WO1997019295A1 - Combustion system and combustion furnace - Google Patents

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WO1997019295A1
WO1997019295A1 PCT/JP1996/003437 JP9603437W WO9719295A1 WO 1997019295 A1 WO1997019295 A1 WO 1997019295A1 JP 9603437 W JP9603437 W JP 9603437W WO 9719295 A1 WO9719295 A1 WO 9719295A1
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combustion
temperature
furnace
air
gas
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PCT/JP1996/003437
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Inventor
Shigeru Saitoh
Noboru Kurita
Original Assignee
Kurihara Kogyo Co., Ltd.
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Publication date
Application filed by Kurihara Kogyo Co., Ltd. filed Critical Kurihara Kogyo Co., Ltd.
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/50—Control or safety arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L17/00—Inducing draught; Tops for chimneys or ventilating shafts; Terminals for flues
    • F23L17/005—Inducing draught; Tops for chimneys or ventilating shafts; Terminals for flues using fans
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    • F23G2201/10—Drying by heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
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    • F23G2207/10—Arrangement of sensing devices
    • F23G2207/101—Arrangement of sensing devices for temperature
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    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
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    • F23G2207/30—Oxidant supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2900/00—Special features of, or arrangements for incinerators
    • F23G2900/00001—Exhaust gas recirculation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2900/00—Special features of, or arrangements for incinerators
    • F23G2900/55—Controlling; Monitoring or measuring
    • F23G2900/55009—Controlling stoker grate speed or vibrations for waste movement

Definitions

  • the present invention relates to a control system for a combustion system and a combustion furnace using the same.
  • the preferable conditions for setting the unburned carbon content in the flue gas to zero and for completely destroying harmful substances such as die-cutting machines and PCBs are as follows: It is said that a gas residence time of 2 seconds or more and an oxygen concentration of 3% or more in the furnace are desirable.
  • the furnace temperature becomes, for example, 140 ° C. or more
  • the generation amount of (therma ⁇ ) N 0 x due to heat rapidly increases, or a negative surface such as damage to the furnace wall comes out.
  • the longer the residence time of the combustion gas the closer the combustion becomes, but the lower the processing capacity of the furnace.
  • the volume load of the furnace is set at 100,000 K cal Zm 3 hr
  • the oxygen concentration is 3%
  • the exhaust gas temperature is 120 At 0 ° C
  • the residence time is about 4 seconds, which is sufficient.
  • the furnace load is increased to more than 200,000 Kca 1 nom 3 hr and the rate of charging the incinerated material is increased, the residence time of the combustion exhaust gas in the furnace will be insufficient, and the generation of unburned carbon, Or, insufficient destruction of daisies may occur, leading to the danger of their persistence.
  • the amount of combustion air is the amount of high-temperature air that is pushed as primary air from the bottom of the furnace, and is heat exchanged with flue gas. . That is, since the amount of forced gas depends on the amount of combustion air taken in by the induction fan, the amount of gas to be pushed and the temperature of the forced gas depend on the amount of combustion air taken in by the induction fan, and the factors are intertwined. Therefore, full automation was difficult.
  • the invention of Japanese Patent Publication No. 3-799612 relates to a control device used for driving a propellant for inducing exhaust gas from a combustion furnace or the like with an inverter, regardless of the gas temperature.
  • the purpose of the present invention is to provide a control device that does not overload the motor and the inverter device even if the automatic operation is performed from the beginning, and the purpose is different from that of the present invention.
  • the invention of No. 8 1 1 drives the push-in fan and the induction fan of the equilibrium ventilator by the motor of the inverter-control circuit.
  • This is an operation control method that triggers the automatic return of the inverter control circuit after a momentary power failure, detects that the fan has recovered, and then recovers the push-in fan. This makes it possible to automatically return the push-in fan and the inducing fan safely without causing any problem, and the purpose is different from that of the present invention.
  • An object of the present invention is to provide a combustion system capable of performing a stable operation by automatically controlling the operation of a conventional driven or semi-manual combustion device, and a combustion furnace for using the system. Disclosure of the invention
  • a system for supplying high-temperature air from a hearth such as a hearth for evaporating or gasifying water and volatile matter in incinerated materials, or for initial combustion, uses an induction fan for combustion. It is characterized by a circulating system that is independent of the air intake system, and in order to control the amount of combustion energy taken into the incinerated material, that is, the furnace load, from the outside air. Automatically controls the speed of intake of combustion air by the induction fan through the air intake in conjunction with the furnace temperature, and keeps the intake air intake speed of the induction fan at a specified value.
  • Combustion system characterized by automatic control as described above, and
  • Combustion chamber including open or closed type incinerator inlet and combustion air intake, subsequent side wall, lower side wall, furnace bottom, combustion burner, high temperature section following the upper part, and installed at the upper part After passing through the exhaust pipe, the exhaust gas flow control damper and / or frequency control induction fan follow the chimney.
  • a high-temperature circulating gas conduit following the outlet, a high-temperature circulating gas fan, and a subsequent conduit connected to the high-temperature inlet gas inlet at the bottom of the furnace, and a separate intake of combustion air is connected to the combustion high-temperature circulating gas conduit via a conduit, a flow control valve for part of the combustion air, and a conduit. These devices are measured by using a central control computer to measure the temperature of the high-temperature section.
