JP4025842B2 - 焼却炉への原料供給装置及び供給方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，焼却炉にて焼却処理される産業廃棄物などの原料を供給する装置と方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に，廃棄物等の原料を焼却炉に供給して焼却処理する場合，ピットに貯められた廃棄物等を，スキップコンベアやエプロンコンベア等を用いて搬送し，焼却炉の側に設置された供給設備のホッパに投入している。そして，このようにホッパに投入された原料を，多重ダンパなどを通して，焼却炉に供給している。かような焼却処理を行う焼却炉では，温度低下による有害ガスの発生及び不完全燃焼物や未分解ダイオキシンの残留を防ぎ，また温度上昇による焼却炉の破損等を防ぐために，原料の供給量を制御し，燃焼を安定させることが要求される。そこで従来より，特開平１０−１６９９５０に記載されたように，焼却炉から排気される排ガスの温度に基いて，焼却炉へ原料を供給するコンベア速度などを制御し，原料の供給量を相対的に増減させる方法が公知になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで，ピットに貯められた廃棄物等は，廃プラスチック，廃オフィス機器，電子機器など千差万別であり，それらの大きさや形状，密度や熱量もまちまちである。そして，コンベアによって焼却炉へ原料を供給する場合，ピットに貯められた廃棄物等の原料をショベルやクレーンなどですくい出し，それをコンベアに受け渡して供給するのが一般的である。このため，コンベア上には量が安定しない状態で原料が載せられ，そのまま搬送されることが多い。
【０００４】
この影響を少なくするため，特開平１０−１６９９５０の方法のように，原料の供給のコンベア速度等を変えて炉へ投入される原料の量を制御することで，安定した排ガス温度にすることが行われている。この方法によれば，例えば８００〜９００℃（８５０±５０℃）程度の出口温度に保持することができるとされている。しかしながら，近年のダイオキシンや不完全燃焼物の残留問題，有害ガス発生の防止，また，炉壁保護等による焼却炉の安定操業のためには更に細かい排ガスの温度範囲の管理が必要になってきている。特開平１０−１６９９５０の方法では，どのくらいの量の原料が焼却炉へ供給されたのか正確に分らず，また，どのぐらいの熱量が発生するかが精度よく予想できない心配がある。
【０００５】
したがって本発明の目的は，原料の供給をより正確にきめ細かく制御することによって，焼却炉での燃焼を高い精度で安定させ，排ガス温度をより狭い範囲で制御することが可能な手段を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために，本発明にあっては，焼却炉にて焼却される原料を，スキップコンベアとエプロンコンベアを介して供給する原料供給装置であって，前記スキップコンベアで搬送される原料の重量を測定する重量センサと，前記焼却炉から排気される排ガスの温度を測定する温度センサを設け，これら重量センサ及び温度センサの測定値に基いて，原料の重量が所定値よりも重い場合は，エプロンコンベアの搬送速度を遅くし，逆に，重量が所定値よりも軽い場合は，エプロンコンベアの搬送速度を速くするように制御し，排ガスの温度が目標値よりも高くなった場合は，原料の供給量を減らし，逆に，排ガスの温度が目標値よりも低くなった場合は，原料の供給量を増やすように，前記スキップコンベアの単位時間あたりの原料搬送重量を設定する制御手段を設けたことを特徴とする。
【０００７】
また本発明にあっては，焼却炉にて焼却される原料を，スキップコンベアとエプロンコンベアを介して供給する原料供給方法であって，前記焼却炉から排気される排ガスの温度に基いて，排ガスの温度が目標値よりも高くなった場合は，原料の供給量を減らし，逆に，排ガスの温度が目標値よりも低くなった場合は，原料の供給量を増やすように，前記スキップコンベアの単位時間あたりの原料搬送重量を設定し，さらに前記スキップコンベアで搬送される原料実測重量に基づき，原料の重量が所定値よりも重い場合は，エプロンコンベアの搬送速度を遅くし，逆に，重量が所定値よりも軽い場合は，エプロンコンベアの搬送速度を速くするように，前記エプロンコンベアの搬送速度を制御することにより，前記焼却炉への原料の供給量を調整し，前記排ガスの温度を一定に維持することを特徴とする。
【０００８】
この原料供給方法において，前記スキップコンベアで搬送される前に，原料の単位重量あたりの燃焼熱量が一定となるように調合されていても良い。
【０００９】
