JP2019178844A - 廃棄物水分率測定装置、火格子式廃棄物焼却炉、廃棄物水分率測定方法及び廃棄物焼却方法 - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼室へ送入される直前の廃棄物の水分率を把握して、適正な運転条件で廃棄物焼却炉を運転制御することを可能とする水分率測定装置及び水分率測定方法を提供することを課題とする。【解決手段】廃棄物Ｐを燃焼室１３へ落下供給するシュート１５が平行な一対の平行壁部１５Ａ，１５Ｂを有し、該シュート１５内の廃棄物の水分率を測定する水分率計２０を設け、水分率計２０は、マイクロ波透過式であって、マイクロ波を発信する発信部２０Ａ−２と、このマイクロ波を受信する受信部２０Ｂ−２を有し、シュート１５の一対の平行壁部１５Ａ，１５Ｂの一方に形成された窓部１７Ｂに発信部がそして他方の平行壁部１５Ｂに形成された窓部１７Ｂに受信部２０Ｂ−２が配置され、発信部２０Ａ−２は、発信部背面と発信部周面とにマイクロ波反射材２０Ａ−３が設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は廃棄物の性状としての水分率に応じて廃棄物を焼却するために水分率を測定する廃棄物水分率測定装置及び廃棄物水分率測定方法、そして、都市ごみ等の廃棄物を焼却する火格子式廃棄物焼却炉及び廃棄物焼却方法に関する。

都市ごみ等の廃棄物を焼却処理する焼却炉として、火格子式廃棄物焼却炉が広く用いられている。その代表的なものの構成の概要を以下に説明する。

火格子式廃棄物焼却炉は、廃棄物を燃焼する燃焼室の下部に廃棄物の移動方向に配置され三段から成る火格子（乾燥火格子、燃焼火格子そして後燃焼火格子）を有し、後燃焼火格子の上方に位置する燃焼室の出口に二次燃焼室が連設されている。上記燃焼室には乾燥火格子の上方に位置して廃棄物投入口が設けられている。そして後燃焼火格子の廃棄物の移動方向下流側下方には灰排出口が設けられている。通常、上記二次燃焼室は廃熱回収用の廃熱ボイラの一部でもあり、その入口近傍部分である。また、乾燥火格子、燃焼火格子そして後燃焼火格子それぞれの火格子下から燃焼用一次空気を吹き込む燃焼用一次空気吹込み機構が設けられている。

このような火格子式廃棄物焼却炉において、廃棄物投入口から燃焼室内に投入された廃棄物は、乾燥火格子上に堆積され、乾燥火格子の下からの空気と炉内の輻射熱により乾燥されると共に、昇温されて着火する。すなわち、上記乾燥火格子の直上方では、廃棄物の移動方向の上流側空間で乾燥領域が形成され、乾燥火格子の直上方の下流側空間から燃焼火格子の直上方の上流側空間にかけて燃焼開始領域が形成される。燃焼開始領域で着火して燃焼を開始した廃棄物は、乾燥火格子から燃焼火格子上に送られ、廃棄物が熱分解されて可燃性ガスが発生し、燃焼火格子の下から送られる燃焼用一次空気により可燃性ガスが火炎を形成して燃焼し、さらに固形分が燃焼して、燃焼火格子の直上方空間で主燃焼領域が形成される。そして、更に後燃焼火格子上で、固定炭素など未燃分が完全に燃焼し、該後燃焼火格子の直上方空間で後燃焼領域が形成される。しかる後、燃焼後に残った灰は、灰排出口より外部に排出される。

かくして、火格子式廃棄物焼却炉では、廃棄物は燃焼室にて三段の火格子の下から吹き込まれる燃焼用一次空気により燃焼する。さらに、燃焼室からの燃焼ガスに含まれている可燃性ガスの未燃分（未燃ガスという）は、廃熱ボイラの一部である二次燃焼室で二次燃焼用空気を受けて燃焼（二次燃焼という）する。二次燃焼の後に燃焼排ガスは廃熱ボイラで熱回収され、蒸気を発生させ、蒸気は発電機に供給される。

このような廃棄物焼却炉による廃棄物の燃焼においては、近年、廃棄物焼却炉における廃棄物の焼却処理によって発生する熱エネルギーの回収への関心が高まってきており、この熱エネルギーで蒸気を発生させ駆動するボイラ発電設備が設置された廃棄物焼却炉が増加し、高い効率での熱回収を実現できる燃焼運転が要求されている。一方、廃棄物焼却炉から大気中に放出される環境汚染物質の規制が厳しくなるに従い、ダイオキシン類や窒素酸化物など燃焼由来の有害物質の排出を低減する燃焼運転も要求されている。

