(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動床式ごみ焼却炉の立下げ運転において、ごみ投入ホッパへのごみの投入完了以降に燃し切り運転開始時刻を判定し、該燃し切り運転開始時刻以降は、いずれか１つの移動床の累積駆動回数に基づいて、各移動床の各燃焼空気送入単位に送入する燃焼空気流量を各立下げプログラムパターンに従って個別に調整し、炉内残留ごみを最適な燃焼状態で燃し切ると共に、立下げ運転中黒煙を発生させることなく、ＣＯの発生を最小限に抑制し、短時間で立下げ運転を完了することを特徴とする移動床式ごみ焼却炉の燃焼制御方法。
【請求項２】
前記燃し切り運転用開始時刻はホッパから炉内へのごみの移動量が自然減少し始めた時点とすることを特徴とする請求項１記載の移動床式ごみ焼却炉の燃焼制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動床式ごみ焼却炉の燃焼制御方法に関し、さらに詳しくは移動床式ごみ焼却炉の立下げ運転において、炉内残留ごみを最適な燃焼状態で燃し切ることができ、立下げ運転中の炉内残留ごみの不完全燃焼により黒煙を発生させることなく、またＣＯの発生を最小限に抑制し、しかも短時間で立下げ運転を完了する移動床式ごみ焼却炉の燃焼制御方法に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
日々の操業を、立上げ運転、定常運転、立下げ運転の３形態で構成されるバッチ運転で実施する１日８時間操業の機械化バッチ式ごみ焼却炉、又は上記バッチ運転を１日１６時間で実施する准連続式ごみ焼却炉の立下げ運転では、従来、埋火運転が実施されてきた。埋火運転とは、ごみホッパ内に残留するごみをごみ供給装置により炉内の移動床上に搬送した後、各移動床の各燃焼空気送入単位への燃焼空気の送入を急速に停止することにより炉内残留ごみの燃焼を急速に停止する立下げ運転方法である。
【０００３】
埋火運転では、
（Ａ）立下げ運転開始から焼却炉の運転を停止まで短時間で完了する。
（Ｂ）ごみの燃焼が停止し、灰分を含んだ炉内残留ごみは、埋火操作で移動床上に供給された新しいのごみ下敷きとなる。この新しく供給されたごみは、埋火運転開始まで燃焼していた炉内残留ごみの顕熱の放散を妨げ、極力熱容量を保持する断熱効果を有している。そのため、翌日の立上げ運転を開始する時点で、
ａ）炉内温度は２００〜２５０℃以上の比較的高い炉温レベルを保っている。
ｂ）炉内残留ごみは、上述の顕熱による乾燥過程が進行している。
という状態なので、ごみの着火性が良く、短時間でかつ助燃バーナの燃料を多量に使用することなく立上げ運転を実施することができるという２つの利点がある。
【０００４】
ところがこの埋火運転で焼却炉の運転を停止すると、
（イ）各移動床への燃焼空気の送入が停止されるので、炉内残留ごみは若干の炉内導入空気による極端な酸素不足での燃焼、つまり不完全燃焼となり、黒煙発生が避けられない場合が多い。
（ロ）上記（イ）の状態が進行し、時間経過に従って黒煙発生量が漸減していくが、この一連の過程においても炉内は不完全燃焼状態であり、黒煙の発生はなくともＣＯの発生を避けることはできない。
という欠点がある。また、この黒煙には、多量のダイオキシン類が含まれている。更に不完全燃焼の代表的指標である排ガス中のＣＯ排出濃度は、ダイオキシン類の排出量と強い相関がある。
【０００５】
近年、ごみ焼却炉や産業廃棄物焼却炉等から発生するダイオキシン類を筆頭とする微量有害物質の排出抑制を強化する動きがあり、焼却炉内ごみ等の廃棄物をより完全燃焼させる必要が高まっている。
以上の状況から、上記のようなバッチ式ごみ焼却運転を行う移動床式ごみ焼却炉の立下げ運転においては、常に最適な状態でごみを燃焼することができ、炉内残留ごみを完全に燃し切ることができ、立下げ運転中の炉内残留ごみの不完全燃焼により黒煙を発生させることなく、またＣＯの発生を最小限に抑制できることが重要な課題である。
【０００６】
そこで上記の課題を解決するためには、下記（ａ）〜（ｅ）の各要素を管理してごみの燃焼を最適化する必要がある。
（ａ）燃し切り運転の開始時刻を的確に判定すること。
１日の操業で処理するごみの全量をごみ供給ホッパへ投入終了後、炉内へのごみの単位時間当りの供給量が減少し、燃焼負荷が減少し、具体的には炉内温度が下降し、排ガス中のＣＯ濃度が上昇する等のプロセス状態が変動し、燃し切り運転へ移行すべき時点であることを判定する。
