(57)【要約】【課題】廃棄物処理炉において生成される可燃性ガスを最適範囲で除じんすることにより、煙突ダイオキシン類の規制を満足し且つ熱交換器の付着・閉塞等のトラブルを防止することができる廃棄物処理炉の可燃性ガスの処理方法及び処理装置を提供する。【解決手段】廃棄物処理炉において生成した可燃性ガスを集じん装置５へ導いて可燃性ガス中のダスト濃度を０．０２〜０．０７ｋｇ／Ｎｍ３の範囲に除じんし、除じん後の可燃性ガスを高温で燃焼させる廃棄物処理炉１の可燃性ガスの処理方法。集じん装置５で捕集したダストは廃棄物溶融炉１の羽口８から廃棄物溶融炉内に供給して高温燃焼、溶融させる。【選択図】図１
2006153339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物溶融炉から取り出した可燃性ガスを集じん装置へ導いて可燃性ガス中のダスト濃度を０．０２〜０．０７ｋｇ／Ｎｍ３の範囲に除じんし、除じん後の可燃性ガスを燃焼室へ導入し空気を吹き込んで高温で燃焼させることを特徴とする廃棄物溶融炉の可燃性ガスの処理方法。
【請求項２】
燃焼室において９００℃〜１０００℃のガス温度で燃焼させることを特徴とする請求項１記載の廃棄物溶融炉の可燃性ガスの処理方法。
【請求項３】
焼焼室へ吹き込む空気が煙突排ガスであることを特徴とする請求項１又は２記載の廃棄物処理炉の可燃性ガスの処理方法。
【請求項４】
焼焼室へ吹き込む空気が出滓時に前記廃棄物溶融炉の出滓口で発生する噴出ガス又は、都市ごみや産業廃棄物を貯留したごみ貯留室の空気のいずれかあるいは混合した空気であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の廃棄物溶融炉の可燃性ガスの処理方法。
【請求項５】
廃棄物溶融炉から取り出す可燃性ガスの温度が３００℃〜５５０℃であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の廃棄物溶融炉の可燃性ガスの処理方法。
【請求項６】
廃棄物溶融炉から取り出す可燃性ガスの流速が５Ｂｍ／ｓ〜１０Ｂｍ／ｓであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の廃棄物溶融炉の可燃性ガスの処理方法。
【請求項７】
縦長スリットが交互に配置されたメインバーナにより燃焼室へ可燃性ガスとともに空気を吹き込むに際し、空気と可燃性ガスのスリット内流速を１０Ｂｍ／ｓ〜２０Ｂｍ／ｓ且つ流速差を５Ｂｍ／ｓ〜１０Ｂｍ／ｓとすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の廃棄物溶融炉の可燃性ガスの処理方法。
【請求項８】
廃棄物溶融炉から取り出した可燃性ガスから集じん装置で捕集したダストを廃棄物溶融炉の羽口から供給して高温燃焼、溶融させることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の廃棄物溶融炉の可燃性ガスの処理方法。
【請求項９】
燃焼室からの排ガス中の酸素濃度を検出し、燃焼室に吹き込む空気を流量調整するための排ガス酸素濃度調節計、空気流量計及び空気流量調節弁を備えた燃焼室内に、燃焼室内の温度を光によって検出する放射温度計を設け、該放射温度計の温度検出センサーの出力の現在値とその移動平均値の差を偏差演算器で演算し、前記偏差が規定以上を超えた時は、その温度偏差に見合う補正空気量を求め、該補正空気量を前記吹き込み空気量に加算することにより、燃焼室出側の排ガス中の酸素濃度が一定となるように燃焼制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の廃棄物処理設備の燃焼室の可燃性ガスの処理方法。
【請求項１０】
前記放射温度計の温度検出センサーの出力の変化率を変化率演算器で演算し、前記変化率が規定以上となった時は、その温度変化に見合う補正空気量を求め、該補正空気量を前記吹き込み空気量に加算することを特徴とする請求項９記載の廃棄物処理炉の可燃性ガスの処理方法。
【請求項１１】
前記温度変化に見合う補正空気量が、放射温度計の測定温度から前回測定温度を減算した温度差と補正空気量との関係を示す出力演算データから演算されることを特徴とする請求項９記載の廃棄物処理炉の可燃性ガスの処理方法。
【請求項１２】
廃棄物溶融炉から取り出した可燃性ガス中のダスト濃度を０．０２〜０．０７ｋｇ／Ｎｍ３に集じんする集じん装置と、
