JPS62206314A - 多段焼却炉装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は下水処理の過程において排出される有機性汚泥
などの被燃焼物を焼却処理する多段焼却炉装置に関する
。

〔従来の技術〕

下水処理場においては下水処理の過程で排出される有機
性汚泥を焼却するのに多段焼却炉が用いられている。多
段焼却炉は上下方向に複数段（５〜１２段）゛の棚を形
成し、最上段に投入された汚泥を順次下段に落下させる
ことにより汚泥を乾燥。

焼却、冷却の手順で処理するものである。焼却炉の加熱
は通常バーナによって行われる。また、汚泥の落下は中
心部に配置される回転軸に設けられた攪拌アームによっ
て行われ、燃焼によって生じた灰は最下段より排出され
る。

ところで、多段焼却炉においては未燃物が残留しないよ
うに温度制御を良好に行うことが要求される。従来、多
段焼却炉の温度制御はバーナで加熱する段より上段の段
を燃焼段と固定し、この燃焼段の温度が設定値となるよ
うにバーナに供給する燃料量を制御している。そして１
例えば特公昭６０−２６９３１号公報に記載されている
ように、最下段とその上の段の温度差によって未燃物の
有無を確認し、燃焼段の温度設定値を調節している。温
度差がある場合には未燃物有りと判断し温度設定値を高
くする。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、燃焼段は汚泥の性状（含水率、有機物濃度な
ど）によって変動する。燃焼段が設定燃焼段より上段に
移動した場合、燃焼が終了しつつある温度の低下した設
定燃焼段を温度設定値に制御するため実燃焼段の温度が
温度設定値（最適燃焼温度）よりはるかに高くなり燃料
を無駄に消費することになる。実燃焼段が設定燃焼段よ
り下段に移動した場合にも、実燃焼段が最適燃焼温度よ
りはるかに高くなる。以上のように、実燃焼段が設定燃
焼段以外に移行した際に実燃焼段を必要以上に高温にす
るため燃料を無駄に消費することになり経済的に得策で
ない。

本発明は上記点に対処して成されたもので、その目的と
するところは燃料使用量を低減し効率的に焼却処理を行
える多段焼却炉装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は設定燃焼段より上方の１個あるいは数個の段に
排気弁を設けると共に実燃焼段を検出し、実燃焼段が設
定燃焼段より上段にあるときには排気弁を作動させる。

〔作用〕

実燃焼段が設定燃焼段より上段に移行した際には排気弁
を開状態にして熱を放出して実燃焼段を下段方向に移行
させ、設定燃焼段が常に実燃焼段にする。設定燃焼段の
温度を最適燃焼温度に制御しているので、実燃焼段の温
度を必要以上に高くすることなく、燃料使用量を低減し
汚泥焼却処理を効率的に行える。

〔実施例〕

第１図に本発明の一実施例を示す、第１図は多段焼却炉
が１０段の場合を示す。

第１図において、多段焼却炉１は上下方向に複数段の棚
５を有し、その中央部に回転軸９が配置されている１回
転軸９は電動機１０により駆動される。多段焼却炉１内
の上から１〜３段は乾燥帯。

４〜７段は燃焼帯および７〜１０段は冷却帯と称されて
いる６本実施例においては６段目を設定燃焼段として説
明する。多段焼却炉１の頂部には汚泥（被燃焼物）を投
入される投入口２が設けられている。汚泥はベルトコン
ベア（図示せず）などによって搬入され、、投入口２か
ら投入される。また、焼却炉１の頂部には排ガスを排出
するガス排出口４も設けられている。さらに、焼却炉１
の底部には灰分排出口３が設けられている。焼却炉１の
５段目と６段目の側壁に排気孔２２ａ、２２ｂが穿設さ
れており、この排気孔２２ａ、２２ｂに配管を介して排
気弁（電動弁）２３Ａ、２３Ｂが接続されている。排気
弁２３Ａ、２３Ｂの出側はガス排出口４に接続されてい
る配管に連結される。

