JPH04203802A

JPH04203802A - 燃焼炉の二次燃焼室制御方法および装置

Info

Publication number: JPH04203802A
Application number: JP33664990A
Authority: JP
Inventors: Yuya Yamahata; 山畑　祐哉; Hiroaki Harada; 裕昭原田; Kunio Yoshida; 邦夫吉田
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1992-07-24

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】〔産業上の利用分野〕本発明は燃焼炉の二次燃焼室制御方法および装置に関し
、さらに詳しくは未燃ガス等が多く発生する炉において
これらを完全燃焼させ、燃焼効率を向上させる燃焼炉の
二次燃焼室制御方法および装置に関するものである。

［従来の技術］従来、廃棄物等の焼却炉、例えば流動焼却炉においては
、第６図Ａに示すように流動層炉１の出口２に酸素濃度
計１１および温度計１３を設置し、これらの計測データ
に基づいて流動層炉１の二次燃焼室７に供給する二次空
気１１の全量をコントロールしていた。なお、図中９は
ごみ、３は流動層、および５は一次空気の供給管を示す
。このような流動層炉では、投入されたごみの質や、量
の変動によって燃焼排ガスの組成が炉内の場所によって
異なり、また経時的にも変動することになる。

このようにして二次燃焼室７を通る排ガス中には第６図
Ｂの斜線部に示すように時間的なごみ質の変動による高
−酸化炭素（ＣＯ）ガス部分が生成したり、第６図Ｃに
示すように投入したごみの分布により位置的に高い一酸
化炭素濃度のガスが炉内に偏在するといった現象を生し
る。さらにこのような炉では、一般に二次空気等の注入
速度が３Ｏｍ／ｓｅｃ以下と低いので、燃焼排ガスとの
混合が悪く、また二次燃焼室７のガス温度も任意に上げ
ることができないので、−酸化炭素等の未燃ガスの濃度
を低下させるには限界があった。

〔発明が解決しようとする課題］本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消し、ごみ焼
却炉等のように、原料の性質および量が経時的または炉
内で場所的に変動し、このため炉内のフリーボード部に
一酸化炭素等の未燃ガスが偏在し、高濃度の有害ガスが
炉外に排出されるのを防止するようにした燃焼炉の二次
燃焼室制御方法および装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段］上記目的を達成するために、本発明者等は、二次燃焼室
の二次空気が吹き込まれる燃焼空間を小区画からなる多
数の仮想セグメント（仕切り壁のない区画）に分割し、
この小区画の空間毎に二次空気の供給手段およびこれに
付随して二次空気供給手段の後流側に特定ガス、例えば
酸素の濃度計および／または温度計を設置し、これらの
セグメント毎に該ガス濃度計および／または温度計の計
測値が所定値になるよう乙こ二次空気の供給量を制御し
、燃焼ガス空間における未燃ガスの偏在を解消し、その
完全燃焼を図るようにしたものである。

すなわち、本発明方法は、燃焼炉内の二次空気が吹き込
まれる燃焼室空間を小区画からなる多数の仮想セグメン
トに分割し、この小区画の空間毎に二次空気の供給手段
およびその後流に特定ガス、濃度計および／または温度
計を設置し、これらのセグメント毎に該ガス濃度計およ
び／または温度計の計測値が所定値になるように二次空
気の供給量、および必要に応じて燃料量を制御する燃焼
炉の二次燃焼室制御方法である。

また本発明装置は、二次空気の吹き込みノズルと、該吹
き込みノズルの近傍の燃焼ガス後流に設けられた特定ガ
ス成分の濃度計および／または温度計と、前記吹き込み
ノズルの近傍の燃焼排ガス前流に必要に応じて設けられ
る燃料の供給ノズルとからそれぞれ構成され、かつ燃焼
排ガス流路を多数区分する所定の仮想セグメント空間毎
に配置される二次空気吹き込み制御ユニシト群と、前記
各制御ユニットのガス濃度計および／または温度計の計
測値に基づき該計測値が設定値になるように各制御ユニ
ットの二次空気吹き込み量を調節する制御手段とを有す
る燃焼炉の二次燃焼室制御装置である。