集じん装置の後流に集じん装置で除じん後の可燃性ガスを導入し、空気を吹き込んで燃焼させる燃焼室と、
燃焼室の燃焼ガスを熱交換する熱交換器と、
集じん装置で捕集したダストを廃棄物溶融炉の羽口から廃棄物物溶融炉内に供給するダスト供給装置を有することを特徴とする廃棄物溶融炉の可燃性ガスの処理装置。
【請求項１３】
燃焼室の炉壁の少なくとも一部を、ボイラー式の炉壁で構成したことを特徴とする請求項１２記載の廃棄物溶融炉の可燃性ガスの処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物溶融炉から取り出した、ダストを含む可燃性ガスの処理方法及び処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般廃棄物、産業廃棄物等の廃棄物の処理では、廃棄物処理炉において生成する可燃性ダスト、熱分解ガス（ＣＯ，Ｈ２，ＣＨ４，ＣＯ２，Ｎ２等）を含む可燃性ガスを燃焼室で燃焼させ、後流の熱交換器（ボイラ）で熱回収している。その際、可燃性ガスのダスト濃度を一定値以下に制御してダスト中の塩によるボイラチューブなどの腐食を低減させている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、廃棄物処理方法として、廃棄物の燃焼反応を伴う部分酸化炉にて不完全燃焼もしくは部分燃焼させて炉出口での酸素換算濃度が−２０％〜１％である可燃性ガスを生成し、ダスト濃度５〜２０ｇ／Ｎｍ３の可燃性ガスを４５０℃〜６５０℃で除じん装置へ導入してダスト濃度を０．１ｇ／Ｎｍ３以下に除じんし、除じんされた可燃性ガスを燃焼炉にて高温で燃焼させることが開示されている。この廃棄物処理方法では、ダスト濃度を０．１ｇ／Ｎｍ３以下になるように除じんすることにより、ダスト中の塩の量が低減され、燃焼炉の後流に配設されたボイラチューブなどの腐食が極めて少なくなり、また、除じんにより可燃性ガスを高温燃焼させることができるので、煤に起因する芳香族系有機化合物濃度が低くなり、結果として不完全燃焼生成物であるダイオキシン類物質濃度も低減されることができる、というものである。
【０００４】
また、廃棄物の溶融処理においても、廃棄物溶融炉から発生する可燃性ダストが可燃分、灰分を主体としており、可燃分中には固定炭素が多く揮発分が少なく灰分が高く、一般的に揮発分の少ないダストは着火しにくく不完全燃焼により排ガス未燃ＣＯやダイオキシン類の原因となり得るため、燃焼室へ導入する可燃性ガス中のダスト濃度を可能な限り下げるように努めている。ダスト濃度を下げることで燃焼室での灰分負荷が下がって燃焼室内の付着物（クリンカ）ができにくくなり、より高温での燃焼制御が可能となる。加えて燃焼室での固定炭素の燃焼負荷が下がり、その結果、排ガスの未燃ＣＯが下がり、煤に起因する芳香族系も低減され煙突ダイオキシン類も煙突ダイオキシン類排出規制値０．０１ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ３をクリアできる。
【特許文献１】特開２０００−１６１６２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の可燃性ガスの処理方法では、可燃性ガス中のダスト濃度を可能な限り下げて、煙突ダイオキシン類排出規制値０．０１ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ３程度を満たし、熱交換器でクリンカによる付着・閉塞等のトラブルを抑えるために高い除じん効率を有する集じん装置が必要となるので、設備コストが上昇するという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、廃棄物溶融炉の可燃性ガスを最適範囲で除じんすることにより設備コストを上昇させることなく、煙突ダイオキシン類の規制を満足し且つ熱交換器の付着・閉塞等のトラブルを防止することができる廃棄物溶融炉の可燃性ガスの処理方法及び設備コストのかからない処理装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による廃棄物溶融炉の可燃性ガスの処理方法は、廃棄物溶融炉から取り出した可燃性ガスを集じん装置へ導いて可燃性ガス中のダスト濃度を０．０２〜０．０７ｋｇ／Ｎｍ３の範囲に除じんし、除じん後の可燃性ガスを燃焼室へ導入し空気を吹き込んで高温で燃焼させることを特徴とする。本発明では、従来のように高い除じん効率で除じんすることなく、煙突ダイオキシン類の規制を満足し且つ熱交換器の付着・閉塞等のトラブルを防止できる。
