JP2020190364A - 燃焼制御方法、ごみ焼却炉発電設備 - Google Patents
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Abstract
Description
しかし、焼却炉及びボイラのプロセスは、前者の燃焼系と、後者のボイラ系(排ガスとボイラ水の熱交換)に大別される。ボイラ系の時定数は、燃焼系に比べて非常に長いので、ボイラ水の蒸発量のみで制御を行った場合には、廃棄物の性質変化による燃焼状態の急変に対応することが困難になり、ボイラ水の蒸発量の変動を招来することになる。
図1に本発明発電設備1の一実施形態を示す。前記本発明発電設備1は、「ごみ焼却炉(2)」と、「廃熱ボイラ(3)」と、を具備してなり、図2に示す「制御装置(4)」を更に具備する。
本実施形態における前記ごみ焼却炉2は、炉21内に投入された廃棄物W が形成する堆積層W1の下部より「一次燃焼空気」を供給しながら廃棄物Wを燃焼させると共に、発生した可燃性ガスにつき「二次燃焼空気」を供給しながら燃焼させる燃焼方式を採用したいわゆる「竪型ごみ焼却炉」である。燃焼処理によって生じた「排ガス」は、炉出口22を通じて排出される。又、前記ごみ焼却炉2では、「炉内冷却水」を噴霧することによって、炉21内の燃焼状態を抑制し、もって炉21の高温化を防止し得る仕組みを採用している。
本実施形態においては、一次燃焼空気につき一次燃焼空気供給ラインAL1を通じて供給している。前記一次燃焼空気供給ラインAL1は、一端が一次空気押し込み用ファンF1に連結され、他端が前記ごみ焼却炉2の炉21の下部に至るように配された配管であり、管路の途中に一次燃焼空気の供給量を決定する一次バルブ(ダンパ)V1が設けられている。
本実施形態においては、二次燃焼空気につき二次燃焼空気供給ラインAL2を通じて供給している。前記二次燃焼空気供給ラインAL2は、一端が二次空気押し込み用ファンF2に連結され、他端が前記ごみ焼却炉2の炉21内に至るように配された配管であり、管路の途中に二次燃焼空気の供給量を決定する二次バルブ(ダンパ)V2が設けられている。
本実施形態では、前記廃棄物Wの燃焼に伴い発生する可燃性ガスにつき、まず、主燃焼室211において燃やし、次いで、整流装置23を通過した可燃性ガスを再燃焼室212において完全燃焼している。燃焼処理によって生じた排ガスは、炉出口22を通過し、排ガスラインGLに沿って輸送される。本実施形態では、排ガスを前記廃熱ボイラ3に供給した後、排ガスの余熱を利用して給水を予熱するエコノマイザ5、排ガスに含まれる粉塵を除去する集塵装置(バグフィルタ)6を順に通過させ、煙突7を通じて大気に排出する排ガスラインGLを構築している。又、前記排ガスの流れにつき、前記集塵装置6と前記煙突7との間に設けられたガス誘引ファンF3によって形成している。なお、本実施形態においては、前記炉出口22を通過する排ガスの温度を測定するための「排ガス温度測定器(24)」を前記炉出口22に備え、前記炉出口22を通過した排ガスの流量を測定するための「排ガス流量測定器(25)」を前記排ガスラインGLに備えている。
本実施形態においては、炉内冷却水につき冷却水供給ラインWLを通じて炉21内に供給している。前記冷却水供給ラインWLは、一端が水供給源(図示せず)に連結され、他端が前記ごみ焼却炉2の炉21内に至るように配された配管であり、管路の途中に炉内冷却水の供給量を決定する冷却水バルブV3が設けられている。
前記廃熱ボイラ3は、前記ごみ焼却炉2の稼働により発生した排ガスの廃熱を利用してボイラ発電を行う役割を担う。本実施形態においては、ボイラ水の蒸発に伴って生じる蒸気につき、蒸気ラインSLを通じて輸送される仕組みとしている。なお、本実施形態においては、ボイラ水の蒸発量を測定するための「蒸気量測定器(31)」を前記蒸気ラインSLに備えている。
前述のように、ボイラ水の蒸発量の変化は、前記蒸気量測定器31によって測定される。又、排ガスの熱量は、前記排ガス温度測定器24と前記排ガス流量測定器25とによって測定された排ガスの温度の変化と排ガスの流量の変化に応じて予想される。図2に示すように、各測定器(31、24、25)によって測定された値は制御装置4に伝達される。前記制御装置4は、測定されたボイラ水の蒸発量や予想される排ガスの熱量と、記憶手段41に予め記憶されている設定値とを演算手段42において比較し、測定された値に応じた命令を、制御手段43を通じて前記二次バルブV2や前記冷却水バルブV3に与える。そして、図3に示すように、前記制御装置4による制御では、「先行要素制御」と、「フィードバック制御」と、を行う。
