JP2007046809A - 燃焼装置および燃焼方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 塩素分含有廃液、窒素分含有廃液、固体廃棄物をクリーンに焼却でき、かつ、クリンカーの生成や炉壁の消耗を容易に抑制することができる燃焼装置を提供する。
【解決手段】 燃焼装置１００は、廃液燃焼部２００にて、廃液燃焼炉体２１０内部で塩素分含有エマルジョン燃料をエマルジョン燃焼させ、中間処理部３００にて、エマルジョン燃焼排気ガスを第１，２の蓄熱体を用いて熱交換用空気と熱交換させて急冷する。そして、廃液および固体廃棄物燃焼部４００は、ロータリーキルン燃焼炉体４１０の閉塞部４１２側から導入され熱交換で発生する高温空気、および、ロータリーキルン燃焼炉体４１０の内部における軸方向略中央から供給される二次燃焼用空気により、固体廃棄物を高温空気燃焼させる。
【選択図】 図１
Description
本発明は、塩素分などのハロゲン分や窒素分を含有する廃液および固体廃棄物を燃焼する燃焼装置および燃焼方法に関する。
従来、廃棄物を燃焼する装置やその方法が知られている（例えば、特許文献１ないし特許文献４参照）。
また、このような廃棄物を燃焼するための一般的なロータリーキルン式の燃焼装置として、図３に示すような構成が知られている。
また、このような廃棄物を燃焼するための一般的なロータリーキルン式の燃焼装置として、図３に示すような構成が知られている。
特許文献１に記載のものは、廃棄物などを焼却するキルン式のガス化炉と、二次燃焼室および一次燃焼室を有する溶融炉と、を備えている。また、溶融炉に、蓄積バーナ機構を併設している。
そして、蓄積バーナ機構で高温化した燃焼用空気を、二次燃焼用空気送給管を介して溶融炉の燃焼バーナへ供給し、外部からの燃料供給手段からの燃料附加により、さらに１３００℃程度の高温の燃焼ガスとして溶融炉の二次燃焼室内に吹き込む。この高温空気の吹き込みにより、ガス化炉内で発生する熱分解ガス、焼却残さの高温完全燃焼が行われる。
そして、蓄積バーナ機構で高温化した燃焼用空気を、二次燃焼用空気送給管を介して溶融炉の燃焼バーナへ供給し、外部からの燃料供給手段からの燃料附加により、さらに１３００℃程度の高温の燃焼ガスとして溶融炉の二次燃焼室内に吹き込む。この高温空気の吹き込みにより、ガス化炉内で発生する熱分解ガス、焼却残さの高温完全燃焼が行われる。
特許文献２に記載のものは、一次燃焼室の長手方向に平行な側壁に、それぞれ複数の空気吹出口が長手方向に所定間隔でかつ上下に複数段にわたって配設されている。
そして、空気コンプレッサを作動させて空気吹出口から一次燃焼室内に圧搾空気を供給する。この圧搾空気の供給に際しては、燃焼開始時には複数段の空気吹出口がより下段になるほど吹出させる空気量を多くし、廃棄物全体が火炎を発する定常燃焼状態に移行したことを判断したら空気吹出口がより上段になるほど吹出させる空気量を多くする。ここで、定常燃焼状態におけるロータリーキルン前部、中部および後部における炉内ガスの温度は、それぞれ５９０℃、７１０℃、８４０℃となっている。
そして、空気コンプレッサを作動させて空気吹出口から一次燃焼室内に圧搾空気を供給する。この圧搾空気の供給に際しては、燃焼開始時には複数段の空気吹出口がより下段になるほど吹出させる空気量を多くし、廃棄物全体が火炎を発する定常燃焼状態に移行したことを判断したら空気吹出口がより上段になるほど吹出させる空気量を多くする。ここで、定常燃焼状態におけるロータリーキルン前部、中部および後部における炉内ガスの温度は、それぞれ５９０℃、７１０℃、８４０℃となっている。
特許文献３に記載のものは、ロータリーキルン炉前部がロータリーキルンの前部に備えられ回転摺動する炉頭シール部を介して密封配置されている。また、必要に応じてロータリーキルンへの押込空気量を調整できる押込空気供給装置を備えている。
そして、押込空気供給装置を用いてロータリーキルン炉前部に供給される押込空気量を、廃プラスチックを完全燃焼させるのに要する空気量、すなわち理論空気量の２０％に調整する。
そして、押込空気供給装置を用いてロータリーキルン炉前部に供給される押込空気量を、廃プラスチックを完全燃焼させるのに要する空気量、すなわち理論空気量の２０％に調整する。
特許文献４に記載のものは、燃焼室と、燃焼室に設けられた蓄熱燃焼バーナと、燃焼室内に配置された管状反応器と、管状反応器に接続された分配器と、分配器の一端に設けられ分配機内と燃焼室内とを自身を介して連通する耐熱性フィルタと、などを備えている。
そして、材料は、管状反応器内を移動されつつ燃焼室からの熱により加熱されて乾留される。ここで、材料は、管状反応器内の低温域と、中温域と、準高温域と、高温域と、を移動するので、分配器に近づくにつれて順次温度が上がる。
この乾留により材料はガス化、灰化されて分配器に送り出され、乾留ガスは、上昇して耐熱性フィルタを通して塵埃を除去され燃焼室内に流れる。そして、この燃焼室内に流れた乾留ガスは、蓄熱燃焼バーナにより燃焼される。