【０００８】
また、本発明の廃棄物溶融炉の可燃性ガスの処理装置は、廃棄物溶融炉から取り出した可燃性ガス中のダスト濃度を０．０２〜０．０７ｋｇ／Ｎｍ３とする集じん装置と、集じん装置の後流に集じん装置で除じん後の可燃性ガスを導入し空気を吹き込んで燃焼させる燃焼室と、燃焼室の燃焼ガスを熱交換する熱交換器と、集じん装置で捕集したダストを廃棄物溶融炉の羽口から廃棄物溶融炉内に供給するダスト供給装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、可燃性ガス中のダスト濃度を０．０２〜０．０７ｋｇ／Ｎｍ３の範囲に除じんすることによって、廃棄物処理炉で発生する可燃性ガスを高い設備コストをかけることなく処理可能であって、煙突ダイオキシン類の規制（０．０１ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ３）を満足し且つ熱交換器の付着・閉塞等のトラブルを防止することができる。
【００１０】
また、本発明の処理装置では、高い除じん効率を有する集じん装置を使用することなく、  煙突ダイオキシン類の規制を満足し且つ熱交換器の付着・閉塞等のトラブルを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明を廃棄物溶融処理に適用した実施例について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は本発明に使用する廃棄物溶融処理設備の系統図である。廃棄物溶融炉１には、廃棄物が副資材であるコークス、石灰石と共に炉上部から２重シール弁機構の装入装置２を介して装入され、乾燥、熱分解、燃焼、溶融の過程を経て出滓口３から溶融物として排出される。
【００１３】
可燃分は、可燃性ダスト、熱分解ガス（ＣＯ，Ｈ２，ＣＨ４，ＣＯ２，Ｎ２等）を含む可燃性ガスとして廃棄物溶融炉上部のガス管４から排出される。可燃性ガス中のダストはサイクロン等の集じん装置５で捕集される。集じん装置５では、集じん装置５の入側のダスト濃度０．１０〜０．２０ｋｇ／Ｎｍ３から集じん装置５の出側のダスト濃度が０．０２〜０．０７ｋｇ／Ｎｍ３の範囲に収まるように集じんする。入側のダスト濃度は、この範囲に規定するものではなく、０．２ｋｇ／Ｎｍ３を超える場合は集じん装置の効率を上げる等により対応する。
【００１４】
集じん装置５で捕集されたダストは、ダスト貯蔵タンク６に貯蔵され、ダスト切り出し装置７で切り出されて、酸素富化空気を供給する送風羽口８から炉内へ吹き込まれる。
【００１５】
集じん装置５から排出される可燃性ガスは燃焼室９へ導入されて燃焼し、熱交換器（ボイラ）１０で熱交換により熱回収が行われ、ボイラ１０で発生した蒸気は蒸気タービン・発電装置１１へ送られる。ボイラ１０の排ガスは、集じん装置１２で固気分離され、ブロワ１３により煙突１４から排出される。熱交換器はボイラでなくてもよく、他の空気熱交換器等でも同様に熱交換可能である。
【００１６】
図２は除じん後の可燃性ガス中ダスト濃度と煙突ダイオキシン類の関係を示すグラフである。図２に示されるように、燃焼室９へ導入する除じん後の可燃性ガスのダスト濃度を０．０７ｋｇ／Ｎｍ３以下にすると、燃焼室９での固定炭素の燃焼負荷が下がり、より高温（９００℃〜１０００℃）での燃焼制御が可能となる。その結果、排ガスの未燃ＣＯが下がり、煤に起因する芳香族系も低減され煙突ダイオキシン類も煙突ダイオキシン類の排出規制値０．０１ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ３以下に低減させることができる。
【００１７】
ただし、０．０２ｋｇ／Ｎｍ３未満のダスト濃度では排ガス中のダイオキシン類低減効果が少ないので、特許文献１のようにダスト濃度を０．１ｇ／Ｎｍ３以下に除じんする必要はない。その上、ダスト濃度を０．１ｇ／Ｎｍ３以下に除じんするためには、少なくとも９９．９％以上の高い除塵効率を有する集じん装置が必要となるので、設備コストが上昇してコストアップに繋がり問題がある。
【００１８】
