JP2023129960A - 焼却炉の原料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定量かつ少量ずつの原料供給が可能な焼却炉の原料供給装置を提供する。【解決手段】原料供給装置１は、原料供給部２、原料貯留部３、およびこれらの動作を制御する制御部４を有し、原料供給部２は、原料１０を収容する原料ホッパ１１と、原料ホッパ１１の下方に設けられた原料搬送機構（スクリューコンベア）１２と、を備え、原料貯留部３は、原料搬送機構１２から焼却炉の原料投入口３１までの間において原料１０を通過させるシュート２１と、シュート２１に投入された原料１０の重量測定手段２２と、シュート２１の原料投入口３１側の開口部を開閉可能な観音開き式フラップダンパ２３と、を備え、制御部４は、重量測定手段２２が予め設定した範囲の重量を検知すると、フラップダンパ２３が開くように制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、流動床式焼却炉等の焼却炉へ原料（焼却物）を供給する原料供給装置に関するものである。

一般ごみや産業廃棄物の焼却、あるいはこれらの焼却により発生する焼却灰を無害化処理する焼却設備の一つとして、流動床炉が知られている。流動床炉は、炉床部に珪砂等の流動媒体を堆積させた流動層を備え、炉床から流動層中に空気等の気体を噴出させながら、流動砂を吹き上げて加熱する。流動床炉に投入された原料（廃棄物）は、高温の流動砂と混合して攪拌され、乾燥、熱分解、燃焼される。

流動床炉の炉内の燃焼室への原料供給方法として、プッシャ装置により供給する方法が知られている。従来、例えば、灰ホッパへの灰の供給時に所定量の加湿水を噴射させる供給制御装置や、ホッパ内部に堆積・保有される灰の状態を定量的に把握する装置が提案されており、これらはプッシャ装置を用いて灰の送り出しを行う構成となっている（特許文献１、２）。

特開２０００－６５３３４号公報 特開２００５－１４７８４７号公報

しかしながら、上記特許文献に開示されているようなプッシャ装置は、筒体の内径と略同一径寸法に形成されたプッシャが筒体内を伸縮する構成であるため、灰を供給する場合、プッシャにより押し出された灰が筒体の先端部に残留したり、プッシャに付着したりすることがある。その結果、筒体の本来の伸縮幅で加圧が伝わらない状態となり、灰の送り出しが十分に行えないことがある。

あるいは、スライドダンパを開閉させて、バッチ式定量供給を図ることも考えられる。しかし、従来型のスライド式ダンパでは、ダンパが長いため速やかな開閉ができず、原料を少量ずつ定量供給するのが困難であるという問題がある。

また、原料供給を行う際ダンパを開くと、大量の原料が塊状になって燃焼室に一気に投入されてしまうことがある。この場合、燃焼室が過大な燃焼状態になり、その結果、炉内正圧・酸欠、排ガス負荷増など、燃焼室内の環境が不安定となり、後段の排気ガス処理設備への負担が大きくなるという問題も生じる。

そこで、本発明は、定量かつ少量ずつの原料供給が可能な焼却炉の原料供給装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、焼却炉に原料を供給する装置であって、原料供給部、原料貯留部、およびこれらの動作を制御する制御部を有し、前記原料供給部は、前記原料を収容する原料ホッパと、前記原料ホッパの下方に設けられた原料搬送機構と、を備え、前記原料貯留部は、前記原料搬送機構から前記焼却炉の原料投入口までの間において前記原料を通過させるシュートと、前記シュートに投入された前記原料の重量測定手段と、前記シュートの前記原料投入口側の開口部を開閉可能な観音開き式フラップダンパと、を備え、前記制御部は、前記重量測定手段が予め設定した範囲の重量を検知すると、前記フラップダンパが開くように制御することを特徴とする、焼却炉の原料供給装置を提供する。

前記制御部は、前記焼却炉の炉体内部が正圧になると、前記フラップダンパが閉じるように制御することが好ましい。

また、前記制御部は、前記焼却炉の排ガスの成分に応じて、前記原料搬送機構の搬送速度を制御してもよい。

前記制御部は、前記焼却炉の炉体内部が正圧になると、前記原料搬送機構が停止するように制御してもよい。

前記原料搬送機構はスクリューコンベアでもよい。また、前記制御部は、燃焼炉の後段に設けたボイラ出口の酸素濃度に応じて、前記スクリューコンベアの回転速度を制御してもよい。

前記焼却炉が流動床炉でもよい。

本発明によれば、焼却炉へ定量かつ少量ずつの原料供給を行うことができる。

本発明の実施形態にかかる原料の供給装置の例を示す図である。 実施例において比較例として用いた原料の供給装置を示す図である。 実施例において本発明例と比較例との炉の排ガスＣＯ濃度を比較したグラフである。

