(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホッパ内に貯留されるごみの側圧または、ホッパの内部に貯留されるごみにより生じるホッパの壁部のひずみ量を検出することにより、ホッパ内のごみの押圧力を検出するごみ圧検出手段と、
ホッパ内に貯留されるごみのレベルを検出するレベル検出手段と、
前記ごみ圧検出手段により検出されるごみの押圧力と、前記レベル検出手段により検出されるごみのレベルとに基づき、ごみ熱量を算出するごみ熱量算出手段を備えることを特徴とするごみ熱量検出装置。
【請求項２】
ホッパ内に投入されたごみをそのホッパの下部から給じん手段により焼却炉内に供給するようにしたごみ供給制御装置であって、
前記ホッパ内に貯留されるごみの側圧または、ホッパ内部に貯留されるごみにより生じるホッパの壁部のひずみ量を検出することにより、ホッパ内のごみの押圧力を検出するごみ圧検出手段と、
前記ホッパ内に貯留されるごみのレベルを検出するレベル検出手段と、
前記ごみ圧検出手段により検出されたごみの押圧力と、前記レベル検出手段により検出されたごみのレベルに基づきホッパ内に貯留されるごみの比重を算出し、この比重に基づき、単位時間あたりに前記焼却炉内に供給されるごみ熱量が一定となるように前記給じん手段を制御する制御手段を備えることを特徴とするごみ供給制御装置。
【請求項３】
前記給じん手段は、往復運動によりごみを押し出すプッシャーを含み、前記制御手段は、このプッシャーの速度もしくはストロークのうちいずれか一方を制御することによりごみの供給量を制御するものである請求項２に記載のごみ供給制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に都市ごみや産業廃棄物等を焼却処理する焼却炉に付設するホッパ内に貯留されるごみの熱量を検出するごみ熱量検出装置およびそのごみ熱量検出装置を用いるごみ供給制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、都市ごみや産業廃棄物等を焼却処理する焼却炉にはホッパが付設されており、ごみ等はクレーンで掴み上げられそのホッパ内に投入された後、このホッパ下部に設けられる給じん装置により、順次焼却炉に供給されるようになっている。ここで、給じん装置として多く用いられる形式としてプッシャータイプのものがあり、焼却炉として多く用いられている形式としてストーカ炉がある。
【０００３】
ところで、焼却炉における燃焼状態は、この焼却炉に供給されるごみの熱量、特にごみに含まれる水の量によって大きく変化する。例えば、水気の多いごみが焼却炉内に供給された場合、炉の温度は急激に低下して、ダイオキシンやＣＯや未燃物の発生増加の原因となり、反対に水気が少ないごみが供給された場合、炉の温度が上昇し、ＮＯｘ等の発生増加や炉の損傷の原因となる。
【０００４】
そこで、ダイオキシン、ＣＯ、ＮＯｘ、未燃物の発生を抑制し、焼却炉の損傷を防ぐために、焼却炉の内部やそれより下流側の装置に設けられる各種センサーによって炉内の温度や、ＣＯ、ＮＯｘ、ダイオキシン等の発生を検知し、これらの情報に基づき、焼却炉における一次燃焼空気の吹き込み量や一次燃焼空気の各ストーカ段への分配（ストーカ式焼却炉の場合）あるいは二次燃焼空気の吹き込み量を調節する等の燃焼制御を実行し、焼却炉内部における安定燃焼を実現させるという方法が採られている。
【０００５】
また、ホッパの下部にロードセルを設け、ホッパ内のごみの重量を測定し、供給重量が一定となるよう給じん装置を制御して焼却炉の内部における安定燃焼を実現するという方法が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、焼却炉の内部やあるいはその焼却炉より下流側の装置に設けられるセンサー等によって、炉内の温度や、ＣＯ、ＮＯｘ、ダイオキシン等の発生を検知し、これらの情報に基づいて焼却炉内部での燃焼制御を行い、炉内での安定燃焼を実現させるという方法によれば、炉内の温度やＣＯ、ＮＯｘ、ダイオキシンの発生等、数多い要素を全て把握し、それらの情報を包括的に処理して、数多い機器を制御し、一次燃焼空気の吹き込み量や、この一次燃焼空気の各燃焼段への分配、あるいは二次燃焼空気の吹き込み量等を調節するという、極めて複雑かつ困難な制御を行う必要がある。
【０００７】
また、このような燃焼制御は、焼却炉やそれより下流側の装置に設けられる各種センサーにより検出された炉温やＣＯ、ＮＯｘ、ダイオキシン等の発生を示す情報という、指標として用いることができないデータを使用して行われるため、（ストーカ炉より上流側に配置される）ホッパ内部に貯留されているごみの質に適応させることが極めて困難である。その結果、場合によっては、供給されたごみの質に適さないような燃焼制御が行われることがあり、焼却炉内において確実な安定燃焼を実現することができないという問題点がある。
