JP3856994B2

JP3856994B2 - Combustion control method for waste incineration plant

Info

Publication number: JP3856994B2
Application number: JP26257199A
Authority: JP
Inventors: 誉司佐藤; 輝彰塚本; 潔鈴木
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1999-09-16
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2019-09-16
Also published as: JP2001082719A

Description

【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、ボイラタービン発電機（ＢＴＧ）付きのごみ焼却プラントにおける燃焼制御方法に関し、特に、ニューロ・コンピュータを用いて、ごみの質及び量の変動等の外乱に伴って生じる発生蒸気量に変動を低減させることができる燃焼制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、世界的規模で環境問題と社会生活との連関及び調和についての認識が高まっており、ゼロエミッション社会、すなわち排出量をできるだけ少なくすることにより環境に優しい社会を目指すために、より一層の努力が図られるようになってきている。
このような状況に鑑み、ごみ焼却プラントにおいても、環境問題への対処及び焼却設備の耐久性等を考慮して、ごみを効率よく燃焼させる必要がある。そのため、従来の燃焼制御方法においては、ごみ焼却プラントへの空気供給量、ごみ供給量、焼却炉中でのごみの移動速度等を制御するために、オペレータが目標値を設定し、該設定値にプロセス値を近づけるようＰＩＤ制御することが、一般に行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一方、排出されるごみは年々増加する傾向があるとともに、ごみの性状が多様化する傾向があり、このため、焼却炉に供給されるごみの質及び量は、１日の内でも大きく変動している。このような傾向があるごみを焼却炉に供給すると、供給されるごみの性状の変動により焼却炉内の燃焼状態が大きく変動してしまい、従来のＰＩＤ制御方法のみで燃焼制御した場合には、変動に追従しきれない恐れがある。
また、ごみ焼却プラントにおける焼却設備の経年変化により、初期設定した種々の設定値がプラントの実際の燃焼動作にそぐわなくなることもあり、設備のこのような経年変化に対処するために、設定値を変更する必要がある。しかしながら、設定値の変更は一般にオペレータにより行われるので、経験を積んで適正な対処を行うことができるオペレータである必要がある。そして、設定値の変更を適切に行うことができない場合は、燃焼状態をそのときの状態よりも更に悪化させてしまう恐れもある。
【０００４】
本発明は、このような従来例の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、燃焼プラントにおいて、ごみの性状の変動等の数式化が困難な外乱が生じても、それに自動的に対処して発生蒸気量を安定化させることができるとともに、焼却設備の経年変化に自動的に対処することにより、習熟したオペレータが設定値を変更する必要なく、発生蒸気量を安定させることができる、燃焼制御方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の観点の本発明のごみ焼却プラントの燃焼制御方法においては、外乱が生じたときに、燃焼空気量を適切に補正して発生蒸気量を安定化させることを意図しており、該方法は
ごみ焼却プラントにおける各種のセンサから、蒸気量プロセス値を含む各種のプロセス値を読み込むステップと、
読み込まれた蒸気量プロセス値と予め設定された蒸気量設定値との差を演算し、該差がゼロとなるように、燃焼空気量の設定値を決定するステップと、
外乱が生じたか否かを判定するステップと、
外乱が生じたときに、予め構築されたニューロモデルを用いて、発生される蒸気量の所定時間後の予測値を演算するステップと、
蒸気量予測値と蒸気量設定値との差、及び読み込まれた各種のプロセス値に基づき、蒸気量予測値と蒸気量設定値との差が最小となるように、燃焼空気量設定値を補正するための補正値を演算するステップと、
燃焼空気量を補正値により補正するステップと、
補正された燃焼空気量を供給するステップと
からなることを特徴としている。
【０００６】
上記の燃焼制御方法において、ごみ焼却プラントがストーカ式のものである場合、上記燃焼空気量は、燃焼１帯及び燃焼２帯へ供給される主燃焼空気量であり、燃焼制御方法はさらに、焼却炉内の燃焼完結点のプロセス値に基づき、乾燥帯及び後燃焼帯への空気量を決定するステップと、主燃焼空気量と乾燥帯及び後燃焼帯への空気量との和である一次燃焼空気量の設定値に基づき、焼却炉出口への空気量である二次燃焼空気量を演算するステップとを含むことが好ましい。
また、上記の燃焼制御方法において、読み込まれた各種のプロセス値を用いて学習することにより、第１のニューロモデルを更新するステップをさらに含むことが好ましい。さらにまた、各種のプロセス値及び燃焼空気量設定値に基づき、予め構築された第２のニューロモデルを用いて、ごみ焼却プラントの各種の安定制御系の最適なＰＩＤパラメータを演算するステップと、得られたＰＩＤパラメータにより、各種の安定制御系のＰＩＤパラメータを更新するステップとを含むことが好適である。
【０００７】
別の観点の本発明のごみ焼却プラントの燃焼制御方法においては、ごみ性状変化による外乱が生じたときに、給じん機の駆動速度を適切に補正して発生蒸気量を安定化させることを意図しており、該方法は、
