JPH05280719A - 燃焼物供給量の制御方法及び流動床燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガス冷却の負荷変動に対して容易に対応で
き、燃焼状態を平均化させ適切な燃焼状態を維持できる
制御方法を提供する。 【構成】 燃焼排ガス中に水の噴霧を行う燃焼排ガス冷
却装置を備えた流動床燃焼炉への燃焼物の供給量の制御
方法において、前記燃焼排ガス中への噴霧水量が一定と
なるように燃焼炉への燃焼物の供給量を加減するもので
あり、また、燃焼排ガス冷却装置５と、燃焼物供給装置
４を備えた流動床燃焼装置において、前記燃焼排ガス冷
却装置５が、燃焼排ガスの温度７によって制御される遠
隔調量水噴霧装置Ａであり、前記燃焼物供給装置が、該
遠隔調量水噴霧装置Ａからの水の噴霧量にかかわる制御
信号を入力信号の一とする制御機構Ｃによって操作され
る遠隔可変速供給装置Ｂであることとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流動床燃焼設備に用い
られる産業廃棄物、その他発熱量、水分等の変動する燃
焼物の燃焼炉への供給量の制御方法とその方法を用いた
流動床燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置においては、燃焼物
の供給は遠隔手動にて供給量を設定し、ガス冷却水噴霧
水量は特定位置の燃焼排ガス温度が一定となるように水
量を制御するだけで、噴霧水量を燃焼物供給量に反映さ
せるような例はなかった。図２に、従来の流動床燃焼炉
の制御システムのフロー工程図を示す。これは、都市ご
みの流動床焼却炉によくみられるもので、燃焼物３の供
給は供給スクリュー４によって行っており、このスクリ
ューは可変速減速機付電動機１５により駆動している。
そして、その回転数を中央操作室などで設定できるよう
に中央操作室などに回転数指示計と回転数設定器２０を
設け、電動機〜供給スクリューの動力伝達機構で可変速
調節機構よりも供給スクリュー側又は供給スクリューに
直接回転数検出器を設け、それにより、回転数設定器で
の設定回転数となるようフィードバック制御のかかった
パイロットモータなどの回転数指示調節機構（ＸＩＣ）
１９を備えている。

【０００３】従って、運転者は中央操作室において焼却
炉の運転状態をみながら、供給スクリュー４の回転数を
設定変更し、供給スクリュー４からの焼却物３の投入速
度を調節する。なお、押込空気１２の排ガス式空気予熱
器８はない場合もあるが、焼却炉の熱収支を改善すると
同時にガス冷却室２出口温度を集塵機９入口に対して高
くすることができて、ガス冷却室２の負荷を低減する効
果がある。一方、この燃焼排ガスは、通常含じん量が高
いため、集じん装置９にてばいじんを除去低減したのち
大気放出する。燃焼物に含まれる灰分のうち１ｍｍ未満
の細かいものや、流動床焼却炉であれば流動床を形成す
る流動砂が流動により次第に摩耗したものなどが飛散す
るばいじんで、その集塵装置は、電気集塵機などを３０
０℃未満で、２５０℃以上で使用したり、バグフィルタ
ーなどは１８０℃以上２５０℃未満で使うことが多い。

【０００４】電気集塵機は、ばいじんの比抵抗（通常２
５０〜３００℃位に最大値がある）や内部での実流速に
大きく捕集効率が影響を受け、かつあまり高温の３５０
℃以上だと、ＳＳ材では強度劣下から問題があり、２０
０〜１８０℃以下であると、隅の流速の遅い部分などの
ケーシング温度が低下して酸露点や水露点に達し、低温
腐食の危険がある。特に最近ではダイオキシン発生の心
配から２５０℃位に下げて使う事が多い。一方バグフィ
ルターでは、バグフィルターの材質上の問題から高い温
度ほど高価な材料でかつ寿命が短縮されること、低いと
電気集塵機同様低温腐食の心配があり、１８０〜２００
℃にて使用する事が多い。このような理由から、排ガス
の集塵装置入口に温度熱伝対などの温度検出端１７を取
りつけ、そこの温度が一定となるようにガス冷却室２の
水噴霧水量を調節する水噴霧水量調節機構（ＴＩＣ）１
８を設けている。

