(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装入された被処理物を溶融処理する主室（１）に、前記主室（１）内に燃焼用酸素含有ガス又は燃焼用酸素含有ガス及び燃料を供給する燃焼装置（２）を設けてある溶融炉本体（Ｆ）を設け、
前記溶融炉本体（Ｆ）の上流側に設けられた廃棄物乾留処理炉（Ｋ）からの乾留ガスの一部や、被処理物を乾燥させた後の乾燥用ガスを導入して、前記主室（１）からの燃焼ガスを二次燃焼させる二次燃焼室（１９）を前記溶融炉本体（Ｆ）の下流側に設けてある廃棄物溶融炉の燃焼制御方法であって、
前記主室（１）からの燃焼ガス中の排出酸素濃度及び一酸化炭素濃度を前記二次燃焼室（１９）よりも上流側で検出し、
実測した前記主室（１）への酸素含有ガス供給量と、前記供給した酸素含有ガスの供給酸素濃度と、前記検出した排出酸素濃度と一酸化炭素濃度とに基づき、計算式として、
Ｓoe＝ＧoD×（Ｐo −Ｐo2＋０．５×Ｐco）／１００
（但し、Ｓoe：主室内の可燃物に対する理論酸素量(Nm3/h）、ＧoD：主室への酸素含有ガス供給量(Nm3／h)、Ｐo ：供給する酸素含有ガスの供給酸素濃度(%）、Ｐo2：排出酸素濃度(%）、Ｐco：一酸化炭素濃度(%））
を用いて、前記主室（１）内の可燃物に関する理論酸素量を演算導出し、前記演算導出した理論酸素量を基に、計算式として、
Ｇoe＝Ｓoe／（Ｐo／１００）
（但し、Ｇoe：主室内の可燃物に対する理論酸素含有ガス供給量(Nm3/h））を用いて、前記主室（１）内の可燃物に対する理論酸素含有ガス供給量を演算導出し、前記演算導出した理論酸素含有ガス供給量と、設定された目標酸素過剰係数を基に、計算式として、
ＧoP＝Ｇoe×αP
（但し、ＧoP：目標酸素含有ガス供給量(Nm3／h)、αP：目標酸素過剰係数）を用いて、前記主室（１）内の可燃物に対する目標酸素含有ガス供給量を演算導出して、前記主室（１）に供給する酸素含有ガスの供給量を、前記演算導出した目標酸素含有ガス供給量を基準に調節して、前記主室（１）内を所定の酸素過剰係数範囲内に維持し、
前記酸素含有ガス供給量の変化の増減方向と、前記排出酸素濃度の変化の増減方向とを夫々判定して、前記酸素含有ガス供給量と前記排出酸素濃度との増減方向が異なる場合に、
前記燃焼装置（２）への燃料供給量が調節可能な場合には、前記酸素含有ガス供給量の調節を停止して、前記排出酸素濃度を所定範囲内に維持するように前記燃料供給量を増減調節する廃棄物溶融炉の燃焼制御方法。
【請求項２】
装入された被処理物を溶融処理する主室（１）と、前記主室（１）内に燃焼用酸素含有ガス又は燃焼用酸素含有ガス及び燃料を供給する燃焼装置（２）と、前記主室（１）内の温度を検出可能な温度検出手段（１６）とを備えた溶融炉本体（Ｆ）を設け、前記溶融炉本体（Ｆ）の上流側に設けられた廃棄物乾留処理炉（Ｋ）からの乾留ガスの一部や、被処理物を乾燥させた後の乾燥用ガスを導入して、前記主室（１）からの燃焼ガスを二次燃焼させる二次燃焼室（１９）を前記溶融炉本体（Ｆ）の下流側に設け、前記温度検出手段（１６）の検出する温度と設定温度との差に基づき前記燃焼装置（２）への燃焼用酸素ガス供給量と燃料供給量とを調節可能な燃焼制御手段（１０）を設けてある廃棄物溶融炉において、
前記主室（１）からの燃焼ガス中の排出酸素濃度を前記二次燃焼室（１９）よりも上流側で検出する酸素検出手段（１１）と、前記燃焼ガス中の一酸化炭素濃度を前記二次燃焼室（１９）よりも上流側で検出する一酸化炭素検出手段（１２）とを設け、
前記主室（１）への酸素含有ガス供給量と、前記供給した酸素含有ガスの供給酸素濃度と、前記酸素検出手段（１１）で検出した排出酸素濃度と、前記一酸化炭素検出手段（１２）で検出した一酸化炭素濃度とに基づき、計算式として、
Ｇoe＝ＧoD×（Ｐo −Ｐo2＋０．５×Ｐco）／Ｐo
（但し、Ｇoe：主室内の可燃物に対する理論酸素含有ガス供給量(Nm3/h）、ＧoD：主室への酸素含有ガス供給量(Nm3／h)、Ｐo ：供給する酸素含有ガスの供給酸素濃度(%）、Ｐo2：排出酸素濃度(%）、Ｐco：一酸化炭素濃度(%））
を用いて、前記主室（１）内の可燃物に関する理論酸素含有ガス供給量を演算導出する第一演算手段（１３）と、
前記第一演算手段（１３）で演算導出した理論酸素含有ガス供給量と、設定された目標酸素過剰係数を基に、計算式として、
ＧoP＝Ｇoe×αP
（但し、ＧoP：目標酸素含有ガス供給量(Nm3/h）、αP：目標酸素過剰係数）を用いて、前記主室（１）内の可燃物に対する目標酸素含有ガス供給量を演算導出する第二演算手段（１４）とを設けて、
前記第二演算手段（１４）で演算導出した目標酸素含有ガス供給量を基準に、前記主室（１）に供給する酸素含有ガスの供給量を調節して、前記主室（１）内を所定の酸素過剰係数範囲内に維持するように前記燃焼制御手段（１０）を構成し、
前記燃焼装置（２）に供給した酸素含有ガス供給量を所定時間前に前記燃焼装置（２）に供給した酸素含有ガス供給量と比較して、前記酸素含有ガス供給量の増減方向を判定すると共に、前記酸素検出手段（１１）で検出した排出酸素濃度の増減方向を判定する判定手段（１５）を設けて、
前記判定手段（１５）で、前記酸素含有ガス供給量と前記排出酸素濃度との増減方向が一致しないと判定した場合に、
前記燃焼装置（２）への燃料供給量を検出して、前記燃料供給量が調節可能な場合には、前記燃焼装置（２）に対する酸素含有ガス供給量の調節を停止して、前記主室（１）内の温度を前記設定温度に基づき前記燃料供給量を調節するように前記燃焼制御手段（１０）を構成してある廃棄物溶融炉の燃焼制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物溶融炉の燃焼制御方法及び燃焼制御装置に関し、詳しくは、装入された被処理物を溶融処理する主室に、前記主室内に燃焼用酸素含有ガス又は燃焼用酸素含有ガス及び燃料を供給する燃焼装置を設けてある溶融炉本体を設け、前記溶融炉本体の上流側に設けられた廃棄物乾留処理炉からの乾留ガスの一部や、被処理物を乾燥させた後の乾燥用ガスを導入して、前記主室からの燃焼ガスを二次燃焼させる二次燃焼室を前記溶融炉本体の下流側に設けてある廃棄物溶融炉の燃焼制御方法、及び、装入された被処理物を溶融処理する主室と、その主室内に燃焼用酸素含有ガス又は燃焼用酸素含有ガス及び燃料を供給する燃焼装置と、前記主室内の温度を検出可能な温度検出手段とを備えた溶融炉本体を設け、前記溶融炉本体の上流側に設けられた廃棄物乾留処理炉からの乾留ガスの一部や、被処理物を乾燥させた後の乾燥用ガスを導入して、前記主室からの燃焼ガスを二次燃焼させる二次燃焼室を前記溶融炉本体の下流側に設け、その温度検出手段の検出する温度と設定温度との差に基づき前記燃焼装置への燃焼用酸素ガス供給量と燃料供給量とを調節可能な燃焼制御手段を設けてある廃棄物溶融炉の燃焼制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の廃棄物溶融炉においては、図６に示すように、溶融炉本体は、固定されたされた天井部２８の周囲に内筒２７を立設するとともに、底板３１に出滓口３１ａが形成された有底の外筒３０を前記内筒２７の外側に配して、前記外筒３０を駆動機構（図外）で回転駆動するようにして、前記内筒２７と前記外筒３０とを相対的に回転駆動するように構成したものが用いられている。
【０００３】
前記天井部２８には燃焼装置２が配置してあり、その下部空間を、燃料供給路５から前記燃焼装置２に供給される燃料及び被処理物Ｒ中に含まれる僅かの可燃物（例えば焼却灰中の未燃分）に主室空気供給路３からの主室空気を前記燃焼装置２を介して供給して燃焼させ、その熱によって被処理物Ｒの不燃物を溶融処理する主室１に構成し、前記外筒３０と前記内筒２７とで形成された空間の下部を前記主室１に連通して、前記被処理物Ｒが前記連通する空間から前記主室１に供給される環状供給路３２に構成してある。つまり、不燃性の被処理物を溶融処理することを主目的として構成されていた。そして、前記環状供給路３２から供給された前記被処理物Ｒは、前記主室１内の前記底板３１上に一旦貯留され、前記主室１内の燃焼熱により逆円錐状に形成される被処理物表面が溶融して、溶融スラグを生成し、生成した溶融スラグは、前記底板３１上に流下し、前記出滓口３１ａからスラグ排出路を兼ねる二次室６を経てスラグ回収槽８に滴下し、回収されるのである。