配管には通常誘引送風機が設けられているが、図示を省
略している。排気弁２３Ａ、２３Ｂは後述する弁駆動回
路２４によりオンオフ制御される。

焼却炉１の内部はバーナ１２の発生する熱風によって加
熱される。バーナ１２は７段目に設置されている。焼却
炉１の内部には押込送風機２１によ　　　　゛つて空気
も供給される。バーナ１２には図示しない燃料貯留槽か
ら燃料ポンプ１２．燃料制御弁１３および流量計１４を
介して供給される。また、バーナ１２には押込送風機１
５がら空気も供給される。バーナ１２に供給する空気量
は調節するのが望ましいが、本実施例では一定量を供給
するものとして示している。燃料制御弁１３は調節計１
７によって設定燃焼段の温度が設定値（最適燃焼温度）
となるような開度に制御される。焼却炉１の中心部に配
置される回転軸９には各段毎に攪拌アーム６が取付けら
れている。乾燥帯である３段と燃焼帯の４〜６段の温度
はそれぞれ温度検出器７Ａ〜７Ｄで検出される。燃焼段
判定回路１８は温度検出器７Ａ〜７Ｄで検出した温度Ｔ
３〜Ｔ６を入力し、後述のようにして実燃焼段を検出す
ると共に設定燃焼段（６段目）の温度検出値Ｔ６を調節
計１７に与える。また、燃焼段判定回路１８は検出した
実燃焼段がどの段であるかを弁駆動回路２４に与えると
共に、焼却炉１の燃焼準備中（加温中）か否かを判断し
接点８Ａ、８Ｂの開閉を行う、なお、燃焼段判定回路１
８は、燃焼準備中（加温中）は５段目の温度検出値Ｔ５
を調節計１７に加える。加温温度設定器１９は加温する
炉内温度設定値を接点８Ａを介して加える。

次に動作を説明する。

多段焼却炉１の投入口２から投入された被燃焼物は回転
軸９に取付けられた攪拌アーム６により各段の棚５上で
円周部から中心部へ、中心部か円周部に交互に送られ、
回転軸９と棚５の隙間１ａおよび棚５と外周側壁の間の
隙間１ｂから下段に落下する。被燃焼物は順次落下する
過程で乾燥。

燃焼が行われる。被燃焼物は燃焼によって無機物の灰に
なり、下方の段に移行するに伴い冷却され排出口３から
排出される。また、被燃焼物の処理によって発生したガ
ス排出口４から排出される。

通常、排ガスは水洗い、酸（硫酸）洗い、アルカリ（苛
性ソーダ）洗いなどによって洗浄処理された後に大気中
に放散される。

さて、燃焼段判定回路１８は温度検出器７Ａ〜７Ｄで検
出した温度検出値Ｔ３〜Ｔ６を入力して次のように動作
する。その動作を第２図に示すフロー図を参照して説明
する。

まず、ステップＳ１では焼却炉１が燃焼準備中（加温中
）であるか判断する。ステップＳ１の判断は別途設けら
れている起動制御回路（図示せずンから与えられる信号
によって判断する。加温中の場合にはステップＳ２に移
行し接点８Ａを閉じ、加温温度設定器１９から調節計１
７に加温温度設定値を加える。なお、加温温度設定値は
多段炉１の熱的なストレスを小さくするため漸次増加さ
せる。加温中の場合にはステップＳ３に示すように５段
目の温度検出値Ｔ５を調節計１７に与える。

調節計１７は５段目の温度Ｔ５が加温温度設定値となる
ように燃料制御弁１３の開度を制御する。

燃焼準備が終了し、ステップＳ４で燃焼開始の初期間で
あると判断すると、被燃焼物を投入してからの時間が短
いために温度変動が大きくなる。

この際にはステップＳ５において最適燃焼温度（例えば
７００℃）を調節計１７の温度設定値とする。この際に
も５段目の温度Ｔ５を調節計１７に温度検出値として与
える。

次に通常運転期間中はまず、接点８ＢｒＩ：ｌｌ／Ｊじ
最適燃焼温度を調節計１７に加える。そしてステップＳ
６の処理に移動する。ステップＳ６では、３段から６段
までの各々の温度検出値Ｔ３〜Ｔ６を用い、上下方向の
各段毎の温度差ΔＴ４．ΔＴ５゜ΔＴ６を、下式より求
める。

ΔＴ４＝Ｔ４−Ｔ３　　　　　　　　　　・・・（１）
ΔＴ５　＝Ｔ５−Ｔ４　　　　　　　　　　・・・（２
）ΔＴ６＝Ｔ６−Ｔ５　　　　　　　　　　・・・（３
）次に、ステップＳ７において、温度差ΔＴ４゜ΔＴ５
．ΔＴ６の内で温度差ΔＴ４が最大であるか判断する。

