(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
収納した廃棄物の一部の燃焼熱により該廃棄物の未乾留部を乾留して可燃性ガスを生じさせるガス化炉と、
該ガス化炉から導入される可燃性ガスを燃焼させる燃焼炉と、
該ガス化炉内の温度を測定する第１温度測定手段と、
該燃焼炉における可燃性ガスの燃焼温度を測定する第２温度測定手段と、
該廃棄物の一部の燃焼及び乾留が開始され、第２温度測定手段により測定される可燃性ガスの燃焼温度が上昇後、所定温度に維持されるように該ガス化炉への酸素供給量と、該燃焼炉への酸素供給量とを制御する酸素供給量制御手段と、
該ガス化炉及び該燃焼炉を含む通気系の圧力を測定する圧力測定手段と、
該圧力測定手段により測定される該通気系の圧力に応じて該通気系から該可燃性ガスの燃焼排気を誘引することで、該通気系の圧力を制御する圧力制御手段とを備えた焼却処理装置であって、
前記酸素供給量制御手段は、第１温度測定手段により測定される前記ガス化炉内の温度が前記廃棄物の異常燃焼の発生を示す第１所定温度以上に上昇したとき、該ガス化炉への酸素供給量を、該ガス化炉において発生した廃棄物の異常燃焼を抑制し得ると共に、前記圧力制御手段により前記通気系の圧力が安定に制御され得る所定量まで減少させる第１酸素供給量制御手段と、
第１酸素供給量制御手段により減少された該ガス化炉への酸素供給量を、該ガス化炉において発生した廃棄物の異常燃焼を抑制し得ると共に、前記圧力制御手段により前記通気系の圧力が安定に制御され得る第１所定率で連続的又は断続的に増大させる第２酸素供給量制御手段とを備えていることを特徴とする焼却処理装置。
【請求項２】
第２酸素供給量制御手段は、第１温度測定手段により測定される前記ガス化炉内の温度が第１所定温度より低温で前記廃棄物の異常燃焼の消滅を示す第２所定温度以下になったとき、前記ガス化炉への酸素供給量を第１所定率より大きい第２所定率で増大することを特徴とする請求項１記載の焼却処理装置。
【請求項３】
前記圧力制御手段が、前記酸素供給量制御手段により前記ガス化炉への酸素供給量が前記所定量まで低減されたとき、前記通気系からの燃焼排気の誘引量を低減させ、
前記酸素供給量制御手段により前記ガス化炉への酸素供給量が前記第１所定率で増大されたとき、前記通気系からの燃焼排気の誘引量を徐々に増大させ、
その後、前記通気系からの燃焼排気の誘引量を増減制御することを特徴とする請求項１又は２記載の焼却処理装置。
【請求項４】
前記所定量が、前記ガス化炉への初期酸素供給量であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の焼却処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃タイヤ等の廃棄物の焼却処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
典型的な焼却処理装置によれば、まず、廃棄物がガス化炉に収納され、ガス化炉が密閉された上でこの廃棄物の一部が着火されて燃焼を開始する。廃棄物への着火と、着火直後の燃焼とに際しては、ガス化炉内に存在している酸素が用いられる。そして、廃棄物の一部の燃焼熱により廃棄物の残部が乾留され、乾留に伴い可燃性ガスが発生する。
【０００３】
ガス化炉で発生した可燃性ガスは燃焼炉に導入された上でその燃焼に必要な酸素と混合されると共に着火されて燃焼する。ガス化炉における廃棄物の乾留の進行に伴い可燃性ガスの発生量、ひいては燃焼炉への可燃性ガスの導入量が増大し、燃焼炉における可燃性ガスの燃焼温度（＝第２温度測定手段による測定温度）が上昇する。そして、燃焼炉における可燃性ガスの燃焼温度が「所定温度」に維持されるように酸素供給量制御手段によりガス化炉及び燃焼炉への酸素供給量が制御される。
【０００４】
そして、ガス化炉において廃棄物の乾留が進行すると、廃棄物の灰化層を除く部分における赤熱層が増大すると共に廃棄物の未乾留部分により赤熱層の燃焼熱があまり吸収されなくなってくる。このため、ガス化炉内の温度が一時的に急上昇することがある。このとき、ガス化炉内に残存している未燃焼の廃棄物が急に燃焼し始め、ガス化炉内の温度がさらに上昇する「異常燃焼」が発生するおそれがある。異常燃焼が発生すると、ガス化炉がその内部の過剰に上昇した温度のために必要以上に痛み、その寿命が著しく短縮されるおそれがある。
【０００５】
そこで、ガス化炉内の温度の過剰な上昇を通じて異常燃焼の発生を検知した上で、ガス化炉への酸素供給量を絞ることで、当該異常燃焼を抑制することが考えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
異常燃焼が発生した場合にガス化炉への酸素供給量をどのように制御するかが重要である。
【０００７】
即ち、ガス化炉への酸素供給量の絞りが不足すると、ガス化炉における廃棄物の異常燃焼を十分に抑制することができない。
【０００８】
