JP6815013B1 - 竪型ごみ焼却炉を用いた間欠運転式ごみ焼却施設 - Google Patents

Abstract

【課題】立ち下げ運転の際のランニングコストを削減しつつ立ち下げのための時間を短縮可能な間欠運転式ごみ焼却施設を提供する。【解決手段】本発明のごみ焼却施設は、下方から順に灰層、燃焼層、炭化層、乾燥層が形成されるよう被焼却物が堆積される燃焼室を有する竪型ごみ焼却炉と、燃焼室の下方から一次燃焼空気を供給する一次燃焼空気供給手段と、燃焼室の上部に二次燃焼空気を供給する二次燃焼空気供給手段と、制御装置とを備え、制御装置は、燃焼運転から休止状態へ移行する立ち下げ運転を行う際、被焼却物の投入を停止し、被焼却物の投入停止からの所定時間であって、立ち下げ運転開始の直前に前記ごみクレーンにより投入装置に供給された被焼却物の重量から求められる被焼却物の量及び／又は発熱量に応じて予め定めた所定時間経過後に一次燃焼空気の供給を停止し、燃焼室内の温度が所定値を下回ると二次燃焼空気の供給を停止する。【選択図】図２

Description

本発明は、竪型ごみ焼却炉を用いた間欠運転式ごみ焼却施設に関し、焼却炉の立ち下げ運転を助燃バーナを使用せず、しかも短時間で行う技術に関する。

従来、都市ごみや産業廃棄物を処理するにあたり、いわゆるストーカ式の焼却炉が用いられている。ストーカ式焼却炉は、前後又は左右方向に複数配設された火格子の前後の往復運動に伴い、ごみが前方に移動しながら徐々に乾燥及び燃焼する方式の焼却炉であり、比較的単純な構造でありながら、投入されるごみの水分や発熱量によらず大量の廃棄物を処理することができるため、多くの焼却処理施設において採用されている。

ところで、厚生労働省は、ごみ焼却施設から排出される排ガス中に含まれるダイオキシン類に関するガイドラインを定めており、焼却炉の２４時間運転を行う全連続燃焼式焼却施設を推奨している。この場合、焼却炉を終日稼働させることにより、安定してダイオキシン類の発生を抑止することが可能であるが、休炉する際には、炉内に未燃物を残留させない燃え切り方式を採用することが求められる。

このような全連続燃焼式の採用は、処理能力が大きくて作業員の確保が比較的容易な都市部においては可能ではあるが、ごみ処理量が多くなく作業員の確保が容易ではない地域においては実現が難しい。そのような地域においては、１日８時間程度の操業である機械化バッチ炉や、１６時間操業の准連続燃焼式など、間欠運転を行う焼却施設が採用される。

このような間欠運転を行う焼却施設においては、１日の中で、日中に通常の燃焼運転を行い、夜間には休止状態となり、翌朝、再び運転を開始する、いわゆるＤＳＳ（Ｄａｉｌｙ Ｓｔａｒｔｕｐ ａｎｄ Ｓｈｕｔｄｏｗｎ）運転が行われる。

ストーカ炉を使用したごみ焼却施設において、間欠運転を行う技術として、特許文献１に示されるような、燃え切り方式を採用した手法が開発されている（特許文献１）。

特開平１１−２９４７２５号公報

特許文献１に開示された技術によると、立ち下げ運転時にバーナ等の補助燃焼装置を用いて炉内に投入されたごみを完全燃焼することができ、焼却炉から発生するダイオキシン類などの有害物質を完全に無害化した上で休止状態に入ることができる。

しかしながら、このような燃え切り方式を採用した立ち下げ運転を行うと、炉内に投入したごみを完全燃焼させるのに時間がかかるという課題が生じる。特に、ストーカ炉を使用した場合、炉内に投入されたごみが往復運動する火格子上を移動して完全燃焼するのに２時間程度の時間を要する。一回の休止のために毎日２時間を要するとなると、作業員にかかる負担は大きく、人件費も過大となる。また、ごみの投入停止に伴い、炉内の温度が徐々に低下するため、ごみを燃やし切るためには補助燃料を使用した助燃バーナの使用が必須となり、焼却施設全体のランニングコストが増大する。さらに、立ち下げのための時間を短縮するには、助燃バーナによる負荷を高くする必要があり、さらなるランニングコストの増大を招くことにつながる。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、立ち下げ運転の際のランニングコストを削減しつつ立ち下げのための時間を短縮するという相反する効果を奏するごみ焼却施設を提供することを目的とする。

