火葬炉的燃烧控制系统及火葬炉的燃烧控制方法

专利名称：火葬炉的燃烧控制系统及火葬炉的燃烧控制方法
技术领域：
本发明涉及火葬炉的燃烧控制系统及火葬炉的燃烧控制方法。
背景技术：
近年来，火葬场拂拭旧有的形象而整备为无公害的近代设备。尤其，在主 要设备即火葬炉上，要求具有不冒烟且不产生臭气的性能。再有，二恶英类的 排放也与垃圾焚烧炉一样被赋予保持在一定值以下的义务。
另一方面，火葬炉，需要余留遗骨地进行焚烧以拣骨，且与遗体或殉葬品、 棺柩的大小、多少无关地需要在规定的时间内结束焚烧等，因而在火葬炉上要 求不同于通常的焚烧器的复杂的运转，而且不允许失败。
另外，火葬炉是将火葬的前半部为自燃工序、后半部为利用喷烧器的直接 焚烧的这两个工序在一个炉内进行的非常独特的燃烧设备。再有，成为间歇式 运转这一点也独特。
图l是表示标准火葬工序的简图。图中，l表示冷却室，2表示主燃烧炉， 3表示台车，4表示棺柩，5表示台架，6表示遗骨。
我国的火葬，由于有火葬结束后立即拣拾遗骨的习惯，因而火葬是将棺柩 安放在可移动的炉内台车上进行的。具体说明该火葬工序如下。 (a)在冷却室1内的炉内台车3上安放棺柩4。
(b )将炉内台车3放入主燃烧炉2内，与棺柩4或殉葬品一起燃烧遗体， 烧成骨灰。
(c )在将炉内台车3在炉内冷却到某种程度后，从主燃烧炉2取出，并 在冷却室1进一步冷却，而后在冷却室1的前方的拾骨室进行拾骨。
如图1所示，就火葬炉的运转而言，每一次火葬均进行急加热—焚烧—冷 却的工序，而且大体上每日只进行1 2次程度的运转，成为间歇式运转。 一次 火葬需要1个小时 一个半小时程度的时间，火葬和火葬的间隔为30分钟到数 小时。
另外，从焚烧遗体的观点来看，火葬具有以下特征。
(1) 就火葬而言，从守护已故者的尊严的立场来看，不宜从外部向遗体 施加才几纟戒'f生的力。
(2) 在火葬前半部，由于粘贴在主燃烧炉炉壁内的陶瓷纤维的效果，在 点燃喷烧器后，在棺柩或殉葬品、遗体的皮下脂肪等易燃性物质较多的部位骤 然产生燃烧， 一时产生大量燃烧气体。此时的燃烧主要是自燃，燃烧用空气的 供给量控制和炉内压控制成为重要的因素。另外，在该阶段要紧的是不放任燃 烧，火葬炉控制的关键在于如何最理想地进行该部分，由此决定成败。
(3) 在火葬后半部，用喷烧器的火焰燃烧以遗体腹部为中心的量较少的 高含水率的难燃性物质。此时的燃烧是利用喷烧器的火焰的直接焚烧，高温维 持和被燃烧面的迅速更新成为重要的要点。
因此，要想使火葬炉自动且最理想地运转，需要有高度的技术。 在无自动运转系统的时代，各设备对于各个控制因素进行了单环式控制， 在这种场合，要想以最理想的状态使炉运转，尤其在火葬前半部，作业人员必 须紧盯炉。即、有必要监视燃烧状态，并以手操作调节各喷烧器的输出等。
另外，由于在殉葬品等可燃物较多的场合或遗体的脂肪部分较多的场合， 燃烧速度过高，因此，备于成为异常燃烧状态的场合，有必要使炉压控制也倾 向吸压(较大地处于负压一侧)。其结果，即使在火葬后半部的被燃烧物变少 时，或在火葬前半部，也不能充分利用被燃烧物的发热量相对较低的场合所产 生的热，且主燃烧室、再燃烧室同处温度难以上升的状况，为了维持温度而使 用过多的燃料来烧喷烧器。
再有，在火葬后半部，由于有早些结束火葬的要求，因而采用以称之为动 臂(f k ，7《)的金属棒对遗体施加机械力或者移动遗体从而促进燃烧的方法。 其结果，当然在作业人员的技能上产生个人差别，本领高超的作业人员，使用 该动臂棒很顺手，可早些结束火葬。也就是说，处于与"守护遗体的尊严"或者 "作业环境提高"方面相距甚远的状况。
作为火葬炉的自动运转方法， 一直以来提出有几种方案。 在专利文献1 (日本特开平3-9365号公报)中公开了在主燃烧室内设置计 量燃烧对象物的重量的计量装置，响应基于来自该计量装置的输出信号的燃烧
对象物在燃烧前及燃烧中的重量及重量变化，而自动控制配设在主燃烧室的燃 烧喷烧器的输出的火葬炉的燃烧控制方法。
在专利文献2 (日本特许3878247号公报)中公开了一种火葬炉，该火葬 炉具备与前室相连的具有使用流体燃料的主喷烧器的主燃烧室，从主燃烧室借
助于烟道设置具有使用流体燃料的辅助喷烧器的再燃烧室，将在具有横跨上述 前室到主燃烧室的长度的自行式运载台车上利用设置于运载台车上的转送机 构沿着长度方向可滑动地装载安放棺材的火葬台车，并将该运载台车从殡仪馆 的前厅向前室内插入，用检测火葬台车的载荷的前负载传感器和主负载传感器 横跨前室到主燃烧室承担载放运载台车的连续支撑体，并且设置响应前负载
传感器的^f全测信号自动地先行启动辅助喷烧器，同时控制主喷烧器的燃料供给 量和工作时间的火葬模式控制机构；以及用主负载传感器的检测信号对该火葬 模式控制机构进行火葬状况修正的修正机构，并设置利用温度传感器和定时 器，而检测再燃烧室内直到适合未燃烧气体的燃烧为止所加热的状况的环境检 测机构，并一改环境检测机构的输出和火葬模式控制机构的输出来启动主喷烧 器。
