JP6286516B1 - 焼却装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】焼却装置において、竪型の焼却炉１を立ち下げる場合の時間短縮ならびに使用燃料の節減を可能とする。【解決手段】焼却装置は、焼却炉１の燃焼室１ａに投入される被焼却物を加熱するバーナ（８，９）と、燃焼室１ａ下方の火格子１ｄから燃焼室１ａに燃焼空気を供給する燃焼空気供給手段（６，７）とを有する。そして、焼却炉１を立ち下げる場合、燃焼室１ａへの被焼却物の投入を停止し、燃焼室１ａ内の被焼却物を炭化物として残留させる。【選択図】図１
Description
本発明は、例えば一般ごみや産業廃棄物等を焼却する竪型の焼却炉を有する焼却装置に関する。
例えば特許文献１には、「ゴミ焼却炉を立ち下げる場合、当該ゴミ焼却炉へのゴミの投入を停止し、約１時間程度、通常運転状態における排ガス温度を維持し、その後、排ガス温度の低下が進行して８００℃程度になると、スタートバーナを燃焼開始制御することによりゴミが無くなるまで運転する」ということが記載されている。
また、特許文献２には、「廃棄物焼却炉の立ち下げに際して、被焼却物受入部を閉鎖し、火炉内の消火時期に案内面上の被焼却物に噴射ノズルから水を噴霧することにより、火炉の熱気によって前記案内面上の被焼却物が着火してくすぶり続けることを防止するとともに、立ち下げに要する時間が延引することを防止する」ということが記載されている。
さらに、特許文献３には、「焼却炉の立ち下げ時に、投入される廃棄物が少なくなるにつれ、炉体の温度を維持するために、廃プラスチックを溶融または破砕して燃焼室内に噴射することにより、炉内を加熱する」ということが記載されている。
上記特許文献１では、ゴミ焼却炉内のゴミが無くなるまでスタートバーナの燃焼運転を行うようにしているので、立ち下げ時間が掛かるとともに、燃料コストが嵩むことが懸念される。
また、上記特許文献２では、立ち下げ時間の短縮ならびに燃料コストの軽減が可能であるものの、被焼却物の燃焼状態が不均一になっているとともに、ＣＯ、ＮＯｘ、ダイオキシン等の有害物質を含むようになっているので、その後処理に手間がかかる他、再立ち上げ時に手間がかかることが懸念される。
さらに、上記特許文献３では、上記特許文献１に比べると立ち下げ時間の短縮ならびに燃料コストの軽減が可能であると言えるが、依然として廃プラスチックを用意する手間やコストならびに廃プラスチックを溶融または破砕するのに要する手間やコストが嵩むことが懸念される等、改良の余地がある。
このような事情に鑑み、本発明は、焼却装置において、竪型の焼却炉を立ち下げる場合の時間短縮ならびに使用燃料の節減を可能とすることを目的としている。
本発明は、竪型の焼却炉の燃焼室に投入される被焼却物を加熱する助燃バーナと、前記燃焼室下方の火格子から前記燃焼室に一次燃焼空気を供給する一次燃焼空気供給手段と、前記燃焼室に二次燃焼空気を供給する二次燃焼空気供給手段と、燃焼運転、立ち下げ運転ならびに再立ち上げ運転を制御する制御装置と、を有する焼却装置であって、前記制御装置は、前記焼却炉を立ち下げる場合、前記燃焼室への被焼却物の投入を停止し、その後、前記一次燃焼空気供給手段、前記二次燃焼空気供給手段、前記助燃バーナを制御することにより前記被焼却物を乾燥、熱分解させる処理と、前記乾燥、熱分解が完了したか否かを監視する処理と、前記乾燥、熱分解が完了したと判定したときに前記一次燃焼空気の供給を停止し、続いて前記二次燃焼空気供給手段の運転を停止する他、前記助燃バーナを運転している場合にはその運転を停止する処理とを行い、前記乾燥、熱分解が完了したか否かを監視する処理では、前記燃焼室内の被焼却物の表面から発生するＯ 2 濃度が所定値以上であるという条件と、前記燃焼室内の被焼却物の温度が所定値未満であるという条件がそれぞれ成立しているか否かを調べ、前記２つの条件が共に成立した場合に、前記被焼却物の乾燥、熱分解が完了したと判定する、ことを特徴としている。
