JP2005331192A - 燃焼装置および燃焼制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ストーカ式焼却炉において、燃料の発熱量や組成の変動が大きい場合にも安定した燃焼反応を実現することができる燃焼装置及び燃焼制御方法の提供。
【解決手段】 ストーカ３上の燃料層を、燃料層下部からの一次燃焼空気と燃料層上部からの二次燃焼空気とにより焼却させる燃焼装置１において、酸素供給装置８と、酸素供給装置から一次燃焼空気４へ酸素を供給する第一酸素供給経路７ａと、酸素供給装置から二次燃焼空気５へ酸素を供給する第二酸素供給経路７ｂと、酸素供給装置からの酸素の供給を、第一酸素供給経路と第二酸素供給経路とのあいだで切り替える切替装置９と、焼却炉２の温度を測定する赤外線カメラ１０または焼却炉出口の酸素濃度を測定する酸素濃度測定装置１１、あるいはそれらの両方と、赤外線カメラまたは濃度測定装置の測定結果に基づいて切替装置を制御する制御装置１２とを備える燃焼装置１。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃焼装置および燃焼制御方法に関する。特には、本発明は、ストーカ式焼却炉にて固体燃料を焼却する際に、燃料の供給量、組成、発熱量が変動した場合に有用な燃焼装置および燃焼制御方法に関する。

ストーカ式焼却炉において、一次燃焼空気の酸素濃度を増加させ、二次燃焼域に排ガスを再循環させる燃焼方法がある（例えば、特許文献１を参照）。この燃焼方法は、排ガス中の有害物質を低減することが可能で、その結果、排ガス処理設備が小型化できる利点を持っている。

しかし、固形可燃物内部を通過する一次燃焼空気の酸素濃度が増加しているため、特にごみを燃焼させる場合においては、高酸素濃度ゆえの反応性の良さと燃料自身の性状（発熱量、組成）の変動に起因して一次燃焼域において燃焼反応の大きな変動がありうる。そこで、このように燃焼反応が変動した場合に対応して、より応答性が高い制御を行い、未燃分及び有害物質の発生のない燃焼を実現することが求められている。
特許第３３４７４６３号公報

本発明は、燃料の発熱量や組成の変動が大きい場合であっても未燃分及び有害物質の発生のない燃焼状態を実現することができる燃焼装置および燃焼制御方法を提供するものである。

本発明は、ストーカ上の燃料層を、燃料層下部からの一次燃焼空気と燃料層上部からの二次燃焼空気とにより焼却させる燃焼装置であって、酸素供給装置と、該酸素供給装置から該一次燃焼空気へ酸素を供給する第一酸素供給経路と、該酸素供給装置から該二次燃焼空気へ酸素を供給する第二酸素供給経路と、該酸素供給装置からの酸素の供給を、該第一酸素供給経路と該第二酸素供給経路とのあいだで切り替える切替装置と、焼却炉の温度測定装置及び／または該焼却炉出口の酸素濃度を測定する酸素濃度測定装置と、該温度測定装置及び／または酸素濃度測定装置の測定結果に基づいて前記切替装置を制御する制御装置とを備える。
ここで、温度測定装置は、赤外線カメラを用いることができる。

本発明は、別の形態によれば、ストーカ上の燃料層を、燃料層下部からの一次燃焼空気と燃料層上部からの二次燃焼空気とにより焼却させる燃焼装置であって、焼却炉からの排ガスを、該焼却炉に再循環させる再循環排ガス供給経路と、酸素供給装置と、該酸素供給装置から該一次燃焼空気へ酸素を供給する第一酸素供給経路と、該酸素供給装置から該再循環排ガスへ酸素を供給する第三酸素供給経路と、該酸素供給装置からの酸素の供給を、該第一酸素供給経路と、該第三酸素供給経路とのあいだで切り替える切替装置と、焼却炉の温度測定装置及び／または該焼却炉出口の酸素濃度を測定する酸素濃度測定装置と、該温度測定装置及び／または酸素濃度測定装置の測定結果に基づいて前記切替装置を制御する制御装置とを備える

