JP2007204523A - オープンピット式廃棄物固形燃料貯蔵設備の運転方法 - Google Patents

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Takuji Iwamoto
Hideaki Matsuyama
Yasunari Sasaki
Yoshimasa Tomiuchi
康成 佐々木
芳昌 富内
卓治 岩本
秀昭 松山
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Fuji Electric Systems Co Ltd
富士電機システムズ株式会社
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Abstract

【課題】複数の貯蔵ピットを有し異なる性状の廃棄物固形燃料を扱うオープンピット式廃棄物固形燃料貯蔵設備の運転方法において、一定期間以上貯蔵された各ピットの廃棄物固形燃料に対して搬出の順位付けを行って貯蔵の安全性の向上を図る。
【解決手段】少なくとも2個の貯蔵ピットに対して、異なる製造施設から搬入された廃棄物固形燃料が貯蔵されるオープンピット式廃棄物固形燃料貯蔵設備の運転方法であって、異なる製造施設の廃棄物固形燃料毎に、その積上げ高さと限界発火温度との関係を示す発熱特性を予め取得しておき、貯蔵設備の貯蔵ピット毎に、予め定めた所定貯蔵期間後に各廃棄物固形燃料の積上げ高さと廃棄物固形燃料温度とを計測し、この計測値と前記発熱特性とを比較して、各貯蔵ピット毎の廃棄物固形燃料の発火に対する危険性を判断し、比較的危険性が高い貯蔵ピット内の廃棄物固形燃料を優先的に搬出して焼却を行う。
【選択図】図1

Description

この発明は、廃棄物固形燃料、特にごみ固形燃料(RDF)及び紙・プラスチック固形燃料(RPF)の安全な貯蔵技術に関わり、特に、オープンピット式廃棄物固形燃料貯蔵設備の運転方法に関する。

廃棄物固形燃料、特にごみ固形燃料(RDF)及び紙・プラスチック固形燃料(RPF)は、ごみ容量の大幅削減が可能、輸送が容易、焼却し易く熱エネルギーが回収できる等の利点があることから、有力なごみ処理技術の一つである。ボイラーで焼却し発電する例が多いが、その場合、ボイラーへの廃棄物固形燃料供給速度を一定に保つ必要があるため、集積した廃棄物固形燃料を一旦貯蔵する施設が要求される。この廃棄物固形燃料の貯蔵技術はまだ確立されたとは言い難く、より安全な技術が求められている。

ごみ固形燃料(RDF)を例に説明すると、従来、RDFはサイロに貯蔵されることが多かったが、サイロ貯蔵においては各地で発熱や自然発火事故が起こったことから、今後はオープンピット貯蔵が望ましいとされている。なお、サイロを用いたRDF貯蔵設備において、固形物の貯蔵槽内の温度を計測する異常発熱検知システムとしては、特許文献1が公知である。特許文献1に開示された方法は、「ガスを貯蔵槽内の可燃性固形物堆積層に吹き込んで通過させ、ガスの入口および出口での温度変化を計測することにより可燃性固形物堆積層内の異常発熱を検知するようにする方法」である。

次に、従来のRDFのオープンピット式貯蔵設備の運転方法を説明する。図3は複数の貯蔵ピットを有するオープンピット式貯蔵槽の平面図、図4は貯蔵ピットの側断面図を示す。図3に示したオープンピット式RDF貯蔵設備11は、RDFを分割して貯蔵する貯蔵ピット1〜6及びRDFをボイラー焼却用に搬出するための搬出用貯蔵ピット7、8及びそれぞれに付随する搬出コンベア9、10からなり、その中央部にトラックの搬入路12が設けられている。

搬入されたRDFは複数の貯蔵ピットのいずれかに投入され、図4に示すように、貯蔵ピット内の貯蔵RDF13の積上げ高さは5m程度である。RDFは熱伝導率が低く、酸化発熱や発酵によって温度が上がり易いので、最も温度上昇が大きくなる中央部に温度計14を設け、ケーブル15を介して温度監視をするのが一般的である。各貯蔵ピットから搬出用貯蔵ピットまでのRDFの運搬は貯蔵設備11の天井に設けられたバケットクレーン(図示せず)を用いる。RDFの搬出方法(順序)としては、いわゆる「先入れ先出し方式」が採用されている。

