JP6918293B1 - 燃焼完結装置及び燃焼完結方法 - Google Patents

Abstract

【課題】先端火格子の焼損を防止しながら、焼却残渣の堆積厚を適切な状態に保持することが可能な燃焼完結装置を提供する。【解決手段】本発明の燃焼完結装置は、ストーカ式焼却炉から排出された焼却残渣を堆積可能で下方から供給される燃焼完結用空気が貫流可能であるとともに所定の頻度で焼却残渣を下層側から排出する焼却残渣排出機構と、焼却残渣排出機構の下方に位置する焼却残渣排出室と、焼却残渣排出室から焼却残渣排出機構に燃焼完結用空気を供給する燃焼完結用空気供給手段と、焼却残渣排出機構の排出頻度を制御する制御手段とを備える燃焼完結装置であって、焼却残渣排出機構に堆積した焼却残渣の堆積厚を検出する堆積厚検出手段を備え、制御手段は、堆積厚検出手段で検出された堆積厚が所定の範囲内に収まるよう焼却残渣排出機構の排出頻度及び／又はストーカの移送速度を制御する。【選択図】図２

Description

本発明は、焼却残渣に含まれる未燃分を燃焼させ排出する燃焼完結装置において、ごみ焼却炉の火格子焼損を防止しながら未燃分を完全燃焼させる技術に関する。

従来、一般廃棄物や産業廃棄物を処理するにあたり、いわゆるストーカ式焼却炉が使用されている。ストーカ式焼却炉は、前後及び左右方向に複数配設されたストーカと呼ばれる火格子の前後の往復運動に伴い、ごみが前方に移動しながら徐々に乾燥及び燃焼する方式の焼却炉であり、比較的単純な構造でありながら、投入されるごみの水分量や蒸発量によらず大量の廃棄物を処理することができるため、多くの焼却処理施設において採用されている。

ストーカ式焼却炉においては、通常、乾燥ストーカ、燃焼ストーカ及び後燃焼ストーカの三段のストーカ、又は、乾燥ストーカ及び燃焼・後燃焼ストーカの二段のストーカによって全体の火格子が構成されるが、ごみを燃え残りなく確実に燃焼するために、ストーカの後段に燃焼完結装置を設けることがある。図６に、乾燥ストーカ９１、燃焼ストーカ９２、後燃焼ストーカ９３及び燃焼完結装置９４で構成される、従来のストーカ式焼却炉９の模式図を示す。図６に示す従来技術においては、後燃焼ストーカ９３から排出された焼却残渣を燃焼完結装置９４に堆積させ、燃焼完結装置の下方から燃焼完結用空気を供給することで、焼却残渣を十分な温度域で十分な時間にわたって滞留させて残渣中の未燃分を完全に燃焼させる。

燃焼完結装置９４に堆積された焼却残渣は下層側から間欠的に順次冷却水槽９５に排出されるが、後燃焼ストーカ９３から供給される焼却残渣の量及び燃焼完結装置からの排出の頻度によって、燃焼完結装置９３上に堆積される焼却残渣の堆積厚は変動する。堆積量が少ないと、燃焼完結用空気の吹き抜けが生じ未燃分の燃焼に悪影響を及ぼす場合がある。さらに、堆積量が少ないということは堆積層上面の位置が低くなるため、後燃焼ストーカ９３上の焼却残渣が流れ落ちて後燃焼ストーカ９３の先端火格子が露出し焼損する場合がある。一方、堆積量が多いと堆積厚が後燃焼ストーカより高くなりストーカ９１、９２、９３上の廃棄物が安定して送られず、燃焼が不安定になるという問題がある。

このような堆積厚の変動に起因する問題に対応する技術として、特許文献１に示される手法が開発されている（特許文献１）。

特開昭６３−１４００８号公報

特許文献１に開示された技術によると、燃焼完結装置に堆積した灰の温度と直前の灰排出からの経過時間に応じて、燃焼完結装置からの灰排出のタイミングを決定している。

このような手法によると、温度検出器を用いて、燃焼完結装置に堆積された焼却灰の温度を測定することによって、焼却残渣に含まれる未燃分の量の多少を判断し、燃焼完結装置における焼却残渣の滞留時間を制御し、完全燃焼することができるという効果がある。

