| 【発明の名称】 |
焼却装置と該焼却装置の運転方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】吉岡 義征
【氏名】内田 勲
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| 【要約】 |
【課題】図３に示す従来技術である前記燃焼火炉室の下流側に輻射変換体の対面空間に形成され、内部に燃焼バーナを備えた再燃焼室と、該再燃焼室からの燃焼ガスの一部を制御弁を介して前記燃焼火炉室へ循環させる再循環ラインとを備えた焼却装置に更に改良を加えて効果的な運転制御を可能とする。
【解決手段】燃焼火炉室の酸素濃度と温度を検出する酸素濃度検出器と第１温度検出器と、前記再燃焼室の温度を検出する第２温度検出器と夫々を設け、燃焼空気を排気側から誘引しながら、前記燃焼火炉室内の酸素濃度が設定濃度となるよう燃焼空気量を制御すると共に、前記燃焼火炉室内の温度及び前記再燃焼室内の温度をそれぞれ前記再循環ラインの制御弁、燃焼バーナ及び誘引ファンの回転数を制御して設定温度以下に保持して運転する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 炉内に設けられたストーカ上方空間に形成された燃焼火炉室と、前記ストーカ下方空間に形成され、流量制御弁を介して燃焼空気が導入される燃焼空気室と、前記燃焼火炉室の下流側に輻射変換体の対面空間に形成され、内部に燃焼バーナを備えた再燃焼室と、該再燃焼室の下流側に設置され、前記流量制御弁、燃焼空気室、燃焼火炉室及び再燃焼室を経て燃焼空気を誘引する回転数制御可能な誘引ファンと、前記再燃焼室からの燃焼ガスの一部を制御弁を介して前記燃焼火炉室へ循環させる再循環ラインとを備えた焼却装置において、前記燃焼火炉室の酸素濃度を検出する酸素濃度検出器と、前記燃焼火炉室の温度を検出する第１温度検出器と、前記再燃焼室の温度を検出する第２温度検出器と夫々を設けると共に、前記酸素濃度検出器の検出値により前記燃焼空気室への流量制御弁、前記第１温度検出器の検出値により前記再循環ラインの制御弁、前記第２温度検出器の検出値により前記燃焼バーナ及び誘引ファンの回転数を夫々制御する制御装置を設けたことを特徴とする焼却装置。
【請求項２】 炉内に設けられたストーカ上方空間に形成された燃焼火炉室と、前記ストーカ下方空間に形成され、流量制御弁を介して燃焼空気が導入される燃焼空気室と、前記燃焼火炉室の下流側に輻射変換体の対面空間に形成され、内部に燃焼バーナを備えた再燃焼室と、該再燃焼室の下流側に設置され、前記流量制御弁、燃焼空気室、燃焼火炉室及び再燃焼室を経て燃焼空気を誘引する回転数制御可能な誘引ファンと、前記再燃焼室からの燃焼ガスの一部を制御弁を介して前記燃焼火炉室へ循環させる再循環ラインとを備えた焼却装置において、燃焼空気を排気側から誘引しながら、前記燃焼火炉室内の酸素濃度が設定濃度となるよう燃焼空気量を制御すると共に、前記燃焼火炉室内の温度及び前記再燃焼室内の温度をそれぞれ前記再循環ラインの制御弁、燃焼バーナ及び誘引ファンの回転数を制御して設定温度以下に保持して運転することを特徴とする焼却装置の運転方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は産業廃棄物、生活廃棄物、医療廃棄物等の焼却装置と該焼却装置の運転方法に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】従来の代表的なごみ焼却装置の基本構成を図２に示す。ごみ０１は投入口０２から燃焼室０３に投入され、格子状のストーカ０４の上に溜まる。焚き口０５から着火すると、下方の灰出し口兼通風口０６から空気０７が流入し、ストーカ０４上のごみ０１を燃焼させる。燃焼ガス０８は通路０９を通って再燃焼室０１０に入り、ここで未燃ガスや燃え尽きていないごみをもう一度燃焼させた後、煙突０１１から外に排出している。これとは別に通風口０６に押し込みファンを設け、燃焼用空気を投入することにて、燃焼の促進を図ることも実施されている。
【０００３】しかしながらかかる従来技術においては、再燃焼室の中の燃焼をコントロール出来ないので、未燃ガスやごみを完全燃焼させることが難しい。燃焼用空気は大気温のまま燃焼室内に供給されているので、燃焼室や再燃焼室の温度が不均一になりやすい。
