JP2000161632A - 廃棄物焼却炉の運転制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は廃棄物追加投入方式を採用した運転
操作の過程で追加投入及び燃え切りの判断を自動的に且
つ適切に行なうことの出来る小型焼却炉の運転制御方法
を提供することを目的とする。 【解決手段】 廃棄物が投入且つ蓄えられる一次燃焼室
と、入口側に燃焼バーナを配した二次燃焼室と、該二次
燃焼室入口側に配設された燃焼バーナと、前記一次燃焼
室で生成された熱分解ガスを二次燃焼室入口側若しくは
燃焼バーナ側に導く循環通路とを具え、前記燃焼バーナ
を介してバーナ燃料と熱分解ガスを二次燃焼室側に導き
ながら燃焼を行なうようにした焼却炉において、前記一
次燃焼室内の廃棄物の撹拌を行なう駆動電流、循環通路
内のガス温度若しくはガス組成、一次燃焼室の燃焼層を
検知する検知手段等を設け、これらの検知手段よりの検
出信号に基づいて廃棄物の追加投入時期若しくは燃え切
り時期を判定することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家庭の一般ごみ及
び生ごみ、食堂の残飯、医療廃棄物、工業からの木材、
廃プラスチック等の焼却処理に適用される廃棄物焼却炉
の運転制御方法に係り、特に病院や老人ホーム等の廃棄
物のように、被燃焼物中に紙おむつ等の排尿含水物を含
む廃棄物の燃焼に用いる小型の廃棄物焼却炉の運転制御
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より小型の焼却炉において、設備コ
ストの低減化と小型化を図るために、火格子を挟んで上
側に一次燃焼室を、下側に二次燃焼室を配置するととも
に、該二次燃焼室の入口側にエジェクタバーナを設け、
廃棄物が投入される一次燃焼室で得られた熱分解ガスを
循環ダクトを介して二次燃焼室側に導き、前記エジェク
タバーナの燃料と熱分解ガスにより主燃焼を行なうよう
にした焼却炉が提案されている。（特願平９−４７９７
９号他）

【０００３】図７は、かかる従来の廃棄物焼却炉の構成
を示す断面図である。図において、炉内は火格子１を介
してその上方に一次燃焼室（ガス化燃焼室）２、下方に
二次燃焼室３と、上下の２つの室に分かれており、二次
燃焼室３入口側にエジェクタバーナ４を水平方向に設置
し火格子１下方の二次燃焼室３内に燃料ガス流Ｃが噴出
可能に配置されている。二次燃焼室３の出口側は均熱室
６を介して煙突１０に連通している。一方、一次燃焼室
２の上方にはごみ投入口０５が設けられ、該ごみ投入口
０５から投入されたごみＡは、火格子１により一次燃焼
室２に蓄えられる。

【０００４】又一次燃焼室２上方側部と二次燃焼室３入
口側のエジェクタバーナ取り付け部（吸引室２３）間に
は、ガス循環通路８が設けられ、エジェクタバーナ４の
噴射ガス（燃料ガス）Ｃの吸引力で、一次燃焼室２でガ
ス化した廃棄物（ごみ）Ａの熱分解ガスＢを二次燃焼室
３入口側に導くように構成されている。

【０００５】エジェクタバーナ４は不図示の燃料１１の
供給管、一次空気１７の供給管、及び二次空気２１の供
給管が同心状に囲繞されて構成され、これらの供給管に
はブロワ１６により生成された、一次空気１７及び二次
空気２１が送給される。尚、２２はディヒューザ、２３
は吸引室である。

【０００６】かかる構成において、ごみ投入口０５から
火格子１上の一次燃焼室２に蓄えられた廃棄物Ａは、バ
ーナ４の燃焼ガスの一部（約３０％）Ｃ’を火格子１下
から一次燃焼室２に供給することにより、部分燃焼し、
ガス化（熱分解ガスＢ）される。この部分燃焼により生
じた熱分解ガスＢは、一次燃焼室２内を上昇し、循環通
路８を通ってバーナ４よりの燃料ガスＣによって吸引混
合されて、二次燃焼室３に導入され、該二次燃焼室３で
前記熱分解ガスＢと燃料ガスＣの完全燃焼が行なわれ、
均熱室６を介して煙突１０から大気へ放出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】かかる構成の廃棄物焼
却炉においては、火格子１上の一次燃焼室２の容積は制
限を受け、又該一次燃焼室２に投入された廃棄物Ａは種
々雑多であり、水分等も含んでおり、一般的に通気抵抗
が高い。特に病院や老人ホーム等においては、食堂の残
飯や医療廃棄物に加えて多量の紙おむつが廃棄される
が、かかる紙おむつは排尿等の水分を多く含む為に燃焼
エネルギー負荷が大きい。

【０００８】このため、かかる廃棄物の完全燃焼を図る
には、前記一次燃焼室２内に火床（廃棄物の燃焼層）を
形成し、該火床上に逐次適宜間隔で所定量の紙おむつ等
の廃棄物を投入しながら完全燃焼を図る必要があるが、
このような廃棄物追加投入方式を採用した場合、運転操
作の過程で追加投入及び燃え切りの判断が必要となる
が、一次燃焼室２内は通常燃焼状態において、二次燃焼
室３からの熱ガスにより、焼却物がガス化且つ一部燃焼
しており、この為、一次燃焼室２の燃焼状態を把握する
為に覗き窓を使用したり、又投入口を開放して燃焼室内
を視認することはできない。従って廃棄物追加投入方式
を採用する場合は、上記判定を自動的に検知する手段が
必要である。

【０００９】本発明は廃棄物追加投入方式を採用した運
転操作の過程で追加投入及び燃え切りの判断を自動的に
且つ適切に行なうことの出来る小型焼却炉の運転制御方
法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、廃棄物が投入
且つ蓄えられる一次燃焼室と、入口側に燃焼バーナを配
した二次燃焼室と、該二次燃焼室入口側に配設された燃
焼バーナと、前記一次燃焼室で生成された熱分解ガスを
二次燃焼室入口側若しくは燃焼バーナ側に導く循環通路
とを具え、前記燃焼バーナを介してバーナ燃料と熱分解
ガスを二次燃焼室側に導きながら燃焼を行なうようにし
た焼却炉に適用されるものである。

