JPH04297714A - ガス混合装置を備えたごみ焼却装置におけるごみ焼却方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般廃棄物や産業廃棄
物などを焼却するごみ焼却装置のごみ焼却方法に関する
。

【０００２】

【従来の技術】近年、プラスチック類の多用とＯＡ化の
進展等の影響で、一般廃棄物及び産業廃棄物におけるご
み質の高騰と多様化は甚しく、ごみ焼却炉内での燃焼状
態の変動は激しくなる一方である。

【０００３】このため、焼却炉内で発生する燃焼ガスの
一部は、完全燃焼できずに、ダイオキシン類を始め一酸
化炭素等の有害ガスや煤等の未燃酸化物を含んだまま排
出する事があり、周辺住民に対して公害問題を惹起して
いる。

【０００４】図６は、従来のストーカ式ごみ焼却装置の
概略構成を示している。

【０００５】このストーカ式ごみ焼却装置は、焼却炉ａ
の燃焼室ｆの上部に水噴射式のガス冷却室が設置されて
いる。このストーカ式ごみ焼却装置において、ごみピッ
ト（図示省略）からごみクレーン（図示省略）で把持さ
れたごみは、ホッパｂに投入される。ホッパｂに投入さ
れたごみは、乾燥火格子ｃ及び燃焼火格子ｄ上で、各火
格子ｃ，ｄの下から送入される１次燃焼空気（図示省略
）により着火燃焼され、残った難燃物及び未燃物は、後
燃焼装置ｅ上でおき燃焼されて焼却灰となり、高温の焼
却灰は灰冷却槽（図示省略）で消火・吸湿させられた後
、場外へ搬出される。

【０００６】ごみの燃焼に伴って発生した燃焼ガスは、
燃焼室ｆの上部で１次燃焼による火炎及び炉壁からの放
射熱を受けるとともに、供給口ｇから供給される２次燃
焼空気によって２次燃焼する。これにより燃焼ガス中に
含まれる未燃分を酸化燃焼させるとともに、ダイオキシ
ン類及び臭気成分を熱分解させてガス冷却室ｈに排ガス
として送られる。ガス冷却室ｈに送られた高温の排ガス
は、水噴射ノズルｉから水を噴射して冷却された後、空
気予熱器ｊ、集じん装置ｋを経て誘引送風機ｍの吸引力
により吸引され、煙突ｎから排出される。

【０００７】ここで、２次燃焼空気は、一般に炉内温度
冷却空気と呼称され、その供給量は炉内温度調節警報計
の温度設定範囲を守るように調節されることが多い。ま
た、上記炉内温度冷却空気の供給量を最大限供給しても
炉内温度の降下が十分でなく、高温警報が発せられた場
合は、窒素酸化物低減を目的とする炉内水噴射ノズルｐ
による噴射水の噴射量を増加して炉内温度を抑制するの
が一般的な応急対策である。

【０００８】その後、炉内温度を安定させるためにごみ
供給量及び各火格子の送り速度を調整し、１次燃焼用空
気の送入量及び温度を調節するのが自動燃焼制御の一般
的な手法である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃焼室
ｆ内における未燃ガス、ダイオキシン類、及び煤や一酸
化炭素等の未燃酸化物の発生位置及び発生量は、ごみ質
によって激しく変動するため、２次燃焼空気を過剰に供
給しているにもかかわらず、未燃ガス、ダイオキシン類
、及び未燃酸化物を含む燃焼ガスとこの２次燃焼空気と
が十分に混合されないと、２次燃焼域を通過しても、そ
の一部は未燃焼・未分解のままガス冷却室ｈに排出され
ることになる。

【００１０】一方、窒素酸化物の低減のためには、主た
る発生源である乾燥火格子ｃ側のガスを低温の還元雰囲
気として、ごみの熱分解により発生するアンモニアで自
己脱硝させるのが一般的であるが、２次燃焼促進や炉内
温度抑制のために２次燃焼空気を増量させると、高温の
酸化雰囲気となり窒素酸化物の排出量が増加するために
２次燃焼空気量の調整に制限があり、焼却炉の安定運転
と相反することになる。