【０００４】
前記主室１内で前記被処理物Ｒを加熱溶融するための燃料は、前記燃焼装置２への燃料供給路５から供給されるが、その燃料供給量は燃料調節弁５ａ（図７参照）によって調節され、前記燃料及び前記被処理物Ｒ中の可燃物を燃焼させるための主室空気は、主室空気供給路３から前記燃焼装置２を介して供給されるが、重金属の揮散を促し、スラグの品質を向上させるべく、前記主室１内の雰囲気を還元性雰囲気に維持するために、予め設定された空気比（例えば０．８〜１．０）となるように供給される。この燃料供給量と主室空気量の制御は燃焼制御手段１０に備える主室燃焼制御手段１０ａ（図７参照）によって行われる。前記主室１からの燃焼ガスは、前記二次燃焼室１９で二次燃焼した後、排気路１８から排出される。
【０００５】
前記内筒２７の外周の前記外筒３０上端部上方には、全周にわたって外方に張り出して、前記環状供給路３２に形成された環状の空間を上方から覆う張出天井部２７ａを形成してある。前記張出天井部２７ａには、前記環状供給路３２に被処理物Ｒを供給する被処理物供給口２９を設けてある。そして、前記外筒３０の上部外周には、全周にわたって環状水封槽３４ａを設け、前記張出天井部２７ａの外周部から下方に延出する筒状の延出筒部３４ｂを形成して、前記延出筒部３４ｂの下端部を前記外筒３０に設けた環状水封槽３４ａ内に挿入して上部シール機構３４Ａを構成し、炉内の可燃性ガスの漏出を防止しながら相対回転を可能に構成してある。
【０００６】
また、前記底板３１の下方にも、二次室６への前記主室１からの経路の周壁部の外周部に環状水封槽３４ａを設け、前記底板３１から下方に延出する筒状の延出筒部３４ｂを形成して、前記延出筒部３４ｂの下端部を前記環状水封槽３４ａ内に挿入して下部シール機構３４Ｂを構成し、前記出滓口３１ａから前記二次室６を経てガス誘導路７から排出される可燃性ガスの外部への漏出を防止しながら、下方の周壁部に対する前記外筒３０の相対回転を可能に構成してある。
【０００７】
前記ガス誘導路７は、図７に示すように、二次燃焼室１９に接続され、前記二次室６を通過した後の燃焼排ガスは、前記二次燃焼室１９内で、二次燃焼空気供給路２０から供給されている二次燃焼空気と接触して完全燃焼する。前記二次燃焼室１９からの排ガスは、これを大気中に放出する煙突２５に連通する排気路１８に排出され、集塵装置２２及び排ガス処理装置２３で除塵、無害化された後に誘引送風機２４により前記煙突２５から大気中に放出される。
【０００８】
前記主室燃焼制御手段１０ａは、温度検出手段１６で検出する前記主室１内の温度に基づき、前記燃焼装置２への燃料供給路５に備える燃料調節弁５ａと、前記燃焼装置２に接続された主室空気供給路３に備えるバーナ空気調節弁３ａとを開度調節して、前記主室１内を所定温度範囲（例えば１４００℃を目標温度とする）に維持するように構成してある。ここに、前記主室空気供給路３から供給される主室空気量は、重金属の揮散を促進し、スラグの品質を向上させるべく、前記燃料供給量に対して所定の低空気比範囲（例えば０．８〜１．０）に調節して、還元性雰囲気内での燃焼を図っている。
【０００９】
また、前記二次燃焼空気供給路２０を経て二次燃焼空気供給手段から供給する二次燃焼空気量も前記燃焼制御手段１０によって制御されており、前記集塵装置２２出口の排気路１８における排出酸素濃度を検出する酸素検出手段１１で検出される排出酸素濃度を所定範囲（例えば、窒素酸化物及び一酸化炭素の排出を抑制するために３〜７％の排出酸素濃度が所定範囲として設定される）内に維持するように前記二次燃焼空気供給路２０からの二次燃焼空気量が調節される。尚、このように溶融炉本体Ｆ内の燃焼ガスが可燃性であることに鑑みて、上記のように上部シール機構３４Ａと下部シール機構３４Ｂとからなるシール機構３４を設けて燃焼ガスの炉外への漏出或いは炉外から前記燃焼ガス中への空気の漏入を防止するようにしてある。そして、通常炉内圧を−２０〜−５０Ｐａ程度の負圧に維持して操業している。
【００１０】
さらに、前記被処理物Ｒを前記主室１内に供給するために、前記被処理物供給口２９にスクリューコンベア２６ａを気密に接続して、被処理物供給機構２６を構成してある。この被処理物供給機構２６からの被処理物Ｒの供給量は、前記スラグ回収槽８に回収される溶融スラグの量を検出することによって、前記主室１内での溶融処理量を推定して、その推定した溶融処理量に応じて調節するように構成してある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年廃棄物処理に溶融処理が重要視されており、廃棄物焼却炉から排出される焼却灰等の不燃物を溶融処理するに際して、廃プラスチックを主とするシュレッダダスト等の固形可燃物を含む分別ゴミを装入して処理することが提案されている。また、従来のゴミ焼却処理に代えて、都市ゴミ等の廃棄物を乾留処理する廃棄物乾留処理炉と廃棄物溶融炉とを組み合わせて、廃棄物を焼却・溶融一貫処理する複合処理設備の検討が進められている。
【００１２】
上述のような複合処理形態を採用すれば、上記例示した従来の廃棄物溶融炉においては、被処理物Ｒ中に多量の固形可燃物が存在するために、燃料供給量に対する主室空気量の設定だけでは適正に主室空気比を設定することができなくなり、上記のような出口排ガス中の酸素濃度により主室空気量を補正することも困難である。つまり、従来は、被処理物中の可燃物が、ごく僅かのチャー等の未燃成分であったから、スラグ回収槽８に回収されるスラグ量によって主室１内での溶融処理量を判断して、燃料供給量を主室内温度に応じて設定し、被処理物Ｒ中の可燃分を無視しても問題なく燃焼制御を行うことが出来たのであるが、上述のように燃料としての可燃物に加えて、被処理物Ｒとしての前記シュレッダダスト等の固形可燃物が主室１内に供給される場合には、その固形可燃物の消費空気量が必要となるが、前記固形可燃物の性状が確定できないため、たとえ被処理物供給機構２６からの被処理物供給量と前記回収されるスラグ量とを同時に検出したとしても、前記被処理物Ｒ中に含有される固形可燃物に対する理論空気量が確定できず、理論空気量を設定できるのは、前記燃料供給路５からの燃料に対してのみであるからである。
【００１３】
従って、可燃成分を多く含む被処理物を従来の廃棄物溶融炉を用いて処理しようとすれば、実際の空気比を推定するためには、可燃物個々の理論空気量に対して、夫々の装入量を乗じて合計する必要があるが、前記固形可燃物に関しては、上述のようにその量が把握できないのみならず、個々の理論空気量を求めることも困難であるから、総空気比を求めることもできず、殊に高温燃焼する主室内の主室空気比を推定することが不可能になる。こうした廃棄物処理のために、装入する被処理物の成分を調整しても、廃棄物処理コストを高めるだけである。このように主室空気比が適正に調節されなければ、主室内が酸化雰囲気になり重金属の揮散を抑制してスラグの品質を低下させたり、燃料の過剰消費などの問題を生じる可能性もあった。
【００１４】
つまり、前記被処理物Ｒ中の固形可燃物の消費空気量によって前記主室１内の理論空気量が変化する場合について言えば、例えば、前記排出酸素濃度が所定範囲から高く逸脱する場合を考えると、主室の空気比が高くなっているか、二次燃焼空気量が多すぎるか、主室空気比が高く、且つ二次燃焼空気量が多すぎるという３種類の場合が考えられ、主室温度と比較するだけでは判断しきれないことがある。逆に前記排出酸素濃度が前記所定範囲から低く逸脱する場合を考えると、主室空気比が低いか、二次燃焼空気量が少ないかの何れもが想定できるが、前記主室空気比が低いと考えると、これは、二次燃焼空気量が少なくても、適量であっても、過剰であっても可能性があり、また、二次燃焼空気量が少ないと考えても、これも同様に、主室空気比が低くても、正常でも、高くても可能性がある。従って、主室温度及び二次燃焼室温度を斟酌しても、主室空気と二次燃焼空気の何れを調節すればよいかが判断できない場合がある。つまり、主室温度及び二次燃焼室温度共に、空気量が過剰であっても空気の冷却効果によって温度が下がり、また、空気量が不足であっても燃焼不良によって温度が低下する場合があるのである。