ごみ焼却プラントにおける各種のセンサから各種のプロセス値を読み込むステップと、
読み込まれた各種のプロセス値に基づき、ごみ性状の変動に応じて調整すべき給じん機の駆動速度の補正量を演算するステップと、
ホッパへのごみの投入時点で、給じん機の駆動速度を演算された補正量だけ変化させるステップと
からなることを特徴としている。
【０００８】
この別の観点の燃焼制御方法において、ごみ焼却プラントがストーカ式のものである場合、該方法はさらに、ごみ性状の変動に応じて調整すべきストーカの駆動速度の補正量を演算するステップと、ホッパへのごみの投入時点で、ストーカの駆動速度を演算された補正量だけ変化させるステップとを含むことが好ましい。
さらに、この燃焼制御方法は、発生蒸気量に応じて調整すべき給じん機及びストーカの駆動速度それぞれの補正量を演算し、所定の周期で、その時点で得られた補正量でそれぞれの駆動速度を変化させるステップと、ごみの層厚に応じて調整すべき給じん機及びストーカの駆動速度それぞれの補正量を演算し、所定の周期で、その時点で得られた補正量でそれぞれの駆動速度を変化させるステップと、焼却炉内の酸素濃度が所定の範囲を外れたときに、調整すべき給じん機及びストーカの駆動速度それぞれの補正量を演算し、かつその時点で、得られた補正量でそれぞれの駆動速度を変化させるステップと、主燃焼空気量が所定の範囲を外れたときに、調整すべき給じん機及びストーカの駆動速度それぞれの補正量を演算し、かつその時点で、得られた補正量でそれぞれの駆動速度を変化させるステップと、燃焼完結点の所定の範囲から外れたときに、調整すべき給じん機及びストーカの駆動速度それぞれの補正量を演算し、かつその時点で、得られた補正量でそれぞれの駆動速度を変化させるステップとを含むことが好適である。
【０００９】
【発明の実施の態様】
本発明の燃焼制御方法を実施例を説明する前に、本発明を適用可能なストーカ式ごみ焼却プラントについて簡単に説明する。
図１は、汎用されているストーカ式ごみ焼却プラントの概略図を示しており、図１において、１は焼却炉、２は廃熱ボイラ、３はごみを収納しておくピット、４はホッパ、５はごみをピット３からホッパ４に移すためのクレーン、６はホッパ４の下部からごみを焼却炉１に押し出すための給じん機である。焼却炉１は、図１の左側から、乾燥帯、燃焼１帯、燃焼２帯、後燃焼帯を含み、それぞれに設けられたストーカ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄによって焼却炉１内でごみを移送させるとともに、それぞれの下部に設けられた空気量調整バルブＢａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄを介して下部から空気が吹き上げ供給される。また、焼却炉１の出口からも空気が供給される。ごみ焼却後に残る灰は、灰排出路８から排出される。図示していないが、焼却プラントはまた、焼却によって生じる排ガス中のばいじん及びダイオキシン等の有害ガスを取り除く手段等も備えている。また、発電機も図示を省略している。
【００１０】
図１の焼却プラントはさらに、燃焼炉１の出口のガス温度（炉出口ガス温度）を測定する温度センサＳＴ、ボイラ出口の蒸気量を測定する蒸気量センサＳＱ、炉出口酸素濃度センサＳＯ₂、及び、焼却炉内のごみの状態を監視して燃焼完結点を検知するためのカメラＳＤを備えている。また、図示していないが、さらに適宜の必要な位置に、温度センサ、酸素濃度センサ、炉下圧力センサ等が設けられている。そして、これらセンサからの信号に基づいて、給じん装置６から焼却炉１へのごみ供給量、焼却炉１における乾燥帯及び各燃焼帯への空気供給量（下方からの空気供給量）及び焼却炉１の上方からの空気供給量、ストーカ７ａ〜７ｄによるごみの移送速度、炉温制御水（水噴霧量）、等が、ＰＩＤ制御される。更に、クレーン５には、１塊のごみの重量を測定するための重量センサＳＷが設けられており、該センサにより測定されたごみの重量Ｗ及びホッパ増加体積に基づいてごみの密度ρが演算され、そして、当該ごみが給じん装置６から供給されるときに、得られたごみ密度ρに応じて、給じん量即ちごみ供給量がフィードフォワード制御される。
【００１１】
図１の焼却プラントにおいて実行される、外乱が生じたときに炉内に供給すべき空気量を制御して発生蒸気量を安定化させることができる燃焼制御方法について、図２のブロック図を参照して説明する。
本発明の燃焼制御方法は、まず図２のブロックＢ１に示すように、蒸気量センサＳＱからのプロセス値である蒸気量プロセス値ＱＰを制御装置（不図示）に読み込むことによって開始される。そして、ブロックＢ２において、発生蒸気量を一定にするための「蒸気量ＰＩＤ制御」における主燃焼空気量の設定値ＭＶＳを決定する。該設定値ＭＶＳは、読み込まれた蒸気量プロセス値ＱＰと予め設定された蒸気量設定値ＱＳとの差を演算し、該差がゼロとなるように主燃焼空気量の設定値ＭＶＳを増大又は減少させる。主燃焼空気量は、焼却炉１中の燃焼１帯及び燃焼２帯へ、空気量調整バルブＢｂ及びＢｃから供給される空気量の和である。
【００１２】
ブロックＢ２において決定された主燃焼空気量設定値ＭＶＳを、ブロックＢ３において、制御装置内の演算装置に取り込み、第１のニューロモデルを用いて、最適ＰＩＤパラメータを演算する。
第１のニューロモデルは、年間又は複数年間等の長い期間にわたって変動する安定制御系の調整を行うための最適ＰＩＤパラメータの演算を行う演算モデルである。最適ＰＩＤパラメータの演算は、燃焼システムの応答特性を学習することによって予め構築されたニューロモデルに基づいて演算される。すなわち、第１のニューロモデルには、ブロックＢ２で得られた主燃焼空気量設定値ＭＶＳ以外に、他のプロセス値、例えば、蒸気量プロセス値ＱＰ、炉出口のガス温度を測定する温度センサＳＴからの炉出口温度プロセス値ＴＰ、炉出口酸素濃度センサＳＯ₂からのＯ₂濃度プロセス値Ｏ₂Ｐ、カメラＳＤにより撮影された画像データを処理することにより検出された燃焼完結点プロセス値ＤＰ等が入力される。そして、これらのプロセス値及び主燃焼空気量設定値ＭＶＳに応じて、焼却炉の応答特性を学習し、モデルを構築しかつモデルを更新することによって、それぞれの制御系における最適なＰＩＤパラメータを算出する。
