JPH0979529A - ゴミ焼却炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 乾燥帯、燃焼帯及び後燃焼帯に領域分割され
た移動式の火床の上方空間に煙道を形成し、この煙道
に、廃熱ボイラを設け、煙道の上流側を、乾燥帯で発生
した未燃焼排ガスを導く第１煙道と、燃焼帯又は後燃焼
帯で発生した燃焼排ガスを導く第２煙道に分離形成し
て、第１煙道に廃熱ボイラを配置し、第２煙道に廃熱ボ
イラで発生した蒸気を過熱する過熱器を配設してあるゴ
ミ焼却炉の、廃熱ボイラの腐食を抑制しつつ、その周辺
を大型化することなく、投入ゴミの量及び発熱量の変動
に伴う廃熱ボイラへの供給熱量の変動によるゴミ発電電
力量の変動を抑制する。 【構成】 蒸気状態検出センサと過熱器を加熱する燃料
噴射装置を設けるとともに、前記蒸気状態検出センサの
出力に応じて前記燃料噴射装置を制御する制御手段を設
けてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、乾燥帯、燃焼帯及び後
燃焼帯に領域分割された移動式の火床の上方空間に配置
された煙道の上流側を、前記乾燥帯で発生した未燃焼排
ガスを導く第１煙道と、前記燃焼帯又は前記後燃焼帯で
発生した燃焼排ガスを導く第２煙道に分離形成し、前記
第１煙道に廃熱ボイラを配置するとともに、前記第２煙
道に前記廃熱ボイラで発生した蒸気を過熱する過熱器を
配設してあるゴミ焼却炉に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本願出願人が別途出願したゴミ焼却炉を
組み込んだゴミ発電システムの一例を図３に示す。ゴミ
焼却炉１０は、ゴミホッパ１１、移動式の火床１、この
火床１の上方空間に形成された煙道２などで構成され
る。前記火床１は４分割されており、ゴミの移動方向に
順に、乾燥ストーカ２１、第１燃焼ストーカ２２、第２
燃焼ストーカ２３、後燃焼ストーカ２４で構成され、夫
々にゴミ供給側から灰排出側へ移動させるロストルを備
えた移動式火床で、階段状に順次下降位置に配置され、
後燃焼ストーカ２４の灰排出側の終端には灰を下方へ落
下させる灰排出口２５が設けられている。乾燥ストーカ
２１のゴミ供給側の燃焼炉壁にはゴミ供給口が設けら
れ、ゴミホッパ１１を備えている。他端側の灰排出側の
側壁にはこのゴミ焼却炉１０のスタートアップ用にスタ
ートバーナ９が設けられている。前記煙道２の上流側を
分岐して、乾燥帯１ａで発生した未燃焼ガスを導く断面
矩形状の第１煙道２ａと、燃焼帯１ｂ又は後燃焼帯１ｃ
で発生した燃焼ガスを導く同じく断面矩形状の第２煙道
２ｂに分離形成してある。そして、第１煙道２ａには、
廃熱ボイラ３を配置し、また、第２煙道２ｂには、廃熱
ボイラ３で発生した蒸気を過熱する過熱器４を設けてあ
り、この過熱器４の入口蒸気管は廃熱ボイラ３の出口蒸
気管と配管接続されている。前記第１煙道２ａと第２煙
道２ｂの合流した煙道２の排煙側には電気集塵機１３、
排ガス送風機１９等が順に接続されており、この排ガス
送風機１９排ガス側は、排ガス処理装置（図示省略）を
経て煙突（図示省略）に接続されている。さらに、ガス
クーラ１２内にはエコノマイザ１４が設けられており、
廃熱ボイラ３への給水を加熱（図示省略）して熱効率の
上昇を図っている。各ストーカの下部には、一次空気の
供給路を兼ねた灰シュート８が設けられており、各灰シ
ュート８に空気供給口１６が開口している。この空気供
給口１６は乾燥ストーカ２１の下方のものは乾燥用空気
供給口１６ａとして、他のストーカ２２，２３，２４夫
々の下方のものは一次空気供給口１６ｂとして設けられ
ており、夫々に一次空気送風機１７から分岐配管接続さ
れている。この乾燥用空気供給口１６ａと一次空気送風
機１７の間の管路に空気予熱器１５が備えられており、
廃熱ボイラ３からの蒸気の一部と熱交換して供給する乾
燥用空気を予熱するようにしてある。さらに、乾燥用空
気供給口１６ａへの配管と一次空気供給口１６ｂへの配
管の間に調整用ダンパ１６ｃを介した連通路を設けてあ
る。