【０００５】なお、ガス冷却室２の水噴霧ノズル５に
は、図３に示すようなリターンフローノズルを用い、戻
り水圧を戻り水圧調節弁１６を調節することで、戻り水
圧が上がればノズル先端からのスプレー水量が増し、戻
り圧が下がればノズル先端からのスプレー水量が減少す
ることになる。このようにリターンフローノズルは水量
調節巾を大きくとれ、噴霧量の調節が容易である。圧力
水と戻り水はヘッダを設けてそれから分枝する形でスプ
レーノズル５を複数取り付ける事が多い。これにより、
ガス冷却室２のスプレーゾーンの水噴霧量の偏りを小さ
くし、かつスプレーノズル５を小さいものとして、噴霧
粒径を小さくして蒸散時間を短縮することができる。戻
り水の圧力は、戻り水ラインに設けた戻り圧調節弁１６
を、集塵機入口温度検出端１７の信号により調節機構Ｔ
ＩＣ１８で開閉させることにより調節する。このリター
ンフローノズルの効果で、戻り圧調節弁開閉により戻り
圧を変化させることで、スプレー本数を変化させずに、
燃焼物の変動に応じたガス冷却負荷変動に対して、水噴
霧量を無段階的に変化させることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術で、排ガ
ス冷却室内の冷却水噴霧量は、排ガス煙道中に設けられ
た温度検出結果によって制御されているが、燃焼物供給
機の制御系統とは独立であり、燃焼物供給装置の特性
や、燃焼の経時変動への対応はなされていない。例え
ば、発熱量や物性が一定していない燃焼物を供給装置か
ら連続して供給する場合の焼却に際しては、上記の制御
だけでは炉内の負荷の変動が大きく、燃焼排ガス処理に
関わる各機器負荷も変動にさらされる。従って、焼却設
備の設計時には、各機器の容量の変動を見込んで大きく
とる必要があり、コスト増につながっていた。

【０００７】また、運転において、事実上はほとんどな
いがたまにある高発熱量燃焼物や高負荷運転に合わせた
供給装置の設定で運転せざるを得ず、通常は低負荷運転
となっていた。このため、燃焼量に対する運転コストの
割高や、炉内温度低下による燃焼性能の劣下等不具合が
あった。また、急激な負荷の変化に対して温度や圧力の
制御が追従しきれず、炉内圧力の変動や温度変化があ
り、ガス冷却室では噴霧水が蒸散しきれずに壁がぬれて
ダストがスケール化して付着成長するなどの問題も生じ
ていた。

【０００８】従来この燃焼物の変動に対しては、燃焼物
供給装置への投入前、例えば受入れピットにおいて、投
入クレーンなどにより攪拌混合し均一化する方法もある
が、季節変動や、都市ごみでは曜日による変動、燃焼物
の発生場所、あるいは受入れピットの表層と底部などに
よって変化し、また、プラスチックや汚泥、雑芥と極端
に異なる物を混合したものの場合、それらを均一化する
には単に大まかにまぜるだけでは限界があった。そこ
で、本発明は、上記の従来技術の問題点を解決し、ガス
冷却の負荷変動に対して容易に対応でき、しかも燃焼状
態を平均化させ適切な燃焼状態が維持できる燃焼物供給
量の制御方法とそれを設置した流動床燃焼装置を提供す
ることを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、燃焼排ガス中に水の噴霧を行う燃焼排
ガス冷却装置を備えた流動床燃焼炉への燃焼物の供給量
の制御方法において、前記燃焼排ガス中への噴霧水量が
一定となるように燃焼炉への燃焼物の供給量を加減する
こととしたものである。また、本発明では、燃焼排ガス
中に水の噴霧を行う燃焼排ガス冷却装置と、燃焼炉中に
燃焼物を供給する燃焼物供給装置を備えた流動床燃焼装
置において、前記燃焼排ガス冷却装置が、燃焼排ガスの
温度によって制御される遠隔調量水噴霧装置であり、前
記燃焼物供給装置が、該遠隔調量水噴霧装置からの水の
噴霧量にかかわる制御信号を入力信号の一とする制御機
構によって操作される遠隔可変速供給装置であることと
したものである。

