JPH1026330A - 廃棄物焼却システム及びその運転・制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】廃棄物焼却排ガスに含まれている有害物質を高
い除去率で低減し、かつ安定に機能する廃棄物焼却シス
テム及びその運転・制御方法を提供する。 【解決手段】廃棄物焼却システムに、空気13を酸化剤と
して混合ガス36を水素含有ガス14に改質する燃料改質器
15と、ごみ焼却排ガス7を酸化剤として水素含有ガス14
を燃焼させクリーン排ガス17を発生する燃焼器16とを有
する改質燃焼系統部を設け、かつ、ごみ焼却排ガス7の
流量変動及び酸素濃度変動を検知した結果に基づき空気
13の流量を制御することで改質燃焼系統部に供給される
ガスの酸素濃度を制御する酸素濃度制御系統部と、クリ
ーン排ガス17の温度を検知した結果に基づき原燃料11及
び蒸気12の流量を制御することで改質燃焼系統部の燃焼
温度を制御する燃焼温度制御系統部とを有する制御系統
部を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物を焼却して
得られた燃焼ガスとして流量、酸素濃度が変動するガス
を燃焼させるのに好適な廃棄物焼却システム及びその運
転・制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】我国では年間５千万トン強の都市ゴミが
発生し、その７０％強を焼却処理している。焼却処理の
利点はそれらを衛生的に大幅に減容化できる点にある。
しかしその反面、酸性雨の原因物質とされる窒素酸化物
(以下、NOxと略す)、硫黄酸化物(以下、SOxと略す)、塩
化水素(以下、HClと略す)等及び有毒なダイオキシン(以
下、DXNと略す)の低減に大きな経済的負担が置かれてい
た。

【０００３】この結果、排ガス中の有害物質除去の更な
る向上が望まれていた。特に昨今の環境問題の高まり、
廃棄物処理場の立地問題等を鑑み、より一層の排ガスの
クリーン化を図る事が望まれていた。

【０００４】そこで従来より排ガス浄化系を設置し、排
ガス中の有害物質濃度を除去した上で大気放出する事が
なされている。排ガス浄化系には、（株）技術情報セン
ター主催「ごみ焼却炉におけるダイオキシン類等有害物
質の排出抑制・除去技術の最新事例」講演会テキスト
(平成8年1月19日)に記載されているように、煤塵処理設
備として大半の施設でバグフィルタが採用されている。

【０００５】更には、DXN類の除去の為にそれに活性炭
を添加したり操作温度を低温化している。また、HCl及
びSOxの処理の為に乾式法、半乾式法、湿式法を採用し
ている。NOxの抑制はバグフィルタの内部あるいは外部
に脱硝装置を設置して対応している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、バグフ
ィルタや脱硝装置等を用いた排ガス浄化系では、産業調
査会事典出版センター編「廃棄物処理・リサイクル」に
記載されているように、HClやDXNは処理ガス温度が低い
程除去率が高いが、NOxは逆に高温程除去率が高く、ガ
ス処理で相反する点がある。また、ガスの低温処理につ
いては、排ガス系各装置の酸露点腐食の問題もあり２０
０から２３０℃以下とされている。

【０００７】つまり、前述した公知のものは、焼却排ガ
ス中の有害物質を除去する上で有効なものであるが、排
ガス浄化系でHClやDXNとNOxに対して同時に高い除去率
を確保することは困難であるということである。

【０００８】本発明の目的は、廃棄物焼却排ガスに含ま
れている有害物質を高い除去率で低減し、かつ安定に機
能する廃棄物焼却システム及びその運転・制御方法を提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、廃棄物を燃焼し第１の燃焼ガスを得る廃
棄物焼却系統部と、前記第１の燃焼ガスまたは大気から
の空気を酸化剤として、原燃料と水蒸気からなる混合ガ
スを改質し燃焼させて第２の燃焼ガスを発生させる改質
燃焼系統部と、該改質燃焼系統部を制御する制御系統部
を有する廃棄物焼却システムにおいて、前記改質燃焼系
統部は、前記空気を酸化剤として前記混合ガスを水素含
有ガスに改質する燃料改質器と、前記第１の燃焼ガスを
酸化剤として前記水素含有ガスを燃焼させ前記第２の燃
焼ガスを発生する燃焼器を有し、前記制御系統部は、前
記第１の燃焼ガスの流量変動及び酸素濃度変動を検知
し、該検知結果に基づき前記空気の流量を制御すること
で前記改質燃焼系統部に供給されるガスの酸素濃度を制
御する酸素濃度制御系統部と、前記第２の燃焼ガスの温
度を検知し、該検知結果に基づき前記原燃料及び前記蒸
気の流量を制御することで前記改質燃焼系統部の燃焼温
度を制御する燃焼温度制御系統部を有することを特徴と
する。

【００１０】また、本発明の他の特徴は、廃棄物焼却系
統部で廃棄物を燃焼し第１の燃焼ガスを生成し、改質燃
焼系統部で前記第１の燃焼ガスまたは大気からの空気を
酸化剤として、原燃料と水蒸気からなる混合ガスを改質
し燃焼させて第２の燃焼ガスを発生させ、制御系統部で
改質燃焼系統部を制御する廃棄物焼却システムの運転・
制御方法において、前記改質燃焼系統部の燃料改質器で
前記空気を酸化剤として前記混合ガスを水素含有ガスに
改質し、燃焼器で前記第１の燃焼ガスを酸化剤として前
記水素含有ガスを燃焼させ前記第２の燃焼ガスを発生さ
せる際に、前記制御系統部の酸素濃度制御系統部で前記
第１の燃焼ガスの流量変動及び酸素濃度変動を検知し該
検知結果に基づき前記空気の流量を制御することで前記
改質燃焼系統部に供給されるガスの酸素濃度を制御し、
燃焼温度制御系統部で前記第２の燃焼ガスの温度を検知
し該検知結果に基づき前記原燃料及び前記蒸気の流量を
制御することで前記改質燃焼系統部の燃焼温度を制御す
ることにある。

