JP2012078032A - 乾溜ガス化焼却処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】助燃に要する時間と燃料を節約することができる乾溜ガス化焼却処理装置を提供する。
【解決手段】乾溜ガス化焼却処理装置は、乾溜炉１内に収容された廃棄物Ａに着火されて火床が形成されるまでの第１段階において、空気供給路１３を介して空気が乾溜炉１内に供給される。そして、廃棄物Ａの燃焼が持続される状態（第２段階）になると、乾溜炉１内への酸素供給が空気供給路１３による空気の供給から酸素供給路１５による高度濃度酸素の供給に切り替えられる。
【選択図】図１
【解決手段】乾溜ガス化焼却処理装置は、乾溜炉１内に収容された廃棄物Ａに着火されて火床が形成されるまでの第１段階において、空気供給路１３を介して空気が乾溜炉１内に供給される。そして、廃棄物Ａの燃焼が持続される状態（第２段階）になると、乾溜炉１内への酸素供給が空気供給路１３による空気の供給から酸素供給路１５による高度濃度酸素の供給に切り替えられる。
【選択図】図１
Description
本発明は、廃棄物を収納すると共に、廃棄物の一部を燃焼させつつ燃焼熱により廃棄物の残部を乾溜して可燃性ガスを生じさせる乾溜ガス化炉に関する。
近年、廃棄物は、その成分が塩化ビニールなどの塩素分を多く含むものが多くなっているため、これらを焼却する焼却処理装置では、焼却の際に、窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、ダイオキシン類等の大気汚染物質が発生し得る。そのため、これらの大気汚染物質に対しては、排出量を抑制する一定の環境基準が策定されている。
特に、廃棄物の焼却処理に伴って発生するダイオキシン類は、塩素分を含む廃棄物を２５０〜３５０℃程度の温度で燃焼させると、前記廃棄物から遊離する前記塩素と、樹脂等の不完全燃焼により生成する炭化水素とが、該廃棄物中に含まれる重金属を触媒として反応することによりダイオキシン類が生成するというものである。
前記廃棄物の焼却処理によるダイオキシン類の排出を防止するためには、前記廃棄物を８００℃以上の温度に２秒間以上滞留させて、生成したダイオキシン類を完全に熱分解させることが有効であるとされている。
ところで、本出願人は、先にダイオキシン類の排出を防止しつつ廃タイヤ等の廃棄物を焼却処理する装置として、該廃棄物を収納すると共に、該廃棄物の一部を燃焼させつつ、その燃焼熱により該廃棄物の残部を乾溜して可燃性ガスを生ぜしめる乾溜炉と、該可燃性ガスを該乾溜炉から導入して完全燃焼させる燃焼炉とを備える乾溜ガス化焼却処理装置を提案している（例えば、特許文献１参照）。
前記装置では、燃焼炉内の温度を他の燃料の燃焼によりダイオキシン類の熱分解が可能とされる８００℃以上に暖気した上で、廃棄物に着火して可燃性ガスを発生させ、発生した可燃性ガスを他の燃料と共に燃焼炉に燃焼させる。そして、可燃性ガスのみの燃焼で燃焼炉の温度が８００℃より高温の安定温度を維持できるようになったときに他の燃料の燃焼を終了する。これにより、廃棄物の乾溜開始後、可燃性ガスが燃焼炉で自発的に安定して燃焼を継続するようになるまでの段階において、燃焼炉内の温度を８００℃以上としてダイオキシン類の排出を防止している。
しかしながら、前記装置では、可燃性ガスが燃焼炉で自発的に安定して燃焼を継続するようになるまでは、他の燃料を燃焼炉で燃焼させる必要があるため、かかる助燃に時間が掛かるとこれに要する燃料が嵩んで装置のランニングコストが高くなるという不都合を生じ得る。
特に、燃焼炉に導入される可燃性ガスの温度は、暖気により維持される燃焼炉の温度（８００℃以上）よりも低いために、燃焼炉の温度を低下させてしまうことになり、助燃に要する時間が掛かる要因となっている。
そこで、本発明は、かかる不都合を解消するために、助燃に要する時間と燃料を節約することができる乾溜ガス化焼却処理装置を提供することを目的とする。
