JP2003227604A - 焼却炉および焼却炉の燃焼排ガス再循環方法 - Google Patents
焼却炉および焼却炉の燃焼排ガス再循環方法Info
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- JP2003227604A JP2003227604A JP2002027526A JP2002027526A JP2003227604A JP 2003227604 A JP2003227604 A JP 2003227604A JP 2002027526 A JP2002027526 A JP 2002027526A JP 2002027526 A JP2002027526 A JP 2002027526A JP 2003227604 A JP2003227604 A JP 2003227604A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 排ガスの持つ顕熱を有効に利用し、なおか
つ、その酸素濃度の低さを有効に使用することによっ
て、ＮＯｘ及びＤＸＮ類またはＮ２Ｏを有効に低減する
ことができる焼却炉および焼却炉の燃焼排ガス再循環方
法を提供する。 【解決手段】 被焼却物を燃焼する流動層１０７と、流
動層１０７で発生する可燃ガスを燃焼する高温二次燃焼
領域１０８を有する流動床式焼却炉１０１において、高
温二次燃焼領域１０８の直下流側である炉頂１０９の高
温燃焼ガスを空気、水蒸気あるいは排ガスを駆動流体１
１２とするエジェクタ１２２により、流動層１０７の上
部である還元領域１０６から流動層１０７の主燃焼が起
こっている部分に再循環する流動床式焼却炉１０１の構
成とする。
つ、その酸素濃度の低さを有効に使用することによっ
て、ＮＯｘ及びＤＸＮ類またはＮ２Ｏを有効に低減する
ことができる焼却炉および焼却炉の燃焼排ガス再循環方
法を提供する。 【解決手段】 被焼却物を燃焼する流動層１０７と、流
動層１０７で発生する可燃ガスを燃焼する高温二次燃焼
領域１０８を有する流動床式焼却炉１０１において、高
温二次燃焼領域１０８の直下流側である炉頂１０９の高
温燃焼ガスを空気、水蒸気あるいは排ガスを駆動流体１
１２とするエジェクタ１２２により、流動層１０７の上
部である還元領域１０６から流動層１０７の主燃焼が起
こっている部分に再循環する流動床式焼却炉１０１の構
成とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、都市ゴミや産業廃
棄物等の焼却に用いられる焼却炉および焼却炉の燃焼排
ガス再循環方法に関し、特に主燃焼領域で発生する可燃
ガスを燃焼する二次燃焼領域の直下流側の燃焼排ガスを
主燃焼領域の上部に再循環する焼却炉および焼却炉の燃
焼排ガス再循環方法に関する。
棄物等の焼却に用いられる焼却炉および焼却炉の燃焼排
ガス再循環方法に関し、特に主燃焼領域で発生する可燃
ガスを燃焼する二次燃焼領域の直下流側の燃焼排ガスを
主燃焼領域の上部に再循環する焼却炉および焼却炉の燃
焼排ガス再循環方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、都市ゴミや産業廃棄物等の焼
却炉の高効率化が急速に進みつつある。リサイクル法に
見られるように有効な資源回収、未利用エネルギー回
収、処理物の資源化等廃棄物有効利用への取組みも強化
されつつある。また、有害物質の安定処理に対しては、
ダイオキシン（ＤＸＮ）等微量汚染物質等の抑制など廃
棄物処理に要求される課題は多い。
却炉の高効率化が急速に進みつつある。リサイクル法に
見られるように有効な資源回収、未利用エネルギー回
収、処理物の資源化等廃棄物有効利用への取組みも強化
されつつある。また、有害物質の安定処理に対しては、
ダイオキシン（ＤＸＮ）等微量汚染物質等の抑制など廃
棄物処理に要求される課題は多い。
【０００３】近年、環境負荷低減を目標に各種次世代炉
が提案されている。都市ゴミ焼却炉の排ガス対策は低Ｎ
Ｏｘ燃焼技術から、ＤＸＮ低減技術へと移ってきたが、
ＤＸＮ低減とＮＯｘ低減を両立することは非常に困難な
課題である。
が提案されている。都市ゴミ焼却炉の排ガス対策は低Ｎ
Ｏｘ燃焼技術から、ＤＸＮ低減技術へと移ってきたが、
ＤＸＮ低減とＮＯｘ低減を両立することは非常に困難な
課題である。
【０００４】ＮＯｘは生成由来により、Ｆｕｅｌ ＮＯ
ｘとＴｈｅｒｍａｌ ＮＯｘがある。都市ゴミ中に含ま
れている窒素分よりＮＨ３、ＨＣＮ等を経由して生成さ
れるＮＯｘがＦｕｅｌ ＮＯｘと呼ばれ、高温化で主と
して空気中の窒素から発生するＮＯｘがＴｈｅｒｍａｌ
ＮＯｘと呼ばれている。都市ゴミ焼却炉から排出され
るＮＯｘはその８０％がＦｕｅｌ ＮＯｘであると言わ
れている。
ｘとＴｈｅｒｍａｌ ＮＯｘがある。都市ゴミ中に含ま
れている窒素分よりＮＨ３、ＨＣＮ等を経由して生成さ
れるＮＯｘがＦｕｅｌ ＮＯｘと呼ばれ、高温化で主と
して空気中の窒素から発生するＮＯｘがＴｈｅｒｍａｌ
ＮＯｘと呼ばれている。都市ゴミ焼却炉から排出され
るＮＯｘはその８０％がＦｕｅｌ ＮＯｘであると言わ
