JP3580672B2 - ストーカ式ごみ焼却炉 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に都市ごみや産業廃棄物等を焼却処理するごみ焼却炉、特に乾燥ストーカ、燃焼ストーカ及び後燃焼ストーカを備えたストーカ式ごみ焼却炉の改良に係り、後燃焼ストーカから排出される焼却灰や各ストーカから灰ホッパ内へ落下する落下灰に夫々含まれているダイオキシン類を分解・除去できるようにしたストーカ式ごみ焼却炉に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、都市ごみや産業廃棄物等(以下ごみと云う)の処理方法としては、所謂焼却による処理がその主流を占めて居り、ストーカ式ごみ焼却炉や流動床式ごみ焼却炉を用いた処理方法が多く実用化されている。何故なら、ごみは、焼却によって灰となり、減量及び減容されると共に無害化されるからである。
【0003】
而して、近年大都市部に於いては、ごみの排出量が急増しつつあり、その結果、ごみ焼却炉も大容量の自動連続運転型のものが多く用いられるようになって来ている。ごみ焼却炉の中でも、階段式ストーカを備えたごみ焼却炉が最も普及している。
【0004】
図4は従前のストーカ式ごみ焼却炉の一例を示すものであり、当該ストーカ式ごみ焼却炉1は、炉本体2、灰出し口2a、燃焼室3、ごみ供給用ホッパ4、定量供給装置5、階段式ストーカ6(乾燥ストーカ6a、燃焼ストーカ6b及び後燃焼ストーカ6cから成る)及び灰ホッパ7等から構成されて居り、ごみ供給用ホッパ4内のごみWを定量供給装置5により階段式ストーカ6へ供給し、階段式ストーカ6の各ストーカ6a,6b,6cにより順次乾燥・焼却して焼却灰Cとし、この焼却灰Cを後燃焼ストーカ6cから灰出し口2aへ排出するようにしたものである。
【0005】
即ち、ごみ供給用ホッパー4内へ投入されたごみWは、定量供給装置5によって乾燥ストーカ6a上へ順次供給され、ここで乾燥ストーカ6aの下方から供給される一次空気a1 と上方の高温状態にある燃焼室3からの輻射熱によって加熱・乾燥される。その結果、ごみW内の水分が蒸発すると共に、COやCmHn 、NH3 等の還元ガスが放出される。
【0006】
次に、乾燥されたごみは、引き続き乾燥ストーカ6a上から燃焼ストーカ6b上へ移送され、下方から供給される一次空気a1 によって火炎を上げて燃焼をすると共に、燃焼ストーカ6bの先端部に於いて丁度燃え切り点に達する。
【0007】
そして、燃焼ストーカ6bの先端部に於いて燃え切ったごみは、引き続き後燃焼ストーカ6c上へ移送され、ここで所謂おき燃焼をして完全な焼却灰Cとなった後、灰出し口2aから冷却水槽(図示省略)内へ落下排出される。
【0008】
一方、主に乾燥ストーカ6aから生じた還元ガスや燃焼ガス中の未燃焼物は、炉本体2の炉壁部分から燃焼室3内へ供給される二次空気a2 によって完全燃焼をした後、燃焼室3から廃熱ボイラ(図示省略)側へ排出される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ストーカ式ごみ焼却炉1に於いては、燃焼ストーカ6b上で燃え切ったごみを後燃焼ストーカ6c上でおき燃焼させる場合、後燃焼ストーカ6cの下方から常温〜150℃の一次空気a1 を供給するようにしている為、おき燃焼物が冷却されてその中に含まれている未燃物がくすぶり状態となる。
このようなくすぶり状態では、ダイオキシン類(PCDDS +PCDFS )の発生し易い温度領域(300℃〜400℃)を作ることになり、ダイオキシン類が生成されたり、或いは生成されたダイオキシン類が分解されずに残存してしまうことになる。通常、焼却灰C中には、ダイオキシン類が0.1〜数ng/gの範囲で存在している。
