JP4102766B2 - 焼却炉のストーカ - Google Patents

Description

本発明は、火炉内に投入された都市ごみ等の廃棄物を焼却処理するストーカ式の焼却炉に用いられる焼却炉のストーカに関する。

従来の都市ごみ等の廃棄物を焼却処理する焼却炉では、処理量を高めるために、焼却炉の停止時間を極力低減することが必要である。
そのための技術として、例えば、壁面の損傷等の修理にかかる時間を短縮しようとするものがある。具体的には、冷却水管の燃焼室側に熱遮蔽用鉄板を配設すると共に、冷却水管と熱遮蔽用鉄板とを伝熱可能に構成して熱遮蔽用鉄板を交換可能にすることで、炉の停止期間を最小にする焼却炉がある（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−３３２１２０号公報

焼却炉における異常には、例えば、可動火格子と固定火格子とを備えるストーカ式の焼却炉において、固定火格子の表面に鉄等の金属類が溶融して付着し、付着量が多いときに発生する噛み込みやつまり等がある。このような場合に、従来の焼却炉では、１つの燃焼帯の可動火格子の駆動を停止するだけでなく、焼却炉全体を即時に停止させていた。
しかしながら、特許文献１に記載の焼却炉は、壁面の損傷等の異常発生時に修理の期間を短くして焼却炉の停止期間を短くするものであるが、焼却炉の即時全面停止を回避することができない。復旧までの間は焼却炉の運転が実施できないため、ストーカの修理を早急に実施する必要が生じていた。特に、大型の焼却炉では、復旧までに時間がかかり、その間、廃棄物の焼却処理が全く行えないという問題があった。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ストーカの異常発生時に自動で対応する焼却炉のストーカを提供する点にある。

〔特徴構成１〕
この目的を達成するための本発明に係る焼却炉のストーカの第一特徴構成は、火炉内に投入された都市ごみ等の廃棄物を焼却処理するストーカ式の焼却炉において、ストーカの可動火格子の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段を用いて前記可動火格子の停止位置を監視し、前記可動火格子が通常の終端位置と異なる位置で停止した場合に、異常発生を判定する異常判定手段と、前記異常判定手段において前記異常発生が判定されると、前記位置検出手段から取得した前記可動火格子の停止位置に基づいて前記可動火格子の仮終端位置を設定すると共に、前記可動火格子を前記仮終端位置で反転動作させる異常対応モードを設定する制御手段とを備える点にある。

ここでの異常発生としては、例えば、可動火格子と固定火格子とで構成されるストーカにおいて、可動火格子または固定火格子の表面に鉄等の金属類が溶けて付着し、可動火格子のストロークに障害が発生する場合が考えられる。
本特徴構成によれば、ストーカの可動火格子が異常停止した場合に、可動火格子の動きをその場で停止させた後、反転動作させる。これにより、可動火格子のストローク上に障害が発生した場合でも、この障害位置を避けながら可動火格子の動作を続けることができるため、焼却炉の即時の全停止を避けることができる。これによって、ストーカの修理が開始されるまでのしばらくの間、焼却炉の稼動を続けることができ、廃棄物の処理効率が低下するのを防止することができる。そして、発生した障害を回避しながら可動火格子を動作させるので、ストーカの損傷を軽減することができる。

〔特徴構成２〕
同第二特徴構成は、前記制御手段が、前記異常対応モードの設定時に、前記仮終端位置に基づいて前記可動火格子のストローク長を算出すると共に、前記ストローク長に応じてストローク速度を設定する点にある。
即ち、本特徴構成によれば、火格子のストローク長に合わせてストローク速度を設定するので、廃棄物の送り量を調整することができる。例えば、ストローク長が通常の１／２のときにはストローク速度を通常の２倍に設定し、それまでの廃棄物の送り量をできるだけ維持することで、廃棄物の焼却処理を安定させることができる。

〔特徴構成３〕
同第三特徴構成は、前記制御手段が、前記異常判定手段において所定回数連続して前記異常発生が判定された場合に、前記異常対応モードを設定する点にある。
即ち、本特徴構成によれば、異常対応モードを設定するに際して、複数回に渡って異常判定を実施するので、異常判定の信頼性を高めることができる。
尚、所定回数内に異常発生が判定されなくなった場合には、ストーカの可動火格子は通常どおりに動作させる。

〔特徴構成４〕
同第四特徴構成は、前記制御手段が、前記異常対応モードが設定された後、所定時間経過後に、前記可動火格子のストローク長を、前記異常対応モードにおけるストローク長より大きく設定して前記可動火格子を動作させ、前記異常判定手段において前記異常発生が検出されなかった場合に、前記可動火格子を前記通常の終端位置で反転動作させる通常動作モードを設定する点にある。
即ち、本特徴構成によれば、一度異常発生が判定された後、自動でストーカの復旧を確認することができる。例えば、火格子の表面に鉄等の金属が付着して異常が発生したとしても、一度火格子の表面に付着した異物が火格子表面から離脱する場合も考えられる。この様な場合には、特に修理等を要することなく通常の焼却処理を実行することができる。従って、本特徴構成の如く構成することにより、自動でストーカの復旧を確認でき、不必要な焼却炉の全停止を免れることができる。

