JP3618668B2

JP3618668B2 - ストーカ式廃棄物焼却炉

Info

Publication number: JP3618668B2
Application number: JP2001001247A
Authority: JP
Inventors: 昌明倉田; 良二鮫島; 仁秋山
Original assignee: Takuma KK
Current assignee: Takuma KK
Priority date: 2001-01-09
Filing date: 2001-01-09
Publication date: 2005-02-09
Anticipated expiration: 2021-01-09
Also published as: JP2002206722A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は都市ごみ等の廃棄物を焼却するストーカ式廃棄物焼却炉の改良に関するものであり、燃焼ストーカへ供給する燃焼空気の酸素濃度を制御することにより、燃焼制御の応答性を高めて廃棄物の層厚さや燃え切り点の変動をより少なくし、廃棄物の物性が大きく変動しても常に安定した廃棄物の焼却処理を行なえるようにしたストーカ式廃棄物焼却炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、都市ごみ等の廃棄物は焼却することにより減量させ、発生した焼却灰を埋立地へ投棄したり、資源として再利用することにより処理されている。また、この種廃棄物の焼却には、従前から運転の安定性、経済性及び焼却処理性能等の点で多くの優れた効用を有するストーカ式廃棄物焼却炉が広く用いられている。
【０００３】
図４は、従前のストーカ式廃棄物焼却炉の構成を示す断面概要図であり、図に於いて１は乾燥ストーカ、２は燃焼ストーカ、３は後燃焼ストーカ、４は燃焼室、５は廃熱回収ボイラ、６は廃棄物供給ホッパ、７は廃棄物供給装置、８は燃焼空気供給装置、９は焼却灰排出口、１０は排ガス処理装置、１１は誘引通風機、１２は煙突、１３は空気予熱器である。
【０００４】
また、図４に於いて１４は焼却量演算装置、１５は目標焼却量の設定装置、１６ａ・１６ｂは空気量演算装置、１７は燃焼空気量調整装置、１８はストーカ速度調整装置、１９ａは廃棄物供給量検出器、１９ｂは蒸気流量検出器、２０ａ・２０ｂ・２０ｃは廃棄物の層厚さ検出器、２１は燃え切り点検出器、２２はおき燃焼完結点検出器、２３は放射温度計、２４はダンパ、２６は駆動装置であり、前記燃焼空気量調整装置１７やストーカ速度調整装置１８等により自動燃焼制御装置２５が形成されている。
【０００５】
前記乾燥用ストーカ１及び燃焼ストーカ２へは、通常炉内へ供給される廃棄物Ｗの物性に応じて２０℃〜２００℃の空気Ａ_１、Ａ_２が供給されている。また、後燃焼ストーカ３へは、排出する焼却灰Ｗ_０内の可燃性未燃物量を減らしてその熱灼減量値を下げるため、空気予熱器１３で昇温した加熱空気Ａ_３が供給されている。
【０００６】
燃焼ストーカ２上に於ける廃棄物の温度は約７００℃〜９００℃位いになっており、燃焼ストーカ２の後端部分を燃え切り点Ｑａとして廃棄物は燃焼される。また、燃焼ストーカ２から移送されてきた燃焼残渣は、後燃焼ストーカ３上で所謂おき燃焼され、燃焼残渣内に残存する未燃物が後燃焼ストーカ３の後半部分をおき燃焼完結点Ｑｂとして、ゆっくりとおき燃焼される。
【０００７】
