(57)【要約】【課題】  ゴミ焼却処理中に水分の多い低発熱量ゴミ等が混入した場合であっても、十分にゴミの燃焼を行うことができるストーカ式ゴミ焼却炉の燃焼促進装置を提供すること。【解決手段】  被処理物を乾燥ストーカ１上に供給する給塵手段４と、乾燥ストーカ１と当該乾燥ストーカ１の後段に位置する燃焼ストーカ２とを往復作動させる駆動手段５と、被処理物の燃焼状態を検知する検知手段７と、検知手段７の検知結果に基づいて、給塵手段４および駆動手段５を制御する制御手段９とを備え、制御手段９が燃焼ストーカ２上に未燃被処理物が過剰に存在すると判定したとき、制御手段９は給塵手段４および駆動手段５を所定時間停止させ、その後、燃焼ストーカ２のみが停止前の速度より大きい速度で往復作動するように駆動手段５を制御する燃焼促進装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物の燃焼を促進させる燃焼促進装置であって、
前記被処理物を乾燥ストーカ上に供給する給塵手段と、
前記乾燥ストーカと当該乾燥ストーカの後段に位置する燃焼ストーカとを往復作動させる駆動手段と、
前記被処理物の燃焼状態を検知する検知手段と、
前記検知手段の検知結果に基づいて、前記給塵手段および前記駆動手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段が前記燃焼ストーカ上に未燃被処理物が過剰に存在すると判定したとき、前記制御手段は前記給塵手段および前記駆動手段を所定時間停止させ、その後、前記燃焼ストーカのみが停止前の速度より大きい速度で往復作動するように前記駆動手段を制御する燃焼促進装置。
【請求項２】
前記停止前の速度より大きい速度での前記燃焼ストーカの往復作動の回数を、任意に設定可能である請求項１に記載の燃焼促進装置。
【請求項３】
前記停止前の速度より大きい速度は、前記燃焼ストーカの最大往復速度である請求項１または２に記載の燃焼促進装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴミ焼却場等において使用する、都市ゴミ等の被処理物の燃焼を促進させるための燃焼促進装置に関する。より詳細には、本発明は、水分の多い低発熱量ゴミを安定して燃焼させるための燃焼促進装置（ストーカ式ゴミ焼却炉）に関する。
【背景技術】
【０００２】
日常の社会生活において排出された都市ゴミは、その多くがゴミ焼却場等に集められ、焼却処理されている。ゴミを焼却したときに発生する熱は暖房の熱源や、発電などのエネルギー源として利用されることもある。
【０００３】
ところが、都市ゴミはその性状や成分が一定していないため安定的に燃焼させることが難しく、このような都市ゴミを定常的なエネルギー源として使用するには一般に困難なことも多い。例えば、夏期には水分の多い家庭ゴミ等の低発熱量ゴミが大量に発生する傾向があり、このような低発熱量ゴミが通常の一般ゴミに大量に混入すると、燃焼性悪化の原因となる。ゴミの燃焼性が悪化した場合、ゴミ燃焼熱をエネルギー源として使用している設備等では燃焼による熱量を十分に得ることができず、このことが原因となって、設備の稼動に支障をきたすおそれが生じる。また、ゴミの燃焼が不十分であると、ゴミ焼却後に発生する焼却灰中には、燃え残りのゴミが不純物として残留することになり、このような不純物は埋立処分等の後処理に悪影響を及ぼす。従って、廃棄物処理業界からは、ゴミの性状や成分に影響されずに都市ゴミを安定的に燃焼させる技術が望まれている。
【０００４】