ところで、このような制御においては、焼却残渣の温度が十分に低下していると判断された場合、所定の時間範囲内における最小時間で焼却残渣が排出されることとなり、次々と焼却残渣が排出される結果、燃焼完結装置における堆積層の高さが低下し後燃焼ストーカの最後段にあたる先端火格子が露出してしまう恐れがある。また、焼却残渣の温度が低下しないと判断された場合、焼却残渣排出の時間間隔が長くなり、堆積層の高さが上昇するとともに完全燃焼しないまま焼却残渣が排出される恐れがある。そして、投入されるごみ質によって焼却残渣の発生量は異なるため、焼却残渣排出からの経過時間と燃焼完結装置内の焼却残渣温度だけで焼却残渣排出の時間間隔を制御することは困難である。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、先端火格子の焼損を防止しながら、焼却残渣の堆積厚を適切な状態に保持することが可能な燃焼完結装置を提供することを目的とする。

本発明では、以下のような解決手段を提供する。

第１の特徴に係る発明は、ストーカ式焼却炉から排出された焼却残渣を堆積可能で下方から供給される燃焼完結用空気が貫流可能であるとともに所定の時間間隔で焼却残渣を下層側から排出する焼却残渣排出機構と、焼却残渣排出機構の下方に位置する焼却残渣排出室と、焼却残渣排出室から焼却残渣排出機構に燃焼完結用空気を供給する燃焼完結用空気供給手段と、焼却残渣排出機構による排出の時間間隔を制御する制御手段とを備える燃焼完結装置であって、焼却残渣排出機構に堆積した焼却残渣の堆積厚を検出する堆積厚検出手段を備え、制御手段は、堆積厚検出手段で検出された堆積厚が所定の範囲内に収まるよう焼却残渣排出機構による排出の時間間隔及び／又はストーカの移送速度を制御する、燃焼完結装置を提供する。

第１の特徴に係る発明によれば、燃焼完結装置に堆積する焼却残渣の堆積厚が所定範囲内に収まるよう排出の時間間隔及び／又はストーカの移送速度を制御することで、焼却残渣の堆積厚を十分にとることができ、焼却残渣中の未燃分を完全燃焼させることができる。そして、堆積厚が不足することに伴う燃焼完結用空気の吹き抜けの問題や、後燃焼ストーカ先端火格子の焼損の問題、焼却残渣が厚くなりすぎることに伴う燃焼の不安定の問題を解決することができる。

第２の特徴に係る発明は、第１の特徴に係る発明であって、堆積厚検出手段として、焼却残渣排出室の圧力を検出する圧力検出器を備え、制御手段は、圧力検出器で検出された圧力が所定の範囲内に収まるよう焼却残渣排出機構による排出の時間間隔及び／又はストーカの移送速度を制御する。

第２の特徴に係る発明によれば、堆積厚検出手段として、焼却残渣排出室の圧力を検出する圧力検出器を使用する。焼却残渣排出室の圧力は焼却残渣排出機構上に堆積する焼却残渣の堆積厚に依存するため、焼却残渣の堆積厚が所定範囲内に収まるよう排出の時間間隔及び／又はストーカの移送速度を制御することで、焼却残渣の堆積厚を十分にとることができ、焼却残渣中の未燃分を完全燃焼させることができる。そして、堆積厚が不足することに伴う燃焼完結用空気の吹き抜けの問題や、後燃焼ストーカ先端火格子の焼損の問題、焼却残渣が厚くなりすぎることに伴う燃焼の不安定の問題を解決することができる。

第３の特徴に係る発明は、第１の特徴に係る発明であって、堆積厚検出手段として、焼却残渣排出機構に堆積された焼却残渣の高さ位置を検知する第一レベル計を備え、制御手段は、第一レベル計で検知した焼却残渣の高さが所定の範囲内に収まるよう焼却残渣排出機構による排出の時間間隔及び／又はストーカの移送速度を制御する。

第３の特徴に係る発明によれば、堆積厚検出手段として、焼却残渣排出機構に堆積された焼却残渣の高さ位置を検知する第一レベル計を使用する。第一レベル計で検知された堆積高さは堆積厚と一対一の関係にあるため、焼却残渣排出機構に堆積された焼却残渣の高さに基づいて排出の時間間隔及び／又はストーカの移送速度を制御することで、焼却残渣の厚さを十分にとることができ、焼却残渣中の未燃分を完全燃焼させることができる。そして、堆積厚が不足することに伴う燃焼完結用空気の吹き抜けの問題や、後燃焼ストーカ先端火格子の焼損の問題、焼却残渣が厚くなりすぎることに伴う燃焼の不安定の問題を解決することができる。