図３は除じん後の可燃性ガスのダスト濃度とボイラ部ダスト中塩素濃度の関係を示すグラフである。集じん装置５を通過した可燃性ガスのダスト濃度とダスト中塩素濃度には相関がある。一般に、大きい粒径のダストが細粒に比べてより除じんされ易いために、ダストを除じんし過ぎて可燃性ガス中ダスト濃度を低くした場合、ダストの通過量は減少するものの、燃焼室９に導入される可燃ダストは細粒の割合が増える。細かい可燃性ダストは塩濃度（Ｎａ，Ｋ，Ｃｌ％）が高く、燃焼後のダストの塩濃度が上昇し、後段の熱交換器１０の配管でクリンカの付着・閉塞等のトラブルを引き起こす。塩素濃度の高い細粒の可燃性ダストのみが集じん装置５を通過して燃焼室で燃焼し、ボイラ１０においてダスト中塩素濃度が８％を超えると、ボイラ１０を含む後流の熱交換器の配管に塩により低融点化したクリンカの付着・閉塞が発生する。図３に示すように、ボイラ１０のダスト中塩素濃度が８％の時、可燃性ガス中ダスト濃度が０．０２ｋｇ／Ｎｍ３の関係にあることから、クリンカの付着・閉塞の予防のためには除じん後の可燃性ガス中のダストの濃度を０．０２ｋｇ／Ｎｍ３以上にする必要がある。
【００１９】
以上より、煙突ダイオキシン類を煙突ダイオキシン類の排出規制値０．０１ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ３以下に抑え、且つ配管へのクリンカの付着・閉塞を防止するために可燃性ガス中ダスト濃度は０．０２〜０．０７ｋｇ／Ｎｍ３が最適範囲となる。
【００２０】
集じん装置５で捕集されたダストは、固定炭素、灰分が高く、揮発分が低く着火しにくいため、廃棄物溶融炉１の羽口８を介して酸素及び空気と共に吹き込む。炉内に吹き込まれたダストは約２０００℃の炉下部で瞬時に燃焼・溶融されるため、煙突未燃ＣＯ、ダイオキシンが増加することなくダストのスラグ化が可能である。その結果、集じん灰発生量も低減する。また、炉内に吹き込んだダスト中の固定炭素が燃焼・発熱することにより補助燃料として活用でき、コークス使用原単位を低減させることができる。そのため、廃棄物溶融炉１、集じん装置５、燃焼室９、熱交換器１０を順次配設した装置構成の場合に最も効果が上がる。集じん装置にサイクロンを用いれば、省スペースで、集じん装置５の入口のダスト濃度に応じて入側流速、処理量などの設計が容易に行える。
【００２１】
本発明では、燃焼室９において９００℃〜１０００℃の高温のガス温度で燃焼させることができる。燃焼室温度を高温に保ち、可燃性ガス及び可燃ダストを高温で燃焼させることで未燃分が完全燃焼し易くなる。従来８５０〜９００℃で燃焼させており、これ以上に温度が上がると半溶融状態のクリンカが付き、安定燃焼を阻害するため温度が上げられなかったが、本発明では集じん装置５で燃焼室９に導入される粗ダストを除じんした結果、燃焼室９の炉壁にクリンカが付き難くなり、従来よりも高温の燃焼室温度管理が可能とり、本発明では９００℃〜１０００℃でも問題なく継続運転が可能となる。
【００２２】
また、本発明では、廃棄物溶融炉１から取り出す可燃性ガスの温度を３００℃〜５５０℃にすることが好ましい。可燃性ガスは、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２、ＣＨ４、Ｎ２等のガス以外にもタールや塩類化合物を含んでいる。３００℃未満ではタールが析出し、また５５０℃を超えるとＣａＣｌ２やＫＣｌ等の塩類化合物が半溶融状態になって廃棄物溶融炉１から可燃性ガスを排気するガス管４内に付着する。したがって、この温度域以外ではガス管４が閉塞し、可燃性ガスを燃焼室９へ導くことが出来なくなるため燃焼室９での燃焼継続が不可能となる。可燃性排ガス温度を３００℃以上に保つために、ごみ充填高さの調整や溶融炉内燃焼量の増加（上段羽口空気量の増加）を行い、また、５５０℃以下を保つために、ガス管４内への水噴霧を実施する。これによりガス管４がタールや塩類化合物で閉塞することなく、発生ガスを燃暁室９に導き安定的な燃焼継続を達成できた。
【００２３】
また、本発明では、廃棄物溶融炉１から取り出す可燃性ガスのガス管４での流速が５Ｂｍ／ｓ〜１０Ｂｍ／ｓが好ましい。廃棄物溶融炉１から発生する可燃性ガスはダストを含むが、ガス管４内の流速が速すぎると、慣性力により比重量の大きいダストがガス管の曲がり部で付着、堆積する傾向にあり、また、ダストによる摩耗がはげしくなる。そのため、少なくとも集塵装置前のダスト濃度が高いガス管部分では可燃性ガスの流速を１０Ｂｍ／ｓ以下にすることが必要である。また流速を落としすぎるとガス管４の径が大きくなり不経済なばかりかダストをキャリアできなくなりガス管４内に堆積する可能性があるため５Ｂｍ／ｓ以上とするのが望ましい。例えば、ガス管４内流速を５Ｂｍ／ｓとした場合に、ガス管４にダストを付着・堆積させることなく可燃性ガスを燃焼室９に導き安定的な燃焼継続を達成できた。