このように、廃棄物焼却炉に高度な燃焼運転制御が望まれているため、従来、自動燃焼制御装置によって上述の要求を満たす運転制御が行われている。この自動燃焼制御装置では、焼却炉が例えばストーカ式焼却炉の場合、操作量である給塵（火格子への廃棄物供給）速度、燃焼火格子送り速度、燃焼空気量、及び冷却空気量などを制御することにより、蒸気発生量を安定化し、かつ排ガス中のダイオキシン類や窒素酸化物濃度を低く抑え、灰中の未燃成分を少なくする目的で、廃棄物を安定して燃焼するように運転されている。しかしながら、このような従来の燃焼制御は、廃棄物の投入の時点で該廃棄物の性状を監視せずに、燃焼の結果発生する燃焼ガス温度、燃焼ガス中酸素濃度、燃焼ガス中一酸化炭素濃度等を監視する因子として検出して、各操作量の制御値へフィードバックする方法であり、そのため、後追い型の制御となり、焼却炉に投入する廃棄物の性状が変動した場合にこの変動への追従が遅れてしまい、必ずしも安定した運転制御が達成できないことがある。

廃棄物焼却炉の燃焼運転の安定性を乱す大きな要因として、投入される廃棄物の性状が一定しないため廃棄物の発熱量が変動するという点がある。焼却炉へ投入される廃棄物の性状は、廃棄物が収集される地域や、収集される時期、または天候や、季節によって大きく異なることから、廃棄物の発熱量は大きく変動する。そこで、投入される廃棄物の性状を投入前に求めて、求めた廃棄物の性状により燃焼制御を行う廃棄物焼却炉の制御方法が特許文献１で提案されている。廃棄物の性状のうち、上記発熱量を大きく左右する因子は廃棄物の水分率であり、特許文献１では、廃棄物焼却炉の投入口から燃焼室へ向け垂下するシュートの高さ方向中間部に水分率計として静電容量計を配置し、一対の電極間での廃棄物の静電容量を計測することで廃棄物の水分率を得ることとしている。静電容量計は、静電容量の値と水分率との値の対応関係を保有している水分率算定器に接続されており、静電容量計で計測された計測値から上記対応関係にもとづいて水分率を算定できる。

特開２０１０−２１６９９０

廃棄物は種類が多岐に渡るだけでなく、シュート内では水分率が高い割合の廃棄物が局所的に存在していたりする。廃棄物を焼却炉へ供給するシュートにおいて、焼却前の廃棄物の水分率を測定することが行われているが、シュート内の廃棄物の水分率の分布はばらついたものとなっている。

上記特許文献１によれば、静電容量式水分率計をシュートに取り付け廃棄物の水分率を測定することとしているが、センサ部が接する部分の近い域の廃棄物について水分率を測定するので、シュート内の廃棄物の水分率を測定できる廃棄物の範囲が狭くなり、シュートを経て焼却炉内へ投入される廃棄物の全体について水分率を正確には測定できず、廃棄物全体についての発熱量を正確に把握できないという問題があった。シュートにセンサ部を複数配置することとしても、シュート幅に対して、どの程度の範囲の廃棄物の水分率を測定すれば十分に廃棄物の発熱量を把握できるかについて特段考慮されていなかった。

水分率計としては、上述した静電容量式水分率計や中性子水分率計以外にもマイクロ波透過式水分率計が知られている。このマイクロ波透過式水分率計は、発信したマイクロ波を廃棄物に透過させ受信したマイクロ波の減衰率などから廃棄物の水分率を測定する形式であり、測定できる廃棄物の範囲を広く確保できることができるので、シュート内の廃棄物のように水分率が不均一分布な場合の測定に適している。

しかしながら、マイクロ波はその特性上、発信装置から球面波をなして３６０度全方向に向け発信されるので、発信されたマイクロ波はシュート内の廃棄物に向かって伝播するだけでなく、シュート外部に向かっても発信され、シュート外の部材に乱反射し受信装置にマイクロ波が届いてしまい、すなわち、受信装置は廃棄物を透過したマイクロ波だけでなく、廃棄物を伝播していないシュート外部からのマイクロ波をも受信することとなり、廃棄物の水分率を正確に測定ができないという問題がある。