一方、ガス化炉への酸素供給量が急激且つ過剰に絞られると、それまでと同程度に圧力制御手段によってガス化炉及び燃焼炉から誘引される空気量が過多となり、両炉内の負圧が著しく上昇してしまう。このため、両炉内の圧力を一定にすべく誘引ファンの誘引能力が低減される。
【０００９】
そして、しかる後にガス化炉への酸素供給量が急激且つ過剰に増大されると、低減された誘引能力で圧力制御手段によってガス化炉及び燃焼炉から誘引される空気量が過少となり、両炉内の負圧が低下する。このため、両炉内の圧力を一定にすべく圧力制御手段の誘引能力が増大される。
【００１０】
しかるに、ガス化炉及び燃焼炉内の圧力の変動が大きいため、誘引ファンの誘引能力の低減・増大の幅も大きくなり、両炉内の圧力は上昇・下降を繰り返し、安定するまでに長時間を要する。このようにガス化炉内の圧力、ひいては酸素量が乱高下している状態では、ガス化炉への酸素供給量が適切に制御されず、予期せぬ爆発が誘起されたり、燃焼炉における可燃性ガスの燃焼炎が逆流する等のおそれがある。また、燃焼炉内の圧力、ひいては酸素量が乱高下している状態では燃焼炉における可燃性ガスの燃焼温度を安定に制御することが困難になる。
【００１１】
そこで、本発明はガス化炉内の廃棄物の異常燃焼発生を検知した上で、当該異常燃焼を適切に抑制し得る焼却処理装置を提供することを解決課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、収納した廃棄物の一部の燃焼熱により該廃棄物の未乾留部を乾留して可燃性ガスを生じさせるガス化炉と、該ガス化炉から導入される可燃性ガスを燃焼させる燃焼炉と、該ガス化炉内の温度を測定する第１温度測定手段と、該燃焼炉における可燃性ガスの燃焼温度を測定する第２温度測定手段と、該廃棄物の一部の燃焼及び乾留が開始され、第２温度測定手段により測定される可燃性ガスの燃焼温度が上昇後、所定温度に維持されるように該ガス化炉への酸素供給量と、該燃焼炉への酸素供給量とを制御する酸素供給量制御手段と、該ガス化炉及び該燃焼炉を含む通気系の圧力を測定する圧力測定手段と、該圧力測定手段により測定される該通気系の圧力に応じて該通気系から該可燃性ガスの燃焼排気を誘引することで、該通気系の圧力を制御する圧力制御手段とを備えた焼却処理装置に関する。
【００１３】
前記課題を解決するための本発明の焼却処理装置では、前記酸素供給量制御手段は、第１温度測定手段により測定される前記ガス化炉内の温度が前記廃棄物の異常燃焼の発生を示す第１所定温度以上に上昇したとき、該ガス化炉への酸素供給量を、該ガス化炉において発生した廃棄物の異常燃焼を抑制し得ると共に、前記圧力制御手段により前記通気系の圧力が安定に制御され得る所定量まで減少させる第１酸素供給量制御手段と、第１酸素供給量制御手段により減少された該ガス化炉への酸素供給量を、該ガス化炉において発生した廃棄物の異常燃焼を抑制し得ると共に、前記圧力制御手段により前記通気系の圧力が安定に制御され得る第１所定率で連続的又は断続的に増大させる第２酸素供給量制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、ガス化炉内の温度が第１所定温度以上に上昇したとき、即ち、ガス化炉における廃棄物の異常燃焼が発生したとき、ガス化炉への酸素供給量が所定量まで低減される。これによりガス化炉において発生した収納物の異常燃焼を確実に抑制することができる。また、少なくとも所定量の酸素がガス化炉に供給されることで、ガス化炉を含む通気系の圧力が著しく低下し、その後の当該圧力の制御が不安定になる事態を確実に防止することができる。
【００１５】
また、所定量まで低減されたガス化炉への酸素供給量が第１所定率で増大される。これによりガス化炉における廃棄物の異常燃焼の再発生を防止しながら、異常燃焼が発生していない場合と同様の酸素供給量への復帰を図ることができる。また、ガス化炉への酸素供給量が急激に増大されることがないため、ガス化炉を含む通気系の圧力を安定に制御することができる。
【００１６】
なお、通気系の圧力の制御が「不安定」であるとは、前述のようにガス化炉への酸素供給量が不適切であるために通気系の圧力が乱高下しながら、即ち、上下への大きなオーバーシュートを伴いながら制御されることを意味する。また、通気系の圧力の制御が「安定」であるとは、その逆に通気系の圧力が通常時と同程度の上下への微小な変動しか伴わずに制御されることを意味する。
【００１７】
また、本発明では、第２酸素供給量制御手段は、第１温度測定手段により測定される前記ガス化炉内の温度が第１所定温度より低温で前記廃棄物の異常燃焼の消滅を示す第２所定温度以下になったとき、前記ガス化炉への酸素供給量を第１所定率より大きい第２所定率で増大することを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、ガス化炉内の温度が第２所定温度まで下降したとき、即ち、ガス化炉における廃棄物の異常燃焼が消滅したとき、ガス化炉への酸素供給量がそれまでの第１所定率より大きい第２所定率で増大される。これによりガス化炉において廃棄物の異常燃焼が発生していない場合と同様にガス化炉への酸素供給量が制御される状態への迅速な復帰を図ることができる。
