JPH06341627A

JPH06341627A - 流動床焼却炉における燃焼制御方法

Info

Publication number: JPH06341627A
Application number: JP6039089A
Authority: JP
Inventors: Takeyuki Naito; 剛行内藤; Yoshiki Kuroda; 芳喜黒田; Yutaka Yoshida; 吉田　　裕
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1987-05-01
Filing date: 1994-02-14
Publication date: 1994-12-13
Anticipated expiration: 2015-11-13
Also published as: JP3108742B2

Abstract

(57)【要約】【目的】投入される燃焼対象物の量が変動しても燃焼
用空気量及び排ガス量を増大させることなく、且つ未燃
ガスの排出を防止できる流動床焼却炉における燃焼制御
方法を提供すること。【構成】流動床焼却炉１内全体での燃焼量を検出する
明るさ検出センサ等の燃焼量検出手段、該燃焼量検出手
段で検出した燃焼量により燃焼量を制御する調節器１３
等の制御手段を具備し、該制御手段は検出した燃焼量が
所定量以上の場合、流動床下部から送り込む空気量を減
少させ、該燃焼量が所定量以下となった場合元に戻し、
燃焼量を所定量に維持制御する。但し、ここで燃焼量と
は焼却物の重量当たりの発熱量〔ｋｃａｌ／ｋｇ〕×焼
却物の量〔ｋｇ／時間〕のことである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、砂等の流動媒体を炉床
下部から送り込む空気により流動させながら焼却物を焼
却する流動床焼却炉において、炉内に投入される焼却物
の燃焼量、即ち単位時間当たりの燃焼量を制御すること
により、燃焼用空気量及び排ガス量を変動させることな
く、未燃ガスの排出を防止するのに好適な流動床焼却炉
における燃焼制御方法に関するものである。なお、ここ
で流動床焼却炉とは熱回収を目的とする流動床ボイラー
を含むものとする。

【０００２】

【従来技術及び発明が解決しようとする課題】従来、流
動床焼却炉は都市ゴミの焼却等に使用されており、都市
ゴミをこの流動床焼却炉で燃焼する場合はゴミを連続的
に流動床焼却炉に投入するが、都市ゴミはその性質上互
いに絡まり、大きな塊となった状態で瞬間的に大量に投
入される場合が度々ある。流動床焼却炉は焼却炉として
燃焼速度の極めて速い炉であり、非常に良く燃えるとい
う利点があるが、これが逆に欠点となる場合がある。即
ち、燃焼性能が良いため流動床に燃焼物を投入すると早
いものは僅か数秒で燃えてしまう。そのため、焼却物を
炉内に供給するフィーダの定量性が悪いと、焼却物の投
入量のバラツキはそのまま燃焼ガス中の酸素濃度のバラ
ツキにつながるという問題がある。

【０００３】流動床焼却炉の形式にもよるが、燃焼排ガ
ス中の酸素濃度が約５％近辺以下となると一酸化炭素と
か、メタン、エチレン、プロピレン、アセチレン、ベン
ゼンといった炭化水素等が燃焼しきれずに排出されるこ
とになる。また、塩化アンモンとか、水酸化アンモンと
いった物質も生成されるので煙突より白煙が出ることに
なる。

【０００４】また、流動床炉は燃焼性能がよいため流動
媒体への流動空気が理論空気比＝１以下でも、流動媒体
が流動化する空塔速度さえあれば燃やすことができる
が、上記のように一酸化炭素等の未燃ガスの生成を防ぐ
ために空気比を増している。また、供給フィーダの定量
性がそこなわれる場合を想定して、焼却物の供給量が多
くなっても酸素濃度が低くならないように余剰空気を予
め吹き込んでいる場合もある。

【０００５】供給フィーダの定量性能にもよるが、炉へ
吹き込む空気量は多いもので理論空気の２倍を使用して
いる。しかしこの場合でも、特に都市ゴミを扱うとき
は、ゴミどうしがからみつき大きな塊となって、ゴミの
所謂ドカ落ちの状態となるため瞬間的に酸素不足とな
り、一酸化炭素等の未燃ガスが煙突より排出されること
もある。

【０００６】従来、これらの未燃ガスの排出を防止する
方法として、焼却物を炉に供給する供給フィーダの定量
性を向上させるように供給フィーダを改良したり、例え
ば、特願昭５９−２２３１９８号（特開昭６１−１００
６１２号公報）に開示するように、焼却物の投入量を計
測する計量手段を設け、焼却物が多く入ったら供給フィ
ーダの回転数を減らして投入量を少なくしたりしてい
る。

【０００７】また、投入される焼却物の増大或いは酸素
不足を検出して、新たに二次空気を吹き込む方法等が採
用されている。

【０００８】しかしながら、上記従来の未燃ガスの排出
を防止する方法の一つである供給フィーダの利用におい
て、その定量性を向上させる改良には限界があり、結果
としてやたらにコストの高いフィーダを使用する傾向と
なっている。

【０００９】また、前記特願昭５９−２２３１９８号に
開示するものも投入量計測装置を用いるが結果として、
炉内に落下した焼却物は即座に燃焼してしまい酸素不足
となる。これを補うために、新たに二次空気を吹き込む
と、急激な燃焼による排ガス量の増加に加え、二次空気
が入るので排ガス量が更に増加し、炉内圧力は正圧とな
る。この圧力をとらえて誘引ファン入口ダンパが開き炉
内圧力を正常値にしようとするから、焼却物が多く投入
されるときは炉内圧力が変動し、正圧のために排ガスダ
クトフランジや灰排出用ロータリーバルブ等から排ガス
が吹き出し、排出ガス中の粉塵も飛散し、工場内を埃ぽ
くする等の問題がある。

【００１０】また、排ガス中の酸素濃度をある値に保つ
ため二次空気をコントロールする方法は、流動床炉がそ
の燃焼速度が極めて速いことから、焼却物の供給量のバ
ラツキがそのまま排ガスのバラツキとなってあらわれ、
上記と同じ問題が発生する他、燃焼用空気量が多いこと
は、燃焼ファン、排ガス誘引ファン等を容量の大きいも
のにしなければならず、その駆動動力を大きくする等の
問題もある。更には排ガス量が変動するため、排ガス量
の多い場合に合わせて排ガスダクト、ガス冷却器、電気
集塵器といった排ガス処理設備に大容量のものを必要と
する等焼却設備の大型化と全体の建設コストが高くなる
という問題もあった。

【００１１】また、従来流動床ボイラー、特に発電用流
動床ボイラーにおいては、特開昭５９−１９１２号公報
に開示されているように、負荷の変動に応じて石炭等の
燃料の供給量を変えているが、燃料の供給量が増えた場
合、流動床下部から送り込む流動空気量を制御し、流動
床の流動媒体の温度が所定以上にならないようにしなが
ら、燃焼を制御する燃焼制御方法があるが、この燃焼制
御方法を用いても都市ゴミ等のように嵩、形状、燃え易
さ及び発熱量の不均一なものが混在したものを燃焼対象
物とする流動床焼却炉において、特に炉内に投入される
焼却物量が変動した場合、燃焼量の急激な変動を抑え燃
焼用空気量及び排ガス量を変動させることなく、未燃ガ
スの排出を防止することは不可能であった。

【００１２】ここで、燃焼量とは、発熱量〔ｋｃａｌ／
ｋｇ〕×燃焼対象物の量〔ｋｇ／時間〕を言う。

【００１３】本発明は上記従来の問題点を解決するため
になされたもので、定量性の良い高価な供給フィーダを
用いることなく、発熱量が異なったり、燃え易さ等の性
状や形状及び嵩が異なる燃焼物、すなわち石炭や都市ゴ
ミ、産業廃棄物或いはこれらの混合燃焼物を燃焼対象物
として流動床焼却炉に投入しても、この投入される燃焼
対象物の量が変動しても燃焼用空気量及び排ガス量を増
大させることなく、且つ未燃ガスの排出を防止できる流
動床焼却炉における燃焼制御方法を提供することを目的
とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、流動床下部から送り込む空気により流動媒体
を流動させ、炉内に投入される焼却物を燃焼させる流動
床焼却炉における燃焼制御方法において、流動床と該流
動床上部との炉内全体の燃焼量を検出する燃焼量検出手
段と、該燃焼量検出手段で検出した燃焼量により燃焼量
を制御する制御手段を具備し、該制御手段は検出した燃
焼量が所定量以上の場合、流動床下部から送り込む空気
量を減少させ、該燃焼量が前記所定量以下となった場合
元に戻し、燃焼量を所定量に維持制御することを特徴と
する。但し、ここで燃焼量とは焼却物の重量当たりの発
熱量〔ｋｃａｌ／ｋｇ〕×焼却物の量〔ｋｇ／時間〕の
ことである。

