JP2004101047A - 廃棄物焼却炉及びそれによる焼却方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】燃焼中の被焼却物の温度の制御精度を向上させ、所望の温度範囲に安定して維持し、焼却灰中に含まれるダイオキシン類や重金属類を削減することができ、また設備劣化を抑制することができる廃棄物焼却炉を提供する。
【解決手段】各ストーカ段１１、１２、１３上を移送される被焼却物Ｗ１の燃焼用の空気が供給される風箱２７、２８、２９と、各ストーカ段１１、１２、１３に階段状に設けられる複数の火格子３２であって、前後に相対移動して被焼却物Ｗ１を移送する複数の火格子３２と、火格子表面近傍Ａに埋設され、埋設位置Ａにおける火格子３２の温度を測定可能な温度検出器１５と、温度検出器１５による温度測定結果に基づいて、温度検出器１５による温度測定結果と被焼却物Ｗ１の燃焼温度との間の予め求めた関係に従い、被焼却物Ｗ１の燃焼温度を判断し、この廃棄物焼却炉１の操業条件を調整する燃焼温度制御装置１９と、を有する。
【選択図】 図１
【解決手段】各ストーカ段１１、１２、１３上を移送される被焼却物Ｗ１の燃焼用の空気が供給される風箱２７、２８、２９と、各ストーカ段１１、１２、１３に階段状に設けられる複数の火格子３２であって、前後に相対移動して被焼却物Ｗ１を移送する複数の火格子３２と、火格子表面近傍Ａに埋設され、埋設位置Ａにおける火格子３２の温度を測定可能な温度検出器１５と、温度検出器１５による温度測定結果に基づいて、温度検出器１５による温度測定結果と被焼却物Ｗ１の燃焼温度との間の予め求めた関係に従い、被焼却物Ｗ１の燃焼温度を判断し、この廃棄物焼却炉１の操業条件を調整する燃焼温度制御装置１９と、を有する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ゴミや産業廃棄物等の被焼却物の焼却に用いられる廃棄物焼却炉及びそれによる焼却方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、都市ゴミや産業廃棄物等の被焼却物を焼却処理する廃棄物焼却炉としては、ゴミ供給口から燃焼室内に供給される被焼却物を、燃焼室内にて、下方に風箱を有する複数のストーカ段の上を順次移動させながら、乾燥及び熱分解を行い、更に燃焼させる廃棄物焼却炉であるストーカ式廃棄物焼却炉が広く使用されている。このストーカ式の廃棄物焼却炉は、下方に下り傾斜する乾燥ストーカ段（以下、「乾燥段」という）、燃焼ストーカ段（以下、「燃焼段」という）及び後燃焼ストーカ段（以下、「後燃焼段」という）を前後方向に階段状に縦列配置し、乾燥段の入口にゴミ供給口を設け、後燃焼段の出口に灰出し口を設けて構成される。そして、乾燥段では主として被焼却物中の水分を蒸発させ、燃焼段では下方の風箱から供給される空気により被焼却物に着火させることで被焼却物中の揮発分及び固定炭素分を燃焼させる。最後に、後燃焼段では、燃焼されずに通過してきた未燃分を灰になるまで燃焼させる。
【０００３】
近年、環境負荷の軽減が不可欠な状況となっており、とくに、焼却灰に含まれるダイオキシン類や重金属類の削減を図ることが緊急の課題となっている。焼却灰中に含まれるダイオキシン類や重金属類を削減するためには、不完全燃焼を抑制する必要がある。このため、燃焼段にて燃焼中の被焼却物の温度は高温であることが求められる。即ち、この燃焼温度が５００℃から８００℃程度と低くなると、ダイオキシン類を完全に分解することは困難になり、また、被焼却物中に含まれていた鉛や亜鉛等の重金属類は十分に揮散せず、焼却灰中に残存してしまう。ダイオキシン類や重金属類が多く含まれる焼却灰は、環境負荷軽減の観点から埋め立て処理を行うことはできず、また、各種資源材として再利用する場合も、可能な限りダイオキシン類や重金属類の含有量を減らすため、焼却灰を更に溶融処理すること等が行われる。しかし、焼却灰を溶融処理するには、溶融炉や溶融のためのエネルギー源が別途必要となる。したがって、焼却灰中のダイオキシン類や重金属類の含有量を削減する必要があり、そのためには燃焼温度を安定して高温（通常、８００℃以上が望ましい）に維持することが必要となる。
【０００４】
一方、燃焼温度があまり高温になると、ストーカ段に階段状に設けられる火格子に高温腐食が生じやすくなるといった設備劣化の問題等も生じる。そこで、不完全燃焼の発生を防止して焼却灰中のダイオキシン類や重金属類等を削減するとともに、火格子等の腐食を抑制するためには、燃焼温度が適正な温度範囲（通常、８００℃から１１００℃程度が望ましい）に収まるように、この廃棄物焼却炉の操業条件（例えば、被焼却物の移送速度、風箱から供給する燃焼用空気の供給量等）を調整することが必要となる。
【０００５】
被焼却物の燃焼温度が適正な温度範囲に収まるように制御するためには、この燃焼温度を正確に測定することが重要となる。特開２０００−１３７１６号公報には、炉の上部に設置した非接触式温度計を用いて燃焼残渣の温度を測定する廃棄物焼却炉が記載されている。しかしながら、炉上部からは炉壁に付着した灰が落下したり、燃焼によって生じた灰が炉内を舞ったりすることで、正確に燃焼残渣の温度を測定することが難しい。また、熱分解ガスの発生により、視界が悪化していることも考えられるため、被焼却物の温度を被接触式温度計にて正確に測定することは更に困難を伴う。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１３７１６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、燃焼中の被焼却物の温度の制御精度を向上させ、所望の温度範囲に安定して維持し、焼却灰中に含まれるダイオキシン類や重金属類を削減することができ、また設備劣化を抑制することができる廃棄物焼却炉およびそれによる焼却方法を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の廃棄物焼却炉は、ゴミ供給口から燃焼室内に供給される被焼却物を、前記燃焼室内にて複数のストーカ段の上を順次移動させながら乾燥及び熱分解を行い、更に燃焼させる廃棄物焼却炉において、前記ストーカ段の下方に設けられ、前記ストーカ段上を移送される前記被焼却物の燃焼用の空気が供給される風箱と、前記各ストーカ段に階段状に設けられる複数の火格子であって、前後に相対移動して前記被焼却物を移送する複数の火格子と、前記火格子表面の近傍に埋設され、埋設位置における前記火格子の温度を測定可能な温度検出器と、前記温度検出器による温度測定結果に基づいて、前記温度検出器による温度測定結果と前記被焼却物の燃焼温度との間の予め求めた関係に従い、前記被焼却物の燃焼温度を判断し、この廃棄物焼却炉の操業条件を調整する燃焼温度制御装置と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明者は、燃焼中の被焼却物の温度と、その被焼却物が位置している個所における火格子表面近傍の温度との間には、高い相関があることを知見した。したがって、本件発明の構成によると、火格子表面の近傍に埋設された温度検出器によって、燃焼中の被焼却物と接する火格子表面近傍における火格子の温度を検出し、火格子表面近傍の温度と被焼却物の燃焼温度との間の関係を予め直接求めておき、この関係に従い、前記温度検出器の測定結果に基づいて、燃焼温度制御装置が、被焼却物の燃焼温度を精度良く把握することができる。このように被焼却物の燃焼温度を正確に判断して廃棄物焼却炉の操業条件を調整することで、燃焼温度の制御精度を向上させ、所望の温度範囲に安定して維持することができる。したがって、焼却灰中に含まれるダイオキシン類や重金属類を削減することができ、また、設備劣化を抑制することができる廃棄物焼却炉を提供することができる。
【００１０】
請求項２に記載の廃棄物焼却炉は、請求項１において、前記温度検出器が埋設される前記火格子表面部分は、前後に隣り合う前記火格子同士が相対移動の際に重なり合うことがない部分であって、前記被焼却物の焼却中は移送中の前記被焼却物が常時載置された状態にある部分であることを特徴とする。
【００１１】
ストーカ段に設けられる火格子は、前後に隣り合う火格子同士が、部分的に重なり合うようにしながら前後に相対移動を行うことで、火格子表面に載置されている被焼却物を移送する。この発明の構成によると、火格子同士の相対移動の際に重なり合うことがない部分で常時被焼却物が載置された状態にある部分に温度検出器が埋設されているため、被焼却物の燃焼温度を常時正確に判断することができる。
【００１２】
請求項３に記載の廃棄物焼却炉は、請求項１または２において、酸素を供給して前記燃焼用の空気に混合する酸素供給装置を備え、前記燃焼温度制御装置が、前記酸素供給装置から供給する酸素量を増減することで前記燃焼用空気中の酸素濃度を変更して前記火格子の温度を調整することを特徴とする請求項１または２に記載の廃棄物焼却炉。
【００１３】
この構成によると、火格子温度の調整に基づき、燃焼用空気中の酸素濃度を変更することで、被焼却物の燃焼温度を制御するため、燃焼用空気量が少ない状態でも燃焼用空気中の酸素濃度を高めて燃焼温度を上昇させることができる。すなわち、燃焼用空気量の増加により燃焼温度の低下が引き起こされることを抑制でき、燃焼温度を高温に安定して維持でき、焼却灰中に含まれるダイオキシン類や重金属類を削減できる。
【００１４】
請求項４に記載の廃棄物焼却炉は、請求項３において、前記火格子の温度を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように調整することを特徴とする。
【００１５】
本発明者は、被焼却物の燃焼温度とその被焼却物が位置している個所における火格子表面近傍の温度との間には高い相関があり、火格子表面近傍の温度を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように維持することで、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に収まるように維持できることを知見した。したがって、本発明の構成によると、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に安定して維持することが容易に実現でき、不完全燃焼の発生を防止して焼却灰中のダイオキシン類や重金属類等を削減するとともに、火格子等の腐食を抑制することができる。
【００１６】
請求項５に記載の廃棄物焼却炉は、請求項１または２において、前記燃焼用の空気を加熱して供給する空気加熱装置を備え、前記燃焼温度制御装置が、前記空気加熱装置による前記燃焼用空気の加熱温度を調整することを特徴とする。
【００１７】
この構成によると、火格子温度の調整に基づき、風箱に供給される燃焼用空気の加熱温度を変更することで、被焼却物の燃焼温度を制御するため、燃焼用空気量が少ない状態でも燃焼用空気の温度を高温にして被焼却物の燃焼温度を上昇させることができる。すなわち、燃焼用空気量の増加により燃焼温度の低下が引き起こされることを抑制でき、燃焼温度を高温に安定して維持でき、焼却灰中に含まれるダイオキシン類や重金属類を削減できる。
【００１８】
請求項６に記載の廃棄物焼却炉は、請求項５において、前記火格子の温度から前記加熱後の前記燃焼用空気の温度を差し引いた温度差を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように調整することを特徴とする。
【００１９】
本発明者は、被焼却物の燃焼温度と、その被焼却物が位置している個所における火格子表面近傍の温度から加熱後の燃焼用空気の温度を差し引いた温度差との間には高い相関があり、火格子の温度から加熱後の燃焼用空気の温度を差し引いた温度差を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように維持することで、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に収まるように維持できることを知見した。したがって、本発明の構成によると、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に安定して維持することが容易に実現でき、不完全燃焼の発生を防止して焼却灰中のダイオキシン類や重金属類等を削減するとともに、火格子等の腐食を抑制することができる。
