特許 7015103 ごみ焼却設備及びごみ焼却設備の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-25

(45)【発行日】2022-02-02

(54)【発明の名称】ごみ焼却設備及びごみ焼却設備の制御方法

(51)【国際特許分類】

   F23G 5/50 20060101AFI20220126BHJP

   F23G 5/00 20060101ALI20220126BHJP

【ＦＩ】

F23G5/50 G ZAB

F23G5/50 C

F23G5/50 H

F23G5/50 N

F23G5/50 Q

F23G5/50 R

F23G5/00 109

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2016128052

(22)【出願日】2016-06-28

(65)【公開番号】P2018004113

(43)【公開日】2018-01-11

【審査請求日】2019-05-21

【審判番号】

【審判請求日】2020-11-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】奥田 博史

(72)【発明者】

【氏名】岩崎 陽介

(72)【発明者】

【氏名】向井 健

(72)【発明者】

【氏名】田中 宏史

(72)【発明者】

【氏名】三島 惇

【合議体】

【審判長】松下 聡

【審判官】山崎 勝司

【審判官】槙原 進

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－２５４５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１０６８２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３７４３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１９５２２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－６８５１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

F23G5/00

F23G5/50

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

乾燥部で乾燥させたごみを燃焼部で燃焼させる焼却炉と、
ごみの燃焼によって発生した熱を利用して蒸気を生成するボイラと、
前記焼却炉の前記乾燥部にごみを供給する給じん装置と、
前記乾燥部に堆積する燃焼前のごみから発生したガスを含む炉内ガスの性状を前記乾燥部で検出するガス検出装置と、
前記ガス検出装置から取得した炉内ガスの性状に基づいて、前記乾燥部における単位重量あたりの燃焼前のごみが完全燃焼したときに発生する熱量である発熱量を当該ごみの燃焼前に算出し、算出した発熱量に基づいて前記乾燥部におけるごみが燃焼したときに所望の熱量が発生する最適堆積量を算出し、前記乾燥部におけるごみの堆積量が前記最適堆積量となるように前記給じん装置を制御する制御装置と、を備え、
前記炉内ガスの性状には、前記炉内ガス中におけるＨ _２ Ｏ、ＣＯ _２ 、及び、ＣＯのうち少なくとも２種類の濃度が含まれる、ごみ焼却設備。

【請求項2】

前記焼却炉に空気を供給する空気供給装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記ガス検出装置から取得した炉内ガスの性状に基づいて、前記乾燥部におけるごみが燃焼したときに所望の熱量が発生する最適空気供給量を算出し、前記焼却炉への空気供給量が前記最適空気供給量となるように前記空気供給装置を制御する、請求項１に記載のごみ焼却設備。

【請求項3】

前記制御装置は前記給じん装置の駆動に同期して前記最適堆積量を算出する、請求項１又は２に記載のごみ焼却設備。

【請求項4】

前記乾燥部におけるごみの堆積高さを検出するレベル計をさらに備え、
前記制御装置は、前記レベル計から取得したごみの堆積高さに基づいて、前記乾燥部におけるごみの堆積量が前記最適堆積量となるように前記給じん装置を制御する、請求項１乃至３のうちいずれか一の項に記載のごみ焼却設備。

【請求項5】

前記焼却炉は、少なくとも乾燥部を含む領域において下流部分に他の部分よりも流路面積の小さい絞り部を有する空気ガス保有空間が形成されており、前記燃焼部で発生した燃焼ガスは前記絞り部を通過して前記ボイラに向かって流れるよう構成されている、請求項１乃至４のうちいずれか一の項に記載のごみ焼却設備。

【請求項6】

乾燥部で乾燥させたごみを燃焼部で燃焼させる焼却炉と、
ごみの燃焼によって発生した熱を利用して蒸気を生成するボイラと、
前記乾燥部に堆積する燃焼前のごみから発生したガスを含む炉内ガスの性状を前記乾燥部で検出するガス検出装置と、
前記焼却炉の前記乾燥部にごみを供給する給じん装置と、
前記焼却炉内のごみを搬送するストーカと、
前記ガス検出装置から取得した炉内ガスの性状に基づいて、前記乾燥部における単位重量あたりの燃焼前のごみが完全燃焼したときに発生する熱量である発熱量を当該ごみの燃焼前に算出し、算出した前記乾燥部におけるごみの発熱量に基づいて、前記給じん装置及び前記ストーカの少なくとも一方を制御する制御装置と、を備え、
前記炉内ガスの性状には、前記炉内ガス中におけるＨ _２ Ｏ、ＣＯ _２ 、及び、ＣＯのうち少なくとも２種類の濃度が含まれる、ごみ焼却設備。

