JPH0360010B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は下水処理の過程において排出される有
機性汚泥などの被燃焼物を焼却処理多段焼却炉装
置に関する。

〔従来の技術〕

下水処理場においては下水処理の過程で排出さ
れる有機性汚泥を冷却するのに多段焼却炉が用い
られている。多段焼却炉は上下方向に複数段（５
〜12段）の棚を形成し、最上段に投入された汚泥
を順次下段に落下させることにより汚泥を乾燥、
焼却、冷却の手順で処理するものである。焼却炉
が過熱は通常バーナによつて行われる。また、汚
泥の落下は中心部に配置される回転軸に設けられ
た撹拌アームによつて行われ、燃焼によつて生じ
た灰は最下段より排出される。

ところで、多段焼却炉においては未燃物が残留
しないように温度制御を良好に行うことが要求さ
れる。従来、多段焼却炉の温度制御はバーナで加
熱する段の２段上の段を燃焼段と固定し、この燃
焼段の温度が設定値となるようにバーナに供給す
る燃料量を制御している。そして、例えば特公昭
60−26931号公報に記載されているように、最下
段とその上の段の温度差によつて未燃物の有無を
確認し、燃焼段の温度設定値を調節している。温
度差がある場合には未燃物有りと判断し温度設定
値を高くする。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように、従来は燃焼段を固定し、燃料段温
度が設定値になるようにバーナ供給燃料を制御し
ている。ところが、燃焼段は汚泥の性状（含水
率、有機物濃度など）によつて変動する。燃焼段
が設定燃焼段より上段に移動した場合、燃焼が終
了しつつある温度の低下した設定燃焼段を温度設
定値に制御するための実燃焼段の温度が温度設定
値（最適燃焼温度）よりはるかに高くなり燃料を
無駄に消費することになる。実燃焼段が設定燃焼
段より下段に移動した場合にも、実燃焼段が最適
燃焼温度よりはるかに高くなる。以上のように、
燃焼段を固定して温度制御を行うと必要以上に高
温にするため燃料を無駄に消費することになり経
済的に得策でない。

本発明は上記点に対処して成されたもので、そ
の目的とするところは燃料使用量を低減し効率的
に焼却処理を行える多段焼却炉装置を提供するこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は燃焼段と定めた複数の段の温度をそれ
ぞれ検出し、上下方向の各段毎の温度差をそれぞ
れ求める。温度差の最も大きい２段のうちの下段
を燃焼段と判定し、この燃焼段の温度が最適燃焼
温度となるようにバーナに供給する燃料量を制御
する。

〔作用〕

多段焼却炉の実燃焼段を検出し、実燃焼段の温
度を最適燃焼温度に制御している。したがつて、
実燃焼段の温度を必要以上高くすることなく、燃
料使用量を低減し汚泥焼却処理を効率的に行え
る。

〔実施例〕

第１図に本発明の一実施例を示す。第１図は多
段焼却炉が10段の場合を示す。

第１図において、多段焼却炉１は上下方向に複
数段の棚５を有し、その中央部に回転軸９が配置
されている。回転軸９は電動機１０により駆動さ
れる。多段焼却炉１内の上から１〜３段は乾燥
帯、４〜７段は燃焼帯および７〜10段は冷却帯と
称されている。多段焼却炉１の頂部には被燃焼物
を投入される投入口２が設けられている。汚泥は
ベルトコンベア（図示せず）などによつて搬入さ
れ、投入口２から投入される。また、焼却炉１の
頂部には排ガスを排出するガス排出口４も設けら
れている。さらに、焼却炉１の底部には灰分排出
口３が設けられている。焼却炉１の内部はバーナ
１２の発生する熱風によつて加熱される。バーナ
１２は７段目に設置される。焼却炉１の内部には
押込送風機２１によつて空気も供給される。バー
ナ１２には図示しない燃料貯留槽から燃料ポンプ
１２、燃料制御弁１３および流量計１４を介して
供給される。また、バーナ１２には押込送風機１
５から空気も供給される。バーナ１２に供給する
空気量は調節するのが望ましいが、本実施例では
一定量を供給するもをとして示している。燃料制
御弁１３は調節計１７によつて燃焼段の温度が設
定値（最適燃焼温度）となるような開度に制御さ
れる。焼却炉１の中心部に配置されている回転軸
９には各段毎に撹拌アーム６が取付けられてい
る。乾燥帯である３段と燃焼段になると予め定め
た４〜６段の温度はそれぞれ温度検出器７Ａ〜７
Ｄで検出される。燃焼段判定回路１８は温度検出
器７Ａ〜７Ｄで検出した温度T3〜T6を入力し、
後述のようにして燃焼段を検出し、燃焼段と判断
した段の温度検出値を調節計１７に与える。ま
た、燃焼段判定回路１８は焼却炉１の燃焼準備中
（加温中）か否かを判断し、接点８Ａ，８Ｂの開
閉を行う。加温温度設定器１９は加温する炉内温
度設定値を接点５Ａを介して加える。