（ｂ）上記燃し切り運転開始時刻から運転停止まで、時間経過に対する各移動床の各燃焼空気送入単位上のごみ層厚みを特定する。
（ｃ）上記燃し切り運転開始時刻から運転停止まで、時間経過に対する炉内残留ごみの燃し切り点、すなわち、ごみ供給ホッパに残留しているごみを全て炉内へ搬送した後、炉内に残留している未燃状態のごみの、搬送方向に沿って移動する位置、すなわちごみ投入ホッパ側の尾端位置を特定する。
（ｄ）上記燃し切り運転開始時刻から運転停止まで、時間経過に対する炉内残留ごみの燃え切り点、すなわち、ごみの搬送方向に対して炉尻側で完全灰化するポイントを、移動床上の搬送方向に沿った一定範囲内に保持する。
（ｅ）上記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）により上記燃し切り運転開始時刻から運転停止まで、時間経過に対する炉内残留ごみの搬送方向に対する分布状況を正確に把握し、各移動床上の各燃焼空気送入単位上の未燃焼状態のごみを最適な空燃比で燃焼させるのに必要な燃焼空気流量を、上記各燃焼空気送入単位へ個別に調節して供給する。
【０００７】
従来の燃え切り燃焼制御技術としては、例えば、特開平５−１４１６４０号公報には、燃焼中の被焼却物を搬送する搬送手段を設けた燃焼帯と、燃焼帯における被焼却物の気体燃焼の終了位置を検出する燃え切り位置検出手段と、検出された燃え切り位置が設定範囲に入るように搬送速度を増減調節する燃焼制御手段とを備えた焼却炉の燃焼制御装置であって、燃え切り位置検出手段を、火格子に配置した複数の温度検出素子と、温度検出素子による検出温度が最高となる位置を燃え切り位置と判別する判別手段とで構成した、焼却炉の燃焼制御装置が示されている。
【０００８】
また、特開昭６１−３６６１１号公報には、ごみ供給手段によってごみを焼却炉に供給し、ごみ焼却炉は乾燥域と燃焼域とにそれぞれ設けられた移動床を有し、ごみ焼却炉の発生熱量が一定となるように、乾燥域と燃焼域と後燃焼域とにおける供給空気量と、ごみ供給量と、移動床の速度とを操作する燃焼制御方法において、検出された燃え切りレベルをあらかじめ定められた燃え切りレベルと比較し、その偏差値に基づいて、前記供給空気量及び前記ごみ供給流量の少なくともいづれか一方の操作量を補正することを特徴とする、ごみ焼却炉の燃焼制御方法が開示されている。
【０００９】
また、特公昭５５−１７２８６号公報には、乾燥火格子と、燃焼火格子を有するゴミ焼却炉の制御方法において、前記燃焼火格子上のゴミ層厚を測定し、ある時点における測定値がその時点より十分長い時間以前の過去の時点における測定値よりも所定の偏差値以上大きくなった時、前記燃焼火格子の速度を一定時間増加せしめることを特徴とするゴミ焼却炉の制御方法が開示されている。尚、前記ゴミ層厚は、燃焼火格子の上下に配置された感圧素子によって測定されたゴミ層の差圧に比例し、また、燃焼火格子に送入された燃焼空気流量測定値の２乗に反比例する演算値である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
これらの従来技術は全て、炉内残留ごみの搬送方向に沿った分布形状が予め設定された基準状態から偏差が生じた場合、その偏差を解消し元の理想化された基準状態に戻すことを目的として、供給空気量、ごみ供給速度、移動床の搬送速度の基準値を補正する制御方法、つまり理想的な定常燃焼状態からの「ゆらぎ」に対する制御方法である。よってこれらは、２４時間連続運転の全連続式ごみ焼却炉の燃焼制御に対して、好適に適用することが可能であると考えられる。
【００１１】
ところが、炉内残留ごみの完全燃し切りを目的とする移動床式ごみ焼却炉の立下げ運転においては、炉内残留ごみの搬送方向に沿った分布形状が、図３〜図５に示すように大きく変化する。すなわち、燃し切り運転開始時点の図３中の３１（Ａ）、図４中の３２（Ｂ）、３３（Ｃ）を経由して全てのごみを完全灰化するまで、大きく変位する。従って、空間軸（各移動床の各燃焼空気送入単位）、時間軸（燃し切り運転開始時刻からの経過時間）の２次元の操業領域におけるごみの「分布形状の絶対値」、すなわち、ごみ層厚及び前記燃し切り点を精度良く特定し、各操業領域に対し、最適な空気過剰率で送入する燃焼空気流量の「基準値」を個別に調整する必要がある。
