JPH06272842A - 廃棄物溶融炉の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 炭素系可燃物質で形成される充填層と、充填
層に対して設けられる燃焼排ガス路と、充填層に連通す
る燃焼空間とを備え、充填層に高温炉床を形成し、処理
物と酸素含有ガスを燃焼空間に供給するとともに、燃焼
空間より充填層に導いて、処理物を燃焼、溶融スラグ化
する廃棄物溶融炉の運転において、燃焼空間の状態を高
温炉床側のの運転状況に則したものとすることができ、
安定した処理物溶融を良好に維持できる廃棄物溶融炉の
制御方法を得る。 【構成】 燃焼空間４と燃焼排ガス路５ａとの間の圧力
損失、燃焼排ガスの二酸化炭素成分量及び一酸化炭素成
分量を、さらに燃焼空間の酸素量、温度を検出して、炉
が吹き抜け状態にある場合、燃焼空間内での酸素量が増
加した場合、あるいは空間内温度が低下した場合に、炉
内の処理を促進する方向に運転を制御したり、燃焼空間
内温度を一定以上に制御維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、炭素系可燃物質によっ
て形成した充填層内に高温炉床を形成し、処理物として
の都市ごみ、下水汚泥、各種産業廃棄物、又はそれらを
脱水乾燥、焼却、粉砕処理等して得られる中間処理物を
燃焼、溶融スラグ化処理する廃棄物溶融炉の制御方法に
関するものであり、さらに詳細には、炭素系可燃物質で
形成される充填層と、充填層の上部に設けられる燃焼排
ガス路と、充填層に連通する燃焼空間とを備えた廃棄物
溶融炉に対し、充填層に高温炉床を形成し、処理物と酸
素含有ガスを燃焼空間に供給するとともに、燃焼空間よ
り充填層に導いて、処理物を燃焼、溶融スラグ化する廃
棄物溶融炉の制御方法に関するに関する。

【０００２】

【従来の技術】このような充填層と、この充填層に連通
する燃焼空間を備えた廃棄物溶融炉は、下水汚泥等の水
分をある程度含有するとともに、粉末状態で供給される
処理物を良好に、燃焼、溶融処理するために、提案され
ているものである。そして、このような廃棄物溶融炉に
おいては、処理物の乾燥、乾留ガス化、可燃成分のある
程度の燃焼が、前述の燃焼空間でおこなわれ、この燃焼
空間より下手側に連通する充填層内において、さらなる
燃焼、不燃成分の軟化、溶融、スラグ化が行われる。し
かしながら、従来、このような構成の廃棄物溶融炉自体
が新規であるため、この廃棄物溶融路の操業を良好にお
こなうに最適は、燃焼空間、これに繋がる充填層内に形
成される高温炉床における処理を良好に制御する制御方
法として特に確立されたものはなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
燃焼空間及びこれに繋がる高温炉床における燃焼状態が
不良な場合は、燃焼、溶融スラグ化を安定して継続でき
なかったり、充填層側で棚吊り、吹き抜け等が発生し
て、燃焼排ガスへの同伴ダスト量が増加して、二次的な
問題を起こすという問題が発生する。従って本発明の目
的は、燃焼空間の状態を廃棄物溶融炉全体の運転状況に
則したものとすることができ、安定した廃棄物溶融処理
状態を良好に維持できる廃棄物溶融炉の制御方法を得る
ことにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本願第一発明の廃棄物溶融炉の制御方法の特徴手段
は、燃焼空間と燃焼排ガス路との間の圧力損失を検出す
るとともに、燃焼排ガス路を流れる燃焼排ガスの二酸化
炭素成分量及び一酸化炭素成分量を検出し、圧力損失及
び二酸化炭素成分量が低下し、一酸化炭素量が増加する
場合に、処理物に対する酸素含有ガスの供給割合を増加
させて、処理物の燃焼、溶融スラグ化を促進することに
あり、第二発明の廃棄物溶融炉の制御方法の特徴手段
は、燃焼空間内の酸素濃度を検出し、酸素濃度が設定値
よりも上昇した場合に、酸素含有ガスに対する処理物の
供給割合を増加させて、燃焼空間における燃焼処理を促
進することにあり、第三発明の廃棄物溶融炉の制御方法
の特徴手段は、燃焼空間に予め補助バーナを備えてお
き、燃焼空間内の温度を検出し、温度が設定値よりも低
下した場合に、補助バーナを作動させて燃焼空間の温度
を前記設定値以上に維持することにあり、その作用・効
果は以下の通りである。