在专利文献3 (日本特许3795554号公报)中公开了 一种炉的燃烧控制装 置，该控制装置基于设置在燃烧炉上的燃烧温度检测机构的输出信号而控制喷 烧器的火力和来自炉内部的排气量，该控制装置具备用于保持从点火到灭火 的理想燃烧温度的时序数据的理想数据记忆部；为了按照燃烧温度的时序数据 进行燃烧，而掌管喷烧器的从点火到灭火的火力设定的时序控制机构；以及用 于进行将当前燃烧温度和理想的燃烧温度的时序数据适宜地进行比较，在当前 燃烧温度相对高的场合增加排气量，而在当前燃烧温度相对低的场合减少排气 量的控制的排气量控制单元。
在专利文献4 (日本特开平9-273722号公报)中公开了在具备了规定的燃 烧用喷烧器以及空气供给部的燃烧室内配置炉内温度传感器，并且设置上述喷 烧器的燃料供给量以及空气供给量的控制部，并以利用炉内温度传感器测量的 炉内温度的温度变化率为基准控制喷烧器的燃料供给量以及空气供给量的火 葬炉的燃烧方法。
上述的专利文献1所公开的火葬炉的燃烧控制方法，虽然是响应燃烧对象
物的重量及重量变化，而自动控制燃烧喷烧器的输出的方法，但仅凭燃烧对象 物(棺柩、遗体、殉葬品)的重量及重量变化，即^f吏在主燃烧室的燃烧对象的 焚烧完成，而直至合乎排放气体标准的细致的燃烧控制却不易实现。
在专利文献2所公开的火葬炉中记载有如下内容，即、通过设置响应前负 载传感器的检测信号来控制主喷烧器的燃料供给量和工作时间的火葬模式控 制机构，在将安置有棺材的火葬台车插入到前室内的时刻，就能检测火葬体的 载荷，通过响应上述检测信号来驱动火葬模式控制机构，可按照各火葬体进行 适宜的火葬处理，另外，利用主负载传感器来能够修正先前所提供的火葬模式 而进行火葬处理，但该火葬炉与专利文献l同样地、直至合乎排放气体标准的 细致的燃烧控制却不易实现。
在专利文献3所公开的燃烧控制装置中，虽然在主燃烧室的釆样口配置温 度传感器和压力传感器并根据两传感器的输出来控制理想数据记忆部、时序控 制机构、排气量控制单元以及火力修正机构，但单凭主燃烧室的出口的温度和 压力，难以进行降低排放气体的冒烟和臭气进而将二恶英浓度降低到标准值以 下的燃烧控制。
专利文献4所公开的燃烧方法，虽然以利用炉内温度传感器测量的炉内温 度的温度变化率为基准控制喷烧器的燃料供给量以及空气供给量，但此方法也 不易实现直至合乎排放气体标准的细致的燃烧控制。

发明内容
于是，本发明的目的在于提供一种无需熟习就能简单地进行一定水平以上 的火葬，且能够进行合乎排放气体标准的细致的燃烧控制的火葬炉的燃烧控制
系统及火葬炉的燃烧控制方法。
为了解决上述问题，本发明的第一方案为一种火葬炉的燃烧控制系统，其 特征在于，具备
主燃烧炉，设有用于燃烧安放在炉内台车上的棺柩及容纳在其内部的遗 体、殉葬品等的主燃喷烧器及主燃烧炉二次空气量气门；
再燃烧炉，与上述主燃烧炉连通设置，并设有再燃喷烧器及再燃烧炉二次
空气量气门；
冷却器，冷却来自上述再燃烧炉的排气；炉出口气门，设置于上述冷却器的出口；
诱导式送风机，诱导来自上述再燃烧炉的排气；
排气筒，将上述排气向大气排出；
主燃烧炉温度计，测量上述主燃烧炉的炉内温度；
再燃烧炉温度计，测量上述再燃烧炉的炉内温度；
排烟浓度计及氧气浓度计，分别测量上述排气中的排烟浓度及氧气浓度；
以及
主燃烧炉温度控制机构，进行满足用上述排烟浓度计测量的排烟浓度为 0且将用上述氧气浓度计测量的氧气浓度保持在规定值以上的条件，并且使上 述主燃喷烧器的输出快速达到最大的主控制；以及"^丸行在火葬前半部的后期若
温度满足规定的条件，则使上述主燃烧炉二次空气量气门以一定时间只打开规 定的开度，在上述主燃烧炉的炉内温度比目标温度的范围还高时，关闭上述主 燃烧炉二次空气量气门，若上述主燃烧炉的炉内温度在目标温度的范围内，则 使上述主燃烧炉二次空气量气门打开一定时间这种动作的辅助控制。
在该第一方案中，通过主控制，在将排烟浓度保持为0这种基本目标之下，
使燃烧时间成为最快地控制主燃喷烧器，并且进行利用辅助控制的温度控制， 以防加热到因主燃烧炉的温度变得过高从而无法保留遗骨的形状。
本发明的第二方案在第一方案的基础上，其特征是，设有再燃烧炉温度控 制机构，该机构基于用上述再燃烧炉温度计或设置在上述再燃烧炉的出口的再 燃烧炉出口温度计测量的再燃烧炉温度信号，若上述再燃烧炉的温度未达到目 标温度则增加上述再燃喷烧器的输出，反之，在上述再燃烧炉的温度过于上升 时，首先，使上述再燃喷烧器灭火，若不充分，则对上述再燃烧炉二次空气量 气门进行开度调节而增加再燃烧炉二次空气的吹入量，在尽管如此仍不足的场 合，通过上述再燃喷烧器仅投放空气。
在该第二方案中，由于被燃烧物伴随火葬进行而渐渐变少，因而应对主燃 烧炉所产生的排放气体量也随之减少，使在燃烧炉中的再燃工序经济地进行。
本发明的第三方案在第一或第二方案的基础上，其特征是，上述主燃烧炉 的侧壁上设有多个二次空气口，从该多个二次空气口向将上述炉内台车上的棺 柩抬高规定高度而形成的空间吹入二次空气。
