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(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】2025-02-20
(45)【発行日】2025-03-03
(54)【発明の名称】制御装置、ゴミ焼却設備、制御方法およびプログラム
(51)【国際特許分類】
F23G 5/50 20060101AFI20250221BHJP
【ＦＩ】
F23G5/50 L ZAB
F23G5/50 C
F23G5/50 H
F23G5/50 N
F23G5/50 G
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2021091154
(22)【出願日】2021-05-31
(65)【公開番号】P2022183710
(43)【公開日】2022-12-13
【審査請求日】2024-01-19
(73)【特許権者】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100162868
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 英輔
(74)【代理人】
【識別番号】100161702
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 宏之
(74)【代理人】
【識別番号】100189348
【弁理士】
【氏名又は名称】古都 智
(74)【代理人】
【識別番号】100196689
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 康一郎
(72)【発明者】
【氏名】広江 隆治
(72)【発明者】
【氏名】佐瀬 遼
(72)【発明者】
【氏名】森山 慧
【審査官】小川 悟史
(56)【参考文献】
【文献】特開平０７－２６９８３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－１００９１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０５－１８０４２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－１９５２２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０３－０２８６１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２２－１８３７１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０９６５１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２３４６１１（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２３Ｇ ５／５０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ゴミ焼却設備が備えるセンサが計測した計測値を取得するデータ取得部と、前記計測値を用いて、前記ゴミ焼却設備の焼却炉における燃焼速度を推定する燃焼速度推定部と、
前記燃焼速度に基づいて、ゴミの供給量または前記焼却炉に供給する燃焼空気の流量を制御する制御部と、
を備え、
前記燃焼速度推定部は、前記燃焼速度の推定に用いる前記計測値の分散共分散行列を特異値分解して得る最大特異値に対応する最大特異ベクトルに前記計測値を乗じて前記燃焼速度を推定する、
制御装置。
【請求項2】
ゴミ焼却設備が備えるセンサが計測した計測値を取得するデータ取得部と、前記計測値を用いて、前記ゴミ焼却設備の焼却炉における燃焼速度を推定する燃焼速度推定部と、
前記燃焼速度に基づいて、ゴミの供給量または前記焼却炉に供給する燃焼空気の流量を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、ゴミ焼却設備が出力する蒸気流量の目標値と蒸気流量の前記計測値との偏差を補償するゴミ供給量を算出するフィードバック制御器について、前記フィードバック制御器のゲインの大きさを前記燃焼速度に基づいて調整する、
制御装置。
【請求項3】
前記制御部は、前記燃焼速度が所定の閾値より小さい場合、前記ゲインに１より小さい値を乗じる、請求項２に記載の制御装置。
【請求項4】
ゴミ焼却設備が備えるセンサが計測した計測値を取得するデータ取得部と、前記計測値を用いて、前記ゴミ焼却設備の焼却炉における燃焼速度を推定する燃焼速度推定部と、
前記燃焼速度に基づいて、ゴミの供給量または前記焼却炉に供給する燃焼空気の流量を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記焼却炉のうちのゴミを焼却する空間である１次燃焼室へ供給する１次燃焼空気の流量を制御する１次燃焼空気バルブの開度を、前記燃焼速度の大きさに応じて、前記燃焼速度が所定の閾値よりも大きいときには前記１次燃焼空気バルブの開度を基準値よりも小さくなるよう制御し、前記燃焼速度が所定の閾値よりも小さいときには前記１次燃焼空気バルブの開度を基準値よりも大きくなるよう制御する、
制御装置。
【請求項5】
前記制御部は、前記燃焼速度が所定の閾値よりも小さい場合、前記１次燃焼室におけるゴミの投入口に近い位置に供給される前記１次燃焼空気を所定の基準値よりも増加させ、前記燃焼速度が所定の閾値よりも大きい場合、前記１次燃焼室におけるゴミの投入口に近い位置に供給される前記１次燃焼空気を所定の基準値よりも減少させる、請求項４に記載の制御装置。
【請求項6】
ゴミ焼却設備が備えるセンサが計測した計測値を取得するデータ取得部と、前記計測値を用いて、前記ゴミ焼却設備の焼却炉における燃焼速度を推定する燃焼速度推定部と、
前記燃焼速度に基づいて、ゴミの供給量または前記焼却炉に供給する燃焼空気の流量を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記焼却炉のうちのゴミの焼却により生じた燃焼ガスを燃焼させる空間である２次燃焼室へ供給する燃焼空気の流量を制御する２次燃焼空気バルブの開度を、前記燃焼速度の大きさに応じて、前記燃焼速度が所定の閾値よりも大きいときには前記２次燃焼空気バルブの開度を基準値よりも大きくなるよう制御し、前記燃焼速度が所定の閾値よりも小さいときには前記２次燃焼空気バルブの開度を基準値よりも小さくなるよう制御する、
制御装置。
【請求項7】
ゴミ焼却設備が備えるセンサが計測した計測値を取得するデータ取得部と、前記計測値を用いて、前記ゴミ焼却設備の焼却炉における燃焼速度を推定する燃焼速度推定部と、
前記燃焼速度に基づいて、ゴミの供給量または前記焼却炉に供給する燃焼空気の流量を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記燃焼速度の分散が所定の閾値以上の場合、前記燃焼空気の流量を増大させる、
制御装置。
【請求項8】
ゴミ焼却設備が備えるセンサが計測した計測値を取得するデータ取得部と、前記計測値を用いて、前記ゴミ焼却設備の焼却炉における燃焼速度を推定する燃焼速度推定部と、
前記燃焼速度に基づいて、ゴミの供給量または前記焼却炉に供給する燃焼空気の流量を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、ゴミ焼却設備が出力する蒸気流量の目標値と蒸気流量の前記計測値との偏差を補償する前記燃焼速度の指令値を算出し、前記指令値に基づいて、前記燃焼速度推定部が推定した前記燃焼速度を補正する、
制御装置。
【請求項9】
ゴミを焼却する焼却炉と、前記焼却炉にゴミを供給する給じん装置と、
前記焼却炉に燃焼空気を供給する送風機と、
前記送風機から前記焼却炉へ供給する燃焼空気の流量を制御する燃焼空気バルブと、
請求項１から請求項８の何れか１項に記載の制御装置と、
を備えるゴミ焼却設備。
【請求項10】
ゴミ焼却設備が備えるセンサが計測した計測値を取得するステップと、前記計測値を用いて、前記ゴミ焼却設備の焼却炉における燃焼速度を推定するステップと、
前記燃焼速度に基づいて、ゴミの供給量または前記焼却炉に供給する燃焼空気の流量を制御するステップと、
を有し、
前記燃焼速度を推定するステップでは、前記燃焼速度の推定に用いる前記計測値の分散共分散行列を特異値分解して得る最大特異値に対応する最大特異ベクトルに前記計測値を乗じて前記燃焼速度を推定する、
制御方法。
【請求項11】
コンピュータに、ゴミ焼却設備が備えるセンサが計測した計測値を取得するステップと、
前記計測値を用いて、前記ゴミ焼却設備の焼却炉における燃焼速度を推定するステップと、
前記燃焼速度に基づいて、ゴミの供給量または前記焼却炉に供給する燃焼空気の流量を制御するステップと、
を有し、
前記燃焼速度を推定するステップでは、前記燃焼速度の推定に用いる前記計測値の分散共分散行列を特異値分解して得る最大特異値に対応する最大特異ベクトルに前記計測値を乗じて前記燃焼速度を推定する処理、
を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ゴミ焼却設備の制御装置、ゴミ焼却設備、制御方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
ゴミ焼却設備にボイラを設置し、ゴミ焼却の際に発生する熱を回収し、発生した蒸気により発電を行なうゴミ発電は、ゴミを単に廃棄物としてではなく、ゴミに燃料としての付加価値を生じせしめる点で経済的に重要である。ゴミの燃料としての付加価値を向上するには、発生する蒸気量を安定化させ、計画したとおりの発電ができるようにすることが最も効果的である。
【0003】
一般に、都市ゴミや産業廃棄物等を焼却処理する焼却炉にはホッパが付設され、ゴミ等はクレーンで掴み上げられてそのホッパ内に投入され、このホッパ内のゴミはシュートを経てその下部に配される給じん装置により、順次焼却炉に供給されるようになっている。給じん装置としては種々の形式のものがあるが、往復動によりゴミを焼却炉へ向けて押し出すプッシャ式のものが多く用いられている。プッシャはホッパおよびシュートの下方に位置しており、プッシャが伸びるときにその周囲にあるゴミを焼却炉に押し出す。プッシャのストロークには限度があり、伸び切るとそれ以上ゴミを押し出すことができない。このため、プッシャが伸び切った後は、一度引込んで再び伸びるという動作をする。