また、燃焼室内での廃棄物の安定燃焼のためには、燃焼室に供給する廃棄物の水分率を正確に測定し、水分率測定値から廃棄物発熱量を算出して把握し、廃棄物発熱量が変動する場合には、廃棄物発熱量の変動を把握しこの廃棄物発熱量の変動に対応することが必要である。

廃棄物発熱量の変動に対して追従して一次空気供給量等の廃棄物焼却炉の操業条件の制御が適正に対応されていない場合には、廃棄物の燃焼が不安定となり、排ガスからの熱回収により発生させる蒸気量が変動するという問題が生じたり、燃焼排ガスの温度、ガス組成を所定の適正範囲内に保持することができず、排ガス中のＣＯ濃度、ＮＯｘ濃度が増大するという問題が生じる。

しかしながら、廃棄物の水分率を正確に測定ができない状況では、廃棄物発熱量の変動を把握できないので、この廃棄物発熱量の変動に十分に追従した操業条件の制御がなされずに、蒸気量が変動したり、排ガス中の有害物濃度が増大するという問題が生じることがある。

本発明は、かかる事情に鑑み、燃焼室へ送入される直前の廃棄物の水分率を正確に把握して、適正な運転条件で廃棄物焼却炉を運転制御することを可能とする廃棄物水分率測定装置及び廃棄物水分率測定方法を提供することを課題とし、そして、廃棄物水分率を正確に把握して、該廃棄物発熱量の変動に対応して操業条件を適正に制御して、廃棄物を安定して燃焼することができる火格子式廃棄物焼却炉及び廃棄物焼却方法を提供することを課題とする。

マイクロ波透過式の水分率計を用いて測定するためには、マイクロ波の発信部と受信部をそれぞれシュートの一方の壁面に設置する。マイクロ波は水分に吸収される特性をもつため、発信部から出たマイクロ波は、廃棄物を透過した際に廃棄物中の水分によって減衰しシュートの他方の壁面に配された受信部へ到達する。このマイクロ波の減衰率を測定することにより、廃棄物に含まれる水分率を測定することができ、この方式を減衰式と呼称する。

また、マイクロ波は水分に吸収され減衰すると同時に、発信部から受信部に到達するまでの時間は、水分を含む廃棄物を透過すると、廃棄物が存在しないときに比較して遅くなるため、この時間遅れを用いて廃棄物に含まれる水分率を測定することができ、この方式を位相式と呼称する。

一方、シュートに設置されたマイクロ波の発信部からは、単純に発信部をシュート壁面に設置した状態であると、球面波として３６０度全方向にマイクロ波が発信され、シュートのみならず、外部に向けてもマイクロ波が発信される。シュート外部にマイクロ波を反射する部材が存在する場合には、マイクロ波が乱反射を繰り返し、マイクロ波は、シュート内部ではなく、シュート外部を経由して反対側のマイクロ波受信部に届いてしまうことがある。このような場合は、廃棄物を透過するマイクロ波の他に、シュート外部からのマイクロ波をも受信してしまう状態となり、受信部の感度が低下してしまうこととなる。

そこで、本発明では、マイクロ波発信部の背面及び発信部周面に発信されたマイクロ波を反射する反射材を設置する。発信部背面及び発信部周面にマイクロ波反射材を設置することにより、シュート外部へ向け放射されようとするマイクロ波を、マイクロ波反射材により反射されてシュート内部の廃棄物に向け放射するようにする。また、従来はシュート外部へ放射してシュート内部の廃棄物の水分率測定に用いられなかったマイクロ波をシュート内部の廃棄物に放射できるため、マイクロ波の強度も高まりより正確な測定ができる。マイクロ波の発信部と受信部の間には、マイクロ波の反射材や吸収材があってはならないため、マイクロ波反射材である鉄製のシュート壁は切り欠いて窓部を形成し、高分子材料等のマイクロ波を透過する部材で窓部を塞ぐように配する。

