(57)【要約】【課題】  簡易な構成および制御で、乾留工程やおき火工程において、燃焼不良の改善と、燃費の改善とを図る。【解決手段】  着火バーナ１を有し被焼却物を収容して乾留ガス化するガス化室２と、助燃バーナ３を有しガス化室２からの乾留ガスを燃焼させる燃焼室４とを備える。燃焼室４内への供給空気量は、燃焼空気ダンパ２１にて調整される。制御手段７は、燃焼空気ダンパ２１を固定して燃焼室４内への供給空気量を一定値に維持した状態で、ガス化室２への供給空気量を調整する乾留工程後、ガス化室２への供給空気量を一定値に維持した状態で、燃焼空気ダンパ２１により燃焼室４内への供給空気量を調整するおき火工程を行う。この際、助燃バーナ３を一定量で燃焼させると共に、燃焼室４の温度を所望に維持するように、燃焼室温度センサ３０の検出温度に基づき制御する。【選択図】      図１
2007212032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被焼却物を収容して乾留ガス化するガス化室と、
助燃バーナを有し、前記ガス化室からの乾留ガスを燃焼させる燃焼室と、
この燃焼室内への供給空気量を調整する燃焼空気量調整手段と、
おき火工程において、前記ガス化室への供給空気量を一定値に維持した状態で、前記燃焼室を設定温度に維持するように前記燃焼空気量調整手段を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする乾留焼却炉。
【請求項２】
前記燃焼空気量調整手段は、前記燃焼室内への空気供給用の燃焼空気路に設けられ、駆動モータの作動により回転停止位置を変更することで、前記燃焼空気路の開度を調整する燃焼空気ダンパから構成され、
前記制御手段は、前記燃焼室内またはその出口に設けた燃焼室温度センサの検出温度に基づき、前記駆動モータの作動を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の乾留焼却炉。
【請求項３】
前記制御手段は、前記助燃バーナを一定量で燃焼させると共に、前記ガス化室へ一定量の空気を供給した状態で、前記駆動モータを制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の乾留焼却炉。
【請求項４】
前記燃焼室内での燃焼中、前記制御手段は、前記燃焼空気ダンパを前記燃焼空気路の全開位置まで一旦戻した後、設定量だけ閉じることで前記燃焼空気路の開度を調整する
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の乾留焼却炉。
【請求項５】
前記制御手段は、前記燃焼空気量調整手段による前記燃焼室内への供給空気量を一定値に維持した状態で、前記ガス化室への供給空気量を調整する乾留工程を行った後、前記ガス化室への供給空気量を一定値に維持した状態で、前記燃焼空気量調整手段による前記燃焼室内への供給空気量を調整するおき火工程を行う
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の乾留焼却炉。
【請求項６】
被焼却物を収容して乾留ガス化するガス化室と、助燃バーナを有し、前記ガス化室からの乾留ガスを燃焼させる燃焼室とを備えた乾留焼却炉の運転方法であって、
前記助燃バーナを一定量で燃焼させると共に、前記ガス化室へ所定量の空気を供給した状態で、前記燃焼室の温度に基づき前記燃焼室内への供給空気量を調整する工程を含む
ことを特徴とする乾留焼却炉の運転方法。
【請求項７】
被焼却物を収容して乾留ガス化するガス化室と、助燃バーナを有し、前記ガス化室からの乾留ガスを燃焼させる燃焼室とを備えた乾留焼却炉の運転方法であって、
前記燃焼室への供給空気量を一定値に維持した状態で、前記ガス化室への供給空気量を調整する乾留工程、
その後、前記ガス化室への供給空気量を設定値に維持した状態で、前記燃焼室への供給空気量を調整するおき火工程
を行うことを特徴とする乾留焼却炉の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、廃棄物などの被焼却物を焼却処理するための焼却炉に関するものである。特に、被焼却物を乾留ガス化して、その乾留ガスを燃焼させる形式の乾留焼却炉と、その運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、乾留焼却炉として、下記特許文献１に開示されるものが提案されている。なお、下記において、括弧書きの符号は、特許文献１中における符号である。
【０００３】
下記特許文献１に記載の発明は、廃棄物(3)を内部が外気から実質的に遮断された焼却炉(2)内に投入し、前記廃棄物(3)に着火して、前記焼却炉(2)内の酸素を前記廃棄物(3)が完全燃焼に至らない量に抑制しつつ前記廃棄物(3)の一部を自家燃焼させ、その燃焼熱により前記廃棄物(3)に含まれる有機物を乾留し、前記乾留により可燃性ガス(22)を生成し、その可燃性ガス(22)を燃焼室(26)にて燃焼させるものである。
【０００４】
具体的には、前記焼却炉(2)には、前記焼却炉(2)内に投入された廃棄物(3)に着火する着火装置(21)の他、開閉自在の廃棄物投入口(11)及び焼却物排出口(不図示)が設けられる。また、前記焼却炉(2)に接続した燃焼室(26)には、着火装置(31)が設けられ、この着火装置(31)は、燃焼室の中途部に設けられた温度センサ(28)に連係される制御装置(28')により制御される。さらに、燃焼室(26)の出口には、可燃性ガス(22)の燃焼温度を検出する温度センサ(35)が設けられ、この温度センサ(35)により前記焼却炉(2)および前記燃焼室(26)への供給空気量が同時に制御される。
【０００５】
すなわち、前記燃焼室(26)に接続して可燃性ガスを燃焼させる酸素を供給する燃焼室酸素供給装置(30)を設け、乾留工程において、前記温度センサ(35)にて検出された可燃性ガスの燃焼温度に連係して前記燃焼室酸素供給装置(30)から前記燃焼室(26)内に供給される酸素の量を制御する燃焼室酸素供給量制御装置(35',35'')を設けている。さらに、前記焼却炉(2)内の底部へ酸素を供給する焼却炉酸素供給装置(10)を設け、乾留工程において、前記温度センサ(35)の検出温度が所定温度以上の時には酸素の供給量を減少させ、所定温度以下の時には酸素の供給量を増大させるように、前記焼却炉酸素供給装置(10)から前記焼却炉(2)内に供給する酸素の量を制御する焼却炉酸素供給量制御装置(35''')を設けている。
【０００６】
そして、乾留工程では、焼却炉酸素供給量制御装置(35''')は、前記温度センサ(35)にて測定される可燃性ガスの燃焼温度と予め設定された温度とを比較して、焼却炉(2)内へ供給する酸素供給量を制御し、また燃焼室酸素供給量制御装置(35',35'')は、前記温度センサ(35)にて測定される可燃性ガスの燃焼温度と予め設定された温度とを比較して、燃焼室(26)内へ供給する酸素供給量を制御することで、バーナ燃焼温度を一定に維持する（第４頁左欄第２０−２３行、同頁右欄第１−５行、第３図）。
【０００７】
そして、乾留の進行に伴い、バーナ燃焼温度が所定に維持できずに低下する一方、焼却炉(2)内の温度は一旦急上昇した後、灰化の進行に伴って下降する、というおき火工程へ移行する。この際、焼却炉(2)内に設けられ炉内温度を設定温度以下に監視する温度センサ(20)が発動し、その信号は制御装置(20')を介して空気供給口(4'')に接続された空気供給バルブ(9')に送られて開弁動作が行われ、前記乾留工程は終了する（第７頁左欄第３−１７行）。
【特許文献１】特公平５−４６３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来、乾留工程からおき火工程へ移行する際、燃焼室へ供給する空気量は絞られ、おき火工程ではこの絞られた一定状態に維持されている。しかしながら、おき火工程の進行に伴い、燃焼室へ供給すべき空気量は変化するので、その空気量を一定に維持する場合には、おき火工程初期に空気不足による発煙を生じ、あるいは逆に、おき火工程終盤に空気過剰となっていた。
【０００９】
このように、前記特許文献１に記載の発明のような従来技術では、おき火工程においては、燃焼室温度を考慮した制御がなされていない。また、仮にそれをするにしても、焼却炉(2)や燃焼室(26)への供給空気量は、空気供給バルブ(38,32',34')を開弁または閉弁して増減しており（第５頁左欄第２６−２８行）、微妙な開度調整ひいては焼却制御ができないものであった。また、おき火工程における燃焼室温度の低下をバーナの燃焼量の増加で対応しようとすると、バーナの補助燃料の消費量が多くなるものであった。