この構成では、前記焼却炉を立ち下げるときに前記焼却炉の火格子上に被焼却物を炭化物として残留させるようにしているから、特許文献１のように被焼却物を完全燃焼させる場合に比べると立ち下げに要する時間を短縮ならびに使用燃料を節減することが可能になり、また、特許文献２のように水を噴射する場合ならびに特許文献３のように廃プラスチックを供給する場合に比べると余分なコスト上昇を抑制できるようになる。
しかも、前記焼却炉を再度立ち上げるときには、例えば前記燃焼室内に残留させてある炭化物をバーナで加熱して着火させることにより、当該炭化物を種火として利用し、炭化物が燠燃焼することで残留した灰層の温度が速やかに上昇するので、例えば前記燃焼室内の被焼却物を完全燃焼させて立ち下げた後で再度立ち上げる場合に比べると、前記燃焼室に被焼却物を投入する時期や前記燃焼空気を供給する時期を早めることが可能になる等、前記焼却炉の立ち上げ時間を従来例に比べて短縮できるようになる。
また、上記焼却装置において、前記制御装置は、前記一次燃焼空気の供給を停止した後、窒素ガスまたは酸素濃度１２％未満の気体を前記燃焼室内に噴射する処理をさらに行う、構成とすることができる。
この構成では、前記被焼却物を速やかに強制消火させることが可能になる。これにより、前記燃焼空気の供給および加熱を停止した後において前記被焼却物が予熱によって燃焼が進行することを防止できるようになる。
さらに、前記酸素濃度１２％未満の気体は、前記燃焼室から排出される排ガスとすることができる。
この構成のように、前記被焼却物を速やかに強制消火させる際に排ガスを有効利用すれば、上記した窒素ガスあるいは酸素濃度１２％未満の合成ガスを用いずに済むから、無駄を排除できるようになるとともに、排ガスの浄化を高めるうえで有利になる。
さらに、上記焼却装置において、前記制御装置は、前記焼却炉の立ち下げ後に、再度、立ち上げる場合、前記焼却炉の立ち下げに伴い前記燃焼室内に炭化物として残留されることになる被焼却物を前記助燃バーナで加熱して着火させる処理と、前記燃焼室内の温度が当該燃焼室内に投入される被焼却物を燃焼可能とする所定温度に到達したと判定したときに前記燃焼室内に前記一次燃焼空気を供給しながら、当該燃焼室内に被焼却物を徐々に投入する処理とを行う、構成とすることができる。
この構成では、前記焼却炉を再度立ち上げるときに、前記燃焼室内に炭化物として残留させてある被焼却物を種火燃料として有効利用できるので、前記燃焼室内の被焼却物を完全燃焼させて立ち下げた後で再度立ち上げる場合に比べると、前記燃焼空気の供給開始時期ならびに前記被焼却物の投入開始時期を早めることができる等、前記焼却炉の立ち上げ時間を従来例に比べて短縮できるようになるとともに、立ち下げ時に残留した灰の温度を速やかに上昇させることができ、立ち上げ時の未燃分の排出を抑制することができる。
本発明に係る焼却装置によれば、竪型の焼却炉を立ち下げる場合の時間短縮ならびに使用燃料の軽減することができる。
以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１に、本発明の一実施形態を示している。図示例の焼却炉排ガス処理設備は、焼却炉１、冷却装置２、バグフィルタ等のろ過式の集塵装置３、誘引通風機４、煙突５、一次燃焼空気供給手段６、二次燃焼空気供給手段７、助燃バーナ８、制御装置１０などを備えている。
焼却炉１は、例えば図示しない一般廃棄物、産業廃棄物や所定梱包に入れられた感染性医療廃棄物などの被焼却物を燃焼するものであり、その約下半分が燃焼室１ａに、また、約上半分が再燃焼室１ｂになっている。燃焼室１ａには助燃バーナ８が設けられている。
さらに、焼却炉１には、燃焼室１ａに被焼却物を投入するためのホッパ１ｃが設けられているとともに、Ｏ2濃度検出手段２１、第１温度検出手段２２、第２温度検出手段２３等が設けられている。
Ｏ2濃度検出手段２１は、燃焼室１ａ内の被焼却物の表面から発生するＯ2濃度を検出するものである。第１温度検出手段２２は、焼却炉１上方の排気口近傍における温度（炉出口温度）を検出するものである。第２温度検出手段２３は、焼却炉１の火格子１ｄ上方の小径炉壁から炉内に露呈する状態で設置されるものであって、当該設置場所の温度を燃焼室１ａ内の被焼却物の温度として検出するものである。
