JP7057028B1 - 固形状燃焼物の燃焼システム - Google Patents
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Abstract
Description
<固形状燃焼物SC>
以下で詳述する燃焼システムは、一例として、日本各地に存在する企業内や公的なクリーンセンター・清掃工場などに設置される焼却炉を備えたごみ焼却施設や公知の固形燃料ボイラーなどの燃焼炉を備えたシステムに導入され得る。
このような燃焼システムで燃焼が可能な固形状燃焼物SCとしては、例えば生ごみ、紙屑、木屑、繊維屑、汚泥、衣類など主として固形状であって焼却炉にて焼却が可能な一般的な公知の種々の可燃ごみが例示できる。
次に図1~図3を参照しつつ、本実施形態における固形状燃焼物の燃焼システム100について説明する。
本実施形態の燃焼システム100は、上記した固形状燃焼物SCを効率よく燃焼させるために、後述する金属製の燃焼床10の上に固形状燃焼物SCを載せて、この燃焼床10の下方から送風ファンにより乾燥も兼ねた燃焼用一次空気CAの供給を行って燃焼を行う熱処理システムである。
このように本実施形態における燃焼床10の一例として、ストーカ式燃焼炉で用いられるストーカ(火格子)を例にして説明を継続する。
なお焼却炉20に近い側の排ガス路23内に、例えば特開2020-034232号公報などで例示されるごとき、焼却炉20の燃焼室に対して二次空気を供給するための公知の二次空気供給手段を設けてもよい。
一例として、本実施形態におけるコンプレッサーの気圧は0.70MPa、エアタンク32のうちメインタンクの気圧は、0.70MPa、および、必要に応じて任意に設定されるサブタンクの気圧は0.45MPaに調整することができる。
なお図3から理解されるとおり、投入ホッパー21aで燃焼システム100内に投入された固形状燃焼物SCは、投入口21bが形成された投入路21を経て、公知の供給フィーダEMによって上記した焼却炉20内のストーカ10へ押し出される。
次いで図4も参照しつつ、本実施形態における固形状燃焼物の燃焼方法について説明する。なお以下で説明する燃焼方法は、例えば上記した制御装置60に記憶された制御プログラムに従って実行される。また、上記した制御プログラムは、制御装置60の記憶手段に保存されている形態であってもよいし、例えばクラウドなど外部ストレージに保持された制御プログラムをネットワーク経由で読み込む形態となっていてもよい。
ここで図5をさらに参照しつつ、ステップ4で実行される燃焼開始動作を含む燃焼処理工程について詳述する。
すなわち燃焼処理工程では、まずステップ41で投入口21bに到達した固形状燃焼物SCに対して供給フィーダEMが駆動される。これにより固形状燃焼物SCは供給フィーダEMによって上記した焼却炉20内のストーカ10へ押し出される。
一例として、本実施形態のモニタリング基準値は次のとおりである。
(1) CO濃度・・・20ppm以下
20ppmを超えると燃焼炉の不完全燃焼を起こしやすくなるからである。
(2)炉内温度・・・800~950℃
(3)炉内圧力・・・-50~-120Pa
(4)負荷率・・・最大値に対して40~70%
上記(2)~(4)の数値範囲は、燃焼炉に損傷を与えない範囲として規定したものである。
なお上記したモニタリング基準値の値は一例であり、焼却施設の規模や設備能力に応じて適宜設定することができる。
このように本実施形態では、予め上記したタイムテーブル(シーケンス)を複数準備しておき、従って制御装置60は状況に合わせて任意のタイムテーブルをロードして気体噴射口34から順次PJGを発射する制御を行い得る。なお図示では2つのタイムテーブルを例示したが、3つ以上の任意の数だけタイムテーブルを保持しておいてもよい。
また、図7(2)に示すように、位置はそのままで固形状燃焼物SCの回転なども可能である。
他方で、ステップ6-2において「施設の稼働終了」に達したと判定される場合には、後述するステップ8における立ち下げ工程を実行する。
他方で、ステップ7で異常が解消しない場合、この異常はシステム上において重大であることが想定されることから、後述するステップ8における立ち下げ工程を実行する。
ここで図8をさらに参照しつつ、ステップ8で実行される立ち下げ工程について詳述する。すなわち立ち下げ工程において、まずステップ81において、制御装置60は、固形状燃焼物投入手段40を介した固形状燃焼物SCの新たな投入を停止する。
