JP2001033016A - 廃棄物溶融炉の炉内圧力制御方法及び炉内圧力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃棄物溶融炉の炉内圧力の変動を低減させ
る炉内圧力制御技術の提供 【解決手段】廃棄物溶融炉１からの排ガスを処理する排
ガス処理系の誘引送風機１０の入口ダンパー２０の開度
を廃棄物溶融炉１に設けた圧力調節計ＰＩＣにより調節
することによって炉内圧力を制御する炉内圧力制御方法
であって、廃棄物のストックレベル及び廃棄物投入量に
よる炉内圧力の変動の程度を演算し、廃棄物投入タイミ
ングに合わせて演算結果をフィードフォワード信号とし
て、圧力調節計ＰＩＣの制御信号を保持して加えて、ダ
ンパー開度を調整し、一定時間経過後は、圧力調節計Ｐ
ＩＣのみの制御信号でダンパー開度を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物を熱分解溶
融処理する廃棄物溶融炉の炉内圧力制御方法及び炉内圧
力制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般廃棄物、産業廃棄物、汚泥等の廃棄
物の処埋方法として、廃棄物溶融炉により廃棄物を、乾
燥、予熱、熱分解、燃焼、溶融し、スラグやメタルとし
て取り出す廃棄物溶融処埋方法が知られている。

【０００３】図５は廃棄物溶融処埋設備の概略図であ
り、廃棄物が、廃棄物クレーン２によりシャフト炉式熱
分解溶融炉１の上部より投入され、また、副原料として
副原料貯留槽３から石灰石やコークスが投入される。炉
底部の羽口４から酸素含有ガス又は酸素富化ガス、ある
いはその上方の羽口５から空気が吹き込まれる。コーク
スや熱分解によって生じた炭素質を高温炉床において高
温度で燃焼させ、炉内の乾燥帯、熱分解帯及び燃焼溶融
帯を順次通過させて溶融スラグ化する。廃棄物溶融炉か
ら排出されるＣＯ等を含む発生ガスは、燃焼室６で燃焼
させ、廃熱回収ボイラ７で熱回収が行われ、ガス冷却器
８で冷却され、集じん装置９で固気分離、した後、誘引
通風機１０により、煙突１１から放出する。

【０００４】図３は従来の炉内圧制御による炉内圧力の
変化を表すグラフ、図４は溶融炉における廃棄物投入時
の炉内圧力の変動を示グラフで（ａ）は装入量による炉
圧変動幅、（ｂ）はストックレベルによる炉圧変動幅を
示すグラフである。廃棄物溶融炉の操業において、炉内
圧力は、図３に示すように、廃棄物投入に伴う外乱のた
め、大きく変動し、廃棄物投入時に制御の乱れがある。
炉内圧力の変動は、投入量、溶融炉内の廃棄物の溶融炉
内における高さの操業基準値であるストックレベルによ
り、炉内圧力の変動が大きく異なることが判る。これ
は、廃棄物投入前の廃棄物ストックレベルにより炉上部
空間の容量が異なり、廃棄物クレーンで掴んだ廃棄物量
により廃棄物投入後の炉上部空間の容量変化が異なるた
めと考えられる。

【０００５】この炉内圧力の変動は可燃性ガスの吹出
し、大気の吸込み及び燃焼室バーナの燃焼不安定等を引
き起こすので、通常、炉内圧力は溶融炉の上部に設置さ
れた圧力計で測定し、誘引通風機の前にあるダンパーの
開度と誘引通風機（ＩＤＦ）の回転数を調整して大気圧
近くに保つように制御されている。