そして、材料は、管状反応器内を移動されつつ燃焼室からの熱により加熱されて乾留される。ここで、材料は、管状反応器内の低温域と、中温域と、準高温域と、高温域と、を移動するので、分配器に近づくにつれて順次温度が上がる。
この乾留により材料はガス化、灰化されて分配器に送り出され、乾留ガスは、上昇して耐熱性フィルタを通して塵埃を除去され燃焼室内に流れる。そして、この燃焼室内に流れた乾留ガスは、蓄熱燃焼バーナにより燃焼される。
また、図３に示す燃焼装置９００は、ロータリーキルン燃焼炉体９１０と、バーナ部９２０と、空気供給手段９３０と、固体廃棄物間欠供給手段９４０と、廃熱ボイラ９５０と、焼却灰搬出手段９６０と、などを備えている。
ロータリーキルン燃焼炉体９１０は、略円筒状の円筒部９１１と、この円筒部９１１の一方側の開口面を閉塞する閉塞部９１２と、を備え、円筒部９１１のみがこの円筒部９１１の仮想軸９１１Ａを中心に回転可能に設けられている。
閉塞部９１２の略中央には、略円形状の嵌合孔９１２Ａが開口形成されている。また、閉塞部９１２には、固定ねじ９２４が螺合される螺合孔９１２Ｂが設けられている。
閉塞部９１２の略中央には、略円形状の嵌合孔９１２Ａが開口形成されている。また、閉塞部９１２には、固定ねじ９２４が螺合される螺合孔９１２Ｂが設けられている。
バーナ部９２０は、ロータリーキルン燃焼炉体９１０の閉塞部９１２の略中央から内部に向けて火炎を発生させる状態で設けられている。このバーナ部９２０は、風箱部９２１と、助燃料噴霧ノズル９２２と、廃液噴霧ノズル９２３と、を備えている。
風箱部９２１は、一面が閉塞された例えば略円筒箱状に形成されている。具体的には、風箱部９２１は、略円筒状の風箱円筒部９２１Ａと、この風箱円筒部９２１Ａの一面を閉塞する風箱閉塞部９２１Ｂと、風箱円筒部９２１Ａの他面における外縁近傍を閉塞する略リング板状のリング板部９２１Ｃと、風箱円筒部９２１Ａの他面外縁から径方向外側に突出する状態で設けられた固定部９２１Ｄと、リング板部９２１Ｃの内縁から風箱円筒部９２１Ａの外側に突出しかつ閉塞部９１２の嵌合孔９１２Ａに嵌合する形状に形成された嵌合突出部９２１Ｅと、にて、一面が閉塞された略円筒箱状に形成されている。
リング板部９２１Ｃにおける風箱円筒部９２１Ａ内部側の面には、先端が風箱円筒部９２１Ａの軸方向略中央よりも風箱閉塞部９２１Ｂ側に位置する状態で、風箱閉塞部９２１Ｂに向けて突出する略円筒状の邪魔板部９２１Ｆが設けられている。
固定部９２１Ｄの略中央には、固定ねじ９２４が挿通されるねじ挿通孔９２１Ｄ１が開口形成されている。
助燃料噴霧ノズル９２２および廃液噴霧ノズル９２３は、略筒状を有し、ロータリーキルン燃焼炉体９１０の内部にそれぞれ助燃料および廃液を噴霧可能に、風箱閉塞部９２１Ｂの略中央に先端が円筒部９１１の内部から臨む状態で設けられている。
風箱部９２１は、一面が閉塞された例えば略円筒箱状に形成されている。具体的には、風箱部９２１は、略円筒状の風箱円筒部９２１Ａと、この風箱円筒部９２１Ａの一面を閉塞する風箱閉塞部９２１Ｂと、風箱円筒部９２１Ａの他面における外縁近傍を閉塞する略リング板状のリング板部９２１Ｃと、風箱円筒部９２１Ａの他面外縁から径方向外側に突出する状態で設けられた固定部９２１Ｄと、リング板部９２１Ｃの内縁から風箱円筒部９２１Ａの外側に突出しかつ閉塞部９１２の嵌合孔９１２Ａに嵌合する形状に形成された嵌合突出部９２１Ｅと、にて、一面が閉塞された略円筒箱状に形成されている。
リング板部９２１Ｃにおける風箱円筒部９２１Ａ内部側の面には、先端が風箱円筒部９２１Ａの軸方向略中央よりも風箱閉塞部９２１Ｂ側に位置する状態で、風箱閉塞部９２１Ｂに向けて突出する略円筒状の邪魔板部９２１Ｆが設けられている。
固定部９２１Ｄの略中央には、固定ねじ９２４が挿通されるねじ挿通孔９２１Ｄ１が開口形成されている。
助燃料噴霧ノズル９２２および廃液噴霧ノズル９２３は、略筒状を有し、ロータリーキルン燃焼炉体９１０の内部にそれぞれ助燃料および廃液を噴霧可能に、風箱閉塞部９２１Ｂの略中央に先端が円筒部９１１の内部から臨む状態で設けられている。
空気供給手段９３０は、略筒状を有し、風箱円筒部９２１Ａの円周面における軸方向略中央の位置に、すなわち一端が邪魔板部９２１Ｆと対向する状態に、外部の空気を燃焼用空気としてロータリーキルン燃焼炉体９１０の内部へ供給可能に設けられている。この空気供給手段９３０からの燃焼用空気は、邪魔板部９２１Ｆで供給経路が制御され、助燃料噴霧ノズル９２２および廃液噴霧ノズル９２３の基端側から先端側へ向けて供給される。
固体廃棄物間欠供給手段９４０は、円筒部９１１における閉塞部９１２側に、ロータリーキルン燃焼炉体９１０の内部に固体廃棄物を供給可能な状態に設けられている。この固体廃棄物間欠供給手段９４０は、作業者によりドラムで投入される固体廃棄物を搬送する図示しないリフトコンベアと、このリフトコンベアで搬送される固体廃棄物を一時的に貯留するホッパ９４１と、このホッパ９４１の固体廃棄物をロータリーキルン燃焼炉体９１０の内部に間欠的に供給する図示しないプッシャと、を備えている。