【０００８】
また、ホッパの下部にロードセルを設け、このロードセルによってホッパ内のごみの重量を測定し、供給重量が一定となるよう給じん装置を制御するという方法によれば、前記ホッパは数箇所で支持されているため、装置全体の大型化が避けられず、コストアップにつながるという問題点がある。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、下流側の制御の指標となるホッパ内に貯留されるごみの熱量を、装置の大型化を招くことなく検出することができるごみ熱量検出装置を提供するとともに、焼却炉内において確実性に優れた安定燃焼を簡単な方法で実現して、炉内におけるダイオキシンやＣＯ等の発生増加や未燃物の増加を防止することのできるごみ供給制御装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、第１発明によるごみ熱量検出装置は、
ホッパ内に貯留されるごみの側圧または、ホッパの内部に貯留されるごみにより生じるホッパの壁部のひずみ量を検出することにより、ホッパ内のごみの押圧力を検出するごみ圧検出手段と、
ホッパ内に貯留されるごみのレベルを検出するレベル検出手段と、
前記ごみ圧検出手段により検出されるごみの押圧力と、前記レベル検出手段により検出されるごみのレベルとに基づき、ごみ熱量を算出するごみ熱量算出手段を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明によるごみ熱量検出装置によれば、ごみ圧検出手段によって、ホッパ内に貯留されるごみの押圧力が側圧もしくはホッパ壁部のひずみ量として検出される。同時に、ホッパの上方に設けられるレベル検出手段によって、ホッパ内に貯留されるごみのレベルが検出される。次いで、このようにして検出されたホッパ内のごみの押圧力とレベルとに基づき、前記ごみ熱量算出手段においてごみ熱量が算出される。
【００１２】
以上にようにして算出されたごみの熱量を示すデータは、ホッパの内部の情報に基づき算出されるため、リアルタイムにごみ熱量に係る情報を得ることができる。したがって、例えば、ホッパの下部に設けられる給じん装置でなされる供給制御や、焼却炉内でなされる燃焼制御等、ホッパの内部より下流側でなされる各種制御における指標として用いたときに、簡単かつ確実に焼却炉内の安定燃焼を実現することができる。
【００１３】
しかも、前記ごみ圧検出手段は、例えば、ホッパの壁部に孔を穿ち、その孔に側圧センサーを取り付ける方法、またはホッパの外壁部に従来公知のひずみゲージを取り付ける方法等、既設の設備に簡単な改造を施すことで実現することができるため、焼却設備全体が大型化されることがなく、コスト的にも優れている。
【００１４】
次に、第２発明によるごみ供給制御装置は、
ホッパ内に投入されたごみをそのホッパの下部から給じん手段により焼却炉内に供給するようにしたごみ供給制御装置であって、
前記ホッパ内に貯留されるごみの側圧または、ホッパ内部に貯留されるごみにより生じるホッパの壁部のひずみ量を検出することにより、ホッパ内のごみの押圧力を検出するごみ圧検出手段と、
前記ホッパ内に貯留されるごみのレベルを検出するレベル検出手段と、
前記ごみ圧検出手段により検出されたごみの押圧力と、前記レベル検出手段により検出されたごみのレベルに基づきホッパ内に貯留されるごみの比重を算出し、この比重に基づき、単位時間あたりに前記焼却炉内に供給されるごみ熱量が一定となるように前記給じん手段を制御する制御手段を備えることを特徴とするものである。
【００１５】
この第２発明によるごみ供給制御装置によれば、ごみ圧検出手段によってホッパ内部のごみの押圧力が側圧もしくはホッパの壁部のひずみ量として検出され、同時に、ホッパの上方に設けられるレベル検出手段によって、ホッパ内に貯留されるごみのレベルが検出される。次いで、前記制御手段より、ごみの押圧力とレベルとに基づきごみの比重が算出され、このごみの比重に基づき、実際にホッパ内に貯留されているごみのごみ熱量が検出され、単位時間あたりに前記焼却炉内に供給されるごみ熱量が一定となるように前記給じん手段が制御される。
【００１６】
つまり、第２発明によるごみ供給制御装置によれば、リアルタイムにごみ熱量が検出されて、この検出値に基づきホッパの内部より下流に設けられる給じん手段が制御されるので、ごみ熱量の変動に対しリアルタイムにごみ供給量制御および燃焼制御が実現でき、ＣＯ、ダイオキシン、ＮＯｘ等の発生を抑制することができる。