【００１１】次に、ガス冷却室ｈ内を上昇する排ガスは
、燃焼室ｆからのガス流の影響を受けて、ガス冷却室ｈ
の中心部あるいは片側に偏って直進するため、ガス冷却
室ｈ全体が有効に利用されていないばかりでなく、ごみ
質の変動に伴ってその排ガス量も変動するため、集じん
装置ｋの入口での排ガス温度を一定にするためには水噴
射ノズルｉによる噴射水の量を調整してガス冷却室ｈか
ら空気予熱器ｊを経て集じん装置ｋに排出される排ガス
の温度を調整せざるを得ない。

【００１２】したがって、排ガス量の変動に対応して水
噴射ノズルｉから水を大量に噴射した場合、未蒸発噴射
水がガス冷却室ｈの側壁を濡らしてこの側壁を傷めたり
、空気予熱器ｊの管壁を濡らしてダストを付着させたり
、噴射水の相互干渉により未蒸発水滴が燃焼室ｆに滴下
したりすることが多かった。

【００１３】また、ガス冷却室ｈの上方の低温部からの
放射冷却作用と前述の未蒸発水滴の滴下の影響で燃焼室
ｆとガス冷却室ｈとの連通部（燃焼室ｅからの燃焼ガス
の出口部となる。）ｆ１の温度が低下し、２次燃焼を妨
げるという問題があった。

【００１４】一方、平成２年１２月に厚生省から「ダイ
オキシン類発生防止等ガイドライン（案）」が通達され
、このガイドラインではごみ焼却炉において完全燃焼を
行い未燃酸化物の排出量を低減させるという指標により
、ダイオキシン類の発生を防止・抑制するため燃焼ガス
を高温状態で維持して、未燃ガスと２次燃焼空気との混
合を促進するように定めている。

【００１５】また、集じん装置において、ダイオキシン
類の再生成を防止するために、集じん装置入口でのガス
温度を低下させるように定めており、ガス冷却室での冷
却能力を増加させる必要に迫られている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明のガス混合装置を
備えたごみ焼却炉のごみ焼却方法は、燃焼室の上部にガ
ス冷却室を設け、該燃焼室とガス冷却室との連通部付近
に複数のガス通路が形成されたガス混合装置を設けると
ともに、各ガス通路に３次燃焼空気を噴射するガス混合
装置を備えたごみ焼却装置であって、上記燃焼室からガ
ス冷却室に流入するガスの温度を検出する温度検出器を
設け、該温度検出器の検出温度に基づいて３次燃焼空気
の供給量を制御するものである。

【００１７】また、本発明のガス混合装置を備えたごみ
焼却炉のごみ焼却方法は、前記温度検出器の他に排ガス
中のＣＯ濃度を検出するＣＯ濃度検出器を設けるととも
に、排ガス中のＯ２　濃度を検出するＯ２　濃度検出器
を設け、ＣＯ濃度検出器の検出ＣＯ濃度に基づいて前記
３次燃焼空気の供給量を制御するとともに、Ｏ２　濃度
検出器の検出Ｏ２　濃度に基づいて前記３次燃焼空気の
供給量を制御し、これら検出温度、検出ＣＯ濃度、及び
検出Ｏ２　濃度に基づく制御のうち、検出温度に基づく
制御を第１優先とし、検出ＣＯ濃度に基づく制御を第２
優先とし、検出Ｏ２　濃度に基づく制御を第３優先とす
るものである。

【００１８】

【作用】燃焼室出口温度検出器で検出した排ガスの温度
、もしくは排ガス中の一酸化酸素濃度、または排ガス中
の酸素濃度を単位時間積算し、その積算平均値が予め設
定された範囲を逸脱した場合には、補正量を計算して３
次燃焼空気の供給量を制御する。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