本発明では、以下のような解決手段を提供する。

第１の特徴に係る発明は、底部に灰排出手段が配設され、下方から順に灰層、燃焼層、炭化層、乾燥層が形成されるよう被焼却物が堆積される燃焼室と、ごみクレーンによって供給される被焼却物を貯留するとともに燃焼室の上方から投入する投入装置と、燃焼室内の温度を検出する燃焼室温度検出手段とを有する竪型ごみ焼却炉と、燃焼室の下方から一次燃焼空気を供給する一次燃焼空気供給手段と、燃焼室の上部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、休止状態及び立ち上げ運転を繰り返すことにより間欠運転を制御する制御装置とを備え、制御装置は、燃焼運転を実施する際、一次燃焼空気供給手段から供給される一次燃焼空気により被焼却物の燃焼を行うと共に二次燃焼空気供給手段から供給される二次燃焼空気により排ガスの燃焼を行い、燃焼運転から休止状態へ移行する立ち下げ運転を行う際、投入装置からの燃焼室への被焼却物の投入を停止し、被焼却物の投入停止からの所定時間であって、立ち下げ運転開始の直前にごみクレーンにより投入装置に供給された被焼却物の重量及び被焼却物の重量から求められる発熱量に応じて予め定めた所定時間経過後に一次燃焼空気供給手段からの一次燃焼空気の供給を停止し、燃焼室温度検出手段によって検出される燃焼室内の温度が所定値を下回ると二次燃焼空気供給手段からの二次燃焼空気の供給を停止する、ことを特徴とする竪型ごみ焼却炉を提供する。

第１の特徴に係る発明によれば、立ち下げ運転を実施するにあたって、一次燃焼空気の供給を被焼却物の投入停止からの所定時間であって、立ち下げ運転開始の直前にごみクレーンにより投入装置に供給された被焼却物の重量及び被焼却物の重量から求められる発熱量に応じて予め定めた所定時間経過後に停止しているため、立ち下げにかかる時間を短縮することができる。また、最後に供給された被焼却物を燃焼させずおき火の状態を維持することができるため、補助燃料を使用せずとも立ち下げ運転を実施することが可能となる。さらに、焼却残渣中に炭化物を保有することができるため、次回の立ち上げ運転において、炭化物を種火燃料として使用することができ、補助燃料を使用せずとも立ち上げ運転を実施することができるとともに、立ち上げ運転にかかる時間を短縮できる。

また、燃焼室内の温度が所定値を下回るまで二次燃焼空気を供給しているため、一次燃焼空気の供給に伴って発生した可燃ガスや有害物質を完全燃焼することができる。そして、燃焼室内の温度が所定値を下回ると二次燃焼空気の供給を停止するため、その後に燃焼反応が生じることや、燃焼室１ｂ内の温度が低下することを防止した上で休止状態に移行することができる。その結果、休止状態から立ち上げ運転を行う際に、燃焼室内に保持した熱量を利用して立ち上げることができ、立ち上げ時間の短縮及び補助燃料の使用削減につながる。

第２の特徴に係る発明は、第１の特徴に係る発明であって、燃焼室内の輝度を検出する燃焼室輝度検出手段をさらに備え、燃焼室内の輝度が被焼却物の投入停止後所定の輝度を下回ると一次燃焼空気供給手段からの一次燃焼空気の供給を停止する、竪型ごみ焼却炉を提供する。

第２の特徴に係る発明によれば、燃焼室内の輝度を一次燃焼空気供給停止の目安とすることで、被焼却物中の有機物を確実に熱分解させた状態で休止状態に移行することができ、有害物質の発生を抑制しつつ安定した操業が可能となる。

第３の特徴に係る発明は、第１又は第２の特徴に係る発明であって、竪型ごみ焼却炉から排出された排ガスを大気中に排出する煙突と、竪型ごみ焼却炉と煙突との間に配設され排ガス中の不純物を除去するバグフィルタと、排ガスを吸引し煙突へ導く誘引通風機をさらに備え、制御装置は、立ち下げ運転終了時に誘引通風機を停止するする竪型ごみ焼却炉を提供する。

第３の特徴に係る発明によれば、休止状態においては、一次燃焼空気、二次燃焼空気共に供給されていないため、動力を使用せず、煙突のドラフトのみでバグフィルタに全ガス量を通し、かつ竪型ごみ焼却炉内を負圧に維持する。このようにすることで、各機器の高温・低温損傷温度帯を避け、日ごとの運転及び休止が繰り返し行われたとしても、機器の寿命を確保しつつ安定した操業が可能となる。

