JPS62255717A - ごみ焼却炉の燃焼制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は高分子系ごみの含有率の高い分別ごみを回転
炉、後燃焼火格子及びガス再燃焼室を含む”ごみ焼却炉
でガス化燃焼させる場合の燃焼＄１」両方法に関するも
のである。

［発明の技術的背景］ 従来通常の都市ごみを燃焼火格子上で燃焼させ。

未燃分を回転キルンを利用して後燃焼させるごみ焼却炉
が知られているが、分別ごみを回転炉と後燃焼火格子と
を組合せた焼却炉で焼却する実用例はない。

この発明は、ごみの安定した燃焼を長期に渡って維持す
ると共に、有害ガス、未燃ガスの発生を抑制する燃焼制
御方法を提供することを目的とするものである。

［発明の概要］ この発明の分別ごみ焼却炉の燃焼制御方法の特徴は、高
分子糸ごみ゛の含有率の高い分別ごみを回転炉、後燃焼
火格子及びガス再燃焼室を含むごみ焼却炉でガス化燃焼
させると共に燃焼排ガスの熱量をボイラで回収する場合
に、ごみ焼却炉及びボイラを一つの系として求めたごみ
気兼びにごみ焼却量等をベースに、ごみ供給ブツシャ速
度２回転炉速度及び後燃焼火格子速度並びに燃焼排ガス
の再循」１燃焼空気量及びガス再燃焼空気量及び燃焼突
気温度を自動設定し、これら設定値をごみ焼却炉炉内各
部温度２回転炉入口０２％、ボイラ蒸発量及び燃焼排ガ
ス中の０２％によって自動調整することである。

高分子糸ごみの含有率の高い分別ごみを回転炉で焼却処
理することにより、回転炉内でごみの平均化を図り、ご
みの緩慢な熱分解、燃焼が行われるので多少のごみ質変
動を吸収して安定な燃焼を行うことができる。

回転炉の上記特性に加えて、ごみ供給プッシャ−３Ａ度
１回転炉速度、後燃焼火格子速度及び再循環ガス量燃焼
空気量等金論節することにより、炉内各部温度パターン
を所定の状態に保ち安定した熱分解燃焼を維持し、又ガ
ス再燃焼室内で二段燃焼を完結する。

［発明の実施例コ 本発明方法を実施するための装置の一例を第１図の７０
−シートによυ説明する。ごみバンカ１１に投入された
ごみは、クレーン１２によシごみシュート１４に投入さ
れる。この際ごみ投入量は荷重計１３によシ計量される
。ごみ投入シュート１４にはごみレベル調節計１５が設
けられている。ごみシェード１４内のごみはごみ供給プ
ッシャー１６によシ回転炉２１へ供給される。１７はプ
ッシャーの速度調節計である。回転炉２）の入口にはス
タートバーナ２２が設けられている。

２３は回転炉２１の速度調節計である。回転炉２１内の
各部の温度は温度計２４によシ測定される。また回転炉
内の０２％が酸素濃度計２５で測定される。回転炉２１
に続いて、後燃焼火格子２６ａ。

２６ｂが設けられ、その速度は速度調節計２８８゜２８
ｂによって制御される。２７はガス再燃焼室で、各部の
温度が温度計２９によって測定される。

３０は炉内ＩＴＶの画像処理によシ、後燃焼火格子２６
　ａ　＋　２６　ｂ上のごみの燃え切９点を算定する燃
え切シ点検出器である。燃焼排ガスの熱ｆｋｉｊボイラ
４１で回収される。４２Ｆｉ発生発気の流量針、４３は
排ガス温度調節計である。排ガスは電気集じん器４６で
集じんされた後、再循環ファン５１によシ回転炉２１の
入口に送給される。５２は再循環量のｖ４節計重５３は
温度計である。また排ガス中の０２％が酸素濃度計４７
で測定される。ｉ方燃焼用空気は、埋込ファン３１から
空気予熱器３３を通って供給される。３２は吸込流量調
節計、３４は温度調節計である。回転炉入口燃焼用空気
址は流に調節計３５によ量調節され、後燃焼火格子用空
気は流量調節計３６ｍ、３６ｂによ量調節される。また
炉温冷却用空気は、冷却ファン３７から供給される。３
８は吸込流量調節計である。

