JPH0520648B2 - - Google Patents

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
棄物の焼却残渣（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攪拌・移送する手
段としてプツシヤ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］ 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つたので、完全な溶融処
理ができないことがあつた。

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
板上に沿つて移送するプツシヤーと、該プツシヤ
ーの移送速度及び位置を検出するプツシヤースト
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
前記プツシヤ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。

［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（クリンカ）が発生し、これに起因し
てプツシヤーの移送速度が遅くなつたかどうか
が、プツシヤー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、
そこに昇温バーナを向けて火炎噴射し溶融を補
う。従つて、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（溶湯）１７とする。

灰溶融炉１は耐火断熱材で覆つた炉体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を受け入れる導入口としてのホツパ
２ａが形成してあり、該ホツパは通路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よりブロワー（図示せ
ず）によつて吸引され、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の移送方向にみて堰４の手
前側に位置する焼却灰の充填ゾーン５と、堰４に
よつ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
フリーポート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の自然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及びフリーポート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
1800mm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100〜400mmになるように形成してある。
フリーポート７の大きさは、狭窄部の高さの倍以
上の高さにとつて比較的大きく形成し、また上壁
は平らに形成することが好ましい。フリーポート
７の高さが十分でなかつたりフリーポート７の上
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ツ
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Ｖ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てあ
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
よつて、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、フリーポート
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1100℃、フ
リーポート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１１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
の攪拌・移送を行う大プツシヤー１２と、主とし
てフリーポート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ツシヤー１
３とが設けてある。小プツシヤー１３は、火床板
８上に保護膜となる溶湯の永久層を残すため、火
床板８から30〜50mm程浮かせて挿抜される。大プ
ツシヤー１２及び小プツシヤー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が付設してある。エンコーダ１４からの出
力パルスは、コンピユータ（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つのプツシヤー１２，１３が
連係して制御される。

炉体２の上壁には、昇温バーナとしてのオイル
バーナ２０が、フリーポート７の溶融ゾーンに上
方から火炎を噴射しうるように、フリーポート７
に差込む形で設けてある。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、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つて、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てあ
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のピストンロツド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
リツ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、スリツト歯の設けてある円弧上
に沿つて移動する。このように構成してあるた
め、オイルバーナ２０は、油圧シリンダ２３のピ
ストンロツド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の上壁を中心として振られ、その炉
内突出し角度が第１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、再検出器を１まとめとして、バ
ーナ位置角度検出器２６として表わしてある。こ
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
在のオイルバーナ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２７が設けてある。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
が設けてある。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、温度センサ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２８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２７及びプツシヤ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ク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２
０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１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、温度センサ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、以後燃焼空気によつて自燃し、その焼却灰１
６が、ホツパー部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、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、ホツパー部
２ａを通つて溶融炉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1100℃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１６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からフリーポート７
に抜けるが、堰４によつて燃焼ゾーン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、フリーポート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によつ
て、焼却灰の溶融に必要な温度以下（本実施例で
は1150〜1200℃）となつたことが検知された場合
には、その温度センサ２７の箇所へオイルバーナ
２０の火炎を放射させるように、コントローラ１
５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。

大プツシヤー１２及び小プツシヤー１３は連係
動作により焼却灰１６の攪拌・移送を行い、以つ
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
プツシヤー１２の送り出しに際し、エンコーダ１
４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、即ち大プツシヤー１２が停止した場合には、
大プツシヤー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、クリンカの発生が
原因して停止したと判断する。そして、コントロ
ーラ１５は、このようなクリンカを検出したとき
は、クリンカ発生部分の電気ヒータ９の通電を強
めると共に、このク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。そして大プツシヤー１２、小プツシヤー１
３のコンビネーシヨン動作により、固着スラグの
剥離、排出を行う。

尚、溶湯２１は未溶融灰が妨げとなつて流れ出
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つて焼却灰層への
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、特にフリーポート７
の溶融帯においては、小プツシヤー１３を作動さ
せて、小プツシヤー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１
６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、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
ツシヤ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。従つて、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図はそのオ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
リーポート、８は火床板、９は電気ヒータ、１０
は空気ノズル、１２は大プツシヤー、１３は小プ
ツシヤー、１４はプツシヤ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. 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
   沿つて移送するプツシヤーと、該プツシヤーの移
   送速度及び位置を検出するプツシヤーストローク
   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
   ツシヤ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。