JP7057028B1

JP7057028B1 - 固形状燃焼物の燃焼システム

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Publication number: JP7057028B1
Application number: JP2021201749A
Authority: JP
Inventors: 裕司鈴木
Original assignee: TAIYO SERVICE INC.
Current assignee: TAIYO SERVICE INC.
Priority date: 2021-12-13
Filing date: 2021-12-13
Publication date: 2022-04-19
Anticipated expiration: 2041-12-13
Also published as: JP2023087394A; WO2023112524A1

Abstract

【課題】被燃焼物などの固形状燃焼物を安定して燃焼させることが可能な固形状燃焼物の燃焼システムを提供する。【解決手段】本発明の固形状燃焼物の燃焼システム１００においては、燃焼炉２０を構成する構造面に設けられてストーカ１０上で燃焼中の固形状燃焼物ＳＣに対して突発性圧縮気体ＰＪＧを瞬間的に噴射可能な炉内気体噴射手段３０が含まれてなり、システムの制御装置６０は、検出手段５０を介してＣＯ濃度、炉内温度、炉内圧力および吸引ファンの負荷率のいずれかで異常を検出したときに炉内気体噴射手段の駆動を停止する。【選択図】図１

Description

本発明は、生活の中で排出される生活ゴミ（都市ごみなど）やプラスチック類、木くず、紙屑などの廃棄物や、ＲＰＦやＲＤＦ及び木質ペレットなどのバイオマス燃料等の固形燃料などを含む固形状燃焼物の燃焼システムに関する。

日々の生産あるいは消費活動に伴って排出されるゴミ類は、例えば廃棄物処理施設における焼却炉で焼却処理される。このような廃棄物の焼却炉としては、例えば流動床型焼却炉や、特許文献１に例示されるストーカ型焼却炉が広く用いられている。

このうちストーカ型焼却炉は、ストーカと呼ばれる可動式又は固定式の火格子にゴミを乗せて順次に乾燥および焼却を行う方式であり、竪型ストーカ炉や階段型ストーカ炉など方式の違いはあるものの、広範な性状・種類のゴミに対応して安定した燃焼を確立することができるため広く用いられている。

例えば特許文献１では、ストーカ式焼却炉で発生した焼却灰のリサイクル技術に関してクリンカ等の柔らかい粗大物のみ破砕し、クリンカ破砕機で破砕されない粗大物を処理システムから除去する手段を採用することが提案されている。

このようにクリンカなどの焼却後の課題も存在することから、固形状燃焼物の燃焼炉において燃焼物の適正な燃焼状態を確立することが重要となってくる。従ってストーカ式焼却炉において、例えば特許文献２では、焼却炉内で燃焼中の廃棄物に対してストーカ下から燃焼を促進する目的で空気を供給することが行われている。また、例えば特許文献３では、焼却炉内においては燃焼中の廃棄物に対して側壁から圧縮空気を供給する技術も提案されている。

特開２００６－１６７５１３号公報特開２００３－１０６５１０号公報実開昭５７－７７６３４号公報

しかしながら、上述した各特許文献に限らず現在の技術では、市場のニーズを適切に満たしているとは言えず、以下に述べるごとき課題が存在する。

すなわち、たしかに特許文献１や特許文献２に例示されるようにストーカの下方より燃焼用の一次空気を供給することで固形状燃焼物の燃焼は促進される。しかしながら投入ホッパーから連続的に供給される被燃焼物は炉内で均一に分散されるわけではないため、どうしても局所的に被燃焼物が偏在してしまうという課題が残存している。他方、特許文献３の図１などで示されているように、炉壁に設けた通気孔から空気を単純に噴射するだけでは必ずしも偏在した被燃焼物が適切に移動しない。

上記した課題を一例に鑑みて、本発明は、上記した被燃焼物としての固形状燃焼物を安定して燃焼させることが可能な固形状燃焼物の燃焼システムを提供することを目的とする。

本発明の一実施形態における固形状燃焼物の燃焼システムは、（１）固形状燃焼物が移送されて載置される燃焼床と、前記燃焼床が収容された燃焼炉と、前記燃焼炉を構成する構造面に設けられて、前記燃焼床上で燃焼中の固形状燃焼物に対して突発性圧縮気体を瞬間的に噴射可能な炉内気体噴射手段と、前記燃焼床に前記固形状燃焼物を投入する固形状燃焼物投入手段と、前記固形状燃焼物が燃焼された後で発生する排ガスの中におけるＣＯ濃度、前記燃焼炉の炉内温度、前記燃焼炉の炉内圧力、および前記排ガスを外部へ排気するための誘引ファンの負荷率の少なくとも１つの基準値を検出する検出手段と、前記炉内気体噴射手段を制御する制御装置と、を含み、前記制御装置は、（ｉ）前記燃焼炉の燃焼処理開始においては、前記燃焼炉が所定温度に達したとき前記固形状燃焼物投入手段を介して前記固形状燃焼物を前記燃焼床に投入し、前記検出手段を介して前記基準値が所定値に達したことを検知した後で前記炉内気体噴射手段を駆動し、前記検出手段が前記ＣＯ濃度、前記炉内温度、前記炉内圧力および前記負荷率のいずれかで異常を検出したときに前記炉内気体噴射手段の駆動を停止する、ことを特徴とする。

