JPH094809A - 流動床式廃棄物焼却炉の廃熱ボイラへの給水方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃焼量の変動が起こっても、これに伴う蒸気
発生量の変動を小さく抑えることができる廃熱ボイラへ
の給水方法を提供する。 【構成】 温度測定装置３０によって測定された炉出口
温度、蒸気流量計２５によって測定された蒸気発生量、
レベル計２４によって測定されたボイラドラム２１の水
レベルの信号が演算制御機構４０へ送られる。演算制御
機構４０においては、これらの信号に基づく演算処理が
行われる。この演算処理によって決定された給水量の信
号が給水流量調節計２６へ送られ、給水量の調節が行わ
れる。上述の給水に際し、炉出口温度が所定範囲内であ
る場合には、蒸気発生量およびボイラドラム内の水レベ
ル測定値に基づく流量制御が行われ、炉出口温度が所定
範囲外になった場合には、炉出口温度に応じた流量制御
が行われる。 【効果】 蒸気発生量の品質がよくなり、発生した蒸気
を多方面の用途に有効利用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流動床式廃棄物焼却炉
の廃熱ボイラへの給水方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみや産業廃棄物などを焼却する流
動床式廃棄物焼却炉においても、通常の場合、廃熱を有
効利用するための手段として、廃熱ボイラが設けられて
いる。図３は流動床式廃棄物焼却炉に設置された廃熱ボ
イラにおける従来の給水方法に係る説明図である。１は
流動床焼却炉本体であり、この炉本体１内には、その下
部に、多数の空気噴出口を有する分散板２が設けられ、
この分散板２の上に珪砂などの流動媒体が充填されてい
る。４は分散板２から噴出させる空気を分配するための
風箱、６は一次燃焼空気配管、７は二次燃焼空気配管、
３は流動媒体および不燃物の排出口である。そして、運
転時の炉本体１内においては、一次燃焼空気配管６から
吹き込まれた空気によって流動媒体が吹き上げられ、高
温の流動床６０が形成される。

【０００３】上記のように構成された流動床焼却炉にお
いて、廃棄物７０は廃棄物供給機８からシュート９を経
て炉本体１へ投入される。炉本体１内へ投入された廃棄
物７０は高温の流動床６０上に落下して、流動媒体と混
合し、直ちに着火して燃焼する。このため、廃棄物７０
はごく短時間の間に燃焼してしまう。流動媒体は廃棄物
に含まれていた不燃物とともに排出口３から抜き出さ
れ、不燃物が除去された後、図示されない経路を経て炉
本体１内へ循環される。

【０００４】一方、流動床６０で発生した燃焼排ガス
は、その中に含まれている未燃焼のガス成分が二次燃焼
空気配管７からの空気の吹き込みによって燃焼し、排ガ
ス排出口５から排出する。この排ガスは、廃熱ボイラ２
０で熱回収され、次いで、有害ガス除去や除塵などの処
理がなされた後、大気放散される。

【０００５】廃熱ボイラ２０においては、給水配管２２
からボイラドラム２１へ水が供給され、この水と排ガス
との熱交換によって発生した蒸気が蒸気配管２３から取
り出される。

【０００６】この場合、ボイラドラム２１への給水は、
次のように行われる。蒸気流量計２５によって測定され
た蒸気発生量の信号が演算制御機構５０へ送られ、ま
た、レベル計２４によって測定されたボイラドラム２１
の水レベルの信号が演算制御機構５０へ送られる。演算
制御機構５０では、測定された蒸気発生量に相当する給
水量が算定されるとともに、この算定値がボイラドラム
２１の水レベル測定値に基づいて補正され、この補正さ
れた給水量の信号が給水流量調節計２６へ送られる。給
水流量調節計２６では、演算制御機構５０からの信号に
基づいて給水量の調節が行われる。

【０００７】このように、従来技術によるボイラドラム
２１への給水は、ボイラドラム２１の水レベル値によっ
て補正された蒸気発生量に基づいて制御されるので、ボ
イラドラム２１の水レベルが変動しないように行われ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、流動床式廃
棄物焼却炉の廃熱ボイラにおいては、蒸気発生量の変動
が大きく、取り出された蒸気の利用が特定の用途に限定
されると言う問題がある。この蒸気発生量の変動は、直
接的には、炉内における燃焼量の変化に伴って起こるも
のであり、廃棄物焼却炉の廃熱ボイラにおいては、その
変動がある程度の大きさで起こることは避けられない現
象であるが、ボイラドラム２１への給水を上記従来の方
法によって行った場合、蒸気発生量の変動が燃焼量の変
動よりも著しく大きくなってしまい、これによる変動が
蒸気を多方面の用途に向けられない原因になっている。
このような蒸気発生量の大きな変動は次のようにして起
こる。

