(57)【要約】【課題】本発明は、焼却炉の炉内に供給される廃棄物の性質を推測することができる新規な焼却炉構造、及び燃焼制御方法を提供することを目的とする。【解決手段】焼却炉２の炉２０内に廃棄物を供給する廃棄物供給ライン３に廃棄物の含水率を測定するための水分計測器４を備え、前記水分計測器４にて測定した廃棄物の含水率に基づき、廃棄物の性質を推測する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却炉と、
前記焼却炉の炉内に廃棄物を供給する廃棄物供給ラインと、
を具備してなり、
前記廃棄物供給ラインに廃棄物の含水率を測定するための水分計測器が備えられてなることを特徴とする焼却炉構造。
【請求項２】
請求項１に記載の焼却炉構造において、
前記水分計測器によって測定された廃棄物の含水率に応じて、燃焼条件が決定されるように制御されてなる焼却炉構造。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の焼却炉構造において、
前記水分計測器として、非接触型水分計が用いられてなる焼却炉構造。
【請求項４】
焼却炉の燃焼状態を制御する燃焼制御方法であって、
前記焼却炉の炉内に供給される廃棄物の含水率を連続的又は断続的に測定し、
測定された廃棄物の含水率に応じて、燃焼条件を決定することを特徴とする燃焼制御方法。
【請求項５】
請求項４に記載の燃焼制御方法において、
決定された燃焼条件に応じた燃焼ガスの性状を推測し、実際に測定された燃焼ガスの性状と比較したうえで、燃焼条件を再決定する燃焼制御方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の燃焼制御方法において、
前記焼却炉として燃焼ガスを熱源とするボイラが付帯されたものを用い、
決定された燃焼条件に応じたボイラ水の蒸発量を推測し、実際に測定されたボイラ水の蒸発量と比較したうえで、燃焼条件を再決定する燃焼制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物を焼却処理するための焼却炉構造、及び燃焼制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
社会生活に伴って排出される様々な廃棄物を処理するための焼却炉は、廃棄物の焼却処理によって膨大な熱エネルギーを持った燃焼ガスを生じる。そのため、焼却炉の構造としては、焼却炉に燃焼ガスを熱源として利用するボイラ（廃熱ボイラ）が付帯されたものが構築されている。
【０００３】
この種の焼却炉構造においては、炉出口温度や排ガス量を一定化し、もって蒸気の安定供給を図るための燃焼制御が行われる。従来の焼却炉構造では、炉内への廃棄物供給時に決められた各々の基準値を維持するように、廃棄物の供給量、廃棄物の送り速度、燃焼空気の供給量等の燃焼条件が決定されていた。
【０００４】
しかしながら、炉内に供給される廃棄物の性質（燃焼カロリー等）は一定していないため、廃棄物供給時に定められた基準値を維持したとしても、廃棄物の急燃焼や難燃、或いは急燃焼に起因するその後の廃棄物不足などが生じる場合があり、炉出口温度を一定に維持することが困難となる場合が多い。
【０００５】
この点に鑑み、下記特許文献１では、ボイラ水の蒸発量と燃焼火格子上の廃棄物量とを周期的に測定し、廃棄物量と蒸発量とに基づいて廃棄物供給量や乾燥火格子速度を制御する技術を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０９‐２７３７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献１に開示された技術は、ボイラ水の蒸発量、即ち、廃棄物の燃焼によって二次的に発生する燃焼ガスの仕事量を制御の基準とするため、検出の時間的遅れがあり、やはり廃棄物の性質変化による燃焼状態の急変に対応することができなかった。
【０００８】
本発明は前記技術的課題に鑑みて開発されたものであり、焼却炉の炉内に供給される廃棄物の性質を推測することができる新規な焼却炉構造、及び燃焼制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記技術的課題を解決するための本発明の焼却炉構造は、焼却炉と、前記焼却炉の炉内に廃棄物を供給する廃棄物供給ラインと、を具備してなり、前記廃棄物供給ラインに廃棄物の含水率を測定するための水分計測器が備えられてなることを特徴とする（以下、「本発明焼却炉構造」と称する。）。
