JPH05196220A - ごみ焼却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ごみを焼却するに先立って、ごみの分別などの
前処理を行う必要がなく、また、燃焼炉の寿命を保ちな
がらごみの燃焼を良好に行えるようにする。 【構成】ごみが移動する方向に、低温燃焼に耐えうる材
料で構成された低温燃焼部と高温燃焼に耐えうる材料で
構成された高温燃焼部とで形成される燃焼炉と、燃焼炉
内のごみが移動する方向の温度分布を測定する温度分布
測定手段と、温度分布測定手段からの信号を入力し、前
記低温燃焼部領域付近のごみの燃焼温度を所定の温度以
下になるように制御すると共に、前記高温燃焼部領域付
近の燃焼温度を所定の温度以上になるように制御する燃
焼温度制御手段とで構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ごみを焼却するに先立
って分別する必要のないごみ焼却装置に関し、更に詳し
くは、ごみの燃焼状態を検出する複数の検出手段を備え
た計装制御設備と、これらの検出手段からの信号に基づ
いて燃焼制御を行う演算機能を有する制御設備とで構成
されるごみ燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、市民生活に伴って発生する一般都
市のごみの急増傾向は、様々なごみに関する社会問題を
引き起こしている。このために各自治体では、環境を保
全しながら効率的なごみ処理を行う必要性に迫られてい
る。従来より、ごみ処理の一つの手法として、ごみ焼却
炉による処理が行われているが、この場合に用いられる
ごみ焼却炉は、ストーカ式あるいは流動床式ごみ焼却炉
が中心に採用されてきている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらの焼却炉は、炉
の起動や停止が短時間にでき、炉の停止時に煙や臭気の
発生が比較的少ないという特長があるが、燃焼に先立っ
て燃焼可能なごみの種類を分別する必要があるなど、前
処理が必要な上に、この前処理設備でのトラブルが多い
という課題があった。また、ごみの種類（例えばプラス
チック等）によっては、燃焼によって高温となる物質も
あり、これらが炉を傷め燃焼炉の寿命を短くしていると
いう課題もあった。

【０００４】本発明は、この様な点に鑑みてなされたも
ので、ごみを焼却するに先立ってごみの分別などの前処
理を行う必要がなく、また、長期間の使用に耐えるごみ
焼却装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この様な目的を達成する
本発明は、ごみが移動する方向に、低温燃焼に耐えうる
材料で構成された低温燃焼部と高温燃焼に耐えうる材料
で構成された高温燃焼部とで形成される燃焼炉と、燃焼
炉内のごみが移動する方向の温度分布を測定する温度分
布測定手段と、温度分布測定手段からの信号を入力し、
前記低温燃焼部領域付近のごみの燃焼温度を所定の温度
以下になるように制御すると共に、前記高温燃焼部領域
付近の燃焼温度を所定の温度以上になるように制御する
燃焼温度制御手段と、を備えたごみ焼却装置である。

【０００６】

【作用】温度分布測定手段は、ごみの移動方向全体の燃
焼温度の分布情況を測定する。燃焼温度制御手段は、燃
焼炉に供給する１次空気の量や２次空気の量を制御する
ことにより、燃焼炉の低温燃焼部領域の温度を所定の温
度以下になるように、また、高温燃焼領域の温度を所定
の温度以上になるように制御する。

【０００７】これにより燃焼炉を傷めないで、ごみの完
全燃焼を実現する。

【０００８】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。図１は、本発明の一実施例を示す全体構成図
である。図において、１はごみ供給クレーン、２はホッ
パ、３はごみ燃焼炉で、ここでは、一端の入口側に投入
されたごみが、回転によって攪拌されながら他端出口方
向に移送されるような構造（ロータリーキルン式構造）
の回転火格子４を含んで構成されている。５は回転火格
子４の回転駆動用のモータである。

【０００９】ごみ供給クレーン１は、図示してないごみ
ピットからのごみを持ち上げ、ホッパ２内に投入するた
めのものである。ホッパ２の底部付近には、回転火格子
４の入口４１側にごみを落下させるためのごみ供給プッ
シャ２１が設けられている。このごみ供給ブッシャ２１
は、プッシャ駆動手段２２によりその往復速度が制御さ
れ、燃焼炉へのごみ供給量を制御できるようになってい
る。また、回転駆動モータ５は、モータ制御手段５１に
よりその回転速度が制御され、回転火格子４内のごみの
移動速度を制御できるようになっている。