そしてガス再燃焼室２７への空気量は流量調節計３９に
よって調節されるようになっている。

上記装置による制御を第２図に示すフローチャートによ
り説明する。

（イ）　炉本体から廃熱、ボイラまでを一つの糸として
熱収支計算を行い、ごみの低位発熱量（以下Ｈｕ　）を
求める。

ごみの炉内滞留時間は約２〜３時間であり、炉内へ切り
出されたばかりのごみから、数時間前に切シ出されたご
み迄炉内の広範囲で燃焼してｂるので、総合的なごみ質
を求める必要がある。従ってごみ投入時毎に炉内で燃焼
したごみのＨｕを求め。

それ以前に求めた過去のＨｕを考慮してより正確なごみ
のＨｕを算出する。Ｈｕ計算は１例えば次のようにして
行う。

Ｈｕ　＝　ｆ　　（ＧＲＨｒＬＦＤＦ’１＋ＬＦＤＦ２
ｓＬＣＤＦ）ＬＲＤＦ、ｔａｌｔＲｒＧａ　ｌ　ｔｇ）
＋ＫＧＲｎ：平均ごみ焼却量　（ｔｏｎ／ｈ）　　荷重
計１３のデータをもとに算出する ＬＦＤＦ１＋ＬＦＤＦ２　：燃焼空気ｉｉ　（Ｎｍ３／
ｎ　）流量計３５及び３６ａ。

３６ｂよシ ＬＣＤＦ　：再燃焼室用空気′ｊｊｋ（Ｎｍ３／ｈ　）
　　流量計３９よシｔａ：燃焼空気温度　　（℃）　　
　　温度計３４よシＬＲＤＦ　：再循環ガス量（Ｎｍ３
／ｈ　）　　流量計５２よりｔＲ：再循環ガス混炭　　
（’Ｃ）　　　　温度計５３よりＧａ：ボイラ蒸発量　
　（ｔｏｎ／ｈ　）　　流量計４２よう１、　　　：ボ
イラ出口ガス温度　（’Ｃ）　　　　温度計４３よりＫ
　：定数 さらに上式で算出されたＨｕに対し１次の平滑化処理全
行い補正する。

（ｎ）　　　　　　　　　　　　　（ｎ−１）■（ｕ−
αＨｕ÷（１−α）Ｈｕ 計）　：今回のＨｕ計算結果 （ｎ−ｊ） Ｈｕ：前回の　〃 α　　：指数平滑係数（０≦α〈１） （ロ）設定するごみ焼却量又は設定する蒸発量から算出
されたごみ焼却ｉＧに対応するように、ごみ切り出し撞
制御（ごみ供給プッシャー１６の速度制御）、回転炉回
転数制御及び火格子速度制御を杓う。

（ハ）　Ｈｕ　、　Ｇ　Ｋより燃焼空気：ｔ（ＬＦＤＦ
ｌ及びＬＦＤＦ２　）、与燃焼室用空気童（ＬＣＤＦ）
Ｆ燃焼空気温度（ＴＦＤＦ　）及び再循環ガス量（ＬＲ
ＤＦ　）の基準値が算出され、自動的に設定される。

］、）　　ＬＲＤＦ＝ＬＲ（Ｈｕ、Ｇ）関数ＬＲＦｉ計
算機の学習機能によシリアルタイムで、第３図に示す如
く回転炉内温度の最適点を選んだごみ質Ｈｕと焼却量Ｇ
Ｒの関数に更新される。

