(57)【要約】【課題】  廃棄物の性状変化等に伴う出滓温度の変動に対して迅速かつ充分に対応することのできる廃棄物溶融炉の出滓温度制御方法、出滓温度制御プログラム及び出滓温度制御装置を提供する。【解決手段】  排出される前記溶融物の温度を計測する計測ステップと、計測された前記溶融物の温度に基づいて、前記羽口に送風する酸素含有ガスの温度を調整するステップ、前記羽口に送風する酸素含有ガスの酸素濃度を調整するステップ、前記炉本体上部の装入口より投入する炭素系補助燃料の投入量を調整するステップの内の複数のステップを組合せて前記溶融物の温度を制御する制御ステップとを備えた出滓温度制御方法である。【選択図】    図２
2005257234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉の装入口から炉本体内に廃棄物及び炭素系補助燃料を投入し，炉下部に高温燃焼帯が形成されて該高温燃焼帯の上に廃棄物層が形成され、前記高温燃焼帯に酸素含有ガスを吹き込む羽口を有し、前記廃棄物を熱分解してその熱分解残渣を溶融し、該溶融物を出滓口から排出させる廃棄物溶融炉の出滓温度制御方法であって、
排出される前記溶融物の温度を計測する計測ステップと、
計測された前記溶融物の温度に基づいて、前記羽口に送風する酸素含有ガスの温度を調整するステップ、前記羽口に送風する酸素含有ガスの酸素濃度を調整するステップ、前記炉本体上部の装入口より投入する炭素系補助燃料の投入量を調整するステップの内の複数のステップを組合せて前記溶融物の温度を制御する制御ステップと
を備えたことを特徴とする廃棄物溶融炉の出滓温度制御方法。
【請求項２】
前記制御ステップは、
計測された前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合は、前記羽口に送風する酸素含有ガスの温度を調整し、一定時間経過後において前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合はさらに、前記羽口に送風する酸素含有ガスの酸素濃度を調整し、一定時間経過後において前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合はさらに、前記装入口より投入する炭素系補助燃料の量を調整することを特徴とする請求項１に記載の廃棄物溶融炉の出滓温度制御方法。
【請求項３】
前記制御ステップは、
計測された前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合で、前記羽口に送風する酸素含有ガスの温度の操作ができない場合は、前記羽口に送風する酸素含有ガスの酸素濃度を調整し、一定時間経過後において前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合はさらに、前記装入口より投入する炭素系補助燃料の量を調整することを特徴とする請求項１に記載の廃棄物溶融炉の出滓温度制御方法。
【請求項４】
前記制御ステップは、
計測された前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合で、前記羽口に送風する酸素含有ガスの温度の操作、前記羽口に送風する酸素含有ガスの酸素濃度の操作、ができない場合は、前記装入口より投入する炭素系補助燃料の量を調整することを特徴とする請求項１に記載の廃棄物溶融炉の出滓温度制御方法。
【請求項５】
前記制御ステップは、
計測された前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合は、前記羽口に送風する酸素含有ガスの温度を調整し、一定時間経過後において前記溶融物の温度が所定範囲内にある場合に、前記溶融物の温度を所定範囲内に調整するために必要な熱量分を前記炭素系補助燃料の投入量を調整することで補い、前記酸素含有ガス温度を初期状態に戻すことを特徴とする請求項１に記載の廃棄物溶融炉の出滓温度制御方法。
【請求項６】
前記制御ステップは、
計測された前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合は、前記羽口に送風する酸素含有ガスの酸素濃度を調整し、一定時間経過後において前記溶融物の温度が所定範囲内にある場合に、前記溶融物の温度を所定範囲内に調整するために必要な熱量分を前記炭素系補助燃料の投入量を調整することで補い、前記酸素含有ガスの酸素濃度を初期状態に戻すことを特徴とする請求項１に記載の廃棄物溶融炉の出滓温度制御方法。
【請求項７】
炉の装入口から炉本体内に廃棄物及び炭素系補助燃料を投入し，炉下部に高温燃焼帯が形成されて該高温燃焼帯の上に廃棄物層が形成され、前記高温燃焼帯に酸素含有ガスを吹き込む羽口を有し、前記廃棄物を熱分解してその熱分解残渣を溶融し、該溶融物を出滓口から排出させる廃棄物溶融炉の出滓温度を制御するプログラムであって、
排出される前記溶融物の温度を計測する計測ステップと、