よって、以降は投入ホッパー21aから新たな固形状燃焼物SCが投入されずその時点で焼却炉20内に残存する固形状燃焼物SCの燃焼処理が行われることになる。
なおステップ82は、上記したステップ81と同時に、又はステップ81と少なくとも一部が並行して行われてもよい。
このように本実施形態の制御装置60は、(ii)前記した焼却炉20の立ち下げ工程においては、固形状燃焼物SCの投入を終了した場合に、例えば燃焼用一次空気CAの供給装置などは稼働を継続しつつ、炉内気体噴射手段30による突発性圧縮気体の噴射を終了することができる。
なお固形状燃焼物SCの投入及びPJAは順次又は同時に停止してもよく、燃焼システム100における付帯設備についても炉内に残存する燃焼物の状況(例えば経過時間、炉内温度、炉内圧力等)により順次停止させてもよい。
<変形例>
図9に、変形例における固形状燃焼物の燃焼システム110を示す。なお以下で説明する変形例では、上記した実施形態で既述した構成と同様の構成については同じ参照番号を付してその説明は適宜省略する。
熱画像センサー50eは、焼却炉20の燃焼室内における固形状燃焼物SCの燃焼状態を撮像する機能を備えて構成されている。
例えば本実施形態では燃焼床10としてのストーカ(火格子)が階段状に並置されたストーカ式焼却炉を例示したが、この形態に限られず例えば竪型式焼却炉や流動床式など他の方式の燃焼システムに本発明を適宜変形して適用してもよい。
また本発明は、公知の焼却施設に適用されることに限定されず、例えば固形物燃焼ボイラーや溶融炉の燃焼室にも適宜変更して適用してもよい。例えばボイラーなどに本発明を適用した場合には、より少量の燃料で高効率運転が可能となって燃費向上が見込まれる。
さらに、燃焼炉の損傷をおさえて寿命を延ばすことにもつながる。
10 燃焼床(ストーカ)
20 焼却炉
30 炉内気体噴射手段
40 固形状燃焼物投入手段
50 検出手段
60 制御装置
SC 固形状燃焼物
PJG 突発性圧縮気体(パルスジェット気体)
Claims (7)
- 固形状燃焼物が移送されて載置される燃焼床と、
前記燃焼床が収容された燃焼炉と、
前記燃焼炉を構成する構造面に設けられて、前記燃焼床上で燃焼中の固形状燃焼物に対して突発性圧縮気体を瞬間的に噴射可能な炉内気体噴射手段と、
前記燃焼床に前記固形状燃焼物を投入する固形状燃焼物投入手段と、
前記固形状燃焼物が燃焼された後で発生する排ガスの中におけるCO濃度、前記燃焼炉の炉内温度、前記燃焼炉の炉内圧力、および前記排ガスを外部へ放出するための誘引ファンの負荷率の少なくとも1つのモニタリング基準値を検出する検出手段と、
前記炉内気体噴射手段を制御する制御装置と、を含み、
前記制御装置は、
(i)前記燃焼炉の燃焼処理開始においては、
前記燃焼炉が所定温度に達したとき前記固形状燃焼物投入手段を介して前記固形状燃焼物を前記燃焼床に投入し、
前記検出手段を介して前記モニタリング基準値が所定値に達したことを検知した後で前記炉内気体噴射手段を駆動し、
前記検出手段が前記CO濃度、前記炉内温度、前記炉内圧力および前記負荷率のいずれかで異常を検出したときに前記炉内気体噴射手段の駆動を停止する、
ことを特徴とする固形状燃焼物の燃焼システム。 - (ii)前記燃焼炉の立ち下げ工程においては、
前記固形状燃焼物の投入を終了した場合に前記炉内気体噴射手段による前記突発性圧縮気体の噴射を終了する、
ことを特徴とする請求項1に記載の固形状燃焼物の燃焼システム。 - 前記炉内気体噴射手段は前記構造面に設けられた複数の気体噴射口を有し、
前記制御装置は、前記複数の気体噴射口のうち任意の気体噴射口から前記突発性圧縮気体を噴射するか選択する、
請求項1又は2に記載の固形状燃焼物の燃焼システム。 - 前記制御装置は、予め設定されたシーケンスに基づいて、前記複数の気体噴射口から前記突発性圧縮気体を順次噴射する、
請求項3に記載の固形状燃焼物の燃焼システム。 - 前記制御装置は、前記燃焼床上の前記固形状燃焼物の燃焼状態に基づいて、前記複数の気体噴射口のいずれから前記突発性圧縮気体を噴射するか選択する、
請求項3又は4に記載の固形状燃焼物の燃焼システム。 - 複数の気体噴射口の少なくとも1つは、前記燃焼床に設けられてなる、
請求項1~5のいずれか一項に記載の固形状燃焼物の燃焼システム。 - 前記炉内気体噴射手段は、前記突発性圧縮気体を前記固形状燃焼物に衝突させて前記燃焼床上の前記固形状燃焼物を移動させる、
請求項1~6のいずれか一項に記載の固形状燃焼物の燃焼システム。
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