なおこのとき、上記した（１）に記載の固形状燃焼物の燃焼システムにおいては、（２）（ｉｉ）前記燃焼炉の立ち下げ工程（燃焼処理の終了）においては、前記固形状燃焼物の投入を終了した場合に前記炉内気体噴射手段による前記突発性圧縮気体の噴射を終了することが好ましい。

また上記した（１）又は（２）に記載の固形状燃焼物の燃焼システムにおいては、（３）前記炉内気体噴射手段は前記構造面に設けられた複数の気体噴射口を有し、前記制御装置は、前記複数の気体噴射口のうち任意の気体噴射口から前記突発性圧縮気体を噴射するか選択することが好ましい。

また上記した（３）に記載の固形状燃焼物の燃焼システムにおいては、（４）前記制御装置は、予め設定されたシーケンスに基づいて、前記複数の気体噴射口から前記突発性圧縮気体を順次噴射することが好ましい。

また上記した（３）又は（４）に記載の固形状燃焼物の燃焼システムにおいては、（５）前記制御装置は、前記燃焼床上の前記固形状燃焼物の燃焼状態に基づいて、前記複数の気体噴射口のいずれから前記突発性圧縮気体を噴射するか選択することが好ましい。

また上記した（１）～（５）のいずれかに記載の固形状燃焼物の燃焼システムにおいては、（６）複数の気体噴射口の少なくとも１つは、前記燃焼床に設けられていることが好ましい。

また上記した（１）～（６）のいずれかに記載の固形状燃焼物の燃焼システムにおいては、（７）前記炉内気体噴射手段は、前記突発性圧縮気体を前記固形状燃焼物に衝突させて前記燃焼床上の前記固形状燃焼物を移動させるようにすることが好ましい。

本発明によれば、固形状燃焼物に対して突発性圧縮気体を瞬間的に噴射するとともに、システム上において異常が検出されたときには炉内気体噴射手段の駆動を停止することによって、燃焼炉内において固形状燃焼物を安定して燃焼させることが可能となる。

実施形態における固形状燃焼物の燃焼システムを示す模式図である。固形状燃焼物の燃焼システムのうち炉内気体噴射手段の配置構成（水平方向の配置）を示す模式図である。固形状燃焼物の燃焼システムのうち炉内気体噴射手段の配置構成（鉛直方向の配置）を示す模式図である。燃焼開始時における固形状燃焼物の燃焼方法を示すフローチャートである。固形状燃焼物の燃焼方法のうち燃焼システムの稼働処理を示すフローチャートである。炉内気体噴射手段における駆動シーケンスを示すデータテーブル（一例）である。炉内気体噴射手段により燃焼炉内の固形状燃焼物が移動する様子を示す模式図である。燃焼終了時における固形状燃焼物の燃焼方法を示すフローチャートである。変形例における固形状燃焼物の燃焼システムを示す模式図である。

次に本発明を実施するための実施形態について説明する。なお以下で説明する構成以外については、例えば特開２０１９－５２７７３号公報や特開２０２０－０３４２３２号公報などで例示される公知の種々のストーカ式焼却炉の構成や構造を適宜補完してもよい。さらには、本実施形態の燃焼システムが廃棄物焼却炉以外の他の燃焼炉にも適用される場合には、例えば前述のＲＰＦやＲＤＦ及び木質ペレットのバイオマス燃料等を用いたボイラー等の燃焼室や溶融炉の構成や構造を適宜補完してもよい。
＜固形状燃焼物ＳＣ＞
以下で詳述する燃焼システムは、一例として、日本各地に存在する企業内や公的なクリーンセンター・清掃工場などに設置される焼却炉を備えたごみ焼却施設や公知の固形燃料ボイラーなどの燃焼炉を備えたシステムに導入され得る。
このような燃焼システムで燃焼が可能な固形状燃焼物ＳＣとしては、例えば生ごみ、紙屑、木屑、繊維屑、汚泥、衣類など主として固形状であって焼却炉にて焼却が可能な一般的な公知の種々の可燃ごみが例示できる。

＜固形状燃焼物の燃焼システム１００＞
次に図１～図３を参照しつつ、本実施形態における固形状燃焼物の燃焼システム１００について説明する。
本実施形態の燃焼システム１００は、上記した固形状燃焼物ＳＣを効率よく燃焼させるために、後述する金属製の燃焼床１０の上に固形状燃焼物ＳＣを載せて、この燃焼床１０の下方から送風ファンにより乾燥も兼ねた燃焼用一次空気ＣＡの供給を行って燃焼を行う熱処理システムである。
このように本実施形態における燃焼床１０の一例として、ストーカ式燃焼炉で用いられるストーカ（火格子）を例にして説明を継続する。