計測された前記溶融物の温度に基づいて、前記羽口に送風する酸素含有ガスの温度を調整するステップ、前記羽口に送風する酸素含有ガスの酸素濃度を調整するステップ、前記炉本体上部の装入口より投入する炭素系補助燃料の投入量を調整するステップの内の複数のステップを組合せて前記溶融物の温度を制御する制御ステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項８】
前記制御ステップは、
計測された前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合は、前記羽口に送風する酸素含有ガスの温度を調整し、一定時間経過後において前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合はさらに、前記羽口に送風する酸素含有ガスの酸素濃度を調整し、一定時間経過後において前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合はさらに、前記装入口より投入する炭素系補助燃料の量を調整することを特徴とする請求項７に記載のプログラム。
【請求項９】
前記制御ステップは、
計測された前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合で、前記羽口に送風する酸素含有ガスの温度の操作ができない場合は、前記羽口に送風する酸素含有ガスの酸素濃度を調整し、一定時間経過後において前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合はさらに、前記装入口より投入する炭素系補助燃料の量を調整することを特徴とする請求項７に記載のプログラム。
【請求項１０】
前記制御ステップは、
計測された前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合で、前記羽口に送風する酸素含有ガスの温度の操作、前記羽口に送風する酸素含有ガスの酸素濃度の操作、ができない場合は、前記装入口より投入する炭素系補助燃料の量を調整することを特徴とする請求項７に記載のプログラム。
【請求項１１】
前記制御ステップは、
計測された前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合は、前記羽口に送風する酸素含有ガスの温度を調整し、一定時間経過後において前記溶融物の温度が所定範囲内にある場合に、前記溶融物の温度を所定範囲内に調整するために必要な熱量分を前記炭素系補助燃料の投入量を調整することで補い、前記酸素含有ガス温度を初期状態に戻すことを特徴とする請求項１に記載のプログラム。
【請求項１２】
前記制御ステップは、
計測された前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合は、前記羽口に送風する酸素含有ガスの酸素濃度を調整し、一定時間経過後において前記溶融物の温度が所定範囲内にある場合に、前記溶融物の温度を所定範囲内に調整するために必要な熱量分を前記炭素系補助燃料の投入量を調整することで補い、前記酸素含有ガスの酸素濃度を初期状態に戻すことを特徴とする請求項７に記載のプログラム。
【請求項１３】
炉の装入口から炉本体内に廃棄物及び炭素系補助燃料を投入し，炉下部に高温燃焼帯が形成されて該高温燃焼帯の上に廃棄物層が形成され、前記高温燃焼帯に酸素含有ガスを吹き込む羽口を有し、前記廃棄物を熱分解してその熱分解残渣を溶融し、該溶融物を出滓口から排出させる廃棄物溶融炉の出滓温度制御装置であって、
排出される前記溶融物の温度を計測する計測手段と、
計測された前記溶融物の温度に基づいて、前記羽口に送風する酸素含有ガスの温度を調整する手段、前記羽口に送風する酸素含有ガスの酸素濃度を調整する手段、前記炉本体上部の装入口より投入する炭素系補助燃料の投入量を調整する手段の内の複数の手段を組合せて実行させて前記溶融物の温度を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする廃棄物溶融炉の出滓温度制御装置。
【請求項１４】
前記制御手段は、
計測された前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合は、前記羽口に送風する酸素含有ガスの温度を調整し、一定時間経過後において前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合はさらに、前記羽口に送風する酸素含有ガスの酸素濃度を調整し、一定時間経過後において前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合はさらに、前記装入口より投入する炭素系補助燃料の量を調整することを特徴とする請求項１３に記載の廃棄物溶融炉の出滓温度制御装置。
【請求項１５】
前記制御手段は、