  • a combustion furnace characterized in that the air suction speed is automatically controlled to automatically control the speed at which incinerated materials are introduced into the combustion furnace.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of a combustion furnace for implementing the system of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of another combustion furnace for implementing the system of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of a conventional combustion furnace.
  • the present invention automatically controls the combustion air intake speed, and at the same time, incinerates (incineration) such that the combustion air intake speed maintains a specified constant value.
  • the measures to be taken are as follows.
  • Factors that automatically control the suction speed of combustion air by the inducing fan and maintain the furnace temperature at a constant value include: ⁇ 1>
  • the rotation speed of the impeller is controlled by automatically controlling the frequency of the power supplied to the drive motor.
  • the gas suction speed of the induction fan is controlled by automatically controlling the opening of the fan damper.
  • FIG. 1 is an example of a schematic side sectional view of an apparatus for carrying out the present invention
  • FIG. 2 is an example of a schematic side sectional view of another apparatus for carrying out the present invention
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of a conventional incinerator.
  • the combustion furnace 1 is equipped with an open type incinerator input 2, followed by a side wall 3 and an incinerator transporter 4.
  • the lower part of the side wall 3 and the flow of a part E of hot gas There is a combustion chamber 9 including a furnace bottom 7 including a hearth 6 having an inlet 5, an auxiliary burner 8, etc.
  • the incineration material input from the incineration material input 2 is incinerated. It is provided for combustion by the air A introduced from the material inlet 2.
  • a high-temperature part 10 is provided at the upper part of the combustion chamber 9, and an exhaust pipe 11 is provided at the upper part.
  • the flue gas A from the exhaust pipe 11 follows the exhaust gas flow control damper 12, the frequency control induction fan 13, and the chimney 14.
  • an intake 22 for combustion air B is provided in the side wall 3 following the incineration material inlet 2, and a conduit 23, a combustion air flow control valve 24, and a conduit 25 are connected to this. Then, it is connected to the conduit 18 at the inlet 26.
  • the high-temperature gas flow control valve 17 can be omitted if it is not necessary.
  • the combustion air A is drawn into the combustion furnace from the open type incinerator inlet 2 by the introductory fan 13 and a part of it enters the combustion chamber 9 as C together with the incinerator.
  • the remaining combustion air is supplied to the combustion, and the remaining combustion air is fed into B as part of the high-temperature flue gas and mixed in proportions controlled by the respective flow control valves, mixed and controlled to a constant temperature to maintain the high temperature. It is sent into the combustion chamber 9 as the pushing gas E.
  • combustion air enters through the open-type incinerator input ⁇ 2, and the combustion exhaust gas is discharged from the chimney 14 through the combustion chamber 9 to form the combustion air supply system.
  • high-temperature gas circulates through conduits 16, 18, 20, furnace bottom 7, and combustion chamber 9 to form a circulation system.
  • the CPU (centralized control computer) 27 detects the furnace temperature T in the high-temperature section 10 and uses the frequency control induction fan 13 or the flow control damper 12 to control the incineration population 2 Control the intake air flow for combustion. Similarly, CPU 27 has a high intake air intake flow rate. Detect the frequency of the electric power supplied to the induction fan 13 or detect the opening of the flow control damper 12 so that the specified speed becomes the specified constant value, and adjust the transport speed of the incinerator transport machine 4. Control.
  • FIG. 2 similarly to FIG. 1, is an explanatory view of a high-temperature exhaust gas circulation system as one embodiment of the present invention.
  • the combustion furnace 28 includes a furnace bottom 3 including a closed-type incineration object guide rod 29 and its indenter 30, a subsequent side wall 31, and a hearth 33 having an inlet for a portion of high-temperature gas 3 2 3.
  • 4.It has a combustion chamber 36 that includes a combustion burner 35.In the combustion chamber 36, the incinerated material introduced from the incinerated material induction port 29 is an inlet 50 for combustion air A 50, and is used for combustion. It is provided for combustion by the combustion air introduced from the inlet B 53 via the intake adjustment valve 51 for the air A and the conduit 52.
  • a part of the combustion air A at room temperature is directly sent to the combustion chamber 36 from the combustion air inlet ⁇ 53 via the conduit 52, while the remaining combustion air B is contained in the conduit 52.
  • a part of the combustion air outlet 54, the following conduit 55, the flow control valve 56, and the conduit 57 are connected to the conduit 45 through the inlet 58 through the provided combustion air. It is mixed with Part D and sent into the combustion chamber 36 as a high-temperature push-in gas E controlled at a constant temperature.
  • the upper part of the combustion chamber 36 is provided with an outlet 42 for a part C of the high-temperature combustion gas, followed by a conduit 43, a flow control valve 44 for a part D of the high-temperature combustion gas, a conduit 45, a conduit 45, A portion of the high-temperature flue gas D and the combustion air B are mixed and controlled to a constant temperature via the high-temperature circulating fan 46 and the conduit 47, and sent to the combustion chamber 36 as a high-temperature circulating forced gas E. It is used for burning incinerated materials.
  • the flow control valve 44 for part D of the high-temperature combustion gas can be omitted if it is not necessary.
