JP2001132916A - 焼却炉の燃焼方法。 - Google Patents
焼却炉の燃焼方法。Info
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- JP2001132916A JP2001132916A JP31313899A JP31313899A JP2001132916A JP 2001132916 A JP2001132916 A JP 2001132916A JP 31313899 A JP31313899 A JP 31313899A JP 31313899 A JP31313899 A JP 31313899A JP 2001132916 A JP2001132916 A JP 2001132916A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】煙道上流端近傍位置の燃焼ガス流れに乱流を起
こさせ、確実な火炎伝播によって主として燃焼ガス中の
残留酸素を利用して燃焼させることにより、ＣＯの発生
を抑制する、燃焼方法を提供する。 【解決手段】焼却炉の煙道の上流側端部近傍位置に、焼
却炉から排出される排ガス量の１／１０以下の量の加温
した噴射流体を、２５０ｍ／ｓ以上の速度で吹き込み、
噴射域周辺の通過燃焼ガス流に火炎伝播を生じさせる乱
流エネルギを付与する。
こさせ、確実な火炎伝播によって主として燃焼ガス中の
残留酸素を利用して燃焼させることにより、ＣＯの発生
を抑制する、燃焼方法を提供する。 【解決手段】焼却炉の煙道の上流側端部近傍位置に、焼
却炉から排出される排ガス量の１／１０以下の量の加温
した噴射流体を、２５０ｍ／ｓ以上の速度で吹き込み、
噴射域周辺の通過燃焼ガス流に火炎伝播を生じさせる乱
流エネルギを付与する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として一酸化炭
素（ＣＯ）の発生を抑制して完全燃焼に寄与する、焼却
炉の燃焼方法に関するものである。
素（ＣＯ）の発生を抑制して完全燃焼に寄与する、焼却
炉の燃焼方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】出願人は、実開平７−２７１９号におい
て、焼却炉の煙道の上流側端部近傍に位置する燃焼室内
に、周面に多数の噴射口を有するノズルを配設し、この
ノズルの噴出口から高圧空気を燃焼室内の水平方向全方
位に噴射させて、熱分解ガスの擾乱を促進させる技術を
開示した。
て、焼却炉の煙道の上流側端部近傍に位置する燃焼室内
に、周面に多数の噴射口を有するノズルを配設し、この
ノズルの噴出口から高圧空気を燃焼室内の水平方向全方
位に噴射させて、熱分解ガスの擾乱を促進させる技術を
開示した。
【０００３】この技術は、燃焼室内で発生したガスや煤
煙を噴射空気によって遮ることで、ガス等が煙道内をす
ばやく逃げるのを防いで燃焼室中でのガス等の滞留時間
を増加させるとともに、乱流を生じさせ火炎伝播を促進
させることによってガスや煤煙の完全燃焼を図ろうとい
うものである。
煙を噴射空気によって遮ることで、ガス等が煙道内をす
ばやく逃げるのを防いで燃焼室中でのガス等の滞留時間
を増加させるとともに、乱流を生じさせ火炎伝播を促進
させることによってガスや煤煙の完全燃焼を図ろうとい
うものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、燃焼時に発
生するＣＯは、燃焼空気が少ないと不完全燃焼を生じて
増加し、燃焼空気が多すぎる場合にも燃焼温度の低下に
よって増加する。したがって、ＣＯの発生を抑制するに
は、適正な量の燃焼空気を供給する必要がある。過剰な
空気供給は、かえってＣＯの発生を助長する。
生するＣＯは、燃焼空気が少ないと不完全燃焼を生じて
増加し、燃焼空気が多すぎる場合にも燃焼温度の低下に
よって増加する。したがって、ＣＯの発生を抑制するに
は、適正な量の燃焼空気を供給する必要がある。過剰な
空気供給は、かえってＣＯの発生を助長する。
【０００５】未燃焼ガスを含む燃焼ガスの経路中に二次
空気を供給して二次燃焼を行う場合、空気供給量の設定
が難しいことから、燃焼空気過多になって燃焼温度を低
下させ、上記したＣＯ発生につながり易い。燃焼ガス中
