JPH0198810A - 灰溶融炉の昇温バーナ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、都市ごみ、産業廃棄物などの固形廃棄物の焼
却残液（焼却灰）を、炉体通路内の火床板上に移送させ
つつ、その焼却灰中の未燃焼炭素を燃焼させて溶融処理
する灰溶融炉に関するものである。

［従来の技術］ 従来、この種の灰溶融炉において、焼却灰を燃焼させた
後の溶融ゾーンに上方から火炎を噴射する昇温バーナを
設けることは、既に知られている。また、焼却灰を火床
板上で撹拌Φ移送する手段としてプッシャーを使用する
ことも知られている。

［発明が解決しようとする問題点ｊ この種の灰溶融炉は、焼却灰中の未燃焼炭素の燃焼発生
熱を溶融熱源として、焼却灰を溶融処理するものである
ため、質の悪い即ち未燃焼炭素の少ない焼却灰の場合に
は、良好な溶融ができなくなる。また炉体通路には所定
の炉幅があるため、焼却灰の一部は良く溶融するが、他
の一部は溶融が悪い場合がある。しかし、従来の昇温バ
ーナは、その位置が固定されているか、作業者が目視に
より経験と感に基づき、溶融不良箇所へ手動で移動操作
させる構成であったので、完全な溶融処理ができないこ
とがあった。

本発明の目的は、このような燃焼ゾーンの溶融不良箇所
を自動的に完全溶融させる昇温バーナ制御装置を提供す
ることにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の昇温バーナ制御装置は、焼却灰を火床板上に沿
って移送するプッシャーと、該プッシャーの移送速度及
び位置を検出するプッシャーストローク検出器と、焼却
灰を燃焼させた後の溶融ゾーンに上方から火炎を噴射す
る昇温バーナと、該昇温バーナの炉内突出し長さ及び炉
内突出し角度を変える駆動機構と、前記昇温バーナの炉
内突出し長さ及び炉内突出し角度を検出する八−す位置
角度検出器と、炉体通路内の溶融ゾーンの複数箇所に設
けた温度センサと、この各温度センサ及び前記プッシャ
ーストローク検出器の信号から溶融ゾーンの溶融不良箇
所を把握し、前記バーナ位置角度検出器からの信号に基
づいて現在の昇温バーナの炉内突出し長さ及び炉内突出
し角度を確認しつつ、前記溶融不良箇所に昇温バーナの
火炎噴射を持ち来たすように前記駆動機構を制御するコ
ントローラを設けたことを特徴とするものである。

し作用］ 溶融ゾーンに溶融不良箇所があるかどうかは、炉内の溶
融ゾーンの複数箇所に設けた温度センサにより個別に監
視される一方、熱量不足で溶融スラグの固着（タリンカ
）が発生し、これに起因してプッシャーの移送速度が遅
くなったかどうかが、ブツシャ−ストローク検出器によ
り監視される。これらにより溶融状態が把握され、もし
熱量不足で溶融不良箇所があれば、コントローラは、そ
こに昇温へ−すを向けて火炎噴射し溶融を補う、従って
、自動的且つ的確に溶融不良箇所に昇温バーナが操作さ
れ、完全な溶融ができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図において、１は灰溶融炉であり、都市ごみなどの
固形廃棄物を焼却処理する機械式の焼却炉（ストーカ式
炉、回転キルン式など）の端部に連設されており、焼却
炉から排出される未燃焼炭素を含んだ焼却残渣（焼却灰
）１６を火床上に移送させつつ燃焼させ、その熱で焼却
灰１６を溶融スラグ（溶ｉ１％）１７とする。

