JP2020056549A - 焼却炉 - Google Patents

Abstract

【課題】 焼却灰による熱損失の低減化を図る。【解決手段】 焼却炉１は、処理対象物を燃焼させる一次燃焼室２と、二次燃焼室３と、一次燃焼室２で生じた残渣６ｂを搬送しながら燃焼させる後燃焼室４と、後燃焼室４で生じた焼却灰２５が投入される灰シュート２０と、を備える。後燃焼室４は、後燃焼空気１０ｃを供給する後燃焼空気供給部１９に、複数の分割流路１９ａ，１９ｂを備える。灰シュート２０には、灰温度計測器２６を設ける。灰温度制御器２７は、灰温度計測器２６による焼却灰２５の温度の計測結果を基に、後燃焼空気供給部１９における最も灰シュート２０寄りに位置する分割流路１９ｂに接続された空気供給ライン２２上のダンパ２４に指令を与える機能を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、廃棄物などの処理対象物を焼却処理する焼却炉に関するものである。

廃棄物を処理対象物として焼却処理する焼却炉としては、ストーカ式の焼却炉が多く用いられている。

ストーカ式の焼却炉は、ストーカを備えた一次燃焼室と、一次燃焼室の上方に設けられた二次燃焼室と、一次燃焼室におけるストーカの送り方向の下流側に設けられた後燃焼室と、を備えた構成とされているものが多い。

一次燃焼室は、階段式のストーカ、あるいは、回転式のストーカを備えると共に、ストーカの下方に風箱のような一次空気供給部を備えた構成とされている。これにより、一次燃焼室は、処理対象物である廃棄物が供給されると、廃棄物をストーカにより支持すると共に一方向に送りながら、一次空気供給部より供給される一次空気により、廃棄物の乾燥、熱分解および燃焼の処理を行う。

二次燃焼室は、空気ノズルのような二次空気供給部を備えた構成とされ、一次燃焼室で生じた可燃性のガスを、二次空気供給部より供給される二次空気により完全燃焼させる処理を行う。

後燃焼室は、一次燃焼室で生じた固形の熱分解残渣を受けて搬送するストーカと、ストーカの下方に風箱のような後燃焼空気供給部とを備え、更に、ストーカの下流側となる位置に灰シュートを備えた構成とされている。これにより、後燃焼室は、熱分解残渣に含まれている固定炭素のような未燃物を、後燃焼空気供給部より供給される後燃焼空気により完全燃焼させる後燃焼処理を行う。後燃焼室では、後燃焼処理後にストーカ上に残留する燃焼灰は、灰シュートに投入される。

灰シュートに投入された焼却灰は、その後、水封装置を経て連続的に外部へ取り出されるか、または、空気の逆流を防ぐダンパ装置を経てバッチ処理により外部へ取り出される。

ところで、焼却炉では、後燃焼室（おき燃焼帯）から発生する燃焼排ガスは、あまり酸素が消費されておらず、酸素を多く含む空気に近い組成となっている。この点に着目して、焼却炉は、次のような炉内排ガス再循環システムを備える構成とすることが、従来提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

炉内排ガス再循環システムは、たとえば、後燃焼室のストーカの側（おき燃焼帯ストーカ側）に位置する炉の側壁に再循環ガス抜出し口を備え、この再循環ガス抜出し口に、再循環通路、除塵装置、再循環ファン、再循環通路を介して二次空気供給部が接続された構成を備えている。この炉内排ガス再循環システムを備えた焼却炉は、後燃焼室の燃焼排ガスを再循環ガス抜出し口から引き抜いてファン等で昇圧した後に、二次燃焼室に供給することで、安定した低空気比燃焼を実現し、炉出口排ガス流量を低減させることによって、ボイラ効率の向上、排ガス処理システムの小型化を達成することができるものとされている。

特開２０１１−１６３６５２号公報

ところで、廃棄物の焼却処理に用いられる従来の焼却炉は、一般に、焼却炉より排出される焼却灰によって１％程度の熱損失が生じている、というのが実状である。

そのため、焼却炉では、排出する焼却灰が保有する熱による熱損失の低減化を図ることは、焼却炉における熱効率の向上化につながる。

しかし、焼却炉における焼却灰による熱損失の低減化を図ることを目的とする装置構成は、従来特に提案されていないというのが実状である。

そこで、本発明は、焼却灰が保有する熱による熱損失の低減化を図ることができる焼却炉を提供しようとするものである。

本発明は、前記課題を解決するために、処理対象物を燃焼させる一次燃焼室と、前記一次燃焼室で生じたガスの燃焼を行う二次燃焼室と、前記一次燃焼室で生じた残渣を搬送しながら燃焼させる後燃焼室と、前記後燃焼室における前記残渣の燃焼により生じた焼却灰が投入される灰シュートと、を備え、前記後燃焼室は、後燃焼空気を供給する後燃焼空気供給部に、前記残渣の搬送方向に沿い配列された複数の分割流路を備え、更に、前記灰シュートに投入された焼却灰の温度を計測する灰温度計測器と、灰温度制御器と、を備え、前記灰温度制御器は、前記灰温度計測器による前記灰シュートの前記焼却灰の温度の計測結果を基に、前記後燃焼空気供給部における前記各分割流路のうち、最も前記灰シュート寄りに位置する分割流路に接続された空気供給ライン上のダンパに指令を与える機能を備えた構成を有する焼却炉とする。