第１発明の乾溜ガス化焼却処理装置は、廃棄物を収納すると共に、該廃棄物の一部を燃焼させつつ該燃焼熱により該廃棄物の残部を乾溜して可燃性ガスを発生させる乾溜炉と、該乾溜炉から導入される可燃性ガスを燃焼させる燃焼炉と、該燃焼炉に導入される可燃性ガスの量に応じてその燃焼に要する酸素を燃焼炉に供給する燃焼酸素供給手段と、該燃焼炉内における温度を検知する燃焼炉温度検知手段と、該燃焼炉における該可燃性ガスの燃焼が開始された後に該燃焼炉温度検知手段により検知される該燃焼炉内の温度を予め設定された設定温度に維持するように該乾溜炉への酸素供給量を調整しつつ該廃棄物の一部の燃焼に必要な酸素を該乾溜炉に供給する乾溜酸素供給手段とを備えた乾溜ガス化焼却処理装置であって、
前記乾溜酸素供給手段は、空気を供給する第１酸素供給手段と、高濃度酸素を供給する第２酸素供給手段と、前記乾溜炉への酸素の供給を該第１酸素供給手段と該第２酸素供給手段との間で切り替える供給制御手段とを有し、
前記供給制御手段は、前記廃棄物への着火から該廃棄物の燃焼が持続されるまでの第１段階において、第１酸素供給手段により空気を前記乾溜炉へ供給すると共に、該廃棄物の燃焼が持続される第２段階において、該乾溜炉への酸素供給を第１酸素供給手段から第２酸素供給手段に切り替えて、該第２酸素供給手段により該廃棄物の燃焼を持続するのに必要な高濃度酸素を該乾溜炉に供給することを特徴とする。
前記乾溜酸素供給手段は、空気を供給する第１酸素供給手段と、高濃度酸素を供給する第２酸素供給手段と、前記乾溜炉への酸素の供給を該第１酸素供給手段と該第２酸素供給手段との間で切り替える供給制御手段とを有し、
前記供給制御手段は、前記廃棄物への着火から該廃棄物の燃焼が持続されるまでの第１段階において、第１酸素供給手段により空気を前記乾溜炉へ供給すると共に、該廃棄物の燃焼が持続される第２段階において、該乾溜炉への酸素供給を第１酸素供給手段から第２酸素供給手段に切り替えて、該第２酸素供給手段により該廃棄物の燃焼を持続するのに必要な高濃度酸素を該乾溜炉に供給することを特徴とする。
第１発明の乾溜ガス化焼却処理装置によれば、廃棄物への着火から該廃棄物の燃焼が持続されるまでの第１段階においては、第１酸素供給手段により空気が乾溜炉に供給される。これにより、乾溜炉全体に空気が行き渡り、廃棄物へ着火後の火床の形成を促進することができ、廃棄物の燃焼が持続する状態を短時間に実現することができる。
次に、火床が形成されて、これによる廃棄物の燃焼が持続される状態となる第２段階においては、乾溜炉への酸素供給が第１酸素供給手段から第２酸素供給手段に切り替えられ、廃棄物の燃焼を持続するのに必要な高濃度酸素が乾溜炉に供給される。このため、廃棄物の燃焼と無関係な空気中の窒素成分が乾溜炉に供給されることがなく、窒素成分による乾溜炉内の雰囲気温度の低下が抑制され、乾溜炉内の温度を高温にすることができる。
そして、乾溜炉内の温度を高温にすることで、燃焼炉に供給される可燃性ガスの温度を高温にすることができ、可燃性ガスの供給による燃焼炉の温度低下を抑制することができる。さらに、空気中の窒素成分が可燃性ガスと共に燃焼炉に供給されることがないため、窒素成分の温度を上昇させる必要もない。これにより、廃棄物の燃焼が持続された後の燃焼炉の温度低下が抑制され、助燃に要する時間を短縮することができると共に、助燃に要する燃料を節約することができる。
このように第１発明の乾溜ガス化焼却処理装置によれば、助燃に要する時間と燃料を節約することができる。
第２発明の乾溜ガス化焼却処理装置は、第１発明において、
前記供給制御手段は、前記廃棄物の燃焼が持続されるか否かを、前記乾溜炉に設けられた温度検出手段の検出温度が第１所定温度以上となっていることと、該乾溜炉で発生した可燃性ガスに含まれる酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段の検出値が所定値以下となっていることとのいずれか一方または両方に基づいて判定することを特徴とする。
前記供給制御手段は、前記廃棄物の燃焼が持続されるか否かを、前記乾溜炉に設けられた温度検出手段の検出温度が第１所定温度以上となっていることと、該乾溜炉で発生した可燃性ガスに含まれる酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段の検出値が所定値以下となっていることとのいずれか一方または両方に基づいて判定することを特徴とする。
