JPH11257630A - 燃焼装置の廃棄物供給装置および供給方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ごみ焼却炉にごみを供給する際、ごみの供給
量を正確に検出し、検出値に基づいてごみの供給量を制
御する際の時間的な遅延を解消する。 【解決手段】 ごみ焼却炉へ連通するごみ供給通路３２
内に、ごみ９をごみ焼却炉へ送り出すスクリュー式フィ
ーダ３３が設けられ、ごみ供給通路３２の出口部３２ａ
に、スクリュー式フィーダ３３で送り出されるごみ９の
レベルＨを検出するレベル検出装置３９が設けられ、レ
ベル検出装置３９で検出されたごみ９のレベルＨが上昇
した場合、スクリュー式フィーダ３３の送り速度を低減
し、上記レベルＨが低下した場合、上記送り速度を増加
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼装置へ廃棄物
を供給する供給装置および供給方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ごみ焼却炉から発生する排ガス中
のＣＯ（一酸化炭素）の量を抑制することは、排出濃度
の法規制が施行されるダイオキシンの抑制にもつなが
り、様々な抑制技術が開発されている。

【０００３】一般に、ごみ焼却炉の一形式である流動床
式ごみ焼却炉では、ごみは一旦流動層部に投入され、５
５０〜７５０℃で維持されている層内で一部は流動媒体
（砂など）中で流動化空気（１次燃焼空気）により燃焼
され、一部は可燃ガスとなってその上部のフリーボード
部で２次燃焼空気により燃焼させている。

【０００４】上記のような流動床式ごみ焼却炉にごみを
供給するには、通常、スクリュー式フィーダなどのごみ
供給装置が用いられている。このようなフィーダを用い
てごみを供給する際、ごみの量および質が変動するた
め、ごみの量が急激に減少する「ごみ切れ」やごみの量
が急激に増加する「ごみのどか落ち」が発生して、炉内
の酸素濃度が過剰または不足状態になり、炉内燃焼が安
定せずＣＯが発生してしまう。すなわち、上記「ごみ切
れ」の場合は、フリーボード部での可燃ガス量が急激に
低下するため、２次燃焼空気を適切に減少させないとフ
リーボード部の温度低下が起こりＣＯが発生してしま
う。また、上記「ごみのどか落ち」の場合は、フリーボ
ード部での可燃ガス量が急激に増加するため、２次燃焼
空気を適切に増加させないと酸素不足による不完全燃焼
が起こり、ＣＯが発生してしまう。

【０００５】従来、このようなごみの量および質の変動
に対処するために、ごみ供給装置の上方に設けられたカ
メラ等の撮像装置によってごみの供給状態を上方から監
視および画像記録し、画像背景色を平面的に画像処理す
ることでごみの量の急激な増加（すなわち「ごみのどか
落ち」）を検知し、ごみ供給装置の供給速度を低減させ
てごみの安定供給を図っている。

【０００６】また、ごみの質（すなわちごみのカロリー
変動）への対応は、炉内の火炎輝度を検知し、フリーボ
ード部での２次燃焼空気の量を増減させることによっ
て、燃焼変動を抑えている。

【０００７】さらに、ごみの量の急激な減少（すなわち
「ごみ切れ」）に対しては、炉内の火炎を検知し、２次
燃焼空気の量を低減させるといった方法がり、また、炉
内の酸素濃度を検知して２次燃焼空気の量を制御するこ
とも知られている。また、炉内の輝度を検知して、流動
化空気量（１次燃焼空気量）、２次燃焼空気量、ごみの
供給速度を同時に制御して、ＣＯ濃度の低減を図るとい
った対策もある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来形式では、カメラを用いた平面的な画像処理だけで
は、供給されるごみのレベル（高さ）の変化を把握する
ことができず、したがって、ごみの供給量を正確に検知
することは困難であった。