冷却装置２は、詳細に図示していないが、焼却炉１から排出される高温の排ガスを例えば２２０℃程度に降温するボイラや、冷却装置２で降温された排ガスをさらに概ね２００℃以下に減温するガス冷却室などを有している。
集塵装置３は、冷却装置２で減温された排ガス中のばいじんや有害ガス成分を中和、濾過して浄化するものであって、例えばバグフィルタとされる。
誘引通風機４は、集塵装置３内の排ガスを吸引して、煙突５から大気中に放出させるものである。
一次燃焼空気供給手段６は、焼却炉１下端の火格子１ｄから燃焼室１ａに一次燃焼空気を供給するものであって、第１供給路６ａ、第１送風機６ｂなどを備えている。
二次燃焼空気供給手段７は、焼却炉１の燃焼室１ａに二次燃焼空気を供給するものであって、第２供給路７ａ、第２送風機７ｂなどを備えている。
第２供給路７ａは、焼却炉１の燃焼室１ａと大気とを連通するものである。第２送風機７ｂは、第２供給路７ａに大気および焼却炉１から排出される排ガスの少なくともいずれか一方を二次燃焼空気として吸引するものである。
制御装置１０は、少なくとも燃焼運転、立ち下げ運転、再立ち上げ運転等を制御するものである。
次に、この実施形態に係る焼却装置の動作を説明する。
まず、燃焼室１内に被焼却物の燃えカス等が残存していない状態で燃焼運転を開始させる始業時には、燃焼室１ａおよび再燃焼室１ｂの内部を助燃バーナ８によって加熱することにより、被焼却物の着火温度（例えば４００℃）以上に昇温させる。なお、この被焼却物の着火温度は、第２温度検出手段２３の検出出力を監視することにより制御する。
その後、図示しないごみ貯留場内で予め区分しておいた立上げ用の燃え易いごみを、ホッパ１ｃから火格子１ｄ上に少量ずつ徐々に供給して燃焼させることにより、燃焼室１ａ内をさらに加熱する。この燃焼に伴い発生する燃焼ガスは、再燃焼室１ｂへ送出される。
再燃焼室１ｂ内では、供給される高温の再燃空気により、燃焼ガスが８５０℃以上に加熱され、その高温雰囲気下でダイオキシン類生成の前駆物質である未燃炭素類及び悪臭の原因となる未燃ガス等が完全燃焼される。なお、この燃焼ガスの温度は、第１温度検出手段２２からの検出出力を監視することにより制御する。
この再燃焼室１ｂから排出される排ガスは、冷却装置２を通過することにより減温されてから、集塵装置３において前記排ガスに含まれるばいじん、酸性有害ガス等が濾過、中和、吸着されることにより浄化されて、誘引通風機４を経て煙突５から排出される。
このような状態において再燃焼室１ｂの排気口付近の温度が安定して８５０℃以上を保っていれば、ホッパ１ｃから投入する被焼却物を一般ごみ等に変更し、燃焼が安定していれば、助燃バーナ８の運転を停止する。なお、燃焼途中で燃焼が不安定になれば、助燃バーナ８の運転を再開する。
このような燃焼運転を開始してから焼却炉１を立ち下げる場合には、燃焼室１ａへの被焼却物の投入を停止し、燃焼室１ａ内の被焼却物を炭化物として残留させるようにする。
具体的に、燃焼室１ａへの被焼却物の投入を停止すると、燃焼室１ａおよび再燃焼室１ｂの温度が徐々に低下することになる。
そこで、制御装置１０は、再燃焼室１ｂの温度を８５０℃に維持するように一次燃焼空気供給手段６、二次燃焼空気供給手段７、助燃バーナ８の運転を制御することにより、燃焼室１ａから排出される熱分解ガスを完全燃焼させる。
こうして、制御装置１０は乾燥、熱分解が完了したか否かを監視する。例えば制御装置１０は、Ｏ2濃度検出手段２１からの検出出力に基づいて燃焼室１ａ内の被焼却物の表面から発生するＯ2濃度が所定値（例えば４％）以上であるという条件と、第２温度検出手段２３からの検出出力に基づいて燃焼室１ａ内の被焼却物の温度が所定値（例えば揮発分の無い固定炭素の発火点である５００℃）未満であるという条件とがそれぞれ成立しているか否かを調べる。