【００２０】
請求項７に記載の廃棄物焼却炉は、請求項１または２において、前記燃焼温度制御装置が、前記燃焼用空気の流量を変更することで前記火格子の温度を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように調整することを特徴とする。
【００２１】
本発明者は、被焼却物の燃焼温度とその被焼却物が位置している個所における火格子表面近傍の温度との間には高い相関があり、火格子表面近傍の温度を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように維持することで、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に収まるように維持できることを知見した。したがって、本発明の構成によると、火格子の温度が３５０℃から５００℃の範囲に収まるように燃焼用空気の流量を変更することで、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に安定して維持することが容易に実現でき、不完全燃焼の発生を防止して焼却灰中のダイオキシン類や重金属類等を削減するとともに、火格子等の腐食を抑制することができる。
【００２２】
請求項８に記載の廃棄物焼却炉による焼却方法は、ゴミ供給口から燃焼室内に供給される被焼却物を、燃焼室内にて、下方に風箱を有する複数のストーカ段の上を順次移動させながら乾燥および熱分解を行い、更に燃焼させる廃棄物焼却炉による焼却方法であって、前記各ストーカ段に階段状に設けられて前後に相対移動して前記被焼却物を移送する火格子において、その表面の近傍に埋設される温度検出器によりこの火格子の温度を測定し、前記温度検出器による温度測定結果に基づいて、前記温度検出器による温度測定結果と前記被焼却物の燃焼温度との間の予め求めた関係に従い、前記被焼却物の燃焼温度を判断し、前記ストーカ段上を移送される前記被焼却物の燃焼用の空気を前記風箱に供給するに際し、前記燃焼用空気に混合する酸素量を増減することで、前記燃焼用空気中の酸素濃度を変更して、前記火格子の温度を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように調整することを特徴とする。
【００２３】
本発明者は、被焼却物の燃焼温度とその被焼却物が位置している個所における火格子表面近傍の温度との間には高い相関があり、火格子表面近傍の温度を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように維持することで、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に収まるように維持できることを知見した。したがって、本発明の構成によると、火格子表面の近傍に埋設された温度検出器によって、燃焼中の被焼却物と接する火格子表面近傍における火格子の温度を検出し、この温度検出器の測定結果に基づいて、燃焼用空気中の酸素濃度を変更して、火格子の温度を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように調整することで、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に安定して維持することが容易に実現できる。したがって、焼却灰中に含まれるダイオキシン類や重金属類を削減することができ、また、設備劣化を抑制することができる焼却方法を提供することができる。
また、燃焼用空気中の酸素濃度を変更することで、被焼却物の燃焼温度を制御するため、燃焼用空気量が少ない状態でも燃焼用空気中の酸素濃度を高めて燃焼温度を上昇させることができる。すなわち、燃焼用空気量の増加により燃焼温度の低下が引き起こされることを抑制でき、燃焼温度を高温に安定して維持できる。
【００２４】
請求項９に記載の廃棄物焼却炉による焼却方法は、ゴミ供給口から燃焼室内に供給される被焼却物を、燃焼室内にて、下方に風箱を有する複数のストーカ段の上を順次移動させながら乾燥および熱分解を行い、更に燃焼させる廃棄物焼却炉による焼却方法であって、前記各ストーカ段に階段状に設けられて前後に相対移動して前記被焼却物を移送する火格子において、その表面の近傍に埋設される温度検出器によりこの火格子の温度を測定し、前記温度検出器による温度測定結果に基づいて、前記温度検出器による温度測定結果と前記被焼却物の燃焼温度との間の予め求めた関係に従い、前記被焼却物の燃焼温度を判断し、前記ストーカ段上を移送される前記被焼却物の燃焼用の空気を前記風箱に供給するに際し、前記燃焼用空気を加熱して供給する加熱温度を、前記火格子の温度から前記加熱後の前記燃焼用空気の温度を差し引いた温度差が３５０℃から５００℃の範囲に収まるように調整することを特徴とする。
【００２５】
本発明者は、被焼却物の燃焼温度と、その被焼却物が位置している個所における火格子表面近傍の温度から加熱後の燃焼用空気の温度を差し引いた温度差との間には高い相関があり、火格子の温度から加熱後の燃焼用空気の温度を差し引いた温度差を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように維持することで、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に収まるように維持できることを知見した。したがって、本発明の構成によると、火格子表面の近傍に埋設された温度検出器によって、燃焼中の被焼却物と接する火格子表面近傍における火格子の温度を検出し、この温度検出器の測定結果に基づいて、風箱に供給される燃焼用空気の加熱温度を変更して、火格子の温度から加熱後の燃焼用空気の温度を差し引いた温度差を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように調整することで、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に安定して維持することが容易に実現できる。したがって、焼却灰中に含まれるダイオキシン類や重金属類を削減することができ、また、設備劣化を抑制することができる焼却方法を提供することができる。
また、風箱に供給される燃焼用空気の加熱温度を変更することで、被焼却物の燃焼温度を制御するため、燃焼用空気量が少ない状態でも燃焼用空気の温度を高温にして燃焼温度を上昇させることができる。すなわち、燃焼用空気量の増加により燃焼温度の低下が引き起こされことを抑制でき、燃焼温度を高温に安定して維持できる。
【００２６】
請求項１０に記載の廃棄物焼却炉による焼却方法は、ゴミ供給口から燃焼室内に供給される被焼却物を、燃焼室内にて、下方に風箱を有する複数のストーカ段の上を順次移動させながら乾燥および熱分解を行い、更に燃焼させる廃棄物焼却炉による焼却方法であって、前記各ストーカ段に階段状に設けられて前後に相対移動して前記被焼却物を移送する火格子において、その表面の近傍に埋設される温度検出器によりこの火格子の温度を測定し、前記温度検出器による温度測定結果に基づいて、前記温度検出器による温度測定結果と前記被焼却物の燃焼温度との間の予め求めた関係に従い、前記被焼却物の燃焼温度を判断し、前記ストーカ段上を移送される前記被焼却物の燃焼用の空気を前記風箱に供給するに際し、前記燃焼用空気の供給流量を変更することで、前記火格子の温度を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように調整することを特徴とする。
【００２７】
本件発明者は、被焼却物の燃焼温度とその被焼却物が位置している個所における火格子表面近傍の温度との間には高い相関があり、火格子表面近傍の温度を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように維持することで、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に収まるように維持できることを知見した。したがって、本発明の構成によると、火格子表面の近傍に埋設された温度検出器によって、燃焼中の被焼却物と接する火格子表面近傍における火格子の温度を検出し、この温度検出器の測定結果に基づいて、燃焼用空気の流量を変更して、火格子の温度を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように調整することで、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に安定して維持することが容易に実現できる。したがって、焼却灰中に含まれるダイオキシン類や重金属類を削減することができ、また、設備劣化を抑制することができる焼却方法を提供することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る廃棄物焼却炉１を模式的に示したものである。
図１において、廃棄物焼却炉１には、ゴミ供給口２３と、それに続く主燃焼室２５とが設けられ、さらに主燃焼室２５の上部には、図示しない排気管を備えた２次燃焼室２６が設けられている。なお、ゴミ供給口２３から主燃焼室２５内へのゴミ（被焼却物）の輸送は、図示しないゴミ輸送機により輸送速度が制御される。
【００２９】
主燃焼室２５は、ゴミ供給口２３から順に下方に複数のストーカ段１１、１２、１３が下り傾斜状に延びる階段状に設置されている。各ストーカ段１１、１２、１３は、ゴミ供給口２３側（上流側）から順次乾燥ストーカ段１１（乾燥段１１）、燃焼ストーカ段１２（燃焼段１２）、後燃焼ストーカ段１３（後燃焼ストーカ段）の合計３段からなり、ゴミ供給口２３から乾燥段１１の上流側に供給された被焼却物Ｗは、乾燥段１１、燃焼段１２、後燃焼段１３上を順次移送され、乾燥及び熱分解、更に燃焼される。燃焼後の焼却灰Ｗ０は、後燃焼段１３の下流側に設けられた灰出し口２４から排出される。なお、以下の説明では、ストーカ段上にて乾燥または燃焼される被焼却物を被焼却物Ｗ１という。
【００３０】
各ストーカ段１１、１２、１３の下方には、移送される被焼却物Ｗ１の燃焼用の空気が供給される各風箱２７、２８、２９がそれぞれ設けられている。各風箱２７、２８、２９には、空気供給経路３０を介して燃焼用空気供給装置１６（ブロア１６）から燃焼用空気が供給（送風）される。空気供給経路３０には、ダンパ２０が設けられており、ブロア１６から供給される燃焼用空気の流量は所定量に調整される。また、空気供給経路３０において、各風箱２７、２８、２９へと至る経路３０ａ、３０ｂ、３０ｃの途中には、更にダンパ２１ａ、２１ｂ、２１ｃが設けられ、各風箱２７〜２９への燃焼用空気の供給比率が調整される。
【００３１】
また、廃棄物焼却炉１は、酸素を供給して燃焼用空気に混合するための酸素供給装置１７を備えている。即ち、酸素供給装置１７から供給された酸素（または、酸素富化空気でもよい）は、酸素供給経路３１を介して、空気供給経路３１へと供給され、燃焼用空気と混合される。酸素が混合された燃焼用空気は、各風箱２７〜２９へと供給される。また、酸素供給経路３１には、酸素供給量調整弁１８が設けられ、この調整弁１８のバルブ開度が、後述の燃焼温度制御装置１９（温度コントローラ１９）により制御されることで、酸素供給装置１７から供給する酸素量が増減される。これにより、燃焼用空気中の酸素濃度が変更されることになる。なお、各風箱に通じる各空気供給経路３０ａ、３０ｂ、３０ｃにそれぞれ通じる各酸素供給経路３１ａ、３１ｂ、３１ｃには、それぞれダンパ２２ａ、２２ｂ、２２ｃが設けられ、各風箱２７、２８、２９への酸素供給比率が調整される。
【００３２】
