JP3625639B2 - 流動床式焼却炉設備および流動床式焼却炉設備の燃焼制御方法 - Google Patents
流動床式焼却炉設備および流動床式焼却炉設備の燃焼制御方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばごみ焼却施設に設けられる流動床式焼却炉設備および流動床式焼却炉設備の燃焼制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ごみ焼却施設などにおいては、スクリューフィーダ等を用いてごみを流動床式焼却炉内へ供給する形式の焼却炉設備が用いられている。このようなフィーダを用いてごみを供給する際、ごみの量が急激に増加する「ごみのどか落ち」が発生して、炉床酸素濃度が大幅に変動し、その結果、燃焼排ガス中に未燃分が多量に残って大気中に有害物質を排出することになった。
【０００３】
この対策としては、特公平５−５１８１５号公報に示されるように、流動床式ごみ焼却炉に、一次空気を供給して流動床部の流動媒体を流動させる一次送風機と、フリーボートに二次空気を供給する二次送風機と、ごみ等の焼却物を流動床式ごみ焼却炉内に供給する給じん装置と、排ガス中の酸素濃度を検出する排ガス酸素濃度検出センサと、炉床部の酸素濃度を検出する炉床部酸素濃度検出センサと、炉内の明るさを検出する明るさ検出センサと、上記排ガス酸素濃度検出センサの検出信号により上記二次送風機からの二次空気量を調整して排ガス中の酸素濃度を所定値に制御する二次空気制御系とが設けられており、さらに、上記二次空気制御系に、排ガス酸素濃度検出センサの検出時間遅れを上記明るさ検出センサの検出信号により補正する補正制御系が付加され、これに加えて、炉床酸素濃度および明るさが所定値になるように上記給じん装置から供給されるごみの量を制御する投入量制御系が設けられている。
【０００４】
これによると、給じん装置によって供給されたごみはごみ焼却炉内の流動層部で乾燥，熱分解，一次燃焼され、その後、流動層部で一次燃焼したごみから発生した燃焼ガスがフリーボート部で二次燃焼される。また、上記明るさ検出センサは、炉頂部に設けられており、上記燃焼ガスが二次燃焼した際の明るさを検出している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特公平５−５１８１５号公報では、明るさ検出センサによって、ごみが二次燃焼した際の明るさに対する検出情報を基にして制御を行っているため、ごみの流動床式焼却炉への供給量が変動した場合、ごみの供給量の制御に時間的な遅延が生じてしまうといった問題があった。流動床式焼却炉は燃焼速度が特に速い焼却炉であるため、上記のようなごみの供給量制御の時間的な遅延が生じた場合、流動床式焼却炉から排出される排ガス中に有害な未燃分が含まれてしまう原因になった。
【０００６】
本発明は、廃棄物の焼却炉本体への供給量の変動を、二次燃焼よりも以前の早い段階で検出し、この検出に基づいて廃棄物の供給量を即座に調整することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本第１発明における流動床式焼却炉設備は、内部に流動層部と二次燃焼室とを有する焼却炉本体に、廃棄物投入口が形成され、上記流動層部に、廃棄物投入口から投入された廃棄物を乾燥および熱分解する乾燥熱分解帯と、この乾燥熱分解帯で乾燥および熱分解された廃棄物を一次燃焼する一次燃焼帯とが形成され、廃棄物を送り出す送出し装置と上記焼却炉本体の廃棄物投入口とが筒状の供給用シュートを介して接続され、上記焼却炉本体内の乾燥熱分解帯から廃棄物投入口を通って供給用シュート内へ入射する光量を計測する光量計測装置が供給用シュートの上流部に備えられ、上記光量計測装置の受光部は上記廃棄物投入口に上流側から対向しており、上記光量計測装置によって計測された光量に基づいて上記送出し装置の送出し速度を増減させる制御部が備えられているものである。
【０００８】
これによると、送出し装置によって送り出された廃棄物は、供給用シュートを滑り落ちて、廃棄物投入口から焼却炉本体内の流動層部に投入され、乾燥熱分解帯で乾燥および熱分解され、さらに、一次燃焼帯で一次燃焼し、その後、二次燃焼室内で二次燃焼する。この際、乾燥熱分解帯から廃棄物投入口を通って供給用シュート内へ入射する光量が光量計測装置によって計測される。
【０００９】
送出し装置からの廃棄物の供給量が増加した場合、供給用シュート内を滑り落ちる廃棄物の量が増加するため、供給用シュート内の廃棄物が乾燥熱分解帯から供給用シュート内へ入射する光を遮り、光量計測装置によって計測される光量が減少する。さらに、廃棄物の供給量が増加するにつれて、乾燥熱分解帯で発生する不完全燃焼ガス（未燃ガス）の量が増加し、この不完全燃焼ガスが乾燥熱分解帯から供給用シュート内へ入射する光を遮り、光量計測装置によって計測される光量が一層減少する。このように、光量計測装置によって計測される光量が減少した場合、制御部が送出し装置の送出し速度を低減することによって、送出し装置からの廃棄物の供給量が低減して最適な量に維持される。
【００１０】
反対に、送出し装置からの廃棄物の供給量が減少した場合、供給用シュート内を滑り落ちる廃棄物の量が減少するため、乾燥熱分解帯から供給用シュート内へ入射する光量が増加し、光量計測装置によって計測される光量が増加する。さらに、廃棄物の供給量が減少するにつれて、乾燥熱分解帯で発生する不完全燃焼ガス（未燃ガス）の量も減少するため、光量計測装置によって計測される光量が一層増加する。このように、光量計測装置によって計測される光量が増加した場合、制御部が送出し装置の送出し速度を増大することによって、送出し装置からの廃棄物の供給量が増加して最適な量に維持される。
【００１１】
このように、焼却炉本体内における二次燃焼よりも以前の段階である乾燥熱分解帯で廃棄物の供給量の変動を検出することができるため、廃棄物の供給量の制御における時間的な遅延を大幅に短縮でき、廃棄物の供給量を即座に調整することができる。
【００１２】
本第２発明における流動床式焼却炉設備は、制御部は、光量計測装置によって計測された光量に基づいて、送出し装置の送出し速度と、二次燃焼室下部に供給される二次空気の供給量とをそれぞれ増減させるものである。
【００１３】
これによると、送出し装置からの廃棄物の供給量が増加した場合、光量計測装置によって計測される光量が減少し、制御部が送出し装置の送出し速度を低減するとともに二次空気の供給量を増加させる。これにより、送出し装置からの廃棄物の供給量が低減して最適な量に維持されるとともに、二次燃焼室内の二次空気の不足による不完全燃焼が軽減され、焼却炉本体から排出される排ガス中に含まれる有害な未燃分の量が低減される。
【００１４】
反対に、送出し装置からの廃棄物の供給量が減少した場合、光量計測装置によって計測される光量が増加し、制御部が送出し装置の送出し速度を増大するとともに二次空気の供給量を減少させる。これにより、送出し装置からの廃棄物の供給量が増加して最適な量に維持されるとともに、過剰な二次空気による二次燃焼室内の温度低下が防止され、焼却炉本体から排出される排ガス中に含まれる有害な未燃分の量が低減される。
【００１５】
本第３発明における流動床式焼却炉設備は、焼却炉本体に、排ガス排出口における酸素濃度を計測する酸素濃度計測装置と、二次燃焼室へ補助空気を供給する補助空気供給部とが設けられ、制御部は、上記酸素濃度計測装置によって計測された酸素濃度に基づいて、補助空気供給部から補助空気を供給させるものである。
【００１６】