本発明によれば，ピットに貯められた廃棄物等の原料を，スキップコンベアとエプロンコンベアを介して焼却炉に供給し，焼却処理する。焼却炉から排気される排ガスの温度を温度センサで測定する。そして，その温度に基いてスキップコンベアの単位時間あたりの原料搬送重量を設定することで安定した燃焼となるよう制御できる。また，スキップコンベアで搬送される原料を重量センサでの実測し，それに基づきエプロンコンベアの搬送速度を制御することにより，原料の供給量を調整する。これにより，さらに安定した温度で燃焼することが可能となる。本発明によれば，原料の段階から単位重量あたりの燃焼熱量が一定となるように調合することによって，よりきめ細かな制御ができるようになり，非常に高いレベルで安定した燃焼が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の好ましい実施の形態を，図面を参照にして説明する。図１は，焼却炉１（ロータリキルン）にて焼却される原料ａを供給するための，本発明の実施の形態にかかる原料供給装置２の説明図である。
【００１１】
焼却炉１の側には，ホッパ１０及びシュート１１が上下に接続して配置されている。ホッパ１０及びシュート１１は何れも筒形状をなしており，後述するように，原料供給装置２のエプロンコンベア２１から供給された原料ａを，これらホッパ１０及びシュート１１の順に落下させ，焼却炉１に供給するようになっている。シュート１１には上下のダンパ１２，１３（上段ダンパ１２と下段ダンパ１３）が設けられている。これら上段ダンパ１２と下段ダンパ１３は，何れもスライドダンパで構成されており，これら上段ダンパ１２と下段ダンパ１３によって，焼却炉１からの逆火や原料ａの落下を妨げることができる。
【００１２】
焼却炉１から排気される排ガスの温度Ｔは，排ガス温度センサ１５によって測定されている。また，温度センサ１５によって測定された排ガスの温度Ｔが，制御手段１６に入力されるようになっている。
【００１３】
原料供給装置２は，スキップコンベア２０とエプロンコンベア２１を備えている。スキップコンベア２０は，傾斜スロープ２２に沿って走行するスキップ２３を，ウインチ２４から繰りだしたワイヤ２５で引き上げる構成になっている。
【００１４】
傾斜スロープ２２の下端位置には，ピット３０が隣接して配置してある。ピット３０には，焼却炉１にて焼却処理する廃棄物等の原料ａが貯められている。廃棄物は形状，大きさ，比重，燃焼熱量等様々である。ただし，実際には分別等である程度焼却に必要な特性として，比重と燃焼熱量の関係は予想できたり，或いはサンプリングによって推定できる範囲とすることができる。また，さらにこのピット３０内において予め原料ａを混ぜ合わせることにより，原料ａの熱量をおおよそ平均化させることがより好ましい。ピット３０に貯められた原料ａを，図示しないショベルやクレーンなどですくい出し，それをスキップ２３に受け渡すようになっている。
【００１５】
スキップコンベア２０は，ウインチ２４の稼動によってスキップ２３を傾斜スロープ２２に沿って上昇させることにより，こうしてスキップ２３に載せられた原料ａを傾斜スロープ２２の上端まで搬送し，次のエプロンコンベア２１に原料ａを受け渡すようになっている。スキップコンベア２０の時間あたりの原料ａ搬送重量は，焼却炉１の排ガス温度センサ１５からのフィードバックにより設定される。この設定値は，例えば±１０％ぐらいの変動幅の範囲になる。スキップコンベア２０の傾斜スロープ２２の途中には，こうしてスキップ２３に載せられて搬送される原料ａの重量Ｗを測定する重量センサ３１が設けてある。この重量センサ３１によって測定された原料ａの重量Ｗが，制御手段１６に入力されるようになっている。
【００１６】
エプロンコンベア２１は，駆動ローラ３２と従動ローラ１３の間に無端コンベアベルト３４を掛け渡した構成になっている。駆動ローラ３２は，モータ３５の稼動により図１中において時計回転方向に連続的に回転し，無端コンベアベルト３４も図１中において時計回転方向に連続的に周動させられる。前述のように，傾斜スロープ２２の上端位置においてスキップ２３から落下させられた原料ａは，無端コンベアベルト３４の上面に載せられ，無端コンベアベルト３４の周動によって，図１中において右向きに搬送されるようになっている。このようにスキップ２３から落下させられて無端コンベアベルト３４に受け渡されて搬送される原料ａの重量Ｗは，先に説明した重量センサ３１によって測定され，制御手段１６に入力されている。そして，無端コンベアベルト３４によって搬送された原料ａは，エプロンコンベア２１の終端部（図１中においては右端部）において落下し，ホッパ１０に受け渡されるようになっている。
【００１７】
