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JP5452906B2 - Combustion control system for combustion furnace and combustion control method thereof - Google Patents
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JP5452906B2 - Combustion control system for combustion furnace and combustion control method thereof - Google Patents

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Description

本発明は燃焼炉の燃焼制御システムおよびその燃焼制御方法に関し、特に、ごみ焼却炉などの燃焼制御に好適な技術に関する。   The present invention relates to a combustion control system for a combustion furnace and a combustion control method therefor, and more particularly to a technique suitable for combustion control in a refuse incinerator or the like.

近年、ごみ処理施設においては、排ガス中の窒素酸化物(NOx)濃度の引下げやダイオキシン類の発生防止を図って環境汚染を防止するとともに、熱回収の高効率化および排ガス処理設備の小型化等を可能とした次世代型燃焼方式が多く提案されている。この次世代型燃焼方式においては、安定した燃焼制御が要求され、具体的には(i)燃焼熱量の安定化、(ii)目標とする空気比での安定燃焼、(iii)ダイオキシンや一酸化炭素(CO)の発生抑制およびNOxの変動抑制などが要求されることになる。   In recent years, in waste treatment facilities, the concentration of nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas has been reduced and dioxins have been prevented to prevent environmental pollution, heat recovery has been made more efficient, and exhaust gas treatment equipment has been downsized. Many next-generation combustion methods have been proposed. In this next-generation combustion system, stable combustion control is required. Specifically, (i) stabilization of combustion heat, (ii) stable combustion at a target air ratio, (iii) dioxin and monoxide Suppression of carbon (CO) generation and NOx fluctuations are required.

また、燃焼炉の設計を行う場合には、焼却炉内のごみ厚み、炉内の温度分布、O分布、CO分布などの制御対象を各種センサによって検出して、個々の制御ループで最適な燃焼を行うように制御することが行われ、ストーカ式ごみ焼却炉の自動燃焼制御は、主にボイラ蒸発量を制御対象として、制御対象が安定化するように、ストーカ速度や燃焼空気量が自動的に制御される。 When designing a combustion furnace, control targets such as dust thickness in the incinerator, temperature distribution in the furnace, O 2 distribution, CO distribution, etc. are detected by various sensors, and are optimal for each control loop. The automatic combustion control of the stoker-type waste incinerator is mainly controlled by the boiler evaporation amount, and the stoker speed and combustion air amount are automatically controlled so that the controlled object is stabilized. Controlled.

例えば、図8に例示するような燃焼制御装置を挙げることができる。一次燃焼部111の代表温度であるごみ表面温度と二次燃焼部112の代表温度である炉内温度を精度良く計測して燃焼制御を行うことで燃焼制御の信頼性を高め、ダイオキシン類等の有害ガスを低減させることができる。具体的には、ごみ焼却炉100における一次燃焼部111のごみ表面温度を赤外線を介して測定するごみ表面温度測定器220と、炉内温度を測定する炉内温度センサ210と、ごみ表面温度および炉内温度に基づいて、燃焼制御を行う制御装置300とを備えている(例えば特許文献1参照)。   For example, a combustion control device illustrated in FIG. The reliability of combustion control is improved by accurately measuring the waste surface temperature, which is the representative temperature of the primary combustion unit 111, and the furnace temperature, which is the representative temperature of the secondary combustion unit 112, and performing combustion control, such as dioxins Hazardous gas can be reduced. Specifically, a waste surface temperature measuring device 220 that measures the waste surface temperature of the primary combustion unit 111 in the waste incinerator 100 via infrared rays, an in-furnace temperature sensor 210 that measures the in-furnace temperature, a waste surface temperature, and And a control device 300 that performs combustion control based on the furnace temperature (see, for example, Patent Document 1).

さらに、ごみ処理施設においては、ごみホッパから供給されるごみの大きさや発熱量が一定でないため、蒸発量(換算蒸発量)を指標として一次燃焼空気量とごみ送り量を制御し、蒸発量が一定となるように調整していた。このとき、ごみを確実に燃し切り未燃分を出さないようにするために、燃切り点の位置によって、一次燃焼空気量とごみ送り量を制御していた。また、この燃焼空気量の変動によるCOの発生を抑制するために、炉出口の酸素濃度が一定になるように二次空気量を制御していた。さらに、二次空気の吹込みにより完全燃焼(COの抑制)を実現するために、炉出口からの排ガスを炉内に吹き込む排ガス再循環や炉内後燃焼ストーカ上部から排ガスを引き抜き炉内に吹き込む還流ガス方式などを用いることもあった。   Furthermore, in the waste treatment facility, the size of the waste supplied from the waste hopper and the calorific value are not constant, so the amount of evaporation is controlled by controlling the primary combustion air amount and the waste feed amount using the evaporation amount (converted evaporation amount) as an index. It was adjusted to be constant. At this time, the primary combustion air amount and the waste feed amount are controlled according to the position of the burn-off point in order to surely burn off the dust and prevent the unburned portion from being emitted. Further, in order to suppress the generation of CO due to the fluctuation of the combustion air amount, the secondary air amount is controlled so that the oxygen concentration at the furnace outlet becomes constant. Furthermore, in order to realize complete combustion (CO suppression) by blowing in secondary air, exhaust gas is recirculated by blowing exhaust gas from the furnace outlet into the furnace, and exhaust gas is drawn from the upper part of the combustion stoker after the furnace and blown into the furnace A reflux gas system was sometimes used.

特開2003−106509号公報JP 2003-106509 A

しかしながら、上記従来技術には、次のような課題があった。すなわち、焼却炉はひとつの操作量を変更すると、その影響が多くの状態量(ボイラ蒸発量、燃焼ガス温度、排ガス中の酸素濃度等)に波及し、操作量と状態量の因果関係を明確化するのが非常に困難である。特に、炉内の条件によっては、こうした状態量を把握するための測定手段などの設置が困難な場合が多く、正確な状態量を把握することが難しく、適切な操作量の設定ができないこともあった。また、多数の状態量を一様に安定化させることが要求されており、近年ストーカ式ごみ焼却炉の自動燃焼制御は非常に高度化されており、自動燃焼制御の理解も調整も非常に困難になってきている。   However, the above prior art has the following problems. In other words, if the incinerator changes one operation amount, the effect affects many state quantities (boiler evaporation, combustion gas temperature, oxygen concentration in exhaust gas, etc.), and the causal relationship between the operation quantity and the state quantity is clarified. It is very difficult to convert. In particular, depending on the conditions in the furnace, it is often difficult to install measurement means to grasp the state quantity, and it is difficult to grasp the accurate state quantity, and it is not possible to set an appropriate manipulated variable. there were. In addition, it is required to uniformly stabilize a large number of state quantities. In recent years, automatic combustion control of stoker-type waste incinerators has become very sophisticated, and it is very difficult to understand and adjust automatic combustion control. It is becoming.

さらに、従来、ストーカ式ごみ焼却炉の自動燃焼制御の静調整・動調整は、調整員が試運転期間の燃焼調整中に直接プラントを運転しながら実施しているが、この期間は他の調整事項も多く存在するために、十分な時間を自動燃焼制御の静調整・動調整に当てることができない。また実プラント操業に直接的に大きな影響を及ぼす危険性の中での調整であるために、通常の運転員が直接プラントを運転することで非常に高度化された自動燃焼制御装置の理解を深め、調整技術を習得することは非常に困難な状況となっている。ここで「静調整」とは、燃焼制御装置据付後、負荷運転(ごみ焼却処理の実施)前に行う各機器や制御系の動作確認などをいい、例えば計器の入出力(I/O)チェックやポンプの動作チェックなどが該当する。また「動調整」とは、実際の操業運転前に行う、各機器や制御系の動作確認などをいい、例えば乾燥焚やソーダ煮などが該当する。   In addition, static adjustment and dynamic adjustment of automatic combustion control for stoker-type waste incinerators has been performed by the coordinator operating the plant directly during combustion adjustment during the trial operation period. Therefore, sufficient time cannot be used for static adjustment and dynamic adjustment of automatic combustion control. In addition, because it is an adjustment within the risk of having a large direct impact on the actual plant operation, a normal operator deepens the understanding of the highly advanced automatic combustion control system by directly operating the plant. It is very difficult to learn adjustment technology. Here, “static adjustment” refers to the operation check of each device and control system that is performed after the combustion control device is installed and before the load operation (the implementation of the waste incineration process). Or pump operation check. “Dynamic adjustment” refers to the operation check of each device or control system performed before actual operation, and includes, for example, dried rice cake and soda boiled food.

そこで、実プラントを使用せずに、実プラントとはオフラインで、非常に高度化された自動燃焼制御装置の理解や、調整技術の向上を経験できる自動制御装置用プロセスシミュレータの要求が高まっている。また、これが実現すれば、PIDオートチューニング機能やカオス理論や自動学習機能などで構成された新しい自動燃焼制御装置の開発の際にも大きな一翼を担うこととなる。   Therefore, there is a growing demand for process simulators for automatic control devices that can experience understanding of highly sophisticated automatic combustion control devices and improve adjustment technology offline without using actual plants. . In addition, if this is realized, it will play a major role in the development of a new automatic combustion control device configured with a PID auto-tuning function, a chaos theory, an automatic learning function, and the like.

本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、燃焼モデルに基づくシミュレーションによって実プラントを構築し、非常に高度化された自動燃焼制御装置の理解を深め、調整技術を習得、または静調整実施、さらには新しい自動燃焼制御開発にも適応できる燃焼炉の燃焼制御システムおよびその燃焼制御方法を提供することにある。   In view of the above-mentioned problems of the prior art, an object of the present invention is to construct an actual plant by simulation based on a combustion model, to deepen understanding of a highly advanced automatic combustion control device, to acquire adjustment technology, or It is an object of the present invention to provide a combustion control system and a combustion control method for a combustion furnace that can be applied to static adjustment and development of new automatic combustion control.

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、以下に示す燃焼炉の燃焼制御システムおよびその燃焼制御方法により上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに到った。   As a result of extensive research, the present inventors have found that the above object can be achieved by the combustion control system and combustion control method for a combustion furnace described below, and have completed the present invention.