【００１５】
この問題の解決手段として、焼却灰の溶融処理に際して、溶融処理後のガスの温度と前記溶融処理後のガス中の残存酸素濃度とから被処理物の理論空気量を推定することが提案されている（例えば、特公平５−２０６５０号公報参照）が、焼却炉に併設された溶融処理部に上流の焼却炉から排出される焼却灰中の可燃分を燃焼させるために溶融用空気を供給する場合のものであって、焼却灰と他の固形可燃物からなる被処理物とを共に合併焼却溶融処理する複合処理設備の場合には、焼却灰中の未燃分とは異なり、前記固形可燃物の量が多い上にその性状並びに量を確定することは困難で、しかも、種類が多いことから、予めこれらのデータを収集しておくことは不可能に近い。従って、上記提案の手段は、窒素酸化物と一酸化炭素の排出を共に抑制しようとするのには適していない。
【００１６】
こうした課題解決のための解決手段として、従来構成の廃棄物溶融炉において、主室空気と二次燃焼空気とを適正に配分しながら空気比を適正に維持するために、二次燃焼後の排ガス中の酸素濃度又は酸素濃度及び一酸化炭素濃度を検出して、その検出結果と主燃焼室と二次燃焼室とに供給した総空気量とに基づき主室内の可燃物に関する理論空気量を求め、この理論空気量に基づき前記主室空気と二次燃焼空気とを適正に配分することを先に提案した（特願平１０−４０２８２号）。ところが、先述の複合処理設備にこれを適用する場合には、廃棄物溶融炉の上流側に設けられた廃棄物乾留処理炉からの乾留ガスの一部や、被処理物を乾燥させた後の乾燥用ガスを二次燃焼室に導入する場合が考えられ、これらのガスの影響が前記理論空気量の算出に対して障害となるという問題が生ずるに至ったのである。
【００１７】
そこで、本発明の廃棄物溶融炉の燃焼制御装置及び燃焼制御方法は、上記の問題点を解決し、廃棄物溶融炉の主室に燃料及び被処理物として投入される可燃物を高温燃焼させて、被処理物の溶融処理を安定な状態に維持しながら、窒素酸化物及び一酸化炭素の生成及び排出を抑制することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
【００１９】
【００２０】
〔本発明に係る廃棄物溶融炉の燃焼制御方法の特徴手段〕
上記の目的のための本発明の廃棄物溶融炉の燃焼制御方法の特徴手段は、請求項１に記載の如く、主室からの燃焼ガス中の排出酸素濃度及び一酸化炭素濃度を二次燃焼室よりも上流側で検出し、実測した前記主室への酸素含有ガス供給量と、前記供給した酸素含有ガスの供給酸素濃度と、前記検出した排出酸素濃度と一酸化炭素濃度とに基づき、計算式として、
【００２１】
【数１】
Ｓoe＝ＧoD×（Ｐo −Ｐo2＋０．５×Ｐco）／１００
（以下、式 (1)という。但し、Ｓoe：主室内の可燃物に対する理論酸素量(Nm3/h）、ＧoD：主室への酸素含有ガス供給量(Nm3/h）、Ｐo ：供給する酸素含有ガスの供給酸素濃度(%）、Ｐo2：排出酸素濃度(%）、Ｐco：一酸化炭素濃度(%））
【００２２】
を用いて、前記主室内の可燃物に関する理論酸素量を演算導出し、前記演算導出した理論酸素量を基に、計算式として、
【００２３】
【数２】
Ｇoe＝Ｓoe／（Ｐo／１００）
（以下、式 (2)という。但し、Ｇoe：主室内の可燃物に対する理論酸素含有ガス供給量(Nm3/h））
【００２４】
を用いて、前記主室内の可燃物に対する理論酸素含有ガス供給量を演算導出し、前記演算導出した理論酸素含有ガス供給量と、設定された目標酸素過剰係数を基に、計算式として、
【００２５】
【数３】
ＧoP＝Ｇoe×αP
（以下、式 (3)という。但し、ＧoP：目標酸素含有ガス供給量(Nm3/h）、αP：目標酸素過剰係数）
【００２６】
を用いて、前記主室内の可燃物に対する目標酸素含有ガス供給量を演算導出して、前記主室に供給する酸素含有ガスの供給量を、前記演算導出した目標酸素含有ガス供給量を基準に調節して、前記主室内を所定の酸素過剰係数範囲内に維持する点にある。
【００２７】
更に、前記酸素含有ガス供給量の変化の増減方向と、排出酸素濃度の変化の増減方向とを夫々判定して、酸素含有ガス供給量と前記排出酸素濃度との増減方向が異なる場合に、燃焼装置への燃料供給量が調節可能な場合には、前記酸素含有ガス供給量の調節を停止して、前記主室内の温度を所定温度範囲内に維持するように前記燃料供給量を増減調節する点にある。
【００２８】
〔本発明に係る廃棄物溶融炉の燃焼制御方法の特徴手段の作用及び効果〕
上記本発明に係る廃棄物溶融炉の燃焼制御方法によれば、主室に供給される酸素含有ガスが空気以外のガスであっても、また、主室出口の下流側に上流側の設備からの導入ガスが混入しても、その影響を受けることなく、被処理物の溶融処理を安定な状態に維持しながら、窒素酸化物及び一酸化炭素の生成及び排出を抑制することが可能となり、以下のような独特の作用効果を奏する。
【００２９】
主室に供給した酸素含有ガスの量と、二次燃焼室よりも上流側で検出した主室出口排ガス中の排出酸素濃度及び一酸化炭素濃度に基づき、前記式 (1)を用いることによって、前記主室内の可燃物（燃焼装置に供給される燃料、廃棄物乾留処理炉からの乾留残渣、分別ゴミとしてのシュレッダダスト等の固形可燃物、廃棄物焼却炉或いは廃棄物乾留処理炉からの焼却灰中の未燃炭素分等が含まれる。）が完全燃焼するに要する酸素量である理論酸素量が簡単に求められるから、この理論酸素量を用いれば、主室に供給した酸素含有ガスの供給酸素濃度を基に、前記式 (2)を用いれば、前記可燃物を完全燃焼させるに要する前記主室への理論酸素含有ガス供給量を容易に導き出すことができるのである。
【００３０】
そこで、従来の理論空気比に相当する目標酸素過剰係数を設定して、本発明において設定した前記式 (3)を用いれば、前記酸素含有ガスの所定の供給量として、目標酸素含有ガス供給量を簡単に求めることができる。この目標酸素含有ガス供給量を基準に前記主室への酸素含有ガスの供給量を調節すれば、前記主室内の酸素過剰係数を所定範囲内に維持できるのである。その結果、溶融炉の下流側に他施設からのガスが供給されたとしても、これの影響を受けることなく、炉内に供給される被処理物の性状並びに量が変化しても、また、前記主室内に供給する酸素含有ガスの供給酸素濃度が変化しても、常にそれに応じて適切な酸素含有ガスの供給量を維持できるようになるのである。ここに、上記各式は簡単なものであるから、前記酸素含有ガスの供給量は極めて容易に求められ、仮に制御手段を設けて上記各式を演算させる場合にも、極めて短時間で結果が得られるから、制御遅れのおそれもない。従って、常に前記主室内に供給する酸素含有ガスの量を好適に維持でき、排ガス路出口における酸素濃度を調節するにも、二次燃焼室への空気或いは酸素含有ガスの供給量を適宜調節すればよく、全体としての燃焼制御の自由度が増すようになる。
【００３１】
更に、被処理物の性状に関わらず、主室内の温度を所定温度範囲に維持できるようになる。
【００３２】