【００１２】
従って、上記従来技術を適用しただけで本発明が解決しようとする上記（ａ）〜（ｅ）の課題を根本的に解決することは、非常に困難である。
本発明はこのような条件下において、好適に適用することができる移動床式ごみ焼却炉の燃焼制御方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、従来技術のように多数の光量検出手段（炉内温度検出手段）や移動床の火格子温度検出手段を配置することなく、所定の燃し切り点及び各移動床の各燃焼空気投入単位上のごみ層厚みを正確で精度良く特定し、立下げ運転中の燃焼の最適化を図ることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明による焼却炉の特徴的な構成は、移動床式ごみ焼却炉の立下げ運転において、次の（ｉ）、（ｉｉ）の手段である。
（ｉ）その日の操業で処理するごみの全量をごみ供給ホッパへ投入終了後、炉内へのごみの単位時間当りの供給量が減少し、燃焼負荷が減少し、定常燃焼状態から燃し切り運転へ移行する時点、すなわち燃し切り運転開始時刻を的確に判定する手段。
（ｉｉ）燃し切り運転開始時刻を起点とし、各移動床の内いづれか１つの累積駆動回数に基づいて、各移動床の各燃焼空気送入単位に送入する燃焼空気流量を個別に調整する手段。
【００１４】
本発明は上記（ｉｉ）の手段を用いることにより、上記（ｉ）で判定した燃し切り運転開始時刻からの、各移動床の内何れか１つの累積駆動回数により、燃し切り点、または各移動床の各燃焼空気送入単位上のごみ層厚を特定すると共に、燃し切り運転中の炉内燃焼状況を最適化するために、各移動床の各燃焼空気投入単位へ投入する燃焼空気流量の調整を個別に行うものである。
【００１５】
すなわち本発明は、移動床式ごみ焼却炉の立下げ運転において、ごみ投入ホッパへのごみの投入完了以降に燃し切り運転開始時刻を判定し、該燃し切り運転開始時刻以降は、いずれか１つの移動床の累積駆動回数に基づいて、各移動床の各燃焼空気送入単位に送入する燃焼空気流量を各立下げプログラムパターンに従って個別に調整し、炉内残留ごみを最適な燃焼状態で燃し切ると共に、立下げ運転中黒煙を発生させることなく、ＣＯの発生を最小限に抑制し、短時間で立下げ運転を完了することを特徴とする移動床式ごみ焼却炉の燃焼制御方法を提供するものである。
【００１６】
またこの場合前記燃し切り運転用開始時刻はホッパから炉内へのごみの移動量が自然減少し始めた時点とするとよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明が適用される移動床式ごみ焼却炉１の全体フローシートである。こみ焼却炉１は、ごみ投入ホッパ２から被焼却物であるごみ３０を供給され、ごみ供給装置４はこれを乾燥移動床５に供給する。乾燥移動床５、燃焼移動床６、後燃焼移動床７は、中空の移動床であって、その上面に供給されたごみ３０を順次前進させながら、中空部から燃焼空気をごみ層に送り、ごみ３０を燃焼させる。ごみ３０は、後燃焼移動床７を離脱するまでに完全に灰化するように燃焼され、灰は排出口８から排出される。燃焼排ガス１０は、焼却炉煙道９を通って排出され、空気予熱器１２、バグフィルタ１３、誘引通風機１４を経て煙突１５から放出される。燃焼空気１６は、押込み送風機１１から、送風し、空気予熱器１２で加熱され、送風制御装置を経て乾燥移動床５、燃焼移動床６、後燃焼移動床７に供給される。送風制御装置は、例えば設定器１８、２２、２６、流量指示制御装置（ＦＩＣ）１９、２３、２７、制御弁２０、２４、２８から構成され、流量計１７、２１、２５の測定値を制御装置１９、２３、２７に入力し、適正流量をフィードバック制御する。
【００１８】
本発明の燃焼制御方法について、図２〜４を参照して説明する。
図２は、立下げ運転に於ける乾燥移動床５への燃焼空気投入流量設定システムを示す説明図である。立下げ運転時には、切替えスイッチ４１、４４により、定常ＡＣＣ（自動燃焼制御システム）４７、或いはその他の設定手段４８を立下げプログラムパターン４９に切り替えて、これを設定器２６（図１参照）に入力する。例えば、図２の燃焼移動床６の累積駆動回数と乾燥移動床５への燃焼空気投入流量設定値との関係を示すグラフに示されるような立下げプログラムパターン４９を設定する。この立下げプログラムパターン４９の横軸には、燃し切り運転開始時刻以降の燃焼移動床６の累積駆動回数を取ってある。この燃焼移動床６の累積駆動回数に対応して、乾燥移動床５への燃焼空気投入流量設定値を与える。尚、立下げプログラムパターン４９中の流量Ｖ５  ［Ｎｍ３  ／ｈ］は、乾燥移動床５を冷却し、その表面温度を耐熱限界以下に維持するために最低限必要な、乾燥移動床５への投入空気流量である。
