(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩素有機化合物とカルシウムを含有する廃棄物を焼却する焼却炉と、該排煙に含まれる有害物を除去する排煙処理手段と、前記焼却炉から排出される灰を処理する灰処理手段とを有する廃棄物の焼却装置において、前記排煙あるいは灰の存在する雰囲気ガスの水分分圧と該雰囲気ガス温度における飽和水蒸気圧との比で定義される相対湿度を検出する相対湿度検出手段と、前記排煙あるいは灰の存在する空間で前記相対湿度検出手段が検出する相対湿度が５５％以下となるように相対湿度を減少させる制御を行う相対湿度制御手段とを設けたことを特徴とする廃棄物の焼却装置。
【請求項２】
塩素有機化合物とカルシウムを含有する廃棄物を焼却する焼却炉と、該排煙に含まれる有害物を除去する排煙処理手段と、前記焼却炉から排出される灰を処理する灰処理手段とを有する廃棄物の焼却装置において、前記排煙あるいは灰の存在する雰囲気ガスの一部を分取する手段と分取した雰囲気ガスの除塵をする除塵フィルタと除塵された雰囲気ガスの水分分圧と該雰囲気ガス温度における飽和水蒸気圧との比で定義される相対湿度を電気電導率あるいは電気容量の変化で測定するセンサとを備えた相対湿度検出手段と、前記排煙あるいは灰の存在する空間で前記相対湿度検出手段が検出する相対湿度が５５％以下となるように相対湿度を減少させる制御を行う相対湿度制御手段とを設けたことを特徴とする廃棄物の焼却装置。
【請求項３】
塩素有機化合物とカルシウムを含有する廃棄物を焼却する焼却炉と、該排煙に含まれる有害物を除去する排煙処理手段と、前記焼却炉から排出される灰を処理する灰処理手段とを有する廃棄物の焼却装置において、前記排煙あるいは灰の存在する雰囲気ガスの一部を分取する手段と分取した雰囲気ガスの除塵をする除塵フィルタと除塵された雰囲気ガスの水分分圧と該雰囲気ガス温度における飽和水蒸気圧との比で定義される相対湿度を電気電導率あるいは電気容量の変化で測定するセンサとを備えた相対湿度検出手段と、該相対湿度検出手段のセンサ温度を測定するセンサ温度検出手段と、前記分取する雰囲気ガスが存在する少くとも１ヵ所以上の空間もしくは壁面の温度を測定する空間温度検出手段と、前記相対湿度検出手段による相対湿度検出値と前記センサ温度検出手段の検出値より雰囲気ガス中の水分分圧を演算しついで前記空間内のガス中水分分圧が全て同じ値として前記空間温度検出手段の空間温度検出値と水分分圧の演算値より前記空間温度検出手段の位置における相対湿度を推算する演算手段と、前記排煙あるいは灰の存在する空間で前記空間温度検出手段の位置において推算された相対湿度が５５％以下となるように相対湿度を減少させる制御を行う相対湿度制御手段とを設けたことを特徴とする廃棄物の焼却装置。
【請求項４】
前記相対湿度検出手段が検出する相対湿度が５５％より高くなった場合に、前記相対湿度制御手段により制御され相対湿度検出位置の温度を昇温させる加熱器を設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のうちの何れかの請求項に記載の廃棄物の焼却装置。
【請求項５】
前記相対湿度検出手段が検出する相対湿度が５５％より高くなった場合に、前記相対湿度制御手段により制御され相対湿度検出位置の相対湿度を低下させる水分濃度のより低い気体を混入させる手段を設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のうちの何れかの請求項に記載の廃棄物の焼却装置。
【請求項６】
前記焼却炉の煙道あるいは前記排煙処理手段に設けた温度検出端と、前記焼却炉に設けた開口部と、前記煙道もしくは該開口部に設け前記温度検出端からの信号によって作動するダンパと、前記焼却炉停止時で前記温度検出端における温度が設定値より高い場合には前記ダンパを閉じ、前記温度検出端における温度が設定値より低い場合には前記ダンパを開き、大気流入による通気量を増して上流のより高温部の熱量を前記温度検出端の位置まで移動させ昇温させる第１の制御手段と、前記相対湿度検出手段が検出する相対湿度検出値もしくは前記演算手段が推算する演算値が設定値より大きい場合に空気流量を増す方向に制御する第２の制御手段とを設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のうちの何れかの請求項に記載の廃棄物の焼却装置。