以下、本発明を図面によりさらに詳細に説明する。

［実施例］第１図は、本発明の一実施例を示す燃焼炉の二次燃焼室
制御方法および装置の説明図である。この燃焼炉は流動
層炉であり、炉本体１と、その底部に設けられた一次空
気の供給管５より吹き込まれる空気により流動媒体が流
動化して形成される流動層３と、被焼却物であるごみ９
の投入口１０と、流動層３の上方に設けられた二次空気
１５の供給管１７と、該二次空気供給管の燃焼ガス後流
に設けられた検出部２９および３１をそれぞれ有する温
度計１３および酸素濃度計１１と、炉出口３０に設けら
れた検出部２９および３１をそれぞれ有する温度計１３
および酸素濃度計１１、およびこれらの信号を後述する
制御装置へ伝達する制御ライン２３と、前記二次空気１
５に排ガス１５Ａを供給してその酸素濃度を調節するた
めの調節弁２ＬＡと、最下段の二次空気供給管１７の直
下にそれぞれ設けられた燃料１９の供給ノズル２７と、
前記各個所の温度および酸素濃度が所定値になるように
燃料１９、二次空気１５、排ガス１５Ａの各供給管に調
節バルブ２２．２１．２１Ａおよび制御ライン２４．２
５および２６を介して流量信号を与える制御装置３５と
から構成される。

この装置においては、炉内二次燃焼室には燃料供給ノズ
ル２７、二次空気供給管１７、温度検出部２５および酸
素濃度検出部３１から構成される制御ユニ・７トを有す
る小区画（コントロールセグメント）３７および３９が
流路断面方向に４列、上下２段にわたって設けられ、こ
れらの列の間にはガスを分割するだめのパイプ３３が１
列設けられた構成になっている。なお、下段のコントロ
ールセグメント３９には燃料供給ノズル２７を含んでい
るが、これは必要に応じて設ければよく、上段のコント
ロールセグメントでは省略されている。

また、各セグメント内の温度計１３および酸素濃度計１
１は、求める制御性能によって両方またはいずれか一方
を設ければよい。二次空気供給管１７は、第２回に詳細
を示したように、下方に角度θ（好ましくは９０〜１８
０度）をなすようにノズル１７Ａが設けられており、こ
のノズルは管の軸方向に例えば約２０１の間隔で設けら
れ、高速度■で二次空気が噴出するようになっている。

この二次空気甲乙こは調節バルブ２１Ａにより排ガス１
５Ａを適宜混合してもよく、以下、二次空気なる用語は
排ガスを含んでいてもよいものとする。

このような構成において、被焼却物であるごみ９は投入
口１０から流動層３に投入され、ここで−次空気５の吹
き込み下に流動媒体とともに流動燃焼される。燃焼排ガ
スは流動層上方の二次燃焼室を通るが、その際流路断面
方向に設けられた第１段のセグメント３９の列、ガス流
を分割するための管列３３および第２段のセグメント３
７の列を通過する間に二次空気供給管自体によるガス流
の分割効果に加えて後流に設けられた温度計１３および
酸素濃度計１１による計測値が設定値になるように各供
給管の二次空気供給量を調節することにより、各セグメ
ント毎に所定温度および未燃分の完全燃焼を達成する空
気量が供給されるので、二次燃焼室全体にわたって一酸
化炭素ガス等が偏在することなく、これらの未燃分の完
全燃焼および温度制御を達成することができる。この場
合所定セグメントの温度が所定値にならない時には、燃
料噴出ノズル２７から燃料が噴出され、所定温度になる
ように制御することができる。この実施例では各セグメ
ント列は２段に設けられているが、これは１段または３
段以上設けてもよいことは勿論である。

第３図は、本発明の他の一実施例を示すもので、実施例
１の装置と異なる点は、燃焼炉の二次燃焼室に垂直の仕
切４１および４５を設け、垂直方向にＵ字型の屈曲部を
有する流路を形成し、該流路に温度検出部２９、酸素濃
度検出部３１および二次空気供給ノズル１７Ｂからなる
コントロールセグメント５７を２段にわたって設けたこ
とである。