第４の特徴に係る発明は、第１ないし第３のいずれかの特徴に係る発明であって、ストーカ式焼却炉における先端火格子上の焼却残渣上端の高さ位置を検知する第二レベル計をさらに備え、制御手段は、第二レベル計で検出した先端火格子上における焼却残渣の堆積高さから算出される焼却残渣厚が２００ｍｍ以下にならないよう、ストーカの移送速度を制御する。

第４の特徴に係る発明によれば、第二レベル計で検出した高さから算出した先端火格子上の堆積厚を所定値以上に保持することにより、火格子上を一定厚以上の焼却残渣で覆うことができ、焼却炉からの輻射熱による火格子の焼損を防止することができる。そして、燃焼完結装置上に堆積した焼却残渣の堆積厚を所定範囲内に保持する制御と併せて行うことにより、後燃焼ストーカによる焼却残渣排出機構への焼却残渣の供給速度と、焼却残渣排出機構からの焼却残渣の排出頻度とを適切に連動することができ、後燃焼ストーカの火格子の焼損を防止しつつ、燃焼完結用空気の吹き抜けの防止やストーカ上廃棄物の送り不良に伴う燃焼の不安定を防止し、焼却残渣中に含まれる未燃分を完全燃焼させることができる。

本発明によれば、先端火格子の焼損を防止しながら、焼却残渣の堆積厚を適切な状態に保持することが可能な燃焼完結装置を提供することができる。

図１は、本実施形態に係る燃焼完結装置を含むストーカ式焼却炉を示す模式図である。 図２は、本実施形態に係る燃焼完結装置を示す模式図である。 図３は、実施形態１に係る燃焼完結方法を示すフロー図である。 図４は、実施形態２に係る燃焼完結方法を示すフロー図である。 図５は、実施形態３に係る燃焼調整方法を示すフロー図である。 図６は、従来技術に係るストーカ式焼却炉を示す模式図である。

以下、本発明を実施するための形態について図を参照しながら説明する。なお、これはあくまでも一例であって、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではない。

［ストーカ式焼却炉の全体構成］
図１を用いて、本実施形態に係る燃焼完結装置を含むストーカ式焼却炉の全体構成を説明する。

図１に示すように、本実施形態のストーカ式焼却炉は、不定形の一般廃棄物や、産業廃棄物等の廃棄物を焼却処理するものであり、投入される廃棄物の流れの上流側から順に乾燥ストーカ１１、燃焼ストーカ１２、後燃焼ストーカ１３を備える燃焼室１０と、燃焼室１０に廃棄物を供給する供給装置２０と、燃焼完結装置３０と、冷却水槽４０とを備える。

供給装置２０は、廃棄物を一時的に貯留するホッパ及びプッシャ等の供給手段によって構成されており、図示しないごみピットからごみクレーンによって供給装置２０に供給された廃棄物を貯留し、間欠的に燃焼室１０に投入することができる。

供給装置２０によって燃焼室１０に供給された廃棄物は、乾燥ストーカ１１、燃焼ストーカ１２及び後燃焼ストーカ１３が備える火格子上において火格子下方から供給される空気によって処理される。乾燥ストーカ１１、燃焼ストーカ１２及び後燃焼ストーカ１３が備える複数の火格子は、それぞれ、所定の移送速度で前後に摺動しており、燃焼室１０に供給された廃棄物は火格子の摺動又は揺動に伴い乾燥ないし燃焼しながら燃焼室１０の下流側、つまり燃焼完結装置３０側に進む。各火格子には下方から図示しない空気供給手段によって空気が供給され、火格子上の廃棄物はそれぞれのステージに応じて当該空気によって乾燥・燃焼・後燃焼する。つまり、乾燥火格子１１には下方から乾燥空気が供給され、乾燥ストーカ１１上の廃棄物は乾燥空気によって水分が蒸発し乾燥され、燃焼ストーカ１２に供給される。燃焼ストーカ１２には下方から燃焼空気が供給され、燃焼ストーカ１２上の廃棄物は燃焼空気によって燃焼され、後燃焼ストーカ１３に供給される。後燃焼ストーカ１３には下方から後燃焼空気が供給され、後燃焼ストーカ１３上の廃棄物は後燃焼空気によって後燃焼される。後燃焼ストーカ１３で後燃焼された廃棄物は、燃焼完結装置３０に送られる。燃焼完結装置３０に送られた焼却残渣は、燃焼完結装置３０で未燃分が完全燃焼され、下方に設けられた冷却水槽４０に排出される。