【請求項７】
前記焼却炉の煙道あるいは前記排煙処理手段に設けた温度検出端と、前記焼却炉に設けた開口部と、前記焼却炉に設け前記温度検出端からの信号によって作動する昇温用バーナと、前記焼却炉停止時で前記温度検出端における温度が設定値より低下した場合に前記昇温用バーナを作動させ発生した高温ガスを空気で稀釈して前記温度検出端の位置まで移動させ昇温させる第１の制御手段と、前記相対湿度検出手段が検出する相対湿度検出値もしくは前記演算手段が推算する演算値が設定値より大きい場合に空気流量を増す方向に制御する第２の制御手段とを設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のうちの何れかの請求項に記載の廃棄物の焼却装置。
【請求項８】
前記排煙処理手段をバイパスして排煙を煙突に導くバイパス配管と、前記排煙処理手段内に空気を導入する配管と、前記排煙処理手段内に設けた温度検出端と、前記焼却炉の起動時、排煙を前記バイパス配管に流して排煙温度が上昇した後に前記排煙処理手段内に排煙を導入し、空気で稀釈された排煙で前記排煙処理手段内を昇温し、前記温度検出端の値が所定値に上昇した後に前記温度検出端からの信号によって前記排煙処理手段内への空気導入を停止する第１の制御手段と、前記相対湿度検出手段が検出する相対湿度検出値もしくは前記演算手段が推算する演算値が設定値より大きい場合に空気流量を増す方向に制御する第２の制御手段とを設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のうちの何れかの請求項に記載の廃棄物の焼却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は廃棄物の焼却装置に係り、特に焼却装置の休停止時に、焼却炉および付属する排煙、灰処理装置を好適に維持する廃棄物の焼却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般家庭で発生する廃棄物中には塩化ビニル等の有機塩素化合物、紙等の充填材としてカルシウム、マグネシウムを含有する物質が含まれている。従って、これらを焼却すると有害な塩化水素ガスと潮解性を有するカルシウム、マグネシウムの塩化物を生成する。有害な塩化水素を吸収反応で除去する為に焼却炉あるいは排煙中に石灰石、消石灰を投入する場合にはさらに塩化カルシウムが増加する。このような潮解性物質は焼却装置および排煙処理装置において排煙もしくは灰の通過する部分に堆積、付着して残留する。
【０００３】
焼却炉が停止して温度が潮解性物質の潮解開始温度以下に低下することがあるとこれら潮解性物質は雰囲気ガス中の水分を吸収して潮解し反応性と腐食性に富む水溶液を生成し、灰の流動性も損なう。潮解後に焼却炉の運転が再開され温度が上昇すると水溶液中の水が蒸発し、塩が乾固し固着、詰りなどの不具合を生じる。焼却炉においては炉壁、伝熱管へスケールとして付着するだけでなく腐食を進行させる。バグフィルタや電気集塵機を用いる排煙処理装置では固着によって濾布や極板の表面を覆い機能を損ない、触媒層を用いる排煙処理装置では触媒表面の被覆、触媒層の閉塞を生じ触媒自体とも反応して活性をなくす。煙道とか灰の移送部では弁や回転部を腐食させ固着して動作不良をもたらす。
【０００４】
一般家庭で発生する廃棄物を燃焼させる都市ごみ焼却炉では石炭、石油を燃焼させるボイラと異なり塩化カルシウムの潮解による不具合を防止する対策が必要になる。もっとも対策が無くても短期間の潮解では直ちに装置が運転不能の損傷を受けることは少なく装置が傷み装置寿命と運転可能期間が短くなるだけである。さらに焼却炉では連続運転する頻度が少く十分な保守、修理時間が得られること、ならびに焼却炉の煙道構造が簡単で短く、装置の停止時にも余熱で十分に加熱され高温が維持されて潮解することが少ない。これらの理由により従来の焼却炉では潮解対策はあまり重要視されていない。
【０００５】
