JP2762054B2 - 流動床焼却炉の燃焼制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流動層を備えた焼却炉
において、都市ごみ、産業廃棄物等の被焼却物を安定燃
焼させるように燃焼制御する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、流動床ごみ焼却炉においては、被
焼却物の組成が変動するので、これに対処するために種
々の対策が考えられている。例えば、特開平４−９０４
０９号公報には、都市ごみ等の被焼却物が流動床式焼却
炉内に投入される前に、被焼却物の投入量をごみ供給量
検出センサにより検出し、この検出値が所定量より多い
ときに、燃焼状態を補正的に制御する方法及び装置が記
載されている。また、特開平６−４２７２６号公報に
は、都市ごみ等の被焼却物を焼却するための流動床焼却
炉内の明るさを明るさ検出手段により検出し、この明る
さ検出手段の出力により、燃焼状態を制御するようにし
た流動床炉燃焼制御方法及び装置が記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の燃焼制御方
法は、いずれも、燃焼量の急変に対する処置であり、炉
の安定運転を目的とするものではない。したがって、こ
れらの公報には、炉の安定運転条件については何も記載
されていない。本発明は上記の点に鑑みなされたもの
で、本発明の目的は、流動床焼却炉の安定運転を行なう
ために、設定した運転条件に適したフリーボード部温度
及び水燃比を算出し、これらの算出値により炉の安定運
転条件を確保する燃焼制御方法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段及び作用】上記の目的を達
成するために、本発明の流動床焼却炉の燃焼制御方法
は、流動床焼却炉で被焼却物を燃焼させるに際し、流動
床焼却炉において設定した運転条件に適したフリーボー
ド部温度及び水燃比を算出し、これらの算出値を制御信
号として燃焼制御するように構成されている。なお、水
燃比とは、流動層冷却水量〔kg／H 〕と被焼却物供給量
〔kg／H 〕との比である。設定した運転条件としては、
被焼却物供給量、流動層空気比、フリーボード部空気
比、流動層温度及び被焼却物の低位発熱量が用いられ
る。

【０００５】流動床炉において、ＣＯやＮＯｘ等の抑制
には、燃焼速度を左右する流動層温度、未燃ガスの燃焼
を促進するフリーボード部温度、酸素濃度等の安定化が
重要である。本発明の方法では、運転条件に応じ、温
度、空気量、流動層冷却水量が求まり、炉の安定運転が
確立できる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるも
のではなく、適宜変更して実施することが可能なもので
ある。図１は流動床ごみ焼却炉（以下、流動床炉とい
う）１０の概略構成を示している。この流動床炉１０に
おいては、１次空気送風機１２により１次空気を風箱１
４に供給して流動層１６の流動媒体を流動させ、この流
動層１６に給じん装置１８により被焼却物を連続的に投
入して被焼却物をガス化・燃焼させ、これにより生じた
未燃ガスをフリーボード部２０に、２次空気送風機２２
により２次空気を供給して完全燃焼させるように構成さ
れている。また、流動床炉１０には、流動層１６の温度
を一定範囲に制御するための冷却水を供給する流動層冷
却水供給管２４が接続されている。２６は冷却水量調節
弁、２８は１次空気ダンパ、３０は２次空気ダンパ、３
２は空気分散板である。

【０００７】図１に示す流動床炉１０において、流動層
１６及びフリーボード部２０のエネルギーバランス及び
マスバランスを数式で表わすと、式（１）〜（４）とな
り、１次空気量及び２次空気量の式は式（５）及び式
（６）となる。 Ｃ_PGＴ_B Ｇ_GB＝Ｈ_U Ｋ_R Ｇ_R ＋Ｃ_PAＴ_A Ｇ_A1−６００Ｇ_SP （１） Ｃ_PGＴ_G Ｇ_GF＝Ｈ_U （１−Ｋ_R ）Ｇ_R ＋Ｃ_PAＴ_A Ｇ_A2＋Ｃ_PGＴ_B Ｇ_GB （２） Ｇ_GB＝（Ｖ₀ −Ａ₀ ）Ｋ_R Ｇ_R ＋Ｇ_A1＋（２２．４／１８）Ｇ_SP （３） Ｇ_GF＝（Ｖ₀ −Ａ₀ ）（１−Ｋ_R ）Ｇ_R ＋Ｇ_A2＋Ｇ_GB （４） Ｇ_A1＝λ_B Ｋ_R Ｇ_R Ａ₀ （５） Ｇ_A2＝λ_F Ｇ_R Ａ₀ −Ｇ_A1 （６） 式（１）に式（３）及び式（５）を代入すると、数式１
（式（７））のようになり流動層冷却水量Ｇ_SPが求めら
れる。