灰溶融炉１は耐火断熱材で覆った炉体２を備えており、
該炉体内部には下方に傾斜する通路３が形成されている
。炉体２の上部には、焼却炉からの焼却灰１６を受は入
れる導入口としてのホッパ２ａが形成してあり、該ホッ
パは通路３の上流側上部３ａと連通している。また、炉
体２の下端はスラグ排出通路１８と接続され、スラグ冷
却水槽へと続いている。溶融排ガスは溶湯１７が流れる
のと同方向に、煙道１９よりブロワ−（図示せず）によ
って吸引され、燃焼空気予熱用の熱交換器であるガスエ
アーヒータ２９を経て排出される。

炉体２の通路３は、その途中に上壁より垂下させて設け
た堰４により、３つの領域に分れている。即ち、焼却灰
１６の移送方向にみて壜４の手前側に位置する焼却灰の
充填ゾーン５と、堰４によって狭窄されている通路部分
である燃焼ゾーン６と、堰４の直後より拡大させた通路
部分であるフリーボード７とである。このように通路３
の途中に堰４を設けた理由は、充填ゾーン５の焼却灰を
燃焼させるに際し、その燃焼ガス（火炎）の通り路を狭
くして燃焼ガス速度を高め、これにより火炎による熱密
度（熱発生負荷）を高めて、焼却灰１６の自燃焼熱のみ
による溶融を促進させるためである。充填ゾーン５及び
フリーボード７の領域の存在は、この火炎ないし燃焼ガ
スの高温な部分を焼却灰層に集中させ、燃焼溶融を促進
させる有効な手段となるものである。

本実施例では、火床板８が形成する炉床の長さ１８００
ｍｍに対し、堰４は、それにより形成される通路３の狭
窄部（燃焼ゾーン６）の中心が、炉床の上部から４００
〜８００ｍｍの位置に来るように設けてあり、また、火
床板５から堰４の下端までの狭窄部の高さが１００〜４
００ｍｍになるように形成しである。フリーボード７の
大きさは、狭窄部の高さの倍以上の高さにとって比較的
大きく形成し、また土壁は平らに形成することが好まし
い、フリーボード７の高さが十分でなかったりフリーボ
ード７の土壁に障害突起などがあると、火炎の流下速度
が低下し未溶融灰が増大するからである。

炉体２の通路３内には、炭化珪素等のセラミックス製の
複数個の火床板８が階段状に配設され。

傾斜した火床を形成している。各火床板８には、棒状の
炭化珪素発熱体から成る高温電気ヒータ９が一体に組込
まれており、各火床板８には、溶湯を集めて流下させる
ため７字状に形成されている。１０は通路３の両側より
送り込んだ高温の燃焼空気を噴出させる空気ノズル（散
気管）であり、この空気ノズル１０は、相隣接する火床
板８同士の重ね合せ部に生ずる間隔内に配設しである。

電気ヒータ９の役目の第１は、火床板８を内部から加熱
し、その火床板８の表面からの放射熱によって、燃焼ゾ
ーン６に積層した焼却灰１６に。

その下面から着火熱を与えることにある。また電気ヒー
タ９の他の役目は、充填ゾーンに在る焼却灰１６、即ち
次に燃える焼却灰１６を高温に予熱し、燃焼溶融を促進
するとともに、フリーボード７の溶融帯における溶融ス
ラグ即ち溶湯１７が炉体２内で固着するのを防ぐことに
ある。

そこで、電気ヒータ９をグループ分けして火床板８の温
度を数区画に分けて制御する。この実施例では、充填ゾ
ーン５の予熱帯は９００℃、通路の狭窄部である燃焼ゾ
ーン６の燃焼帯はｔ　ｔｏ。

℃、フリーボード７の溶融帯は１３００℃、排出口（湯
口）は１３５０℃の如く温度制御する。また、空気ノズ
ル１０からの燃焼用空気の吹き込み量も、空気供給管１
１からの供給圧を変えることにより、予熱帯では２０％
、燃焼帯では６０％、溶湯帯では２０％の如く制御し、
焼却灰の燃焼・溶融を効率的に行う。

