JPH10238738A

JPH10238738A - 移動床式ごみ焼却炉の燃焼制御方法

Info

Publication number: JPH10238738A
Application number: JP4612197A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyoshi Kojo; 満義古城; Katsuyuki Nakanishi; 克之中西; Takeshi Matsuzoe; 剛松添
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 1998-09-08
Anticipated expiration: 2017-02-28
Also published as: JP3567668B2

Abstract

(57)【要約】【課題】１日８時間操業のごみ物焼却炉１の炉内に存在
する全焼却物が完全に燃し切りに達した後操業を停止す
る立下げ運転において、燃し切り点で完全灰化するまで
の燃焼状態を最適化する。【解決手段】焼却炉の廃棄物ホッパ内の残留廃棄物のレ
ベルが所定値となった時点から、移動床６の累積駆動回
数に基づいて各移動床５、６、７へ送る燃焼空気量を調
節して移動床上のごみの燃焼の最適化を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動床式ごみ焼却
炉の燃焼制御方法に関し、さらに詳しくは移動床式ごみ
焼却炉の立下げ運転において、炉内残留ごみを最適な燃
焼状態で燃し切ることができ、立下げ運転中の炉内残留
ごみの不完全燃焼により黒煙を発生させることなく、ま
たＣＯの発生を最小限に抑制し、しかも短時間で立下げ
運転を完了する移動床式ごみ焼却炉の燃焼制御方法に係
るものである。

【０００２】

【従来の技術】日々の操業を、立上げ運転、定常運転、
立下げ運転の３形態で構成されるバッチ運転で実施する
１日８時間操業の機械化バッチ式ごみ焼却炉、又は上記
バッチ運転を１日１６時間で実施する准連続式ごみ焼却
炉の立下げ運転では、従来、埋火運転が実施されてき
た。埋火運転とは、ごみホッパ内に残留するごみをごみ
供給装置により炉内の移動床上に搬送した後、各移動床
の各燃焼空気送入単位への燃焼空気の送入を急速に停止
することにより炉内残留ごみの燃焼を急速に停止する立
下げ運転方法である。

【０００３】埋火運転では、（Ａ）立下げ運転開始から焼却炉の運転を停止まで短時
間で完了する。（Ｂ）ごみの燃焼が停止し、灰分を含んだ炉内残留ごみ
は、埋火操作で移動床上に供給された新しいのごみ下敷
きとなる。この新しく供給されたごみは、埋火運転開始
まで燃焼していた炉内残留ごみの顕熱の放散を妨げ、極
力熱容量を保持する断熱効果を有している。そのため、
翌日の立上げ運転を開始する時点で、ａ）炉内温度は２００〜２５０℃以上の比較的高い炉温
レベルを保っている。ｂ）炉内残留ごみは、上述の顕熱による乾燥過程が進行
している。という状態なので、ごみの着火性が良く、短
時間でかつ助燃バーナの燃料を多量に使用することなく
立上げ運転を実施することができるという２つの利点が
ある。

【０００４】ところがこの埋火運転で焼却炉の運転を停
止すると、（イ）各移動床への燃焼空気の送入が停止されるので、
炉内残留ごみは若干の炉内導入空気による極端な酸素不
足での燃焼、つまり不完全燃焼となり、黒煙発生が避け
られない場合が多い。（ロ）上記（イ）の状態が進行し、時間経過に従って黒
煙発生量が漸減していくが、この一連の過程においても
炉内は不完全燃焼状態であり、黒煙の発生はなくともＣ
Ｏの発生を避けることはできない。という欠点がある。
また、この黒煙には、多量のダイオキシン類が含まれて
いる。更に不完全燃焼の代表的指標である排ガス中のＣ
Ｏ排出濃度は、ダイオキシン類の排出量と強い相関があ
る。