【０００４】かかる欠点を解消するために、本発明では特許第２６０７６９２号、特開平２−１０１３１２号に示す従来技術を開示している。かかる技術を図３に基づいて説明するに、図３において、多数の空気孔１０４を有するストーカ１０５の上方にゴミ投入口１０２を有する燃焼火炉室１０３が設けられている。又ストーカ１０５の下方には空気室１０７が形成され、３本の空気供給管１１６が開口している。なお、ストーカ１０５は、前記ゴミ投入口１０２側より後段に進むに連れ、例えば乾燥ストーカ部、燃焼ストーカ部、更には後燃焼ストーカ部に順次区分けされ、夫々のストーカ部に空気供給管１１６が夫々開口配設されている。
【０００５】また燃焼火炉室１０３の後壁にも燃焼用空気吸込口１１２が設けられている。そして燃焼火炉室３の後流側には、輻射変換体である多数の連通小孔をもつ２対の多孔質セラミック板１０９Ａ，１０９Ａ’ 及び１０９Ｂ，１０９Ｂ’ によって形成される再燃焼室１１０が設置され、該再燃焼室１１０内にはバーナ１１１が設けられている。再燃焼室１１０を区画するために入口側と出口側に夫々対をなす多孔質セラミック板１０９Ａ…は、同図に示されるとおり、互に間隔をおいて再燃焼室１１０底面より上方に起立し、又天井面より下方に垂下させて交互に取付けられ、かつその先端部は互に投影的に重なり合うように延設されて、ジグザグ状（矩形波状）の通路を形成している。再燃焼室１１０の後流には誘引ファン１１７が設けられている。
【０００６】再燃焼室１１０と誘引ファン１１７との間は、弁１２１を介して大気１１４と連通し、また空気ダクト１１８および弁１１５を介して、上記空気供給管１１６を連通している。また、この空気ダクト１１８から、弁１２５を介して乾燥（燃焼）空気供給管１２４が分岐し、噴射穴１２３により燃焼火炉室１０３に連通している。
【０００７】かかる構成において、投入口１０２よりゴミ燃焼火炉室１０３に投入されたゴミ１０１は多数の空気孔１０４を有するストーカ１０５の上面に溜まり、重力で徐々に下方に移動しながらストーカ１０５下方より供給される一次燃焼空気１０６により、順次乾燥、ガス化燃焼、火炎燃焼、おき燃焼され、焼却物はゆっくり後段へ送られながら灰化する。
【０００８】燃焼火炉室１０３で発生した燃焼排ガス１０８は、多孔質セラミック板１０９Ａ，１０９Ａ’で形成されたジグザグ状の通路を通って、再燃焼室１１０に流入する。再燃焼室１１０に流入した排ガス１０８の中の未燃ガスはバーナ１１１によって均一に加熱され完全に燃焼する。この際多孔質セラミック板１０９Ａ…の表面の多数の穴は燃焼ガス中の未燃のススを捕捉するので、排ガス１０８は再燃焼室１１０内で完全に燃焼する。上記再燃焼室１１０には、バーナ１１１をはさんで両側に相対する２対の多孔質セラミック板１０９Ａ，１０９Ａ’、１０９Ｂ，１０９Ｂ’が配置され、それらセラミック板は、その先端が投影的に重なり合って屈曲したジグザグ状のガス通路を形成しているので、再燃焼室１１０の中でバーナ１Ｉ１により加熱されたガスの熱は、２対の多孔質セラミック板の間で熱輻射によって再燃焼室１１０の中に閉じ込められるため、再燃焼室１１０内は均一に高温が保たれ、排ガス１０８の燃焼が劾果的に行なわれる。
【０００９】再燃焼室１１０を出た高温ガス１２２の温度は約７００℃であるから、誘引ファン１１７の耐熱温度まで温度を下げる必要がある。そこで大気１１４を弁１２１で調整しつつ混合し、その温度を誘引ファン１１７の吸引許容温度（約３５０℃〜５００℃）以下にまで下げる。そして、その混合ガス１１９の一部を、乾燥用および燃焼用空気として、空気ダクト１１８を経て空気供給管１１６に導入する。その量は弁１１５によって調整される。そして、ストーカ１０５の下方の空気室１０７からストーカ１０５の空気孔１０４を通って燃焼火炉室１０３に流入し、ゴミ１０１の乾燥および燃焼に費される。
【００１０】なお燃焼に必要な酸素は、燃焼空気吸込口１１２より燃焼用空気１１３として供給される。この燃焼用空気１１３は約２５％ＯＦＡ（オーバーファイアエア）としての空気量が必要である。従って上記高温（約３５０℃）の混合ガス１１９の一部は、空気ダクト１１８からさらに乾燥空気供給管１２４へ分岐され、乾燥用またはＯＦＡとして、噴射穴１２３からゴミ１０１の上部に噴射される。その量は弁１２５によって調節され、ゴミ中の水分が多い時に乾燥を早めるのに寄与する。
