(57)【要約】      （修正有）【課題】効率的に汚泥を焼却処理し得る新規な焼却炉構造、及び炉内温度制御方法を提供する。【解決手段】炉内温度が所定値を超えた場合、汚泥供給ライン３を通じて焼却炉２内に汚泥Ｓを供給し、もって炉内温度を低下させるように制御されている。この制御は、炉内温度を測定する測定手段と、最適な炉内温度としてあらかじめ設定された設定温度を記憶する記憶手段と、炉内温度と設定温度を比較する演算手段と、炉内温度に応じて汚泥供給ライン３のポンプ３１の作動／停止を命令する制御手段とを設けた。【選択図】図１
2019199983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却炉と、
前記焼却炉内に汚泥を供給する汚泥供給ラインと、
を具備してなり、
炉内温度が所定値を超えた場合、前記汚泥供給ラインを通じて前記焼却炉内に供給される汚泥の供給量を増加し、もって炉内温度を低下させるように制御さ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、
更に、汚泥を脱水処理するための脱水装置を具備してなり、
炉内温度が所定値に至らない定常運転時、脱水処理後の汚泥を前記焼却炉内に供給するように制御されてなる焼却炉構造。
【請求項３】
請求項２に記載の焼却炉構造において、
更に、脱水処理後の汚泥を前記焼却炉内に供給する脱水汚泥供給ラインを具備してなり、
定常運転時、前記脱水汚泥供給ラインを通じて脱水処理後の汚泥を前記焼却炉内に供給するように制御されてなる焼却炉構造。
【請求項４】
請求項３に記載の焼却炉構造において、
炉内温度が所定値を超えた場合、前記脱水汚泥供給ラインを通じて前記焼却炉内に供給される脱水処理後の汚泥の供給量を減少し、もって炉内温度を低下させるように制御されてなる焼却炉構造。
【請求項５】
焼却炉の炉内温度を制御する炉内温度制御方法であって、
前記焼却炉内に供給される汚泥の供給量を増減させることによって、炉内温度を制御することを特徴とする炉内温度制御方法。
【請求項６】
請求項５に記載の炉内温度制御方法において、
更に、前記焼却炉内に供給される脱水処理後の汚泥の供給量を増減させることによって、炉内温度を制御する炉内温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼却炉の炉内温度を制御するための焼却炉構造、及び炉内温度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場やし尿処理場から排出される汚泥（濃縮汚泥）を、一般廃棄物などのごみとの混焼により焼却処理するにあたっては、まず汚泥を脱水処理に供し、汚泥の含水率を下げる（例えば、下記特許文献１〜５参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４‐９３０１８号公報
【特許文献２】特開２００４‐２７８９５０号公報
【特許文献３】特開２００５‐２５７１３１号公報
【特許文献４】特開２００５‐３２１１３１号公報
【特許文献５】特開２００９‐２１４０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この脱水処理を行う理由は、汚泥の含水率は非常に高く、脱水処理を行わないままの汚泥を焼却処理に供すると、炉内温度が低下するからである。そして、炉内温度が低下すると、補助燃料が多く必要となる。
【０００５】
そのため、脱水処理を行うための脱水装置には、汚泥全量を処理し得る能力が要求される。その結果、前記脱水装置が大型化し、それに伴う広大な設置スペースの確保が必要となる。又、必要動力や処理薬剤等のランニングコストも増加する。
【０００６】
その一方で、焼却処理の際に炉内温度が高くなりすぎると、炉内に減温水を噴霧することによって炉内温度を下げる作業が行われている。これは、炉内の燃焼ガス温度を制御し、窒素酸化物等の発生量を抑制するために行われている作業であり、減温水の噴霧一回当たり、ごみ処理量に対して最大４０％もの多量の減温水が必要となる。
【０００７】
