JP6218117B2 - 火格子式廃棄物焼却炉及び廃棄物焼却方法 - Google Patents
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火格子式廃棄物焼却炉であって、火格子を備え該火格子上の廃棄物を燃焼する燃焼室と、燃焼室に連設され燃焼排ガスから熱回収する廃熱ボイラと、燃焼用一次空気を上記火格子の下から上記燃焼室内に吹き込む一次空気吹込み手段と、高温ガスを上記燃焼室の天井から下向きに吹き込む高温ガス吹込み手段とを有する火格子式廃棄物焼却炉において、高温ガス吹込み手段は、火格子上の廃棄物の移動方向である炉長方向の複数位置で燃焼室の天井に設けられた高温ガス吹込口と、高温ガス吹込口へ高温ガスを供給する高温ガス供給手段と、焼却炉から排出される排ガスの酸素、NOx、COのうち少なくとも一つのガス成分濃度を計測するガス成分濃度計測手段と、ガス成分濃度計測手段により計測する計測値に基づき上記ガス成分濃度が所定値範囲となるように高温ガスの吹込み流量を制御する高温ガス吹込制御手段とを備え、高温ガス吹込制御手段により、廃棄物から発生する可燃性ガスの燃焼が燃焼室で終了可能となっていることを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉。
火格子式廃棄物焼却炉であって、火格子を備え該火格子上の廃棄物を燃焼する燃焼室と、燃焼室に連設され燃焼排ガスから熱回収する廃熱ボイラと、燃焼用一次空気を上記火格子の下から上記燃焼室内に吹き込む一次空気吹込み手段と、高温ガスを上記燃焼室の天井から下向きに吹き込む高温ガス吹込み手段とを有する火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法において、火格子上の廃棄物の移動方向である炉長方向の複数位置で燃焼室の天井に設けられた高温ガス吹込口から高温ガスを吹き込み、焼却炉から排出される排ガスの酸素、NOx、COのうち少なくとも一つのガス成分濃度を計測して計測値に基づき上記ガス成分濃度が所定値範囲となるように高温ガスの吹込み流量を制御し、廃棄物から発生する可燃性ガスの燃焼を燃焼室で終了させることを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法。
先行技術としての特許文献1では、二次燃焼室へ二次燃焼用空気を供給することにより、燃焼室から流入する未燃の可燃性ガス(未燃ガス)を二次燃焼して、焼却炉から排出される排ガスの酸素、NOx、COのうち少なくとも一つのガスの濃度(以下「ガス成分濃度」という)が規制値としての適正な範囲に入るようにしている。未燃ガスが十分に燃焼されないと、言い換えれば未燃ガスが残存すると、ガス成分濃度が規制値を超えた排ガスが排出され不具合となる。
・酸素濃度
所定範囲より増大 → 高温ガス流量をやや減少させる
所定範囲より減少 → 高温ガス流量を増大させる
(燃焼用酸素不足)
・CO濃度
所定範囲より増大 → 高温ガス流量を増大させる
(酸素不足で燃焼が不活性)
所定範囲より減少 → 現状維持
・NOx濃度
所定範囲より増大 → 高温ガス流量を減少させる
(酸素過多で燃焼が過活性)
所定範囲より減少 → 現状維持
廃棄物焼却炉燃焼室の天井に設けた吹込口から高温ガスを下向きに吹き込み、高温ガスの顕熱と輻射により廃棄物の熱分解を促進することができ、廃棄物の熱分解により発生した可燃性ガスの燃焼を促進することができ、さらに、高温ガスの下向きの流れと、廃棄物層から発生する可燃性ガスと燃焼ガスとの上向きの流れとを衝突させ、廃棄物層直上でガス流れが緩やかなよどみ領域又は上下方向に循環する循環領域を燃焼室の幅方向と長さ方向の広い範囲に亘って形成することができるので、安定した燃焼が行われ、平面状燃焼領域(火炎)を定在させることができる。また、定在する平面状火炎の輻射などにより廃棄物の熱分解をさらに促進することができる。このように高温ガス吹き込みにより、焼却炉の大きさに関わらず、空気比が1.5以下の低空気比燃焼においても廃棄物と、発生する可燃性ガスを安定して燃焼することができる。そして、燃焼が安定するため、廃棄物焼却炉から排出される排ガス中のCO、NOxなど有害物の発生量を抑制することができる。
図1は本発明の一実施形態に係る廃棄物焼却炉の概要構成を示している。まず、本発明の一実施形態に係る廃棄物焼却炉の基本構成と焼却方法の概要を説明し、次いで各構成装置の詳細を説明する。この実施形態において、燃焼室内での廃棄物の移動方向(炉長方向)における燃焼室の上流側を前部、下流側を後部という。
本実施形態では、廃棄物焼却炉1は、燃焼用空気となる一次空気の一次空気供給系を備えている。一次空気供給系は、空気供給源からの一次空気Pを燃焼用一次空気供給管9を経て、乾燥火格子5a、燃焼火格子5b及び後燃焼火格子5cのそれぞれの風箱7a,7b,7c,7dに分岐供給管から送り込むようになっており、上記燃焼用一次空気供給管9には、ブロワ8そして流量調整機構としてのダンパ11が設けられている。