【００１１】従って本発明は後記実施例の図２、３に示
す如く、火格子を挟んで一次燃焼室と二次燃焼室を炉内
の上下に配置する燃焼室一体構造の炉のみならず、一次
燃焼室と二次燃焼室とを夫々別炉にて形成し、二次燃焼
室の熱ガスを一次燃焼室へ導く通路、及び循環通路を前
記両燃焼室間を連通する管路で形成してもよい。又前記
燃焼バーナにおいても、二次燃焼室入口側に配設される
もので、水平に設置しても上向きに設置してもよい。

【００１２】そしてかかる構成の廃棄物焼却炉の運転制
御方法において、請求項１記載の発明は、前記一次燃焼
室内に、モータ、アクチュエータその他の駆動源により
駆動される撹拌手段を設けるとともに、該撹拌手段の駆
動源より駆動信号に基づいて廃棄物の追加投入時期若し
くは燃え切り時期を判定することを特徴としている。

【００１３】即ち一次燃焼室内に蓄えられた廃棄物は、
二次燃焼室よりの熱ガスにより一部燃焼とガス化される
が、この廃棄物が例えば紙おむつ等の大型の含水廃棄物
にあっては、外側より順次乾燥→炭化→灰化して行く
が、この場合において前記廃棄物を撹拌せずに置き火状
態に置くと、外側の灰化部分が断熱層となって中心部が
燃焼されずに焼け残りとなる（燃焼不足）場合がある。
このような場合に、前記撹拌手段により紙おむつの外側
の灰化部分を順次取り去ることにより燃焼すべき炭化部
分が露出して撹拌され、効果的な燃焼が可能となる。こ
れが本発明の第１の作用である。

【００１４】第２の作用は前記撹拌により外側の灰化部
分を順次取り去って小径化しながら、含水物が乾燥→炭
化→灰化して行くために、前記撹拌手段の駆動トルクが
燃焼経過にしたがって徐々に低下する。従って前記一次
燃焼室の撹拌手段の駆動トルク、駆動電流や駆動電力
（モータ駆動の場合）、又駆動流体圧力（水圧その他の
流体アクチュエータの場合）等の駆動信号を検知するこ
とにより、前記廃棄物の燃焼状態が完全に灰化せずに所
定の燃焼層が形成されており、追加投入時期か否かが判
断できる。又更に前記燃焼層も消滅し完全に灰化して燃
え切り状態にあるか否かも同様に判断できる。

【００１５】この場合において前記駆動電流や駆動トル
クの絶対値を検知信号とすると、廃棄物の投入量に応じ
て変動してしまう。そこでこのような場合は駆動信号の
絶対値ではなく、その偏差値を用いるのがよい。

【００１６】請求項２記載の発明は、前記構成の廃棄物
焼却炉の運転制御方法において、前記一次燃焼室で生成
された熱分解ガスを二次燃焼室入口側若しくは燃焼バー
ナ側に導く循環通路内のガス温度若しくはガス温度偏差
を検出し、該検出信号に基づいて廃棄物の追加投入時期
若しくは燃え切り時期を判定することを特徴とする。

【００１７】即ち、前記循環通路内のガス温度は廃棄物
投入初期は低減するが、その後廃棄物の乾燥→熱分解ガ
スの生成にしたがって上昇し、更に燃焼層が低減し灰量
の増加にしたがって低減する。従って、かかるガス温度
変動を検知信号にしても請求項１と同様な作用が得られ
る。そしてこの場合もガス温度の絶対値ではなく、その
偏差値を用いるのがよい。又、前記ガス温度の測定域は
循環通路内がよい。その理由は一次燃焼室の場合は、熱
分解ガスのみならず二次燃焼室からの熱ガスもあり、又
廃棄物の燃焼状態によって燃焼室中央域とその外側域に
おいて、温度変動のバラツキも大きく精度よい測定が出
来ない。この点、循環通路内では燃料バーナのエジェク
タ効果により吸引される一次燃焼室よりの熱分解ガスの
温度を精度よく測定できる。

【００１８】請求項３記載の発明は、前記構成の廃棄物
焼却炉の運転制御方法において、前記一次燃焼室内の廃
棄物の燃焼層を検知する検知手段を設け、該検知手段よ
りの該検出信号に基づいて廃棄物の追加投入時期若しく
は燃え切り時期を判定することを特徴とする。

【００１９】例えば、紙おむつ等の燃焼を行なう場合に
は、前記一次燃焼室内に不完全燃焼部が存在することな
く、所定厚の火床（燃焼層）を形成されている状態で追
加投入するのが好ましい。即ち、より具体的には燃焼初
期の状態では嵩密度が大きく、一次燃焼室内のほぼ全高
に亙って紙おむつ等が蓄積されている。この状態で燃焼
経過により、紙おむつ等の乾燥→炭化→灰化が進むに連
れ嵩密度が低くなり、所定厚の火床（燃焼層）を形成さ
れている完全燃焼状態では、嵩密度は一次燃焼室の略１
／３以下の高さになる。

【００２０】そして燃焼層高さはレーザ等で検知する。
又燃焼層の状態は赤外線センサ等でその温度分布状態と
しても把握することが出来る。そこで本発明は前記一次
燃焼室内の廃棄物の燃焼層を高さや温度分布状態として
検知する検知手段を設け、該検知手段よりの該検出信号
に基づいて廃棄物の追加投入時期や燃え切り時期を判定
している。