このような機能をもたらす本発明は、廃棄物水分率測定装置、火格子式廃棄物焼却炉及び廃棄物水分率測定方法、廃棄物焼却方法として次のように構成される。

＜第一発明：廃棄物水分率測定装置＞
廃棄物を燃焼室へ落下供給するシュートが廃棄物の落下方向に対して直角な横方向で対面し互いに平行な一対の平行壁部を有し、該シュート内の廃棄物の水分率を測定する水分率計を該シュートに設けた廃棄物水分率測定装置において、
水分率計は、マイクロ波透過式の水分率計であって、マイクロ波を発信する発信部と、このマイクロ波を受信する受信部とを有し、シュートの一対の平行壁部の一方に形成された窓部に発信部がそして他方の平行壁部に形成された窓部に受信部が配置され、少なくとも発信部は、受信部に向けマイクロ波を発信する発信部前面とは反対側の発信部背面と発信部周面とにマイクロ波反射材が設けられていることを特徴とする廃棄物水分率測定装置。

本発明において、受信部は、発信部からのマイクロ波を受ける受信部前面とは反対側の受信部背面と受信部周面にマイクロ波反射材が設けられていることが好ましい。

また、本発明において、受信部は、横方向に見たときに、発信部と対向する位置に配設され、発信部と同一の形状、寸法をなしていることが好ましい。

＜第二発明：廃棄物焼却炉＞
火格子式廃棄物焼却炉であって、火格子を備え該火格子上の廃棄物を燃焼する燃焼室と、燃焼用一次空気を上記火格子の下から上記燃焼室内に吹き込む一次空気吹込手段と、火格子上に廃棄物を供給する給塵機とを有する廃棄物焼却炉において、
第一発明の廃棄物水分率測定装置と、該廃棄物水分率測定装置により測定された廃棄物の水分率測定値又は該水分率測定値から算出した廃棄物の発熱量算出値に基づき、焼却炉の操業条件を制御する制御装置とを備えることを特徴とする廃棄物焼却炉。

本発明において、制御装置は、焼却炉の操業条件として、給塵機の廃棄物供給速度、火格子の廃棄物搬送速度、燃焼用一次空気供給量のうちの少なくとも一つを制御することが好ましい。

＜第三発明：廃棄物水分率測定方法＞
廃棄物を燃焼室へ落下供給するシュートが廃棄物の落下方向に対して直角な横方向で対面し互いに平行な一対の平行壁部を有し、該シュート内の廃棄物の水分率を測定する水分率計を該シュートに設けた廃棄物水分率測定装置による廃棄物水分率測定方法において、
水分率計としてマイクロ波透過式の水分率計を用い、シュートの一対の平行壁部の一方に形成された窓部に該水分率計の発信部をそして他方の平行壁部に形成された窓部に該水分率計の受信部を配置し、発信部からマイクロ波を発信し、このマイクロ波を受信部で受信し、少なくとも発信部に、受信部に向けマイクロ波を発信する発信部前面とは逆側の発信部背面と発信部周囲とにマイクロ波反射材が設けることで、発信部前面から受信部へ向けられなかったマイクロ波をも該マイクロ波反射材で反射して受信部へ向けることを特徴とする廃棄物水分率測定方法。

＜第四発明：廃棄物焼却方法＞
火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法であって、燃焼室内に備えられた火格子上で廃棄物を燃焼し、給塵機により火格子上に廃棄物を供給し、燃焼用一次空気を上記火格子の下から上記燃焼室内に吹き込む火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法において、
第三発明の廃棄物水分率測定方法により廃棄物の水分率を測定し、測定された廃棄物の水分率測定値又は該水分率測定値から算出した廃棄物の発熱量算出値に基づき、焼却炉の操業条件を制御装置で制御することを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法。

本発明において、制御装置による制御は、焼却炉の操業条件として、給塵機の廃棄物供給速度、火格子の廃棄物搬送速度、燃焼用一次空気供給量のうちの少なくとも一つについてなされることが好ましい。

＜発明原理＞
このような本発明の廃棄物水分率測定装置そして廃棄物水分率測定方法にあっては、発信部からマイクロ波が発信される。マイクロ波は、該発信部から球面波をなして３６０度全方向に発信されるが、本発明では、発信部背面と発信部周面にマイクロ波反射材が設けられているので、発信部前面から発信（放射）されたマイクロ波が受信部前面に向け進行し廃棄物を透過して該受信部で受信されるとともに、発信部背面と発信部周面に向け発信されたマイクロ波がそれぞれマイクロ波反射材で反射されて反射波が受信部の方へ向けて進行する。すなわち、反射波は、発信部背面そして発信部周面から外部へ漏れることなく、シュート内で進行し廃棄物を透過して受信部の方向に進行し、受信部前面の範囲内にある反射波も該受信部で受信される。

