JPH09170736A - ごみ焼却炉のごみ定量供給方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ごみ焼却炉では、炉内にごみを送り込むフィ
ーダの送り速度を一定にしても、ごみの性状から送り込
み量を一定にすることが困難である。燃焼熱の有効利用
のため、目標焼却量に合わせて送り込み量が一定になる
ようにフィーダの送り速度を制御する。 【解決手段】 ホッパ２内にごみ投入時にレベル計１２
とごみ荷重計１３との測定値からごみの嵩密度を求め、
更にレベル計によるごみの高さの測定を周期的に行うこ
とによりフィーダである乾燥火格子３ａの炉１内への現
在の供給速度を算出し、その結果に基づいて乾燥火格子
３ａのごみ送り速度を制御する。 【効果】 ごみ投入時に定めた目標焼却量に合わせて炉
１内へのごみ供給量が制御され、ボイラー８ｂで一定量
の蒸気発生が達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，火格子式ごみ焼却
炉のごみを炉内へ供給するフィーダの送り速度を制御す
ることによってごみを定量供給する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみ焼却炉は，社会生活において排
出される様々な廃棄物を処理するという重要な役割を担
っている。近年では，廃棄物であるごみの焼却処理によ
って発生する膨大な熱エネルギの回収への関心が高ま
り，ボイラ発電設備が付属した焼却炉が増加している。

【０００３】このようなごみ焼却炉においては、蒸気の
安定供給或いは炉出口温度の安定化のために，自動燃焼
制御が行われている。その制御手段としては，燃焼空気
量，冷却空気量，あるいはごみの炉内への供給量を制御
している。

【０００４】ごみ焼却炉では、ごみはクレーンによって
数十分の間隔で間欠的にホッパに投入され、このホッパ
の下にフィーダがあり、フィーダによって連続的にごみ
は炉内に送り込まれる。

【０００５】従来、ごみの供給を制御する場合、一般的
には，過去の蒸気発生量実績と燃焼空気・冷却空気量お
よびごみの供給実績との関係から，必要な蒸気発生量に
見合う目標焼却量に合わせて投入毎に供給量を計算して
いた。即ち、目標焼却量よりごみの供給実績が少なけれ
ば投入量を増やすとともに、このときフィーダの送り速
度を変更して増速し，目標焼却量より多ければ投入量を
減らしてフィーダの送り速度を減速して目標焼却量に近
づくように調節していた。

【０００６】しかし、焼却炉のホッパに投入されたごみ
の性状は一定せず、見かけの比重が大きく変動したり、
フィーダで送り易い性状のものや送り難いものがあった
りする。又、ホッパ内のごみ量等の影響もあり、フィー
ダの送り速度が一定であっても炉内へのごみの供給速度
は一定とならず、炉内に供給されるごみ量は送り速度に
比例しない。

【０００７】このため、投入時に定めたフィーダの送り
速度で供給量を制御する方法では、ごみの供給速度が一
定せずしたがって燃焼による発熱量は一定化しないため
に，蒸気発生量や炉出口温度の変動が避けられなかっ
た。

【０００８】この問題に対処するため、フィーダから炉
内に送り込まれるごみの重量を測定し、この量が目標焼
却量となるようにフィーダの送り速度を制御する方法が
提案されている。

【０００９】例えば、以下のような提案がある。 特開昭６３−１１３２１５号公報では、フィーダと乾
燥工程を兼ねた乾燥火格子の裏側にごみ重量計測装置を
設け，この重量変化を基にしてごみの供給量を一定に調
整する方法を開示している。 )特公平２−２７５６８号公報では，ホッパーから乾
燥火格子上にごみが落ちる手前に回転式のごみ受台と計
量装置を設け，ごみ受台のごみ重量を計量してごみ供給
量を一定に調整する方法を開示している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、投入毎
の計算に基づいてフィーダの送り速度を定める方法で
は、ごみ供給速度の変動が避けられず、又、提案されて
いるようにごみの重量を測定しながら一定供給速度で炉
内に送り込む方法にも、操業管理上の問題があった。即
ち、特開昭６３−１１３２１５号公報の技術でも又特公
平２−２７５６８号公報の技術でも、重量計測装置を高
温帯に設置しなければならず、又重量計測装置を設置す
るため、乾燥火格子やフィーダの構造が複雑になる。こ
のため、重量計測装置をはじめ、乾燥火格子やフィーダ
の保守が容易ならず実用が困難であった。