【０００５】

【作用】処理物の性状の変化、高温炉床への偏在供給、
燃焼空間に於ける部分的な処理不足等の要因により、充
填層内に所謂、棚吊、吹き抜け現象が発生することがあ
る。このような現象が発生すると、通常の定常運転状態
と比較して、燃焼空間と燃焼排ガス路との間での圧力損
失が急速に減少するとともに、未燃成分もしくは不完全
燃焼成分が燃焼排ガス側へ吹き抜けることにより、燃焼
排ガス路内に於ける排ガスの一酸化炭素量が増加する。
そして、同時に二酸化炭素量が減少する。従って、本願
第一の発明においては、これらの条件を検出するととも
に、この状態が検出された場合には、燃焼空間、充填層
内の処理物の処理を進めるために、酸素含有ガス側の供
給量を増加されて、この問題を解決する。さらに、燃焼
空間に於ける酸素濃度は、この空間に於ける処理状況、
充填層側の状態によって変化するが、酸素量がほぼ０に
近い値の場合は処理物側に対して酸素量が等量的に均衡
したもしくは不足した状態にあり、酸素量が増加する場
合は、処理物の不足した状態にあることを意味する。そ
して、燃焼空間における処理物の不足はこの空間内の温
度低下、部分的な燃焼空間から充填層（高温炉床）への
移流不良等を起こすこととなる。従って、炉の安定操業
にとって大きな問題となる。よって、第二の発明におい
ては、この増加が起こった場合に、燃焼空間内、及び充
填層での処理を、処理物側の供給量の増加で補正し、こ
の問題を解決する。さらに、上記と同様な理由から、燃
焼空間内の温度は変動する。そして、燃焼空間内の温度
が大きく低下すると、炉全体の温度低下を招来するとと
もに、処理不足を招き、炉閉塞等の問題を発生しやす
く、操業を安定して確保できない。従って、本願第三の
発明の構成においては、燃焼空間内に、補助バーナを配
設し、温度低下が発生した場合は、この補助バーナを働
かせて、これを補完し、燃焼空間内での処理物の乾燥、
燃焼を一定レベル以上確保して、高温炉床側に導入する
ことにより、廃棄物溶融炉の運転を良好に継続する。

【０００６】

【発明の効果】従って、第一の発明により、例え処理物
が水分を含んだ粉末状のものである場合にも、未燃粒子
等の充填層内への蓄積による炉況異状を早期に発見し
て、これを解決することができ、第二の発明で燃焼空間
内の酸素量を監視・運転し、さらに第三の発明で燃焼空
間内の温度を所定温度以上に維持することにより、燃焼
空間内を最適溶融条件に保持し、燃焼空間から充填層内
への処理物移送状態を確保して、燃焼空間、高温炉床で
の処理を安定してできるようになった。

【０００７】

【実施例】本願の実施例を図面に基づいて説明する。図
１には、廃棄物溶融炉１の充填層であるコークス充填層
２近傍の断面図が示されている。図示するように、この
廃棄物溶融炉１は、概略縦型円筒形状のコークス充填層
２を備えており、このコークス充填層２には、その下部
位置に溶融スラグが出滓される出滓口３が備えられると
ともに、このコークス充填層２の上面よりも低い位置で
その横断方向外周部に、環状の燃焼空間４を備え、さら
に、このコークス充填層２の上部部位にフリーボード５
を備えて構成されている。このフリーボード５の上部側
が燃焼排ガス５ａとなっている。そして、このコークス
充填層２に対して、これに一次空気を供給する一次空気
供給ノズル６と、前記フリーボード５の入口近傍位置
に、この部位に二次空気を供給する二次空気供給ノズル
７とが備えられている。