【0004】
プッシャ式によりゴミを焼却炉に供給する方式については種々の形式がある。例えば、特許文献１には、単位時間あたりに焼却炉に供給するゴミ量を、単位時間当たりのプッシャの往復動作の回数で調節する制御方法が開示されている。特許文献１に記載の制御方法では、廃棄物の水分率の変動に応じて単位時間あたりのプッシャの往復動作の回数を増減して蒸気流量の変動を抑制する。蒸気流量は、供給されるゴミの嵩あたりの発熱量によって変動する性質がある。特許文献１の方法は、発熱量の変動原因としてゴミの水分に注目するが、実際に発熱量を変えるのは水分だけではない。例えば、ゴミの合成樹脂の含有率などは水分と同様に発熱量に影響する。
【0005】
また、特許文献１の方法には、水分計測用のセンサが必要である。さらに、特許文献１に記載の方法の場合、水分を多く含むゴミを検出すると、それが焼却炉に供給されて起こる燃焼の活発化または不活発化を予測してフィードフォワード補償をする。しかし、水分を検出して実際に炉に供給されるまでの時間を正確に管理することはできないから、フィードフォワード補償には誤差がある。
【0006】
特許文献２には、廃棄物量当りの推算発熱量を算出する廃棄物の燃焼制御方法が開示されている。特許文献２の燃焼制御方法の場合、廃棄物の単位供給量当たりの発熱量の推算を基にボイラ蒸発量を算出する。しかし、以下で述べるように、廃棄物の単位供給量当たりの発熱量の推算には、数時間のデータが必要であり、推算した値は数時間を平均化した値であるため、特に廃棄物の性質が時間的に変動する場合には、現時点での「廃棄物の単位時間当たりの発熱量」をタイムリーに推算することができない。このため、ゴミ送りや１次燃焼空気の調節に使う推定ボイラ蒸発量は不正確であり、ボイラ蒸発量の変動は避けられない。また、特許文献３には、段落００１３において、ゴミを水分、可燃分、灰分から構成されるものとしてそのうちの灰分比率及びごみの可燃分成分組成比を一定と仮定し、可燃分の低位発熱量のみを長時間の物質収支に基づいて求め、その他必要なプロセス値については数分から６０分程度の平均値を用いて物質・熱収支の計算を行い、ゴミの低位発熱量を推定することが記載されている。しかし、高位発熱量または低位発熱量を、例えば１分程度の短時間で推定することは困難である。低位発熱量や高位発熱量は、単位質量当たりの発熱量［Ｊ／ｋｇ］であり、供給するごみについて、原理的には次の式（１）で計算される。以下の説明は、低位発熱量と高位発熱量に共通であるので、低位発熱量に統一する。
【0007】
【数1】
【0008】
式（１）の分母は、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間に供給したごみの質量［ｋｇ］である。分子は、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間に供給したごみの発熱量［Ｊ］を表している。分母の積分区間、始点ｔ１と終点ｔ２の時間差は例えば１分以下であってもよい。しかし、分子の積分区間、始点ｔ１と終点ｔ３の時間差は必ずしもそのように扱うことができない。微粉炭や石油、可燃ガスは、炉に供給するとすぐに燃え尽きるので分子の積分区間の終点ｔ３は分母の積分区間の終点であるｔ２と同程度でよく、したがって、低位発熱量を遅滞なく、例えば１分以内に計算することができる。供給してすぐに燃え尽きるのであれば、分子の計算において、いつ供給したゴミによる発熱かを区別することも重要ではないからｔ３＝ｔ２として、単純に時刻ｔ１から時刻ｔ２の全発熱を、同時刻に供給したゴミによる発熱量とすることが許される。しかし、ごみは微粉炭などと違い、燃え尽きるまでに１時間以上を要するので、発熱量の積分の終点であるｔ３はｔ２よりも少なくとも１時間くらいは長くしなければならない。このため、式（１）の分子の計算には、少なくとも燃え尽きるまでの時間（例えば１時間程度）の長期のデータが必要となる。しかしながら、計算でわかるのは、１時間前に供給したごみの低位発熱量である。１時間も前の低位発熱量が分かったとしても、リアルタイムの制御にはあまり役立たない。
【0009】
実際には、遅れは１時間にとどまらない。以下、この時間遅れについて説明する。時刻ｔ１から時刻ｔ３の発熱量には、時刻ｔ１以前に供給されてすでに炉内にあるゴミの発熱量と、時刻ｔ２以降に供給したゴミの発熱量が含まれる為、式（１）の分子の計算では、ゴミの発熱のなかから時刻ｔ１と時刻ｔ２の間に供給したごみによる発熱だけを分けて計算しなければならないが、これは困難である。したがって、単純に発熱量を積分してしまうと、分母の発熱量は時刻ｔ１から時刻ｔ３までの全発熱量であるのに対し、分子の供給量は時刻ｔ１からｔ２の供給量に限定されるので低位発熱量は過大になる。たとえば、ｔ１＝０，ｔ２＝１分とし、燃え尽きるまでに６０分かかるとして、ｔ３＝６１分とした場合、単純に発熱量を積分すると低位発熱量は実際の約６０倍の値となる。これを防ぐために、分母の積分区間をごみが燃え尽きるまでの時間の数倍に長くし、ｔ２とｔ３の値を近づけることは有効である。たとえば、ｔ１＝０、ｔ２＝３００分、ｔ３＝３６０分であれば、低位発熱量は実際の値の１．２倍であり、良い近似になる可能性がある。しかし、この方法で得る低位発熱量の値は、さらに時間的に遅れ、長時間の発熱量を平均化したものであり、その時々のタイムリーな発熱量ではない。このように、低位発熱量の推定値は原理的に何時間もの遅れと平均化を伴うので、燃焼状態が急変したときの運転操作には役立たない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【文献】特開２０１９－１７８８５０号公報
【文献】特許第５９９６７６２号公報
【文献】特許第３８２２３２８号公報
【文献】実開昭６３－６１６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
ゴミ焼却炉の燃焼の変動を早期に検出し、その変動を抑制する制御方法を提供する。
【0012】
本開示は、上記課題を解決することができる制御装置、ゴミ焼却設備、制御方法およびプログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本開示の制御装置は、ゴミ焼却設備が備えるセンサが計測した計測値を取得するデータ取得部と、前記計測値を用いて、前記ゴミ焼却設備の焼却炉における燃焼速度を推定する燃焼速度推定部と、前記燃焼速度に基づいて、ゴミの供給量または前記焼却炉に供給する燃焼空気の流量を制御する制御部と、を備え、前記燃焼速度推定部は、前記燃焼速度の推定に用いる前記計測値の分散共分散行列を特異値分解して得る最大特異値に対応する最大特異ベクトルに前記計測値を乗じて前記燃焼速度を推定する。
【0014】
また、本開示の制御方法は、ゴミ焼却設備が備えるセンサが計測した計測値を取得するステップと、前記計測値を用いて、前記ゴミ焼却設備の焼却炉における燃焼速度を推定するステップと、前記燃焼速度に基づいて、ゴミの供給量または前記焼却炉に供給する燃焼空気の流量を制御するステップと、を有し、前記燃焼速度を推定するステップでは、前記燃焼速度の推定に用いる前記計測値の分散共分散行列を特異値分解して得る最大特異値に対応する最大特異ベクトルに前記計測値を乗じて前記燃焼速度を推定する。
【0015】
また、本開示のゴミ焼却設備は、ゴミを焼却する焼却炉と、前記焼却炉にゴミを供給する給じん装置と、前記焼却炉に燃焼空気を供給する送風機と、前記送風機から前記焼却炉へ供給する燃焼空気の流量を制御する燃焼空気バルブと、上記の制御装置と、を備える。
【0016】
また、本開示のプログラムは、コンピュータに、ゴミ焼却設備が備えるセンサが計測した計測値を取得するステップと、前記計測値を用いて、前記ゴミ焼却設備の焼却炉における燃焼速度を推定するステップと、前記燃焼速度に基づいて、ゴミの供給量または前記焼却炉に供給する燃焼空気の流量を制御するステップと、を有し、前記燃焼速度を推定するステップでは、前記燃焼速度の推定に用いる前記計測値の分散共分散行列を特異値分解して得る最大特異値に対応する最大特異ベクトルに前記計測値を乗じて前記燃焼速度を推定する処理を実行させる。
【発明の効果】
【0017】
上述の制御装置、ゴミ焼却設備、制御方法およびプログラムによれば、ゴミ焼却設備の燃焼の変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】各実施形態に係るゴミ焼却設備の一例を示す図である。
【図2】第一実施形態に係る制御装置の要部の機能構成の一例を示す図である。
【図3】第一実施形態に係る制御装置の動作の一例を示す図である。
【図4】第二実施形態に係る制御装置の要部の機能構成の一例を示す図である。
【図5】第二実施形態に係る制御装置の動作の一例を示す図である。
【図6】第三実施形態に係る制御装置の要部の機能構成の一例を示す図である。
【図7】第三実施形態に係る制御装置の動作の一例を示す図である。
【図8】第四実施形態に係る制御装置の要部の機能構成の一例を示す図である。
【図9】第五実施形態に係る制御装置の要部の機能構成の一例を示す図である。
【図10】第五実施形態に係る制御装置の動作の一例を示す図である。
【図11】第六実施形態に係る制御装置の要部の機能構成の一例を示す図である。
【図12】第六実施形態に係る制御装置の動作の一例を示す図である。
【図13】各実施形態に係る制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、実施形態のゴミ焼却設備を、図面を参照して説明する。以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。「ＸＸまたはＹＹ」とは、ＸＸとＹＹのうちいずれか一方の場合に限定されず、ＸＸとＹＹの両方の場合も含み得る。これは選択的要素が３つ以上の場合も同様である。「ＸＸ」および「ＹＹ」は、任意の要素（例えば任意の情報）である。
【0020】
（システム構成）
図１は、各実施形態に係るゴミ焼却設備の一例を示す図である。
ゴミ焼却設備１００は、ゴミが投入されるホッパ１と、ホッパ１に投入されたゴミを下部へ導くシュート２と、シュート２を通じて供給されたゴミを燃焼室６内に供給するプッシャ１０と、プッシャ１０によって供給されたゴミを受けて、ゴミを移送しながら乾燥と燃焼を行う火格子３と、ゴミを燃焼する燃焼室６と、灰を排出する灰出口７と、空気を供給する送風機４と、送風機４によって供給された空気を火格子３の各部へ導く複数の風箱５Ａ～５Ｅと、送風機４によって供給された空気を燃焼室６へ直接的に供給する管路１４と、ボイラ９と、を備える。