【００２１】そしてより好ましくは前記検知手段が、燃
焼室内に光軸が燃焼室断面を貫通するレーザを用いるの
がよく、更に具体的には前記レーザ貫通位置が廃棄物の
燃焼層直上位置と直下位置であるのがよい。即ち、追加
投入時期は廃棄物の燃焼層直上位置にレーザが貫通した
か否かで判断することが出来、又燃え切り時期は前記燃
焼層がなくなって灰層になった時期であるので、燃焼層
直下位置にレーザが貫通したか否かで判断することが出
来る。

【００２２】そしてこのような燃焼室内に光軸が燃焼室
断面を貫通するレーザ発信器（半導体レーザ等）とレー
ザ受光検出器（フォトダイオード等）の組合せからなる
光学系を一対以上（例えば発振器を１つ、受光器を２つ
でもよく、又発振器と受光器を夫々２つでもよい）配設
するのがよい。尚、その他の非接触法による高さ検出手
段には超音波センサがあるが、該超音波センサは高温場
において音波の指向性が歪むために使用できない。又、
レーザレーダの応用が考えられるが、極めて高価で実用
的でない。

【００２３】請求項６記載の発明は、前記構成の廃棄物
焼却炉の運転制御方法において、前記燃焼バーナ内若し
くはその出口側に火炎検出器を設置し、該検出器からの
火炎電流値若しくは火炎電流値偏差を検出し、該検出信
号に基づいて廃棄物の追加投入時期若しくは燃え切り時
期を判定することを特徴とする。

【００２４】即ち、燃焼バーナの燃料に用いるプロパン
ガスや、廃棄物よりの熱分解ガスは炭化水素系ガスであ
るために、かかる炭化水素系ガスを燃やした場合、その
中間体でイオンを発生する。そのイオンをイオン電極式
フレームロッドなどで測定することにより、該検出器か
らの火炎電流値若しくは火炎電流値偏差信号に基づいて
燃焼経過に比例する燃焼状態を把握することが容易にな
る。

【００２５】この場合、前記火炎検出器を、燃焼バーナ
内に設ける場合は、該バーナの着火、不着火の判別が容
易である。又前記火炎検出器を、バーナ噴出口の出口側
に設ける場合は、熱分解ガスの変化状態の把握が容易で
ある。

【００２６】請求項７記載の発明は、前記構成の廃棄物
焼却炉の運転制御方法において、前記一次燃焼室若しく
は循環通路内のガス組成を検出し、該検出信号に基づい
て廃棄物の追加投入時期若しくは燃え切り時期を判定す
ることを特徴とする。

【００２７】即ち、前記一次燃焼室若しくは循環通路内
のガス組成、特にＯ₂とＣＯについては、一次燃焼室の
熱分解が進むに連れ、ＣＯが多くなり、そして熱分解が
終了するに連れ、ＣＯが低減していく。一方Ｏ₂は前記
ＣＯと逆のほぼ反比例した曲線を描く。従って一次燃焼
室若しくは循環通路内のＯ₂やＣＯ等の生成ガス組成を
検出し、その検出値（偏差値）又はその複数のガス組成
の組み合わせにて“追加投入可”や“燃え切り”の判定
を行なうことが出来る。

【００２８】請求項８記載の発明は、前記構成の廃棄物
焼却炉の運転制御方法において、廃棄物の追加投入毎に
作動開始するタイマを設け、該タイマにより追加投入か
ら一定時間経過後に“燃え切り”とし、該一定時間経過
前に追加投入が行なわれた場合、前記タイマがリセット
されることを特徴とする。

【００２９】前記したように“追加投入可”と“燃え切
り”の両者の判定をいずれも請求項１〜７に記載の検知
信号で行なうことは確実性の面で不安が残る場合があ
る。特に“燃え切り”とは廃棄物全てが灰層になった場
合を一般的に指すが、廃棄物全てが灰層になるまで燃や
すことは燃料等の経済性の面から不都合な場合もあり、
又前記廃棄物に不燃物等が混入していた場合、廃棄物全
てが灰層にはならない。

【００３０】そこで、本発明は“追加投入可”の判定に
ついては請求項１〜７に記載の検知信号で行なうも、
“燃え切り”については最後の追加投入から一定時間経
過後に自動的に“燃え切り”とし、前記した欠点の解消
を図っている。この場合前記追加投入が最後の追加投入
か否かを判別するのが面倒なために、追加投入毎にタイ
マを作動させ、前記した一定時間経過前に追加投入が行
なわれた場合、前記タイマがリセットされるように構成
し、タイマのカウントが追加投入毎に自動的に行なわれ
るように構成している。

【００３１】このように構成することによりは前記追加
投入が最後の追加投入か否かを判別する必要がなく、回
路構成が簡便化する。尚、前記一定時間は廃棄物の種類
によって異なるために、請求項９に記載のように、前記
タイマにより設定される燃え切り時間を、廃棄物種類に
応じて可変されるのがよい。

【００３２】請求項１０記載の発明は、二次燃焼室温度
あるいは偏差値を検知し、バーナの燃焼量を調整し、二
次燃焼室の温度を一定に制御することを特徴としてい
る。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例
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。

【００３４】図２及び図３は、本発明の実施形態に係る
廃棄物焼却炉の構成を示す断面図で、図２は正面断面
図、図３は側面断面図である。図２において、炉内は火
格子１を介してその上方に一次燃焼室（ガス化燃焼室）
２、下方に二次燃焼室３と、上下の２つの室に分かれて
おり、二次燃焼室３入口側にディヒューザ２２、更にそ
の上流側に吸引室２３を設け、該吸引室２３内にエジェ
クタバーナ４を水平方向に設置し火格子１下方の二次燃
焼室３内に燃料ガス流が噴出可能に配置されている。二
次燃焼室３の出口側は絞り通路２４を介して均熱室６及
び煙突１０に連通している。

【００３５】絞り通路２４は、二次燃焼室３出口側の炉
底を矩形状に立上げた下側堰２４ａと、その上方に位置
する均熱室６側との間を垂下して形成される区画壁２４
ｂとによって狭域化して形成される。そしてこのように
二次燃焼室３出口側の炉底を立上げた下側堰２４ａによ
り絞り通路２４を形成する理由は次の通りである。

