JP2000304234A - 灰溶融炉及びその燃焼制御方法 - Google Patents
灰溶融炉及びその燃焼制御方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガス化炉の生成ガスの燃焼を理論空燃比に近
い条件で確実に制御可能な灰溶融炉及びその燃焼制御方
法を提供する。 【解決手段】 灰溶融炉１は、炉生成ガス燃焼用のバー
ナ２と、補助燃料燃焼用のバーナ３とを有し、制御装置
４は、炉生成ガスの供給配管Ｌ１に設置された温度計
６、ガス分析計７、流量計８の計測結果を基にして、流
量調整弁１０を制御して適切な空燃比となる燃焼用空気
をバーナ２に供給する。さらに、灰溶融炉１の温度を適
切に制御するため、流量調整弁１２、１４をそれぞれ制
御して、所定の空燃比を維持するよう補助燃料と燃焼用
空気をバーナ３に供給して、補助燃料を燃焼させる。
い条件で確実に制御可能な灰溶融炉及びその燃焼制御方
法を提供する。 【解決手段】 灰溶融炉１は、炉生成ガス燃焼用のバー
ナ２と、補助燃料燃焼用のバーナ３とを有し、制御装置
４は、炉生成ガスの供給配管Ｌ１に設置された温度計
６、ガス分析計７、流量計８の計測結果を基にして、流
量調整弁１０を制御して適切な空燃比となる燃焼用空気
をバーナ２に供給する。さらに、灰溶融炉１の温度を適
切に制御するため、流量調整弁１２、１４をそれぞれ制
御して、所定の空燃比を維持するよう補助燃料と燃焼用
空気をバーナ３に供給して、補助燃料を燃焼させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、焼却灰を溶融処理
する灰溶融炉に関し、特に、ガス化炉で廃棄物を焼却
し、焼却灰をガス化炉内の生成ガスで溶融処理する灰溶
融炉に関する。
する灰溶融炉に関し、特に、ガス化炉で廃棄物を焼却
し、焼却灰をガス化炉内の生成ガスで溶融処理する灰溶
融炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】次世代型の都市ごみ処理施設として、ガ
ス化・溶融システムの開発が進められている。このガス
化・溶融システムでは、まず５００℃程度の低空燃比雰
囲気下でごみを蒸し焼きにして熱分解することにより、
ガスを生成する。次に、熱分解後の残渣を、この熱分解
ガスを燃料として約１３００℃で加熱して溶融すること
により、ガラス状のスラグに加工して処理するものであ
る。
ス化・溶融システムの開発が進められている。このガス
化・溶融システムでは、まず５００℃程度の低空燃比雰
囲気下でごみを蒸し焼きにして熱分解することにより、
ガスを生成する。次に、熱分解後の残渣を、この熱分解
ガスを燃料として約１３００℃で加熱して溶融すること
により、ガラス状のスラグに加工して処理するものであ
る。
【０００３】このシステムによれば、これまでの焼却処
理と異なり、ごみが高温雰囲気中で分解処理されるので
ダイオキシン等の有害物質や悪臭の発生が抑えられる、
エネルギー回収率が高い、スラグからの資源再生が容
易、等の利点がある。
理と異なり、ごみが高温雰囲気中で分解処理されるので
ダイオキシン等の有害物質や悪臭の発生が抑えられる、
エネルギー回収率が高い、スラグからの資源再生が容
易、等の利点がある。
【０００４】こうした従来のガス化・溶融システムの構
成を図４に示す。このシステムは、ロータリーキルン式
の灰溶融炉１と流動層式のガス化炉５１と備えたもので
ある。
成を図４に示す。このシステムは、ロータリーキルン式
の灰溶融炉１と流動層式のガス化炉５１と備えたもので
ある。
【０００５】都市ごみは、供給ホッパー６０によりガス
化炉５１内に投入される。このガス化炉５１には、空気
供給系５９を介して、燃焼用及びごみ流動用の空気を導
入して、都市ごみを焼却する。このときに、空燃比λを
１未満に設定することにより、部分燃焼反応により、Ｃ
ＯやＨ2等のガスが熱分解により生成される。この生成
ガスは、ガス化炉５１の上部のガス排出口６７からガス
供給ライン６６によりサイクロン５２に送られ、ガス中
に含まれる流動砂や焼却残渣は分離されて、戻しライン
６８により再びガス化炉５１に戻され、生成ガスのみが
燃焼ガスライン５７により灰溶融炉１に送られる。一
方、ガス化炉５１の炉底に貯った焼却残渣を含む灰は抜
取装置６４により炉外に取り出され、灰／金属分離装置
６５により鉄、アルミ等を灰から分別する。ガス化炉５
１内は、還元雰囲気となっているため、錆のない純度の
高い金属を回収することができ、再資源化が容易であ
る。こうして金属分を除去された灰は灰搬送システム６
１により灰溶融炉１に送られる。
化炉５１内に投入される。このガス化炉５１には、空気
供給系５９を介して、燃焼用及びごみ流動用の空気を導
入して、都市ごみを焼却する。このときに、空燃比λを
１未満に設定することにより、部分燃焼反応により、Ｃ
ＯやＨ2等のガスが熱分解により生成される。この生成
ガスは、ガス化炉５１の上部のガス排出口６７からガス
供給ライン６６によりサイクロン５２に送られ、ガス中
に含まれる流動砂や焼却残渣は分離されて、戻しライン
