JP3094848B2

JP3094848B2 - 流動床式廃棄物焼却炉の廃熱ボイラへの給水方法

Info

Publication number: JP3094848B2
Application number: JP07153380A
Authority: JP
Inventors: 肇秋山; 正信木村; 実田鍋
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1995-06-20
Filing date: 1995-06-20
Publication date: 2000-10-03
Anticipated expiration: 2015-10-03
Also published as: JPH094810A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流動床式廃棄物焼却炉
の廃熱ボイラへの給水方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみや産業廃棄物などを焼却する流
動床式廃棄物焼却炉においても、通常の場合、廃熱を有
効利用するための手段として、廃熱ボイラが設けられて
いる。図３は流動床式廃棄物焼却炉に設置された廃熱ボ
イラにおける従来の給水方法に係る説明図である。１は
流動床焼却炉本体であり、この炉本体１内には、その下
部に、多数の空気噴出口を有する分散板２が設けられ、
この分散板２の上に珪砂などの流動媒体が充填されてい
る。４は分散板２から噴出させる空気を分配するための
風箱、６は一次燃焼空気配管、７は二次燃焼空気配管、
３は流動媒体および不燃物の排出口である。そして、運
転時の炉本体１内においては、一次燃焼空気配管６から
吹き込まれた空気によって流動媒体が吹き上げられ、高
温の流動床６０が形成される。

【０００３】上記のように構成された流動床焼却炉にお
いて、廃棄物７０は廃棄物供給機８からシュート９を経
て炉本体１へ投入される。炉本体１内へ投入された廃棄
物７０は高温の流動床６０上に落下して、流動媒体と混
合し、直ちに着火して燃焼する。このため、廃棄物７０
はごく短時間の間に燃焼してしまう。流動媒体は廃棄物
に含まれていた不燃物とともに排出口３から抜き出さ
れ、不燃物が除去された後、図示されない経路を経て炉
本体１内へ循環される。

【０００４】一方、流動床７０で発生した燃焼排ガス
は、その中に含まれている未燃焼のガス成分が二次燃焼
空気配管７からの空気の吹き込みによって燃焼し、排ガ
ス排出口５から排出する。この排ガスは、廃熱ボイラ２
０で熱回収され、次いで、有害ガス除去や除塵などの処
理がなされた後、大気放散される。

【０００５】廃熱ボイラ２０においては、給水配管２２
からボイラドラム２１へ水が供給され、この水と排ガス
との熱交換によって発生した蒸気が蒸気配管２３から取
り出される。

【０００６】この場合、ボイラドラム２１への給水は、
次のように行われる。蒸気流量計２５によって測定され
た蒸気発生量の信号が演算制御機構５０へ送られ、ま
た、レベル計２４によって測定されたボイラドラム２１
の水レベルの信号が演算制御機構５０へ送られる。演算
制御機構７０では、測定された蒸気発生量に相当する給
水量が算定されるとともに、この算定値がボイラドラム
２１の水レベル測定値に基づいて補正され、この補正さ
れた給水量の信号が給水流量調節計２６へ送られる。給
水流量調節計２６では、演算制御機構５０からの信号に
基づいて給水量の調節が行われる。

【０００７】このように、従来技術によってボイラドラ
ム２１への給水は、ボイラドラムの水レベル値によって
補正された蒸気発生量に基づいて制御されるので、ボイ
ラドラム２１の水レベルが変動しないように行われる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、流動床式廃
棄物焼却炉の廃熱ボイラにおいては、蒸気発生量の変動
が大きく、取り出された蒸気の利用が特定の用途に限定
されると言う問題がある。この蒸気発生量の変動は、直
接的には、炉内における燃焼量の変化に伴って起こるも
のであり、廃棄物焼却炉の廃熱ボイラにおいては、その
変動がある程度の大きさで起こることは避けられない現
象であるが、ボイラドラム２１への給水を上記従来の方
法によって行った場合、蒸気発生量の変動が燃焼量の変
動よりも著しく大きくなってしまい、これによる変動が
蒸気を多方面の用途に向けられない原因になっている。
このような蒸気発生量の大きな変動は次のようにして起
こる。

【０００９】廃棄物を焼却する場合、廃棄物は種々の性
状のもが混じり合った物であるので、炉内への供給が均
一に行われにくく、その供給量が変動する。その上、前
述のように、投入された廃棄物は、速やかに、乾燥さ
れ、あるいは熱分解して燃焼を開始する。このため、廃
棄物供給量の変動が、直ちに、燃焼量の変動となって現
れる。