２）　　ＬＦＤＦ　＝　Ｌｒｏｒ１÷Ｌｒｏｒ２　＝　
Ｌｙ　（Ｈｕ　＋　Ｇ　）３）　　ＬＦＤＦｌ　＝ＬＦ
　１　（Ｍｕ　ｌ　ＬＲＤＦ　ｒ排ガス０２％）回転炉
入口燃焼空気量は、再循環排ガスＬ　ＲＤＦと回転炉入
口燃焼空気ＬＦＤＦ１を加えて、ごみ質Ｈｕに応じて定
められる回転炉人口０２チとなる様算出する。（第４図
） ４）　　ＬＦＤＦ２　＝　Ｌｒｎｙ　−ＬＦＤＦｌ５）
　　ＬＣＤＦ　＝　Ｌｃ　（Ｈｕ　−ＧＲＩＧＩＩ　ｒ
　ＬＲ）ｔＲ：再燃焼室出口温度 ６）　　Ｔｒｏｙ＝Ｔｙ（Ｈｕ、Ｇａ）に）　ごみ投入
毎にＨｕを算出し、　（ｏ）　、　（／→を繰返す。

（ホ）常時炉内ＩＴＶ画面によシ燃え切り点制御を行う
（後述）。

（へ）炉内温度データ及びボイラ蒸発量データを読込み
、その変動を常時監視し、許容変動幅を越える場合には
以下の制御を行う。

その際、炉出口０２％を酸素濃度計４７によシ測定し、
その値も許容変動範囲内に常時維持されるよう、再燃焼
室空気量を二次的に自動制御する。

■　回転炉内温度制御 回転炉２１内温度（長さ方向く入口、中央。

３／４．出口の４点測定）の分布を常時温度計２４によ
り計測し、所定の抑制燃焼温度ノ９ターンが許容範囲内
に維持されるよう、 ごみ供給プッシャー速度　：ｖ。

回転炉回転速度　　：ｖ、ｃ 回転炉入口燃焼空気量　　：Ｌ、□。

燃焼空気温度　　　”　”ＦＤＰ 再循環排ガス量　　ニー。。

を、それぞれ速度調節計１７．２３．温度調節計３４及
び流ｆｉ調節計ｓｓ、ｓｚによシ先に算出した基準値を
ベースにして制御します。

１）回転炉内各温度が第５図に示す設定変動幅を越えて
いるかどうかチェックする。

２）回転炉内各温度が上限値以上となった場合＆）燃焼
状況が積極燃焼かどうかを炉内温度、後燃焼室温度、再
燃焼室温度の／々ランスより判断し、積極燃焼の場合は
再循環ガス量ＬＩＤＦを基準値に対し一定量増加させて
回転炉人口０２を低下させ、又ごみ供給プッシャ速度ｖ
１及び回転炉回転速ｆｌｆＶ１ｅを基準値に対し一定量
増加する。

ｂ）積極燃焼ではなく抑制燃焼の場合は１回転炉内の全
０２量が変らないように、再循環ガス＊　ＬＲＤＦを基
準値に対して一定量増加させ。

その量に応じて回転炉入口燃焼空気ＬＦＤＦＩを基準値
に対して減少させる。それでも上限値以上の場合には燃
焼空気温度ＴＦＤＦを基準値に対して一定量減少させる
。

Ｃ）これらの自動制御が行われた結果、回転炉内温度の
全てが各上限値以下となれば、Ｖｊ　＋Ｖｊ　ｃ＋ＴＦ
ＤＦ＋ＬＩＩＤＦ　＋ＬＦＤＦ１を計算結果によシ算出
された値Ｎ’ｊ　＋　’ｌ”１　ｃ　ｒ　ＴＦＤＦ　ｒ
　ＬＲＤＦ　ｒ　ＬＦＤＦｌに戻す。

３）回転炉内各温度が下限値１以下となった場合、 ａ）　　回転炉内の全０２量が変らないように、再循環
ガス量ＬＲＤＦを基準値に対して一定量減少させ、その
童に応じてＬＦＤＦｌ　ｋ基準値に対して増加させる。

