JP5256553B2

JP5256553B2 - 乾留ガス化焼却処理装置および焼却処理方法

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Publication number: JP5256553B2
Application number: JP2008030190A
Authority: JP
Inventors: 正元金子
Original assignee: Kinsei Sangyo Co Ltd
Current assignee: Kinsei Sangyo Co Ltd
Priority date: 2008-02-12
Filing date: 2008-02-12
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2028-02-12
Also published as: JP2009192091A

Description

近年、廃棄物は、その成分が塩化ビニールなどの塩素分を多く含むものが多くなっているため、これらを焼却する焼却処理装置では、焼却の際に、窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、ダイオキシン類等の大気汚染物質が発生し得る。そのため、これらの大気汚染物質に対しては、排出量を抑制する一定の環境基準が策定されている。

特に、廃棄物の焼却処理に伴って発生するダイオキシン類は、塩素分を含む廃棄物を２５０〜３５０℃程度の温度で燃焼させると、前記廃棄物から遊離する前記塩素と、樹脂等の不完全燃焼により生成する炭化水素とが、該廃棄物中に含まれる重金属を触媒として反応することによりダイオキシン類が生成するというものである。

前記廃棄物の焼却処理によるダイオキシン類の排出を防止するためには、前記廃棄物を８００℃以上の温度に２秒間以上滞留させて、生成したダイオキシン類を完全に熱分解させることが有効であるとされている。

ところで、本出願人は、先にダイオキシン類の排出を防止しつつ廃タイヤ等の廃棄物を焼却処理する装置として、該廃棄物を収納すると共に、該廃棄物の一部を燃焼させつつ、その燃焼熱により該廃棄物の残部を乾留して可燃性ガスを生ぜしめる乾留炉と、該可燃性ガスを該乾留炉から導入して完全燃焼させる燃焼炉とを備える乾留ガス化焼却処理装置を提案している（例えば、特許文献１参照）。

前記装置では、燃焼炉内の温度を他の燃焼の燃焼によりダイオキシン類の熱分解が可能とされる８００℃以上に暖気した上で、廃棄物に着火して可燃性ガスを発生させ、発生した可燃性ガスを他の燃料と共に燃焼炉に燃焼させる。そして、可燃性ガスのみの燃焼で燃焼炉の温度が８００℃より高温の安定温度を維持できるようになったときに他の燃料の燃焼を終了する。これにより、廃棄物の乾留開始後、可燃性ガスが自発的に安定して燃焼を継続するようになるまでの段階において、燃焼炉内の温度を８００℃以上としてダイオキシン類の排出を防止している。
特許第４００５７７０号公報

しかしながら、前記装置では、廃棄物の着火に先立って燃焼炉内の温度を８００℃まで上昇させる必要があるため、かかる暖気に時間が掛かって装置の実質的な稼働時間が割かれると共に暖気に要する燃料が嵩んで装置のランニングコストが高くなるという不都合を生じ得る。

そこで、本発明は、かかる不都合を解消するために、クリーンな排気を実現しつつ暖気に要する時間と燃料を節約することができる乾留ガス化焼却処理装置および焼却処理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の乾留ガス化焼却処理装置は、廃棄物を収納すると共に、該廃棄物の一部を燃焼させつつ該燃焼熱により該廃棄物の残部を乾留して可燃性ガスを生じさせる乾留炉と、該乾留炉から導入される可燃性ガスを燃焼させる燃焼炉と、該燃焼炉に導入される可燃性ガスの量に応じてその燃焼に要する酸素を燃焼炉に供給する燃焼酸素供給手段と、該燃焼炉内における温度を検知する燃焼炉温度検知手段と、該燃焼炉における該可燃性ガスの燃焼が開始された後に該燃焼温度検知手段により検知される該燃焼炉内の温度を予め設定された設定温度に維持するように該乾留炉への酸素供給量を調整する乾留酸素供給手段と、該燃焼炉で燃料を燃焼させる燃焼手段と、該燃焼炉からの排気の流量を制御する流量制御手段と、該燃焼炉内の燃焼排気を誘引する誘引手段とを備えた乾留ガス化焼却処理装置であって、前記廃棄物の着火に先立って前記誘引手段により前記燃焼炉内を誘引すると共に前記燃焼手段で前記燃料を燃焼させ、該燃焼炉内の温度をダイオキシン類の熱分解が可能とされる第１温度以上に暖気する暖気運転時に、前記流量制御手段により該燃焼炉内から排出される燃焼排気の排出流量を該燃焼炉内における一酸化炭素の発生量が閾値以下となる範囲で最も制限した第１流量に制御することを特徴とする乾留ガス化焼却処理装置。

かかる本発明の乾留ガス化焼却処理装置によれば、燃焼炉内における一酸化炭素の発生量が閾値以下となる範囲で燃焼炉内から排出される燃焼排気の排出流量が制限される。そのため、暖気運転時から一酸化炭素の発生を抑制して、クリーンな排気を実現することができる。

さらに、燃焼排気の排出流量が制限されることにより、燃焼炉内に燃焼排気が滞留し、排気に伴う熱の流出が抑制される。すなわち、燃料の燃焼による燃焼熱が燃焼炉内に篭り、篭った該燃焼熱が燃焼炉の加熱に寄与することで燃焼炉の温度上昇を促進させることができる。これにより、暖気に要する時間の短縮と燃料の節約とを図ることができる。

また、本発明の乾留ガス化焼却処理装置において、前記燃焼手段により前記燃焼炉内の温度が前記第１温度以上になったときに、前記廃棄物に着火して乾留を開始して、発生する該可燃性ガスを該燃焼炉で前記燃料と共に燃焼させる助燃運転の開始時に、前記流量制御手段により該燃焼炉内から排出される燃焼排気の排出流量を前記第１流量よりも大きく最大流量より小さい第２流量に制御することを特徴とする。