【００１１】本発明は，このような問題を解決するため
に行われたもので、保守が容易な装置において、ごみ投
入時に定めた目標焼却量に合わせた速度でホッパ内のご
みを炉内に供給することによって、安定した蒸気発生量
を得るごみ定量供給方法を提供しようとするものであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の手段は、ごみ投入クレーンに付帯するごみ荷重計，ご
みホッパ内のごみの表面高さを計測できるレベル計，お
よびごみを炉内へ送り込むフィーダが備わったごみ焼却
炉において，ごみ荷重計による投入ごみ重量の測定値及
びレベル計によるごみの表面高さの測定値とからごみの
嵩密度を求め、更に、レベル計でごみの表面高さの測定
を周期的に行い、ごみの現在の供給速度を算出し，その
算出結果に基づいてフィーダの送り速度を補正すること
により、目標焼却量に合わせたごみ供給速度で炉内にご
みを供給するごみ焼却炉のごみ定量供給方法、及び、こ
のごみ定量供給方法における望ましい態様であり、前記
ごみ荷重及び前記表面高さの測定を１分以内に周期的に
行い、測定された複数の測定値を平滑化してごみの平滑
化供給速度を算出し、この算出結果に基づいて、調整パ
ラメータを用いて速度補正値を求めるごみ焼却炉のごみ
定量供給方法である。

【００１３】投入クレーンに付帯するごみ荷重計によっ
て、ホッパに投入されたごみの重量が測定される。この
時のホッパ内のごみの投入前後の表面高さの差からごみ
の嵩密度が求められる。

【００１４】そして、レベル計によってホッパ内のごみ
の表面高さを周期的に測定することによって、ごみレベ
ルの降下速度を求めることができる。この降下速度と嵩
密度とからホッパ内のごみの減少速度即ち炉へのごみの
現在の供給速度が得られる。

【００１５】得られた現在の供給速度を投入時に定めた
目標焼却量に合わせた供給速度と比較し、現在の供給速
度が小さければフィーダの送り速度を増し、大きければ
減速する。

【００１６】この方法によって、高温域に重量測定装置
を設置しなくても、フィーダの送り速度を周期的に補正
することができ、目標焼却量に合わせて供給速度を制御
することができる。

【００１７】しかし、ごみの性状から供給速度は絶えず
変化しているので、供給速度を求める時点の瞬間的供給
速度を求めると、その時点近傍の平均的供給速度と隔た
っていることがある。

【００１８】これを避けるため、供給速度を求める時点
に近い過去の測定による複数の測定値を用い、これらの
測定値を平滑化して平滑化供給速度を算出する。そし
て、このようにして算出した平滑化供給速度が目標焼却
量に合わせた供給速度に一致するようにフィーダの送り
速度を補正する。

【００１９】平滑化供給速度と目標焼却量に合わせた供
給速度との差が補正すべき量となる。補正に際しては調
整パラメータを用いてフィーダの送り速度補正値を求め
ると、過剰補正を防ぐことができ無駄なく速やかに送り
速度を補正することができる。例えば、調整パラメータ
として比例ゲイン、積分ゲイン及び微分ゲイン等を用い
てＰＩＤ制御を行う等である。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明に係わる定量供給方法を適
用した一例を図を用いて説明する。図１はごみ焼却炉と
定量供給手段を示す概念図である。図１において，１は
炉であり，ホッパ２，乾燥火格子３ａ，燃焼火格子３
ｂ，後燃焼火格子３ｃ，灰落下口４を有する。ホッパ２
に投入されたごみは乾燥火格子３ａ上に落下する。乾燥
火格子３ａは、他の火格子と同様に、格子の間に突き出
た櫛状の送り刃の運動により、ごみを送りながら乾燥す
ると同時に燃焼火格子３ｂへのフィーダも兼ねている。
乾燥火格子３ａでの乾燥及び燃焼火格子３ｂ，後燃焼火
格子３ｃでの燃焼は、燃焼空気ファン５によって送られ
格子の下から吹き上げる燃焼空気によって行われる。

【００２１】乾燥火格子３ａで乾燥されたごみは、燃焼
火格子３ｂにつづいて後燃焼火格子３ｃを経て完全に燃
焼され灰となる。この灰は灰落下口４から落下して炉外
へ排出される。

