JP4833270B2 - ガス化溶融炉の運転制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、都市ごみや産業廃棄物等の廃棄物を処理するためのガス化溶融炉の運転制御装置に関するものである。

従来、廃棄物を処理するための手段として、例えば特許文献１に記載されるような流動床式ガス化溶融炉が知られている。この流動床式ガス化溶融炉は、流動化ガスにより流動層が形成される流動床式ガス化炉と、その後段の溶融炉とを備える。前記流動床式ガス化炉は、その流動層に投入された廃棄物を部分燃焼させて熱分解ガスを生成する。前記溶融炉は、前記流動床式ガス化炉により生成された熱分解ガスをさらに燃焼させて同ガス中の灰分を溶融させることによりスラグを生成する。この溶融炉の炉頂には、炉内温度を維持するための助燃用バーナが設けられる。
特開２００６−２９６７８号公報

前記ガス化溶融炉において、前記溶融炉内の温度が１３００℃程度まで達していれば、その状態で助燃用のバーナの運転を止めても、未燃成分の自己燃焼により炉内温度はしばらく高温に保たれる。従って、燃料の節減や環境問題（特にＣＯ２の排出抑制）の観点からは前記バーナの運転を適宜休止させることが望まれる。

しかしながら、このようにバーナの運転を一旦停止させてしまうと、その後の再着火時に良好な燃焼が再開できない場合がある。例えば、前記バーナの運転の停止後に当該バーナ付近の炉内温度が何らかの要因で急速に下がり、当該バーナの近傍に存在する未燃ガスの自燃着火温度以下となった時点で前記バーナを再着火すると、異常燃焼が生じるおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑み、ガス化溶融炉において、適当にバーナを休止させることにより効率の高い運転を行いながら、そのバーナの再着火時に良好な燃焼を確実に再開することを可能にするための技術の提供を目的とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明は、投入される廃棄物をガス化するガス化炉と、このガス化炉で生成された熱分解ガスが導入され、その導入された熱分解ガス中の可燃成分を燃焼させて同ガス中の灰分を溶融させる溶融炉と、この溶融炉に設けられる助燃用のバーナとを備えたガス化溶融炉の運転を制御するための装置であって、前記ガス化炉に前記廃棄物を投入する廃棄物投入機と、前記バーナの近傍の溶融炉内温度を検出する温度計と、前記ガス化炉から前記溶融炉に送られるガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度計と、前記温度計及び前記酸素濃度計の検出結果に基づいて前記ガス化溶融炉の運転を制御するための制御系と、を備え、前記制御系は、前記ガス化溶融炉の運転状態が特定のバーナ停止条件を満たすときに前記バーナの運転を停止させるためのバーナ停止指令信号を出力するバーナ制御部と、前記バーナの運転が停止した後、前記温度計により検出される温度が予め設定された廃棄物投入停止温度まで降下した場合に、前記廃棄物投入機による前記ガス化炉への前記廃棄物の投入を停止させるための廃棄物投入停止指令信号を出力する廃棄物投入制御部と、を含み、かつ、前記バーナ制御部は、前記廃棄物投入機による前記廃棄物の投入が停止した後、前記酸素濃度計により検出される酸素濃度が予め設定されたバーナ再着火濃度まで上昇した時点で、前記バーナを再着火させるためのバーナ再着火指令信号を出力するものであり、前記温度計は、前記溶融炉の熱分解ガス入口の付近に設けられた溶融炉用燃焼空気供給ノズルの上流側の位置から当該ノズルを通して溶融炉の炉頂内を監視することが可能な位置に設けられるものである。

ここで、「バーナの近傍の溶融炉内温度」を検出する位置については、当該バーナの近傍であって当該バーナの再着火により未燃ガスの燃焼が行われ得る領域内で適宜設定することが可能である。

また、「前記温度計により検出される温度が予め設定された廃棄物投入停止温度まで降下した場合に、前記廃棄物投入機による前記ガス化炉への前記廃棄物の投入を停止させる」態様としては、当該溶融炉内温度が当該廃棄物投入停止温度まで降下した瞬間に前記廃棄物の投入を停止させる態様の他、当該溶融炉内温度が突発的に降下した場合を除外するために、当該溶融炉内温度が当該廃棄物投入停止温度まで降下した状態が予め設定された時間だけ経過した場合に前記廃棄物の投入を停止させる態様も含まれる。