かかる本発明の乾留ガス化焼却処理装置によれば、燃焼排気の排出流量を暖気運転時と同じ第１流量に制限したままで廃棄物に着火して乾留を開始すると、該乾留の進行により可燃性ガスの発生量が増加し、その燃焼による燃焼排気に対応できない可能性がある。一方で、助燃運転の開始時に燃焼排気の排出流量を最大流量とすると、第１温度以上とした燃焼炉の温度が、燃焼炉に導入された可燃性ガスおよびその燃焼に必要な酸素の供給により低下し得る。

そこで、助燃運転の開始時に、燃焼炉内から排出される燃焼排気の排出流量を前記第１流量よりも大きい第２流量に制御することで、着火された廃棄物の火床の広がり方が大きく可燃性ガスの発生量が過渡的に変動した場合にも、その可燃性ガスの燃焼による燃焼排気に対応することができる。さらに、かかる第２流量を最大流量より小さくすることで、助燃運転により第１温度以上にされた燃焼炉の温度の低下を抑制することができ、助燃運転時に要する燃料を節約してランニングコストの低減を図ることができる。

ここで、第２流量は、可燃性ガスの発生量の変動を予測してこれに対応できる流量（過渡的な変動も加味した流量）に比例制御してもよいが、次のように、一定流量とすることが好ましい。

すなわち、本発明の乾留ガス化焼却処理装置において、前記流量制御手段は、前記第２流量として、前記助燃運転において前記燃焼炉内における一酸化炭素の発生量が閾値以下となる範囲で最も制限した流量に制御することを特徴とする。

かかる本発明の乾留ガス化焼却処理装置によれば、助燃運転の開始時における燃焼排気の排出流量（第２流量）を、廃棄物の乾留の進行に伴って可燃性ガスの発生量が増加して燃料の燃焼の割合を低減させても該可燃性ガスにより燃焼炉の温度が第２温度に維持される段階（乾留が進行して一定の可燃性ガスの発生量が見込まれる段階）を規定し、該段階で燃焼炉内における一酸化炭素の発生量が閾値以下となる範囲で制限する。このように、助燃運転の開始時に、助燃運転における次の段階（乾留が進行して一定の可燃性ガスの発生量が見込まれる段階）での燃焼排気に対応できる流量に前以て制御しておくことで、可燃性ガスの発生量が過渡的に変動した場合にも、該可燃性ガスの燃焼による燃焼排気が燃焼炉内に過度に滞留して一酸化炭素が発生し易い状態に移行することを回避することができる。

また、本発明の乾留ガス化焼却処理装置において、前記助燃運転において、該燃焼炉内の温度が、前記燃焼手段による前記燃料の燃焼の割合を低減させても、該可燃性ガスの発生量の増加により前記第１温度以上の第２温度に維持される時に、前記流量制御手段により該燃焼炉内から排出される燃焼排気の排出流量を最大流量に制御することを特徴とする。

かかる本発明の乾留ガス化焼却処理装置によれば、助燃運転は、廃棄物の乾留の進行に伴って可燃性ガスの発生量が増加し、可燃性ガスのみの燃焼熱により該燃焼炉の温度が安定温度を維持できるまで継続的に行われるが、燃料の燃焼の割合を低減させても該可燃性ガスにより燃焼炉の温度が第２温度に維持される段階（乾留が進行して一定の可燃性ガスの発生量が見込まれる段階）で、その後の可燃性ガスの発生量の増加を見越して、燃焼炉内から排出される燃焼排気の排出流量を最大流量とする。これにより、廃棄物の乾留の進行が早く、可燃性ガスの発生量が急激に増加した場合にも、該可燃性ガスの燃焼による燃焼排気が燃焼炉内に過度に滞留して一酸化炭素が発生し易い状態に移行することを回避し、増加した可燃性ガスの燃焼による燃焼排気に対応することができる。

さらに、本発明の乾留ガス化焼却処理装置において、前記流量制御手段は燃焼炉出口側の管路に設けられて該管路の面積を調整する管路面積調整手段を備え、前記管路面積調整手段が前記管路の面積を調整することにより、前記燃焼炉内から排出される燃焼排気の排出流量を制御することを特徴とする。

かかる本発明の乾留ガス化焼却処理装置によれば、管路面積を調整することで燃焼炉内から排出される燃焼排気の排出流量を制御する。これにより、流量制御手段を簡易に構成することができ、クリーンな排気を実現しつつ暖気に要する時間と燃料を節約することができる。

また、本発明の乾留ガス化焼却処理装置において、前記誘引手段は、運転状態に合わせて前記燃焼炉内の燃焼排気を誘引する圧力を変更することを特徴とする。

かかる本発明の乾留ガス化焼却処理装置によれば、燃焼排気を誘引する圧力を運転状態に合わせて変更することで、燃焼炉内から排出される排気量を調整することができる。例えば、暖気運転時には、流量制御手段により燃焼炉内から排出される燃焼排気の排出流量を制限することに加えて、誘引する圧力を減圧することで排気量の増加を抑えることができる。そのため、燃焼炉内に燃焼排気を滞留させ、暖気に要する時間の短縮と燃料の節約とを図ることができる。一方、助燃運転時には、誘引する圧力を最大とすることで、可燃性ガスの燃焼による燃焼排気に対応できる排出量を確保することができ、該可燃性ガスの燃焼状態を良好に維持することが可能となる。