れている。
【０００５】Ｆｕｅｌ ＮＯｘの抑制手段としては、二
段燃焼法が知られている。二段燃焼法とは、主燃焼領域
を還元雰囲気として、ＮＨ３、ＨＣＮを経由して発生す
るＮＯを還元してＮ２にし、その後、二次空気を導入し
て、ＣＯを完全に燃焼させるという方法である。一方、
ＤＸＮの抑制手段としては、熱的分解処理が知られてい
る。熱的分解処理は高温で未燃ガスと酸化剤を良く混合
し、時間をかけて燃焼させることが必要である。したが
って、ＤＸＮの抑制手段とＮＯｘの抑制手段とは相反す
る燃焼方法が要求される。
段燃焼法が知られている。二段燃焼法とは、主燃焼領域
を還元雰囲気として、ＮＨ３、ＨＣＮを経由して発生す
るＮＯを還元してＮ２にし、その後、二次空気を導入し
て、ＣＯを完全に燃焼させるという方法である。一方、
ＤＸＮの抑制手段としては、熱的分解処理が知られてい
る。熱的分解処理は高温で未燃ガスと酸化剤を良く混合
し、時間をかけて燃焼させることが必要である。したが
って、ＤＸＮの抑制手段とＮＯｘの抑制手段とは相反す
る燃焼方法が要求される。
【０００６】また、二段燃焼法は低空気比燃焼法と言わ
れ、低ＮＯｘ燃焼法として実用されたが、ＣＯの排出、
ボイラの腐食等のトラブルを抱えていた。更に、ＣＯ量
とＤＸＮ量とは相関があり、低空気比燃焼法はＤＸＮ抑
制の観点から使用されなくなっている。
れ、低ＮＯｘ燃焼法として実用されたが、ＣＯの排出、
ボイラの腐食等のトラブルを抱えていた。更に、ＣＯ量
とＤＸＮ量とは相関があり、低空気比燃焼法はＤＸＮ抑
制の観点から使用されなくなっている。
【０００７】そこで、上記課題を解決するべく、従来の
二段燃焼技術に高温の排ガス再循環技術を組合わせるこ
とにより、ＤＸＮ低減とＮＯｘ低減を両立させるべく、
第２７５８０９０号特許のように、循環送風機により、
集塵装置下流の排ガスを一次燃焼領域（主燃焼領域）の
上部から二次燃焼領域に循環する排ガス再循環技術が開
示されている。
二段燃焼技術に高温の排ガス再循環技術を組合わせるこ
とにより、ＤＸＮ低減とＮＯｘ低減を両立させるべく、
第２７５８０９０号特許のように、循環送風機により、
集塵装置下流の排ガスを一次燃焼領域（主燃焼領域）の
上部から二次燃焼領域に循環する排ガス再循環技術が開
示されている。
【０００８】しかし、これまで実用されてきたストーカ
式焼却炉に適用されてきた排ガス再循環技術において
は、都市ゴミ焼却炉の排ガスが大量のダストを含み、ま
た、それ自身が腐食性ガスであることから、集塵装置
（主としてバグフィルタ）を通して除塵した排ガスを循
環していた。また、その多くは一次空気、特に酸素分を
多く必要としない乾燥空気として再循環することによる
顕熱利用であるが、ダスト分を落とした排ガスは既に２
００℃以下（集塵装置下流での排ガス温度は１７０℃〜
２００℃）であり、顕熱利用といえども限界があった。
更に、循環送風機である通常のブロアで扱える温度は３
００℃程度であり、高温の排ガスをそのまま循環するこ
とが困難であった。
式焼却炉に適用されてきた排ガス再循環技術において
は、都市ゴミ焼却炉の排ガスが大量のダストを含み、ま
た、それ自身が腐食性ガスであることから、集塵装置
（主としてバグフィルタ）を通して除塵した排ガスを循
環していた。また、その多くは一次空気、特に酸素分を
多く必要としない乾燥空気として再循環することによる
顕熱利用であるが、ダスト分を落とした排ガスは既に２
００℃以下（集塵装置下流での排ガス温度は１７０℃〜
２００℃）であり、顕熱利用といえども限界があった。
更に、循環送風機である通常のブロアで扱える温度は３
００℃程度であり、高温の排ガスをそのまま循環するこ
とが困難であった。
【０００９】更に、現状、下水汚泥の多くは流動床焼却
炉により焼却処理されている。流動床焼却炉は低温で燃
焼反応が進行するため、地球温暖化ガスであるＮ２Ｏの
排出が他の燃焼方式の焼却炉に対して顕著に排出量が多
いことがわかっている。また、下水汚泥には比較的窒素
分が多く、Ｆｕｅｌ ＮＯｘの排出も多い。したがっ
て、下水汚泥焼却炉の排ガス対策は、ＮＯｘと同時にＮ
２Ｏをも抑制する必要がある。Ｎ２Ｏの抑制手段として
は、ＤＸＮと同様に熱的分解処理が知られている。高温
で維持することにより分解が可能である。従って、Ｎ２
Ｏ抑制手段とＮＯｘ抑制手段とは相反する燃焼方法が要
求されている。
炉により焼却処理されている。流動床焼却炉は低温で燃
焼反応が進行するため、地球温暖化ガスであるＮ２Ｏの
排出が他の燃焼方式の焼却炉に対して顕著に排出量が多
いことがわかっている。また、下水汚泥には比較的窒素
分が多く、Ｆｕｅｌ ＮＯｘの排出も多い。したがっ
て、下水汚泥焼却炉の排ガス対策は、ＮＯｘと同時にＮ
２Ｏをも抑制する必要がある。Ｎ２Ｏの抑制手段として
は、ＤＸＮと同様に熱的分解処理が知られている。高温
で維持することにより分解が可能である。従って、Ｎ２
Ｏ抑制手段とＮＯｘ抑制手段とは相反する燃焼方法が要
求されている。
【００１０】
【発明の解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みてされたものであり、排ガスの持つ顕熱を有効に利
