JP7213117B2 - ストーカ式焼却炉を備えた焼却システム - Google Patents

Description

本発明は、ごみを焼却するためのストーカ式焼却炉を備えた焼却システムに関し、特に、ストーカ式焼却炉内でのごみの燃焼を制御する技術に関する。

ストーカ式焼却炉は、ごみをストーカの上で移動させながら、ストーカ上でごみを燃焼させる焼却炉である。このタイプの焼却システムでは、ストーカ式焼却炉内のごみの燃焼を制御するために、工業用カメラまたは赤外線カメラなどの監視カメラが設けられている。この監視カメラは、ごみの送り方向においてストーカの下流側に設置され、ごみの燃焼完結線（燃え切り点）を撮像している。例えば、画像に示される燃焼完結線が基準位置から下流側に移動している場合は、燃焼完結線を上流側へ移動させるように空気供給量およびストーカの速度を調節することで、燃焼状態を制御する。

特許第６４２９０３９号公報

しかしながら、上述した監視カメラは、火炎の表面を画像化するので、炉内の全体での燃焼状態を検出することはできない。特に、ストーカ式焼却炉では、乾燥帯、燃焼帯、後燃焼帯の３つの帯で異なる燃焼状態が形成されるため、上述した監視カメラでは、乾燥帯、燃焼帯、後燃焼帯での火炎の状態を検出することができない。また、赤外線カメラは、火炎のみならず、高温の炉壁や焼却炉本体から発せられた赤外線も検出してしまうため、火炎のみの状態を検出することができない。

乾燥帯、燃焼帯、後燃焼帯での火炎の状態を検出するために、それぞれの帯ごとに複数のカメラを設けることも考えられる。しかしながら、この場合でも、カメラは、奥行き方向の燃焼状態、つまり火炎の表面の裏側にある火炎の状態を検出することができない。結果として、上述した監視カメラを用いた焼却システムでは、ストーカ式焼却炉内の燃焼状態を精度よく制御することは難しい。

そこで、本発明は、ストーカ式焼却炉内の火炎の全体を検出してごみの燃焼状態を精度よく制御することができる焼却システムを提供する。

一態様では、ごみを乾燥させる乾燥帯、前記ごみを燃焼させる燃焼帯、および燃え残った前記ごみを燃焼させる後燃焼帯を有するストーカ式焼却炉と、前記ストーカ式焼却炉内の火炎を検出する少なくとも１つの紫外線センサと、前記紫外線センサの出力信号に基づいて、前記ストーカ式焼却炉内での前記ごみの燃焼状態を制御する燃焼制御部を備えている、焼却システムが提供される。

一態様では、前記紫外線センサは、前記乾燥帯の上方に配置されており、かつ前記乾燥帯の上方位置から前記後燃焼帯の方向を向いて配置されている。
一態様では、前記少なくとも１つの紫外線センサは、前記ストーカ式焼却炉内の前記ごみの移動方向に沿って配列された複数の紫外線センサである。
一態様では、前記複数の紫外線センサは、前記ストーカ式焼却炉の側壁に固定されており、前記火炎をその側方から検出するように配置されている。
一態様では、前記複数の紫外線センサは、前記乾燥帯の上方に配置された少なくとも１つの上流側紫外線センサと、前記燃焼帯の上方に配置された少なくとも１つの下流側紫外線センサを含む。
一態様では、前記焼却システムは、前記乾燥帯にごみを送るごみ供給装置、前記ストーカ式焼却炉内に配置されたストーカを駆動するストーカ駆動装置、前記ストーカに送る一次空気の流量を調節する一次空気制御弁、前記一次空気を加熱する空気予熱器、前記ストーカ式焼却炉内に送る二次空気の流量を調節する二次空気制御弁、および前記ストーカ式焼却炉内に送る排ガスの流量を調節する排ガス制御弁をさらに備えており、前記燃焼制御部は、前記紫外線センサの出力信号に基づいて、前記ごみ供給装置、前記ストーカ駆動装置、前記一次空気制御弁、前記空気予熱器、前記二次空気制御弁、および前記排ガス制御弁のうちの少なくとも１つを操作するように構成されている。

紫外線センサは、火炎の全体から発せられる紫外線を検出することができる。すなわち、紫外線センサは、火炎の表面のみならず、奥行き方向に存在する火炎を検出することが可能である。したがって、紫外線センサの出力信号は、ストーカ式燃焼炉内のごみの燃焼状態を正確に反映しており、燃焼制御部は、紫外線センサの出力信号に基づいて、ストーカ式燃焼炉内のごみの燃焼を精度よく制御することができる。