  • a high temperature section 37 is provided above the combustion chamber 36, and an exhaust pipe 38 is provided above the high temperature section 37.
  • the flue gas A from the exhaust pipe 38 is discharged to the outside air via the flue gas flow control damper 39, the frequency control induction fan 40, and the chimney 41 if necessary.
  • the air introduced from the air for combustion ⁇ 50 is burned in the combustion chamber 36 and the high-temperature section 37 and discharged from the chimney 41 to form the combustion air intake system. 3, 45, 47, a furnace bottom 34, and a combustion system through a combustion chamber 36 are formed.
  • the CPU 49 detects the high-temperature furnace temperature T, controls the intake amount of the combustion air with the frequency control induction fan 40 or the flow control damper 39, and sets the combustion air introduction port 5 3 Controls the amount of air taken in from the air intake valve 51 leading to the air.
  • the CPU 49 controls the frequency of the electric power supplied to the induction fan 40 or the opening from the flow control damper 39 to a specified constant value so that the CPU 49 receives the waste from the incineration material introduction port 29. Control the volume of incinerated material transported.
  • the inlet pressure of the incinerated material is sealed, so the furnace pressure P is detected and the air intake valve 51 from the combustion air intake ⁇ 50 to the combustion chamber 36 is opened and closed. I have to. Also, since there is a large time delay between the introduction of the incinerated material into the furnace and the start of combustion, the speed at which the furnace temperature reacts is slightly slower than the method shown in Fig. 1.
  • FIG. 3 is an explanatory view of an embodiment 59 of a conventional combustion furnace. Incineration object guide port 6 1 with incinerator pusher 60, followed by side wall 6 2
  • the air-tight incinerated material sent from the facility is used for combustion.
  • a high temperature section 68 is provided at the top of the combustion chamber.
  • a combustion / air intake 69 open to the outside will be provided.
  • the hot gas is fed into the combustion chamber 67 from the hot gas inlet 63 of the furnace bottom 65.
  • an exhaust pipe 75 is connected to the upper part of the high temperature section 68. If necessary, the combustion exhaust gas from the exhaust pipe 75 is discharged from the flow control damper 76 and the induction fan 77 to the outside air via the chimney 78.
  • the CPU (centralized control computer) 79 detects the furnace temperature T in the high-temperature section 68 and uses the frequency control induction fan 77 or the flow rate control member 76 to control the combustion air intake 69. Control the air intake speed. Similarly, the CPU 79 automatically controls the transport amount of the incinerator 60 so that the intake flow rate of the combustion air passing through the induction fan 77 becomes a specified constant value.
  • the high-temperature exhaust gas generated by combustion of the incinerated material is circulated independently of the combustion air from outside the furnace, and the moisture and volatile matter Evaporation and initial combustion are performed. After that, the latter stage combustion is performed by the intake air from the incineration material inlet 2.
  • the furnace temperature is directly controlled by the amount of air intake by the induction fan, and the transport speed of the incinerator transport can be controlled with an extremely fast response speed so that the value becomes the specified constant value.
  • the combustion air is pushed into the incinerated material by the push-in fan 71, the temperature is increased by the heat exchange unit 72, and the moisture and volatile matter in the incinerated material are increased.
  • the evacuation fan is operated to evaporate the gas and to perform the initial combustion and the late combustion in a consistent manner.Since each factor is directly related to each other, there is a large delay in control. However, in some cases, it was difficult to control the incineration temperature ( ⁇ 100 ° C), and it was difficult to fully automate the incineration temperature.
  • the control value is set to 25 cycles by the induction fan of SOO mZm water with a capacity of 300 Nm 3 hr, and the intake air intake speed is reduced.
  • Inverters were controlled, and the incinerated waste with an average lower calorific value of about 2 OOOK cal / kg was put in using a conveyor, and the furnace temperature was set at 1200 ° C. It was stable at processing speed of hr. Torii is the speed of the combustion air in this case was about l OOON m 3 Bruno hr.
  • the inverter frequency automatically decreased to 25 cycles and stabilized.
  • the charging rate of the automatically incinerated material was about 70 kg g hr.
  • the inverter frequency was rated at 50 cycles after 30 minutes.
  • the furnace temperature up to 1 4 0 0 ° C
  • the intake air speed reaches approximately 1 6 0 0 N m 3 Bruno hr.
  • the incineration speed of the incinerated material continued to be reduced by the operation of the CPU 79, and was reduced to a minimum of 30 kg hr.
  • the furnace temperature dropped too low to 115 ° C
  • the cost burner 66 was temporarily activated.
  • the furnace temperature further dropped to 110 ° C, but then turned around. After that, it became stable only after 1 hour and 30 minutes while repeating the amplitude within the range of ⁇ 150 ° C.
  • the incineration rate was about 7 O kg / hr
  • the furnace temperature was 1200 T :
  • the intake rate (speed) of combustion air was about 1000 Nm 3 / hr.
  • the hot gas temperature of the hot gas inflow ⁇ 63 indentation drops to a minimum of 180 ° C
  • the hot gas velocity of the indentation reaches a maximum of about 160 Nm 3 / hr, a minimum of 600 Nm Shaking 3 / hr.
  • the pressure control valve 70 in the furnace was operated by the operation of the CPU 79. In both Example 2 and Comparative Example 1, the pressure in the furnace was controlled to be a minus 10 mm water column.