廃棄物Ｗの燃焼は、燃焼空気量調整装置１７による燃焼空気量の調整等とストーカ速度調整装置１８によるストーカ作動速度の調整等を組み合せることにより、燃焼各ストーカ２上の廃棄物Ｗの層厚さや燃え切り点Ｑａ、後燃焼ストーカ３上のおき燃焼完結点Ｑｂ等を設定値又は設定位置に保持しつつ、所謂自動燃焼制御によって行なわれている。
【０００８】
例えば、図４のストーカ式廃棄物焼却炉に於いては、廃棄物の層厚さ検出器２０ａ・２０ｂ・２０ｃ及び燃え切り点検出器２１からの信号により、ストーカ速度調整装置１８を介して各ストーカ１、２、３及び廃棄物供給装置７の作動を制御し、廃棄物層の厚みが上昇した場合には、その上流側のごみ供給装置あるいはストーカの速度を遅くすることにより、廃棄物層の厚みを下げるように制御する。また、燃え切り点Ｑａが下流側に来た時は、ストーカ速度を遅くすることで所定の位置に戻るように制御する。
【０００９】
また、燃焼用空気の方は、目標焼却量設定装置１５からの設定値と、廃棄物供給量検出器１９ａにより検出した検出値に基づく焼却量演算装置１４からの演算値とから空気量演算装置１６ｂで必要空気量を演算すると共に、蒸気流量検出器１９ｂからの信号により空気量演算装置１６ａでボイラ５の発生蒸気量に対応した必要空気量を演算し、両空気量演算装置１６ａ・１６ｂからの演算信号により空気量調整装置１７を介して、ダンパー２４ａ〜２４ｄの開度を調整することにより制御されている。
【００１０】
上記従前のストーカ式廃棄物焼却炉では、焼却する廃棄物Ｗの成分や発熱量、水分含有率等の所謂ごみ質が略一定の場合には、高能率で安定した廃棄物の焼却処理が行なえ、優れた実用的効用が奏される。
しかし、従前のストーカ式廃棄物焼却炉では、前述の如く蒸発量制御等廃棄物Ｗの投入熱量を設定値に保持する制御が行なわれているため、ごみ質が変動すると必然的に廃棄物の供給量も大きく変動することになり、一般にはごみ質が低下すると、廃棄物供給量が増加して各ストーカ上の廃棄物の層厚さが大になる。
【００１１】
勿論、廃棄物層厚さが大になれば、前述の通り、ストーカ速度調整装置１８を介して上流側の廃棄物供給装置７やストーカの作動速度を変化させることにより、廃棄物層厚さの調整が行なわれる。
しかし、上記ストーカ速度調整装置１８により廃棄物供給装置７やストーカの作動速度を調整する方法には、廃棄物層厚さを調整するための応答速度が遅いと云う基本的な弱点があり、その結果、廃棄物の層厚さの修正が不十分で燃焼用空気の吹き抜けを生じたり、燃え切り点が大きく変動することにより、灰の熱灼減量や２次燃焼に悪影響を与えるという問題がある。
【００１２】
このように、従前のストーカ式廃棄物焼却炉の燃焼制御のようなストーカ速度や空気供給量の調整のみでは、応答速度の点から廃棄物の質の急変に対応して廃棄物の層厚さや燃え切り点Ｑａを迅速に制御することに限界があり、近年のように、多様な質の廃棄物を受け入れしなければならないストーカ式廃棄物焼却炉に於いては、廃棄物の安定した燃焼制御の確立が大きな問題点となっている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従前のストーカ式廃棄物焼却炉に於ける上述の如き問題、即ちストーカの速度制御や空気供給量の制御のみでは、被燃焼物である廃棄物の質の急変に対応して常に安定した燃焼状態を保持することが出来ないと云う問題を解決せんとするものであり、被燃焼物の質が急変しても、廃棄物の層厚さに大きな斑を生じることなく、しかもほぼ一定位置に燃え切り点を制御しつつ、安定した廃棄物の焼却処理を行なえるようにしたストーカ式廃棄物焼却炉を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
