JP3621805B2 - Combustion control method in fluidized bed incinerator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ごみや産業廃棄物等のごみを流動層焼却炉で焼却させる場合における燃焼制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
流動層焼却炉は、ストーカ炉に比して炉床負荷が大きく、しかも灼熱減量が小さく、着火,停止も容易なものであり、近時の多様化したごみの焼却に適したものである。ところで、流動層による燃焼速度はストーカ炉における燃焼方式に比して大きいため、ごみの供給量をできうる限り一定に保たないと、例えば、一時的に大量のごみを供給すると、炉内で急激なガス化(熱分解ガスの大量発生)が生じるため、炉内圧が大きく変動したり、一時的な空気不足状態となり、その結果、一酸化炭素やダイオキシンの発生を誘発することになる。そこで、一般には、流動層による良好且つ安定したごみ燃焼を行うために、ごみを破砕機で破砕した上、その破砕ごみをスクリューフィーダ等のごみ供給装置によりシュートに定量的に供給させ、炉内には細分化されたごみがシュートから定量的に供給されるようにしているのが普通である。
【0003】
しかし、ごみが破砕機で完全に破砕されて細分化されている場合でも、ごみ供給装置からシュートに供給される間において或いはシュート内を流下される間において、細分化されたごみが絡み合って大きな塊となって、ごみの炉内への供給量が一時的に増大したり、或いは一時的に減少することが起こる。また、ごみが定量的に供給されている場合でも、近時のごみの形状,性状,可燃性,不燃性,発熱量等の多様化に伴い、炉内でのガス化や燃焼等に大きな差が生じることがある。さらには、ごみを破砕機で高度に細分化させることは、破砕刃の摩耗,損傷等によるトラブルが発生し易いことから、ごみを或る程度の大きさに粗破砕するに止めざるを得ない事情もある。したがって、重量の面から或いは容積の面からみて、更には発熱量の面からみて、ごみを均等に流動層焼却炉内に供給させることは困難であり、炉内圧の変動現象や燃焼用空気の不足或いは過剰現象が生じることは避け難い。
【0004】
そこで、従来からも、かかる現象の発生を可及的に抑制すべく、種々の燃焼制御方法が提案されており、実用されている。従来の燃焼制御方法としては、例えば、▲1▼シュートセンサーによりシュート内のごみ通過量を感知して、ごみ供給装置をごみ供給量が一定となるように制御する方法、▲2▼光センサを使用して炉内の輝度を感知することにより燃焼状況を把握して、その燃焼状況に応じてごみ供給量や燃焼空気量を制御する方法、又は▲3▼炉から排出される排ガスの酸素濃度を検知して、これに基づいてごみ供給量又は二次空気供給量を制御する方法が公知である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述したように、ごみの容積(供給量)とその発熱量とは必ずしも一致せず、ごみが定量的に供給されている場合でも炉内でのガス化や燃焼等には大きな差が生じることがあることから、▲1▼の方法によっては、確実な燃焼制御を行なうことができない。また、▲2▼の方法では、光センサが極めて高価なものである上、光センサが汚れ易く、汚れにより誤動作する虞れがある。
【0006】
一方、▲3▼の方法は、炉内での燃焼状況の変化(例えば、ごみが多量に供給されると、ごみガス化が進行して低空気比による燃焼となる)に伴い排ガス中の酸素濃度も変化することを利用したものであり、上記した▲1▼▲2▼の方法における如き欠問題は生じないが、その反面、酸素濃度が検出された時点(以下「検出時点」という)とその酸素濃度に基づいて供給量を制御されたごみ又は二次空気の実際の供給時点との間にタイムラグがあり、かかる制御時間遅れにより燃焼状況に応じた適正な二次空気供給量の制御を行い得ないといった問題があった。
【0007】
すなわち、▲3▼の方法によれば、例えば、検出時点t1 での酸素濃度d1 が標準酸素濃度D0 を上回っているときは、二次空気供給量を減少制御することになるが、排ガスの酸素濃度は図6に示す如く時間と共に刻々と変化するため、かかる二次空気供給量の制御が実際に行なわれた時点T1 においては、酸素濃度D1 が標準酸素濃度D0 を下回って、二次空気供給量を増加しなければならない状況となっている場合があり、このような場合、結果として、二次空気不足が制御によって却って助長されることになる。逆に、検出時点t2 での酸素濃度d2 が標準酸素濃度D0 を下回っていたため、二次空気供給量を増加制御したが、制御が実際に行なわれた時点T2 においては、酸素濃度D2 が標準酸素濃度D0 を上回って、二次空気供給量を減少しなければならない状況となっている場合もあり、このような場合、結果として、二次空気過剰を助長することとなる。このように排ガスの酸素濃度が時間と共に刻々と変化するため、ある時点t1 ,t2 での酸素濃度d1 ,d2 を検知して、その検知値に基づいて二次空気供給量を制御しても、それは過去の酸素濃度に対応する風量であり、実際に欲する風量ではないのである。つまり、制御された風量は、それが炉内に供給されたときの現実の燃焼状況に適合するものではなく、上記した制御時間遅れに対応する時間だけ過去に遡った燃焼状況に応じたものにすぎない。このように、検出時点t1 ,t2 から制御された時点T1 ,T2 までの制御時間遅れΔtがあることにより、▲3▼の方法によっては、適正な燃焼制御を行い得ないのであり、上記に例示した如く、制御することが却って燃焼状況を悪化させる(二次空気不足又は過剰を助長する)ことにもなっていた。