【００１１】本発明によれば、改質燃焼系統部の燃料改
質器は、空気を酸化剤として混合ガスを水素含有ガスに
改質する。燃焼器は、第１の燃焼ガスを酸化剤として水
素含有ガスを燃焼させ第２の燃焼ガスを発生する。

【００１２】制御系統部の酸素濃度制御系統部は、第１
の燃焼ガスの流量変動及び酸素濃度変動を検知し、該検
知結果に基づき空気の流量を制御することで改質燃焼系
統部に供給されるガスの酸素濃度を制御する。燃焼温度
制御系統部は、第２の燃焼ガスの温度を検知し、該検知
結果に基づき原燃料及び蒸気の流量を制御することで改
質燃焼系統部の燃焼温度を制御する。

【００１３】このように、大気からの空気を酸化剤とし
て、原燃料と水蒸気の混合ガスを水素含有ガスに改質す
る燃料改質器を設けたので、改質反応によりDXNを分解
・無害化することができる。

【００１４】更に、改質反応はDXN生成温度範囲内でDXN
を再生成する前駆体をも分解するので、システム下流に
おけるDXNの再生成を防止することができる。また、燃
料改質器で得られた水素含有ガスは還元性のガスなの
で、還元燃焼により、NOxを低減することができる。

【００１５】また、燃料改質器で得られた水素含有ガス
を燃焼器に導き燃焼させているので、燃焼器における燃
焼温度が抑制され、NOxの発生量が低減される、すなわ
ち、燃料改質器で得られた水素含有ガスには、数十％の
水蒸気が含まれている。また、燃料改質器における改質
反応は、モル数を増加させる反応である。したがって、
燃料の単位体積当たりの発熱量が低い。

【００１６】また、燃料改質器で得られた水素含有ガス
には、燃焼速度の大きい水素が数十％の割合で存在して
いるので、単位体積当たりの発熱量が低い燃料を燃焼器
に用いても燃焼安定性に優れている。この結果、燃料改
質器で得られた水素含有ガスを燃焼器で燃焼すると、燃
焼温度が抑制され、NOxの発生量が低減された第２の燃
焼ガスが得られる。

【００１７】また、ごみ焼却炉は空気過剰な状態で運転
されるため、第１の燃焼ガス中には多量の残存酸素が存
在する。この第１の燃焼ガスの全量を燃焼器に導いて酸
化剤として用いることで第１の燃焼ガスに含まれている
有害物質の全てに対して処理を施すことができる。

【００１８】また、廃棄物を燃焼して得られた第１の燃
焼ガスの流量変動及び酸素濃度変動の信号を、燃料改質
器及び燃焼器に供給する空気の流量制御に用いる系統を
設けたので、燃焼器において適切な酸素濃度で安定に完
全燃焼させることができる。更に完全燃焼によってDXN
を分解・無害化できる。

【００１９】また、燃料改質器で得られたDXN及びDXNの
前駆体の少ないガス水素含有ガスを燃焼器に導き、燃焼
器内のガス温度をDXNの分解温度内、NOxの生成温度以下
とするので、DXNの分解・無害化処理とNOxの還元・生成
抑制を同時に行うことができる。

【００２０】また、燃焼器で処理された第２の燃焼ガス
の温度信号を燃料改質器に供給する原燃料の流量制御に
用いる系統を設けたので、燃焼器の燃焼温度を一定に
し、燃焼を安定化することができる。

【００２１】更に、安定にDXNの分解・無害化処理とNOx
の生成抑制を行うことができる。すなわち、燃料改質器
で改質して得られる水素含有ガスの成分及び温度を制御
し、それによって燃焼器の燃焼温度を制御することがで
きる。

【００２２】以上の結果、燃焼安定性を維持しながらNO
x、DXNを低減する廃棄物焼却システム及び廃棄物焼却シ
ステムの運転・制御方法を提供することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例に係る廃
棄物焼却システム及びその運転・制御方法を、図を用い
て説明する。

【００２４】図１は、本発明の一実施例に係わる廃棄物
焼却システムを示す構成を示す。廃棄物焼却システム
は、大別すると、廃棄物を焼却し得られた第１の燃焼ガ
スであるごみ焼却排ガス中の煤塵、SOx,HClを除去する
廃棄物焼却系統部、該廃棄物焼却系統部で得られたごみ
焼却排ガス中のNOx,DXNを燃焼器で分解・無害化し大気
放出する改質燃焼系統部、該廃棄物焼却系統部で得られ
たごみ焼却排ガスの流量変動及び酸素濃度変動を検知し
大気からの空気の流量を制御することで燃料改質器及び
燃焼器に供給されるガスの酸素濃度を制御する酸素濃度
制御系統部、該改質燃焼系統部の燃焼器から排出された
第２の燃焼ガスであるクリーン排ガスの温度を検知し燃
料改質器に供給する原燃料の流量と蒸気を制御すること
で燃料改質器及び燃焼器の燃焼温度を制御する燃焼温度
制御系統部から構成されている。