【００１０】
さらに、特に乾留工程中、燃焼不良を防止するには、乾留ガス量、燃焼室着火装置の燃焼量、燃焼室への供給空気量のバランスを保つ必要があるが、前記特許文献１に記載の発明のように、着火装置の動作が一定でなく、しかも焼却炉や燃焼室への供給空気量を同時に調整するのでは、制御が困難で、燃焼不良を生じるおそれがあった。
【００１１】
この発明が解決しようとする課題は、簡易な構成および制御で、特におき火工程であるが好ましくは乾留工程においても、燃焼不良の改善と、燃費の改善とを図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、被焼却物を収容して乾留ガス化するガス化室と、助燃バーナを有し、前記ガス化室からの乾留ガスを燃焼させる燃焼室と、この燃焼室内への供給空気量を調整する燃焼空気量調整手段と、おき火工程において、前記ガス化室への供給空気量を一定値に維持した状態で、前記燃焼室を設定温度に維持するように前記燃焼空気量調整手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする乾留焼却炉である。
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、特におき火工程において、燃焼室を設定温度（一つの値だけでなく設定範囲を含む）に維持するように、燃焼室の温度に基づき燃焼室内への供給空気量を調整する。これにより、おき火工程中の燃焼不良を改善できる。しかも、この際、ガス化室への供給空気量は、一定値（ある幅をもった一定値）に維持されるので、簡易な制御で実現できる。また、おき火工程の進行に伴う燃焼室温度の低下防止を供給空気量の調整により行うので、助燃バーナの流量を増加する必要がなく、補助燃料の消費を抑制できる。ここで、ガス化燃焼終了後のおき火工程は、可燃物から可燃ガスが出た後の炭素が残った状態の主として炭の燃焼を行う工程である。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記燃焼空気量調整手段は、前記燃焼室内への空気供給用の燃焼空気路に設けられ、駆動モータの作動により回転停止位置を変更することで、前記燃焼空気路の開度を調整する燃焼空気ダンパから構成され、前記制御手段は、前記燃焼室内またはその出口に設けた燃焼室温度センサの検出温度に基づき、前記駆動モータの作動を制御することを特徴とする請求項１に記載の乾留焼却炉である。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、燃焼空気ダンパの回転停止位置を駆動モータにて調整する構成であるから、燃焼室内へ供給する空気量を簡易な構成および制御で、任意に調整できる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、前記制御手段は、前記助燃バーナを一定量で燃焼させると共に、前記ガス化室へ一定量の空気を供給した状態で、前記駆動モータを制御することを特徴とする請求項２に記載の乾留焼却炉である。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、助燃バーナの燃焼量が一定に維持されると共に、ガス化室へ供給する空気量が設定値に維持される。従って、燃焼室への供給空気量を独立して制御するので、容易な制御で安定した灰化を図ることができる。ここで、燃焼量とは、発熱量と等価の概念である。また、一般的に燃焼室内で燃焼可能な熱量は燃焼室容積に略比例し、被焼却物の燃焼熱と補助燃料の燃焼熱との和が略一定となるが、燃焼室の可能全燃焼量は、この燃焼熱の和に相当する。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、前記燃焼室内での燃焼中、前記制御手段は、前記燃焼空気ダンパを前記燃焼空気路の全開位置まで一旦戻した後、設定量だけ閉じることで前記燃焼空気路の開度を調整することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の乾留焼却炉である。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、ステッピングモータとロータリエンコーダとの組合せによる燃焼空気ダンパの回転停止位置の絶対座標方式を用いなくても、位置確認が可能となり正確な制御ができる。しかも、燃焼室内での燃焼中は、空気不足による発煙を防止する観点から燃焼空気ダンパを全閉位置にすることはできないが、本発明によれば、全開位置で位置確認を行うので、発煙などの弊害を防止できる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、前記制御手段は、前記燃焼空気量調整手段による前記燃焼室内への供給空気量を一定値に維持した状態で、前記ガス化室への供給空気量を調整する乾留工程を行った後、前記ガス化室への供給空気量を一定値に維持した状態で、前記燃焼空気量調整手段による前記燃焼室内への供給空気量を調整するおき火工程を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の乾留焼却炉である。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、乾留工程では、燃焼室内への供給空気量を一定値に維持した状態でガス化室への供給空気量を調整し、おき火工程では、ガス化室への供給空気量を一定値に維持した状態で燃焼室内への供給空気量を調整する。このように、ガス化室と燃焼室のいずれか一方への供給空気量を保持しつつ、他方への供給空気量を調整するので、制御が容易である。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、被焼却物を収容して乾留ガス化するガス化室と、助燃バーナを有し、前記ガス化室からの乾留ガスを燃焼させる燃焼室とを備えた乾留焼却炉の運転方法であって、前記助燃バーナを一定量で燃焼させると共に、前記ガス化室へ所定量の空気を供給した状態で、前記燃焼室の温度に基づき前記燃焼室内への供給空気量を調整する工程を含むことを特徴とする乾留焼却炉の運転方法である。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、特におき火工程において、燃焼室を設定温度に維持するように、燃焼室の温度に基づき燃焼室内への供給空気量を調整する。これにより、おき火工程中の燃焼不良を改善できる。しかも、この際、助燃バーナの燃焼量が一定に維持されると共に、ガス化室へ供給する空気量が設定に維持されるので、簡易な制御で実現できる。また、おき火工程の進行に伴う燃焼室温度の低下防止を供給空気量の調整により行うので、助燃バーナの流量を増加する必要がなく、補助燃料の消費を抑制できる。
【００２４】
さらに、請求項７に記載の発明は、被焼却物を収容して乾留ガス化するガス化室と、助燃バーナを有し、前記ガス化室からの乾留ガスを燃焼させる燃焼室とを備えた乾留焼却炉の運転方法であって、前記燃焼室への供給空気量を一定値に維持した状態で、前記ガス化室への供給空気量を調整する乾留工程、その後、前記ガス化室への供給空気量を設定値に維持した状態で、前記燃焼室への供給空気量を調整するおき火工程を行うことを特徴とする乾留焼却炉の運転方法である。
【００２５】
請求項７に記載の発明によれば、乾留工程では、燃焼室内への供給空気量を一定値に維持した状態でガス化室への供給空気量を調整し、おき火工程では、ガス化室への供給空気量を設定値に維持した状態で燃焼室内への供給空気量を調整する。このように、ガス化室と燃焼室のいずれか一方への供給空気量を保持しつつ、他方への供給空気量を調整するので、制御が容易である。
【発明の効果】
【００２６】
この発明によれば、簡易な構成および制御で、特におき火工程において、燃焼不良の改善と、燃費の改善とを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
つぎに、この発明の実施の形態について説明する。
本発明の乾留焼却炉は、乾留ガス化方式および二次燃焼方式の焼却炉であり、着火手段を有するガス化室と、助燃バーナを有する燃焼室とを備える。
【００２８】