【０００８】次に、前記燃焼空間４について説明する
と、この部位４には、処理物である汚泥を粉末状で搬送
空気により供給する処理物供給ノズル４ａ、酸素含有ガ
スを吹込む酸素含有ガス供給ノズル４ｂ、補助燃料を吹
き込む補助燃料吹き込みノズル４ｃが備えられている。
従って、この燃焼空間４においては、燃料の燃焼が起こ
っているとともに、この燃焼空間４に送りこまれてくる
粉末状の汚泥は、乾燥され、燃焼され、その燃焼ガス
が、未燃物とともにコークス充填層２周りに旋回した軌
跡を描きながらコークス充填層２内に送り込まれる（図
２に燃焼空間４近傍におけるガスの流れ構成を示してい
る）。

【０００９】さらに、燃焼空間４とコークス充填層２の
境界位置に、燃焼空間４の上部側より下方に張り出し、
燃焼空間４側でコークス充填層２から離間するに伴って
上方に位置する傾斜面である下降案内面８ａを備えた、
耐火物製の下垂壁８が備えられている。この下垂壁８を
備えることにより、燃焼空間４内の燃焼ガスは、この下
垂壁８を備えない場合と比較して、コーク充填層２内へ
の移流が遅れる（旋回量が増加する）とともに、コーク
ス充填層２内への燃焼ガスの流れ方向が、斜め下向きに
設定される。

【００１０】以下、本願の廃棄物溶融炉１の働きについ
て説明する。コークス充填層２は充填層下部にある一時
空気吹込みノズル６より吹込まれた予熱された酸素含有
ガスとしての一次空気により燃焼され１５００〜１６０
０℃の高温に保持される。一方粉末状の処理物、例えば
汚泥等は乾燥後約１０％水分の状態で燃焼空間に設けら
れた処理物供給ノズル４ａより燃焼空間４に吹込まれ、
燃焼溶融されるとともに、コークス充填層２内に送られ
て、未燃分もコークス充填層２で溶融されスラグとさ
れ、出滓口３より排出される。ここで、燃焼溶融をスム
ーズに行わせるためには、燃焼空間温度は１３００℃以
上、コークス充填層温度は１４００〜１５００℃以上に
維持する必要があるのであるが、本願の廃棄物溶融炉１
においては、後述する第三制御系１１を設けて補助バー
ナ１１ｃを作動させるとともに、前述の下垂壁８を設け
ることにより、燃焼空間４室へ吹込まれた粉末状処理物
及び酸素含有ガスは下方に向けられコークス充填層２内
部に浸入され、ショートパスによる壁側吹抜けが防止で
きること等の理由から、以下のような操業状態が得られ
る。即ち、燃焼空間４での滞留時間も充分となり、可燃
分の完全燃焼と燃焼による昇温が達成され、炉を所定の
温度に維持できる。

【００１１】以下、さらに、廃棄物溶融炉１における溶
融処理を良好に維持するために、採用されている制御系
について説明する。この制御系は３系装備されており、
第一制御系９はコークスベッド層２内に於ける棚吊り、
吹き抜け状態の解消を目的とするものであり、第二制御
系１０は燃焼空間４における完全燃焼の維持、さらに、
第三制御系１１は同様に燃焼空間４での燃焼温度維持を
目的とするものである。

