JP7704596B2 - Moisture content control device, incineration facility system, moisture content control method, and program - Google Patents
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Description
本発明は、含水率制御装置、焼却設備システム、含水率制御方法、及びプログラムに関する。 The present invention relates to a moisture content control device, an incineration facility system, a moisture content control method, and a program.
従来、下水汚泥等の汚泥処理設備にて脱水汚泥を焼却する焼却炉の炉内温度を安定化させる技術として、汚泥脱水機にて脱水された汚泥(以下、「脱水汚泥」とも称される)の含水率を制御することで炉内温度を安定化させる技術や、多入力多出力の予測制御を行うことにより炉内温度を安定化させる技術などが知られている。 Conventionally, known technologies for stabilizing the temperature inside an incinerator that incinerates dewatered sludge in sludge treatment facilities such as sewage sludge include a technology that stabilizes the temperature inside the incinerator by controlling the moisture content of the sludge dewatered in a sludge dewatering machine (hereinafter also referred to as "dewatered sludge"), and a technology that stabilizes the temperature inside the incinerator by performing multi-input, multi-output predictive control.
例えば、下記特許文献1には、亜酸化窒素ガスの濃度を指標とした汚泥の燃焼状態に基づいて、含水率調整機構を制御して脱水汚泥と乾燥汚泥との混合率を調整することで、焼却炉へ投入する汚泥の含水率を調整し、炉内温度を安定化する技術が開示されている。 For example, the following Patent Document 1 discloses a technology that adjusts the moisture content of the sludge fed into an incinerator and stabilizes the temperature inside the incinerator by controlling a moisture content adjustment mechanism to adjust the mixing ratio of dewatered sludge and dried sludge based on the sludge combustion state, which is indicated by the concentration of nitrous oxide gas.
また、下記特許文献2には、多入力多出力系を具備する処理プラント設備の運転による各種プロセスデータからニューラルネットワークで当該処理プラント設備の運転制御のモデルを学習させた学習モデルを作成し、当該学習モデルで所定時間後の予測運転制御を行うことにより、炉内温度を安定化させる技術が開示されている。 In addition, the following Patent Document 2 discloses a technology for stabilizing the temperature inside the furnace by creating a learning model that uses a neural network to learn a model for operational control of a treatment plant equipped with a multi-input, multi-output system from various process data generated by the operation of the treatment plant, and then using the learning model to perform predictive operational control after a specified time.
ところで、汚泥は、汚泥温度の変化によりその粘性が変化したり、汚泥温度の変化による汚泥性状の変化によって粘性に変化が生じたりする。このように汚泥温度の変化によって汚泥の粘性に変化が生じることで、汚泥脱水機の軸トルクと脱水汚泥の含水率との関係性にも変化が生じる。例えば、汚泥を加温することにより脱水効率を向上させた加温脱水機を汚泥脱水機として利用した場合、汚泥温度が変化することにより、汚泥の性状が変化し、含水率の測定を安定して行うことが困難となる。これに伴い、特許文献1や特許文献2の技術のようにして、含水率を制御することにより焼却炉の炉内温度を制御することも困難となる。 The viscosity of sludge changes with changes in sludge temperature, and the viscosity also changes with changes in sludge properties due to changes in sludge temperature. This change in sludge viscosity caused by changes in sludge temperature also changes the relationship between the shaft torque of the sludge dehydrator and the moisture content of the dehydrated sludge. For example, if a heating dehydrator that improves dehydration efficiency by heating the sludge is used as the sludge dehydrator, the properties of the sludge change due to changes in the sludge temperature, making it difficult to stably measure the moisture content. As a result, it also becomes difficult to control the temperature inside the incinerator by controlling the moisture content, as in the technology of Patent Document 1 and Patent Document 2.
上述の課題を鑑み、本発明の目的は、汚泥脱水機において汚泥の性状が変化した場合でも脱水汚泥の含水率を制御することにより焼却炉の炉内温度を安定化することが可能な含水率制御装置、焼却設備システム、含水率制御方法、及びプログラムを提供することにある。 In view of the above problems, the object of the present invention is to provide a moisture content control device, an incineration equipment system, a moisture content control method, and a program that can stabilize the temperature inside an incinerator by controlling the moisture content of dewatered sludge even when the properties of the sludge change in the sludge dewatering machine.
上述の課題を解決するために、本発明の一態様に係る含水率制御装置は、汚泥を脱水する汚泥脱水機における脱水の条件を示す脱水条件情報を取得する脱水条件情報取得部と、前記汚泥脱水機で脱水された脱水汚泥を焼却する焼却炉の炉内温度を取得する炉内温度取得部と、前記脱水条件情報と前記脱水汚泥の含水率との関係性を機械学習された学習済みモデルを用いて、前記取得された脱水条件情報の示す前記脱水の条件に応じて前記汚泥脱水機から排出される前記脱水汚泥の含水率を予測する含水率予測部と、前記取得された炉内温度と、前記予測された含水率とを少なくとも入力として用いたモデル予測制御によって、前記炉内温度が安定化する含水率を出力する含水率最適化部と、前記汚泥脱水機から排出される前記脱水汚泥の含水率が、前記含水率最適化部から出力される含水率となるように、前記汚泥脱水機の運転を制御する含水率制御部と、を備える。 In order to solve the above-mentioned problems, a moisture content control device according to one embodiment of the present invention includes a dehydration condition information acquisition unit that acquires dehydration condition information indicating the dehydration conditions in a sludge dehydrator that dehydrates sludge; an in-furnace temperature acquisition unit that acquires the in-furnace temperature of an incinerator that incinerates the dehydrated sludge dehydrated in the sludge dehydrator; a moisture content prediction unit that predicts the moisture content of the dehydrated sludge discharged from the sludge dehydrator according to the dehydration conditions indicated by the acquired dehydration condition information using a trained model that has been machine - learned to determine the relationship between the dehydration condition information and the moisture content of the dehydrated sludge; a moisture content optimization unit that outputs the moisture content at which the in-furnace temperature stabilizes by model predictive control using at least the acquired in-furnace temperature and the predicted moisture content as inputs; and a moisture content control unit that controls the operation of the sludge dehydrator so that the moisture content of the dehydrated sludge discharged from the sludge dehydrator becomes the moisture content output from the moisture content optimization unit .
本発明の一態様に係る焼却設備システムは、含水率制御装置を備える。 The incineration equipment system according to one aspect of the present invention is equipped with a moisture content control device.
本発明の一態様に係る含水率制御方法は、脱水条件情報取得部が、汚泥を脱水する汚泥脱水機における脱水の条件を示す脱水条件情報を取得する脱水条件情報取得過程と、炉内温度取得部が、前記汚泥脱水機で脱水された脱水汚泥を焼却する焼却炉の炉内温度を取得する炉内温度取得過程と、含水率予測部が、前記脱水条件情報と前記脱水汚泥の含水率との関係性を機械学習された学習済みモデルを用いて、前記取得された脱水条件情報の示す前記脱水の条件に応じて前記汚泥脱水機から排出される前記脱水汚泥の含水率を予測する含水率予測過程と、含水率最適化部が、前記取得された炉内温度と、前記予測された含水率とを少なくとも入力として用いたモデル予測制御によって、前記炉内温度が安定化する含水率を出力する含水率最適化過程と、含水率制御部が、前記汚泥脱水機から排出される前記脱水汚泥の含水率が、前記含水率最適化部から出力される含水率となるように、前記汚泥脱水機の運転を制御する含水率制御過程と、を含む。 A moisture content control method according to one aspect of the present invention includes a dehydration condition information acquisition step in which a dehydration condition information acquisition unit acquires dehydration condition information indicating dehydration conditions in a sludge dehydrator that dehydrates sludge, an in-furnace temperature acquisition step in which an incinerator temperature acquisition unit acquires an in-furnace temperature of an incinerator that incinerates the dehydrated sludge dehydrated in the sludge dehydrator, and a moisture content prediction step in which a moisture content prediction unit predicts the moisture content of the dehydrated sludge according to the dehydration conditions indicated by the acquired dehydration condition information using a trained model that has been machine-learned to understand the relationship between the dehydration condition information and the moisture content of the dehydrated sludge. The method includes a moisture content prediction process for predicting the moisture content of the dewatered sludge discharged from the sludge dewaterer ; a moisture content optimization process in which a moisture content optimization unit outputs the moisture content at which the furnace temperature stabilizes by model predictive control using at least the acquired furnace temperature and the predicted moisture content as inputs ; and a moisture content control process in which a moisture content control unit controls the operation of the sludge dewaterer so that the moisture content of the dewatered sludge discharged from the sludge dewaterer becomes the moisture content output from the moisture content optimization unit .