ところが最近、小規模の廃棄物焼却炉においても排煙処理装置とか灰処理装置が設置されて付帯設備が大きくなり放冷で冷却され潮解が発生し易くなっている部分が増加している状況、装置が複雑になり単独の各機器の信頼性向上が要求される状況、運転所要人員の削減が要求され装置信頼性向上がより要求される状況になりつつあり潮解対策が重要になっている。
【０００６】
従来から潮解対策として装置を加熱し装置内温度を潮解開始温度以上に保持する方法が公知である。バグフィルタでは電気ヒータによる加熱で装置停止時も潮解温度以上の温度を保持している。具体的な加熱装置と制御の公知例として特公昭５７−４４３６８号公報では空気と装置とヒータ間で循環させ潮解温度より若干上回る温度を保持している。これら加熱温度は公知である塩化カルシウムの雰囲気ガス中水分濃度と温度に対する平衡状態で決定している。例えば大気圧のガス中水分濃度３０容積％では温度１２０℃が潮解する領域と潮解しない領域の境界であり温度１２０℃以上に保持すれば潮解しないとしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
潮解防止における従来の制御技術は、雰囲気ガス中の水分濃度変動による潮解開始温度の変動についてほとんど配慮されておらず、水分濃度増加時の潮解の危険性を避けるため予め余裕をもってより高温側の温度を設定しておくので加熱熱量に無駄がある。
【０００８】
更に、潮解防止における従来の加熱技術は雰囲気ガス中の水分濃度を増加させないため電気ヒータもしくは熱交換器型の加熱器を用いており、熱の有効利用率が低いという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、装置の休止中に潮解性を有するカルシウム塩化物、マグネシウム塩化物の潮解を防止することにある。
【００１０】
本発明の目的は、装置休中の保守に要するユーティリティを低減することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、塩素有機化合物とカルシウムを含有する廃棄物を焼却する焼却炉と、該排煙に含まれる有害物を除去する排煙処理手段と、前記焼却炉から排出される灰を処理する灰処理手段とを有する廃棄物の焼却装置において、前記排煙あるいは灰の存在する雰囲気ガスの水分分圧と該雰囲気ガス温度における飽和水蒸気圧との比で定義される相対湿度を検出する相対湿度検出手段と、前記排煙あるいは灰の存在する空間で前記相対湿度検出手段が検出する相対湿度が５５％以下となるように相対湿度を減少させる制御を行う相対湿度制御手段とを設けたことにより達成される。
【００１２】
上記目的は、塩素有機化合物とカルシウムを含有する廃棄物を焼却する焼却炉と、該排煙に含まれる有害物を除去する排煙処理手段と、前記焼却炉から排出される灰を処理する灰処理手段とを有する廃棄物の焼却装置において、前記排煙あるいは灰の存在する雰囲気ガスの一部を分取する手段と分取した雰囲気ガスの除塵をする除塵フィルタと除塵された雰囲気ガスの水分分圧と該雰囲気ガス温度における飽和水蒸気圧との比で定義される相対湿度を電気電導率あるいは電気容量の変化で測定するセンサとを備えた相対湿度検出手段と、前記排煙あるいは灰の存在する空間で前記相対湿度検出手段が検出する相対湿度が５５％以下となるように相対湿度を減少させる制御を行う相対湿度制御手段とを設けたことにより達成される。
【００１３】
上記目的は、塩素有機化合物とカルシウムを含有する廃棄物を焼却する焼却炉と、該排煙に含まれる有害物を除去する排煙処理手段と、前記焼却炉から排出される灰を処理する灰処理手段とを有する廃棄物の焼却装置において、前記排煙あるいは灰の存在する雰囲気ガスの一部を分取する手段と分取した雰囲気ガスの除塵をする除塵フィルタと除塵された雰囲気ガスの水分分圧と該雰囲気ガス温度における飽和水蒸気圧との比で定義される相対湿度を電気電導率あるいは電気容量の変化で測定するセンサとを備えた相対湿度検出手段と、該相対湿度検出手段のセンサ温度を測定するセンサ温度検出手段と、前記分取する雰囲気ガスが存在する少くとも１ヵ所以上の空間もしくは壁面の温度を測定する空間温度検出手段と、前記相対湿度検出手段による相対湿度検出値と前記センサ温度検出手段の検出値より雰囲気ガス中の水分分圧を演算しついで前記空間内のガス中水分分圧が全て同じ値として前記空間温度検出手段の空間温度検出値と水分分圧の演算値より前記空間温度検出手段の位置における相対湿度を推算する演算手段と、前記排煙あるいは灰の存在する空間で前記空間温度検出手段の位置において推算された相対湿度が５５％以下となるように相対湿度を減少させる制御を行う相対湿度制御手段とを設けたことにより達成される。
