焼却設備及びその運転方法
【課題】焼却炉の燃焼室冷却方式に空冷壁を採用した際に、空冷壁通過後の温風を有効利用し、ごみ質に応じた燃焼を可能にする焼却設備及びその運転方法を提供する。
【解決手段】焼却設備１は、焼却炉２と、該焼却炉の炉壁に設けられた空冷壁３と、前記空冷壁冷却後の温風を一次燃焼空気及び二次燃焼空気へ分配供給する分配供給手段と、を備える焼却設備を提供する。焼却設備の運転方法は、焼却物の発熱量を検出し、前記空冷壁冷却後の温風を、検出した焼却物の発熱量に応じて一次燃焼空気及び二次燃焼空気へ分配供給することとした。
【解決手段】焼却設備１は、焼却炉２と、該焼却炉の炉壁に設けられた空冷壁３と、前記空冷壁冷却後の温風を一次燃焼空気及び二次燃焼空気へ分配供給する分配供給手段と、を備える焼却設備を提供する。焼却設備の運転方法は、焼却物の発熱量を検出し、前記空冷壁冷却後の温風を、検出した焼却物の発熱量に応じて一次燃焼空気及び二次燃焼空気へ分配供給することとした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼却設備及びその運転方法に係り、詳しくは、空冷壁方式の焼却炉を備える焼却設備及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、焼却炉の炉体を冷却する方法として、水冷壁方式と空冷壁方式とが知られている。
【０００３】
近年では、廃熱回収率を向上させるため、水冷方式を採用することが多いが、特に処理量が１００（トン／日）程度より小さい中小規模炉においては、燃焼物の発熱量が下がった際または焼却処理負荷率が下がった際に、排ガス温度が低下してダイオキシン対策のための排ガス条件（二次燃焼室にて８５０℃以上、２秒滞留）を維持できなくなるため、助燃材（灯油やガス等）を多く使用して、排ガス温度を上げる必要があった。この課題は、焼却炉の一次燃焼室を水冷壁ではなく耐火物構造として空冷壁を設ける構造とし、吸収熱量を水冷壁方式に比べて低くすることにより、解決できる。
【０００４】
空冷壁での冷却を確実に行うため、焼却物の発熱量にかかわらず、空冷壁へは一定量の空気が挿入される。
【０００５】
従来、空冷壁を冷却した後の温風は、そのエネルギーを回収することなく大気へ放出されるか若しくは白煙防止用空気の一部として用いられてきた（例えば、特許文献１等）。しかし、空冷壁を冷却した後の温風を白煙防止用空気として用いるかそのまま大気開放したのでは、空冷壁にて回収した熱は、廃熱ボイラで熱回収されず、有効利用されない。
【０００６】
そのため、空冷壁を冷却した後の温風を燃焼空気として炉内に挿入する事例も見られる（例えば、特許文献２〜５）。
【０００７】
近年の焼却炉は、ごみ質に応じて、発熱量が低い場合は一次燃焼空気の温度を高くし、発熱量が高い場合は一次燃焼空気温度を低くする運転がなされる。ここで、ごみ質とは、ごみの持つ物理的性質及び化学的性質の総称である。ごみの持つ物理的性質には、ごみの種類及び組成、かさ比重、さらに水分、可燃分、灰分のいわゆる３成分などがあり、化学的性質には、元素組成、発熱量などがある。ごみ質の傾向として、例えば、紙、プラスチックが多く、厨芥や不燃物の少ないごみは発熱量が高く、ゴミ中の水分の割合が高いほど発熱量が低い。ごみ質の分析において最も重要なものはごみの発熱量である。
【０００８】
ごみ質は、種々の方法によって知得することができる。例えば、特許文献６では、新たにホッパにごみが投入される直前・直後のごみの表面形状を、ホッパ上方に設置される走査型のレーザー式レベル計で検出される距離分布により算出し、この表面距離に基づき投入されたごみの容積を算出するとともに、この算出されたごみの容積とホッパ内に投入されるごみの重量とに基づき、新たに投入されるごみ比重・熱量を算出し、これらのデータを投入毎に分類して記憶し、これらのデータに基づき供給熱量を算出する。
【０００９】
また、例えば、特許文献７では、焼却炉のホッパ内に投入されるごみの重量と、ホッパ内に貯留されている投入直前のごみの総容積と、投入直後の総容積と、ホッパ内部で生じるごみ圧縮によるホッパ内部のごみ移動量と、ホッパへ投入される投入ごみ重量とによりごみ質を推定する。ごみの総容量は、走査型レーザーレベル計を用いることにより算出する。
【００１０】
他の方法として、例えば、特許文献８では、火格子の平均温度と通風量から、火格子通過熱量を演算し、火格子通過熱量によって燃焼物の発熱量の増減を把握する。
【００１１】
その他、ごみの発熱量を知る方法として、例えば、ボンブ熱量計により発熱量を測定する方法、元素分析（化学成分分析）から各成分の理論発熱量計算により算出する方法、ごみ３成分からの発熱量推算式から算出する方法、等が知られている（非特許文献１等）。
【００１２】
しかしながら、空冷壁を冷却した後の温風を燃焼空気として炉内に挿入する従来の事例では、空冷壁出口の空気を単純に一次燃焼空気又は二次燃焼空気として炉内に挿入している。そのため、例えば、高質ごみの燃焼時にはストーカを空冷してストーカの損傷を防止するために一次燃焼空気の温度を低くしたい場合があるが、空冷壁出口の温風を単純に一次燃焼空気として炉内に挿入したのでは、一次燃焼空気の温度が高くなり、温度を下げることが困難となる。また、空冷壁出口の温風を単純に二次燃焼空気として炉内に挿入しているだけでは、発熱量が低い場合に、二次燃焼空気の必要量も減少するため、空冷壁の冷却空気量よりも二次燃焼空気量の方が少なくなり、空冷壁を冷却した後の温風を二次燃焼空気として全量利用できないことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０００−２９７９１８号公報
【特許文献２】特開昭５７−１００１５号公報
【特許文献３】特開昭５８−２２８１８号公報
【特許文献４】実公昭６０−９５５９号公報
【特許文献５】実開昭６３−１９０７２３号公報
【特許文献６】特許第３９２６１７３号公報
【特許文献７】特許第３９２８７０９号公報
【特許文献８】特許第４４４８７９９号公報
【非特許文献１】タクマ環境技術研究会編、「ごみ焼却技術 絵とき基本用語［改訂増補版］」、オーム社、平成１５年８月２５日、ｐ．５４〜ｐ．６３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記従来の問題に鑑みて、焼却炉の燃焼室冷却方式に空冷壁を採用した際に、空冷壁通過後の温風を有効利用し、ごみ質に応じた燃焼を可能にする焼却設備及びその運転方法を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記課題を解決するため、第１の手段として、焼却炉と、該焼却炉の炉壁に設けられた空冷壁と、前記空冷壁冷却後の温風を一次燃焼空気及び二次燃焼空気へ分配供給する分配供給手段と、を備えることを特徴とする焼却設備を提供する。
【００１６】
また、本発明は、第２の手段として、上記第１の手段において、前記分配供給手段が、前記焼却炉において焼却される焼却物の発熱量を検出する熱量検出手段と、前記空冷壁冷却後の温風を前記熱量検出手段の検出値に応じて一次燃焼空気及び二次燃焼空気へ分配供給する制御手段と、を備えることを特徴とする焼却施設を提供する。
【００１７】