計測された前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合は、前記羽口に送風する酸素含有ガスの温度を調整し、一定時間経過後において前記溶融物の温度が所定範囲内にある場合に、前記溶融物の温度を所定範囲内に調整するために必要な熱量分を前記炭素系補助燃料の投入量を調整することで補い、前記酸素含有ガス温度を初期状態に戻すことを特徴とする請求項１３に記載の廃棄物溶融炉の出滓温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体状の炭素系燃料としてコークスを使用した廃棄物の溶融処理に係り、より詳しくは、溶融された廃棄物温度（出滓温度）を一定にして安定した操業の維持を図ることができる廃棄物溶融炉の出滓温度制御技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体状の炭素系燃料を使用した従来の廃棄物溶融炉の炉内温度を調整する方法として次の技術が知られている。例えば特許文献１に開示された方法では、使用する炭素系燃料の使用量を増減することにより炉内温度を調整していた。また，例えば特許文献２に開示された方法では、瞬時の炉内温度変化に対応するために、炉下部の高温燃焼帯に吹き込む酸素含有ガスの温度を上下させることにより炉内温度を調整していた。
【特許文献１】特開平９−６０８３０号公報
【特許文献２】特開２００３−７４８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、炭素系燃料は炉の頂部から装入されるため、出滓温度に効果を発揮するには炭素系燃料が羽口先に到達するまで待たなければならない。従って、羽口先に降下するまでに時間的なロスを生じ、廃棄物の性状変化等に伴う急激な炉内温度の低下や、急激な炉内温度の上昇に対応できない等の問題を生じていた。
【０００４】
また、特許文献２に記載の方法では、炉内温度への効果は短時間で現れるが、一般に送風温度の修正幅は限られるために、充分な操作量を与えることができないという問題を生じていた。
【０００５】
本発明は上記のような複数の課題を解決するためになされたもので、廃棄物の性状変化等に伴う出滓温度の変動に対して迅速かつ充分に対応することのできる廃棄物溶融炉の出滓温度制御方法、出滓温度制御プログラム及び出滓温度制御装置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】
【０００６】
上記課題を解決するための、本発明に係る請求項１に記載の出滓温度制御方法は、炉の装入口から炉本体内に廃棄物及び炭素系補助燃料を投入し，炉下部に高温燃焼帯が形成されて該高温燃焼帯の上に廃棄物層が形成され、前記高温燃焼帯に酸素含有ガスを吹き込む羽口を有し、前記廃棄物を熱分解してその熱分解残渣を溶融し、該溶融物を出滓口から排出させる廃棄物溶融炉の出滓温度制御方法であって、排出される前記溶融物の温度を計測する計測ステップと、計測された前記溶融物の温度に基づいて、前記羽口に送風する酸素含有ガスの温度を調整するステップ、前記羽口に送風する酸素含有ガスの酸素濃度を調整するステップ、前記炉本体上部の装入口より投入する炭素系補助燃料の投入量を調整するステップの内の複数のステップを組合せて前記溶融物の温度を制御する制御ステップとを備えた。
【０００７】
また本発明に係る請求項２に記載の出滓温度制御方法は、上記記載の発明である出滓温度制御方法において、前記制御ステップは、計測された前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合は、前記羽口に送風する酸素含有ガスの温度を調整し、一定時間経過後において前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合はさらに、前記羽口に送風する酸素含有ガスの酸素濃度を調整し、一定時間経過後において前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合はさらに、前記装入口より投入する炭素系補助燃料の量を調整する。
【０００８】
また本発明に係る請求項３に記載の出滓温度制御方法は、上記記載の発明である出滓温度制御方法において、前記制御ステップは、計測された前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合で、前記羽口に送風する酸素含有ガスの温度の操作ができない場合は、前記羽口に送風する酸素含有ガスの酸素濃度を調整し、一定時間経過後において前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合はさらに、前記装入口より投入する炭素系補助燃料の量を調整する。
【０００９】
また本発明に係る請求項４に記載の出滓温度制御方法は、上記記載の発明である出滓温度制御方法において、前記制御ステップは、計測された前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合で、前記羽口に送風する酸素含有ガスの温度の操作、前記羽口に送風する酸素含有ガスの酸素濃度の操作、ができない場合は、前記装入口より投入する炭素系補助燃料の量を調整する。
【００１０】