なお、第１図の実施例におけるガス分割用のパイプ３３
の列は省略され、その代わりに燃料１９の供給部の下方
にガス混合用の排ガス３９の供給口が設けられている。

またこの実施例では前記ガス流路の出口３０に最も近い
流路４７に熱交換器４９が設けられ、さらにその底部に
モーター５５に連結されたスクリュー５３を有する灰５
２の抜き出し管５１が設けられている。

このような構成において、流動層３で発生した燃焼排ガ
スは二次燃焼室の垂直のＵ字型屈曲通路４３および４７
を通過する間に前記温度検出部２９、酸素濃度検出部３
１および二次空気供給ノズル１７Ｂからなるコン、トロ
ールセグメント５７を順次通過し、各セグメントの計測
値が設定値に合致するように各セグメントへの二次空気
の供給量が制御装置３５により制御されて供給され、そ
れぞれの個所における温度制御を行うとともに、未燃分
の偏在が解消され、さらに流路４７を通過する間に熱交
換器４９で熱回収が行われ、炉出口３０から排出される
。この最後の排ガス流路を通る間に灰は下方に落下し、
抜き出し管５３のスクリュー５１の回転によって外部に
取り呂される。

上記実施例によれば、二次燃焼室を複数のコントロール
セグメント、第１図の場合は流路断面方向に２段に設け
られたコントロールセグメント３７の列、および第３図
の場合にはガス流れ方向に２段に設けられたコントロー
ルセグメント５７の列を設けたことにより、各々のセグ
メントの温度、酸素濃度を独立してコントロールするこ
とができるため、−酸化炭素濃度、窒素酸化物（ＮＯｘ
、Ｎ２０等）の低減に最適な燃焼温度および酸素濃度の
空間を形成することができる。例えば投入されるごみの
質や量が１〜２分間のタイムスパンで変動し、この変動
が流動層から二次燃焼空間に流入するガス組成に直接影
響する場合（例えば第６図Ｂ）においても、そのガスが
各セグメントを通過する際に均一化され、低ＮＯｘ化を
達成する最適温度およびＣＯの完全燃焼のだめの最適酸
素濃度に到達させることができる。また同様に第６図Ｃ
に示すようにごみ投入位置の変動によって水平方向のガ
ス組成が変動する場合においても、前記と同様に各セグ
メントの温度および酸素濃度を所定値に調節することに
より、均一化を図ることができる。さらに燃焼空間を細
かく分割して制御するため、過剰酸素濃度を低くするこ
とができ、これにより熱回収炉型に通用した場合でもそ
の効率を向上させることが可能になる。

上記実施例において、酸素濃度計は、二酸化炭素濃度計
、レザー光による成分分析計のような他のガス濃度計に
置き換えてもよい。また温度計は、熱電対、放射温度計
等が用いられる。

本発明装置における燃焼条件は、特に限定されるもので
はないが、低ＣＯおよび低ＮＯｘ燃焼のためには、流動
層の燃焼温度６５０〜７００　’Ｃ１空気比０．７−０
．９、−次空気温度２００〜３００°Ｃ１二次空気温度
２００″Ｃ以上、二次空気吹込速度１０ｍ／ｓｅｃ以上
、二次燃焼室の温度７００〜９５０″Ｃ１炉出ロ酸素濃
度５〜６％等の諸条件が好適であり、また低空気比のた
めに、二次空気中に排ガスを含有させて混合に充分なガ
ス量を確保することが望ましい。

さらにＮ２０低減のためには、流動層温度を５００〜６
００　’Ｃ３空気比０１４−０．５程度とし、二次燃焼
室の温度を７００〜１１００°Ｃと高目に設定し、均一
に二次空気を供給して燃焼させることが好ましい。