【請求項7】

乾燥部で乾燥させたごみを燃焼部で燃焼させる焼却炉と、ごみの燃焼によって発生した熱を利用して蒸気を生成するボイラと、前記焼却炉の前記乾燥部にごみを供給する給じん装置と、前記乾燥部に堆積する燃焼前のごみから発生したガスを含む炉内ガスの性状を前記乾燥部で検出するガス検出装置と、を備えた、ごみ焼却設備の制御方法であって、
前記ガス検出装置から取得した炉内ガスの性状に基づいて、前記乾燥部における単位重量あたりの燃焼前のごみが完全燃焼したときに発生する熱量である発熱量を当該ごみの燃焼前に算出し、算出した発熱量に基づいて前記乾燥部におけるごみが燃焼したときに所望の熱量が発生する最適堆積量を算出し、前記乾燥部におけるごみの堆積量が前記最適堆積量となるように前記給じん装置を制御し、
前記炉内ガスの性状には、前記炉内ガス中におけるＨ _２ Ｏ、ＣＯ _２ 、及び、ＣＯのうち少なくとも２種類の濃度が含まれる、制御方法。

【請求項8】

乾燥部で乾燥させたごみを燃焼部で燃焼させる焼却炉と、ごみの燃焼によって発生した熱を利用して蒸気を生成するボイラと、前記乾燥部に堆積する燃焼前のごみから発生したガスを含む炉内ガスの性状を前記乾燥部で検出するガス検出装置と、前記焼却炉の前記乾燥部にごみを供給する給じん装置と、前記焼却炉内のごみを搬送するストーカと、を備えた、ごみ焼却設備の制御方法であって、
前記ガス検出装置から取得した炉内ガスの性状に基づいて、前記乾燥部における単位重量あたりの燃焼前のごみが完全燃焼したときに発生する熱量である発熱量を当該ごみの燃焼前に算出し、算出した前記乾燥部におけるごみの発熱量に基づいて、前記給じん装置及び前記ストーカの少なくとも一方を制御することを含み、
前記炉内ガスの性状には、前記炉内ガス中におけるＨ _２ Ｏ、ＣＯ _２ 、及び、ＣＯのうち少なくとも２種類の濃度が含まれる、制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はごみ焼却設備及びごみ焼却設備の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ボイラを備えたごみ焼却設備では、ごみの燃焼で発生した熱を用いて蒸気が生成される。ただし、ごみはその内容によって発熱量（単位重量あたりのごみが完全燃焼したときに発生する熱量）が異なることから、同じ重量のごみを燃焼させてもボイラへの入熱量は必ずしも同じにはならない。そこで、特許文献１及び２では、ごみの燃焼によって発生した排ガスの成分や炉内温度を測定し、その測定結果に基づいてボイラの入熱量が一定になるように空気の供給量等を制御する方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開昭５５－５６５１４号公報

【文献】特開平９－２７３７３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１及び２に記載の方法は、先に燃焼したごみの燃焼時における測定結果に基づいて、後に燃焼するごみの燃焼を制御するもの（つまり、フィードバック制御）であるため、ごみの内容が刻々と変化する状況下では、ボイラへの安定した入熱は困難である。

【0005】

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、ボイラへの安定した入熱が可能なごみ焼却設備を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様に係るごみ焼却設備は、乾燥部で乾燥させたごみを燃焼部で燃焼させる焼却炉と、ごみの燃焼によって発生した熱を利用して蒸気を生成するボイラと、前記焼却炉の前記乾燥部にごみを供給する給じん装置と、前記乾燥部で発生したガスを含む炉内ガスの性状を検出するガス検出装置と、前記ガス検出装置から取得した炉内ガスの性状に基づいて、前記乾燥部におけるごみが燃焼したときに所望の熱量が発生する最適堆積量を算出し、前記乾燥部におけるごみの堆積量が前記最適堆積量となるように前記給じん装置を制御する制御装置と、を備えている。