【０００３】前記ゴミホッパ１１から塵芥が投入される
と、先ず乾燥ストーカ２１の入口側端にゴミ供給口から
落下し、乾燥ストーカ２１のロストルにより徐々に第１
燃焼ストーカ２２に向かってゴミが搬送され、そのロス
トルの下からは乾燥用空気供給路を兼ねた灰シュート８
を通じて予熱された乾燥用空気が送り込まれる。ロスト
ル上のゴミは、燃焼火炎及び炉壁からの輻射熱も加わっ
て、次第に乾燥するとともに、一部は熱分解し、その際
に塩化ビニールなどの塩素を含むゴミが分解して塩素分
（主として塩化水素）を放出し、この塩素分は空気と共
に煙道へ向けて流れ、熱分解残渣の一部は灰化してロス
トルの下へ抜けて灰シュート８より、残りの大部分は燃
焼帯１ｂ、後燃焼帯１ｃへ送られ、最終的には灰搬送装
置２０に落下する。この乾燥ストーカ２１のロストル上
を主体として乾燥帯１ａが形成される。従って、主とし
てこの乾燥帶１ａから塩素分が発生する。第１燃焼スト
ーカ２２上に落下したゴミは先に燃焼しているロストル
上のゴミの火炎により着火して燃焼を始め、徐々にゴミ
を第２燃焼ストーカ２３に向けて移動させるロストル上
で燃焼を続ける。この燃焼を持続するためにこの第１燃
焼ストーカ２２の下に設けられた灰シュート８を経て一
次空気が送り込まれる。先に乾燥ストーカ２１上で殆ど
塩素分の発生が終わっているので、この第１燃焼ストー
カ２２上のゴミは燃焼しても殆ど塩素分を発生すること
がなく、ガス化成分は次第にガス化する。この第１燃焼
ストーカ２２上で燃焼したゴミの灰分はロストルの下へ
落下し、灰シュート８を経てその下に設けられた前記の
灰搬送装置２０に落下する。この第１燃焼ストーカ２２
の終端部に達したゴミは燃焼を続けながら第２燃焼スト
ーカ２３の始端部上に落下する。第２燃焼ストーカ２３
でも第１燃焼ストーカ２２と同様にして一次空気が供給
され、ロストルの下から落ちる一部の燃焼灰が回収され
つつ、ゴミが徐々にストーカ終端部に向けて送られ、こ
の終端部から、後燃焼ストーカ２４の始端部上に落下す
る。ここでは、ゴミの燃焼は完全に終わっており、前記
の第１燃焼ストーカ２２と、この第２燃焼ストーカ２３
のロストル上で燃焼帶１ｂが形成される。この燃焼帶１
ｂが燃焼を続ける部分で、もっとも高温を生ずる部分で
ある。後燃焼ストーカ２４にも燃焼帶１ｂの各ストーカ
と同様に、一次空気が供給され、一部の燃焼灰が回収さ
れるが、そのロストル上の炭化したゴミは燃焼を続けて
灰化しながら後燃焼ストーカ２４の終端に向けて徐々に
移動し、その終端部で燃焼残渣の灰が灰排出口２５から
前記の灰搬送装置２０に落下する。この灰搬送装置２０
は、受けた灰を灰処理設備に供給する。