次に動作を説明する。

多段焼却炉１の投入口２から投入された被燃焼
物は回転軸９に取付けられた撹拌アーム６により
各段の棚５上で円周部から中心部へ、中心部か円
周部に交互に送られ、回転軸９と棚５の隙間１ａ
および棚５の外周部に設けた穴１ｂ（図示せず）
から下段に落下する。被燃焼物は順次落下する過
程で乾燥、燃焼が行われる。被燃焼物は燃焼によ
つて無機物の灰になり、下方の段に移行するに伴
い冷却された排出口３から排出される。また、被
燃焼物の処理によつて発生したガス排出口４から
排出される。通常、排ガスは水洗い、酸（硫酸）
洗い、アルカリ（苛性ソーダ）洗いなどによつて
洗浄処理された後に大気中に放散される。

さて、燃焼段判定回路１８は温度検出器７Ａ〜
７Ｄで検出した温度検出値T3〜T6を入力して次
のように動作する。その動作を第２図に示すフロ
ー図を参照して説明する。

まず、ステツプS1では焼却炉１が燃焼準備中
（加温中）であるかを判断する。ステツプS1の判
断は別途設けられている起動制御回路（図示せ
ず）から与えられる信号によつて判断する。加温
中の場合にはステツプS2に移行し接点８Ａを閉
じ、加温温度設定器１９ら調節弁１７に加温温度
設定値を加える。なお、加温温度設定値は多段炉
１の熱的なストレスを小さくするため漸次増加さ
せる。加温中の場合にはステツプS3に示すよう
に５段目の温度検出値T5を調節計１７に与える。
調節計１７は５段目の温度T5が加温温度設定値
となるように燃料制御弁１３の開度を制御する。

燃焼準備が終了し、ステツプS4で燃焼開始の
初期間であると判断すると、被燃焼物を投入して
からの時間が短かいために温度変動が大きくな
る。この際にはステツプS5において最適燃焼温
度（例えば700℃）を調節計１７の温度設定値と
する。この際にも５段目の温度T5を調節計１７
に温度検出値として与える。

次に通常運転期間中はまず、接点８Ｂを閉じ最
適燃焼温度を調節計１７に加える。そしてステツ
プS6の処理に移動する。ステツプS6では、３段
から６段までの各々の温度検出値T3〜T6を用
い、上下方向の各段毎の温度差ΔT4、ΔT5、
ΔT6を、下式より求める。

ΔT4＝T4−T3 ……(1) ΔT5＝T5−T4 ……(2) ΔT6＝T6−T5 ……(3) 次に、ステツプS7において、温度差ΔT4、
ΔT5、ΔT6の内で温度差ΔT4が最大であるが判
断する。温度差ΔT4が最大の場合には４段目を
燃焼段と判断し、ステツプS8において温度T4を
燃焼段温度として調節計１７に温度検出値として
加える。調節計１７は燃焼段温度T4が設定値よ
り小さければ燃料制御弁１３の開度を大きくし供
給燃料量を増加させ、逆に燃焼段温度T4が設定
値よりも大きいと燃料制御弁１３の開度を小さく
し供給燃料量を減少させる。

次に、ステツプS9において温度差ΔT6が最大
と判断すると、ステツプS10で温度T6を燃焼段温
度と判定する。温度T6を調節計１７に温度検出
値として加える。温度差ΔT4、ΔT6が共に最大
値とならない場合にはステツプS11で温度差ΔT5
を最大値と判断する。この場合は温度差ΔT4、
ΔT5、ΔT6が共に同じ値である場合のように通
常考えられる場合以外の時にも、５段目を燃焼段
とする。温度T5を燃焼段温度として調節計１７
に入力する。これは、５段目を燃焼段としておく
事により、未燃物が排出されないようにする為で
ある。