また、本発明は、第３の手段として、上記第２の手段において、前記制御手段が、前記熱量検出手段の検出値が所定値を越えたときに、前記空冷壁冷却後の温風の二次燃焼空気への分配供給比率が一次燃焼空気への分配供給比率に対して高くなるように制御することを特徴とする焼却設備を提供する。
【００１８】
また、本発明は、第４の手段として、上記第２又は第３の手段において、炉外空気取入口と前記焼却炉の一次燃焼空気導入口との間に接続された第１ダクトと、該第１ダクトと前記焼却炉の前記二次燃焼空気導入口との間に接続された第２ダクトと、前記第２ダクト接続位置より下流側の前記第１ダクトに介在された一次送風機と、前記第２ダクトに介在された二次送風機と、を更に備え、前記分配供給手段は、前記空冷壁の温風排気口と前記二次送風機より上流部の前記第２ダクトとの間に接続された温風ダクトを備え、前記制御手段は、該熱量検出手段の検出値に応じて前記一次送風機及び二次送風機の少なくとも一方を制御することを特徴とする焼却設備を提供する。
【００１９】
また、本発明は、第５の手段として、上記第４の手段において、前記制御手段が、前記熱量検出手段によって検出された発熱量が所定値以下であるときには、二次送風機の流量＜空冷壁冷却後の温風流量＜一次送風機の流量の関係（１）によって制御し、発熱量が所定値を超えた時には、空冷壁冷却後の温風流量＜二次送風機の流量＜一次送風機の流量の関係によって制御することを特徴とする焼却設備を提供する。
【００２０】
また、本発明は、第６の手段として、上記第２又は第３の手段において、炉外空気取入口と前記焼却炉の一次燃焼空気導入口との間に接続された第１ダクトと、該第１ダクトと前記焼却炉の前記二次燃焼空気導入口との間に接続された第２ダクトと、前記第２ダクト接続位置より下流側の前記第１ダクトに介在された一次送風機と、前記第２ダクトに介在された二次送風機と、を更に備え、前記分配供給手段は、前記空冷壁冷却後の温風を前記第２ダクト接続位置より下流側の前記第１ダクトに供給する第１温風ダクトと、前記空冷壁冷却後の温風を前記二次送風機より上流部の前記第２ダクトに供給する第２温風ダクトと、前記第１温風ダクトに介在された第１ダンパと、前記第２温風ダクトに介在された第２ダンパと、を備え、前記制御手段は、前記熱量検出手段の検出値に応じて前記第１ダンパ及び第２ダンパの少なくとも一方を制御することを特徴とする焼却設備を提供する。
【００２１】
また、本発明は、第７の手段として、上記第１〜第６の手段の何れかにおいて、一次燃焼空気を予熱する一次燃焼空気予熱器を更に備えることが好ましい。
【００２２】
また、本発明は、第８の手段として、上記第１〜第７の手段の何れかにおいて、廃熱回収ボイラを更に備えることが好ましい。
【００２３】
また、本発明は、第９の手段として、空冷壁方式の焼却炉を備える焼却設備の運転方法であって、焼却物の発熱量を検出し、前記空冷壁冷却後の温風を、検出した焼却物の発熱量に応じて一次燃焼空気及び二次燃焼空気へ分配供給することを特徴とする前記運転方法を提供する。
【００２４】
さらに、本発明は、第１０の手段として、上記第９の手段において、前記検出された発熱量が所定値を越えたときに、前記空冷壁冷却後の温風を、一次燃焼空気に優先して二次燃焼空気に分配供給することを特徴とする運転方法を提供する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、前記空冷壁冷却後の温風を焼却物のごみ質に応じて一次燃焼空気及び二次燃焼空気へ分配供給することができるので、空冷壁通過後の温風を有効利用し、ごみ質に応じた燃焼が可能となる。
【００２６】
また、空冷壁冷却後の温風を一次燃焼空気及び二次燃焼空気の少なくとも一方に利用することにより、温風のエネルギーを廃熱ボイラで回収することが可能となり、ボイラ蒸発量が増加し、熱回収率が向上する。
【００２７】
また、空冷壁冷却後の温風を一次燃焼空気及び二次燃焼空気の少なくとも一方に利用することにより、一次燃焼空気又は二次燃焼空気を予熱器で予熱する場合に、予熱器において予熱のために用いられる蒸気量を削減することができる。
【００２８】
また、空冷壁冷却後の温風を（一次燃焼空気よりも）二次燃焼空気に優先的に供給することにより、高質ごみ時に一次燃焼空気温度を比較的高くすることなく、空冷壁での回収熱を炉内に挿入することができる。
【００２９】
また、蒸気タービン駆動式発電機が併設されている焼却炉では、蒸気タービン入口の蒸気量が増加し、発電量が増加する。
【００３０】
また、ごみ質に応じ、空冷壁出口の温風を、一次燃焼空気と二次燃焼空気とに分配する比率を制御することにより、効果的に熱回収効果を得ることができる。
【００３１】
さらに、空冷壁冷却後の温風を、一次燃焼空気よりも二次燃焼空気に優先して用いる、或いは、ダンパを用いて一次燃焼空気と二次燃焼空気への分配比率を制御することにより、焼却物の発熱量が上昇しても二次燃焼空気を増加するように制御することで、一次燃焼空気に供される温風を減らして一次燃焼空気温度を下げることができ、それにより火格子の損傷を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る焼却設備の第１実施形態を示すシステム図である。
【図２】図１の焼却設備の通常時の運転状態を示すシステム図である。
【図３】図１の焼却設備の高質ゴミ焼却時の運転状態を示すシステム図である。
【図４】本発明に係る焼却設備の第２実施形態を示すシステム図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の好適な実施形態について、以下に図面を参照して説明する。なお、全図及び全実施形態を通じ、同一及び類似の構成部分には同符号を付して重複説明を省略することがある。
【００３４】
図１は、本発明に係る焼却設備の第１実施形態を示すシステム図である。図１に示されているように、焼却設備１は、焼却炉２と、焼却炉２の炉壁に設けられた空冷壁３と、を備えている。
【００３５】
図示例の焼却炉２は、代表的なストーカ炉である。焼却炉２は、ごみピット（図示せず。）からホッパ２ａを介してごみが供給される。なお、ごみピットは、焼却施設に搬入されたごみを一時的に貯留し、ごみ質を調整しつつホッパ２ａから焼却炉２に供給するために設けられる設備である。
【００３６】
焼却炉２は、一次燃焼空気導入口２ｂ及び二次燃焼空気導入口２ｃを備えている。焼却炉２の一次燃焼空気導入口２ｂに第１ダクト４が接続されて、第１ダクト４は、前記ごみピットに設けられた炉外空気取入口（図示せず。）に接続されている。焼却炉２の二次燃焼空気導入口２ｃに第２ダクト５が接続され、第２ダクト５は第１ダクト４に接続されている。第１ダクト４には、第２ダクト５の接続位置より下流側の位置に、一次送風機６が介在されている。第２ダクト５には、二次送風機７が介在されている。
【００３７】
空冷壁３は、耐火物構造とした焼却炉２の炉壁の燃焼室内部に冷却空気通路（図示せず。）を設けることにより形成され得る。空冷壁３は、冷却空気導入口３ａと温風排気口３ｂとを備えている。空冷壁３の冷却空気導入口３ａには第３ダクト８が接続され、第３ダクト８には、空冷壁３に冷却空気を送るための空冷壁用送風機９Ｆが接続されている。空冷壁３の温風排気口３ｂには温風ダクト９が接続され、温風ダクト９は二次送風機７より上流部の第２ダクト５に接続されている。