【０００９】廃棄物を焼却する場合、廃棄物は種々の性
状のもが混じり合った物であるので、炉内への供給が均
一に行われにくく、その供給量が変動する。その上、前
述のように、投入された廃棄物は、速やかに、乾燥さ
れ、あるいは熱分解して燃焼を開始する。このため、廃
棄物供給量の変動が、直ちに、燃焼量の変動となって現
れる。

【００１０】しかし、従来技術によるボイラドラムへの
給水は、蒸気発生量とボイラドラムの水レベルの測定値
に基づき、ボイラドラムの水レベルが変動しないように
給水量を制御する方法によって行われるので、この際の
蒸気発生量の変動は、燃焼量の変動以上に増幅された状
態になって起こる。

【００１１】例えば、燃焼量が増えると、 ボイラ系内における水の蒸発量が多くなり、水中に存
在するガス体（気泡）の量が増加する。 このため、系内に存在する水の容量が増えた状態にな
り、ボイラドラムの水レベルが上昇する。 これによって、ボイラドラムへの給水量が減少する。 ボイラドラムへ供給される水は低温であるので、給水
量が減少すると、系内の冷却量が減少し、その分だけ水
の蒸発量が増加する。このため、系内の気泡の量が一層
増加する。

【００１２】この気泡量の増加によって、給水量は、
さらに減少する。 そして、蒸発量が、さらに増加する。

【００１３】また、燃焼量が減少すると、 水の蒸発量が減少し、系内における水中の気泡量が減
少する。 系内に存在する水の容量が減少した状態になり、ボイ
ラドラムの水レベルが低下する。 このため、ボイラドラムへの給水量が増加する。 以下、燃焼量が増えた場合と逆の現象が起こって、給
水量がさらに増加し、蒸発量は一層減少する。

【００１４】そして、上述の現象は燃焼量が変動する度
に繰り返して起こる。このように、従来技術において
は、系内が加熱される熱量に見合った量の給水が行われ
ないので、水の蒸発量が大幅に変動する。

【００１５】図６は従来の給水方法を実施した場合にお
ける蒸気発生量の経時的変化を示す図である。この図
は、処理能力６０ｔ／ｄの流動床焼却炉で産業廃棄物を
焼却した場合における蒸気発生量の変化を表した一例で
あり、蒸気発生量の変動が非常に大きいことを示してい
る。

【００１６】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、燃焼量の変動が起こっても、これに伴
う蒸気発生量の変動を小さく抑えることができる流動床
式廃棄物焼却炉の廃熱ボイラへの給水方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
燃焼排ガス温度、蒸気発生量、およびボイラドラム内の
水レベルを連続的に測定し、これらの測定値に基づいた
給水量の制御を行ってボイラドラムへ給水する方法であ
って、燃焼排ガス温度が所定範囲内である場合には、蒸
気発生量およびボイラドラム内の水レベル測定値に基づ
く流量制御を行って給水し、燃焼排ガス温度が所定範囲
外になった場合には、燃焼排ガス温度に応じた流量制御
を行って給水する方法である。

【００１８】また、請求項２に係る発明は、燃焼排ガス
温度、蒸気発生量、およびボイラドラム内の水レベルを
連続的に測定し、これらの測定値に基づいた給水量の制
御を行ってボイラドラムへ給水する方法であって、燃焼
排ガス温度が所定範囲内である場合には、蒸気発生量お
よびボイラドラム内の水レベル測定値に基づく流量制御
を行って給水し、燃焼排ガス温度が所定範囲外になった
場合には、燃焼排ガス温度に応じた流量制御を行って給
水するとともに、ボイラドラム内の水レベルが上方の警
戒値を超えた場合または下方の警戒値を下回った場合に
は、測定された燃焼排ガス温度および蒸気発生量の値に
関係なく、ボイラドラム内の水レベル測定値に基づく流
量制御を行って給水する方法である。