本発明は、少なくとも燃焼炉に投入される燃焼対象物の量、燃焼対象物の質、空気量、空気の温度、ストーカ速度のいずれかを制御対象とし、少なくとも炉内の温度、ガス濃度、ガス流れ方向、ガス流速、蒸発量のいずれかを制御指標として、該燃焼炉の燃焼状態を制御する燃焼制御システムであって、少なくとも
(a)制御操作が行われる前記各制御対象に係る制御機構と、(b)プロセスデータが得られる前記各制御指標に係る測定手段と、(c)該プロセスデータを受信し、前記燃焼炉の設計条件から前記制御指標のうちの特定の制御指標についてのシミュレーションを行い、該特定の制御指標についての境界条件をシミュレーションデータとして作成し、該シミュレーションデータを送信するシミュレーション装置と、(d)該シミュレーションデータまたはこれと前記プロセスデータを受信し、前記制御対象に係る操作量を演算し、前記制御機構に制御信号を送信して制御する自動燃焼制御装置と、(e)前記制御機構と自動燃焼制御装置、前記測定手段とシミュレーション装置および自動燃焼制御装置、前記シミュレーション装置と自動燃焼制御装置との信号あるいはデータの交信が可能な通信手段と、を備えるとともに、
前記シミュレーション装置において前記プロセスデータを基に作成されたシミュレーションデータが送信され、受信された前記自動燃焼制御装置において前記制御対象に係る操作量が演算され、該操作量は再び前記シミュレーション装置に転送され、新たなシミュレーションデータが算出されて再度前記自動燃焼制御装置に取り込まれる操作が行われ、当該操作を繰り返すことによって、予め負荷運転前の各機器や制御系の動作確認を含む調整訓練やいわゆる静調整を行う機能を有することを特徴とする。
The present invention controls at least one of the quantity of combustion object to be introduced into the combustion furnace, the quality of the combustion object, the amount of air, the temperature of the air, and the stoker speed, and at least the temperature, gas concentration, gas in the furnace A combustion control system that controls a combustion state of the combustion furnace using any one of a flow direction, a gas flow rate, and an evaporation amount as a control index, and at least (a) a control mechanism related to each of the control objects to be controlled. (B) a measuring unit related to each control index from which process data is obtained; and (c) receiving the process data, and performing a simulation on a specific control index among the control indices from design conditions of the combustion furnace. And a simulation apparatus that creates boundary conditions for the specific control index as simulation data and transmits the simulation data, and (d) the simulation An automatic combustion control device that receives control data or this and the process data, calculates an operation amount related to the control object, and transmits a control signal to the control mechanism, and (e) the control mechanism and the automatic combustion controller, said measuring means and the simulation apparatus and automatic combustion control apparatus provided with a communicating means capable of communicating signals or data between the simulation device and the automatic combustion control device,
Simulation data created based on the process data is transmitted in the simulation apparatus, and the received operation amount is calculated in the automatic combustion control apparatus, and the operation amount is transferred to the simulation apparatus again. Then, an operation for calculating new simulation data and taking it into the automatic combustion control device again is performed. By repeating the operation, adjustment training including confirmation of operation of each device and control system before the load operation is performed in advance. It has a function of adjusting .

かかる構成の燃焼制御システムによれば、蒸発量や炉内温度等のプロセスデータのいくつかを制御指標として取得して、炉内燃焼状況をリアルタイムにシミュレーションし、最適な燃焼状態(設計条件)を形成するために必要なごみ送りや燃焼空気量を制御することが可能となる。特に、ごみの質(組成)や含有水分量などが時々刻々変化するごみ焼却炉などにおいては、ごみの燃焼状態の変化に伴う炉内燃焼状況の変化を局部的な観点ではなく、システム全体としての燃焼状況を把握しながら、燃焼モデルによって設定された設計条件に近づけるような境界条件を設定することによって、常に最適な燃焼制御を行うことが可能となる。と同時に、こうした燃焼モデルに基づくシミュレーションによって、従前の燃焼制御システムでは困難であったシミュレーションによる実プラントを構築することが可能となり、非常に高度化された自動燃焼制御装置の理解を深め、調整技術を習得、または静調整実施、さらには新しい自動燃焼制御開発にも適応できる燃焼炉の燃焼制御システムおよびその燃焼制御方法を提供することが可能となった。   According to the combustion control system having such a configuration, some of the process data such as the evaporation amount and the furnace temperature are obtained as control indices, the furnace combustion state is simulated in real time, and the optimum combustion state (design condition) is determined. It becomes possible to control the waste feed and the amount of combustion air necessary for forming. In particular, in a garbage incinerator where the quality (composition) and moisture content of the garbage changes from moment to moment, the changes in the combustion status of the furnace due to changes in the combustion state of the garbage are not a local point of view. By setting boundary conditions that approach the design conditions set by the combustion model while grasping the combustion state, it is possible to always perform optimum combustion control. At the same time, simulations based on these combustion models make it possible to build a real plant by simulation, which was difficult with conventional combustion control systems, deepening the understanding of highly advanced automatic combustion control devices, and adjusting technology It is possible to provide a combustion control system for a combustion furnace and a method for controlling the combustion that can be applied to the development of a new automatic combustion control.

つまり、従前の制御システムでは、実動条件における情報(制御対象における操作量および制御指標についてのプロセスデータ)と、これに対応する設計条件における情報との比較によって、調整すべき操作量を設定していたために、上記のように、ごみ質の変化やストーカでの燃焼状態の変化などに追随した制御ができなかった。本発明においては、設置条件や要求仕様あるいは設計条件から、理想の燃焼状態における制御指標の境界条件Foを設定することによって、実機の最適な燃焼制御システムの基準を明確にすることができる。次に、実動条件における情報からシミュレーションを行い、その境界条件Fnあるいは炉内分布Mnを作成することによって、従前での部分的な情報ではなく、システム全体のより正確な燃焼状態を把握することができる。このとき、境界条件(シミュレーションデータ)は、複数の特定の制御指標について行うとともに、各制御指標について理想の燃焼状態と実動状態を比較し、制御調整することによって、システム全体の最適な燃焼制御を行うことができる。また、蒸発量等のプロセスデータを基に、燃切点位置等のシミュレーションデータがシミュレーション装置で算出される。これらのシミュレーションデータが制御装置(ACC)に取り込まれて、ボイラ蒸発量等が設定値となるように最適な給じん速度等の操作量が算出され、この操作量は、再びシミュレーション装置に転送され、シミュレーションを行い、新たなシミュレーションデータが算出され、再度ACCに取り込まれる。これを何度となく繰り返すことにより、実プラントを操業しなくても、あたかも実プラントであるかのごとく、ACCの動作確認ができ、調整訓練や静調整(デバッグ作業)へと応用することができる。
In other words, in the conventional control system, the operation amount to be adjusted is set by comparing the information in the operating conditions (the operation amount in the controlled object and the process data on the control index) with the information in the corresponding design conditions. Therefore, as described above, it was not possible to perform control following the change in the waste quality or the change in the combustion state in the stoker. In the present invention, by setting the boundary condition Fo of the control index in an ideal combustion state from the installation conditions, the required specifications, or the design conditions, it is possible to clarify the standard of the optimum combustion control system of the actual machine. Next, a simulation is performed from the information in the actual operating conditions, and the boundary condition Fn or the distribution in the furnace Mn is created, thereby grasping the more accurate combustion state of the entire system rather than the partial information in the past. Can do. At this time, boundary conditions (simulation data) are performed for a plurality of specific control indexes, and the optimal combustion control for the entire system is performed by comparing and adjusting the ideal combustion state and the actual operation state for each control index. It can be performed. Further, based on process data such as the evaporation amount, simulation data such as a fuel cut-off point position is calculated by a simulation device. These simulation data are taken into the control unit (ACC), and the optimum operation amount such as the feed rate is calculated so that the boiler evaporation amount becomes the set value, and this operation amount is transferred to the simulation device again. The simulation is performed, new simulation data is calculated, and is again taken into the ACC. By repeating this process many times, it is possible to confirm the operation of ACC as if it were a real plant without operating the actual plant, and it can be applied to adjustment training and static adjustment (debugging work). it can.

ここで、「境界条件」とは、制御対象における操作量および制御指標のプロセスデータの最適値あるいは最適数値範囲をいい、例えば、炉内温度については、一次燃焼ゾーンの温度やストーカ上のごみ表面の温度などの特定部位の温度だけではなく、その特定部位を含む特定領域の平均温度、二次燃焼ゾーン断面の最高温度の部位(壁面からの距離)やそのときの所定温度(例えば800℃)以上の特定領域の面積あるいは境界の位置などを境界条件として設定することができる。また、「シミュレーションデータ」とは、ここでいう「シミュレーション」、つまり、実動条件における具体的な制御指標となる特定の情報(プロセスデータ)を用い、設計条件に近い燃焼状態を形成できるように制御対象における操作量を設定した場合の、該操作量のデータおよびそのときの制御指標のプロセスデータをいう。   Here, the “boundary condition” means the optimum value or the optimum numerical range of the process data of the manipulated variable and the control index in the controlled object. For example, regarding the furnace temperature, the temperature in the primary combustion zone or the dust surface on the stoker In addition to the temperature of a specific part such as the temperature of the gas, the average temperature of a specific region including the specific part, the highest temperature part (distance from the wall surface) of the cross section of the secondary combustion zone, and a predetermined temperature (for example, 800 ° C.) The area of the specific region or the position of the boundary can be set as the boundary condition. In addition, “simulation data” refers to “simulation” here, that is, specific information (process data) that is a specific control index under actual operating conditions, so that a combustion state close to design conditions can be formed. This refers to the operation amount data and the process data of the control index at that time when the operation amount for the control target is set.

また、本発明は、上記燃焼炉の燃焼制御システムであって、前記シミュレーション装置が、前記制御対象あるいは/および制御指標を基に、燃焼モデルを作成する機能を有し、該燃焼モデルを用いてシミュレーションを行い、前記自動燃焼制御装置からの指示に従い、シミュレーションデータの作成を行うことを特徴とする。   Further, the present invention is the combustion control system for a combustion furnace, wherein the simulation device has a function of creating a combustion model based on the control object or / and the control index, and uses the combustion model. A simulation is performed, and simulation data is created in accordance with an instruction from the automatic combustion control device.

燃焼炉の燃焼制御は、その燃焼炉の仕様や機能が決定されることによって、制御対象あるいは/および制御指標(ここでは「要素」という)が決まるとともに、各要素を単純化し、相関関係を設定することができる。こうした相関関係を明確にすることによって、いわゆる「燃焼モデル」を作成することが可能となり、燃焼制御の優先度、あるいは特定の要素に対して制御操作することによる他の要素への影響を明確にすることができるとともに、燃焼モデルに用いてより正確なシミュレーションを行うことが可能となる。本発明に係る燃焼制御システムにおいては、さらにシミュレーション装置から一方的にシミュレーションデータ(境界条件)を送信するのではなく、自動燃焼制御装置において必要とされる制御指標の境界条件が限定されて指示され、そのシミュレーションデータに基づきリアルタイムにシミュレーションを行うことによって、より迅速に現状のプロセスデータに対応した燃焼制御が可能となる。   Combustion furnace combustion control is determined by determining the specifications and functions of the combustion furnace, and the control target and / or control index (herein referred to as “element”) is determined, and each element is simplified and the correlation is set. can do. By clarifying these correlations, it is possible to create a so-called “combustion model”, and clarify the priority of combustion control, or the influence of other control elements on control operations. It is possible to perform a more accurate simulation using the combustion model. In the combustion control system according to the present invention, simulation data (boundary conditions) is not transmitted unilaterally from the simulation device, but the boundary conditions of the control index required in the automatic combustion control device are limited and instructed. By performing the simulation in real time based on the simulation data, combustion control corresponding to the current process data can be performed more quickly.