【０００６】例えば、特開平１０−１３２２６５号公報
には、開度調整可能な弁を備えたダンパー及び誘引通風
機を介して、発生する排ガスを外部に排出する炉におい
て、炉内の圧力を検知して開度調整可能な弁を備えたダ
ンパーの弁開度を制御し、炉内の圧力が一定になるよう
に制御する第１の制御部と、第１の制御部とは独立して
動作し、ダンパーの弁開度を弁開度検知手段によって検
知し、弁開度が適正制御範囲から外れている場合に、適
正制御範囲内に戻る方向に誘引通風機の駆動モータに所
定の制御量を与えて、その回転数を変化させる駆動モー
タ制御手段を備えた第２の制御部とを有する炉内圧力の
制御方法が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧力調
節計で測定された炉内圧力はフィードバック制御されて
いて、目標値と制御量に偏差が生じるとそれを検出し
て、ダンパーの開度を調整する方式では、偏差が現れる
まで制御動作は全く働かないので、図３および図４に示
すように廃棄物投入時に急激な圧力変動が起こっても、
制御に遅れが生じるという欠点がある。また、廃棄物投
入時に一時的に炉内圧力が下がるため、炉内圧力制御が
下がった炉内圧力に追随しようと逆に制御性を悪くす
る。

【０００８】なお、炉内圧力の制御方法として、例え
ば、特公平３−２７９７０４号公報には、廃棄物溶融炉
とは異なる流動床式焼却炉において、焼却用廃棄物を給
塵機から焼却炉に向け供給するシュートに設けられた非
触物体検知素子を用いた供給量測定装置により廃棄物供
給量を測定し、この廃棄物供給量がある一定値より大き
いと排ガス誘引通風機の誘引排ガス量を調整することに
より、大きな炉内圧力変動を防ぎ、炉を安定させること
ができるというものである。この方式は供給量が規定値
を超えた場合に誘引排ガス量を調整しているが、廃棄物
溶融炉では、ストックレベルによっても燃焼状態や炉内
圧力の変動が変化するので、仮に前記方式を採用しても
炉内圧力の変動を低減させることはできない。

【０００９】そこで、本発明は、廃棄物溶融炉の炉内圧
力の変動を低減させる炉内圧力制御方法及び炉内圧力制
御装置を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の廃棄物溶融炉の
炉内圧力制御方法は、廃棄物溶融炉による廃棄物の熱分
解溶融処理において、廃棄物溶融炉からの排ガスを処理
する排ガス処理系の誘引送風機の入口ダンパーの開度を
廃棄物溶融炉に設けた圧力調節計により調節することに
よって廃棄物溶融炉の炉内圧力を制御する炉内圧力制御
方法であって、誘引送風機の入口ダンパーの開度を廃棄
物溶融炉に設けた圧力調節計により調節することによっ
て廃棄物溶融炉の炉内圧力を制御する炉内圧力制御方法
であって、廃棄物のストックレベル及び廃棄物投入量に
よる炉内圧力の変動の程度を演算し、廃棄物投入タイミ
ングに合わせて演算結果をフィードフォワード信号とし
て、圧力調節計の制御信号を保持して加えて、ダンパー
開度を調整し、一定時間経過後は、圧力調節計のみの制
御信号でダンパー開度を調整することを特徴とする。

【００１１】また、本発明の廃棄物溶融炉の炉内圧力制
御装置は、廃棄物溶融炉を備えた廃棄物熱分解溶融処理
設備において、誘引送風機の入口ダンパーの開度を廃棄
物溶融炉に設けた圧力調節計により調節することによっ
て廃棄物溶融炉の炉内圧力を制御する炉内圧力制御装置
であって、廃棄物のストックレベル計測装置、及び、廃
棄物投入量の秤量装置、及び、廃棄物投入タイミング検
出装置を備えるとともに、廃棄物のストックレベル及び
廃棄物投入量から炉内圧力の変動の程度を演算し、廃棄
物投入タイミングに合わせて演算結果をフィードフォワ
ード信号として、圧力調節計の制御信号を保持して加え
て、ダンパー開度を調整し、一定時間経過後は、圧力調
節計のみの制御信号でダンパー開度を調整する制御手段
を備えたことを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の炉内圧力制御装置
を備えた廃棄物溶融処理設備で、廃棄物溶融炉を拡大し
て示した概略図で、図２は本発明の制御装置を示す図で
ある。

【００１３】ボイラ７、排ガス冷却装置８、集じん装置
９、誘引通風機１０および煙突１１の配置は、前述の図
４に示す廃棄物溶融処埋設備と同じなので、同一符号を
付しその説明は省略する。