【０００４】第１煙道２ａには、主として乾燥帯１ａで
ゴミが乾燥するときに分解して発生する塩素分を含む腐
食性のガスが導かれるので、廃熱ボイラ３の管壁の保護
のため、生成される蒸気温度は約３００℃に制限され
る。第２煙道２ｂには、主として燃焼帯１ｂ，後燃焼帯
１ｃからの約８００℃を超える高温の燃焼ガスが流れ込
むが、この燃焼ガスには前記の乾燥帶で発生した塩素分
が含まれないので、前記廃熱ボイラで生成された蒸気が
過熱器４により充分に過熱された後に覆水式蒸気タービ
ンＴに導かれ、発電機Ｇを回転駆動して発電される。蒸
気コンデンサーＣで回収された水は給水ポンプ（図示省
略）によりエコノマイザー１４を通り廃熱ボイラ３に給
水される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、廃熱ボ
イラの腐食を抑制するために、煙道を２分割して第１煙
道と第２煙道とに分け、第１煙道に廃熱ボイラを配置し
て乾燥帯の排ガスをこの第１煙道に導いて蒸気を生成
し、燃焼帯及び後燃焼帯で生ずる高温の比較的クリーン
な燃焼ガスの熱量を活用するために第２煙道に過熱器を
配置して、廃熱ボイラで生じた蒸気を過熱器が腐食をお
こすことのない状態で高温に加熱しているものの、投入
されるゴミの形状、燃焼発熱量、保有水分等が不安定
で、従って、火床上に投入されるゴミの量の不均一も伴
って、廃熱ボイラや過熱器への熱供給は不安定となり、
蒸気発生量の安定性に欠くという問題があった。そこ
で、ゴミ発電プラントの発電の安定性を向上させるため
に、外部燃焼式の過熱器をゴミ焼却炉外に設けて、蒸気
温度や流量の安定を図ることが考えられるが、設備費が
嵩む等という欠点がある。本発明の目的は、ゴミ焼却炉
の構造を一部変えるだけで燃焼ガスの保有熱量を充分に
活かし、燃焼炉の周辺を大型化することなく、投入ゴミ
の量及び発熱量の変動に伴う廃熱ボイラへの供給熱量の
変動によるゴミ発電電力量の変動を抑制しつつ、電力負
荷に即応しやすい制御性のよいゴミ焼却炉を提供すると
ころにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の特徴構成は、乾燥帯、燃焼帯及び後燃焼帯
に領域分割された移動式の火床の上方空間に配置された
煙道の上流側を、前記乾燥帯で発生した未燃焼排ガスを
導く第１煙道と、前記燃焼帯又は前記後燃焼帯で発生し
た燃焼排ガスを導く第２煙道に分離形成し、前記第１煙
道に廃熱ボイラを配置するとともに、前記第２煙道に前
記廃熱ボイラで発生した蒸気を過熱する過熱器を配設し
てあるゴミ焼却炉の構成を前提として、前記過熱器によ
り過熱された蒸気の状態を検出する蒸気状態検出センサ
と、前記過熱器を加熱する燃料噴射装置を設けるととも
に、前記蒸気状態検出センサの出力に応じて前記燃料噴
射装置を制御する制御手段を設けてある点にある

【０００７】

【作用】燃料噴射装置と、蒸気状態検知センサと、この
蒸気状態検知センサに連動して燃料噴射装置を制御する
制御手段を設けてあるので、ゴミの投入量の変動やゴミ
の単位発熱量の変動にともなう燃焼発熱量の変動による
蒸気温度の低下が蒸気状態検出センサにより検出される
と、燃料噴射装置により蒸気温度の安定のために必要な
程度の補助的な燃料補給を行い、第２煙道を通過する排
ガスの温度を高めることが出来るので、前記過熱器の生
成する過熱蒸気の温度を所要温度に安定的に確保でき
る。さらに、廃熱ボイラの発生蒸気量が低下した場合に
も、補助燃料の噴射によって前記燃焼帯側の燃焼ガスが
前記第１煙道に一部押し込まれる結果、この第１煙道を
通過する排ガスの温度を高めることができるので、前記
廃熱ボイラの蒸気温度を高めるとともに、蒸気発生量も
補うことができる。