【００１９】
また、所定量まで低減されたガス化炉への酸素供給量が第１所定率で徐々に増大された上で、第２所定率でさらなる増大が図られることになる。これにより酸素供給量が所定量からいきなり第２所定率で増大される場合と比較し、ガス化炉への酸素供給量の変動、ひいては通気系の圧力変化を小さく抑制し、当該圧力の安定な制御を図ることができる。さらに、本発明の焼却処理装置は、前記圧力制御手段が、前記酸素供給量制御手段により前記ガス化炉への酸素供給量が前記所定量まで低減されたとき、前記通気系からの燃焼排気の誘引量を低減させ、前記酸素供給量制御手段により前記ガス化炉への酸素供給量が前記第１所定率で増大されたとき、前記通気系からの燃焼排気の誘引量を徐々に増大させ、その後、前記通気系からの燃焼排気の誘引量を増減制御することを特徴とする。また、本発明の焼却処理装置は、前記所定量が、前記ガス化炉への初期酸素供給量であることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の焼却処理装置の実施形態について図面を用いて説明する。図１は本実施形態の焼却処理装置の構成説明図であり、図２及び図４は本実施形態の焼却処理装置における作動説明図であり、図３及び図５は本実施形態の焼却処理装置におけるガス化炉への酸素供給量の制御説明図である。
【００２１】
図１に示す焼却処理装置は、廃棄物ｘを収納し、その一部の燃焼熱により未乾留部を乾留して可燃性ガスを生じさせるガス化炉１００と、ガス化炉１００からガス管１５０を介して導入される可燃性ガスを燃焼させる燃焼炉２００とを備えている。
【００２２】
ガス化炉１００にはその内部の温度Ｔ1 を測定する第１温度センサ（第１温度測定手段）１０１が設けられている。
【００２３】
ガス化炉１００の上部には、開けることでガス化炉１００への廃棄物ｘの投入を可能とし、閉じることでガス化炉１００の内部を外気と遮断する投入扉１０２が設けられている。ガス化炉１００の下部は下方に突出する円錐台形状に形成され、その底面部及び斜面状の側壁部の外側には給気ノズル１０３を介してガス化炉１００の内部に連通する空室１０４、１０５が設けられている。空室１０４、１０５はそれぞれ酸素供給管１２２、１２３と、１本の酸素供給管１２１を介して酸素供給源１２０に接続されている。
【００２４】
酸素供給管１２２、１２３には、開閉弁制御装置１２４、１２５により制御される開閉弁１２６、１２７が設けられている。開閉弁制御装置１２４、１２５は開閉弁１２６、１２７を開閉駆動するモータ等の駆動部と、第１温度センサ１０１、後述の第２温度センサ２０１及び酸素センサ１５１から受ける測定信号に基づいて当該駆動部の作動を制御する制御部とより構成されている。開閉弁制御装置１２４、１２５は本発明の「酸素供給量制御手段」としてガス化炉１００への酸素供給量を制御する。
【００２５】
開閉弁制御装置１２４は、後述のように本発明の「第１酸素供給量制御手段」として機能する。即ち、第１温度センサ１０１により測定されるガス化炉１００内の温度Ｔ1 が第１所定温度τ1 以上になったとき（図４時刻ｔ5 参照）、開閉弁１２６の開度を低下させることで（図５矢印▲１▼参照）、ガス化炉１００への酸素供給量を「所定量」まで減少させる。
【００２６】
また、開閉弁制御装置１２４は、後述のように本発明の「第２酸素供給量制御手段」として機能する。即ち、開閉弁１２６の開度を増大させることで（図５矢印▲２▼参照）、ガス化炉１００への酸素供給量を「第１所定率」で徐々に増大させる。そして、第１温度センサ１０１により測定されるガス化炉１００内の温度Ｔ1 が第１所定温度τ1 以上になった後、第１所定温度τ1 より低温の第２所定温度τ2 以下になったとき（図４時刻ｔ6 参照）、開閉弁１２６の開度を増大させることで（図５矢印▲３▼参照）、ガス化炉１００への酸素供給量を第１所定率より大きい「第２所定率」で徐々に増大させる。
【００２７】
ガス化炉１００の下部側壁には点火バーナ等により構成される複数の着火装置１４３が設けられている。着火装置１４３は燃料供給管１４１を介して燃料供給装置１４０に接続されており、燃料供給装置１４０から供給される燃料を燃焼することでガス化炉１００の内部に燃焼炎を発生させ、この燃焼炎によりガス化炉１００に収納された廃棄物ｘに着火する。
【００２８】
ガス化炉１００の外側には冷却水を蓄えるウォータジャケット１６４が取り付けられている。ウォータジャケット１６４の上部にはその内部の水位を測定する水位センサ１６５が設けられている。ウォータジャケット１６４は給水管１６１を介して給水装置１６０に接続され、給水管１６１には開閉弁制御装置１６２により制御される開閉弁１６３が設けられている。開閉弁制御装置１６２は、開閉弁１６３を駆動するモータ等の駆動部と、水位センサ１６５から受ける測定信号に基づいて当該駆動部の作動を制御するＣＰＵ等を含む制御部とから構成されている。