【0007】

この構成では、燃焼前のごみから発生するガスの性状に基づいて堆積量を調整し、そのごみが燃焼したときに所望の熱量が発生するよう制御を行っている（つまり、フィードフォワード制御を行っている）。そのため、焼却炉に供給されるごみの内容が刻々と変化しても、ボイラへの安定した入熱が可能となる。

【0008】

上記のごみ焼却設備において、前記焼却炉に空気を供給する空気供給装置をさらに備え、前記制御装置は、前記ガス検出装置から取得した炉内ガスの性状に基づいて、前記乾燥部におけるごみが燃焼したときに所望の熱量が発生する最適空気供給量を算出し、前記焼却炉への空気供給量が前記最適空気供給量となるように前記空気供給装置を制御するようにしてもよい。

【0009】

この構成によれば、乾燥部におけるごみの堆積量のみならず、焼却炉への空気供給量も調整されるため、ボイラへの入熱をより一層安定させることができる。

【0010】

上記のごみ焼却設備において、前記制御装置は前記給じん装置の駆動に同期して前記最適堆積量を算出するようにしてもよい。

【0011】

この構成によれば、ごみが乾燥部に供給されるたびに最適堆積量が算出される。そのため、ごみが乾燥部に供給されることにより状況が変化したとしても、その変化に応じて最適堆積量が算出されるため、最適堆積量の算出を精度よく行うことができる。

【0012】

上記のごみ焼却設備において、前記乾燥部におけるごみの堆積高さを検出するレベル計をさらに備え、前記制御装置は、前記レベル計から取得したごみの堆積高さに基づいて、前記乾燥部におけるごみの堆積量が前記最適堆積量となるように前記給じん装置を制御するようにしてもよい。

【0013】

この構成によれば、ごみの堆積高さから乾燥部におけるごみの堆積量が推定できるため、乾燥部に適切な量のごみを供給することができる。

【0014】

上記のごみ焼却設備において、前記焼却炉は、少なくとも乾燥部を含む領域において下流部分に絞り部を有する空気ガス保有空間が形成されており、前記燃焼部で発生した燃焼ガスは前記絞り部を通過して前記ボイラに向かって流れるよう構成されていてもよい。

【0015】

この構成によれば、空気ガス保有空間は火炎がほとんど存在しない空間となる。そのため、空気ガス保有空間が炉内ガスを保有することができる結果、炉内ガスの性状の検出が容易となる。

【0016】

また、本発明の他の態様に係るごみ焼却設備は、乾燥部で乾燥させたごみを燃焼部で燃焼させる焼却炉と、ごみの燃焼によって発生した熱を利用して蒸気を生成するボイラと、前記乾燥部で発生したガスを含む炉内ガスの性状を検出するガス検出装置と、前記ガス検出装置から取得した炉内ガスの性状に基づいて、前記乾燥部におけるごみの発熱量を算出する制御装置と、を備える。

【0017】

この構成によれば、乾燥部におけるこみの発熱量を算出することができる。そのため、この発熱量に基づいて、ボイラへ適切な入熱を行えるよう焼却炉に適切な量のごみを供給することができ又は適切な量の空気を供給することができる。

【0018】

上記のごみ焼却設備において、前記焼却炉の前記乾燥部にごみを供給する給じん装置と、前記焼却炉内のごみを搬送するストーカと、をさらに備え、前記制御装置は、算出した前記乾燥部におけるごみの発熱量に基づいて、前記給じん装置及び前記ストーカの少なくとも一方を制御するようにしてもよい。

【0019】

本発明の一態様に係る制御方法は、乾燥部で乾燥させたごみを燃焼部で燃焼させる焼却炉と、ごみの燃焼によって発生した熱を利用して蒸気を生成するボイラと、前記焼却炉の前記乾燥部にごみを供給する給じん装置と、前記乾燥部で発生したガスを含む炉内ガスの性状を検出するガス検出装置と、を備えた、ごみ焼却設備の制御方法であって、前記ガス検出装置から取得した炉内ガスの性状に基づいて、前記乾燥部におけるごみが燃焼したときに所望の熱量が発生する最適堆積量を算出し、前記乾燥部におけるごみの堆積量が前記最適堆積量となるように前記給じん装置を制御する。