特に、乾燥帯の上方に配置された紫外線センサは、燃焼帯に送られる前のごみの燃焼状態を検出することができるので、燃焼制御部は、紫外線センサの出力信号（すなわち、乾燥帯での紫外線量を含む数値）に基づいて燃焼帯での燃焼条件を調節するフィードフォワード制御を実行し、燃焼帯でのごみの燃焼を最適化することができる。このように、紫外線センサは、乾燥帯および燃焼帯での燃焼状態を検出することができるので、現在燃焼帯にあるごみの燃焼、およびこれから燃焼帯に送られるごみの燃焼を最適化することができる。

ストーカ式焼却炉を備えた焼却システムの一実施形態を示す図である。 焼却システムの他の実施形態を示す図である。 焼却システムの他の実施形態を示す図である。 焼却システムのさらに他の実施形態を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、焼却システムの一実施形態を示す図である。焼却システムは、ごみ２を焼却するためのストーカ式焼却炉１を備えている。このストーカ式焼却炉１は、ごみ２を乾燥させる乾燥帯５、乾燥したごみ２を燃焼させる燃焼帯６、および燃え残ったごみ２を燃焼させる後燃焼帯７の３つの帯を備えている。ごみ２は、乾燥帯５、燃焼帯６、および後燃焼帯７に順番に送られる。

ストーカ式焼却炉１は、乾燥帯５に配置された乾燥ストーカ１１と、燃焼帯６に配置された燃焼ストーカ１２と、後燃焼帯７に配置された後燃焼ストーカ１３を備えている。乾燥ストーカ１１、燃焼ストーカ１２、および後燃焼ストーカ１３は、ストーカ式焼却炉１のごみ２の移動方向に沿って、乾燥ストーカ１１、燃焼ストーカ１２、後燃焼ストーカ１３の順に配列されている。本実施形態では、燃焼帯６は、ごみ２の移動方向において上流側に位置する第１燃焼帯６Ａと、下流側に位置する第２燃焼帯６Ｂに分かれている。

ストーカ式焼却炉１は、ごみ２が投入されるホッパ１７と、ホッパ１７に投入されたごみ２を乾燥帯５に送るごみ送り装置２０を備えている。ごみ送り装置２０は、ホッパ１７の下方に配置されている。乾燥帯５へのごみ２の送り量は、ごみ送り装置２０によって調節することができる。乾燥帯５に送られたごみ２は、乾燥ストーカ１１、燃焼ストーカ１２、および後燃焼ストーカ１３のそれぞれの可動火格子（図示せず）の動作によって灰シュート２２に向かって送られる。

乾燥ストーカ１１の下方には、乾燥ストーカ１１を駆動するための乾燥ストーカ駆動装置２５が配置されている。この乾燥ストーカ駆動装置２５は、乾燥ストーカ１１を構成する可動火格子（図示せず）に連結されており、この可動火格子を固定火格子（図示せず）に対して相対的に移動させることで、乾燥ストーカ１１上のごみ２を下流側に送る。

燃焼ストーカ１２の下方には、燃焼ストーカ１２を駆動するための燃焼ストーカ駆動装置２６が配置されている。燃焼ストーカ駆動装置２６は、燃焼ストーカ１２を構成する可動火格子（図示せず）に連結されており、この可動火格子を固定火格子（図示せず）に対して相対的に移動させることで、燃焼ストーカ１２上のごみ２を下流側に送る。

後燃焼ストーカ１３の下方には、後燃焼ストーカ１３を駆動するための後燃焼ストーカ駆動装置２７が配置されている。この後燃焼ストーカ駆動装置２７は、後燃焼ストーカ１３を構成する可動火格子（図示せず）に連結されており、この可動火格子を固定火格子（図示せず）に対して相対的に移動させることで、後燃焼ストーカ１３上のごみ２を下流側に送る。

３つの帯５，６，７のストーカ１１，１２，１３上のごみ２の移動速度は、上述したそれぞれのストーカ駆動装置２５，２６，２７によって調節することができる。

焼却システムは、一次空気を乾燥ストーカ１１、燃焼ストーカ１２、および後燃焼ストーカ１３に送るための第１送風機３１と、第１送風機３１に接続された一次空気供給ライン３３を備えている。一次空気供給ライン３３は、第１送風機３１に接続された主供給ライン３４と、主供給ライン３４から分岐する乾燥用空気供給ライン３５Ａ、第１燃焼用空気供給ライン３５Ｂ、第２燃焼用空気供給ライン３５Ｃ、および後燃焼空気供給ライン３５Ｄを備えている。