【００３８】
焼却設備１は、空冷壁３を冷却した後の温風を、ごみ質に応じて、一次燃焼空気及び二次燃焼空気へ分配供給する分配供給手段を備えている。前記分配供給手段は、空冷壁３の温風排気口３ｂと二次送風機７より上流部の第２ダクト５との間に接続された温風ダクト９を備えている。また、前記分配供給手段は、焼却炉２において焼却される焼却物の発熱量を検出する熱量検出手段と、空冷壁３を冷却した後の温風を前記熱量検出手段の検出値に応じて一次燃焼空気及び二次燃焼空気へ分配供給する制御手段１０と、を備えている。
【００３９】
前記熱量検出手段は、焼却物の燃焼時の発熱量を把握するための公知の手段、例えば、上記した特許文献６〜８に開示された手段、或いは、ボンブ熱量計により発熱量を測定する手段、元素分析（化学成分分析）から各成分の理論発熱量計算により算出する手段、ごみ３成分からの発熱量推算式から算出する手段などを用いることができる。図示例では、前記熱量検出手段として、走査型レーザーレベル計１１、ごみ搬送クレーン（付図示）に付設された重量計１２、回転式ごみ速度計１３を用い、これらの計測値から制御手段の演算装置により熱量を演算する手段（特許文献６，７参照）を採用している。
【００４０】
一次送風機６は、図外のごみピットから第１ダクト４を通じて誘引した空気を、一次燃焼空気導入口２ｂを通じて、焼却炉２のストーカ（火格子）下部に供給する。一次燃焼空気は、ストーカ上のごみを一次燃焼（分解燃焼）させる。
【００４１】
また、二次送風機７は、第２ダクト５を通じて誘引した空気を、二次燃焼空気導入口２ｃを通じて、焼却炉２のストーカ上部の二次燃焼（ガス燃焼）室に二次燃焼空気として吹き込む。
【００４２】
第１ダクト４には、一次燃焼空気予熱器１４を介在させることができる。さらに、必要に応じて、第２ダクト５に、仮想線で図示した二次燃焼空気予熱器１５を介在させることもできる。また、この種のストーカ式の焼却炉２は、一般に、排ガスの廃熱を回収するための廃熱回収ボイラ（図示せず。）が付設される。
【００４３】
上記構成を有する焼却設備の運転方法の一例について、説明する。
【００４４】
図２は、通常運転時、即ち、前記熱量検出手段によって得られた焼却物の発熱量が例えば８４００（ｋＪ／ｋｇ）以下であるときの運転状態を示している。
【００４５】
図２において、ごみピット（付図示）内の温度、即ち、ごみピットの炉外空気取入口（図示せず。）から第１ダクト４に誘引される空気の温度は２０℃である。各機器は、以下のように設定されている。
【００４６】
一次送風機６： 設定流量９５００ｍ３Ｎ／時（標準立方メートル／時）
二次送風機７： 設定流量５８１０ｍ３Ｎ／時
空冷壁用送風機９Ｆ： 設定流量７２００ｍ３Ｎ／時
一次燃焼空気予熱器１４： 設定温度１４０℃
制御手段１０は、各機器６、７、９Ｆ、１４を上記の各設定値となるように制御する。上記設定により、空冷壁用送風機９Ｆによって押し出された空気は、空冷壁３で熱交換した後、温風となって７２００ｍ３Ｎ／時の流量で第２ダクト５に送られる。ここで、二次送風機７の流量５８１０ｍ３Ｎ／時＜空冷壁用送風機９Ｆの流量７２００ｍ３Ｎ／時＜一次送風機６の流量９５００ｍ３Ｎ／時であるから、空冷壁用送風機９Ｆによって第２ダクト５に送られた温風は、二次送風機７と第１ダクト４とに分配され、二次送風機７に５８１０ｍ３Ｎ／時が送られ、一次送風機６に誘引される第１ダクト４に１３９０ｍ３Ｎ／時が送られる。ごみピットの炉外空気取入口（付図示）から誘引される空気と空冷壁３で加熱された温風とが混合することで、一次送風機６の入口空気温度は３２℃になっている。
【００４７】
次に、焼却物の発熱量が上昇した場合、前記熱量検出手段によって得られた炉内焼却物の発熱量が例えば１１５００（ｋＪ／ｋｇ）を越えた場合に、図３に示すように、制御手段１０によって各機器６、７、１４が例えば以下のように設定に変更されて制御される。
【００４８】
一次送風機６： 設定流量１１５９０ｍ３Ｎ／時
二次送風機７： 設定流量８１８０ｍ３Ｎ／時
一次燃焼空気予熱器１４：停止
なお、空冷壁用送風機９Ｆの流量は、焼却炉２の炉体の冷却を確実に行うため、焼却物の発熱量にかかわらず、常に一定流量（７２００ｍ３Ｎ／時）に制御されている。
【００４９】
図３に示されているように、（空冷壁用送風機９Ｆの流量７２００ｍ３Ｎ／時）＜（二次送風機７の流量８１８０ｍ３Ｎ／時）＜（一次送風機６の流量１１５９０ｍ３Ｎ／時）であるから、空冷壁用送風機９Ｆによって第２ダクト５に送られた温風は、全て二次送風機７に誘引されるとともに、不足分（８１８０ｍ３Ｎ−７２００ｍ３Ｎ＝９８０ｍ３Ｎ）が第１ダクト４から第２ダクト５へ誘引される。第２ダクト５内において、空冷壁３で加熱された温風とごみピットから誘引された常温空気とが混合することにより、その混合空気温度は９０℃となって二次送風機７から押し出されて、二次燃焼空気導入口２ｃに送られる。空冷壁３で加熱された温風が第１ダクト４に流入しないため、一次燃焼空気予熱器１４を停止させることで、低温（２０℃）の一次燃焼空気をストーカ下部の一次燃焼室に送ることができ、火格子の損傷を防止し得る。
【００５０】
上記のように、ごみ質に応じて、空冷壁冷却後の温風を、一次燃焼空気及び二次燃焼空気へ分配供給するので、空冷壁通過後の温風を有効利用し、ごみ質に応じた燃焼を可能にする。
【００５１】
また、空冷壁用送風機９Ｆから押し出された冷却空気は、焼却炉２の空冷壁３を通過する際の熱交換により温風となる。この温風は、空冷壁３から温風ダクト９を通じて、二次送風機７の吸引口に接続されている第２ダクト５に挿入され、二次空気として利用される。そのため、温風の熱エネルギーは、系外へ排出されることなく、廃熱ボイラ等で熱回収することにより、有効利用できる。また、二次燃焼空気予熱器１５を併設する場合は、二次燃焼空気予熱器１５の入口空気温度を高くすることができることから、空気予熱の蒸気量を削減できるとともに、空気予熱器の小型化が図れる。
【００５２】
さらに、空冷壁３を冷却した温風のうち、二次空気として利用される分以外の余剰分は、一次送風機６へと流入させ、一次燃焼空気として利用することにより、一次燃焼空気予熱器１４の空気温度が上昇し、一次燃焼空気予熱器１４において一次燃焼空気を予熱するための蒸気量を削減することができる。この場合、一次燃焼空気予熱器１４の熱交換量を小さくすることができることから、一次燃焼空気予熱器１４を小型化できる。
【００５３】
そして、燃焼物の発熱量が上昇した場合は、二次燃焼空気が増加するよう自動制御し、一次燃焼空気として使用される温風の量を減らして一次燃焼空気温度を下げることにより、火格子の損傷を回避することができる。
【００５４】
近年の焼却設備では焼却炉の廃熱を利用した蒸気タービンにより発電する発電機が併設されることが多いが、斯かる発電機が併設された焼却設備の場合、廃熱ボイラの蒸気量が増加し、予熱器で使用される蒸気量が減少すれば、タービン入口蒸気量が増加し、発電量を増加させることができる。
【００５５】
例えば、処理規模１００（トン／２４時間）の焼却炉を２炉配置し、ボイラ条件４ＭＰａ、４００℃の発電機を併設した焼却施設（空気予熱は一次燃焼空気予熱器のみ。二次燃焼空気予熱器無し。）であれば、従来の焼却炉で捨てていた空冷壁での交換熱量約１．５（ＧＪ／時間）を有効利用できるため、ボイラ発熱量は平均で約２３０（ｋｇ／時間）増加させることができる。また、空気予熱器の交換熱量が小さくなり、伝熱面積を約１０%小さくすることができる。