それでも下限値Ｉ以下の場合にはＴ　ＦＤＦを基準値に
対して一定量増加させる。

又、Ｖｌ　＋　Ｖｉｃを基準値に対して一定量増加させ
る。

ｂ）その結果、回転炉内温度の全てが下限値１以上とな
れば、 ｖｌ　ｒ　”Ｉ　Ｃ＋　ＴＦＤＦ　＋　ＬＲＤＩ’　ｒ
　ＬＦＤＦｌをｖｌ−ｖｌｃｐＴＦＤＦＩＬＲＤＦ　＋
　Ｌｒｐｐ＋に戻る。

４）回転炉内温度の内１つでも下限値■以下となった場
合は、回転炉入ロパーナ２２Ｍ火指示の警報を出し点火
する。

■　再燃焼室温度制御 炉出口温度即ち再燃焼室２７温度を常時温度計２９によ
り計測し、公害防止対策上所定温度範囲に維持するよう 再燃焼室用空気量：　Ｌｃｏｙ を基準値をベースにして制御する。

但し、炉出口０２％を常時監視し、未燃ガス発生防止面
より、その０２％が許容範囲内に維持されるよう、上記
再燃焼室２７温を二次的に補正する。

１）再燃焼室温度が第６図に示す設定変動幅を゛　越え
ているかどうかチェックする。

２）再燃焼室温度かの以上となった場合、ａ）再燃焼室
用空気量ＬｃＤＦをその基準値に対して一定量増大させ
る。

ｂ）その結果温度が■以下となればＬＣＤＦ　を計算結
果によシ算出された基準値ＬＣＤＦに戻す。

３）再燃焼室温度がＯ以下となった場合、ａ）　　ＬＣ
ＤＦをその値に対して一定量減少させる。

ｂ）その結果温度が０以上となればＬ　ＣＤｒをＬ　Ｃ
ＤＦに戻す。

４）同時に炉出口０２％（ＥＰ出口部）が第７図に示す
設定変動幅を越えているかどうかチェックする。

５）炉出口０２％が０以上となった場合（炉出口温度が
変動幅以内でも） ａ）　　３）−ａ）と同じ処理をとる。

ｂ）その結果■以下となればＬＣＤＦ　ｋ　ＬＣＤＦに
戻す。

６）炉出口０２チが■以下となった場合ａ）　　２）−
ａ）と同じ処置をする。

ｂ）その結果、０以上となればＬＣＤＩＰをＬｉｃｏｒ
に・戻す。

■　蒸発量制御 蒸発量データを読込み、その変動を常時監視し、許容変
動幅を越える場合には以下の制御を行う。

■　蒸気量Ｇ８が第８図に示す設定変動幅を越えている
かどうかチェックする。

■　Ｇｓが上限■以上となった場合 １）回転炉内温度パターンに於て回転炉１／２又は３／
４の温度が第５図の■ゾーンから上にある場合 ａ）後燃焼火格子２６８．２６ｂ上の燃え切り点が適正
（後述）である場合及び適正でなく回転炉側にある場合
は回転炉内の全Ｏｔ量が変らないように、再循環ガス量
Ｌ　ＲＤＦを基準値に対して一定量増加させ、その量に
応じて回転炉入口燃焼空気量Ｌ　ＦＤＦ　ｌを基準に対
してΔ 減少させＭ。又／１６１及び屑２後燃焼火格子は停止し
、更に後燃焼火格子燃焼空気量ＬＦＤＰＩを基準値に対
し一定量減少する。

ｂ）燃え切シ点が適正でなく主入シュートＣ）これらの
自動制御が行われた結果、Ｇｓが■以下になれば、４６
１及び１％２後燃焼火格子を各々再起動させＮ　Ｌ　Ｒ
ＤＰ　＋　ＩＪＦＤＰＩ　＋　Ｌｐ’ｎｒｚは計算によ
り算出されたＩＪＲＤＰ　ｒ　ＬＦＤＦｌ、　ｒ　ＬＦ
ＤＦＺに戻す。

２）回転炉温度が第５図の■、■及びそれ以下のゾーン
の場合は上記１）Ｋ於いて、ぢ１及び、／１６２後燃焼
火格子及びＬ　ＦＤＦ！のみを操作の対象とし、上記１
）と同様に調整します。