固体廃棄物間欠供給手段９４０は、円筒部９１１における閉塞部９１２側に、ロータリーキルン燃焼炉体９１０の内部に固体廃棄物を供給可能な状態に設けられている。この固体廃棄物間欠供給手段９４０は、作業者によりドラムで投入される固体廃棄物を搬送する図示しないリフトコンベアと、このリフトコンベアで搬送される固体廃棄物を一時的に貯留するホッパ９４１と、このホッパ９４１の固体廃棄物をロータリーキルン燃焼炉体９１０の内部に間欠的に供給する図示しないプッシャと、を備えている。
廃熱ボイラ９５０は、上面および下面が開口されかつ一側面に円筒部９１１の他方側の開口部が係合可能な係合孔が開口形成された略箱状のボイラ筐体９５１と、このボイラ筐体９５１の係合孔を介して導入されるロータリーキルン燃焼炉体９１０で発生した熱エネルギーをボイラ排気ガスとしてボイラ筐体９５１の上面から排出させる図示しない排出処理部と、を備えている。
焼却灰搬出手段９６０は、例えば略筒状を有し、ボイラ筐体９５１の下面にロータリーキルン燃焼炉体９１０で発生する焼却灰を搬出可能に設けられている。
焼却灰搬出手段９６０は、例えば略筒状を有し、ボイラ筐体９５１の下面にロータリーキルン燃焼炉体９１０で発生する焼却灰を搬出可能に設けられている。
ところで、特許文献１のようなキルン式のガス化炉では、特許文献２および図３に示すような構成と同様に、廃棄物を火炎により燃焼（以下、火炎燃焼と称す）させる構成が考えられる。
しかしながら、このように廃棄物を火炎燃焼させると、ボイラ排気ガスのＯ2濃度が高くなり、省エネルギーを実現しにくいという問題がある。
また、特許文献３および特許文献４に記載のような構成では、ロータリーキルンや管状反応器の内部が局所的に高温となり、この高温部分を構成するタイルなどが熱などで消耗して、メンテナンス費用が増加するという問題がある。
さらに、図３に示すような構成では、塩素含有有機性廃水溶液や窒素分含有有機性廃水溶液を処理すると、ダイオキシンやＮＯxが発生してしまうため、塩素含有有機性廃水溶液や窒素分含有有機性廃水溶液の処理が困難であるという問題がある。
そして、図３に示すような構成では、燃焼用空気をロータリーキルン燃焼炉体９１０における閉塞部９１２側から供給するため、固体廃棄物の燃焼開始が遅くかつ燃焼が始まると急激な燃焼となり、クリンカーが生成されて堆積して、廃棄物の処理能力の低下やクリンカーを溶融させるための余分な燃料の消費を招くという問題がある。
しかしながら、このように廃棄物を火炎燃焼させると、ボイラ排気ガスのＯ2濃度が高くなり、省エネルギーを実現しにくいという問題がある。
また、特許文献３および特許文献４に記載のような構成では、ロータリーキルンや管状反応器の内部が局所的に高温となり、この高温部分を構成するタイルなどが熱などで消耗して、メンテナンス費用が増加するという問題がある。
さらに、図３に示すような構成では、塩素含有有機性廃水溶液や窒素分含有有機性廃水溶液を処理すると、ダイオキシンやＮＯxが発生してしまうため、塩素含有有機性廃水溶液や窒素分含有有機性廃水溶液の処理が困難であるという問題がある。
そして、図３に示すような構成では、燃焼用空気をロータリーキルン燃焼炉体９１０における閉塞部９１２側から供給するため、固体廃棄物の燃焼開始が遅くかつ燃焼が始まると急激な燃焼となり、クリンカーが生成されて堆積して、廃棄物の処理能力の低下やクリンカーを溶融させるための余分な燃料の消費を招くという問題がある。
本発明は、廃液および固体廃棄物をクリーンに焼却可能、かつ、クリンカーの生成や炉壁の消耗を容易に抑制可能な燃焼装置および燃焼方法を提供することを目的とする。
本発明の燃焼装置は、ハロゲン分または窒素分のうち少なくともいずれか一方を含有する廃液および固体廃棄物を燃焼する燃焼装置であって、第１の炉体、および、前記廃液および助燃料を主成分とする燃料を前記第１の炉体の内部で燃焼させる燃焼手段を有する廃液燃焼部と、この廃液燃焼部の前記第１の炉体に接続され前記燃焼の排気ガスを導入する燃焼排気ガス導入手段、この燃焼排気ガス導入手段で導入された前記燃料の排気ガスを空気と熱交換させて急冷する急冷手段、この急冷手段に前記空気を供給する熱交換用空気供給手段、および、前記熱交換で発生する高温空気を排出する高温空気排出手段を有する中間処理部と、一面において前記高温空気排出手段に前記高温空気を内部に導入可能に接続された第２の炉体、この第２の炉体の内部に固体廃棄物を供給する固体廃棄物供給手段、および、前記第２の炉体の内部における前記一面から離間した位置に空気を供給する炉体空気供給手段を有し、前記固体廃棄物を燃焼させる固体廃棄物燃焼部と、を備えたことを特徴とする。
この発明によれば、廃液燃焼部にて、第１の炉体の内部でハロゲン分または窒素分のうち少なくともいずれか一方を含有する廃液および助燃料を主成分とする燃料を燃焼させ、中間処理部にて、この燃焼の排気ガスを空気と熱交換させて急冷するので、この急冷された排気ガス（以下、熱交換排気ガスと称す）に含まれるダイオキシンの低減を図れる。
また、中間処理部での熱交換で発生する高温空気を第２の炉体の一面から内部に導入する。そして、汚泥、廃プラスチック、廃タイヤ、廃ゴムなどの固体廃棄物を第２の炉体の内部に供給するとともに、第２の炉体の内部における一面から離間した位置に空気を供給して、固体廃棄物を燃焼させる。
