JP3717229B2 - Waste combustion equipment - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流動床式焼却炉およびその後段に廃熱ボイラを備えた廃棄物の燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみ等の廃棄物を焼却し、その廃熱を蒸気回収してタービン発電機を駆動する廃棄物の燃焼装置において、流動床式焼却炉が用いられる場合がある。このような流動床式焼却炉では、硅砂を媒体として使用し、下部から燃焼空気を吹き込んで流動床を形成し、この流動床中に廃棄物を投入して焼却を行なう。流動床は650 〜750 ℃に保持され、その中に投入された廃棄物は、砂のもつ運動エネルギで壊砕されることにより下からの流動化空気との接触が促進され、さらに熱エネルギにより乾燥、焼却される。この一連の操作は短時間に効率よく行なわれる。しかし、このような流動床式焼却炉は、逆に廃棄物の燃焼が早いため、廃棄物の性状、即ち水分、発熱量、供給量の変動の影響を受け易く、流動床温度および炉出口ガス温度が変動するという性質がある。
【０００３】
この点を解決するため、従来の流動床式焼却炉では、廃棄物の燃焼を維持する手段として流動床温度の低下に対応するための助燃バーナを流動床中に設け、これに灯油等の燃料を供給して助燃し、流動床温度が一定になるように制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、流動床式焼却炉では、助燃バーナを設けることにより流動床温度を一定に制御することはできるが、流動床式焼却炉における廃棄物の水分、発熱量、供給量の変動がそのまま当該流動床式焼却炉の炉出口ガス温度の変化となって現れ、この変化が廃熱ボイラの蒸気量の変動となるため、発電量が低下するばかりでなく、蒸気タービン発電機のトリップが生じるという問題があった。ここで、炉出口ガス温度を制御するため起動バーナ（炉空塔部に設けた流動床を昇温するバーナ）を使用することも考えられるが、これは、常時パイロットバーナを点火しなければならないこと、油量調整が困難である（特にターンダウンがとれず少量の噴射ができない）こと、さらに、制御性が悪く炉出口ガス温度の急激な変化に対応することができないこと、といった問題があり、実運転において上記起動バーナを炉出口ガス温度制御に使用するのは不可能である。
【０００５】
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、流動床式焼却炉の流動床温度と炉出口ガス温度の両方を制御することができる廃棄物の燃焼装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、流動床式焼却炉、およびその後段に配置された廃熱ボイラを備え、この廃熱ボイラの発生蒸気を蒸気タービンへ供給する廃棄物の燃焼装置において、前記流動床式焼却炉の流動床に設けた助燃バーナと、その流動床の温度を検出する流動床温度計と、前記流動床式焼却炉の出口ガス温度を検出する炉出口ガス温度計と、前記流動床温度計の測定値、炉出口ガス温度計の測定値ならびに前記流動床式焼却炉および廃熱ボイラのプロセスデータが入力されるとともに流動床温度設定値と炉出口ガス温度設定値が設定されている演算器と、その演算器からの制御信号によって前記助燃バーナへの燃料供給量を制御する流量調整弁を設けて、
前記流動床の温度および前記流動床式焼却炉の出口ガス温度のいずれもがそれぞれに設定された設定温度以下になったときは、測定温度と設定温度の偏差ならびに前記流動床式焼却炉および廃熱ボイラのプロセスデータに基づいて、前記流動床式焼却炉の出口ガス温度をその設定温度に保持するように優先して前記助燃バーナへの燃料供給量を制御するように構成したことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る廃棄物の燃焼装置の系統図である。この図で、１は流動床式焼却炉、１ａは流動床式焼却炉１の流動床、１ｂは流動床１ａ中に設けられた助燃バーナ、１ｃは助燃バーナ１ｂへの灯油等の助燃油の供給量を制御する流量調整弁である。２は廃棄物ピット、３は廃棄物ピットに設けられた投入クレーン、４は廃棄物を流動床式焼却炉１へ定量供給する定量供給機、５は流動床式焼却炉１の後段に配置された廃熱ボイラ、６は蒸気タービン発電機である。１０は流動床式焼却炉１の出口に配置された熱電対等の炉出口ガス温度計、１１は流動床１ａ中に配置された熱電対等の流動床温度計である。１２は演算器であり、炉出口ガス温度計１０の測定値、流動床温度計１１の測定値、およびプロセスデータに基づいて流量調整弁１ｃに対する制御信号を出力する。
【０００９】
廃棄物ピット２に集められた廃棄物は、投入クレーン３により定量供給器４を介して流動床式焼却炉１へ投入され、燃焼せしめられる。これによって発生した燃焼ガスは、廃熱ボイラ５へ供給されて蒸気を発生させ、この蒸気で蒸気タービン発電機６を駆動して発電させる。このような状態において、炉出口ガス温度計１０は炉出口のガス温度を測定してその測定値に比例した電気信号を演算器１２へ出力し、又、流動床温度計１１は流動床中の温度を測定してその測定値に比例した電気信号を演算器１２へ出力する。
【００１０】
