JP3827504B2

JP3827504B2 - 燃焼装置の廃棄物供給装置

Info

Publication number: JP3827504B2
Application number: JP2000096054A
Authority: JP
Inventors: 祥正三浦; 裕介岡田
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2006-09-27
Anticipated expiration: 2020-03-31
Also published as: JP2001280625A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流動式ごみ焼却炉などの燃焼装置へごみ等の廃棄物を供給する場合に用いられる廃棄物供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般都市ごみ等を焼却する流動式ごみ焼却炉にごみを供給するにあたっては、通常、２軸あるいは多軸スクリュー式フィーダが用いられる。このようなスクリュー式フィーダを用いて焼却炉に供給されるごみは、前もって所定大きさ以下に破砕されているが、ごみ量が増加すると、スクリュー式フィーダによる供給通路内でごみが集積され圧密され、その圧密されたごみの塊が供給通路の端部から焼却炉に連なる縦方向流入通路に迫り出し、それがある程度まで成長したのち、崩れて一気に自重落下するという「どか落ち現象」を呈する。このような「どか落ち現象」を呈すると、焼却炉へのごみの供給量は瞬間的に平均供給量に対し３０〜４０％も過剰となり、このようなごみ供給量の瞬間的な過剰に対して、焼却炉側で通常一般的に採用されているところの空気供給量コントロールによる燃焼制御では対応しきれず、その結果、燃焼排ガス中に未燃焼成分が多量に残り、大気中に黒煙及び有害物質の一酸化炭素（ＣＯ）を排出することになる。
【０００３】
この対策として、従来では、図３に示すような構成のごみ供給装置、つまり、給じん装置が用いられていた。すなわち、図３に示す給じん装置１１は、ごみＧを一時貯溜するホッパ１２と、このホッパ１２の下部からごみ焼却炉（図３では省略する）の縦方向流入通路１４に連通する横方向のごみ供給通路１５と、このごみ供給通路１５内に設置されてごみＧをホッパ１２からごみ流入通路１４へ送り出す２軸スクリュー式フィーダ１６（供給機の一例となる）とにより構成されている。
【０００４】
上記２軸スクリュー式フィーダ１６は、図４に示すように、軸線方向の全長に亘って互いに平行に並設された２本の回転軸１７ａ，１７ｂと、これら回転軸１７ａ，１７ｂの外周全長に亘って固定されたスクリュー１８ａ，１８ｂと、２本の回転軸１７ａ，１７ｂを互いに逆方向Ｆへ回転駆動させるモーター、ギヤ対等からなる回転駆動装置１９とにより構成されている。
【０００５】
上記ごみ流入通路１４内の上端部には、２軸スクリュー式フィーダ１６によってごみ供給通路１５の出口部２０から排出されるごみＧを解砕する（ほぐす）縦形２軸の解砕機２１が設けられている。この解砕機２１は、ごみ流入通路１４内の上端部に下向きに垂設された回転軸２２と、この回転軸２２の外周に固定されたスクリュー２３と、回転軸２２を回転駆動させる回転駆動装置２４とにより構成されている。
【０００６】
このような構成を備えた従来の給じん装置１１では、２軸スクリュー式フィーダ１６の回転により、ホッパ１２内からごみ供給通路１５内を経て出口部２０からごみ流入通路１４内へ送り出されるごみＧを、回転する解砕機２１のスクリュー２３でほぐすことによって、ごみ供給通路１５内での移送時に圧密されて塊状となつたごみＧが解砕されて焼却炉内へ供給され、「どか落ち現象」の発生が抑制されることになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような構成の従来の廃棄物供給装置では、スクリュー式フィーダ１６による移送時に集積し圧密されたごみの塊を一定速度で回転する解砕機２１により解砕することはできるものの、供給量の大きな変動（増加）に対して、それを平滑化して過剰供給を抑制する機能は有していない。そのため、流動式焼却炉のように、ストーカ炉等に比べて燃焼速度が極めて速く、供給量の変動に対して瞬間的に反応する燃焼装置に適用する場合、平均供給量に対し３０〜４０％の過剰供給が１〜２分間程度継続するだけでも、それに追従した燃焼制御が行えないことから、炉内酸素濃度が急激に低下して大量のＣＯを大気中に排出することは避けられないという問題があった。