【0020】

また、本発明の他の形態に係る制御方法は、乾燥部で乾燥させたごみを燃焼部で燃焼させる焼却炉と、ごみの燃焼によって発生した熱を利用して蒸気を生成するボイラと、前記乾燥部で発生したガスを含む炉内ガスの性状を検出するガス検出装置と、を備えた、ごみ焼却設備の制御方法であって、前記ガス検出装置から取得した炉内ガスの性状に基づいて、前記乾燥部におけるごみの発熱量を算出することを含む。

【0021】

上記の制御方法において、前記ごみ焼却設備は、前記焼却炉の前記乾燥部にごみを供給する給じん装置と、前記焼却炉内のごみを搬送するストーカと、をさらに備えており、算出した前記乾燥部におけるごみの発熱量に基づいて、前記給じん装置及び前記ストーカの少なくとも一方を制御するようにしてもよい。

【発明の効果】

【0022】

前述のとおり、上記のごみ焼却設備によれば、ボイラへ安定した入熱が可能である。つまり、発電量を一定に保つ際には入熱量を一定に保つことができ、発電量を変化させる際には入熱量を滑らかに変化させてハンチングの発生を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は、ごみ焼却設備の概略構成図である。

【図2】図２は、ごみ焼却設備の制御系のブロック図である。

【図3】図３は、制御装置による制御のフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

＜ごみ焼却装置の全体構造＞
はじめに、実施形態に係るごみ焼却設備１００の全体構造について説明する。図１は、ごみ焼却設備１００の概略構成図である。図１に示すように、ごみ焼却設備１００は、焼却炉１０と、ボイラ３０と、給じん装置４０と、空気供給装置５０と、制御装置６０と、を備えている。

【0025】

焼却炉１０では、ごみを搬送しながら焼却を行う。焼却炉１０は、上流側から順に、乾燥部１１と、燃焼部１２と、後燃焼部１３と、再燃焼部１４と、を有している。本実施形態の焼却炉１０は、ごみの燃焼によって発生した燃焼ガスとごみが並行して流れる並行流焼却炉である。ただし、焼却炉１０は、燃焼ガスとごみが異なる方向に流れる方式の焼却炉（例えば、中間流焼却炉）であってもよい。

【0026】

乾燥部１１は、焼却炉１０に供給されたごみを乾燥させる部分である。乾燥部１１のごみは、乾燥部１１の底面に設けられた乾燥ストーカ１５の下から供給される一次空気及び隣接する燃焼部１２における燃焼の輻射熱によって乾燥する。その際、熱分解によって乾燥部１１のごみからガスが発生する。また、乾燥部１１のごみは、乾燥部１１の底面に設けられた乾燥ストーカ１５によって燃焼部１２に向かって搬送される。

【0027】

乾燥部１１から燃焼部１２にかけての領域には、それらの領域の上部に空気ガス保有空間１６が形成されている。空気ガス保有空間１６は、その下流部分に他の部分よりも流路面積の小さい絞り部１７を有している。この空気ガス保有空間１６では、焼却炉１０に供給された空気、乾燥部１１のごみから発生したガス、及び燃焼部１２の上流側部分のごみから発生したガスを含む炉内ガスを保有する。

【0028】

また、乾燥部１１には、空気ガス保有空間１６が保有する炉内ガスの性状を検出するガス検出装置１８が設けられている。本実施形態では、ガス検出装置１８を用いて炉内ガス中におけるＨ_２Ｏ、ＣＯ_２、ＣＯの濃度を検出する。ガス検出装置１８の位置及び数は特に限定されない。例えば、ガス検出装置１８は、焼却炉１０の両側面（紙面手前側及び紙面奥側の面）に設けられていてもよい。その場合、両ガス検出装置１８は互いに異なる高さ位置に設けられていてもよい。さらに、乾燥部１１には、乾燥部１１におけるごみの堆積高さを検出する超音波式のレベル計１９が設けられている。