【００５６】
本発明の上記焼却設備は、水冷壁を採用した場合と比べても、廃熱ボイラ蒸発量は同程度である上、水冷壁を採用した場合と比べて、焼却量の負荷率が低いか又は焼却物の発熱量が低い場合でも、助燃せずにダイオキシンガイドラインを遵守した焼却炉の運転が可能となる。
【００５７】
次に、本発明に係る焼却設備の第２実施形態を、図４を参照しつつ説明する。第２実施形態の焼却設備１Ａは、分配供給手段が、空冷壁３を冷却した後の温風を第２ダクト５の接続位置より下流側の第１ダクト４に供給する第１温風ダクト９ａと、空冷壁３を冷却した後の温風を二次送風機７より上流部の第２ダクト５に供給する第２温風ダクト９ｂと、第１温風ダクト９ａに介在された第１ダンパ２０と、第２温風ダクト９ｂに介在された第２ダンパ２１と、を備えている。
【００５８】
また、熱量検出手段の検出値に応じて第１ダンパ２０及び第２ダンパ２１を制御することにより、空冷壁冷却後の温風を一次燃焼空気及び二次燃焼空気へ分配する流量比率を制御する。前記熱量検出手段は、上記第１実施形態と同様、公知の手段を採用することができる。
【００５９】
図示例において、第１温風ダクト９ａと第２温風ダクト９ｂとは、共通の温風ダクト９ａｂを途中下流位置で分岐させることによって構成されているが、共通部分を有しない別個の２本のダクトによって構成することもできる。
【００６０】
斯かる構成の第２実施形態の焼却設備１Ａによれば、例えば、前記熱量検出手段の検出値が所定値以下の場合、第１ダンパ２０及び第２ダンパ２１を適宜開度に制御することにより、温風の一部を一次燃焼空気に供給して一次燃焼空気の温度を上昇させるとともに、二次燃焼空気にも温風の残部を供給して高温の二次燃焼空気を供給することができる。
【００６１】
前記熱量検出手段の検出値が所定値を超えた場合、即ち、高質ごみを検知した場合には、第１ダンパ２０の通過流量に比して第２ダンパ２１の通過流量が大きくなるように第１ダンパ２０及び第２ダンパ２１を制御して、二次燃焼空気量を増加させて温風の大部分（若しくは全量）を二次燃焼空気として利用することにより、一次燃焼空気として使用する温風の量を少なく（若しくは全く無く）し、一次燃焼空気の温度を低くする。これにより、火格子の損傷を回避することができる。その他、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００６２】
本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において変更可能である。例えば、上記第１実施形態の焼却設備は制御手段によって送風機の回転数を制御することにより温風の分配制御する構成を開示し、上記第２実施形態の焼却設備は制御手段によってダンパの開閉度合いを制御することにより温風を分配制御する構成を開示しているが、第１実施形態と第２実施形態を組み合わせて温風を分配制御する構成とすることも可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１、１Ａ 焼却設備
２ 焼却炉
３ 空冷壁
４ 第１ダクト
５ 第２ダクト
６ 一次送風機
７ 二次送風機
８ 第３ダクト
９、９ａｂ 温風ダクト
９ａ 第１温風ダクト
９ｂ 第２温風ダクト
９Ｆ 空冷壁用送風機
１０ 制御手段
１４ 一次燃焼空気予熱器
１５ 二次燃焼空気予熱器
２０ 第１ダンパ
２１ 第２ダンパ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼却設備及びその運転方法に係り、詳しくは、空冷壁方式の焼却炉を備える焼却設備及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、焼却炉の炉体を冷却する方法として、水冷壁方式と空冷壁方式とが知られている。
【０００３】
近年では、廃熱回収率を向上させるため、水冷方式を採用することが多いが、特に処理量が１００（トン／日）程度より小さい中小規模炉においては、燃焼物の発熱量が下がった際または焼却処理負荷率が下がった際に、排ガス温度が低下してダイオキシン対策のための排ガス条件（二次燃焼室にて８５０℃以上、２秒滞留）を維持できなくなるため、助燃材（灯油やガス等）を多く使用して、排ガス温度を上げる必要があった。この課題は、焼却炉の一次燃焼室を水冷壁ではなく耐火物構造として空冷壁を設ける構造とし、吸収熱量を水冷壁方式に比べて低くすることにより、解決できる。
【０００４】
空冷壁での冷却を確実に行うため、焼却物の発熱量にかかわらず、空冷壁へは一定量の空気が挿入される。
【０００５】
従来、空冷壁を冷却した後の温風は、そのエネルギーを回収することなく大気へ放出されるか若しくは白煙防止用空気の一部として用いられてきた（例えば、特許文献１等）。しかし、空冷壁を冷却した後の温風を白煙防止用空気として用いるかそのまま大気開放したのでは、空冷壁にて回収した熱は、廃熱ボイラで熱回収されず、有効利用されない。
【０００６】
そのため、空冷壁を冷却した後の温風を燃焼空気として炉内に挿入する事例も見られる（例えば、特許文献２〜５）。
【０００７】
近年の焼却炉は、ごみ質に応じて、発熱量が低い場合は一次燃焼空気の温度を高くし、発熱量が高い場合は一次燃焼空気温度を低くする運転がなされる。ここで、ごみ質とは、ごみの持つ物理的性質及び化学的性質の総称である。ごみの持つ物理的性質には、ごみの種類及び組成、かさ比重、さらに水分、可燃分、灰分のいわゆる３成分などがあり、化学的性質には、元素組成、発熱量などがある。ごみ質の傾向として、例えば、紙、プラスチックが多く、厨芥や不燃物の少ないごみは発熱量が高く、ゴミ中の水分の割合が高いほど発熱量が低い。ごみ質の分析において最も重要なものはごみの発熱量である。
【０００８】
ごみ質は、種々の方法によって知得することができる。例えば、特許文献６では、新たにホッパにごみが投入される直前・直後のごみの表面形状を、ホッパ上方に設置される走査型のレーザー式レベル計で検出される距離分布により算出し、この表面距離に基づき投入されたごみの容積を算出するとともに、この算出されたごみの容積とホッパ内に投入されるごみの重量とに基づき、新たに投入されるごみ比重・熱量を算出し、これらのデータを投入毎に分類して記憶し、これらのデータに基づき供給熱量を算出する。
【０００９】
また、例えば、特許文献７では、焼却炉のホッパ内に投入されるごみの重量と、ホッパ内に貯留されている投入直前のごみの総容積と、投入直後の総容積と、ホッパ内部で生じるごみ圧縮によるホッパ内部のごみ移動量と、ホッパへ投入される投入ごみ重量とによりごみ質を推定する。ごみの総容量は、走査型レーザーレベル計を用いることにより算出する。
【００１０】
他の方法として、例えば、特許文献８では、火格子の平均温度と通風量から、火格子通過熱量を演算し、火格子通過熱量によって燃焼物の発熱量の増減を把握する。
【００１１】
その他、ごみの発熱量を知る方法として、例えば、ボンブ熱量計により発熱量を測定する方法、元素分析（化学成分分析）から各成分の理論発熱量計算により算出する方法、ごみ３成分からの発熱量推算式から算出する方法、等が知られている（非特許文献１等）。