【００１４】
相対湿度検出手段が検出する相対湿度が５５％より高くなった場合に、前記相対湿度制御手段により制御され相対湿度検出位置の温度を昇温させる加熱器を設けることが望ましい。
【００１５】
相対湿度検出手段が検出する相対湿度が５５％より高くなった場合に、前記相対湿度制御手段により制御され相対湿度検出位置の相対湿度を低下させる水分濃度のより低い気体を混入させる手段を設けることが望ましい。
【００１６】
焼却炉の煙道あるいは前記排煙処理手段に設けた温度検出端と、前記焼却炉に設けた開口部と、前記煙道もしくは該開口部に設け前記温度検出端からの信号によって作動するダンパと、前記焼却炉停止時で前記温度検出端における温度が設定値より高い場合には前記ダンパを閉じ、前記温度検出端における温度が設定値より低い場合には前記ダンパを開き、大気流入による通気量を増して上流のより高温部の熱量を前記温度検出端の位置まで移動させ昇温させる第１の制御手段と、前記相対湿度検出手段が検出する相対湿度検出値もしくは前記演算手段が推算する演算値が設定値より大きい場合に空気流量を増す方向に制御する第２の制御手段とを設けることが望ましい。
【００１７】
焼却炉の煙道あるいは前記排煙処理手段に設けた温度検出端と、前記焼却炉に設けた開口部と、前記焼却炉に設け前記温度検出端からの信号によって作動する昇温用バーナと、前記焼却炉停止時で前記温度検出端における温度が設定値より低下した場合に前記昇温用バーナを作動させ発生した高温ガスを空気で稀釈して前記温度検出端の位置まで移動させ昇温させる第１の制御手段と、前記相対湿度検出手段が検出する相対湿度検出値もしくは前記演算手段が推算する演算値が設定値より大きい場合に空気流量を増す方向に制御する第２の制御手段とを設けることが望ましい。
【００１８】
排煙処理手段をバイパスして排煙を煙突に導くバイパス配管と、前記排煙処理手段内に空気を導入する配管と、前記排煙処理手段内に設けた温度検出端と、前記焼却炉の起動時、排煙を前記バイパス配管に流して排煙温度が上昇した後に前記排煙処理手段内に排煙を導入し、空気で稀釈された排煙で前記排煙処理手段内を昇温し、前記温度検出端の値が所定値に上昇した後に前記温度検出端からの信号によって前記排煙処理手段内への空気導入を停止する第１の制御手段と、前記相対湿度検出手段が検出する相対湿度検出値もしくは前記演算手段が推算する演算値が設定値より大きい場合に空気流量を増す方向に制御する第２の制御手段とを設けることが望ましい。
【００１９】
【作用】
本発明者等は試薬の塩化カルシウムおよび実際の焼却装置で採取したダストの吸湿特性を詳細に調べた。調査によれば試薬の塩化カルシウムは相対湿度２０％以上で潮解する。しかし実際の焼却装置から採取したダストは塩化カルシウム以外の成分も含有し、相対湿度２０％以上で吸湿を始め重量が増加するもののその量は少なく相対湿度５５％を超えなければ顕著な重量増加はなく、ダストの外観、物性も変化がない。そして様々の実験の結果、カルシウム塩化物は吸湿状態が雰囲気ガス中水分濃度あるいは温度より相対湿度で決定されることを認識した。
【００２０】
つまり潮解現象の発生する温度は水分濃度で変化するのに対し、潮解現象が発生する相対湿度の値は水分濃度、温度が変動しても一定であるということを認識し、潮解防止の制御において相対湿度は５５％以下で好ましくは２０％以下とするように温度でなく相対湿度を検出して制御することでより、正確にかつ無駄のない装置内の潮解防止運転が可能になる本発明に到達したものである。
【００２１】
尚、相対蒸気圧は雰囲気ガス中の水分分圧と雰囲気ガス温度における飽和水蒸気圧との比で定義し単位は％とする。気象学上の定義は狭義であり水の沸騰する温度１００℃までしか定義されていないが、ここでは１００℃以上でも用いる。本発明者等の実験では温度２５℃から１２０℃の範囲で潮解現象が相対湿度で一義的に定まることを確認している。
【００２２】