前記灰温度制御器は、灰温度目標値が設定される機能と、前記灰温度計測器より受け取る前記計測結果と、前記灰温度目標値との差がゼロに近付くように、前記ダンパの開度をフィードバック制御する機能と、を備えた構成としてもよい。

前記後燃焼室に設けられたガス抜出口と、前記二次燃焼室に二次空気を供給する二次空気供給部と、前記ガス抜出口に入口側が接続され、出口側が前記二次空気供給部に接続された循環送風機と、を備えた構成としてもよい。

前記ガス抜出口に設けられた空気ノズルと、前記空気ノズルに接続されたダンパ付きの空気供給ラインと、前記ガス抜出口と前記循環送風機の入口側との間のガスラインに設けられたガス温度計測器と、ガス温度制御器と、を備え、前記ガス温度制御器は、ガス温度目標値が設定される機能と、前記ガス温度計測器より受け取る計測結果と前記ガス温度目標値の差を基に、前記空気ノズルに接続された前記空気供給ライン上の前記ダンパに指令を与える機能と、を備えた構成としてもよい。

前記ガス抜出口と前記循環送風機の入口側との間のガスラインに接続されたダンパ付きの空気供給ラインと、前記二次燃焼室の排ガス出口に設けられた酸素濃度計測器と、残存酸素制御器と、を備え、前記残存酸素制御器は、前記排ガス出口より排出される燃焼排ガス中に残存する酸素の濃度目標値が設定される機能と、前記酸素濃度計測器より受け取る計測結果と前記濃度目標値との差を基に、前記ガスラインに接続された前記空気供給ライン上の前記ダンパに指令を与える機能と、を備えた構成としてもよい。

前記循環送風機の入口側に設けられたガス流量調節用のダンパと、開度制御装置と、を備え、前記開度制御装置は、前記後燃焼空気供給部における最も前記灰シュート寄りに位置する前記分割流路に接続された前記空気供給ライン上の前記ダンパ、前記空気ノズルに接続された前記空気供給ライン上の前記ダンパ、前記ガスラインに接続された前記空気供給ライン上の前記ダンパ、および、前記ガス流量調節用のダンパについての開度と流量との相関を示す情報を登録して保存する機能と、前記分割流路に接続された前記空気供給ライン上の前記ダンパ、前記空気ノズルに接続された前記空気供給ライン上の前記ダンパ、および、前記ガスラインに接続された前記空気供給ライン上の前記ダンパの開度の情報を受け取る機能と、受け取った前記開度の情報を基に、前記ガス流量調節用のダンパに開度を制御する指令を与える機能と、を備えた構成としてもよい。

前記処理対象物を廃棄物とした構成としてもよい。

本発明の焼却炉によれば、焼却灰が保有する熱による熱損失の低減化を図ることができる。

焼却炉の実施形態を示す概要図である。

以下、本開示の焼却炉について、図面を参照して説明する。

図１は、焼却炉の実施形態を示す概要図である。

本実施形態は、本開示の焼却炉を、廃棄物の焼却炉に適用する場合の例を示すものである。

本実施形態の焼却炉は、図１に符号１で示すもので、一次燃焼室２と、二次燃焼室３と、後燃焼室４とを備えた構成とされている。

一次燃焼室２は、図示しないストーカと、ストーカの下方に配置された風箱のような一次空気供給部５とを備えた構成とされている。一次燃焼室２の入口側には、処理対象物としての廃棄物６の供給装置７が接続されている。

ストーカは、供給装置７より供給される廃棄物６を受けて支持すると共に、一次燃焼室２の入口側から出口側に向けて廃棄物６を徐々に搬送する機能を備えている。なお、ストーカは、階段式ストーカと回転式ストーカのいずれの形式であってもよく、更には、前記機能を備えていれば、既存の廃棄物焼却炉または従来提案されている廃棄物焼却炉の一次燃焼室に採用される任意の形式のストーカであってもよいことは勿論である。

一次空気供給部５には、空気供給ライン８の下流側端部が接続されている。空気供給ライン８の上流側端部は、空気１０の供給を行う送風機９に接続されている。空気供給ライン８には、一次空気供給部５に供給される空気１０の量の調節に用いる流量調節用のダンパ１１が設けられている。

これにより、一次燃焼室２では、供給装置７より供給される廃棄物６を、ストーカにより一次燃焼室２の入口側から出口側へ搬送する間に、一次空気供給部５より供給される一次空気１０ａを用いて廃棄物６の乾燥、熱分解および燃焼を行うことができる。

一次燃焼室２で発生した熱分解ガスを含むガス６ａは、一次燃焼室２の出口側から、二次燃焼室３へ向けて放出される。また、一次燃焼室２で発生した熱分解残渣などの固形の残渣６ｂは、ストーカにより搬送された後、一次燃焼室２の出口側から後燃焼室４へ向けて排出される。

二次燃焼室３は、一次燃焼室２の出口側の上方となる位置に設けられている。二次燃焼室３は、上下方向に延びる空間を備え、上端側に、燃焼排ガス１２を排出する排ガス出口１３を備えている。

