JPH09273730A - ごみ焼却炉排ガス中未燃焼成分の抑制方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 後燃焼火格子上で完全燃焼、完全灰化させ排
ガス中の未燃焼成分を抑制する。 【解決手段】 主煙道温度計１４、排ガス中Ｏ₂ 濃度計
１６、ＣＯ濃度計１７、後燃焼火格子下気圧計１８ａ等
の測定値に基づき、後燃焼火格子３Ｃ上のごみの状態を
判断し、温度不足や空気不足或いは燃料不足の状態に陥
る傾向をいち早く判断し、後燃焼火格子への空気量又は
後燃焼空気量と後燃焼火格子速度を制御する。 【効果】 一次燃焼段階で不完全燃焼状態が直ちに改善
されダイオキシン類や一酸化炭素等の未燃焼成分の発生
が抑制される。同時に、不必要な二次空気の吹き込みも
防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，火格子式ごみ焼却
炉の燃焼制御により排ガス中未燃焼成分を抑制する方法
で、特に炉内の未燃焼成分の完全燃焼を目的とした後燃
焼空気量や後燃焼火格子速度の制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみ焼却炉は，社会生活において排
出される様々な廃棄物を処理するという重要な役割を担
っている。これに加えごみの燃焼により発生する熱を利
用し蒸気発電を行う等、ごみネエルギの有効な活用が図
られている。

【０００３】ごみ焼却炉では、ごみはクレーンによって
数十分の間隔で間欠的にホッパに投入され一時的に貯留
される。そして、このホッパの下にフィーダを兼ねた乾
燥火格子がありごみは炉内に一定の供給量で送り込まれ
る。送り込まれたごみは数段の火格子上で各火格子の下
から吹き込まれる一次空気によって燃焼し、炉の後方で
は灰となり排出される。これらの火格子の最終段が後燃
焼火格子である。

【０００４】一方、燃焼帯の上方には二次空気が吹き込
まれ、未燃焼成分を酸化するとともに炉の過熱を防ぐ。
二次空気は直接炉出口へ向かわず燃焼ガスと良く混ざる
ように、吹き込み口上方に隔壁が設けられている。燃焼
ガスはこの隔壁を迂回して炉の上方へ向かうが、隔壁の
炉前方側の迂回路は副煙道、後方側の迂回路は主煙道と
呼ばれている。両煙道を通った燃焼ガスは隔壁上方の混
合室で合わさる。混合室の狙いは前方の燃焼ガス中の未
燃焼成分を更に除くことにあり、二次燃焼室とも呼ばれ
る。炉の後方即ち後燃焼火格子で発生した燃焼ガスは殆
どが主煙道を通って混合室に入る。混合室を出たガスは
炉出口にある熱交換器を通って、保有するエネルギを回
収された後に排気される。

【０００５】このようなごみ焼却炉で、一般には、炉内
へのごみの送り速度や空気量或いは排ガス温度、排ガス
成分等は、ごみをホッパに投入する度にこれらの基準値
を定め、それに従って制御されて来た。

【０００６】中でも、近年では焼却量の増加に伴い、排
ガス成分特に有害成分例えばダイオキシン類やＣＯ等の
発生を抑制することが益々重要な課題となり、これらの
厳密な制御が必要になってきている。

【０００７】そのために、高温状態（８００℃以上）で
燃焼ガスが長い時間滞留するようにするとともに、煙道
や混合室においても燃焼により発生したガスを空気と充
分に混合し完全燃焼させることを期している。

【０００８】そして、これらの条件が満たされるよう
に、ごみ投入時の基準値の設定に加えて、排ガス中未燃
焼成分を代表するＣＯ濃度を目安とし、その濃度を抑制
するよう管理されている。

【０００９】従来、その管理方法として，炉内の排ガス
中のＣＯ濃度もしくはＯ₂ 濃度を測定し，測定した値に
基づいて主として二次燃焼室に吹き込む二次空気量を制
御して未燃焼成分の完全燃焼を図り、補助的に一次空気
量を調整することが提案されている。例えば，特開平５
−２４８６１８号公報には，後燃焼帯側の燃焼ガス温度
を基準温度に維持するように二次空気量をコントロール
し、それでも基準温度以下の場合に、後燃焼帯側の燃焼
ガス中のＯ₂ 濃度を測定し、Ｏ₂ が過剰なときに一次空
気を減らして、ＣＯ濃度を制御する方法が記載されてい
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ごみの
性状や成分は一定しておらず、後燃焼火格子に達したご
みは、既に灰になっている場合もあれば、反対に未燃ご
みを多く含んでいる場合もある。しかも、このようなご
みの状態は徐々に移行するとは限らす、急激に移行する
ことも珍しくない。

【００１１】例えば、燃え易いごみに続いて燃え難いご
みが炉内に送り込まれた場合、後燃焼火格子上の堆積物
は灰を主体とするものから未燃ごみの多いものに変わ
る。未燃ごみが多いと，後燃焼帯側の燃焼ガス温度は高
くなるが，燃焼に必要な空気が不足してＣＯ等未燃焼成
分が発生する。このような場合、後燃焼火格子に供給す
る一次空気の量即ち後燃焼空気量を増やし未燃ごみの燃
焼を促進しなければ、後燃焼火格子上の未燃ごみを完全
に灰にすることはできない。この場合、未燃焼成分の完
全燃焼を二次空気に頼るだけでは、根本的解決にならな
い。