これによると、酸素濃度計測装置によって計測された酸素濃度が所定値よりも低下した場合、制御部によって、補助空気が補助空気供給部から二次燃焼室へ供給される。これにより、二次燃焼室内の酸素不足による不完全燃焼が防止される。
【００１７】
本第４発明における流動床式焼却炉設備は、送出し装置の出口部と供給用シュートの入口部との間に、上記送出し装置から送り出された廃棄物を解砕する解砕装置が設けられているものである。
【００１８】
これによると、送出し装置の出口部から送り出された廃棄物は、解砕装置で解砕される（ほぐされる）ため、ほぼ均一なかさ比重となって、供給用シュートの入口部に流入する。これにより、焼却炉本体内に廃棄物の大きな塊が供給されることはない。
【００１９】
本第５発明における流動床式焼却炉設備は、送出し装置に、送り出される廃棄物の高さを検出するレベル検出装置が設けられ、制御部は、光量計測装置によって計測された光量と、上記レベル検出装置によって計測された廃棄物の高さとに基づいて、送出し装置の送出し速度と、二次空気の供給量とをそれぞれ増減させるものである。
【００２０】
これによると、送出し装置からの廃棄物の供給量が増加した場合、光量計測装置によって計測される光量が減少するとともに、レベル検出装置によって計測された廃棄物の高さが上昇し、これに基づいて、制御部が送出し装置の送出し速度を低減するとともに二次空気の供給量を増加させる。
【００２１】
反対に、送出し装置からの廃棄物の供給量が減少した場合、光量計測装置によって計測される光量が増加するとともに、レベル検出装置によって計測された廃棄物の高さが低下し、これに基づいて、制御部が送出し装置の送出し速度を増大させるとともに二次空気の供給量を低減させる。
【００２２】
このように、送出し装置からの廃棄物の供給量の検出を光量計測装置とレベル検出装置との両者で行っているため、より一層正確に廃棄物の供給量を検出し得る。
【００２３】
本第６発明における流動床式焼却炉設備は、送出し装置として、スクリューフィーダが用いられているものである。
本第７発明における流動床式焼却炉設備の燃焼制御方法は、送出し装置で送り出されてシュート内を滑り落ち廃棄物投入口から焼却炉本体内の流動層部に投入された廃棄物が、乾燥熱分解帯で乾燥および熱分解され、その後、一次燃焼帯で一次燃焼し、さらに、二次燃焼室で二次燃焼する流動床式焼却炉設備の燃焼制御方法であって、乾燥熱分解帯から廃棄物投入口を通って供給用シュート内へ入射する光量を光量計測装置で計測し、上記計測された光量が所定量以下の場合、上記送出し装置の送出し速度を低減させ、上記計測された光量が所定量を越えた場合、上記送出し装置の送出し速度を増加させるものである。
【００２４】
本第８発明における流動床式焼却炉設備の燃焼制御方法は、光量計測装置によって計測された光量が所定量以下の場合、二次燃焼室下部に供給される二次空気の供給量を増加させ、上記計測された光量が所定量を越えた場合、二次燃焼室下部に供給される二次空気の供給量を減少させるものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の第１の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。
１は、例えばごみ焼却施設等に設けられる流動床式焼却炉設備であり、流動床式焼却炉本体２と、この焼却炉本体２へごみ３を供給する供給装置４とで構成されている。
【００２６】
上記焼却炉本体２の内部には、その下部に流動層部５が形成され、上部に二次燃焼室６が形成され、さらに、流動層部５と二次燃焼室６との間を絞る遮蔽物８が設けられている。上記流動層部５には、けい砂等の耐熱性粉粒体が流動媒体７として充填されている。
【００２７】
上記焼却炉本体２には、供給装置４から供給されたごみ３を流動層部５へ投入するごみ投入口９と、上記流動層部５へ一次空気４５（流動化空気）を供給する一次空気供給部１０と、二次燃焼室６の下部へ二次空気４６を供給する複数の二次空気供給ノズル１１と、二次燃焼室６へ補助空気４７（三次空気）を供給する複数の補助空気供給ノズル１２（補助空気供給部の一例）と、排ガスを排出する排ガス排出口１３と、上記排ガス排出口１３における酸素濃度を計測する酸素濃度計測装置１４と、炉内の圧力を計測する炉内圧計測装置１５とが設けられている。
【００２８】
尚、上記一次空気供給部１０と二次空気供給ノズル１１と補助空気供給ノズル１２への空気の送風はそれぞれ、一次空気送風機４０と二次空気送風機４１と補助空気送風機４２とによって行われている。また、上記排ガス排出口１３の下流側には誘引ファン（図示せず）が設けられている。
【００２９】
上記流動層部５には、ごみ投入口９から投入されたごみ３を乾燥および熱分解する乾燥熱分解帯１７と、この乾燥熱分解帯１７で乾燥および熱分解されたごみ３を一次燃焼する一次燃焼帯１８とが形成されている。
【００３０】
上記供給装置４は、ごみ３を一時貯留するホッパー２０と、このホッパー２０内のごみ３を送り出す二軸スクリューフィーダ２１（送出し装置の一例）と、このスクリューフィーダ２１の出口部２２と上記焼却炉本体２のごみ投入口９とを接続する供給用通路２３とで構成されている。上記スクリューフィーダ２１は、回転軸２４を中心にして回転するスクリュー体２５と、上記回転軸２４を回転駆動する回転駆動装置２６（モータなど）とで構成されている。また、上記供給用通路２３は、垂直な上部供給用縦筒体２７と、傾斜した筒状の下部供給用シュート２８とで構成されている。
【００３１】
上記供給用縦筒体２７には、スクリューフィーダ２１の出口部２２から送り出されたごみ３を解砕する解砕装置３０が設けられている。この解砕装置３０は、供給用縦筒体２７の内部で回転軸３１を中心にして回転するスクリュー体３２と、上記回転軸３１を回転駆動する回転駆動装置３３（モータなど）とで構成されている。
【００３２】
上記供給用シュート２８は直線状に傾斜しており、その下流側端部が上記ごみ投入口９に接続されている。また、供給用シュート２８の上流側端部には、供給用シュート２８内に付着したごみ３を除去する除去装置３５と、上記焼却炉本体２内の乾燥熱分解帯１７からごみ投入口９を通って供給用シュート２８内へ入射する光量を計測する可視光量計測装置３６とが設けられている。
【００３３】
上記除去装置３５は、供給用シュート２８内に付着したごみ３を掻き落とすＵ形状の出退自在な掻取体３７と、この掻取体３７を出退させる駆動装置３８（シリンダ装置など）とで構成されている。
【００３４】
上記可視光量計測装置３６は、視野内積分型の光量計測装置であって、供給用シュート２８の上流側端部の前方に設けられており、可視光量計測装置３６の受光部４４が上記ごみ投入口９に上流側から対向している。
【００３５】
また、上記焼却炉設備１に備えられた制御部４３は、可視光量計測装置３６によって計測された光量に基づいて上記スクリューフィーダ２１の回転駆動装置２６を制御してごみ３の送出し速度を増減させるとともに上記二次空気送風機４１を制御して二次空気供給ノズル１１からの二次空気の供給量を増減させ、さらに、上記酸素濃度計測装置１４によって計測された酸素濃度に基づいて上記補助空気送風機４２を制御して補助空気供給ノズル１２から補助空気を供給させる。
【００３６】
以下に、上記構成における作用を説明する。
スクリューフィーダ２１の回転駆動装置２６によって回転軸２４を中心にスクリュー体２５が回転し、ホッパー２０内のごみ３が出口部２２から供給用縦筒体２７内へ送り出される。
【００３７】
