JP3759116B2 - 廃棄物焼却用竪型ごみ焼却炉及びその制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ごみ質の変動が大きい廃棄物、特に、医療系廃棄物を含む産業廃棄物を焼却する廃棄物焼却用竪型ごみ焼却炉及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業廃棄物は、有害物質が多く含まれるだけでなく、高発熱量物質や難燃物あるいは不燃物が混在しているほか、固体・液体・粘体とその性状は多種多様であるため、過去に使用されていた固定バッチ燃焼式焼却炉では、このような産業廃棄物の完全処理は非常に困難であった。
【０００３】
特に、 ごみ質のバラツキが大きく、 病源性ウイルスを含む危険な感染性物質や、ガラス等の溶融しやすい物質を含む医療系廃棄物の焼却処理として一般に用いられている、ロータリーキルン式、または傾斜回転炉床式、あるいは攪拌手段付き水平回転炉床式等の焼却炉は、何れも廃棄物を転回・攪拌して燃焼させる方式であるために、燃え易い物だけが先燃えして火床部分が焼損するだけでなく、難燃物が残る燃えむらができて、完全焼却・滅菌は不可能であり、特に不完全燃焼によるダイオキシン類の発生と未燃物の排出を防止できない以外に、ごみを攪拌して焼却する方式であるために、大量に発生する飛灰の触媒作用によって、ダイオキシン類の生成が増加するといった欠陥があり、さらに炉出口部にガラス類が溶融・付着して操業継続ができなくなるという問題点があった。
【０００４】
また、ごみ質の変動が大きい一般廃棄物を焼却する場合も上記と同様な火床部の焼損、不完全燃焼、ダイオキシン類発生等の現象が生じていた。
【０００５】
図１０は、これらの問題を解決するために、特許文献１に開示された「竪型焼却炉及びその焼却方法」の概要を示す縦断面図である。
【０００６】
図１０において、焼却炉本体ａの頂部には燃焼ガス排出口ｂが、上部にはフィーダを有するホッパｃと着火用バーナｄとが設置され、焼却炉本体ａ内下方には出没自在なごみ支持手段ｅ，ｅが設けられ、底部には開閉自在な焼却灰排出板ｆ，ｆが配置されている。
【０００７】
上記ごみ支持手段ｅ，ｅは、通常は図示するように焼却炉本体ａ内から没した状態に配置され、焼却灰排出板ｆ，ｆを開放して焼却灰を排出する時にのみ、図において１点鎖線で示すように灰層ｇの上層に突出して、このごみ支持手段ｅ，ｅよりも上部にあるごみ及び焼却灰の荷重を支持する。
【０００８】
また、ごみ支持手段ｅ，ｅが位置する焼却炉本体ａの両側には、ごみ支持手段ｅ，ｅが焼却炉本体ａ内から没した時に、このごみ支持手段ｅ，ｅを収納する収納室ｈ，ｈが設けられている。
【０００９】
この収納室ｈ，ｈには、常温の冷却空気ｉが供給されており、この冷却空気ｉは、焼却炉本体ａと収納室ｈ，ｈとの間に形成された間隙ｊ，ｊから焼却炉本体ａ内に噴出し、ごみ支持手段ｅ，ｅを冷却するとともに、この間隙ｊ，ｊから焼却炉本体ａ内の焼却灰が収納室ｈ，ｈ側に侵入しないように防止している。
【００１０】
焼却灰排出板ｆ，ｆは焼却炉本体ａの底部において、水平位置から１点鎖線で示す垂直位置まで開閉自在に設けられている。そして、ごみ支持手段ｅ，ｅによって焼却炉本体ａ内下部の灰層ｇの上層から上を支持したのち、焼却灰排出板ｆ，ｆを下方に転回することによって、焼却が終わった焼却灰Ａを焼却炉本体ａの下方に設けられた灰搬出装置ｋに搬出することができる。
【００１１】
つまり、前記ごみ支持手段ｅ，ｅは、焼却灰排出板ｆ，ｆによる焼却灰Ａの排出を補助するために設けられている。
【００１２】
また、焼却炉本体ａの上部、中部、下部にはそれぞれ温度調節された燃焼空気ｍ，ｎ，ｐがダンパｑ，ｒ，ｓを介して供給されている。これら燃焼空気ｍ，ｎ，ｐはごみ質に応じて最適の温度に調節されている。
【００１３】
焼却炉本体ａのホッパｃの反対側に設置された着火用バーナｄは、始業時のごみ着火または炉内温度低下時の助燃に利用される。
【００１４】
次に、このように構成された竪型焼却炉によるごみの焼却方法について説明する。
【００１５】
ここで、平常操業時における焼却炉本体ａ内では、下層から順次上昇するごみの燃焼状態により位置が移動するものの、上から火炎層ｔ、ごみ層ｕ、おき燃焼層ｖ及び灰層ｇを形成している。
【００１６】
ホッパｃから焼却炉本体ａ内に供給されたごみは、始業時においては焼却炉本体ａの底部にある灰層ｇ上に堆積され、着火用バーナｄにより加熱され、燃焼用空気ｍ，ｎによって燃焼を始め、燃え易いごみから焼却されて灰となり、難燃性のごみとともに火種を保有しながらおき燃焼層ｖに堆積する。