第４の特徴に係る発明は、第３の特徴に係る発明であって、制御装置は、休止状態から燃焼運転へ移行する立ち上げ運転を行う際、誘引通風機を起動し、誘引通風機を起動すると投入装置から燃焼室へ被焼却物を一時的に投入し、一次燃焼空気供給手段からの一次燃焼空気の供給を開始し、一次燃焼空気の供給を開始すると二次燃焼空気供給手段からの二次燃焼空気の供給を開始し、二次燃焼空気の供給を開始すると投入装置からの被焼却物の連続的な供給を開始する、竪型ごみ焼却炉を提供する。

第４の特徴に係る発明によれば、立ち下げ運転によって形成され、炭化層に残留する高温の炭化物を種火燃料として使用することにより、助燃バーナを使用せずとも、短時間で立ち上げ運転を完了することが可能となる

本発明によれば、立ち下げ運転の際のランニングコストを削減しつつ立ち下げのための時間を短縮するという相反する効果を奏するごみ焼却施設を提供できる。

図１は、本実施形態に係る竪型ごみ焼却炉を含む焼却装置を示す模式図である。 図２は、本実施形態に係る竪型ごみ焼却炉の立ち下げ運転の手順を示すフローチャートである。 図３は、本実施形態に係る竪型ごみ焼却炉の立ち上げ運転の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について図を参照しながら説明する。なお、これはあくまでも一例であって、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではない。

［焼却装置の全体構成］
図１を用いて、本実施形態に係る竪型ごみ焼却炉を含む焼却装置の全体構成を説明する。

図１に示すように、本実施形態の焼却装置は、竪型ごみ焼却炉１と、ガス冷却装置２と、バグフィルタ３と、誘引通風機４と、煙突５と、一次燃焼空気供給手段６と、二次燃焼空気供給手段７と、制御装置８とによって構成される。

竪型ごみ焼却炉１は、不定形の一般廃棄物や、産業廃棄物等の廃棄物を焼却処理するものであり、底部に灰排出手段１ａが配設され、下方から順に灰層、燃焼層、炭化層、乾燥層が形成されるよう被焼却物が堆積される燃焼室１ｂと、燃焼室１ｂの上方に設けられ、燃焼室１ｂで発生した未燃焼成分を含むガスを燃焼させる再燃焼室１ｃと、前記燃焼室１ｂの上方から被焼却物を投入する投入装置１ｄと、燃焼室１ｂ内の温度を検出する燃焼室温度検出手段１ｅと、燃焼室１ｂ内の輝度を検出する燃焼室輝度検出手段１ｆとを備える。

投入装置１ｄは、被焼却物を一時的に貯留するホッパ及び多重のゲートによって構成されており、図示しないごみピットからごみクレーンによって投入装置１ｄに供給された被焼却物を貯留し、間欠的に燃焼室１ｂに投入することができる。

また、燃焼室１ｂには、図示しない助燃バーナが配設されており、例えば長期間のメンテナンス後など、燃焼室１ｂの温度が低下している場合の立ち上げ運転時などにおいて、補助燃料を燃焼することにより、燃焼室１ｂ内を昇温し立ち上げ運転を補助するようになっている。このような追加の燃料の使用は、手軽に燃焼室１ｂ内の温度を上げることができる一方で、焼却設備全体の効率を低下させる要因となるため、なるべく使用しないことが望ましい。

一次燃焼空気供給手段６は燃焼室１ｂの下方から一次燃焼空気を供給する。一次燃焼空気供給手段６は図示しない送風機、通風路及び空気予熱器等からなり、燃焼室１ｂの下方、具体的には、灰排出手段１ａを介して一次燃焼空気を供給する。一次燃焼空気が灰層、燃焼層、炭化層、乾燥層を順に通ることにより、被焼却物の乾燥から焼却を行うが、そのメカニズムについて説明する。

まず、灰排出手段１ａを介して供給される一次燃焼空気は灰層が保有する熱を受け昇温され、高温になった一次燃焼空気は燃焼層で酸素を消費することで被焼却物中の可燃物を燃焼し、燃焼排ガスとなる。燃焼層で被焼却物を燃焼することで発生した燃焼排ガスは、酸素が消費された高温の不活性ガスであるため、炭化層において不活性雰囲気下で被焼却物を熱分解する。炭化層において被焼却物が熱分解されることによって発生した不活性の熱分解ガスは、乾燥層において投入装置１ｄから投入された被焼却物を乾燥する。そして、被焼却物が乾燥された後の乾燥層からは乾燥熱分解ガスが排出される。

