JPH1194228A - 焼却装置と該焼却装置の運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 図３に示す従来技術である前記燃焼火炉室の
下流側に輻射変換体の対面空間に形成され、内部に燃焼
バーナを備えた再燃焼室と、該再燃焼室からの燃焼ガス
の一部を制御弁を介して前記燃焼火炉室へ循環させる再
循環ラインとを備えた焼却装置に更に改良を加えて効果
的な運転制御を可能とする。 【解決手段】 燃焼火炉室の酸素濃度と温度を検出する
酸素濃度検出器と第１温度検出器と、前記再燃焼室の温
度を検出する第２温度検出器と夫々を設け、燃焼空気を
排気側から誘引しながら、前記燃焼火炉室内の酸素濃度
が設定濃度となるよう燃焼空気量を制御すると共に、前
記燃焼火炉室内の温度及び前記再燃焼室内の温度をそれ
ぞれ前記再循環ラインの制御弁、燃焼バーナ及び誘引フ
ァンの回転数を制御して設定温度以下に保持して運転す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は産業廃棄物、生活廃
棄物、医療廃棄物等の焼却装置と該焼却装置の運転方法
に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】従来の代表的なごみ焼
却装置の基本構成を図２に示す。ごみ０１は投入口０２
から燃焼室０３に投入され、格子状のストーカ０４の上
に溜まる。焚き口０５から着火すると、下方の灰出し口
兼通風口０６から空気０７が流入し、ストーカ０４上の
ごみ０１を燃焼させる。燃焼ガス０８は通路０９を通っ
て再燃焼室０１０に入り、ここで未燃ガスや燃え尽きて
いないごみをもう一度燃焼させた後、煙突０１１から外
に排出している。これとは別に通風口０６に押し込みフ
ァンを設け、燃焼用空気を投入することにて、燃焼の促
進を図ることも実施されている。

【０００３】しかしながらかかる従来技術においては、
再燃焼室の中の燃焼をコントロール出来ないので、未燃
ガスやごみを完全燃焼させることが難しい。燃焼用空気
は大気温のまま燃焼室内に供給されているので、燃焼室
や再燃焼室の温度が不均一になりやすい。

【０００４】かかる欠点を解消するために、本発明では
特許第２６０７６９２号、特開平２−１０１３１２号に
示す従来技術を開示している。かかる技術を図３に基づ
いて説明するに、図３において、多数の空気孔１０４を
有するストーカ１０５の上方にゴミ投入口１０２を有す
る燃焼火炉室１０３が設けられている。又ストーカ１０
５の下方には空気室１０７が形成され、３本の空気供給
管１１６が開口している。なお、ストーカ１０５は、前
記ゴミ投入口１０２側より後段に進むに連れ、例えば乾
燥ストーカ部、燃焼ストーカ部、更には後燃焼ストーカ
部に順次区分けされ、夫々のストーカ部に空気供給管１
１６が夫々開口配設されている。

【０００５】また燃焼火炉室１０３の後壁にも燃焼用空
気吸込口１１２が設けられている。そして燃焼火炉室３
の後流側には、輻射変換体である多数の連通小孔をもつ
２対の多孔質セラミック板１０９Ａ，１０９Ａ’ 及び
１０９Ｂ，１０９Ｂ’ によって形成される再燃焼室１
１０が設置され、該再燃焼室１１０内にはバーナ１１１
が設けられている。再燃焼室１１０を区画するために入
口側と出口側に夫々対をなす多孔質セラミック板１０９
Ａ…は、同図に示されるとおり、互に間隔をおいて再燃
焼室１１０底面より上方に起立し、又天井面より下方に
垂下させて交互に取付けられ、かつその先端部は互に投
影的に重なり合うように延設されて、ジグザグ状（矩形
波状）の通路を形成している。再燃焼室１１０の後流に
は誘引ファン１１７が設けられている。

【０００６】再燃焼室１１０と誘引ファン１１７との間
は、弁１２１を介して大気１１４と連通し、また空気ダ
クト１１８および弁１１５を介して、上記空気供給管１
１６を連通している。また、この空気ダクト１１８か
ら、弁１２５を介して乾燥（燃焼）空気供給管１２４が
分岐し、噴射穴１２３により燃焼火炉室１０３に連通し
ている。