また、本発明は、上記燃焼炉の燃焼制御システムであって、前記自動燃焼制御装置における制御システムとして、瞬時のデータに対して安定化制御を行うPID制御系と、瞬時のデータ変動量に対して動的最適化制御を行う自己回帰モデル制御系と、予め設定した制御範囲を逸脱する瞬時のデータあるいはその変動量に対して定常復帰制御を行うファジイ制御系と、を備えることを特徴とする。   Further, the present invention is a combustion control system for the combustion furnace, wherein the control system in the automatic combustion control device is a PID control system that performs stabilization control on instantaneous data, and an instantaneous data fluctuation amount. An autoregressive model control system that performs dynamic optimization control, and a fuzzy control system that performs steady-state return control on instantaneous data that deviates from a preset control range or its fluctuation amount .

こうした構成の自動燃焼制御装置を用いた燃焼制御システムによれば、実プラントの稼動状態に応じた燃焼制御が可能となり、実プラントでの稼動状態の自動燃焼制御装置として上記シミュレーション装置との組合せによって、実プラントを操業することなく、静調整(デバッグ作業)が可能となる。また、PID制御系、自己回帰モデル制御系、ファジイ制御系の各機能を有効に連結して使用することによって、より実プラントの稼動状態における設計条件に近い最適な燃焼状態での制御を行うことができる。と同時に、実稼動状態においても、リアルタイムのプロセスデータあるいは境界条件を制御指標として最適な燃焼状態での制御を行うことができる。   According to the combustion control system using the automatic combustion control device having such a configuration, combustion control according to the operating state of the actual plant becomes possible, and the automatic combustion control device of the operating state in the actual plant is combined with the above simulation device. Static adjustment (debugging work) is possible without operating the actual plant. In addition, by effectively connecting and using the functions of the PID control system, autoregressive model control system, and fuzzy control system, control in the optimal combustion state closer to the design conditions in the actual plant operating state Can do. At the same time, even in the actual operation state, the control in the optimum combustion state can be performed using real-time process data or boundary conditions as a control index.

また、本発明は、少なくとも燃焼炉に投入される燃焼対象物の量、燃焼対象物の質、空気量、空気の温度、ストーカ速度のいずれかを制御対象とし、少なくとも炉内の温度、ガス濃度、ガス流れ方向、ガス流速、蒸発量のいずれかを制御指標として、該燃焼炉の燃焼状態を制御する燃焼制御方法であって、前記燃焼炉の制御系として、上位制御である自己回帰モデル制御または/および非定常制御系であるファジイ制御が組み込まれるとともに、受信した前記制御指標に係るプロセスデータまたはシミュレーションデータを用い、瞬時のデータに対してPID制御系を基に安定化制御を行い、瞬時のデータ変動量に対して自己回帰モデル制御系を基に動的最適化制御を行い、予め設定した制御範囲を逸脱する瞬時のデータあるいはその変動量に対してファジイ制御系を基に定常復帰制御を行い、燃焼制御を行うとともに、以下のステップ
(S1)予め前記燃焼炉の設計条件を入力し、前記制御対象あるいは/および制御指標を基に、燃焼モデルを設定するステップと、
(S2)前記燃焼モデルから、基準となる特定の制御指標についての境界条件Foを設定するステップと、
(S3)前記プロセスデータを受信し、記憶するステップと、
(S4)前記プロセスデータを用い、前記燃焼モデルから前記制御指標のうちの特定の制御指標についてのシミュレーションを行うステップと、
(S5)シミュレーションによって得られた境界条件を、シミュレーションデータとして作成するステップと、
(S6)前記シミュレーションデータのうちから特定の制御指標nについての境界条件Fnを、前記境界条件Foと比較するステップと、
(S7)該比較時に、所定の差異があれば、前記境界条件Fnが前記境界条件Foに近接するように、制御操作すべき制御対象T1を特定し、その操作量を演算するステップと、
(S8)前記制御対象T1について、前記操作量を制御操作するステップと、
(S9)前記制御操作後の実動条件における前記制御指標nに係るプロセスデータを用いてシミュレーションを行い、シミュレーションデータとして境界条件Fn’を作成するステップと、
(S10)前記境界条件Fn’を前記境界条件Fnと比較するステップと、
(S11)該比較時に、所定の差異があれば、前記境界条件Fn’が、前記境界条件Fnに近接するように、制御操作すべき制御対象T2を特定し、その操作量を演算するステップと、
(S12)前記制御対象T2について、前記操作量を制御操作するステップと、
を有することを特徴とする。
In addition, the present invention controls at least one of the quantity of the combustion object to be introduced into the combustion furnace, the quality of the combustion object, the amount of air, the temperature of the air, and the stoker speed, and at least the temperature in the furnace and the gas concentration A combustion control method for controlling the combustion state of the combustion furnace using any one of a gas flow direction, a gas flow rate, and an evaporation amount as a control index, and the autoregressive model control which is a high-order control as the control system of the combustion furnace Alternatively, fuzzy control, which is a non-stationary control system, is incorporated, and the process data or simulation data related to the received control index is used to perform stabilization control on the instantaneous data based on the PID control system. The dynamic optimization control is performed based on the autoregressive model control system for the data fluctuation amount of the data, and the instantaneous data deviating from the preset control range or its fluctuation amount It performs steady return control based on fuzzy control system for, performs combustion control, the following steps
(S1) inputting a design condition of the combustion furnace in advance and setting a combustion model based on the control object or / and the control index;
(S2) setting a boundary condition Fo for a specific control index serving as a reference from the combustion model;
(S3) receiving and storing the process data;
(S4) performing a simulation on a specific control index among the control indices from the combustion model using the process data;
(S5) creating a boundary condition obtained by simulation as simulation data;
(S6) comparing a boundary condition Fn for a specific control index n out of the simulation data with the boundary condition Fo;
(S7) If there is a predetermined difference at the time of the comparison, the control target T1 to be controlled is specified so that the boundary condition Fn is close to the boundary condition Fo, and the operation amount is calculated;
(S8) controlling the operation amount for the control target T1, and
(S9) performing a simulation using the process data related to the control index n in the actual operating condition after the control operation, and creating a boundary condition Fn ′ as simulation data;
(S10) comparing the boundary condition Fn ′ with the boundary condition Fn;
(S11) If there is a predetermined difference at the time of the comparison, the control target T2 to be controlled is specified so that the boundary condition Fn ′ is close to the boundary condition Fn, and the operation amount is calculated; ,
(S12) controlling the operation amount for the control target T2, and
It is characterized by having .

かかる燃焼制御方法によって、実プラントとはオフラインで、より実プラントの稼動状態における設計条件に近い最適な燃焼状態での制御を行うことができる。と同時に、実稼動状態においても、リアルタイムのプロセスデータあるいは境界条件を制御指標として最適な燃焼状態での制御を行うことができる。また、理想の燃焼状態に基づく制御では、不均質なごみが投入される実動条件を反映させた燃焼状態を形成することが難しいことがあり、シミュレーション時の理想の燃焼状態との比較による境界条件や炉内分布の設定や、実動条件におけるプロセスデータに基づく境界条件や炉内分布の設定を、反復して繰返すことによって、現実の運転状態において最適な燃焼制御方法が可能となった。なお、このとき、ステップ(S4)あるいはステップ(S9)の起点を、前回あるいはメモリされた従前のシミュレーション結果を用いてリスタートすることが可能であり、比較される境界条件等の変動分だけを、再シミュレーションあるいは境界条件や炉内分布の再設定を行うことによって、処理時間の短縮を図ることが可能である。
By this combustion control method, it is possible to perform control in an optimal combustion state that is closer to the design conditions in the actual plant operation state, off-line from the actual plant. At the same time, even in the actual operation state, the control in the optimum combustion state can be performed using real-time process data or boundary conditions as a control index. In addition, in the control based on the ideal combustion state, it may be difficult to form a combustion state that reflects the actual operating condition in which inhomogeneous waste is introduced. By repeatedly repeating the setting of the distribution in the furnace, the boundary condition based on the process data under the actual operating conditions, and the setting of the distribution in the furnace, the optimum combustion control method in the actual operating state became possible. At this time, it is possible to restart the starting point of step (S4) or step (S9) by using the previous simulation result or the previous simulation result stored, and only the variation such as the boundary condition to be compared is changed. It is possible to shorten the processing time by performing re-simulation or resetting boundary conditions and distribution in the furnace.

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。すなわち、本発明に係る燃焼炉の燃焼制御システムと燃焼制御方法を、例えばストーカ式ごみ焼却炉の燃焼制御に適用した場合を1つの実施態様として説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. That is, a case where the combustion control system and the combustion control method of the combustion furnace according to the present invention are applied to, for example, combustion control of a stoker type incinerator will be described as one embodiment.

<本発明に係る燃焼炉の燃焼制御システム>
本発明に係る燃焼炉の燃焼制御システム(以下「本燃焼システム」という)は、ストーカ式ごみ焼却炉(燃焼炉に相当し、以下「焼却炉」という)に対し、処理されるごみ(燃焼対象物に相当)および助燃用空気を入力とし、発生する熱量、排ガスおよび塵灰を出力とするとともに、少なくとも燃焼炉に投入される燃焼対象物の量、燃焼対象物の質、空気量、空気の温度およびストーカ速度のいずれかを制御対象とし、少なくとも炉内の温度、ガス濃度、ガス流れ方向、ガス流速、蒸発量のいずれかを制御指標として制御する。
<Combustion control system for combustion furnace according to the present invention>
A combustion control system for a combustion furnace according to the present invention (hereinafter referred to as “the present combustion system”) is a waste (to be combusted) treated with respect to a stoker-type waste incinerator (corresponding to a combustion furnace, hereinafter referred to as “incinerator”). ) And auxiliary combustion air as inputs, and the amount of heat generated, exhaust gas and dust ash as outputs, and at least the amount of combustion objects to be input to the combustion furnace, the quality of combustion objects, the amount of air, Either the temperature or the stalker speed is controlled, and at least one of the temperature in the furnace, the gas concentration, the gas flow direction, the gas flow rate, and the evaporation amount is controlled as a control index.

このとき、本燃焼システムは、少なくとも
(a)制御操作が行われる制御対象に係る制御機構と、(b)プロセスデータが得られる各制御指標に係る測定手段と、(c)該プロセスデータを受信し、燃焼炉の設計条件から制御指標のうちの特定の制御指標についてのシミュレーションを行い、該特定の制御指標についての境界条件をシミュレーションデータとして作成し、該シミュレーションデータを送信するシミュレーション装置と、(d)該シミュレーションデータあるいは/およびプロセスデータを受信し、制御対象に係る操作量を演算し、該制御機構に制御信号を送信し、該制御機構を制御する自動燃焼制御装置と、(e)制御機構と自動燃焼制御装置、測定手段とシミュレーション装置および自動燃焼制御装置、シミュレーション装置と自動燃焼制御装置との信号あるいはデータの交信が可能な通信手段と、を備える。
At this time, the combustion system includes at least (a) a control mechanism related to a control target on which a control operation is performed, (b) measurement means related to each control index from which process data is obtained, and (c) receiving the process data. And a simulation device that performs a simulation for a specific control index among the control indices from the design conditions of the combustion furnace, creates a boundary condition for the specific control index as simulation data, and transmits the simulation data; d) an automatic combustion control device that receives the simulation data and / or process data, calculates an operation amount related to a control target, transmits a control signal to the control mechanism, and controls the control mechanism; and (e) control Mechanism and automatic combustion control device, measurement means and simulation device and automatic combustion control device, simulation And a communication means capable of communicating signals or data between the location and the automatic furnace.

