JP2008309405A - Control method of plasma type ash melting furnace and plasma type ash melting furnace - Google Patents

Control method of plasma type ash melting furnace and plasma type ash melting furnace Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control method of a plasma type ash melting furnace and the plasma type ash melting furnace, capable of securing an outlet residue of stable slag, without reducing an outlet residue quantity of the slag, even when a fire resistant material changes with the lapse of time. <P>SOLUTION: A furnace body cooling loss calorific value Qlr is determined based on a flow rate Gw of cooling water flowing in a furnace body and a furnace cover, the inlet temperature Twi and the outlet temperature Two, and a plasma output correction value Qps1 is determined based on these values. A slag staying quantity estimate value Ws is estimated from a mass balance expression based on respective measured values of an ash input speed Gash, an exhaust gas flow rate Gg, the exhaust gas temperature Tg, a torch current At, torch voltage Vt, a flow speed Gwt of the cooling water of a plasma torch, the inlet temperature Twit and the outlet temperature Twot, and a slag temperature estimate value Ts inside of the furnace body is estimated from an energy balance expression, and a plasma output correction value Qps2 is determined from the Ws and the Ts. A plasma output target value Qpss2 of the plasma torch is determined by adding the plasma output correction value Qps1 and the plasma output correction value Qps2 to a plasma output reference value QpsO. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、プラズマ式灰溶融炉の制御方法及びプラズマ式灰溶融炉に関し、より詳細には、炉体冷却損失熱量から求めたプラズマ出力補正値に基づいて、プラズマトーチのプラズマ出力の調整を行うプラズマ式灰溶融炉の制御方法、及びこの制御方法を用いたプラズマ式灰溶融炉に関する。   The present invention relates to a control method for a plasma ash melting furnace and a plasma ash melting furnace, and more specifically, adjusts the plasma output of a plasma torch based on a plasma output correction value obtained from the amount of heat loss from cooling the furnace body. The present invention relates to a plasma ash melting furnace control method and a plasma ash melting furnace using the control method.

従来より、ゴミ焼却炉、下水汚泥焼却炉等から排出される灰は、資源化して再利用するとともに無害化するために、例えば高温で溶融することによりスラグ化されている。このようなスラグの溶融に使用される設備として、プラズマ式灰溶融炉がある。一般に、プラズマ式灰溶融炉では灰が連続投入され、プラズマを発生させた炉内で高温に加熱して溶融した後、スラグとして出滓される。このような連続溶融を安定して行うために、従来より種々の技術が検討されている。   Conventionally, ash discharged from a garbage incinerator, a sewage sludge incinerator, or the like has been slagted by, for example, melting at a high temperature in order to recycle and reuse it. There is a plasma ash melting furnace as equipment used for melting such slag. Generally, in a plasma ash melting furnace, ash is continuously charged, heated to a high temperature in the furnace in which plasma is generated and melted, and then discharged as slag. In order to stably perform such continuous melting, various techniques have been studied conventionally.

例えば、灰の投入重量と、炉内温度と、灰の塩基度から必要な溶融熱量を求めて運転を行うプラズマ式灰溶融炉が検討されている（特許文献１）。このプラズマ式灰溶融炉では、耐火材の摩耗などの炉の経時変化により、炉体の冷却損失熱量が変化した場合を考慮した制御ができないというがある。また、測定されるのは炉内温度であってスラグ温度ではないため、正確な温度管理ができないという欠点がある。更に、この灰溶融炉ではスラグ滞留量を考慮していないため、正確な制御を期待することができないという欠点がある。   For example, a plasma-type ash melting furnace is being studied that operates by obtaining the required heat of fusion from the input weight of ash, the furnace temperature, and the basicity of the ash (Patent Document 1). In this plasma type ash melting furnace, it is said that control in consideration of the case where the cooling loss heat quantity of the furnace body is changed due to the temporal change of the furnace such as wear of the refractory material is not possible. Further, since the temperature measured is not the slag temperature but the slag temperature, there is a drawback that accurate temperature control cannot be performed. Furthermore, since this ash melting furnace does not consider the slag retention, there is a drawback that accurate control cannot be expected.

また、炉内のスラグの温度をスラグ温度計を用いて計測しながら自動運転を行うとともに、スラグ温度計が不具合を起こした場合に備えて間接パラメータを計測し、スラグ温度計の温度と間接パラメータとの対応関係から異常を検出するプラズマ式灰溶融炉が検討されている（特許文献２）。この灰溶融炉においても、耐火材の摩耗などの炉の経時変化により、炉体の冷却損失熱量が変化した場合を考慮した制御ができないという欠点がある。また、上記と同様にスラグ滞留量を考慮していないため、正確な制御を期待することもできないという欠点を抱えている。
特開２００１−２８９４２７号公報（請求項１〜３） 特開２００３−２２２３１０号公報（請求項１） In addition, automatic operation is performed while measuring the temperature of the slag in the furnace using a slag thermometer, and indirect parameters are measured in case the slag thermometer malfunctions. A plasma-type ash melting furnace that detects an abnormality based on the relationship between the two is studied (Patent Document 2). This ash melting furnace also has a drawback in that it cannot be controlled in consideration of the case where the cooling loss heat quantity of the furnace body changes due to changes in the furnace over time such as wear of the refractory material. In addition, since the slag retention amount is not taken into consideration as described above, there is a disadvantage that accurate control cannot be expected.
JP 2001-289427 A (Claims 1 to 3) JP 2003-222310 A (Claim 1)

本発明は上記従来技術の欠点を解消するために為されたものであり、本発明の目的は、耐火材の摩耗などの炉の経時変化により、炉体の冷却損失熱量が変化した場合にも、スラグの出滓量が低下せず、しかも安定したスラグ温度及びスラグ滞留量を適切な範囲に設定することにより、安定したスラグの出滓を確保し得るプラズマ式灰溶融炉の制御方法及びプラズマ式灰溶融炉を提供することである。   The present invention has been made in order to eliminate the above-mentioned disadvantages of the prior art, and the object of the present invention is also in the case where the cooling loss heat quantity of the furnace body changes due to the aging of the furnace such as wear of the refractory material. The control method and plasma of a plasma ash melting furnace that can secure stable slag output by setting the stable slag temperature and slag retention amount to appropriate ranges without reducing the slag output It is to provide a type ash melting furnace.

本発明のプラズマ式灰溶融炉の制御方法は、炉体冷却手段を備えた炉体に連続投入される灰を、プラズマトーチにより加熱溶融してスラグとして排出するプラズマ式灰溶融炉の制御方法であって、前記炉体冷却手段によって前記炉体から除去される炉体冷却損失熱量Ｑlrを求めるとともに、該炉体冷却損失熱量Ｑlrからプラズマ出力補正値Ｑps1を求め、該プラズマ出力補正値Ｑps1に基づいて前記プラズマトーチのプラズマ出力目標値Ｑpss1を求めることを特徴とする。   The control method of the plasma ash melting furnace of the present invention is a control method of a plasma ash melting furnace in which ash continuously charged into a furnace body provided with a furnace body cooling means is heated and melted by a plasma torch and discharged as slag. Then, the furnace body cooling loss heat quantity Qlr removed from the furnace body by the furnace body cooling means is obtained, and the plasma output correction value Qps1 is obtained from the furnace body cooling loss heat quantity Qlr, and based on the plasma output correction value Qps1 Then, a plasma output target value Qpss1 of the plasma torch is obtained.

高温で運転されるプラズマ式灰溶融炉では、炉の経時変化等により耐火材が摩耗すると、トーチにより発生する熱量のうち、スラグの溶融に使用されずに炉本体の炉壁、炉蓋、出滓口などから炉体冷却手段により炉体の外部に出て行ってしまう熱量、即ち冷却損失熱量Ｑlrが多くなり、スラグの出滓量が次第に小さくなってくる。上記本発明の構成では、炉体冷却手段によって炉体から除去される炉体冷却損失熱量Ｑlrからプラズマ出力補正値Ｑps1を求め、このプラズマ出力補正値Ｑps1に基づいてプラズマトーチのプラズマ出力目標値Ｑpss1が求められるので、炉内の状態が一定でさえあれば、炉の耐火材が摩耗してもスラグの出滓量が低下することはなくなる。   In plasma ash melting furnaces that operate at high temperatures, when the refractory material wears due to changes in the furnace over time, the amount of heat generated by the torch is not used for melting slag, but the furnace wall, furnace lid, The amount of heat that goes out of the furnace body by the furnace body cooling means, such as the cooling loss heat quantity Qlr, increases from the throat and the like, and the amount of slag outflow gradually decreases. In the configuration of the present invention, the plasma output correction value Qps1 is obtained from the furnace body cooling loss heat quantity Qlr removed from the furnace body by the furnace body cooling means, and the plasma output target value Qpss1 of the plasma torch is obtained based on the plasma output correction value Qps1. Therefore, as long as the state in the furnace is constant, even if the refractory material of the furnace is worn, the amount of slag outage does not decrease.

また、本発明のプラズマ式灰溶融炉の制御方法は、前記プラズマトーチを冷却するトーチ冷却手段を更に備え、前記炉体内部におけるスラグ滞留量推定値Ｗsを、灰の投入速度Ｇash、及び所定の係数Ｋsにより表されるスラグ滞留量推定値Ｗsの変化率を表す下記の式
ｄ（Ｗs）／ｄｔ＝Ｇash−Ｋs・Ｗs …（２）
により推定するとともに、前記炉体の内部におけるスラグ温度推定値Ｔsを、スラグ比熱Ｃs、プラズマ出力Ｑt、前記炉体冷却損失熱量Ｑlr、前記トーチ冷却手段によって除去されるトーチ冷却損失熱量Ｑlt、前記炉体から排出されるスラグにより失われるスラグ持出熱量Ｑout、前記灰中に含まれる未燃分の燃焼及び前記灰とともに還元剤が前記炉体に投入される場合における該還元剤による発熱量Ｑc、及び前記炉体排出後の排出ガスに含まれる未燃分の燃焼による排ガス熱量Ｑgにより表される、前記炉体内の滞留スラグの熱量の変化率を表す下記の式
Ｃs・ｄ（Ｗs・Ｔs）／ｄｔ＝Ｑt＋Ｑc−Ｑg−Ｑlt−Ｑout−Ｑlr …（３）
により求め、更に、前記求めた前記スラグ滞留量推定値Ｗs及び前記スラグ温度推定値Ｔsに基づいてプラズマ出力補正値Ｑps2を求め、該プラズマ出力補正値Ｑps2と前記炉体に投入される灰の投入速度目標値Ｇashsに基づいて求められたプラズマ出力基準値Ｑps0との和により、又は、該プラズマ出力補正値Ｑps2と前記プラズマ出力目標値Ｑpss1との和により、前記プラズマトーチのプラズマ出力目標値Ｑpss2を求めることを特徴とする。 The method for controlling a plasma ash melting furnace according to the present invention further includes a torch cooling means for cooling the plasma torch, the slag retention amount estimated value Ws inside the furnace body, an ash charging speed Gash, and a predetermined amount The following equation representing the rate of change of the estimated slag retention value Ws represented by the coefficient Ks: d (Ws) / dt = Gash−Ks · Ws (2)
The estimated slag temperature Ts inside the furnace body is obtained as follows: slag specific heat Cs, plasma output Qt, furnace body cooling loss heat quantity Qlr, torch cooling loss heat quantity Qlt removed by the torch cooling means, the furnace Slag carry-out heat amount Qout lost by slag discharged from the body, combustion of unburned matter contained in the ash, and calorific value Qc by the reducing agent when the reducing agent is put into the furnace body together with the ash, And the following formula Cs · d (Ws · Ts) representing the rate of change in the amount of heat of the staying slag in the furnace, represented by the exhaust gas calorific value Qg due to the combustion of the unburned component contained in the exhaust gas after the furnace body is discharged / Dt = Qt + Qc-Qg-Qlt-Qout-Qlr (3)
Further, a plasma output correction value Qps2 is obtained based on the obtained slag retention amount estimated value Ws and the slag temperature estimated value Ts, and the plasma output correction value Qps2 and the ash charged into the furnace body are charged. The plasma output target value Qpss2 of the plasma torch is obtained by the sum of the plasma output reference value Qps0 obtained based on the velocity target value Gashs or the sum of the plasma output correction value Qps2 and the plasma output target value Qpss1. It is characterized by seeking.