【００２２】一方，燃焼によって生じた排ガスは炉出口
６から煙突７に導かれて炉外へ排出される。排ガスが放
出される炉出口には熱交換器８ａを備えた蒸気発生用の
ボイラ８ｂが設置されている。炉内の温度が過度に上昇
しないように冷却空気吹き込み口９から冷却気１０が吹
き込まれ炉温が調整される。１１は蒸気発生量を測る流
量計である。

【００２３】１４は乾燥火格子速度演算手段であり，１
３のごみ荷重計の信号と１２のごみレベル計の信号を入
力とし，３ｄの駆動装置に速度信号を出力し、駆動装置
３ｄは乾燥火格子３ａのごみ送り速度を制御する。乾燥
火格子速度演算手段には，例えば，コンピュータが使用
されている。

【００２４】フィーダの送り速度即ち乾燥火格子速度制
御を実施したブロック図を図２に示す。

【００２５】２１はごみ嵩密度を計算するブロックであ
る。ごみ嵩密度ρは，ごみ投入毎にごみ荷重計１３によ
って測定される投入ごみの重量Ｗと，ごみホッパレベル
計１２によって測定される投入直前のホッパレベルＬ₁
と直後のホッパレベルＬ₂ のレベル差およびこのレベル
間のホッパ断面積Ｓ₁₂とから式（１）で算出される。

【００２６】

【数１】

【００２７】２２はごみレベル降下速度を計算するブロ
ックである。ごみレベル降下速度Ｌs は，一定周期dtで
算出し，式（２）のようにdt時間に変化したホッパレベ
ルの差から算出される。

【００２８】

【数２】

【００２９】２３はごみ投入量速度Ｗs(t)を計算するブ
ロックである。式（３）に示すようにごみ嵩密度ρとご
みレベル降下速度Ｌs(t)の積から算出され，一定周期dt
で演算される。

【００３０】

【数３】

【００３１】２４はごみ投入量速度の平滑化値を算出す
るブロックである。平滑化ごみ供給速度Ｗsm(t) は，現
在t から過去t-(n-1)*dtまでのｎ個のごみ供給速度Ｗs
の平均値から式（４）により算出される。

【００３２】

【数４】

【００３３】２５は平滑化ごみ供給速度Ｗsm(t)と目標
焼却量２０を入力とし，フィーダの送り速度補正値Ｖｓ
を出力とするＰＩＤコントローラブロックである。平滑
化ごみ供給速度が目標焼却量Ｗｒに追従するように乾燥
火格子速度を補正する演算が式（５）により行われる。

【００３４】

【数５】

【００３５】ここで，ＰＢは比例ゲイン，ＴIは積分ゲ
イン，ＴDは微分ゲインを表し，調整パラメータであ
る。ｓはラプラス演算子を表す。

【００３６】以上に述べた一連の演算において、式
（３）で得られたごみ供給速度Ｗs(t)を用いて、目標焼
却量Ｗｒとの差が零となるように送り速度を補正しても
よい。又、式（５）において、調整パラメータとして比
例ゲインのみを用いることもできる。しかし、比例ゲイ
ンに加えて積分ゲイン、微分ゲインを考慮した制御で、
最も無駄のない滑らかな制御を行うことができる。

【００３７】なお、ごみ焼却炉には計測手段としてごみ
荷重計とレベル計を備えればよく、これらの計測手段は
各々クレーンとホッパに設置され、常温域で使用される
ので炉の構造を複雑にすることがなく保守も容易であ
る。又、このようにフィーダの近辺に計測手段を設置す
る必要がないので、フィーダのタイプは制限されず、図
１に示した乾燥火格子の他プッシュ式等であってもよ
い。

【００３８】

【実施例】図１に示した装置を用いてごみ焼却を行い、
ごみの供給量及び蒸気発生量を調べた。目標蒸気発生量
は２０トン／時で、目標焼却量は６トン／時乃至７．５
トン／時であった。

【００３９】ホッパへのごみの投入は２０分毎に行い、
この時目標焼却量に合わせてフィーダの送り速度を定め
た。

【００４０】ごみの供給方法については、この発明によ
るＰＩＤ方式によるフィーダの送り速度補正を行って送
り込んだ場合と、従来のごみ投入時に定めたフィーダの
送り速度で送り込んだ場合とについて調べた。

