JPH02247405A - 固形燃料燃焼制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の目的） 本発明は主に可燃性産業廃采物、可燃性雑芥および石炭
等の固形可燃物を自燃乾面ガス化した後、発生する可燃
ガスを高温で完全燃焼させエネルギーを回収する際の安
定した燃焼制御に関するもので、自然転属ガス化燃焼装
置において、燃料供給を含む燃焼制御全般の全自動化を
可能とする事により、現在周知されている液体および気
体を燃料とする全自動燃焼制御装置に匹敵、する制御機
能によって、固形燃料１ｆ！ｓ焼装置の安全、且つ安定
した自動運転を確保するとともに、従来、固形燃料燃焼
装置において不可能とされた自動起動、自動連続運転制
御を可能ならしめ、省力化による経済効果を大きく得る
串が最大の目的である。

（産業上の利用分野） 産業分野において、蒸気ボイラー装置ｑ感水ボイフー装
置・熱風発生装置・焼成装置・および乾燥装置！ｔの熱
エネルギー供給装置としての自燃転属ガス化燃焼装置に
本発明による１１１制御方法、及び制御装置を用いる。

　また、１１業魔棄物焼却炉、および都市塵芥焼却炉と
しての自燃転属ガス化燃焼装置の制御方法および制御装
置等は広範囲にわたって利用することができる。

（従来の技術） 従来、可燃性固形燃料の燃焼法としては一般的に直接燃
焼方法が用いられておシ、その装置の一部において部分
的に自動制御化、または省力化されているが装置全体の
機能を全自動化されたものは見られない。

周知の技術としては、石炭燃焼装置の場合に多く見られ
る。

（イ）自動給炭機 （ロ）自動石炭故布機 （ハ）チェンヌトーカー燃焼機 （ニ）　徽Ｖ）病態焼機 これ等は、燃焼装置の一部を省力化の１ヒめに目動化し
たものであるが、電油燃焼ボイラー装置２よびガス焚き
ボイラー装置１のように１燃焼装置を一つのスイッチを
操作するのみで燃焼装置を総合的に目切制御支配し得る
ものでｒｌ、ない。

また、自燃乾頑燃焼装ｃｄの例として、特願昭５７−２
８９１０号公報に示されているものを引用するが、この
場合、燃料を一旦貯槽に貯めた後コンベヤーによって一
次燃焼チャンパー頂上ＫＩＳｔ人し、−火燃焼チャンバ
ー内に設けた移送装置により燃料を移動させ、チャンバ
ー内では完全燃焼に不足する空気を導入して乾溜を行い
、発生する乾ｍガフは一次燃焼チャンバーに連なる二次
燃焼チャンバーに導入し、二次空気を加えて完全燃焼さ
せて後続の廃熱ボイラーあるいは熱交ｐＪ８器等で熱回
収する方式が採用されている。

（本発明が解決しようとする問題点） 前記引用先行技術に使用する一次燃焼チャンバー内には
燃焼する燃料を移送するための移送装置が設けられてい
るが、燃焼雰囲気にその構造が１ａ４２２接する為に温
度および発生ガスの影響を受けやすい。　このために焼
損・変形・酸化消耗が顕著となる欠点がある。

また、ｐｆ業廃棄物や維芥廃乗物を燃料とする場合こｎ
らに混入する異物（金属引・コンクリート等不燃塊）に
よる移送装置が破損、装置の破壊される欠点がある。　
この対策が本発明の一つの目的である。

先行技術に使用する一次燃焼チャンバー、または自燃転
属ガス化燃焼装置に使用する乾量ガス化炉は、一般の直
接燃焼における高速燃焼と異なり燃焼用空気墓を制限す
る必要があり、先行技術において始動用としてのオイ〃
バーナーを備えていると記載されているが、この一次燃
焼チャンパー、または乾溜ガス化炉の燃焼開始時期には
過剰空気が入りやすくガス爆＠憂故、爆燃の恐れがめシ
最小限度の被害でも逆火現象の危暎が必るため、この防
止対策が本開明の第二の目的である。

先行技術に使用する一次燃焼チャンパー、または乾ｃｄ
ガス化炉でのガス発生は、目動制御を行っても投入する
燃料の物性が、石灰・木碩・繊維類・紙傾・プラスチッ
ク類・ゴム類・これらの混合物等と変化することによっ
て変動するのが普通でめり、これを鎮静化して運転開始
よシ終了まで乾溜ガス化炉、二次燃焼炉および廃熱回収
装置の発する信号、更には排煙導管のガス？Ｓ度計の指
示する信号が相互に作用して各炉を安定に作動させるこ
とが本発明の第三の目的である。