【００１２】しかし、特開平５−２４８６１８号公報に
記載される抑制方法では、二次空気量をコントロールす
るだけであり、寧ろ一次空気は後燃焼帯側のＯ₂ 濃度が
多いときには減らすことになる。

【００１３】このように、従来では、後燃焼火格子上の
堆積物の状態に応じて燃焼条件を制御し、排ガス中のＣ
Ｏ等未燃焼成分を抑制することができなかった。

【００１４】この発明は、この問題の根本的解決を目指
してなされたもので、後燃焼火格子上の堆積物の状態に
燃焼条件を適応させることによって、一次燃焼での完全
燃焼を図り、排ガス中のＣＯ等未燃焼成分を抑制するこ
とを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成する手段
は、次の（１）〜（８）に記載する手段である。

【００１６】（１）の手段は、焼却炉の主煙道温度又は
主煙道温度と排ガス中Ｏ₂ 濃度、排ガス中ＣＯ濃度若し
くは後燃焼火格子上下の圧力差の一つ以上を測定し、各
々の測定値を周期的に各々の基準値と比較し、この比較
結果に基づいて、後燃焼空気量又は後燃焼空気量と後燃
焼火格子速度を制御することを特徴とするごみ焼却炉排
ガス中未燃焼成分の抑制方法である。

【００１７】後燃焼火格子上でごみが燃焼し発生した燃
焼ガスは、二次空気の一部と混ざり主煙道を通って混合
室に導かれる。したがって、主煙道温度は後燃焼火格子
上の燃焼状態を反映する。

【００１８】このため、主煙道温度を測定し測定値を基
準値と比較することによって、後燃焼火格子上のごみの
燃焼状態を把握することができる。そして、把握された
燃焼状態に基づいて後燃焼空気量を制御することによっ
て、後燃焼火格子上でごみを完全に灰化し未燃焼成分の
発生を抑制することができる。

【００１９】主煙道温度の他に測定されるものとして、
排ガス中のＯ₂ 濃度やＣＯ濃度更に後燃焼火格子上下の
圧力差等がある。排ガス中のＯ₂ 濃度やＣＯ濃度は、後
燃焼火格子上のごみの燃焼状態を反映し、後燃焼火格子
上下の圧力差は後燃焼火格子上のごみの量を反映する。

【００２０】したがって、主煙道温度の測定に加えて、
排ガス中のＯ₂ 濃度又はＣＯ濃度を測定すると、主煙道
温度の測定情報に加えて空気量の過不足、又は未燃焼成
分についての直接的情報が得られるので、後燃焼火格子
上のごみの燃焼状態をより高い精度で把握することがで
き、後燃焼空気量の制御をより適切に行うことができ
る。即ち、主煙道温度の過不足値に加え、排ガス中成分
の適正値からの隔たり量を用いて制御することができ
る。

【００２１】後燃焼空気量の他に制御されるものとし
て、後燃焼火格子速度がある。ごみの燃焼状態は、空気
量の他に送り込まれるごみの量によっても変わる。この
ため、後燃焼空気量を制御するとともに後燃焼火格子速
度を制御しごみ量を調整すると、ごみの燃焼状態がより
速やかに適切に調整される。

【００２２】測定を周期的に行うことによって、常に後
燃焼火格子上のごみの燃焼状態を監視することになり、
異常状態につながる可能性がある僅かな変化を捉え事前
に後燃焼火格子速度を調節することができる。特に、非
常に燃え易いごみや反対に燃え難いごみが火格子上に来
た場合の急激な変化に対処することができる。そして、
測定の周期が短ければ短いほど制御頻度が高くなり、き
め細かな制御が可能となる。

【００２３】（２）の手段は、主煙道温度を測定し、こ
の主煙道温度が基準温度に達しないときは後燃焼空気量
を減らし、主煙道温度が基準温度を超えるときは後燃焼
空気量を増やすごみ焼却炉排ガス中未燃焼成分の抑制方
法である。

【００２４】後燃焼火格子上の堆積物には一般に灰が多
いが、特に急激に未燃ごみが少なく灰が多い状態に移行
した場合、ごみ量に対して後燃焼空気量が過剰になる。
その程度が大きいと後燃焼火格子上では堆積物が冷えて
温度不足状態となり、未燃ごみの着火が順調に進まず不
完全燃焼状態となる。この状態では、主煙道温度は通常
よりも低下する。

【００２５】このように、主煙道温度の低下によって、
後燃焼火格子上の温度不足状態が検知される。そして、
後燃焼火格子上では、未燃ごみが不完全燃焼状態で、未
燃焼成分が発生していることが推定される。

【００２６】主煙道温度と排ガス中ＣＯ濃度との関係を
調べた結果を図２に示す。（ａ）図は主煙道温度の変化
を示し、（ｂ）図は排ガス中ＣＯ濃度を示す。後燃焼空
気量が基準量で操業されている状態で、主煙道温度及び
排ガス中ＣＯ濃度を同時に測定した結果である。

【００２７】主煙道温度は測定開始から２時間足らずの
とき及び４時間目の直ぐ前と直ぐ後とで一時的に下がっ
ているが、これに呼応して排ガス中ＣＯ濃度も一時的に
高くなっている。即ち、主煙道温度が通常よりも低下し
たとき、未燃焼成分が発生している。これは、後燃焼火
格子上には未燃ごみが存在し、基準量の後燃焼空気量は
吹き込まれているが、燃焼に必要な三要素のうち温度が
不足して不完全燃焼状態となっていることを意味する。

