(57)【要約】【課題】ダイオキシン類の発生を抑制するごみ焼却装置及びごみ焼却方法を提供することを目的とする。【解決手段】すす計測装置によって測定したすす発生量は、データとして出力され、燃焼制御演算部１００に伝達される。演算部はこの計測データに基づいて、燃焼炉１でのごみの燃焼と相関のある因子、たとえばごみ供給量や燃焼空気供給量の過不足を判定して制御信号を発生する。すすの生成量に応じごみ供給量や燃焼空気供給量を制御することで、すすの生成に高度に相関あるダイオキシン類の発生量を制御することが可能となる。【選択図】　　　図１
2004053225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内にてごみを燃焼させる燃焼炉と、
前記燃焼炉内ですすの発生量を測定するすす発生量測定手段と、
前記すす発生量測定手段が計測したすす発生量に基づいて前記燃焼炉に供給する燃焼空気量を調整する燃焼空気供給量調整手段と
を具備することを特徴とするごみ焼却装置。
【請求項２】
燃焼室内にてごみを燃焼させる燃焼炉と、
前記燃焼炉内ですすの発生量を測定するすす発生量測定手段と、
前記すす発生量測定手段が計測したすす発生量に基づいて前記燃焼炉に供給する酸素量を調整する酸素供給量調整手段と
を具備することを特徴とするごみ焼却装置。
【請求項３】
燃焼室内にてごみを燃焼させる燃焼炉と、
前記燃焼炉内ですすの発生量を測定するすす発生量測定手段と、
前記すす発生量測定手段が計測したすす発生量に基づいて前記燃焼炉に供給する水蒸気量を調整する水蒸気供給量調整手段と
を具備することを特徴とするごみ焼却装置。
【請求項４】
燃焼炉内にてごみを燃焼させるごみ焼却方法であって、
前記燃焼炉内ですすの発生量を測定するすす発生量測定工程と、
前記すす発生量測定工程にて計測したすす発生量に基づいて前記燃焼炉に供給する燃焼空気量を調整する燃焼空気供給量調整工程と
を具備することを特徴とするごみ焼却方法。
【請求項５】
燃焼炉内にてごみを燃焼させるごみ焼却方法であって、
前記燃焼炉内ですすの発生量を測定するすす発生量測定工程と、
前記すす発生量測定工程にて計測したすす発生量に基づいて前記燃焼炉に供給する酸素量を調整する酸素供給量調整工程と
を具備することを特徴とするごみ焼却方法。
【請求項６】
燃焼炉内にてごみを燃焼させるごみ焼却方法であって、
前記燃焼炉内ですすの発生量を測定するすす発生量測定工程と、
前記すす発生量測定工程にて計測したすす発生量に基づいて前記燃焼炉に供給する水蒸気量を調整する水蒸気供給量調整工程と
を具備することを特徴とするごみ焼却方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼上記排ガスが都市ごみ，産業廃棄物，汚泥焼却炉等の各種ごみ焼却装置及びごみ焼却方法、特に、ダイオキシン類の発生を抑制するごみ焼却装置及びごみ焼却方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ごみ焼却装置からダイオキシン類の発生を抑制するための燃焼条件の検討が種々行われているが、一般的には、ダイオキシン類の発生量と相関があるとされる一酸化炭素濃度を計測し、一酸化炭素の濃度が上昇しないように空気流量等の制御を行いダイオキシン類の生成を低減させている（特開平５−９９４１１号公報、第２回廃棄物学会研究発表会講演論文集　４３７ページ）。
しかし、ダイオキシン類が低濃度の場合には一酸化炭素濃度とダイオキシン類の発生量との相関は必ずしも一致しないため、ダイオキシン類の発生量を直接計測し、ごみ焼却炉の燃焼条件を制御していた。このような場合、ダイオキシンを直接計測する計測システムには、対象物質が極低濃度のため高度な計測精度が必要とされ、また濃縮などの高度な前処理を要することとなり、結果として装置コストが上昇するという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
発明者らは、ダイオキシン類の発生量と相関のある物質について鋭意検討を重ねた結果、従来報告されていないまったく新たな知見を得た。すなわち、種々の燃焼条件において、ダイオキシン類の発生量と相関のある物質であって、一酸化炭素に代わる物質としてすすが適することを見出した。