先行技術に使用する一次燃焼チャンパーおよび燃料を堆
積させる構造の乾溜ガス化炉において、燃焼するガス流
に随伴する煤塵・粉塵が増大する現象が避けられない。

　これは後続する装置の煤塵による汚染が促進される原
因とな杢とともに、排出される燃焼排ガス中の煤塵も増
址する事となる。　この対策が本発明の第四の目的でる
る。

乾溜ガス化炉内の燃料に始動点火するための点火バーナ
ー用空気の導入を、一次空気フアン出口の送風音と共用
して装置の単純化することが本発明の他の目的でめる。

固形燃料燃焼装置は、従来より全自動制御化が困燻とさ
れて来たが、自燃転属ガス化燃焼装置での一つのスイッ
チによる全自動制御化によって、操作の曲調化、安全化
および省力化を達成することが更に他の目的でおる。

（問題点を解決するための手段） 上記の間−を解決するため本発明に２いては、投入燃料
の形状、および物性変化に対応するため一次燃焼チャン
パー内に移送装置ｄ専の構遺物を設けない堆積貯留型転
属ガス化炉を採用する。

ｉ次空気ファンの出口ｖｔ６に２ケの調節弁を直列に設
けて、該ファンに近い第−調節弁は二次燃焼炉出口温度
検出器の発する信号によって、運転開始初期は送風する
空気量を少なくして爆発限界外で作動させ、二次燃焼炉
出口温度が上昇し自動制御装置での設定ａ度以上となれ
ば自動的に接点が切り替わシ、乾溜ガス化炉には一次空
気が次第に増加し爆発は防止される。

第二調節弁は廃熱回収装置の負荷変動検知器、例えば検
知した温度の信号、または圧力１ｄ号等を受けて開閉し
、この第二ｆ！４節弁が一次燃焼空気を支配することに
なり、乾頗炉の出力を制御し廃熱回収装置の負荷を一定
に保つ。

一方、二次燃焼炉は排煙導管に設けた残存酸素濃度計に
よって残存酸素濃度を測定し、残存酸素不足となれば二
次燃焼温度は上昇するので二次空気量を増大して温度を
下げ、また残存酸素濃度が上がれば二次突気は過剰とな
って二次燃焼温度は下降するので二次燃焼空気を制限し
て温度を上昇させ、常に定ボした燃焼状態を維持する。

また、燃焼炉出口温度の上下は廃熱回収装置の入力エネ
ルギーを左右するため、二次燃焼炉出口温度検出値を一
次空気フアンの第−ｆＩ４節弁の切り替わった接点に印
加して、乾闇炉の一次吏気量を自動制御する。　乾溜炉
は一次空気フアンの第一調節弁および第二調節弁の作動
で、二次燃焼炉は二次空気ファンのＩＡ顛弁の作動によ
シニ次空気祉は自動制御され、乾溜炉、二次燃焼炉はパ
フンスのとれた燃焼を禰続できる。

転属ガス化燃爛が継続されるにもかかわらず燃料の追加
を中止する場合、転層炉内の燃料は消費所載して行く、
必然的に＠生ずる乾だ１ガスＪ辻も減少するため、二次
燃焼炉での燃ｇ６ａｈ　度も下降するこの場合、一次空
気フアンの出口管路に設けた第一１９４順弁は、二次燃
焼炉出ロ温度携出器の発する信号を受けて一次空気を増
域するため開方向に作動する。

また第一１ｌ１４節弁と直列に設けた第二調節弁も、廃
熱回収装置の負荷変動検知器の信号を受けて負荷を保持
しようとして開方向に作動する。　この様な状況で放置
すると一次空気が乾溜炉に過大に供給される夢となり、
乾Ｍ炉に残留する燃料中を通過する通気流速が増大する
結果、燃料中の灰分なと煤塵を多量に随伴排気させる事
となる。

かかる現−象を防止するため、二次燃焼炉出口ｎｉＡ屓
検出値が自動制御装置での設定温度以下となると、自動
的に接点が切９＃わシ第−調節弁を運転開始初期開反に
自動的に復帰させ、乾浦炉えの一次窄式送気量を抑制す
る。

またこの時点に２いては、二次燃焼炉出口温度は下降し
て二次′ｌ空気が過剰となるため、排煙４管に設けた酸
素濃度計の発する１ｄ号を受けて、二次空気ファンの調
節弁は閉方向に作動して二次空気のバランスを保ち、二
次燃焼炉出口温度の急激な下降を防止する。