【００２９】
ガス化炉１００は不燃性ガス供給管１８１を介して不燃性ガス供給源１８０に接続されている。不燃性ガス供給管１８１には開閉弁制御装置１８２により開閉制御される開閉弁１８３が設けられている。開閉弁制御装置１８２は開閉弁１８３を駆動するモータ等の駆動部と、ＣＰＵ等より構成され、後述の第２温度センサ２０１及び酸素センサ１５１から受ける測定信号に基づいて当該駆動部の作動を制御する制御部とより構成される。開閉弁制御装置１８２は、第２温度センサ２０１により測定される燃焼炉２００における可燃性ガスの燃焼温度Ｔ2 の変化率が所定値を超えたときや、酸素センサ１５１により測定される可燃性ガスの酸素量が所定値を超えたときに開閉弁１８３を開き、これにより不燃性ガス供給源１８０からガス化炉１００に不燃性ガスが供給される。
【００３０】
燃焼炉２００には、可燃性ガスの燃焼温度Ｔ2 を測定する第２温度センサ（第２温度測定手段）２０１と、ガス化炉１００、ガス管１５０、燃焼炉２００を含む「通気系」の圧力を測定する圧力センサ（圧力測定手段）２０２とが設けられている。
【００３１】
燃焼炉２００は、ガス化炉１００からガス管１５０を通じて供給される可燃性ガスと燃焼用空気（酸素）とが混合されるバーナ部２１０と、バーナ部２１０に連通し可燃性ガスを燃焼させる燃焼部２２０とを備えている。なお、ガス管１５０にはその内部を流れる可燃性ガスの酸素濃度を測定する酸素センサ１５１が設けられている。
【００３２】
バーナ部２１０の外側には複数のノズル孔２０３を通じてバーナ部２１０に連通する空室２０４が設けられている。空室２０４は一対の酸素供給管２２１、２２２、及び前記酸素供給管１２１を介して酸素供給源１２０に接続されている。酸素供給管２２１には開閉弁２２３が設けられ、酸素供給管２２２には開閉弁制御装置２２４により開閉制御される開閉弁２２６が設けられている。開閉弁制御装置２２４は、開閉弁２２６を開閉駆動する駆動部と、当該駆動部の作動を制御する制御部とから構成される。開閉弁制御装置２２４は第２温度センサ２０１から受ける測定信号に基づき、可燃性ガスの燃焼温度Ｔ2 に応じて開閉弁２２６を開閉制御する。
【００３３】
開閉弁制御装置２２４は、本発明の「酸素供給量制御手段」として燃焼炉２００への酸素供給量を制御する。
【００３４】
バーナ部２１０には着火制御手段１４６により着火作動が制御される点火バーナ等により構成され着火装置１４４が設けられている。着火装置１４４は燃料供給管１４２を介して燃料供給装置１４０に接続され、燃料供給装置１４０から供給される燃料を燃焼することでバーナ部２１０に燃焼炎を発生させ、この燃焼炎により燃焼炉２００に誘導された可燃性ガスに着火する。
【００３５】
燃焼炉２００は、可燃性ガスの燃焼熱を熱源とするボイラー装置２５０に接続され、ボイラー装置２５０は排気管２５１に接続され、排気管２５１は煙突２５２に接続されている。排気管２５１には、燃焼炉２００で生じる可燃性ガスの燃焼排気を排気管２５１、煙突２５２を介して外部に誘引する誘引ファン２５６が設けられている。誘引ファン２５６は、圧力センサ２０２からの測定信号に応じ、通気系の圧力が一定に維持されるように圧力制御装置２５４により制御される。圧力制御装置２５４及び誘引ファン２５６が本発明の「圧力制御手段」を構成する。
【００３６】
続いて本焼却処理装置の作動について図１〜図５を用いて説明する。
【００３７】
まず、ガス化炉１００の投入扉１０２が開かれ、上部からガス化炉１００内に廃棄物ｘが投入される。次に、投入扉１０２が閉じられ、ガス化炉１００の下部に設けられた複数の着火装置１４３が一斉に作動させられる。これにより、廃棄物ｘへの着火が複数箇所で行われると共に、廃棄物ｘの部分的燃焼がその下層部の複数箇所で開始される。そして、廃棄物ｘの部分的燃焼開始後、全ての着火装置１４３の作動が停止される。
【００３８】
このとき、廃棄物ｘへの着火に先立ってガス化炉１００の外側に取り付けられたウォータージャケット１６４には給水装置１６０から給水管１６１を介して適宜冷却水が供給されている。また、燃焼炉２００の着火装置１４４がその制御部１４６の制御により作動されている。さらに、圧力センサ２０２により測定される通気系の圧力に基づき、圧力制御装置２５４により排気管２５１に設けられた誘引ファン２５６が駆動制御される。これにより、廃棄物ｘの乾留に伴い発生する可燃性ガス（後述）がガス化炉１００から燃焼炉２００に導入されるとともに、燃焼炉２００で生じる可燃性ガスの燃焼排気が排気管２５１、煙突２５２を介して外部に排出され、ガス化炉１００及び燃焼炉２００を含む通気系の圧力の一定制御が図られる。
【００３９】