演算器１２には、予め定められた炉出口ガス温度設定値と流動床温度設定値とが設定されており、例えば、炉出口ガス温度設定値は800 ℃、流動床温度設定値は600 ℃に設定されている。さらに、演算器１２には、流動床式焼却炉１および廃熱ボイラ５に関するプロセスデータ（空気量、蒸気量、廃棄物の発熱量、各部温度等の焼却設備のデータ）が取り込まれる。
【００１１】
流動床式焼却炉１の運転中、演算器１２は、入力された炉出口ガス温度測定値とその設定値とを比較し、かつ、入力された流動床温度測定値とその設定値とを比較する。そして、炉出口ガス温度測定値がその設定値以下になったとき、又は、流動床温度測定値がその設定値以下になったとき、演算器１２は、取り込まれているプロセスデータを参照して、炉出口ガス温度又は流動床温度を設定値に維持するために不足している熱量を演算する。この演算の一例を以下に示す。
【００１２】
今、蒸発量をＳｔ、蒸気エンタルピーをＥｓとすると、蒸気の持出し熱量Ｑｓ（必要熱量）は次式で表わされる。
Ｑｓ＝Ｓｔ・Ｅｓ…………（１）
又、焼却炉への入熱量、即ち、ごみの持込み熱量、空気の熱量、助燃料の熱量の合計をＱｉ、廃熱ボイラ出口ガスの持出し熱量をＱｏとすると、蒸気発生相当熱量Ｑ1 は次式で表わされる。
Ｑ1 ＝Ｑｉ−Ｑｏ…………（２）
したがって、不足熱量は熱量Ｑ1 と熱量Ｑｓの偏差を演算することにより求められる。即ち、当該偏差をΔＱとすると、
ΔＱ＝Ｑ1 −Ｑｓ…………（３）
上記（３）式において、偏差ΔＱが負の値になったとき、その値が不足熱量となる。以上の演算例は、理解を容易にするための理論的な演算を例示したものであり、実際の演算は、使用する流動床式焼却炉１、廃熱ボイラ５等の損失等を考慮した演算式に従って行なわれる。
【００１３】
演算器１２は、予め不足熱量と流量調整弁の開度との関係を示すテーブルを有し、このテーブルを用いて、演算された不足熱量に応じた流量調整弁１ｃの開度（不足熱量が0 のときは全閉となる）を求め、その開度信号を流量調整弁１ｃへ出力する。これにより、助燃バーナ１ｂは供給燃料量に応じて燃焼し、炉出口ガス温度又は流動床温度或いはそれら両者の不足を補償する。
【００１４】
なお、炉出口ガス温度測定値と流動床温度測定値のいずれもが、それらの設定値以下である場合には、炉出口ガス温度の制御を優先させ、炉出口ガス温度測定値とその設定値との偏差およびプロセスデータに基づいて流量調整弁１ｃの制御を行なう。
【００１５】
このように、本実施の形態では、炉出口ガス温度と流動床温度とを測定し、それらのいずれか又は両者が設定値以下になったとき、助燃バーナへ助燃油を必要量供給するようにしたので、１つの助燃バーナで炉出口ガス温度と流動床温度の両方を所要の温度に維持することができ、これにより、廃棄物の焼却量と蒸気発生量とを補償することができ、ひいては蒸気タービン発電機のトリップを回避することができる。
【００１６】
なお、上記実施の形態の説明では、炉出口ガス温度、流動床温度が低い場合の制御について説明したが、炉出口ガス温度が上昇した場合（蒸発量が上昇した場合）には、ガス温度を抑えるため炉内に水をスプレーしてごみ焼却量を減少させ、又、流動床温度が上昇した場合には、これを抑えるため流動床中に水をスプレーするかごみ中に水をスプレーさせる制御を行なうことになる。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明では、流動床式焼却炉の流動床温度および出口ガス温度が設定温度以下になったとき、測定温度と設定温度の偏差ならびに流動床式焼却炉および廃熱ボイラのプロセスデータに基づいて助燃バーナへの燃料供給量を演算、制御するようにしたので、１つの助燃バーナで炉出口ガス温度と流動床温度の両方を所要の温度に維持することができ、これにより、廃棄物の焼却量と蒸気発生量とを補償することができ、ひいては蒸気タービン発電機のトリップを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る廃棄物の燃焼装置の系統図である。
【符号の説明】
１ 流動床式焼却炉
１ａ 流動床
１ｂ 助燃バーナ
１ｃ 流量調整弁
２ 廃棄物ピット
５ 廃熱ボイラ
６ 蒸気タービン発電機
１０ 炉出口ガス温度計
１１ 流動床温度計[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluidized bed incinerator and a waste combustion apparatus equipped with a waste heat boiler at the subsequent stage.
[0002]
[Prior art]