上記のよりに一つの燃焼系内における、燃焼温度及び一
次・二次空気量の変化は燃焼ガス量の増減するところと
′ｌｋり、燃焼系内静圧変動を誘発し不安定燃焼現象を
引き起こす。　このため二次燃焼炉の静圧変動値を検出
し排気ガス量を自動ｗ１４節する自動静圧調整弁を排気
導管に設け、燃焼系内の静圧を設定する値に保持制御し
、安定した燃焼が継続できる。

続いて、本発明の作用を添付の７０−シートに、。

ついて説明する。

貯［ＩＫ貯留された固形燃料は燃料切り出し装置ｄ２お
よび搬送り装置３によって乾溜炉４に供給され、乾Ｍ炉
内谷物の堆積高さは機械式または超短波、超゛ｄ波等を
使った自動レベル計５によって検出されレベル制御装置
６０作動で常に一定に保たれる。　次に排煙ファン７を
起動し装置内を燃焼炉出口静圧構出′ａ３１によシ排煙
導管に設ける自ｗＪｎ圧１１１′！１１弁８を開閉して
予め定めた静圧に保つ次いで二次空気ファン９を起動す
る。　この二次空気は煙突１０に設けた残４！Ｆ酸素濃
度検出器１１が発する信号によってフィン１２を経て二
次空気、ｌｌ１１ｍ弁１３を予め定めた設定値に保持す
るよう自動比例制御し、燃焼装置が運転されている眠シ
ｆｉｇされる。　残存酸素濃度慣出器１１は一酸化次索
濃度めるいは温度會検出器に替えることもできる。

上記二次空気ファン９の起動に続いて一次使気フアン１
４が起動され、燃焼炉１５に設けたパイロットバーナー
１６によシ助燃が開始される。

パイロットバーナー１６は光波等を使った火力検出ｄｌ
？で制御され、設定光量以上になるとパイロットバーナ
ー１６の燃焼を停止し、設定光量以下になれば燃焼が直
ちに再開する作用を行い、装置ｄ全停の運転が継続する
限りこの作動を反復して一種の安全装置となっている。

　火焔検出器１７の作動は光量検出または温度構出によ
っても可能である。

上記パイロットバーナー１６の燃焼が開始され九時点で
、一次空気フアン１４の送風管１８に設けた点火バーナ
ー１９用自動空気設定弁２０が閉じ、点火バーナー１９
は点火燃焼を開始する。

点火バーナー１９用空気送風管は通常専用管を別途に設
けるが、本発明では点火バーナー１９は送風管１８を共
用し、点火バーナー１９用自動空気設定弁２０で（Ｉ４
１制された空気量で燃焼を持続すると共に乾溜炉４内の
固形燃料に点火を開始する。

点火燃焼開始後乾溜炉４の温度は上昇するが、点火指示
温度検出器２１で予め設定した温度に達すると、その発
する信号で点火バーナー１９の燃焼は停止されると共に
、点火バーナー１９用自動空気設定弁が開いて一次空気
フアン１４によシ送風された一次空気が点火バーナーを
通じて供給され、乾溜炉４は一次燃焼を開始する。　点
火指示温度検出器２１はタイマーで代用できる。

この詩、一次空気の第一調節弁２２は燃焼炉出口温度検
出器２３とツイン２４を経て自動詞Ｎ装置ｓ２の振点３
苧によって初期制御されており、乾／ｆｆｇ４４に送風
する一次空気量を抑制して転属燃焼初期の酸累供給金爆
発限界外に保って爆発現象を防止し足金な運転開始がで
きる。

また燃焼炉出口温度検出器２３で検出するｔＩＡ度が上
外し自動制御装置！１３Ｂに設定する温度以上で切シ替
わる自動制御装置３２の接点３４によシー次空気の第一
調節弁２２が制御され乾溜炉４に送風する一次空気量が
次第に増加し乾溜ガス発生の促進をする。

乾ｔ！Ｉ炉４での乾溜ガス発生の促進に伴い燃焼炉１６
における燃焼温度が上昇すると、燃焼炉出口温度検出器
２３の信号によってフィン２４と切り替わり接点３４を
経て一次空気の第一調節弁２２を比例閉制御し、転属ガ
ス発生が逓減し燃焼炉１５での燃焼温度上昇が抑制され
燃焼炉１５の燃焼温度が下降し始めると、この逆作用制
御をし自動制＃装置３２ＧＣ設定する燃焼温度を継続的
に保持する。