この装置によれば、バーナの運転を停止させた後、前記バーナの近傍の溶融炉内温度が予め設定された廃棄物投入停止温度まで降下した場合（例えば未燃ガスの自燃着火が困難となる温度状態となった場合）には、まず前記ガス化炉への前記廃棄物の投入を停止させて当該ガス化炉から前記溶融炉に送られるガス中の酸素の濃度を高くすることができ、その後、この濃度が予め設定されたバーナ再着火濃度まで上昇した時点で前記バーナを再着火させることにより、この再着火による前記未燃ガスの異常燃焼を確実に回避して良好な燃焼を再開することができる。また、前記のような温度計の配置は、前記ノズルから前記溶融炉内に向かう燃焼空気の流れを利用して、前記温度計の検知窓が溶融炉内の灰分等で閉塞されるのを有効に防ぐことを可能にし、これにより安定した温度監視を可能にする。当該温度計としては例えば赤外線式放射温度計が好適である。

この装置において、前記バーナ制御部は、前記バーナの運転が停止した後、前記温度計により検出される前記バーナの近傍の溶融炉内温度が予め設定された温度であって前記廃棄物投入停止温度よりも高い温度（例えば未燃ガスの異常燃焼を回避し得るに十分高い温度）まで上昇したときには、前記酸素濃度にかかわらず前記バーナ再着火信号を出力してもよい。

前記バーナ停止条件は適宜設定可能であるが、このバーナ停止条件が、前記バーナの近傍の溶融炉内温度またはその移動平均値が予め設定されたバーナ停止温度以上である状態が所定時間保たれるという条件であれば、前記廃棄物投入の停止のタイミングや前記バーナの再着火のタイミングを図るために前記温度を検出する手段を利用して前記バーナ停止条件の判定も行うことが可能になる。

また本発明は、投入される廃棄物をガス化するガス化炉と、このガス化炉で生成された熱分解ガスが導入され、その導入された熱分解ガス中の可燃成分を燃焼させて同ガス中の灰分を溶融させる溶融炉と、この溶融炉に設けられる助燃用のバーナとを備えたガス化溶融炉の運転を制御するための装置であって、前記ガス化炉に前記廃棄物を投入する廃棄物投入機と、前記バーナの近傍の溶融炉内温度を検出する温度計と、前記温度計の検出結果に基づいて前記バーナの運転を制御するための制御系とを備え、この制御系は、前記ガス化溶融炉の運転状態が特定のバーナ停止条件を満たすときに前記バーナの運転を停止させるためのバーナ停止信号を出力するとともに、前記バーナの運転停止後、前記温度計により温度が予め設定されたバーナ再着火温度まで降下した時点で前記バーナの運転を再開させるためのバーナ再着火信号を出力するものであり、前記温度計は、前記溶融炉の熱分解ガス入口の付近に設けられた溶融炉用燃焼空気供給ノズルの上流側の位置から当該ノズルを通して溶融炉の炉頂内を監視することが可能な位置に設けられるものである。

この装置においても、前記バーナが過度に低い温度域（例えば未燃ガスの自燃着火が困難となる温度域）で再着火させるのを未然に防いで良好な燃焼を保障することができる。また、前記のような温度計の配置は、前記ノズルから前記溶融炉内に向かう燃焼空気の流れを利用して、前記温度計の検知窓が溶融炉内の灰分等で閉塞されるのを有効に防ぐことを可能にし、これにより安定した温度監視を可能にする。当該温度計としても例えば赤外線式放射温度計が好適である。

以上の装置においても、前記バーナ停止条件には、前記温度計により検出される温度またはその移動平均値が予め設定されたバーナ停止温度以上である状態が所定時間保たれるという条件が含まれることが、好ましい。

また本発明は、前記ガス化溶融炉の運転状態が特定のバーナ停止条件を満たすときに前記バーナの運転を停止させるためのバーナ停止信号を出力するバーナ制御部と、前記バーナの運転が停止した後、前記温度計により検出される温度が予め設定された廃棄物投入停止温度まで降下した場合に、前記廃棄物投入機による前記ガス化炉への前記廃棄物の投入を停止させるための廃棄物投入停止指令信号を出力する廃棄物投入制御部と、を含み、かつ、前記バーナ制御部は、前記廃棄物投入機による前記廃棄物の投入が停止した時点から前記空気量検出手段により検出される空気の量を積算し、その積算値が予め設定された一定値に達した時点で前記バーナの運転を再開させるためのバーナ再着火信号を出力するものであり、前記温度計は、前記溶融炉の熱分解ガス入口の付近に設けられた溶融炉用燃焼空気供給ノズルの上流側の位置から当該ノズルを通して溶融炉の炉頂内を監視することが可能な位置に設けられるものである。