また、中間処理部での熱交換で発生する高温空気を第２の炉体の一面から内部に導入する。そして、汚泥、廃プラスチック、廃タイヤ、廃ゴムなどの固体廃棄物を第２の炉体の内部に供給するとともに、第２の炉体の内部における一面から離間した位置に空気を供給して、固体廃棄物を燃焼させる。
このことにより、第２の炉体において固体廃棄物の燃焼に高温空気を導入することにより燃焼が安定して継続的に行われるため、過剰の空気を導入する必要がなくなり、ほぼ全ての固体廃棄物を燃焼させることが可能となる。よって、固体廃棄物の燃焼時における排気ガス（以下、ボイラ排気ガスと称す）のＯ2濃度の低減を図れ、省エネルギーを容易に実現可能となる。
そして、高温空気を利用した燃焼（以下、高温空気燃焼と称す）により第２の炉体内部が局所的に高温になるのを抑えられるため、炉壁のタイルの消耗が抑制され操業率の向上やメンテナンス費用の低減を図れる。
また、熱交換により発生する高温空気を第２の炉体の一面から高速に内部に導入することにより、燃焼開始を早めることが可能となるとともに、第２の炉体内部における温度およびＯ2濃度の均一化を図ることができ、急激な燃焼を抑えられる。さらに、空気を第２の炉体の内部における一面から離間した位置に供給することによっても、高温空気燃焼に必要な空気を補給でき、かつ、燃焼の均一化を図ることが可能となる。
よって、クリンカーの生成を抑えられ、固体廃棄物の処理能力の低下やクリンカーを溶融させるための余分な燃料の消費を抑えられる。
そして、高温空気を利用した燃焼（以下、高温空気燃焼と称す）により第２の炉体内部が局所的に高温になるのを抑えられるため、炉壁のタイルの消耗が抑制され操業率の向上やメンテナンス費用の低減を図れる。
また、熱交換により発生する高温空気を第２の炉体の一面から高速に内部に導入することにより、燃焼開始を早めることが可能となるとともに、第２の炉体内部における温度およびＯ2濃度の均一化を図ることができ、急激な燃焼を抑えられる。さらに、空気を第２の炉体の内部における一面から離間した位置に供給することによっても、高温空気燃焼に必要な空気を補給でき、かつ、燃焼の均一化を図ることが可能となる。
よって、クリンカーの生成を抑えられ、固体廃棄物の処理能力の低下やクリンカーを溶融させるための余分な燃料の消費を抑えられる。
また、前記廃液および前記助燃料を主成分とする燃料は、エマルジョン燃料である構成が好ましい。
この構成の発明では、廃液および助燃料を主成分とする燃料としてエマルジョン燃料を用い、このエマルジョン燃料を燃焼（以下、エマルジョン燃焼と称す）させるため、これらを異なる構成から噴霧させて火炎により燃焼させる構成と比べて、火炎温度の低下が図れ、ＮＯxの低減が図れる。
また、前記燃焼手段は、ハロゲン分を含有する第１の前記廃液および前記助燃料を主成分とする燃料を前記第１の炉体の内部で燃焼させ、前記固体廃棄物燃焼部は、窒素分を含有する第２の前記廃液および助燃料を主成分とする燃料を前記第２の炉体の内部に供給して燃焼させる窒素分含有燃料供給手段を有する構成が好ましい。
この構成の発明では、ハロゲン分を含有する第１の廃液を燃焼させて急冷させるので、ダイオキシンの抑制を図れる。また、窒素分を含有する第２の廃液および助燃料を主成分とする燃料を第２の炉体の内部に供給して高温空気燃焼させるので、均一的な燃焼によりＮＯx、煤塵の抑制を図れる。よって、ハロゲン分および窒素分をそれぞれ含有する第１の廃液および第２の廃液のクリーンな焼却が可能となる。
さらに、前記固体廃棄物供給手段は、前記第２の炉体の内部に前記固体廃棄物を連続的に供給する構成が好ましい。
この構成の発明では、第２の炉体内部に固体廃棄物を連続的に供給するため、間欠的に供給する構成と比べて固体廃棄物の急激な燃焼をより抑えられ、クリンカーの生成をより抑えることが可能となる。
また、前記急冷手段は、前記燃焼排気ガス導入手段で導入された前記排気ガスを前記熱交換用空気供給手段からの空気と熱交換させる蓄熱体を有する構成が好ましい。
この構成の発明では、急冷手段に蓄熱体を設けているので、燃焼排気ガス導入手段で導入された排気ガスを熱交換用空気供給手段からの空気と熱交換させる構成の簡略化を図れる。
そして、前記中間処理部は、前記急冷手段で熱交換された前記排気ガスを排出する熱交換排気ガス排出手段を有する構成が好ましい。
この構成の発明では、熱交換された排気ガス、すなわち熱交換排気ガスを熱交換排気ガス排出手段から排出するため、第２の炉体に熱交換排気ガスが導入されることがなく、第２の炉体の腐食を抑えられる。
また、前記第２の炉体は、略円筒状を有し前記略円筒状の軸を中心に回転可能に設けられたロータリーキルン式の炉体である構成が好ましい。
この構成の発明では、第２の炉体としてロータリーキルン式の炉体を適用しているので、固体廃棄物などの燃焼の効率化を図れる。