ガス化室は、中空ボックス状に形成され、開閉可能な投入扉を有する。ガス化室内には、前記投入扉から、廃棄物などの被焼却物が投入され収容される。また、ガス化室には、収容された被焼却物に点火するための着火手段が設けられる。この着火手段は、ガス化室の側壁や前記投入扉などに設けられ、補助燃料を燃焼させるバーナが好適に用いられる。この着火バーナにて点火された被焼却物を燃焼（乾留を含む）させるために、ガス化室内へはガス化空気路を介して外部から空気（ガス化空気という）が導入可能である。このガス化空気路を介したガス化室内への空気供給は通常、ガス化室の炉床から行われる。さらに、ガス化室には、ガス化室内の温度を計測するガス化室温度センサが設けられる。
【００２９】
燃焼室は、ガス化室の上部や中央部と連通して設けられる。この際、典型的には燃焼室は、水平方向または垂直方向に配置される。燃焼室を水平に配置する場合には、ガス化室の上壁または側壁と、燃焼室の左右方向一端部とを接続する。一方、燃焼室を垂直に配置する場合には、ガス化室の側壁または上壁と、燃焼室の下端部とを接続する。このようにして、燃焼室は、一端部がガス化室と連通して設けられる。そして、そのような燃焼室の他端部には、上方へ延出して排気筒（煙突）が設けられ、外気と連通される。さらに、燃焼室には、助燃バーナが設けられる。この助燃バーナは、補助燃料を燃焼させるものであり、燃焼室の前記一端部に設けられる。
【００３０】
燃焼室には、助燃バーナに近接して、ガス化室からの乾留ガスの導入部が設けられる。この導入部へ外部から空気（燃焼空気という）を導入するために、燃焼室には燃焼空気路が接続されている。このようにして、燃焼室の一端部には、助燃バーナに近接して、乾留ガスとその燃焼空気が導入され燃焼されるので、この部分を乾留ガスバーナと呼ぶこともできる。さらに、燃焼室には、この燃焼室内の温度を計測する燃焼室温度センサが設けられる。本実施形態では、この燃焼室温度センサは、燃焼室の出口付近に設けられる。ここで燃焼室の温度とは、燃焼室における燃焼反応がほぼ完了した燃焼ガス温度を意味する。
【００３１】
ガス化空気路を介したガス化室内への空気供給、燃焼空気路を介した燃焼室内への空気供給、ガス化室の着火バーナへの空気供給、および燃焼室の助燃バーナへの空気供給は、送風機からの空気をそれぞれへ送り込むことでなされる。本実施形態では、一つの共通の送風機から前記各所へ空気が供給可能とされる。送風機から前記各所へ送り込まれる各空気量は、それぞれに設けられた空気量調整手段により設定される。
【００３２】
この空気量調整手段としては、典型的にはダンパが使用される。このダンパは、駆動モータあるいはソレノイドなどの作動により、それが設けられた管路の開度を変更する弁体である。具体的には、各バーナへの空気路、前記ガス化空気路、および前記燃焼空気路に設けられる各ダンパは、その管路の長手方向と垂直な回転軸まわりに回転可能に保持された板材から構成できる。そして、そのダンパの回転停止位置を変更することで、管路の開閉の有無、好ましくはさらに開き具合の調整も可能に構成される。但し、このような管路の開度調整は、ダンパの回転動作によらず、ダンパの往復動作により行う構成としてもよい。
【００３３】
本実施形態では、ガス化空気路に設けるガス化空気ダンパと、燃焼空気路に設ける燃焼空気ダンパとは、それぞれ板状とされ、管路に設けた弁箱内で回転軸により回転可能である。ここで、前記回転軸は、ダンパを構成する板材の中央に配置（バタフライ式）してもよいが、ダンパを構成する板材の一側端部に配置（片持ち式）するのがよい。
【００３４】
すなわち、片持ち式によれば、管端に蓋をする構成とすることができるから、管路の全閉が確実かつ容易に可能となる。従って、確実な全閉が要求されるガス化空気ダンパには特に好適である。また、片持ち式のダンパは、バタフライ式のダンパと比較して、回転に対する制御範囲はおよそ２０°くらいと狭いが、回転角度に対する空気流量特性における直線性が開度の小さい範囲において優れているので、閉止特性および小流量域で精密な制御が必要な乾留ガス化制御には最適な特性を備えている。
【００３５】
いずれにしても、各ダンパは、その停止位置を変更することで、その管路の流通空気量を調整する。従って、これら各ダンパの停止位置を調整することで、運転工程などに応じて、前記ガス化室、前記燃焼室、および前記各バーナへの各送風量を変化させることができる。
【００３６】
また、本実施形態においては、送風機による空気の吐出圧（風圧）は、ほぼ一定に保持可能に制御される。送風機の特性として、送風量を変えると風圧も変化するが、風圧をほぼ所定圧に保持しつつ、送風量を変化可能とする。そのために、送風機は、その回転数を制御可能なものが使用される。典型的には、インバータ制御にて回転数を制御可能な送風機が使用される。そして、送風機と前記各ダンパとの間の空間には、その空間内の圧力を計測する圧力センサが設けられており、その圧力センサの出力に基づき、送風機の回転数を制御可能としている。
【００３７】
ガス化室や燃焼室およびそれらに設けた各バーナへの送風量や風圧、および各バーナへの補助燃料の供給量、各バーナへの空気と補助燃料の供給を伴う各バーナの作動などは、制御手段により制御される。具体的には、制御手段は、前記各ダンパの停止位置をそれぞれ制御することで、着火バーナへの供給空気量、ガス化空気路を介したガス化室への供給空気量、助燃バーナへの供給空気量、および燃焼空気路を介した燃焼室への供給空気量を変更可能である。また、制御手段は、圧力センサの出力に基づき送風機の回転数をインバータ制御することで、送風機から前記各ダンパを通過させる空気の風圧を一定にすることができる。さらに、制御手段は、燃料供給管に設けられたバルブを開閉制御することにより、前記各バーナへの補助燃料の供給量を切り替える。
【００３８】
このような制御は、予め設定された手順（プログラム）に従い、ガス化室および燃焼室に設けた各温度センサ、および前記各ダンパと送風機との間に設けた圧力センサの出力、さらには制御手段自体が把握する経過時間などを用いてなされる。
【００３９】
次に、前記乾留焼却炉を用いた典型的な焼却作業について説明する。この焼却炉は、被焼却物を順次投入して連続焼却するのではなく、バッチ処理により焼却を行うものである。つまり、最初にガス化室内へ被焼却物を投入収容した後、プレパージ工程、予熱工程、着火工程、乾留工程、おき火工程、およびポストパージ工程の順に処理され、これら一連の処理が完了するまでは、ガス化室に新たに被焼却物が投入されることはない。
【００４０】
ところで本実施形態では、助燃バーナは、その燃焼量を一定量に維持可能に燃焼を制御される。具体的には、燃焼室の全発熱量が所定状態に維持されるように、補助燃料の供給量が所望状態に維持されて燃焼状態が保持される。この際、本実施形態では、助燃バーナへの供給空気量を調整するダンパも、助燃バーナの運転時には一定状態に固定的に維持される。このような助燃バーナの一定量燃焼は、本実施形態では少なくともおき火工程においてなされる。さらに、おき火工程に加えて、乾留工程における助燃バーナの運転時にも、助燃バーナの一定量燃焼を行うのが好ましい。また、着火工程においても、助燃バーナの一定量燃焼を行ってもよい。
【００４１】
助燃バーナの燃焼量を一定に保持する場合、助燃バーナ用空気ダンパは、一定量に固定しておけばよく、その開度調整は不要となる。また、助燃バーナは、高燃焼量と低燃焼量とを選択できるようにし、着火工程およびおき火工程においては、燃焼室温度の低下を防ぐ目的で高燃焼とし、乾留工程においては、被焼却物のガス化量を増加するために低燃焼としてもよい。
【００４２】
プレパージ工程は、各バーナを停止した状態で燃焼空気ダンパのみを開けて、燃焼空気路から燃焼室内へ空気を送り込むことで、ガス化室および燃焼室内の空気を外部へ排出して、安全確保を図る工程である。設定時間だけプレパージ工程を継続した後、予熱工程へ移行する。
【００４３】
予熱工程は、ダイオキシン類を分解できる温度以上に、早期に燃焼室温度が上昇するように予熱する工程である。そのために、まず、助燃バーナを作動させることにより、燃焼室内を設定された着火開始温度まで予熱する。つまり、燃焼室内で補助燃料を燃焼させることで、燃焼室内の温度を上昇させる。この予熱工程では、ガス化空気ダンパは閉じる一方、燃焼空気ダンパは、所定状態で開かれた状態に維持される。そして、燃焼室内が所定の着火開始温度に到達すると着火工程へ移行する。
【００４４】