この際、解砕装置３０の回転駆動装置３３によって回転軸３１を中心にスクリュー体３２が回転し、上記ごみ３が解砕される（ほぐされる）。このため、上記ごみ３は、ほぼ均一なかさ比重となって、供給用縦筒体２７内を落下し、供給用シュート２８内を滑り落ちて、ごみ投入口９から焼却炉本体２の内部へ供給される。これにより、焼却炉本体２の内部にごみ３の大きな塊が供給されることはない。
【００３８】
このようにして焼却炉本体２内に供給されたごみ３は、先ず、流動層部５の乾燥熱分解帯１７で乾燥かつ熱分解され、その後、一次燃焼帯１８で残りの可燃物が燃焼し、燃焼ガスが発生する。
【００３９】
そして、上記一次燃焼帯１８で発生した燃焼ガスと乾燥熱分解帯１７で発生した未燃分の多いガスとが、二次空気供給ノズル１１から供給される二次空気４６によって、二次燃焼室６で混合されて完全燃焼し、燃焼後の排ガスが排ガス排出口１３から排出される。このようなごみ３の燃焼の際、上記乾燥熱分解帯１７からごみ投入口９を通って供給用シュート２８内へ入射する光量が可視光量計測装置３６によって計測される。
【００４０】
上記スクリューフィーダ２１からのごみ３の供給量が所定量より増加した場合、供給用シュート２８内を滑り落ちるごみ３の量が増加するため、供給用シュート２８内のごみ３が乾燥熱分解帯１７から供給用シュート２８内へ入射する光を遮り、可視光量計測装置３６によって計測される光量が所定値よりも減少する。さらに、ごみ３の供給量が所定量より増加するにつれて、乾燥熱分解帯１７で発生する不完全燃焼ガス（未燃ガス）の量が増加し、この不完全燃焼ガスが乾燥熱分解帯１７から供給用シュート２８内へ入射する光を遮り、可視光量計測装置３６によって計測される光量が所定値よりも一層減少する。
【００４１】
このように、可視光量計測装置３６によって計測される光量が一定時間（例えば１０秒間）継続して所定値よりも減少した場合、制御部４３は、スクリューフィーダ２１の回転駆動装置２６を制御して回転軸２４の回転数を段階的（例えば２０％ずつ）に低減させるとともに、二次空気送風機４１を制御して二次空気供給ノズル１１からの二次空気４６の供給量を上記計測された光量に対して反比例するように増加させる。
【００４２】
これにより、スクリューフィーダ２１からのごみ３の送出し速度が低減するためごみ３の供給量が減少して最適な量に維持されるとともに、二次燃焼室６内の二次空気の不足による不完全燃焼が軽減され、排ガス排出口１３から排出される排ガス中に含まれる有害な未燃分の量が低減される。
【００４３】
反対に、スクリューフィーダ２１からのごみ３の供給量が所定量より減少した場合、供給用シュート２８内を滑り落ちるごみ３の量が減少するため、乾燥熱分解帯１７から供給用シュート２８内へ入射する光量が増加し、可視光量計測装置３６によって計測される光量が所定値よりも増加する。さらに、ごみ３の供給量が所定値より減少するにつれて、乾燥熱分解帯１７で発生する不完全燃焼ガス（未燃ガス）の量も減少するため、可視光量計測装置３６によって計測される光量が所定値よりも一層増加する。
【００４４】
このように、可視光量計測装置３６によって計測される光量が一定時間（例えば１０秒間）継続して所定値よりも増加した場合、制御部４３は、スクリューフィーダ２１の回転駆動装置２６を制御して回転軸２４の回転数を段階的（例えば２０％ずつ）に増加させるとともに、二次空気送風機４１を制御して二次空気供給ノズル１１からの二次空気４６の供給量を上記計測された光量に対して反比例するように減少させる。
【００４５】
これにより、スクリューフィーダ２１からのごみ３の送出し速度が増大するためごみ３の供給量が増加して最適な量に維持されるとともに、過剰な二次空気による二次燃焼室６内の温度低下が防止され、排ガス排出口１３から排出される排ガス中に含まれる有害な未燃分の量が低減される。
【００４６】
このように、焼却炉本体２内における二次燃焼よりも以前の段階である乾燥熱分解帯１７でごみ３の供給量の変動を検出することができるため、ごみ３の供給量の制御における時間的な遅延を大幅に短縮でき、ごみ３の供給量を即座に調整することができる。
【００４７】
尚、二次燃焼室６内で燃焼ガスが完全燃焼した際に発生する非常に明るい光は遮蔽物８によって遮られるため、可視光量計測装置３６に受光されることはなく、したがって、乾燥熱分解帯１７から発生した光のみが可視光量計測装置３６の受光部４４に受光されるため、正確な制御が行える。
【００４８】
また、酸素濃度計測装置１４によって計測された排ガス排出口１３の酸素濃度が所定値（例えば９％）よりも低下した場合、制御部４３は、補助空気送風機４２を制御して、補助空気供給ノズル１２から二次燃焼室６へ補助空気４７を供給する。これにより、排ガス排出口１３の酸素濃度が所定値（例えば９％）以上に維持されるため、不完全燃焼が一層防止される。
【００４９】
また、駆動装置３８によって掻取体３７を出退させることによって、供給用シュート２８内に付着したごみ３を掻き落とすことができる。
また、焼却炉本体２の内圧は、燃焼ガスが焼却炉本体２の外へ排出されないように負圧に保持されており、炉内圧計測装置１５で計測された焼却炉本体２の内圧に基づいて、下流側の誘引ファン（図示せず）が制御される。
【００５０】
以下に、本発明の第２の実施の形態を図４，図５に基づいて説明する。
スクリューフィーダ２１のスクリュー体２５の下流端部の上方に上部空間４９が形成され、この上部空間４９に、送り出されるごみ３の高さＨを検出するレベル検出装置５０が設けられている。このレベル検出装置５０は、上部空間４９の天井部５１に上下揺動自在に取付けられたフラッパー型の検出用板体５２と、この検出用板体５２の傾斜角度Ａを検出するエンコーダ等の角度検出器５３とで構成されている。上記検出用板体５２の遊端部は上方からスクリューフィーダ２１で送り出されるごみ３の上端に接触し、ごみ３の高さＨの上下変動に対応して、検出用板体５２が上下に揺動し、上記傾斜角度Ａが増減する。
【００５１】
制御部４３は、可視光量計測装置３６によって計測された光量と、上記角度検出器５３によって検出された検出用板体５２の傾斜角度Ａから求められるごみ３の高さＨとに基づいて、スクリューフィーダ２１の回転駆動装置２６と二次空気送風機４１とを制御している。
【００５２】
これによると、スクリューフィーダ２１から供給されるごみ３の供給量が所定量より増加した場合、上部空間４９内のごみ３の高さＨが所定高さよりも上昇するため、検出用板体５２が上向きに揺動して傾斜角度Ａが所定角度よりも減少する。この時の検出用板体５２の傾斜角度Ａが角度検出器５３によって検出され、さらに、供給用シュート２８内を滑り落ちるごみ３の量の増加ならびに乾燥熱分解帯１７で発生する不完全燃焼ガス（未燃ガス）の量の増加によって可視光量計測装置３６で計測される光量が所定値よりも減少する。
【００５３】
このように、角度検出器５３によって検出される傾斜角度Ａが所定角度よりも減少しかつ可視光量計測装置３６によって計測される光量が所定値よりも減少する状態が所定時間（すなわち検出用板体５２で検出されたごみ３が供給用シュート２８内を滑り落ちて焼却炉本体２内へ到達するまでの時間を加味した時間）継続した場合、制御部４３は、スクリューフィーダ２１の回転駆動装置２６を制御して回転軸２４の回転数を段階的（例えば２０％ずつ）に低減させるとともに、二次空気送風機４１を制御して二次空気供給ノズル１１からの二次空気４６の供給量を上記計測された光量に対して反比例するように増加させる。
【００５４】