また、各ストーカ段１１、１２、１３には、前後に相対移動することで被焼却物Ｗ１を移送する複数の火格子３２が階段状に設けられている。図３は、いずれかのストーカ段（１１、１２、１３）を上から見た図であり、前後に（図中両端矢印方向に）往復駆動される可動火格子３２ａと、固定された固定火格子３２ｂとが、上流側から下流側にかけて交互に設けられている。可動火格子３２ａおよび固定火格子３２ｂは、それぞれ焼却炉幅方向（図３の紙面上下方向）にそれぞれ複数の火格子３２が配設されている。幅方向に一列に配設された複数の可動火格子３２ａは、一体的に前後往復駆動される。なお、各火格子３２の下流側には、それぞれスリット３２ｃが設けられており、風箱に供給された燃焼用空気は、このスリット３２ｃを通過して、火格子３２表面に載置された被焼却物Ｗ１に向かって吹き上げられる。
【００３３】
図４は、可動火格子３２ａと固定火格子３２ｂとが交互に配設されている状態を一部示した断面図である。本図に示すように、可動火格子３２ａと固定火格子３２ｂとは、階段状に設けられており、その上には、被焼却物Ｗ１が載置された状態になっている。（ａ）の位置にある可動火格子３２ａは、上流側へ後退した状態を示しており、（ｂ）の位置にある可動火格子３２ａは、下流側へと前進した状態を示している。可動火格子３２ａが後退すると（図中（ａ）の位置）、当該火格子３２ａ上に載置されている被焼却物Ｗ１は、その下段に位置する固定火格子３２ｂ上に落下する。また、可動火格子３２ａが前進すると（図中（ｂ）の位置）、その下段の固定火格子３２ｂ上に載置されている被焼却物Ｗ１は、前進してきた可動火格子３２ａによって前方に押し出され、更に下段に位置する可動火格子３２ａ上に落下する。こうして、火格子３２表面に載置された被焼却物Ｗ１は、下流側へと移送されていく。
【００３４】
また、各ストーカ段１１、１２、１３には、火格子３２表面の近傍に温度検出器１５（熱電対１５）が埋設されており、埋設位置における火格子３２の温度を測定可能になっている。図１には、各ストーカ段それぞれに複数の熱電対１５が設けられている様子を示している。各熱電対１５は、温度コントローラ１９と接続されており、各熱電対１５で測定された火格子３２の温度が温度コントローラ１９にて把握される。図２は、ストーカ段１１、１２、１３を上から見た図であり、各ストーカ段には、複数の熱電対１５が、焼却炉幅方向に３列、焼却炉前後方向に４列ずつ、それぞれ埋設されている。また、図３に示すように、各ストーカ段に３×４列配設された複数の熱電対１５は、所定の固定火格子３２ｂの下流先端側に設けられている。
【００３５】
図４には、熱電対１５が固定火格子３２ｂに埋設された様子を示している。各熱電対１５は、固定火格子３２ｂ表面の近傍に埋設されており、この熱電対１５が埋設される火格子表面部分Ａ（図４にて点線で囲んだ部分）は、前後に隣り合う火格子（３２ａ、３２ｂ）同士が相対移動の際に重なり合うことがない部分（下流先端側）に設けられている。すなわち、被焼却物Ｗ１の焼却中は移送中の被焼却物が常時載置された状態にある部分に、火格子表面部分Ａが設けられている（熱電対１５が埋設されている）。
【００３６】
つぎに、上記説明した廃棄物焼却炉１の作動（廃棄物焼却炉１による焼却方法）について説明する。
図１において、まず、都市ゴミ等の被焼却物Ｗは、ゴミ供給口２３を経て乾燥段１１上に供給される。この乾燥段１１において、被焼却物Ｗ１中の水分が蒸発し、着火が促進されるとともに、一部熱分解が行われる。この乾燥は、風箱２７から吹き上げられる燃焼用空気と主燃焼室２５内の輻射熱とにより促される。乾燥の後、被焼却物Ｗ１は、燃焼段１２へと移動させられ、ここで、風箱２８を通じて供給される燃焼用空気によって着火し、揮発分及び固定炭素分が燃焼される。そして、最後に後燃焼段１３へと移動させられ、燃焼されずに通過してきた未燃分が完全に灰になるまで燃焼され、焼却灰Ｗ０が灰出し口２４から排出される。
【００３７】
上記の乾燥、燃焼、後燃焼中は、常時、前述の火格子表面部分Ａに埋設された各熱電対１５（図４参照）にて、火格子３２の表面近傍の温度が測定されている。そして、温度コントローラ１９が、熱電対１５による温度測定結果に基づいて、図５に示す関係に従い、被焼却物Ｗ１の温度を判断し、この廃棄物焼却炉１の操業条件を調整する。
【００３８】
図５は、熱電対１５による温度検出結果と被焼却物Ｗ１の燃焼温度との間の関係を予め直接求めたものである。被焼却物Ｗ１の燃焼温度は、燃焼中に被焼却物Ｗ１に直に熱電対を差し込むことで測定することができる。このとき、被焼却物Ｗ１が存在している個所を確認しながら被焼却物Ｗ１に接しているようにして熱電対を差し込む。すなわち、被焼却物Ｗ１における空隙部分に熱電対が差し込まれてしまわないようにし、燃焼中の被焼却物Ｗ１の温度を正確に測定する。こうして測定して得られた関係である図５に示すように、本発明者は、燃焼中の被焼却物Ｗ１の温度と、その被焼却物Ｗ１が位置している個所における火格子３２表面近傍の温度との間には、高い相関があることを知見した。すなわち、火格子表面近傍の温度を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように維持することで、被焼却物Ｗ１の燃焼温度を適正な温度範囲である８００℃から１１００℃の範囲に収まるように維持できることを知見した。そこで、温度コントローラ１９においては、この図５に示すような、熱電対１５による温度測定結果と被焼却物Ｗ１の燃焼温度との間の予め求めた関係に従って、被焼却物Ｗ１の燃焼温度を判断する。
【００３９】
温度コントローラ１９における火格子３２の温度の検出に際しては、例えば、複数の熱電対１５で検出された複数の温度データを熱電対１５毎にそれぞれ時系列的に平均化処理し（例えば、所定のデータサンプリング回数毎に平均化処理し）、そのうち最大の温度値を示した熱電対１５の測温結果を被焼却物Ｗ１の燃焼温度と判断する。また、さらに焼却炉幅方向に配設された複数の熱電対１５ごとに平均化処理して、最大の温度値を求める方法等を用いてもよい。
【００４０】
温度コントローラ１９では、こうして測定された火格子３２の温度に基づき、図５の関係に従い、被焼却物Ｗ１の燃焼温度を判断する。そして、火格子３２の温度が３５０℃から５００℃の範囲内にあれば、被焼却物Ｗ１の燃焼温度は、適正な燃焼温度範囲である８００℃から１１００℃の範囲にあることになる。また、火格子３２の温度が３５０℃から５００℃の範囲内に無い場合、温度コントローラ１９では、火格子３２の温度が３５０℃（火格子温度下限値）から５００℃（火格子温度上限値）の範囲に収まるように、燃焼用空気中の酸素濃度を変更し、この廃棄物焼却炉１の操業条件の１つである火格子３２の温度を調整する。
【００４１】
すなわち、火格子３２の温度が火格子温度下限値未満の場合、温度コントローラ１９では、酸素供給量調整弁１８に対してバルブ開度を開方向側に変更する指令を発する。これにより、酸素供給装置１７から供給する酸素量を増やし、燃焼用空気中の酸素濃度を増加させ、被焼却物Ｗ１の燃焼を促進し、燃焼温度を上昇させることができる。このときのバルブ開度変更量は、火格子温度下限値からの火格子３２の温度の乖離量に応じて設定する方法や、火格子温度上限値と下限値との間の中心値からの火格子３２の温度の乖離量に応じて設定する方法等、種々の方法により設定することができる。なお、この場合、酸素供給量を増やすと同時に、ブロア１６から供給する燃焼用空気の量を減少させるようにしてもよい。
【００４２】
また、火格子３２の温度が火格子温度上限値越えの場合、温度コントローラ１９では、酸素供給量調整弁１８に対してバルブ開度を閉方向側に変更する指令を発する。これにより、酸素供給装置１７から供給する酸素量を減らし、燃焼用空気中の酸素濃度を減少させ、被焼却物Ｗ１の燃焼を抑制し、燃焼温度を低下させることができる。このときのバルブ開度の変更方法に関しては、酸素量を増加させる場合と同様に設定できる。なお、酸素供給量を減少させると同時にブロア１６から供給する燃焼用空気量を増加させるようにしてもよい。
【００４３】
以上説明したように、温度コントローラ１９によって火格子３２の温度が３５０℃から５００℃の範囲に収まるように維持することで、被焼却物Ｗ１の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に安定して維持することができる。したがって、焼却灰中に含まれるダイオキシン類や重金属類を削減することができ、また、火格子３２の腐食の進行等を抑制することができる。なお、熱電対によって被焼却物Ｗ１の温度を直に測定するようにした場合、被焼却物Ｗ１が存在していない空隙部分の温度を測定してしまう場合が生じやすく、被焼却物Ｗ１の燃焼温度を正確に測定することができない。しかし、本実施形態に係る廃棄物焼却炉１においては、被焼却物Ｗ１の燃焼温度に応じて略均一な温度となっている火格子３２の所定個所に熱電対１５を埋設して火格子３２の表面近傍の温度を測定するため、誤差が生じにくく、被焼却物Ｗ１の燃焼温度のより正確な把握が可能になる。
なお、上記実施形態例の説明は、本発明に係る廃棄物焼却炉による焼却方法の実施形態の説明を兼ねるものである。
【００４４】
（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態に係る廃棄物焼却炉２を模式的に示したものである。以下の説明において、第１実施形態に係る廃棄物焼却炉１と重複する部分に関しては、同一の符号を付して説明を割愛する。
【００４５】
第２実施形態に係る廃棄物焼却炉２においては、酸素供給装置１７を備えていない点を除き、ほぼ廃棄物焼却炉１と同様に構成されるが、廃棄物焼却炉１とは異なり、ブロア１６から送風される燃焼用の空気を加熱して各風箱２７〜２９に供給する空気加熱装置３３（ボイラ３３）が備えられている。すなわち、ブロア１６からは、空気供給経路３０を通じて各風箱２７〜２９に燃焼用空気が供給できるようになっているが、空気供給経路３０とは分岐する加熱空気供給経路３４を通じても各風箱２７〜２９に燃焼用空気が供給できるようになっている。そして、加熱空気供給経路３４には、ボイラ３３が設けられており、加熱空気供給経路３４を介して供給される燃焼用空気は、ボイラ３３によって加熱されて、各風箱へ各加熱空気供給経路３４ａ、３４ｂ、３４ｃを通じて供給されるようになっている。この廃棄物焼却炉２においては、通常、ダンパ２０を全閉状態にしておき、加熱空気供給経路３４を通じてのみ燃焼用空気の供給を行い、空気供給経路３０は予備の系統として用いられる。そして、各風箱２７、２８、２９への加熱燃焼用空気の供給比率は、各ダンパ３５ａ、３５ｂ、３５ｃによって変更できるようになっている。
【００４６】
また、ボイラ３３による燃焼用空気の加熱温度は温度コントローラ１９によって調整されるようになっている。すなわち、温度コントローラ１９では、第１実施形態で説明した火格子表面部分Ａに埋設された各熱電対１５の温度に基づいて、この廃棄物焼却炉２の操業条件の１つである、ボイラ３３での燃焼用空気の加熱温度を調整する。
【００４７】
図７は、風箱に供給する燃焼用空気の温度を火格子温度から差し引いた温度差と被焼却物Ｗ１の燃焼温度との関係を予め求めたものである。本図に示すように、本発明者は、被焼却物Ｗ１の燃焼温度と、その被焼却物Ｗ１が位置している個所における火格子表面近傍の温度から加熱後の燃焼用空気の温度を差し引いた温度差との間には高い相関があり、火格子３２の温度から加熱後の燃焼用空気の温度を差し引いた温度差を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように維持することで、被焼却物Ｗ１の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に収まるように維持できることを知見した。そこで、廃棄物焼却炉２では、温度コントローラ１９によって、熱電対１５での測温結果に基づき、火格子３２の温度から加熱後の燃焼用の空気の温度を差し引いた温度差を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように、ボイラ３３による燃焼用空気の加熱温度を調整する。これにより、被焼却物Ｗ１の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に安定して維持することができる。したがって、不完全燃焼の発生を防止して、焼却灰Ｗ０中のダイオキシン類や重金属類を削減するとともに、火格子３２の腐食等を抑制することができる。