一般に、ストーカ式廃棄物焼却炉で、乾燥ストーカ１、燃焼ストーカ２及び後燃焼ストーカ３で構成されるストーカのうち、特に燃焼ストーカ２へ供給する燃焼空気を酸素富化空気とすることにより、廃棄物の燃焼が促進され、燃え切り点Ｑａが上流側に移行することがわかっている。本件発明は、これ等の特性を利用して、特に燃焼ストーカ２上の廃棄物層厚さを流れ方向に数点にわたって監視し、その層厚さの検出値によって燃焼空気への酸素の混入量を調整し、燃焼を促進することによって各点の廃棄物層厚さが常に一定となるようにしたものである。また、廃棄物の燃え切り点Ｑａが設定位置よりも下流側へ移行した場合には、燃え切り点Ｑａよりも上流側の燃焼空気の酸素濃度を増加させることにより、燃え切り点Ｑａを常に設定位置の近傍に保持するようにしたものである。
【００１５】
即ち、請求項１に記載の発明は、乾燥ストーカ１と燃焼ストーカ２と後燃焼ストーカ３とを備え、燃焼ストーカ２上の廃棄物Ｗの層厚さと燃え切り点Ｑａと後燃焼ストーカ上のおき燃焼完結点Ｑｂを設定値又は設定位置に保持しつつ廃棄物Ｗを燃焼させるようにしたストーカ式廃棄物焼却炉に於いて、前記廃棄物Ｗの層厚さと燃え切り点Ｑａとおき燃焼完結点Ｑｂの検出信号により、燃焼ストーカ２と後燃焼ストーカ３の下方へ供給する燃焼空気Ａ_{2 ,} Ａ ₃の酸素含有率を制御する構成としたことを特徴とするストーカ式廃棄物焼却炉。
【００１６】
請求項２の発明は請求項１の発明に於いて、燃焼ストーカ２の下部のホッパ２７を複数区画に分割し、各区画へ供給する燃焼空気量を夫々制御するようにしたものである。
【００１７】
請求項３の発明は請求項１の発明に於いて燃焼ストーカ２上に複数の廃棄物の層厚さ検出器２０を上・下２段に亘って格子状に配列し、廃棄物の層厚さを二次元計測するようにしたものである。
【００１８】
請求項４の発明は請求項１の発明に於いて、燃焼ストーカ２の移動速度を制御することにより廃棄物の層厚さと燃え切り点Ｑａを設定値又は設定位置に保持するようにしたものである。
【００１９】
請求項５の発明は請求項１の発明に於いて、燃焼ストーカ２へ供給する燃焼空気量を制御することにより、廃棄物の層厚さと燃え切り点Ｑａを設定値又は設定位置に保持するようにしたものである。
【００２０】
請求項６の発明は請求項１の発明に於いて、燃焼ストーカ２の移動速度と燃焼空気の供給量を制御することにより、廃棄物の層厚さと燃え切り点Ｑａを設定値又は設定位置に保持するものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明に係るストーカ式廃棄物焼却炉の断面概要図であり、前記図４の場合と同じ部位・部材には、図４の場合と同じ参照番号が使用されている。
図１に於いて、１は乾燥ストーカ、２は燃焼ストーカ、３は後燃焼ストーカ、４は燃焼室、５は廃熱回収ボイラ、６は廃棄物供給ホッパ、７は廃棄物供給装置、８は燃焼空気供給装置、９は焼却灰排出口、１０は排ガス処理装置、１１は誘引通風機、１２は煙突、１３は空気予熱器、２０はごみ層厚さ検出器、２１は燃え切り点検出器、２２はおき燃焼完結点検出器、２３は放射温度計、２４ａ〜２４ｄはダンパ、２５は自動燃焼制御装置、２６ａ〜２６ｄは駆動装置、２７はホッパ、２８は酸素発生装置、２９ａ・２９ｂは酸素濃度調整装置、Ｐはごみ層厚さ測定点、Ｗは廃棄物（ごみ）、Ｑａは燃え切り点、Ｑｂはおき燃焼完結点である。
【００２２】