由于安放在炉内台车上的棺柩紧贴在炉内台车的上面，因而氧气不易供 给，且其底部的温度不易上升，因此，棺柩内部的遗体的一部分成为难燃部。 于是，在该第三方案中，通过在侧壁设置多个使炉内台车上的棺柩抬高规定高 度后对其吹入二次空气的二次空气口，并以主燃喷烧器的火焰包入难燃部，从 而促进遗体燃烧。
本发明的第四方案在第一 第三方案的基础上，其特征是，设有生成送入 上述主燃烧炉的主燃烧炉用二次空气、送入上述主燃喷烧器的空气、送入上述 再燃烧炉的再燃烧炉用二次空气和送入上述再燃喷烧器的空气的燃烧用送风 机，设有为了使上述燃烧用送风机的集管中的空气压为一定，而使用变换器进 行上述燃烧用送风机的转数控制的恒压控制机构。
在该第四方案中，作为自如地调节燃烧的三要素之一 的氧气即空气量的方 法，设置燃烧用送风机，为了使集管中的空气压为一定，而使用变换器进行燃 烧用送风机的转数控制。通过各管路的空气调节用气门的控制，可自如地供给 空气。
本发明的第五方案在第一 第四方案的基础上，其特征是，设有基于上述 再燃烧炉的压力的信号进行诱导式送风机的转数控制和利用炉压控制气门的 炉内压的控制的压力控制机构。
若露内压的控制进行得不理想，则在吸压不充分时，燃烧气体从炉喷出， 另外，燃烧气体在炉内台车的下部旋回，损伤炉内台车的车轮等。反之，在吸 压过大时，来自外部的漏泄空气大量进入炉内，炉温不易上升。于是，在该第 五方案中，通过基于再燃烧炉的压力的信号进行诱导式送风机的转数控制和利 用炉压控制气门的炉内压的控制，而控制炉内压并防止燃烧气体的喷出，并且 有效地提高炉温。
本发明的第六方案在第一 第五方案的基础上，其特征是，主燃喷烧器、 再燃喷烧器利用控制气门分别控制气体量、空气量。
在该第六方案中，可自如地变更空气燃料比，其结果，无须移动主燃喷烧 器、再燃喷烧器即可使火焰的最高温度部的位置变化，另外，也可仅输送空气。
本发明的第七方案为一种火葬炉的燃烧控制方法，用于控制火葬炉，该火
葬炉具备
主燃烧炉，设有用于燃烧安放在炉内台车上的棺柩及容纳在其内部的遗
体、殉葬品等的主燃喷烧器及主燃烧炉二次空气量气门；
再燃烧炉，与上述主燃烧炉连通设置，并设有再燃喷烧器及再燃烧炉二次
空气量气门；
冷却器，冷却来自上述再燃烧炉的排气；
炉出口气门，设置于上述冷却器的出口； 诱导式送风机，诱导来自上述再燃烧炉的排气； 排气筒，将上述排气向大气排出； 主燃烧炉温度计，测量上述主燃烧炉的炉内温度； 再燃烧炉温度计，测量上述再燃烧炉的炉内温度；以及 排烟浓度计及氧气浓度计，分别测量上述排气中的排烟浓度及氧气浓度， 其特征是，
进行满足用上述排烟浓度计测量的排烟浓度为0且将用上述氧气浓度计 测量的氧气浓度保持在规定值以上的条件，并且使上述主燃喷烧器的输出快速 达到最大的主控制；以及执行在火葬前半部的后期若温度满足规定的条件，则 使上述主燃烧炉二次空气量气门以一定时间只打开规定的开度，在上述主燃烧 炉的炉内温度比目标温度的范围还高时，关闭上述主燃烧炉二次空气量气门， 若上述主燃烧炉的炉内温度在目标温度的范围内，则使上述主燃烧炉二次空气 量气门打开一定时间这种动作的辅助控制。
在该第七方案中，通过主控制，在将排烟浓度保持为0这种基本目标之下， 使燃烧时间成为最快地控制主燃喷烧器，并且进行利用辅助控制的温度控制， 以防加热到因主燃烧炉的温度变得过高从而无法保留遗骨的形状。
本发明的第八方案在第七方案的基础上，其特征是，基于用上述再燃烧炉 温度计或设置在上述再燃烧炉的出口的再燃烧炉出口温度计测量的再燃烧炉 温度信号，若上述再燃烧炉的温度未达到目标温度则增加上述再燃喷烧器的输 出，反之，在上述再燃烧炉的温度过于上升时，首先，使上述再燃喷烧器灭火， 若不充分，则对上述再燃烧炉二次空气量气门进行开度调节而增加再燃烧炉二 次空气的吹入量，在尽管如此仍不足的场合，通过上述再燃喷烧器仅投放空气。
在该第八方案中，由于被燃烧物伴随火葬进行而渐渐变少，因而应对主燃
烧炉所产生的排放气体量也随之减少，使在燃烧炉中的再燃工序经济地进行。 本发明的第九方案在第七或第八方案的基础上，其特征是，在排烟浓度开 始重复进行从0较小地跳动，则使炉内压倾向负压，并降低上述主燃喷烧器的 输出，在尽管如此排烟浓度仍上升的场合，立即停止上述主燃喷烧器，使炉内 压倾向负压。
在该第九方案中，通过使炉内压倾向吸压，从而主燃烧炉的漏泄空气增加， 供给燃烧用空气，解除不完全燃烧。另外，通过降低或关闭主燃喷烧器的输出 而减少主燃烧炉的二次空气量，从而能够大致可靠地阻止排烟。
本发明的第十方案在第七 第九方案的基础上，其特征是，进行运算上述 主燃烧炉的氧气浓度的变化率，若该变化率达到一定值以上，则使上述主燃喷 烧器灭火这种控制。
在该第十方案中，通过在冒烟之前就开始控制，从而可进行更理想的燃烧。
本发明的第十一方案在第七 第十方案的基础上，其特征是，在上述主燃 烧炉的温度比一定温度还高的场合，以规定的吹入时机、吹入量(时间)进行 主燃烧炉二次空气的吹入。
在该第十一方案中，以遗体的燃烧部的燃烧促进控制为目的，在主燃烧炉 温度低时不进行二次空气的吹入以防主燃烧炉温度下降，而在主燃烧炉温度比 一定温度高的场合进行二次空气的吹入，从而实现燃烧促进。