［燃焼完結装置の構成］
図２を用いて、本実施形態に係る燃焼完結装置３０について説明する。

燃焼完結装置３０は、ストーカ式焼却炉の燃焼室１０で廃棄物が燃焼することで生成された焼却残渣中に含まれる未燃分を完全燃焼させるために設けられており、焼却残渣を一時的に堆積させることができるとともに、所定の頻度で下方に排出する焼却残渣排出機構３１と、外部とのシールが可能であり焼却残渣排出機構３１の下方に位置する焼却残渣排出室３２と、焼却残渣排出室３２を介して燃焼完結用空気を供給する燃焼完結用空気供給手段３３によって構成される。なお、焼却残渣排出室３２の下方には、焼却残渣排出室３２を介して排出された焼却残渣を水冷する冷却水槽４０が設けられている。冷却水槽４０には、冷却水槽から灰を排出するための、図示しない周知の灰排出手段が設けられている。本実施形態においては、冷却水槽４０に焼却残渣排出室３２の下端が連通することによって、焼却残渣排出室３２が外部とシールされている。

本実施形態において、焼却残渣排出機構３１は、ストーカ式焼却炉の燃焼室１０から排出された焼却残渣を堆積可能で、かつ、堆積された焼却残渣を所定の頻度で下層から排出できるよう、反転して開閉する形式の反転ロストルが使用される。図２において実線で描かれたものは、焼却残渣を堆積可能な状態を示し、二点鎖線で描かれたものは、焼却残渣を排出している状態を示す。また、焼却残渣排出機構３１は、下方から供給される燃焼完結用空気を貫流可能なよう構成される。なお、焼却残渣排出機構３１は、焼却残渣を堆積できるとともに所定の間隔で下層側を排出可能で、かつ、空気を貫流させることができるものであれば、開閉可能なゲート式のロストル等も使用することができ、必ずしも反転ロストルでなくても構わない。

また、焼却残渣排出機構３１の上方には、焼却残渣排出機構３１に堆積された焼却残渣の堆積高さを検知する第一レベル計５１が設けられている。さらに、焼却残渣排出機構３１の上方には、後燃焼ストーカ１３の最後段にあたる先端火格子１３ｅに堆積された焼却残渣の堆積高さを検知する第二レベル計５２が設けられている。第一レベル計５１は、本発明における堆積厚検出手段の一実施形態として機能する。また、第一レベル計５１及び第二レベル計５２は、焼却残渣排出機構３１の上方であってストーカ式焼却炉の天井部分に設置されているが、堆積高さを検知できるものであれば、設置個所はこれに限ったものではない。

焼却残渣排出室３２は、焼却残渣排出機構３１から排出された焼却残渣が通過するとともに、燃焼完結用空気供給手段３３から供給される燃焼完結用空気が通過する、略鉛直に配設された経路である。焼却残渣排出室３２の下端部は、下方に設けられる冷却水槽４０に連通しており、焼却残渣排出室３２は外部とシールされる。

また、焼却残渣排出室３２には、圧力検出器５３が設けられており、圧力検出器５３は、焼却残渣排出機構３１の下方の圧力として、焼却残渣排出室３２の圧力を検知する。圧力検出器５３は、本発明における堆積厚検出手段の一実施形態として機能する。

燃焼完結用空気供給手段３３は、焼却残渣排出機構３１に堆積している焼却残渣に対し、焼却残渣排出室３２を介して燃焼完結用空気を供給するものであり、図示しない送風機や空気加熱器、ダンパ等から構成される。

制御手段６０は、第一レベル計５１、第二レベル計５２、圧力検出器５３の検出結果に基づき、焼却残渣排出機構３１の排出頻度や、後燃焼ストーカ１３の移送速度を制御する。

［燃焼完結フロー］
次に、図３及び図４を用いて、実施形態１及び実施形態２に係る燃焼完結装置を用いた焼却残渣の燃焼完結の流れについて説明する。なお、通常の燃焼運転中であって、既に焼却残渣排出機構３１上に焼却残渣が堆積している状況について説明する。

＜実施形態１＞
まず、図３を用いて、実施形態１に係る燃焼完結運転について説明する。実施形態１においては、堆積厚検出手段として、焼却残渣排出室３２に配設された圧力検出器５３を用いる。