【0010】
このように、ストーカ式ごみ焼却炉1の後燃焼ストーカ6c上のおき燃焼では、一次空気a1 による高い酸素濃度、低温でのくすぶり等によりダイオキシン類の生成或いは存在し易い環境にある。
その結果、ストーカ式ごみ焼却炉1から排出される焼却灰Cは、ダイオキシン類を含んで居り、焼却灰Cの埋め立てや有効利用に支障を来すことになる。
【0011】
本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は焼却灰中に含まれているダイオキシン類を分解し、ダイオキシン類を含まない焼却灰を取り出せるようにしたストーカ式ごみ焼却炉を提供するにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に、本発明の請求項1に記載の発明は、乾燥ストーカ、燃焼ストーカ及び後燃焼ストーカを備えたストーカ式ごみ焼却炉に於いて、前記後燃焼ストーカの後部位置に後燃焼ストーカから排出される焼却灰を貯留し得る後燃焼貯留部を設け、当該後燃焼貯留部内の下部位置に外周面に複数の突条部を等角度毎に長手方向に沿って突出形成したロータを水平姿勢で回転自在に配設すると共に、後燃焼貯留部の下部位置に下端がロータの突条部に軽く摺動接触するフラップゲートを垂設し、前記ロータの回転数を制御することにより焼却灰の排出量や後燃焼貯留部内への滞留時間を調整し、又、後燃焼貯留部内の焼却灰の温度を加熱装置により焼却灰中に含まれているダイオキシン類が分解される温度に保つようにしたことに特徴がある。
【0013】
又、本発明の請求項2に記載の発明は、加熱装置を、後燃焼貯留部へ加熱用空気を供給すると共に加熱用空気の温度及び供給量を調整する加熱用空気供給機構と、後燃焼貯留部の下部に回転自在に配設されて後燃焼貯留部内の焼却灰の排出量や後燃焼貯留部内への滞留時間を調整し得るロータと、後燃焼貯留部内に配設されて後燃焼貯留部内の焼却灰の温度を検出する温度検出器と、温度検出器からの検出温度に基づいて加熱用空気供給機構及びロータを制御する制御装置とから構成し、後燃焼貯留部内の焼却灰の検出温度に基づいて後燃焼貯留部への加熱用空気の温度及び供給量とロータの回転数を夫々制御し、後燃焼貯留部内の焼却灰の温度が焼却灰中に含まれているダイオキシン類を分解できる温度に保たれるようにしたことに特徴がある。
【0014】
更に、本発明の請求項2に記載の発明は、後燃焼貯留部と各ストーカの下部に夫々配置した灰ホッパとの間に落下灰コンベヤと落下灰フィーダーとを組み合わせた灰搬送装置を配設し、各ストーカから灰ホッパ内へ落下した落下灰を落下灰コンベヤ及び落下灰フィーダーにより後燃焼貯留部へ搬送し、ここで落下灰中に含まれているダイオキシン類を分解するようにしたことに特徴がある。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明に係るストーカ式ごみ焼却炉1の一例を示すものであり、当該ストーカ式ごみ焼却炉1は、炉本体2、灰出し口2a、燃焼室3(一次燃焼室3a及び二次燃焼室3b)、ごみ供給用ホッパ4、定量供給装置5(プッシャー)、階段式ストーカ6、灰ホッパ7、後燃焼貯留部8、加熱装置9、灰搬送装置10及び冷却水槽11等から構成されて居り、ごみ供給用ホッパ4内のごみWを定量供給装置5により階段式ストーカ6へ供給し、階段式ストーカ6により順次乾燥・焼却して焼却灰Cとし、この焼却灰Cを階段式ストーカ6から後燃焼貯留部8内へ排出してここへ貯留すると共に、階段式ストーカ6から灰ホッパ7内へ落下した落下灰Cを灰搬送装置10により後燃焼貯留部8内へ搬送し、後燃焼貯留部8内の焼却灰Cを加熱装置9により加熱して焼却灰C中に含まれているダイオキシン類を分解・除去してから炉外へ排出するようにしたものである。