乾燥ストーカ１１の下方には、乾燥用空気ボックス４１が配置されている。燃焼ストーカ１２の下方には、第１燃焼用空気ボックス４２Ａおよび第２燃焼用空気ボックス４２Ｂが配置されている。後燃焼ストーカ１３の下方には、後燃焼用空気ボックス４３が配置されている。乾燥用空気供給ライン３５Ａ、第１燃焼用空気供給ライン３５Ｂ、第２燃焼用空気供給ライン３５Ｃ、および後燃焼空気供給ライン３５Ｄは、乾燥用空気ボックス４１、第１燃焼用空気ボックス４２Ａ、第２燃焼用空気ボックス４２Ｂ、および後燃焼用空気ボックス４３にそれぞれ接続されている。

第１燃焼用空気ボックス４２Ａおよび第２燃焼用空気ボックス４２Ｂの配列は、第１燃焼帯６Ａおよび第２燃焼帯６Ｂの配列に対応する。第１送風機３１から吐き出された一次空気は、第１燃焼用空気供給ライン３５Ｂおよび第１燃焼用空気ボックス４２Ａを通って第１燃焼帯６Ａに送られる。同様に、第１送風機３１から吐き出された一次空気は、第２燃焼用空気供給ライン３５Ｃおよび第２燃焼用空気ボックス４２Ｂを通って第２燃焼帯６Ｂに送られる。

乾燥用空気供給ライン３５Ａ、第１燃焼用空気供給ライン３５Ｂ、第２燃焼用空気供給ライン３５Ｃ、および後燃焼空気供給ライン３５Ｄには、乾燥用一次空気制御弁５１、第１燃焼用一次空気制御弁５２、第２燃焼用一次空気制御弁５３、および後燃焼一次空気制御弁５４が取り付けられている。これら一次空気制御弁５１，５２，５３，５４は、一次空気の流量を調節可能な弁である。一次空気制御弁５１，５２，５３，５４の具体例としては、電動弁、エアオペレート弁などが挙げられる。

一次空気は、第１送風機３１によって主供給ライン３４に送られ、さらに乾燥用空気供給ライン３５Ａ、第１燃焼用空気供給ライン３５Ｂ、第２燃焼用空気供給ライン３５Ｃ、および後燃焼空気供給ライン３５Ｄを通って乾燥用空気ボックス４１、第１燃焼用空気ボックス４２Ａ、第２燃焼用空気ボックス４２Ｂ、後燃焼用空気ボックス４３に送られる。さらに、一次空気は、乾燥ストーカ１１、燃焼ストーカ１２、および後燃焼ストーカ１３に下から供給され、これらストーカ１１，１２，１３上に存在するごみ２の燃焼に供される。

乾燥ストーカ１１（乾燥帯５）、燃焼ストーカ１２（燃焼帯６）、および後燃焼ストーカ１３（後燃焼帯７）に送られる燃焼用空気としての一次空気の流量は、乾燥用一次空気制御弁５１、第１燃焼用一次空気制御弁５２、第２燃焼用一次空気制御弁５３、および後燃焼一次空気制御弁５４によってそれぞれ別々に調節することができる。本実施形態では、燃焼帯６は、第１燃焼帯６Ａおよび第２燃焼帯６Ｂに分かれており、第１燃焼帯６Ａおよび第２燃焼帯６Ｂに送られる一次空気の流量は、第１燃焼用一次空気制御弁５２、第２燃焼用一次空気制御弁５３によってそれぞれ別々に調節することができる。

さらに、乾燥用空気供給ライン３５Ａ、第１燃焼用空気供給ライン３５Ｂ、第２燃焼用空気供給ライン３５Ｃ、および後燃焼空気供給ライン３５Ｄには、乾燥用空気予熱器６１、第１燃焼用空気予熱器６２、第２燃焼用空気予熱器６３、および後燃焼用空気予熱器６４が取り付けられている。乾燥ストーカ１１（乾燥帯５）、燃焼ストーカ１２（燃焼帯６）、および後燃焼ストーカ１３（後燃焼帯７）に送られる一次空気の温度は、乾燥用空気予熱器６１、第１燃焼用空気予熱器６２、第２燃焼用空気予熱器６３、および後燃焼用空気予熱器６４によってそれぞれ別々に調節することができる。一実施形態では、上述した空気予熱器６１，６２，６３，６４に代えて、単一の空気予熱器を主供給ライン３４に取り付けてもよい。