一方、炉体２の上流側の端壁には、主として充填ゾーン
５及び燃焼ゾーン６における焼却灰１６の撹拌・移送を
行う大プッシャー１２と、主として７リーボート７の溶
融帯にある焼却灰１６中に、湯道となる穴を空ける細長
い小プッシャー１３とが設けである。小プッシャー１３
は、火床板８上に保護膜となる溶湯の永久層を歿すため
、火床板８から３０〜５０ｍｍ［浮かせて挿抜される。

大プッシャー１２及び小プッシャー１３には、その突出
し速度及び現在位置を検出する目的でエンコーダ１４が
付設しである。エンコーダ１４からの出力パルスは、コ
ンピュータ（ＣＰＵ）を内蔵したコントローラ１５に入
力され、このコントローラ１５により、大小２つのプッ
シャー１２．１３が連係して制御される。

炉体２の土壁には、昇温バーナとしてのオイルバーナ２
０が、フリーボード７の溶融ゾーンに上方から火炎を噴
射しうるように、フリーボード７に差込む形で設けであ
る。このオイルバーナ２０は、溶融ゾーンへの炉内突出
し長さ及び炉内突出し角度を変えることができ、その駆
動機構は、油圧シリンダ２３及びモータ２５により１次
のように構成されている。

即ち、第２図において、２１は炉体２の上壁に立設した
フレームであって、このフレーム２１には制御板２２が
上下方向に摺動可能に取付けである。この制御板２２は
、フレーム２１の上枠に固定した油圧シリンダ２３のピ
ストンロッド２４と連結され、この油圧シリンダ２３に
より上下動される。２５はこの制御板２２に円弧上に設
けたスリット歯と噛み合うギヤを有するモータであり、
このモータ２５はオイルバーナ２０の上部を連行して、
一体的に、スリット歯の設けである円弧上に沿って移動
する。このように構成しであるため、オイルバーナ２０
は、油圧シリンダ２３のピストンロッド２４の突出量を
加減することにより、その炉内突出し長さが変化する。

また、モータ２５の左右に走行させその停止位置を変え
ることで、炉体２の土壁を中心として振られ、その炉内
突出し角度がＷＩＪ１図に点線で示唆するように変化す
る。かくして、オイルバーナ２０の炉内突出し長さ及び
炉内突出し角度を変えることができる。

第１図に戻り、オイルバーナ２０の油圧シリンダ２３に
は、オイルバーナ２０の炉内突出し長さを検出するバー
ナストローク検出器Ａが、またモータ２５にはオイルバ
ーナ２０の炉内突出し角度を検出するバーナ角度検出器
Ｂが所属させてあり、第１図では、両検出器を１まとめ
として、八−す位置角度検出器２６として表わしである
。

ごのバーナ位置角度検出器２６からの信号はコントロー
ラ１５に入力され、コントローラ１５にて現在のすイル
バーナ２０の炉内突出し長さ及び突出し角度が常時掌握
される。

一方、炉体通路３内の溶融ゾーンには、その複数箇所、
この実施例では２箇所に、熱電対から成る温度センサ２
７が設けである。また湯口部８ｄ直後のスラグ排出通路
１６にも、温度センサ２８が設けである。これらの温度
センサ２７からの信号もターミナル２８ａを経てコント
ローラ１５に入力され、コントローラ１５にて、これら
の各温度センサの配置されている各部の温度が正常かど
うかが監視される。即ち、温度センナ２７により溶融不
良箇所が存在しないかどうかが監視され、温度センサ２
８により溶融排ガスの温度が低下していないかどうかが
監視される。

コントローラ１５は、上記溶融ゾーンの各温度センサ２
７及びプッシャーストローク検出器としてのエンコーダ
１４からの信号に基づき、溶融ゾーンに溶融不良箇所な
いしタリンカがないかどうかを判定し、もしそのような
溶融不良箇所を把握したときは、その溶融不良箇所にオ
イルバーナ２０の火炎噴射を持ち来たすように、上記オ
イルシリンダの駆動機構、即ち油圧シリンダ２３及びモ
ータ２５を制御する。

