JP2000042513A - ごみのガス化装置と方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流動層の流動化状態を測定し、ごみのガス化
を均一にさせる流動層式ごみガス化装置とごみのガス化
方法を提供すること。 【解決手段】 ごみを流動媒体５と共に流動層を形成さ
せて、ガス化燃焼させるガス化装置において、流動層に
投入した不燃性無機蛍光体の移動量を蛍光体検出用ＩＴ
Ｖ８などで計測し、流動層の流動状態を検知し、ガス化
に伴う燃焼状態が安定して保たれるようにガス化炉本体
１７内に散気管６から供給する流動化空気量および／ま
たは給塵機１から投入するごみの供給量を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみ、各種産
業廃棄物（以下、これらを単にごみと言うことがある）
等の被焼却物をガス化燃焼させたガス化装置と方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近ごみを部分燃焼ガス化し、その生成
物を高温で燃焼して、灰分を溶融した後、固化処理し、
かつ得られる高熱で蒸気を発生させて発電を行うごみの
ガス化溶融装置が注目されている。

【０００３】ごみのガス化溶融装置の中で流動媒体を含
む流動層においてごみを流動化させながら低空気比でガ
ス化させるごみの流動層式ガス化炉が設けられている。
図５には従来技術ごみの流動層式ガス化炉を示す。

【０００４】ごみガス化炉は、ごみを炉本体１７に供給
するための給塵機１、給塵機１からのごみを炉本体１７
内に供給する供給路に設けられる二重締切ダンパー２、
その下流側に設けられる給塵用ロータリーバルブ３、ご
み投入シュート４、炉本体１７内下部にあらかじめ配置
されている流動媒体５、流動媒体５を流動化させ、同時
に燃焼用空気を供給する散気管６、該散気管６に空気を
供給する供給管１８に設けられる流動化空気調整用電動
ダンパ７、供給管１８の供給空気量計１２、炉内の燃焼
用起動バーナ１３、炉内観察用のＩＴＶ１５、流動層で
発生した燃焼ガスを図示しない溶融炉に導く煙道１６な
どから構成されている。

【０００５】前記流動媒体５の流動化用の空気は空気比
０．１〜０．３程度と低く設定するため流動層の流動化
不良が起しやすく、流動層が流動化不良になると層内の
流動媒体５とごみの撹拌が充分に行われないため燃焼量
が少なくなり、層温が低下し、ガス化が起き難くなる。

【０００６】一方、ごみの燃焼量が少なくなると、流動
層中の酸素濃度は上昇して来る。また流動化不良に伴い
流動化空気が流動層内で偏在しやすくなり、偏在した流
動化空気が吹き出すため、ガス化炉へ給塵（ごみの投
入）を続けていると、ガス化炉本体１７内の一部でガス
化及び燃焼が局所的に起きる。このため急激な燃焼によ
る不具合が生じることがある。

【０００７】一般に流動層式の燃焼炉の流動層の流動化
状態を測定する方法は、炉内を図５に示すＩＴＶカメラ
１５などにより目視観察する方法がある。しかし、ごみ
のガス化炉においては燃焼による可視光線量が少ないた
め通常のＩＴＶカメラ１５では目視することができな
い。

【０００８】また、流動層に吹き込む流動化空気の散気
管６を介して測定する圧力損失による流動層の流動化状
態の推定では、全面流動化かどうかを判断することはで
きない。さらに、ガス化炉においてごみから発生する可
燃ガスであるＣＯやＯ_２濃度でも流動層の流動化状態の
検知は可能であるが、検知までの時間遅れがあるため、
急激な燃焼が不定期的に発生する不具合が生じるおそれ
がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ごみガス化炉内の流動
層に投入される都市ごみ等の中には紙、ビニール等の軽
いものから塊状の重いものまで種々の可燃物が含まれて
おり、流動化不良により可燃ガスの発生が偏在しがちと
なり、場合によっては流動層温度が低下することによ
り、ガス化が抑制されるため空気過剰となり、突発的な
燃焼が発生することがある。このため流動層の流動状態
を検出し、層温度を安定化させ過剰空気を抑制する必要
があった。