【００１２】先ず、第一制御系９について説明する。図
１に図示するように、燃焼空間４と前述の燃焼排ガス路
５ａ間には、これらの間の圧力損失を計測する圧力損失
検出装置９ａと、燃焼排ガス路５ａ内の排ガスの二酸化
炭素成分量及び一酸化炭素成分量とを検出するガス成分
量検出装置９ｂとを備えている。そして、これらの検出
情報を取り込むとともに、これらの情報に基づいて、圧
力損失及び二酸化炭素成分量が低下し、一酸化炭素量が
増加する場合に、処理物の燃焼、溶融スラグ化処理を処
理促進側に制御する第一制御手段９ｃが備えられてい
る。ここで、処理物の燃焼、溶融スラグ化処理を処理促
進側に制御するとは、具体的には燃焼空間４に対する処
理物としての汚泥の供給量を減少する、もしては供給を
停止する制御、あるいは、燃焼空間４に対する燃焼用空
気の供給量を増加させる制御である。即ち、汚泥の供給
量に対して燃焼用空気の供給量が相対的に増加すること
となる。さて、上記のような圧損および二酸化炭素成分
量の低下、一酸化炭素の増加は、未燃汚泥粒子等がコー
クスベッド層内に蓄積され、棚吊りもしくは吹き抜け状
態になっている場合に起る。従って、このような状態に
おいては、第一制御手段９を働かせることにより、燃
焼、溶融スラグ化処理が促進され、棚吊りもしくは吹き
抜け状態が解消する。

【００１３】次に第二の制御系１０について説明する。
図１に示すように、燃焼空間４にはこの空間内の酸素濃
度を検出する酸素濃度検出装置１０ａが備えられてい
る。そして、この検出情報を取り込むとともに、情報に
基づいて、酸素濃度が設定値（実際は１〜２％）よりも
高い場合に、燃焼空間４に於ける燃焼処理を処理促進側
に制御する第二制御手段１０ｂが備えられている。ここ
で、燃焼空間４における燃焼処理を処理促進側に制御す
るとは、具体的には燃焼空間に対する処理物としての汚
泥の供給量を増加する、あるいは、燃焼空間４に対する
燃焼用空気の供給量を減少させる制御である。従って、
このような制御をおこなう場合は、燃焼空間４内に滞留
する汚泥の燃焼、溶融処理が促進されることとなる。従
って、この制御により、燃焼空間４に於ける温度の低
下、フリーボード５への飛散ダストの増加、出滓口３よ
りのダスト飛び出し量の増加等の問題を抑制することが
可能となる。

【００１４】次に第三制御系１１について説明する。図
１に示すように、燃焼空間４にはこの空間内の温度を検
出する温度検出装置１１ａが備えられている。そして、
この検出情報を取り込むとともに、情報に基づいて、燃
焼空間４の温度が設定値（実際は１３００℃）よりも低
い場合に、燃焼空間４の温度を設定値以上に維持する第
三制御手段１１ｂが備えられている。即ち、燃焼空間４
にはこの空間内で燃焼する補助バーナ１１ｃが備えられ
ており、検出温度が設定値より低い場合は、この補助バ
ーナ１１ｃが点火されて、燃焼空間４内温度が維持され
ることとなる。従って、第三制御系１１を作動させるこ
とにより、燃焼空間４において、不測にその温度が低下
した場合に、これが補完され、汚泥の乾燥、燃焼を一定
レベル以上確保して、高温炉床側に導入することによ
り、廃棄物溶融炉の運転を良好に継続できる。 〔別実施例〕又、実施例では充填層の形成にコークスを
使用する例を示したが、これは炭素系可燃物質であれば
いかなるものでもよい。このようなものとしては、石油
コークス、ピッチコークス等もある。さらに、本願の廃
棄物溶融炉が対象とするものとしては、都市ごみ、下水
汚泥、各種産業廃棄物、又はそれらを脱水乾燥、焼却、
粉砕処理等して得られる中間処理物等、粉状の処理物で
あればいかなるものにも適応できる。