【００１１】かかる従来技術によれば、再燃焼室１１０の中でバーナ１１１により加熱された排ガス１０８は均一で高温となり、未燃性ガス等が完全に燃焼すると共に、特に再燃焼室１１０は多孔質セラミック板で区画されているので、その表面で燃え残りのすすなどを前記セラミック板表面で捕足燃焼できる。又、再燃焼室１１０の後流側の高温ガス１２２の一部を適当な温度に調整した後、乾燥用及び燃焼用空気として燃焼火炉室１０３に投入するので、燃焼火炉室１０３内のゴミ１０１の乾燥及び燃焼が良好になると共に、再燃焼室１１０に入るガス温度の高温度化と均一化が達成される。
【００１２】本発明は前記した従来技術である前記燃焼火炉室の下流側に輻射変換体の対面空間に形成され、内部に燃焼バーナを備えた再燃焼室と、該再燃焼室からの燃焼ガスの一部を制御弁を介して前記燃焼火炉室へ循環させる再循環ラインとを備えた焼却装置に更に改良を加えて前記効果を一層円滑に達成し得る却装置と該焼却装置の運転方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、炉内に設けられたストーカ上方空間に形成された燃焼火炉室と、前記ストーカ下方空間に形成され、流量制御弁を介して燃焼空気が導入される燃焼空気室と、前記燃焼火炉室の下流側に輻射変換体の対面空間に形成され、内部に燃焼バーナを備えた再燃焼室と、該再燃焼室の下流側に設置され、前記流量制御弁、燃焼空気室、燃焼火炉室及び再燃焼室を経て燃焼空気を誘引する回転数制御可能な誘引ファンと、前記再燃焼室からの燃焼ガスの一部を制御弁を介して前記燃焼火炉室へ循環させる再循環ラインとを備えた焼却装置において、前記燃焼火炉室の酸素濃度を検出する酸素濃度検出器と、前記燃焼火炉室の温度を検出する第１温度検出器と、前記再燃焼室の温度を検出する第２温度検出器と夫々を設けると共に、前記酸素濃度検出器の検出値により前記燃焼空気室への流量制御弁、前記第１温度検出器の検出値により前記再循環ラインの制御弁、前記第２温度検出器の検出値により前記燃焼バーナ及び誘引ファンの回転数を夫々制御する制御装置を設けたことを特徴とする焼却装置を提案する。
【００１４】請求項２記載の発明は、炉内に設けられたストーカ上方空間に形成された燃焼火炉室と、前記ストーカ下方空間に形成され、流量制御弁を介して燃焼空気が導入される燃焼空気室と、前記燃焼火炉室の下流側に輻射変換体の対面空間に形成され、内部に燃焼バーナを備えた再燃焼室と、該再燃焼室の下流側に設置され、前記流量制御弁、燃焼空気室、燃焼火炉室及び再燃焼室を経て燃焼空気を誘引する回転数制御可能な誘引ファンと、前記再燃焼室からの燃焼ガスの一部を制御弁を介して前記燃焼火炉室へ循環させる再循環ラインとを備えた焼却装置において、燃焼空気を排気側から誘引しながら、前記燃焼火炉室内の酸素濃度が設定濃度となるよう燃焼空気量を制御すると共に、前記燃焼火炉室内の温度及び前記再燃焼室内の温度をそれぞれ前記再循環ラインの制御弁、燃焼バーナ及び誘引ファンの回転数を制御して設定温度以下に保持して運転することを特徴とする焼却装置の運転方法を提案する。
【００１５】本発明を具体的に説明する。運転開始時は燃焼火炉室内の温度は必要温度迄上昇していない。この為、再燃焼室の燃焼バーナを運転させ、この熱の一部を再循環ラインの制御弁を開いて再循環させて燃焼火炉室へ導入し、燃焼空気温度を速やかに上げてやり、被焼却物及び燃焼火炉室の温度を上昇させる。この再循環空気は前記燃焼火炉室の温度を検出する第１温度検出器により燃焼火炉室の温度が約３００℃以上に達すると温度検出器よりの検知信号を制御装置側で判別して、該制御装置よりの信号によって、再循環ラインに設けている自動開閉弁を「閉」にする。
【００１６】被焼却物を燃焼・焼却させたガス流体には、一部未燃焼浮体のスートや臭い、細菌等の有機公害物質が含まれている。完全に焼却されないものが含まれたまま、最高約６００℃程度で再燃焼室へ導入されるが、この再燃焼室は燃焼バーナを挟んで、両側（又は上・下）に相対する２対の多質セラミック板（耐熱、耐薬品性に優れた連続気孔のセラミック多孔体で、例えばコージェライトとアルミナのブレンドタイプで形成されている）が配置され、それらのセラミック板はその先端が投影的に重なりあって、矩形状に屈曲したジグザグ状のガス通路を形成しているので、再燃焼室の中で燃焼バーナによって加熱されたガスの熱は２対の多孔質セラミック板の間で熱輻射によって再燃焼室内に閉じ込められるため、均一な高温が保たれ、未燃焼ガスが効果的に燃焼される。この閉じ込め場に於いて未燃焼ガスが燃焼処理されるので、燃焼バーナの容量は小さい容量でよく、燃料消費量は少なくて済む。又前記セラミック多孔板は連続気孔であり、セラミック板の表面の多数の孔は燃焼ガス中の未燃焼のスート等を捕足するので、再燃焼室のバーナによって均一に加熱され、完全に燃焼させることが出来る。