【００１９】
図３は、立下げ運転に於ける燃焼移動床６への燃焼空気投入流量設定システムを示す説明図である。立下げ運転時には、切り替えスイッチ４２、４５により、定常ＡＣＣ（自動燃焼制御システム）４７或いはその他の設定手段４８から、立下げプログラム５０に切り替えて、これを設定器２２（図１参照）に入力する。図３の燃焼移動床６の累積駆動回数と燃焼移動床６への燃焼空気投入流量設定値との関係を示すグラフに示されるような立下げプログラムパターン５０を設定する。このプログラムパターン５０の横軸には、燃し切り運転開始時刻以降の燃焼移動床６の累積駆動回数を取ってある。この燃焼移動床６の累積駆動回数に対応して、燃焼移動床６への燃焼空気投入流量設定値を与える。尚、立下げプログラムパターン５０中の流量Ｖ６  ［Ｎｍ３  ／ｈ］は、燃焼移動床６を冷却し、その表面温度を耐熱限界以下に維持するために最低限必要な、燃焼移動床６への投入空気流量である。
【００２０】
図４は立下げ運転に於ける後燃焼移動床７への燃焼空気投入流量設定システムを示す説明図である。立下げ運転時には、切り替えスイッチ４３，４６により、定常ＡＣＣ（自動燃焼制御システム）４７、或いはその他の設定手段４８から立下げプログラム４９に切り替えて、設定器２６（図１参照）に入力する。例えば、図４の燃焼移動床６の累積駆動回数と後燃焼移動床７への燃焼空気投入流量設定値との関係を示すグラフに示されるような立下げプログラムパターン５１を設定する。この立下げプログラムパターン５１の横軸には、燃し切り運転開始時刻以降の燃焼移動床６の累積駆動回数を取ってある。この燃焼移動床６の累積駆動回数に対応して、後燃焼移動床７への燃焼空気投入流量設定値を与える。尚、立下げプログラムパターン５１中の流量Ｖ７  ［Ｎｍ３  ／ｈ］は、後燃焼移動床７を冷却し、その表面温度を耐熱限界以下に維持するために最低限必要な、後燃焼移動床７への投入空気流量である。
【００２１】
次に、図５、６、７中のプロフィール３１（Ａ）、３２（Ｂ）、３３（Ｃ）は、各移動床上のごみの、搬送方向に対する分布を示したものである。最初に、図５のプロフィール３１（Ａ）は、ごみ投入ホッパ２内のごみの上面レベルをレベルセンサ３が検出した時点を燃し切り運転開始時刻と判定し、燃焼移動床６の累積駆動回数のカウントを開始した直後の分布である。尚、レベルセンサ３は、日々の操業において、その日のごみの計画処理量の全量をごみ投入ホッパ２へ投入完了後、供給装置４が、定常駆動速度でごみを移動床上に供給していても、ごみの供給量が自然に減少し始めるようなポイントに配設されている。つまり、この時点から時間経過とともに、移動床上の炉内残留ごみの、搬送方向に対する分布が、完全燃し切りに向かって変化する。図６のプロフィール３２（Ｂ）は、移動床上のごみの積載状態がごみ供給装置４の駆動範囲を脱し、炉内残留ごみの搬送方向に対して投入側の尾端が、乾燥移動床５の投入側の尾端位置に到達した時点のごみの分布である。また、図７のプロフィール３３（Ｃ）は、炉内残留ごみの搬送方向に対する尾端位置が、燃焼移動床６の尾端位置に到達した時の分布である。
【００２２】
このようなごみの分布の態様は、各移動床のいづれか１つの、燃し切り運転開始時刻以降の累積駆動回数をベースにして整理すると、再現性の良い燃し切り運転条件をほぼ一義的に決定することができる。この関係は、立下げ運転中に移動床上に供給されるごみの可燃成分比、水分、形状、その他の特性が変動し、従って燃焼性、燃焼速度等に変動があっても、それらのばらつきを包含して、的確に成立することが知見された。本発明は、発明者らが鋭意研究して得たこのような全く新規な知見に立脚して、工業的に高い精度で成立するものである。しかも、炉内残留ごみの完全燃し切りを目的とした立下げ運転において、不完全燃焼により発生する黒煙を炉外へ排出することなく、かつ短時間で立下げ運転を完了することができる。
【００２３】