図４に示すように、燃焼空気比λ＞１のときダイオキシン類の発生量とすすの発生量は、ダイオキシン類の発生量が極微量であっても相関が見られることから、測定が困難なダイオキシンを指標する物質として、すすが適することが明らかとなったのである。
【０００４】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、ダイオキシン類の発生を抑制するごみ焼却装置及びごみ焼却方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、燃焼室内にてごみを燃焼させる燃焼炉と、前記燃焼炉内ですすの発生量を測定するすす発生量測定手段と、前記すす発生量測定手段が計測したすす発生量に基づいて前記燃焼炉に供給する燃焼空気量を調整する燃焼空気供給量調整手段とを具備することを特徴とする。
【０００６】
本発明に係るごみ焼却装置は、燃焼室内にてごみを燃焼させる燃焼炉と、前記燃焼炉内ですすの発生量を測定するすす発生量測定手段と、前記すす発生量測定手段が計測したすす発生量に基づいて前記燃焼炉に供給する燃焼空気量を調整する燃焼空気供給量調整手段とを具備する構成としたため、燃焼空気供給量を調整することによって、すす発生量が制御されることとなる。
具体的には、すすは燃焼温度が高温かつ燃焼空気不足となったときに活発に生成されるため、すす発生量が増大したときには燃焼空気流量を増大させ、十分な空気を供給すると共に燃焼温度を低下させることで、すす発生量が抑制されることとなる。
ここで、本明細書中における「すす」は炭素を主成分とし、炭化水素系の燃料に含まれる種々の有機物及び無機物、熱分解や重合と縮合によって生じた多環芳香族炭化水素を含む炭化物の総称である（燃焼生成物の発生と抑制技術、新井紀男監修、株式会社テクノシステム発行、１９９７年初版）。ごみを燃焼させる燃焼炉内では、前記多環芳香族炭化水素が塩素化することでダイオキシン類が生成する。前述したように、すす生成量を抑制すると多環芳香族炭化水素の生成量を低減させることが可能となるため、ダイオキシン類の発生を抑制させることが可能となるのである。
【０００７】
本発明は、燃焼室内にてごみを燃焼させる燃焼炉と、前記燃焼炉内ですすの発生量を測定するすす発生量測定手段と、前記すす発生量測定手段が計測したすす発生量に基づいて前記燃焼炉に供給する酸素量を調整する酸素供給量調整手段とを具備することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係るごみ焼却装置は、燃焼室内にてごみを燃焼させる燃焼炉と、前記燃焼炉内ですすの発生量を測定するすす発生量測定手段と、前記すす発生量測定手段が計測したすす発生量に基づいて前記燃焼炉に供給する酸素量を調整する酸素供給量調整手段とを具備する構成としたため、酸素供給量を調整することによって、すす発生量が制御されることとなる。
具体的には、すすはごみの燃焼に寄与する酸素供給量が不足したときに活発に生成するため、すす発生量が増大したときに酸素供給量を増大させることで、すす発生量が抑制されることとなる。
前述したように、すす生成量を抑制することで多環芳香族炭化水素の生成量を低減させることが可能となるため、ダイオキシン類の発生を抑制させることが可能となる。
【０００９】
本発明は、燃焼室内にてごみを燃焼させる燃焼炉と、前記燃焼炉内ですすの発生量を測定するすす発生量測定手段と、前記すす発生量測定手段が計測したすす発生量に基づいて前記燃焼炉に供給する水蒸気量を調整する水蒸気供給量調整手段とを具備することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るごみ焼却装置は、燃焼室内にてごみを燃焼させる燃焼炉と、前記燃焼炉内ですすの発生量を測定するすす発生量測定手段と、前記すす発生量測定手段が計測したすす発生量に基づいて前記燃焼炉に供給する水蒸気量を調整する水蒸気供給量調整手段とを具備する構成としたため、水蒸気供給量を調整することによって、すす発生量が制御されることとなる。