【００１５】また、燃焼量検出手段は流動床上部のフリ
ーボード部内の明るさを検出する明るさ検出手段であ
り、制御手段は明るさ検出手段の出力により燃焼量を制
御することを特徴とする。

【００１６】また、流動床下部から送り込む空気により
流動媒体を流動させ、炉内に投入される焼却物を燃焼さ
せる流動床焼却炉における燃焼制御方法において、流動
床と該流動床上部との炉内全体に投入される焼却物の量
又は嵩を検出する検出手段と、該検出手段で検出した焼
却物の量又は嵩から燃焼量を制御する制御手段を具備
し、制御手段は該炉内に炉内全体に投入される焼却物の
量又は嵩が所定量以上の場合、流動床下部から送り込む
空気量を減少させ、焼却物の量又は嵩が所定量以下とな
った場合は元に戻し、燃焼量を所定量に維持制御するこ
とを特徴とする。

【００１７】また、流動床下部から送り込む空気により
流動媒体を流動させ、炉内に投入される焼却物を燃焼さ
せる流動床焼却炉における燃焼制御方法おいて、流動床
上部のフリーボード部内の温度を検出する温度検出手段
と、該温度検出手段で検出した温度から燃焼量を制御す
る制御手段を具備し、該制御手段は流動床上部のフリー
ボード部内の温度が所定値以上の場合、流動床下部から
送り込む空気量を減少させ、該温度が所定値以下となっ
た場合は元に戻し、燃焼量を所定量に維持制御すること
を特徴とする。

【００１８】また、流動床下部から送り込む空気により
流動媒体を流動させ、炉内に投入される焼却物を燃焼さ
せる流動床焼却炉における燃焼制御方法において、排ガ
ス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、該酸素
濃度検出手段で検出した酸素濃度から燃焼量を制御する
制御手段を具備し、該制御手段は排ガス中の酸素濃度が
所定値以上の場合、流動床下部から送り込む空気量を減
少させ、該酸素濃度が前記所定値以下となった場合は元
に戻し、燃焼量を所定量に維持制御することを特徴とす
る。

【００１９】また、流動床下部から送り込む空気により
流動媒体を流動させ、炉内に投入される焼却物を燃焼さ
せる流動床焼却炉における燃焼制御方法において、炉内
圧力を検出する圧力検出手段、該圧力検出手段で検出し
た炉内圧力から燃焼量を制御する制御手段を具備し、該
制御手段は炉内の圧力が所定値以上の場合流動床下部か
ら送り込む空気量を減少させ、該炉内圧力が所定値以下
となった場合は元に戻し、燃焼量を所定量に維持制御す
ることを特徴とする。

【００２０】また、流動床下部から送り込む空気により
流動媒体を流動させ、流動床と該流動床との炉内全体に
投入される焼却物を燃焼させる流動床焼却炉における燃
焼制御方法において、炉内に投入される焼却物の性質か
ら燃焼量を制御する制御手段を具備し、該制御手段は前
記炉内全体に投入される焼却物の性質から燃焼量が所定
量以上となる場合、流動床下部から送り込む空気量を減
少させ、該燃焼量が前記所定量以下となる場合は元に戻
し、燃焼量を所定量に維持制御することを特徴とする。

【００２１】また、流動床下部から送り込む空気により
流動媒体を流動させ、炉内に投入される焼却物を燃焼さ
せる流動床焼却炉における燃焼制御方法において、流動
床と該流動床上部のフリーボード部内の明るさを検出す
る明るさ検出手段の出力から燃焼量を反映する信号を出
力する第１の手段と、炉内の圧力を検出する炉内圧力検
出手段の出力から燃焼量を反映する信号を出力する第２
の手段を設け、該第１の手段及び第２の手段の出力信号
のうちいずれか大きい方を優先させて燃焼量を制御する
制御手段を設け、該制御手段は優先させた出力信号が所
定値以上の場合、流動床下部からの送り込む空気量を減
少させ、該出力信号が前記所定値以下となった場合元に
戻し、燃焼量を前記所定量に維持制御することを特徴と
する。

【００２２】また、流動床下部から送り込む空気により
流動媒体を流動させ、前記流動床と該流動床上部との炉
内全体に投入される焼却物を燃焼させる流動床焼却炉に
おける燃焼制御方法において、炉内の燃焼量を炉内に投
入される焼却物の量又は嵩又を検出する手段、又は該焼
却物の性質を検出する手段、又は該焼却物の燃焼量を検
出する手段と、動床下部に複数のエアチャンバーを具備
し、該エアチャンバーを通して空気を送り込むように構
成し、炉内の燃焼量を炉内に投入される焼却物の量又は
嵩又は性質又は検出した燃焼量検から、焼却物の燃焼量
が所定量以上の場合は投入された焼却物の落下点部分の
エアチャンバーから送り込まれる空気量を減少させ、燃
焼量が該所定量に維持制御することを特徴とする。

【００２３】

【作用】本発明は流動床焼却炉における燃焼制御方法に
上記構成を採用することにより、燃焼量、即ち焼却物の
重量当たりの発熱量〔ｋｃａｌ／ｋｇ〕×焼却物の量
〔ｋｇ／時間〕が所定量以上の場合、流動床下部から送
り込む空気量を減少させるから、流動床における流動媒
体の流動は緩慢となり、流動媒体から焼却物への伝熱量
が減り、燃焼物のガス化速度が遅くなる。即ち、焼却物
の燃焼速度は遅くなる。また該燃焼量が所定量以下とな
った場合、流動床下部から送り込む空気量を元に戻すか
ら、流動媒体の流動は活発となり、焼却物の燃焼速度は
元に戻る。従って、発熱量が異なったり、燃え易さ等の
性状や形状及び嵩が異なる燃焼物を流動床炉内に投入し
ても、この燃焼対象物の量が変動しても燃焼量が所定量
に維持されるから、燃焼用空気量及び排ガス量を増大さ
せることなく、未燃ガスの排出を防止できる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。流動床焼却炉においては、燃焼対象物（焼却物）
の燃焼量を直接測定することは極めて困難である。この
燃焼量は炉内の明るさ、排ガス中の酸素濃度、炉内圧
力、流動床上部の炉内温度、炉内に投入される焼却物の
量又は嵩や性質等から間接的に検出される。

【００２５】図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は流動床焼却
炉における燃焼量を代表する炉内の明るさＬ、排ガス中
の酸素濃度Ｅ及び炉内圧力Ｐの実測結果を示す図であ
る。図中横軸は時間ｔ（１目盛は５秒）を示す。図示す
るように流動床焼却炉においては、燃焼量の変動に応じ
て炉内の明るさＬ、排ガス中の酸素濃度Ｅ及び炉内圧力
Ｐが変化する。特に炉内の明るさＬは忠実に瞬時に燃焼
量に反映する。そこで本願発明は、明るさ検出センサを
設けこの炉内の明るさＬを検出して、その出力より流動
床焼却炉内の燃焼量を推測し、流動床下部から送り込む
流動空気量を制御し、炉内に投入される焼却物の量が変
動しても燃焼量の急激な変動を抑え、燃焼量が一定にな
るように制御するものである。

【００２６】図２は本発明に係る流動床焼却炉における
燃焼制御方法を実施する流動床焼却炉の概略構成を示す
図である。同図において、１は炉であり、該炉１の内部
には砂等の流動媒体が流動する流動床２が形成されてい
る。流動床２の下部にはエアチャンバー６が設けられて
おり、配管５を通して流動用ブロワ（図示せず）より流
動空気を該エアチャンバー６を介して炉１内に送り込む
ことにより、流動媒体を流動させている。このブロワは
例えば遠心ブロワであり、運転中は望ましくは風量が一
定になるように制御されている。