この装置によれば、前記バーナの燃焼領域の酸素濃度を十分確保してから再着火することが可能であり、良好な燃焼を保障することができる。また、前記のような温度計の配置は、前記ノズルから前記溶融炉内に向かう燃焼空気の流れを利用して、前記温度計の検知窓が溶融炉内の灰分等で閉塞されるのを有効に防ぐことを可能にし、これにより安定した温度監視を可能にする。当該温度計としても例えば赤外線式放射温度計が好適である。

また本発明は、投入される廃棄物をガス化するガス化炉と、このガス化炉に廃棄物を投入する廃棄物投入機と、このガス化炉で生成された熱分解ガスが導入され、その導入された熱分解ガス中の可燃成分を燃焼させて同ガス中の灰分を溶融させる溶融炉と、この溶融炉に設けられる燃焼用のバーナと、前記の運転制御装置のうちのいずれかの装置とを備えたガス化溶融炉であり、前記溶融炉には、その熱分解ガス入口の付近に溶融炉用空気供給ノズルが設けられ、この溶融炉用空気供給ノズルの上流側の位置から当該ノズルを通して溶融炉の炉頂内を監視することが可能な位置に前記運転制御装置の温度計が設けられるものである。

以上のように、本発明は、溶融炉の助燃用バーナの運転を停止させた後、溶融炉温度がある程度降下した場合に廃棄物投入を停止させてガス化炉から溶融炉に送られるガス中の酸素濃度を高めてから前記バーナを再着火させ、もしくは、溶融炉温度がある程度高いうちに前記バーナを再着火させるものであるので、前記バーナの休止により効率の高い運転を行いながら、再着火に適さない状態（例えば未燃ガスの自燃着火が困難である状態）でバーナが再着火されるのを未然に防いで、当該バーナを適切に再着火させることができる効果がある。また、その温度計の配置は、前記ノズルから前記溶融炉内に向かう燃焼空気の流れを利用して、前記温度計の検知窓が溶融炉内の灰分等で閉塞されるのを有効に防ぐことを可能にし、これにより安定した温度監視を可能にする。

本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、流動床式ガス化溶融炉を具備する廃棄物処理設備の一例を示したものである。なお、本発明はガス化炉及び溶融炉を具備するガス化溶融炉の運転に広く適用され得る。当該ガス化溶融炉が導入される廃棄物処理設備の全体構成は特に限定されない。

図１において、廃棄物としてのごみが一旦、ごみピット１に貯留され、図示しないクレーンによって廃棄物投入機である給じん機２のホッパ２ａに投入される。給じん機２は前記ごみを定量的に流動床式のガス化炉３に供給する。

このガス化炉３では、例えば空気比０．２〜０．４の条件で部分燃焼が行われ、砂層等からなる流動層の温度を４５０℃〜６５０℃に維持した熱分解すなわち一次燃焼が行われる。前記給じん機２により投入されたごみのうちの不燃物は炉床下部より抜き出され、スクリューコンベア５及び振動ふるい６及び図示しない磁選機を経て不燃物、非鉄金属、鉄分、流動砂にそれぞれ分離されて、そのうちの流動砂がガス化炉３の砂層に戻されて再利用される。

このガス化炉３で発生した熱分解ガスは、溶融炉４に導かれ、この溶融炉４内で例えばトータル空気比１．３の条件下でさらに燃焼する。この溶融炉４内では旋回流が形成されながら約１３００℃の高温燃焼が行われる。この高温燃焼により生ずる熱が前記熱分解ガス中の灰分を溶融し、当該熱分解ガス中からスラグとして分離するとともに、ダイオキシン等のガス中の有害物質を分解する。前記溶融スラグは溶融炉４の底部から抜出されてコンベア等を含むスラグ搬出装置７により搬出され、その下方のスラグ冷却装置８で冷却されて回収される。

この旋回流溶融炉４から排出される溶融炉排ガスは、空気加熱器９及び廃熱ボイラ１０を通り、ここで同ガス中の熱が回収される。熱回収後の排ガスはさらにガス冷却器１１で冷却され、バグフィルタ１２で除塵される。このようにして浄化された排ガスは誘引ファン１３を経て脱硝装置１４を通り、煙突１５から排出される。

図２は、前記ガス化炉３及び溶融炉４により構成されるガス化溶融炉の構造の詳細を示している。

同図において、前記ガス化炉３の底部には、多数のガス噴射口２２をもつ分散板２０が設けられ、その下方に風箱２４が形成されている。この風箱２４から前記分散板２０のガス噴射口２２を通じて例えば上向きに流動化ガスが噴射されることにより、この分散板２０の上方に砂粒子からなる流動層２６が形成される。また、前記分散板２０の中央には不燃物抜出し口２８が設けられる。この不燃物抜出し口２８から不燃物が抜き出され、前記スクリューコンベア５及び振動ふるい６に導かれる。