〔ステップＳ１００：圧力の検出〕
まず、圧力検出器５３は、焼却残渣排出室３２における圧力を、焼却残渣排出機構３１の下方における圧力として検知する（ステップＳ１００）。

〔ステップＳ１１０：圧力検出結果の判定〕
ステップＳ１００において圧力の検出を開始すると、制御手段６０は、圧力の検出結果が所定の範囲内に収まるかどうかを判定する処理を実行する（ステップＳ１１０）。

〔ステップＳ１２０：排出頻度及び／又は移送速度の調整〕
ステップＳ１１０において、圧力検出結果が所定の範囲内に収まらないと判定されると（ステップＳ１１０においてＹ）、制御手段６０は圧力検出結果が所定の範囲内に収まるよう、焼却残渣排出機構３１による焼却残渣の排出頻度及び／又はストーカ１１、１２、１３の移送速度を調整する（ステップＳ１２０）。そして、圧力検出結果が所定の範囲内に収まるまで、ステップＳ１１０とステップＳ１２０を繰り返す。

このようにして、圧力検出器５３による検出結果に基づいて焼却残渣の排出頻度を調整することにより、所望の堆積厚を保持することができる。このことについて、以下に説明する。

焼却残渣排出機構３１の上方に焼却残渣が堆積されると、燃焼完結用空気が供給される焼却残渣排出室３２と、ストーカ式焼却炉の燃焼室１０と連通している焼却残渣排出機構３１の上方との間に、圧力差が生じる。焼却残渣排出機構３１に堆積する焼却残渣の堆積厚が大きくなるほど、上方と下方の圧力差は大きくなるため、その圧力差を検出することで、堆積厚を推定することができる。特に、燃焼室１０は大気圧に対して所定の負圧を保持するよう制御されているため、焼却残渣排出機構３１下方における焼却残渣排出室３２の圧力を計測することで、焼却残渣排出機構３１上下の圧力差を検知することができ、その結果、焼却残渣排出機構３１に堆積する焼却残渣の堆積厚を推定することができる。このようにして、圧力検出器５３は堆積厚検出手段として機能する。

仮に、堆積厚が不足すると、焼却残渣排出機構３１において燃焼完結用空気の吹き抜けが発生し、完全燃焼することができない。また、後燃焼ストーカ１３の火格子が炉内に露出し、焼損する恐れがある。しかしながら、本実施形態によれば、圧力検出器５３で検出された圧力が予め定められた所定の下限値を下回ると、堆積厚が不足していると判断し、焼却残渣排出機構３１による排出頻度、すなわち排出の時間間隔を長くするよう制御手段６０が調整することにより、燃焼完結用空気の吹き抜けが発生しない程度の十分な堆積厚を確保することができる。そして、圧力検出器５３で検出される圧力が所定の下限値を下回らないよう排出頻度を調整することで、焼却残渣中に含まれる未燃分を完全燃焼させることができる。

また、仮に、焼却残渣排出機構３１上方の堆積厚が厚くなり過ぎると、ストーカ１１、１２、１３上の廃棄物の送りが不安定になるため、ストーカ１１、１２、１３上での燃焼が不安定になり温度低下や一酸化炭素が発生する恐れがある。しかしながら、本実施形態によれば、圧力検出器５３で検出された圧力が予め定められた所定の上限値を上回ると、堆積厚が過大であると判断し、焼却残渣排出機構３１による排出頻度、すなわち排出の時間間隔を短くするよう制御手段６０が調整することにより、焼却残渣中の温度が低下しない程度の堆積厚に抑えることができる。そして、圧力検出器５３で検出される圧力が所定の上限値を上回らないよう排出頻度及び／又はストーカの移送速度を調整することで、焼却残渣中に含まれる未燃分を完全燃焼させてから排出することができる。

ここで、焼却残渣排出機構３１上方の堆積厚が厚くなり過ぎた場合、焼却残渣排出機構３１の排出頻度だけでなく、ストーカ１１、１２、１３の移送速度を制御することにより、燃焼状態を適正に保持し、焼却残渣を完全燃焼させることができる。このことについて、以下に説明する。