用し、かつ、その酸素濃度の低さを有効に使用すること
によって、都市ごみ焼却に於いてはＮＯｘと同時にＤＸ
Ｎ類を、下水汚泥焼却に関してはＮＯｘと同時にＮ２Ｏ
を、有効に低減することが可能である焼却炉および焼却
炉の燃焼排ガス再循環方法を提供するものである。
鑑みてされたものであり、排ガスの持つ顕熱を有効に利
用し、かつ、その酸素濃度の低さを有効に使用すること
によって、都市ごみ焼却に於いてはＮＯｘと同時にＤＸ
Ｎ類を、下水汚泥焼却に関してはＮＯｘと同時にＮ２Ｏ
を、有効に低減することが可能である焼却炉および焼却
炉の燃焼排ガス再循環方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１に記載の焼却炉は、被焼却物を燃焼する主燃焼領域
と、主燃焼領域で発生する可燃ガスを燃焼する二次燃焼
領域とを有する焼却炉において、前記二次燃焼領域の直
下流側の燃焼排ガスを、前記主燃焼領域の上部から主燃
焼領域に向けて噴出する噴出手段を備えていることを特
徴としている。
項１に記載の焼却炉は、被焼却物を燃焼する主燃焼領域
と、主燃焼領域で発生する可燃ガスを燃焼する二次燃焼
領域とを有する焼却炉において、前記二次燃焼領域の直
下流側の燃焼排ガスを、前記主燃焼領域の上部から主燃
焼領域に向けて噴出する噴出手段を備えていることを特
徴としている。
【００１２】この構成によると、高温・低酸素濃度であ
る二次燃焼領域の直下流のガスを主燃焼領域の上部から
主燃焼領域に向けて噴出することができ、炎部分を高温
かつ低酸素にすることができる。このため、固体燃焼で
生成したＦｕｅｌ ＮＯｘの前駆物質であるＮＨ３、Ｈ
ＣＮを気相反応でＮ２に還元することが可能となる。ま
た、主燃焼領域の上部に高温域を形成できることにな
り、排ガスの高温領域の滞留時間を長くでき、ＤＸＮ類
あるいはＮ２Ｏの分解を促進することが可能となる。
る二次燃焼領域の直下流のガスを主燃焼領域の上部から
主燃焼領域に向けて噴出することができ、炎部分を高温
かつ低酸素にすることができる。このため、固体燃焼で
生成したＦｕｅｌ ＮＯｘの前駆物質であるＮＨ３、Ｈ
ＣＮを気相反応でＮ２に還元することが可能となる。ま
た、主燃焼領域の上部に高温域を形成できることにな
り、排ガスの高温領域の滞留時間を長くでき、ＤＸＮ類
あるいはＮ２Ｏの分解を促進することが可能となる。
【００１３】請求項２に記載の焼却炉は、請求項１に記
載の焼却炉であって、前記噴出手段は、駆動流体のエジ
ェクタ効果を利用した噴出手段であることを特徴として
いる。
載の焼却炉であって、前記噴出手段は、駆動流体のエジ
ェクタ効果を利用した噴出手段であることを特徴として
いる。
【００１４】この構成によると、エジェクタ効果を利用
することにより、高温のガスを主燃焼領域に向けて吹き
込むことが可能となる。
することにより、高温のガスを主燃焼領域に向けて吹き
込むことが可能となる。
【００１５】請求項３に記載の焼却炉は、請求項１また
は２に記載の焼却炉であって、前記駆動流体が空気、蒸
気、バグフィルター出口のガスのいずれか、もしくはそ
れら２種以上からなる混合体であることを特徴としてい
る。
は２に記載の焼却炉であって、前記駆動流体が空気、蒸
気、バグフィルター出口のガスのいずれか、もしくはそ
れら２種以上からなる混合体であることを特徴としてい
る。
【００１６】この構成によると、二次燃焼領域の直下流
側のガス酸素濃度を酸素リッチ側に調整することがで
き、同時に一部ＣＯを燃焼させることが可能となる。ま
た、低酸素濃度の排ガスを主燃焼領域に吹き込むことに
より、二段燃焼の効果を強化することができ、ＮＯｘの
低減が可能となる。
側のガス酸素濃度を酸素リッチ側に調整することがで
き、同時に一部ＣＯを燃焼させることが可能となる。ま
た、低酸素濃度の排ガスを主燃焼領域に吹き込むことに
より、二段燃焼の効果を強化することができ、ＮＯｘの
低減が可能となる。
【００１７】請求項４に記載の焼却炉は、請求項１乃至
３のいずれかに記載の焼却炉であって、前記噴出手段に
より前記主燃焼領域に向けて噴出するガスの温度が４０
０℃以上であることを特徴としている。
３のいずれかに記載の焼却炉であって、前記噴出手段に
より前記主燃焼領域に向けて噴出するガスの温度が４０
０℃以上であることを特徴としている。
【００１８】この構成によると、フィルターを通過して
排ガスを再循環した場合と比べて、主燃焼領域に向けて
噴出する排ガスの温度が高温である。また、常温で排ガ
スを再循環させた場合や、排ガスの再循環をしない場合
と比べてＣＯとＮＯｘを削減することができる。
排ガスを再循環した場合と比べて、主燃焼領域に向けて
噴出する排ガスの温度が高温である。また、常温で排ガ
スを再循環させた場合や、排ガスの再循環をしない場合
と比べてＣＯとＮＯｘを削減することができる。
【００１９】請求項５に記載の焼却炉の燃焼排ガス再循
環方法は、被焼却物を燃焼する主燃焼領域と、主燃焼領
域で発生する可燃ガスを燃焼する二次燃焼領域とを有す
る焼却炉の燃焼排ガス再循環方法において、前記二次燃