【０００５】近年、ごみ焼却炉や産業廃棄物焼却炉等か
ら発生するダイオキシン類を筆頭とする微量有害物質の
排出抑制を強化する動きがあり、焼却炉内ごみ等の廃棄
物をより完全燃焼させる必要が高まっている。以上の状
況から、上記のようなバッチ式ごみ焼却運転を行う移動
床式ごみ焼却炉の立下げ運転においては、常に最適な状
態でごみを燃焼することができ、炉内残留ごみを完全に
燃し切ることができ、立下げ運転中の炉内残留ごみの不
完全燃焼により黒煙を発生させることなく、またＣＯの
発生を最小限に抑制できることが重要な課題である。

【０００６】そこで上記の課題を解決するためには、下
記（ａ）〜（ｅ）の各要素を管理してごみの燃焼を最適
化する必要がある。（ａ）燃し切り運転の開始時刻を的確に判定すること。
１日の操業で処理するごみの全量をごみ供給ホッパへ投
入終了後、炉内へのごみの単位時間当りの供給量が減少
し、燃焼負荷が減少し、具体的には炉内温度が下降し、
排ガス中のＣＯ濃度が上昇する等のプロセス状態が変動
し、燃し切り運転へ移行すべき時点であることを判定す
る。（ｂ）上記燃し切り運転開始時刻から運転停止まで、時
間経過に対する各移動床の各燃焼空気送入単位上のごみ
層厚みを特定する。（ｃ）上記燃し切り運転開始時刻から運転停止まで、時
間経過に対する炉内残留ごみの燃し切り点、すなわち、
ごみ供給ホッパに残留しているごみを全て炉内へ搬送し
た後、炉内に残留している未燃状態のごみの、搬送方向
に沿って移動する位置、すなわちごみ投入ホッパ側の尾
端位置を特定する。（ｄ）上記燃し切り運転開始時刻から運転停止まで、時
間経過に対する炉内残留ごみの燃え切り点、すなわち、
ごみの搬送方向に対して炉尻側で完全灰化するポイント
を、移動床上の搬送方向に沿った一定範囲内に保持す
る。（ｅ）上記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）により上記
燃し切り運転開始時刻から運転停止まで、時間経過に対
する炉内残留ごみの搬送方向に対する分布状況を正確に
把握し、各移動床上の各燃焼空気送入単位上の未燃焼状
態のごみを最適な空燃比で燃焼させるのに必要な燃焼空
気流量を、上記各燃焼空気送入単位へ個別に調節して供
給する。

【０００７】従来の燃え切り燃焼制御技術としては、例
えば、特開平５−１４１６４０号公報には、燃焼中の被
焼却物を搬送する搬送手段を設けた燃焼帯と、燃焼帯に
おける被焼却物の気体燃焼の終了位置を検出する燃え切
り位置検出手段と、検出された燃え切り位置が設定範囲
に入るように搬送速度を増減調節する燃焼制御手段とを
備えた焼却炉の燃焼制御装置であって、燃え切り位置検
出手段を、火格子に配置した複数の温度検出素子と、温
度検出素子による検出温度が最高となる位置を燃え切り
位置と判別する判別手段とで構成した、焼却炉の燃焼制
御装置が示されている。

【０００８】また、特開昭６１−３６６１１号公報に
は、ごみ供給手段によってごみを焼却炉に供給し、ごみ
焼却炉は乾燥域と燃焼域とにそれぞれ設けられた移動床
を有し、ごみ焼却炉の発生熱量が一定となるように、乾
燥域と燃焼域と後燃焼域とにおける供給空気量と、ごみ
供給量と、移動床の速度とを操作する燃焼制御方法にお
いて、検出された燃え切りレベルをあらかじめ定められ
た燃え切りレベルと比較し、その偏差値に基づいて、前
記供給空気量及び前記ごみ供給流量の少なくともいづれ
か一方の操作量を補正することを特徴とする、ごみ焼却
炉の燃焼制御方法が開示されている。