【００２０】図１は本発明に係るガス混合装置を備えた
ごみ焼却装置の概略構成を示し、図２は焼却炉を示して
いる。

【００２１】同図において、１はホッパ、３は焼却炉２
内に設けられた乾燥火格子、４は乾燥火格子３の排出側
に設けられた燃焼火格子、５は後燃焼装置、６は２次燃
焼空気１４の供給口、９は燃焼室、２０はガス冷却室、
２１は水噴射ノズル、２２はガス冷却室２０の排出口に
連通された空気予熱器、２３は集じん装置、２４は誘引
送風機、２５は煙突である。

【００２２】焼却炉２には、乾燥火格子３の上方に炉内
水噴射ノズル１０が設けられている。炉内水噴射ノズル
１０は炉内水噴射調節弁１１を介して図示しない水供給
源に連通されている。

【００２３】供給口６は２次燃焼空気調整ダンパ１２を
介して２次燃焼空気送風機１３に連通されている。

【００２４】また、焼却炉２の燃焼室９には還元雰囲気
温度検出器１５及び２次燃焼域温度検出器１６がそれぞ
れ設けられている。これら還元雰囲気温度検出器１５及
び２次燃焼域温度検出器１６で検出された検出信号は後
述する第１制御部６０（図３参照）に出力され、第１制
御部６０ではこれら検出信号に基づいて炉内水噴射調節
弁１１を制御して炉内水噴射ノズル１０から噴射する水
の量を制御するとともに、２次燃焼空気調整ダンパ１２
を制御して２次燃焼空気送風機１３によって供給口６か
ら吐出される２次燃焼空気１４の供給量を制御する。

【００２５】燃焼室９とガス冷却室２０との連通部９ａ
（すなわち燃焼室９の出口）にはガス混合装置３０が配
設されている。

【００２６】ガス混合装置３０は、図３に示すように、
燃焼ガス８の保有する熱量を燃焼室９内に反射させ、ガ
ス冷却室２０からの冷却効果を遮断して、燃焼室９内を
高温に保つための耐火物からなる本体３１と、本体３１
に形成された複数のガス通路３２と、ガス通路３２を挟
んで本体３１にそれぞれ配設され３次燃焼空気４２を供
給する３次燃焼空気送風機４０に連通された複数の通気
管３３と、各通気管３３から分岐され上記３次燃焼空気
４２を噴射する噴射口３５とから構成されている。

【００２７】ガス通路３２は、燃焼ガス８の通過時の通
気抵抗となるとともに、通過したガスがガス冷却室２０
内で旋回等のガス流を発生させるように所定の方向にそ
れぞれ傾斜して形成されている。

【００２８】上記３次燃焼空気送風機４０と各通気管３
３とを連通させる各配管には３次燃焼空気吹込調節弁４
１がそれぞれ介装されている。これら３次燃焼空気吹込
調節弁４１により各通気管３３に供給する供給量がそれ
ぞれ個別に調整可能に構成されており、各通気管３３の
噴射口３５から噴射する３次燃焼空気４２の噴射量を調
節することができる。

【００２９】各噴射口３５はガス通路３２を通過する燃
焼ガス８と対向して噴射するように形成されている。こ
の噴射口３５は、ガス混合装置３０と対向する連通部９
ａの側壁にも設けられており、３次燃焼空気吹込調節弁
４１を介して前記３次燃焼空気送風機４０に連通されて
いる。

【００３０】ガス冷却室２０の途中部には、該ガス冷却
室２０内を流れる排ガス１９の流量を測定するガス流量
測定装置５０が設けられている。

【００３１】ガス流量測定装置５０は、常時はガス冷却
室２０の外側に没し、指定された時においてのみ一点鎖
線で示すガス冷却室２０内の各測定位置まで突出してガ
ス冷却室２０内の排ガス１９の流量分布状態を測定する
。

【００３２】また、ガス混合装置３０の上方には燃焼室
出口温度検出器５１が設けられている。

【００３３】さらに、前記煙突２５の入口には、煙突入
口ＣＯ濃度検出器５２、及び煙突入口Ｏ２　濃度検出器
５３が設けられている。

【００３４】これら燃焼室出口温度検出器５１、煙突入
口ＣＯ濃度検出器５２、及び煙突入口Ｏ２　濃度検出器
５３で検出された各検出信号は、後述する第２制御部７
０（図５参照）に出力され、第２制御部７０ではこれら
検出信号に基づいて前記各３次燃焼空気吹込調節弁４１
を制御するとともに、３次燃焼空気送風機４０の全送風
量を制御する。