図１から理解されるとおり、本実施形態の燃焼システム１００は、上記した各種の固形状燃焼物ＳＣの燃焼処理を行う機能を有し、ストーカ１０と、燃焼炉としての焼却炉２０と、炉内気体噴射手段３０と、固形状燃焼物投入手段４０と、検出手段５０と、制御装置６０と、を含んで構成されている。

ストーカ１０は、後述する焼却炉２０内の床面に設置される。ストーカ１０上には、後述する公知の投入ホッパーを介して固形状燃焼物ＳＣが移送される。このようなストーカ１０の構造としては、上記移送された固形状燃焼物ＳＣを攪拌し搬送することが可能な公知の格子構造を有するストーカを適用できる。図１及び３など示すように、このようなストーカ１０の下方には送風用ダクト１１が設置されており、例えば公知の送風ファン７１と空気流路７２を介して燃焼用一次空気ＣＡがストーカ１０の底面側へ供給される。

また、図１～３に示すように、本実施形態のストーカ１０は、いわゆる階段式のストーカ焼却炉に好適な構造であり、固定ストーカ１０ａと可動ストーカ１０ｂが交互にかつ階段状に並べた状態で焼却炉２０内に設置される。なお本実施形態では、それぞれ乾燥・焼却・後燃焼に対応して２つずつの固定ストーカ１０ａと可動ストーカ１０ｂが例示されているが、この形態に限られず規模やニーズに応じてストーカの段数や形状は適宜設定することができる。また、ストーカ１０の構造としては、上記した階段式に限られず、例えば揺動式や並行揺動式など公知の他の構造であってもよい。

可動ストーカ１０ｂは、不図示の駆動機構によって固定ストーカ１０ａに対して近接または離間するように移動することで、焼却炉２０内に投入された固形状燃焼物ＳＣを攪拌し且つ搬送することが可能となっている。このような可動ストーカ１０ｂの動く速度は、後述する制御装置６０によって調節することが可能となっている。

焼却炉２０は、上記したストーカ１０が収容される燃焼室を構成している。このような焼却炉２０の床面は、上記したストーカ１０で構成される。さらに図２及び図３から理解されるとおり、焼却炉２０は、右側壁２２ａ、左側壁２２ｂ、前方天面２２ｃ、後方天面２２ｄおよび後方側壁２２ｅで構成された公知の耐火性の構造面２２を備えてなる。

図３に示すように、焼却炉２０は、固形状燃焼物ＳＣの焼却によって発生する排ガスを排気するための排ガス路２３と、固形状燃焼物ＳＣの焼却によって発生する焼却灰を排出するための焼却灰排出口２４ａが形成された焼却灰排出路２４と、を含んで構成されている。この排ガス路２３へ導入された排ガスは、図１に示すように、触媒装置など公知の排ガス処理設備（不図示）で基準値以下にされて煙突２５を介して大気へ放出される。
なお焼却炉２０に近い側の排ガス路２３内に、例えば特開２０２０－０３４２３２号公報などで例示されるごとき、焼却炉２０の燃焼室に対して二次空気を供給するための公知の二次空気供給手段を設けてもよい。

また、図３に示すように、排ガス路２３のうち例えば排ガス処理設備の後段には、排ガスを後段の設備（煙突２５など）へと誘引するための公知のファンで構成された誘引ファンＡＦが設置されている。これにより排ガスが排ガス路２３や排ガス処理設備の途中で滞留することが抑制されて、基準値以下にされた排ガスが効率よく煙突２５から外部（大気）へと放出される。

なお本実施形態の誘引ファンＡＦには、必要に応じてその負荷率を検出可能な公知の負荷率検出機構５０ｄが設置されている。そして後述する制御装置６０は、上記した負荷率検出機構５０ｄによって検出される負荷率をモニタリングすることが可能となっている。

また、排ガス路２３のうち例えば煙突２５の所定位置には、必要に応じて排ガス中のＣＯ（一酸化炭素）濃度を検出可能な公知のＣＯ濃度センサー５０ａが設置されている。これにより、後述する制御装置６０は、上記したＣＯ濃度センサー５０ａによって検出される排ガス中の一酸化炭素濃度をモニタリングすることが可能となっている。

また、図１に示すように、焼却炉２０内には、炉内の温度を検出可能な公知の耐熱性の炉内温度センサー５０ｂと、炉内の圧力を検出可能な公知の炉内圧力センサー５０ｃが、それぞれ構造面２２に設置されている。これにより、後述する制御装置６０は、上記した炉内温度センサー５０ｂによって炉内温度を、上記した炉内圧力センサー５０ｃによって炉内圧力をそれぞれモニタリングすることが可能となっている。

炉内気体噴射手段３０は、前記した焼却炉２０を構成する構造面２２に設けられて、ストーカ１０上で燃焼中の固形状燃焼物ＳＣに対して突発性圧縮気体を瞬間的に噴射するように構成されている。