本発明の燃焼方法は、ハロゲン分または窒素分のうち少なくともいずれか一方を含有する廃液および固体廃棄物を燃焼する燃焼方法であって、第１の炉体の内部で前記廃液および助燃料を主成分とする燃料を燃焼させ、この燃焼の排気ガスを空気と熱交換させて急冷し、第２の炉体の一面から前記熱交換で発生する高温空気を内部に導入し、前記第２の炉体の内部に前記固体廃棄物を供給し、前記第２の炉体の内部における前記一面から離間した位置に空気を供給して前記固体廃棄物を燃焼させることを特徴とする。
この発明では、第１の炉体の内部でハロゲン分または窒素分のうち少なくともいずれか一方を含有する廃液および助燃料を主成分とする燃料を燃焼させ、この燃焼の排気ガスを空気と熱交換させて急冷する。そして、第２の炉体の一面から熱交換で発生する高温空気を内部に導入し、固体廃棄物を第２の炉体の内部に供給するとともに、第２の炉体の内部における一面から離間した位置に空気を供給して、固体廃棄物を燃焼させる。
このことにより、上述したように、省エネルギーの容易な実現、操業率の向上、メンテナンス費用の低減、熱交換排気ガスに含まれるダイオキシンの低減、固体廃棄物の処理能力の低下やクリンカーを溶融させるための余分な燃料の消費の抑制が図れ、廃液および固体廃棄物のクリーンな焼却、および、クリンカーの生成や炉壁の消耗を容易に抑制することが可能となる。
上述した助燃料としては、通常燃料油として用いられるため灯油、Ａ重油、Ｃ重油が用いられるが、廃油、不要油、未利用油などどのようなものであっても適用できる。これは、高温空気燃焼では、燃焼が安定しているためである。
したがって、ＬＣＯ（分解軽油）のような通常の燃料ではすすの発生しやすいようなものでも、カロリーが高いためより省エネルギーを図ることが可能である。
このことにより、上述したように、省エネルギーの容易な実現、操業率の向上、メンテナンス費用の低減、熱交換排気ガスに含まれるダイオキシンの低減、固体廃棄物の処理能力の低下やクリンカーを溶融させるための余分な燃料の消費の抑制が図れ、廃液および固体廃棄物のクリーンな焼却、および、クリンカーの生成や炉壁の消耗を容易に抑制することが可能となる。
上述した助燃料としては、通常燃料油として用いられるため灯油、Ａ重油、Ｃ重油が用いられるが、廃油、不要油、未利用油などどのようなものであっても適用できる。これは、高温空気燃焼では、燃焼が安定しているためである。
したがって、ＬＣＯ（分解軽油）のような通常の燃料ではすすの発生しやすいようなものでも、カロリーが高いためより省エネルギーを図ることが可能である。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、本実施の形態において、図３に示す燃焼装置９００と同様の構成については、同一名称を付し説明を省略または簡略にする。また、燃焼装置９００と同一の構成については、同一名称および同一符号を付し説明を省略または簡略にする。図１は、本発明の実施の形態に係る燃焼装置の概略構成を示す模式図である。図２は、燃焼装置の急冷手段近傍の概略構成を示す模式図である。
〔燃焼装置の構成〕
図１において、１００は燃焼装置であり、この燃焼装置１００は、石油コンビナートに設けられ、この石油コンビナートから排出されるハロゲン分としての塩素分を含有する第１の廃液としての塩素分含有廃液（以下、Cl系廃液と称す）や窒素分を含有する第２の廃液としての窒素分含有廃液（以下、Ｎ系廃液と称す）を、汚泥、廃プラスチック、廃タイヤ、廃ゴムなどの固体廃棄物とともに燃焼させる。なお、弗素分を含有する弗素分含有廃液や、臭素分を含有する臭素分含有廃液を燃焼させる構成としてもよい。
そして、燃焼装置１００は、廃液燃焼部２００と、中間処理部３００と、廃液および固体廃棄物燃焼部４００と、を備えている。
図１において、１００は燃焼装置であり、この燃焼装置１００は、石油コンビナートに設けられ、この石油コンビナートから排出されるハロゲン分としての塩素分を含有する第１の廃液としての塩素分含有廃液（以下、Cl系廃液と称す）や窒素分を含有する第２の廃液としての窒素分含有廃液（以下、Ｎ系廃液と称す）を、汚泥、廃プラスチック、廃タイヤ、廃ゴムなどの固体廃棄物とともに燃焼させる。なお、弗素分を含有する弗素分含有廃液や、臭素分を含有する臭素分含有廃液を燃焼させる構成としてもよい。
そして、燃焼装置１００は、廃液燃焼部２００と、中間処理部３００と、廃液および固体廃棄物燃焼部４００と、を備えている。
廃液燃焼部２００は、Cl系廃液をエマルジョン燃焼させる。そして、廃液燃焼部２００は、第１の炉体としての廃液燃焼炉体２１０と、エマルジョン燃焼手段２２０と、廃液燃焼用空気供給手段２３０と、などを備えている。
廃液燃焼炉体２１０は、どのような形状のものであっても構わない。例えば廃液燃焼炉体２１０は、略四角板状の下面部２１１と、この下面部２１１における一方の対向する各側縁から上方に向けて略垂直に設けられた右面部２１２および左面部２１３と、下面部２１１における他方の対向する各側縁から上方に向けて略垂直に設けられた後面部２１４および図示しない前面部と、右面部２１２、左面部２１３、後面部２１４および前面部で形成される開口部分を閉塞する状態に設けられた上面部２１５と、にて、略四角箱状に形成されている。