前記燃焼装置において、前記再循環排ガス供給経路が、前記焼却炉の燃料層における燃焼完結点以降の下流に位置する燃焼排ガスを、該焼却炉へ再循環させる経路とすることもできる。

本発明は、別の局面によれば、燃焼制御方法であって、ストーカ上の燃料層を、燃料層下部からの一次燃焼空気と、燃料層上部からの二次燃焼空気とにより焼却させるステップと、焼却炉の温度及び／または出口酸素濃度を測定するステップと、該測定の結果に応じて運転状況を判断するステップと、通常運転の場合には該一次燃焼空気に酸素を供給するステップと、温度異常または酸素濃度低下が検出された場合には該一次燃焼空気への酸素の供給を遮断し、該二次燃焼空気に酸素を供給するステップとを含んでなる。

本発明は、別の形態によれば、燃焼制御方法であって、ストーカ上の燃料層を、燃料層下部からの一次燃焼空気と、燃料層上部からの二次燃焼空気と、再循環排ガスとにより焼却させるステップと、焼却炉の温度及び／または出口酸素濃度を測定するステップと、該測定の結果に応じて、運転状況を判断するステップと、通常運転の場合には該一次燃焼空気に酸素を供給するステップと、温度異常または酸素濃度低下が検出された場合には該一次燃焼空気への酸素の供給を遮断し、該再循環排ガスに酸素を供給するステップとを含んでなる。

前記燃焼制御方法において、前記再循環排ガスが、前記燃料層における燃焼完結点以降の下流に位置する空気を引き抜いたガスとすることもできる。

本発明の効果として、燃焼反応に直接寄与する酸素を制御するために、従来の空気量の増減による制御よりも応答性が速く、より短時間でプラントを整定させることができる。さらに、かかる、燃焼装置および方法は、酸素供給する位置を変更するだけであり、焼却炉から排出される排ガス量を大きく変動させることがないために過剰な通風設備を備える必要がなく、設備・動力を軽減することができる。

以下に、本発明を図面を参照して詳細に説明する。以下の説明において、同じ符号は同じ部材を指称するものとする。また、以下に示す実施の形態は、本発明を限定するものではない。

本発明の第一実施形態による燃焼装置を、図１を参照して説明する。第一実施形態による燃焼装置１は、ストーカ式焼却炉２と、ストーカ３と、一次燃焼空気供給経路４と、二次燃焼空気供給経路５と、二次燃焼空気供給口６と、第一酸素供給経路７ａと、第二酸素供給経路７ｂと、酸素供給装置８と、切替装置９と、赤外線カメラ１０と、酸素濃度測定装置１１と、制御装置１２とを備えてなる。

ストーカ式焼却炉２において、ストーカ３上に燃料層を形成させ、燃料層下部より燃料層を通過するように一次燃焼空気を供給する一次燃焼空気供給経路４を設ける。一次燃焼空気供給経路４は、ストーカ３長手方向に、一次燃焼空気を複数に分割して供給できるように設けられており、それぞれ独立に流量調整することができる。また、一次燃焼空気供給経路４には第一酸素供給経路７ａが接続されており、一次燃焼空気中の酸素濃度を増加させることができる。いっぽう、燃料層上部には、二次燃焼空気を複数に分割して供給できるように構成された二次燃焼空気供給経路５からつながる、複数の二次燃焼空気供給口６を備える。二次燃焼空気供給経路５には第二酸素供給経路７ｂが接続されており、二次燃焼空気中の酸素濃度を増加させることができる。

酸素供給装置８からの酸素の供給経路は、第一酸素供給経路７ａと第二酸素供給経路７ｂとに分岐しており、分岐部に切替装置９が設けられている。第一酸素供給経路７ａと第二酸素供給経路７ｂとは、それぞれ上記一次燃焼空気供給経路４と二次燃焼空気供給経路５に接続する。