また本発明に係る請求項５に記載の出滓温度制御方法は、上記記載の発明である出滓温度制御方法において、前記制御ステップは、計測された前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合は、前記羽口に送風する酸素含有ガスの温度を調整し、一定時間経過後において前記溶融物の温度が所定範囲内にある場合に、前記溶融物の温度を所定範囲内に調整するために必要な熱量分を前記炭素系補助燃料の投入量を調整することで補い、前記酸素含有ガス温度を初期状態に戻す。
【００１１】
また本発明に係る請求項６に記載の出滓温度制御方法は、上記記載の発明である出滓温度制御方法において、前記制御ステップは、計測された前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合は、前記羽口に送風する酸素含有ガスの酸素濃度を調整し、一定時間経過後において前記溶融物の温度が所定範囲内にある場合に、前記溶融物の温度を所定範囲内に調整するために必要な熱量分を前記炭素系補助燃料の投入量を調整することで補い、前記酸素含有ガスの酸素濃度を初期状態に戻す。
【００１２】
また本発明に係る請求項７に記載の出滓温度制御プログラムは、炉の装入口から炉本体内に廃棄物及び炭素系補助燃料を投入し，炉下部に高温燃焼帯が形成されて該高温燃焼帯の上に廃棄物層が形成され、前記高温燃焼帯に酸素含有ガスを吹き込む羽口を有し、前記廃棄物を熱分解してその熱分解残渣を溶融し、該溶融物を出滓口から排出させる廃棄物溶融炉の出滓温度を制御するプログラムであって、排出される前記溶融物の温度を計測する計測ステップと、計測された前記溶融物の温度に基づいて、前記羽口に送風する酸素含有ガスの温度を調整するステップ、前記羽口に送風する酸素含有ガスの酸素濃度を調整するステップ、前記炉本体上部の装入口より投入する炭素系補助燃料の投入量を調整するステップの内の複数のステップを組合せて前記溶融物の温度を制御する制御ステップとをコンピュータに実行させる。
【００１３】
また本発明に係る請求項８に記載の出滓温度制御プログラムは、上記記載の発明である出滓温度制御プログラムにおいて、前記制御ステップは、計測された前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合は、前記羽口に送風する酸素含有ガスの温度を調整し、一定時間経過後において前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合はさらに、前記羽口に送風する酸素含有ガスの酸素濃度を調整し、一定時間経過後において前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合はさらに、前記装入口より投入する炭素系補助燃料の量を調整する。
【００１４】
また本発明に係る請求項９に記載の出滓温度制御プログラムは、上記記載の発明である出滓温度制御プログラムにおいて、前記制御ステップは、計測された前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合で、前記羽口に送風する酸素含有ガスの温度の操作ができない場合は、前記羽口に送風する酸素含有ガスの酸素濃度を調整し、一定時間経過後において前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合はさらに、前記装入口より投入する炭素系補助燃料の量を調整する。
【００１５】
また本発明に係る請求項１０に記載の出滓温度制御プログラムは、上記記載の発明である出滓温度制御プログラムにおいて、前記制御ステップは、計測された前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合で、前記羽口に送風する酸素含有ガスの温度の操作、前記羽口に送風する酸素含有ガスの酸素濃度の操作、ができない場合は、前記装入口より投入する炭素系補助燃料の量を調整する。
【００１６】
また本発明に係る請求項１１に記載の出滓温度制御プログラムは、上記記載の発明である出滓温度制御プログラムにおいて、前記制御ステップは、計測された前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合は、前記羽口に送風する酸素含有ガスの温度を調整し、一定時間経過後において前記溶融物の温度が所定範囲内にある場合に、前記溶融物の温度を所定範囲内に調整するために必要な熱量分を前記炭素系補助燃料の投入量を調整することで補い、前記酸素含有ガス温度を初期状態に戻す。
【００１７】
また本発明に係る請求項１２に記載の出滓温度制御プログラムは、上記記載の発明である出滓温度制御プログラムにおいて、前記制御ステップは、計測された前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合は、前記羽口に送風する酸素含有ガスの酸素濃度を調整し、一定時間経過後において前記溶融物の温度が所定範囲内にある場合に、前記溶融物の温度を所定範囲内に調整するために必要な熱量分を前記炭素系補助燃料の投入量を調整することで補い、前記酸素含有ガスの酸素濃度を初期状態に戻す。
【００１８】
