JP3355955B2 - 燃焼装置およびその運転制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、固体可燃物の燃
焼装置に関し、特に燃料としての理論混合比が不明な廃
棄物等の焼却装置およびその運転制御方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図１２は例えば刊行物（「廃棄物処理技
術百選」 ’93年版、環境公害新聞社）に示された従来
のガス化燃焼炉（乾留炉）の構成を示す断面図である。
図に於いて、１は廃棄物投入口および安全弁、２ａは乾
留炉（熱分解炉）、２ｂは乾留炉２ａと別置きされた燃
焼炉、４は乾留炉２ａに乾留用空気を供給する乾留空気
孔、６は乾留炉２ａの乾留用空気室、９は燃焼空間、１
１ａは乾留炉２ａの始動用バーナ、１１ｂは燃焼炉２ｂ
の起動用バーナ、１２は燃焼空気孔である。１４は燃焼
炉２ｂの燃焼空気室であり、燃焼炉２ｂの内部と燃焼空
気孔１２によって連通している。１５は乾留炉２ａと燃
焼炉２ｂを連通する乾留ガス（熱分解ガス）流路、１０
１ａ，ｂは温度センサー、１０２ａ，ｂ，ｃは空気流量
調整弁である。

【０００３】次に動作について説明する。先ず、廃棄物
投入口１から可燃性廃棄物が乾留炉２ａの内部に投入さ
れる。次に乾留炉２ａに、乾留用空気室６および乾留空
気孔４を通して乾留用空気が供給される。また始動用バ
ーナ１１ａに助燃油が供給されて乾留炉２ａ内の廃棄物
の底部から部分燃焼が開始される。その熱で隣接部分が
加熱され、順次上方に向かって空気不足状態での部分燃
焼が進行する。この時、乾留炉２ａから未燃ガス成分を
多量に含んだ可燃性ガスである乾留ガス（以降、熱分解
ガスと称す）が発生し、熱分解ガス流路１５を経て燃焼
炉２ｂに供給される。乾留開始直後の熱分解ガスは可燃
成分割合が少ないため、燃焼炉２ｂに於いて起動用バー
ナ１１ｂにより助燃される。熱分解ガスの発生が本格化
し、また燃焼室９内部が十分加熱されると、熱分解ガス
は、燃焼空気室１４および燃焼空気孔１２を通過して燃
焼室９に導入される燃焼空気と混合して自燃する。な
お、この時起動用バーナ１１ｂは停止させる。

【０００４】この燃焼炉２ｂの燃焼制御は、燃焼炉２ｂ
内の燃焼ガス温度を温度センサ１０１ｂにより検出し、
乾留炉２ａの乾留用空気流量および燃焼炉２ｂの燃焼空
気流量をそれぞれ空気流量調整弁１０２ｂ，ｃにより調
整し、燃焼ガス温度が一定となるように行われる。

【０００５】図１３は例えば特開平６−２１３４２３号
公報に示された従来のストーカ炉の構成を示す断面図で
ある。図に於いて、１は焼却炉２の廃棄物投入口である
ホッパー、３はホッパー１に投入された廃棄物を焼却炉
２の内部に押しやるプッシャー、４は廃棄物を乾燥、燃
焼、後燃焼させる火格子すなわちストーカであり、プッ
シャー３に近い方から順に乾燥ストーカ４ａ、燃焼スト
ーカ４ｂ、後燃焼ストーカ４ｃに分けられる。５はスト
ーカ４に１次空気を供給する１次空気用送風機、６はス
トーカ４の下部と１次空気用送風機５を連通する１次空
気流路である。７は後燃焼ストーカ４ｃで燃焼し終わっ
た灰の投入口である焼却灰入り口である。９ａ，９ｂは
ストーカ４上の燃焼空間すなわちフリーボードであり、
９ａは１次燃焼領域、９ｂは２次燃焼領域である。１１
は起動用燃焼器、１２は２次燃焼領域９ｂに２次空気を
供給する２次空気用送風機、１３はストーカ４上の廃棄
物の燃焼状態を観察するためのモニタ用カメラである。
１４は排熱ボイラ、１５はタービン発電機、１６は排ガ
ス処理設備である。

【０００６】次に動作について説明する。起動時は先
ず、廃棄物がホッパー１に投入され、その内部に堆積す
る。その最下部に堆積した廃棄物はプッシャー３によっ
てストーカ４上に送られる。ストーカ４上の廃棄物は順
次乾燥ストーカ４ａから燃焼ストーカ４ｂへと送られ
る。一方、１次空気が１次空気用送風機５から１次空気
流路６を経て各ストーカ４ａ，４ｂ，４ｃの下方に送ら
れる。ここで起動用燃焼器１１が駆動され、ストーカ４
上の廃棄物に点火される。燃焼ストーカ４ｂ上の廃棄物
は燃焼し、ストーカ４ｂの運動によって順次後燃焼スト
ーカ４ｃへと送られる。一方、新たな廃棄物がプッシャ
ー３によって乾燥ストーカ４ａに供給される。

【０００７】燃焼ストーカ４ｂ上で空気不足で部分的に
燃えて発生した未燃成分ガスは、２次空気用送風機１２
から２次燃焼領域９ｂに供給される２次空気によりほぼ
完全に燃焼される。２次燃焼領域９ｂ下流の燃焼ガスの
熱エネルギは、廃熱ボイラ１４によって水蒸気の熱エネ
ルギに変換され、更に例えばタービン発電機１５により
電気エネルギに変換される。ボイラ１４を通過した燃焼
ガスは排ガス処理設備１６により飛灰や酸性ガスが除去
される。一方、燃焼ストーカ４ｂで燃焼し、後燃焼スト
ーカ４ｃに送られたおき火状廃棄物はそこで灰になり、
焼却灰入り口７へと送られる。

【０００８】燃焼炉２内の燃焼状態は、燃焼ガス温度モ
ニタ（図示せず）や、排気中の酸素濃度、テレビカメラ
１３による燃焼ストーカ４ｂ上の火炎位置等により監視
される。ストーカ４による廃棄物の送り速度、１次およ
び２次空気の供給量の調整により燃焼ストーカ４ｂ上で
廃棄物が燃え切るように、また排気中の酸素濃度が所定
濃度となるように、更にボイラ１４の熱負荷が一定とな
るように燃焼制御が行われる。

【０００９】図１４は例えば、単行本（「増補改訂版
流動床式ごみ焼却炉設計の実務」工業出版社、平成６年
８月２０日）に示された流動床炉の構成を示す断面図で
ある。図に於いて、２は流動床焼却炉本体、３は廃棄物
供給装置、４は流動床、６は流動化空気導入部、６１は
流動化空気室である。６２は散気板であり、散気板６２
の上には流動媒体である砂が用意されている。７は流動
床４下部に設けられた不燃物抜き出し管、８は不燃物抜
き出し装置、８１は不燃物と流動砂を分ける振動ふる
い、８２は流動砂循環装置である。９は流動床４の上方
に設けられたフリーボードである。１０は補助燃料供給
ガン、１１は起動用バーナ、１２はフリーボード９に２
次空気を供給する２次空気ノズルである。

【００１０】次に動作について説明する。流動層を形成
するための流動化空気（１次空気を兼ねる）は流動化空
気導入部６から流動化空気室６１、散気板６２を通過し
て流動床炉２内に導入される。散気板６２の上の砂は、
この流動化空気によって流動層を形成する。次に起動用
燃焼器１１により流動層は加熱される。流動層温度が廃
棄物燃焼に適する温度（約700℃）になると、廃棄物供
給装置３により廃棄物が流動床４に投入される。投入さ
れた廃棄物は、速やかに乾燥・熱分解・部分燃焼する。生
成された可燃性ガス（以降、熱分解ガスと称す）は流動
床４上方のフリーボード９に於いて２次空気ノズル１２
から導入される２次空気と混合し、ほぼ完全に燃焼す
る。流動床４中の不燃物は、不燃物抜き出し装置８によ
り不燃物抜き出し管７から抜き出され、振動ふるい８１
により、砂と不燃物に分けられる。砂は流動砂循環装置
８２によって再び流動床に戻される。