【0008】
このような問題は、▲3▼の方法によりごみ供給量を制御する場合にも同様に生じる。すなわち、ごみ供給装置を排ガスの酸素濃度に基づいて制御しても、その制御の基準とした情報(酸素濃度)は供給時点でのものではなく過去のものであり、検出時点における酸素濃度に基づいて制御されたごみ供給量は現実に欲する量でないのである。なお、焼却炉の規模,構造等によって画一的ではないが、一般的には、ごみ供給装置からシュートを経て炉内に投入されるまでに10〜30秒を要し、炉内に投入されたごみが燃焼して、その排ガスが酸素濃度検知器に達するまでに約5秒を要し、その後に制御が完了するまでに約5秒を要することになり、合計で約20〜40秒の制御時間遅れがあり、実際に制御された量のごみ又は二次空気が炉内に供給されるときの燃焼状態は、酸素濃度の検出時点から約20〜40秒経過した後の全く異なったものとなっている。
【0009】
本発明は、このような問題、特に▲3▼の方法における制御時間遅れによる問題を解決して、実際の燃焼状況に応じた適正な制御を行なうことができる流動層焼却炉における燃焼制御方法を提供することを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本願請求項1の発明は、酸素濃度検知器と、酸素濃度・酸素濃度変化率検出器と、関数部及び関数選択部を備えた制御信号補正器とを具備する制御システムにより、流動層焼却炉へのごみ供給量と二次空気供給量の少なくとも一方を炉内の燃焼状況に応じて制御する場合において、予め、酸素濃度変化率に応じて分類された複数の酸素濃度による補正関数を求めておき、先ず流動層焼却炉から排出される排ガスの酸素濃度と酸素濃度の変化率を検出し、次に、この検出した酸素濃度の変化率に基づいて、前記複数の酸素濃度による補正関数の中から検出した酸素濃度変化率に最も適合する補正関数を選択すると共に、当該選択した補正関数を用いて前記検出時点での酸素濃度に見合った補正係数を求め、当該補正係数に基づいてごみ供給量又は二次空気供給量の制御信号を補正し、当該補正後の制御信号をごみ供給装置又は二次空気制御装置へ出力することにより、前記ごみ供給量又は二次空気供給量の少なくとも一方を、実際のごみ又は二次空気の供給時点における燃焼状況に応じたものに制御するようにしたことを発明の基本構成とするものである。
また、請求項2の発明は、請求項1の発明において、ごみ供給量と二次空気供給量の両方を、実際のごみ及び二次空気の供給時点における燃焼状況に応じたものに制御するようにしたものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図1〜図5に基づいて具体的に説明する。
【0012】
図1は第1の実施の形態における本発明に係る燃焼制御方法(以下「第1方法」という)が適用されるごみ焼却プラントを示したもので、このプラントにあっては、ごみ1がスクリューフィーダ等のごみ供給装置2によりシュート3を介して流動層燃焼炉4に供給されるようになっている。ごみ供給装置2は、ごみ供給量調整器5から出力される制御信号5aにより制御されて、シュート3から炉4へのごみ供給量を増減しうるようになっている。なお、ごみ供給量調整器5には、当該プラントに廃熱ボイラが付設されている場合においてはそのボイラ圧力やボイラ蒸発量に関する情報5b又は廃熱ボイラが付設されていない場合においてはガス冷却室における水噴射水量等の情報5bが入力されるようになっており、ごみ供給装置2の制御つまりごみ供給量の増減制御をかかる情報5bを考慮して行なうようになっている。
【0013】
また、流動層燃焼炉4内には、一次空気用送風機6により炉底部から一次空気7を供給することによって珪砂,アルミナ等の粒状流動媒体による流動層8が形成されていて、ごみ供給装置2によりシュート3から炉4内に供給されたごみ1を流動層8において攪拌,流動しながら焼却するようになっており、その未燃ガス(熱分解ガス)等を、流動層8上の炉内領域たる二次燃焼領域において、二次空気供給装置9により二次空気10を供給することにより、完全燃焼(二次燃焼)させるようになっている。そして、炉1内で発生する排ガスは煙道11から排出されるようになっている。二次空気供給装置9は、二次空気送風機12から二次燃焼領域に至る二次空気供給路13にダンパ14及び空気流量検知器15を配設して、風量調整器16から出力される制御信号16aによりダンパ14を制御することにより、二次空気供給量を増減しうるようになっている。
【0014】