本発明の一態様に係るプログラムは、コンピュータを、汚泥を脱水する汚泥脱水機における脱水の条件を示す脱水条件情報を取得する脱水条件情報取得手段と、前記汚泥脱水機で脱水された脱水汚泥を焼却する焼却炉の炉内温度を取得する炉内温度取得手段と、前記脱水条件情報と前記脱水汚泥の含水率との関係性を機械学習された学習済みモデルを用いて、前記取得された脱水条件情報の示す前記脱水の条件に応じて前記汚泥脱水機から排出される前記脱水汚泥の含水率を予測する含水率予測手段と、前記取得された炉内温度と、前記予測された含水率とを少なくとも入力として用いたモデル予測制御によって、前記炉内温度が安定化する含水率を出力する含水率最適化手段と、前記汚泥脱水機から排出される前記脱水汚泥の含水率が、前記含水率最適化手段から出力される含水率となるように、前記汚泥脱水機の運転を制御する含水率制御手段と、として機能させる。 A program according to one embodiment of the present invention causes a computer to function as: dehydration condition information acquisition means for acquiring dehydration condition information indicating the dehydration conditions in a sludge dehydrator that dehydrates sludge; furnace temperature acquisition means for acquiring the furnace temperature of an incinerator that incinerates the dehydrated sludge dewatered in the sludge dehydrator; moisture content prediction means for predicting the moisture content of the dehydrated sludge discharged from the sludge dehydrator in accordance with the dehydration conditions indicated by the acquired dehydration condition information using a trained model that has been machine-learned to determine the relationship between the dehydration condition information and the moisture content of the dehydrated sludge; moisture content optimization means for outputting the moisture content at which the furnace temperature is stabilized by model predictive control using at least the acquired furnace temperature and the predicted moisture content as inputs ; and moisture content control means for controlling the operation of the sludge dehydrator so that the moisture content of the dehydrated sludge discharged from the sludge dehydrator becomes the moisture content output from the moisture content optimization means.
本発明によれば、汚泥脱水機において汚泥の性状が変化した場合でも脱水汚泥の含水率を制御することにより焼却炉の炉内温度を安定化することができる。 According to the present invention, even if the properties of the sludge change in the sludge dewatering machine, the temperature inside the incinerator can be stabilized by controlling the moisture content of the dewatered sludge.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。 The following describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the drawings.
<<1.第1の実施形態>>
図1から図4を参照して、第1の実施形態について説明する。
<<1. First embodiment>>
The first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG.
<1-1.焼却設備システムの構成>
まず、図1を参照して、第1の実施形態に係る焼却設備システムの構成について説明する。図1は、第1の実施形態に係る焼却設備システムの構成の一例を示す図である。
図1に示すように、焼却設備システム1は、濃縮機10、加温脱水機20、トルクセンサ21、サーモ温度計22、脱水汚泥ホッパ23、汚泥流量計24、焼却炉30、高圧水流量計31、燃料流量計32、廃熱ボイラ40、熱利用設備50、集塵機60、過給機61、酸素濃度計62、白煙防止予熱器63、ファン64、温水ボイラ65、排煙処理塔70、及び制御盤100を含む。
<1-1. Configuration of incineration equipment system>
First, the configuration of the incineration facility system according to the first embodiment will be described with reference to Fig. 1. Fig. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the incineration facility system according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, the incineration equipment system 1 includes a
濃縮機10は、例えば、下水処理場から発生した混合生汚泥等の下水汚泥に凝集剤を添加して凝集槽(不図示)等で混合され凝集した凝集汚泥Aを濃縮する。例えば、濃縮機10は、内部に濃縮濾過スクリーンを有しており、濃縮機10から供給された凝集汚泥Aを、この濃縮濾過スクリーンによって水分を分離して濃縮する。
濃縮機10から排出される濃縮汚泥Bは、加温脱水機20へ供給される。なお、この加温脱水機20へ供給される濃縮汚泥Bには、ポリ硫酸第二鉄(PFS)等の無機凝集剤や高分子凝集剤のような凝集剤が添加されてもよい。また、濃縮汚泥Bは、後述する温水ボイラ65から供給される温水Kを用いて加温されてもよい。
The
The thickened sludge B discharged from the
加温脱水機20は、濃縮機10から供給される濃縮汚泥Bを脱水する汚泥脱水機の一例である。加温脱水機20は、濃縮汚泥Bを加温して脱水する機能を有する。加温脱水機20は、例えば、後述する温水ボイラ65から供給される温水Kを用いて濃縮汚泥Bを加温する。加温脱水機20は、濃縮汚泥Bを脱水することができる汚泥脱水機であれば、縦型のスクリュープレス、横型のスクリュープレス、ロータリープレスのいずれであってもよい。
The heating and
トルクセンサ21は、加温脱水機20における軸トルクを測定する。例えば、トルクセンサ21は、加温脱水機20の回転駆動部(不図示)のトルクを測定可能に設けられる。トルクセンサ21は、回転駆動部のトルクを加温脱水機20における軸トルクとして測定し、測定結果を制御盤100へ出力する。
The
サーモ温度計22は、加温脱水機20にて脱水された汚泥の温度(汚泥温度)を測定する。例えば、サーモ温度計22は、脱水後に加温脱水機20内の排出室に排出された脱水汚泥Cの温度を測定可能に設けられる。サーモ温度計22は、脱水汚泥Cの汚泥温度を測定し、測定結果を制御盤100へ出力する。
The
脱水汚泥ホッパ23は、加温脱水機20から排出された脱水汚泥Cが一時的に貯留される。脱水汚泥ホッパ23に貯留された脱水汚泥Cは、例えば、脱水汚泥供給ポンプ(不図示)にて焼却炉30へ供給される。
脱水汚泥ホッパ23には重量計(不図示)が設けられている。脱水汚泥ホッパ23に設けられた重量計は、脱水汚泥ホッパ23の重量を測定し、測定結果を制御盤100へ出力する。例えば、当該重量計は、脱水汚泥Cの供給開始前の脱水汚泥ホッパ23の重量と、脱水汚泥Cの供給開始後に脱水汚泥Cの供給を一時停止した状態の脱水汚泥ホッパ23の重量とを測定する。これら重量の差分より、焼却炉30へ供給された脱水汚泥Cの供給量を算出可能である。
The
A weighing scale (not shown) is provided in the