ここで本実施形態における「突発性圧縮気体」とは、上記した連続的に供給される圧縮気体の燃焼用一次空気ＣＡとは異なり、突発的に発射される空気砲ごとく１つの纏まった圧縮気体が瞬間的且つ１又は断続的に噴射される気体を言う。なお突発性圧縮気体に適用可能な気体としては、特に制限はなく、例えば、酸素や空気、その他にも窒素やアルゴンなど公知の不活性ガスが例示できる。本実施形態では、このような突発性圧縮気体をパルスジェットガス（ＰＪＧ）とも称する。

より具体的に本実施形態における炉内気体噴射手段３０は、図１及び図２などに示されるように、公知の圧縮ポンプ３１と、公知のエアタンク３２と、圧縮気体が供給可能な公知の材質で構成されたＰＪＡ供給路３３、気体噴射口３４、及び公知の噴射制御バルブ３５を含んで構成されている。

また、図２及び図３から理解されるとおり、本実施形態における炉内気体噴射手段３０は、前記した焼却炉２０の構造面２２にそれぞれ設けられた１又は複数の気体噴射口３４を有している。従って後述する制御装置６０は、前記した複数の気体噴射口３４のうちから任意の気体噴射口を介して突発性圧縮気体を噴射するか選択することが可能となっている

炉内気体噴射手段３０は、後述する制御装置６０の制御の下で、圧縮ポンプ（コンプレッサー）３１で高圧縮された圧縮気体がエアタンク３２に貯留される。一例として、エアタンク３２は、メインタンクと、このメインタンクにそれぞれ接続されるサブタンクを含んで構成されていてもよい。この場合、サブタンクに気体噴射口３４がそれぞれ接続される。そして同様に制御装置６０の制御の下で、任意の気体噴射口３４に対応する噴射制御バルブ３５が瞬間的に開状態となることで、エアタンク３２とＰＪＡ供給路３３を介して気体噴射口３４からＰＪＧが発射される。
一例として、本実施形態におけるコンプレッサーの気圧は０．７０ＭＰａ、エアタンク３２のうちメインタンクの気圧は、０．７０ＭＰａ、および、必要に応じて任意に設定されるサブタンクの気圧は０．４５ＭＰａに調整することができる。

固形状燃焼物投入手段４０は、例えば集積された固形状燃焼物ＳＣの一部を把持して投入ホッパー２１ａに供給可能な公知の種々のクレーン機構が例示できる。
なお図３から理解されるとおり、投入ホッパー２１ａで燃焼システム１００内に投入された固形状燃焼物ＳＣは、投入口２１ｂが形成された投入路２１を経て、公知の供給フィーダＥＭによって上記した焼却炉２０内のストーカ１０へ押し出される。

検出手段５０は、燃焼システム１００における各種の異常を検出する機能を有し、本実施形態における燃焼システム１００を安定して稼働することが可能なように各種のパラメータを検出するセンサー類である。より具体的に本実施形態の検出手段５０は、それぞれ上記したＣＯ濃度センサー５０ａ、炉内温度センサー５０ｂ、炉内圧力センサー５０ｃ、および、負荷率検出機構５０ｄを含んで構成されている。

なお、検出手段５０としては、例えば炉内における酸素濃度を検出可能な公知の酸素濃度センサー、排ガス中におけるＣＯ_２濃度を検出可能な公知の二酸化炭素濃度センサー、配管の腐食を検出可能な公知の腐食モニタリングセンサー、あるいは各構成機器の異常検出センサーなどを更に含んで構成されていてもよい。

制御装置６０は、上記した炉内気体噴射手段３０、固形状燃焼物投入手段４０および検出手段５０などの動作を制御する機能を有し、演算機能（ＣＰＵ）や記憶手段（メモリなど）を備えた公知のコンピュータで構成されている。なお本実施形態の制御装置６０は、燃焼システム１００が設置される施設内に配備されることが好ましいが、このシステムとは離れた場所に設置されて公知のネットワークを介してリモートで燃焼システム１００の動作を制御するように構成されていてもよい。

本実施形態の制御装置６０は、上記したストーカ１０等を機械的に作動させることにより、固形状燃焼物ＳＣの供給、移送および焼却残さの排出の機械化を行うことが可能となっている。一例として、固形状燃焼物ＳＣが都市ごみであるケースにおいては、一炉の焼却能力は日量数トンから１０００トン規模まで広い範囲に対応可能となっている。

＜固形状燃焼物ＳＣの燃焼方法＞
次いで図４も参照しつつ、本実施形態における固形状燃焼物の燃焼方法について説明する。なお以下で説明する燃焼方法は、例えば上記した制御装置６０に記憶された制御プログラムに従って実行される。また、上記した制御プログラムは、制御装置６０の記憶手段に保存されている形態であってもよいし、例えばクラウドなど外部ストレージに保持された制御プログラムをネットワーク経由で読み込む形態となっていてもよい。

まずステップ１では、焼却炉２０内を昇温させる。より具体的には、公知の助燃装置（不図示）を用いて炉内温度を速やかに上昇させる。このとき制御装置６０は、上記した炉内温度センサー５０ｂに基づいて、焼却炉耐火物保護のための所定の昇温基準（一例として例えば２５０℃／ｈ）以内の昇温となるように上記した助燃装置を制御することができる。