前記「先入れ先出し方式」とは、先に搬入されて貯蔵ピットに投入されたRDFを、先行的に搬出して焼却する方式であり、かかる貯蔵設備の運転方法は、「搬入されるRDFの性質は全て同じであるから、古いRDFから焼却すれば安全である」との前提に基づいて採用されている方法である。

しかしながら、実際のRDFは様々な自治体で製造されており、その性状や発熱特性は製造施設毎に違っている。例えば、A市のA製造施設製のRDFはプラスチックの混入比率が高いので発熱し易い、またB市のB製造施設製のRDFは生ゴミや紙類が多く比較的発熱しにくいといった違いが生じる。しかしながら、実際のオープンピット式RDF貯蔵設備11はこうしたRDFの性状の差異を無視して、ボイラー焼却向けに単純に先入れ先出し方式で運用されている。全てのRDFが2週間程度以内に焼却される場合はこの方法でも安全は確保されるが、貯蔵期間が2週間を越えるような長期間となる場合には、製造施設毎のRDFの発熱特性によって、区分された貯蔵ピットの安全性に差異が生じる。

こうした問題は製造量が増加傾向にある紙・プラスチック固形燃料(RPF)においても同様に生じる。
特開2004−268964号公報(7〜10頁、図1)

この発明は、上記のような点に鑑みてなされたもので、この発明の課題は、複数の貯蔵ピットを有し異なる性状の廃棄物固形燃料を扱うオープンピット式廃棄物固形燃料貯蔵設備の運転方法において、一定期間以上貯蔵された各ピットの廃棄物固形燃料に対して搬出の順位付けを行って貯蔵の安全性の向上を図ることにある。

前述の課題を解決するため、この発明は、廃棄物固形燃料貯蔵用の複数の貯蔵ピットを有し、貯蔵ピット毎に順次廃棄物固形燃料を搬出して焼却を行うオープンピット式の廃棄物固形燃料貯蔵設備において、前記複数の貯蔵ピットの内少なくとも2個の貯蔵ピットに対して、異なる製造施設から搬入された廃棄物固形燃料が貯蔵されるオープンピット式廃棄物固形燃料貯蔵設備の運転方法であって、前記異なる製造施設の廃棄物固形燃料毎に、その積上げ高さと限界発火温度との関係を示す発熱特性を予め取得しておき、前記貯蔵設備の貯蔵ピット毎に、予め定めた所定貯蔵期間後に各廃棄物固形燃料の積上げ高さと廃棄物固形燃料温度とを計測し、この計測値と前記発熱特性とを比較して、各貯蔵ピット毎の廃棄物固形燃料の発火に対する危険性を判断し、比較的危険性が高い貯蔵ピット内の廃棄物固形燃料を優先的に搬出して焼却を行うことを特徴とする(請求項1)。

また、前記請求項1の発明の実施態様としては下記請求項2ないし5の発明が好ましい。即ち、前記請求項1に記載の運転方法において、前記発熱特性は、廃棄物固形燃料の積上げ高さ(m)を一方の座標軸(対数目盛)とし、廃棄物固形燃料の限界発火温度(℃)を他方の座標軸として求めた発火限界線とし、前記計測値の所定積上げ高さに対する廃棄物固形燃料温度が前記発火限界線を超えるか若しくは発火限界線に比較的近い温度の場合に、比較的危険性が高いと判断することを特徴とする(請求項2)。

さらに、前記請求項1または2に記載の運転方法において、前記廃棄物固形燃料はごみ固形燃料であることを特徴とする(請求項3)。また、前記請求項1または2に記載の運転方法において、前記廃棄物固形燃料は紙・プラスチック固形燃料であることを特徴とする(請求項4)。さらに、前記請求項1または2に記載の運転方法において、前記廃棄物固形燃料貯蔵用の複数の貯蔵ピットは、廃棄物固形燃料がピット内に直方体状または円筒状に貯蔵される形状を備え、貯蔵ピット内の予め定めた所定の位置に温度計を備えることを特徴とする(請求項5)。