汚泥流量計24は、脱水汚泥ホッパ23から焼却炉30へ供給される脱水汚泥Cの供給量(汚泥流量)を測定し、測定結果を制御盤100に出力する。
The
焼却炉30は、加温脱水機20から供給される脱水汚泥Cを焼却する。焼却炉30は、例えば過給式の流動焼却炉であり、焼却炉30に供給された脱水汚泥Cは、後述する過給機61から供給される高温で高圧の燃焼用空気Dによって流動媒体とともに流動されつつ燃焼させられることにより、高温の燃焼排ガスGを発生する。
The
高圧水流量計31は、焼却炉30へ供給される高圧水Eの供給量(高圧水流量)を測定し、測定結果を制御盤100に出力する。
The high-pressure
燃料流量計32は、焼却炉30へ供給される燃料Fの供給量(燃料流量)を測定し、測定結果を制御盤100に出力する。なお、燃料は、例えば重油、灯油、都市ガス、消化ガスなどの焼却炉の補助燃料が挙げられる。
The
焼却炉30にて発生する燃焼排ガスGは、廃熱ボイラ40に供給されて、熱利用設備50から供給された熱媒体Hと熱交換されることにより冷却され、さらに集塵機60に供給されて集塵された後、上述した過給機61に供給され、焼却炉30に供給される燃焼用空気Dを加圧する。なお、熱利用設備50は、例えば乾燥機や発電機が挙げられる。
The combustion exhaust gas G generated in the
過給機61から排出された燃焼排ガスGは、白煙防止予熱器63に供給され、この白煙防止予熱器63にファン64から供給された白煙防止用空気Iを予熱することにより冷却される。
The combustion exhaust gas G discharged from the
酸素濃度計62は、白煙防止予熱器63へ供給される燃焼排ガスGにおける酸素濃度を測定し、測定結果を制御盤100に出力する。
The
白煙防止予熱器63において冷却された燃焼排ガスGは、温水ボイラ65に供給されてさらに冷却され、排煙処理塔70に供給される。
排煙処理塔70は、外部から供給された水を噴霧することにより、温水ボイラ65から供給される燃焼排ガスGから、粉塵・不純物等の所定の物質を除去し、燃焼排ガスGを煙突から排気する。また、排煙処理塔70は、外部から供給される水を燃焼排ガスGの熱によって加温した温水Kを、温水ボイラ65に供給する。温水ボイラ65は、排煙処理塔70から供給された温水Kを、濃縮機10や加温脱水機20へ供給する。
The combustion exhaust gas G cooled in the white
The flue
制御盤100は、焼却設備システム1内の各部を制御する。制御盤100は、コンピュータ等によって構成される。
The
<1-2.制御盤の機能構成>
以上、第1の実施形態に係る焼却設備システム1の構成について説明した。続いて、図2を参照して、第1の実施形態に係る制御盤100の機能構成について説明する。図2は、第1の実施形態に係る制御盤100の機能構成の一例を示すブロック図である。
図2に示すように、制御盤100は、通信部110、脱水条件情報取得部120、外乱情報取得部121、炉内温度取得部122、収支情報取得部123、記憶部130、含水率予測部140、含水率最適化部150、及び含水率制御部160を備える。
<1-2. Control panel functional configuration>
The configuration of the incineration facility system 1 according to the first embodiment has been described above. Next, the functional configuration of the
As shown in FIG. 2, the
(1)通信部110
通信部110は、各種情報の送受信を行う機能を有する。例えば、通信部110は、焼却設備システム1の各部と通信を行う。
(1)
The
(2)脱水条件情報取得部120
脱水条件情報取得部120は、脱水条件情報を取得する機能を有する。脱水条件情報は、加温脱水機20における脱水の条件を示す情報である。
脱水条件情報は、例えば、加温脱水機20が汚泥を脱水する際に回転する回転駆動部の軸トルク、脱水汚泥の汚泥温度、汚泥の汚泥性状などを示す情報である。脱水条件情報取得部120は、軸トルク、汚泥温度、又は汚泥性状の少なくともいずれかを脱水条件情報として取得する。
(2) Dehydration condition
The dehydration condition
The dehydration condition information is information indicating, for example, the shaft torque of a rotary drive unit that rotates when the
脱水条件情報取得部120が取得する軸トルクは、例えば、トルクセンサ21から出力される軸トルクである。
また、脱水条件情報取得部120が取得する汚泥温度は、例えば、サーモ温度計22から出力される汚泥温度である。
また、脱水条件情報取得部120が取得する汚泥性状は、例えば、初沈汚泥と余剰汚泥、消化汚泥などの混合比率(以下、「汚泥混合比」とも称される)である。汚泥混合比は、例えば、汚泥混合槽(不図示)等に供給される初沈汚泥、余剰汚泥、消化汚泥、機械濃縮汚泥等の流量から算出される。初沈汚泥、余剰汚泥、消化汚泥等の流量は、例えば、汚泥混合槽に供給される初沈汚泥、余剰汚泥、消化汚泥等のそれぞれの供給配管に備えられる流量計から出力される流量である。汚泥混合槽等にて所定の混合比率で調整された汚泥は、凝集槽(不図示)に供給されて濃縮および脱水される。
The shaft torque acquired by the dehydration condition
The sludge temperature acquired by the dehydration condition
The sludge properties acquired by the dewatering condition
なお、脱水条件情報はかかる例に限定されず、脱水条件情報取得部120は、軸トルク、汚泥温度、及び汚泥性状以外の情報を脱水条件情報として取得してもよい。
The dehydration condition information is not limited to this example, and the dehydration condition
(3)外乱情報取得部121
外乱情報取得部121は、外乱情報を取得する機能を有する。外乱情報は、炉内温度の変化に影響を与える外乱を示す情報である。
外乱情報は、例えば、汚泥温度、汚泥流量、高圧水流量、燃料流量、酸素濃度、汚泥搬送時間などである。外乱情報取得部121は、汚泥温度、汚泥流量、高圧水流量、燃料流量、酸素濃度、汚泥搬送時間のうち、汚泥温度又は汚泥搬送時間の少なくともいずれかを外乱情報として取得する。
(3) Disturbance
The disturbance
The disturbance information is, for example, sludge temperature, sludge flow rate, high-pressure water flow rate, fuel flow rate, oxygen concentration, sludge transport time, etc. The disturbance
外乱情報取得部121が取得する汚泥温度は、例えば、サーモ温度計22から出力される汚泥温度である。
外乱情報取得部121が取得する汚泥流量は、例えば、汚泥流量計24から出力される汚泥流量である。
外乱情報取得部121が取得する高圧水流量は、例えば、高圧水流量計31から出力される高圧水流量である。
外乱情報取得部121が取得する燃料流量は、例えば、燃料流量計32から出力される燃料流量である。
外乱情報取得部121が取得する酸素濃度は、例えば、酸素濃度計62から出力される酸素濃度である。
外乱情報取得部121が取得する汚泥搬送時間は、例えば、加温脱水機20から焼却炉30までの脱水汚泥の搬送時間である。当該汚泥搬送時間は、加温脱水機20から焼却炉30までの搬送距離に基づき算出される時間と、脱水汚泥ホッパ23での脱水汚泥の滞留時間との合計時間である。外乱情報取得部121は、外部にて算出された汚泥搬送時間を取得してもよいし、自身で算出することで汚泥搬送時間を取得してもよい。
The sludge temperature acquired by the disturbance
The sludge flow rate acquired by the disturbance
The high-pressure water flow rate acquired by the disturbance
The fuel flow rate acquired by the disturbance
The oxygen concentration acquired by the disturbance
The sludge transport time acquired by the disturbance
(4)炉内温度取得部122
炉内温度取得部122は、炉内温度を取得する機能を有する。当該炉内温度は、加温脱水機20で脱水された脱水汚泥を焼却する焼却炉30の炉内の温度であり、例えば流動媒体(例えば、流動砂など)の流動層内の温度(砂層温度)、フリーボード部の温度などである。第1の実施形態において炉内温度取得部122が取得する炉内温度には、設定値と測定値がある。
(4) Furnace
The furnace