【０００９】また、ごみが燃焼（一部熱分解）した後の
火炎（フレーム）または酸素濃度を検出し、これら検出
値に基づいて、ごみの供給速度や流動化空気量（１次燃
焼空気量）または２次燃焼空気量を制御した場合、供給
されたごみが燃焼した後の検出情報を基に制御を行うこ
とになるめ、ごみの供給量の制御に時間的な遅延が生じ
てしまうといった問題があった。このため、炉の出口で
のＣＯ濃度の平均値を下げる効果はあるが、「ごみのど
か落ち」や「ごみ切れ」には即座に対応できず、ＣＯ濃
度が急激に増加してＣＯ濃度にピークが発生することが
あった。このようにＣＯ濃度にピークが発生した場合、
ダイオキシン排出濃度も増加し法規制値を超えてしまう
おそれがあった。

【００１０】本発明は、廃棄物の供給量を正確に検出す
ることができ、検出値に基づいて廃棄物の供給量を制御
する際の時間的な遅延を解消することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本第１発明における燃焼装置の廃棄物供給装置は、
燃焼装置へ廃棄物を供給する供給装置であって、上記燃
焼装置へ連通する供給通路内に、廃棄物を燃焼装置へ送
る供給機が設けられ、上記供給通路の出口部に、上記供
給機で送られる廃棄物のレベルを検出するレベル検出装
置が設けられ、上記レベル検出装置で検出された廃棄物
のレベルに応じて、供給機の送り速度を増減させる制御
部が設けられているものである。

【００１２】これによると、レベル検出装置で検出され
た検出値が急激に増加した場合、制御部が供給機の送り
速度を低減することにより、廃棄物の供給量が低減され
る。これにより、一度に多量の廃棄物が燃焼装置へ供給
されることを防止でき、燃焼装置での廃棄物の燃焼が安
定する。

【００１３】また、レベル検出装置で検出された検出値
が急激に低下した場合、制御部が供給機の送り速度を増
加することにより、廃棄物の供給量が増加する。これに
より、燃焼装置へ供給される廃棄物の量が急激に減少す
ることを防止でき、燃焼装置での廃棄物の燃焼が安定す
る。

【００１４】このように、供給機で送られる廃棄物のレ
ベルの変化をレベル検出装置で検出するため、廃棄物の
供給量を正確に検知し得る。また、廃棄物が燃焼するよ
り以前の段階で、供給通路の出口部において検出された
廃棄物の供給量に基づいて、供給機の送り速度の制御を
行っているため、廃棄物の供給量の制御の際の時間的な
遅延は解消される。

【００１５】本第２発明における燃焼装置の廃棄物供給
装置は、燃焼装置として流動床式ごみ焼却炉が用いら
れ、供給機としてスクリュー式フィーダが用いられてい
るものである。

【００１６】これによると、レベル検出装置で検出され
た検出値が急激に増加した場合、制御部がスクリュー式
フィーダの送り速度（回転数）を低減することにより、
ごみの供給量が低減される。これにより、一度に多量の
ごみが流動床式ごみ焼却炉へ供給されることを防止で
き、流動床式ごみ焼却炉でのごみの燃焼が安定する。

【００１７】また、レベル検出装置で検出された検出値
が急激に低下した場合、制御部がスクリュー式フィーダ
の送り速度（回転数）を増加することにより、ごみの供
給量が増加する。これにより、流動床式ごみ焼却炉へ供
給されるごみの量が急激に減少することを防止でき、流
動床式ごみ焼却炉でのごみの燃焼が安定する。

【００１８】本第３発明における燃焼装置の廃棄物供給
方法は、燃焼装置へ廃棄物を供給する供給方法であっ
て、供給機で送られる廃棄物のレベルをレベル検出装置
で検出し、上記レベル検出装置で検出された廃棄物のレ
ベルが上昇した場合、供給機の送り速度を低減し、上記
レベルが低下した場合、供給機の送り速度を増加させる
ものである。

【００１９】本第４発明における燃焼装置の廃棄物供給
方法は、燃焼装置として流動床式ごみ焼却炉が用いら
れ、供給機としてスクリュー式フィーダが用いられてい
るものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図３に示すように、１はごみ焼
却施設を示し、受入設備２と供給設備３と燃焼設備４と
燃焼ガス冷却設備５と排ガス処理設備６と燃焼空気供給
設備７などから構成されている。