【００１７】
その状態でごみを供給すれば、ごみはごみ層ｕに堆積され、おき燃焼層ｖの熱と燃焼用空気ｍにより易燃物から着火を始め、徐々に燃焼がごみ層ｕ全体に拡がって、平常操業状態に移行する。
【００１８】
この燃焼時において、おき燃焼層ｖ及びごみ層ｕの下層で発生した燃焼ガスｗは、ごみ層ｕ内を通過して上昇し、その熱で上部のごみの着火及びガス化を促進するとともに、生ごみの乾燥を行う．
さらに、火炎層ｔまで上昇した燃焼ガスｗは、この上部に供給されている常温の２次空気ｘによって再燃焼されたのち、燃焼ガス排出口ｂから排ガスとして次工程に排出される。
【００１９】
この火炎層ｔにおける燃焼ガスｗの再燃焼時の放射熱によって、ごみ層ｕに投入されたごみの予備乾燥を行うとともに、発火点の低い紙やプラスチックスを燃やして火種になるのを促進する。
【００２０】
灰層ｇでの燃焼が完結すると、ごみ支持手段ｅ，ｅを焼却炉本体ａ内の灰層ｇの上層に突出させ、ごみ支持手段ｅ，ｅよりも上部に位置するごみ層ｕ、おき燃焼層ｖ及び灰層ｇの上層の焼却灰Ａ及びごみの荷重を支持する。
【００２１】
この突出時において、ごみ支持手段ｅ，ｅの位置ではごみの燃焼が完結しているため、ごみによる抵抗が少なく、ごみ支持手段ｅ，ｅはスムースに突出することができる。
【００２２】
このようにごみ支持手段ｅ，ｅを突出させたのち、焼却灰排出板ｆ，ｆを下方に転回させ、ごみ支持手段ｅ，ｅよりも下方の排出域Ｇ内の焼却灰Ａを灰搬出装置ｋに落下させる。
【００２３】
焼却灰Ａの排出後は、焼却灰排出板ｆ，ｆを上方に復帰させたのち、ごみ支持手段ｅ，ｅを焼却炉本体ａ内から収納室ｈ，ｈ内へと没し、ごみ支持手段ｅ，ｅの上部にある残余の焼却灰Ａ及びおき燃焼層ｖの焼却残渣を底部の焼却灰排出板ｆ，ｆ上に落下させるとともに、ごみ層ｕも順次落下させる。
【００２４】
この落下時のショックにより、灰層ｇの通気性が良くなるのみでなく、おき燃焼層ｖ及びごみ層ｕにおける未燃物の塊が崩壊させられるため、各層の通気性が良くなるとともに、塊の内部まで空気が通るようになる。このため、高温の燃焼空気ｎ，ｐを供給すると、残留していた火種により焼却灰Ａ中の未燃物が容易に燃焼する。
【００２５】
【特許文献１】
特開平４−１５８１１０号公報
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１０に示す従来の竪型焼却炉では、産業廃棄物、特に医療系廃棄物を焼却する場合には、高発熱量物質や難燃物あるいは不燃物が混在し、その性状も多種多様であるため、焼却炉内の温度が乱高下して不安定な燃焼状態となり、完全燃焼・滅菌が困難になる。
【００２７】
また、火炎層ｔでの２次燃焼が完全でないために、焼却炉内でのダイオキシン類の熱分解が不十分となり、焼却炉本体ａ及び図示しない後続の再燃焼室の容積を増大する必要があるだけでなく、同じく図示しない後続の排ガス処理設備にも負担を掛けるとともに、排出灰Ａ中に残存する危険な感染性物質を滅菌処理不十分のまま施設から排出する虞があった．
また、廃棄物中に多量に含まれている、注射器、試験管や薬瓶等のガラス類が４００〜７００℃で、また各種建材やギプス等に含まれるカルシウム分が８５０℃以上で軟化・溶融したり、発泡スチロール等のプラスチック類や紙・繊維類等の高発熱量物質の部分燃焼による高熱で、灰分が溶融して強固なクリンカが発生することが多い。
【００２８】
そのため、焼却炉本体ａの下方のおき燃焼層ｖ付近において、クリンカによる閉塞事故が発生して上方のごみや焼却灰Ａの降下を阻害して、その除去のために操業を停止したり、単純な単板構造または、例えば櫛型をした複数の支持棒を併設した形状で強制冷却手段を有しないごみ支持手段ｅ，ｅを使用した場合には、上述のクリンカがごみ支持手段ｅ，ｅの突出を阻害して、最悪の場合にはごみ支持手段ｅ，ｅを損傷するという問題点があった。
【００２９】
また、竪型焼却炉が大容量になると、ごみ支持手段ｅ，ｅが片持構造であるためにその強度が不足して、クリンカが発生した場合にごみ支持手段ｅ，ｅが折損することがあった。
【００３０】
さらに、下部の灰を焼却灰排出板ｆ，ｆ上に落下させる際に、不燃分が少ない場合には灰層ｇの層厚が薄くなり、おき燃焼層ｖの一部が落下して排出域Ｇで燃焼し、また、未燃物が残存している場合には、上記落下時のショックで末燃物が崩壊して、同じく排出域Ｇで燃焼するために、灰層ｇ付近にクリンカが発生して、焼却灰Ａの排出時に突出するごみ支持手段ｅ，ｅを損傷する虞があった。
【００３１】
一方、補修工事や定期修理工事等による長時間休炉後は、炉底部が冷え切っているために、再始動から通常運転に入るための炉内温度上昇に長時間を必要としていた。