【００１７】燃焼火炉室の酸素濃度が低下することは燃焼状態が不完全な状態に立ち至っている場合であり、酸素濃度検出器により燃焼火炉室の酸素濃度を検知して制御装置よりの制御信号により燃焼空気室の空気導入口の自動流量調整弁を働かせると共に、誘引ファンのインバータ機能を作動させ、誘引ファンの回転数を上げて誘引空気量を増量側に制御させる。又、再燃焼室のガス流体の流速１ｍ／ｓｅｃ以下になるように又再燃焼室の上流側から下流側間のガス流体の滞留時間が０．５ｓｅｃ以上になるように誘引ファンの回転数制御を行なうのがよい。尚、酸素濃度検出器は、薄膜を透過した酸素が白金カソード（陰極）と鉛アノード（陽極）および電解液で構成された電池に作用して酸化還元反応を起こし、透過した酸素量（酸素分圧）に比例した電流が流れるという原理を利用したガルバニ電池式を用いるとよい。
【００１８】焼却物に燃焼火炉室の規定容量以上に投入した場合、あるいは発熱量が大きい例えばプラスチック類の投入が炉の容量を超える場合等、再燃焼室の温度が異常に上昇した場合に再燃焼室の温度を検出する第２温度検出器により検知した検知温度を制御装置で判別して一時的に再燃焼室の燃焼バーナの運転を停止し、正常に戻るまでその状態を継続させる。具体的には、第２温度検出器により検知した検知温度を制御装置で判別して再燃焼室の温度が約１０５０℃以上になると、燃焼バーナを自動停止する。このことにより、多孔質セラミック板の耐久性を維持できる。なぜなら、約１０５０℃以上の運転を連続すると多孔質セラミック板の脆弱化が早まるからである。
【００１９】又燃焼火炉室から再燃焼室の上流側に入って来るガス体の温度は定常運転で燃焼されている場合は約６００℃であるが、一方再燃焼室は再燃焼により未燃焼浮体のスート、有機公害物質、臭い等を完全に焼却・浄化するには、約１０００℃必要である。従って本発明によれば再燃焼室に第２温度検出器が設けられているために、第２温度検出器により検知した再燃焼室の温度が１０００℃迄に上げるように燃焼バーナの増量燃焼を容易に行なうことが出来る。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。本発明による焼却装置の実施例を図１に示す。図１において、多数の空気孔を有するピンホールストーカ２の上方に被焼却物投入口１９を有する燃焼火炉室３が設けられている。ストーカ２の下方には燃焼空気室１が形成され、制御盤１６により流量調整される自動流量調整弁１１を介して流量調整された空気が導入可能に構成されている。
【００２１】なお、ストーカ２は、前記被焼却物投入口１９側より後段に進むに連れ、例えば乾燥ストーカ部、燃焼ストーカ部、更には後燃焼ストーカ部に順次区分けされ、夫々のストーカ部に流量調整された空気が導入可能に構成されているがその具体的構成は省略する。また燃焼火炉室３の後壁には、温度検知器１４が、更にその上方に制御盤１６により制御される自動開閉弁１２により開閉制御され、再燃焼室６との間で連通する再循環ダクト１０が設けられている。１３は燃焼火炉室３内の酸素濃度検知器である。
【００２２】そして燃焼火炉室３の後流側には、輻射変換体である多数の連通小孔をもつ２対の多孔質セラミック板４及び５によって形成される再燃焼室６が設置され、該再燃焼室６内には下方より燃焼バーナ７が設置されている。再燃焼室６を区画するために入口側と出口側に夫々対をなす多孔質セラミック板４，５は、同図に示されるとおり、互に間隔をおいて再燃焼室６底面より上方に起立し、又天井面より下方に垂下させて交互に取付けられ、かつその先端部は互に投影的に重なり合うように延設されて、ジグザグ状（矩形波状）の通路を形成している。再燃焼室６内には温度検出器１５が設けられている。
