6）発熱量の考え方

 

◎温度計。 

 

　  焼却炉の各部につける温度計は、焼却炉を運転をする人の目安になり、自動運転の為に必要である。廃掃法に規定されるものには①燃焼温度と②冷却温度だけでいい。つける位置は燃焼温度室が二次燃焼の温度であり、誘引ファンの前後につける、すなわち冷却温度である。

　  多種類の燃焼材を燃やす炉では、完全に自動化することは出来ないが、部分的に自動化するためには、上記以外に③一次燃焼室の出口温度、バグフィルター集塵を使う時は、④冷却器の出口温度若しくはバグフィルターの入口温度を測定する必要がある。各温度計の役割は①廃掃法では燃焼温度を８００℃以上にすることを規定、若しくはこの温度で２秒間滞留を規定された炉に必要である。この温度により、二次バーナーをコントロールしON-OFFを行う。だからこの温度計は二次燃焼室の出口、二次バーナーに影響されない位置に設置する。

　  ②の排出ガス温度は、ダイオキシンの再合成を防ぐために、速やかに２００℃以下に冷却する必要がある。排出ガスの温度が２００℃以下になっているかを記録するための温度計であかる。この二つの温度計①②は、どんな焼却炉にもつける必要がある。

　  ③は一次燃焼の温度を上げすぎないため、一次燃焼の空気量をコントロールする。また、炉全体のバーナーファン停止温度２００℃はこの温度計で測る。

　  ④バグフィルターは高温に弱いため、冷却温度が規定温度(180～220℃)を越えた場合、燃焼ガスをバイパスに流すダンパーを作動させる温度計である。

　  温度計にはK型(クロメル-アルメル＝常温1000℃・最大1200℃)とR型(白金－白金ロジウム＝常温1400℃・最大1600℃)の二種類がある。焼却炉の高温部①③はK型でよいが、温度計の被覆に注意する必要がある。セラミックとステンレスのものがあり、セラミック被覆のものはガスの流速、タール分の付着、小さな固形飛散物によって破損されやすく、出来る限りステンレス被覆を用いるべきである。冷却塔以後の温度計は３５０～５００℃程度の温度計でよい。

　  温度計の感温部は先端部にあるので、必要に応じて長さを決める。二次燃焼室出口に近くなると層流になり、炉の上下で１００℃程度の温度差が出来る。長さは二次燃焼の内径Φ×１/３＋２５０ｍｍ程度が適当である。取付け部は２５A(フランジ径95mmΦ　５㎏)で炉の外径から１００ｍｍ高さのフランジを溶接する。

 

 

５．発熱量の考え方。

 

 

　   物が燃えると熱を発生するが、これを重量あたりのkcalで表したものを発熱量という。この発熱量には熱吸収を無視する高位発熱量と、水分や灰分による熱吸収(潜熱)を、計算に入れる低位発熱量とがある。

　  高位発熱量は実験によって求められた経験式であり、式によって多少の変動がある。焼却炉などで燃焼する物は、水分も灰分も含まれたものであり、燃焼物の実際のカロリー計算には、湿量基準低位発熱量(Ｈl)を用いる。燃焼ガス量(Aof combustion gas)において､湿り燃焼ガス量とは水蒸気を含んだガス全体､乾き燃焼ガス量とは、水蒸気を考えないガス量をいう。正確に発熱量を求めようとすれば、炭素(Ｃ)･水素(Ｈ)･酸素(Ｏ)･硫黄(Ｓ)･水分･灰分の重量比率(ｗ％)が必要となるが、成分が分からない場合は、燃焼物の低位発熱量が分かれば、空気量･理論燃焼ガス量が計算(ロジンの式)出来る。

 

◎発熱量。

 

　  総発熱量(Gross calorific value)高位発熱量(Higher c.v.)とは同義語で、これから水蒸気の凝縮潜熱を差し引いたものを、真発熱量(Net c.v)低位発熱量(Lower c.v.)という。

 

 

５－１．発熱量の計算。

 

 高位発熱量　Ｈｏ

 

 Dulong式

Ｈｏ=８１００(Ｃ)+３４０００｛(Ｈ)-(Ｏ)/８｝+２５００(Ｓ) kcal/kg

 

Steuer式

Ｈｏ=８１００「(Ｃ)-３/８(Ｏ)｝+５７００×３/８(Ｏ)

　　　　　　　+３４５００｛(Ｈ)-(Ｏ)/１６｝+２５００(Ｓ)kcal/kg 

 

Scheurer,Kestner式

Ｈｏ=８１００｛Ｃ-３/４(Ｏ)｝+３４２５０(Ｈ)+２２５０(Ｓ)kcal/kg

 

化学工学便覧

Ｈｏ=８１００(Ｃ)+３４２００｛(Ｈ)-(Ｏ)/２｝+２２２０(Ｓ)kcal/kg

 

 (Ｃ)･炭素。 (Ｈ)･水素 。(Ｏ)･･酸素。 (Ｓ)･硫黄 。(Ｗ)･水分。(Ａ)･灰分。

 

(追記)発熱量の計算に必要な燃焼物の成分(C·H·O·N·Cl·W·A)のW%は[入門10 焼却炉の設計者]にある成分表を参考にして下さい。

 

湿量基準高位発熱量   Ｈｇ=Ｈｏ｛１-Ｗ）-(Ａ)｝

 

湿量基準低位発熱量   Ｈｌ=Ｈｇ-６００｛９(Ｈ)+(Ｗ)｝ kcal/kg

 

理論空気量　

Ａｏ=８.８９(Ｃ)+２６.６７(Ｈ)-３.３３(Ｏ)+３.３３(Ｓ)N立米/kg

 

理論湿りガス量 

Ｇｏｗ=８.８６７(Ｃ)+３２.３(Ｈ)+３.３３(Ｓ)+０．８(Ｎ)-２.６３(Ｏ)+１.２４４（Ｗ）

 

理論乾きガス量

Ｇｏｄ=８.８６７(Ｃ)+２１.１(Ｈ)+３.３３(Ｓ)+０.８(Ｎ)-２.６３(Ｏ)

 

 

◎ロジンの式（Rosin fehling）。

　   燃料の発熱量と理論空気量と理論燃焼ガス量はほぼ比例し、発熱量が判れば、燃料の元素組成は不明でも、空気量（Ａｏ）､燃焼ガス量（Ｇｏ）は計算出来る。この関係を表すのがロジンの式で、廃棄物の組成不明の場合に用いられる。

 

Ａｏ=ａ×Ｈｌ/１０００+ｂ　　        Ｇｏ=ａ×Ｈｌ/１００+ｂ         

 

　  以上の計算式で理論空気量、理論燃焼ガス量が求められると、燃焼温度、実際の燃焼ガス量や、実際の供給空気量が求められて、焼却炉の各部の数値、使用機器の容量が求められることとなる。

 

 燃料（Hl>=5000Kcal/kg） a=1.01  b=0.5    a=0.89  b=1.65

        (Hl<=5000Kcal/kg)    a=1.10  b=0       a=1.1    b=0.4

 

 液体燃料　　　　　　　   a=0.85  b=2.0     a=1.11  b=0

 

　〇気体燃料は省略する。　

    

　　　

 

 

 ７）に続く。