前記流動層２６の上方には、前記給じん機２に接続される廃棄物投入口３０が設けられ、この廃棄物投入口３０と前記給じん機２とを結ぶ経路中に同経路を開閉するダンパ３２が設けられている。前記廃棄物投入口３０と略同等の高さ位置にはガス化炉昇温バーナ３４が設けられる。そのさらに上方には二次燃焼用のフリーボード３６が形成され、炉頂部には熱分解ガス出口３８が設けられている。

前記熱分解ガス出口３８から排出される熱分解ガスは、前記旋回式溶融炉４の上部に供
給される。この旋回式溶融炉４の適所（図例では炉頂）には、助燃用のバーナ４０が下向きに設けられ、そのすぐ下方に熱分解ガス入口４２が設けられており、この熱分解ガス導入口４２が熱分解ガス通路であるダクト４４を介して前記ガス化炉３の熱分解ガス出口３８に接続されている。前記バーナ４０は、前記溶融炉４の昇温及び温度維持（例えば１３００℃以上の温度状態の確保）に使用される。このバーナ４０の運転については後に詳述する。

また、この溶融炉４の底部にはスラグ出滓口４３が設けられ、このスラグ出滓口４３に前記スラグ搬出装置７が接続されている。

前記ダクト４４には、酸素濃度計４５が設けられる。この酸素濃度計４５は、前記ダクト４４内を流れるガス、すなわち、前記ガス化炉３から前記溶融炉４に送られるガスの中の酸素の濃度を検出する。前記バーナ４０の近傍部位（この実施の形態では旋回式溶融炉４の炉頂近傍部位）には、その部位における炉内温度（この実施の形態では炉頂温度）を検出する温度計４６が設けられている。

前記酸素濃度計４５としては、耐久性に優れたものが好ましく、具体的には、例えばジルコニア式酸素濃度計が好適である。

前記温度計４６としては、耐久性に優れ、かつ、高温域での検出精度に優れたものが好ましく、具体的には放射温度計（特に赤外線式放射温度計）等が好適である。この温度計４６の配設位置は、炉頂温度が検出可能な範囲で適宜設定可能であるが、なるべく安定した監視ができる位置が好ましい。具体的には、前記溶融炉４の熱分解ガス入口４２の付近に図３に示すような溶融炉用燃焼空気供給ノズル４８が設けられるとともに、前記温度計４６は、図示のように、同ノズル４８の上流側の位置から同ノズル４８を通して溶融炉４の炉頂内を監視し得る位置に設けられる。このような温度計４６の配置は、前記ノズル４８から前記溶融炉４内に向かう燃焼空気の流れを利用して、前記温度計４６の検知窓が溶融炉４内の灰分等で閉塞されるのを有効に防ぐことを可能にし、これにより安定した温度監視を可能にする。

この温度計４６が設けられる位置は、前記バーナ４０の近傍の領域内で適宜設定可能である。具体的には、当該バーナ４０の着火により未燃ガスの燃焼が生じ得る程度に当該バーナ４０に近い範囲で適宜設定可能である。

さらに、このガス化溶融炉には、図２に示すような制御系５０が装備され、この制御系５０に前記酸素濃度計４５および前記温度計４６の出力信号（検出信号）がそれぞれ入力される。

この制御系５０は、コンピュータ等により構成され、その機能としてバーナ制御部５２と給じん制御部５４とを有している。バーナ制御部５２は、前記バーナ４０の運転停止及び再着火を行わせるための指令信号をそれぞれ出力する。前記給じん制御部５４は、前記給じん機２の運転停止及び再起動を行わせるための指令信号を出力する。

次に、このガス化溶融炉の作用、及び、前記制御系５０が行う運転制御の内容を図４のフローチャートも併せて参照しながら説明する。

図４に示す「通常運転状態」（ステップＳ１）では、給じん機２が駆動され、溶融炉４のバーナ４０が着火されている。この通常運転状態では、前記給じん機２が都市ごみ等の廃棄物を前記ガス化炉３の廃棄物投入口３０から同炉３内に投入する。この廃棄物は、同炉３内の流動層２６で一次燃焼し、これにより熱分解ガスが発生する。この熱分解ガスは
炉頂の熱分解ガス出口３８からダクト４４を通じて溶融炉４の熱分解ガス入口４２に送られ、この入口４２から同炉４内の上部に導入される。この溶融炉４内では前記熱分解ガス中の可燃成分がさらに高温燃焼し、この燃焼により発生する熱がガス中の灰分を溶融させてスラグにする。このスラグは炉壁に付着し、さらに炉底のスラグ出滓口４３へ流下して炉外へ導出される。