【００１０】回転火格子４は、入口４１からごみが移動
する方向に沿う領域Ａ部分は、材料として、比較的低温
（例えば５００℃以下）の燃焼に耐えられる材料、例え
ば普通鋼、あるいはステンレス材等で構成されており低
温燃焼領域部となっている。また、この領域Ａから出口
４２まで続く領域Ｂ部分は、材料として比較的高温（例
えば５００℃以上）の燃焼にも耐えうる材料、例えば、
高クローム鋼、あるいはタングステン、タンタル、カン
タルなどを主要成分とする鋼材で構成されており、高温
燃焼領域部となっている。

【００１１】６は１次空気の供給管路、６０はこの供給
管路に設置した送風ポンプである。供給管路６から供給
される空気は管路６１，６２，６３を経て、回転火格子
４の下方に供給されている。ここで管路６１の出口は低
温燃焼領域Ａ内に、管路６２の出口は低温燃焼領域Ａと
高温燃焼領域Ｂの境界付近に、管路６３の出口は高温燃
焼領域Ｂ内にそれぞれ設置されている。また、各管路６
１〜６３内には、そこを通過する空気の流量をそれぞれ
独自に制御するためのダンパ６４〜６６が設置されてい
ると共に、その下流側には空気流量を検出する流量セン
サ６７〜６９が設置してある。

【００１２】７は２次空気の供給管路で、ここから供給
される空気は管路７１，７２を経て、回転火格子４の上
方に供給されている。ここで管路７１の出口は低温燃焼
領域Ａの上方付近に、管路７２の出口は高温燃焼領域Ｂ
の上方付近に吐き出されるように設置されている。ま
た、各管路７１，７２内には、そこを通過する２次空気
の流量を独自に制御するためのダンパ７３，７４が設置
されていると共に、その下流側には空気流量を検出する
流量センサ７５，７６が設置してある。

【００１３】８１は回転火格子４の低温燃焼領域Ａ付近
に設置した温度センサ、８２は低温燃焼領域Ａと高温燃
焼領域Ｂの境界付近に設置した温度センサ、８３は高温
燃焼領域Ｂ付近に設置した温度センサ、８４は燃焼炉の
中央部付近に設置され、燃焼ガスの温度を検出する温度
センサである。これらの各温度センサとしては、例えば
熱伝対あるいは測温抵抗体を用いたものが用いられてい
る。

【００１４】４３は回転火格子４から排出される残灰の
放出口、４４は燃焼室、４５は燃焼炉内に発生する高温
ガスによって熱交換し蒸気を発生するボイラで、廃熱を
有効に利用するために設けられている。なおこのボイラ
は、必ずしも必要でない。４６は電気集じん器、４７は
煙突、４８は誘引送風機、４９は有害ガスの除去設備で
ある。これらの各設備は従来装置のものと変わらない。

【００１５】２３は残灰の放出口４３から放出された灰
を運ぶコンベア、２４は灰ピットである。図２は、本発
明に係わる焼却炉上の温度分布を制御する制御装置の機
能ブロック図である。なお、この燃焼炉にはボイラが設
置されているので、その出力蒸気圧等を制御するための
制御装置も備えられているが、本発明と直接関係しない
のでここでは省略してある。

【００１６】図において、図１の各部分に対応する部分
には同一の符号を付してある。ＲＩＮは燃焼炉を総括し
て示したものであり、内部には、回転火格子４の下部付
近に供給する１次空気量を制御するためのダンパ６４〜
６６、その空気量を検出する流量センサ６７〜６９、回
転火格子４の上部付近に供給する２次空気量を制御する
ためのダンパ７３，７４、その空気量を検出する流量セ
ンサ７５，７６、燃焼炉内の各部分の温度を検出する温
度センサ８１〜８４等が含まれている。

【００１７】６０は１次空気流量を制御するための制御
手段で、各流量センサ６７〜６９からの信号を入力し、
各ダンパ６４〜６６にそれぞれ個別に操作信号を出力し
ている。７０は２次空気流量を制御するための制御手段
で、各流量センサ７５，７６からの信号を入力し、各ダ
ンパ７３，７４にそれぞれ個別に操作信号を出力してい
る。