【００２１】上記受入設備２には、ごみ９（廃棄物の一
例）を受け入れる受入用ホッパ１０と、受け入れられた
ごみ９を破砕する二軸破砕機１１とが設けられている。
また、上記供給設備３には、破砕されたごみ９を一時貯
留する供給用ホッパ１２と、貯留されたごみ９を供給用
ホッパ１２から流動床式ごみ焼却炉１３（燃焼装置の一
例）へ供給する給じん装置１４（供給装置の一例）とが
設けられている。尚、上記流動床式ごみ焼却炉１３は燃
焼設備４に設けられている。

【００２２】また、上記燃焼ガス冷却設備５には、一次
冷却室１５と、ガス冷却塔１６とが設けられている。さ
らに、上記排ガス処理設備６には、バグフィルタ１７
と、誘引通風機１８と煙突１９とが設けられている。

【００２３】図２に示すように、上記流動床式ごみ焼却
炉１３の内部にはけい砂等の耐熱性粉粒体が流動媒体２
０として充填されており、高圧空気により流動化された
流動媒体２０の中でごみ９の乾燥および燃焼を行うもの
である。この流動床式ごみ焼却炉１３の内部は、下部が
流動層部２１に形成され、中間部がフリーボード部２２
に形成され、上部が二次燃焼室２３に形成されている。

【００２４】また、図２，図３に示すように、上記燃焼
空気供給設備７は、上記流動層部２１に流動化空気２４
（１次燃焼空気）を供給する流動化空気供給ノズル２５
と、フリーボード部２２に２次燃焼空気２６を供給する
２次燃焼空気供給ノズル２７と、上記各供給ノズル２
５，２７へ空気を送風する送風機２８とで構成されてい
る。

【００２５】図１に示すように、上記給じん装置１４
は、供給用ホッパ１２から搬送されたごみ９を一時貯留
するごみホッパ３０と、このごみホッパ３０の下部から
ごみ焼却炉１３のごみ流入通路３１へ連通する横方向の
ごみ供給通路３２と、このごみ供給通路３２内に設けら
れてごみ９をごみホッパ３０からごみ流入通路３１へ送
り出す２軸スクリュー式フィーダ３３（供給機の一例）
とで構成されている。

【００２６】上記スクリュー式フィーダ３３は、２本の
並列した横方向の回転軸３４と、これら回転軸３４を中
心にして回転するねじ状羽根３５と、これら回転軸３４
を回転駆動させる回転駆動装置３６とで構成されてい
る。

【００２７】上記ごみ供給通路３２の出口部３２ａに
は、ごみ供給通路３２から上方へ広がる上部空間３７が
形成されている。この上部空間３７の天井面３８には、
上記スクリュー式フィーダ３３で送られるごみ９のレベ
ル（高さ）Ｈを検出するレベル検出装置３９が設けられ
ている。尚、レベル検出装置３９としては、超音波式や
光センサ式（レーザー光式を含む）などの非接触レベル
計が用いられており、上記天井面３８を基準として天井
面３８からごみ９の上端までの距離Ｈａを検知し、検知
された距離Ｈａに基づいてごみ９のレベル（高さ）Ｈが
演算される。すなわち、ごみ供給通路３２の底面から上
記上部空間３７の天井面３８までの高さをＨｂとする
と、 Ｈ＝Ｈｂ−Ｈａ となり、この式によってごみ９のレベルＨが求められ
る。

【００２８】また、燃焼設備４には、上記レベル検出装
置３９で検出された検出値に基づいて、上記回転駆動装
置３６を制御してスクリュー式フィーダ３３の送り速度
を増減させる制御部４０が設けられている。

【００２９】また、上記ごみ焼却炉１３のごみ流入通路
３１内の上端部には、ごみ供給通路３２の出口部３２ａ
から排出されたごみ９を解砕する（ほぐす）解砕機４２
が設けられている。この解砕機４２は、下向きに垂設さ
れた回転軸４３と、この回転軸４３を中心にして回転す
るねじ状羽根４４と、回転軸４３を回転駆動させる回転
駆動装置４５とで構成されている。