【0016】
尚、階段式ストーカ6には、従来公知の階段式ストーカ6が使用されて居り、これは乾燥ストーカ6a、燃焼ストーカ6b及び後燃焼ストーカ6cから成る。これら各ストーカ6a,6b,6cは、可動火格子(図示省略)と固定火格子(図示省略)とを交互に配列して成り、各可動火格子をストーカ駆動装置(図示省略)によって前後方向へ一定のピッチで往復動させることによって、各ストーカ6a,6b,6c上のごみWを攪拌並びに前進させるようになっている。
【0017】
前記後燃焼貯留部8は、図2示す如く、後燃焼ストーカ6cの後部位置(先端部位置)に形成した灰出し口2aに、鋼板製のケーシングに耐火材を内張りして成る灰出しシュート8aを接続し、該灰出しシュート8aの下部にロータ12及びフラップゲート13を設けることにより構成されて居り、後燃焼ストーカ6cから排出された焼却灰Cを貯留並びに排出し得るようになっている。
【0018】
前記ロータ12は、後燃焼貯留部8(灰出しシュート8a)内の下部位置に水平姿勢で回転自在に配設されて居り、後燃焼貯留部8の外壁面に設けたモータ14により図2の矢印方向へ回転駆動されるようになっている。このロータ12の外周面には、複数の突条部12aが等角度毎に長手方向に沿って突出形成されている。
又、フラップゲート13は、後燃焼貯留部8(灰出しシュート8a)内の下部位置に垂設されて居り、その下端がロータ12の突条部12aに軽く摺動接触するようになっている。
【0019】
而して、前記後燃焼貯留部8に於いては、ロータ12がモータ14により図2の矢印方向へ回転駆動されると、後燃焼貯留部8内の焼却灰Cがロータ12の外周面とフラップゲート13の隙間から徐々に排出されることになる。
又、ロータ12の回転数を制御することによって、焼却灰Cの排出量や後燃焼貯留部8内への滞留時間が調整されることになる。即ち、ロータ12の回転数を速くすると、後燃焼貯留部8内の焼却灰Cの排出量が多くなると共に、焼却灰Cの後燃焼貯留部8内への滞留時間が短くなり、反対にロータ12の回転数を遅くすると、焼却灰Cの排出量が少なくなると共に、焼却灰Cの後燃焼貯留部8内への滞留時間が長くなることになる。
【0020】
前記加熱装置9は、後燃焼貯留部8内に貯留されている焼却灰Cを加熱し、焼却灰Cの温度を焼却灰C中に含まれているダイオキシン類が分解される温度に保つようにしたものである。
【0021】
即ち、加熱装置9は、図1に示す如く、後燃焼貯留部8へ加熱用空気Aを供給する加熱用空気供給機構15と、後燃焼貯留部8の下部に配設されたロータ12と、後燃焼貯留部8内に配設されて後燃焼貯留部8内の焼却灰Cの温度を検出する複数の温度検出器16と、温度検出器16からの検出温度に基づいて加熱用空気供給機構15及びロータ12を夫々制御する制御装置17とから構成されている。
【0022】
又、加熱用空気供給機構15は、押込送風機18と、押込送風機18に接続された空気供給管19と、空気供給管19に接続された空気予熱器20と、一端部側が空気予熱器20に接続され、他端部側が後燃焼貯留部8(灰出しシュート8a)の下部に接続された温風用供給管21と、一端部側が空気供給管19に接続され、他端部側が温風用供給管18に接続された冷風用供給管22と、温風用供給管21及び冷風用供給管22に夫々介設された風量調整ダンパ23と、各風量調整ダンパ23を夫々開閉制御する複数のダンパ駆動装置24(モータ若しくは流体圧シリンダ等)とから構成されて居り、各ダンパ駆動装置24を駆動制御して各風量調整ダンパ23の開度を変え、温風A1 及び冷風A2 の供給量を調整することによって、後燃焼貯留部8内へ供給される加熱用空気Aの温度及び供給量を調整できるようになっている。