相対湿度測定には検出値を制御に使用するため湿度検出値が電気電導度あるいは電気容量の電気信号で出力されるセンサを使用する必要がある。しかしこの様なセンサは表面の被膜、細孔の閉塞および電解質の付着によって回復不能の損傷を受ける。通常これらのセンサは空気浄化、空調制御のために使用され比較的、清澄な大気としか接触しないので損傷を受けることは少ない。この様なセンサを未燃有機物ミスト、電解質微粉の存在するごみ焼却炉の排煙煙道あるいは焼却灰の搬送部で露出して使用すると直ちに汚染され回復不能の損傷を受ける。従って使用するにはセンサをフィルタで保護する必要がある。しかし、本発明者等の実験によれば未燃有機物ミスト等を通過させないフィルタはガスの流通をも阻害し、結果としてセンサの応答所要時間を長くする。請求項２の構成によりガスをセンサに向って吸引すればこの障害を無くすことができセンサの劣化を防止したまま応答所要時間を短くすることができる。
【００２３】
装置内の相対湿度測定は温度測定に比して測定装置が複雑で数多く測定するのは困難である。しかし装置内の吸湿状態を把握するには数多くの個所で相対湿度を測定する必要がある。このような状況においては請求項３の構成が有効である。装置内のガス組成は温度ほど変動しない。従ってガス中の水分濃度の絶対量を求めておけば各部の温度測定値より相対湿度の定義にしたがって各部の相対湿度を演算することができる。請求項２と請求項３による構成で相対湿度測定と相対湿度による制御が可能になる。つまり装置内の雰囲気ガスを吸引してフィルタで灰を除去した後にセンサと接触させる装置でセンサの劣化なしに雰囲気ガスの水分を測定し、別に温度検出端で測定した装置内各部の温度分布で換算して装置内の相対湿度分布を推定することができる。装置内各部の最も高い相対湿度の値が予め設定した値を越えて初めて制御器からの信号によって加熱もしくは除湿空気供給といった相対湿度を下げる手段が稼動するので必要以上に無駄なユーティリティが消費されることが無い。
【００２４】
熱の有効利用を達成する構成は、従来の焼却炉と排煙処理手段において装置停止時にダンパを閉じて煙突への通風を抑制し通風量を調節して温度が潮解温度まで低下する時間を長くする制御技術である。焼却装置停止後も温度がダストの潮解温度まで低下しなければその期間は潮解防止の操作とユーティリティが不要である。但し、廃棄物の焼却炉と排煙処理手段は発電用ボイラの場合と異なり一般に規模が小さくて煙道が細く機器の容積に対する壁面積が大きいので不均一な冷却が生じ、部分的に潮解温度まで早く冷却され易い。この不具合を防止するのに請求項６による構成が有効である。冷却され易い位置に温度検出端を設け、潮解推定温度より高温側で設定した温度まで低下すると温度検出端からの信号によってダンパを少し開けて通風を増加させ通風によって上流のより高温部の熱量を移動させ温度検知器の設けられた位置の温度を上昇させる。本発明を実施するにはダンパを開けた場合、通風量が増すことが必要であるが、これは従来の装置において特に新たな装置を追加せずとも可能である。つまり、焼却炉には廃棄物投入口とか燃焼用空気供給口、炉型式によっては流動用空気供給口が開口している。装置停止後も、装置内は余熱で外気より高温であり装置内外の空気の温度差に起因する浮力で煙突に装置内ガスが吸引されるので、これら開口部のダンパ隙間から容易に大気が吸引される。開口部のダンパあるいは煙道のダンパを開けた場合にはさらに煙穴吸引による通風量が増す。
【００２５】
更に装置の放冷が進み温度がさらに低下した場合には通風量を増しても温度が上昇せず補助熱源が必要となる。予め焼却炉内に昇温用バーナを設けておき温度検出端の値が設定値より低下すると温度検出端からの信号によって昇温用バーナを点火する。昇温用バーナは焼却装置の休止時にも使用するバーナであり、排煙吸引ブロワを作動させなければ煙突へ排出されないような多量の燃焼ガスを発生させるのは好ましくない。従って、廃棄物の助燃バーナとは別に小規模のバーナを設けることが好ましい。請求項７における昇温用バーナの特徴は燃焼ガスが焼却炉の開口部から流入する空気で稀釈されることにあり、燃焼で発生する水分が空気で稀釈される結果、湿度の低い加熱用ガスが得られる。ちなみに助燃バーナの燃焼ガス温度が１５００℃で水分濃度１０％とすると空気による稀釈がない場合、燃焼ガスで満たされる焼却炉および排煙処理装置内では大気圧で温度８１℃以下になると相対湿度２０％以上になり塩化カルシウムの潮解が始まる。