JP6927127B2 - 廃棄物焼却方法 - Google Patents

Description

本発明は、ホッパに投入された廃棄物を廃棄物焼却炉の燃焼室で燃焼し、燃焼熱によりボイラで蒸気を発生させる廃棄物焼却方法に関する。

近年、廃棄物焼却炉における廃棄物の焼却処理によって発生する熱エネルギーの回収への関心が高まってきており、この熱エネルギーで駆動するボイラ発電設備が設置された廃棄物焼却炉が増加し、高い効率での熱回収を実現できる燃焼運転が要求されている。一方、廃棄物焼却炉から大気中に放出される環境汚染物質の規制が厳しくなるに従い、ダイオキシン類や窒素酸化物など燃焼由来の有害物質の排出を低減する燃焼運転も必要とされている。

このように、廃棄物焼却炉に高度な燃焼運転制御が望まれているため、自動燃焼制御装置によって上記の要求を満たす運転制御が行われている。自動燃焼制御装置では、焼却炉が例えばストーカ式焼却炉の場合、操作量である給塵速度、火格子送り速度、燃焼空気量、及び冷却空気量などを制御することにより、蒸気発生量を安定化し、かつ排ガス中のダイオキシン類や窒素酸化物濃度を低く抑え、灰中の未燃成分を少なくする目的を達成するように、廃棄物を安定して燃焼するように運転されている。

しかしながら、このような燃焼制御は、廃棄物の投入の時点で該廃棄物の性状を監視することなく、いずれも燃焼の結果発生する燃焼ガスの温度、燃焼ガス中酸素濃度、燃焼ガス中一酸化炭素濃度等を監視する因子として検出したり、あるいは、燃焼後の排ガスの持つ熱量やボイラにおける蒸発量のデータ等から、焼却炉に投入された廃棄物の発熱量を算出し、これらの監視因子又は（算出した）発熱量に対応して各操作量をフィードバック制御するものであり、そのため後追い型の制御となり、焼却炉に投入する廃棄物の性状が急に変動した場合に遅れることなく即座に操作量を制御することができず、安定した運転制御を行うことができないことがある。

このようにフィードバック制御方式による燃焼制御では、突然の廃棄物の性状変動に対応が困難であるので、例えば水分率が高く、非常に発熱量の低い廃棄物が炉内に投入されると、この変動に速やかに対応できずに急激に炉内の燃焼温度が低下し、ボイラの蒸気発生量が低下したり、燃焼運転の安定性が低下して排ガス中の有害物濃度が増加するという問題が生じる。

廃棄物焼却炉の燃焼運転の安定性を乱す大きな要因として、投入される廃棄物の性状が一定しないため廃棄物の発熱量が変動することがある。焼却炉へ投入される廃棄物の性状は、廃棄物が収集される地域や、収集される時期、または天候や、季節によって大きく異なることから、廃棄物の発熱量は大きく変動する。

そこで、廃棄物が炉内に投入される前に通過するシュート部にて、予め廃棄物の発熱量の増加傾向を予測できれば、燃焼室内に発熱量の高い廃棄物が投入される前に廃棄物の供給量を抑制し、蒸気発生量の変動を抑制するとともに、過剰燃焼を抑制して局所高温場の発生により生じる窒素酸化物濃度の増加を抑制するフィードフォワード制御を行うことが可能になる。

また、廃棄物の発熱量の減少傾向を予測できれば、燃焼室内に発熱量の低い廃棄物が投入される前に燃焼室内の温度を上昇するように燃焼用空気供給量を増加させ、燃焼が不活発になることを抑制して蒸気発生量の減少を抑制するフィードフォワード制御を行うことが可能である。

シュート部にて廃棄物の発熱量を予測する手段としては、シュートを通過する廃棄物の水分率を計測する方法と、シュートに投入される廃棄物の嵩密度を計測する方法が知られている。特許文献１及び特許文献２では、燃焼室へ投入される廃棄物の性状を投入前に求めて、求めた廃棄物の性状により燃焼制御を行う廃棄物焼却炉の制御方法が提案されている。