【００１４】廃棄物溶融炉１は、炉頂部に廃棄物受けホ
ッパ１２が設けられ、廃棄物受けホッパ１２の上には、
縦横かつ昇降自在の廃棄物クレーン２が設けられてい
る。廃棄物クレーン２には、供給する廃棄物の重量を秤
量する廃棄物秤量装置１３が設けられている。

【００１５】また、廃棄物受けホッパ１２の下部には中
間ホッパ１４が連設され、中間ホッパの上端開口部に
は、上端開口部を開閉する上部シール弁１５が設けら
れ、中間ホッパの中間にはモータＭで駆動する廃棄物受
けダンパー１６が設けられ、溶融炉内に通じる下端開口
部には、下端開口部を開閉する下部シール弁１７が取付
けられている。下部シール弁１７の開閉のタイミング
は、リミットスイッチ等の開閉検出器１８により検出さ
れる。

【００１６】また、炉頂部には、重錘によりサウンジン
グレベル計等の廃棄物ストックレベル測定装置１９が設
けられている。

【００１７】廃棄物溶融炉１の炉頂には、炉内圧力を測
定する圧力調節計ＰＩＣが設置されており、排ガス処理
系の誘引通風機１０の入口ダンパー２０の開度を調節す
る。廃棄物溶融炉１では、サウンジングレベル計１９で
一定時間毎に廃棄物のストックレベルを測定し、あるレ
ベル以下になると廃棄物を投入する。廃棄物投入の手順
は、（１）廃棄物クレーン２で廃棄物を掴む。この時、
クレーン２の秤量装置１３で廃棄物供給量を秤量する。
（２）廃棄物クレーン２より廃棄物を廃棄物受けホッパ
１２へ投入する。（３）上部シール弁１５を開け、廃棄
物受けホッパ１２から中間ホッパ（１４）へ廃棄物を落
下させる。（４）上部シール弁１５を閉める。（５）下
部シール弁１７を開ける。（６）廃棄物受けダンパー１
６を開けて、廃棄物が炉内に投入される。

【００１８】本発明は、廃棄物投入の際に、次の方法で
炉内圧力制御を行う。

【００１９】図２において、圧力調節計ＰＩＣで計測さ
れた炉内圧力の計測値はフィードバック制御され、制御
出力（ＭＶ１）が得られる。

【００２０】廃棄物を廃棄物受けホッパ１２に投入の際
に、廃棄物クレーン２で掴んだ廃棄物量を秤量装置１３
で秤量し、投入する廃棄物量（Ｘ２）による炉内変動の
度合い（ＭＶ２）を次式から演算する。

【００２１】 ＭＶ２＝ａＸ２＋ｂ（但し、ａ，ｂは係数） また、サウジングレベル計１９にて一定時間毎にごみの
ストックレベルを測定し、あるレベル以下になるとごみ
を投入する。ストックレベル（Ｘ３）を測定し、ストッ
クレベル（Ｘ３）による炉内変動の度合い（ＭＶ３）を
次式から演算する。

【００２２】 ＭＶ３＝ｃＸ３＋ｄ（但し、ｃ，ｄは係数） 演算された投入する廃棄物量（Ｘ２）による炉内変動の
度合い（ＭＶ２）およびストックレベル（Ｘ３）による
炉内変動の度合い（ＭＶ３）を加算する。

【００２３】ごみ投入のタイミング、例えば、ごみを炉
内に投入する下部シール弁の開をリミット１８により検
出してごみ投入タイミングをとらえ、次式により圧力調
節計ＰＩＣの制御出力（ＭＶ１）を保持して炉内変動の
度合い（ＭＶ２）と（ＭＶ３）とで補正して、フィード
フォワード制御し、排ガス誘引通風機１０の入口ダンパ
ー２０のダンパー開度を調節する。

【００２４】ＭＶ＝ＭＶ１＋ＭＶ２＋ＭＶ３ ごみ投入時、炉内圧力制御出力（ＭＶ１）を一定時間保
持させることで、一過性の圧力変動を外乱とすることが
できる。また、入口ダンパー２０の開度の制御出力を
（ＭＶ＝ＭＶ１＋ＭＶ２＋ＭＶ３）として圧力変動を吸
収することで、実際の炉内圧力の変動を小さくし、炉内
圧力制御開始後の変動を押さえることができる。