【００４８】
なお、温度コントローラ１９によって、ボイラ３３の加熱温度を図７の関係に従って調整する点以外における、廃棄物焼却炉２の構成、作動、及び廃棄物焼却炉２による焼却方法に関しては、第１実施形態の廃棄物焼却炉１と同様であり、説明を割愛する。
【００４９】
（第３実施形態）
図８は、本発明の第３実施形態に係る廃棄物焼却炉３を模式的に示したものである。以下の説明において、第１実施形態に係る廃棄物焼却炉１と重複する部分に関しては、同一の符号を付して説明を割愛する。
【００５０】
第３実施形態に係る廃棄物焼却炉３においては、酸素供給装置１７を備えていない点を除き、ほぼ廃棄物焼却炉１と同様に構成されている。この廃棄物焼却炉３においては、温度コントローラ１９によって、ブロア１６の運転条件（ファン回転数等）及びダンパ２０の開度が調整されるようになっている。すなわち、熱電対１５よる火格子３２の温度測定結果に基づいて、温度コントローラ１９が、ブロア１６から各風箱へと供給される燃焼用空気の流量を変更するように構成されている。そして、温度コントローラ１９では、第１実施形態で説明した図５の関係に従い、この廃棄物焼却炉３の操業条件の１つである火格子３２の温度が、３５０℃から５００℃の範囲に収まるように、ブロア１６から供給する燃焼用空気の流量を調整する。これにより、被焼却物Ｗ１の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に安定して維持することができる。したがって、不完全燃焼の発生を防止して、焼却灰Ｗ０中のダイオキシン類や重金属類を削減するとともに、火格子３２の腐食等を抑制することができる。
【００５１】
なお、温度コントローラ１９によって、ブロア１６から供給する燃焼用空気の流量を図５の関係に従って調整する点以外における、廃棄物焼却炉３の構成、作動、及び廃棄物焼却炉３による焼却方法に関しては、第１実施形態の廃棄物焼却炉１と同様であり、説明を割愛する。
【００５２】
以上が、本発明の第１〜３実施形態に関しての説明であるが、実施の形態は、上記に限定されるものではなく、例えば、次のように変更して実施してもよい。
（１）第１〜３実施形態において、廃棄物焼却炉として、ストーカ段が階段状に順次下がるタイプのものを説明したが、各ストーカ段が水平に配置されるタイプのものであっても、本発明が適用できる。
【００５３】
（２）第１〜３実施形態において、各ストーカ段の風箱が、焼却炉幅方向においても複数並列に設けられるものであっても本発明が適用できる。
【００５４】
（３）第３実施形態において、燃焼温度制御装置（温度コントローラ１９）が、ブロア１６から供給する燃焼用空気の流量を変更する代わりに、被焼却物Ｗ１の移送速度を変更し、火格子３２の温度が３５０℃から５００℃の範囲に収まるように調整してもよい。
【００５５】
【発明の効果】
請求項１の発明によると、火格子表面の近傍に埋設された温度検出器によって、燃焼中の被焼却物と接する火格子表面近傍における火格子の温度を検出し、火格子表面近傍の温度と被焼却物の燃焼温度との間の関係を予め直接求めておき、この関係に従い、前記温度検出器の測定結果に基づいて、燃焼温度制御装置が、被焼却物の燃焼温度を精度良く把握することができる。このように被焼却物の燃焼温度を正確に判断して廃棄物焼却炉の操業条件を調整することで、燃焼温度の制御精度を向上させ、所望の温度範囲に安定して維持することができる。したがって、焼却灰中に含まれるダイオキシン類や重金属類を削減することができ、また、設備劣化を抑制することができる廃棄物焼却炉を提供することができる。
【００５６】
請求項２の発明によると、火格子同士の相対移動の際に重なり合うことがない部分で常時被焼却物が載置された状態にある部分に温度検出器が埋設されているため、被焼却物の燃焼温度を常時正確に判断することができる。
【００５７】
請求項３の発明によると、火格子温度の調整に基づき、燃焼用空気中の酸素濃度を変更することで、被焼却物の燃焼温度を制御するため、燃焼用空気量が少ない状態でも燃焼用空気中の酸素濃度を高めて燃焼温度を上昇させることができる。すなわち、燃焼用空気量の増加により燃焼温度の低下が引き起こされることを抑制でき、燃焼温度を高温に安定して維持でき、焼却灰中に含まれるダイオキシン類や重金属類を削減できる。
【００５８】
請求項４の発明によると、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に安定して維持することが容易に実現でき、不完全燃焼の発生を防止して焼却灰中のダイオキシン類や重金属類等を削減するとともに、火格子等の腐食を抑制することができる。
【００５９】
請求項５の発明によると、火格子温度の調整に基づき、風箱に供給される燃焼用空気の加熱温度を変更することで、被焼却物の燃焼温度を制御するため、燃焼用空気量が少ない状態でも燃焼用空気の温度を高温にして被焼却物の燃焼温度を上昇させることができる。すなわち、燃焼用空気量の増加により燃焼温度の低下が引き起こされることを抑制でき、燃焼温度を高温に安定して維持でき、焼却灰中に含まれるダイオキシン類や重金属類を削減できる。
【００６０】
請求項６の発明によると、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に安定して維持することが容易に実現でき、不完全燃焼の発生を防止して焼却灰中のダイオキシン類や重金属類等を削減するとともに、火格子等の腐食を抑制することができる。
【００６１】
請求項７の発明によると、火格子の温度が３５０℃から５００℃の範囲に収まるように燃焼用空気の流量を変更することで、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に安定して維持することが容易に実現でき、不完全燃焼の発生を防止して焼却灰中のダイオキシン類や重金属類等を削減するとともに、火格子等の腐食を抑制することができる。
【００６２】
請求項８の発明によると、火格子表面の近傍に埋設された温度検出器によって、燃焼中の被焼却物と接する火格子表面近傍における火格子の温度を検出し、この温度検出器の測定結果に基づいて、燃焼用空気中の酸素濃度を変更して、火格子の温度を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように調整することで、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に安定して維持することが容易に実現できる。したがって、焼却灰中に含まれるダイオキシン類や重金属類を削減することができ、また、設備劣化を抑制することができる焼却方法を提供することができる。
また、燃焼用空気中の酸素濃度を変更することで、被焼却物の燃焼温度を制御するため、燃焼用空気量が少ない状態でも燃焼用空気中の酸素濃度を高めて燃焼温度を上昇させることができる。すなわち、燃焼用空気量の増加により燃焼温度の低下が引き起こされることを抑制でき、燃焼温度を高温に安定して維持できる。
【００６３】
請求項９の発明によると、火格子表面の近傍に埋設された温度検出器によって、燃焼中の被焼却物と接する火格子表面近傍における火格子の温度を検出し、この温度検出器の測定結果に基づいて、風箱に供給される燃焼用空気の加熱温度を変更して、火格子の温度から加熱後の燃焼用空気の温度を差し引いた温度差を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように調整することで、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に安定して維持することが容易に実現できる。したがって、焼却灰中に含まれるダイオキシン類や重金属類を削減することができ、また、設備劣化を抑制することができる焼却方法を提供することができる。また、風箱に供給される燃焼用空気の加熱温度を変更することで、被焼却物の燃焼温度を制御するため、燃焼用空気量が少ない状態でも燃焼用空気の温度を高温にして燃焼温度を上昇させることができる。すなわち、燃焼用空気量の増加により燃焼温度の低下が引き起こされることを抑制でき、燃焼温度を高温に安定して維持できる。
【００６４】
請求項１０の発明によると、火格子表面の近傍に埋設された温度検出器によって、燃焼中の被焼却物と接する火格子表面近傍における火格子の温度を検出し、この温度検出器の測定結果に基づいて、燃焼用空気の流量を変更して、火格子の温度を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように調整することで、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に安定して維持することが容易に実現できる。したがって、焼却灰中に含まれるダイオキシン類や重金属類を削減することができ、また、設備劣化を抑制することができる焼却方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る廃棄物焼却炉を模式的に示したものである。
【図２】本発明の実施形態に係る廃棄物焼却炉におけるストーカ段を上から見た図である。
【図３】本発明の実施形態に係る廃棄物焼却炉におけるいずれかのストーカ段を上から見た図である。
【図４】本発明の実施形態に係る廃棄物焼却炉における可動火格子と固定火格子とが交互に配設されている状態を一部示した断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る廃棄物焼却炉において、熱電対による温度検出結果と被焼却物の燃焼温度との間の関係を予め直接求めたものである。
【図６】本発明の第２実施形態に係る廃棄物焼却炉を模式的に示したものである。
【図７】本発明の実施形態に係る廃棄物焼却炉において、風箱に供給する燃焼用空気の温度を火格子温度から差し引いた温度差と被焼却物の燃焼温度との関係を予め求めたものである。
【図８】本発明の第３実施形態に係る廃棄物焼却炉を模式的に示したものである。
【符号の説明】
１〜３ 廃棄物焼却炉
１１ 乾燥ストーカ段
１２ 燃焼ストーカ段
１３ 後燃焼ストーカ段
１５ 温度検出器
１６ 燃焼用空気供給装置
１７ 酸素供給装置
１８ 酸素供給量調整弁
１９ 燃焼温度制御装置
２７〜２９ 風箱
３２ 火格子
３２ａ 可動火格子
３２ｂ 固定火格子
Ａ 火格子表面部分（熱電対埋設位置）
Ｗ、Ｗ１ 被焼却物
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ゴミや産業廃棄物等の被焼却物の焼却に用いられる廃棄物焼却炉及びそれによる焼却方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、都市ゴミや産業廃棄物等の被焼却物を焼却処理する廃棄物焼却炉としては、ゴミ供給口から燃焼室内に供給される被焼却物を、燃焼室内にて、下方に風箱を有する複数のストーカ段の上を順次移動させながら、乾燥及び熱分解を行い、更に燃焼させる廃棄物焼却炉であるストーカ式廃棄物焼却炉が広く使用されている。このストーカ式の廃棄物焼却炉は、下方に下り傾斜する乾燥ストーカ段（以下、「乾燥段」という）、燃焼ストーカ段（以下、「燃焼段」という）及び後燃焼ストーカ段（以下、「後燃焼段」という）を前後方向に階段状に縦列配置し、乾燥段の入口にゴミ供給口を設け、後燃焼段の出口に灰出し口を設けて構成される。そして、乾燥段では主として被焼却物中の水分を蒸発させ、燃焼段では下方の風箱から供給される空気により被焼却物に着火させることで被焼却物中の揮発分及び固定炭素分を燃焼させる。最後に、後燃焼段では、燃焼されずに通過してきた未燃分を灰になるまで燃焼させる。
【０００３】