この溶融炉４の炉頂温度は、前記バーナ４０の着火によって高温に保持される。しかし、当該炉頂温度が１３００℃程度まで達していれば、その状態で助燃用のバーナの運転を止めても、未燃成分の自己燃焼によって炉内温度はしばらく高温に保たれる。従って、燃料の節減や環境問題（特にＣＯ２の排出抑制）の観点からは前記バーナの運転を適宜休止させることが望まれる。

そこで、制御装置５０は、現在の運転状態が予め設定されたバーナ停止条件に合致した時点で（ステップＳ２）、前記バーナ４０の運転を停止させるためのバーナ停止指令信号を出力する（ステップＳ３）。

前記バーナ停止条件としては、種々設定可能であるが、例えば次のような条件が好適である。

１）前記温度計４６により検出される炉頂温度が予め設定されたバーナ停止温度（例えば１１００℃）以上である状態が所定時間（例えば３０分）以上保たれること。前記の「炉頂温度」の判定は、適当なサンプリング周期で瞬時値を確認することにより行われてもよいし、適当な時間（例えば前記所定時間）内での前記炉頂温度の移動平均値に基いて行われてもよい。この１）の条件を設定した場合には、当該条件の充足を確認するための温度計４６を後述の給じん停止のタイミングやバーナ再着火のタイミングを図るための手段として兼用できる利点がある。

２）ごみ低位発熱量の移動平均値が予め設定された発熱量（例えば２０００ｋｃａｌ／ｋｇ）以上であること。ここでいう「ごみ低位発熱量」とは、前記給じん機２により前記ガス化炉３に対して単位時間当たりに投入されるゴミが保有する熱量を意味し、廃棄物の熱量に相当する。

このゴミの保有熱量は、例えば特開２００４−３７０４９号公報に開示されるように、廃棄物処理設備の熱収支から演算可能であり、概ね、前記バグフィルタ１２の下流側の位置に設けられる排ガス流量計により検出される排ガスの流量Ｆｅ（Ｎｍ３／ｈ）と、同様の位置に設けられる排ガス温度計により検出される排ガスの温度Ｔｅ（℃）とに基づいて算出される排ガス持出熱量Ｑと等しいものとみなされてよい。具体的に、この排ガス持出熱量Ｑ（ｋｃａｌ／ｈ）は、排ガスの比熱をｃＥとすると次式で表される。

Ｑ＝ｃＥ×Ｆｅ×Ｔｅ
より精度の高いカロリー算出を行うためには、前記排ガス持出熱量Ｑに加え、その他の媒体（例えば空気、水、バーナ４０の補助燃料）による持込熱量と、当該媒体による持出熱量とが、前記発熱量の算出に加味することが好ましい。この点は前記公報に記載されたとおりである。

前記バーナ停止条件として、前記１）及び２）のいずれか一方のみが採用されてもよいし、双方が採用されてもよい。すなわち、前記１）及び２）の条件のうちの少なくとも一方を満足するときにバーナ４０の運転を停止させるようにしてもよいし、双方を満足する場合にのみバーナ４０の運転を停止させるようにしてもよい。

前記ステップＳ３において出力されるバーナ停止指令信号は、そのまま制御信号として利用されてもよいし、オペレータへの報知信号として利用されてもよい。前者の場合、前記バーナ停止指令信号がバーナ４０のアクチュエータに入力されることにより、このバーナ４０の自動停止制御が実現可能である。後者の場合、前記バーナ停止指令信号が例えば操作盤に入力されて当該操作盤の表示部を点灯させることにより、オペレータに適正なバーナ停止タイミングが報知され、当該オペレータによりバーナ４０の運転が手動でありながら適正なタイミングで停止操作される。

このようにしてバーナ４０の運転が停止した後、適当なタイミングでバーナ４０が再着火されればよい。しかし、当該バーナ４０の運転停止後に何らかの要因で炉頂温度が未燃ガスの自燃着火温度以下となった後に当該自燃着火温度以下の温度でバーナ４０を再着火させた場合、その未燃ガスの濃度によっては、前記バーナ４０の再着火が爆発を誘引するおそれも考えられる。

そこで、この実施の形態に係る制御系５０は、前記温度計４６により検出される炉頂温度が予め設定された廃棄物投入停止温度（この実施の形態では９００℃）まで降下した時点で（ステップＳ４でＹＥＳ）、前記給じん機２による給じんを停止させるための給じん停止指令信号を出力する（ステップＳ５）。この給じん停止指令信号も、前記バーナ停止指令信号と同様、例えば給じん機２の駆動部にそのまま入力されれば、当該給じん機２による給じんを自動停止させる信号として機能することができるし、また前記操作盤等にその表示部を点灯させるように入力されれば、オペレータに適正な給じん停止タイミングを伝える信号として機能することも可能である。