【００１７】
しかも、第２発明に係る供給制御装置によれば、ごみ熱量という唯一つの情報に基づき、給じん手段という唯一つの制御手段を制御するようにされているため、従来の数多い情報を包括的に処理し、数多い機器を調整して燃焼制御を行うという方法と比較して、簡単に焼却炉内の安定燃焼を実現することができる。
【００１８】
前記第２発明において、前記給じん手段は、往復運動によりごみを押し出すプッシャーを含み、前記制御手段は、このプッシャーの速度もしくはストロークのうちいずれか一方を制御することによりごみの供給量を制御するものであるのが好ましい（第３発明）。このように、給じん手段としてプッシャーを用いたものを採用した場合、プッシャー装置の動作速度もしくはストロークのいずれか一方をまたは両方を制御することにより、ごみの供給制御を行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるごみ熱量検出装置およびごみ供給制御装置の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
図１には、本発明の一実施の形態に係るごみ熱量制御装置の概略構成図が、図２には、ホッパに取り付けられた側圧センサーの断面図が、図３には、本実施形態に係る給じん装置の制御フローを示すフローチャートがそれぞれ示されている。
【００２１】
本実施形態において、ごみ等を焼却するためのストーカ式焼却炉１が設けられ、この焼却炉１にはごみ貯留用のホッパ２が付設されている。また、このホッパ２の下部であって、乾燥ストーカ３ａ、燃焼ストーカ３ｂおよび後燃焼ストーカ３ｃを備える階段式ストーカ３の最上流部には給じん装置４が設置されている。
【００２２】
この給じん装置４はプッシャー式（往復運動式）の装置であって、平板状のステップ５の上面に沿って往復運動されるプッシャー（給じん装置）６と、このプッシャー６を往復運動させる駆動機構７とを備えて構成されている。こうして、ホッパ２の上方から図示されないクレーンによって投入されたごみは順次ステップ５上に落下され、このステップ５上のごみがプッシャー６の往復運動によって順次乾燥ストーカ３ａ上に切り出される。
【００２３】
前記ホッパ２の側面には、複数個の孔が穿たれており、それぞれの孔に対して、ホッパ２内に貯留されるごみによって生じる押圧力を側圧という形で検出し、そのごみの側圧に応じた電気信号を連続発信する側圧センサー（本発明におけるごみ圧検出手段に相当）８が取り付けられている（図中、２箇所のみ表示）。一方、ホッパ２の上方には、ごみの表面にレーザー光を投光してその反射光を受光することにより、ごみの表面までの距離を測定し、この距離とホッパ２の形状からホッパ内に貯留されるごみのレベルを検出し、検出されたごみのレベルに応じた電気信号を発信する機能を備えるレーザー式レベル計９が複数個配置されている。
【００２４】
前記ホッパ２の外部には、前記駆動機構７、側圧センサー８、８、８…およびレベル計９、９、９…に電気的に接続される制御手段（コントローラ）１０が設けられており、この制御手段１０において、側圧センサー８、８、８…およびレベル計９、９、９…より発信された電気信号を受け取り、これらの信号に基づき、後述のフローに従うデータ処理を行い、給じん装置４の駆動機構７に対する制御信号を演算し、この制御信号をその駆動装置７に出力するようにされている。
【００２５】
前記側圧センサー８は、図２にて示されているように、側圧を感知する感圧部１１と、感圧部１１より検知された側圧に応じた電気信号を前述の制御手段１０に発信する発信部１２とで構成されている。
【００２６】
前記感圧部１１は、リング状のベース板１３と、このベース板１３の内周面に配される保持リング１４と、前記ベース板１３および保持リング１４により挾着されたダイヤフラム１５と、前記ベース板１３にねじ止めされて前記ダイヤフラム１５を覆うように取り付けられる裏蓋１６と、一端が前記裏蓋１６の内部に突設された取り付け部に軸着された受圧棒１７と、この受圧棒１７の他端に取り付けられる円板状の受圧板１８と、前記裏蓋１６に設けられる開通口を通るように一端が受圧棒１７に他端が前記発信部１２にそれぞれ取り付けられるシリンダー１９と、前記受圧棒１７および受圧板１８にダイヤフラム１５方向への付勢力を付与するように前記裏蓋１６に取り付けられている復帰用バネ２０によって構成されている。なお、前記受圧板１８の表面がダイヤフラム１５に密着するように前記復帰用バネ２０の付勢力が調節されている。
【００２７】