図１は、各実施形態に係るゴミ焼却設備の一例を示す図である。
ゴミ焼却設備１００は、ゴミが投入されるホッパ１と、ホッパ１に投入されたゴミを下部へ導くシュート２と、シュート２を通じて供給されたゴミを燃焼室６内に供給するプッシャ１０と、プッシャ１０によって供給されたゴミを受けて、ゴミを移送しながら乾燥と燃焼を行う火格子３と、ゴミを燃焼する燃焼室６と、灰を排出する灰出口７と、空気を供給する送風機４と、送風機４によって供給された空気を火格子３の各部へ導く複数の風箱５Ａ～５Ｅと、送風機４によって供給された空気を燃焼室６へ直接的に供給する管路１４と、ボイラ９と、を備える。
【0021】
プッシャ１０は、矢印αの方向に移動して、シュート２を通じて供給されたゴミを押し出すことにより、ゴミを火格子３へ供給する給じん装置である。火格子３は、シュート２及び燃焼室６の底部に設けられゴミを搬送する。火格子３は、プッシャ１０によって供給されたゴミの水分を蒸発させて乾燥させる乾燥域３Ａと、乾燥域３Ａの後流に位置し、乾燥したゴミを燃焼させる燃焼域３Ｂと、燃焼域３Ｂの後流に位置し、燃焼されずに通過してきた固定炭素分等の未燃分を灰になるまで燃焼させる後燃焼域３Ｃとを備えている。制御装置２０からの制御信号を受け、火格子３の動作速度が制御される。
【0022】
送風機４は、火格子３の下方に設けられ、風箱５Ａ～５Ｅを介して、空気を火格子３の各部に供給する。送風機４か送る空気を風箱５Ａ～５Ｅへ導く管路８Ｆには、管路８Ｆと風箱５Ａ～５Ｅのそれぞれを接続する枝管が接続され、枝管には各々バルブ８Ａ～８Ｅが設けられ、バルブ８Ａ～８Ｅの開度を調節することにより、風箱５Ａ～５Ｅへ供給される燃焼空気の流量を調節することができる。制御装置２０からの制御信号を受け、送風機４の送風量、バルブ８Ａ～８Ｅの開度が制御される。バルブ８Ａ～８Ｅを総称して１次燃焼空気バルブと記載する場合がある。
【0023】
燃焼室６は、火格子３の上方に、１次燃焼室６Ａと２次燃焼室６Ｂとからなり、ボイラ９は、燃焼室６の後流に配設されている。１次燃焼室６Ａは、火格子３の上方に設けられ、１次燃焼室６Ａのさらに上方に２次燃焼室６Ｂが設けられている。１次燃焼室６Ａでは、ゴミから生じた熱分解ガスを燃焼させ、１次燃焼室６Ａで燃え残った未燃分の熱分解ガスは、２次燃焼室６Ｂに送られ、２次燃焼室で２次燃焼空気と混合されて未燃成分も燃焼させる。燃焼室６の２次燃焼室６Ｂには、送風機４と２次燃焼室６Ｂを接続する管路１４が接続されていて、管路１４に設けられたバルブ１４Ａの開閉により、燃焼室６に空気を供給することができる。制御装置２０からの制御信号を受け、バルブ１４Ａの開度が制御される。バルブ１４Ａを２次燃焼空気バルブと記載する場合がある。ボイラ９は、燃焼室６から送られた排ガスとボイラ９内を循環する水と熱交換して蒸気を発生させる。蒸気は管路１３を通じて図示しない発電用のタービンへ供給される。管路１３には、蒸気の流量を検出する蒸気流量センサ１１が設けられている。蒸気流量センサ１１は制御装置２０と接続されていて、蒸気流量センサ１１が計測した計測値は、制御装置２０へ送信される。
【0024】
ボイラ９の排ガス出口には、煙道１２が接続されていて、ボイラ９で熱回収された排ガスは煙道１２を通過して不図示の排ガス処理設備を通過後、外部に排出される。
【0025】
煙道１２には、排ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度センサ１５が設けられている。酸素濃度センサ１５は制御装置２０と接続されていて、酸素濃度センサ１５が計測した計測値は、制御装置２０へ送信される。ボイラ２パス目には２パスの温度を計測する温度センサ１７Ａが設けられ、煙道１２には、排ガスのＣＯ濃度を計測するＣＯ濃度センサ１７Ｂと、排ガスのＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度センサ１７Ｃと、が設けられている。これらのセンサ１７Ａ～１７Ｃの各々は制御装置２０と接続されていて、センサ１７Ａ～１７Ｃが計測した計測値は、制御装置２０へ送信される。また、管路８Ｆには、風箱５Ａ～５Ｅを通じて１次燃焼室６Ａへ供給される１次燃焼空気の流量を検出する流量センサ１７Ｄが設けられ、管路１４には、２次燃焼室６Ｂへ供給される２次燃焼空気の流量を検出する流量センサ１７Ｅが設けられている。これらのセンサ１７Ｄ～１７Ｅは制御装置２０と接続されていて、流量センサ１７Ｄ～１７Ｅが計測した計測値は、制御装置２０へ送信される。燃焼室６には、燃焼室６内の温度を計測する温度センサ１６が設けられている。温度センサ１６は制御装置２０と接続されていて、温度センサ１６が計測した計測値は、制御装置２０へ送信される。これらのセンサは、一般的なゴミ焼却発電プラントにおいて設けられているものである。
【0026】
制御装置２０は、データ取得部２１と、燃焼速度推定部２２と、制御部２３と、記憶部２４と、を備える。
データ取得部２１は、各センサ１１、１５、１６、１７Ａ～１７Ｄが計測した計測値、ユーザの指示値など各種データを取得する。例えば、データ取得部２１は、蒸気流量センサ１１が計測した蒸気流量の計測値を取得する。
データ取得部２１は、各センサ１１、１５、１６、１７Ａ～１７Ｄが計測した計測値、ユーザの指示値など各種データを取得する。例えば、データ取得部２１は、蒸気流量センサ１１が計測した蒸気流量の計測値を取得する。
【0027】
燃焼速度推定部２２は、燃焼室６（以下、炉と記載する場合がある。）におけるゴミの燃焼速度を算出する。特許文献４に開示があるように、炉での発熱量が低下する原因には、（ａ）燃焼するごみが炉内に少なくなった場合（燃料不足）、（ｂ）供給するゴミにより、炎が鎮火する場合（燃料過剰）の相反する原因がある。発熱量が低下すると、蒸気流量センサ１１が計測する蒸気流量も低下するので、蒸気流量の低下も（ａ）と（ｂ）の相反する原因による。従来の燃焼制御では、（ａ）の燃料不足に対する補償をするため、原因が（ｂ）であると連続的にごみ供給を続けることになり、ますます発熱量を下げることになる（逆応答）場合がある。そこで、従来方式のプラントでは、発熱量低下の時間がある程度長期にわたり継続するとアラームを発し、操作員による原因の推定と原因を解消するための復帰操作を行うなどの対応を行っている。これに対し、本開示では、燃焼速度推定部２２によって、炉全体としてのゴミの燃え難さ、即ち、炉内で起きる単位時間当たりの燃焼、言い換えれば燃焼速度を、蒸気流量、燃焼室温度、排気ガス中の酸素濃度などの“既設の”センサ（順に、蒸気流量センサ１１、温度センサ１６、酸素濃度センサ１５）に基づきリアルタイムに推定し、推定した燃焼速度を燃焼空気の供給量やゴミの供給量の算出に用いる。後述するように、本開示のゴミ供給量の制御では、フィードバック制御により蒸気流量の変動を抑制するようにゴミ供給量を決定する。その際、ゴミ供給量を指令するフィードバック制御器の設定値を、推定した燃焼速度に適応させる。具体的には、例えば、ごみが燃え難い場合（燃焼速度が小）は（ｂ）に該当するので、フィードバックゲインを下げて過剰供給を回避する。それ以外であれば、（ａ）に該当するのでフィードバックゲインを平常値とする。これにより、（ａ）、（ｂ）それぞれの発熱量の低下に適切に対処することができる。
【0028】
燃焼速度の推定結果を意図通りに機能させるためには、ゴミの燃焼速度をいかに早く推定するかが重要となる。特許文献２、３を用いて説明したように、ゴミの単位供給量当たりの発熱量（低位発熱量）の推定には原理的な課題がある。そこで、本開示では低位発熱量に代えて燃焼速度を指標とする。低位発熱量が供給されるゴミの単位質量あたりの発熱量であるのに対し、燃焼速度は、炉全体の発熱を表し、炉内にあるゴミの質量は問わない。また、燃焼速度には、炉内のゴミの燃焼に限らず熱分解ガスの燃焼も含まれる。前述のとおり、ゴミ焼却設備１００では、ゴミは投入されて燃え尽きるまでには時間が掛かるので、炉内には大量のゴミの蓄積がある。その蓄積の燃焼速度は、炉全体としては、ほぼ一定値であるものの時間的に変動し、その結果が、蒸気流量センサ１１が計測する蒸気流量の変動となる。燃焼速度の変動の原因は、新たに供給されたゴミが水分を多く含んでおり周囲の燃焼を妨げること、ゴミ層の崩壊などにより燃焼空気の供給が変わること等、多様である。燃焼速度の変動は、蒸気流量以外にも、ゴミ焼却設備１００の計測値（上述の燃焼室温度、排気ガス中の酸素濃度など）にも表れる。本開示では、既存のセンサによる計測値から炉内の燃焼速度をリアルタイムに推定する。
【0029】
（燃焼速度の推定手順）
ゴミ焼却設備１００では、ゴミの燃焼速度は絶えず変動することが避けられない。ゴミ焼却設備１００では、供給したゴミの一部が瞬時に燃えることはあっても、大部分は可燃物として炉の火格子３の上に蓄積し、乾燥した部分から順に燃える。例えば、乾燥が済んだゴミの塊があり、その表面が燃焼しているとする。そのとき、火格子３が動くなどしてゴミの塊が割れ、新規に燃焼空気に触れる表面が発生すれば、そこから新たに燃焼が始まり、炉全体の燃焼速度は増える。逆に、その表面に湿分を多く含んだゴミが被さり温度が下がる、または、燃焼空気の供給が途絶えるなどすれば、燃焼が阻害され、炉全体としての燃焼速度は減る。ゴミ焼却設備１００では、このような燃焼速度の変動が絶えず起きている。これとは対照的に微粉炭の燃焼や、石油または天然ガスは、炉に供給されると瞬時に燃え尽きるので、供給流量が一定であれば燃焼速度も一定である。
ゴミ焼却設備１００では、ゴミの燃焼速度は絶えず変動することが避けられない。ゴミ焼却設備１００では、供給したゴミの一部が瞬時に燃えることはあっても、大部分は可燃物として炉の火格子３の上に蓄積し、乾燥した部分から順に燃える。例えば、乾燥が済んだゴミの塊があり、その表面が燃焼しているとする。そのとき、火格子３が動くなどしてゴミの塊が割れ、新規に燃焼空気に触れる表面が発生すれば、そこから新たに燃焼が始まり、炉全体の燃焼速度は増える。逆に、その表面に湿分を多く含んだゴミが被さり温度が下がる、または、燃焼空気の供給が途絶えるなどすれば、燃焼が阻害され、炉全体としての燃焼速度は減る。ゴミ焼却設備１００では、このような燃焼速度の変動が絶えず起きている。これとは対照的に微粉炭の燃焼や、石油または天然ガスは、炉に供給されると瞬時に燃え尽きるので、供給流量が一定であれば燃焼速度も一定である。
【0030】