焼却残渣排出機構３１上方の堆積厚が厚くなり過ぎた場合、ストーカ１１、１２、１３上の廃棄物の送りが不安定になり、廃棄物の流れがストーカ１１、１２、１３上で滞る恐れがある。そこで、圧力検出器５３で検出された圧力が予め定められた所定の上限値を上回った場合、ストーカ１１、１２、１３の移送速度を速めるよう調整することにより、ストーカ１１、１２、１３上で滞る可能性のある廃棄物を速やかに下流側に供給し、廃棄物の流れを適正に維持することによって、不安定燃焼に伴う温度低下や一酸化炭素の発生を防止する。このような制御を、単独で、あるいは焼却残渣排出機構３１の排出頻度の制御と併せて行うことによって、ストーカ１１、１２、１３上での燃焼を適正に保ち、焼却残渣中に含まれる未燃分を完全燃焼させてから排出することができる。

このようにして、圧力検出器５３で検出される圧力が所定の上限値と下限値の間に収まるよう、焼却残排出機構３１の排出頻度及び／又はストーカ１１、１２、１３の移送速度を調整することで、燃焼完結用空気の吹き抜けに伴う不完全燃焼、火格子の焼損、及び、廃棄物の送り不安定に伴う燃焼の不安定を抑制し、焼却残渣中に含まれる未燃分を完全燃焼させてから排出することができる。

＜実施形態２＞
次に、図４を用いて、実施形態２における燃焼完結運転のフローについて説明する。実施形態２においては、堆積厚検出手段として、焼却残渣排出機構３１上方に配設された第一レベル計５１を用いる。

実施形態１においては、焼却残渣排出機構３１下方における圧力計測結果から焼却残渣排出機構３１上の堆積厚を推定したが、実施形態２においては、焼却残渣排出機構３１上方に配設された第一レベル計５１を用いて、焼却残渣排出機構３１上に堆積する焼却残渣の堆積高さを直接的に検出し、そこから堆積厚を算出する。

〔ステップＳ２００：堆積高さの検出〕
まず、第一レベル計５１は、焼却残渣排出機構３１の上方に堆積する焼却残渣の堆積高さを検出する（ステップＳ２００）。

〔ステップＳ２１０：堆積高さ検出結果の判定〕
ステップＳ２００において焼却残渣の堆積高さの検出を開始すると、制御手段６０は、堆積高さの検出結果が所定の範囲内に収まるかどうかを判定する処理を実行する（ステップＳ２１０）。

〔ステップＳ２２０：排出頻度及び／又は移送速度の調整〕
ステップＳ２１０において、堆積高さ検出結果が所定の範囲内に収まらないと判定されると（ステップＳ２１０においてＹ）、制御手段６０は堆積高さ検出結果が所定の範囲内に収まるよう、焼却残渣排出機構３１による焼却残渣の排出頻度及び／又はストーカ１１、１２、１３の移送速度を調整する（ステップＳ２２０）。そして、堆積高さの検出結果が所定の範囲内に収まるまで、ステップＳ２１０とステップＳ２２０を繰り返す。

ここで、第一レベル計５１から焼却残渣排出機構３１までの距離は、堆積厚によらず一定であるため、第一レベル計５１で検出された堆積高さと堆積厚とは一対一の関係にある。したがって、第一レベル計５１は堆積厚検出手段として機能する。このようにして、第一レベル計５１による検出結果に基づいて焼却残渣の排出頻度及び／又はストーカの移送速度を調整することにより、所望の堆積厚を保持して焼却残渣中に含まれる未燃分を完全燃焼することができる。

仮に、堆積厚が不足すると、焼却残渣排出機構３１において燃焼完結用空気の吹き抜けが発生し、完全燃焼することができない。また、後燃焼ストーカ１３の火格子が炉内に露出し、焼損する恐れがある。しかしながら、本実施形態によれば、第一レベル計５１で検出された堆積高さが予め定められた所定の下限値を下回ると、堆積厚が不足していると判断し、焼却残渣排出機構３１による排出頻度、すなわち排出の時間間隔を長くするよう制御手段６０が調整することにより、燃焼完結用空気の吹き抜けが発生しない程度の十分な堆積厚を確保することができる。そして、第一レベル計５１で検出される堆積高さが所定の下限値を下回らないよう排出頻度を調整することで、焼却残渣中に含まれる未燃分を完全燃焼させることができる。

また、仮に、焼却残渣排出機構３１上方の堆積厚が厚くなり過ぎると、ストーカ１１、１２、１３上の廃棄物の送りが不安定になるため、ストーカ１１、１２、１３上の燃焼が不安定になり、温度低下や一酸化炭素が発生する恐れがある。しかしながら、本実施形態によれば、第一レベル計５１で検出された堆積高さが予め定められた所定の上限値を上回ると、堆積厚が過大であると判断し、焼却残渣排出機構３１による排出頻度、すなわち排出の時間間隔を短くするよう制御手段６０が調整することにより、焼却残渣中の温度が低下しない程度の堆積厚に抑えることができる。そして、第一レベル計５１で検出される堆積高さが所定の上限値を上回らないよう排出頻度及び／又はストーカの移送速度を調整することで、焼却残渣中に含まれる未燃分を完全燃焼させてから排出することができる。