ストーカ式焼却炉２の炉頂部には赤外線カメラ１０を設置し炉内の温度分布を計測・監視できるようになっている。また、焼却炉２の出口には、燃焼ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度測定装置１１を備える。赤外線カメラ１０と酸素濃度測定装置１１とは、おのおのからの情報を制御装置１２に送信可能であるように、制御装置１２に接続されている。さらに、制御装置１２は、制御情報を切替装置９に送信可能であるように、切替装置９に接続されている。

次に、本実施形態による燃焼装置１を構成する要素についてより詳細に説明する。
ストーカ式焼却炉２を構成するストーカ３、一次燃焼空気供給経路４、二次燃焼空気供給経路５に関しては従来から用いられている形態のものとすることができる。

二次燃焼空気供給口６は一次燃焼部で発生した燃焼ガスを完全燃焼するために、二次燃焼空気を高速で炉内に吹き込むことができ、混合を促進することができる構造となっている。二次燃焼空気供給口６はストーカ式焼却炉２の高さ方向に複数段で構成されることが望ましい。また、焼却炉２の内周に沿って複数の箇所において、高さ方向に複数段で構成されることがさらに好ましい。赤外線カメラ１０で観察することができる焼却炉２内の火焔の位置によって、二次燃焼空気を吹き込む位置を変え、火焔の状態に合わせて効率的に完全燃焼させることが可能となるからである。

赤外線カメラ１０は、炉内の温度を直接計測する温度測定装置であり、６００〜１５００℃の範囲を測定することができる通常の赤外線カメラを用いることができる。この赤外線カメラは、炉内の温度を直接計測するだけでなく、火炎の発する特定波長や浮遊する煤塵の影響を除外して、燃料層表面の温度も計測可能である。本実施形態では、赤外線カメラ１０は炉頂部に設けられているが、赤外線カメラ１０の設置位置は、必ずしも炉頂部である必要はなく、ストーカ式焼却炉２の全体を見渡すことができ、炉内の温度を測定可能な位置であれば良い。

酸素濃度測定装置１１はプラント運転監視に通常用いられているものでも、別途レーザなどによる特別な計測装置でも良い。そして、酸素濃度測定装置１１は、焼却炉２の出口酸素濃度を計測することができる位置に取り付けることができる。しかし、図示された位置は例示であって、かかる位置に限定されるものではない。また、赤外線カメラ１０と酸素濃度測定装置１１とのいずれか一方のみを備えていてもよく、両方を備えていてもよい。

切替装置９は、三方弁やバタフライ弁であってよい。かかる切替装置９は、制御装置１２からの情報信号を受け、酸素供給装置８からの酸素の供給を、第一酸素供給経路７ａと、第二酸素供給経路７ｂとのあいだで切り替える。三方弁のような切替装置９は、酸素供給装置８からの酸素の供給を第一酸素供給経路７ａから第二酸素供給経路７ｂへ切り替えるとき、第一酸素供給経路７ａへの酸素の供給を遮断し、第二酸素供給経路７ｂへの酸素の供給を開始する。しかしながら、本発明の本質は前記のように一方への酸素を完全に遮断することには限定されない。

第一実施形態にかかる燃焼装置の変形として、第二酸素供給経路７ｂが二次燃焼空気供給経路５に接続する分岐点にさらにバルブなどの切替手段を設けることができる。上述のように、二次燃焼空気供給口６は複数設けられるため、火焔の状態によって、バルブを開閉することで、ある箇所に位置する二次燃焼空気供給口６には酸素を混合した二次燃焼空気を供給し、別の箇所に位置する二次燃焼空気供給口６には酸素を混合していない二次燃焼空気を供給することができる。