第２発明の乾溜ガス化焼却処理装置によれば、乾溜炉に設けられた温度検出手段の検出温度が第１所定温度以上となっていることと、乾溜炉で発生した可燃性ガスに含まれる酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段の検出値が所定値以下となっていることとのいずれか一方または両方に基づいて、廃棄物の燃焼が持続されるか否かを判定することで、第１段階から第２段階への切り替えタイミングを確実にして、早期に高濃度酸素のみによる廃棄物の燃焼を実行することができる。これにより、第２段階による助燃時間の短縮と助燃に要する燃料の節約を図ることができる。
第３発明の乾溜ガス化焼却処理装置は、第１または第２発明において、
前記供給制御手段は、前記第２段階において、前記廃棄物の燃焼を持続するのに必要な空気に含まれる酸素量を維持するように、前記第１酸素供給手段の空気を減少させると共に前記第２酸素供給手段の高濃度酸素を増加させ、該第１酸素供給手段から該第２酸素供給手段に切り替えることを特徴とする。
前記供給制御手段は、前記第２段階において、前記廃棄物の燃焼を持続するのに必要な空気に含まれる酸素量を維持するように、前記第１酸素供給手段の空気を減少させると共に前記第２酸素供給手段の高濃度酸素を増加させ、該第１酸素供給手段から該第２酸素供給手段に切り替えることを特徴とする。
第３発明の乾溜ガス化焼却処理装置によれば、廃棄物の燃焼を持続するのに必要な酸素量を維持しながら、第１酸素供給手段の空気を減少させると共に第２酸素供給手段の高濃度酸素を増加させることで、第１段階から第２段階への切り替えを徐々に行う。これにより、切り替えが乾溜炉内の廃棄物の燃焼の外乱となることを防止して、第２段階における高濃度酸素のよる廃棄物の燃焼を確実として、助燃時間の短縮と助燃に要する燃料の節約を図ることができる。
第４発明の乾溜ガス化焼却処理装置は、第１〜第３発明のいずれかにおいて、
前記乾溜酸素供給手段は、前記乾溜炉へ供給する酸素に水蒸気を混合する水蒸気混合手段を有し、
前記供給制御手段は、前記第２段階において、前記乾溜炉に設けられた温度検出手段の検出温度が水蒸気から水性ガスへの反応温度である第２温度以上の場合に、前記第２酸素供給手段により乾溜炉へ供給する高濃度酸素を供給する場合に、前記水蒸気混合手段を介して該高濃度酸素に水蒸気を混合することを特徴とする。
前記乾溜酸素供給手段は、前記乾溜炉へ供給する酸素に水蒸気を混合する水蒸気混合手段を有し、
前記供給制御手段は、前記第２段階において、前記乾溜炉に設けられた温度検出手段の検出温度が水蒸気から水性ガスへの反応温度である第２温度以上の場合に、前記第２酸素供給手段により乾溜炉へ供給する高濃度酸素を供給する場合に、前記水蒸気混合手段を介して該高濃度酸素に水蒸気を混合することを特徴とする。
第４発明の乾溜ガス化焼却処理装置によれば、第２段階において乾溜炉内の雰囲気温度を高温にすることができるため、その温度が水蒸気から水性ガスへの反応温度である第２温度以上である場合に、乾溜炉内に水蒸気を導入することで、高カロリーの気体燃料である水性ガスを発生させることができる。この水性ガスを可燃性ガスと共に燃焼炉に導入して燃焼させることで、燃焼炉における発熱量を増大させることができ、助燃に要する燃料の節約を図ることができる。
第５発明の乾溜ガス化焼却処理装置は、第１〜第３発明のいずれかにおいて、
前記第２段階において、前記乾溜炉に設けられた温度検出手段の検出温度が水蒸気から水性ガスへの反応温度である第２温度以上の場合に、水蒸気を乾溜炉内に供給する水蒸気供給手段を備えることを特徴とする。
前記第２段階において、前記乾溜炉に設けられた温度検出手段の検出温度が水蒸気から水性ガスへの反応温度である第２温度以上の場合に、水蒸気を乾溜炉内に供給する水蒸気供給手段を備えることを特徴とする。
第５発明の乾溜ガス化焼却処理装置によれば、第２段階において乾溜炉内の雰囲気温度を高温にすることができるため、その温度が水蒸気から水性ガスへの反応温度である第２温度以上である場合に、（水蒸気を高濃度酸素と共に乾溜炉内に導入する代わりに）水蒸気だけを直接乾溜炉内に供給するようにしてもよい。これにより、高カロリーの気体燃料である水性ガスを発生させることができ、この水性ガスを可燃性ガスと共に燃焼炉に導入して燃焼させることで、燃焼炉における発熱量を増大させることができ、助燃に要する燃料の節約を図ることができる。