近年、環境負荷の軽減が不可欠な状況となっており、とくに、焼却灰に含まれるダイオキシン類や重金属類の削減を図ることが緊急の課題となっている。焼却灰中に含まれるダイオキシン類や重金属類を削減するためには、不完全燃焼を抑制する必要がある。このため、燃焼段にて燃焼中の被焼却物の温度は高温であることが求められる。即ち、この燃焼温度が５００℃から８００℃程度と低くなると、ダイオキシン類を完全に分解することは困難になり、また、被焼却物中に含まれていた鉛や亜鉛等の重金属類は十分に揮散せず、焼却灰中に残存してしまう。ダイオキシン類や重金属類が多く含まれる焼却灰は、環境負荷軽減の観点から埋め立て処理を行うことはできず、また、各種資源材として再利用する場合も、可能な限りダイオキシン類や重金属類の含有量を減らすため、焼却灰を更に溶融処理すること等が行われる。しかし、焼却灰を溶融処理するには、溶融炉や溶融のためのエネルギー源が別途必要となる。したがって、焼却灰中のダイオキシン類や重金属類の含有量を削減する必要があり、そのためには燃焼温度を安定して高温（通常、８００℃以上が望ましい）に維持することが必要となる。
【０００４】
一方、燃焼温度があまり高温になると、ストーカ段に階段状に設けられる火格子に高温腐食が生じやすくなるといった設備劣化の問題等も生じる。そこで、不完全燃焼の発生を防止して焼却灰中のダイオキシン類や重金属類等を削減するとともに、火格子等の腐食を抑制するためには、燃焼温度が適正な温度範囲（通常、８００℃から１１００℃程度が望ましい）に収まるように、この廃棄物焼却炉の操業条件（例えば、被焼却物の移送速度、風箱から供給する燃焼用空気の供給量等）を調整することが必要となる。
【０００５】
被焼却物の燃焼温度が適正な温度範囲に収まるように制御するためには、この燃焼温度を正確に測定することが重要となる。特開２０００−１３７１６号公報には、炉の上部に設置した非接触式温度計を用いて燃焼残渣の温度を測定する廃棄物焼却炉が記載されている。しかしながら、炉上部からは炉壁に付着した灰が落下したり、燃焼によって生じた灰が炉内を舞ったりすることで、正確に燃焼残渣の温度を測定することが難しい。また、熱分解ガスの発生により、視界が悪化していることも考えられるため、被焼却物の温度を被接触式温度計にて正確に測定することは更に困難を伴う。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１３７１６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、燃焼中の被焼却物の温度の制御精度を向上させ、所望の温度範囲に安定して維持し、焼却灰中に含まれるダイオキシン類や重金属類を削減することができ、また設備劣化を抑制することができる廃棄物焼却炉およびそれによる焼却方法を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の廃棄物焼却炉は、ゴミ供給口から燃焼室内に供給される被焼却物を、前記燃焼室内にて複数のストーカ段の上を順次移動させながら乾燥及び熱分解を行い、更に燃焼させる廃棄物焼却炉において、前記ストーカ段の下方に設けられ、前記ストーカ段上を移送される前記被焼却物の燃焼用の空気が供給される風箱と、前記各ストーカ段に階段状に設けられる複数の火格子であって、前後に相対移動して前記被焼却物を移送する複数の火格子と、前記火格子表面の近傍に埋設され、埋設位置における前記火格子の温度を測定可能な温度検出器と、前記温度検出器による温度測定結果に基づいて、前記温度検出器による温度測定結果と前記被焼却物の燃焼温度との間の予め求めた関係に従い、前記被焼却物の燃焼温度を判断し、この廃棄物焼却炉の操業条件を調整する燃焼温度制御装置と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明者は、燃焼中の被焼却物の温度と、その被焼却物が位置している個所における火格子表面近傍の温度との間には、高い相関があることを知見した。したがって、本件発明の構成によると、火格子表面の近傍に埋設された温度検出器によって、燃焼中の被焼却物と接する火格子表面近傍における火格子の温度を検出し、火格子表面近傍の温度と被焼却物の燃焼温度との間の関係を予め直接求めておき、この関係に従い、前記温度検出器の測定結果に基づいて、燃焼温度制御装置が、被焼却物の燃焼温度を精度良く把握することができる。このように被焼却物の燃焼温度を正確に判断して廃棄物焼却炉の操業条件を調整することで、燃焼温度の制御精度を向上させ、所望の温度範囲に安定して維持することができる。したがって、焼却灰中に含まれるダイオキシン類や重金属類を削減することができ、また、設備劣化を抑制することができる廃棄物焼却炉を提供することができる。
【００１０】
請求項２に記載の廃棄物焼却炉は、請求項１において、前記温度検出器が埋設される前記火格子表面部分は、前後に隣り合う前記火格子同士が相対移動の際に重なり合うことがない部分であって、前記被焼却物の焼却中は移送中の前記被焼却物が常時載置された状態にある部分であることを特徴とする。
【００１１】
ストーカ段に設けられる火格子は、前後に隣り合う火格子同士が、部分的に重なり合うようにしながら前後に相対移動を行うことで、火格子表面に載置されている被焼却物を移送する。この発明の構成によると、火格子同士の相対移動の際に重なり合うことがない部分で常時被焼却物が載置された状態にある部分に温度検出器が埋設されているため、被焼却物の燃焼温度を常時正確に判断することができる。
【００１２】
請求項３に記載の廃棄物焼却炉は、請求項１または２において、酸素を供給して前記燃焼用の空気に混合する酸素供給装置を備え、前記燃焼温度制御装置が、前記酸素供給装置から供給する酸素量を増減することで前記燃焼用空気中の酸素濃度を変更して前記火格子の温度を調整することを特徴とする請求項１または２に記載の廃棄物焼却炉。
【００１３】
この構成によると、火格子温度の調整に基づき、燃焼用空気中の酸素濃度を変更することで、被焼却物の燃焼温度を制御するため、燃焼用空気量が少ない状態でも燃焼用空気中の酸素濃度を高めて燃焼温度を上昇させることができる。すなわち、燃焼用空気量の増加により燃焼温度の低下が引き起こされることを抑制でき、燃焼温度を高温に安定して維持でき、焼却灰中に含まれるダイオキシン類や重金属類を削減できる。
【００１４】
請求項４に記載の廃棄物焼却炉は、請求項３において、前記火格子の温度を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように調整することを特徴とする。
【００１５】
本発明者は、被焼却物の燃焼温度とその被焼却物が位置している個所における火格子表面近傍の温度との間には高い相関があり、火格子表面近傍の温度を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように維持することで、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に収まるように維持できることを知見した。したがって、本発明の構成によると、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に安定して維持することが容易に実現でき、不完全燃焼の発生を防止して焼却灰中のダイオキシン類や重金属類等を削減するとともに、火格子等の腐食を抑制することができる。
【００１６】
請求項５に記載の廃棄物焼却炉は、請求項１または２において、前記燃焼用の空気を加熱して供給する空気加熱装置を備え、前記燃焼温度制御装置が、前記空気加熱装置による前記燃焼用空気の加熱温度を調整することを特徴とする。
【００１７】
この構成によると、火格子温度の調整に基づき、風箱に供給される燃焼用空気の加熱温度を変更することで、被焼却物の燃焼温度を制御するため、燃焼用空気量が少ない状態でも燃焼用空気の温度を高温にして被焼却物の燃焼温度を上昇させることができる。すなわち、燃焼用空気量の増加により燃焼温度の低下が引き起こされることを抑制でき、燃焼温度を高温に安定して維持でき、焼却灰中に含まれるダイオキシン類や重金属類を削減できる。
【００１８】
請求項６に記載の廃棄物焼却炉は、請求項５において、前記火格子の温度から前記加熱後の前記燃焼用空気の温度を差し引いた温度差を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように調整することを特徴とする。
【００１９】
本発明者は、被焼却物の燃焼温度と、その被焼却物が位置している個所における火格子表面近傍の温度から加熱後の燃焼用空気の温度を差し引いた温度差との間には高い相関があり、火格子の温度から加熱後の燃焼用空気の温度を差し引いた温度差を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように維持することで、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に収まるように維持できることを知見した。したがって、本発明の構成によると、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に安定して維持することが容易に実現でき、不完全燃焼の発生を防止して焼却灰中のダイオキシン類や重金属類等を削減するとともに、火格子等の腐食を抑制することができる。
【００２０】
請求項７に記載の廃棄物焼却炉は、請求項１または２において、前記燃焼温度制御装置が、前記燃焼用空気の流量を変更することで前記火格子の温度を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように調整することを特徴とする。
【００２１】
本発明者は、被焼却物の燃焼温度とその被焼却物が位置している個所における火格子表面近傍の温度との間には高い相関があり、火格子表面近傍の温度を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように維持することで、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に収まるように維持できることを知見した。したがって、本発明の構成によると、火格子の温度が３５０℃から５００℃の範囲に収まるように燃焼用空気の流量を変更することで、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に安定して維持することが容易に実現でき、不完全燃焼の発生を防止して焼却灰中のダイオキシン類や重金属類等を削減するとともに、火格子等の腐食を抑制することができる。
【００２２】
請求項８に記載の廃棄物焼却炉による焼却方法は、ゴミ供給口から燃焼室内に供給される被焼却物を、燃焼室内にて、下方に風箱を有する複数のストーカ段の上を順次移動させながら乾燥および熱分解を行い、更に燃焼させる廃棄物焼却炉による焼却方法であって、前記各ストーカ段に階段状に設けられて前後に相対移動して前記被焼却物を移送する火格子において、その表面の近傍に埋設される温度検出器によりこの火格子の温度を測定し、前記温度検出器による温度測定結果に基づいて、前記温度検出器による温度測定結果と前記被焼却物の燃焼温度との間の予め求めた関係に従い、前記被焼却物の燃焼温度を判断し、前記ストーカ段上を移送される前記被焼却物の燃焼用の空気を前記風箱に供給するに際し、前記燃焼用空気に混合する酸素量を増減することで、前記燃焼用空気中の酸素濃度を変更して、前記火格子の温度を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように調整することを特徴とする。
【００２３】
本発明者は、被焼却物の燃焼温度とその被焼却物が位置している個所における火格子表面近傍の温度との間には高い相関があり、火格子表面近傍の温度を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように維持することで、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に収まるように維持できることを知見した。したがって、本発明の構成によると、火格子表面の近傍に埋設された温度検出器によって、燃焼中の被焼却物と接する火格子表面近傍における火格子の温度を検出し、この温度検出器の測定結果に基づいて、燃焼用空気中の酸素濃度を変更して、火格子の温度を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように調整することで、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に安定して維持することが容易に実現できる。したがって、焼却灰中に含まれるダイオキシン類や重金属類を削減することができ、また、設備劣化を抑制することができる焼却方法を提供することができる。