【００３５】次に、このように構成されたガス混合装置
を備えたごみ焼却装置によりごみを焼却する場合につい
て説明する。

【００３６】まず、燃焼室９でのごみの焼却について簡
単に述べておく。

【００３７】ごみピット（図示省略）からごみクレーン
（図示省略）で把持されたごみは、ホッパ１に投入され
る。ホッパ１に投入されたごみは、乾燥火格子３及び燃
焼火格子４上で、各火格子３，４の下から送入される１
次燃焼空気（図示省略）により着火燃焼され、残った難
燃物及び未燃物は、後燃焼装置５上でおき燃焼されて焼
却灰となり、高温の焼却灰は灰冷却槽（図示省略）で消
火・吸湿させられた後、場外へ搬出される。

【００３８】また、ごみの燃焼によって発生する火炎及
び燃焼ガス８は、燃焼室９内でその保有する高温のエネ
ルギを放射しながら上昇してガス冷却室２０に流入しよ
うとするが、ガス混合装置３０の持つ通気抵抗のために
大部分がガス冷却室２０に直進できずに滞留したり、一
部は反転して燃焼室９内を旋回することになる。

【００３９】このように燃焼ガス８が旋回することで、
燃焼ガス８の持つ熱量が、燃焼室９の前部に放射されて
ごみの乾燥を促進するとともに、この旋回する燃焼ガス
８と、燃焼室９内に存在する未分解のダイオキシン類、
臭気成分、及び煤や一酸化炭素等の未燃酸化物を含んだ
未燃ガス７と２次燃焼空気１４とが混合して、燃焼室９
内全面で２次燃焼を起こす。

【００４０】そして、ガス混合装置３０のガス通路３２
に流入する燃焼ガス８には、噴射口３５から３次燃焼空
気４２が対向流に噴射されており、これにより燃焼室９
内で２次燃焼したが、なおかつ残存する微少なダイオキ
シン類や未燃酸化物を含む燃焼ガス８と３次燃焼空気４
２とが完全に混合され、ガス混合装置本体３１の放射熱
で高温に保持されたガス通路３２の入口付近で未分解物
質や未燃酸化物の再燃焼が行われる。

【００４１】図４は前記第１制御部６０のブロック図を
示し、また、図５は前記第２制御部７０のブロック図を
示しており、これら第１制御部６０及び第２制御部７０
の説明とともに、本発明のガス混合装置を備えたごみ焼
却装置におけるごみ焼却方法を説明する。

【００４２】まず、図４に示すように、還元雰囲気温度
検出器１５で測定された温度は比較演算部６１に入力さ
れ、この比較演算部６１では還元雰囲気温度設定器６２
で予め設定された温度と比較し、その偏差を補正する補
正信号を燃焼室内噴射水量制御部６３に出力して燃焼室
内噴射水量制御部６３により炉内水噴射調節弁１１を制
御して炉内水噴射ノズル１０からの噴射水量を優先的に
制御するとともに、補正信号を２次燃焼空気量制御部６
５に出力して２次燃焼空気量制御部６５により２次燃焼
空気調整ダンパ１２を制御して還元状態を崩さない程度
に２次燃焼空気１４の供給量を制御する。

【００４３】また、２次燃焼域温度検出器１６により検
出された温度は、比較・遅延演算回路６６で単位時間積
算され、その積算平均値が２次燃焼域温度設定器６７に
より予め設定された温度範囲を逸脱した場合にその補正
信号を比較演算部６１に出力する。比較演算部６１では
、補正信号に基づいて指令信号を２次燃焼空気量制御部
６５に出力し、２次燃焼空気量制御部６５により２次燃
焼空気調整ダンパ１２を制御して還元状態を崩さない程
度に２次燃焼空気１４の供給量を優先的に制御するとと
もに、その補正不足分は燃焼室内噴射水量制御部６３に
より炉内水噴射調節弁１１を制御して炉内水噴射ノズル
１０からの噴射水量を制御する。

