排ガス冷却制御方法及び排ガス冷却制御装置
【課題】 排ガス冷却装置に流入する排ガスの流量が急増した場合であっても、排ガス冷却装置から排出される排ガスの温度を目標排ガス温度に維持することができ、しかも排ガス流量計が損傷する虞のない排ガス冷却制御方法を提供する。
【解決手段】 流入口３０ａに流入した排ガスを冷却水で冷却して排出口３０ｂから排出する排ガス冷却装置３における排出口３０ｂの排ガス温度θ２を測定し、測定した排出口３０ｂの排ガス温度θ２と目標排ガス温度Ｒθとの偏差ＲＦに基づいて、排出口３０ｂから排出される排ガス温度θ２と目標排ガスＲθとを略一致させるように冷却水の噴射水量Ｆをフィードバック制御する排ガス冷却制御方法において、流入口３０ａの排ガス温度θ１と排出口３０ｂから排出される排ガス流量Ｑとを測定し、測定した流入口の排ガス温度θ１と排ガス流量Ｑとに基づいて、噴射水量Ｆをフィードフォワード制御する。
【解決手段】 流入口３０ａに流入した排ガスを冷却水で冷却して排出口３０ｂから排出する排ガス冷却装置３における排出口３０ｂの排ガス温度θ２を測定し、測定した排出口３０ｂの排ガス温度θ２と目標排ガス温度Ｒθとの偏差ＲＦに基づいて、排出口３０ｂから排出される排ガス温度θ２と目標排ガスＲθとを略一致させるように冷却水の噴射水量Ｆをフィードバック制御する排ガス冷却制御方法において、流入口３０ａの排ガス温度θ１と排出口３０ｂから排出される排ガス流量Ｑとを測定し、測定した流入口の排ガス温度θ１と排ガス流量Ｑとに基づいて、噴射水量Ｆをフィードフォワード制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガスに冷却水を噴射することで排ガスを冷却する排ガス冷却装置の排ガス冷却制御方法及び該排ガス冷却制御方法を実施する排ガス冷却制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、従来のガス化溶融炉システムの構成を示す模式図である。ガス化溶融炉システムは、破砕され、熱分解された廃棄物を、熱分解処理で発生した熱分解ガスによって１２００℃以上に加熱して溶融するガス化溶融炉１、ガス化溶融炉１で発生した排ガスを冷却する冷却装置３を備えている。
冷却装置３は、ガス化溶融炉１で発生した排ガスが流入する流入口３０ａを有し、流入した排ガスに冷却水を噴射する噴射ノズル３１が配設された減温塔３０を備えている。減温塔３０で冷却されて排出された排ガスは、樹脂製のバグフィルタを有する集塵装置５にて集塵処理され、集塵された排ガスはガス処理装置を経て、エネルギー回収され大気中に放散される。
【０００３】
集塵装置５は、可燃性のバグフィルタ、該バグフィルタを支持するフレーム、及び該フレームを収容する容器から構成されている。バグフィルタは、所定上限温度、例えばフッ素樹脂性である場合、約２５０度で焼損する虞があるため、減温塔３０から排出される排ガスの温度を２５０℃以下に制御する必要がある。また、ダイオキシンの再合成を防ぐためにも、ガス化溶融炉１から排出された排ガスを約２００℃以下に保つ必要がある。更に、排ガス温度が所定下限温度以下になった場合、排ガス中の水分がバグフィルタに結露して目詰まりするため、バグフィルタを排ガスが通らなくなり、集塵装置５の運転が停止する虞がある。このため、減温塔３０から排出される排ガス温度を、２５０℃以下で水分がバグフィルタに結露しない一定温度、例えば１７０℃に保つ排ガス冷却制御装置１０４が設けられている。
【０００４】
従来の排ガス冷却制御装置１０４は、排ガスが排出される減温塔３０の排出口３０ｂに設けられた熱電対の出側排ガス温度計４２、及び出側排ガス温度計４２が測定した排ガス温度θ２と目標排ガス温度Ｒθとの偏差に基づいて、排ガス温度が目標排ガス温度Ｒθに一致するように、噴射ノズルに供給する冷却水の水量をフィードバック制御する第１及び第２ＰＩＤ調節計４５ａ，４５ｂを備えている（特許文献１）。
【０００５】
また、より正確に排ガス温度を目標排ガス温度に一致させるために、減温塔から排出される排ガス温度に加えて、ガス化溶融炉内の温度を測定し、冷却水の水量を制御する排ガス冷却制御方法、及び排ガス冷却制御装置が提供されている（特許文献２）。
【０００６】
更に、ガス化溶融炉から排出される排ガスの流量変化により効果的に対応するために、減温塔から排出される排ガス温度に加えて、ガス化溶融炉への吹き込み空気量を測定し、冷却水の水量を制御する排ガス冷却制御方法、及び排ガス冷却制御装置が提供されている（特許文献３）。
【０００７】
更にまた、排ガスの流量変化に効果的に対応するために、排ガス減温装置から排出される排ガス温度に加えて、減温塔に流入する排ガスの流量を測定し、冷却水の水量を制御する排ガス冷却制御方法、及び排ガス冷却制御装置が提供されている（特許文献４、特許文献５）。
【特許文献１】特開平８−６１６５３号公報
【特許文献２】特開２００２−１４７７２７号公報
【特許文献３】特開２００１−３３０２８号公報
【特許文献４】特開２００１−４２８８号公報
【特許文献５】特開２００２−３２７９１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図５は、特許文献１に係る排ガス減温装置３に流入する排ガスの流量、噴射ノズル３１に供給される冷却水量、即ち噴射水量及び排出口３０ｂの排ガス温度の時間変化を示すグラフである。図５に示すように、排ガスの流量が５０００（ｍ3 ／ｈ）から１００００（ｍ3 ／ｈ）に急増した場合、減温塔３０から排出される排ガスの温度が上昇してから冷却水の水量が増加するため、冷却水の水量増加、及び排ガスの冷却が間に合わず、減温塔３０から排出される排ガスの温度は２５０℃以上に達する。排ガスの温度が２５０℃以上になった場合、集塵装置５のバグフィルタが焼損する虞があるため、ガス化溶融炉１の操業を緊急停止させ、集塵装置５を保護する必要が生じる。
【０００９】
特許文献２に係る排ガス冷却制御方法及び排ガス冷却制御装置においては、排ガスの流量に基づいて冷却水の水量を制御しないため、特許文献１と同様にガス化溶融炉から排出される排ガスの急激な増加に対処することができない。
【００１０】
特許文献３に係る排ガス冷却制御方法及び排ガス冷却制御装置においては、ガス化溶融炉への吹き込み空気量を用いて冷却水の水量を制御しているが、ガス化溶融炉から排出される排ガスの流量は、吹き込み空気量と廃棄物から発生したガスとの反応結果に応じて変化するため、排ガスの流量を吹き込み空気量の関数で表すことができず、またガス化溶融炉内の内容物が崩れたときに生ずる排ガスの急激な流量増加も、吹き込み空気量と無関係であるため、ガス化溶融炉から排出される排ガスの急激な増加に対処することができない。
【００１１】
特許文献４、５に係る排ガス冷却制御方法及び排ガス冷却制御装置においては、減温塔に流入する排ガスの流量を測定するが、ガス化溶融炉から排出され、減温塔に流入する排ガスは、１１００〜１２００℃の高温であり、塵埃を含むため、減温塔の流入口に設けた排ガス流量計が溶損し、又は塵埃により閉塞して損傷する場合があり、減温塔への排ガス流入量が増加した場合の冷却制御を行えない虞があるという問題があった。
【００１２】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、排ガス冷却装置から冷却されて排出された排ガスの流量、及び排ガス冷却装置に流入する排ガスの温度を測定し、測定した排ガスの流量及び温度に基づいて、冷却水の水量をフィードフォワード制御することにより、ガス化溶融炉から排出される排ガスの流量が急増した場合であっても、排ガス冷却装置から排出される排ガスの温度を目標排ガス温度に維持することができ、しかも排ガス流量計が損傷する虞のない排ガス冷却制御方法及び該排ガス冷却制御方法を実施する排ガス冷却制御装置を提供することを目的とする。