【００１１】流動床炉では、廃棄物は流動床４の高温の
砂と激しく混合するので、反応速度が大きく、短時間内
に乾燥・熱分解・部分燃焼する。そのため廃棄物の量・質
の変動に対して不完全燃焼しやすい傾向にある。例えば
廃棄物中のプラスチック成分の割合が増大すると、燃焼
空気不足となり、ＣＯ排出濃度が急増したりする。

【００１２】これに対し、流動床４を部分的に流動化
し、反応を穏やかにして不完全燃焼を押さえる工夫がな
されている例もある（刊行物（「第１２回全国都市清掃
研究発表会講演論文集」1992年２月））。しかしなが
ら、この方法も固体廃棄物の質の変化に対しては十分な
対策とはなっていない。

【００１３】一方、燃焼制御方法について、制御に用い
られている測定項目と制御項目を従来例に求めると次の
ようなものがある。 特開平7-133917号公報 測定項目：燃焼空気量、排ガス中酸素濃度、出口排ガス
温度 制御項目：燃焼空気量、給じん量、火格子ごみ移動速
度、各ゾーンへの燃焼空気分流比 特開平7-119946号公報 測定項目：ホッパ内ゴミ体積、ホッパ内ゴミ重量 制御項目：ごみの供給加減、燃焼加減、排煙処理加減 特開平6-341629号公報 測定項目：供給空気温度、流動層温度、出口排ガス温
度、１次空気流量、２次空気流量 制御項目：流動層内燃焼空気とフリーボード燃焼空気の
流量および配分比 特開平7-167419号公報 測定項目：炉内輝度、排ガス中酸素濃度 制御項目：塵芥供給量、燃焼空気供給量 特開平6-74435号公報 測定項目：廃棄物供給手段の駆動用モータ負荷電流、炉内
ガス温度 制御項目：焼却物投入流量、２次空気流量 特開平6-331122号公報 測定項目：赤外線による燃え切り点位置 制御項目：ごみ搬送速度、空気供給量 特開平6-288529号公報 測定項目：ストーカの後燃焼帯で発生する特定成分排ガ
ス濃度 特開平7-39854号公報 測定項目：廃棄物供給量 特開平6-86926号公報 測定項目：炉内画像（火炎像） 特開平7-55125号公報 測定項目：炉内画像（炉内輝度分布）（燃焼位置と燃え
切り点を検出）

【００１４】以上のように廃棄物供給量、燃焼空気量、
燃焼空気温度、排ガス温度、排ガス中酸素濃度、特定成
分排ガス濃度、炉内画像を測定しての燃焼制御は公知で
ある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】従来の固体廃棄物焼却
装置は以上のように構成・運転されている。また燃焼制
御に於いては、上述のように廃棄物の量については大ま
かに把握されている例は見られるが、廃棄物の質の変化
を燃焼以前に検知している例はなく、その変化に対して
は適切な制御が行われていないのが現状である。特に廃
棄物の質、具体的にはその燃焼のための理論空気量（燃
料を燃焼させる際の過不足のない空気量）は、全く把握
されておらず、その結果、供給される廃棄物の質の変動
に対して、適切な量の空気が供給されずに、燃焼排気中
のＣＯ排出濃度が急増したり、炉内燃焼ガス温度が上昇
したり、また負荷側のボイラ蒸気温度が変化するなどの
問題点があった。また、排気中のＣＯ濃度の増大により
猛毒物質であるダイオキシンの排出にもつながってい
た。

【００１６】一方、最近、燃焼炉の各種情報量を組み合
わせ、ファジィ推論で一本化して、従来は定量化できな
かった概念量を数値化して制御するファジィ制御も一部
の炉に導入され、制御性の向上に効果を上げている。し
かし、これに於いては炉運転のノウハウをファジィ推論
に盛り込む開発に長期間を必要とし、また現在のファジ
ィ制御は、ごみを炉に供給すれば燃えるレベルのごみに
対しては、その供給量を調節することにより燃焼安定化
が図れるが、ごみ質の急変（悪化、例えば水分含有量の
増加）に対しては、対応できていないのが現状である。

【００１７】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、可燃物をガス化し、その質をリ
アルタイムで検出し、それにあわせて燃焼空気流量や可
燃物供給量を制御して安定燃焼、高効率燃焼、低公害燃
焼を実現する燃焼装置およびその運転制御方法を提供す
ることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る燃焼装置
は、固体可燃物供給手段と、該固体可燃物供給手段から
の固体可燃物を熱分解または部分燃焼して可燃性ガスを
生成する熱分解部と、該熱分解部で生成した可燃性ガス
を燃焼させる燃焼部と、前記熱分解部を加熱する加熱手
段または前記熱分解部に空気を供給する第１の空気供給
手段と、前記燃焼部に空気を供給する第２の空気供給手
段と、前記熱分解部で生成した可燃性ガスの質を検出す
る熱分解ガス質検出手段とを備えてなる燃焼装置に於い
て、前記熱分解ガス質検出手段は、可燃性ガスと空気の
混合比率を段階的に変化させた複数の予混合火炎のイオ
ン電流の大きさ、温度または火炎中のラジカルの発光強
度を比較することにより前記イオン電流、温度または発
光強度がピークとなる可燃性ガスと空気の混合比率を検
出するものである。

【００１９】さらに、前記熱分解部で生成した可燃性ガ
スの量を検出する熱分解ガス量検出手段または第１の空
気供給手段により前記熱分解部に供給される空気の流量
を検出する空気流量検出手段を備えたものである。

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】さらに、前記複数の予混合火炎は仮想円錐
の略母線上に、互いにその一部が接するように形成され
るものである。

【００２４】さらに、前記仮想円錐の頂点近傍に予混合
火炎の点火源を設置したものである。

【００２５】さらに、前記仮想円錐の略中心軸上に複数
の予混合火炎に接するように１個のイオン電流検出用共
通電極を設置し、該イオン電流検出用共通電極を用いて
前記各予混合火炎のそれぞれのイオン電流を時間的ずれ
をもって測定するように構成したものである。

【００２６】さらに、前記複数の予混合火炎は、熱分解
部よりも低圧の容器内に形成されるものである。

【００２７】

【００２８】また、本発明に係る燃焼装置の運転制御方
法は、熱分解ガス量検出手段および熱分解ガス質検出手
段により熱分解部で生成した可燃性ガスの量およびイオ
ン電流、温度または発光強度がピークとなる可燃性ガス
と空気の混合比率を検出し、検出された可燃性ガス量
と、前記可燃性ガスと空気の混合比率との積に所定倍率
を乗じた量の空気を第２の空気供給手段により燃焼部に
供給するものである。

【００２９】また、空気流量検出手段および熱分解ガス
質検出手段により熱分解部に供給される空気流量および
熱分解部で生成した可燃性ガスのイオン電流、温度また
は発光強度がピークとなる可燃性ガスと空気の混合比率
を検出し、検出された空気流量に所定倍率を乗じること
により可燃性ガス量を算定し、該可燃性ガス量と、前記
可燃性ガスと空気の混合比率との積に所定倍率を乗じた
量の空気を第２の空気供給手段により燃焼部に供給する
ものである。