根据本发明，通过燃烧的自动化，能够得到无需熟习就能简单地进行一定 水平以上的火葬，且能够进行合乎排放气体标准的细致的燃烧控制的火葬炉的 燃烧控制系统及火葬炉的燃烧控制方法。


图l是表示现行标准火葬工序的说明图。
图2是表示现行一般火葬炉的燃烧控制系统的方框图。
图3是表示本发明实施方式的主燃烧炉内状况的简图。
图4是表示本发明实施方式的再燃烧炉结构的简图。
图5是表示本发明实施方式的空气供给系统的简图。
图6是表示本发明实施方式的炉压控制系统的方框图。
图7是表示本发明实施方式的喷烧器的控制系统的方框图。图8是表示本发明实施方式的控制系统的方框图。 图9是表示本发明实施方式的控制构成的方框图。 图10是表示本发明实施方式的主燃烧炉温度控制系统的简图。 图11是表示本发明实施方式的再燃烧炉温度控制系统的筒图。 图12是表示本发明实施方式的炉内压控制系统的方框图。 图13是表示本发明实施方式的计算机后备系统的方框图。 图14是表示本发明实施方式的排烟浓度控制系统的方框图。 图15是表示本发明实施方式的氧气浓度控制系统的方框图。 图16是表示本发明实施方式的燃烧促进控制系统的简图。 图17是表示本发明实施方式的炉内压力变动的曲线图。 图18是表示本发明实施方式的炉内温度变化的曲线图。 图19是表示本发明实施方式的氧气浓度和排烟浓度变化的曲线图。 图20是表示本发明实施方式的一氧化碳浓度变化的曲线图。 图中1、 1' 一冷却室，2、 2' —主燃烧炉，3—台车，4一棺柩，5—台 架，6—遗骨，7、 7—再燃烧炉，8、 8—冷却器，9、 9—炉出口气门，IO—袋 滤器，ll一催化剂，12—诱导式送风机，13—排气筒，14一主燃喷烧器，15— 再燃喷烧器，16—二次空气的吹入口， 17、 18—节流孔板，20—燃烧用送风机， 21a 21d一空制气门，22—集管，23—变换器，24—压力计，25、 26—调节器， 27—变换器，28—调节器，29a、 2%~控制气门，30—控制用计算机，31—主 燃烧炉温度计，32—炉内压计，33~#燃烧炉温度计，34~#燃烧炉出口温度 计，35—氧气浓度计，36—排烟浓度计，37—主燃烧炉二次空气量气门，38— 主燃烧炉喷烧器输出，39—阵燃烧炉二次空气量气门，40—再燃烧炉喷烧器输 出，41—炉出口气门，42—诱导式送风机转数，43"^喿作盘触摸面板，B—遗 体，C、 C 一火葬炉，D^共用部
具体实施例方式
下面使用

本发明的实施方式。
为了有效地进行自动运转，在维持炉的各设备的性能的同时，有必要将炉 做成适合于计算机控制的系统。为此，进行了其它火葬炉所未有的种种钻研， 对此4又述如下。
将现行一般火葬炉的燃烧控制系统的结构表示在图2。
在图2中，1、 1'是冷却室，2、 2'是主燃烧炉，7、 7'是再燃烧炉，8、 8'是冷却器，9、 9'是炉出口气门，IO是袋滤器，ll是催化剂，12是诱导 式送风机，13是排气筒。此外，在该火葬炉的燃烧控制系统中，具备冷却室1、 r 炉出口气门9、 9'这两个系统，并设有共用的袋滤器10~排气筒13,而 可以是一个系统，也可以是三个系统以上的系统。
在本实施方式中，为了防止恶臭或二恶英类等的排出，而在火葬炉上安装 有再燃烧炉7、 7'及袋滤器IO、 二恶英类分解催化剂11等，尤其，再燃烧炉 7、 7'的设计及运转非常重要。其理由是，再燃烧炉7、 7'是在火葬炉中成 为公害防止设备的中心的设备，再燃烧炉7、 7'的运转状态的好坏较大地影 响排放气体的质量，其结果左右袋滤器IO的使用寿命和催化剂塔的催化剂11 的使用寿命，而且影响用袋滤器IO收集的飞灰的质量。
主燃烧炉2、 2'是掌管被燃烧物的燃烧的地方，凝聚了用于与上述火葬 前半部及火葬后半部对应的钻研。在炉内台车的上部12cm左右的侧壁上，两 侧分別设有几处二次空气的吹入口。在图3中，(a)表示火葬前半部的主燃烧 炉内的状况，(b)表示火葬后半部的主燃烧炉内的状况。
如图3 (a)所示，在火葬点火即将开始之前，棺柩4占主燃烧炉2的容 积的80%，点火后，被燃物的容积渐渐减少。在该场合，所不足的燃烧用空气 由通过炉内台车3和侧壁之间而进入炉内的漏泄空气和二次空气所补偿。在棺 柩4中的殉葬品较多的场合或遗体的脂肪成分较高的场合，由于二次空气的过 度使用导致过于助燃，因此，有必要控制二次空气量以防骤然燃烧。虽然漏泄 空气与炉内压力成反比，而由于有必要使主燃烧炉2总是保持负压以防在炉内 台车3下部进入高温的燃烧气体，因此，漏泄空气总是导入到主燃烧炉内。
如图3 (b)所示，在火葬后半部，利用主燃喷烧器14的火焰焚烧以遗体 腹部为中心的水分较多的所谓难燃部。就难燃部而言，表面由主燃喷烧器14 的火焰的热所碳化，从而处于如被碳膜所包覆的状态。在该状态下，包覆外部 的碳的导热系数较小，且氧气的扩散由碳膜所阻止，因此，成为更加难以燃烧 的状况。促进难燃物的燃烧，关键是很好地烧掉表面的碳膜。
为此，需要
(1) 用于难燃部的温度上升的热的有效供给；以及
(2) 用于难燃部燃烧的空气(氧气)的有效供给。