また、燃焼用空気中の酸素濃度を変更することで、被焼却物の燃焼温度を制御するため、燃焼用空気量が少ない状態でも燃焼用空気中の酸素濃度を高めて燃焼温度を上昇させることができる。すなわち、燃焼用空気量の増加により燃焼温度の低下が引き起こされることを抑制でき、燃焼温度を高温に安定して維持できる。
【００２４】
請求項９に記載の廃棄物焼却炉による焼却方法は、ゴミ供給口から燃焼室内に供給される被焼却物を、燃焼室内にて、下方に風箱を有する複数のストーカ段の上を順次移動させながら乾燥および熱分解を行い、更に燃焼させる廃棄物焼却炉による焼却方法であって、前記各ストーカ段に階段状に設けられて前後に相対移動して前記被焼却物を移送する火格子において、その表面の近傍に埋設される温度検出器によりこの火格子の温度を測定し、前記温度検出器による温度測定結果に基づいて、前記温度検出器による温度測定結果と前記被焼却物の燃焼温度との間の予め求めた関係に従い、前記被焼却物の燃焼温度を判断し、前記ストーカ段上を移送される前記被焼却物の燃焼用の空気を前記風箱に供給するに際し、前記燃焼用空気を加熱して供給する加熱温度を、前記火格子の温度から前記加熱後の前記燃焼用空気の温度を差し引いた温度差が３５０℃から５００℃の範囲に収まるように調整することを特徴とする。
【００２５】
本発明者は、被焼却物の燃焼温度と、その被焼却物が位置している個所における火格子表面近傍の温度から加熱後の燃焼用空気の温度を差し引いた温度差との間には高い相関があり、火格子の温度から加熱後の燃焼用空気の温度を差し引いた温度差を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように維持することで、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に収まるように維持できることを知見した。したがって、本発明の構成によると、火格子表面の近傍に埋設された温度検出器によって、燃焼中の被焼却物と接する火格子表面近傍における火格子の温度を検出し、この温度検出器の測定結果に基づいて、風箱に供給される燃焼用空気の加熱温度を変更して、火格子の温度から加熱後の燃焼用空気の温度を差し引いた温度差を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように調整することで、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に安定して維持することが容易に実現できる。したがって、焼却灰中に含まれるダイオキシン類や重金属類を削減することができ、また、設備劣化を抑制することができる焼却方法を提供することができる。
また、風箱に供給される燃焼用空気の加熱温度を変更することで、被焼却物の燃焼温度を制御するため、燃焼用空気量が少ない状態でも燃焼用空気の温度を高温にして燃焼温度を上昇させることができる。すなわち、燃焼用空気量の増加により燃焼温度の低下が引き起こされことを抑制でき、燃焼温度を高温に安定して維持できる。
【００２６】
請求項１０に記載の廃棄物焼却炉による焼却方法は、ゴミ供給口から燃焼室内に供給される被焼却物を、燃焼室内にて、下方に風箱を有する複数のストーカ段の上を順次移動させながら乾燥および熱分解を行い、更に燃焼させる廃棄物焼却炉による焼却方法であって、前記各ストーカ段に階段状に設けられて前後に相対移動して前記被焼却物を移送する火格子において、その表面の近傍に埋設される温度検出器によりこの火格子の温度を測定し、前記温度検出器による温度測定結果に基づいて、前記温度検出器による温度測定結果と前記被焼却物の燃焼温度との間の予め求めた関係に従い、前記被焼却物の燃焼温度を判断し、前記ストーカ段上を移送される前記被焼却物の燃焼用の空気を前記風箱に供給するに際し、前記燃焼用空気の供給流量を変更することで、前記火格子の温度を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように調整することを特徴とする。
【００２７】
本件発明者は、被焼却物の燃焼温度とその被焼却物が位置している個所における火格子表面近傍の温度との間には高い相関があり、火格子表面近傍の温度を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように維持することで、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に収まるように維持できることを知見した。したがって、本発明の構成によると、火格子表面の近傍に埋設された温度検出器によって、燃焼中の被焼却物と接する火格子表面近傍における火格子の温度を検出し、この温度検出器の測定結果に基づいて、燃焼用空気の流量を変更して、火格子の温度を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように調整することで、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に安定して維持することが容易に実現できる。したがって、焼却灰中に含まれるダイオキシン類や重金属類を削減することができ、また、設備劣化を抑制することができる焼却方法を提供することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る廃棄物焼却炉１を模式的に示したものである。
図１において、廃棄物焼却炉１には、ゴミ供給口２３と、それに続く主燃焼室２５とが設けられ、さらに主燃焼室２５の上部には、図示しない排気管を備えた２次燃焼室２６が設けられている。なお、ゴミ供給口２３から主燃焼室２５内へのゴミ（被焼却物）の輸送は、図示しないゴミ輸送機により輸送速度が制御される。
【００２９】
主燃焼室２５は、ゴミ供給口２３から順に下方に複数のストーカ段１１、１２、１３が下り傾斜状に延びる階段状に設置されている。各ストーカ段１１、１２、１３は、ゴミ供給口２３側（上流側）から順次乾燥ストーカ段１１（乾燥段１１）、燃焼ストーカ段１２（燃焼段１２）、後燃焼ストーカ段１３（後燃焼ストーカ段）の合計３段からなり、ゴミ供給口２３から乾燥段１１の上流側に供給された被焼却物Ｗは、乾燥段１１、燃焼段１２、後燃焼段１３上を順次移送され、乾燥及び熱分解、更に燃焼される。燃焼後の焼却灰Ｗ０は、後燃焼段１３の下流側に設けられた灰出し口２４から排出される。なお、以下の説明では、ストーカ段上にて乾燥または燃焼される被焼却物を被焼却物Ｗ１という。
【００３０】
各ストーカ段１１、１２、１３の下方には、移送される被焼却物Ｗ１の燃焼用の空気が供給される各風箱２７、２８、２９がそれぞれ設けられている。各風箱２７、２８、２９には、空気供給経路３０を介して燃焼用空気供給装置１６（ブロア１６）から燃焼用空気が供給（送風）される。空気供給経路３０には、ダンパ２０が設けられており、ブロア１６から供給される燃焼用空気の流量は所定量に調整される。また、空気供給経路３０において、各風箱２７、２８、２９へと至る経路３０ａ、３０ｂ、３０ｃの途中には、更にダンパ２１ａ、２１ｂ、２１ｃが設けられ、各風箱２７〜２９への燃焼用空気の供給比率が調整される。
【００３１】
また、廃棄物焼却炉１は、酸素を供給して燃焼用空気に混合するための酸素供給装置１７を備えている。即ち、酸素供給装置１７から供給された酸素（または、酸素富化空気でもよい）は、酸素供給経路３１を介して、空気供給経路３１へと供給され、燃焼用空気と混合される。酸素が混合された燃焼用空気は、各風箱２７〜２９へと供給される。また、酸素供給経路３１には、酸素供給量調整弁１８が設けられ、この調整弁１８のバルブ開度が、後述の燃焼温度制御装置１９（温度コントローラ１９）により制御されることで、酸素供給装置１７から供給する酸素量が増減される。これにより、燃焼用空気中の酸素濃度が変更されることになる。なお、各風箱に通じる各空気供給経路３０ａ、３０ｂ、３０ｃにそれぞれ通じる各酸素供給経路３１ａ、３１ｂ、３１ｃには、それぞれダンパ２２ａ、２２ｂ、２２ｃが設けられ、各風箱２７、２８、２９への酸素供給比率が調整される。
【００３２】
また、各ストーカ段１１、１２、１３には、前後に相対移動することで被焼却物Ｗ１を移送する複数の火格子３２が階段状に設けられている。図３は、いずれかのストーカ段（１１、１２、１３）を上から見た図であり、前後に（図中両端矢印方向に）往復駆動される可動火格子３２ａと、固定された固定火格子３２ｂとが、上流側から下流側にかけて交互に設けられている。可動火格子３２ａおよび固定火格子３２ｂは、それぞれ焼却炉幅方向（図３の紙面上下方向）にそれぞれ複数の火格子３２が配設されている。幅方向に一列に配設された複数の可動火格子３２ａは、一体的に前後往復駆動される。なお、各火格子３２の下流側には、それぞれスリット３２ｃが設けられており、風箱に供給された燃焼用空気は、このスリット３２ｃを通過して、火格子３２表面に載置された被焼却物Ｗ１に向かって吹き上げられる。
【００３３】
図４は、可動火格子３２ａと固定火格子３２ｂとが交互に配設されている状態を一部示した断面図である。本図に示すように、可動火格子３２ａと固定火格子３２ｂとは、階段状に設けられており、その上には、被焼却物Ｗ１が載置された状態になっている。（ａ）の位置にある可動火格子３２ａは、上流側へ後退した状態を示しており、（ｂ）の位置にある可動火格子３２ａは、下流側へと前進した状態を示している。可動火格子３２ａが後退すると（図中（ａ）の位置）、当該火格子３２ａ上に載置されている被焼却物Ｗ１は、その下段に位置する固定火格子３２ｂ上に落下する。また、可動火格子３２ａが前進すると（図中（ｂ）の位置）、その下段の固定火格子３２ｂ上に載置されている被焼却物Ｗ１は、前進してきた可動火格子３２ａによって前方に押し出され、更に下段に位置する可動火格子３２ａ上に落下する。こうして、火格子３２表面に載置された被焼却物Ｗ１は、下流側へと移送されていく。
【００３４】
また、各ストーカ段１１、１２、１３には、火格子３２表面の近傍に温度検出器１５（熱電対１５）が埋設されており、埋設位置における火格子３２の温度を測定可能になっている。図１には、各ストーカ段それぞれに複数の熱電対１５が設けられている様子を示している。各熱電対１５は、温度コントローラ１９と接続されており、各熱電対１５で測定された火格子３２の温度が温度コントローラ１９にて把握される。図２は、ストーカ段１１、１２、１３を上から見た図であり、各ストーカ段には、複数の熱電対１５が、焼却炉幅方向に３列、焼却炉前後方向に４列ずつ、それぞれ埋設されている。また、図３に示すように、各ストーカ段に３×４列配設された複数の熱電対１５は、所定の固定火格子３２ｂの下流先端側に設けられている。
【００３５】
図４には、熱電対１５が固定火格子３２ｂに埋設された様子を示している。各熱電対１５は、固定火格子３２ｂ表面の近傍に埋設されており、この熱電対１５が埋設される火格子表面部分Ａ（図４にて点線で囲んだ部分）は、前後に隣り合う火格子（３２ａ、３２ｂ）同士が相対移動の際に重なり合うことがない部分（下流先端側）に設けられている。すなわち、被焼却物Ｗ１の焼却中は移送中の被焼却物が常時載置された状態にある部分に、火格子表面部分Ａが設けられている（熱電対１５が埋設されている）。
【００３６】
つぎに、上記説明した廃棄物焼却炉１の作動（廃棄物焼却炉１による焼却方法）について説明する。
図１において、まず、都市ゴミ等の被焼却物Ｗは、ゴミ供給口２３を経て乾燥段１１上に供給される。この乾燥段１１において、被焼却物Ｗ１中の水分が蒸発し、着火が促進されるとともに、一部熱分解が行われる。この乾燥は、風箱２７から吹き上げられる燃焼用空気と主燃焼室２５内の輻射熱とにより促される。乾燥の後、被焼却物Ｗ１は、燃焼段１２へと移動させられ、ここで、風箱２８を通じて供給される燃焼用空気によって着火し、揮発分及び固定炭素分が燃焼される。そして、最後に後燃焼段１３へと移動させられ、燃焼されずに通過してきた未燃分が完全に灰になるまで燃焼され、焼却灰Ｗ０が灰出し口２４から排出される。