【００１３】
また、排ガス冷却装置から排出された排ガスの流量の移動平均を算出し、算出した移動平均と、排ガスの瞬間流量との偏差が大きい程、冷却水の水量を増加させることにより、ガス化溶融炉から排出される排ガスの流量が急増した場合であっても、排ガスの流量増加率に応じて、急増した排ガスを冷却するために必要な冷却水を増加させ、排ガスを冷却することができる排ガス冷却制御方法及び該排ガス冷却制御方法を実施する排ガス冷却制御装置を提供することを他の目的とする。
【００１４】
更に、排ガス冷却装置から排出され、集塵装置にて集塵された後の排ガスの流量を測定することで、排ガスの流量を測定する計器が塵埃により閉塞することを防ぐことができる排ガス冷却制御方法及び該排ガス冷却制御方法を実施する排ガス冷却制御装置を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る排ガス冷却制御方法は、流入口から流入した排ガスを冷却水で冷却して排出口から排出する排ガス冷却装置における前記排出口の排ガス温度を測定し、測定した排ガス温度と目標排ガス温度との偏差に基づいて、前記排出口の排ガス温度と目標排ガス温度とを略一致させるように冷却水の水量をフィードバック制御する排ガス冷却制御方法において、前記流入口の排ガス温度と前記排出口から排出された排ガスの流量とを測定し、測定した前記流入口の排ガス温度と前記排出口から排出された排ガスの流量とに基づいて、冷却水の水量をフィードフォワード制御することを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る排ガス冷却制御方法は、測定した排ガスの流量に基づいて、前記排出口から排出された排ガスの移動平均を算出し、算出した移動平均と測定した排ガスの流量との偏差が大きい程、噴射される冷却水の水量を増加させるようにフィードフォワード制御することを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る排ガス冷却制御方法は、前記排出口から排出され、排ガス中の塵埃を集塵する集塵装置を通過した排ガスの流量を測定することを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る排ガス冷却制御装置は、流入口から流入した排ガスを冷却水で冷却して排出口から排出する排ガス冷却装置における前記排出口の排ガス温度を測定し、測定した排ガス温度と目標排ガス温度との偏差に基づいて、前記排出口の排ガス温度と目標排ガス温度とを略一致させるように冷却水の水量をフィードバック制御するようにしてある排ガス冷却制御装置において、前記流入口の排ガス温度を測定する入側排ガス温度測定手段と、前記排出口から排出された排ガスの流量を測定する排ガス流量測定手段と、前記入側排ガス温度測定手段が測定した排ガス温度及び前記排ガス流量測定手段が測定した排ガスの流量に基づいて、冷却水の水量をフィードフォワード制御する手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る排ガス冷却制御装置は、測定した排ガスの流量に基づいて、前記排出口から排出された排ガスの移動平均を算出する移動平均算出手段を備え、該移動平均算出手段が算出した移動平均と前記排ガス流量測定手段が測定した排ガスの流量との偏差が大きい程、冷却水の水量を増加させるようにフィードフォワード制御するようにしてあることを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る排ガス冷却制御装置は、前記排ガス流量測定手段は、前記排出口から排出され、排ガス中の塵埃を集塵する集塵装置を通過した排ガスの流量を測定することを特徴とする。
【００２１】
本発明にあっては、排ガス冷却装置の排出口から排出される排ガスの流量を測定する。排ガス冷却装置に流入する排ガスの流量が急増した場合、排ガス冷却装置の排出口から排出される排ガスの流量も同様に急増する。従って、排ガス冷却装置における流入口の排ガス温度と、排出口から排出される排ガスの流量とに基づいて、急増した排ガスを目標排ガス温度まで冷却するために必要な冷却水の水量を、排出口の排ガス温度が上昇する前に特定することができ、特定した水量の冷却水を用いて排ガスの温度を目標排ガス温度まで下げることができる。
また、排ガス冷却装置で冷却されて排出される排ガスの温度は、排ガス冷却装置に流入する排ガスの温度に比べて低いため、排ガスの流量を測定する計器が、高温の排ガスによって溶損する虞は低い。
【００２２】
本発明にあっては、排ガス冷却装置から排出された排ガスの流量の移動平均と、排出された排ガスの瞬間の流量との偏差の大小に応じて、冷却水の水量を増減させる。前記偏差が大きい程、前記排出口の排ガス温度による水量のフィードバック制御が遅れ、排ガスを目標排ガス温度まで冷却できない虞が高いが、排出される排ガスの温度上昇に先立って、前記偏差が大きい程、冷却水の水量を増加させるため、排ガスの冷却が間に合わなくなることを防ぐことができる。
【００２３】
本発明にあっては、集塵装置を通過した排ガスの流量を測定するが、集塵装置を通過した排ガスは、集塵装置を通過する前の排ガスに比べて排ガス中の塵埃が少ないため、排ガスの流量を測定する計器が塵埃により閉塞し、また損傷する虞はない。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、排ガスの流量を測定する計器が損傷することを防ぎ、ガス化溶融炉から排出される排ガスの流量が急増した場合であっても、排ガス冷却装置から排出される排ガスの温度を目標排ガス温度に維持することができる。
【００２５】
本発明によれば、ガス化溶融炉から排出される排ガスの流量が急増した場合であっても、流量増加率の大きさに応じて、急増した排ガスを冷却するために必要な冷却水を増加させ、排ガスを冷却することができる。
【００２６】
本発明によれば、排ガスの流量を測定する計器が塵埃により閉塞することを防ぎ、またガス化溶融炉から排出される排ガスの流量が急増した場合であっても、排ガス冷却装置から排出される排ガスの温度を目標排ガス温度に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図１は、本発明の実施の形態に係る排ガス冷却制御装置を備えるガス化溶融炉システムを示す模式図である。図中１は、破砕された廃棄物を蒸し焼きにして溶融及びガス化するガス化溶融炉であり、ガス化溶融炉１で発生した排ガスは、ガス化溶融炉１及び減温塔３０の流入口３０ａに接続されている排ガス管２を通じて、減温塔３０に流入する。減温塔３０に流入する排ガスの温度は、約１１００℃〜１２００℃である。
【００２８】
減温塔３０には、冷却水と窒素を混合することにより、冷却水を霧化して噴射する噴射ノズル３１が、冷却水を減温塔３０の中心部に向けて噴射する姿勢で設けられて、排ガス冷却装置３が構成されている。噴射ノズル３１には、冷却水及び窒素を供給する水管３１ａ及びガス管３１ｂが接続されている。減温塔３０に流入した排ガスは、噴射ノズル３１から噴射された冷却水によって冷却され、冷却された排ガスは、減温塔３０に形成された排出口３０ｂから排出される。
【００２９】
噴射ノズル３１から噴射される冷却水の水量は、減温塔３０から排出される排ガスの温度と目標排ガス温度Ｒθとが略一致するように制御する排ガス冷却制御装置４によって制御されている。