【００１３】
ブロックＢ３において算出されたＰＩＤパラメータの内、供給された空気量と発生蒸気量との応答速度の相違を解消するに最適なＰＩＤパラメータ、すなわち、主燃焼空気量設定値ＭＶＳを決定するためのＰＩＤパラメータが、ブロックＢ２にフィードバックされ、主燃焼空気量設定値ＭＶＳを決定するために用いられるＰＩＤパラメータ値を更新する。
このように、当該焼却炉１における供給空気量と発生蒸気量との関係をニューロモデルを用いて学習しながらＰＩＤパラメータを決定し、該パラメータ用いて発生蒸気量を一定にするためのＰＩＤ制御を行う。
【００１４】
主燃焼空気量設定値ＭＶＳはまた、ブロックＢ４において補正処理される。この補正処理は、ごみ性状変化等による突発的で数式化が困難な外乱が生じた場合の発生蒸気量の変動を低減し、かつ蒸気量を早期に元の状態に回復されるために実行される。そのため、ステップＢ５において、外乱が生じたことを検出したときに、予め構築された第２のニューロモデルにより、該外乱によって変化するであろう所定時間（例えば、１分後）の蒸気量の予測値ＱＡを算出する。そして、蒸気量予測値ＱＡと蒸気量設定値ＱＳとの偏差、及び上記した種々のプロセス値により、外乱発生時の主燃焼空気量設定値ＭＶＳの補正値を演算する。
なお、第２のニューロモデルは、自制御出力を加味しないものを初期学習し、次に、自制御出力を加味して学習させることにより、収束をはかる。
このようにして算出された補正値により、ブロックＢ４において、主燃焼空気量設定値ＭＶＳが補正される。
【００１５】
次に、ブロックＢ６において、補正済みの主燃焼空気量設定値ＭＶＳ’は、予め設定された上限値及び下限値に間に収まるようにクリップされる。これは、発生される蒸気量が所定の範囲に収まるようにするとともに、該蒸気量が急激に変動しないように、すなわち、蒸気量の調整量（蒸気量補正値）が所定範囲を逸脱しないようにするために、主燃焼空気量が所定の範囲以上に変動しないようにするためである。
そして、ブロックＢ７において、カメラＳＤからの画像を処理して得られた燃焼完結点ＤＰ及び蒸気量プロセス値ＱＰに基づき、バルブＢａ及びＢｄを介して乾燥帯及び後燃焼帯に供給される空気量設定値が決定される。また、これら設定値に、燃焼１帯及び燃焼２帯に供給される空気量の設定値である主燃焼空気量設定値ＭＶＳを加算して、一次燃焼空気量設定値が決定される。さらに、予め設定された一次燃焼空気量と二次燃焼空気量との分配比に基づき、一次燃焼空気量設定値から二次燃焼空気量設定値が演算される。なお、二次燃焼空気は、炉出口から焼却炉１内に供給される空気である。
【００１６】
このようにして得られた一次燃焼空気量設定値（乾燥帯、燃焼１帯、燃焼２帯、及び後燃焼帯）及び二次燃焼空気量設定値となるように、ブロックＢ８において、空気供給用のバルブの開度が調整される。
以上のように、本発明の制御方法における空気量制御においては、蒸気量プロセス値に応じて燃焼空気量をＰＩＤ制御するとともに、ごみ性状の変化等による外乱の発生を検出したときに、ニューロモデルにより該外乱発生により予測される所定時間後の蒸気量予測値を演算し、発生される蒸気量がこのような予測値とならずに設定値となるようにするためには供給する空気量をどのように補正すべきかを、学習により決定することを特徴としている。
【００１７】
次に、本発明に係る、外乱が生じたとしても、給じん機６の駆動速度Ｎ６、並びに乾燥帯、燃焼１帯、燃焼２帯、後燃焼帯用のストーカ７ａ〜７ｄの駆動速度Ｎａ〜Ｎｄを制御することにより、発生蒸気量を安定化させることができる燃焼制御方法について、図３を参照して説明する。なお、給じん機６及びストーカ７ａ〜７ｄの駆動速度は、オペレータによる手動制御でも調節可能である。また、以下の説明においては、後燃焼帯用のストーカ７ｄの駆動速度も本発明により自動的に調節可能なように説明しているが、該ストーカの駆動速度は必ずしも自動制御する必要がない場合があり、その場合は、手動操作によってのみ、該ストーカ７ｄの駆動速度を調整するようにすればよい。
まず、ブロックＢ１０において、上記したような種々のプロセス値がセンサから収集され、これらのプロセス値に基づき、ブロックＢ１１〜ブロックＢ１４において、蒸気量制御、ごみ層厚制御及び燃焼完結点制御（ブロックＢ１１）、ごみ性状補正制御（ブロックＢ１２）、蒸気量補正制御及び一次燃焼空気量補正制御（ブロックＢ１３）、並びに燃焼完結範囲制御（ブロックＢ１４）に関連して、各制御毎に、調整すべき駆動速度Ｎ６、Ｎａ〜Ｎｄの補正量ΔＮ６、ΔＮａ〜ΔＮｄが演算される。補正量ΔＮ６、ΔＮａ〜ΔＮｄは、対象とする制御系の応答特性を学習してニューロモデルを構築し、該ニューロモデル用いて、各制御毎に独立して演算される。
【００１８】
ブロックＢ１１で得られる補正量ΔＮ６、ΔＮａ〜ΔＮｄは、蒸気量センサＳＱからの蒸気量プロセス値ＱＰ、ホッパ４におけるごみ層厚、カメラＳＤからの画像データを処理して得られた燃焼完結点プロセス値ＤＰとそれぞれの設定値との差がゼロとなるようにするために必要な、給じん機６、ストーカ７ａ〜７ｄの駆動速度の変化分であり、蒸気量制御、ごみ層厚制御、燃焼完結点制御の各制御毎に、ニューロモデルを用いて個別に演算される。
ブロックＢ１２で演算される補正量ΔＮ６、ΔＮａ〜ΔＮｄは、ごみ性状が急激に変化した場合に、所定時間後の発生蒸気量を推定し、この推定値と設定値との差がゼロとなるようにするために必要な駆動速度の変化分である。
【００１９】