【００３７】
上記の乾燥、燃焼、後燃焼中は、常時、前述の火格子表面部分Ａに埋設された各熱電対１５（図４参照）にて、火格子３２の表面近傍の温度が測定されている。そして、温度コントローラ１９が、熱電対１５による温度測定結果に基づいて、図５に示す関係に従い、被焼却物Ｗ１の温度を判断し、この廃棄物焼却炉１の操業条件を調整する。
【００３８】
図５は、熱電対１５による温度検出結果と被焼却物Ｗ１の燃焼温度との間の関係を予め直接求めたものである。被焼却物Ｗ１の燃焼温度は、燃焼中に被焼却物Ｗ１に直に熱電対を差し込むことで測定することができる。このとき、被焼却物Ｗ１が存在している個所を確認しながら被焼却物Ｗ１に接しているようにして熱電対を差し込む。すなわち、被焼却物Ｗ１における空隙部分に熱電対が差し込まれてしまわないようにし、燃焼中の被焼却物Ｗ１の温度を正確に測定する。こうして測定して得られた関係である図５に示すように、本発明者は、燃焼中の被焼却物Ｗ１の温度と、その被焼却物Ｗ１が位置している個所における火格子３２表面近傍の温度との間には、高い相関があることを知見した。すなわち、火格子表面近傍の温度を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように維持することで、被焼却物Ｗ１の燃焼温度を適正な温度範囲である８００℃から１１００℃の範囲に収まるように維持できることを知見した。そこで、温度コントローラ１９においては、この図５に示すような、熱電対１５による温度測定結果と被焼却物Ｗ１の燃焼温度との間の予め求めた関係に従って、被焼却物Ｗ１の燃焼温度を判断する。
【００３９】
温度コントローラ１９における火格子３２の温度の検出に際しては、例えば、複数の熱電対１５で検出された複数の温度データを熱電対１５毎にそれぞれ時系列的に平均化処理し（例えば、所定のデータサンプリング回数毎に平均化処理し）、そのうち最大の温度値を示した熱電対１５の測温結果を被焼却物Ｗ１の燃焼温度と判断する。また、さらに焼却炉幅方向に配設された複数の熱電対１５ごとに平均化処理して、最大の温度値を求める方法等を用いてもよい。
【００４０】
温度コントローラ１９では、こうして測定された火格子３２の温度に基づき、図５の関係に従い、被焼却物Ｗ１の燃焼温度を判断する。そして、火格子３２の温度が３５０℃から５００℃の範囲内にあれば、被焼却物Ｗ１の燃焼温度は、適正な燃焼温度範囲である８００℃から１１００℃の範囲にあることになる。また、火格子３２の温度が３５０℃から５００℃の範囲内に無い場合、温度コントローラ１９では、火格子３２の温度が３５０℃（火格子温度下限値）から５００℃（火格子温度上限値）の範囲に収まるように、燃焼用空気中の酸素濃度を変更し、この廃棄物焼却炉１の操業条件の１つである火格子３２の温度を調整する。
【００４１】
すなわち、火格子３２の温度が火格子温度下限値未満の場合、温度コントローラ１９では、酸素供給量調整弁１８に対してバルブ開度を開方向側に変更する指令を発する。これにより、酸素供給装置１７から供給する酸素量を増やし、燃焼用空気中の酸素濃度を増加させ、被焼却物Ｗ１の燃焼を促進し、燃焼温度を上昇させることができる。このときのバルブ開度変更量は、火格子温度下限値からの火格子３２の温度の乖離量に応じて設定する方法や、火格子温度上限値と下限値との間の中心値からの火格子３２の温度の乖離量に応じて設定する方法等、種々の方法により設定することができる。なお、この場合、酸素供給量を増やすと同時に、ブロア１６から供給する燃焼用空気の量を減少させるようにしてもよい。
【００４２】
また、火格子３２の温度が火格子温度上限値越えの場合、温度コントローラ１９では、酸素供給量調整弁１８に対してバルブ開度を閉方向側に変更する指令を発する。これにより、酸素供給装置１７から供給する酸素量を減らし、燃焼用空気中の酸素濃度を減少させ、被焼却物Ｗ１の燃焼を抑制し、燃焼温度を低下させることができる。このときのバルブ開度の変更方法に関しては、酸素量を増加させる場合と同様に設定できる。なお、酸素供給量を減少させると同時にブロア１６から供給する燃焼用空気量を増加させるようにしてもよい。
【００４３】
以上説明したように、温度コントローラ１９によって火格子３２の温度が３５０℃から５００℃の範囲に収まるように維持することで、被焼却物Ｗ１の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に安定して維持することができる。したがって、焼却灰中に含まれるダイオキシン類や重金属類を削減することができ、また、火格子３２の腐食の進行等を抑制することができる。なお、熱電対によって被焼却物Ｗ１の温度を直に測定するようにした場合、被焼却物Ｗ１が存在していない空隙部分の温度を測定してしまう場合が生じやすく、被焼却物Ｗ１の燃焼温度を正確に測定することができない。しかし、本実施形態に係る廃棄物焼却炉１においては、被焼却物Ｗ１の燃焼温度に応じて略均一な温度となっている火格子３２の所定個所に熱電対１５を埋設して火格子３２の表面近傍の温度を測定するため、誤差が生じにくく、被焼却物Ｗ１の燃焼温度のより正確な把握が可能になる。
なお、上記実施形態例の説明は、本発明に係る廃棄物焼却炉による焼却方法の実施形態の説明を兼ねるものである。
【００４４】
（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態に係る廃棄物焼却炉２を模式的に示したものである。以下の説明において、第１実施形態に係る廃棄物焼却炉１と重複する部分に関しては、同一の符号を付して説明を割愛する。
【００４５】
第２実施形態に係る廃棄物焼却炉２においては、酸素供給装置１７を備えていない点を除き、ほぼ廃棄物焼却炉１と同様に構成されるが、廃棄物焼却炉１とは異なり、ブロア１６から送風される燃焼用の空気を加熱して各風箱２７〜２９に供給する空気加熱装置３３（ボイラ３３）が備えられている。すなわち、ブロア１６からは、空気供給経路３０を通じて各風箱２７〜２９に燃焼用空気が供給できるようになっているが、空気供給経路３０とは分岐する加熱空気供給経路３４を通じても各風箱２７〜２９に燃焼用空気が供給できるようになっている。そして、加熱空気供給経路３４には、ボイラ３３が設けられており、加熱空気供給経路３４を介して供給される燃焼用空気は、ボイラ３３によって加熱されて、各風箱へ各加熱空気供給経路３４ａ、３４ｂ、３４ｃを通じて供給されるようになっている。この廃棄物焼却炉２においては、通常、ダンパ２０を全閉状態にしておき、加熱空気供給経路３４を通じてのみ燃焼用空気の供給を行い、空気供給経路３０は予備の系統として用いられる。そして、各風箱２７、２８、２９への加熱燃焼用空気の供給比率は、各ダンパ３５ａ、３５ｂ、３５ｃによって変更できるようになっている。
【００４６】
また、ボイラ３３による燃焼用空気の加熱温度は温度コントローラ１９によって調整されるようになっている。すなわち、温度コントローラ１９では、第１実施形態で説明した火格子表面部分Ａに埋設された各熱電対１５の温度に基づいて、この廃棄物焼却炉２の操業条件の１つである、ボイラ３３での燃焼用空気の加熱温度を調整する。
【００４７】
図７は、風箱に供給する燃焼用空気の温度を火格子温度から差し引いた温度差と被焼却物Ｗ１の燃焼温度との関係を予め求めたものである。本図に示すように、本発明者は、被焼却物Ｗ１の燃焼温度と、その被焼却物Ｗ１が位置している個所における火格子表面近傍の温度から加熱後の燃焼用空気の温度を差し引いた温度差との間には高い相関があり、火格子３２の温度から加熱後の燃焼用空気の温度を差し引いた温度差を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように維持することで、被焼却物Ｗ１の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に収まるように維持できることを知見した。そこで、廃棄物焼却炉２では、温度コントローラ１９によって、熱電対１５での測温結果に基づき、火格子３２の温度から加熱後の燃焼用の空気の温度を差し引いた温度差を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように、ボイラ３３による燃焼用空気の加熱温度を調整する。これにより、被焼却物Ｗ１の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に安定して維持することができる。したがって、不完全燃焼の発生を防止して、焼却灰Ｗ０中のダイオキシン類や重金属類を削減するとともに、火格子３２の腐食等を抑制することができる。
【００４８】
なお、温度コントローラ１９によって、ボイラ３３の加熱温度を図７の関係に従って調整する点以外における、廃棄物焼却炉２の構成、作動、及び廃棄物焼却炉２による焼却方法に関しては、第１実施形態の廃棄物焼却炉１と同様であり、説明を割愛する。
【００４９】
（第３実施形態）
図８は、本発明の第３実施形態に係る廃棄物焼却炉３を模式的に示したものである。以下の説明において、第１実施形態に係る廃棄物焼却炉１と重複する部分に関しては、同一の符号を付して説明を割愛する。
【００５０】
第３実施形態に係る廃棄物焼却炉３においては、酸素供給装置１７を備えていない点を除き、ほぼ廃棄物焼却炉１と同様に構成されている。この廃棄物焼却炉３においては、温度コントローラ１９によって、ブロア１６の運転条件（ファン回転数等）及びダンパ２０の開度が調整されるようになっている。すなわち、熱電対１５よる火格子３２の温度測定結果に基づいて、温度コントローラ１９が、ブロア１６から各風箱へと供給される燃焼用空気の流量を変更するように構成されている。そして、温度コントローラ１９では、第１実施形態で説明した図５の関係に従い、この廃棄物焼却炉３の操業条件の１つである火格子３２の温度が、３５０℃から５００℃の範囲に収まるように、ブロア１６から供給する燃焼用空気の流量を調整する。これにより、被焼却物Ｗ１の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に安定して維持することができる。したがって、不完全燃焼の発生を防止して、焼却灰Ｗ０中のダイオキシン類や重金属類を削減するとともに、火格子３２の腐食等を抑制することができる。
【００５１】
なお、温度コントローラ１９によって、ブロア１６から供給する燃焼用空気の流量を図５の関係に従って調整する点以外における、廃棄物焼却炉３の構成、作動、及び廃棄物焼却炉３による焼却方法に関しては、第１実施形態の廃棄物焼却炉１と同様であり、説明を割愛する。
【００５２】
以上が、本発明の第１〜３実施形態に関しての説明であるが、実施の形態は、上記に限定されるものではなく、例えば、次のように変更して実施してもよい。
（１）第１〜３実施形態において、廃棄物焼却炉として、ストーカ段が階段状に順次下がるタイプのものを説明したが、各ストーカ段が水平に配置されるタイプのものであっても、本発明が適用できる。
【００５３】
（２）第１〜３実施形態において、各ストーカ段の風箱が、焼却炉幅方向においても複数並列に設けられるものであっても本発明が適用できる。
【００５４】
（３）第３実施形態において、燃焼温度制御装置（温度コントローラ１９）が、ブロア１６から供給する燃焼用空気の流量を変更する代わりに、被焼却物Ｗ１の移送速度を変更し、火格子３２の温度が３５０℃から５００℃の範囲に収まるように調整してもよい。
【００５５】
【発明の効果】
請求項１の発明によると、火格子表面の近傍に埋設された温度検出器によって、燃焼中の被焼却物と接する火格子表面近傍における火格子の温度を検出し、火格子表面近傍の温度と被焼却物の燃焼温度との間の関係を予め直接求めておき、この関係に従い、前記温度検出器の測定結果に基づいて、燃焼温度制御装置が、被焼却物の燃焼温度を精度良く把握することができる。このように被焼却物の燃焼温度を正確に判断して廃棄物焼却炉の操業条件を調整することで、燃焼温度の制御精度を向上させ、所望の温度範囲に安定して維持することができる。したがって、焼却灰中に含まれるダイオキシン類や重金属類を削減することができ、また、設備劣化を抑制することができる廃棄物焼却炉を提供することができる。