次に、本実施形態を方法の局面から説明する。ここでは、図１とともに図２のブロック図を参照して説明する。かかる燃焼制御方法によれば、ストーカ上の燃料層を、燃料層下部からの一次燃焼空気と燃料層上部からの二次燃焼空気とにより焼却させるステップ（図示せず）と、焼却炉の温度及び／または出口酸素濃度を測定するステップ２０と、該測定の結果に応じて、運転状況を判断するステップ２１と、通常運転の場合には該一次燃焼空気に酸素を供給するステップ２２と、温度異常または酸素濃度低下が検出された場合には該一次燃焼空気への酸素の供給を遮断し、該二次燃焼空気に酸素を供給するステップ２３とを含む。

ここで、焼却炉の温度及び／または出口酸素濃度を測定するステップ２０とは、焼却炉の温度のみを測定してもよく、出口酸素濃度のみを測定してもよく、それらの両方を測定してもよいことをいう。焼却炉の温度及び／または出口酸素濃度を測定するステップ２０では、赤外線カメラ１０で焼却炉２内の温度を、酸素濃度測定装置１１で出口酸素濃度を測定することができる。そして、焼却炉２内の温度としては、複数の箇所の温度を測定することができ、経時的に測定することができる。

運転状況を判断するステップ２１で、温度異常または酸素濃度低下が検出された場合とは、所定の温度よりも高温が検出された場合、または所定の酸素濃度よりも低い酸素濃度となった場合もしくは酸素濃度低下速度が所定の値よりも、大きくなった場合をいう。温度異常とは、高温異常をいい、具体的には、焼却炉２内の最高温度が１２００℃以上になった場合、または焼却炉２内の全体積の５０％以上の箇所の温度が１２００℃以上になった場合をいうことができるが、これらには限定されない。温度異常の定義については、焼却炉２の規模や焼却対象物の種類などによって、当業者が決定することができる。酸素濃度低下とは、具体的には、炉出口酸素濃度が３体積％未満になった場合、または酸素濃度の低下速度が０．５体積％／ｓ以上になった場合をいうことができるが、これらには限定されない。

上記基準に基づいて、炉内の燃焼が通常運転の場合には該一次燃焼空気に酸素を供給するステップ２２を実施するように、制御装置１２が切替装置９を制御する。すなわち、酸素供給装置８からの酸素は、全て第一酸素供給経路７ａに供給され、第二酸素供給経路７ｂには酸素が供給されない。一次燃焼空気の総供給量が、約１，０００ｍ^３／ｈのときに、第一酸素供給経路７ａに供給されて一次燃焼空気と混合される酸素の総量は、約２０〜２００ｍ^３／ｈとすることが好ましく、約４５〜１２０ｍ^３／ｈとすることがさらに好ましい。

運転状況を判断するステップ２１で、温度異常または酸素濃度低下が検出された場合は、一次燃焼空気への酸素の供給を遮断して、二次燃焼空気に酸素を供給するステップ２３を実施するように、制御装置１２が切替装置９を制御する。すなわち、酸素供給装置８からの酸素は、全て第二酸素供給経路７ｂに供給され、第一酸素供給経路７ａには酸素が供給されない。このような異常時に、二次燃焼空気のみに酸素を供給することで、応答性の高い二次燃焼における迅速な制御を実現し、燃焼の早期安定化を図るためである。二次燃焼空気の総供給量が、約５００ｍ^３／ｈのときに、第二酸素供給経路７ｂに供給されて二次燃焼空気と混合される酸素の総量は、第一酸素供給経路７ａに供給される量と同一であって、約２０〜２００ｍ^３／ｈとすることが好ましく、約４５〜１２０ｍ^３／ｈとすることがさらに好ましい。

このように制御するために、赤外線カメラ１０で測定した温度データ情報と、酸素濃度測定装置１１で測定した出口酸素濃度データ情報とは、制御装置１２に送信され、制御装置１２が上記基準に従って、切替装置９である三方弁を制御することができる。