【００２８】後燃焼火格子上では、その前の堆積物は殆
ど灰であって温度が下がっており、そこへ急に未燃ごみ
が到着したが着火されない状態である。低い温度で吹き
込まれる後燃焼空気は更に温度低下を助長するから、こ
の状態では後燃焼空気は基準量であっても、冷却効果面
で過剰量となる。

【００２９】後燃焼空気量が過剰となり不完全燃焼状態
となる様子は、図３に示される。図３で、（ａ）図は後
燃焼空気量の経時変化を示し、（ｂ）図は同時に測定し
た排ガス中ＣＯ濃度を示す。測定開始時と、測定開始か
ら約１時間後及び２．７時間後に後燃焼空気量は増えて
いるが、これに呼応して排ガス中ＣＯ濃度も高くなって
いる。即ち、後燃焼空気量を過剰に増やしたときに排ガ
ス中ＣＯ濃度が高くなり、この状態は後燃焼空気量が過
剰状態を脱すると解消する。

【００３０】このように、主煙道温度は後燃焼空気量が
後燃焼火格子上の未燃ごみ量に対して過剰のときに低下
し、このとき後燃焼火格子上は温度不足状態で未燃焼成
分を発生する。即ち、主煙道温度が基準温度より低い場
合は、後燃焼空気量が後燃焼火格子上の未燃ごみ量に対
して過剰で、このため後燃焼火格子上では温度が不足し
未燃焼成分が発生する。

【００３１】したがって、主煙道温度が基準温度よりも
低い場合に後燃焼空気量を減らすと、温度低下が防がれ
正常な燃焼に戻るので未燃焼成分の発生を減らすことが
できる。

【００３２】後燃焼火格子では、前述したように、ごみ
の完全燃焼を期すので通常は理論量よりやや多めの空気
を供給する。しかし、難燃焼性のごみが特に多いときな
ど、後燃焼火格子上に未燃ごみが基準量よりも過剰に残
っていることがある。この状態では、供給される空気量
に相当する未燃ごみは燃焼するので、通常よりも主煙道
温度は高くなる。しかし、過剰分の未燃ごみの大半は酸
素不足状態となりこれから未燃焼成分が発生する。即
ち、主煙道温度が基準温度を超える場合は、後燃焼空気
量が後燃焼火格子上のごみ量に対し不足し、このため後
燃焼火格子上では燃焼に必要な三要素のうち酸素が不足
して未燃焼成分が発生する。

【００３３】このため、主煙道温度が基準温度を超える
場合に後燃焼空気を増やすと、空気不足状態が解消し未
燃焼成分の発生を減らすことができる。

【００３４】（３）の手段は、主煙道温度と排ガス中の
Ｏ₂ 濃度を測定し、主煙道温度が基準温度に達せずＯ₂
濃度が基準値を超えるときは後燃焼空気量を減らし，主
煙道温度が基準温度を超えＯ₂ 濃度が基準値に達しない
ときは後燃焼空気量を増やすごみ焼却炉排ガス中未燃焼
成分の抑制方法である。

【００３５】主煙道温度が基準温度より低い場合は、後
燃焼空気量が後燃焼火格子上の未燃ごみ量に対して過剰
で、このため後燃焼火格子上では温度が不足し未燃焼成
分が発生する。

【００３６】そして、排ガス中Ｏ₂ 濃度が高いことによ
って、後燃焼空気量が後燃焼火格子上の未燃ごみ量に対
して過剰であることが確認される。後燃焼空気量が過剰
であれば未反応のＯ₂ が燃焼ガス中に多く含まれ、排ガ
ス中のＯ₂ 濃度が高くなるからである。

【００３７】したがって、主煙道温度が基準温度に達せ
ずＯ₂ 濃度が基準値を超えるときに後燃焼空気量を減ら
すと、後燃焼火格子上の温度低下が防がれるので正常な
燃焼に戻り、未燃焼成分の発生が減少する。

【００３８】反対に、主煙道温度が基準値を超える場合
は、後燃焼空気量が後燃焼火格子上のごみ量に対し不足
し、このため後燃焼火格子上では酸素が不足して未燃焼
成分が発生する。

【００３９】そして、排ガス中Ｏ₂ 濃度が低いことによ
って、後燃焼空気量が後燃焼火格子上の未燃ごみ量に対
して不足していることが確認される。後燃焼空気量が不
足すると未反応のＯ₂ はなくなり、排ガス中のＯ₂ 濃度
が低くなるからである。

【００４０】したがって、主煙道温度が基準温度を超え
Ｏ₂ 濃度が基準値に達しないときに、後燃焼空気量を増
やすと、空気量の不足状態が解消され未燃焼成分の発生
を減らすことができる。

【００４１】（４）の手段は、主煙道温度と排ガス中の
ＣＯ濃度を測定し，主煙道温度が基準温度以下でＣＯ濃
度が基準値を超えるときは後燃焼空気量を減らし，主煙
道温度が基準温度を超えＣＯ濃度が基準値を超えるとき
は後燃焼空気量を増やすごみ焼却炉排ガス中未燃焼成分
の抑制方法である。

【００４２】主煙道温度が基準温度より低い場合は、後
燃焼空気量が後燃焼火格子上の未燃ごみ量に対して過剰
で、このため後燃焼火格子上では温度が不足し未燃焼成
分が発生する。