ところで、ゴミ焼却場等で使用される焼却炉として代表的なものに、ストーカ式焼却炉がある。ストーカ式焼却炉は、一般に、ゴミを供給する給塵装置、ゴミを乾燥させる乾燥ストーカ、乾燥させたゴミを燃焼させる燃焼ストーカなどから構成されている。従来のストーカ式焼却炉では、ゴミの燃焼状態を制御するために、炉内温度、蒸気発生量等を計測し、あるいは監視カメラでゴミの燃焼状態を画像としてモニタリングし、これらの情報に基づいて、給塵装置からのゴミ供給量を調節したり、あるいは、ストーカの作動ストローク長を変更してゴミの搬送能力を変更したりする等の措置を実行していた。
【０００５】
例えば、特許文献１に開示されるストーカ式ゴミ焼却炉では、燃焼ストーカ上にゴミが過剰量供給され、燃焼状態が不十分になって所定の燃焼温度に達していないとの判断がなされると、燃焼ストーカの作動ストローク長を短くし、ゴミの攪拌作用はある程度維持したままでゴミの搬送力を低下させようとしている。具体的には、特許文献１のストーカ式ゴミ焼却炉は、燃焼ストーカ上に適量以下のゴミが供給され、それらが十分な燃焼状態を維持しているときは、燃焼ストーカの作動ストローク長を大きくしてゴミの搬送力を高めているが、反対に燃焼ストーカ上にゴミが過剰に供給され、燃焼状態が不十分となって十分な燃焼温度が達成されないときは、燃焼ストーカの作動ストローク長を短くしてゴミの搬送力を抑え、ゴミの燃焼時間を長く確保しようとしている。
【０００６】
また、特許文献２に開示されるストーカ式ゴミ焼却炉では、燃焼ストーカ上のゴミが過剰量になると、乾燥ストーカのゴミ搬送速度を低下させ、乾燥ストーカから燃焼ストーカへのゴミの移動を制限することによって、ゴミの燃焼状態の回復を図っている。具体的には、特許文献２のストーカ式ゴミ焼却炉は、燃焼ストーカ上に適量以下のゴミが供給され、それらが十分な燃焼状態を維持しているときは、乾燥ストーカの作動速度を大きくして燃焼ストーカへのゴミの移動が促進されるようにしているが、反対に燃焼ストーカ上に過剰量のゴミが存在し、十分な燃焼状態を確保できないときは、乾燥ストーカの作動速度を小さくして燃焼ストーカへのゴミの移動を制限し、燃焼ストーカの燃焼能力に余裕をもたせてゴミが未燃状態にならないように調整している。
【０００７】
一方、特許文献３は、乾燥ストーカおよび燃焼ストーカが一体となったストーカ式焼却炉を開示している。特許文献３のストーカ式焼却炉では、ゴミ燃焼時の蒸発量をモニタリングしており、この蒸発量からストーカ上のゴミが低発熱量ゴミであると判断すると、燃焼状態を向上させるべく、フィーダおよびストーカを同時に停止させ、ストーカ上でのゴミ燃焼時間を確保している。そして、停止から一定時間経過後に、フィーダおよびストーカの作動を復帰させている。
【０００８】
【特許文献１】特許第２６２４９１２号明細書
【特許文献２】特開平９−２７３７３１号公報
【特許文献３】特開平７−２６０１２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、特許文献１に開示されるストーカ式ゴミ焼却炉では、燃焼ストーカ上にゴミが過剰に供給され、燃焼状態が不十分になった場合の措置として、燃焼ストーカのストローク長を短くしているため、ゴミの攪拌作用をそれ程大きくすることができず、燃焼状態の回復に時間がかかるという問題がある。そして、このような方法では、たとえストーカの作動速度を大きくしたとしても、ストローク長が小さいままであるため攪拌効果の大幅な向上は到底望めない。従って、特許文献１に開示されるストーカ式ゴミ焼却炉では、ゴミの燃焼状態を向上させるという課題を完全に解決するには至っていない。
【００１０】
また、特許文献２に開示されるストーカ式ゴミ焼却炉においては、燃焼ストーカが常に同じ動作を繰り返しているため、乾燥ストーカから燃焼ストーカへのゴミの移動量が増大しても、燃焼ストーカ上でのゴミの攪拌作用が向上するわけではなく、特に水分が多いゴミや通気性の悪いゴミが多く含まれる場合では、ゴミの燃焼状態の早期回復はあまり期待できない。
【００１１】