上記目的を達成するために、本発明の焼却処理方法は、乾留炉内に収容した廃棄物に着火して該廃棄物の一部を燃焼させ、その燃焼熱により該廃棄物の他の部分を乾留する工程と、該乾留により発生する可燃性ガスを燃焼炉に導入して燃焼させる工程とを備え、該可燃性ガスを該燃焼炉で燃焼させるときに、該燃焼炉に導入される可燃性ガスの量に応じてその燃焼に要する酸素を該燃焼炉に供給して該可燃性ガスを燃焼させると共に、該燃焼炉における該可燃性ガスの燃焼による該燃焼炉内の温度変化に応じて該乾留炉に供給される酸素量を制御し該乾留により発生する可燃性ガスの量を調整して、該燃焼炉内の温度を予め設定された設定温度に維持する焼却処理方法であって、前記廃棄物の着火に先立って前記燃焼炉内を誘引すると共に前記燃料を燃焼させ、該燃焼炉内の温度をダイオキシン類の熱分解が可能とされる第１温度以上に暖気する暖気運転時に、該燃焼炉内から排出される燃焼排気の排出流量を最小流量に制御する第１工程と、前記燃焼炉内の温度が前記第１温度以上になったときに、前記廃棄物に着火して乾留を開始して、発生する該可燃性ガスを該燃焼炉で前記燃料と共に燃焼させる助燃運転の開始時に、該燃焼炉内から排出される燃焼排気の排出流量を前記最小流量よりも大きく最大流量より小さい中間流量に制御する第２工程と、前記助燃運転において該燃焼炉内の温度が、前記燃料の燃焼の割合を低減させても、該可燃性ガスの発生量の増加により前記第１温度以上であって該可燃性ガスのみの燃焼により該燃焼炉の温度が安定的に維持される安定温度より低温の第２温度に維持される時に、該燃焼炉内から排出される燃焼排気の排出流量を最大流量に制御する第３工程と
を順に実行することを特徴とする。

かかる本発明の焼却処理方法によれば、助燃運転時に燃焼排気の排出流量を最小流量に制限されることにより、燃焼炉内に燃焼排気が滞留し、排気に伴う熱の流出が抑制される。これにより、暖気に要する時間の短縮と燃料の節約とを図ることができる。

また、助燃運転の開始時に、燃焼炉内から排出される燃焼排気の排出流量を最小流量よりも大きい中間流量に制御することで、着火された廃棄物の火床の広がり方が大きく可燃性ガスの発生量が過渡的に変動した場合にも、その可燃性ガスの燃焼による燃焼排気に対応することができる。加えて、中間流量を最大流量より小さくすることで、助燃運転により第１温度以上にされた燃焼炉の温度の低下を抑制することができ、助燃運転時に要する燃料を節約してランニングコストの低減を図ることができる。

さらに、燃料の燃焼の割合を低減させても該可燃性ガスにより燃焼炉の温度が第２温度に維持される段階（乾留が進行して一定の可燃性ガスの発生量が見込まれる段階）で、燃焼炉内から排出される燃焼排気の排出流量を最大流量とすることにより、廃棄物の乾留の進行が早く、可燃性ガスの発生量が急激に増加した場合にも、該可燃性ガスの燃焼による燃焼排気が燃焼炉内に過度に滞留して一酸化炭素が発生し易い状態に移行することを回避し、増加した可燃性ガスの燃焼による燃焼排気に対応することができる。

このように、本発明の焼却処理方法によれば、クリーンな排気を実現しつつ暖気運転および助燃運転に要する時間と燃料を節約することができる。

次に、図１および図２を参照して本発明の実施形態についてさらに詳しく説明する。図１は、本発明の乾留ガス化焼却処理装置の一実施形態を示すシステム構成図であり、図２は、本実施形態の装置による廃棄物の焼却処理方法における燃焼炉内の燃焼温度とゲートダンパの開度と誘引ファンによる誘引圧力との経時変化を示すグラフである。

図１に示すように、本実施形態の廃棄物の乾留ガス化焼却処理装置は、廃タイヤを主とする各種廃棄物の混合物である廃棄物Ａを収容する乾留炉１と、該乾留炉１にガス通路２を介して接続される燃焼炉３とを備える。乾留炉１の上面部には、開閉自在な投入扉４を備える投入口５が形成され、投入口５から廃タイヤ等の廃棄物Ａを乾留炉１内に投入可能とされている。そして、乾留炉１はその投入扉４を閉じた状態では、その内部が実質的に外部と遮断されるようになっている。

乾留炉１の外周部には、その冷却構造として、乾留炉１の内部と隔離されたウォータージャケット６が形成されている。ウォータージャケット６は、図示しない給水装置により給水され、内部の水量が所定水位に維持されるようになっている。

乾留炉１の下部は下方に突出した円錐台形状に形成され、その円錐台形状の下部の外周部には、乾留炉１の内部と隔離された空室７が形成されている。この空室７は、乾留炉１の内壁部に設けられた複数の給気ノズル８を介して、乾留炉１の内部に連通している。

乾留炉１の下部の前記空室７には、乾留酸素供給路９が接続されている。乾留酸素供給路９は、主酸素供給路１０を介して押込ファン等により構成された酸素（空気）供給源１１に接続されている。乾留酸素供給路９には制御弁１２が設けられ、制御弁１２は弁駆動器１３によりその開度が制御されるようになっている。この場合、弁駆動器１３は、ＣＰＵ等を含む電子回路により構成された制御装置１４により制御される。