マイクロ波は、廃棄物を透過することでマイクロ波強度が減衰する。その際のマイクロ波の減衰率は、発信部に印加される入力電圧と受信部で得られる出力電圧とのレベル比として得られる。

廃棄物中の水分率は上記減衰率と対応関係にあるので、予め水分率と減衰率との関係を示す検量線等の相関関係を求めておいて、この相関関係にもとづき、測定で得られた減衰率に対応する水分率を導くことができる。すなわち、廃棄物の水分率を決定することができる。

本発明では、発信部背面と発信部周面にマイクロ波反射材が設けられているので、マイクロ波はシュート外に漏れることがなく、したがって、マイクロ波は、廃棄物を透過せずにシュート外に漏れ外部の部材に反射して受信部で受信されてしまうということはない。

本発明では、好ましい形態として、受信部にも、受信部背面と受信部周面にマイクロ波反射材が設けることとすれば、仮に、本発明装置と係りない外部の他の装置からマイクロ波が放射されていても、受信部はこの他のマイクロ波を受信することなく、本発明装置の発信部から発信されシュート内の廃棄物を透過したマイクロ波のみを受信部前面で受信し、測定の信頼性が向上する。

本発明では、さらに好ましい形態として、受信部は、横方向に見たときに、発信部と対向する位置に配設され、発信部と同一の形状、寸法をなしていることとすれば、発信部からのマイクロ波を受信部で効果的に受信できるし、受信部を過度に大きく、したがって受信部のための窓状部を必要以上に大きくすることがなく、シュートの強度が低下することを防止する。

以上のように、本発明では、シュート内の廃棄物の水分率を測定する装置及び方法において、水分率計を、マイクロ波透過式の水分率計とし、マイクロ波を発信する発信部と、このマイクロ波を受信する受信部とを備えていて、シュートの一対の平行壁部の一方に形成された窓部に発信部がそして他方の平行壁部に形成された窓部に受信部が配置され、少なくとも発信部は、受信部に向けマイクロ波を発信する発信部前面とは反対側の発信部背面と発信部周面とにマイクロ波反射材が設けられていることとしたので、発信部前面から発信されたマイクロ波が受信部前面に向け進行し廃棄物を透過して該受信部で受信されるとともに、発信部背面と発信部周面へ向け発信されたマイクロ波がそれぞれマイクロ波反射材で反射されて反射波が受信部の方へ向けて進行し、すなわち、反射波は、発信部背面そして発信部周面から外部へ漏れることなく、シュート内を進行し廃棄物を透過して受信部の方向に進行し受信部で受信されこととなり、従来はシュート外部へ放射してシュート内部の廃棄物の水分率測定に用いられなかったマイクロ波をもシュート内の廃棄物を透過するようにできるため、受信されるマイクロ波の強度も高まり、より正確な水分率の測定ができる。

さらに、本発明の火格子式廃棄物焼却炉及び廃棄物焼却方法では、シュート内の廃棄物の水分率を正確に測定することにより、廃棄物の発熱量を正確に把握して、廃棄物発熱量の変動に対応して焼却炉の操業条件を適正に制御して、廃棄物を安定して燃焼することができるので、排ガスからの熱回収により発生させる蒸気量の変動を抑制でき、排ガス中のＣＯ濃度、ＮＯｘ濃度を低く抑制できる。

本発明の水分率測定装置を備えた一実施形態としての廃棄物焼却炉装置の概略構成図である。 図１装置に用いられている水分率測定装置の概要構成を示す縦断面図である。 図２装置を用いた水分率測定装置により測定された水分電圧と焼却炉排ガスの熱データから求めた廃棄物水分率とを経時的に示す比較図である。

図１は、本発明の水分率測定装置を備えた廃棄物焼却炉の一例として火格子式廃棄物焼却炉１（以下、廃棄物焼却炉）の構成を示す。本発明は、火格子式のみならず他の形式の廃棄物焼却炉にも適用可能である。