【００２５】図１に示すように、廃棄物焼却系統部は、
収集してきた廃棄物１を投入するバンカ２と、バンカ２
より供給された廃棄物１を押し込み送風機３から供給さ
れた燃焼用空気４により焼却する焼却炉５と、廃棄物１
の焼却によって得られたごみ焼却ガス７と外部からの給
水37とを熱交換して飽和蒸気29を発生させるボイラ６
と、ボイラ６から排出されたごみ焼却排ガス７中に含ま
れる煤塵、SOx、HCl等を除去する減温器８と、バグフィ
ルタ９とからなっている。

【００２６】改質燃焼系統部は、原燃料11(例えばＡ重
油)と外部から供給される蒸気12をミキサ40にて混合し
た混合ガス36を、第１のバルブ(以下、バルブ24と称す)
を介して供給された大気からの空気13を酸化剤として部
分酸化（部分燃焼）して得られた被改質ガスを改質して
水素含有ガス14（水素富化ガス）を得る燃料改質器15
と、燃料改質器15で得られた水素含有ガス14（水素富化
ガス）を、ごみ焼却排ガス７と第２のバルブ(以下、バ
ルブ26と称す)を介してごみ焼却排ガス７と一緒に供給
された大気からの空気13とを酸化剤として用い燃焼させ
る燃焼器16と、燃焼器16から排出されたクリーン排ガス
17を煙突21から大気に放出するための再熱器19と、誘引
送風機20とからなっている。

【００２７】酸素濃度制御系統部は、バグフィルタ９か
ら排出されたごみ焼却排ガス７の流量変動を検知する差
圧伝送器38と、酸素濃度変動を検知する酸素濃度伝送器
22と、検知した流量変動及び酸素濃度変動の信号に基づ
いて空気の流量を制御する制御装置39の第１の制御部39
aと、ごみ焼却排ガス７に大気からの空気13を押し込む
押し込み送風機25と、第１の制御部39aの指示により大
気からの空気13の押し込み流量を調整するバルブ26と、
燃料改質器15に大気からの空気13を押し込む押し込み送
風機23と、第１の制御部39aの指示により大気からの空
気13の押し込み流量を調整するバルブ24とからなってい
る。

【００２８】燃焼温度制御系統部は、燃焼器16から排出
されたクリーン排ガス17の温度を検知する温度伝送器27
と、検知した温度の信号に基づいて原燃料の流量と蒸気
の流量を制御する制御装置39の第２の制御部39bと、該
第２の制御部39bの指示により燃料改質器15に供給する
原燃料11の流量を調整する第３のバルブ（以下、バルブ
28と称す）と、第２の制御部39bの指示により外部から
の蒸気12の流量を調整する第４のバルブ（以下、バルブ
41と称す）とからなっている。

【００２９】本実施例の廃棄物焼却システムは、概略以
上のように構成されており、前述した大気からの空気13
を酸化剤として原燃料11(例えばＡ重油)と蒸気12とを混
合した混合ガス36を部分酸化（部分燃焼）して得られた
被改質ガスを改質して水素含有ガス14（水素富化ガス）
を得るようにした燃料改質器15と、燃料改質器15で得ら
れた水素含有ガス14（水素富化ガス）を、ごみ焼却排ガ
ス７とバルブ26を介して供給されかつごみ焼却排ガス７
に混ぜられた大気からの空気13とを酸化剤として用いる
ことにより燃焼させる燃焼器16を設けた改質燃焼系統部
に特徴を有するものである。

【００３０】また、前述した混合ガス36を部分酸化（部
分燃焼）させる酸化剤として、廃棄物焼却系統部で得ら
れた焼却排ガス７をバルブ24を介して供給された大気か
らの空気13と一緒に用いると、焼却排ガス７に含まれて
いる有害物質に対し更に効果的な処理を施すことができ
る。

【００３１】特に、ごみ焼却排ガス７の流量変動を検知
する差圧伝送器38と、酸素濃度変動を検知する酸素濃度
伝送器22と、検知した流量変動及び酸素濃度変動の信号
に基づいて前記空気の流量を制御する第１の制御部39a
と、該第１の制御部39aの指示により燃料改質器15内の
酸素量を一定にするように大気からの空気13の流量を調
整するバルブ24と、該第１の制御部39aの指示により燃
焼器16内の酸素量を一定にするようにごみ焼却排ガス７
と混ぜられて供給される大気からの空気13の流量を調整
するバルブ26を設けた点にある。

【００３２】また、燃焼器16から排出されたクリーン排
ガス17の温度を検知する温度伝送器27と、検知した温度
の信号に基づいて、前記原燃料の流量と前記蒸気の流量
を制御する第２の制御部39bと、該第２の制御部39bの指
示により燃料改質器15内の温度を一定にするように原燃
料11の流量を調整するバルブ28と、第２の制御部39bの
指示により燃料改質器15内内の温度を一定にするように
蒸気12の流量を調整するバルブ41を設けた点にある。

【００３３】つまり、燃料改質器15により原燃料11を還
元性ガスである水素含有ガス14に改質し、燃焼器16に供
給することでごみ焼却排ガス７を還元燃焼させNOxを低
減するものである。

【００３４】また、NOxの発生を抑制し、かつDXNの分解
・除去を行うには、燃料改質器15及び燃焼器16にて燃焼
温度がDXNの分解温度内でNOxの生成温度以下、特に有効
な範囲として750〜900℃で安定に完全燃焼させる必要が
ある。

