JP2005351562A - 廃棄物処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置運転の安定化により稼働率と安全性を向上できる廃棄物処理装置を提供することにある。
【解決手段】廃棄物に含まれる水分を乾燥するための乾燥機３と、乾燥後の廃棄物を熱分解するための熱分解炉１００と、得られた熱分解ガスを燃焼させるバーナ１８と、燃焼で得られる高温ガスを熱分解炉１００に導いて熱分解の熱源とした後の排ガスにより乾燥用の高温空気を得るための空気加熱器５とからなる。空乾燥機３または熱分解炉１００の運転マージン（弁１０または６０の開度余裕）が小さくなったとき、バーナ１８に補助燃料を投入するための制御手段７００及び８００を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、廃棄物処理装置に関する。

近年、廃棄物処理装置の一つとして、ガス化溶融装置が、次世代型廃棄物処理装置として注目されている。ガス化溶融装置は、都市ごみ，産業廃棄物，汚泥など、廃棄物の性状及び処理量が大幅に変動する廃棄物を乾燥熱分解して、可燃性ガス（以下、熱分解ガスと称する）と残留物としてのチャーを生成する。そして、これらを燃焼させたときに得られる熱を乾燥熱分解や、チャー中の不燃物の溶融スラグ化や、発電等に利用するものである。

ガス化溶融装置が注目されている大きな理由は、最終廃棄物の排出量の最小化と無害化が可能である。且つ、燃焼排ガス中のダイオキシン，窒素酸化物，一酸化炭素等の有害物質も低レベルに抑制できるなど、廃棄物処理に伴う環境負荷を軽減するための多くの長所を有することにある。

しかしながら、含水率や流量が大幅に時間変動する一般廃棄物を処理対象とする場合、本装置の上記長所を十分に引き出すためには、装置全体の運転安定性と熱効率を上げることで大気への排熱及び排ガス量を抑制し、環境負荷を低減するが重要となる。また、経済性の面からも装置を小型化することで装置コストを低減することも望まれる。さらに、装置の稼動率や安全性の低下につながる異常停止を防止する必要がある。

廃棄物処理装置の従来技術として、非特許文献１に記載のように、熱分解炉を加熱した後の、熱分解ガスの燃焼ガスを乾燥機の熱源として使用したものがある。この例では、熱分解炉出口ガス温度を一定制御するために、燃焼ガスに混入する乾燥機出口ガスの混入量を調整し、また、乾燥機出口ガス温度を一定制御するために、乾燥機に供給する熱分解炉出口ガス量を調整する方法をとっている。

しかしながら、このような装置においては、乾燥機に投入される廃棄物の含水率や流量が大幅に増加した場合、乾燥及び熱分解に必要なエネルギーが不足し、装置全体が運転不能に陥る恐れがある。これは、乾燥機バイパス量を絞り燃焼ガスの全量を乾燥機に導入せざるを得ない状況になる場合である。このような場合、乾燥機にそれ以上のエネルギー供給することが不可能であり、廃棄物の乾燥が不十分となり、熱分解炉には乾燥不十分な廃棄物が投入されるため負荷が増加する。そのため、熱分解に必要な温度を保てなくなり、熱分解ガスの発生量が減少する。その結果、さらに加熱用の熱量が不足するという悪循環が発生し、最後には運転不能状態に陥る恐れがある。

これに対して、特許文献１に記載のように、外部から空気を熱交換器に取り込み、熱分解ガスの燃焼エネルギーにより加熱し、得られる熱風により廃棄物を乾燥熱分解させる方法が知られている。ここでは、上記熱交換器を出た後の熱風に対して、不足する熱を、外部燃料を用いた追い炊きにより補う方法が提案されている。

このような装置においては、熱分解炉に供給される廃棄物の含水率、若しくは熱分解残留物中の未反応成分を検知し、これに基づいて必要熱量を求めて、追い炊き装置における外部燃料の供給量を決定している。このため、上記含水率若しくは未反応成分の検出精度が装置の安定運転に大きく影響する。しかし、これらの検出は一般的に高価であり、かつ検出精度は必ずしも十分とはいえず、安定な運転は困難である。また、熱分解残留物中の未反応成分を検知してから加熱量を調整する方法では手遅れとなる可能性が大で、寧ろ不安定性を助長する恐れがある。

特開平９−３２９３１１号公報

木谷，茂木著、「熱分解ガス化溶融システム；産業機械、１９９９年５月、ｐ６０−６２」

非特許文献１の技術においては、装置運転の安定性に問題があり、安全性と稼働率の低下を招く恐れがある。また、少ない熱源で廃棄物を安定に乾燥、熱分解するためには、装置自体を大型化する必要があり、装置コストが嵩むという問題もある。