廃棄物の性状のうち、発熱量を大きく左右する因子は廃棄物の水分率であり、特許文献１には、燃焼前の廃棄物の静電容量の測定値から廃棄物中の水分率を算定する方法が開示されている。廃棄物焼却炉の投入口から燃焼室へ向け垂下するシュートの高さ方向中間部に水分率計として静電容量計を配置し、一対の電極間での廃棄物の静電容量を計測することで廃棄物の水分率を得ることとしている。静電容量計は、静電容量の値と水分率との値の対応関係を保有している水分率算定器に接続されており、静電容量計で計測された計測値から上記対応関係にもとづいて水分率を算定できるようになっている。

また、特許文献２には、廃棄物焼却炉における安定燃焼の維持を目的として、クレーンにより投入される廃棄物の嵩密度を測定して嵩密度の変化量が、継続して閾値を超えた時に所定の制御を行う方法が開示されている。

特開２０１０−２１６９９０ 特開２０１５−２２４８２２

特許文献１には求めた廃棄物の水分率算定値から、廃棄物の発熱量を推定し、それに応じて給塵速度、燃焼火格子送り速度、燃焼空気量など各操作量を制御することができ、安定した燃焼状態を得ることができると記載されている。しかしながら、水分率の計測方法について記載されているものの、得られた水分率に基づきどのように燃焼制御を行うのか明確にされていない。そのため、廃棄物の水分率算定値から発熱量を正確に把握して、発熱量の変動に対して廃棄物焼却炉の燃焼制御を適切に行い、廃棄物焼却炉を安定して運転することが必ずしもできるとは限らない。

また、特許文献２によれば、嵩密度の変化量が継続して閾値を超えた時に燃焼制御を行うとあるが、廃棄物は性状にばらつきがあることから、水分率又は嵩密度の測定値も変動が大きいため、水分率又は嵩密度の変動を正確に把握することができず、発熱量の変動を正確に把握することができず、例えば発熱量が閾値を越えたかどうかの判定を誤り、誤った制御となる懸念がある。すなわち、廃棄物は性状が不安定であることから、水分率及び嵩密度の計測データも変動が大きいため、フィードフォワード制御を実施すべきタイミングではない時も閾値を超えやすく、誤った制御がなされる懸念があった。

本発明は、かかる事情に鑑み、廃棄物焼却炉へ供給される廃棄物の性状が変動しても、その変動に応じた燃焼制御を速やかに行うことができ、安定した燃焼状態を良好に維持することができる廃棄物焼却方法を提供すること、詳しくは、焼却炉の燃焼室へ供給される直前の廃棄物の発熱量の変動を正確に把握して、廃棄物の発熱量の変動に対応して、適正な運転条件で各操作量を制御し廃棄物焼却炉の安定運転を可能とする廃棄物焼却方法を提供することを課題とする。

本発明では、水分率及び嵩密度の少なくとも一方の測定値データに基づき廃棄物の発熱量の変動を検知する際に誤った判定を回避できる方法を検討し、適切なタイミングでフィードフォワード制御を実施できる方法を見出した。