【０００８】

【数１】

【０００９】水燃比Ｇ′_SPをＧ′_SP＝Ｇ_SP／Ｇ_R とする
と、式（２）、（４）、（６）、（７）から数式２（式
（８））のようになり、フリーボード部温度Ｔ_G は、Ｇ
_R に依存せず求め得る。

【００１０】

【数２】

【００１１】この結果、水燃比の概念を用いることによ
り、フリーボード部温度Ｔ_G が求まる。ここで注目すべ
きことは、数式２（式８）に示すように、フリーボード
部温度Ｔ_G が被焼却物供給量Ｇ_R に依存しないことであ
る。なお、上記の式（１）〜（６）、数式１（式
（７））、数式２（式（８））における記号の説明はつ
ぎの通りである。 Ｇ_A1：１次空気流量〔Nm³ ／H 〕 Ｇ_A2：２次空気流量〔Nm³ ／H 〕 Ｔ_A ：空気温度〔℃〕 Ｇ_SP：流動層冷却水量〔kg／H 〕 Ｔ_B ：流動層温度〔℃〕 Ｔ_G ：フリーボード部温度〔℃〕 Ｇ_GB：流動層部排ガス量〔Nm³ ／H 〕 Ｇ_GF：フリーボード部排ガス量〔Nm³ ／H 〕 Ｇ_R ：被焼却物供給量〔kg／H 〕 Ｇ′_SP：水燃比〔−〕 Ｃ_PA：空気比熱〔kcal／Nm³ ℃〕 Ｃ_PG：排ガス比熱〔kcal／Nm³ ℃〕 Ｈ_U ：被焼却物低位発熱量〔kcal／kg〕 Ｋ_R ：層内燃焼率〔−〕 Ｖ₀ ：理論排ガス量〔Nm³ ／kg〕 Ａ₀ ：理論空気量〔Nm³ ／kg〕 λ_B ：流動層空気比〔−〕 λ_F ：フリーボード部空気比〔−〕

【００１２】図２は、本発明の方法を適用した流動床炉
の燃焼制御系を示している。被焼却物供給量Ｇ_R 、フリ
ーボード部空気比λ_F 、流動層空気比λ_B 、流動層温度
Ｔ_B及び被焼却物低位発熱量Ｈ_U を運転条件の設定値と
し、空気比熱Ｃ_PA、排ガス比熱Ｃ_PG及び層内燃焼率Ｋ_R
は略一定値であるので係数値として扱えることから、運
転条件に適したフリーボード部温度Ｔ_G 及び水燃比Ｇ′
_SPが求められる。求めたフリーボード部温度Ｔ_G を、操
作量を給じん装置速度とした温度制御の設定値とするこ
とにより、運転条件に適した温度に保つことができる。
また、設定したフリーボード部空気比λ_F 及び流動層空
気比λ_B から、前記の式（５）及び式（６）により、必
要１次空気量Ｇ_A1及び必要２次空気量Ｇ_A2を求め、１次
空気量制御及び２次空気量制御の設定値とする。これら
のことにより、流動床炉内の温度、流動層冷却水量及び
空気量が運転条件設定に適した値、すなわち、安定運転
条件に保たれ、被焼却物を効率よく燃焼させるととも
に、ＣＯ、ＮＯｘ等の抑制に有効に働く。