【００１０】そこで、本発明の課題は、上記従来技術の
問題点を解決するために流動層の流動化状態を測定し、
ごみのガス化を均一にさせる流動層式ごみガス化装置と
ごみのガス化方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明はごみを流動媒体と共に流動層を形成させ
て、ごみをガス化燃焼させるガス化装置において、流動
層の流動状態を検知する手段と、予め設定された所定の
流動化空気量に基づく流動層の流動状態を基準に流動媒
体の動きを検知する手段からの信号により流動層の流動
状態を判断する手段と、前記判断手段の判断に基づき流
動化空気量および／またはごみの供給量を制御する制御
装置を設けたごみのガス化装置を設けたものである。

【００１２】そのために、本発明のごみのガス化装置で
は、予めごみの最低必要燃焼空気量を導入して流動層を
形成させたことを目視で確認すると共に以下に述べる種
類の流動層の流動状態を検知する手段により、流動層の
動きを検知し、予め設定された所定の流動化空気量によ
る流動層の流動状態を基準に流動層の流動状態を判断す
る手段を設け、該判断手段に判断に基づき流動化空気量
および／またはごみの供給量を制御する制御装置を設け
る。

【００１３】流動層の流動状態を検知する手段として、
流動層に投入した不燃性無機蛍光体の移動量を計測する
手段を用いて、予め設定された所定の流動化空気量によ
る流動層の流動状態を基準に無機蛍光体の移動量を計測
する流動媒体の動きを検知する手段からの信号により流
動層の流動状態を判断し、流動化空気量および／または
ごみの供給量を制御することかできる。

【００１４】また、流動層の流動状態を検知する手段と
して、流動層に流動化空気を吹き込む散気管に取り付け
た加速度センサーを用い、散気管に伝わる流動媒体の衝
撃力を加速度センサー内に組み込まれた、例えば圧電素
子により検知し、流動層の変位量を測定することもでき
る。

【００１５】また、流動層の流動層状態を検知する手段
として、炉頂に超音波変位計を設置し、前記超音波変位
計により変位量が測定される筒の内部に中空体からなる
検出端子片を炉内部に設置した検知手段と、中空体から
なる検出端子片の変位量を測定して流動化状態を判断す
る判断手段を設け、中空体からなる検出端子片の変位量
により流動層の変位量を測定することもできる。

【００１６】こうして、本発明によれば、ごみをガス化
燃焼させるにあたり、流動層の動きによりごみのガス化
が安定して行われるかを監視し、流動層の動きにより、
燃焼状態が良いかどうかを判断し、その信号により流動
化空気および／またはごみの供給量（給塵量）を制御
し、ごみのガス化不良による流動層の温度低下を防止
し、安定化したごみのガス化を達成することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて詳述する。図１に示す流動化状態計測
装置付きのごみガス化炉は、給塵機１、二重締切ダンパ
ー２、給塵用ロータリーバルブ３、ごみ投入シュート
４、流動媒体５、散気管６、流動化空気調整用電動ダン
パ７、供給空気量計１２、流動媒体５内に含まれる蛍光
体の検出用ＩＴＶ８、流動媒体５に含まれる蛍光体を照
らすための紫外線発光投光器９、炉本体１７に蛍光体を
投入するため蛍光体貯留用ホッパ１０、該ホッパ１０か
らの蛍光体投入量調整用のロータリーバルブ１１、炉内
の燃焼用起動バーナ１３、炉内観察用のＩＴＶ１５、蛍
光体の検出用ＩＴＶ８と流動化空気の供給空気量計１２
の信号により流動化空気調整用電動ダンパ７の開度を調
整する制御装置１４、流動層で発生した燃焼ガスを図示
しない溶融炉に導く煙道１６、空気供給管１８などから
構成されている。

【００１８】また、流動層の流動状態を測定するための
蛍光体発光用の紫外線投光器９と炉内監視用ＩＴＶ１５
の映像信号を画像処理する図示しない画像処理装置が設
けられている。