【００１０】
前記本発明焼却炉構造においては、前記水分計測器によって測定された廃棄物の含水率に応じて、燃焼条件が決定されるように制御されてなるものが好ましい態様となる。
【００１１】
前記本発明焼却炉構造においては、前記水分計測器として、非接触型水分計が用いられてなるものが好ましい態様となる。
【００１２】
前記技術的課題を解決するための本発明の燃焼制御方法は、焼却炉の燃焼状態を制御する燃焼制御方法であって、前記焼却炉の炉内に供給される廃棄物の含水率を連続的又は断続的に測定し、測定された廃棄物の含水率に応じて、燃焼条件を決定することを特徴とする（以下、「本発明制御方法」と称する。）。
【００１３】
前記本発明制御方法においては、決定された燃焼条件に応じた燃焼ガスの性状を推測し、実際に測定された燃焼ガスの性状と比較したうえで、燃焼条件を再決定することが好ましい態様となる。
【００１４】
前記本発明制御方法においては、前記焼却炉として燃焼ガスを熱源とするボイラが付帯されたものを用い、決定された燃焼条件に応じたボイラ水の蒸発量を推測し、実際に測定されたボイラ水の蒸発量と比較したうえで、燃焼条件を再決定することが好ましい態様となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、焼却炉の炉内に供給される廃棄物の性質を推測することができ、この推測に基づき燃焼状態を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明焼却炉構造の一実施形態を示す全体構成図である。
【図２】図２は、前記本発明焼却炉構造の制御を示すブロック図である。
【図３】図３は、前記本発明焼却炉構造の制御手順を示すフローチャートである。
【図４】図４は、前記本発明焼却炉構造の制御を示すブロック図である。
【図５】図５は、前記本発明焼却炉構造の制御手順を示すフローチャートである。
【図６】図６は、前記本発明焼却炉構造の制御手順を示すフローチャートである。
【図７】図７は、前記本発明焼却炉構造の制御手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
【００１８】
＜本発明焼却炉構造１＞
図１に、本発明焼却炉構造１の一実施形態を示す。前記本発明焼却炉構造１は、「焼却炉（２）」と、「廃棄物供給ライン（３）」と、を具備してなり、前記廃棄物供給ライン３に「水分計測器（４）」が備えられている。
【００１９】
‐焼却炉２‐
本実施形態においては、前記焼却炉２として、一般に「ストーカ式焼却炉」と称されるものを用いた。この焼却炉２は、炉２０と、前記炉２０内に配された多段式の火格子（乾燥火格子２１１、燃焼火格子２１２、後燃焼火格子２１３）２１と、灰落下口２２と、炉出口２３と、を具備する。各火格子２１には、それぞれ押し込み送風機Ｆにて下方向から燃焼空気が供給される仕組みとなされており、バルブ（Ｖ１〜Ｖ４）の開度調整により燃焼空気の供給量や分配量を調整し得る仕組みとなされている。前記焼却炉２は、前記炉２０内に供給された廃棄物を、各火格子２１上で順に送りながら、前記乾燥火格子２１１上で乾燥し、前記燃焼火格子２１２上で燃焼させ、前記後燃焼火格子２１３上で完全に燃焼し尽くして灰にする。この灰は、前記灰落下口２２を通じて前記炉２０の外に排出される。
【００２０】
一方、燃焼によって生じた燃焼ガスは、前記炉出口２３から煙突２３０を通じて前記炉２０の外に排出される。本実施形態においては、前記炉出口２３に炉出口温度を測定するための温度計２３１と、ガス流量計２３２が備えられている。又、前記炉出口２３に燃焼ガスを熱源とするボイラ２４が設けられており、前記ボイラ２４にはボイラ水の蒸発量を測定する蒸気流量計２４１が備えられている。
【００２１】
‐廃棄物供給ライン３‐
前記廃棄物供給ライン３は、前記焼却炉２の炉２０内に廃棄物を供給する役割を担う。本発明において、前記廃棄物供給ライン３は、焼却処理される廃棄物を前記焼却炉２の炉２０内に導く輸送路を意味する。従って、廃棄物集積場から廃棄物を焼却炉２の近辺まで運ぶベルトコンベアなどの運送装置や、廃棄物をホッパ３１に投入するクレーンなどの荷役装置も前記廃棄物供給ライン３に属する。当然、廃棄物を焼却炉内に導入するためのホッパ３１も前記廃棄物供給ライン３に属し、前記ホッパ３１の受口３１１から炉２０内を結ぶようにして配された前記ホッパ３１の脚部３１２は、前記廃棄物供給ライン３の最下流となる。