には、未燃焼の酸素が含まれている。したがって、主と
して、燃焼ガス中のこの残留酸素を利用して燃焼ガス自
身の完全燃焼を図るのが望ましい。このために、燃焼ガ
スの経路に凸状部を設け、あるいは格子状の仕切りを配
設して、燃焼ガス流れに乱流を生じさせ、その乱流エネ
ルギを利用して燃焼ガス中の残留酸素を利用して燃焼さ
せる手法も採られている。
空気を供給して二次燃焼を行う場合、空気供給量の設定
が難しいことから、燃焼空気過多になって燃焼温度を低
下させ、上記したＣＯ発生につながり易い。燃焼ガス中
には、未燃焼の酸素が含まれている。したがって、主と
して、燃焼ガス中のこの残留酸素を利用して燃焼ガス自
身の完全燃焼を図るのが望ましい。このために、燃焼ガ
スの経路に凸状部を設け、あるいは格子状の仕切りを配
設して、燃焼ガス流れに乱流を生じさせ、その乱流エネ
ルギを利用して燃焼ガス中の残留酸素を利用して燃焼さ
せる手法も採られている。
【０００６】上記した出願人の従来技術は、この流れを
汲むものである。しかし、単に経路内壁に凸部を設けた
り、仕切りを配設しただけでは、通過燃焼ガス流に若干
の乱れを生じるだけで、火炎伝播を起こさせるような充
分な乱流現象はおきにくい。本出願人の従来技術は、コ
ンプレッサによって、０．３から５．０Ｋｇ／ｃｍ2 に
調整された高圧空気を噴射するが、単純に圧力設定のみ
を行っているにすぎないため、確実な乱流エネルギを得
られないことがあった。
汲むものである。しかし、単に経路内壁に凸部を設けた
り、仕切りを配設しただけでは、通過燃焼ガス流に若干
の乱れを生じるだけで、火炎伝播を起こさせるような充
分な乱流現象はおきにくい。本出願人の従来技術は、コ
ンプレッサによって、０．３から５．０Ｋｇ／ｃｍ2 に
調整された高圧空気を噴射するが、単純に圧力設定のみ
を行っているにすぎないため、確実な乱流エネルギを得
られないことがあった。
【０００７】本発明の目的は、煙道上流端近傍位置の燃
焼ガス流れに乱流を起こさせ、確実な火炎伝播によって
主として燃焼ガス中の残留酸素を利用して燃焼させるこ
とにより、ＣＯの発生を抑制する、焼却炉の燃焼方法を
提供することにある。
焼ガス流れに乱流を起こさせ、確実な火炎伝播によって
主として燃焼ガス中の残留酸素を利用して燃焼させるこ
とにより、ＣＯの発生を抑制する、焼却炉の燃焼方法を
提供することにある。
【０００８】
【課題を達成するための手段】本発明は、上記した目的
を達成するために次の構成を備える点に特徴がある。す
なわち、この発明は、焼却炉の煙道の上流側端部近傍位
置に、焼却炉から排出される排ガス量の１／１０以下の
量の加温した噴射流体を、２５０ｍ／ｓ以上の速度で吹
き込み、噴射域周辺の通過燃焼ガス流に火炎伝播を生じ
させる乱流エネルギを付与する、ものである。
を達成するために次の構成を備える点に特徴がある。す
なわち、この発明は、焼却炉の煙道の上流側端部近傍位
置に、焼却炉から排出される排ガス量の１／１０以下の
量の加温した噴射流体を、２５０ｍ／ｓ以上の速度で吹
き込み、噴射域周辺の通過燃焼ガス流に火炎伝播を生じ
させる乱流エネルギを付与する、ものである。
【０００９】吹き込まれる噴射流体は、燃焼ガス流に乱
流エネルギを付与するものであれば、乾燥空気に限定さ
れない。水蒸気なども媒体として含む。なお、ここでい
う燃焼ガス流には、未燃焼ガス流や煤塵などが含まれ
る。噴射流体は、複数位置から燃焼ガス流れに吹き込む
態様であっても良い。噴射流体の加温は、燃焼ガスの極
端な燃焼温度低下を招かないことと流速を速めることを
目的として行われ、噴射流体の噴射量にもよるが、一般
的には１００度ｃ以上が望ましい。加温手段は、別段制
限されるものではないが、例えば、炉壁に流体管路を添
設する、あるいは排ガスを利用した熱交換器を用いるな
ど、燃焼炉で発生する熱を利用するのが良い。
流エネルギを付与するものであれば、乾燥空気に限定さ
れない。水蒸気なども媒体として含む。なお、ここでい
う燃焼ガス流には、未燃焼ガス流や煤塵などが含まれ
る。噴射流体は、複数位置から燃焼ガス流れに吹き込む
態様であっても良い。噴射流体の加温は、燃焼ガスの極
端な燃焼温度低下を招かないことと流速を速めることを
目的として行われ、噴射流体の噴射量にもよるが、一般
的には１００度ｃ以上が望ましい。加温手段は、別段制