【００３５】本実施例は、燃料改質器15にて原燃料１１
であるＡ重油の燃料組成をより低い発熱量の水素含有ガ
ス14に改質し、それを燃料として燃焼器16に供給するこ
とで必要な燃焼温度で安定燃焼させるものである。

【００３６】更に、燃焼器16から排出されたクリーン排
ガス17の温度を検知し、燃料改質器15に供給する原燃料
11の流量を制御することで燃焼温度を上記温度範囲内で
維持せ、安定に機能させるものである。

【００３７】また、システムを安定に運転するために
は、燃料改質器15及び燃焼器16の燃焼安定性を確保する
必要がある。燃焼安定性は燃料改質器15及び燃焼器16内
のガスの燃焼速度とガス流速のバランスによって得られ
る。つまり、燃焼速度がガス流速に対して大きいときは
逆火して火炎が形成されない。一方、燃焼速度がガス流
速に対して小さすぎるときは火炎が吹き飛んで形成され
ない。

【００３８】一般には部分負荷運転を想定してガス流速
を上げて設計するので燃焼速度が早いほうが安定な燃焼
が得られる。燃焼速度は燃焼反応のメカニズムにより、
燃焼ガスの成分、燃焼温度等のパラメータに支配されて
いる。

【００３９】本実施例は、燃料改質器15を設けて燃焼速
度が早い水素含有ガス14を燃焼させることで燃焼安定性
を向上させるものである。更にごみ焼却排ガス７の流量
変動及び酸素濃度を検知し、大気からの空気の流量を制
御することで、燃料改質器15及び燃焼器16内で安定燃焼
が得られる酸素濃度以上に維持するものである。

【００４０】更に、燃料改質器15では改質反応を持続さ
せる原燃料11(例えばＡ重油)のおよそ２０％を燃焼させ
る酸素量、燃焼器16では水素含有ガス14を完全燃焼させ
るために必要な酸素量以上とするものである。

【００４１】次に、本実施例の廃棄物焼却システムの動
作について説明する。

【００４２】収集されてきた廃棄物１は、バンカ２に投
入され、図示されていないクレーン等の供給手段により
焼却炉５に供給される。また、焼却炉５には、押し込み
送風機３から燃焼用空気４が供給され廃棄物１を燃焼さ
せる。

【００４３】この焼却により、焼却炉５から得られたご
み焼却排ガス７は、その下流側に設けられたボイラ６に
導かれる。また、焼却炉５の下部からは、焼却灰37が排
出される。ボイラ６では、導かれたごみ焼却排ガス７と
給水とを熱交換し飽和蒸気29を発生させる。

【００４４】給水37と熱交換し温度の低下したごみ焼却
排ガス７は、減温器８及びバグフィルタ９に導かれその
中に含まれている煤塵,SOx,HCl等が除去される。バグフ
ィルタ９で処理されたごみ焼却排ガス７はその全てが燃
焼器16へ導かれ、ごみ焼却排ガス７と一緒に供給された
大気からの空気13と共に水素含有ガス14が燃焼するため
の酸化剤として用いられる。

【００４５】バグフィルタ９から排出されたごみ焼却排
ガス７の流量変動は差圧伝送器38で、また酸素濃度変動
は酸素濃度伝送器22でそれぞれ検知され、各信号は第１
の制御部39aで制御され、燃料改質器15に供給される大
気からの空気13の流量を調整するバルブ24に伝えられ
る。その際の大気からの空気13の流量は燃料改質器15に
て改質反応が持続し、かつ火炎が安定する酸素濃度に調
整される。また、その際大気からの空気13は押し込み送
風機23で経路に押し込められる。

【００４６】また、差圧伝送器38及び酸素濃度伝送器22
で検知された各信号は第１の制御部39aで制御され、焼
却排ガス７の酸素濃度を調整するために燃焼器16に供給
される大気からの空気13の流量を調整するバルブ26に伝
えられる。その際の大気からの空気13の流量は燃焼器16
にて火炎が安定し、かつ完全燃焼する酸素濃度に調整さ
れる。また、その際大気からの空気13は送風機25で経路
に押し込められる。

【００４７】燃料改質器15、燃焼器16でNOx,DXNが除去
されたクリーン排ガス17の温度は温度伝送器27にて検知
され、検知した温度の信号は第２の制御部39Bで制御さ
れ、燃料改質器15に供給する原燃料11(例えばＡ重油)の
流量を調整するバルブ28に伝えられる。その際、原燃料
11(例えばＡ重油)の流量は、クリーン排ガス17の温度が
DXN分解温度でNOxの生成温度以下に制御される。

【００４８】その後、クリーン排ガス17は、下流側の再
熱器19に導かれる。再熱器19では、白煙発生を防止する
ためにクリーン排ガス17の温度を所定の温度に昇温す
る。昇温されたクリーン排ガス17は、誘引送風機20によ
って昇圧され、煙突21より大気中に放出される。

【００４９】一方、クリーン排ガス17を得るために、燃
料改質器15の燃料流路内に炭化水素系の燃料(例えばＡ
重油)と蒸気12とを所定の割合で混合した混合ガス36に
酸化剤として大気からの空気13が供給される。また、酸
化剤として、前述したように、ごみ焼却排ガス７を大気
からの空気13と一緒に用いても良い。