第６発明の乾溜ガス化焼却処理装置は、第１〜第５発明のいずれかにおいて、
前記第２段階において、前記乾溜炉から発生する可燃性ガスの一部が燃料として供給される内燃機関を備えること特徴とする。
前記第２段階において、前記乾溜炉から発生する可燃性ガスの一部が燃料として供給される内燃機関を備えること特徴とする。
第５発明の乾溜ガス化焼却処理装置によれば、第２段階においては、空気中の窒素成分が可燃性ガスと共に燃焼炉に供給されることがないため、高濃度の可燃性ガスを燃焼炉に供給することができる。これにより、助燃に要する時間と燃料を節約することができると共に、高濃度の可燃性ガスの一部を内燃機関に導入することで、内燃機関を効率よく駆動させることもできる。
図１に示すように、本実施形態の廃棄物の乾溜ガス化焼却処理装置は、廃紙、廃木材、廃プラスチック等を主とする各種廃棄物の混合物である廃棄物Ａを収容する乾溜炉１と、該乾溜炉１にガス通路２を介して接続される燃焼炉３とを備える。乾溜炉１の上面部には、開閉自在な投入扉４を備える投入口５が形成され、投入口５から廃棄物Ａを乾溜炉１内に投入可能とされている。そして、乾溜炉１はその投入扉４を閉じた状態では、その内部が実質的に外部と遮断されるようになっている。
乾溜炉１の外周部には、その冷却構造として、乾溜炉１の内部と隔離されたウォータージャケット６が形成されている。ウォータージャケット６は、図示しない給水装置により給水され、内部の水量が所定水位に維持されるようになっている。
乾溜炉１の下部は下方に突出した円錐台形状に形成され、その円錐台形状の下部の外周部には、乾溜炉１の内部と隔離された空室７が形成されている。この空室７は、乾溜炉１の内壁部に設けられた複数の給気ノズル８を介して、乾溜炉１の内部に連通している。
乾溜炉１の下部の空室７には、乾溜酸素供給手段が接続されている。乾溜酸素供給手段は、空気を空室７に供給する第１酸素供給手段と、高濃度酸素を空室７に供給する第２酸素供給手段とを備える。
第１酸素供給手段は、空気供給路１３と、これを介して押込ファン等により構成された空気供給源１４とを有する。空気供給路１３には、制御弁１３ａが設けられ、制御弁１３ａは弁駆動器１３ｂによりその開度が制御されるようになっている。この場合、弁駆動器１３ｂは、ＣＰＵ等を含む電子回路により構成された制御装置１７により制御される。
一方、第２酸素供給手段は、酸素供給路１５と、これを介して高濃度酸素を供給可能な酸素ボンベ等により構成された高濃度酸素供給源１６とを有する。酸素供給路１５には、制御弁１５ａが設けられ、制御弁１５ａは弁駆動器１５ｂによりその開度が制御されるようになっている。そして、弁駆動器１５ｂは、制御装置１７により制御される。
なお、制御装置１７および制御弁１３ａ，１５ａ、弁駆動器１３ｂ，１５ｂが本実施形態の供給制御手段に相当する。
空気供給路１３および酸素供給路１５は、空室７に連通する連通管１８に接続されている。さらに、連通管１８には、これを介して空室に供給される酸素に水蒸気を混合する水蒸気発生装置２０の水蒸気供給管２１が接続されている。
水蒸気発生装置２０は、例えば、コイル状の細管内にその一端側から水を供給すると共に、該細管に燃焼排気の一部である熱風を当てることにより、細管内の水を蒸発させその他端側から水蒸気を発生させる装置である。
さらに、乾溜炉１の下側部には、制御装置１７に制御されて、乾溜炉１に収容された廃棄物Ａに着火するための着火装置２２が取り付けられている。着火装置２２は点火バーナ等により構成され、重油等の燃料が貯留されている燃料供給装置２３から燃料供給路２４を介して供給される燃料を燃焼させることにより、廃棄物Ａに燃焼炎を供給する。
燃焼炉３は、廃棄物Ａの乾溜により生じる可燃性ガスとその完全燃焼に必要な酸素（空気）とを混合するバーナ部２５と、酸素と混合された可燃性ガスを燃焼せしめる燃焼部２６とからなり、燃焼部２６はバーナ部２５の先端側で該バーナ部２５に連通している。バーナ部２５の後端部には、ガス通路２が接続され、乾溜炉１における廃棄物Ａの乾溜により生じた可燃性ガスがガス通路２を介してバーナ部２５に導入される。
なお、ガス通路２には、制御弁２ａが設けられ、制御弁２ａは弁駆動器２ｂによりその開度が制御されるようになっている。そして、弁駆動器２ｂは、制御装置１７により制御される。