次いでステップ２では、焼却炉２０内が所定温度に到達したか否かが判定される。より具体的に制御装置６０は、上記した炉内温度センサー５０ｂに基づいて焼却炉２０の炉内温度が所定温度（一例として例えば８００℃）に達したかを検出することができる。

上記したステップ２で焼却炉（炉内温度）が所定温度に到達したとき、次いでステップ３では、前記した固形状燃焼物投入手段４０を介して固形状燃焼物ＳＣが投入ホッパー２１ａに投入される。

そしてステップ３で固形状燃焼物ＳＣが投入ホッパー２１ａへ投入されて投入路２１を経て投入口２１ｂに到達した後は、続くステップ４で燃焼システム１００による燃焼処理が開始される。

＜燃焼処理開始＞
ここで図５をさらに参照しつつ、ステップ４で実行される燃焼開始動作を含む燃焼処理工程について詳述する。
すなわち燃焼処理工程では、まずステップ４１で投入口２１ｂに到達した固形状燃焼物ＳＣに対して供給フィーダＥＭが駆動される。これにより固形状燃焼物ＳＣは供給フィーダＥＭによって上記した焼却炉２０内のストーカ１０へ押し出される。

次いでステップ４２では、検出手段５０を駆動して、上記したＣＯ濃度、炉内温度、炉内圧力および負荷率をそれぞれ燃焼処理の実施可否を判定可能なモニタリング基準値として検出する。
一例として、本実施形態のモニタリング基準値は次のとおりである。
（1）ＣＯ濃度・・・２０ｐｐｍ以下
２０ｐｐｍを超えると燃焼炉の不完全燃焼を起こしやすくなるからである。
（２）炉内温度・・・８００～９５０℃
（３）炉内圧力・・・－５０～－１２０Ｐａ
（４）負荷率・・・最大値に対して４０～７０％
上記（２）～（４）の数値範囲は、燃焼炉に損傷を与えない範囲として規定したものである。
なお上記したモニタリング基準値の値は一例であり、焼却施設の規模や設備能力に応じて適宜設定することができる。

次いでステップ４３では、制御装置６０は、ストーカ１０のうち可動ストーカ１０ｂを駆動する制御を実行する。これによりストーカ１０上の固形状燃焼物ＳＣを攪拌および搬送することが可能となる。なおステップ４２とステップ４３は、一部が並行して実行されてもよいし、順番が逆となっていてもよい。

次いでステップ４４では、制御装置６０は、突発性圧縮気体（ＰＪＧ）の発射順序が規定されたパルスジェット駆動シーケンスを読み込む処理を実行する。すなわち、本実施形態の制御装置６０は、予め設定されたシーケンスに基づいて、前記した複数の気体噴射口３４から突発性圧縮気体を順次噴射する制御を実行できる。本例では、制御装置６０は、（炉内温度や炉内圧力の値に基づいて、）パルスジェット駆動シーケンスとして例えば図６に例示するシーケンス１を読み出す処理を実行してもよい。

図６に、上記したパルスジェット駆動シーケンスの一例としてのデータテーブルを示す。上述したとおり、本実施形態の焼却炉２０における構造面２２には、複数の気体噴射口３４が設けられており、これら気体噴射口３４のそれぞれから任意のタイミングで突発性圧縮気体（ＰＪＧ）を発射可能となっている。

このような複数の気体噴射口３４は、それぞれＰＪＧを発射可能なＰＪ部を構成している。例えば右側壁２２ａに設けられた気体噴射口３４を第１ＰＪ部～第３ＰＪ部、左側壁２２ｂに設けられた気体噴射口３４を第４ＰＪ部～第６ＰＪ部、前方天面２２ｃに設けられた気体噴射口３４を第７ＰＪ部～第９ＰＪ部、後方天面２２ｄに設けられた気体噴射口３４を第１０ＰＪ部～第１２ＰＪ部、および、ストーカ１０下方に設けられた気体噴射口３４を第１３ＰＪ部～第１５ＰＪ部とする。

すると、例えば図６に示すシーケンス例では、焼却炉２０の構造面２２において設けられた合計１５個の気体噴射口３４に対し、どの順序やどのインターバルでどの気体噴射口３４からＰＪＧを順次発射するかのタイムテーブルが規定されている。同図に示されるように、本実施形態においては、任意の１つの気体噴射口３４から順次ＰＪＧを発射したり、複数の気体噴射口３４から同時に又は並行してＰＪＧを発射したりすることも可能となっている。
このように本実施形態では、予め上記したタイムテーブル（シーケンス）を複数準備しておき、従って制御装置６０は状況に合わせて任意のタイムテーブルをロードして気体噴射口３４から順次ＰＪＧを発射する制御を行い得る。なお図示では２つのタイムテーブルを例示したが、３つ以上の任意の数だけタイムテーブルを保持しておいてもよい。