第1方法では、次ののようにして、過去の検出値から未来を予定して、ごみ供給量及び二次空気量を制御するものであり、
【0015】
而して、第1方法では、酸素濃度検知器17と酸素濃度・酸素濃度変化率検出器18と関数部19a,20a及び関数選択部19b,20bを備えた制御信号補正器19,20と具備する制御システムにより、或る検出時点における排ガス1aの酸素濃度変化率を検出して、この酸素濃度変化率から制御時間遅れ後の燃焼状況を予測し、その予測された燃焼状況に対応するごみ供給量及び二次空気供給量を得るようにしているのであり、過去の検出データから未来のあるべき燃焼状態を予測しつつごみ供給量及び二次空気供給量を制御するようにしているのである。
【0016】
酸素濃度検知器17は煙道11に配設されていて、炉4から排出される排ガス1の酸素濃度を検知するものである。酸素濃度・酸素濃度変化率検出器18は、酸素濃度検知器17により検知された刻々変化する酸素濃度からその変化率、つまり酸素濃度が増加傾向にある場合におけるその濃度増加割合又は減少傾向にある場合におけるその濃度減少割合を検出するものであり、検出した酸素濃度変化率を酸素濃度変化率信号21b,22bとして関数選択部19b,20bに出力すると共に酸素濃度を酸素濃度信号21a,22aとして関数部19a,20aに出力するようになっている。
【0017】
制御信号補正器19,20の関数部19a,20aには、予め、酸素濃度変化率に応じて分類された複数の酸素濃度による補正関数f1 ,f2 ……fn が記憶されている。補正関数f1 ,f2 ……fn は、図3(A)(B)に例示する如く、酸素濃度に対する補正係数についての関数であって、種々の酸素濃度変化率を想定して、それらの酸素濃度変化率に応じたものを適当数設定してある。
【0018】
例えば、増加傾向を示す酸素濃度変化率に対応する補正関数としては、酸素濃度変化率と同等の増加傾向をなすもの、これより低い或いは高い増加傾向をなすもの、また酸素濃度変化率と異なって減少傾向に転じるもの等があり、減少傾向を示す酸素濃度変化率に対応する補正関数としては、酸素濃度変化率と同等の減少傾向をなすもの、これより低い或いは高い減少傾向をなすもの、また酸素濃度変化率と異なって増加傾向に転じるもの等がある。これらの補正関数f1 ,f2 ……fn は、例えば、当該焼却炉4又はこれと実質的に同一の流動層焼却炉によって得られた実運転データに基づいて設定される。
【0019】
また、制御信号補正器19,20の関数選択部19b,20bは信号切替器であり、酸素濃度・酸素濃度変化率検出器18から酸素濃度変化率信号23,24が入力されることにより、関数部19a,20aにおける複数の補正関数f1 ,f2 ……fn から酸素濃度・酸素濃度変化率検出器18で検出された酸素濃度変化率に最も適合するものを一つ選択するようになっている。
【0020】
すなわち、補正関数は、検出時点における酸素濃度が如何に増加しつつあるか或いは如何に減少しつつあるかによって選択されるもので、例えば、図2に示す如く、或る検出時点tx ,ty において同一の酸素濃度dが検知されたとしても、その時点における酸素濃度変化率によって選択される補正関数は異なり、図3に示す如く、一方の検出時点tx では酸素濃度変化率Kx が増加傾向を示すことから、その増加割合に最も適合する補正関数fx が選択され(A図)、他方の検出時点ty では酸素濃度変化率Ky が減少傾向を示すことから、その減少割合に最も適合する補正関数fy が選択されることになる(B図)。勿論、増加傾向を示す酸度濃度率Kx が検出されたときにも、常に、上記した如く増加傾向を示す補正関数fx が選択されるとは限らず、例えば、酸素濃度の増加割合によっては減少傾向に転ずる補正関数が選択される場合もある。同様に、減少傾向を示す酸度濃度率Ky が検出されたときにも、常に、上記した如く減少傾向を示す補正関数fy が選択されるとは限らず、例えば、酸素濃度の減少割合によっては増加傾向に転ずる補正関数が選択される場合もある。
【0021】
このように、時間と共に刻々変化する酸素濃度及びその変化の傾向である酸素濃度変化率を読み取って、その酸素濃度変化率に最も適合する補正関数を選択するのであり、例えば、上記した第1の検出時点tx での酸素濃度変化率Kx に基づいて最適な補正関数fx が選択されると、その時点tx における酸素濃度dに見合った補正係数Ax により、各調整器5,16からごみ供給装置2又はダンパ14に出力される制御信号5a,16aを補正して、その補正された制御信号5´a,16´aによりごみ供給装置2及びダンパ14を制御させるのである。すなわち、各制御信号補正器19,20は、各調整器5,16からごみ供給装置2又はダンパ14に出力する制御信号5a,16aを、検出時点における酸素濃度変化率に基づいて、その時点から制御時間遅れに対応する時間が経過した時点での燃焼状況を予測して、その予測された燃焼状況に対応するごみ供給量又は二次空気供給量が得られるように、補正するものである。