６８により再びガス化炉５１に戻され、生成ガスのみが
燃焼ガスライン５７により灰溶融炉１に送られる。一
方、ガス化炉５１の炉底に貯った焼却残渣を含む灰は抜
取装置６４により炉外に取り出され、灰／金属分離装置
６５により鉄、アルミ等を灰から分別する。ガス化炉５
１内は、還元雰囲気となっているため、錆のない純度の
高い金属を回収することができ、再資源化が容易であ
る。こうして金属分を除去された灰は灰搬送システム６
１により灰溶融炉１に送られる。
【０００６】灰溶融炉１では、ガス化炉５１から送られ
てきた生成ガスに燃焼空気供給系５８を介して燃焼用空
気を導入し、燃焼させる。これにより炉内温度を約１３
００℃程度に保ち、この高温雰囲気中で灰を溶融させて
スラグ化する。このスラグは炉外に送られてスラグ溜め
５６から取り出されてリサイクルされる。一方、燃焼ガ
スはさらに２次燃焼炉５４に送られ、２次燃焼用空気供
給系６３により２次空気を供給するとともに同時に過熱
器５５により昇温して、未燃物を完全に燃焼させる。排
ガスは排ガス処理系６２に送られ、ボイラー等により排
熱回収を行うとともに、ガス中の不要物を除去する処理
を行う。
てきた生成ガスに燃焼空気供給系５８を介して燃焼用空
気を導入し、燃焼させる。これにより炉内温度を約１３
００℃程度に保ち、この高温雰囲気中で灰を溶融させて
スラグ化する。このスラグは炉外に送られてスラグ溜め
５６から取り出されてリサイクルされる。一方、燃焼ガ
スはさらに２次燃焼炉５４に送られ、２次燃焼用空気供
給系６３により２次空気を供給するとともに同時に過熱
器５５により昇温して、未燃物を完全に燃焼させる。排
ガスは排ガス処理系６２に送られ、ボイラー等により排
熱回収を行うとともに、ガス中の不要物を除去する処理
を行う。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】こうしたガス化・溶融
システムにおいては、灰溶融炉の熱効率を上昇させるた
め、できるだけ理論空燃比に近い条件、つまりλを１．
１程度に設定して燃焼させることが好ましい。しかしな
がら、生成ガスの成分、発生量は投入されるごみの量、
ごみ質の変動により時間的に変動する。これは、生成ガ
スの発熱量、理論空気量も変動することを意味する。し
たがって、この変動に合わせて空気量を変動させる必要
があるが、従来は、例えば、灰溶融炉出口における酸素
濃度、一酸化炭素濃度を測定して供給空気量を変動させ
る方法が採られていた。しかし、この方法では、空気比
が１未満のために発生した不完全燃焼と、他の燃焼条件
の変動によって発生した不完全燃焼との区別が困難であ
り、しかも制御遅れを生ずるという問題点がある。
システムにおいては、灰溶融炉の熱効率を上昇させるた
め、できるだけ理論空燃比に近い条件、つまりλを１．
１程度に設定して燃焼させることが好ましい。しかしな
がら、生成ガスの成分、発生量は投入されるごみの量、
ごみ質の変動により時間的に変動する。これは、生成ガ
スの発熱量、理論空気量も変動することを意味する。し
たがって、この変動に合わせて空気量を変動させる必要
があるが、従来は、例えば、灰溶融炉出口における酸素
濃度、一酸化炭素濃度を測定して供給空気量を変動させ
る方法が採られていた。しかし、この方法では、空気比
が１未満のために発生した不完全燃焼と、他の燃焼条件
の変動によって発生した不完全燃焼との区別が困難であ
り、しかも制御遅れを生ずるという問題点がある。
【０００８】本発明は、上記問題点に鑑みて、ガス化炉
の生成ガスの燃焼を理論空燃比に近い条件で確実に制御
可能な灰溶融炉及びその燃焼制御方法を提供することを
課題とする。
の生成ガスの燃焼を理論空燃比に近い条件で確実に制御
可能な灰溶融炉及びその燃焼制御方法を提供することを
課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の灰溶融炉は、ガス化炉で焼却された廃棄物
の焼却灰をこのガス化炉で発生した炉生成ガスを燃焼さ
せることで加熱して溶融処理する灰溶融炉において、
（１）内部に焼却灰が導かれる灰溶融炉本体と、（２）
この灰溶融炉本体内に配置され、炉生成ガスと燃焼用空
気が導かれて炉生成ガスを燃焼させるバーナと、（３）
バーナに導かれる炉生成ガスのガス成分を分析して出力
するガス分析計と、（４）バーナに導かれる炉生成ガス
の流量を測定して出力するガス流量計と、（５）燃焼用
空気のバーナへの供給流量を調整する流量調整手段と、
（６）ガス分析計と流量計の出力を基にして炉生成ガス
を燃焼させる際の理論空気量を算出し、流量調整手段を
制御して、この燃焼用空気のバーナへの供給量と理論空
気量との比を所定の比率に調整する制御装置と、を備え
ていることを特徴とする。
め、本発明の灰溶融炉は、ガス化炉で焼却された廃棄物
の焼却灰をこのガス化炉で発生した炉生成ガスを燃焼さ
せることで加熱して溶融処理する灰溶融炉において、
（１）内部に焼却灰が導かれる灰溶融炉本体と、（２）
この灰溶融炉本体内に配置され、炉生成ガスと燃焼用空