【００２３】再燃焼室６の後流には排出ダクト８を介して、インバータ機能を有し、制御盤１６の制御信号に基づいて回転制御される誘引ファン９が設けられ、更にその出口側に煙突１８が設けられている。
【００２４】次にかかる構成による本実施形態の動作を説明する。燃焼空気室１に誘引ファン９によって大気側より自動流量調整弁１１を経由して導入された空気は、投入口１９から被焼却物を投入されたものを受けているピンホールストーカ２の多数の孔を通り、燃焼火炉室３内の被焼却物に至る。被焼却物はその性質にもよるが３００℃程度になれば自燃を開始するが、通常は点火用の手持ちバーナ等で被焼却物を点火させている。
【００２５】又再燃焼室６内にある燃焼バーナ７の燃焼熱により流入してきた流体は、再燃焼室６内で多孔質セラミック板４及び５の間で流体熱が閉じ込められた状態になるので、再燃焼室６で温度が更に上昇して出口側多孔質セラミック板５側を通過し、排出ダクト８側を通って誘引ファン９によって煙突１８より大気へ放出される。
【００２６】又本実施形態によれば再燃焼室６を出た、温度が上昇している流体の一部を再循環ダクト１０を通って自動開閉弁１２が「開」で燃焼火炉室３へ導き、燃焼空気温度を上げてやり、被焼却物の乾燥を促進させている。この再循環ラインの自動開閉弁１２は燃焼火炉室３温度が約３００℃程度に達すると温度検知器１４により自動開閉弁１２を「閉」として再循環ダクト１０よりの燃焼空気の導入は停止する。
【００２７】被焼却物が多種に亘る場合等、燃焼状態が悪化し、燃焼火炉室３の酸素量が不足してくると酸素濃度検知器１３が働き、制御盤１６よりの制御信号により自動流量調整弁１１及び誘引ファン９に信号を発し、自動流量調整弁１１の開度を開け、其に応じた誘引ファン９の吸引容量を上げるべく、回転数をインバータ機能を作動させて燃焼空気量を増量方向に変化させる。
【００２８】この再燃焼室６は燃焼バーナ７を挟んで入口側と出口側に上下に相対する２対の多孔質セラミックス板４、５により区画され、燃焼バーナ７によって加熱されたガスの熱は２対の多孔質セラミック板４，５の間で熱輻射によって再燃焼室６内に閉じ込められているので均一な高温場が保たれ、この再燃焼室６でガスは完全燃焼が可能になる。よって排出されるガスは煙もなく、臭いもなく、細菌等の有害公害物質が死滅して大気へ放出されるので公害発生要因はない。再燃焼室６は多孔質セラミック板４及び５の輻射熱により、閉じ込め場となっているので、燃焼バーナ７は極小容量のものでよいので、燃料消費量は少ない。これによりランニングコストの低減が図れる。
【００２９】そして再燃焼室６の温度が約１０５０℃以上に異常に上昇した場合、温度検知器１５が働き一時的に燃焼バーナ７の運転を停止させる。異常温度のまま運転を継続すれば多孔質セラミック板４及び５の多孔質セラミック板の脆弱化が早まるのでこの機能を付設している。又再燃焼室６を通過した流体は未だ約６００℃の温度を有しているので、誘引ファン９の軸受等の熱による損傷を防ぐため排出ダクト８に弁１７ａを介して生空気を導入出来る生空気導入口１７を設けている。
【００３０】
【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、図３に示す前記した従来技術である前記燃焼火炉室の下流側に輻射変換体の対面空間に形成され、内部に燃焼バーナを備えた再燃焼室と、該再燃焼室からの燃焼ガスの一部を制御弁を介して前記燃焼火炉室へ循環させる再循環ラインとを備えた焼却装置の円滑な運転制御が可能となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６２０８
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）９月１８日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 昌久 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−９４２２８ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）４月９日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２７２０６４ |
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