JP3717221B2 - 廃棄物焼却炉の排ガス制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物焼却炉の排ガスの温度並びに成分を同時に制御する排ガス制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、廃棄物焼却炉には、図２に示すように、投入廃棄物を燃焼させるストーカ１１が設けられており、前記ストーカは、ゴミホッパ１０から投入された廃棄物を乾燥させる乾燥帯ストーカ１１ａ、前記乾燥帯ストーカ１１ａで乾燥した廃棄物を燃焼させる燃焼帯ストーカ１１ｂ、前記燃焼帯ストーカ１１ｂで主燃焼の完了した廃棄物をうけて後燃焼を継続させる後燃焼帯ストーカ１１ｃとに分割形成されており、後燃焼後の残渣は灰ピットに排出される。各ストーカ１１には一次空気が一次空気供給管１２を経て下方から一次空気が供給される。前記一次空気供給管１２には第二送風機７から一次空気が供給される。前記燃焼帯ストーカ１１ｂ上には、廃棄物が主燃焼した結果発生する可燃ガスが二次燃焼する二次燃焼領域Ｂが形成され、前記二次燃焼した排ガスは煙道１５を通じて廃熱ボイラ２０、排ガス処理装置２１を経て煙突から排出される。前記二次燃焼のために、炉内の前記二次燃焼領域Ｂに向けてノズル１ａが設けられており、第一送風機６から供給される二次空気を吹き込むように構成されている。このように、従来の廃棄物焼却炉においては、廃棄物が一次燃焼して発生する可燃性ガスを二次燃焼させる二次空気が供給され、二次燃焼を最適化するために、ダンパ１ｂによって前記ノズル１ａから供給される前記二次空気の供給量制御のみが行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の廃棄物焼却炉においては、ガス供給手段が一系列のみで、二次燃焼ガスのみが供給されるものであり、その供給量制御も二次燃焼の最適化用のみであったために、炉内に投入される廃棄物の種類の変動によって、燃焼発熱量の変化があり、その二次燃焼の最適化制御の結果として炉の出口温度に変化が生じ、時として排出ガス温度が高くなり、後段へのクリンカの付着が生ずる等の問題があった。この問題に対処するために、炉の出口温度を検出して、温度上昇を抑制しようとすれば、二次燃焼用ガスの過剰若しくは不足を来し、充分に二次燃焼制御を果たせないという問題もあった。
そこで、本発明の目的は、上記の問題点を解決し、排出ガス温度を所要温度範囲内に維持しながら、同時に二次燃焼の最適化制御を可能とする廃棄物焼却炉の排ガス制御装置を提供するところにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
〔特徴構成〕
上記の目的のための本発明の特徴構成は、廃棄物焼却炉の炉内で生じる未燃ガスを燃焼させる二次燃焼領域の上流側で二次燃焼用ガスを供給する第一ガス供給機構と、前記二次燃焼領域の下流側で冷却用ガスを供給する第二ガス供給機構と、前記第二ガス供給機構により冷却された排ガス温度を検出する温度検出手段と、所要の排ガス成分を検出する排ガス検出手段とを設けると共に、前記温度検出手段により検出された排ガス温度が所要範囲に入るように前記第二ガス供給機構による冷却ガス量を調節し、前記排ガス検出手段により検出された排ガス成分及び前記第二ガス供給機構により供給された冷却ガス量に基づいて、完全燃焼に必要な前記第一ガス供給機構による供給ガス量を調節するガス供給量制御手段を設けてある（請求項１に対応）点にある。
〔特徴構成の作用効果〕
上記特徴構成においては、第一ガス供給機構と第二ガス供給機構とを設けてあり、温度検出手段と排ガス検出手段とを設けてあるので、両供給機構を個別に制御できるので、排出ガスの温度並びに成分を同時に制御できる。つまり、主として二次燃焼制御を排ガス検出手段と第一ガス供給機構とを連動させることにより行い、主として排出ガス温度の制御を温度検出手段と第二ガス供給機構とを連動させることによって行うので、相互の制御の連繋を保ちながら、安定した燃焼制御を行うことが出来る。例えば、二次燃焼状態の指標となる排ガス中の酸素濃度を検出して、酸素濃度が過剰である場合には、第一ガス供給機構から供給する二次燃焼用ガスを減少して供給酸素量を減少させ、その結果炉出口の温度が上昇する場合には第二ガス供給機構から供給する冷却ガス量を増加して温度上昇を抑制することにより、二次燃焼状態及び排ガス温度を適正化することが出来る。また、例えば、炉出口の温度が上昇して許容温度を超えた場合には、例えば排ガス中の酸素濃度を検出して、その酸素濃度が許容範囲内にある場合には第二ガス供給機構からの冷却ガスを増加し、前記酸素濃度が低下している場合にはその酸素濃度が好適な範囲内に収まるまで第一ガス供給機構からの二次燃焼用ガスを増加すると共に、第二ガス供給機構からの冷却ガスの供給を制御することによって、排ガスの温度を適正化しつつ、燃焼状態を良好に維持することが出来る。
