JPH0715323B2 - 固形燃料用燃焼装置の運転制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、廃プラスチックを主体とする廃棄物より製造
した固形燃料（略称RDF）を使用する小型ボイラの固形
燃料用燃焼装置の運転制御方法に関するものである。

〔従来技術〕

廃棄物を加工して製造した燃料の燃焼装置としては、廃
木材、紙類を主体とした廃棄物を圧縮成形した燃料用の
燃焼装置が市販されているが、該燃焼装置は燃焼中に溶
融状態となる廃プラスチックを主体とした燃料に適した
燃焼装置ではない。

また、石炭或いは固形廃棄物の燃焼装置としては、火格
子燃焼炉（スプレッダ式、マルチ式等）、流動床焼却炉
等があるが、これらはいずれも大型装置に適した構造の
燃焼装置であり、小型化した燃焼装置として取り扱いの
簡便な装置は少ない。

そこで、従来、小型ボイラに使用する燃焼装置には、取
り扱いが簡単な石油燃料、ガス燃料を使用したものが主
流であり、これらは自動化及び安全化の面でも優れてい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

廃プラスチックを主体とする廃棄物よりなるRDFを小型
ボイラの燃焼装置に使用する場合、上記石油燃料、ガス
燃料を使用する燃焼装置と同じように自動化及び安全化
の点で優れたものである必要があり、既存の固形燃料用
燃焼装置の運転制御方法では同等の自動化及び安全化の
点で問題があった。

また、RDFを燃焼させる固形燃料用燃焼装置として空気
孔を持つ固定したロストルと、該ロストルの下部に位置
し固形燃料を供給するための燃料供給管と該燃料供給管
内に配置されたスクリューとからなる燃料供給装置等を
具備する下込形式の固形燃料燃焼装置もあるが自動化及
び燃料の完全燃焼等において問題点があり小型ボイラの
燃焼装置として適するものではなかった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、上記問題点
を除去し、廃プラスチック、紙、木材等を主体とした固
形燃料を完全燃焼させると共に、自動着火を行うことが
でき、小型ボイラの燃焼装置として使用することができ
る固形燃料用燃焼装置の運転制御方法を提供することに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため本発明の要点は、空気孔を有
し水平面上で回転するロストルと、該ロストルの下部に
位置し固形燃料を供給するための燃料供給管と該燃料供
給管内に配置されたスクリューとからなる燃料供給機構
と、ロストル上の固形燃料に着火する着火バーナと、該
着火バーナの上部に設けた二次燃焼バーナを具備する固
形燃料用燃焼装置の運転制御方法であって、起動時火種
となる適量の固形燃料を燃料供給機構によりロストル上
に供給した後、着火バーナ及び二次燃焼バーナを起動
し、更に火炎温度が所定値になったことを温度センサよ
り検知した時或いは火炎温度が所定値になる時間に燃料
供給機構により定常燃焼のための固形燃料を供給し、そ
の後着火バーナ及び二次燃焼バーナを停止し、一次空気
供給装置から一次空気の供給及び／又は二次空気供給装
置から二次空気の助燃焼空気を供給することを特徴とす
る。

また、上記燃焼空気供給後に所定時間経過したら二次燃
焼バーナを停止することを特徴とする。

また、上記火種となる固形燃料の供給にあたってスクリ
ューの回転数或いは回転速度と運転時間とで制御するこ
とを特徴とする。

また、上記固形燃料用燃焼装置はロストルを水平面上で
回転させてロストル回転機構を具備し、該ロストル回転
機構を起動しロストルを回転する時期を制御することを
特徴とする。

〔作用〕

本発明は固形燃料用燃焼装置の運転方法を上記のように
行うことにより、固形燃料の着火から安定燃焼までの初
期燃焼量、火炎温度、燃焼用空気の供給時期及び燃料供
給時期を制御し、更に二次燃焼バーナを起動停止制御に
より、廃プラスチック、紙、木材等を主体とした固形燃
料の完全燃焼、特に着火時に発生する黒煙を極力抑える
ことが可能となる。

また、自動着火を行うことができ、小型ボイラの燃焼装
置に適用し得る固形燃料用燃焼装置の運転方法となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。第
１図及び第２図は本発明に係る固形燃料用燃焼装置の構
造を示す図であり、第１図は固形燃料用燃焼装置の全体
構造を示す断面図、第２図はロストルの回転機構部分を
示す一部断面図である。

図において、１はロストルであり、該ロストル１は下込
み式でその上面が笠型をしており、表面に多数の空気孔
２が形成されている。ロストル１の中央下部には燃料供
給管15の先端が連結されており、該燃料供給管15はエル
ボ状に曲げられ、炉壁20を貫通し内部に突出し、更に、
燃料供給管15の他端には燃料貯蔵槽４が接続されてい
る。また、燃料供給管15の内部には、モータ21で駆動さ
れる燃料供給スクリュー３が収容されている。