廃棄物供給ホッパ６内の廃棄物Ｗは、廃棄物供給装置７により順次炉内へ供給され、乾燥ストーカ１上で乾燥されたあと燃焼ストーカ２上で燃焼されること、及び乾燥ストーカ１と燃焼ストーカ２へは、燃焼用空気供給装置８及び空気予熱器１３を通して廃棄物Ｗの供給量やその発熱量に応じた温度（２０℃〜２００℃）及び流量の空気Ａ_１、Ａ_２が供給されること等は、図４に示した従前のストーカ式廃棄物焼却炉の場合と同様である。また、廃熱回収ボイラ５で熱回収をされた排ガスが、排ガス処理装置１０を通して清浄化されたあと、大気中へ放散されること及び焼却灰排出口９から排出された焼却灰が、灰押出装置（図示省略）を介して外部へ搬出されること等は、公知のストーカ式廃棄物焼却炉の場合と同様である。従って、ここではその詳細な説明は省略する。
【００２３】
本件発明に於いては、燃焼空気供給装置８から燃焼ストーカ２への空気供給路に酸素発生装置２８が酸素濃度調整装置２９ａを介設して分岐接続されており、自動燃焼制御装置２５からの信号により酸素濃度調整装置２９ａを作動させることにより、燃焼ストーカ２へ供給する燃焼用空気Ａ_２内の酸素濃度を調整する構成となっている。
【００２４】
具体的には、燃焼ストーカ２上の廃棄物Ｗの燃え切り点Ｑａの位置は、燃え切り点検出器２１により連続的に検出されており、当該燃え切り点Ｑａが上流側へ移動した場合には、燃焼空気Ａ_２内への酸素の供給を絞り、酸素富化レベルを下降させる。また、逆に、燃え切り点Ｑａが設定点より下流側へ移動した場合には、燃焼空気Ａ_２の酸素富化レベルを上昇させる。
【００２５】
同様に、後燃焼ストーカ３へ供給する燃焼空気Ａ_３内へも必要量の酸素を酸素発生装置２８から供給するようになっており、酸素濃度調整装置２９ｂを介して酸素の供給量を変えることにより、おき燃焼完結点Ｑｂの位置を制御する構成となっている。
【００２６】
また、前記燃焼ストーカ２上の廃棄物層厚さが増加すると、廃棄物層厚さ検出器２０ａ・２０ｂからの検出信号により自動燃焼制御装置２５を介して酸素濃度調整装置２９ａが作動され、これによって燃焼用空気Ａ_２の酸素富化レベルが上昇される。また逆に、廃棄物層厚さが減少すると、燃焼用空気Ａ_２の酸素富化レベルが引下げられる。これにより、燃焼ストーカ２上の各部に於ける廃棄物層厚さが、極めて速い応答性でもって略同じ値に保持される。
【００２７】
図２は、燃焼ストーカ２上に於ける廃棄物層厚さ検出器２０の配置状態を示す側面図であり、図３は図２の平面図である。
廃棄物層厚さ検出器２０は、図２及び図３に示すように、上・下２段に亘って格子状に配置されており、廃棄物層厚さの所謂二次元計測が行なえるようになっている。
【００２８】
また、燃焼空気Ａ_２を供給する燃焼ストーカ２下方のホッパ２７は、図３のように複数区画に分割し、燃焼空気Ａ_２の供給量をより細かく調整出来る構造とするのが望ましい。この場合、ごみ表面上における格子状の各測定点でのごみ層レベルを計測（三次元計測）することのできるグリーンレーザレベル計等を用いるとよい。
【００２９】
尚、前記先の実施形態に於いては、廃棄物層厚さの制御や燃え切り点Ｑａの制御を燃焼ストーカ２へ供給する燃焼用空気Ａ_２の酸素富化レベルを調整することのみによって行なうようにしているが、酸素富化調整だけでなく、これにストーカ速度の制御や供給空気量の制御を組み合せ、より燃焼制御の応答性及び制御精度を高めるようにしてもよいことは勿論である。
【００３１】
同様に、先きの実施形態に於いては、燃焼ストーカ２の速度調整と燃焼空気Ａ_２の酸素富化レベルの制御との組み合せについて述べたが、燃焼空気Ａ_２及び燃焼空気Ａ_３の供給量制御や酸素富化レベルの制御と、廃棄物供給装置７や燃焼ストーカ２、乾燥ストーカ１、後燃焼ストーカ３の速度制御とを組み合せるようにしてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明に於いては、廃棄物の層厚さと燃え切り点の検出信号により、燃焼ストーカの下方へ供給する燃焼空気の酸素濃度を制御する構成としているため、廃棄物の物性が大きく変動しても、従前のストーカ速度制御と燃焼空気量制御との組み合せ制御の場合に比較して、より迅速に燃焼ストーカ上の廃棄物の層厚さの変動や燃え切り点の位置変動を押えてこれを設定値又は設定位置へ戻すことが出来、より高精度な燃焼制御が可能となる。