【０００８】
本発明は上記した課題を解決するものであり、圧密等によって瞬間的な過剰供給が発生した場合、その過剰分を平滑化させて常に安定した供給量に制御することができる燃焼装置の廃棄物供給装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本第１発明による燃焼装置の廃棄物供給装置は、燃焼装置に廃棄物を自重落下させる縦方向の流入通路に連通する横方向の供給通路内に、廃棄物を燃焼装置へ送り出す供給機が設けられている燃焼装置の廃棄物供給装置であって、上記縦方向流入通路内には、上記供給機から送り出された廃棄物の量が設定量以上のとき、その廃棄物を引掛けて上方へ持ち上げるように横方向軸の周りで定速回転可能な第１解砕機と、通常は回転停止または第１解砕機よりも低速状態に保持されて第１解砕機により持ち上げられた廃棄物を一時的に貯溜するように横方向軸の周りで逆方向に回転可能な回転速度可変式の第２解砕機とが設けられ、上記第１及び第２解砕機よりも上部の縦方向流入通路内には、第１及び第２解砕機の上部に貯溜される廃棄物の量を検出する検出用板体が揺動自在に設けられており、この検出用板体の傾斜角度を検出する角度検出装置と、この角度検出装置による検出角度に応じて、上記第２解砕機の回転速度を増減させる回転制御部とが設けられているものである。
【００１０】
上記した構成の廃棄物供給装置によると、横方向の供給通路内での供給機による移送時に圧密されて縦方向の流入通路内に送り出される廃棄物の量が設定量未満の場合、廃棄物は第１解砕機に接触することなく燃焼装置へ落下供給される。一方、縦方向の流入通路内に送り出される廃棄物の量が設定量以上の場合は、その廃棄物が定速回転している第１解砕機に引掛けられて上方へ持ち上げられて、この第１解砕機と第２解砕機の上部に一時的に貯溜される。この一時的に貯溜される廃棄物の貯溜量に応じて検出用板体が揺動してその傾斜角度が変化する。この検出用板体の傾斜角度の変化が角度検出装置により検出され、その検出傾斜角度から廃棄物の量が求められる。
【００１１】
このようにして求められた廃棄物の量が多いときは、第２解砕機の回転速度を増大させるように廃棄物の量に応じて第２解砕機の回転速度を増減制御することによって、一時的に貯溜された廃棄物は時間をかけて徐々に燃焼装置側へ排出されることになり、廃棄物の過剰分が平滑化されて燃焼装置への供給量を常に平均的に安定させることができ、燃焼装置での燃焼を安定保持することができる。
【００１２】
本第２発明による燃焼装置の廃棄物供給装置は、燃焼装置として流動床式ごみ焼却炉が用いられ、供給機としてスクリュー式フィーダが用いられているものである。
【００１３】
これによると、横方向の供給通路内での廃棄物の送り出し時における廃棄物の圧密が顕著で、過剰供給現象が発生しやすくなるが、この場合でも、上述のように、過剰廃棄物を一時的に第１及び第２解砕機の上部に貯溜し時間をかけて徐々に少しずつ排出するという供給量の平滑作用によって、瞬間的な過剰供給を抑制することが可能である。これによって、燃焼速度が極めて速い流動床式ごみ焼却炉に適用する場合でも、通常の空気量制御を採用することのみで、廃棄物供給量の変動に容易かつ十分に追従させた燃焼状態を保つことができ、ＣＯ等の有害物質の大気中への排出を抑制することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１及び図２に基づいて説明する。
図２に示すように、１は燃焼装置の一例である流動床式ごみ焼却炉であり、その内部には、けい砂等の耐熱性粉粒体が流動媒体２として充填されており、高圧空気により流動化された流動媒体２の中でごみＧ（廃棄物の一例）の乾燥及び燃焼を行うよう構成されている。
【００１５】
上記ごみ焼却炉１には、内部に流動層部４と一次燃焼部５と二次燃焼部６とが形成され、さらに、一次空気供給部７と二次空気供給ノズル８と燃焼ガス排出部９とが設けられている。
【００１６】
また、上記ごみＧは給じん装置１１（供給装置の一例）によってごみ焼却炉１内へ供給され、上記給じん装置１１とごみ焼却炉１とは縦方向のごみ流入通路１４及びシュータ４１を介して連通接続されている。
【００１７】
上記給じん装置１１は、図１に示すように、ごみＧを一時貯溜するホッパ１２と、このホッパ１２の下部からごみ焼却炉１の縦方向ごみ流入通路１４に連通する横方向のごみ供給通路１５と、このごみ供給通路１５内に設置されてごみＧをホッパ１２からごみ流入通路１４へ送り出す２軸スクリュー式フィーダ１６（供給機の一例となる）とにより構成されており、これらの具体的な構造は、図３及び図４に示した従来の給じん装置と同一であるため、そられの詳しい説明は省略する。