【００３０】
以下、排ガス冷却制御装置４の構成を説明する。減温塔３０の排出口３０ｂには、冷却水の噴射水量Ｆをフィードバック制御するために、減温塔３０の排出口３０ｂにおける排ガス温度θ２を検出する熱電対の出側排ガス温度計４２が設けられている。また、減温塔３０の流入口３０ａには、冷却水の噴射水量Ｆをフィードフォワード制御するために、減温塔３０の流入口３０ａにおける排ガス温度θ１を検出する入側排ガス温度計４１が設けられている。
【００３１】
水管３１ａには、冷却水の噴射水量Ｆを調節する噴射水量調節弁４０ａと、噴射水量Ｆ、つまり水管３１ａを流れる冷却水の水量を検出する噴射水量検出器４０ｂとが設けられている。噴射水量調節弁４０ａの開度は、減温塔３０の排出口３０ｂにおける排ガス温度θ２を目標排ガス温度のＲθに保つように、第１ＰＩＤ調節計４５ａ及び第２ＰＩＤ調節計４５ｂによって調節される。
【００３２】
第１ＰＩＤ調節計４５ａには、第１減算器４４ａが接続されており、第１減算器４４ａは、入力された目標排ガス温度Ｒθから、出側排ガス温度計４２が検出した排ガス温度θ２を減算し、減算して得られた偏差Ｅθ＝Ｒθ−θ２を第１ＰＩＤ調節計４５ａに与える。第１ＰＩＤ調節計４５ａは、偏差Ｅθに基づいて、目標噴射水量ＲＦを第２減算器４４ｂに与える。
なお、目標排ガス温度Ｒθは、目標排ガス温度Ｒθに対応する電圧を出力する図示しない回路が第１減算器４４ａに与えている。
【００３３】
第２減算器４４ｂは、目標噴射水量ＲＦから、噴射水量検出器４０ｂが検出した噴射水量Ｆを減算し、更に減算して得た値に後述するフィードフォワード補正量Ｃを加算し、加算して得た偏差ＥＦ＝ＲＦ−Ｆ＋Ｃを第２ＰＩＤ調節計４５ｂに与える。
【００３４】
第２ＰＩＤ調節計４５ｂは、偏差ＥＦに基づいて、噴射水量調節弁４０ａの開度を操作する操作量ＹＦを演算し、演算して得た操作量ＹＦを噴射水量調節弁４０ａに与える。操作量ＹＦを受けた噴射水量調節弁４０ａは、操作量ＹＦに応じて、開度を調節する。
【００３５】
また、ガス管３１ｂには、噴射ノズル３１に供給する窒素ガスの窒素流量Ｎを調節する窒素流量調節弁４０ｃと、窒素流量Ｎを検出する窒素流量検出器４０ｄとが設けられており、窒素流量調節弁４０ｃの開度は、第３ＰＩＤ調節計４５ｃによって調節される。
【００３６】
第３ＰＩＤ調節計４５ｃには、第３減算器４４ｃが接続されており、第３減算器４４ｃは、テーブル４６から入力された目標窒素流量ＲＮから、窒素流量検出器４０ｄが検出した窒素流量Ｎを減算し、減算して得た偏差ＥＮを第３ＰＩＤ調節計４５ｃに与える。
【００３７】
テーブル４６は、噴射水量Ｆと目標窒素流量ＲＮとを対応付けたデータを記憶しており、噴射水量検出器４０ｂが検出した噴射水量Ｆ及び前記データに基づいて、目標窒素流量ＲＮを特定し、特定した目標窒素流量ＲＮを第３減算器４４ｃに与える。
【００３８】
第３ＰＩＤは、偏差ＥＮに基づいて、窒素流量調節弁４０ｃの開度を操作する操作量ＹＮを演算し、演算して得た操作量ＹＮを窒素流量調節弁４０ｃに与える、操作量ＹＦを受けた窒素流量調節弁４０ｃは、操作量ＹＮに応じて、開度を調節する。
【００３９】
減温塔３０の排出口３０ｂから排出された排ガスは、排ガス中の塵埃を集塵する集塵装置５、排ガスを無害化するガス処理設備６、排ガスを誘引する誘引通風機７を流れ、大気放散設備８ａ及びガス利用設備８ｂに流入する。
【００４０】
誘引通風機７と大気放散設備８ａ及びガス利用設備８ｂとの間には、冷却水の噴射水量をフィードフォワード制御するために、誘引通風機７から大気放散設備８ａ及びガス利用設備８ｂへ流れる排ガス流量Ｑを検出する排ガス流量計４３が設けられており、排ガス流量計４３の検出結果は、移動平均算出部４７及び第４減算器４４ｄに与えられる。
【００４１】
移動平均算出部４７は、例えば排ガス流量Ｑを３分毎に取得し、取得した排ガス流量Ｑに基づいて、排ガス流量Ｑの移動平均Ｑａｖを算出し、算出して得た移動平均Ｑａｖを第４減算器４４ｄに与える。
【００４２】
第４減算器４４ｄは、入力された排ガス流量Ｑから排ガス流量Ｑの移動平均Ｑａｖを減算し、減算して得た排ガス流量Ｑの変化量ΔＱを乗算器４８に与える。
【００４３】
乗算器４８には、入側排ガス温度計４１が検出した排ガス温度θ１及び所定のゲインＫが入力するように構成してあり、乗算器４８は、入力された排ガス温度θ１、ゲインＫ、及び排ガス流量Ｑの変化量ΔＱを乗算し、乗算して得たフィードフォワード補正量Ｃ＝ΔＱ・Ｋ・θ１を第２減算器４４ｂに与える。Ｋ・θ１は、単位量の排ガスを冷却するために必要な冷却水の水量である。
なお、ゲインＫは、ゲインＫに対応する電圧を出力する図示しない回路が乗算器４８に与えている。
【００４４】
排ガス冷却制御装置４は、上述したように噴射水量調節弁４０ａ、噴射水量検出器４０ｂ、窒素流量調節弁４０ｃ、窒素流量検出器４０ｄ、入側排ガス温度計４１、出側排ガス温度計４２、排ガス流量計４３、第１乃至第４減算器４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ、第１乃至第３ＰＩＤ調節計４５ａ，４５ｂ，４５ｃ、テーブル４６、移動平均算出部４７、及び乗算器４８から構成されており、特に本発明の特徴部分は、出側排ガス温度計４２、排ガス流量計４３、移動平均算出部４７、減算器４４ｄ、及び乗算器４８から構成されている。
【００４５】
図２は、本発明の実施の形態に係る排ガス冷却制御方法の演算処理手順を示すフローチャートである。
移動平均算出部４７は、排ガス流量計４３が検出した排ガス流量Ｑ、つまり排出口３０ｂから排出され、集塵装置５を通過した排ガスの排ガス流量Ｑを取得する（ステップＳ１）。
【００４６】
次いで、移動平均算出部４７は、取得した排ガス流量Ｑに基づいて、排ガス流量Ｑの移動平均Ｑａｖを算出し、算出して得た移動平均Ｑａｖを第４減算器４４ｄに与える（ステップＳ２）。
つまり、移動平均算出部４７は、ステップＳ１からステップＳ６の一連の処理が繰り返される都度ステップＳ１で取得した排ガス流量Ｑを記憶し、記憶した複数の排ガス流量Ｑに基いて移動平均Ｑａｖを算出する。
【００４７】
第４減算器４４ｄは、排ガス流量Ｑから移動平均Ｑａｖを減算し、減算して得た排ガス流量Ｑの変化量ΔＱを乗算器４８に与える（ステップＳ３）。
【００４８】
次いで、乗算器４８は、ゲインＫ、排ガス流量Ｑの変化量ΔＱ、及び入側排ガス温度計４１が検出した排ガス温度θ１を取得し（ステップＳ４）、フィードフォワード補正量Ｃを算出する（ステップＳ５）。そして、乗算器４８は、算出して得たフィードフォワード補正量Ｃを第２減算器４４ｂに与える（ステップＳ６）
【００４９】
第２減算器４４ｂは、乗算器４８から与えられたフィードフォワード補正量Ｃを目標噴射水量ＲＦに加算して、噴射水量検出器４０ｂが検出した噴射水量Ｆを減算し、減算して得た偏差ＥＦを第２ＰＩＤ調節計４５ｂに与える。第２ＰＩＤ調節計４５ｂは、変化ＥＦに基づいて、噴射水量をフィードフォワード制御及びフィードバック制御する。
移動平均算出部４７、第４減算器４４ｄ、及び乗算器４８は、以後ステップＳ１乃至ステップＳ６の演算処理を繰り返し実行する。
【００５０】
このように構成される排ガス冷却制御装置４にあっては、減温塔３０の排出口３０ｂにおける排ガス温度θ２と、目標排ガス温度Ｒθとの偏差に基づいて、排ガス温度θ２が目標排出温度Ｒθに略一致するように、第１ＰＩＤ調節計４５ａ及び第２ＰＩＤ調節計４５ｂが、冷却水の噴射水量をフィードバック制御する。
【００５１】