着火工程は、助燃バーナに加えて、着火バーナも運転を開始し、その炎でガス化室内の被焼却物に着火する工程である。つまり、着火バーナにより補助燃料を燃焼させて被焼却物に着火する。この着火工程では、ガス化室へ所定量（被焼却物定格焼却能力の理論空気量以下（２０％程度が望ましい））の空気を供給することで、ガス化室内の未燃物への着火域の広がりとガス化室発熱の増加による燃焼室温度上昇とを促進する。そして、乾留工程では、燃焼室は、ダイオキシン類を分解できる温度以上（約８００℃以上）に保持するのがよいが、その温度まで早期に到達させ、且つ被焼却物への着火を確実にするために、本実施形態では、比較的早期に着火バーナが運転を開始し、しかも設定された燃焼室の着火終了温度まであるいは設定時間だけ連続運転を継続する。この着火工程では、ガス化空気ダンパおよび燃焼空気ダンパは、所定状態で開かれた状態に維持される。
【００４５】
着火工程にて燃焼室内の温度が着火終了温度以上になるか、あるいは着火工程における運転時間が設定時間だけ経過すると、乾留工程へ移行する。この乾留工程への移行に伴い、着火バーナは作動を停止する。これ以降、着火バーナは、乾留ガスの発生を促す必要があるときに作動を再開する。具体的には、水分の多いゴミなどで燃焼室温度が十分上がらない場合に、ガス化室の温度を上げるために作動を再開することがある。
【００４６】
乾留とは、ガス化室内への供給空気量を制限した状態で、ガス化室内の被焼却物を加熱することにより、この被焼却物から乾留ガスを発生させることをいう。乾留工程は、被焼却物を蒸し焼き状態で燃焼するものといえる。そして、乾留工程は、ガス化室内で乾留ガスを発生させながら、この発生した乾留ガスを燃焼室内で燃焼させ、さらにこの燃焼排ガスを排気筒上部から排出する工程である。この乾留工程にて安定的に乾留状態が維持される。
【００４７】
さらに具体的に説明すると、この乾留工程は、被焼却物をダイオキシン類の発生が少ない乾留ガス化方式にて焼却処理するものであり、ガス化室内で発生したダイオキシン類を燃焼室内で熱分解する工程である。しかも、燃焼室内の燃焼において発生するダイオキシン類も、燃焼室内を８００℃以上とすることにより、この燃焼室内で熱分解される。
【００４８】
乾留工程においては、助燃バーナは、その燃焼量が一定に維持されており、設定された燃焼停止温度に達しない限り作動を継続する。一般的に、燃焼室内で燃焼可能な被焼却物の燃焼量（焼却能力）kg/hは、（（燃焼室容積m3×燃焼室負荷kcal/m3h）−助燃バーナの低位発熱量kcal/h）／被焼却物の低位発熱量kcal／kgと定義される。ここで、燃焼室容積と燃焼室負荷とは、焼却炉ごとに定まった値をとる。従って、被焼却物の焼却時、燃焼室で燃焼可能な熱量は、「被焼却物の焼却熱量＋助燃バーナの低位発熱量」が一定値をとることになり、これを燃焼室の可能全燃焼量と定義する。
【００４９】
そして、本実施形態では、助燃バーナの燃焼量が、燃焼室の可能全燃焼量に対し約６０％〜５％、好ましくは３０％〜２０％に設定される。助燃バーナの燃焼量が少ないほど被焼却物の焼却量が増えるが、少なくし過ぎると予熱能力あるいはおき火段階での加熱能力が低下し燃焼室温度が低下する。但し、前述のように、助燃バーナは、高燃焼量と低燃焼量とを選択できるように構成してもよく、その場合でも乾留工程では低燃焼で一定に維持し、予熱工程およびおき火工程において、高燃焼と低燃焼とを燃焼室温度の変化に基づき制御することができる。
【００５０】
また、燃焼空気路の燃焼空気ダンパも所定状態に維持されて、燃焼室への供給空気量も所定量以上の一定に維持される。この所定量以上とは、焼却炉で燃焼させる被焼却物の最大焼却量に相当する必要な空気量（通常空気比１．５〜２程度）である。こうして助燃バーナの燃焼量および燃焼室への供給空気量を一定に維持しておくことで、乾留工程では、燃焼室の温度に基づき、ガス化室への供給空気量を調整するだけで、ガス化室における乾留ガスの発生と、その発生した乾留ガスの燃焼室における燃焼とを、安定して行うことができる。そのために、制御手段は、燃焼室を乾留用設定温度に維持するように、燃焼室温度センサの出力に基づき、ガス化空気路のガス化空気ダンパの開度を調整する。
【００５１】
乾留工程の前記制御により、乾留が安定して行われるが、乾留の進行に伴い、燃焼室温度を所定に維持できず低下してくる。このようにして、乾留ガス量が減少した状況で燃焼室温度が低下する場合に備えるために所定の最低乾留工程時間が経過し、かつ設定された移行温度まで燃焼室の温度が低下した後、おき火工程へ移行する。
【００５２】
あるいは、乾留工程からおき火工程への移行は、ガス化室へ供給すべき空気量が設定値を超えたことに基づいて行ってもよい。つまり、乾留の進行に伴いガス化室へ供給すべき空気量は増大する傾向にあるが、その供給空気量が設定値を超えると、乾留終盤と判定するのである。この場合のおき火判定は、典型的には、次のようにしてなされる。すなわち、ガス化空気ダンパの全開を、マイクロスイッチなどの位置検出器にて検出し、その検出信号に基づき乾留工程終盤を把握する。この際、前記全開を検出した時点、またはそれから所望の時間遅れをもたせて（具体的には数分程度の所定時間経過後）、おき火工程へ移行する。ここで、ガス化空気ダンパの「全開」とは、おき火に必要な最大風量を供給可能な開度という。
【００５３】
おき火工程は、乾留ガスが発生した残りの被焼却物（炭化した状態の被焼却物）をおき火（いわゆる「おき」）の状態で燃焼させる工程である。このおき火工程においても、助燃バーナは、その燃焼量が一定に維持される。また、ガス化空気ダンパは、原則として一定開度を維持する。そして、その状態で燃焼室をおき火用設定温度に維持するように、制御手段は、燃焼室温度センサの出力に基づき、燃焼空気路の燃焼空気量調整手段を制御する。ここで、「燃焼室をおき火用設定温度に維持する」には、好ましくは、燃焼室温度センサの出力がおき火用設定温度となるように燃焼空気量調整手段を制御する。具体的には、燃焼室温度が上がると、燃焼室への供給空気量を増大させ、逆に燃焼室温度が下がり過ぎると、燃焼室への供給空気量を絞るように、燃焼空気ダンパの駆動モータの回転を制御する。
【００５４】
しかしながら、この発明は、この形態に限定されるものではない。すなわち、「燃焼室をおき火用設定温度に維持する」構成としては、おき火工程において、前記温度センサによる検出温度を複数段階定め、この各段階毎に予め燃焼空気量調整手段による調整値をプリセットしておき、前記検出温度が定められた温度となる毎に燃焼空気量調整手段を前記調整値に制御する形態を含む。この形態の具体例を説明するに、前記検出温度が７５０℃となると、燃焼空気路の開度を８０％とし、前記検出温度が７００℃となると前記開度を５０％とし、前記検出温度が６００℃となると、前記開度を２０％とする。
【００５５】
また、「燃焼室をおき火用設定温度に維持する」構成としては、おき火工程開始からの経過時間をタイマーにより検出して燃焼空気量調整手段をプリセットした複数段階の調整値に制御する形態をも含むものである。この形態では、おき火工程開始からの時間経過とともに、燃焼空気路の開度がプリセットされた複数段階の開度に制御される。
【００５６】
ここで、燃焼空気量調整手段としての燃焼空気ダンパの駆動モータにステッピングモータを用い、且つ燃焼空気ダンパの回転軸にロータリエンコーダを設けておけば、燃焼空気ダンパの回転停止位置の絶対座標を正確に把握でき、精密な制御が可能となる。但し、シンクロナスモータなど、励磁時間に比例した回転角度を得ることのできる駆動モータを使用するのが、簡易で安価である。
【００５７】
この場合、燃焼空気ダンパの全閉位置と全開位置の内、少なくとも全開位置をマイクロスイッチなどの位置検出器にて検出することで、原点確認を可能とする。全閉位置ではなく全開位置で原点確認を行うのは、燃焼室内での燃焼中は、発煙防止の観点から燃焼空気路を完全閉鎖することができないからである。
【００５８】
燃焼空気ダンパの回転停止位置を変更する場合、その都度、一旦前記原点に戻した後、所望の回転停止位置まで駆動モータを駆動してもよいが、制御の迅速性の観点から、現在の回転停止位置から相対的に回転停止位置を変動させるのがよい。但し、特に燃焼空気ダンパの位置を段階制御する場合には、回転停止位置の変更時に、一旦原点まで戻した後、次工程に対応した回転停止位置まで変動させてもよい。
【００５９】