【００４４】この一連の操作により、臭気成分の熱分解
及び未燃酸化物の再燃焼の大部分が完了するとともに、
窒素酸化物の主要発生区域を比較的低温で還元雰囲気に
維持することができ、このためごみまたは空気中の窒素
の酸化を抑制することができる。

【００４５】しかし、上述の方法では還元域及び２次燃
焼域の温度が上昇した場合に、燃焼室９内の温度が制御
できないだけでなく、ダイオキシン類の熱分解が進捗せ
ず、燃焼ガス８中に一部の煤や一酸化炭素等の未燃酸化
物が残存することになる。

【００４６】そして、これらは図４に示す第２制御部７
０により制御される。

【００４７】燃焼室出口温度検出器５１で検出された排
ガス１９の温度は比較・遅延回路７１に入力され、比較
・遅延回路７１で単位時間積算し、その積算平均値が燃
焼室出口温度設定器７２により予め設定された温度範囲
を逸脱した場合には、補正信号を３次燃焼空気総量演算
部７３に出力する。３次燃焼空気総量演算部７３では補
正信号に基づいて必要風量を計算し、３次燃焼空気総量
制御部７４によって３次燃焼空気送風機４０を制御して
３次燃焼空気４２（すなわち炉内温度冷却空気）の供給
量を制御し、燃焼室出口温度を復元させる。

【００４８】すなわち、還元雰囲気圏と、２次燃焼圏と
、ガス混合装置３０の周辺部とでの３段燃焼方式を実施
することになり、また、燃焼室出口温度制御が従来の２
次燃焼空気によるものから、大部分が３次燃焼空気によ
る制御に移行した新しい方式を採用している。

【００４９】一方、煙突入口ＣＯ濃度検出器５２によっ
て測定した一酸化酸素濃度はＣＯ濃度積算器７５に入力
され、ＣＯ濃度積算器７５で一定時間積算してその積算
平均値をＣＯ濃度比較器７６に出力する。ＣＯ濃度比較
器７６では入力された積算平均値とＣＯ平均濃度設定器
７７で予め設定された設定値とを比較し、積算平均値が
設定値と相違すると３次燃焼空気総量演算部７３に補正
信号を出力し、３次燃焼空気総量制御部７４によって３
次燃焼空気送風機４０を制御して３次燃焼空気４２の供
給量を制御する。これにより燃焼室９内の燃焼ガス８と
３次燃焼空気４２とを十分に混合して燃焼ガス８を完全
燃焼させることができ、一酸化炭素排出量を低減できる
。

【００５０】ここで、煙突入口ＣＯ濃度検出器５２によ
って測定する一酸化炭素濃度は、現状では連続測定が不
可能なダイオキシン類の排出量を把握するための代替手
段であり、一酸化炭素排出量の低減、すなわちダイオキ
シン類排出量の低減となる。

【００５１】さらに、完全燃焼が行われたか否かは残留
酸素濃度の測定によって判断できる。したがって、煙突
入口Ｏ２　濃度検出器５３によって測定した残留酸素濃
度はＯ２　濃度積算器７８に入力され、Ｏ２　濃度積算
器７８で一定時間積算してその積算平均値をＯ２　濃度
比較器７９に出力する。Ｏ２　濃度比較器７９では入力
された積算平均値とＯ２　平均濃度設定器８０で集じん
装置２３などの途中での漏入空気量を補正して予め設定
された設定値とを比較し、積算平均値が設定値と相違す
ると３次燃焼空気総量演算部７３に補正信号を出力し、
３次燃焼空気総量制御部７４によって３次燃焼空気送風
機４０を制御して３次燃焼空気４２の供給量を制御する
。

【００５２】上述した３次燃焼空気総量演算部７３に入
力される指令信号は３つあるが、燃焼室出口温度補正を
第１優先とし、煙突入口ＣＯ濃度補正を第２優先、煙突
入口Ｏ２　濃度補正を第３優先として制御する。

