JPH1151348A - 移動床式ごみ焼却炉の燃焼制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】バッチ運転を行う移動床式ごみ焼却炉の立上げ
運転において、立上げ運転中の炉内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、助燃バーナの灯油使用量を最小限に抑制
し、短時間で立上げ運転を完了する。 【解決手段】ごみ３０を供給した後、助燃バーナ２９で
炉内雰囲気温度を調整してごみに着火させ、ついで、ご
みの投入量と各移動床の累積駆動回数に基づいて、各移
動床の燃焼空気投入ゾーンに投入する燃焼空気流量を個
別に調整して、炉内のごみの燃焼を最適な空燃比に維持
して立上げる。

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
焼却炉の立上げ運転において、立上げ運転中のごみの不
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、またＣＯの発生を最小限に抑制し、しかも短時間で
かつ最小の助燃バーナの燃料使用量で運転を完了する移
動床式ごみ焼却炉の燃焼制御方法に関わるものである。

【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、立上げ運転は、従来、立下げ時に埋火運転
を行い、立上げ時はこの埋火状態から運転を開始してい
た。

【０００３】ところが、この運転方法で焼却炉の運転を
停止すると、次の（ａ）（ｂ）の２つの欠点がある。 （ａ）立下げ時の埋火運転では、各移動床への燃焼空気
の供給が停止されるか、または各移動床の熱変形を防止
するための必要最小限の冷却用空気の供給となるので、
炉内残留ごみは極端な低空燃比での燃焼、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。

【０００４】（ｂ）上記（ａ）の状態が進行し、時間経
過に従って黒煙発生量が漸減し、炉内残留ごみの燃焼は
燠燃焼状態へ移行するが、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ＣＯ
の発生を避けることはできない。そこで、日々の操業で
前述のようなバッチ運転を実施する移動床式ごみ焼却炉
の立下げ運転において、常に最適な状態でごみを燃焼し
完全に燃やしきることによって、上記の問題点を解消す
ることができる。

【０００５】ところが、上記炉内残留ごみを完全に燃し
切る移動床式ごみ焼却炉の燃焼制御方法では、炉内残留
ごみは完全灰化し、炉内は空炉の状態となる。従って翌
日の立上げ運転開始時には、炉内残留ごみの顕熱によ
り、炉内温度を２５０℃〜３００℃と比較的高温に保持
することができる従来の埋火立上げ運転と比較して、炉
内温度が１００〜１５０℃と低いレベルである。従っ
て、 （１）前日の、完全燃し切りを目的とした焼却炉の立下
げ運転によって、空炉の状態となった焼却炉内へ、立上
げ運転開始時に初期ごみ投入（以下、ごみ敷きと称す）
後、助燃バーナを点火し、比較的長時間（約１時間）高
燃焼負荷で運転し、炉内温度をごみの自然発火温度（約
３５０℃）まで昇温しないと、ごみへの着火、燃焼が始
まらない。

【０００６】（２）ごみ敷き終了後、助燃バーナを点火
し、ごみに着火し、燃焼開始してからのごみ投入量パタ
ーン、各移動床への燃焼空気送入量パターンの調整が非
常に困難である。例えば、高空燃比で燃焼を継続すると
理論燃焼ガス温度が低下し、炉内雰囲気温度の上昇が遅
れ、操業当日の計画処理量を達成するに必要な定常時の
処理負荷に到達するまでの立上げ時間の長大化を招くこ
とになり、実績の処理能力達成を阻害するか、前記の問
題を解決するために、助燃バーナ燃料を多量に消費しな
ければならない。また低空燃比で燃焼を続けると不完全
燃焼となり、黒煙の発生または大量の排ガスＣＯの排出
を避けることができない。の２つの欠点がある。

【０００７】また、この黒煙には、多量のダイオキシン
類が含まれており、さらに未燃ガスの代表的指標である
排ガスＣＯ排出濃度は、ダイオキシン類の排出量と強い
相関がある。近年、ごみ焼却炉や産業廃棄物焼却炉から
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から、焼却炉内でごみ等の廃棄物
を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運転を行う移動床式ごみ焼却炉
の立上げ運転において、常に最適な空燃比でごみを燃焼
することにより、立上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、しかも助燃バーナの灯油使用量を最
小限に抑制し、短時間で立上げ運転を完了することが重
要な課題である。

【０００８】そこで上記の課題を解決するためには、下
記のような各要素を管理してごみの燃焼を最適化する必
要がある。 （１）ごみ敷き後、ごみ着火から立上げ運転完了まで、
時間経過に対する各移動床の各燃焼空気送入ゾーン上の
ごみの有無、またごみ層厚みを特定する。 （２）ごみ敷き後、ごみ着火から立上げ運転完了まで、
時間経過に対する炉内ごみの、搬送方向に沿って移動す
る炉尻側の先端位置（以下、ごみ先端と称す。）を特定
する。