【００１２】
しかしながら、空冷壁を冷却した後の温風を燃焼空気として炉内に挿入する従来の事例では、空冷壁出口の空気を単純に一次燃焼空気又は二次燃焼空気として炉内に挿入している。そのため、例えば、高質ごみの燃焼時にはストーカを空冷してストーカの損傷を防止するために一次燃焼空気の温度を低くしたい場合があるが、空冷壁出口の温風を単純に一次燃焼空気として炉内に挿入したのでは、一次燃焼空気の温度が高くなり、温度を下げることが困難となる。また、空冷壁出口の温風を単純に二次燃焼空気として炉内に挿入しているだけでは、発熱量が低い場合に、二次燃焼空気の必要量も減少するため、空冷壁の冷却空気量よりも二次燃焼空気量の方が少なくなり、空冷壁を冷却した後の温風を二次燃焼空気として全量利用できないことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０００−２９７９１８号公報
【特許文献２】特開昭５７−１００１５号公報
【特許文献３】特開昭５８−２２８１８号公報
【特許文献４】実公昭６０−９５５９号公報
【特許文献５】実開昭６３−１９０７２３号公報
【特許文献６】特許第３９２６１７３号公報
【特許文献７】特許第３９２８７０９号公報
【特許文献８】特許第４４４８７９９号公報
【非特許文献１】タクマ環境技術研究会編、「ごみ焼却技術 絵とき基本用語［改訂増補版］」、オーム社、平成１５年８月２５日、ｐ．５４〜ｐ．６３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記従来の問題に鑑みて、焼却炉の燃焼室冷却方式に空冷壁を採用した際に、空冷壁通過後の温風を有効利用し、ごみ質に応じた燃焼を可能にする焼却設備及びその運転方法を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記課題を解決するため、第１の手段として、焼却炉と、該焼却炉の炉壁に設けられた空冷壁と、前記空冷壁冷却後の温風を一次燃焼空気及び二次燃焼空気へ分配供給する分配供給手段と、を備えることを特徴とする焼却設備を提供する。
【００１６】
また、本発明は、第２の手段として、上記第１の手段において、前記分配供給手段が、前記焼却炉において焼却される焼却物の発熱量を検出する熱量検出手段と、前記空冷壁冷却後の温風を前記熱量検出手段の検出値に応じて一次燃焼空気及び二次燃焼空気へ分配供給する制御手段と、を備えることを特徴とする焼却施設を提供する。
【００１７】
また、本発明は、第３の手段として、上記第２の手段において、前記制御手段が、前記熱量検出手段の検出値が所定値を越えたときに、前記空冷壁冷却後の温風の二次燃焼空気への分配供給比率が一次燃焼空気への分配供給比率に対して高くなるように制御することを特徴とする焼却設備を提供する。
【００１８】
また、本発明は、第４の手段として、上記第２又は第３の手段において、炉外空気取入口と前記焼却炉の一次燃焼空気導入口との間に接続された第１ダクトと、該第１ダクトと前記焼却炉の前記二次燃焼空気導入口との間に接続された第２ダクトと、前記第２ダクト接続位置より下流側の前記第１ダクトに介在された一次送風機と、前記第２ダクトに介在された二次送風機と、を更に備え、前記分配供給手段は、前記空冷壁の温風排気口と前記二次送風機より上流部の前記第２ダクトとの間に接続された温風ダクトを備え、前記制御手段は、該熱量検出手段の検出値に応じて前記一次送風機及び二次送風機の少なくとも一方を制御することを特徴とする焼却設備を提供する。
【００１９】
また、本発明は、第５の手段として、上記第４の手段において、前記制御手段が、前記熱量検出手段によって検出された発熱量が所定値以下であるときには、二次送風機の流量＜空冷壁冷却後の温風流量＜一次送風機の流量の関係（１）によって制御し、発熱量が所定値を超えた時には、空冷壁冷却後の温風流量＜二次送風機の流量＜一次送風機の流量の関係によって制御することを特徴とする焼却設備を提供する。
【００２０】
また、本発明は、第６の手段として、上記第２又は第３の手段において、炉外空気取入口と前記焼却炉の一次燃焼空気導入口との間に接続された第１ダクトと、該第１ダクトと前記焼却炉の前記二次燃焼空気導入口との間に接続された第２ダクトと、前記第２ダクト接続位置より下流側の前記第１ダクトに介在された一次送風機と、前記第２ダクトに介在された二次送風機と、を更に備え、前記分配供給手段は、前記空冷壁冷却後の温風を前記第２ダクト接続位置より下流側の前記第１ダクトに供給する第１温風ダクトと、前記空冷壁冷却後の温風を前記二次送風機より上流部の前記第２ダクトに供給する第２温風ダクトと、前記第１温風ダクトに介在された第１ダンパと、前記第２温風ダクトに介在された第２ダンパと、を備え、前記制御手段は、前記熱量検出手段の検出値に応じて前記第１ダンパ及び第２ダンパの少なくとも一方を制御することを特徴とする焼却設備を提供する。
【００２１】
また、本発明は、第７の手段として、上記第１〜第６の手段の何れかにおいて、一次燃焼空気を予熱する一次燃焼空気予熱器を更に備えることが好ましい。
【００２２】
また、本発明は、第８の手段として、上記第１〜第７の手段の何れかにおいて、廃熱回収ボイラを更に備えることが好ましい。
【００２３】
また、本発明は、第９の手段として、空冷壁方式の焼却炉を備える焼却設備の運転方法であって、焼却物の発熱量を検出し、前記空冷壁冷却後の温風を、検出した焼却物の発熱量に応じて一次燃焼空気及び二次燃焼空気へ分配供給することを特徴とする前記運転方法を提供する。
【００２４】
さらに、本発明は、第１０の手段として、上記第９の手段において、前記検出された発熱量が所定値を越えたときに、前記空冷壁冷却後の温風を、一次燃焼空気に優先して二次燃焼空気に分配供給することを特徴とする運転方法を提供する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、前記空冷壁冷却後の温風を焼却物のごみ質に応じて一次燃焼空気及び二次燃焼空気へ分配供給することができるので、空冷壁通過後の温風を有効利用し、ごみ質に応じた燃焼が可能となる。
【００２６】
また、空冷壁冷却後の温風を一次燃焼空気及び二次燃焼空気の少なくとも一方に利用することにより、温風のエネルギーを廃熱ボイラで回収することが可能となり、ボイラ蒸発量が増加し、熱回収率が向上する。
【００２７】
また、空冷壁冷却後の温風を一次燃焼空気及び二次燃焼空気の少なくとも一方に利用することにより、一次燃焼空気又は二次燃焼空気を予熱器で予熱する場合に、予熱器において予熱のために用いられる蒸気量を削減することができる。
【００２８】
また、空冷壁冷却後の温風を（一次燃焼空気よりも）二次燃焼空気に優先的に供給することにより、高質ごみ時に一次燃焼空気温度を比較的高くすることなく、空冷壁での回収熱を炉内に挿入することができる。
【００２９】
また、蒸気タービン駆動式発電機が併設されている焼却炉では、蒸気タービン入口の蒸気量が増加し、発電量が増加する。
【００３０】
また、ごみ質に応じ、空冷壁出口の温風を、一次燃焼空気と二次燃焼空気とに分配する比率を制御することにより、効果的に熱回収効果を得ることができる。
【００３１】