【００３６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の廃棄物焼却用竪型ごみ焼却炉は、医療系廃棄物を含む産業廃棄物や一般廃棄物を焼却する廃棄物焼却用竪型ごみ焼却炉であって、焼却炉本体上方には、複数の燃焼ガス旋回兼再燃焼用２次空気噴射孔が穿孔された耐火物製の排ガス混合手段を介して再燃焼室が載置され、焼却炉本体内は、上から火炎層、ごみ層、おき燃焼層と、灰層とが形成され、漏斗状に絞られた焼却炉本体下方の側壁外部は冷却ケーシングで覆われており、該焼却炉本体上部の火炎層に向けて、上記排ガス混合手段の２次空気噴射孔の一部が開口され、ごみ層とおき燃焼層及び灰層には複数の燃焼用１次空気ノズルが、灰層下方のケーシング部には後燃焼空気ダクトが配管されるとともに、灰層の下部には出没自在なごみ支持手段と開閉自在な焼却灰排出板とが上下に若干の間隔を置いて装備された焼却灰排出機構または、焼却灰堆積時の水平位置から排出時の垂直位置まで反転する傾斜反転火格子が取付けられる一方、焼却炉本体へのごみ供給設備には、ごみを間欠供給するごみ供給手段と、該ごみ供給手段に連設される、上下二重ダンパからなる供給量調節手段とが配設され、該二重ダンパ間にごみの乾燥・予熱空間が設けられ、さらに、炉内温度の変化に対応して２次空気・後燃焼空気と炉内温度冷却水とごみの供給量及び、焼却作業終了後の空気予熱器の温度を制御するとともに、炉の再始動時において、灰層温度の検出値が設定値に達するまで、ごみを上記二重ダンパ間に滞留させて着火し易くしたのち、灰層に投下する作業を繰り返すよう制御する燃焼制御装置を備えたものである。
【００３７】
請求項２に係る発明の廃棄物焼却用竪型ごみ焼却炉の制御方法は、焼却炉本体上方に、耐火物製の排ガス混合手段を介して再燃焼室が載置され、焼却炉本体内は、上から火炎層、ごみ層、おき燃焼層と、灰層とが形成され、漏斗状に絞られた焼却炉本体下方の側壁外部は冷却ケーシングで覆われており、ごみ層とおき燃焼層及び灰層には複数の燃焼用１次空気ノズルが、灰層下方のケーシング部には後燃焼空気ダクトが配管されるとともに、灰層の下部には出没自在なごみ支持手段と開閉自在な焼却灰排出板とが上下に若干の間隔を置いて装備された焼却灰排出機構が取付けられた、医療系廃棄物を含む産業廃棄物や一般廃棄物を焼却する廃棄物焼却用竪型ごみ焼却炉を制御する方法であって、上記ごみ支持手段と焼却灰排出板との間の排出域に設けられた排出域温度検出器の検出値が設定値を超えた場合には、警報を発して焼却灰排出板の開放動作を停止するとともにごみ支持手段を後退させ、さらに、ごみ支持手段の突出時に灰層の抵抗が規定値よりも大きい場合、またはごみ支持手段の突出工程が完結しない場合には、冷却用流体を灰層内部に噴射させてクリンカを崩壊させることを特徴とする。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３９】
図１は、本発明に係る廃棄物焼却用竪型ごみ焼却炉を設置した施設の全体構成を示す概略図であり、図２は該竪型ごみ焼却炉の構成の一例を示す縦断面図、図３は該竪型ごみ焼却炉下部におけるごみと焼却灰及び未燃ガス等の分布状況を示す縦断面図、図４は該竪型ごみ焼却炉底部の焼却灰排出機構付近の一例を示す一部破断の概略平面図、 図５はごみ支持手段の概略構造の一例を示す縦断面図である。なお、図１０で説明した部材と同一の部材には同一の符号を付し、詳細説明は省略する。
【００４０】
図１に示すごとく、本発明に係る廃棄物焼却用竪型ごみ焼却施設は、医療系廃棄物を含む産業廃棄物やごみ質の変動が大きい一般廃棄物（以後ごみＲと略称する）の供給を司るごみ供給設備ＲＦと、ごみＲを燃焼して排ガスを再燃焼させる竪型ごみ焼却炉ＶＩと、前記再燃焼された排ガスを後続のバグフィルタの適温まで冷却し余熱を利用するガス冷却設備ＧＣと、冷却された排ガス中に含有されるばいじんとダイオキシン類を含む有害ガスを除去し清浄化するバグフィルタ装置と誘引通風機からなる排ガス処理設備ＷＴ及び、灰処理設備ＡＴ並びに複数の特殊制御装置ＣＵ１〜４とで主体が構成されている。
【００４１】
ここで本発明の主体となる竪型ごみ焼却炉ＶＩの構造の概略を主に図２と図３により、焼却灰排出機構の構造を図４と図５により、必要に応じて図１を参照して説明する。
【００４２】