限されるものではないが、例えば、炉壁に流体管路を添
設する、あるいは排ガスを利用した熱交換器を用いるな
ど、燃焼炉で発生する熱を利用するのが良い。
【００１０】また、噴射流体は、酸素供給を目的とする
ものではなく、乱流エネルギを燃焼ガス流に伝えること
を意図するものであるから、一次燃焼や二次燃焼に供さ
れるほどの量を供給する必要はなく、焼却炉の排ガス量
の１／１０以下程度で良い。好ましい範囲は、排ガス量
の１／２０程度である。複数個所から噴射する場合に
は、その総量が同じ程度に制限される。噴射速度は、噴
射流体の供給源の圧力と噴射孔の径と流体温度とによっ
て調整される。同一圧力と同一径であっても流体温度が
高ければ、その分、噴射速度は増す。２５０ｍ／ｓ以上
の噴射力で噴射した場合、燃焼ガス流れ中に比較的大き
な乱流エネルギが生まれ、そのエネルギが燃焼ガス中の
残留酸素による燃焼を促進するエネルギ源となって、Ｃ
Ｏの発生を抑制した燃焼が行われることが判明した。２
５０ｍ／ｓ以下の場合、充分な乱流エネルギが生じにく
く、燃焼ガスの完全燃焼及びＣＯ抑制も充分でない。
ものではなく、乱流エネルギを燃焼ガス流に伝えること
を意図するものであるから、一次燃焼や二次燃焼に供さ
れるほどの量を供給する必要はなく、焼却炉の排ガス量
の１／１０以下程度で良い。好ましい範囲は、排ガス量
の１／２０程度である。複数個所から噴射する場合に
は、その総量が同じ程度に制限される。噴射速度は、噴
射流体の供給源の圧力と噴射孔の径と流体温度とによっ
て調整される。同一圧力と同一径であっても流体温度が
高ければ、その分、噴射速度は増す。２５０ｍ／ｓ以上
の噴射力で噴射した場合、燃焼ガス流れ中に比較的大き
な乱流エネルギが生まれ、そのエネルギが燃焼ガス中の
残留酸素による燃焼を促進するエネルギ源となって、Ｃ
Ｏの発生を抑制した燃焼が行われることが判明した。２
５０ｍ／ｓ以下の場合、充分な乱流エネルギが生じにく
く、燃焼ガスの完全燃焼及びＣＯ抑制も充分でない。
【００１１】乱流を起こさせる流体の噴射手段として
は、燃焼ガス流れにノズルを配し、ノズル外周に穿設し
た小径の噴射孔から全方位方向に噴射させるのが良い。
燃焼ガス流れに挿入されたノズルは、それ自体が燃焼ガ
ス流れに乱流を起こさせる要因の一つとなる。噴射流体
は焼却炉の煙道の上流側端部近傍位置で噴射されるか
ら、ノズルは煙道の手前側の燃焼室内あるいは煙道上流
端内部に設置される。
は、燃焼ガス流れにノズルを配し、ノズル外周に穿設し
た小径の噴射孔から全方位方向に噴射させるのが良い。
燃焼ガス流れに挿入されたノズルは、それ自体が燃焼ガ
ス流れに乱流を起こさせる要因の一つとなる。噴射流体
は焼却炉の煙道の上流側端部近傍位置で噴射されるか
ら、ノズルは煙道の手前側の燃焼室内あるいは煙道上流
端内部に設置される。
【００１２】
【実施の最良の形態】以下、本発明を図示した実施例に
基づいて詳説する。図１は本発明の一実施例に係る方法
を適用したストーカー式焼却炉の概念構成図である。図
中符号１は燃焼室、２は投入口３から斜め下方に延びる
炉床、４は燃焼ガスを外部に導くため燃焼室１の上部空
間と連通する煙道、５は煙道４の上流端４ａに近接した
位置に取り付けた例えばセラミック製などの耐熱性の噴
射ノズルである。噴射ノズルは、外周面に小径（例えば
約２ｍｍ）の噴射孔を多数有し、上部を燃焼室の天壁に
設けた取付け孔に固定されて燃焼室上部空間隅部に垂下
されている。
基づいて詳説する。図１は本発明の一実施例に係る方法
を適用したストーカー式焼却炉の概念構成図である。図
中符号１は燃焼室、２は投入口３から斜め下方に延びる
炉床、４は燃焼ガスを外部に導くため燃焼室１の上部空
間と連通する煙道、５は煙道４の上流端４ａに近接した
位置に取り付けた例えばセラミック製などの耐熱性の噴
射ノズルである。噴射ノズルは、外周面に小径（例えば
約２ｍｍ）の噴射孔を多数有し、上部を燃焼室の天壁に
設けた取付け孔に固定されて燃焼室上部空間隅部に垂下
されている。
【００１３】６はコンプレッサで、圧縮空気を管路を介
して噴射ノズルに所定圧（０．４９ｋＰａ）で供給す
る。管路中途には、開閉バルブ７と加温手段８とが介在
される。加温手段８は、焼却炉の燃焼熱を熱源とするも
のあるいは他の独立した熱源を用いるものであっても良
い。圧縮空気は、加温手段を通過することにより、４０