その結果、従来相反する制御操作であった二次燃焼の最適化と排ガス温度の適正化を同時に行う制御動作が可能になった。
【０００５】
【発明の実施の形態】
上記本発明の実施の形態について、以下に、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施の形態の一例を説明するための要部の説明図であり、他の部分については従来の構成としてあるので、図示を省略し、同一の構成或いは同様の機能を有する部分については同一符号を付している。図に示した廃棄物焼却炉では、第１送風機６から炉内に供給されるガスを供給する機構として、炉内で生じる未燃ガスを燃焼させる二次燃焼領域Ｂの上流側で二次燃焼用ガスを供給する第一ガス供給機構１と、前記二次燃焼領域Ｂの下流側で冷却用ガスを供給する第二ガス供給機構２とに分けて構成してある。尚、前記第二ガス供給機構２により冷却された排ガス温度を検出する温度検出手段３としての排ガス温度計３ａと、所要の排ガス成分を検出する排ガス検出手段４としてのガス中酸素濃度計４ａとを設けてある。
さらに、前記排ガス温度計３ａにより検出された排ガス温度が所要範囲に入るように前記第二ガス供給機構２による冷却ガス量を調節し、前記ガス中酸素濃度計４ａにより検出された排ガス成分として検出した酸素濃度及び前記第二ガス供給機構２により供給された冷却ガス量に基づいて、完全燃焼に必要な前記第一ガス供給機構１による供給ガス量を調節するために検出した前記酸素濃度から前記冷却ガス量中の酸素量と温度差等を補正する酸素濃度演算器５ａと、前記酸素濃度演算器５ａによって算出された炉内の酸素濃度から所要ガス供給量を算出して、前記第一、第二ガス供給機構１，２を制御する制御演算器５ｂを備えたガス供給量制御手段５を設けてある。このガス供給量制御手段５は、具体的には、排ガス温度を９５０℃以下に抑えて、後流側へのクリンカの付着を防止し、簡便な制御方法として、前記酸素濃度演算器５ａによって算出される前記冷却ガス添加酸素量補正後の排ガス中の酸素濃度を、６〜１０％に、好ましくは、７〜９％に、さらに好ましくは、７．５〜８．５％の範囲に収まるように前記制御演算器５ｂに指令し、前記第一、第二ガス供給機構１，２を制御する。
前記第一ガス供給機構１は、煙道１５の両側に設けられて炉内の前記二次燃焼領域Ｂに向けて二次燃焼ガスを吹き込む助燃ガスノズル１ａと、前記第１送風機６からの供給ガスの供給量を調節するためのダンパ１ｂとを備えており、前記ダンパ１ｂは前記制御演算器５ｂからの制御信号によって駆動調節される。
前記第二ガス供給機構２は、前記二次燃焼領域Ｂの下流側に冷却用ガスを供給する冷却ガスノズル２ａと、前記第一ガス供給機構１と同様に、前記第１送風機６からの供給ガスの供給量を調節するためのダンパ２ｂとを備えており、前記ダンパ２ｂは前記制御演算器５ｂからの制御信号によって駆動調節される。
前記排ガス温度計３ａを前記二次燃焼領域Ｂの下流側で冷却用ガスにより冷却された排ガス温度を検出するようにしたのは、前記二次燃焼領域Ｂの温度が高く、１２００℃を超えるので、温度計測が容易でないことと、炉出口の温度を９５０℃以下に保つことによって、その下流域へのクリンカの付着を防止できるので、冷却後のガス温度を測定できる前記下流側に設けるようにしたものである。さらに、排出ガス温度に近づけた温度を測定することによって、後述の燃焼状態の推定及び、所要酸素量の計算誤差を低減できる。
前記ガス中酸素濃度計４ａは、排ガス路に設けた排ガス処理装置２１のバグフィルタ出口の排ガスをサンプリングして排ガス中の酸素濃度を連続測定できるようにしてある。このガス中酸素濃度計４ａを前記バグフィルタ出口に設けたのは、炉内の高温下で直接測定することが困難を伴うことと、酸素濃度は炭酸ガスと一酸化炭素の共存する状態では温度の影響を受けるので、これによる誤差を生ずることを避けるためである。
