JP2777483B2 - ごみ焼却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は焼却炉と、ガス冷却室
と、排ガス処理装置とを直列的に備えた都市ごみ等の被
焼却物を焼却するごみ焼却装置に関し、さらに詳しくは
焼却炉で発生した高温の燃焼排ガスを効率的に冷却する
ための水噴霧式のガス冷却装置を備えたごみ焼却装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のごみ焼却装置の典型的な先行技
術は、例えば特開昭６３−３１５８２１号公報において
開示されており、この装置の構造はその主要部概略側面
断面図の図３に示される。

【０００３】即ち、焼却炉１で都市ごみ等の被焼却物の
焼却により発生する未燃ガスを含む排ガスは、流動床で
ある砂層部３の上方の燃焼室４において２次空気吹込ノ
ズル６から吹込まれる２次空気により完全燃焼され、８
００〜９５０℃の高温の燃焼排ガスとなって、焼却炉１
の上に設けられたガス冷却室２に流入する。

【０００４】ガス冷却室２に流入した高温の燃焼排ガス
は、ここで水噴霧ノズル７から噴霧される噴霧水滴と接
触し、この噴霧水滴の蒸発により蒸発潜熱の熱交換に伴
う温度低下により低温の燃焼排ガスとなって次の排ガス
処理装置（図示省略）に至ってこの燃焼排ガスに含まれ
ている煤塵やＨＣｌ等の有害物質が除去される。

【０００５】ところで、排ガス処理を効率的に行わせる
には、燃焼排ガスの温度を大幅に低下させる必要がある
ので、ガス冷却室２には通常水噴霧方式が採用されてい
る。ガス冷却室は、同図に示すように、焼却炉１とガス
冷却室２が下と上とに一体連結されたもの、また別置型
とされたものに大別されるが、何れの場合にも、その目
的は後段の排ガス処理装置入口の燃焼排ガスの温度が、
排ガス処理装置の性能及び耐熱強度に支障のない温度、
例えば電気集じん器の場合には３００℃以下に冷却しな
ければならないことである。

【０００６】以下、燃焼排ガスの冷却に関し、別置型の
ガス冷却室を有するごみ焼却装置の系統図の図４を参照
しながら説明すると、ガス冷却室２への噴霧水は噴霧水
供給ポンプ14により噴霧水貯留槽13から噴霧水供給管15
を通して２３ Kgf／ｃｍ² の圧力の噴霧水が複数個の水
噴霧ノズル７に送られ、約２０ Kgf／ｃｍ² の高圧でガ
ス冷却室２に噴霧される。そして、その噴霧水量は各水
噴霧ノズル７の戻り側の水量を一括して自動制御するこ
とにより、所要噴霧水量が調整される。

【０００７】この場合、その噴霧水量は両型のガス冷却
室２ともに排ガス処理装置11の入口部に設けた温度計21
からの温度信号により、設定された温度、例えば３００
℃に対して±２０℃の範囲に収まるように、自動制御用
調節器26を通じて、水噴霧ノズル７の戻り配管16に設け
た流量調節弁27の開度を反比例制御することにより所望
の噴霧水量が供給されるようになっている。

【０００８】なお、同図に示す符号10は１次空気送風機
17から焼却炉１に供給される１次空気を予熱する空気予
熱器であり、また符号18はガス処理後の燃焼排ガスを誘
引して煙突19から大気中に排出させる誘引送風機であ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のごみ
焼却装置では、ガス冷却室への噴霧水量がガス冷却室出
口の温度のみで制御されるため、燃焼排ガス出口におけ
る燃焼排ガス条件、つまりガス冷却室の入口における燃
焼排ガスの量及び温度が大きく変動した場合、迅速にそ
の変動に対応した噴霧水量に調整できないため、排ガス
処理装置入口における燃焼排ガスの温度を３００℃以
下、例えば１５０℃程度まで大きく下げることができな
いだけでなく、通常の３００±２０℃の温度範囲に入っ
ていてもそれぞれ下記のような解決すべき課題が生じて
いる。