〔本燃焼システムを用いた燃焼炉の構成〕
図1は、本燃焼システムを用いた燃焼炉の概略全体構成例を示す。(a)制御機構(詳細は後述)および(b)測定手段(詳細は後述)が設けられた焼却炉10が、(c)制御装置20、(d)シミュレーション装置30および(e)通信手段(図中の一点鎖線部)と連携して所定の制御を行う。このとき、制御装置20とシミュレーション装置30は、別の計算機ではなく、プロセスシミュレータ内に構築して、1台の計算機内で、自動燃焼制御(ACC)の調整ができるようにしてもよい。また、既設の燃焼炉のACCが、制御装置20と同様の機能を有する場合には、実プラントのACCを利用することも可能であり、実プラントのACCと本発明に係るシミュレーション装置30と連結することにより、実プラントを操業することなく、静調整(デバッグ作業)が可能となる。
[Composition of combustion furnace using this combustion system]
FIG. 1 shows a schematic overall configuration example of a combustion furnace using the present combustion system. The incinerator 10 provided with (a) a control mechanism (details will be described later) and (b) a measurement means (details will be described later) may include (c) a control device 20, (d) a simulation device 30 and (e) a communication means ( Predetermined control is performed in cooperation with the one-dot chain line portion in the figure. At this time, the control device 20 and the simulation device 30 may be constructed in a process simulator rather than in separate computers so that automatic combustion control (ACC) can be adjusted in one computer. Further, when the ACC of the existing combustion furnace has the same function as that of the control device 20, it is also possible to use the ACC of the actual plant and connect the ACC of the actual plant and the simulation device 30 according to the present invention. By doing so, static adjustment (debugging work) is possible without operating the actual plant.

焼却炉10は、ごみを貯留するホッパ1とごみを燃焼させるストーカ3が炉本体2に設けられ、ホッパ1のごみは、ごみ供給装置4によってストーカ3に送られる。ストーカ3は、乾燥ストーカ3Aと燃焼ストーカ3Bと後燃焼ストーカ3Cとから構成され、それぞれ別々に往復移動駆動されてごみを送給する。炉本体2は、ストーカ3の上部に設けられた一次燃焼ゾーン2Aと、さらにその上部の二次燃焼ゾーン2Bと、ストーカ3および一次燃焼ゾーン2Aに空気を供給する一次燃焼空気供給装置5と、二次燃焼ゾーン2Bに二次燃焼空気を供給する二次燃焼空気供給装置6と、塵灰を排出する灰排出部7と、炉内の排ガスを排出する排ガス排出部8が設けられる。一次燃焼空気は、送風機5F、一次空気ダクト5Dおよび調整弁5A,5B,5Cを介して供給される。二次燃焼空気は、送風機6F、二次空気ダクト6Dおよび第1,第2,第3空気ノズル6A,6B,6Cを介して供給される。   In the incinerator 10, a hopper 1 for storing waste and a stoker 3 for burning the waste are provided in the furnace body 2, and the waste in the hopper 1 is sent to the stocker 3 by the waste supply device 4. The stalker 3 is composed of a dry stalker 3A, a combustion stalker 3B, and a post-combustion stalker 3C, each of which is separately driven to reciprocate to feed garbage. The furnace body 2 includes a primary combustion zone 2A provided at the upper part of the stoker 3, a secondary combustion zone 2B at the upper part thereof, a primary combustion air supply device 5 for supplying air to the stoker 3 and the primary combustion zone 2A, A secondary combustion air supply device 6 for supplying secondary combustion air to the secondary combustion zone 2B, an ash discharge unit 7 for discharging dust ash, and an exhaust gas discharge unit 8 for discharging exhaust gas in the furnace are provided. The primary combustion air is supplied via the blower 5F, the primary air duct 5D, and the regulating valves 5A, 5B, 5C. The secondary combustion air is supplied through the blower 6F, the secondary air duct 6D, and the first, second, and third air nozzles 6A, 6B, and 6C.

ホッパ1に投入されたごみは、乾燥ストーカ3A・燃焼ストーカ3B・後燃焼ストーカ3Cの順に送られながら、一次燃焼空気によって一次燃焼する。乾燥ストーカ3Aでは、後段の燃焼ストーカ3B・後燃焼ストーカ3Cでの燃焼により生じる高温燃焼ガスによって主としてごみが乾燥し、一部燃焼が始まる。乾燥ストーカ3A上のごみから発生するガスは、水分の蒸発による水蒸気、乾留によって生じる炭化水素ガス、不完全燃焼によって生じるCOや完全燃焼による二酸化炭素(CO)などである。燃焼ストーカ3Bでは、一次燃焼空気により、主としてごみが燃焼する。燃焼ストーカ3Bに供給される一次燃焼空気はごみの燃焼に必要十分な量であり、燃焼ストーカ3B上のごみから発生するガスは高濃度のNOxを含んでいる。後燃焼ストーカ3Cでは、焼却灰中の未燃分の燃え切りを図る。二次燃焼ゾーン2Bでは、その下部,中部,上部に二次燃焼空気を供給して、一次燃焼ゾーン2Aからの未燃物または不完全燃焼物を完全燃焼させる。燃焼によって発生した塵灰は、灰排出部7から排出され、炉内の排ガスは、排ガス排出部8から排出される。このとき、排ガス中のCOやNOxおよび酸素(O)などが所定濃度以下となるように管理される。 Garbage thrown into the hopper 1 is primarily burned by the primary combustion air while being sent in the order of the dry stoker 3A, the combustion stoker 3B, and the post combustion stoker 3C. In the dry stoker 3A, garbage is mainly dried by the high-temperature combustion gas generated by the combustion in the subsequent combustion stoker 3B and the post-combustion stoker 3C, and partial combustion starts. The gas generated from the waste on the dry stoker 3A is water vapor due to evaporation of moisture, hydrocarbon gas generated by dry distillation, CO generated by incomplete combustion, carbon dioxide (CO 2 ) by complete combustion, and the like. In the combustion stalker 3B, garbage is mainly combusted by the primary combustion air. The primary combustion air supplied to the combustion stoker 3B is an amount necessary and sufficient for the combustion of the waste, and the gas generated from the waste on the combustion stoker 3B contains a high concentration of NOx. In the post-combustion stoker 3C, the unburned portion in the incineration ash is burned out. In the secondary combustion zone 2B, secondary combustion air is supplied to the lower, middle, and upper portions thereof to completely burn the unburned or incompletely burned products from the primary combustion zone 2A. The dust ash generated by the combustion is discharged from the ash discharge unit 7, and the exhaust gas in the furnace is discharged from the exhaust gas discharge unit 8. At this time, CO, NOx, oxygen (O 2 ), and the like in the exhaust gas are managed so as to be below a predetermined concentration.

〔本燃焼システムの構成要素〕
次に、本燃焼システムの構成要素について、図1および図2に基づき詳述する。
[Components of the combustion system]
Next, the components of the combustion system will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.

(a)制御機構
本燃焼システムの制御機構は、図1に示すように、
(a−1)ごみの投入量を制御操作するごみ供給装置4、
(a−2)ストーカ速度を制御操作するストーカ駆動装置3D、
(a−3)一次燃焼空気供給装置5に設けられ、一次燃焼空気の全量を制御操作する送風機5Fと、ストーカ3A,3B,3Cに対応するように各空気量を制御操作する調整弁5A,5B,5C、
(a−4)二次燃焼空気供給装置6に設けられ、二次燃焼空気の全量を制御操作する送風機6Fと、二次燃焼ゾーン2Bの下部,中部,上部に対応するように各空気量を制御操作するノズル6A,6B,6C、
(a−5)一次燃焼空気の温度を制御操作する一次燃焼空気予熱器5E、
(a−6)二次燃焼空気の温度を制御操作する二次燃焼空気予熱器6E
を有する。他に、図示していないが、一次燃焼空気ダンパ駆動装置、二次燃焼空気ダンパ駆動装置、還流ガスファン駆動装置などを制御機構としてもよい。燃焼空気供給の配置あるいは供給量は、炉内分布に大きな影響を与えることから、一次・二次燃焼空気量のバランスおよび一次燃焼空気の調整弁5A,5B,5Cや二次燃焼空気の第1,第2,第3空気ノズル6A,6B,6Cの配置とそこから供給する空気量のバランスを適切に制御することが必要となる。配置については、本燃焼システムの設計条件から、理想の燃焼状態を形成できるように設定され、空気量は、実動条件での燃焼状態から制御操作される。
(A) Control mechanism As shown in FIG.
(A-1) Garbage supply device 4 for controlling and operating the input amount of garbage,
(A-2) A stalker driving device 3D for controlling the stalker speed.
(A-3) A blower 5F that is provided in the primary combustion air supply device 5 and that controls and operates the entire amount of primary combustion air, and an adjustment valve 5A that controls and operates each air amount so as to correspond to the stokers 3A, 3B, and 3C. 5B, 5C,
(A-4) The blower 6F that is provided in the secondary combustion air supply device 6 and controls and operates the entire amount of the secondary combustion air, and each air amount corresponding to the lower, middle, and upper portions of the secondary combustion zone 2B. Nozzles 6A, 6B, 6C to be controlled
(A-5) primary combustion air preheater 5E for controlling the temperature of the primary combustion air;
(A-6) Secondary combustion air preheater 6E for controlling the temperature of the secondary combustion air
Have In addition, although not shown, a primary combustion air damper driving device, a secondary combustion air damper driving device, a reflux gas fan driving device, or the like may be used as the control mechanism. Since the arrangement or supply amount of the combustion air supply greatly affects the distribution in the furnace, the primary / secondary combustion air amount balance and the primary combustion air regulating valves 5A, 5B, 5C and the first primary combustion air Therefore, it is necessary to appropriately control the balance between the arrangement of the second and third air nozzles 6A, 6B and 6C and the amount of air supplied therefrom. About arrangement | positioning, it sets so that an ideal combustion state may be formed from the design conditions of this combustion system, and air quantity is controlled and operated from the combustion state in actual operation conditions.