In some cases, a fluidized bed incinerator is used in a combustion apparatus for waste that incinerates waste such as municipal waste and recovers steam from the waste heat to drive a turbine generator. In such a fluidized bed incinerator, cinnabar sand is used as a medium, combustion air is blown from below to form a fluidized bed, and waste is put into the fluidized bed for incineration. The fluidized bed is maintained at 650 to 750 ° C, and the waste thrown into the fluidized bed is crushed by the kinetic energy of the sand, thereby promoting contact with the fluidized air from below, and further by the heat energy. Dried and incinerated. This series of operations is efficiently performed in a short time. However, such a fluidized bed incinerator, on the other hand, burns quickly and is easily affected by fluctuations in the properties of the waste, that is, moisture, calorific value, and supply amount. It has the property that the temperature fluctuates.
[0003]
In order to solve this problem, in a conventional fluidized bed incinerator, an auxiliary combustion burner is provided in the fluidized bed as a means for maintaining the combustion of waste, and a fuel such as kerosene is provided in the fluidized bed. Is supplied to assist combustion and the fluidized bed temperature is controlled to be constant.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in a fluidized bed incinerator, the fluidized bed temperature can be controlled to be constant by providing an auxiliary burner, but there are fluctuations in the moisture, heat generation amount, and supply amount of waste in the fluidized bed incinerator. This appears as a change in the gas temperature at the outlet of the fluidized bed incinerator, and this change becomes a fluctuation in the amount of steam in the waste heat boiler, resulting in not only a reduction in power generation but also a trip of the steam turbine generator. There was a problem that occurred. Here, it is conceivable to use an activation burner (a burner for raising the temperature of the fluidized bed provided in the furnace empty column) in order to control the furnace outlet gas temperature, but this must always ignite the pilot burner. In addition, there are problems that it is difficult to adjust the oil amount (particularly, turn-down cannot be performed and a small amount of injection cannot be performed), and that controllability is poor and it is impossible to cope with a rapid change in the furnace outlet gas temperature. In actual operation, it is impossible to use the start burner for furnace outlet gas temperature control.