  • the present inventors have considered a method and apparatus for circulating the combustion exhaust gas in the furnace as the high-temperature gas for combustion blown up from the furnace bottom, regardless of the intake air for combustion. This enabled full automation of the incineration system.
  • furnace temperature can be maintained within a certain range by simultaneously controlling both the calorific value of the injected combusted material after combustion and the intake air intake speed of the induction fan, as well as maintaining the exhaust gas temperature in the furnace.
  • a fully-automatically controlled continuous combustion system capable of maintaining the residence time within a predetermined range and a combustion furnace for performing the system were obtained.

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Description

明 細 書 燃焼系システム及び燃焼炉 技術分野
本発明は、 燃焼系システムの制御方式及びそれを用いた燃焼炉に 関する。 背景技術
従来、 被焼却物を燃焼するための必要条件と して大きく次の 3条 件が挙げられる。
( 1 ) 炉内温度
( 2 ) 燃焼ガスの炉内滞留時間
( 3 ) 炉内酸素濃度
こ こで、 燃焼排ガス中の未燃焼炭素分を零と し、 更にはダイ才キ シン、 P C B等の有害物質をも完全破壊する好ましい条件としては 、 炉温 1 2 0 0 "C以上、 燃焼ガス滞留時間 2秒以上、 炉内酸素濃度 3 %以上が望ましいと言われている。
ここで、 炉温が例えば、 1 4 0 0 °C以上になると、 熱による （ t h e r m a 〗 ） N 0 xの発生量が急激に増加する、 或は炉壁が傷む 等のマイナス面も出てく る。
又、 燃焼ガスの滞留時間は長ければ長いほど燃焼は完全に近付く が、 炉の処理能力が低下する。 例えば炉の容積負荷として 1 ◦万 K c a l Zm 3 h rに設定すると、 酸素濃度 3 %、 排ガス温度 1 2 0 0 °Cの場合で滞留時間は約 4秒程度となり充分である。
もし、 2 0万 K c a 1ノ m 3 h rより以上に炉負荷をかけ、 被焼 却物の投入速度を増やせば、 燃焼排ガスの炉内滞留時間が不足とな り、 未燃焼炭素の発生、 或はダイ才キシンの破壊不十分が生じ、 こ れらの残存の恐れが出てく る。
前記 （ 1 ) 、 （ 2 ) 、 ( 3 ) を所望範囲に維持するために制御の 自動化が望まれるが、 例えば流動床炉では、 外乱要因が多すぎて運 転者の経験に頼らざるを得ないのが現実である。 （化学工学論文集 V o l . 2 1 N o . 2 P 2 6 5 )
又、 ス ト一力炉の大半は、 第 3図に示すように燃焼用空気量は、 炉底部からの一次空気と して押し込む高温空気量そのものであり、 燃焼排ガスと熱交換したものである。 即ち、 押し込みガス量は誘引 フ ァ ンによる燃焼用空気取り入れ量に従属的なもの故、 押し込みガ ス量と押し込みガス温度迄が誘引ファンによる燃焼用空気取り入れ 量に左右され、 因子が複雑に絡み合う為に完全自動化は困難であつ た。
ここで、 特公平 3 - 7 9 6 1 2号発明は、 燃焼炉等の排ガスを誘 引するプロヮをィンバーターで駆動する場合に用いる制御装置にお いて、 気体の温度にかかわらず、 運転の当初から自動運転を行なつ ても、 モータ及びイ ンバーター装置が過負荷とならない制御装置を 目的とするものであり、 本発明とはその目的を異にするものである また、 特公平 5 - 8 3 8 1 1号発明は、 平衡通風炉の押し込みフ ア ン及び誘引ファ ンをィ ンバーク一制御回路の電動機にて駆動する に際して、 瞬時停電後のイ ンバーター制御回路の自動復帰を誘引フ ア ンの方が復帰していることを検知してから押込みフア ンの方を復 帰させる運転制御方法であり、 内圧を正圧にすることなく安全に押 込みフ ァ ン及び誘引ファンを自動復帰することができるものであり 、 本発明とはその目的を異にしている。