【００５６】
請求項２の発明によると、火格子同士の相対移動の際に重なり合うことがない部分で常時被焼却物が載置された状態にある部分に温度検出器が埋設されているため、被焼却物の燃焼温度を常時正確に判断することができる。
【００５７】
請求項３の発明によると、火格子温度の調整に基づき、燃焼用空気中の酸素濃度を変更することで、被焼却物の燃焼温度を制御するため、燃焼用空気量が少ない状態でも燃焼用空気中の酸素濃度を高めて燃焼温度を上昇させることができる。すなわち、燃焼用空気量の増加により燃焼温度の低下が引き起こされることを抑制でき、燃焼温度を高温に安定して維持でき、焼却灰中に含まれるダイオキシン類や重金属類を削減できる。
【００５８】
請求項４の発明によると、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に安定して維持することが容易に実現でき、不完全燃焼の発生を防止して焼却灰中のダイオキシン類や重金属類等を削減するとともに、火格子等の腐食を抑制することができる。
【００５９】
請求項５の発明によると、火格子温度の調整に基づき、風箱に供給される燃焼用空気の加熱温度を変更することで、被焼却物の燃焼温度を制御するため、燃焼用空気量が少ない状態でも燃焼用空気の温度を高温にして被焼却物の燃焼温度を上昇させることができる。すなわち、燃焼用空気量の増加により燃焼温度の低下が引き起こされることを抑制でき、燃焼温度を高温に安定して維持でき、焼却灰中に含まれるダイオキシン類や重金属類を削減できる。
【００６０】
請求項６の発明によると、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に安定して維持することが容易に実現でき、不完全燃焼の発生を防止して焼却灰中のダイオキシン類や重金属類等を削減するとともに、火格子等の腐食を抑制することができる。
【００６１】
請求項７の発明によると、火格子の温度が３５０℃から５００℃の範囲に収まるように燃焼用空気の流量を変更することで、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に安定して維持することが容易に実現でき、不完全燃焼の発生を防止して焼却灰中のダイオキシン類や重金属類等を削減するとともに、火格子等の腐食を抑制することができる。
【００６２】
請求項８の発明によると、火格子表面の近傍に埋設された温度検出器によって、燃焼中の被焼却物と接する火格子表面近傍における火格子の温度を検出し、この温度検出器の測定結果に基づいて、燃焼用空気中の酸素濃度を変更して、火格子の温度を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように調整することで、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に安定して維持することが容易に実現できる。したがって、焼却灰中に含まれるダイオキシン類や重金属類を削減することができ、また、設備劣化を抑制することができる焼却方法を提供することができる。
また、燃焼用空気中の酸素濃度を変更することで、被焼却物の燃焼温度を制御するため、燃焼用空気量が少ない状態でも燃焼用空気中の酸素濃度を高めて燃焼温度を上昇させることができる。すなわち、燃焼用空気量の増加により燃焼温度の低下が引き起こされることを抑制でき、燃焼温度を高温に安定して維持できる。
【００６３】
請求項９の発明によると、火格子表面の近傍に埋設された温度検出器によって、燃焼中の被焼却物と接する火格子表面近傍における火格子の温度を検出し、この温度検出器の測定結果に基づいて、風箱に供給される燃焼用空気の加熱温度を変更して、火格子の温度から加熱後の燃焼用空気の温度を差し引いた温度差を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように調整することで、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に安定して維持することが容易に実現できる。したがって、焼却灰中に含まれるダイオキシン類や重金属類を削減することができ、また、設備劣化を抑制することができる焼却方法を提供することができる。また、風箱に供給される燃焼用空気の加熱温度を変更することで、被焼却物の燃焼温度を制御するため、燃焼用空気量が少ない状態でも燃焼用空気の温度を高温にして燃焼温度を上昇させることができる。すなわち、燃焼用空気量の増加により燃焼温度の低下が引き起こされることを抑制でき、燃焼温度を高温に安定して維持できる。
【００６４】
請求項１０の発明によると、火格子表面の近傍に埋設された温度検出器によって、燃焼中の被焼却物と接する火格子表面近傍における火格子の温度を検出し、この温度検出器の測定結果に基づいて、燃焼用空気の流量を変更して、火格子の温度を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように調整することで、被焼却物の燃焼温度を８００℃から１１００℃の範囲に安定して維持することが容易に実現できる。したがって、焼却灰中に含まれるダイオキシン類や重金属類を削減することができ、また、設備劣化を抑制することができる焼却方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る廃棄物焼却炉を模式的に示したものである。
【図２】本発明の実施形態に係る廃棄物焼却炉におけるストーカ段を上から見た図である。
【図３】本発明の実施形態に係る廃棄物焼却炉におけるいずれかのストーカ段を上から見た図である。
【図４】本発明の実施形態に係る廃棄物焼却炉における可動火格子と固定火格子とが交互に配設されている状態を一部示した断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る廃棄物焼却炉において、熱電対による温度検出結果と被焼却物の燃焼温度との間の関係を予め直接求めたものである。
【図６】本発明の第２実施形態に係る廃棄物焼却炉を模式的に示したものである。
【図７】本発明の実施形態に係る廃棄物焼却炉において、風箱に供給する燃焼用空気の温度を火格子温度から差し引いた温度差と被焼却物の燃焼温度との関係を予め求めたものである。
【図８】本発明の第３実施形態に係る廃棄物焼却炉を模式的に示したものである。
【符号の説明】
１〜３ 廃棄物焼却炉
１１ 乾燥ストーカ段
１２ 燃焼ストーカ段
１３ 後燃焼ストーカ段
１５ 温度検出器
１６ 燃焼用空気供給装置
１７ 酸素供給装置
１８ 酸素供給量調整弁
１９ 燃焼温度制御装置
２７〜２９ 風箱
３２ 火格子
３２ａ 可動火格子
３２ｂ 固定火格子
Ａ 火格子表面部分（熱電対埋設位置）
Ｗ、Ｗ１ 被焼却物
Claims (10)
- ゴミ供給口から燃焼室内に供給される被焼却物を、前記燃焼室内にて複数のストーカ段の上を順次移動させながら乾燥及び熱分解を行い、更に燃焼させる廃棄物焼却炉において、
前記ストーカ段の下方に設けられ、前記ストーカ段上を移送される前記被焼却物の燃焼用の空気が供給される風箱と、
前記各ストーカ段に階段状に設けられる複数の火格子であって、前後に相対移動して前記被焼却物を移送する複数の火格子と、
前記火格子表面の近傍に埋設され、埋設位置における前記火格子の温度を測定可能な温度検出器と、
前記温度検出器による温度測定結果に基づいて、前記温度検出器による温度測定結果と前記被焼却物の燃焼温度との間の予め求めた関係に従い、前記被焼却物の燃焼温度を判断し、この廃棄物焼却炉の操業条件を調整する燃焼温度制御装置と、を有することを特徴とする廃棄物焼却炉。 - 前記温度検出器が埋設される前記火格子表面部分は、前後に隣り合う前記火格子同士が相対移動の際に重なり合うことがない部分であって、前記被焼却物の焼却中は移送中の前記被焼却物が常時載置された状態にある部分であることを特徴とする請求項１に記載の廃棄物焼却炉。
- 酸素を供給して前記燃焼用の空気に混合する酸素供給装置を備え、前記燃焼温度制御装置が、前記酸素供給装置から供給する酸素量を増減することで前記燃焼用空気中の酸素濃度を変更して前記火格子の温度を調整することを特徴とする請求項１または２に記載の廃棄物焼却炉。
- 前記火格子の温度を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように調整することを特徴とする請求項３に記載の廃棄物焼却炉。
- 前記燃焼用の空気を加熱して供給する空気加熱装置を備え、前記燃焼温度制御装置が、前記空気加熱装置による前記燃焼用空気の加熱温度を調整することを特徴とする請求項１または２に記載の廃棄物焼却炉。
- 前記火格子の温度から前記加熱後の前記燃焼用空気の温度を差し引いた温度差を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように調整することを特徴とする請求項５に記載の廃棄物焼却炉。
- 前記燃焼温度制御装置が、前記燃焼用空気の流量を変更することで前記火格子の温度を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように調整することを特徴とする請求項１または２に記載の廃棄物焼却炉。
- ゴミ供給口から燃焼室内に供給される被焼却物を、燃焼室内にて、下方に風箱を有する複数のストーカ段の上を順次移動させながら乾燥および熱分解を行い、更に燃焼させる廃棄物焼却炉による焼却方法であって、
前記各ストーカ段に階段状に設けられて前後に相対移動して前記被焼却物を移送する火格子において、その表面の近傍に埋設される温度検出器によりこの火格子の温度を測定し、
前記温度検出器による温度測定結果に基づいて、前記温度検出器による温度測定結果と前記被焼却物の燃焼温度との間の予め求めた関係に従い、前記被焼却物の燃焼温度を判断し、
前記ストーカ段上を移送される前記被焼却物の燃焼用の空気を前記風箱に供給するに際し、前記燃焼用空気に混合する酸素量を増減することで、前記燃焼用空気中の酸素濃度を変更して、前記火格子の温度を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように調整することを特徴とする廃棄物焼却炉による焼却方法。 - ゴミ供給口から燃焼室内に供給される被焼却物を、燃焼室内にて、下方に風箱を有する複数のストーカ段の上を順次移動させながら乾燥および熱分解を行い、更に燃焼させる廃棄物焼却炉による焼却方法であって、
前記各ストーカ段に階段状に設けられて前後に相対移動して前記被焼却物を移送する火格子において、その表面の近傍に埋設される温度検出器によりこの火格子の温度を測定し、
前記温度検出器による温度測定結果に基づいて、前記温度検出器による温度測定結果と前記被焼却物の燃焼温度との間の予め求めた関係に従い、前記被焼却物の燃焼温度を判断し、
前記ストーカ段上を移送される前記被焼却物の燃焼用の空気を前記風箱に供給するに際し、前記燃焼用空気を加熱して供給する加熱温度を、前記火格子の温度から前記加熱後の前記燃焼用空気の温度を差し引いた温度差が３５０℃から５００℃の範囲に収まるように調整することを特徴とする廃棄物焼却炉による焼却方法。 - ゴミ供給口から燃焼室内に供給される被焼却物を、燃焼室内にて、下方に風箱を有する複数のストーカ段の上を順次移動させながら乾燥および熱分解を行い、更に燃焼させる廃棄物焼却炉による焼却方法であって、
前記各ストーカ段に階段状に設けられて前後に相対移動して前記被焼却物を移送する火格子において、その表面の近傍に埋設される温度検出器によりこの火格子の温度を測定し、
前記温度検出器による温度測定結果に基づいて、前記温度検出器による温度測定結果と前記被焼却物の燃焼温度との間の予め求めた関係に従い、前記被焼却物の燃焼温度を判断し、
前記ストーカ段上を移送される前記被焼却物の燃焼用の空気を前記風箱に供給するに際し、前記燃焼用空気の供給流量を変更することで、前記火格子の温度を３５０℃から５００℃の範囲に収まるように調整することを特徴とする廃棄物焼却炉による焼却方法。
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