このように、汚泥と一般廃棄物を混焼にて焼却処理するにあたっては、処理コストが多くなる。
【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、効率的に汚泥を焼却処理し得る新規な焼却炉構造、及び炉内温度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、前記焼却炉内に汚泥を供給する汚泥供給ラインと、を具備してなり、炉内温度が所定値を超えた場合、前記汚泥供給ラインを通じて前記焼却炉内に供給される汚泥の供給量を増加し、もって炉内温度を低下させるように制御さ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、更に、汚泥を脱水処理するための脱水装置を具備してなり、炉内温度が所定値に至らない定常運転時、脱水処理後の汚泥を前記焼却炉内に供給す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、更に、脱水処理後の汚泥を前記焼却炉内に供給する脱水汚泥供給ラインを具備してなり、定常運転時、前記脱水汚泥供給ラインを通じて脱水処理後の汚泥を前記焼却炉内に供給するように制御されてなるものが好ましい態様となる。
【００１２】
前記本発明焼却炉構造においては、炉内温度が所定値を超えた場合、前記脱水汚泥供給ラインを通じて前記焼却炉内に供給される脱水処理後の汚泥の供給量を減少し、もって炉内温度を低下させるように制御されてなるものが好ましい態様となる。
【００１３】
前記技術的課題を解決するための本発明の炉内温度制御方法は、焼却炉の炉内温度を制御する炉内温度制御方法であって、前記焼却炉内に供給される汚泥の供給量を増減させることによって、炉内温度を制御することを特徴とする（以下、「本発明制御方法」と称する。）。
【００１４】
前記本発明制御方法においては、更に、前記焼却炉内に供給される脱水処理後の汚泥の供給量を増減させることによって、炉内温度を制御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、効率的に汚泥を焼却処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施形態１に係る本発明焼却炉構造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、実施形態２に係る本発明焼却炉構造を示す全体構成図である。
【図５】図５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。
【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】
［実施形態１］
＜本発明焼却炉構造１＞
図１に、実施形態１に係る本発明焼却炉構造１を示す。前記本発明焼却炉構造１は、焼却炉２と、汚泥供給ライン３と、を具備する。
【００１９】
‐焼却炉２‐
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。本実施形態においては、前記焼却炉２として、一般に「竪型ごみ焼却炉」と称されるものを用いた。この焼却炉２は、竪型の炉内に廃棄物Ｗを厚く積み、垂直方向に廃棄物Ｗを移動させながら燃焼させる燃焼方式を採用している。前記廃棄物Ｗの燃焼に伴い発生する可燃ガスは、燃焼室２１において燃やされ、炉出口２２を通じて排出される。なお、本実施形態において用いた「竪型ごみ焼却炉」では、前記廃棄物Ｗの燃焼に伴い発生する可燃ガスにつき、まず、主燃焼室２１１において燃やし、次いで、整流装置２３を通過したガスを再燃焼室２１２において完全燃焼している。
【００２０】
‐汚泥供給ライン３‐
前記汚泥供給ライン３は、前記焼却炉２内に汚泥Ｓを供給する役割を担う。なお、本実施形態において、「汚泥」とは、下水処理場やし尿処理場などから排出される含水率９７±２％の濃縮汚泥を意味する。本実施形態において前記汚泥供給ライン３は、前記焼却炉２内に通じる汚泥供給配管３０と、前記汚泥供給配管３０を通じて汚泥Ｓを前記焼却炉２内に圧送するポンプ３１と、を具備する。
【００２１】