【００３０】

【００３１】

【００３２】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１は本発明の実施の形態１による燃焼
装置の構成を説明するブロック図である。図に於いて、
１は固体可燃物供給手段、２ａは固体可燃物供給手段１
により供給される固体可燃物を熱分解または部分燃焼す
る熱分解部、２ｂは熱分解部２ａで生成した可燃性ガス
（以降、熱分解ガスと称す）を燃焼させる燃焼部、６は
熱分解部２ａに部分燃焼用の空気を供給する第１の空気
供給手段、１４は燃焼部２ｂに燃焼用空気を供給する第
２の空気供給手段である。なお、具体的構成については
例えば従来例で説明した図１２に示すものが用いられ
る。また、図１３に示すものも、乾燥段４ａと燃焼段４
ｂの境界近傍が熱分解部２ａに、燃焼段４ｂが燃焼部２
ｂにそれぞれ相当すると考えることにより適用できる。
さらに、図１４に示すものも、１次空気を兼ねる流動化
空気が供給される流動床４が熱分解部２ａに、２次空気
が供給されるフリーボード９が燃焼部２ｂにそれぞれ相
当すると考えることにより適用できる。

【００３３】４１は熱分解部２ａと燃焼部２ｂに連通
し、熱分解部２ａで発生した熱分解ガスの量を計測する
熱分解ガス量検出手段であり、例えば図１２に於いて熱
分解ガス流路１５に設けた流量計である。４２は熱分解
部２ａに連通し、そこで生成された熱分解ガスの一部を
取り出し、その質を検出する熱分解ガス質検出手段であ
り、その構成および動作については後に詳述する。

【００３４】次に動作について説明する。固体可燃物供
給手段１および第１の空気供給手段６より所定量の固体
可燃物および部分燃焼用空気が熱分解部２ａに供給され
る。ここで固体可燃物は起動用バーナ（図示せず）によ
り点火され、熱分解・部分燃焼を開始する。その後、定
常燃焼に移行するが、この時、熱分解部２ａには可燃物
を不完全燃焼させるだけの量の燃焼空気しか供給しな
い。その結果、可燃性ガス（熱分解ガスと称している）
が生成し、これが燃焼部２ｂへと送られる。この途中で
熱分解ガス量検出手段である流量計によってそのガス流
量が把握される。また熱分解部２ａで生成した熱分解ガ
スの一部は熱分解ガス質検出手段４２によりその質が検
出され、それらに基づき、燃焼部２ｂが予め求めてある
設定空気過剰率になるように第２の空気供給手段１４に
より所定量の燃焼空気が燃焼部２ｂに供給され、ここで
完全燃焼される。

【００３５】次に熱分解ガス質検出手段の一例を図につ
いて説明する。図２（ａ）に於いて、４３は熱分解ガス
マニホールドであり、例えば図１２に於いて熱分解ガス
流路１５に連通して設けられる。４４は熱分解ガスマニ
ホールド４３の下流に設置した熱分解ガス流量調節バル
ブ、４５は空気マニホールド、４６は空気マニホールド
４５下流に設置した空気流量調節バルブ、４７は熱分解
ガスと空気の予混合気を燃焼させるパイロットバーナで
あり、複数個設置されている。４８はパイロットバーナ
４７の先端に形成される予混合火炎である。４９は予混
合火炎４８中に挿入されるイオン電流検出用電極であ
り、各パイロットバーナ４７にそれぞれ設置される。５
０はイオン電流検出用電源、５２はイオン電流検出用抵
抗器であり、各パイロットバーナ４７で同じ値とする。
パイロットバーナ４７、予混合火炎４８、イオン電流検
出用電極４９、抵抗器５２、電源５０で閉回路を形成す
る。この閉回路は各パイロットバーナ４７に対してそれ
ぞれ設けられる（図２（ａ）では右端の一つにだけ図
示）。５３はイオン電流検出用の電圧計である。

【００３６】次に動作について説明する。熱分解ガスは
マニホールド４３に導入された後、流量調節バルブ４４
でそれぞれ所定流量になるように調節され、各パイロッ
トバーナ４７へ供給される。一方、空気も空気マニホー
ルド４５に導入された後、流量調節バルブ４６で所定流
量となるように流量調節され、各パイロットバーナ４７
に供給される。この時、各パイロットバーナ４７毎に熱
分解ガスと空気の混合比率を違えて、完全燃焼に必要な
空気量に対して空気不足から空気過剰となるように段階
的に設定する。各パイロットバーナ４７に供給された予
混合気は、その先端部で着火され、予混合火炎４８が形
成される。

【００３７】各予混合火炎４８中には、イオン電流検出
用電極４９が挿入されており、パイロットバーナ４７、
予混合火炎４８、イオン電流検出用電極４９、抵抗器５
０で閉回路を形成する。火炎には反応途中のラジカルが
存在しているため、火炎は電気伝導性を示す。その電気
伝導性は、燃料と空気の混合比率（空気過剰率）によっ
て異なるが、一般には、完全燃焼に必要最低限の空気量
（理論空気量）が供給された場合、またはそれよりも少
し空気不足の時にこの電気伝導性が最大となる。その様
子を図２（ｂ）に示してある。ここで横軸は各パイロッ
トバーナ４７に於いてそれぞれ異なる値に設定された熱
分解ガスと空気の混合比率である。ここでは、熱分解ガ
スの完全燃焼に必要最低限の空気量（理論空気量；この
ときの混合比率は理論混合比）に対して、空気不足から
空気過剰となるように、広く段階的に混合比率を設定し
てあるため、上述のように電圧計５３で検出される電圧
のいずれかに於いて最大値が得られる。なお、この時の
イオン電流値は電圧計５３で測定された電圧を電気抵抗
５２の抵抗値で除して求められる。また、抵抗５２の値
は火炎４８の電気抵抗の数ＭΩに比較して十分小さい数
十ｋΩ程度に設定し、各閉回路で同じ値のものを用い
る。

【００３８】可燃物の質が変化し、その熱分解ガスの組
成が変化しても上記特性は保たれることから、常にその
時々の熱分解ガスの理論混合比またはそれよりも若干小
さな空気過剰率でピーク値が検出される。この理論混合
比あるいは理論混合比に準ずる空気過剰率に基づいて、
燃焼部２ｂに、設定した空気過剰率となるように燃焼空
気を供給する。

【００３９】次に前述の燃焼装置運転制御方法について
さらに詳細に説明する。熱分解ガス量検出手段として例
えば一般に市販されている超音波流量計を用いる。これ
により熱分解ガスの体積流量Ｑ_gasが得られる。一方、
前述の熱分解ガス質検出手段であるイオン電流式の理論
混合比検出器により熱分解ガスの理論混合比λ_stを知る
ことができ、これらの積Ｑ_gasλ_stにより熱分解ガスの
理論空気量を知ることができる。

【００４０】図１の燃焼装置では、熱分解部２ａに供給
する１次空気で部分燃焼(熱分解)を行って熱分解ガスを
発生させ、燃焼部２ｂに於いて２次空気を導入して完全
燃焼を行わせるが、この時燃焼部２ｂに供給する２次空
気(空気量Ｑ_a2)の空気過剰率λ₂(=Ｑ_a2/(Ｑ_gasλ_st))と
排出されるＣＯ濃度の関係は下に凸の放物線状となり、
ある２次空気過剰率λ₂でＣＯ排出濃度が最小となる。
この２次空気過剰率は燃焼部２ｂの２次空気導入構造に
より異なるが、概ね１よりも若干小さな値となり、熱分
解部２ａと燃焼部２ｂの合計で概ね１.６〜２.０とな
る。ここでは、上で求めた熱分解ガスの理論空気量(Ｑ
_gasλ_st)に、その燃焼部２ｂの２次空気導入構造に応じ
た２次空気過剰率を乗じることにより、ＣＯ排出濃度を
最小にする２次空気量を算出して供給することができ
る。このように、本実施の形態によれば、熱分解ガス質
検出手段４２により熱分解部２ａで生成した熱分解ガス
の質すなわち理論混合比またはそれに準ずる空気過剰率
がリアルタイムで検出されるので、熱分解ガスの質と量
に応じた燃焼空気を燃焼部に供給することが可能にな
り、熱分解ガスの質および量の変化に対しても常に安定
した燃焼を実現でき、その結果、高燃焼効率、低公害燃
焼、さらには熱負荷側の安定運転を実現できる。