【００３６】二次燃焼室３は火格子１の下方にあるため
に、灰と一緒に未燃分が落ちやすい。二次燃焼室３の炉
底に落ちた未燃分は、前記下側堰２４ａが無いとエジェ
クタバーナ４の噴出流等によってキャリオーバされて均
熱室６側に流れてしまうが、堰２４ａを設けることによ
ってこのような不具合を防げる。又堰２４ａを設けるこ
とにより温度の高い二次燃焼室３内での対流現象が生
じ、一層の完全燃焼が図られる。

【００３７】一方、均熱室６は、煙突１０が連設される
出口側を縮径し、該縮径部に多孔質セラミック板１２を
左右両側壁より交互に水平方向に取り付け、均熱室６内
において燃焼ガスの温度、滞留時間を確保することによ
り、燃焼ガスの無煙、無臭化を図る。尚、前記多孔質セ
ラミック板１２は輻射変換体としても機能し、均熱室６
に高温域を形成し、ここに流れた未燃煤塵の燃焼、消滅
を図る。煙突１０は炉内が負圧に保持されるように煙突
高さを設定している。

【００３８】次に前記火格子１上方に位置する一次燃焼
室２の構造について説明する。一次燃焼室２上面側には
撹拌軸５２を回転させる為の駆動モータ５１が取り付け
られており、該駆動モータ５１はモータ軸５１ａを介し
て撹拌軸５２（中空軸）をボルト５３結合にて連結さ
せ、該撹拌軸５２を一次燃焼室２内に垂直に貫通させ、
その下端を火格子１中心位置に垂直に突設させた支持軸
５４に回転自在に嵌合させる。前記撹拌軸５２は中空軸
で形成され、その上下両端をモータ軸５１ａと支持軸５
４により上下動自在に嵌合されているために、モータ軸
５１ａとのボルト５３結合位置を上下に調整することに
より前記撹拌軸５２に取り付けた撹拌羽根５５の取り付
け高さを任意に調整できる。

【００３９】前記撹拌羽根５５は、撹拌軸５２より燃焼
室炉壁方向に水平に延在する偏平三角形状をなし、後記
する内蓋５６の開口５７下端位置より火格子１取り付け
位置までの間に左右交互に複数対配設する。尚、火格子
１は撹拌羽根５５の回転に沿う円形形状をしており、一
方炉内は断面方形状をしており、そして前記炉内角隅部
の火格子１との空隙部にガス通気孔４８を設けるととも
に、該ガス通気孔４８の上部にナイフエッジ状のガイド
フィン４９を設け、前記ガス通気孔４８を廃棄物が塞が
ないようにする。これにより燃焼初期でも前記ガス通気
孔４８より二次燃焼室３側より一次燃焼室２へ熱ガスが
導入され、円滑な燃焼が可能となる。

【００４０】次にごみ投入部５の構造について図３に基
づいて説明する。ごみ投入部５は、一次燃焼室２の内蓋
５６の開口部５７に面接して取り付けられ、前記内蓋５
６と対面する投入部上部側壁には手動にて開放される外
蓋５８が取り付けられている。外蓋５８と内蓋５６の間
にはバケット５９及び内蓋５６が周回可能な上部空間６
０を有し、該上部空間６０下方にバケット５９収納空間
を設ける。バケット５９は、内蓋５６下端の炉外壁に設
けたヒンジ６４を中心として前記上部空間６０内を周回
し、内蓋開口５７より炉内に廃棄物を投入可能に構成し
ている。一方、内蓋５６は上端に設けたヒンジ６５を中
心として上部空間６０内を回動し、該上部空間６０天井
位置に停止するように構成されている。

【００４１】図２に戻り、一次燃焼室２上方側部と二次
燃焼室３入口側のエジェクタバーナ４が取り付けられて
いる吸引室２３間には、ガス循環ダクト８が設けられ、
エジェクタバーナ４の噴射ガスの吸引力で、一次燃焼室
２でガス化した廃棄物の熱分解ガスをデヒューザ２２を
介して二次燃焼室３入口側に導くように構成されてい
る。エジェクタバーナ４は前記従来技術と同様に燃料供
給管、一次空気供給管、及び二次空気供給管が同心状に
囲繞されて構成され、これらの供給間にはブロワ１６に
より生成された、一次空気及び二次空気が送給される。

【００４２】又、二次燃焼室には温度センサを設け、そ
の検知温度あるいは偏差値に基づいてバーナの燃焼量を
調整し、二次燃焼室の温度を一定に制御するようにして
いる。

【００４３】かかる構成において、本焼却炉の廃棄物投
入から燃焼終了までの手順を簡単に説明する。先ず前記
ごみ投入部５のバケット５９と内蓋５６の回動タイミン
グは連動しており、その動作手順を簡単に説明するに、
前記ごみ投入部５の外蓋５８よりバケット５９内に紙お
むつ等の廃棄物を投入した後、外蓋５８を閉めることに
より、不図示の内蓋開放スイッチが働き、上部空間６０
の天井位置まで内蓋５６が回動し、内蓋開口５７が開放
される。

【００４４】バケット５９は不図示のスイッチにより、
内蓋５６が上部空間６０天井位置まで回動したのを確認
した後、周回を開始して内蓋開口５７より炉内に外蓋５
８が閉じられた状態で廃棄物が炉内の一次燃焼室２に投
入される。この際、最上段の撹拌羽根５５に直接廃棄物
が乗らないように、該最上段の撹拌羽根５５が内蓋開口
５７の反対側に位置するように撹拌羽根５５の回転タイ
ミングを設定している。前記廃棄物の投入が完了した
後、直ちに内蓋５６が元の位置に復帰して内蓋開口５７
を閉塞する。尚、前記紙おむつ等の廃棄物の投入タイミ
ング（追加投入時期）は、後記する運転制御フローによ
り決定される。