また、減温塔３０から排出される排ガス流量Ｑの変化量ΔＱ、及び減温塔３０の流入口３０ａにおける排ガス温度θ１に基づいて、フィードフォワード補正量Ｃ、つまり急増した排ガス流量ΔＱの排ガスを冷却するために必要な冷却水の噴射水量を第２減算器４４ｂに与え、第２ＰＩＤ調節計４５ｂは、フィードフォワード補正量Ｃに基づいて冷却水の噴射水量をフィードフォワード制御する。
【００５２】
図３は、減温塔３０に流入する排ガスの流量、噴射ノズル３１に供給される冷却水の噴射水量Ｆ、及び排出口３０ｂにおける排ガス温度θ２の時間変化を示すグラフである。図３に示すように、５０００（ｍ3 ／ｈ）から１００００（ｍ3 ／ｈ）に排ガス流量Ｑが急増した場合、排ガス流量Ｑの変化量ΔＱ＝５０００に応じたフィードフォワード補正量Ｃが、第２加算器を通じて第２ＰＩＤ調節計４５ｂに与えられ、第２ＰＩＤ調節計４５ｂは、減温塔３０の排出口３０ｂにおける排ガス温度θ２の上昇に先立って、噴射水量Ｆを増加させる。
【００５３】
従って、ガス化溶融炉１から排出される排ガスの流量が急増した場合であっても、減温塔３０の排出口３０ｂにおける排ガス温度θ２の上昇に先立って、冷却水の噴射水量Ｆを増加させ、排ガスを冷却することができ、図３に示すように、減温塔３０から排出される排ガスの温度を２００℃以下に抑えることができる。
【００５４】
また、減温塔３０に流入する排ガスの流量を、減温塔３０から排出される約１７０℃〜２００℃の排ガスによって測定するため、排ガス流量計４３を減温塔３０の流入口３０ａに設け、１１００〜１２００℃の高温の排ガスの流量を測定する場合に比べて、排ガス流量計４３が溶損する虞は低く、より安定して排ガス温度θ２を目標排ガス温度Ｒθに保つことができる。
【００５５】
更に、排ガス流量計４３を、集塵装置５及びガス処理設備６の下流側に設けているため、排ガス流量計４３が排ガスに含まれる塵埃によって閉塞し、また排ガス流の腐食成分により腐食することを防ぐことができ、より安定して排ガス温度θ２を目標排ガス温度に保つことができる。
【００５６】
なお、実施の形態にあっては、単位量の排ガスを冷却するために必要な冷却水の水量Ｋ・θ１は、θ１に関して線形であるが、θ１に関して非線型のゲインＫ（θ）によってフィードフォワード補正量Ｃを算出し、冷却水の噴射水量Ｆをフィードフォワード制御するように構成しても良い。
θ１に関して非線型のゲインＫ（θ）を用いた場合、急増した排ガスを冷却するために必要な冷却水の噴射水量をより正確に算出することができる。
【００５７】
また、本発明に係る排ガス冷却制御方法及び排ガス冷却制御装置は、ガス化溶融炉のみならず、排ガスの減温を要する他の燃焼炉、反応炉、溶解炉などに適用しても良い。
【００５８】
更に、減温塔から排出され、集塵装置、ガス処理設備および誘引通風機を通過した排ガスの流量を測定しているが、ガス処理設備と誘引通風機との間、又は集塵装置とガス処理設備との間で排ガスの流量を検出するように構成しても良い。
【００５９】
更にまた、排ガス中に塵埃が含まれず、排ガス流量計が塵埃によって閉塞する虞がない場合、減温塔と集塵装置との間で排ガスの流量を測定するように構成しても良い。減温塔と集塵装置との間で排ガスの流量を測定する場合、減温塔に流入する排ガスの流量変化をより正確に検出し、冷却水量をフィードフォワード制御することができる。
【００６０】
更にまた、移動平均算出部、減算器、及び乗算器によって、排ガス温度をフィードフォワード制御しているが、排ガス流量の移動平均及びフィードフォワード補正量を算出する演算部を備えるマイクロコンピュータからなる制御部によって、フィードフォワード制御するように構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施の形態に係る排ガス冷却制御装置を備えるガス化溶融炉システムを示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る排ガス冷却制御方法の演算処理手順を示すフローチャートである。
【図３】減温塔に流入する排ガスの流量、噴射ノズルに供給される冷却水の噴射水量、及び排出口の排ガス温度の時間変化を示すグラフである。
【図４】従来のガス化溶融炉システムの構成を示す模式図である。
【図５】特許文献１に係る排ガス減温装置に流入する排ガスの流量、噴射ノズルに供給される冷却水量、即ち噴射水量及び排出口の排ガス温度の時間変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６２】
１ ガス化溶融炉
２ 排ガス管
３ 排ガス冷却装置
４ 排ガス冷却制御装置
５ 集塵装置
６ ガス処理設備
７ 誘引通風機
８ａ 大気放散設備
８ｂ ガス利用設備
３０ 減温塔
３０ａ 流入口
３０ｂ 排出口
３１ 噴射ノズル
３１ａ 水管
３１ｂ ガス管
４０ａ 噴射水量調節弁
４０ｂ 噴射水量検出器
４０ｃ 窒素流量調節弁
４０ｄ 窒素流量検出器
４１ 入側排ガス温度計
４２ 出側排ガス温度計
４３ 排ガス流量計
４４ａ 第１減算器
４４ｂ 第２減算器
４４ｃ 第３減算器
４４ｄ 第４減算器
４５ａ 第１ＰＩＤ調節計
４５ｂ 第２ＰＩＤ調節計
４５ｃ 第３ＰＩＤ調節計
４６ テーブル
４７ 移動平均算出部
４８ 乗算器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガスに冷却水を噴射することで排ガスを冷却する排ガス冷却装置の排ガス冷却制御方法及び該排ガス冷却制御方法を実施する排ガス冷却制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、従来のガス化溶融炉システムの構成を示す模式図である。ガス化溶融炉システムは、破砕され、熱分解された廃棄物を、熱分解処理で発生した熱分解ガスによって１２００℃以上に加熱して溶融するガス化溶融炉１、ガス化溶融炉１で発生した排ガスを冷却する冷却装置３を備えている。
冷却装置３は、ガス化溶融炉１で発生した排ガスが流入する流入口３０ａを有し、流入した排ガスに冷却水を噴射する噴射ノズル３１が配設された減温塔３０を備えている。減温塔３０で冷却されて排出された排ガスは、樹脂製のバグフィルタを有する集塵装置５にて集塵処理され、集塵された排ガスはガス処理装置を経て、エネルギー回収され大気中に放散される。
【０００３】
集塵装置５は、可燃性のバグフィルタ、該バグフィルタを支持するフレーム、及び該フレームを収容する容器から構成されている。バグフィルタは、所定上限温度、例えばフッ素樹脂性である場合、約２５０度で焼損する虞があるため、減温塔３０から排出される排ガスの温度を２５０℃以下に制御する必要がある。また、ダイオキシンの再合成を防ぐためにも、ガス化溶融炉１から排出された排ガスを約２００℃以下に保つ必要がある。更に、排ガス温度が所定下限温度以下になった場合、排ガス中の水分がバグフィルタに結露して目詰まりするため、バグフィルタを排ガスが通らなくなり、集塵装置５の運転が停止する虞がある。このため、減温塔３０から排出される排ガス温度を、２５０℃以下で水分がバグフィルタに結露しない一定温度、例えば１７０℃に保つ排ガス冷却制御装置１０４が設けられている。
【０００４】
従来の排ガス冷却制御装置１０４は、排ガスが排出される減温塔３０の排出口３０ｂに設けられた熱電対の出側排ガス温度計４２、及び出側排ガス温度計４２が測定した排ガス温度θ２と目標排ガス温度Ｒθとの偏差に基づいて、排ガス温度が目標排ガス温度Ｒθに一致するように、噴射ノズルに供給する冷却水の水量をフィードバック制御する第１及び第２ＰＩＤ調節計４５ａ，４５ｂを備えている（特許文献１）。
【０００５】