【００３３】
その結果、後燃焼ストーカへ送る焼却灰中の未燃分がより少なくなると共に、廃棄物層厚さが常に一定に保持されることにより一次燃焼空気量の変動が抑制され、結果として二次燃焼がより安定したものになる。
本発明は上述の通り、燃焼ストーカの下部へ供給する燃焼空気の酸素富化レベルの調整により応答性に優れた燃焼制御が可能となり、ストーカ式廃棄物焼却炉の廃棄物焼却性能を大幅に高めることが出来ると云う優れた実用的効用を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るストーカ式廃棄物焼却炉の構成を示す断面概要図である。
【図２】燃焼ストーカ上の廃棄物層厚さ検出器の配置状態を示す側面図である。
【図３】燃焼ストーカ上の廃棄物層厚さ検出器の配置状態を示す平面図である。
【図４】従前のストーカ式廃棄物焼却炉の構成を示す断面概要図である。
【符号の説明】
１は乾燥ストーカ、２は燃焼ストーカ、３は後燃焼ストーカ、４は燃焼室、５は廃熱回収ボイラ、６は廃棄物供給ホッパ、７は廃棄物供給装置、８は燃焼空気供給装置、９は焼却灰排出口、１０は排ガス処理装置、１１は誘引通風機、１２は煙突、１３は空気予熱器、１４は焼却量演算装置、１５は目標焼却量設定装置、１６ａ・１６ｂは空気量演算装置、１７は燃焼空気量調整装置、１８はストーカ速度調整装置、１９ａは廃棄物供給量検出器、１９ｂは蒸気流量検出器、２０ａ〜２０ｃは廃棄物の層厚さ検出器、２１は燃え切り点検出器、２２はおき燃焼完結点検出器、２３は放射温度計、２４ａ〜２４ｄはダンパ、２５は自動燃焼制御装置、２６ａ〜２６ｄは駆動装置、２７はホッパ、２８は酸素発生装置、２９ａ〜２９ｂは酸素濃度調整装置、Ｐはごみ層厚さ測定点、Ｗは廃棄物（ごみ）、Ｑａは燃え切り点、Ｑｂはおき燃焼完結点。

Claims

乾燥ストーカと燃焼ストーカと後燃焼ストーカとを備え、燃焼ストーカ上の廃棄物の層厚さと燃え切り点と後燃焼ストーカ上のおき燃焼完結点を設定値又は設定位置に保持しつつ廃棄物を燃焼させるようにしたストーカ式廃棄物焼却炉に於いて、前記廃棄物の層厚さと燃え切り点とおき燃焼完結点の検出信号により、燃焼ストーカと後燃焼ストーカの下方へ供給する燃焼空気の酸素含有率を制御する構成としたことを特徴とするストーカ式廃棄物焼却炉。
燃焼ストーカの下部のホッパを複数区画に分割し、各区画へ供給する燃焼空気量を夫々制御するようにした請求項１に記載のストーカ式廃棄物焼却炉。
燃焼ストーカ上に複数の廃棄物の層厚さ検出器を上・下２段に亘って格子状に配列し、廃棄物の層厚さを二次元計測するようにした請求項１に記載のストーカ式廃棄物焼却炉。
燃焼ストーカの移動速度を制御することにより廃棄物の層厚さと燃え切り点を設定値又は設定位置に保持するようにした請求項１に記載のストーカ式廃棄物焼却炉。
燃焼ストーカへ供給する燃焼空気量を制御することにより、廃棄物の層厚さと燃え切り点を設定値又は設定位置に保持するようにした請求項１に記載のストーカ式廃棄物焼却炉。
燃焼ストーカの移動速度と燃焼空気の供給量を制御することにより、廃棄物の層厚さと燃え切り点を設定値又は設定位置に保持するようにした請求項１に記載のストーカ式廃棄物焼却炉。