【0029】

燃焼部１２は、乾燥部１１で乾燥したごみを燃焼させる部分である。燃焼部１２では、ごみが燃焼し火炎が発生する。燃焼部１２におけるごみ及び燃焼により発生した灰は、燃焼部１２の底面に設けられた燃焼ストーカ２０によって後燃焼部１３に向かって搬送される。また、燃焼部１２で発生した燃焼ガス及び火炎は、絞り部１７を通過して後燃焼部１３に向かって流れる。なお、燃焼ストーカ２０は、乾燥ストーカ１５と同じ高さ位置に設けられているが、乾燥ストーカ１５よりも低い位置に設けられていてもよい。

【0030】

後燃焼部１３は、燃焼部１２で燃焼しきれなかったごみ（未燃物）を燃焼させる部分である。前述のとおり、本実施形態では燃焼部１２で発生した燃焼ガスが後燃焼部１３に向かって流れる。後燃焼部１３では、燃焼ガスの輻射熱と一次空気によって、燃焼部１２で燃焼しきれなかった未燃物の燃焼が促進される。その結果、未燃物のほとんどが灰となって、未燃物は減少する。なお、後燃焼部１３で発生した灰は、後燃焼部１３の底面に設けられた後燃焼ストーカ２１によってシュート２２に向かって搬送される。シュート２２に搬送された灰は、ごみ焼却設備１００の外部に排出される。なお、本実施形態の後燃焼ストーカ２１は、燃焼ストーカ２０よりも低い位置に設けられているが、燃焼ストーカ２０と同じ高さ位置に設けられていてもよい。

【0031】

再燃焼部１４は、未燃ガスを燃焼させる部分である。再燃焼部１４は、後燃焼部１３から上方に向かって延び、上方に進むにつれて水平方向位置が乾燥部１１に近づくように傾斜している。乾燥部１１、燃焼部１２、及び後燃焼部１３で発生した燃焼ガス及び未燃ガス（以下、これらを合わせて「主流ガス」と称する）は、乾燥部１１、燃焼部１２、及び後燃焼部１３に沿って斜め下に向かって流れ、絞り部１７を通過した後、Ｖ字状に方向転換して再燃焼部１４に流入する。絞り部１７付近では、主流ガスに二次空気が供給される。これにより、主流ガスは空気と混合及び攪拌され、主流ガスに含まれる未燃ガスが再燃焼部１４で燃焼する。

【0032】

ボイラ３０は、ごみの燃焼によって発生した熱を利用して蒸気を生成する部分である。ボイラ３０は、流路壁に設けられた多数の水管３１及び過熱器管３２で熱交換を行うことにより蒸気（過熱蒸気）を生成し、生成した蒸気は図外の蒸気タービン発電機に供給されて発電が行われる。安定した発電を行うには、ボイラ３０への入熱を安定させる必要がある。つまり、発電量を一定に保つには入熱量を一定に保つ必要があり、発電量を速やかに変化させるにはハンチングが生じないように入熱量を滑らかに変化させる必要がある。

【0033】

給じん装置４０は、ごみ投入ホッパ４１に投入されたごみを焼却炉１０の乾燥部１１に供給する装置である。給じん装置４０は、ごみ投入ホッパ４１の底部分に位置し、水平方向に移動する給じん装置本体４２を有している。この給じん装置本体４２の移動速度、単位時間あたりの移動回数、移動量（ストローク）、及びストローク端の位置（移動範囲）を制御することにより、乾燥部１１に供給するごみの供給量を調整することができる。

【0034】

空気供給装置５０は、焼却炉１０に空気を供給する装置である。本実施形態の空気供給装置５０は、一次空気供給部５１と、二次空気供給部５２と、排ガス供給部５３と、を有している。

【0035】

一次空気供給部５１は、乾燥ストーカ１５に形成された隙間を介して乾燥部１１に一次空気を供給し、燃焼ストーカ２０に形成された隙間を介して燃焼部１２の上流側部分及び下流側部分のそれぞれに一次空気を供給し、後燃焼ストーカ２１に形成された隙間を介して後燃焼部１３に一次空気を供給する。また、一次空気供給部５１は、各部への一次空気の供給量を調整することができる。なお、一次空気供給部５１にヒータ及び空冷壁を設け、各部に供給する一次空気の温度を調整できるようにしてもよい。