【００２５】廃棄物を投入し一定時間後は、圧力調節計
ＰＩＣの制御出力（ＭＶ１）の保持を解除して、圧力調
節計ＰＩＣのみによりダンパー開度を制御する。フィー
ドフォワード開始から、圧力調節計ＰＩＣの制御出力
（ＭＶ１）の保持を解除するタイミングは、保持開始後
炉内圧力の設定値からの偏差が定常状態の範囲内に復帰
した時点とすることにより、炉内圧力が復帰するまでの
時間を無用に長くすることもなく、炉内圧力の復帰を行
うことができる。

【００２６】図３は本発明の炉内圧制御による炉内圧力
の変化を表すグラフで、グラフから、本発明の炉内圧制
御により、従来の炉内圧制御に比べて、廃棄物投入によ
る炉内圧力の変動を低減させることができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明により、廃棄物供給量及びストッ
クレベルに応じて誘引排ガス量を調整することで、廃棄
物投入時の炉内圧力変動を低減させて、可燃性ガスの吹
出し、大気の吸込み及び燃焼室バーナの燃焼不安定等を
防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の炉内圧力制御装置を備えた廃棄物溶融
処理設備で、廃棄物溶融炉を拡大して示した概略図であ
る。

【図２】本発明の制御装置を示す図である。

【図３】従来の炉内圧制御による炉内圧力の変化を表す
グラフである。

【図４】溶融炉における廃棄物投入時の炉内圧力の変動
を示グラフで（ａ）は装入量による炉圧変動幅、（ｂ）
はストックレベルによる炉圧変動幅を示すグラフであ
る。

【図５】廃棄物溶融処埋設備の概略図である。

【符号の説明】

１：廃棄物溶融炉 ２：廃棄物クレーン ３：副原料貯留槽 ４：炉低羽口 ５：羽口 ６：燃焼室 ７：ボイラ ８：排ガス冷却器 ９：集じん装置 １０：誘引通風機 １１：煙突 １２：廃棄物受けホッパ １３：廃棄物秤量装置 １４：中間ホッパ １５：上部シール弁 １６：廃棄物受けダンパー １７：下部シール弁 １８：開閉検出器（リミットスイッチ） １９：ストックレベル測定装置（サウンジングレベル
計） ２０：入口ダンパー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃棄物溶融炉による廃棄物の熱分解溶融
   処理において、廃棄物溶融炉からの排ガスを処理する排
   ガス処理系の誘引送風機の入口ダンパーの開度を廃棄物
   溶融炉に設けた圧力調節計により調節することによって
   廃棄物溶融炉の炉内圧力を制御する炉内圧力制御方法で
   あって、 廃棄物のストックレベルおよび廃棄物投入量による炉内
   圧力の変動の程度を演算し、廃棄物投入タイミングに合
   わせて演算結果をフィードフォワード信号として、圧力
   調節計の制御信号を保持して加えて、ダンパー開度を調
   整し、一定時間経過後は、圧力調節計のみの制御信号で
   ダンパー開度を調整することを特徴とする廃棄物溶融炉
   の炉内圧力制御方法。
2. 【請求項２】 廃棄物溶融炉を備えた廃棄物熱分解溶融
   処理設備において、誘引送風機の入口ダンパーの開度を
   廃棄物溶融炉に設けた圧力調節計により調節することに
   よって廃棄物溶融炉の炉内圧力を制御する炉内圧力制御
   装置であって、廃棄物のストックレベル計測装置、およ
   び廃棄物投入量の秤量装置、および廃棄物投入タイミン
   グ検出装置を備えるとともに、 廃棄物のストックレベルおよび廃棄物投入量から炉内圧
   力の変動の程度を演算し、廃棄物投入タイミングに合わ
   せて演算結果をフィードフォワード信号として、圧力調
   節計の制御信号を保持して加えて、ダンパー開度を調整
   し、一定時間経過後は、圧力調節計のみの制御信号でダ
   ンパー開度を調整する制御手段を備えたことを特徴とす
   る廃棄物溶融炉の炉内圧力制御装置。