たとえば、乾留工程中の全開位置、おき火工程前半の中間位置、おき火工程後半の全閉位置の三段階で制御する場合、それぞれに対応した励磁時間を予め定めておき、燃焼空気ダンパの位置を変更する際には、燃焼空気ダンパの原点確認後に、各工程に対応した励磁時間だけ駆動モータを励磁して、燃焼空気ダンパを所望位置まで回転させればよい。ここで、燃焼空気ダンパの「全閉」とは、ガス化空気ダンパによるガス化空気路の全閉の場合とは異なり、燃焼空気路を完全閉鎖する位置から僅かに開いた状態とされる。そのために、全閉位置も、マイクロスイッチなどの位置検出器にて検出可能とするのが好ましい。
【００６０】
おき火工程においても、乾留工程の場合と同様、燃焼室からの燃焼排ガスは、排気筒から排出される。そして、このようなおき火工程が設定時間経過するか、あるいはガス化室温度が設定温度まで低下すると、おき火工程を終了し、ポストパージ工程へ移行する。
【００６１】
ポストパージ工程は、ガス化室および燃焼室を冷却する工程である。このポストパージ工程においては、前記両バーナをともに停止させ、ガス化空気ダンパは閉じた状態で、燃焼空気ダンパを開いて、ガス化室および燃焼室の空気を外部へ排出することで冷却が図られる。そして、設定時間に亘るポストパージ工程が終了するか、ガス化室内の温度が所定温度以下になると、ガス化室内に残った未燃物（灰など）を取り出し、焼却処理を終了する。
【実施例】
【００６２】
以下、この発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の乾留焼却炉の一実施例を示す概略構成図である。本実施例の乾留焼却炉は、乾留ガス化方式および二次燃焼方式により、廃棄物などの被焼却物を焼却処理する装置である。本実施例の乾留焼却炉は、着火バーナ１を有し被焼却物（不図示）を収容するガス化室２と、このガス化室２内の被焼却物から発生させた乾留ガスを燃焼させる助燃バーナ３付きの燃焼室４と、この燃焼室４からの排ガスを装置外へ排出する排気筒５と、ガス化室２や燃焼室４およびそれらに設けた前記各バーナ１，３へ空気を供給する送風機６と、前記各バーナ１，３および前記送風機６などを制御する制御器７とを備える。
【００６３】
ガス化室２は、被焼却物を収容可能に、たとえば角型状の中空に形成されている。本実施例のガス化室２には、正面の上下に、被焼却物の投入扉８と焼却後の灰出し扉９とが開閉可能に設けられており、側面に、着火バーナ１が設けられている。この着火バーナ１は、補助燃料を燃焼させるものである。そのために、着火バーナ１には、給油ライン（不図示）を介して補助燃料が供給される。ここで、着火バーナ１の燃焼量は、そのノズルにより略決定される。また、着火バーナ１への補助燃料の供給の有無は、前記給油ラインに設けた電磁弁（不図示）の開閉によりなされる。
【００６４】
本実施例の着火バーナ１は、ガス化室２の中央部よりやや下方に配置されており、先端部をガス化室２内へ向けて横向きに設けられる。この着火バーナ１には、送風機６に接続される着火バーナ空気路１０を介して、送風機６からの空気が供給可能である。そして、その着火バーナ空気路１０には、着火バーナ１の手前に着火バーナダンパ１１が設けられており、着火バーナ１への供給空気量を調整可能である。本実施例の着火バーナダンパ１１は、ソレノイドにより上下位置を変更されて開度調整するものである。
【００６５】
また、ガス化室２には、ガス化室２内の温度を計測するためのガス化室温度センサ１２が設けられる。本実施例のガス化室温度センサ１２は、ガス化室２から燃焼室４への出口部付近に設けられる。さらに、ガス化室２には、ガス化室２内へ空気を導入するガス化空気路１３が接続されている。このガス化空気路１３は、送風機６からの空気をガス化室２の炉床からガス化室２内へ導入するものであり、その管路にはガス化空気ダンパ１４が設けられる。
【００６６】
ガス化室２の上部には、燃焼室４が接続される。本実施例の燃焼室４は、水平に配置された細長い円筒状とされており、その一端部（基端部）の周側壁にガス化室２が接続される。図２は、本実施例の燃焼室４を示す概略縦断面図であり、ガス化室２が接続される基端部を示している。この図に示すように、燃焼室４の基端部には、助燃バーナ３が設けられる。この助燃バーナ３には、補助燃料が供給可能とされ、その補助燃料の供給量はノズルチップ１５にて略一定とされる。また、この助燃バーナ３には、助燃バーナ空気路１６を介して送風機６からの空気が供給される。そして、その助燃バーナ空気路１６には、助燃バーナ３への供給空気量を決定する助燃バーナダンパ１７が設けられる。本実施例の助燃バーナダンパ１７は、助燃バーナ空気路１６の管路の長手方向と直角方向に配置された回転軸まわりに回転可能に設けられた板材からなる。従って、その回転停止位置を調整することで、助燃バーナ３への供給空気量を調整することができるが、本実施例では所定の開度に固定される。
【００６７】
さらに、燃焼室４には燃焼空気路１８が接続される。この燃焼空気路１８は、ガス化室２からの乾留ガスを助燃バーナ３にて燃焼させるために、乾留ガスに空気を混合するものである。本実施例では、燃焼室４は、内筒１９と外筒２０とから二重の円筒状に形成されており、その二重の筒体１９，２０間の隙間が、燃焼空気路１８の末端部として利用される。この場合、二重の筒体１９，２０は、燃焼室４の壁を構成し、内筒１９内が燃焼室として実質的に機能する。
【００６８】
送風機６からの燃焼空気は、燃焼空気ダンパ２１を介して、前記二重の筒体１９，２０の先端部へ供給される。そして、その供給された空気は、内外の筒体１９，２０間の隙間を介して、その基端部へ導かれ、内筒１９の基端部に配置したバーナ筒２２へ供給される。内筒の基端部のバーナ筒２２には、ガス化室２からの乾留ガスも供給され、助燃バーナ３により乾留ガスを燃焼させる乾留ガスバーナ２３が構成される。
【００６９】
この乾留ガスバーナ２３についてさらに具体的に説明すると、図２に示すように、燃焼室４を構成する内筒１９の基端部には、内筒１９よりも小径の円筒状のバーナ筒２２が同軸上に配置されている。バーナ筒２２の基端部には、フランジ２４が設けられ、このフランジ２４に外筒２０の基端部が接合されて、バーナ筒２２と外筒２０との間の円筒状空間は、外筒２０の基端部において閉塞される。これと同様に、図示していないが、内筒１９と外筒２０との間の円筒状空間は、外筒２０の先端部において閉塞される。
【００７０】
円筒状のバーナ筒２２には、その周側壁に複数の第一開口２５，２５…が、周方向および軸方向に離隔して、それぞれ貫通形成されている。また、バーナ筒２２の先端部には、径方向外側へ延出してツバ部２６が形成されており、このツバ部２６の外周縁が、内筒１９の基端部の内周面に当接される。そして、このツバ部２６にも、周方向に等間隔に複数の第二開口２７，２７…が貫通形成されている。但し、ツバ部２６の外周縁と内筒１９の内周面との間に僅かに隙間を空け、この隙間を第二開口２７としてもよい。
【００７１】
バーナ筒２２は、内筒１９の基端部から基端側へ延出して配置されるが、その延出部に貫通形成された開口にガス化室２との接続管２８が設けられる。これにより、ガス化室２からの乾留ガスは、接続管２８を介してバーナ筒２２内へ導入される。また、外筒２０の先端部の周側壁に形成した開口（不図示）から供給される燃焼空気は、外筒２０と内筒１９との隙間を通って、外筒２０とバーナ筒２２との隙間へ導かれる。そして、その燃焼空気は、バーナ筒２２の周側壁に形成された第一開口２５，２５…や、ツバ部２６に形成された第二開口２７，２７…を介して、バーナ筒２２や内筒１９内へ導入される。バーナ筒２２の基端部には、先端側へ向けて助燃バーナ３が設けられているので、前記バーナ筒２２内へ供給された乾留ガスおよび燃焼空気は、混合して助燃バーナ３の火炎により着火され、燃焼室４（内筒１９）内で燃焼する。
【００７２】
ところで、内筒１９と外筒２０との隙間に空気が流れることにより、燃焼室４の冷却を図ることができる。また、内筒１９の内面にセラミックファイバー製の円筒体２９を挿入することで、断熱が図られる。これにより、燃焼室温度の上昇を可能とし、また筒体１９，２０の冷却を行うことができ、二重の効果を発揮する。
【００７３】
上述したように、燃焼室４の基端部には、助燃バーナ３が設けられており、燃焼空気路１８からの空気が助燃バーナ３の近傍に流入することで、助燃バーナ３からの混合気と乾留ガスの混合が均等かつ良好となり、燃焼性が向上する。しかも、助燃バーナ３の近傍は、ガス化室２と燃焼室４との接続部でもあるので、乾留ガスに空気を効果的に混合できる。
【００７４】
燃焼室４の先端部には、円筒状の排気筒５が上方へ延出して設けられる。そして、この排気筒５の下端部で、且つ前記燃焼室４の先端部と対面した周側壁には、図１に示すように、燃焼室出口の温度を計測する燃焼室温度センサ３０が設けられる。