二次燃焼室３は、二次燃焼室３の側壁で、且つ二次燃焼室３の下部寄り位置に、二次空気供給部１４が設けられている。二次空気供給部１４は、たとえば、二次空気１０ｂを二次燃焼室３内へ噴射するノズルとされている。なお、二次空気供給部１４は、二次燃焼室３における所定の位置に二次空気１０ｂを供給することができれば、ノズル以外の形式としてもよいことは勿論である。

二次空気供給部１４は、循環送風機１５の出口側に、ガス供給ライン１６を介して接続されている。これにより、二次空気供給部１４は、循環送風機１５よりガス供給ライン１６を通して供給されるガスを、二次空気１０ｂとして二次燃焼室３へ供給することができる。なお、循環送風機１５より二次空気供給部１４へ供給されるガスについては後述する。

したがって、二次燃焼室３では、一次燃焼室２の出口側から放出されるガス６ａを受け入れて、ガス６ａに含まれている可燃性の成分を、二次空気供給部１４より供給される二次空気１０ｂを用いて完全燃焼させることができる。二次燃焼室３では、燃焼により生じる燃焼排ガス１２は、排ガス出口１３より排出することができる。

排ガス出口１３には、排ガス出口１３を通して排出される燃焼排ガス１２中の酸素濃度を計測する酸素濃度計測器１７が設けられている。

排ガス出口１３の下流側には、図示しないが、燃焼排ガス１２の保有する熱の回収を行うボイラ、ガス冷却装置や集じん装置、その他の装置を適宜組み合わせた排ガス処理装置が接続された構成とすればよい。

後燃焼室４は、後燃焼用ストーカ１８と、後燃焼用ストーカ１８の下方に配置された風箱のような後燃焼空気供給部１９とを備えた構成とされている。

後燃焼用ストーカ１８は、一次燃焼室２のストーカより排出される残渣６ｂを受けて、ほぼ水平な一方向に搬送する機能を備えている。後燃焼用ストーカ１８は、搬送方向の下流側端部が、灰シュート２０の上方位置に配置されている。

後燃焼空気供給部１９は、本実施形態では、後燃焼用ストーカ１８の搬送方向に沿って複数配列された分割流路１９ａ，１９ｂを備えた構成とされている。図１では、後燃焼空気供給部１９は、２つの分割流路１９ａ，１９ｂを備えた構成とされている。

各分割流路１９ａ，１９ｂには、個別の空気供給ライン２１，２２の下流側端部が接続されている。各空気供給ライン２１，２２の上流側は、空気供給ライン８とまとめられて、送風機９に接続されている。各空気供給ライン２１，２２には、それぞれ対応する分割流路１９ａ，１９ｂに供給される空気１０の量の調節に用いる流量調節用のダンパ２３，２４が設けられている。

これにより、後燃焼室４では、一次燃焼室２のストーカより排出された残渣６ｂを、後燃焼用ストーカ１８で搬送する間に、後燃焼空気供給部１９の各分割流路１９ａ，１９ｂより供給される後燃焼空気１０ｃを用いて、残渣６ｂ中に含まれる未燃物を燃焼させる処理を行うことができる。更に、後燃焼室４では、残渣６ｂの燃焼処理によって生じる焼却灰２５は、後燃焼用ストーカ１８の下流側端部から、灰シュート２０へ投入することができる。

灰シュート２０の下端側は、図示しないが、空気の逆流を防止しつつ、焼却灰２５の外部への取り出しが連続的に実施可能な水封装置、または、バッチ処理により焼却灰２５の外部へ取り出しが可能なダンパ装置が設けられている。

本実施形態の焼却炉１は、このように灰シュート２０から外部へ取り出される焼却灰２５が保有する熱を回収し、有効利用を図ることで、熱損失の低減化を図ることを目的としている。

そのため、本実施形態では、灰シュート２０には、灰温度計測器２６が設けられている。灰温度計測器２６は、後燃焼用ストーカ１８から灰シュート２０に投入された焼却灰２５の温度を計測するものである。灰温度計測器２６は、たとえば、サーモグラフィや放射温度計のような非接触式の温度計測器を用いることが好ましいが、焼却灰２５の温度を計測することができれば、熱電対のような接触式の温度計測器や、その他、任意の形式の温度計測器を用いてもよいことは勿論である。

灰温度計測器２６は、灰温度制御器２７に接続されている。灰温度制御器２７は、灰温度計測器２６より受け取る焼却灰２５の温度の計測結果を基に、後燃焼空気供給部１９の分割流路１９ｂに接続された空気供給ライン２２上のダンパ２４へ指令を与える機能を備えている。

ここで、灰温度制御器２７の機能と、その機能に基づく本実施形態の焼却炉１で生じる作用について説明する。

分割流路１９ｂは、後燃焼空気供給部１９に設けられた複数の分割流路１９ａ，１９ｂのうちで、最も灰シュート２０寄りに配置されている。そのため、分割流路１９ｂより供給する後燃焼空気１０ｃは、後燃焼用ストーカ１８により搬送されて、灰シュート２０に向けて投入される直前の焼却灰２５の周辺を流通する。