■　Ｇｓが下限■以下となった場合 １）回転炉内温度ノ々ターンに於て回転炉１／２又は３
／４の温度が第５図のＱゾーンから下にある場合回転炉
内の全Ｏ！’Ｊｔが変らないように、Ｌ　ＲＤＦ　　を
基準値だ対して一定量減少させ、その量に応じてＬＦＤ
Ｆｌを基準値に対して増加させる。さらに ａ）後燃焼火格子上の燃え切り点が適正（後述）の場合
に限り、−Ｍ　１及び１％２後燃焼火格子を一定量増速
し、さらにＬ　ＦＤＦＺを一定量増加する。

ｂ）後燃焼火格子上の燃え切り点が適正でなく回転炉側
にある場合は、イ６１及び、・ぢ２後燃焼火格子を一定
量増速する。

Ｃ）後燃焼火格子上の燃え切り点が適正でなく主版シー
ート側にある場合はＬ　ＰＤＦｌｇを一定量増加する。

ｄ）　これらの自動制御が行われた結果、Ｇｓが■点以
上になれば５・チ１及び、−Ｍ　２後燃焼火格子上度を
計算により算出された基準速度に戻＊　　　　　　＊ し、ＩＪＲＤＦ　Ｔ　”Ｆｒ１Ｆ１．　　Ｔ　　Ｉ’　
ＦＤＦＺをＩＩＲＤＰ　　＋　　ＬＰＤＰＩ　　＋＊ Ｌ　ＦＤＦＺに戻す０ ２）回転炉温度が■−■及びそれ以上のゾーンの場合は
上記１）に於いてａ）　ｔ　ｂ）　Ｐ　Ｃ）　１ｄ）の
、４６１及び、ぢ２後燃焼火格子、及びＬ　ＦＤＦＺの
みを操作の対象とし、ａ）　＋　ｂ）　、　ｃ）　ｒ　
ｄ）と同様に調整する。

■　この運転にて目標焼却量を確保出来ない場合には、
蒸気量設定値を上げ、又逆に目標焼却量をオーバーする
場合には、蒸気量設定値を下けることＫより目標焼却量
を確保する。

■　こみ切出し量制御及び回転キルン制御の説明１）ご
みシュート１４のレベルは例えば超音波レベル計１５に
より連続的に測定する。

２）設定及び算出されたごみ焼却量Ｇを本制御における
初期条件とする。

３）超音波レベル計１５によシフレーン室へ投入指示が
発信され、この指示に従いごみ投入がおこなわれる。こ
の時、投入前にクレーン荷。

重訂１３によって計測された実投入量（Ｇ′）が読込ま
れる。

４）Ｇ′投投入完了前待時ごみレベル（ｈ）及び実際投
入間隔（Ｔ）によシ、ごみのかさ密度及びごみレベル降
下速度（ｖ８）を計算し、それらよシＧが確保されるご
み供給ブツシャノロの速度基準値（ｖ１＊）を算出する
。

５）そのＶ１＊に従って、ごみ供給ブツシャ速度（■１
）を速度調節計１７ＶＣより自動制御し、さらに回転炉
回転速度（Ｖ＋ｃ）を燃焼中のごみ質、ごみ供給ブツシ
ャ速度に見合った速度になる様に速度調節計２３によシ
自動制御する。

Ｖｌ　ｃ＝　Ｖ　（Ｖｌ、　Ｈｕ　） ６）ごみレベルが投入準備レベルに達するとクレーン室
へごみ投入準備が出される。

７）ごみレベルが新に投入指示レベルに達するとクレー
ン室へ投入指示が出され、ごみ投入がおこなわれ、上述
の３）　、　４．）、　５）及び６）が繰り返される。

８）次回の投入指示がなされるまでの間、定期的にごみ
レベル計１５により実ごみレベル降下速度を検出し、標
準ごみレベル降下速度と比較し・ブリッジ発生の有無を
監視する。