一方、前記シリンダー１９の他端が取り付けられる発信部１２は定常的な電気信号を連続発信し、シリンダー１９が伸縮した場合には、その伸縮度合を即座に感知し伸縮度合に応じた電気信号を発信する電気信号発信機２１および、その電気信号発信機２１を覆うとともに固定する図示されないケーシングから構成されており、このケーシングには、電気信号発信機２１から発信される電気信号の出力部（図示せず）が設けられている。そして、この図示されない出力部は前記制御手段１０と電気ラインを介して接続されている。
【００２８】
以上のように構成された側圧センサー８は、前記ホッパ２に穿たれた孔それぞれに、前記ダイヤフラム１５がホッパ２の内側にやや突出する状態になるようにホッパの外部からねじ止めされて固定されている。
【００２９】
このようにしてホッパ２に取り付けられる側圧センサー８、８、８…は、ホッパ２内にごみが存在しない場合、すなわちごみの側圧による付勢力が、ダイヤフラム１５並びにそれに密着している受圧板１８に作用しない場合、前記電気信号発信機２１から前記制御手段１０に定常的な電気信号が出力するようにされている。
【００３０】
この状態から、側圧による付勢力によって、前記ダイヤフラム１５並びに受圧板１８が押圧され、それに伴い前記シリンダー１９が押圧された場合、前記電気信号発信機２１によって、シリンダー１９の伸縮度合が即座に感知され、その伸縮度合に応じた電気信号が、制御手段１０に出力される。このようにして、ホッパ２内の側圧に応じた電気信号が前記制御手段１０に連続発信される。
【００３１】
一方、前記レベル計９においても、レーザー光の投・受光により測定されたごみの表面までの距離とホッパの形状とに基づき検出されたホッパ２内のごみのレベルに応じた電気信号が制御手段１０に連続発信されている。
【００３２】
前記制御手段１０では、側圧センサー８、８、８…より受け取った側圧を示す電気信号およびレベル計９、９、９…より受け取ったレベルを示す電気信号に基づき、後述のフローに従うデータ処理が行われ、ホッパ内のごみ熱量が算出され、単位時間あたりに供給されるごみの熱量が一定になるような給じん装置４の駆動機構７に対する制御信号が演算され、この制御信号がその駆動装置７に出力される。この駆動装置７では、この制御信号に基づき前記プッシャー６の給じん速度を調整し、プッシャー６から乾燥ストーカ３ａに供給されるごみの量を制御する。
【００３３】
次に、本実施形態における、給じん装置４の制御フローを図３に示されるフローにより詳細に説明する。
【００３４】
Ｓ１：前記ホッパ２の側面に取り付けられている側圧センサー８、８、８…のそれぞれにおいて、ホッパ２内に貯留されているごみの押圧力を側圧という形で検出し、それに応じた電気信号を制御手段１０に送信する。同時に、前記ホッパ２の上方に設けられているレベル計９、９、９…のそれぞれにおいて、ホッパ２内に貯留されているごみのレベルを検出し、測定結果に応じた電気信号を前記制御手段１０に送信する。
Ｓ２： 前記制御手段１０において、側圧センサー８、８、８…それぞれから受け取った側圧に応じた電気信号に基づきごみの平均側圧を算出し、レベル計９、９、９…それぞれから受け取ったレベルに応じた電気信号に基づきごみの平均レベルを算出する。
Ｓ３： 前記制御手段１０において、前のステップＳ２で求められたホッパ２内に貯留されているごみの平均側圧と、予め制御手段１０にインプットされている、ごみの側圧と重量との相関関係を示すデータ（実測データ）とに基づき、ホッパ２内に貯留されているごみの重量を算出する。
Ｓ４：ステップＳ２で求められたホッパ２内に貯留されているごみの平均のレベルと予めインプットされているホッパの形状を示すデータとに基づき、ホッパ２内に貯留されているごみの体積を算出する。
Ｓ５：ステップＳ３、ステップＳ４にてそれぞれ算出された、ホッパ２内に貯留されているごみの重量と体積とに基づき、ホッパ２内に貯留されるごみの比重を算出する。
【００３５】
Ｓ６：前のステップＳ５より算出されたごみの比重と、予め制御手段１０にインプットされているごみの比重とごみ熱量との相関関係を示す実測データとに基づき、実際にホッパ２内部に貯留されているごみの熱量を算出する。
Ｓ７：前記プッシャー６の１ストロークにより供給されるごみの量に基づき、単位時間あたりにストーカ３内に供給されるごみ熱量が一定となるようなプッシャー６の往復回数（給じん速度）を算出する。
Ｓ８：この算出された給じん速度に基づき、プッシャー６の駆動機構７に制御信号を出力する。
【００３６】
このような制御を実行することによって、単位時間あたりに焼却炉１に供給されるごみの熱量を一定にすることができ、これによって焼却炉１内において安定燃焼を実現することができる。こうして、ＣＯの発生低減、未燃物の発生防止を図ることができ、さらにはダイオキシン類の発生抑制を図ることができる。
【００３７】