したがって、後燃焼室４では、分割流路１９ｂより供給する後燃焼空気１０ｃの供給量を増加させるにつれて、焼却灰２５の周辺を流通する後燃焼空気１０ｃの量が次第に多くなるので、焼却灰２５は、後燃焼空気１０ｃによって奪われる熱が増加する。そのため、灰シュート２０に投入される焼却灰２５の温度は、より低い温度になる。

なお、既存の焼却炉で収集されたデータ、あるいは、試験や計算などで得られたデータから、本実施形態の焼却炉１と同様の一次燃焼室、二次燃焼室、後燃焼室、灰シュートを備え、更に、後燃焼室では、一般的な後燃焼空気の供給量で後燃焼処理が行われる場合について、後燃焼室より灰シュートに投入される焼却灰の温度の情報は得ることができる。この温度は、以下、従来の焼却灰温度という。

そこで、本実施形態では、灰温度制御器２７には、従来の焼却灰温度よりも低い温度に灰温度目標値が設定される。この場合、灰温度目標値の従来の焼却灰温度に対する温度差は、本実施形態の焼却炉１の形式、後燃焼室４の形式、後燃焼空気供給部１９の分割流路１９ａ，１９ｂの形式、分割流路１９ｂから供給する後燃焼空気１０ｃを増加させる場合の増加量の限界などを考慮して、実現可能な範囲で適宜設定すればよい。

灰温度制御器２７は、灰温度計測器２６より焼却灰２５の温度の計測結果を受け取ると、その計測結果と灰温度目標値との差がゼロに近付くように、たとえば、フィードバック制御理論に従い、ダンパ２４の開度を制御する指令を生成し、その指令をダンパ２４へ与える機能を備えている。

これにより、本実施形態の焼却炉１では、灰温度制御器２７からの指令に従ってダンパ２４の開度の制御が行われると、後燃焼用ストーカ１８の下流側端部から、灰シュート２０に投入される焼却灰２５の温度が、灰温度制御器２７に設定された灰温度目標値の温度に近付く。この際、灰温度目標値は、従来の焼却灰温度よりも低い温度に設定されているので、本実施形態の焼却炉１では、灰シュート２０に投入される焼却灰２５の温度を、従来の焼却灰温度よりも低い温度にすることができる。このことは、焼却灰２５から後燃焼空気１０ｃへ、従来に比して、より多くの熱を回収できることを意味する。

ところで、本実施形態の焼却炉１は、前記した灰温度制御器２７によるダンパ２４の開度の制御を行うことに伴い、後燃焼空気供給部１９の分割流路１９ｂから後燃焼室４へ供給される後燃焼空気１０ｃの量が、従来に比して大となる。そのため、本実施形態の焼却炉１は、後燃焼室４で生じる排ガス２８の量が、従来に比して大となる。なお、本実施形態の焼却炉１においても、後燃焼室４で生じる排ガス２８は、従来と同様に、あまり酸素が消費されておらず、酸素を多く含む空気に近い組成となっている。

仮に、この酸素を多く含む排ガス２８が、後燃焼室４から二次燃焼室３へ、従来よりも多い量で直接流入する場合を考えると、この場合は、二次燃焼室３における燃焼状態が従来の焼却炉における燃焼状態から大幅に変化する虞が生じる。

そこで、本実施形態の焼却炉１は、後燃焼室４の上方で、且つ二次燃焼室３から離れた位置、たとえば、図１に示す如き灰シュート２０の上側となる位置の炉壁に、後燃焼室４で生じる排ガス２８の抜き出しに用いるガス抜出口２９を設け、このガス抜出口２９が、ガスライン３０と、サイクロンのような除じん装置３１と、ガスライン３２とを介して、循環送風機１５の入口側に接続された構成を備えている。

更に、ガス抜出口２９は、ガス抜出口２９におけるできるだけ後燃焼室４寄りとなる位置に、空気ノズル３３を設けた構成とされている。更に、空気ノズル３３には、空気供給ライン３４の下流側端部が接続されている。空気供給ライン３４の上流側は、各空気供給ライン８，２１，２２とまとめられて、送風機９に接続されている。空気供給ライン３４には、空気ノズル３３に供給される空気１０の量の調節に用いる流量調節用のダンパ３５が設けられている。

また、ガスライン３２には、ガス温度計測器３６が設けられている。ガス温度計測器３６は、ガス抜出口２９から抜き出された後、ガスライン３２を通して除じん装置３１に向けて流れる排ガス２８の温度を計測するものである。

ガス温度計測器３６は、ガス温度制御器３７に接続されている。ガス温度制御器３７は、ガス温度計測器３６より受け取る排ガス２８の温度の計測結果を基に、空気供給ライン３４上のダンパ３５へ指令を与える機能を備えている。

ここで、ガス温度制御器３７の機能と、その機能に基づく本実施形態の焼却炉１で生じる作用について説明する。

後燃焼室４で生じる排ガス２８は、後燃焼室４では３００度以上の温度を有している。また、後燃焼室で生じる排ガス２８は、ダストを含み、このダストには、３００度程度で溶融して溶融塩となる塩が含まれていることがある。

そのため、ガス抜出口２９を通して後燃焼室４より抜き出される排ガス２８は、３００度以上の温度を有していると共に、ダストとして、３００度程度で溶融する塩の溶融塩を含んでいる。