１は焼却炉本体であり、上部耐火物１１と下部耐火物１２及びこれら耐火物を囲繞する図示しない鋼材等によって構築され、焼却炉本体１の上半分の円筒部Ｃ内に形成される火炎層ｔには、その側部に、例えばスクレーパコンベアの如きごみ供給手段１３と、例えば耐火性を有する上下二重ダンパ１４ａ，１４ｂの相互間で形成される乾燥・予熱空間１４ｃを含む供給量調節手段１４及び、ごみＲの投入口１５から成るごみ供給設備ＲＦが設けられるとともに、上部耐火物１１の側壁部には着火用バーナｄと、火炎層ｔの温度過上昇時に噴射される冷却水ノズル１６及び、図示しない炉内監視カメラ等が配設されている。
【００４３】
焼却炉本体１の中間部以降は、ごみ層を厚くして性状の異なるごみ質を平準化させるために漏斗状に絞られた漏斗部Ｆになされており、焼却炉本体１内での燃焼状態により相対位置が変動するものの、該漏斗部Ｆに形成されるごみ層ｕと、おき燃焼層ｖと灰層ｇとには、当該各層に常温または温度調節された１次燃焼空気２１ａ〜ｃを供給する複数の１次空気ノズル２２ａ〜ｃが、それぞれ調節ダンパを伴って適宜配設されている。
【００４４】
また、漏斗部Ｆの側壁を構成する下部耐火物１２の上方の角部１２ａ付近から下の外面は、例えば上部が空冷ジャケット１７、下部が水冷ジャケット１８に分割された冷却ケーシングによって冷却されており、おき燃焼層ｖと灰層ｇとには、図３に示すように複数の温度検出器群２３ａ〜ｄが設けられ、焼却炉本体１の外部には、上述の１次及び／または後述の２次燃焼空気を供給する押込送風機２４が配設されている。
【００４５】
上述の円筒部Ｃと漏斗部Ｆとによって、焼却炉本体１が構成されている。
焼却炉本体１の底部には、図４及び図５に示すごとく、従来技術のごみ支持板ｅ，ｅと同様に出没動作が容易にできるとともに、強度を持たせるために例えば中空構造の管体である角パイプ３１ａを上下２段に積重ねて溶接したうえ、該両パイプの先端に流体通路を有する突出部３１ｂを接続するか、丸パイプの内部に仕切板を設けた支持棒３１を、取付枠３２に複数列併設した１基または相対する１組の支持手段本体（１組を図示）が構成され、上記支持棒３１の両端に冷却用流体の導入管３３ａと同排出管３３ｂ及び検出機構３４ａを設けた支持手段駆動部３４を備えて水平方向に配置されたごみ支持手段Ｅが配設されている。
【００４６】
突出時に支持棒３１の先端が挿入される支持棒保持部３７は、図５にその一例を示す如くケーシング３８に取付けられた冷却手段を有する山形部３７ａと、上述の複数の突出部３１ｂと対峙する位置に設置された複数の挿入孔３７ｂが穿孔された側板３７ｃとからなり、側板３７ｃの両端はケーシング３８に固定され、下端は開放されている。
【００４７】
また、該ごみ支持手段Ｅの下方には排出域Ｇを隔てて複数の通気孔または通気溝３５ａを有し、従来技術の焼却灰排出板ｆ，ｆと同様に開閉自在な焼却灰排出板３５，３５（図３参照）が排出板駆動部３６，３６を備えて設置されている。
【００４８】
上述のごみ支持手段Ｅと支持棒保持部３７と焼却灰排出板３５，３５とを包含するケーシング３８の側面には、図３に示すように空間温度検出器２３ｄと高温の後燃焼空気２５を供給する後燃焼ダクト２５ａとが配設され、前記ケーシング３８の下部は灰搬出装置ｋに挿入されている（図３参照) 。
【００４９】
上述のごみ支持手段Ｅと支持棒保持部３７、焼却灰排出板３５，３５と排出板駆動部３６，３６及び、ケーシング３８とで焼却灰排出機構Ｄが構成されている。
【００５０】
一方、焼却炉本体１の上には、火炎層ｔから上昇する燃焼ガスｗを確実に旋回させるために、ガス通路を傾斜せしめて構築された排ガス混合手段４が設けられており、該排ガス混合手段４は、反射壁を構成する耐火物４１と該耐火物４１に内蔵された空冷管４２と、複数の噴射孔４３を有する２次空気噴射管４４とで構成されている。
【００５１】
上記排ガス混合手段４の上方には、耐火物で構築された再燃焼室４５が載置されており、該再燃焼室４５の側壁４５ａには、再燃バーナ４６が設けられ、その天井部には耐火材で被覆または構築された高温空気予熱器４７が配設されており、また、 前記漏斗部Ｆの空冷ジャケット１７と上記空冷管４２及び、収納室ｈとに冷却空気２６を送る冷却空気送風機４８と、高温空気予熱器４７に送風する後燃空気送風機４９とが焼却炉本体１の外部に配設されている。
【００５２】
上記排ガス混合手段４と、再燃焼室４５と再燃バーナ４６と高温空気予熱器４７及び各送風機４８，４９とで、再燃焼機構Ｂが構成されている。
【００５３】
また、以上の焼却炉本体１と焼却灰排出機構Ｄと、該再燃焼機構Ｂ及び、それら付属機器によって、竪型ごみ焼却炉ＶＩが構成されている。
【００５４】
上記再燃焼機構Ｂの下流側は、複数の水噴射ノズル５１及び付属機器を備えるとともに、外周を空冷ケーシング５２で覆われたガス冷却室５３及び図示しない余熱利用設備から成るガス冷却設備ＧＣを経て、薬剤噴射手段５４を備えたバグフィルタ５５と、誘引通風機５６等で構成される排ガス処理設備ＷＴへと連接されている（図１参照) 。