また本発明に係る請求項１３に記載の出滓温度制御装置は、炉の装入口から炉本体内に廃棄物及び炭素系補助燃料を投入し，炉下部に高温燃焼帯が形成されて該高温燃焼帯の上に廃棄物層が形成され、前記高温燃焼帯に酸素含有ガスを吹き込む羽口を有し、前記廃棄物を熱分解してその熱分解残渣を溶融し、該溶融物を出滓口から排出させる廃棄物溶融炉の出滓温度制御装置であって、排出される前記溶融物の温度を計測する計測手段と、計測された前記溶融物の温度に基づいて、前記羽口に送風する酸素含有ガスの温度を調整する手段、前記羽口に送風する酸素含有ガスの酸素濃度を調整する手段、前記炉本体上部の装入口より投入する炭素系補助燃料の投入量を調整する手段の内の複数の手段を組合せて実行させて前記溶融物の温度を制御する制御手段とを備えた。
【００１９】
また本発明に係る請求項１４に記載の出滓温度制御装置は、上記記載の発明である出滓温度制御装置において、前記制御手段は、計測された前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合は、前記羽口に送風する酸素含有ガスの温度を調整し、一定時間経過後において前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合はさらに、前記羽口に送風する酸素含有ガスの酸素濃度を調整し、一定時間経過後において前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合はさらに、前記装入口より投入する炭素系補助燃料の量を調整する。
【００２０】
また本発明に係る請求項１５に記載の出滓温度制御装置は、上記記載の発明である出滓温度制御装置において、前記制御手段は、計測された前記溶融物の温度が所定範囲から外れている場合は、前記羽口に送風する酸素含有ガスの温度を調整し、一定時間経過後において前記溶融物の温度が所定範囲内にある場合に、前記溶融物の温度を所定範囲内に調整するために必要な熱量分を前記炭素系補助燃料の投入量を調整することで補い、前記酸素含有ガス温度を初期状態に戻す。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、廃棄物の性状変化等に伴う出滓温度の変動に対して迅速かつ充分に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態に係る出滓温度制御方法が適用される廃棄物溶融炉を示す縦断面図である。
【００２３】
シャフト型をなす廃棄物溶融炉の炉本体１は、その上部に位置する円筒形状のフリーボード部１ａと、上方に向かって拡径された朝顔部１ｂと、炉下部１ｃとによって構成されている。廃棄物溶融炉の内部には、廃棄物およびコークスなどの炭素系補助燃料によって形成された堆積層２が充填されている。この堆積層２は、上から下に廃棄物層３、高温燃焼帯４、溶融物５を構成する。
【００２４】
炉本体１の頂部には、廃棄物とコークス等の装入口６が設けられており、炉本体１の側部には、酸素含有ガスを吹込む羽口７が設けられている。この羽口７は、炉本体１の高さ方向に沿って三レベルの周上にそれぞれ複数個が一組となって設けられている。その一組の羽口は、廃棄物層３の上面よりも上方（廃棄物層３の上面よりも上の空間部）に相当するレベルに設けられた上段の三段羽口８であり、他の一組の羽口は、廃棄物層３の上部に相当するレベルに設けられた中段の副羽口９である。さらに他の一組の羽口は、廃棄物層３の下に形成された高温燃焼帯４に相当するレベルに設けられ、この高温燃焼帯４に酸素含有ガスを吹き込む下段の主羽口１０である。
【００２５】
炉本体１の炉底部近傍の側壁には、炉底に溜っている溶融物５を炉内から排出するための出滓口１１が設けられている。また炉本体１の側壁上部には、燃焼排ガスの排出口１２が設けられている。なお排出口１２には燃焼排ガスの熱を利用して空気を加熱する熱交換器（不図示）を設けてもよい。熱風発生炉１３は、主羽口１０に吹き込む加熱された吹込み酸素含有ガスを発生する。この熱風発生炉１３の一端にはブロワ１４が接続され、他端は下段の主羽口１０に接続されている。熱風発生炉１３の熱源には灯油バーナーを使用しても良く、また、廃棄物溶融炉からの排ガスと熱交換した加熱空気を用いても良い。さらに、排ガスの顕熱を利用したボイラーを用いても良い。
【００２６】
酸素発生装置１５によって生成された酸素は酸素流量調整器１６により熱風発生炉１３で発生する熱風と混合され、所定の酸素濃度の酸素富加空気が主羽口１０より吹き込まれる。装入装置１７は炉頂の装入口６より廃棄物、コークス、石灰石等を装入する。装入物はそれぞれ廃棄物計量装置１８、コークス計量装置１９および石灰石計量装置２０により計量され、所定の混合比に管理される。
【００２７】
温度計２２は、出滓口１１の近傍に配設されて出滓口１１から排出される溶融物５の温度を計測する。温度計２２は、溶融物５に熱電対や光ケーブルなどを接触させる接触式の温度計を用いても良く、また、輻射熱を測定するサーモビュア、放射温度計などの非接触式の温度計を用いても良い。炉底温度計２３は、廃棄物溶融炉の炉底に設置され炉底耐火レンガの温度を測定する。炉底温度計２３によって炉熱の状態を推定することもできる、炉底温度計２３には、耐火レンガに熱電対や光ケーブルなどを接触させる接触式の温度計が用いられる。
【００２８】