ところがこの空気稀釈で、相対湿度７０％、温度２０℃の空気を用い５倍に稀釈するとガス中の水分濃度は３.３％になり温度５６℃まで低下しなければ相対湿度は２０％以上にならない。従って装置の保守に必要な温度を下げることができる。  同様の機能によって、焼却炉の起動時における昇温に請求項８の構成が有効である。停止時の空気が緩やかに流通し比較的低温で乾燥状態を維持している装置内に急に起動時の燃焼ガスを通じるとガスが冷却され相対湿度が２０％以上になり塩化カルシウムが潮解することもある。ところが機器のバイパス配管と空気を導入する配管を設けておくと、上流より順次、器壁が加熱されて機器に到達する燃焼ガス温度が上昇するまでバイパス配管でガスをバイパスさせた後に機器に導入する。しかし導入当初は機器がまだ加熱されておらずガスが冷却されて相対湿度が低下する。燃焼ガスを本発明による空気導入配管から供給される空気で稀釈すれば初期における相対湿度低下が緩和される。温度が上昇し相対湿度が必要以上に低下すると稀釈する空気量を減じることでガス温度を高め機器をより高温に加熱することができる。
【００２６】
尚、請求項６、請求項７、請求項８では温度で雰囲気状態を推定して装置を制御しているが、温度による制御に代えて、あるいは温度による制御に加えて相対温度による制御を行なうことにより潮解領域に接近した条件での操作が可能となり、それだけ相対湿度低下のための所要ユーティリティを低減できる。
【００２７】
以上、記載したように廃棄物焼却装置および排煙処理装置で停止時におけるダストの潮解を防止する装置として請求項１より請求項８に示す構成が有効であるが、各々、装置が異なり作用も異なるので複数組合せるのがより有効である。例えば、燃焼炉から煙突に至る配管内に乾燥空気を供給する配管および請求項２と請求項３に示す相対湿度のセンサと演算器ならびに請求項６に示すダンパを設けておき焼却炉停止後、まず、請求項６に示す構成で降温を抑制しながら装置内部を潮解温度以上に維持し、途中、焼却炉運転を再開することなく停止期間が長くなって温度がさらに低下し潮解温度に接近すると請求項２と請求項３に示す構成で相対湿度を測定し温度に代えて相対湿度の値でダンパ開度を制御する。さらに温度が低下し潮解温度により接近した場合、大気を送り続けると相対湿度を２０％以下に維持できなくなるので請求項１に示す装置で除湿した空気を送り込み、その送入量は相対湿度を２０％以下に維持するのに必要な最必量に制御する。このように本発明の複数の装置を組合せることで保守に必要なユーティリティをより低減できる。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図により説明する。
【００２９】
実施例１
本発明の相対湿度を特定する根拠となる実験結果を説明する。
【００３０】
図１は塩化カルシウムおよび実装置からの採取ダストの相対湿度と平衡吸湿量の関係を示す図表である。
【００３１】
横軸は雰囲気の相対湿度を示し、縦軸は平衡吸湿後の重量増加を吸湿前後の重量比で示す。本図に示すように塩化カルシウムおよび家庭用廃棄物焼却炉の煙道で採取したダストの各種相対湿度の雰囲気下における平衡吸湿による重量増加を測定した。測定は温度２５℃、５０℃、８０℃、１２０℃の恒湿器内で実施したが温度が変化しても平衡所要時間が変わるだけで相対湿度が一定である限り重量増加も同一であった。
【００３２】
塩化カルシウムの重量増加は相対湿度２０％より低い雰囲気から生じるが、潮解は２０％を越えないと発生しない。相対湿度がさらに上昇すると重量は増加するが相対湿度５５％付近に変曲点がある。５５％を越えると重量増加が急上昇し始める。実装置で採取したダストＡとダストＢの重量増加も塩化カルシウムと同じく相対湿度２０％近傍から始まり、相対湿度５５％付近に変曲点があるが、相対湿度５５％までの重量増加は小さく、吸湿量は少ない。しかも相対湿度５５％までは付着性が無い。５５％を越えると潮解し水が遊離あるいはダストがスラリー状になる。試薬の塩化カルシウムとダストの潮解性の差異ばダスト中の塩化カルシウム濃度が低いことにもよるが、ダスト中の他のカルシウム、マグネシウム等の成分と潮解を開始した塩化カルシウムが反応し、複塩とか別の化合物に転換したことに起因すると考えている。