さらに、乾留炉１の下側部には、制御装置１４に制御されて、乾留炉１に収容された廃棄物Ａに着火するための着火装置１５が取り付けられている。着火装置１５は点火バーナ等により構成され、重油等の燃料が貯留されている燃料供給装置１６から燃料供給路１７を介して供給される燃料を燃焼させることにより、廃棄物Ａに燃焼炎を供給する。

燃焼炉３は、廃棄物Ａの乾留により生じる可燃性ガスとその完全燃焼に必要な酸素（空気）とを混合するバーナ部１８と、酸素と混合された可燃性ガスを燃焼せしめる燃焼部１９とからなり、燃焼部１９はバーナ部１８の先端側で該バーナ部１８に連通している。バーナ部１８の後端部には、ガス通路２が接続され、乾留炉１における廃棄物Ａの乾留により生じた可燃性ガスがガス通路２を介してバーナ部１８に導入される。

バーナ部１８の外周部には、その内部と隔離された空室２０が形成され、該空室２０はバーナ部１８の内周部に穿設された複数のノズル孔２１を介してバーナ部１８の内部に連通している。空室２０には、主酸素供給路１０から分岐する燃焼酸素供給路２２が接続されている。燃焼酸素供給路２２には制御弁２３が設けられ、制御弁２３は弁駆動器２４によりその開度が制御されるようになっている。この場合、弁駆動器２４は、前記制御装置１４により制御される。

バーナ部１８の後端部には、制御装置１４に制御されて、燃料供給装置１６から燃料供給路１７を介して供給される重油等の燃料を燃焼させる燃焼装置２５（本発明の燃焼手段に相当する）が取り付けられている。燃焼装置２５は点火バーナ等により構成され、前記燃料の供給量を段階的に調整しながら燃焼させる。例えば、本実施形態の燃焼装置２５では、燃料の供給量が多い高温燃焼と燃料の供給量が少ない低温燃焼とが切り替え可能となっている。尚、燃焼装置２５はバーナ部１８に導入された可燃性ガスに着火する場合にも用いられる。

燃焼部１９の先端部には、燃焼炉３内で燃焼された燃焼排気を冷却する冷却炉（温水ボイラ）２７が取り付けられている。冷却炉２７には図示しない給水装置により給水され、廃棄物の燃焼熱を利用して冷却炉２７で加熱された温水を空調等に利用できるようにしている。

冷却炉２７の出口側には、冷却された後の燃焼排気を排出するダクト２６ａが設けられており、冷却塔２８の一方の端部に接続されている。ダクト２６ａには、ゲートダンパ２６（本発明の管路面積調整手段）が配設されている。ゲートダンパ２６は、制御装置１４により開度を０〜１００％の間で任意に調整される。

冷却塔２８は、冷却炉２７からの燃焼排気に散水するスプレー２８ａを備えており、スプレーに冷却水を供給する図示しない給水装置および空気圧縮機とが接続されている。

冷却塔２８の他方の端部は、ダクト２６ｂを介してバグフィルタ２９の一方の端部に接続されており、冷却塔２８からバグフィルタ２９に送られる燃焼排気には消石灰２９ａおよび活性炭２９ｂが混合され、脱硫および脱臭が行われる。

バグフィルタ２９は、図示しないフィルタ部と、フィルタ部によって排ガスから分離された灰等を回収する回収部とを備え、フィルタ部にはその清浄のための空気圧縮機が接続されている。

バグフィルタ２９の他方の端部は、ダクト２６ｃを介して煙突３０に接続されている。バグフィルタ２９と煙突３０との間には、燃焼炉３内の燃焼排気をダクト２６ａ〜２６ｃを介して煙突３０に誘引する誘引ファン３１（本発明の誘引手段に相当する）が設けられており、誘引ファン３１を介して煙突３０から燃焼排気が大気中に排出される。誘引ファン３１は、制御装置１４により燃焼炉３内の燃焼排気を誘引する圧力が当該装置の運転状態に応じた所望の圧力となるように制御される。また、煙突３０の出口には、図示しない塩化水素濃度と一酸化炭素濃度とを検出するセンサがそれぞれ取り付けられており、煙突３０から排気される燃焼排気の塩化水素濃度と一酸化炭素濃度とが監視される。

さらに、本実施形態の装置において、乾留炉１の上部には乾留炉１内の温度Ｔ_１を検知する温度センサ３２が取着され、燃焼炉３には燃焼炉３内の温度Ｔ_２を検知する温度センサ３３が、バーナ部１８の先端部に臨む位置に取着されている。温度センサ３２，３３の検知信号は制御装置１４に入力される。

次に、本実施形態の装置による廃棄物の焼却処理方法について、図１および図２を参照しながら説明する。

図１に示す装置において、廃棄物Ａを焼却処理する際には、まず、乾留炉１の投入扉４を開き、投入口５から廃棄物Ａを乾留炉１内に投入する。前記廃棄物Ａは、廃タイヤを主とする各種廃棄物を混合して、乾留炉１内における乾留により発生する可燃性ガスが安定して燃焼を継続するときにその燃焼温度が８００℃（第１の所定温度）以上になる熱量を有するように調整されており、本実施形態ではさらに前記燃焼温度が８５０℃以上になる熱量を有するように調整されている。

次いで、投入扉４を閉じて乾留炉１内を密封状態としたのち、前記廃棄物Ａの着火に先立って、制御装置１４により燃焼炉３の燃焼装置２５を高温燃焼状態で作動させることにより、前記燃料の燃焼による暖気運転を開始する。

具体的には、図２に示す経時変化を示すグラフにおいて、時刻ｔ_０で燃料の燃焼が開始される。このとき、制御装置１４により誘引ファン３１による誘引圧力が最大圧力Ｐmaxに設定される。そして、制御装置１４によりゲートダンパ２６の開度が最大開度ＯＰmaxに設定されることにより、燃焼炉３内から排出される燃焼排気の排出流量が最大流量に制御される。