【００１８】
上記ごみ供給通路１５の出口部２０より少し下がった位置のごみ流入通路１４内には、スクリュー式フィーダ１６での移送時の圧密により塊状となって出口部２０から送り出されるごみＧの量が設定量以上のとき、その塊状のごみＧを引掛けて上方へ持ち上げるように横方向軸３１を介して矢印Ｙ１方向に回転可能な第１解砕機３２が設けられているとともに、この第１解砕機３２よりも少し下がつた位置には、第１解砕機３２により持ち上げられたごみＧをその上部に一時的に貯溜するように横方向軸３３を介して矢印Ｙ２方向に回転可能な第２解砕機３４が設けられている。
【００１９】
上記第１解砕機３２は、図示省略しているモーター等の回転駆動装置及び横方向軸３１を介して矢印Ｙ１方向に定速で回転駆動可能に構成されている一方、第２解砕機３４は、図示省略している可変速モーター等の回転駆動装置３８及び横方向軸３３を介して、通常は回転停止または第１解砕機３２よりも低速で回転駆動可能に構成されている。
【００２０】
これら第１及び第２解砕機３２，３４よりも上部のごみ流入通路１４内には、第１及び第２解砕機３２，３４上部の空間Ｓに貯溜されるごみＧの量を検出するフラッパ３５（検出用板体の一例）が設けられている。このフラッパ３５は、その遊端部を上記貯溜空間Ｓ内に位置させてその上端部がごみ流入通路１４を構成する解砕機ケーシング３６に支軸３７を介して矢印Ｘ１−Ｘ２方向に揺動自在に枢着されているとともに、コイルばね、引張ばねなどの付勢手段により、矢印Ｘ１方向に所定の力で付勢されている。
【００２１】
上記フラッパ３５の支軸３７の端部には、このフラッパ３５の傾斜角度θを検出するエンコーダ３９（角度検出装置の一例）が接続されている。また、上記第２解砕機３４の回転駆動装置３８は、上記エンコーダ３９による検出傾斜角度に応じて、第２解砕機３４の回転速度を増減させる回転制御部４０が接続されている。
【００２２】
以下に、上記構成の給じん装置１１における作用を説明する。
ホッパ１２内に一時的に貯溜されたごみＧは２軸スクリュー式フィーダ１６のスクリュー１８ａ，１８ｂが互いに逆方向に相対回転されることにより、供給通路１５内で部分的に圧密されたり、粗密になったりしながら送られて出口部２０からごみ流入通路１４に送り込まれる。
【００２３】
このようにして、ごみ流入通路１４内に送り込まれるごみＧが通常程度の量である設定量未満の場合、ごみＧは第１解砕機３２に接触することなく、解砕機ケーシング３６の側壁に沿って落下しシユータ４１を介して焼却炉１内に投入される。
【００２４】
一方、ごみ供給通路１５内での移送時に圧密されて塊状となったごみＧが縦方向のごみ流入通路１４内に送り出されるといったように、ごみＧの量が増えて設定量以上になった場合は、その塊状のごみＧが矢印Ｙ１方向に定速で回転駆動している第１解砕機３２に引掛けられ上方へ持ち上げられて、この第１解砕機３２と第２解砕機３４の上部の空間Ｓに一時的に貯溜される。
【００２５】
この空間Ｓに一時的に貯溜されるごみＧの量が増加すると、フラッパ３５が押されて矢印Ｘ２方向に揺動し、フラッパ３５の傾斜角度θが大きくなり、この傾斜角度θがエンコーダ３９によって検出される。このエンコーダ３９による検出傾斜角度に応じて回転制御部４０を介して、回転停止または低速回転状態に待機している第２解砕機３４の回転駆動装置３８が制御され、検出傾斜角度が大きくなればなるほど回転速度が増大するように、第２解砕機３４の回転速度が増減制御される。
【００２６】
このような第２解砕機３４の回転速度の増減制御に伴い上記空間Ｓに貯溜されたごみＧは時間をかけて徐々にシュータ４１側へ排出される。そして、空間Ｓに貯溜されたごみＧが全てシュータ４１側に排出されると、フラッパ３５は付勢手段により矢印Ｘ１方向に揺動復帰して、第２解砕機３４は元の回転停止または低速回転状態に戻ることになる。
【００２７】
このように、一時的にごみ量が過剰に増大した場合、その過剰ごみＧが第１及び第２解砕機３２，３４上部の空間Ｓに貯溜されたうえ、２〜３分程度の時間をかけて徐々に排出されることになり、これによって、流動床式ごみ焼却炉１へ供給されるごみＧの量が瞬間的に過剰になることを抑制でき、焼却炉１での燃焼状態を常に安定維持することができる。
【００２８】