【００７５】
前記送風機６は、前記着火バーナ空気路１０、前記ガス化空気路１３、前記助燃バーナ空気路１６、および前記燃焼空気路１８に共通的に空気を送り込むファンである。本実施例の送風機６は、インバータ制御にて送風圧が一定となるように回転数を制御可能としている。そして、前記送風機６と前記各ダンパ１１，１４，１７，２１との間の空間には、その空間内の圧力を計測する圧力センサ３１が設けられており、この圧力センサ３１の出力に基づき、前記送風機６の回転数を制御可能としている。
【００７６】
前記制御器７は、前記ガス化室２や前記燃焼室４およびそれらに設けた各バーナ１，３への送風量や風圧、および前記各バーナ１，３への補助燃料の供給などを制御する。具体的には、前記各ダンパ１１，１４，２１の駆動手段をそれぞれ制御することで、前記着火バーナ１への供給空気量、前記ガス化空気路１３を介した前記ガス化室２への供給空気量、および前記燃焼空気路１８を介した前記燃焼室４への供給空気量を変更できる。但し、本実施例では、助燃バーナダンパ１７は、所定状態に固定されているので、助燃バーナ３の作動時には一定量の空気が助燃バーナ３へ供給される。
【００７７】
また、前記制御器７は、前記圧力センサ３１の出力に基づき前記送風機６の回転数をインバータ制御することで、前記送風機６から前記各ダンパ１１，１４，１７，２１へ送る空気の風圧を一定にできる。さらに、前記各バーナ１，３への補助燃料の供給は、給油ライン（不図示）に設けられた前記電磁弁（不図示）を開閉制御することでなされる。
【００７８】
このような制御は、予め設定された手順（プログラム）に従い、ガス化室２および燃焼室４（排気筒５）に設けた各温度センサ１２，３０、および圧力センサ３１の出力、さらには制御器７自身が把握する経過時間などを用いてなされる。この制御器７による工程制御は、前記温度センサ１２，３０による温度制御を基本とし、これに時間制御を付加したものとしている。
【００７９】
ところで、前記ガス化空気ダンパ１４および前記燃焼空気ダンパ２１は、本実施例では次のような構成とされている。すなわち、まずガス化空気ダンパ１４について説明すると、図３は、本実施例のガス化空気ダンパ１４の構成を示す概略斜視図である。この図に示すように、ガス化空気路１３は、中空ボックス状の弁箱３２にて互いに接続される第一管３３と第二管３４とを備える。弁箱３２は、第一管３３や第二管３４の直径よりも大きな略直方体形状であり、図示例では、その上下面に第一管３３と第二管３４とが接続される。このようにして、第一管３３と第二管３４とが弁箱３２を介して接続されることで、全体としてガス化空気路１３が構成される。そして、少なくとも一方の管体（図示例では下側の第二管）３４は、弁箱３２内へ突出して配置されており、この突出部の管端３５を開閉するように、板状のガス化空気ダンパ１４が設けられる。
【００８０】
このガス化空気ダンパ１４は、前記管体３４の長手方向と垂直な回転軸３６まわりに、駆動モータ３７により回転可能とされた板材である。駆動モータ３７は、励磁時間に比例した回転角度を得ることができるモータ、たとえばシンクロナスモータから構成される。このガス化空気ダンパ１４は、弁箱３２内において前記管端３５に蓋をするよう当接する位置まで閉鎖可能である。そのために、前記回転軸３６は、板状のガス化空気ダンパ１４の一側端部に配置されると共に、前記管体３４の外方に配置されている。そして、駆動モータ３７の回転が、ギアボックス３８内に収容された減速歯車（不図示）を介して回転軸３６に伝達されることで、ガス化空気ダンパ１４が回転される。この回転軸３６の回転角度を制御して、ガス化空気ダンパ１４の回転停止位置を調整することで、ガス化空気路１３からガス化室２へ供給する空気量を調整できる。
【００８１】
ガス化空気ダンパ１４が前記管端３５に蓋をする全閉位置と、ガス化空気ダンパ１４が前記管端３５から設定分だけ開かれた全開位置とは、マイクロスイッチ３９，４０により検出される。ここで、ガス化空気ダンパ１４の全開位置は、送風圧や弁サイズなどにより異なるが、たとえば全閉状態から回転軸３６まわりに数度から十度程度開いた位置に設定される。
【００８２】
本実施例では、弁箱３２の側壁外面に、全閉用と全開用の二つのマイクロスイッチ３９，４０を上下に離隔して設けている。一方、前記回転軸３６には、弁箱３２の外側において、その回転軸３６から径方向外側へ延出して、棒状の操作アーム４１が設けられる。そして、回転軸３６の回転に伴い、前記操作アーム４１の先端部にて各マイクロスイッチ３９，４０が操作されることで、ガス化空気ダンパ１４の全閉位置と全開位置とが検出される。つまり、ガス化空気ダンパ１４が全閉位置にくると、操作アーム４１の先端部が全閉用マイクロスイッチ３９を操作して、ガス化空気路１３が閉じられたことが検出される。逆に、ガス化空気ダンパ１４が設定まで開かれると、操作アーム４１の先端部が全開用マイクロスイッチ４０を操作して、ガス化空気路１３が設定まで開かれたことが検出される。これら検出信号は、制御器７へ送られ、ガス化空気ダンパ１４の全閉または全開が認識される。
【００８３】
一方、本実施例では、燃焼空気ダンパ２１も、前記ガス化空気ダンパ１４と同様の構成である。そこで、以下では両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。
【００８４】
燃焼空気路１８も、図３に示すように、中空ボックス状の弁箱３２と、この弁箱３２内へ一端部を突出して設けられる管体３４とを備える。そして、この弁箱３２と管体３４とにより、送風機６と燃焼室４とが接続される。具体的には、図３において、弁箱３３の上面の第一管３３を省略して上面を閉じ、弁箱３３の一側面を開口して、この開口へ送風機６からの空気を供給するように構成している。ここで、弁箱３３への空気供給は、第二管３４が接続される面（この実施例では下面）以外の面から供給するように構成することができ、前記一側面の位置は特に限定されるものではない。また、ガス化空気路１３の場合と同様、弁箱３２は第一管３３を有し、弁箱３３の上面から供給するように構成することもできる。
【００８５】
いずれにしても、弁箱３２内へ突出する管体３４は、その管端３５が板状の燃焼空気ダンパ２１にて開閉される。この燃焼空気ダンパ２１は、前記管体３４の長手方向と垂直な回転軸３６まわりに、シンクロナスモータなどから構成される駆動モータ３７により、回転可能とされた板材である。従って、この回転軸３６の回転角度を制御して、燃焼空気ダンパ２１の回転停止位置を調整することで、燃焼空気路１８から燃焼室４内へ供給する空気量を調整できる。
【００８６】
燃焼空気ダンパ２１の全閉位置および全開位置も、ガス化空気ダンパ１４の場合と同様に、マイクロスイッチ３９，４０にて検出される。但し、燃焼空気ダンパ２１の全閉用マイクロスイッチ３９は、前記ガス化空気ダンパ１４の場合とは異なり、前記管端３５を完全に閉鎖する位置ではなく、若干開いた状態を検出する。この若干開いた状態とは、後述するおき火工程ＳＴ５の終了間際において、燃焼室４の過熱を防止するために必要な燃焼空気を確保するための開度である。但し、これに代えてまたはこれに加えて、前記管端３５を完全に閉鎖する位置に、マイクロスイッチを設けてもよい。なお、燃焼空気ダンパ２１の全開用マイクロスイッチ４０の位置は、必要な空気量に合わせてガス化空気ダンパ１４のそれと異ならせることは当然である。
【００８７】
次に、本実施例の乾留焼却炉の運転について説明する。まず、乾留焼却炉の運転開始に際し、投入扉８を開けて被焼却物をガス化室２内へ投入し、投入扉８を閉めて被焼却物をガス化室２内に収容する。そして、予め決められたプログラムに従い、制御器７により被焼却物の焼却処理がなされる。具体的には、通常、以下に述べるような処理が順次になされる。
【００８８】
この処理は、バッチ処理であり、図４に示すように、プレパージ工程ＳＴ１、予熱工程ＳＴ２、着火工程ＳＴ３、乾留工程ＳＴ４、おき火工程ＳＴ５、およびポストパージ工程ＳＴ６とからなる。そして、これら作業中には、送風機６を作動させるが、ガス化室２や燃焼室４への各供給空気量は、それぞれに設けたダンパ１４，２１の停止位置を調整することで設定される。その際、圧力センサ３１の出力に基づいて、送風機６の回転数を制御することで、所定の風圧で空気を供給できる。従って、各工程において所望の送風量を安定して供給できる。
【００８９】