以上のようなメカニズムにより、燃焼室１ｂの下方から供給された一次燃焼空気が灰層、燃焼層、炭化層、乾燥層を生成し、被焼却物の乾燥から熱分解・焼却を行う。

二次燃焼空気供給手段７は燃焼室１ｂの上部に二次燃焼空気を供給する。二次燃焼空気供給手段７は図示しない送風機、通風路及び空気予熱器等からなり、燃焼室１ｂの上部に設けられた図示しない開口から二次燃焼空気を供給することで、乾燥層から排出された乾燥熱分解ガス中に含まれる可燃ガス成分を燃焼する。

なお、本実施形態に係る竪型ごみ焼却炉１において、一次燃焼空気の空気比は０．３５〜０．５程度であり、従来のストーカ炉における一次燃焼空気の空気比（０．９〜１．０程度）と比べて、１／３〜１／２倍程度の空気比である。また、二次燃焼空気の空気比は０．７〜０．８程度であり、従来のストーカ炉における二次燃焼空気の空気比（０．３〜０．５程度）を比べて、１．５〜２．５倍程度の空気比である。すなわち、本実施形態に係る竪型ごみ焼却炉１においては、一次燃焼空気の割合より二次燃焼空気の割合が多い。

このような構成によって、被焼却物の堆積層では燃焼熱を用いて積極的に熱分解を行い、熱分解によって発生した熱分解ガスを用いて被焼却物の乾燥を行う。そして、被焼却物の堆積層から発生したガス中の可燃ガス成分を二次燃焼空気で撹拌・混合して燃焼させる構成となっている。

また、竪型ごみ焼却炉１の燃焼室１ｂ上方には再燃焼室１ｃが配設されており、二次燃焼空気の供給によって発生した燃焼ガス中に残留する有害成分を高温の再燃空気によって再燃焼し、８５０℃以上に加熱する。このように、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を完全燃焼する。

ガス冷却装置２は、竪型ごみ焼却炉１から排出された排ガスの温度をバグフィルタ３に供給可能な程度であって、「ごみ処理に係るダイオキシン類発生防止等ガイドライン」に記された２００℃程度以下まで減温するものであり、その形式は問わない。

バグフィルタ３は、ガス冷却装置２で減温された排ガスをろ過することで、排ガス中に含まれる煤塵や有害成分などの不純物を中和あるいは吸着し除去するものであって、煤塵や有害成分をろ過するためのろ布を含む。

なお、バグフィルタ３の上流側には、図示しない薬剤供給装置が設けられており、排ガス中に含まれる塩化水素や硫黄酸化物等の酸性成分を中和するための消石灰等のアルカリ薬剤、及び、排ガス中に含まれる有害物質を吸着するための活性炭等の吸着剤を、排ガス中及びバグフィルタに供給する。

誘引通風機４は、バグフィルタ３の下流に配設される通風機であり、バグフィルタ３で浄化された排ガスを吸引して、煙突５から排ガスを大気に放出するためのものである。

煙突５は、竪型ごみ焼却炉１から排出された排ガスを大気中に排出するものであって、誘引通風機４の下流に配設される。

制御装置８は、状況に応じて、被焼却物を焼却処理するための燃焼運転、焼却処理を一時的に休止するための立ち下げ運転、及び、一時的な休止から復帰して再び燃焼運転に至るための立ち上げ運転を行う。

すなわち、本実施形態の焼却装置には、高温の燃焼室１ｂ内に一次燃焼空気及び二次燃焼空気を供給することで被焼却物を焼却処理する燃焼運転と、一次燃焼空気及び二次燃焼空気の供給を実質的に停止し被焼却物を焼却しない所定期間の休止状態とがあり、燃焼運転から休止状態に至る期間が立ち下げ運転、休止状態から燃焼運転に至る状態が立ち上げ運転として定義される。

本実施形態における制御装置８は、所定の条件に応じて一次燃焼空気供給手段６、二次燃焼空気供給手段７、及び、被焼却物の投入装置１ｄを制御することにより、燃焼運転、立ち下げ運転、休止状態及び立ち上げ運転を繰り返し、間欠運転を制御するものである。