０度ｃ前後に加温される。加温された圧縮空気は、上記
噴射孔を通過する際に約３００ｍ／ｓの速度を得てノズ
ル外周の全方位方向に噴射される。
して噴射ノズルに所定圧（０．４９ｋＰａ）で供給す
る。管路中途には、開閉バルブ７と加温手段８とが介在
される。加温手段８は、焼却炉の燃焼熱を熱源とするも
のあるいは他の独立した熱源を用いるものであっても良
い。圧縮空気は、加温手段を通過することにより、４０
０度ｃ前後に加温される。加温された圧縮空気は、上記
噴射孔を通過する際に約３００ｍ／ｓの速度を得てノズ
ル外周の全方位方向に噴射される。
【００１４】９は、煙道の下流端近傍に設けた排ガス測
定用のセンサで、排ガス中に含まれるＣＯとＯ2 とＣＯ
2 とＮＯｘとＳＯ2 を測定する。９ａは排ガス測定計を
示す。１０は、煙道の上流端内部に設けた温度センサ
で、上流端位置の燃焼ガスの温度を測定する。１０ａは
温度測定計を示す。各測定計の結果は、出力信号として
コントロールユニット１１に入力される。コントロール
ユニット１１は、各測定計からの出力信号を解析し、必
要に応じてバルブの開度を調節して圧縮空気の供給量を
自動調整する。例えば温度センサから温度信号が所定の
温度よりも低いときはバルブの開度を狭くし、ＣＯの量
が多いときには、バルブの開度を広くする。
定用のセンサで、排ガス中に含まれるＣＯとＯ2 とＣＯ
2 とＮＯｘとＳＯ2 を測定する。９ａは排ガス測定計を
示す。１０は、煙道の上流端内部に設けた温度センサ
で、上流端位置の燃焼ガスの温度を測定する。１０ａは
温度測定計を示す。各測定計の結果は、出力信号として
コントロールユニット１１に入力される。コントロール
ユニット１１は、各測定計からの出力信号を解析し、必
要に応じてバルブの開度を調節して圧縮空気の供給量を
自動調整する。例えば温度センサから温度信号が所定の
温度よりも低いときはバルブの開度を狭くし、ＣＯの量
が多いときには、バルブの開度を広くする。
【００１５】実験例 コンピュータの画像解析プログラムによってシュミレー
ションした結果を図２から図１７に示す。解析対象とし
た焼却炉は、図１と同じ構造の階段式ストーカー炉であ
る。解析モデルの構造を図２に示す。図１と同じ部材あ
るいは部位について同じ符号を図２に記す。解析条件
は、燃焼ごみ量が３，５００ｋｇ／ｈ、単位発熱量が
８，３７２ｋＪ／ｋｇ、総発熱量が２９，３０２，００
０ｋＪ／ｈ、燃焼ガス量が２２，３６７Ｎｍ3／ｈ、煙
突排ガス量が６２，０００Ｎｍ3／ｋｇ、燃焼用空気流
量が１９，２４０Ｎｍ3／ｈである。噴射空気の量は、
６６０Ｎｍ3／ｈであり、加温温度は４００度Ｃ、流速
は２５０ｍ／ｓと４００ｍ／ｓに設定した。
ションした結果を図２から図１７に示す。解析対象とし
た焼却炉は、図１と同じ構造の階段式ストーカー炉であ
る。解析モデルの構造を図２に示す。図１と同じ部材あ
るいは部位について同じ符号を図２に記す。解析条件
は、燃焼ごみ量が３，５００ｋｇ／ｈ、単位発熱量が
８，３７２ｋＪ／ｋｇ、総発熱量が２９，３０２，００
０ｋＪ／ｈ、燃焼ガス量が２２，３６７Ｎｍ3／ｈ、煙
突排ガス量が６２，０００Ｎｍ3／ｋｇ、燃焼用空気流
量が１９，２４０Ｎｍ3／ｈである。噴射空気の量は、
６６０Ｎｍ3／ｈであり、加温温度は４００度Ｃ、流速
は２５０ｍ／ｓと４００ｍ／ｓに設定した。
【００１６】図２に、矢印（イ）から（ニ）によって、
本発明方法を適用しない場合の燃焼ガスの流速分布を簡
易的に示す。（イ）の部分では２．５ｍ／ｓ以下、
（ロ）の部分では平均で５．０ｍ／ｓ、（ハ）の部分で
は平均で７．５ｍ／ｓ、（ニ）の部分では１０．０ｍ／
ｓ程度である。燃焼室の広く空間から煙道の狭い空間に
入り込むところで流速が早まり、煙道の上流端近傍内部
で最も流速が速くなっているのが解かる。本発明は、こ
うした流速分布を持つ燃焼ガスに、流速が加速された部
分において乱流エネルギを付与しようとするものであ
る。
本発明方法を適用しない場合の燃焼ガスの流速分布を簡
易的に示す。（イ）の部分では２．５ｍ／ｓ以下、
（ロ）の部分では平均で５．０ｍ／ｓ、（ハ）の部分で
は平均で７．５ｍ／ｓ、（ニ）の部分では１０．０ｍ／
ｓ程度である。燃焼室の広く空間から煙道の狭い空間に
入り込むところで流速が早まり、煙道の上流端近傍内部
で最も流速が速くなっているのが解かる。本発明は、こ