【００４３】そして、ＣＯは未燃焼成分を代表するの
で、排ガス中ＣＯ濃度が高いことによって、後燃焼火格
子上の堆積物は未燃焼状態であることが確認される。こ
のＣＯは、後燃焼空気量が後燃焼火格子上の未燃ごみ量
に対して過剰となって温度不足状態を来し、ＣＯ₂ にま
で酸化されない未燃焼のＣＯである。

【００４４】したがって、主煙道温度が基準温度に達せ
ずＣＯ濃度が基準値を超えるときに、後燃焼空気量を減
らすと、後燃焼火格子上の温度低下が防がれるので正常
な燃焼に戻り未燃焼成分の発生を減らすことができる。

【００４５】反対に、主煙道温度が基準温度を越える場
合は、後燃焼空気量が後燃焼火格子上の未燃ごみ量に対
して不足し、このため後燃焼火格子上では酸素が不足し
て未燃焼成分が発生する。

【００４６】排ガス中ＣＯ濃度が高いのは、後燃焼空気
量が後燃焼火格子上の未燃ごみ量に対して不足し、後燃
焼火格子上の堆積物に未燃焼状態が起きているからであ
る。

【００４７】したがって、主煙道温度が基準温度を超え
ＣＯ濃度が基準値を超えるときに、後燃焼空気量を増や
すと、空気量の不足状態が解消されるので未燃焼成分の
発生を減らすことができる。

【００４８】（５）の手段は、後燃焼空気量の制御を行
うとともに、後燃焼火格子下の圧力と炉内圧力との差を
測定し、これらの測定値を比較し、比較結果に基づいて
後燃焼火格子速度を制御するごみ焼却炉排ガス中未燃焼
成分の抑制方法である。

【００４９】主煙道温度や排ガス中のＯ₂ 濃度、ＣＯ濃
度が後燃焼火格子の燃焼状態を反映するのに対して、後
燃焼火格子下の圧力と炉内圧力との差は後燃焼火格子上
下のの圧力差であり、後燃焼火格子上の堆積物の量を反
映する。

【００５０】炉から燃焼中のガスが漏れないように、炉
内の圧力は火格子の上方に設置された圧力計により測定
され常に負圧にコントロールされている。この炉内圧力
と後燃焼火格子下の圧力を比較すると、後燃焼火格子下
には後燃焼空気が吹き込まれており、後燃焼火格子下の
圧力は炉内圧力より高く、堆積物の気流抵抗が大きいほ
ど後燃焼火格子下の圧力と炉内圧力との差（以下、単に
圧力差と称す）は大きくなる。即ち、圧力差が小さい場
合は、後燃焼火格子上の堆積物の大半が灰で体積が小さ
く、圧力差が大きい場合は、堆積物の大半が未燃ごみで
体積が大きい。

【００５１】後燃焼火格子上のごみの燃焼状態とともに
堆積物中の未燃ごみの多寡を周期的に把握することによ
って、後燃焼空気量の制御に加えて後燃焼火格子速度も
適切に制御することができる。例えば、ごみ量が過剰な
ときに後燃焼空気量を増やすだけでなく後燃焼火格子速
度を減速すれば、未燃ごみ量は徐々に減少し且つ時間を
かけて燃焼し尽くすことになる。

【００５２】（６）の手段は、主煙道温度、後燃焼火格
子下の圧力及び炉内圧力の差を測定し、主煙道温度が基
準温度に達せず且つ後燃焼火格子下の圧力と炉内圧力の
差が基準差に達しないときは後燃焼空気量を減らすとと
もに後燃焼火格子速度を増速し、主煙道温度が基準温度
を超え且つ後燃焼火格子下の圧力と炉内圧力の差が基準
差を超えるときは後燃焼空気量を増やすとともに後燃焼
火格子速度を減速するごみ焼却炉排ガス中未燃焼成分の
抑制方法である。

【００５３】主煙道温度が低い場合は、後燃焼空気量が
後燃焼火格子上の未燃ごみ量に対し過剰で、後燃焼火格
子上は温度不足状態となり未燃焼成分が発生する。そし
て、圧力差が小さいことによって、後燃焼火格子の堆積
物の大半が灰で未燃ごみ量が少ないことが判る。

【００５４】したがって、主煙道温度が基準温度に達せ
ず圧力差が基準差に達しないときに、後燃焼空気量を減
らすとともに後燃焼火格子速度を増速すると、温度低下
が防がれるとともに燃料であるごみが補給され、正常な
燃焼に戻るので未燃焼成分の発生を減らすことができ
る。

【００５５】反対に、主煙道温度が高い場合は、後燃焼
空気量が後燃焼火格子上の未燃ごみ量に対し不足し、後
燃焼火格子上では酸素不足状態となり未燃焼成分が発生
する。そして、圧力差が大きい場合は、後燃焼火格子上
の堆積物に未燃ごみ量が多く含まれている。

【００５６】したがって、主煙道温度が基準温度を超え
且つ圧力差が基準差を超えるときに、後燃焼空気量を増
やすとともに後燃焼火格子速度を減速すると、酸素不足
状態と燃料過剰の状態が解消し、未燃焼成分の発生を減
らすことができる。