つまり、被処理物中に可燃物が存在しない条件であれば、酸素含有ガスの供給量を増加すれば、主室出口における燃焼ガス中の排出酸素濃度はこれに伴って高くなる。しかし、前記被処理物中に固形可燃物が存在して、炉内温度が低下している状態で、前記固形可燃物が前記酸素含有ガスと十分に接触しないで燃焼不良を起こし前記排出酸素濃度が上昇した状態に対して、前記酸素含有ガス供給量を減少すれば、前記固形可燃物の燃焼速度がさらに低下し、炉内温度がさらに低下して、前記主室内の被処理物表面に前記固形可燃物が未燃のままで残留するようになり、炉内温度はさらに低下し、未燃の固形可燃物が出滓口からスラグ回収槽に排出される場合があり、極端な場合には、前記出滓口を閉塞することがある。また、炉内温度が高い状態で前記固形可燃物による酸素消費が高くなり、結果として前記排出酸素濃度が低下した状態に対して、前記酸素含有ガス供給量を増加すれば、前記固形可燃物と前記酸素含有ガスとの接触機会がさらに増大して、前記固形可燃物が急速に燃焼して炉内温度がさらに上昇するようになる場合がある。
【００３３】
前者の場合は、前記固形可燃物の燃焼不良によって供給された酸素の消費不足が生じ、前記排出酸素濃度の上昇に対して酸素含有ガス供給量を減少したにも拘わらず、前記排出酸素濃度はさらに上昇する場合であり、後者の場合は、前記固形可燃物の燃焼によって供給された酸素が消費されて酸素の消費過剰となり、前記酸素含有ガス供給量を増加したにも拘わらず、前記排出酸素濃度がさらに低下する場合である。上記何れの場合にも、制御応答は負の応答となるのである。
【００３４】
こうした負の制御応答が生じた場合に、前記酸素含有ガス供給量の調節を停止して、燃料供給量の増減調節により前記主室内を所定の温度に維持するのである。例えば前者の場合に、前記酸素含有ガス供給量を減少しないままに燃焼装置からの燃料供給量を増加すれば、その燃料の燃焼熱により主室温度は上昇し、前記主室内には所要の酸素含有ガス供給量が確保されている状態であるから、結果として燃焼不良を起こしていた固形可燃物が燃焼するようになるのである。従って、前記固形可燃物の未燃分が減少して、炉内は正常に復するようになるのである。また、後者の場合には、前記酸素含有ガス供給量を増加しないままに前記燃焼装置からの燃料供給量を減少すれば、これに伴って前記主室温度は低下するから、前記主室内の固形可燃物の過剰燃焼を抑制でき、炉内は正常に復するのである。尚、上記燃料供給量の調節は、その調節が可能な場合に限るものである。つまり、前者の場合には、前記燃料供給量が上限値に達していないことが条件であり、後者の場合には、前記燃焼装置に燃料が供給されていることが条件となるのである。
【００３５】
【００３６】
〔本発明に係る廃棄物溶融炉の燃焼制御装置の特徴構成〕
上記の目的のための本発明の廃棄物溶融炉の燃焼制御装置の特徴構成は、請求項２に記載の如く、主室からの燃焼ガス中の排出酸素濃度を二次燃焼室よりも上流側で検出する酸素検出手段と、前記燃焼ガス中の一酸化炭素濃度を二次燃焼室よりも上流側で検出する一酸化炭素検出手段とを設け、前記主室への酸素含有ガス供給量と、前記供給した酸素含有ガスの供給酸素濃度と、前記酸素検出手段で検出した排出酸素濃度と、前記一酸化炭素検出手段で検出した一酸化炭素濃度とに基づき、計算式として、
【００３７】
【数４】
Ｇoe＝ＧoD×（Ｐo −Ｐo2＋０．５×Ｐco）／Ｐo
（以下、式 (4)という。但し、Ｇoe：主室内の可燃物に対する理論酸素含有ガス供給量(Nm3/h）、ＧoD：主室への酸素含有ガス供給量(Nm3/h）、Ｐo ：供給する酸素含有ガスの供給酸素濃度(%）、Ｐo2：排出酸素濃度(%）、Ｐco：一酸化炭素濃度(%））
【００３８】
を用いて、前記主室内の可燃物に関する理論酸素含有ガス供給量を演算導出する第一演算手段と、前記第一演算手段で演算導出した理論酸素含有ガス供給量と、設定された目標酸素過剰係数を基に、計算式として、
【００３９】
【数５】
ＧoP＝Ｇoe×αP
（以下、式 (5)という。但し、ＧoP：目標酸素含有ガス供給量(Nm3/h）、αP：目標酸素過剰係数）
【００４０】
を用いて、前記主室内の可燃物に対する目標酸素含有ガス供給量を演算導出する第二演算手段とを設けて、前記第二演算手段で演算導出した目標酸素含有ガス供給量を基準に、前記主室に供給する酸素含有ガスの供給量を調節して、前記主室内を所定の酸素過剰係数範囲内に維持するように前記燃焼制御手段を構成してある点にある。
【００４１】
更に、前記燃焼装置に供給した酸素含有ガス供給量を所定時間前に前記燃焼装置に供給した酸素含有ガス供給量と比較して、前記酸素含有ガス供給量の増減方向を判定すると共に、酸素検出手段で検出した排出酸素濃度の増減方向を判定する判定手段を設けて、前記判定手段で、前記酸素含有ガス供給量と前記排出酸素濃度との増減方向が一致しないと判定した場合に、前記燃焼装置への燃料供給量を検出して、前記燃料供給量が調節可能な場合には、前記燃焼装置に対する酸素含有ガス供給量の調節を停止して、前記主室内の温度を前記設定温度に基づき前記燃料供給量を調節するように燃焼制御手段を構成してある点にある。
【００４２】
〔本発明に係る廃棄物溶融炉の燃焼制御装置の特徴構成の作用及び効果〕
上記本発明に係る廃棄物溶融炉の燃焼制御装置によれば、上記廃棄物溶融炉の燃焼制御方法の特徴手段の奏する作用及び効果と同様に、主室に供給される酸素含有ガスが空気以外のガスであっても、また、主室出口の下流側に上流側の設備からの導入ガスが混入しても、その影響を受けることなく、前記主室内の温度を措定温度範囲内に維持し、被処理物の溶融処理を安定な状態に維持しながら、窒素酸化物及び一酸化炭素の生成及び排出を抑制することが可能となり、以下のような独特の作用効果を奏する。
【００４３】
上記特徴構成によっても上記特徴手段におけると同様の作用効果を奏し、燃焼装置から供給された酸素含有ガスの量と、酸素検出手段で検出した排出酸素濃度と、一酸化炭素検出手段で検出した一酸化炭素濃度に基づき、前記本発明において設定した式 (4)により、前記主室内の可燃物（燃焼装置に供給される燃料、廃棄物乾留処理炉からの乾留残渣、分別ゴミとしてのシュレッダダスト等の固形可燃物、廃棄物焼却炉或いは廃棄物乾留処理炉からの焼却灰中の未燃炭素分等が含まれる。）が完全燃焼するに要する理論酸素含有ガス供給量をを第一演算手段で演算導出し、設定された従来の理論空気比に相当する目標酸素過剰係数と、前記第一演算手段で演算導出した理論酸素含有ガス供給量とから本発明において設定した前記式 (5)を用て、前記酸素含有ガスの所定の供給量としての目標酸素含有ガス供給量を演算導出する第二演算手段とを備えており、燃焼制御手段で、前記演算導出した目標酸素含有ガス供給量を目標値として前記主室への酸素含有ガスの供給量を調節できるから、前記主室内の酸素過剰係数を所定範囲内に維持できるのである。その結果、溶融炉の下流側に他施設からのガスが供給されたとしても、これの影響を受けることなく、炉内に供給される被処理物の性状並びに量が変化しても、また、前記主室内に供給する酸素含有ガスの供給酸素濃度が変化しても、常にそれに応じて適切な酸素含有ガスの供給量を維持できるようになるのである。ここに、上記両式は簡単なものであるから、前記酸素含有ガスの供給量は極めて容易に求められ、前記第一・第二両演算手段において上記各式を演算させる場合にも、極めて短時間で結果が得られるから、前記燃焼制御手段における制御遅れのおそれもない。
【００４４】
更に、被処理物の性状に関わらず、主室内の温度を所定温度範囲に維持できるようになる。
【００４５】
つまり、被処理物中に可燃物が存在しない条件であれば、酸素含有ガスの供給量を増加すれば、主室出口における燃焼ガス中の排出酸素濃度はこれに伴って高くなる。しかし、前記被処理物中に固形可燃物が存在して、炉内温度が低下している状態で、前記固形可燃物が前記酸素含有ガスと十分に接触しないで燃焼不良を起こし前記排出酸素濃度が上昇したに対して、前記酸素含有ガス供給量を減少すれば、前記固形可燃物の燃焼速度がさらに低下し、炉内温度がさらに低下して、前記主室内の被処理物表面に前記固形可燃物が未燃のままで残留するようになり、炉内温度はさらに低下し、未燃の固形可燃物が出滓口からスラグ回収槽に排出される場合があり、極端な場合には、前記出滓口を閉塞することがある。また、炉内温度が高い状態で前記固形可燃物による酸素消費が高くなり、結果として前記排出酸素濃度が低下した状態に対して、前記酸素含有ガス供給量を増加すれば、前記固形可燃物と前記酸素含有ガスとの接触機会がさらに増大して、前記固形可燃物が急速に燃焼して炉内温度がさらに上昇するようになる場合がある。