【０００８】

【発明の効果】上記のように、蒸気状態検出センサ及び
制御手段を備えた燃料噴射装置を設けることによって、
不足する熱量を補うだけの補助的な燃料の補給程度で過
熱蒸気の温度を安定的に確保できるので、燃焼ガスの温
度を充分に活かして、燃焼排ガスの熱効率を高めること
により、全体としての熱効率を向上でき、さらに、ゴミ
焼却炉の周辺設備の過大化を避けることができる。さら
に、ゴミの燃焼ガスの温度が低下しても、燃料噴射装置
から燃料を噴射して、廃熱ボイラの蒸気発生量を補うこ
とができるので、過熱器の発生する過熱蒸気の量を確保
すると同時に温度を所要温度に安定させることができ、
ゴミ発電システムとして構成する場合に、その発電電力
量を容易に制御でき、安定した発電出力が得られるよう
になる。

【０００９】

【実施例】図１に本発明のゴミ焼却炉をゴミ発電システ
ムに適用した例を示す。なお、従来技術との比較を容易
にするために図４と同一機能のものについては同一の符
号を付した。また、図４の従来技術と相違のない点につ
いては、従来技術の説明と重複するので、その点につい
ての説明は以下省略する。

【００１０】図１に沿って説明すると、移動式火床１の
灰排出側の側壁にはこのゴミ焼却炉１０のスタートアッ
プ用に、スタートバーナに代えてパイロットバーナを有
する燃料噴射装置５が設けられており、過熱器４の過熱
蒸気管の入口付近に蒸気状態検出センサ６と、このセン
サ６の検出した結果に基づき燃料噴射装置５の燃料噴射
量を制御する制御手段７を設けてある。また、第１煙道
２ａのガスの入口近傍に温度センサ２６ａを取り付け、
第２煙道２ｂの中頃の炉壁に温度センサ２６ａと、塩化
水素ガスセンサ２６ｂを取り付けてある。さらに、流量
配分調節手段として、第１煙道２ａと第２煙道２ｂの合
流部２ｃに、両煙道２ａ，２ｂを分界する壁面に近接し
てその分界稜線に平行な軸の周りに揺動可能にダンパ２
７を設けてあり、調整駆動機構（図示省略）により自動
的に揺動駆動される。

【００１１】前記燃料噴射装置５は、通常のガスバーナ
ー、オイルバーナー等で良く、燃料が路内へ燃焼しやす
く供給出来さえすればよい。

【００１２】ゴミ焼却炉の点火時には、バーナー５に点
火され、その火炎によりゴミに着火される。この時、火
力不足の場合には、燃料供給管から重油燃料が供給さ
れ、その火力により、ゴミは燃焼を始める。最初から生
ゴミが投入される場合には、ゴミの燃焼開始に先立ち重
油燃料を噴霧供給する。この重油燃料の火力により、ゴ
ミは乾燥し、燃焼を開始する。このバーナー５に供給さ
れる重油燃料は制御手段７により燃料供給管の調節弁を
介してその供給量の調節が行われる。そして、蒸気状態
検出センサ６が過熱器４の過熱蒸気温度の低いことを検
出したときには燃料供給管への重油燃料の供給量を増加
し、過熱蒸気温度が所要温度に達しているときにはこの
重油燃料の供給を停止する。