以下、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

本発明の原料供給装置が適用される焼却炉の例としては、ストーカ炉、ガス化燃焼炉、流動床炉、ロータリーキルン炉などがあり、未燃ガスの発生を抑える観点からは、流動床炉に適用することが好ましい。したがって、本実施形態では、焼却炉を流動床炉とする。この流動床炉は一般的なものであり、略円筒状の炉本体と、炉本体の下部の開口部を塞ぐ炉床とを備えている。炉本体の内部空間は、下部に、コークス等を燃料に用いて焼却物の燃焼を行う一次燃焼室、その上部に、焼却物の一次燃焼で発生した排ガスの燃焼を行う二次燃焼室を有している。一次燃焼室の底部には、粒子状の流動媒体である例えば珪砂等の流動砂が堆積し、焼却物を攪拌しながら燃焼させる流動層が形成される。炉床には、流動砂を吹き上げて流動化させるための流動化用ガスを一次燃焼室に供給する流動化用ガス供給口が設けられ、流動化用ガスを上方に向かって吐出させることによって、一次燃焼室内の流動砂を吹き上げて攪拌、流動化させ、流動層を形成する。

流動床炉の炉本体には、一次燃焼室に原料（焼却物）を投入するための原料投入口３１が設けられ、原料投入口３１の上方に、本発明の実施形態にかかる原料供給装置１が配置される。

図１は、本実施形態にかかる原料供給装置１の例を示すものである。原料供給装置１は、原料供給部２、原料貯留部３、および、これらの動作を制御する制御部４を有している。

原料供給部２は、原料１０を原料貯留部３へ供給する機構であり、原料１０を収容する原料ホッパ１１と、原料ホッパ１１の下方に設けられた原料搬送機構とを有している。また、原料の種類や形状等に応じて、原料ホッパ１１の側面に、ブリッジブレーカ１３が設けられる。本実施形態において、原料搬送機構は、原料ホッパ１１の下方に設けられたスクリューコンベア１２である。スクリューコンベア１２は、モータで駆動し回転速度が自在に調整可能であり、これによって原料１０の供給量および搬送速度を調整することができる。スクリューコンベア１２の回転速度調整は、手動で行ってもよいが、例えば原料１０の質が均一でなく、頻繁に調整する必要がある場合等には、炉からの排ガスの成分、あるいは炉の後段に設けたボイラ出口の、例えば酸素濃度に応じて、制御部４によりＰＩＤフィードバックなどで速度を自動制御することが好ましい。また、炉内が正圧になった場合に自動停止するように制御されることが好ましい。さらに、手動と自動とを切り替え可能としてもよい。

原料貯留部３は、スクリューコンベア１２と流動床炉の原料投入口３１とを連結して設けられたシュート２１と、シュート２１に投入された原料１０の重量測定手段としての秤量器２２と、シュート２１の先端付近の原料投入口３１側の開口部を開閉可能な観音開き式フラップダンパ２３とを有している。スクリューコンベア１２で搬送された原料１０は、シュート２１を通過して炉内へ供給される。フラップダンパ２３は、炉の運転の開始時や終了時、または緊急停止時等には閉じられており、これにより炉内と系外が遮断され、炉内の気密の保持や炉内の温度低下を防止する。閉じた状態のフラップダンパ２３上に堆積した原料の重量は秤量器２２で計量され、予め設定した任意の重量の原料が堆積したときに開くように、制御部４で制御される。原料貯留部３と原料供給部２との間、および原料貯留部３と炉の原料投入口３１との間は、伸縮継手２４で連結することが好ましい。

炉内は、通常、圧力計測手段を有しており、本実施形態において、炉内が負圧時、例えば－０．２５ｋＰａ以下のときが正常時、０ｋＰａ以上の正圧時を異常時と判断する。

このような原料供給装置１において、原料供給部２は、原料貯留部３での計量が開始されると原料１０の供給を稼働し、原料ホッパ１１からスクリューコンベア１２を介して原料１０が供給される。原料貯留部３での計量結果が所定の重量に到達すると、原料供給部２は原料１０の供給を停止する。また、炉内が正圧になったときにも、原料１０の供給を停止する。原料貯留部３のフラップダンパ２３は、計量開始時には閉じた状態であり、供給された原料１０が所定の重量に到達すると開く。炉内の燃焼室が正圧になったときには、速やかに閉じる。そして、炉内の燃焼室が正常時に戻ったとき、即ち－０．２５ｋＰａ以下になると、原料供給部２は原料１０の供給を再開し、原料ホッパ１１からスクリューコンベア１２を介して原料１０を供給する。原料貯留部３での計量も再開する。