【００３０】以下に、上記構成における作用を説明す
る。図３に示すように、外部から搬入されたごみ９は、
受入用ホッパ１０に受け入れられた後、二軸破砕機１１
で破砕され、供給用ホッパ１２内に一時貯留され、その
後、給じん装置１４のごみホッパ３０内へ供給される。

【００３１】そして、図１に示すように、スクリュー式
フィーダ３３の回転駆動装置３６によって回転軸３４と
一体にねじ状羽根３５を回転することにより、ごみ９
は、ごみホッパ３０内からごみ供給通路３２を経て、出
口部３２ａからごみ流入通路３１内へ送り出される。

【００３２】この際、レベル検出装置３９で検出された
ごみ９のレベルＨが急激に上昇した場合、制御部４０が
回転駆動装置３６を制御して回転軸３４の回転数（回転
出力）を低減する。これにより、スクリュー式フィーダ
３３の送り速度が低減し、出口部３２ａからごみ流入通
路３１へのごみ９の供給量が低減される。これによっ
て、一度に多量のごみ９が流動床式ごみ焼却炉１３へ供
給されること（ごみのどか落ち）を防止でき、ごみ焼却
炉１３でのごみ９の燃焼が安定する。

【００３３】また、レベル検出装置３９で検出されたご
み９のレベルＨが急激に低下した場合、制御部４０が回
転駆動装置３６を制御して回転軸３４の回転数（回転出
力）を増加させる。これにより、スクリュー式フィーダ
３３の送り速度が増加し、出口部３２ａからごみ流入通
路３１へのごみ９の供給量が増加する。これによって、
流動床式ごみ焼却炉１３へ供給されるごみ９の量が急激
に減少すること（ごみ切れ）を防止でき、ごみ焼却炉１
３でのごみ９の燃焼が安定する。

【００３４】このように、スクリュー式フィーダ３３で
送られるごみ９のレベルＨの変化をレベル検出装置３９
で検出するため、ごみ９の供給量を正確に検知し得る。
また、ごみ９が燃焼するより以前の段階で、ごみ供給通
路３２の出口部３２ａにおいて検出されたごみ９の供給
量に基づいて、スクリュー式フィーダ３３の送り速度の
制御を行っているため、ごみ９の供給量の制御の際の時
間的な遅延は解消される。

【００３５】このようにして、流動床式ごみ焼却炉１３
内に供給されたごみ９は、図２に示すように、流動層部
２１で１次燃焼され、残りは熱分解ガス化されてフリー
ボード部２２で燃焼される。その後、図３に示すよう
に、燃焼排ガスは一次冷却室１５とガス冷却塔１６とに
おいて冷却され、バグフィルタ１７において除塵され、
煙突１９から排出される。

【００３６】以下に、従来におけるごみの供給方法と上
述した本願発明の実施の形態におけるごみの供給方法と
を対比させた実験について説明する。実験で使用したご
みの性状は、下記の表１に示すように紙や厨芥類を含む
一般的な都市ごみであり、図４のグラフに示すように水
分量３０〜６０［％］、かさ密度０．１５〜０．３５
［ｋｇ／Ｌ］、発熱量１２００〜２８００［ｋｃａｌ／
ｋｇ］の範囲で変動しており、平均２００ｍｍ程度に祖
破砕されている。

【００３７】

【表１】

【００３８】上記性状のごみを流動床式ごみ焼却炉１３
内に供給して燃焼させた際、図３に示すように、フリー
ボード部２２の酸素濃度をジルコニアＯ₂計４６で計測
し、２次燃焼空気２６を増減させて酸素濃度が一定とな
るように制御した。また、煙道から排ガスを連続的にサ
ンプリングして排ガス中のＣＯ濃度の経時変化を計測し
た。