また、より正確に排ガス温度を目標排ガス温度に一致させるために、減温塔から排出される排ガス温度に加えて、ガス化溶融炉内の温度を測定し、冷却水の水量を制御する排ガス冷却制御方法、及び排ガス冷却制御装置が提供されている（特許文献２）。
【０００６】
更に、ガス化溶融炉から排出される排ガスの流量変化により効果的に対応するために、減温塔から排出される排ガス温度に加えて、ガス化溶融炉への吹き込み空気量を測定し、冷却水の水量を制御する排ガス冷却制御方法、及び排ガス冷却制御装置が提供されている（特許文献３）。
【０００７】
更にまた、排ガスの流量変化に効果的に対応するために、排ガス減温装置から排出される排ガス温度に加えて、減温塔に流入する排ガスの流量を測定し、冷却水の水量を制御する排ガス冷却制御方法、及び排ガス冷却制御装置が提供されている（特許文献４、特許文献５）。
【特許文献１】特開平８−６１６５３号公報
【特許文献２】特開２００２−１４７７２７号公報
【特許文献３】特開２００１−３３０２８号公報
【特許文献４】特開２００１−４２８８号公報
【特許文献５】特開２００２−３２７９１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図５は、特許文献１に係る排ガス減温装置３に流入する排ガスの流量、噴射ノズル３１に供給される冷却水量、即ち噴射水量及び排出口３０ｂの排ガス温度の時間変化を示すグラフである。図５に示すように、排ガスの流量が５０００（ｍ3 ／ｈ）から１００００（ｍ3 ／ｈ）に急増した場合、減温塔３０から排出される排ガスの温度が上昇してから冷却水の水量が増加するため、冷却水の水量増加、及び排ガスの冷却が間に合わず、減温塔３０から排出される排ガスの温度は２５０℃以上に達する。排ガスの温度が２５０℃以上になった場合、集塵装置５のバグフィルタが焼損する虞があるため、ガス化溶融炉１の操業を緊急停止させ、集塵装置５を保護する必要が生じる。
【０００９】
特許文献２に係る排ガス冷却制御方法及び排ガス冷却制御装置においては、排ガスの流量に基づいて冷却水の水量を制御しないため、特許文献１と同様にガス化溶融炉から排出される排ガスの急激な増加に対処することができない。
【００１０】
特許文献３に係る排ガス冷却制御方法及び排ガス冷却制御装置においては、ガス化溶融炉への吹き込み空気量を用いて冷却水の水量を制御しているが、ガス化溶融炉から排出される排ガスの流量は、吹き込み空気量と廃棄物から発生したガスとの反応結果に応じて変化するため、排ガスの流量を吹き込み空気量の関数で表すことができず、またガス化溶融炉内の内容物が崩れたときに生ずる排ガスの急激な流量増加も、吹き込み空気量と無関係であるため、ガス化溶融炉から排出される排ガスの急激な増加に対処することができない。
【００１１】
特許文献４、５に係る排ガス冷却制御方法及び排ガス冷却制御装置においては、減温塔に流入する排ガスの流量を測定するが、ガス化溶融炉から排出され、減温塔に流入する排ガスは、１１００〜１２００℃の高温であり、塵埃を含むため、減温塔の流入口に設けた排ガス流量計が溶損し、又は塵埃により閉塞して損傷する場合があり、減温塔への排ガス流入量が増加した場合の冷却制御を行えない虞があるという問題があった。
【００１２】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、排ガス冷却装置から冷却されて排出された排ガスの流量、及び排ガス冷却装置に流入する排ガスの温度を測定し、測定した排ガスの流量及び温度に基づいて、冷却水の水量をフィードフォワード制御することにより、ガス化溶融炉から排出される排ガスの流量が急増した場合であっても、排ガス冷却装置から排出される排ガスの温度を目標排ガス温度に維持することができ、しかも排ガス流量計が損傷する虞のない排ガス冷却制御方法及び該排ガス冷却制御方法を実施する排ガス冷却制御装置を提供することを目的とする。
【００１３】
また、排ガス冷却装置から排出された排ガスの流量の移動平均を算出し、算出した移動平均と、排ガスの瞬間流量との偏差が大きい程、冷却水の水量を増加させることにより、ガス化溶融炉から排出される排ガスの流量が急増した場合であっても、排ガスの流量増加率に応じて、急増した排ガスを冷却するために必要な冷却水を増加させ、排ガスを冷却することができる排ガス冷却制御方法及び該排ガス冷却制御方法を実施する排ガス冷却制御装置を提供することを他の目的とする。
【００１４】
更に、排ガス冷却装置から排出され、集塵装置にて集塵された後の排ガスの流量を測定することで、排ガスの流量を測定する計器が塵埃により閉塞することを防ぐことができる排ガス冷却制御方法及び該排ガス冷却制御方法を実施する排ガス冷却制御装置を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る排ガス冷却制御方法は、流入口から流入した排ガスを冷却水で冷却して排出口から排出する排ガス冷却装置における前記排出口の排ガス温度を測定し、測定した排ガス温度と目標排ガス温度との偏差に基づいて、前記排出口の排ガス温度と目標排ガス温度とを略一致させるように冷却水の水量をフィードバック制御する排ガス冷却制御方法において、前記流入口の排ガス温度と前記排出口から排出された排ガスの流量とを測定し、測定した前記流入口の排ガス温度と前記排出口から排出された排ガスの流量とに基づいて、冷却水の水量をフィードフォワード制御することを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る排ガス冷却制御方法は、測定した排ガスの流量に基づいて、前記排出口から排出された排ガスの移動平均を算出し、算出した移動平均と測定した排ガスの流量との偏差が大きい程、噴射される冷却水の水量を増加させるようにフィードフォワード制御することを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る排ガス冷却制御方法は、前記排出口から排出され、排ガス中の塵埃を集塵する集塵装置を通過した排ガスの流量を測定することを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る排ガス冷却制御装置は、流入口から流入した排ガスを冷却水で冷却して排出口から排出する排ガス冷却装置における前記排出口の排ガス温度を測定し、測定した排ガス温度と目標排ガス温度との偏差に基づいて、前記排出口の排ガス温度と目標排ガス温度とを略一致させるように冷却水の水量をフィードバック制御するようにしてある排ガス冷却制御装置において、前記流入口の排ガス温度を測定する入側排ガス温度測定手段と、前記排出口から排出された排ガスの流量を測定する排ガス流量測定手段と、前記入側排ガス温度測定手段が測定した排ガス温度及び前記排ガス流量測定手段が測定した排ガスの流量に基づいて、冷却水の水量をフィードフォワード制御する手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る排ガス冷却制御装置は、測定した排ガスの流量に基づいて、前記排出口から排出された排ガスの移動平均を算出する移動平均算出手段を備え、該移動平均算出手段が算出した移動平均と前記排ガス流量測定手段が測定した排ガスの流量との偏差が大きい程、冷却水の水量を増加させるようにフィードフォワード制御するようにしてあることを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る排ガス冷却制御装置は、前記排ガス流量測定手段は、前記排出口から排出され、排ガス中の塵埃を集塵する集塵装置を通過した排ガスの流量を測定することを特徴とする。