プラズマ式灰溶融炉では、安定したスラグの出滓を確保するためには、炉体内のスラグ温度及びスラグ滞留量を適切に保つことが必要であると考えられるが、これらを直接的に連続計測することが困難である。本発明の上記構成では、スラグ滞留量推定値Ｗs及びスラグ温度推定値Ｔsが求められ、これらに基づいてプラズマ式灰溶融炉の制御が行われるので、安定したスラグの出滓が確保される。   In a plasma ash melting furnace, it is considered necessary to maintain the slag temperature and slag retention in the furnace appropriately in order to ensure stable slag output. Difficult to do. In the above configuration of the present invention, the slag retention amount estimated value Ws and the slag temperature estimated value Ts are obtained, and the plasma ash melting furnace is controlled based on these values, so that stable slag output is ensured.

本発明のプラズマ式灰溶融炉は、連続投入される灰を貯留するとともに溶融後のスラグを排出する炉体と、前記炉体を冷却する炉体冷却手段と、灰を溶融させるためのプラズマを発生させるプラズマトーチと、該プラズマトーチの出力を調整する制御手段と、を備えたプラズマ式灰溶融炉であって、前記制御手段は、前記炉体冷却手段によって除去される炉体冷却損失熱量Ｑlrを求めるとともに、該炉体冷却損失熱量Ｑlrからプラズマ出力補正値Ｑps1を求め、該プラズマ出力補正値Ｑps1に基づいて前記プラズマトーチのプラズマ出力目標値Ｑpss1を求めることを特徴とする。   The plasma ash melting furnace of the present invention stores a continuously charged ash and discharges molten slag, a furnace body cooling means for cooling the furnace body, and a plasma for melting the ash. A plasma ash melting furnace comprising a plasma torch to be generated and a control means for adjusting the output of the plasma torch, wherein the control means is a furnace body cooling loss heat quantity Qlr removed by the furnace body cooling means And a plasma output correction value Qps1 is obtained from the furnace body cooling loss heat quantity Qlr, and a plasma output target value Qpss1 of the plasma torch is obtained based on the plasma output correction value Qps1.

この構成により、炉体冷却手段によって炉体から除去される炉体冷却損失熱量Ｑlrからプラズマ出力補正値Ｑps1を求め、このプラズマ出力補正値Ｑps1に基づいてプラズマトーチのプラズマ出力目標値Ｑpss1が求められるので、炉内の状態が一定でさえあれば、炉の耐火材の摩耗によるスラグの出滓量の低下はなくなる。   With this configuration, the plasma output correction value Qps1 is obtained from the furnace body cooling loss heat quantity Qlr removed from the furnace body by the furnace body cooling means, and the plasma output target value Qpss1 of the plasma torch is obtained based on the plasma output correction value Qps1. Therefore, as long as the state in the furnace is constant, there is no decrease in the amount of slag outflow due to wear of the refractory material in the furnace.

また、本発明のプラズマ式灰溶融炉は、連続投入される灰を貯留するとともに溶融後のスラグを排出する炉体と、前記炉体を冷却する炉体冷却手段と、灰を溶融させるためのプラズマを発生させるプラズマトーチと、前記プラズマトーチを冷却するトーチ冷却手段と、該プラズマトーチの出力を調整する制御手段と、を備えたプラズマ式灰溶融炉であって、前記制御手段は、前記炉体内部におけるスラグ滞留量推定値Ｗsを、灰の投入速度Ｇash、及び所定の係数Ｋsにより表されるスラグ滞留量推定値Ｗsの変化率を表す下記の式
ｄ（Ｗs）／ｄｔ＝Ｇash−Ｋs・Ｗs …（２）
により推定するスラグ滞留量推定手段と、前記炉体の内部におけるスラグ温度推定値Ｔsを、スラグ比熱Ｃs、プラズマ出力Ｑt、前記炉体冷却手段によって除去される炉体冷却損失熱量Ｑlr、前記トーチ冷却手段によって除去されるトーチ冷却損失熱量Ｑlt、前記炉体から排出されるスラグにより失われるスラグ持出熱量Ｑout、前記灰中に含まれる未燃分の燃焼及び前記灰とともに還元剤が前記炉体に投入される場合における該還元剤による発熱量Ｑc、及び前記炉体排出後の排出ガスに含まれる未燃分の燃焼による排ガス熱量Ｑgにより表される、前記炉体内の滞留スラグの熱量の変化率を表す下記の式
Ｃs・ｄ（Ｗs・Ｔs）／ｄｔ＝Ｑt＋Ｑc−Ｑg−Ｑlt−Ｑout−Ｑlr …（３）
により推定するスラグ温度推定手段と、前記推定した前記スラグ滞留量推定値Ｗs及び前記スラグ温度推定値Ｔsに基づいてプラズマ出力補正値Ｑps2を求める第２プラズマ出力補正値演算手段と、を更に備え、前記制御手段は、該求められたプラズマ出力補正値Ｑps2と前記炉体に投入される灰の投入速度目標値Ｇashsに基づいて求められたプラズマ出力基準値Ｑps0との和により、又は、該求められたプラズマ出力補正値Ｑps2と前記プラズマ出力目標値Ｑpss1との和により、前記プラズマトーチのプラズマ出力目標値Ｑpss2を求めることを特徴とする。 Further, the plasma ash melting furnace of the present invention is a furnace body for storing continuously charged ash and discharging slag after melting, a furnace body cooling means for cooling the furnace body, and for melting the ash. A plasma type ash melting furnace comprising: a plasma torch for generating plasma; a torch cooling means for cooling the plasma torch; and a control means for adjusting the output of the plasma torch. The estimated slag retention value Ws inside the body is expressed by the following formula d (Ws) / dt = Gash−Ks representing the rate of change of the estimated slag retention value Ws represented by the ash charging speed Gash and the predetermined coefficient Ks.・ Ws (2)
Slag retention amount estimation means estimated by the above, slag temperature estimation value Ts inside the furnace body, slag specific heat Cs, plasma output Qt, furnace body cooling loss heat quantity Qlr removed by the furnace body cooling means, torch cooling The torch cooling loss heat quantity Qlt removed by the means, the slag carry-out heat quantity Qout lost by the slag discharged from the furnace body, the combustion of the unburned matter contained in the ash, and the reducing agent together with the ash to the furnace body The rate of change in the amount of heat of the staying slag in the furnace represented by the calorific value Qc due to the reducing agent and the exhaust gas calorific value Qg due to combustion of unburned components contained in the exhaust gas after the furnace body is discharged The following formula representing Cs · d (Ws · Ts) / dt = Qt + Qc−Qg−Qlt−Qout−Qlr (3)
And slag temperature estimating means for estimating the plasma output correction value Qps2 based on the estimated slag residence amount estimated value Ws and the slag temperature estimated value Ts. The control means is the sum of the obtained plasma output correction value Qps2 and the plasma output reference value Qps0 obtained on the basis of the ash injection speed target value Gashs input to the furnace body, or the obtained control means. The plasma output target value Qpss2 of the plasma torch is obtained by the sum of the plasma output correction value Qps2 and the plasma output target value Qpss1.

この構成により、一般的には直接的に連続計測することが困難なスラグ滞留量及びスラグ温度の推定値が求められ、これらに基づいてプラズマ式灰溶融炉の制御が行われるので、安定したスラグの出滓が確保される。   With this configuration, an estimated value of slag retention and slag temperature, which are generally difficult to directly measure continuously, are obtained, and the control of the plasma ash melting furnace is performed based on these estimates. Is ensured.

本発明のプラズマ式灰溶融炉の制御方法及びプラズマ式灰溶融炉では、耐火材の損耗による炉体冷却損失熱量の増加が検知され、これに基づいてプラズマトーチのプラズマ出力が調整されるので、耐火材の経時変化によるスラグ出滓量の低下を抑制することができる。また、直接的に連続計測することが困難なスラグ滞留量及びスラグ温度が、それぞれスラグ滞留量推定値Ｗs及びスラグ温度推定値Ｔsとして求められ、これらに基づいてプラズマ式灰溶融炉の制御が行われるので、安定したスラグの出滓が確保される。   In the plasma ash melting furnace control method and the plasma ash melting furnace of the present invention, an increase in the furnace body cooling loss heat due to wear of the refractory material is detected, and based on this, the plasma output of the plasma torch is adjusted. It is possible to suppress a decrease in the amount of slag slag due to aging of the refractory material. In addition, the slag retention amount and the slag temperature, which are difficult to measure directly and continuously, are obtained as the slag retention amount estimated value Ws and the slag temperature estimated value Ts, respectively. Based on these, the control of the plasma ash melting furnace is performed. As a result, stable slag output is ensured.

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments.