なお、Ｏ2濃度を所定値（例えば１％）に設定して一次燃焼空気量を制御し、一次燃焼空気量が通常の燃焼運転時の値（例えば３０％）以下になると、乾燥、熱分解が完了したと判定することができる。
そして、制御装置１０は、前記２つの条件が共に成立していると判断した場合、つまり前記Ｏ2濃度が前記所定値以上でかつ前記被焼却物の温度が前記所定値未満である場合、「前記被焼却物の乾燥、熱分解が完了した」と判定する。なお、前記乾燥、熱分解の完了判定については、前記条件の他に、燃焼室１ａ内における被焼却物の高さが所定高さ以下であるという条件をさらに加えてもよい。
ここで、制御装置１０が乾燥、熱分解が完了したと判定すると、先ず、燃焼室１ａに対する一次燃焼空気供給手段６の運転を停止し、続いて二次燃焼空気供給手段７の運転を停止する他、助燃バーナ８を運転している場合にはその運転を停止する。
これにより、燃焼室１ａ内の被焼却物の燃焼の進行が徐々に弱くなるので、当該燃焼室１ａの温度が徐々に低下する。このような過程において火格子１ｄ上で被焼却物が徐々に炭化することになるが、当該炭化物となった被焼却物は外部に廃棄せずに燃焼室１ａ内に残留させることにする。
ところで、前記一次燃焼空気の供給を停止した後、所定のタイミングで燃焼室１ａ内の被焼却物に窒素供給手段９により窒素ガス（または酸素濃度１２％未満の合成ガス）を噴射することにより、速やかに強制消火させることが可能である。
このような強制消火を行うと、前記一次燃焼空気の供給を停止した後において被焼却物が十分酸素と接触することがないから、燃焼が進行することを防止できるようになる。
以上説明したような形態で焼却炉１を立ち下げてから、再度、焼却炉１を立ち上げる場合には、制御装置１０は、まず、燃焼室１ａ内の火格子１ｄ上に炭化物として残留させてある被焼却物を助燃バーナ８で加熱することにより着火させる処理を行う。
そして、制御装置１０が、第２温度検出手段２３からの検出出力に基づいて燃焼室１ａ内の火格子１ｄ上に炭化物として残留させてある被焼却物の温度が所定温度（燃焼室１ａ内に投入される被焼却物を燃焼可能とする温度で、例えば５００℃以上）に到達したと判定すると、一次燃焼空気供給手段６を運転開始させることにより燃焼室１ａ内に一次燃焼空気を供給しながら、ホッパ１ｃから燃焼室１ａ内に被焼却物を徐々に投入する処理を行う。
このように、焼却炉１を再度立ち上げるときには、燃焼室１ａ内の火格子１ｄ上に炭化物として残留させてある被焼却物を種火燃料として有効利用できるので、前記始業時、あるいは燃焼室１ａ内の被焼却物を完全燃焼させて立ち下げた後で再度立ち上げる場合に比べると、燃焼室１ａへの一次燃焼空気の供給開始時期ならびに被焼却物の投入開始時期を早めることができる等、焼却炉１の立ち上げ時間を従来例に比べて短縮できるようになる。
以上説明したように、本発明を適用した実施形態の焼却装置では、焼却炉１を立ち下げる場合、火格子１ｄ上に被焼却物を炭化物として残留させるようにしている。
これにより、特許文献１のように被焼却物を完全燃焼させる場合に比べると、立ち下げに要する時間を短縮ならびに使用燃料を節減することが可能になり、また、特許文献２のように水を噴射する場合ならびに特許文献３のように廃プラスチックを供給する場合に比べると余分なコスト上昇を抑制できるようになる。
しかも、焼却炉１を再度立ち上げる場合には、例えば燃焼室１ａ内に残留させてある炭化物を助燃バーナ８で加熱して着火させることにより、当該炭化物を種火として利用することができるので、例えば燃焼室１ａ内の被焼却物を完全燃焼させて立ち下げた後で再度立ち上げる場合に比べると、燃焼室１ａに被焼却物を投入する時期や前記燃焼空気を供給する時期を早めることが可能になる等、焼却炉１の立ち上げ時間を従来例に比べて短縮できるようになる。
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。