本発明は、 従来の主動又は半手動による燃焼装置の運転を自動 制御化して安定な運転を行なうことのできる燃焼系システム及びそ のシステムを使用するための燃焼炉を提供することである。 発明の開示
本発明は、 被焼却物中の水分、 揮発分を蒸発或はガス化する、 或 は初期燃焼するための炉床等の炉床からの高温空気の供給系が、 誘 引フ ァ ンによる燃焼用空気取り入れ系とは独立している循環系によ つていることを特徴と しており、 被焼却物の燃焼エネルギーの取り 込み量、 即ち、 炉負荷を一定に制御するために、 外気からの空気取 り入れ口を通した誘引フ ァ ンによる燃焼用空気取り人れ速度を炉温 に連動させて自動制御し、 且つ誘引ファンによる燃焼用空気取り入 れ速度が、 指定する一定値を維持するように自動制御することを特 徴とする燃焼系システム、 及び、
開放形被焼却物投入口又は閉鎖形被焼却物投入口及び燃焼用空気 取り入れ口、 引続く側壁、 側壁下部、 炉底部、 助燃バーナーを含む 燃焼室、 その上部に続く高温部、 その上部に設けた排気管に続く排 ガス流量制御ダンパー及び 又は周波数制御誘引フアンを経て煙突 に続き、 更に前記燃焼室上部には、 燃焼高温排ガスの一部取り出し 口を設け、 その取出し口に続く燃焼高温循環ガス用導管、 続く燃焼 高温ガス循環フ ァ ン、 引き続く導管により炉底部の高温押込みガス 送入口へ繋ぎ、 別に燃焼用空気の一部取り入れ口、 それに続く導管 、 燃焼用空気の一部の流量調節バルブ、 導管、 を経て前記燃焼高温 循環ガス用導管に繋ぎ、 これらの装置を集中制御コンピューターを 使用して、 高温部の温度を測定し、 燃焼用空気の吸い込み速度を自 動制御して被焼却物の燃焼炉への投入速度を自動制御する様にした ことを特徴とする燃焼炉、
である。 図面の簡単な説明
第 1 図は本発明システムを実施する燃焼炉の模式断面図である。 第 2図は本発明システムを実施する他の燃焼炉の模式断面図である 。 第 3図は従来の燃焼炉の模式断面図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明は、 炉温を一定値に維持、 制御するために、 燃焼用空気の 取り入れ速度で自動制御すると同時に、 燃焼用空気の取り入れ速度 が指定された一定値を維持するように被焼却物 （固体又は液体、 或 はその両方の合計） の炉への投入速度を自動的に制御するシステム 及びそのシステムを用いるための燃焼炉である。
そのために行なう手段と しては、 下記の通りである。
誘因ファンによる燃焼空気の吸い込み速度を自動制御して、 炉内 温度を一定値に維持する因子と して、 < 1 > 誘引フ ァ ンのィ ンペラ一回転数を駆動モーターへの供給電 力の周波数を自動制御するこ とによ り行なう。
或は、 誘引ファンによるガス吸い込み速度を、 ファンダンパーの 開度を自動制御することにて行なう。
< 2 > 同時に < 1 〉に示される供給電力の周波数を検知し、 或は フ ァ ンダンパーの開度を検知し、 その値が指定された一定値である 様に、 被焼却物 （固体又は液体、 或はその両方の合計） の炉への投 入速度を自動制御するこ とにより行なう。
以下、 本発明を図面に基づき説明する。
第 1 図は、 本発明を実施する装置の側面模式断面図例であり、 第 2図は、 本発明を実施する他の装置の側面模式断面図例である。 第 3図は従来の焼却装置の模式断面図である。
第 1 図において、 燃焼炉 1 は、 開放形被焼却物投入□ 2、 それに 続く側壁部 3、 被焼却物輸送機 4が設けられ、 側壁部 3の下部、 高 温ガスの一部 Eの流入口 5を有する炉床 6を含む炉底部 7、 助燃バ ーナー 8、 等を含む燃焼室 9を有し、 燃焼室 9においては、 被焼却 物投入□ 2より投入された被焼却物が被焼却物投入口 2より導入さ れる空気 Aにより燃焼に供される。
燃焼室 9の上部には、 高温部 1 0を設け、 その上部には排気管 1 1 を設ける。
排気管 1 1 よりの燃焼排ガス Aは、 排ガス流量制御ダンパー 1 2 、 周波数制御誘引フ ァ ン 1 3、 煙突 1 4に続く。
燃焼室 9の上部には、 高温燃焼排ガスの一部 Dの取り出し口 1 5 を設け、 これに続く導管 1 6、 高温ガスの流量調節バルブ 1 7、 導 管 1 8、 高溫循環フ ァ ン 1 9、 導管 2 0を経て高温ガスの一部の送 入ロ 2 1 より高温押込みガス Eと して炉底部了に設けた高温ガスの 一部 Eの流入口 5を通じて燃焼室 9へ吹き出す。
こ こで、 被焼却物投入口 2に続く側壁部 3には、 燃焼用空気 Bの 取り入れ口 2 2を設け、 これに続く導管 2 3、 燃焼用空気流量調節 バルブ 2 4、 導管 2 5を経て導入ロ 2 6にて導管 1 8に繋いである なお、 高温ガスの流量調節バルブ 1 7は、 必要のない場合は省略 するこ とができる。