図１は本発明の一実施形態に係るプラズマ式灰溶融炉の概略構成を示す模式図であり、このプラズマ式灰溶融炉では、本発明のプラズマ式灰溶融炉の制御方法が実施される。同図に示すように、本実施形態のプラズマ式灰溶融炉は炉体１０を備え、この炉体１０は、炉本体１２と、炉蓋１４と、出滓口１６とを有している。また、炉体１０は灰供給機１８を備え、この灰供給機１８はスクリュウ２０の回転により、処理対象である灰を炉本体１２に連続的に供給する。更に、本実施形態では、炉蓋１４の略中央部にプラズマトーチ２２が設置されており、このプラズマトーチ２２は、プラズマトーチ保持昇降装置２４によって上下に移動することが可能となっている。プラズマトーチ２２にはプラズマ電源装置４１が接続され、このプラズマ電源装置４１は炉本体１２の底部に設けられた炉底電極２５にも接続されている。プラズマトーチ２２は、制御装置４０の制御の下にプラズマ電源装置４１から供給される電力により、炉底電極２５との間でプラズマを発生させ、灰供給機１８により供給される灰を溶融させる。また、本実施形態では、プラズマトーチの後方からは、緩やかに空気（プラズマ作動ガス）を送り込むことにより、発生したプラズマが炉本体１２内のスラグに向けられるように構成されている。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a plasma ash melting furnace according to an embodiment of the present invention. In this plasma ash melting furnace, the control method of the plasma ash melting furnace of the present invention is implemented. As shown in the figure, the plasma ash melting furnace of this embodiment includes a furnace body 10, and this furnace body 10 has a furnace body 12, a furnace lid 14, and a tap outlet 16. Further, the furnace body 10 includes an ash supply machine 18, and the ash supply machine 18 continuously supplies the ash to be processed to the furnace body 12 by the rotation of the screw 20. Further, in the present embodiment, a plasma torch 22 is installed at a substantially central portion of the furnace lid 14, and the plasma torch 22 can be moved up and down by a plasma torch holding lifting device 24. A plasma power supply device 41 is connected to the plasma torch 22, and this plasma power supply device 41 is also connected to a furnace bottom electrode 25 provided at the bottom of the furnace body 12. The plasma torch 22 generates plasma with the furnace bottom electrode 25 by the electric power supplied from the plasma power supply device 41 under the control of the control device 40, and melts the ash supplied by the ash supplier 18. In the present embodiment, the generated plasma is directed toward the slag in the furnace body 12 by gently feeding air (plasma working gas) from the rear of the plasma torch.

プラズマにより溶融した灰は、炉本体１２内の底部に滞留する溶融金属層２８と、その上に滞留する溶融スラグ層２６とに分離する。溶融スラグ層２６の溶融スラグは、矢印３１に示すように、炉本体１２から溢れて出滓口１６から排出される。また、炉体１０から排出されるガスは、矢印３０に示すように流れ、更に炉体１０の外部で燃焼用空気が加えられることにより完全に燃焼した後、溶融炉から排出される。この燃焼後の排ガスの流量Ｇg及び温度Ｔgは、流量計及び温度計（図示せず）によって計測される。   The ash melted by the plasma is separated into a molten metal layer 28 staying at the bottom of the furnace body 12 and a molten slag layer 26 staying thereon. The molten slag of the molten slag layer 26 overflows from the furnace body 12 and is discharged from the outlet 16 as indicated by an arrow 31. Further, the gas discharged from the furnace body 10 flows as shown by an arrow 30 and further burned completely by adding combustion air outside the furnace body 10 and then discharged from the melting furnace. The flow rate Gg and temperature Tg of the exhaust gas after combustion are measured by a flow meter and a thermometer (not shown).

更に、本実施形態では、炉蓋１４に炉内の温度を計測する炉蓋温度計３２が設けられている。また、炉本体１２内の溶融スラグの様子を撮影するための炉内ＩＴＶ３４と、出滓口１６付近の様子を撮影するための出滓口ＩＴＶ３６とが設けられている。   Furthermore, in this embodiment, the furnace lid thermometer 32 for measuring the temperature in the furnace is provided in the furnace lid 14. Further, an in-furnace ITV 34 for photographing the state of the molten slag in the furnace body 12 and a tap outlet ITV 36 for shooting the state in the vicinity of the tap hole 16 are provided.

本実施形態のプラズマ式灰溶融炉は、炉体冷却手段として、炉本体１２と炉蓋１４とに冷却水を流通させるための冷却管１５が設けられ、この冷却管１５には、冷却水の流量Ｇwを計測する流量計（図示せず）と、炉体１０に入る冷却水の温度（入口温度Ｔwi）を計測する温度計（図示せず）と、炉体１０から出てくる冷却水の温度（出口温度Ｔwo）を計測する温度計（図示せず）とが設けられている。また、本実施形態のプラズマ式灰溶融炉では、トーチ冷却手段として、プラズマトーチ２２を冷却する冷却水を流通させる冷却管（図示せず）が設けられており、この冷却管には、冷却水の流量Ｇwtを計測する流量計（図示せず）と、冷却水の入口温度Ｔwitを計測する温度計（図示せず）と、冷却水の出口温度Ｔwotを計測する温度計（図示せず）とが設けられている。なお、図１では、炉蓋１４に設けられた冷却管１５のみが画かれ、炉本体１２の冷却管、及びプラズマトーチ２２の冷却管は省略されている。また、上記では、炉体冷却手段としての冷却管１５は、炉本体１２及び炉蓋１４に設けられている構成を示したが、冷却管１５は、炉本体１２及び炉蓋１４に加えて出滓口１６をも冷却するように構成してもよい。   The plasma ash melting furnace of the present embodiment is provided with a cooling pipe 15 for circulating cooling water through the furnace body 12 and the furnace lid 14 as furnace body cooling means. A flow meter (not shown) for measuring the flow rate Gw, a thermometer (not shown) for measuring the temperature of the cooling water entering the furnace body 10 (inlet temperature Twi), and the cooling water coming out of the furnace body 10 A thermometer (not shown) for measuring the temperature (outlet temperature Two) is provided. In the plasma ash melting furnace of this embodiment, a cooling pipe (not shown) for circulating cooling water for cooling the plasma torch 22 is provided as a torch cooling means. A flow meter (not shown) for measuring the flow rate Gwt, a thermometer (not shown) for measuring the cooling water inlet temperature Twit, and a thermometer (not shown) for measuring the cooling water outlet temperature Two Is provided. In FIG. 1, only the cooling pipe 15 provided in the furnace lid 14 is drawn, and the cooling pipe of the furnace main body 12 and the cooling pipe of the plasma torch 22 are omitted. In the above description, the cooling pipe 15 as the furnace body cooling means is provided in the furnace main body 12 and the furnace lid 14, but the cooling pipe 15 is provided in addition to the furnace main body 12 and the furnace lid 14. The shed 16 may also be configured to be cooled.

図２は図１のプラズマ式灰溶融炉の制御装置４０における制御系統を表している。本実施形態のプラズマ式灰溶融炉では、まず、予め決められた許容処理量に基づいて炉体１０に投入される灰の投入速度目標値Ｇashsが決定される。この灰の投入速度目標値Ｇashsに基づき、灰の嵩比重を考慮して灰供給機１８のスクリュウ２０の回転数が決められる。この灰の投入速度目標値Ｇashsはプラズマ出力基準値演算器４２に入力され、これに基づいてプラズマ出力基準値Ｑps0が求められる。   FIG. 2 shows a control system in the control device 40 of the plasma ash melting furnace of FIG. In the plasma ash melting furnace of the present embodiment, first, the ash charging speed target value Gashs to be charged into the furnace body 10 is determined based on a predetermined allowable processing amount. Based on the ash charging speed target value Gashs, the rotational speed of the screw 20 of the ash feeder 18 is determined in consideration of the bulk specific gravity of the ash. This ash charging speed target value Gashs is input to the plasma output reference value calculator 42, and based on this, the plasma output reference value Qps0 is obtained.

また、本実施形態では、炉本体１２及び炉蓋１４をに設けられた冷却管１５における冷却水の流速Ｇw（kg/h）と、炉体１０への冷却水の入口温度Ｔwi（℃）及び出口温度Ｔwo（℃）とが計測信号として炉体冷却損失熱量演算器４４に入力される。次に、これらの計測信号に基づいて、炉体冷却損失熱量Ｑlr（kcal/h）が求められる。具体的には、冷却水の比熱Ｃw（kcal/kg℃）として、下記の式（１）から求められる。   In the present embodiment, the cooling water flow rate Gw (kg / h) in the cooling pipe 15 provided in the furnace body 12 and the furnace lid 14, the cooling water inlet temperature Twi (° C.) to the furnace body 10, and The outlet temperature Two (° C.) is input to the furnace cooling loss calorie calculator 44 as a measurement signal. Next, based on these measurement signals, the furnace body cooling loss heat quantity Qlr (kcal / h) is obtained. Specifically, it is calculated | required from following formula (1) as specific heat Cw (kcal / kg degreeC) of cooling water.

Ｑlr＝Ｃw・Ｇw・（Ｔwo−Ｔwi） …（１）
炉体冷却損失熱量演算器４４で求められた炉体冷却損失熱量Ｑlrは、次に第１プラズマ出力補正値演算器４６に入力される。第１プラズマ出力補正値演算器４６では、所定の計算式、予め作成された参照テーブル等に基づいてプラズマ出力補正値Ｑps1が求められる。第１プラズマ出力補正値演算器４６で求められたプラズマ出力補正値Ｑps1は、プラズマ出力基準値演算器４２から出力されるプラズマ出力基準値Ｑps0に加算され、プラズマ出力目標値Ｑpss1が求められる。 Qlr = Cw / Gw / (Two-Twi) (1)
The furnace body cooling loss heat quantity Qlr obtained by the furnace body cooling loss heat quantity calculator 44 is then input to the first plasma output correction value calculator 46. The first plasma output correction value calculator 46 obtains the plasma output correction value Qps1 based on a predetermined calculation formula, a reference table created in advance, and the like. The plasma output correction value Qps1 obtained by the first plasma output correction value calculator 46 is added to the plasma output reference value Qps0 output from the plasma output reference value calculator 42 to obtain the plasma output target value Qpss1.

本実施形態では、前述の炉体冷却損失熱量演算器４４から出力される炉体冷却損失熱量Ｑlrは、スラグ温度・スラグ滞留量推定器４８にも入力される。また、スラグ温度・スラグ滞留量推定器４８には、灰供給機１８における実際の灰の投入速度Ｇash（kg/h）、排ガス流量Ｇg（Nm3/h）、排ガス温度Ｔg（℃）、プラズマトーチ２２におけるトーチ電流Ａt（Ａ）及びトーチ電圧Ｖt（Ｖ）、プラズマトーチ２２の冷却水の流速Ｇwt（kg/h）、入口温度Ｔwit（℃）及び出口温度Ｔwot（℃）の各計測値が入力される。また、スラグ温度・スラグ滞留量推定器４８には、所定の係数Ｋs（l/h）及びＫt（kcal/h/W）、スラグ比熱Ｃs（kcal/kg℃）、排ガス比熱Ｃpg（kcal/Nm3℃）が記憶されている。そして、スラグ温度・スラグ滞留量推定器４８は、これらの計測値及び定数に基づいて、炉体１０内部におけるスラグ滞留量推定値Ｗsを推定する。なお、上記の係数Ｋs、Ｋt、スラグ比熱Ｃs、排ガス比熱Ｃpgは、ほぼ一定値なので定数として扱うことができる。しかし、場合によっては変数として取り扱うことを否定するものではない。 In the present embodiment, the furnace body cooling loss heat quantity Qlr output from the furnace body cooling loss heat quantity calculator 44 is also input to the slag temperature / slag residence amount estimator 48. The slag temperature / slag retention amount estimator 48 includes an actual ash charging speed Gash (kg / h), an exhaust gas flow rate Gg (Nm 3 / h), an exhaust gas temperature Tg (° C.), plasma, and the plasma. The measured values of the torch current At (A) and the torch voltage Vt (V) in the torch 22, the flow rate Gwt (kg / h) of the cooling water in the plasma torch 22, the inlet temperature Twit (° C.) and the outlet temperature Two (° C.) Entered. The slag temperature / slag retention amount estimator 48 includes predetermined coefficients Ks (l / h) and Kt (kcal / h / W), slag specific heat Cs (kcal / kg ° C), exhaust gas specific heat Cpg (kcal / Nm). 3 ° C) is stored. Then, the slag temperature / slag retention amount estimator 48 estimates the estimated slag retention value Ws in the furnace body 10 based on these measured values and constants. The coefficients Ks, Kt, slag specific heat Cs, and exhaust gas specific heat Cpg are almost constant values and can be treated as constants. However, it does not deny handling as a variable in some cases.