【００２１】
本発明にあっては、排ガス冷却装置の排出口から排出される排ガスの流量を測定する。排ガス冷却装置に流入する排ガスの流量が急増した場合、排ガス冷却装置の排出口から排出される排ガスの流量も同様に急増する。従って、排ガス冷却装置における流入口の排ガス温度と、排出口から排出される排ガスの流量とに基づいて、急増した排ガスを目標排ガス温度まで冷却するために必要な冷却水の水量を、排出口の排ガス温度が上昇する前に特定することができ、特定した水量の冷却水を用いて排ガスの温度を目標排ガス温度まで下げることができる。
また、排ガス冷却装置で冷却されて排出される排ガスの温度は、排ガス冷却装置に流入する排ガスの温度に比べて低いため、排ガスの流量を測定する計器が、高温の排ガスによって溶損する虞は低い。
【００２２】
本発明にあっては、排ガス冷却装置から排出された排ガスの流量の移動平均と、排出された排ガスの瞬間の流量との偏差の大小に応じて、冷却水の水量を増減させる。前記偏差が大きい程、前記排出口の排ガス温度による水量のフィードバック制御が遅れ、排ガスを目標排ガス温度まで冷却できない虞が高いが、排出される排ガスの温度上昇に先立って、前記偏差が大きい程、冷却水の水量を増加させるため、排ガスの冷却が間に合わなくなることを防ぐことができる。
【００２３】
本発明にあっては、集塵装置を通過した排ガスの流量を測定するが、集塵装置を通過した排ガスは、集塵装置を通過する前の排ガスに比べて排ガス中の塵埃が少ないため、排ガスの流量を測定する計器が塵埃により閉塞し、また損傷する虞はない。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、排ガスの流量を測定する計器が損傷することを防ぎ、ガス化溶融炉から排出される排ガスの流量が急増した場合であっても、排ガス冷却装置から排出される排ガスの温度を目標排ガス温度に維持することができる。
【００２５】
本発明によれば、ガス化溶融炉から排出される排ガスの流量が急増した場合であっても、流量増加率の大きさに応じて、急増した排ガスを冷却するために必要な冷却水を増加させ、排ガスを冷却することができる。
【００２６】
本発明によれば、排ガスの流量を測定する計器が塵埃により閉塞することを防ぎ、またガス化溶融炉から排出される排ガスの流量が急増した場合であっても、排ガス冷却装置から排出される排ガスの温度を目標排ガス温度に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図１は、本発明の実施の形態に係る排ガス冷却制御装置を備えるガス化溶融炉システムを示す模式図である。図中１は、破砕された廃棄物を蒸し焼きにして溶融及びガス化するガス化溶融炉であり、ガス化溶融炉１で発生した排ガスは、ガス化溶融炉１及び減温塔３０の流入口３０ａに接続されている排ガス管２を通じて、減温塔３０に流入する。減温塔３０に流入する排ガスの温度は、約１１００℃〜１２００℃である。
【００２８】
減温塔３０には、冷却水と窒素を混合することにより、冷却水を霧化して噴射する噴射ノズル３１が、冷却水を減温塔３０の中心部に向けて噴射する姿勢で設けられて、排ガス冷却装置３が構成されている。噴射ノズル３１には、冷却水及び窒素を供給する水管３１ａ及びガス管３１ｂが接続されている。減温塔３０に流入した排ガスは、噴射ノズル３１から噴射された冷却水によって冷却され、冷却された排ガスは、減温塔３０に形成された排出口３０ｂから排出される。
【００２９】
噴射ノズル３１から噴射される冷却水の水量は、減温塔３０から排出される排ガスの温度と目標排ガス温度Ｒθとが略一致するように制御する排ガス冷却制御装置４によって制御されている。
【００３０】
以下、排ガス冷却制御装置４の構成を説明する。減温塔３０の排出口３０ｂには、冷却水の噴射水量Ｆをフィードバック制御するために、減温塔３０の排出口３０ｂにおける排ガス温度θ２を検出する熱電対の出側排ガス温度計４２が設けられている。また、減温塔３０の流入口３０ａには、冷却水の噴射水量Ｆをフィードフォワード制御するために、減温塔３０の流入口３０ａにおける排ガス温度θ１を検出する入側排ガス温度計４１が設けられている。
【００３１】
水管３１ａには、冷却水の噴射水量Ｆを調節する噴射水量調節弁４０ａと、噴射水量Ｆ、つまり水管３１ａを流れる冷却水の水量を検出する噴射水量検出器４０ｂとが設けられている。噴射水量調節弁４０ａの開度は、減温塔３０の排出口３０ｂにおける排ガス温度θ２を目標排ガス温度のＲθに保つように、第１ＰＩＤ調節計４５ａ及び第２ＰＩＤ調節計４５ｂによって調節される。
【００３２】
第１ＰＩＤ調節計４５ａには、第１減算器４４ａが接続されており、第１減算器４４ａは、入力された目標排ガス温度Ｒθから、出側排ガス温度計４２が検出した排ガス温度θ２を減算し、減算して得られた偏差Ｅθ＝Ｒθ−θ２を第１ＰＩＤ調節計４５ａに与える。第１ＰＩＤ調節計４５ａは、偏差Ｅθに基づいて、目標噴射水量ＲＦを第２減算器４４ｂに与える。
なお、目標排ガス温度Ｒθは、目標排ガス温度Ｒθに対応する電圧を出力する図示しない回路が第１減算器４４ａに与えている。
【００３３】
第２減算器４４ｂは、目標噴射水量ＲＦから、噴射水量検出器４０ｂが検出した噴射水量Ｆを減算し、更に減算して得た値に後述するフィードフォワード補正量Ｃを加算し、加算して得た偏差ＥＦ＝ＲＦ−Ｆ＋Ｃを第２ＰＩＤ調節計４５ｂに与える。
【００３４】
第２ＰＩＤ調節計４５ｂは、偏差ＥＦに基づいて、噴射水量調節弁４０ａの開度を操作する操作量ＹＦを演算し、演算して得た操作量ＹＦを噴射水量調節弁４０ａに与える。操作量ＹＦを受けた噴射水量調節弁４０ａは、操作量ＹＦに応じて、開度を調節する。
【００３５】
また、ガス管３１ｂには、噴射ノズル３１に供給する窒素ガスの窒素流量Ｎを調節する窒素流量調節弁４０ｃと、窒素流量Ｎを検出する窒素流量検出器４０ｄとが設けられており、窒素流量調節弁４０ｃの開度は、第３ＰＩＤ調節計４５ｃによって調節される。
【００３６】
第３ＰＩＤ調節計４５ｃには、第３減算器４４ｃが接続されており、第３減算器４４ｃは、テーブル４６から入力された目標窒素流量ＲＮから、窒素流量検出器４０ｄが検出した窒素流量Ｎを減算し、減算して得た偏差ＥＮを第３ＰＩＤ調節計４５ｃに与える。
【００３７】
テーブル４６は、噴射水量Ｆと目標窒素流量ＲＮとを対応付けたデータを記憶しており、噴射水量検出器４０ｂが検出した噴射水量Ｆ及び前記データに基づいて、目標窒素流量ＲＮを特定し、特定した目標窒素流量ＲＮを第３減算器４４ｃに与える。
【００３８】
第３ＰＩＤは、偏差ＥＮに基づいて、窒素流量調節弁４０ｃの開度を操作する操作量ＹＮを演算し、演算して得た操作量ＹＮを窒素流量調節弁４０ｃに与える、操作量ＹＦを受けた窒素流量調節弁４０ｃは、操作量ＹＮに応じて、開度を調節する。
【００３９】
減温塔３０の排出口３０ｂから排出された排ガスは、排ガス中の塵埃を集塵する集塵装置５、排ガスを無害化するガス処理設備６、排ガスを誘引する誘引通風機７を流れ、大気放散設備８ａ及びガス利用設備８ｂに流入する。
【００４０】
誘引通風機７と大気放散設備８ａ及びガス利用設備８ｂとの間には、冷却水の噴射水量をフィードフォワード制御するために、誘引通風機７から大気放散設備８ａ及びガス利用設備８ｂへ流れる排ガス流量Ｑを検出する排ガス流量計４３が設けられており、排ガス流量計４３の検出結果は、移動平均算出部４７及び第４減算器４４ｄに与えられる。
【００４１】
移動平均算出部４７は、例えば排ガス流量Ｑを３分毎に取得し、取得した排ガス流量Ｑに基づいて、排ガス流量Ｑの移動平均Ｑａｖを算出し、算出して得た移動平均Ｑａｖを第４減算器４４ｄに与える。