換言すれば、酸素濃度dが検出時点tx から制御時間遅れΔtに対応する時間経過した時点Tx ではDx となるであろうことを酸素濃度変化率Kx から予測して、つまり酸素濃度変化率Kx に最も適合する補正関数fx を選択し且つ酸素濃度dに見合う補正係数Ax を見出して、制御信号5a,16aを、酸素濃度Dx の排ガス1aが発生する燃焼状態において供給すべきであるごみ供給量又は二次空気量が得られるような制御信号5´a,16´aに補正するのである(図2及び図3(A)参照)。同様に、上記した第2の検出時点ty での酸素濃度変化率Ky に基づいて最適な補正関数fy が選択されたときは、その時点ty における酸素濃度dに見合った補正係数Ay により、各調整器5,16からごみ供給装置2又はダンパ14に出力される制御信号5a,16aを補正して、その補正された制御信号5´a,16´aによりごみ供給装置2及びダンパ14を制御させるのである(図2及び図3(B)参照)。
【0022】
ところで、ごみ1が一定量且つ一定の発熱量にて、連続的にシュート3を経て流動層焼却炉4に供給され、所要量の一定の一次空気7と二次空気10とが供給されて、完全燃焼するならば、排ガス1a中に含まれる酸素量は一定の値となる。しかし、前述のように、ごみ1は質的,量的,発熱量にて変動があるため、燃焼は一定ではなく、したがって排ガス1a中の酸素量は刻々と変化していく。この酸素量を検知し、これに基づいて、ごみ供給量調整器5にて制御されているごみ供給装置2を制御してごみ供給量を変化させると共に、二次空気供給量を制御するようにした場合、問題となるのは、冒頭で述べた如く、供給装置2からシュート3を経て炉1に至るまでの10〜30秒、炉1内での燃焼が酸素濃度検知器20に至るまでの約5秒、計器内での約5秒、合計約20〜40秒の制御時間遅れがあることである。すなわち、実際に、ごみ供給量及び二次空気量を制御したときには、既に、20〜40秒が経過してしまった後であり、そのときには、既に異なった状態になってしまっていることである。
【0023】
第1方法によれば、このような問題を解決することができるが、その手法は次の通りである。
【0024】
例えば、図2に示す如く、ある時点tx での酸素濃度d及び酸素濃度変化率Kx が酸素濃度・酸素濃度変化率検出器18により検出されると、酸素濃度・酸素濃度変化率検出器18から制御信号補正器19,20の関数選択部19b,20bに酸素濃度変化率信号21b,22bが出力されて、関数部19b,20bにおいて酸素濃度変化率Kx に最も適合する補正関数fx が選択される。補正関数fx が選択されると、酸素濃度・酸素濃度変化率検出器18から制御信号補正器19,20の関数部19a,20aに出力された酸素濃度信号21a,22aにより、検出時点tx での酸素濃度dに見合った補正係数Ax が見出され、各調整器5,16からごみ供給装置2及びダンパ14に出力される制御信号5a,16aが補正され、その補正された制御信号5´a,16´aによりごみ供給装置2及びダンパ14が制御される。
【0025】
このとき、補正された制御信号5´a,16´aは、検出時点tx での実際の燃焼状況に応じたごみ供給量及び二次空気供給量を得るものではなく、酸素濃度変化率Kx から予測された燃焼状況、つまり検出時点tx から制御時間遅れに相当する時間が経過した時点での燃焼状況又はこれに近似するであろうと予測された燃焼状況に応じたごみ供給量及び二次空気供給量を得るべく、ごみ供給装置2及びダンパ14を制御するものである。すなわち、検出時点での酸素濃度の変化率を検出することにより、その後の時点つまりごみ1及び二次空気10が炉1に実際に供給される時点での酸素濃度を予測して、ごみ供給量及び二次空気供給量を定めることができる。
【0026】
したがって、第1方法によってごみ供給量及び二次空気供給量を制御することで、上記したような制御時間遅れによる問題(例えば、冒頭で述べた如く、二次空気不足や過剰を却って助長することになる等の問題)を生じることなく、制御時間遅れを実質的に解消して、ごみ1及び二次空気10の炉1内への供給量を、その供給時点における実際の燃焼状況又はこれに近似するものに適合するものとでき、良好且つ安定した燃焼を行なわしめることができる。
【0027】
ところで、第1方法では、ごみ供給量及び二次空気供給量を制御するようにしたが、その一方のみを酸素濃度変化率に基づいて制御するようにすることもできる。すなわち、第2の実施の形態における本発明に係る燃焼制御方法(以下「第2方法」という)では、図4に示す如く、ごみ供給量のみを酸素濃度変化率に基づいて制御するようにしており、第3の実施の形態における本発明に係る燃焼制御方法(以下「第3方法」という)では、図5に示す如く、二次空気供給量のみを酸素濃度変化率に基づいて制御するようにしている。
【0028】
第2方法又は第3方法における制御手法は、第1方法と基本的に同一であるので、その詳細は省略するが、以下の通りである。
【0029】