【００１５】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【００１６】

【図面の簡単な説明】

【図１】廃棄物溶融炉の構成を示す図

【図２】燃焼空間における燃焼状況を示す図

【符号の説明】

２ 充填層 ４ 燃焼空間 ５ａ 燃焼排ガス路 １１ｃ 補助バーナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 市川 宗春 大阪府大阪市東成区中道１丁目４番２号 大阪ガスエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 堀江 徹男 東京都千代田区大手町二丁目２番１号 石 川島播磨重工業株式会社内 (72)発明者 坂部 治信 東京都千代田区大手町二丁目２番１号 石 川島播磨重工業株式会社内 (72)発明者 吉成 直人 東京都千代田区大手町二丁目２番１号 石 川島播磨重工業株式会社内 (72)発明者 深田 能伸 東京都千代田区大手町二丁目２番１号 石 川島播磨重工業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭素系可燃物質で形成される充填層
   （２）と、前記充填層（２）の上部に設けられる燃焼排
   ガス路（５ａ）と、前記充填層（２）に連通する燃焼空
   間（４）とを備えた廃棄物溶融炉に対し、前記充填層
   （２）に高温炉床を形成し、処理物と酸素含有ガスを前
   記燃焼空間（４）に供給するとともに、前記燃焼空間
   （４）より前記充填層（２）に導いて、前記処理物を燃
   焼、溶融スラグ化する廃棄物溶融炉の制御方法であっ
   て、前記燃焼空間（４）と前記燃焼排ガス路（５ａ）と
   の間の圧力損失を検出するとともに、前記燃焼排ガス路
   （５ａ）を流れる燃焼排ガスの二酸化炭素成分量及び一
   酸化炭素成分量を検出し、前記圧力損失及び前記二酸化
   炭素成分量が低下し、前記一酸化炭素量が増加する場合
   に、前記処理物に対する前記酸素含有ガスの供給割合を
   増加させて、前記処理物の燃焼、溶融スラグ化を促進す
   る廃棄物溶融炉の制御方法。
2. 【請求項２】 炭素系可燃物質で形成される充填層
   （２）と前記充填層（２）に連通する燃焼空間（４）と
   を備えた廃棄物溶融炉に対して、前記充填層（２）に高
   温炉床を形成し、処理物と酸素含有ガスを前記燃焼空間
   （４）に供給するとともに、前記燃焼空間（４）より前
   記充填層（２）に導いて、前記処理物を燃焼、溶融スラ
   グ化する廃棄物溶融炉の制御方法であって、前記燃焼空
   間（４）内の酸素濃度を検出し、前記酸素濃度が設定値
   よりも上昇した場合に、前記酸素含有ガスに対する前記
   処理物の供給割合を増加させて、前記燃焼空間（４）に
   おける燃焼処理を促進する廃棄物溶融炉の制御方法。
3. 【請求項３】 炭素系可燃物質で形成される充填層
   （２）と前記充填層（２）に連通する燃焼空間（４）と
   を備えた廃棄物溶融炉に対して、前記充填層（２）に高
   温炉床を形成し、処理物と酸素含有ガスとを前記燃焼空
   間（４）に供給するとともに、前記燃焼空間（４）より
   前記充填層（２）に導いて、前記処理物を燃焼、溶融ス
   ラグ化する廃棄物溶融炉の制御方法であって、前記燃焼
   空間（４）に予め補助バーナ（１１ｃ）を備えておき、
   前記燃焼空間（４）内の温度を検出し、前記温度が設定
   値よりも低下した場合に、前記補助バーナ（１１ｃ）を
   作動させて前記燃焼空間（４）の温度を前記設定値以上
   に維持する廃棄物溶融炉の制御方法。
4. 【請求項４】 前記燃焼空間（４）が前記充填層（２）
   の側部に環状に形成されるとともに、前記環状の燃焼空
   間（４）に旋回流が形成され、前記処理物が旋回軌跡を
   描きながら前記充填層（２）へ導かれる請求項１、２、
   ３記載の廃棄物溶融炉の制御方法。