さらに、空冷壁冷却後の温風を、一次燃焼空気よりも二次燃焼空気に優先して用いる、或いは、ダンパを用いて一次燃焼空気と二次燃焼空気への分配比率を制御することにより、焼却物の発熱量が上昇しても二次燃焼空気を増加するように制御することで、一次燃焼空気に供される温風を減らして一次燃焼空気温度を下げることができ、それにより火格子の損傷を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る焼却設備の第１実施形態を示すシステム図である。
【図２】図１の焼却設備の通常時の運転状態を示すシステム図である。
【図３】図１の焼却設備の高質ゴミ焼却時の運転状態を示すシステム図である。
【図４】本発明に係る焼却設備の第２実施形態を示すシステム図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の好適な実施形態について、以下に図面を参照して説明する。なお、全図及び全実施形態を通じ、同一及び類似の構成部分には同符号を付して重複説明を省略することがある。
【００３４】
図１は、本発明に係る焼却設備の第１実施形態を示すシステム図である。図１に示されているように、焼却設備１は、焼却炉２と、焼却炉２の炉壁に設けられた空冷壁３と、を備えている。
【００３５】
図示例の焼却炉２は、代表的なストーカ炉である。焼却炉２は、ごみピット（図示せず。）からホッパ２ａを介してごみが供給される。なお、ごみピットは、焼却施設に搬入されたごみを一時的に貯留し、ごみ質を調整しつつホッパ２ａから焼却炉２に供給するために設けられる設備である。
【００３６】
焼却炉２は、一次燃焼空気導入口２ｂ及び二次燃焼空気導入口２ｃを備えている。焼却炉２の一次燃焼空気導入口２ｂに第１ダクト４が接続されて、第１ダクト４は、前記ごみピットに設けられた炉外空気取入口（図示せず。）に接続されている。焼却炉２の二次燃焼空気導入口２ｃに第２ダクト５が接続され、第２ダクト５は第１ダクト４に接続されている。第１ダクト４には、第２ダクト５の接続位置より下流側の位置に、一次送風機６が介在されている。第２ダクト５には、二次送風機７が介在されている。
【００３７】
空冷壁３は、耐火物構造とした焼却炉２の炉壁の燃焼室内部に冷却空気通路（図示せず。）を設けることにより形成され得る。空冷壁３は、冷却空気導入口３ａと温風排気口３ｂとを備えている。空冷壁３の冷却空気導入口３ａには第３ダクト８が接続され、第３ダクト８には、空冷壁３に冷却空気を送るための空冷壁用送風機９Ｆが接続されている。空冷壁３の温風排気口３ｂには温風ダクト９が接続され、温風ダクト９は二次送風機７より上流部の第２ダクト５に接続されている。
【００３８】
焼却設備１は、空冷壁３を冷却した後の温風を、ごみ質に応じて、一次燃焼空気及び二次燃焼空気へ分配供給する分配供給手段を備えている。前記分配供給手段は、空冷壁３の温風排気口３ｂと二次送風機７より上流部の第２ダクト５との間に接続された温風ダクト９を備えている。また、前記分配供給手段は、焼却炉２において焼却される焼却物の発熱量を検出する熱量検出手段と、空冷壁３を冷却した後の温風を前記熱量検出手段の検出値に応じて一次燃焼空気及び二次燃焼空気へ分配供給する制御手段１０と、を備えている。
【００３９】
前記熱量検出手段は、焼却物の燃焼時の発熱量を把握するための公知の手段、例えば、上記した特許文献６〜８に開示された手段、或いは、ボンブ熱量計により発熱量を測定する手段、元素分析（化学成分分析）から各成分の理論発熱量計算により算出する手段、ごみ３成分からの発熱量推算式から算出する手段などを用いることができる。図示例では、前記熱量検出手段として、走査型レーザーレベル計１１、ごみ搬送クレーン（付図示）に付設された重量計１２、回転式ごみ速度計１３を用い、これらの計測値から制御手段の演算装置により熱量を演算する手段（特許文献６，７参照）を採用している。
【００４０】
一次送風機６は、図外のごみピットから第１ダクト４を通じて誘引した空気を、一次燃焼空気導入口２ｂを通じて、焼却炉２のストーカ（火格子）下部に供給する。一次燃焼空気は、ストーカ上のごみを一次燃焼（分解燃焼）させる。
【００４１】
また、二次送風機７は、第２ダクト５を通じて誘引した空気を、二次燃焼空気導入口２ｃを通じて、焼却炉２のストーカ上部の二次燃焼（ガス燃焼）室に二次燃焼空気として吹き込む。
【００４２】
第１ダクト４には、一次燃焼空気予熱器１４を介在させることができる。さらに、必要に応じて、第２ダクト５に、仮想線で図示した二次燃焼空気予熱器１５を介在させることもできる。また、この種のストーカ式の焼却炉２は、一般に、排ガスの廃熱を回収するための廃熱回収ボイラ（図示せず。）が付設される。
【００４３】
上記構成を有する焼却設備の運転方法の一例について、説明する。
【００４４】
図２は、通常運転時、即ち、前記熱量検出手段によって得られた焼却物の発熱量が例えば８４００（ｋＪ／ｋｇ）以下であるときの運転状態を示している。
【００４５】
図２において、ごみピット（付図示）内の温度、即ち、ごみピットの炉外空気取入口（図示せず。）から第１ダクト４に誘引される空気の温度は２０℃である。各機器は、以下のように設定されている。
【００４６】
一次送風機６： 設定流量９５００ｍ３Ｎ／時（標準立方メートル／時）
二次送風機７： 設定流量５８１０ｍ３Ｎ／時
空冷壁用送風機９Ｆ： 設定流量７２００ｍ３Ｎ／時
一次燃焼空気予熱器１４： 設定温度１４０℃
制御手段１０は、各機器６、７、９Ｆ、１４を上記の各設定値となるように制御する。上記設定により、空冷壁用送風機９Ｆによって押し出された空気は、空冷壁３で熱交換した後、温風となって７２００ｍ３Ｎ／時の流量で第２ダクト５に送られる。ここで、二次送風機７の流量５８１０ｍ３Ｎ／時＜空冷壁用送風機９Ｆの流量７２００ｍ３Ｎ／時＜一次送風機６の流量９５００ｍ３Ｎ／時であるから、空冷壁用送風機９Ｆによって第２ダクト５に送られた温風は、二次送風機７と第１ダクト４とに分配され、二次送風機７に５８１０ｍ３Ｎ／時が送られ、一次送風機６に誘引される第１ダクト４に１３９０ｍ３Ｎ／時が送られる。ごみピットの炉外空気取入口（付図示）から誘引される空気と空冷壁３で加熱された温風とが混合することで、一次送風機６の入口空気温度は３２℃になっている。
【００４７】
次に、焼却物の発熱量が上昇した場合、前記熱量検出手段によって得られた炉内焼却物の発熱量が例えば１１５００（ｋＪ／ｋｇ）を越えた場合に、図３に示すように、制御手段１０によって各機器６、７、１４が例えば以下のように設定に変更されて制御される。
【００４８】
一次送風機６： 設定流量１１５９０ｍ３Ｎ／時
二次送風機７： 設定流量８１８０ｍ３Ｎ／時
一次燃焼空気予熱器１４：停止
なお、空冷壁用送風機９Ｆの流量は、焼却炉２の炉体の冷却を確実に行うため、焼却物の発熱量にかかわらず、常に一定流量（７２００ｍ３Ｎ／時）に制御されている。
【００４９】
図３に示されているように、（空冷壁用送風機９Ｆの流量７２００ｍ３Ｎ／時）＜（二次送風機７の流量８１８０ｍ３Ｎ／時）＜（一次送風機６の流量１１５９０ｍ３Ｎ／時）であるから、空冷壁用送風機９Ｆによって第２ダクト５に送られた温風は、全て二次送風機７に誘引されるとともに、不足分（８１８０ｍ３Ｎ−７２００ｍ３Ｎ＝９８０ｍ３Ｎ）が第１ダクト４から第２ダクト５へ誘引される。第２ダクト５内において、空冷壁３で加熱された温風とごみピットから誘引された常温空気とが混合することにより、その混合空気温度は９０℃となって二次送風機７から押し出されて、二次燃焼空気導入口２ｃに送られる。空冷壁３で加熱された温風が第１ダクト４に流入しないため、一次燃焼空気予熱器１４を停止させることで、低温（２０℃）の一次燃焼空気をストーカ下部の一次燃焼室に送ることができ、火格子の損傷を防止し得る。