【００２２】
‐水分計測器４‐
前記水分計測器４は、廃棄物の含水率を測定する役割を担う。前記水分計測器４の測定対象物は、炉２０内に供給される前の廃棄物である。従って、前記水分計測器４は、前記廃棄物供給ライン３に備えられ、前記廃棄物供給ライン３に沿って輸送される廃棄物の含水率を測定する。本実施形態においては、前記水分計測器４として非接触型水分計（中性子水分計）を用い、これを前記ホッパ３１の脚部３１２の最下端（炉壁との境界）に備えた。
【００２３】
＜本発明制御方法＞
以下、前記構成を有する本発明焼却炉構造１による本発明制御方法の実行を説明する。
前記構成を有する本発明焼却炉構造１によれば、炉２０内に供給される前の廃棄物の含水率を測定することができる。ここで、廃棄物の含水率は、廃棄物の性質に大きく影響を与えるファクターであり、廃棄物を構成するその他の成分の違いにかかわらず、含水率の大小を確認すれば、その廃棄物の概ねの燃焼カロリーが推定できることが確認されている。そして、焼却炉２の炉２０内に供給される廃棄物の性質（燃焼カロリー等）を推測することができれば、この推測に基づいた燃焼条件（廃棄物の供給量、火格子２１による廃棄物の送り速度、各火格子２１への燃焼空気の供給量等）を決定することができ、もって燃焼状態を安定化することができる。
【００２４】
従って、前記本発明焼却炉構造１によれば、前記焼却炉２の炉２０内に供給される廃棄物の含水率を連続的又は断続的に測定し、測定された廃棄物の含水率に応じて燃焼条件を決定する「本発明制御方法」を実行することができる。
【００２５】
なお、前記本発明焼却炉構造１における本発明方法の実行は、人的作業によって行っても良いが、前記水分計測器４によって測定された廃棄物の含水率に応じて、自動的に燃焼条件が決定される自動制御によって行うことが好ましい。この自動制御は、例えば、図２に示すような、廃棄物の含水率を測定する水分計測器４と、廃棄物の含水率と燃焼カロリーの関係式（経験上の値）を記憶する記憶手段５１と、廃棄物の含水率から予想された燃焼カロリーに基づいて燃焼条件を導き出す演算手段５２と、各バルブ（Ｖ１〜Ｖ４）の開度による燃焼空気の供給量、各火格子２１の送り速度、廃棄物供給ライン３による廃棄物の供給量を命令する制御手段５３と、を具備する制御装置５にて行うことができる。
【００２６】
図３のフローチャートに示すように、前記制御装置５は、本発明焼却炉構造１の稼働開始後（Ｓ１）、前記含水率計測器４にて廃棄物の含水率を測定する（Ｓ２）。
【００２７】
前記演算手段５２は、前記記憶手段５１に記憶された含水率と燃焼カロリーの関係式から廃棄物の燃焼カロリーを予想し（Ｓ３）、予想された燃焼カロリーに基づいて燃焼条件（廃棄物の供給量、廃棄物の送り速度、燃焼空気の供給量等）を決定する（Ｓ４）。
【００２８】
前記制御手段５３は、決定された燃焼条件に基づき、各バルブ（Ｖ１〜Ｖ４）の開度、各火格子２１の送り速度を増減、廃棄物供給ライン３による廃棄物の供給量の増減を命令する（Ｓ５）。
【００２９】
そして、燃焼条件の命令後一定時間経過すれば（Ｓ６）、含水率の測定（Ｓ２）以下のステップが繰り返される。
【００３０】
このように、廃棄物の含水率に基づいて燃焼条件を決定する本発明制御方法によれば、廃棄物の燃焼によって二次的に発生する燃焼ガスの性状や仕事量（炉出口温度やボイラ水の蒸発量）を制御の基準としていた従来の制御方法と比較して、廃棄物の性質変化による燃焼状態の急変を好適に是正することができる。
【００３１】
但し、本発明は、炉出口温度やボイラ水の蒸発量などの廃棄物の燃焼によって二次的に発生する燃焼ガスの性状や仕事量を、制御のファクターとして利用することを否定するものではなく、むしろ、これらのファクターを積極的に測定し、フィードバックすることで燃焼状態の安定化に寄与させることが好ましい。例えば、図４に示すブロック図は、廃棄物の含水率から予想される燃焼カロリーに基づいて燃焼条件を決定した後、実際に測定された燃焼状態をフィードバックし、燃焼条件を再決定する制御装置５である。
【００３２】
図５のフローチャートに示すように、前記制御装置５は、本発明焼却炉構造１の稼働開始後（Ｓ１）、前記水分計測器４にて廃棄物の含水率を測定する（Ｓ２）。
【００３３】