すなわち、第2方法では、図2〜図4に示す如く、ある時点tx での酸素濃度d及び酸素濃度変化率Kx が酸素濃度・酸素濃度変化率検出器18により検出されると、酸素濃度・酸素濃度変化率検出器18から制御信号補正器19の関数選択部19bに酸素濃度変化率信号21bが出力されて、関数部19bにおいて酸素濃度変化率Kx に最も適合する補正関数fx が選択される。補正関数fx が選択されると、酸素濃度・酸素濃度変化率検出器18から制御信号補正器19の関数部19aに出力された酸素濃度信号21a,22aにより、検出時点tx での酸素濃度dに見合った補正係数Ax が見出され、ごみ供給量調整器5からごみ供給装置に出力される制御信号5aが補正され、その補正された制御信号5´aによりごみ供給装置2が制御される。補正された制御信号5´aは、検出時点tx での実際の燃焼状況に応じたごみ供給量を得るものではなく、酸素濃度変化率Kx から予測された燃焼状況、つまり検出時点tx から制御時間遅れに相当する時間が経過した時点での燃焼状況又はこれに近似するであろうと予測された燃焼状況に応じたごみ供給量を得るべく、ごみ供給装置2を制御するものである。すなわち、検出時点での酸素濃度の変化率を検出することにより、その後の時点つまりごみ1が炉1に実際に供給される時点での酸素濃度を予測して、ごみ供給量を定めることができるのである。したがって、第2方法によってごみ供給量を制御することで、第1方法におけると同様に、制御時間遅れを実質的に解消して、ごみ1の炉1内への供給量を、その供給時点における実際の燃焼状況又はこれに近似するものに適合するものとでき、良好且つ安定した燃焼を行なわしめることができる。
【0030】
また、第3方法では、図2、図3及び図5に示す如く、ある時点tx での酸素濃度d及び酸素濃度変化率Kx が酸素濃度・酸素濃度変化率検出器18により検出されると、酸素濃度・酸素濃度変化率検出器18から制御信号補正器20の関数選択部20bに酸素濃度変化率信号22bが出力されて、関数部20bにおいて酸素濃度変化率Kx に最も適合する補正関数fx が選択される。補正関数fx が選択されると、酸素濃度・酸素濃度変化率検出器18から制御信号補正器20の関数部20aに出力された酸素濃度信号22aにより、検出時点tx での酸素濃度dに見合った補正係数Ax が見出され、風量調整器16からダンパ14に出力される制御信号16aが補正され、その補正された制御信号16´aによりダンパ14が制御される。補正された制御信号16´aは、検出時点tx での実際の燃焼状況に応じた二次空気供給量を得るものではなく、酸素濃度変化率Kx から予測された燃焼状況、つまり検出時点tx から制御時間遅れに相当する時間が経過した時点での燃焼状況又はこれに近似するであろうと予測された燃焼状況に応じた二次空気供給量を得るべく、ダンパ14を制御するものである。すなわち、検出時点での酸素濃度の変化率を検出することにより、その後の時点つまり二次空気10が炉1に実際に供給される時点での酸素濃度を予測して、二次空気供給量を定めることができる。したがって、第3方法によって二次空気供給量を制御することで、第1方法におけると同様に、制御時間遅れを実質的に解消して、二次空気10の炉1内への供給量を、その供給時点における実際の燃焼状況又はこれに近似するものに適合するものとでき、良好且つ安定した燃焼を行なわしめることができる。
【0031】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明の方法によれば、排ガス中の酸素濃度の変化率を検出し、この酸素濃度変化率に基づいてごみ供給量及び二次空気供給量の双方又は一方を制御することにより、これら供給量を検出時点よりも未来の時点での量に近似的に先行させることによって時間遅れの問題を解決することができる。したがって、流動層焼却炉へのごみ供給量が変化しても、これに応じた燃焼制御を行なうことができ、流動層焼却炉の燃焼の安定化に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の方法を実施する制御システムを示す系統図である。
【図2】排ガスの酸度濃度の変化を例示する曲線図である。
【図3】補正関数を例示する曲線図である。
【図4】第2の方法を実施する制御システムを示す系統図である。
【図5】第3の方法を実施する制御システムを示す系統図である。
【図6】排ガス酸度濃度の変化曲線図である。
【符号の説明】
1…ごみ、1a…排ガス、2…ごみ供給装置、3…シュート、4…流動層焼却炉、5…ごみ供給量調整器、5a,16a…制御信号、5´a,16´a…補正された制御信号、7…一次空気、8…流動層、9…二次空気供給装置、10…二次空気、11…煙道、13…二次空気供給路、14…ダンパ、16…風量調整器、17…酸素濃度検知器、18…酸素濃度・酸素濃度変化率検出器、19,20…制御信号補正器、19a,20a…関数部、19b,20b…関数選択部、21a,22a…酸素濃度信号、21b,22b…酸素濃度変化率信号。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a combustion control method in the case of incinerating garbage such as municipal waste and industrial waste in a fluidized bed incinerator.