【００１３】ダンパ２７は、その中立位置で、両煙道２
ａ，２ｂの流路のダンパ２７の先端との間の開口の断面
積を、夫々の所要流路断面積に合わせてあり、その位置
によって両煙道２ａ，２ｂを流れる排ガスの流量の配分
を調節でき、温度センサ２６ａ，２６ａ及び塩化水素ガ
スセンサ２６ｂの検知した排ガスの状態に応じてその流
量配分を調節するように駆動される。そして、背反的に
両煙道２ａ，２ｂの流路断面積を拡縮するので、このダ
ンパ２７の動きに従って、排ガスの流れは確実にどちら
かに偏る。これにより、第２煙道２ｂへの塩化水素ガス
の流入が抑止され、また、廃熱ボイラ３の加熱熱量の制
御が行われる。

【００１４】温度センサ２６ａ，２６ａは、夫々第１煙
道２ａ及び第２煙道２ｂを流れる排ガスの温度を監視し
ており、塩化水素ガスセンサ２６ｂは、第２煙道２ｂを
流れる燃焼排ガスの中の塩素分を監視している。ダンパ
２７は、第１煙道２ａの温度センサ２６ａが温度の高す
ぎることを検知したときには、上方に揺動して、第２煙
道２ｂの流路を大きくして第２煙道２ｂの排ガスの流量
を大きくさせると同時に、第１煙道２ａの流路を狭くし
て第１煙道２ａの排ガスの流量を制限し、廃熱ボイラ３
への過大な熱量供給を避けるようにしてある。こうし
て、この温度センサ２６ａの出力は廃熱ボイラ３の制御
にも用いている。また、塩化水素ガスセンサ２６ｂが第
２煙道２ｂ内の燃焼排ガス中に塩素分を検出したときに
は、ダンパ２７は下方に揺動し、第２煙道２ｂ内の燃焼
排ガス流量を抑制し、同時に、第１煙道２ａの流路を拡
げて排ガスの流れを第１煙道２ａ側に偏らせて、高い温
度で使用する過熱器４を高温腐食から保護する。一方、
第２煙道２ｂに設けた温度センサ２６ａで検知した温度
が低下した場合には、制御手段７を介して燃料噴射装置
５から燃料を噴射して、燃焼ガスの温度を高めて過熱器
４の出口過熱蒸気の温度が下がらないようにすることが
できる。このようなダンパ２７を設けてあるので、第１
煙道２ａ、第２煙道２ｂ共に、その出口の排ガス流路断
面積はやや大きくしてある。

【００１５】この様に構成して、ゴミ発電システムを設
備した場合に、ゴミの燃焼発熱量の不安定からもたらさ
れる発電出力の変動を、燃料噴射装置５からの燃料噴射
によって緩和できるとともに、電力不足の場合にも、燃
料噴射量の調整によって、対応でき、また、この燃料噴
射装置５はバーナとしても機能するので、前述のように
ゴミ焼却炉のスタートアップ時にも利用できる。さら
に、調整用ダンパ１６ｃを操作して一次空気供給量を多
くし、同時に燃料噴射装置５から燃料を噴射すると、燃
料が燃焼して第２煙道２ｂへの排ガスの温度が高まると
共に、第１煙道２ａ側へ排ガスの流れが幾分偏るので、
ダンパ２７に代わる前記流量配分調節手段２７としても
作用させることが出来る。

【００１６】〔別実施例〕先の実施例ではストーカを４
段設備しているが、そのうちの燃焼ストーカは１段でも
よく、また、全体が段差部のない一連のストーカであっ
てもく、このストーカは水平配設のものであってもよ
く、傾斜したものであってもよい。