【0023】
更に、制御装置17は、後燃焼貯留部8内の焼却灰Cの温度が所定の温度に保たれるように、温度検出器16からの検出温度に基づいて各風量調整ダンパ23のダンパ駆動装置24とロータ12のモータ14とを夫々駆動制御するものである。即ち、制御装置17は、後燃焼貯留部8内の焼却灰Cの温度が焼却灰C中に含まれているダイオキシン類を分解できる温度(好ましくは700℃〜1000℃)に保たれるように、各風量調整ダンパ23の開度とロータ12の回転数を夫々制御し、加熱用空気Aの温度及び供給量と焼却灰Cの後燃焼貯留部8への滞留時間等を調整するものである。
【0024】
前記灰搬送装置10は、後燃焼貯留部8と階段式ストーカ6の各ストーカ6a,6b,6cの下部に夫々配置した灰ホッパ7との間に配設されて居り、各ストーカ6a,6b,6cから灰ホッパ7内へ落下した落下灰Cを後燃焼貯留部8の上部へ搬送するようにしたものである。この灰搬送装置10には、落下灰コンベヤ10aと落下灰フィーダー10bとを組み合わせたものが使用されている。
【0025】
尚、図1に於いて、21′は一端部側が温風用供給管21に接続され、他端部側が灰ホッパ7に接続された一次空気供給管(温風用)、22′は一端部側が空気供給管19若しくは冷風用供給管22に接続され、他端部側が一次空気供給管(温風用)21′に接続された一次空気供給管(冷風用)、23′は各一次空気供給管21′,22′に夫々介設され、温風A1 及び冷風A2 の供給量を調整して各ストーカ6a,6b,6cへ供給される一次空気A3 の温度及び供給量を調整する風量調整ダンパ、24′は各風量調整ダンパ23′を夫々開閉駆動制御するダンパ駆動装置24(モータ若しくは流体圧シリンダ等)である。
【0026】
而して、前記ストーカ式ごみ焼却炉1に於いて、ごみ供給用ホッパ4に投入されたごみW(都市ごみや産業廃棄物等)は、定量供給装置5によって乾燥ストーカ6a上に定量ずつ送り出されてここで乾燥し、次に燃焼ストーカ6bへ送られて炎燃焼し、その後後燃焼ストーカ6c上でおき燃焼して完全に灰Cとなって灰出し口2aから後燃焼貯留部8(灰出しシュート8a)内へ落下排出される。
【0027】
又、ごみWの燃焼により発生した燃焼排ガスは、燃焼室3(一次燃焼室3a及び二次燃焼室3b)から排出されて廃熱ボイラ及びエコノマイザを経て熱回収された後、排ガス処理装置(何れも図示省略)等を経て大気中へ排出される。
【0028】
そして、後燃焼貯留部8に貯留された焼却灰Cは、加熱装置9によって焼却灰C中に含まれているダイオキシン類を分解できる温度(700〜1000℃)にまで加熱される。
【0029】
即ち、温度検出器16からの検出信号に基づいて制御装置17が各風量調整ダンパ23のダンパ駆動装置24及びロータ12のモータ14を夫々駆動制御して各風量調整ダンパ23の開度とロータ12の回転数を夫々制御し、後燃焼貯留部8内の焼却灰Cの温度が焼却灰C中に含まれているダイオキシン類を分解できる温度(好ましくは700℃〜1000℃)に保たれるように、加熱用空気Aの温度及び供給量と焼却灰Cの後燃焼貯留部8への滞留時間等を調整する。これによって、後燃焼貯留部8内の焼却灰C中に含まれているダイオキシン類(通常0.1〜数ng/g)は完全に分解されることになる。