【００１０】上記のように、本発明は、燃焼排ガス冷却
水の噴霧量を一定にするように、燃焼物供給量を加減す
ることとした燃焼物供給量の制御方法である。そのため
に、ガス冷却室での燃焼排ガス中への噴霧冷却水量制御
値を用いて、燃焼物供給装置の速度や頻度などの供給量
と正の相関のある量に対し制御を行う制御装置に対し
て、噴射水量設定値よりも噴霧水量を抑える信号を受け
た場合は供給量が増加する方向に、逆に噴霧水量を増加
する信号を受けた場合は供給量を減らす方向に調節する
ように噴霧水量制御値を反転させて燃焼物供給装置の制
御装置に送る。制御は、噴霧水量を幅の狭いほぼ設計値
に近い高負荷域に常にあるように燃焼物供給量を調節す
るものである。

【００１１】なお、噴霧水量設定値としては、噴霧水量
を直接測定できないため、戻り圧調節弁開度、冷却水槽
への冷却水の供給量、噴射水加圧ポンプ吐出圧、戻り水
量などの噴霧水量と対応関係のある量のいずれかを用い
ることができるが、調節弁開度指示値を用いれば、特に
検出端を増やす必要がなく都合がよい。また、供給装置
の暴走を防止するため、供給装置の速度や頻度などの調
節範囲に対し、上限と下限を設ける制限器を介してやる
のが安全である。

【００１２】

【作用】本発明の燃焼物供給量の制御方法における作用
を説明する。供給スクリューにより燃焼物供給装置に燃
焼物を順次供給すると、流動床燃焼炉では供給後１〜２
分以内の短時間に燃焼し、生成した燃焼排ガス及び灰は
ガス冷却室の水噴霧によって、集塵装置入口温度が一定
となるように冷却される。上記において、供給している
燃焼物が高発熱量化するとか、かさ密度が上がって供給
量が増加するとかすると、炉からガス冷却室に入る排ガ
スは温度上昇や排ガス風量増加が起こる。これによって
集塵装置入口の排ガス温度が上昇し、ガス冷却室の排ガ
ス冷却スプレー水噴霧量が増加するように戻り圧調節弁
を閉める方向に信号が出る。この信号を反転して供給ス
クリューの回転数制御装置に送り、スクリュー回転数を
減少させる。この結果燃焼物の燃焼炉への供給量が減
る。

【００１３】そして、炉からガス冷却室に入る排ガスは
温度下降や排ガス量の減少を起こし、集塵機入口温度が
低下し、戻り圧調節弁が開く方向に信号が出て噴霧水量
が戻る。発熱量が低下したり、かさ密度が減少して燃焼
物供給量が減少した場合は前記の逆になる。こうするこ
とによって、自動的に排ガス冷却水噴霧量がほぼ定格に
近い狭い範囲になるように燃焼物の供給量を運転するこ
とが可能となり、平均負荷を高め、ガス冷却室を含めた
排ガス処理設備に対する急激な負荷変動をさけることが
できる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を図面により具体的に説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。 実施例１ 図１に、本発明を用いた流動床焼却炉とその制御方法の
フロー工程図を示す。図１において、各符号は前記図２
と同じ意味を有する。燃焼物供給装置はスクリュー４で
流動床焼却炉１の炉壁に取付けられ、燃焼物はこれによ
り炉内に直接供給される。

【００１５】炉内底部には、６５０〜７５０℃程度に熱
せられた砂が押込空気１２により流動化されて流動床を
形成しており、供給された燃焼物は流動床で燃焼し、生
成した燃焼排ガスがガス冷却室２に入る。ガス冷却室２
では水を噴霧して排ガス温度を冷却する。この水の噴霧
ノズル５は、リターンフローノズルを用いており、図３
に示したように水の供給口２６、噴霧口２７及び戻り口
２８からなり、戻り圧力によって噴霧水量を広範囲に無
段調節する。水の戻り圧は戻り圧調節弁１６開度により
数ｋｇ／ｃｍ² Ｇ〜１０ｋｇ／ｃｍ² Ｇ前後まで調節す
る。噴霧水は冷却水槽６から噴霧水加圧ホンプ７により
２０ｋｇ／ｃｍ² Ｇ前後以上に昇圧してこの噴霧ノズル
５に供給し、戻り水は再び冷却水槽６に戻る。冷却水槽
６では一定水位を保つように給水している。