【００４６】
前者の場合は、前記固形可燃物の燃焼不良によって供給された酸素の消費不足が生じ、前記排出酸素濃度の上昇に対して酸素含有ガス供給量を減少したにも拘わらず、前記排出酸素濃度はさらに上昇する場合であり、後者の場合は、前記固形可燃物の燃焼によって供給された酸素が消費されるて酸素の消費過剰となり、前記酸素含有ガス供給量を増加したにも拘わらず、前記排出酸素濃度がさらに低下する場合である。上記何れの場合にも、制御応答は負の応答となるのである。
【００４７】
そこで、酸素含有ガス供給量の現在値の所定時間前の酸素含有ガス供給量に対する増減方向と、酸素検出手段で検出した排出酸素濃度の増減方向とを比較して、両者の増減方向を比較することで、判定手段で上記の負の制御応答が生じた場合を判定するのである。そして、前記負の制御応答が生じたと前記判定手段で判定した場合に、前記燃焼制御手段においては、燃焼装置への燃料供給量を検査して、その燃料供給量が調節可能な範囲内にあれば、主室への酸素含有ガス供給量の調節を停止して、前記燃料供給量の増減調節により前記主室内を所定の温度に維持するのである。
【００４８】
例えば前記酸素含有ガス供給量が減少方向に、前記排出酸素濃度が増加方向に変化していると前記判定手段で判定した場合に、前記酸素含有ガス供給量を減少しないままに燃焼装置への燃料供給量を増加すれば、前記主室内での燃料の燃焼熱により主室温度は上昇し、前記主室内には所要の酸素含有ガス供給量が確保されている状態であれば、燃焼不良を起こしていた固形可燃物が燃焼するようになるのである。その結果、前記固形可燃物の未燃分が減少して、炉内は正常に復するようになるのである。また、前記酸素含有ガス供給量が増加方向に、前記排出酸素濃度が減少方向に変化していると前記判定手段で判定した場合に、前記酸素含有ガス供給量を増加しないままに前記燃焼装置への燃料供給量を減少すれば、これに伴って前記主室温度は低下するから、前記主室内の固形可燃物の過剰燃焼を抑制でき、炉内は正常に復するのである。尚、前記燃料供給量が調節可能な範囲内にあると判断する条件とは、前者の場合には、前記燃料供給量が上限値に達していないことであり、後者の場合には、前記燃焼装置に燃料が供給されていることである。
【００４９】
【発明の実施の形態】
上記本発明の廃棄物溶融炉の燃焼制御方法及び燃焼制御装置の実施の形態の一例として、廃棄物を乾留処理し、乾留残渣を溶融処理する焼却溶融一環処理の複合処理設備について、以下に、図面を参照しながら説明する。尚、前記従来の技術において説明した要素と同じ要素並びに同等の機能を有する要素に関しては、先の図６及び図７に付したと同一の符号を付し、詳細の説明の一部は省略する。ここに、図１は本発明による廃棄物処理設備の構成説明図であり、図２は溶融炉本体の構成の一例を説明する縦断面図であり、図３は溶融炉における燃焼制御工程の一例を示す流れ図である。
【００５０】
図１に示すように、表面溶融炉で構成された廃棄物溶融炉は、溶融炉本体Ｆにロータリキルン型の廃棄物乾留処理炉Ｋから排出される固形可燃物及び焼却灰を共に被処理物Ｒとして装入する被処理物供給機構２６を備えるものである。前記溶融炉本体Ｆの主室１内で生成し、二次室６を通過した燃焼ガスを導く前記二次室６出口からのガス誘導路７を排ガス路１７に接続する。前記二次室６からの燃焼ガスを二次燃焼させる二次燃焼室１９に前記排ガス路１７を接続し、前記二次燃焼室１９で二次燃焼した後の排ガスを煙突２５に導く排気路１８に、前記溶融炉本体Ｆの主室１内に供給する主室空気を前記二次燃焼室１９からの排ガスの熱を利用して予熱する空気予熱器２１と、前記排ガスを除塵する集塵装置２２と、前記除塵後の排ガスを無害化する排ガス処理装置２３と、前記排ガスを誘引して煙突２５に放出する誘引送風機２４とを順次配設する。前記二次燃焼室１９には、前記廃棄物乾留処理炉Ｋへの被処理物を乾燥処理した空気を送り込み、前記二次燃焼室１９内で臭気成分等を共に焼却する。前記溶融炉本体Ｆには、前記主室１内を高温に維持する燃焼装置２のバーナ部２ａに、前記廃棄物乾留処理炉Ｋからの乾留ガスを燃料として導く燃料供給路５を接続してあり、余剰の乾留ガスは前記二次燃焼室１９に送り込んで燃焼させるようにする。
【００５１】
前記溶融炉本体Ｆは、図２に示すように、周囲に内筒２７を立設した天井部２８と、底板３１に出滓口３１ａを形成してある有底の外筒３０とを備え、前記外筒３０を前記内筒２７の外側に配して、前記外筒３０を前記内筒２７に対して前記出滓口３１ａの回りに相対回転させるように駆動機構（図外）を設けておく。前記内筒２７と前記外筒３０との間に形成される環状の空間を、前記被処理物供給機構２６からの被処理物Ｒを前記天井部２８と前記底板３１との間の空間に形成される主室１内に供給する環状供給路３２に構成し、その環状供給路３２の上方を覆う環状板体からなる供給路天井部３３を、前記内筒２７及び外筒３０とは別体に設け、前記内筒２７との間及び外筒３０との間に夫々シール機構３４を設けて前記環状供給路３２を気密に形成する。尚、前記被処理物供給機構２６へは、前記廃棄物乾留処理炉Ｋからの乾留残渣が被処理物Ｒとして送り込まれる（図１参照）。従って、前記被処理物Ｒには固形可燃物が含まれることになる。この構成により、前記内筒２７が前記外筒３０に対して相対的に上下移動可能になり、前記主室１内での被処理物Ｒの単位時間当たりの処理量を変化させることが可能となる。つまり、前記被処理物Ｒの逆円錐面状に形成される主室内表面の面積を変化させ、表面の燃焼量並びにスラグ化の量を調節できるようになる。前記出滓口３１ａの下方には二次室６を形成し、その二次室６からの燃焼ガスを誘導案内するガス誘導路７を前記二次燃焼室１９への排ガス路１７に接続すると共に、前記二次室６の下方にスラグ回収槽８を配置して、前記主室１内で生成した溶融スラグを前記出滓口３１ａから滴下させ、回収するように構成する。
【００５２】
前記供給路天井部３３には、開口を設けて被処理物供給口２９を形成し、この被処理物供給口２９を前記被処理物供給機構２６と気密に連結する。また、前記天井部２８には、前記主室１内に火炎を形成する前記バーナ部２ａに、燃料を供給する燃料供給路５と、前記燃料を燃焼させる空気を供給する主室空気供給路３とを接続して、バーナ部２ａで燃料と空気とを混合して燃焼させるように構成する。さらに、前記主室空気供給路３に、前記主室１内の可燃物に対する酸素過剰係数を所定の範囲に維持するために、前記主室１に主室空気を前記被処理物Ｒに直接供給する独立主室空気ノズル４を前記天井部２８に配置する。前記燃料供給路５からは前記廃棄物乾留処理炉Ｋで生成する乾留ガスが燃料として供給され、前記主室空気供給路３からは前記空気予熱器２１で予熱された主室空気が供給される。前記バーナ部２ａに接続する主室空気供給路３は前記独立主室空気ノズル４に接続する主室空気供給路３から分岐して、バーナ空気調節弁３ａを設け、前記主室空気供給路３への主室空気量を調節する主室空気調節弁３ｂを設ける。
【００５３】
前記主室１における燃焼を制御する燃焼制御手段１０に、前記主室１内を所定温度に維持する前記バーナ部２ａを制御する主室燃焼制御手段１０ａを設ける。前記主室燃焼制御手段１０ａは、前記天井部２８に配置した温度検出手段１６により検出する前記主室１内の温度を基に、前記検出した温度の目標主室温度（通常１４００℃に設定される。）からの偏差に基づき前記燃料調節弁５ａを開度調節すると共に、前記バーナ空気調節弁３ａを、前記バーナ部２ａへの燃料供給量に対して所定のバーナ空気比（通常、バーナ空気比としては０．８〜１．０が設定される）となるように比例制御して開度調節する。前記燃焼制御手段１０は、前記主室１内の主室空気比、即ち前記主室１内の酸素過剰係数を所定範囲に維持した状態で、前記被処理物Ｒ中の固形可燃物を燃焼させるために、前記主室空気調節弁３ｂの開度を調節し、さらに、前記集塵装置２２出口における排ガス中の酸素濃度を検出して、前記排ガス中の酸素濃度を所定濃度（通常６〜８％に設定される。）に維持するように、前記二次燃焼室１９への二次燃焼空気供給路２０からの二次燃焼空気供給量を調節する。