出滓温度制御装置２１には、装入量、送風温度、出滓温度などの廃棄物溶融炉の各種プロセス信号が入力されている（不図示）。出滓温度制御装置２１は、出滓口１１から排出する溶融物５の温度を検知し、熱風発生炉１３、酸素流量調整器１６、廃棄物計量装置１８、コークス計量装置１９、石灰石計量装置２０等を制御して、出滓温度を制御する。
【００２９】
次に、本発明の第１の実施の形態の出滓温度制御方法について説明する。
【００３０】
廃棄物溶融炉によって廃棄物をガス化溶融する場合、まず、装入口６から、廃棄物と炭素系補助燃料の一つであるコークス、およびスラグ調整剤としての石灰石などが装入され、これらの装入物によって堆積層２が形成される。この堆積層２を形成している装入物は、中段の副羽口９から吹き込まれる空気によって適度に流動させられながら、その一部が下部で発生した可燃性ガスと一緒に燃焼する。この燃焼熱によって、廃棄物が加熱されると共に乾留され、可燃性ガスが発生する。
【００３１】
乾留された廃棄物は、堆積層２の上部から、順次、炉下部１ｃまで降下し、下段の主羽口１０から吹き込まれる酸素含有ガスによって燃焼し、灰化されたのち、溶融され、溶融物５となって出滓口１１から排出される。一方、発生した可燃性ガスは、フリーボード部１ａにおいて、上段の三段羽口８から吹き込まれる酸素含有ガスによってその一部が燃焼し、排気口１２から排出される。
【００３２】
ところで、廃棄物溶融炉に投入された廃棄物は、付着水分や発熱量、可燃物および不燃物の比率が一定していないために、炉内の温度が常に変動する。すなわち、付着水分が多く発熱量の少ない廃棄物を多く投入したときは炉内温度が低下して溶融物５の粘度が上昇し、流動性が低下して排出が滞るばかりでなく、燃焼残渣の一部が溶融しないで炉外に排出したり、炉内で固結して排出不能になるおそれがある。また逆に、可燃物の比率が高く、水分の少ない廃棄物を使用したときは、急激に炉内温度が上昇して、炉壁耐火物の損耗を増し、溶融物５の一部が高温で気化して炉内で凝縮して付着物を形成し、操業不能となるおそれがある。
【００３３】
このような炉内温度の変動に伴う操業の不安定さを防止するため、本実施の形態に係る出滓温度制御方法では、まず第一アクションとして、出滓温度制御装置２１が、排出する溶融物５の測定温度を取り込み、その温度に応じて主羽口１０に供給する酸素富化空気の送風温度を調整する。この送風温度を調整することで、炉内温度を一定に制御して、排出される溶融物５の温度を一定に維持することができる。
【００３４】
溶融物５の温度の好ましい範囲は、１５００℃以上１６００℃以下である。廃棄物の燃焼残渣や不燃物の融点は１３００℃以上と推定されるが、１３００℃程度ではさらさらの状態で流れるのは難しいため、流動性のよい粘度になるまで温度を上昇させるために上記の範囲が好ましいと考えられる。従って、出滓口１１から排出される溶融物５の温度を温度計２２によって連続して計測し、所定の管理値から温度が低下したときは出滓温度制御装置２１がこれを検知して、熱風発生炉１３を制御して、主羽口先から供給する酸素富化空気の送風温度を上昇させる。これにより、主羽口１０周辺部の高温燃焼帯４の温度を上昇させ、滴下してくる溶融物５を着熱させて温度を上昇させることができる。
【００３５】
一方、溶融物５の温度が１６００℃以上になると、炉壁の耐火物の損耗が増加すると言う問題が生じる。そこで溶融物５の温度が所定の管理値よりも高くなったときは、出滓温度制御装置２１がこれを検知し、熱風発生炉１３を制御して、羽口先から供給する酸素富化空気の送風温度を低下させることにより、溶融物５の温度を低下させる。
【００３６】
なお、燃焼排ガスを使用して送風する酸素富化空気の熱交換を行えば、熱風発生炉１３から１００℃〜２５０℃の送風温度を得ることができる。例えば定常時は、１５０℃で送風し、炉内の温度が低下したとき、すなわち、温度計２２による溶融物５の検出温度が管理値より低下したときは、送風温度を例えば２０℃づつ最高温度２５０℃まで上昇させる。逆に溶融物５の検出温度が管理値よりも高くなったときは、送風温度を例えば２０℃づつ最低送風温度１００℃まで低下させる。こうして、送風温度を制御することにより時々刻々と変化する廃棄物の性状に対して、迅速に炉内温度を調整することができ、安定な操業を維持することができる。
【００３７】
ところで、熱風発生炉１３で操作できる範囲は高々１００℃〜２５０℃であり、この操作量だけでは、十分に制御することができない場合がある。この場合には、第二アクションとして、酸素流量調整器１６により主羽口１０から吹き込む酸素富加空気の酸素濃度を操作する。
【００３８】
この際、廃棄物焼却炉に吹き込まれる酸素の総量、即ち送酸量が一定になるように制御される。吹き込む酸素富加空気の酸素濃度を操作することで主羽口先の断熱火炎温度つまり燃焼ガスの温度を操作するが、送酸量を一定に保つことで廃棄物のトータルの処理時間を変化させないようにするためである。主羽口先の燃焼ガスの温度が変化すれば堆積層２内での高温ガスと廃棄物の熱交換状態が変化するため、溶融物５の温度を調整することが可能となる。例えば定常時は、酸素濃度を３５％濃度で送風する。炉内の温度が低下したとき、すなわち、温度計２２による溶融物５の検出温度が管理値より低下したときは、酸素濃度を例えば０．５％づつ最高濃度３８％まで上昇させる。逆に管理値よりも高くなったときは、酸素濃度を例えば０．５％づつ最低送風温度３５％まで低下させる。こうして、送風温度と酸素濃度を組合わせて操作することにより、時々刻々と変化する廃棄物の性状に対して、迅速に炉内温度を調整することができ、操業を安定に維持することができる。