温度差ΔＴ４が最大の場合には４段目を実燃焼段と判断
し、ステップＳ８において温度Ｔ４を実燃焼段温度とし
て調節計１７に温度検出値として加える。調節計１７は
燃焼段温度Ｔ４が設定値より小さければ燃料制御弁１３
の開度を大きくし供給燃料量を増加させ、逆に燃焼段温
度Ｔ４が設定値より大きいと燃料制御弁１３の開度を小
さくし供給燃料量を減少させる０通常は燃焼段温度Ｔ４
が設定値より大きくなるので供給燃料量を減少させる。

ステップＳ８からステップＳ９に移るとステップＳ９で
は排気弁２３Ａの開指令を弁駆動回路２４に与える。弁
駆動回路２４は排気弁２３Ａを全開にする。排気弁２３
Ａを全開にすると、４段目の燃焼段の熱が大気に放熱さ
れる。

４段目の熱が放熱すると１〜３段目の乾燥帯における乾
燥が妨げられるため、次第に燃焼段が低下し５段目に移
行する。燃焼段が５段目に移行すると、ステップＳ１０
で温度差ΔＴ５が最大と判断する。ステップＳｌｌで温
度Ｔ５を燃焼段温度と判定し、温度Ｔ６を調節計１７に
温度検出値として加える。調節計１７は５段目の温度Ｔ
５が設定値となるように燃料制御弁１３を制御する。ス
テップ８１２に移行すると、排気弁２３Ａの閉指令と排
気弁２３Ｂの開指令を弁駆動回路２４に与える。弁駆動
回路２４は排気弁２３Ａを全開にすると同時に排気弁２
３Ｂを全開にする。排気弁２３Ｂを全開にすると５段目
の熱が大気に放散されるので、乾燥段となっている１〜
４段目の乾燥が妨げられる。このため、燃焼段は次第に
低下し６段目が実燃焼段になる。温度差ΔＴ４．ΔＴ５
が共に最大値にならない場合には設定燃焼段である６段
目が実燃焼段と判定し、ステップ８１３で温度Ｔ６を実
燃焼段温度として調節計１７に入力する。

調節計１７は設定燃焼段である６段目の温度Ｔ６が設定
値になるように燃料制御弁１３を制御する。

ステップＳ１４では排気弁２３Ａ、２３Ｂの閉指令を弁
駆動回路２４に与える。弁駆動回路２４は排気弁２３Ａ
、２３Ｂを全開にする。排気弁２３Ａは既に全開になっ
ているが再確認操作を行う。

通常は排気弁２３Ａ、２３Ｂ共に全閉状態で、設定燃焼
段である６段目を実燃焼段にして焼却処理が行われる。

多段焼却炉１の６段目を設定燃焼段としたのはバーナ１
１が７段目に設けてあり、バーナ１１と実燃焼段との距
離を短くしてバーナの加熱効果を十分に発揮させ、かつ
、未燃物を排出しないようにするためである。ステップ
８１５では４〜６段目のいずれが実燃焼段である場合も
最適燃焼温度（７００℃）を調節計１７に温度設定値と
して与える０以上の実燃焼段の判定は多段焼却炉１内で
の燃焼段の変化が緩やかである事を考慮し、ステップ８
１６でタイマ（図示せず）により計時し、１０分〜１５
分毎に実燃焼段の検出を実行する（ステップ８１７）。

さて、第１図の実施例は温度差によって実燃焼段を検出
している。このことについて具体的に説明する。

第３図に温度検出器７Ａ〜７Ｄの検出値Ｔ３〜Ｔ６の一
例を示す。

第３図の例ではＴ３＝４００℃、Ｔ４＝５００’Ｃ，Ｔ
５＝６５０℃、Ｔ６＝７００℃を用い、各段の温度勾配
を計算する。

ΔＴ４＝Ｔ４−７３＝５００−４００＝１００　（’Ｃ
）ΔＴ５＝Ｔ５−Ｔ４＝６５０−５４０＝１１０　（”
Ｃ）ＡＴ６＝Ｔ６−’Ｌ’５＝７００−６５０＝５０　
（’Ｃ）次に、ΔＴ４．ΔＴ５．ΔＴ６の内、最大の温
度差を求める。この場合、ΔＴ５が最大であり、５段目
を燃焼段と判定し、５段目の温度検出器７Ｃの計測値Ｔ
５　（６６０℃）を調節計１７に加える。