燃焼用空気 Aは、 開放形被焼却物投入口 2より誘引ファン 1 3に より誘引されて燃焼炉内に入り、 その一部は Cと して被焼却物と共 に直接燃焼室 9へ入り燃焼に供されるが、 残部の燃焼用空気は Bと して高温燃焼排ガスの一部 Dと、 夫々の流量調節バルブにより制御 された割合に送入、 混合し、 一定温度に制御されて高温押込みガス Eと して燃焼室 9に送入される。
結局、 気体と しては、 、 燃焼用空気が開放形被焼却物投入□ 2よ り入り、 燃焼室 9を経て燃焼排ガスが煙突 1 4より放出され、 燃焼 用空気の供給系が構成されるが一方、 導管 1 6 、 1 8 、 2 0、 炉底 部 7、 燃焼室 9を経て高温ガスが循環し、 循環系を構成するもので ある。
C P U (集中制御コンピュータ） 2 7は、 高温部 1 0の炉内温度 Tを検出して、 周波数制御誘引ファン 1 3により、 或は流量制御ダ ンパー 1 2によ り、 被焼却物投人口 2よりの燃焼用空気取り入れ流 量を制御する。 同じく C P U 2 7は、 燃焼用空気の取り入れ流量が 指定された一定値になる様、 誘引ファ ン 1 3に供給される電力の周 波数を検知し、 或は流量制御ダンパー 1 2の開度を検知し、 被焼却 物輸送機 4の輸送速度を制御する。
次に第 2図は、 第 1 図と同様、 、 本発明の一態様としての、 高温 排ガス循環方式の説明図である。
燃焼炉 2 8は、 閉鎖形被焼却物誘導ロ 2 9及びその押込み機 3 0 、 それに続く側壁部 3 1 、 高温ガスの一部の流入口 3 2を有する炉 床 3 3を含む炉底部 3 4、 助燃バーナー 3 5を含む燃焼室 3 6を有 し、 燃焼室 3 6においては、 被焼却物誘導口 2 9より導入された被 焼却物が燃焼用空気 Aの導入口 5 0、 燃焼用空気 Aの取入れ調節バ ルブ 5 1 、 導管 5 2を経て導入ロ 5 3より導入される燃焼用空気に より燃焼に供される。
室温の燃焼用空気 Aは、 その一部が導管 5 2を経て燃焼用空気導 入□ 5 3よ り直接燃焼室 3 6へ送られるが、 燃焼用空気の残部 Bは 、 導管 5 2中に設けられた燃焼用空気の一部の取出し口 5 4、 引き 続く導管 5 5、 流量調節バルブ 5 6、 導管 5 7を経て導入口 5 8よ り導管 4 5に繋り、 高温燃焼排ガスの一部 Dと混合して一定温度に 制御された高温押込みガス Eと して燃焼室 3 6へ送入される。
別に、 燃焼室 3 6の上部には高温燃焼ガスの一部 Cの取出し口 4 2を設け、 これに続く導管 4 3、 高温燃焼ガスの一部 Dの流量調節 バルブ 4 4、 導管 4 5、 高温循環ファン 4 6、 導管 4 7を経て高温 燃焼排ガスの一部 Dと燃焼用空気 Bとは混合されて一定温度に制御 され、 高温循環押込みガス Eと して燃焼室 3 6へ送入し、 被焼却物 の燃焼に供される。 なお、 高温燃焼ガスの一部 Dの流量調節バルブ 4 4は、 必要のな い場合は省略することができる。
燃焼室 3 6の上部には高温部 3 7を設け、 その上部には排気管 3 8を設ける。 排気管 3 8よりの燃焼排ガス Aは、 要すれば、 排ガス 流量調節ダンパー 3 9、 周波数制御誘引フアン 4 0、 煙突 4 1 を経 由して外気に放出される。
こ こで、 燃焼用空気導入□ 5 0より導入された空気は、 燃焼室 3 6及び高温部 3 7において燃焼し、 煙突 4 1から放出され、 燃焼用 空気取り入れ系を形成するが、 導管 4 3 、 4 5 、 4 7、 炉底部 3 4 、 燃焼室 3 6を介する循環系を形成するものである。
C P U 4 9は、 高温炉内温度 Tを検出し、 周波数制御誘引フ ァ ン 4 0にて、 或いは流量制御ダンパー 3 9にて燃焼用空気の取り入れ 量を制御し、 燃焼用空気導入ロ 5 3へ通ずる空気取入れバルブ 5 1 よりの空気取り入れ量を制御する。
同じく C P U 4 9は、 誘引フ ァ ン 4 0へ供給される電力の周波数 か、 或いは流量制御ダンパー 3 9の開度が指定された一定値になる 様、 被焼却物導入口 2 9よりの被焼却物の輸送量を制御する。
ただこの方式では、 被焼却物の導入口をシールする方式のため、 炉内圧力 Pを検出して、 燃焼用空気取入れ□ 5 0より燃焼室 3 6へ の空気取り入れバルブ 5 1 の開閉を行わねばならない。 又、 被焼却 物の炉内への導入と燃焼開始との間には、 大きな時間遅れがあるた め、 炉温が反応する速さは第 1図記載の方式に比べてやや遅い。
第 3図は、 従来の燃焼炉の一態様 5 9の説明図である。 被焼却物 押込み機 6 0を有する被焼却物誘導口 6 1 、 それに続く側壁部 6 2
8 、 高温ガス流入□ 6 3を有する炉床 6 4を含む炉底部 6 5、 助燃バ —ナー 6 6等を含む燃焼室 6 7を有し、 燃焼室 6 7においては被焼 却物誘導口 6 1、 より送入された気密状態の被焼却物が燃焼に供さ れる。
燃焼室の上部には高温部 6 8を設ける。