【0036】

二次空気供給部５２は、焼却炉１０の空気ガス保有空間１６にその上部（天井部）から二次空気を供給するとともに、絞り部１７から主流ガスが方向転換する部分に二次空気を供給する。また、二次空気供給部５２は、各部への二次空気の供給量を調整することができる。

【0037】

排ガス供給部５３は、ごみ焼却設備１００から排出された排ガスを焼却炉１０に供給する（再循環させる）。ごみ焼却設備１００から排出された排ガスはろ過式集じん器で浄化され、その一部が排ガス供給部５３によって燃焼部１２の両側面（紙面手前側及び紙面奥側の面）から焼却炉１０へ供給される。なお、排ガスが供給される位置は、特に限定されない。例えば、排ガスは焼却炉１０の上方（天井部）から供給されてもよく、一方の側面のみから供給されてもよい。排ガスを焼却炉１０に供給することで、焼却炉１０内の酸素濃度が低下し、燃焼温度の局所的な過上昇を抑えることができる。その結果、ＮＯｘの発生を抑えることができる。

【0038】

制御装置６０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等によって構成されており、種々の演算を行うとともに、ごみ焼却設備１００全体を制御する。図２は、ごみ焼却設備１００の制御系のブロック図である。制御装置６０は、ガス検出装置１８及びレベル計１９と電気的に接続されている。制御装置６０は、これらの機器から送信される測定信号に基づいて、炉内ガスの性状及び乾燥部１１におけるごみの堆積高さを取得する。また、制御装置６０は、給じん装置４０及び空気供給装置５０と電気的に接続されている。制御装置６０は、給じん装置４０及び空気供給装置５０に制御信号を送信し、各装置を制御する。

【0039】

＜制御内容＞
次に、制御装置６０による制御内容について説明する。図３は、制御装置６０による制御のフロー図である。

【0040】

図３に示すように、制御が開始されると、制御装置６０は、ガス検出装置１８から乾燥部１１で発生したガスを含む炉内ガス（空気ガス保有空間１６が保有するガス）の性状（Ｈ_２Ｏ、ＣＯ_２、ＣＯの濃度）を取得する（ステップＳ１）。

【0041】

続いて、制御装置６０は、取得した炉内ガスの性状に基づいて、乾燥部１１におけるごみの発熱量を算出する（ステップＳ２）。ここで、ガスの性状とごみの発熱量の関係について説明する。ごみの発熱量は、そのごみに含まれるＣ（炭素）、Ｈ（水素）、及びＯ（酸素）の量によってほぼ決まる。また、ごみが燃焼すると、ごみに含まれるＣ、Ｈ、Ｏは互いに結合して、ＣＯ、ＣＯ_２、Ｈ_２Ｏになる。そして、焼却炉１０の乾燥部１１において、ごみが乾燥することによっても熱分解によってＣＯ、ＣＯ_２、Ｈ_２Ｏが発生する。そのため、炉内ガスに含まれるＣＯ、ＣＯ_２、Ｈ_２Ｏのうち少なくとも２種類の成分を測定し、これを蓄積したデータを用いれば、ごみの発熱量を算出することができる。

【0042】

また、ＣＯ／ＣＯ_２を指標として、ごみの発熱量を算出してもよい。ごみに含まれるＣの量が多いと、乾燥部１１ではＣＯ_２に対するＣＯの割合が大きくなる傾向にある。これは、乾燥部１１においてはＣがＯと十分に結合する段階ではないからである。また、ごみに含まれるＣの量が多いと発熱量は大きくなる。そのため、ＣＯ／ＣＯ_２を指標として、ごみの発熱量を算出することができる。

【0043】

本実施形態では、制御装置６０には、炉内ガスにおけるＨ_２Ｏ、ＣＯ_２、ＣＯの濃度と乾燥部１１におけるごみの発熱量との関係を示したマップデータが保存されている。そのため、制御装置６０は、ステップＳ１で取得した炉内ガスの性状及び上記のマップデータに基づいて、乾燥部１１におけるごみの発熱量を算出することができる。

【0044】

なお、炉内ガスには、空気供給装置５０から供給された空気も含まれる。制御装置６０は、空気供給装置５０から供給された空気中のＨ_２Ｏ、ＣＯ_２、ＣＯの量は把握できるため、これを考慮して乾燥部１１におけるごみの発熱量を算出すれば、より正確な値を得ることができる。