炉内温度の設定値は、例えば、焼却炉30に設けられた焼却炉30の制御装置等によって設定されている炉内の温度である。炉内温度取得部122は、当該制御装置等から炉内温度の設定値を取得する。例えば、炉内温度取得部122は、後述する含水率最適化部150が含水率の最適化を行う際に、含水率最適化部150が用いる炉内温度として炉内温度の設定値を取得する。
The set value of the furnace temperature is, for example, the temperature inside the furnace set by a control device of the
炉内温度の測定値は、例えば、焼却炉30の炉内の温度を測定可能に設けられたセンサ装置等によって測定される炉内の温度である。炉内温度取得部122は、当該センサ装置等から炉内温度の測定値を取得する。例えば、炉内温度取得部122は、後述する含水率最適化部150によって最適化された含水率に基づき加温脱水機20が制御された後に測定される焼却炉30の炉内温度を測定値として取得する。当該炉内温度の測定値は、含水率最適化部150における予測モデルの更新(フィードバック制御)に用いられる。
The measured value of the furnace temperature is, for example, the temperature inside the furnace measured by a sensor device or the like that is installed so as to be able to measure the temperature inside the furnace of the
(5)収支情報取得部123
収支情報取得部123は、収支情報を取得する機能を有する。収支情報は、加温脱水機20による汚泥の脱水における物質収支及び熱収支を示す情報である。具体的に、収支情報取得部123は、燃焼排ガス量、乾ガス量、燃焼空気が持ち込む水分量、汚泥燃焼時に発生する水分量、補助燃料燃焼時に発生する水分量を収支情報として取得する。
(5) Income and expenditure
The balance
(6)記憶部130
記憶部130は、各種情報を記憶する機能を有する。記憶部130は、記憶媒体、例えば、HDD(Hard Disk Drive)、NAS(Network Attached Storage)、SSD(Solid State Drive)、フラッシュメモリ、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)、RAM(Random Access read/write Memory)、ROM(Read Only Memory)、またはこれらの記憶媒体の任意の組み合わせによって構成される。
記憶部130は、例えば、後述する含水率予測部140が用いる学習済みモデルや、含水率最適化部150が用いる予測モデルなどを記憶する。
(6)
The
The
(7)含水率予測部140
含水率予測部140は、脱水汚泥の含水率を予測する機能を有する。含水率予測部140は、例えば、脱水条件情報取得部120によって取得された脱水条件情報から、当該脱水条件によって脱水された脱水汚泥の含水率を予測する。
第1の実施形態では、含水率予測部140は、脱水汚泥の含水率を出力可能なモデルを用いて、脱水汚泥の含水率を取得する。例えば、含水率予測部140は、学習済みモデルを用いて脱水汚泥の含水率を予測する。当該学習済みモデルは、脱水条件情報と脱水汚泥の含水率との関係性を機械学習された学習済みモデルである。即ち、当該学習済みモデルは、入力データとして脱水条件情報が入力されると、出力データとして脱水汚泥の含水率を出力可能である。
具体的に、含水率予測部140は、脱水条件情報取得部120によって取得された脱水条件情報を入力データとして学習済みモデルへ入力して出力される含水率を、脱水汚泥の含水率と予測する。
(7) Moisture
The moisture
In the first embodiment, the moisture
Specifically, the moisture
含水率予測部140が用いる学習済みモデルには、任意の機械学習の手法が適用されてよい。任意の機械学習の手法とは、例えば、線形回帰、サポートベクターマシン回帰、ガウス過程回帰、決定木、ニューラルネットワークなどである。
なお、脱水汚泥の含水率を出力可能なモデルは、機械学習された学習済みモデルに限定されない。例えば、脱水汚泥の含水率を出力可能なモデルは、回帰モデル、回帰演算式、分類モデルなどであってもよい。
また、含水率予測部140は、収支情報取得部123によって取得された収支情報に基づき、脱水汚泥の含水率を予測するようにしてもよい。例えば、収支情報に基づく含水率の予測は、燃焼ガス及び排ガス内にある乾ガス量を抜いた値から、汚泥燃焼時に生成される水分量をさらに引くことで汚泥含水率を算出する。具体的に、下記のような式から汚泥含水率を算出する。
汚泥含水率=(燃焼排ガス量-乾ガス量-燃焼空気が持ち込む水分量-汚泥燃焼時に発生する水分量-補助燃料燃焼時に発生する水分量)/投入汚泥量
Any machine learning method may be applied to the trained model used by the moisture
In addition, the model capable of outputting the moisture content of the dewatered sludge is not limited to a machine-learned trained model. For example, the model capable of outputting the moisture content of the dewatered sludge may be a regression model, a regression formula, a classification model, or the like.
The moisture
Sludge moisture content = (amount of combustion exhaust gas - amount of dry gas - amount of moisture brought in by combustion air - amount of moisture generated during sludge combustion - amount of moisture generated during auxiliary fuel combustion) / amount of input sludge
(8)含水率最適化部150
含水率最適化部150は、含水率予測部140によって予測された含水率を最適化する機能を有する。例えば、含水率最適化部150は、少なくとも炉内温度取得部122によって取得された炉内温度(設定値)に基づき、含水率予測部140によって予測された含水率(予測値)をモデル予測制御(MPC:Model Predictive Control)によって最適化する。含水率最適化部150は、最適化器と予測モデルを用いたモデル予測制御を行う。当該予測モデルは、焼却炉30における脱水汚泥の焼却のモデルを模擬したものである。具体的に、モデル予測制御では、入力される炉内温度(設定値)となるように最適化器と予測モデルにて未来の応答を予測し、最適な含水率(設定値)が出力される。
(8) Moisture
The moisture
また、含水率最適化部150は、含水率(予測値)の最適化において、外乱情報取得部121によって取得された外乱情報を用いてもよい。即ち、含水率最適化部150は、少なくとも炉内温度(設定値)及び外乱情報に基づき、含水率(予測値)をモデル予測制御によって最適化してもよい。これにより、含水率最適化部150は、モデル予測制御にて最適化器と予測モデルによる外乱も考慮した未来の応答を予測することで、より最適な含水率(設定値)を出力することができる。即ち、含水率最適化部150は、外乱情報も用いることで、炉内温度(設定値)のみを用いた最適化よりも精度高く含水率(予測値)の最適化を行うことができる。
The moisture
また、含水率最適化部150がモデル予測制御によって外乱も含めた未来を予測することで炉内温度が安定し、オゾン層を破壊するオゾン層破壊ガスの1つといわれる亜酸化窒素の生成量・排出量が低くなる条件で焼却炉30の運転を行うことが可能となる。また、汚泥が補助燃料を使用せずに安定して燃える(自燃)状態を安定して継続することも可能となる。
また、補助燃料を使用した助燃により炉内温度を保つ必要がある場合も炉内温度が安定することにより、重油などの補助燃料の使用量を削減することが可能となり、コストの削減や二酸化炭素の排出量の削減も可能となる。
In addition, the moisture
In addition, even when it is necessary to maintain the furnace temperature by using auxiliary fuel to support combustion, stabilizing the furnace temperature makes it possible to reduce the amount of auxiliary fuel such as heavy oil used, thereby reducing costs and carbon dioxide emissions.