[0002]
[Prior art]
A fluidized bed incinerator has a larger hearth load than a stoker furnace, has a small loss of ignition, is easy to ignite and stop, and is suitable for incineration of recently diversified garbage. By the way, the burning rate by the fluidized bed is larger than the combustion method in the stoker furnace, so if the amount of waste supply is not kept as constant as possible, for example, if a large amount of waste is temporarily supplied, Since rapid gasification (a large amount of pyrolysis gas is generated), the pressure in the furnace fluctuates greatly or a temporary air shortage occurs, and as a result, the generation of carbon monoxide and dioxins is induced. Therefore, in general, in order to perform good and stable waste combustion in the fluidized bed, the waste is crushed by a crusher, and then the crushed waste is quantitatively supplied to the chute by a waste feeder such as a screw feeder, In general, finely divided waste is quantitatively supplied from the chute.
[0003]
However, even when the waste is completely crushed and subdivided by the crusher, the subdivided garbage is entangled and large while being supplied to the chute from the garbage supply device or while flowing down the chute. It becomes a lump, and the supply amount of garbage into the furnace may temporarily increase or decrease temporarily. Even when waste is supplied quantitatively, there is a large difference in gasification and combustion in the furnace due to recent diversification of the shape, properties, flammability, incombustibility, heat generation, etc. May occur. In addition, it is necessary to roughly crush the garbage to a certain size because it is easy to cause troubles due to wear, damage, etc. of the crushing blade if the garbage is highly subdivided with a crusher. There are also circumstances. Therefore, it is difficult to supply the dust evenly in the fluidized bed incinerator from the viewpoint of weight or volume, and also from the aspect of calorific value. Insufficient or excessive phenomenon is unavoidable.
[0004]
Therefore, various combustion control methods have been proposed and put into practical use in order to suppress the occurrence of such a phenomenon as much as possible. As a conventional combustion control method, for example, (1) a method of sensing the amount of dust passing through the chute by a chute sensor and controlling the dust supply device so that the amount of dust supply becomes constant, and (2) an optical sensor Method of controlling the amount of refuse supply and combustion air according to the combustion status by sensing the brightness in the furnace and using it, or (3) Oxygen concentration of exhaust gas discharged from the furnace Is known, and a method for controlling the amount of dust supply or the amount of secondary air supply based on this is known.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, as described above, the volume (supply amount) of the garbage does not necessarily match the calorific value, and there is a large difference in gasification or combustion in the furnace even when the waste is supplied quantitatively. Since this may occur, reliable combustion control cannot be performed by the method (1). In the method (2), the optical sensor is very expensive, and the optical sensor is easily contaminated, which may cause malfunction.
[0006]
On the other hand, in the method (3), oxygen in the exhaust gas accompanies changes in the combustion state in the furnace (for example, when a large amount of waste is supplied, the gasification of the waste proceeds and combustion occurs at a low air ratio). This method utilizes the fact that the concentration also changes, and does not cause the problem of deficiency as described in the above methods (1) and (2). However, on the other hand, when the oxygen concentration is detected (hereinafter referred to as “detection time”) There is a time lag between the actual supply time of waste or secondary air whose supply amount is controlled based on the oxygen concentration, and the control of the appropriate secondary air supply amount according to the combustion situation is possible due to such a control time delay. There was a problem that could not be done.