【０００７】かかる構成において、投入口１０２よりゴ
ミ燃焼火炉室１０３に投入されたゴミ１０１は多数の空
気孔１０４を有するストーカ１０５の上面に溜まり、重
力で徐々に下方に移動しながらストーカ１０５下方より
供給される一次燃焼空気１０６により、順次乾燥、ガス
化燃焼、火炎燃焼、おき燃焼され、焼却物はゆっくり後
段へ送られながら灰化する。

【０００８】燃焼火炉室１０３で発生した燃焼排ガス１
０８は、多孔質セラミック板１０９Ａ，１０９Ａ’で形
成されたジグザグ状の通路を通って、再燃焼室１１０に
流入する。再燃焼室１１０に流入した排ガス１０８の中
の未燃ガスはバーナ１１１によって均一に加熱され完全
に燃焼する。この際多孔質セラミック板１０９Ａ…の表
面の多数の穴は燃焼ガス中の未燃のススを捕捉するの
で、排ガス１０８は再燃焼室１１０内で完全に燃焼す
る。上記再燃焼室１１０には、バーナ１１１をはさんで
両側に相対する２対の多孔質セラミック板１０９Ａ，１
０９Ａ’、１０９Ｂ，１０９Ｂ’が配置され、それらセ
ラミック板は、その先端が投影的に重なり合って屈曲し
たジグザグ状のガス通路を形成しているので、再燃焼室
１１０の中でバーナ１Ｉ１により加熱されたガスの熱
は、２対の多孔質セラミック板の間で熱輻射によって再
燃焼室１１０の中に閉じ込められるため、再燃焼室１１
０内は均一に高温が保たれ、排ガス１０８の燃焼が劾果
的に行なわれる。

【０００９】再燃焼室１１０を出た高温ガス１２２の温
度は約７００℃であるから、誘引ファン１１７の耐熱温
度まで温度を下げる必要がある。そこで大気１１４を弁
１２１で調整しつつ混合し、その温度を誘引ファン１１
７の吸引許容温度（約３５０℃〜５００℃）以下にまで
下げる。そして、その混合ガス１１９の一部を、乾燥用
および燃焼用空気として、空気ダクト１１８を経て空気
供給管１１６に導入する。その量は弁１１５によって調
整される。そして、ストーカ１０５の下方の空気室１０
７からストーカ１０５の空気孔１０４を通って燃焼火炉
室１０３に流入し、ゴミ１０１の乾燥および燃焼に費さ
れる。

【００１０】なお燃焼に必要な酸素は、燃焼空気吸込口
１１２より燃焼用空気１１３として供給される。この燃
焼用空気１１３は約２５％ＯＦＡ（オーバーファイアエ
ア）としての空気量が必要である。従って上記高温（約
３５０℃）の混合ガス１１９の一部は、空気ダクト１１
８からさらに乾燥空気供給管１２４へ分岐され、乾燥用
またはＯＦＡとして、噴射穴１２３からゴミ１０１の上
部に噴射される。その量は弁１２５によって調節され、
ゴミ中の水分が多い時に乾燥を早めるのに寄与する。

【００１１】かかる従来技術によれば、再燃焼室１１０
の中でバーナ１１１により加熱された排ガス１０８は均
一で高温となり、未燃性ガス等が完全に燃焼すると共
に、特に再燃焼室１１０は多孔質セラミック板で区画さ
れているので、その表面で燃え残りのすすなどを前記セ
ラミック板表面で捕足燃焼できる。又、再燃焼室１１０
の後流側の高温ガス１２２の一部を適当な温度に調整し
た後、乾燥用及び燃焼用空気として燃焼火炉室１０３に
投入するので、燃焼火炉室１０３内のゴミ１０１の乾燥
及び燃焼が良好になると共に、再燃焼室１１０に入るガ
ス温度の高温度化と均一化が達成される。