在(1)中，很好地供给水分的蒸发热自不待言，为了使整个面的碳有效 地燃烧需要保持1000。C以上的高温(参照大气污染全国协会篇大气污染手 册(3)、燃烧篇、-口大社(1973 ))。
为了实现(l)，使用台架5而从炉内台车3抬高10cm左右后，用主燃喷 烧器14的火焰包入遗体B的难燃部。另外，为了实现(2)，从炉壁的二次空 气口朝向遗体B的难燃部吹入高速空气。
从主燃烧炉2排出的排放气体的量不均匀，尤其在火葬前半部，量也多且 以不完全燃烧的状态排出。为了使其完全燃烧，如图4(a)所示，连接主燃 烧炉2设有再燃烧炉7。在再燃烧炉7上，为了升温和维持温度而设有再燃喷 烧器15，另外，将用于维持氧气浓度的二次空气的吹入口 16设置在再燃喷烧 器15的下部。在再燃烧炉7上需要良好的混合性以及充分的气体滞留时间， 如图4(b)、 (c)所示的构造，通过在炉内设置适当的节流孔板17、 18,而确 保燃烧气体和二次空气的混合性。这些混合特性在藤原健史等的研究"间歇式 焚烧炉的垃圾燃烧模型的开发，，(藤原健史、铃木悠司、武田信生、高冈正辉、 江口正司间歇式焚烧炉的垃圾燃烧模型的开发、学会志"EICA"、第7巻、 第2号93-96 ( 2002 ))中已得以验证。再燃烧炉7的容量做成燃烧气体的滞留 时间相对于最大排;故气体量可保持2秒以上的大小。由于再燃烧炉7连接主燃 烧炉2而设置，因此，主燃烧炉2的炉压控制性关系到对于再燃烧炉7的炉内 压变动的应答特性。若再燃烧炉7的压力损失大，则应答特性也降低。因此， 做成维持混合特性的同时压力损失较小的构造，采用了如图4的构造。
供给燃烧的三要素之一的氧气即空气的系统在燃烧物体方面是重要的因子。
如图5所示，作为自如地调节空气量的方法，为了构筑根据燃烧用送风机 20和控制气门21a 21d的系统，并使集管22中的空气压保持一定，而使用变 换器23进行燃烧用送风机20的转数控制。通过用设置在集管22上的压力计 24测量燃烧用送风机20的集管压力，并利用调节器25控制控制气门21a 21d, 从而能够自如地供给主燃喷烧器用空气、主燃烧炉用二次空气、再燃喷烧器用 空气、再燃烧炉用二次空气。
对于炉来讲，控制炉内压力极为重要，可以毫不夸张地说炉内压力的控制 好坏决定该炉的性能。
若炉内压的控制进行得不顺利，贝'J (1 )在吸压不充分时 .燃烧气体从炉喷出。
.燃烧气体在炉内台车的下部旋回，损伤炉内台车的车轮等。 (2)在吸压过大时 .来自外部的漏泄空气大量进入炉内，炉温不易上升。
在(2)的场合，用于维持炉温的燃料消费量增大，其结果，排放气体 量增加，从省能量的观点来看并不理想。
如图6所示，就炉内压的控制而言，构筑有利用炉出口气门9、 和诱 导式送风机12进行的系统。其控制方法是将各再燃烧炉7、 7'的压力信号传 送到调节器26上，并由诱导式送风机12的转数控制和炉出口气门9、 9'控 制炉内压的方法。
如图7所示，喷烧器(主燃喷烧器14、再燃喷烧器15)做成利用调节器 28以控制气门29a、 29b分别控制气体量、空气量的系统。由此，可自如地变 更主燃喷烧器14和再燃喷烧器15的空气燃料比，其结果，无须移动喷烧器 14、 15即可使火焰的最高温度部的位置变化。另外，也可仅输送空气。
将与燃烧有关的控制系统的构成表示在图8中。控制用计算机30具有6 个测量信号的输入点、6个操作信号的输出点。在本实施方式中，测量信号为 主燃烧炉温度计31、炉内压计32、再燃烧炉温度计33、再燃烧炉出口温度计 34、氧气浓度计35、排烟浓度计36,操作信号为主燃烧炉二次空气量气门37、 主燃烧炉喷烧器输出38、再燃烧炉二次空气量气门39、再燃烧炉喷烧器输出 40、炉出口气门41、诱导式送风机转数42。在与操作侧的接口上采用液晶显 示器等操作盘触摸面板43,以进行各个数据的显示或各设备的运转状态的显 示，并且也可进行各设备的手工操作。
控制的构成如下。
控制的构成如图9所示，主控制伴随6个子控制，且通过根据经验准则的
控制而相互联动。本实施方式的子控制是主燃烧炉温度控制、再燃烧炉温度控 制、炉内压控制、再燃烧炉氧气浓度控制、排烟浓度控制、燃烧促进控制。 (1 )主控制
由于火葬炉本来的目的就是焚烧遗体而早一些烧成骨灰，因此，主控制是
将排烟浓度计36的值保持在0，且将氧气浓度保持6°/。以上(火葬初期为3% 以上)，并且使主燃喷烧器14的输出尽快为最大的这样极为单纯的控制。 (2)主燃烧炉温度控制