一方、特許文献３に開示されるストーカ式ゴミ焼却炉においては、前述のように乾燥ストーカおよび燃焼ストーカが一体となった構成であるため、ストーカの作動復帰の際、乾燥ストーカ上に存在するまだ十分に乾燥していない未燃ゴミが移動して、燃焼ストーカ上のゴミの上に堆積し、燃焼ストーカにおけるゴミの燃焼が阻害されるおそれがある。
【００１２】
このように、従来のストーカ式ゴミ焼却炉は、性状や成分が異なるゴミ（特に、水分量の多いゴミ）が混入すると十分な燃焼が行えず、その上、ゴミの燃焼状態の復帰に時間が掛かるという大きな問題を抱えている。
【００１３】
従って、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ゴミ焼却処理中に水分の多い低発熱量ゴミ等が混入した場合であっても、十分にゴミの燃焼を行うことができるストーカ式ゴミ焼却炉の燃焼促進装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る燃焼促進装置の第１の特徴構成は、被処理物の燃焼を促進させる燃焼促進装置であって、前記被処理物を乾燥ストーカ上に供給する給塵手段と、前記乾燥ストーカと当該乾燥ストーカの後段に位置する燃焼ストーカとを往復作動させる駆動手段と、前記被処理物の燃焼状態を検知する検知手段と、前記検知手段の検知結果に基づいて、前記給塵手段および前記駆動手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段が前記燃焼ストーカ上に未燃被処理物が過剰に存在すると判定したとき、前記制御手段は前記給塵手段および前記駆動手段を所定時間停止させ、その後、前記燃焼ストーカのみが停止前の速度より大きい速度で往復作動するように前記駆動手段を制御する点にある。
【００１５】
この第１の特徴構成の燃焼促進装置であれば、検知手段の検知結果に基づいて、制御手段が燃焼ストーカ上に未燃被処理物が過剰に存在すると判定したとき、制御手段は給塵手段および駆動手段を所定時間停止させ、その後、燃焼ストーカのみを停止前の速度より大きい速度で往復作動させるので、乾燥ストーカおよび燃焼ストーカの両方が停止状態あるときは、乾燥ストーカ上のゴミの乾燥および燃焼ストーカ上のゴミの燃焼を促進することができる。そして、燃焼ストーカのみが作動を再開したときには、乾燥ストーカ上のゴミが一気に燃焼ストーカ上の燃焼中のゴミの上に堆積して燃焼ストーカ上のゴミの燃焼が阻害されるといった問題も起こらず、安定なゴミの燃焼を継続することが可能となる。そして、燃焼ストーカを停止状態から作動状態に切り換えたときに、燃焼ストーカは停止前の速度より大きい速度で作動するので、燃焼ストーカ上のゴミが十分に攪拌されるという効果が得られ、この結果、燃焼ストーカ上のゴミの燃焼をより一層促進することが可能となる。その上、本発明の燃焼促進装置１００では、ゴミの安定燃焼が可能であることから、ストーカ上のゴミの燃切点が大きく後退することがなく、性状や成分が一定しないゴミが大量に混入しても、ゴミの供給と排出のバランスが最適に保たれ、その結果、都市ゴミの安定した処理が可能となる。
【００１６】
本発明に係る燃焼促進装置の第２の特徴構成においては、前記停止前の速度より大きい速度での前記燃焼ストーカの往復作動の回数を、任意に設定可能とすることもできる。
【００１７】
この第２の特徴構成の燃焼促進装置であれば、燃焼ストーカ上のゴミの燃焼状態または攪拌状態に応じて、燃焼ストーカの最適な往復作動回数を設定することができるので、効率よくゴミを燃焼させることができるとともに、良好な燃焼状態を維持することが可能となる。
【００１８】
本発明に係る燃焼促進装置の第３の特徴構成においては、前記停止前の速度より大きい速度は、前記燃焼ストーカの最大往復速度とすることもできる。