反対に、スクリューフィーダ２１から供給されるごみ３の供給量が所定量より減少した場合、上部空間４９内のごみ３の高さＨが所定高さよりも低下するため、検出用板体５２が下向きに揺動して傾斜角度Ａが所定角度よりも増大する。この時の検出用板体５２の傾斜角度Ａが角度検出器５３によって検出され、さらに、供給用シュート２８内を滑り落ちるごみ３の量の減少ならびに乾燥熱分解帯１７で発生する不完全燃焼ガス（未燃ガス）の量の減少によって可視光量計測装置３６で計測される光量が所定値よりも増加する。
【００５５】
このように、角度検出器５３によって検出される傾斜角度Ａが所定角度よりも増大しかつ可視光量計測装置３６によって計測される光量が所定値よりも増加する状態が所定時間（すなわち検出用板体５２で検出されたごみ３が供給用シュート２８内を滑り落ちて焼却炉本体２内へ到達するまでの時間を加味した時間）継続した場合、制御部４３は、スクリューフィーダ２１の回転駆動装置２６を制御して回転軸２４の回転数を段階的（例えば２０％ずつ）に増加させるとともに、二次空気送風機４１を制御して二次空気供給ノズル１１からの二次空気４６の供給量を上記計測された光量に対して反比例するように減少させる。
【００５６】
このように、スクリューフィーダ２１からのごみ３の供給量の検出を可視光量計測装置３６とレベル検出装置５０との両者で行っているため、より一層正確にごみ３の供給量を検出し得る。
【００５７】
上記実施の形態では、フラッパー型の検出用板体５２と角度検出器５３とで構成されるレベル検出装置５０を用いているが、超音波式や光センサ式（レーザ光式を含む）等の非接触レベル計を用いてもよい。
【００５８】
上記本発明の第１および第２の実施の形態では可視光量計測装置３６を供給用シュート２８の上流側端部の前方に設けているが、この箇所には、除去装置３５も設けられているため、可視光量計測装置３６と除去装置３５の両者を設置するスペースを確保することが困難になる場合があった。このような場合は、図６に示した第３の実施の形態のように、可視光量計測装置３６を供給用シュート２８の天井部５４に設けもよい。尚、この場合においても、可視光量計測装置３６の受光部４４はごみ投入口９に上流側から対向している。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように本第１発明によれば、乾燥熱分解帯から廃棄物投入口を通って供給用シュート内へ入射する光量が光量計測装置によって計測される。そして、光量計測装置によって計測される光量が減少した場合、制御部が送出し装置の送出し速度を低減することによって、送出し装置からの廃棄物の供給量が低減して最適な量に維持される。反対に、光量計測装置によって計測される光量が増加した場合、制御部が送出し装置の送出し速度を増大することによって、送出し装置からの廃棄物の供給量が増加して最適な量に維持される。
【００６０】
このように、焼却炉本体内における二次燃焼よりも以前の段階である乾燥熱分解帯で廃棄物の供給量の変動を検出することができるため、廃棄物の供給量の制御における時間的な遅延を大幅に短縮でき、廃棄物の供給量を即座に調整することができる。
【００６１】
本第２発明によれば、送出し装置からの廃棄物の供給量が増加した場合、光量計測装置によって計測される光量が減少し、制御部が送出し装置の送出し速度を低減するとともに二次空気の供給量を増加させる。これにより、送出し装置からの廃棄物の供給量が低減して最適な量に維持されるとともに、二次燃焼室内の二次空気の不足による不完全燃焼が軽減され、焼却炉本体から排出される排ガス中に含まれる有害な未燃分の量が低減される。
【００６２】
反対に、送出し装置からの廃棄物の供給量が減少した場合、光量計測装置によって計測される光量が増加し、制御部が送出し装置の送出し速度を増大するとともに二次空気の供給量を減少させる。これにより、送出し装置からの廃棄物の供給量が増加して最適な量に維持されるとともに、過剰な二次空気による二次燃焼室内の温度低下が防止され、焼却炉本体から排出される排ガス中に含まれる有害な未燃分の量が低減される。
【００６３】
本第３発明によれば、酸素濃度計測装置によって計測された酸素濃度が所定値よりも低下した場合、制御部によって、補助空気が補助空気供給部から二次燃焼室へ供給される。これにより、二次燃焼室内の酸素不足による不完全燃焼が防止される。
【００６４】
本第４発明によれば、送出し装置の出口部から送り出された廃棄物は、解砕装置で解砕される（ほぐされる）ため、ほぼ均一なかさ比重となって、供給用シュートの入口部に流入する。これにより、焼却炉本体内に廃棄物の大きな塊が供給されることはない。
【００６５】
本第５発明によれば、送出し装置からの廃棄物の供給量の検出を光量計測装置とレベル検出装置との両者で行っているため、より一層正確に廃棄物の供給量を検出し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における流動床式焼却炉設備の構成を示す断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ矢視図である。
【図３】同、流動床式焼却炉設備の制御系のブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における流動床式焼却炉設備の構成を示す断面図である。
【図５】同、流動床式焼却炉設備の制御系のブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態における流動床式焼却炉設備の可視光量計測装置の取付箇所を示す図である。
【符号の説明】
１ 流動床式焼却炉設備
２ 焼却炉本体
３ ごみ（廃棄物）
５ 流動層部
６ 二次燃焼室
９ ごみ投入口
１２ 補助空気供給ノズル（補助空気供給部）
１３ 排ガス排出口
１４ 酸素濃度計測装置
１７ 乾燥熱分解帯
１８ 一次燃焼帯
２１ スクリューフィーダ（送出し装置）
２２ 出口部
２８ 供給用シュート
３０ 解砕装置
３６ 可視光量計測装置
４３ 制御部
４４ 受光部
４６ 二次空気
４７ 補助空気
５０ レベル検出装置
Ｈ ごみの高さ
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばごみ焼却施設に設けられる流動床式焼却炉設備および流動床式焼却炉設備の燃焼制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ごみ焼却施設などにおいては、スクリューフィーダ等を用いてごみを流動床式焼却炉内へ供給する形式の焼却炉設備が用いられている。このようなフィーダを用いてごみを供給する際、ごみの量が急激に増加する「ごみのどか落ち」が発生して、炉床酸素濃度が大幅に変動し、その結果、燃焼排ガス中に未燃分が多量に残って大気中に有害物質を排出することになった。
【０００３】
この対策としては、特公平５−５１８１５号公報に示されるように、流動床式ごみ焼却炉に、一次空気を供給して流動床部の流動媒体を流動させる一次送風機と、フリーボートに二次空気を供給する二次送風機と、ごみ等の焼却物を流動床式ごみ焼却炉内に供給する給じん装置と、排ガス中の酸素濃度を検出する排ガス酸素濃度検出センサと、炉床部の酸素濃度を検出する炉床部酸素濃度検出センサと、炉内の明るさを検出する明るさ検出センサと、上記排ガス酸素濃度検出センサの検出信号により上記二次送風機からの二次空気量を調整して排ガス中の酸素濃度を所定値に制御する二次空気制御系とが設けられており、さらに、上記二次空気制御系に、排ガス酸素濃度検出センサの検出時間遅れを上記明るさ検出センサの検出信号により補正する補正制御系が付加され、これに加えて、炉床酸素濃度および明るさが所定値になるように上記給じん装置から供給されるごみの量を制御する投入量制御系が設けられている。