【００５７】（７）の手段は、主煙道温度、排ガス中の
Ｏ₂ 濃度、後燃焼火格子下の圧力の差及び炉内圧力を測
定し、主煙道温度が基準温度に達せずＯ₂ 濃度が基準値
を超え且つ後燃焼火格子下の圧力と炉内圧力の差が基準
差に達しないときは、後燃焼空気量を減らすとともに後
燃焼火格子速度を増速し、主煙道温度が基準温度を超え
Ｏ₂ 濃度が基準値に達せず且つ後燃焼火格子下の圧力と
炉内圧力の差が基準差範囲上限を超えるときは、後燃焼
空気量を増やすとともに後燃焼火格子速度を減速するご
み焼却炉排ガス中未燃焼成分の抑制方法である。

【００５８】主煙道温度が低く排ガス中のＯ₂ 濃度が高
い場合は、後燃焼空気量過剰により後燃焼火格子上は温
度不足となり未燃焼成分が発生している。そして、圧力
差が基準差に達しないことにより後燃焼火格子上の堆積
物の殆どが灰となり、未燃ごみが残っていないことが判
る。

【００５９】したがって、主煙道温度が基準温度に達せ
ず排ガス中Ｏ₂ 濃度が基準値を超え且つ圧力差が基準差
に達しないときに、後燃焼空気量を減らすとともに後燃
焼火格子速度を増速すると、温度低下が防がれるととも
に燃料が補給されるので、正常な燃焼に戻り未燃焼成分
の発生を減らすことができる。

【００６０】反対に、主煙道温度が高く、排ガス中Ｏ₂
濃度が低い場合は、後燃焼空気量が後燃焼火格子上の未
燃ごみ量に対し不足し、後燃焼火格子上では酸素不足状
態となり未燃焼成分が発生している。そして、圧力差が
大きいことによって後燃焼火格子上の堆積物に未燃ごみ
量が多く含まれていることが判る。

【００６１】したがって、主煙道温度が基準温度を超
え、排ガス中Ｏ₂ 濃度が基準値に達せず、且つ圧力差が
基準差を超えるときに、後燃焼空気量を増やすとともに
後燃焼火格子速度を減速すると、燃料過剰の状態と酸素
不足状態が解消し、未燃焼成分の発生を減らすことがで
きる。

【００６２】（８）の手段は、主煙道温度、排ガス中の
ＣＯ濃度、後燃焼火格子下の圧力及び炉内圧力の差を測
定し、主煙道温度が基準温度に達せずＣＯ濃度が基準値
を超え且つ後燃焼火格子下の圧力と炉内圧力の差が基準
差に達しないときは後燃焼空気量を減らすとともに後燃
焼火格子速度を増速し、主煙道温度が基準温度を超えＣ
Ｏ濃度が基準値を超え且つ後燃焼火格子下の圧力と炉内
圧力の差が基準差を超えるときは後燃焼空気量を増やす
とともに後燃焼火格子速度を減速するごみ焼却炉排ガス
中未燃焼成分の抑制方法である。

【００６３】主煙道温度が低く排ガス中のＣＯ濃度が高
い場合は、後燃焼空気量過剰により後燃焼火格子上は温
度不足状態となり未燃焼成分が発生している。そして、
圧力差が大きいことにより後燃焼火格子上の堆積物の殆
どが灰とないることが判る。

【００６４】したがって、主煙道温度が基準温度に達せ
ず排ガス中のＣＯ濃度が基準値を超え、且つ圧力差が基
準差に達しないときに、後燃焼空気量を減らすとともに
後燃焼火格子速度を増速すると、後燃焼火格子上の温度
低下が防がれるとともに燃料が補給されるので、正常な
燃焼に戻り未燃焼成分の発生を減らすことができる。

【００６５】反対に、主煙道温度が高く排ガス中ＣＯ濃
度が高い場合は、後燃焼空気量が後燃焼火格子上の未燃
ごみ量に対して不足して未燃焼成分が発生している。そ
して、圧力差が大きいことによって後燃焼火格子上の堆
積物に未燃ごみ量が多く含まれていることが判る。

【００６６】したがって、主煙道温度が基準温度を超
え、排ガス中ＣＯ濃度が基準値を超え、且つ圧力差が基
準差を超えるときに、後燃焼空気量を増やすとともに後
燃焼火格子速度を減速すると、酸素不足状態と未燃ごみ
過剰の状態が解消し、未燃焼成分の発生を減らすことが
できる。

【００６７】なお、後燃焼火格子速度の制御は、圧力差
を求めずに、主煙道温度又は主煙道温度と排ガス中Ｏ₂
濃度若しくはＣＯの濃度を測定して後燃焼空気量を制御
するとともに、後燃焼火格子速度を制御することもでき
る。

【００６８】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図を用い
て説明する。図１は、ごみ焼却炉と制御系の概念を示す
図である。１は焼却炉であり，ごみ投入口２から投入さ
れたごみは，乾燥火格子３ａ，燃焼火格子３ｂ，後燃焼
火格子３ｃと順に送られて灰となり、灰は落下口４から
取り出される。各火格子は火格子駆動装置３ｄによって
駆動され、定められた速さでごみを送って行く。但し、
後燃焼火格子３ｃについてのみ図示する。

【００６９】各火格子の下には、一次空気ファン５によ
り供給される乾燥或いは燃焼用の一次空気が送られる。
乾燥火格子３ａではごみが主として乾燥され，燃焼火格
子３ｂではごみが燃焼し，後燃焼火格子３ｃではごみが
完全に燃焼され灰となる。この灰は灰落下口４から落下
して炉外へ排出される。一次空気は，乾燥火格子空気量
を調節する乾燥火格子下空気ダンパ１３ａ，燃焼火格子
前部空気量を調節する燃焼火格子前部下空気ダンパ１３
ｂ，燃焼火格子後部空気量を調節する燃焼火格子後部下
空気ダンパ１３ｃ，後燃火格子空気量を調節する後燃火
格子下空気ダンパ１３ｄで配分される。