また、ガス通路２には、これから分岐して可燃性ガスの一部が供給されるエンジン２７（本発明の内燃機関に相当する）が設けられており、エンジン２７とガス通路２とは、ガス通路２に連通する連通管２８により接続されている。そして、連通管２８には、制御弁２８ａが設けられ、制御弁２８ａは弁駆動器２８ｂによりその開度が制御されるようになっている。そして、弁駆動器２８ｂは、制御装置１７により制御される。
エンジン２７は、連通管２８を介して供給された可燃性ガスと、図示しない軽油等の燃料との混合燃料により駆動され、その出力軸２７ａには、図示しない発電機等が取り付け可能となっている。
バーナ部２５の外周部には、その内部と隔離された空室３０が形成され、空室３０はバーナ部２５の内周部に穿設された複数のノズル孔３１を介してバーナ部２５の内部に連通している。空室３０には、空気供給路１３から分岐する燃焼酸素供給路３２が接続されている。燃焼酸素供給路３２には制御弁３３が設けられ、制御弁３３は弁駆動器３４によりその開度が制御されるようになっている。そして、弁駆動器３４は、制御装置１７により制御される。
バーナ部２５の後端部には、制御装置１７に制御されて、燃料供給装置２３から燃料供給路２４を介して供給される重油等の燃料を燃焼させる燃焼装置３５が取り付けられている。燃焼装置３５は点火バーナ等により構成され、前記燃料の供給量を段階的に調整しながら燃焼させる。なお、燃焼装置３５はバーナ部２５に導入された可燃性ガスに着火する場合にも用いられる。
燃焼部２６の先端部には、燃焼炉３内で燃焼された燃焼排気を冷却する冷却炉（温水ボイラ）３７が取り付けられている。冷却炉３７には図示しない給水装置により給水され、廃棄物の燃焼熱を利用して冷却炉３７で加熱された温水を空調等に利用できるようにしている。
冷却炉３７の出口側には、冷却された後の燃焼排気を排出するダクト３６ａが設けられており、ダクト３６ａは冷却塔３８の一端の端部に接続されている。
冷却塔３８は、冷却炉３７からの燃焼排気に散水するスプレー３８ａを備えており、スプレーに冷却水を供給する図示しない給水装置および空気圧縮機とが接続されている。
冷却塔３８の他方の端部は、ダクト３６ｂを介してバグフィルタ３９の一方の端部に接続されており、冷却塔３８からバグフィルタ３９に送られる燃焼排気には消石灰３９ａおよび活性炭３９ｂが混合され、脱硫および脱臭が行われる。
バグフィルタ３９は、図示しないフィルタ部と、フィルタ部によって排ガスから分離された灰等を回収する回収部とを備え、フィルタ部にはその清浄のための空気圧縮機が接続されている。
バグフィルタ３９の他方の端部は、ダクト３６ｃを介して煙突４０に接続されている。バグフィルタ３９と煙突４０との間には、燃焼炉３内の燃焼排気をダクト３６ａ〜３６ｃを介して煙突４０に誘引する誘引ファン４１が設けられており、誘引ファン４１を介して煙突４０から燃焼排気が大気中に排出される。誘引ファン４１は、制御装置１７により燃焼炉３内の燃焼排気を誘引する圧力が当該装置の運転状態に応じた所望の圧力となるように制御される。また、煙突４０の出口には、図示しない塩化水素濃度と一酸化炭素濃度とを検出するセンサがそれぞれ取り付けられており、煙突４０から排気される燃焼排気の塩化水素濃度と一酸化炭素濃度とが監視される。
さらに、本実施形態の装置において、乾溜炉１の下部には乾溜炉１内の温度Ｔ１を検知する温度センサ４２が取着され、燃焼炉３には燃焼炉３内の温度Ｔ２を検知する温度センサ４３が、バーナ部２５の先端部に臨む位置に取着されている。温度センサ４２，４３の検知信号は制御装置１７に入力される。
次に、本実施形態の装置による廃棄物の焼却処理方法について、図１および図２を参照しながら説明する。
図１に示す装置において、廃棄物Ａを焼却処理する際には、まず、乾溜炉１の投入扉４を開き、投入口５から廃棄物Ａを乾溜炉１内に投入する。前記廃棄物Ａは、廃紙、廃木材、廃プラスチック等を主とする各種廃棄物を混合して、乾溜炉１内における乾溜により発生する可燃性ガスが安定して燃焼を継続するときにその燃焼温度が８００℃以上になる熱量を有するように調整されており、本実施形態ではさらに燃焼温度が８５０℃以上になる熱量を有するように調整されている。