上述の課題は、本発明によれば、次のように構成される廃棄物焼却方法によって解決される。

ホッパに投入されシュートを経由して供給された廃棄物を燃焼室で燃焼しボイラで蒸気を発生させる廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法であって、
間欠的に外部から廃棄物をホッパに投入する廃棄物投入工程と、
上記燃焼室へ廃棄物を供給するとともに、該燃焼室内へ燃焼用空気を供給して、該燃焼室内で廃棄物を燃焼させる廃棄物燃焼工程と、
燃焼室からの排ガスとの熱交換によりボイラで蒸気を発生させる蒸気発生工程と、
シュート内での廃棄物の性状の測定値に基づいて操作端の操作量を制御する燃焼制御工程とを備える廃棄物焼却方法において、
上記燃焼制御工程は、
廃棄物の性状の測定値である廃棄物の嵩密度及び水分率の少なくとも一方の測定値の単位時間あたりの変化量である測定値の時間変化率を算出する演算工程と、
上記演算工程で算出された上記測定値の時間変化率が所定の閾値を超えているときに、廃棄物の発熱量の変動が所定範囲を超えていると判定する判定工程と、
上記判定工程で廃棄物の発熱量の変動が所定範囲を超えていると判定されたときに、上記廃棄物の発熱量の変動が上記所定範囲内となるような操作端の操作量を算出し、該操作量に基づいて操作端を制御する操作量指示工程とを備えることを特徴とする廃棄物焼却方法。

廃棄物の性状の測定値の変化量を所定の閾値と比較して該閾値との大小関係に基づいて燃焼制御を行うとき、測定値のばらつきが大きいと、測定値の変化量が突発的に短時間だけ上記閾値を超えることがあり、そのような場合でも、閾値を超えたことは必ず検知される。したがって、実際における廃棄物の発熱量の増減傾向とは相反するような測定値の変化が突発的に生じたときにも、その変化量が閾値を超えていれば検知されてしまう。つまり、これは誤検知であり、実施すべきタイミングではない場合にも燃焼制御を行うこととなり、燃焼制御の精度の低下を招くおそれがある。

一方、本発明では、廃棄物の性状の測定値の変化量ではなく時間変化率（単位時間あたりの測定値の変化量）を所定の閾値と比較して該閾値との大小関係に基づいて燃焼制御を行うことにより、上述したような誤検知を回避し、燃焼制御の精度を向上させるようになっている。

以上のように、本発明では、廃棄物の性状としての該廃棄物の嵩密度及び水分率の少なくとも一方の測定値の時間変化率が所定の閾値を超えているときに、廃棄物の発熱量の変動が所定範囲を超えていると判定し、上記廃棄物の発熱量の変動が上記所定範囲内となるように操作端を制御するようになっている。したがって、実際における廃棄物の発熱量の増減傾向とは相反するような測定値の変化を検知してしまう誤検知を回避することで、適切なタイミングでフィードフォワード制御を実施できるので、燃焼制御の精度を向上させて燃焼変動を抑制することができ、焼却炉の更なる蒸気発生量の安定化や有害物発生の抑制が実現される。

本発明の実施形態に係る廃棄物燃焼炉を示す概略構成図である。 廃棄物の性状の測定値の変動とこれに対する閾値を示すグラフであり、（Ａ）は廃棄物の性状が廃棄物の嵩密度である場合のグラフ、（Ｂ）は廃棄物の性状が廃棄物の水分率である場合のグラフである。

以下、添付図面にもとづき、本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る廃棄物燃焼炉を示す概略構成図である。本実施形態に係る廃棄物燃焼炉は、火格子を有する全連型（２４時間連続運転）の火格子式廃棄物焼却炉であり、間欠的に外部から廃棄物が投入されるホッパ１と、該ホッパ１から垂下するシュート２と、該シュート２を経由して供給された廃棄物を燃焼するための燃焼室３と、該燃焼室３内へ下方から一次燃焼用空気を供給する一次燃焼用空気供給手段４と、燃焼室３の後流側の二次燃焼領域に二次燃焼用空気を供給する二次燃焼用空気供給手段５と、燃焼室３からの排ガスを受け該排ガスとの熱交換により蒸気を発生させるボイラ６と、シュート２内での廃棄物の性状の測定値に基づいて各操作端の操作量を制御する制御装置７とを備えている。ボイラ６の入口近傍には二次燃焼領域が形成されている。

ホッパ１は、クレーン（図示せず）によって投入された廃棄物を受ける。該ホッパ１に接続されたシュート２の下部には、廃棄物を押し出して燃焼室３内へ供給する往復動可能な押出機８が設けられている。本実施形態では、該押出機８の移動速度によって燃焼室３内への廃棄物供給量が調整されるようになっている。