【００５５】
なお、竪型ごみ焼却炉ＶＩ、ガス冷却設備ＧＣ及び、排ガス処理設備ＷＴの外部には、図示しない保温材等で保温工事が施されている。
【００５６】
次に、このように構成された廃棄物焼却用竪型ごみ焼却炉施設における廃棄物の燃焼状況とその制御について、医療系廃棄物を代表として、主に図６により、必要に応じて図１及び図３、図４を参照して説明する。なお、火炎層ｔ、ごみ層ｕ、おき燃焼層ｖと灰層ｇの形成状況及び、平常操業状態に移行するまでの燃焼状態については、前述の従来技術と同様であるので、詳細説明は省略する。
【００５７】
ここで、一般廃棄物の場合は、搬入されたごみＲをごみピットに貯留したのちごみクレーンで攪拌してその性状を平均化してからホッパｃ（図１０参照）に供給されるのが一般的であるが、医療系廃棄物はその中に感染性物質や鋭利物を包含しており、作業員の感染や負傷を防止するために、バイオハザードマークを施した梱包ＲＢ内に収納したまま、スクレーパコンベアの如きごみ供給手段１３と二重ダンパの如き供給量調節手段１４によって、通常は所定時間間隔で、異常時は炉内温度を勘案した梱包数を投入口１５から焼却炉に投入されるようになされている。
【００５８】
平常操業状態において、ごみ層ｕでは、火炎層ｔでの後述の未燃ガス６１の２次燃焼による放射熱が、排ガス混合手段４の底面の反射によってごみ層ｕの表面に照射されるとともに、内部からは温度調節された１次燃焼空気２１ａの供給とおき燃焼層ｖから上昇する未燃ガス６１の加熱によって、プラスチック類や紙・繊維類等の高発熱量の易燃物が着火されてガス化燃焼し、水分の多いごみや雑誌等の難燃物は乾燥されるとともに炭化燃焼を続け、上述の易燃物とともにさらに未燃ガス６１を発生させる。
【００５９】
この際、下部耐火物１２の上部の外側は、冷却空気２６で冷却された空冷ジャケット１７で徐冷されているため、下部耐火物１２の表面温度は７００℃程度以下を保持できており、漏斗部Ｆでの燃焼を阻害することなく、また易燃物の部分燃焼による下部耐火物１２表面へのクリンカの溶着を防止している。
【００６０】
おき燃焼層ｖは、ごみ層ｕで燃焼できなかった未燃炭化物や難燃物を、後述する灰層ｇから上昇する熱気と、温度調節された１次燃焼空気２１ｂと２１ｃとの供給を受けて、時間をかけておき燃焼させる部位であり、該おき燃焼により未燃ガス６１を発生する。
【００６１】
この際、下部耐火物１２の下部の表面温度は、ジャケット冷却水２７で冷却された水冷ジャケット１８の冷却効果により４００〜５００℃に止まり、上述の空冷ジャケット１７の効果と相まって、下部耐火物１２表面へのガラス溶融物等の溶着・固化を防止している。
【００６２】
また、灰層ｇは、高温空気予熱器４７によって３５０〜４５０℃に加熱され空気ダンパ２５ｂによって１５０〜２５０℃程度に温度調節された後燃焼空気２５が焼却灰排出板３５，３５の通気孔または通気溝３５ａを通って下方から送入されることによって、なおかつ残留する未燃炭化物を燃焼し尽くして焼却灰Ａとするとともに、焼却灰Ａを冷却して熱気を上部のおき燃焼層ｖに供給する部位であり、灰層ｇ下部の排出域Ｇにある焼却灰Ａは、前述の後燃焼空気２５の通気と水冷ジャケット１８の冷却効果によって４５０℃程度まで冷却されており、ごみ支持手段Ｅ及び焼却灰排出板３５，３５の動作により、灰搬出装置ｋに排出されるまで排出域Ｇ内に滞留される。
【００６３】
ー方、上述の平常操業状態において、おき燃焼層ｖ及びごみ層ｕの下層で発生した高温の未燃ガス６１はごみ層ｕ内を通過する際に、同伴する飛灰等の微細粒が吸着されながら上昇し、その熱で上部のごみの着火及びガス化を促進するとともに、ごみＲの乾燥を行い、火炎層ｔまで上昇した上記未燃ガス６１は、噴射孔４３から火炎層ｔの上部に供給される常温または温度調節された２次燃焼空気２９によって２次燃焼されて燃焼ガスｗとなるとともに、渦巻状に回転されることにより火炎層ｔ内の滞留時間が延長されて、ダイオキシン類の熱分解を目的とした炉内再燃焼が行われる。
【００６４】
さらに排ガス混合手段４を通過することにより、旋回させられた燃焼ガスｗは再燃焼室４５内に入り、旋回運動による再燃焼室容積を有効に利用した滞留時間延長の効果と、温度が低下した場合に作動させる再燃バーナ４６の火炎照射によって残留するダイオキシン類が完全に熱分解された再燃ガス６２となり、高温空気予熱器４７を通過する際の熱交換により降温した排ガス６３となって、次工程であるガス冷却室５３に送入される。
【００６５】