如图10所示，主燃烧炉温度控制是将主燃烧炉温度计31的信号读入控制 用计算机30，而使主燃喷烧器M的输出及主燃烧炉二次空气量变化，而主要 操作是主燃喷烧器14的输出。即、若炉温低则使主燃喷烧器14的输出上升， 若炉温高则使主燃喷烧器14的输出下降。但在该控制方法中，在火葬的前半 部，由于在主燃烧炉2内有大量被燃烧物，因而主燃喷烧器14应维持最小或 灭火的状态，从而主燃烧炉二次空气量的操作非常重要。若在火葬前半部导入 主燃烧炉二次空气，则主燃烧炉2的温度一般具有上升的倾向，实际上，由于 由被燃烧物的发热量及主燃烧炉二次空气导入的时机、量所左右，因此，也有 下降的情况。此时，必须绝对避免骤然燃烧、成为完全无法着手的状态。其理 由是，所燃烧的是遗体，因而无法采取如泼水以使燃烧减速的措施。作为其解 决对策，进行基于经验准则的控制的追加，并在目标温度的范围(800。C ~ IOO(TC)内进行主燃烧炉温度控制。这里，以"在吹入二次空气时，若温度上升 则被燃烧物的发热量高，若温度下降则被燃烧物的发热量低"的经验准则为依 据而构成控制逻辑。即首先，在火葬前半部的后期，若满足温度条件，则达到 X。/。为止将空气量气门打开一定时间。此时，若处在目标温度的范围内，则重 复进行目标的动作，若不然，则停止该动作。这里，时间及温度条件、目标温 度使用凭经验决定的值，从而在被燃烧物的发热量较大时，以主燃喷烧器14 的最低输出或者灭火的状态能够仅凭二次空气进行良好的燃烧。
当然，在被燃烧物的发热量较小时，主燃喷烧器14的输出上升，启动准 备维持燃烧的控制。
(3)再燃烧炉温度控制
图11表示再燃烧炉的温度控制系统。再燃烧炉7的温度控制主要是将再燃烧炉出口温度计34或再燃烧炉温度计33的信号读入控制用计算机30,而 使再燃喷烧器15的输出变化。若再燃烧炉7的温度未达到目标温度则增加再 燃喷烧器15的输出，与此相反，在再燃烧炉7的温度过于上升时，首先，使 再燃喷烧器15灭火，若不充分则增加再燃烧炉二次空气的吹入量，尽管如此 仍不足时，通过再燃喷烧器15仅投放空气。再燃烧炉二次空气量和来自再燃 喷烧器15的空气量可用带控制电动机气门21a自如地控制。这里，在使再燃 喷烧器15灭火的时机和设置于再燃烧炉7上的两个炉温度计33、 34的使用方 法上采用经验准则。
就火葬而言，由于被燃烧物渐渐变少，随之排放气体量也减少，因此，将 针对最大气体量设计的再燃烧炉从开始到结束以相同的状态使用是一种浪费。
因此，进行如下控制。
(a) 在火葬前半部
.作为测定代表再燃烧炉的温度的温度计，使用设置在再燃烧炉7的上段 的再燃烧炉出口温度计34。
.使再燃喷烧器15处于点着状态。
(b) 在火葬后半部
-作为测定代表再燃烧炉的温度的温度计，使用设置在再燃烧炉7的中段 的再燃烧炉温度计33。
-使再燃喷烧器15灭火。
这里，成问题的是火葬前半部和后半部的判定，在该判断上使用经验准则。 根据火葬时间、主燃喷火器输出、主燃烧炉二次空气量、主燃烧炉温度变化率， 判定主燃烧炉是否为以主燃喷烧器14为中心的焚烧状态，判断此时以后为后 半部，并进行(b)的控制。判断基准值全部依据经验准则决定。通过该改进 削减了燃料使用量。 (4)炉内压控制
如图12所示，在本火葬系统中，由于对两个火葬炉C、 C'设有一个诱导 式送风机12,因此，两个火葬炉C、 C'的控制用计算机30、 3(/联合操作诱 导式送风机12,控制各自的炉内压。两台控制用计算机30、 30'中， 一台具 有诱导式送风机12的操作权。另外，两台控制用计算机30、 3(T彼此通信而
进行信息共有化。
控制方法将两个火葬炉内压之中较高的一方例如火葬炉C作为控制对象，
并以维持所设定的炉内压的方式控制诱导式送风机12。这样一来，另一方火
葬炉c'负压变大，成为所谓的吸压状态。通过直到达到规定的压力为止关闭
该另一方火葬炉C'的炉出口气门9',可达到所设定的压力。如图13所示， 控制用计算机30、 3(T相互结合，从而成为可转换共用部D (诱导式送风机 12)的操作权，并且即使一方控制用计算机下线也能用另一方控制用计算机补 全的双重化系统。
炉内压控制基于"火葬前半部，由于急剧产生大量的燃烧气体，因此，炉 内压以稍为增大负压为宜；在后半部，为了以较少的燃料将主燃烧炉温度维持 在高温，使负压较小为宜，，这一经验准则进行。具体地讲，例如，如同"自主燃 喷烧器点火至确认棺柩点着为止设定在压力Yl"、"自确认棺柩点着至未到Xi 分为止设定在压力Y2"地结合火葬工序将炉内压力的目标值细分为九个阶段 设定并变更。这里，Xi、 Yi的值是根据经验准则决定的值。该方法也对削减 燃料使用量起作用。
(5)排烟浓度控制
将该控制的系统表示在图14中。排烟浓度是面对烟道安装投光器、受光 器，运算测定光的衰减度，将粉尘浓度以"光投射率浓度(。/。OPACITY)，，表示 的值。在再燃烧炉上设置氧气浓度计之前，排烟浓度的控制曾是成为燃烧控制 的中心的最为重要的控制。说起来，所谓粉尘浓度较高意味着在再燃烧炉控制 系统正常发挥功能的条件下，超过再燃烧炉的处理能力产生燃烧气体。作为降 低粉尘浓度的方法通常有以下方法。
(a) 使炉内压倾向吸压。从而主燃烧炉2的漏泄空气增加，供给燃烧用 空气，解除不完全燃烧。
(b) 降低或关闭主燃喷烧器14的输出。减少主燃烧炉的二次空气量。 该控制基于经验准则。在(a)阶段排烟消失的场合，可考虑燃烧气体量
相对于再燃烧炉容量不太多，与此相反，在(b)阶段且排烟仅由关闭主燃喷 烧器14所消失的场合，意味着燃烧气体大幅度地超过了再燃烧炉容量。因此， 若排烟浓度计36的指针开始重复进行从O较小地跳动，则使炉内压倾向负压，