尚、各移動床への燃焼空気流量投入パターンを示す立下げプログラムパターン４９、５０、５１等は、焼却炉の規模、性能、バッチ操業時間の設定、ごみの特性等を勘案して、実績運転データにより修正を加えることによって、最適なプログラムを得ることができ、しかも再現性が高いものである。
【００２４】
【実施例】
図８に本発明を適用する以前の移動式ごみ焼却炉の立下げ運転のタイムチャートを示した。また図９に本発明を実際に適用し調整を完了後の移動式ごみ焼却炉の立下げ運転のタイムチャートを示した。この焼却炉は、図１に示すごみ焼却炉１で、１日８時間運転の機械化バッチ式焼却炉である。処理量は、２．７トン／時、ごみ（被燃焼物）の低位発熱量は約１０００ｋｃａｌ／ｋｇである。炉の運転時間は毎日９時００分〜１７時００分までの８時間運転で、１４時３０分から立下げ運転開始となっている。図８、９のデータは排ガス中のＣＯ濃度（瞬時値）［ｐｐｍ］であり、立下げ運転開始（１４時３０分）後、この実績値が１００ｐｐｍを越えた時点から運転終了までの経過時間を、炉内ごみの安全燃し切り運転の評価指標とする。
【００２５】
図８に示す従来の立下げ運転では、運転終了の１時間３５分前より炉内残留ごみの最適な燃焼を維持することが不可能となり、不完全燃焼による排ガス中のＣＯ濃度の排出が始まった。更に、運転終了の１０分前に、図１のバグフィルタ１３への通ガスを解除した直後に、同じく図１の煙突１５より黒鉛の排出が認められた。それに対し、図９に示ように、本発明を実際に適用した立下げ運転では、運転終了の４７分前まで最適な燃し切り運転を維持できた。その結果、運転終了の１０分前に、図１のバグフィルタ１３への通ガスを解除しても、煙突１５より黒鉛及び白煙の何れも排出は認められず、炉内残留ごみの完全灰化を達成し、翌日の立上げ運転開始までに完全に空炉の状態に保持することができた。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、ごみ焼却炉に光量検出手段や移動床温度検出手段をそれぞれ多数配置しなくても、所定の燃し切り点及び各移動床上の各燃焼空気ごみ層厚みを精度よく特定し、その状況に応じて最適な各移動床への燃焼空気流量の投入を実施し、立下げ運転中の燃焼の最適化を図ることができる。そのために、立下げ運転を通じて炉外へ黒煙を発生させることなく、かつ短時間で立下げ運転を終了させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係る全体フローシートである。
【図２】立下げ運転の操作説明図である。
【図３】立下げ運転の操作説明図である。
【図４】立下げ運転操作説明図である。
【図５】立下げ運転の炉内のごみのプロフィールを示す説明図である。
【図６】立下げ運転の炉内のごみのプロフィールを示す説明図である。
【図７】立下げ運転の炉内のごみのプロフィールを示す説明図である。
【図８】従来の立下げ運転の排ガス中のＣＯの変化を示すチャートである。
【図９】実施例の立下げ運転の排ガス中のＣＯの変化を示すチャートである。
【符号の説明】
１    ごみ焼却炉
２    ホッパ
３    レベルセンサ
４    供給装置
５    乾燥移動床
６    燃焼移動床
７    後燃焼移動床
８    排出口
９    焼却炉煙道
１０  排ガス
１１  送風機
１２  空気予熱器
１３  バグフィルタ
１４  誘引通風機
１５  煙突
１６  燃焼用空気
１７、２１、２５  流量計
１８、２２、２６  設定器
１９、２３、２７  流量指示制御装置（ＦＩＣ）
２０、２４、２８  制御弁
３０  廃棄物
３１、３２、３３  プロフィール
４１〜４６  切替えスイッチ
４７  定常ＡＣＣ（自動燃焼制御システム）
４８  その他の設定手段
４９、５０、５１  立下げプログラムパターン
【図１】
0003567668.tif 000002
【図２】
0003567668.tif 000003
【図３】
0003567668.tif 000004
【図４】
0003567668.tif 000005
【図５】
0003567668.tif 000006
【図６】
0003567668.tif 000007
【図７】
0003567668.tif 000008
【図８】
0003567668.tif 000009
【図９】
0003567668.tif 000010