また、この廃液燃焼炉体２１０における内部の炉壁には、耐熱性を有する図示しないタイル壁が取り付けられている。
また、この廃液燃焼炉体２１０における内部の炉壁には、耐熱性を有する図示しないタイル壁が取り付けられている。
エマルジョン燃焼手段２２０は、エマルジョン燃焼バーナ２２１と、塩素分含有エマルジョン燃料供給手段２２２と、などを備えている。
エマルジョン燃焼バーナ２２１は、例えば略棒状を有し、廃液燃焼炉体２１０の上面部２１５における略中央に先端が廃液燃焼炉体２１０の内部から臨む状態で設けられている。
このエマルジョン燃焼バーナ２２１は、塩素分含有エマルジョン燃料供給手段２２２から供給される後述する塩素分含有エマルジョン燃料（以下、Cl系エマルジョン燃料と称す）を廃液燃焼炉体２１０の内部でエマルジョン燃焼させる。
塩素分含有エマルジョン燃料供給手段２２２は、例えば略筒状の連結手段２２２Ａを介して、エマルジョン燃焼バーナ２２１の基端に接続されている。
この塩素分含有エマルジョン燃料供給手段２２２は、助燃料供給手段２２２Ｂを介して供給されるＡ重油やＬＣＯなどの助燃料および塩素分含有廃液供給手段２２２Ｃを介して供給されるCl系廃液をエマルジョン化して、Cl系エマルジョン燃料を生成する。そして、連結手段２２２Ａを介して、Cl系エマルジョン燃料をエマルジョン燃焼バーナ２２１に供給する。
エマルジョン燃焼バーナ２２１は、例えば略棒状を有し、廃液燃焼炉体２１０の上面部２１５における略中央に先端が廃液燃焼炉体２１０の内部から臨む状態で設けられている。
このエマルジョン燃焼バーナ２２１は、塩素分含有エマルジョン燃料供給手段２２２から供給される後述する塩素分含有エマルジョン燃料（以下、Cl系エマルジョン燃料と称す）を廃液燃焼炉体２１０の内部でエマルジョン燃焼させる。
塩素分含有エマルジョン燃料供給手段２２２は、例えば略筒状の連結手段２２２Ａを介して、エマルジョン燃焼バーナ２２１の基端に接続されている。
この塩素分含有エマルジョン燃料供給手段２２２は、助燃料供給手段２２２Ｂを介して供給されるＡ重油やＬＣＯなどの助燃料および塩素分含有廃液供給手段２２２Ｃを介して供給されるCl系廃液をエマルジョン化して、Cl系エマルジョン燃料を生成する。そして、連結手段２２２Ａを介して、Cl系エマルジョン燃料をエマルジョン燃焼バーナ２２１に供給する。
廃液燃焼用空気供給手段２３０は、例えば廃液燃焼炉体２１０の上面部２１５におけるエマルジョン燃焼バーナ２２１よりも右面部２１２側に、外部の空気を燃焼用空気として廃液燃焼炉体２１０の内部に供給可能な状態に設けられている。
中間処理部３００は、廃液燃焼部２００でのエマルジョン燃焼により発生するエマルジョン燃焼排気ガスを処理する。そして、中間処理部３００は、エマルジョン燃焼排気ガス導入手段３１０と、熱交換用空気供給手段３２０と、急冷手段３３０と、熱交換排気ガス排出手段３４０と、集塵機および水洗塔３５０と、高温空気排出手段３６０と、などを備えている。
エマルジョン燃焼排気ガス導入手段３１０は、廃液燃焼炉体２１０におけるエマルジョン燃焼により発生するエマルジョン燃焼排気ガスを急冷手段３３０へ導入する。このエマルジョン燃焼排気ガス導入手段３１０は、図２に示すように、第１のガス導入筒部３１１と、第２のガス導入筒部３１２と、第３のガス導入筒部３１３と、を備えている。
第１のガス導入筒部３１１は、一端が廃液燃焼炉体２１０の右面部２１２に接続されている。
第２，３のガス導入筒部３１２，３１３は、一端が第１のガス導入筒部３１１の他端に接続され、かつ、他端が急冷手段３３０の後述する第１，２の蓄熱体３３１，３３２にエマルジョン燃焼排気ガスを導入可能に設けられている。
第１のガス導入筒部３１１は、一端が廃液燃焼炉体２１０の右面部２１２に接続されている。
第２，３のガス導入筒部３１２，３１３は、一端が第１のガス導入筒部３１１の他端に接続され、かつ、他端が急冷手段３３０の後述する第１，２の蓄熱体３３１，３３２にエマルジョン燃焼排気ガスを導入可能に設けられている。
熱交換用空気供給手段３２０は、外部の空気を熱交換用空気として急冷手段３３０に供給可能な状態に設けられている。この熱交換用空気供給手段３２０は、第１の空気導入筒部３２１と、第２の空気導入筒部３２２と、第３の空気導入筒部３２３と、を備えている。
第１の空気導入筒部３２１は、一端から熱交換用空気が導入される構成を有している。
第２，３の空気導入筒部３２２，３２３は、一端が第１の空気導入筒部３２１の他端に接続され、かつ、他端が急冷手段３３０の第１，２の蓄熱体３３１，３３２に熱交換用空気を供給可能に設けられている。
第１の空気導入筒部３２１は、一端から熱交換用空気が導入される構成を有している。
第２，３の空気導入筒部３２２，３２３は、一端が第１の空気導入筒部３２１の他端に接続され、かつ、他端が急冷手段３３０の第１，２の蓄熱体３３１，３３２に熱交換用空気を供給可能に設けられている。