無端コンベアベルト３４を周動させるモータ３５の稼動は，制御手段１６によって司られており，これにより，制御手段１６がエプロンコンベア２１の搬送速度Ｖを例えば±１０％程度の範囲で制御するようになっている。後述するように，制御手段１６は，重量センサ３１の測定値（重量Ｗ）に基いてエプロンコンベア２１の搬送速度Ｖを制御し，所定重量の原料供給をするようになっている。
【００１８】
さて，以上のように構成された原料供給装置２において，ピット３０に貯められた原料ａを，図示しないショベル等ですくい出し，それをスキップコンベア２０のスキップ２３に受け渡す。そして，ウインチ２４の稼動でスキップ２３が傾斜スロープ２２に沿って上昇し，原料ａを傾斜スロープ２２の上端まで搬送する。そして，傾斜スロープ２２の上端位置で原料ａを落下させて，次のエプロンコンベア２１に原料ａを受け渡す。また，このようにスキップコンベア２０において搬送される原料ａの重量Ｗは，重量センサ３１で測定され制御手段１６に入力される。これにより，制御手段１６は，スキップコンベア２０からエプロンコンベア２１に受け渡された原料ａの重量Ｗを把握することができる。
【００１９】
エプロンコンベア２１は，こうしてスキップコンベア２０から原料ａを図１中の右向きに搬送し，エプロンコンベア２１の終端部において原料ａを落下させて，ホッパ１０に受け渡す。この場合，エプロンコンベア２１の搬送速度Ｖは，制御手段１６により，重量センサ３１（重量Ｗ）に基いて例えば±１０％程度の範囲で制御される。即ち，エプロンコンベア２１で搬送中の原料ａの重量Ｗが所定値（排ガス温度センサー１５の目標値に基づき設定される値）よりも重い場合は，制御手段１６はモータ３５の稼動を制御することにより，エプロンコンベア２１の搬送速度Ｖを遅くし，逆に，重量Ｗが所定値よりも軽い場合は，制御手段１６はモータ３５の稼動を制御することにより，エプロンコンベア２１の搬送速度Ｖを速くする。このように，エプロンコンベア２１で搬送中の原料ａの重量Ｗの変動に応じてエプロンコンベア２１の搬送速度Ｖを制御することにより，ホッパ１０に対して，所望の重量Ｗの原料ａを安定して供給し続けることが可能となる。なお，エプロンコンベア２１の搬送速度Ｖの制御は，モータ３５の回転数をインバーター制御すること等によって容易に行うことができる。
【００２０】
そして，焼却炉１から排気される排ガスの温度Ｔは排ガス温度センサ１５で連続的に測定され，その温度の１時間の移動平均が最初に設定した目標値（例えば９００℃，原料供給量６ｔ／ｈ）よりも高くなった場合は，制御手段１６は原料ａの供給量にフィードバックをかけスキップコンベア２０の搬送重量の設定値を低くすることにより，エプロンコンベア２１からの原料ａの供給量が減少する。逆に，排ガスの温度Ｔが目標値よりも低くなった場合は，制御手段１６は原料ａの供給量にフィードバックをかけ，スキップコンベア２０の搬送重量の設定値を高くすることにより，エプロンコンベア２１からの原料ａの供給量も増大する。このように，焼却炉１から排気される排ガスの温度Ｔが目標値よりも高くなった場合は，ホッパ１０への原料ａの供給量が減り，焼却炉１内での燃焼が抑制されて排ガスの温度Ｔが下がり，温度Ｔは目標値に近づくこととなる。また逆に，排ガスの温度Ｔが目標値よりも低くなった場合は，ホッパ１０への原料ａの供給量が増え，焼却炉１内での燃焼が促進されて排ガスの温度Ｔが上がり，同様に温度Ｔは目標値に近づくこととなる。こうして，焼却炉１から排気される排ガスの温度Ｔを安定させることが可能となる。なお，排ガスの温度Ｔについて設定される目標値としては，ダイオキシンの分解の点から８５０℃以上が好ましい。また溶融スラグの粘性が低いほど耐火物が損傷しやすいため，１０００℃以下であることが望ましく，さらには排ガス処理等の後工程設備の保護を考えると９５０℃以下が好ましい。
【００２１】
こうして原料供給装置２によって供給された原料ａは，ホッパ１０及びシュート１１の順に落下し，焼却炉１に供給されて焼却処理される。この場合，例えば２段ダンパ機構の場合，原料供給装置２からホッパ１０に原料ａが投入されると，先ず上段ダンパ１２だけが開き，エプロンコンベア１１から原料ａは下段ダンパ１３の上に貯められる。その後，上段ダンパ１２が閉まると，エプロンコンベア１１が停止し，ホッパ１０への原料ａの供給が停止され，下段ダンパ１３が開く。こうして，下段ダンパ１３の上に溜まっていた原料ａはシュート１１内を落下し，焼却炉１に供給される。そして，原料ａは焼却炉１にて焼却処理される。
【００２２】
以後，同様の工程を繰り返すことにより，原料供給装置２から焼却炉１に原料ａが供給され，焼却処理が行われる。なお，焼却炉１内に溜まった焼却灰ａ’は，焼却炉１の底部から適宜排出される。また，焼却炉１から排気された排ガスは，二次燃焼炉５０を経て排ガス処理装置で処理される。