【００１９】

【作用】前述のように、流動床式廃棄物焼却炉に設置さ
れた廃熱ボイラの操業においては、燃焼量の変動に伴う
蒸気発生量の変動は避けられないことであるが、その廃
熱ボイラへの給水に際し、ボイラドラムの水レベルが変
動しないような流量制御を行って給水すると、蒸気発生
量はさらに激しく変動してしまう。この蒸気発生量の変
動は、従来技術による給水においては、必ずしも、ボイ
ラ系内が加熱される熱量に見合った量の水が供給される
訳ではなく、燃焼量が変動した場合、これにともなっ
て、上記加熱量に対する給水量の過不足が生ずるために
起こるものである。特に、燃焼量が大幅に変動した場合
には、上記加熱量に対する給水量の過不足が著しくな
り、これが蒸気発生量の変動を一層大きくする原因にな
っている。

【００２０】そこで、本発明においては、その時点にお
ける系内の加熱量に見合った量の水を供給し、これによ
って、蒸気発生量の変動を抑制することを図っている。
上記加熱量は炉内の燃焼量によって、ほぼ一義的に決定
される変化量であるので、この燃焼量の変化に応じて給
水量を増減させる制御を行えば、上記加熱量に見合った
量の水が供給される。

【００２１】しかし、流動床式廃棄物焼却炉において
は、廃棄物の供給量が変動するので、これにともなっ
て、燃焼量が小刻みに変動する。このため、単に、燃焼
量の変化だけに基づいた制御を行い、燃焼量の個々の変
動に応じて給水量を調節すると、給水量の急激な増減が
繰り返され、かえって燃焼量の変化に追従した量の水
（系内の加熱量に見合った量の水）の供給が行われなく
なる。

【００２２】このため、給水量の制御に際しては、燃焼
量の変動が比較的小さく、その変化がある程度許容され
る状態にある場合と、燃焼量の変動が大きく、この変化
に応じて制御しないと、蒸気発生量の変動が一層大きく
なってしまう状態にある場合とに分けて、異なった制御
方式が適用される。

【００２３】すなわち、炉内における燃焼量は、燃焼排
ガスの温度を連続的に測定することによって、把握する
ことができるので、燃焼排ガス温度の測定値が、予め定
めた管理範囲（以下、所定範囲と言う）に入る場合に
は、蒸気発生量およびボイラドラム内の水レベル測定値
の増減に応じた量の給水が行われ、給水量の急激な増減
が起こらないようにされる。そして、燃焼排ガス温度の
測定値が所定範囲外になった場合には、蒸気発生量およ
びボイラドラム内の水レベルの値には関係なく、燃焼排
ガス温度の測定値に応じた量の給水が行われる。

【００２４】このように、燃焼量が大幅に変動して、燃
焼排ガス温度の測定値が変動して所定範囲外になった場
合に、その測定値に応じた量の給水を行えば、蒸気発生
量の著しい変動を引き起こす原因が除去されるので、蒸
気発生量の変動は抑制される。

【００２５】

【実施例】図１は本発明に係る一実施例の説明図であ
る。図１において、図３と同じ部分については同一の符
号を付し、その説明を省略する。本実施例においては、
温度測定装置３０によって炉出口部における燃焼排ガス
温度（炉出口温度）が測定され、この温度の信号が演算
制御機構４０へ送られる。この炉出口温度のほかに、蒸
気流量計２５によって測定された蒸気発生量、レベル計
２４によって測定されたボイラドラム２１の水レベルの
信号が演算制御機構４０へ送られる。演算制御機構４０
においては、これらの信号の演算処理が行われ、決定さ
れた給水量の信号が給水流量調節計２６へ送られる。給
水流量調節計２６では、演算制御機構４０からの信号に
基づいて給水量の調節が行われる。

【００２６】次に、上述した給水量の制御を、図２およ
び図４によって説明する。図２は図１における給水量制
御の機構に係る説明図である。また、図４は炉出口温度
の経時的変化の傾向を表した図であり、図中のＵは上限
管理値、Ｌは下限管理値を示す。

【００２７】まず、演算制御機構４０においては、ボイ
ラドラムにおける水レベルの異常があるか否かについて
のチェックが行われ、もしも、上記水レベルが上限警戒
値または下限警戒値に達していた場合には、ボイラドラ
ムの水レベルに基づいた給水量の信号が出力され、この
信号が給水流量調節計２６へ送られる。この場合の給水
量は、ボイラドラムの水レベルが上下限の警戒値以内に
なるように、制御される。

【００２８】そして、炉出口温度が上限管理値Ｕと下限
管理値Ｌの間にあり、所定範囲内であるときには、蒸気
発生量の測定値がボイラドラムの水レベルの測定値に基
づいて補正され、この補正された蒸気発生量に基づいた
給水量が算定される。そして、この給水量の信号が給水
流量調節計２６へ送られる。この場合には、ボイラドラ
ムの水レベルが一定になるように、給水量が制御され
る。