【００１９】次に動作について説明する。都市ごみ等を
給塵機１から投入シュート４を介して流動化している流
動層上部に供給すると共に無機質の蛍光物質をポッパ１
０から炉内に供給し、これらの物質を散気管６から噴出
される空気比０．１〜０．３程度の量の一次燃焼空気に
より流動媒体５と共に流動化させて、ごみのガス化を行
う。

【００２０】流動層の流動化は最低限の流動化空気で行
わせる。流動化状態は炉本体１７の側面斜め上方に設置
した紫外線発光投光器９により紫外線を照射し、蛍光体
検出用ＩＴＶ８により流動層の変位を蛍光体を通して画
像を取り込む。この蛍光体の変位を画像処理して流動層
の流動化のしきい値以上になるように最低限の流動化空
気を散気管６より流動層内に吹き込む量を制御して燃焼
させる。

【００２１】また、給塵量についても流動層の流動化の
しきい値以下の場合は給塵量を少なくし、流動層の流動
化がしきい値以上の場合は増加するようにしている。

【００２２】図２、（図２（ａ）はガス化炉断面図、図
２（ｂ）は図２（ａ）の散気管６の取付部分の拡大図で
ある。）には本発明の他の実施の形態を示す。図２
（ａ）に示すガス化炉の構成で図１に示す装置と同一機
能を奏するものは同一番号を付して、その説明は省略す
る。

【００２３】図２に示す装置での特徴点は流動化空気供
給管１８の取付フランジ１８ａに加速度センサ１９を設
置し、流動媒体５の流動時の散気管６へ加わる衝撃力を
当該加速度センサ１９で測定し、流動層の変位量を比較
器で演算して求め、散気管６への吹き込み空気量を調整
して、ごみの安定燃焼を図るものである。

【００２４】流動媒体の流動時の散気管６へ加わる衝撃
力を各散気管６への流動化空気供給管１８の取付フラン
ジ１８ａの上面に設置した加速度センサ１９により計測
する。加速度センサ１９内に組み込まれた、例えば圧電
素子により散気管６に伝わる流動媒体の衝撃力を検知
し、流動層の変位量を測定する。

【００２５】加速度センサ１９により測定して得られた
加速度より流動層の変位量を演算処理すると共に予め流
動層の最少流動状態からの加速度から求めた変位量と、
ごみを炉内に投入してガス化燃焼した場合の流動層変位
量を制御装置１４により比較して、この比較した偏差が
ゼロになるように散気管６への吹き込み空気量を増減さ
せる。

【００２６】また、本発明の他の実施の形態を図３に示
す。本実施例は炉頂に超音波変位計２３を設置し、該超
音波変位計２３により流動層の流動化状態の変位を相対
的に測定するために、例えば炉内の角部（コーナー部）
等の流動化状態があまり活発でない箇所での流動層の変
位量を測定する。

【００２７】流動層の変位量を測定するためにはステン
レス製の保護塔２４を垂直方向に向け、流動媒体５上に
突出するように設け、この中に保護塔２４内で自由に移
動できるステンレス製の中空球の検出端子片２５を入
れ、この中空球検出端子片２５を変位量の検出端とし、
これを超音波変位計２３により測定し、ごみと流動媒体
５の混在した流動層の変位量として検出する。この流動
層の変位量がしきい値以上になるように散気管６からの
流動化空気量の供給を制御しても同様の効果が得られ
る。流動層の流動状態は予め予備実験で流動層の流動状
態と検出端子片２５の変位量の関係を目視観察により確
認しておくことで判定する。

【００２８】保護塔２４の筒の高さは散気管６上のごみ
投入口よりも高くしてごみが検出端子片２５上に積もら
ないように設定する。また保護塔２４及び検出端子片２
５の材質は耐熱・耐摩耗性の物であればどのような材質
のものでも良い。保護塔２４の形状は円筒状でも角管状
でも良い。直径は６０ｍｍ程度であれば良い。図３に示
す装置のその他の構成は図２で説明したものと同一であ
るので、説明は省略する。