【００５３】一方、ガス冷却室２０内の排ガス１９の分
布状態を平準化させるために、前記比較・遅延回路７１
では３次燃焼空気総量演算部７３に補正信号を出力した
時に、ガス流量測定装置制御部８１にも指令信号を出力
する。ガス流量測定装置制御部８１では指令信号に基づ
いてガス流量測定装置５０をガス冷却室２０内に挿入し
て排ガス１９の分布状態を測定し、この測定結果に基づ
いて３次燃焼空気量配分演算部８２により各３次燃焼空
気吹込調節弁４１を制御し、各通気管３３ごとに３次燃
焼空気４２の噴射量を制御する。このように排ガス１９
の分布状態を平準化させることで、ガス冷却室２０での
排ガス１９の滞留時間を長くすることができ、冷却効率
の向上を図ることができる。

【００５４】なお、煙突入口ＣＯ濃度検出器５２の検出
位置は、集じん装置２３の入口または出口、煙突２５の
出口でもよい。また、煙突入口Ｏ２　濃度検出器５３の
検出位置は、燃焼室９の出口、集じん装置２３の入口ま
たは出口、煙突２５の出口でもよい。

【００５５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の方法によれ
ば、上記燃焼室からガス冷却室に流入する排ガスの温度
に基づいてガス混合装置の各ガス通路に供給する３次燃
焼空気の供給量を制御することで、ごみ焼却時における
ガスの完全燃焼が達成でき、窒素酸化物の排出量を抑制
し、炉内温度の安定化を容易ならしめたため、ダイオキ
シン類の排出抑制に極めて有効である。

【００５６】また、検出温度、検出ＣＯ濃度、及び検出
Ｏ２　濃度に基づく制御のうち、検出温度に基づく制御
を第１優先とし、検出ＣＯ濃度に基づく制御を第２優先
とし、検出Ｏ２　濃度に基づく制御を第３優先とするこ
とで、さらにダイオキシン類の排出抑制に有効なものと
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るガス混合装置を備えたごみ焼却装
置の全体の概略を示す構成図である。

【図２】焼却炉を示す縦断側面図である。

【図３】ガス混合装置を示す断面図である。

【図４】第１制御部の構成を示すブロック図である。

【図５】第２制御部の構成を示すブロック図である。

【図６】従来のごみ焼却装置を示す構成図である。

【符号の説明】

９　　燃焼室 ９ａ　　連通部 ２０　　ガス冷却室 ３０　　ガス混合装置 ３２　　ガス通路 ４０　　３次燃焼空気送風機 ４２　　３次燃焼空気

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　燃焼室の上部にガス冷却室を設け、該
   燃焼室とガス冷却室との連通部付近に複数のガス通路が
   形成されたガス混合装置を設けるとともに、各ガス通路
   に３次燃焼空気を噴射するガス混合装置を備えたごみ焼
   却装置であって、上記燃焼室からガス冷却室に流入する
   ガスの温度を検出する温度検出器を設け、該温度検出器
   の検出温度に基づいて３次燃焼空気の供給量を制御する
   ことを特徴とするガス混合装置を備えたごみ焼却装置に
   おけるごみ焼却方法。
2. 【請求項２】　　請求項１記載のガス混合装置を備えた
   ごみ焼却装置におけるごみ焼却方法において、排ガス中
   のＣＯ濃度を検出するＣＯ濃度検出器を設けるとともに
   、排ガス中のＯ２　濃度を検出するＯ２　濃度検出器を
   設け、ＣＯ濃度検出器の検出ＣＯ濃度に基づいて前記３
   次燃焼空気の供給量を制御するとともに、Ｏ２　濃度検
   出器の検出Ｏ２　濃度に基づいて前記３次燃焼空気の供
   給量を制御し、これら検出温度、検出ＣＯ濃度、及び検
   出Ｏ２　濃度に基づく制御のうち、検出温度に基づく制
   御を第１優先とし、検出ＣＯ濃度に基づく制御を第２優
   先とし、検出Ｏ２　濃度に基づく制御を第３優先とする
   ことを特徴とするガス混合装置を備えたごみ焼却装置に
   おけるごみ焼却方法。