燃料の燃焼開始時（暖気運転の開始時）に誘引ファン３１による誘引圧力を最大圧力Ｐmaxとし、燃焼排気の排出流量を最大流量とするには、燃料の燃焼状態を安定させるためである。すなわち、燃料の燃焼開始時には燃焼炉３内は冷めているため、かかる状況下で、燃焼排気の排出流量を制限するとバーナ１８から噴霧された燃料が気化され難く燃焼不良を生じ易い。そのため、暖気運転の開始時には、燃焼排気を強制的に燃焼炉３内から排出させ、バーナ１８から噴霧された燃料を気化し易くすることで燃焼不良が生じ得ることを回避している。

次に、燃焼炉３内の温度Ｔは前記燃料の燃焼により次第に上昇し、時刻ｔ₁で温度センサ３３により検知される温度Ｔが１００℃を達すると、制御装置１４により誘引ファン３１による誘引圧力が最小圧力Ｐminに設定される。そして、制御装置１４によりゲートダンパ２６の開度が最大開度ＯＰmaxから最小開度ＯＰminに設定されることにより、燃焼炉３内から排出される燃焼排気の排出流量が最小となる第１流量（最小流量）に制御される。

かかる第１流量は、煙突３０から排気される燃焼排気に含まれる一酸化炭素の濃度が所定の規制値以下となる範囲で、燃焼炉３内から排出される燃焼排気の排出流量を最も制限した流量である。そして、予めマップやテーブル等で規定される（誘引圧力が最小圧力Ｐmin下での）ゲートダンパ２６と燃焼炉３内から排出される燃焼排気の排出流量との関係から、第１流量を実現するゲートダンパ２６の最小開度ＯＰminが決定される。

このように燃焼炉３内から排出される燃焼排気の排出流量を第１流量に制御することにより、暖気運転における一酸化炭素の発生を抑制して、クリーンな排気を実現することができる。さらに、燃焼排気の排出流量が制限されることにより、燃焼炉３内に燃焼排気が滞留し、排気に伴う熱の流出が抑制される。そのため、燃料の燃焼による燃焼熱が燃焼炉３内に篭り、篭った該燃焼熱が燃焼炉の加熱に寄与することで燃焼炉３の温度上昇を促進させることができ、暖気時間の短縮と燃料の節約とを図ることができる。

本願発明者が行った具体的な比較実験では、燃焼炉３内から排出される燃焼排気の排出流量を第１流量に制御した場合には、同じ条件下で、前記流量を最大流量に維持した場合に比して、暖気時間（暖気運転開始から燃焼炉３の温度が８００℃に到達するまでの時間）が１／４〜１／５に短縮され、暖気に要する燃焼消費量も１／４〜１／５に抑えられることが知見されている。

次いで、燃焼炉３内の温度Ｔは前記燃料の燃焼により上昇し、時刻ｔ_２で温度センサ３３により検知される温度Ｔが８００℃（本発明の第１温度に相当する）を超えると、制御装置１４により乾留炉１の着火装置１５が作動されて廃棄物Ａに着火され、廃棄物Ａの部分的燃焼により発生する可燃性ガスを前記燃料と共に燃焼炉３内で燃焼させる助燃運転が開始される。

かかる助燃運転の開始と同期させて、制御装置１４により誘引ファン３１による誘引圧力が最大圧力Ｐmaxに設定される。そして、制御装置１４によりゲートダンパ２６の開度が最大開度ＯＰmaxと最小開度ＯＰminとの間の中間開度ＯＰmidに設定されることにより、燃焼炉３内から排出される燃焼排気の排出流量が最大流量と第１流量（最小流量）の間の第２流量（中間流量）に制御される。

かかる第２流量は、後述するように可燃性ガスの発生量の増加により、燃焼装置２５による前記燃料の燃焼を低温燃焼に切り替えても、燃焼炉３内の温度が例えば８３５℃（本発明の第２温度に相当する）に維持される時の燃焼炉３内から排気されるであろう予測燃焼排気に基づいて設定される。すなわち、第２流量は、かかる予測燃焼排気が、煙突３０から排気された場合に該予測燃焼排気に含まれる一酸化炭素の濃度が所定の規制値以下となる範囲で燃焼炉３内から排出される燃焼排気の排出流量を最も制限した流量に設定される。予測燃焼排気は、乾留炉１の大きさや廃棄物Ａの種類等から統計的または経験的に予測される可燃性ガスの発生量に基づいて算出される。そして、予めマップやテーブル等で規定される（誘引圧力が最小圧力Ｐmax下での）ゲートダンパ２６と燃焼炉３内から排出される燃焼排気の排出流量との関係から、第２流量を実現するゲートダンパ２６の中間開度ＯＰmidが決定される。

このように助燃運転の開始時、燃焼炉３内から排出される燃焼排気の排出流量を最大流量よりも小さな第２流量に制御することにより、助燃運転により８００℃以上にされた燃焼炉３内の温度の低下を抑制することができ、助燃運転時に要する燃料を節約してランニングコストの低減を図ることができる。また、助燃運転の開始時に、助燃運転における次の段階（乾留が進行して一定の可燃性ガスの発生量が見込まれる段階）での燃焼排気に対応できる流量に前以て制御しておくことで、可燃性ガスの発生量が過渡的に変動した場合にも、該可燃性ガスの燃焼による燃焼排気が燃焼炉３内に過度に滞留して一酸化炭素が発生し易い状態に移行することを回避することができる。

