JPH08178246A - ゴミ焼却炉の燃焼火炎計測方法 - Google Patents

ゴミ焼却炉の燃焼火炎計測方法

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JPH08178246A
JPH08178246A JP31781494A JP31781494A JPH08178246A JP H08178246 A JPH08178246 A JP H08178246A JP 31781494 A JP31781494 A JP 31781494A JP 31781494 A JP31781494 A JP 31781494A JP H08178246 A JPH08178246 A JP H08178246A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 焼却炉の効率的な燃焼制御のために、燃焼状
態をより的確に検出できるゴミ焼却炉の燃焼火炎計測方
法を提供する。 【構成】 ゴミを搬送しながら焼却処理する焼却処理帯
Aを備えたストーカ式のゴミ焼却炉において、前記焼却
処理帯Aの下流側から燃焼火炎を臨む位置に放射温度計
測器17を設けて、前記放射温度計測器17による燃焼
火炎温度の検出によりゴミの燃焼状態を判別するゴミ焼
却炉の燃焼火炎計測方法で、前記放射温度計測器17に
よる燃焼火炎温度の検出を、4.6μmを中心波長とす
るバンド幅の透過フィルタ19を介して行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ゴミを搬送しながら焼
却処理する焼却処理帯を備えたストーカ式のゴミ焼却炉
において、前記焼却処理帯の下流側から燃焼火炎を臨む
位置に放射温度計測器を設けて、前記放射温度計測器に
よる燃焼火炎温度の検出によりゴミの燃焼状態を判別す
るゴミ焼却炉の燃焼火炎計測方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ゴミ焼却炉におけるゴミの燃焼状態を的
確に検出して、効率的な燃焼制御を行うためには、焼却
処理帯における燃焼火炎温度を正確に計測することが重
要となる。そのため、従来のゴミ焼却炉の燃焼火炎計測
方法としては、火炎の厚さが、放射温度計測器の測定方
向に一定厚さ以上になると放射率がほぼ1になることに
着目して、この火炎に含まれる特定の燃焼済のガス成分
が発する放射エネルギーを利用して、火炎の温度を性格
に計測する方法があった。具体的には、測定方向に火炎
厚さが20から30cm以上あると4.3μmバンドの
波長域の見掛け放射率が略1になることがわかっている
二酸化炭素CO2からの放射エネルギーを、常温におけ
る二酸化炭素CO2 の赤外線吸収域である4.3μmか
ら僅かにずらせた4.5μmのフィルタを介して燃焼火
炎を計測していた(特願平4−347574号)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術は、焼
却処理帯の下流側から燃焼火炎を臨む位置に放射温度計
測器を設けているために、焼却処理帯上の燃焼火炎と放
射温度計測器との間に存在する二酸化炭素(焼却処理帯
上では、燃焼火炎の存在するガス燃焼領域より下流側で
固体燃焼が継続しているために、燃焼火炎と放射温度計
測器との間に二酸化炭素が発生している)によって燃焼
火炎からの放射エネルギーが吸収され、計測誤差が生じ
るという問題点を回避するために、常温で二酸化炭素の
赤外線吸収係数がピーク値を示す約4.3μmからずら
せた4.5μmのフィルタを介して燃焼火炎を計測する
ものであったが、より正確な計測を行うためにはさらに
改良の余地があった。本発明の目的は、効率的な燃焼制
御のために、さらに燃焼状態を的確に検出できるゴミ焼
却炉を代表とする燃焼炉の燃焼火炎計測方法を提供する
点にある。
【0004】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明によるゴミ焼却炉の燃焼火炎計測方法の特徴構成
は、ゴミを搬送しながら焼却処理する焼却処理帯を備え
たストーカ式のゴミ焼却炉において、前記焼却処理帯の
下流側から燃焼火炎を臨む位置に放射温度計測器を設け
て、前記放射温度計測器による燃焼火炎温度の検出によ
りゴミの燃焼状態を判別するゴミ焼却炉の燃焼火炎計測
方法であって、前記放射温度計測器による燃焼火炎温度
の検出を、4.6μmを中心波長とするバンド幅の透過
フィルタを介して行う点にある。
【0005】
【作用】黒体の放射エネルギーを計測すると、図4に示
すように、その温度が判明するが、本発明は、燃焼火炎
の温度等を放射エネルギーを計測することにより検出す
るものであり、具体的には、図5に示すように、常温に
おいては赤外線を吸収するが、測定方向の火炎厚さが3
0cm以上では、4.3μmバンドの波長域の見掛け放
射率が略1になることがわかっている二酸化炭素CO2
を用いて燃焼火炎の温度を計測するものである。
【0006】図3に示すように、二酸化炭素の赤外線吸