【００２９】次に図４には流動層の変位量としきい値と
の比較演算による流動化空気の調整量の説明図を示す。
すなわちしきい値発生器により設定された値より測定値
が小さい場合、流動化空気の供給量を増加させる。変位
量がしきい値より大きい場合は流動化空気の供給量を減
少させるように制御する。これにより急激に燃焼するこ
とを未然に防止できる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、最低限の流動状態を検
出することにより層温度の低下を防止することができ、
かつ最低限の流動化空気で燃焼することが出来るので急
激に燃焼することによる不具合の発生を防止できるなど
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態の蛍光体の検出により流
動層の流動状態を検出するごみガス化炉の構造図であ
る。

【図２】 本発明の実施の形態の流動層の変位を加速度
計で測定するごみガス化炉の構造図（図２（ａ））と、
加速度センサーを散気管に取り付けた部分の拡大図（図
２（ｂ））である。

【図３】 本発明の実施の形態の超音波センサーによる
流動層の流動化状態を測定するごみガス化炉の構造図で
ある。

【図４】 図３の流動層変位量としきい値の比較演算回
路の説明図である。

【図５】 従来技術ごみガス化炉の構造図である。

【符号の説明】

１ 給塵機 ２ 二重締切
ダンパー ３ 給塵用ロータリーバルブ ４ ごみ投入
シュート ５ 流動媒体 ６ 散気管 ７ 流動化空気調整用電動ダンパ ８ 蛍光体の
検出用ＩＴＶ ９ 紫外線発光投光器 １０ 蛍光体
貯留用ホッパ １１ 蛍光体投入量調整用のロータリーバルブ １２ 流動化空気の供給空気量計 １３ 炉内の
燃焼用起動バーナ １４ 制御装置 １５ 炉内観
察用のＩＴＶ １６ 煙道 １７ 炉本体 １８ 空気供給管 １９ 加速度
センサ ２３ 超音波変位計 ２４ 保護塔 ２５ 空球の検出端子片

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 守 秀治 神奈川県横浜市磯子区磯子一丁目２番10号 バブコック日立株式会社横浜エンジニア リングセンタ内 Ｆターム(参考） 4H012 HA06

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ごみを流動媒体と共に流動層を形成させ
   て、ごみをガス化燃焼させるガス化装置において、 流動層の流動状態を検知する手段と、予め設定された所
   定の流動化空気量に基づく流動層の流動状態を基準に流
   動媒体の動きを検知する手段からの信号により流動層の
   流動状態を判断する手段と、前記判断手段の判断に基づ
   き流動化空気量および／またはごみの供給量を制御する
   制御装置を設けたことを特徴とするごみのガス化装置。
2. 【請求項２】 流動層の流動状態を検知する手段とし
   て、流動層に投入した不燃性無機蛍光体の移動量を計測
   する手段を用いることを特徴とする請求項１記載のごみ
   のガス化装置。
3. 【請求項３】 流動層の流動状態を検知する手段とし
   て、流動層に流動化空気を吹き込む散気管に取り付けた
   加速度センサーを取り付け、散気管に伝わる流動媒体の
   加速度に基づき測定体の変位を測定する検知手段と、該
   変位量と予め規定した変位量との差を判断する判断手段
   を設けた請求項１記載のごみのガス化装置。
4. 【請求項４】 流動層の流動状態を検知する手段とし
   て、炉頂に超音波変位計を設置し、前記超音波変位計に
   より変位量が測定される筒の内部に中空体からなる検出
   端子片を炉内部に設置した検知手段と、中空体からなる
   検出端子片の変位量を測定して流動化状態を判断する判
   断手段を設けたことを特徴とする請求項１記載のごみの
   ガス化装置。
5. 【請求項５】 ごみを流動媒体と共に流動層を形成させ
   て、ごみをガス化燃焼させるガス化装置において、流動
   層の流動状態を検知し、この検知した値と予め設定され
   た所定の流動化空気量に基づく流動層の流動状態の基準
   値との比較で流動層の流動状態を判断して、この判断に
   基づき流動化空気量および／またはごみの供給量を制御
   することを特徴とするごみのガス化方法。