【００１６】水噴霧により冷却された排ガスは空気予熱
器８を経て、更に冷却され、煙道を通り集塵装置９へ送
られる。この煙道中に温度検出端１７を設け、その温度
測定値で集塵装置に適した一定の排ガス温度になるよう
に、先のガス冷却室２での水噴霧量を戻り圧調節弁１６
の開度を介して制御する。本発明では、この戻り圧調節
弁開度指示値を演算器２１に送り、ここで設定値と比較
され、その結果が制限器（上下限リミッタ）２２に送ら
れる。この制限器２２で上限下限と比較され炉内燃焼条
件の制限範囲内において、スクリュー回転数の設定値を
出力し、回転数制御盤１９に送られて、燃焼物供給スク
リューの回転数を制御する。それによって、燃焼物の炉
内への供給量を調節して、生成する排ガスの温度量を変
化させて、ガス冷却室２における噴霧水量を一定に保
つ。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば次のような効果を奏する
ことができる。 （１）ガス冷却負荷の変動を減少させることにより設備
全体を定格近い安定した運転とすることができ、良好な
自動制御が可能となる。また、運転状態の急変に伴うガ
ス冷却室壁面へのダスト付着、煙道の摩耗、炉内圧の変
動、ＣＯ，ＮＯｘの低減や排ガスの煙道各部からの吹き
出し等を抑えることができる。 （２）ガス冷却負荷の変動を減少させることにより、設
備全体を定格近い安定した運転ができるため、新設の場
合には見込む負荷変動幅を小さくして容量を小さなもの
とすることができ、また、既設の場合には同一設備で平
均処理量を増やすことができ、処理量が増加できるか又
は運転時間を減らすことができる。このため、燃焼物焼
却処理に対するコストを低減できる。

【００１８】（３）燃焼物の物性の均一操作が軽減でき
る。すなわち、燃焼物を供給する前に燃焼物を貯留する
ピット容量を削減したり、ピット内においてクレーン等
による燃焼物の混合操作が軽減される。 （４）低負荷運転による炉内温度低下や炉内温度異常上
昇による注水冷却等を減少するなど燃焼状態を平均化さ
せて、全般的に適切な燃焼状態とすることかでき、この
結果、ＣＯの低減、ＮＯｘの低減、未燃カーボンの生成
低減を得ることができる。以上のように本発明による効
果は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の制御方法と燃焼炉を示すフロー工程
図。

【図２】従来の流動床燃焼炉の制御系統を示すフロー工
程図。

【図３】水噴霧器として用いるリターンフローノズルの
概略構成図。

【符号の説明】

１：流動床焼却炉、２：ガス冷却室、３：燃焼物、４：
供給スクリュー、５：水噴霧器、６：冷却水槽、７：噴
霧水加圧ポンプ、８：空気予熱器、９：集塵装置、１
０：燃焼排ガス、１１：押込送風機、１２：押込空気、
１３：二次送風機、１４：二次空気、１５：可変速電動
機、１６：戻り圧調節弁、１７：温度検出端、１８：水
噴霧水量調節機構、１９：回転数指示調節機構、２０：
回転数設定器、２１：演算器、２２：制限器、２３：負
荷設定器、２５：圧力水、２６：供給口、２７：噴霧
口、２８：戻り口、２９：戻り水、Ａ：遠隔調量水噴霧
装置、Ｂ：遠隔可変速供給装置、Ｃ：制御機構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阪本 佳則 東京都港区港南１丁目６番27号 荏原環境 エンジニアリング株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼排ガス中に水の噴霧を行う燃焼排ガ
   ス冷却装置を備えた流動床燃焼炉への燃焼物の供給量の
   制御方法において、前記燃焼排ガス中への噴霧水量が一
   定となるように燃焼炉への燃焼物の供給量を加減するこ
   とを特徴とする燃焼物供給量の制御方法。
2. 【請求項２】 燃焼排ガス中に水の噴霧を行う燃焼排ガ
   ス冷却装置と、燃焼炉中に燃焼物を供給する燃焼物供給
   装置を備えた流動床燃焼装置において、前記燃焼排ガス
   冷却装置が、燃焼排ガスの温度によって制御される遠隔
   調量水噴霧装置であり、前記燃焼物供給装置が、該遠隔
   調量水噴霧装置からの水の噴霧量にかかわる制御信号を
   入力信号の一とする制御機構によって操作される遠隔可
   変速供給装置であることを特徴とする流動床燃焼装置。