【００１０】先ず、別置のガス冷却室を有するものは、
噴霧水の噴込み過ぎによりガス冷却室の底部の燃焼灰が
湿ったり、側壁内面に湿った灰分が付着したりする結
果、ごみ焼却装置の長期的な安定運転が妨げられること
がある。

【００１１】また、焼却炉の上にガス冷却室を設けた一
体型のものでは、噴込み過ぎた噴霧水滴が下方の焼却炉
側に流下して焼却炉の燃焼室の温度を低下させるので、
未燃ガスやダイオキシン等を多量に発生させるばかりで
なく、排ガスの完全燃焼を妨げてしまう。

【００１２】特に最も有害なダイオキシンに関しては、
排ガス処理装置の１種である電気集じん器内では、その
処理温度が３００℃であり、この温度においてダイオキ
シンが大幅に増加することが報告されている。

【００１３】このような有害物質の発生を防止するため
に排ガスの温度をできるだけ下げ、より高効率で除塵で
きるバグフィルタ（耐熱強度２００℃程度）の採用が求
められている。しかしながら、従来方式の１段のガス冷
却室では３００℃程度まで冷却するのが限界であって、
排ガス温度を２００℃以下に下げるためにはさらに冷却
塔を設けて２段階に冷却しなければならず、過大な装置
を必要とした。

【００１４】本発明は、上述した従来の課題を解決すべ
くなされたものであって、従ってその目的とするところ
は、排ガス処理装置の入口温度を１段のガス冷却室で直
接３００℃以下の低温、例えば１５０℃程度まで下げる
ことができ、かつ焼却炉の排ガス出口の燃焼排ガス条件
の変化に速やかに対応し得る冷却能力制御並びに排ガス
処理装置に送供する燃焼排ガスの定温度制御を実現する
ことによって、排出される燃焼排ガスの無害浄化を図る
と共に安定焼却運転の長期化を果たし得るごみ焼却装置
を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】そこで、上記目的を達成
するために本発明が採用した手段の特徴とするところ
は、都市ごみ等の被焼却物を焼却する焼却炉、この焼却
炉から排出される高温燃焼排ガスを冷却するための水噴
霧ノズル群を備えてなるガス冷却室、このガス冷却室か
ら排出される低温燃焼排ガス中の煤塵・有害物質の除去
等ガス処理をする排ガス処理装置からなるごみ焼却装置
において、前記燃焼排ガスの流れ方向に対して複数段、
各段について複数本の多段多列に配置してガス冷却室に
設けた水噴霧ノズル群と、この水噴霧ノズル群中、焼却
炉の排ガス出口に最も近い段の水噴霧ノズル群の噴霧水
量を増減調節するための第１水量調節手段と、その他の
段の水噴霧ノズル群の噴霧水量を増減調節するための第
２水量調節手段と、焼却炉の排ガス出口の高温の燃焼排
ガス温度を検出する第１温度計と、排ガス処理装置入口
の低温燃焼排ガス温度を検出する第２温度計と、第１温
度計の温度信号によって第１水量調節手段を制御し、高
温燃焼排ガスが高温で増量、低温で減量させる第１制御
手段と、第２温度計の温度信号によって第２水量調節手
段を制御し、低温燃焼排ガスが高温で増量、低温で減量
させ、排ガス処理装置入口の低温燃焼排ガス温度を定温
度に保たせる第２制御手段とを含む構成にしたところに
ある。

【００１６】

【作用】本発明に係るごみ焼却装置によれば、第１制御
手段が第１水量調節手段を制御することにより、焼却炉
の排ガス出口における燃焼排ガスの温度が高いときは、
この排ガス出口に最も近い段の水噴霧ノズル群が噴霧す
る噴霧水量を多くし、温度が低いときは逆に噴霧水量を
少なくするようにして、灰分の湿りあるいは炉内温度の
低下を防ぐと同時に、燃焼排ガス条件の変化に対して迅
速に対応することができる。