気が導かれて炉生成ガスを燃焼させるバーナと、（３）
バーナに導かれる炉生成ガスのガス成分を分析して出力
するガス分析計と、（４）バーナに導かれる炉生成ガス
の流量を測定して出力するガス流量計と、（５）燃焼用
空気のバーナへの供給流量を調整する流量調整手段と、
（６）ガス分析計と流量計の出力を基にして炉生成ガス
を燃焼させる際の理論空気量を算出し、流量調整手段を
制御して、この燃焼用空気のバーナへの供給量と理論空
気量との比を所定の比率に調整する制御装置と、を備え
ていることを特徴とする。
【００１０】一方、本発明の灰溶融炉の燃焼制御方法
は、廃棄物をガス化炉で焼却し、生成された焼却灰を灰
溶融炉内に導いて、ガス化炉で発生した炉生成ガスと燃
焼用空気をバーナに導いて燃焼させて焼却灰を加熱して
溶融処理する灰溶融炉の燃焼制御方法において、（１）
炉生成ガスの成分を分析するガス分析工程と、（２）灰
溶融炉に導かれる炉生成ガスの流量を測定する流量測定
工程と、（３）ガス分析工程の分析結果と流量測定工程
におけるガス流量を基にして炉生成ガスを燃焼させる際
の理論空気量を算出する算出工程と、（４）バーナへの
燃焼用空気の供給量を制御して、この供給量と算出工程
で算出された理論空気量との比が所定の比率となるよう
調整する制御工程と、を備えていることを特徴とする。
は、廃棄物をガス化炉で焼却し、生成された焼却灰を灰
溶融炉内に導いて、ガス化炉で発生した炉生成ガスと燃
焼用空気をバーナに導いて燃焼させて焼却灰を加熱して
溶融処理する灰溶融炉の燃焼制御方法において、（１）
炉生成ガスの成分を分析するガス分析工程と、（２）灰
溶融炉に導かれる炉生成ガスの流量を測定する流量測定
工程と、（３）ガス分析工程の分析結果と流量測定工程
におけるガス流量を基にして炉生成ガスを燃焼させる際
の理論空気量を算出する算出工程と、（４）バーナへの
燃焼用空気の供給量を制御して、この供給量と算出工程
で算出された理論空気量との比が所定の比率となるよう
調整する制御工程と、を備えていることを特徴とする。
【００１１】本発明によれば、バーナに導かれる炉生成
ガスのガス成分を分析し、その分析結果とガス流量に基
づいて完全燃焼させるための理論空気量を算出する。そ
して、バーナに導かれる燃焼用空気の流量をこの理論空
気量に対して所定の比率となるよう制御するので、炉生
成ガスのガス成分が変動した場合でも、常に所定の空燃
比で炉生成ガスを燃焼させることができる。
ガスのガス成分を分析し、その分析結果とガス流量に基
づいて完全燃焼させるための理論空気量を算出する。そ
して、バーナに導かれる燃焼用空気の流量をこの理論空
気量に対して所定の比率となるよう制御するので、炉生
成ガスのガス成分が変動した場合でも、常に所定の空燃
比で炉生成ガスを燃焼させることができる。
【００１２】本発明に係る灰溶融炉は、（７）溶融炉本
体にバーナとは独立して配置され、理論空気量が既知の
補助燃料と補助燃料用空気が導かれて補助燃料を燃焼さ
せる補助燃料用バーナと、（８）補助燃料用バーナに導
かれる補助燃料の流量を調整する補助燃料流量調整手段
と、（９）補助燃料用空気の供給流量を調整する補助燃
料用空気流量調整手段と、（１０）炉生成ガスによる灰
溶融炉本体への熱入力が不足する場合には、補助燃料流
量調整手段と、補助燃料用空気流量調整手段とを制御し
て、補助燃料用バーナに導かれる補助燃料及び補助燃料
用空気を所定の空気比を維持しつつ、それらの供給量を
それぞれ調整する補助燃料供給制御装置と、をさらに備
えていることが好ましい。
体にバーナとは独立して配置され、理論空気量が既知の
補助燃料と補助燃料用空気が導かれて補助燃料を燃焼さ
せる補助燃料用バーナと、（８）補助燃料用バーナに導
かれる補助燃料の流量を調整する補助燃料流量調整手段
と、（９）補助燃料用空気の供給流量を調整する補助燃
料用空気流量調整手段と、（１０）炉生成ガスによる灰
溶融炉本体への熱入力が不足する場合には、補助燃料流
量調整手段と、補助燃料用空気流量調整手段とを制御し
て、補助燃料用バーナに導かれる補助燃料及び補助燃料
用空気を所定の空気比を維持しつつ、それらの供給量を
それぞれ調整する補助燃料供給制御装置と、をさらに備
えていることが好ましい。
【００１３】一方、本発明に係る灰溶融炉の燃焼制御方
法は、灰溶融炉が炉生成ガスが導かれるバーナとは別に
理論空気量が既知の補助燃料とその燃焼用空気が導かれ
る補助燃料用バーナを有しており、前記炉生成ガスのみ
の燃焼では、前記灰溶融炉への熱入力が不足する場合
は、前記補助燃料用バーナに導かれる補助燃料及びその
燃焼用空気を所定の空気比を維持しつつ、それらの供給
量を調整する第２の制御工程をさらに備えていることが
好ましい。
法は、灰溶融炉が炉生成ガスが導かれるバーナとは別に
理論空気量が既知の補助燃料とその燃焼用空気が導かれ
る補助燃料用バーナを有しており、前記炉生成ガスのみ
の燃焼では、前記灰溶融炉への熱入力が不足する場合
は、前記補助燃料用バーナに導かれる補助燃料及びその
燃焼用空気を所定の空気比を維持しつつ、それらの供給