仮に、排ガス２８を、そのままの温度で、ガス抜出口２９から、ガスライン３０、除じん装置３１、ガスライン３２を経て循環送風機１５に吸入させる場合を考えると、この場合は、排ガス２８の流通経路の内面に溶融塩となったダストが付着するため、ダストの蓄積により流通経路の閉塞が生じる虞があると共に、循環送風機１５には腐食が生じる虞もある。

そこで、このような問題の発生を回避するために、本実施形態では、ガス温度制御器３７には、排ガス２８に含まれているダスト中の塩の溶融が抑制される温度が、ガス温度目標値として設定される。たとえば、ガス温度制御器３７には、ガス温度目標値が２００度として設定される。なお、この温度は一例であり、後燃焼室４で生じる排ガス２８にダストとして含まれる塩の種類や溶融温度に応じて適宜変更してもよいことは勿論である。

ガス温度制御器３７は、ガス温度計測器３６より排ガス２８の温度の計測結果を受け取ると、その計測結果とガス温度目標値との差がゼロに近付くように、たとえば、フィードバック制御理論に従い、ダンパ３５の開度を制御する指令を生成し、その指令をダンパ３５へ与える機能を備えている。

これにより、本実施形態の焼却炉１では、ガス温度制御器３７からの指令に従ってダンパ３５の開度の制御が行われると、循環送風機１５の運転によりガス抜出口２９を通して後燃焼室４より抜き出された直後の排ガス２８に対し、空気ノズル３３から冷却用の空気１０ｄが供給されて、排ガス２８の温度が、ガス温度制御器３７に設定されたガス温度目標値である２００度付近まで速やかに引き下げられる。

よって、このように温度が引き下げられた排ガス２８は、ダストとして塩を含んでいるとしても、その塩が溶融塩となることが抑制される。このため、ガスライン３０、除じん装置３１、ガスライン３２、循環送風機１５は、排ガス２８の流通経路の内面にダストが付着することによる閉塞が抑制される。更に、循環送風機１５は、溶融塩に起因する腐食が生じる虞が抑制される。

したがって、本実施形態の焼却炉１は、循環送風機１５を運転すると、後燃焼室４で生じた排ガス２８の一部を、ガス抜出口２９より抜き出すことができ、このガス抜出口２９を通して抜き出された排ガス２８は、空気ノズル３３より供給される冷却用の空気１０ｄを速やかに混合して、排ガス２８の温度をガス温度目標値付近に引き下げることができる。この状態で、排ガス２８は、ガスライン３０を通して除じん装置３１に導かれると、除じん装置３１にて、排ガス２８中に含まれているダストの分離と除去による除じん処理が行われる。除じん処理が行われた後の排ガス２８は、ガスライン３０を通して循環送風機１５まで導かれて、循環送風機１５に吸入される。

循環送風機１５は、前述したように、二次空気供給部１４へ、二次空気１０ｂとして使用されるガスを供給するものである。したがって、本実施形態では、後燃焼室４より抜き出された排ガス２８と、排ガス２８に混合された冷却用の空気１０ｄは、その全量が二次空気１０ｂとして使用される。

ところで、二次燃焼室３は、一次燃焼室２より受け入れるガス６ａに含まれる可燃性の成分の完全燃焼を図る燃焼室である。そのため、二次燃焼室３に二次空気１０ｂを供給するときには、一次燃焼室２より二次燃焼室３へ受け入れるガス６ａの完全燃焼に必要な酸素の量に比して過剰な量の酸素を含むように、二次空気１０ｂの供給量を定める必要がある。

なお、後燃焼室４よりガス抜出口２９を通して抜き出される排ガス２８、および、この排ガス２８に混合される冷却用の空気１０ｄに含まれる酸素の量は、前記のような基準で定められる二次空気１０ｂに必要とされる酸素の必要量に対して不足する。

そこで、本実施形態の焼却炉１は、循環送風機１５の吸入側に接続されたガスライン３２に、流量調節用のダンパ３９を備えた空気供給ライン３８の下流側端部が接続された構成を備えている。空気供給ライン３８の上流側は、各空気供給ライン８，２１，２２，３４とまとめられて、送風機９に接続されている。

また、排ガス出口１３に設けた酸素濃度計測器１７は、ダンパ３９へ指令を与える機能を備えた残存酸素制御器４０に接続されている。

ここで、残存酸素制御器４０の機能と、その機能に基づく本実施形態の焼却炉１で生じる作用について説明する。

本実施形態の焼却炉１では、二次燃焼室３から排ガス出口１３を通して排出される燃焼排ガス１２中に酸素が或る割合で残存していれば、一次燃焼室２から排出されるガス６ａに含まれる可燃性の成分を完全燃焼させるのに十分な酸素が供給されていると推定でき、よって、二次燃焼室３ではガス６ａ中の可燃性成分が完全燃焼されたと推定することができる。

そこで、本実施形態では、残存酸素制御器４０には、排ガス出口１３より排出される燃焼排ガス１２中に残存する酸素の濃度目標値が設定される。なお、この濃度目標値は、焼却炉１の形式や、処理対象物の種類や性状などに応じて設定すればよい。