【００２７】１１は都市ゴミ等の焼却物を投入する焼却
物投入ホッパーであり、該焼却物投入ホッパー１１の下
部には焼却物を炉１内に供給するための供給フィーダ１
２が設けられている。１４−１は炉１内の炉頂又は炉頂
近傍に取り付けられた明るさを検出する明るさ検出セン
サであり、１３は炉１内の明るさの測定値をもとにバル
ブ開度を調節する調節器である。炉１の壁には流動床２
の上部空間に空気を吹き込むための空気ノズル８が設け
られており、該空気ノズル８には配管１６を介して制御
弁７が接続されている。

【００２８】この制御弁７は配管５，１６のいずれに取
り付けてもかまわないし、更に配管１６を配管５のバイ
パス配管とせず配管１６と配管５をそれぞれ別のブロワ
に接続してもよい。なお、図中、９はフリーボード部、
１８は二次空気送入配管である。明るさ検出センサ１４
−１は、流動媒体や炉壁等による明るさに影響されない
で、焼却物Ａの燃焼による炉１内の明るさを検出できる
ように、二次空気送入口より充分上方でかつ炉の横断面
全面が見渡せる位置に取り付ける。また、図中ＥＧは排
ガス出口部から排出される排ガスを示し、ＡＳは灰出口
部から排出される灰を示す。

【００２９】上記構成の流動床焼却炉において、供給フ
ィーダ１２から炉１内に投入される焼却物Ａは流動床２
の一定の部分、即ち中央部分に落下するようになってい
る。この場合、図示されていないが、スプレッダを用い
て焼却物Ａを分散させてもよい。炉１内に投入される焼
却物Ａの量が通常より多い場合、燃焼量（単位時間当
り）が大きくなるから、炉１内が明るくなり、明るさ検
出センサ１４−１の出力が大きくなる。

【００３０】炉１の明るさが大きくなると調節器１３は
制御弁７を開放し、エアチャンバー６から吹き込む空気
量の減少分を配管１６を通して、空気ノズル８から流動
床２の上部空間に吹き込む。これにより、エアチャンバ
ー６から送り込まれる空気量が減少するから、流動床２
の流動媒体の流動が緩慢となり、流動媒体から焼却物Ａ
への伝熱量が減り焼却物Ａのガス化速度が遅くなる。即
ち、燃焼速度が遅くなる。この時、エアチャンバー６か
らの空気量を減らすことで、流動床２の酸素量は減少
し、その分未燃ガスが増えるが、空気ノズル８から吹き
込む空気量を増大させるので、フリーボード部９等の流
動床２の上部空間でこの未燃ガスは燃焼することにな
る。

【００３１】なお、このエアチャンバー６からの空気量
の減少分は空気ノズル８や二次空気送入口のいずれか、
或いはそれぞれに分配させて吹き込んでもよく、要は空
筒部内に未燃ガスを燃焼しきるだけの空気を吹き込みさ
えすればよい。

【００３２】図３は従来の燃焼制御方法による流動床焼
却炉内の燃焼物投入量の時間変動に対する燃焼量、排ガ
ス中の酸素濃度、排ガス量、流動用空気量（一次空
気）、二次空気量及び炉内温度（流動床２の上部の炉内
空間温度）の変動状態を示す図であり、図４は本発明に
係る燃焼制御方法による流動床焼却炉内の焼却物の投入
量の時間的変動に対する燃焼量、排ガス中の酸素濃度、
排ガス量、流動用空気（一次空気量）、二次空気量及び
炉内温度の変化状態を示す図である。なお、図において
横軸は時間ｔを示す。

【００３３】従来は図３に示すように、エアチャンバー
６を通して流動床２の下部から供給される一次空気量Ｃ
は一定であり、時刻ｔ₁から焼却物Ａが投入されると、
該焼却物Ａは即座にガス化され、数秒後に燃焼が開始
し、燃焼量Ｑが大きくなり、排ガス中の酸素濃度Ｅが急
激に減少する。この酸素濃度が低いときは未燃ガスの排
出となるから、この排ガス中の酸素濃度Ｅの低下を受け
て二次空気量Ｄが増え、排ガス量Ｂも増大する。また、
炉内温度Ｔも燃焼量Ｑが大きくなるので上昇する。燃焼
が進行すると炉１中の未燃物が少なくなり、排ガス中の
酸素濃度Ｅが上昇するので、二次空気量Ｄが絞られ排ガ
ス量Ｂも減少し、炉内温度も降下する。

【００３４】これに対して本発明の燃焼制御方法を用い
る場合は、図４に示すように、時刻ｔ₁から焼却物Ａが
投入され、燃焼量Ｑが増加すると、炉１内の明るさが増
し、明るさ検出センサ１４−１の出力が大きくなり、調
節器１３が制御弁７を開き、一次空気量Ｃ₂として流動
床２の上部空間に空気を吹き込むようにするので、エア
チャンバー６から供給される一次空気量Ｃ₁が減少す
る。このエアチャンバー６から供給される一次空気量Ｃ
₁が減少することにより、燃焼量Ｑの増加割合が減少す
る。即ち燃焼速度が遅くなるわけであるから、排ガス中
の酸素濃度Ｅも急激には減少せず緩やかに減少する。し
かもこの排ガス中の酸素濃度Ｅの減少に合わせて二次空
気量Ｄが増加するから、排ガス中の酸素濃度Ｅは殆ど変
動しない。

【００３５】また、燃焼量Ｑは増加割合が減少すること
により、炉内温度Ｔの上昇割合は小さくなる。燃焼量Ｑ
が減少したら、制御弁７を閉じ空気ノズル８から一次空
気量Ｃ₂を減少させ、エアチャンバー６からの一次空気
量Ｃ₁を増加させる。この一次空気量Ｃ₁の増加により流
動床２の流動媒体の流動が活発となり通常の運転に戻
る。

【００３６】このように燃焼量Ｑの増加と共にエアチャ
ンバー６からの一次空気Ｃ₁を減少させ、空気ノズル８
からの一次空気量Ｃ₂を増大させ、排ガス中の酸素濃度
Ｅの緩やかな減少分に応じて、二次空気量Ｄを供給する
から、排ガス量Ｂの増加も極めて少ない。

【００３７】なお、この場合一次空気量の減少分（増大
分）に伴い二次空気の減少分（増大分）は望ましくは、
等量であるが、一次空気量の減少分（増大分）の±３０
％であってもよい。

【００３８】図５はそれぞれ炉内の明るさＬ、即ち明る
さセンサ１４−１の出力によりエアチャンバー６から供
給される一次空気量Ｃ₁を制御し、燃焼量を制御した実
測結果を示す図で、同図（Ａ）は一次空気量Ｃ₁〔Ｎｍ³
／ｍ²・Ｈ〕の変動状態を示す図、同図（Ｂ）は炉内の
明るさＬ〔％〕の変動状態を示す図、同図（Ｃ）は排ガ
ス中の酸素濃度Ｅ〔％〕の変動状態を示す図である。横
軸は時間ｔ（１目盛は１７秒を表わす）を示す。

【００３９】図示するように、炉内の明るさＬにより、
エアチャンバー６から供給される一次空気Ｃ₁を制御す
ることにより、排ガス中の酸素濃度Ｅの変動が極めて緩
やかとなる。即ち、燃焼が穏やかになって（燃焼速度が
遅くなる）、安定することが確認できる。

【００４０】図６は従来の燃焼制御方法と本発明の燃焼
制御方法の排ガス中の酸素濃度Ｅの実測結果を示す図
で、同図（Ａ）は従来の燃焼制御方法を用いる場合を示
し、同図（Ｂ）は本発明の燃焼制御方法を用いる場合を
示す。図において、縦軸は排ガス中の酸素濃度Ｅ
〔％〕、横軸は時間ｔ（１目盛は２００秒を表す）を示
す。図示するように、従来の燃焼制御方法に比較し、本
発明の燃焼制御方法では、排ガス中の酸素濃度Ｅの変動
幅が小さくなることが確認できた。

【００４１】上記本発明の燃焼制御方法を図７及び図８
を用いて更に説明する。図７は流動床炉における流動化
倍率Ｇ〔Ｕ／Ｕｍｆ〕と伝熱係数ｈ_Kの関係を示す図で
あり、図８は流動化倍率Ｇ〔Ｕ／Ｕｍｆ〕と圧力損失ｐ
_Lの関係を示す図である。但し、Ｕは空塔速度、Ｕｍｆ
は最低流動化空塔速度（流動媒体が流動化するための最
低空塔速度）を示す。