次に、ステツプS12では温度差ΔT4が最大の場
合、ΔT6が最大の場合それ以外の場合共に最適
燃焼温度（700℃）を調節計１７に温度設定値と
して与える。

以上の燃焼段の検出は、多段焼却炉１内での燃
焼段の変化が摂やかである事を考慮し、ステツプ
S13でタイマ（図示せず）により計時し、10分〜
30分毎に上記燃焼段検出を行う。（ステツプS14） 第３図に温度検出器７Ａ〜７Ｄの検出値T3〜
T6の一例を示す。

第３図の例ではT3＝400℃、T4＝500℃、T5＝
650℃、T6＝700℃を用い、各段の温度勾配を計
算する。

ΔT4＝T4−T3＝500−400＝100（℃） ΔT5＝T5−T4＝650−540＝110（℃） ΔT6＝T6−T5＝700−650＝50（℃） 次にΔT4、ΔT5、ΔT6の内、最大の温度差を
求める。この場合、ΔT5が最大であり、５段目
を燃焼段と判定し、５段目の温度検出器７Ｃの計
測値T5（650℃）を調節計１７に加える。

このように温度差によつて燃焼段を検出するの
であるが、その理由は次のようである。

燃焼加の乾燥帯では、被燃焼物中の水分の気化
により、熱の吸収が行なわれ、上段に行く程に温
度が低下する。燃焼段の一段上では被燃焼物の乾
燥が行なわれており、被燃焼物中の水分が、気化
され、気化熱の吸収により、熱の吸収が行なわれ
ている。これに対し、燃焼段では被燃焼物の燃焼
により発熱が起こり、従つて、燃焼段と燃焼段の
一段上の段との温度差が一番大きくなる。

多段焼却炉１の加温中期間や多段焼却炉の燃焼
開始期間は通常燃焼段になると思われる５段目の
温度検出値を調節計１７に、温度検出値T5とし
て出力する。これは、灰分中に未燃分が残る危険
性があるのでバーナ１１の最な効果のある６段目
より上の５段目を燃焼段とする事により燃焼帯を
広げている。調節計１７は燃焼段判定回路１８よ
り入力された温度検出値に基づき燃料制御弁１３
を制御する事により、多段焼却炉１の温度制御を
実施する。調節計１７の温度設定値は最適燃焼温
度（700℃）に設定されており、燃焼段が変動し
た場合でも最適温度制御が可能となる。

以上のようにして温度制御を行うのであるが、
可燃物の性状、投入量や燃焼条件により炉内雰囲
気が変動する多段焼却炉において、厳密な燃焼制
御が実施できる。従来のように可燃物性状の変動
等に対処するため、安全率を高くとつて、調節計
１７の設定温度をかなり高めに設定して置く必要
がないから、過剰の燃料を供給して焼却処理する
必要はなくなり、省エネルギー、省資源の面より
極めて好ましいものであ。。省エネルギー効果は、
可燃物性状、投入量により異なるが、実測したと
ころ約10〜15％の燃料節減ができた。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、多段焼
却炉の燃焼段の検出を行ない、燃焼段の温度制御
を行う事により燃焼段の温度制御を行う温度設定
調節計の温度設定値を、最適燃焼温度とし、効果
的な加温制御が実施できる。したがつて、加温用
バーナを効率良く動作させる事ができるので、少
ない燃料使用量が効果的に焼却処理できる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例を示す構成図、第２図
は燃焼段判定回路の動作フロー図、第３図は多段
焼却炉の温度分布特性図である。 １……多段焼却炉、２……可燃物投入口、３…
…灰分排出口、４……排ガス排出口、７Ａ〜７Ｄ
……温度検出器、１１……バーナ、１３……燃料
制御弁、１７……調節計、１８……燃焼段判定回
路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 上下方向に複数段の棚を有し、最上段に投入
   される汚泥を順次下段に落下させて焼却処理する
   多段焼却炉と、該多段焼却炉を加熱するバーナ
   と、該バーナに燃料を供給する燃料供給手段と、
   該燃料供給手段から前記バーナに供給する燃料量
   を制御する燃料制御手段と、前記多段焼却炉の燃
   焼段と定めた複数の段の温度をそれぞれ検出する
   温度検出手段と、該温度検出手段で検出した複数
   段の上下方向の各段毎の温度差をそれぞれ求め、
   温度差の最も大きい２段のうちの下段を燃焼段と
   判定する燃焼段判定手段とを具備し、前記燃料制
   御手段は前記燃焼段判定手段で燃焼段と判定した
   段の温度検出値を入力し、燃焼段が設定燃焼温度
   になるように前記バーナへ供給する燃料量を制御
   するようにしたことを特徴とする多段焼却炉装
   置。