また、特許文献１技術においては、必要熱量の推定精度に問題があり装置の安定運転に難点がある。また、その推定に高価な検出器が必要で装置コストが嵩むという問題もある。更に、必要熱量を検知してからの加熱量調整は不安定性を助長する恐れがある。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、装置運転の安定化により稼働率と安全性を向上する廃棄物処理装置を提供することにある。また、装置運転安定化の結果として、外部燃料の使用量を極力抑えることで運転コストを低減も可能になる。

上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成される。

（１）廃棄物に含まれる水分を除去するための乾燥機と、この乾燥機から排出される廃棄物を可燃性ガスとチャーに熱分解するための熱分解炉と、前記熱分解炉を加熱する第一の加熱媒体を発生させるための第一の加熱媒体発生装置と、前記乾燥機を加熱する第二の加熱媒体を発生させるための第二の加熱媒体発生装置と、装置全体を制御するための制御装置とからなる廃棄物処理装置において、前記制御装置には前記第二の加熱媒体発生装置の運転マージンを検出し、この検出された運転マージンが所定値以下になったときに、前記第一の加熱媒体発生装置による前記熱分解炉の加熱量を増加させる機能をもつ補正制御手段を備えるようにしたものである。かかる構成により、装置運転の安定化により稼働率と安全性を向上し得るものとなる。

（２）上記（１）において、前記制御装置には前記第一の加熱媒体発生装置の運転マージンを検出し、この検出された運転マージンが所定値以下になったとき、前記第一の加熱媒体発生装置による前記熱分解炉の加熱量を増加させるための補助燃料制御手段を備えたことを特徴とする。かかる構成により、装置運転の安定化をより向上できる。

ここで、前記第二の加熱媒体発生装置の運転マージンは空気加熱器バイパス弁開度（ＡＢ）から、また前記第一の加熱媒体発生装置の運転マージンはジャケットバイパス弁開度（ＡＪ）の開度余裕として判定可能である。さらに、それらバイパスのバイパス流量や、各々の制御手段における制御目標値に対する実測値の偏差などから判定可能である。

（３）上記（１）において、前記第一の加熱媒体発生装置は、前記可燃性ガスを燃焼させて高温の燃焼ガスを得るためのバーナと、前記熱分解炉へ燃焼ガスを供給するための供給経路と、前記燃焼ガスをもって前記熱分解炉をバイパスさせるための第一バイパス経路と、前記バーナに対して外部からの補助燃料を供給するための補助燃料供給器とを備え、前記第二の加熱媒体発生装置は、前記燃焼ガスにより前記熱分解炉を加熱した後の排ガスにより空気を加熱するための空気加熱器と、前記排ガスの一部をもって前記空気加熱器をバイパスさせるための第二のバイパス経路と、を備え、前記制御装置は、前記バーナの燃焼温度を運転目標値に保つためのバーナ燃焼温度制御手段と、前記第一のバイパス経路に設けられた第一のバイパス弁の開度を調整することで熱分解炉出口ガス温度を運転目標値に保つための熱分解炉出口ガス温度制御手段と、前記熱分解炉出口ガス温度制御手段に連動して前記補助燃料の供給量を調整するための補助燃料制御手段と、前記第二のバイパス経路に設けられた第二のバイパス弁の開度を調整することで乾燥機出口空気温度を運転目標値に保つための乾燥機出口空気温度制御手段を備え、前記第二のバイパス弁の開度を前記第二の加熱媒体発生装置の運転マージンとしたとき、この運転マージンが所定値以下になったとき前記補助燃料制御手段に対して補助燃料の追加指令を発生するための補助燃料補正制御手段を備えるようにしたものである。

かかる構成により、装置運転の安定化により稼働率と安全性を向上し得るものとなる。また、外部燃料の使用量を極力抑えることで運転コストを低減し、しかも、装置を小型化することで装置コストを低減できる。

（４）上記（１）−（３）のいずれかにおいて、前記チャーを燃焼させてチャー中不燃物を溶融するための燃焼溶融炉と、この燃焼溶融炉の排ガスの保有熱を利用して蒸気を発生させるための排熱回収ボイラと、この排熱回収ボイラから発生した蒸気により発電するためのタービン発電機を備えるようにしたものである。