【００１９】
この第３の特徴構成の燃焼促進装置であれば、燃焼ストーカを最大往復速度で作動させることができるので、燃焼ストーカ上のゴミが強力に攪拌され、ゴミの燃焼をより一層促進することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は以下の実施の形態および図面に記載される構成に限定されるものではない。
【００２１】
図１は、ストーカ式ゴミ焼却炉における本実施形態の燃焼促進装置１００を示す概略図である。燃焼促進装置１００は、例えば、都市ゴミや産業ゴミ等の被処理物を焼却の対象としており、その被燃焼物の燃焼を促進させるための装置である。なお、本明細書では、この燃焼促進装置１００の被処理物として、水分を多く含み、性状や成分が一定していない都市ゴミを例に挙げて説明しているが、特にこれに限定されるものではない。
【００２２】
図１に示すように、燃焼促進装置１００は、そのストーカ部分が、例えば、ゴミを乾燥させる乾燥ストーカ１と、乾燥したゴミを燃焼させる燃焼ストーカ２と、ゴミを燃え尽くす後燃焼ストーカ３とに分割されているストーカ式ゴミ焼却炉を構成し、給塵手段４、駆動手段５、検知手段７、および制御手段９を備えている。燃焼促進装置１００を構成する上記の各手段について、以下に説明する。
【００２３】
給塵手段４は、ホッパ６に投入されたゴミを、乾燥ストーカ１の上に供給するための手段であり、例えば、プッシャを用いることができる。本実施形態では、給塵手段４はオペレータによって設定されたストロークで往復作動し、この作用によってゴミがホッパ６の底部から乾燥ストーカ１に向けて押し出される。また、給塵手段４の作動ストロークの設定を変更すれば、ホッパ６からのゴミの押出し量（供給量）を変更することも可能である。
【００２４】
なお、給塵手段４は、本実施形態で例示したプッシャ以外の他の構成とすることも勿論可能である。例えば、他の給塵手段４として、汎用のロータリーフィーダ、振動フィーダ等を採用することができる。
【００２５】
駆動手段５は、乾燥ストーカ１、およびその後段にある燃焼ストーカ２、さらには最終段にある後燃焼ストーカ３を往復作動させている。それぞれのストーカは、例えば図２に示すように、複数の可動火格子２０と固定火格子２１を含んだ構成であり、これらの可動火格子２０と固定火格子２１とが交互に隣接するように配置されている。可動火格子２０および固定火格子２１は、例えば、耐熱鋼等の材料で構成されているので、ゴミの燃焼熱に十分耐えることができる。ゴミの搬送は、駆動手段５が可動火格子２０を駆動し、可動火格子２０が固定火格子２１の間で摺動することによりストーカ上面に搬送作用を発生させて実現している。ストーカ上面に搬送作用が発生すると、上にあるゴミがストーカの下流側に移動する。
【００２６】
なお、駆動手段５は、乾燥ストーカ１、燃焼ストーカ２、および後燃焼ストーカ３をそれぞれ独立して駆動できるように、各ストーカに対して専用の駆動手段を一基ずつ設けた構成とすることができる。あるいは、上記３つのストーカに対して共通の駆動手段を設け、１つの駆動手段から各ストーカに駆動力を配分する構成とすることもできる。駆動手段５としては、例えば、長手方向に伸縮可能な油圧シリンダ１０等の機構を採用することができる。
【００２７】
検知手段７は、燃焼促進装置１００の炉内に向けて設置され、燃焼ストーカ２上で燃焼しているゴミをモニタリングし、その燃焼状態を検知することができる。ゴミの燃焼状態の検知は、例えば、炉出口温度、排ガス流量、排ガスＯ２濃度、燃焼ストーカ２における炎の末端位置（燃切点）、ストーカ上のゴミ層厚、炉下各ゾーンの空気圧力損失等のパラメータに基づいて行われる。ここに示したパラメータの場合では、検知手段７がゴミの燃焼中に、炉出口温度低下、排ガス流量減少、排ガスＯ２濃度上昇、燃切点下降、乾燥ストーカ１または燃焼帯ストーカ２上のゴミ層厚上昇、炉下空気圧力損失上昇のうち少なくとも一つを検知すると、後述する制御手段９が、炉内にゴミが不足していないにもかかわらず、ゴミの燃焼状態が不十分であると判定する。