なお正確には、上記燃焼温度は、空気供給路１３を介して供給される空気により、乾溜炉１での廃棄物Ａの燃焼および燃焼炉３の可燃性ガスの燃焼が行われる場合に想定される燃焼温度であり、酸素供給路１５を介して高濃度酸素が供給される場合に想定される燃焼温度とは異なる。
次いで、投入扉４を閉じて乾溜炉１内を密封状態としたのち、前記廃棄物Ａの着火に先立って、制御装置１７により燃焼炉３の燃焼装置３５を作動させることにより、前記燃料の燃焼による暖気運転を開始する。具体的には、図２に示す経時変化を示すグラフにおいて、時刻ｔ０で燃料の燃焼が開始される。
次に、燃焼炉３内の温度Ｔは前記燃料の燃焼により次第に上昇し、時刻ｔ1で温度センサ４３により検知される温度Ｔが８００℃を超えると、制御装置１７により乾溜炉１の着火装置２２が作動されて廃棄物Ａに着火され、廃棄物Ａの部分的燃焼により発生する可燃性ガスを前記燃料と共に燃焼炉３内で燃焼させる助燃運転が開始される。
この着火時の助燃運転では、図２に示すように、乾溜炉１内の温度センサ４２の検出温度に応じて制御装置１７が空気供給路１３の制御弁１３ａを段階的に開放する。このように、廃棄物Ａへの着火から廃棄物Ａの燃焼が持続されるまでの第１段階においては、酸素供給路１５からの高濃度酸素の供給は行わず、専ら空気供給路１３を介して供給される空気により、廃棄物Ａに火床を形成する。
これにより、乾溜炉１全体に空気が行き渡り、廃棄物Ａへ着火後の火床の形成を促進することができ、廃棄物Ａの燃焼が持続する状態を短時間に実現することができる。
なお、この助燃運転では、燃焼炉３内の温度センサ４３の検出温度が８００℃以下となると、燃焼装置３５を作動させて燃焼炉内の温度が８００℃を上回るように維持する。このような燃焼装置３５の動作により、燃焼炉３内の温度は、図２に示すように、８００℃前後で細かく振れ、燃焼装置３５の作動に応じてその燃料が消費される。
次に、制御装置１７は、乾溜炉１内の温度センサ４２の検出温度が例えば１００℃（本発明の第１所定温度に相当する）に達すると、火床が形成されて、廃棄物Ａの燃焼が持続される状態となったと判定し、乾溜炉１への酸素の供給を第１酸素供給手段から第２酸素供給手段に切り替える。
すなわち、火床が形成されて、これによる廃棄物Ａの燃焼が持続される状態となる第２段階においては、乾溜炉１への酸素供給が空気供給路１３による空気の供給から酸素供給路１５による高度濃度酸素の供給に切り替えられる。
この切り替えは、（１）廃棄物の燃焼を持続するのに必要な酸素量が維持されると共に、（２）空気供給路１３による空気の供給量を減少させつつ、酸素供給路１５による高度濃度酸素の供給量を増加させることにより徐々に変更される。
具体的には、図２に示すように、時刻ｔ２から空気供給路１３に設けられた制御弁１３ａを絞り、乾溜炉１に供給される空気の供給量を減少させると共に、この減少量の１／５の高濃度酸素を酸素供給路１５に設けられた制御弁１５ａを開放することにより供給する。
なお、空気の減少量に対して、その１／５の高濃度酸素の供給量を増加させるのは、空気中に含まれる酸素がその体積の約１／５だからである。これにより、廃棄物Ａの燃焼を持続するのに必要な酸素量を維持することができる。
このようにして、空気と高濃度酸素とを切り替えることで、切り替えが乾溜炉１内の廃棄物Ａの燃焼の外乱となることを防止することができる。
そして、廃棄物Ａの燃焼を持続するのに必要な高濃度酸素が乾溜炉１に供給されると、廃棄物Ａの燃焼と無関係な空気中の窒素成分が乾溜炉に供給されることがなく、窒素成分による乾溜炉１内の雰囲気温度の低下が抑制され、乾溜炉１内の温度を高温にすることができる。具体的には、図２に示すように、高濃度酸素への切り替えが進むにつれて、乾溜炉１内の温度センサ４２の検出温度が急激に上昇する。
さらに、乾溜炉１内の温度を高温にすることで、燃焼炉３に供給される可燃性ガスの温度を高温にすることができ、可燃性ガスの供給による燃焼炉３の温度低下を抑制することができる。加えて、空気中の窒素成分が可燃性ガスと共に燃焼炉３に供給されることがないため、窒素成分の温度を燃焼炉３の雰囲気温度まで上昇させる必要もない。具体的には、図２に示すように、乾溜炉１内の温度上昇に伴って、燃焼炉３内の温度センサ４３の検出温度も上昇し、切り替え開始の時刻ｔ２以降、燃焼装置３５の作動が不要となる。