ここで、焼却残渣排出機構３１上方の堆積厚が厚くなり過ぎた場合、焼却残渣排出機構３１の排出頻度だけでなく、ストーカ１１、１２、１３の移送速度の制御を単独で、あるいは、排出頻度の制御と併せて行うことにより、燃焼状態を適正に保つことができる点については、実施形態１と同様である。

このようにして、第一レベル計５１で検出される堆積高さが所定の上限値と下限値の間に収まるよう、焼却残排出機構３１の排出頻度及び／又はストーカ１１、１２、１３の移送速度を調整することで、燃焼完結用空気の吹き抜けに伴う不完全燃焼、火格子の焼損、及び、廃棄物の送り不安定に伴う燃焼の不安定を抑制し、焼却残渣中に含まれる未燃分を完全燃焼させてから排出することができる。

＜実施形態３＞
次に、図５を用いて、実施形態３における燃焼調整フローについて説明する。実施形態１及び実施形態２においては、焼却残渣排出機構３１上方における堆積厚を推定して排出頻度及び／又はストーカの移送速度を調整したが、実施形態３においては、後燃焼ストーカ１３の最後段にあたる先端火格子１３ｅ上方に配設された第二レベル計５２を用いて、先端火格子１３ｅ上方に堆積する焼却残渣の堆積高さを直接的に検出し、燃焼の調整を行う。

〔ステップＳ３００：堆積高さの検出〕
まず、第二レベル計５２は、後燃焼ストーカ１３の最後段にあたる先端火格子１３ｅの上方に堆積する焼却残渣の堆積高さを検出する（ステップＳ３００）。

〔ステップＳ３１０：堆積高さ検出結果の判定〕
ステップＳ３００において焼却残渣の堆積高さの検出を開始すると、制御手段６０は、検出された堆積高さから先端火格子１３ｅ上の堆積厚を算出し、堆積厚が所定の範囲内、すなわち２００ｍｍを超えるかどうかを判定する処理を実行する（ステップＳ３１０）。

〔ステップＳ３２０：移送速度の調整〕
ステップＳ３１０において、堆積厚が２００ｍｍ以下にとどまると判定されると（ステップＳ３１０においてＹ）、制御手段６０は堆積厚が２００ｍｍを超えるよう、後燃焼ストーカ１３の移送速度を調整する（ステップＳ３２０）。そして、堆積厚が２００ｍｍを超えるまで、ステップＳ３１０とステップＳ３２０を繰り返す。

このようにして、第二レベル計５２による検出結果に基づいて後燃焼ストーカ１３の移送速度を調整することにより、所望の堆積厚を保持して焼却炉からの輻射熱による火格子の焼損を防止することができる。

仮に、後燃焼ストーカ１３上における焼却残渣の堆積厚が不足すると、後燃焼ストーカ１３の火格子が炉内に露出し、焼却炉からの輻射熱を受け焼損する恐れがある。しかしながら、本実施形態によれば、第二レベル計５２で検出された堆積高さから算出される焼却残渣厚が２００ｍｍという下限値を下回ると、堆積厚が不足していると判断し後燃焼ストーカ１３の移送速度を制御手段６０が調整することにより、火格子の露出が発生しない程度の十分な堆積厚を確保することができる。そして、第二レベル計５２で検出される堆積高さから計算される堆積厚が下限値である２００ｍｍを下回らないよう後燃焼ストーカ１３の移送速度を調整することで、火格子の焼損を防止することができる。

このようにして、第二レベル計５２で検出される堆積高さから算出される堆積厚が所定の下限値を下回らないよう、後燃焼ストーカ１３の移送速度を調整することで、堆積厚の不足による火格子の露出に伴う焼損を防止することができる。