シュート２の側壁には、シュート２内の廃棄物の水分率を測定するための水分率測定手段としての水分率測定器９が設けられている。該水分率測定器９としては種々の方式を採用することができ、例えば、透過型マイクロ波強度方式、接触型マイクロ波強度方式、接触型静電容量方式、透過型静電容量方式、赤外線強度方式等が挙げられる。

例えば、透過型マイクロ波強度方式は、発信したマイクロ波を廃棄物に透過させ、受信したマイクロ波の減衰率などから廃棄物の水分率を測定する方式であり、測定できる廃棄物の範囲を広く確保できることができるので、シュート内の廃棄物のように水分率が不均一に分布している場合の測定に適している。

透過型マイクロ波強度方式においては、水分率測定器９としての透過型マイクロ波強度水分計が、マイクロ波の発信部と、受信部と、該受信部に接続された水分率算定器とを有している。該発信部はシュート２の一方の壁面に設置され、受信部はシュート２の他方の壁面に設置される。マイクロ波は水分に吸収される特性をもつため、発信部から出たマイクロ波は、廃棄物を透過した際に廃棄物中の水分によって減衰して受信部へ到達する。透過型マイクロ波強度水分計では、このマイクロ波の減衰率に基づいて、廃棄物に含まれる水分率を算定することができる。

具体的には、上記透過型マイクロ波強度水分計は、発信部の発信マイクロ波強度に対する受信部での受信マイクロ波強度との強度比（又は強度差）、すなわち発信部における発信電圧に対する受信部における受信電圧の電圧比（又は電圧差）を、マイクロ波が廃棄物を透過した際の減衰率（又は減衰量）として求める。上記水分率算定器は、マイクロ波の減衰率と廃棄物の水分率との相関関係を関係データベースとして予め保持していて、該関係データベースを参照することにより、実測の上記電圧比として求められた上記減衰率から廃棄物の水分率を算定する。水分率算定器は制御装置７の後述の性状測定値取得・演算部２０に接続されており、該水分率算定器で算定された廃棄物の水分率が該性状測定値取得・演算部２０へ伝送される。

また、水分率測定器９として接触型静電容量方式を採用した場合、水分率測定器９としての接触型静電容量水分計が、接触型静電容量式の静電容量計と、該静電容量計に接続された水分率算定器とを有している。該静電容量計はシュート２内の廃棄物の静電容量の計測し、水分率算定器は、予め保持している廃棄物の静電容量と水分率との相関関係から、上記静電容量計による静電容量の計測値に対応する水分率を算定できるようになっている。具体的には、水分率算定器は、廃棄物の静電容量と廃棄物の水分率との相関関係を予め計測して明らかにした関係データベースを保持しており、静電容量計から送られてきた廃棄物の静電容量の計測値を上記関係データベースにおける静電容量と水分率との関係と照合して、測定された廃棄物の水分率を算定する。水分率算定器は制御装置７の後述の廃棄物の性状測定値取得・演算部２０に接続されており、該水分率算定器で算定された廃棄物の水分率が該性状測定値取得・演算部２０へ伝送される。

また、ホッパ１の上部には、ホッパ１内での廃棄物の表面の高さ（レベル）を計測するための廃棄物レベル計１０が設けられている。

燃焼室３の下部には、燃焼室３内の廃棄物を下流側への移動させる火格子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄが設けられている。該火格子１１ａ〜１１ｄは往復動することにより廃棄物を移動させるとともに、廃棄物の撹拌をも行う。以下、説明の便宜上、必要に応じて火格子１１ａ〜１１ｄを「火格子１１」と総称する。