廃棄物焼却炉１は、燃焼室１３の底部に廃棄物を移動させながら燃焼させる火格子１１が設けられており、火格子１１の下方から燃焼室１３内に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給配管９から燃焼用空気を受け、上記火格子１１上の廃棄物Ｐを焼却するようになっている。燃焼用空気供給配管９にはブロワ８、燃焼用空気供給量調整機構としてのダンパ１０が設けられている。火格子１１は図示しない駆動機構により連動して廃棄物Ｐを図１にて右方に向け搬送するようになっている。上記火格子１１の左端上方位置には給塵装置１４、例えばプッシャーが廃棄物を火格子１１上に送り出すように設けられている。該給塵装置１４の上方にはシュート１５が上方に延びており、その上端に投入口としてのホッパ１６が設けられている。廃棄物焼却炉１の炉外には、廃棄物ピット（図示せず）が配置されていて、廃棄物クレーン（図示せず）により、上記廃棄物ピットから廃棄物Ｐを取り出して上記ホッパ１６へ投下するようになっている。

上記燃焼用空気供給配管９から供給される燃焼用空気供給量、火格子１１の廃棄物搬送速度、給塵装置１４の廃棄物供給速度等の操作量は可変となっていて、後述の制御装置３０により制御されるようになっている。

上記シュート１５は、対をなした平行壁部１５Ａ，１５Ｂを有する縦長筒状に形成されている。図１に見られるごとく、該シュート１５には、発信装置２０Ａと受信装置２０Ｂとから成るマイクロ波透過式の水分率計２０が取り付けられており、該水分率計２０は制御装置３０へ測定信号を送るように該制御装置３０に接続されている。

上記水分率計２０は、図２にて拡大図示されているようにシュート１５の一対の平行壁部１５Ａ，１５Ｂの一方の壁部１５Ａに形成された窓部１７Ａに発信装置２０Ａが取り付けられ、他方の壁部１５Ｂに形成された窓部１７Ｂに受信装置２０Ｂが取り付けられている。本実施形態では、図２にて横方向で見たとき、受信装置２０Ｂは、発信装置２０Ａと対向する位置に配設され、発信部と同一の形状、寸法をなしている。

上記発信装置２０Ａは、上記窓部１７Ａに位置するプラスチック等のマイクロ波透過材２０Ａ−１の背面側に配されてマイクロ波Ｍを発信する発信部２０Ａ−２を有し、該発信部２０Ａ−２は、その発信部前面が受信装置２０Ｂの方に向けて上記マイクロ波透過材２０Ａ−１の背面に面しており、また、上記発信部２０Ａ−２の背面そして周面が鉄板等のマイクロ波反射材２０Ａ−３で覆われている。

次に、上記受信装置２０Ｂは、上記発信装置２０Ａの場合と同様に、上記窓部１７Ｂに位置するプラスチック等のマイクロ波透過材２０Ｂ−１の背面側に配されてマイクロ波を受信する受信部２０Ｂ−２を有し、該受信部２０Ｂ−２は、その受信部前面が発信装置２０Ａの方に向けて上記マイクロ波透過材２０Ｂ−１の背面に面しており、また該受信部２０Ｂ−２の背面そして周面が鉄板等のマイクロ波反射材２０Ｂ−３で覆われている。

水分率計２０は、本実施形態では減衰式水分率計をなしていて、発信部２０Ａ−２の発信マイクロ波強度に対する受信部２０Ｂ−２での受信マイクロ波強度との電圧比、すなわち発信部２０Ａ−２における入力電圧に対する受信部２０Ｂ−２における出力電圧の電圧比を、マイクロ波が廃棄物を透過した際の減衰率として求め、該減衰率から水分率を算定する水分率算定器（図示せず）を介して上記受信部２０Ｂ−２が上記制御装置３０に接続されている。該水分率算定器では、マイクロ波の減衰率と廃棄物の水分率との相関関係を予め保持していて、実測の上記電圧比として求められた上記減衰率から廃棄物の水分率を算定してこれを制御装置３０へ伝送する。

制御装置３０は、上記水分率算定器より受けた上記水分率の値から、予め保持している対応関係にもとづき、正確な廃棄物の発熱量を算出し、その発熱量に応じて、予め保持している制御フローにもとづき、安定的な廃棄物の焼却処理が行われるように、燃焼用空気供給配管９に設けられた燃焼用空気供給量調整機構としてのダンパ１０、火格子１１、給塵装置１４へ指令信号を送り、燃焼用空気供給量、火格子１１の廃棄物搬送速度、給塵装置１４の廃棄物供給速度等の各操作量を制御するようになっている。このように、廃棄物Ｐはシュート１５内で、すなわち燃焼室１３へ送入される直前にマイクロ波が透過され、その際のマイクロ波減衰率から水分率が求められる。かくして、この水分率測定値にもとづき廃棄物の発熱量を算出し、廃棄物発熱量にもとづいて、上記各操作量を制御装置３０によって廃棄物焼却炉１を制御するようになっているので、廃棄物焼却炉１の運転条件を最適に制御でき、廃棄物発熱量が変動しても安定的に焼却処理できる。