【００３９】
しかし、さらに酸素濃度の操作量が不足する場合には、第三アクションとして、装入口６より装入する廃棄物とコークスの比率を操作する。つまり、処理しなければならない廃棄物量に対して、補助燃料であるコークスの量を増減することで、溶融物５の温度を調整する。
【００４０】
例えば定常時は、ゴミ１Ｔ（トン）あたり８０Ｋｇのコークスを投入する。炉内の温度が低下したとき、すなわち、温度計２２による溶融物５の検出温度が管理値より低下したときは、コークスを例えばゴミ１Ｔ（トン）あたり１Ｋｇづつ上昇させる。逆に管理値よりも高くなったときは、コークスを例えばゴミ１Ｔ（トン）あたり１Ｋｇづつ低下させる。
【００４１】
特許文献１に記載されているように、このコークス量変更操作が効果を発揮するにはコークスが羽口先に到達するまで待たなければならない。しかし、一般にコークス量は操作幅、つまり炉内温度に対する効果という観点からは最も自由度があるので、前記酸素富加空気の温度や酸素濃度だけでは操作量が不足する場合の補助としての効果は絶大である。
【００４２】
図２は、本発明の第１の実施の形態の出滓温度制御方法の概略の手順を示すフロー図である。この処理フローは、出滓温度制御装置２１が処理する内容を示している。
【００４３】
出滓温度制御装置２１は、ステップＳ０１〜Ｓ０２において、廃棄物溶融炉のプロセス信号を読込み、炉内の状態を評価する。本実施の形態では出滓温度によって評価するが、炉底温度によって評価しても良い。また、出滓温度と炉底温度を組合わせて評価しても良い。
【００４４】
ステップＳ０３〜Ｓ０４において、出滓温度が所定の管理温度よりも低い場合は、送風温度を上昇させることが可能かどうかを調べる。例えば、何らかの理由により送風温度の操作が禁止されている場合、あるいは、送風温度が変更可能な上限値にある場合には、変更操作をすることができない。
【００４５】
送風温度の上昇操作が可能な場合（ステップＳ０４  Ｙｅｓ）は、ステップＳ０５〜Ｓ０６において、送風温度を段階的に上昇させる。例えば、所定時間毎に２０℃づつ上昇させる。そして、所定時間ｔ１経過後において、出滓温度が管理温度の範囲内に回復したかどうかを調べる。この所定時間ｔ１は、送風温度を操作した結果が出滓温度に反映されるのに必要な時間とし、予め設定された値である。
【００４６】
所定時間ｔ１経過後に出滓温度が回復した場合（ステップＳ０６  Ｙｅｓ）は、ステップＳ０７において、上昇させた送風温度に対応する量のコークス量を増加させるようにコークス計量装置１９を制御する。さらに、増加させたコークスを燃焼させるため、コークス増加分に対応する酸素量を増加する。
【００４７】
ステップＳ０７において、コークス量と酸素量を増加するのは、送風温度を初期状態に戻しておき、次に出滓温度が低くなったときに操作できるようにするためである。従って、ステップＳ０８において、所定時間ｔ４経過してコークス量増加による出滓温度の上昇が図れたと判断されたときは送風温度を初期状態に戻す。
【００４８】
送風温度が操作不可の場合（ステップＳ０４  Ｎｏ）、あるいは、所定時間ｔ１経過しても出滓温度が回復しない場合（ステップＳ０６  Ｎｏ）は、酸素濃度を変更することで出滓温度を制御する。
【００４９】
ステップＳ１１において、酸素濃度を上昇させることが可能かどうかを調べる。例えば、何らかの理由により酸素濃度の操作が禁止されている場合、酸素濃度が変更可能な上限値にある場合、あるいは、酸素発生量が上限値にある場合には、変更操作をすることができない。
【００５０】
酸素濃度の増加操作が可能な場合（ステップＳ１１  Ｙｅｓ）は、ステップＳ１２〜Ｓ１３において、酸素濃度を段階的に上昇させる。例えば、所定時間毎に１％づつ上昇させる。そして、所定時間ｔ２経過後において、出滓温度が管理温度範囲内に回復したかどうかを調べる。この所定時間ｔ２は、酸素濃度を操作した結果が出滓温度に反映されるのに必要な時間とし、予め設定された値である。
【００５１】
所定時間ｔ２経過後に出滓温度が回復した場合（ステップＳ１３  Ｙｅｓ）は、ステップＳ１４において、上昇させた酸素濃度に対応する量のコークス量（送風温度を上昇させているときは上昇させた送風温度に対応する量のコークス量を加算する）を増加させるようにコークス計量装置１９を制御する。そして、増加させたコークスを燃焼させるため、コークス増加分に対応する酸素量を増加する。
【００５２】
ステップＳ１４において、コークス量と酸素量を増加するのは、送風温度を初期状態に戻しておき、次に出滓温度が低くなったときに操作できるようにするためである。従って、ステップＳ１５〜Ｓ１６において、所定時間ｔ５経過してコークス量増加による出滓温度の上昇が図れたと判断されたときは酸素濃度を初期状態に戻し、さらに送風温度を上げている場合は所定時間ｔ４経過してコークス量増加による出滓温度の上昇が図れたと判断されたときは送風温度を初期状態に戻す。