収係数は、常温では波長が約4.3μmでピーク値をと
るが、温度の上昇と共に長波長側にシフトする。しか
し、燃焼火炎の存在するガス燃焼領域より下流側の固体
燃焼領域における固体燃焼により生じる燃焼ガス温度が
500℃から600℃に達することに鑑みれば、波長約
4.5μm以上で検出すればエネルギー吸収による問題
がないようにみられるが、後述する図7(イ)、(ロ)
及び図8(イ)、(ロ)に示すように、波長4.5μm
を中心波長とするバンド幅の透過フィルタを介して計測
する場合よりも、波長4.6μmを中心波長とするバン
ド幅の透過フィルタを介して計測した方が、黒体の放射
エネルギーに近似した値が得られることが判明したので
ある。以下に詳述する。
【0007】今、図6に示すように、幅が140cm、
二酸化炭素濃度が14%、温度約1000℃の燃焼火炎
に対して、400cm離れた地点に放射温度計測器が設
置されており、燃焼火炎と放射温度計測器の間には濃度
3%の二酸化炭素が存在している場合を考える。波長λ
のバンドパスフィルタを用いたときの放射温度計測器に
入射するエネルギーは数1で示される。
【0008】
【数1】
【0009】ここに、Ib λ(T)は、波長λの黒体の
T°Kの強度で数2に示すプランクの式に従う。
【0010】
【数2】
【0011】数1の右辺第一項の、Ib λ(T1 ){1
−e-k1p1L1 }は、燃焼火炎の放射エネルギーを示すも
ので、温度T1 =1000℃、光路長L1=140c
m、圧力P1=0.14(CO2 濃度=14%)であ
る。尚、K1は図3に示すグラフの特性を基にして求め
る。また、e-k2p2L2 は、燃焼火炎の放射エネルギーが
放射温度計測器に到達する前に固体燃焼領域で発生する
二酸化炭素CO2 により一部吸収されて減衰することを
示す項であり、右辺第二項は、固体燃焼領域からの放射
エネルギーを示す項である。
【0012】燃焼火炎と放射温度計測器の間に存在する
二酸化炭素の温度を500℃、又は600℃としたとき
に、波長λが4.5μm、又は4.6μmのバンドパス
フィルタを用いた場合の放射温度計測器に入射するエネ
ルギー強度を火炎温度を変動させて演算すると、図7
(イ)、(ロ)及び図8(イ)、(ロ)に示すように、
波長λが4.6μmのバンドパスフィルタを用いた場合
の方が、図中実線で示す燃焼火炎と放射温度計測器の間
に二酸化炭素が存在しないとして計算した理論値の放射
のエネルギーに近いことが判明する。即ち、波長λが
4.5μmのバンドパスフィルタを用いた場合には、燃
焼火炎と放射温度計測器の間に存在する二酸化炭素によ
り燃焼火炎からのエネルギーが吸収される程度が高いこ
とが判明した。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、焼却炉の効率的な燃焼
制御のために、燃焼状態をより的確に検出できるゴミ焼
却炉の燃焼火炎計測方法を提供することができるように
なった。
【0014】
【実施例】以下に実施例を説明する。ゴミ焼却炉は、図
1に示すように、ホッパ3に投入されたゴミを燃焼室2
で焼却処理し、焼却残渣を灰ピット4に集積するととも
に排ガス処理装置14により燃焼ガスを処理して排気す
るように構成してある。前記燃焼室2には、前記ホッパ
3の下端部に設けられた油圧駆動式のプッシャ機構3a
により投入されたゴミを乾燥させ着火点近傍まで加熱す
る乾燥帯5と、乾燥ゴミを燃焼させる燃焼帯6と、その
燃焼帯6で燃焼したゴミを灰化する後燃焼帯7とを上流
側から下流側に段階的に設けた焼却処理帯Aを設置して
あり、各処理帯5,6,7には、斜め上下姿勢に配置さ
れた火格子8を油圧機構により斜め上下方向に摺動させ
てゴミを攪拌しながら前記灰ピット4へ搬送するストー
カ機構を設けてある。前記後燃焼帯7で灰化されたゴミ
は灰押し出し装置9に落下し灰出しコンベアにより前記
灰ピット4に搬送集積される。前記焼却処理帯Aの下方
には風箱10を各別に設けてあり、押し込み送風機11
により乾燥・燃焼用の空気がダンパ機構12を介して供
給される。前記燃焼室2で発生した高温の燃焼ガスは、
煙道に設けた廃熱ボイラ13によって蒸気の形でエネル
ギーが取り出され発電機15に供され、電気集塵機等か
らなる排ガス処理設備14によりばいじんや有害ガスが
除去された後に煙突16から排気される。
【0015】前記燃焼室2の下流側側壁、つまり、前記
焼却処理帯の下流側から前記燃焼帯6における燃焼火炎
を臨む位置に、燃焼火炎の温度を計測する放射温度計測
器17としての赤外線テレビカメラ(ITV)を設けて
あり、その検出温度に基づいて前記ダンパ機構12を調
節する制御機構18を設けてある。詳述すると、前記制
御機構18は、前記放射温度計測器17により計測され
た燃焼火炎温度が所定の閾値(例えば、約950℃)以
上となる部位を抽出してその面積Sを求め、求まった火
炎面積Sが目標火炎面積となるように前記ダンパ機構1
2のダンパ開度を調節する。例えば、火炎面積Sが目標
火炎面積よりも小さい場合には、先ず燃焼空気の供給不