【００１７】さらに、第２制御手段が第２水量調節手段
を制御することによって、ガス冷却室から排出される燃
焼排ガス温度が高いときは水噴霧ノズル群が噴霧する噴
霧水量を増し、温度が低いときは逆に減らすようにし
て、排ガス処理装置に流入する燃焼排ガス温度を所定の
温度に保持させることができ、その結果排ガス処理装置
の処理機能を効率良く発揮させることができ、併せて従
来より多量の噴霧水を確実に噴霧できることにより、単
独のガス冷却室により従来より大幅に低い温度まで排ガ
スを冷却することができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて従来
と同一のもの並びに同一機能を有するものを同一符号を
以て説明する。図１は本発明の一実施例に係るごみ焼却
装置の略示構成説明図である。

【００１９】このごみ焼却装置は、焼却炉の炉頂上にガ
ス冷却室を有する炉頂上置型のものであって、流動床式
の焼却炉１が下に、円筒形のガス冷却室２が上に配置さ
れ、かつ連通させた縦長一体形に構成されていて、ごみ
投入口５から焼却炉１内に投入された都市ごみ等の被焼
却物は、焼却炉１の底部の砂層部３において攪拌されて
いる流動砂に混じて熱分解・ガス化されて１次燃焼され
る。

【００２０】この燃焼によって生じた未燃ガスを含む排
ガスは、砂層部３の上方に設けられた燃焼室４で２次燃
焼されることにより完全燃焼が図られる。つまり、焼却
炉１の外周壁の燃焼室４に対応する箇所には、この燃焼
室４に２次燃焼用の２次空気を吹込む２次空気吹込ノズ
ル６が分散配設されており、２次空気吹込ノズル６から
吹込まれる２次空気によって未燃ガスの完全燃焼が達成
されるものである。

【００２１】この燃焼室４から出た燃焼排ガス、例えば
温度が８００〜９５０℃の燃焼排ガスは、ガス冷却室入
口８を経てガス冷却室２に流入し、ここでガスの流れ方
向に複数段、例えば３段に設けられた、それぞれ複数の
水噴霧ノズル７を有する水噴霧ノズル群から噴霧水が噴
霧されることにより冷却される。

【００２２】これらの水噴霧ノズル７は、燃焼排ガスの
流れ方向である上下方向に３段の水噴霧ノズル群に分け
て配置されており、各段の水噴霧ノズル７はガス冷却室
２の周方向に等間隔で４〜６個配設されて、噴霧水滴の
干渉による水滴粒子の増大作用を排除し、このガス冷却
室２内での噴霧水滴の完全蒸発を促進し得るように設け
られている。

【００２３】ガス冷却室出口９を出た低温の燃焼排ガス
は、空気予熱器10により１次送風機17から焼却炉１に吹
込まれる１次空気を予熱すると共に、熱交換によってさ
らに冷却されて排ガス処理装置入口12を経て、排ガス処
理装置11に流入するようになっている。

【００２４】このような排ガス処理装置11としては、例
えば電気集じん器（燃焼排ガス温度３００℃程度に適
用）あるいはバグフィルタ（燃焼排ガス温度２００℃以
下に適用）が採用されており、燃焼排ガスはこの排ガス
処理装置11によってその中に含まれている煤塵や有害物
質が除去され、誘引送風機18により吸引されて煙突19か
ら大気中に清浄なガスとして排出される。

【００２５】一方、ガス冷却室２に設けられたそれぞれ
の水噴霧ノズル７に供給される噴霧水は、噴霧水貯留槽
13から噴霧水供給ポンプ14の駆動により約２３ Kgf／ｃ
ｍ² に加圧されて噴霧水供給管15を通して供給される。

【００２６】これにより、各水噴霧ノズル７は噴霧圧が
高圧で安定した状態下で噴霧水をガス冷却室２内に噴霧
し、そして不要の噴霧水を戻す循環型圧力噴霧ノズルを
使用し、各噴霧水量は噴霧水供給管15側でなく戻り配管
16側の戻り水量を調節することにより制御されるように
なっている。

【００２７】また、３段の水噴霧ノズル群の各水噴霧ノ
ズル７に対して、ガス冷却室入口８に最も近い最下段の
水噴霧ノズル群7aは、他の水噴霧ノズル群7b，7cとは切
り離して独立にその噴霧水量を制御し得るように、専用
の戻り配管16a に第１水量調節手段としての流量調節弁
22が介装されている。