【０００４】
これによると、給じん装置によって供給されたごみはごみ焼却炉内の流動層部で乾燥，熱分解，一次燃焼され、その後、流動層部で一次燃焼したごみから発生した燃焼ガスがフリーボート部で二次燃焼される。また、上記明るさ検出センサは、炉頂部に設けられており、上記燃焼ガスが二次燃焼した際の明るさを検出している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特公平５−５１８１５号公報では、明るさ検出センサによって、ごみが二次燃焼した際の明るさに対する検出情報を基にして制御を行っているため、ごみの流動床式焼却炉への供給量が変動した場合、ごみの供給量の制御に時間的な遅延が生じてしまうといった問題があった。流動床式焼却炉は燃焼速度が特に速い焼却炉であるため、上記のようなごみの供給量制御の時間的な遅延が生じた場合、流動床式焼却炉から排出される排ガス中に有害な未燃分が含まれてしまう原因になった。
【０００６】
本発明は、廃棄物の焼却炉本体への供給量の変動を、二次燃焼よりも以前の早い段階で検出し、この検出に基づいて廃棄物の供給量を即座に調整することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本第１発明における流動床式焼却炉設備は、内部に流動層部と二次燃焼室とを有する焼却炉本体に、廃棄物投入口が形成され、上記流動層部に、廃棄物投入口から投入された廃棄物を乾燥および熱分解する乾燥熱分解帯と、この乾燥熱分解帯で乾燥および熱分解された廃棄物を一次燃焼する一次燃焼帯とが形成され、廃棄物を送り出す送出し装置と上記焼却炉本体の廃棄物投入口とが筒状の供給用シュートを介して接続され、上記焼却炉本体内の乾燥熱分解帯から廃棄物投入口を通って供給用シュート内へ入射する光量を計測する光量計測装置が供給用シュートの上流部に備えられ、上記光量計測装置の受光部は上記廃棄物投入口に上流側から対向しており、上記光量計測装置によって計測された光量に基づいて上記送出し装置の送出し速度を増減させる制御部が備えられているものである。
【０００８】
これによると、送出し装置によって送り出された廃棄物は、供給用シュートを滑り落ちて、廃棄物投入口から焼却炉本体内の流動層部に投入され、乾燥熱分解帯で乾燥および熱分解され、さらに、一次燃焼帯で一次燃焼し、その後、二次燃焼室内で二次燃焼する。この際、乾燥熱分解帯から廃棄物投入口を通って供給用シュート内へ入射する光量が光量計測装置によって計測される。
【０００９】
送出し装置からの廃棄物の供給量が増加した場合、供給用シュート内を滑り落ちる廃棄物の量が増加するため、供給用シュート内の廃棄物が乾燥熱分解帯から供給用シュート内へ入射する光を遮り、光量計測装置によって計測される光量が減少する。さらに、廃棄物の供給量が増加するにつれて、乾燥熱分解帯で発生する不完全燃焼ガス（未燃ガス）の量が増加し、この不完全燃焼ガスが乾燥熱分解帯から供給用シュート内へ入射する光を遮り、光量計測装置によって計測される光量が一層減少する。このように、光量計測装置によって計測される光量が減少した場合、制御部が送出し装置の送出し速度を低減することによって、送出し装置からの廃棄物の供給量が低減して最適な量に維持される。
【００１０】
反対に、送出し装置からの廃棄物の供給量が減少した場合、供給用シュート内を滑り落ちる廃棄物の量が減少するため、乾燥熱分解帯から供給用シュート内へ入射する光量が増加し、光量計測装置によって計測される光量が増加する。さらに、廃棄物の供給量が減少するにつれて、乾燥熱分解帯で発生する不完全燃焼ガス（未燃ガス）の量も減少するため、光量計測装置によって計測される光量が一層増加する。このように、光量計測装置によって計測される光量が増加した場合、制御部が送出し装置の送出し速度を増大することによって、送出し装置からの廃棄物の供給量が増加して最適な量に維持される。
【００１１】
このように、焼却炉本体内における二次燃焼よりも以前の段階である乾燥熱分解帯で廃棄物の供給量の変動を検出することができるため、廃棄物の供給量の制御における時間的な遅延を大幅に短縮でき、廃棄物の供給量を即座に調整することができる。
【００１２】
本第２発明における流動床式焼却炉設備は、制御部は、光量計測装置によって計測された光量に基づいて、送出し装置の送出し速度と、二次燃焼室下部に供給される二次空気の供給量とをそれぞれ増減させるものである。
【００１３】
これによると、送出し装置からの廃棄物の供給量が増加した場合、光量計測装置によって計測される光量が減少し、制御部が送出し装置の送出し速度を低減するとともに二次空気の供給量を増加させる。これにより、送出し装置からの廃棄物の供給量が低減して最適な量に維持されるとともに、二次燃焼室内の二次空気の不足による不完全燃焼が軽減され、焼却炉本体から排出される排ガス中に含まれる有害な未燃分の量が低減される。
【００１４】
反対に、送出し装置からの廃棄物の供給量が減少した場合、光量計測装置によって計測される光量が増加し、制御部が送出し装置の送出し速度を増大するとともに二次空気の供給量を減少させる。これにより、送出し装置からの廃棄物の供給量が増加して最適な量に維持されるとともに、過剰な二次空気による二次燃焼室内の温度低下が防止され、焼却炉本体から排出される排ガス中に含まれる有害な未燃分の量が低減される。
【００１５】
本第３発明における流動床式焼却炉設備は、焼却炉本体に、排ガス排出口における酸素濃度を計測する酸素濃度計測装置と、二次燃焼室へ補助空気を供給する補助空気供給部とが設けられ、制御部は、上記酸素濃度計測装置によって計測された酸素濃度に基づいて、補助空気供給部から補助空気を供給させるものである。
【００１６】
これによると、酸素濃度計測装置によって計測された酸素濃度が所定値よりも低下した場合、制御部によって、補助空気が補助空気供給部から二次燃焼室へ供給される。これにより、二次燃焼室内の酸素不足による不完全燃焼が防止される。
【００１７】
本第４発明における流動床式焼却炉設備は、送出し装置の出口部と供給用シュートの入口部との間に、上記送出し装置から送り出された廃棄物を解砕する解砕装置が設けられているものである。
【００１８】
これによると、送出し装置の出口部から送り出された廃棄物は、解砕装置で解砕される（ほぐされる）ため、ほぼ均一なかさ比重となって、供給用シュートの入口部に流入する。これにより、焼却炉本体内に廃棄物の大きな塊が供給されることはない。
【００１９】
本第５発明における流動床式焼却炉設備は、送出し装置に、送り出される廃棄物の高さを検出するレベル検出装置が設けられ、制御部は、光量計測装置によって計測された光量と、上記レベル検出装置によって計測された廃棄物の高さとに基づいて、送出し装置の送出し速度と、二次空気の供給量とをそれぞれ増減させるものである。
【００２０】
これによると、送出し装置からの廃棄物の供給量が増加した場合、光量計測装置によって計測される光量が減少するとともに、レベル検出装置によって計測された廃棄物の高さが上昇し、これに基づいて、制御部が送出し装置の送出し速度を低減するとともに二次空気の供給量を増加させる。
【００２１】
反対に、送出し装置からの廃棄物の供給量が減少した場合、光量計測装置によって計測される光量が増加するとともに、レベル検出装置によって計測された廃棄物の高さが低下し、これに基づいて、制御部が送出し装置の送出し速度を増大させるとともに二次空気の供給量を低減させる。
【００２２】
このように、送出し装置からの廃棄物の供給量の検出を光量計測装置とレベル検出装置との両者で行っているため、より一層正確に廃棄物の供給量を検出し得る。