前記演算手段５２は、前記記憶手段５１に記憶された含水率と燃焼カロリーの関係式から廃棄物の燃焼カロリーを予想し（Ｓ３）、予想された燃焼カロリーに基づいて燃焼条件（廃棄物の供給量、廃棄物の送り速度、燃焼空気の供給量等）を決定する（Ｓ４）。
【００３４】
前記制御手段５３は、決定された燃焼条件に基づき、各バルブ（Ｖ１〜Ｖ４）の開度、各火格子２１の送り速度を増減、廃棄物供給ライン３による廃棄物の供給量の増減を命令する（Ｓ５）。
【００３５】
そして、燃焼条件の命令後一定時間経過の後（Ｓ６）、蒸気流量計２４１は、ボイラ水の蒸発量を測定する（Ｓ７）。
【００３６】
前記演算手段５２は、決定された燃焼条件下で予想されるボイラ水の蒸発量（予想蒸発量）と、実際のボイラ水の蒸発量を比較し（Ｓ８）、実際のボイラ水の蒸発量が所定の閾値以外にある場合には、燃焼条件を再決定する（Ｓ９）。
【００３７】
そして、再決定された燃焼条件の命令後一定時間経過すれば（Ｓ６）、ボイラ水の蒸発量の測定（Ｓ７）以下のステップが繰り返される。
【００３８】
このように、廃棄物の含水率から予想される燃焼カロリーに基づいて燃焼条件を決定した後、実際に測定された燃焼状態をフィードバックし、燃焼条件を再決定する本発明制御方法によれば、より一層燃焼状態を安定化することが可能になる。
【００３９】
なお、図５のフローチャートに基づく制御では、焼却炉２の燃焼状態をボイラ水の蒸発量にて推測し、この値をフィードバックして燃焼条件を再決定しているが、燃焼ガスの流量や炉出口温度などの性状を推測し、実際に測定された燃焼ガスの性状と比較したうえで、燃焼条件を再決定しても良い。
【００４０】
例えば、図６のフローチャートに基づく制御は、燃焼条件の命令後一定時間経過の後（Ｓ６）、温度計２３１にて炉出口温度を測定し（Ｓ１０）、前記演算手段５２は、決定された燃焼条件下で予想される炉出口温度（予想炉出口温度）と、実際の炉出口温度を比較し（Ｓ１１）、実際のボイラ水の蒸発量が所定の閾値以外にある場合には、燃焼条件を再決定するものである（Ｓ９）。
【００４１】
又、図７のフローチャートに基づく制御は、燃焼条件の命令後一定時間経過の後（Ｓ６）、ガス流量計２３２にて燃焼ガスの流量を測定し（Ｓ１２）、前記演算手段５２は、決定された燃焼条件下で予想される燃焼ガスの流量（予想ガス流量）と、実際の燃焼ガスの流量を比較し（Ｓ１３）、実際の燃焼ガスの流量が所定の閾値以外にある場合には、燃焼条件を再決定するものである（Ｓ９）。
【００４２】
なお、図５〜図７に示すフローチャートによる制御では、説明の便宜上、それぞれ「ボイラ水の蒸発量」、「炉出口温度」、「燃焼ガスの流量」の単一測定項目を燃焼条件再決定のファクターとしているが、測定項目を複数組み合わせて燃焼条件を再決定しても良い。
【００４３】
ところで、本実施形態では、前記焼却炉２として「ストーカ式焼却炉」を用いたが、本発明において、前記焼却炉２の燃焼方式、処理能力等は特に限定されない。前記焼却炉の２のその他の例としては、「竪型ごみ焼却炉」等を挙げることができる。
【００４４】
又、本実施形態では、前記水分計測器４として、中性子水分計を用いたが、前記水分計測器４は特に限定されない。前記水分計測器４のその他の例としては、ガンマ線水分計、マイクロ波水分計等を挙げることができる。
【００４５】
なお、本発明は、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施することができる。そのため、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。更に、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、すべて本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、焼却炉の燃焼状態の制御システムとして好適に用いられる。
【符号の説明】
【００４７】
１  本発明焼却炉構造（焼却炉構造）
２  焼却炉
２０  炉
２１  火格子
２２  灰落下口
２３  炉出口
２４  ボイラ
３  廃棄物供給ライン
３１  ホッパ
４  水分計測器
５  制御装置
５１  記憶手段
５２  演算手段
５３  制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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