廃棄物Ａの部分的燃焼が始まると乾留炉１内の温度が次第に上昇し、温度センサ３２により検知される温度が所定の温度に達すると、制御装置１４により前記着火が異常なく行われたものと判断されて着火装置１５が停止される。なお、着火の際に、乾留酸素供給路９の制御弁１２は、制御装置１４により制御される弁駆動器１３により、比較的小さな所定の開度で予め開弁されている。この結果、着火装置１５による廃棄物Ａへの着火は、乾留炉１内に存在していた酸素と、酸素（空気）供給源１１から主酸素供給路１０及び乾留酸素供給路９を介して乾留炉１に供給される少量の酸素とを使用して行われる。

着火により、乾留炉１内の廃棄物Ａの下層部において、廃棄物Ａの部分燃焼が始まると、その燃焼熱により該廃棄物Ａの上層部の乾留が始まり、該乾留により発生した可燃性ガスは、該乾留炉１に接続されたガス通路２を介して、燃焼炉３のバーナ部１８に導入される。前記着火後、制御装置１４は所定のプログラムに従って、乾留酸素供給路９に設けられた制御弁１２の開度を段階的に徐々に増大させていく。この結果、廃棄物Ａの下層部に、その継続的な燃焼に必要十分な程度で酸素が供給され、廃棄物Ａの下層部の燃焼が必要以上に拡大することなく安定すると共に、廃棄物Ａの上層部の乾留も安定に行われるようになっていく。

前記可燃性ガスが燃焼炉３のバーナ部１８に導入されるとき、燃焼酸素供給路２２の制御弁２３は、制御装置１４により制御される弁駆動器２４により予め所定の開度で開弁されている。そこで、バーナ部１８に導入された可燃性ガスは、バーナ部１８内で燃焼酸素供給路２２から供給される酸素と混合されて燃焼装置２５から供給される燃焼炎により着火され、燃焼部１９において前記燃料と共に燃焼する。前記可燃性ガスの燃焼が開始された時点では、前記乾留による前記可燃性ガスの発生は不安定であり、該可燃性ガスが燃焼炉３に安定して供給されない。

そこで、制御装置１４は、温度センサ３３により検出される燃焼炉３内の温度Ｔが８００℃以上の第２温度、例えば８３５℃以上になったならば、燃焼装置２５を高温燃焼から低温燃焼に切替え、切替え後の温度Ｔの変化により、燃焼装置２５による前記燃料の燃焼の割合を低減させても、可燃性ガスが増加により燃焼炉３内の温度Ｔが８３５℃以上に維持することができるかどうかを判断する。

すなわち、前記燃料の燃焼を低温燃焼に切り替えた後、燃焼炉３内の温度Ｔが８３５℃以下になったならば、まだ可燃性ガスの燃焼により温度Ｔが８３５℃以上に維持することができる状態に至らないものと判断し、燃焼装置２５を低温燃焼から高温燃焼に切替える。そして、燃焼炉３内の温度Ｔが８３５℃以上になったならば、再び燃焼装置２５を高温燃焼から低温燃焼に切替え、可燃性ガスが増加して温度Ｔが８３５℃以上に維持することができるかどうかを判断する操作を繰り返す。

この結果、燃焼装置２５による燃料の燃焼は、燃焼炉３内の温度Ｔが８３５℃以上になったら低温燃焼、８３５℃以下になったら高温燃焼というように断続的に行われ、この間、燃焼炉３内の温度Ｔは図２に示すようにジグザグ状に変化する。そして、時刻ｔ_３で燃焼装置２５による燃料の燃焼を低温燃焼しても、燃焼炉３内の温度Ｔが８３５℃以上を維持するようになったならば、制御装置１４は、前記可燃性ガスが増加して温度Ｔが８３５℃以上に維持することができる状態に達したものと判断し、燃焼装置２５の燃焼状態を低温燃焼を断続的に行うように切り替える。

時刻ｔ_３での燃焼装置２５の燃焼状態の切り替えと同期させて、制御装置１４によりゲートダンパ２６の開度が中間開度ＯＰmidから最大開度ＯＰmax（開度１００％）に設定変更されることにより、燃焼炉３内から排出される燃焼排気の排出流量が第２流量から最大流量に制御される。

かかる最大流量は、可燃性ガスの発生量の更なる増加により可燃性ガスのみの燃焼により燃焼炉３内の温度が安定的に維持される時の燃焼炉３内から排気されるであろう予測燃焼排気に基づいて設定される流量である。逆に言うと、最大流量は、当該乾留ガス化焼却処理装置における設計値である。すなわち、かかる予測燃焼排気に基づく最大流量に合わせてダクト２６ａの径などが決定されている。

このように、燃料の燃焼の割合を低減させても可燃性ガスにより燃焼炉３内の温度が８３５℃に維持される段階（乾留が進行して一定の可燃性ガスの発生量が見込まれる段階）で、その後の可燃性ガスの発生量の増加を見越して、燃焼炉３内から排出される燃焼排気の排出流量を最大流量とすることで、廃棄物Ａの乾留の進行が早く、可燃性ガスの発生量が急激に増加した場合にも、該可燃性ガスの燃焼による燃焼排気が燃焼炉内に過度に滞留して一酸化炭素が発生し易い状態に移行することを回避し、増加した可燃性ガスの燃焼による燃焼排気に対応することができる。

次いで、時刻ｔ_３で燃焼装置２５の燃焼状態を低温燃焼を断続的に行うように切り替えた後、制御装置１４は、可燃性ガスの増加により、温度センサ３３により検出される燃焼炉３内の温度Ｔが第２温度より高温の安定温度、例えば８６０℃以上になったならば、燃焼装置２５による燃料の低温燃焼を停止し、停止後の温度Ｔの変化により、可燃性ガスが自発的に安定して燃焼を継続することができるかどうかを判断する。