并降低主燃喷烧器14的输出。若尽管如此排烟浓度计仍要上升，则立即停止 主燃喷烧器14，使炉内压倾向负压。到了这一步能够可靠地防止排烟。然而，
由于该排烟浓度控制是^r测出排烟以后才开始实施控制，因而成为所谓的滞后控制。
(6)氧气浓度控制
如图15所示，用再燃喷烧器15的输出和再燃烧炉二次空气的量控制再燃 烧炉7出口的氧气浓度。氧气浓度的目标值通常为6%，在火葬前半部约为3%。 在氧气浓度仅凭再燃烧炉二次空气量就不能达到目标值时，停止再燃喷烧器 15,从再燃喷烧器15仅投放空气。由于氧气浓度和排烟浓度之间有明确的相 关关系，因此，根据炉的状况可用经验准则进行操作。基本上，若氧气浓度超 过1%，则可靠地冒烟。因此，使用该经验准则可与排烟浓度控制同样地操作 主燃喷烧器14和主燃烧炉二次空气量。而且，与排烟浓度控制进行滞后控制 即排烟产生后进行控制相反，在冒烟之前就开始控制，从而用经验准则可进行 最理想的燃烧。通常进行如下控制若似乎要冒烟则从氧气浓度急速减少这种 现象中运算出氧气浓度的变化率，该值达到一定值以上时使主燃喷烧器14灭 火。这里，该变化率的值所变的点成为经验值。通过引用该控制，可大致可靠 地阻止冒烟。由此，若进行氧气浓度控制，则排烟浓度控制成为次要的控制。 因此，当前排烟浓度控制作为氧气浓度控制的备份而定位。 (7 )燃烧促进控制
在图16中表示燃烧促进控制系统。在主燃烧炉2的说明一项中对于遗体 B的燃烧部的燃烧促进进行了说明，而主燃烧炉二次空气的吹入方法成为重要 一点。即、为主燃烧炉温度条件、吸入时机、吸入量。这些由经验准则决定， 并基于用主燃烧炉温度计31测量的主燃烧炉温度预先设定控制用计算机30。 对于温度条件，仅在比一定温度高的场合进行二次空气的吹入。其理由是，若 主燃烧炉温度低，则不仅燃烧促进效果小，反之还降低主燃烧炉温度，从而为 了升温而白费燃料。吹入时机、吹入量(时间)均由经验准则决定。 (控制结果)
将实际运转中的通过自动燃烧系统的炉内压力、温度(主燃烧炉、再燃烧 炉)、氧气浓度、排烟浓度、 一氧化碳浓度的控制结果表示在图17~图20。至 于炉内压力，可知在-30Pa -10Pa范围，而且负压大小随着进入火葬后半部而 变小。其次，主燃烧炉、再燃烧炉温度也维持所要求的温度区域。另外，氧气 浓度也在火葬前半部保持3%以上，在后半部保持6%以上。 一氧化碳的产生 也极小。其理由是，虽然在火葬初期少量产生，而由于在燃料上使用了煤油， 因而一氧化碳在点着时产生。此外，本炉完全未进行手动操作，在整个过程中 进行自动运转。另外，完全未进行动臂操作。由此，可谓本自动燃烧系统是极 为有效的火葬炉的燃烧系统。 (概括)
在火葬炉的燃烧控制系统中引入经验准则，从而提高了控制的安全性和快 速响应性。概括本实施方式的效果如下。
① 火葬是在前半部由于被燃烧物大量存在于主燃烧炉内因而成为自燃，在 后半部用主燃喷烧器的焚烧水分较多的遗体腹部这种用一个炉进行两个不同 的燃烧方式的独特的燃烧工序，为了高效地进行燃烧，而在主燃烧炉的炉壁上 设置了二次空气吹入口，并在炉内台车上设置了台架。
② 从主燃烧炉导入到再燃烧炉的排放气体量变，为了高效运转它，通过将 在燃烧炉的炉型做成圆筒型卧式，并在内部设置两段节流孔板，从而提高了排 放气体的混合性。另夕卜，引进了氧气浓度控制。进一步提高了炉压控制应答性。
③ 以通过控制用计算机进行喷烧器的输出控制、燃烧用空气的供给量控 制、炉压控制的方式构成了系统。
④ 燃烧控制程序是在燃烧理论的基础上引入经验准则而编制的。其结果， 即使是间歇式运转，在主燃烧炉也进行稳定的燃烧，在再燃烧炉也与炉压控制 应答性结合进行稳定的燃烧。
作为以上的结果，完成了可进行稳定的燃烧的火葬炉。
本发明，通过燃烧的自动化，无论是谁也都能简单地进行一定水平以上的
火葬，且作为能够进行合乎排放气体标准的细致的燃烧控制的火葬炉的燃烧控
制系统及其燃烧控制方法4艮好地利用。
权利要求
1.一种火葬炉的燃烧控制系统，其特征在于，具备主燃烧炉，设有用于燃烧安放在炉内台车上的棺柩及容纳在其内部的遗体、殉葬品等的主燃喷烧器及主燃烧炉二次空气量气门；再燃烧炉，与上述主燃烧炉连通设置，并设有再燃喷烧器及再燃烧炉二次空气量气门；冷却器，冷却来自上述再燃烧炉的排气；炉出口气门，设置于上述冷却器的出口；诱导式送风机，诱导来自上述再燃烧炉的排气；排气筒，将上述排气向大气排出；主燃烧炉温度计，测量上述主燃烧炉的炉内温度；再燃烧炉温度计，测量上述再燃烧炉的炉内温度；排烟浓度计及氧气浓度计，分别测量上述排气中的排烟浓度及氧气浓度；以及主燃烧炉温度控制机构，进行主控制，该主控制满足用上述排烟浓度计测量的排烟浓度为0且将用上述氧气浓度计测量的氧气浓度保持在规定值以上的条件，并且使上述主燃喷烧器的输出快速达到最大；以及辅助控制，该辅助控制执行在火葬前半部的后期若温度满足规定的条件，则使上述主燃烧炉二次空气量气门以一定时间只打开规定的开度，在上述主燃烧炉的炉内温度比目标温度的范围还高时，关闭上述主燃烧炉二次空气量气门，若上述主燃烧炉的炉内温度在目标温度的范围内，则使上述主燃烧炉二次空气量气门打开一定时间的动作。