■　燃え切９点制御及び火格子速度制御炉内ＩＴＶの画
像処理により、後燃焼火格子上のごみの燃え切り点を燃
え切９点検出器３０により算出し、その位置が許容範囲
内に保たれる様、ごみ％　Ｈｕ　ｓごみ供給ブツシャ速
度ｖ１等に見合った速度になるように算定される基準値
＊ ■２及び■３をベースに、Ａｌ後燃焼火格子速度ｖ２及
び＆２後後燃焼火格子上ｖ３を速度調節計２８ａ、２８
ｂによ量制御する。

Ｖ２　＝　Ｖ　（Ｖｌ　、　Ｈｕ　）　、　臂＝　Ｖ　
（Ｖ”２　、　Ｈｕ　）′　　　　＊ Ｖ２＝に３ＸＶ２　　、　　Ｖ３＝に３ＸＶ３係数に３
　、　Ｋ’５は燃え切シ点位置に応じて第９図に示す値
とする。

又、後燃焼火格子燃焼空気検ＬＦＤＦ２も基準値＊ Ｌ　ＦＤＦＺ　　をベースに燃え切り点が許容範囲内に
保たれる量制御する。

ＬＦＤＦ２　”　Ｋ４　Ｘ　ＬＦＤＦ２係数に４は燃え
切り点の位置に応じて、第１０図に示す値とする。

［発明の効果コ この発明の分別ごみ焼却炉の燃焼制御方法は上記のよう
なもので次の如き効果を奏する。

■　手動運転より、より安定した燃焼が長時間維持でき
る。

■　燃焼が安定する為、不安定気味のデイラ蒸発量′も
安定し、ボイラ発生蒸気の利用価値がより一層向上する
。

■　燃焼管理が一様化し、省力化される。

■　炉内各部の燃焼ガス温度が安定する為、炉内耐火物
の寿命が延び、又クリンカ付勉が防止できる。

■　ＮＯｘ及びダイオキシン等の有害ガスの発生が安定
抑制され、又未燃ガス（Ｃｏ、ＣＨ４等）やすすの発生
も抑制できる。

■　高分子糸ごみの焼却にてトラブルとなるタリンカ付
着、グラスチックの岩盤化は、回転炉内の熱分解をメイ
ンとする抑制燃焼方法の維持により起こりにくくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための装置の一例を示す
フローシート、第２図は本発明方法の一例を示すフロー
チャート、第３図はごみ５ｉＨｕ、焼却ｉＧとから基準
再循環ガスｍ　ＬＲＤＦを設定するだめの開数ＬＲの求
め方の説明図、第４図はごみ質に応じた回転炉入口目標
０２％の説明図、第５図は回転炉゛内混炭パターンの説
明図、第６図はガス再燃焼室温度の制御範囲の説明図、
第７図は焼却炉出口０２％の制御範囲の説明図、第８図
はボイラ蒸気量の制御範囲の説明図、第９図及び第１０
図は、それぞれ燃え切シ点位置に対応する係数に５．に
’５及びに４の値を示す説明図である。 ２１・・・回転炉、２６ｍ、２６ｂ・・・後燃焼火格子
、２７・・・ガス再燃焼室、４１・・・ボイラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高分子系ごみの含有率の高い分別ごみを回転炉、後燃焼
   火格子及びガス再燃焼室を含むごみ焼却炉でガス化燃焼
   させると共に燃焼排ガスの熱量をボイラで回収する場合
   に、ごみ焼却炉及びボイラを一つの系として求めたごみ
   質並びにごみ焼却量等をベースに、ごみ供給プッシャ速
   度、回転炉速度及び後燃焼火格子速度並びに燃焼排ガス
   の再循環量、燃焼空気量及びガス再燃焼空気量及び燃焼
   空気温度を自動設定し、これら設定値をごみ焼却炉炉内
   各部温度、回転炉入口Ｏ＿２％、ボイラ蒸発量及び燃焼
   排ガス中のＯ＿２％によって自動調整することを特徴と
   する分別ごみ焼却炉の燃焼制御方法。