一次燃焼用空気供給手段４は、火格子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの下方にそれぞれ風箱１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを有しており、燃焼室３内へ下方から一次燃焼用空気を供給する。火格子１１上のごみは、火格子１１上を移動しながら、一次燃焼用空気により乾燥、燃焼、後燃焼が行われた後に灰となり、灰落下口１８から外部に排出される。一次燃焼用空気は、一次燃焼用空気ブロア１４により各風箱１３ａ〜１３ｄを介して火格子１１ａ〜１１ｄの下方から燃焼室３内に供給される。また、一次燃焼用空気の量は、一次燃焼用空気を供給する配管に設けられたダンパ１５により調整される。また、各風箱１３ａ〜１３ｄのそれぞれに供給される一次燃焼用空気の量は、各風箱１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに一次燃焼用空気を供給する各配管に設けられたダンパ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄにより調整される。

二次燃焼用空気供給手段５は、燃焼室３の後流側であるボイラ６の入口近傍の二次燃焼領域に二次燃焼用空気を供給する。該二次燃焼用空気は、燃焼用二次空気ブロア１６により二次燃焼領域に供給される。二次燃焼用空気の量は、二次燃焼領域へ二次燃焼用空気を供給する配管に設けられたダンパ１７により調整される。二次燃焼用空気が二次燃焼領域に供給されることにより、該燃焼室３内で燃焼しきれなかった燃焼ガス中の可燃性ガスが完全に燃焼される。

二次燃焼した後の排ガスは、下流側のボイラ６での熱交換により熱エネルギーを回収され、さらに排ガス処理を施された後に、煙突１９を通じて外部に排出される。

制御装置７は、シュート２内での廃棄物の性状の測定値に基づいて各操作端の操作量を、例えばＰＩＤ制御により制御する。本実施形態における燃焼制御においては、燃焼室内への廃棄物供給量及び空気供給量が制御量として設定されている。また、上記廃棄物供給量に対応する操作端は押出機８及び火格子１１ａ〜１１ｄであり、上記空気供給量に対応する操作端はダンパ１５である。つまり、上記廃棄物供給量に対応する操作端の操作量は押出機８の移動速度及び火格子１１ａ〜１１ｄの送り速度であり、上記空気供給量に対応する操作端の操作量はダンパ１５の開度である。図１に見られるように、操作端としての押出機８、火格子１１ａ〜１１ｄ及びダンパ１５はそれぞれ制御装置７の後述の操作量算出・指示部２２により制御されるようになっている。

制御装置７は、廃棄物の性状としての嵩密度及び水分率の時間変化率を算出する性状測定値取得・演算部２０と、該性状測定値取得・演算部２０で算出された廃棄物の嵩密度及び水分率の時間変化率が所定の閾値を超えているかどうかを判定する判定部２１と、該判定部２１の判定結果に応じて各操作端の操作量を算出し該操作量に基づく指示情報を各操作端へ発信する操作量算出・指示部２２とを有している。

性状測定値取得・演算部２０は、廃棄物がホッパ１に投入された際に、廃棄物レベル計１０での計測値、すなわちホッパ１内での廃棄物の表面の高さを取得し、該高さの増加分にホッパ１の断面積（水平方向形状の面積）を乗じることにより、ホッパ１内へ投入された廃棄物の体積を算出する。次に、廃棄物投入量（重量）を廃棄物体積で除して廃棄物の嵩密度を算出する。ここで、廃棄物投入量は、例えば、ホッパ１への廃棄物の投入の際、クレーンに設けられた重量計（図示せず）により計測される。さらに、性状測定値取得・演算部２０は、算出された嵩密度の時間的変化データから嵩密度の単位時間あたりの変化量である時間変化率を算出する。また、性状測定値取得・演算部２０は、水分率測定器９から廃棄物の水分率を取得し、該水分率の時間的変化データから水分率の単位時間あたりの変化量である時間変化率を算出する。