【００１８】９１は燃焼ガスの温度を検出する温度セン
サ８４からの信号を入力する燃焼ガス温度調節手段で、
その制御出力は２次空気量制御手段７０に与えられてい
る。９２は回転火格子４の各部分の温度を検出する温度
センサ８１〜８３、および温度センサ８４からの信号を
それぞれ入力する温度分布推定手段（温度分布測定手
段）で、回転火格子４内のごみの移動方向の温度分布を
推定するように構成してある。なお、この温度分布推定
手段は、複数の温度センサからの信号に基づいて温度分
布を推定するようにしているが、例えば燃焼炉全体を捕
らえる赤外線カメラを設置して、それらの信号に基づい
て温度分布を測定するような構成でもよい。

【００１９】９３は回転火格子４の回転軸方向（ごみの
移動方向）の温度分布を設定する温度分布設定手段で、
回転火格子４のＡ領域は例えば５００℃以下の温度、Ｂ
領域は５００℃以上の温度になるような温度分布が設定
される。９４は温度分布推定手段９２による推定結果
と、温度分布設定手段９３からの設定値とが与えられる
温度分布制御手段である。この温度分布制御手段９４
は、温度分布の推定結果に基づいて求められた各補正信
号を、それぞれ１次空気量制御手段６０、２次空気量制
御手段７０、プッシャ駆動手段２２、モータ制御手段５
１に個別に与えるように構成してある。これにより、回
転火格子４の下部付近に供給する１次空気量、回転火格
子の上部付近に供給する２次空気量、回転火格子内のご
み量やその移動速度を、温度分布制御手段９４からの指
示で制御できるようになっている。９５はＣＴＲのよう
な表示手段、９６はキーボードで、これらはマンマシン
インターフェースとして機能する。

【００２０】ここで、温度分布推定手段９２、温度分布
制御手段９４、その他の制御手段は、例えば分散形制御
システムを用いて構成することが可能である。この様に
構成した装置の動作を次に説明する。図３は、温度分布
設定手段９３が設定する温度分布設定値の様子を示す図
である。ここで、横軸は回転火格子４内のごみの移動方
向を示しおり、図示するように回転火格子４のＡ領域は
例えば最高温度が５００℃以下の温度分布となるよう
に、Ｂ領域は最高温度が５００℃以上で、かつ最適な燃
焼状態のときの燃焼炉上の温度分布を想定したデータが
設定されている。この温度分布設定データとしては、理
想的な燃焼状態の時の、例えば等温曲線１００℃と等温
曲線２００℃といったように複数本の温度分布曲線を設
定してもよい。

【００２１】ごみ供給クレーン１により、ホッパ２内に
投入されたごみは、プッシャ２１により回転火格子４の
入口付近に落下される。回転火格子４内に落下したごみ
は、回転火格子４の回転とともに強力に攪拌されながら
回転軸方向に送られる。この間、ごみは、はじめにＡ領
域入口付近において乾燥され、次に着火され比較的低温
で燃焼する。続いてＢ領域に移動し比較的高温で燃焼
し、やがて灰となって放出口４３から排出される。

【００２２】燃焼用の１次空気は、管路６から各管路６
１，６２，６３に分かれ、回転火格子４の下部に送ら
れ、格子の隙間から回転火格子内に噴出してごみを乾燥
させると共に燃焼に寄与する。また、回転火格子を下側
から冷却して、高温腐食を防止する。燃焼により発生し
た燃焼ガスは、燃焼室４４からボイラ４５を通り、電気
集じん器４６、有害ガス除去設備４９を経て煙突４７か
ら外部へ排出される。

【００２３】ところで、回転火格子４上の温度分布は、
複数の温度センサ８１〜８４からの信号を入力する温度
分布推定手段９２によって、各温度センサが設置されて
いる位置とそれらからの信号の大きさに基づいて、燃焼
状態での温度分布が求められる。また、複数の温度セン
サに代えて、赤外線カメラを用いる場合は、回転火格子
４上を平面的に縦方向に複数個、横方向に複数個のマト
リックス状に区分けして、それに赤外線カメラからの信
号をコンピュータグラフィックスにより画像処理して求
める。