【０００９】また、特公昭５５−１７２８６号公報に
は、乾燥火格子と、燃焼火格子を有するゴミ焼却炉の制
御方法において、前記燃焼火格子上のゴミ層厚を測定
し、ある時点における測定値がその時点より十分長い時
間以前の過去の時点における測定値よりも所定の偏差値
以上大きくなった時、前記燃焼火格子の速度を一定時間
増加せしめることを特徴とするゴミ焼却炉の制御方法が
開示されている。尚、前記ゴミ層厚は、燃焼火格子の上
下に配置された感圧素子によって測定されたゴミ層の差
圧に比例し、また、燃焼火格子に送入された燃焼空気流
量測定値の２乗に反比例する演算値である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】これらの従来技術は全
て、炉内残留ごみの搬送方向に沿った分布形状が予め設
定された基準状態から偏差が生じた場合、その偏差を解
消し元の理想化された基準状態に戻すことを目的とし
て、供給空気量、ごみ供給速度、移動床の搬送速度の基
準値を補正する制御方法、つまり理想的な定常燃焼状態
からの「ゆらぎ」に対する制御方法である。よってこれ
らは、２４時間連続運転の全連続式ごみ焼却炉の燃焼制
御に対して、好適に適用することが可能であると考えら
れる。

【００１１】ところが、炉内残留ごみの完全燃し切りを
目的とする移動床式ごみ焼却炉の立下げ運転において
は、炉内残留ごみの搬送方向に沿った分布形状が、図３
〜図５に示すように大きく変化する。すなわち、燃し切
り運転開始時点の図３中の３１（Ａ）、図４中の３２
（Ｂ）、３３（Ｃ）を経由して全てのごみを完全灰化す
るまで、大きく変位する。従って、空間軸（各移動床の
各燃焼空気送入単位）、時間軸（燃し切り運転開始時刻
からの経過時間）の２次元の操業領域におけるごみの
「分布形状の絶対値」、すなわち、ごみ層厚及び前記燃
し切り点を精度良く特定し、各操業領域に対し、最適な
空気過剰率で送入する燃焼空気流量の「基準値」を個別
に調整する必要がある。

【００１２】従って、上記従来技術を適用しただけで本
発明が解決しようとする上記（ａ）〜（ｅ）の課題を根
本的に解決することは、非常に困難である。本発明はこ
のような条件下において、好適に適用することができる
移動床式ごみ焼却炉の燃焼制御方法を提供することを目
的とする。本発明の他の目的は、従来技術のように多数
の光量検出手段（炉内温度検出手段）や移動床の火格子
温度検出手段を配置することなく、所定の燃し切り点及
び各移動床の各燃焼空気投入単位上のごみ層厚みを正確
で精度良く特定し、立下げ運転中の燃焼の最適化を図る
ことである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明による焼却炉の特徴的な構成は、移動床式ごみ
焼却炉の立下げ運転において、次の（ｉ）、（ｉｉ）の
手段である。（ｉ）その日の操業で処理するごみの全量をごみ供給ホ
ッパへ投入終了後、炉内へのごみの単位時間当りの供給
量が減少し、燃焼負荷が減少し、定常燃焼状態から燃し
切り運転へ移行する時点、すなわち燃し切り運転開始時
刻を的確に判定する手段。（ｉｉ）燃し切り運転開始時刻を起点とし、各移動床の
内いづれか１つの累積駆動回数に基づいて、各移動床の
各燃焼空気送入単位に送入する燃焼空気流量を個別に調
整する手段。

【００１４】本発明は上記（ｉｉ）の手段を用いること
により、上記（ｉ）で判定した燃し切り運転開始時刻か
らの、各移動床の内何れか１つの累積駆動回数により、
燃し切り点、または各移動床の各燃焼空気送入単位上の
ごみ層厚を特定すると共に、燃し切り運転中の炉内燃焼
状況を最適化するために、各移動床の各燃焼空気投入単
位へ投入する燃焼空気流量の調整を個別に行うものであ
る。

【００１５】すなわち本発明は、移動床式ごみ焼却炉の
立下げ運転において、ごみ投入ホッパへのごみの投入完
了以降に燃し切り運転開始時刻を判定し、該燃し切り運
転開始時刻以降は、いずれか１つの移動床の累積駆動回
数に基づいて、各移動床の各燃焼空気送入単位に送入す
る燃焼空気流量を各立下げプログラムパターンに従って
個別に調整し、炉内残留ごみを最適な燃焼状態で燃し切
ると共に、立下げ運転中黒煙を発生させることなく、Ｃ
Ｏの発生を最小限に抑制し、短時間で立下げ運転を完了
することを特徴とする移動床式ごみ焼却炉の燃焼制御方
法を提供するものである。