判定部２１は、性状測定値取得・演算部２０で算出された廃棄物の嵩密度の時間変化率及び水分率の時間変化率を、それぞれに対して予め設定された閾値と比較し、嵩密度の時間変化率及び水分率の時間変化率の両方が上記閾値を超えているときに、廃棄物の発熱量の変動が所定範囲を外れていると判定し、操作量算出・指示部２２へ燃焼制御の開始を指示する。上記所定範囲は、オペレータにより予め設定されたボイラでの目標蒸発量を達成するために必要とされる廃棄物の発熱量に対して、発熱量の変動の許容される範囲であり、上記目標蒸発量に基づき算出されて設定された範囲である。廃棄物の嵩密度の時間変化率そして水分率の時間変化率のそれぞれに対する閾値の設定の要領については、図２に基づいて後述する。

操作量算出・指示部２２は、判定部２１にて廃棄物の発熱量の変動が上記所定範囲を超えていると判定されたときに、性状測定値取得・演算部２０で算出された嵩密度の時間変化率及び水分率の時間変化率に基づき、廃棄物の発熱量の変動が上記所定範囲内となるような操作端の操作量、すなわち押出機８の移動速度、火格子１１の送り速度及びダンパ１５の開度を算出する。そして、操作量算出・指示部２２は、算出したそれぞれの操作量を指示情報として各操作端、すなわち押出機８、火格子１１、ダンパ１５へ発信し各操作端の操作量を制御する。

次に、図２に基づいて、廃棄物の嵩密度の時間変化率そして水分率の時間変化率のそれぞれに対する閾値の設定の要領を説明する。該閾値は、廃棄物焼却炉の試運転時に設定される。図２（Ａ），（Ｂ）は、廃棄物の性状の測定値の変動とこれに対する閾値を示すグラフであり、図２（Ａ）は廃棄物の性状が廃棄物の嵩密度である場合のグラフ、図２（Ｂ）は廃棄物の性状が廃棄物の水分率である場合のグラフである。

図２（Ａ）の上段のグラフは、廃棄物焼却炉の試運転時におけるシュート２内での廃棄物の嵩密度及びボイラ６で得られた蒸発量のそれぞれの時間的（経時的）な変動を示している。このグラフには、１１時から１２時にて嵩密度が急激に減少したとき（１回目の減少）、換言すると、廃棄物の発熱量が急激に増加したとき、それに伴ってボイラ６での蒸発量が急激に増加していることが示されている。ここでは、急激に増加した発熱量は目標蒸発量に基づく所定範囲から外れたものとする。また、このグラフには、１５時あたりにて、嵩密度が急激に減少したにもかかわらず（２回目の減少）、ボイラ６での蒸発量がほとんど変動していないことも示されている。つまり、発熱量の増加として検知されるべきなのは嵩密度の１回目の減少であり、嵩密度の２回目の減少は検知されるべきではない。

図２（Ａ）の中段のグラフは、本発明との比較のために、廃棄物の嵩密度の変化量をプロットして示したグラフである。このグラフに見られるように、嵩密度の１回目の減少が検知されるような閾値Ｐ１を嵩密度の変化量に対して設定する。このとき、嵩密度の変化量は、１回目及び２回目の両方の減少時において上記閾値Ｐ１を超えている（グラフにて閾値よりも下方に位置している）。したがって、両方の減少時において嵩密度の減少が検知され、発熱量の増加が所定範囲を超えたと判定されることとなる。つまり、２回目の減少時については、蒸発量が増加していないにもかかわらず嵩密度の減少が誤検知されてしまったことになる。このように、廃棄物の嵩密度の変化量に基づいて嵩密度の減少を検知する場合、検知の精度は高くできず、発熱量の変動を正確に把握することが困難である。