モータ21により燃料供給スクリュー３を回転するとRDF
等の固形燃料が燃料貯蔵槽４より燃料供給管15を通って
ロストル１の上に供給される。

ロストル１は、後述するようにロストル回転機構により
水平方向に低速度で回転できるような構造になってい
る。該ロストル回転機構はロストル１の外周部内側に取
付けられたラック輪８と、該ラック輪８に噛み合うピニ
オン７と、該ラック輪８の外周を回転自在に支持する軸
受９と、減速機６及びモータ５を具備し、モータ５を起
動することにより、その駆動力を減速機６を介して、ピ
ニオン７に伝達され、ロストル１は軸受９に支持されそ
の上でスムーズに回転する。

燃焼用の一次空気は、ファン10によりロストル１の下部
へ供給され、ロストル１の表面に形成された空気孔２に
より噴出し、ロストル１の上に広がる燃料を燃焼させ
る。

また、二次空気はファン11により供給管12を通ってロス
トル１の上方に配置されたリンク13の表面に形成された
空気噴出孔から燃焼室14へ供給される。

なお、ここで、ファン10及びファン11は必ずしも２台必
要とするものではなく１台のファンで一次空気用と二次
空気用に共用してよい。また、燃焼室14に供給する二次
空気を適切な位置から適量供給することにより、黒煙を
発生させず燃焼させることができるから、二次空気を噴
出させるリンク13の取付け位置はこのことを考慮して燃
焼室14内に配置する。

固形燃料にプラスチック分が多い場合は着火に際して空
気不足や周辺温度が低いこと等から黒煙の発生、火炎の
偏り吹き消え等、均一着火が非常に困難である。

これを解決するためロストル１と略同一高さにLPG,LNG
或いは石油等を燃料とする着火バーナ17を設ける。着火
時に黒煙の発生量と発生時間を可能な限り小さくするた
めにロストル１の上方にLPG、LNG或いは石油等を燃料と
する二次燃焼バーナ18を設ける。

上記構造の固形燃料用燃焼装置において、固形燃料に着
火させる場合は、先ずモータ21を起動して燃料供給スク
リュー３を駆動し、ロストル１の上に着火の火種となる
適量の燃料を供給する。この適量な燃料の供給は燃料供
給スクリュー３の回転数或いは回転速度と回転時間を制
御することにより行う。

ロストル１に適量の燃料が供給された後、着火バーナ17
及び二次燃焼バーナ18を作動させる。該着火バーナ17と
二次燃焼バーナ18の着火タイミングは相前後してもよい
が好ましくは二次燃焼バーナ18を先に作動させた方が黒
煙の発生を防ぐことができる。二次燃焼バーナ18が後に
なる場合は、着火バーナ17を作動してから30秒以内に作
動させる必要がある。

着火バーナ17の火炎はロストル１の上部略中央にあり、
火種となる燃料に届くようになっている。着火バーナ17
により固形燃料が燃え始め、火炎が形成されるがその火
炎温度を測定するため温度センサ19がセットされてい
る。

この火炎の温度が400℃以上好ましくは600℃以上になっ
たことを検知してから、定常燃焼のため燃料供給スクリ
ュー３を作動させる。なお、この火炎の温度検知につい
ては、経験に基づいて所定温度になる時間を設定し、該
時間設定で温度センサ19による測定に代えても良い。

上記燃料供給スクリュー３を作動させて定常燃焼に移行
した後、１分以内にファン10及びファン11を起動して一
次空気及び二次空気の供給を行なう。

着火時の黒煙の発生をできる限り抑えるために二次燃焼
バーナ18の作動を必要とするが、その消火時期は固形燃
料の燃焼が安定した後である。経験によると燃料供給ス
クリュー３を再起動した後約10分位が適当である。ま
た、二次燃焼バーナ18を用いないと着火時火炎温度が上
昇する時及び燃料供給スクリュー３を再起動した後が最
も黒煙が出やすいから、この期間に二次燃焼火炎が必要
となる。

上記ロストル回転機構でロストル１を軸受９の上に水平
方向に低速で回転させると、供給される燃料Ａはロスト
ル１上に第３図に示すように均一に広がり、第４図に示
すように、熱分解ゾーンＢ、燃焼ゾーンＣが形成され、
きれいな火炎ができる。従って、ロストル１の回転はロ
ストル１の上の燃料を均一に分散させることが目的であ
るから、これを満足させる時期にロストル回転機構を回
転させればよい。好ましくは燃料供給スクリュー３の起
動前或いは同時であるが、再起動前或いは直後でもよ
い。