本実施形態では、廃棄物焼却炉１に供給された廃棄物Ｐは次の要領で処理される。

廃棄物Ｐは廃棄物ピットからホッパ１６へ廃棄物クレーンにより投入される。該廃棄物Ｐは、シュート１５の下部に設置された給塵装置１４（プッシャー）により火格子１１上に押し出される。火格子１１上の廃棄物Ｐは火格子１１下の燃焼用空気供給配管９から吹き込まれる燃焼用空気により燃焼される。

ホッパ１６へ投入された廃棄物Ｐは、上述したように、給塵装置１４により火格子１１上へ向け押し出される前に、該シュート１５内で水分率計２０により水分率が測定される。該水分率計２０の発信部２０Ａ−２からマイクロ波Ｍが発信されて廃棄物Ｐ中を透過して受信部２０Ｂ−２で受信される。発信部２０Ａ−２からは、マイクロ波Ｍが球面波をなして発信（放射）されるので、該マイクロ波Ｍは、発信部２０Ａ−２の前面から受信部２０Ｂ−２へ直接向けられ進行するのみならず、該発信部２０Ａ−２の背面そして周面の方へ向けられたマイクロ波Ｍが上記マイクロ波反射材２０Ａ−３で反射され、発信部２０Ａ−２から発信されたマイクロ波Ｍは、廃棄物Ｐを透過した後に上記受信部２０Ｂ−２へ到達し、受信されるようになる。このように本実施形態では、発信部２０Ａ−２で発信されたマイクロ波Ｍは、直接受信部２０Ｂ−２に向けられたマイクロ波Ｍに加え、マイクロ波反射材２０Ａ−３で反射して間接的に受信部２０Ｂ−２へ向け進行し廃棄物Ｐを透過するマイクロ波をも該受信部２０Ｂ−２で受信されることとなる。

マイクロ波Ｍは廃棄物Ｐを透過することで、該廃棄物Ｐの水分率によって異なる減衰をする。その減衰率は、発信部２０Ａ−２での入力電圧に対する受信部２０Ｂ−２での出力電圧の比として測定され、図示せぬ水分率算定器で、予め保持されている減衰率と水分率との相関関係から、測定された減衰率に相当する水分率を得る。

この水分率は、制御装置３０へ送られる。制御装置３０では、水分率算定器から送られてきた水分率の値から、予め保持している対応関係に基づき、正確な廃棄物の発熱量を算出し、それに応じて予め保持している制御フローに基づき、安定的な廃棄物の焼却処理が行われるように、燃焼用空気供給配管９に設けられた燃焼用空気供給量調整機構としてのダンパ１０、火格子１１、給塵装置１４へ指令信号を送り、燃焼用空気供給量、火格子１１の廃棄物搬送速度、給塵装置１４の廃棄物供給速度等の各操作量を制御して、廃棄物の燃焼状態を制御する。

マイクロ波透過式水分率計の減衰率から求める水分率と、他の手法で求める水分率とを比較した試験結果を図３に示す。本発明にしたがって発信部から一定の発信強度で発信されたマイクロ波を廃棄物中へ透過させた後に受信部へ到達させ受信させ、受信するマイクロ波強度を測定し、減衰量に相当する発信強度と受信強度との差を水分電圧として測定し、水分電圧と水分率との予め定めてある対応関係により水分率を求める。水分電圧値が大きいほど水分率が高く、水分電圧値が小さいほど水分率が低い。図３に水分電圧の時間変化を示し、これがマイクロ波の減衰率から求める水分率の時間変化に相当している。一方、他の手法として廃棄物焼却炉からの排ガスの実測熱データをもとに算出した算出水分率を「水分率」として時間変化を示している。マイクロ波透過式水分率計の減衰率から求める水分率が、廃棄物焼却炉からの排ガスの実測熱データをもとに算出した算出水分率と相関関係を有しており、マイクロ波透過式水分率計により精度よく水分率を測定することができることを確認した。