【００１０】しかし、従来技術によるボイラドラムへの
給水は、蒸気発生量とボイラドラムの水レベルの測定値
に基づき、ボイラドラムの水レベルが変動しないように
給水量を制御する方法によって行われるので、この際の
蒸気発生量の変動は、燃焼量の変動以上に増幅された状
態になって起こる。

【００１１】例えば、燃焼量が増えると、ボイラ系内における水の蒸発量が多くなり、水中に存
在するガス体（気泡）の量が増加する。このため、系内に存在する水の容量が増えた状態にな
り、ボイラドラムの水レベルが上昇する。これによって、ボイラドラムへの給水量が減少する。ボイラドラムへ供給される水は低温であるので、給水
量が減少すると、系内の冷却量が減少し、その分だけ水
の蒸発量が増加する。このため、系内の気泡の量が一層
増加する。この気泡量の増加によって、給水量は、さらに減少す
る。そして、蒸発量が、さらに増加する。

【００１２】また、燃焼量が減少すると、水の蒸発量が減少し、系内における水中の気泡量が減
少する。系内に存在する水の容量が減少した状態になり、ボイ
ラドラムの水レベルが低下する。このため、ボイラドラムへの給水量が増加する。以下、燃焼量が増えた場合と逆の現象が起こって、給
水量がさらに増加し、蒸発量は一層減少する。

【００１３】そして、上述の現象は燃焼量が変動する度
に繰り返して起こる。このように、従来技術において
は、系内が加熱される熱量に見合った量の給水が行われ
ないので、水の蒸発量が大幅に変動する。

【００１４】図１１は従来の給水方法を実施した場合に
おける蒸気発生量の経時的変化を示す図である。この図
は、処理能力６０ｔ／ｄの流動床焼却炉で産業廃棄物を
焼却した場合における蒸気発生量の変化を表した一例で
あり、蒸気発生量の変動が非常に大きいことを示してい
る。

【００１５】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、燃焼量の変動が起こっても、これに伴
う蒸気発生量の変動を小さく抑えることができる流動床
式廃棄物焼却炉の廃熱ボイラへの給水方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
炉内圧力、蒸気発生量、およびボイラドラム内の水レベ
ルを連続的に測定し、これらの測定値に基づいた給水量
の制御を行ってボイラドラムへ給水する方法であって、
炉内圧力が所定範囲内である場合には、蒸気発生量およ
びボイラドラム内の水レベル測定値に基づく流量制御を
行って給水し、炉内圧力が所定範囲外になった場合に
は、炉内圧力に応じた流量制御を行って給水する方法で
ある。

【００１７】また、請求項２に係る発明は、炉内圧力、
蒸気発生量、およびボイラドラム内の水レベルを連続的
に測定し、これらの測定値に基づいた給水量の制御を行
ってボイラドラムへ給水する方法であって、炉内圧力が
所定範囲内である場合には、蒸気発生量およびボイラド
ラム内の水レベル測定値に基づく流量制御を行って給水
し、炉内圧力が所定範囲外になった場合には、炉内圧力
に応じた流量制御を行って給水するとともに、ボイラド
ラム内の水レベルが上方の警戒値を超えた場合または下
方の警戒値を下回った場合には、測定された炉内圧力お
よび蒸気発生量の値に関係なく、ボイラドラム内の水レ
ベル測定値に基づく流量制御を行って給水する方法であ
る。

【００１８】

【作用】前述のように、流動床式廃棄物焼却炉に設置さ
れた廃熱ボイラの操業においては、燃焼量の変動に伴う
蒸気発生量の変動は避けられないことであるが、その廃
熱ボイラへの給水に際し、ボイラドラムの水レベルが変
動しないような流量制御を行って給水すると、蒸気発生
量はさらに激しく変動してしまう。この大きな変動は、
従来技術による給水においては、必ずしも、ボイラ系内
が加熱される熱量に見合った量の水が供給される訳では
なく、燃焼量が変動した場合、これにともなって、上記
加熱量に対する給水量の過不足が生ずることによって起
こるものである。特に、燃焼量が大幅に変動した場合に
は、上記加熱量に対する給水量の過不足が著しくなり、
これが蒸気発生量の変動を一層大きくする原因になって
いる。

【００１９】そこで、本発明においては、その時点にお
ける系内の加熱量に見合った量の水を供給し、これによ
って、蒸気発生量の変動を抑制することを図っている。
上記加熱量は燃焼量によって、ほぼ一義的に決定される
変化量であるので、この燃焼量の変化に応じて給水量を
増減させる制御を行えば、上記加熱量に見合った量の水
が供給される。