以下、本発明に係る焼却炉のストーカ１の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明を適用した都市ごみ等の廃棄物を焼却処理する焼却炉の図であり、ゴミホッパ２のごみを炉内に供給するプッシャ機構３、炉内に投入されたごみを搬送しながら燃焼処理するストーカ式の燃焼処理帯、火炉内に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給機構４、炉からの排ガスを処理する排ガス処理機構５、及び、煙突６を備えている。

燃焼処理帯は、図２に示す様に、可動火格子１ａと固定火格子１ｂとを備えており、可動火格子１ａと固定火格子１ｂとが互いに交互に配置されている。可動火格子１ａは、可動火格子１ａの下部に設置されたシリンダ１ｃにより駆動され、固定火格子１ｂの表面を滑るように移動して、廃棄物を押出し搬送するよう構成されている。更に、可動火格子１ａの下部には、可動火格子１ａの位置を検出するための位置検出手段７として、ポジショナーが設置されている。

また、ここでの異常発生としては、図３（ａ）に示す様に、固定火格子１ｂに鉄等の金属が熔けて付着し、可動火格子１ａを進出させることができなくなる場合と、図３（ｂ）に示す様に、可動火格子１ａの表面に異物が付着して、可動火格子１ａを引退させることができなくなる場合とを想定している。尚、図３（ｃ）は、異常発生が判定されない場合の可動火格子１ａの動作を示している。

先ず、本発明に係る焼却炉のストーカ１の第一実施形態について説明する。
本実施形態の焼却炉のストーカ１は、可動火格子１ａの位置を検出する位置検出手段７と、位置検出手段７を用いて可動火格子１ａの停止位置を監視し、可動火格子１ａが通常の終端位置と異なる位置で停止した場合に、異常発生を判定する異常判定手段８と、異常判定手段８において異常発生が判定されると、位置検出手段７から取得した可動火格子１ａの停止位置に基づいて可動火格子１ａの仮終端位置を設定すると共に、可動火格子１ａを仮終端位置で反転動作させる異常対応モードを設定する制御手段９とを備える。

異常判定手段８は、可動火格子１ａが停止した位置を位置検出手段７から取得し、通常の終端位置であるか否かを確認する。ここでの通常の終端位置は、可動火格子１ａが最大限引退したときの可動火格子１ａの先端位置、及び、可動火格子１ａが最大限進出したときの可動火格子１ａの先端位置であり、可動火格子１ａを駆動するシリンダ１ｃの性能及び精度等を考慮して一定の範囲で設定されている。異常判定手段８は、可動火格子１ａの停止位置が、通常の終端位置とみなせる範囲から逸脱した位置であると判定した場合には、異常発生を判定し、後述の制御手段９に通知する。

制御手段９は、焼却炉のストーカ１の可動火格子１ａのストローク長及びストローク速度を設定・調整する制御を行うように構成されている。本実施形態では、異常判定手段８からの異常発生の判定に基づいて、通常動作モード及び異常対応モードにおける設定、異常対応モードから通常動作モードへの復旧制御を行う。

以下、制御手段９による通常動作モード及び異常対応モードの設定について、図４を基に説明する。
制御手段９は、先ず、焼却炉の運転開始時（状態＃１００）に、通常動作モード（状態＃１０１）を設定し、可動火格子１ａを通常の終端位置で反転動作させる制御を行う。

制御手段９は、通常動作モード（状態＃１０１）において、異常判定手段８で異常発生が判定されると、異常対応モード（状態＃１０２）を設定し、可動火格子１ａを仮終端位置で反転動作させる制御を行う。更に、本実施形態では、異常信号を中央に発信して、可動火格子１ａの動作に異常が発生したことを通知する。仮終端位置の設定は、異物を回避できるように、異常発生時の可動火格子１ａの停止位置より手前側に設定する。

本実施形態では、異常判定手段８において所定回数連続して異常発生が判定された場合に、異常対応モードを設定する。ここでの所定回数は、３回が設定されている。制御手段９は、異常判定手段８において異常発生が判定されると異常発生回数をカウントする。異常発生回数が３回になると、異常対応モード（状態＃１０２）を設定し、異常発生回数を０に設定する。また、異常発生が判定されない場合、つまり、可動火格子１ａの停止位置が正常である場合には、異常発生回数を０に設定する。