【００４５】前記内蓋開口５７より適宜タイミングで、
火格子１上の一次燃焼室２に投入され蓄えられた紙おむ
つ等は撹拌羽根５５により回転撹拌されながら、後記す
る燃焼が行なわれる。即ち、内蓋開口５７より火格子１
上の一次燃焼室２に蓄えられた廃棄物は、バーナ４の燃
焼ガスの一部（約３０％）を火格子１下及びガス通気孔
４８から一次燃焼室２に供給することにより、部分燃焼
し、ガス化（熱分解ガス）される。この部分燃焼により
生じた熱分解ガスは、一次燃焼室２内を上昇し、循環ダ
クト８を通って吸引室２３に導かれ、エジェクタバーナ
４よりの燃焼ガスの噴出によって吸引混合されて、二次
燃焼室３に導入され、該二次燃焼室３で前記熱分解ガス
と燃料ガスの完全燃焼が行なわれ、該燃焼ガスは均熱室
６内で温度と滞留時間を確保しながら無縁無臭にクリー
ン化した後、煙突１０から大気へ放出される。

【００４６】図１は前記廃棄物の“追加投入可”と“燃
え切り”の判定を行なうための検知器の取り付け位置を
示す概略図で、前記装置と同一符号は同一部材を指す。
図中３１は前記一次燃焼室２の撹拌駆動モータ５１の駆
動トルク若しくは駆動電流を検知するトルク計若しくは
電流計、３２は循環ダクト８入口側に設けたガス温度計
で、その測定器３２の配置位置は循環ダクト８内であれ
ば特に限定されない。尚、１１ａは燃料供給管である。

【００４７】３３は前記循環ダクト８内のガス組成、特
にＯ₂とＣＯを測定するガス組成分析計、３４はエジェ
クタバーナ４内に配置したイオン電極式フレームロッド
からなる火炎検出器で、該火炎検出器３４はエジェクタ
バーナ４の燃料ガスや廃棄物よりの熱分解ガスを燃やし
た場合、その中間体でイオンを発生するが、該イオンの
発生量を検知することにより、燃焼状態が判別できる。
３５は廃棄物の追加投入毎に作動開始するタイマであ
り、該タイマ３５により追加投入から一定時間経過後に
“燃え切り”とし、該一定時間経過前に追加投入が行な
われた場合、前記タイマ３５がリセットされる。追加投
入が行なわれたか否かの判断は、内蓋５６の開閉動作を
検知して自動で判断することも出来、又手動の追加投入
スイッチ６２を設けてもよい。尚、前記火炎検出器３４
は、バーナ４の噴出口の出口側に設置してもよい。

【００４８】そして、前記夫々の検出器３１〜３４から
の信号はＡＤ変換器３６によりデジタル変換した後、演
算器３７にて偏差値を演算した後、判定器３８にて該偏
差値と基準レベルとを比較し、前記偏差値が基準レベル
以下の場合に、燃焼状態が安定レベルにあると判断し
て、“追加投入可”の指示ランプ３９を点灯させる。指
示ランプ３９点灯後、前記の方法で追加投入がなされる
と、前記した手動の追加投入スイッチ６２等に連動して
タイマ３５が作動し、該追加投入から一定時間経過する
と“燃え切り”と判断し、該一定時間経過前に追加投入
が行なわれた場合、前記タイマ３５がリセットされ、再
度前記動作が繰り返される。

【００４９】尚、前記タイマ３５により設定される燃え
切り時間は、廃棄物種類に応じて可変されるのがよく、
例えば木材の場合は４０〜６０分、紙おむつや食堂ごみ
の場合は７０〜１２０分のように設定される。

【００５０】又、前記したトルク計若しくは電流計３
１、ガス温度計３２、Ｏ₂とＣＯを測定するガス組成分
析計３３、イオン電極式フレームロッドからなる火炎検
出器３４等の検出器は全て設ける必要は全くなく、一又
は複数適宜組合せて用いればよい。

【００５１】次に図４にかかる実施形態の効果を病院ご
み（紙おむつを多く含み又食堂ごみもある）で確認した
実験データを示し、ごみ投入と駆動電流値、該駆動電流
偏差値、循環ダクトガス温度の夫々の関係を示してい
る。本図では、バーナ４着火後、循環ガス温度が３００
℃を越えた段階で、第１のごみ投入を行なう。前記ごみ
投入により、駆動電流値及びその電流偏差値は大きく振
れ、且つ循環ダクト８ガス温度は低下するが、燃焼が進
むに連れ駆動電流値及び電流偏差値は収束し、且つ循環
ダクト８のガス温度が上昇する。これを電流検知器３１
又はガス温度計３２が判断して２回目のごみ投入を行な
う。以下同様に駆動電流値及び電流偏差値が収束した毎
に３、４、５回目のごみの投入を行なう。

【００５２】尚、３回目のごみ投入を除いて駆動電流値
及び電流偏差値の収束段階では、循環ダクト８ガス温度
はいずれも５５０℃を越えており、従って駆動電流値及
び電流偏差値以外に循環ダクト８ガス温度についても検
知信号として用いることが可能であることが理解でき
る。又、本実施形態では、タイマ３５設定を１２０分と
し、追加投入毎に、前記タイマ３５がリセット且つ作動
し、５回目の追加投入から１２０分経過すると“燃え切
り”と判断し、バーナ消火される。

【００５３】図５はごみ追加投入と循環ダクト８内のＯ
₂とＣＯのガス組成の関係を示し、一次燃焼室２の熱分
解が進むに連れ、ＣＯが多くなり、そして熱分解が終了
するに連れ、ＣＯが低減していく。一方Ｏ₂は前記ＣＯ
と逆のほぼ反比例した曲線を描く。従って循環ダクト８
内のＯ₂とＣＯのガス組成の組み合わせにて“追加投入
可”の判定を行なうことが出来る。