本発明によれば、装置運転の安定化により稼働率と安全性を向上できる。この結果、外部燃料の使用量を極力抑えることで運転コストを低減することも可能となる。

以下、本発明の実施形態による廃棄物処理装置の構成について説明する。なお、この実施形態では、廃棄物処理装置として、廃棄物ガス化溶融装置を例にして説明する。

図１は、一実施形態による廃棄物処理装置の機能ブロック図である。最初に、本実施形態のガス化溶融装置の各機器の働きについて説明する。廃棄物ピット１に蓄積された廃棄物２は、コンベアやスクリューフィーダ等（図示しない）を介して、まずロータリ式の乾燥機３の一端から投入される。投入された廃棄物２は、乾燥機内を搬送される間に、後述する高温の乾燥用空気４から熱エネルギーを受けて、廃棄物中の水分が１５％程度となるまで乾燥され、乾燥廃棄物１２として排出される。

本乾燥廃棄物１２は、更にスクリューフィーダやプッシャ等（図示しない）を介してロータリ式の熱分解炉１００の一端から投入される。投入された乾燥廃棄物１２は、熱分解炉内を搬送される間にドラム１３の外周に設けたジャケット１４へ流入するジャケット通過ガス１５（第一の加熱媒体としての高温の燃焼ガス）から熱エネルギーを受けて残留水分が蒸発される。これと共に、熱分解により可燃性ガス（熱分解ガス）１６と不燃物を含む残留物であるチャー１７に分離され、他端から排出される。

可燃性ガス１６には、可燃ガスとしての一酸化炭素、水素、軽質ガス及び重質ガスの他に、不燃ガスとしての二酸化炭素、蒸発水及び熱分解生成水等も含まれる。一方、チャー１７は可燃物としての炭素、水素、酸素の他に、不燃物としての灰分、ガレキ、金属等からなる。

熱分解炉１００から発生した可燃性ガス１６はバーナ１８に導かれ、燃焼用空気２０とともに燃焼する。燃焼用空気２０は乾燥機３から排出された空気の一部であり、循環空気ファン４０によってバーナ１８に送られ、残りの空気は第二空気加熱器７に送られて加熱された再循環空気８となり乾燥機３に導かれる。

バーナ１８から排出される第一の加熱媒体としての燃焼ガス２２は、その一部がジャケット１４に導かれて熱分解炉１００の加熱に寄与する。燃焼ガス２２の残りは、ジャケットバイパス経路２３に設けたジャケットバイパス弁６０を介してジャケット１４をバイパスしてジャケット出口ガス２４と合流することで熱分解炉排ガス２５となる。本実施形態では、バーナ１８が第一の加熱媒体発生装置の主要機器である。

熱分解炉排ガス２５の一部は、第二空気加熱器７において再循環空気８と、第一空気加熱器５において加熱空気６を得るための空気加熱用ガス２６として利用される。再循環空気８と加熱空気６は合流して乾燥用空気４（第二の加熱媒体）となり、廃棄物２の乾燥に寄与する。従って、本実施形態においては、上記の第一空気加熱器５と第二空気加熱器７を合わせたものが、第二の加熱媒体発生装置の主要機器である。

熱分解炉排ガス２５のうち、空気加熱用ガス２６を分流した残りのガスは、空気加熱器バイパス経路２７に設けた空気加熱器バイパス弁１０を介して空気加熱器５、７をバイパスするバイパスガス２７’となる。また、２つの空気加熱器５、７を通過することで温度低下したガス２６は、第一空気加熱器５の出口に設けられた空気加熱器出口弁９を通過したのちバイパスガス２７’と合流し、後述の燃焼溶融炉クエンチガス２９となる。

空気加熱器５に取り込まれて加熱空気６となる空気は、押込み空気ファン３８により廃棄物ピット１から取込まれたフレッシュエア３９の一部であり、燃焼用空気ファン５５により流量調整される。また、再循環空気８は乾燥機３に流入する乾燥用空気４（加熱空気６と再循環空気８が合流したもの）の流量が一定となるように循環空気ファン４０で調整される。従って、バーナ１８に送られる燃焼用空気２０の流量は、乾燥用空気４に廃棄物２から蒸発した水分が加わったものに等しい。

熱分解炉１００から排出されたチャー１７は、チャー処理装置３３により金属が除去されると共に、粉砕されて微粉チャー３４となり、チャーホッパ３５に蓄積される。チャーホッパ３５に蓄積された微粉チャーは、搬送用空気と共に、燃焼溶融炉３１での燃焼用チャー３６として炉内に吹き込まれる。