なお、前記ステップＳ４では、炉頂温度が廃棄物投入停止温度まで降下した瞬間に直ちに給じん停止指令信号が出力されてもよいが、当該炉頂温度が何らかの要因で突発的に下がった場合に再着火されることを除外するためには、前記炉頂温度が前記廃棄物投入停止温度まで降下した状態が一定時間以上（例えば２〜２０秒）続いたときに前記給じん停止指令信号が出力されることが、好ましい。

前記のような給じんの停止は、ガス化炉３から排出されて溶融炉４に送られるガスの中の酸素の濃度を上昇させ、溶融炉４内を安全にバーナ４０を再着火させることができる状態にする。そこで、制御系５０は、前記酸素濃度計４５により検出される前記ガス中の酸素濃度を監視し、その酸素濃度が予め設定されたバーナ再着火濃度（バーナ再着火濃度；この実施の形態では１０％）に達した時点で（ステップＳ６でＹＥＳ）、バーナ再着火指令信号（バーナ再着火指令信号）を出力する（ステップＳ８）。

また、当該制御系５０は、前記酸素濃度が前記バーナ再着火濃度まで上昇していなくても、何らかの要因で炉頂温度が上昇して前記バーナ再着火温度よりも高い所定の温度（この実施の形態では９５０℃）に達した時点で（ステップＳ７でＹＥＳ）、前記バーナ再着火指令信号を出力する。この信号も、前記バーナ停止信号と同様、そのままバーナ４０のアクチュエータに入力されてこのバーナ４０の自動再着火を行わせるものでもよいし、前記操作盤に入力されてオペレータに適正なバーナ再着火タイミングを表示するものであってもよい。

その後、制御系５０は、給じん機２が起動可能であることを確認した後（ステップＳ９でＹＥＳ）、給じん機２に再起動指令信号を出力して当該給じん機２を再起動させる（ステップＳ１０）。この再起動もオペレータにより手動で行われてもよい。

以上のような運転は、バーナ４０を適当なタイミングで休止させることにより燃料の節減やＣＯ２排出の抑制を図りながら、バーナ４０の再着火の際に高い安全性を確保するこ
とを可能にする。

このような高い安全性を確保するための運転の別の例を図５に示す。この図に示される運転制御動作のうち、バーナ停止指令信号出力（ステップＳ３）までの動作は前記図４に示したものと同等である。その出力後、制御系５０は、炉頂温度が予め設定されたバーナ再着火温度（この実施の形態では１０００℃）まで降下した時点で（ステップＳ１１でＹＥＳ）、バーナ再着火指令信号を出力する（ステップＳ１２）。

前記バーナ再着火温度は、その温度でバーナ４０を再着火したときに当該再着火に起因して未燃ガスの異常燃焼が生じることが確実に回避されて高い安全性が確保される程度まで高い温度に設定される。一般には、前記未燃ガスの自燃着火温度（例えば天然ガスの場合は約６８０℃）に十分な安全率を乗じた温度であって、テスト等により安全が確認された温度が採用されればよい。

このような運転も、バーナ４０の運転停止後、炉頂温度があまり下がらないうちに当該バーナ４０を再着火させることで、溶融炉４内の過剰な冷却を未然に防ぐことができるとともに、バーナ再着火時の高い安全性を担保することができる。

また、この運転において、ステップＳ１２においてバーナ再着火指令信号を出力したにもかかわらずバーナ４０の運転が停止されなかった場合、あるいは当該信号の出力自体が不能になった場合のフェールセーフのために、前記図４に示した運転、すなわち、給じんを止めてガス化炉出口ガスの酸素濃度を高める運転を併せて行うようにしてもよい。

前記図４に示される運転制御は、給じん停止後、ガス酸素濃度に基いてバーナの再着火のタイミングを決定するものであるが、当該ガス酸素濃度に直接影響するパラメータとして、給じんが停止されてから溶融炉４の上流側に供給される空気の量の積算値を監視し、この積算値に基いてバーナの再着火のタイミングを決定するものでもよい。その例を図６及び図７を参照しながら説明する。

図６に示される設備は、送風機６０及び流量計６２を備える。前記送風機６０は、流動床式ガス化炉３に対して空気を供給するためのもので、この空気は、当該ガス化炉３の風箱２４内に流動化ガスとして供給されるとともに、場合によってはフリーボード３６内にパージ空気として供給される。そして、炉頂部には熱分解ガス出口３８が設けられている。前記流量計６２は、前記送風機６０の出口側に設けられ、この送風機６０から前記ガス化炉３に対して供給される空気の流量を検出し、この流量についての検出信号を出力する。この検出信号は制御系５０に入力される。