尚、始動（昇温）時には、火床全体を暖めるため、上流
側の高い位置から火炎放射する。

既に述べたように、灰溶融炉ｌで発生した煙道１７から
排気される溶融排ガスは、燃焼空気予熱用の熱交換器で
あるガスエアーヒータ２９を経て、主燃焼排ガスとなる
。空気供給管１１には、この排ガスで予熱された燃焼空
気が送り込まれる。しかし、この排ガスで燃焼空気を予
熱していても、排ガスそれ自体が熱量不足で予熱温度に
達しない場合がある。そこで、温度センナ２８で検出さ
れる排ガスの温度が低い場合には、温度センサ２８から
の信号を受けて、コントローラ１５は、排ガスの温度が
上昇するように、オイルバーナ２０の駆動機構を自動制
御する。

次に、上記構成の灰溶融炉の動作について説明する。

都市ごみなどの固形廃棄物７は、図示してない焼却炉に
供給され、そこで助燃バーナで着火され、以後燃焼空気
によって自燃し、その焼却灰１６が、ホッパ一部３ａか
ら灰溶融炉２に導入される。その際、焼却灰１６中には
未燃焼炭素が残留するが、特にその量が７〜２５重量％
好ましくは１０〜２０重量％の範囲に残留するように、
焼却炉内での燃焼が制御される。具体的には、ごみの投
入量、燃焼用空気量及びストーカ式炉ではストーカの送
り速度１回転キルン式炉では、回転速度などを調節する
ことで残存させる。

未燃焼炭素を含んだ焼却灰１６は、ホッパ一部２ａを通
って溶融炉２内の火床板８上に積層し、充填ゾーン５で
約９００℃に予熱されてから燃焼ゾーン６に移る。燃焼
ゾーン６の火床板８の温度は、通常はｔ　ｔｏｏ℃に制
御されているので、焼却灰１６の内部下面に位置する空
気ノズル１０から吹き出す高温の燃焼空気により、まず
焼却灰１６の内部下面の未燃焼炭素が着火し、焼却灰１
６はその内部から自燃する。この燃焼時に発生する火炎
（燃焼ガス）は燃焼ゾーン６からフリーボード７に抜け
るが、堰４によって燃焼ゾーン６が狭窄されていること
から、燃焼ゾーン６における燃焼ガス速度は高速となり
、その熱密度が高くなる。即ち、この高密度の自然焼熱
が焼却灰１６に集中され、熱効率よく焼却灰１６が加熱
溶融され、溶融スラグ即ち溶湯１７となる。

この溶湯１７が火床板８上を流れるのには最低１２５０
℃を必要とするため、火床板８の温度は、既に述べたよ
うに、フリーボード７の溶融帯で１３００℃、更に湯口
部（火床板８の最先端部）８ｄでは若干高めの１３５０
℃に制御され、炉内での溶湯の固着化が防止される。も
し温度センサ２７によって、焼却灰の溶融に必要な温度
以下（本実施例では１１５０〜１２００℃）となったこ
とが検知された場合には、その温度センサ２７の箇所ヘ
オイルバーナ２０の火炎を放射させるように、コントロ
ーラ１５がバーナ駆動機構の油圧シリンダ２３及びモー
タ２５を制御する。

大プッシャー１２及び小プッシャー１３は連係動作によ
り焼却灰１６の攪拌・移送を行い、以って焼却灰１６の
燃焼・溶融制御に寄与すると共に、焼却灰１６の架橋防
止、溶融不適物の強制排出を行う、詳述するに、コント
ローラ１５は、大プッシャー１２の送り出しに際し、エ
ンコーダ１４から発生される単位時間当りの出力パルス
数（送り出し速度）が所定値を下まわるかどうかを監視
し、所定値を下まわる場合には、スラグ固着の徴候があ
ると判断する。また、エンコーダ１４から発生される単
位時間当りの出力パルス数がゼロ、即ち大プッシャー１
２が停止した場合には。