【００７０】一方，燃焼帯の上方には、二次空気ファン
１０から供給される二次空気が吹き込み口９から吹き込
まれ、未燃焼成分を酸化するとともに炉の過熱を防いで
いる。二次空気は直接炉出口に逃がさず、燃焼ガスと良
く混ざるように、吹き込み口９の上方に傾斜した隔壁１
１を設けている。隔壁１１の前方の通路が副煙道、後方
の通路が主煙道である。両煙道を通った燃焼ガスは隔壁
１１の上方の混合室６で再度混ざり合う。

【００７１】混合室６を出たガスは炉出口に設置された
熱交換器８ａを通って、エネルギを回収された後に排気
される。７は炉出口温度計、８ｂはボイラで、１２は蒸
気量を測る流量計である。又、１４は主煙道温度計、１
６は排ガスＯ₂ 濃度計，１７は排ガスＣＯ濃度計、１８
ａは炉内圧力計、１８ｂは後燃焼火格子下圧力計であ
る。

【００７２】１５は制御装置であり，主煙道温度計１
４、排ガスＯ₂ 濃度計１６、排ガスＣＯ濃度計１７、炉
内圧力計１８ａ、後燃焼火格子下圧力計１８ｂの各信号
を入力とし，後燃焼火格子下空気ダンパ１３ｄ及び火格
子駆動装置３ｄに制御値信号を出力する。制御装置１５
には，例えば，コンピュータが使用されている。

【００７３】制御装置１５での入力信号に基づく制御値
の計算は周期的に行う。ごみの火格子上の移動は遅く、
後燃焼火格子上を通過するのに数１０分を要するので、
計算は数１０秒から数分の周期で行うのが適当である。

【００７４】制御値の計算は次のように行う。先ず、後
燃焼空気量の制御について説明する。

【００７５】主煙道温度に基づいて後燃焼空気量を制御
するときは、主煙道の基準温度をＴ _set 、今回の測定値
をＴとして、後燃焼空気量の制御値Ｆ_n を次の（１）式
で計算する。

【００７６】

【数１】

【００７７】但し、Ｆ_n-1 は前回の制御値、ｋ_T は主煙
道温度についての制御パラメータで正である。

【００７８】主煙道温度と排ガス中Ｏ₂ 濃度に基づい
て、後燃焼空気量を制御するときは、排ガス中Ｏ₂ 濃度
の基準値を〔Ｏ₂ 〕_set 、今回の測定値を〔Ｏ₂ 〕とし
て、後燃焼空気量の制御値Ｆ_n を 次の（２）式で計算
する。

【００７９】

【数２】

【００８０】但し、ｋ_O2は排ガス中Ｏ₂ 濃度についての
制御パラメータであるが、主煙道温度の測定値Ｔが基準
温度Ｔ_set より小で且つ排ガス中Ｏ₂ 濃度の測定値〔Ｏ
₂ 〕が基準値〔Ｏ₂ 〕_set よりも大のとき、又は主煙道
温度の測定値Ｔが基準温度値Ｔ_set より大で且つ排ガス
中Ｏ₂ 濃度の測定値〔Ｏ₂ 〕が基準値〔Ｏ₂ 〕_set より
も小のとき負であり、それ以外のときは零である。

【００８１】主煙道温度と排ガス中ＣＯ濃度に基づい
て、後燃焼空気量を制御するときは、排ガス中ＣＯ濃度
の基準値を〔ＣＯ〕_set 、今回の測定値を〔ＣＯ〕とし
て、後燃焼空気量の制御値Ｆ_n を次の（３）式で計算す
る。

【００８２】

【数３】

【００８３】但し、ｋ_COは排ガス中ＣＯ濃度についての
制御パラメータであるが、主煙道温度の測定値Ｔが基準
値Ｔ_set より小で且つ排ガス中ＣＯ濃度の測定値〔Ｃ
Ｏ〕が基準値〔ＣＯ〕_set よりも大であるとき負であ
り、主煙道温度の測定値Ｔが基準値Ｔ_set より大で且つ
排ガス中ＣＯ濃度の測定値〔ＣＯ〕が基準値〔ＣＯ〕
_setよりも大のとき正であり、それ以外のときは零であ
る。

【００８４】次に、後燃焼空気量とともに後燃焼火格子
速度を制御する場合について説明する。

【００８５】主煙道温度に基づいて後燃焼空気量を制御
するとともに、圧力差に基づいて後燃焼火格子速度を制
御するときは、（１）式を用いて後燃焼空気量の制御値
Ｆ_nを求め、後燃焼火格子速度の制御値Ｇ_n を、圧力差
をΔＰ、基準差をΔＰ_set として、次の（４）式で計算
する。

【００８６】

【数４】

【００８７】但し、Ｇ_n-1 は前回の制御値、ｈ_P は圧力
差についての制御パラメータで負である。

【００８８】主煙道温度と排ガス中Ｏ₂ 濃度に基づいて
後燃焼空気量を制御するとともに、圧力差に基づいて後
燃焼火格子速度を制御するときは、（２）式を用いて後
燃焼空気量の制御値Ｆ_n を求め、（４）式を用いて後燃
焼火格子速度の制御値Ｇ_n を求める。