そして、前記本発明焼却炉構造１は、炉内温度が所定値を超えた場合、前記汚泥供給ライン３を通じて前記焼却炉２内に汚泥Ｓを供給し、もって炉内温度を低下させるように制御されている。図２に示すように、本実施形態において、この制御は、炉内温度を測定する測定手段４１と、最適な炉内温度としてあらかじめ設定された設定温度を記憶する記憶手段４２と、炉内温度と設定温度を比較する演算手段４３と、炉内温度に応じて前記汚泥供給ライン（ポンプ３１）３の作動／停止を命令する制御手段４４と、を具備する制御装置４にて行われる。
【００２２】
図３のフローチャートに示すように、前記制御装置４は、本発明焼却炉構造１の稼働開始後（Ｓ１）、前記測定手段４１にて炉内温度（Ｔ）を測定する（Ｓ２）。
【００２３】
前記演算手段４３は、前記記憶手段４２に記憶された設定温度（Ｔｓ）と、測定された炉内温度（Ｔ）とを比較する（Ｓ３）。
【００２４】
炉内温度（Ｔ）が所定値より高くなった場合（本実施形態においては、炉内温度（Ｔ）が設定温度（Ｔｓ）より１０℃以上高くなった場合）、前記制御手段４４は、前記ポンプ３１を作動させ（Ｓ４）、前記汚泥供給ライン３を通じて汚泥Ｓを前記焼却炉２内に供給する。含水率の高い汚泥Ｓが前記焼却炉２内に供給されれば、炉内温度（Ｔ）が低下する。
【００２５】
そして、炉内温度（Ｔ）が所定の温度より低くなれば（本実施形態においては、炉内温度（Ｔ）が設定温度（Ｔｓ）より１０℃以上低くなった場合）、前記制御手段４４は、前記ポンプ３１に停止命令を与える（Ｓ５）。前記ポンプ３１が停止し、汚泥Ｓの供給がなくなれば、炉内温度（Ｔ）が上昇する。
【００２６】
なお、炉内温度（Ｔ）が所定の温度範囲内にある場合（本実施形態においては、炉内温度（Ｔ）が設定温度（Ｔｓ）の±１０℃の範囲内にある場合）、前記ポンプ３１に対する命令は与えられず、連続的に炉内温度が測定される（Ｓ６→Ｓ２）。
【００２７】
＜本発明制御方法＞
前記構成を有する本発明焼却炉構造１は、前記焼却炉内に供給される汚泥の供給量を増減させることによって、炉内温度を制御することを特徴とする本発明方法を実行するための一態様である。
【００２８】
前記焼却炉２内に汚泥Ｓを供給することにより炉内温度を制御する前記本発明方法（本発明焼却炉構造１）によれば、脱水作業に関する労働負荷が軽減され、又、減温水の使用量も減少する。これにより、効率的に汚泥Ｓを焼却処理することができる。
【００２９】
なお、本実施形態においては、前記本発明焼却炉構造１の稼働開始後、炉内温度（Ｔ）が所定の温度範囲内にある定常状態時に前記焼却炉２内に汚泥Ｓを供給せず、炉内温度（Ｔ）が所定値より高くなった場合に汚泥Ｓを前記焼却炉２内に供給（即ち、汚泥Ｓの供給量につきゼロからの増加を実行）しているが、本発明は、前記焼却炉２の定常状態時における汚泥Ｓの供給を否定するものではない。
【００３０】
即ち、前記焼却炉２の定常状態時においても汚泥Ｓを一定量供給し、炉内温度（Ｔ）が所定値より高くなった場合に汚泥Ｓの供給量を増加する（例えば、前記汚泥供給ライン３のポンプ３１の出力を上げる）ことによって、炉内温度（Ｔ）を低下させても良い。この場合において、炉内温度（Ｔ）が所定の温度より低くなれば、汚泥Ｓの供給量を減少させる（例えば、前記汚泥供給ライン３のポンプ３１の出力を下げる）ことによって、炉内温度（Ｔ）を高くしても良い。
【００３１】
［実施形態２］
＜本発明焼却炉構造１＞
図４に、実施形態２に係る本発明焼却炉構造１を示す。前記本発明焼却炉構造１は、焼却炉２と、汚泥供給ライン３と、脱水装置５と、脱水汚泥供給ライン６と、を具備する。
【００３２】
‐焼却炉２‐
本実施形態において用いられる焼却炉２は、前記実施形態１において用いられた焼却炉２と同様のものである。但し、本実施形態において用いられる焼却炉２には、減温水を炉内に供給するための減温水噴霧装置７が備えられている。
【００３３】
‐汚泥供給ライン３‐
本実施形態において用いられる汚泥供給ライン３は、前記実施形態１において用いられた汚泥供給ライン３と同様のものである。
【００３４】
‐脱水装置５‐