残存酸素制御器４０は、酸素濃度計測器１７より燃焼排ガス１２中の酸素濃度の計測結果を受け取ると、その計測結果と濃度目標値との差がゼロに近付くように、たとえば、フィードバック制御理論に従い、ダンパ３９の開度を制御する指令を生成し、その指令をダンパ３９へ与える機能を備えている。

これにより、本実施形態の焼却炉１では、残存酸素制御器４０からの指令に従ってダンパ３９の開度の制御が行われると、空気供給ライン３８を通して供給されて、ガスライン３２を流通する排ガス２８に混合される酸素量調整用の空気１０ｅの量が調整され、この排ガス２８と酸素量調整用の空気１０ｅとが混合されたガスが、循環送風機１５より二次空気供給部１４を経て、二次空気１０ｂとして二次燃焼室３へ供給される。このため、排ガス出口１３より排出される燃焼排ガス１２は、燃焼排ガス１２中に残存する酸素の濃度が、残存酸素制御器４０に設定されている濃度目標値付近の濃度となる。よって、二次燃焼室３では、一次燃焼室２より受け入れるガス６ａの完全燃焼を行うことができる。

ところで、本実施形態の焼却炉１では、循環送風機１５に吸入されるガスは、ガス抜出口２９を通して後燃焼室４より抜き出された排ガス２８と、空気ノズル３３より供給されて排ガス２８に混合された冷却用の空気１０ｄと、空気供給ライン３８より供給されて排ガス２８に混合された酸素量調整用の空気１０ｅとが混合されたガスである。このガスを以下、混合ガスという。

この際、混合ガスに含まれる冷却用の空気１０ｄの量は、空気供給ライン３４上のダンパ３５の開度の制御により調節することができる。また、混合ガスに含まれる酸素量調整用の空気１０ｅの量は、空気供給ライン３８上のダンパ３９の開度の制御により調節することができる。

これに対し、後燃焼室４は、一次燃焼室２や二次燃焼室３と連通していて、一次燃焼室２と後燃焼室４との間や、二次燃焼室３と後燃焼室４との間では、双方向のガスの移動が可能となっている。そのため、後燃焼室４よりガス抜出口２９を通して抜き出される排ガス２８の量は、循環送風機１５が吸入する混合ガスの量と、混合ガスに含まれる冷却用の空気１０ｄの量と、酸素濃度調整用の空気１０ｅの量とに依存して定まることになる。

そこで、本実施形態の焼却炉１は、更に、後燃焼室４よりガス抜出口２９を通して抜き出される排ガス２８の量を制御することを目的として、循環送風機１５の入口側に接続されたガスライン３２に、空気供給ライン３８の接続個所よりも下流側となる位置に配置されたガス流量調節用のダンパ４１を備えると共に、ダンパ４１の開度の制御を行う開度制御装置４２を備えた構成とされている。

開度制御装置４２の機能と、その機能に基づく本実施形態の焼却炉１で生じる作用について説明する。

ダンパ２４、ダンパ３５、ダンパ３９、ダンパ４１については、開度と流量との相関の情報を、それぞれの仕様や、実機による試験により得ることができる。この際、各ダンパ２４，３５，３９，４１がイコールパーセント特性を有している場合、あるいは、リニア特性を有している場合であっても、たとえば、通過する気体の流量Ｑ［ｍ^３Ｎ／ｈ］は、開度ｇ［％］を変数とする次のような関数で表すことができる。
Ｑ＝ｆ（ｇ）

開度制御装置４２は、ダンパ２４の開度ｇ１と流量Ｑ１との相関を示す情報としての関数（Ｑ_１＝ｆ_１（ｇ_１））と、ダンパ３５の開度ｇ２と流量Ｑ２との相関を示す情報としての関数（Ｑ_２＝ｆ_２（ｇ_２））と、ダンパ３９の開度ｇ３と流量Ｑ３との相関を示す情報としての関数（Ｑ_３＝ｆ_３（ｇ_３））と、ダンパ４１の開度ｇｘと流量Ｑｘとの相関を示す情報としての関数（Ｑ_Ｘ＝ｆ_Ｘ（ｇ_Ｘ））と、を登録して保存する機能を備えている。

更に、開度制御装置４２は、ダンパ２４、ダンパ３５、ダンパ３９より、それぞれの開度ｇ_１，ｇ_２，ｇ_３の情報を受け取る機能と、ダンパ４１の開度を制御する指令を生成し、その指令をダンパ４１へ与える機能を備えている。

具体的には、開度制御装置４２は、開度ｇ_１の情報を受け取ると、保存している関数（Ｑ_１＝ｆ_１（ｇ_１））に基づいて、ダンパ２４を通過して後燃焼空気供給部１９の分割流路１９ｂへ後燃焼空気１０ｃとして供給される空気の流量Ｑ_１を算出する。また、開度制御装置４２は、開度ｇ_２の情報を受け取ると、保存している関数（Ｑ_２＝ｆ_２（ｇ_２））に基づいて、ダンパ３５を通過して空気ノズル３３より排ガス２８に混入される冷却用の空気１０ｄの流量Ｑ_２を算出する。更に、開度制御装置４２は、開度ｇ_３の情報を受け取ると、保存している関数（Ｑ_３＝ｆ_３（ｇ_３））に基づいて、ダンパ３９を通過して排ガス２８に混合される酸素量調整用の空気１０ｅの流量Ｑ_３を算出する。