〔竪型ごみ焼却炉１を使用した立ち下げ運転〕
次に、図２に示すフローチャートを用いて、本実施形態に係る間欠運転中の竪型ごみ焼却炉１を使用した立ち下げ運転について説明する。なお、通常の燃焼運転中であって、燃焼室１ｂ内は十分に加熱されており、助燃バーナは稼働していない状態からの立ち下げ運転について詳述する。

〔ステップＳ１００：被焼却物の投入停止〕
まず、竪型ごみ焼却炉１の通常の燃焼運転中において、運転停止の指令を受けると、制御部は投入装置１ｄからの被焼却物の投入を停止し、図示しないタイマーにより計時を開始する（ステップＳ１００）。

ステップＳ１００における被焼却物の投入停止に伴い、これ以上燃焼室１ｂ内に被焼却物が供給されることがなくなるため、ステップＳ１００以降に一次燃焼空気供給手段６から供給される一次燃焼空気は、既に燃焼室１ｂ内に存在する被焼却物の燃焼及びガス化のために消費される。

このとき、燃焼室１ｂに配設された助燃バーナは使用せず、被焼却物の堆積層に蓄積されている燃焼熱と一次燃焼空気供給手段６から供給される一次燃焼空気を用いて被焼却物の熱分解を行う。

〔ステップＳ１１０〜Ｓ１２０：一次燃焼空気の供給停止〕
ステップＳ１００において被焼却物の供給を停止すると、制御部８は、被焼却物の供給停止から所定時間が経過したかどうかを判定する処理を実行する（ステップＳ１１０）。

ステップＳ１１０において、被焼却物の供給を停止した時刻から所定時間が経過したと判定されると（ステップＳ１１０においてＹ）、制御部８は、一次燃焼空気供給手段６からの一次燃焼空気の供給を停止する（ステップＳ１２０）。

ステップＳ１００からステップＳ１２０までの期間に供給される一次燃焼空気の量は、好ましくは、燃焼室１ｂの下方に堆積する被焼却物中の有機物が十分に熱分解され、生成された炭化物がしっかり残存する程度に供給されることが好ましい。すなわち、被焼却物が燃焼まで至らない、熱分解された段階で一次燃焼空気の供給を停止する。

このとき、仮に、立ち下げ運転時における一次燃焼空気の供給量が多すぎると、有機物の熱分解により生成された炭化物が燃焼して灰化してしまい、炭化物をおき火として保存することが困難となる。その結果、休止状態から立ち上げ運転を実施する際に焼却残渣が保有する炭化物を種火燃料として使用することができず、助燃バーナの使用を余儀なくされる。

このように、燃焼室１ｂへの被焼却物の投入停止から所定時間経過後に一次燃焼空気の供給を停止することで、立ち下げにかかる時間を短縮することができる。また、最後に供給された被焼却物を完全燃焼させず、おき火の状態を維持することができ、補助燃料を使用せずとも立ち下げ運転を実施することができる。さらに、焼却残渣中に炭化物を保有することができるため、次回の立ち上げ運転において、炭化物を種火燃料として使用することができ、補助燃料を使用せずとも立ち上げ運転を実施することができるとともに、立ち上げ運転の時間を短縮できる。

なお、ステップＳ１１０において判定される所定時間は、立ち下げ運転開始の直前にごみクレーンにより投入装置１ｄに供給された被焼却物の重量及び被焼却物の重量から求められる発熱量に応じて設定される。

つまり、立ち下げ運転開始の直前にごみクレーンから投入装置１ｄに供給された被焼却物が、立ち下げ運転時に燃焼室１ｂ内で熱分解されるため、その重量及び発熱量を把握することで、熱分解に必要な一次燃焼空気の量が分かる。様々な条件に対して一次燃焼空気を供給する時間を予め定めておき、それに応じて一次燃焼空気を供給する時間を決定することで、最後に投入された被焼却物を確実に熱分解することができる。

また、燃焼室輝度検出手段１ｆで検出した輝度が所定値を下回ることを条件として一次燃焼空気の供給を停止するよう構成しても構わない。

すなわち、燃焼室の輝度は、燃焼室１ｂ内における燃焼反応の度合いを示すものとして検知される。燃焼室内の輝度が所定値より大きい場合、被焼却物中の有機物が熱分解している最中の状態であり、このままの状態で休止状態に入ることは、有機物が熱分解されず残存することとなり、有害物質の発生防止の観点から望ましくない。燃焼室内の輝度が所定値を下回ることを条件として一次燃焼空気の供給を停止することにより、被焼却物中の有機物を十分に熱分解し、生成された炭化物を残存させたまま休止状態に入ることができ、安定した操業が可能となる。