スラグ滞留量推定値Ｗsは、具体的にはスラグ滞留量推定値Ｗsの変化率を表す下記の式
ｄ（Ｗs）／ｄｔ＝Ｇash−Ｋs・Ｗs …（２）
により求められる。また、スラグ温度・スラグ滞留量推定器４８は、炉体１０の内部におけるスラグ温度推定値Ｔsを、炉体１０内の滞留スラグの熱量の変化率を表す下記の式
Ｃs・ｄ（Ｗs・Ｔs）／ｄｔ＝Ｑt＋Ｑc−Ｑg−Ｑlt−Ｑout−Ｑlr …（３）
により推定する。 Specifically, the slag retention amount estimated value Ws is expressed by the following equation representing the rate of change of the slag retention amount estimated value Ws: d (Ws) / dt = Gash−Ks · Ws (2)
Is required. The slag temperature / slag retention amount estimator 48 calculates the slag temperature estimated value Ts inside the furnace body 10 by the following formula Cs · d (Ws · Ts) representing the rate of change in the amount of heat of the residence slag in the furnace body 10. ) / Dt = Qt + Qc-Qg-Qlt-Qout-Qlr (3)
Estimated by

ここで、プラズマ出力Ｑtは、以下の式
Ｑt＝Ａt・Ｖt・Ｋt …（４）
により求められる。 Here, the plasma output Qt is expressed by the following equation: Qt = At · Vt · Kt (4)
Is required.

また、Ｑcは、灰中に含まれる未燃分の燃焼による発熱量であり、灰とともに還元剤が炉体に投入される場合には、この還元剤による発熱量を含む量である。この発熱量Ｑcはプラズマ出力Ｑtに比較して十分に小さいので一定値として扱うことができるが、灰の供給量、還元剤供給量、炉蓋温度、プラズマトーチ２２の後方から炉体１０内への供給空気量（プラズマ作動ガス量）などの計測信号から求めてもよい。   Qc is a calorific value due to combustion of unburned components contained in the ash. When a reducing agent is introduced into the furnace body together with ash, Qc is an amount including the calorific value due to the reducing agent. Although this calorific value Qc is sufficiently small compared to the plasma output Qt, it can be treated as a constant value. However, the ash supply amount, the reducing agent supply amount, the furnace cover temperature, and the rear side of the plasma torch 22 into the furnace body 10. May be obtained from measurement signals such as the amount of supplied air (the amount of plasma working gas).

Ｑltは、トーチ冷却損失熱量であり、このトーチ冷却損失熱量Ｑltは、下記の式
Ｑlt＝Ｃw・Ｇwt（Ｔwot−Ｔwit） …（５）
により求めることができる。 Qlt is a torch cooling loss heat quantity, and this torch cooling loss heat quantity Qlt is expressed by the following equation: Qlt = Cw · Gwt (Twot−Twit) (5)
It can ask for.

Ｑoutは、スラグ持出熱量であり、このスラグ持出熱量Ｑoutは、下記の式
Ｑout＝Ｃs・Ｋs・Ｗs・Ｔs …（６）
により求められる。 Qout is the slag carry-out heat quantity, and this slag carry-out heat quantity Qout is expressed by the following formula: Qout = Cs · Ks · Ws · Ts (6)
Is required.

Ｑgは、炉体からの排出ガスによる排ガス熱量であり、この排ガス熱量Ｑgは、以下の式
Ｑg＝Ｃpg・Ｇg・Ｔg …（７）
により求められる。なお、上記の式は、更に詳細な熱収支の式に置き換えてもよい。 Qg is the exhaust gas heat quantity due to the exhaust gas from the furnace body, and this exhaust gas heat quantity Qg is expressed by the following formula: Qg = Cpg · Gg · Tg (7)
Is required. The above formula may be replaced with a more detailed heat balance formula.

以上のようにしてスラグ温度・スラグ滞留量推定器４８で求められたスラグ滞留量推定値Ｗsとスラグ温度推定値Ｔsは、次に第２プラズマ出力補正値演算器５０に入力される。第２プラズマ出力補正値演算器５０は、スラグ温度推定値Ｔsの想定される変化域を３つのレベルに区分する閾値を記憶し、また、スラグ滞留量推定値Ｗsについても、想定される変化域を３つのレベルに区分する閾値を記憶している。これらの閾値は、実際のプラズマ式灰溶融炉の運転実績に基づいて決められる。そして、これらの閾値に基づいて、それぞれ３つのレベルの区分を縦横に配して構成したマトリックス５２を備えている。マトリックス５２の要素のそれぞれ対応して、採るべき動作が記憶されており、第２プラズマ出力補正値演算器５０は、スラグ温度・スラグ滞留量推定器４８から入力されたスラグ滞留量推定値Ｗsとスラグ温度推定値Ｔsとが、マトリックス５２上においてどの位置にあるかを判断し、その位置に応じてプラズマ出力補正値Ｑps2を出力する。   The slag retention amount estimated value Ws and the slag temperature estimated value Ts obtained by the slag temperature / slag retention amount estimator 48 as described above are then input to the second plasma output correction value calculator 50. The second plasma output correction value calculator 50 stores a threshold value that divides an assumed change region of the slag temperature estimated value Ts into three levels, and also assumes an assumed change region for the slag residence amount estimated value Ws. Is stored as a threshold value for classifying the three into three levels. These threshold values are determined based on the actual operation results of the plasma ash melting furnace. And based on these threshold values, a matrix 52 is provided which is configured by vertically and horizontally dividing three levels. The operation to be taken is stored corresponding to each of the elements of the matrix 52, and the second plasma output correction value calculator 50 calculates the slag residence amount estimated value Ws input from the slag temperature / slag residence amount estimator 48. The position on the matrix 52 where the estimated slag temperature value Ts is located is determined, and the plasma output correction value Qps2 is output according to the position.

表１は、マトリックス５２に記憶されている動作を示している。同表に示すように、スラグ温度推定値Ｔsのレベルとスラグ滞留量推定値Ｗsのレベルとが等しい場合（表１において左上から右下への対角線上の場合）には、プラズマ出力補正値Ｑps2をゼロに設定する。また、スラグ温度推定値Ｔsのレベルがスラグ滞留量推定値Ｗsのレベルより低い場合には、そのレベル差に応じた大きさの正の値にプラズマ出力補正値Ｑps2を設定する。更に、スラグ温度推定値Ｔsのレベルがスラグ滞留量推定値Ｗsのレベルより高い場合には、そのレベル差に応じた大きさの絶対値を有する負の値にプラズマ出力補正値Ｑps2を設定する。   Table 1 shows the operations stored in the matrix 52. As shown in the table, when the level of the slag temperature estimated value Ts is equal to the level of the slag residence amount estimated value Ws (in the case of the diagonal line from the upper left to the lower right in Table 1), the plasma output correction value Qps2 Is set to zero. When the level of the slag temperature estimated value Ts is lower than the level of the slag residence amount estimated value Ws, the plasma output correction value Qps2 is set to a positive value having a magnitude corresponding to the level difference. Further, when the level of the slag temperature estimated value Ts is higher than the level of the slag residence amount estimated value Ws, the plasma output correction value Qps2 is set to a negative value having an absolute value corresponding to the level difference.

Figure 2008309405
Figure 2008309405

以上のようにしてプラズマ出力補正値Ｑps2が求められると、前述のプラズマ出力目標値Ｑpss1に加算されて、プラズマ出力目標値Ｑpss2が求められる。次に、このプラズマ出力目標値Ｑpss2は、除算器５４に入力される。除算器５４では、プラズマ出力目標値Ｑpss2をプラズマトーチの電圧Ｖtで除することにより、プラズマトーチ電流目標値Ｉpssが求められる。次に、このプラズマトーチ電流目標値Ｉpssはスイッチ５６を介してプラズマ電源装置４１に入力され、プラズマ電源装置４１からはプラズマトーチ電流目標値Ｉpssを電流値とする電流が出力されてプラズマトーチ２２（図１）に供給されることになる。   When the plasma output correction value Qps2 is obtained as described above, the plasma output target value Qpss2 is obtained by being added to the above-described plasma output target value Qpss1. Next, the plasma output target value Qpss2 is input to the divider 54. The divider 54 obtains the plasma torch current target value Ipss by dividing the plasma output target value Qpss2 by the plasma torch voltage Vt. Next, the plasma torch current target value Ipss is input to the plasma power supply device 41 via the switch 56, and a current having the plasma torch current target value Ipss as a current value is output from the plasma power supply device 41 to generate the plasma torch 22 ( 1).

なお、スイッチ５６は、本実施形態のプラズマ式灰溶融炉が動作している場合には「REMOTE」で使用されるが、「LOCAL」とすると、マニュアルで設定したプラズマトーチ電流目標値Ｉpssがプラズマ電源装置４１に入力されるように構成されている。   Note that the switch 56 is used in “REMOTE” when the plasma ash melting furnace of the present embodiment is operating. However, when “LOCAL” is selected, the plasma torch current target value Ipss set manually is set to plasma. The power supply device 41 is configured to be input.

以上の構成を有する本実施形態のプラズマ式灰溶融炉について、シミュレーションを行い、その結果を図３及び図４に示した。図３は、図１のプラズマ式灰溶融炉において、プラズマ出力を一定とし、本発明の制御を行わないで運転した場合のシミュレーションの結果を表している。また、図４は、図１のプラズマ式灰溶融炉において、本発明の制御を行い、プラズマ出力を補正しながら運転した場合のシミュレーションの結果を表している。図３及び図４におけるシミュレーションの初期値は、表２に示したとおりである。   The plasma ash melting furnace of the present embodiment having the above configuration was simulated, and the results are shown in FIGS. FIG. 3 shows a simulation result when the plasma ash melting furnace of FIG. 1 is operated without the control of the present invention with a constant plasma output. FIG. 4 shows the result of simulation when the plasma ash melting furnace of FIG. 1 is operated while controlling the present invention and correcting the plasma output. The initial values of the simulations in FIGS. 3 and 4 are as shown in Table 2.

