JPH0360011B2 - - 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
機汚泥などの被燃焼物を焼却処理する多段焼却炉
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
れる有機性汚泥を焼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
の加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
熱する段より上段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〕

ところで、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、実燃焼段が
設定燃焼段以外に移行した際に実燃焼段を必要以
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、設定燃焼段より上方の１個あるいは
数個の段に排気弁を設けると共に実燃焼段を検出
し、実燃焼段が設定燃焼段より上段にあるときに
は排気弁を作動させる。

〔作用〕

実燃焼段が設定燃焼段より上段に移行した際に
は排気弁を開状態にして熱を放出して実燃焼段を
下段方向に移行させ、設定燃焼段が常に実燃焼段
にする。設定燃焼段の温度を最適燃焼温度に制御
しているので、実燃焼段の温度を必要以上に高く
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。本実施例においては６段目を設定
燃焼段として説明する。多段焼却炉１の頂部には
汚泥（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５段目と６段目の側壁に排気孔２２ａ，２２ｂ
が穿設されており、この排気孔２２ａ，２２ｂに
配管を介して排気弁（電動弁）２３Ａ，２３Ｂが
接続されている。排気弁２３Ａ，２３Ｂの出側は
ガス排出口４に接続されている配管に連結され
る。配管には通常誘引送風機が設けられている
が、図示を省略している。排気弁２３Ａ，２３Ｂ
は後述する弁駆動回路２４によりオンオフ制御さ
れる。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
置されている。焼却炉１の内部には押込送風機２
１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１５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
するものとして示している。燃料制御弁１３は調
節計１７によつて設定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段と燃焼帯の４〜６段の温度はそれぞれ温度
検出器７Ａ〜７Ｄ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、後述のようにして実燃焼段を検
出すると共に設定燃焼段（６段目）の温度検出値
Ｔ６を調節計１７に与える。また、燃焼段判定回
路１８は検出した実燃焼段がどの段であるかを弁
駆動回路２４に与えると共に、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。なお、燃焼段判定回路１８は、燃焼
準備中（加温中）は５段目の温度検出値Ｔ５を調
節計１７に加える。加温温度設定器１９は加温す
る炉内温度設定値を接点８Ａ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と外周側壁の間の隙間１ｂか下段に落
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から調節計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が最大であるか
判断する。温度差ΔT４が最大の場合には４段目
を実燃焼段と判断し、ステツプS8において温度
Ｔ４を実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Ｔ
４が設定値より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。通常は燃焼段
温度Ｔ４が設定値より大きくなるので供給燃料量
を減少させる。ステツプS8からステツプS9に移
るとステツプS9では排気弁２３Ａの開指令を弁
駆動回路２４に与える。弁駆動回路２４は排気弁
２３Ａを全開にする。排気弁２３Ａを全開にする
と、４段目の燃焼段の熱が大気に放熱される。４
段目の熱が放熱すると１〜３段目の乾燥帯におけ
る乾燥が妨げられるため、次第に燃焼段が低下し
５段目に移行する。燃焼段が５段目に移行する
と、ステツプS10で温度差ΔT５が最大と判断す
る。ステツプS11で温度Ｔ５を燃焼段温度と判定
し、温度Ｔ６を調節計１７に温度検出値として加
える。調節計１７は５段目の温度Ｔ５が設定値と
なるように燃料制御弁１３を制御する。ステツプ
S12に移行すると、排気弁２３Ａの閉指令と排気
弁２３Ｂの開指令を弁駆動回路２４に与える。弁
駆動回路２４は排気弁２３Ａを全閉にすると同時
に排気弁２３Ｂを全開にする。排気弁２３Ｂを全
開にすると５段目の熱が大気に放散されるので、
乾燥段となつている１〜４段目の乾燥が妨げられ
る。このため、燃焼段は次第に低下し６段目が実
燃焼段になる。温度差ΔT４，ΔT５が共に最大
値にならない場合には設定燃焼段である６段目が
実燃焼段と判定し、ステツプS13で温度Ｔ６を実
燃焼段温度として調節計１７に入力する。調節計
１７は設定燃焼段である６段目の温度Ｔ６が設定
値になるように燃料制御弁１３を制御する。ステ
ツプS14では排気弁２３Ａ，２３Ｂの閉指令を弁
駆動回路２４に与える。弁駆動回路２４は排気弁
２３Ａ，２３Ｂを全閉にする。排気弁２３Ａは既
に全閉になつているが再確認操作を行う。通常は
排気弁２３Ａ，２３Ｂ共に全閉状態で、設定燃焼
段である６段目を実燃焼段にして焼却処理が行な
われる。多段焼却炉１の６段目を設定燃焼段とし
たのはバーナ１１が７段目に設けてあり、バーナ
１１と実燃焼段との距離を短くしてバーナの加熱
効果を十分に発揮させ、かつ、未燃物を排出しな
いようにするためである。ステツプS15では４〜
６段目のいずれが実燃焼段である場合も最適燃焼
温度（700℃）を調節計１７に温度設定値として
与える。以上の実燃焼段の判定は多段焼却炉１内
での燃焼段の変化が緩やかである事を考慮し、ス
テツプS16でタイマ（図示せず）により計時し、
10分〜15分毎に実燃焼段の検出を実行する（ステ
ツプS17）。

さて、第１図の実施例は温度差によつて実燃焼
段を検出している。このことについて具体的に説
明する。

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℃、Ｔ
５＝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。

焼却炉の乾燥帯では、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。

なお、多段焼却炉１の加温中期間や多段焼却炉
１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の最も効果のあ
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、
バーナの最も効果のある設定燃焼段が実燃焼段に
なるようにしている。このため、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る。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
却炉の実燃焼段の検出を行い設定燃焼段が実燃焼
段になるようにしている。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。

なお、上述の実施例は実燃焼段を温度差によつ
て検出しているが、最高温度の段を実燃焼段と判
定しても同様に行える。また、設定燃焼段以外が
実燃焼段になつた際にも実燃焼段を最適燃焼温度
となるようにしているが、実燃焼段の移行が速や
かに行われる場合には常に設定燃焼段を最適燃焼
温度に制御するようにしてもよいのは勿論であ
る。さらに、排気弁はオンオフ制御でなく開度調
節するようにすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の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、２３Ａ，２３Ｂ……排気弁、２４……弁駆動
回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 上下方向に複数段の棚を有し、最上段に投入
   される被燃焼物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、前記多段焼却炉の複数段のうち燃焼段と定め
   た設定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燃料制御手段
   と、前記多段焼却炉の燃焼帯と定めた複数段の温
   度をそれぞれ検出する温度検出手段と、前記多段
   焼却炉の設定燃焼段より上方の段に設けられる排
   気手段と、前記温度検出手段で検出した各段温度
   により実燃焼段を判定する燃焼段判定手段と、前
   記実燃焼段が前記設定燃焼段より上段の際に前記
   排気手段を作動させる排気制御手段とを具備した
   多段焼却炉装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記燃焼段
   判定手段は前記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段のうちの下段を実燃焼段と判
   定することを特徴とする多段焼却炉装置。