JPH10238744A - 連続式焼却炉灰抜き出し制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 目視によらず灰の抜き出し時期が判断できる
ようにし、灰抜き出し操作の自動化を実現し、完全燃焼
化、省力化、及び運転コストの低減を図る。 【解決手段】 炉内の所定高さにおける燃焼層の存在を
マイクロ波センサにより検出する。燃焼層が所定高さに
存在するときは、検出信号に基づき制御盤を介して灰抜
出手段に駆動停止信号を送出する。燃焼続行後に、炉内
所定高さにおける灰化層の存在をマイクロ波センサによ
り再び検出し、灰化層が所定高さに存在しないことを検
出したときは、この検出信号に基づき制御盤を介して灰
抜出手段に駆動開始信号を送出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続運転の焼却炉
における灰抜き出し制御方法に関し、更に詳しくは、被
燃焼物の灰化レベルを検出して灰抜き出しの自動化を可
能にするものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、焼却炉には被燃焼物が連
続的に投入される流動層方式、及び可動火格子方式（ス
トーカ炉）がある。

【０００３】図７は流動焼却炉の斜視図を示している。
図７に示されるように、流動層方式の焼却炉では、炉１
の底部３より熱風または常温空気を炉内５に吹き込み、
噴気分散板７上の流動媒体（例えば、硅砂、川砂）９を
流動させて流動層を形成させ、媒体温度を７００度乃至
８００度に保ちながら被燃焼物１１を連続均一に投入し
流動燃焼を行う。流動媒体９は循環用エレベータ１３に
より循環供給され、不燃物１５は振動ふるい機１７によ
り連続的に分別されて灰と共に排出される。

【０００４】一方、可動火格子方式の焼却炉（図示せ
ず）では、炉内に可動火格子（ストーカ）を設け、その
上で連続的に投入される被燃焼物が燃焼され、燃焼は乾
燥、燃焼、後燃焼の段階で行われる。燃焼空気はストー
カ下部より被燃焼物を通して上方に通過し、ストーカ上
にある火種と被燃焼物の燃焼を促進させる。被燃焼物は
傾斜多段配置されたストーカの反転、揺動、往復動等の
動きにより徐々に炉の下部へ移動され、灰になって炉外
に排出される。このストーカ炉では、ストーカを制御す
ることにより、被燃焼物の移動、灰の抜き出しを燃焼状
態に応じて行うことができる。

【０００５】従来、このような連続式の流動焼却炉、及
びストーカ炉において、炉内が監視できるのぞき窓１９
や監視カメラを設置し、運転員がこれらにより燃焼状況
を目視確認しながら、被燃焼物の供給量、滞留時間を加
味し、手動スイッチ等を操作することにより灰の抜き出
しを行っていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、たえず
燃焼状況を目視確認しながらの灰抜き出しは、運転員へ
長時間の拘束を強いることになり、負担が大きく、作業
上好ましいものではなかった。そして、目視による確認
では、人為的ミス、例えば、居眠り、生理現象による監
視の空白化が生じ、操作時期を逸することがあった。ま
た、燃焼状況に伴って被燃焼物の供給量、滞留時間を加
味するには、運転員の熟練した技術が要求され、容易に
は灰の抜き出し時期を判断することができなかった。更
に、監視カメラによる監視では、監視装置の設置費用及
び監視要員の人件費がかかり、設備コスト及び運転コス
トが共に大きいものとなった。

【０００７】一方、炉内における被燃焼物を撮影し、赤
外線温度計によりこの被燃焼物の表面温度分布を画像把
握し、この検出温度により被燃焼物の供給量、滞留時
間、灰の抜き出し時期を判断する方法も考えられるが、
赤外線温度計、画像処理装置等が必要となるため、設備
コストが著しく高価となる欠点があった。

【０００８】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、目視によらず灰の抜き出し時期が判断できることに
より、人為的なミス、例えば、未燃焼物の抜き出し等が
防止できるとともに、灰抜き出し操作の自動化が安価な
装置で実現できる連続式焼却炉灰抜き出し制御方法を提
供し、もって、完全燃焼化、省力化、及び運転コストの
低減を図ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明は炉内所定水準においてマイクロ波センサによ
りマイクロ波を一方の炉内壁から、これに対向する炉内
壁に向って水平方向に発信し、上記水準に燃焼層が存在
するときには燃焼層検出信号により制御盤を介して灰抜
出手段に駆動停止信号を送信し、燃焼続行中に前記水準
に灰化層が存在するときにはマイクロ波によりこれを検
出し、上記センサによる検出信号に基づき前記制御盤を
介して前記灰抜出手段に駆動開始信号を送信して、灰の
抜出を行うことを特徴とする連続式焼却炉灰抜き出し制
御方法燃焼層と灰化層の中間層における灰粒子濃度の変
化をマイクロ波により検出し、検出信号に基づき前記制
御盤を介して前記灰抜出手段に駆動開始信号を送信して
灰の抜出を行う上記第１発明記載の連続式焼却炉灰抜き
出し制御方法によって構成される。