また、廃棄物ｘへの着火の際には開閉弁制御装置１２４により開閉弁１２６が図３（ａ）に示すように開度ｃ0 で予め開弁されている。これにより、酸素供給源１２０から酸素供給管１２１、１２２、空室１０４、給気ノズル１０３を介してガス化炉１００内に少量の酸素が供給される。このため、着火装置１４３による廃棄物ｘへの着火、並びに当該着火による廃棄物ｘの部分的燃焼開始は、ガス化炉１００内に当初から存在していた酸素と、酸素供給源１２０から供給される少量の酸素とを使用して行われる。ガス化炉１００への酸素供給量は、着火装置１４３による廃棄物ｘへの着火並びに当該着火による廃棄物ｘの部分的燃焼が可能な程度に少量に制御される。
【００４０】
なお、廃棄物ｘへの着火の際には、ガス化炉１００に連通する酸素供給管１２３の開閉弁１２７と、燃焼炉２００に連通する酸素供給管２２１、２２２の開閉弁２２３、２２６は全て閉弁されている。また、ガス化炉１００に接続された不燃性ガス供給管１８１の開閉弁１８３も閉弁されている。
【００４１】
廃棄物ｘの下層部における部分的燃焼が開始されると、その燃焼熱により廃棄物ｘの上層部の乾留が開始されると共に、この乾留に伴い可燃性ガスが発生し始める。発生した可燃性ガスはガス化炉１００からガス管１５０を経て燃焼炉２００のバーナ部２１０に導入される。そして、バーナ部２１０に導入された可燃性ガスは、燃焼炉２００に当初から存在していた酸素と混合されると共に、着火装置１４４により着火される。これにより可燃性ガスが燃焼炉２００の燃焼部２２０において燃焼し始める。
【００４２】
このとき、廃棄物ｘの部分的燃焼は酸素供給源１２０からガス化炉１００に供給されている少量の酸素を消費しつつ徐々に安定化する。また、ガス化炉１００への酸素供給量は、開閉弁１２６の初期開度ｃ0 に応じた量に制御される。即ち、廃棄物ｘの乾留により発生する可燃性ガスと、ガス化炉１００に供給される酸素との混合気が爆発する事態を防止可能であると共に、圧力制御装置２５４により通気系の圧力が安定に制御可能な量に制御される。さらに、廃棄物ｘの部分的燃焼の範囲が酸素供給源１２０からガス化炉１００への酸素供給により可能な範囲で徐々に拡大していく。さらに、廃棄物ｘの下層部の燃焼安定化に伴い、その燃焼熱による廃棄物ｘの上層部の乾留も徐々に活発化していき、この乾留により発生する可燃性ガス量が増大する。このため、ガス化炉１００から燃焼炉２００に導入される可燃性ガスの量が増大していき、図２に示すように燃焼炉２００における可燃性ガスの燃焼温度Ｔ2 が上昇していく。
【００４３】
そして、このとき、可燃性ガスの燃焼温度Ｔ2 は第２温度センサ２０１により測定され、測定された可燃性ガスの燃焼温度Ｔ2 が図２に示すように温度Ｔ2aに達したとき（時刻ｔ1 ）、開閉弁制御装置１２４が開閉弁１２６の開度を図３（ａ）に示すように初期開度ｃ0 から所定時間を存して断続的に、即ち、上昇階段的に増大調節される。なお、開閉弁１２６の開度は連続的に（線形的に）徐々に増大調節されてもよい。
【００４４】
開閉弁１２６の開度が徐々に増大されることにより、酸素供給源１２０からガス化炉１００への酸素供給量が廃棄物ｘの下層部における継続的な部分的燃焼に必要な程度に制限されつつ徐々に増加される。これにより、廃棄物ｘの下層部における部分的燃焼は、酸素供給源１２０からガス化炉１００に供給される酸素のほとんど全てを消費しつつ徐々に安定化していく。また、廃棄物ｘの部分的燃焼の範囲が酸素供給源１２０からガス化炉１００に供給される酸素の消費により可能な程度で拡大し、必要以上に拡大することはない。さらに、廃棄物ｘの部分的燃焼の進行に伴い、廃棄物ｘの上層部の乾留も安定して進行する。
【００４５】
次に、図２に示すように第２温度センサ２０１により測定される可燃性ガスの燃焼温度Ｔ2 がさらに上昇し、可燃性ガスが自然燃焼しうると共に、その燃焼による窒素酸化物等の発生量が最小限となる燃焼温度として予め設定された「所定温度」Ｔ2bによりも若干小さい温度Ｔ2c（Ｔ2a＜Ｔ2c＜Ｔ2b）に達したとき（時刻ｔ2 ）、開閉弁制御装置１２４が可燃性ガスの燃焼温度Ｔ2 を温度Ｔ2bに維持するように開閉弁１２６の開度を自動的に調節する。
【００４６】
具体的には、燃焼炉２００における可燃性ガスの燃焼温度Ｔ2 が所定温度Ｔ2bより低下すると開閉弁１２６の開度が増大され、これにより廃棄物ｘの下層部の部分的燃焼が促進されると共に、燃焼に伴う廃棄物ｘの上層部の乾留、及び乾留に伴う可燃性ガスの発生が促進される。
【００４７】
一方、燃焼炉２００における可燃性ガスの燃焼温度Ｔ2 が所定温度Ｔ2bより上昇すると開閉弁１２６の開度が減少され、これにより廃棄物ｘの下層部の部分的燃焼が抑制されると共に、燃焼に伴う廃棄物ｘの上層部の乾留、及び乾留に伴う可燃性ガスの発生が抑制される。
【００４８】
これにより、図２に示すように燃焼炉２００における可燃性ガスの燃焼温度Ｔ2 は所定温度Ｔ2bに略一定に維持される。この状態で、廃棄物ｘの下層部の部分的燃焼及び廃棄物ｘの上層部の乾留が安定に進行することになる。
【００４９】
そして、このように燃焼炉２００における可燃性ガスの燃焼温度Ｔ2 が、可燃性ガスが自然燃焼し得る所定温度Ｔ2bに維持されるようになると、燃焼炉２００の着火装置１４４はその制御部１４６の制御により停止される。また、この可燃性ガスの燃焼熱がボイラー装置２５０の熱源として利用される。