本実施形態では、廃棄物焼却炉1は、高温ガスを上記燃焼室2の天井2Aから下向きに吹き込む高温ガス吹込み手段を備えている。高温ガス吹込み手段は、火格子5上の廃棄物の移動方向である炉長方向の複数位置で燃焼室の天井2Aに高温ガス吹込口13(13a,13b,13c,13d,13e)を備え、また、高温ガス吹込口13は炉長方向で乾燥火格子5aから後燃焼火格子5cの前部までの天井2Aに設けられている。高温ガス吹込み手段は、さらに、高温ガス吹込口13へ高温ガスを供給する高温ガス供給装置24と、高温ガスを上記高温ガス吹込口13へ導く管路と、流量調整機構としての調整弁14を有している。
本実施形態では、焼却炉1の廃熱ボイラ4の出口に、排ガスのガス成分濃度を計測するガス成分濃度計測手段としてのガス成分濃度計21と、このガス成分濃度計21からの信号を受けて既述の高温ガス吹込手段の調整弁14あるいは14a,14b,14c,14d,14eを制御する高温ガス吹込制御装置22とを有している。
先ず、廃棄物投入口3へ廃棄物を投入すると、落下した廃棄物は図示しない廃棄物供給装置により燃焼室2内に供給され、乾燥火格子5a上に堆積され、各火格子5a〜5cの動作により、燃焼火格子5b上そして後燃焼火格子5c上へと移動し、各火格子上に廃棄物Wの層を形成する。各火格子は、風箱7a,7b,7c,7dを経て、燃焼用の一次空気を受けており、これにより各火格子の廃棄物は乾燥そして燃焼される。
焼却炉1の廃熱ボイラ4の出口に備えられたガス成分濃度計21(21a,21b,21c)により排ガス中の酸素濃度、CO、NOxのガス成分濃度を計測し、これらのガス成分濃度のうちの一つ、あるいは複数が所定値範囲内にないときに、高温ガス吹込制御装置22により、上記濃度が所定値範囲内になるように高温ガス吹込量を調整するために、一括調整弁14、個別調整弁14a〜14eの少なくとも一つの開度を制御する。ガス成分濃度計21a,21b,21cでの計測された各ガス成分濃度の状況が所定値範囲よりも増大傾向あるいは減少傾向にある場合に、その傾向に対して吹込み高温ガス流量をどのように対応加減調整するかは次のごとくである。
・酸素濃度
所定範囲より増大 → 高温ガス流量をやや減少させる
所定範囲より減少 → 高温ガス流量を増大させる
(燃焼用酸素不足)
・CO濃度
所定範囲より増大 → 高温ガス流量を増大させる
(酸素不足で燃焼が不活性)
所定範囲より減少 → 現状維持
・NOx濃度
所定範囲より増大 → 高温ガス流量を減少させる
(酸素過多で燃焼が過活性)
所定範囲より減少 → 現状維持
燃焼用一次空気Pは、ブロワ8から燃焼用一次空気供給管9を通って乾燥火格子5a、燃焼火格子5b及び後燃焼火格子5cのそれぞれの下部に設けられた風箱7a,7b,7c,7dに供給された後、各火格子5a,5b,5cを通って燃焼室2内に供給される。燃焼室2内に供給される燃焼用一次空気Pの流量は、燃焼用一次空気供給管9に設けられた流量調整用のダンパ11により調整される。また、風箱7a,7b,7c,7d及び燃焼用一次空気Pを供給するための燃焼用一次空気供給管9等の構成は図示したものに限定されず、焼却炉の規模、形状、用途等により適宜選択され得る。
図1に見られるように、高温ガスが、高温ガス吹込口13(13a、13b、13c、13d、13e)から、乾燥領域A1から後燃焼領域A4の前部の領域に向かって吹き込まれ、廃棄物層Wに向かって下向きに吹き込まれる。
高温ガス吹込口13から吹き込まれる高温ガスの温度は、100〜400℃の範囲とすることが好ましく、150〜200℃程度とすることがより好ましい。100℃未満の温度のガスを吹き込むと炉内温度が低下し、燃焼が不安定となりCO発生量が増加する。400℃を超えるガスを吹き込むと燃焼室内における火炎温度が著しく高温になり、クリンカの生成が助長されるなど問題が生じる。高温ガスの温度を150〜200℃程度とすることにより、前記の問題の発生を抑制するとともに空気を加熱するエネルギーを適切な範囲とすることができるので、より好ましい。
高温ガス吹込口13は、燃焼室2の天井の、乾燥火格子5aから後燃焼火格子5cの移動方向上流側(前部)までの範囲内での火格子直上の位置に設けられている。
2 燃焼室
4 (廃熱)ボイラ
5 火格子
5a 乾燥火格子
5b 燃焼火格子
5c 後燃焼火格子
13(13a,13b,13c,13d,13e) 高温ガス吹込口
21(21a,21b,21c) ガス成分濃度計測手段(ガス成分濃度計)
22 高温ガス吹込制御装置
24 高温ガス供給装置(手段)
Claims (4)
