JPH0830569B2

JPH0830569B2 - 燃焼炉の燃焼制御方法

Info

Publication number: JPH0830569B2
Application number: JP1154030A
Authority: JP
Inventors: 正昭古川; 吉田　　裕; 剛行内藤; 啓一佐藤
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1989-03-31
Filing date: 1989-06-16
Publication date: 1996-03-27
Anticipated expiration: 2011-03-27
Also published as: JPH0317416A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、都市ごみ又は産業廃棄物等を良好に燃焼す
るため空筒部に未燃ガスと燃焼用２次空気の混合攪拌を
行なう混合攪拌領域を備えた燃焼炉の燃焼制御方法に関
するものである。

〔従来技術及び発明が解決しようとする課題〕

一般に都市ゴミや各種産業廃棄物は、性状が大幅に異
なるので炉内への供給量を一定に保つ給塵機の実現は困
難であり、その上これら都市ゴミや各種産業廃棄物は質
のバラツキも多いことから、炉内に投入されるこれら焼
却物の質及び量の変動がそのまま排ガスの変動となって
現れる。即ち、燃焼炉を燃焼空気量を一定にして運転す
ると、酸素不足になったり酸素過剰になったりする。酸
素不足時には未燃ガスが排出され、酸素過剰の時には過
剰な燃焼空気が入ったことで、燃焼ガスが冷やされるこ
とになり、燃焼が未完な未燃ガスが排出される。それ
故、燃焼炉においては、酸素の過不足が生じないように
排ガス中の酸素濃度を測定して燃焼空気量を制御するの
が一般的である。

一方供給した燃焼空気が有効に未燃ガスと接触するよ
うに炉の空筒部の形状を工夫し、燃焼空気の吹込風速を
変化させ、燃焼空気と未燃ガスが効果的に混合されるよ
うにしたものもある。

しかしながら、上記従来の方法では燃焼空気量を変動
させて制御すると、吹込風速が変わるため、設計点以外
では炉の形状と吹込風速とがマッチしないという問題が
あった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、排ガスの
一部を炉内に導くことにより、燃焼状態が変動しても炉
内の未燃ガスと燃焼用二次空気が混合攪拌される混合攪
拌領域へ供給する混合ガス流量を所定の範囲に維持する
と共に、燃焼が旺盛のとき空筒部上部の燃焼反応を活発
化させ、且つ炉頂温度を適正範囲に維持する燃焼炉の燃
焼制御方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため本発明は、炉床の直上部に空
筒部を設け、当該空筒部の下部領域が未燃焼ガスと燃焼
用２次空気を混合攪拌させる混合攪拌領域である構成の
燃焼炉の炉内に送り込む燃焼用空気量を変化させて燃焼
制御を行なう燃焼炉の燃焼制御方法において、空筒部の
下部領域の混合攪拌領域はその横断面積が炉床面より小
さい絞り部となっており、混合攪拌領域に排ガスの一部
を燃焼用空気量の変化に応じて吹き込むことにより、混
合攪拌領域へ供給する混合ガス流量を所定の範囲内に維
持させることを特徴とする。

また、上記燃焼炉の燃焼制御方法において、排ガスの
一部は空筒部上部にも吹き込み、混合攪拌領域に吹き込
む排ガスが増減した場合、空筒部上部に吹き込む排ガス
流量を該増減分減増させ排ガス中から炉内に送られる排
ガスの循環流量を所定の範囲内に維持することを特徴と
する。

また、上記燃焼炉の燃焼制御方法において、炉頂温度
を監視し、空筒部上部に吹き込む排ガス流量を制御し、
炉頂部を750℃乃至950℃に維持することを特徴とする燃
焼炉の燃焼制御方法。

また、上記燃焼炉の燃焼制御方法のいずれか一つにお
いて、排ガスの一部を、絞り部である混合攪拌領域内に
水平又は下向に吹き込む二次空気と混合させて吹き込む
二次空気と混合させて、吹き込むことを特徴とする。

また、上記燃焼炉の燃焼制御方法のいずれか一つにお
いて、排ガスの一部を、絞り部である混合攪拌領域内に
水平又は下向に吹き込み前記混合攪拌領域内に旋回流を
生じせしめる二次空気と混合させて、吹き込むことを特
徴とする。

〔作用〕

上記の如く排ガスの一部を燃焼用空気量の変化に応じ
て、横断面積が炉床面より小さい絞り部となっている混
合攪拌領域に吹き込むことにより燃焼室内、特に混合攪
拌領域内へ供給する混合ガス流量を所定の範囲内に維持
させるので、燃焼用空気量の大小に係わらず未燃ガスが
一定の攪拌力で攪拌されるから、未燃ガスと燃焼空気と
が良く接触することになり、未燃ガスは効率よく燃焼
し、未燃ガスの排出が極力抑えられることになる。