このように本実施形態では、図１に示すように、複数の気体噴射口３４の少なくとも１つは、前記したストーカ１０における燃焼用一次空気ＣＡの通風孔を介して固形状燃焼物ＳＣにＰＪＧを発射させることができる。ストーカ１０の下方に設けられた気体噴射口３４は、上述した燃焼用一次空気ＣＡが導入される送風用ダクト１１に設けることができる。これにより、燃焼用一次空気ＣＡに加えて任意のタイミングでストーカ１０の下方（底面側）からＰＪＧを固形状燃焼物ＳＣに向けて発射することができる。また、ストーカ１０の通風孔は経年使用において詰まりなどが発生する可能性もあるが、燃焼用一次空気ＣＡに加えてＰＪＧをこの通風孔に通過させることで上記したストーカ１０内の詰まりをも解消することが可能となる。

上記の例では各構造面にそれぞれ３つの気体噴射口３４を設ける例を示したが、本実施形態は上記形態に限定されず、各構造面の少なくとも１つにおいて１又は複数のＰＪ部（気体噴射口３４）を設ける形態であってもよい。また、上記に加えて、後方側壁２２ｅにおいても１又は複数のＰＪ部（気体噴射口３４）を設けてもよい。

ステップ４４でパルスジェット駆動シーケンスを読み込んだ後は、次いでステップ４５において、制御装置６０は、炉内気体噴射手段３０を制御してＰＪＧを発射する発射処理を実行する。換言すれば、制御装置６０は、検出手段５０を介してモニタリング基準値が所定値に達したことを検知した後で炉内気体噴射手段３０を駆動する制御を実行する。

そして図７（１）に示すように、ストーカ１０上にある固形状燃焼物ＳＣは必ずしも均等となっておらず、図示のように局所的に偏在する固形状燃焼物ＳＣ_１が出現する場合も想定できる。このとき気体噴射口３４から発射されたＰＪＧが偏在する固形状燃焼物ＳＣ_１に衝突することで、この偏在していた偏在する固形状燃焼物ＳＣ_１が均等化された固形状燃焼物ＳＣ_２へと変化させることができる。換言すれば、本実施形態の炉内気体噴射手段３０は、前記した突発性圧縮気体を固形状燃焼物ＳＣに衝突させてストーカ１０上の固形状燃焼物ＳＣの位置を移動させることが可能となっている。
また、図７（２）に示すように、位置はそのままで固形状燃焼物ＳＣの回転なども可能である。

ステップ４５ではＰＪＧの発射処理を行った後、続くステップ４６において、制御装置６０は、上記したパルスジェット駆動シーケンス外の駆動が必要か否かを検出し、不要であれば再びステップ４４に戻って処理を継続する一方で、パルスジェット駆動シーケンス外の駆動が必要であれば続くステップ４７で手動操作に切り替えた後でステップ４８へ移行する。

すなわちステップ４８では、制御装置６０は、特定箇所のパルスジェット気体の発射処理を実行する。より具体的に、本実施形態では、上記したパルスジェット駆動シーケンスに基づくＰＪＧの発射に限らず、割り込み処理として作業者のマニュアル操作の指示に従って特定箇所のＰＪ部を駆動してＰＪＧを発射することが可能となっている。これにより、作業者が例えば燃焼炉の燃焼状態に基づいて任意のＰＪ部（気体噴射口３４）から例外的なＰＪＧを発射でき、固形状燃焼物ＳＣの燃焼効率をさらに向上させ得る。

そしてステップ４８で特定箇所のパルスジェット気体の発射処理が完了した後は、続くステップ４９で自動操作に切り替えた後で再びステップ４４に戻って上記した処理が繰り返される。すなわち制御装置６０は、割り込み処理によって中断した直前のパルスジェット駆動シーケンスを参照し、ＰＪＧの発射処理を再開することができる。

図４に戻り、固形状燃焼物ＳＣの燃焼方法の説明を継続する。すなわち、以上のステップ４１～ステップ４９で例示されるステップ４の燃焼処理が実行されている中で、続くステップ５では、制御装置６０は、上記した検出手段５０が異常を検出したか否かを判定する。なお、検出手段５０によって検出される異常としては、例えば上記したモニタリング基準値が正常の範囲を脱して異常を示す状態などが例示できる。

そしてステップ５で検出手段５０が異常を検出しない場合には、続くステップ６－２において、制御装置６０は、「施設の稼働終了」（例えば、規定の投入量や一日の稼働時間）に達したか否かを判定し、未だ達していないときはステップ３に戻って上記した処理を繰り返す。
他方で、ステップ６－２において「施設の稼働終了」に達したと判定される場合には、後述するステップ８における立ち下げ工程を実行する。

そしてステップ５において検出手段５０が異常を検出した場合には、続くステップ６――１において、制御装置６０は、上記した炉内気体噴射手段３０の駆動を停止する処理を実行する。より具体的に本実施形態の制御装置６０は、前記した検出手段５０がＣＯ濃度、炉内温度、炉内圧力および負荷率のいずれかで異常を検出したときに炉内気体噴射手段３０の駆動を停止する。