燃焼溶融炉３１に吹き込まれた燃焼用チャー３６は、チャー燃焼用空気３０により燃焼される。チャー燃焼用空気３０は、押込み空気ファン３８により乾廃棄物ピット１から取り込んだフレッシュエア３９の一部であり、残りは前述の加熱空気６である。

上記の燃焼溶融炉クエンチガス２９は、燃焼溶融炉３１の上部に導入されることで、排ガスに含まれるスラグが炉壁や排熱回収ボイラ２００の伝熱管に付着固化（スラッギング）しないようにチャー燃焼排ガスを急冷するためのものである。

排熱回収ボイラ２００は、ボイラ給水４１を受けて燃焼溶融炉３１で発生する燃焼ガスのエネルギーを回収して蒸気を発生させるものである。ここで発生した蒸気４３は蒸気タービン発電装置３００の蒸気タービン４４に導かれ、発電機４５を駆動することで発電に寄与する。蒸気タービン４４からの排気蒸気は、復水器４９を経て、ボイラ給水ポンプ５０により排熱回収ボイラ２００に給水される。

排熱回収ボイラ２００からの排ガス４６は、排ガス処理装置４７により脱塵，脱硫，脱硝されて、無害化され、誘引ファン４２を介して煙突４８から系外に排出される。

次に、本実施形態のガス化溶融装置の制御方法について説明する。通常の廃棄物処理装置としては種々の制御手段を有するが、図１では、主として本実施形態の説明で必要となる５つの制御手段を示している。すなわち乾燥機出口空気温度制御手段４００、バーナ燃焼温度制御手段５００、熱分解炉出口ガス温度制御手段６００、補助燃料制御手段７００及び補助燃料補正制御手段８００である。

上記の各制御手段への入力は検出信号を、出力は制御のための操作目標信号を示す。但し、ここでは制御方法を理解し易くするために各制御手段をブロックで示したが、実際には制御室内に設置されるメインコンピュータ若しくは各機器の傍等に配置されたコントローラで実現されている。

乾燥機出口空気温度制御手段４００は、乾燥機３の空気出口経路に設置した温度計１１により検出された乾燥機出口空気温度信号（ＴＤ）１９を入力する。このＴＤが目標値（ＴＤＳ）に一致するように比例積分演算（ＰＩ）手段により空気加熱器バイパス弁開度目標信号（ＡＢ）２１を空気加熱器バイパス弁１０の操作器（図示せず）に対して操作目標信号として出力する。ここで、図面の簡素化のため図示しないが、実際には空気加熱器出口弁９に対しても、逆操作信号（１−ＡＢ）が出力される。

バーナ燃焼温度制御手段５００は、バーナ１８に設置した温度計５１により検出されたバーナ燃焼温度信号（ＴＣ）５２を入力する。このＴＣが目標値（ＴＣＳ）に一致するように比例積分演算（ＰＩ）手段により燃焼用空気ファン回転速度目標信号（ＮＡ）５６を燃焼用空気ファン５５の操作器（図示せず）に対して操作目標信号として出力する。

熱分解炉出口ガス温度制御手段６００は、ジャケット１４のガス出口経路に設置した温度計２８により検出された熱分解炉出口ガス温度信号（ＴＪ）３２を入力する。このＴＪが目標値（ＴＪＳ）に一致するように比例積分演算（ＰＩ）手段によりジャケットバイパス弁開度目標信号（ＡＪ）３７をジャケットバイパス弁６０の操作器（図示せず）に対して操作目標信号として出力する。

補助燃料制御手段７００は、上記の熱分解炉バイパス弁開度目標信号（ＡＪ）３７を入力する。このＡＪが所定値（ＡＪＬ）よりも小さくなった場合に、バーナ１８に対して外部からの補助燃料５８を投入するために、ＡＪの値に応じた第一の補助燃料流量目標信号（ＦＦ１）５３を補助燃料流量調整弁５９の操作器（図示せず）に対して操作目標信号として出力する。この場合、次に説明する補助燃料補正制御手段８００から出力される第二の補助燃料流量目標信号（ＦＦ２）５４が加算手段６１で加算され、最終的な総合補助燃料流量目標信号（ＦＦ）５７が作成される。

補助燃料補正制御手段８００は、乾燥機出口空気温度制御手段４００にて出力される空気加熱器バイパス弁開度目標信号（ＡＢ）２１を入力する。このＡＢが所定値（ＡＢＬ）よりも小さくなった場合に、バーナ１８に対して外部からの補助燃料５８を投入するための第二の補助燃料流量目標信号（ＦＦ２）５４を出力する。第二の補助燃料流量目標信号（ＦＦ２）５４は、前述のように加算手段６１にて第一の補助燃料流量目標信号（ＦＦ１）５３に加算され、最終的な総合補助燃料流量目標信号（ＦＦ）５７が作成される。