量を調整する第２の制御工程をさらに備えていることが
好ましい。
【００１４】このようにすれば、補助燃料を使用するこ
とで、炉生成ガスによる熱入力の不足を補うことができ
る。そして、理論空気量が既知の補助燃料を用いて、専
用の補助燃料用バーナで燃焼させることで、炉生成ガス
とは独立して空燃比制御を行うことができるので、それ
ぞれを確実に所定の空燃比で燃焼させることが可能であ
る。
とで、炉生成ガスによる熱入力の不足を補うことができ
る。そして、理論空気量が既知の補助燃料を用いて、専
用の補助燃料用バーナで燃焼させることで、炉生成ガス
とは独立して空燃比制御を行うことができるので、それ
ぞれを確実に所定の空燃比で燃焼させることが可能であ
る。
【００１５】灰溶融炉のガス分析装置は、燃焼ガス中の
一酸化炭素濃度を分析して出力するＣＯセンサを含んで
おり、制御装置は、測定した一酸化炭素濃度を基にして
理論空気量を推定して算出するものでもよい。一方、燃
焼制御方法は、ガス分析工程において、燃焼ガス中の一
酸化炭素濃度を分析し、算出工程において、この一酸化
炭素濃度を基にして理論空気量を推定して算出するもの
でもよい。
一酸化炭素濃度を分析して出力するＣＯセンサを含んで
おり、制御装置は、測定した一酸化炭素濃度を基にして
理論空気量を推定して算出するものでもよい。一方、燃
焼制御方法は、ガス分析工程において、燃焼ガス中の一
酸化炭素濃度を分析し、算出工程において、この一酸化
炭素濃度を基にして理論空気量を推定して算出するもの
でもよい。
【００１６】炉生成ガスの可燃成分は、一般に一酸化炭
素が最も多い。さらに、一酸化炭素濃度は、他の成分に
比べて低コストかつ高精度で濃度の連続測定が可能であ
る。そして、この一酸化炭素濃度から可燃成分量、他の
成分の比率を推定することで、さらに炉生成ガスの理論
空気量も推定することができる。これにより、低コスト
で連続的な炉生成ガスの空燃比制御が可能となる。
素が最も多い。さらに、一酸化炭素濃度は、他の成分に
比べて低コストかつ高精度で濃度の連続測定が可能であ
る。そして、この一酸化炭素濃度から可燃成分量、他の
成分の比率を推定することで、さらに炉生成ガスの理論
空気量も推定することができる。これにより、低コスト
で連続的な炉生成ガスの空燃比制御が可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理
解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に
対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説
明は省略する。
の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理
解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に
対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説
明は省略する。
【００１８】図１は、本発明に係る灰溶融炉の全体構造
を示す概略図である。この灰溶融炉は、図４に示される
ガス化・溶融システムにおいて用いられるものである。
を示す概略図である。この灰溶融炉は、図４に示される
ガス化・溶融システムにおいて用いられるものである。
【００１９】この灰溶融炉１は、炉生成ガスを燃焼させ
るバーナ２と、補助燃料を燃焼させるバーナ３と、炉内
温度を検出する温度計５とが配置されている。バーナ２
には、炉生成ガスを供給する供給配管Ｌ１（図４の燃焼
ガスライン５７に相当）及び燃焼用空気を供給する供給
配管Ｌ２が接続されており、バーナ３には、補助燃料を
供給する供給配管Ｌ３及び燃焼用空気を供給する供給配
管Ｌ４が接続されている。
るバーナ２と、補助燃料を燃焼させるバーナ３と、炉内
温度を検出する温度計５とが配置されている。バーナ２
には、炉生成ガスを供給する供給配管Ｌ１（図４の燃焼
ガスライン５７に相当）及び燃焼用空気を供給する供給
配管Ｌ２が接続されており、バーナ３には、補助燃料を
供給する供給配管Ｌ３及び燃焼用空気を供給する供給配
管Ｌ４が接続されている。
【００２０】このうち、炉生成ガスの供給配管Ｌ１上に
は、炉生成ガスの温度を測定する温度計６、ガス成分を
分析するガス分析計７、供給流量を測定するガス流量計
８が配置されており、その他の供給配管Ｌ２〜Ｌ４上に
は、それぞれ燃焼用空気、補助燃料の温度を計測する温
度計９、１１、１３と供給流量を調整する流量調整弁１
０、１２、１４がそれぞれ配置されている。そして、各
計測装置、流量調整弁５〜１４は、制御装置４に接続さ
れている。これらの温度計９、１１、１３は、炉生成ガ
ス、補助燃料及び燃焼用空気の温度変動が少ない場合に
は、必ずしも設ける必要はないが、温度変動が大きな場
合、温度変化による膨張収縮の影響を補正して正確な燃
焼制御を行なうために設置することが好ましい。
は、炉生成ガスの温度を測定する温度計６、ガス成分を
分析するガス分析計７、供給流量を測定するガス流量計