Figure 2008309405
Figure 2008309405

本発明の制御を行わない図３の場合、プラズマ出力が一定なので時間とともに炉体冷却損失熱量Ｑlrが増加し、スラグ温度が低下してくることが分かる。これに対して、図４の本発明の制御を行ってプラズマ出力を補正した場合、炉体冷却損失熱量Ｑlrが徐々に増加するとプラズマ出力もこれに伴って徐々に増加し、スラグ温度の低下が抑制されることが分かる。   In the case of FIG. 3 where the control of the present invention is not performed, it can be seen that since the plasma output is constant, the furnace body cooling loss heat quantity Qlr increases with time, and the slag temperature decreases. On the other hand, when the plasma output is corrected by performing the control of the present invention shown in FIG. 4, when the furnace body cooling loss heat quantity Qlr is gradually increased, the plasma output is gradually increased accordingly, and the slag temperature is lowered. It turns out that it is suppressed.

なお、上記実施形態では、補正値としてプラズマ出力補正値Ｑps1とプラズマ出力補正値Ｑps2との両方を求める場合について説明したが、本発明は、補正値としてプラズマ出力補正値Ｑps1のみを求める構成、即ち、図２において、スラグ温度・スラグ滞留量推定器４８及び第２プラズマ出力補正値演算器５０が存在しない構成とすることができる。この場合には、プラズマ出力基準値Ｑps0とプラズマ出力補正値Ｑps1との和であるプラズマ出力目標値Ｑpss1が除算器５４に入力されてプラズマトーチ電流目標値Ｉpssが求められる。   In the above embodiment, the case where both the plasma output correction value Qps1 and the plasma output correction value Qps2 are obtained as correction values has been described. However, the present invention is configured to obtain only the plasma output correction value Qps1 as a correction value, that is, 2, the slag temperature / slag retention amount estimator 48 and the second plasma output correction value calculator 50 may be omitted. In this case, the plasma output target value Qpss1, which is the sum of the plasma output reference value Qps0 and the plasma output correction value Qps1, is input to the divider 54 to obtain the plasma torch current target value Ipss.

また、本発明は、補正値としてプラズマ出力補正値Ｑps2のみを求める構成、即ち、図２において、第１プラズマ出力補正値演算器４６が存在しない構成とすることができる。この場合には、プラズマ出力基準値Ｑps0とプラズマ出力補正値Ｑps2との和であるプラズマ出力目標値Ｑpss2が除算器５４に入力されてプラズマトーチ電流目標値Ｉpssが求められる。   Further, the present invention can be configured such that only the plasma output correction value Qps2 is obtained as the correction value, that is, the first plasma output correction value calculator 46 does not exist in FIG. In this case, the plasma output target value Qpss2, which is the sum of the plasma output reference value Qps0 and the plasma output correction value Qps2, is input to the divider 54 to obtain the plasma torch current target value Ipss.

更に、本実施形態では、マトリックス５２において、スラグ温度推定値Ｔsとスラグ滞留量推定値Ｗsとをそれぞれ３つのレベルに区分した場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、スラグ温度推定値Ｔsとスラグ滞留量推定値Ｗsとをそれぞれ２以上の複数に区分した構成とすることもできる。   Furthermore, in the present embodiment, the case has been described where the slag temperature estimated value Ts and the slag retention amount estimated value Ws are divided into three levels in the matrix 52, but the present invention is not limited to this, and the slag temperature estimation is performed. The value Ts and the estimated slag retention value Ws may be divided into two or more, respectively.

本発明のプラズマ式灰溶融炉の制御方法及びプラズマ式灰溶融炉によれば、耐火材が経時変化してもスラグの出滓量が低下せず、しかも安定したスラグの出滓を確保し得るので、産業廃棄物の再利用の分野で利用することができる。   According to the method for controlling a plasma ash melting furnace and the plasma ash melting furnace of the present invention, even if the refractory material changes with time, the amount of slag output does not decrease, and stable slag output can be secured. So it can be used in the field of industrial waste reuse.

本発明の一実施形態に係るプラズマ式灰溶融炉の概略構成を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing a schematic structure of a plasma type ash melting furnace concerning one embodiment of the present invention. 図１のプラズマ式灰溶融炉の制御装置における制御系統を表す図である。It is a figure showing the control system in the control apparatus of the plasma type ash melting furnace of FIG. 図１のプラズマ式灰溶融炉において、プラズマ出力を一定とし、本発明の制御を行わないで運転した場合のシミュレーションの結果を表す図である。In the plasma ash melting furnace of FIG. 1, it is a figure showing the result of the simulation at the time of driving | running without making plasma output constant and performing control of this invention. 図１のプラズマ式灰溶融炉において、本発明の制御を行い、プラズマ出力を補正しながら運転した場合のシミュレーションの結果を表す図である。It is a figure showing the result of the simulation at the time of operating in the plasma type ash melting furnace of FIG. 1, performing control of this invention and correcting a plasma output.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 炉体
１２ 炉本体
１４ 炉蓋
１５ 冷却管
１６ 出滓口
１８ 灰供給機
２２ プラズマトーチ
２４ プラズマトーチ保持昇降装置
２５ 炉底電極
２６ 溶融スラグ層
２８ 溶融金属層
３２ 炉蓋温度計
３４ 炉内ＩＴＶ
３６ 出滓口ＩＴＶ
４０ 制御装置
４１ プラズマ電源装置
４２ プラズマ出力基準値演算器
４４ 炉体冷却損失熱量演算器
４６ 第１プラズマ出力補正値演算器
４８ スラグ温度・スラグ滞留量推定器
５０ 第２プラズマ出力補正値演算器
５２ マトリックス
５４ 除算器
５６ スイッチ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Furnace 12 Furnace main body 14 Furnace lid 15 Cooling pipe 16 Outlet 18 Ash feeder 22 Plasma torch 24 Plasma torch holding raising / lowering device 25 Furnace bottom electrode 26 Molten slag layer 28 Molten metal layer 32 Furnace thermometer 34 In-furnace ITV
36 Ideguchi ITV
40 Control Device 41 Plasma Power Supply Device 42 Plasma Output Reference Value Calculator 44 Furnace Cooling Loss Calorie Calculator 46 First Plasma Output Correction Value Calculator 48 Slag Temperature / Slag Residence Amount Estimator 50 Second Plasma Output Correction Value Calculator 52 Matrix 54 Divider 56 Switch

Claims (28)