【００５０】
上記のように、ごみ質に応じて、空冷壁冷却後の温風を、一次燃焼空気及び二次燃焼空気へ分配供給するので、空冷壁通過後の温風を有効利用し、ごみ質に応じた燃焼を可能にする。
【００５１】
また、空冷壁用送風機９Ｆから押し出された冷却空気は、焼却炉２の空冷壁３を通過する際の熱交換により温風となる。この温風は、空冷壁３から温風ダクト９を通じて、二次送風機７の吸引口に接続されている第２ダクト５に挿入され、二次空気として利用される。そのため、温風の熱エネルギーは、系外へ排出されることなく、廃熱ボイラ等で熱回収することにより、有効利用できる。また、二次燃焼空気予熱器１５を併設する場合は、二次燃焼空気予熱器１５の入口空気温度を高くすることができることから、空気予熱の蒸気量を削減できるとともに、空気予熱器の小型化が図れる。
【００５２】
さらに、空冷壁３を冷却した温風のうち、二次空気として利用される分以外の余剰分は、一次送風機６へと流入させ、一次燃焼空気として利用することにより、一次燃焼空気予熱器１４の空気温度が上昇し、一次燃焼空気予熱器１４において一次燃焼空気を予熱するための蒸気量を削減することができる。この場合、一次燃焼空気予熱器１４の熱交換量を小さくすることができることから、一次燃焼空気予熱器１４を小型化できる。
【００５３】
そして、燃焼物の発熱量が上昇した場合は、二次燃焼空気が増加するよう自動制御し、一次燃焼空気として使用される温風の量を減らして一次燃焼空気温度を下げることにより、火格子の損傷を回避することができる。
【００５４】
近年の焼却設備では焼却炉の廃熱を利用した蒸気タービンにより発電する発電機が併設されることが多いが、斯かる発電機が併設された焼却設備の場合、廃熱ボイラの蒸気量が増加し、予熱器で使用される蒸気量が減少すれば、タービン入口蒸気量が増加し、発電量を増加させることができる。
【００５５】
例えば、処理規模１００（トン／２４時間）の焼却炉を２炉配置し、ボイラ条件４ＭＰａ、４００℃の発電機を併設した焼却施設（空気予熱は一次燃焼空気予熱器のみ。二次燃焼空気予熱器無し。）であれば、従来の焼却炉で捨てていた空冷壁での交換熱量約１．５（ＧＪ／時間）を有効利用できるため、ボイラ発熱量は平均で約２３０（ｋｇ／時間）増加させることができる。また、空気予熱器の交換熱量が小さくなり、伝熱面積を約１０%小さくすることができる。
【００５６】
本発明の上記焼却設備は、水冷壁を採用した場合と比べても、廃熱ボイラ蒸発量は同程度である上、水冷壁を採用した場合と比べて、焼却量の負荷率が低いか又は焼却物の発熱量が低い場合でも、助燃せずにダイオキシンガイドラインを遵守した焼却炉の運転が可能となる。
【００５７】
次に、本発明に係る焼却設備の第２実施形態を、図４を参照しつつ説明する。第２実施形態の焼却設備１Ａは、分配供給手段が、空冷壁３を冷却した後の温風を第２ダクト５の接続位置より下流側の第１ダクト４に供給する第１温風ダクト９ａと、空冷壁３を冷却した後の温風を二次送風機７より上流部の第２ダクト５に供給する第２温風ダクト９ｂと、第１温風ダクト９ａに介在された第１ダンパ２０と、第２温風ダクト９ｂに介在された第２ダンパ２１と、を備えている。
【００５８】
また、熱量検出手段の検出値に応じて第１ダンパ２０及び第２ダンパ２１を制御することにより、空冷壁冷却後の温風を一次燃焼空気及び二次燃焼空気へ分配する流量比率を制御する。前記熱量検出手段は、上記第１実施形態と同様、公知の手段を採用することができる。
【００５９】
図示例において、第１温風ダクト９ａと第２温風ダクト９ｂとは、共通の温風ダクト９ａｂを途中下流位置で分岐させることによって構成されているが、共通部分を有しない別個の２本のダクトによって構成することもできる。
【００６０】
斯かる構成の第２実施形態の焼却設備１Ａによれば、例えば、前記熱量検出手段の検出値が所定値以下の場合、第１ダンパ２０及び第２ダンパ２１を適宜開度に制御することにより、温風の一部を一次燃焼空気に供給して一次燃焼空気の温度を上昇させるとともに、二次燃焼空気にも温風の残部を供給して高温の二次燃焼空気を供給することができる。
【００６１】
前記熱量検出手段の検出値が所定値を超えた場合、即ち、高質ごみを検知した場合には、第１ダンパ２０の通過流量に比して第２ダンパ２１の通過流量が大きくなるように第１ダンパ２０及び第２ダンパ２１を制御して、二次燃焼空気量を増加させて温風の大部分（若しくは全量）を二次燃焼空気として利用することにより、一次燃焼空気として使用する温風の量を少なく（若しくは全く無く）し、一次燃焼空気の温度を低くする。これにより、火格子の損傷を回避することができる。その他、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００６２】
本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において変更可能である。例えば、上記第１実施形態の焼却設備は制御手段によって送風機の回転数を制御することにより温風の分配制御する構成を開示し、上記第２実施形態の焼却設備は制御手段によってダンパの開閉度合いを制御することにより温風を分配制御する構成を開示しているが、第１実施形態と第２実施形態を組み合わせて温風を分配制御する構成とすることも可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１、１Ａ 焼却設備
２ 焼却炉
３ 空冷壁
４ 第１ダクト
５ 第２ダクト
６ 一次送風機
７ 二次送風機
８ 第３ダクト
９、９ａｂ 温風ダクト
９ａ 第１温風ダクト
９ｂ 第２温風ダクト
９Ｆ 空冷壁用送風機
１０ 制御手段
１４ 一次燃焼空気予熱器
１５ 二次燃焼空気予熱器
２０ 第１ダンパ
２１ 第２ダンパ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却炉と、該焼却炉の炉壁に設けられた空冷壁と、前記空冷壁冷却後の温風を一次燃焼空気及び二次燃焼空気へ分配供給する分配供給手段と、を備えることを特徴とする焼却設備。
【請求項２】
前記分配供給手段は、前記焼却炉において焼却される焼却物の発熱量を検出する熱量検出手段と、前記空冷壁冷却後の温風を前記熱量検出手段の検出値に応じて一次燃焼空気及び二次燃焼空気へ分配供給する制御手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の焼却施設。
【請求項３】
前記制御手段は、前記熱量検出手段の検出値が所定値を越えたときに、前記空冷壁冷却後の温風の二次燃焼空気への分配供給比率が一次燃焼空気への分配供給比率に対して高くなるように制御することを特徴とする請求項２に記載の焼却設備。
【請求項４】
炉外空気取入口と前記焼却炉の一次燃焼空気導入口との間に接続された第１ダクトと、該第１ダクトと前記焼却炉の前記二次燃焼空気導入口との間に接続された第２ダクトと、前記第２ダクト接続位置より下流側の前記第１ダクトに介在された一次送風機と、前記第２ダクトに介在された二次送風機と、を更に備え、