また、炉内の燃焼が旺盛となり、混合攪拌領域へ吹き
込まれる燃焼用２次空気が増加し、該混合攪拌領域に吹
き込む排ガスが減少した場合、該減少分を空筒部上部に
吹き込むから、炉頂部での燃焼反応を活発化することが
できる。また、このように燃焼が旺盛な場合は炉頂温度
も上昇傾向にあり、循環排ガスの増加は冷却効果、即ち
炉頂温度が常に適正範囲に維持する作用も奏する。

また、炉頂温度を監視し、空筒部上部に吹き込む排ガ
ス量を制御し、炉頂温度を750℃乃至950℃に維持するか
ら、炉頂温度が常に適正範囲になる。

また、排ガスの一部を炉床の直上の絞り部内に水平又
は下向きに或いは水平又は下向きに吹き込み絞り部内に
旋回流を生じせしめる二次空気と混合させて吹き込むの
で、未燃ガスは該絞り部の縦に上昇する流速が速くなっ
たとしても効率よく攪拌されることになり、未燃ガスの
排出は更に抑えるられることになる。

〔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図は本発明に係る燃焼制御方法を流動床燃焼炉装
置に適用した場合のシステム構成を示す図である。同図
において、11は流動床であり、該流動床11の上部は燃焼
室13になっており、該燃焼室13の直上部には横断面の小
さい絞り部12が形成されている。該絞り部12の炉壁には
燃焼用二次空気を下向に吹き込む二次空気供給口14が設
けられている。絞り部12の上部、即ち空筒部上部28の炉
壁には三次空気又は排ガスを供給する三次空気供給口15
が設けられている。流動床11の下部には空気室16が設け
られており、該空気室16には一次ファン17から一次空気
を送り込む配管が接続されており、一次ファン17より一
次空気を空気室16に送り込むことにより、流動床11の流
動媒体は流動する。図示しない燃料供給口から炉内に投
入された都市ゴミ或いは各種産業廃棄物等の燃焼物は流
動床11内で燃焼し発生したガスは混合攪拌領域を通り、
空筒部上部28から排出され、排ガス冷却装置19、排ガス
処理装置20を通って誘引ファン21に吸引され、煙突22か
ら排出される。

24は酸素濃度センサ23の出力から排ガス中の酸素濃度
を測定し、この酸素濃度を所定の値に制御する酸素濃度
調節計であり、前記酸素濃度調節計24の出力値を燃焼用
二次空気流量調節計25の設定値とし絞り部12に送り込む
燃焼用二次空気を検出する流量センサ26の出力と比較演
算し、流量調整バルブ27を操作してこの燃焼用二次空気
流量を調節する。

29は燃焼用二次空気と排ガスの混合ガスの総流量を設
定する混合ガス流量設定器で、30は該混合ガス流量設定
器29の出力と前記流量センサ26の出力又は混合ガス流量
設定器29の出力と図示しないが燃焼用２次空気調節計25
の設定値から絞り部12に吹き込む排ガス量を算出すると
共に、排ガス量をダンパ開度に換算する排ガス流量演算
器であり、該排ガス流量演算器30は流量調整バルブ31を
操作して、絞り部12に吹き込む排ガス量を調節する。

40は循環排ガス流量を設定する循環排ガス流量設定器
で、32は該循環排ガス流量設定器40の出力と前記排ガス
量演算器30の出力から空筒部上部28に吹き込む排ガス流
量を算出する排ガス流量演算器である。

35は炉頂温度を検出する温度センサ34の出力から炉頂
温度を測定し、該炉頂温度を750℃〜950℃に保つ出力を
発する炉頂温度調節計で、33は該炉頂温度調節計35の出
力と排ガス流量演算器32の出力との何れか低い方を選択
するローセレクタであり、該ローセレクタ33は流量調整
バルブ39を操作して空筒部上部28に吹き込む排ガス流量
を調節する。36はサイクロン、37は排ガス循環ファンで
ある。