燃焼速度ｑの変動により、ゴミ焼却設備１００の計測値ｙも変動する。両者の変動を式（２）のように１次式で近似する。
ｙ＝ｃ１×ｑ ・・・（２）
以下では、具体的に、計測値ｙは蒸気流量、燃焼室温度、排気ガスの酸素濃度であるとして説明する。これらは一例であり、ボイラの２パス温度や排ガスのＮＯｘ濃度、排ガスのＣＯ濃度、１次燃焼空気流量、２次燃焼空気流量などであってもよい。式（２）のｃ１は３行１列の係数ベクトルである。ｃ１は、燃焼速度が増加したときの計測値ｙ、すなわち蒸気流量、燃焼室温度、排気ガスの酸素濃度の変動を表している。燃焼量が増加すれば、蒸気流量は増加し、燃焼室温度は増加し、排ガスの酸素濃度は減少する。ｃ１は増加や減少を定量化する係数ベクトルである。
ｙ＝ｃ１×ｑ ・・・（２）
以下では、具体的に、計測値ｙは蒸気流量、燃焼室温度、排気ガスの酸素濃度であるとして説明する。これらは一例であり、ボイラの２パス温度や排ガスのＮＯｘ濃度、排ガスのＣＯ濃度、１次燃焼空気流量、２次燃焼空気流量などであってもよい。式（２）のｃ１は３行１列の係数ベクトルである。ｃ１は、燃焼速度が増加したときの計測値ｙ、すなわち蒸気流量、燃焼室温度、排気ガスの酸素濃度の変動を表している。燃焼量が増加すれば、蒸気流量は増加し、燃焼室温度は増加し、排ガスの酸素濃度は減少する。ｃ１は増加や減少を定量化する係数ベクトルである。
【0031】
式（２）は、燃焼速度ｑの変動から計測値ｙの変動を与えるが、このままでは燃焼速度ｑを逆算することはできない。以下では、計測値ｙの変動から燃焼速度を推定する方法について述べる。まず、蒸気流量、燃焼室温度、排気ガスの酸素濃度などの計測値を列要素とする計測値ベクトルｙを構成し、分散共分散行列Ｑ０を式（３）のように求める。Ｖａｒ（ｙ）はベクトルｙの分散共分散行列を表す。
□Ｑ０＝Ｖａｒ（ｙ）・・・（３）
次に、分散共分散行列Ｑ０を特異値分解し、式（４）の特異ベクトルｕｉ（ｉ＝１、２、３）と特異値σ２ ｉ（ｉ＝１，２，３）を求める。ここに特異値分解の慣例に従って特異値は大きさの順にソートする。すなわちσ２ １が最大特異値、σ２ ３が最小特異値である。右肩の記号Ｔは、行列またはベクトルの転置を表す。
□Ｑ０＝Ｖａｒ（ｙ）・・・（３）
次に、分散共分散行列Ｑ０を特異値分解し、式（４）の特異ベクトルｕｉ（ｉ＝１、２、３）と特異値σ２ ｉ（ｉ＝１，２，３）を求める。ここに特異値分解の慣例に従って特異値は大きさの順にソートする。すなわちσ２ １が最大特異値、σ２ ３が最小特異値である。右肩の記号Ｔは、行列またはベクトルの転置を表す。
【0032】
【数2】
【0033】
次に、未知の外乱ρがあるものとして、以下の式（５）のように、計測値ｙの変動を特異ベクトルｕと未知の外乱ρとで表す。未知の外乱ρは、成分として式（２）の燃焼速度の変動ｑを含んでいるが、まだ実態はわからない。両者の関係は以下で説明する。ｕは計測値ベクトルｙの分散共分散行列Ｑ０を特異値分解することにより値が決まる。計測値ベクトルｙは、未知の外乱ρにより変動するとして、式（５）のように、計測値ベクトルｙをρの線形結合で表す。ρの要素をρｉ（ｉ＝１，２，３）と表している。
【0034】
【数3】
【0035】
分散共分散行列Ｑ０の対称性から、特異ベクトルｕには、式（６）の性質がある。
【0036】
【数4】
【0037】
従って、式（５）と式（６）から、ρは式（５Ａ）のように陽に値が決まる。
【0038】
【数5】
【0039】
ρの分散共分散行列は式（７）のようになる。
【0040】
【数6】
【0041】
未知の外乱の第１要素であるρ１の分散は、式（７）が示すように、最大特異値σ１
２だから、計測値ベクトルｙの変動主にρ１に起因する。なぜなら、特異値の性質から、
Ｖａｒ（ｙ１）＋Ｖａｒ（ｙ２）＋Ｖａｒ（ｙ３）＝ σ１ ２＋σ２ ２＋σ３ ２
・・・（８）
が成り立ち、特にσ１ ２＞＞σ２ ２＋σ３ ２であるならば、次式（８Ａ）のように近似されるからである。
Ｖａｒ（ｙ１）＋Ｖａｒ（ｙ２）＋Ｖａｒ（ｙ３）＝ σ１ ２＋σ２ ２＋σ３ ２
・・・（８）
が成り立ち、特にσ１ ２＞＞σ２ ２＋σ３ ２であるならば、次式（８Ａ）のように近似されるからである。
【0042】
【数7】
【0043】
式（８Ａ）は計測値ベクトルｙの変動はρ１で支配されることを表している。一方、ゴミ焼却設備１００の計測値の変動は、燃焼速度の変動によることが分かっているので、ρ１を燃焼焼速度ｑの推定値とすることは合理的である。式（５Ａ）から、ρ１の計算に関係する部分を取り出すと、燃焼速度の変動の推定式として式（９）を得る。式（９）によれば、計測値ｙに基づいて、少ない計算量で迅速に燃焼速度ｑの推定値を計算することができる。
【0044】
【数8】
【0045】
上述のように、燃焼焼速度ｑの推定には、燃焼室温度、排ガスの酸素濃度、蒸気流量に代えて／加えて、ボイラ２パス温度、排ガスのＣＯ濃度、排ガスのＮＯｘ濃度、１次燃焼空気流量、２次燃焼空気流量などを用いてもよい。
【0046】
上記した燃焼速度ｑの推定方法は一例であってこれに限定されない。例えば、ニューラルネットや深層学習などの手法を使って燃焼速度ｑを推定する推定モデルを作成してもよい。
【0047】
制御部２３は、ゴミ焼却設備１００の動作を制御する。例えば、蒸気流量センサ１１が計測する蒸気流量等を監視しながら、燃焼室６へのゴミの供給量、燃焼室６への燃焼空気の供給量を算出し、これらを調整することにより、ゴミの燃焼制御を行う。具体的には、制御部２３は、送風機４の回転数やバルブ８Ａ～８Ｅ、バルブ１４Ａの開度制御により、所望の量の燃焼空気を燃焼室６へ供給し、プッシャ１０の制御により、所望の量のゴミを燃焼室６へ供給する。例えば、蒸気流量の計測値と設定値の偏差に基づいてゴミの供給量を算出し、蒸気流量の設定値に基づいて燃焼空気の供給量を算出する。本開示では、これに加えて、さらに燃焼速度推定部２２が推定したリアルタイムな燃焼速度ｑを加味して、ゴミの供給量や燃焼空気の供給量を算出する（第一実施形態～第六実施形態）。
【0048】
記憶部２４は、データ取得部２１が取得した情報や、制御に必要な情報、例えば、蒸気流量設定値ＳＶなどを記憶する。
【0049】
＜第一実施形態＞
図２を用いて第一実施形態のゴミ焼却設備１００の制御について説明する。
（構成）
図２は、第一実施形態に係る制御装置の要部の機能構成の一例を示す図である。
図２に制御装置２０のうち、燃焼速度推定部２２と制御部２３の要部の構成を示す。燃焼速度推定部２２は、上述の手順により、燃焼速度ｑを推定する。制御部２３は、係数算出テーブル２３１と、ＰＩ制御器２３２と、を備える。記憶部２４には、蒸気流量の設定値ＳＶが記録されている。ゴミ焼却設備１００は、蒸気流量センサ１１が計測する蒸気流量が設定値ＳＶとなるように運転される。
図２を用いて第一実施形態のゴミ焼却設備１００の制御について説明する。
（構成）
図２は、第一実施形態に係る制御装置の要部の機能構成の一例を示す図である。
図２に制御装置２０のうち、燃焼速度推定部２２と制御部２３の要部の構成を示す。燃焼速度推定部２２は、上述の手順により、燃焼速度ｑを推定する。制御部２３は、係数算出テーブル２３１と、ＰＩ制御器２３２と、を備える。記憶部２４には、蒸気流量の設定値ＳＶが記録されている。ゴミ焼却設備１００は、蒸気流量センサ１１が計測する蒸気流量が設定値ＳＶとなるように運転される。
【0050】
制御部２３は、燃焼速度ｑに応じて給じん制御の強さを変える。例えば、ゴミ供給量の調節にＰＩ制御器が使用されているならば、比例ゲインの値を燃焼速度ｑに従って変更する。図２の係数算出テーブル２３１に示すように、ゲイン可変化係数βを、燃焼速度ｑの関数として予め設定しておく。制御部２３は、燃焼速度ｑに基づいて、係数算出テーブル２３１を参照し、燃焼速度ｑに対応する係数βを取得する。ＰＩ制御器２３２は、例えば、蒸気流量（ｔ／ｈ）の設定値（目標値）ＳＶと、蒸気流量センサ１１による計測値ＰＶと、を入力し、その偏差をＰＩ演算（比例積分演算）してゴミ供給量（ｍ３／ｈ）をＭＶとして出力する。その際、次式（１０）のようにＰＩ制御の比例ゲインＫＰにゲイン可変化係数βを乗じることにより変更する。
【0051】
【数9】
【0052】
変更の仕方としては、燃焼速度ｑが小さいとき、すなわち燃え難い場合（上記の（ｂ））には、炉内にゴミが燃えずに残っているのでさらにゴミを追加する必要はない。したがって、蒸気流量偏差に比例してゴミ供給量を増やす比例ゲインを、例えば、通常の半分にする。ＰＩ制御器２３２の比例ゲインを運転中に変更する場合、制御器は速度型のアルゴリズムで実装することが一般的である。ＰＩ制御器２３２は比例ゲインの他、積分時定数ＴＩも調整定数である。積分時定数ＴＩについても、比例ゲインと同様に燃焼速度ｑに従って変更しても良い。制御部２３は、ＰＩ制御器２３２が出力したＭＶに基づいてプッシャ１０の押出量を制御する。
【0053】
（動作）
次に、図３を参照して、第一実施形態に係る処理（ゴミ供給量制御）の流れについて説明する。
図３は、第一実施形態に係る制御装置の動作の一例を示す図である。
データ取得部２１と、燃焼速度推定部２２と、制御部２３は、所定の時間間隔で、以下の処理を実行する。
次に、図３を参照して、第一実施形態に係る処理（ゴミ供給量制御）の流れについて説明する。
図３は、第一実施形態に係る制御装置の動作の一例を示す図である。
データ取得部２１と、燃焼速度推定部２２と、制御部２３は、所定の時間間隔で、以下の処理を実行する。
【0054】
データ取得部２１は、蒸気流量センサ１１が計測した蒸気流量ＰＶ、酸素濃度センサ１５が計測したＯ２濃度、温度センサ１６が計測した燃焼室６の温度、温度センサ１７Ａが計測したボイラ２パスの温度、ＣＯ濃度センサ１７Ｂが計測した排ガスのＣＯ濃度、ＮＯｘ濃度センサ１７Ｃが計測した排ガスのＮＯｘ濃度、流量センサ１７Ｄが計測した１次燃焼空気流量、流量センサ１７Ｅが計測した２次燃焼空気流量を取得し（ステップＳ１）、これらの値を燃焼速度推定部２２と制御部２３へ出力する。
【0055】
燃焼速度推定部２２は、蒸気流量ＰＶ、酸素濃度、燃焼室温度、ボイラ２パスの温度、ＣＯ濃度センサ、ＮＯｘ濃度、１次燃焼空気流量、２次燃焼空気流量のうちの好ましくは複数個（１個でもよい。）の計測値ｙを用いて、式（９）により、燃焼速度ｑを推定する（ステップＳ２）。燃焼速度推定部２２は、燃焼速度ｑを制御部２３へ出力する。
【0056】
次に制御部２３は、燃焼速度ｑと係数算出テーブル２３１とに基づいて、係数βを算出する。次に制御部２３は、記憶部２４が記憶する蒸気流量の設定値ＳＶを読み出して、算出した係数βと、蒸気流量の設定値ＳＶと、データ取得部２１が取得した蒸気流量ＰＶと、式（１０）とに基づいて、ゴミ供給量ＭＶを算出する（ステップＳ３）。制御部２３は、ゴミ供給量ＭＶを炉内へ供給できるようにプッシャ１０の移動量（押出量）を制御する。