前記先行要素制御では、排ガスの温度と排ガスの流量の変化から予想される排ガスの熱量の変化応じて、二次燃焼空気の供給量を変える。本実施形態においては、図5のフローチャートに示す制御手順にて前記先行要素制御を実行する。
一方、前記フィードバック制御では、制御対象たるボイラ水の蒸発量の変化に応じて、二次燃焼空気の供給量を変え、もってボイラ水の蒸発量が設定値内に収まるように制御する。本実施形態においては、前記フィードバック制御につき、図4のフローチャートに示す制御手順にて実行する。
前記構成を有する本発明発電設備1は、ボイラ水の蒸発量の変化に応じて二次燃焼空気の供給量又は炉内冷却水の供給量を変えるフィードバック制御に先行して、排ガスの熱量の変化に応じて二次燃焼空気の供給量を変える先行要素制御を行う本発明制御方法を実行するために構築されたものである。
2 ごみ焼却炉
21 炉
22 炉出口
24 排ガス温度測定器
25 排ガス流量測定器
3 廃熱ボイラ
31 蒸気量測定器
4 制御装置
41 記憶手段
42 演算手段
43 制御手段
5 エコノマイザ
6 集塵装置
7 煙突
AL1 一次燃焼空気供給ライン
AL2 二次燃焼空気供給ライン
GL 排ガスライン
SL 蒸気ライン
WL 冷却水供給ライン
V1 一次バルブ
V2 二次バルブ
V3 冷却水バルブ
W 廃棄物
W1 堆積層
Claims (7)
- 炉内に投入された廃棄物が形成する堆積層の下部より一次燃焼空気を供給しながら廃棄物を燃焼させる一次燃焼行程と、
前記一次燃焼行程の実行によって発生した可燃性ガスにつき二次燃焼空気を供給しながら燃焼させる二次燃焼行程と、
前記一次燃焼行程及び前記二次燃焼行程の実行によって発生した排ガスの廃熱を利用してボイラ発電を行うボイラ発電工程と、
を実行することにより廃棄物を焼却処理すると共に発電を行うごみ焼却炉発電設備における燃焼制御方法であって、
ボイラ水の蒸発量の変化に応じて、二次燃焼空気の供給量を変えるフィードバック制御に先行して、
排ガスの熱量の変化に応じて、二次燃焼空気の供給量を変える先行要素制御を行うことを特徴とする燃焼制御方法。 - 請求項1に記載の燃焼制御方法において、
前記フィードバック制御では、
ボイラ水の蒸発量が設定値より高い場合、二次燃焼空気の供給量を減少させ、
ボイラ水の蒸発量が設定値より低い場合、二次燃焼空気の供給量を増加させる燃焼制御方法。 - 請求項1又は2に記載の燃焼制御方法において、
前記先行要素制御では、
炉内温度が設定範囲より高い場合、炉内冷却水の供給量を増加させ、
炉内温度が設定範囲より低い場合、炉内冷却水の供給量を減少させる燃焼制御方法。 - 請求項1ないし3のいずれか1項に記載の燃焼制御方法において、
前記フィードバック制御では、
更に、ボイラ水の蒸発量の変化に応じて、一次燃焼空気の供給量を変える燃焼制御方法。 - 請求項1ないし4のいずれか1項に記載の燃焼制御方法において、
前記先行要素制御では、
更に、排ガスの温度又は排ガスの流量の変化に応じて、一次燃焼空気の供給量を変える燃焼制御方法。 - 炉内に投入された廃棄物が形成する堆積層の下部より一次燃焼空気を供給しながら廃棄物を燃焼させると共に、発生した可燃性ガスにつき二次燃焼空気を供給しながら燃焼させるごみ焼却炉と、
前記ごみ焼却炉の稼働により発生した排ガスの廃熱を利用してボイラ発電を行う廃熱ボイラと、
を具備するごみ焼却炉発電設備であって、
排ガスの炉出口温度を測定するための排ガス温度測定器と、
排ガスの流量を測定するための排ガス流量測定器と、
ボイラ水の蒸発量を測定するための蒸気量測定器と、
が備えられてなり、
更に、前記蒸気量測定器によって測定されたボイラ水の蒸発量の変化に応じて、二次燃焼空気の供給量を変えるフィードバック制御と、前記排ガス温度測定器によって測定された排ガスの温度及び前記排ガス流量測定器によって測定された排ガスの流量の変化により予想される排ガス熱量の変化に応じて、二次燃焼空気の供給量を変える先行要素制御と、を行う制御装置を具備することを特徴とするごみ焼却炉発電設備。 - 請求項6に記載のごみ焼却炉発電設備において、
前記廃熱ボイラより煙道の下流に、排ガス中に含まれる粉塵を除去するための集塵装置が設けられてなり、
前記集塵装置を通過した排ガスの流量を測定すべく、前記排ガス流量測定器が前記集塵装置の下流に備えられてなるごみ焼却炉発電設備。
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