【００１２】本発明は前記した従来技術である前記燃焼
火炉室の下流側に輻射変換体の対面空間に形成され、内
部に燃焼バーナを備えた再燃焼室と、該再燃焼室からの
燃焼ガスの一部を制御弁を介して前記燃焼火炉室へ循環
させる再循環ラインとを備えた焼却装置に更に改良を加
えて前記効果を一層円滑に達成し得る却装置と該焼却装
置の運転方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
炉内に設けられたストーカ上方空間に形成された燃焼火
炉室と、前記ストーカ下方空間に形成され、流量制御弁
を介して燃焼空気が導入される燃焼空気室と、前記燃焼
火炉室の下流側に輻射変換体の対面空間に形成され、内
部に燃焼バーナを備えた再燃焼室と、該再燃焼室の下流
側に設置され、前記流量制御弁、燃焼空気室、燃焼火炉
室及び再燃焼室を経て燃焼空気を誘引する回転数制御可
能な誘引ファンと、前記再燃焼室からの燃焼ガスの一部
を制御弁を介して前記燃焼火炉室へ循環させる再循環ラ
インとを備えた焼却装置において、前記燃焼火炉室の酸
素濃度を検出する酸素濃度検出器と、前記燃焼火炉室の
温度を検出する第１温度検出器と、前記再燃焼室の温度
を検出する第２温度検出器と夫々を設けると共に、前記
酸素濃度検出器の検出値により前記燃焼空気室への流量
制御弁、前記第１温度検出器の検出値により前記再循環
ラインの制御弁、前記第２温度検出器の検出値により前
記燃焼バーナ及び誘引ファンの回転数を夫々制御する制
御装置を設けたことを特徴とする焼却装置を提案する。

【００１４】請求項２記載の発明は、炉内に設けられた
ストーカ上方空間に形成された燃焼火炉室と、前記スト
ーカ下方空間に形成され、流量制御弁を介して燃焼空気
が導入される燃焼空気室と、前記燃焼火炉室の下流側に
輻射変換体の対面空間に形成され、内部に燃焼バーナを
備えた再燃焼室と、該再燃焼室の下流側に設置され、前
記流量制御弁、燃焼空気室、燃焼火炉室及び再燃焼室を
経て燃焼空気を誘引する回転数制御可能な誘引ファン
と、前記再燃焼室からの燃焼ガスの一部を制御弁を介し
て前記燃焼火炉室へ循環させる再循環ラインとを備えた
焼却装置において、燃焼空気を排気側から誘引しなが
ら、前記燃焼火炉室内の酸素濃度が設定濃度となるよう
燃焼空気量を制御すると共に、前記燃焼火炉室内の温度
及び前記再燃焼室内の温度をそれぞれ前記再循環ライン
の制御弁、燃焼バーナ及び誘引ファンの回転数を制御し
て設定温度以下に保持して運転することを特徴とする焼
却装置の運転方法を提案する。

【００１５】本発明を具体的に説明する。運転開始時は
燃焼火炉室内の温度は必要温度迄上昇していない。この
為、再燃焼室の燃焼バーナを運転させ、この熱の一部を
再循環ラインの制御弁を開いて再循環させて燃焼火炉室
へ導入し、燃焼空気温度を速やかに上げてやり、被焼却
物及び燃焼火炉室の温度を上昇させる。この再循環空気
は前記燃焼火炉室の温度を検出する第１温度検出器によ
り燃焼火炉室の温度が約３００℃以上に達すると温度検
出器よりの検知信号を制御装置側で判別して、該制御装
置よりの信号によって、再循環ラインに設けている自動
開閉弁を「閉」にする。