【0057】
本実施形態によれば、蒸気流量、燃焼室温度、排気ガスの酸素濃度などのゴミ焼却設備１００に既設のセンサの計測値に基づいて、炉全体としてのゴミの燃焼速度を推定し、蒸気流量の設定値と計測値の偏差をゴミ供給にフィードバックするＰＩ制御器２３２の設定値（ゲイン）を変更する。これにより、タービンへの蒸気流量を均一化して、発電量を増加させ、安定化することができる。また、燃焼室６の燃焼の安定化により、ＮＯｘやＣＯなどの排出を抑制することができる。
【0058】
また、本実施形態によれば、（Ｅ１）蒸気流量、燃焼室温度、排気ガスの酸素濃度などのゴミ焼却設備１００に既設のセンサ（燃焼速度の変動を反映するセンサ）の計測値に基づいて、ゴミの燃焼速度ｑを推定する為、新たなセンサの追加を必要としない。（Ｅ２）ゴミ供給量に依存する発熱量を指標として、発熱量の変動原因としてゴミの水分など特定の要素に注目するのではなく、ゴミ供給量に依存しない燃焼速度を指標とすることで、注目した特定の要素に効果が限定されることなく、様々な要因で燃焼状態が変動した場合でも、その変動を検出し、制御に結び付けることができる（効果が限定されない）。（Ｅ３）制御の指標をゴミ供給量に対する発熱量とすると、ゴミが供給されてから燃焼するまでの時間差によって発熱量の推定に誤差が生じるが、本開示では、発熱量に代えて、燃焼速度を指標とする。発熱量が供給されるゴミの単位質量あたりの発熱量であるのに対し、燃焼速度は、炉全体の発熱を表し、炉内にあるゴミの質量には依存しない。これにより、発熱量を制御指標とした場合のような誤差の発生を生じることが無い。といった効果が得られる。
【0059】
＜第二実施形態＞
図４、図５を用いて第二実施形態のゴミ焼却設備１００の制御について説明する。
（構成）
図４は、第二実施形態に係る制御装置の要部の機能構成の一例を示す図である。
図４に制御装置２０のうち、燃焼速度推定部２２と制御部２３Ａの要部の構成を示す。燃焼速度推定部２２は、上述の手順により、燃焼速度ｑを推定する。制御部２３Ａは、１次燃焼空気バルブの調整量算出テーブル２３３と、加算器２３４と、を備える。記憶部２４には、蒸気流量の設定値ＳＶおよび設定値ＳＶに対するバルブ８Ａ～８Ｅおよびバルブ１４Ａの基準となる開度が記録されている。
図４、図５を用いて第二実施形態のゴミ焼却設備１００の制御について説明する。
（構成）
図４は、第二実施形態に係る制御装置の要部の機能構成の一例を示す図である。
図４に制御装置２０のうち、燃焼速度推定部２２と制御部２３Ａの要部の構成を示す。燃焼速度推定部２２は、上述の手順により、燃焼速度ｑを推定する。制御部２３Ａは、１次燃焼空気バルブの調整量算出テーブル２３３と、加算器２３４と、を備える。記憶部２４には、蒸気流量の設定値ＳＶおよび設定値ＳＶに対するバルブ８Ａ～８Ｅおよびバルブ１４Ａの基準となる開度が記録されている。
【0060】
第二実施形態は、主に、炉内の燃焼が過度に活発なとき、すなわち燃焼速度ｑが大きいときに有効である。ゴミ焼却設備１００には、送風機４により燃焼空気が供給される。その空気の一部は、１次燃焼空気として風箱５Ａ～５Ｅを経由して、火格子３の上に堆積したごみ層を下から上に貫いた後に燃焼室６に流入する。１次燃焼空気がゴミ層を貫くとき、１次燃焼空気の一部は、ゴミ層内部での燃焼に使われ、その発熱によってゴミ層内で発生する可燃性の熱分解ガスは、１次燃焼空気に同伴して燃焼室６に運ばれ、燃焼室６内で燃える。このように、ゴミ層は１次燃焼空気を供給することにより熱分解ガスの発生器として機能する。したがって、１次燃焼空気を制限すれば、熱分解ガスの発生が減り、炉内の燃焼速度を減じることができる。１次燃焼空気の調節による炉内の発熱調節は、特に燃焼速度ｑが大きいときに有効である。そのような状況では、炉内には充分な量のゴミがあり、ゴミの供給を完全に止めても燃焼が過剰な場合がある。そのときには、炉内にあるゴミの燃焼を制限しなければならない。そのためには、１次燃焼空気の制限が効果的である。逆に炉内の燃焼が不足したとき、すなわち燃焼速度ｑが小さいときには１次燃焼空気を増やして熱分解ガスの発生を増やすことが有効である。その結果、燃焼室６への熱分解ガスの供給が増え燃焼速度ｑは増加する。このように、第二実施形態に係る制御は、燃焼速度ｑの変動を抑制するように作用する。
【0061】
１次燃焼空気バルブの開度は、蒸気流量の設定値ＳＶなどに応じて基準値が定められる。１次燃焼空気バルブの調整量算出テーブル２３３には、図４に示すように、燃焼速度ｑと、設定値ＳＶに基づく１次燃焼空気バルブ開度の基準値に対する補正量Δγ１との関係が定められている。制御部２３は、燃焼速度ｑと調整量算出テーブル２３３とに基づいて、１次燃焼空気のバルブ開度の調整量Δγ１を算出する。調整量Δγ１の値は、燃焼速度ｑの値が小さいときには大きく、ｑの値が小さいときには大きくなるように設定されている。制御部２３は、加算器２４４を用いて、調整量Δγ１を１次燃焼空気バルブの開度の基準値に加算して１次燃焼空気バルブ開度を調整する。制御部２３は、調整後の１次燃焼空気バルブ開度に基づいてバルブ８Ａ～８Ｅを制御する。
【0062】
（動作）
次に、図５を参照して、第二実施形態に係る処理（１次燃焼空気の流量制御）の流れについて説明する。
図５は、第二実施形態に係る制御装置の動作の一例を示す図である。
データ取得部２１と、燃焼速度推定部２２と、制御部２３Ａは、所定の時間間隔で、以下の処理を実行する。
次に、図５を参照して、第二実施形態に係る処理（１次燃焼空気の流量制御）の流れについて説明する。
図５は、第二実施形態に係る制御装置の動作の一例を示す図である。
データ取得部２１と、燃焼速度推定部２２と、制御部２３Ａは、所定の時間間隔で、以下の処理を実行する。
【0063】
データ取得部２１は、蒸気流量ＰＶ、Ｏ２濃度、燃焼室温度、ボイラ２パスの温度、ＣＯ濃度、ＮＯｘ濃度、１次燃焼空気流量、２次燃焼空気流量を取得し（ステップＳ１）、これらの計測値を燃焼速度推定部２２と制御部２３Ａへ出力する。
【0064】
燃焼速度推定部２２は、蒸気流量ＰＶ、Ｏ２濃度、燃焼室温度、ボイラ２パスの温度、ＣＯ濃度センサ、ＮＯｘ濃度、１次燃焼空気流量、２次燃焼空気流量のうちの複数個の計測値ｙを用いて、式（９）により、燃焼速度ｑを推定する（ステップＳ２）。燃焼速度推定部２２は、推定した燃焼速度ｑを制御部２３Ａへ出力する。
【0065】
次に制御部２３Ａは、燃焼速度ｑと調整量算出テーブル２３３とに基づいて、１次燃焼空気のバルブ開度の調整量Δγ１を算出する。次に制御部２３Ａは、加算器２３４を使って、記憶部２４が記憶する蒸気流量の設定値ＳＶに対応する１次燃焼空気のバルブ開度の基準値と調整量Δγ１を加算して、１次燃焼空気のバルブ開度を算出する（ステップＳ４）。制御部２３Ａは、バルブ８Ａ～８Ｅの開度が、調整後の１次燃焼空気のバルブ開度となるよう制御する。
【0066】
本実施形態によれば、蒸気流量、燃焼室温度、排気ガスの酸素濃度などのゴミ焼却設備１００に既設のセンサが計測する計測値に基づいて、ゴミの燃焼速度ｑを推定し、燃焼速度ｑに基づき、１次燃焼空気流量を調整する。これにより、燃焼速度ｑの変動を抑制することができる。また、第一実施形態と同様にして、（Ｅ１）～（Ｅ３）の効果を得ることができる。なお、第二実施形態は、第一実施形態と組み合わせることが可能である。
【0067】
また、図４では、一例として、１次燃焼空気を１次燃焼空気のバルブ開度を調整することにより調節することとしたが、これ以外の方法として、指令値により１次燃焼空気流量の流量制御をしているならば、１次燃焼空気流量の指令値を調節してもよい。または、１次燃焼空気の元圧（上流側の圧力）を調整してもよい。
【0068】
＜第三実施形態＞
図６、図７を用いて第三実施形態のゴミ焼却設備１００の制御について説明する。
（構成）
図６は、第三実施形態に係る制御装置の要部の機能構成の一例を示す図である。
図６に制御装置２０のうち、燃焼速度推定部２２と制御部２３Ｂの要部の構成を示す。燃焼速度推定部２２は、上述の手順により、燃焼速度ｑを推定する。制御部２３Ｂは、１次燃焼空気バルブの調整量算出テーブル２３３と、加算器２３４と、２次燃焼空気バルブの調整量算出テーブル２３５と、加算器２３６と、を備える。記憶部２４には、蒸気流量の設定値ＳＶおよび設定値ＳＶに対するバルブ８Ａ～８Ｅおよびバルブ１４Ａの基準となる開度が記録されている。
図６、図７を用いて第三実施形態のゴミ焼却設備１００の制御について説明する。
（構成）
図６は、第三実施形態に係る制御装置の要部の機能構成の一例を示す図である。
図６に制御装置２０のうち、燃焼速度推定部２２と制御部２３Ｂの要部の構成を示す。燃焼速度推定部２２は、上述の手順により、燃焼速度ｑを推定する。制御部２３Ｂは、１次燃焼空気バルブの調整量算出テーブル２３３と、加算器２３４と、２次燃焼空気バルブの調整量算出テーブル２３５と、加算器２３６と、を備える。記憶部２４には、蒸気流量の設定値ＳＶおよび設定値ＳＶに対するバルブ８Ａ～８Ｅおよびバルブ１４Ａの基準となる開度が記録されている。
【0069】
第三実施形態は、第二実施形態で説明した１次燃焼空気バルブの開度制御に加え、さらに２次燃焼空気バルブの開度制御を実施するものである。ゴミの燃焼速度ｑが一時的に過剰になったとする。このとき、炉内では熱分解ガスの発生は一時的に過剰であり、結果として、ゴミ焼却設備１００の排出ガスのＯ２濃度は一時的に不足する。排出ガスのＯ２濃度が不足すると、ＣＯなどの有害物質の排出リスクが高まる。そこで、第三実施形態では、燃焼速度ｑに基づいて１次燃焼空気を調節するのと同時に２次燃焼空気も調節し、Ｏ２濃度の不足を補う。例えば、燃焼速度ｑが過剰なときは１次燃焼空気を減じて熱分解ガスの発生を抑制するとともに、過剰に発生した熱分解ガスを燃焼させるために２次燃焼空気を増やす。逆に、燃焼速度ｑが過少なときは１次燃焼空気を増やして熱分解ガスの発生を促進する。２次燃焼空気は、熱分解ガスの発生量に対して過剰であるので減じる。これはＮＯｘの発生回避にも役立つ。
【0070】