[0005]
An object of the present invention is to solve the above-described problems in the prior art and to provide a waste combustion apparatus capable of controlling both the fluidized bed temperature and the furnace outlet gas temperature of a fluidized bed incinerator.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, the present invention provides a fluidized bed incinerator and a waste combustion apparatus that includes a waste heat boiler disposed in a subsequent stage and supplies steam generated from the waste heat boiler to a steam turbine. A combustion burner provided in the fluidized bed of the fluidized bed incinerator, a fluidized bed thermometer for detecting the temperature of the fluidized bed, and a furnace outlet gas thermometer for detecting the outlet gas temperature of the fluidized bed incinerator. The measured value of the fluidized bed thermometer, the measured value of the furnace outlet gas thermometer, and the process data of the fluidized bed incinerator and the waste heat boiler are inputted, and the fluidized bed temperature set value and the furnace outlet gas temperature set value are A flow rate adjusting valve for controlling the fuel supply amount to the auxiliary burner by a set arithmetic unit and a control signal from the arithmetic unit;
When both the fluidized bed temperature and the outlet gas temperature of the fluidized bed incinerator are lower than the preset temperature set for each, the deviation between the measured temperature and the preset temperature and the fluidized bed incinerator and waste Based on the process data of the hot boiler, the fuel supply amount to the auxiliary burner is controlled with priority so as to maintain the outlet gas temperature of the fluidized bed incinerator at the set temperature. To do.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiments.
FIG. 1 is a system diagram of a waste combustion apparatus according to an embodiment of the present invention. In this figure, 1 is a fluidized bed incinerator, 1a is a fluidized bed of a fluidized
[0009]
The waste collected in the
[0010]
A predetermined furnace outlet gas temperature set value and fluidized bed temperature set value are set in the calculator 12. For example, the furnace outlet gas temperature set value is set to 800 ° C., and the fluidized bed temperature set value is set to 600 ° C. Is set. Furthermore, process data (incineration facility data such as air amount, steam amount, waste heat generation amount, temperature of each part, etc.) regarding the fluidized
[0011]
While the
[0012]
Now, assuming that the evaporation amount is St and the steam enthalpy is Es, the amount of heat Qs (necessary heat amount) taken out by the steam is expressed by the following equation.
Qs = St · Es ………… (1)
Further, the heat input to the incinerator, namely, bringing the waste heat, air heat, Qi the total heat quantity of the co fuel, when the takeout heat of the waste heat boiler outlet gas and Qo, the steam generator corresponds heat Q 1 following It is expressed by a formula.
Q 1 = Qi-Qo ............ (2)
Therefore, the insufficient heat quantity is obtained by calculating the deviation between the heat quantity Q 1 and the heat quantity Qs. That is, when the deviation is ΔQ,
ΔQ = Q 1 −Qs (3)
In the above equation (3), when the deviation ΔQ becomes a negative value, the value becomes an insufficient heat amount. The above calculation examples exemplify theoretical calculations for ease of understanding, and the actual calculations are calculations taking into account the loss of the
[0013]
The computing unit 12 has a table indicating the relationship between the insufficient heat quantity and the opening degree of the flow rate adjustment valve in advance, and using this table, the opening degree of the flow rate adjustment valve 1c corresponding to the calculated insufficient heat quantity (the insufficient heat quantity is reduced). When it is 0, it is fully closed), and the opening degree signal is output to the flow rate adjusting valve 1c. Thereby, the auxiliary burner 1b burns in accordance with the amount of supplied fuel, and compensates for the shortage of the furnace outlet gas temperature or the fluidized bed temperature or both.