【実施例２】
【００２４】
本発明の廃棄物処理設備の燃焼室の可燃性ガスの処理方法では、次の燃焼制御方法を使用することができる。
【００２５】
燃焼室からの排ガス中の酸素濃度を検出し、燃焼室に吹き込む空気を流量調整するための排ガス酸素濃度調節計、空気流量計及び空気流量調節弁を備えた燃焼室内の温度を光によって検出する放射温度計を設け、該放射温度計の温度検出センサの出力の現在値とその移動平均値の差を偏差演算器で演算し、前記偏差が規定以上を超えた時は、その温度偏差に見合う補正空気量を求め、該補正空気量を前記吹き込み空気量に加算することにより、燃焼室出側の排ガス中の酸素濃度が一定となるように燃焼制御する。通常運転時には酸素濃度設定値を理論燃焼空気量に比較して高めに設定することで、常に過剰な空気が燃焼室内に投入されるように制御される。温度検出センサの出力の変化率が規定値を越えた時、初期の燃焼に必要な空気は２次燃焼空気の過剰空気分を充当させ、この空気が不足するまでに増加させた空気量が追いつくようにし、排ガス酸素濃度調節計による補正の遅れを補うため、排ガス酸素濃度調節計の遅れ時間に見合う時間、燃焼空気量の増加を保持する。
【００２６】
また、温度検出センサによる変化量を連続的に測定し、変化量を燃焼負荷量とみなし、吹き込む空気量の増加量を連続的に変化させ、変化の傾きの大小、変化の持続時間の長短に対して適切な空気量を連続的に補正できるようにする。これは、温度変化量の時間的積分値と吹き込み空気の補正量の積分値が相関性をもって制御できる（以下「連続補正制御」という。）。本制御は補正量の精度を重視する場合に用いる。本制御の具体例を図６に示す。図６のＡは補正制御が適正に作用した場合を示す。図６のＢは燃焼負荷の持続時間が想定よりも短いが、移動平均値との偏差によって持続時間を短くすることで適正な補正量が得られ、空気量過多となり燃焼温度が低下することなく適正な制御を継続することが出来る。図６のＣは変化が燃焼負荷変化以外の要因により起こった一時的な温度指示値の低下であり、補正制御を動作させないことで燃焼温度の低下を引き起こすことなく適切な状態で制御が継続できる。図６のＤは燃焼負荷の変化速度が小さいが、平均値との温度の偏差は大きくなり、補正制御が適切に働くため、排ガス中の酸素濃度の低下を防止することが出来る状態を示す。
【００２７】
温度検出センサによる変化量の瞬時値を用い、変化量から演算した補正量を用いて空気吹き込み制御弁の弁開度を一定時間開することで補正し、補正量は温度変化量を燃焼負荷変化量として演算し、補正量を温度変化量に対して一対一で決定できる（以下「ステップ補正制御」という。）。本制御は補正量の速度追従性を重視する場合に用いる。
【００２８】
応答性の高い、光による温度センサを用いることで、燃焼状態の過渡的な状況を判断し、低負荷時からの復帰による制御上適切な温度上昇、炉内圧力変動による瞬時的な温度変化を燃焼負荷の増大とみなすことなく、誤検知による空気補正量の過剰状態を防止することが出来る。
【００２９】
通常、燃焼室に吹き込む空気は燃焼を主目的とした１次、２次空気とは別に燃焼室内の可燃性ガス、チャーと空気の混合性を向上させる目的で撹拌空気を利用することがあるが、上記制御方法において、増加させる空気は１次、２次空気とは別個に設置された撹拌に用いられる空気を使用しても良い。また、２次空気の流速を高く設定し、攪拌効果をもたせることで高い効果が得られる。
【００３０】
本制御は、炉内温度変化を光として検出し、温度変化を２次空気流量のフィードフォワード要素として酸素濃度制御、２次空気流量を補正しているため、急激な燃焼に対する追従性がよい。また、温度変化量を燃焼負荷量として捉えることが出来、温度変化の絶対量に対し、空気補正量の絶対量を決めることが出来るため、精度の高い燃焼制御が可能となる。また、補正を連続的に作用させることにより、従来補正をさせることが難しかった、変化量の時間的な積分値に対しても適正な補正量を与えることができる。
【００３１】