図２（Ａ）の下段のグラフは、中段のグラフのような廃棄物の嵩密度の変化量ではなく、廃棄物の嵩密度の時間変化率（単位時間あたりの嵩密度の変化量）をプロットして示したグラフである。ここで、嵩密度の時間変化率は、例えば、上段のグラフにおける嵩密度の測定値の時間変化を表す近似直線の傾きとして得られる。このグラフに見られるように、嵩密度の１回目の減少が検知されるような閾値Ｐ２を嵩密度の時間変化率に対して設定する。このとき、嵩密度の時間変化率は、１回目の減少時にて上記閾値Ｐ２を超えており（グラフにて閾値Ｐ２よりも下方に位置している）、一方、２回目の減少時にて閾値Ｐ２を超えていない（グラフにて閾値Ｐ２よりも上方に位置している）。この結果、嵩密度の減少は、１回目の減少時では検知され、２回目の減少時では検知されない。つまり、嵩密度の変化量の場合で起きたような２回目の減少時における誤検知は回避される。したがって、廃棄物の嵩密度の時間変化率に基づいて嵩密度の減少を検知する場合、検知の精度が高くなり、発熱量の変動を正確に把握できる。

嵩密度の時間変化率に対する閾値Ｐ２は、例えば、廃棄物焼却炉の試運転時、嵩密度の時間変化率の算出と蒸発量の測定を行いながら、閾値を増減させてみることにより、誤検知が生じないような適正な値を見出したうえで設定される。

図２（Ｂ）は廃棄物の性状が廃棄物の水分率である場合のグラフであり、図２（Ｂ）の上段、中段、下段のグラフは、図２（Ａ）の上段、中段、下段のグラフに対応している。廃棄物の水分率により発熱量の変動を把握する場合も、図２（Ａ）に基き廃棄物の嵩密度について既述したのと同様に、水分率の変化量に対して閾値Ｑ１を設定した場合には誤検知が生じ（図２（Ｂ）の中段のグラフ参照）、水分率の時間変化率（単位時間あたりの水分率の変化量）に対して閾値Ｑ２を設定することにより誤検知の回避が可能となる（図２（Ｂ）の下段のグラフ参照）。閾値Ｑ２は、嵩密度の場合における閾値Ｐ２と同じ要領で設定される。

次に、本実施形態における燃焼制御の要領を説明する。まず、性状測定値取得・演算部２０は、廃棄物レベル計１０で計測されたホッパ１内での廃棄物の表面の高さ及びクレーンの重量計で計測された廃棄物投入量（重量）を取得し、廃棄物の嵩密度を算出し、さらに、嵩密度の時間変化率を算出する。また、性状測定値取得・演算部２０は、水分率測定器９から廃棄物の水分率を取得し、水分率の時間変化率を算出する。

判定部２１は、嵩密度の時間変化率及び水分率の時間変化率のそれぞれについて、図２に基づいて既述した要領で設定された閾値を予め保持しており、性状測定値取得・演算部２０で算出された嵩密度の時間変化率及び水分率の時間変化率を、それぞれの閾値と比較する。その結果、嵩密度の時間変化率及び水分率の時間変化率の両方がそれぞれの閾値を超えている場合には、判定部２１は、廃棄物の発熱量の変動が予め設定された所定範囲を外れていると判定し、操作量算出・指示部２２へ燃焼制御の開始を指示する。一方、嵩密度の時間変化率及び水分率の時間変化率の少なくとも一方がそれぞれの閾値を超えてないか閾値と同じであった場合には、判定部２１は、操作量算出・指示部２２への燃焼制御の開始を指示しない。

操作量算出・指示部２２は、判定部２１から燃焼制御の開始の指示を受けると、廃棄物の発熱量が上記所定範囲内となるような各操作端の操作量、すなわち押出機８の移動速度、火格子１１の送り速度及びダンパ１５の開度を算出する。そして、操作量算出・指示部２２は、算出したそれぞれの操作量を指示情報として各操作端、すなわち押出機８、火格子１１、ダンパ１５へ発信し各操作端の操作量を制御する。

本実施形態では、廃棄物の性状としての該廃棄物の嵩密度及び水分率の変化量ではなく、時間変化率に対して閾値を設定し、該時間変化率が該閾値を超えていることが検知されたときに、廃棄物の発熱量の変動が所定範囲を超えていると判定し、上記廃棄物の発熱量の変動が上記所定範囲内となるように操作端を制御するようになっている。したがって、実際における廃棄物の発熱量の増減傾向とは相反するような測定値の変化を検知してしまう誤検知が回避されるので、適切なタイミングでフィードフォワード制御を実施できる。この結果、燃焼制御の精度を向上させて燃焼変動を抑制することができ、焼却炉の更なる蒸気発生量の安定化や有害物発生の抑制が実現される。