プレパージ工程ＳＴ１は、各バーナ１，３を停止した状態で燃焼空気ダンパ２１のみを全開とし（その他は全閉）て、燃焼空気路１８から燃焼室４内へ空気を送り込むことで、ガス化室２および燃焼室４内の空気を外部へ排出して、安全確保を図る工程である。この際、燃焼空気ダンパ２１は、全開位置に保持される。この全開位置への位置決めは、全開用マイクロスイッチ４０の検出信号を利用することで確実になされる。所定時間だけプレパージ工程ＳＴ１を継続した後、予熱工程ＳＴ２へ移行する。
【００９０】
予熱工程ＳＴ２は、ダイオキシン類を分解できる温度以上に、燃焼室４内を予熱する工程である。より早く温度を上昇させるために、ガス化空気ダンパ１４を閉じる一方、燃焼空気ダンパ２１は若干開いた状態（全閉用マイクロスイッチ３９による全閉位置）で、助燃バーナ３のみを作動させる。このようにして燃焼室４内で補助燃料を燃焼させることにより、設定された着火開始温度まで燃焼室４内を予熱する。本実施例では、助燃バーナ３には、所定の補助燃料および空気が一定供給され、燃焼室４内の温度を６００〜７００℃まで予熱する。燃焼室４内の温度が着火開始温度以上になると、着火工程ＳＴ３が開始される。
【００９１】
着火工程ＳＴ３は、助燃バーナ３に加えて、着火バーナ１も運転を開始し、その炎でガス化室２内の被焼却物に着火する工程である。また、この着火工程ＳＴ３は、被焼却物に確実に着火させて乾留に至らせるための工程でもある。この着火工程ＳＴ３では、ガス化室２内で補助燃料を燃焼させ、しかも被焼却物に着火しガス化室２に一定の送風量を加えることで廃棄物の発熱を促し、燃焼室４の温度を設定された着火終了温度まで上昇させる。ここでは、着火終了温度として９００℃を設定しており、その着火終了温度になるか、あるいは、設定時間だけ着火バーナ１を連続的に作動させた後、乾留工程ＳＴ４へ移行する。
【００９２】
ところで、着火工程ＳＴ３においては、ガス化空気ダンパ１４および燃焼空気ダンパ２１は、所定の開かれた状態に維持される。この際、燃焼空気ダンパ２１は、当初は若干開かれた全閉位置とし、燃焼ガス温度が設定値（たとえば６００℃）となると全開となるように構成している。
【００９３】
ここで、ガス化空気ダンパ１４は、本実施例ではその駆動モータ３７として、駆動時間分の回転移動量が得られるモータ（たとえばシンクロナスモータ）を使用しており、前記プレパージ工程ＳＴ１にて閉止位置まで戻して全閉用マイクロスイッチ３９にて原点確認を行っているので、その全閉位置から設定時間だけ励磁して、所望の開放位置に維持すればよい。また、燃焼空気ダンパ２１についても同様に、プレパージ工程ＳＴ１にて全開位置まで開いて全開用マイクロスイッチ４０にて原点確認を行っているので、その全開位置から設定時間だけ励磁して前記予熱工程ＳＴ２にてそれに必要な開度に設定された後、この着火工程ＳＴ３にてさらに必要量だけ開けばよい。
【００９４】
いずれのダンパ１４，２１も、その開度を変更する際は、マイクロスイッチ３９，４０にて全閉位置または全開位置にて一旦、原点確認した後、必要時間だけ駆動モータ３７を励磁するよう制御すればよい。この際、ガス化空気ダンパ１４については、管端３５への位置決めができる全閉位置を原点にするのが好ましく、また燃焼空気ダンパ２１については、燃焼室４内での燃焼中に全閉位置にすると発煙を生じるおそれがあるので、全開位置にて原点確認を行うのが好ましい。但し、いずれのダンパ１４，２１も、開度の変更時には、逐一原点まで戻さなくても、直前の開度から相対的に所望量だけ回転させてもよい。
【００９５】
次に、乾留工程ＳＴ４について説明すると、この乾留工程ＳＴ４に入ると、着火バーナ１の作動は停止される。これ以降、着火バーナ１は、乾留ガスの発生を促す必要があるとき作動を再開される。つまり、着火バーナ１は、乾留の状況に応じて作動と停止が調整される。具体的には、着火バーナ１は、乾留ガスの発生が少なくなり、燃焼室４内の温度が８００℃以下になると作動を再開して、被焼却物を加熱することにより乾留ガスの発生を促す。そして、燃焼室４内の温度が８２０℃になると停止する。但し、このような着火バーナ１の作動は、乾留工程ＳＴ４の前半に一定時間のみ行われる。
【００９６】
乾留工程ＳＴ４において、助燃バーナ３は、一定の燃焼量で作動を継続する。但し、燃焼室温度が燃焼停止温度（ここでは１１００℃）を越えると、停止するよう制御する。また、乾留工程ＳＴ４中、燃焼空気ダンパ２１は、一定の開度を維持する。本実施例では、燃焼空気ダンパ２１は、全開位置に維持される。このようにして、燃焼室４には継続して、燃焼空気路１８から乾留ガスの焼却量に対応する一定量の燃焼空気が供給される。一方、ガス化空気路１３を介したガス化室２への空気供給は、燃焼室温度センサ３０による燃焼室温度に基づき、ガス化空気ダンパ１４を自動調整することでなされる。
【００９７】
乾留工程ＳＴ４中、助燃バーナ３の火炎と、ガス化室２からの乾留ガス、および燃焼空気路１８からの燃焼空気が、乾留ガスバーナ２３において混合し、燃焼室４内に燃焼火炎が形成される。この燃焼室４の出口に配置された燃焼室温度センサ３０は、燃焼室４に充満する火炎の先端温度を検出し、その温度を一定にするようガス化空気ダンパ１４の開度を調整することで、燃焼室４の最大燃焼量に被焼却物の燃焼量を調整する。
【００９８】
乾留工程ＳＴ４中、ガス化空気路１３からガス化室２内への供給空気量は、被焼却物の燃焼量に必要とする理論空気量以下（空気比0.1〜0.2）に制限される。これにより、被焼却物を蒸し焼き状態とし、被焼却物から乾留ガスが発生する。もし、供給空気量を増やすと乾留ガス化量が増加し、場合によっては一定の燃焼空気では空気不足となり、黒煙の発生につながることもある。逆にガス化室２への供給空気量が少ないと、乾留ガス化量が減少し、焼却が遅れる。そこで、本実施例では、次に述べるように、ガス化空気ダンパ１４を燃焼室温度が一定になるようにガス化空気ダンパ１４の開度を自動調整する。
【００９９】
本実施例では、ガス化空気ダンパ１４の開度の自動調整は、燃焼室温度センサ３０により認識される現在の燃焼室温度Ｔとその変化勾配Ｘに基づき行われる。その際、図５に示されるテーブルが使用される。つまり、乾留中の狙い温度を中心に複数の温度範囲を設定する。この狙い温度は、Ｔ２とＴ３との間の幅の中央値を意味する。図５では、Ｔ１℃以上、Ｔ１〜Ｔ２℃、Ｔ２〜Ｔ３℃、Ｔ３〜Ｔ４℃、Ｔ４℃未満の五つの領域を設定した。また、温度変化勾配Ｘは、現在と所定時間ｔ１秒前（たとえば１０秒前）との温度差により求め、その値がｔ２（ｔ１よりも小さい）秒以上温度変化勾配比較値（ここではＸａ℃／sec、Ｘｂ℃／sec、−Ｘｃ℃／sec、または−Ｘｄ℃／sec）を超えるかにより、いずれの温度変化勾配区分に属するかを判定する。図５では、温度変化勾配区分として、Ｘａ℃／sec以上、Ｘｂ〜Ｘａ℃／sec、Ｘｂ〜−Ｘｃ℃／sec、−Ｘｃ〜−Ｘｄ℃／sec、−Ｘｄ℃／sec未満の五つを設定した。
【０１００】
そして、その燃焼室温度Ｔと温度変化勾配Ｘに応じて、ガス化空気ダンパ１４の駆動モータ３７の励磁時間を割り当てている。この励磁時間は、燃焼室温度Ｔが狙い温度から外れる程、また温度変化勾配Ｘが大きい程、長い時間になるように設定される。図５のテーブルにおける数値（ショット数ｎｉｊ（i=1〜5,j=a〜e））に、所定の秒数を掛け算して励磁時間が設定される。本実施例ではショット数ｎｉｊに、整数値（０を含む）を割り当てている。図５において、ｎｉｊがマイナスのショット数の場合（この場合図５では−ｎｉｊと表示）は、ガス化空気路１３を閉める方向にガス化空気ダンパ１４を駆動する場合を示している。逆に、プラスのショット数の場合は、ガス化空気路１３を開ける方向に、ガス化空気ダンパ１４を駆動する場合を示している。通常、図５においてショット数は、左上（ｎ１ａ）へ行くほど大きなマイナス値に設定され、右下（ｎ５ｅ）へ行くほど大きなプラス値に設定される。
【０１０１】
たとえば、あるｎｉｊが−３の場合、所定時間の３倍の時間だけ駆動モータ３７を励磁して、ガス化空気ダンパ１４を閉める方向に作動することになる。このような制御は、所定の周期で行われるが、燃焼室温度が前記テーブルの上下限温度に達した場合（Ｔ１℃以上またはＴ４℃以下）や、温度変化勾配Ｘが逆になった場合には、直ちに駆動モータ３７を制御するようにしてもよい。また、駆動モータ３７の回転方向が切り替わる際には、前記ギアボックス３８内の減速用歯車（不図示）のバックラッシを考慮して、その分だけ余分に前記駆動モータ３７を駆動する。
【０１０２】