これとは別に、 外部に開放された燃焼闬空気取り入れ口 6 9を設 ける。 燃焼用空気取り入れ□ 6 9より炉内圧力調整バルブ 7 0、 空 気押し込みフ ァ ン 7 1 を通じて取り入れられた空気 Aは、 熱交換部 7 2にて熱交換され、 導管 7 3、 高温押し込み空気導入口 7 4を経 て炉底部 6 5の高温ガス流入口 6 3から燃焼室 6 7へ送入される。 次に、 高温部 6 8の上部には、 排気管 7 5が繋る。 排気管 7 5よ りの燃焼排ガスは、 要すれば、 流量制御ダンバ一 7 6、 誘引ファン 7 7から煙突 7 8を経て外気に放出される。
C P U (集中制御コ ンピューター） 7 9は、 高温部 6 8の炉内温 度 Tを検出し、 周波数制御誘引ファン 7 7により、 或は流量制御ダ ンバー 7 6により燃焼用空気取入れ口 6 9よりの空気取り入れ速度 を制御する。 同じく C P U 7 9は、 誘引ファン 7 7を通る燃焼用空 気の取り入れ流量が、 指定された一定値になる様に、 被焼却物押し 込み機 6 0の輸送量を自動制御する。
本発明において、 第 1 図による方式では、 被焼却物が燃焼により 生成した高温排ガスを、 炉外よりの燃焼用取入れ空気とは無関係に 独立して循環せしめ、 投入被焼却物の水分、 揮発分の蒸発並びに初 期燃焼が行なわれる。 その後で、 被焼却物投入口 2よりの吸入空気 により後期燃焼が行なわれる。 この結果と して、 炉温は誘引ファンによる吸入空気量で直接制御 され、 しかもその値が指定された一定値になるように被焼却物輸送 機の輸送速度を、 極めて早い応答速度で制御できるこ とが判明し、
C P U 2 7を介してほぼ ± 5 ◦ °C以内の焼却温度の精密完全自動制 御を可能と した。
同じく第 2図による方式では、 被焼却物が燃焼により生成した高 温排ガスを、 炉外よりの燃焼用取り入れ空気とは無関係に独立して 循環せしめ、 投入被焼却物の水分、 揮発分の蒸発並びに初期燃焼が 行なわれる。 この後で、 後期燃焼が行なわれる。 この結果と して、 炉温は誘引フ ァ ン 4 0による吸入空気量で直接制御され、 しかもそ の値が指定された一定値になるよう被焼却物押込み機 3 0により、 輸送速度を制御できることが判明し、 C P U 4 9を介して何とか ± 1 0 0 °C以内の自動制御が可能であった。 然し応答は実施例 1 で使 用した第 1 図の装置に比し鈍かった。
これに対し、 第 3図の装置では、 被焼却物に対し、 燃焼用空気を 押し込みフ ァ ン 7 1 で押込み、 熱交換部 7 2により昇温した後、 被 焼却物中の水分、 揮発分を蒸発させ、 更に初期燃焼と後期燃焼を一 貫して行なうべく 、 誘引フ ァ ン 7 7を作動させるものであり、 各々 の因子が互いに直接関わり合っているため、 制御に大きな遅れを生 ずるに止まらず、 場合によつては焼却温度の制御が （ ± 1 0 0 °C ) 難しいとか、 完全自動化は困難であった。 実施例 1
第 1 図記載の装置を使用し、 炉床面積 0 . 4 m 2の礫床炉いおい て、 定格の 5 0サイクルの入力時、 S O O mZm水中 3 0 0 0 N m 3 ノ h r容量の誘引ファ ンにて、 制御値を 2 5サイクルに設置して 、 燃焼用空気の取り入れ速度をイ ンバーターコン トロールさせ、 平 均低位発熱量約 2 O O O K c a l / k gの被焼却廃棄物をコンべャ を用いて投入し、 炉温を 1 2 0 0 °Cに設置したところ、 約 2 2 0 k gノ h rの処理速度で安定していた。 この時の燃焼用空気の取り入 れ速度は、 約 l O O O N m 3ノ h rであった。
このと ころで、 平均低位発熱量約 6 0 0 0 K c a l / k gの被焼 却廃棄物に切り替えた。 炉温は、 1 ◦分後、 最高 1 2 5 0 °Cまで上 昇したがィ ンバーター周波数が最高 3 5サイクルにまで上昇して、 更に 1 0分後再び炉温は 1 2 0 0 °Cに保たれた。 この時の燃焼用空 気の取り入れ速度の最大は、 約 1 3 0 0 Nm 3 / h rであった。
その後、 2 0分掛かって、 イ ンバーター周波数は 2 5サイクルに まで自動的に漸減して安定した。 安定時、 自動的に投入されている 被焼却物の投入速度は、 約 7 0 k gZ h rであった。
一方、 炉底よ り吹き上がる高温循環ガスは、 誘引ファンによる燃 焼用取り込み空気速度の変化とは無関係に、 温度は 3 5 0 °C、 循環 ガス速度は終始約 1 2 0 0 N m 3 / h rで運転されていた。 なお、 炉温が 1 1 5 0でを切ると肋燃バーナーが点火し、 炉内での合計発 熱量の不足を補うことが自動的に行なわれるべく、 C P Uが作動す るようになっている力 この運転中肋燃バーナーの作動はなかつた