この制御系５０の制御動作を図７に示す。この図７において、給じん停止指令信号を出力するまでの動作（ステップＳ１〜Ｓ５）は前記図４に示された制御で行われる動作と同等である。当該給じん停止指令信号が出力された後、バーナ制御部５２は、前記検出信号に基いて、給じんが停止した時点から前記ガス化炉３に供給される空気の量を積算し（ステップＳ６Ａ）、その積算値が予め設定された一定値に達した時点で（ステップＳ６ＢでＹＥＳ）、バーナ再着火指令信号を出力する（ステップＳ８）。

この制御も、バーナ４０の運転停止後、送風機６０からの空気の供給によってバーナ４０の近傍の酸素濃度がある程度高くなったと見越せるタイミングで当該バーナ４０を再着火させることを可能にする。これにより、バーナ再着火時の高い安全性が保障される。

なお、前記積算の対象となる空気は、前記溶融炉４の上流側に供給されて当該溶融炉４内での酸素濃度の増加に寄与し得るものが全て含まれる。従って、この空気は、ガス化炉
３内に供給されるものに限られない。例えばガス化炉３と溶融炉４との間に設けられるダクト４４にパージガスが供給される場合には、このパージガスも前記積算の対象に含まれる。

本発明の実施の形態に係るガス化溶融炉を備えた廃棄物処理設備の全体構成図である。 前記ガス化溶融炉の構造を示す断面図である。 前記ガス化溶融炉における温度計の配置例を示す断面図である。 前記ガス化溶融炉の運転制御であってガス酸素濃度に基づきバーナ再着火のタイミングを決定する制御の例を示すフローチャートである。 前記ガス化溶融炉の運転制御であって炉頂温度に基づきバーナ再着火のタイミングを決定する制御の例を示すフローチャートである。 前記ガス化溶融炉の運転制御であって空気供給量の積算値に基づきバーナ再着火のタイミングを決定する制御を実行するための設備例を示す図である。 前記ガス化溶融炉の運転制御であって空気供給量の積算値に基づきバーナ再着火のタイミングを決定する制御の例を示すフローチャートである。

符号の説明

３ ガス化炉
４ 旋回式溶融炉
３０ 廃棄物投入口
３８ 熱分解ガス出口
４０ 助燃用バーナ
４２ 熱分解ガス入口
４５ 酸素濃度計
４６ 温度計
５０ 制御系
５２ バーナ制御部
５４ 給じん制御部
６０ 送風機（空気供給手段）
６２ 流量計（空気量検出手段）

Claims (8)