【0045】

続いて、制御装置６０は、目標入熱量を設定する（ステップＳ３）。制御装置６０は入力された値（焼却炉１０へのごみ投入量もしくは発生させたいボイラ発熱量目標値）から目標入熱量を設定してもよく、所定の演算によって算出した値を目標入熱量に設定してもよい。例えば、ボイラ３０への入熱量を一定に保つ場合には目標入熱量は一定のままとし、ボイラ３０への入熱量を変更する場合には順次目標入熱量を変化させてゆく。

【0046】

続いて、制御装置６０は、乾燥部１１におけるごみが燃焼したときに発生する熱量が目標入熱量となる最適堆積量及び最適空気供給量を算出する（ステップＳ４）。ごみが完全燃焼したときに発生する熱量は、そのごみの発熱量と重量の積で表すことができる。そのため、乾燥部１１におけるごみが燃焼したときに発生する熱量が目標入熱量となる最適堆積量は、ステップＳ２で算出したごみの発熱量とステップＳ３で設定した目標入熱量に基づいて算出することができる。

【0047】

ただし、ごみの燃焼状態は、焼却炉１０への空気供給量によって左右されるため、最適空気供給量も算出する。なお、最適空気供給量は、一次空気、二次空気、排ガスのそれぞれについて算出してもよく、空気の供給位置ごとに算出してもよい。例えば、炉内ガスにおけるＨ_２Ｏの濃度が高い場合には、湿ったごみを速やかに乾燥させるために一次空気の最適空気量が多くなるよう算出されるようにしてもよい。

【0048】

続いて、制御装置６０は、レベル計１９から乾燥部１１におけるごみの堆積高さを取得する（ステップＳ５）。

【0049】

続いて、制御装置６０は、ステップＳ５で取得したごみの堆積高さに基づいて、乾燥部１１におけるごみの堆積量を算出する（ステップＳ６）。ごみの比重は一定ではないが、ごみの発熱量とごみの比重に相関があるため、ステップＳ２で算出したごみの発熱量に基づいてごみの比重は算出することができる。このごみの比重に基づけば、乾燥部１１におけるごみの堆積量（重量）を算出することができる。

【0050】

続いて、制御装置６０は、給じん装置４０及び空気供給装置５０を制御する（ステップＳ７）。具体的には、制御装置６０は、ステップＳ４で算出した最適堆積量とステップＳ６で算出した乾燥部１１におけるごみの堆積重量との差を算出し、その差がゼロとなるように又は少なくなるように、給じん装置４０を制御して乾燥部１１にごみを追加供給する。また、制御装置６０は、焼却炉１０への空気の供給量がステップＳ４で算出した最適空気供給量となるように空気供給装置５０を制御する。

【0051】

以上のとおり、本実施形態では、燃焼前のごみである乾燥部１１におけるごみから発生するガスの性状に基づいて、そのごみが燃焼したときの入熱量が適切な値となるように、乾燥部１１におけるごみの堆積量及び焼却炉１０への空気供給量を調整している。つまり、本実施形態では、フィードフォワード制御を行っている。そのため、焼却炉１０に供給されるごみの内容が刻々と変化しても、ボイラ３０への安定した入熱が可能である。

【0052】

なお、上記のステップＳ７を経た後はステップＳ１に戻って、ステップＳ１からＳ７を繰り返す。つまり、本実施形態では給じん装置４０の駆動と最適堆積量の算出が同期して行われる。これにより、ごみが乾燥部１１に供給されるたびに最適堆積量が算出されるため、ごみが乾燥部１１に供給されることにより状況が変化しても、その変化に応じて最適堆積量が再度算出され、最適堆積量の算出を精度よく行うことができる。

【0053】

なお、上記の実施形態では、炉内ガスの性状及びマップデータに基づいて乾燥部１１におけるごみの発熱量を算出している。この発熱量は決まった単位を用いて表すことができる絶対値である。ただし、発熱量の相対的な増減を用いて最適堆積量及び最適空気供給量を算出してもよい。例えば、燃焼によって目標入熱量が得られたごみ（以下、「目標ごみ」と称する）の発熱量及び乾燥部１１に位置していたときの堆積量（それぞれ、「目標発熱量」及び「目標堆積量」と称する）を記憶しておき、炉内ガスの性状に基づいて目標発熱量に対する相対的な発熱量を算出し、算出した相対的な発熱量と目標堆積量とに基づいて最適堆積量及び最適空気供給量を算出するようにしてもよい。