【００１６】またこの場合前記燃し切り運転用開始時刻
はホッパから炉内へのごみの移動量が自然減少し始めた
時点とするとよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態を説明する。図１は本発明が適用される移動床式
ごみ焼却炉１の全体フローシートである。こみ焼却炉１
は、ごみ投入ホッパ２から被焼却物であるごみ３０を供
給され、ごみ供給装置４はこれを乾燥移動床５に供給す
る。乾燥移動床５、燃焼移動床６、後燃焼移動床７は、
中空の移動床であって、その上面に供給されたごみ３０
を順次前進させながら、中空部から燃焼空気をごみ層に
送り、ごみ３０を燃焼させる。ごみ３０は、後燃焼移動
床７を離脱するまでに完全に灰化するように燃焼され、
灰は排出口８から排出される。燃焼排ガス１０は、焼却
炉煙道９を通って排出され、空気予熱器１２、バグフィ
ルタ１３、誘引通風機１４を経て煙突１５から放出され
る。燃焼空気１６は、押込み送風機１１から、送風し、
空気予熱器１２で加熱され、送風制御装置を経て乾燥移
動床５、燃焼移動床６、後燃焼移動床７に供給される。
送風制御装置は、例えば設定器１８、２２、２６、流量
指示制御装置（ＦＩＣ）１９、２３、２７、制御弁２
０、２４、２８から構成され、流量計１７、２１、２５
の測定値を制御装置１９、２３、２７に入力し、適正流
量をフィードバック制御する。

【００１８】本発明の燃焼制御方法について、図２〜４
を参照して説明する。図２は、立下げ運転に於ける乾燥
移動床５への燃焼空気投入流量設定システムを示す説明
図である。立下げ運転時には、切替えスイッチ４１、４
４により、定常ＡＣＣ（自動燃焼制御システム）４７、
或いはその他の設定手段４８を立下げプログラムパター
ン４９に切り替えて、これを設定器２６（図１参照）に
入力する。例えば、図２の燃焼移動床６の累積駆動回数
と乾燥移動床５への燃焼空気投入流量設定値との関係を
示すグラフに示されるような立下げプログラムパターン
４９を設定する。この立下げプログラムパターン４９の
横軸には、燃し切り運転開始時刻以降の燃焼移動床６の
累積駆動回数を取ってある。この燃焼移動床６の累積駆
動回数に対応して、乾燥移動床５への燃焼空気投入流量
設定値を与える。尚、立下げプログラムパターン４９中
の流量Ｖ₅ ［Ｎｍ³ ／ｈ］は、乾燥移動床５を冷却し、
その表面温度を耐熱限界以下に維持するために最低限必
要な、乾燥移動床５への投入空気流量である。

【００１９】図３は、立下げ運転に於ける燃焼移動床６
への燃焼空気投入流量設定システムを示す説明図であ
る。立下げ運転時には、切り替えスイッチ４２、４５に
より、定常ＡＣＣ（自動燃焼制御システム）４７或いは
その他の設定手段４８から、立下げプログラム５０に切
り替えて、これを設定器２２（図１参照）に入力する。
図３の燃焼移動床６の累積駆動回数と燃焼移動床６への
燃焼空気投入流量設定値との関係を示すグラフに示され
るような立下げプログラムパターン５０を設定する。こ
のプログラムパターン５０の横軸には、燃し切り運転開
始時刻以降の燃焼移動床６の累積駆動回数を取ってあ
る。この燃焼移動床６の累積駆動回数に対応して、燃焼
移動床６への燃焼空気投入流量設定値を与える。尚、立
下げプログラムパターン５０中の流量Ｖ₆ ［Ｎｍ³ ／
ｈ］は、燃焼移動床６を冷却し、その表面温度を耐熱限
界以下に維持するために最低限必要な、燃焼移動床６へ
の投入空気流量である。