急冷手段３３０は、エマルジョン燃焼排気ガス導入手段３１０を介して導入されるエマルジョン燃焼排気ガスを熱交換用空気供給手段３２０から供給される熱交換用空気と熱交換させて、高温空気および熱交換排気ガスを発生させる。この急冷手段３３０は、第１の蓄熱体３３１と、第２の蓄熱体３３２と、第１のガス導入切換部３３３と、第２のガス導入切換部３３４と、第１の空気導入切換部３３５と、第２の空気導入切換部３３６と、を備えている。
第１，２の蓄熱体３３１，３３２は、例えばアルミナやコージェライトなどのセラミックにより球状に形成された構成や、ハニカム状に形成された構成を有している。第１，２の蓄熱体３３１，３３２は、熱交換排気ガス排出手段３４０の後述する第２，３のガス排出筒部３４２，３４３に、熱交換排気ガスを排出可能に設けられている。また、第１，２の蓄熱体３３１，３３２は、高温空気排出手段３６０の後述する第２，３の空気排出筒部３６２，３６３に、高温空気を排出可能に設けられている。
第１，２のガス導入切換部３３３，３３４は、第２，３のガス導入筒部３１２，３１３に設けられ、エマルジョン燃焼排気ガスを第１，２の蓄熱体３３１，３３２へ供給する状態（以下、供給状態と称す）、および、供給しない状態（以下、非供給状態と称す）に交互に切り換える。
第１，２の空気導入切換部３３５，３３６は、第２，３の空気導入筒部３２２，３２３に設けられ、熱交換用空気を第１，２の蓄熱体３３１，３３２へ供給する状態（以下、供給状態と称す）、および、供給しない状態（以下、非供給状態と称す）に交互に切り換える。
第１，２のガス導入切換部３３３，３３４は、第２，３のガス導入筒部３１２，３１３に設けられ、エマルジョン燃焼排気ガスを第１，２の蓄熱体３３１，３３２へ供給する状態（以下、供給状態と称す）、および、供給しない状態（以下、非供給状態と称す）に交互に切り換える。
第１，２の空気導入切換部３３５，３３６は、第２，３の空気導入筒部３２２，３２３に設けられ、熱交換用空気を第１，２の蓄熱体３３１，３３２へ供給する状態（以下、供給状態と称す）、および、供給しない状態（以下、非供給状態と称す）に交互に切り換える。
そして、急冷手段３３０は、例えば第１のガス導入切換部３３３および第２の空気導入切換部３３６を供給状態に設定して、第１，２の蓄熱体３３１，３３２にエマルジョン燃焼排気ガスおよび熱交換用空気をそれぞれ供給する。そして、第１，２の蓄熱体３３１，３３２と熱交換された熱交換排気ガスおよび高温空気を、熱交換排気ガス排出手段３４０および高温空気排出手段３６０へ排出する。
また、急冷手段３３０は、第１のガス導入切換部３３３および第２の空気導入切換部３３６を供給状態に、または、第２のガス導入切換部３３４および第１の空気導入切換部３３５を供給状態に切り換える処理を、連続的、あるいは０．１分〜３０分間隔で実施する。
また、急冷手段３３０は、第１のガス導入切換部３３３および第２の空気導入切換部３３６を供給状態に、または、第２のガス導入切換部３３４および第１の空気導入切換部３３５を供給状態に切り換える処理を、連続的、あるいは０．１分〜３０分間隔で実施する。
熱交換排気ガス排出手段３４０は、急冷手段３３０で発生させた熱交換排気ガスを集塵機および水洗塔３５０へ排出する。この熱交換排気ガス排出手段３４０は、第１のガス排出筒部３４１と、第２のガス排出筒部３４２と、第３のガス排出筒部３４３と、を備えている。
第１のガス排出筒部３４１は、一端が集塵機および水洗塔３５０に接続されている。
第２，３のガス排出筒部３４２，３４３は、一端が第１のガス排出筒部３４１の他端に接続され、かつ、他端が第１，２の蓄熱体３３１，３３２で発生させた熱交換排気ガスを導入可能に設けられている。
第１のガス排出筒部３４１は、一端が集塵機および水洗塔３５０に接続されている。
第２，３のガス排出筒部３４２，３４３は、一端が第１のガス排出筒部３４１の他端に接続され、かつ、他端が第１，２の蓄熱体３３１，３３２で発生させた熱交換排気ガスを導入可能に設けられている。
集塵機および水洗塔３５０は、上述したように熱交換排気ガス排出手段３４０に接続されている。集塵機および水洗塔３５０は、熱交換排気ガス排出手段３４０を介して導入される熱交換排気ガスに含まれる塩素分を除去するとともに、生成されるすすを捕捉する。これにより、クリーンな熱交換排気ガスが外部に排出される。
高温空気排出手段３６０は、急冷手段３３０で発生させた高温空気を後述するロータリーキルン燃焼炉体４１０へ排出する。この高温空気排出手段３６０は、第１の空気排出筒部３６１と、第２の空気排出筒部３６２と、第３の空気排出筒部３６３と、を備えている。
第１の空気排出筒部３６１は、一端がロータリーキルン燃焼炉体４１０に接続されている。
第２，３の空気排出筒部３６２，３６３は、一端が第１の空気排出筒部３６１の他端に接続され、かつ、他端が第１，２の蓄熱体３３１，３３２で発生させた高温空気を導入可能に設けられている。
第１の空気排出筒部３６１は、一端がロータリーキルン燃焼炉体４１０に接続されている。
第２，３の空気排出筒部３６２，３６３は、一端が第１の空気排出筒部３６１の他端に接続され、かつ、他端が第１，２の蓄熱体３３１，３３２で発生させた高温空気を導入可能に設けられている。