【００５４】図６は、一次燃焼室２内に光軸が燃焼室断
面を貫通するレーザを用いた本発明の他の実施形態で、
（Ａ）は半導体レーザ等のレーザ発信器４１ａ、４１ｂ
とフォトダイオード等のレーザ受光検出器４２ａ、４２
ｂを夫々２つの組合せからなるもの、（Ｂ）は一のレー
ザ発信器４１と２つのレーザ受光検出器４２ａ、４２ｂ
の組合せからなるものを示す。

【００５５】即ち、（Ａ）は線状パルスビームを水平に
出力するレーザ発信器４１ａ、４１ｂを廃棄物の燃焼層
４３直上位置と直下位置に対応する図上左の炉壁に、又
該レーザ発信器４１ａ、４１ｂの出力光が受光される図
上右の炉壁にレーザ受光検出器４２ａ、４２ｂを、夫々
２つ配設している。（Ｂ）は線状パルスビームを水平位
置から下向きに所定角度上下に振れながらスキャンビー
ムを出力する、スキャン機構を内蔵した一つのレーザ発
信器４１を廃棄物の燃焼層４３直上位置に対応する図上
左の炉壁に、又前記レーザ発信器４１のスキャン出力光
が廃棄物の燃焼層４３直上位置と直下位置で受光される
図上右の炉壁対応位置にレーザ受光検出器４２ａ、４２
ｂを上下に２つ配設している。

【００５６】かかる実施形態によれば、一次燃焼室２に
投入蓄えられた廃棄物が十分燃焼されずに燃焼層４３直
上位置を越えて廃棄物がある場合は、レーザ受光検出器
４２ａ、４２ｂのいずれからもパルスが検出されず、こ
の場合は廃棄物の乾燥／燃焼過程で追加投入不可の判定
を行なう。

【００５７】そして、廃棄物の乾燥／燃焼から炭化燃焼
状態に進み、廃棄物の燃焼層４３のみになると、燃焼層
４３直上位置にあるレーザ受光検出器４２ａのみが貫通
したパルスレーザ光を検出する。従ってレーザ受光検出
器４２ａのみがレーザ光を検出し、廃棄物の燃焼層４３
直下位置にあるレーザ受光検出器４２ｂがレーザ光を検
出しない状態で“追加投入可”の判定を行なう。

【００５８】又燃え切り時期は前記燃焼層４３がなくな
って灰層４４になった時期であるので、燃焼層４３直下
位置にレーザが貫通したか否かで判断することが出来
る。即ちレーザ受光検出器４２ａ、４２ｂのいずれもが
レーザ光を検出した段階で“燃え切り”の判定を行な
い、バーナ４の消火を行なう。尚、“燃え切り”の判定
は前記レーザ受光検出器４２ａと前記実施形態と同様に
タイマ３５を組合せてもよい。例えばレーザ受光検出器
４２ａのみがレーザ光を検出した段階でタイマ３５を作
動させ、該タイマ３５の一定時間経過後のカウントアッ
プ信号と廃棄物の燃焼層４３直下位置にあるレーザ受光
検出器４２ｂがレーザ光検出信号の組合せにて“燃え切
り”の判定を行なうようにしてもよく、これにより“燃
え切り”の判定が一層確実化する。

【００５９】

【発明の効果】以上記載した如く本発明によれば、廃棄
物追加投入方式を採用した運転操作の過程で追加投入及
び燃え切りの判断を自動的に且つ適切に行なうことの出
来る小型焼却炉の運転制御方法を提供することが出来、
これにより焼却処理の効率向上及び燃費向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 廃棄物の“追加投入可”と“燃え切り”の判
定を行なうための検知器の取り付け位置を示す本発明の
実施形態に係る廃棄物焼却炉の概略図である。

【図２】 図２及び図３は、本発明の実施形態に係る廃
棄物焼却炉の構成を示す断面図で、図２はその正面断面
図である。

【図３】 図３は図２の側面断面図

【図４】 図１実施形態の効果を病院ごみで確認した実
験データを示すグラフ図で、ごみ投入と駆動電流値、該
駆動電流偏差値、循環ダクトガス温度の夫々の関係を示
している。

【図５】 ごみ追加投入と循環ダクト内のＯ₂とＣＯの
ガス組成の関係を示すグラフ図である。

【図６】 一次燃焼室内に光軸が燃焼室断面を貫通する
レーザを用いた本発明の他の実施形態で、（Ａ）はレー
ザ発信器とレーザ受光検出器を夫々２つの組合せからな
るもの、（Ｂ）は一のレーザ発信器と２つのレーザ受光
検出器の組合せからなるものを示す。

【図７】 従来の廃棄物焼却炉の構成を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 火格子 ２ 一次燃焼室（ガス化燃焼室） ３ 二次燃焼室 ４ エジェクタバーナ ５ ごみ投入部 ２３ 吸引室 ３１ トルク計若しくは電流計 ３２ ガス温度計 ３３ ガス組成分析計 ３４ 火炎検出器 ３５ タイマ ３６ ＡＤ変換器 ３７ 演算器 ３８ 判定器 ３９ 指示ランプ ５１ 駆動モータ ５２ 撹拌軸 ５５ 撹拌羽根 ５６ 内蓋 ５７ 開口部 ５８ 外蓋 ５９ バケット ６２ 追加投入スイッチ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年１１月１１日（１９９９．１１．
１１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【請求項５】 廃棄物が投入且つ蓄えられる一次燃焼室
と、入口側に燃焼バーナを配した二次燃焼室と、該二次
燃焼室入口側に配設された燃焼バーナと、前記一次燃焼
室で生成された熱分解ガスを二次燃焼室入口側若しくは
燃焼バーナ側に導く循環通路とを具え、前記燃焼バーナ
を介してバーナ燃料と熱分解ガスを二次燃焼室側に導き
ながら燃焼を行なうようにした焼却炉において、燃焼バーナ内に検出器を設置し、該検出器から検出した
火炎電流値若しくは火炎電流値偏差に基づいて 廃棄物の
追加投入時期若しくは燃え切り時期を判定することを特
徴とする廃棄物焼却炉の運転制御方法。