【００１０】

【発明の実施の形態】未燃焼物が存在すると、マイクロ
波センサによって所定高さで燃焼層が存在していること
が感知され、制御盤が灰抜出手段を停止することによ
り、被燃焼部が炉内で完全燃焼され、完全燃焼前の状態
で被燃焼部が炉外に抜き出されることがなくなる。又上
述のように燃焼層から灰化層に至る中間層には灰粒子の
沈降が次第に増加し、充分沈降して灰化層を形成し、燃
焼層と灰化層との明確な境界は無く灰粒子の濃度が下向
に連続的に上昇する。

【００１１】燃焼が進み、被燃焼物が完全燃焼し、灰化
レベルが低下して所定高さに灰化層が存在しなくなる
と、マイクロ波センサにより完全燃焼信号が検出され、
制御盤が灰・礫抜出装置を駆動することにより、炉内か
ら灰が自動的に抜き出されることになる。

【００１２】これにより、燃焼状態を目視で確認して灰
・礫抜出装置の駆動操作を手動により行う必要がなくな
り、被燃焼物の移送、移送停止、灰の抜き出し等の自動
化が可能となる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明に係る連続式焼却炉灰抜き出し
制御方法の好適な実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。

【００１４】燃焼層とは被燃焼物（可燃粒子）が残って
おり、燃焼している範囲を示し、灰化層とは被燃焼物が
殆ど燃焼し、灰状態となった範囲を示す。

【００１５】図１は本発明制御方法の手段を表すフロー
チャート、図２は本発明制御方法が適用される連続式焼
却炉の要部構成図、図３はマイクロ波センサを取り付け
た炉の断面図、図４は制御機器類の接続構成図である。

【００１６】図２に示すように、本発明制御方法が適用
される連続式焼却炉２１は、投入装置２３、礫床部２
５、礫循環装置２７、排熱コントロール部２９に大別さ
れる。

【００１７】投入装置２３には廃棄物コンテナ３１が設
けられ、廃棄物コンテナ３１はリフトにより被燃焼物を
プッシャートンネル３３まで移送する。プッシャートン
ネル３３の一端にはプッシャー３５が設けられ、プッシ
ャー３５はプッシャートンネル３３内の被燃焼物を炉内
に投入する。プッシャートンネル３３の他端には投入ゲ
ート３７が設けられ、投入ゲート３７は炉内の開閉を行
う。

【００１８】プッシャートンネル３３の他端には礫床部
２５の礫床炉３９が接続され、礫床炉３９は礫４１を用
いた礫床システムとなっている。即ち、礫床の礫４１
は、礫床の傾斜方向にゆっくり循環し、被燃焼物の状態
により循環所要時間が調整されるようになっている。礫
床炉３９の下部には高温ガス吹出手段４３が設けられ、
高温ガス吹出手段４３は後述する熱交換機で加熱された
空気を礫層を通して吹き上げる。礫床炉３９下部の礫層
上流側には焼却調整ゲート４５が設けられ、焼却調整ゲ
ート４５は被燃焼物投入の際の転がりを防止するととも
に、被燃焼物の種類、状態によって燃焼層の厚さを調整
する。また、礫床炉３９下部の礫層下流側には焼却調整
ゲート４５と対向して灰落下防止棚４７が設けられ、灰
落下防止棚４７は燃焼中の灰や完全燃焼前の被燃焼物の
転がりを受け止め落下を防止している。

【００１９】礫床部２５には礫循環装置２７が取り付け
られ、礫循環装置２７は灰抜出手段である灰・礫抜出装
置４９（図４参照）、礫分離機５１、灰排出装置５３を
有している。灰・礫抜出装置４９は、炉の下部から一定
量の礫４１を灰・不燃物とともに排出する。礫分離機５
１は、灰・礫抜出装置４９から排出された礫・灰・不燃
物をそれぞれ分別する。これにより、分別された礫４１
のみが礫循環バケット５５により炉に戻されて循環が繰
り返される一方、灰は灰排出装置５３により廃棄される
ことになる。