前記脱水装置５は、汚泥Ｓを脱水処理する役割を担う。本実施形態においては、前記脱水装置５として、高分子凝集剤の添加によりフロックを形成しながら、ベルトプレス式にて汚泥Ｓを脱水処理する仕組みのものを用いた。
【００３５】
‐脱水汚泥供給ライン６‐
前記脱水汚泥供給ライン６は、脱水処理後の汚泥（以下、「脱水ケーキＣ」と称する。）を前記焼却炉２内に供給する役割を担う。本実施形態において前記脱水汚泥供給ライン６は、前記脱水装置５を作動させれば、廃棄物Ｗと共に脱水ケーキＣを順次焼却炉内に送り込む仕組みとなされている。なお、本発明において、「脱水処理後の汚泥（脱水ケーキ）」とは、汚泥Ｓを脱水処理することによって含水率を８０±５％に減じたものを意味する。
【００３６】
そして、前記本発明焼却炉構造１は、炉内温度が所定値を超えた場合、前記汚泥供給ライン３を通じて前記焼却炉２内に汚泥Ｓを供給し、もって炉内温度を低下させるように制御されている。又、前記本発明焼却炉構造１は、炉内温度が所定値に至らない定常運転時、汚泥Ｓを前記脱水装置５にて脱水処理し、脱水ケーキＣを前記焼却炉２内に供給するように制御されている。
【００３７】
図５に示すように、本実施形態において、この制御は、炉内温度を測定する測定手段４１と、最適な炉内温度としてあらかじめ設定された設定温度を記憶する記憶手段４２と、炉内温度と設定温度を比較する演算手段４３と、炉内温度に応じて前記汚泥供給ライン（ポンプ３１）３、及び、前記脱水装置５の作動／停止を命令する制御手段４４と、を具備する制御装置４にて行われる。
【００３８】
図６のフローチャートに示すように、前記制御装置４は、本発明焼却炉構造１の稼働開始後（Ｓ１）、前記測定手段４１にて炉内温度（Ｔ）を測定する（Ｓ２）。
【００３９】
前記演算手段４３は、前記記憶手段４２に記憶された設定温度（Ｔｓ）と、測定された炉内温度（Ｔ）とを比較する（Ｓ３）。
【００４０】
炉内温度（Ｔ）が所定値より低い定常状態にある場合（本実施形態においては、炉内温度（Ｔ）が設定温度（Ｔｓ）の±１０℃の範囲内にある場合）、前記制御手段４４は、前記脱水装置５を作動させ（Ｓ７）、前記脱水汚泥供給ライン６を通じて脱水ケーキＣを前記焼却炉２内に供給する。前記焼却炉２内に供給された脱水ケーキＣは、廃棄物Ｗと共に混焼に供され、焼却処理される。
【００４１】
一方、炉内温度（Ｔ）が所定値より高くなった場合（本実施形態においては、炉内温度（Ｔ）が設定温度（Ｔｓ）より１０℃以上高くなった場合）、前記制御手段４４は、前記脱水装置５を停止すると共に（Ｓ８）、前記ポンプ３１を作動させ（Ｓ４）、前記汚泥供給ライン３を通じて汚泥Ｓを前記焼却炉２内に供給する。脱水ケーキＣの替わりに、含水率の高い汚泥Ｓが前記焼却炉２内に供給されれば、炉内温度（Ｔ）が低下する。
【００４２】
そして、炉内温度（ｔ）が所定の温度より低くなれば（本実施形態においては、炉内温度（Ｔ）が設定温度（Ｔｓ）より１０℃以上低くなった場合）、前記制御手段４４は、前記ポンプ３１に停止命令を与えると共に（Ｓ５）、前記脱水装置５を作動させる（Ｓ７）。前記ポンプ３１が停止し、汚泥Ｓの供給がなくなれば、炉内温度（Ｔ）が上昇する。
【００４３】
＜本発明制御方法＞
前記構成を有する本発明焼却炉構造１は、前記焼却炉内に供給される汚泥の供給量を増減させることによって、炉内温度を制御する一方で、炉内温度が所定値に至らない定常運転時、脱水ケーキＣを前記焼却炉２内に供給することを特徴とする本発明方法を実行するための一態様である。
【００４４】
汚泥Ｓの一部を脱水処理せずに、前記焼却炉２内に供給することにより炉内温度を制御する前記本発明方法（本発明焼却炉構造１）によれば、前記脱水装置５の小型化を実現することができる。これにより、前記脱水装置５の設置スペースの確保が容易となり、又、必要動力や処理薬剤等のランニングコストも低減する。
【００４５】
なお、本実施形態においても、前記実施形態１と同様、前記焼却炉２の定常状態時において汚泥Ｓを一定量供給し、炉内温度（Ｔ）が所定値より高くなった場合に汚泥Ｓの供給量を増加する（例えば、前記汚泥供給ライン３のポンプ３１の出力を上げる）ことによって、炉内温度（Ｔ）を低下させても良い。この場合において、炉内温度（Ｔ）が所定の温度より低くなれば、汚泥Ｓの供給量を減少させる（例えば、前記汚泥供給ライン３のポンプ３１の出力を下げる）ことによって、炉内温度（Ｔ）を高くしても良い。