前記酸素濃度演算器５ａは、前記ガス中酸素濃度計４ａによって検出した酸素濃度及び前記排ガス温度計３ａによって測定した冷却後のガス温度並びに前記供給された冷却ガス量から算定される供給酸素量から、前記排ガス温度計３ａの測定位置における燃焼排ガス中の酸素濃度を補正計算する。そして、前記制御演算器５ｂは、前記補正計算結果に基づいて、増減すべき二次燃焼ガスの量を算出し、その結果によって変化すると推定される温度変化に見合う冷却ガス量の増減量を算出し、両算出結果に基づき前記両ダンパ１ｂ，２ｂを制御駆動することによって、前記助燃ガスノズル１ａ及び前記冷却ガスノズル２ａ夫々からのガス供給量を調節する。このようにすることによって、二次燃焼の最適化と炉排ガス温度の適正化を同時に達成出来る。
【０００６】
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。
〈１〉前記助燃ガスノズル１ａ及び前記冷却ガスノズル２ａ夫々の配置は炉の構成に応じて適宜変更可能であり、要するに、二次燃焼領域Ｂにおける二次燃焼に対して効果的に助燃ガスを供給出来る位置に助燃ガスノズル１ａを配置し、同時に、冷却ガスを供給することによって、二次燃焼を加勢することのない下流側の位置に冷却ガスノズル２ａを配置してあればよい。
〈２〉上記の実施の形態においては、排ガス温度計３ａの具体的な構造は示していないが、特定の構造のものに限定されるものではなく、赤外線温度計、熱電対温度計、熱線型温度計、半導体温度計等、公知の温度検出手段が利用可能である。
〈３〉上記の実施の形態においては、ガス中酸素濃度計４ａの具体的な構造は示していないが、これもまた特定の構造のものに限定されるものではなく、公知の各種の酸素濃度計が利用可能である。また、検出するガス成分は酸素に限らず、炭酸ガス、一酸化炭素、炭酸ガス及び一酸化炭素、炭酸ガス及び酸素、一酸化炭素及び酸素等、二次燃焼領域Ｂにおける二次燃焼の状態の指標となるものであればよい。
〈４〉前記排ガス検出手段４を設ける位置は、上記のバグフィルタ出口に限られるものではなく、廃熱ボイラ２０の入口或いは出口であってもよく、炉内であってもよい。要するに、計算手段によって排ガス成分を確定出来、燃焼状態を把握出来る位置に設けてあればよい。例えば、排ガス温度を検出する位置に共に設けて、検出温度と検出排ガス成分とから、排ガス処理装置２１の出口における排ガス成分を算定することも可能であり、また、二次燃焼状態を推定することも可能である。上記例においては、吸引型ガス成分計が好適に利用可能である。
〈５〉上述の実施の形態においては、排ガス中の酸素濃度を基準に規制する制御手段５を示したが、制御の基準としてはこれに限らず、〈４〉に示したように、前記制御演算器５ｂにおいて二次燃焼状態を推定する計算を行うようにして、二次燃焼領域Ｂにおける燃焼に与かった後の残存酸素量を推定して、その結果によって前記第一、第二ガス供給機構１，２を制御を制御するようにしてもよい。
〈６〉上記の実施の形態においては、酸素濃度演算器５ａと、制御演算器５ｂを備えたガス供給量制御手段５を設けてた例を示したが、前記ガス供給量制御手段５は、この構成に限定されるものではなく、温度測定結果及び排ガス成分測定結果から第一ガス供給機構１及び第二ガス供給機構２を所望の状態に共に制御できる構成であればよく、分割構成することなく、排ガス成分と特定位置における温度とから演算して前記第一、第二ガス供給機構１，２を制御出来るものであればよい。
【０００７】
尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の要部を示す説明用断面図
【図２】従来の廃棄物焼却炉の一例を示す断面図
【符号の説明】
１ 第一ガス供給機構
２ 第二ガス供給機構
３ 温度検出手段
４ 排ガス検出手段
５ ガス供給量制御手段

Claims (1)

1. 炉内で生じる未燃ガスを燃焼させる二次燃焼領域の上流側で二次燃焼用ガスを供給する第一ガス供給機構（１）と、前記二次燃焼領域の下流側で冷却用ガスを供給する第二ガス供給機構（２）と、前記第二ガス供給機構（２）により冷却された排ガス温度を検出する温度検出手段（３）と、所要の排ガス成分を検出する排ガス検出手段（４）とを設けると共に、
   前記温度検出手段（３）により検出された排ガス温度が所要範囲に入るように前記第２ガス供給機構（２）による冷却ガス量を調節し、前記排ガス検出手段（４）により検出された排ガス成分及び前記第二ガス供給機構（２）により供給された冷却ガス量に基づいて、完全燃焼に必要な前記第一ガス供給機構（１）による供給ガス量を調節するガス供給量制御手段（５）を設けてある廃棄物焼却炉の排ガス制御装置。

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