【００５０】
この場合、廃棄物ｘの一部の燃焼及び残部の乾留が安定に行われている間は、ガス化炉１００の内部には図１に示すように下から上に向かって順に、灰化層ｘ1 、赤熱層ｘ2 、流動化層ｘ3 、伝熱層ｘ4 、ガス層ｘ5 が形成されている。また、各層ｘ1 〜ｘ5 のうち廃棄物ｘの燃焼完了によって生じる灰化層ｘ1 は、廃棄物ｘの部分的燃焼の進行に伴い増大していき、廃棄物ｘの燃焼が行われている赤熱層ｘ2 は下から上に向かって徐々に移行していく。
【００５１】
なお、ガス化炉１００における廃棄物ｘの乾留の際には第１温度センサ１０１によりガス化炉１００内の温度Ｔ1 が測定され、当該測定温度Ｔ1 は図２に示すように変化する。
【００５２】
即ち、ガス化炉１００内の温度Ｔ1 は、廃棄物ｘの乾留の初期段階においては廃棄物ｘの下層部の部分的燃焼に伴って上昇した後に、その燃焼熱が上層部の廃棄物ｘの乾留のために吸収されることにより一旦下降する。続いて、廃棄物ｘの乾留が安定に進行するようになると、廃棄物ｘの下層部の燃焼の進行に伴って上昇していく。
【００５３】
一方、前述の燃焼炉２００における可燃性ガスの燃焼には酸素が必要であるが、この燃焼に必要な酸素は次に説明するように第２温度センサ２０１により測定される可燃性ガスの燃焼温度Ｔ2 に応じて供給される。
【００５４】
即ち、開閉弁制御手段２２４は第２温度センサ２０１により測定される可燃性ガスの燃焼温度Ｔ2 に基づいて開閉弁２２６の開度を調節する。これにより、酸素供給源１２０から酸素供給管１２１、２２２、空室２０４、ノズル孔２０３を介して燃焼炉２００のバーナ部２１０に酸素が供給される。また、燃焼炉２００に導入される可燃性ガスと、その完全燃焼に必要な酸素とがバーナ部２１０において混合される。
【００５５】
具体的には、開閉弁制御装置２２４は、廃棄物ｘの乾留初期段階においては燃焼炉２００に導入される可燃性ガスの量が増大してその燃焼温度Ｔ2 が上昇するに伴い、開閉弁２２６の開度を増大させる。また、廃棄物ｘの乾留が安定に進行する段階では、可燃性ガスの燃焼温度Ｔ2 の若干の増減に伴って開閉弁２２６の開度を増減させて燃焼炉２００への酸素供給量を調節する。これにより、燃焼炉２００に導入される可燃性ガスが完全に燃焼し得る量の酸素が可燃性ガスに混合される。
【００５６】
廃棄物ｘの乾留が通常的に進行した場合、その最終段階としての廃棄物ｘの灰化段階に到る。前述の通り、廃棄物ｘの乾留の際にはガス化炉１００の下部に形成される灰化層ｘ1 は廃棄物ｘの部分的燃焼が進行するにつれ増大していく。これと共に廃棄物ｘの燃焼が行われている赤熱層ｘ2 は徐々に上方に移行する。このため、廃棄物ｘの乾留が進行する流動化層ｘ3 、伝熱層ｘ4 及びガス層ｘ5 は、灰化層ｘ1 の増大に伴って減少し、乾留され得る廃棄物ｘの量が徐々に減少していく。
【００５７】
そして、このように乾留され得る廃棄物ｘの量が減少していくと、開閉弁制御装置１２４による開閉弁１２６の開度調節にも関わらず、燃焼炉２００における可燃性ガスの燃焼温度Ｔ2 を所定温度Ｔ2bに維持できなくなる。このため、燃焼炉２００に導入される可燃性ガスの量は最終的に減少していき、当該可燃性ガスの燃焼温度Ｔ2 は図２に示すように低下していく。
【００５８】
なお、開閉弁制御装置１２４は前述のように可燃性ガスの燃焼温度Ｔ2 が所定温度Ｔ2bより低下したとき（時刻ｔ3 ）、廃棄物ｘの乾留を促進させるべく図３（ａ）に示すように開閉弁１２６の開度を増大するようになっている。このため、可燃性ガスの燃焼温度Ｔ2 が低下する際には開閉弁１２３は全開とされる。
【００５９】
このように可燃性ガスの燃焼温度Ｔ2 が下降していく際には廃棄物ｘの灰化層ｘ1 を除く部分に占める赤熱層ｘ2 が増加すると共に、その燃焼熱が廃棄物ｘの乾留により吸収される量も減少する。このため、ガス化炉１００内の温度Ｔ1 は通常、図２に示すように一旦急上昇するものの、やがて廃棄物ｘの燃焼・灰化の進行に伴って下降していく。そして、このように廃棄物ｘの最終的な灰化が進行する段階においては、廃棄物ｘを完全に燃焼させて灰化させる必要がある。
【００６０】
そこで、可燃性ガスの燃焼温度Ｔ2 が略一定の温度Ｔ2bに維持された後、下降していく際に第２温度センサ２０１により測定される可燃性ガスの燃焼温度Ｔ2 が所定の温度Ｔ2a以下に低下し（時刻ｔ4 ）、且つ、第１温度センサ１０１により測定されるガス化炉１００内の温度Ｔ1 が、廃棄物ｘの乾留の終了段階を示すものとして予め設定された所定の温度Ｔ1a以上に上昇したとき（時刻ｔ3 ）、開閉弁制御装置１２５が図３（ｂ）に示すように開閉弁１２７を開弁（全開）させる。
【００６１】
これによりガス化炉１００には酸素供給管１２２に加え、酸素供給管１２３をも介して酸素供給源１２０から酸素が供給されることで酸素供給量が増大し、廃棄物ｘの最終的な燃焼・灰化が促進され、廃棄物ｘが全て灰化される。
【００６２】