このようにして、基本的には、図５のテーブルに従った制御がなされるが、設定された上限温度（Ｔ４℃より高温に設定）を超えると、ガス化空気ダンパ１４を一旦閉止位置に戻し、燃焼室温度が前記狙い温度になった時点で、前記閉止する直前の元の開度の設定割合（たとえば８０％）まで開くよう制御される。この制御は、ガス化空気ダンパ１４を一旦閉止位置まで戻す際、その戻し時間を計測しておき、その時間の設定割合だけ駆動モータ３７を励磁して開くよう制御すればよい。
【０１０３】
このようにして、乾留工程ＳＴ４では、ガス化室２内で乾留ガスを発生させながら、この乾留ガスを燃焼室４内で燃焼させる。その燃焼排ガスは、排気筒５より大気中へ排出される。この乾留工程ＳＴ４においては、被焼却物をダイオキシン類の発生が少ない乾留ガス化方式にて焼却処理できる。その際、ガス化室２内で発生したダイオキシン類も、燃焼室４内で熱分解することができる。さらに、燃焼室４内の燃焼において発生したダイオキシン類も、燃焼室４内で熱分解することができる。
【０１０４】
前記乾留工程ＳＴ４の前記制御により、乾留が安定して行われるが、乾留の進行に伴い、ガス化量が減少し、燃焼室温度を所定に維持できず低下してくる。このようにして、所定の最低乾留工程時間が経過し、設定された移行温度（７５０℃）まで燃焼室４の温度が低下した後、おき火工程ＳＴ５へ移行する。このおき火工程ＳＴ５は、乾留ガスが発生した残りの被焼却物，すなわち炭化した状態の被焼却物をおき火の状態で燃焼させる工程である。
【０１０５】
ところで、このような乾留工程ＳＴ４からおき火工程ＳＴ５への移行は、適切になされなければならない。乾留中は一定の焼却速度が得られるが、終盤になると焼却速度が低下するので、それに対応した燃焼空気量に調整するために、燃焼空気ダンパ２１を絞る操作を行い、おき火工程ＳＴ５へ円滑に移行させなければならない。この移行を適切な時期にせず、移行が遅れると空気過剰によるＣＯの発生、燃焼不良が発生する。逆に、移行が早すぎると、空気量不足で黒煙の発生が起こることもある。そのために、本実施例では、前記最低乾留時間と前記移行温度が調整されている。
【０１０６】
このおき火工程ＳＴ５においては、助燃バーナ３のみを作動させる。このおき火工程ＳＴ５においても、乾留工程ＳＴ４のときと同様、燃焼室４からの燃焼排ガスは、排気筒５を介して大気中へ排出される。ところで、おき火工程ＳＴ５においては、ガス化空気ダンパ１４は原則として灰化に必要な設定開度を維持する。この開度は、通常、全開位置とされる。そして、その状態で、燃焼室４の温度が一定になるように、燃焼空気ダンパ２１の開度を自動調整する。すなわち、制御器７は、燃焼室温度センサ３０の検出温度に基づき、燃焼空気ダンパ２１の駆動モータ３７を制御して、燃焼空気ダンパ２１の回転停止位置を調整する。
【０１０７】
具体的には、燃焼室温度が上がると燃焼室４への供給空気量を増加させる一方、燃焼室温度が下がり過ぎると燃焼室４への供給空気量を減少させる。この際、前記乾留工程ＳＴ４におけるガス化空気ダンパ１４の開閉制御と同様に、燃焼室温度Ｔとその温度変化勾配Ｘとに基づいて開閉制御してもよい。乾留工程ＳＴ４と異なるのは、乾留工程ＳＴ４では燃焼室温度が上がると閉じる方向にフィードバック制御するのに対して、おき火工程ＳＴ５では燃焼室温度が上がると開いて風量を増加する方向にフィードバック制御する点である。
【０１０８】
おき火工程ＳＴ５の進行に伴い、被焼却物が燃え尽きるので、徐々にガス化室２内の温度は低下し、それに伴い、燃焼空気ダンパ２１は徐々に開度を開くことになる。そして、ガス化室２内の温度が所定温度，たとえば３５０℃以下になるか、設定時間の経過により、被焼却物がほぼ燃焼し尽くしたと判断されるので、ポストパージ工程ＳＴ６へ移行する。
【０１０９】
ポストパージ工程ＳＴ６は、ガス化室２および燃焼室４を冷却する工程である。このポストパージ工程ＳＴ６においては、両バーナ１，３をともに停止させ、ガス化空気ダンパ１４は全閉位置にする一方、燃焼空気ダンパ２１は全開位置とする。これにより、燃焼室４へ送風機６からの空気を供給することで、ガス化室２および燃焼室４の冷却が図られる。そして、設定時間に亘るポストパージ工程ＳＴ６が終了すると、送風を停止し、焼却処理を終了する。
【０１１０】
本実施例によれば、特に乾留工程ＳＴ４において、助燃バーナ３の燃焼量は小さく保持した状態で、ガス化空気ダンパ１４を調整することでガス化量を一定に維持するようにして、燃焼室４の最大燃焼量に調整するので、助燃バーナ３の燃料の節約ができる。また、特におき火工程ＳＴ５において、燃焼室４を設定温度に維持するように、燃焼室４の温度に基づき燃焼室４内への供給空気量を調整するので、おき火工程ＳＴ５中の燃焼不良を改善できる。しかも、この際、助燃バーナ３の燃焼量が一定に維持されると共に、ガス化室２へ供給する空気量が設定に維持されるので、簡易な制御で実現できる。さらに、おき火工程ＳＴ５の進行に伴う燃焼室温度の低下防止を供給空気量の調整により行うので、助燃バーナ３の流量を増加する必要がなく、補助燃料の消費を抑制できる。
【０１１１】
また、燃焼室温度とガス化室温度により適正な焼却工程を進行することができるので、従来のタイマーなどで設定する場合のように被焼却物の量や質によって工程時間を変化させる必要がなくなり、完全自動焼却が可能となる。さらに、従前は、ガス化空気ダンパ１４や燃焼空気ダンパ２１は複数段の切替制御を行っており、それでは工程の切替時に急激にガス化空気量や燃焼空気量が変動するので、発煙などを発生し易かったが、本実施例によれば、無段階的に制御を行うので、安定した燃焼を可能とする。
【０１１２】
なお、本発明の乾留焼却炉およびその運転方法は、上記実施例の構成に限らず、適宜変更可能である。特に、図５のテーブルにおいて、燃焼室温度Ｔおよび温度変化勾配Ｘの分け方は、適宜に変更可能である。また、上記実施例において記載した各温度は、一例であることは言うまでもない。
【０１１３】
また、前記実施例では、乾留工程ＳＴ４からおき火工程ＳＴ５への移行は、最低乾留工程時間が経過し且つ燃焼室４が移行温度まで低下することを条件としたが、ガス化室２へ供給すべき空気量に基づいておき火工程ＳＴ５への移行を判定してもよい。これは、乾留の進行に伴いガス化室２へ供給すべき空気量が増大するので、この供給空気量が設定値を超えると、乾留終盤と判定するのである。具体的には、ガス化空気ダンパ１４が、ガス化空気路１３を全開とする位置まで開かれると、乾留終盤と判定する。これには、ガス化空気ダンパ１４に設けた全開用マイクロスイッチ４０の検出を利用すればよい。
【０１１４】
さらに、前記各ダンパ１４，２１の駆動モータ３７として、ステッピングモータを用い、前記マイクロスイッチ３９，４０に代えてロータリエンコーダを用いてもよい。この場合、各ダンパ１４，２１の現在位置が絶対座標として知ることができるので、より精密な制御が可能となる。
【０１１５】
また、前記実施例では、燃焼空気ダンパ２１は無段階的に回転停止位置を調整する例を説明したが、場合により段階的な制御により実現することもできる。たとえば、乾留工程ＳＴ４中の全開位置、おき火工程ＳＴ５前半の中間位置、おき火工程ＳＴ５後半の全閉位置の三段階してもよい。この燃焼空気ダンパ２１の回転停止位置には、それぞれマイクロスイッチを設けておいてもよいし、全閉位置および／または全開位置に設けたマイクロスイッチと、そこから各位置まで燃焼空気ダンパ２１を回転させる際の励磁時間を制御器７に設定しておけばよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明の乾留焼却炉の一実施例の概略構成図である。
【図２】図１の乾留焼却炉の乾留ガスバーナを示す概略縦断面図である。
【図３】図１の乾留焼却炉のガス化空気ダンパおよび燃焼空気ダンパの概略構成を示す斜視図である。
【図４】図１の乾留焼却炉の基本的燃焼作業工程を示すフローチャートである。
【図５】図４の乾留工程におけるガス化空気ダンパの制御用テーブルの一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１  着火バーナ
２  ガス化室
３  助燃バーナ
４  燃焼室
７  制御器（制御手段）
１３  ガス化空気路
１４  ガス化空気ダンパ
１８  燃焼空気路
２１  燃焼空気ダンパ（燃焼空気量調整手段）
３０  燃焼室温度センサ
３７  駆動モータ
ＳＴ４  乾留工程
ＳＴ５  おき火工程
【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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