ここで排ガス混合手段４は、内蔵する空冷管４２に送入される冷却空気２６により常時冷却されており、冷却後の排気６４と、前記空冷ジャケット１７を冷却した後の排気６５とともに、後燃空気送風機４９の吸込側に送られる。
【００６６】
後燃空気送風機４９により吸引される大気は、ガス冷却室５３内面の耐火物を冷却する空冷ケーシング５２を経由することによって４０〜５０℃程度昇温し、上記冷却後の排気６４，６５とともに中温の空気６６となって、後燃焼空気送風機４９を経て高温空気予熱器４７に供給されて３５０〜４５０℃まで上昇し、後燃焼ダクト２５ａに装備された後燃焼空気切替ダンパ６７を経由して、常時は後燃焼空気２５として灰層ｇに供給されるが、運転停止後も後燃空気送風機４９の運転を継続して高温空気予熱器４７を冷却したあと、排ガス煙道５７側に切替えて大気中に放出される（図１参照) 。
【００６７】
ここで、下水処理場やし尿処理場から搬入される高含水率の汚泥を他の産業廃棄物と混合焼却する場合は、請求項３に記載のように図２及び図６に示される如く、直立した焼却炉本体１の上部耐火物１１または再燃室４５の側壁４５ａの一部を改築して、水平部または傾斜部を設けて、上記汚泥を堆積・移送または緩流下させる汚泥乾燥手段を創出し、燃焼ガスｗまたは再燃ガス６２あるいは排ガス６３により昇温された耐火物の保有する高熱を利用して汚泥の含水率を低下させ、半乾燥状態となった汚泥をごみ供給手段１３に適宜投入することにより、ごみＲの発熱量を若干低下させるとともに焼却炉内の燃焼状態に悪影響を与えないようにする方式である。
【００６８】
また、長時間休炉後の再始動時には焼却灰Ａが堆積されていない場合が多く、炉底部の温度が低いために、ごみ供給手段１３から間欠的に供給されるごみＲを下部二重ダンパ１４ｂ上に滞留させ、着火用バーナｄの加熱により上昇する炉内温度によって乾燥・予熱して、着火しやすくなったごみＲを灰層ｇに堆積させることにより始動状態を醸成して、通常運転移行を促進する。
【００６９】
次に、上述の制御方式以外の特殊制御手順について、制御方式は図７と図８に示すブロックフロー図により、検出端と制御端は図１と図６とにより説明する。
【００７０】
図７において、ＣＵ１は通常の制御操作以外の燃焼制御装置であり、火炎層温度検出器７１によって検出された火炎層ｔの単位時間平均温度と、火炎層温度設定器７２の設定値とを比較・遅延・演算回路７３で比較して、低ければ後燃焼空気制御部７４の指令により後燃焼空気ダンパ２５ｃを開いて漏斗部Ｆでの燃焼を促進し、高ければ炉内冷却手段制御部７５に指令して、まず２次燃焼空気ダンパ２９ａを開いて常温または温度調節された２次燃焼空気２９を増量し、なお温度上昇が続けば冷却水ノズル制御弁１６ａを開いて冷却水ノズル１６から炉内噴射水２８を噴射させて炉内温度を安定させる。
【００７１】
さらに炉内温度が急上昇した場合には、ごみ供給量制御部７６に指令して、従来一定時間間隔で供給されていた梱包ＲＢを一時停止したのち、上述の温度上昇対策に移行する。
【００７２】
また、焼却作業終了時には、後燃焼空気制御部７４に指令して、後燃焼空気切替ダンパ６７を排ガス煙道５７側に切替えて、後燃空気送風機４９による冷却を続けることにより、減衰するものの上昇を続ける排ガス６２による高温空気予熱器４７の焼損を防止する（図１参照) 。
【００７３】
なお、上述の再始動時には、灰層温度検出器２３ｃによって検出された灰層温度と灰層温度設定器７７の設定値とを比較・演算回路７８で比較して、設定値に達するまで、ごみ供給手段１３により間欠供給されたごみＲを、乾燥・予熱空間１４ｃに滞留させて着火し易くしたのち、灰層ｇに投下する作業を繰り返す。
【００７４】
図８に示すＣＵ２は焼却灰排出機構制御装置であり、おき燃焼層ｖに挿入された温度検出器２３ａ，２３ｂと灰層ｇに挿入された温度検出器２３ｃの単位時間平均温度が灰層温度設定器８１の設定温度よりも低下した時間が滞留時間設定器８２の設定時間を超過すれば、比較・遅延・演算回路８３から焼却灰排出制御部８４に指令して、ごみ支持手段Ｅを突出（閉）させた後に焼却灰排出板３５を開いて、燃焼が完了した焼却灰Ａを排出し、その後に焼却灰排出板３５を閉じた後にごみ支持手段Ｅを後退（開）させて元の位置に戻す（図４及び図６参照) 。
【００７５】
ここで所定工程により、ごみ支持手段Ｅを灰層ｇ内に突出させる際に、排出域温度検出器２３ｄにより検出された排出域Ｇの温度が、排出域温度設定器８５の設定値を超えている場合には、焼却灰Ａ中の未燃物が排出域Ｇ内で燃焼を続けているためであり、焼却灰排出制御部８４により警報を発するとともに、通常の焼却灰排出操作を止めてごみ支持手段Ｅを後退（開）させることで、残存未燃物の完全燃焼を図ることができる。