【００５０】供給された混合ガス36と大気からの空気1
3、あるいは混合ガス36と大気からの空気13とごみ焼却
排ガス７は、図示していない点火栓等の点火手段により
点火され拡散燃焼する。この時、燃料改質器15に供給さ
れるごみ焼却排ガス７と大気からの空気13は、その流量
が燃料改質器15内に供給された混合ガス36(燃料である
Ａ重油)の20％程度を燃焼させる流量であるので、混合
ガス36は部分酸化（部分燃焼）され、未燃ガスを含む高
温の被改質ガスが得られる。

【００５１】被改質ガスは、図示していない改質触媒層
内で水素含有ガス14（水素富化ガス）に改質される。こ
のようにして得られた水素含有ガス14は、燃焼器16の燃
料として燃焼器16へ導かれる。

【００５２】燃焼器16では、燃料改質器15より導かれた
水素含有ガス14を、ごみ焼却排ガス７と該ごみ焼却排ガ
ス７と一緒に供給された大気からの空気13とを酸化剤と
して拡散燃焼により燃焼し、約850℃程度のクリーン排
ガス17を得る。

【００５３】次に、本実施例の運転制御方法を説明す
る。

【００５４】図３は、図１の廃棄物焼却システムの運転
・制御方法のフローを示す。

【００５５】始めにステップ１０１で差圧伝送器38でご
み焼却排ガス７の流量(Ｇ)を測定する。次に酸素濃度伝
送器22でごみ焼却排ガス７の酸素濃度(Ｏ)を測定する
（１０２）。次に、制御装置39で両測定データから酸素
量を演算し、それが燃焼器16の安定燃焼を維持できる最
大及び最小酸素量から評価された制御上の最大値と最小
値内であることを確認する（１０３）。

【００５６】酸素量が最大値以上であれば（１０３）、
バルブ24を絞って燃料改質器15に供給される大気からの
空気13流量を減少させ(１０４)、またバルブ26を絞って
燃焼器16に供給される大気からの空気13流量を減少させ
(１０５)、それに伴って燃料改質器15の燃空比を一定範
囲内にするためにバルブ28を絞って原燃料11流量を減少
させ(１０６)、原燃料11と蒸気12の比を、安定な改質反
応を維持させるための一定範囲内にするために、バルブ
41を絞って蒸気12流量を減少させる(１０７)。

【００５７】また、酸素量が最小値以下であれば（１０
３）、バルブ24を開けて燃料改質器15に供給される大気
からの空気13流量を増加させ(１０８)、またバルブ26を
開けて燃焼器16に供給される大気からの空気13流量を増
加させ(１０９)、それに伴って燃料改質器15の燃空比を
一定範囲内にするためにバルブ28を開けて原燃料11流量
を増加させ(１１０)、原燃料11と蒸気12の比を、安定な
改質反応を維持させるための一定範囲内にするために、
バルブ41を開けて蒸気12流量を増加させる(１１１)。

【００５８】上記制御を繰り返し、ごみ焼却排ガス７中
の酸素量を制御上の最大、最小の範囲内とし、燃焼器16
の安定燃焼を確保する。

【００５９】次に、ごみ焼却排ガス７中の酸素量が制御
上の最大、最小の範囲内になった段階でクリーン排ガス
17の温度を温度伝送器27で測定し（１１２）、クリーン
排ガス17の温度をDXN分解温度範囲内とする様に設定さ
れた排ガス温度の最高値と最低値内であることを確認す
る（１１３）。

【００６０】排ガス温度が最高値以上であれば（１１
３）、バルブ24を絞って燃料改質器15に供給される大気
からの空気13流量を減少させ（１１４）、またバルブ26
を絞って燃焼器16に供給される大気からの空気13流量を
減少させ（１１５）、それに伴って燃料改質器15の燃空
比を一定範囲内にするためにバルブ28を絞って原燃料11
流量を減少させ（１１６）、原燃料11と蒸気12の比を、
安定な改質反応を維持させるための一定範囲内にするた
めに、バルブ41を絞って蒸気12流量を減少させる（１１
７）。

【００６１】また、排ガス温度が最低値以下であれば、
バルブ24を開けて燃料改質器15に供給される大気からの
空気13流量を増加させ（１１８）、またバルブ26を開け
て燃焼器16に供給される大気からの空気13流量を増加さ
せ（１１９）、それに伴って燃料改質器15の燃空比を一
定範囲内にするためにバルブ28を開けて原燃料11流量を
増加させ（１２０）、原燃料11と蒸気12の比を、安定な
改質反応を維持させるための一定範囲内にするために、
バルブ41を開けて蒸気12流量を増加させる（１２１）。

【００６２】以上のように、ごみ焼却排ガス７中の酸素
量とクリーン排ガス17の温度の制御を繰り返し実行する
ことで、クリーン排ガス17の温度をDXNを分解する一定
範囲内に保持しつつ、燃焼器16を安定燃焼範囲内に保持
することが可能となる。

【００６３】以上、本実施例によれば、ボイラ６を通過
した廃棄物１の燃焼によって発生したNOxおよびDXNが含
まれているごみ焼却排ガス７の全てを大気からの空気13
と共に酸化剤として燃料改質器15と燃焼器16へ導いてい
るので、NOxおよびDXNが低減される。

【００６４】すなわち、燃料改質器15、燃焼器16の燃焼
温度は850℃以上1000℃以下のため、NOxおよびDXNが分
解・無害化される。さらに脱硝装置が不要となるので、
機器コストとそれに要する触媒が不要となり、コストの
削減を図ることができる。