【００５４】
また、前記二次室６からの燃焼ガスを導くガス誘導路７の出口に、前記二次室６からの燃焼ガス中の排出酸素濃度を検出する酸素検出手段１１と、前記燃焼ガス中の一酸化炭素濃度を検出する一酸化炭素検出手段１２とを設ける。さらに、前記燃焼制御手段１０に、前記主室１内の可燃物に対する理論空気量に基づき前記主室１への目標酸素含有ガス供給量を演算導出する主室空気量演算手段１３Ａと、前記酸素検出手段１１で検出した排出酸素ガス濃度及び前記一酸化炭素検出手段１２で検出した一酸化炭素濃度から前記主室１内の主室空気比を推定演算する主室空気比演算手段１４Ａと、前記主室空気比演算手段１４Ａで推定演算した主室空気比と、前記主室１への主室空気の供給量を実測主室空気量とから理論空気量を求める理論空気量演算手段１４Ｂとを設ける。前記主室空気量演算手段１３Ａは、前記主室１内の可燃物に対する理論酸素含有ガス供給量に基づき演算導出する第一演算手段１３に相当し、前記主室空気比演算手段１４Ａと前記理論空気量演算手段１４Ｂとは、前記理論酸素含有ガス供給量を求める第二演算手段１４に相当するものである。また、実測主室空気量は酸素含有ガス供給量に相当するものである。
【００５５】
前記主室空気比演算手段１４Ａは、前記酸素検出手段１１で検出する排出酸素濃度と、前記一酸化炭素検出手段１２で検出する一酸化炭素濃度とから、酸素含有量を２１％に固定した式、
【００５６】
【数６】
λD＝２１／（２１−Ｐo2＋０．５×Ｐco）
（以下、式 (6)という。但し、λD：主室空気比、Ｐo2：排出酸素濃度(%) 、Ｐco：一酸化炭素濃度(%) ）
【００５７】
を用いて、酸素含有ガスを空気として、前記主室１内の実際の主室空気比（λD)を演算導出する。そして、上記式 (6)により前記主室空気比演算手段１４Ａにおいて推定演算した主室空気比（λD)を基に、前記理論空気量演算手段１４Ｂでは、実測した前記主室１に供給された実測主室空気量に基づく式、
【００５８】
【数７】
Ｇae＝ＧaD／λD
（以下、式 (7)という。但し、Ｇae：理論空気量(Nm3/h) 、ＧaD：実測主室空気量(Nm3/h) 、λD：主室空気比）
【００５９】
を用いて、酸素含有ガスを空気として、前記主室１内の可燃物、即ち、前記燃焼装置２から供給される燃料及び前記被処理物Ｒ中の固形可燃物の総量に対する理論空気量（Ｇae）を演算導出する。この理論空気量（Ｇae）は、前記主室１内の可燃物に対する理論酸素含有ガス供給量（Ｇoe）に相当する。
【００６０】
そして、前記主室空気量演算手段１３Ａにおいては、前記理論空気量演算手段１４Ｂで上記式 (7)により演算導出した理論空気量（Ｇae）を基に、前記主室１内の目標酸素過剰係数（αD)に相当する目標空気比に対する式、
【００６１】
【数８】
ＧaP＝Ｇae×λP
（以下、式 (8)という。但し、ＧaP：目標主室空気量(Nm3/h) 、λP：目標空気比）
【００６２】
を用いて、前記主室１に対する目標主室空気量（ＧaP）を演算導出する。前記主室空気量演算手段１３Ａは、前記主室１内における可燃物の理論酸素含有ガス供給量を演算導出する前記第一演算手段１３に相当するものである。
【００６３】
前記燃焼制御手段１０においては、前記演算導出した目標主室空気量（ＧaP）を基準として、前記独立主室空気ノズル４への主室空気供給路３に設けた主室空気調節弁３ｂを開度調節して、前記主室１内を前記目標空気比に維持する。
【００６４】
前記燃焼制御手段１０には、前記前記酸素検出手段１１で検出した排出酸素濃度の変化の増減方向と、前記実測主室空気量の所定時間前に燃焼装置に供給した主室空気量に対する増減方向とを比較して、正の制御応答（前記両者の増減方向が一致する場合を言う。）であるか、負の制御応答（前記両者の増減方向が一致しない場合を言う。）であるかを判定する判定手段１５を設ける。
【００６５】
前記燃焼制御手段１０においては、前記判定手段１５で負の制御応答であると判定した場合、前記燃料調節弁５ａの開度を検査して、その開度調節が可能であれば、前記主室空気調節弁３ｂの開度を固定して、前記主室１における目標温度を補正して、前記主室１への燃料供給量を調節する。つまり、前記実測主室空気量が所定時間前の実測主室空気量を上回り、前記排出酸素濃度が下降した場合には、前記主室１の目標温度を低く補正し、前記実測主室空気量が所定時間前の実測主室空気量を下回り、前記排出酸素濃度が上昇した場合には、前記目標温度を高く補正する。
【００６６】
こうした目標温度の補正の理由は、前記判定手段１５で負の制御応答であると判定した場合に、前記実測主室空気量が前記所定時間前の実測主室空気量を上回る場合は、前記主室１内の空気比が目標空気比に達していないとは限らず、逆に、前記実測主室空気量が前記所定時間前の実測主室空気量を下回る場合も、前記主室１内の空気比が前記目標空気比を超えているとは限らないからである。
【００６７】
前記実測主室空気量が前記所定時間前の実測主室空気量を上回る場合には、前記主室１への空気供給量が増加したことにより前記酸素検出手段１１で検出する排出酸素濃度は増加するはずであるが、上記負の制御応答であると判定される場合には、前記主室１への空気供給量を増加したにも拘わらず、前記主室１における空気比が低下していると判断されているのである。ここで特殊な状態として考えられるのは、前記主室１内における固形可燃物の性状が異なるための過剰燃焼である。つまり、前記固形可燃物にとっては前記主室１内の温度が高く、過剰に燃焼しているのであって、これに対して前記主室１への空気供給量を増量すれば、前記固形可燃物はさらに激しく燃焼して、供給される主室空気中の酸素をさらに消費することになり、前記排出酸素濃度がさらに低下するのである。従って、前記主室１内の温度を低下させることでこれに対処できるのである。
【００６８】
また、前記実測主室空気量が前記所定時間前の実測主室空気量を下回る場合には、主室１への空気供給量が減少したことにより前記酸素検出手段１１で検出する排出酸素濃度は低下するはずであるが、上記負の制御応答であると判定される場合には、前記主室１への空気供給量を減少したにも拘わらず、前記主室１における空気比が高くなっていると判断されているのである。ここで特殊な状態として考えられるのは、空気流量が低下して、前記主室１内の固形可燃物に主室空気が十分に行き渡らないか、前記主室１内における固形可燃物の性状が異なるための燃焼不良である。つまり、前記固形可燃物が十分に燃焼しないために、前記主室空気中の酸素消費量が低下し、前記排出酸素濃度が増大するのである。従って、前記主室１内の温度を高めれば、前記固形可燃物の燃焼が促進され、酸素も消費されるようになるのである。
【００６９】
上述の燃焼制御の一例について以下に図３を参照しながらその工程につき以下に説明する。尚、図３は１制御サイクルに関する記述である。
【００７０】
［１］  主室燃焼制御手段１０ａに設定する主室１の目標温度につき、上下限温度を設定し（Ｓ１）、温度検出手段１６で検出した。前記主室１の温度を前記目標温度と比較する。
【００７１】
［２］  前記主室燃焼制御手段１０ａでは、前記主室１の温度を前記目標温度と比較した結果、前記主室１の温度が上記［１］で設定した上限温度を超える場合には（Ｓ２）、燃料調節弁５ａを閉側に調節し、前記主室１への燃料供給量を減少する。これに伴い、比例制御により、バーナ部２ａへの主室空気供給路３に設けられたバーナ空気調節弁３ａも、前記バーナ部２ａにおける空気比が所定の範囲（通常０．８〜１．０に設定される。）になるように閉側に開度調節する（Ｓ３）。
【００７２】