【請求項６】 廃棄物が投入且つ蓄えられる一次燃焼室
と、入口側に燃焼バーナを配した二次燃焼室と、該二次
燃焼室入口側に配設された燃焼バーナと、前記一次燃焼
室で生成された熱分解ガスを二次燃焼室入口側若しくは
燃焼バーナ側に導く循環通路とを具え、前記燃焼バーナ
を介してバーナ燃料と熱分解ガスを二次燃焼室側に導き
ながら燃焼を行なうようにした焼却炉において、前記一次燃焼室に対面して設けたごみ投入用蓋部が閉塞
状態にある際に、前記循環通路内 のガス組成を検出し、
該検出信号に基づいて廃棄物の追加投入時期若しくは燃
え切り時期を判定することを特徴とする廃棄物焼却炉の
運転制御方法。

【請求項７】 廃棄物が投入且つ蓄えられる一次燃焼室
と、入口側に燃焼バーナを配した二次燃焼室と、該二次
燃焼室入口側に配設された燃焼バーナと、前記一次燃焼
室で生成された熱分解ガスを二次燃焼室入口側若しくは
燃焼バーナ側に導く循環通路とを具え、前記燃焼バーナ
を介してバーナ燃料と熱分解ガスを二次燃焼室側に導き
ながら燃焼を行なうようにした焼却炉において、 廃棄物の追加投入毎に作動開始するタイマを設け、該タ
イマにより追加投入から一定時間経過後に“燃え切り”
とし、該一定時間経過前に追加投入が行なわれた場合、
前記タイマがリセットされることを特徴とする廃棄物焼
却炉の運転制御方法。

【請求項８】 前記タイマにより設定される燃え切り時
間が、廃棄物種類に応じて可変されることを特徴とする
請求項７記載の廃棄物焼却炉の運転制御方法。

【請求項９】 二次燃焼室温度あるいは偏差値を検知
し、バーナの燃焼量を調整し、二次燃焼室の温度を一定
に制御することを特徴とする請求項１記載の廃棄物焼却
炉の運転制御方法。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】請求項２記載の発明は、前記構成の廃棄物
焼却炉の運転制御方法において、前記一次燃焼室に対面
して設けたごみ投入用蓋部が閉塞状態にある際に、前記
一次燃焼室で生成された熱分解ガスを二次燃焼室入口側
若しくは燃焼バーナ側に導く循環通路内のガス温度若し
くはガス温度偏差を検出し、該検出信号に基づいて廃棄
物の追加投入時期若しくは燃え切り時期を判定すること
を特徴とする。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】請求項３記載の発明は、前記構成の廃棄物
焼却炉の運転制御方法において、前記一次燃焼室内の廃
棄物の燃焼層直上位置と直下位置を検知する検知手段を
設け、該検知手段よりの該検出信号に基づいて廃棄物の
追加投入時期若しくは燃え切り時期を判定することを特
徴とする。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】請求項５記載の発明は、前記構成の廃棄物
焼却炉の運転制御方法において、前記燃焼バーナ内に検
出器を設置し、該検出器から検出した火炎電流値若しく
は火炎電流値偏差に基づいて廃棄物の追加投入時期若し
くは燃え切り時期を判定することを特徴とする。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】この場合、本発明は前記火炎検出器を、燃
焼バーナ内に設けているために、該バーナの着火、不着
火の判別が容易である。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】請求項６記載の発明は、前記構成の廃棄物
焼却炉の運転制御方法において、前記一次燃焼室に対面
して設けたごみ投入用蓋部が閉塞状態にある際に、前記
循環通路内のガス組成を検出し、該検出信号に基づいて
廃棄物の追加投入時期若しくは燃え切り時期を判定する
ことを特徴とする。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】即ち、前記循環通路内のガス組成、特にＯ
₂とＣＯについては、一次燃焼室の熱分解が進むに連
れ、ＣＯが多くなり、そして熱分解が終了するに連れ、
ＣＯが低減していく。一方Ｏ₂は前記ＣＯと逆のほぼ反
比例した曲線を描く。従って前記循環通路内のＯ₂やＣ
Ｏ等の生成ガス組成を検出し、その検出値（偏差値）又
はその複数のガス組成の組み合わせにて“追加投入可”
や“燃え切り”の判定を行なうことが出来る。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】請求項７記載の発明は、前記構成の廃棄物
焼却炉の運転制御方法において、廃棄物の追加投入毎に
作動開始するタイマを設け、該タイマにより追加投入か
ら一定時間経過後に“燃え切り”とし、該一定時間経過
前に追加投入が行なわれた場合、前記タイマがリセット
されることを特徴とする。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３０】そこで、本発明は“追加投入可”の判定に
ついては請求項１〜６に記載の検知信号で行なうも、
“燃え切り”については最後の追加投入から一定時間経
過後に自動的に“燃え切り”とし、前記した欠点の解消
を図っている。この場合前記追加投入が最後の追加投入
か否かを判別するのが面倒なために、追加投入毎にタイ
マを作動させ、前記した一定時間経過前に追加投入が行
なわれた場合、前記タイマがリセットされるように構成
し、タイマのカウントが追加投入毎に自動的に行なわれ
るように構成している。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】このように構成することによりは前記追加
投入が最後の追加投入か否かを判別する必要がなく、回
路構成が簡便化する。尚、前記一定時間は廃棄物の種類
によって異なるために、請求項８に記載のように、前記
タイマにより設定される燃え切り時間を、廃棄物種類に
応じて可変されるのがよい。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３２】請求項９記載の発明は、二次燃焼室温度あ
るいは偏差値を検知し、バーナの燃焼量を調整し、二次
燃焼室の温度を一定に制御することを特徴としている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 勝 長崎市飽の浦町１番１号 株式会社菱研テ ック内 (72)発明者 竹川 敏之 長崎市深堀町五丁目717番地１ 長菱エン ジニアリング株式会社内 (72)発明者 日野 裕一 長崎市深堀町五丁目717番地１ 長菱エン ジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 3K062 AA18 AA23 AB02 AC01 AC13 AC17 AC19 BA02 CA06 DA01 DA02 DA22 DA23 DB13 DB30 3K078 AA02 AA03 BA03 BA22 CA03 CA06 CA07 CA27