次に、上記の制御手段について補足説明する。熱分解炉出口ガス温度制御手段６００は、熱分解炉１００に投入される廃棄物の流量が増加したり、含水率が上昇（乾燥度が低下）したりする場合、熱分解炉出口ガス温度信号（ＴＪ）３２が低下しないように、ジャケットバイパス弁６０を閉方向に操作する。これにより、ジャケット通過ガス１５の流量を増加させるように動作する。

しかしながら、廃棄物の流量や含水率が過度に増大した場合は、ジャケットバイパス弁６０を全閉にしても熱分解に必要な熱量が与えられず、熱分解炉出口ガス温度が所定値を維持できなくなる恐れがある。このような事象の発生を防止するために設けたのが補助燃料制御手段７００である。

補助燃料制御手段７００は、上記理由でジャケットバイパス弁６０が全閉近くになると、熱分解炉出口ガス温度の低下を防止するために、バーナ１８に対して補助燃料を投入するための動作をする。このときの補助燃料流量の目標値ＦＦ１は、ジャケットバイパス弁６０の開度余裕に反比例するように動作する。この開度余裕は運転マージン１の一つであって、他にもジャケットバイパス２３の流量や熱分解炉出口ガス温度制御手段６００の制御目標値に対する実測値の偏差などから、運転マージン１を判定することが可能である。

ところで、本実施例の補助燃料補正制御手段８００を持たない廃棄物処理装置においては以下の問題が発生する。すなわち、乾燥機３に投入される廃棄物２の流量や含水率が急増するなど、過渡的過負荷状態が発生した場合、乾燥機出口空気温度制御手段４００は、燥機出口空気温度（ＴＤ）を目標値に維持しようとして、空気加熱器バイパス弁１０は全閉方向に操作される。このとき、空気加熱器バイパス弁１０が全閉（運転マージン２が零）となってしまうと、乾燥に必要な熱量を乾燥機３に供給できなくなり、乾燥機から熱分解炉に渡される廃棄物の含水率が上昇してしまう。

補助燃料補正制御手段８００はこれを防止するためのもので、空気加熱器の運転マージン２を表す空気加熱器バイパス弁開度（ＡＢ）に応じて、いち早く補助燃料５８の投入量を調整する。これにより、乾燥機３で必要な熱量を常に確保できるため、安定な運転継続が可能となり、処理装置は高い可動率を維持できる。なお、運転マージン２は空気加熱器バイパス弁開度の開度余裕により判定するが、この他にもバイパス２７の流量や、乾燥機出口空気温度制御手段４００の制御目標値に対する実測値の偏差などから判定することができる。

さらに、従来のように、乾燥不十分で含水率が高い廃棄物が熱分解炉に渡されて、その影響が熱分解炉出口ガス温度の低下となって現れてから補助燃料を投入していては、手遅れになる場合が多い。たとえ間に合ったとしても、状態回復までに大量の補助燃料を投入することになる。

以上述べた各制御手段の働きを判りやすく説明する。図２は本実施例のプロセス状態を示すタイミングチャートである。プロセス状態は従来方式を適用したときが破線で、本実施例は適用したときが実線である。ここでは、乾燥機３に投入される廃棄物２の流量（ＦＧ）が大幅に増加した場合を例として説明するが、廃棄物中の含水率が上昇した場合も同様な現象として説明できる。

従来方式においては、時刻t₁において廃棄物の流量（ＦＧ）が増加すると、乾燥機の温度低下を防ぐために乾燥機出口空気温度制御手段４００により、空気温度（ＴＤ）を所定値に維持しようとして空気加熱器バイパス弁開度（ＡＢ）を閉じ方向に操作される。しかしながら、廃棄物投入流量（ＦＧ）の増加があまりにも大きいと、空気加熱器バイパス弁開度（ＡＢ）が時刻t₃におけるように全閉状態になり、それ以降はエネルギー不足となり、乾燥機出口廃棄物含水率（ＳＷ）が大幅に上昇する。