図１に示す実施形態では、燃焼帯６に２つの燃焼用空気ボックス４２Ａ，４２Ｂが設けられているが、一実施形態では、単一の燃焼用空気ボックスが設けられてもよい。結果として、燃焼帯６は、第１燃焼帯６Ａと第２燃焼帯６Ｂには分けなくてもよい。この場合は、単一の燃焼用空気ボックスに接続される単一の一次空気供給ラインが設けられる。また、単一の燃焼用一次空気制御弁および単一の燃焼用空気予熱器が単一の一次空気供給ラインに取り付けられる。さらに、一実施形態では、３つ以上の燃焼用空気ボックスを燃焼帯６に設けてもよい。この場合は、３つ以上の燃焼用空気ボックスにそれぞれ接続される３つ以上の一次空気供給ラインが設けられる。また、３つ以上の燃焼用一次空気制御弁および３つ以上の燃焼用空気予熱器は、３つ以上の一次空気供給ラインにそれぞれ取り付けられる。

焼却システムは、二次空気をストーカ式焼却炉１内に送るための第２送風機７１と、第２送風機７１に接続された二次空気供給ライン７２を備えている。二次空気供給ライン７２の一端は、燃焼ストーカ１２の上方（燃焼帯６の上方）に位置しており、二次空気供給ライン７２の他端は第２送風機７１に接続されている。二次空気は、ストーカ式焼却炉１内のごみ２を完全燃焼させるために供給される。二次空気供給ライン７２には、二次空気制御弁７３が取り付けられている。二次空気制御弁７３は、二次空気の流量を調節可能な弁である。ストーカ式焼却炉１に送られる二次空気の流量は、二次空気制御弁７３によって調節される。二次空気制御弁７３の具体例としては、電動弁、エアオペレート弁などが挙げられる。

焼却システムは、ストーカ式焼却炉１から排出された排ガスの一部をストーカ式焼却炉１内に戻すための第３送風機８１と、第３送風機８１に接続された排ガス循環ライン８２を備えている。排ガス循環ライン８２の一端は、燃焼ストーカ１２の上方に位置しており、排ガス循環の他端は第３送風機８１に接続されている。排ガスは、ストーカ式焼却炉１内の二次燃焼領域の雰囲気を撹拌しつつ、二次燃焼領域での空気比を下げるために供給される。排ガス循環ライン８２には、排ガス制御弁８３が取り付けられている。排ガス制御弁８３は、排ガスの流量を調節可能な弁である。ストーカ式焼却炉１内に送られる排ガスの流量は、排ガス制御弁８３によって調節される。排ガス制御弁８３の具体例としては、電動弁、エアオペレート弁などが挙げられる。

焼却システムは、ストーカ式焼却炉１内でのごみ２の燃焼状態を制御する燃焼制御部９０を備えている。燃焼制御部９０は、プログラムが格納された記憶装置９０ａと、プログラムに含まれる命令に従って演算を行う演算装置９０ｂを備えている。演算装置９０ｂは、プログラムに含まれる命令に従って演算を行うＣＰＵ（中央処理装置）またはＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）などを含む。記憶装置９０ａは、演算装置９０ｂがアクセス可能な主記憶装置（例えばランダムアクセスメモリ）と、データおよびプログラムを格納する補助記憶装置（例えば、ハードディスクドライブまたはソリッドステートドライブ）を備えている。

燃焼制御部９０は、ごみ送り装置２０、ストーカ駆動装置２５，２６，２７、一次空気制御弁５１，５２，５３，５４、空気予熱器６１，６２，６３，６４、二次空気制御弁７３、および排ガス制御弁８３に電気的に接続されている。ごみ送り装置２０、ストーカ駆動装置２５，２６，２７、一次空気制御弁５１，５２，５３，５４、空気予熱器６１，６２，６３，６４、二次空気制御弁７３、および排ガス制御弁８３の動作は、燃焼制御部９０によって制御される。

焼却システムは、ストーカ式焼却炉１内の火炎を検出する紫外線センサ１００を備えている。この紫外線センサ１００は、火炎をその前方から検出する前方紫外線センサである。本実施形態では、紫外線センサ１００は、ストーカ式焼却炉１の乾燥ストーカ１１の上方（乾燥帯５の上方）に位置しており、ストーカ式焼却炉１の天井壁１Ａに固定されている。天井壁１Ａには、石英ガラスなどで構成された窓（図示せず）が設けられており、紫外線センサ１００は窓を通じてストーカ式焼却炉１内の火炎を検出することができる。紫外線センサ１００は、乾燥帯５の上方位置から後燃焼帯７の方向を向いて配置されている。より具体的には、紫外線センサ１００は、ストーカ式焼却炉１内のごみ２を移動させる方向を向いている。ストーカ式焼却炉１内では、ごみ２は、乾燥帯５、燃焼帯６、および後燃焼帯７の順に移動される。