【0030】
一方、階段式ストーカ6の各ストーカ6a,6b,6cから灰ホッパ7内へ落下した落下灰Cは、落下灰コンベヤ10a及び落下灰フィーダー10bによって後燃焼貯留部8へ搬送され、ここで後燃焼ストーカ6cから落下排出された焼却灰Cと一緒にダイオキシン類が分解される。
【0031】
そして、ダイオキシ類が分解された後燃焼貯留部8内の焼却灰Cは、ロータ12の回転によりロータ12の外周面とフラップゲート13との隙間から排出されて冷却水槽11内へ落下し、ここで冷却水により急冷された後、冷却水槽11内に配設した水封式コンベヤ(図示省略)により排出される。
尚、冷却水槽11内へ落下排出した焼却灰Cは、冷却水により急冷される為、ダイオキシン類が再合成されると云うこともない。
【0032】
このようにして得られた焼却灰Cは、ダイオキシン類を含まない為、有効利用し易い。例えば、焼却灰Cを、磁選機により鉄等の磁性物を除去してから振動篩で分級し、その後重金属溶出防止剤を加えることによって、道路用材に利用することができる。
【0033】
尚、上記例に於いては、後燃焼貯留部8の下部側で且つロータ12の後方位置に加熱用空気Aを供給して後燃焼貯留部8内の焼却灰Cの温度をダイオキシン類が分解される温度に保つようにしているが、他の例に於いては、加熱用空気Aを直接後燃焼貯留部8内の焼却灰C中へ供給して焼却灰Cの温度をダイオキシン類が分解される温度に保つようにしても良い。
【0034】
又、上記例に於いては、加熱装置9は、後燃焼貯留部8内へ加熱用空気Aを供給して後燃焼貯留部8内の焼却灰Cの温度をダイオキシン類が分解される温度に保つようにしているが、加熱装置9は上記例のものに限定されるものではなく、後燃焼貯留部8内の焼却灰Cの温度を700℃〜1000℃に保つことができれば、如何なる構成及び構造のものであっても良い。
例えば、加熱装置9を灰出しシュート8aに設けた電熱体やバーナ(何れも図示省略)により構成し、後燃焼貯留部8内の焼却灰Cを電熱体やバーナにより700℃〜1000℃に加熱するようにしても良い。
【0035】
【発明の効果】
上述の通り、本発明の請求項1のストーカ式ごみ焼却炉は、後燃焼ストーカの後部位置に後燃焼ストーカから排出される焼却灰を貯留し得る後燃焼貯留部を設け、該後燃焼貯留部内の焼却灰の温度を加熱装置により焼却灰中に含まれているダイオキシン類が分解される温度に保つようにしている為、ストーカ式ごみ焼却炉から排出される焼却灰はダイオキシン類を含まない焼却灰となる。
その結果、この焼却灰を直接埋立地へ埋めてもダイオキシン類が溶出すると云うこともなく、埋立地のダイオキシン類負荷が低くなる。
又、焼却灰がダイオキシン類を含まない為、焼却灰の有効利用の用途が拡がることになる。
更に、焼却灰中に含まれているダイオキシン類を分解する為の目的で焼却灰を溶融炉により溶融処理する必要もなくなり、ランニングコストや設備費の大幅な低減を図れる。
【0036】
本発明の請求項2及び請求項3のストーカ式ごみ焼却炉は、上記効果に加えて更に次のような効果を奏し得る。
即ち、請求項2のストーカ式ごみ焼却炉は、後燃焼貯留部内の焼却灰の温度を検出し、この検出温度に基づいて加熱装置を制御し、後燃焼貯留部内の焼却灰の温度をダイオキシン類が分解される温度に保つようにしている為、焼却灰中に含まれているダイオキシン類の分解を確実且つ良好に行うことができる。
【0037】