第一実施形態による燃焼装置１を作動させ、燃焼制御方法を実施した場合、温度異常および／あるいは異常低酸素濃度が検出されたときに一次燃焼空気に供給していた酸素を遮断し、二次燃焼空気側へ配分することによって、一次燃焼域での燃焼反応を緩慢として発生する燃焼ガスを減少させ、さらに二次燃焼空気側の活性度を増加させることで完全燃焼を達成することができる。
一次燃焼空気に酸素を供給して酸素濃度を増加させた場合、相対的に窒素などの不活性成分が減少することによる燃焼ガス温度の上昇と酸素分圧が増加することにより燃焼反応がより活性化され、より早期に燃焼が完結するが、一方で、反応速度の増大から燃料の供給量・組成・発熱量および燃料移送の変動に対してより過敏になるという事象も発生する。一次燃焼空気や二次燃焼空気の増減によりこの影響を緩和させることができるが、プラントの通風能力や応答性の面から間に合わない場合があり、また、このような事象が生じた場合、未燃分や有害物質が排出されるだけでなく、排ガス中酸素濃度の低下や未燃分・腐食性ガスの増加および変動の増加、そして温度上昇によりボイラチューブなどの熱回収装置の寿命低下を引き起こす可能性がある。本実施形態による燃焼装置または燃焼制御方法はこれらの問題を解決することができる。

本発明の第二実施形態による燃焼装置を、図３を参照して説明する。第二実施形態による燃焼装置１ａは、ストーカ式焼却炉２と、ストーカ３と、一次燃焼空気供給経路４と、二次燃焼空気供給経路５と、二次燃焼空気供給口６と、第一酸素供給経路７ａと、第三酸素供給経路７ｃと、酸素供給装置８と、切替装置９と、赤外線カメラ１０と、酸素濃度測定装置１１と、制御装置１２と、再循環排ガス供給経路１３と、ボイラ１５と、減温塔１６と、集塵装置１７と、煙突１８とを備えてなる。

第二実施形態による燃焼装置１ａは、第一実施形態による燃焼装置１と比較して、再循環排ガス供給経路１３と、酸素供給装置８からの酸素を供給する第三酸素供給経路７ｃとを備え、第三酸素供給経路７ｃが再循環排ガス供給経路１３に接続されている点で異なっている。また、ストーカ式焼却炉２の後段には、排ガス処理装置であるボイラ１５、減温塔１６、集塵装置１７、煙突１８が順に設置されている。

再循環排ガス供給経路１３は、ストーカ式焼却炉２の後段で、ボイラ１５、減温塔１６により温度が低減され、集塵装置１７により除塵された排ガスを、焼却炉２に再循環して供給する経路である。再循環排ガスを焼却炉２へ吹き込む箇所は、二次燃焼空気供給口６付近であってよい。好適には二次燃焼空気供給口６の上流がよい。再循環排ガスは、二次燃焼空気と同様に作用させることができるとともに、多段燃焼効果と緩慢燃焼効果による窒素酸化物生成抑制効果があるからである。

第三酸素供給経路７ｃは、再循環排ガス供給経路１３に接続され、再循環排ガスと酸素とを混合して焼却炉２へ吹き込むことができるようになっている。また、第三酸素供給経路７ｃは、酸素供給装置８からの酸素の供給経路が、第一酸素供給経路７ａと分岐したものである。第一酸素供給経路７ａと第三酸素供給経路７ｃとの分岐部には切替装置９が設けられ、制御装置１２からの情報信号により切替装置９が作動するようになっている。

なお、第二実施形態による燃焼装置１ａの変形として、第三酸素供給経路７ｃが、切替装置９の下流でさらに分岐して、二次燃焼空気供給経路５にも接続していてもよい。この場合には、二次燃焼空気と再循環排ガスとの両方に酸素を供給することができる。