2. 根据权利要求1所述的火葬炉的燃烧控制系统，其特征在于， 设有再燃烧炉温度控制机构，该机构基于用上述再燃烧炉温度计或设置在上述再燃烧炉的出口的再燃烧炉出口温度计测量的再燃烧炉温度信号，若上述 再燃烧炉的温度未达到目标温度则增加上述再燃喷烧器的输出，反之，在上述 再燃烧炉的温度过于上升时，首先，使上述再燃喷烧器灭火，若不充分，则对 上述再燃烧炉二次空气量气门进行开度调节而增加再燃烧炉二次空气的吹入 量，在尽管如此仍不足的场合，通过上述再燃喷烧器仅投放空气。
3. 根据权利要求1或2所述的火葬炉的燃烧控制系统，其特征在于，上述主燃烧炉的侧壁上设有多个二次空气口 ，从该多个二次空气口向将上 述炉内台车上的棺柩抬高规定高度而形成的空间吹入二次空气。
4. 根据权利要求1 3中任一项所述的火葬炉的燃烧控制系统，其特征在于，设有生成送入上述主燃烧炉的主燃烧炉用二次空气、送入上述主燃喷烧器 的空气、送入上述再燃烧炉的再燃烧炉用二次空气和送入上述再燃喷烧器的空 气的燃烧用送风机，设有为了使上述燃烧用送风机的集管中的空气压为一定， 而使用变换器进行上述燃烧用送风机的转数控制的恒压控制机构。
5. 根据权利要求1~4中任一项所述的火葬炉的燃烧控制系统，其特征在于，设有基于上述再燃烧炉的压力的信号来进行上述诱导式送风机的转数控 制和利用炉压控制气门所进行的炉内压控制的压力控制机构
6. 根据权利要求1 5中任一项所述的火葬炉的燃烧控制系统，其特征在于，主燃喷烧器、再燃喷烧器利用控制气门来分别控制气体量、空气量。
7. —种火葬炉的燃烧控制方法，用于控制火葬炉，该火葬炉具备 主燃烧炉，设有用于燃烧安放在炉内台车上的棺柩及容纳在其内部的遗体、殉葬品等的主燃喷烧器及主燃烧炉二次空气量气门；再燃烧炉，与上述主燃烧炉连通设置，并设有再燃喷烧器及再燃烧炉二次 空气量气门；冷却器，冷却来自上述再燃烧炉的排气；炉出口气门，设置于上述冷却器的出口；诱导式送风机，诱导来自上述再燃烧炉的排气；排气筒，将上述排气向大气排出；主燃烧炉温度计，测量上述主燃烧炉的炉内温度；再燃烧炉温度计，测量上述再燃烧炉的炉内温度；以及排烟浓度计及氧气浓度计，分别测量上述排气中的排烟浓度及氧气浓度，其特征在于，进行主控制，该主控制满足用上述排烟浓度计测量的排烟浓度为0且将 用上述氧气浓度计测量的氧气浓度保持在规定值以上的条件，并且使上述主燃 喷烧器的输出快速达到最大；以及辅助控制，该辅助控制执行在火葬前半部的 后期若温度满足规定的条件，则使上述主燃烧炉二次空气量气门以一定时间只 打开规定的开度，在上述主燃烧炉的炉内温度比目标温度的范围还高时，关闭 上述主燃烧炉二次空气量气门，若上述主燃烧炉的炉内温度在目标温度的范围 内，则使上述主燃烧炉二次空气量气门打开一定时间的动作。
8. 根据权利要求7所述的火葬炉的燃烧控制方法，其特征在于， 基于用上述再燃烧炉温度计或设置在上述再燃烧炉的出口的再燃烧炉出口温度计测量的再燃烧炉温度信号，若上述再燃烧炉的温度未达到目标温度则 增加上述再燃喷烧器的输出，反之，在上述再燃烧炉的温度过于上升时，首先， 使上述再燃喷烧器灭火，若不充分，则对上述再燃烧炉二次空气量气门进行开 度调节而增加再燃烧炉二次空气的吹入量，在尽管如此仍不足的场合，通过上 述再燃喷烧器仅投放空气。
9. 根据权利要求7或8所述的火葬炉的燃烧控制方法，其特征在于， 在排烟浓度开始从O重复进行较小地跳动，则使炉内压倾向负压，并降低上述主燃喷烧器的输出，在尽管如此排烟浓度仍上升的场合，立即停止上述主 燃喷烧器，使炉内压倾向负压。
10. 根据权利要求7 9中任一项所述的火葬炉的燃烧控制方法，其特征在于，进行运算上述主燃烧炉的氧气浓度的变化率，若该变化率达到一定值以 上，则使上述主燃喷烧器灭火的控制。
11. 根据权利要求7 10中任一项所述的火葬炉的燃烧控制方法，其特征 在于，在上述主燃烧炉的温度比一定温度还高的场合，以规定的吹入时机、吹入 量(时间)进行主燃烧炉二次空气的吹入。
全文摘要
本发明提供一种无需熟习就能简单地进行一定水平以上的火葬，且能够进行合乎排放气体标准的细致的燃烧控制的火葬炉的燃烧控制系统及其燃烧控制方法。该火葬炉的燃烧控制系统具备主燃烧炉温度控制机构，该机构进行满足用排烟浓度计(36)测量的排烟浓度为0且将用氧气浓度计(35)测量的氧气浓度保持在规定值以上的条件，并且使主燃喷烧器的输出快速达到最大的主控制；以及执行在火葬前半部的后期若温度满足规定的条件，则使主燃烧炉二次空气量气门以一定时间只打开规定的开度，在主燃烧炉的炉内温度比目标温度的范围还高时，关闭主燃烧炉二次空气量气门，若主燃烧炉的炉内温度在目标温度的范围内，则使主燃烧炉二次空气量气门打开一定时间这种动作的辅助控制。
文档编号F23G1/00GK101344251SQ200810129239
公开日2009年1月14日 申请日期2008年6月26日 优先权日2007年7月11日
发明者江口正司 申请人:太阳筑炉工业株式会社