そして、このような第二レベル計５２での検出結果に基づいた後燃焼ストーカ１３の移送速度の制御と、圧力検出器５３での検出結果に基づいた焼却残渣排出機構３１の排出頻度の制御、又は、第一レベル計５１での検出結果に基づいた焼却残渣排出機構３１の排出頻度の制御を組み合わせることにより、後燃焼ストーカ１３によるに焼却残渣排出機構３１への焼却残渣の供給速度と、焼却残渣排出機構３１からの焼却残渣の排出頻度とを適切に連動することができ、後燃焼ストーカ１３の火格子の焼損を防止しつつ、燃焼完結用空気の吹き抜けの防止や焼却残渣の温度低下に伴う不完全燃焼の発生を防止し、焼却残渣中に含まれる未燃分を完全燃焼させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述したこれらの実施形態に限るものではない。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

また、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

この発明の燃焼完結装置は、家庭ごみ、産業廃棄物、医療廃棄物、下水汚泥等、種々の廃棄物の焼却処理を行うごみ焼却設備に適用することができる。また、本発明の技術は、廃棄物を焼却処理するごみ焼却設備のみならず、バイオマスを含む各種固体燃料を燃焼室の下部に堆積させて燃焼する燃焼装置に適用することが可能である。

１ ストーカ式焼却炉
１０ 燃焼室
１１ 乾燥ストーカ
１２ 燃焼ストーカ
１３ 後燃焼ストーカ
１３ｅ 先端火格子
２０ 供給装置
３０ 燃焼完結装置
３１ 焼却残渣排出機構
３２ 焼却残渣排出室
３３ 燃焼完結用空気供給手段
４０ 冷却水槽
５１ 第一レベル計
５２ 第二レベル計
５３ 圧力検出器
６０ 制御手段

Claims (5)

1. ストーカ式焼却炉から排出された焼却残渣を堆積可能で下方から供給される燃焼完結用空気が貫流可能であるとともに所定の時間間隔で当該焼却残渣を下層側から排出する焼却残渣排出機構と、前記焼却残渣排出機構の下方に位置する焼却残渣排出室と、前記焼却残渣排出室から前記焼却残渣排出機構に燃焼完結用空気を供給する燃焼完結用空気供給手段と、前記焼却残渣排出機構による排出の時間間隔を制御する制御手段とを備える燃焼完結装置であって、
   前記焼却残渣排出機構に堆積した焼却残渣の堆積厚を検出する堆積厚検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記堆積厚検出手段で検出された堆積厚が所定の範囲内に収まるよう前記焼却残渣排出機構による排出の時間間隔及び／又はストーカの移送速度を制御することを特徴とする燃焼完結装置。
2. 前記堆積厚検出手段として、前記焼却残渣排出室の圧力を検出する圧力検出器を備え、
   前記制御手段は、前記圧力検出器で検出された圧力が所定の範囲内に収まるよう前記焼却残渣排出機構による排出の時間間隔及び／又はストーカの移送速度を制御することを特徴とする、請求項１に記載の燃焼完結装置。
3. 前記堆積厚検出手段として、前記焼却残渣排出機構に堆積された焼却残渣の高さ位置を検知する第一レベル計を備え、
   前記制御手段は、前記第一レベル計で検知した焼却残渣の高さが所定の範囲内に収まるよう前記焼却残渣排出機構による排出の時間間隔及び／又はストーカの移送速度を制御する、請求項１に記載の燃焼完結装置。
4. 前記ストーカ式焼却炉における先端火格子上の焼却残渣上端の高さ位置を検知する第二レベル計をさらに備え、
   前記制御手段は、前記第二レベル計で検出した前記先端火格子上における焼却残渣の堆積高さから算出される焼却残渣厚が２００ｍｍ以下にならないよう、前記ストーカの移送速度を制御する、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の燃焼完結装置。
5. ストーカ式焼却炉から排出された焼却残渣を堆積可能で下方からの燃焼完結用空気が貫流可能であるとともに所定の時間間隔で当該焼却残渣を排出する焼却残渣排出機構と、前記焼却残渣排出機構の下方に位置する焼却残渣排出室と、前記焼却残渣排出室から前記焼却残渣排出機構に燃焼完結用空気を供給する燃焼完結用空気供給手段と、前記焼却残渣排出機構による排出の時間間隔を制御する制御手段とを備える燃焼完結装置における燃焼完結方法であって、
   前記焼却残渣排出機構の上方に堆積した焼却残渣の堆積厚を検出するステップ、
   前記堆積厚を検出するステップで検出された堆積厚が所定の範囲内に収まるよう前記焼却残渣排出機構による排出の時間間隔及び／又はストーカの移送速度を制御するステップ、を有する燃焼完結方法。

Images