【００２０】炉内における燃焼量は炉内圧力を連続的に
測定することによって、その変化を把握することができ
る。流動床焼却炉においては、投入された廃棄物が速や
かに燃焼を開始するので、廃棄物が多量に投入される
と、炉内に滞留する燃焼排ガスが急激に増加する。この
ため、炉内圧力を連続的に測定すれば、その圧力から燃
焼量の変化を把握することができる。

【００２１】しかし、流動床式廃棄物焼却炉において
は、廃棄物の供給量が変動するので、これにともなっ
て、燃焼量が小刻みに変動する。このため、単に、燃焼
量の変化だけに基づいて給水量を制御すると、給水量の
急激な増減が繰り返され、かえって燃焼量の変化に追従
した量の水（系内の加熱量に見合った量の水）の供給が
行われなくなる。

【００２２】このため、給水量の制御に際しては、燃焼
量の変化として把握される炉内圧力の変化が比較的小さ
く、その変化がある程度許容される状態にある場合と、
炉内圧力の変動が大きく、この変化に応じて制御しない
と、蒸気発生量の変動が一層大きくなってしまう状態に
ある場合とに分けて、異なった制御方式が適用される。

【００２３】すなわち、炉内圧力の測定値が、予め定め
た管理範囲（以下、所定範囲と言う）に入る場合には、
蒸気発生量およびボイラドラム内の水レベル測定値の増
減に応じた量の給水が行われ、給水量の急激な増減が起
こらないようにされる。そして、炉内圧力の測定値が所
定範囲外になった場合には、蒸気発生量およびボイラド
ラム内の水レベルの値には関係なく、炉内圧力の測定値
に応じた量の給水が行われる。

【００２４】このように、炉内圧力の測定値が変動して
所定範囲外になった場合に、それらの測定値に応じた量
の給水を行えば、蒸気発生量の著しい変動を引き起こす
原因が除去されるので、蒸気発生量の変動は抑制され
る。

【００２５】

【実施例】図１は本発明に係る一実施例の説明図であ
る。図１において、図３と同じ部分については同一の符
号を付し、その説明を省略する。本実施例においては、
圧力測定装置３０によって炉内圧力が連続的に測定さ
れ、この炉内圧力の信号が演算制御機構４０へ送られ
る。この炉内圧力のほかに、蒸気流量計２５によって測
定された蒸気発生量、レベル計２４によって測定された
ボイラドラム２１の水レベルの信号が演算制御機構４０
へ送られる。演算制御機構４０においては、これらの信
号に基づく演算処理が行われ、この演算処理によって決
定された給水量の信号が給水流量調節計２６へ送られ
る。給水流量調節計２６では、演算制御機構４０からの
信号に基づいて給水量の調節が行われる。

【００２６】次に、上述した給水量の制御を、図２およ
び図４によって説明する。図２は図１における給水量制
御の機構に係る説明図。また、図４は炉内圧力の経時的
変化の傾向を表した図であり、図中のＵは上限管理値を
示す。

【００２７】まず、演算制御機構４０においては、ボイ
ラドラムにおける水レベルの異常があるか否かについて
のチェックが行われ、もしも、上記水レベルが上限警戒
値または下限警戒値に達していた場合には、ボイラドラ
ムの水レベルに基づいた給水量の信号が出力され、この
信号が給水流量調節計２６へ送られる。この場合には、
ボイラドラムの水レベルが上下限の警戒値以内になるよ
うに、給水量が制御される。

【００２８】そして、炉内圧力が上限管理値Ｕ以下の所
定範囲内であるときには、蒸気発生量の測定値がボイラ
ドラムの水レベルの測定値に基づいて補正され、この補
正された蒸気発生量に基づいた給水量が算定される。そ
して、この給水量の信号が給水流量調節計２６へ送られ
る。この場合には、ボイラドラムの水レベルが一定にな
るように、給水量が制御される。

【００２９】また、炉内圧力が上限管理値Ｕを超えて所
定範囲外になっている場合には、炉内圧力の値だけに基
づいた給水量が算定され、この給水量の信号が給水流量
調節計２６へ送られる。

【００３０】上記した上限管理値Ｕは、蒸気発生量の変
動ができるだけ小さくなる範囲に設定されるものである
が、その値は操業データに基づいて適宜決定される。

【００３１】なお、炉内圧力の値が所定範囲内にある場
合の給水においては、燃焼量として把握される炉内圧力
の値に基づいた制御が行われないが、所定範囲内に入る
測定値の大部分は、小さな変動過程にある値であるの
で、この所定範囲における炉内圧力の変化による蒸気発
生量の変動はさして大きくならならず、許容しうる程度
に収まる。