【００５３】
送風温度が操作不可の場合（ステップＳ０４  Ｎｏ）、あるいは、所定時間ｔ１経過しても出滓温度が回復しない場合（ステップＳ０６  Ｎｏ）であって、酸素濃度が操作不可の場合（ステップＳ１１  Ｎｏ）、あるいは、所定時間ｔ２経過しても出滓温度が回復しない場合（ステップＳ１３  Ｎｏ）の場合は、コークス量を変更することで出滓温度を制御する。
【００５４】
ステップＳ２１において、出滓温度を上昇させるために必要なコークス量（送風温度を上昇させているときは上昇させた送風温度に対応する量のコークス量を加算し、さらに酸素濃度を増加させているときは増加させた酸素濃度に対応する量のコークス量を加算する）を増加させるようにコークス計量装置１９を制御する。そして、増加させたコークスを燃焼させるため、コークス増加分に対応する酸素量を増加する。
【００５５】
そして、ステップＳ２２において、所定時間ｔ３経過後において、出滓温度が管理温度範囲内に回復したかどうかを調べる。この所定時間ｔ３は、コークス量を操作した結果が出滓温度に反映されるのに必要な時間とし、予め設定された値である。
【００５６】
ステップＳ２２において、コークス量と酸素量を増加するのは、送風温度を初期状態に戻しておき、次に出滓温度が低くなったときに操作できるようにするためである。従って、ステップＳ２３〜Ｓ２４において、所定時間ｔ５経過してコークス量増加による出滓温度の上昇が図れたと判断されたときは酸素濃度を初期状態に戻し、さらに送風温度を上げている場合は所定時間ｔ４経過してコークス量増加による出滓温度の上昇が図れたと判断されたときは送風温度を初期状態に戻す。
【００５７】
なお、図２に示す第１〜第３のアクションは、上述の順序に限定されず適宜の順序で組合わせることができる。即ち、急激な炉内温度の変動を避けるために、最初に酸素濃度のアクションを実行し、次に送風温度のアクションを実行しても良い。
【００５８】
なお、図２は出滓温度が降下した場合のアルゴリズムであるが、出滓温度が上昇した場合にも同様の技術思想に基き、第１〜第３のアクションを組合わせたアルゴリズムを用いて制御することができる。
【００５９】
［実施の形態の効果］
本発明に係る廃棄物溶融炉の制御方法においては、炉下部に高温燃焼帯が形成されて高温燃焼帯の上に廃棄物層が形成され、高温燃焼帯に酸素含有ガスを吹き込む羽口を有し、廃棄物を熱分解して廃棄物中の灰分および不燃分を溶融し、溶融物を出滓口から排出させる廃棄物溶融炉において、排出される溶融物の温度を計測し、その計測された溶融物の温度に基づいて、第一のアクションとして羽口に送風する酸素含有ガスの温度を調整し、それで不十分な時は、第二のアクションとして羽口に送風する酸素含有ガスの酸素濃度を調整し、これでもなお不十分な時は、第三のアクションとして炉本体上部の装入口より投入する炭素系補助燃料の投入量を調整するので、溶融物の温度を迅速かつ十分な能力で一定に維持することが可能であり、溶融炉の操業を安定化することができ、また、急激な炉内温度の上昇を抑制できるため耐火物の寿命を向上させることができる。さらに、廃棄物は水分や発熱量等による制約を受けないため、種々の廃棄物の装入が可能である。
【００６０】
また、第一のアクションや第二のアクションで迅速かつ十分な対応が取れて炉況が安定した場合でも、安定後にゆっくり、それと等価な第三のアクションに置き換えることで、次回、溶融物５の温度が降下した際に、迅速なアクションを取るための第一、第二のアクションの制御代を確保することが出来るため、引き続き、溶融物温度を安定に保つことが可能となる。
【００６１】
なお、上述の実施の形態で説明した各機能は、ハードウエアを用いて構成しても良く、また、ソフトウエアを用いて各機能を記載したプログラムをコンピュータに読み込ませて実現しても良い。また、各機能は、適宜ソフトウエア、ハードウエアのいずれかを選択して構成するものであっても良い。
【００６２】
更に、各機能は図示しない記録媒体に格納したプログラムをコンピュータに読み込ませることで実現させることもできる。ここで本実施の形態における記録媒体は、プログラムを記録でき、かつコンピュータが読み取り可能な記録媒体であれば、その記録形式は何れの形態であってもよい。
【００６３】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る出滓温度制御方法が適用される廃棄物溶融炉を示す縦断面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の出滓温度制御方法の概略の手順を示すフロー図。
【符号の説明】
【００６５】
１…炉体、２…堆積層、５…溶融物、６…装入口、７…羽口、１１…出滓口、１３…熱風発生炉、１４…ブロワ、１５…酸素発生装置、１６…酸素流量調整器、１７…装入装置、１８…廃棄物計量装置、１９…コークス計量装置、２０…石灰石計量装置。
【図１】
2005257234.tif 000003
【図２】
2005257234.tif 000004