大プッシャー１２が原位置から停止するまでの間にエン
コーダ１４から発生された出力パルス数の積算値を予め
定めた設定値と比較し、積算値がまだ設定値に達してい
なければ、タリンカの発生が原因して停止したと判断す
る。そして、コントローラ１５は、このようなタリンカ
を検出したときは、タリンカ発生部分の電気ヒータ９の
通電を強めると共に、このタリンカ発生部分へ向けてオ
イルバーナ２０を動かし、その部分に火炎を噴射させる
。そして大プッシャー１２、小プッシャー１３のコンビ
ネーション動作により、固着スラブの剥離、排出を行う
。

尚、溶湯２１は未溶融灰が妨げとなって流れ出　。

し難くいことが多い、溶融が滞留すると火床板８上での
固着を招いたり、未溶融灰との伴流れを起したり、未溶
融灰との混在によって焼却灰層への通気抵抗を増大させ
、焼却灰の燃焼を阻害する。

そこでコントローラ１５は、特にフリーボード７の溶融
帯においては、小プッシャー１３を作動させて、小プッ
シャー１３を火床板８の中央の直上部を挿抜させる。こ
れにより火床板８と焼却灰１６との間に湯道となる穴を
空け、この湯道により溶湯の流れを良くする。

［発明の効果］ 以上のように１本発明の昇温バーナ制御装置によれば、
溶融状態が溶融ゾーンの温度センサとプッシャーの移送
速度及び位置との双、方から把握され、もし熱量不足で
溶融ゾーンに溶融不良箇所があれば、そこに自動的に昇
温バーナの火炎噴射が向けられて溶融が補われる。従っ
て１人手や熟練を要することなく、的確な昇温バーナの
操作、完全な溶融ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した灰溶融炉の実施例を示す断面
図、第２図はそのすイルバーナの駆動機構の説明図であ
る。 図中、１は灰溶融炉、２は炉体、３は通路、４は堰、５
は充填ゾーン、６は燃焼ゾーン、７はフリーボード、８
は火床板、９は電気ヒータ、１０は空気ノズル、１２は
大プッシャー、１３は小プッシャー、１４はプッシャー
ストローク検出器としてのエンコーダ、１５はコントロ
ーラ、１６は焼却灰、１７は溶湯、１９は煙道、２０は
昇温バーナとしてのオイルバーナ、２３及び２５はオイ
ルバーナの駆動機構を構成する油圧シリンダ及びモータ
、２６はバーナ位置角度検出器、２７及び２８は温度セ
ンサ、２９はガスエアーヒータを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 焼却灰を炉体通路内の火床板上に移送させつつ、その焼
   却灰中の未燃焼炭素を燃焼させて溶融処理する灰溶融炉
   において、焼却灰を火床板上に沿って移送するプッシャ
   ーと、該プッシャーの移送速度及び位置を検出するプッ
   シャーストローク検出器と、焼却灰を燃焼させた後の溶
   融ゾーンに上方から火炎を噴射する昇温バーナと、該昇
   温バーナの炉内突出し長さ及び炉内突出し角度を変える
   駆動機構と、前記昇温バーナの炉内突出し長さ及び炉内
   突出し角度を検出するバーナ位置角度検出器と、炉体通
   路内の溶融ゾーンの複数箇所に設けた温度センサと、こ
   の各温度センサ及び前記プッシャーストローク検出器の
   信号から溶融ゾーンの溶融不良箇所を把握し、前記バー
   ナ位置角度検出器からの信号に基づいて現在の昇温バー
   ナの炉内突出し長さ及び炉内突出し角度を確認しつつ、
   前記溶融不良箇所に昇温バーナの火炎噴射を持ち来たす
   ように前記駆動機構を制御するコントローラを設けたこ
   とを特徴とする灰溶融炉の昇温バーナ制御装置。