【００４２】通常の流動床炉においては、流動用空気の
空塔速度Ｕは流動化倍率Ｇが４〜１０〔Ｕ／Ｕｍｆ〕
（７００〜１５００Ｎｍ³／ｍ²・Ｈ）の範囲で運転され
ているから、伝熱係数ｈ_Kは略一定値で流動空気の空塔
速度を変えても焼却物のガス化を制御するには限度があ
る。そこで本発明の燃焼制御方法を実施する流動床焼却
炉では、流動化空気の空塔速度Ｕを流動化倍率Ｇが１〜
４〔Ｕ／Ｕｍｆ〕（２５０〜７００Ｎｍ³／ｍ²・Ｈ）と
なる通常より低い範囲で運転しており、焼却物の燃焼量
Ｑが所定量以上になったら流動用空気の空塔速度を流動
化倍率Ｇが１〔Ｕ／Ｕｍｆ〕を若干こえる部分、即ち、
図７の斜線部分の範囲とする。

【００４３】これにより伝熱係数ｈ_Kを変化させること
ができるため、単に流動空気の空塔速度を変えることで
ガス化を制御する方法だけでなく、この方法を加味する
ことでよりいっそう焼却物のガス化速度を良好に制御す
ることが可能となる。

【００４４】図９は流動床焼却炉において流動空気量を
変化させて都市ゴミを焼却した場合の排ガス中の酸素濃
度Ｅの変化状態を示す図で、同図（Ａ）は流動空気量９
７０〔Ｎｍ³／ｍ²・Ｈ〕の場合を示し、同図（Ｂ）は流
動空気量４２０〔Ｎｍ³／ｍ²・Ｈ〕の場合を示す。な
お、図中縦軸は時間ｔ（１目盛は１００秒を表す）を示
す。

【００４５】図９に示するように、流動空気量が９７０
〔Ｎｍ³／ｍ²・Ｈ〕と多い場合、投入されるゴミが一気
にガス化して、投入量の変動がそのまま排ガス中の酸素
濃度Ｅの変動につながる。従って燃焼速度制御を行なう
際も、変動が大きすぎて酸素濃度や一酸化炭素の変動が
大きくなる。これに対して、流動空気量が４２０〔Ｎｍ
³／ｍ²・Ｈ〕の場合は燃焼が穏やかになって（燃焼速度
が遅くなって）安定するから、これらの変動が小さくな
る。

【００４６】流動床焼却炉における燃焼制御を上記の如
くすることにより、発熱量が異なったり、燃えやすさ等
の形状及び嵩が異なる燃焼物である石炭や都市ゴミ、産
業廃棄物或いはこれらの混合燃焼物が燃焼対象物でも、
燃焼空気量、排ガス量、排ガス中の酸素濃度、未燃ガス
等を大幅に変動させることなく燃焼が可能となる。ま
た、燃焼対象物を無破砕で流動床焼却炉に投入し、焼却
することも可能となる。

【００４７】図１０は燃焼制御を炉１内の圧力を検出し
て制御する場合の流動床焼却炉の概略構成を示す図であ
る。同図において、図２と同一符号を付した部分は同一
又は相当部分を示す。図示するように、流動床２の上部
に炉内の圧力を検出する圧力検出センサ１４−２を設
け、該圧力検出センサ１４−２の出力を調節器１３に入
力している。

【００４８】燃焼制御を上記のように構成することによ
り、炉１内に投入される焼却物Ａの量が多い場合は、燃
焼量（単位時間当たり）が多くなるから、排ガスの発生
量が増大して、炉１内の圧力は図１（Ｃ）からも分かる
ように高くなり、圧力検出センサ１４−２の出力が大き
くなる。この炉１の圧力が大きくなると調節器１３は制
御弁７を開放して、空気ノズル８から流動床２の上部空
間に吹き込む空気量を増大させる。これによりエアチャ
ンバー６から送り込まれる空気量が減少するから、流動
床２の流動媒体の流動が緩慢となり、流動媒体から焼却
物Ａへの伝熱量が減り、焼却物Ａのガス化速度が減少す
る。即ち燃焼速度が遅くなる。

【００４９】この時エアチャンバー６から吹き込まれる
空気量を減らすことで、流動床２の酸素量が減少し、そ
の分未燃ガスが増えるが、空気ノズル８や二次空気入口
或いはそのいずれをも利用してフリーボード部９等の流
動床２の上部空間に吹き込むことで、この未燃焼ガスは
燃焼することになる。この場合、一次空気の減少分の等
量を空気ノズル８から一次空気Ｃ₂として供給してもよ
い。

【００５０】図１１はそれぞれ炉内圧力Ｐ、即ち圧力検
出センサ１４−２の出力により、エアチャンバー６から
供給される一次空気量Ｃ₁を制御し、燃焼量を制御した
実測結果を示す図で、同図（Ａ）は一次空気量Ｃ₁〔Ｎ
ｍ³／ｍ²・Ｈ〕の変動を示す図、同図（Ｂ）は炉内圧力
Ｐ〔ｍｍａｑ〕の変動を示す図、同図（Ｃ）は排ガス中
の酸素濃度Ｅ〔％〕の変動を示す図である。横軸は時間
ｔ（１目盛は１７秒を表す）を示す。

【００５１】図１１に示すように、炉内圧力Ｐにより、
エアチャンバー６から供給される一次空気量Ｃ₁を制御
することにより、排ガス中の酸素濃度Ｅの変化が極めて
緩やかとなる。即ち、燃焼が穏やかになって（燃焼速度
が遅くなる）、安定することが確認できる。

【００５２】図１２は炉の焼却物の燃焼量を排ガス中の
酸素濃度を検出して制御する場合の流動床焼却炉の概略
構成を示す図である。同図において、図２と同一符号を
付した部分は同一又は相当部分を示す。図示するよう
に、排ガス出口部に排ガス中の酸素濃度を検出する酸素
濃度検出センサ１４−３を設け、該酸素濃度検出センサ
１４−３の出力を調節器１３に入力している。

【００５３】燃焼制御を上記のように構成することによ
り、排ガス中の酸素濃度の場合は、焼却物Ａの量が通常
より多いと、図１でわかるように、焼却物Ａの燃焼量
（単位時間当たり）が多くなるから、排ガスの発生量が
増して、排ガス中の酸素濃度は減少し、酸素濃度検出セ
ンサ１４−３の出力が小さくなる。酸素濃度が少なくな
ると、調節器１３は制御弁７を開放して、空気ノズル８
から流動床２の上部空間に吹き込む空気量を増大させ
る。

【００５４】これにより、エアチャンバー６から送り込
まれる空気量は減少するから、流動床２の流動媒体の流
動が緩慢となり、流動媒体から焼却物Ａへの伝熱が減
り、焼却物Ａのガス化速度が遅くなる。即ち燃焼速度が
遅くなる。この時エアチャンバー６から吹き込む空気量
を減らすことで、流動床２の酸素量は減少し、その分未
燃ガスが増えるが、空気ノズル８や二次空気送入口或い
はそのいずれを利用してフリーボード部９等の流動床２
の上部空間に空気を吹き込むので、この未燃ガスは燃焼
することになる。この場合、一次空気量Ｃ₁の減少分の
等量を空気ノズル８から一次空気量Ｃ₂として供給して
もよい。

【００５５】図１３は流動床２の上部の炉内温度を検出
して燃焼制御する場合の流動床焼却炉の概略構成を示す
図である。同図において、図２と同一符号付した部分は
同一又は相当部分を示す。図示するように、流動床２の
上部ら炉１の内部温度を検出する温度検出センサ１４−
４を設け、該温度検出センサ１４−４の出力を調節器１
３に入力している。

【００５６】燃焼量を上記のように構成することによ
り、焼却物Ａの量が通常より多い場合、焼却物Ａの燃焼
量（単位時間当たり）が多くなるから、炉内温度が高く
なり、温度検出センサ１４−４の出力が大きくなる。温
度検出センサ１４−４の出力が大きくなると、調節器１
３は制御弁７を開放して、空気ノズル８から流動床２の
上部空間に吹き込む空気量が増大する。これにより、エ
アチャンバー６から送り込まれる空気量が減少するか
ら、流動床２の流動媒体の流動が緩慢となり、流動媒体
から焼却物Ａへの伝熱量が減り、焼却物Ａのガス化速度
が遅くなる。即ち、燃焼速度が遅くなる。