具体的には、すす発生量が増大したときに水蒸気供給量を増大させることにより、次式によるすすの分解反応が促進されて、すすの発生量が抑制されることとなる。
【００１１】
ＣｍＨｎ＋ｍＨ２Ｏ→ｍＣＯ＋（ｎ／２＋ｍ）Ｈ２
【００１２】
前述したように、すす生成量を抑制することで多環芳香族炭化水素の生成量を低減させることが可能となるため、ダイオキシン類の発生を抑制させることが可能となる。
【００１３】
本発明に係るごみ焼却方法は、前記燃焼炉内ですすの発生量を測定するすす発生量測定工程と、前記すす発生量測定工程にて計測したすす発生量に基づいて前記燃焼炉に供給する燃焼空気量を調整する燃焼空気供給量調整工程とを具備することを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明に係るごみ焼却方法は、前記燃焼炉内ですすの発生量を測定するすす発生量測定工程と、前記すす発生量測定工程にて計測したすす発生量に基づいて前記燃焼炉に供給する酸素量を調整する酸素供給量調整工程とを具備することを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明に係るごみ焼却方法は、前記燃焼炉内ですすの発生量を測定するすす発生量測定工程と、前記すす発生量測定工程にて計測したすす発生量に基づいて前記燃焼炉に供給する水蒸気量を調整する水蒸気供給量調整工程とを具備することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる実施の形態について図を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施の第１形態を示す概略図である。第１形態ではすす発生量に基づいて燃焼空気供給量を調整する。
図１に示すように、ごみ焼却炉１側部からごみ１４が投入される。ごみ１４はプッシャ４によって順次前進され、火格子５へと導入される。
ごみ焼却炉１の炉形式は特に限定されないが、たとえばストーカー方式または流動層方式である。
火格子５の上方は燃焼室と呼ばれるが、この燃焼室は、風箱６から吹き込まれた一次燃焼空気によって火格子５上を順次前進するごみ１４を燃焼させる一次燃焼部と、一次燃焼部で燃焼して生成された残留炭化水素等の燃焼生成物を２次空気ノズル７から導入した二次燃焼空気で燃焼させる二次燃焼部とに分けられる。また、二次燃焼部上方には、上下に設けた蒸気ドラムを蒸発管で連結し、蒸発管の間を通過する燃焼排ガスの熱エネルギーを回収して蒸気を発生させるボイラ２が設けられている。さらに、ボイラで熱回収された燃焼排ガスは排ガス処理設備へと導入され、煙突より大気中へと排出される。
【００１７】
火格子５の下部には風箱６が設けられている。この風箱６には、押込送風機１１、一次燃焼ダクト１０、一次空気バルブ１９が介装されており、大気中から取り込まれ押込送風機１１で圧送された一次燃焼空気が、風箱６から一次燃焼部へと吹き込むようにしている。
一次燃焼部上方の二次燃焼部の側部を形成する炉壁部には、二次空気ノズル７が貫通して設けられている。この二次空気ノズル７には、二次燃焼部内へと二次燃焼空気を供給する押込送風機１２が介装されており、排ガス処理設備から導入した排ガスを、押込送風機１２で送り、二次燃焼部へと吹き込むようにしている。
【００１８】
燃焼室内にはすす発生量測定手段として計測装置が設置されている。前述したように、すすの発生量はダイオキシン類の生成量と高度に相関する（図４）。
すすの計測装置としてはＴＤＬＡＳ（Ｔｕｎａｂｌｅ　Ｄｉｏｄｅ　Ｌａｓｅｒ　Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｔｏｒｓｃｏｐｙ）が好適である。ＴＤＬＡＳはオンライン計測が可能であるため、瞬時にすす発生量を計測し時間遅れを最小限とした燃焼制御を行うことができる。
また、すす計測装置は、炉出口、炉内火炎直上、炉内火炎内、ごみ層直上、ボイラ部などに設置することができる。
【００１９】