【0054】

また、発熱量を求めることなく、最適堆積量及び最適空気供給量を算出してもよい。例えば、基準ごみが乾燥部１１に位置していたときの炉内ガスの性状（以下、「基準性状」と称する）及び前述の目標堆積量を記憶しておき、取得した炉内ガスの性状と記憶した基準性状を対比し、対比した結果と目標堆積量に基づいて最適堆積量及び最適空気供給量を算出してもよい。

【0055】

さらに、ステップＳ２において算出した発熱量を一定時間間隔もしくは給じん装置４０が作動するタイミングで記憶し、１つ前のタイミングで算出した発熱量に対する新たにステップＳ２で算出した発熱量の相対値を用いて最適堆積量及び最適空気供給量を算出してもよい。

【0056】

また、本実施形態の焼却炉１０は前述のとおり並行流焼却炉であって、乾燥部１１を含む領域において絞り部１７を有する空気ガス保有空間１６が形成されており、燃焼部１２で発生した燃焼ガスは絞り部１７を通過してボイラ３０に向かって流れるよう構成されている。そのため、空気ガス保有空間１６は火炎がほとんど存在しない空間となり、その空間に炉内ガスを保有することができる。その結果、炉内ガスの性状の検出を容易に行うことができる。

【0057】

なお、以上では、焼却炉１０が並行流焼却炉である場合について説明したが、焼却炉１０が中間流焼却炉であってもよい。中間流焼却炉は一般的に空気ガス保有空間１６が形成されていないが、中間流焼却炉であっても乾燥部１１で発生したガスを含む炉内ガスの性状を検出することができれば、検出した炉内ガスの性状に基づいてボイラ３０への安定した入熱を行うことが可能である。

【0058】

また、以上では、乾燥部１１におけるごみの発熱量に基づいて給じん装置４０及び空気供給装置５０を制御する場合について説明したが、乾燥部１１におけるごみの発熱量に基づいて乾燥ストーカ１５、燃焼ストーカ２０、及び後燃焼ストーカ２１の全部又は一部を制御してもよい。ごみは空気と接触することで熱量にかわる。ボイラ３０への入熱量を増加させたい場合には、ごみが空気と接触する機会を増やして燃焼を活発にする。具体的には、各ストーカ１５、２０、２１の単位時間当たりの稼働回数を増やすことで、ごみと空気が接触する回数を増やす。または、各ストーカ１５、２０、２１の作動速度を大きくすることで、各ストーカ１５、２０、２１に載っているごみを崩し、ごみの空気と接触する面積を増加させる。一方、ボイラ３０への入熱量を抑制したい場合には、各ストーカ１５、２０、２１の単位時間当たりの稼働回数を減らし、又は、動作速度を小さくすればよい。

【0059】

また、以上では、炉内ガスの性状のみに基づいて、乾燥部１１におけるごみの発熱量を算出し、最適堆積量及び最適空気供給量を算出する場合について説明したが、炉内ガスの性状と他の要素に基づいて、各量を算出してもよい。例えば、炉内ガスの性状に基づいて算出した乾燥部１１におけるごみの発熱量と、ボイラ３０で生成された蒸気の流量に基づいて算出したごみの発熱量とに基づいて、最適堆積量及び最適空気供給量を算出してもよい。この場合、炉内ガスの性状に基づいて算出した乾燥部１１におけるごみの発熱量は、主として用いられてもよく、補正的に用いられてもよい。

【符号の説明】

【0060】

１０ 焼却炉
１１ 乾燥部
１２ 燃焼部
１５ 乾燥ストーカ
１６ 空気ガス保有空間
１７ 絞り部
１８ ガス検出装置
１９ レベル計
２０ 燃焼ストーカ
２１ 後燃焼ストーカ
３０ ボイラ
４０ 給じん装置
５０ 空気供給装置
６０ 制御装置
１００ ごみ焼却設備

【図1】

【図2】

【図3】