炉体冷却手段を備えた炉体に連続投入される灰を、プラズマトーチにより加熱溶融してスラグとして排出するプラズマ式灰溶融炉の制御方法であって、
前記炉体冷却手段によって前記炉体から除去される炉体冷却損失熱量Ｑlrを求めるとともに、該炉体冷却損失熱量Ｑlrからプラズマ出力補正値Ｑps1を求め、該プラズマ出力補正値Ｑps1に基づいて前記プラズマトーチのプラズマ出力目標値Ｑpss1を求めることを特徴とするプラズマ式灰溶融炉の制御方法。 A method for controlling a plasma ash melting furnace in which ash continuously charged into a furnace body provided with a furnace body cooling means is heated and melted by a plasma torch and discharged as slag,
A furnace body cooling loss heat quantity Qlr removed from the furnace body by the furnace body cooling means is obtained, a plasma output correction value Qps1 is obtained from the furnace body cooling loss heat quantity Qlr, and the plasma is calculated based on the plasma output correction value Qps1. A control method for a plasma ash melting furnace, characterized in that a plasma output target value Qpss1 of a torch is obtained. 前記炉体冷却損失熱量Ｑlrは、前記炉体冷却手段の冷媒の比熱Ｃw、該冷媒の流量Ｇw、並びに該冷媒の前記炉体における入口温度Ｔwi及び出口温度Ｔwoに基づいて、下記の式
Ｑlr＝Ｃw・Ｇw・（Ｔwo−Ｔwi） …（１）
により求められることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ式灰溶融炉の制御方法。 The furnace body cooling loss heat quantity Qlr is expressed by the following equation based on the specific heat Cw of the refrigerant of the furnace body cooling means, the flow rate Gw of the refrigerant, and the inlet temperature Twi and outlet temperature Two of the refrigerant in the furnace body.
Qlr = Cw / Gw / (Two-Twi) (1)
The method for controlling a plasma type ash melting furnace according to claim 1, wherein the control method is obtained by: 前記炉体に投入される灰の投入速度目標値Ｇashsに基づいてプラズマ出力基準値Ｑps0を求め、前記プラズマ出力基準値Ｑps0と前記プラズマ出力補正値Ｑps1との和を、前記プラズマトーチのプラズマ出力目標値Ｑpss1とすることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ式灰溶融炉の制御方法。   A plasma output reference value Qps0 is obtained based on an ashes rate target value Gashs of ash charged into the furnace body, and a sum of the plasma output reference value Qps0 and the plasma output correction value Qps1 is obtained as a plasma output target of the plasma torch. The method for controlling a plasma ash melting furnace according to claim 1 or 2, wherein the value Qpss1 is set. 前記炉体冷却手段は、前記炉体の炉本体及び炉蓋の冷却を行い、前記炉体冷却損失熱量Ｑlrは、前記炉本体及び前記炉蓋における冷却損失熱量から求められることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のプラズマ式灰溶融炉の制御方法。   The furnace body cooling means cools a furnace body and a furnace lid of the furnace body, and the furnace body cooling loss heat quantity Qlr is obtained from a cooling loss heat quantity in the furnace body and the furnace lid. Item 4. A method for controlling a plasma ash melting furnace according to any one of Items 1 to 3. 前記炉体冷却手段は、前記炉体の炉本体、炉蓋及び出滓口の冷却を行い、前記炉体冷却損失熱量Ｑlrは、前記炉本体、前記炉蓋及び前記出滓口における冷却損失熱量から求められることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のプラズマ式灰溶融炉の制御方法。   The furnace body cooling means cools a furnace body, a furnace lid, and a tap outlet of the furnace body, and the furnace body cooling loss heat quantity Qlr is a cooling loss heat quantity in the furnace body, the furnace lid, and the tap outlet. The method for controlling a plasma ash melting furnace according to any one of claims 1 to 3, wherein the control method is obtained from the following. 前記プラズマトーチを冷却するトーチ冷却手段を更に備え、
前記炉体内部におけるスラグ滞留量推定値Ｗsを、灰の投入速度Ｇash、及び所定の係数Ｋsにより表されるスラグ滞留量推定値Ｗsの変化率を表す下記の式
ｄ（Ｗs）／ｄｔ＝Ｇash−Ｋs・Ｗs …（２）
により推定するとともに、
前記炉体の内部におけるスラグ温度推定値Ｔsを、スラグ比熱Ｃs、プラズマ出力Ｑt、前記炉体冷却損失熱量Ｑlr、前記トーチ冷却手段によって除去されるトーチ冷却損失熱量Ｑlt、前記炉体から排出されるスラグにより失われるスラグ持出熱量Ｑout、前記灰中に含まれる未燃分の燃焼及び前記灰とともに還元剤が前記炉体に投入される場合における該還元剤による発熱量Ｑc、及び前記炉体排出後の排出ガスに含まれる未燃分の燃焼による排ガス熱量Ｑgにより表される、前記炉体内の滞留スラグの熱量の変化率を表す下記の式
Ｃs・ｄ（Ｗs・Ｔs）／ｄｔ＝Ｑt＋Ｑc−Ｑg−Ｑlt−Ｑout−Ｑlr …（３）
により推定し、更に、
前記推定した前記スラグ滞留量推定値Ｗs及び前記スラグ温度推定値Ｔsに基づいてプラズマ出力補正値Ｑps2を求め、該プラズマ出力補正値Ｑps2と前記プラズマ出力目標値Ｑpss1との和により前記プラズマトーチのプラズマ出力目標値Ｑpss2を求めることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のプラズマ式灰溶融炉の制御方法。 Further comprising a torch cooling means for cooling the plasma torch;
The estimated slag retention value Ws in the furnace body is expressed by the following formula d (Ws) / dt = Gash representing the rate of change of the estimated slag retention value Ws represented by the ash charging speed Gash and the predetermined coefficient Ks. -Ks · Ws (2)
As well as
The estimated slag temperature Ts inside the furnace body is discharged from the furnace body, the slag specific heat Cs, the plasma output Qt, the furnace body cooling loss heat quantity Qlr, the torch cooling loss heat quantity Qlt removed by the torch cooling means. Slag carry-out heat amount Qout lost due to slag, combustion of unburned matter contained in the ash, calorific value Qc by the reducing agent when the reducing agent is put into the furnace body together with the ash, and furnace body discharge The following equation expressing the rate of change in the amount of heat of the accumulated slag in the furnace, expressed by the amount of exhaust gas calorie Qg due to the combustion of unburned components contained in the later exhaust gas Cs · d (Ws · Ts) / dt = Qt + Qc− Qg-Qlt-Qout-Qlr (3)
Estimated by
A plasma output correction value Qps2 is obtained based on the estimated slag residence amount estimated value Ws and the slag temperature estimated value Ts, and a plasma of the plasma torch is obtained by adding the plasma output correction value Qps2 and the plasma output target value Qpss1. The control method for the plasma ash melting furnace according to any one of claims 1 to 5, wherein an output target value Qpss2 is obtained. 炉体冷却手段を備えた炉体に連続投入される灰を、トーチ冷却手段を備えたプラズマトーチにより加熱溶融してスラグとして排出するプラズマ式灰溶融炉の制御方法であって、
前記炉体の内部におけるスラグ滞留量推定値Ｗsを、灰の投入速度Ｇash、及び所定の係数Ｋsにより表されるスラグ滞留量推定値Ｗsの変化率を表す下記の式
ｄ（Ｗs）／ｄｔ＝Ｇash−Ｋs・Ｗs …（２）
により推定するとともに、
前記炉体の内部におけるスラグ温度推定値Ｔsを、スラグ比熱Ｃs、プラズマトーチのプラズマ出力Ｑt、前記炉体冷却手段によって前記炉体から除去される炉体冷却損失熱量Ｑlr、前記トーチ冷却手段によって除去されるトーチ冷却損失熱量Ｑlt、前記炉体から排出されるスラグにより失われるスラグ持出熱量Ｑout、前記灰中に含まれる未燃分の燃焼及び前記灰とともに還元剤が前記炉体に投入される場合における該還元剤による発熱量Ｑc、及び前記炉体排出後の排出ガスに含まれる未燃分の燃焼による排ガス熱量Ｑgにより表される、前記炉体内の滞留スラグの熱量の変化率を表す下記の式
Ｃs・ｄ（Ｗs・Ｔs）／ｄｔ＝Ｑt＋Ｑc−Ｑg−Ｑlt−Ｑout−Ｑlr …（３）
により求め、更に、
前記求めた前記スラグ滞留量推定値Ｗs及び前記スラグ温度推定値Ｔsに基づいてプラズマ出力補正値Ｑps2を求め、該プラズマ出力補正値Ｑps2と、前記炉体に投入される灰の投入速度目標値Ｇashsに基づいて求められたプラズマ出力基準値Ｑps0との和により、前記プラズマトーチのプラズマ出力目標値Ｑpss2を求めることを特徴とするプラズマ式灰溶融炉の制御方法。 A control method for a plasma ash melting furnace in which ash continuously charged into a furnace body equipped with a furnace body cooling means is heated and melted by a plasma torch equipped with a torch cooling means and discharged as slag,
The estimated slag retention value Ws inside the furnace body is expressed by the following formula d (Ws) / dt = representing the rate of change of the estimated slag retention value Ws represented by the ash charging speed Gash and the predetermined coefficient Ks. Gash-Ks · Ws (2)
As well as
The estimated slag temperature Ts in the furnace body is removed by the slag specific heat Cs, the plasma output Qt of the plasma torch, the furnace body cooling heat loss Qlr removed from the furnace body by the furnace body cooling means, and the torch cooling means. Torch cooling loss heat quantity Qlt, slag carry-out heat quantity Qout lost by slag discharged from the furnace body, combustion of unburned matter contained in the ash, and reducing agent together with the ash is charged into the furnace body The rate of change in the amount of heat of the staying slag in the furnace represented by the calorific value Qc due to the reducing agent and the exhaust gas calorific value Qg due to combustion of unburned components contained in the exhaust gas after the furnace is discharged Equation Cs · d (Ws · Ts) / dt = Qt + Qc−Qg−Qlt−Qout−Qlr (3)
In addition,
A plasma output correction value Qps2 is obtained based on the obtained slag retention amount estimated value Ws and the slag temperature estimated value Ts, and the plasma output correction value Qps2 and a charging speed target value Gashs of ash charged into the furnace body are obtained. A plasma ash melting furnace control method, comprising: obtaining a plasma output target value Qpss2 of the plasma torch based on a sum with a plasma output reference value Qps0 obtained based on the above. 前記炉体冷却損失熱量Ｑlrは、前記炉体冷却手段の冷媒の比熱Ｃw、該冷媒の流量Ｇw、並びに該冷媒の前記炉体における入口温度Ｔwi及び出口温度Ｔwoに基づいて、下記の式
Ｑlr＝Ｃw・Ｇw・（Ｔwo−Ｔwi） …（１）
により求められることを特徴とする請求項７に記載のプラズマ式灰溶融炉の制御方法。 The furnace body cooling loss heat quantity Qlr is expressed by the following equation based on the specific heat Cw of the refrigerant of the furnace body cooling means, the flow rate Gw of the refrigerant, and the inlet temperature Twi and outlet temperature Two of the refrigerant in the furnace body.
Qlr = Cw / Gw / (Two-Twi) (1)
The method for controlling a plasma ash melting furnace according to claim 7, wherein the control method is obtained by: 前記スラグ温度推定値Ｔs及び前記スラグ滞留量推定値Ｗsの変化域をそれぞれ複数のレベルに区分する閾値を記憶し、前記スラグ温度推定値Ｔs及び前記スラグ滞留量推定値Ｗsと前記各閾値とを比較することにより、前記プラズマ出力補正値Ｑps2を求めることを特徴とする請求項６乃至８の何れかに記載のプラズマ式灰溶融炉の制御方法。   Threshold values for dividing the change areas of the slag temperature estimated value Ts and the slag retention amount estimated value Ws into a plurality of levels are stored, and the slag temperature estimated value Ts, the slag retention amount estimated value Ws, and the respective threshold values are stored. The plasma ash melting furnace control method according to any one of claims 6 to 8, wherein the plasma output correction value Qps2 is obtained by comparison. 前記スラグ温度推定値Ｔs及び前記スラグ滞留量推定値Ｗsの変化域をそれぞれ複数のレベルに区分し縦横に配してマトリックスを構成し、該マトリックス上において、
前記スラグ温度推定値Ｔsのレベルと前記スラグ滞留量推定値Ｗsのレベルとが等しい場合には、前記プラズマ出力補正値Ｑps2をゼロに設定し、