(b)測定手段
本燃焼システムの測定手段は、図1に示すように、
(b−1)ホッパ1に投入されるごみの量と質を測定するセンサ部として、ごみ投入重量検出センサ12とレーザ距離計13とが設けられている。レーザ距離計13により、ごみ表面までの距離を測定して、投入されるごみ体積を測定する。ごみ投入重量検出センサ12は、ごみの重量を測定する。ごみの体積と重量を検出することにより、ごみの比重の変化を所定時間間隔で検出することができる。ごみ比重が分かれば、ある程度ごみ質を予測することができる。
(b−2)焼却炉10内の燃焼状態を検出するセンサ部が設けられている。つまり、ガス分布に関するプロセスデータを検出するセンサ部として、例えば、NOx濃度計14、O濃度計15、CO濃度計16が二次燃焼ゾーン2B、一次燃焼ゾーン2Aの少なくとも一方に設けられている(図1では二次燃焼ゾーン2Bのみに設けた例を示す)。ここで、NOx濃度計14、O濃度計15、CO濃度計16としては、レーザ発信器(図示せず)が波長をスキャンしながら強さ一定のレーザ光をガスに照射し、レーザ受信器によって残存のレーザ光を測定することにより、ガスの濃度や温度を検出する方式を採用してもよい。また、各ガスの濃度を検出する公知のセンサを使用しても良い。さらに、図1においては、ガス流れ方向に関するセンサ部として、ガス流速計17が例えば、一次燃焼ゾーン2Aに設けられ、温度分布に関するプロセスデータを検出するセンサ部として、赤外線放射温度計18が一次燃焼ゾーン2Aに設けられている。燃焼炉10の終端には、燃焼に伴うエネルギー量に相当する蒸発量を測定するセンサとして、ごみから生じる蒸気流量を検出する蒸気流量計19が設けられている。他のセンサ部としては、発電量検出計などを用いることが可能である。これらセンサ部からの各検出信号(検出情報)が、プロセスデータとしてそれぞれ制御装置20に入力される。
(B) Measuring means As shown in FIG.
(B-1) A dust input weight detection sensor 12 and a laser distance meter 13 are provided as sensor units for measuring the amount and quality of the dust charged into the hopper 1. The distance to the garbage surface is measured by the laser distance meter 13 to measure the volume of garbage to be charged. The garbage input weight detection sensor 12 measures the weight of the garbage. By detecting the volume and weight of the garbage, changes in the specific gravity of the garbage can be detected at predetermined time intervals. If you know the specific gravity of the garbage, you can predict the quality of the garbage to some extent.
(B-2) The sensor part which detects the combustion state in the incinerator 10 is provided. That is, for example, a NOx concentration meter 14, an O 2 concentration meter 15, and a CO concentration meter 16 are provided in at least one of the secondary combustion zone 2B and the primary combustion zone 2A as sensor units for detecting process data relating to gas distribution. (FIG. 1 shows an example provided only in the secondary combustion zone 2B). Here, as the NOx concentration meter 14, the O 2 concentration meter 15, and the CO concentration meter 16, a laser transmitter (not shown) irradiates the gas with laser light having a constant intensity while scanning the wavelength, and a laser receiver. A method of detecting the concentration and temperature of the gas by measuring the remaining laser beam by the above method may be adopted. Moreover, you may use the well-known sensor which detects the density | concentration of each gas. Further, in FIG. 1, a gas velocimeter 17 is provided in the primary combustion zone 2A, for example, as a sensor part relating to the gas flow direction, and an infrared radiation thermometer 18 is provided as the primary combustion as a sensor part for detecting process data relating to temperature distribution. It is provided in zone 2A. At the end of the combustion furnace 10, there is provided a steam flow meter 19 for detecting the flow rate of steam generated from dust as a sensor for measuring the amount of evaporation corresponding to the amount of energy accompanying combustion. As another sensor unit, a power generation amount detector or the like can be used. Each detection signal (detection information) from these sensor units is input to the control device 20 as process data.

(c)制御装置
制御装置20は、図2に示すように、制御機構OPとの間の制御信号およびシミュレーション装置30との間のシミュレーションデータ(境界条件)を送受信するとともに、シミュレーション装置30からのシミュレーションデータに基づいて制御機構OPを制御操作する操作量を算出する操作量算出部20Bとを備える。なお、必要な場合には、図2のように、測定手段SEからの出力信号を受信するプロセスデータ取得部20Aを設け、シミュレーションデータまたは/およびプロセスデータに基づいて操作量を算出する。制御装置20からは、こうして算出された操作量が制御機構OPに送信され、制御操作が行われる。このとき、制御操作を複数次行い、1次制御操作後の実動条件における制御指標nに係るプロセスデータを、境界条件Fnと比較し、所定の差異があれば、2次制御操作すべき制御対象を特定して制御操作することが好ましい。
(C) Control Device As shown in FIG. 2, the control device 20 transmits and receives a control signal to and from the control mechanism OP and simulation data (boundary conditions) with the simulation device 30, and from the simulation device 30. And an operation amount calculator 20B that calculates an operation amount for controlling the control mechanism OP based on the simulation data. If necessary, as shown in FIG. 2, a process data acquisition unit 20A that receives an output signal from the measuring means SE is provided, and an operation amount is calculated based on simulation data and / or process data. From the control device 20, the operation amount calculated in this way is transmitted to the control mechanism OP, and the control operation is performed. At this time, a plurality of control operations are performed, the process data related to the control index n in the actual operating condition after the primary control operation is compared with the boundary condition Fn, and if there is a predetermined difference, the control to be subjected to the secondary control operation It is preferable to perform control operations by specifying a target.

このとき、制御システムとしては、図3に示すように、瞬時のデータに対して安定化制御を行うPID制御系を基本とし、上位制御として、瞬時のデータ変動量に対して動的最適化制御を行う自己回帰モデル制御系(AR制御系)と、予め設定した制御範囲を逸脱する瞬時のデータあるいはその変動量に対して定常復帰制御を行うファジイ制御系とを備え、各制御系の機能を有効に連結して使用することが好ましい。より実プラントの稼動状態における設計条件に近い最適な燃焼状態での制御を行うことができると同時に、実稼動状態においても、リアルタイムの最適な燃焼制御を行うことができる。また、各制御系を構成する演算式や係数などについては、本燃焼システムにおける模擬試験あるいは実装試験の結果や従前の炉内燃焼実績などに合致するように、修正された手法を用いることが好ましい。さらに、シミュレーション装置30を用いて、自動燃焼制御(ACC)の調整を実施する場合、ACCは主としてPID制御で構成されているおり、安定した燃焼を実現する為に、最適なパラメータ(PIDパラメータ等)に設定する必要がある。ただし、ごみ焼却炉はひとつの操作量を変更すると、その影響が多くの状態量に波及するうえに、多数の状態量(ボイラ蒸発量、燃焼ガス温度、排ガス酸素濃度等)を一様に安定化させることが求められ、燃焼状態の良否の判断も非常に難しい。そこで、ファジイ制御内のファジイ推論を用いた燃焼状態判定を利用して、ACC調整の良否を判断することも好ましい。このようなシステムを利用すれば、PIDオートチューニング機能やカオス理論や自動学習機能などで構成された新しい自動燃焼制御装置の開発の際にも、その制御効果の是非等を判断することができ、自動燃焼制御装置の開発の支援をすることができる。     At this time, as shown in FIG. 3, the control system is based on a PID control system that performs stabilization control on instantaneous data, and dynamic optimization control is performed on instantaneous data fluctuation as superordinate control. Auto-regression model control system (AR control system) that performs, and fuzzy control system that performs steady-state return control for instantaneous data that deviates from the preset control range or its fluctuation amount, and the functions of each control system It is preferable to use it effectively connected. It is possible to perform control in an optimal combustion state that is closer to the design conditions in the actual plant operating state, and at the same time, it is possible to perform real-time optimal combustion control in the actual operating state. In addition, it is preferable to use a modified method for arithmetic expressions and coefficients constituting each control system so as to match a result of a simulation test or a mounting test in the present combustion system, a previous in-core combustion performance, or the like. . Further, when the automatic combustion control (ACC) is adjusted using the simulation apparatus 30, the ACC is mainly configured by PID control, and optimal parameters (PID parameters, etc.) are required to realize stable combustion. ) Must be set. However, if one operation amount is changed in the waste incinerator, the effect will spread to many state quantities, and many state quantities (boiler evaporation, combustion gas temperature, exhaust gas oxygen concentration, etc.) will be uniformly stabilized. Therefore, it is very difficult to judge whether the combustion state is good or bad. Therefore, it is also preferable to determine whether the ACC adjustment is good or not by using combustion state determination using fuzzy reasoning in fuzzy control. If such a system is used, when developing a new automatic combustion control device composed of a PID auto-tuning function, a chaos theory, an automatic learning function, etc., it is possible to determine whether the control effect is right or wrong, Can support the development of automatic combustion control devices.

また、操作量算出部20Bには、操作量を決定するための「規則」を記憶する規則記憶部20Cが設けられ、「規則」に基づき、シミュレーション装置30からの境界条件Foと境界条件Fnとの差異に対応した操作量が算出されるとともに、制御機構OPが制御操作される。規則記憶部20Cに記憶されている「規則」には、制御操作すべき制御対象の操作量を決定するための演算条件、演算式などがある。このとき、演算前にプロセスデータに対し次のような所定の処理を行うことが好ましく、こうした処理機能を有することが好ましい。具体的には、(c1)所定時間あるいは所定数のデータの平均処理、特に移動平均処理や、(c2)いわゆるスパイクノイズを削除するために、所定時間内のデータあるいは所定数のデータから上位値および下位値を削除して平均するデータの平均処理、(c3)特定のプロセスデータを基準にした他のプロセスデータの時間遅れの補正処理、などを行うことによってより正確な演算処理を行うことができる。   Further, the operation amount calculation unit 20B is provided with a rule storage unit 20C that stores a “rule” for determining the operation amount. Based on the “rule”, the boundary condition Fo and the boundary condition Fn from the simulation device 30 are provided. The operation amount corresponding to the difference is calculated and the control mechanism OP is controlled. “Rules” stored in the rule storage unit 20C include calculation conditions and calculation formulas for determining the operation amount of the control target to be controlled. At this time, it is preferable to perform the following predetermined processing on the process data before calculation, and it is preferable to have such a processing function. Specifically, (c1) an average process for a predetermined time or a predetermined number of data, particularly a moving average process, and (c2) an upper value from data within a predetermined time or a predetermined number of data in order to remove so-called spike noise. In addition, it is possible to perform more accurate arithmetic processing by performing average processing of data that is averaged by deleting lower values and (c3) correction processing of time delay of other process data based on specific process data. it can.

(d)シミュレーション装置
シミュレーション装置30は、図2に示すように、測定手段SEからのプロセスデータを受信するプロセスデータ取得部30Aとプロセスデータ記憶部30Bと、燃焼モデルに基づき境界条件を作成する境界条件設定部30Cと、燃焼モデル設定部30Dと、設計条件設定部30Eとを備えている。設計条件設定部30Eには、最適な燃焼条件を確保するための燃焼炉の設置条件や要求仕様あるいは設計条件が入力可能に記憶される。燃焼モデル設定部30Dでは、こうした設計条件等を基に、燃焼モデルが作成される。燃焼モデルの詳細は後述する。このとき、上記(c)と同様、演算前にプロセスデータに対し所定の処理(c1)〜(c3)を行うことが好ましく、こうした処理機能を有することが好ましい。
(D) Simulation Device As shown in FIG. 2, the simulation device 30 includes a process data acquisition unit 30A that receives process data from the measurement means SE, a process data storage unit 30B, and a boundary that creates boundary conditions based on the combustion model. A condition setting unit 30C, a combustion model setting unit 30D, and a design condition setting unit 30E are provided. In the design condition setting unit 30E, an installation condition, a required specification, or a design condition for a combustion furnace for ensuring an optimum combustion condition is stored so as to be inputable. In the combustion model setting unit 30D, a combustion model is created based on such design conditions and the like. Details of the combustion model will be described later. At this time, similarly to the above (c), it is preferable to perform predetermined processes (c1) to (c3) on the process data before calculation, and it is preferable to have such a processing function.