【００２０】図４は立下げ運転に於ける後燃焼移動床７
への燃焼空気投入流量設定システムを示す説明図であ
る。立下げ運転時には、切り替えスイッチ４３，４６に
より、定常ＡＣＣ（自動燃焼制御システム）４７、或い
はその他の設定手段４８から立下げプログラム４９に切
り替えて、設定器２６（図１参照）に入力する。例え
ば、図４の燃焼移動床６の累積駆動回数と後燃焼移動床
７への燃焼空気投入流量設定値との関係を示すグラフに
示されるような立下げプログラムパターン５１を設定す
る。この立下げプログラムパターン５１の横軸には、燃
し切り運転開始時刻以降の燃焼移動床６の累積駆動回数
を取ってある。この燃焼移動床６の累積駆動回数に対応
して、後燃焼移動床７への燃焼空気投入流量設定値を与
える。尚、立下げプログラムパターン５１中の流量Ｖ₇
［Ｎｍ³ ／ｈ］は、後燃焼移動床７を冷却し、その表面
温度を耐熱限界以下に維持するために最低限必要な、後
燃焼移動床７への投入空気流量である。

【００２１】次に、図５、６、７中のプロフィール３１
（Ａ）、３２（Ｂ）、３３（Ｃ）は、各移動床上のごみ
の、搬送方向に対する分布を示したものである。最初
に、図５のプロフィール３１（Ａ）は、ごみ投入ホッパ
２内のごみの上面レベルをレベルセンサ３が検出した時
点を燃し切り運転開始時刻と判定し、燃焼移動床６の累
積駆動回数のカウントを開始した直後の分布である。
尚、レベルセンサ３は、日々の操業において、その日の
ごみの計画処理量の全量をごみ投入ホッパ２へ投入完了
後、供給装置４が、定常駆動速度でごみを移動床上に供
給していても、ごみの供給量が自然に減少し始めるよう
なポイントに配設されている。つまり、この時点から時
間経過とともに、移動床上の炉内残留ごみの、搬送方向
に対する分布が、完全燃し切りに向かって変化する。図
６のプロフィール３２（Ｂ）は、移動床上のごみの積載
状態がごみ供給装置４の駆動範囲を脱し、炉内残留ごみ
の搬送方向に対して投入側の尾端が、乾燥移動床５の投
入側の尾端位置に到達した時点のごみの分布である。ま
た、図７のプロフィール３３（Ｃ）は、炉内残留ごみの
搬送方向に対する尾端位置が、燃焼移動床６の尾端位置
に到達した時の分布である。

【００２２】このようなごみの分布の態様は、各移動床
のいづれか１つの、燃し切り運転開始時刻以降の累積駆
動回数をベースにして整理すると、再現性の良い燃し切
り運転条件をほぼ一義的に決定することができる。この
関係は、立下げ運転中に移動床上に供給されるごみの可
燃成分比、水分、形状、その他の特性が変動し、従って
燃焼性、燃焼速度等に変動があっても、それらのばらつ
きを包含して、的確に成立することが知見された。本発
明は、発明者らが鋭意研究して得たこのような全く新規
な知見に立脚して、工業的に高い精度で成立するもので
ある。しかも、炉内残留ごみの完全燃し切りを目的とし
た立下げ運転において、不完全燃焼により発生する黒煙
を炉外へ排出することなく、かつ短時間で立下げ運転を
完了することができる。

【００２３】尚、各移動床への燃焼空気流量投入パター
ンを示す立下げプログラムパターン４９、５０、５１等
は、焼却炉の規模、性能、バッチ操業時間の設定、ごみ
の特性等を勘案して、実績運転データにより修正を加え
ることによって、最適なプログラムを得ることができ、
しかも再現性が高いものである。