【００６５】図２は、本発明の他の実施例に係わる廃棄
物焼却システムの構成を示す。図２に示すように、本実
施例の廃棄物焼却システムは、廃棄物焼却系統部、改質
燃焼系統部、酸素濃度制御系統部、燃焼温度制御系統部
は、図１と同じ制御を行い、その後に、廃棄物焼却系統
で得られたごみ焼却排ガスにより蒸気を発生させ、その
蒸気を改質燃焼系統部からクリーン排ガスで過熱する過
熱系統部と、該過熱系統で過熱された蒸気を導入してタ
ービンを駆動し発電を行う蒸気タービン系統部とが付加
された構成となっている。

【００６６】このうち、廃棄物焼却系統部は、収集して
きた廃棄物１を投入するバンカ２と、バンカ２より供給
された廃棄物１を押し込み送風機３から供給された燃焼
用空気４により焼却する焼却炉５と、廃棄物１の焼却に
よって得られたごみ焼却ガス７と後述する蒸気タービン
系統からの給水37とを熱交換して飽和蒸気29を発生させ
るボイラ６と、ボイラ６から排出されたごみ焼却排ガス
７中に含まれる煤塵、SOx、HCl等を除去する減温器８
と、バグフィルタ９とからなっている。

【００６７】改質燃焼系統部は、原燃料11(例えばＡ重
油)と後述する蒸気タービン系統の蒸気タービン31から
抽気した蒸気12をミキサ40にて混合した混合ガス36を大
気からの空気13を酸化剤として部分酸化（部分燃焼）し
て得られた被改質ガスを改質して水素含有ガス14を得る
燃料改質器15と、燃料改質器15で得られた水素含有ガス
14をごみ焼却排ガス７とバルブ26を介してごみ焼却排ガ
ス７と一緒に供給された大気からの空気13により燃焼さ
せる燃焼器16と、燃焼器16から排出されたクリーン排ガ
ス17を過熱器18で熱交換した上で煙突21から大気に放出
するための再熱器19と、誘引送風機20とからなってい
る。

【００６８】酸素濃度制御系統部及び燃焼温度制御系統
部は、図１と同じ制御を行うので省略する。

【００６９】過熱系統部は、クリーン排ガス17を過熱源
としてごみ焼却ボイラ６で発生した飽和蒸気29を過熱す
る過熱器18からなっている。

【００７０】蒸気タービン系統部は、過熱器18によって
過熱した過熱蒸気30を駆動源とする蒸気タービン31、蒸
気タービン31によって駆動される発電機32、蒸気タービ
ン31を駆動した蒸気を凝縮し、復水せしめる復水器33、
復水器33で得られた復水を蒸気タービン31の抽気によっ
て脱気する脱気器34、脱気器34で脱気した復水をボイラ
６に供給するポンプ35からなっている。

【００７１】本実施例の廃棄物焼却システムは、概略以
上のように構成されており、前述した図１と同じように
改質燃焼系統部に特徴を有し、バルブ類を設けた点も同
じである。また、改質燃焼系統部での機能、制御等も図
１と同じなので省略する。

【００７２】次に、本実施例の廃棄物発電システムの動
作について説明する。

【００７３】収集されてきた廃棄物１は、バンカ２に投
入され、図示されていないクレーン等の供給手段により
焼却炉５に供給される。また、焼却炉５には、押し込み
送風機３から燃焼用空気４が供給され廃棄物１を燃焼さ
せる。

【００７４】この焼却により、焼却炉５から得られたご
み焼却排ガス７は、その下流側に設けられたボイラ６に
導かれる。また、焼却炉５の下部からは、焼却灰42が排
出される。ボイラ６では、導かれたごみ焼却排ガス７と
ポンプ35から供給された給水とを熱交換し約300℃程度
の飽和蒸気29を発生させる。

【００７５】給水37と熱交換し温度の低下したごみ焼却
排ガス７は、減温器８及びバグフィルタ９に導かれその
中に含まれている煤塵,SOx,HCl等が除去される。バグフ
ィルタ９で処理されたごみ焼却排ガス７はその全てが燃
焼器16へ導かれ、ごみ焼却排ガス７と一緒に供給された
大気からの空気13と共に水素含有ガス14が燃焼するため
の酸化剤として用いられる。

【００７６】バグフィルタ９から排出されたごみ焼却排
ガス７の流量変動は差圧伝送器38で、また酸素濃度変動
は酸素濃度伝送器22でそれぞれ検知され、各信号は第１
の制御部39aで制御され、燃料改質器15に供給される大
気からの空気13の流量を調整するバルブ24に伝えられ
る。その際の大気からの空気13の流量は燃料改質器15に
て改質反応が持続し、かつ火炎が安定する酸素濃度に調
整される。また、その際大気からの空気13は押し込み送
風機23で経路に押し込められる。

【００７７】また、差圧伝送器38及び酸素濃度伝送器22
で検知された各信号は第１の制御部39aで制御され、焼
却排ガス７の酸素濃度を調整するために燃焼器16に供給
される大気からの空気13の流量を調整するバルブ26に伝
えられる。その際の大気からの空気13の流量は燃焼器16
にて火炎が安定し、かつ完全燃焼する酸素濃度に調整さ
れる。また、その際大気からの空気13は送風機25で経路
に押し込められる。

【００７８】燃料改質器15、燃焼器16でNOx,DXNが除去
されたクリーン排ガス17の温度は温度伝送器27にて検知
され、検知した温度の信号は第２の制御部39Bで制御さ
れ、燃料改質器15に供給する原燃料11(例えばＡ重油)の
流量を調整するバルブ28に伝えられる。その際、原燃料
11(例えばＡ重油)の流量は、クリーン排ガス17の温度が
DXN分解温度でNOxの生成温度以下に制御される。