このように、乾燥機から排出される乾燥不足の廃棄物が或る程度の輸送遅れを伴って熱分解炉１００に投入されると、熱分解炉の温度低下を防ぐために熱分解炉出口ガス温度制御手段６００により、ジャケットバイパス弁開度（ＡＪ）を閉じ方向に操作される。しかしながら、乾燥機出口廃棄物含水率（ＳＷ）の上昇があまりにも大きいと、熱分解ガス流量（ＦＰ）が低下し始め、時刻t₅におけるようにジャケットバイパス弁開度（ＡＪ）が全閉状態になると、それ以降は廃棄物の水分蒸発と熱分解に必用とするエネルギーが大幅に不足するため、熱分解ガス流量（ＦＰ）の低下が加速される。それと同時にバーナ燃焼温度（ＴＣ）も低下し始める。その結果、熱分解炉出口ガス温度（ＴＪ）も低下し始め、これが悪循環となり、発生する熱分解ガス流量（ＦＰ）が不足してバーナ１８の安定燃焼常態が維持できなくなり、時刻t₇においてバーナ停止に至る。

バーナ１８が停止すると、熱分解炉１００は勿論のこと、その排ガスのエネルギーを使用している乾燥機３も運転継続が不能となり、その排ガスを取り込んでいた排熱回収ボイラ２００の入口ガス温度も大幅に低下するため、発電出力（Ｅ）の低下も時刻t₇以降で顕著になる。

但し、燃焼溶融炉３１では、チャーホッパ３５に備蓄されたチャーを使用できるため、暫くは発電出力（Ｅ）が大幅に低下するということない。しかしながら、乾燥機３及び熱分解炉１００が長時間停止する場合は、やがてチャーの備蓄が底を突き、時刻t₉において発電停止となる。

一方、実線で示す本発明の実施形態では、廃棄物の流量（ＦＧ）が増加しても、空気加熱器バイパス弁開度（ＡＢ）が全閉になる（運転マージンが零）前に、時刻t₂において所定値（ＡＢＬ）よりも小さくなったとき、補助燃料補正制御手段８００から第二の補助燃料流量目標信号（ＦＦ２）が出される。空気加熱器バイパス弁開度（ＡＢ）が所定値（ＡＢＬ）よりも小さい間（運転マージンが小さい時刻t₂〜t₆の間）は、補助燃料投入によりバーナ８の燃焼ガスエネルギーを高く維持することができる。また、熱分解炉１００で熱分解に寄与した後の熱分解炉排ガスも高いエネルギーを保つことができる。これにより、空気加熱器バイパス弁１０は全閉になることがなく、乾燥機３を安定に運転継続することができる。

但し、このように廃棄物の流量（ＦＧ）が大幅に増加する場合は、熱分解炉１００では乾燥機から送られる廃棄物の流量が増加することに加え、含水率も若干高くなるため、過渡的にはエネルギーが不足する時がある。このような場合、図示するように時刻t₄におけるようにジャケットバイパス弁開度（ＡＪ）が前述の所定値（ＡＪＬ）よりも小さくなると、第一の補助燃料流量目標信号（ＦＦ１）が出力される。これにより、バーナ８の燃焼ガスエネルギーを高めることができ、安定した熱分解状態に復帰することができる。ジャケットバイパス弁開度（ＡＪ）が所定値（ＡＪＬ）よりも小さい間（運転マージン１が小さい時刻t₄〜t₈の間）は、投入補助燃料制御手段７００からの指令でジャケットバイパス弁開度（ＡＪ）に応じた補助燃料が投入されるためである。

熱分解炉１００が安定した状態に復帰した後は、廃棄物流量（ＦＧ）が増加する前と比較して、発生する熱分解ガス流量（ＦＰ）が増加することになり、熱分解ガスの燃焼により発生するエネルギーも増加する。これにより、ジャケットバイパス弁開度（ＡＪ）も空気加熱器バイパス弁開度（ＡＢ）も十分余裕をもった状態で運転される。

このように、本実施形態における補助燃料は、廃棄物の流量や含水率が大幅に上昇したとき一時的に消費されるだけ、定常的に消費されることは無い。

以上説明したように、本実施形態によれば、廃棄物処理のプロセスの最初の段階で必要な熱量を安定して供給できるため、処理装置自体の熱負荷を軽減できるため運転の安全性や信頼性を向上できる。また、必要最小限の補助燃料投入で済むため、運転コストを大幅に低減することができる。

さらに、本実施形態では、上記のような過渡的過負荷状態に追従できるため、空気加熱をはじめバーナや補助燃料供給装置などを従来よりも大幅に小型化することができ、装置コストを大幅に低減できる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものでなく、以下に述べる実施形態においても、その本質を何ら変えることなく適用可能である。