【００５７】この時、エアチャンバー６から吹き込む空
気量を減らすことで、流動床２の酸素量が減少し、その
分未燃ガスが増えるが、空気ノズル８や二次空気送入口
或いはそのいずれも利用してフリーボード部９等の流動
床２の上部空間に空気を吹き込むので、この未燃ガスは
燃焼することになる。この場合、一次空気量Ｃ₁の減少
分の等量を空気ノズル８から一次空気量Ｃ₂として供給
してもよい。

【００５８】なお、上記実施例では炉１の焼却物の燃焼
量を明るさ検出センサ１４−１、圧力検出センサ１４−
２、酸素濃度検出センサ１４−３及び温度検出センサ１
４−４を用いて検知し、制御する例を示したが、それ以
外に図１４（Ａ）に示すような明るさ検出センサ１４−
１等の明るさ検出手段を用いた制御方法もある。これは
明るさ検出センサ１４−１の出力値ＰＶ_O1を符号ａを付
した演算器Ｙ_O1により、例えば明るさの信号に対して係
数ｋ（０〜２．０）を乗ずることにより明るさに比例し
た出力信号（燃焼量を反映する信号）ｙ_O1で制御弁７の
開度調整を行なう方法である。

【００５９】この場合都市ゴミ等の焼却物が炉内に連続
的に供給されていれば問題はないが、都市ゴミの性質上
からみつきによる所謂「ドカ落ち」により急激な燃焼に
よる煙等が発生し、燃焼が盛んにもかかわらず炉内が暗
くなったりし、明るさ検出センサ１４−１から燃焼が不
活発であるという誤った信号を出力し、制御弁７の開度
調整に不調を起すことがあった。

【００６０】上記問題点を解決するため、燃焼が盛んに
なった際、炉内圧力が上昇する傾向にあるので、図１４
（Ｂ）に示すように明るさ検出センサ１４−１等の炉内
の明るさを検出する明るさ検出手段と圧力検出センサ１
４−２等の炉内圧力を検出する炉内圧力検出手段を組み
合わせてた制御方法がある。

【００６１】これは、符号ｂを付した演算器Ｙ_O2により
炉内圧力に対応する圧力検出センサ１４−２の出力信号
値ＰＶ_O2がある設定値以上になったら、いままで最小開
度であった制御弁７の開度を一定限度まで開放するよう
に出力信号値ｙ_O2を出力する。ここで炉内圧力は通常制
御されるので、直ちに低下し設定値以下となる。圧力検
出センサ１４−２の出力信号値ＰＶ_O2が低下し、ある設
定値以下が所定時間継続したならば、制御弁７への最小
開度の出力信号値ｙ_O2を出力する。出力信号値ｙ_O1と出
力信号値ｙ_O2は符号ｃを付した演算器Ｙ_O3により比較さ
れ、大きい値の信号を出力信号として出力し、制御弁７
は出力信号値ｙ_O3により開度調整される。

【００６２】上記のような制御を行なうことにより、煙
等が発生し、炉内が暗くなった場合でも制御弁７が一定
開度に開放され有効に働くので望ましい燃焼制御方法が
得られる。なお、符号ａを付した演算器は調節計を使用
し、炉内の明るさが一定になるように制御をしても良
い。さらに、制御弁７は開度調整するだけでなく流量調
節計を設けてバイパス流量を制御しても良い。

【００６３】同様に、明るさ、炉内圧力、排ガス中の酸
素濃度、炉内温度等の燃焼量の変動により変化する因子
のいずれかを組み合わせることで、燃焼量のすみやかな
変化に充分対応できる制御系を構築できるならばその組
み合わせは上記内容に限定されるものではない。要は明
るさ、炉内圧力、排ガス中の酸素濃度、炉内温度等を検
出するセンサの出力、即ち燃焼量を反映する出力を常時
監視し、出力が炉内状況に対応していないセンサの出力
値を無視し正常に動作しているセンサ（燃焼量を正常に
反映しているセンサ）の出力で制御することにより、よ
り望ましい制御が可能である。

【００６４】図１５は、本発明に係る流動床焼却炉にお
ける燃焼制御方法を実現する他の流動床焼却炉の概略構
成を示す図である。同図において、２１は炉であり、該
炉２１の内部には流動床２２が形成され、該流動床２２
の下部に複数のエアチャンバー２８，２６が設けられて
おり、配管２５を通して流動用ブロワー（図示せず）よ
り流動空気を該エアーチャンバー２８，２６を介して炉
２１に送り込むことにより、流動媒体を流動させてい
る。３１は都市ゴミ等の焼却物を投入する焼却物投入ホ
ッパーであり、該焼却物投入ホッパー３１の下部には焼
却物を炉２１内に供給するための供給フィーダ３２が設
けられ、該供給フィーダ３２の先端には炉２１内に投入
される焼却物Ａの量を検出する焼却物投入量計測装置３
３が設けられている。

【００６５】３９は空気量調節装置である。炉２１の炉
壁には流動床２２の上部空間に空気を吹き込むための空
気ノズル３８が設けられており、該空気ノズル３８には
配管３４を介して開閉弁３５が接続されている。また、
中央のエアチャンバー２８には配管２７を介して開閉弁
３６が接続されている。また、３７は最小の空気量を送
り込むミニマムフロー弁である。なお、図中、２９はフ
リーボード部、３０は排ガス冷却部、２３，２４は不燃
物取出口である。

【００６６】上記構成の流動床焼却炉において、供給フ
ィーダ３２から炉２１内に投入される焼却物Ａは通常流
動床２６の一定の部分、即ち中央部に落下するようにな
っている。この場合、図示されていないが、スプレッダ
を用いて焼却物Ａを分散させてもよい。焼却物投入量計
測装置３３により炉２１内に投入される焼却物Ａの量又
は嵩が通常より多いか、又は性質上燃えやすいとされる
場合、空気量調節装置３９は直ちに開閉弁３６を閉じる
と共に、開閉弁３５を開く。これにより、中央部分のエ
アチャンバー２８に送り込まれる空気量はミニマムフロ
ー弁３７を通して送られる空気量、即ち流動媒体の一部
が炉下部に漏れるのを防止する最小の空気量となり、こ
の部分の流動床２２の流動媒体の流動は緩慢となる。同
時に空気ノズル３８から流動床２２の上部空間に空気が
吹き込まれる。

【００６７】また、焼却物投入量計測装置３３で計測さ
れた焼却物Ａは、流動媒体の流動が緩慢となった流動床
２２の中央部分に落下する。これにより、焼却物Ａの落
下点の流動媒体の流動は緩慢となっているから焼却物Ａ
のガス化、即ち燃焼速度は遅くなり、排ガスも急激に増
加することがない。また、流動床２２への送り込み空気
量を減らすことにより、流動床２２の酸素濃度Ｏ₂は若
干減少しその分未燃焼ガスが増えるが、空気ノズル３８
や二次空気入口、或いはそのいずれもを利用してフリー
ボード部２９等の流動床２２の上部空間に空気を吹き込
んでいるので、この増えた未燃焼ガスは燃焼する。この
場合、一次空気量Ｃ₁の減少分の等量を空気ノズル３８
から一次空気Ｃ₂として供給してもよい。

【００６８】図１６は図１５に示す構成の流動床焼却炉
における従来燃焼制御方法による焼却物Ａの投入量の時
間変動に対する排ガス量Ｂ、一次空気量Ｃ、二次空気量
Ｄ及び排ガス中の酸素濃度Ｅの変動を示す図で、図１７
は本発明に係る燃焼制御方法による燃焼物Ａの投入量の
時間変動に対する排ガス量Ｂ、一次空気量（Ｃ₁，
Ｃ₂）、二次空気量Ｄ及び排ガス中の酸素濃度Ｅの変動
を示す図である。

【００６９】従来の燃焼制御方法によると、時刻ｔ₁で
燃焼物Ａが投入されると、すぐに燃焼が開始し、排ガス
中の酸素濃度Ｅが急激に低下する。この排ガス中の酸素
濃度Ｅの低下を受けて、二次空気量Ｄが増え、排ガス量
Ｂも増大する。燃焼が進行すると炉２１内の未燃物が少
なくなり、排ガス中の酸素濃度Ｅが上昇するので二次空
気量Ｄが絞られ排ガス量Ｂが減少する。時刻ｔ₂から燃
焼物Ａが投入されると、上記と同じ動作を繰返す。即
ち、燃焼物Ａに応じて二次空気量Ｄ、排ガス量Ｂ及び排
ガス中の酸素濃度Ｅの大幅な変動をきたし、排ガス中の
酸素濃度Ｅが低いとき未燃ガスの排出となる。