ブロックＢ１３における蒸気量補正制御とは、酸素濃度センサＳＯ₂からの炉出口のＯ₂濃度プロセス値Ｏ₂Ｐが所定の範囲から逸脱したときに、給じん機及び各ストーカの駆動速度を補正することを意味している。また、一次燃焼空気補正制御とは、主燃焼空気のプロセス値（又は設定値）が所定の範囲を逸脱したときに、給じん機及び各ストーカの駆動速度を補正することを意味している。したがって、ブロックＢ１３においては、Ｏ₂濃度プロセス値Ｏ₂Ｐ及び主燃焼空気量プロセス値（又は設定値）を監視して、これら２つの制御それぞれにおいて必要な駆動速度の補正量ΔＮ６、ΔＮａ〜ΔＮｄが、焼却炉１内のごみ移動時間に合わせて演算される。
ブロックＢ１４で得られる補正量ΔＮ６、ΔＮａ〜ΔＮｄは、燃焼完結点プロセス値ＤＰが、予め設定した範囲内にあるか否かを検出し、その範囲を外れた場合に、変化させる必要がある駆動速度の変化量である。
【００２０】
次に、ブロックＢ１５〜ブロックＢ１８において、予め設定された駆動速度調整タイミングで、ブロックＢ１１〜Ｂ１４でそれぞれ得られた補正量ΔＮ６、ΔＮａ〜ΔＮｄが出力される。
蒸気量制御、ごみ層厚制御、及び燃焼完結点制御に関連する駆動速度の調整タイミングは、制御オン時からＴａ（例えば、１０分）毎に実行するよう設定されており、したがって、ブロックＢ１５では、周期Ｔａ毎に、これら３つの制御に関連してブロックＢ１１でそれぞれ演算された補正量ΔＮ６、ΔＮａ〜ΔＮｂを発生する。なお、これら３つの制御それぞれにおける駆動速度の調整には、同一の制御周期Ｔａが割り当てられているが、これらの制御開始時点が通常一致していないので、同一タイミングで駆動速度調整が実行されるものではない。したがって、これら３つの制御に関する駆動速度の補正量の出力タイミングは、同一の周期Ｔａであるが別々のタイミングとなる。
【００２１】
ごみ性状補正制御に関連する駆動速度の調整タイミングは、クレーン５からホッパ４にごみが投入される時点と設定されており、ブロックＢ１６では、この時点で、ブロックＢ１２で演算された駆動速度の補正量ΔＮ６、ΔＮａ〜ΔＮｄをは発生する。
蒸気量補正制御及び一次燃焼空気量補正制御に関連する駆動速度の調整タイミングは、制御リミット作動時点（すなわち、Ｏ₂濃度プロセス値Ｏ₂Ｐが所定範囲を逸脱した時点、及び主燃焼空気量が所定範囲を逸脱した時点）に設定されており、ブロックＢ１３で演算された駆動速度の補正量ΔＮ６、ΔＮａ〜ΔＮｄを該時点で出力する。
ブロックＢ１８では、燃焼完結範囲制御に関連する駆動速度の変化量ΔＮ６、ΔＮａ〜ΔＮｄを、燃焼完結点が所定の範囲から逸脱した時点で出力する。
【００２２】
したがって、ブロックＢ１１からＢ１４において、給じん機６、ストーカ７ａ〜７ｄの駆動速度の補正量ΔＮ６、ΔＮａ〜ΔＮｂが各制御毎に演算され、これら補正量が、ブロックＢ１２〜Ｂ１８に設定された調整タイミングでそれぞれ出力される。そして、ブロックＢ１９において、出力されたタイミングで給じん機及び各ストーカの駆動速度が、補正量だけ変更される。
なお、ごみは、給じん機６により炉内に投入されてから、４つのストーカにより乾燥帯、燃焼１帯、燃焼２帯及び後燃焼帯と順次移動するものであるが、これらのストーカの駆動速度の調整タイミングに、ごみの移動速度に合わせて時間差を設ければ、より適切な調整が可能となる。
【００２３】
なお、上記においては、ストーカ式ごみ焼却プラントに本発明の燃焼制御方法を適用する場合について詳細に説明したが、ストーカ式のものに限定されずに流動床式のごみ焼却プラントに本発明を適用可能であることは、勿論である。この場合、ストーカ式である場合の燃焼１帯及び燃焼２帯に供給される主燃料空気量の代わりに、流動床炉に供給される空気量の補正値を演算し補正すればよい。
また、図２及び図３に示した制御を同時に実行すれば、発生蒸気量の安定により一層の効果がある。
【００２４】
以上のように、本発明の燃焼制御方法においては、対象の制御系の応答特性を学習してニューロモデルを構築し、該ニューロモデルに各種のプロセス値を代入して主燃焼空気量設定値、並びに給じん機及びストーカの駆動速度の調整すべき変化量を演算し、さらに制御系の応答特性が変化した場合でもニューロモデルを学習により再構築するので、焼却炉の応答特性に常に合致した調整が可能となる。また、ごみ性状の変化等による外乱が発生した場合は、それを検出した時点から所定時間後の発生蒸気量の予測値をニューロモデルを用いて演算し、主燃焼空気量を補正することができるので、外乱による発生蒸気量の変動を極めて短時間で安定化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃焼制御方法を実行可能なストーカ式ごみ焼却プラントの概略を示す説明図である。
【図２】本発明に係る、外乱が生じたときに空気量を制御することにより発生蒸気量を安定化する燃焼制御方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明に係る、外乱が生じたときに給じん機及びストーカの駆動速度を制御することにより発生蒸気量を安定化する燃焼制御方法を説明するためのフローチャートである。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a combustion control method in a waste incineration plant with a boiler turbine generator (BTG), and in particular, using a neuro computer, the amount of generated steam varies with disturbances such as variations in the quality and amount of waste. The present invention relates to a combustion control method capable of reducing the above.