【００１６】被焼却物を燃焼・焼却させたガス流体に
は、一部未燃焼浮体のスートや臭い、細菌等の有機公害
物質が含まれている。完全に焼却されないものが含まれ
たまま、最高約６００℃程度で再燃焼室へ導入される
が、この再燃焼室は燃焼バーナを挟んで、両側（又は上
・下）に相対する２対の多質セラミック板（耐熱、耐薬
品性に優れた連続気孔のセラミック多孔体で、例えばコ
ージェライトとアルミナのブレンドタイプで形成されて
いる）が配置され、それらのセラミック板はその先端が
投影的に重なりあって、矩形状に屈曲したジグザグ状の
ガス通路を形成しているので、再燃焼室の中で燃焼バー
ナによって加熱されたガスの熱は２対の多孔質セラミッ
ク板の間で熱輻射によって再燃焼室内に閉じ込められる
ため、均一な高温が保たれ、未燃焼ガスが効果的に燃焼
される。この閉じ込め場に於いて未燃焼ガスが燃焼処理
されるので、燃焼バーナの容量は小さい容量でよく、燃
料消費量は少なくて済む。又前記セラミック多孔板は連
続気孔であり、セラミック板の表面の多数の孔は燃焼ガ
ス中の未燃焼のスート等を捕足するので、再燃焼室のバ
ーナによって均一に加熱され、完全に燃焼させることが
出来る。

【００１７】燃焼火炉室の酸素濃度が低下することは燃
焼状態が不完全な状態に立ち至っている場合であり、酸
素濃度検出器により燃焼火炉室の酸素濃度を検知して制
御装置よりの制御信号により燃焼空気室の空気導入口の
自動流量調整弁を働かせると共に、誘引ファンのインバ
ータ機能を作動させ、誘引ファンの回転数を上げて誘引
空気量を増量側に制御させる。又、再燃焼室のガス流体
の流速１ｍ／ｓｅｃ以下になるように又再燃焼室の上流
側から下流側間のガス流体の滞留時間が０．５ｓｅｃ以
上になるように誘引ファンの回転数制御を行なうのがよ
い。尚、酸素濃度検出器は、薄膜を透過した酸素が白金
カソード（陰極）と鉛アノード（陽極）および電解液で
構成された電池に作用して酸化還元反応を起こし、透過
した酸素量（酸素分圧）に比例した電流が流れるという
原理を利用したガルバニ電池式を用いるとよい。

【００１８】焼却物に燃焼火炉室の規定容量以上に投入
した場合、あるいは発熱量が大きい例えばプラスチック
類の投入が炉の容量を超える場合等、再燃焼室の温度が
異常に上昇した場合に再燃焼室の温度を検出する第２温
度検出器により検知した検知温度を制御装置で判別して
一時的に再燃焼室の燃焼バーナの運転を停止し、正常に
戻るまでその状態を継続させる。具体的には、第２温度
検出器により検知した検知温度を制御装置で判別して再
燃焼室の温度が約１０５０℃以上になると、燃焼バーナ
を自動停止する。このことにより、多孔質セラミック板
の耐久性を維持できる。なぜなら、約１０５０℃以上の
運転を連続すると多孔質セラミック板の脆弱化が早まる
からである。

【００１９】又燃焼火炉室から再燃焼室の上流側に入っ
て来るガス体の温度は定常運転で燃焼されている場合は
約６００℃であるが、一方再燃焼室は再燃焼により未燃
焼浮体のスート、有機公害物質、臭い等を完全に焼却・
浄化するには、約１０００℃必要である。従って本発明
によれば再燃焼室に第２温度検出器が設けられているた
めに、第２温度検出器により検知した再燃焼室の温度が
１０００℃迄に上げるように燃焼バーナの増量燃焼を容
易に行なうことが出来る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施
形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、そ
の相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、こ
の発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説
明例にすぎない。本発明による焼却装置の実施例を図１
に示す。図１において、多数の空気孔を有するピンホー
ルストーカ２の上方に被焼却物投入口１９を有する燃焼
火炉室３が設けられている。ストーカ２の下方には燃焼
空気室１が形成され、制御盤１６により流量調整される
自動流量調整弁１１を介して流量調整された空気が導入
可能に構成されている。

【００２１】なお、ストーカ２は、前記被焼却物投入口
１９側より後段に進むに連れ、例えば乾燥ストーカ部、
燃焼ストーカ部、更には後燃焼ストーカ部に順次区分け
され、夫々のストーカ部に流量調整された空気が導入可
能に構成されているがその具体的構成は省略する。また
燃焼火炉室３の後壁には、温度検知器１４が、更にその
上方に制御盤１６により制御される自動開閉弁１２によ
り開閉制御され、再燃焼室６との間で連通する再循環ダ
クト１０が設けられている。１３は燃焼火炉室３内の酸
素濃度検知器である。