【００７０】これに対して、本発明の燃焼制御方法を用
いる場合、時刻ｔ₁，ｔ₂，・・・・毎に焼却物Ａが投入
されると同時に開閉弁３６を閉じると共に、開閉弁３５
を開き、一次空気量は流動床２２の上下に分け一定量ず
つ（空気ノズル３８から吹き込まれる一次空気量Ｃ₂，
エアチャンバー２８から吹き込む一次空気量Ｃ₁）送り
込まれ、二次空気量Ｄは排ガス中の酸素濃度Ｅによるフ
ィードバック制御でコントロールされている。従って、
時刻ｔ₁に焼却物Ａが投入されると、該燃焼物Ａが落下
した部分の流動床２２の下部からの一次空気量Ｃ₁は減
少して流動媒体の流動は緩慢となり、流動媒体から焼却
物Ａへの伝熱量が抑えられ焼却物Ａのガス化が抑制さ
れ、燃焼速度が遅くなる。

【００７１】また、燃焼速度が遅いから、排ガス中の酸
素濃度Ｅの急激な低下は起らない。若干の低下は起こる
が、二次空気量Ｄを制御し、排ガス中の酸素濃度Ｅの制
御を行なうから、排ガス中の酸素濃度Ｅは殆ど変動しな
い。一定時間経過したら、空気ノズル３８からの一次空
気量Ｃ₂の吹き込みを停止し、該一次空気量Ｃ₂を流動床
２２の下から吹き込むと、流動床２２の中央部分も流動
化が活発となり、通常の運転に戻る。この時流動床内の
揮発分は既に燃焼し終わっているから、燃焼は緩やかな
ものとなり、急激な酸素濃度変動や排ガス量Ｂの変動も
なく安定した炉内状況が得られる。

【００７２】なお、図１５に示す構成の流動床において
も、例えば配管２５に制御弁を接続し、炉２１内に投入
される焼却物Ａが所定量以上の場合、開閉弁３６を閉じ
ると同時に前記制御弁を絞り、エアチャンバー２６を介
して送り込まれる一次空気量Ｃ₁を減少させ、空気ノズ
ル３８から流動床２２上の上部空間に吹き込む空気量を
増大させるようにしてもよい。また、図１の流動床焼却
炉における本発明の燃焼制御と同様な燃焼制御方法を併
用してもよい。

【００７３】更に、この場合、一次空気量Ｃ₁の減少分
と等量分を空気ノズル３８から一次空気量Ｃ₂として供
給してもよい。また、上記制御方法を実施する流動床焼
却炉の概略構成は、図１５に示されるものに限定される
ものではない。

【００７４】なお、上記実施例は燃焼制御方法を流動床
焼却炉を用いて説明したが、この流動床焼却炉は熱回収
を目的とした所謂流動床ボイラーでもよいことは当然で
あるから、本発明の流動床焼却炉とは流動床ボイラを含
むものとする。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
発熱量が異なったり、燃えやすさ等の性状や形状及び嵩
が異なる燃焼物である石炭、都市ゴミ、産業廃棄物或い
はこれらを混合した物を焼却物として流動床焼却炉に投
入しても燃焼空気量及び排ガス量が略一定に維持される
と共に、排ガス中の酸素濃度も略一定に維持できから、
流動床焼却炉を用いる都市ゴミ等の焼却物設備におい
て、一次及び二次空気の送風装置、排ガス処理設備等の
流動床焼却炉の周辺装置をコンパクトにでき、建設費を
安価にできると共に、未燃ガスの大気中の放出も極力抑
えることが可能であり、大気汚染防止の点でも効果的な
燃焼制御方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】同図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ流動床
焼却炉における炉内の明るさ、排ガス中の酸素濃度、炉
内圧の変動の実測結果を示す図である。

【図２】本発明に係る燃焼制御方法を実施する流動床焼
却炉の概略構成を示す図である。

【図３】従来の燃焼制御方法による流動床焼却炉内の焼
却物投入量の時間変動に対する燃焼量と排ガス中の酸素
濃度と排ガス量と一次空気量と二次空気量及び炉内温度
の変動を示す図である。

【図４】本発明に係る燃焼制御方法による流動床焼却炉
内の焼却物投入量の時間変動に対する燃焼量と排ガス中
の酸素濃度と排ガス量と一次空気量と二次空気量及び炉
内温度の変動を示す図である。

【図５】同図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ本発明
に係る炉内明るさによる燃焼制御方法の一次空気量、炉
内明るさ、排ガス中の酸素濃度の実測結果を示す図であ
る。

【図６】排ガス中の酸素濃度の実測結果を示す図で、同
図（Ａ）は従来の燃焼制御方法を用いる場合を示す図、
同図（Ｂ）は本発明の燃焼制御方法を用いる場合を示す
図である。

【図７】流動床焼却炉における流動化倍率Ｇ〔Ｕ／Ｕｍ
ｆ〕と伝熱係数ｈ_Kの関係を示す図である。

【図８】流動化倍率Ｇ〔Ｕ／Ｕｍｆ〕と圧力損失Ｐ_Lの
関係を示す図である。

【図９】同図（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ流動床焼却炉に
おいて異なる流動空気量で都市ゴミを焼却した場合の排
ガス中の酸素濃度の変動の実測結果を示す図である。

【図１０】本発明に係る燃焼制御方法を実施する他の流
動床焼却炉の概略構成を示す図である。

【図１１】同図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ本発
明に係る炉内圧力による燃焼制御方法の一次空気量、炉
内圧力、排ガス中の酸素濃度の変動の実測結果を示す図
である。

【図１２】本発明に係る燃焼制御方法を実施する他の流
動床焼却炉の概略構成を示す図である。

【図１３】本発明に係る燃焼制御方法を実施する他の流
動床焼却炉の概略構成を示す図である。

【図１４】同図（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ本発明に係る
燃焼制御方法の制御フローを示す図である。

【図１５】本発明に係る燃焼制御方法を実施する他の流
動床焼却炉の概略構成を示す図である。

【図１６】図１５に示す構成の流動床焼却炉における従
来の燃焼制御方法による焼却物投入量の時間変動に対す
る排ガス量と一次空気量と二次空気量及び排ガス中の酸
素濃度の変動を示す図である。

【図１７】図１５に示す構成の流動床焼却炉における本
発明の燃焼制御方法による焼却物投入量の時間変動に対
する排ガス量と一次空気量と二次空気量及び排ガス中の
酸素濃度の変動を示す図である。

【符号の説明】

１炉２流動床５配管６エアチャンバー７制御弁８空気ノズル９フリーボード部１１焼却物投入ホッパー１２供給フィーダ１３調節器１４−１明るさ検出センサ１４−２圧力検出センサ１４−３酸素濃度検出センサ１４−４温度検出センサ１５配管１６配管１８二次空気送入配管２１炉２２流動床２３不燃物取出口２４不燃物取出口２６エアチャンバー２７配管２８エアチャンバー２９フリーボード部３０排ガス冷却部３１投入ホッパー３２供給フィーダ３３焼却物投入量計測装置３４配管３５開閉弁３６開閉弁３７ミニマムフロー弁３８空気ノズル３９空気量調節装置

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年２月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項８