【００７６】
ＣＵ３はクリンカ崩壊装置であり、ごみ支持手段Ｅを灰層ｇ内に突出させた際に支持手段駆動部３４への抵抗が規定値より大きい場合、またはその突出工程が完了しない場合は、支持棒３１の突出位置にクリンカが存在しているためであり、上記現象を支持手段検出機構３４ａが検知した場合、クリンカノズル制御弁３９ａを開き冷却水２７をクリンカノズル３９から灰層ｇ内に噴射することにより、クリンカを崩壊または軟弱化させることができる（図３、図４参照) 。
【００７７】
ＣＵ４は、ダイオキシン類低減装置であり、排ガス煙道５７または排ガスダクト５８に挿入されたＣＯ（一酸化炭素）濃度検出器９１の検出値の単位時間平均値が、ＣＯ濃度設定器９２の設定値より低下するように、火炎層温度の比較・遅延・演算回路７３の指令に優先するＣＯ濃度比較・遅延・演算回路９３の指令を受ける２次燃焼空気制御部９４によって、２次空気ダンパ２９ａの噴射量を調節して再燃焼室４５内での再燃焼、即ち、ダイオキシン類の熱分解を完結させるが、その指標として、ダイオキシン濃度に最も関連深いＣＯ濃度を低下させる。
【００７８】
この場合、火炎層温度が上昇気味であれば、前述の如く２次燃焼空気ダンパ２９ａの代わりに冷却水ノズル制御弁１６ａが作動される。
【００７９】
図９は、焼却灰排出機構の代替として使用される傾斜反転火格子の概略構造の一例を示す断面図である。
【００８０】
図９において、１００は焼却灰Ａの堆積時には実線で示す水平位置を保ち、排出時には仮想線で示す垂直位置まで反転する傾斜反転火格子であり、受皿１０１と上方のガイド板１０２に接する円弧板１０３及び受皿駆動部１０１ａとで主体が構成され、受皿１０１とガイド板１０２には複数の通気孔１０１ｂ，１０２ａが開口されるとともに、外周は水冷ジャケット１８で冷却されている。
【００８１】
ガイド板１０２の反対側には焼却灰Ａを該傾斜反転火格子１００に誘導する案内シュート１０４が配設され、その溝部には、発生したクリンカを圧縮破壊するための複数枚の灰圧縮体１０５と圧縮体駆動部１０５ａとが出没自在に設けられており、 その外周部は灰層温度検出器２３ｄを設置した下部耐火物１２と空冷ジャケット１７とで保護されている。
【００８２】
このように受皿１０１、ガイド板１０２、案内シュート１０４はケーシング３８から各通気孔または溝部に送入される後燃焼空気２５により冷却されているために、焼損の危険性がなく、クリンカを圧壊して完全焼却できた焼却灰を定量ずつ排出することができる。
【００８３】
なお、１次燃焼空気２１ａ〜ｃ及び２次燃焼空気２９は、被燃焼物によっては温度調節した空気を使用する必要があり、その場合には、後燃焼空気２５の一部を必要個所に混入させてもよい。
【００８４】
また、空冷管４２と空冷ジャケット１７とを冷却した排気６４と６５とは、後燃送風機４９の吸込側に返さずに、燃焼空気の加熱に利用してもよい。
さらに、冷却ケーシングは空冷ジャケット１７と水冷ジャケット１８との組合せで説明したが、その組合せ及び冷却媒体を限定するものではない。
【００８５】
また、焼却灰排出機構Ｄは目的を達するものであれば、その構造を限定するものではなく、ガス冷却設備ＧＣを水噴射式で説明したが、廃熱ボイラ方式でも差支えない。
【００８６】
さらに、供給量調節手段１４は、乾燥空間１４ｃを形成しない通常形式の可変速フィーダを使用してもよい。
【００８７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の廃棄物焼却用竪型ごみ焼却炉は、廃棄物を縦に厚く堆積させて下方から静かに焼却する方式であるために、飛灰の発生量が抑えられるとともに性状の相違が大きい廃棄物でも安定して焼却できるだけでなく、排ガス混合手段を備えているために、火炎層と再燃焼室の容積が有効に利用でき、そのための容積縮小による設備費の節減が可能になるとともに、ダイオキシン類の発生が防止できる。
【００８８】
また、おき燃焼層と灰層の側壁部をなす下部耐火物の外部を冷却ケーシングで冷却することにより、焼却炉本体内の燃焼を阻害することなく焼却灰を冷却して、クリンカ発生やガラス類の溶着による閉塞事故を防止できる。
【００８９】
そして、ごみ供給設備に乾燥・予熱手段を設ける場合には、長時間休炉後の炉の立上げが容易になり、処理能力を早急に発揮させることができる。
一方、本発明の廃棄物焼却用竪型ごみ焼却炉の制御方法によれば、異常燃焼時に梱包供給間隔調整を行うとともに、平常運転時の２次空気と後燃焼空気の供給量及び炉内温度冷却用水量を制御する燃焼制御装置を設けているために、通常は乱高下する火炎層の温度が比較的安定して完全燃焼が可能となる。