[0002]
[Prior art]
Today, there is a growing awareness of the linkage and harmony between environmental issues and social life on a global scale, and more efforts are being made to aim for a zero-emission society, that is, one that is environmentally friendly by minimizing emissions. Has come to be planned.
In view of such a situation, it is necessary to efficiently burn garbage in a waste incineration plant in consideration of dealing with environmental problems and the durability of incineration facilities. Therefore, in the conventional combustion control method, in order to control the air supply amount to the waste incineration plant, the waste supply amount, the movement speed of the waste in the incinerator, the operator sets a target value, and the set value In general, PID control is performed so that the process value is brought closer to.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
On the other hand, the amount of waste discharged tends to increase year by year, and the nature of the waste tends to diversify. For this reason, the quality and quantity of waste supplied to the incinerator greatly fluctuates within a day. ing. When the garbage having such a tendency is supplied to the incinerator, the combustion state in the incinerator greatly fluctuates due to fluctuations in the properties of the supplied garbage, and when the combustion control is performed only by the conventional PID control method, There is a risk of not being able to follow the fluctuations.
In addition, due to aging of the incineration equipment in the waste incineration plant, various initial settings may not be suitable for the actual combustion operation of the plant. Need to change. However, since the setting value is generally changed by an operator, it is necessary to be an operator who can gain experience and take appropriate measures. If the set value cannot be changed appropriately, the combustion state may be further deteriorated than the state at that time.
[0004]
The present invention has been made in view of the problems of the conventional example, and its purpose is to automatically generate disturbances in the combustion plant that are difficult to formulate, such as fluctuations in the properties of the waste. The amount of generated steam can be stabilized by coping with it, and the amount of generated steam can be stabilized without having to change the set value by a skilled operator by automatically dealing with the secular change of incineration equipment. It is to provide a combustion control method.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The combustion control method for a waste incineration plant according to the first aspect of the present invention is intended to stabilize the amount of generated steam by appropriately correcting the amount of combustion air when a disturbance occurs. Reading various process values, including steam volume process values, from various sensors at the waste incineration plant;
Calculating a difference between the read steam amount process value and a preset steam amount setting value, and determining a set value of the combustion air amount so that the difference becomes zero;
Determining whether a disturbance has occurred;
A step of calculating a predicted value after a predetermined time of the amount of generated steam using a neuro-model built in advance when a disturbance occurs;
Based on the difference between the predicted steam volume value and the steam volume setting value and the various process values that have been read, the combustion air volume setting value is corrected so that the difference between the predicted steam volume value and the steam volume setting value is minimized. Calculating a correction value for
Correcting the amount of combustion air with a correction value;
And a step of supplying a corrected amount of combustion air.
[0006]
In the above combustion control method, when the waste incineration plant is of the stoker type, the amount of combustion air is the amount of main combustion air supplied to the combustion 1 zone and the combustion 2 zone, and the combustion control method further includes incineration. Based on the process value of the combustion completion point in the furnace, the step of determining the amount of air to the dry zone and the post-combustion zone, and the primary combustion which is the sum of the main combustion air amount and the air amount to the dry zone and the post-combustion zone It is preferable to include a step of calculating a secondary combustion air amount that is an air amount to the incinerator outlet based on a set value of the air amount.
In the above combustion control method, it is preferable that the method further includes a step of updating the first neuro model by learning using various read process values. Furthermore, based on various process values and combustion air amount setting values, using the second neuro model built in advance, calculating optimum PID parameters for various stable control systems of the waste incineration plant, Preferably, the method includes a step of updating PID parameters of various stable control systems with the obtained PID parameters.
[0007]
Another aspect of the combustion control method for a waste incineration plant according to the present invention is intended to stabilize the amount of generated steam by appropriately correcting the drive speed of the feeder when a disturbance due to changes in dust properties occurs. The method is
Reading various process values from various sensors in a waste incineration plant;
A step of calculating a correction amount of the driving speed of the dust feeder to be adjusted according to fluctuations in dust properties based on the various process values read;
It is characterized in that it comprises a step of changing the driving speed of the dust feeder by the calculated correction amount at the time of putting garbage into the hopper.
[0008]
In this another aspect of the combustion control method, when the waste incineration plant is of the stoker type, the method further includes a step of calculating a correction amount of the driving speed of the stoker to be adjusted in accordance with a change in dust properties; It is preferable to include a step of changing the driving speed of the stalker by the calculated correction amount at the time of putting the garbage into the hopper.
Furthermore, this combustion control method calculates the correction amount of each of the driving speeds of the dust feeder and the stalker to be adjusted according to the amount of generated steam, and drives each drive with the correction amount obtained at that time in a predetermined cycle. Calculate the correction amount for each step of changing the speed and the driving speed of the duster and stalker to be adjusted according to the layer thickness of the dust, and drive each with the correction amount obtained at that time in a predetermined cycle The step of changing the speed, and when the oxygen concentration in the incinerator deviates from the predetermined range, the correction amounts of the driving speed of the dust feeder and the stalker to be adjusted are calculated and obtained at that time. The step of changing each driving speed by the correction amount, and when the main combustion air amount is out of the predetermined range, the correction amount of each of the driving speed of the duster and the stalker to be adjusted is calculated, and at that time The step of changing the respective driving speeds with the obtained correction amounts, and calculating the correction amounts for the respective driving speeds of the duster and the stalker to be adjusted when they are out of the predetermined range of the combustion completion point, and It is preferable to include a step of changing each driving speed by the obtained correction amount at the time.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Before explaining an embodiment of the combustion control method of the present invention, a stoker-type waste incineration plant to which the present invention can be applied will be briefly described.