従来、複数の施設で製造された廃棄物固形燃料をオープンピットに区分して貯蔵する場合、単に先入れ先出しで搬出、焼却がなされてきたが、この発明によれば、廃棄物固形燃料毎に発熱特性をあらかじめ実験的に取得し、一定期間以上貯蔵された廃棄物固形燃料に対して、その特性と実際の貯蔵状態を比較して安全性を判断し、安全性が低い貯蔵ピットの廃棄物固形燃料の搬出を優先する貯蔵設備の運転方法とした。従って、常に危険性の高い廃棄物固形燃料が優先的に焼却されるので、オープンピット方式における廃棄物固形燃料貯蔵の安全管理に大きな効果を奏する。

図1および図2に基づき、本発明の実施例について以下に述べる。図1および図2は、それぞれ、A製造施設製およびB製造施設製RDFの発熱特性を示す図である。

本発明者らは、温度を制御した加熱炉内に、RDFを充填したステンレス製の金網容器を置いて、金網容器の容積と加熱温度を変化させ、RDFの発熱特性を調査した。その結果、RDFの積上げ高さと異常発熱を起こす温度(以下、限界発火温度)には一定の関係があり、半対数プロットで整理できることを見出した。

図1はその一例として、A製造施設製のRDFの発熱特性を示しており、積上げ高さ1.0mでは限界発火温度は約70℃で、その温度以下では異常発熱の危険性は無く、また積上げ高さ5.0mでは限界発火温度は約30℃であることを示している。言い換えれば、RDFを貯蔵ピットに高さ5.0mで積上げた場合、温度が30℃を越えれば異常発熱の危険性があることを示す。したがって、こうした発熱特性図をRDF製造施設毎に作成すれば、そこで製造されたRDFの貯蔵において、実際の貯蔵データと比較することにより、その時点の貯蔵危険性を判定できる。図1における右下がりの直線は、廃棄物固形燃料(RDF)の積上げ高さ(m)を一方の座標軸(対数目盛)とし、廃棄物固形燃料の限界発火温度(℃)を他方の座標軸として求めた発火限界線を示す。

次に上記の知見をオープンピット式RDF貯蔵設備の運転に適用した実施例を、図2に示すB製造施設製RDFの発熱特性も利用して説明する。例えば、2缶のボイラーを有するRDF発電所において、1缶のボイラーを休止しメンテナンスを行っていたためにRDFの焼却量が減り、RDF貯蔵期間が2週間を越えた場合の運転実施例について述べる。

前記の図3に示したオープンピット式RDF貯蔵設備において、貯蔵ピット1と2にはB製造施設製のRDFが5mの高さに5週間貯蔵され、同様に貯蔵ピット3と4にはA製造施設製のRDFが4週間、貯蔵ピット5と6にはB製造施設製のRDFが1週間貯蔵されていた。この場合において、焼却するRDFの選択にあたり、各貯蔵RDF層内に埋め込まれた温度計14を用いて温度を測ると40℃であった。

ここで、貯蔵ピット1と2のRDFの積上げ高さとRDFの温度とを計測したデータ(貯蔵データ)を図2にプロットし、貯蔵ピット3と4の貯蔵データを図1にプロットして比較すると、図1において貯蔵データが限界発火温度を越えており、貯蔵ピット3と4の方が、貯蔵ピット1と2に比較して危険度が高いことが判明した。

従来の先入れ先出し方式ならば、貯蔵期間の長い貯蔵ピット1と2のRDFを優先的に焼却するところであるが、本実施例においては、危険性が高い貯蔵ピット3、4のRDFを、貯蔵ピット1、2より先に焼却することとした。

上記のような各貯蔵ピット毎の廃棄物固形燃料の発火に対する危険性判断は、RDF発電所に設置した運転管理用の計算機(図示せず)で行うことができる。計算機には図1、図2に示したような製造施設毎の各種の発熱特性が記憶されており、また各貯蔵ピット内のRDFの種類、貯蔵期間、積上げ高さ、貯蔵層内部温度が入力される。これにより、常時、貯蔵の安全性がチェック可能であり、上述のような運転制御が可能となる。

以上の実施例の説明においては、貯蔵期間が2週間を越えたRDFがある場合の実施例であるが、2週間以下ならば発火の危険性がないので、焼却順序は先入れ先出し方式に従うことができる。ここで、前記2週間は、例えば「貯蔵危険性判定期間」と定義することができる。貯蔵されたRDFが異常発熱を起こすまでの期間は、温度とRDFが有する活性化エネルギーとによって異なり、およそ1〜10ヶ月であることから、安全率も考慮し「貯蔵危険性判定期間」を2週間とした。貯蔵危険性判定期間は実情に応じて設定し、RDFの温度が上がりやすい夏季は2週間、それ以外の期間は1ヶ月として運用しても良い。