なお、41は流動床11の下部に或いは下部及び直上部
（図示せず）に吹き込む一次空気流量を指示する一次空
気流量調節計であり、流量センサ42の出力から一次空気
流量を測定し、流量調整バルブ43を操作して一次空気流
量を設定値に調整する。上記システム構成の流動床燃焼
炉装置において、酸素濃度調節計24は排ガスの酸素濃度
の検出値と設定値とを比較演算し、その値を燃焼用二次
空気調節計25の設定値に出力する。燃焼用二次空気調節
計25は流量センサ26の出力と前記酸素濃度調節計24の出
力から、燃焼用二次空気の過不足分を算出し、流量調整
バルブ27を操作し、絞り部12に吹き込む燃焼用二次空気
を調節する。即ち、燃焼用二次空気が不足の場合は流量
調整バルブ27を緩めてその不足分を増やしてやり、過剰
な場合は流量調整バルブ27を絞り、その過剰分を減ら
す。

排ガス流量演算器30は、前記流量センサ26の出力と混
合ガス流量設定器29の出力か、又は混合ガス流量設定器
29の出力と燃焼用２次空気調節計25の設定値か、絞り部
12に吹き込む排ガス流量を算出し、流量調整バルブ31を
操作し、絞り部12に吹き込む排ガス量を調整する。即
ち、燃焼用二次空気が増加した場合、流量調整バルブ31
を絞りその増加分だけ排ガス流量を減らし、燃焼用二次
空気が減少した場合、流量調整バルブ31を緩めてその減
少分だけ排ガス流量を増やす。これにより絞り部12を通
るガス流量は常に混合ガス流量設定器29で設定された流
量となる。

排ガス流量演算器32は前記排ガス流量演算器30の出力
即ち絞り部12に吹き込む排ガス流量と循環排ガス流量設
定器40の出力から循環させる排ガス流量の不足分を算出
し、ローセレクタ33を介して、流量調整バルブ39を操作
して、空筒部上部28に吹き込む排ガス流量を調整する。
即ち、前記流量調整バルブ31を通して絞り部12に送り込
まれる排ガス量が減少した場合は流量調整バルブ39を緩
めてその減少分に相当する量の排ガスを増加させて空筒
部上部28に送り込み、反対に絞り部12に送り込まれる排
ガス量が増加した場合は流量調整バルブ39を絞ってこの
増加分に相当する量の排ガスを減少させる。これによ
り、循環する排ガス量が循環排ガス流量設定器40で設定
された排ガス循環流量に制御される。また、ローセレク
タ33は、炉頂温度調節計35の出力と排ガス流量演算器32
の出力のうち、低い方の出力を選定し、この選定した出
力に応じて流量調整バルブ39を操作する。これにより、
例えば、空筒部上部28に送り込まれる排ガス流量が増大
し、炉頂温度が適正範囲（750℃〜950℃）の下限を下回
った場合、空筒部上部28への循環排ガスを絞り温度の降
下を防ぐことができる。

上記のように制御することにより、例えば、排ガス中
の酸素濃度が上昇すると、流量調整バルブ27を絞り二次
空気量を減らす。これにより、排ガス流量演算器30は流
量調整バルブ31を緩め、前記二次空気の減少分排ガスの
循環量を増加させるから、酸素濃度の変化に応じて変動
する二次空気量には関係なく、二次空気供給口14から供
給される二次空気と排ガスの混合ガス流量は略一定とな
るから、絞り部12内での未燃ガスの攪拌状態は、二次空
気量（燃焼空気量）の変動に関係なく略一定となる。

二次空気供給口14から供給されるガス流速は一般に排
ガス量が零で二次空気だけの時40m/s前後であるから、
排ガス酸素濃度が上昇してくると二次空気を絞るため、
二次空気供給口14からのガス流速が減少してしまう場合
もでてくる。このとき絞り部12の未燃ガスの攪拌混合が
悪くなるから、未燃ガスが排出されることになる。この
ように二次空気を絞ることにより、絞り部12へ供給する
２次空気流量が減るのを流量センサ26で検出し、排ガス
流量演算器30を介して流量調整バルブ31を緩め排ガス循
環流量を増やすことにより、二次空気量の減少分を補
う。これにより、絞り部12へ供給される混合ガス流量が
略一定となるから、燃焼ガスと燃焼空気が常時一定の攪
拌力で攪拌されることになり、未燃ガスと燃焼空気の接
触が良好となり、未燃ガスの排出が極力抑えられる。即
ち、酸素の過不足が生じないように排ガス中の酸素濃度
を測定して燃焼空気量を制御している流動床燃焼炉で
も、従来のように未燃ガスが排出されることはない。