【００４２】
第４減算器４４ｄは、入力された排ガス流量Ｑから排ガス流量Ｑの移動平均Ｑａｖを減算し、減算して得た排ガス流量Ｑの変化量ΔＱを乗算器４８に与える。
【００４３】
乗算器４８には、入側排ガス温度計４１が検出した排ガス温度θ１及び所定のゲインＫが入力するように構成してあり、乗算器４８は、入力された排ガス温度θ１、ゲインＫ、及び排ガス流量Ｑの変化量ΔＱを乗算し、乗算して得たフィードフォワード補正量Ｃ＝ΔＱ・Ｋ・θ１を第２減算器４４ｂに与える。Ｋ・θ１は、単位量の排ガスを冷却するために必要な冷却水の水量である。
なお、ゲインＫは、ゲインＫに対応する電圧を出力する図示しない回路が乗算器４８に与えている。
【００４４】
排ガス冷却制御装置４は、上述したように噴射水量調節弁４０ａ、噴射水量検出器４０ｂ、窒素流量調節弁４０ｃ、窒素流量検出器４０ｄ、入側排ガス温度計４１、出側排ガス温度計４２、排ガス流量計４３、第１乃至第４減算器４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ、第１乃至第３ＰＩＤ調節計４５ａ，４５ｂ，４５ｃ、テーブル４６、移動平均算出部４７、及び乗算器４８から構成されており、特に本発明の特徴部分は、出側排ガス温度計４２、排ガス流量計４３、移動平均算出部４７、減算器４４ｄ、及び乗算器４８から構成されている。
【００４５】
図２は、本発明の実施の形態に係る排ガス冷却制御方法の演算処理手順を示すフローチャートである。
移動平均算出部４７は、排ガス流量計４３が検出した排ガス流量Ｑ、つまり排出口３０ｂから排出され、集塵装置５を通過した排ガスの排ガス流量Ｑを取得する（ステップＳ１）。
【００４６】
次いで、移動平均算出部４７は、取得した排ガス流量Ｑに基づいて、排ガス流量Ｑの移動平均Ｑａｖを算出し、算出して得た移動平均Ｑａｖを第４減算器４４ｄに与える（ステップＳ２）。
つまり、移動平均算出部４７は、ステップＳ１からステップＳ６の一連の処理が繰り返される都度ステップＳ１で取得した排ガス流量Ｑを記憶し、記憶した複数の排ガス流量Ｑに基いて移動平均Ｑａｖを算出する。
【００４７】
第４減算器４４ｄは、排ガス流量Ｑから移動平均Ｑａｖを減算し、減算して得た排ガス流量Ｑの変化量ΔＱを乗算器４８に与える（ステップＳ３）。
【００４８】
次いで、乗算器４８は、ゲインＫ、排ガス流量Ｑの変化量ΔＱ、及び入側排ガス温度計４１が検出した排ガス温度θ１を取得し（ステップＳ４）、フィードフォワード補正量Ｃを算出する（ステップＳ５）。そして、乗算器４８は、算出して得たフィードフォワード補正量Ｃを第２減算器４４ｂに与える（ステップＳ６）
【００４９】
第２減算器４４ｂは、乗算器４８から与えられたフィードフォワード補正量Ｃを目標噴射水量ＲＦに加算して、噴射水量検出器４０ｂが検出した噴射水量Ｆを減算し、減算して得た偏差ＥＦを第２ＰＩＤ調節計４５ｂに与える。第２ＰＩＤ調節計４５ｂは、変化ＥＦに基づいて、噴射水量をフィードフォワード制御及びフィードバック制御する。
移動平均算出部４７、第４減算器４４ｄ、及び乗算器４８は、以後ステップＳ１乃至ステップＳ６の演算処理を繰り返し実行する。
【００５０】
このように構成される排ガス冷却制御装置４にあっては、減温塔３０の排出口３０ｂにおける排ガス温度θ２と、目標排ガス温度Ｒθとの偏差に基づいて、排ガス温度θ２が目標排出温度Ｒθに略一致するように、第１ＰＩＤ調節計４５ａ及び第２ＰＩＤ調節計４５ｂが、冷却水の噴射水量をフィードバック制御する。
【００５１】
また、減温塔３０から排出される排ガス流量Ｑの変化量ΔＱ、及び減温塔３０の流入口３０ａにおける排ガス温度θ１に基づいて、フィードフォワード補正量Ｃ、つまり急増した排ガス流量ΔＱの排ガスを冷却するために必要な冷却水の噴射水量を第２減算器４４ｂに与え、第２ＰＩＤ調節計４５ｂは、フィードフォワード補正量Ｃに基づいて冷却水の噴射水量をフィードフォワード制御する。
【００５２】
図３は、減温塔３０に流入する排ガスの流量、噴射ノズル３１に供給される冷却水の噴射水量Ｆ、及び排出口３０ｂにおける排ガス温度θ２の時間変化を示すグラフである。図３に示すように、５０００（ｍ3 ／ｈ）から１００００（ｍ3 ／ｈ）に排ガス流量Ｑが急増した場合、排ガス流量Ｑの変化量ΔＱ＝５０００に応じたフィードフォワード補正量Ｃが、第２加算器を通じて第２ＰＩＤ調節計４５ｂに与えられ、第２ＰＩＤ調節計４５ｂは、減温塔３０の排出口３０ｂにおける排ガス温度θ２の上昇に先立って、噴射水量Ｆを増加させる。
【００５３】
従って、ガス化溶融炉１から排出される排ガスの流量が急増した場合であっても、減温塔３０の排出口３０ｂにおける排ガス温度θ２の上昇に先立って、冷却水の噴射水量Ｆを増加させ、排ガスを冷却することができ、図３に示すように、減温塔３０から排出される排ガスの温度を２００℃以下に抑えることができる。
【００５４】
また、減温塔３０に流入する排ガスの流量を、減温塔３０から排出される約１７０℃〜２００℃の排ガスによって測定するため、排ガス流量計４３を減温塔３０の流入口３０ａに設け、１１００〜１２００℃の高温の排ガスの流量を測定する場合に比べて、排ガス流量計４３が溶損する虞は低く、より安定して排ガス温度θ２を目標排ガス温度Ｒθに保つことができる。
【００５５】
更に、排ガス流量計４３を、集塵装置５及びガス処理設備６の下流側に設けているため、排ガス流量計４３が排ガスに含まれる塵埃によって閉塞し、また排ガス流の腐食成分により腐食することを防ぐことができ、より安定して排ガス温度θ２を目標排ガス温度に保つことができる。
【００５６】
なお、実施の形態にあっては、単位量の排ガスを冷却するために必要な冷却水の水量Ｋ・θ１は、θ１に関して線形であるが、θ１に関して非線型のゲインＫ（θ）によってフィードフォワード補正量Ｃを算出し、冷却水の噴射水量Ｆをフィードフォワード制御するように構成しても良い。
θ１に関して非線型のゲインＫ（θ）を用いた場合、急増した排ガスを冷却するために必要な冷却水の噴射水量をより正確に算出することができる。
【００５７】
また、本発明に係る排ガス冷却制御方法及び排ガス冷却制御装置は、ガス化溶融炉のみならず、排ガスの減温を要する他の燃焼炉、反応炉、溶解炉などに適用しても良い。
【００５８】
更に、減温塔から排出され、集塵装置、ガス処理設備および誘引通風機を通過した排ガスの流量を測定しているが、ガス処理設備と誘引通風機との間、又は集塵装置とガス処理設備との間で排ガスの流量を検出するように構成しても良い。
【００５９】
更にまた、排ガス中に塵埃が含まれず、排ガス流量計が塵埃によって閉塞する虞がない場合、減温塔と集塵装置との間で排ガスの流量を測定するように構成しても良い。減温塔と集塵装置との間で排ガスの流量を測定する場合、減温塔に流入する排ガスの流量変化をより正確に検出し、冷却水量をフィードフォワード制御することができる。
【００６０】
更にまた、移動平均算出部、減算器、及び乗算器によって、排ガス温度をフィードフォワード制御しているが、排ガス流量の移動平均及びフィードフォワード補正量を算出する演算部を備えるマイクロコンピュータからなる制御部によって、フィードフォワード制御するように構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施の形態に係る排ガス冷却制御装置を備えるガス化溶融炉システムを示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る排ガス冷却制御方法の演算処理手順を示すフローチャートである。