又、請求項3のストーカ式ごみ焼却炉は、各ストーカの下部に配置したホッパ内の落下灰を灰搬送装置により後燃焼貯留部へ搬送し、ここで落下灰中に含まれているダイオキシン類を分解するようにしている為、ごみ焼却炉から排出される全ての灰中のダイオキシン類を分解することができ、極めて好都合である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るストーカ式ごみ焼却炉の概略縦断面図である。
【図2】ストーカ式ごみ焼却炉の概略部分側面図である。
【図3】ストーカ式ごみ焼却炉の要部の概略縦断面図である。
【図4】従前のストーカ式ごみ焼却炉の一例を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
1はストーカ式ごみ焼却炉、6aは乾燥ストーカ、6bは燃焼ストーカ、6cは後燃焼ストーカ、7は灰ホッパ、8は後燃焼貯留部、9は加熱装置、10は灰搬送装置、12はロータ、15は加熱用空気供給機構、16は温度検出器、17は制御装置、Aは加熱用空気、Cは焼却灰、落下灰、Wはごみ。
Claims (3)
- 乾燥ストーカ(6a)、燃焼ストーカ(6b)及び後燃焼ストーカ(6c)を備えたストーカ式ごみ焼却炉(1)に於いて、前記後燃焼ストーカ(6c)の後部位置に後燃焼ストーカ(6c)から排出される焼却灰(C)を貯留し得る後燃焼貯留部(8)を設け、当該後燃焼貯留部(8)内の下部位置に外周面に複数の突条部(12a)を等角度毎に長手方向に沿って突出形成したロータ(12)を水平姿勢で回転自在に配設すると共に、後燃焼貯留部(8)の下部位置に下端がロータ(12)の突条部(12a)に軽く摺動接触するフラップゲート(13)を垂設し、前記ロータ(12)の回転数を制御することにより焼却灰(C)の排出量や後燃焼貯留部(8)内への滞留時間を調整し、又、後燃焼貯留部(8)内の焼却灰(C)の温度を加熱装置(9)により焼却灰(C)中に含まれているダイオキシン類が分解される温度に保つようにしたことを特徴するストーカ式ごみ焼却炉。
- 加熱装置(9)が、後燃焼貯留部(8)へ加熱用空気(A)を供給すると共に加熱用空気(A)の温度及び供給量を調整する加熱用空気供給機構(15)と、後燃焼貯留部(8)の下部に回転自在に配設されて後燃焼貯留部(8)内の焼却灰(C)の排出量や後燃焼貯留部(8)内への滞留時間を調整し得るロータ(12)と、後燃焼貯留部(8)内に配設されて後燃焼貯留部(8)内の焼却灰(C)の温度を検出する温度検出器(16)と、温度検出器(16)からの検出温度に基づいて加熱用空気供給機構(15)及びロータ(12)を制御する制御装置(17)とから構成されて居り、後燃焼貯留部(8)内の焼却灰(C)の検出温度に基づいて後燃焼貯留部(8)への加熱用空気(A)の温度及び供給量とロータ(12)の回転数を夫々制御し、後燃焼貯留部(8)内の焼却灰(C)の温度を焼却灰(C)中に含まれているダイオキシン類が分解される温度に保つようにしたことを特徴とする請求項1に記載のストーカ式ごみ焼却炉。
- 後燃焼貯留部(8)と各ストーカ(6a),(6b),(6c)の下部に夫々配置した灰ホッパ(7)との間に落下灰コンベヤ(10a)と落下灰フィーダー(10b)とを組み合わせた灰搬送装置(10)を配設し、各ストーカ(6a),(6b),(6c)から灰ホッパ(7)内へ落下した落下灰(C)を落下灰コンベヤ(10a)及び落下灰フィーダー(10b)により後燃焼貯留部(8)へ搬送し、ここで落下灰(C)中に含まれているダイオキシン類を分解するようにしたことを特徴とする請求項1に記載のストーカ式ごみ焼却炉。
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