うした流速分布を持つ燃焼ガスに、流速が加速された部
分において乱流エネルギを付与しようとするものであ
る。
【００１７】図３から図７に、上記モデルの焼却炉に本
発明を適用しないで燃焼した場合の温度分布等を示す。
図３は上記モデルの焼却炉内の温度分布を表す。炉床近
傍（ホ）では８９０度ｃ前後のであるのに対して、投入
口近傍から燃焼室上部にかけての領域（へ）では１０３
５度ｃになっており、煙道上流端から煙道内にかけての
領域（ト）では、それよりも若干高めの温度になってい
る。
発明を適用しないで燃焼した場合の温度分布等を示す。
図３は上記モデルの焼却炉内の温度分布を表す。炉床近
傍（ホ）では８９０度ｃ前後のであるのに対して、投入
口近傍から燃焼室上部にかけての領域（へ）では１０３
５度ｃになっており、煙道上流端から煙道内にかけての
領域（ト）では、それよりも若干高めの温度になってい
る。
【００１８】また、この燃焼状態でのＣＯの発生状況を
図４と図５に示す。図４は垂直断面でのＣＯ濃度分布
図、図５は水平断面でのＣＯ濃度分布図である。投入口
近傍の一部を除いて燃焼室全域（図４参照）と煙道内が
ほぼ１００．０ＰＰＭ以上になっているのが解かる。前
記した図１の排ガス測定センサ（噴射ノズルの下流２ｍ
位置に設置）の値は、最大値で２３７．７２ＰＰＭ、平
均で７１．４６ＰＰＭを示した。流速の速まる煙道上流
端近傍の乱流エネルギの分布状態を見ると、図６（垂直
断面）と図７（水平断面）に示すように、流速ベクトル
図の図３で流速が速まった部分、特に煙道の上流開口端
部（チ）において５．０ｍ2／ｓ2から一部７．５ｍ2／
ｓ2になっているものの、全体として２．５ｍ2／ｓ2以
下である。燃焼ガス流は、全体として比較的穏やかな乱
流エネルギ状態にある。
図４と図５に示す。図４は垂直断面でのＣＯ濃度分布
図、図５は水平断面でのＣＯ濃度分布図である。投入口
近傍の一部を除いて燃焼室全域（図４参照）と煙道内が
ほぼ１００．０ＰＰＭ以上になっているのが解かる。前
記した図１の排ガス測定センサ（噴射ノズルの下流２ｍ
位置に設置）の値は、最大値で２３７．７２ＰＰＭ、平
均で７１．４６ＰＰＭを示した。流速の速まる煙道上流
端近傍の乱流エネルギの分布状態を見ると、図６（垂直
断面）と図７（水平断面）に示すように、流速ベクトル
図の図３で流速が速まった部分、特に煙道の上流開口端
部（チ）において５．０ｍ2／ｓ2から一部７．５ｍ2／
ｓ2になっているものの、全体として２．５ｍ2／ｓ2以
下である。燃焼ガス流は、全体として比較的穏やかな乱
流エネルギ状態にある。
【００１９】図８から図１２は、噴射流体の流速を２５
０ｍ／ｓに設定した場合のシミレーション結果を示す。
図８と図９は、乱流エネルギの発生状況を垂直断面と水
平断面とで示したものである。噴射ノズルを囲むように
して１０．０ｍ2／ｓ2の乱流エネルギ域（リ）が発生し
ているのが解かる。この高い乱流エネルギ域（リ）は、
本発明を用いない場合の図６と図７では見られなかった
ものであり、噴射ノズルの上流側よりも下流側において
若干広くしかも長めに延びている。図１０は、そのとき
の温度分布図である。本発明を適用しない図３と比較す
るに、燃焼室の上部空間（投入口近傍を一部除く）から
煙道上流端及び煙道内にかけて図３では見られない１１
８０度ｃ前後の高温燃焼域（ヌ）を生じている。
０ｍ／ｓに設定した場合のシミレーション結果を示す。
図８と図９は、乱流エネルギの発生状況を垂直断面と水
平断面とで示したものである。噴射ノズルを囲むように
して１０．０ｍ2／ｓ2の乱流エネルギ域（リ）が発生し
ているのが解かる。この高い乱流エネルギ域（リ）は、
本発明を用いない場合の図６と図７では見られなかった
ものであり、噴射ノズルの上流側よりも下流側において
若干広くしかも長めに延びている。図１０は、そのとき
の温度分布図である。本発明を適用しない図３と比較す
るに、燃焼室の上部空間（投入口近傍を一部除く）から
煙道上流端及び煙道内にかけて図３では見られない１１
８０度ｃ前後の高温燃焼域（ヌ）を生じている。
【００２０】この結果としてのＣＯ濃度分布図を図１１
（垂直断面）と図１２（水平断面）に示す。噴射ノズル
の上流側では、１００ＰＰＭ以上のＣＯ高濃度域（ル）
で満たされているのに対し、噴射ノズル下流側ではノズ