1. 投入される廃棄物をガス化するガス化炉と、このガス化炉で生成された熱分解ガスが導入され、その導入された熱分解ガス中の可燃成分を燃焼させて同ガス中の灰分を溶融させ
   る溶融炉と、この溶融炉に設けられる助燃用のバーナとを備えたガス化溶融炉の運転を制御するための装置であって、
   前記ガス化炉に前記廃棄物を投入する廃棄物投入機と、
   前記バーナの近傍の溶融炉内温度を検出する温度計と、
   前記ガス化炉から前記溶融炉に送られるガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度計と、
   前記温度計及び前記酸素濃度計の検出結果に基づいて前記ガス化溶融炉の運転を制御するための制御系と、を備え、
   前記制御系は、前記ガス化溶融炉の運転状態が特定のバーナ停止条件を満たすときに前記バーナの運転を停止させるためのバーナ停止指令信号を出力するバーナ制御部と、前記バーナの運転が停止した後、前記温度計により検出される温度が予め設定された廃棄物投入停止温度まで降下した場合に、前記廃棄物投入機による前記ガス化炉への前記廃棄物の投入を停止させるための廃棄物投入停止指令信号を出力する廃棄物投入制御部と、を含み、かつ、前記バーナ制御部は、前記廃棄物投入機による前記廃棄物の投入が停止した後、前記酸素濃度計により検出される酸素濃度が予め設定されたバーナ再着火濃度まで上昇した時点で、前記バーナを再着火させるためのバーナ再着火指令信号を出力するものであり、
   前記温度計は、前記溶融炉の熱分解ガス入口の付近に設けられた溶融炉用燃焼空気供給ノズルの上流側の位置から当該ノズルを通して溶融炉の炉頂内を監視することが可能な位置に設けられることを特徴とするガス化溶融炉の運転制御装置。
2. 請求項１記載のガス化溶融炉の運転制御装置において、
   前記バーナ制御部は、前記バーナの運転が停止した後、前記温度計により検出される温度が予め設定された温度であって前記廃棄物投入停止温度よりも高い温度まで上昇したときには、前記酸素濃度にかかわらず前記バーナ再着火信号を出力することを特徴とするガス化溶融炉の運転制御装置。
3. 請求項１または２記載のガス化溶融炉の運転制御装置において、
   前記バーナ停止条件には、前記温度計により検出される温度またはその移動平均値が予め設定されたバーナ停止温度以上である状態が所定時間保たれるという条件が含まれることを特徴とするガス化溶融炉の運転制御装置。
4. 投入される廃棄物をガス化するガス化炉と、このガス化炉で生成された熱分解ガスが導入され、その導入された熱分解ガス中の可燃成分を燃焼させて同ガス中の灰分を溶融させる溶融炉と、この溶融炉に設けられる助燃用のバーナとを備えたガス化溶融炉の運転を制御するための装置であって、
   前記ガス化炉に前記廃棄物を投入する廃棄物投入機と、
   前記バーナの近傍の溶融炉内温度を検出する温度計と、
   前記温度計の検出結果に基づいて前記バーナの運転を制御するための制御系と、を備え、この制御系は、前記ガス化溶融炉の運転状態が特定のバーナ停止条件を満たすときに前記バーナの運転を停止させるためのバーナ停止信号を出力するとともに、前記バーナの運転停止後、前記温度計により検出される温度が予め設定されたバーナ再着火温度まで降下した時点で前記バーナの運転を再開させるためのバーナ再着火信号を出力するものであり、
   前記温度計は、前記溶融炉の熱分解ガス入口の付近に設けられた溶融炉用燃焼空気供給ノズルの上流側の位置から当該ノズルを通して溶融炉の炉頂内を監視することが可能な位置に設けられることを特徴とするガス化溶融炉の運転制御装置。
5. 請求項４記載のガス化溶融炉の運転制御装置において、
   前記バーナ停止条件には、前記温度計により検出される温度またはその移動平均値が予め設定されたバーナ停止温度以上である状態が所定時間保たれるという条件が含まれることを特徴とするガス化溶融炉の運転制御装置。
6. 投入される廃棄物をガス化するガス化炉と、このガス化炉で生成された熱分解ガスが導入され、その導入された熱分解ガス中の可燃成分を燃焼させて同ガス中の灰分を溶融させる溶融炉と、この溶融炉の上流側に空気を供給する空気供給手段と、この溶融炉に設けられる助燃用のバーナとを備えたガス化溶融炉の運転を制御するための装置であって、
   前記ガス化炉に前記廃棄物を投入する廃棄物投入機と、
   前記空気供給手段により供給される空気の量を検出する空気量検出手段と、
   前記バーナの運転を制御するための制御系とを備え、この制御系は、
   前記ガス化溶融炉の運転状態が特定のバーナ停止条件を満たすときに前記バーナの運転を停止させるためのバーナ停止信号を出力するバーナ制御部と、
   前記バーナの運転が停止した後、前記温度計により検出される温度が予め設定された廃棄物投入停止温度まで降下した場合に、前記廃棄物投入機による前記ガス化炉への前記廃棄物の投入を停止させるための廃棄物投入停止指令信号を出力する廃棄物投入制御部と、を含み、かつ、前記バーナ制御部は、前記廃棄物投入機による前記廃棄物の投入が停止した時点から前記空気量検出手段により検出される空気の量を積算し、その積算値が予め設定された一定値に達した時点で前記バーナの運転を再開させるためのバーナ再着火信号を出力するものであり、
   前記温度計は、前記溶融炉の熱分解ガス入口の付近に設けられた溶融炉用燃焼空気供給ノズルの上流側の位置から当該ノズルを通して溶融炉の炉頂内を監視することが可能な位置に設けられることを特徴とするガス化溶融炉の運転制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載のガス化溶融炉の運転制御装置において、
   前記温度計は赤外線式放射温度計であることを特徴とするガス化溶融炉の運転制御装置。
8. 投入される廃棄物をガス化するガス化炉と、
   このガス化炉に廃棄物を投入する廃棄物投入機と、
   このガス化炉で生成された熱分解ガスが導入され、その導入された熱分解ガス中の可燃成分を燃焼させて同ガス中の灰分を溶融させる溶融炉と、
   この溶融炉に設けられる燃焼用のバーナと、
   請求項１〜７のいずれかに記載のガス化溶融炉の運転制御装置とを備え、
   前記溶融炉には、その熱分解ガス入口の付近に溶融炉用空気供給ノズルが設けられ、その上流側の位置から当該ノズルを通して溶融炉の炉頂内を監視することが可能な位置に前記運転制御装置の温度計が設けられることを特徴とするガス化溶融炉。

Images