焼領域の直下流側の燃焼排ガスを、前記主燃焼領域の上
部から噴出手段により主燃焼領域に向けて噴出し、燃焼
排ガスを再循環することを特徴としている。
環方法は、被焼却物を燃焼する主燃焼領域と、主燃焼領
域で発生する可燃ガスを燃焼する二次燃焼領域とを有す
る焼却炉の燃焼排ガス再循環方法において、前記二次燃
焼領域の直下流側の燃焼排ガスを、前記主燃焼領域の上
部から噴出手段により主燃焼領域に向けて噴出し、燃焼
排ガスを再循環することを特徴としている。
【００２０】この構成によると、高温・低酸素濃度であ
る二次燃焼領域の直下流のガスを主燃焼領域の上部から
主燃焼領域に向けて噴出することができ、炎部分を高温
かつ低酸素にすることができる。このため、固体燃焼で
生成するＦｕｅｌ ＮＯｘの含窒素中間生成物であるＮ
Ｈ３、ＨＣＮを気相反応でＮ２に還元することが可能と
なる。また、主燃焼領域の上部に高温域を形成できるこ
とになり、排ガスの高温領域の滞留時間を長くでき、Ｄ
ＸＮ類あるいはＮ２Ｏの分解を促進することが可能とな
る。
る二次燃焼領域の直下流のガスを主燃焼領域の上部から
主燃焼領域に向けて噴出することができ、炎部分を高温
かつ低酸素にすることができる。このため、固体燃焼で
生成するＦｕｅｌ ＮＯｘの含窒素中間生成物であるＮ
Ｈ３、ＨＣＮを気相反応でＮ２に還元することが可能と
なる。また、主燃焼領域の上部に高温域を形成できるこ
とになり、排ガスの高温領域の滞留時間を長くでき、Ｄ
ＸＮ類あるいはＮ２Ｏの分解を促進することが可能とな
る。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
にかかる焼却炉の一実施形態例について説明する。
にかかる焼却炉の一実施形態例について説明する。
【００２２】図１は、本発明に係る焼却炉の実施形態の
一例を示したものであり、流動床式焼却炉の概略図であ
る。
一例を示したものであり、流動床式焼却炉の概略図であ
る。
【００２３】図１に示すように、流動床式焼却炉１０１
は、供給機１０２が設けられ、それに続いて主燃焼領域
である流動層１０７があり、その上部には高温二次燃焼
領域１０８が設けられ、炉頂１０９に続くように構成さ
れている。また、炉頂１０９から流動層１０７の上方に
向かって高温排ガスを循環させる排ガス再循環装置１２
０が構成されている。被焼却物は供給機１０２により、
焼却炉１０１内へと供給される。
は、供給機１０２が設けられ、それに続いて主燃焼領域
である流動層１０７があり、その上部には高温二次燃焼
領域１０８が設けられ、炉頂１０９に続くように構成さ
れている。また、炉頂１０９から流動層１０７の上方に
向かって高温排ガスを循環させる排ガス再循環装置１２
０が構成されている。被焼却物は供給機１０２により、
焼却炉１０１内へと供給される。
【００２４】流動層１０７の下方には、風箱１０７ａを
有している。流動層１０７では、風箱１０７ａから供給
される一次燃焼空気１１０により燃焼が行われ、不燃物
が不燃物排出装置１０３に排出される。流動層１０７で
は、乾燥して揮発したごみの可燃分が気相で燃焼する。
ここで、流動層１０７とは分散器１０４の上方であっ
て、二次燃焼空気導入位置よりも上流側の領域である。
ここで、二次燃焼空気導入位置とは、二次燃焼空気１１
１を供給する二次燃焼空気流入口１１１ａの位置をい
う。
有している。流動層１０７では、風箱１０７ａから供給
される一次燃焼空気１１０により燃焼が行われ、不燃物
が不燃物排出装置１０３に排出される。流動層１０７で
は、乾燥して揮発したごみの可燃分が気相で燃焼する。
ここで、流動層１０７とは分散器１０４の上方であっ
て、二次燃焼空気導入位置よりも上流側の領域である。
ここで、二次燃焼空気導入位置とは、二次燃焼空気１１
１を供給する二次燃焼空気流入口１１１ａの位置をい
う。
【００２５】高温二次燃焼領域１０８は、二次燃焼空気
導入位置よりも下流側の炉内燃焼空間で、炉出口までの
領域である。流動層１０７と二次燃焼領域１０８との境
界である二次燃焼空気導入位置には、二次燃焼空気１１
１を供給する二次燃焼空気流入口１１１ａが設けられて
いる。ここから供給される二次燃焼空気１１１によっ
て、流動層１０７における燃焼によって生じた燃焼ガス
のうち、流動層１０７で燃焼しきれなかった未燃ガスを
二次燃焼空気１１１と混合し完全に燃焼させる。なお、
ここでいう二次燃焼空気１１１とは、実質的に空気程度
の酸素濃度を有する気体を指している。
導入位置よりも下流側の炉内燃焼空間で、炉出口までの
領域である。流動層１０７と二次燃焼領域１０８との境
界である二次燃焼空気導入位置には、二次燃焼空気１１
１を供給する二次燃焼空気流入口１１１ａが設けられて
いる。ここから供給される二次燃焼空気１１１によっ
て、流動層１０７における燃焼によって生じた燃焼ガス
のうち、流動層１０７で燃焼しきれなかった未燃ガスを
二次燃焼空気１１１と混合し完全に燃焼させる。なお、
ここでいう二次燃焼空気１１１とは、実質的に空気程度
の酸素濃度を有する気体を指している。
【００２６】排ガス再循環装置１２０は、排ガス再循環