【００２４】図４は、この様にして求められた燃焼炉上
の温度分布情況をＣＲＴ等の表示手段９５に視覚的に分
かりやすい形で表示した図である。ここでは、等温曲線
によって温度分布情況を示している。温度分布推定手段
９２は、これらの温度分布情況の中から、温度分布設定
手段９３に設定されている温度分布データに対応するデ
ータ、例えば、等温曲線１００℃と等温曲線２００℃と
いったような複数本の温度分布曲線を抽出し、温度分布
制御手段９４に与える。

【００２５】温度分布制御手段９４は、温度分布設定手
段９３から与えられる温度分布設定データと、温度分布
推定手段９２から与えられる実際の燃焼炉内の温度分布
を示すデータとを比較し、実際の温度分布が設定された
温度分布に等しくなるように、あるいは近似するように
各補正設定値信号を、１次空気量制御手段６０、２次空
気量制御手段７０、プッシャ駆動手段２２、モータ制御
手段５１に個別に与える。

【００２６】ここで、回転火格子４内において、ごみの
燃焼状態は、ごみの質や量、その移動速度等各種条件に
よって変動する。また、１次空気の量や２次空気の量に
よっても変動する。すなわち、回転火格子４の入口付近
に落下したごみは、はじめに管路６１から吹き出される
１次空気や管路７１から吹き出される２次空気、さらに
燃焼による輻射熱などにより乾燥し、やがて着火するこ
とになるので、例えば、管路６１から吹き出される１次
空気の量を減少させると、ごみの乾燥効率が低下するこ
ととなり、着火時間を遅らせることができる。また、管
路７１から吹き出される２次空気により、燃焼室内の燃
焼ガスの流れを押し流すことが可能である。

【００２７】なお、２次空気の燃焼室内への吐き出し口
は、２次燃焼に効果的に作用するように、また、回転火
格子４上の温度分布を効果的に変更できる位置に、複数
個設けられているものとする。従って、例えば管路６１
を通って回転火格子４内に噴射される１次空気量を制御
するとともに、管路７１を通って燃焼室４４に吐き出さ
れる２次空気を、燃焼ガスがＢ領域方向に押し流される
ように制御することで、Ａ領域の燃焼温度を比較的低
く、Ｂ領域の燃焼温度を比較的高くするような温度分布
の制御を行うことができる。また、例えば管路６３から
吹き出される１次空気の量を増大させることにより、Ｂ
領域での燃焼を促進し、ごみの完全燃焼と有害ガスの発
生を低減することができる。

【００２８】この様な、１次空気量と２次空気量とを制
御する中で、例えば良質のごみの場合は、回転火格子４
内のごみの高温燃焼部がＡ領域側に移動する傾向にあ
り、逆に悪質のごみの場合は、Ｂ領域の出口付近に移動
する傾向になる。モータ制御手段５１は、良質のごみの
場合は、回転火格子４内のごみが早く移動するように、
モータの駆動スピード（回転火格子の回転スピード）を
上げるように、悪質のごみの場合は、回転火格子４内の
ごみがゆっくり移動するように、モータの駆動スピード
を下げるように制御する。また、全体の燃焼温度が温度
分布設定手段９３で与えられた温度に比べて高くなるよ
うな場合、回転火格子４内に落下させるごみの量が多い
ことが一つの原因であり、プッシャ駆動手段２２は、回
転火格子４内に落下させるごみの量を少なくするよう
に、プッシャの駆動スピードを低下させる制御を行う。

【００２９】なお、回転火格子４内に落下させるごみの
量の制御は、定量供給が実現されているような場合に
は、必ずしも必要でない。このような、回転火格子４の
下部付近に各管路を通って供給する１次空気量の制御
や、回転火格子の上部付近に供給する２次空気量の制
御、回転火格子内に落下させるごみの量の制御やその移
動速度の制御は、いずれも相関関係にあり、温度分布制
御手段９４はこれらの相関関係を考慮しながら各部分に
制御信号を与えることとなる。

【００３０】ところで燃焼炉の燃焼制御は、制御対象で
あるごみ燃焼炉のモデルが複雑で、これまで熟練オペレ
ータが経験と知識から最適な制御条件を模索し、最適な
制御運転を実現してきている。従って、前述したような
温度分布制御手段９４による温度分布の制御は、各種の
プロセス状態量に対する各種の操作量との関係を、熟練
オペレータの持つ最適運転に対する知見（例えば、「Ａ
領域の温度が所定の値に近くなったら、管路６１の空気
量を減少する」といったような曖昧な関係を、「ｉｆ〜
ｔｈｅｎ〜」のようなルールにした知見）を搭載したフ
ァジィ推論手段を用いて行うと効果的である。