次に、開度制御装置４２は、たとえば、ダンパ４１を通過させる混合ガスの流量Ｑ_Ｘを、計算式（Ｑ_Ｘ＝Ｑ_１＋Ｑ_２＋Ｑ_３）により算出する。

次いで、開度制御装置４２は、保存している関数（Ｑ_Ｘ＝ｆ_Ｘ（ｇ_Ｘ））に基づいて、算出された流量Ｑ_Ｘを得るためのダンパ４１の開度ｇ_Ｘを算出する計算を行い、得られた開度ｇ_Ｘの結果を、指令としてダンパ４１へ与えるようにしてある。

本実施形態の焼却炉１では、この開度制御装置４２からの指令に基づいて、ダンパ４１が開度ｇ_Ｘに制御されるため、ダンパ４１を通過して循環送風機１５に吸入される混合ガスの流量は、流量Ｑ_Ｘとなる。

よって、この場合は、後燃焼室４からガス抜出口２９を通して抜き出される排ガス２８の量は、ダンパ２４を通過して後燃焼空気供給部１９の分割流路１９ｂへ後燃焼空気１０ｃとして供給される空気の流量Ｑ_１と等しい流量に制御することができる。

なお、本実施形態の焼却炉１にて、後燃焼室４からガス抜出口２９を通して抜き出される排ガス２８の量を、後燃焼空気供給部１９の分割流路１９ｂへ後燃焼空気１０ｃとして供給される空気の流量Ｑ_１よりも増加させる場合は、その増加分をαとすると、開度制御装置４２が、ダンパ４１を通過させる混合ガスの流量Ｑ_Ｘを求める計算を、計算式（Ｑ_Ｘ＝（Ｑ_１＋α）＋Ｑ_２＋Ｑ_３）で実施するようにすればよい。

一方、本実施形態の焼却炉１にて、後燃焼室４からガス抜出口２９を通して抜き出される排ガス２８の量を、後燃焼空気供給部１９の分割流路１９ｂへ後燃焼空気１０ｃとして供給される空気の流量Ｑ_１よりも減少させる場合は、その減少分を（−α）とすると、開度制御装置４２が、ダンパ４１を通過させる混合ガスの流量Ｑ_Ｘを求める計算を、計算式（Ｑ_Ｘ＝（Ｑ_１−α）＋Ｑ_２＋Ｑ_３）で実施するようにすればよい。

以上の構成としてある本実施形態の焼却炉１は、一次燃焼室２、二次燃焼室３、後燃焼室４での処理により、廃棄物６の焼却処理を、従来の焼却炉と同様に行うことができる。

更に、本実施形態の焼却炉１は、後燃焼室４から灰シュート２０へ投入される焼却灰２５の温度を、従来の焼却灰温度よりも低い温度にすることができる。したがって、本実施形態の焼却炉１によれば、焼却灰２５より、より多くの熱を回収して利用することができて、焼却灰２５が保有する熱による熱損失の低減化を図ることができる。

更に、本実施形態の焼却炉１は、後燃焼空気供給部１９の分割流路１９ｂから後燃焼室４へ供給する後燃焼空気１０ｃが、焼却灰２５から、より多くの熱の回収を図るために従来に比して増量されるが、その増加分は、後燃焼室４で生じる排ガス２８の一部をガス抜出口２９から抜き出して、二次空気１０ｂとして二次燃焼室３へ供給することで有効利用することができる。このため本実施形態の焼却炉１は、後燃焼室４で生じる酸素を多く含む排ガス２８が二次燃焼室３へ直接流入する量を、従来と同様の量とすることが可能であり、よって、一次燃焼室２や、二次燃焼室３では、従来の焼却炉と同様の燃焼を実施することができる。また、本実施形態の焼却炉１は、排出する燃焼排ガス１２の量を、同様の形式を備えた従来の焼却炉の燃焼排ガスの量と同程度とすることもできる。

なお、本開示の焼却炉は、前記実施形態にのみ限定されるものではない。

図１に示した焼却炉１の一次燃焼室２、二次燃焼室３、後燃焼室４の形状やサイズ、各燃焼室２，３，４同士のサイズの比は、図示するための便宜上のものであり、実際の形状やサイズ、サイズの比を反映したものではない。また、各燃焼室２，３，４に付設された各機器のサイズ、各機器の配置、機器同士のサイズの比は、図示するための便宜上のものであり、実際の各機器のサイズや配置、機器同士のサイズの比を反映したものではない。

後燃焼空気供給部１９は、後燃焼用ストーカ１８の搬送方向に沿って３以上の複数の分割流路を備えた構成としてもよい。この場合は、各分割流路のうち、最も灰シュート２０寄りに位置する分割流路について、後燃焼空気１０ｃの供給量を、灰温度制御器２７で制御するようにすればよい。

したがって、本開示の焼却炉は、後燃焼空気供給部が後燃焼用ストーカの搬送方向に沿って複数の分割流路を備えた構成の場合、最も灰シュート寄りに位置する分割流路に接続された空気供給ライン上のダンパを、灰温度制御器による制御の対象に設定すればよい。