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃棄物が投入且つ蓄えられる一次燃焼室
   と、入口側に燃焼バーナを配した二次燃焼室と、該二次
   燃焼室入口側に配設された燃焼バーナと、前記一次燃焼
   室で生成された熱分解ガスを二次燃焼室入口側若しくは
   燃焼バーナ側に導く循環通路とを具え、前記燃焼バーナ
   を介してバーナ燃料と熱分解ガスを二次燃焼室側に導き
   ながら燃焼を行なうようにした焼却炉において、 前記一次燃焼室内に、モータ、アクチュエータその他の
   駆動源により駆動される撹拌手段を設けるとともに、該
   撹拌手段の駆動源より駆動信号に基づいて廃棄物の追加
   投入時期若しくは燃え切り時期を判定することを特徴と
   する廃棄物焼却炉の運転制御方法。
2. 【請求項２】 廃棄物が投入且つ蓄えられる一次燃焼室
   と、入口側に燃焼バーナを配した二次燃焼室と、該二次
   燃焼室入口側に配設された燃焼バーナと、前記一次燃焼
   室で生成された熱分解ガスを二次燃焼室入口側若しくは
   燃焼バーナ側に導く循環通路とを具え、前記燃焼バーナ
   を介してバーナ燃料と熱分解ガスを二次燃焼室側に導き
   ながら燃焼を行なうようにした焼却炉において、 前記循環通路内のガス温度若しくはガス温度偏差を検出
   し、該検出信号に基づいて廃棄物の追加投入時期若しく
   は燃え切り時期を判定することを特徴とする廃棄物焼却
   炉の運転制御方法。
3. 【請求項３】 廃棄物が投入且つ蓄えられる一次燃焼室
   と、入口側に燃焼バーナを配した二次燃焼室と、該二次
   燃焼室入口側に配設された燃焼バーナと、前記一次燃焼
   室で生成された熱分解ガスを二次燃焼室入口側若しくは
   燃焼バーナ側に導く循環通路とを具え、前記燃焼バーナ
   を介してバーナ燃料と熱分解ガスを二次燃焼室側に導き
   ながら燃焼を行なうようにした焼却炉において、 前記一次燃焼室内の廃棄物の燃焼層を検知する検知手段
   を設け、該検知手段よりの検出信号に基づいて廃棄物の
   追加投入時期若しくは燃え切り時期を判定することを特
   徴とする廃棄物焼却炉の運転制御方法。
4. 【請求項４】 前記検知手段が、燃焼室内に光軸が燃焼
   室断面を貫通するレーザである請求項３記載の廃棄物焼
   却炉の運転制御方法。
5. 【請求項５】 前記レーザ貫通位置が廃棄物の燃焼層直
   上位置と直下位置である請求項４記載の廃棄物焼却炉の
   運転制御方法。
6. 【請求項６】 廃棄物が投入且つ蓄えられる一次燃焼室
   と、入口側に燃焼バーナを配した二次燃焼室と、該二次
   燃焼室入口側に配設された燃焼バーナと、前記一次燃焼
   室で生成された熱分解ガスを二次燃焼室入口側若しくは
   燃焼バーナ側に導く循環通路とを具え、前記燃焼バーナ
   を介してバーナ燃料と熱分解ガスを二次燃焼室側に導き
   ながら燃焼を行なうようにした焼却炉において、 前記燃焼バーナ内若しくはその出口側の火炎電流値若し
   くは火炎電流値偏差を検出し、該検出信号に基づいて廃
   棄物の追加投入時期若しくは燃え切り時期を判定するこ
   とを特徴とする廃棄物焼却炉の運転制御方法。
7. 【請求項７】 廃棄物が投入且つ蓄えられる一次燃焼室
   と、入口側に燃焼バーナを配した二次燃焼室と、該二次
   燃焼室入口側に配設された燃焼バーナと、前記一次燃焼
   室で生成された熱分解ガスを二次燃焼室入口側若しくは
   燃焼バーナ側に導く循環通路とを具え、前記燃焼バーナ
   を介してバーナ燃料と熱分解ガスを二次燃焼室側に導き
   ながら燃焼を行なうようにした焼却炉において、 前記一次燃焼室若しくは循環通路内のガス組成を検出
   し、該検出信号に基づいて廃棄物の追加投入時期若しく
   は燃え切り時期を判定することを特徴とする廃棄物焼却
   炉の運転制御方法。
8. 【請求項８】 廃棄物が投入且つ蓄えられる一次燃焼室
   と、入口側に燃焼バーナを配した二次燃焼室と、該二次
   燃焼室入口側に配設された燃焼バーナと、前記一次燃焼
   室で生成された熱分解ガスを二次燃焼室入口側若しくは
   燃焼バーナ側に導く循環通路とを具え、前記燃焼バーナ
   を介してバーナ燃料と熱分解ガスを二次燃焼室側に導き
   ながら燃焼を行なうようにした焼却炉において、 廃棄物の追加投入毎に作動開始するタイマを設け、該タ
   イマにより追加投入から一定時間経過後に“燃え切り”
   とし、該一定時間経過前に追加投入が行なわれた場合、
   前記タイマがリセットされることを特徴とする廃棄物焼
   却炉の運転制御方法。
9. 【請求項９】 前記タイマにより設定される燃え切り時
   間が、廃棄物種類に応じて可変されることを特徴とする
   請求項１記載の廃棄物焼却炉の運転制御方法。
10. 【請求項１０】 二次燃焼室温度あるいは偏差値を検知
    し、バーナの燃焼量を調整し、二次燃焼室の温度を一定
    に制御することを特徴とする請求項１記載の廃棄物焼却
    炉の運転制御方法。