本発明における各セグメント空間の温度および特定ガス
濃度の設定は、炉の性能および上述のような目的とする
制御条件に応じてそれぞれ設定される。

以上は、流動層炉を例にとって説明したが、本発明は、
二次燃焼空間が必要な他の燃焼炉にも適用可能である。

また被燃焼物もごみ以外の可燃物に適用可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、燃焼炉の二次燃焼空間を多数のコント
ロールセグメントに分割し、各々のセグメントの温度お
よび／またはガス濃度を独立してコントロールすること
により、燃焼炉内のＣＯ等の未燃ガスの局部的な偏在を
なくし、その均一化を図るとともに、ＣＯの発生を抑制
し、ダイオキシン対策の１つとして考えられている一酸
化酸素の総量規制にも対応することができる。また温度
制御も同時に行うことができるので、ＮＯｘの発生を防
止するとともに、比較的低温燃焼のためにＮ２０の生成
も抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す流動層燃焼炉の二次
空気制御方法および装置の説明図、第２図は、前記燃焼
炉の燃焼空間に配置される二次空気の供給管の断面図、
第３図は、本発明の他の実施例を示す燃焼炉の二次空気
制御方法および装置の説明図、第４図は、第３図におけ
る■−■線に沿った矢視方向の断面図、第５図は、第３
図のＶ−Ｖ線に沿った矢視方向断面図および第６図Ａ、
ＢおよびＣは、従来の流動層燃焼炉の燃焼状態を示す説
明図である。１・・・燃焼炉本体、３・・・流動層、５・・・−次空
気、９・・・ごみ、１１・・・酸素濃度計、１３・・・
温度計、１５・・・二次空気、１５Ａ・・・排ガス、１
７・・・二次空気供給管、１９・・・燃料、２１・・・
二次空気調節バルブ、２１Ａ・・・排ガス調節バルブ、
２２・・・燃料調節バルブ、２３．２４．２５および２
６・・・制御ライン、２７・・・燃料供給ノズル、２９
・・・温度検出部、３１・・・酸素濃度検出部、３０・
・・炉出口、３３・・・ガス分割用パイプ、３５・・・
制御装置（コンピュータ）、３７・・・コントロールセ
グメント、３９・・・排ガス、４１および４５・・・仕
切、４３・・・燃焼空間部、４７・・・ガス流路、４９
・・・熱交換部、５１・・・灰抜き出し管、５２・・・
灰、５３・・・スクリュー、５５・・・モーター、５７
・・・コントロールセグメント。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）燃焼炉内の二次空気が吹き込まれる燃焼室空間を
小区画からなる多数の仮想セグメントに分割し、この小
区画の空間毎に二次空気の供給手段およびその後流に特
定ガス、濃度計および／または温度計を設置し、これら
のセグメント毎に該ガス濃度計および／または温度計の
計測値が所定値になるように二次空気の供給量、および
必要に応じて燃料量を制御する燃焼炉の二次燃焼室制御
方法。
（２）二次空気の吹き込みノズルと、該吹き込みノズル
の近傍の燃焼ガス後流に設けられた特定ガス成分の濃度
計および／または温度計と、前記吹き込みノズルの近傍
の燃焼排ガス前流に必要に応じて設けられる燃料の供給
ノズルとからそれぞれ構成され、かつ燃焼排ガス流路を
多数区分する所定の仮想セグメント空間毎に配置される
二次空気吹き込み制御ユニット群と、前記各制御ユニッ
トのガス濃度計および／または温度計の計測値に基づき
該計測値が設定値になるように各制御ユニットの二次空
気吹き込み量を調節する制御手段とを有する燃焼炉の二
次燃焼室制御装置。
（３）前記燃焼排ガス流路を区分するセグメント空間お
よび該空間に設けられる前記制御ユニットが流路断面方
向に複数列および複数段形成される請求項２記載の燃焼
炉の二次燃焼室制御装置。
（４）前記燃焼排ガスが二次燃焼室空間をＵ字型屈曲部
を通って流れるように燃焼空間部に仕切りが設けられ、
かつこのように形成された流路内に前記セグメント空間
および制御ユニットが複数個所定間隔で形成される請求
項２記載の燃焼炉の二次燃焼室制御装置。