そしてステップ６－１において炉内気体噴射手段３０の駆動を停止した後は、続くステップ７において、制御装置６０は上記で発生した異常が解消したか否かを判定し、異常が解消された場合には再びステップ４に戻って上記した燃焼処理を再び実行する。
他方で、ステップ７で異常が解消しない場合、この異常はシステム上において重大であることが想定されることから、後述するステップ８における立ち下げ工程を実行する。

このように本実施形態の制御装置６０は、（ｉ）焼却炉の燃焼処理開始においては、焼却炉２０が所定温度に達したとき固形状燃焼物投入手段４０を介して固形状燃焼物ＳＣをストーカ１０に投入し、検出手段５０を介してモニタリング基準値が所定値に達したことを検知した後で炉内気体噴射手段３０を駆動し、さらに検出手段５０がＣＯ濃度、炉内温度、炉内圧力および負荷率のいずれかで異常を検出したときに炉内気体噴射手段３０の駆動を停止する制御を行うことができる。

＜立ち下げ工程（燃焼処理の終了）＞
ここで図８をさらに参照しつつ、ステップ８で実行される立ち下げ工程について詳述する。すなわち立ち下げ工程において、まずステップ８１において、制御装置６０は、固形状燃焼物投入手段４０を介した固形状燃焼物ＳＣの新たな投入を停止する。
よって、以降は投入ホッパー２１ａから新たな固形状燃焼物ＳＣが投入されずその時点で焼却炉２０内に残存する固形状燃焼物ＳＣの燃焼処理が行われることになる。

そしてステップ８２において、制御装置６０は、炉内気体噴射手段３０の駆動を終了する処理を実行する。より具体的に、本実施形態の制御装置６０は、例えば炉内気体噴射手段３０のうち噴射制御バルブ３５を全閉する制御を行ってもよい。これにより、以降は気体噴射口３４からＰＪＧが発射されることが停止されることになる。
なおステップ８２は、上記したステップ８１と同時に、又はステップ８１と少なくとも一部が並行して行われてもよい。

なお、このステップ８２においては、炉内気体噴射手段３０以外の装置（例えば燃焼用一次空気ＣＡの供給装置など）は依然として稼働しており、炉内に残存する固形状燃焼物ＳＣの燃焼処理が継続されている。
このように本実施形態の制御装置６０は、（ｉｉ）前記した焼却炉２０の立ち下げ工程においては、固形状燃焼物ＳＣの投入を終了した場合に、例えば燃焼用一次空気ＣＡの供給装置などは稼働を継続しつつ、炉内気体噴射手段３０による突発性圧縮気体の噴射を終了することができる。

次いでステップ８３において、制御装置６０は、予め定められた所定の終了時項目をクリアしているか否かを判定する。このような終了時項目としては、例えば、新たな固形状燃焼物ＳＣが投入ホッパー２１ａから投入されてからの経過時間、炉内気体噴射手段３０の駆動停止からの経過時間、炉内温度、炉内圧力などの少なくとも１つの終了基準値が例示できる。

そしてステップ８３で所定の終了時項目がクリアした場合、換言すれば炉内に残存する固形状燃焼物ＳＣの燃焼も完了したと見做せる場合には、続くステップ８４において、制御装置６０は、炉内気体噴射手段３０以外の燃焼システム１００の稼働を終了する処理を実行する。これにより燃焼システム１００は稼働停止状態となる。
なお固形状燃焼物ＳＣの投入及びＰＪＡは順次又は同時に停止してもよく、燃焼システム１００における付帯設備についても炉内に残存する燃焼物の状況（例えば経過時間、炉内温度、炉内圧力等）により順次停止させてもよい。

以上説明した実施形態は本発明を実施する上で好適な形態であって、これらに限定されるものではなく、例えば次に示すように実施形態を適宜変形することができる。
＜変形例＞
図９に、変形例における固形状燃焼物の燃焼システム１１０を示す。なお以下で説明する変形例では、上記した実施形態で既述した構成と同様の構成については同じ参照番号を付してその説明は適宜省略する。

同図に示すように、固形状燃焼物の燃焼システム１１０は、実施形態の燃焼システム１００に対して更に熱画像センサー５０ｅを備える点に主とした特徴がある。
熱画像センサー５０ｅは、焼却炉２０の燃焼室内における固形状燃焼物ＳＣの燃焼状態を撮像する機能を備えて構成されている。

このような熱画像センサー５０ｅとしては、例えば特開平５－０４８９３６号公報などに例示されたカメラシステムや、炉内の温度分布を測定可能な短波長放射式の公知の赤外線カメラシステムなどが適用できる。一例として、本変形例においては、熱画像センサー（耐熱カメラ）５０ｅとしてSELCO社製（型式SCB-4010）を採用している。