【００２９】また、炉出口温度が所定範囲外であって、
上限管理値Ｕを超えているか、または下限管理値Ｌを下
回っている場合には、炉出口温度の値だけに基づいた給
水量が算定され、この給水量の信号が給水流量調節計２
６へ送られる。

【００３０】なお、炉出口温度の値が所定範囲内にある
場合の給水においては、燃焼量として把握される炉出口
温度の値に基づいた制御が行われないが、炉出口温度の
所定範囲はその変動幅の中間領域に設定されており、こ
の領域に入る測定値は、主として、小さな変動過程にあ
る値であるので、この所定範囲における燃焼量の変化に
よる蒸気発生量の変動はさして大きくならならず、許容
しうる程度に収まる。

【００３１】上記した上限管理値Ｕおよび下限管理値Ｌ
は、蒸気発生量の変動ができるだけ小さくなる範囲に設
定されるものであるが、その値は操業データに基づいて
適宜決定される。

【００３２】次に、産業廃棄物を焼却する６０ｔ／ｄの
流動床焼却炉に設置された廃熱ボイラにおいて、図１お
よび図２で説明した方法によって給水した場合の結果に
ついて説明する。この際の蒸気発生量の経時変化は図５
に示す通りであった。この蒸気発生量の変動幅は、図６
に示す従来技術による場合の変動幅に対して１／４程度
に縮小された。このため、この廃熱ボイラから得られる
蒸気は、発電用のタービンや送風機などの機器の動力源
として使用することができる。

【００３３】

【発明の効果】本発明においては、ボイラドラムへの給
水が、燃焼排ガス温度の測定値が所定範囲内である場合
と、所定範囲外である場合とに区分された流量制御によ
って行われ、その時点におけるボイラ系内の加熱量に見
合った量の水が供給されるので、蒸気発生量の変動が非
常に小さくなる。

【００３４】この結果、蒸気の品質がよくなり、発生し
た蒸気を多方面の用途に有効利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例の説明図である。

【図２】図１における給水量制御の機構に係る説明図で
ある。

【図３】流動床式廃棄物焼却炉に設置された廃熱ボイラ
における従来の給水方法に係る説明図である。

【図４】炉出口温度の経時的変化の傾向を表した図であ
る。

【図５】本発明を実施した場合の蒸気発生量の経時変化
を示す図である。

【図６】従来技術による場合の蒸気発生量の経時変化を
示す図である。

【符号の説明】

１ 流動床焼却炉本体 ５ ガス排出口 ６ 一次空気配管 ７ 二次空気配管 ８ 廃棄物供給機 ９ 廃棄物投入シュート ２０ 廃熱ボイラ ２１ ボイラドラム ２２ 給水配管 ２３ 蒸気配管 ２４ レベル計 ２５ 蒸気流量計 ２６ 給水流量調節計 ３０ 温度測定装置 ４０ 演算制御機構 ６０ 流動床 ７０ 廃棄物

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼排ガス温度、蒸気発生量、およびボ
   イラドラム内の水レベルを連続的に測定し、これらの測
   定値に基づいた給水量の制御を行ってボイラドラムへ給
   水する方法であって、燃焼排ガス温度が所定範囲内であ
   る場合には、蒸気発生量およびボイラドラム内の水レベ
   ル測定値に基づく流量制御を行って給水し、燃焼排ガス
   温度が所定範囲外になった場合には、燃焼排ガス温度に
   応じた流量制御を行って給水する流動床式廃棄物焼却炉
   の廃熱ボイラへの給水方法。
2. 【請求項２】 燃焼排ガス温度、蒸気発生量、およびボ
   イラドラム内の水レベルを連続的に測定し、これらの測
   定値に基づいた給水量の制御を行ってボイラドラムへ給
   水する方法であって、燃焼排ガス温度が所定範囲内であ
   る場合には、蒸気発生量およびボイラドラム内の水レベ
   ル測定値に基づく流量制御を行って給水し、燃焼排ガス
   温度が所定範囲外になった場合には、燃焼排ガス温度に
   応じた流量制御を行って給水するとともに、ボイラドラ
   ム内の水レベルが上方の警戒値を超えた場合または下方
   の警戒値を下回った場合には、測定された燃焼排ガス温
   度および蒸気発生量の値に関係なく、ボイラドラム内の
   水レベル測定値に基づく流量制御を行って給水する流動
   床式廃棄物焼却炉の廃熱ボイラへの給水方法。