【００２３】
本第６発明における流動床式焼却炉設備は、送出し装置として、スクリューフィーダが用いられているものである。
本第７発明における流動床式焼却炉設備の燃焼制御方法は、送出し装置で送り出されてシュート内を滑り落ち廃棄物投入口から焼却炉本体内の流動層部に投入された廃棄物が、乾燥熱分解帯で乾燥および熱分解され、その後、一次燃焼帯で一次燃焼し、さらに、二次燃焼室で二次燃焼する流動床式焼却炉設備の燃焼制御方法であって、乾燥熱分解帯から廃棄物投入口を通って供給用シュート内へ入射する光量を光量計測装置で計測し、上記計測された光量が所定量以下の場合、上記送出し装置の送出し速度を低減させ、上記計測された光量が所定量を越えた場合、上記送出し装置の送出し速度を増加させるものである。
【００２４】
本第８発明における流動床式焼却炉設備の燃焼制御方法は、光量計測装置によって計測された光量が所定量以下の場合、二次燃焼室下部に供給される二次空気の供給量を増加させ、上記計測された光量が所定量を越えた場合、二次燃焼室下部に供給される二次空気の供給量を減少させるものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の第１の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。
１は、例えばごみ焼却施設等に設けられる流動床式焼却炉設備であり、流動床式焼却炉本体２と、この焼却炉本体２へごみ３を供給する供給装置４とで構成されている。
【００２６】
上記焼却炉本体２の内部には、その下部に流動層部５が形成され、上部に二次燃焼室６が形成され、さらに、流動層部５と二次燃焼室６との間を絞る遮蔽物８が設けられている。上記流動層部５には、けい砂等の耐熱性粉粒体が流動媒体７として充填されている。
【００２７】
上記焼却炉本体２には、供給装置４から供給されたごみ３を流動層部５へ投入するごみ投入口９と、上記流動層部５へ一次空気４５（流動化空気）を供給する一次空気供給部１０と、二次燃焼室６の下部へ二次空気４６を供給する複数の二次空気供給ノズル１１と、二次燃焼室６へ補助空気４７（三次空気）を供給する複数の補助空気供給ノズル１２（補助空気供給部の一例）と、排ガスを排出する排ガス排出口１３と、上記排ガス排出口１３における酸素濃度を計測する酸素濃度計測装置１４と、炉内の圧力を計測する炉内圧計測装置１５とが設けられている。
【００２８】
尚、上記一次空気供給部１０と二次空気供給ノズル１１と補助空気供給ノズル１２への空気の送風はそれぞれ、一次空気送風機４０と二次空気送風機４１と補助空気送風機４２とによって行われている。また、上記排ガス排出口１３の下流側には誘引ファン（図示せず）が設けられている。
【００２９】
上記流動層部５には、ごみ投入口９から投入されたごみ３を乾燥および熱分解する乾燥熱分解帯１７と、この乾燥熱分解帯１７で乾燥および熱分解されたごみ３を一次燃焼する一次燃焼帯１８とが形成されている。
【００３０】
上記供給装置４は、ごみ３を一時貯留するホッパー２０と、このホッパー２０内のごみ３を送り出す二軸スクリューフィーダ２１（送出し装置の一例）と、このスクリューフィーダ２１の出口部２２と上記焼却炉本体２のごみ投入口９とを接続する供給用通路２３とで構成されている。上記スクリューフィーダ２１は、回転軸２４を中心にして回転するスクリュー体２５と、上記回転軸２４を回転駆動する回転駆動装置２６（モータなど）とで構成されている。また、上記供給用通路２３は、垂直な上部供給用縦筒体２７と、傾斜した筒状の下部供給用シュート２８とで構成されている。
【００３１】
上記供給用縦筒体２７には、スクリューフィーダ２１の出口部２２から送り出されたごみ３を解砕する解砕装置３０が設けられている。この解砕装置３０は、供給用縦筒体２７の内部で回転軸３１を中心にして回転するスクリュー体３２と、上記回転軸３１を回転駆動する回転駆動装置３３（モータなど）とで構成されている。
【００３２】
上記供給用シュート２８は直線状に傾斜しており、その下流側端部が上記ごみ投入口９に接続されている。また、供給用シュート２８の上流側端部には、供給用シュート２８内に付着したごみ３を除去する除去装置３５と、上記焼却炉本体２内の乾燥熱分解帯１７からごみ投入口９を通って供給用シュート２８内へ入射する光量を計測する可視光量計測装置３６とが設けられている。
【００３３】
上記除去装置３５は、供給用シュート２８内に付着したごみ３を掻き落とすＵ形状の出退自在な掻取体３７と、この掻取体３７を出退させる駆動装置３８（シリンダ装置など）とで構成されている。
【００３４】
上記可視光量計測装置３６は、視野内積分型の光量計測装置であって、供給用シュート２８の上流側端部の前方に設けられており、可視光量計測装置３６の受光部４４が上記ごみ投入口９に上流側から対向している。
【００３５】
また、上記焼却炉設備１に備えられた制御部４３は、可視光量計測装置３６によって計測された光量に基づいて上記スクリューフィーダ２１の回転駆動装置２６を制御してごみ３の送出し速度を増減させるとともに上記二次空気送風機４１を制御して二次空気供給ノズル１１からの二次空気の供給量を増減させ、さらに、上記酸素濃度計測装置１４によって計測された酸素濃度に基づいて上記補助空気送風機４２を制御して補助空気供給ノズル１２から補助空気を供給させる。
【００３６】
以下に、上記構成における作用を説明する。
スクリューフィーダ２１の回転駆動装置２６によって回転軸２４を中心にスクリュー体２５が回転し、ホッパー２０内のごみ３が出口部２２から供給用縦筒体２７内へ送り出される。
【００３７】
この際、解砕装置３０の回転駆動装置３３によって回転軸３１を中心にスクリュー体３２が回転し、上記ごみ３が解砕される（ほぐされる）。このため、上記ごみ３は、ほぼ均一なかさ比重となって、供給用縦筒体２７内を落下し、供給用シュート２８内を滑り落ちて、ごみ投入口９から焼却炉本体２の内部へ供給される。これにより、焼却炉本体２の内部にごみ３の大きな塊が供給されることはない。
【００３８】
このようにして焼却炉本体２内に供給されたごみ３は、先ず、流動層部５の乾燥熱分解帯１７で乾燥かつ熱分解され、その後、一次燃焼帯１８で残りの可燃物が燃焼し、燃焼ガスが発生する。
【００３９】
そして、上記一次燃焼帯１８で発生した燃焼ガスと乾燥熱分解帯１７で発生した未燃分の多いガスとが、二次空気供給ノズル１１から供給される二次空気４６によって、二次燃焼室６で混合されて完全燃焼し、燃焼後の排ガスが排ガス排出口１３から排出される。このようなごみ３の燃焼の際、上記乾燥熱分解帯１７からごみ投入口９を通って供給用シュート２８内へ入射する光量が可視光量計測装置３６によって計測される。
【００４０】
上記スクリューフィーダ２１からのごみ３の供給量が所定量より増加した場合、供給用シュート２８内を滑り落ちるごみ３の量が増加するため、供給用シュート２８内のごみ３が乾燥熱分解帯１７から供給用シュート２８内へ入射する光を遮り、可視光量計測装置３６によって計測される光量が所定値よりも減少する。さらに、ごみ３の供給量が所定量より増加するにつれて、乾燥熱分解帯１７で発生する不完全燃焼ガス（未燃ガス）の量が増加し、この不完全燃焼ガスが乾燥熱分解帯１７から供給用シュート２８内へ入射する光を遮り、可視光量計測装置３６によって計測される光量が所定値よりも一層減少する。
【００４１】