そして本変形例における制御装置６０は、熱画像センサー５０ｅで検出された固形状燃焼物の燃焼状態に基づいて、複数の気体噴射口３４のいずれからＰＪＧを噴射するかを決定する。例えば熱画像センサー５０ｅで検出された固形状燃焼物の燃焼状態において右側壁２２ａ側に固形状燃焼物ＳＣの偏在が確認されたとき、制御装置６０は、例えば右側壁２２ａに設けられた気体噴射口３４や反対側の左側壁に設けられた気体噴射口３４からＰＪＧを発射する制御を行ってもよい。

このように変形例に係る燃焼システム１１０においては、前記した制御装置６０は、前記ストーカ１０上の固形状燃焼物ＳＣの燃焼状態に基づいて、前記した複数の気体噴射口３４のいずれから突発性圧縮気体を噴射するか選択する制御を行う。これにより、焼却炉２０の燃焼室内における固形状燃焼物ＳＣの偏在がより正確に解消され得る。

なお上述のとおり添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。すなわち当業者であれば上記した実施形態に対して更なる変形を試みることは明らかであり、これらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば本実施形態では燃焼床１０としてのストーカ（火格子）が階段状に並置されたストーカ式焼却炉を例示したが、この形態に限られず例えば竪型式焼却炉や流動床式など他の方式の燃焼システムに本発明を適宜変形して適用してもよい。
また本発明は、公知の焼却施設に適用されることに限定されず、例えば固形物燃焼ボイラーや溶融炉の燃焼室にも適宜変更して適用してもよい。例えばボイラーなどに本発明を適用した場合には、より少量の燃料で高効率運転が可能となって燃費向上が見込まれる。
さらに、燃焼炉の損傷をおさえて寿命を延ばすことにもつながる。

以上説明したように、本発明は、固形状燃焼物ＳＣをより効率的に省エネルギーで稼働することが可能な燃焼（焼却）システムに資することができる。

１００、１１０固形状燃焼物の燃焼システム
１０燃焼床（ストーカ）
２０焼却炉
３０炉内気体噴射手段
４０固形状燃焼物投入手段
５０検出手段
６０制御装置
ＳＣ固形状燃焼物
ＰＪＧ突発性圧縮気体（パルスジェット気体）

Claims

固形状燃焼物が移送されて載置される燃焼床と、
前記燃焼床が収容された燃焼炉と、
前記燃焼炉を構成する構造面に設けられて、前記燃焼床上で燃焼中の固形状燃焼物に対して突発性圧縮気体を瞬間的に噴射可能な炉内気体噴射手段と、
前記燃焼床に前記固形状燃焼物を投入する固形状燃焼物投入手段と、
前記固形状燃焼物が燃焼された後で発生する排ガスの中におけるＣＯ濃度、前記燃焼炉の炉内温度、前記燃焼炉の炉内圧力、および前記排ガスを外部へ放出するための誘引ファンの負荷率の少なくとも１つのモニタリング基準値を検出する検出手段と、
前記炉内気体噴射手段を制御する制御装置と、を含み、
前記制御装置は、
（ｉ）前記燃焼炉の燃焼処理開始においては、
前記燃焼炉が所定温度に達したとき前記固形状燃焼物投入手段を介して前記固形状燃焼物を前記燃焼床に投入し、
前記検出手段を介して前記モニタリング基準値が所定値に達したことを検知した後で前記炉内気体噴射手段を駆動し、
前記検出手段が前記ＣＯ濃度、前記炉内温度、前記炉内圧力および前記負荷率のいずれかで異常を検出したときに前記炉内気体噴射手段の駆動を停止する、
ことを特徴とする固形状燃焼物の燃焼システム。
（ｉｉ）前記燃焼炉の立ち下げ工程においては、
前記固形状燃焼物の投入を終了した場合に前記炉内気体噴射手段による前記突発性圧縮気体の噴射を終了する、
ことを特徴とする請求項１に記載の固形状燃焼物の燃焼システム。
前記炉内気体噴射手段は前記構造面に設けられた複数の気体噴射口を有し、
前記制御装置は、前記複数の気体噴射口のうち任意の気体噴射口から前記突発性圧縮気体を噴射するか選択する、
請求項１又は２に記載の固形状燃焼物の燃焼システム。
前記制御装置は、予め設定されたシーケンスに基づいて、前記複数の気体噴射口から前記突発性圧縮気体を順次噴射する、
請求項３に記載の固形状燃焼物の燃焼システム。
前記制御装置は、前記燃焼床上の前記固形状燃焼物の燃焼状態に基づいて、前記複数の気体噴射口のいずれから前記突発性圧縮気体を噴射するか選択する、
請求項３又は４に記載の固形状燃焼物の燃焼システム。
複数の気体噴射口の少なくとも１つは、前記燃焼床に設けられてなる、
請求項１～５のいずれか一項に記載の固形状燃焼物の燃焼システム。
前記炉内気体噴射手段は、前記突発性圧縮気体を前記固形状燃焼物に衝突させて前記燃焼床上の前記固形状燃焼物を移動させる、
請求項１～６のいずれか一項に記載の固形状燃焼物の燃焼システム。