２次燃焼空気バルブの調整量算出テーブル２３５には、図６に示すように、燃焼速度ｑと、２次燃焼空気バルブ開度の基準値に対する補正量Δγ２との関係が定められている。制御部２３Ｂは、燃焼速度ｑと調整量算出テーブル２３５とに基づいて、２次燃焼空気のバルブ開度の調整量Δγ２を算出する。調整量Δγ２の値は、燃焼速度ｑの値が小さいときには小さく、燃焼速度ｑの値が大きいときには大きくなるように設定されている。制御部２３Ｂは、加算器２４５を用いて、調整量Δγ２を２次燃焼空気バルブ開度の基準値に加算して２次燃焼空気バルブ開度を調整する。制御部２３Ｂは、調整後の２次燃焼空気バルブ開度に基づいてバルブ１４Ａを制御する。
【0071】
（動作）
次に、図７を参照して、第三実施形態に係る処理（１次燃焼空気および２次燃焼空気の流量制御）の流れについて説明する。
図７は、第三実施形態に係る制御装置の動作の一例を示す図である。
データ取得部２１と、燃焼速度推定部２２と、制御部２３Ｂは、所定の時間間隔で、以下の処理を実行する。
次に、図７を参照して、第三実施形態に係る処理（１次燃焼空気および２次燃焼空気の流量制御）の流れについて説明する。
図７は、第三実施形態に係る制御装置の動作の一例を示す図である。
データ取得部２１と、燃焼速度推定部２２と、制御部２３Ｂは、所定の時間間隔で、以下の処理を実行する。
【0072】
データ取得部２１は、蒸気流量ＰＶなどの計測値を取得し（ステップＳ１）、燃焼速度推定部２２と制御部２３Ｂへ出力する。次に燃焼速度推定部２２は、燃焼速度ｑを推定する（ステップＳ２）。燃焼速度推定部２２は、燃焼速度ｑを制御部２３Ｂへ出力する。
【0073】
次に制御部２３Ｂは、燃焼速度ｑと調整量算出テーブル２３３とに基づいて、１次燃焼空気バルブ開度の調整量Δγ１を算出する。次に制御部２３は、加算器２３４を用いて、記憶部２４が記憶する蒸気流量の設定値ＳＶに対応する１次燃焼空気バルブ開度の基準値と調整量Δγ１を加算して、１次燃焼空気バルブ開度を算出する（ステップＳ４）。制御部２３は、バルブ８Ａ～８Ｅの開度が、調整後の１次燃焼空気のバルブ開度となるよう制御する。
【0074】
また、制御部２３Ｂは、燃焼速度ｑと調整量算出テーブル２３５とに基づいて、２次燃焼空気バルブ開度の調整量Δγ２を算出する。次に制御部２３は、加算器２３６を用いて、記憶部２４が記憶する蒸気流量の設定値ＳＶに対応する２次燃焼空気バルブ開度の基準値と調整量Δγ２を加算して、２次燃焼空気のバルブ開度を算出する（ステップＳ５）。制御部２３は、バルブ１４Ａの開度が、調整後の２次燃焼空気のバルブ開度となるよう制御する。ステップＳ４～Ｓ５の処理順は任意でよく、例えば、制御部２３Ｂは、ステップＳ４～Ｓ５の処理を同時に並行して実施してもよい。
【0075】
本実施形態によれば、蒸気流量、燃焼室温度、排気ガスの酸素濃度などのゴミ焼却設備１００に既設のセンサの計測値に基づいて、ゴミの燃焼速度ｑを推定し、ゴミの燃焼速度ｑに基づいて、１次燃焼空気流量と２次燃焼空気流量を調整する。これにより、熱分解ガス発生量に応じて２次燃焼空気を調節し、熱分解ガスの完全燃焼を助け、ＣＯやＮＯｘなどの有害物質の排出を抑制することができる。また、第一実施形態と同様にして、（Ｅ１）～（Ｅ３）の効果を得ることができる。第三実施形態は、第一実施形態と組み合わせることが可能である。
【0076】
＜第四実施形態＞
図８を用いて第四実施形態のゴミ焼却発電設備１００の制御について説明する。
（構成）
図８は、第四実施形態に係る制御装置の要部の機能構成の一例を示す図である。
図８に制御装置２０のうち、燃焼速度推定部２２と制御部２３Ｃの要部の構成を示す。燃焼速度推定部２２は、上述の手順により、燃焼速度ｑを推定する。制御部２３Ｃは、風箱配分調整開度算出テーブル２３７と、加算器２３８と、減算器２３９と、を備える。記憶部２４には、蒸気流量の設定値ＳＶに対するバルブ８Ａ～８Ｅの基準となる開度が記録されている。
図８を用いて第四実施形態のゴミ焼却発電設備１００の制御について説明する。
（構成）
図８は、第四実施形態に係る制御装置の要部の機能構成の一例を示す図である。
図８に制御装置２０のうち、燃焼速度推定部２２と制御部２３Ｃの要部の構成を示す。燃焼速度推定部２２は、上述の手順により、燃焼速度ｑを推定する。制御部２３Ｃは、風箱配分調整開度算出テーブル２３７と、加算器２３８と、減算器２３９と、を備える。記憶部２４には、蒸気流量の設定値ＳＶに対するバルブ８Ａ～８Ｅの基準となる開度が記録されている。
【0077】
第四実施形態では、燃焼速度ｑの変動を抑制するために、燃焼室６におけるゴミの燃焼傾向を考慮して、１次燃焼空気バルブの開度制御において、風箱５Ａ～５Ｅに供給する燃焼空気の量に差を設ける。ゴミ層は、熱分解ガスの発生器としての側面がある。熱分解ガスの発生能力の大小は風箱５Ａ～５Ｅの位置に依存する。プッシャ１０に近い風箱５Ａ、５Ｂは熱分解前のゴミ層が厚いので熱分解ガスの発生能力が高い。一方、風箱５Ｃ，５Ｄ，５Ｅとゴミが火格子３を進むにつれ、熱分解後のゴミと熾の割合が増え、熱分解ガスの発生能力は下がる。そこで、推定した燃焼速度ｑが小さいとき、すなわちゴミが燃え難いときは熱分解ガスの発生能力が高いプッシャ１０に近い風箱５Ａ等に１次燃焼空気を多く配分し、逆に燃焼速度の推定値ｑが大きいとき、すなわちゴミが燃え易いときは、熱分解ガスの発生能力が高い風箱５Ａ等への１次燃焼空気の配分を減らして、燃焼を抑制する。
【0078】
図８に、風箱Ａと風箱Ｂを熱分解ガスの発生能力が高いグループとして分類し、風箱Ｃと風箱Ｄ、風箱Ｅを熱分解ガスの発生能力が低いグループとして分類した場合の構成を示す。風箱配分調整開度算出テーブル２３７には、図８に示すように、燃焼速度ｑと、風箱５Ａ～５Ｂ、風箱５Ｃ～５Ｅのバルブ開度の基準値に対する補正量ΔγＡＢＣＤＥとの関係が定められている。制御部２３Ｃは、燃焼速度ｑと風箱配分調整開度算出テーブル２３７とに基づいて、バルブ８Ａ～８Ｅの開度の調整量ΔγＡＢＣＤＥを算出する。調整量ΔγＡＢＣＤＥの値は、燃焼速度ｑが小さいときには大きく、燃焼速度ｑが大きいときには小さくなるように設定されている。制御部２３Ｃは、加算器２３８を用いて、調整量ΔγＡＢＣＤＥを、バルブ８Ａ～８Ｂの開度の基準値に加算する。制御部２３Ｃは、減算器２３９を用いて、調整量ΔγＡＢＣＤＥを、バルブ８Ｃ～８Ｅの開度の基準値から減算する。制御部２３Ｂは、調整後のバルブ開度に基づいてバルブ８Ａ～８Ｅを制御する。
【0079】
なお、図８では、風箱５Ａ～５Ｂを１つのグループ、風箱５Ｃ～５Ｅを１つのグループとして設定しているが、これは一例に過ぎない。風箱５Ａ～５Ｅをグループ化せずに、一つ一つの風箱に対して風箱配分調整開度算出テーブル２３７を設け、バルブ８Ａ～８Ｅの開度を調節しても良いし、グループの分け方を、例えば、風箱５Ａ～５Ｃと風箱５Ｄ～５Ｅのように変更してもよい。また、分類するグループの数を３つとし、各グループの分類を風箱５Ａ～５Ｂと、風箱５Ｃ～５Ｄと、風箱５Ｅのように設定してもよい。
【0080】
【0081】
データ取得部２１は、蒸気流量ＰＶなどの計測値を取得し（ステップＳ１）、燃焼速度推定部２２と制御部２３Ｃへ出力する。次に燃焼速度推定部２２は、燃焼速度ｑを推定する（ステップＳ２）。燃焼速度推定部２２は、燃焼速度ｑを制御部２３Ｃへ出力する。
【0082】
次に制御部２３Ｃは、燃焼速度ｑと風箱配分調整開度算出テーブル２３７とに基づいて、調整量ΔγＡＢＣＤＥを算出する。次に制御部２３は、記憶部２４が記憶する蒸気流量の設定値ＳＶに対応するバルブ８Ａ～８Ｅのバルブ開度の基準値と調整量ΔγＡＢＣＤＥを加減算して、１次燃焼空気のバルブ開度を算出する（ステップＳ４）。図８の構成例の場合、制御部２３は、バルブ８Ａ～８Ｂの開度については、基準値に調整量ΔγＡＢＣＤＥを加算する。制御部２３は、バルブ８Ｃ～８Ｅの開度については、基準値から調整量ΔγＡＢＣＤＥを減算する。制御部２３は、バルブ８Ａ～８Ｅの開度が、調整後の各バルブ開度となるよう制御する。
【0083】
第四実施形態によれば、蒸気流量、燃焼室温度、排気ガスの酸素濃度などのゴミ焼却設備１００に既設のセンサの計測値に基づいて、ゴミの燃焼速度ｑを推定し、推定したゴミの燃焼速度ｑに基づいて、１次燃焼空気を風箱に分配する流量の比率を調整する。これにより、燃焼速度ｑの変動を精度よく抑制することができる。また、第一実施形態と同様にして、（Ｅ１）～（Ｅ３）の効果を得ることができる。第四実施形態は、第一実施形態や第三実施形態と組み合わせることができる。
【0084】
＜第五実施形態＞
図９、図１０を用いて第五実施形態のゴミ焼却発電設備１００の制御について説明する。
（構成）
図９は、第五実施形態に係る制御装置の要部の機能構成の一例を示す図である。
図９に制御装置２０のうち、燃焼速度推定部２２と制御部２３Ｄの要部の構成を示す。 燃焼速度推定部２２は、上述の手順により、燃焼速度ｑを推定する。制御部２３Ｄは、分散計算器２４０と、酸素濃度調整量算出テーブル２４１と、酸素濃度制御器２４２と、加算器２４３～２４５と、減算器２４６と、を備える。記憶部２４には、蒸気流量の設定値ＳＶに対するバルブ８Ａ～８Ｅおよびバルブ１４Ａの基準となる開度、Ｏ２濃度の設定値ＳＶ＿Ｏ２が記録されている。
図９、図１０を用いて第五実施形態のゴミ焼却発電設備１００の制御について説明する。
（構成）
図９は、第五実施形態に係る制御装置の要部の機能構成の一例を示す図である。
図９に制御装置２０のうち、燃焼速度推定部２２と制御部２３Ｄの要部の構成を示す。 燃焼速度推定部２２は、上述の手順により、燃焼速度ｑを推定する。制御部２３Ｄは、分散計算器２４０と、酸素濃度調整量算出テーブル２４１と、酸素濃度制御器２４２と、加算器２４３～２４５と、減算器２４６と、を備える。記憶部２４には、蒸気流量の設定値ＳＶに対するバルブ８Ａ～８Ｅおよびバルブ１４Ａの基準となる開度、Ｏ２濃度の設定値ＳＶ＿Ｏ２が記録されている。
【0085】
上述した第三実施形態では、ゴミの燃焼速度ｑに基づいて、１次燃焼空気流量と同時に２次燃焼空気流量を調整する。２次燃焼空気を調整する理由の一つは、燃焼室６のＣＯ濃度を低下させることである。例えば、１次燃焼空気を減じるよう調整した場合、ゴミ層内に燃焼空気が欠乏し、熱分解ガス中のＣＯ濃度が増加する。そこで、２次燃焼空気を増やし、燃焼室６でＣＯを完全燃焼させることでＣＯ濃度を低下させる。しかし、ゴミの燃焼速度が時間的に急激に増加する場合には、１次燃焼空気と２次燃焼空気の調節が時間的に間に合わず、一時的にＣＯが排出されるおそれがある。このような燃焼速度の急増は、供給されるゴミの性質に依存すると考えられている。燃焼速度の急増が一度発生すると、短期間に集中的に発生することが経験上知られている。そこで、第五実施形態では、燃焼速度ｑの変動が発生したときに、予め２次燃焼空気または１次燃焼空気の流量を増やし、排ガスのＯ２濃度を高く維持し、燃焼速度ｑが増加しても燃焼空気の不足を回避してＣＯの排出を防止する。