【００３９】下記の表２に、スクリュー式フィーダ３３
の送り速度（すなわち回転軸３４の回転数）を常に一定
とし、２次燃焼空気２６を制御しなかった場合（従来例
１）と制御した場合（従来例２）との酸素濃度とＣＯ濃
度の計測平均値を示す。表２の（従来例１）と（従来例
２）とに示されるように、２次燃焼空気２６を制御した
場合のＣＯの発生は、制御しなかった場合に比べて低減
された。しかしながら、全体としてのＣＯ濃度の平均値
は抑制されたものの、ＣＯ濃度に１時間当たり平均２回
程度のピークが測定された。

【００４０】この時の焼却炉１３内の酸素濃度と、煙道
の排ガス中のＣＯ濃度と、スクリュー式フィーダ３３の
回転軸３４の回転数（回転出力）と、レベル検出装置３
９で検出されたごみ９のレベルＨとのそれぞれの経時変
化を図５のグラフ（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す。これ
によると、図５のグラフ（ａ），（ｂ）で示すように、
レベル検出装置３９で検出されたごみ９のレベルＨが高
い場合（すなわちごみ９の量が一時的に多くなった場
合）、この直後に焼却炉１３内の酸素濃度が急激に低下
し、ＣＯ濃度にピーク４７が発生している。

【００４１】これに対して、表２の（実施の形態）で示
すように、２次燃焼空気２６を制御するとともにレベル
検出装置３９で検出されたごみ９のレベルＨに基づいて
スクリュー式フィーダ３３の送り速度を制御した場合で
は、（従来例２）と比べてＣＯ濃度の平均値がより一層
低下し、さらに、ＣＯ濃度のピークの発生が防止され
た。

【００４２】この時の焼却炉１３内の酸素濃度と、煙道
の排ガス中のＣＯ濃度と、スクリュー式フィーダ３３の
回転軸３４の回転数（回転出力）と、レベル検出装置３
９で検出されたごみ９のレベルＨとのそれぞれの経時変
化を図６のグラフ（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す。これ
によると、図６のグラフ（ａ）に示すように、レベル検
出装置３９で検出されたごみ９のレベルＨが高い場合
（すなわちごみ９の量が一時的に多くなった場合）、図
６のグラフ（ｃ）に示すように、スクリュー式フィーダ
３３の回転軸３４の回転数（回転出力）を低減してごみ
９の供給量を減少させることによって、図６のグラフ
（ｂ）に示すように、ＣＯ濃度のピークの発生が防止さ
れ、焼却炉１３内の酸素濃度の変動が抑制された。

【００４３】尚、上記実験において、２次燃焼空気２６
の増減による排ガス量の変動に対しては、焼却炉１３内
の圧力を−４０ｍｍＡｑに保つように、誘引送風機１８
の出力をコントロールした。

【００４４】

【表２】

【００４５】上記実施の形態では、図１に示すように、
ごみ供給通路３２から上方へ広がる上部空間３７の天井
面３８にレベル検出装置３９を設けているため、レベル
検出装置３９とスクリュー式フィーダ３３によって送り
出されるごみ９との間に確実に隙間が形成され、このた
め、スクリュー式フィーダ３３によって送り出されるご
み９がレベル検出装置３９に接触することはなく、レベ
ル検出装置３９の損傷を防止することができる。

【００４６】上記実施の形態では、スクリュー式フィー
ダ３３によってごみ供給通路３２の出口部３２ａからご
み流入通路３１へ送り出されたごみ９は、解砕機４２の
回転軸４３と共に回転するねじ状羽根４４によってほぐ
されてから、焼却炉１３の内部へ流れ込む。これによ
り、ごみ９が塊になって焼却炉１３の内部へ流れ込むこ
とを防止し得る。

【００４７】上記実施の形態では、供給機の一例として
スクリュー式フィーダ３３を用いたが、スクリュー式に
限らず、コンベヤ式フィーダを用いてもよい。

【００４８】

【発明の効果】本第１発明によると、レベル検出装置で
検出された検出値が急激に増加した場合、制御部が供給
機の送り速度を低減することにより、廃棄物の供給量が
低減され、一度に多量の廃棄物が燃焼装置へ供給される
ことを防止でき、燃焼装置での廃棄物の燃焼が安定す
る。