すなわち、前記燃料の低温燃焼を停止後、燃焼炉３内の温度Ｔが８６０℃以下になったならば、まだ可燃性ガスが自発的に燃焼できる状態に至らないものと判断し、燃焼装置２５に再点火し、燃料の低温燃焼を再開する。そして、燃焼炉３内の温度Ｔが８６０℃以上になったならば、再び燃焼装置２５による燃料の低温燃焼を停止し、可燃性ガスが自発的に安定して燃焼を継続することができるかどうかを判断する操作を繰り返す。

この結果、燃焼装置２５による燃料の低温燃焼は、燃焼炉３内の温度Ｔが８６０℃以上になったら停止、８６０℃以下になったら再開というように、断続的に行われ、この間、燃焼炉３内の温度は図２示すように、ジグザグ状に変化する。そして、時刻ｔ_４で燃焼装置２５による燃料の低温燃焼を停止しても、燃焼炉３内の温度Ｔが８６０℃以上を維持するようになったならば、制御装置１４は、前記可燃性ガスは自己の燃焼熱により自発的に燃焼できる状態に達したものと判断し、燃焼装置２５による燃料の低温燃焼を終了させる。この後は、前記可燃性ガスのみの自発的な燃焼が行われ、温度センサ３３で検知される燃焼炉３内の温度Ｔは、実質的に該可燃性ガス自体の燃焼温度を示すようになる。

前記可燃性ガスのみの自発的な燃焼が行われるようになると、燃焼炉３内の温度Ｔにより検知される前記可燃性ガス自体の燃焼温度は、８６０℃の略一定の温度に維持される。このとき、制御装置１４は該可燃性ガスが完全燃焼するために必要十分な量の酸素がバーナ部１８に供給されるように燃焼酸素供給路２２の制御弁２３の開度を自動的に制御する。具体的には前記制御は、燃焼炉３内における可燃性ガスの燃焼温度Ｔが８６０℃よりも低くなると、制御弁２３の開度が小さくされてバーナ部１８への酸素供給量が低減され、逆に温度Ｔが８６０℃よりも高くなると、制御弁２３の開度が大きくされてバーナ部１８への酸素供給量が増加されるように行われる。

また、同時に、制御装置１４は、温度センサ３３で検知される燃焼炉３内における可燃性ガスの燃焼温度Ｔに応じて制御弁１２の開度を自動的に制御することにより、乾留炉１における前記可燃性ガスの発生量を調整して、燃焼炉３内における可燃性ガスの燃焼温度Ｔが８５０℃に略一定に維持されるようにする。具体的には、前記制御は、燃焼炉３内における可燃性ガスの燃焼温度Ｔが８６０℃よりも低くなると、制御弁１２の開度が大きくされて乾留炉１への酸素供給量を増加させ、前記乾留による前記可燃性ガスの発生が促進されるように行われる。また、前記制御は、逆に燃焼炉３内における可燃性ガスの燃焼温度Ｔが８６０℃よりも高くなると、制御弁１２の開度が小さくされて、乾留炉１への酸素供給量を低減させ、前記乾留による前記可燃性ガスの発生が抑制されるように行われる。これにより、乾留炉１では廃棄物Ａの下層部の燃焼と上層部の乾留とが安定して進行し、燃焼炉３内の温度Ｔが８６０℃に略一定に維持される。

以上、詳しく説明したように、本実施形態の乾留ガス化焼却処理装置によれば、暖気運転時に燃焼炉３内から排気される燃焼排気の排出流量を、燃焼炉３における燃料の燃焼状態が良好な範囲で最小限に制限する。これにより、クリーンな排気を実現しつつ暖気に要する時間と燃料を節約することができる。

さらに、暖気運転に続く助燃運転では、その後の可燃性ガスの発生量の増加を見越して、燃焼炉３内から排気される燃焼排気の排出流量を段階的に増加させる。これにより、暖気運転により８００℃以上に暖気された燃焼炉３内の温度が低下することを抑制しつつ、可燃性ガスの増加により燃焼状態が一酸化炭素を発生し易い状態に移行することを回避することができる。

尚、本実施形態では、燃焼炉３に冷却炉２７が連設されており、冷却炉２７の出口側のダクト２６ａにゲートダンパ２６が取り付けられたが、ゲートダンパ２６の取り付け位置は、これに限定されるものではない。すなわち、燃焼炉３の出口より下流側かつ誘引ファン３１の上流側であれば冷却塔２８とバグフィルタ２９との間のダクト２６ｂやバグフィルタ２９と誘引ファン３１との間のダクト２６ｃに取り付けられてもよい。

また、冷却炉２７の代わりに、燃焼炉３の出口がダクトを介して熱交換器等と接続されている場合には、燃焼炉３と熱交換器等との間のダクトや熱交換器の下流側のダクトにゲートダンパ２６が取り付けられてもよい。

さらに、本実施形態では、流量制御手段としてゲートダンパ２６を例として説明したが、これに限らず、ゲートダンパ以外の種々のダンパやバルブ等を用いて、燃焼炉３内から排気される燃焼排気の排出流量を制御するようにしてもよい。

本発明の乾留ガス化焼却処理装置の一実施形態を示すシステム構成図。燃焼炉内の燃焼温度とゲートダンパの開度と誘引ファンによる誘引圧力との経時変化を示すグラフ。

符号の説明

１…乾留炉、３…燃焼炉、１２…制御弁（乾留酸素供給手段）、１４…制御装置、１６…燃料供給装置、２３…制御弁（燃焼酸素供給手段）、２５…燃焼装置（燃焼手段）、２６…ゲートダンパ（流量制御手段、管路面積調整手段）、３１…誘引ファン（誘引手段）、３３…温度センサ（燃焼炉温度検知手段）、Ａ…廃棄物。