これに対し、図２に破線で示すように、高濃度酸素への切り替えを行わない場合には、廃棄物Ａの燃焼が持続される状態となった後も（時刻ｔ２以降も）、燃焼装置３５を作動させて助燃を行う必要がある。そして、燃焼炉３内の温度が可燃性ガスの自燃のみで８００℃を超える状態となる時刻ｔ´まで、このような助燃を行う必要がある。
このように、本実施形態の装置によれば、空気から高濃度酸素への切り替えを行うことで、廃棄物Ａの燃焼が持続された後の燃焼炉３の温度低下が抑制され、助燃に要する時間を時刻ｔ´から時刻ｔ２まで短縮することができると共に、この間の助燃に要する燃料を節約することができる。
次に、制御装置１７は、時刻ｔ３で乾溜炉１内の温度センサ４２の検出温度が８００℃（本発明の第２温度に相当する）以上であると判定すると、水蒸気発生装置２０を作動させて乾溜炉１内に供給される高濃度酸素に水蒸気を混合する。
具体的には、図２に示すように、時刻ｔ４から水蒸気を混合した高濃度酸素を乾溜炉１内に供給する。これにより、乾溜炉１内の温度は若干低下する。これは、水蒸気から水性ガスを生成される反応が吸熱反応であることに起因する。ただし、乾溜炉１内の温度を水性ガスの反応温度である８００℃以上に維持することで、水蒸気から水性ガスを持続的に発生させることができる。
そして、乾溜炉１内で発生した水性ガスが可燃性ガスと共に燃焼炉３内に供給されることで、高カロリーの気体燃料である水性ガスにより、燃焼炉３内の温度をさらに上昇させることができる。これにより、燃焼炉における発熱量を増大させることができ、燃焼炉３内の温度が一時的に低下して助燃が必要となるような事態を回避することができる。
次いで、燃焼炉３内の温度が１２００℃前後で安定した時刻ｔ５で、ガス通路２に連通した連通管２８の制御弁２８ａを開放すると共に、ガス通路２の制御弁２ａを若干絞ることで、乾溜炉１内で発生した水性ガスおよび可燃性ガスをエンジン２７内に導入し、エンジン２７を、これらのガスを燃焼として駆動させることができる。
このとき、水性ガスは、エンジン２７で燃料として利用されると水蒸気となるため、これらのガスと共にエンジン２７に導入されるタール分を水蒸気と共に排気することができる。これにより、例えば、エンスト等のような、タール分に起因した不具合の発生を抑制することができる。
以上、詳しく説明したように、本実施形態の乾溜ガス化焼却処理装置によれば、火床が形成されて廃棄物Ａの燃焼が持続される状態（第２段階）になると、乾溜炉１への酸素供給が第１酸素供給手段から第２酸素供給手段に切り替えられ、廃棄物Ａの燃焼を持続するのに必要な高濃度酸素が乾溜炉１に供給される。そのため、廃棄物Ａの燃焼と無関係な空気中の窒素成分が乾溜炉１に供給されることがなく、乾溜炉１内の温度を高温にすることができる。そして、乾溜炉１内の温度を高温にすることで、燃焼炉３に供給される可燃性ガスの温度を高温にすることができ、燃焼炉の温度低下を抑制して、助燃に要する時間と燃料とを節約することができる。
尚、本実施形態では、高濃度酸素供給源１６として酸素ボンベを用いたが、これに限定されるものではなく、既知の酸素発生装置等を用いるようにしてもよい。
また、本実施形態では、乾溜炉１内の温度センサ４２の検出温度が１００℃となったことをトリガとして、廃棄物Ａに火床が形成されたと判断したが、これに限定されるものではない。例えば、これに加えてまたは替えて、ガス通路２内に、酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段を設け、この検出値が所定値以下（例えば３％以下）である場合に、（供給した酸素が火床で消費されるだけの燃焼が持続可能な）火床が形成されたと判断するようにしてもよい。
さらに、本実施形態では、水蒸気発生装置２０から供給された水蒸気を、高濃度酸素供給源１６から供給された高濃度酸素と共に、空室７から乾溜炉１内に導入されるが、水蒸気の乾溜炉１への導入方法はこれに限定されるものではない。
例えば、空室７の一部を区切って、空気および高濃度酸素の供給経路と、水蒸気の供給経路とを別にしてもよい。この場合、水蒸気供給管２１を区切られた空室７に接続することで、水蒸気発生装置２０から供給される水蒸気を（高濃度酸素と混合することなく）直接乾溜炉２内に導入することができ、高濃度酸素との混合により水蒸気の一部が水に液化することを抑制して、乾溜炉１内で水性ガスを発生させることができる。