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】また、前記特願昭５９−２２３１９８号に
開示するものも投入量計測装置を用いるが結果として、
炉内に落下した焼却物は即座に燃焼してしまい酸素不足
となる。これを補うために、新たに二次空気を吹き込む
と、急激な燃焼による排ガス量の増加に加え、二次空気
が入るので排ガス量が更に増加し、炉内圧力は正圧とな
る。この圧力をとらえて誘引ファン入口ダンパが開き炉
内圧力を正常値にしようとするから、焼却物が多く投入
されるときは炉内圧力が変動し、正圧のために排ガスダ
クトフランジや灰排出用ロータリーバルブ等から排ガス
が吹き出し、排出ガス中の粉塵も飛散し、工場内を埃っ
ぽくする等の問題がある。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】また、流動床下部から送り込む空気により
流動媒体を流動させ、炉内に投入される焼却物を燃焼さ
せる流動床焼却炉における燃焼制御方法において、流動
床と該流動床上部との炉内全体に投入される焼却物の量
又は嵩を検出する検出手段と、該検出手段で検出した焼
却物の量又は嵩から燃焼量を制御する制御手段を具備
し、制御手段は該炉内全体に投入される焼却物の量又は
嵩が所定量以上の場合、流動床下部から送り込む空気量
を減少させ、焼却物の量又は嵩が所定量以下となった場
合は元に戻し、燃焼量を所定量に維持制御することを特
徴とする。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】また、流動床下部から送り込む空気により
流動媒体を流動させ、前記流動床と該流動床上部との炉
内全体に投入される焼却物を燃焼させる流動床焼却炉に
おける燃焼制御方法において、炉内の燃焼量を炉内に投
入される焼却物の量又は嵩を検出する手段、又は該焼却
物の性質を検出する手段、又は該焼却物の燃焼量を検出
する手段と、動床下部に複数のエアチャンバーを具備
し、該エアチャンバーを通して空気を送り込むように構
成し、炉内の燃焼量を炉内に投入される焼却物の量又は
嵩又は性質又は検出した燃焼量から、焼却物の燃焼量が
所定量以上の場合は投入された焼却物の落下点部分のエ
アチャンバーから送り込まれる空気量を減少させ、燃焼
量が該所定量に維持制御することを特徴とする。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３２】図３は従来の燃焼制御方法による流動床焼
却炉内の燃焼物投入量の時間変動に対する燃焼量、排ガ
ス中の酸素濃度、排ガス量、流動用空気量（一次空
気）、二次空気量及び炉内温度（流動床２の上部の炉内
空間温度）の変動状態を示す図であり、図４は本発明に
係る燃焼制御方法による流動床焼却炉内の焼却物の投入
量の時間的変動に対する燃焼量、排ガス中の酸素濃度、
排ガス量、流動用空気量（一次空気量）、二次空気量及
び炉内温度の変化状態を示す図である。なお、図におい
て横軸は時間ｔを示す。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４２】通常の流動床焼却炉においては、流動用空
気の空塔速度Ｕは流動化倍率Ｇが４〜１０〔Ｕ／Ｕｍ
ｆ〕（７００〜１５００Ｎｍ^３／ｍ^２・Ｈ）の範囲で運
転されているから、伝熱係数ｈ_ｋは略一定値で流動空気
の空塔速度を変えても焼却物のガス化を制御するには限
度がある。そこで本発明の燃焼制御方法を実施する流動
床焼却炉では、流動化空気の空塔速度Ｕを流動化倍率Ｇ
が１〜４〔Ｕ／Ｕｍｆ〕（２５０〜７００Ｎｍ^３／ｍ^２
・Ｈ）となる通常より低い範囲で運転しており、焼却物
の燃焼量Ｑが所定量以上になったら流動用空気の空塔速
度を流動化倍率Ｇが１〔Ｕ／Ｕｍｆ〕を若干こえる部
分、即ち、図７の斜線部分の範囲とする。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４５】図９に示すように、流動空気量が９７０
〔Ｎｍ^３／ｍ^２・Ｈ〕と多い場合、投入されるゴミが一
気にガス化して、投入量の変動がそのまま排ガス中の酸
素濃度Ｅの変動につながる。従って燃焼速度制御を行な
う際も、変動が大きすぎて酸素濃度や一酸化炭素の変動
が大きくなる。これに対して、流動空気量が４２０〔Ｎ
ｍ^３／ｍ^２・Ｈ】の場合は燃焼が穏やかになって（燃焼
速度が遅くなって）安定するから、これらの変動が小さ
くなる。

【手続補正１２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５５】図１３は流動床２の上部の炉内温度を検出
して燃焼制御する場合の流動床焼却炉の概略構成を示す
図である。同図において、図２と同一符号付した部分は
同一又は相当部分を示す。図示するように、流動床２の
上部に炉１の内部温度を検出する温度検出センサ１４−
４を設け、該温度検出センサ１４−４の出力を調節器１
３に入力している。

【手続補正１３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６０】上記問題点を解決するため、燃焼が盛んに
なった際、炉内圧力が上昇する傾向にあるので、図１４
（Ｂ）に示すように明るさ検出センサ１４−１等の炉内
の明るさを検出する明るさ検出手段と圧力検出センサ１
４−２等の炉内圧力を検出する炉内圧力検出手段を組み
合わせた制御方法がある。

【手続補正１４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６４】図１５は、本発明に係る流動床焼却炉にお
ける燃焼制御方法を実現する他の流動床焼却炉の概略構
成を示す図である。同図において、２１は炉であり、該
炉２１の内部には流動床２２が形成され、該流動床２２
の下部に複数のエアチャンバー２８，２６が設けられて
おり、配管２５を通して流動用ブロワー（図示せず）よ
り流動空気を該エアチャンバー２８，２６を介して炉２
１に送り込むことにより、流動媒体を流動させている。
３１は都市ゴミ等の焼却物を投入する焼却物投入ホッパ
ーであり、該焼却物投入ホッパー３１の下部には焼却物
を炉２１内に供給するための供給フィーダ３２が設けら
れ、該供給フィーダ３２の先端には炉２１内に投入され
る焼却物Ａの量を検出する焼却物投入量計測装置３３が
設けられている。