含水率最適化部150は、出力した含水率(設定値)に基づく制御の結果に基づき、モデル予測制御に用いる予測モデルを更新(フィードバック制御)する。例えば、含水率最適化部150は、含水率(設定値)に基づき加温脱水機20が制御された後に測定される焼却炉30の炉内温度(測定値)に基づき、予測モデルを更新する。これにより、含水率最適化部150は、予測モデルによる予測の精度を高めることができ、含水率(予測値)の最適化の精度も高めることができる。
The moisture
(9)含水率制御部160
含水率制御部160は、加温脱水機20から排出される脱水汚泥の含水率を制御する機能を有する。例えば、含水率制御部160は、含水率最適化部150から出力される含水率(設定値)となるように、加温脱水機20の運転を制御する。一例として、含水率制御部160は、加温脱水機20へ供給される濃縮汚泥に添加される凝集剤の量を操作することで、脱水汚泥の含水率を制御する。
(9) Moisture
The moisture
<1-3.制御盤における入出力>
以上、第1の実施形態に係る制御盤100の機能構成について説明した。続いて、図3を参照して、第1の実施形態に係る制御盤100における入出力について説明する。図3は、第1の実施形態に係る制御盤100における入出力の一例を示す図である。図3には、脱水条件情報として軸トルク、汚泥温度、及び汚泥混合比を取得し、含水率(予測値)の最適化に炉内温度(設定値)及び外乱情報が用いられる例が示されている。
<1-3. Input/output on the control panel>
The functional configuration of the
図3に示すように、まず、制御盤100の含水率予測部140には、脱水条件情報取得部120によって取得された軸トルク、汚泥温度、汚泥混合比、収支情報取得部123によって取得された収支情報が入力される。軸トルクと汚泥温度は、加温脱水機20にて測定された測定値である。
含水率予測部140は、入力された脱水条件情報に基づき、脱水汚泥の含水率(予測値)を出力する。含水率予測部140から出力された含水率(予測値)は、含水率最適化部150へ入力される。
3, first, the shaft torque, sludge temperature, and sludge mixing ratio acquired by the dewatering condition
The moisture
含水率最適化部150には、含水率(予測値)に加え、外乱情報取得部121によって取得された外乱情報と、炉内温度取得部122によって取得された炉内温度(設定値)も入力される。
含水率最適化部150は、入力された含水率(予測値)、外乱情報、及び炉内温度(設定値)に基づき、含水率(設定値)を出力する。含水率最適化部150から出力された含水率(設定値)は、含水率制御部160へ入力される。
In addition to the moisture content (predicted value), the moisture
The moisture
含水率制御部160は、入力された含水率(設定値)に基づき、加温脱水機20における脱水汚泥の含水率を制御するための操作量を出力する。含水率制御部160から出力された操作量は、加温脱水機20もしくは加温脱水機20に関する機器へ入力される。
The moisture
加温脱水機20は、入力された操作量に基づく脱水を行った脱水汚泥を排出する。加温脱水機20から排出された脱水汚泥は、焼却炉30へ供給される。
焼却炉30は、供給された脱水汚泥を焼却し、焼却中又は焼却後に測定した炉内温度(測定値)を出力する。焼却炉30から出力された炉内温度(測定値)は、含水率最適化部150へ入力される。
含水率最適化部150は、入力された炉内温度(測定値)に基づき、予測モデルの更新を行う。
The heating and dehydrating
The
The moisture
<1-4.制御盤の動作>
以上、第1の実施形態に係る制御盤100における入出力について説明した。続いて、図4を参照して、第1の実施形態に係る制御盤100の動作について説明する。図4は、第1の実施形態に係る制御盤100の動作の一例を示すフローチャートである。図4には、脱水条件情報として軸トルク、汚泥温度、及び汚泥混合比を取得し、含水率(予測値)の最適化に炉内温度(設定値)及び外乱情報が用いられる例が示されている。
<1-4. Control panel operation>
The input and output in the
図4に示すように、まず、制御盤100の脱水条件情報取得部120は、脱水条件情報を取得する(ステップS101)。具体的に、脱水条件情報取得部120は、トルクセンサ21から出力される軸トルク、サーモ温度計22から出力される汚泥温度、汚泥流量計24から出力される汚泥流量、収支情報取得部123から出力される収支情報を脱水条件情報として取得する。
As shown in FIG. 4, first, the dehydration condition
次いで、制御盤100の含水率予測部140は、脱水汚泥の含水率を予測する(ステップS102)。具体的に、含水率予測部140は、脱水条件情報取得部120によって取得された脱水条件情報を入力データとして学習済みモデルから出力される含水率を、脱水汚泥の含水率(予測値)として予測する。
Next, the moisture
次いで、制御盤100の外乱情報取得部121は、外乱情報を取得する(ステップS103)。具体的に、外乱情報取得部121は、サーモ温度計22から出力される汚泥温度、汚泥流量計24から出力される汚泥流量、高圧水流量計31から出力される高圧水流量、燃料流量計32から出力される燃料流量、酸素濃度計62から出力される酸素濃度、外乱情報取得部121が算出した汚泥搬送時間などを外乱情報として取得する。
Next, the disturbance
次いで、制御盤100の炉内温度取得部122は、炉内温度を取得する(ステップS104)。具体的に、炉内温度取得部122は、焼却炉30に設けられた焼却炉30の制御装置から出力される炉内温度(設定値)を取得する。
Next, the furnace
次いで、含水率最適化部150は、含水率(予測値)を最適化する(ステップS105)。具体的に、含水率最適化部150は、外乱情報取得部121によって取得された外乱情報と炉内温度取得部122によって取得された炉内温度(設定値)とに基づき、含水率予測部140によって予測された含水率(予測値)をモデル予測制御によって最適化し、含水率(設定値)を出力する。
Next, the moisture
次いで、含水率制御部160は、含水率を制御する(ステップS106)。具体的に、含水率制御部160は、含水率最適化部150によって最適化された含水率(設定値)の脱水汚泥となるよう、加温脱水機20における汚泥の脱水を制御し、処理を終了する。
Next, the moisture
以上説明したように、第1の実施形態に係る制御盤100(含水率制御装置)は、脱水条件情報取得部120、炉内温度取得部122、含水率予測部140、及び含水率最適化部150を備える。
脱水条件情報取得部120は、汚泥を脱水する加温脱水機20における脱水の条件を示す脱水条件情報を取得する。炉内温度取得部122は、加温脱水機20で脱水された脱水汚泥を焼却する焼却炉30の炉内温度(設定値)を取得する。含水率予測部140は、脱水条件情報と脱水汚泥の含水率との関係性を機械学習された学習済みモデルを用いて脱水汚泥の含水率(予測値)を予測する。含水率最適化部150は、少なくとも取得された炉内温度(設定値)に基づき、予測された含水率(予測値)をモデル予測制御によって最適化する。
As described above, the control panel 100 (moisture content control device) according to the first embodiment includes a dehydration condition
The dehydration condition
かかる構成により、第1の実施形態に係る制御盤100は、加温脱水機20における汚泥の脱水条件(例えば汚泥温度)が変化した際に、当該脱水条件に応じて排出される脱水汚泥の含水率を予測し、当該含水率を焼却炉30の焼却状況(例えば炉内温度)に応じて最適化することができる。即ち、制御盤100は、汚泥温度の変化によって脱水汚泥の含水率の測定を安定して行うことが困難な場合であっても、予測し最適化された含水率に基づき脱水汚泥の含水率を制御することで、焼却炉の炉内温度を安定して制御することができる。
With this configuration, when the dehydration conditions of the sludge in the heating dehydrator 20 (e.g., sludge temperature) change, the
よって、第1の実施形態に係る制御盤100は、汚泥脱水機において汚泥の性状が変化した場合でも脱水汚泥の含水率を制御することにより焼却炉の炉内温度を安定化することを可能とする。
Therefore, the
<<2.第2の実施形態>>
以上、第1の実施形態について説明した。続いて、図5から図7を参照して、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態では、含水率(予測値)の最適化に物質収支及び熱収支に関する情報である収支情報に基づき算出された含水率(算出値)も用いる例について説明する。
<<2. Second embodiment>>
The first embodiment has been described above. Next, a second embodiment will be described with reference to Fig. 5 to Fig. 7. In the second embodiment, an example will be described in which a moisture content (calculated value) calculated based on balance information, which is information on material balance and heat balance, is also used to optimize the moisture content (predicted value).
<2-1.焼却設備システムの構成>
第2の実施形態に係る焼却設備システムの構成は、第1の実施形態に係る焼却設備システム1の構成と同様であるため、重複する説明は省略する。
<2-1. Configuration of incineration equipment system>
The configuration of the incineration facility system according to the second embodiment is similar to the configuration of the incineration facility system 1 according to the first embodiment, so duplicated explanations will be omitted.