境界条件設定部30Cは、境界条件を作成するために必要となる演算条件、演算式などが記憶される。また、制御対象に係る操作量あるいは/および例えば、要求蒸発量や法規制の対象となる排ガス中のCOやNOx等の濃度なども記憶される。これらの演算式等を用い、制御指標についてのプロセスデータおよび燃焼モデルを基にシミュレーションを行い、シミュレーションデータを作成するとともに、得られたシミュレーションデータからその境界条件を作成する。具体的には、本燃焼システムの設計条件等から設定された燃焼モデルと制御指標についてのプロセスデータ(制御対象に係る操作量を含む)を基に、理想の燃焼状態(設計条件)における境界条件Foを算出し作成し、実稼動状態での制御対象に係る操作量あるいは制御指標についてのプロセスデータから境界条件Fnを算出し作成する。作成された境界条件FoあるいはFnは、実際には燃焼炉において存在しない測定手段SEからの出力と同様に、実プラントにおけるプロセスデータの一部を構成する出力とすることができる。このとき、シミュレーションのための解析手段としては、多変量解析法やARアルゴリズムを用いた自己回帰推定法などを基本とし、本燃焼システムにおける模擬試験あるいは実装試験の結果や従前の炉内燃焼実績などに合致するように、修正された手法を用いることが好ましい。このとき、上記(c)と同様、演算前にプロセスデータに対し所定の処理(c1)〜(c3)を行うことが好ましく、こうした処理機能を有することが好ましい。   The boundary condition setting unit 30C stores calculation conditions, calculation expressions, and the like necessary for creating the boundary conditions. In addition, an operation amount or / and, for example, a required evaporation amount or a concentration of CO, NOx, or the like in exhaust gas that is subject to legal regulations is also stored. Using these arithmetic expressions and the like, simulation is performed based on the process data and the combustion model for the control index to create simulation data, and the boundary condition is created from the obtained simulation data. Specifically, the boundary condition in the ideal combustion state (design condition) based on the process data (including the manipulated variable related to the control target) about the combustion model and control index set from the design conditions of this combustion system Fo is calculated and created, and the boundary condition Fn is calculated and created from the process data regarding the operation amount or the control index related to the control target in the actual operation state. The created boundary condition Fo or Fn can be an output that constitutes part of the process data in the actual plant, similarly to the output from the measuring means SE that does not actually exist in the combustion furnace. At this time, the analysis means for the simulation is based on the multivariate analysis method or the autoregressive estimation method using the AR algorithm, the result of the simulation test or the mounting test in the present combustion system, the previous combustion results in the furnace, etc. It is preferable to use a modified method so as to meet the above. At this time, similarly to the above (c), it is preferable to perform predetermined processes (c1) to (c3) on the process data before calculation, and it is preferable to have such a processing function.

(e)燃焼状態表示装置(図示せず)
燃焼状態表示装置(図示せず)は、シミュレーションデータを表示されるために設けられる。例えば、後述するような炉内分布(図4参照)を可視化することによって、操作量やプロセスデータを基に燃焼状態の適否を判断するだけではなく、燃焼炉全体の動きから燃焼状態の適否を判断することができる。起動時あるいは実動運転時に定期的に点検確認作業を行うときに有用である。また、こうした表示からセンサの配置や本燃焼システムの制御方法全体の見直しを図ることが可能となる。
(E) Combustion state display device (not shown)
A combustion state display device (not shown) is provided for displaying simulation data. For example, by visualizing the distribution in the furnace (see FIG. 4) as will be described later, it is possible not only to determine the suitability of the combustion state based on the manipulated variable and the process data, but also to determine the suitability of the combustion state from the movement of the entire combustion furnace. Judgment can be made. This is useful when checking and checking work periodically at start-up or during actual operation. In addition, it is possible to review the arrangement of sensors and the overall control method of the combustion system from such a display.

以上の各構成要素が結合し、例えば図4に示す本燃焼システムを構成する。それぞれの構成要素が、複数のプロセスデータや操作量を処理・操作する。具体的には、蒸発量、燃焼対象物の量や質、ガス濃度、ガス流速、炉内温度等のプロセスデータを基に、燃切点位置、ボイラ蒸発量、ごみ層レベル、排ガスO濃度、一次空気量、二次空気量、燃焼室出口温度等のシミュレーションデータがシミュレーション装置30で算出される。これらのシミュレーションデータが制御装置(ACC)20に取り込まれて、ボイラ蒸発量や空気過剰率が設定値となるように最適な給じん速度、ストーカ速度、空気ダンパ開度等の操作量が算出される本燃焼システムを例示している。また、この操作量は、再びシミュレーション装置30に転送され、シミュレーションを行い、新たなシミュレーションデータが算出され、再度ACCに取り込まれる。これを何度となく繰り返すことにより、実プラントを操業しなくても、あたかも実プラントであるかのごとく、ACCの動作確認ができ、調整訓練や静調整(デバッグ作業)へと応用することができる。 The above components are combined to constitute, for example, the combustion system shown in FIG. Each component processes and manipulates a plurality of process data and operation amounts. Specifically, based on process data such as evaporation amount, quantity and quality of combustion object, gas concentration, gas flow rate, furnace temperature, etc., burnout point position, boiler evaporation amount, dust layer level, exhaust gas O 2 concentration The simulation device 30 calculates simulation data such as the primary air amount, the secondary air amount, and the combustion chamber outlet temperature. These simulation data are taken into the control device (ACC) 20, and the operation amount such as the optimum feed speed, stoker speed, air damper opening and the like is calculated so that the boiler evaporation amount and the excess air ratio become set values. This combustion system is illustrated. Further, this manipulated variable is transferred again to the simulation apparatus 30 to perform simulation, and new simulation data is calculated and taken into the ACC again. By repeating this process many times, it is possible to confirm the operation of ACC as if it were a real plant without operating the actual plant, and it can be applied to adjustment training and static adjustment (debugging work). it can.

〔燃焼モデルについて〕
本燃焼システムにおいては、シミュレーションデータの作成や境界条件Fo,Fnを設定する機能が重要な役割を果たしている。ここで、制御対象あるいは/および制御指標を基に、燃焼モデルを作成し、該燃焼モデルに用いて、こうしたシミュレーションや境界条件の作成を行うことが好ましい。本燃焼システムにおいては上記のような種々の制御対象や制御指標(要素)が関与する。そこで各要素を単純化し相関関係を明確にする、いわゆる「燃焼モデル」を作成することによって、燃焼制御の優先度、あるいは特定の要素に対して制御操作することによる他の要素への影響を明確にすることができるとともに、燃焼モデルを用いてより正確なシミュレーションを行うことが可能となる。燃焼モデルとしては、例えば、ボイラモデル、燃焼室モデル、ストーカモデルなどが考えられるが、具体的には、図5(A)に例示するような「ごみ焼却炉の燃焼シミュレーションにおける燃焼モデル」を挙げることができる。「燃焼反応モデル」を中心として、物質の収支を主にモデル化する「物質移動モデル」および関連する「ガス状態モデル」と「塵灰モデル」、エネルギーの収支を主にモデル化する「エネルギー移動モデル」および関連する「輻射・伝熱モデル」が、相互に結びつき燃焼モデルを構成する。さらに、これを利用して、図5(B)に例示するように、本燃焼システムにおける制御対象(括弧内はそれに関連する制御指標を示す)を体系的に表すことができる。
[Combustion model]
In this combustion system, the function of creating simulation data and setting boundary conditions Fo and Fn plays an important role. Here, it is preferable to create a combustion model based on the control object or / and the control index, and to create such a simulation and boundary conditions using the combustion model. In the present combustion system, various control objects and control indices (elements) as described above are involved. Therefore, by creating a so-called “combustion model” that simplifies each element and clarifies the correlation, the priority of combustion control or the effect on other elements by controlling the specific element is clarified. And a more accurate simulation can be performed using the combustion model. As the combustion model, for example, a boiler model, a combustion chamber model, a stoker model, and the like can be considered. Specifically, a “combustion model in a combustion simulation of a waste incinerator” as exemplified in FIG. be able to. Focusing on the “combustion reaction model”, the “mass transfer model” that mainly models the mass balance and the related “gas state model” and “dust ash model”, and the “energy transfer” that mainly models the energy balance The “model” and the related “radiation / heat transfer model” are interconnected to form a combustion model. Further, by utilizing this, as illustrated in FIG. 5B, the control target in the combustion system (the parentheses indicate the control indexes related thereto) can be systematically represented.

さらに、本燃焼システムを用いた燃焼炉における他の燃焼モデルを図6に例示する。シミュレーションデータの範囲として、空気・排ガスラインの通風系、ボイラ給水・上記復水ラインのボイラ系、ごみの移送・燃焼を主とする燃焼系である。こうした燃焼モデルは、機器単位における質量・運動量・エネルギーの各保存則を基本式とする物理モデル法を用いて構築した。つまり、燃焼炉には、送風機、流量調整ダンパ、ボイラ設備、燃焼室、給じん装置、ストーカといった機器が複数存在し、これらが関連しあってプラントを構成しでいる。従って、これら機器単位における燃焼モデルを構成することによって、機器ごとの制御内容が明確になり、かつ制御システム全体の制御内容が明確となることから、最適な制御系を適用することができる。また、ごみ焼却炉特有の動特性を実現するために、物理モデルに経験則を付加した機器モデルを採用しており、各実プラントの操業データを用いて調整することで、各実プラントの独自の燃焼特性を再現することも可能である。   Furthermore, another combustion model in the combustion furnace using this combustion system is illustrated in FIG. The range of simulation data includes the ventilation system of the air / exhaust gas line, the boiler system of the boiler feed water / condensate line, and the combustion system that mainly transfers and burns garbage. Such a combustion model was constructed using a physical model method based on the conservation equations of mass, momentum, and energy in units of equipment. That is, in the combustion furnace, there are a plurality of devices such as a blower, a flow rate adjusting damper, a boiler facility, a combustion chamber, a dust supply device, and a stoker, and these are related to constitute a plant. Therefore, by configuring the combustion model in units of these devices, the control content for each device is clarified and the control content of the entire control system is clarified, so that an optimal control system can be applied. In addition, in order to realize the dynamic characteristics peculiar to the waste incinerator, an equipment model with an empirical rule added to the physical model is adopted, and each actual plant's unique data is adjusted by adjusting the operation data of each actual plant. It is also possible to reproduce the combustion characteristics.