【００２２】そして燃焼火炉室３の後流側には、輻射変
換体である多数の連通小孔をもつ２対の多孔質セラミッ
ク板４及び５によって形成される再燃焼室６が設置さ
れ、該再燃焼室６内には下方より燃焼バーナ７が設置さ
れている。再燃焼室６を区画するために入口側と出口側
に夫々対をなす多孔質セラミック板４，５は、同図に示
されるとおり、互に間隔をおいて再燃焼室６底面より上
方に起立し、又天井面より下方に垂下させて交互に取付
けられ、かつその先端部は互に投影的に重なり合うよう
に延設されて、ジグザグ状（矩形波状）の通路を形成し
ている。再燃焼室６内には温度検出器１５が設けられて
いる。

【００２３】再燃焼室６の後流には排出ダクト８を介し
て、インバータ機能を有し、制御盤１６の制御信号に基
づいて回転制御される誘引ファン９が設けられ、更にそ
の出口側に煙突１８が設けられている。

【００２４】次にかかる構成による本実施形態の動作を
説明する。燃焼空気室１に誘引ファン９によって大気側
より自動流量調整弁１１を経由して導入された空気は、
投入口１９から被焼却物を投入されたものを受けている
ピンホールストーカ２の多数の孔を通り、燃焼火炉室３
内の被焼却物に至る。被焼却物はその性質にもよるが３
００℃程度になれば自燃を開始するが、通常は点火用の
手持ちバーナ等で被焼却物を点火させている。

【００２５】又再燃焼室６内にある燃焼バーナ７の燃焼
熱により流入してきた流体は、再燃焼室６内で多孔質セ
ラミック板４及び５の間で流体熱が閉じ込められた状態
になるので、再燃焼室６で温度が更に上昇して出口側多
孔質セラミック板５側を通過し、排出ダクト８側を通っ
て誘引ファン９によって煙突１８より大気へ放出され
る。

【００２６】又本実施形態によれば再燃焼室６を出た、
温度が上昇している流体の一部を再循環ダクト１０を通
って自動開閉弁１２が「開」で燃焼火炉室３へ導き、燃
焼空気温度を上げてやり、被焼却物の乾燥を促進させて
いる。この再循環ラインの自動開閉弁１２は燃焼火炉室
３温度が約３００℃程度に達すると温度検知器１４によ
り自動開閉弁１２を「閉」として再循環ダクト１０より
の燃焼空気の導入は停止する。

【００２７】被焼却物が多種に亘る場合等、燃焼状態が
悪化し、燃焼火炉室３の酸素量が不足してくると酸素濃
度検知器１３が働き、制御盤１６よりの制御信号により
自動流量調整弁１１及び誘引ファン９に信号を発し、自
動流量調整弁１１の開度を開け、其に応じた誘引ファン
９の吸引容量を上げるべく、回転数をインバータ機能を
作動させて燃焼空気量を増量方向に変化させる。

【００２８】この再燃焼室６は燃焼バーナ７を挟んで入
口側と出口側に上下に相対する２対の多孔質セラミック
ス板４、５により区画され、燃焼バーナ７によって加熱
されたガスの熱は２対の多孔質セラミック板４，５の間
で熱輻射によって再燃焼室６内に閉じ込められているの
で均一な高温場が保たれ、この再燃焼室６でガスは完全
燃焼が可能になる。よって排出されるガスは煙もなく、
臭いもなく、細菌等の有害公害物質が死滅して大気へ放
出されるので公害発生要因はない。再燃焼室６は多孔質
セラミック板４及び５の輻射熱により、閉じ込め場とな
っているので、燃焼バーナ７は極小容量のものでよいの
で、燃料消費量は少ない。これによりランニングコスト
の低減が図れる。