<2-2.制御盤の機能構成>
以上、第2の実施形態に係る焼却設備システムの構成について説明した。続いて、図5を参照して、第2の実施形態に係る制御盤100aの機能構成について説明する。図5は、第2の実施形態に係る制御盤100aの機能構成の一例を示すブロック図である。
図5に示すように、制御盤100aは、通信部110、脱水条件情報取得部120、外乱情報取得部121、炉内温度取得部122、収支情報取得部123、記憶部130、含水率予測部140、含水率算出部141、含水率最適化部150a、及び含水率制御部160を備える。
<2-2. Functional configuration of the control panel>
The configuration of the incineration facility system according to the second embodiment has been described above. Next, the functional configuration of the
As shown in FIG. 5, the
(1)通信部110
第2の実施形態に係る通信部110の機能は、第1の実施形態に係る通信部110の機能と同様であるため、重複する説明は省略する。
(1)
The functions of the
(2)脱水条件情報取得部120
第2の実施形態に係る脱水条件情報取得部120の機能は、第1の実施形態に係る脱水条件情報取得部120の機能と同様であるため、重複する説明は省略する。
(2) Dehydration condition
The functions of the dehydration condition
(3)外乱情報取得部121
第2の実施形態に係る外乱情報取得部121の機能は、第1の実施形態に係る外乱情報取得部121の機能と同様であるため、重複する説明は省略する。
(3) Disturbance
The function of the disturbance
(4)炉内温度取得部122
第2の実施形態に係る炉内温度取得部122の機能は、第1の実施形態に係る炉内温度取得部122の機能と同様であるため、重複する説明は省略する。
(4) Furnace
The function of the furnace
(5)収支情報取得部123
第2の実施形態に係る収支情報取得部123の機能は、第1の実施形態に係る収支情報取得部123の機能と同様であるため、重複する説明は省略する。
(5) Income and expenditure
The function of the income and expenditure
(6)記憶部130
第2の実施形態に係る記憶部130の機能は、第1の実施形態に係る記憶部130の機能と同様であるため、重複する説明は省略する。
(6)
The functions of the
(7)含水率予測部140
第2の実施形態に係る含水率予測部140の機能は、第1の実施形態に係る含水率予測部140の機能と同様であるため、重複する説明は省略する。
(7) Moisture
The function of the moisture
(8)含水率算出部141
含水率算出部141は、含水率を算出する機能を有する。例えば、含水率算出部141は、収支情報取得部123によって取得された収支情報に基づき、脱水汚泥の含水率を算出する。例えば、含水率算出部141は、燃焼ガス及び排ガス内にある乾ガス量を抜いた値から、汚泥燃焼時に生成される水分量をさらに引くことで汚泥含水率を算出する。具体的に、含水率算出部141は、下記のような式から汚泥含水率を算出する。
汚泥含水率=(燃焼排ガス量-乾ガス量-燃焼空気が持ち込む水分量-汚泥燃焼時に発生する水分量-補助燃料燃焼時に発生する水分量)/投入汚泥量
(8) Moisture
The moisture
Sludge moisture content = (amount of combustion exhaust gas - amount of dry gas - amount of moisture brought in by combustion air - amount of moisture generated during sludge combustion - amount of moisture generated during auxiliary fuel combustion) / amount of input sludge
(9)含水率最適化部150a
第2の実施形態に係る含水率最適化部150aの機能は、第1の実施形態に係る含水率最適化部150の機能と同様であるため、重複する説明は省略する。
なお、含水率最適化部150aは、含水率(算出値)を用いた含水率(予測値)の最適化を行う。
(9) Moisture
The function of the moisture
The moisture
例えば、含水率最適化部150aは、少なくとも炉内温度取得部122によって取得された炉内温度(設定値)及び含水率算出部141によって算出された含水率(算出値)に基づき、含水率予測部140によって予測された含水率(予測値)をモデル予測制御によって最適化する。
また、含水率最適化部150aは、少なくとも炉内温度(設定値)、外乱情報、及び含水率(算出値)に基づき、含水率(予測値)をモデル予測制御によって最適化してもよい。
このように、含水率最適化部150aは、モデル予測制御にて最適化器と予測モデルによる含水率(算出値)も考慮した未来の応答を予測することで、第1の実施形態のように含水率(算出値)を用いない場合と比較して、より最適な含水率(設定値)を出力することができる。
For example, the moisture
In addition, the moisture
In this way, the moisture
(10)含水率制御部160
第2の実施形態に係る含水率制御部160の機能は、第1の実施形態に係る含水率制御部160の機能と同様であるため、重複する説明は省略する。
(10) Moisture
The function of the moisture
<2-3.制御盤における入出力>
以上、第2の実施形態に係る制御盤100aの機能構成について説明した。続いて、図6を参照して、第2の実施形態に係る制御盤100aにおける入出力について説明する。図6は、第2の実施形態に係る制御盤100aにおける入出力の一例を示す図である。図6には、脱水条件情報として軸トルク、汚泥温度、及び汚泥混合比を取得し、含水率(予測値)の最適化に炉内温度(設定値)、外乱情報及び含水率(算出値)が用いられる例が示されている。
<2-3. Input/output on the control panel>
The functional configuration of the
図6に示すように、まず、制御盤100aの含水率予測部140には、脱水条件情報取得部120によって取得された軸トルク、汚泥温度、及び汚泥混合比が脱水条件情報として入力される。軸トルクと汚泥温度は、加温脱水機20にて測定された測定値である。
含水率予測部140は、入力された脱水条件情報に基づき、脱水汚泥の含水率(予測値)を出力する。含水率予測部140から出力された含水率(予測値)は、含水率最適化部150aへ入力される。
6, first, the shaft torque, sludge temperature, and sludge mixing ratio acquired by the dewatering condition
The moisture
含水率算出部141には、収支情報取得部123によって取得された収支情報が入力される。
含水率算出部141は、入力された収支情報に基づき、脱水汚泥の含水率(算出値)を出力する。含水率算出部141から出力された含水率(算出値)は、含水率最適化部150aへ入力される。
The moisture
The moisture
含水率最適化部150aには、含水率(予測値)及び含水率(算出値)に加え、外乱情報取得部121によって取得された外乱情報と、炉内温度取得部122によって取得された炉内温度(設定値)も入力される。
含水率最適化部150aは、入力された含水率(予測値)、含水率(算出値)、外乱情報、及び炉内温度(設定値)に基づき、含水率(設定値)を出力する。含水率最適化部150aから出力された含水率(設定値)は、含水率制御部160へ入力される。
In addition to the moisture content (predicted value) and the moisture content (calculated value), the moisture
The moisture
含水率制御部160は、入力された含水率(設定値)に基づき、加温脱水機20における脱水を制御するための操作量を出力する。含水率制御部160から出力された操作量は、加温脱水機20もしくは加温脱水機20に関する機器へ入力される。
The moisture
加温脱水機20は、入力された操作量に基づく脱水を行った脱水汚泥を排出する。加温脱水機20から排出された脱水汚泥は、焼却炉30へ供給される。
焼却炉30は、供給された脱水汚泥を焼却し、焼却後に測定した炉内温度(測定値)を出力する。焼却炉30から出力された炉内温度(測定値)は、含水率最適化部150aへ入力される。
含水率最適化部150aは、入力された炉内温度(測定値)に基づき、予測モデルの更新を行う。
The heating and dehydrating
The
The moisture
<2-4.制御盤の動作>
以上、第2の実施形態に係る制御盤100aにおける入出力について説明した。続いて、図7を参照して、第2の実施形態に係る制御盤100aの動作について説明する。図7は、第2の実施形態に係る制御盤100aの動作の一例を示すフローチャートである。図7には、脱水条件情報として軸トルク、汚泥温度、及び汚泥混合比を取得し、含水率(予測値)の最適化に炉内温度(設定値)、外乱情報及び含水率(算出値)が用いられる例が示されている。
<2-4. Operation of the control panel>
The inputs and outputs in the
図7に示すステップS201及びステップS202の処理は、図4を参照して説明したステップS101及びステップS102の処理と同様であるため、重複する説明を省略する。 The processing of steps S201 and S202 shown in FIG. 7 is similar to the processing of steps S101 and S102 described with reference to FIG. 4, so duplicated explanations will be omitted.