すす計測装置によって測定したすす発生量は、データとして出力され、燃焼制御演算部１００に伝達される。演算部はこの計測データに基づいて、燃焼炉１でのごみの燃焼と相関のある因子、たとえばごみ供給量や燃焼空気供給量の過不足を判定して制御信号を発生する。
ごみ供給量の調整手段としては、たとえば、ごみを燃焼炉に投入する投入間隔、投入されたごみを火格子へ供給するプッシャ速度、火格子上のごみの燃焼速度を調整する火格子速度を調整することができる。
燃焼空気供給量の調整手段としては、一次空気ダクト１０に介装されたバルブ１９、２次空気ダクト１５に介装されたバルブ２０がある。
すすは燃焼温度が高温かつ燃焼空気不足となったときに活発に生成される。すす発生量が増大したときには燃焼空気流量を増大させ、十分な空気を供給すると共に燃焼温度を低下させることで、すす発生量が抑制されることとなる。
このように、すすの生成量に応じごみ供給量や燃焼空気供給量を制御することで、多環芳香族炭化水素具体的にはフルオレン、アントラセン、ピレンの生成が抑制されるため、ダイオキシン類の発生量を制御することが可能となる。
【００２０】
図２は、本発明の実施の第２形態を示す概略図である。第２形態ではすす発生量に基づいて酸素供給量を調整する。
図２に示したように、本実施の形態では、酸素供給制御演算部２００、酸素製造装置８、酸素流量調整用ダンパ９とを備えているが、他の構成は図１と同様である。
図２において、酸素製造装置８より燃焼空気に富化供給される酸素流量は、酸素流量調整用ダンパ９の開度に応じて調整されることとなる。
すすの生成は酸素不足が原因となっていることから、すす生成量が増加した場合に酸素流量調整バルブ９を開き、酸素を供給することによりすすの生成を抑制する。このようにすすの生成を抑制することで、多環芳香族炭化水素具体的にはフルオレン、アントラセン、ピレンの生成が抑制されるため、ダイオキシン類の発生量を低減することが可能となる。
【００２１】
図３は、本発明の実施の第３形態を示す概略図である。第３形態ではすす発生量に基づいて水蒸気供給量を調整する。
図３に示したように、本実施の形態では、水蒸気供給制御演算部３００、水蒸気発生装置１６、水蒸気調節弁１７とを備えているが、他の構成は図１と同様である。
図３において、水蒸気発生装置１６より一次燃焼空気に供給される水蒸気流量は、水蒸気調節弁１７の開度に応じて調整されることとなる。
【００２２】
具体的には、すす発生量が増大したときに水蒸気供給量を増大させることにより、次式によるすすの分解反応が促進されて、すすの発生量が抑制されることとなる。
【００２３】
ＣｍＨｎ＋ｍＨ２Ｏ→ｍＣＯ＋（ｎ／２＋ｍ）Ｈ２
【００２４】
このように、すす生成量が増加した場合に水蒸気調節弁１７を開き、水蒸気を供給することによりすすの生成を抑制する。すすの生成を抑制することで、多環芳香族炭化水素具体的にはフルオレン、アントラセン、ピレンの生成が抑制されるため、ダイオキシン類の発生量を低減することが可能となる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のごみ焼却装置及びごみ焼却方法によれば、ダイオキシン類の発生量と相関のあるすす発生量に基づいて、燃焼空気供給量、酸素供給量、水蒸気供給量を調整することにより、すす発生量を抑制するとともに多環芳香族炭化水素の生成量を低減させることが可能となり、ダイオキシン類の発生を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる燃焼排ガスごみ焼却装置の概略図である。
【図２】本発明にかかるごみ焼却装置の概略図である。
【図３】本発明にかかるごみ焼却装置の概略図である。
【図４】本発明にかかるごみ焼却装置の概略図である。
【符号の説明】
１…焼却炉
２…ボイラ
３…炉内温度計
４…プッシャ
５…火格子
６…風箱
８…酸素発生装置
９…酸素流量調整用ダンパ
１６…水蒸気発生装置
１７…水蒸気調節弁
【図１】
2004053225.tif 000003
【図２】
2004053225.tif 000004
【図３】
2004053225.tif 000005
【図４】
2004053225.tif 000006