ルの両側（図１２のノズル上下位置）にＣＯ高濃度域が
入り込んでいるものの、噴射ノズルの後方から煙道下流
にかけての領域（ヲ）では、２５．０ＰＰＭ以下に激減
している。前記した排ガス測定センサの値は、最大で１
１６．５７ＰＰＭ、平均で２１．９９ＰＰＭを示した。
本発明を適用しない場合との相対値は、０．４９０（最
大値の場合）、０．３０８（平均値の場合）である。本
発明方法によれば、乱流エネルギ、特に火炎伝播を確実
に生じさせるに足る乱流エネルギが燃焼ガス流に伝えら
れ、それが燃焼エネルギとなって、ＣＯの発生を平均で
約３０％に抑制しているのが理解できる。
（垂直断面）と図１２（水平断面）に示す。噴射ノズル
の上流側では、１００ＰＰＭ以上のＣＯ高濃度域（ル）
で満たされているのに対し、噴射ノズル下流側ではノズ
ルの両側（図１２のノズル上下位置）にＣＯ高濃度域が
入り込んでいるものの、噴射ノズルの後方から煙道下流
にかけての領域（ヲ）では、２５．０ＰＰＭ以下に激減
している。前記した排ガス測定センサの値は、最大で１
１６．５７ＰＰＭ、平均で２１．９９ＰＰＭを示した。
本発明を適用しない場合との相対値は、０．４９０（最
大値の場合）、０．３０８（平均値の場合）である。本
発明方法によれば、乱流エネルギ、特に火炎伝播を確実
に生じさせるに足る乱流エネルギが燃焼ガス流に伝えら
れ、それが燃焼エネルギとなって、ＣＯの発生を平均で
約３０％に抑制しているのが理解できる。
【００２１】図１３から図１７は、噴射流体の流速を４
００ｍ／ｓに設定した場合のシミレーション結果を示
す。図１３と図１４は、乱流エネルギの発生状況を垂直
断面と水平断面とで示したものである。図８と図９と同
様に噴射ノズルを囲むようにして１０．０ｍ2／ｓ2以上
の高い乱流エネルギ域（リ）が発生している。この高い
乱流エネルギ域（リ）は、図８と９よりも噴射ノズル周
囲に大きく形成されており、特に、ノズルの両側（図１
４中の上下位置）と後方に煙道の幅方向をほぼ塞ぐよう
にして形成されている。図１５は、図３と図１０に対応
した温度分布図である。本発明を適用しない図３と２５
０ｍ／ｓの流速の噴射流体の場合の図１０と比較する
に、図１０と同様に燃焼室の上部空間から煙道上流端及
び煙道内にかけて１１８０度ｃ以上の高温燃焼域（ヌ）
を生じている。
００ｍ／ｓに設定した場合のシミレーション結果を示
す。図１３と図１４は、乱流エネルギの発生状況を垂直
断面と水平断面とで示したものである。図８と図９と同
様に噴射ノズルを囲むようにして１０．０ｍ2／ｓ2以上
の高い乱流エネルギ域（リ）が発生している。この高い
乱流エネルギ域（リ）は、図８と９よりも噴射ノズル周
囲に大きく形成されており、特に、ノズルの両側（図１
４中の上下位置）と後方に煙道の幅方向をほぼ塞ぐよう
にして形成されている。図１５は、図３と図１０に対応
した温度分布図である。本発明を適用しない図３と２５
０ｍ／ｓの流速の噴射流体の場合の図１０と比較する
に、図１０と同様に燃焼室の上部空間から煙道上流端及
び煙道内にかけて１１８０度ｃ以上の高温燃焼域（ヌ）
を生じている。
【００２２】ＣＯ濃度分布図を、図１６（垂直断面）と
図１７（水平断面）に示す。図１１と図１２の場合とは
異なり、１００ＰＰＭ以上のＣＯ高濃度域（ル）は噴射
ノズルの下流側には全くなく、噴射ノズル後方から煙道
下流にかけての部分（ヲ）は、２５．０ＰＰＭ以下であ
る。前記した排ガス測定センサの値は、最大で９．０２
ＰＰＭ、平均で５．９１ＰＰＭを示した。本発明を適用
しない場合との相対値は、０．０３８（最大値の場
合）、０．０８３（平均値の場合）である。４００ｍ／
ｓの噴射速度で噴射した場合には、２５０ｍ／ｓよりも
格段にＣＯの発生を抑制（８．３％）することが判明し
た。
図１７（水平断面）に示す。図１１と図１２の場合とは
異なり、１００ＰＰＭ以上のＣＯ高濃度域（ル）は噴射
ノズルの下流側には全くなく、噴射ノズル後方から煙道
下流にかけての部分（ヲ）は、２５．０ＰＰＭ以下であ
る。前記した排ガス測定センサの値は、最大で９．０２
ＰＰＭ、平均で５．９１ＰＰＭを示した。本発明を適用
しない場合との相対値は、０．０３８（最大値の場
合）、０．０８３（平均値の場合）である。４００ｍ／
ｓの噴射速度で噴射した場合には、２５０ｍ／ｓよりも
格段にＣＯの発生を抑制（８．３％）することが判明し