【手続補正１５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
発熱量が異なったり、燃えやすさ等の性状や形状及び嵩
が異なる燃焼物である石炭、都市ゴミ、産業廃棄物或い
はこれらを混合した物を焼却物として流動床焼却炉に投
入しても燃焼空気量及び排ガス量が略一定に維持される
と共に、排ガス中の酸素濃度も略一定に維持できるか
ら、流動床焼却炉を用いる都市ゴミ等の焼却物設備にお
いて、一次及び二次空気の送風装置、排ガス処理設備等
の流動床焼却炉の周辺装置をコンパクトにでき、建設費
を安価にできると共に、未燃ガスの大気中の放出も極力
抑えることが可能であり、大気汚染防止の点でも効果的
な燃焼制御方法を提供できる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流動床下部から送り込む空気により流動
媒体を流動させ、炉内に投入される焼却物を燃焼させる
流動床焼却炉における燃焼制御方法において、前記流動床と該流動床上部との炉内全体の燃焼量を検出
する燃焼量検出手段と、該燃焼量検出手段で検出した燃
焼量により燃焼量を制御する制御手段を具備し、該制御手段は検出した燃焼量が所定量以上の場合、前記
流動床下部から送り込む空気量を減少させ、該燃焼量が
前記所定量以下となった場合元に戻し、燃焼量を所定量
に維持制御することを特徴とする流動床焼却炉における
燃焼制御方法。但し、前記燃焼量とは焼却物の重量当た
りの発熱量〔ｋｃａｌ／ｋｇ〕×焼却物の量〔ｋｇ／時
間〕のことである。
【請求項２】前記流動床焼却炉は流動化倍率が１乃至
４の範囲の空塔速度で運転されていることを特徴とする
請求項１に記載の流動床焼却炉における燃焼制御方法。
【請求項３】前記燃焼量検出手段は前記流動床上部の
フリーボード部の明るさを検出する明るさ検出手段であ
り、前記制御手段は明るさ検出手段の出力により燃焼量
を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の流
動床焼却炉における燃焼制御方法。
【請求項４】前記燃焼量検出手段の明るさ検出手段は前
記流動床上部のフリーボード部内の二次空気吹き込み位
置より上方に設けたことを特徴とする請求項３記載の流
動床焼却炉における燃焼制御方法。
【請求項５】流動床下部から送り込む空気により流動
媒体を流動させ、炉内に投入される焼却物を燃焼させる
流動床焼却炉における燃焼制御方法において、前記流動床と該流動床上部との炉内全体に投入される焼
却物の量又は嵩を検出する検出手段、該検出手段で検出
した焼却物の量又は嵩から燃焼量を制御する制御手段を
具備し、該制御手段は該炉内全体に投入される焼却物の量又は嵩
が所定量以上の場合、前記流動床下部から送り込む空気
量を減少させ、焼却物の量又は嵩が所定量以下となった
場合は元に戻し、燃焼量を所定量に維持制御することを
特徴とする流動床焼却炉における燃焼制御方法。但し、
前記燃焼量とは焼却物の重量当たりの発熱量〔ｋｃａｌ
／ｋｇ〕×焼却物の量〔ｋｇ／時間〕のことである。
【請求項６】流動床下部から送り込む空気により流動
媒体を流動させ、炉内に投入される焼却物を燃焼させる
流動床焼却炉における燃焼制御方法おいて、流動床上部のフリーボード部内の温度を検出する温度検
出手段と、該温度検出手段で検出した温度から燃焼量を
制御する制御手段を具備し、該制御手段は流動床上部のフリーボード部内の温度が所
定値以上の場合、前記流動床下部から送り込む空気量を
減少させ、該温度が前記所定値以下となった場合は元に
戻し、燃焼量を所定量に維持制御することを特徴とする
流動床焼却炉における燃焼制御方法。但し、前記燃焼量
とは焼却物の重量当たりの発熱量〔ｋｃａｌ／ｋｇ〕×
焼却物の量〔ｋｇ／時間〕のことである。
【請求項７】流動床下部から送り込む空気により流動
媒体を流動させ、炉内に投入される焼却物を燃焼させる
流動床焼却炉における燃焼制御方法において、排ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、該
酸素濃度検出手段で検出した酸素濃度から燃焼量を制御
する制御手段を具備し、該制御手段は排ガス中の酸素濃度が所定値以上の場合、
前記流動床下部から送り込む空気量を減少させ、該酸素
濃度が前記所定値以下となった場合は元に戻し、燃焼量
を所定量に維持制御することを特徴とする流動床焼却炉
における燃焼制御方法。但し、前記燃焼量とは焼却物の
重量当たりの発熱量〔ｋｃａｌ／ｋｇ〕×焼却物の量
〔ｋｇ／時間〕のことである。
【請求項８】流動床下部から送り込む空気により流動
媒体を流動させ、炉内に投入される焼却物を燃焼させる
流動床焼却炉における燃焼制御方法において、炉内圧力を検出する圧力検出手段、該圧力検出手段で検
出した炉内圧力から燃焼量を制御する制御を具備し、該制御手段は炉内の圧力が所定値以上の場合前記流動床
下部から送り込む空気量を減少させ、該炉内圧力が前記
所定値以下となった場合は元に戻し、燃焼量を所定量に
維持制御することを特徴とする流動床焼却炉における燃
焼制御方法。但し、前記燃焼量とは焼却物の重量当たり
の発熱量〔ｋｃａｌ／ｋｇ〕×焼却物の量〔ｋｇ／時
間〕のことである。
【請求項９】流動床下部から送り込む空気により流動
媒体を流動させ、炉内に投入される焼却物を燃焼させる
流動床焼却炉における燃焼制御方法において、前記流動床と該流動床上部との炉内全体に投入される焼
却物の性質から燃焼量を制御する制御手段を具備し、該制御手段は前記炉内全体に投入される焼却物の性質か
ら燃焼量が所定量以上となる場合、前記流動床下部から
送り込む空気量を減少させ、該燃焼量が前記所定量以下
となる場合は元に戻し、燃焼量を所定量に維持制御する
ことを特徴とする流動床焼却炉における燃焼制御方法。
但し、前記燃焼量とは焼却物の重量当たりの発熱量〔ｋ
ｃａｌ／ｋｇ〕×焼却物の量〔ｋｇ／時間〕のことであ
る。
【請求項１０】流動床下部から送り込む空気により流
動媒体を流動させ、炉内に投入される焼却物を燃焼させ
る流動床焼却炉における燃焼制御方法において、前記流動床上部のフリーボード部内の明るさを検出する
明るさ検出手段の出力から燃焼量を反映する信号を出力
する第１の手段と、炉内の圧力を検出する炉内圧力検出
手段の出力から燃焼量を反映する信号を出力する第２の
手段を設け、該第１の手段及び第２の手段の出力信号の
うちいずれか大きい方を優先させて燃焼量を制御する制
御手段を設け、該制御手段は前記優先させた出力信号が所定値以上の場
合、前記流動床下部からの送り込む空気量を減少させ、
該出力信号が前記所定値以下となった場合元に戻し、燃
焼量を前記所定量に維持制御することを特徴とする流動
床焼却炉における燃焼制御方法。但し、前記燃焼量とは
焼却物の重量当たりの発熱量〔ｋｃａｌ／ｋｇ〕×焼却
物の量〔ｋｇ／時間〕のことである。
【請求項１１】前記流動床焼却炉は流動床下部に複数
のエアチャンバーを具備し、該エアチャンバーを通して
空気を送り込むように構成されていることを特徴とする
請求項１乃至１０のいずれか１に記載の流動床焼却炉に
おける燃焼制御方法。
【請求項１２】流動床下部から送り込む空気により流
動媒体を流動させ、炉内に投入される焼却物を燃焼させ
る流動床焼却炉における燃焼制御方法において、前記流動床と該流動床上部との炉内全体に投入される焼
却物の量又は嵩を検出する検出手段と、該検出手段した
焼却物の量又は嵩から燃焼量を制御する制御手段を具備
し、流動床下部に複数のエアチャンバーとを具備し、該
エアチャンバーを通して空気を送り込むように構成し、前記制御手段は該炉内全体に投入される焼却物の量又は
嵩が所定量以上の場合は投入された焼却物の落下点部分
のエアチャンバーから送り込まれる空気量を減少させ、
燃焼量を所定量に維持制御することを特徴とする流動床
焼却炉における燃焼制御方法。但し、前記燃焼量とは焼
却物の重量当たりの発熱量〔ｋｃａｌ／ｋｇ〕×焼却物
の量〔ｋｇ／時間〕のことである。
【請求項１３】流動床下部から送り込む空気により流
動媒体を流動させ、炉内に投入される焼却物を燃焼させ
る流動床焼却炉における燃焼制御方法において、前記流動床と該流動床上部との炉内全体に投入される焼
却物の性質を検出する検出手段と、該検出手段した焼却
物の性質から燃焼量を制御する制御手段を具備し、流動
床下部に複数のエアチャンバーとを具備し、該エアチャ
ンバーを通して空気を送り込むように構成し、前記制御手段は該炉内全体に投入される焼却物の性質か
ら燃焼量が所定以上の場合は投入された焼却物の落下点
部分のエアチャンバーから送り込まれる空気量を減少さ
せ、燃焼量を所定量に維持制御することを特徴とする流
動床焼却炉における燃焼制御方法。但し、前記燃焼量と
は焼却物の重量当たりの発熱量〔ｋｃａｌ／ｋｇ〕×焼
却物の量〔ｋｇ／時間〕のことである。
【請求項１４】流動床下部から送り込む空気により流
動媒体を流動させ、炉内に投入される焼却物を燃焼させ
る流動床焼却炉における燃焼制御方法において、前記流動床と該流動床上部との炉内全体に投入される焼
却物の燃焼量を検出する検出手段と、該検出手段した焼
却物の燃焼量から燃焼量を制御する制御手段を具備し、
流動床下部に複数のエアチャンバーとを具備し、該エア
チャンバーを通して空気を送り込むように構成し、前記制御手段は該炉内全体に投入される焼却物の燃焼量
が所定量以上の場合は投入された焼却物の落下点部分の
エアチャンバーから送り込まれる空気量を減少させ、燃
焼量を所定量に維持制御することを特徴とする流動床焼
却炉における燃焼制御方法。但し、前記燃焼量とは焼却
物の重量当たりの発熱量〔ｋｃａｌ／ｋｇ〕×焼却物の
量〔ｋｇ／時間〕のことである。
【請求項１５】前記投入される焼却物の落下点部分の
エアチャンバーから送り込む空気量の減少分を流動床上
部の空間部に吹き込むことを特徴とする請求項１２乃至
１４のいずれか１に記載の流動床焼却炉における燃焼制
御方法。
【請求項１６】前記投入される焼却物の落下点部分の
エアチャンバーから送り込む空気量を減少させると共
に、この減少分を他のエアチャンバーより送り込むこと
を特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１に記載の
流動床焼却炉における燃焼制御方法。
【請求項１７】前記投入される焼却物が発熱量が異な
ったり、性質、形状及び嵩が異なる燃焼物であることを
特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１に記載の流動
床焼却炉における燃焼制御方法。
【請求項１８】前記投入される燃焼物が石炭、産業廃
棄物、都市ゴミ或いはこれらの混合物であることを特徴
とする請求項１乃至１７のいずれか１に記載の流動床焼
却炉における燃焼制御方法。
【請求項１９】前記流動床焼却炉が流動床ボイラである
ことを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１に記載
の流動床焼却炉における燃焼制御方法。