【００３１】この様にして、温度分布制御手段９４は、
温度分布測定手段の測定結果に基づいて、１次空気量，
２次空気量等を制御することにより、燃焼炉のＡ領域と
Ｂ領域の温度分布を設定された分布状態に制御でき、燃
焼炉の寿命を保ちながら、ごみの燃焼を良好に行うこと
ができる。なお、上記の実施例では燃焼炉は回転火格子
を含む構成としたが、入口に落下したごみが連続的に移
送されるような火格子を用いる燃焼炉にも適用すること
ができる。また、燃焼炉内を低温燃焼領域Ａと高温燃焼
領域Ｂの２つの部分に分けたものであるが、更に複数の
領域に分けるようにしてもよい。また、ごみの移動方向
と直行する方向の温度分布についても、最適な燃焼が行
われるように２次空気の噴射位置や空気量を制御するよ
うにしてもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、燃焼炉内をごみの乾燥や低温燃焼に適合する領域
部分と高温燃焼に適合する領域部分とを材料を異にして
構成するとともに、ごみの移動方向に対する温度分布の
制御を行うようにしたもので、ごみを焼却するに先立っ
てごみの分別などの前処理を行う必要がなく、また、燃
焼炉の寿命を保ちながらごみの燃焼を良好に行えるごみ
焼却装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す全体構成図である。

【図２】本発明に係わる焼却炉内の温度分布を制御する
ための装置の機能ブロック図である。

【図３】温度分布設定手段が設定する温度分布設定値の
様子を示す図である。

【図４】温度分布測定手段からの信号に基づいて表示手
段に表示される温度分布情況を示す図である。

【符号の説明】

ＲＩＮ 燃焼炉 ４ 回転火格子 ６４〜６６、７３，７４ ダンパ ６７〜６９、７５，７６ 流量センサ ８１〜８４ 温度センサ ６０ １次空気流量制御手段 ７０ ２次空気流量制御手段 ９１ 燃焼ガス温度調節手段 ９２ 温度分布推定手段 ９３ 温度分布設定手段 ９４ 温度分布制御手段

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ごみが移動する方向に、低温燃焼に耐えう
   る材料で構成された低温燃焼部と高温燃焼に耐えうる材
   料で構成された高温燃焼部とで形成される燃焼炉と、 燃焼炉内のごみが移動する方向の温度分布を測定する温
   度分布測定手段と、 温度分布測定手段からの信号を入力し、前記低温燃焼部
   領域付近のごみの燃焼温度を所定の温度以下になるよう
   に制御すると共に、前記高温燃焼部領域付近の燃焼温度
   を所定の温度以上になるように制御する燃焼温度制御手
   段と、を備えたごみ焼却装置。
2. 【請求項２】燃焼炉は、一端の入口側に投入されたごみ
   を回転によって他端出口方向に攪拌しながら移送する回
   転火格子を含んで構成されていることを特徴とする請求
   項１のごみ焼却装置。
3. 【請求項３】温度分布測定手段として、ごみが移動する
   方向に分布するように設置された複数個の温度センサ
   と、 これらの複数の温度センサからの信号を入力し、ごみの
   移動方向の温度分布を推定する温度分布推定手段とを備
   えたことを特徴とする請求項１のごみ焼却装置。
4. 【請求項４】温度分布測定手段として、燃焼炉全体をと
   らえる赤外線カメラを用いることを特徴とする請求項１
   のごみ焼却装置。
5. 【請求項５】燃焼温度制御手段は、温度分布測定手段が
   測定した温度分布情況に基づいて、燃焼炉の下部付近に
   供給する１次空気量と、燃焼炉の上部付近に供給する２
   次空気量と、燃焼炉内のごみの移動速度とを制御するこ
   とを特徴とする請求項１のごみ焼却装置。
6. 【請求項６】温度分布測定手段からの信号を、等温曲線
   で表したグラフィックとして表示する表示手段を設けた
   ことを特徴とする請求項１のごみ焼却装置。