【0086】
分散計算器２４０は、燃焼速度推定部２２が推定した燃焼速度ｑの直前の所定時間における分散σｑ
２を計算する。酸素濃度調整量算出テーブル２４１には、図９に示すように、分散σｑ
２と、酸素濃度調整量ΔγＳＶＯ２との関係が定められている。調整量ΔγＳＶＯ２の値は、分散σｑ
２の値が閾値未満では０、閾値以上となると分散σｑ
２の値が大きくなるにつれ、所定値を上限として、その上限値までは大きくなるように設定されている。酸素濃度制御器２４２は、調整後のＯ２濃度設定値ＳＶ＿Ｏ２とＯ２濃度の計測値ＰＶ＿Ｏ２濃度の偏差に基づき、１次燃焼空気バルブ調整開度と２次燃焼空気バルブ調整開度を算出する。例えば、酸素濃度制御器２４２は、この偏差が大きいほど、１次燃焼空気バルブ調整開度と２次燃焼空気バルブ調整開度のそれぞれに対して、より開度を増加させるよう要求する調整開度を算出する。
【0087】
【0088】
データ取得部２１は、蒸気流量ＰＶなどの計測値を取得し（ステップＳ１）、燃焼速度推定部２２と制御部２３Ｄへ出力する。次に燃焼速度推定部２２は、燃焼速度ｑを推定する（ステップＳ２）。燃焼速度推定部２２は、燃焼速度ｑを制御部２３Ｄへ出力する。
【0089】
次に制御部２３Ｄは、分散計算器２４０を使って、燃焼速度ｑの分散σｑ
２を計算する（ステップＳ６）。制御部２３Ｄは、分散σｑ
２の大きさに応じて、０２濃度を補償する１次燃焼空気バルブ開度、２次燃焼空気バルブ開度を算出する（ステップＳ７）。まず、制御部２３Ｄは、分散σｑ
２と酸素濃度調整量算出テーブル２４１とに基づいて、Ｏ２濃度の調整量ΔγＳＶＯ２を算出する。次に、加算器２４３が、Ｏ２濃度の設定値ＳＶ＿Ｏ２に、Ｏ２濃度の調整量ΔγＳＶＯ２を加算する。次に、減算器２４６が、調整後のＳＶ＿Ｏ２から、酸素濃度センサ１５が計測した計測値ＰＶ＿Ｏ２を減算する。次に酸素濃度制御器２４２が、調整後のＯ２濃度設定値ＳＶ＿Ｏ２とＯ２濃度の計測値ＰＶ＿Ｏ２濃度の偏差に基づいて１次燃焼空気バルブ調整開度と２次燃焼空気バルブ調整開度を算出する。次に制御部２３Ｄは、加算器２４４を使って、蒸気流量の設定値ＳＶに対応する１次燃焼空気のバルブ開度の基準値と１次燃焼空気バルブ調整開度を加算して、１次燃焼空気のバルブ開度を算出する。また、制御部２３Ｄは、バルブ８Ａ～８Ｅの開度が算出した開度となるよう制御する。次に制御部２３Ｄは、加算器２４５を使って、蒸気流量の設定値ＳＶに対応する２次燃焼空気のバルブ開度の基準値と２次燃焼空気バルブ調整開度を加算して、２次燃焼空気のバルブ開度を算出する。制御部２３Ｄは、バルブ１４Ａの開度が算出した開度となるよう制御する。
【0090】
本実施形態によれば、蒸気流量、燃焼室温度、排気ガスの酸素濃度などのゴミ焼却設備１００に既設のセンサの計測値に基づいて、ゴミの燃焼速度ｑを推定し、燃焼速度ｑの分散に基づいて排ガスにおけるＯ２濃度の設定値を補正し、その設定値に応じて１次燃焼空気流量と２次燃焼空気を調整する。これにより、ＣＯガスの排出を抑制することができる。また、第一実施形態と同様にして、（Ｅ１）～（Ｅ３）の効果を得ることができる。第五実施形態は、第一実施形態～第四実施形態と組み合わせることができる。
【0091】
＜第六実施形態＞
次に図１１を参照して、第六実施形態のゴミ焼却発電設備１００の制御について説明する。
図１１は、第六実施形態に係る制御装置の要部の機能構成の一例を示す図である。
図１１に制御装置２０のうち、燃焼速度推定部２２と制御部２３Ｅの要部の構成を示す。燃焼速度推定部２２は、上述の手順により、燃焼速度ｑを推定する。制御部２３Ｅは、燃焼速度指令器２４７と、燃焼速度制御器２４８と、減算器２４９と、１次燃焼空気バルブの調整量算出テーブル２３３と、加算器２３４と、２次燃焼空気バルブの調整量算出テーブル２３５と、加算器２３６と、を備える。図１１に例示する構成は、第三実施形態の制御部２３Ｂ（１次燃焼空気バルブの調整量算出テーブル２３３、加算器２３４、２次燃焼空気バルブの調整量算出テーブル２３５、加算器２３６）と組み合わせた場合の構成である。
次に図１１を参照して、第六実施形態のゴミ焼却発電設備１００の制御について説明する。
図１１は、第六実施形態に係る制御装置の要部の機能構成の一例を示す図である。
図１１に制御装置２０のうち、燃焼速度推定部２２と制御部２３Ｅの要部の構成を示す。燃焼速度推定部２２は、上述の手順により、燃焼速度ｑを推定する。制御部２３Ｅは、燃焼速度指令器２４７と、燃焼速度制御器２４８と、減算器２４９と、１次燃焼空気バルブの調整量算出テーブル２３３と、加算器２３４と、２次燃焼空気バルブの調整量算出テーブル２３５と、加算器２３６と、を備える。図１１に例示する構成は、第三実施形態の制御部２３Ｂ（１次燃焼空気バルブの調整量算出テーブル２３３、加算器２３４、２次燃焼空気バルブの調整量算出テーブル２３５、加算器２３６）と組み合わせた場合の構成である。
【0092】
燃焼速度指令器２４７は、蒸気流量の設定値ＳＶと蒸気流量の計測値ＰＶの偏差（ＳＶ－ＰＶ）に基づいて、燃焼速度推定部２２が推定した燃焼速度ｑを調整する指令値ｑｓｖを算出する。指令値ｑｓｖは、蒸気流量の計測値ＰＶを蒸気流量の目標値である設定値ＳＶに一致させるようにするためのゴミの燃焼速度を指令するものである。この指令値ｑｓｖに応じた燃焼速度とすることで、蒸気流量ＰＶを精度よく目標値ＳＶに制御することができる。例えば、燃焼速度指令器２４７は、蒸気流量の偏差（ＳＶ－ＰＶ）と燃焼速度ｑの調整量の対応テーブルを備えていて、この対応テーブルに基づいて燃焼速度ｑを調整する燃焼速度指令値ｑｓｖを算出する。燃焼速度制御器２４８は、燃焼速度指令値ｑｓｖと燃焼速度推定部２２が推定した燃焼速度ｑを取得して、例えば、以下の式（１１）により、燃焼速度ｑを補正し、補正後の燃焼速度ｑ~を出力する。
ｑ~＝ｑ＋Ｋｑ（ｑｓｖ－ｑ） ・・・（１１）
ここで、Ｋｑは任意の値の係数である。
補正された燃焼速度ｑ～は、例えば、第三実施形態と同様にして、１次燃焼空気と２次燃焼空気の調整に用いられる。例えば、制御部２３Ｅは、補正後の燃焼速度ｑ～と１次燃焼空気バルブの調整量算出テーブル２３３とに基づいて調整量Δγ１を算出し、補正後の燃焼速度ｑ～と２次燃焼空気バルブの調整量算出テーブル２３５とに基づいて調整量Δγ２を算出する。
ｑ~＝ｑ＋Ｋｑ（ｑｓｖ－ｑ） ・・・（１１）
ここで、Ｋｑは任意の値の係数である。
補正された燃焼速度ｑ～は、例えば、第三実施形態と同様にして、１次燃焼空気と２次燃焼空気の調整に用いられる。例えば、制御部２３Ｅは、補正後の燃焼速度ｑ～と１次燃焼空気バルブの調整量算出テーブル２３３とに基づいて調整量Δγ１を算出し、補正後の燃焼速度ｑ～と２次燃焼空気バルブの調整量算出テーブル２３５とに基づいて調整量Δγ２を算出する。
【0093】
【0094】
データ取得部２１は、蒸気流量ＰＶなどの計測値を取得し（ステップＳ１）、燃焼速度推定部２２と制御部２３Ｅへ出力する。次に燃焼速度推定部２２は、燃焼速度ｑを推定する（ステップＳ２）。燃焼速度推定部２２は、燃焼速度ｑを制御部２３Ｅへ出力する。
【0095】
次に制御部２３Ｅは、燃焼速度ｑを補正する（ステップＳ８）。具体的には、制御部２３Ｅは、減算器２４９を使って、蒸気流量の設定値ＳＶから計測値ＰＶを減算する。制御部２３Ｅは、設定値ＳＶと計測値ＰＶの偏差（ＳＶ－ＰＶ）を燃焼速度指令器２４７に入力する。燃焼速度指令器２４７は、燃焼速度指令値ｑｓｖを算出する。制御部２３Ｅは、燃焼速度指令値ｑｓｖと、燃焼速度ｑを燃焼速度制御器２４８へ入力する。燃焼速度制御器２４８は、式（１１）により、補正後の燃焼速度ｑ~を算出する。制御部２３Ｅは、補正後の燃焼速度ｑ~を用いて、ゴミ供給量の算出（第一実施形態）、１次燃焼空気バルブ開度や２次燃焼空気バルブ開度の算出（第二実施形態～第五実施形態）等により、ゴミ焼却発電設備１００の燃焼制御を行う。
【0096】
本実施形態によれば、蒸気流量、燃焼室温度、排気ガスの酸素濃度などのゴミ焼却設備１００に既設のセンサの計測値に基づいて、ゴミの燃焼速度ｑを推定し、ゴミの燃焼速度の指令値を計算し、ゴミの燃焼速度ｑを指令値と一致させる。これにより、燃焼速度ｑの変動を抑制しつつ、精度よく蒸気流量ＰＶを設定値ＳＶへ制御することができる。第六実施形態は、第一実施形態～第五実施形態と組み合わせることができる。
【0097】
図１３は、各実施形態に係る制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
コンピュータ９００は、ＣＰＵ９０１、主記憶装置９０２、補助記憶装置９０３、入出力インタフェース９０４、通信インタフェース９０５を備える。
上述の制御装置２０は、コンピュータ９００に実装される。そして、上述した各機能は、プログラムの形式で補助記憶装置９０３に記憶されている。ＣＰＵ９０１は、プログラムを補助記憶装置９０３から読み出して主記憶装置９０２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、記憶領域を主記憶装置９０２に確保する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、処理中のデータを記憶する記憶領域を補助記憶装置９０３に確保する。
コンピュータ９００は、ＣＰＵ９０１、主記憶装置９０２、補助記憶装置９０３、入出力インタフェース９０４、通信インタフェース９０５を備える。
上述の制御装置２０は、コンピュータ９００に実装される。そして、上述した各機能は、プログラムの形式で補助記憶装置９０３に記憶されている。ＣＰＵ９０１は、プログラムを補助記憶装置９０３から読み出して主記憶装置９０２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、記憶領域を主記憶装置９０２に確保する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、処理中のデータを記憶する記憶領域を補助記憶装置９０３に確保する。
【0098】
なお、制御装置２０の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各機能部による処理を行ってもよい。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、ＣＤ、ＤＶＤ、ＵＳＢ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９００が当該プログラムを主記憶装置９０２に展開し、上記処理を実行しても良い。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【0099】