<燃焼炉の燃焼制御方法>
図7は、燃焼制御システムの処理例を示すフローチャートであり、これに基づいて本燃焼制御システムによる処理方法(燃焼炉の燃焼制御方法、以下「本燃焼方法」という)を説明する。まず、燃焼制御システムを起動し、焼却炉10、制御装置20、シミュレーション装置30の各装置が機能する状態を形成し、処理プロセスは、ごみ焼却炉を具体例とし、以下のステップ
(S1)予め前記燃焼炉の設計条件を入力し、前記制御対象あるいは/および制御指標を基に、燃焼モデルを設定するステップと、
(S2)前記燃焼モデルから、基準となる特定の制御指標についての境界条件Foを設定するステップと、
(S3)前記制御指標に係るプロセスデータを受信し、記憶するステップと、
(S4)前記のプロセスデータを用い、前記燃焼モデルから前記制御指標のうちの特定の制御指標についてのシミュレーションを行うステップと、
(S5)シミュレーションによって得られた境界条件を、シミュレーションデータとして作成するステップと、
(S6)前記シミュレーションデータのうちから特定の制御指標nについての境界条件Fnを、前記境界条件Foと比較するステップと、
(S7)該比較時に、所定の差異があれば、前記境界条件Fnが前記境界条件Foに近接するように、制御操作すべき制御対象T1を特定し、その操作量を演算するステップと、
(S8)前記制御対象T1について、前記操作量を制御操作するステップと、
(S9)前記制御操作後の実動条件における前記制御指標nに係るプロセスデータを用いてシミュレーションを行い、シミュレーションデータとして境界条件Fn’を作成するステップと、
(S10)前記境界条件Fn’を前記境界条件Fnと比較するステップと、
(S11)該比較時に、所定の差異があれば、前記境界条件Fn’が、前記境界条件Fnに近接するように、制御操作すべき制御対象T2を特定し、その操作量を演算するステップと、
(S12)前記制御対象T2について、前記操作量を制御操作するステップと、
からなる。
<Combustion control method for combustion furnace>
FIG. 7 is a flowchart showing a processing example of the combustion control system. Based on this flowchart, a processing method (combustion furnace combustion control method, hereinafter referred to as “the combustion method”) by the combustion control system will be described. First, the combustion control system is activated to form a state in which each of the incinerator 10, the control device 20, and the simulation device 30 functions, and the treatment process takes a waste incinerator as a specific example, and the following step (S1) in advance Inputting a design condition of the combustion furnace, and setting a combustion model based on the control object or / and control index;
(S2) setting a boundary condition Fo for a specific control index serving as a reference from the combustion model;
(S3) receiving and storing process data relating to the control index;
(S4) performing a simulation on a specific control index among the control indices from the combustion model using the process data;
(S5) creating a boundary condition obtained by simulation as simulation data;
(S6) comparing a boundary condition Fn for a specific control index n out of the simulation data with the boundary condition Fo;
(S7) If there is a predetermined difference at the time of the comparison, the control target T1 to be controlled is specified so that the boundary condition Fn is close to the boundary condition Fo, and the operation amount is calculated;
(S8) controlling the operation amount for the control target T1, and
(S9) performing a simulation using the process data related to the control index n in the actual operating condition after the control operation, and creating a boundary condition Fn ′ as simulation data;
(S10) comparing the boundary condition Fn ′ with the boundary condition Fn;
(S11) If there is a predetermined difference at the time of the comparison, the control target T2 to be controlled is specified so that the boundary condition Fn ′ is close to the boundary condition Fn, and the operation amount is calculated; ,
(S12) controlling the operation amount for the control target T2, and
Consists of.

上記燃焼制御方法であっては、ステップ(S7)において設定された制御対象T1の操作量を基に、ステップ(S4)〜(S7)を繰返し、制御指標についての所定の差異をなくすステップ、および/またはステップ(S11)において設定された制御対象T2の操作量を基に、ステップ(S9)〜(S12)を繰返し、制御指標についての所定の差異をなくすステップ、を有することが好ましい。上記のように理想の燃焼状態に基づく制御では、不均質なごみが投入される実動条件を反映させた燃焼状態を形成することが難しいことがあり、シミュレーション時の理想の燃焼状態との比較による境界条件や炉内分布の設定や、実動条件におけるプロセスデータに基づく境界条件や炉内分布の設定を、反復して繰返すことによって、現実の運転状態において最適な燃焼制御方法が可能となった。なお、このとき、ステップ(S4)あるいはステップ(S9)の起点を、前回あるいはメモリされた従前のシミュレーション結果を用いてリスタートすることが可能であり、比較される境界条件等の変動分だけを、再シミュレーションあるいは境界条件や炉内分布の再設定を行うことによって、処理時間の短縮を図ることが可能である。   In the above combustion control method, steps (S4) to (S7) are repeated based on the manipulated variable of the control target T1 set in step (S7) to eliminate a predetermined difference in the control index, and It is preferable to repeat the steps (S9) to (S12) based on the operation amount of the control target T2 set in step (S11) and to eliminate a predetermined difference regarding the control index. As described above, in the control based on the ideal combustion state, it may be difficult to form a combustion state that reflects the actual operating condition in which inhomogeneous waste is thrown in. By comparison with the ideal combustion state at the time of simulation By repeatedly setting the boundary conditions and distribution in the furnace, and the boundary conditions and distribution in the furnace based on the process data in the actual operating conditions, the optimum combustion control method in actual operating conditions has become possible. . At this time, it is possible to restart the starting point of step (S4) or step (S9) by using the previous simulation result or the previous simulation result stored, and only the variation such as the boundary condition to be compared is changed. It is possible to shorten the processing time by performing re-simulation or resetting boundary conditions and distribution in the furnace.

以上のように、本発明に係る燃焼制御方法および燃焼制御システムを用いることによって、さらに以下のような優れた技術的効果を得ることができる。
(i)実プラントを操業することなく、自動燃焼制御の理解や操作・調整(パラメータ設定)訓練ができる。
(ii)実プラントを操業することなく、自動燃焼制御の静調整(デバッグ作業)ができる。
(iii)実プラントを操業することなく、自動燃焼制御の開発を支援することができる。
As described above, the following excellent technical effects can be obtained by using the combustion control method and the combustion control system according to the present invention.
(I) The automatic combustion control can be understood and operated / adjusted (parameter setting) training can be performed without operating the actual plant.
(Ii) The automatic combustion control can be statically adjusted (debugging work) without operating the actual plant.
(Iii) Development of automatic combustion control can be supported without operating an actual plant.

本発明に係る燃焼制御方法および燃焼制御システムを適用できる燃焼炉としては、焼却炉に限定されるものではなく、電気式灰溶融炉、ガス化溶融炉などであってもよい。その場合、電気式灰溶融炉が取得するプロセスデータとしては、灰供給、スラグ流れ、電極間距離、温度分布、O分布、CO分布、NOx分布、ガス流れ方向、ガス流速などを例示できる。また、ガス化溶融炉が取得するプロセスデータとしては、温度分布、O分布、CO分布、NOx分布、ガス流れ方向、ガス流速などを例示できる。また、上記ではストーカ式ごみ焼却炉の自動燃焼制御装置を構成例としているが、ストーカ式以外のごみ焼却炉や電気式灰溶融炉、ガス化溶融炉などであってもよい。 The combustion furnace to which the combustion control method and the combustion control system according to the present invention can be applied is not limited to an incinerator, and may be an electric ash melting furnace, a gasification melting furnace, or the like. In this case, examples of the process data acquired by the electric ash melting furnace include ash supply, slag flow, distance between electrodes, temperature distribution, O 2 distribution, CO distribution, NOx distribution, gas flow direction, gas flow rate, and the like. Examples of process data acquired by the gasification melting furnace include temperature distribution, O 2 distribution, CO distribution, NOx distribution, gas flow direction, gas flow velocity, and the like. Moreover, although the automatic combustion control apparatus of the stoker type | mold waste incinerator is made into the structural example above, waste incinerators other than the stoker type, an electric ash melting furnace, a gasification melting furnace, etc. may be used.

本発明に係る燃焼制御システムの概略全体構成を示す説明図Explanatory drawing which shows the schematic whole structure of the combustion control system which concerns on this invention 本発明に係る燃焼制御システムの一例を示す概略ブロック図Schematic block diagram showing an example of a combustion control system according to the present invention 本発明に係る燃焼制御システムの制御システムの構成を例示する説明図Explanatory drawing illustrating the configuration of the control system of the combustion control system according to the present invention 本発明に係る燃焼制御システムの構成要素と制御指標等を例示する説明図Explanatory drawing illustrating the components, control indices, etc. of the combustion control system according to the present invention 本発明に係る燃焼制御システムにおける燃焼モデルを例示する説明図Explanatory drawing illustrating a combustion model in the combustion control system according to the present invention 本燃焼システムを用いた燃焼炉における他の燃焼モデルを例示する説明図Explanatory drawing illustrating another combustion model in a combustion furnace using this combustion system 燃焼制御システムの処理例を示すフローチャートFlow chart showing a processing example of a combustion control system 従来技術に係る燃焼制御装置の構成例を示す説明図Explanatory drawing which shows the structural example of the combustion control apparatus which concerns on a prior art

符号の説明Explanation of symbols

1 ホッパ
2 炉本体
2A 一次燃焼ゾーン
2B 二次燃焼ゾーン
3 ストーカ
3A 乾燥ストーカ
3B 燃焼ストーカ
3C 後燃焼ストーカ
3D ストーカ駆動装置
4 ごみ供給装置
5 一次燃焼空気供給装置
5A,5B,5C 調整弁
5D 一次空気ダクト
5E 一次燃焼空気予熱器
5F,6F 送風機
6 二次燃焼空気供給装置
6A 第1空気ノズル
6B 第2空気ノズル
6C 第3空気ノズル
6D 二次空気ダクト
6E 二次燃焼空気予熱器
7 灰排出部
8 排ガス排出部
10 燃焼炉
12 ごみ投入重量検出センサ
13 レーザ距離計
14 NOx濃度計
15 O濃度計
16 CO濃度計
17 ガス流速計
18 赤外線放射温度計
19 蒸気流量計
20 制御装置
20A プロセスデータ取得部
20B 操作量算出部
20C 規則記憶部
30 シミュレーション装置
30A プロセスデータ取得部
30B プロセスデータ記憶部
30C 境界条件設定部
30D 燃焼モデル設定部
30E 設計条件設定部
OP 制御機構
SE 測定手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hopper 2 Furnace main body 2A Primary combustion zone 2B Secondary combustion zone 3 Stoker 3A Dry stalker 3B Combustion stalker 3C Post combustion stalker 3D Stoker drive device 4 Waste supply device 5 Primary combustion air supply device 5A, 5B, 5C Regulating valve 5D Primary air Duct 5E Primary combustion air preheaters 5F, 6F Blower 6 Secondary combustion air supply device 6A First air nozzle 6B Second air nozzle 6C Third air nozzle 6D Secondary air duct 6E Secondary combustion air preheater 7 Ash discharge section 8 Exhaust gas discharge unit 10 Combustion furnace 12 Waste input weight detection sensor 13 Laser distance meter 14 NOx concentration meter 15 O 2 concentration meter 16 CO concentration meter 17 Gas flow meter 18 Infrared radiation thermometer 19 Steam flow meter 20 Controller 20A Process data acquisition unit 20B Operation amount calculation unit 20C Rule storage unit 30 Simulation device 30A Process Over data acquisition unit 30B processes the data storing unit 30C boundary condition setting section 30D combustion model setting unit 30E design condition setting unit OP control mechanism SE measuring means