８が配置されており、その他の供給配管Ｌ２〜Ｌ４上に
は、それぞれ燃焼用空気、補助燃料の温度を計測する温
度計９、１１、１３と供給流量を調整する流量調整弁１
０、１２、１４がそれぞれ配置されている。そして、各
計測装置、流量調整弁５〜１４は、制御装置４に接続さ
れている。これらの温度計９、１１、１３は、炉生成ガ
ス、補助燃料及び燃焼用空気の温度変動が少ない場合に
は、必ずしも設ける必要はないが、温度変動が大きな場
合、温度変化による膨張収縮の影響を補正して正確な燃
焼制御を行なうために設置することが好ましい。
【００２１】次に、本装置の動作、すなわち本発明に係
る灰溶融炉の燃焼制御方法について詳細に説明する。
る灰溶融炉の燃焼制御方法について詳細に説明する。
【００２２】図４に示されるガス化炉５１で熱分解によ
り生成され、ラインＬ１によってバーナ２に供給される
炉生成ガスの主成分は、ＣＯ、Ｈ2、ＣＨ4等の可燃性成
分と、Ｎ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2等の不燃性成分からなる。図
２は、炉生成ガス中の主な可燃性成分濃度の時間変化を
示したものであるが、この図に示すように、炉生成ガス
の成分は、供給される都市ごみのごみ種類や乾燥率の変
動により大きく変動する。また、ガス流量も図３に示さ
れるように、処理量の変動だけでなく、都市ごみの水
分、揮発分等の変動によって変動するため、いずれも一
定にはならない。
り生成され、ラインＬ１によってバーナ２に供給される
炉生成ガスの主成分は、ＣＯ、Ｈ2、ＣＨ4等の可燃性成
分と、Ｎ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2等の不燃性成分からなる。図
２は、炉生成ガス中の主な可燃性成分濃度の時間変化を
示したものであるが、この図に示すように、炉生成ガス
の成分は、供給される都市ごみのごみ種類や乾燥率の変
動により大きく変動する。また、ガス流量も図３に示さ
れるように、処理量の変動だけでなく、都市ごみの水
分、揮発分等の変動によって変動するため、いずれも一
定にはならない。
【００２３】そこで、バーナ２に供給される炉生成ガス
の温度Ｔ１［Ｋ］、流量Ｑ１［ｍ3］をそれぞれ温度計
６と流量計８で計測するとともに、可燃性ガスであるＣ
Ｏ、Ｈ2、ＣＨ4のそれぞれの濃度ＸＣＯ、ＸＨ2、ＸＣ
Ｈ4［vol%］をガス分析計７で計測する。
の温度Ｔ１［Ｋ］、流量Ｑ１［ｍ3］をそれぞれ温度計
６と流量計８で計測するとともに、可燃性ガスであるＣ
Ｏ、Ｈ2、ＣＨ4のそれぞれの濃度ＸＣＯ、ＸＨ2、ＸＣ
Ｈ4［vol%］をガス分析計７で計測する。
【００２４】これらの情報は制御装置４に送られる。こ
こで、ＣＯ、Ｈ2、ＣＨ4それぞれの燃焼反応式は、 ＣＯ＋1/2Ｏ2→ＣＯ2 Ｈ2＋1/2Ｏ2→Ｈ2Ｏ ＣＨ4＋２Ｏ2→ＣＯ2＋２Ｈ2Ｏ であり、空気中の酸素の濃度は約２１％であるから、１
Ｎｍ3のＣＯ、Ｈ2の燃焼に必要な空気量は、いずれも
２．３８１Ｎｍ3（＝０．５／０．２１）であり、１Ｎ
ｍ3のＣＨ4の燃焼に必要な空気量は、９．５２１Ｎｍ3
（＝２／０．２１）となる。したがって、理論空気量Ｑ
air［Ｎｍ3］は、
こで、ＣＯ、Ｈ2、ＣＨ4それぞれの燃焼反応式は、 ＣＯ＋1/2Ｏ2→ＣＯ2 Ｈ2＋1/2Ｏ2→Ｈ2Ｏ ＣＨ4＋２Ｏ2→ＣＯ2＋２Ｈ2Ｏ であり、空気中の酸素の濃度は約２１％であるから、１
Ｎｍ3のＣＯ、Ｈ2の燃焼に必要な空気量は、いずれも
２．３８１Ｎｍ3（＝０．５／０．２１）であり、１Ｎ
ｍ3のＣＨ4の燃焼に必要な空気量は、９．５２１Ｎｍ3
（＝２／０．２１）となる。したがって、理論空気量Ｑ
air［Ｎｍ3］は、
【００２５】
【数１】
【００２６】で表せる。
【００２７】制御装置４は、炉生成ガスの燃焼用空気の
供給配管Ｌ２上の流量調整弁１０を制御して、燃焼用空
気の流量Ｑ２［ｍ3］が Ｑ２＝Ｑair×λ１×２７３．１５／Ｔ２ を満たすように調整する。ここで、Ｔ２は、温度計９で
測定した燃焼用空気の温度［Ｋ］であり、λ１は、炉生
成ガスの設定空燃比であって、排ガス量を抑えて効率の
良い燃焼を行うためには１．０５〜１．１に設定するこ
とが好ましい。
供給配管Ｌ２上の流量調整弁１０を制御して、燃焼用空
気の流量Ｑ２［ｍ3］が Ｑ２＝Ｑair×λ１×２７３．１５／Ｔ２ を満たすように調整する。ここで、Ｔ２は、温度計９で
測定した燃焼用空気の温度［Ｋ］であり、λ１は、炉生
成ガスの設定空燃比であって、排ガス量を抑えて効率の
良い燃焼を行うためには１．０５〜１．１に設定するこ
とが好ましい。
【００２８】このようにして供給配管Ｌ１、Ｌ２により
炉生成ガスと燃焼用空気はバーナ２へと適切な空燃比で
供給されるので、不完全燃焼を起こすことなく、かつ、
空気量が過剰になることもないので、灰溶融炉１内の焼
却灰を効率良く加熱することができる。そして、従来技
術の灰溶融炉１の出口排ガスの一酸化炭素濃度や酸素濃
度を基に制御を行う場合のように制御遅れが生ずること
がほとんどなく、後述するように補助燃料を用いている