た。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、煙道の上流側端部近傍
位置に、排ガス量の１／１０以下の量の加温した噴射流
体を、２５０ｍ／ｓ以上の速度で吹き込み、噴射域周辺
の通過燃焼ガス流に温度低下をきたすことなく乱流エネ
ルギを付与し、これによって主として燃焼ガス中の残留
酸素を利用して燃焼を効果的に行わせるので、ＣＯの発
生を劇的に抑制することができる。また、噴射流体が空
気である場合にも、量的には排ガス量に比して少ないの
で、燃焼温度が上がりすぎることもなく、ＮＯｘも増大
しにくい。
位置に、排ガス量の１／１０以下の量の加温した噴射流
体を、２５０ｍ／ｓ以上の速度で吹き込み、噴射域周辺
の通過燃焼ガス流に温度低下をきたすことなく乱流エネ
ルギを付与し、これによって主として燃焼ガス中の残留
酸素を利用して燃焼を効果的に行わせるので、ＣＯの発
生を劇的に抑制することができる。また、噴射流体が空
気である場合にも、量的には排ガス量に比して少ないの
で、燃焼温度が上がりすぎることもなく、ＮＯｘも増大
しにくい。
【図１】本発明の一実施例に係る方法を適用した焼却炉
の概念構成図。
の概念構成図。
【図２】コンピュータシュミレーションによる解析の対
象とした焼却炉の構造と燃焼ガスの流速分布の概略を示
す構成図。
象とした焼却炉の構造と燃焼ガスの流速分布の概略を示
す構成図。
【図３】図２の焼却炉において本発明を用いないで稼動
したときの温度分布。
したときの温度分布。
【図４】図２の焼却炉において本発明を用いないで稼動
したときのＣＯの濃度分布を示す垂直断面図。
したときのＣＯの濃度分布を示す垂直断面図。
【図５】図２の焼却炉において本発明を用いないで稼動
したときのＣＯの濃度分布を示す水平断面図。
したときのＣＯの濃度分布を示す水平断面図。
【図６】図２の焼却炉において本発明を用いないで稼動
したときの煙道上流端近傍の乱流エネルギの分布状態を
示す垂直断面図。
したときの煙道上流端近傍の乱流エネルギの分布状態を
示す垂直断面図。
【図７】図２の焼却炉において本発明を用いないで稼動
したときの煙道上流端近傍の乱流エネルギの分布状態を
示す水平断面図。
したときの煙道上流端近傍の乱流エネルギの分布状態を
示す水平断面図。
【図８】噴射流体の流速を２５０ｍ／ｓに設定した場合
の図２の焼却炉の乱流エネルギの発生状況を示す垂直断
面図。
の図２の焼却炉の乱流エネルギの発生状況を示す垂直断
面図。
【図９】噴射流体の流速を２５０ｍ／ｓに設定した場合
の図２の焼却炉の乱流エネルギの発生状況を示す水平断
面図。
の図２の焼却炉の乱流エネルギの発生状況を示す水平断
面図。
【図１０】図８と図９における温度分布図。
【図１１】図８と図９におけるＣＯ濃度の分布を示す垂
直断面図。
直断面図。
【図１２】図８と図９におけるＣＯ濃度の分布を示す水
平断面図。
平断面図。
【図１３】噴射流体の流速を４００ｍ／ｓに設定した場
合の図２の焼却炉の乱流エネルギの発生状況を示す垂直
断面図。
合の図２の焼却炉の乱流エネルギの発生状況を示す垂直
断面図。
【図１４】噴射流体の流速を４００ｍ／ｓに設定した場
合の図２の焼却炉の乱流エネルギの発生状況を示す水平
断面図。
合の図２の焼却炉の乱流エネルギの発生状況を示す水平
断面図。
【図１５】図１３と図１４における温度分布図。
【図１６】図１３と図１４におけるＣＯ濃度の分布を示
す垂直断面図。
す垂直断面図。
【図１７】図１３と図１４におけるＣＯ濃度の分布を示
す水平断面図。
す水平断面図。
１ 燃焼室 ２ 炉床 ３ 投入口 ４ 煙道 ４ａ 煙道上流端 ５ 噴射ノズル ６ コンプレッサ ８ 加温手段 ９ 排ガス測定用センサ １０ 温度センサ １１ コントロールユニット
【手続補正書】
【提出日】平成１１年１１月１１日（１９９９．１１．
１１）
１１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１０】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K062 AA01 AB01 AC01 BA02 BB02 BB03 CA01 CB08 DA01 DA22 DA23 DA24 DA25 DA26 DB05 DB08 EA00 EA05 EB28 EB29 EB36 3K065 AA01 AB01 AC01 BA04 BA07 BA08 GA04 GA07 GA12 GA22 GA24 GA33 GA35 GA45 GA53