【００３２】また、上記図４においては、炉内圧力の所
定範囲の設定に際し、下限管理値が設けられていない
が、この理由は次の如くである。

【００３３】まず、廃棄物供給量（燃焼量）が変動して
その管理範囲外になる頻度を、供給過多の場合と供給過
少の場合とに分けてみると、供給過多の頻度が非常に多
く、その際の変動も大きい。また、供給過少となる頻度
は比較的少ない上に、その際の変動は小さい。このた
め、上限管理値だけを設けておけば、燃焼量の大きな変
動は把握されるので、下限管理値を設定しておかなくて
も、蒸気発生量の変動はさして大きくならない。

【００３４】次に、炉内に投入された廃棄物は速やかに
燃焼を開始するが、その燃焼量は廃棄物投入直後では多
く、時間の経過とともに減少する。そして、発生した燃
焼排ガスは吸引ファンによって抜き出されており、この
燃焼排ガスの吸引量を調節することによって、炉内圧力
があるレベル以下に収まるように操作されているので、
多量の廃棄物が投入されて、炉内圧力のピークが出現す
ると、その後に、ガス吸引量調節の時間遅れによって、
圧力値が急激に低くなる現象が起こる。このため、圧力
が低い側の測定値の変動が、必ずしも、実際の圧力状態
を反映していないからである。

【００３５】次に、産業廃棄物を焼却する６０ｔ／ｄの
流動床焼却炉に設置された廃熱ボイラにおいて、図１お
よび図２で説明した方法によって給水した場合の結果に
ついて説明する。この際の蒸気発生量の経時変化は図５
に示す通りであった。この蒸気発生量の変動幅は、図６
に示す従来技術による場合の変動幅に対して１／４程度
に縮小された。このため、この廃熱ボイラから得られる
蒸気は、発電用のタービンや送風機などの機器の動力源
として使用することができる。

【００３６】

【発明の効果】本発明においては、ボイラドラムへの給
水が、炉内圧力の測定値が所定範囲内である場合と、所
定範囲外である場合とに区分された流量制御によって行
われ、その時点におけるボイラ系内の加熱量に見合った
量の水が供給されるので、蒸気発生量の変動が極めて小
さくなる。この結果、蒸気の品質がよくなり、発生した
蒸気を多方面の用途に有効利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例の説明図である。

【図２】図１における給水量制御の機構に係る説明図で
ある。

【図３】流動床式廃棄物焼却炉に設置された廃熱ボイラ
における従来の給水方法に係る説明図である。

【図４】炉内圧力の経時的変化の傾向を表した図であ
る。

【図５】本発明を実施した場合の蒸気発生量の経時変化
を示す図である。

【図６】従来技術による場合の蒸気発生量の経時変化を
示す図である。

【符号の説明】

１流動床焼却炉本体５ガス排出口６一次空気配管７二次空気配管８廃棄物供給機９廃棄物投入シュート２０廃熱ボイラ２１ボイラドラム２２給水配管２３蒸気配管２４レベル計２５蒸気流量計２６給水流量調節計３０圧力測定装置４０演算制御機構６０流動床７０廃棄物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−292701（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−59104（ＪＰ，Ａ) 実開昭59−42405（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F22D 5/30 F22B 1/18 F22B 35/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】炉内圧力、蒸気発生量、およびボイラド
ラム内の水レベルを連続的に測定し、これらの測定値に
基づいた給水量の制御を行ってボイラドラムへ給水する
方法であって、炉内圧力が所定範囲内である場合には、
蒸気発生量およびボイラドラム内の水レベル測定値に基
づく流量制御を行って給水し、炉内圧力が所定範囲外に
なった場合には、炉内圧力に応じた流量制御を行って給
水する流動床式廃棄物焼却炉の廃熱ボイラへの給水方
法。
【請求項２】炉内圧力、蒸気発生量、およびボイラド
ラム内の水レベルを連続的に測定し、これらの測定値に
基づいた給水量の制御を行ってボイラドラムへ給水する
方法であって、炉内圧力が所定範囲内である場合には、
蒸気発生量およびボイラドラム内の水レベル測定値に基
づく流量制御を行って給水し、炉内圧力が所定範囲外に
なった場合には、炉内圧力に応じた流量制御を行って給
水するとともに、ボイラドラム内の水レベルが上方の警
戒値を超えた場合または下方の警戒値を下回った場合に
は、測定された炉内圧力および蒸気発生量の値に関係な
く、ボイラドラム内の水レベル測定値に基づく流量制御
を行って給水する流動床式廃棄物焼却炉の廃熱ボイラへ
の給水方法。