次に、本実施形態を方法の局面から説明する。ここでは、図３とともに図４のブロック図を参照して説明する。第二実施形態にかかる燃焼制御方法によれば、ストーカ上の燃料層を、燃料層下部からの一次燃焼空気と燃料層上部からの二次燃焼空気と再循環排ガスとにより焼却させるステップ（図示せず）と、焼却炉の温度または出口酸素濃度、あるいはそれらの両方を測定するステップ３０と、該測定の結果に応じて運転状況を判断するステップ３１と、通常運転の場合には該一次燃焼空気のみに酸素を供給するステップ３２と、温度異常または酸素濃度低下が検出された場合３１には該再循環排ガスのみに酸素を供給するステップ３３とを含んでなる。

ここで、第二実施形態による燃焼制御方法において、ストーカ上の燃料層を、燃料層下部からの一次燃焼空気と燃料層上部からの二次燃焼空気と再循環排ガスとにより熱分解し、ガス化させるステップ（図示せず）と、焼却炉の温度または出口酸素濃度、あるいはそれらの両方を測定するステップ３０と、該測定の結果に応じて運転状況を判断するステップ３１は、第一実施形態による燃焼制御方法と同様に実施することができるため、ここでは説明を省略する。また、通常運転の場合には該一次燃焼空気のみに酸素を供給するステップ３２も、第一実施形態と同様である。

第二実施形態では、温度異常または酸素濃度低下が検出された場合には該再循環排ガスのみに酸素を供給するステップ３３を実施するように、制御装置１２が切替装置９を制御する。例えば、一次燃焼空気の総供給量が、約１，０００ｍ^３／ｈのときに、再循環排ガス供給経路１３で再循環される排ガス量は、約３００〜６００ｍ^３／ｈとすることができる。このとき、二次燃焼空気の供給量は、約１００〜３００ｍ^３／ｈとすることができ、二次燃焼空気の供給量は第一実施形態と比較して、再循環される排ガスに含まれる酸素の量と等価な量だけ低減させることができる。

そして、温度異常または酸素濃度低下が検出された場合に、第三酸素供給経路７ｃに供給されて排ガスと混合される酸素の総量は、第一酸素供給経路７ａに供給される酸素総量と同じであって、約２０〜２００ｍ^３／ｈとすることが好ましく、約４５〜１２０ｍ^３／ｈとすることがさらに好ましい。

ここで、ストーカ式焼却炉２を出た排ガスの処理工程について簡単に説明する。排ガスとは、焼却炉２で廃棄物を燃焼させたことにより生ずるものをいい、これには、気化した廃棄物や、廃棄物に含まれる成分が酸化されたガス類をも含む。排ガスは、焼却炉２の上部から次工程へと導入される。焼却炉２の後流には、排ガスの熱を再利用するためのボイラ１５が設置される。焼却炉２から排出された排ガスはボイラ１５で熱交換を行い、約９００℃〜１２００℃であったガス温度が、約３００〜３５０℃程度にまで下げられる。次の工程では、減温塔１６で約１５０〜２００℃まで排ガス温度を低減し、その下流の集塵装置１７へと排ガスが送られる。集塵装置１７では、燃焼ガス成分中の固形物、例えば飛灰等が除去される。また、有害な酸性ガスやダイオキシン類、場合によっては窒素酸化物等が除去される。集塵装置１７の後流で、飛灰や窒素化合物類を除去した後の排ガスの一部は、再循環排ガス供給経路１３から焼却炉２へ供給される。残りの排ガスは、さらなる浄化処理工程を経て煙突１８から大気へと放出される。

第二実施形態によれば、再循環排ガスを用いることで以下のような利点がある。すなわち、再循環排ガスを用いる効果として、最終的に煙突から排出される排ガス量を低減させる効果と燃焼面において多段燃焼化に伴う窒素酸化物生成抑制および低空気比燃焼時における炉内での混合力確保による未燃分・有害物質排出抑制効果が知られている。この再循環排ガスは通常の空気よりも酸素濃度が低いことから、可燃性ガスの酸化剤としては活性度が低いが、温度異常および／あるいは異常低酸素濃度が検出されたときに一次燃焼空気に供給していた酸素を遮断し、この酸素を再循環排ガスと混合して二次燃焼空気として供給することで、二次燃焼域での活性度を上昇させてより早期にプラントを整定することが可能となる。