紫外線センサ１００は、ストーカ式焼却炉１内の火炎から発せられる紫外線を検出し、紫外線の強さ（紫外線の量）を示す出力信号を生成する。紫外線センサ１００は、火炎由来の紫外線を検出するために、２６０ｎｍ以下の波長範囲の紫外線を検出するように構成されている。紫外線センサ１００の出力信号の数値は、ストーカ式焼却炉１内の火炎の強さに従って変化する。紫外線センサ１００は、燃焼制御部９０に電気的に接続されており、紫外線センサ１００の出力信号は、燃焼制御部９０に送られる。燃焼制御部９０は、紫外線センサ１００の出力信号に基づいて、ごみ送り装置２０、ストーカ駆動装置２５，２６，２７、一次空気制御弁５１，５２，５３，５４、空気予熱器６１，６２，６３，６４、二次空気制御弁７３、および排ガス制御弁８３のうちの少なくとも１つを操作し、これによってストーカ式焼却炉１内でのごみ２の燃焼状態を制御する。

紫外線センサ１００は、火炎から発せられる紫外線を直接検出することができる。これに対して、従来使用されていた赤外線センサは、ストーカ式焼却炉内の温度を検出する。一般に、ストーカ式焼却炉では、火炎の状態よりも、炉内の温度が重要とされている。このため、従来のストーカ式焼却炉では、紫外線センサは採用されず、赤外線センサを用いて炉内の温度が測定されている。

本実施形態では、炉内の温度ではなく、火炎を直接検出するために、紫外線センサ１００が採用されている。通常、ごみ２には、水分の含有量が多い低質ごみや、水分の含有用が少ない高質ごみが含まれる。火炎の強さは、これら水分の含有量に応じて速やかに変化する。紫外線センサ１００は、このような火炎の強さを紫外線の量として速やかに検出し、紫外線の量を数値化し、その紫外線の量を示す出力信号を燃焼制御部９０に送信する。燃焼制御部９０は、紫外線センサ１００の出力信号に基づいて、ごみ２の燃焼に供される一次空気の流量や、ストーカ式焼却炉１内でのごみ２の移動速度を制御し、最適な火炎の強さを維持することができる。紫外線センサ１００の出力信号は、デジタル信号をフィルタを通すことにより生成された擬似的なアナログ信号であってもよい。

紫外線センサ１００は、火炎の表面だけでなく、奥行き方向に存在する火炎の全体から発せられる紫外線を検出する。言い換えれば、紫外線センサ１００は、その有効測定領域内に存在する火炎の密度を測定することができる。例えば、手前側に存在する火炎が強く、裏側に存在する火炎が弱い場合は、紫外線センサ１００の出力信号の数値は低くなる。他の例では、手前側に存在する火炎および裏側に存在する火炎が強い場合は、紫外線センサ１００の出力信号の数値は高くなる。このように、紫外線センサ１００は、広い領域において火炎の状態を検出することができるので、燃焼制御部９０は、紫外線センサ１００の出力信号に基づいて、ストーカ式焼却炉１内の火炎の全体の燃焼状態を最適化することができる。

特に、本実施形態によれば、乾燥帯５の上方に配置された紫外線センサ１００は、燃焼帯６に送られる前のごみ２の燃焼状態を検出することができる。したがって、燃焼制御部９０は、紫外線センサ１００の出力信号（すなわち、乾燥帯５での紫外線量を含む数値）に基づいて燃焼帯６での燃焼条件を調節するフィードフォワード制御を実行し、燃焼帯６でのごみ２の燃焼を最適化することができる。このように、紫外線センサ１００は、乾燥帯５および燃焼帯６での燃焼状態を検出することができるので、現在燃焼帯６にあるごみ２の燃焼、およびこれから燃焼帯６に送られるごみ２の燃焼を最適化することができる。