まず、本発明の実施形態は、燃焼溶融炉３１を有する廃棄物ガス化溶融装置を対象としたが、燃焼溶融炉３１をもたず、熱分解炉１００にて生成されたチャー１７を他の燃焼装置にて利用する廃棄物処理装置にも適用可能である。

例えば、燃焼溶融炉３１の代わりに、通常の燃焼ボイラにて微粉チャー３６を燃焼させる廃棄物処理装置や、別置きで遠隔地に設置された燃焼ボイラや、セメント製造などに必要となる材料加熱用燃料などに流用される場合においても適用可能である。

また、上記実施形態では、運転マージンとして空気加熱器バイパス弁開度（ＡＢ）やジャケットバイパス弁開度（ＡＪ）を用いたが、必ずしもこのように規定する必要はない。例えば、それらのバイパスガス流量や、制御目標値に対する実測値の偏差などから判定する方法などを、装置形態や計測情報など実情にあわせて適宜選択しても、本発明の本質を何ら変更されることなく実施できる。

また、本発明の実施形態は、運転マージンとして空気加熱器バイパス弁開弁（ＡＢ）やジャケットバイパス弁開度（ＡＪ）を用いたが、必ずしもこのように規定する必要はない。例えば、乾燥機３や熱分解炉１００に投入される廃棄物の流量や含水率の実測値が利用できる場合は、これらの実測値から運転マージンを判断して使用する方法としても、本発明の本質を何ら逸脱するものではない。

また、本発明の実施形態は、第一の補助燃料流量目標値信号（ＦＦ１）と第二の補助燃料流量目標値信号（ＦＦ2）を加算手段６１での加算信号をもって最終的な総合燃料流量目標値信号（ＦＦ）とする方法としている。しかし、両信号のうちで大きな方の信号をもって、総合燃料流量目標値信号（ＦＦ）とする方法（高値選択手段を用いる方法）としても、本発明の本質を何ら逸脱するものではない。

また、本発明の実施形態は、補助燃料制御手段７００と補助燃料補正制御手段８００を用いる方法としている。しかし、必ずしも両者を必須とするものではなく、処理対象の廃棄物の性状や機器特性によっては、適宜どちらか片方を採用する方法としても、本発明の本質を何ら逸脱するものではない。

また、本発明の実施形態は、燃焼用空気２０を一系統でバーナ１８に供給するとしたが、必ずしもこのようにする必要はない。バーナ１８での熱分解ガス１６の燃焼方式に応じて、複数系統、たとえば一次空気と二次空気に分けた供給方法としても、本発明の本質を何ら逸脱するものではない。

また、本発明の実施形態は、乾燥用空気加熱器として第一空気加熱器５と第二空気加熱器７に分離された機器構成としたが、必ずしも分離する必要はない。第一加熱空気と再循環空気を合流させた後で一つの空気加熱器に導く構成としても、本発明はその本質を何ら変更されることなく実施できる。

また、本発明の実施形態は、制御方法として比例積分手段にて演算した結果を運転目標値として使用しているが、必ずしも比例積分手段に限定する必要はない。すなわち、微分動作を追加した比例積分微分手段を用いる方法や比例手段のみを用いる方法など、装置の動特性に応じて適宜選定すれば良い。

このように、本発明の廃棄物処理装置は、廃棄物処理のプロセスの最初の段階で必要な熱量を安定して供給できるため、必要最小限の補助燃料投入で済み、運転コストを大幅に低減することができる。また、過渡的過負荷状態に追従できるため、空気加熱やバーナなど装置を小型化することで装置コストを大幅に低減できる。処理装置自体の熱負荷を軽減できるため運転の安全性や信頼性を向上でき、高い可動率を維持できる。