【００２８】そして、この流量調節弁22の開度は、焼却
炉１の排ガス出口８に設けた第１温度形としての熱電対
20からの温度信号により、第１制御手段としての自動調
節計24を介して自動調節されるようになっている。

【００２９】さらに、残りの中段水噴霧ノズル群7b、最
上段水噴霧ノズル群7cも同じく噴霧水供給ポンプ14によ
って２３ Kgf／ｃｍ² の高圧の噴霧水が供給され、それ
ぞれの戻り側の水量は戻り配管16b に介装した第２水量
調節手段としての流量調節弁23によって共に制御される
ようになっている。

【００３０】この流量調節弁23の開度は、排ガス処理装
置入口12のダクト壁に設けた第２温度計としての熱電対
21からの温度信号により、第２制御手段としての自動調
節計25を介して自動調節されることにより、排ガス処理
装置11の入口温度が所定の温度、例えば１５０℃程度の
低温になるように調整される。

【００３１】このように、水噴霧ノズル群の流量制御を
分割し、特に焼却炉１の排ガス出口の燃焼排ガス温度で
最下段の水噴霧ノズル群7aからの噴霧水量を自動制御す
ることにより、ガス冷却室入口８側で余分な噴霧水が噴
霧されて燃焼排ガスを過冷却するようなことがない。

【００３２】従って、ガス冷却室２内の燃焼排ガスの温
度はオ−バ−ランすることなく円滑に冷却され、燃焼排
ガス条件が大きく変化した場合でも、確実かつ速やかに
対応し得るようになり、この状態はガス冷却室内の温度
分布図の図２の実線で示すとおりであって、１５０℃を
確実に達成できる冷却効果とガス冷却室２内の温度制御
の安定性はこの温度分布からも明らかである。

【００３３】従来の方式で排ガス処理装置11の温度のみ
の１箇所での温度信号で全ての水噴霧ノズルの噴霧水量
を制御した場合には、ガス冷却室２内が変動する燃焼排
ガスの温度と流量の影響を受け易く、応答時間遅れによ
り噴霧水量が多くなる傾向があり、ガス冷却室２内の温
度分布は同図において２点鎖線で示すように大きな差異
が生じる。

【００３４】さらに、ガス冷却室２内の燃焼排ガスは下
から上に全体として流れているにも係わらず、冷たいガ
スは重く下に下がる傾向があるため、燃焼排ガス量の変
動が大きい場合には、ガス冷却室２から焼却炉１側に冷
気が流下し、焼却炉１の燃焼室４内での未燃ガスを含む
排ガスの完全燃焼が阻害され、煤塵や有害物質を発生さ
せると共に、ごみ焼却装置の運転を不安定にさせる。

【００３５】なお、最下段の水噴霧ノズル群7aから噴霧
する噴霧水量をガス冷却室入口８における燃焼排ガスの
温度により制御する場合には、通常はその温度により無
段階に流量制御を行うが、ガス冷却室２に流入する燃焼
排ガスの燃焼排ガス条件が比較的安定している場合に
は、その温度の設定値に幅を設けて、それにより、第１
水量調節手段としての流量調節弁22をＯＮ−ＯＦＦ制御
するようにしても良い。

【００３６】また、本発明に係る制御を行うことによ
り、従来では達成できなかった高温、例えば９５０℃の
燃焼排ガスを、一挙に１５０℃以下まで、例えば１３０
±１０の精度で安定かつ確実に冷却することが可能にな
った。

【００３７】その結果、ダイオキシンの増加し易い３０
０℃で運転する電気集じん器ではなく、さらに低温が要
求されるバグフィルタに適しかつダイオキシンの低減に
適した低温の燃焼排ガスを供給し得、燃焼排ガス中のダ
イオキシン量を削減する上でも多大な効果があることが
確認された。