燃焼制御部９０は、紫外線センサ１００の出力信号の数値（すなわち、ストーカ式焼却炉１内の紫外線の量）が所定の目標範囲内に収まるように、ごみ送り装置２０、ストーカ駆動装置２５，２６，２７、一次空気制御弁５１，５２，５３，５４、空気予熱器６１，６２，６３，６４、二次空気制御弁７３、および排ガス制御弁８３のうちの少なくとも１つを操作し、これによってストーカ式焼却炉１内でのごみ２の燃焼状態を制御する。一例では、紫外線センサ１００の出力信号の数値が目標範囲を下回ったとき、燃焼制御部９０は、ごみ送り装置２０に指令を発してごみ２の乾燥帯５への送り量を減少させ、ストーカ駆動装置２５，２６，２７に指令を発してストーカ１１，１２，１３上のごみ２の移動速度を低下させ、一次空気制御弁５１，５２，５３，５４に指令を発して一次空気の流量を増加させ、空気予熱器６１，６２，６３，６４に指令を発して一次空気の温度を上昇させ、二次空気制御弁７３に指令を発して二次空気の流量を増加させ、そして、排ガス制御弁８３に指令を発して排ガスの流量を減少させる。

図２は、ストーカ式焼却炉１を備えた焼却システムの他の実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。

本実施形態では、複数の紫外線センサ１０５，１０６，１０７，１０８が設けられている。これらの紫外線センサ１０５，１０６，１０７，１０８は、ストーカ式焼却炉１の側壁（図示せず）に固定され、火炎をその側方から検出する側方紫外線センサである。図１に示す実施形態と同様に、ストーカ式焼却炉１の側壁には、石英ガラスなどから構成された複数の窓（図示せず）が設けられており、紫外線センサ１０５，１０６，１０７，１０８は、窓を通じてストーカ式焼却炉１内の火炎を検出するように配置されている。

図２に示すように、紫外線センサ１０５，１０６，１０７，１０８は、ストーカ式焼却炉１内のごみ２の移動方向に沿って配列されている。これら紫外線センサ１０５，１０６，１０７，１０８は、ストーカ式焼却炉１内のごみ２の移動方向に対して垂直方向を向いている。紫外線センサ１０５，１０６，１０７，１０８は、乾燥帯５および燃焼帯６の上方（乾燥ストーカ１１および燃焼ストーカ１２の上方）に位置している。紫外線センサ１０５，１０６，１０７，１０８は、ごみ２の移動方向において上流側に配置された上流側紫外線センサ１０５，１０６と、下流側に配置された下流側紫外線センサ１０７，１０８を含む。

第１上流側紫外線センサ１０５は、乾燥帯５の上方に配置され、第２上流側紫外線センサ１０６は、第１燃焼帯６Ａの上方に配置されている。これら２つの上流側紫外線センサ１０５，１０６は、火炎の開始位置（ごみ２の着火位置）を検出するために設けられている。本実施形態では、２つの上流側紫外線センサ１０５，１０６が設けられているが、火炎の開始位置（ごみ２の着火位置）を検出できるのであれば上流側紫外線センサは１つであってもよく、あるいは３つ以上の上流側紫外線センサが設けられてもよい。

ストーカ式焼却炉１内の火炎の開始位置（ごみ２の着火位置）は、ごみ２の種類（例えば、水分の含有量）に依存して変わりうる。火炎の開始位置（ごみ２の着火位置）の変化は、上流側紫外線センサ１０５，１０６の出力信号の数値を変化させる。そこで、燃焼制御部９０は、上流側紫外線センサ１０５，１０６の出力信号の数値がそれぞれの目標範囲内に収まるように、ごみ送り装置２０、ストーカ駆動装置２５，２６，２７、一次空気制御弁５１，５２，５３，５４、空気予熱器６１，６２，６３，６４、二次空気制御弁７３、および排ガス制御弁８３のうちの少なくとも１つを操作する。一例では、燃焼制御部９０は、乾燥用ストーカ駆動装置２５、燃焼用ストーカ駆動装置２６、乾燥用一次空気制御弁５１、燃焼用一次空気制御弁５２，５３を操作して、燃焼状態を制御する。

２つの下流側紫外線センサ１０７，１０８は、燃焼帯６の上方に配置されている。より具体的には、第１下流側紫外線センサ１０７は、第１燃焼帯６Ａの上方に配置され、第２下流側紫外線センサ１０８は、第２燃焼帯６Ｂの上方に配置されている。これら２つの下流側紫外線センサ１０７，１０８は、ごみ２の燃焼完結線（燃え切り点）を検出するために設けられている。本実施形態では、２つの下流側紫外線センサ１０７，１０８が設けられているが、ごみ２の燃焼完結線（燃え切り点）を検出できるのであれば下流側紫外線センサは１つであってもよく、あるいは３つ以上の下流側紫外線センサが設けられてもよい。