【００４１】実施の形態２.なお、前記実施の形態のよ
うに熱分解ガス量検出手段４１は特に用いずに、熱分解
部２ｂに供給する空気量（１次空気量）を計測し、この
値に予め実験的に求めておいた熱分解ガス量と１次空気
量の比である（熱分解ガス量）／（１次空気量）を乗じ
ることにより、熱分解ガス量を推定してもよく、熱分解
ガス量検出手段４１を用いなくてもよいので装置が安価
になる。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
なお、ここで（熱分解ガス量）／（１次空気量）の具体
的数値は、可燃物の質や熱分解温度によって変化する
が、概ね１.２程度となる。

【００４２】実施の形態３．実施の形態１では理論混合
比または理論混合比に準ずる空気過剰率を求める手段と
して複数個のパイロットバーナ４７のイオン電流値を比
較したが、イオン電流検出電極４９の代わりに、例えば
熱電対を用いて各予混合火炎４８の温度を比較してもよ
い。火炎温度の空気過剰率に関する特性はイオン電流の
それと同様であり、図３に示すように、理論混合比近傍
でピークを持つ。これにより運転中のその時々の熱分解
ガスの理論混合比またはそれに準ずる空気過剰率を知
り、それにより実施の形態１の場合と同様に設定空気過
剰率で燃焼装置を運転する。

【００４３】また、火炎中のラジカル、例えばＯＨ^*、Ｃ
ＨＯ^*からの発光の空気過剰率に関する特性も図４に示
すようにイオン電流や火炎温度と同様であり、これらの
発光強度によっても同様に運転中のその時々の熱分解ガ
スの理論混合比またはそれに準ずる空気過剰率を知り、
それにより設定空気過剰率で燃焼装置運転が可能であ
る。

【００４４】実施の形態４．図５は本発明の実施の形態
４による燃焼装置の構成を説明するブロック図である。
図に於いて、４０は熱分解部２ａと熱分解ガス量検出手
段４１および熱分解ガス質検出手段４２に連通する混合
部である。その他の構成は図１と同様である。なお、具
体的な１例を示すと、混合部４０は熱分解ガス流れに旋
回を与え乱流混合を促進するように例えばガスタービン
燃焼器の空気案内羽根（スワーラ）と同様に構成され、
図１２の例では熱分解ガス流路１５の入口部に設けられ
る。

【００４５】このように構成されたものに於いて、混合
部４３により熱分解ガスの混合が促進され、熱分解ガス
質がより均一化されることにより、熱分解ガス質の検出
がより的確に行われる。

【００４６】実施の形態５．図６は本発明の実施の形態
５に係わる熱分解ガス質検出手段の構成を示す図であ
る。図に於いて、５４は複数個のパイロットバーナ４７
を仮想円錐の略母線上に並べるためのパイロットバーナ
取り付け部材であり、円筒状固定金具５４ａにパイロッ
トバーナ４７を挿入しネジ５４ｂで固定するように構成
されている。５５はパイロットバーナ取り付け部材５４
に設けられたパイロットバーナ用燃焼空気通過孔、４９
ｂはイオン電流検出電極４９をパイロットバーナ取り付
け部材５４と電気的に絶縁する電気絶縁体、５６はイオ
ン電流検出電極４９の電気絶縁体４９ｂをパイロットバ
ーナ取り付け部材５４に固定する固定金具である。ここ
で、パイロットバーナ４７は仮想円錐の略母線上に複数
個、火炎４８が形成される先端部が近接して配置されて
いる。５７は前記仮想円錐の頂点近傍に設置された点火
源すなわち点火用放電電極であり、例えば周方向２ケ所
に対向させて計２本、各電極先端の間隔を３〜４mmとし
て配置し、この間隙に高電圧放電を行う。

【００４７】次に動作について説明する。基本的な動作
は実施の形態１の場合と同様である。ここでは、複数の
パイロットバーナ４７が仮想円錐の略母線上に先端部が
近接して配置されることにより、各予混合火炎４８が互
いに接する。よって、熱分解ガス質（理論混合比）が変
化し、いずれかの火炎４８が消えても、必ず他の予混合
火炎４８は燃焼し続ける。再度熱分解ガス質が変化し
て、それまで消えていたパイロットバーナ４７の予混合
気の空気過剰率が可燃範囲に入ると、他の火炎４８によ
り着火されて、再び火炎４８が形成される。このよう
に、パイロットバーナ４７の何れかが消炎しても、他の
火炎４８により常にパイロットバーナ４７全体としては
保炎される。また、点火源５７が１つでよい。

【００４８】実施の形態６．図７は本発明の実施の形態
６に係わる熱分解ガス質検出手段の構成を示す図であ
り、（ｂ）は全体構成の断面図、（ａ）はイオン電流検
出電極４９を上から見た図である。図に示すように、仮
想円錐の略中心軸上で、かつ複数の予混合火炎４８に接
するように１個のイオン電流検出電極４９が設置されて
いる。イオン電流検出電極４９はこの例では図７（ａ）
に示すように中心から各予混合火炎に向かって、放射状
に電極部が伸びている。各パイロットバーナ４７は、こ
こではパイロットバーナ取り付け部材５４から電気的に
絶縁されている。イオン電流検出電極４９がパイロット
バーナ取り付け部材５４から電気的に絶縁されているの
は図６の場合と同様である。６０はスキャナーであり、
一端がイオン電流検出用抵抗器５２に電気的に接続さ
れ、多数の他端は各パイロットバーナ４７に電気的に接
続されている（図では１本だけ接続し、他は破線で示し
ている）。

【００４９】次に動作について説明する。各予混合火炎
４８の基本的な測定方法は実施の形態１や５の場合と同
様である。ここでは、予混合火炎４８に接しているイオ
ン電流検出電極４９を１本とし、各予混合火炎４８のイ
オン電流値の大きさの測定は、スキャナー６０によって
順に微小時間（例えば１０msec）のずれを持たせて、各
パイロットバーナ４７とイオン電流測定用抵抗器５２を
電気的に接続して行う。また、イオン電流値の時間変化
に対応するため、各イオン電流値の測定を多数回行い、
それぞれについて平均化して各パイロットバーナ４７の
イオン電流値とする。

【００５０】実施の形態７．図８は本発明の実施の形態
７による燃焼装置の構成を説明するブロック図である。
図に於いて、５８は低圧容器すなわち収納ケース、５９
は収納ケース５８に取り付けられた排気ファンである。
６は燃焼部２ｂに連通しその燃焼ガスを吸引排出する煙
道ファンであり、第１の空気供給手段に相当する。

【００５１】この装置の動作は次のとおりである。この
装置では熱分解部２ａでの燃焼空気は、煙道ファン６に
より吸引することにより得る。大型の都市廃棄物焼却炉
では悪臭が周囲に拡散しないように炉内圧を大気圧より
低く設定するのが一般的である。この場合、熱分解部２
ａで生成した熱分解ガスを熱分解ガス質検出手段４２に
導入するには、二つの方法がある。一つは熱分解部２ａ
と熱分解ガス質検出手段４２の間にブロアを設ける方
法、もう一つは熱分解ガス検出手段４２の下流にブロア
を設ける方法である。前者では高温の熱分解ガスが直接
ブロアを通過するので耐熱・耐久性上望ましくない。一
方、後者の場合は、熱分解ガス質検出手段４２全体をケ
ース５８の中に収納し、そこから排気ファン５９で排気
することで熱分解ガス質検出手段４２を熱分解部２ａよ
りも低圧にし、より大きな負圧を発生させ、熱分解ガス
をガス質検出手段４２に導入する。この時、パイロット
バーナ４７の燃焼空気も多量に周囲より吸引するように
すれば、パイロット火炎４８の燃焼ガスも十分に希釈さ
れブロア５９を通過して排気される気体の温度は十分低
下し、ブロア５９に悪影響を与えることはない。なお、
熱分解ガス質検出手段４２としては例えば前記各実施の
形態でそれぞれ示したのと同様のものが用いられるが、
低圧容器５８には少なくとも予混合火炎の形成部すなわ
ちパイロットバーナ４７が収納されていればよく、検出
部（例えばイオン電流検出式の場合はイオン電流検出用
電源５０、イオン電流検出用抵抗５２、イオン電流検出
用電圧計５３等）は低圧容器５８の外に配置されていて
もよい。なお、各パイロットバーナ４７に供給される熱
分解ガスおよび空気の流量は、熱分解ガス流量調節バル
ブ４４、および空気流量調節バルブ４６によって設定量
に調節される。