場合でも炉生成ガスの空燃比を確実に制御することがで
きる。
炉生成ガスと燃焼用空気はバーナ２へと適切な空燃比で
供給されるので、不完全燃焼を起こすことなく、かつ、
空気量が過剰になることもないので、灰溶融炉１内の焼
却灰を効率良く加熱することができる。そして、従来技
術の灰溶融炉１の出口排ガスの一酸化炭素濃度や酸素濃
度を基に制御を行う場合のように制御遅れが生ずること
がほとんどなく、後述するように補助燃料を用いている
場合でも炉生成ガスの空燃比を確実に制御することがで
きる。
【００２９】焼却灰溶融には、灰溶融炉１内を１１００
〜１３００℃に維持する必要があるが、炉生成ガスの可
燃性成分比率が少なく、熱量が低下した場合は、希望温
度まで昇温できないことがある。そこで、制御装置４
は、温度計５により炉内温度を監視し、炉内温度が低下
した、あるいは低下が予測される場合には、供給配管Ｌ
３、Ｌ４を介して補助燃料とその燃焼用空気をバーナ３
へと供給して燃焼させることにより、炉生成ガスでは不
足した熱入力を補って灰溶融炉１内の温度を維持する。
〜１３００℃に維持する必要があるが、炉生成ガスの可
燃性成分比率が少なく、熱量が低下した場合は、希望温
度まで昇温できないことがある。そこで、制御装置４
は、温度計５により炉内温度を監視し、炉内温度が低下
した、あるいは低下が予測される場合には、供給配管Ｌ
３、Ｌ４を介して補助燃料とその燃焼用空気をバーナ３
へと供給して燃焼させることにより、炉生成ガスでは不
足した熱入力を補って灰溶融炉１内の温度を維持する。
【００３０】補助燃料としては、ＬＰガス、都市ガス、
燃料油等、理論空気量が既知の各種の燃料が使用でき
る。この場合、所定の空燃比で燃焼させるのに必要な空
気量は、補助燃料の流量がわかれば、簡単に演算でき
る。例えば、１Ｎｍ3の気体燃料を燃焼させるのに必要
な理論空気量がＱair'［Ｎｍ3］であり、温度計１１で
測定した燃料の温度がＴ３［Ｋ］、流量調整弁１２で供
給する流量がＱ３［ｍ3］、温度計１３で測定した燃焼
用空気の温度がＴ４［Ｋ］とすると、設定空燃比λ２と
したときの燃焼用空気の流量Ｑ４［ｍ3］は、 Ｑ４＝λ２×Ｑ３×Ｑair'×Ｔ４／Ｔ３ で表せる。制御装置４は、流量調整弁１４を制御して燃
焼用空気の流量を調整し、補助燃料の空燃比を設定空燃
比λ２に維持するとともに、温度計５で測定した炉内温
度が所定範囲より低下する場合には、補助燃料の供給量
を増し、所定範囲を越えそうな場合には、補助燃料の供
給量をカットすることで、炉内温度を所定の範囲内に維
持する。ここで、補助燃料の空燃比λ２は、気体燃料の
場合、１．０５〜１．１程度が好ましい。補助燃料は、
もちろん、固体や液体であってもよい。その場合、燃料
の密度変化に応じて空気量の演算式は異なってくる。
燃料油等、理論空気量が既知の各種の燃料が使用でき
る。この場合、所定の空燃比で燃焼させるのに必要な空
気量は、補助燃料の流量がわかれば、簡単に演算でき
る。例えば、１Ｎｍ3の気体燃料を燃焼させるのに必要
な理論空気量がＱair'［Ｎｍ3］であり、温度計１１で
測定した燃料の温度がＴ３［Ｋ］、流量調整弁１２で供
給する流量がＱ３［ｍ3］、温度計１３で測定した燃焼
用空気の温度がＴ４［Ｋ］とすると、設定空燃比λ２と
したときの燃焼用空気の流量Ｑ４［ｍ3］は、 Ｑ４＝λ２×Ｑ３×Ｑair'×Ｔ４／Ｔ３ で表せる。制御装置４は、流量調整弁１４を制御して燃
焼用空気の流量を調整し、補助燃料の空燃比を設定空燃
比λ２に維持するとともに、温度計５で測定した炉内温
度が所定範囲より低下する場合には、補助燃料の供給量
を増し、所定範囲を越えそうな場合には、補助燃料の供
給量をカットすることで、炉内温度を所定の範囲内に維
持する。ここで、補助燃料の空燃比λ２は、気体燃料の
場合、１．０５〜１．１程度が好ましい。補助燃料は、
もちろん、固体や液体であってもよい。その場合、燃料
の密度変化に応じて空気量の演算式は異なってくる。
【００３１】補助燃料と炉生成ガスの空燃比制御をそれ
ぞれ独立して行うことができるので、それぞれを常に適
切な空燃比で燃焼させることができ、不完全燃焼が起こ
らず、かつ、効率的な焼却灰の溶融処理が可能となる。
ぞれ独立して行うことができるので、それぞれを常に適
切な空燃比で燃焼させることができ、不完全燃焼が起こ
らず、かつ、効率的な焼却灰の溶融処理が可能となる。
【００３２】ＣＯ濃度はＣＯセンサによりリアルタイム
での計測が容易であるが、Ｈ2、ＣＨ4等の濃度を低コス
トでリアルタイム測定することは困難である。このた
め、一定時間ごとにガス成分をサンプリング分析し、サ
ンプリングの合間は、リアルタイムで測定できるＣＯ濃
度を利用して推定してもよい。
での計測が容易であるが、Ｈ2、ＣＨ4等の濃度を低コス
トでリアルタイム測定することは困難である。このた
め、一定時間ごとにガス成分をサンプリング分析し、サ
ンプリングの合間は、リアルタイムで測定できるＣＯ濃
度を利用して推定してもよい。
【００３３】また、可燃性ガス成分に占めるＣＯ成分の
比率が大きく変わらない場合には、ＣＯ濃度のみからガ