【図３】減温塔に流入する排ガスの流量、噴射ノズルに供給される冷却水の噴射水量、及び排出口の排ガス温度の時間変化を示すグラフである。
【図４】従来のガス化溶融炉システムの構成を示す模式図である。
【図５】特許文献１に係る排ガス減温装置に流入する排ガスの流量、噴射ノズルに供給される冷却水量、即ち噴射水量及び排出口の排ガス温度の時間変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６２】
１ ガス化溶融炉
２ 排ガス管
３ 排ガス冷却装置
４ 排ガス冷却制御装置
５ 集塵装置
６ ガス処理設備
７ 誘引通風機
８ａ 大気放散設備
８ｂ ガス利用設備
３０ 減温塔
３０ａ 流入口
３０ｂ 排出口
３１ 噴射ノズル
３１ａ 水管
３１ｂ ガス管
４０ａ 噴射水量調節弁
４０ｂ 噴射水量検出器
４０ｃ 窒素流量調節弁
４０ｄ 窒素流量検出器
４１ 入側排ガス温度計
４２ 出側排ガス温度計
４３ 排ガス流量計
４４ａ 第１減算器
４４ｂ 第２減算器
４４ｃ 第３減算器
４４ｄ 第４減算器
４５ａ 第１ＰＩＤ調節計
４５ｂ 第２ＰＩＤ調節計
４５ｃ 第３ＰＩＤ調節計
４６ テーブル
４７ 移動平均算出部
４８ 乗算器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入口から流入した排ガスを冷却水で冷却して排出口から排出する排ガス冷却装置における前記排出口の排ガス温度を測定し、測定した排ガス温度と目標排ガス温度との偏差に基づいて、前記排出口の排ガス温度と目標排ガス温度とを略一致させるように冷却水の水量をフィードバック制御する排ガス冷却制御方法において、
前記流入口の排ガス温度と前記排出口から排出された排ガスの流量とを測定し、
測定した前記流入口の排ガス温度と前記排出口から排出された排ガスの流量とに基づいて、冷却水の水量をフィードフォワード制御する
ことを特徴とする排ガス冷却制御方法。
【請求項２】
測定した排ガスの流量に基づいて、前記排出口から排出された排ガスの移動平均を算出し、
算出した移動平均と測定した排ガスの流量との偏差が大きい程、噴射される冷却水の水量を増加させるようにフィードフォワード制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の排ガス冷却制御方法。
【請求項３】
前記排出口から排出され、排ガス中の塵埃を集塵する集塵装置を通過した排ガスの流量を測定する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排ガス冷却制御方法。
【請求項４】
流入口から流入した排ガスを冷却水で冷却して排出口から排出する排ガス冷却装置における前記排出口の排ガス温度を測定し、測定した排ガス温度と目標排ガス温度との偏差に基づいて、前記排出口の排ガス温度と目標排ガス温度とを略一致させるように冷却水の水量をフィードバック制御するようにしてある排ガス冷却制御装置において、
前記流入口の排ガス温度を測定する入側排ガス温度測定手段と、
前記排出口から排出された排ガスの流量を測定する排ガス流量測定手段と、
前記入側排ガス温度測定手段が測定した排ガス温度及び前記排ガス流量測定手段が測定した排ガスの流量に基づいて、冷却水の水量をフィードフォワード制御する手段と
を備えることを特徴とする排ガス冷却制御装置。
【請求項５】
測定した排ガスの流量に基づいて、前記排出口から排出された排ガスの移動平均を算出する移動平均算出手段を備え、
該移動平均算出手段が算出した移動平均と前記排ガス流量測定手段が測定した排ガスの流量との偏差が大きい程、冷却水の水量を増加させるようにフィードフォワード制御するようにしてある
ことを特徴とする請求項４に記載の排ガス冷却制御装置。
【請求項６】
前記排ガス流量測定手段は、
前記排出口から排出され、排ガス中の塵埃を集塵する集塵装置を通過した排ガスの流量を測定する
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の排ガス冷却制御装置。
【請求項１】
流入口から流入した排ガスを冷却水で冷却して排出口から排出する排ガス冷却装置における前記排出口の排ガス温度を測定し、測定した排ガス温度と目標排ガス温度との偏差に基づいて、前記排出口の排ガス温度と目標排ガス温度とを略一致させるように冷却水の水量をフィードバック制御する排ガス冷却制御方法において、
前記流入口の排ガス温度と前記排出口から排出された排ガスの流量とを測定し、
測定した前記流入口の排ガス温度と前記排出口から排出された排ガスの流量とに基づいて、冷却水の水量をフィードフォワード制御する
ことを特徴とする排ガス冷却制御方法。
【請求項２】
測定した排ガスの流量に基づいて、前記排出口から排出された排ガスの移動平均を算出し、
算出した移動平均と測定した排ガスの流量との偏差が大きい程、噴射される冷却水の水量を増加させるようにフィードフォワード制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の排ガス冷却制御方法。
【請求項３】
前記排出口から排出され、排ガス中の塵埃を集塵する集塵装置を通過した排ガスの流量を測定する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排ガス冷却制御方法。
【請求項４】
流入口から流入した排ガスを冷却水で冷却して排出口から排出する排ガス冷却装置における前記排出口の排ガス温度を測定し、測定した排ガス温度と目標排ガス温度との偏差に基づいて、前記排出口の排ガス温度と目標排ガス温度とを略一致させるように冷却水の水量をフィードバック制御するようにしてある排ガス冷却制御装置において、
前記流入口の排ガス温度を測定する入側排ガス温度測定手段と、
前記排出口から排出された排ガスの流量を測定する排ガス流量測定手段と、
前記入側排ガス温度測定手段が測定した排ガス温度及び前記排ガス流量測定手段が測定した排ガスの流量に基づいて、冷却水の水量をフィードフォワード制御する手段と
を備えることを特徴とする排ガス冷却制御装置。
【請求項５】
測定した排ガスの流量に基づいて、前記排出口から排出された排ガスの移動平均を算出する移動平均算出手段を備え、
該移動平均算出手段が算出した移動平均と前記排ガス流量測定手段が測定した排ガスの流量との偏差が大きい程、冷却水の水量を増加させるようにフィードフォワード制御するようにしてある
ことを特徴とする請求項４に記載の排ガス冷却制御装置。
【請求項６】
前記排ガス流量測定手段は、
前記排出口から排出され、排ガス中の塵埃を集塵する集塵装置を通過した排ガスの流量を測定する
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の排ガス冷却制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−４６８１４（Ｐ２００７−４６８１４Ａ）
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２２９９９９（Ｐ２００５−２２９９９９）
【出願日】平成１７年８月８日（２００５．８．８）
【出願人】（０００００２１１８）住友金属工業株式会社 (2,544)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月８日（２００５．８．８）
【出願人】（０００００２１１８）住友金属工業株式会社 (2,544)
【Ｆターム（参考）】
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