また、ロストル回転機構は、燃焼一次空気により冷却さ
れているが、更に減速機６等の駆動部を保護するために
ロストル１の下部の風箱16を水冷壁構造としてもよい。

第５図は上記固形燃料用燃焼の着火運転制御の流れを示
す図である。同図において、先ずロストル回転機構を起
動しロストル１を低速で回転する（ステップ101）。次
に燃料供給スクリュー３を所定時間起動し、着火のため
の火種用の固形燃料を供給する（ステップ102,103）。
次に燃料供給スクリュー３を停止し（ステップ104）、
着火バーナ17及び二次燃焼バーナ18を起動し（ステップ
105）、続いて火炎温度400℃になったら（ステップ10
6）、燃料供給スクリュー３を再起動し（ステップ10
7）、着火バーナ17を停止する（ステップ108）。続いて
ファン10及びファン11を起動し（ステップ111）、二次
燃焼バーナ18を停止する（ステップ112）。一方ステッ
プ107の燃料供給スクリュー３の再起動時間を経過した
ら（ステップ109）、ステップ111のファン10及びファン
11を起動すると共に、所定時間経過したら（ステップ11
0）、二次燃焼バーナ18を停止する。

上記二次燃焼バーナ18は着火時期の黒煙防止のために設
けたものであるが、安定燃焼が必要な場合、バックアッ
プバーナとしての機能も期待することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、固形燃料の着火か
ら安定燃焼までの初期燃焼量、火炎温度、燃焼用空気の
供給時期及び燃料供給時期を制御し、さらに二次燃焼バ
ーナを起動停止制御するので、廃プラスチック、紙、木
材等を主体とした固形燃料の完全燃焼、特に着火時に発
生する黒煙を極力抑えることが可能であると共に、自動
着火を行うことができ、小型ボイラの燃焼装置として適
用することができる等の優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明に係る固形燃料用燃焼装置の
構造を示す図であり、第１図は固形燃料用燃焼装置の全
体構造を示す断面図、第２図はロストルの回転機構部分
を示す一部断面図、第３図はロストル及び燃料供給管の
一部を示す断面図、第４図はロストルの火炎の状態を示
す図、第５図は上記固形燃料用燃焼装置の着火運転制御
の流れを示す図である。 図中、１…ロストル、２…空気孔、３…燃料供給スクリ
ュー、４…燃料貯蔵槽、５…モータ、６…減速機、７…
ピニオン、８…ラック輪、９…軸受、10,11…ファン、1
2…供給管、13…リンク、14…燃焼室、15…燃料供給
管、16…風箱、17…着火バーナ、18…二次燃焼バーナ、
19…温度センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−8074（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−2268（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−185708（ＪＰ，Ｕ)

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空気孔を有し水平面上で回転するロストル
   と、該ロストルの下部に位置し固形燃料を供給するため
   の燃料供給管と該燃料供給管内に配置されたスクリュー
   とからなる燃料供給機構と、前記ロストル上の固形燃料
   に着火する着火バーナと、該着火バーナの上部に設けた
   二次燃焼バーナを具備する固形燃料用燃焼装置の運転制
   御方法であって、 起動時火種となる適量の固形燃料を前記燃料供給機構に
   より前記ロストル上に供給した後、着火バーナ及び二次
   燃焼バーナを起動し、更に火炎温度が所定値になったこ
   とを温度センサより検知した時或いは火炎温度が所定値
   になる時間に前記燃料供給機構により定常燃焼のための
   固形燃料を供給し、その後着火バーナ及び二次燃焼バー
   ナを停止し、一次空気供給装置から一次空気の供給及び
   ／又は二次空気供給装置から二次空気の助燃焼空気を供
   給することを特徴とする固形燃料用燃焼装置の運転制御
   方法。
2. 【請求項２】前記燃焼空気供給後に所定時間経過したら
   前記二次燃焼バーナを停止することを特徴とする特許請
   求の範囲第（１）項記載の固形燃料用燃焼装置の運転制
   御方法。
3. 【請求項３】前記火種となる固形燃料の供給にあたって
   スクリューの回転数或いは回転速度と運転時間とで制御
   することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項又は第
   （２）項記載の固形燃料用燃焼装置の運転制御方法。
4. 【請求項４】前記固形燃料用燃焼装置はロストルを水平
   面上で回転させるロストル回転機構を具備し、該ロスト
   ル回転機構を起動しロストルを回転する時期を制御する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第（２）項又は第
   （３）項記載の固形燃料用燃焼装置の運転制御方法。