【００２８】
検知手段７としては、各種センサ、計測装置、または計測機器等を、燃焼促進装置１００の構造や規模に応じて適宜選択することができる。例えば、温度センサ、流量計、レベル計、圧力計等が検知手段７として使用可能である。また、検知手段を、燃焼中のゴミの撮影が可能なテレビカメラ１１とし、その撮影した映像を画像処理等によって解析するようにしてもよい。この場合のテレビカメラ１１は、ゴミ焼却炉に炉内監視用の監視カメラが元々据え付けられている場合は、これと併用することも可能である。
【００２９】
制御手段９は、検知手段７によるゴミの燃焼状態の検知結果に基づいて、給塵手段４および駆動手段５を制御している。具体的には、制御手段９は、検知手段７からゴミの燃焼状態に関する情報を受け取り、燃焼ストーカ２上に未燃ゴミが過剰に存在すると判定すると、給塵手段４および駆動手段５を停止させ、給塵手段４から乾燥ストーカ１上へのゴミの供給、および、乾燥ストーカ１から燃焼ストーカ２上へのゴミの移動を抑制し、乾燥ストーカ１上のゴミの乾燥時間、および、燃焼ストーカ２上のゴミの燃焼時間を確保している。所定時間が経過し、ゴミの燃焼状態がある程度回復すると、その後、制御手段９は、燃焼ストーカ２のみが停止前の速度（例えば、１０サイクル／時）より大きい速度（例えば、７０〜９０サイクル／時）で往復作動するように、駆動手段５に制御命令を送信する。このとき、燃焼ストーカ２は強力な往復運動を行うので、燃焼ストーカ２の上面には大きなゴミ攪拌作用が発生する。これにより、燃焼ストーカ２上のゴミの通気性が向上し、ゴミ燃焼性がさらに促進される。
【００３０】
なお、制御手段９は、ゴミ燃焼状態の制御を行うために設計された専用のハードウェアであってもよいが、上記の制御を行うプログラムが導入されたパーソナルコンピュータ等を使用することもできる。
【００３１】
次に、本実施形態の燃焼促進装置１００を用いてゴミの燃焼制御を行う方法についてさらに詳細に説明する。
【００３２】
図３は、本実施形態の燃焼促進装置１００による燃焼ストーカ２上におけるゴミの燃焼制御の工程を示したフローチャートである。ゴミの燃焼を開始すると、燃焼促進装置１００は、検知手段７が燃焼ストーカ２上のゴミの燃焼状態を検知可能な状態となる（Ｓ１）。検知手段７からの検知結果を受けて、未燃ゴミが燃焼ストーカ２上に過剰量存在していないと判定した場合は（Ｓ２：Ｎｏ）、検知状態（Ｓ１）が続く。未燃ゴミが燃焼ストーカ２上に過剰量存在していると判定すると（Ｓ２：Ｙｅｓ）、制御手段９は、給塵手段４および駆動手段５を停止させ（Ｓ３）、燃焼ストーカ２上の未燃ゴミを所定時間、燃焼させる（Ｓ４：Ｙｅｓ）。燃焼時間が所定時間経過していない場合は（Ｓ４：Ｎｏ）、そのまま燃焼が続けられる。ゴミの所定時間の燃焼後、制御手段９は駆動手段５を作動させて燃焼ストーカ２のみを停止前の速度よりも大きい速度で往復作動させ（Ｓ５）、燃焼ストーカ２上のゴミを攪拌する。ゴミが攪拌されて燃焼状態が回復すると、通常の制御状態である検知可能状態（Ｓ１）に戻る。
【００３３】
以上のような工程により、本実施形態の燃焼促進装置１００を用いてゴミの燃焼を実行すると、次のような利点がある。
【００３４】