ス成分を推定して理論空気量Ｑairを推定してもよい。
比率が大きく変わらない場合には、ＣＯ濃度のみからガ
ス成分を推定して理論空気量Ｑairを推定してもよい。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
炉生成ガスのガス成分を分析して分析したガス成分から
理論空気量を算定して所定の空燃比となるよう燃焼用空
気の流量を制御しているので、常に適切な空燃比で燃焼
を行うことができる。
炉生成ガスのガス成分を分析して分析したガス成分から
理論空気量を算定して所定の空燃比となるよう燃焼用空
気の流量を制御しているので、常に適切な空燃比で燃焼
を行うことができる。
【００３５】さらに、独立した補助燃料バーナを備える
ことで、補助燃料、炉生成ガスの双方を効率良く確実に
完全燃焼させることができ、炉内温度も適切な範囲に設
定されるので、効率良く溶融処理が行える。
ことで、補助燃料、炉生成ガスの双方を効率良く確実に
完全燃焼させることができ、炉内温度も適切な範囲に設
定されるので、効率良く溶融処理が行える。
【図１】本発明に係る灰溶融炉の全体構成図である。
【図２】炉生成ガスのガス成分の時間変動例を示す図で
ある。
ある。
【図３】炉生成ガスのガス量の時間変動例を示す図であ
る。
る。
【図４】ガス化・溶融システムの構成を示す図である。
１…灰溶融炉、２、３…バーナ、４…制御装置、５、
６、９、１１、１３…温度計、７…ガス分析計、８…ガ
ス流量計、１０、１２、１４…流量調整弁、５１…ガス
化炉。
６、９、１１、１３…温度計、７…ガス分析計、８…ガ
ス流量計、１０、１２、１４…流量調整弁、５１…ガス
化炉。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２３Ｊ 1/00 Ｆ２３Ｊ 1/00 Ｂ Ｆターム(参考） 3K061 AA07 AB03 AC19 BA02 BA04 CA01 FA10 FA11 FA27 NB03 NB05 3K062 AA07 AB03 AC19 BA02 CB01 CB03 CB04 DA01 DA07 DA21 DA23 DB05 DB13 3K078 AA02 AA04 BA02 BA21 CA02 CA13 CA21 CA25
Claims (6)
- 【請求項１】 ガス化炉で焼却された廃棄物の焼却灰を
前記ガス化炉で発生した炉生成ガスを燃焼させることで
加熱して溶融処理する灰溶融炉において、 内部に焼却灰が導かれる灰溶融炉本体と、 前記灰溶融炉本体内に配置され、前記炉生成ガスと燃焼
用空気が導かれて前記炉生成ガスを燃焼させるバーナ
と、 前記バーナに導かれる炉生成ガスのガス成分を分析して
出力するガス分析計と、 前記バーナに導かれる炉生成ガスの流量を測定して出力
するガス流量計と、 前記燃焼用空気の前記バーナへの供給流量を調整する流
量調整手段と、 前記ガス分析計と前記流量計の出力を基にして前記炉生
成ガスを燃焼させる際の理論空気量を算出したうえで、
前記流量調整手段を制御して、前記燃焼用空気の前記バ
ーナへの供給量と前記理論空気量との比を所定の比率に
調整する制御装置と、 を備えている灰溶融炉。 - 【請求項２】 前記灰溶融炉本体に前記バーナとは独立
して配置され、理論空気量が既知の補助燃料と補助燃料
用空気が導かれて補助燃料を燃焼させる補助燃料用バー
ナと、 前記補助燃料用バーナに導かれる補助燃料の流量を調整
する補助燃料流量調整手段と、 前記補助燃料用空気の供給流量を調整する補助燃料用空
気流量調整手段と、 前記炉生成ガスによる前記灰溶融炉への熱入力が不足す
る場合には、前記補助燃料流量調整手段と、前記補助燃
料用空気流量調整手段とを制御して、前記補助燃料用バ
ーナに導かれる補助燃料及び補助燃料用空気を所定の空
気比を維持しつつ、それらの供給量を調整する補助燃料
供給制御装置と、 をさらに備えている請求項１記載の灰溶融炉。 - 【請求項３】 前記ガス分析装置は、燃焼ガス中の一酸
化炭素濃度を分析して出力するＣＯセンサを含んでお
り、前記制御装置は、測定した一酸化炭素濃度を基にし
て理論空気量を推定して算出することを特徴とする請求
項１あるいは２のいずれかに記載の灰溶融炉。 - 【請求項４】 廃棄物をガス化炉で焼却し、生成された
焼却灰を灰溶融炉内に導いて、前記ガス化炉で発生した
炉生成ガスと燃焼用空気をバーナに導いて燃焼させて前
記焼却灰を加熱して溶融処理する灰溶融炉の燃焼制御方
法において、 前記炉生成ガスの成分を分析するガス分析工程と、 前記灰溶融炉へ導かれる前記炉生成ガスの流量を測定す
る流量測定工程と、 前記ガス分析工程の分析結果と前記流量測定工程におけ
るガス流量を基にして前記炉生成ガスを燃焼させる際の
理論空気量を算出する算出工程と、 前記バーナへの前記燃焼用空気の供給量を制御して、該
供給量と前記算出工程で算出された理論空気量との比が
所定の比率となるよう調整する制御工程と、 を備えている灰溶融炉の燃焼制御方法。 - 【請求項５】 前記灰溶融炉は、前記炉生成ガスが導か
れるバーナとは別に補助燃料とその燃焼用空気が導かれ