なお、可燃性ガスの燃焼温度Ｔ2 が下降していく際、可燃性ガスが自然燃焼できなくなるので、可燃性ガスの燃焼温度Ｔ2 の下降に応じて着火装置１４４がその制御部１４６の制御により作動され、これにより可燃性ガスが燃焼する。
【００６３】
また、廃棄物ｘの最終的な灰化が終了した後にはその灰化物はガス化炉１００の下部に設けられた排出口（図示略）から排出される。
【００６４】
ところで、前述の通り灰化段階では、廃棄物ｘの灰化層ｘ1 を除く部分に占める赤熱層ｘ2 が増加すると共に、その燃焼熱が廃棄物ｘの乾留により吸収される量も減少するため、ガス化炉１００内の温度Ｔ1 は通常、図２に示すように一旦急上昇する。このとき、ガス化炉１００内に未燃焼のままの廃棄物ｘが残存していると、当該残存廃棄物ｘが急に燃焼し始め、ガス化炉１００内の温度Ｔ1 がさらに急上昇するという「異常燃焼」が発生する場合がある。
【００６５】
そこで、本実施形態の焼却処理装置では異常燃焼が発生した場合、以下のような処理が実行される。これについて図４及び図５を用いて説明する。
【００６６】
まず、開閉弁制御手段１２４が本発明の「第１酸素供給量制御手段」として機能する。詳細には、着火装置１４３による廃棄物ｘへの着火終了後において、第１温度センサ１０１により測定されるガス化炉１００内の温度Ｔ1 が図４に一点鎖線で示すように第１所定温度τ1 以上になったとき（時刻ｔ5 ）、開閉弁制御手段１２４は開閉弁１２６の開度を図５に示すようにその初期開度ｃ0 まで減少させる（矢印▲１▼参照）。
【００６７】
これにより、酸素供給源１２０からガス化炉１００への酸素供給量が所定量まで低減される。また、ガス化炉１００内の温度Ｔ1 は図４に一点鎖線で示すように第１所定温度τ1 を超えて上昇した後下降し始める。
【００６８】
「所定量」はガス化炉１００において発生した廃棄物ｘの異常燃焼を抑制し得ると共に、圧力制御装置２５４によりガス化炉１００を含む通気系の圧力が安定に制御され得るように設定されている。従って、異常燃焼発生の際、開閉弁１２６の開度が初期開度ｃ0 まで低減される必要はなく、当該異常燃焼を確実に抑制し得るとともに、通気系の圧力が安定に制御される程度にガス化炉１００への酸素供給量を制御するという観点から適宜変更設定されてよい。
【００６９】
続いて、開閉弁制御装置１２４は本発明の「第２酸素供給量制御手段」として機能する。詳細には、開閉弁制御手段１２４は開閉弁１２６の開度を、図５に示すように開度ｃ0 から断続的（階段的）に徐々に増大する（矢印▲２▼参照）。これにより、ガス化炉１００への酸素供給量が「第１所定率」で増大される。
【００７０】
「第１所定率」はガス化炉１００において発生した廃棄物ｘの異常燃焼を抑制し得ると共に、圧力制御装置２５４によりガス化炉１００を含む通気系の圧力が安定に制御され得るように設定されている。なお、開閉弁１２６の開度は断続的にではなく、連続的に（線形的に）徐々に増大されてもよい。
【００７１】
そして、ガス化炉１００内の温度Ｔ1 が図４に一点鎖線で示すように第１所定温度τ1 を超えて上昇した後で下降し、第１所定温度τ1 より低温で、ガス化炉１００における異常燃焼が消滅したことを示すとして予め設定された第２所定温度τ2 に到ったとき（時刻ｔ6 ）、開閉弁制御装置１２４は図５に示すように開閉弁１２６の開度をこれまでより大きな速度で増大させる（矢印▲３▼参照）。
【００７２】
これにより、ガス化炉１００への酸素供給量が第１所定率より大きい「第２所定率」で増大される。また、ガス化炉１００内の温度Ｔ1 は下降しつづけた後、異常燃焼が発生しなかった場合と同様、図４に実線で示すように制御される。
【００７３】
本焼却処理装置によれば、ガス化炉１００内の温度Ｔ1 が第１所定温度τ1 以上に上昇したとき（図４時刻ｔ5 参照）、即ち、ガス化炉１００における廃棄物ｘの異常燃焼が発生したとき、ガス化炉１００への酸素供給量が所定量まで低減される（図５矢印▲１▼参照）。
【００７４】
これによりガス化炉１００において発生した廃棄物ｘの異常燃焼を確実に抑制することができる。また、ガス化炉１００内の温度Ｔ1 の上昇に伴うウォータージャケット１６４内の冷却水の急激な温度上昇、さらにはその沸騰を確実に抑制することができる。さらに、少なくとも第１所定量の酸素がガス化炉１００に供給されることで、ガス化炉１００を含む通気系の圧力が著しく低下し、その後の当該圧力の制御が不安定になる事態を確実に防止することができる。即ち、後述するが、通気系の圧力が乱高下しながら（上下への大きなオーバーシュートを伴いながら）制御される事態を確実に防止することができる。
【００７５】
また、所定量まで低減されたガス化炉１００への酸素供給量が第１所定率で増大される（図５矢印▲２▼参照）。これによりガス化炉１００における廃棄物ｘの異常燃焼の再発生を防止しながら、異常燃焼が発生していない通常時と同様の酸素供給量への復帰を図ることができる。また、ガス化炉１００への酸素供給量が急激に増大されることがないため、ガス化炉１００を含む通気系の圧力を安定に制御することができる。即ち、後述するが、通気系の圧力が通常時と同程度の上下への微小な変動しか伴わずに制御することができる。