FIG. 1 shows a schematic view of a general-purpose stoker-type waste incineration plant. In FIG. 1, 1 is an incinerator, 2 is a waste heat boiler, 3 is a pit for storing waste, 4 is a hopper, Reference numeral 5 denotes a crane for transferring the waste from the pit 3 to the hopper 4, and reference numeral 6 denotes a dust feeder for pushing the waste from the lower part of the hopper 4 to the incinerator 1. The incinerator 1 includes a drying zone, a combustion 1 zone, a combustion 2 zone, and a post-combustion zone from the left side of FIG. 1, and wastes are transferred in the incinerator 1 by the stokers 7a, 7b, 7c, and 7d provided respectively. At the same time, air is blown up and supplied from the lower part through the air amount adjusting valves Ba, Bb, Bc, and Bd provided in the lower parts. Air is also supplied from the outlet of the incinerator 1. The ash remaining after incineration is discharged from the ash discharge channel 8. Although not shown, the incineration plant is also provided with means for removing harmful gases such as dust and dioxin in exhaust gas generated by incineration. The generator is also not shown.
[0010]
1 further includes a temperature sensor ST for measuring the gas temperature at the outlet of the combustion furnace 1 (furnace outlet gas temperature), a steam quantity sensor SQ for measuring the steam quantity at the boiler outlet, a furnace outlet oxygen concentration sensor SO ₂ , And the camera SD for monitoring the state of the waste in an incinerator and detecting a combustion completion point is provided. Although not shown, a temperature sensor, an oxygen concentration sensor, an in-furnace pressure sensor, and the like are further provided at appropriate positions. Based on the signals from these sensors, the amount of dust supplied from the dust feeder 6 to the incinerator 1, the drying zone in the incinerator 1, the amount of air supplied to each combustion zone (the amount of air supplied from below), and incineration PID control is performed on the amount of air supplied from above the furnace 1, the transfer rate of dust by the stokers 7 a to 7 d, the furnace temperature control water (water spray amount), and the like. Furthermore, the crane 5 is provided with a weight sensor SW for measuring the weight of a lump of litter, and the density ρ of litter is calculated based on the litter weight W measured by the sensor and the hopper increased volume. When the waste is supplied from the dust supply device 6, the feed amount, that is, the waste supply amount, is feedforward controlled in accordance with the obtained dust density ρ.
[0011]
Refer to the block diagram of FIG. 2 for a combustion control method executed in the incineration plant of FIG. 1 and capable of stabilizing the amount of generated steam by controlling the amount of air to be supplied into the furnace when a disturbance occurs. To explain.
The combustion control method of the present invention is started by first reading a steam amount process value QP, which is a process value from the steam amount sensor SQ, into a control device (not shown) as shown in a block B1 of FIG. Then, in block B2, a set value MVS of the main combustion air amount in “steam amount PID control” for making the generated steam amount constant is determined. The set value MVS is obtained by calculating a difference between the read steam amount process value QP and a preset steam amount set value QS and increasing the main combustion air amount set value MVS so that the difference becomes zero or Decrease. The main combustion air amount is the sum of the air amounts supplied from the air amount adjustment valves Bb and Bc to the combustion 1 zone and the combustion 2 zone in the incinerator 1.
[0012]
In block B3, the main combustion air amount set value MVS determined in block B2 is taken into a calculation device in the control device, and the optimum PID parameter is calculated using the first neuro model.
The first neuro model is an arithmetic model for calculating an optimum PID parameter for adjusting a stable control system that fluctuates over a long period such as a year or a plurality of years. The calculation of the optimum PID parameter is performed based on a neuro model that is built in advance by learning the response characteristics of the combustion system. That is, in the first neuro model, in addition to the main combustion air amount set value MVS obtained in the block B2, other process values, for example, a steam amount process value QP, a temperature sensor ST that measures the gas temperature at the furnace outlet are measured. The furnace exit temperature process value TP from the furnace, the O ₂ concentration process value O ₂ P from the furnace outlet oxygen concentration sensor SO _2, the combustion completion point process value DP detected by processing the image data taken by the camera SD, etc. Is entered. Then, according to these process values and the main combustion air amount setting value MVS, the response characteristics of the incinerator are learned, the model is constructed, and the model is updated to calculate the optimum PID parameter in each control system. To do.
[0013]
Among the PID parameters calculated in block B3, the PID parameter that is optimal for eliminating the difference in response speed between the supplied air amount and the generated steam amount, that is, the PID for determining the main combustion air amount set value MVS. The parameter is fed back to block B2 to update the PID parameter value used to determine the main combustion air amount setpoint MVS.
As described above, the PID parameter is determined while learning the relationship between the supply air amount and the generated steam amount in the incinerator 1 using the neuro model, and the PID control for making the generated steam amount constant using the parameter is performed. Do.
[0014]
The main combustion air amount set value MVS is also corrected in block B4. This correction process is performed to reduce fluctuations in the amount of steam generated in the event of a disturbance that is sudden and difficult to formulate due to changes in dust properties, etc., and to restore the steam amount to its original state at an early stage. The Therefore, when it is detected in step B5 that a disturbance has occurred, the second neuro model built in advance predicts the amount of steam for a predetermined time (for example, after one minute) that will change due to the disturbance. The value QA is calculated. Then, a correction value for the main combustion air amount setting value MVS at the time of occurrence of a disturbance is calculated based on the deviation between the steam amount prediction value QA and the steam amount setting value QS and the various process values described above.
In the second neuro model, convergence is achieved by initial learning of a model that does not take into account the self-control output, and then learning by taking into account the self-control output.
The main combustion air amount setting value MVS is corrected in the block B4 by the correction value calculated in this way.
[0015]
Next, in block B6, the corrected main combustion air amount set value MVS ′ is clipped so as to fall within the preset upper limit value and lower limit value. This is to ensure that the amount of steam generated falls within a predetermined range and that the amount of steam does not fluctuate rapidly, that is, the amount of steam adjustment (steam amount correction value) does not deviate from the predetermined range. This is to prevent the main combustion air amount from fluctuating beyond a predetermined range.