【００１７】また、両煙道２ａ，２ｂの合流部２ｃに両
煙道２ａ，２ｂの排ガス流量を同時に背反的に調節する
ダンパ２７を設けたが、このダンパ２７の揺動軸を他の
位置に設けてあってもよく、両煙道２ａ，２ｂの排ガス
流量を同時に調節できるものであれば良い。また、この
ダンパ２７は両煙道２ａ，２ｂのうちいずれか一方の煙
道にのみ設けて、双方の排ガス流量を調節するものであ
ってもよい。さらに、図３に示すように、ダンパとして
は、第１煙道２ａの出口近傍に設置した第１ダンパ２７
ａと、第２煙道２ｂの出口近傍に設置した第２ダンパ２
７ｂとで構成したものであってもよく、そのダンパを設
ける位置も夫々の煙道の排ガスの流量を調節できるもの
であれば他の位置でもよい。流量配分調節手段は、ダン
パで構成するものに限らず他の機構を用いてもよい。

【００１８】ゴミ焼却炉にはスタートアップ用を兼ねる
パイロットバーナを有する燃料噴射装置を設けてもよ
く、これを単に燃料を噴射するだけの燃料噴射装置に
し、スタートバーナを別に設けるようにしてもよい。ま
た、過熱器の管と第２煙道に温度センサを設けて、両者
を燃料噴射装置の制御手段への入力に用いることもでき
る、あるいは、温度センサを廃熱ボイラの伝熱管等他の
部位に設けてあってもよい。さらに、過熱器の管に設け
た温度センサに代えて廃熱ボイラの出口蒸気圧力のセン
サを用いれば、前記流量配分調節手段を廃熱ボイラへの
加熱熱量調節手段としても利用できる。上記の燃料噴射
装置は重油噴射のものであるが、燃料としては、液体の
みならず、スラリ状の固体燃料、ガス燃料等が使用可能
であり、燃料噴射装置としては、図示のものに限らず、
要は、燃焼してゴミの燃焼熱量の不足を解消できるよう
なものであれば良い。

【００１９】さらに、煙道出口にガスクーラ１２を経て
電気集塵機１３が接続されているが、集塵設備としては
電気集塵機に限らず、高温用のバグフィルタ等を用いる
ことができる。

【００２０】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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のゴミ焼却炉を用いたゴミ発電システム
の実施例の説明用要部断面図

【図２】本発明の他の実施例の説明用要部断面図

【図３】従来のゴミ焼却炉を用いたゴミ発電システムの
説明用要部断面図

【符号の説明】

１ 火床 １ａ 乾燥帯 １ｂ 燃焼帯 １ｃ 後燃焼帯 ２ 煙道 ２ａ 第１煙道 ２ｂ 第２煙道 ２ｃ 合流部 ３ 廃熱ボイラ ４ 過熱器 ５ 燃料噴射装置 ６ 蒸気状態検出センサ ７ 制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２３Ｇ 5/46 ＺＡＢ Ｆ２３Ｇ 5/46 ＺＡＢＢ 5/50 ＺＡＢ 5/50 ＺＡＢＪ ＺＡＢＬ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 乾燥帯（１ａ）、燃焼帯（１ｂ）及び後
   燃焼帯（１ｃ）に領域分割された移動式の火床（１）の
   上方空間に配置された煙道（２）の上流側を、前記乾燥
   帯（１ａ）で発生した未燃焼排ガスを導く第１煙道（２
   ａ）と、前記燃焼帯（１ｂ）又は前記後燃焼帯（１ｃ）
   で発生した燃焼排ガスを導く第２煙道（２ｂ）に分離形
   成し、前記第１煙道（２ａ）に廃熱ボイラ（３）を配置
   するとともに、前記第２煙道（２ｂ）に前記廃熱ボイラ
   （３）で発生した蒸気を過熱する過熱器（４）を配設し
   てあるゴミ焼却炉であって、 前記過熱器（４）により過熱された蒸気の状態を検出す
   る蒸気状態検出センサ（６）と、前記過熱器（４）を加
   熱する燃料噴射装置（５）を設けるとともに、前記蒸気
   状態検出センサ（６）の出力に応じて前記燃料噴射装置
   （５）を制御する制御手段（７）を設けてあるゴミ焼却
   炉。