一方、燃焼炉１５に後続の廃熱回収装置２５の負荷検出
器２６０指示［ＩＫよシライン２）を経て一次空気の第
二調節弁・２８を比例開閉制御し、一次空気墓を逓増減
させ廃熱回収装置２５の負荷状況に見合う燃焼出力に制
御される。

乾溜炉４で発生した可燃ガスは燃焼炉１５内で二次空気
ファン９と二次空気−節介１３を経た二次空気の供給を
受けて燃焼するが、前述の通＃）ｊ１！突１０の残仔酸
ＪＪｇ漬度計ｌｉｏ発する信号をフィン１２を経て二次
空気調節弁１３にフィードバックし、規定する残存酸素
濃度となるように二次空気量を制御し、かつ、またこれ
ら燃焼制御によって変動する装置内静圧は、燃焼炉出口
静圧検出器３１によシ排煙導’ｌ！ＨＣ設ける自動静圧
調整弁８を作動させ、予め設定した静圧を保ちつつ安定
したＰＪ＃ｌ！を行わせる。

この結果、静圧制御、一次ｙ！気波制御、二次空気ファ
ン、パイロットバーナー制御等により安定し且つ安全な
ｔＩ！５焼を行い得る。　°また乾溜炉４は火格子回転
Ｖｔ濾２９によってクリンカーの発生を防ぎ、灰化物は
一定時間どとに灰貯留＋！３０に取〕出される。

先に述べた燃料の切シ出し装置２及び搬送装置３を停止
し燃焼を継続する場合、乾溜炉４内の燃料は消耗し、発
生する転属ガス童がＩＩＬｇＬ、燃焼炉１５の燃焼温度
は下降し燃焼ガスの輝度も逓減するが、燃焼炉１５に設
けたパイロットバーナー１６は火焔検出＄１１１７の指
示値で助燃を開始し、急激な燃焼温度の下降を防ぎ燃焼
炉出口温度検出器２３の検出値で作動する一次空気の第
−調節弁２２の過度な、一度による過剰送風を防止し、
パイロットバーナー１６の助燃にもかかわらず燃焼炉１
５の燃焼温度が設定する温度よシ下降する場合、燃焼炉
出口ａ度検出器２３のイキ号によってフイ′：／２４を
経て自動制＃装＠３Ｂの接点３３に切シ替シ、゛−一次
空気第一調節弁２ｚを運転初期一度に［？ｔｆｌさせる
。　従って過剰な一次空気送気での乾溜炉４内に炭火、
灰′４残留する堆積物の吹き飛ばし現象による飛翔煤塵
増加を防止する。

この時点では、燃焼出力が低下するため燃焼炉１５に後
続する廃熱回収装置２５の負荷ペイ保のため、負荷ぺ出
潮２６の指示値によシフイン２７を経て一次空気の第＝
ａＡ頗弁２８は一度を増すが、前述の連シ第−ＰＩ４Ｘ
２１ｆ弁の一度が抑制されるため一次送風麓は増示しな
い。

史に燃焼を継続し乾溜炉４内の戻入等未燃物が減量し、
乾留炉４の点火指示温度検出庸２１で予め設定した温度
以下になると、一次空気フアン１４、パイロットパー・
ナー１６、二次空気ファン９、排煙ファン７、が順次自
ｍｓ止し円滑な運転終了ができる。

（効果） 本発明においては固形可燃性燃料の燃焼において、従来
の様に直接燃焼とせず、−旦ガス化したのち燃焼するか
ら取シ扱いがガス体となって制御が容・易となる利点が
るり、また一次駕気フアンの出口管に２ケのＩＡ調節弁
シリーズに設ｒｆたことによル、ファンに近い第−調節
弁は乾浦燃焼初１１／ｌ窄ｆｆ量を制限して爆発限界外
に保つと共に、燃焼炉の燃焼温度が設定するｌ績３度以
上の状態で第−調節弁のυｎ度を大きくして一次空気を
送り出し、乾館炉の可燃性ガスの発生を増大でき、更に
ファンに遠い第二調整弁は廃熱回収装置の負荷によって
自動ｇ顧され、虎熱回収シｒはの負荷に見合う一次空気
を取シ入れる作動を行い燃焼出力を制御し、従って燃焼
炉も正常運転を保ちつつｙｄ熱１川収も効率よ°〈制御
回収される。　　しかもｖｌ：胃ｉ導當の残存酸素濃度
計の発する信号を二欠〃気弁にフィードバック晒せて二
次空気量を自動制御で・きたことにょシ、安定した載面
ガスの導入と柑をって変動の少ない良好な燃焼が尋らｆ
Ｌるとともに、火り４検出器ｇで燃焼炉内を常時監視さ
せ、予め設定した光」【がパイロットバーナーの点火及
び消火を行い、失火防止と未燃焼ガスの排出を防止し、
燃焼炉は常に安定した燃焼状態を維持できる。　また乾
溜炉点火バーナー用空気は乾溜炉燃焼用送風管を共有し
単純化できた。