前記分配供給手段は、前記空冷壁の温風排気口と前記二次送風機より上流部の前記第２ダクトとの間に接続された温風ダクトを備え、
前記制御手段は、該熱量検出手段の検出値に応じて前記一次送風機及び二次送風機の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項２又は３に記載の焼却設備。
【請求項５】
前記制御手段は、
前記熱量検出手段によって検出された発熱量が所定値以下であるときに、二次送風機の流量＜空冷壁冷却後の温風流量＜一次送風機の流量となるように制御し、
発熱量が所定値を超えた時に、空冷壁冷却後の温風流量＜二次送風機の流量＜一次送風機の流量となるように制御することを特徴とする請求項４に記載の焼却設備。
【請求項６】
炉外空気取入口と前記焼却炉の一次燃焼空気導入口との間に接続された第１ダクトと、該第１ダクトと前記焼却炉の前記二次燃焼空気導入口との間に接続された第２ダクトと、前記第２ダクト接続位置より下流側の前記第１ダクトに介在された一次送風機と、前記第２ダクトに介在された二次送風機と、を更に備え、
前記分配供給手段は、前記空冷壁冷却後の温風を前記第２ダクト接続位置より下流側の前記第１ダクトに供給する第１温風ダクトと、前記空冷壁冷却後の温風を前記二次送風機より上流部の前記第２ダクトに供給する第２温風ダクトと、前記第１温風ダクトに介在された第１ダンパと、前記第２温風ダクトに介在された第２ダンパと、を備え、
前記制御手段は、前記熱量検出手段の検出値に応じて前記第１ダンパ及び第２ダンパの少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項２又は３に記載の焼却設備。
【請求項７】
一次燃焼空気を予熱する一次燃焼空気予熱器を更に備えることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の焼却設備。
【請求項８】
廃熱回収ボイラを更に備えることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の焼却設備。
【請求項９】
空冷壁方式の焼却炉を備える焼却設備の運転方法であって、焼却物の発熱量を検出し、前記空冷壁冷却後の温風を、検出した焼却物の発熱量に応じて一次燃焼空気及び二次燃焼空気へ分配供給することを特徴とする前記運転方法。
【請求項１０】
前記検出された発熱量が所定値を越えたときに、前記空冷壁冷却後の温風を、一次燃焼空気に優先して二次燃焼空気に分配供給することを特徴とする請求項９に記載の運転方法。
【請求項１】
焼却炉と、該焼却炉の炉壁に設けられた空冷壁と、前記空冷壁冷却後の温風を一次燃焼空気及び二次燃焼空気へ分配供給する分配供給手段と、を備えることを特徴とする焼却設備。
【請求項２】
前記分配供給手段は、前記焼却炉において焼却される焼却物の発熱量を検出する熱量検出手段と、前記空冷壁冷却後の温風を前記熱量検出手段の検出値に応じて一次燃焼空気及び二次燃焼空気へ分配供給する制御手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の焼却施設。
【請求項３】
前記制御手段は、前記熱量検出手段の検出値が所定値を越えたときに、前記空冷壁冷却後の温風の二次燃焼空気への分配供給比率が一次燃焼空気への分配供給比率に対して高くなるように制御することを特徴とする請求項２に記載の焼却設備。
【請求項４】
炉外空気取入口と前記焼却炉の一次燃焼空気導入口との間に接続された第１ダクトと、該第１ダクトと前記焼却炉の前記二次燃焼空気導入口との間に接続された第２ダクトと、前記第２ダクト接続位置より下流側の前記第１ダクトに介在された一次送風機と、前記第２ダクトに介在された二次送風機と、を更に備え、
前記分配供給手段は、前記空冷壁の温風排気口と前記二次送風機より上流部の前記第２ダクトとの間に接続された温風ダクトを備え、
前記制御手段は、該熱量検出手段の検出値に応じて前記一次送風機及び二次送風機の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項２又は３に記載の焼却設備。
【請求項５】
前記制御手段は、
前記熱量検出手段によって検出された発熱量が所定値以下であるときに、二次送風機の流量＜空冷壁冷却後の温風流量＜一次送風機の流量となるように制御し、
発熱量が所定値を超えた時に、空冷壁冷却後の温風流量＜二次送風機の流量＜一次送風機の流量となるように制御することを特徴とする請求項４に記載の焼却設備。
【請求項６】
炉外空気取入口と前記焼却炉の一次燃焼空気導入口との間に接続された第１ダクトと、該第１ダクトと前記焼却炉の前記二次燃焼空気導入口との間に接続された第２ダクトと、前記第２ダクト接続位置より下流側の前記第１ダクトに介在された一次送風機と、前記第２ダクトに介在された二次送風機と、を更に備え、
前記分配供給手段は、前記空冷壁冷却後の温風を前記第２ダクト接続位置より下流側の前記第１ダクトに供給する第１温風ダクトと、前記空冷壁冷却後の温風を前記二次送風機より上流部の前記第２ダクトに供給する第２温風ダクトと、前記第１温風ダクトに介在された第１ダンパと、前記第２温風ダクトに介在された第２ダンパと、を備え、
前記制御手段は、前記熱量検出手段の検出値に応じて前記第１ダンパ及び第２ダンパの少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項２又は３に記載の焼却設備。
【請求項７】
一次燃焼空気を予熱する一次燃焼空気予熱器を更に備えることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の焼却設備。
【請求項８】
廃熱回収ボイラを更に備えることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の焼却設備。
【請求項９】
空冷壁方式の焼却炉を備える焼却設備の運転方法であって、焼却物の発熱量を検出し、前記空冷壁冷却後の温風を、検出した焼却物の発熱量に応じて一次燃焼空気及び二次燃焼空気へ分配供給することを特徴とする前記運転方法。
【請求項１０】
前記検出された発熱量が所定値を越えたときに、前記空冷壁冷却後の温風を、一次燃焼空気に優先して二次燃焼空気に分配供給することを特徴とする請求項９に記載の運転方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−８７９７７（Ｐ２０１２−８７９７７Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３４２５８（Ｐ２０１０−２３４２５８）
【出願日】平成２２年１０月１９日（２０１０．１０．１９）
【出願人】（０００１３３０３２）株式会社タクマ (308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１９日（２０１０．１０．１９）
【出願人】（０００１３３０３２）株式会社タクマ (308)
【Ｆターム（参考）】
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