下記に示す［表１］は、都市ごみガス化溶融炉を対象にして、従来型及び本発明の給じん装置を用いた場合の都市ごみガス化溶融炉から排出される燃焼排ガスの分析データの比較表である。なお、表１中のデータ値は全てごみガス化溶融炉を１２時間運転したときの平均値である。
【００２９】
【表１】

この表１からも明らかなように、従来型の給じん装置を用いた場合は、解砕機自体がごみの過剰変動量を吸収する能力を持っていないために、１０００ｐｐｍを越えるＣＯ突変ピークが１２時間のうちに３７回も発生し、平均ＣＯが５６ｐｐｍと高いのに対して、本発明の給じん装置を用いた場合は、１０００ｐｐｍを越えるＣＯ突変ピークが１２時間で２回にまで激減し、平均ＣＯは４ｐｐｍと低く、ダイオキシンの発生を抑えるに十分な満足すべき結果が得られた。
【００３０】
なお、上記実施の形態では、供給機の一例として、移送中の圧密現象によって塊状のごみＧを発生して過剰供給状態を招きやすいスクリュー式フィーダを用いたが、スクリュー式に限らず、例えばコンベヤ式フィーダ等を用いてもよい。
【００３１】
また、上記実施の形態のように、燃焼装置の一例として、ごみ供給量の変化に対して燃焼状態が瞬間的な反応する流動床式ごみ焼却炉１に適用することによって、燃焼の安定化に対して非常に高い効果が得られるが、流動床式以外にストーカ炉などに適用してもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本第１発明によれば、燃焼装置に連なる縦方向流入通路内に送り出される廃棄物の量が設定量以上に過剰となったとき、その過剰になった廃棄物を、流入通路内に設けられた第１及び第２解砕機の上部に一時的に貯溜し、その貯溜量に応じて揺動して傾斜角度が変化する検出用板体の傾斜角度を検出し、その検出傾斜角度から求められた廃棄物の量に応じて第２解砕機の回転速度を増減制御することによって、一時的に貯溜された廃棄物をその量に応じた時間をかけて徐々に燃焼装置側へ排出させることができる。これにより、廃棄物が瞬間的に過剰になったとしても、その過剰分を平滑化して燃焼装置への供給量を常に平均的に安定させることができ、このため、燃焼装置での燃焼を安定保持してＣＯ等の有害物質の排出を極力抑制することができる。
【００３３】
本第２発明によれば、廃棄物を圧密して過剰供給を生じやすいスクリュー式フィーダと、供給量の変動に対して反応性の高い流動床式ごみ焼却炉とを併用する場合においても、過剰なごみ供給を平滑化してごみ焼却炉での燃焼を効果的に安定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における給じん装置（供給装置）の構成を示す縦断側面図である。
【図２】同給じん装置を備えたごみ焼却炉の構成を示す縦断側面図である。
【図３】従来の給じん装置の構成を示す縦断側面図である。
【図４】図３におけるＺ−Ｚ矢視図である。
【符号の説明】
１流動床式ごみ焼却炉（燃焼装置）
１１給じん装置
１４ごみ流入通路
１５ごみ供給通路
１６スクリュー式フィーダ（供給機）
３１，３３横方向軸
３２第１解砕機
３４第２解砕機
３５フラップ（検出用板体）
３８第２解砕機の回転駆動装置
３９エンコーダ（角度検出装置）
４０回転制御部
Ｇごみ
θ 傾斜角度

Claims

燃焼装置に廃棄物を自重落下させる縦方向の流入通路に連通する横方向の供給通路内に、廃棄物を燃焼装置へ送り出す供給機が設けられている燃焼装置の廃棄物供給装置であって、
上記縦方向流入通路内には、上記供給機から送り出された廃棄物の量が設定量以上のとき、その廃棄物を引掛けて上方へ持ち上げるように横方向軸の周りで定速回転可能な第１解砕機と、通常は回転停止または第１解砕機よりも低速状態に保持されて第１解砕機により持ち上げられた廃棄物を一時的に貯溜するように横方向軸の周りで逆方向に回転可能な回転速度可変式の第２解砕機とが設けられ、上記第１及び第２解砕機よりも上部の縦方向流入通路内には、第１及び第２解砕機の上部に貯溜される廃棄物の量を検出する検出用板体が揺動自在に設けられており、
この検出用板体の傾斜角度を検出する角度検出装置と、この角度検出装置による検出角度に応じて、上記第２解砕機の回転速度を増減させる回転制御部とが設けられていることを特徴とする燃焼装置の廃棄物供給装置。
燃焼装置として流動床式ごみ焼却炉が用いられ、供給機としてスクリュー式フィーダが用いられていることを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置の廃棄物供給装置。