In block B7, based on the combustion completion point DP and the steam amount process value QP obtained by processing the image from the camera SD, the amount of air supplied to the drying zone and the post-combustion zone via the valves Ba and Bd. A set value is determined. Further, the primary combustion air amount setting value is determined by adding the main combustion air amount setting value MVS, which is the setting value of the air amount supplied to the combustion 1 zone and the combustion 2 zone, to these setting values. Further, a secondary combustion air amount setting value is calculated from the primary combustion air amount setting value based on a preset distribution ratio between the primary combustion air amount and the secondary combustion air amount. The secondary combustion air is air that is supplied into the incinerator 1 from the furnace outlet.
[0016]
In block B8, air supply is performed so that the primary combustion air amount set values (dry zone, combustion 1 zone, combustion 2 zone, and post-combustion zone) and secondary combustion air amount set values obtained in this way are obtained. The opening of the valve is adjusted.
As described above, in the air amount control in the control method of the present invention, when the combustion air amount is PID controlled according to the steam amount process value and the occurrence of a disturbance due to a change in dust properties is detected, the neuro model In order to calculate the steam amount predicted value after a predetermined time predicted by the occurrence of the disturbance and to make the generated steam amount not to be such a predicted value, the supplied air amount is It is characterized by determining how to correct by learning.
[0017]
Next, even if a disturbance occurs according to the present invention, the driving speed N6 of the feeder 6 and the driving speeds Na ~ of the stokers 7a to 7d for the drying zone, the combustion 1 zone, the combustion 2 zone, and the post combustion zone A combustion control method capable of stabilizing the amount of generated steam by controlling Nd will be described with reference to FIG. The driving speed of the dust feeder 6 and the stalkers 7a to 7d can be adjusted by manual control by an operator. Further, in the following description, it is described that the driving speed of the rear combustion zone stalker 7d can be automatically adjusted according to the present invention, but the driving speed of the stalker is not necessarily controlled automatically. In this case, the driving speed of the stalker 7d may be adjusted only by manual operation.
First, in block B10, various process values as described above are collected from the sensors. Based on these process values, in block B11 to block B14, steam amount control, dust layer thickness control, and combustion completion point control (block B11). ), Dust property correction control (block B12), steam amount correction control and primary combustion air amount correction control (block B13), and combustion complete range control (block B14), the drive to be adjusted for each control Correction amounts ΔN6 and ΔNa to ΔNd of the speed N6 and Na to Nd are calculated. The correction amounts ΔN6 and ΔNa to ΔNd are calculated independently for each control by learning the response characteristics of the target control system to construct a neuro model, and using the neuro model.
[0018]
The correction amounts ΔN6 and ΔNa to ΔNd obtained in the block B11 are the steam amount process value QP from the steam amount sensor SQ, the dust layer thickness in the hopper 4, and the combustion completion point process obtained by processing the image data from the camera SD. This is the change in the driving speed of the dust feeder 6 and the stalkers 7a to 7d necessary to make the difference between the value DP and each set value zero, and controls the amount of steam, waste layer thickness control, combustion For each control of completion point control, it is calculated individually using a neuro model.
The correction amounts ΔN6 and ΔNa to ΔNd calculated in the block B12 estimate the amount of steam generated after a predetermined time when the dust property changes suddenly, and the difference between the estimated value and the set value becomes zero. This is the change in the drive speed necessary to achieve this.
[0019]
The steam amount correction control in block B13 is to correct the driving speed of the dust feeder and each stalker when the O ₂ concentration process value O ₂ P at the furnace outlet from the oxygen concentration sensor SO ₂ deviates from a predetermined range. It means that. The primary combustion air correction control means that the driving speeds of the dust feeder and each stalker are corrected when the process value (or set value) of the main combustion air deviates from a predetermined range. Therefore, in block B13, the O ₂ concentration process value O ₂ P and the main combustion air amount process value (or set value) are monitored, and the drive speed correction amounts ΔN6 and ΔNa to ΔNd required for each of these two controls. Is calculated in accordance with the time required for moving the waste in the incinerator 1.
The correction amounts ΔN6 and ΔNa to ΔNd obtained in the block B14 detect whether or not the combustion completion point process value DP is within a preset range, and the drive that needs to be changed when it is out of the range. The amount of change in speed.
[0020]
Next, in the blocks B15 to B18, the correction amounts ΔN6 and ΔNa to ΔNd respectively obtained in the blocks B11 to B14 are output at preset driving speed adjustment timings.
The adjustment timing of the driving speed related to the steam amount control, the dust layer thickness control, and the combustion completion point control is set to be executed every Ta (for example, 10 minutes) from the time of control ON. For each period Ta, correction amounts ΔN6 and ΔNa to ΔNb calculated in the block B11 in relation to these three controls are generated. Although the same control cycle Ta is assigned to the adjustment of the driving speed in each of these three controls, the driving speed adjustment is executed at the same timing because these control start points do not normally coincide. It is not a thing. Accordingly, the output timings of the correction amounts of the driving speed relating to these three controls are the same period Ta but different timings.
[0021]
The adjustment timing of the driving speed related to the garbage property correction control is set to the time when garbage is thrown into the hopper 4 from the crane 5, and in block B16, the driving speed calculated in block B12 is corrected at this time. The quantities ΔN6, ΔNa to ΔNd are generated.
The drive speed adjustment timing related to the steam amount correction control and the primary combustion air amount correction control is determined at the control limit operation time point (ie, when the O ₂ concentration process value O ₂ P deviates from the predetermined range and when the main combustion air amount is The drive speed correction amounts ΔN6 and ΔNa to ΔNd calculated in the block B13 are output at that time.
In block B18, drive speed variations ΔN6 and ΔNa to ΔNd related to the combustion completion range control are output when the combustion completion point deviates from a predetermined range.
[0022]
Accordingly, in blocks B11 to B14, correction amounts ΔN6 and ΔNa to ΔNb of the driving speed of the dust feeder 6 and the stalkers 7a to 7d are calculated for each control, and these correction amounts are adjusted in the blocks B12 to B18. Output at each timing. In block B19, the driving speed of the feeder and each stalker is changed by the correction amount at the output timing.