本発明の第三実施形態による燃焼装置を、図５を参照して説明する。第三実施形態による燃焼装置１ｂは、ストーカ式焼却炉２と、ストーカ３と、一次燃焼空気供給経路４と、二次燃焼空気供給経路５と、二次燃焼空気供給口６と、第一酸素供給経路７ａと、第三酸素供給経路７ｃと、酸素供給装置８と、切替装置９と、赤外線カメラ１０と、酸素濃度測定装置１１と、制御装置１２と、再循環排ガス供給経路１３ａとを備えてなる。

第三実施形態による燃焼装置１ｂにおいて、再循環排ガス供給経路１３ａは、焼却炉２の燃料層における燃焼完結点以降の下流１９に位置する排ガスを、二次燃焼領域あるいは一次燃焼領域上部に再循環させる。燃焼完結点以降の下流１９に位置する排ガスは、通常の空気と大きく変わらない濃度の酸素、具体的には１０〜２１体積％の酸素を含み、燃焼に有効に用いることができるためである。所望の箇所のガスを引き抜くには、当該位置に取り出し口を設けて、ブロアにより吸引するといった手段を用いることできるが、これらには限定されない。再循環排ガスの供給口（図示せず）は、二次燃焼空気供給口６付近とすることができる。好適には二次燃焼空気供給口６の上流がよい。再循環排ガスは二次燃焼空気と同様の作用をするとともに、多段燃焼効果と緩慢燃焼効果による窒素酸化物生成抑制効果があるからである。かかる実施形態は、特許第２５７５２５６号公報にさらに詳細に記載されており、かかる構成とすることができる。

次に、本発明を方法の局面から説明する。第三実施形態によれば、第二実施形態による燃焼制御方法において、前記再循環排ガスが、燃焼完結点以降の下流に位置する排ガスを引き抜いたガスであり、かかる再循環排ガスを該焼却炉中に再循環させるステップをさらに含む。焼却炉２の燃焼完結点以降の空気とは、図５中、符号１９で示す領域付近に存在する排ガスであって、使い切っていない高温の一次燃焼空気である。この空気は、一次燃焼空気として一次燃焼空気供給経路４から供給されたものの、すでにこの近傍では燃焼が完結しているために、あまり燃焼反応に関与せず、一次燃焼空気中の酸素を大きく消費していない。

一次燃焼空気の総供給量が、約１，０００ｍ^３／ｈのときに、再循環空気供給経路１４で再循環される燃焼完結点以降の排ガスの総量は、約５０〜３００ｍ^３／ｈとすることが好ましく、約１００〜２００ｍ^３／ｈとすることがさらに好ましい。この場合、再循環排ガス 中の酸素濃度は、約１０〜２１体積％である。

第三実施形態によれば、燃焼完結点以降の下流領域に位置する排ガスを再循環し、燃焼状態に応じて酸素を混合して二次燃焼域に吹き込むことで、排ガスの容量を低減させることができる。その結果、上記のように、焼却炉における燃焼安定性を確保することができ、かつ、焼却炉に続く装置を小型化することができ、装置全体の価格を低減できる。