【００５２】なお、図２〜４、６、７で示した実施の形
態では、複数のパイロットバーナに於いて熱分解ガスと
空気の混合比率を変えた複数個の予混合火炎４８につい
て比較を行っているが、単数のパイロットバーナ４７に
於いて、時間的に熱分解ガスと空気の混合比率を変えて
行ってもよい。

【００５３】参考例１． 本発明の参考例１による燃焼装置は例えば図１に於いて
熱分解部２ａに於ける可燃性ガスすなわち熱分解ガスの
温度を検出する手段を備えたものである。熱分解ガス温
度検出手段としては例えば図１２で示した温度センサ１
０１ａと同様に熱電対が用いられる。

【００５４】一般に燃料性状の一定である気体燃料や液
体燃料を用いた場合、空気過剰率と燃焼ガス温度の関係
は図９のように理論混合比近傍で最高温度が得られる。
空気過剰率の範囲を理論混合比よりも小さな領域（ピー
クの左側の領域）に限定した場合、燃焼ガス温度の低下
は空気過剰率が小さくなったことを意味し、逆に温度上
昇は空気過剰率が大きくなったことを意味する。ここで
燃料を廃棄物に置き換えても、廃棄物の性状が一定であ
れば、熱分解部２ａに於ける可燃性ガス温度（以下熱分
解部温度という）と空気過剰率の関係はこれと同様にな
る。すなわち、熱分解部温度の低下は、この運転空気過
剰率が小さくなったこと意味し、逆に温度上昇は、運転
空気過剰率が大きくなったことを意味する。

【００５５】以上のことを踏まえ、本発明の参考例１に
よる燃焼装置の運転制御の仕方について下表１の四つの
場合に分けて具体的に説明する。

【００５６】

【表１】

【００５７】まず、表１のＡの熱分解部温度がその設定
温度よりも低下し、且つ前記熱分解ガス質検出手段に於
ける測定項目（例えばイオン電流値）のピークを持つ混
合空気と熱分解ガス量の比である（混合空気）／（熱分
解ガス量）が増大したすなわち熱分解ガス割合が小さく
なった場合（図１０の曲線ａ）、可燃物の供給量を減少
させ、熱分解部２ａの温度が設定温度に戻った時に、ま
たは設定温度に戻る少し前に、可燃物の投入量を元に戻
す操作を行う。

【００５８】熱分解部２ａは通常、理論混合比よりも小
さな空気過剰率で運転する（以下Ｂ〜Ｄの各場合につい
ても同様）。熱分解部２ａの燃焼ガス温度がその設定温
度よりも低下したことから、図９からは熱分解部２ａの
空気過剰率が小さくなったこと、すなわち熱分解ガス中
の可燃成分割合が増大したことが予想される。一方、前
記熱分解ガス質検出手段に於ける測定値のピークを持つ
混合空気と熱分解ガス量の比（空気過剰率に比例）が増
大したことは、その熱分解ガスの割合が小さくなったこ
とを意味する。熱分解ガスの量が混合空気に対してより
少なくなったということは、熱分解ガス中の可燃成分割
合が増大したことを意味し、図９での温度変化からの予
想と一致する。このことは、熱分解部２ａへの供給空気
量が一定である場合、供給された固体可燃物の量が増大
したことを意味する。

【００５９】従ってこの場合には、固体可燃物の供給量
を減少させて、熱分解部２ａでの空気過剰率を増大さ
せ、熱分解部温度を上昇させる。熱分解部温度が設定温
度に戻った場合に、または設定温度に戻る少し前に、可
燃物の投入量を元に戻す操作を行う。

【００６０】次に、表１のＢの熱分解部温度がその設定
温度よりも上昇し、且つ前記熱分解ガス質検出手段に於
ける測定値のピークを持つ混合空気と熱分解ガス量の比
が減少したすなわち熱分解ガス割合が大きくなった場合
（図１０の曲線ｂ）、可燃物の供給量を増大させ、熱分
解部温度が設定温度に戻った時に、または設定温度に戻
る少し前に、可燃物の投入量を元に戻す操作を行う。

【００６１】熱分解部温度がその設定温度よりも上昇し
たことから、図９からは、熱分解部２ａの空気過剰率が
大きくなったこと、すなわち熱分解ガス中の可燃成分割
合が減少したことが予想される。一方、前記熱分解ガス
質検出手段に於ける測定値のピークを持つ混合空気と熱
分解ガス量の比が減少したことは、その熱分解ガスの割
合が大きくなったことを意味する。熱分解ガスの量が混
合空気に対してより多くなったということは、熱分解ガ
ス中の可燃成分割合が減少したことを意味し、図９での
温度変化からの予想と一致する。このことは、熱分解部
２ａへの供給空気量が一定のもとでは、供給された固体
可燃物の量が減少したことを意味する。

【００６２】従ってこの場合には、固体可燃物の供給量
を増大させて、熱分解部２ａでの空気過剰率を減少さ
せ、熱分解部温度を低下させる。熱分解部温度が設定温
度に戻った時に、または設定温度に戻る少し前に、可燃
物の投入量を元に戻す操作を行う。

【００６３】次に、表１のＣの熱分解部温度がその設定
温度よりも低下し、且つ前記熱分解ガス質検出手段に於
ける測定値のピークを持つ混合空気と熱分解ガス量の比
が減少したすなわち熱分解ガス割合が大きくなった場
合、熱分解部２ａへの空気供給量を増大させ、熱分解部
温度が設定温度に戻った時に、または設定温度に戻る少
し前に、空気供給量を元に戻す操作を行う。

【００６４】ここで、熱分解部温度がその設定温度より
も低下する現象はＡの場合と同様であるが、前記熱分解
ガス質検出手段に於ける測定値のピークを持つ混合空気
と熱分解ガス量の比が減少しているのはＡの場合と逆で
あり、ＡやＢのような単なる投入されている可燃物の量
の変化では起こらない現象である。

【００６５】ここで、熱分解部温度が低下し、かつ混合
空気と熱分解ガス量の比が減少しているのは可燃物の質
の変化が起こっていることを示唆する。例えば熱分解部
温度の低下は可燃物の比熱の増大を、混合空気と熱分解
ガス量の比が減少しているのは、熱分解ガス中の可燃成
分割合が減少していることを意味し、実炉でよく起こる
具体例としては、可燃物中の水分割合の増加が挙げられ
る。

【００６６】この場合には、熱分解部温度を上げるた
め、その空気過剰率を大きくする操作が必要となる。空
気過剰率を大きくするには、可燃物供給量を減少させる
か、または熱分解部２ａへの供給空気量を増大させる二
通りがある。可燃物供給量を減少させると、水分割合増
加による燃焼量の減少に加えて更に燃焼量を減少させる
ことになるので、燃焼量減少を小さく押さえるために供
給空気量を増大させる操作を行う。これにより熱分解部
温度が上昇し、熱分解速度が増大する結果、熱分解ガス
中の可燃成分割合が増大し、安定燃焼へと向かう。熱分
解部温度が設定温度に戻った時に、または設定温度に戻
る少し前に、空気供給量を元に戻す操作を行う。