【００７９】その後、クリーン排ガス17は、過熱系統部
の過熱器１８に導かれ、廃棄物焼却系統部で得られた約
300℃程度の飽和蒸気29を過熱する。過熱後、温度が低
下したクリーン排ガス17は下流側の再熱器19に導かれ
る。再熱器19では、白煙発生を防止するためにクリーン
排ガス17の温度を所定の温度に昇温する。昇温されたク
リーン排ガス17は、誘引送風機20によって昇圧され、煙
突21より大気中に放出される。

【００８０】一方、クリーン排ガス17を得るために、燃
料改質器15の燃料流路内に炭化水素系の燃料(例えばＡ
重油)と蒸気12とを所定の割合で混合した混合ガス36に
酸化剤として大気からの空気13が供給される。また、酸
化剤として、前述したように、ごみ焼却排ガス７を大気
からの空気13と一緒に用いても良い。

【００８１】供給された混合ガス36と大気からの空気1
3、あるいは混合ガス36と大気からの空気13とごみ焼却
排ガス７は、図示していない点火栓等の点火手段により
点火され拡散燃焼する。この時、燃料改質器15に供給さ
れるごみ焼却排ガス７と大気からの空気13は、その流量
が燃料改質器15内に供給された混合ガス36(燃料である
Ａ重油)の20％程度を燃焼させる流量であるので、混合
ガス36は部分酸化（部分燃焼）され、未燃ガスを含む高
温の被改質ガスが得られる。

【００８２】被改質ガスは、図示していない改質触媒層
内で水素含有ガス14（水素富化ガス）に改質される。こ
のようにして得られた水素含有ガス14は、燃焼器16の燃
料として燃焼器16へ導かれる。

【００８３】燃焼器16では、燃料改質器15より導かれた
水素含有ガス14を、ごみ焼却排ガス７と該ごみ焼却排ガ
ス７と一緒に供給された大気からの空気13とを酸化剤と
して拡散燃焼により燃焼し、約850℃程度のクリーン排
ガス17を得る。

【００８４】得られたクリーン排ガス17は、過熱器18に
導かれ、ボイラ６で発生した約300℃程度の飽和蒸気29
を過熱する。この過熱により、過熱器18からは、約400
℃〜500℃程度の過熱蒸気30が得られる。得られた過熱
蒸気30は、蒸気タービン31に導かれ蒸気タービン31を駆
動する。

【００８５】一方、過熱蒸気30の一部は、蒸気タービン
31より抽気されて、燃料改質器15の蒸気12として用いら
れる。蒸気タービン31の駆動により、蒸気タービン31に
直結している発電機32が駆動され電力が得られる。

【００８６】蒸気タービン31を駆動した過熱蒸気30は蒸
気タービン31から排出され、復水器33によって凝縮され
復水せしめられる。復水器33によって得られた復水は、
脱気器34において蒸気タービン31の抽気により脱気さ
れ、ポンプ35を介してボイラ６に供される。

【００８７】本実施例の廃棄物焼却システムの焼却関係
の運転・制御方法のフローは、図３と同様なので省略す
る。図１の実施例につけ加えるに、本実施例によれば、
燃料改質器15で必要とされる蒸気12を、蒸気タービン31
から抽気して用いているので、新たな蒸気発生器や、そ
れに要する燃料が不要となり、ランニングコストを削減
することができる。

【００８８】

【発明の効果】本発明によれば、焼却炉で発生したNO
x、DXNを低減し、安定に機能する廃棄物焼却システム及
びその運転・制御方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる廃棄物焼却システム
を示す構成図である。

【図２】本発明の他の実施例に係わる廃棄物焼却システ
ムの構成図である。

【図３】図１及び図２の廃棄物焼却システムの運転・制
御方法のフローチャート図である。

【符号の説明】

１…廃棄物、２…バンカ、３…押し込み送風機、４…燃
焼用空気、５…焼却炉、６…ボイラ、７…ごみ焼却排ガ
ス、８…減温器、９…バグフィルタ、11…原燃料、12…
蒸気、13…空気、14…水素含有ガス、15…燃料改質器、
16…燃焼器、17…クリーン排ガス、18…過熱器、19…再
熱器、20…誘引送風機、21…煙突、22…酸素濃度伝送
器、23…押し込み送風機、24…バルブ、25…押し込み送
風機、26…バルブ、27…温度伝送器、28…バルブ、29…
飽和蒸気、30…過熱蒸気、31…蒸気タービン、32…発電
機、33…復水器、34…脱気器、35…ポンプ、36…混合ガ
ス、37…給水、38…差圧伝送器、39…制御装置、40…ミ
キサ、41…バルブ、42…焼却灰