また、混合ガス流量設定器29を設け、燃焼用二次空気
を優先的に絞り部12に吹き込むようになっているので、
燃焼ガスの混合攪拌領域である絞り部12において酸素濃
度が薄くなってしまうということもなくなる。燃焼が旺
盛になり、絞り部12へ送り込まれる二次空気が増えた場
合、不要となった排ガスを空筒部上部28へ供給するの
で、炉頂部での燃焼反応を活発化することができる。ま
た、このように燃焼が旺盛な場合は炉頂温度も上昇傾向
にあり、空筒部上部28に送り込まれる排ガス流量の増加
は炉頂部を冷却し、炉頂温度を適正の範囲に維持する作
用も奏する。また、炉頂温度が適正範囲（750℃〜950
℃）の下限を下回った場合は空筒部上部28へ吹き込む排
ガス流量を絞り、温度の降下を防ぐものである。

上記実施例においては、二次空気供給口14から吹き込
む二次空気又は二次空気と排ガスの混合ガスは攪拌力を
向上させるために下向きに吹き込むようになっている
が、攪拌力は若干犠牲になるも、第２図のように二次空
気又は二次空気と排ガスの混合ガスを水平に吹き込むよ
うに二次空気供給口14を設けてもよいことは当然であ
る。

また、上記のように下向き或いは水平に吹き込まれる
二次空気又は二次空気と排ガスの混合ガスが絞り部12内
で第３図に示すように旋回流を形成するように、二次空
気供給口14を炉横断面の炉壁の接線方向に対して所定の
角度をもって設けてもよく、これにより攪拌効果はさら
に向上する。

また、上記実施例では、二次空気供給口14を炉の縦方
向に２段としているが、これに限定されるものではな
く、１段或いは複数段としてもよく、更にこの複数段か
ら吹き込まれるガスが旋回流を形成するように構成して
もよい。

また、上記実施例では循環させる排ガスを二次空気と
混合させて吹き込むように構成したが、構造は複雑とな
るが、循環させる排ガスは二次空気供給口とは別個に設
けた排ガス供給口から供給するように構成してもよいこ
とは当然である。

また、上記実施例では燃焼ガスの混合攪拌領域を横断
面積の小さい絞り部としたが、混合攪拌領域はこれに限
定されるものではなく、混合攪拌が効果的に行なえるの
であれば必ずしも断面積を小さくする必要がない。

また、上記実施例では炉内の燃焼状態を酸素濃度セン
サ23と酸素濃度調節計24で排ガスの酸素濃度を測定して
検出するようにしているが、炉内の燃焼状態の検出手段
はこれに限定されるものではなく、炉内の明るさ及び圧
力は燃焼状態に対応して変化する（例えば燃焼が旺盛で
あれば明るさ及び圧力は高く、燃焼が旺盛でなければこ
れらは低くなる）ので、これらを検出して燃焼状態を検
知し、上記制御を行なってもよい。また、炉内の燃焼状
態と温度の関係も相関関係があるから、炉内の温度によ
り燃焼状態を検知することもできる。但しこの場合は時
間的遅れがあり、この点はある程度犠牲になる。

なお、上記実施例では本発明の燃焼制御方法を流動床
燃焼炉の燃焼制御を例に説明したが、本発明の燃焼制御
方法は流動床燃焼炉の燃焼制御に限定されるものではな
いことは当然である。

第４図は本発明の燃焼制御方法を適用するストーカ型
の炉床を有する燃焼炉のシステム構成を示す図である。
同図において、第１図と同一符号を付した部分は同一又
は相当部分を示し、同一作用を奏するものである。同図
において、12は混合攪拌領域部、28は上部空筒部であ
る。また、51はフィーダ、52は乾燥ストーカ、53は燃焼
ストーカ、54は後燃焼ストーカである。

上記第４図に示す構成の燃焼炉システムの動作は、上
記第１図に示す構成の流動床システムの動作と略同一で
あるのでその説明は省略する。

〔発明の効果〕

以上説明したように特許請求の範囲第（１）項に記載
の発明によれば、排ガスの一部を燃焼用空気量の変化に
応じて、横断面積が炉床面より小さい絞り部となってい
る混合攪拌領域に吹き込むことにより、該混合攪拌領域
のガス流量を所定の範囲内に維持させるので、酸素の過
不足が生じないように排ガス中の酸素濃度を測定して燃
焼空気量を制御している燃焼炉においても燃焼用空気量
の対象に係わらず燃焼ガスが一定の攪拌力で攪拌される
から、未燃ガスと燃焼空気とが良く接触することにな
り、未燃焼ガスの排出が極力抑えられる。

また、特許請求の範囲第（２）項に記載の発明によれ
ば、混合攪拌領域に送り込まれる燃焼用２次空気が増え
た場合、不要となった排ガスを空筒部上部へ供給するの
で、炉頂部での燃焼反応を活発化させることができる。
また、このように燃焼が旺盛な場合は炉頂温度も上昇傾
向にあり、空筒部上部に送り込まれる排ガス流量の増加
は炉頂温度を適正な範囲に維持させることができる。