【００３３】
本実験結果より相対湿度２０％以下に維持するのが潮解防止に有効なのは無論であるが都市ごみ焼却装置のダストの場合、塩化カルシウム単独の塩化物と異なる相対湿度５５％以下に維持するだけでも効果があることが明らかである。
【００３４】
実施例２
本発明による相対湿度測定測定装置の実施例を説明する。
【００３５】
図２は本発明の実施例になる相対湿度測定装置のフロー図である。
【００３６】
本図に示すように、煙道１内のガスを相対湿度センサ７に接触させてガスの相対湿度を測定するが、ガス分取管２でガスを分取し、フィルタ容器３でガス中ミスト、ダストを除去した後に相対湿度センサ７と接触させている。特徴として相対湿度センサ７の温度を測定する温度検出端２１とガス分取口の温度を測定する温度検出端２２および煙道１壁面の温度を測定する温度検出端２３が付属しており、各温度検出端部における相対湿度を相対湿度演算器１３で推算するようになっている。
【００３７】
ガス分離管２より吸引されたガスはまず粗フィルタ４と密フィルタ５で相対温度センサ７を劣化させるダスト、ミストが除去される。フィルタ材質としては耐熱性があり、かつ疎水性が必要であり粗フィルタ４としてガラスウールを充填したもの、密フィルタ５としてはガラス繊維濾紙が使用できる。好ましくは密フィルタ５として５μｍ孔の濾紙、２μｍ孔の濾紙と重ねて使用するのが良い。
【００３８】
濾過されたガスは相対湿度センサ７と接触してガス中の相対湿度が測定される。相対湿度センサ７としては相対湿度の低い領域を比較的高温度で測定する必要がありＭｇＣｒ2Ｏ4系焼結体湿度センサが使用できる。この使用条件では通常、低湿度で使用されるのでＭｇＣｒ2Ｏ4系せンサは吸湿で劣化することはない。但し、高湿度になる場合には一般的な既存の使用方法どおり、加熱による再生、乾燥ガスパージによる保存の設備を付設しておくことが好ましい。
【００３９】
本実施例ではフィルタの交換、センサの保守を考慮して相対湿度測定装置を煙道１の外に設置した。この場合、相対湿度センサ７周辺のガス温度が煙道内の温度より低下するので煙道１内の相対湿度を得るのに相対湿度センサ７の温度を測定する温度検出端２１と煙道内の温度を測定する温度検出端２２、２３が必要である。
【００４０】
相対湿度センサ７で検出した相対湿度をＹ１％、温度検出端２１における温度の飽和水蒸気圧をｐ１としガス全圧をＰ１、温度検出端２２における温度の水の飽和蒸気圧をｐ２としガス全圧をＰ２、温度検出端２３における温度の飽和水蒸気圧をｐ３としガス全圧をＰ３とすると温度検出端２２、２３における相対湿度Ｙ２、Ｙ３は次の式で演算される。
【００４１】
Ｙ２＝（Ｙ１×ｐ１）×（Ｐ２／Ｐ１）／ｐ２
Ｙ３＝（Ｙ１×ｐ１）×（Ｐ３／Ｐ１）／ｐ３
ここでガス全圧Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は近似的に大気圧に等しいとみなすこともできる。
【００４２】
本実施例にその１例を示したような相対湿度測定技術を用いれば、焼却炉のダスト、有機物ミストによる損傷なしに相対湿度センサによる測定が可能であり、しかもガス組成が同一である限り、別の空間における相対湿度は、温度から演算できる。従って本実施例による相対湿度測定技術を用いることによって初めて焼却炉休停止時の保守操作が相対湿度検出値もしくは演算値で制御できる。
【００４３】
実施例３
図３は本発明の実施例になる制御系統を焼却炉に適用したフロー図である。
【００４４】
本図において焼却炉５１で発生した焼却排煙は集塵器５２で除塵処理された後、煙突５３より排出される。本実施例では焼却装置の休停止時に効率よく乾燥状態を維持するための装置である昇温用バーナ５６、弁８１、８２、８３、除湿された乾燥空気を集塵器５２へ供給する乾燥空気配管６３、大気を吸入する空気配管６５、温度検出端７１、７２、７３、７４、相対湿度検出器７５、および各部分の乾燥状態を判定して制御する演算・制御器６０が設けられている。
【００４５】