例えば図示していないが、再燃焼室１ｂに再燃バーナを設置することが可能である。この場合、再燃焼室１ｂの温度を制御する際に、助燃バーナ８だけでなく、前記再燃バーナの運転を制御することが可能である。また、前記燃焼運転を立ち下げる場合において、乾燥、熱分解が完了したと判定したときに、助燃バーナ８および前記再燃バーナを運転している場合にはそれらの運転を停止する必要がある。
さらに、上記実施形態で記載した強制消火時において、「酸素濃度１２％未満の合成ガス」として、集塵装置３を通過した排ガスを用いることが可能である。このように強制消火時に排ガスを有効利用する場合には、上記した窒素ガスあるいは酸素濃度１２％未満の合成ガスを用いずに済むから、無駄を排除できるようになるとともに、排ガスの浄化を高めるうえで有利になる。
本発明は、竪型の焼却炉の燃焼室に投入される被焼却物を加熱するバーナと、前記燃焼室下方の火格子から前記燃焼室に一次燃焼空気を供給する一次燃焼空気供給手段とを有する焼却装置に好適に利用することが可能である。
１ 焼却炉
１ａ 燃焼室
１ｂ 再燃焼室
１ｃ ホッパ
１ｄ 火格子
２ 冷却装置
３ 集塵装置
６ 一次燃焼空気供給手段
７ 二次燃焼空気供給手段
８ 助燃バーナ
１０ 制御装置
１１ 排気路
１２ 排ガス還流手段
２１ Ｏ2濃度検出手段
２２ 第１温度検出手段
２３ 第２温度検出手段
２４ 流量検出手段
１ａ 燃焼室
１ｂ 再燃焼室
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１２ 排ガス還流手段
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２２ 第１温度検出手段
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２４ 流量検出手段
Claims (4)
- 竪型の焼却炉の燃焼室に投入される被焼却物を加熱する助燃バーナと、前記燃焼室下方の火格子から前記燃焼室に一次燃焼空気を供給する一次燃焼空気供給手段と、前記燃焼室に二次燃焼空気を供給する二次燃焼空気供給手段と、燃焼運転、立ち下げ運転ならびに再立ち上げ運転を制御する制御装置と、を有する焼却装置であって、
前記制御装置は、前記焼却炉を立ち下げる場合、前記燃焼室への被焼却物の投入を停止し、その後、前記一次燃焼空気供給手段、前記二次燃焼空気供給手段、前記助燃バーナを制御することにより前記被焼却物を乾燥、熱分解させる処理と、前記乾燥、熱分解が完了したか否かを監視する処理と、前記乾燥、熱分解が完了したと判定したときに前記一次燃焼空気の供給を停止し、続いて前記二次燃焼空気供給手段の運転を停止する他、前記助燃バーナを運転している場合にはその運転を停止する処理とを行い、
前記乾燥、熱分解が完了したか否かを監視する処理では、前記燃焼室内の被焼却物の表面から発生するＯ 2 濃度が所定値以上であるという条件と、前記燃焼室内の被焼却物の温度が所定値未満であるという条件がそれぞれ成立しているか否かを調べ、前記２つの条件が共に成立した場合に、前記被焼却物の乾燥、熱分解が完了したと判定する、ことを特徴とする焼却装置。 - 請求項１に記載の焼却装置において、
前記制御装置は、前記一次燃焼空気の供給を停止した後、窒素ガスまたは酸素濃度１２％未満の気体を前記燃焼室内に噴射する処理をさらに行う、ことを特徴とする焼却装置。 - 請求項２に記載の焼却装置において、
前記酸素濃度１２％未満の気体は、前記燃焼室から排出される排ガスとされる、ことを特徴とする焼却装置。 - 請求項１から３のいずれか１項に記載の焼却装置において、
前記制御装置は、前記焼却炉の立ち下げ後に、再度、立ち上げる場合、前記焼却炉の立ち下げに伴い前記燃焼室内に炭化物として残留されることになる被焼却物を前記助燃バーナで加熱して着火させる処理と、前記燃焼室内の温度が当該燃焼室内に投入される被焼却物を燃焼可能とする所定温度に到達したと判定したときに前記燃焼室内に前記一次燃焼空気を供給しながら、当該燃焼室内に被焼却物を徐々に投入する処理とを行う、ことを特徴とする焼却装置。
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