ライン１２１、噴出手段であるエジェクタ１２２、駆動
流体１１２、図示されないブロワーから構成されてい
る。排ガス再循環装置１２０では、高温排ガスは、高温
二次燃焼領域１０８の直下流側である炉頂１０９から排
ガス再循環ライン１２１によって圧縮空気１１２ととも
にエジェクタ１２２まで送られるのが好ましい。ここ
で、高温二次燃焼領域１０８の直下流側とは、高温二次
燃焼領域１０８の下流でありかつ焼却炉１０１の本体か
ら排出される前の部分であって、二次燃焼は完了してい
るがガス冷却装置などを経ていない焼却炉１０１内の部
分をいう。
ライン１２１、噴出手段であるエジェクタ１２２、駆動
流体１１２、図示されないブロワーから構成されてい
る。排ガス再循環装置１２０では、高温排ガスは、高温
二次燃焼領域１０８の直下流側である炉頂１０９から排
ガス再循環ライン１２１によって圧縮空気１１２ととも
にエジェクタ１２２まで送られるのが好ましい。ここ
で、高温二次燃焼領域１０８の直下流側とは、高温二次
燃焼領域１０８の下流でありかつ焼却炉１０１の本体か
ら排出される前の部分であって、二次燃焼は完了してい
るがガス冷却装置などを経ていない焼却炉１０１内の部
分をいう。
【００２７】そして、高温排ガスは、ブロワーで昇圧さ
れた空気を駆動流体として、エジェクタ１２２により流
動層１０７の上部の還元領域１０６に向けて噴出手段１
２２により噴出される。ここで、流動層１０７の上部と
は、高温二次燃焼領域１０８よりも手前（上流）の還元
領域１０６の部分をいい、噴出手段１２２を流動層１０
７の火炎に向かって吹き付けることができるように構成
することができる部分をいう。従って、エジェクタ１２
２は、二次燃焼空気流入口１１１ａの手前（上流）付近
の還元領域１０６から、流動層１０７の火炎に向かって
高温排ガスを吹き込むように構成されることが望まし
い。
れた空気を駆動流体として、エジェクタ１２２により流
動層１０７の上部の還元領域１０６に向けて噴出手段１
２２により噴出される。ここで、流動層１０７の上部と
は、高温二次燃焼領域１０８よりも手前（上流）の還元
領域１０６の部分をいい、噴出手段１２２を流動層１０
７の火炎に向かって吹き付けることができるように構成
することができる部分をいう。従って、エジェクタ１２
２は、二次燃焼空気流入口１１１ａの手前（上流）付近
の還元領域１０６から、流動層１０７の火炎に向かって
高温排ガスを吹き込むように構成されることが望まし
い。
【００２８】なお、排ガス再循環装置１２０は、図２に
示すように、再循環排ガスを炉頂１０９から排ガス再循
環ライン１２１よって圧縮空気１１２とともに還元領域
１０６に再循環させるだけではなく、一次燃焼空気１０
１として再循環することも可能である。
示すように、再循環排ガスを炉頂１０９から排ガス再循
環ライン１２１よって圧縮空気１１２とともに還元領域
１０６に再循環させるだけではなく、一次燃焼空気１０
１として再循環することも可能である。
【００２９】上記の構成において、本実施の形態にかか
る流動床式焼却炉１０１の動作について説明する。
る流動床式焼却炉１０１の動作について説明する。
【００３０】本実施の形態に係る流動床式焼却炉１０１
を用いると、酸素濃度の低い高温排ガスが炉頂１０９か
ら還元領域１０６へ高温のまま再循環される。すなわ
ち、炉頂における燃焼ガスの温度は９００℃前後であ
り、エジェクタ１２２に使用する駆動流体１１２が常温
空気であれば、流量比１の場合には、再循環された排ガ
スの温度は４５０℃程度となる。また、炉頂における燃
焼ガスの酸素濃度を６〜７％とすると、再循環された排
ガスの酸素濃度は１４％程度となる。更に、再循環され
たガスは運動量を持っているため、撹拌効果も期待でき
る。
を用いると、酸素濃度の低い高温排ガスが炉頂１０９か
ら還元領域１０６へ高温のまま再循環される。すなわ
ち、炉頂における燃焼ガスの温度は９００℃前後であ
り、エジェクタ１２２に使用する駆動流体１１２が常温
空気であれば、流量比１の場合には、再循環された排ガ
スの温度は４５０℃程度となる。また、炉頂における燃
焼ガスの酸素濃度を６〜７％とすると、再循環された排
ガスの酸素濃度は１４％程度となる。更に、再循環され
たガスは運動量を持っているため、撹拌効果も期待でき
る。
【００３１】次に、小型実験装置を使用した都市ごみの
燃焼実験結果について説明する。
燃焼実験結果について説明する。
【００３２】排ガス再循環量を８％、酸素濃度を５．６
％とした実験条件でのＮＯｘを実測した場合、ＮＯｘの
実測値は、排ガス再循環がない場合が２５０ｐｐｍ、常
温で排ガスを再循環した場合が１４０ｐｐｍ、４００℃
で排ガスを再循環した場合が１２０ｐｐｍとなった。
％とした実験条件でのＮＯｘを実測した場合、ＮＯｘの
実測値は、排ガス再循環がない場合が２５０ｐｐｍ、常
温で排ガスを再循環した場合が１４０ｐｐｍ、４００℃
で排ガスを再循環した場合が１２０ｐｐｍとなった。
【００３３】従って、本実施の形態に係る流動床式焼却
炉１０１を用いると、高温・低酸素濃度の二次燃焼領域
１０８の直下流のガスを流動層１０７の上部である還元
領域１０６に向けて噴出することにより、炎部分を高温