【００４９】また、レベル検出装置で検出された検出値
が急激に低下した場合、制御部が供給機の送り速度を増
加することにより、廃棄物の供給量が増加し、燃焼装置
へ供給される廃棄物の量が急激に減少することを防止で
き、燃焼装置での廃棄物の燃焼が安定する。

【００５０】このように、供給機で送られる廃棄物のレ
ベルの変化をレベル検出装置で検出するため、廃棄物の
供給量を正確に検知し得る。また、廃棄物が燃焼するよ
り以前の段階で、供給通路の出口部において検出された
廃棄物の供給量に基づいて、供給機の送り速度の制御を
行っているため、廃棄物の供給量の制御の際の時間的な
遅延は解消される。これにより、廃棄物の急激な増減に
即座に対応でき、このため、ＣＯの発生を良好に抑制で
き、ＣＯ濃度のピークの発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における供給装置の構成を
示す側面から見た断面図である。

【図２】同、供給装置を備えたごみ焼却炉の構成を示す
断面図である。

【図３】同、供給装置とごみ焼却炉とを備えたごみ焼却
施設の構成を示す図である。

【図４】本発明の実施の形態における供給方法と従来に
おける供給方法との対比実験に用いたごみのかさ密度と
水分量との関係を示すグラフである。

【図５】従来における供給方法によって得られた実験デ
ータであって、（ａ）はレベル検出装置で検出されたご
みのレベルの経時変化を示すグラフであり、（ｂ）はご
み焼却炉内の酸素濃度と煙道の排ガス中のＣＯ濃度との
経時変化を示すグラフであり、（ｃ）はスクリュー式フ
ィーダの回転軸の回転出力（回転数）経時変化を示すグ
ラフである。

【図６】本発明の実施の形態における供給方法によって
得られた実験データであって、（ａ）はレベル検出装置
で検出されたごみのレベルの経時変化を示すグラフであ
り、（ｂ）はごみ焼却炉内の酸素濃度と煙道の排ガス中
のＣＯ濃度との経時変化を示すグラフであり、（ｃ）は
スクリュー式フィーダの回転軸の回転出力（回転数）経
時変化を示すグラフである。

【符号の説明】

９ ごみ（廃棄物） １３ 流動床式ごみ焼却炉（燃焼装置） １４ 給じん装置（供給装置） ３２ ごみ供給通路 ３２ａ 出口部 ３３ スクリュー式フィーダ（供給機） ３９ レベル検出装置 ４０ 制御部 Ｈ レベル

フロントページの続き (72)発明者 福島 龍太郎 大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 岡田 裕介 大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89 号 日立造船株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼装置へ廃棄物を供給する供給装置で
   あって、上記燃焼装置へ連通する供給通路内に、廃棄物
   を燃焼装置へ送る供給機が設けられ、上記供給通路の出
   口部に、上記供給機で送られる廃棄物のレベルを検出す
   るレベル検出装置が設けられ、上記レベル検出装置で検
   出された廃棄物のレベルに応じて、供給機の送り速度を
   増減させる制御部が設けられていることを特徴とする燃
   焼装置の廃棄物供給装置。
2. 【請求項２】 燃焼装置として流動床式ごみ焼却炉が用
   いられ、供給機としてスクリュー式フィーダが用いられ
   ていることを特徴とする請求項１記載の燃焼装置の廃棄
   物供給装置。
3. 【請求項３】 燃焼装置へ廃棄物を供給する供給方法で
   あって、供給機で送られる廃棄物のレベルをレベル検出
   装置で検出し、上記レベル検出装置で検出された廃棄物
   のレベルが上昇した場合、供給機の送り速度を低減し、
   上記レベルが低下した場合、供給機の送り速度を増加さ
   せることを特徴とする燃焼装置の廃棄物供給方法。
4. 【請求項４】 燃焼装置として流動床式ごみ焼却炉が用
   いられ、供給機としてスクリュー式フィーダが用いられ
   ていることを特徴とする請求項３記載の燃焼装置の廃棄
   物供給方法。