実施例 2 第 2図記載の装置を使用し、 実施例 1 と同じ条件で焼却を行なつ た。 その後、 平均低位発熱量 6 0 0 0 K c a l / k gの被焼却物に 切り替えた。 炉温は 3 0分後最高 1 3 0 0でにまで上昇し、 イ ンバ 一ター周波数は最高 4 5サイクル、 吸入空気速度は約 1 5 ◦ 0 Nm 3 ノ h rにまで達した。 その為、 被焼却物押し込み機の押し込み速 度は、 最小時 4 0 k rまで減少した。 炉温は一転して、 3 0 分後には 1 1 50 °Cを切り、 一時的に助燃バーナーも働いたが、 そ の 4 0分後に設定温度の 1 2 0 0 °Cに戻った。 ィ ンバーター周波数 は 2 5サイクルを示していた。 その間、 C P U 3 6の働きで、 圧力 調整バルブ 3 8が作動した。 又、 実施例 1 と同じく、 炉底より吹き 上げる高温循環ガスの温度は、 3 50°C、 循環ガス速度は終始約 1 2 0 0 111 3 ノ11 1~でぁった。 比較例 1
第 3図記載の装置を使用し、 実施例 1 と同様、 平均低位発熱量 6 0 0 0 K c a l / k gを持つ被焼却物に切り替えたところ、 30分 後には、 イ ンバーター周波数は定格 50サイクル、 炉温は最高 1 4 0 0 °C、 吸入空気速度は約 1 6 0 0 N m 3ノ h rにまで達した。 ブ ッシヤー 6 0により、 ひ焼却物抻し込み速度は C P U 7 9の働きで 減少され続け、 最小時 3 0 k gノ h rにまで減少した。 この為、 炉 温は下がり過ぎて 1 1 5 0 °Cにまで下がったので、 一時的に肋燃バ —ナー 6 6が働いた。 炉温は更に 1 1 0 ◦ °Cまで下がったが、 その 後は一転して上昇に移つた。 その後、 ± 1 5 0 °Cの範囲で、 振幅を 繰り返しながら、 1 時間 3 0分後にやっと安定した。 安定後は被 03437
1 3 焼却物の押し込み速度は約 7 O k g/h rであり、 炉温は 1 2 0 0 T：、 燃焼用空気の取り込み量 （速度） は約 1 0 0 0 Nm 3 / h rで あった。 なお、 高温ガス流入□ 6 3の押込みの押し込み高温ガス温 度は最低 1 8 0 °Cにまで低下し、 押し込み高温ガス速度は最大約 1 6 0 0 N m 3 / h r , 最小 6 0 0 Nm 3 / h rと大きく揺れた。 そ の間、 C P U 7 9の働きで、 炉内圧力調整バルブ 70が作動してい た。 なお、 実施例 2、 比較例 1共に炉内圧力は、 マイナス 1 0 mm 水柱になるよう制御されていた。 産業上の利用可能性
本発明者等は、 炉底よ り吹き上げる燃焼用高温ガスとして、 燃焼 用の取り入れ空気とは無関係に、 炉内の燃焼排ガスを循 ί胃して使う 方法及び装置を考えたものであり、 連続焼却システムの完全自動化 を可能にすることができた。
これによ り、 誘引フ ァ ンによる燃焼用空気取入れ速度と炉温との 関係を、 一義的なものと して制御することを可能とした。 更に炉温 は、 投入される燃焼物の燃焼後の発熱量と誘引ファンによる燃焼空 気の取り入れ速度の両方を同時に制御することにより、 一定範囲に 維持可能となったばかりでなく、 排ガスの炉内滞留時間を所定の範 囲内に維持することをも可能とした完全自動制御の連続燃焼システ ム及びこのシステムを行なうための燃焼炉が得られた。

Claims

求 の 範 囲
1 . 被焼却物中の水分、 揮発分を蒸発或はガス化する、 或は初期燃 焼するための炉床等の炉底部からの高温空気の供給系が、 誘引ファ ンによる燃焼用空気取り入れ系とは独立している循環系によってい ることを特徴と しており、 被焼却物の燃焼エネルギーの取り込み量 を一定に制御するために、 外気からの空気取り入れ口を通した誘引 ファ ンによる燃焼用空気取り入れ速度を炉温に連動させて自動制御 し、 且つ誘引フ ァ ンによる燃焼用空気取り入れ速度が、 指定する一 定値を維持することを特徴とする燃焼系システム。
2 . 開放形被焼却物投入口又は閉鎖形被焼却物投入□及び燃焼用空 気取り入れ口、 引続く側壁、 側壁下部、 炉底部、 助燃バーナーを含 む燃焼室、 その上部に続く高温部、 その上部に設けた排気管に続く 排ガス流量制御ダンパー及びノ又は周波数制御誘引フアンを経て煙 突に続き、 更に前記燃焼室上部には、 燃焼高温排ガスの一部取出し 口を設け、 その取出し口に続く燃焼高温循環ガス用導管、 続く燃焼 高温ガス循環ファ ン、 引き続く導管により炉底部の高温押込みガス 送入口へ繋ぎ、 別に燃焼用空気の一部取入れ口、 それに続く導管、 燃焼用空気の一部の流量調節バルブ、 導管、 を経て前記燃焼高温循 璟ガス用導管に繋ぎ、 これらの装置を集中制御コンピューターを使 用して、 高温部の温度を測定し、 燃焼用空気の吸い込み速度を自動 制御して被焼却物の焼却炉への投入速度を自動制御する様にしたこ とを特徴とする燃焼炉。
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