図４は、本実施例による可燃性ガスの燃焼の制御系統図である。
【００３２】
燃焼室９の排ガス出口２２に排ガス中の酸素濃度を検出する排ガス酸素センサ２３が配置され、排ガス酸素センサ２３の酸素濃度の検出信号は排ガス酸素濃度調節計２４へ送られる。
【００３３】
燃焼室９には炉内の状態を測定するフォトセンサからなる温度検出センサ２５が設けられ、温度検出センサ２５の信号は変化率演算器２６、移動平均演算器２７へ送られる。
【００３４】
変化率演算器２８は温度検出センサ２５の出力と移動平均演算器２７の出力から、燃焼負荷の定常状態からの変化量を演算し、燃焼負荷補正テーブル２９に入力される。
【００３５】
燃焼負荷補正テーブル２９では燃焼負荷の変化量に対し、必要な空気量を演算し、補正空気量を出力する。
【００３６】
１次、２次空気流量調節計３４、３７は１次、２次空気流量計３５、３８から流量の測定信号が入力され、排ガス酸素濃度調節計２４からの空気量指令と燃焼負荷補正テーブル２９の出力値が加算器３１に入力され、加算器３１の信号は１次、２次空気流量調節計３４、３７へ入力され、適切な空気量が炉内に吹き込まれるように１次、２次空気流量調節弁３６、３９が調整される。
【００３７】
燃焼空気に燃焼負荷変動分の空気を事前に吹き込むことにより、排ガス酸素濃度が変動することを防止できる（連続補正制御）。
【００３８】
２次空気流量調節計３７は、２次空気流量計３８から流量の測定信号が入力される。変化率演算器６の信号は燃焼負荷補正テーブル３０へ入力される。
【００３９】
燃焼負荷補正テーブル３０では入力された温度の変化率を元に、温度変化として検出される燃焼負荷の変化量を演算し、必要な空気量を弁開度として出力し、２次空気流量調整弁３７へ入力される。
【００４０】
２次空気流量調節計３７の信号は、燃焼負荷補正テーブル３０の信号とともに加算器３３へ入力され、加算器３３の信号は２次空気流量調節弁３９に送られて、２次空気流量調節弁３９の開度を調節する。
【００４１】
図５は本実施例による可燃性ガスの燃焼の制御フロー図である。
【００４２】
連続補正制御では、温度検出センサ２５の出力、移動平均演算器２７から変化率演算器８にて温度の変化量を演算し、演算結果を燃焼負荷補正テーブル２９で燃焼負荷の変化量に相対するように空気量の補正値ΔＭＶとして出力する。補正値は酸素濃度制御系への補正量として加算される。補正量ΔＭＶは通常の酸素濃度における制御系の出力値ＭＶからＭＶ＋ΔＭＶとして燃焼空気量調節系に空気要求量として出力される。酸素濃度制御系はＭＶ＋ΔＭＶとして制御された空気量の結果として検出されるＰＶを用いて連続的に制御を続ける。
【００４３】
一方ステップ補正制御では、温度検出センサ２５の出力から変化率演算器２６で演算した結果、変化率が規定値を越えない場合は、通常の２次空気流量ＳＶとなるように２次空気流量調節弁３９を通常の開度ＭＶとする。温度変化率の規定値は、１０℃〜３０℃に設定する。
【００４４】
変化率が規定値を越えた時、チャーの急激な燃焼と判断し、２次空気流量調節弁３９を通常の開度ＭＶからＭＶ＋ΔＭＶとなるようにして燃焼空気量を増加させる。
【００４５】
燃焼室内の温度が変化した時は、既に燃焼室内の負荷が増大しているため、初期の燃焼に必要な空気は、２次燃焼空気の過剰空気分を充当させ、この空気が不足するまでに上記判断にて増加させた空気量が追いつくようにする。排ガス酸素濃度調節計による補正の遅れを補うため、排ガス酸素濃度調節計の遅れ時間に見合う時間、燃焼空気量の増加を保持する。一定時間経過後、例えば、２０秒程度経過すると、排ガス酸素濃度調節計による補正で２次空気流量が追随してくる。
【００４６】
前記移動平均値が規定値より小さい場合には補正を掛けないことで、低負荷状態からの復帰過程等の正常な温度上昇を判断し、過剰空気による温度低下を防止する。
【００４７】
規定値は８００℃〜１０００℃程度に設定する。また、移動平均値との差を温度変化として検出することで、炉内圧力の瞬間的な変動による、温度変化検出結果を燃焼負荷とは無関係な変化と認識し、補正を欠けないことで制御の不安定化を防止する。
【００４８】
このように、本実施例の燃焼制御では、炉内温度変化を光として検出し、温度変化を２次空気流量のフィードフォワード要素として酸素濃度制御、２次空気流量を補正しているため、急激な燃焼に対する追従性がよい。また、温度変化量を燃焼負荷量として捉えることが出来、温度変化の絶対量に対し、空気補正量の絶対量を決めることが出来るため、精度の高い燃焼制御が可能となる。また、補正を連続的に作用させることにより、従来補正をさせることが難しかった、変化量の時間的な積分値に対しても適正な補正量を与えることができる。