また、特許請求の範囲第（３）項に記載の発明によれ
ば、炉頂温度を監視し、空筒部上部に吹き込む排ガス量
を制御し、炉頂温度を750℃乃至950℃に維持するから、
炉頂温度を常に適正範囲にすることができる。

また、特許請求の範囲第（４）項に記載の発明によれ
ば、排ガスの一部を、混合攪拌領域内に水平又は下向に
吹き込む二次空気と混合させて吹き込む二次空気と混合
させて、吹き込むので、混合攪拌領域内での混合攪拌の
効果が更に向上する。

また、特許請求の範囲第（５）項に記載の発明によれ
ば、排ガスの一部を、混合攪拌領域内に水平又は下向に
吹き込み前記混合攪拌領域内に旋回流を生じせしめる二
次空気と混合させて、吹き込むので、混合攪拌領域内で
の混合攪拌の効果が更に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る燃焼制御方法を適用する流動床燃
焼炉装置のシステム構成を示す図、第２図は流動床燃焼
炉の他の二次空気供給口の配置を示す図、第３図は流動
床燃焼炉の絞り部内のガスの流れを示す図、第４図は本
発明に係る燃焼制御方法を適用するストーカ型の炉床を
有する燃焼炉装置のシステム構成を示す図である。図中、11……流動床、12……混合攪拌領域部（下部空筒
部）、13……燃焼室、14……二次空気供給口、15……二
次空気供給口、16……空気室、17……一次ファン、18…
…二次ファン、19……排ガス冷却装置、20……排ガス処
理装置、21……誘引ファン、22……煙突、23……酸素濃
度センサ、24……酸素濃度調節計、25……燃焼用二次空
気調節計、26……流量センサ、27……流量調整バルブ、
28……上部空筒部、29……混合ガス流量設定器、30……
排ガス流量演算器、31……流量調整バルブ、32……排ガ
ス流量演算器、33……ローセレクタ、34……温度セン
サ、35……炉頂温度調節計、36……サイクロン、37……
排ガス循環ファン、39……流量調整バルブ、40……循環
排ガス流量設定器、51……フィーダ、52……乾燥ストー
カ、53……燃焼ストーカ、54……後燃焼ストーカ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤啓一東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (56)参考文献特開昭53−90672（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−202925（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉床の直上部に空筒部を設け、当該空筒部
の下部領域が未燃焼ガスと燃焼用２次空気を混合攪拌さ
せる混合攪拌領域である構成の燃焼炉の炉内に送り込む
燃焼用空気量を変化させて燃焼制御を行なう燃焼炉の燃
焼制御方法において、前記空筒部の下部領域の混合攪拌領域はその横断面積が
炉床面より小さい絞り部となっており、前記混合攪拌領域に排ガスの一部を前記燃焼用空気量の
変化に応じて吹き込むことにより、前記混合攪拌領域へ
供給する混合ガス流量を所定の範囲内に維持させること
を特徴とする燃焼炉の燃焼制御方法。
【請求項２】特許請求の範囲第（１）項に記載の発明に
おいて、前記排ガスの一部は空筒部上部にも吹き込み、前記混合
攪拌領域に吹き込む排ガスが増減した場合、前記空筒部
上部に吹き込む排ガス流量を該増減分減増させ排ガス中
から炉内に送られる排ガスの循環流量を所定の範囲内に
維持することを特徴とする燃焼炉の燃焼制御方法。
【請求項３】特許請求の範囲第（２）項に記載の発明に
おいて、炉頂温度を監視し、前記空筒部上部に吹き込む排ガス流
量を制御し、前記炉頂部を750℃乃至950℃に維持するこ
とを特徴とする燃焼炉の燃焼制御方法。
【請求項４】特許請求の範囲第（１）項乃至第（３）項
のいずれ１つに記載の発明において、前記排ガスの一部を、前記絞り部である混合攪拌領域内
に水平又は下向に吹き込む二次空気と混合させて吹き込
む二次空気と混合させて、吹き込むことを特徴とする燃
焼炉の燃焼制御方法。
【請求項５】特許請求の範囲第（１）項乃至第（４）項
のいずれ１つに記載の発明において、前記排ガスの一部を、前記絞り部である混合攪拌領域内
に水平又は下向に吹き込み前記混合攪拌領域内に旋回流
を生じせしめる二次空気と混合させて、吹き込むことを
特徴とする燃焼炉の燃焼制御方法。