本発明の実施形態による廃棄物処理装置の機能を説明するための図である。 本発明の実施形態による廃棄物処理装置の動作を説明するための図である。

符号の説明

１…廃棄物ピット、２…廃棄物、３…乾燥機、４…乾燥用空気、５…第一空気加熱器、６…加熱空気、７…第二空気加熱器、８…再循環空気、９…空気加熱器出口弁、１０…空気加熱器バイパス弁、１１…温度計、１２…乾燥廃棄物、１３…ドラム、１４…ジャケット、１５…ジャケット通過ガス、１６…可燃性ガス、１７…チャー、１８…バーナ、１９…乾燥機出口空気温度信号、２０…燃焼用空気、２１…空気加熱器バイパス弁開度目標信号、２２…燃焼ガス、２３…ジャケットバイパス経路、２４…ジャケット出口ガス、２５…熱分解炉排ガス、２６…空気加熱用ガス、２７…空気加熱器バイパス経路、２８…温度計、２９…燃焼溶融炉クエンチガス、３０…チャー燃焼用空気、３１…燃焼溶融炉、３２…熱分解炉出口ガス温度信号、３３…チャー処理装置、３４…微粉チャー、３５…チャーホッパ、３６…燃焼用チャー、３７…ジャケットバイパス弁開度目標信号、３８…押込み空気ファン、３９…フレッシュエア、４０…循環空気ファン、４１…ボイラ給水、４２…誘引ファン、４３…蒸気、４４…蒸気タービン、４５…発電機、４６…排ガス、４７…排ガス処理装置、４８…煙突、４９…復水器、５０…ボイラ給水ポンプ、５１…温度計、５２…バーナ燃焼温度信号、５３…第一の補助燃料流量目標信号、５４…第二の補助燃料流量目標信号、５５…燃焼用空気ファン、５６…押込み空気ファン回転速度目標信号、５７…総合補助燃料流量目標信号、５８…補助燃料、５９…補助燃料流量調整弁、６０…ジャケットバイパス弁、６１…加算手段、１００…熱分解炉、２００…排熱回収ボイラ、３００…蒸気タービン発電装置、４００…乾燥機出口空気温度制御手段、５００…バーナ燃焼温度制御手段、６００…熱分解炉出口ガス温度制御手段、７００…補助燃料制御手段、８００…補助燃料補正制御手段。

Claims (4)

1. 廃棄物に含まれる水分を除去するための乾燥機と、この乾燥機から排出される廃棄物を可燃性ガスとチャーに熱分解するための熱分解炉と、前記熱分解炉を加熱する第一の加熱媒体を発生させるための第一の加熱媒体発生装置と、前記乾燥機を加熱する第二の加熱媒体を発生させるための第二の加熱媒体発生装置と、装置全体を制御するための制御装置とからなる廃棄物処理装置において、
   前記制御装置には前記第二の加熱媒体発生装置の運転マージンを検出し、この検出された運転マージンが所定値以下になったとき、前記第一の加熱媒体発生装置による前記熱分解炉の加熱量を増加させるための補正制御手段を備えたことを特徴とする廃棄物処理装置。
2. 請求項１において、前記制御装置には前記第一の加熱媒体発生装置の運転マージンを検出し、この検出された運転マージンが所定値以下になったとき、前記第一の加熱媒体発生装置による前記熱分解炉の加熱量を増加させるための補助燃料制御手段を備えたことを特徴とする廃棄物処理装置。
3. 請求項１において、
   前記第一の加熱媒体発生装置は、前記可燃性ガスを燃焼させて高温の燃焼ガスを得るためのバーナと、前記熱分解炉へ燃焼ガスを供給するための供給経路と、前記燃焼ガスをもって前記熱分解炉をバイパスさせるための第一バイパス経路と、前記バーナに対して外部からの補助燃料を供給するための補助燃料供給器とを備え、
   前記第二の加熱媒体発生装置は、前記燃焼ガスにより前記熱分解炉を加熱した後の排ガスにより空気を加熱するための空気加熱器と、前記排ガスの一部をもって前記空気加熱器をバイパスさせるための第二のバイパス経路とを備え、
   前記制御装置は、前記バーナの燃焼温度を運転目標値に保つためのバーナ燃焼温度制御手段と、前記第一のバイパス経路に設けられた第一のバイパス弁の開度を調整することで熱分解炉出口ガス温度を運転目標値に保つための熱分解炉出口ガス温度制御手段と、前記熱分解炉出口ガス温度制御手段に連動して前記補助燃料の供給量を調整するための補助燃料制御手段と、前記第二のバイパス経路に設けられた第二のバイパス弁の開度を調整することで乾燥機出口空気温度を運転目標値に保つための乾燥機出口空気温度制御手段とを備え、
   前記第二のバイパス弁の開度を前記第二の加熱媒体発生装置の運転マージンとしたとき、この運転マージンが所定値以下になったとき前記補助燃料制御手段に対して補助燃料の追加指令を発生するための補助燃料補正制御手段を備えたことを特徴とする廃棄物処理装置。
4. 請求項１、２または３において、前記チャーを燃焼させてチャー中不燃物を溶融するための燃焼溶融炉と、この燃焼溶融炉の排ガスの保有熱を利用して蒸気を発生させるための排熱回収ボイラと、この排熱回収ボイラから発生した蒸気により発電するためのタービン発電機とを備えたことを特徴とする廃棄物処理装置。
   

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