る補助燃料用バーナを有しており、前記炉生成ガスのみ
の燃焼では、前記灰溶融炉への熱入力が不足する場合
は、前記補助燃料用バーナに導かれる補助燃料及び燃焼
用空気を所定の空気比を維持しつつ、それらの供給量を
調整する第２の制御工程をさらに備えていることを特徴
とする請求項４記載の燃焼制御方法。 - 【請求項６】 前記ガス分析工程においては、燃焼ガス
中の一酸化炭素濃度を分析し、前記算出工程は、この一
酸化炭素濃度を基にして理論空気量を推定して算出する
ことを特徴とする請求項４あるいは５のいずれかに記載
の燃焼制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11114966A JP2000304234A (ja) | 1999-04-22 | 1999-04-22 | 灰溶融炉及びその燃焼制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11114966A JP2000304234A (ja) | 1999-04-22 | 1999-04-22 | 灰溶融炉及びその燃焼制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000304234A true JP2000304234A (ja) | 2000-11-02 |
Family
ID=14651050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11114966A Withdrawn JP2000304234A (ja) | 1999-04-22 | 1999-04-22 | 灰溶融炉及びその燃焼制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000304234A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100500193B1 (ko) * | 2003-06-27 | 2005-07-14 | (주)대우건설 | 슬래그 균질화용 용융로 |
| JP2007078239A (ja) * | 2005-09-14 | 2007-03-29 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 廃棄物ガス化溶融装置の溶融炉、並びに該溶融炉における制御方法及び装置 |
| JP2009109138A (ja) * | 2007-10-31 | 2009-05-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 排ガス処理装置および排ガス処理方法 |
| JP2012220138A (ja) * | 2011-04-12 | 2012-11-12 | Nippon Steel Corp | 加熱炉空燃比制御方法、加熱炉空燃比制御装置及びプログラム |
| KR101504929B1 (ko) | 2013-08-28 | 2015-03-24 | 현대제철 주식회사 | 턴디쉬 예열기의 제어장치 및 그 제어방법 |
-
1999
- 1999-04-22 JP JP11114966A patent/JP2000304234A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100500193B1 (ko) * | 2003-06-27 | 2005-07-14 | (주)대우건설 | 슬래그 균질화용 용융로 |
| JP2007078239A (ja) * | 2005-09-14 | 2007-03-29 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 廃棄物ガス化溶融装置の溶融炉、並びに該溶融炉における制御方法及び装置 |
| JP4548785B2 (ja) * | 2005-09-14 | 2010-09-22 | 三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社 | 廃棄物ガス化溶融装置の溶融炉、並びに該溶融炉における制御方法及び装置 |
| JP2009109138A (ja) * | 2007-10-31 | 2009-05-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 排ガス処理装置および排ガス処理方法 |
| JP2012220138A (ja) * | 2011-04-12 | 2012-11-12 | Nippon Steel Corp | 加熱炉空燃比制御方法、加熱炉空燃比制御装置及びプログラム |
| KR101504929B1 (ko) | 2013-08-28 | 2015-03-24 | 현대제철 주식회사 | 턴디쉬 예열기의 제어장치 및 그 제어방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20040521 |