このように、可視光量計測装置３６によって計測される光量が一定時間（例えば１０秒間）継続して所定値よりも減少した場合、制御部４３は、スクリューフィーダ２１の回転駆動装置２６を制御して回転軸２４の回転数を段階的（例えば２０％ずつ）に低減させるとともに、二次空気送風機４１を制御して二次空気供給ノズル１１からの二次空気４６の供給量を上記計測された光量に対して反比例するように増加させる。
【００４２】
これにより、スクリューフィーダ２１からのごみ３の送出し速度が低減するためごみ３の供給量が減少して最適な量に維持されるとともに、二次燃焼室６内の二次空気の不足による不完全燃焼が軽減され、排ガス排出口１３から排出される排ガス中に含まれる有害な未燃分の量が低減される。
【００４３】
反対に、スクリューフィーダ２１からのごみ３の供給量が所定量より減少した場合、供給用シュート２８内を滑り落ちるごみ３の量が減少するため、乾燥熱分解帯１７から供給用シュート２８内へ入射する光量が増加し、可視光量計測装置３６によって計測される光量が所定値よりも増加する。さらに、ごみ３の供給量が所定値より減少するにつれて、乾燥熱分解帯１７で発生する不完全燃焼ガス（未燃ガス）の量も減少するため、可視光量計測装置３６によって計測される光量が所定値よりも一層増加する。
【００４４】
このように、可視光量計測装置３６によって計測される光量が一定時間（例えば１０秒間）継続して所定値よりも増加した場合、制御部４３は、スクリューフィーダ２１の回転駆動装置２６を制御して回転軸２４の回転数を段階的（例えば２０％ずつ）に増加させるとともに、二次空気送風機４１を制御して二次空気供給ノズル１１からの二次空気４６の供給量を上記計測された光量に対して反比例するように減少させる。
【００４５】
これにより、スクリューフィーダ２１からのごみ３の送出し速度が増大するためごみ３の供給量が増加して最適な量に維持されるとともに、過剰な二次空気による二次燃焼室６内の温度低下が防止され、排ガス排出口１３から排出される排ガス中に含まれる有害な未燃分の量が低減される。
【００４６】
このように、焼却炉本体２内における二次燃焼よりも以前の段階である乾燥熱分解帯１７でごみ３の供給量の変動を検出することができるため、ごみ３の供給量の制御における時間的な遅延を大幅に短縮でき、ごみ３の供給量を即座に調整することができる。
【００４７】
尚、二次燃焼室６内で燃焼ガスが完全燃焼した際に発生する非常に明るい光は遮蔽物８によって遮られるため、可視光量計測装置３６に受光されることはなく、したがって、乾燥熱分解帯１７から発生した光のみが可視光量計測装置３６の受光部４４に受光されるため、正確な制御が行える。
【００４８】
また、酸素濃度計測装置１４によって計測された排ガス排出口１３の酸素濃度が所定値（例えば９％）よりも低下した場合、制御部４３は、補助空気送風機４２を制御して、補助空気供給ノズル１２から二次燃焼室６へ補助空気４７を供給する。これにより、排ガス排出口１３の酸素濃度が所定値（例えば９％）以上に維持されるため、不完全燃焼が一層防止される。
【００４９】
また、駆動装置３８によって掻取体３７を出退させることによって、供給用シュート２８内に付着したごみ３を掻き落とすことができる。
また、焼却炉本体２の内圧は、燃焼ガスが焼却炉本体２の外へ排出されないように負圧に保持されており、炉内圧計測装置１５で計測された焼却炉本体２の内圧に基づいて、下流側の誘引ファン（図示せず）が制御される。
【００５０】
以下に、本発明の第２の実施の形態を図４，図５に基づいて説明する。
スクリューフィーダ２１のスクリュー体２５の下流端部の上方に上部空間４９が形成され、この上部空間４９に、送り出されるごみ３の高さＨを検出するレベル検出装置５０が設けられている。このレベル検出装置５０は、上部空間４９の天井部５１に上下揺動自在に取付けられたフラッパー型の検出用板体５２と、この検出用板体５２の傾斜角度Ａを検出するエンコーダ等の角度検出器５３とで構成されている。上記検出用板体５２の遊端部は上方からスクリューフィーダ２１で送り出されるごみ３の上端に接触し、ごみ３の高さＨの上下変動に対応して、検出用板体５２が上下に揺動し、上記傾斜角度Ａが増減する。
【００５１】
制御部４３は、可視光量計測装置３６によって計測された光量と、上記角度検出器５３によって検出された検出用板体５２の傾斜角度Ａから求められるごみ３の高さＨとに基づいて、スクリューフィーダ２１の回転駆動装置２６と二次空気送風機４１とを制御している。
【００５２】
これによると、スクリューフィーダ２１から供給されるごみ３の供給量が所定量より増加した場合、上部空間４９内のごみ３の高さＨが所定高さよりも上昇するため、検出用板体５２が上向きに揺動して傾斜角度Ａが所定角度よりも減少する。この時の検出用板体５２の傾斜角度Ａが角度検出器５３によって検出され、さらに、供給用シュート２８内を滑り落ちるごみ３の量の増加ならびに乾燥熱分解帯１７で発生する不完全燃焼ガス（未燃ガス）の量の増加によって可視光量計測装置３６で計測される光量が所定値よりも減少する。
【００５３】
このように、角度検出器５３によって検出される傾斜角度Ａが所定角度よりも減少しかつ可視光量計測装置３６によって計測される光量が所定値よりも減少する状態が所定時間（すなわち検出用板体５２で検出されたごみ３が供給用シュート２８内を滑り落ちて焼却炉本体２内へ到達するまでの時間を加味した時間）継続した場合、制御部４３は、スクリューフィーダ２１の回転駆動装置２６を制御して回転軸２４の回転数を段階的（例えば２０％ずつ）に低減させるとともに、二次空気送風機４１を制御して二次空気供給ノズル１１からの二次空気４６の供給量を上記計測された光量に対して反比例するように増加させる。
【００５４】
反対に、スクリューフィーダ２１から供給されるごみ３の供給量が所定量より減少した場合、上部空間４９内のごみ３の高さＨが所定高さよりも低下するため、検出用板体５２が下向きに揺動して傾斜角度Ａが所定角度よりも増大する。この時の検出用板体５２の傾斜角度Ａが角度検出器５３によって検出され、さらに、供給用シュート２８内を滑り落ちるごみ３の量の減少ならびに乾燥熱分解帯１７で発生する不完全燃焼ガス（未燃ガス）の量の減少によって可視光量計測装置３６で計測される光量が所定値よりも増加する。
【００５５】
このように、角度検出器５３によって検出される傾斜角度Ａが所定角度よりも増大しかつ可視光量計測装置３６によって計測される光量が所定値よりも増加する状態が所定時間（すなわち検出用板体５２で検出されたごみ３が供給用シュート２８内を滑り落ちて焼却炉本体２内へ到達するまでの時間を加味した時間）継続した場合、制御部４３は、スクリューフィーダ２１の回転駆動装置２６を制御して回転軸２４の回転数を段階的（例えば２０％ずつ）に増加させるとともに、二次空気送風機４１を制御して二次空気供給ノズル１１からの二次空気４６の供給量を上記計測された光量に対して反比例するように減少させる。
【００５６】
このように、スクリューフィーダ２１からのごみ３の供給量の検出を可視光量計測装置３６とレベル検出装置５０との両者で行っているため、より一層正確にごみ３の供給量を検出し得る。
【００５７】
上記実施の形態では、フラッパー型の検出用板体５２と角度検出器５３とで構成されるレベル検出装置５０を用いているが、超音波式や光センサ式（レーザ光式を含む）等の非接触レベル計を用いてもよい。
【００５８】