足状態であると判断して、前記ダンパ機構12のダンパ
開度を大に調節して火炎面積Sの変化をみる。一定時間
経過しても火炎面積Sが大きくならない場合には、燃焼
空気の供給過剰状態により燃焼状態が悪化していると判
断して、前記ダンパ機構12のダンパ開度を小に調節す
る。また、火炎面積Sが目標火炎面積よりも大きい場合
には、先ず燃焼空気の供給過剰状態であるか、或いはゴ
ミ過多状態にあると判断して、前記ダンパ機構12のダ
ンパ開度を小に調節して火炎面積Sの変化をみるのであ
る。
【0016】前記赤外線テレビカメラ(ITV)には、
4.3μmバンドの波長域の赤外線を選択通過させて火
炎中の二酸化炭素CO2 の温度を検出する4.6μmの
フィルタ19を取り付けてある。ゴミ焼却炉での燃焼火
炎の赤外輻射スペクトルは、図2に示すように、2.5
から3.0μmバンドにH2 O、CO2 、3.3μmバ
ンドにHC、4.3μmバンドにCO2 の輻射バンドが
分布しているが、前記赤外線テレビカメラ(ITV)に
よる測定方向での火炎厚さが30cm以上になると、
4.3μmバンドの二酸化炭素CO2 (CO2 のモル分
率が0.1以上)波長域の放射率が略1になることを利
用し、高温域(例えば1000°前後)において4.3
μmバンドの二酸化炭素CO2 波長域からの放射エネル
ギーを測定することによって燃焼火炎の温度を計測する
ものである。つまり、前記放射温度計測器17は、焼却
処理帯の下流側から燃焼火炎を臨む位置に設けているた
めに、焼却処理帯上の燃焼火炎と放射温度計測器との間
に存在する約500から600℃の二酸化炭素(焼却処
理帯上では、燃焼火炎の存在するガス燃焼領域より下流
側で固体燃焼が継続しているために、燃焼火炎と放射温
度計測器との間に二酸化炭素が発生している)によって
燃焼火炎からの放射エネルギーが吸収され、計測誤差が
生じるという問題点を回避するために4.6μm、半値
幅が100nmのバンドパスフィルタ19を取り付けて
あるのである。
【0017】以下に別実施例を説明する。 (A) 先の実施例では、放射温度計測器による燃焼火
炎温度の検出を、4.6μmを中心波長とし半値幅が1
00nmのバンドパスフィルタ18を介して行うものを
説明したが、半値幅を100nmに限定するものではな
い。一般に半値幅を狭くすると放射温度計測器への赤外
線入射強度が低くなりS/N比が低下することになるの
で、放射温度計測器の感度との関係で適宜設定すればよ
い。 (B) 放射温度計測器として赤外線テレビカメラを用
いたものを説明したが、用いる素子は特に限定するもの
ではなく、公知の赤外線検出素子を適宜使用可能であ
る。 (C) 燃焼状態を制御する制御対象としては、少なく
とも燃焼空気量の供給量のみを対象とするものでよい。
これに、ゴミの投入速度及び搬送速度を組み合わせるの
は任意である。
【0018】即ち、本願発明は、火炎までの距離が大き
く、火炎と放射温度計の間に低温ではあるが燃焼排ガス
が存在する系であればゴミ焼却炉以外に各種の燃焼炉の
燃焼火炎計測方法として用いることができる。
【0019】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にする為に符号を記すが、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。
【図面の簡単な説明】
【図1】焼却炉の全体構成図
【図2】燃焼火炎の赤外輻射スペクトル図
【図3】二酸化炭素の赤外線吸収係数の特性図
【図4】黒体の分光放射エネルギーの特性図
【図5】大気の透過率の特性図
【図6】燃焼火炎モデルの説明図
【図7】シミュレーション結果の特性図
【図8】シミュレーション結果の特性図
【符号の説明】
A 焼却処理帯 17 放射温度計測器 19 フィルタ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゴミを搬送しながら焼却処理する焼却処
    理帯を備えたストーカ式のゴミ焼却炉において、前記焼
    却処理帯の下流側から燃焼火炎を臨む位置に放射温度計
    測器を設けて、前記放射温度計測器による燃焼火炎温度
    の検出によりゴミの燃焼状態を判別するゴミ焼却炉の燃
    焼火炎計測方法であって、 前記放射温度計測器による燃焼火炎温度の検出を、4.
    6μmを中心波長とするバンド幅の透過フィルタ(1
    9)を介して行うゴミ焼却炉の燃焼火炎計測方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002147729A (ja) * 1999-11-01 2002-05-22 Nkk Corp ごみ焼却炉
JP2018040534A (ja) * 2016-09-07 2018-03-15 Jfeエンジニアリング株式会社 廃棄物ガス化溶融装置及び廃棄物ガス化溶融方法

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