【００６７】次に、表１のＤの熱分解部温度がその設定
温度よりも上昇し、且つ前記熱分解ガス質検出手段に於
ける測定値のピークを持つ混合空気と熱分解ガス量の比
が増大したすなわち熱分解ガス割合が小さくなった場
合、熱分解部２ａへの空気供給量を減少させ、熱分解部
の温度が設定温度に戻った時に、または設定温度に戻る
少し前に、空気供給量を元に戻す操作を行う。

【００６８】ここで、熱分解部温度がその設定温度より
も上昇する現象はＢの場合と同様であるが、前記熱分解
ガス質検出手段に於ける測定値のピークを持つ混合空気
と熱分解ガス量の比が増大しているのはＢの場合と逆で
あり、これもＡやＢのような単なる投入されている可燃
物の量の変化では起こらない現象である。

【００６９】熱分解部温度が上昇し、かつ混合空気と熱
分解ガス量の比が増大していることも可燃物の質の変化
が起こっていることを示唆する。例えば熱分解部温度の
上昇は可燃物の比熱の減少を、混合空気と熱分解ガス量
の比が増大しているのは、熱分解ガス中の可燃成分割合
が増大していることを意味し、実炉でよく起こる具体例
としては、可燃物中の水分割合の減少やプラスチック成
分割合の増加が挙げられる。

【００７０】この場合には、熱分解部温度を下げるた
め、その空気過剰率を小さくする操作が必要となる。空
気過剰率を小さくするには、可燃物供給量を増大させる
か、または熱分解部への供給空気量を減少させる二通り
があるが、可燃物供給量を増大させると、水分割合減少
やプラスチック割合増加による燃焼量の増大に加えて更
に燃焼量を増大させることになるので、燃焼量増大を小
さく押さえるために供給空気量を減少させる操作を行
う。これにより熱分解部温度が低下し、熱分解速度が低
下する結果、熱分解ガス中の可燃成分割合が減少し、安
定燃焼へと向かう。なお、この操作は熱負荷（例えば蒸
気ボイラ）側の安定運転のために重要となる。また、熱
分解部温度が設定温度に戻った時に、または設定温度に
戻る少し前に、空気供給量を元に戻す操作を行う。

【００７１】以上のように、本参考例によれば、熱分解
部２ａの温度変化と熱分解ガス質の変化により固体可燃
物の質と量の変化を把握して、それに応じて固体可燃物
供給量や熱分解部２ａへの空気供給量を制御するので、
安定した燃焼状態が得られ、その結果、高燃焼効率、低
公害燃焼、さらには熱負荷側の安定運転を実現できる。

【００７２】なお、上記燃焼制御方法では、可燃物の供
給が燃焼中にも行われる場合について述べたが、例えば
小型のバッチ炉等に多く見られるように、炉内に可燃物
が予め一括投入され、燃焼中に可燃物の供給がない場合
には、空気供給量のみの制御を行う。すなわち、熱分解
ガス質検出手段に於ける測定値のピーク値が、空気と熱
分解ガスの予混合気の熱分解ガスの比率の小さい側に移
動した場合には、空気供給量を増加させて、また空気と
熱分解ガスの予混合気の熱分解ガスの比率の大きい側に
移動した場合には、空気供給量を減少させて、設定空気
過剰率となるようにする。小型のバッチ炉の場合は、燃
焼熱の利用よりも焼却が主であることから、燃焼量の変
化を押さえる操作よりも、高効率・低公害（低ＣＯ等）
の操作に主眼を置く。

【００７３】参考例２． なお、前記参考例１では熱分解部２ａに第１の空気供給
手段６により空気を供給する方式の燃焼装置の運転制御
方法について説明したが、図１１にその構成をブロック
図で示すように、熱分解部２ａに加熱手段６００により
熱を供給する方式の燃焼装置の運転制御の仕方について
下表２の四つの場合に分けて具体的に説明する。

【００７４】

【表２】

【００７５】まず、表２のＡの熱分解部温度がその設定
温度よりも低下し、且つ前記熱分解ガス質検出手段に於
ける測定項目（例えばイオン電流値）のピークを持つ混
合空気と熱分解ガス量の比である（混合空気）／（熱分
解ガス量）の変化が小さい場合、可燃物の供給量を減少
させ、熱分解部２ａの温度が設定温度に戻った時に、ま
たは設定温度に戻る少し前に、可燃物の投入量を元に戻
す操作を行う。

【００７６】熱分解部２ａへの供給熱量が一定である場
合、熱分解部２ａのガス温度がその設定温度よりも低下
したことから、熱分解部２ａ中の固体可燃物の重量増加
または固体可燃物の比熱の増大（焼却炉でよく発生する
具体例としては水分の増大）が予想される。一方、前記
熱分解ガス質検出手段に於ける測定値のピークを持つ混
合空気と熱分解ガス量の比（空気過剰率に比例）の変化
が小さいことは、その熱分解ガスの質の変化が小さいこ
とを意味する。これらのことは供給された固体可燃物の
量が増大したことを意味する。なぜならば、もし熱分解
部温度低下が例えば固体可燃物中の水分の増加によるな
らば、熱分解ガス質検出手段４２に於ける測定項目のピ
ークを持つ混合空気と熱分解ガス量の比は減少し、熱分
解ガスの低カロリー化を示すからである。

【００７７】従ってこの場合には、固体可燃物の供給量
を減少させて、熱分解部温度を上昇させる。熱分解部温
度が設定温度に戻った場合に、または設定温度に戻る少
し前に、可燃物の投入量を元に戻す操作を行う。

【００７８】次に、表２のＢの熱分解部温度がその設定
温度よりも上昇し、且つ前記熱分解ガス質検出手段に於
ける測定値のピークを持つ混合空気と熱分解ガス量の比
の変化が小さい場合、可燃物の供給量を増大させ、熱分
解部温度が設定温度に戻った時に、または設定温度に戻
る少し前に、可燃物の投入量を元に戻す操作を行う。

【００７９】熱分解部２ａへの供給熱量が一定である場
合、熱分解部温度がその設定温度よりも上昇したことか
ら、熱分解部２ａ中の固体可燃物の重量減少、または固
体可燃物の比熱の減少（例えば水分の減少）が予想され
る。一方、前記熱分解ガス質検出手段に於ける測定値の
ピークを持つ混合空気と熱分解ガス量の比の変化が小さ
いことは、その熱分解ガスの質の変化が小さいことを意
味する。これらのことは、供給された固体可燃物の量が
減少したことを意味する。なぜならば、もし熱分解部温
度低下が例えば固体可燃物中の水分の減少によるなら
ば、熱分解ガス質検出手段４２に於ける測定項目のピー
クを持つ混合空気と熱分解ガス量の比は増大し、熱分解
ガスの高カロリー化を示すからである。

【００８０】従ってこの場合には、固体可燃物の供給量
を増大させて、熱分解部温度を低下させる。熱分解部温
度が設定温度に戻った時に、または設定温度に戻る少し
前に、可燃物の投入量を元に戻す操作を行う。

【００８１】次に、表２のＣの熱分解部温度がその設定
温度よりも低下し、且つ前記熱分解ガス質検出手段に於
ける測定値のピークを持つ混合空気と熱分解ガス量の比
が減少したすなわち熱分解ガス割合が大きくなった場
合、熱分解部２ａへの熱供給量を増大させ、熱分解部温
度が設定温度に戻った時に、または設定温度に戻る少し
前に、熱供給量を元に戻す操作を行う。

【００８２】ここで、熱分解部温度がその設定温度より
も低下する現象はＡの場合と同様であるが、前記熱分解
ガス質検出手段に於ける測定値のピークを持つ混合空気
と熱分解ガス量の比が減少している点がＡの場合と異な
っており、ＡやＢのような単なる投入されている可燃物
の量の変化では起こらない現象である。