【００２４】

【実施例】図８に本発明を適用する以前の移動式ごみ焼
却炉の立下げ運転のタイムチャートを示した。また図９
に本発明を実際に適用し調整を完了後の移動式ごみ焼却
炉の立下げ運転のタイムチャートを示した。この焼却炉
は、図１に示すごみ焼却炉１で、１日８時間運転の機械
化バッチ式焼却炉である。処理量は、２．７トン／時、
ごみ（被燃焼物）の低位発熱量は約１０００ｋｃａｌ／
ｋｇである。炉の運転時間は毎日９時００分〜１７時０
０分までの８時間運転で、１４時３０分から立下げ運転
開始となっている。図８、９のデータは排ガス中のＣＯ
濃度（瞬時値）［ｐｐｍ］であり、立下げ運転開始（１
４時３０分）後、この実績値が１００ｐｐｍを越えた時
点から運転終了までの経過時間を、炉内ごみの安全燃し
切り運転の評価指標とする。

【００２５】図８に示す従来の立下げ運転では、運転終
了の１時間３５分前より炉内残留ごみの最適な燃焼を維
持することが不可能となり、不完全燃焼による排ガス中
のＣＯ濃度の排出が始まった。更に、運転終了の１０分
前に、図１のバグフィルタ１３への通ガスを解除した直
後に、同じく図１の煙突１５より黒鉛の排出が認められ
た。それに対し、図９に示ように、本発明を実際に適用
した立下げ運転では、運転終了の４７分前まで最適な燃
し切り運転を維持できた。その結果、運転終了の１０分
前に、図１のバグフィルタ１３への通ガスを解除して
も、煙突１５より黒鉛及び白煙の何れも排出は認められ
ず、炉内残留ごみの完全灰化を達成し、翌日の立上げ運
転開始までに完全に空炉の状態に保持することができ
た。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、ごみ焼却炉に光量検出
手段や移動床温度検出手段をそれぞれ多数配置しなくて
も、所定の燃し切り点及び各移動床上の各燃焼空気ごみ
層厚みを精度よく特定し、その状況に応じて最適な各移
動床への燃焼空気流量の投入を実施し、立下げ運転中の
燃焼の最適化を図ることができる。そのために、立下げ
運転を通じて炉外へ黒煙を発生させることなく、かつ短
時間で立下げ運転を終了させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る全体フローシートである。

【図２】立下げ運転の操作説明図である。

【図３】立下げ運転の操作説明図である。

【図４】立下げ運転操作説明図である。

【図５】立下げ運転の炉内のごみのプロフィールを示す
説明図である。

【図６】立下げ運転の炉内のごみのプロフィールを示す
説明図である。

【図７】立下げ運転の炉内のごみのプロフィールを示す
説明図である。

【図８】従来の立下げ運転の排ガス中のＣＯの変化を示
すチャートである。

【図９】実施例の立下げ運転の排ガス中のＣＯの変化を
示すチャートである。

【符号の説明】

１ごみ焼却炉２ホッパ３レベルセンサ４供給装置５乾燥移動床６燃焼移動床７後燃焼移動床８排出口９焼却炉煙道１０排ガス１１送風機１２空気予熱器１３バグフィルタ１４誘引通風機１５煙突１６燃焼用空気１７、２１、２５流量計１８、２２、２６設定器１９、２３、２７流量指示制御装置（ＦＩＣ）２０、２４、２８制御弁３０廃棄物３１、３２、３３プロフィール４１〜４６切替えスイッチ４７定常ＡＣＣ（自動燃焼制御システム）４８その他の設定手段４９、５０、５１立下げプログラムパターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動床式ごみ焼却炉の立下げ運転におい
て、ごみ投入ホッパへのごみの投入完了以降に燃し切り
運転開始時刻を判定し、該燃し切り運転開始時刻以降
は、いずれか１つの移動床の累積駆動回数に基づいて、
各移動床の各燃焼空気送入単位に送入する燃焼空気流量
を各立下げプログラムパターンに従って個別に調整し、
炉内残留ごみを最適な燃焼状態で燃し切ると共に、立下
げ運転中黒煙を発生させることなく、ＣＯの発生を最小
限に抑制し、短時間で立下げ運転を完了することを特徴
とする移動床式ごみ焼却炉の燃焼制御方法。
【請求項２】前記燃し切り運転用開始時刻はホッパか
ら炉内へのごみの移動量が自然減少し始めた時点とする
ことを特徴とする請求項１記載の移動床式ごみ焼却炉の
燃焼制御方法。