制御手段９は、異常対応モード（状態＃１０２）が設定されると、仮終端位置に基づいて可動火格子１ａのストローク長を算出すると共に、ストローク長に応じてストローク速度を設定する。本実施形態では、それまでの廃棄物の送り量をできるだけ維持すべく、火格子の単位時間当りの総ストローク長が一定となるように、ストローク速度を調整する。詳細には、可動火格子１ａのストローク長、つまり、図３（ａ）及び図３（ｂ）において矢印で示す部分の長さを通常の１／α（但し、αは１以上の任意の数）とした場合、ストローク速度を通常のα倍に設定する。

制御手段９は、異常対応モードが設定された後、所定時間経過後に、可動火格子１ａのストローク長を、異常対応モードにおけるストローク長より大きく設定して可動火格子１ａを動作させる復旧制御（状態＃１０３）を行う。復旧制御でのストローク長は、可動火格子１ａが、異常発生時の可動火格子１ａの停止位置を越えて動作するように設定する。尚、通常動作モードにおけるストローク長に設定するのも好ましい実施態様である。
異常判定手段８において前記異常発生が検出されなかった場合には、通常動作モード（状態＃１０１）を設定し、可動火格子１ａを通常の終端位置で反転動作させる制御を行う。そして、復旧信号を中央に発信して、可動火格子１ａが復旧したことを通知する。
異常判定手段８で更に異常発生が判定された場合には、本実施形態では、異常対応モード（状態＃１０２）を再設定して、前記所定時間毎に、復旧制御（状態＃１０３）を実施するように構成する。

続いて、本発明に係る焼却炉のストーカ１の第２実施形態について説明する。
本実施形態の制御手段９は、異常対応モードが設定された際、可動火格子１ａのストローク長が最小ストローク長より小さくなる場合には、可動火格子１ａを停止させる。最小ストローク長は、可動火格子１ａを駆動するシリンダ１ｃの能力に応じて設定する。

詳細には、制御手段９は、異常対応モードが設定されると、可動火格子１ａのストローク長を算出し、最小ストローク長と比較する。ここでの最小ストローク長は通常のストローク長の１／２に設定されており、算出されたストローク長が通常のストローク長の１／２より小さい場合には、可動火格子１ａを停止させる。算出されたストローク長が通常のストローク長の１／２より長い場合には、ストローク長に基づいてストローク速度を調整する制御を行う。

可動火格子１ａのストローク長が小さくなる程ストローク速度が速くなるため、可動火格子１ａのストローク長が短い場合には、廃棄物の送り量を確保するために必要なストローク速度がシリンダ１ｃの能力を超える場合も考えられる。このため、本実施形態では、可動火格子１ａのストローク長が最小ストローク長より短い場合に可動火格子１ａを停止させる制御を行うことで、シリンダ１ｃの能力を超えるストローク速度が設定されるのを防止し、ストーカ１やシリンダ１ｃの損傷を防止できるのである。

本発明に係る焼却炉のストーカを適用した焼却炉の模式図 本発明に係る焼却炉のストーカの斜視図 本発明に係る焼却炉のストーカの動作説明図 本発明に係る焼却炉のストーカの制御を示す状態遷移図

符号の説明

１ ストーカ
１ａ 可動火格子
１ｂ 固定火格子
１ｃ シリンダ
２ ゴミホッパ
３ プッシャ機構
４ 燃焼用空気供給機構
５ 排排ガス処理機構
６ 煙突
７ 位置検出手段
８ 異常判定手段
９ 制御手段

Claims (4)

1. 火炉内に投入された都市ごみ等の廃棄物を焼却処理するストーカ式の焼却炉において、
   ストーカの可動火格子の位置を検出する位置検出手段と、
   前記位置検出手段を用いて前記可動火格子の停止位置を監視し、前記可動火格子が通常の終端位置と異なる位置で停止した場合に、異常発生を判定する異常判定手段と、
   前記異常判定手段において前記異常発生が判定されると、前記位置検出手段から取得した前記可動火格子の停止位置に基づいて前記可動火格子の仮終端位置を設定すると共に、前記可動火格子を前記仮終端位置で反転動作させる異常対応モードを設定する制御手段とを備える焼却炉のストーカ。
2. 前記制御手段が、前記異常対応モードの設定時に、前記仮終端位置に基づいて前記可動火格子のストローク長を算出すると共に、前記ストローク長に応じてストローク速度を設定する請求項１に記載の焼却炉のストーカ。
3. 前記制御手段が、前記異常判定手段において所定回数連続して前記異常発生が判定された場合に、前記異常対応モードを設定する請求項１または２に記載の焼却炉のストーカ。
4. 前記制御手段が、前記異常対応モードが設定された後、所定時間経過後に、前記可動火格子のストローク長を、前記異常対応モードにおけるストローク長より大きく設定して前記可動火格子を動作させ、前記異常判定手段において前記異常発生が検出されなかった場合に、前記可動火格子を前記通常の終端位置で反転動作させる通常動作モードを設定する請求項１から３の何れか一項に記載の焼却炉のストーカ。

Images