本実施形態では、嵩密度の時間変化率及び水分率の時間変化率の両方がそれぞれの閾値を超えているときに、廃棄物の発熱量が所定範囲を外れていると判定され、燃焼制御が開始されることとした。このように、嵩密度の時間変化率及び水分率の時間変化率の二種類のデータを用いることで、単独では誤りとなる判定を防止することができ、より正確なフィードフォワード制御による燃焼制御が可能になる。また、燃焼制御の精度を許容できる程度に確保できる場合には、嵩密度の時間変化率及び水分率の時間変化率のいずれか一方のみが閾値を超えているときに、廃棄物の発熱量が所定範囲を外れていると判定されるようにしてもよい。

本実施形態では、嵩密度の時間変化率及び水分率の時間変化率の両方がそれぞれの閾値を超えているときに、各操作端の操作量が実際に廃棄物の焼却が行われる前に制御される、いわゆるフィードフォワード制御が行われるので、廃棄物の性状の変動に応じた燃焼制御を速やかに行うことができる。したがって、廃棄物の性状の急激な変動により供給空気量が不足し燃焼が不活性となり発生蒸気量が低下したりＣＯの排出が増加したり、供給空気量が過剰となり燃焼が過活性となり局所的高温場が発生しＮＯｘの排出が増加したりすることを、時間遅れが生じることなく抑制することができ、安定した燃焼状態を良好に維持することができる。

本実施形態では、操作量算出・指示部２２に制御される操作量が、押出機８の移動速度、火格子１１の送り速度及びダンパ１５の開度であることとしたが、これら全てが操作量であることは必須ではなく、これらのうち一部のみを操作量として設定してもよい。また、本実施形態では、制御量の一つである空気供給量について、ダンパ１５の開度を制御することとしたが、これに代えてあるいはこれとともに、ダンパ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの開度を制御することとしてもよい。

１ ホッパ
２ シュート
３ 燃焼室
４ 一次燃焼用空気供給手段
５ 二次燃焼用空気供給手段
６ ボイラ
７ 制御装置
８ 押出機
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ 火格子
１５ ダンパ
２０ 性状測定値取得・演算部
２１ 判定部
２２ 操作量算出・指示部

Claims (1)

1. ホッパに投入されシュートを経由して供給された廃棄物を燃焼室で燃焼しボイラで蒸気を発生させる廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法であって、
   間欠的に外部から廃棄物をホッパに投入する廃棄物投入工程と、
   上記燃焼室へ廃棄物を供給するとともに、該燃焼室内へ燃焼用空気を供給して、該燃焼室内で廃棄物を燃焼させる廃棄物燃焼工程と、
   燃焼室からの排ガスとの熱交換によりボイラで蒸気を発生させる蒸気発生工程と、
   シュート内での廃棄物の性状の測定値に基づいて操作端の操作量を制御する燃焼制御工程とを備える廃棄物焼却方法において、
   上記燃焼制御工程は、
   廃棄物の性状としての該廃棄物の嵩密度及び水分率の少なくとも一方の測定値の単位時間あたりの変化量である測定値の時間変化率を算出する演算工程と、
   上記演算工程で算出された上記測定値の時間変化率が所定の閾値を超えているときに、廃棄物の発熱量の変動が所定範囲を超えていると判定する判定工程と、
   上記判定工程で廃棄物の発熱量の変動が所定範囲を超えていると判定されたときに、上記廃棄物の発熱量の変動が上記所定範囲内となるような操作端の操作量を算出し、該操作量に基づいて操作端を制御する操作量指示工程とを備えることを特徴とする廃棄物焼却方法。

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