【００２０】また、礫床炉３９には排熱コントロール部
２９が接続され、排熱コントロール部２９は排熱ボイラ
５７、熱交換機（図示せず）により排ガスの余剰熱エネ
ルギを回収する。回収された余剰熱エネルギは、上述の
高温ガス吹出手段４３に供給される他、空調熱源等に利
用される。

【００２１】ところで、図３に示すように、礫床炉３９
の側壁には対向する検出窓６１が設けられ、検出窓６１
には送信ユニット６３ａと受信ユニット６３ｂからなる
マイクロ波センサ６３が取り付けられている。送信ユニ
ット６３ａ、受信ユニット６３ｂは、礫床炉３９を挟ん
で対向して取り付けられ、両者を結ぶ直線が礫４１の進
行方法と直交する方向に配置されている。マイクロ波セ
ンサ６３は、礫床から所定高さの位置に取り付けられ、
送信ユニット６３ａ、受信ユニット６３ｂ間に一定量堆
積した被検出物（灰化層）の有無を検出する。即ちマイ
クロ波センサ６３は、被燃焼物が完全燃焼した際の灰化
層の高さより、若干高い位置に取り付けられ、送信ユニ
ット６３ａ、受信ユニット６３ｂ間に堆積物が無い状態
では、被燃焼物が完全燃焼したことを判断するようにな
っている。完全燃焼層から灰化層に至る中間層は灰粒子
の沈降が次第に増加し、充分沈降した部分が灰化層であ
る。

【００２２】マイクロ波センサ６３は、マイクロ波が容
易に透過する耐火部材６５（例えば、耐熱ガラス、耐火
レンガ、セラミックス）を用いて、炉内雰囲気から絶縁
されている。

【００２３】マイクロ波センサ６３の代わりに、他の非
接触センサ、例えば、超音波センサ、若しくはレーザ光
を利用する光センサの利用することも考えられる。しか
し、超音波センサは、音波を利用するため、炉内雰囲気
温度の変化に因り音波の伝播速度が変動し、これにより
検出精度の低下を招くという欠点がある。また、レーザ
光を利用する光センサにあっては、その指向性の高さか
ら、センサユニットを高精度で設置しなければならず、
さらに、燃焼時に発生する種々の光スペクトルが外部雑
音となり、これにより検出精度の低下を招くという欠点
がある。

【００２４】一方、マイクロ波センサは、上記欠点を伴
うことなく、途中の媒質（炉内空気）における環境条件
（温度、粉塵等）の影響をほとんど受けずに測定が可能
となる。従って、検出窓６１の汚れや付着物、周囲の水
蒸気、浮遊粉塵によっても検出が即座に不能となること
がなく、安定した検出が確保できる。

【００２５】図４に示すように、マイクロ波センサ６３
には制御盤６５が接続され、制御盤６５はマイクロ波セ
ンサ６３からの検出信号を受けるようになっている。制
御盤６５は、マイクロ波センサ６３から受けた検出信号
に基づき、他の装置に制御信号を送出するようになって
いる。即ち、制御盤６５には灰・礫抜出装置４９等が接
続され、灰・礫抜出装置４９は制御盤６５から送出され
た制御信号により駆動制御されるようになっている。従
って、マイクロ波センサ６３により検出された炉内の状
態によって、例えば灰・礫抜出装置４９に灰抜出制御信
号が送出された場合には、この灰・礫抜出装置４９が駆
動され、灰・礫が炉から自動的に抜き出されるようにな
っている。

【００２６】このように構成された連続式焼却炉２１に
おける灰抜き出し手順を図１、図５、図６に基づき説明
する。図５は被燃焼物の完全燃焼前の炉内側面図、図６
は被燃焼物の完全燃焼後の炉内側面図である。

【００２７】被燃焼物が焼却調整ゲート４５から礫床炉
３９内に投入され、未燃焼物が増加すると、燃焼層の厚
さが大きくなり、送信ユニット６３ａ、受信ユニット６
３ｂ間に燃焼層が堆積することになる（図５の状態）。
これにより、マイクロ波センサ６３が礫床炉３９の所定
高さに燃焼層が存在することを感知し（図１ｓｔ．
１）、燃焼物存在の信号が制御盤６５で検出される。未
燃焼物存在の信号を検出すると（図１ｓｔ．３）、制御
盤６５は、焼却調整ゲート４５を閉方向に制御して被燃
焼物の供給量を減少させるとともに、未燃焼物が抜き出
されないように、灰抜出手段である灰・礫抜出装置４９
を停止する（図１ｓｔ．５）。