また、本実施形態においては、ホッパ２内にて検出されたごみの熱量という唯一つの情報に基づき、給じん装置という唯一つの供給制御手段を制御することによって、焼却炉の安定燃焼が実現される。したがって、炉温や、ＣＯ、ダイオキシンあるいは、ＮＯｘ等多種多様な要因に基づき、多様な機器を制御して一次燃焼空気の吹き込み量や、その一次燃焼空気の各ストーカ段への分配、あるいは二次燃焼空気の吹き込み量等を調整し焼却炉の安定燃焼を実現させるという従来の方法に比して、極めて簡易な方法で燃焼制御を行うことができる。
【００３８】
また、本実施形態においては、制御に使用される情報（ホッパ２内に貯留されるごみの熱量）が、供給制御をなすための手段（給じん装置）よりも上流側にて検出され、その情報が供給制御の指標として使用されている。したがって、本実施形態に係る供給制御装置は、下流側の情報に基づき上流側の燃焼制御を行うという従来の方法に比して、より確実に安定燃焼を燃焼炉内にて実現することができる。
【００３９】
本実施形態においては、既設のホッパ２に孔を穿ち、その孔に側圧センサーを取り付けることで実現することができるため、装置自体が大型化することなく、しかも安価にかつ確実にホッパ内のごみ熱量を算出することができる。
【００４０】
なお、本実施形態においては、接触型の側圧センサー８を用いて、ホッパ２内部のごみの押圧力を側圧として検出するようにされているが、側圧センサー８を用いる代わりに、取り付けられた個所にひずみが生じることによりその抵抗値が変化する圧抵抗効果を利用した従来公知のひずみゲージを使用しても良い。こうした場合、ホッパ２の外側にそのひずみゲージを複数個接着し、そのひずみゲージによって内部に貯留されるごみによるホッパ２自体のひずみ量を検出し、この検出されたひずみ量を電気信号として制御手段１０に対して連続発信する。そして、前記制御手段１０において、このひずみ量の平均値を算出し、このひずみ量の平均値と、ごみレベルの平均値（前記レベル計９より検出される）と、実測データとに基づき、ホッパ２内部のごみの比重を求めるようにする。
【００４１】
そうした場合であっても、ホッパ内に貯留されるごみのごみ比重から、そのごみの熱量と、単位時間あたりにストーカ３内に供給されるごみ熱量が一定となるようなプッシャー６の往復回数（給じん速度）を算出することができる。こうして、焼却炉１内において安定燃焼を実現することができる。このひずみゲージはホッパ内部のごみと直接接触しないため、損傷しにくいという利点がある。さらにはホッパ２の外壁に取り付けることで、ごみの押圧力（ひずみ量）を検出することができるため、ひずみゲージの交換が簡便にできメンテナンスの上で利点がある。また、既存のホッパをそのまま利用することができるため、コスト的にも有利である。
【００４２】
前記各実施形態においては、供給量を制御するために、プッシャー６の動作速度を制御するようにされているが、プッシャー６のストロークを制御するようにしても良い。
【００４３】
前記各実施形態においては、プッシャー式の給じん手段を用いたものを説明したが、本発明の考え方は、他の給じん手段（例えばスクリュー式給じん装置）を用いるものに対しても適用することができる。
【００４４】
前記各実施形態においては、ホッパ２内に貯留されているごみの熱量に基づく供給制御のみに限定して記述したが、これと併せて、ストーカ３やそれより下流側における燃焼制御を行っても良い。こうした場合、上流側に配置されている給じん装置より供給されるごみの熱量が予め検出されているため、そのごみ熱量を指標として燃焼制御を行えば良く、より確実性のある安定燃焼を簡単に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るごみ供給制御装置の概略説明図である。
【図２】図２は、一実施形態に係る側圧センサーの断面図である。
【図３】図３は、一実施形態における給じん装置の制御フローを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１                  焼却炉
２                  ホッパ
３                  階段式ストーカ
４                  給じん装置
６                  プッシャー
７                  駆動機構
８                  側圧センサー
９                  レベル計
１０                制御手段
【図１】
0003907514.tif 000002
【図２】
0003907514.tif 000003
【図３】
0003907514.tif 000004