[0007]
That is, according to the method (3), for example, the detection time t 1 Oxygen concentration at 1 Is standard oxygen concentration D 0 When the value exceeds the value, the secondary air supply amount is controlled to decrease, but the oxygen concentration of the exhaust gas changes with time as shown in FIG. Time point T 1 In oxygen concentration D 1 Is standard oxygen concentration D 0 May result in a situation where the secondary air supply amount must be increased. In such a case, as a result, the secondary air shortage is promoted by the control. Conversely, detection time t 2 Oxygen concentration at 2 Is standard oxygen concentration D 0 The secondary air supply amount was controlled to increase because it was less than 2 In oxygen concentration D 2 Is standard oxygen concentration D 0 In some cases, the amount of secondary air supply must be reduced, and in this case, as a result, excessive secondary air is promoted. Since the oxygen concentration of the exhaust gas changes with time in this way, at a certain time t 1 , T 2 Oxygen concentration at 1 , D 2 Even if the secondary air supply amount is controlled based on the detected value, it is the air volume corresponding to the past oxygen concentration, not the actual air volume desired. In other words, the controlled air volume is not adapted to the actual combustion situation when it is supplied into the furnace, but to the combustion situation traced back to the past by the time corresponding to the above control time delay. Only. Thus, the detection time t 1 , T 2 Time T controlled from 1 , T 2 As a result of the control time delay Δt up to this point, proper combustion control cannot be performed depending on the method (3). As illustrated above, the control deteriorates the combustion situation (secondary air). It was also conducive to deficiencies or excesses).
[0008]
Such a problem also occurs when the amount of waste supply is controlled by the method (3). That is, even if the waste supply device is controlled based on the oxygen concentration of the exhaust gas, the information (oxygen concentration) used as a reference for the control is not the information at the time of supply but the past, and is based on the oxygen concentration at the time of detection. The controlled amount of waste is not what you really want. Although it is not uniform depending on the scale, structure, etc. of the incinerator, generally, it takes 10 to 30 seconds to enter the furnace through the chute from the garbage supply device. It will take about 5 seconds for the garbage to burn and the exhaust gas to reach the oxygen concentration detector, and then it will take about 5 seconds for the control to be completed, totaling about 20-40 seconds. The combustion state when there is a control time delay and an actual controlled amount of dust or secondary air is supplied into the furnace is completely different after about 20-40 seconds from the time of detection of the oxygen concentration. It has become.
[0009]
The present invention provides a combustion control method in a fluidized bed incinerator capable of solving such a problem, particularly the problem due to the control time delay in the method (3), and performing appropriate control according to the actual combustion situation. It is intended to provide.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The invention of claim 1 of the present application By a control system comprising an oxygen concentration detector, an oxygen concentration / oxygen concentration change rate detector, and a control signal corrector comprising a function part and a function selection part, When controlling at least one of the waste supply amount and secondary air supply amount to the fluidized bed incinerator according to the combustion state in the furnace, correction by a plurality of oxygen concentrations previously classified according to the oxygen concentration change rate First, the oxygen concentration of the exhaust gas discharged from the fluidized bed incinerator and the rate of change of the oxygen concentration are detected. Changes in this detected oxygen concentration Based on rate A correction function that best matches the detected oxygen concentration change rate is selected from the correction functions based on the plurality of oxygen concentrations, and a correction coefficient corresponding to the oxygen concentration at the time of detection is obtained using the selected correction function. By correcting the control signal of the waste supply amount or the secondary air supply amount based on the correction coefficient, and outputting the corrected control signal to the waste supply device or the secondary air control device, At least one of the waste supply amount or the secondary air supply amount, At the time of actual waste or secondary air supply The basic configuration of the present invention is that the control is performed according to the combustion state.
Further, the invention of
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to FIGS.
[0012]
FIG. 1 shows a waste incineration plant to which a combustion control method (hereinafter referred to as “first method”) according to the present invention in the first embodiment is applied. In this plant, the waste 1 is a screw. The fluid is supplied to the fluidized
[0013]
Further, in the fluidized
[0014]
In the first method, the future is planned from the past detection value as follows, and the waste supply amount and the secondary air amount are controlled.