【００２８】礫床炉３９内の燃焼が進み、被燃焼物が完
全燃焼し、灰化レベルが低下して、送信ユニット６３
ａ、受信ユニット６３ｂ間に灰化層が存在しなくなると
（図６の状態）、マイクロ波センサ６３により完全燃焼
信号が制御盤６５で検出される。完全燃焼信号が検出さ
れると（図１ｓｔ．７）、制御盤６５は、灰・礫抜出装
置４９を駆動する制御信号を送出し（図１ｓｔ．９）、
灰を炉内から抜き出すのである。

【００２９】そして、再び、未燃焼物が増加すると、マ
イクロ波センサ６３により未燃焼物の存在が検出され、
焼却調整ゲート４５により被燃焼物の供給量が減少さ
れ、以下上述と同様の手順で、灰抜き出しが制御される
ことになる。

【００３０】このように、本実施例の制御方法では、被
燃焼物の灰化レベルをマイクロ波センサ６３で監視する
ことにより、被燃焼物の移送、移送停止、灰の抜き出し
を自動で行うことができるようになるのである。

【００３１】なお、マイクロ波センサ６３における燃焼
層の検出時間は、遅延タイマにより適宜に遅らせること
が好ましい。即ち、所定時間（数秒）マイクロ波センサ
６３が検出状態を保持したときに初めて、検出信号を送
出することにする。これにより、灰化層の凹凸等によ
る、瞬間的な誤検出を防止することができる。

【００３２】また、上述の実施例では、マイクロ波セン
サ６３を一対の送信ユニット６３ａ、受信ユニット６３
ｂを対向させて設けたが、マイクロ波センサ６３は、複
数対の送信ユニット６３ａ、受信ユニット６３ｂを対向
させて設けるものであってもよい。この場合、各センサ
の信号を適宜に処理することにより、燃焼層の状態をよ
り正確に検出することや、燃焼層の減少状態を段階的に
把握することなどが可能となる。

【００３３】更に、上述の実施例では、所謂、流動層方
式の連続運転焼却炉の場合を例に説明したが、本発明の
灰抜き出し制御方法は、その他、例えば可動火格子方式
の連続運転焼却炉にも勿論用いることができる。

【００３４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る連続式焼却炉灰抜き出し制御方法によれば、燃焼層の
存在、灰化層の不存在がマイクロ波センサにより感知さ
れ、この検出値に基づき、制御盤を介して灰抜出手段が
制御されるので、燃焼状態を目視で確認して灰・礫抜出
装置を手動操作する必要がなくなり、灰の抜き出しを自
動化することができる。この結果、人為的なミス等によ
る燃焼時期判断の誤りが無くなるとともに、監視のため
の運転員が不要となり、完全燃焼化、省力化、及び運転
コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の制御方法の手順を表すフローチャート
である。

【図２】本発明の制御方法が適用される連続式焼却炉の
要部構成図である。

【図３】マイクロ波センサを取り付けた炉の断面図であ
る。

【図４】制御機器類の接続構成図である。

【図５】被燃焼物の完全燃焼前の炉内側面図である。

【図６】被燃焼物の完全燃焼後の炉内側面図である。

【図７】流動焼却炉の斜視図である。

【符号の説明】

３９ 炉 ４９ 灰抜出手段 ６３ マイクロ波センサ ６５ 制御盤

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉内所定水準においてマイクロ波センサ
   によりマイクロ波を一方の炉内壁から、これに対向する
   炉内壁に向って水平方向に発信し、上記水準に燃焼層が
   存在するときには燃焼層検出信号により制御盤を介して
   灰抜出手段に駆動停止信号を送信し、燃焼続行中に前記
   水準に灰化層が存在するときにはマイクロ波によりこれ
   を検出し、上記センサによる検出信号に基づき前記制御
   盤を介して前記灰抜出手段に駆動開始信号を送信して、
   灰の抜出を行うことを特徴とする連続式焼却炉灰抜き出
   し制御方法。
2. 【請求項２】 燃焼層と灰化層の中間層における灰粒子
   濃度の変化をマイクロ波により検出し、検出信号に基づ
   き前記制御盤を介して前記灰抜出手段に駆動開始信号を
   送信して灰の抜出を行う請求項１記載の連続式焼却炉灰
   抜き出し制御方法。