[0014]
If both the furnace outlet gas temperature measurement value and the fluidized bed temperature measurement value are equal to or lower than those set values, priority is given to the control of the furnace outlet gas temperature, and the furnace outlet gas temperature measurement value and the set value are given. The flow rate adjusting valve 1c is controlled based on the deviation and the process data.
[0015]
As described above, in the present embodiment, the furnace outlet gas temperature and the fluidized bed temperature are measured, and when either or both of them become below the set value, the required amount of auxiliary oil is supplied to the auxiliary burner. Therefore, it is possible to maintain both the furnace outlet gas temperature and the fluidized bed temperature at the required temperature with one auxiliary burner, thereby compensating for the amount of waste incinerated and the amount of steam generated. A trip of the steam turbine generator can be avoided.
[0016]
In the description of the above embodiment, the control when the furnace outlet gas temperature and the fluidized bed temperature are low has been described. However, when the furnace outlet gas temperature rises (when the evaporation amount rises), the gas temperature is changed. Control to reduce the amount of waste incinerated by spraying water into the furnace, and when the fluidized bed temperature rises, control to spray water into the garbage to spray water into the fluidized bed to suppress this Will be performed.
[0017]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, when the fluidized bed temperature and the outlet gas temperature of the fluidized bed incinerator are lower than the set temperature, the deviation between the measured temperature and the set temperature, the fluidized bed incinerator and the waste heat boiler. Since the fuel supply amount to the auxiliary burner is calculated and controlled based on the process data, both the furnace outlet gas temperature and the fluidized bed temperature can be maintained at the required temperature with one auxiliary burner. Thus, the amount of waste incinerated and the amount of steam generated can be compensated, and the trip of the steam turbine generator can be avoided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram of a waste combustion apparatus according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記流動床式焼却炉の流動床に設けた助燃バーナと、
その流動床の温度を検出する流動床温度計と、
前記流動床式焼却炉の出口ガス温度を検出する炉出口ガス温度計と、
前記流動床温度計の測定値、炉出口ガス温度計の測定値ならびに前記流動床式焼却炉および廃熱ボイラのプロセスデータが入力されるとともに流動床温度設定値と炉出口ガス温度設定値が設定されている演算器と、
その演算器からの制御信号によって前記助燃バーナへの燃料供給量を制御する流量調整弁を設けて、
前記流動床の温度および前記流動床式焼却炉の出口ガス温度のいずれもがそれぞれに設定された設定温度以下になったときは、測定温度と設定温度の偏差ならびに前記流動床式焼却炉および廃熱ボイラのプロセスデータに基づいて、前記流動床式焼却炉の出口ガス温度をその設定温度に保持するように優先して前記助燃バーナへの燃料供給量を制御するように構成したことを特徴とする廃棄物の燃焼装置。In a combustion apparatus for waste that includes a fluidized bed incinerator and a waste heat boiler disposed in a subsequent stage and supplies steam generated from the waste heat boiler to a steam turbine,
An auxiliary burner provided in the fluidized bed of the fluidized bed incinerator ;
A fluidized bed thermometer for detecting the temperature of the fluidized bed;
A furnace outlet gas thermometer for detecting an outlet gas temperature of the fluidized bed incinerator;
The measured value of the fluidized bed thermometer, the measured value of the furnace outlet gas thermometer, and the process data of the fluidized bed incinerator and waste heat boiler are input, and the fluidized bed temperature setting value and the furnace outlet gas temperature setting value are set. A computing unit,
A flow rate adjusting valve for controlling the amount of fuel supplied to the auxiliary burner by a control signal from the computing unit is provided,
When both the fluidized bed temperature and the outlet gas temperature of the fluidized bed incinerator are lower than the preset temperature set for each, the deviation between the measured temperature and the preset temperature and the fluidized bed incinerator and waste Based on the process data of the hot boiler, the fuel supply amount to the auxiliary burner is controlled with priority so as to maintain the outlet gas temperature of the fluidized bed incinerator at the set temperature. Waste combustion equipment.
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