また、ステップＳ１１０において判定される所定時間経過の条件か、輝度が所定値を下回る条件のうちいずれかを満たした場合に一次燃焼空気の供給を停止するよう構成しても構わない。このように、複数の条件のうちのいずれかを満たした場合に一次燃焼空気の供給を停止することで、立ち下げにかかる時間を短縮することができるとともに、被焼却物中の有機物を確実に熱分解し、生成された炭化物を残存させたまま休止状態に入ることができる。

〔ステップＳ１３０〜Ｓ１４０：二次燃焼空気の供給停止〕
そして、ステップＳ１２０において一次燃焼空気の供給を停止すると、制御部８は、燃焼室温度検出手段１ｅによって燃焼室１ｂ内の温度検出を開始する。

そして、燃焼室１ｂ内の温度が所定値を下回ったかどうかを判定し（ステップＳ１３０）、検出温度が所定値を下回ったと判定されると（ステップＳ１３０においてＹ）、制御部８は、二次燃焼空気供給手段７からの二次燃焼空気の供給を停止して（ステップＳ１４０）、立ち下げ運転を終了する。

ステップＳ１１０において一次燃焼空気の供給を停止すると、被焼却物からの熱分解ガスの発生が実質的に停止するため、新たな可燃性ガスの発生が停止することとなる。一方、一次燃焼空気の供給を停止する前に発生して燃焼室内に残存する可燃性ガスを燃焼させるために二次燃焼空気を供給する必要がある。残存する可燃性ガスを二次燃焼空気によって燃焼することにより、ガスの温度は一時的に上昇するものの、残存する可燃性ガスの減少に伴い、燃焼室１ｂ内の温度は徐々に低下することとなる。

本実施形態においては、ステップＳ１３０において、燃焼室１ｂ内の温度が所定の温度（例えば、７００℃〜７５０℃の間の所定温度）まで低下したことを条件として、二次燃焼空気の供給を停止する。このようにすることで、一次燃焼空気の供給に伴って発生した可燃性ガスを燃焼させ、悪臭成分等を無害化するとともに、燃焼室１ｂ内の温度をある程度の温度に維持することができる。しかも、二次燃焼空気の供給停止に伴い、燃焼室１ｂ内への空気の供給が停止されるため、その後に燃焼反応が生じることや、燃焼室１ｂ内の温度が低下することを防止した上で休止状態に移行することができる。その結果、休止状態から立ち上げ運転を行う際に、燃焼室内に保持した熱量を利用して立ち上げることができ、立ち上げ時間の短縮及び補助燃料の使用削減につながる。

しかも、燃焼室１ｂ内には、おき火の状態を維持するよう保存された炭化物が存在するため、炭化物を種火燃料として使用することができ、助燃バーナを使用せずとも、立ち上げ運転を実施することが可能となる。

なお、立ち下げ運転終了時には、誘引通風機４も運転を停止しているため、休止状態においては動力を使用せず、煙突５のドラフトのみでバグフィルタ３に全ガス量を通し、かつ竪型ごみ焼却炉１内を負圧に維持する。このようにすることで、各機器の高温・低温損傷温度帯を避け、日ごとの運転及び休止が繰り返し行われたとしても、機器の寿命を確保しつつ安定した操業が可能となる。

〔竪型ごみ焼却炉１を使用した立ち上げ運転〕
次に、図３に示すフローチャートを用いて、本実施形態に係る竪型ごみ焼却炉１を使用した立ち上げ運転について説明する。なお、立ち上げ運転の前提として、上述した手順による立ち下げ運転が実施され、所定時間（例えば８時間）の休止状態を経てから立ち上げ運転を実施する場合を想定する。このような立ち上げ運転は、間欠運転中のごみ焼却施設において行われる。

〔ステップＳ２００：誘引通風機の起動〕
立ち上げ運転の指令を受けると、制御部８はまず、誘引通風機４を起動する（ステップＳ２００）。これにより、竪型ごみ焼却炉１内に滞留しているガスが強制的に煙突５から排出される。

