閉塞状況を判断するために,二次圧力計104からの二次燃焼空気の圧力を考慮して,ダンパー105の開度を決定する。なお,温度の測定結果が目標値である場合には,二次燃焼空気供給量を変化させない。すなわち,ダンパー105の開度も変更されない。
(4)ダンパー開度演算部C4では,温度計102からの燃焼した後の排ガスの温度の経時変化傾向に基づいて,二次燃焼空気の供給量が演算される。すなわち,二次燃焼室内の二次燃焼室内の燃焼した後の排ガスの温度の経時変化の傾向変化が上昇方向の場合には,以後二次燃焼室内の燃焼した後の排ガスの温度がより高くなるものとみなす。そして,二次燃焼空気により二次燃焼室内の燃焼した後の排ガスを冷却するために,燃焼した後の排ガスの温度が一定になるように二次燃焼空気供給量の増加量を演算する。逆に,その傾向変化が下降方向の場合には,以後二次燃焼室内の燃焼した後の排ガスの温度がより低くなるものとみなす。そして,二次燃焼空気により二次燃焼室内の燃焼した後の排ガスの冷却を防止するために,燃焼した後の排ガスの温度が一定になるように燃焼空気供給量の減少量を演算する。その後,二次燃焼空気供給路42の閉塞状況を判断するために,二次圧力計104からの二次燃焼空気の圧力を考慮して,ダンパー105の開度を決定する。なお,燃焼した後の排ガスの温度が一定である場合には,以後二次燃焼室内の燃焼した後の排ガスの温度は変化しないものとみなして,二次燃焼空気供給量を変化させない。すなわち,ダンパー105の開度も変更されない。
(5)ダンパー開度演算部C1〜C4より演算された二次燃焼空気供給量が2つ以上ある場合,ダンパー開度演算部C5により,二次燃焼空気供給量が比較演算される。すなわち,二次燃焼空気供給量の変化量が最も大きい供給量を二次燃焼空気供給量とする。その後,その二次燃焼空気供給量に対応するダンパー105の開度が決定する。
また,二次燃焼室内で燃焼後の排ガス温度とその経時変化の傾向変化を測定することにより,二次燃焼室内温度を焼却装置の維持管理に最適な温度状態に維持することができる。これにより,焼却原料を安定して焼却することができる。
20 一次燃焼空気供給口
40 二次燃焼空気供給口
61 排ガス供給量制御弁
62 外気供給量制御弁
63 一次燃焼空気供給量制御弁
100 制御部
101 酸素濃度計
102 温度計
103 一次圧力計
104 二次圧力計
105 ダンパー
S1 一次燃焼室
S2 二次燃焼室
Claims (11)
- 焼却原料を焼却させる一次燃焼室と排ガスを燃焼させる二次燃焼室を有する焼却装置における燃焼制御方法であって,
前記一次燃焼室において,一次燃焼空気を供給して,焼却原料を焼却させる工程と,
前記二次燃焼室において,二次燃焼空気を供給して,前記一次燃焼室で発生した排ガスを燃焼させる工程と,
前記二次燃焼室内で燃焼した後の排ガスの少なくとも酸素濃度,又は温度を測定する工程と,
少なくとも前記燃焼した後の排ガスの酸素濃度の測定結果,酸素濃度の経時変化傾向,前記燃焼した後の排ガスの温度の測定結果,又は温度の経時変化傾向に基づいて,二次燃焼空気供給量を演算する工程と,
前記演算結果に基づいて,前記二次燃焼室に吹き込む前記二次燃焼空気の供給量を制御する工程と,
を有することを特徴とする,燃焼制御方法。 - 前記二次燃焼空気供給量の制御は,前記演算結果が2以上ある場合には,前記二次燃焼空気の供給量の変化量が最も大きい供給量を,前記二次燃焼室に吹き込む二次燃焼空気供給量とすることを特徴とする,請求項1に記載の燃焼制御方法。
- 前記燃焼した後の排ガスの酸素濃度の測定結果に基づく前記二次燃焼空気の供給量の演算は,予め定められた酸素濃度の目標値に近づけるものであることを特徴とする,請求項1又は2に記載の燃焼制御方法。
- 前記燃焼した後の排ガスの酸素濃度の経時変化傾向に基づく前記二次燃焼空気の供給量の演算は,上昇傾向の場合には供給量を減少させ,下降傾向の場合には供給量を増加させて,酸素濃度が一定になるようにすることを特徴とする,請求項1〜3のいずれかに記載の燃焼制御方法。
- 前記燃焼した後の排ガスの温度の測定結果に基づく前記二次燃焼空気の供給量の演算は,予め定められた温度の目標値に近づけるものであることを特徴とする,請求項1〜4のいずれかに記載の燃焼制御方法。
- 前記燃焼した後の排ガスの温度の経時変化傾向に基づく前記二次燃焼空気の供給量の演算は,上昇傾向の場合には供給量を増加させ,下降傾向の場合には供給量を減少させて,温度が一定になるようにするものであることを特徴とする,請求項1〜5のいずれかに記載の燃焼制御方法。
- 前記二次燃焼空気供給量を制御しても制御目的が達成できない場合には,前記二次燃焼空気供給量の演算結果に基づいて,一次燃焼空気供給量を演算する工程と,
前記一次燃焼空気供給量の演算結果に基づいて,前記一次燃焼室に吹き込む前記一次燃焼空気の供給量を制御する工程と,
をさらに有することを特徴とする,請求項1〜6に記載の燃焼制御方法。 - 前記一次燃焼空気には外気と前記燃焼した後の排ガスとの混合空気を用い,前記一次燃焼空気の供給量の制御に替えて,又は前記一次燃焼空気の供給量の制御と共に,少なくとも前記燃焼した後の排ガスの酸素濃度又は前記燃焼済した後の排ガスの温度の測定結果に基づいて,前記一次燃焼空気における外気と燃焼した後の排ガスとの混合比率を制御する工程を有することを特徴とする,請求項7に記載の燃焼制御方法。
- 焼却原料を焼却させる一次燃焼室と排ガスを燃焼させる二次燃焼室を有する焼却装置であって,
前記一次燃焼室内に,焼却原料を焼却させるための一次燃焼空気が供給される,一次燃焼空気供給口と,
前記二次燃焼室内に,前記一次燃焼室で発生した排ガスを燃焼させるための二次燃焼空気が供給される,二次燃焼空気供給口と,
前記二次燃焼室内で燃焼した後の排ガスの少なくとも酸素濃度を測定する酸素濃度計,又は温度を測定する温度計と,
少なくとも前記酸素濃度計又は温度計の測定結果に基づいて,前記二次燃焼空気の供給量を制御する制御部と,
を有することを特徴とする,焼却装置。 - 前記二次燃焼空気供給量を制御しても制御目的が達成できない場合には,前記制御部は,前記一次燃焼空気の供給量をさらに制御することを特徴とする,請求項9に記載の焼却装置。
- 前記一次燃焼空気は,外気と前記燃焼した後の排ガスとの混合空気であり,前記二次燃焼空気供給量を制御しても制御目的が達成できない場合には,前記制御部は,前記酸素濃度計の測定結果と前記温度計の測定結果に基づいて,前記一次燃焼空気の混合比率を制御することを特徴とする,請求項9又は10に記載の燃焼装置。
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