ステップS202の処理の後、制御盤100aの収支情報取得部123は、収支情報を取得する(ステップS203)。
After processing in step S202, the income/expense
次いで、含水率算出部141は、脱水汚泥の含水率を算出する(ステップS204)。具体的に、含水率算出部141は、収支情報取得部123によって取得された収支情報に基づき、含水率(算出値)を算出する。
Next, the moisture
図7に示すステップS205及びステップS206の処理は、図4を参照して説明したステップS103及びステップS104の処理と同様であるため、重複する説明を省略する。 The processing of steps S205 and S206 shown in FIG. 7 is similar to the processing of steps S103 and S104 described with reference to FIG. 4, so duplicated explanations will be omitted.
ステップS206の処理の後、制御盤100aの含水率最適化部150aは、含水率(予測値)を最適化する(ステップS207)。具体的に、含水率最適化部150aは、外乱情報取得部121によって取得された外乱情報と、炉内温度取得部122によって取得された炉内温度(設定値)と、含水率算出部141によって算出された含水率(算出値)に基づき、含水率予測部140によって予測された含水率(予測値)をモデル予測制御によって最適化し、含水率(設定値)を出力する。
After the processing of step S206, the moisture
図7に示すステップS208の処理は、図4を参照して説明したステップS106の処理と同様であるため、重複する説明を省略する。 The process of step S208 shown in FIG. 7 is similar to the process of step S106 described with reference to FIG. 4, so a duplicated description will be omitted.
以上説明したように、第2の実施形態に係る制御盤100a(含水率制御装置)は、脱水条件情報取得部120、炉内温度取得部122、含水率予測部140、及び含水率最適化部150aを備える。
脱水条件情報取得部120は、汚泥を脱水する加温脱水機20における脱水の条件を示す脱水条件情報を取得する。炉内温度取得部122は、加温脱水機20で脱水された脱水汚泥を焼却する焼却炉30の炉内温度(設定値)を取得する。含水率予測部140は、脱水条件情報と脱水汚泥の含水率との関係性を機械学習された学習済みモデルを用いて脱水汚泥の含水率(予測値)を予測する。含水率最適化部150aは、少なくとも取得された炉内温度(設定値)に基づき、予測された含水率(予測値)をモデル予測制御によって最適化する。
As described above, the
The dehydration condition
かかる構成により、第1の実施形態に係る制御盤100aは、加温脱水機20における汚泥の脱水条件(例えば汚泥温度)が変化した際に、当該脱水条件に応じて排出される脱水汚泥の含水率を予測し、当該含水率を焼却炉30の焼却状況(例えば炉内温度)に応じて最適化することができる。即ち、制御盤100aは、汚泥温度の変化によって脱水汚泥の含水率の測定を安定して行うことが困難な場合であっても、予測し最適化された含水率に基づき脱水汚泥の含水率を制御することで、焼却炉の炉内温度を安定して制御することができる。
With this configuration, the
よって、第2の実施形態に係る制御盤100aは、汚泥脱水機において汚泥の性状が変化した場合でも脱水汚泥の含水率を制御することにより焼却炉の炉内温度を安定化することを可能とする。
Therefore, the
また、第2の実施形態に係る制御盤100aは、収支情報を取得する収支情報取得部123と、収支情報に基づき脱水汚泥の含水率を算出する含水率算出部141とをさらに備える。含水率最適化部150aは、含水率算出部141によって算出された含水率(算出値)も用いて、含水率予測部140によって予測された含水率(予測値)をモデル予測制御によって最適化する。
これにより、含水率最適化部150aは、モデル予測制御にて最適化器と予測モデルによる含水率(算出値)も考慮した未来の応答を予測することで、第1の実施形態のように含水率(算出値)を用いない場合と比較して、より最適な含水率(設定値)を出力することができる。
The
As a result, the moisture
以上、本発明の実施形態について説明した。なお、上述した実施形態における制御盤100(含水率制御装置)の一部又は全部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、FPGA(Field Programmable Gate Array)等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。 The above describes an embodiment of the present invention. Note that a part or all of the control panel 100 (moisture content control device) in the above embodiment may be realized by a computer. In that case, a program for realizing this function may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium may be read into a computer system and executed to realize the function. Note that the term "computer system" here includes hardware such as an OS and peripheral devices. Furthermore, the term "computer-readable recording medium" refers to portable media such as flexible disks, optical magnetic disks, ROMs, and CD-ROMs, and storage devices such as hard disks built into a computer system. Furthermore, the term "computer-readable recording medium" may include a medium that dynamically holds a program for a short period of time, such as a communication line when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line, and a medium that holds a program for a certain period of time, such as a volatile memory inside a computer system that is a server or client in that case. Furthermore, the above program may be a program for realizing a part of the above-mentioned function, or may be a program that can realize the above-mentioned function in combination with a program already recorded in the computer system, or may be a program that is realized using a programmable logic device such as an FPGA (Field Programmable Gate Array).
以上、図面を参照してこの発明の実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。 The above describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to the above, and various design changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
1…焼却設備システム、10…濃縮機、20…加温脱水機、21…トルクセンサ、22…サーモ温度計、23…脱水汚泥ホッパ、24…汚泥流量計、30…焼却炉、31…高圧水流量計、32…燃料流量計、40…廃熱ボイラ、60…集塵機、61…過給機、62…酸素濃度計、63…白煙防止予熱器、64…ファン、65…温水ボイラ、70…排煙処理塔、100,100a…制御盤、110…通信部、120…脱水条件情報取得部、121…外乱情報取得部、122…炉内温度取得部、123…収支情報取得部、130…記憶部、140…含水率予測部、141…含水率算出部、150,150a…含水率最適化部、160…含水率制御部、A…凝集汚泥、B…濃縮汚泥、C…脱水汚泥、D…燃焼用空気、E…高圧水、F…燃料、G…燃焼排ガス、H…熱媒体、I…白煙防止用空気、K…温水 1...Incineration equipment system, 10...Concentrator, 20...Heating dehydrator, 21...Torque sensor, 22...Thermo thermometer, 23...Dehydrated sludge hopper, 24...Sludge flow meter, 30...Incinerator, 31...High pressure water flow meter, 32...Fuel flow meter, 40...Waste heat boiler, 60...Dust collector, 61...Turbocharger, 62...Oxygen concentration meter, 63...White smoke prevention preheater, 64...Fan, 65...Hot water boiler, 70...Flue gas treatment tower, 100, 100a...Control panel, 110...Communication signal unit, 120...dehydration condition information acquisition unit, 121...disturbance information acquisition unit, 122...furnace temperature acquisition unit, 123...income and expenditure information acquisition unit, 130...storage unit, 140...moisture content prediction unit, 141...moisture content calculation unit, 150, 150a...moisture content optimization unit, 160...moisture content control unit, A...flocculated sludge, B...concentrated sludge, C...dehydrated sludge, D...combustion air, E...high-pressure water, F...fuel, G...combustion exhaust gas, H...heat medium, I...air for preventing white smoke, K...hot water
Claims (9)
前記汚泥脱水機で脱水された脱水汚泥を焼却する焼却炉の炉内温度を取得する炉内温度取得部と、
前記脱水条件情報と前記脱水汚泥の含水率との関係性を機械学習された学習済みモデルを用いて、前記取得された脱水条件情報の示す前記脱水の条件に応じて前記汚泥脱水機から排出される前記脱水汚泥の含水率を予測する含水率予測部と、
前記取得された炉内温度と、前記予測された含水率とを少なくとも入力として用いたモデル予測制御によって、前記炉内温度が安定化する含水率を出力する含水率最適化部と、
前記汚泥脱水機から排出される前記脱水汚泥の含水率が、前記含水率最適化部から出力される含水率となるように、前記汚泥脱水機の運転を制御する含水率制御部と、
を備える含水率制御装置。 a dehydration condition information acquisition unit that acquires dehydration condition information indicating dehydration conditions in a sludge dehydrator that dehydrates sludge;
an incinerator temperature acquisition unit for acquiring an incinerator temperature of an incinerator that incinerates the dehydrated sludge dewatered by the sludge dewaterer;
a moisture content prediction unit that predicts the moisture content of the dewatered sludge discharged from the sludge dewaterer according to the dewatering conditions indicated by the acquired dewatering condition information, using a trained model that has been machine-learned to understand the relationship between the dewatering condition information and the moisture content of the dewatered sludge;
a moisture content optimization unit that outputs a moisture content at which the furnace temperature is stabilized by a model predictive control using at least the acquired furnace temperature and the predicted moisture content as inputs ;
a moisture content control unit that controls an operation of the sludge dewatering machine so that the moisture content of the dewatered sludge discharged from the sludge dewatering machine becomes the moisture content output from the moisture content optimization unit;
A moisture content control device comprising:
をさらに備え、
前記含水率最適化部は、前記取得された炉内温度及び外乱情報と、前記予測された含水率とを少なくとも入力として用いたモデル予測制御によって、前記炉内温度が安定化する含水率を出力する、
請求項1に記載の含水率制御装置。 a disturbance information acquisition unit for acquiring disturbance information indicating a disturbance that affects a change in the furnace temperature;
Further equipped with
the moisture content optimization unit outputs a moisture content at which the furnace temperature is stabilized by a model predictive control using at least the acquired furnace temperature and disturbance information and the predicted moisture content as inputs .