【００８９】主煙道温度と排ガス中ＣＯ濃度に基づいて
後燃焼空気量を制御するとともに、圧力差に基づいて後
燃焼火格子速度を制御するときは、（３）式を用いて後
燃焼空気量の制御値Ｆ_n を求め、（４）式を用いて後燃
焼火格子速度の制御値Ｇ_n を求める。

【００９０】なお、圧力差を求めずに、主煙道温度或い
は主煙道温度と排ガス中成分濃度を測定して後燃焼空気
量を制御するとともに、後燃焼火格子速度を制御するこ
ともできる。その一例として、主煙道温度と排ガス中Ｃ
Ｏ濃度に基づいて制御する場合を説明する。

【００９１】後燃焼空気量の制御値Ｆ_n を（３）式を用
いて求め、次の（５）式を用いて後燃焼火格子速度の制
御値Ｇ_n を求める。

【００９２】

【数５】

【００９３】但し、ｈ_T は主煙道温度についての制御パ
ラメータで負である。ｈ_COは排ガス中ＣＯ濃度について
のパラメータで主煙道温度の測定値Ｔが基準値Ｔ_set よ
り小で且つ排ガス中ＣＯ濃度の測定値〔ＣＯ〕が基準値
〔ＣＯ〕_set よりも大であるとき正であり、主煙道温度
の測定値Ｔが基準値Ｔ_set より大で且つ排ガス中ＣＯ濃
度の測定値〔ＣＯ〕が基準値〔ＣＯ〕_set よりも大のと
き負であり、それ以外のときは零である。

【００９４】以上の計算に際して、主煙道温度、排ガス
中Ｏ₂ 濃度、排ガス中ＣＯ濃度、圧力差等の基準値に幅
がある場合は、基準値として上限値或いは下限値を用
い、測定値が限界範囲内であれば測定値と基準値との差
を零として計算を行えばよい。

【００９５】又、以上の計算の他、主煙道温度、排ガス
中Ｏ₂ 濃度又はＣＯ濃度の測定以外に、排ガス中Ｏ₂ 濃
度の測定と同時にＣＯ濃度の測定を行って、これらの項
を加えて計算を行ってもよい。

【００９６】測定値に関しても、二次空気量、各火格子
下への一次空気量の測定を行い、これら空気量の変動を
把握し、Ｏ₂ 濃度やＣＯ濃度を補正して用いてもよい。

【００９７】更に、他の制御方法と併用することも可能
であり、例えば、炉出口温度或いは発生蒸気量を測定
し、これらを一定に保つために二次空気量を制御する方
法と、この発明の制御方法を併用することもできる。

【００９８】

【実施例】図１に示した制御系により、主煙道温度を測
定し後燃焼空気量を制御し、排ガス中のＣＯ濃度を調べ
た。

【００９９】主煙道温度の基準値Ｔ_set は８５０℃で制
御値の演算周期は１分であった。調べた結果を主煙道温
度の測定値ととも図４に示す。図４で、（ａ）図は主煙
道温度の変化を示し、（ｂ）図は同時に測定した排ガス
中ＣＯ濃度を示す。

【０１００】測定は５時間にわたって行われたが、後燃
焼火格子上では後燃焼空気量の制御による燃焼制御が行
われでいるので、主煙道温度は８２０℃〜９３０℃の範
囲に制御され、排ガス中ＣＯ濃度は２０ppm 以下に抑制
されていた。

【０１０１】この結果を従来の二次空気量の調整を主と
する完全燃焼制御と比較した。従来の結果を図５に示
す。図５で、（ａ）図は主煙道温度の変化を示し、
（ｂ）図は同時に測定した排ガス中ＣＯ濃度を示す。主
煙道温度は７５０℃〜１０５０℃の範囲で変動し、主煙
道温度が高いときには排ガス中ＣＯ濃度は２００ppm 以
上にも高くなっていた。

【０１０２】なお、後燃焼火格子で空気不足の状態が出
現する場合は、前段の火格子でも未燃焼ガスの発生が多
い。この未燃焼ガスは副煙道を通って混合室に導入され
るが、同時にこの発明に基づき増やされた後燃焼空気が
高温状態で主煙道から混合室に導入されるので、ここで
副煙道ガスに含まれる未燃焼成分の燃焼に寄与する。こ
のため、未燃焼ガスの燃焼のために二次空気の増加量を
その分だけ減ずることができ、常温で吹き込まれる二次
空気の不必要な冷却効果によるエネルギ損失を減ずるこ
とができる。

【０１０３】

【発明の効果】以上に述べてきたように、この発明によ
れば、主煙道温度等を測定することによって後燃焼火格
子上のごみの状態を判断し、温度不足や空気不足或いは
燃料不足に陥らないように後燃焼空気量又は後燃焼空気
量と後燃焼火格子速度を制御する。このため、一次燃焼
段階で不完全燃焼状態が直ちに改善されダイオキシン類
や一酸化炭素等の未燃焼成分の発生が抑制される。同時
に、不必要な二次空気の吹き込みも防止されている。こ
のように、完全燃焼を達成するとともにごみエネルギの
効率的な活用を可能としたこの発明の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施例に用いたごみ焼却炉とその制御系
の概念図である。