また、夫々の貯蔵ピットのRDFは同種類としたが、実際には2種類以上のRDFが混合されて一つの貯蔵ピットに積まれる場合もある。この場合は、積上げ高さに対して限界発火温度が最も低い種類のRDFのデータを採用して危険性を判定することができる。

なお、貯蔵条件によっては、複数の貯蔵ピットにおいて貯蔵データが限界発火温度を越えているケースも想定される。この場合、実際に積上げた高さにおいて、RDFの温度と限界発火温度の差を計算し、差が大きい貯蔵ピットのRDFを優先して焼却する。

また、図3において貯蔵ピットの平面図は矩形で示したが、それ以外の形、例えば円形であっても上記と同様の運転制御法が適用できる。さらに、以上の実施形態は、ごみの主要構成成分である紙・プラスチックが主体の固形燃料(RPF)に対しても同様に適用できる。

本発明の実施例に関わり、A製造施設製RDFの発熱特性の一例を示す図。 本発明の実施例に関わり、B製造施設製RDFの発熱特性の一例を示す図。 複数の貯蔵ピットを有するオープンピット式貯蔵槽の一例の平面図。 図3における貯蔵ピットの側断面図。

符号の説明

1〜6:貯蔵ピット、7,8:搬出用貯蔵ピット、9,10:搬出コンベア、11:オープンピット式RDF貯蔵設備、12:搬入路、13:貯蔵RDF、14:温度計、15:ケーブル。

Claims (5)

  1. 廃棄物固形燃料貯蔵用の複数の貯蔵ピットを有し、貯蔵ピット毎に順次廃棄物固形燃料を搬出して焼却を行うオープンピット式の廃棄物固形燃料貯蔵設備において、前記複数の貯蔵ピットの内少なくとも2個の貯蔵ピットに対して、異なる製造施設から搬入された廃棄物固形燃料が貯蔵されるオープンピット式廃棄物固形燃料貯蔵設備の運転方法であって、
    前記異なる製造施設の廃棄物固形燃料毎に、その積上げ高さと限界発火温度との関係を示す発熱特性を予め取得しておき、前記貯蔵設備の貯蔵ピット毎に、予め定めた所定貯蔵期間後に各廃棄物固形燃料の積上げ高さと廃棄物固形燃料温度とを計測し、この計測値と前記発熱特性とを比較して、各貯蔵ピット毎の廃棄物固形燃料の発火に対する危険性を判断し、比較的危険性が高い貯蔵ピット内の廃棄物固形燃料を優先的に搬出して焼却を行うことを特徴とするオープンピット式廃棄物固形燃料貯蔵設備の運転方法。
  2. 請求項1に記載の運転方法において、前記発熱特性は、廃棄物固形燃料の積上げ高さ(m)を一方の座標軸(対数目盛)とし、廃棄物固形燃料の限界発火温度(℃)を他方の座標軸として求めた発火限界線とし、前記計測値の所定積上げ高さに対する廃棄物固形燃料温度が前記発火限界線を超えるか若しくは発火限界線に比較的近い温度の場合に、比較的危険性が高いと判断することを特徴とするオープンピット式廃棄物固形燃料貯蔵設備の運転方法。
  3. 請求項1または2に記載の運転方法において、前記廃棄物固形燃料はごみ固形燃料であることを特徴とするオープンピット式廃棄物固形燃料貯蔵設備の運転方法。
  4. 請求項1または2に記載の運転方法において、前記廃棄物固形燃料は紙・プラスチック固形燃料であることを特徴とするオープンピット式廃棄物固形燃料貯蔵設備の運転方法。
  5. 請求項1または2に記載の運転方法において、前記廃棄物固形燃料貯蔵用の複数の貯蔵ピットは、廃棄物固形燃料がピット内に直方体状または円筒状に貯蔵される形状を備え、貯蔵ピット内の予め定めた所定の位置に温度計を備えることを特徴とするオープンピット式廃棄物固形燃料貯蔵設備の運転方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011201982A (ja) * 2010-03-25 2011-10-13 Taiheiyo Cement Corp 廃油系固体燃料の使用方法

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