且つ低酸素にすることができるため、固体燃焼で生成し
たＦｕｅｌ ＮＯｘの前駆物質であるＮＨ３、ＨＣＮを
気相反応でＮ２に還元することが可能となる。また、流
動層１０７の上部である還元領域に高温域を形成できる
ことになり、排ガスの高温領域の滞留時間を長くでき、
Ｎ２Ｏの分解を促進することが可能となる。
炉１０１を用いると、高温・低酸素濃度の二次燃焼領域
１０８の直下流のガスを流動層１０７の上部である還元
領域１０６に向けて噴出することにより、炎部分を高温
且つ低酸素にすることができるため、固体燃焼で生成し
たＦｕｅｌ ＮＯｘの前駆物質であるＮＨ３、ＨＣＮを
気相反応でＮ２に還元することが可能となる。また、流
動層１０７の上部である還元領域に高温域を形成できる
ことになり、排ガスの高温領域の滞留時間を長くでき、
Ｎ２Ｏの分解を促進することが可能となる。
【００３４】なお、本発明に係る焼却炉は、前記実施例
に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した
限りにおいて様々な設計変更が可能である。
に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した
限りにおいて様々な設計変更が可能である。
【００３５】例えば、前記実施形態における流動床式焼
却炉１０１では、二次燃焼領域１０８の直下流側である
炉頂１０９から高温排ガスを再循環している。しかし、
二次燃焼領域の直下流側であれば、二次燃焼領域の下流
でありかつ焼却炉の本体から排出される前の部分であっ
て、二次燃焼は完了しているがガス冷却装置などを経て
いない焼却炉内の部分から高温排ガスを再循環すればよ
い。従って、炉頂よりも下流側から高温排ガスを再循環
してもよい。
却炉１０１では、二次燃焼領域１０８の直下流側である
炉頂１０９から高温排ガスを再循環している。しかし、
二次燃焼領域の直下流側であれば、二次燃焼領域の下流
でありかつ焼却炉の本体から排出される前の部分であっ
て、二次燃焼は完了しているがガス冷却装置などを経て
いない焼却炉内の部分から高温排ガスを再循環すればよ
い。従って、炉頂よりも下流側から高温排ガスを再循環
してもよい。
【００３６】また、前記実施形態における流動床式焼却
炉１０１では、二次燃焼空気流入口１１１ａの手前（上
流）付近から、流動層１０７の火炎の頂点に向かって高
温排ガスを吹き込むようにエジェクタ１２２を構成して
いる。しかし、流動層の上部である二次燃焼領域よりも
手前（上流）の還元領域の部分であれば、流動層の火炎
に向かって吹き付けることができるようにエジェクタを
構成してもよい。従って、流動層の上部であれば二次燃
焼空気流入口から離れた部分から、火炎の上部に向かっ
て高温ガスを吹き込むようにエジェクタを構成しても良
い。
炉１０１では、二次燃焼空気流入口１１１ａの手前（上
流）付近から、流動層１０７の火炎の頂点に向かって高
温排ガスを吹き込むようにエジェクタ１２２を構成して
いる。しかし、流動層の上部である二次燃焼領域よりも
手前（上流）の還元領域の部分であれば、流動層の火炎
に向かって吹き付けることができるようにエジェクタを
構成してもよい。従って、流動層の上部であれば二次燃
焼空気流入口から離れた部分から、火炎の上部に向かっ
て高温ガスを吹き込むようにエジェクタを構成しても良
い。
【００３７】また、前記実施形態における焼却炉１０１
では、駆動流体１１２としてブロワーで昇圧された空気
を使用しているが、駆動流体１１２を水蒸気とすること
が可能である。エジェクタ駆動流体１１２を水蒸気とす
れば、酸素濃度は０％であるので、再循環排ガスと混合
後のガスの酸素濃度は３〜４％となる。一般に、都市ゴ
ミ焼却施設では、ボイラ、発電付きの施設が増えてお
り、蒸気はプロセスから調達可能である。この場合、蒸
気温度は、２５０〜４００℃程度であり、流量比１では
炉内に吹き込まれる再循環排ガスの温度は５００℃程度
になる。
では、駆動流体１１２としてブロワーで昇圧された空気
を使用しているが、駆動流体１１２を水蒸気とすること
が可能である。エジェクタ駆動流体１１２を水蒸気とす
れば、酸素濃度は０％であるので、再循環排ガスと混合
後のガスの酸素濃度は３〜４％となる。一般に、都市ゴ
ミ焼却施設では、ボイラ、発電付きの施設が増えてお
り、蒸気はプロセスから調達可能である。この場合、蒸
気温度は、２５０〜４００℃程度であり、流量比１では
炉内に吹き込まれる再循環排ガスの温度は５００℃程度
になる。
【００３８】更に、焼却炉の排ガスは、通常バグフィル
ターでダスト除去を行っており、このバグフィルター出
口のガスをブーストアップしてエジェクタ駆動流体１１
２とすることが可能である。この場合、５００℃レベル
で、酸素濃度６〜７％の再循環排ガスを炉内に供給する
ことができる。駆動流体１１２は、空気、蒸気、バグフ
ィルター出口のガス、およびそれら２種以上からなる混
合体のいずれであっても良いが、駆動流体の酸素濃度を
５〜１５％程度になるように調整するのが好ましい。
ターでダスト除去を行っており、このバグフィルター出