前記スラグ温度推定値Ｔsのレベルが前記スラグ滞留量推定値Ｗsのレベルより低い場合にはそのレベル差に応じた大きさの正の値に前記プラズマ出力補正値Ｑps2を設定し、
前記スラグ温度推定値Ｔsのレベルが前記スラグ滞留量推定値Ｗsのレベルより高い場合にはそのレベル差に応じた大きさの絶対値を有する負の値に前記プラズマ出力補正値Ｑps2を設定する
ことを特徴とする請求項６乃至８の何れかに記載のプラズマ式灰溶融炉の制御方法。 A change area of the slag temperature estimated value Ts and the slag residence amount estimated value Ws is divided into a plurality of levels and arranged vertically and horizontally to form a matrix, on the matrix,
When the level of the slag temperature estimated value Ts is equal to the level of the slag residence amount estimated value Ws, the plasma output correction value Qps2 is set to zero,
When the level of the slag temperature estimated value Ts is lower than the level of the slag residence amount estimated value Ws, the plasma output correction value Qps2 is set to a positive value according to the level difference;
When the level of the slag temperature estimated value Ts is higher than the level of the slag residence amount estimated value Ws, the plasma output correction value Qps2 is set to a negative value having an absolute value corresponding to the level difference. A method for controlling a plasma ash melting furnace according to any one of claims 6 to 8. 前記プラズマ出力Ｑtは、前記プラズマトーチのトーチ電流Ａt及びトーチ電圧Ｖt、並びに所定の係数Ｋtから、下記の式
Ｑt＝Ａt・Ｖt・Ｋt …（４）
により求められることを特徴とする請求項６乃至１０の何れかに記載のプラズマ式灰溶融炉の制御方法。 The plasma output Qt is expressed by the following equation from the torch current At and torch voltage Vt of the plasma torch and a predetermined coefficient Kt.
Qt = At / Vt / Kt (4)
The method for controlling a plasma ash melting furnace according to any one of claims 6 to 10, wherein the control method is obtained by: 前記トーチ冷却損失熱量Ｑltは、前記トーチ冷却手段の冷媒の比熱Ｃw、該冷媒の流量Ｇwt、該冷媒の前記トーチにおける入口温度Ｔwit及び出口温度Ｔwotに基づいて、下記の式
Ｑlt＝Ｃw・Ｇwt（Ｔwot−Ｔwit） …（５）
により求められることを特徴とする請求項６乃至１１の何れかに記載のプラズマ式灰溶融炉の制御方法。 The torch cooling heat loss Qlt is expressed by the following equation based on the specific heat Cw of the refrigerant of the torch cooling means, the flow rate Gwt of the refrigerant, the inlet temperature Twit and the outlet temperature Two of the refrigerant in the torch.
Qlt = Cw · Gwt (Twot-Twit) (5)
The method for controlling a plasma ash melting furnace according to any one of claims 6 to 11, wherein the control method is obtained by: 前記スラグ持出熱量Ｑoutは、前記スラグ比熱Ｃs、及び所定の係数Ｋsとして、下記の式
Ｑout＝Ｃs・Ｋs・Ｗs・Ｔs …（６）
により求められることを特徴とする請求項６乃至１２の何れかに記載のプラズマ式灰溶融炉の制御方法。 The slag carry-out heat quantity Qout is expressed by the following equation as the slag specific heat Cs and a predetermined coefficient Ks.
Qout = Cs, Ks, Ws, Ts (6)
The method of controlling a plasma ash melting furnace according to any one of claims 6 to 12, wherein the control method is obtained by: 前記排ガス熱量Ｑgは、排ガス比熱Ｃpg、排ガス流量Ｇg、及び排ガス温度Ｔgとして、以下の式
Ｑg＝Ｃpg・Ｇg・Ｔg …（７）
により求められることを特徴とする請求項６乃至１３の何れかに記載のプラズマ式灰溶融炉の制御方法。 The exhaust gas calorific value Qg is expressed by the following equation as the exhaust gas specific heat Cpg, the exhaust gas flow rate Gg, and the exhaust gas temperature Tg: Qg = Cpg · Gg · Tg (7)
The method for controlling a plasma ash melting furnace according to claim 6, wherein the control method is obtained by: 連続投入される灰を貯留するとともに溶融後のスラグを排出する炉体と、
前記炉体を冷却する炉体冷却手段と、
灰を溶融させるためのプラズマを発生させるプラズマトーチと、
該プラズマトーチの出力を調整する制御手段と、
を備えたプラズマ式灰溶融炉であって、
前記制御手段は、前記炉体冷却手段によって除去される炉体冷却損失熱量Ｑlrを求めるとともに、該炉体冷却損失熱量Ｑlrからプラズマ出力補正値Ｑps1を求め、該プラズマ出力補正値Ｑps1に基づいて前記プラズマトーチのプラズマ出力目標値Ｑpss1を求めることを特徴とするプラズマ式灰溶融炉。 A furnace body for storing continuously charged ash and discharging slag after melting;
Furnace body cooling means for cooling the furnace body;
A plasma torch for generating plasma for melting ash;
Control means for adjusting the output of the plasma torch;
A plasma ash melting furnace with
The control means obtains a furnace body cooling loss heat quantity Qlr removed by the furnace body cooling means, obtains a plasma output correction value Qps1 from the furnace body cooling loss heat quantity Qlr, and based on the plasma output correction value Qps1 A plasma ash melting furnace characterized by obtaining a plasma output target value Qpss1 of a plasma torch. 前記制御手段は、前記炉体冷却手段の前記冷媒の比熱Ｃw、該冷媒の流量Ｇw、並びに前記炉体冷却手段の冷媒の前記炉体における入口温度Ｔwi及び出口温度Ｔwoに基づいて、下記の式
Ｑlr＝Ｃw・Ｇw・（Ｔwo−Ｔwi） …（１）
により前記炉体冷却損失熱量Ｑlrを求める炉体冷却損失熱量演算手段と、
該炉体冷却損失熱量演算手段により求められた前記炉体冷却損失熱量Ｑlrから前記プラズマ出力補正値Ｑps1を求める第１プラズマ出力補正値演算手段と、
を備えていることを特徴とする請求項１５記載のプラズマ式灰溶融炉。 Based on the specific heat Cw of the refrigerant of the furnace body cooling means, the flow rate Gw of the refrigerant, and the inlet temperature Twi and outlet temperature Two of the refrigerant of the furnace body cooling means in the furnace body, the control means Qlr = Cw / Gw / (Two-Twi) (1)
A furnace body cooling loss heat quantity calculating means for obtaining the furnace body cooling loss heat quantity Qlr by:
First plasma output correction value calculation means for obtaining the plasma output correction value Qps1 from the furnace body cooling loss heat quantity Qlr obtained by the furnace body cooling loss heat quantity calculation means;
The plasma type ash melting furnace according to claim 15, comprising: 前記制御手段は、前記炉体に投入される灰の投入速度目標値Ｇashsからプラズマ出力基準値Ｑps0を求めるプラズマ出力基準値演算手段を更に備え、該プラズマ出力基準値演算手段により求められたプラズマ出力基準値Ｑps0と前記プラズマ出力補正値Ｑps1との和を、前記プラズマトーチのプラズマ出力目標値Ｑpss1とすることを特徴とする請求項１５又は１６記載のプラズマ式灰溶融炉。   The control means further includes a plasma output reference value calculation means for obtaining a plasma output reference value Qps0 from an injection speed target value Gashs of ash charged into the furnace body, and a plasma output obtained by the plasma output reference value calculation means The plasma ash melting furnace according to claim 15 or 16, wherein a sum of a reference value Qps0 and the plasma output correction value Qps1 is a plasma output target value Qpss1 of the plasma torch. 前記炉体冷却手段は、前記炉体の炉本体及び炉蓋の冷却を行い、前記制御手段における前記炉体冷却損失熱量演算手段は、前記炉本体及び前記炉蓋における冷却損失熱量から前記炉体冷却損失熱量Ｑlrを求めることを特徴とする請求項１５乃至１７の何れかに記載のプラズマ式灰溶融炉。   The furnace body cooling means cools the furnace body and the furnace lid of the furnace body, and the furnace body cooling loss heat quantity calculation means in the control means is calculated from the cooling loss heat quantity in the furnace body and the furnace lid. The plasma ash melting furnace according to any one of claims 15 to 17, wherein a cooling loss heat quantity Qlr is obtained. 前記炉体冷却手段は、前記炉体の炉本体、炉蓋及び出滓口の冷却を行い、前記制御手段における前記炉体冷却損失熱量演算手段は、前記炉本体、前記炉蓋及び前記出滓口における冷却損失熱量から前記炉体冷却損失熱量Ｑlrを求めることを特徴とする請求項１５乃至１７の何れかに記載のプラズマ式灰溶融炉。   The furnace body cooling means cools the furnace body, the furnace lid, and the tap outlet of the furnace body, and the furnace body cooling loss heat amount calculating means in the control means is the furnace body, the furnace lid, and the tapping. The plasma ash melting furnace according to any one of claims 15 to 17, wherein the furnace body cooling loss heat quantity Qlr is obtained from a cooling loss heat quantity at the mouth. 前記プラズマトーチを冷却するトーチ冷却手段を更に備え、前記制御手段は、
前記炉体内部におけるスラグ滞留量推定値Ｗsを、灰の投入速度Ｇash、及び所定の係数Ｋsにより表されるスラグ滞留量推定値Ｗsの変化率を表す下記の式
ｄ（Ｗs）／ｄｔ＝Ｇash−Ｋs・Ｗs …（２）
により推定するスラグ滞留量推定手段と、
前記炉体の内部におけるスラグ温度推定値Ｔsを、スラグ比熱Ｃs、プラズマ出力Ｑt、前記炉体冷却損失熱量Ｑlr、前記トーチ冷却手段によって除去されるトーチ冷却損失熱量Ｑlt、前記炉体から排出されるスラグにより失われるスラグ持出熱量Ｑout、前記灰中に含まれる未燃分の燃焼及び前記灰とともに還元剤が前記炉体に投入される場合における該還元剤による発熱量Ｑc、及び前記炉体排出後の排出ガスに含まれる未燃分の燃焼による排ガス熱量Ｑgにより表される、前記炉体内の滞留スラグの熱量の変化率を表す下記の式
Ｃs・ｄ（Ｗs・Ｔs）／ｄｔ＝Ｑt＋Ｑc−Ｑg−Ｑlt−Ｑout−Ｑlr …（３）
により推定するスラグ温度推定手段と、
前記推定した前記スラグ滞留量推定値Ｗs及び前記スラグ温度推定値Ｔsに基づいてプラズマ出力補正値Ｑps2を求める第２プラズマ出力補正値演算手段と、を更に備え、
前記制御手段は、該求められたプラズマ出力補正値Ｑps2と前記プラズマ出力目標値Ｑpss1との和により前記プラズマトーチのプラズマ出力目標値Ｑpss2を求めることを特徴とする請求項１５乃至１９の何れかに記載のプラズマ式灰溶融炉。 Further comprising a torch cooling means for cooling the plasma torch;
The estimated slag retention value Ws in the furnace body is expressed by the following formula d (Ws) / dt = Gash representing the rate of change of the estimated slag retention value Ws represented by the ash charging speed Gash and the predetermined coefficient Ks. -Ks · Ws (2)
Slag retention amount estimating means estimated by
The estimated slag temperature Ts inside the furnace body is discharged from the furnace body, the slag specific heat Cs, the plasma output Qt, the furnace body cooling loss heat quantity Qlr, the torch cooling loss heat quantity Qlt removed by the torch cooling means. Slag carry-out heat amount Qout lost due to slag, combustion of unburned matter contained in the ash, calorific value Qc by the reducing agent when the reducing agent is put into the furnace body together with the ash, and furnace body discharge The following equation expressing the rate of change in the amount of heat of the accumulated slag in the furnace, expressed by the amount of exhaust gas calorie Qg due to the combustion of unburned components contained in the later exhaust gas Cs · d (Ws · Ts) / dt = Qt + Qc− Qg-Qlt-Qout-Qlr (3)
Slag temperature estimating means to estimate by
Second plasma output correction value calculating means for obtaining a plasma output correction value Qps2 based on the estimated slag residence amount estimated value Ws and the slag temperature estimated value Ts;
The control means obtains a plasma output target value Qpss2 of the plasma torch from the sum of the obtained plasma output correction value Qps2 and the plasma output target value Qpss1. The described plasma ash melting furnace. 連続投入される灰を貯留するとともに溶融後のスラグを排出する炉体と、
前記炉体を冷却する炉体冷却手段と、
灰を溶融させるためのプラズマを発生させるプラズマトーチと、
前記プラズマトーチを冷却するトーチ冷却手段と、
該プラズマトーチの出力を調整する制御手段と、
を備えたプラズマ式灰溶融炉であって、
前記制御手段は、