このように、フラップダンパ２３は予め設定した重量の範囲によって開閉制御されるので、原料の大小に関わらず定量かつ少量ずつの供給を実現できる。したがって、炉内に供給される原料１０（燃焼物）の量を正確に予測することができるので、炉の二次燃焼室を適正に制御することができ、不完全燃焼等を避けて安定した燃焼を維持することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明の実施例として、図１に示すように原料貯留部３にフラップダンパ２３を設け、原料１０が所定の重量に到達するとフラップダンパ２３を開いて流動床炉内へ原料１０の供給を行った。本発明例のフラップダンパ２３は、１サイクルの平均時間が８秒であり、最小投入量が１６ｋｇ、０．０８ｍ^３、平均密度が０．２であった。

この結果、流動床炉内の圧力の実測平均値は－０．２６ｋＰａで安定しており、ばらつきも大きくはなかった。また、図３に示すように、炉からの排ガスＣＯ濃度も２０ｐｐｍ程度で保持されており、安定した燃焼を実現できた。さらに、原料１０のフラップダンパ２３への付着は少量であり、定期清掃を行う程度で、計量の誤差もなく、正確に計量し原料１０を供給することができた。

したがって、本発明例の供給装置では、炉内の燃焼状態を正確に予測でき、炉内の燃焼室の圧力が設定値と同等であり、ばらつきも少なかった。また、万一炉内が正圧になった場合等の緊急時には、迅速にダンパを閉じることができる。

比較例として、フラップダンパ２３の代わりに図２に示すようにシングルスライド式ダンパ２５を用いた原料供給装置で原料１０の供給を行った。比較例のシングルスライド式ダンパ２５は、１サイクルの平均時間が４０秒であり、最小投入量が６９ｋｇ、０．３５ｍ^３、平均密度が０．２であった。

この結果、流動床炉内の圧力の実測平均値は、開始後０ｋＰａを超え、ばらつきも大きかった。また、図３に示すように、炉からの排ガスＣＯ濃度は開始から４５分で８０ｐｐｍに達してしまい、平均６０～７０ｐｐｍ程度で変動し、漏煙も発生した。さらに、原料１０の一部がスライド式ダンパ２５上に残ったり、ガイドへ引っかかったりすることにより、スムーズな供給を継続することができなかった。なお、この引っかかりにより、スライド式ダンパ２５が変形したり、シリンダに汚れが付着したりするため、補修のためのコストを要する。また、開閉に時間を要するため、炉内が正圧になった場合等の緊急時に応答時間がかかるという問題もある。

本発明は、ストーカ炉、ガス化燃焼炉、流動床炉、ロータリーキルン炉などの燃焼炉に、さまざまな原料を供給する方法として適用できる。

１ 原料供給装置
２ 原料供給部
３ 原料貯留部
４ 制御部
１０ 原料
１１ 原料ホッパ
１２ スクリューコンベア
２１ シュート
２２ 秤量器
２３ フラップダンパ
３１ 原料投入口

Claims (7)

1. 焼却炉に原料を供給する装置であって、
   原料供給部、原料貯留部、およびこれらの動作を制御する制御部を有し、
   前記原料供給部は、前記原料を収容する原料ホッパと、前記原料ホッパの下方に設けられた原料搬送機構と、を備え、
   前記原料貯留部は、前記原料搬送機構から前記焼却炉の原料投入口までの間において前記原料を通過させるシュートと、前記シュートに投入された前記原料の重量測定手段と、前記シュートの前記原料投入口側の開口部を開閉可能な観音開き式フラップダンパと、を備え、
   前記制御部は、前記重量測定手段が予め設定した範囲の重量を検知すると、前記フラップダンパが開くように制御することを特徴とする、焼却炉の原料供給装置。
2. 前記制御部は、前記焼却炉の炉体内部が正圧になると、前記フラップダンパが閉じるように制御することを特徴とする、請求項１に記載の焼却炉の原料供給装置。
3. 前記制御部は、前記焼却炉の排ガスの成分に応じて、前記原料搬送機構の搬送速度を制御することを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載の焼却炉の原料供給装置。
4. 前記制御部は、前記焼却炉の炉体内部が正圧になると、前記原料搬送機構が停止するように制御することを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の焼却炉の原料供給装置。
5. 前記原料搬送機構はスクリューコンベアであることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の焼却炉の原料供給装置。
6. 前記制御部は、燃焼炉の後段に設けたボイラ出口の酸素濃度に応じて、前記スクリューコンベアの回転速度を制御することを特徴とする、請求項５に記載の焼却炉の原料供給装置。
7. 前記焼却炉が流動床炉であることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の焼却炉の原料供給装置。

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