【００４１】なお、この発明の供給方法では、レベル計
によるごみの表面高さの測定周期は２秒、平滑化では６
０個の測定値を用いた。

【００４２】ゲインについては、比例ゲインＰＢ＝２０
０％、積分ゲインＴＩｓ＝３００秒、微分ゲインＴＤｓ
＝０秒である。

【００４３】調べた結果を図３、図４、図５、図６に示
す。図３で、太線のグラフはこの発明の供給方法による
時間当たりのごみ供給量を表し、細線は時間当たりの目
標焼却量である。図４で、太線のグラフはこの発明の供
給方法によりごみ供給を行った場合の時間当たりの蒸気
発生量を表し、細線は目標量である。図５で、太線のグ
ラフは従来の供給方法による時間当たりのごみ供給量を
表し、細線は目標焼却量である。図６で、太線のグラフ
は従来の供給方法によりごみ供給を行った場合の蒸気発
生量を表し、細線は目標量である。

【００４４】本発明では、目標焼却量に対するごみ供給
速度の変動は±５トン／時以内の範囲に収まっている。
これに対して、従来の制御方法では、目標焼却量に対し
て１０トン／時以上も過剰にごみが供給されたときもあ
り，ごみ供給速度が目標焼却量に対して大きく変動して
いる。

【００４５】蒸気発生量についても、本発明では、ごみ
供給速度が安定しているため、目標量に対して±２トン
／時以内の範囲に収まり安定している。しかし、従来の
供給方法では、ごみの供給速度が変動したため蒸気発生
量が目標量を２トン／時を超えて下回ることが再三あっ
た。

【００４６】

【発明の効果】以上述べてきたように、この発明によれ
ばごみの投入時に定めた目標焼却量が維持できるよう
に、ホッパ内のごみのレベルを周期的に測定しながらフ
ィーダの送り速度をたえず補正する。このため、焼却炉
内へのごみを安定して定量供給することができ、したが
ってごみ層が均一化されて燃焼が安定し，発電用の蒸気
は一定した発生量で得られる。これに加えて、補正に用
いるデータは常温域に設けたごみ荷重計及びレベル計と
から得られるので、装置の保守管理が容易である。

【００４７】このように、装置の簡素化を図りながら、
高精度の定量供給を実現するこの発明の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態を説明するための焼却炉
と制御機器の関係を示す図である。

【図２】この発明の実施の形態を説明するためのごみ定
量供給方法の制御ブロック図である。

【図３】この発明の方法によるごみ供給速度の変動を示
す図である。

【図４】この発明のごみの定量供給による蒸気発生量の
変動を示す図である。

【図５】従来の方法によるごみ供給量の変動を示す図で
ある。

【図６】従来のごみの定量供給による蒸気発生量の変動
を示す図である。

【符号の説明】

１ 炉 ２ ホッパ ３ａ 乾燥火格子 ３ｂ 燃焼火格子 ３ｃ 後燃焼火格子 ３ｄ 駆動装置 ４ 灰落下口 ５ 燃焼空気ファン ８ａ 熱交換器 ８ｂ ボイラ １１ 流量計 １２ レベル計 １３ ごみ荷重計 １４ 乾燥火格子速度演算手段 ２１ ごみ嵩密度を計算するブロック ２２ ごみレベル降下速度を計算するブロック ２３ ごみ投入量速度を計算するブロック ２４ ごみ投入量速度の平滑化値を算出するブロック ２５ ＰＩＤコントローラブロック。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ごみ投入クレーンに付帯するごみ荷重計，
   ごみホッパ内のごみの表面高さを計測するレベル計，お
   よびごみを炉内へ送り込むフィーダが備わったごみ焼却
   炉において，ごみ荷重計による投入ごみ重量の測定値及
   びレベル計によるごみの表面高さの測定値とからごみの
   嵩密度を求め、更に、レベル計でごみの表面高さの測定
   を周期的に行い、ごみの現在の供給速度を算出し，その
   算出結果に基づいてフィーダの送り速度を補正すること
   により、目標焼却量に合わせたごみ供給速度で炉内にご
   みを供給することを特徴とするごみ焼却炉のごみ定量供
   給方法。
2. 【請求項２】前記レベル計での測定を１分以内に周期的
   に行い、測定された複数の測定値を平滑化してごみの平
   滑化供給速度を算出し、この算出結果に基づいて調整パ
   ラメータを用いて速度補正値を求める請求項１記載のご
   み焼却炉のごみ定量供給方法。