Claims (4)

少なくとも燃焼炉に投入される燃焼対象物の量、燃焼対象物の質、空気量、空気の温度、ストーカ速度のいずれかを制御対象とし、少なくとも炉内の温度、ガス濃度、ガス流れ方向、ガス流速、蒸発量のいずれかを制御指標として、該燃焼炉の燃焼状態を制御する燃焼制御システムであって、少なくとも
(a)制御操作が行われる前記各制御対象に係る制御機構と、(b)プロセスデータが得られる前記各制御指標に係る測定手段と、(c)該プロセスデータを受信し、前記燃焼炉の設計条件から前記制御指標のうちの特定の制御指標についてのシミュレーションを行い、該特定の制御指標についての境界条件をシミュレーションデータとして作成し、該シミュレーションデータを送信するシミュレーション装置と、(d)該シミュレーションデータまたはこれと前記プロセスデータを受信し、前記制御対象に係る操作量を演算し、前記制御機構に制御信号を送信して制御する自動燃焼制御装置と、(e)前記制御機構と自動燃焼制御装置、前記測定手段とシミュレーション装置および自動燃焼制御装置、前記シミュレーション装置と自動燃焼制御装置との信号あるいはデータの交信が可能な通信手段と、を備えるとともに、
前記シミュレーション装置において前記プロセスデータを基に作成されたシミュレーションデータが送信され、受信された前記自動燃焼制御装置において前記制御対象に係る操作量が演算され、該操作量は再び前記シミュレーション装置に転送され、新たなシミュレーションデータが算出されて再度前記自動燃焼制御装置に取り込まれる操作が行われ、当該操作を繰り返すことによって、予め負荷運転前の各機器や制御系の動作確認を含む調整訓練やいわゆる静調整を行う機能を有する
ことを特徴とする燃焼炉の燃焼制御システム。
At least one of the quantity of the combustion object to be input to the combustion furnace, the quality of the combustion object, the amount of air, the temperature of the air, and the stoker speed is controlled, and at least the temperature in the furnace, gas concentration, gas flow direction, gas A combustion control system that controls the combustion state of the combustion furnace using either the flow velocity or the evaporation amount as a control index, and at least (a) a control mechanism related to each of the controlled objects on which a control operation is performed, and (b) (C) receiving the process data, simulating a specific control index among the control indices from the design conditions of the combustion furnace, and (D) the simulation device that creates boundary conditions for the control index of the simulation index as simulation data and transmits the simulation data; An automatic combustion control device that receives the data or the process data and the process data, calculates an operation amount related to the control target, and transmits a control signal to the control mechanism, and (e) the control mechanism and automatic combustion control device, wherein the measuring means and the simulation apparatus and automatic combustion control apparatus provided with a communicating means capable of communicating signals or data between the simulation device and the automatic combustion control device,
Simulation data created based on the process data is transmitted in the simulation apparatus, and the received operation amount is calculated in the automatic combustion control apparatus, and the operation amount is transferred to the simulation apparatus again. Then, an operation for calculating new simulation data and taking it into the automatic combustion control device again is performed. By repeating the operation, adjustment training including confirmation of operation of each device and control system before the load operation is performed in advance. A combustion control system for a combustion furnace having a function of performing adjustment .
前記シミュレーション装置が、前記制御対象あるいは/および制御指標を基に、燃焼モデルを作成する機能を有し、該燃焼モデルを用いてシミュレーションを行い、前記自動燃焼制御装置からの指示に従い、シミュレーションデータの作成を行うことを特徴とする請求項1記載の燃焼炉の燃焼制御システム。   The simulation device has a function of creating a combustion model based on the control target or / and the control index, performs a simulation using the combustion model, and performs simulation data in accordance with instructions from the automatic combustion control device. The combustion control system for a combustion furnace according to claim 1, wherein the combustion control system is prepared. 前記自動燃焼制御装置における制御システムとして、瞬時のデータに対して安定化制御を行うPID制御系と、瞬時のデータ変動量に対して動的最適化制御を行う自己回帰モデル制御系と、予め設定した制御範囲を逸脱する瞬時のデータあるいはその変動量に対して定常復帰制御を行うファジイ制御系と、を備えることを特徴とする請求項1または2記載の燃焼炉の燃焼制御システム。   As a control system in the automatic combustion control device, a PID control system that performs stabilization control on instantaneous data, an autoregressive model control system that performs dynamic optimization control on instantaneous data fluctuation, and a preset A combustion control system for a combustion furnace according to claim 1 or 2, further comprising a fuzzy control system that performs steady-state return control on instantaneous data that deviates from the controlled range or a fluctuation amount thereof. 少なくとも燃焼炉に投入される燃焼対象物の量、燃焼対象物の質、空気量、空気の温度、ストーカ速度のいずれかを制御対象とし、少なくとも炉内の温度、ガス濃度、ガス流れ方向、ガス流速、蒸発量のいずれかを制御指標として、該燃焼炉の燃焼状態を制御する燃焼制御方法であって、前記燃焼炉の制御系として、上位制御である自己回帰モデル制御または/および非定常制御系であるファジイ制御が組み込まれるとともに、受信した前記制御指標に係るプロセスデータまたはシミュレーションデータを用い、瞬時のデータに対してPID制御系を基に安定化制御を行い、瞬時のデータ変動量に対して自己回帰モデル制御系を基に動的最適化制御を行い、予め設定した制御範囲を逸脱する瞬時のデータあるいはその変動量に対してファジイ制御系を基に定常復帰制御を行い、燃焼制御を行うとともに、
以下のステップ
(S1)予め前記燃焼炉の設計条件を入力し、前記制御対象あるいは/および制御指標を基に、燃焼モデルを設定するステップと、
(S2)前記燃焼モデルから、基準となる特定の制御指標についての境界条件Foを設定するステップと、
(S3)前記プロセスデータを受信し、記憶するステップと、
(S4)前記プロセスデータを用い、前記燃焼モデルから前記制御指標のうちの特定の制御指標についてのシミュレーションを行うステップと、
(S5)シミュレーションによって得られた境界条件を、シミュレーションデータとして作成するステップと、
(S6)前記シミュレーションデータのうちから特定の制御指標nについての境界条件Fnを、前記境界条件Foと比較するステップと、
(S7)該比較時に、所定の差異があれば、前記境界条件Fnが前記境界条件Foに近接するように、制御操作すべき制御対象T1を特定し、その操作量を演算するステップと、
(S8)前記制御対象T1について、前記操作量を制御操作するステップと、
(S9)前記制御操作後の実動条件における前記制御指標nに係るプロセスデータを用いてシミュレーションを行い、シミュレーションデータとして境界条件Fn’を作成するステップと、
(S10)前記境界条件Fn’を前記境界条件Fnと比較するステップと、
(S11)該比較時に、所定の差異があれば、前記境界条件Fn’が、前記境界条件Fnに近接するように、制御操作すべき制御対象T2を特定し、その操作量を演算するステップと、
(S12)前記制御対象T2について、前記操作量を制御操作するステップと、
を有する
ことを特徴とする燃焼炉の燃焼制御方法。
At least one of the quantity of the combustion object to be input to the combustion furnace, the quality of the combustion object, the amount of air, the temperature of the air, and the stoker speed is controlled, and at least the temperature in the furnace, gas concentration, gas flow direction, gas A combustion control method for controlling a combustion state of the combustion furnace using either a flow rate or an evaporation amount as a control index, wherein the control system of the combustion furnace is an autoregressive model control or / and unsteady control which is a high-order control System fuzzy control is incorporated, process control or simulation data related to the received control index is used, and stabilization control is performed on instantaneous data based on the PID control system, and instantaneous data fluctuations are controlled. The dynamic optimization control is performed based on the autoregressive model control system, and the fuzzy is applied to the instantaneous data that deviates from the preset control range or its fluctuation amount. It performs steady return control based on your system, performs combustion control,
The following steps
(S1) inputting a design condition of the combustion furnace in advance and setting a combustion model based on the control object or / and the control index;
(S2) setting a boundary condition Fo for a specific control index serving as a reference from the combustion model;
(S3) receiving and storing the process data;
(S4) performing a simulation on a specific control index among the control indices from the combustion model using the process data;
(S5) creating a boundary condition obtained by simulation as simulation data;
(S6) comparing a boundary condition Fn for a specific control index n out of the simulation data with the boundary condition Fo;
(S7) If there is a predetermined difference at the time of the comparison, the control target T1 to be controlled is specified so that the boundary condition Fn is close to the boundary condition Fo, and the operation amount is calculated;
(S8) controlling the operation amount for the control target T1, and
(S9) performing a simulation using the process data related to the control index n in the actual operating condition after the control operation, and creating a boundary condition Fn ′ as simulation data;
(S10) comparing the boundary condition Fn ′ with the boundary condition Fn;
(S11) If there is a predetermined difference at the time of the comparison, the control target T2 to be controlled is specified so that the boundary condition Fn ′ is close to the boundary condition Fn, and the operation amount is calculated; ,
(S12) controlling the operation amount for the control target T2, and
Combustion control method for a combustion furnace, characterized in that <br/> with.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102107586B1 (en) * 2018-11-26 2020-05-07 두산중공업 주식회사 Apparatus for managing combustion optimization and method thereof

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012109490A2 (en) * 2011-02-09 2012-08-16 Denver Zoological Foundation, Inc. Systems and methods for waste collection, processing, and optimization, biomass fuel generation, and gasification
JP7015103B2 (en) * 2016-06-28 2022-02-02 川崎重工業株式会社 Waste incinerator and control method of waste incinerator
DE102017008123A1 (en) * 2017-08-30 2019-02-28 Martin GmbH für Umwelt- und Energietechnik Furnace and method for operating a furnace
CN110057871B (en) * 2019-05-06 2022-07-08 宁波大学 STM 32-based intelligent liquid evaporative VOC gas testing method
CN118156543B (en) * 2024-05-09 2024-08-09 山东科技大学 Energy recovery system of ammonia fuel cell

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3653599B2 (en) * 1996-01-09 2005-05-25 バブコック日立株式会社 Apparatus and method for controlling ammonia injection amount of flue gas denitration equipment
JPH10122556A (en) * 1996-10-17 1998-05-15 Nippon Furnace Kogyo Kaisha Ltd Combustion control method for industrial furnace with burner applied as heating source
JP2000097422A (en) * 1998-09-22 2000-04-04 Hitachi Ltd Waste incineration plant, control apparatus and control method thereof, and method for predicting gas composition distribution of waste incinerator
JP2004178492A (en) * 2002-11-29 2004-06-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Plant simulation method using enhanced learning method
JP4970859B2 (en) * 2006-06-30 2012-07-11 株式会社タクマ Combustion control method and combustion control system for combustion furnace

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102107586B1 (en) * 2018-11-26 2020-05-07 두산중공업 주식회사 Apparatus for managing combustion optimization and method thereof
US11629856B2 (en) 2018-11-26 2023-04-18 Dosan Enerbility Co., Ltd. Apparatus for managing combustion optimization and method therefor

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