すなわち、本実施形態の燃焼促進装置１００では、検知手段７の検知結果に基づいて、制御手段９が燃焼ストーカ２上に未燃ゴミが過剰に存在すると判定したとき、制御手段９は、給塵手段４および駆動手段５を所定時間停止させている。その後、制御手段９は、燃焼ストーカ２のみを停止前の速度より大きい速度で往復作動させている。これにより、給塵手段４および駆動手段５が停止して乾燥ストーカ１および燃焼ストーカ２の両方が停止状態にあるときは、乾燥ストーカ１上のゴミの乾燥および燃焼ストーカ２上のゴミの燃焼が促進される。その後、燃焼ストーカ２のみが作動を再開するので、乾燥ストーカ１上のゴミが一気に燃焼ストーカ２上の燃焼中のゴミの上に堆積し、燃焼ストーカ２上のゴミの燃焼が阻害されるという問題は起こらない。このように、燃焼ストーカ２の作動のみを再開させるという動作は、燃焼ストーカ２上のゴミの燃焼の阻害を防止できるので、乾燥ストーカ１上のゴミがまだ十分に乾燥していない場合には燃焼ストーカ２への未乾燥ゴミの流入を防止できて特に有効である。このように、本実施形態の燃焼促進装置１００では、安定的にゴミの燃焼を継続することができる。
【００３５】
また、燃焼ストーカ２を停止状態から作動状態に切り換えたときに、燃焼ストーカ２は停止前の速度より大きい速度で一時的に一定時間だけ作動するので、後燃焼ストーカへゴミが過剰に移動することなく、燃焼ストーカ２上のゴミが十分に攪拌されるという効果が得られ、この結果、燃焼ストーカ２上のゴミの燃焼をより一層促進することが可能となる。
【００３６】
さらに、本発明の燃焼促進装置１００では、ゴミの安定燃焼が可能であることからストーカ上のゴミの燃切点が大きく後退することがなく、性状や成分が一定しないゴミが大量に混入しても、ゴミの供給と排出のバランスが最適に保たれ、その結果、都市ゴミの安定した処理が可能となる。
【００３７】
上記のゴミの燃焼制御工程において、ステップ５で行う燃焼ストーカ２の停止前の速度よりも大きい速度での往復作動する回数は、任意に設定することができる。なお、この設定回数は、ゴミの中に十分な空気が混入するのに必要な回数であれば足り、例えば、２〜３回程度の往復作動で燃焼ストーカ２上のゴミは大きく攪拌され、燃焼に必要な空気をゴミ中に十分混合させることができる。
【００３８】
本実施形態では、燃焼ストーカ２上のゴミの燃焼状態または攪拌状態に応じて、燃焼ストーカ２の最適な往復作動回数を設定することできるので、効率よくゴミを燃焼させることができるとともに、良好な燃焼状態を維持することが可能となる。
【００３９】
燃焼ストーカ２の停止前の速度よりも大きい速度は、燃焼ストーカ２の最大往復速度であることが好ましい。ゴミの攪拌度は、一般に燃焼ストーカ２の往復速度と相関関係があるため、燃焼ストーカ２を最大往復速度で作動させれば、燃焼ストーカ２上のゴミが強力に攪拌され、ゴミの燃焼をより一層促進することが可能となる。
【００４０】
≪別実施形態≫
上記実施形態では、ゴミの燃焼状態を検知手段が検知し、その検知結果に基づいて制御手段が給塵手段および前記駆動手段を制御する構成について説明した。しかし、この制御手段が行う制御は、人が直接行ってもよい。すなわち、人が目視等によって検知手段からの検知結果を認識し、人の手によってマニュアル操作でゴミの燃焼状態を調節するようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の燃焼促進装置を示す概略図
【図２】可動火格子と固定火格子とを含むストーカの構成を示す斜視図
【図３】本発明の燃焼促進装置による燃焼ストーカ上におけるゴミの燃焼制御の工程を示したフローチャート
【符号の説明】
【００４２】
１  乾燥ストーカ
２  燃焼ストーカ
３  後燃焼ストーカ
４  給塵手段
５  駆動手段
６  ホッパ
７  検知手段
８  送風機
９  制御手段
１０  油圧シリンダ
１１  テレビカメラ
１００  燃焼促進装置
【図１】
2005164120.tif 000003
【図２】
2005164120.tif 000004
【図３】
2005164120.tif 000005