【００２９】そして再燃焼室６の温度が約１０５０℃以
上に異常に上昇した場合、温度検知器１５が働き一時的
に燃焼バーナ７の運転を停止させる。異常温度のまま運
転を継続すれば多孔質セラミック板４及び５の多孔質セ
ラミック板の脆弱化が早まるのでこの機能を付設してい
る。又再燃焼室６を通過した流体は未だ約６００℃の温
度を有しているので、誘引ファン９の軸受等の熱による
損傷を防ぐため排出ダクト８に弁１７ａを介して生空気
を導入出来る生空気導入口１７を設けている。

【００３０】

【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、図３
に示す前記した従来技術である前記燃焼火炉室の下流側
に輻射変換体の対面空間に形成され、内部に燃焼バーナ
を備えた再燃焼室と、該再燃焼室からの燃焼ガスの一部
を制御弁を介して前記燃焼火炉室へ循環させる再循環ラ
インとを備えた焼却装置の円滑な運転制御が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る焼却装置の全体概略
図である。

【図２】従来の代表的なごみ焼却装置の一例を示した全
体概略図である。

【図３】本発明の前提条件となる従来のごみ焼却装置を
示した全体概略図である。

【符号の説明】

１ 燃焼空気室 ２ ピンホールストーカ ３ 燃焼火炉室 ４、５ 多孔質セラミック板 ６ 再燃焼室 ７ 燃焼バーナ ８ 排出ダクト ９ 誘引ファン １０ 再循環ダクト １１ 自動流量調整弁 １２ 自動開閉弁 １３ 酸素濃度検知器 １４、１５ 温度検知器 １６ 制御盤 １７ 生空気導入口 １７ａ 弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ２３Ｌ 17/00 ６０１ Ｆ２３Ｌ 17/00 ６０１Ｈ 17/16 ６０７ 17/16 ６０７Ａ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉内に設けられたストーカ上方空間に形
   成された燃焼火炉室と、前記ストーカ下方空間に形成さ
   れ、流量制御弁を介して燃焼空気が導入される燃焼空気
   室と、前記燃焼火炉室の下流側に輻射変換体の対面空間
   に形成され、内部に燃焼バーナを備えた再燃焼室と、該
   再燃焼室の下流側に設置され、前記流量制御弁、燃焼空
   気室、燃焼火炉室及び再燃焼室を経て燃焼空気を誘引す
   る回転数制御可能な誘引ファンと、前記再燃焼室からの
   燃焼ガスの一部を制御弁を介して前記燃焼火炉室へ循環
   させる再循環ラインとを備えた焼却装置において、 前記燃焼火炉室の酸素濃度を検出する酸素濃度検出器
   と、前記燃焼火炉室の温度を検出する第１温度検出器
   と、前記再燃焼室の温度を検出する第２温度検出器と夫
   々を設けると共に、前記酸素濃度検出器の検出値により
   前記燃焼空気室への流量制御弁、前記第１温度検出器の
   検出値により前記再循環ラインの制御弁、前記第２温度
   検出器の検出値により前記燃焼バーナ及び誘引ファンの
   回転数を夫々制御する制御装置を設けたことを特徴とす
   る焼却装置。
2. 【請求項２】 炉内に設けられたストーカ上方空間に形
   成された燃焼火炉室と、前記ストーカ下方空間に形成さ
   れ、流量制御弁を介して燃焼空気が導入される燃焼空気
   室と、前記燃焼火炉室の下流側に輻射変換体の対面空間
   に形成され、内部に燃焼バーナを備えた再燃焼室と、該
   再燃焼室の下流側に設置され、前記流量制御弁、燃焼空
   気室、燃焼火炉室及び再燃焼室を経て燃焼空気を誘引す
   る回転数制御可能な誘引ファンと、前記再燃焼室からの
   燃焼ガスの一部を制御弁を介して前記燃焼火炉室へ循環
   させる再循環ラインとを備えた焼却装置において、 燃焼空気を排気側から誘引しながら、前記燃焼火炉室内
   の酸素濃度が設定濃度となるよう燃焼空気量を制御する
   と共に、前記燃焼火炉室内の温度及び前記再燃焼室内の
   温度をそれぞれ前記再循環ラインの制御弁、燃焼バーナ
   及び誘引ファンの回転数を制御して設定温度以下に保持
   して運転することを特徴とする焼却装置の運転方法。