ストーカ式焼却炉１内のごみ２の燃焼完結線（燃え切り点）は、ごみ２の種類（例えば、水分の含有量）に依存して変わりうる。燃焼完結線（燃え切り点）の変化は、下流側紫外線センサ１０７，１０８の出力信号の数値を変化させる。そこで、燃焼制御部９０は、下流側紫外線センサ１０７，１０８の出力信号の数値がそれぞれの目標範囲内に収まるように、ごみ送り装置２０、ストーカ駆動装置２５，２６，２７、一次空気制御弁５１，５２，５３，５４、空気予熱器６１，６２，６３，６４、二次空気制御弁７３、および排ガス制御弁８３のうちの少なくとも１つを操作する。一例では、燃焼制御部９０は、乾燥用ストーカ駆動装置２５、燃焼用ストーカ駆動装置２６、乾燥用一次空気制御弁５１、燃焼用一次空気制御弁５２，５３を操作して、燃焼状態を制御する。

図２に示す実施形態によれば、複数の紫外線センサ１０５，１０６，１０７，１０８は、乾燥帯５および燃焼帯６での火炎の状態を検出することができる。したがって、燃焼制御部９０は、各帯での火炎の状態に応じて、ごみ送り装置２０、ストーカ駆動装置２５，２６，２７、一次空気制御弁５１，５２，５３，５４、空気予熱器６１，６２，６３，６４、二次空気制御弁７３、および排ガス制御弁８３のうちの少なくとも１つを操作し、ストーカ式焼却炉１内での燃焼状態を精緻に制御することができる。

本実施形態では、４つの紫外線センサ１０５，１０６，１０７，１０８が設けられているが、一実施形態では、５つ以上の紫外線センサが設けられてもよい。さらに、ストーカ式焼却炉１の両側壁に複数の紫外線センサを配置してもよい。

図３に示すように、図１に示す紫外線センサ１００と、図２に示す紫外線センサ１０５，１０６，１０７，１０８を組み合わせてもよい。図３に示す実施形態によれば、紫外線センサ１００は、乾燥帯５および燃焼帯６での紫外線の全体の量を検出し、紫外線センサ１０５，１０６，１０７，１０８は、ごみ２の移動方向に沿った紫外線の量（すなわち火炎の強さ）を検出することができる。結果として、燃焼制御部９０は、ストーカ式焼却炉１内の火炎の全体の強さを制御しつつ、火炎の強さを局所的に制御することができる。

図４は、焼却システムのさらに他の実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、焼却システムは、燃焼帯６の上方に配置された紫外線センサ１１１と、後燃焼帯７の下流側に配置された紫外線センサ１１２を備えている。紫外線センサ１１１および紫外線センサ１１２は、火炎を後方から検出する後方紫外線センサである。

紫外線センサ１１１は、ストーカ式焼却炉１の燃焼ストーカ１２の上方（燃焼帯６の上方）に位置しており、ストーカ式焼却炉１の天井壁１Ｂに固定されている。天井壁１Ｂには、石英ガラスなどで構成された窓（図示せず）が設けられており、紫外線センサ１１１は窓を通じてストーカ式焼却炉１内の火炎を検出することができる。紫外線センサ１１２は、灰シュート２２の上方に位置するストーカ式焼却炉１の鉛直壁１Ｃに固定されている。鉛直壁１Ｃには、石英ガラスなどで構成された窓（図示せず）が設けられており、紫外線センサ１１２は窓を通じてストーカ式焼却炉１内の火炎を検出することができる。

紫外線センサ１１１および紫外線センサ１１２は、ストーカ式焼却炉１内のごみ２の移動方向とは反対の方向を向いている。紫外線センサ１１１は、燃焼帯６の上方位置から乾燥帯５の方向を向いて配置されており、紫外線センサ１１２は、後燃焼帯７の後方位置から燃焼帯６の方向を向いて配置されている。紫外線センサ１１１は、主として乾燥帯５および燃焼帯６での火炎を検出するために設けられ、紫外線センサ１１２は、主として燃焼帯６での火炎を検出するために設けられている。

燃焼制御部９０は、紫外線センサ１１１および紫外線センサ１１２の出力信号の数値が、それぞれの目標範囲内に収まるように、ごみ送り装置２０、ストーカ駆動装置、空気制御弁、空気予熱器、二次空気制御弁７３、および排ガス制御弁８３のうちの少なくとも１つの動作を制御する。