焼却装置の停止時、弁８１、８２、８３、８４は全て閉じた状態になっており、若干、弁の隙間からガスが煙突５３に吸引されて流出し、徐々に空気で置換されている状況である。さらに時間が経過して放冷が進み温度検出端７１、７２、７３、７４のいずれかにおける温度が１００℃以下に低下して乾燥状態が維持できない状態が発生すると煙道切換弁８３に演算・制御器６０より開放信号を送り開いて上流の焼却炉５１の余熱が加熱された空気を流し温度１００℃以上に昇温する。通常、焼却炉５１ではごみ投入口等の隙間が大きく煙道切換弁８３の開閉だけで煙突５３へ吸引されるガス流量の制御が可能であるが、煙突５３内外の温度差が縮まり吸引力が弱まった場合には空気流量制御弁８１を開いて流動層５７の余熱で加熱された空気を下流へ送る方法で温度１００℃以上を保持する。
【００４６】
さらに放冷が進み装置内温度１００℃以上の保持が困難になると、温度ではなく相対湿度で装置内乾燥状態を把握し制御する。実施例２に示した装置で温度検出端７１、７２、７３、７４における相対湿度を推算し、相対湿度の最高値が２０％を越えないように弁８１、８３を制御する。さらに放冷が進み相対湿度が２０％に接近すると昇温用バーナ５６を点火して昇温し相対湿度を低下させる。
【００４７】
焼却装置の長期休止時には、温度低下後、乾燥空気流量制御弁８４を開いて乾燥空気を装置内に流入させパージする。以後、各部の相対湿度の最大値が２０％を越えないよう演算・制御器からの信号によって乾燥空気流量制御弁８４を開閉して乾燥空気の流入量を制御する。
【００４８】
焼却装置の起動時には乾燥空気を集塵器５２に流入させた状態のままで煙道切換弁８２を開、煙道切換弁８３を閉の状態にし、空気流量制御弁８１を開けて空気を焼却炉５１に流入させ、昇温用バーナ５６を稼動させて焼却炉５１および煙道の昇温を開始する。相対湿度を把握しながら徐々に温度を上昇させ、相対湿度が許容される限り空気流量制御弁８１を絞って燃焼ガスの稀釈を少くして昇温し、排煙の流通す各部の温度が１００℃を越え、吸湿の危険性が無くなった時点で図中には示してない起動用バーナを稼動させて流動層５７および煙道を昇温を早める。集塵器５２をバイパスする排煙の温度が集塵器の運転温度である２００℃に達した後、乾燥空気の集塵器５２への流入はそのままにして煙道切換弁８２、８３を徐々に切換え少しづつ高温の燃焼ガスを集塵器５２内に注入させる。相対湿度検出器７５における相対湿度が２０％を越えない範囲で徐々に燃焼ガス流入量を増し、乾燥空気流入量を減じていく。温度検出端７３の温度が１００℃を越えると燃料ガスを全て集塵器５２に流入させ、バイパス管６４の煙道切換弁８２と乾燥空気流量制御弁８４は全閉にする。以後、焼却炉５１内の温度検出端７１の温度が６００℃以上、集塵器５２内の温度が２００℃に到達した後、焼却炉５１にごみの供給を開始し焼却を行う。
【００４９】
以上述べたように、本実施例に示した各技術を組合せて実施することにより、常に焼却装置を乾燥状態に保持できる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、廃棄物焼却炉および排煙あるいは灰の処理装置における雰囲気の相対湿度５５％以下に制御することにより、ダストの潮解をより正確に、効率よく防止できる効果が得られる。
【００５１】
また、装置休停止時の保守に要するユーティリティを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】塩化カルシウムおよび実装置採取ダストの相対湿度と平衡吸湿量の関係を示す図表である。
【図２】本発明の実施例になる相対湿度測定装置のフロー図である。
【図３】本発明の実施例になる制御系統を焼却炉に適用したフロー図である。
【符号の説明】
１  煙道
２  ガス分取管
３  フィルタ容器
４  粗フィルタ
５  密フィルタ
７  相対湿度センサ
１３  相対湿度演算器
２１  温度検出端
２２  温度検出端
２３  温度検出端
５１  焼却炉
５２  集塵器
５３  煙突
５６  昇温用バーナ
６０  演算・制御器
６３  乾燥空気配管
６４  バイパス管
６５  空気配管
【図１】
0003700063.tif 000002
【図２】
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【図３】
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