このように温度差によって燃焼段を検出するのであるが
、その理由は次のようである。

焼却炉の乾燥帯では、被燃焼物中の水分の気化により、
熱の吸収が行われ、上段に行く程に温度が低下する。燃
焼段の一段上では被燃焼物の乾燥が行われており、被燃
焼物中の水分が、気化され、気化熱の吸収により、熱の
吸収が行われている。

これに対し、燃焼段では被燃焼物の燃焼により発熱が起
こり、従って、燃焼段と燃焼段の一段上の段との温度差
が一番大きくなる。

なお、多段焼却炉１の加温中期間や多段焼却炉１の燃焼
開始期間は通常燃焼段になると思われる５段目の温度検
出値を調節計１７に、温度検出値Ｔ５として出力する。

これは、灰分中に未燃分が残る危険性があるのでバーナ
１１の最も効果のある６段目より上の５段目を燃焼段と
する事により燃焼帯を広げている。ｌＩ節計重７は燃焼
段判定回路１８より入力された温度検出値に基づき燃料
制御弁１３を制御する事により、多段焼却炉１の温度制
御を実施する。調節計１７の温度設定値は最適燃焼温度
（７００℃）に設定されており、燃焼段が変動した場合
でも最適温度制御が可能となる。

以上のようにして温度制御を行うのであるが、バーナの
最も効果のある設定燃焼段が実燃焼段になるようにして
いる。このため、従来のように可燃物性状の変動等に対
処するため、安全率を高くとって、調節計１７の設定温
度をかなり高めに設定して置く必要がないから、過剰の
燃料を供給して焼却処理する必要はなくなり、省エネル
ギー。

省資源の面より極めて好ましいものである。省エネルギ
ー効果は、可燃物性状、投入量により異なるが、実測し
たところ約１０〜１５％の燃料節減ができた。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、多段焼却炉の実
燃焼段の検出を行い設定燃焼段が実燃焼段になるように
している。したがって、加温用バーナを効率良く動作さ
せる事ができるので、少ない燃料使用量が効果的に焼却
処理できる効果がある。

なお、上述の実施例は実燃焼段を温度差によって検出し
ているが、最高温度の段を実燃焼段と判定しても同様に
行える。また、設定燃焼段以外が実燃焼段になった際に
も実燃焼段を最適燃焼温度となるようにしているが、実
燃焼段の移行が速やかに行われる場合には常に設定燃焼
段を最適燃焼温度に制御するようにしてもよいのは勿論
である。

さらに、排気弁はオンオフ制御でなく開度調節するよう
にすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は燃焼
段判定回路の動作フロー図、第３図は多段焼却炉の温度
分布特性図である。 １・・・多段焼却炉、２・・・可燃物投入口、３・・・
灰分排出口、４・・・排ガス排出口、７Ａ〜７Ｄ・・・
温度検出器、１１・・・バーナ、１３・・・燃料制御弁
、１７・・・調節計、１８・・・燃焼段判定回路、２３
Ａ、２３Ｂ・・・　　１、・□　ニー＋ｊ。 排気弁、２４・・・弁駆動回路。　　　　　　　　　　
１、ｉ：１ｔｉ１１ワ、Ｋミー−７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、上下方向に複数段の棚を有し、最上段に投入される
   被燃焼物を順次下段に落下させて焼却処理する多段焼却
   炉と、該多段焼却炉を加熱するバーナと、該バーナに燃
   料を供給する燃料供給手段と、前記多段焼却炉の複数段
   のうち燃焼段と定めた設定燃焼段が設定燃焼温度になる
   ように前記バーナへ供給する燃料量を制御する燃料制御
   手段と、前記多段焼却炉の燃焼帯と定めた複数段の温度
   をそれぞれ検出する温度検出手段と、前記多段焼却炉の
   設定燃焼段より上方の段に設けられる排気手段と、前記
   温度検出手段で検出した各段温度により実燃焼段を判定
   する燃焼段判定手段と、前記実燃焼段が前記設定燃焼段
   より上段の際に前記排気手段を作動させる排気制御手段
   とを具備した多段焼却炉装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記燃焼段判定手
   段は前記温度検出手段で検出した複数段の上下方向の各
   段毎の温度差をそれぞれ求め、温度差の最も大きい２段
   のうちの下段を実燃焼段と判定することを特徴とする多
   段焼却炉装置。