上記本発明の第１および第２の実施の形態では可視光量計測装置３６を供給用シュート２８の上流側端部の前方に設けているが、この箇所には、除去装置３５も設けられているため、可視光量計測装置３６と除去装置３５の両者を設置するスペースを確保することが困難になる場合があった。このような場合は、図６に示した第３の実施の形態のように、可視光量計測装置３６を供給用シュート２８の天井部５４に設けもよい。尚、この場合においても、可視光量計測装置３６の受光部４４はごみ投入口９に上流側から対向している。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように本第１発明によれば、乾燥熱分解帯から廃棄物投入口を通って供給用シュート内へ入射する光量が光量計測装置によって計測される。そして、光量計測装置によって計測される光量が減少した場合、制御部が送出し装置の送出し速度を低減することによって、送出し装置からの廃棄物の供給量が低減して最適な量に維持される。反対に、光量計測装置によって計測される光量が増加した場合、制御部が送出し装置の送出し速度を増大することによって、送出し装置からの廃棄物の供給量が増加して最適な量に維持される。
【００６０】
このように、焼却炉本体内における二次燃焼よりも以前の段階である乾燥熱分解帯で廃棄物の供給量の変動を検出することができるため、廃棄物の供給量の制御における時間的な遅延を大幅に短縮でき、廃棄物の供給量を即座に調整することができる。
【００６１】
本第２発明によれば、送出し装置からの廃棄物の供給量が増加した場合、光量計測装置によって計測される光量が減少し、制御部が送出し装置の送出し速度を低減するとともに二次空気の供給量を増加させる。これにより、送出し装置からの廃棄物の供給量が低減して最適な量に維持されるとともに、二次燃焼室内の二次空気の不足による不完全燃焼が軽減され、焼却炉本体から排出される排ガス中に含まれる有害な未燃分の量が低減される。
【００６２】
反対に、送出し装置からの廃棄物の供給量が減少した場合、光量計測装置によって計測される光量が増加し、制御部が送出し装置の送出し速度を増大するとともに二次空気の供給量を減少させる。これにより、送出し装置からの廃棄物の供給量が増加して最適な量に維持されるとともに、過剰な二次空気による二次燃焼室内の温度低下が防止され、焼却炉本体から排出される排ガス中に含まれる有害な未燃分の量が低減される。
【００６３】
本第３発明によれば、酸素濃度計測装置によって計測された酸素濃度が所定値よりも低下した場合、制御部によって、補助空気が補助空気供給部から二次燃焼室へ供給される。これにより、二次燃焼室内の酸素不足による不完全燃焼が防止される。
【００６４】
本第４発明によれば、送出し装置の出口部から送り出された廃棄物は、解砕装置で解砕される（ほぐされる）ため、ほぼ均一なかさ比重となって、供給用シュートの入口部に流入する。これにより、焼却炉本体内に廃棄物の大きな塊が供給されることはない。
【００６５】
本第５発明によれば、送出し装置からの廃棄物の供給量の検出を光量計測装置とレベル検出装置との両者で行っているため、より一層正確に廃棄物の供給量を検出し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における流動床式焼却炉設備の構成を示す断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ矢視図である。
【図３】同、流動床式焼却炉設備の制御系のブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における流動床式焼却炉設備の構成を示す断面図である。
【図５】同、流動床式焼却炉設備の制御系のブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態における流動床式焼却炉設備の可視光量計測装置の取付箇所を示す図である。
【符号の説明】
１ 流動床式焼却炉設備
２ 焼却炉本体
３ ごみ（廃棄物）
５ 流動層部
６ 二次燃焼室
９ ごみ投入口
１２ 補助空気供給ノズル（補助空気供給部）
１３ 排ガス排出口
１４ 酸素濃度計測装置
１７ 乾燥熱分解帯
１８ 一次燃焼帯
２１ スクリューフィーダ（送出し装置）
２２ 出口部
２８ 供給用シュート
３０ 解砕装置
３６ 可視光量計測装置
４３ 制御部
４４ 受光部
４６ 二次空気
４７ 補助空気
５０ レベル検出装置
Ｈ ごみの高さ
Claims (8)
- 内部に流動層部と二次燃焼室とを有する焼却炉本体に、廃棄物投入口が形成され、
上記流動層部に、廃棄物投入口から投入された廃棄物を乾燥および熱分解する乾燥熱分解帯と、この乾燥熱分解帯で乾燥および熱分解された廃棄物を一次燃焼する一次燃焼帯とが形成され、
廃棄物を送り出す送出し装置と上記焼却炉本体の廃棄物投入口とが筒状の供給用シュートを介して接続され、
上記焼却炉本体内の乾燥熱分解帯から廃棄物投入口を通って供給用シュート内へ入射する光量を計測する光量計測装置が供給用シュートの上流部に備えられ、
上記光量計測装置の受光部は上記廃棄物投入口に上流側から対向しており、
上記光量計測装置によって計測された光量に基づいて上記送出し装置の送出し速度を増減させる制御部が備えられていることを特徴とする流動床式焼却炉設備。 - 制御部は、光量計測装置によって計測された光量に基づいて、送出し装置の送出し速度と、二次燃焼室下部に供給される二次空気の供給量とをそれぞれ増減させることを特徴とする請求項１記載の流動床式焼却炉設備。
- 焼却炉本体に、排ガス排出口における酸素濃度を計測する酸素濃度計測装置と、二次燃焼室へ補助空気を供給する補助空気供給部とが設けられ、制御部は、上記酸素濃度計測装置によって計測された酸素濃度に基づいて、補助空気供給部から補助空気を供給をさせることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流動床式焼却炉設備。
- 送出し装置の出口部と供給用シュートの入口部との間に、上記送出し装置から送り出された廃棄物を解砕する解砕装置が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の流動床式焼却炉設備。
- 送出し装置に、送り出される廃棄物の高さを検出するレベル検出装置が設けられ、
制御部は、光量計測装置によって計測された光量と、上記レベル検出装置によって計測された廃棄物の高さとに基づいて、送出し装置の送出し速度と、二次空気の供給量とをそれぞれ増減させることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の流動床式焼却炉設備。 - 送出し装置として、スクリューフィーダが用いられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の流動床式焼却炉設備。
- 送出し装置で送り出されてシュート内を滑り落ち廃棄物投入口から焼却炉本体内の流動層部に投入された廃棄物が、乾燥熱分解帯で乾燥および熱分解され、その後、一次燃焼帯で一次燃焼し、さらに、二次燃焼室で二次燃焼する流動床式焼却炉設備の燃焼制御方法であって、
乾燥熱分解帯から廃棄物投入口を通って供給用シュート内へ入射する光量を光量計測装置で計測し、
上記計測された光量が所定量以下の場合、上記送出し装置の送出し速度を低減させ、
上記計測された光量が所定量を越えた場合、上記送出し装置の送出し速度を増加させることを特徴とする流動床式焼却炉設備の燃焼制御方法。 - 光量計測装置によって計測された光量が所定量以下の場合、二次燃焼室下部に供給される二次空気の供給量を増加させ、
上記計測された光量が所定量を越えた場合、二次燃焼室下部に供給される二次空気の供給量を減少させることを特徴とする請求項７記載の流動床式焼却炉設備の燃焼制御方法。
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