【００８３】ここで、熱分解部温度が低下し、かつ混合
空気と熱分解ガス量の比が減少しているのは可燃物の質
の変化が起こっていることを示唆する。例えば熱分解部
温度の低下は可燃物の比熱の増大を、混合空気と熱分解
ガス量の比が減少しているのは、熱分解ガス中の可燃成
分割合が減少していることを意味し、実炉でよく起こる
具体例としては、可燃物中の水分割合の増加が挙げられ
る。

【００８４】この場合には、熱分解部温度を上げる方法
として可燃物供給量を減少させるか、または熱分解部２
ａへの供給熱量を増大させる二通りがある。可燃物供給
量を減少させると、水分割合増加による発生熱分解ガス
量の減少に加えて更に熱分解ガス量を減少させることに
なるので、熱分解ガス量減少を小さく押さえるために供
給熱量を増大させる操作を行う。これにより熱分解部温
度が上昇し、熱分解速度が増大する結果、熱分解ガス量
が増大し、安定燃焼へと向かう。熱分解部温度が設定温
度に戻った時に、または設定温度に戻る少し前に、熱供
給量を元に戻す操作を行う。

【００８５】次に、表２のＤの熱分解部温度がその設定
温度よりも上昇し、且つ前記熱分解ガス質検出手段に於
ける測定値のピークを持つ混合空気と熱分解ガス量の比
が増大したすなわち熱分解ガス割合が小さくなった場
合、熱分解部２ａへの熱供給量を減少させ、熱分解部の
温度が設定温度に戻った時に、または設定温度に戻る少
し前に、熱供給量を元に戻す操作を行う。

【００８６】ここで、熱分解部温度がその設定温度より
も上昇する現象はＢの場合と同様であるが、前記熱分解
ガス質検出手段に於ける測定値のピークを持つ混合空気
と熱分解ガス量の比が増大している点がＢの場合と異な
っており、これもＡやＢのような単なる投入されている
可燃物の量の変化では起こらない現象である。

【００８７】熱分解部温度が上昇し、かつ混合空気と熱
分解ガス量の比が増大していることも可燃物の質の変化
が起こっていることを示唆する。例えば熱分解部温度の
上昇は可燃物の比熱の減少を、混合空気と熱分解ガス量
の比が増大しているのは、熱分解ガス中の可燃成分割合
が増大していることを意味し、実炉でよく起こる具体例
としては、可燃物中の水分割合の減少やプラスチック成
分割合の増加が挙げられる。

【００８８】この場合には、熱分解部温度を下げる方法
として、可燃物供給量を増大させるか、または熱分解部
への供給熱量を減少させる二通りがあるが、可燃物供給
量を増大させると、水分割合減少やプラスチック割合増
加による発生熱分解ガス量の増大に加えて更に熱分解ガ
ス量を増大させることになるので、熱分解ガス量増大を
小さく押さえるために供給熱量を減少させる操作を行
う。これにより熱分解部温度が低下し、熱分解速度が低
下する結果、熱分解ガス量が減少し、安定燃焼へと向か
う。なお、この操作は熱負荷（例えば蒸気ボイラ）側の
安定運転のために重要となる。また、熱分解部温度が設
定温度に戻った時に、または設定温度に戻る少し前に、
熱供給量を元に戻す操作を行う。

【００８９】以上のように、本参考例によれば、熱分解
部２ａの温度変化と熱分解ガス質の変化により固体可燃
物の質と量の変化を把握して、それに応じて固体可燃物
供給量や熱分解部２ａへの熱供給量を制御するので、安
定した燃焼状態が得られ、その結果、高燃焼効率、低公
害燃焼、さらには熱負荷側の安定運転を実現できる。

【００９０】なお、上記燃焼制御方法では、可燃物の供
給が熱分解中にも行われる場合について述べたが、例え
ば小型のバッチ炉等に多く見られるように、炉内に可燃
物が予め一括投入され、熱分解中に可燃物の供給がない
場合には、熱供給量のみの制御を行う。すなわち、熱分
解ガス質検出手段に於ける測定値のピーク値が、空気と
熱分解ガスの予混合気の熱分解ガスの比率の小さい側に
移動した場合には、熱供給量を増加させて、また空気と
熱分解ガスの予混合気の熱分解ガスの比率の大きい側に
移動した場合には、熱供給量を減少させて、設定空気過
剰率となるようにする。小型のバッチ炉の場合は、燃焼
熱の利用よりも焼却が主であることから、燃焼量の変化
を押さえる操作よりも、高効率・低公害（低ＣＯ等）の
操作に主眼を置く。

【００９１】なお、熱分解部２ａの加熱手段６００の加
熱源として熱分解部２ａで発生する熱分解ガスを用いて
もよく、この場合、装置の省エネルギー性が向上する。

【００９２】なお、本参考例では参考例１の熱分解部２
ａに空気を供給する方式の燃焼装置の運転制御方法を熱
分解部に熱を供給する方式の燃焼装置に適用した場合に
ついて示したが、実施の形態１、３〜７も上記熱分解部
に熱を供給する方式の燃焼装置にも適用可能であること
は言うまでもない。

【００９３】なお、前記各実施の形態および各参考例で
示したような燃焼装置は、熱分解部２ａで生成した可燃
性ガスの質を検出できるので、石炭、産業廃棄物、都市
ゴミ、汚泥またはこれらの混合物というような質が一定
でない固体可燃物の燃焼に特に有効に用いられる。

【００９４】なお、前記各実施の形態および各参考例で
は熱分解部２ａで生成した熱分解ガスの質とその量また
は熱分解部２ａに供給される空気流量とを検出して燃焼
部２ｂに供給する空気量を制御したり、ガス質と熱分解
部２ａに於ける熱分解ガス温度とを検出して熱分解部２
ａへの固体可燃物供給量や空気供給量（または加熱量）
を制御する場合について説明したが、これらに限るもの
ではなく、熱分解部２ａで生成した熱分解ガスの質（例
えば理論混合比またはそれに準ずる空気過剰率）をリア
ルタイムで検出できることを利用して前記以外の他の検
出項目と組み合わせることにより他の項目の制御を行っ
てもよいのは言うまでもない。

【００９５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、固体可
燃物供給手段と、該固体可燃物供給手段からの固体可燃
物を熱分解または部分燃焼して可燃性ガスを生成する熱
分解部と、該熱分解部で生成した可燃性ガスを燃焼させ
る燃焼部と、前記熱分解部を加熱する加熱手段または前
記熱分解部に空気を供給する第１の空気供給手段と、前
記燃焼部に空気を供給する第２の空気供給手段と、前記
熱分解部で生成した可燃性ガスの質を検出する熱分解ガ
ス質検出手段とを備えてなる燃焼装置に於いて、前記熱
分解ガス質検出手段は、前記可燃性ガスと空気の混合比
率を段階的に変化させた複数の予混合火炎のイオン電流
の大きさ、温度または火炎中のラジカルの発光強度を比
較することにより前記イオン電流、温度または発光強度
がピークとなる可燃性ガスと空気の混合比率を検出する
ので、可燃性ガスの質を知ることができ、石炭、産業廃
棄物、都市ゴミ、汚泥またはこれらの混合物というよう
な質が一定でない固体可燃物を用いた場合にも、供給さ
れる固体可燃物の質や量の変化に基づく可燃性ガスの質
の変化に対応した制御が可能となる。

【００９６】さらに、前記熱分解部で生成した可燃性ガ
スの量を検出する熱分解ガス量検出手段または前記第１
の空気供給手段により前記熱分解部に供給される空気の
流量を検出する空気流量検出手段を備えたので、可燃性
ガスの質と量または熱分解部に供給される空気流量とに
応じた燃焼空気を燃焼部に供給することが可能になり、
可燃性ガスの質および量の変化に対しても常に安定した
燃焼を実現でき、その結果、高燃焼効率、低公害燃焼、
さらには熱負荷側の安定運転を実現できる効果がある。