【図２】主煙道温度と排ガス中ＣＯ濃度の関係を説明す
るための両者の変化を示すグラフである。

【図３】後燃焼空気量と排ガス中ＣＯ濃度の関係を説明
するための両者の変化をグラフである。

【図４】発明の一実施例による主煙道温度及び排ガス中
ＣＯ濃度の変化を示すグラフである。

【図５】従来の制御方法による主煙道温度及び排ガス中
ＣＯ濃度の変化を示すグラフでる。

【符号の説明】

１ 焼却炉 ３ｃ 後燃焼火格子 ３ｄ 火格子駆動装置 ４ 落下口 ５ 一次空気ファン １０ 二次空気ファン １１ 隔壁 １３ｄ 後燃焼火格子下空気ダンパ １４ 主煙道温度計 １５ 制御装置 １６ 排ガスＯ₂ 濃度計 １７ 排ガスＣＯ濃度計 １８ａ 炉内圧力計 １８ｂ 後燃焼火格子下圧力計。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２３Ｇ 5/50 ＺＡＢ Ｆ２３Ｇ 5/50 ＺＡＢＰ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】焼却炉の主煙道温度又は主煙道温度と排ガ
   ス中Ｏ₂ 濃度、排ガス中ＣＯ濃度若しくは後燃焼火格子
   上下の圧力差の一つ以上を測定し、各々の測定値を周期
   的に各々の基準値と比較し、この比較結果に基づいて、
   後燃焼空気量又は後燃焼空気量と後燃焼火格子速度を制
   御することを特徴とするごみ焼却炉排ガス中未燃焼成分
   の抑制方法。
2. 【請求項２】焼却炉の主煙道温度を測定し、この主煙道
   温度が基準温度に達しないときは後燃焼空気量を減ら
   し、主煙道温度が基準温度を超えるときは後燃焼空気量
   を増やすことを特徴とするごみ焼却炉排ガス中未燃焼成
   分の抑制方法。
3. 【請求項３】焼却炉の主煙道温度と排ガス中のＯ₂ 濃度
   を測定し、主煙道温度が基準温度に達せず排ガス中Ｏ₂
   濃度が基準値を超えるときは後燃焼空気量を減らし，主
   煙道温度が基準温度を超えＯ₂ 濃度が基準値に達しない
   ときは後燃焼空気量を増やすことを特徴とするごみ焼却
   炉排ガス中未燃焼成分の抑制方法。
4. 【請求項４】焼却炉の主煙道温度と排ガス中のＣＯ濃度
   を測定し，主煙道温度が基準温度以下でＣＯ濃度が基準
   値を超えるときは後燃焼空気量を減らし，主煙道温度が
   基準温度を超えＣＯ濃度が基準値を超えるときは後燃焼
   空気量を増やすことを特徴とするごみ焼却炉排ガス中未
   燃焼成分の抑制方法。
5. 【請求項５】焼却炉の主煙道温度又は主煙道温度と排ガ
   ス中Ｏ₂ 濃度、排ガス中ＣＯ濃度若しくは後燃焼火格子
   上下の圧力差の一つ以上を測定し、各々の測定値を周期
   的に各々の基準値と比較し、この比較結果に基づいて後
   燃焼空気量の制御を行うとともに、後燃焼火格子下の圧
   力と炉内圧力との差を測定し、これらの測定値を比較
   し、比較結果に基づいて後燃焼火格子速度を制御するこ
   とを特徴とする焼却炉排ガス中未燃焼成分の抑制方法。
6. 【請求項６】焼却炉の主煙道温度、後燃焼火格子下の圧
   力及び炉内圧力の差を測定し、主煙道温度が基準温度に
   達せず且つ後燃焼火格子下の圧力と炉内圧力の差が基準
   差に達しないときは後燃焼空気量を減らすとともに後燃
   焼火格子速度を増速し、主煙道温度が基準温度を超え且
   つ後燃焼火格子下の圧力と炉内圧力の差が基準差を超え
   るときは後燃焼空気量を増やすとともに後燃焼火格子速
   度を減速することを特徴とするごみ焼却炉排ガス中未燃
   焼成分の抑制方法。
7. 【請求項７】焼却炉の主煙道温度、排ガス中のＯ₂ 濃
   度、後燃焼火格子下の圧力及び炉内圧力の差を測定し、
   主煙道温度が基準温度に達せずＯ₂ 濃度が基準値を超え
   且つ後燃焼火格子下の圧力と炉内圧力の差が基準差に達
   しないときは、後燃焼空気量を減らすとともに後燃焼火
   格子速度を増速し、主煙道温度が基準温度を超えＯ₂ 濃
   度が基準値に達せず且つ後燃焼火格子下の圧力と炉内圧
   力の差が基準差を超えるときは、後燃焼空気量を増やす
   とともに後燃焼火格子速度を減速することを特徴とする
   ごみ焼却炉排ガス中未燃焼成分の抑制方法。
8. 【請求項８】焼却炉の主煙道温度、排ガス中のＣＯ濃
   度、後燃焼火格子下の圧力及び炉内圧力の差を測定し、
   主煙道温度が基準温度に達せずＣＯ濃度が基準値を超え
   且つ後燃焼火格子下の圧力と炉内圧力の差が基準差に達
   しないときは後燃焼空気量を減らすとともに後燃焼火格
   子速度を増速し、主煙道温度が基準温度を超えＣＯ濃度
   が基準値を超え且つ後燃焼火格子下の圧力と炉内圧力の
   差が基準差を超えるときは後燃焼空気量を増やすととも
   に後燃焼火格子速度を減速することを特徴とするごみ焼
   却炉排ガス中未燃焼成分の抑制方法。