【０００９】（３）上記（１）、（２）により、上記ご
み敷き後、ごみ着火から立上げ運転完了までの時間経過
に対する炉内ごみの、搬送方向に対する分布を正確に把
握し、各移動床上の各燃焼空気送入ゾーン上の未燃焼状
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する。

【００１０】さて、上記の各項目を管理し最適なごみの
燃焼を得るための従来技術は複数存在する。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、燃料帯における被
焼却物の気体燃焼の終了位置を検出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。

【００１１】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後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、移動式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。

【００１２】続いて、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ごみ焼却炉の制
御方法において、前記燃焼火格子上のごみ層厚を測定
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
以上大きくなったとき、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ごみ焼却炉の制御方法
が開示されている。尚、前記ごみ層厚は、燃焼火格子の
上下に配設された感圧素子によって測定されたごみ層の
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。

【００１３】

【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、
その明細書の記述から類推して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。

【００１４】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よって操
業を停止した翌日の立上げ運転においては、炉内の未燃
焼状態のごみの、搬送方向に沿った分布が、ごみ敷き後
助燃バーナに点火してからの時間経過に対し、図５中の
３１（Ａ）、図６中の３２（Ｂ）を経由して、図７中の
３３（Ｃ）の状態に到達することによって、操業当日の
計画処理量を達成するに必要な定常時の処理負荷に到達
し、燃焼制御方法も含め定常運転に移行する間で大きく
遷移する。従って、空間軸（各移動床の各燃焼空気送入
ゾーン）と時間軸（燃し切り運転開始時間からの経過時
間）による２次元の操業領域におけるごみの「分布の絶
対値」、すなわち、ごみ層厚み、前記ごみ先端を精度よ
く特定し、各操業領域に対し、最適な空燃比で送入する
燃焼空気流量を個別に調整する必要がある。

【００１５】従って、上述の考察により、これらの従来
技術を適用しただけで本発明が解決しようとする課題を
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）、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
よく特定し、立下げ運転中の燃焼の最適化を図ることで
ある。

【００１６】

【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
焼却炉の立上運転において、ごみ敷き終了後、助燃バー
ナを運転し、炉内雰囲気温度を調整してごみに着火した
時点を立上げ運転開始時刻と判定し、前記立上げ運転開
始時刻以降は各移動床の累積駆動回数に基づいて、各移
動床の燃焼空気送入ゾーンに送入する燃焼空気流量を個
別に調整して、炉内のゴミの燃焼を最適な空燃比で行
い、次いで、定常運転に移行することを特徴とした移動
床式ごみ焼却炉の燃焼制御方法である。

【００１７】本発明は、ごみの着火点から立上げ運転完
了までの時間経過に対する炉内ごみの、搬送方向に対す
る分布を正確に把握し、各移動床上の各燃焼空気送入ゾ
ーン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ゾーンへ
個別に調節する手段を確立したことにある。すなわち、
本発明は、各移動床の内いずれか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ゾーンに送入する
燃焼空気流量を個別に調節し、ごみを最適な空燃比で燃
焼することにより、立上げ運転中に、不完全燃焼による
黒煙を発生することなく、またＣＯの発生を最小限に抑
制し、しかも助燃バーナの灯油使用量を最小限に抑制
し、短時間で立上げ運転を完了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。

【００１８】

【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火格子
式ごみ焼却炉１の全体フローシートである。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はこれを乾燥火格子５上に供給
する。乾燥火格子５、燃焼火格子６、後燃焼火格子７
は、中空の移動火格子であって、その上面に供給された
ごみ３０を順次炉尻側へ移動させながら、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３
０は、後燃焼火格子７を離脱するまでに完全に灰化され
るように燃焼され、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１
５から放出される。また、立上げ運転開始から助燃バー
ナ２９を燃焼することによって炉内雰囲気ガスを昇温す
る。燃焼空気１６は押込み送風機１１から空気予熱器１
２で加熱され、送風制御装置を経て乾燥火格子５、燃焼
火格子６、後燃焼火格子７に供給される。送風制御装置
は、例えば流量設定器１８、２２、２６、流量指示制御
装置（ＦＩＣ）１９、２３、２７、制御弁２０、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。