［３］  前記主室燃焼制御手段１０ａでは、前記主室１の温度を前記目標温度と比較した結果、前記主室１の温度が上記［１］で設定した下限温度未満である場合には（Ｓ４）、燃料調節弁５ａを開側に調節し、前記主室１への燃料供給量を増加する。これに伴い、比例制御により、バーナ部２ａへの主室空気供給路３に設けられたバーナ空気調節弁３ａも、前記バーナ部２ａにおける空気比が所定の範囲（通常０．８〜１．０に設定される。）になるように開側に開度調節する（Ｓ５）。
【００７３】
［４］  ガス誘導路７出口に配置した酸素検出手段１１で、前記主室１からの燃焼ガス中の排出酸素濃度（Ｐo2）を検出し（Ｓ６）、一酸化炭素検出手段１２で前記燃焼ガス中の一酸化炭素濃度（Ｐco）とを検出する（Ｓ７）。
【００７４】
［５］  主室空気比演算手段１４Ａで、上記［４］で検出した排出酸素濃度（Ｐo2）と、一酸化炭素濃度（Ｐco）とから、上記式 (6)に基づき、前記主室１内における可燃物に対する主室空気比（λD）を推定演算する（Ｓ８）。
【００７５】
［６］  理論空気量演算手段１４Ｂで、上記［５］で前記主室空気比演算手段１４Ａにより推定演算した主室空気比（λD)と、実測してある前記主室１に供給された実測主室空気量（ＧaD）とから、上記式 (7)に基づき、前記主室１内の可燃物に対する理論空気量（Ｇae）を演算導出する（Ｓ９）。
【００７６】
［７］  上記［６］で前記理論空気量演算手段１４Ｂにより演算導出した理論空気量（Ｇae）を基に、前記主室１に関して予め設定してある目標空気比（λP)に対して、上記式 (8)を用いて、前記主室１への主室空気供給路３に設けてる主室空気調節弁３ｂの開度調節目標となる目標主室空気量（ＧaP）を演算導出する（Ｓ１０）。
【００７７】
［８］  上記［７］で前記主室空気量演算手段１３Ａにより演算導出した目標主室空気量（ＧaP）から前記実測主室空気量（ＧaD）を減じて、主室空気操作量（ΔＧa)を設定する（Ｓ１１）。
【００７８】
［９］  また、判定手段１５では、上記［４］で酸素検出手段１１により検出した排出酸素濃度（Ｐo2）の変化の増減方向を判定し、上記［８］で設定した主室空気操作量（ΔＧa)の正負と比較して、制御応答の正負を判定する（Ｓ１２）。ここに、正の制御応答とは、前記排出酸素濃度（Ｐo2）の前回の測定値に対する差と前記主室空気操作量（ΔＧa)との符号が一致する場合を言い、負の制御応答とは、前記符号が一致しない場合を言う。尚、正の制御応答であると判定した場合には、［１３］の工程を実施する。
【００７９】
［１０］上記［９］における前記判定手段１５による判定の結果、負の制御応答であると判定した場合には、前記実測主室空気量（ＧaD）を、所定時間前の実測主室空気量（ＧaD）と比較する（Ｓ１３）。尚、前記実測主室空気量（ＧaD）が前記所定時間前の実測主室空気量（ＧaD）と一致する場合には、［１３］の工程を実施する。
【００８０】
［１１］上記［１０］における比較の結果、前記実測主室空気量（ＧaD）が前記所定時間前の実測主室空気量（ＧaD）よりも小さい場合には、前記主室燃焼制御手段１０ａに設定する主室１の設定温度、つまり、燃焼装置２における目標温度を初期の設定値より高く補正して、この制御サイクルを終了する（Ｓ１４）。
【００８１】
［１２］上記［１０］における比較の結果、前記実測主室空気量（ＧaD）が前記所定時間前の実測主室空気量（ＧaD）よりも大きい場合には、前記主室燃焼制御手段１０ａに設定する主室１の設定温度、つまり、燃焼装置２における目標温度を初期の設定値より低く補正して、この制御サイクルを終了する（Ｓ１５）。
【００８２】
［１３］上記［８］で設定した主室空気操作量（ΔＧa)を基準として前記主室空気調節弁３ｂを開度調節して、この制御サイクルを終了する。（Ｓ１６）
【００８３】
前記主室燃焼制御手段１０ａと共に、以上の手順（図３参照）を制御サイクル毎に繰り返すように構成した、前記主室空気比演算手段１４Ａ、前記理論空気量演算手段１４Ｂ、及び前記主室空気量演算手段１３Ａを組み込んだ燃焼制御手段１０を備える廃棄物溶融処理炉における溶融炉本体Ｆの排ガス路１７に設けた一酸化炭素検出手段１２による一酸化炭素濃度（Ｐco）の検出結果を図４に示した。比較のために、前記燃焼制御手段１０において、前記主室燃焼制御手段１０ａのみを作動させて、排ガス路１７に設けた一酸化炭素検出手段１２で検出した一酸化炭素濃度（Ｐco）の挙動を図５に示した。後者における目標主室空気量（ＧaP）の調節は、排出酸素濃度（Ｐo2）の変化に応じて手動により行った。尚、図５における空気比は、前記主室空気比演算手段１４Ａにより演算導出したものである。図示のように、前記排出酸素濃度が低下した際に、従来の方法によって目標主室空気量（ＧaP）（図示していない）を減少するように手動変更した場合には、図示の主室空気量（ＧaD）が減少すると同時に、一酸化炭素濃度（Ｐco）が急激に増大している。これに対して、本発明に係る燃焼制御方法を適用した場合には、図４に示したように、主室空気比（λD)も安定し、同時に一酸化炭素濃度（Ｐco）は殆ど変化していない。
【００８４】
〔別実施形態〕
以下に、上記実施例に説明していない本発明の実施の形態について説明する。
【００８５】
〈１〉上記実施の形態に於いては、表面溶融炉で構成された廃棄物溶融炉とロータリキルン型の廃棄物乾留処理炉とを組み合わせた複合処理設備における例を示して説明したが、廃棄物溶融炉に固形可燃物が被処理物として供給される設備においては、廃棄物溶融炉の形式を問わず有効である。また、複合処理設備を構成する場合に、排出固形可燃物を供給する焼却炉の形式も任意であって、ロータリキルン型の炉に限るものではない。さらに、廃棄物乾留処理炉以外にも、廃棄物熱分解処理炉等の熱分解残渣を排出する焼却炉と組み合わせてもよい。
【００８６】
〈２〉上記実施の形態に於いては、天井部２８に配置したバーナ部２ａに、燃料を供給する燃料供給路５と、前記燃料を燃焼させる空気を供給する主室空気供給路３とを接続して、前記バーナ部２ａで燃料と空気とを混合して燃焼させるように構成すると共に、主室１内の可燃物に対する酸素過剰係数を所定の範囲に維持するために、前記主室１に主室空気を前記被処理物Ｒに直接供給する独立主室空気ノズル４を前記バーナ部２ａとは別に前記天井部２８に配置する例について説明したが、前記独立主室空気ノズル４を前記天井部２８に配置することなく、前記主室１内に供給する主室空気の全てを前記バーナ部２ａを介して供給するようにしてもよい。また、空気に代えて、空気に他のガスを混入した酸素含有ガスを供給するようにしてもよい。例えば、前記主室１に供給するガス量を減じて、主室内温度を高めるために、酸素を富化した空気を供給してもよく、前記主室内温度が高過ぎる場合に、前記主室１内を冷却する非酸化性の冷却ガスを空気に加えて供給してもよく、前記冷却ガスとしては、例えば排気路１８からの排ガスを循環させてもよい。
【００８７】
〈３〉上記実施の形態に於いては、燃焼制御手段１０に、前記主室１への目標酸素含有ガス供給量を演算導出する主室空気量演算手段１３Ａと、前記排出酸素ガス濃度及び前記一酸化炭素濃度から前記主室１内の主室空気比を推定演算する主室空気比演算手段１４Ａと、前記主室空気比と、前記実測主室空気量とから理論空気量を求める理論空気量演算手段１４Ｂとを設けてる例を示し、その具体例として、式(6)〜(8)を示して説明したが、前記主室空気比演算手段１４Ａと前記理論空気量演算手段１４Ｂとを統合して、前記理論空気量演算手段１４Ｂとしてもよい。この場合には、上記式 (6)及び式 (7)を纏めて、酸素含有ガスを空気として、酸素含有量を２１％に固定した式、
【００８８】
【数９】
Ｇae＝ＧaD×（２１−Ｐo2＋０．５×Ｐco）／２１
（以下、式 (9)という。但し、Ｇae：理論空気量(Nm3/h) 、ＧaD：実測主室空気量(Nm3/h) 、Ｐo2：排出酸素濃度(%) 、Ｐco：一酸化炭素濃度(%) ）
【００８９】
を用いて、前記理論空気量演算手段１４Ｂにおいて、前記主室１内の可燃物、即ち、前記燃焼装置２から供給される燃料及び前記被処理物Ｒ中の固形可燃物の総量に対する理論空気量（Ｇae）を演算導出するようにしてもよい。
【００９０】