【００３８】さらに、ガス冷却室の別置型のごみ焼却装
置に対しても同様の制御方式の適用が可能であり、これ
によってガス冷却室内への噴霧水量を全体としてはより
多く、各ノズルでは蒸発可能な最適流量に制御すること
により、より効率良く従来よりも低い温度（例えば、１
５０℃）まで１段のガス冷却室で冷却することができ、
このときでも蒸発し切れない噴霧水滴がガス冷却室の底
部に落下し、落下灰分を湿らせて排出不良を引き起こす
のを防止することができ、長期間安定した運転が可能に
なる。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
ガス冷却室内の燃焼排ガスを冷却する噴霧水量を、従来
の一括制御と異なり、ガス冷却室のガス冷却室入口に最
も近い箇所では、焼却炉の排ガス出口における燃焼排ガ
スの温度を基準として噴霧水量の調節を行わせる２段制
御方式としたことにより、過剰の噴霧水を噴霧すること
がなく、蒸発可能な最適の噴霧水量に自動制御すること
ができるようになり、総合的によりより低いガス温度
（例えば、１５０℃）まで１段のガス冷却室で冷却でき
るようになった。

【００４０】しかも、ガス冷却室に流入する燃焼排ガス
の燃焼排ガス条件の変化にも迅速かつ正確に対応するこ
とができ、ガス冷却室内の灰分の湿り、即壁への湿った
灰分の付着を防ぎ、また未蒸発の噴霧水滴の燃焼室への
流下が防止され、焼却炉内での排ガス中の完全燃焼を合
理的かつ安定的に行わせ得るようになった。

【００４１】このようにシンプルな方式で排ガス処理装
置入口の温度を低くし効率良くかつ安定してごみ焼却装
置の運転が行えることにより、特に排ガス中のダイオキ
シンの増加を確実に防止し、さらにその発生を極力低減
させることが可能となり、ごみ焼却装置の性能の向上に
対して極めて多大な効果を期待することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るごみ焼却装置の略示構
成説明図である。

【図２】ガス冷却室内の温度分布図である。

【図３】従来のごみ焼却装置の主要部概略側面断面図で
ある。

【図４】従来のガス冷却室別置型のごみ焼却装置の系統
図である。

【符号の説明】 １…焼却炉、２…ガス冷却室、７…水噴霧ノズル、８…
ガス冷却室入口、7a…最下段水噴霧ノズル群、7b…中段
水噴霧ノズル群、7c…最上段水噴霧ノズル群、11…排ガ
ス処理装置、12…排ガス処理装置入口、15…噴霧水供給
管、16…戻り配管、20…第１温度計としての熱電対、21
…第２温度計としての熱電対、22…第１水量調節手段と
しての流量調節弁、23…第２水量調節手段としての流量
調節弁、24…第１制御手段としての自動調節計、25…第
２制御手段としての自動調節計。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ２３Ｇ 5/50 ＺＡＢ (72)発明者 五十嵐 明 兵庫県川辺郡猪名川町伏見台４−３− 107 (56)参考文献 実開 昭57−46236（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F23J 15/00 B01D 53/34 134 B01D 53/77 F23G 5/00 F23G 5/50

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 都市ごみ等の被焼却物を焼却する焼却
   炉、この焼却炉から排出される高温燃焼排ガスを冷却す
   るための水噴霧ノズル群を備えてなるガス冷却室、この
   ガス冷却室から排出される低温燃焼排ガス中の煤塵・有
   害物質の除去等ガス処理をする排ガス処理装置からなる
   ごみ焼却装置において、前記燃焼排ガスの流れ方向に対
   して複数段、各段について複数本の多段多列に配置して
   ガス冷却室に設けた水噴霧ノズル群と、この水噴霧ノズ
   ル群中、焼却炉の排ガス出口に最も近い段の水噴霧ノズ
   ル群の噴霧水量を増減調節するための第１水量調節手段
   と、その他の段の水噴霧ノズル群の噴霧水量を増減調節
   するための第２水量調節手段と、焼却炉の排ガス出口の
   高温の燃焼排ガス温度を検出する第１温度計と、排ガス
   処理装置入口の低温燃焼排ガス温度を検出する第２温度
   計と、第１温度計の温度信号によって第１水量調節手段
   を制御し、高温燃焼排ガスが高温で増量、低温で減量さ
   せる第１制御手段と、第２温度計の温度信号によって第
   ２水量調節手段を制御し、低温燃焼排ガスが高温で増
   量、低温で減量させ、排ガス処理装置入口の低温燃焼排
   ガス温度を定温度に保たせる第２制御手段とを含むこと
   を特徴とするごみ焼却装置。