【００２３】
この実施の形態によれば，エプロンコンベア２１で搬送中の原料ａの重量Ｗの変動に応じてエプロンコンベア２１の搬送速度Ｖを変化させ，更に，焼却炉１から排気される排ガスの温度Ｔによってスキップコンベア２０で搬送する単位時間当たりの原料ａの設定重量を変化させることにより，焼却炉１から排気される排ガスの温度Ｔを，従来に比べてより高い精度で安定させることが可能となる。
【００２４】
以上，本発明の好ましい実施の形態の一例を示したが，本発明はここで例示した形態に限定されない。例えば，エプロンコンベア２１の上方において適当な高さにゲートを配置することにより，エプロンコンベア２１で搬送される原料ａをゲートで適当な高さに均し，ホッパ１０への原料ａの供給量を平均化させることもできる。また，上段ダンパ１２と下段ダンパ１３の間において原料ａに向かって蒸気もしくは水を噴蒸し，原料ａのブリッジ発生を防止するようにしても良い。
【００２５】
【実施例】
（実施例１）排ガス温度の目標設定値を９００℃とし，実際の排ガス温度センサーの値からフィードバックし，スキップコンベアの１時間あたりの原料搬送重量を６ｔ±１０％で制御した。また，スキップコンベアに載せる前の原料の燃焼熱量を６ｔ／ｈで９００℃になるよう予め調整しておいた。そのときの８時間の時間内における排ガスの実測値は８８０〜９２０℃であった。
（実施例２）スキップコンベアに載せる前の原料の調整を行わない以外は，実施例１と同様の制御を行った。そのときの８時間の時間内における排ガスの実測値は８７０〜９５０℃であった。
（比較例）排ガス温度の目標設定値を９００℃とし，スキップコンベアの１時間あたりの原料搬送重量を６ｔで固定した。そのときの８時間の時間内における排ガスの実測値は８７０〜９８０℃であった。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば，焼却炉から排気される排ガスの温度を，従来に比べてより高い精度で安定させることが可能となる。これにより，温度低下による有害ガスの発生や未分解ダイオキシンの残留，また温度上昇による焼却炉の破損等を防ぐことが容易制御できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる原料供給装置の説明図である。
【符号の説明】
ａ 原料
１ 焼却炉
２ 原料供給装置
１０ ホッパ
１１ シュート
１５ 排ガス温度センサ
１６ 制御手段
２０ スキップコンベア
２１ エプロンコンベア
３０ ピット
３１ 重量センサ
３５ モータ

Claims (3)

1. 焼却炉にて焼却される原料を，スキップコンベアとエプロンコンベアを介して供給する原料供給装置であって，
   前記スキップコンベアで搬送される原料の重量を測定する重量センサと，前記焼却炉から排気される排ガスの温度を測定する温度センサを設け，これら重量センサ及び温度センサの測定値に基いて，原料の重量が所定値よりも重い場合は，エプロンコンベアの搬送速度を遅くし，逆に，重量が所定値よりも軽い場合は，エプロンコンベアの搬送速度を速くするように制御し，排ガスの温度が目標値よりも高くなった場合は，原料の供給量を減らし，逆に，排ガスの温度が目標値よりも低くなった場合は，原料の供給量を増やすように，前記スキップコンベアの単位時間あたりの原料搬送重量を設定する制御手段を設けたことを特徴とする，焼却炉への原料供給装置。
2. 焼却炉にて焼却される原料を，スキップコンベアとエプロンコンベアを介して供給する原料供給方法であって，
   前記焼却炉から排気される排ガスの温度に基いて，排ガスの温度が目標値よりも高くなった場合は，原料の供給量を減らし，逆に，排ガスの温度が目標値よりも低くなった場合は，原料の供給量を増やすように，前記スキップコンベアの単位時間あたりの原料搬送重量を設定し，さらに前記スキップコンベアで搬送される原料実測重量に基づき，原料の重量が所定値よりも重い場合は，エプロンコンベアの搬送速度を遅くし，逆に，重量が所定値よりも軽い場合は，エプロンコンベアの搬送速度を速くするように，前記エプロンコンベアの搬送速度を制御することにより，前記焼却炉への原料の供給量を調整し，前記排ガスの温度を一定に維持することを特徴とする，焼却炉への原料供給方法。
3. 前記スキップコンベアで搬送される前に，原料の単位重量あたりの燃焼熱量が一定となるように調合されていることを特徴とする，請求項２に記載の焼却炉への原料供給方法。

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