【００１９】本発明の燃焼制御方法について、図２〜図
４を参照して説明する。図２は、立上げ運転における乾
燥火格子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。立上げ運転時には立上げ運転開始信号に従
って、切り替えスイッチ４１、４４により、立上げ運転
時の乾燥火格子５への燃焼空気流量投入プログラム４９
に切り替えて、流量設定器２６（図１参照）に入力す
る。例えば、プログラムパターン４９を図２に示すグラ
フのように設定する。図２のグラフは燃焼火格子６の累
積駆動回数と乾燥火格子５への燃焼空気投入流量設定値
との関係を示すものである。このプログラムパターンの
横軸には、立上げ運転開始時間以降の燃焼火格子６の累
積駆動回数を取ってある。この燃焼火格子６の累積駆動
回数に対応して、乾燥火格子５への燃焼空気投入流量設
定値を与える。尚、立上げプログラムパターン４９中に
記載されているＶ５［Ｎｍ³ ／ｈ］は、乾燥火格子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、火格子への投入空気流量である。

【００２０】図３は、立上げ運転における燃焼火格子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。立上げ運転時には立上げ運転開始信号に従って、切
り替えスイッチ４２、４５により、立上げ運転時の燃焼
火格子６への燃焼空気流量投入プログラム５０に切り替
えて、流量設定器２２（図１参照）に入力する。例え
ば、図３の燃焼火格子６の累積駆動回数と燃焼火格子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の横軸には運転開始時間以降の燃焼
火格子６の累積駆動回数を取ってある。この燃焼火格子
６の累積駆動回数に対応して、燃焼火格子６への燃焼空
気投入流量設定値を与える。なお、立上げプログラムパ
ターン５０中に記載されているＶ６［Ｎｍ³ ／ｈ］は、
燃焼火格子６を冷却して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火格子６への投入空気流量
である。

【００２１】図４は立上げ運転における後燃焼火格子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。立上げ運転時には立上げ運転開始信号に従って、切
り替えスイッチ４３、４６により、立上げ運転時の後燃
焼火格子７への燃焼空気流量投入プログラム５１に切り
替えて流量設定器１８（図１参照）に入力する。例え
ば、図４の燃焼火格子６の累積駆動回数と後燃焼火格子
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
示されるような立上げプログラムパターン５１を設定す
る。このプログラムパターンの横軸には、立上げ運転開
始時間以降の燃焼火格子６の累積駆動回数を取ってあ
る。この燃焼火格子６の累積駆動回数に対応して、後燃
焼火格子７への燃焼空気投入流量設定値を与える。な
お、立上げプログラムパターン５１のＶ７［Ｎｍ³ ／
ｈ］は、後燃焼火格子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、後燃焼火格子７
への投入空気流量である。

【００２２】次に、図５、６、７中の３１（Ａ）、３２
（Ｂ）、３３（Ｃ）は、各火格子上のごみの、搬送方向
に対する分布である。最初に図５の３１（Ａ）は、ごみ
敷き後、助燃バーナ２９を運転後、ごみに着火した時点
を立上げ運転開始時間と判定し、燃焼火格子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。次に、
図６の３２（Ｂ）は、炉内ごみの、搬送方向に対する先
端位置が、燃焼火格子６の同じく先端位置に到達したと
きの分布である。最後に、図７の３３（Ｃ）は、操業当
日の計画処理量を達成するのに必要な定常時の処理負荷
に到達し、燃焼制御方法も含め、立上げ運転から定常運
転平行する時の分布を示している。

【００２３】このようなごみの分布の態様は、各火格子
の内いずれか１つの、立上げ運転開始時間以降の累積駆
動回数をベースにして整理すると、ごみの毎時の投入量
が一定であれば立上げ運転中に火格子上に供給されるご
みの可燃成分比、水分、形状、その他の特性が変化し、
従って、燃焼性、燃焼速度等の変動があってもそれらの
ばらつうきを包含して、再現性のよい立上げ運転条件を
ほぼ一義的に決定することができる。本発明は、発明者
等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、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、立上運転を完了することがで
きる。

【００２４】なお、各火格子への燃焼空気流量投入パタ
ーンを示すプログラム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。

【００２５】

【実施例】図８に本発明を適用する以前の従来方式の、
また図９に本発明を実際に適用し調整を完了後の移動床
式ごみ焼却炉の立上げ運転のタイムチャートを示す。こ
の焼却炉は、図１に示すもので、１日８時間運転の機械
化バッチ式焼却炉である。図８及び図９中、曲線６１、
６４は排ガスＣＯ濃度瞬時値（ｐｐｍ）の推移、曲線６
２、６５は、炉内雰囲気ガス温度（℃）の推移、曲線６
３、６７は、助燃バーナ燃焼開始時からの助燃バーナ灯
油累積使用量（リットル）の推移をそれぞれ示すもので
ある。横軸は時刻を示している。