以上のとおり、本開示に係るいくつかの実施形態を説明したが、これら全ての実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態及びその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【0100】
＜付記＞
各実施形態に記載の制御装置２０、ゴミ焼却設備１００、制御方法およびプログラムは、例えば以下のように把握される。
各実施形態に記載の制御装置２０、ゴミ焼却設備１００、制御方法およびプログラムは、例えば以下のように把握される。
【0101】
（１）第１の態様に係る制御装置２０は、ゴミ焼却設備が備えるセンサが計測した計測値を取得するデータ取得部２１と、前記計測値を用いて、前記ゴミ焼却設備の焼却炉（燃焼室６）における燃焼速度ｑを推定する燃焼速度推定部２２と、前記燃焼速度に基づいて、ゴミの供給量または前記焼却炉に供給する燃焼空気の流量を制御する制御部２３と、を備える。
これにより、ゴミ焼却炉全体としての燃焼の変動を燃焼速度として検出し、燃焼速度に応じた制御を行うことができるので、燃焼速度の変動を抑制し安定した運転を実現することができる。例えば、一定の蒸気流量を発電用のタービンに供給することで、発電量の安定化、発電量の増大に貢献することができる。また、燃焼の安定化により、ＮＯｘやＣＯなどの排出を抑制することができる。
これにより、ゴミ焼却炉全体としての燃焼の変動を燃焼速度として検出し、燃焼速度に応じた制御を行うことができるので、燃焼速度の変動を抑制し安定した運転を実現することができる。例えば、一定の蒸気流量を発電用のタービンに供給することで、発電量の安定化、発電量の増大に貢献することができる。また、燃焼の安定化により、ＮＯｘやＣＯなどの排出を抑制することができる。
【0102】
（２）第２の態様に係る制御装置２０は、（１）の制御装置２０であって、前記燃焼速度推定部は、前記燃焼速度の推定に用いる前記計測値の分散共分散行列を特異値分解して得る最大特異値に対応する最大特異ベクトルに前記計測値を乗じて前記燃焼速度を推定する（式（９））。
これにより少ない計算負荷で燃焼速度ｑを算出することができるので、計測値を取得してすぐに現在の燃焼速度ｑを推定することができる。
これにより少ない計算負荷で燃焼速度ｑを算出することができるので、計測値を取得してすぐに現在の燃焼速度ｑを推定することができる。
【0103】
（３）第３の態様に係る制御装置２０は、（１）～（２）の制御装置２０であって、前記制御部は、ゴミ焼却設備が出力する蒸気流量の目標値と蒸気流量の前記計測値との偏差を補償するゴミ供給量を算出するフィードバック制御器について、前記フィードバック制御器のゲインの大きさを前記燃焼速度に基づいて調整する。
ゴミ供給量を制御することによって、燃焼速度の変動を抑制することができる（第一実施形態）。
ゴミ供給量を制御することによって、燃焼速度の変動を抑制することができる（第一実施形態）。
【0104】
（４）第４の態様に係る制御装置２０は、（１）～（３）の制御装置２０であって、 前記制御部は、前記燃焼速度が所定の閾値より小さい場合、前記ゲインに１より小さい値を乗じる。
ゴミ供給量過剰で燃焼速度が低下している時には、ゴミ供給量を控えめにすることで、燃焼速度を回復させることができる（第一実施形態）。
ゴミ供給量過剰で燃焼速度が低下している時には、ゴミ供給量を控えめにすることで、燃焼速度を回復させることができる（第一実施形態）。
【0105】
（５）第５の態様に係る制御装置２０は、（１）～（４）の制御装置２０であって、前記制御部は、前記焼却炉のうちのゴミを焼却する空間である１次燃焼室へ供給する１次燃焼空気の流量を制御する１次燃焼空気バルブの開度を、前記燃焼速度の大きさに応じて、前記燃焼速度が所定の閾値よりも大きいときには前記１次燃焼空気バルブの開度を基準値よりも小さくなるよう制御し、前記燃焼速度が所定の閾値よりも小さいときには前記１次燃焼空気バルブの開度を基準値よりも大きくなるよう制御する。
例えば、燃焼が盛んなときには１次燃焼空気の供給量を少なくし、燃焼が低下している時には１次燃焼空気の供給量を多くすることによって、燃焼室６でのゴミの燃焼を安定化することができる（第二実施形態）。
例えば、燃焼が盛んなときには１次燃焼空気の供給量を少なくし、燃焼が低下している時には１次燃焼空気の供給量を多くすることによって、燃焼室６でのゴミの燃焼を安定化することができる（第二実施形態）。
【0106】
（６）第６の態様に係る制御装置２０は、（５）の制御装置２０であって、前記制御部は、前記燃焼速度が所定の閾値よりも小さい場合、前記１次燃焼室におけるゴミの投入口に近い位置に供給される前記１次燃焼空気を所定の基準値よりも増加させ、前記燃焼速度が所定の閾値よりも大きい場合、前記１次燃焼室におけるゴミの投入口に近い位置に供給される前記１次燃焼空気を所定の基準値よりも減少させる。
熱分解ガスの発生能力に応じて、風箱ごとに１次燃焼空気の供給量を調節することで、より効果的に燃焼速度を安定化させることができる（第四実施形態）。
熱分解ガスの発生能力に応じて、風箱ごとに１次燃焼空気の供給量を調節することで、より効果的に燃焼速度を安定化させることができる（第四実施形態）。
【0107】
（７）第７の態様に係る制御装置２０は、（１）～（６）の制御装置２０であって、前記制御部は、前記焼却炉のうちのゴミの焼却により生じた燃焼ガスを燃焼させる空間である２次燃焼室へ供給する燃焼空気の流量を制御する２次燃焼空気バルブの開度を、前記燃焼速度の大きさに応じて、前記燃焼速度が所定の閾値よりも大きいときには前記２次燃焼空気バルブの開度を基準値よりも大きくなるよう制御し、前記燃焼速度が所定の閾値よりも小さいときには前記２次燃焼空気バルブの開度を基準値よりも小さくなるよう制御する。
ＣＯ、Ｎｏｘなどの排出リスクを低下させることができる（第三実施形態）。
ＣＯ、Ｎｏｘなどの排出リスクを低下させることができる（第三実施形態）。
【0108】
（８）第８の態様に係る制御装置２０は、（１）～（７）の制御装置２０であって、前記制御部は、前記燃焼速度の分散が所定の閾値以上の場合、前記燃焼空気の流量を増大させる。
排ガスにおけるＯ２濃度を高く維持し、燃焼速度が増加しても燃焼空気の不足を回避して、ＣＯの排出を抑制することができる（第五実施形態）。
排ガスにおけるＯ２濃度を高く維持し、燃焼速度が増加しても燃焼空気の不足を回避して、ＣＯの排出を抑制することができる（第五実施形態）。
【0109】
（９）第９の態様に係る制御装置２０は、（１）～（８）の制御装置２０であって、前記制御部は、ゴミ焼却設備が出力する蒸気流量の目標値と蒸気流量の前記計測値との偏差を補償する前記燃焼速度の指令値を算出し、前記指令値に基づいて、前記燃焼速度推定部が推定した前記燃焼速度を補正する。
これにより、燃焼速度の変動を抑制しつつ、ゴミ焼却設備が出力する蒸気流量が目標値となるよう制御するという制御目的をより正確に達成することができる。
これにより、燃焼速度の変動を抑制しつつ、ゴミ焼却設備が出力する蒸気流量が目標値となるよう制御するという制御目的をより正確に達成することができる。
【0110】
（１０）第１０の態様に係るゴミ焼却設備は、ゴミを焼却する焼却炉（燃焼室６）と、前記焼却炉にゴミを供給する給じん装置（プッシャ１０）と、前記焼却炉に燃焼空気を供給する送風機４と、前記送風機から前記焼却炉のうちゴミを焼却する焼却炉へ供給する燃焼空気の流量を制御する燃焼空気バルブ（８Ａ～８Ｅ、１４Ｅ）と、（１）～（９）に記載の制御装置と、を備える。
【0111】
（１１）第１１の態様に係る制御方法は、ゴミ焼却設備が備えるセンサが計測した計測値を取得するステップと、前記計測値を用いて、前記ゴミ焼却設備の焼却炉における燃焼速度を推定するステップと、前記燃焼速度に基づいて、ゴミの供給量または前記焼却炉に供給する燃焼空気の流量を制御するステップと、を有する。
【0112】
（１２）第１２の態様に係るプログラムは、コンピュータに、ゴミ焼却設備が備えるセンサが計測した計測値を取得するステップと、前記計測値を用いて、前記ゴミ焼却設備の焼却炉における燃焼速度を推定するステップと、前記燃焼速度に基づいて、ゴミの供給量または前記焼却炉に供給する燃焼空気の流量を制御するステップと、を実行させる。
【符号の説明】
【0113】
１００・・・ゴミ焼却設備、１・・・ホッパ、２・・・シュート、３・・・火格子、３Ａ・・・乾燥域、３Ｂ・・・燃焼域、３Ｃ・・・後燃焼域、４・・・送風機、
５Ａ～５Ｅ・・・風箱、６・・・燃焼室、６Ａ・・・１次燃焼室、６Ｂ・・・２次燃焼室、７・・・灰出口、８Ａ～８Ｅ、１４Ａ・・・バルブ、９・・・ボイラ、１０・・・プッシャ、１１・・・蒸気流量センサ、１２・・・煙道、１３、１４・・・管路、１５・・・酸素濃度センサ、１６、１７Ａ・・・温度センサ、１７Ｂ・・・ＣＯ濃度センサ、１７Ｃ・・・ＮＯｘ濃度センサ、１７Ｄ・・・流量センサ、１７Ｅ・・・流量センサ、２０・・・制御装置、２１・・・データ取得部、２２・・・燃焼速度推定部、２３、２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄ、２３Ｅ・・・制御部、２４・・・記憶部、９００・・・コンピュータ、９０１・・・ＣＰＵ、９０２・・・主記憶装置、９０３・・・補助記憶装置、９０４・・・入出力インタフェース、９０５・・・通信インタフェース
５Ａ～５Ｅ・・・風箱、６・・・燃焼室、６Ａ・・・１次燃焼室、６Ｂ・・・２次燃焼室、７・・・灰出口、８Ａ～８Ｅ、１４Ａ・・・バルブ、９・・・ボイラ、１０・・・プッシャ、１１・・・蒸気流量センサ、１２・・・煙道、１３、１４・・・管路、１５・・・酸素濃度センサ、１６、１７Ａ・・・温度センサ、１７Ｂ・・・ＣＯ濃度センサ、１７Ｃ・・・ＮＯｘ濃度センサ、１７Ｄ・・・流量センサ、１７Ｅ・・・流量センサ、２０・・・制御装置、２１・・・データ取得部、２２・・・燃焼速度推定部、２３、２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄ、２３Ｅ・・・制御部、２４・・・記憶部、９００・・・コンピュータ、９０１・・・ＣＰＵ、９０２・・・主記憶装置、９０３・・・補助記憶装置、９０４・・・入出力インタフェース、９０５・・・通信インタフェース
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】