１…乾溜炉、３…燃焼炉、１３…空気供給経路（第１酸素供給手段）、１４…押込みファン（第１酸素供給手段）、１５…酸素供給経路（第２酸素供給手段）、１６…酸素ボンベ（第２酸素供給手段）、１７…制御装置（供給切替手段）、２０…水蒸気発生装置、２７…エンジン（内燃機関）、４２…温度センサ（乾溜炉温度検知手段）、４３…温度センサ（燃焼炉温度検知手段）、Ａ…廃棄物。
Claims (6)
- 廃棄物を収納すると共に、該廃棄物の一部を燃焼させつつ該燃焼熱により該廃棄物の残部を乾溜して可燃性ガスを発生させる乾溜炉と、該乾溜炉から導入される可燃性ガスを燃焼させる燃焼炉と、該燃焼炉に導入される可燃性ガスの量に応じてその燃焼に要する酸素を燃焼炉に供給する燃焼酸素供給手段と、該燃焼炉内における温度を検知する燃焼炉温度検知手段と、該燃焼炉における該可燃性ガスの燃焼が開始された後に該燃焼炉温度検知手段により検知される該燃焼炉内の温度を予め設定された設定温度に維持するように該乾溜炉への酸素供給量を調整しつつ該廃棄物の一部の燃焼に必要な酸素を該乾溜炉に供給する乾溜酸素供給手段とを備えた乾溜ガス化焼却処理装置であって、
前記乾溜酸素供給手段は、空気を供給する第１酸素供給手段と、高濃度酸素を供給する第２酸素供給手段と、前記乾溜炉への酸素の供給を該第１酸素供給手段と該第２酸素供給手段との間で切り替える供給制御手段とを有し、
前記乾溜酸素供給制御手段は、前記廃棄物への着火から該廃棄物の燃焼が持続されるまでの第１段階において、第１酸素供給手段により空気を前記乾溜炉へ供給すると共に、該廃棄物の燃焼が持続される第２段階において、該乾溜炉への酸素供給を第１酸素供給手段から第２酸素供給手段に切り替えて、該第２酸素供給手段により該廃棄物の燃焼を持続するのに必要な高濃度酸素を該乾溜炉に供給することを特徴とする乾溜ガス化焼却処理装置。 - 請求項１記載の乾溜ガス化焼却処理装置において、
前記供給制御手段は、前記廃棄物の燃焼が持続されるか否かを、前記乾溜炉に設けられた温度検出手段の検出温度が第１所定温度以上となっていることと、該乾溜炉で発生した可燃性ガスに含まれる酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段の検出値が所定値以下となっていることとのいずれか一方または両方に基づいて判定することを特徴とする乾溜ガス化焼却処理装置。 - 請求項１または２記載の乾溜ガス化焼却処理装置において、
前記供給制御手段は、前記第２段階において、前記廃棄物の燃焼を持続するのに必要な空気に含まれる酸素量を維持するように、前記第１酸素供給手段の空気を減少させると共に前記第２酸素供給手段の高濃度酸素を増加させ、該第１酸素供給手段から該第２酸素供給手段に切り替えることを特徴とする乾溜ガス化焼却処理装置。 - 請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の乾溜ガス化焼却処理装置において、
前記乾溜酸素供給手段は、前記乾溜炉へ供給する酸素に水蒸気を混合する水蒸気混合手段を有し、
前記乾留酸素供給制御手段は、前記第２段階において、前記乾溜炉に設けられた温度検出手段の検出温度が水蒸気から水性ガスへの反応温度である第２温度以上の場合に、前記第２酸素供給手段により乾溜炉へ供給する高濃度酸素を供給すると共に、前記水蒸気混合手段を介して該高濃度酸素に水蒸気を混合することを特徴とする乾溜ガス化焼却処理装置。 - 請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の乾溜ガス化焼却処理装置において、
前記第２段階において、前記乾溜炉に設けられた温度検出手段の検出温度が水蒸気から水性ガスへの反応温度である第２温度以上の場合に、水蒸気を乾溜炉内に供給する水蒸気供給手段を備えることを特徴とする乾溜ガス化焼却処理装置。 - 請求項１乃至５のうちいずれか１項記載の乾溜ガス化焼却処理装置において、
前記第２段階において、前記乾溜炉から発生する可燃性ガスの一部が燃料として供給される内燃機関を備えること特徴とする乾溜ガス化焼却処理装置。
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