Claims (6)
- 【請求項１】焼却炉の煙道の上流側端部近傍位置に、焼
却炉から排出される排ガス量の１／１０以下の量の加温
した噴射流体を、２５０ｍ／ｓ以上の速度で吹き込み、
噴射域周辺の通過燃焼ガス流に火炎伝播を生じさせる乱
流エネルギを付与する、 ことを特徴とする焼却炉の燃焼方法。 - 【請求項２】焼却炉の煙道の上流側端部近傍位置に、通
過燃焼ガス流を横切るようにノズルを挿入し、ノズル外
周面に形成した噴射孔から、焼却炉より排出される排ガ
ス量の１／１０以下の量の加温した噴射流体をノズル外
周の全方位方向に２５０ｍ／ｓ以上の速度で噴出し、噴
射域周辺の通過燃焼ガス流に火炎伝播を生じさせる乱流
エネルギを付与する、 ことを特徴とする焼却炉の燃焼方法。 - 【請求項３】前記噴射流体が、煙道上流側端部の縦断面
のほぼ全域にわたるように噴射される、 請求項１もしくは２記載の燃焼方法。 - 【請求項４】１００度ｃ以上に加温した前記噴射流体
を、排ガスの１／２０の量、燃焼ガス流れに吹き込む、 請求項１もしくは２記載の焼却炉の燃焼方法。 - 【請求項５】前記噴射流体を、焼却炉内の燃焼熱を利用
して加温する、 請求項１もしくは２記載の燃焼方法。 - 【請求項６】前記噴射流体を、燃焼流れ中に複数個所か
ら吹き込み、その総量が排ガス量の１／１０以下であ
る、 請求項１記載の燃焼方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31313899A JP2001132916A (ja) | 1999-11-02 | 1999-11-02 | 焼却炉の燃焼方法。 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31313899A JP2001132916A (ja) | 1999-11-02 | 1999-11-02 | 焼却炉の燃焼方法。 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001132916A true JP2001132916A (ja) | 2001-05-18 |
Family
ID=18037564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31313899A Pending JP2001132916A (ja) | 1999-11-02 | 1999-11-02 | 焼却炉の燃焼方法。 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001132916A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019178808A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | 川崎重工業株式会社 | 廃棄物焼却炉 |
-
1999
- 1999-11-02 JP JP31313899A patent/JP2001132916A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019178808A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | 川崎重工業株式会社 | 廃棄物焼却炉 |
| JP7027227B2 (ja) | 2018-03-30 | 2022-03-01 | 川崎重工業株式会社 | 廃棄物焼却炉 |
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|---|---|---|---|
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| A072 | Dismissal of procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A073 Effective date: 20070515 |