Claims

廃棄物を収納すると共に、該廃棄物の一部を燃焼させつつ該燃焼熱により該廃棄物の残部を乾留して可燃性ガスを生じさせる乾留炉と、該乾留炉から導入される可燃性ガスを燃焼させる燃焼炉と、該燃焼炉に導入される可燃性ガスの量に応じてその燃焼に要する酸素を燃焼炉に供給する燃焼酸素供給手段と、該燃焼炉内における温度を検知する燃焼炉温度検知手段と、該燃焼炉における該可燃性ガスの燃焼が開始された後に該燃焼炉温度検知手段により検知される該燃焼炉内の温度を予め設定された設定温度に維持するように該乾留炉への酸素供給量を調整する乾留酸素供給手段と、該燃焼炉で燃料を燃焼させる燃焼手段と、該燃焼炉からの排気の流量を制御する流量制御手段と、該燃焼炉内の燃焼排気を誘引する誘引手段とを備えた乾留ガス化焼却処理装置であって、
前記廃棄物の着火に先立って前記誘引手段により前記燃焼炉内を誘引すると共に前記燃焼手段で前記燃料を燃焼させ、該燃焼炉内の温度をダイオキシン類の熱分解が可能とされる第１温度以上に暖気する暖気運転時に、前記流量制御手段により該燃焼炉内から排出される燃焼排気の排出流量を該燃焼炉内における一酸化炭素の発生量が閾値以下となる範囲で最も制限した第１流量に制御することを特徴とする乾留ガス化焼却処理装置。
請求項１記載の乾留ガス化焼却処理装置において、
前記燃焼手段により前記燃焼炉内の温度が前記第１温度以上になったときに、前記廃棄物に着火して乾留を開始して、発生する該可燃性ガスを該燃焼炉で前記燃料と共に燃焼させる助燃運転の開始時に、前記流量制御手段により該燃焼炉内から排出される燃焼排気の排出流量を前記第１流量よりも大きく最大流量より小さい第２流量に制御することを特徴とする乾留ガス化焼却処理装置。
請求項２記載の乾留ガス化焼却処理装置において、
前記流量制御手段は、前記第２流量として、前記助燃運転において前記燃焼炉内における一酸化炭素の発生量が閾値以下となる範囲で最も制限した流量に制御することを特徴とする乾留ガス化焼却処理装置。
請求項２記載の乾留ガス化焼却処理装置において、
前記助燃運転において、該燃焼炉内の温度が、前記燃焼手段による前記燃料の燃焼の割合を低減させても、該可燃性ガスの発生量の増加により前記第１温度以上の第２温度に維持される時に、前記流量制御手段により該燃焼炉内から排出される燃焼排気の排出流量を最大流量に制御することを特徴とする乾留ガス化焼却処理装置。
請求項１乃至４のうちいずれか１項記載の乾留ガス化焼却処理装置において、
前記流量制御手段は燃焼炉出口側の管路に設けられて該管路の面積を調整する管路面積調整手段を備え、
前記管路面積調整手段が前記管路の面積を調整することにより、前記燃焼炉内から排出される燃焼排気の排出流量を制御することを特徴とする乾留ガス化焼却処理装置。
請求項１乃至５のうちいずれか１項記載の乾留ガス化焼却処理装置において、
前記誘引手段は、運転状態に合わせて前記燃焼炉内の燃焼排気を誘引する圧力を変更することを特徴とする乾留ガス化焼却処理装置。
乾留炉内に収容した廃棄物に着火して該廃棄物の一部を燃焼させ、その燃焼熱により該廃棄物の他の部分を乾留する工程と、該乾留により発生する可燃性ガスを燃焼炉に導入して燃焼させる工程とを備え、該可燃性ガスを該燃焼炉で燃焼させるときに、該燃焼炉に導入される可燃性ガスの量に応じてその燃焼に要する酸素を該燃焼炉に供給して該可燃性ガスを燃焼させると共に、該燃焼炉における該可燃性ガスの燃焼による該燃焼炉内の温度変化に応じて該乾留炉に供給される酸素量を制御し該乾留により発生する可燃性ガスの量を調整して、該燃焼炉内の温度を予め設定された設定温度に維持する焼却処理方法において、
前記廃棄物の着火に先立って前記燃焼炉内を誘引すると共に燃料を燃焼させ、該燃焼炉内の温度をダイオキシン類の熱分解が可能とされる第１温度以上に暖気する暖気運転時に、該燃焼炉内から排出される燃焼排気の排出流量を最小流量に制御する第１工程と、
前記燃焼炉内の温度が前記第１温度以上になったときに、前記廃棄物に着火して乾留を開始して、発生する該可燃性ガスを該燃焼炉で前記燃料と共に燃焼させる助燃運転の開始時に、該燃焼炉内から排出される燃焼排気の排出流量を前記最小流量よりも大きく最大流量より小さい中間流量に制御する第２工程と、
前記助燃運転において該燃焼炉内の温度が、前記燃料の燃焼の割合を低減させても、該可燃性ガスの発生量の増加により前記第１温度以上であって該可燃性ガスのみの燃焼により該燃焼炉の温度が安定的に維持される安定温度より低温の第２温度に維持される時に、該燃焼炉内から排出される燃焼排気の排出流量を最大流量に制御する第３工程と
を順に実行することを特徴とする焼却処理方法。