【００４９】
また、本燃焼制御により、高温の燃焼室温度管理が可能となり、従来よりも燃焼室温度を高温に保ち、可燃ガス及び可燃ダストを高温で燃焼させることで未燃分が完全燃焼し易くなり９００℃〜１０００℃でも問題なく運転を継続できる。高温の燃焼室温度管理により、炉壁にクリンカが付き難くなるという副次的効果もある。
【実施例３】
【００５０】
本発明では、燃焼室に吹き込む燃焼用空気として廃棄物処理設備内の空気を使用することができる。
【００５１】
燃焼室のバーナは若干下向きに配置されており、バーナ前の炉壁（バーナよりもやや下の位置）は局所的に高温になり、クリンカが生成する可能性がある。それが成長することで安定燃焼を阻害する恐れがある。そこで、その部分には支持ガスとして、低酸素濃度の燃焼排ガス（例えば、ＩＤＦ以降の煙突排ガス）を活用し燃焼させることで緩慢燃焼させ、急激な温度上昇を抑えることでクリンカの発生を防止する。
【００５２】
燃焼室へ吹き込む燃焼用空気として、例えば、出滓時に前記廃棄物溶融炉の出滓口で発生する噴出ガス又は、一般廃棄物や産業廃棄物を貯留したごみ貯留室の空気のいずれかあるいは混合した空気を利用することができる。噴出ガス又は、都市ごみや産業廃棄物を貯留したごみ貯留室の空気のいずれかあるいは混合した空気を利用すれば、出滓口の回りの作業環境が改善され、ごみ貯留室の臭気対策にもなるという副次的効果が得られる。
【００５３】
図７は本発明方法を適用する廃棄物溶融処理設備の一例を示す。廃棄物溶融炉１には、ごみ貯留室４１からバケット４１ａで廃棄物が炉上部の２重シール弁機構の装入装置２により炉内に装入されるとともに、副資材であるコークス、石灰石が装入装置２により装入され、乾燥、熱分解、燃焼、溶融の過程を経て出滓口３から溶融物として排出され、可燃分は熱分解ガスとして廃棄物溶融炉上部のガス管４から排出され、可燃性ダストはサイクロン等の集じん装置５で捕集されて可燃性ダスト貯蔵タンク６に貯蔵され、可燃性ダスト切り出し装置７で切り出されて、酸素富化空気を供給する送風羽口８から炉内へ吹き込まれる。集じん装置５からの排ガスは、燃焼室９で燃焼され、ボイラ１０で熱回収が行われ、発生した蒸気は蒸気タービン・発電装置１１へ送られる。ボイラ１０の排ガスは、集じん装置５で固気分離され、ブロワ１３により煙突１４から排出される。
【００５４】
図７において、煙道４２と燃焼室９は、ブロワ４４を介して配管４３により接続され、煙突排ガスを燃焼用空気として燃焼室９へ送り込み可能となっている。
【００５５】
燃焼用空気として、低酸素濃度の煙突排ガス（酸素濃度８〜１２％程度、温度約１５０℃）を括用し燃焼させることで緩慢燃焼させ、急激な温度上昇を抑えることができ、これにより、クリンカの生成を防止することができる。
【００５６】
また、ごみ貯留室４１の空気をフード４１ｂで集め、燃焼室９へブロワ４５を介して配管４６により燃焼用空気として送り込み可能となっている。また、出滓口３を覆うようにフード３ａが配置され、フード３ａで粉塵及び煙を含む噴出ガスを集め、燃焼室９へブロワ４５を介して配管４６により燃焼用空気として送り込み可能となっている。ごみ貯留室４１の空気と噴出ガスは弁４６ａ，４６ｂの開閉により切替え、あるいは混合することができる。
【００５７】
図８（ａ）は本発明のボイラ式炉壁を備えた燃焼室の概略断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００５８】
また、燃焼室９の炉壁の少なくとも一部を、低温の金属壁もしくは金属壁を覆うキャスタからなるボイラ式の炉壁４７で構成することができる。ボイラ方式の壁４７で燃焼室９を構成することにより、クリンカの融着等のトラブルが防止できる。すなわちボイラ壁表面は低温であるため融着した灰がすぐに冷却され、壁から剥がれ落ちる。剥がれ落ちた灰は燃焼室９の下から排出される。さらに燃焼排ガスを冷却することにより過剰な空気を吹き込むことなく燃焼させることが出来るため、燃焼排ガスを低減することが可能である。その結果、後流のボイラや集じん装置（バグフィルタ等）、誘引ブロア等の設備をコンパクトにできる。本実施例ではバーナ４８をはさんで上下１ｍ程度をボイラ方式の壁４７で構成することにより灰の融着をより低減することができる。