【００９０】
また、おき燃焼層及び灰層における燃焼が完結したことを確認して焼却灰を排出する焼却灰排出機構制御装置に併せてクリンカ崩壊装置が備えられているために、強度と耐熱性を向上させた焼却灰排出機構の効果と相まって、完全に滅菌した焼却灰を排出することができる。
【００９１】
さらに、排ガス中のＣＯ濃度を設定値以下に抑えるダイオキシン類低減装置を備えるために、バグフィルタに導入される排ガス中のダイオキシン類濃度を低く保つことができ、バグフィルタ関係の設備費および運転経費を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る廃棄物焼却用竪型ごみ焼却炉を設置した施設の全体構成を示す概略図である。
【図２】同じく竪型ごみ焼却炉の構成の一例を示す縦断面図である。
【図３】同じく竪型ごみ焼却炉下部におけるごみと焼却灰及び未燃ガス等の分布状況を示す縦断面図である。
【図４】同じく竪型ごみ焼却炉底部の焼却灰排出機構付近の一例を示す一部破断の概略平面図である。
【図５】ごみ支持手段の概略構造の一例を示す縦断面図である。
【図６】同じく竪型ごみ焼却炉において廃棄物の燃焼状況とその制御を示す概略図である。
【図７】制御手順を説明するためのブロックフロー図である。
【図８】制御手順を説明するためのブロックフロー図である。
【図９】焼却灰排出機構の代替として使用される傾斜反転火格子の概略構造の一例を示す断面図である。
【図１０】従来の竪型焼却炉及びその焼却方法の概要を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 焼却炉本体
４ 排ガス混合手段
４５ 再燃焼室
Ｄ 焼却灰排出機構
Ｅ ごみ支持手段
ＶＩ 竪型ごみ焼却炉

Claims (2)

1. 医療系廃棄物を含む産業廃棄物や一般廃棄物を焼却する廃棄物焼却用竪型ごみ焼却炉であって、
   焼却炉本体上方には、複数の燃焼ガス旋回兼再燃焼用２次空気噴射孔が穿孔された耐火物製の排ガス混合手段を介して再燃焼室が載置され、焼却炉本体内は、上から火炎層、ごみ層、おき燃焼層と、灰層とが形成され、漏斗状に絞られた焼却炉本体下方の側壁外部は冷却ケーシングで覆われており、該焼却炉本体上部の火炎層に向けて、上記排ガス混合手段の２次空気噴射孔の一部が開口され、ごみ層とおき燃焼層及び灰層には複数の燃焼用１次空気ノズルが、灰層下方のケーシング部には後燃焼空気ダクトが配管されるとともに、 灰層の下部には出没自在なごみ支持手段と開閉自在な焼却灰排出板とが上下に若干の間隔を置いて装備された焼却灰排出機構または、焼却灰堆積時の水平位置から排出時の垂直位置まで反転する傾斜反転火格子が取付けられる一方、焼却炉本体へのごみ供給設備には、ごみを間欠供給するごみ供給手段と、該ごみ供給手段に連設される、上下二重ダンパからなる供給量調節手段とが配設され、該二重ダンパ間にごみの乾燥・予熱空間が設けられ、
   さらに、炉内温度の変化に対応して２次空気・後燃焼空気と炉内温度冷却水とごみの供給量及び、焼却作業終了後の空気予熱器の温度を制御するとともに、炉の再始動時において、灰層温度の検出値が設定値に達するまで、ごみを上記二重ダンパ間に滞留させて着火し易くしたのち、灰層に投下する作業を繰り返すよう制御する燃焼制御装置を備えたことを特徴とする廃棄物焼却用竪型ごみ焼却炉。
2. 焼却炉本体上方に、耐火物製の排ガス混合手段を介して再燃焼室が載置され、焼却炉本体内は、上から火炎層、ごみ層、おき燃焼層と、灰層とが形成され、漏斗状に絞られた焼却炉本体下方の側壁外部は冷却ケーシングで覆われており、ごみ層とおき燃焼層及び灰層には複数の燃焼用１次空気ノズルが、灰層下方のケーシング部には後燃焼空気ダクトが配管されるとともに、灰層の下部には出没自在なごみ支持手段と開閉自在な焼却灰排出板とが上下に若干の間隔を置いて装備された焼却灰排出機構が取付けられた、医療系廃棄物を含む産業廃棄物や一般廃棄物を焼却する廃棄物焼却用竪型ごみ焼却炉を制御する方法であって、
   上記ごみ支持手段と焼却灰排出板との間の排出域に設けられた排出域温度検出器の検出値が設定値を超えた場合には、警報を発して焼却灰排出板の開放動作を停止するとともにごみ支持手段を後退させ、さらに、ごみ支持手段の突出時に灰層の抵抗が規定値よりも大きい場合、またはごみ支持手段の突出工程が完結しない場合には、冷却用流体を灰層内部に噴射させてクリンカを崩壊させることを特徴とする廃棄物焼却用竪型ごみ焼却炉の制御方法。

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