図４に示す実施形態は、図１に示す実施形態、図２に示す実施形態、または図３に示す実施形態に組み合わせてもよい。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１ ストーカ式焼却炉
５ 乾燥帯
６ 燃焼帯
６Ａ 第１燃焼帯
６Ｂ 第２燃焼帯
７ 後燃焼帯
１１ 乾燥ストーカ
１２ 燃焼ストーカ
１３ 後燃焼ストーカ
１７ ホッパ
２０ ごみ送り装置
２２ 灰シュート
２５ 乾燥ストーカ駆動装置
２６ 燃焼ストーカ駆動装置
２７ 後燃焼ストーカ駆動装置
３１ 第１送風機
３３ 一次空気供給ライン
３４ 主供給ライン
３５Ａ 乾燥用空気供給ライン
３５Ｂ 第１燃焼用空気供給ライン
３５Ｃ 第２燃焼用空気供給ライン
３５Ｄ 後燃焼空気供給ライン
４１ 乾燥用空気ボックス
４２Ａ 第１燃焼用空気ボックス
４２Ｂ 第２燃焼用空気ボックス
４３ 後燃焼用空気ボックス
５１ 乾燥用一次空気制御弁
５２ 第１燃焼用一次空気制御弁
５３ 第２燃焼用一次空気制御弁
５４ 後燃焼一次空気制御弁
６１ 乾燥用空気予熱器
６２ 第１燃焼用空気予熱器
６３ 第２燃焼用空気予熱器
６４ 後燃焼用空気予熱器
７１ 第２送風機
７２ 二次空気供給ライン
７３ 二次空気制御弁
８１ 第３送風機
８２ 排ガス循環ライン
８３ 排ガス制御弁
９０ 燃焼制御部
９０ａ 記憶装置
９０ｂ 演算装置
１００ 紫外線センサ
１０５，１０６，１０７，１０８ 紫外線センサ
１１１ 紫外線センサ
１１２ 紫外線センサ

Claims (4)

1. ごみを乾燥させる乾燥帯、前記ごみを燃焼させる燃焼帯、および燃え残った前記ごみを燃焼させる後燃焼帯を有するストーカ式焼却炉と、
   前記ストーカ式焼却炉内の火炎を検出する少なくとも１つの紫外線センサと、
   前記紫外線センサの出力信号に基づいて、前記ストーカ式焼却炉内での前記ごみの燃焼状態を制御する燃焼制御部を備えており、
   前記少なくとも１つの紫外線センサは、前記燃焼帯の上方に配置された第１紫外線センサと、前記後燃焼帯の下流側に配置された第２紫外線センサであり、
   前記第１紫外線センサは、前記燃焼帯の上方位置から前記乾燥帯の方向を向いて配置されており、前記第２紫外線センサは、前記後燃焼帯の後方位置から前記燃焼帯の方向を向いて配置されている、焼却システム。
2. ごみを乾燥させる乾燥帯、前記ごみを燃焼させる燃焼帯、および燃え残った前記ごみを燃焼させる後燃焼帯を有するストーカ式焼却炉と、
   前記ストーカ式焼却炉内の火炎を検出する少なくとも１つの紫外線センサと、
   前記紫外線センサの出力信号に基づいて、前記ストーカ式焼却炉内での前記ごみの燃焼状態を制御する燃焼制御部を備えており、
   前記少なくとも１つの紫外線センサは、前記ストーカ式焼却炉内の前記ごみの移動方向に沿って配列され、かつ異なる高さに配置された複数の紫外線センサである、焼却システム。
3. 前記複数の紫外線センサは、前記ストーカ式焼却炉の側壁に固定されており、前記火炎をその側方から検出するように配置されている、請求項２に記載の焼却システム。
4. 前記焼却システムは、前記乾燥帯にごみを送るごみ供給装置、前記ストーカ式焼却炉内に配置されたストーカを駆動するストーカ駆動装置、前記ストーカに送る一次空気の流量を調節する一次空気制御弁、前記一次空気を加熱する空気予熱器、前記ストーカ式焼却炉内に送る二次空気の流量を調節する二次空気制御弁、および前記ストーカ式焼却炉内に送る排ガスの流量を調節する排ガス制御弁をさらに備えており、
   前記燃焼制御部は、前記紫外線センサの出力信号に基づいて、前記ごみ供給装置、前記ストーカ駆動装置、前記一次空気制御弁、前記空気予熱器、前記二次空気制御弁、および前記排ガス制御弁のうちの少なくとも１つを操作するように構成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の焼却システム。

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