前記炉体内部におけるスラグ滞留量推定値Ｗsを、灰の投入速度Ｇash、及び所定の係数Ｋsにより表されるスラグ滞留量推定値Ｗsの変化率を表す下記の式
ｄ（Ｗs）／ｄｔ＝Ｇash−Ｋs・Ｗs …（２）
により推定するスラグ滞留量推定手段と、
前記炉体の内部におけるスラグ温度推定値Ｔsを、スラグ比熱Ｃs、プラズマ出力Ｑt、前記炉体冷却手段によって除去される炉体冷却損失熱量Ｑlr、前記トーチ冷却手段によって除去されるトーチ冷却損失熱量Ｑlt、前記炉体から排出されるスラグにより失われるスラグ持出熱量Ｑout、前記灰中に含まれる未燃分の燃焼及び前記灰とともに還元剤が前記炉体に投入される場合における該還元剤による発熱量Ｑc、及び前記炉体排出後の排出ガスに含まれる未燃分の燃焼による排ガス熱量Ｑgにより表される、前記炉体内の滞留スラグの熱量の変化率を表す下記の式
Ｃs・ｄ（Ｗs・Ｔs）／ｄｔ＝Ｑt＋Ｑc−Ｑg−Ｑlt−Ｑout−Ｑlr …（３）
により推定するスラグ温度推定手段と、
前記推定した前記スラグ滞留量推定値Ｗs及び前記スラグ温度推定値Ｔsに基づいてプラズマ出力補正値Ｑps2を求める第２プラズマ出力補正値演算手段と、を更に備え、
前記制御手段は、該求められたプラズマ出力補正値Ｑps2と、前記炉体に投入される灰の投入速度目標値Ｇashsに基づいて求められたプラズマ出力基準値Ｑps0との和により、前記プラズマトーチのプラズマ出力目標値Ｑpss2を求めることを特徴とするプラズマ式灰溶融炉。 A furnace body for storing continuously charged ash and discharging slag after melting;
Furnace body cooling means for cooling the furnace body;
A plasma torch for generating plasma for melting ash;
A torch cooling means for cooling the plasma torch;
Control means for adjusting the output of the plasma torch;
A plasma ash melting furnace with
The control means includes
The estimated slag retention value Ws in the furnace body is expressed by the following formula d (Ws) / dt = Gash representing the rate of change of the estimated slag retention value Ws represented by the ash charging speed Gash and the predetermined coefficient Ks. -Ks · Ws (2)
Slag retention amount estimating means estimated by
The estimated slag temperature Ts inside the furnace body is obtained by calculating the slag specific heat Cs, the plasma output Qt, the furnace body cooling loss heat quantity Qlr removed by the furnace body cooling means, and the torch cooling loss heat quantity Qlt removed by the torch cooling means. The amount of heat extracted from the slag Qout lost by the slag discharged from the furnace body, the combustion of the unburned matter contained in the ash, and the heat generated by the reducing agent when the reducing agent is put into the furnace body together with the ash The following formula Cs · d (Ws) representing the rate of change in the amount of heat of the accumulated slag in the furnace body, expressed by the amount Qc and the exhaust gas heat quantity Qg due to the combustion of unburned components contained in the exhaust gas after the furnace body discharge Ts) / dt = Qt + Qc-Qg-Qlt-Qout-Qlr (3)
Slag temperature estimating means to estimate by
Second plasma output correction value calculating means for obtaining a plasma output correction value Qps2 based on the estimated slag residence amount estimated value Ws and the slag temperature estimated value Ts;
The control means calculates the plasma torch power based on the sum of the obtained plasma output correction value Qps2 and the plasma output reference value Qps0 obtained on the basis of the ash charge speed target value Gashs charged into the furnace body. A plasma type ash melting furnace characterized by obtaining a plasma output target value Qpss2. 前記炉体冷却損失熱量Ｑlrは、前記炉体冷却手段の冷媒の比熱Ｃw、該冷媒の流量Ｇw、並びに前記炉体冷却手段の冷媒の前記炉体における入口温度Ｔwi及び出口温度Ｔwoに基づいて、下記の式
Ｑlr＝Ｃw・Ｇw・（Ｔwo−Ｔwi） …（１）
により求められることを特徴とする請求項２０記載のプラズマ式灰溶融炉。 The furnace body cooling loss heat quantity Qlr is based on the specific heat Cw of the refrigerant of the furnace body cooling means, the flow rate Gw of the refrigerant, and the inlet temperature Twi and outlet temperature Two of the refrigerant of the furnace body cooling means in the furnace body. The following formula
Qlr = Cw / Gw / (Two-Twi) (1)
21. The plasma ash melting furnace according to claim 20, wherein the plasma ash melting furnace is obtained by: 前記第２プラズマ出力補正値演算手段は、前記スラグ温度推定値Ｔs及び前記スラグ滞留量推定値Ｗsの変化域をそれぞれ複数のレベルに区分する閾値を記憶し、前記スラグ温度推定値Ｔs及び前記スラグ滞留量推定値Ｗsと前記各閾値とを比較することにより、前記プラズマ出力補正値Ｑps2を求めることを特徴とする請求項２０乃至２２の何れかに記載のプラズマ式灰溶融炉。   The second plasma output correction value calculating means stores threshold values for dividing the change areas of the slag temperature estimated value Ts and the slag residence amount estimated value Ws into a plurality of levels, respectively, and the slag temperature estimated value Ts and the slag The plasma type ash melting furnace according to any one of claims 20 to 22, wherein the plasma output correction value Qps2 is obtained by comparing a retention amount estimated value Ws with the threshold values. 前記第２プラズマ出力補正値演算手段は、前記スラグ温度推定値Ｔs及び前記スラグ滞留量推定値Ｗsの変化域をそれぞれ複数のレベルに区分し縦横に配して構成したマトリックスを備え、該マトリックス上において、
前記スラグ温度推定値Ｔsのレベルと前記スラグ滞留量推定値Ｗsのレベルとが等しい場合には、前記プラズマ出力補正値Ｑps2をゼロに設定し、
前記スラグ温度推定値Ｔsのレベルが前記スラグ滞留量推定値Ｗsのレベルより低い場合にはそのレベル差に応じた大きさの正の値に前記プラズマ出力補正値Ｑps2を設定し、
前記スラグ温度推定値Ｔsのレベルが前記スラグ滞留量推定値Ｗsのレベルより高い場合にはそのレベル差に応じた大きさの絶対値を有する負の値に前記プラズマ出力補正値Ｑps2を設定する
ことを特徴とする請求項２０乃至２２の何れかに記載のプラズマ式灰溶融炉。 The second plasma output correction value calculation means comprises a matrix configured by dividing the slag temperature estimated value Ts and the slag retention amount estimated value Ws into a plurality of levels and arranging them vertically and horizontally. In
When the level of the slag temperature estimated value Ts is equal to the level of the slag residence amount estimated value Ws, the plasma output correction value Qps2 is set to zero,
When the level of the slag temperature estimated value Ts is lower than the level of the slag residence amount estimated value Ws, the plasma output correction value Qps2 is set to a positive value according to the level difference;
When the level of the slag temperature estimated value Ts is higher than the level of the slag residence amount estimated value Ws, the plasma output correction value Qps2 is set to a negative value having an absolute value corresponding to the level difference. The plasma ash melting furnace according to any one of claims 20 to 22, wherein: 前記スラグ温度推定手段は、前記プラズマ出力Ｑtを、前記プラズマトーチのトーチ電流Ａt及びトーチ電圧Ｖt、並びに所定の係数Ｋtから、下記の式
Ｑt＝Ａt・Ｖt・Ｋt …（４）
により求めることを特徴とする請求項２０乃至２４の何れかに記載のプラズマ式灰溶融炉。 The slag temperature estimating means calculates the plasma output Qt from the torch current At and the torch voltage Vt of the plasma torch and a predetermined coefficient Kt as follows: Qt = At · Vt · Kt (4)
The plasma ash melting furnace according to any one of claims 20 to 24, wherein the plasma ash melting furnace is obtained by: 前記スラグ温度推定手段は、前記トーチ冷却損失熱量Ｑltを、前記トーチ冷却手段の冷媒の比熱Ｃw、該冷媒の流量Ｇwt、該冷媒の前記トーチにおける入口温度Ｔwit及び出口温度Ｔwotに基づいて、下記の式
Ｑlt＝Ｃw・Ｇwt（Ｔwot−Ｔwit） …（５）
により求めることを特徴とする請求項２０乃至２５の何れかに記載のプラズマ式灰溶融炉。 The slag temperature estimating means uses the torch cooling loss heat quantity Qlt as follows based on the specific heat Cw of the refrigerant of the torch cooling means, the flow rate Gwt of the refrigerant, the inlet temperature Twit and the outlet temperature Two of the refrigerant in the torch. Formula Qlt = Cw · Gwt (Twot-Twit) (5)
The plasma ash melting furnace according to any one of claims 20 to 25, wherein the plasma ash melting furnace is obtained by: 前記スラグ温度推定手段は、前記スラグ比熱Ｃs、及び所定の係数Ｋsとし、下記の式
Ｑout＝Ｃs・Ｋs・Ｗs・Ｔs …（６）
により表わされる前記スラグ持出熱量Ｑoutを用いることを特徴とする請求項２０乃至２６の何れかに記載のプラズマ式灰溶融炉。 The slag temperature estimating means uses the slag specific heat Cs and a predetermined coefficient Ks as follows: Qout = Cs · Ks · Ws · Ts (6)
27. The plasma ash melting furnace according to any one of claims 20 to 26, wherein the slag carry-out heat quantity Qout represented by: 前記排ガス熱量Ｑgは、排ガス比熱Ｃpg、排ガス流量Ｇg、及び排ガス温度Ｔgとして、以下の式
Ｑg＝Ｃpg・Ｇg・Ｔg …（７）
により求められることを特徴とする請求項２０乃至２７の何れかに記載のプラズマ式灰溶融炉。 The exhaust gas calorific value Qg is expressed by the following equation as the exhaust gas specific heat Cpg, the exhaust gas flow rate Gg, and the exhaust gas temperature Tg: Qg = Cpg · Gg · Tg (7)
The plasma ash melting furnace according to any one of claims 20 to 27, wherein the plasma ash melting furnace is obtained by the following equation.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011256407A (en) * 2010-06-04 2011-12-22 Nippon Steel Engineering Co Ltd Power input control method for arc furnace for steel manufacture
CN104408557A (en) * 2014-11-17 2015-03-11 大连理工大学 Distribution method of saving power supply electricity of balance adjusting power plant through water and electricity enrichment power grid during flood season
JP2015068576A (en) * 2013-09-30 2015-04-13 中部電力株式会社 Plasma melting device and plasma melting method
CN103971174B (en) * 2014-05-06 2017-04-12 大连理工大学 Hydropower station group optimized dispatching method based on improved quantum-behaved particle swarm algorithm
CN106838920A (en) * 2017-01-13 2017-06-13 安徽未名鼎和环保有限公司 A kind of humid control formula rubbish efficient process system

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011256407A (en) * 2010-06-04 2011-12-22 Nippon Steel Engineering Co Ltd Power input control method for arc furnace for steel manufacture
JP2015068576A (en) * 2013-09-30 2015-04-13 中部電力株式会社 Plasma melting device and plasma melting method
CN103971174B (en) * 2014-05-06 2017-04-12 大连理工大学 Hydropower station group optimized dispatching method based on improved quantum-behaved particle swarm algorithm
CN104408557A (en) * 2014-11-17 2015-03-11 大连理工大学 Distribution method of saving power supply electricity of balance adjusting power plant through water and electricity enrichment power grid during flood season
CN104408557B (en) * 2014-11-17 2017-06-06 大连理工大学 A kind of flood season water power enrichment power network saves balancing power plant electric quantity of power supply distribution method
CN106838920A (en) * 2017-01-13 2017-06-13 安徽未名鼎和环保有限公司 A kind of humid control formula rubbish efficient process system

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