【００４６】
又、本実施形態においては、前記本発明焼却炉構造１の稼働開始後、炉内温度（Ｔ）が所定温度より高くなった場合に、脱水ケーキＣの供給を停止しているが、本発明は、炉内温度（Ｔ）が所定温度より高くなった場合における脱水ケーキＣの供給を否定するものではない。
【００４７】
即ち、炉内温度（Ｔ）が所定値より高くなった場合に、汚泥Ｓの供給量増加と並行して脱水ケーキＣの供給量を減少する（例えば、前記脱水装置５の出力を下げる）ことによって、炉内温度（Ｔ）を低下させても良い。この場合において、炉内温度（Ｔ）が所定の温度より低くなれば、汚泥Ｓの供給量減少と並行して脱水ケーキＣの供給量を増加させる（例えば、前記脱水装置５の出力を上げる）ことによって、炉内温度（Ｔ）を高くしても良い。
【００４８】
ところで、本実施形態における本発明焼却炉構造１には、減温水を焼却炉２内に噴霧するための減温水噴霧装置７が備えられており、汚泥Ｓの供給による炉内温度制御のみならず、減温水噴霧による炉内温度制御も可能な仕組みとなされている。即ち、本発明は、従来炉内温度制御のために使用されてきた減温水の使用を禁ずるものではない。
【００４９】
その余は、前記実施形態１において説明した事項と同様であり、繰り返しを避けるべく、ここでは説明を省略する。
【００５０】
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】
【００５１】
本発明は、汚泥と廃棄物の混焼による焼却処理を行う際の焼却システムとして好適に用いられる。
【符号の説明】
【００５２】
１  本発明焼却炉構造（焼却炉構造）
２  焼却炉
３  汚泥供給ライン
３０  汚泥供給配管
３１  ポンプ
４  制御装置
４１  測定手段
４２  記憶手段
４３  演算手段
４４  制御手段
５  脱水装置
６  脱水汚泥供給ライン
７  減温水噴霧装置
Ｓ  汚泥
Ｃ  脱水ケーキ
Ｗ  廃棄物
【図１】
2019199983.tif 000003
【図２】
2019199983.tif 000004
【図３】
2019199983.tif 000005
【図４】
2019199983.tif 000006
【図５】
2019199983.tif 000007
【図６】
2019199983.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月2日(2019.7.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却炉と、
汚泥を脱水処理するための脱水装置と、
脱水処理後の汚泥を前記焼却炉内に供給する脱水汚泥供給ラインと、
前記焼却炉内に汚泥を供給する汚泥供給ラインと、
を具備してなり、
炉内温度が所定値に至らない定常運転時、前記脱水汚泥供給ラインを通じて脱水処理後の汚泥を前記焼却炉内に供給し、
炉内温度が所定値を超えた場合、前記汚泥供給ラインを通じて前記焼却炉内に供給される汚泥の供給量を増加し、もって炉内温度を低下させるように制御さ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、
炉内温度が所定値を超えた場合、前記脱水汚泥供給ラインを通じて前記焼却炉内に供給される脱水処理後の汚泥の供給量を減少し、もって炉内温度を低下させるように制御されてなる焼却炉構造。
【請求項３】
焼却炉の炉内温度を制御する炉内温度制御方法であって、
前記焼却炉内に供給される汚泥の供給量、又は、前記焼却炉内に供給される脱水処理後の汚泥の供給量を増減させることによって、炉内温度を制御することを特徴とする炉内温度制御方法。
【請求項４】
請求項３に記載の炉内温度制御方法において、
汚泥として、含水率９７±２％の濃縮汚泥を用いる炉内温度制御方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の炉内温度制御方法において、
脱水処理後の汚泥として、含水率を８０±５％の脱水ケーキを用いる炉内温度制御方法。