口のガスをブーストアップしてエジェクタ駆動流体１１
２とすることが可能である。この場合、５００℃レベル
で、酸素濃度６〜７％の再循環排ガスを炉内に供給する
ことができる。駆動流体１１２は、空気、蒸気、バグフ
ィルター出口のガス、およびそれら２種以上からなる混
合体のいずれであっても良いが、駆動流体の酸素濃度を
５〜１５％程度になるように調整するのが好ましい。
【００３９】なお、前記実施形態における焼却炉は、流
動床式焼却炉であるが、それに限られない。
動床式焼却炉であるが、それに限られない。
【００４０】
【発明の効果】以上から、炉頂の燃焼ガスが持つ高温顕
熱を利用し、再循環することにより、主燃焼部の燃焼を
促進し、燃焼が安定する。なお、フィルター通過の排ガ
スを再循環した場合と比べて、循環する排ガスの温度が
高温である点で優れている。
熱を利用し、再循環することにより、主燃焼部の燃焼を
促進し、燃焼が安定する。なお、フィルター通過の排ガ
スを再循環した場合と比べて、循環する排ガスの温度が
高温である点で優れている。
【００４１】また、排ガス再循環する分は排ガスとして
流量が減少するため、ＤＸＮ等同等濃度であれば、大気
への排出量が減少することとなる。一般的な排ガス再循
環では、ボイラを通過するガス量は減少しないため、ボ
イラの持ち出し顕熱が減少せず、ボイラ効率の向上は望
めないが、ボイラ通過ガス量が減少するために持ち出し
顕熱が減少し、ボイラの効率が向上する。更に、ガス量
が低減されることにより、排ガス処理設備のコンパクト
化を図ることができる。
流量が減少するため、ＤＸＮ等同等濃度であれば、大気
への排出量が減少することとなる。一般的な排ガス再循
環では、ボイラを通過するガス量は減少しないため、ボ
イラの持ち出し顕熱が減少せず、ボイラ効率の向上は望
めないが、ボイラ通過ガス量が減少するために持ち出し
顕熱が減少し、ボイラの効率が向上する。更に、ガス量
が低減されることにより、排ガス処理設備のコンパクト
化を図ることができる。
【００４２】更に、再循環された排ガスが顕熱を持った
低酸素濃度ガスであることにより、Ｆｕｅｌ ＮＯｘの
効果的な抑制方法である二段燃焼効果で、再循環排ガス
を導入する撹拌効果によりＮＯの還元とＣＯの燃焼が行
われ、Ｆｕｅｌ ＮＯｘの生成を抑制することができ
る。
低酸素濃度ガスであることにより、Ｆｕｅｌ ＮＯｘの
効果的な抑制方法である二段燃焼効果で、再循環排ガス
を導入する撹拌効果によりＮＯの還元とＣＯの燃焼が行
われ、Ｆｕｅｌ ＮＯｘの生成を抑制することができ
る。
【００４３】また、エジェクタ効果を利用した噴出手段
を用いると、駆動流体の種類等を変化させることによ
り、酸素濃度が異なる再循環排ガスや、温度の異なる再
循環排ガスを吹き込むことが可能となる。
を用いると、駆動流体の種類等を変化させることによ
り、酸素濃度が異なる再循環排ガスや、温度の異なる再
循環排ガスを吹き込むことが可能となる。
【図１】本発明に係る焼却炉の実施形態の一例を示した
ものであり、流動床式焼却炉の概略図である。
ものであり、流動床式焼却炉の概略図である。
【図２】本発明に係る焼却炉の実施形態の別の一例を示
したものであり、流動床式焼却炉の概略図である。
したものであり、流動床式焼却炉の概略図である。
１０１ 流動床式焼却炉（焼却炉）
１０７ 流動層（主燃焼領域）
１０８ 高温二次燃焼領域（二次燃焼領域）
１１２ 駆動流体
１２２ エジェクタ（噴出手段）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｆ２３Ｃ 11/02 ３０２
// Ｆ２３Ｌ 17/00 ６０１ Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｇ
(72)発明者 秋山 勝哉
兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号
株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内
Ｆターム(参考） 3K064 AA01 AA03 AB01 AC02 AC05
AD08 BA09
3K070 DA02 DA05 DA06 DA55 DA75
3K078 AA04 AA05 AA08 CA03 CA11
CA24 CA27
Claims (5)
- 【請求項１】 被焼却物を燃焼する主燃焼領域と、主燃
焼領域で発生する可燃ガスを燃焼する二次燃焼領域とを
有する焼却炉において、前記二次燃焼領域の直下流側の
燃焼排ガスを、前記主燃焼領域の上部から主燃焼領域に
向けて噴出する噴出手段を備えていることを特徴とする
焼却炉。 - 【請求項２】 前記噴出手段は、駆動流体のエジェクタ
効果を利用した噴出手段であることを特徴とする請求項
１に記載の焼却炉。 - 【請求項３】 前記駆動流体が空気、蒸気、バグフィル
ター出口のガスのいずれか、もしくはそれら２種以上か
らなる混合体であることを特徴とする請求項１または２
に記載の焼却炉。 - 【請求項４】 前記噴出手段により前記主燃焼領域に向
けて噴出するガスの温度が４００℃以上であることを特
徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の焼却炉。 - 【請求項５】 被焼却物を燃焼する主燃焼領域と、主燃
焼領域で発生する可燃ガスを燃焼する二次燃焼領域とを
有する焼却炉の燃焼排ガス再循環方法において、前記二
次燃焼領域の直下流側の燃焼排ガスを、前記主燃焼領域
の上部から噴出手段により主燃焼領域に向けて噴出し、
燃焼排ガスを再循環することを特徴とする焼却炉の燃焼
排ガス再循環方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002027526A JP2003227604A (ja) | 2002-02-05 | 2002-02-05 | 焼却炉および焼却炉の燃焼排ガス再循環方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002027526A JP2003227604A (ja) | 2002-02-05 | 2002-02-05 | 焼却炉および焼却炉の燃焼排ガス再循環方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003227604A true JP2003227604A (ja) | 2003-08-15 |
Family
ID=27749005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002027526A Pending JP2003227604A (ja) | 2002-02-05 | 2002-02-05 | 焼却炉および焼却炉の燃焼排ガス再循環方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003227604A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009060885A1 (ja) * | 2007-11-07 | 2009-05-14 | Metawater Co., Ltd. | 流動焼却炉及びこれを用いた汚泥の流動焼却方法 |
| KR101533604B1 (ko) * | 2015-06-02 | 2015-07-06 | 주식회사 대경에스코 | 고온 ｆｇｒ을 이용한 저공해 연소장치 |
| CN105864755A (zh) * | 2016-03-30 | 2016-08-17 | 中国科学院工程热物理研究所 | 循环流化床富氧燃烧装置及其燃烧方法 |
| CN107448953A (zh) * | 2017-09-16 | 2017-12-08 | 张文瀚 | 一种固废处理装置 |
| WO2019107423A1 (ja) * | 2017-11-29 | 2019-06-06 | 川崎重工業株式会社 | 流動床炉及びその運転方法 |
-
2002
- 2002-02-05 JP JP2002027526A patent/JP2003227604A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN101849140B (zh) * | 2007-11-07 | 2012-09-26 | 美得华水务株式会社 | 流化焚烧炉和使用该流化焚烧炉的污泥的流化焚烧方法 |
| RU2476772C2 (ru) * | 2007-11-07 | 2013-02-27 | Метауотер Ко., Лтд. | Мусоросжигательная печь с псевдоожиженным слоем и способ сжигания донного осадка в такой печи (варианты) |
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| JP2019100576A (ja) * | 2017-11-29 | 2019-06-24 | 川崎重工業株式会社 | 流動床炉及びその運転方法 |
| CN111602003A (zh) * | 2017-11-29 | 2020-08-28 | 川崎重工业株式会社 | 流化床炉及其运转方法 |
| JP7103781B2 (ja) | 2017-11-29 | 2022-07-20 | 川崎重工業株式会社 | 流動床炉 |
| CN111602003B (zh) * | 2017-11-29 | 2022-09-30 | 川崎重工业株式会社 | 流化床炉及其运转方法 |
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|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050913 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20050927 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060207 |