In addition, after the garbage is put into the furnace by the dust feeder 6, the four stokers sequentially move to the drying zone, the combustion 1 zone, the combustion 2 zone, and the post-combustion zone. If a time difference is provided in the speed adjustment timing in accordance with the moving speed of the garbage, more appropriate adjustment is possible.
[0023]
In the above, the case where the combustion control method of the present invention is applied to a stoker-type waste incineration plant has been described in detail. However, the present invention is not limited to a stoker-type waste incineration plant, and the present invention is applied to a fluidized-bed type waste incineration plant. Of course, it is possible. In this case, a correction value for the amount of air supplied to the fluidized bed furnace may be calculated and corrected instead of the amount of main fuel air supplied to the combustion 1 zone and combustion 2 zone in the case of the stoker type.
Moreover, if the control shown in FIG. 2 and FIG.
[0024]
As described above, in the combustion control method of the present invention, the response characteristics of the target control system are learned to construct a neuro model, and various process values are substituted into the neuro model to set the main combustion air amount set value, In addition, it calculates the amount of change that should be adjusted in the drive speed of the feeder and stoker, and even if the response characteristics of the control system change, the neuro model is reconstructed by learning, so adjustment that always matches the response characteristics of the incinerator Is possible. In addition, when a disturbance due to changes in dust properties or the like occurs, the predicted value of the generated steam amount after a predetermined time from the time when it is detected can be calculated using a neuro model, and the main combustion air amount can be corrected. Therefore, fluctuations in the amount of generated steam due to disturbance can be stabilized in a very short time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of a stoker-type waste incineration plant capable of executing a combustion control method of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for explaining a combustion control method for stabilizing the amount of generated steam by controlling the amount of air when a disturbance occurs according to the present invention.
FIG. 3 is a flowchart for explaining a combustion control method for stabilizing the amount of generated steam by controlling the driving speeds of a dust feeder and a stalker when a disturbance occurs according to the present invention.

Claims

ボイラタービン付きのストーカ式ごみ焼却プラントの燃焼制御方法において、
ごみ焼却プラントにおける各種のセンサから、蒸気量プロセス値を含む各種のプロセス値を読み込むステップと、
読み込まれた蒸気量プロセス値と予め設定された蒸気量設定値との差を演算し、該差がゼロとなるように、燃焼空気量の設定値を決定するステップと、
第１のニューロモデルを用いて安定制御系の制御パラメータを演算し、蒸気量の制御パラメータを更新するステップと、
外乱が生じたか否かを判定するステップと、
外乱が生じたときに、予め構築された第２のニューロモデルを用いて、発生される蒸気量の所定時間後の予測値を演算するステップと、
蒸気量予測値と蒸気量設定値との差、及び読み込まれた各種のプロセス値に基づき、蒸気量予測値と蒸気量設定値との差が最小となるように、燃焼空気量設定値を補正するための補正値を演算するステップと、
燃焼空気量を補正値により補正するステップと、
補正された燃焼空気量を供給するステップと
からなることを特徴とする燃焼制御方法。 In a combustion control method for a stoker-type waste incineration plant with a boiler turbine ,
Reading various process values, including steam volume process values, from various sensors in a waste incineration plant;
Calculating a difference between the read steam amount process value and a preset steam amount setting value, and determining a set value of the combustion air amount so that the difference becomes zero;
Calculating a control parameter of the stable control system using the first neuro model, and updating the control parameter of the steam amount;
Determining whether a disturbance has occurred;
A step of calculating a predicted value after a predetermined time of the generated steam amount using a second neuro model constructed in advance when a disturbance occurs;
Based on the difference between the predicted steam volume value and the steam volume setting value and the various process values that have been read, the combustion air volume setting value is corrected so that the difference between the predicted steam volume value and the steam volume setting value is minimized. Calculating a correction value for
Correcting the amount of combustion air with a correction value;
A step of supplying a corrected amount of combustion air.

請求項１記載の燃焼制御方法において、
上記燃焼空気量は、燃焼１帯及び燃焼２帯へ供給される主燃焼空気量である
ことを特徴とする燃焼制御方法。The combustion control method according to claim 1,
The combustion control method according to claim 1, wherein the combustion air amount is a main combustion air amount supplied to the first combustion zone and the second combustion zone .

請求項１記載の燃焼制御方法において、燃焼制御方法はさらに、The combustion control method according to claim 1, further comprising:
焼却炉内の燃焼完結点のプロセス値に基づき、乾燥帯及び後燃焼帯への空気量を決定するステップと、Determining the amount of air to the dry zone and the post-combustion zone based on the process value of the combustion completion point in the incinerator;
主燃焼空気量と乾燥帯及び後燃焼帯への空気量との和である一次燃焼空気量の設定値に基づき、焼却炉出口への空気量である二次燃焼空気量を演算するステップとCalculating the amount of secondary combustion air that is the amount of air to the incinerator outlet based on the set value of the amount of primary combustion air that is the sum of the amount of main combustion air and the amount of air to the drying and post-combustion zones;
を含んでいることを特徴とする燃焼制御方法。The combustion control method characterized by including.

請求項１〜３いずれかに記載の燃焼制御方法において、該方法はさらに、
読み込まれた各種のプロセス値を用いて学習することにより、第１及び第２のニューロモデルを更新するステップ
を含んでいることを特徴とする燃焼制御方法。The combustion control method according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
A combustion control method comprising a step of updating the first and second neuro models by learning using various read process values.

ごみをホッパから焼却炉へと押し出すための給じん機と、ごみを燃焼させる燃焼炉とを備えたストーカ式ごみ焼却プラントにおいて、
請求項１〜４いずれかに記載の燃焼制御方法を実行する制御手段
を備えていることを特徴とするごみ焼却プラント。In a stoker-type waste incineration plant equipped with a dust feeder for extruding garbage from a hopper to an incinerator and a combustion furnace for burning the garbage,
A waste incineration plant comprising control means for executing the combustion control method according to any one of claims 1 to 4 .