- 火格子式廃棄物焼却炉であって、火格子を備え該火格子上の廃棄物を燃焼する燃焼室と、燃焼室に連設され燃焼排ガスから熱回収する廃熱ボイラと、燃焼用一次空気を上記火格子の下から上記燃焼室内に吹き込む一次空気吹込み手段と、高温ガスを上記燃焼室の天井から下向きに吹き込む高温ガス吹込み手段とを有する火格子式廃棄物焼却炉において、
高温ガス吹込み手段は、火格子上の廃棄物の移動方向である炉長方向の複数位置で燃焼室の天井に設けられた高温ガス吹込口と、高温ガス吹込口へ高温ガスを供給する高温ガス供給手段と、
焼却炉から排出される排ガスの酸素、NOx、COのうち少なくとも一つのガス成分濃度を計測するガス成分濃度計測手段と、
ガス成分濃度計測手段により計測する計測値に基づき上記ガス成分濃度を所定範囲とするとともに、廃棄物から発生する可燃性ガスの未燃分を燃焼室から廃熱ボイラに流出させることなく、可燃性ガスを燃焼室で燃焼させるように高温ガスの吹込み流量を制御する高温ガス吹込制御手段とを備え、
廃熱ボイラは、可燃性ガスの未燃分を二次燃焼する領域を有せず、その高さが排ガスを温度850℃以上で2秒以上滞留可能とする高さであり、
高温ガス吹込制御手段は、ガス成分濃度計測手段により計測したガス成分濃度計測値が所定範囲より増大あるいは減少したときに、高温ガスの吹込み流量を次の(1)ないし(6)のように制御することを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉。
(1)酸素濃度計測値が所定範囲より増大したとき、高温ガス吹込み流量を減少させる。
(2)酸素濃度計測値が所定範囲より減少したとき、高温ガス吹込み流量を増大させる。
(3)CO濃度計測値が所定範囲より増大したとき、高温ガス吹込み流量を増大させる。
(4)CO濃度計測値が所定範囲より減少したとき、高温ガス吹込み流量を現状の流量で維持する。
(5)NOx濃度計測値が所定範囲より増大したとき、高温ガス吹込み流量を減少させる。
(6)NOx濃度計測値が所定範囲より減少したとき、高温ガス吹込み流量を現状の流量で維持する。 - 高温ガス供給手段は、複数の高温ガス吹込み口のそれぞれに対応して設けられた個別調整弁を有しており、
高温ガス吹込制御手段は、それぞれの個別調整弁の開度を独立して調整し、それぞれの高温ガス吹込み口から吹き込む高温ガスの吹込み流量を独立して制御することとする請求項1に記載の火格子式廃棄物焼却炉。 - 火格子式廃棄物焼却炉であって、火格子を備え該火格子上の廃棄物を燃焼する燃焼室と、燃焼室に連設され燃焼排ガスから熱回収する廃熱ボイラと、燃焼用一次空気を上記火格子の下から上記燃焼室内に吹き込む一次空気吹込み手段と、高温ガスを上記燃焼室の天井から下向きに吹き込む高温ガス吹込み手段とを有する火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法において、
火格子上の廃棄物の移動方向である炉長方向の複数位置で燃焼室の天井に設けられた高温ガス吹込口から高温ガスを吹き込み、
焼却炉から排出される排ガスの酸素、NOx、COのうち少なくとも一つのガス成分濃度を計測して計測値に基づき上記ガス成分濃度を所定値範囲とするとともに、廃棄物から発生する可燃性ガスの未燃分を燃焼室から廃熱ボイラに流出させることなく、可燃性ガスを燃焼室で燃焼させるように高温ガスの吹込み流量を制御し、
廃熱ボイラは、可燃性ガスの未燃分を二次燃焼する領域を有せず、その高さが排ガスを温度850℃以上で2秒以上滞留可能とする高さであり、
ガス成分濃度計測値が所定範囲より増大あるいは減少したときに、高温ガスの吹込み流量を次の(1)ないし(6)のように制御することを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法。
(1)酸素濃度計測値が所定範囲より増大したとき、高温ガス吹込み流量を減少させる。
(2)酸素濃度計測値が所定範囲より減少したとき、高温ガス吹込み流量を増大させる。
(3)CO濃度計測値が所定範囲より増大したとき、高温ガス吹込み流量を増大させる。
(4)CO濃度計測値が所定範囲より減少したとき、高温ガス吹込み流量を現状の流量で維持する。
(5)NOx濃度計測値が所定範囲より増大したとき、高温ガス吹込み流量を減少させる。
(6)NOx濃度計測値が所定範囲より減少したとき、高温ガス吹込み流量を現状の流量で維持する。 - 複数の高温ガス吹込み口のそれぞれに対応して設けられた個別調整弁の開度を、それぞれの個別調整弁について独立して調整し、それぞれの高温ガス吹込み口から吹き込む高温ガスの吹込み流量を独立して制御することとする請求項3に記載の火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法。
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