〔ステップＳ２１０：被焼却物の一時的な投入〕
続いて制御部８は、投入装置１ｄを駆動して被焼却物を燃焼室１ｂ内に一時的に投入する（ステップＳ２１０）。このとき、好ましくは、燃焼しやすい高カロリーごみが投入される。

ステップＳ２１０において一時的に投入される被焼却物は、次のステップ以降において、燃焼室１ｂ内における燃焼を拡大させるために投入されるものであるため、例えば木くず、紙くず、廃プラスチックのように、着火しやすく高い発熱量を有するごみが投入されることが望ましい。

〔ステップＳ２２０：一次燃焼空気の供給開始〕
ステップＳ２１０で燃焼室１ｂ内に被焼却物が投入されると、制御部８は、一次燃焼空気供給手段を起動し、燃焼室１ｂ内に下方から一次燃焼空気を供給する（ステップＳ２２０）。

このとき燃焼室１ｂ内に下方から供給される一次燃焼空気は、まず、燃焼室１ｂの下部に堆積する被焼却物の灰層と炭化層が保有する熱を奪い、１５０℃以上まで予熱され、ステップＳ２１０で投入された被焼却物を乾燥する。同時に、焼却残渣中に保存されていた高温の炭化物を種火燃料として着火し、燃焼が発生する。一旦燃焼が発生すると、供給される一次燃焼空気及びステップＳ２１０で投入された被焼却物の作用によって燃焼領域が拡大して、徐々に燃焼室１ｂ内の温度が上昇し、次第に燃焼層の領域が拡大する。

ステップＳ２２０において供給される一次燃焼空気は、通常運転時における一次燃焼空気よりも、高い空気比となるよう供給量が制御される。つまり、通常運転時よりも過剰に空気を供給することにより、種火燃料に確実に着火して燃焼が拡大するよう制御を行う。

このとき、助燃バーナは起動しておらず、一次燃焼空気と種火燃料のみによって燃焼を発生させ、燃焼を拡大させることができる。助燃バーナを使用せずとも燃焼を発生させることができる理由は、竪型ごみ焼却炉１を用いているため、堆積された被焼却物の層が持つ熱量を、上方に蓄積された層の加熱に使用することができるからである。また、前述の立ち下げ運転において、被焼却物を燃焼させず、熱分解された炭化物の状態で保持することで、十分な熱量を蓄積した種火燃料として保存することができるためである。そして、下方からの一次燃焼空気の供給によって、上方への熱の伝達を補助するとともに、一次燃焼空気中の酸素によって燃焼を引き起こすことができるのである。

〔ステップＳ２３０：二次燃焼空気の供給開始〕
ステップＳ２２０で一次燃焼空気を供給し、被焼却物に着火すると、制御部８は、二次燃焼空気供給手段７を起動し、燃焼支部１ｂ内への二次燃焼空気の供給を開始する（ステップＳ２３０）。

立ち上げ運転の初期においては、燃焼室１ｂ内の温度は通常の燃焼運転時よりも低いため、不完全燃焼が生じやすい。そこで、燃焼室１ｂ内に二次燃焼空気を供給することにより、熱分解により発生した可燃ガス成分を燃焼させる。

〔ステップＳ２４０：被焼却物の連続的な投入の開始〕
ステップＳ２３０で二次燃焼空気の供給を開始すると、制御部８は、投入装置１ｄを制御して被焼却物の連続的な投入を開始し、被焼却物を徐々に投入することで、燃焼を拡大させ、これを継続することにより、立ち上げ運転を終了して通常の燃焼運転に至る。

以上のように、本実施形態に係る竪型ごみ焼却炉１の立ち下げ運転によって形成され、炭化層に残留する高温の炭化物を種火燃料として使用することにより、助燃バーナを使用せずとも、短時間で立ち上げ運転を完了することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述したこれらの実施形態に限るものではない。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

また、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

この発明のごみ焼却施設は、機械化バッチ炉や准連続燃焼式焼却炉など、間欠運転を行うごみ焼却設備に適用することができる。

１ 竪型ごみ焼却炉
１ａ 灰排出手段
１ｂ 燃焼室
１ｃ 再燃焼室
１ｄ 投入装置
１ｅ 燃焼室温度検出手段
１ｆ 燃焼室輝度検出手段
２ ガス冷却装置
３ バグフィルタ
４ 誘引通風機
５ 煙突
６ 一次燃焼空気供給手段
７ 二次燃焼空気供給手段
８ 制御装置

Claims (5)