更に、本開示の焼却炉は、後燃焼空気供給部に複数の分割流路を備える構成では、各分割流路のサイズは、不均等であってもよい。

本開示の焼却炉は、廃棄物以外の処理対象物の焼却処理に用いる焼却炉に適用してもよい。

その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。

２ 一次燃焼室
３ 二次燃焼室
４ 後燃焼室
６ 廃棄物（処理対象物）
６ａ ガス
６ｂ 残渣
１０ｂ 二次空気
１０ｃ 後燃焼空気
１２ 燃焼排ガス
１３ 排ガス出口
１４ 二次空気供給部
１５ 循環送風機
１７ 酸素濃度計測器
１９ 後燃焼空気供給部
１９ａ，１９ｂ 分割流路
２０ 灰シュート
２２ 空気供給ライン
２４ ダンパ
２５ 焼却灰
２６ 灰温度計測器
２７ 灰温度制御器
２９ ガス抜出口
３０ ガスライン
３２ ガスライン
３３ 空気ノズル
３４ 空気供給ライン
３５ ダンパ
３６ ガス温度計測器
３７ ガス温度制御器
３８ 空気供給ライン
３９ ダンパ
４０ 残存酸素制御器
４１ ダンパ
４２ 開度制御装置

Claims (7)

1. 処理対象物を燃焼させる一次燃焼室と、
   前記一次燃焼室で生じたガスの燃焼を行う二次燃焼室と、
   前記一次燃焼室で生じた残渣を搬送しながら燃焼させる後燃焼室と、
   前記後燃焼室における前記残渣の燃焼により生じた焼却灰が投入される灰シュートと、を備え、
   前記後燃焼室は、後燃焼空気を供給する後燃焼空気供給部に、前記残渣の搬送方向に沿い配列された複数の分割流路を備え、
   更に、前記灰シュートに投入された焼却灰の温度を計測する灰温度計測器と、
   灰温度制御器と、を備え、
   前記灰温度制御器は、前記灰温度計測器による前記灰シュートの前記焼却灰の温度の計測結果を基に、前記後燃焼空気供給部における前記各分割流路のうち、最も前記灰シュート寄りに位置する分割流路に接続された空気供給ライン上のダンパに指令を与える機能を備えること
   を特徴とする焼却炉。
2. 前記灰温度制御器は、
   灰温度目標値が設定される機能と、
   前記灰温度計測器より受け取る前記計測結果と、前記灰温度目標値との差がゼロに近付くように、前記ダンパの開度をフィードバック制御する機能と、を備えた
   請求項１に記載の焼却炉。
3. 前記後燃焼室に設けられたガス抜出口と、
   前記二次燃焼室に二次空気を供給する二次空気供給部と、
   前記ガス抜出口に入口側が接続され、出口側が前記二次空気供給部に接続された循環送風機と、を備えた
   請求項１または２に記載の焼却炉。
4. 前記ガス抜出口に設けられた空気ノズルと、
   前記空気ノズルに接続されたダンパ付きの空気供給ラインと、
   前記ガス抜出口と前記循環送風機の入口側との間のガスラインに設けられたガス温度計測器と、
   ガス温度制御器と、を備え、
   前記ガス温度制御器は、
   ガス温度目標値が設定される機能と、
   前記ガス温度計測器より受け取る計測結果と前記ガス温度目標値の差を基に、前記空気ノズルに接続された前記空気供給ライン上の前記ダンパに指令を与える機能と、を備えた
   請求項３に記載の焼却炉。
5. 前記ガス抜出口と前記循環送風機の入口側との間のガスラインに接続されたダンパ付きの空気供給ラインと、
   前記二次燃焼室の排ガス出口に設けられた酸素濃度計測器と、
   残存酸素制御器と、を備え、
   前記残存酸素制御器は、
   前記排ガス出口より排出される燃焼排ガス中に残存する酸素の濃度目標値が設定される機能と、
   前記酸素濃度計測器より受け取る計測結果と前記濃度目標値との差を基に、前記ガスラインに接続された前記空気供給ライン上の前記ダンパに指令を与える機能と、を備えた、
   請求項４に記載の焼却炉。
6. 前記循環送風機の入口側に設けられたガス流量調節用のダンパと、
   開度制御装置と、を備え、
   前記開度制御装置は、
   前記後燃焼空気供給部における最も前記灰シュート寄りに位置する前記分割流路に接続された前記空気供給ライン上の前記ダンパ、前記空気ノズルに接続された前記空気供給ライン上の前記ダンパ、前記ガスラインに接続された前記空気供給ライン上の前記ダンパ、および、前記ガス流量調節用のダンパについての開度と流量との相関を示す情報を登録して保存する機能と、
   前記分割流路に接続された前記空気供給ライン上の前記ダンパ、前記空気ノズルに接続された前記空気供給ライン上の前記ダンパ、および、前記ガスラインに接続された前記空気供給ライン上の前記ダンパの開度の情報を受け取る機能と、
   受け取った前記開度の情報を基に、前記ガス流量調節用のダンパに開度を制御する指令を与える機能と、を備えた
   請求項５に記載の焼却炉。
7. 前記処理対象物を廃棄物とした
   請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の焼却炉。

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