The moisture content control device according to claim 1 .
請求項2に記載の含水率制御装置。 The disturbance information acquisition unit acquires, as the disturbance information, at least one of a sludge temperature of the dewatered sludge or a sludge transport time during which the dewatered sludge is transported from the sludge dewaterer to the incinerator.
The moisture content control device according to claim 2 .
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の含水率制御装置。 The dehydration condition information acquisition unit acquires, as the dehydration condition information, at least one of a shaft torque of a rotation drive unit that rotates when the sludge dehydrator dehydrates the sludge, a sludge temperature of the dehydrated sludge, or a sludge property of the sludge.
The moisture content control device according to any one of claims 1 to 3.
前記取得された収支情報に基づき、前記脱水汚泥の含水率を算出する含水率算出部と、
をさらに備え、
前記含水率最適化部は、前記取得された炉内温度及び前記算出された含水率と、前記予測された含水率とを少なくとも入力として用いたモデル予測制御によって、前記炉内温度が安定化する含水率を出力する、
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の含水率制御装置。 a balance information acquiring unit that acquires balance information regarding material balance and heat balance during dehydration of the sludge by the sludge dehydrator;
a moisture content calculation unit that calculates the moisture content of the dewatered sludge based on the acquired balance information;
Further equipped with
The moisture content optimization unit outputs a moisture content at which the furnace temperature is stabilized by a model predictive control using at least the acquired furnace temperature, the calculated moisture content, and the predicted moisture content as inputs.
The moisture content control device according to any one of claims 1 to 4.
前記含水率最適化部は、前記取得された炉内温度に基づき、前記モデル予測制御に用いる予測モデルを更新する、
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の含水率制御装置。 The furnace temperature acquisition unit acquires a furnace temperature of the incinerator measured after the sludge dewatering machine is controlled based on the moisture content output from the moisture content optimization unit,
The moisture content optimization unit updates a prediction model used in the model predictive control based on the acquired furnace temperature.
The moisture content control device according to any one of claims 1 to 5.
炉内温度取得部が、前記汚泥脱水機で脱水された脱水汚泥を焼却する焼却炉の炉内温度を取得する炉内温度取得過程と、
含水率予測部が、前記脱水条件情報と前記脱水汚泥の含水率との関係性を機械学習された学習済みモデルを用いて、前記取得された脱水条件情報の示す前記脱水の条件に応じて前記汚泥脱水機から排出される前記脱水汚泥の含水率を予測する含水率予測過程と、
含水率最適化部が、前記取得された炉内温度と、前記予測された含水率とを少なくとも入力として用いたモデル予測制御によって、前記炉内温度が安定化する含水率を出力する含水率最適化過程と、
含水率制御部が、前記汚泥脱水機から排出される前記脱水汚泥の含水率が、前記含水率最適化部から出力される含水率となるように、前記汚泥脱水機の運転を制御する含水率制御過程と、
を含む含水率制御方法。 a dehydration condition information acquisition step in which a dehydration condition information acquisition unit acquires dehydration condition information indicating dehydration conditions in a sludge dehydrator that dehydrates sludge;
an incinerator temperature acquisition step in which an incinerator temperature acquisition unit acquires an incinerator temperature of an incinerator that incinerates the dewatered sludge dewatered by the sludge dewatering machine;
a moisture content prediction process in which a moisture content prediction unit predicts the moisture content of the dewatered sludge discharged from the sludge dewaterer according to the dewatering conditions indicated by the acquired dewatering condition information, using a trained model that has been machine-learned to understand the relationship between the dewatering condition information and the moisture content of the dewatered sludge;
a moisture content optimization step in which a moisture content optimization unit outputs a moisture content at which the furnace temperature is stabilized by a model predictive control using at least the acquired furnace temperature and the predicted moisture content as inputs ;
a moisture content control step of controlling the operation of the sludge dewatering machine by a moisture content control unit so that the moisture content of the dewatered sludge discharged from the sludge dewatering machine becomes the moisture content output from the moisture content optimization unit;
A moisture content control method comprising:
汚泥を脱水する汚泥脱水機における脱水の条件を示す脱水条件情報を取得する脱水条件情報取得手段と、
前記汚泥脱水機で脱水された脱水汚泥を焼却する焼却炉の炉内温度を取得する炉内温度取得手段と、
前記脱水条件情報と前記脱水汚泥の含水率との関係性を機械学習された学習済みモデルを用いて、前記取得された脱水条件情報の示す前記脱水の条件に応じて前記汚泥脱水機から排出される前記脱水汚泥の含水率を予測する含水率予測手段と、
前記取得された炉内温度と、前記予測された含水率とを少なくとも入力として用いたモデル予測制御によって、前記炉内温度が安定化する含水率を出力する含水率最適化手段と、
前記汚泥脱水機から排出される前記脱水汚泥の含水率が、前記含水率最適化手段から出力される含水率となるように、前記汚泥脱水機の運転を制御する含水率制御手段と、
として機能させるためのプログラム。 Computer,
a dehydration condition information acquiring means for acquiring dehydration condition information indicating dehydration conditions in a sludge dehydrator that dehydrates sludge;
an incinerator temperature acquisition means for acquiring an incinerator temperature of an incinerator for incinerating the dewatered sludge dewatered by the sludge dewatering machine;
a moisture content prediction means for predicting the moisture content of the dewatered sludge discharged from the sludge dewaterer according to the dewatering conditions indicated by the acquired dewatering condition information, using a trained model that has been machine-learned to understand the relationship between the dewatering condition information and the moisture content of the dewatered sludge;
a moisture content optimizing means for outputting a moisture content at which the furnace temperature is stabilized by a model predictive control using at least the acquired furnace temperature and the predicted moisture content as inputs ;
a moisture content control means for controlling the operation of the sludge dewatering machine so that the moisture content of the dewatered sludge discharged from the sludge dewatering machine becomes the moisture content output from the moisture content optimization means;
A program to function as a
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