1. 底部に灰排出手段が配設され、下方から順に灰層、燃焼層、炭化層、乾燥層が形成されるよう被焼却物が堆積される燃焼室と、ごみクレーンによって供給される被焼却物を貯留するとともに前記燃焼室の上方から投入する投入装置と、前記燃焼室内の温度を検出する燃焼室温度検出手段とを有する竪型ごみ焼却炉と、
   前記燃焼室の下方から一次燃焼空気を供給する一次燃焼空気供給手段と、
   前記燃焼室の上部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、休止状態及び立ち上げ運転を繰り返すことにより間欠運転を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、燃焼運転を実施する際、前記一次燃焼空気供給手段から供給される一次燃焼空気により被焼却物の燃焼を行うと共に前記二次燃焼空気供給手段から供給される二次燃焼空気により排ガスの燃焼を行い、燃焼運転から休止状態へ移行する立ち下げ運転を行う際、前記投入装置からの前記燃焼室への被焼却物の投入を停止し、被焼却物の投入停止からの所定時間であって、立ち下げ運転開始の直前に前記ごみクレーンにより前記投入装置に供給された被焼却物の重量及び被焼却物の重量から求められる発熱量に応じて予め定めた所定時間経過後に前記一次燃焼空気供給手段からの一次燃焼空気の供給を停止し、前記燃焼室温度検出手段によって検出される前記燃焼室内の温度が所定値を下回ると前記二次燃焼空気供給手段からの二次燃焼空気の供給を停止する、
   ことを特徴とする竪型ごみ焼却炉を用いた間欠運転式ごみ焼却施設。
2. 前記燃焼室内の輝度を検出する燃焼室輝度検出手段をさらに備え、前記燃焼室内の輝度が被焼却物の投入停止後所定の輝度を下回ると前記一次燃焼空気供給手段からの一次燃焼空気の供給を停止する、請求項１に記載の竪型ごみ焼却炉を用いた間欠運転式ごみ焼却施設。
3. 前記竪型ごみ焼却炉から排出された排ガスを大気中に排出する煙突と、前記竪型ごみ焼却炉と前記煙突との間に配設され前記排ガス中の不純物を除去するバグフィルタと、前記排ガスを吸引し煙突へ導く誘引通風機をさらに備え、
   前記制御装置は、前記立ち下げ運転終了時に前記誘引通風機を停止する、
   請求項１又は２に記載の竪型ごみ焼却炉を用いた間欠運転式ごみ焼却施設。
4. 前記制御装置は、休止状態から燃焼運転へ移行する立ち上げ運転を行う際、前記誘引通風機を起動し、前記誘引通風機を起動すると前記投入装置から前記燃焼室へ被焼却物を一時的に投入し、前記一次燃焼空気供給手段からの一次燃焼空気の供給を開始し、前記二次燃焼空気供給手段からの二次燃焼空気の供給を開始し、二次燃焼空気の供給を開始すると前記投入装置からの被焼却物の連続的な供給を開始する、
   請求項３に記載の竪型ごみ焼却炉を用いた間欠運転式ごみ焼却施設。
5. 底部に灰排出手段が配設され、下方から順に灰層、燃焼層、炭化層、乾燥層が形成されるよう被焼却物が堆積される燃焼室と、ごみクレーンによって供給される被焼却物を貯留するとともに前記燃焼室の上方から投入する投入装置と、前記燃焼室内の温度を検出する燃焼室温度検出手段とを有する竪型ごみ焼却炉を用い、燃焼運転、立ち下げ運転、休止状態及び立ち上げ運転を繰り返すことにより間欠運転を行うごみ焼却方法であって、
   燃焼運転を実施する際、前記燃焼室の下方から一次燃焼空気を供給して被焼却物の燃焼を行うと共に前記燃焼室の上部から二次燃焼空気を供給して排ガスの燃焼を行うステップを有し、
   燃焼運転から休止状態へ移行する立ち下げ運転を行う際、前記燃焼室への被焼却物の投入を停止するステップ、
   被焼却物の投入停止からの所定時間であって、立ち下げ運転開始の直前に前記ごみクレーンにより前記投入装置に供給された被焼却物の重量及び被焼却物の重量から求められる発熱量に応じて予め定めた所定時間経過後に前記一次燃焼空気の供給を停止するステップ、
   及び、前記燃焼室内の温度が所定値を下回ると前記二次燃焼空気の供給を停止するステップ、
   を有することを特徴とする竪型ごみ焼却炉を用いた間欠運転式ごみ焼却方法。