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石垣 幸雄 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 小山 一仁 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (72)発明者 徳永 賢治 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】廃棄物を燃焼し第１の燃焼ガスを得る廃棄
   物焼却系統部と、前記第１の燃焼ガスまたは大気からの
   空気を酸化剤として、原燃料と水蒸気からなる混合ガス
   を改質し燃焼させて第２の燃焼ガスを発生させる改質燃
   焼系統部と、該改質燃焼系統部を制御する制御系統部を
   有する廃棄物焼却システムにおいて、 前記改質燃焼系統部は、前記空気を酸化剤として前記混
   合ガスを水素含有ガスに改質する燃料改質器と、前記第
   １の燃焼ガスを酸化剤として前記水素含有ガスを燃焼さ
   せ前記第２の燃焼ガスを発生する燃焼器を有し、前記制
   御系統部は、前記第１の燃焼ガスの流量変動及び酸素濃
   度変動を検知し、該検知結果に基づき前記空気の流量を
   制御することで前記改質燃焼系統部に供給されるガスの
   酸素濃度を制御する酸素濃度制御系統部と、前記第２の
   燃焼ガスの温度を検知し、該検知結果に基づき前記原燃
   料及び前記蒸気の流量を制御することで前記改質燃焼系
   統部の燃焼温度を制御する燃焼温度制御系統部を有する
   ことを特徴とする廃棄物焼却システム。
2. 【請求項２】請求項１において、前記燃料改質器は、前
   記空気及び前記第１の燃焼ガスを前記酸化剤として前記
   混合ガスを水素含有ガスに改質することを特徴とする廃
   棄物焼却システム。
3. 【請求項３】請求項１において、前記酸素濃度制御系統
   部は、前記流量変動を検知する差圧伝送器と、前記酸素
   濃度変動を検知する酸素濃度伝送器と、前記検知した流
   量変動及び酸素濃度変動の信号に基づいて前記空気の流
   量を制御する第１の制御部を有することを特徴とする廃
   棄物焼却システム。
4. 【請求項４】請求項３において、前記第１の制御部は、
   前記流量変動及び酸素濃度変動の信号に基づいて、前記
   第１の燃焼ガスに前記空気を押し込む流量を調整する第
   ２のバルブと前記燃料改質器に前記空気を押し込む流量
   を調整する第１のバルブを制御することを特徴とする廃
   棄物焼却システム。
5. 【請求項５】請求項１において、前記燃焼温度制御系統
   部は、前記第２の燃焼ガスの温度を検知する温度伝送器
   と、前記検知した温度の信号に基づいて、前記原燃料の
   流量と前記蒸気の流量を制御する第２の制御部を有する
   ことを特徴とする廃棄物焼却システム。
6. 【請求項６】請求項５において、前記第２の制御部は、
   前記温度の信号に基づいて、前記燃料改質器に前記原燃
   料を供給する流量を調整する第３のバルブと、前記燃料
   改質器に前記蒸気を供給する流量を調整する第４のバル
   ブを制御することを特徴とする廃棄物焼却システム。
7. 【請求項７】廃棄物焼却系統部で廃棄物を燃焼し第１の
   燃焼ガスを生成し、改質燃焼系統部で前記第１の燃焼ガ
   スまたは大気からの空気を酸化剤として、原燃料と水蒸
   気からなる混合ガスを改質し燃焼させて第２の燃焼ガス
   を発生させ、制御系統部で改質燃焼系統部を制御する廃
   棄物焼却システムの運転・制御方法において、 前記改質燃焼系統部の燃料改質器で前記空気を酸化剤と
   して前記混合ガスを水素含有ガスに改質し、燃焼器で前
   記第１の燃焼ガスを酸化剤として前記水素含有ガスを燃
   焼させ前記第２の燃焼ガスを発生させる際に、前記制御
   系統部の酸素濃度制御系統部で前記第１の燃焼ガスの流
   量変動及び酸素濃度変動を検知し該検知結果に基づき前
   記空気の流量を制御することで前記改質燃焼系統部に供
   給されるガスの酸素濃度を制御し、燃焼温度制御系統部
   で前記第２の燃焼ガスの温度を検知し該検知結果に基づ
   き前記原燃料及び前記蒸気の流量を制御することで前記
   改質燃焼系統部の燃焼温度を制御することを特徴とする
   廃棄物焼却システムの運転・制御方法。
8. 【請求項８】請求項７において、前記燃料改質器で、前
   記空気及び前記第１の燃焼ガスを前記酸化剤として前記
   混合ガスを水素含有ガスに改質することを特徴とする廃
   棄物焼却システムの運転・制御方法。
9. 【請求項９】請求項７において、前記酸素濃度制御系統
   部の差圧伝送器で前記流量変動を検知し、酸素濃度伝送
   器で前記酸素濃度変動を検知し、前記検知した流量変動
   及び酸素濃度変動の信号に基づいて第１の制御部で前記
   空気の流量を制御することを特徴とする廃棄物焼却シス
   テムの運転・制御方法。
10. 【請求項１０】請求項９において、前記第１の制御部
    で、前記流量変動及び酸素濃度変動の信号に基づいて、
    前記第１の燃焼ガスに前記空気を押し込む流量を調整す
    る第２のバルブと前記燃料改質器に前記空気を押し込む
    流量を調整する第１のバルブを制御することを特徴とす
    る廃棄物焼却システムの運転・制御方法。
11. 【請求項１１】請求項７において、前記燃焼温度制御系
    統部の温度伝送器で、前記第２の燃焼ガスの温度を検知
    し、前記検知した温度の信号に基づいて第２の制御部で
    前記原燃料の流量と前記蒸気の流量を制御することを特
    徴とする廃棄物焼却システムの運転・制御方法。
12. 【請求項１２】請求項１１において、前記第２の制御部
    で、前記温度の信号に基づいて、前記燃料改質器に前記
    原燃料を供給する流量を調整する第３のバルブと前記燃
    料改質器に前記蒸気を供給する流量を調整する第４のバ
    ルブを制御することを特徴とする廃棄物焼却システムの
    運転・制御方法。