【００２６】ごみは立上げ運転開始直後より、操業当日
の計画処理量を達成するに必要な定常時の処理負荷であ
る２．７トン／時の焼却速度で定常的に炉内に供給し
た。ごみの低位発熱量は約１０００ｋｃａｌ／ｋｇであ
る。炉の運転時間は９時００分〜１７時００分までの８
時間で、９時００分にごみ敷きを完了し、助燃バーナを
点火し、燃焼を開始した。図８、９中に示す各々の立上
げ運転における操業データを次のように示す。また、図
８、９中の「［ＣＯ］≧１００ｐｐｍ、排出時間」と
は、立上げ運転開始直後から、排ガスＣＯ濃度瞬時値が
１００ｐｐｍを常時下回るまでの経過時間のことであ
り、立上げ運転における燃焼制御性能の評価指標であ
る。

【００２７】図８に示す従来方式の立上げ運転では、運
転開始（助燃バーナ燃焼開始）より約１時間３０分の間
はごみの燃焼を最適に制御することは非常に困難であ
り、不完全燃焼による黒鉛の排出とともに排ガス中のＣ
Ｏ濃度を１００ｐｐｍ以上の高レベルで排出した。ま
た、火格子式ごみ焼却炉の定常燃焼状態に到達したこと
を示す代表的な操業指標である、炉内雰囲気ガス温度が
９００℃に到達するまでに立上げ運転開始より２時間を
要し、この間助燃バーナを最大燃焼負荷近傍で運転し立
上げ運転開始からの灯油累積使用量は２００リットルと
なった。これに対し、図９に示すように、本発明を実際
に適用した立上げ運転では、立上げ運転時の燃焼制御性
能の評価指標である「［ＣＯ］≧１００ｐｐｍ、排出時
間」が、図８の１時間３４分と比較して３２分と大幅に
改善された。また、炉内雰囲気ガス温度は立上げ運転開
始後１時間で９００℃に到達した後、安定的な定常燃焼
状態を維持することができた。この間、助燃バーナも運
転開始から１時間で燃焼を停止することができ、灯油累
積使用量も１００リットルであり、図８と比較して、５
０％の使用量に抑えることができた。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、光量検出手段、炉内温
度検出手段、火格子温度検出手段をそれぞれ多数配置し
なくても、各移動床上の燃焼空気送入単位上のごみ層厚
みを精度よく特定し、その状況に応じて最適な各移動床
の燃焼空気送入単位への燃焼空気流量の投入を実施し、
立上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、立上げ運転を通じて炉外へ黒煙を発生させるこ
となく、かつ短時間で立上げ運転を完了させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】火格子式ごみ焼却炉の全体フローシートであ
る。

【図２】立上げ運転における乾燥火格子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。

【図３】立上げ運転における燃焼火格子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。

【図４】立上げ運転における後燃焼火格子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。

【図５】立上げ運転の説明図である。

【図６】立上げ運転の説明図である。

【図７】立上げ運転の説明図である。

【図８】従来方式の移動床式ごみ焼却炉の立上げ運転の
タイムチャートである。

【図９】実施例の移動床式ごみ焼却炉の立上げ運転のタ
イムチャートである。

【符号の説明】

１ 火格子式ごみ焼却炉 ２ ごみ投入ホッパ ３ ごみ上面レベル検知装置 ４ ごみ供給装置 ５ 乾燥火格子 ６ 燃焼火格子 ７ 後燃焼火格子 ８ 排出口 ９ 焼却炉煙道 １０ 燃焼排ガス １１ 押し込み送風機 １２ 空気予熱機 １３ バグフィルタ １４ 誘引通風機 １５ 煙突 １６ 燃焼空気 １７、２１、２５ 流量計 １８、２２、２６ 流量設定器 １９、２３、２７ 流量指示流量計 ２０、２４、２８ 制御弁 ２９ 助燃バーナ ３０ ごみ ３１、３２、３３ ごみの分布 ４１、４３、４４、４６ 切り替えスイッチ ４９、５０、５１ 燃焼空気流量投入プログラム（プロ
グラムパターン）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動床式ごみ焼却炉の立上げ運転におい
   て、ごみ敷き終了後、助燃バーナを運転し、炉内雰囲気
   温度を調整してごみに着火した時点を立上げ運転開始時
   刻と判定し、前記立上げ運転開始時刻以降は各移動床の
   累積駆動回数に基づいて、各移動床の燃焼空気送入ゾー
   ンに送入する燃焼空気流量を個別に調整して、炉内にご
   みの燃焼を最適な空燃比で行い、次いで、定常運転に移
   行することを特徴とした移動床式ごみ焼却炉の燃焼制御
   方法。