本発明の活用例として、固体燃料の燃焼装置、特に廃棄物焼却装置が挙げられる。

本発明の第一実施形態にかかる燃焼装置を示すシステム図である。 本発明の第一実施形態にかかる燃焼制御方法を示すブロック図である。 本発明の第二実施形態にかかる燃焼装置を示すシステム図である。 本発明の第二実施形態にかかる燃焼制御方法を示すブロック図である。 本発明の第三実施形態にかかる燃焼装置を示すシステム図である。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ 燃焼装置
２ ストーカ式焼却炉
３ ストーカ
４ 一次燃焼空気供給経路
５ 二次燃焼空気供給経路
６ 二次燃焼空気供給口
７ａ 第一酸素供給経路
７ｂ 第二酸素供給経路
７ｃ 第三酸素供給経路
８ 酸素供給装置
９ 切替装置
１０ 赤外線カメラ
１１ 酸素濃度測定装置
１２ 制御装置
１３ 再循環排ガス経路
１５ ボイラ
１６ 減温塔
１７ 集塵装置
１８ 煙突
１９ 燃焼完結点以降の空気

Claims (6)

1. ストーカ上の燃料層を、燃料層下部からの一次燃焼空気と燃料層上部からの二次燃焼空気とにより焼却させる燃焼装置であって、
   酸素供給装置と、
   該酸素供給装置から該一次燃焼空気へ酸素を供給する第一酸素供給経路と、
   該酸素供給装置から該二次燃焼空気へ酸素を供給する第二酸素供給経路と、
   該酸素供給装置からの酸素の供給を、該第一酸素供給経路と該第二酸素供給経路とのあいだで切り替える切替装置と、
   焼却炉の温度測定装置及び／または該焼却炉出口の酸素濃度を測定する酸素濃度測定装置と、
   該温度測定装置及び／または酸素濃度測定装置の測定結果に基づいて前記切替装置を制御する制御装置と
   を備える燃焼装置。
2. ストーカ上の燃料層を、燃料層下部からの一次燃焼空気と燃料層上部からの二次燃焼空気とにより焼却させる燃焼装置であって、
   焼却炉からの排ガスを、該焼却炉に再循環させる再循環排ガス供給経路と、
   酸素供給装置と、
   該酸素供給装置から該一次燃焼空気へ酸素を供給する第一酸素供給経路と、
   該酸素供給装置から該再循環排ガスへ酸素を供給する第三酸素供給経路と、
   該酸素供給装置からの酸素の供給を、該第一酸素供給経路と、該第三酸素供給経路とのあいだで切り替える切替装置と、
   該焼却炉の温度測定装置及び／または該焼却炉出口の酸素濃度を測定する酸素濃度測定装置と、
   該温度測定装置及び／または酸素濃度測定装置の測定結果に基づいて前記切替装置を制御する制御装置と
   を備える燃焼装置。
3. 前記再循環排ガス供給経路が、前記焼却炉の燃料層における燃焼完結点以降の下流に位置する燃焼排ガスを、該焼却炉へ再循環させる経路である請求項２に記載の燃焼装置。
4. ストーカ上の燃料層を、燃料層下部からの一次燃焼空気と、燃料層上部からの二次燃焼空気とにより焼却させるステップと、
   焼却炉の温度及び／または出口酸素濃度を測定するステップと、
   該測定の結果に応じて、運転状況を判断するステップと、
   通常運転の場合には該一次燃焼空気に酸素を供給するステップと、
   温度異常または酸素濃度低下が検出された場合には該一次燃焼空気への酸素の供給を遮断し、該二次燃焼空気に酸素を供給するステップと
   を含んでなる燃焼制御方法。
5. ストーカ上の燃料層を、燃料層下部からの一次燃焼空気と、燃料層上部からの二次燃焼空気と、再循環排ガスとにより焼却させるステップと、
   焼却炉の温度及び／または出口酸素濃度を測定するステップと、
   該測定の結果に応じて、運転状況を判断するステップと、
   通常運転の場合には該一次燃焼空気に酸素を供給するステップと、
   温度異常または酸素濃度低下が検出された場合には該一次燃焼空気への酸素の供給を遮断し、該再循環排ガスに酸素を供給するステップと
   を含んでなる燃焼制御方法。
6. 前記再循環排ガスが、前記燃料層における燃焼完結点以降の下流に位置する空気を引き抜いたガスである請求項５に記載の燃焼制御方法。

Images