【００９７】

【００９８】さらに、前記複数の予混合火炎は仮想円錐
の略母線上に、互いにその一部が接するように形成され
るので、仮に可燃性ガス質の変動で一部の予混合火炎が
消えても、他のいずれかの火炎が存在することによりそ
れが火種となり、可燃性ガス質変動に対して常に予混合
火炎群を保持することができる。

【００９９】さらに、前記仮想円錐の頂点近傍に予混合
火炎の点火源を設置したので、一度に複数の予混合火炎
を着火・形成できる。

【０１００】さらに、前記仮想円錐の略中心軸上に複数
の予混合火炎に接するように１個のイオン電流検出用共
通電極を設置し、該イオン電流検出用共通電極を用いて
前記各予混合火炎のそれぞれのイオン電流を時間的ずれ
をもって測定するように構成したので、イオン電流検知
電極の本数を減じ、熱分解ガス質検出手段の構造を単純
化、低コスト化できる。

【０１０１】さらに、前記複数の予混合火炎は、熱分解
部よりも低圧の容器内に形成されるので、熱分解部が負
圧であっても、熱分解ガス質検出手段に可燃性ガスを供
給できる。

【０１０２】また、熱分解ガス量検出手段および熱分解
ガス質検出手段により熱分解部で生成した可燃性ガスの
量およびイオン電流、温度または発光強度がピークとな
る可燃性ガスと空気の混合比率を検出し、検出された可
燃性ガス量と、可燃性ガスと空気の混合比率との積に所
定倍率を乗じた量の空気を第２の空気供給手段により燃
焼部に供給するので、排気中の未燃炭化水素や一酸化炭
素濃度の極めて小さい高効率燃焼を達成することができ
る。

【０１０３】また、熱分解部への供給空気量に所定倍率
を乗じて熱分解部で生成した可燃性ガスの量を推定すれ
ば、熱分解ガス量検出手段が不要となり装置を安価にで
きる。

【０１０４】

【０１０５】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１による燃焼装置の構成
を説明するブロック図である。

【図２】 本発明の実施の形態１に係わる熱分解ガス質
検出手段の構成および作用を説明する図である。

【図３】 本発明の実施の形態３に係わる熱分解ガス質
検出手段の一例の作用を説明する図である。

【図４】 本発明の実施の形態３に係わる熱分解ガス質
検出手段の他の例の作用を説明する図である。

【図５】 本発明の実施の形態４による燃焼装置の構成
を説明するブロック図である。

【図６】 本発明の実施の形態５に係わる熱分解ガス質
検出手段の構成を説明する図である。

【図７】 本発明の実施の形態６に係わる熱分解ガス質
検出手段の構成を説明する図である。

【図８】 本発明の実施の形態７による燃焼装置の構成
を説明するブロック図である。

【図９】 本発明の参考例１に係わり空気過剰率と燃焼
ガス温度の一般的関係を示す図である。

【図１０】 本発明の参考例１に係わり熱分解ガス質検
出手段での測定値の変化例を示す図である。

【図１１】 本発明の参考例２に用いられる燃焼装置の
構成を説明するブロック図である。

【図１２】 従来のガス化燃焼炉の構成を示す断面図で
ある。

【図１３】 従来のストーカ式焼却炉の構成を示す断面
図である。

【図１４】 従来の流動床式焼却炉の構成を示す断面図
である。

【符号の説明】

１ 可燃物供給手段 ２ａ 熱分解部 ２ｂ 燃焼部 ６ 第１の空
気供給手段(煙道ファン) １４ 第２の空気供給手段 ４０ 混合部 ４１ 熱分解ガス量検出手段 ４２ 熱分解
ガス質検出手段 ４３ 熱分解ガスマニホールド ４４ 熱分解
ガス流量調節バルブ ４５ 空気マニホールド ４６ 空気流
量調節バルブ ４７ パイロットバーナ ４８ 予混合
火炎 ４９ イオン電流検出用電極 ４９ｂ 電気
絶縁体 ５０ イオン電流検出用電源 ５２ イオン
電流検出用抵抗器 ５３ イオン電流検出用電圧計 ５４ パイロ
ットバーナ取り付け部材 ５５ パイロットバーナ燃焼空気通過孔 ５７ 点火用
放電電極 ５８ 低圧容器 ５９ 排気フ
ァン ６０ スキャナー ６００ 加熱
手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−110674（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−161612（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−135280（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−141638（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−331123（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−117618（ＪＰ，Ａ) 特公 昭56−1522（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C10B 53/00 - 53/08 F23G 5/50

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体可燃物供給手段と、該固体可燃物供
   給手段からの固体可燃物を熱分解または部分燃焼して可
   燃性ガスを生成する熱分解部と、該熱分解部で生成した
   可燃性ガスを燃焼させる燃焼部と、前記熱分解部を加熱
   する加熱手段または前記熱分解部に空気を供給する第１
   の空気供給手段と、前記燃焼部に空気を供給する第２の
   空気供給手段と、前記熱分解部で生成した可燃性ガスの
   質を検出する熱分解ガス質検出手段とを備えてなる燃焼
   装置に於いて、前記熱分解ガス質検出手段は、可燃性ガ
   スと空気の混合比率を段階的に変化させた複数の予混合
   火炎のイオン電流の大きさ、温度または火炎中のラジカ
   ルの発光強度を比較することにより前記イオン電流、温
   度または発光強度がピークとなる可燃性ガスと空気の混
   合比率を検出することを特徴とする燃焼装置。
2. 【請求項２】 前記熱分解部で生成した可燃性ガスの量
   を検出する熱分解ガス量検出手段または第１の空気供給
   手段により前記熱分解部に供給される空気の流量を検出
   する空気流量検出手段を備えたことを特徴とする請求項
   １記載の燃焼装置。
3. 【請求項３】 前記複数の予混合火炎は仮想円錐の略母
   線上に、互いにその一部が接するように形成されること
   を特徴とする請求項１記載の燃焼装置。
4. 【請求項４】 前記仮想円錐の頂点近傍に予混合火炎の
   点火源を設置したことを特徴とする請求項３記載の燃焼
   装置。
5. 【請求項５】 前記仮想円錐の略中心軸上に複数の予混
   合火炎に接するように１個のイオン電流検出用共通電極
   を設置し、該イオン電流検出用共通電極を用いて前記各
   予混合火炎のそれぞれのイオン電流を時間的ずれをもっ
   て測定するように構成したことを特徴とする請求項３ま
   たは４記載の燃焼装置。
6. 【請求項６】 前記複数の予混合火炎は、熱分解部より
   も低圧の容器内に形成されることを特徴とする請求項１
   ないし５の何れかに記載の燃焼装置。
7. 【請求項７】 請求項２記載の燃焼装置に於いて、熱分
   解ガス量検出手段および熱分解ガス質検出手段により熱
   分解部で生成した可燃性ガスの量およびイオン電流、温
   度または発光強度がピークとなる可燃性ガスと空気の混
   合比率を検出し、検出された可燃性ガス量と、可燃性ガ
   スと空気の混合比率との積に所定倍率を乗じた量の空気
   を第２の空気供給手段により燃焼部に供給することを特
   徴とする燃焼装置の運転制御方法。
8. 【請求項８】 請求項２記載の燃焼装置に於いて、空気
   流量検出手段および熱分解ガス質検出手段により熱分解
   部に供給される空気流量および熱分解部で生成した可燃
   性ガスのイオン電流、温度または発光強度がピークとな
   る可燃性ガスと空気の混合比率を検出し、検出された空
   気流量に所定倍率を乗じることにより可燃性ガス量を算
   定し、該可燃性ガス量と、前記可燃性ガスと空気の混合
   比率との積に所定倍率を乗じた量の空気を第２の空気供
   給手段により燃焼部に供給することを特徴とする燃焼装
   置の運転制御方法。