更に以上の様な作用を総合的に連携自動°制御させた結
果、ガス化燃焼に伴う爆発、爆燃、逆火を防止し安全、
且つ安定した一つのスイッチを操作するのみで、装置の
起動から運転終了まで液体及び気体燃料を使用する燃焼
装置に匹敵する自動燃焼＋ＩｊＪ御機能効果が得られ、
固形可燃物を燃料とする燃焼装置くおいても全自動化に
よる無人化運転への道が開かれる手による省力効果、経
済効果は大である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明のフローシートである。 ７・・・排煙ファ７ ８・・・自動静圧調整弁 ９・・・二次空気ファン ｌＯ・・・排煙導管 １１・・・ガス温度検出器 １２・・・フィン １３・・・二次空気調節弁 １４・・・一次空気フアン １１６・・・燃焼炉 １６・・・パイロットバーナー ｌフ・・・火焔検出器 ２４争・・ツイン ２５・・・廃熱回収装置 ２６・・・負荷検出器 ２７・・・ライン ２８・・・第二１１４節弁 ２９・・・火格子ｌＢ］転装置 ３０・・・灰貯留槽 ３１・・・燃焼炉出口静圧検出器 ３２・・・自動制御装置 ３３・・・切シ＃シ接点 ３４・・・切シ＃シ接点 以上

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）固形燃料供給装置と火格子回転装置と残灰取り出
   し装置を有し、点火バーナー、点火指示温度検出器、及
   び一次空気導入装置を有する乾溜炉と、該乾溜炉に連絡
   し、燃焼火焔検出値で制御するパイロットバーナーと、
   炉内静圧調整装置と炉出口温度検出器及び二次空気導入
   装置を有する燃焼炉と、該燃焼炉の下流側に位置し負荷
   変動検出器を有する廃熱回収装置と、更に下流側煙道に
   位置する排煙ファンと、ガス濃度検出器のある排煙導管
   を備えた一連のガス化燃焼装置に於いて、乾溜炉一次空
   気ファン出口に自動制御装置を備え燃焼炉出口温度検出
   器によつて作動する第一調弁と、負荷変動検出器の信号
   で作動する第二調節弁が直列に設けられ運転初期、第一
   調節弁は自動制御装置で一度を制限した設定を保ち、爆
   発限界外の空気を乾溜炉に送り燃焼炉出口の温度上昇に
   つれて自動制御装置の接点は切り替って比例制御に移行
   して乾溜炉に必要な空気を送ると共に、該第二調節弁は
   負荷変動検出器の指示で比例作動して主に一次空気を支
   配し、該一次空気は点火バーナー用と共用する管路に設
   けた自動空気設定弁を経て乾溜炉内に導入され、固形燃
   料を不完全燃焼させたのち燃焼炉で完全燃焼し、更に排
   煙導管附設ガス濃度検出器の発する信号を二次空気調節
   弁にフィードバックさせ、乾溜炉、燃焼炉及び廃熱回収
   装置の制御は相互に関連して、安定した状態に保つ事を
   特徴とする固形燃料燃焼制御方法。
2. （２）燃焼炉出口温度条件により自動制御装置の接点を
   切り替えて一次空気を制御する特許請求の範囲１項記載
   の固形燃料燃焼制御方法。
3. （３）燃焼炉出口温度と負荷変動検出器によりそれぞれ
   作動する調節弁を２ケ一次空気ファン出口に直列に設け
   一次空気を制御する特許請求範囲１項記載の固形燃料燃
   焼制御方法。
4. （４）乾溜炉の点火バーナー用空気は一次空気管路を共
   用した特許請求範囲１項記載の固形燃料燃焼制御方法。
5. （５）燃焼炉に設ける火焔検出器によりパイロットバー
   ナーの点火及び消火を制御する特許請求範囲１項記載の
   固形燃料燃焼制御方法。
6. （６）１項、２項、３項、４項、５項の制御及び関連す
   る機器を総合的に連携させ、ワンスイッチ「ＯＮ」で総
   合自動制御する特許請求範囲１項記載の固形燃料燃焼制
   御方法。