[0015]
Thus, in the first method, the
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
For example, the correction function corresponding to the oxygen concentration change rate indicating the increasing tendency is different from the oxygen concentration changing rate, the one having the same increasing tendency as the oxygen concentration changing rate, the lower or higher increasing trend, and the oxygen concentration changing rate. The correction function corresponding to the oxygen concentration change rate indicating a decreasing trend is one that has a decreasing trend equivalent to the oxygen concentration changing rate, one that is lower or higher than this, and There are things that turn to an increasing trend, unlike the oxygen concentration change rate. These correction functions f 1 , F 2 ...... f n Is set, for example, based on actual operation data obtained by the
[0019]
Further, the
[0020]
That is, the correction function is selected depending on how the oxygen concentration at the detection time point is increasing or decreasing. For example, as shown in FIG. x , T y Even if the same oxygen concentration d is detected in FIG. 3, the correction function selected differs depending on the oxygen concentration change rate at that time, and as shown in FIG. x Then, oxygen concentration change rate K x Indicates an increasing trend, the correction function f that best fits the increasing rate x Is selected (Fig. A) and the other detection time t y Then, oxygen concentration change rate K y Indicates a decreasing trend, the correction function f that best fits the decreasing rate y Is selected (FIG. B). Of course, the acidity concentration ratio K showing an increasing tendency x As described above, the correction function f indicating the increasing tendency is always detected even when x Is not always selected. For example, a correction function that tends to decrease depending on the increase rate of the oxygen concentration may be selected. Similarly, acidity concentration ratio K showing a decreasing tendency y As described above, the correction function f indicating the decreasing tendency is always detected even when y Is not always selected. For example, a correction function that tends to increase depending on the decrease rate of the oxygen concentration may be selected.
[0021]
In this way, the oxygen concentration that changes with time and the oxygen concentration change rate that is the tendency of the change are read, and the correction function that best matches the oxygen concentration change rate is selected. Detection time t x Oxygen concentration change rate K x Based on the optimal correction function f x Is selected at that time t x Correction coefficient A corresponding to the oxygen concentration d in x Accordingly, the
[0022]
By the way, the waste 1 is supplied to the
[0023]
According to the first method, such a problem can be solved, but the method is as follows.
[0024]
For example, as shown in FIG. x Oxygen concentration d and oxygen concentration change rate K x Is detected by the oxygen concentration / oxygen concentration
[0025]
At this time, the corrected
[0026]
Therefore, by controlling the waste supply amount and the secondary air supply amount by the first method, the problem due to the control time delay as described above (for example, as described at the beginning, it is encouraged to overcome the shortage or excess of secondary air. The control time delay is substantially eliminated, and the supply amount of the waste 1 and the
[0027]
By the way, in the first method, the waste supply amount and the secondary air supply amount are controlled, but only one of them can be controlled based on the oxygen concentration change rate. That is, in the combustion control method according to the present invention in the second embodiment (hereinafter referred to as “second method”), as shown in FIG. 4, only the waste supply amount is controlled based on the oxygen concentration change rate. In the combustion control method according to the present invention in the third embodiment (hereinafter referred to as “third method”), as shown in FIG. 5, only the secondary air supply amount is controlled based on the oxygen concentration change rate. I have to.
[0028]
Since the control method in the second method or the third method is basically the same as that in the first method, the details thereof are omitted, but are as follows.
[0029]
That is, in the second method, as shown in FIGS. x Oxygen concentration d and oxygen concentration change rate K x Is detected by the oxygen concentration / oxygen concentration
[0030]
Further, in the third method, as shown in FIGS. x Oxygen concentration d and oxygen concentration change rate K x Is detected by the oxygen concentration / oxygen concentration
[0031]
【The invention's effect】
As understood from the above description, according to the method of the present invention, the change rate of the oxygen concentration in the exhaust gas is detected, and both the waste supply amount and the secondary air supply amount are detected based on this oxygen concentration change rate. By controlling one of them, the problem of time delay can be solved by making these supply amounts approximately precede the amount at a future time point from the detection time point. Therefore, even if the amount of waste supplied to the fluidized bed incinerator changes, combustion control according to this can be performed, which can contribute to stabilization of combustion in the fluidized bed incinerator.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram showing a control system for implementing a first method.
FIG. 2 is a curve diagram illustrating a change in acidity concentration of exhaust gas.
FIG. 3 is a curve diagram illustrating a correction function.
FIG. 4 is a system diagram showing a control system that implements a second method;
FIG. 5 is a system diagram showing a control system that implements a third method;
FIG. 6 is a change curve diagram of exhaust gas acidity concentration.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Waste, 1a ... Exhaust gas, 2 ... Waste supply device, 3 ... Chute, 4 ... Fluidized bed incinerator, 5 ... Waste supply amount regulator, 5a, 16a ... Control signal, 5'a, 16'a ... Corrected Control signal, 7 ... primary air, 8 ... fluidized bed, 9 ... secondary air supply device, 10 ... secondary air, 11 ... flue, 13 ... secondary air supply path, 14 ... damper, 16 ... air volume regulator , 17 ... oxygen concentration detector, 18 ... oxygen concentration / oxygen concentration change rate detector, 19, 20 ... control signal corrector, 19a, 20a ... function unit, 19b, 20b ... function selection unit, 21a, 22a ... oxygen concentration Signal, 21b, 22b ... oxygen concentration change rate signal.
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