【実施例４】
【００５９】
図９は本発明に使用するバーナの配置及び構造を示し、（ａ）は図８（ａ）のＢ−Ｂ断面概略図、（ｂ）はスリットを示す（ａ）のＣ−Ｃ断面概略図である。
【００６０】
図９において除じん後の可燃性ガスはダクト５１を介して燃焼室９に送られる。ダクト５１の先端は縦長のスリット４９，５０を配置したバーナ４８の可燃性ガス用スリット５０に連結し、このバーナ４８が燃焼室９に連結され、除じん後の可燃性ガスはこのスリット５０より燃焼室内に吹き込まれる。図８では可燃性ガスが燃焼室壁に沿って旋回するようにバーナ４８のスリット４９，５０を配置している。また、バーナ４８のスリット４９，５０は燃焼用空気を吹き込むスリット４９と可燃性ガスを吹き込むスリット５０を交互に配置している。
【００６１】
本実施例において、縦長スリット４９，５０が交互に配置されたバーナ４８により可燃性ガスを燃焼室９に導入するとともに空気を吹き込む場合には、燃焼用空気と可燃性ガスのスリット内流速を調整することが好ましい。撚焼室９で良好な燃焼性を維持するためには、可燃性ガスを燃焼室９で燃やすための燃焼バーナの構造が重要となる。特に可燃性ガスと空気との混合性が重要となる。そのため空気と可燃性カスを導入するスリット４９，５０を交互に配置し、空気と可燃ガスのスリット内流速を１０Ｂｍ／ｓ〜２０Ｂｍ／ｓとし且つ流速差を５Ｂｍ／ｓ〜１０Ｂｍ／ｓにして、空気と可燃ガスの混合性確保を図ることにより燃焼性が良くなる。
【００６２】
例えば、可燃性ガス用スリット５０の数２、空気用スリット４９の数３、可燃性ガス１０Ｂｍ／ｓ、空気１５Ｂｍ／ｓでスリット間の隙間７０ｍｍ、スリット幅１００ｍｍ、スリット長さ９００ｍｍのバーナにより良好な排ガス組成が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に使用する廃棄物溶融処理設備の系統図である。
【図２】除じん後の可燃性ガス中ダスト濃度と煙突ダイオキシン類の関係を示すグラフである。
【図３】除じん後の可燃性ガス中ダスト濃度とボイラ部ダスト中塩素濃度の関係を示すグラフである。
【図４】本発明による可燃性ガスの燃焼の制御系統図である。
【図５】本発明による可燃性ガスの燃焼の制御フロー図である。
【図６】本制御の具体例を図６に示す図である。
【図７】本発明方法を適用する廃棄物溶融処理設備一例を示す図である。
【図８】（ａ）は本発明のボイラ式炉壁を備えた燃焼室の概略断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図９】本発明に使用するバーナの配置及び構造を示し、（ａ）は図８（ａ）のＢ−Ｂ断面概略図、（ｂ）はスリットを示す（ａ）のＣ−Ｃ断面概略図である。
【符号の説明】
【００６４】
１：廃棄物溶融炉、２：装入装置、３：出滓口、３ａ：フード、４：ガス管、５：集じん装置、６：ダスト貯蔵タンク、７：ダスト切り出し装置、８：送風羽口、９：燃焼室、１０：ボイラ、１１：蒸気タービン・発電装置、１２：集じん装置、１３：ブロワ、１４：煙突、２２：排ガス出口、２３：排ガス酸素センサ、２４：排ガス酸素濃度調節計、２５：温度検出センサ、２６：変化率演算器、２７：移動平均演算器、２８：変化率演算器、２９：燃焼負荷補正テーブル、３０：燃焼負荷補正テーブル、３１：加算器、３２：加算器、３３：加算器、３４：１次空気流量調節計、３５：１次空気流量計、３６：１次空気流量調節弁、３７：２次空気流量調節計、３８：２次空気流量計、３９：２次空気流量調節弁、
４１：ごみ貯留室、４１ａ：バケット、４１ｂ：フード、４２：煙道、４３：配管、４４：ブロワ、４５：ブロワ、４６：配管、４６ａ，４６ｂ：弁  ４７：ボイラ式の炉壁、４８：バーナ、４９：空気用スリット、５０：可燃ガス用スリット
【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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【図８】
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【図９】
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