ここで、前記主室空気量演算手段１３Ａにおいては、前記理論空気量演算手段１４Ｂで上記式 (9)により演算導出した理論空気量（Ｇae）を基に、上記式 (8)により前記主室１に対する目標主室空気量（ＧaP）を演算導出するようにすればよい。
【００９１】
〈４〉上記〈３〉に代えて、前記主室空気比演算手段１４Ａ及び前記理論空気量演算手段１４Ｂを前記主室空気量演算手段１３Ａに統合し、上記式(6)〜(8)を纏めた式、
【００９２】
【数１０】
ＧaP＝｛ＧaD×（２１−Ｐo2＋０．５×Ｐco）／２１｝×λP
（但し、ＧaP：目標主室空気量(Nm3/h) 、ＧaD：実測主室空気量(Nm3/h) 、Ｐo2：排出酸素濃度(%) 、Ｐco：一酸化炭素濃度(%) 、λP：目標空気比）
【００９３】
を用いて、目標主室空気量（ＧaP）を、主室１に設定する目標空気比（λP)に対して、実測した前記主室１に供給された実測主室空気量（ＧaD）と、前記酸素検出手段１１で検出する排出酸素濃度と、前記一酸化炭素検出手段１２で検出する一酸化炭素濃度とから、直接演算導出するようにしてもよい。
【００９４】
〈５〉上記実施の形態に於いては、主室１に供給する酸素含有ガスを空気として、主室空気比演算手段１４Ａでは上記式 (6)を用いて前記主室１における空気比を推定演算し、理論空気量演算手段１４Ｂでは、上記式 (7)を用いて前記主室１内の可燃物に対する理論空気量を演算導出し、主室空気量演算手段１３Ａでは、上記式 (8)を用いて前記主室１に対する目標主室空気量を演算導出する例を示したが、前記主室１に供給する酸素含有ガスを空気に限定せず、主室空気供給路３から前記主室１に酸素含有ガスを供給し、その酸素含有ガス供給量（ＧoD）と、前記主室空気供給路３に前記酸素含有ガス中の供給酸素濃度（Ｐo ）を検出する供給酸素濃度検出手段を設け、前記主室空気比演算手段１４Ａに代えて、前記酸素検出手段１１で検出する排出酸素濃度（Ｐo2）と、前記一酸化炭素検出手段１２で検出する一酸化炭素濃度（Ｐco）とから、前記主室１内の可燃物に対する理論酸素量を演算導出する理論酸素量演算手段を設けて、
【００９５】
【数１１】
Ｓoe＝ＧoD×（Ｐo −Ｐo2＋０．５×Ｐco）／１００
（以下、式(10)という。但し、Ｓoe：理論酸素量(Nm3/h）、ＧoD：主室への酸素含有ガス供給量(Nm3／h)、Ｐo ：供給する酸素含有ガスの供給酸素濃度(%）、Ｐo2：排出酸素濃度(%）、Ｐco：一酸化炭素濃度(%））
【００９６】
を用いて、前記主室１内の可燃物に関する理論酸素量（Ｓoe）を演算導出し、前記理論空気量演算手段１４Ｂに代えて、前記理論酸素量演算手段で上記式(10)に基づき演算導出した理論酸素量と、前記供給酸素濃度検出手段で検出した酸素含有ガス中の供給酸素濃度（Ｐo ）とを基に、前記主室１内の可燃物に対する理論酸素含有ガス供給量を演算導出する第二演算手段１４を設け、
【００９７】
【数１２】
Ｇoe＝Ｓoe／（Ｐo／１００）
（以下、式(11)という。但し、Ｇoe：理論酸素含有ガス供給量(Nm3/h）、Ｐo ：供給する酸素含有ガスの供給酸素濃度(%））
【００９８】
を用いて、前記主室１内の可燃物に対する理論酸素含有ガス供給量（Ｇoe）を前記第二演算手段１４で演算導出し、前記主室空気量演算手段１３Ａに代えて、前記第二演算手段１４で演算導出した理論酸素含有ガス供給量と、設定された目標酸素過剰係数を基に、前記主室１内の可燃物に対する目標酸素含有ガス供給量を演算導出する第一演算手段１３を設けて、予め設定された目標酸素過剰係数（αP）に対して、
【００９９】
【数１３】
ＧoP＝Ｇoe×αP
（以下、式(12)という。但し、ＧoP：目標酸素含有ガス供給量(Nm3/h）、αP：目標酸素過剰係数）
【０１００】
を用いて、前記第一演算手段１３により前記主室１内の可燃物に対する目標酸素含有ガス供給量（ＧoP）を演算導出して、前記主室１に供給する酸素含有ガスの供給量を、前記第一演算手段１３で演算導出した目標酸素含有ガス供給量を基準に調節して、前記主室１内を所定の酸素過剰係数範囲内に維持するようにしてもよい。
【０１０１】
〈６〉上記〈５〉における前記式(10)代えて、前記排出酸素濃度（Ｐo2）と、前記一酸化炭素濃度（Ｐco）と、前記供給酸素濃度（Ｐo ）とから、前記式(6) に代わる式、
【０１０２】
【数１４】
αD＝Ｐo ／（Ｐo −Ｐo2＋０．５×Ｐco）
（以下、式(13)という。但し、αD：主室内における酸素過剰係数、Ｐo ：供給する酸素含有ガスの供給酸素濃度(%）、Ｐo2：排出酸素濃度(%）、Ｐco：一酸化炭素濃度(%））
【０１０３】
を用いて主室１内における可燃物に対する酸素過剰係数（αD)を演算導出し、上記式(13)により演算導出した酸素過剰係数（αD)を基に、前記式 (7)に代わる式、
【数１５】
Ｓoe＝ＧoD×αD
（但し、Ｓoe：理論酸素量(Nm3/h）、ＧoD：主室への酸素含有ガス供給量(Nm3/h）、αD：主室内における酸素過剰係数）
【０１０４】
を用いて、前記主室１内の可燃物に関する理論酸素量（Ｓoe）を演算導出するようにしてもよい。
【０１０５】
〈７〉上記〈５〉における理論酸素量演算手段を設けることなく、前記式(10)及び式(11)に代えて、前記酸素検出手段１１で検出する排出酸素濃度（Ｐo2）と、前記一酸化炭素検出手段１２で検出する一酸化炭素濃度（Ｐco）と、前記供給酸素濃度検出手段で検出した酸素含有ガス中の供給酸素濃度（Ｐo ）とに基づき、前記理論酸素量（Ｓoe）を演算導出することなく、
【０１０６】
【数１６】
Ｇoe＝ＧoD×（Ｐo −Ｐo2＋０．５×Ｐco）／Ｐo
（但し、Ｇoe：理論酸素含有ガス供給量(Nm3/h）、ＧoD：主室への酸素含有ガス供給量(Nm3/h）、Ｐo ：供給する酸素含有ガスの供給酸素濃度(%）、Ｐo2：排出酸素濃度(%）、Ｐco：一酸化炭素濃度(%））
【０１０７】
を用いて、前記主室１内の可燃物に対する理論酸素含有ガス供給量（Ｇoe）を前記第二演算手段１４で演算導出するようにしてもよい。
【０１０８】
〈８〉上記実施の形態に於いては、燃焼制御手段１０に第一演算手段１３としての主室空気量演算手段１３Ａと、第二演算手段１４としての主室空気比演算手段１４Ａ及び理論空気量演算手段１４Ｂとを設ける例について説明したが、前記第一演算手段１３及び前記第二演算手段１４の構成は任意であって、上記〈３〉〜〈７〉に示した各種の変形が可能であり、また、前記第一演算手段１３と前記第二演算手段１４とを併合した演算手段を設けたり、前記燃焼制御手段１０の中にこれらの機能を持たせて、前記両演算手段１３，１４を設けない構成としてもよい。
【０１０９】
尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る廃棄物処理設備の一例を説明する構成説明図
【図２】  図１に示した溶融炉本体の一例を示す要部縦断面図
【図３】  本発明に係る溶融制御方法の一例を説明する流れ図
【図４】  本発明に係る溶融制御方法の作用効果を説明する線図
【図５】  従来の例による線図
【図６】  従来の廃棄物処理設備の一例を説明する構成説明図
【図７】  図６に示した溶融炉本体の一例を示す要部縦断面図
【符号の説明】
１    主室
２    燃焼装置
１０  燃焼制御手段
１１  酸素検出手段
１２  一酸化炭素検出手段
１３  第一演算手段
１４  第二演算手段
１５  判定手段
１９  二次燃焼室
１６  温度検出手段
Ｆ    溶融炉本体
Ｋ    廃棄物乾留処理炉
【図１】
0003807882.tif 000002
【図２】
0003807882.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003807882.tif 000005
【図５】
0003807882.tif 000006
【図６】
0003807882.tif 000007
【図７】
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