本実施形態では、減衰式のマイクロ波透過式水分率計を用いた例で説明したが、本発明には、位相式のマイクロ波透過式水分率計をも採用することもでき、減衰式の水分率計の場合と同様な水分率の測定が可能である。

１３ 燃焼室
１５ シュート
１５Ａ，１５Ｂ 平行壁部
１７Ａ，１７Ｂ 窓部
２０Ａ−２ 発信部
２０Ｂ−２ 受信部
２０Ａ−３ マイクロ波反射材
２０Ｂ−３ マイクロ波反射材

Claims (8)

1. 廃棄物を燃焼室へ落下供給するシュートが廃棄物の落下方向に対して直角な横方向で対面し互いに平行な一対の平行壁部を有し、該シュート内の廃棄物の水分率を測定する水分率計を該シュートに設けた廃棄物水分率測定装置において、
   水分率計は、マイクロ波透過式の水分率計であって、マイクロ波を発信する発信部と、このマイクロ波を受信する受信部とを有し、シュートの一対の平行壁部の一方に形成された窓部に発信部がそして他方の平行壁部に形成された窓部に受信部が配置され、少なくとも発信部は、受信部に向けマイクロ波を発信する発信部前面とは反対側の発信部背面と発信部周面とにマイクロ波反射材が設けられていることを特徴とする廃棄物水分率測定装置。
2. 受信部は、発信部からのマイクロ波を受ける受信部前面とは反対側の受信部背面と受信部周面にマイクロ波反射材が設けられていることとする請求項１に記載の廃棄物水分率測定装置。
3. 受信部は、横方向に見たときに、発信部と対向する位置に配設され、発信部と同一の形状、寸法をなしていることとする請求項１又は請求項２に記載の廃棄物水分率測定装置。
4. 火格子式廃棄物焼却炉であって、火格子を備え該火格子上の廃棄物を燃焼する燃焼室と、燃焼用一次空気を上記火格子の下から上記燃焼室内に吹き込む一次空気吹込手段と、火格子上に廃棄物を供給する給塵機とを有する廃棄物焼却炉において、
   請求項１乃至３のいずれかに記載の廃棄物水分率測定装置と、該廃棄物水分率測定装置により測定された廃棄物の水分率測定値又は該水分率測定値から算出した廃棄物の発熱量算出値に基づき、焼却炉の操業条件を制御する制御装置とを備えることを特徴とする廃棄物焼却炉。
5. 制御装置は、焼却炉の操業条件として、給塵機の廃棄物供給速度、火格子の廃棄物搬送速度、燃焼用一次空気供給量のうちの少なくとも一つを制御することとする請求項４に記載の廃棄物焼却炉。
6. 廃棄物を燃焼室へ落下供給するシュートが廃棄物の落下方向に対して直角な横方向で対面し互いに平行な一対の平行壁部を有し、該シュート内の廃棄物の水分率を測定する水分率計を該シュートに設けた廃棄物水分率測定装置による廃棄物水分率測定方法において、
   水分率計としてマイクロ波透過式の水分率計を用い、シュートの一対の平行壁部の一方に形成された窓部に該水分率計の発信部をそして他方の平行壁部に形成された窓部に該水分率計の受信部を配置し、発信部からマイクロ波を発信し、このマイクロ波を受信部で受信し、少なくとも発信部に、受信部に向けマイクロ波を発信する発信部前面とは逆側の発信部背面と発信部周囲とにマイクロ波反射材を設けることで、マイクロ波反射材により発信部背面又は発信部周囲から発するマイクロ波を反射し外部へ到達することを防止することを特徴とする廃棄物水分率測定方法。
7. 火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法であって、燃焼室内に備えられた火格子上で廃棄物を燃焼し、給塵機により火格子上に廃棄物を供給し、燃焼用一次空気を上記火格子の下から上記燃焼室内に吹き込む火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法において、
   請求項６に記載の廃棄物水分率測定方法により廃棄物の水分率を測定し、測定された廃棄物の水分率測定値又は該水分率測定値から算出した廃棄物の発熱量算出値に基づき、焼却炉の操業条件を制御装置で制御することを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法。
8. 制御装置による制御は、焼却炉の操業条件として、給塵機の廃棄物供給速度、火格子の廃棄物搬送速度、燃焼用一次空気供給量のうちの少なくとも一つについてなされることとする請求項７に記載の火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法。

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