【００１３】上記の事項を図２に基づいてさらに詳細に
説明する。設定したλ_F 、λ_B 、Ｔ_B 、Ｈ_U と演算装置
３６、３８とにより、フリーボード部温度Ｔ_G が求ま
る。求めたフリーボード部温度Ｔ_G と計測値を、操作量
を給じん装置速度としたＰＩＤ（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ
ａｌ ｉｎｔｅｇｒａｌ ａｎｄ ｄｅｒｉｖａｔｉｖ
ｅ）制御器４０に入力することにより、フリーボード部
温度は、運転条件に適した温度に保たれる。３４は給じ
ん装置駆動部、５６はフリーボード部温度検出器であ
る。また、設定したλ_F 、λ_B 、Ｔ_B 、Ｈ_U と演算装置
３６、３８とにより、水燃比Ｇ′_SPが求まる。求めた水
燃比Ｇ′_SPと設定した被焼却物供給量Ｇ_R を積算器６８
で積算することにより、流動層冷却水量Ｇ_SPが求まり、
冷却水量調節弁２６の開度が決定される。また、層温度
Ｔ_B の設定値と計測値とを、操作量を冷却水量としたＰ
ＩＤ制御器４２に入力することにより、層温度は設定し
た値に保たれる。２６は冷却水量調節弁、５８は流動層
温度検出器である。設定したＨ_U と演算装置３８とによ
り理論空気量Ａ₀ が求まり、設定したλ_B、Ｇ_R 、及び
係数値Ｋ_R を積算器６６で積算することにより、１次空
気量Ｇ_A1が求まる。求めた１次空気量Ｇ_A1と計測値と
を、操作量を１次空気量としたＰＩＤ制御器４４に入力
することにより、１次空気は運転条件に適した量に保た
れる。２８は１次空気ダンパ、６０は１次空気流量計で
ある。さらに、設定したＨ_U と演算装置３８とにより理
論空気量Ａ₀ が求まり、設定したλ_F 、Ｇ_R を積算器６
４で積算することにより、全空気量が求まる。全空気量
とＧ_A1を減算することにより、２次空気量Ｇ_A2が求ま
る。求めた２次空気量Ｇ_A2と計測値とを、操作量を２次
空気量としたＰＩＤ制御器４６に入力することにより、
２次空気は運転条件に適した量に保たれる。３０は２次
空気ダンパ、６２は２次空気流量計である。

【００１４】

【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 （１） 被焼却物供給量や被焼却物低位発熱量等の運転
条件が変化しても、その運転条件に適したフリーボード
部温度及び水燃比を被焼却物供給量に依存することなく
求めることができ、この算出結果を燃焼制御系に制御信
号として組み込むことにより、フリーボード部温度及び
流動層冷却水量を適した値に保つことができ、流動床炉
の安定運転を図ることができ、ＣＯやＮＯｘの発生を抑
制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施するのに用いられる流動床
炉の概略構成図である。

【図２】本発明の方法を実施するための、流動床炉にお
ける燃焼制御系を示す系統図である。

【符号の説明】

１０ 流動床炉 １２ １次送風機 １６ 流動層 １８ 給じん装置 ２０ フリーボード部 ２２ ２次送風機 ２６ 冷却水量調節弁 ２８ １次空気ダンパ ３０ ２次空気ダンパ ３４ 給じん装置駆動部 ３６ 演算装置 ３８ 演算装置 ４０ ＰＩＤ制御器 ４２ ＰＩＤ制御器 ４４ ＰＩＤ制御器 ４６ ＰＩＤ制御器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ２３Ｇ 5/50 ＺＡＢ Ｆ２３Ｇ 5/50 ＺＡＢＲ (72)発明者 林 正人 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工 業株式会社 明石工場内 (72)発明者 宮崎 英隆 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工 業株式会社 明石工場内 (72)発明者 小谷野 薫 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工 業株式会社 明石工場内 (72)発明者 藤山 博 神戸市中央区東川崎町１丁目１番３号 川崎重工業株式会社 神戸本社内 (72)発明者 豊嶋 則雄 神戸市中央区東川崎町１丁目１番３号 川崎重工業株式会社 神戸本社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F23G 5/50

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流動床焼却炉で被焼却物を燃焼させるに
   際し、流動床焼却炉において設定した運転条件に適した
   フリーボード部温度及び水燃比を算出し、これらの算出
   値を制御信号として燃焼制御することを特徴とする流動
   床焼却炉の燃焼制御方法。
2. 【請求項２】 設定した運転条件が、被焼却物供給量、
   流動層空気比、フリーボード部空気比、流動層温度及び
   被焼却物の低位発熱量である請求項１記載の流動床焼却
   炉の燃焼制御方法。