【００７６】
さらに、ガス化炉１００内の温度Ｔ1 が第１所定温度τ1 より低温で廃棄物ｘの異常燃焼の消滅を示す第２所定温度τ2 以下になったとき、ガス化炉１００への酸素供給量が第１所定率より大きい「第２所定率」で増大される（図５矢印▲３▼参照）。これによりガス化炉１００において廃棄物ｘの異常燃焼が発生していない通常時と同様にガス化炉１００への酸素供給量が制御される状態への迅速な復帰を図ることができる。
【００７７】
ここで、ガス化炉１００の廃棄物ｘの異常燃焼発生時に通気系の圧力がどのように制御されるかについて詳細に説明する。まず、ガス化炉１００への酸素供給量が所定量まで低減されたとき（図５矢印▲１▼参照）、圧力センサ２０２により測定される通気系の負圧が上昇する。これに応じ、圧力制御装置２５４は誘引ファン２５６の回転数を低減させ、誘引ファン２５６がそれまでと変わらない圧力を維持して通気系から可燃性ガスの燃焼排気が外部に誘引され過ぎ当該通気系の負圧が上昇しすぎる事態が防止される。
【００７８】
次にガス化炉１００への酸素供給量が第１所定率で増大されたとき（図５矢印▲２▼参照）、圧力センサ２０２により測定される通気系の負圧は徐々に低下する。これに応じ、圧力制御装置２５４は一旦低減された誘引ファン２５６の回転数を徐々に増大させる。この際、誘引ファン２５６の回転数増大に比例し、圧力センサ２０２により測定される圧力センサは上昇して制御されるべき一定圧より高圧側にオーバーシュートする。しかるに、前述のようにガス化炉１００への酸素供給量の増大率が第１所定率に抑えられているので、当該オーバーシュートは小さく抑制される。従って、これ以降、圧力制御装置２５４が圧力センサ２０２からの測定信号に応じて誘引ファン２５６の回転数を適宜増減することで、通気系の圧力は大きく変動することなく当該一定圧に迅速に収束した後、安定に制御される。
【００７９】
さらに、ガス化炉１００への酸素供給量が所定量から第１所定率で徐々に増大された上で、第２所定率でさらなる増大が図られる（図５矢印▲３▼参照）。これによりガス化炉１００への酸素供給量が所定量からいきなり第２所定率で増大される場合と比較し、ガス化炉１００への酸素供給量の変動、ひいては通気系の圧力変化を小さく抑制し、当該圧力の安定な制御を図ることができる。
【００８０】
なお、廃棄物ｘの灰化段階において異常燃焼が発生する場合の焼却処理装置の作動を説明したが、廃棄物ｘの着火後、廃棄物ｘの灰化段階に到る前に異常燃焼が起きた場合にも焼却処理装置が同様に作動されてもよい。
【００８１】
また、前述のように廃棄物ｘの最終的な燃焼・灰化促進のため、開閉弁１２６に加え、開閉弁１２７が開弁された（図３（ｂ）時刻ｔ4 参照）後で、第１温度センサ１０１により測定されるガス化炉１００内の温度Ｔ1 が第１所定温度τ1 まで上昇した場合、開閉弁１２６が初期開度ｃ0 まで低減されるのみならず（図５矢印▲１▼参照）、開閉弁１２７が閉弁される。これにより、ガス化炉１００への酸素供給量を所定量まで確実に低減させることができる。
【００８２】
また、この場合、ガス化炉１００における可燃性ガスの燃焼温度Ｔ2 がＴ2a以下に低下したとしても（図２時刻ｔ4 参照）、少なくともガス化炉１００内の温度Ｔ1 が第２所定温度τ2 以下に低下するまでは（図４時刻ｔ6 参照）、第１開閉弁１２７が閉弁維持される。これにより、廃棄物ｘの異常燃焼が抑制されているものの消滅していない状態でガス化炉１００への酸素供給量が増大されてしまい、異常燃焼が再発生するような事態を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の焼却処理装置の構成説明図
【図２】本実施形態の焼却処理装置の作動説明図
【図３】本実施形態の焼却処理装置におけるガス化炉への酸素供給量の制御説明図
【図４】本実施形態の焼却処理装置の作動説明図
【図５】本実施形態の焼却処理装置におけるガス化炉への酸素供給量の制御説明図
【符号の説明】
１００‥ガス化炉、１０１‥第１温度センサ、１２４、１２５‥開閉弁制御装置（酸素供給量制御手段、第１酸素供給量制御手段、第２酸素供給量制御手段）、１４３‥着火装置、１６４‥ウォータージャケット、２００‥燃焼炉、２０１‥第２温度センサ、２０２‥圧力センサ、２２４‥開閉弁制御装置（酸素供給量制御手段）、２５４‥圧力制御装置、２５６‥誘引ファン（圧力制御手段）、ｘ‥廃棄物
【図１】
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【図２】
0003728416.tif 000003
【図３】
0003728416.tif 000004
【図４】
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【図５】
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