廃液および固体廃棄物燃焼部４００は、Ｎ系廃液や助燃料および固体廃棄物を燃焼させる。そして、廃液および固体廃棄物燃焼部４００は、第２の炉体としてのロータリーキルン燃焼炉体４１０と、窒素分含有エマルジョン燃料供給手段４２０と、炉体空気供給手段としての二次燃焼用空気供給手段４３０と、固体廃棄物供給手段としての固体廃棄物連続供給手段４４０と、廃熱ボイラ４５０と、焼却灰搬出手段９６０と、などを備えている。
ロータリーキルン燃焼炉体４１０は、円筒部４１１のみが仮想軸４１１Ａを中心に回転可能に設けられている。このロータリーキルン燃焼炉体４１０の閉塞部４１２における径方向略中央には、上述したように高温空気排出手段３６０の第１の空気排出筒部３６１の一端が接続されている。
窒素分含有エマルジョン燃料供給手段４２０は、助燃料供給手段４２１を介して供給される重質燃料やＣ重油あるいはタールピッチなどの助燃料および窒素分含有廃液供給手段４２２を介して供給されるＮ系廃液をエマルジョン化して、窒素分含有エマルジョン燃料（以下、Ｎ系エマルジョン燃料と称す）を生成する。そして、閉塞部４１２に接続された例えば略筒状の接続手段４２３を介して、Ｎ系エマルジョン燃料をロータリーキルン燃焼炉体４１０の内部に供給する。
二次燃焼用空気供給手段４３０は、ロータリーキルン燃焼炉体４１０の内部における軸方向略中央に、外部の空気を二次燃焼用空気として供給する。
この二次燃焼用空気供給手段４３０は、例えば略筒状の本体部４３１と、この本体部４３１の両端のそれぞれが略直角に屈曲され設けられた空気導入部４３２および空気導出部４３３と、を備え、その平面形状が略コ字状に形成されている。そして、二次燃焼用空気供給手段４３０は、空気導入部４３２側の端部がロータリーキルン燃焼炉体４１０の外部に位置し、かつ、空気導出部４３３側の端部がロータリーキルン燃焼炉体４１０の内部における軸方向略中央に位置する状態で配置されている。
この二次燃焼用空気供給手段４３０は、例えば略筒状の本体部４３１と、この本体部４３１の両端のそれぞれが略直角に屈曲され設けられた空気導入部４３２および空気導出部４３３と、を備え、その平面形状が略コ字状に形成されている。そして、二次燃焼用空気供給手段４３０は、空気導入部４３２側の端部がロータリーキルン燃焼炉体４１０の外部に位置し、かつ、空気導出部４３３側の端部がロータリーキルン燃焼炉体４１０の内部における軸方向略中央に位置する状態で配置されている。
固体廃棄物連続供給手段４４０は、円筒部４１１における閉塞部４１２側から、ロータリーキルン燃焼炉体４１０の内部に固体廃棄物を連続的に供給する。
この固体廃棄物連続供給手段４４０は、例えば円筒部４１１の円周方向に沿って連続的に複数配置された廃棄物通過部４４１と、円筒部４１１の上方に設けられ廃棄物通過部４４１に固体廃棄物を供給する例えばコンベアなどの図示しない固体廃棄物供給部と、などを備えている。
この固体廃棄物連続供給手段４４０は、例えば円筒部４１１の円周方向に沿って連続的に複数配置された廃棄物通過部４４１と、円筒部４１１の上方に設けられ廃棄物通過部４４１に固体廃棄物を供給する例えばコンベアなどの図示しない固体廃棄物供給部と、などを備えている。
廃棄物通過部４４１は、円筒部４１１の内部および外部を連通する状態に設けられた例えば略四角形状の孔部４４１Ａと、孔部４４１Ａと略同一の平面形状の略四角板状に形成され一側縁が図示しないヒンジにより孔部４４１Ａの一側縁近傍に取り付けられて他側縁側が円筒部４１１の径方向に移動可能に設けられた蓋部４４１Ｂと、を備えている。
この廃棄物通過部４４１は、円筒部４１１が回転されて上方近傍に位置する際に、蓋部４４１Ｂの他側縁側が重力により孔部４４１Ａから離間する方向に移動して孔部４４１Ａが開かれ、固体廃棄物を円筒部４１１に供給可能な状態となる。また、下方近傍に位置する際に、蓋部４４１Ｂの他側縁側が重力により孔部４４１Ａに近接する方向に移動して孔部４４１Ａが閉じられて、円筒部４１１内部の固体廃棄物などが外部に漏れない状態となる。
固体廃棄物供給部は、円筒部４１１の回転に伴い順次上方に位置する廃棄物通過部４４１に固体廃棄物を供給することにより、ロータリーキルン燃焼炉体４１０に固体廃棄物を連続的に供給する。
この廃棄物通過部４４１は、円筒部４１１が回転されて上方近傍に位置する際に、蓋部４４１Ｂの他側縁側が重力により孔部４４１Ａから離間する方向に移動して孔部４４１Ａが開かれ、固体廃棄物を円筒部４１１に供給可能な状態となる。また、下方近傍に位置する際に、蓋部４４１Ｂの他側縁側が重力により孔部４４１Ａに近接する方向に移動して孔部４４１Ａが閉じられて、円筒部４１１内部の固体廃棄物などが外部に漏れない状態となる。
固体廃棄物供給部は、円筒部４１１の回転に伴い順次上方に位置する廃棄物通過部４４１に固体廃棄物を供給することにより、ロータリーキルン燃焼炉体４１０に固体廃棄物を連続的に供給する。
なお、蓋部４４１Ｂを円筒部４１１の円周方向にスライド可能に設ける構成としてもよい。
また、蓋部４４１Ｂを重力により移動させずに、電気的あるいは機械的な制御により移動させる構成としてもよい。
さらに、廃棄物通過部４４１の代わりに、閉塞部４１２を介して内部に連通する廃棄物供給用管を設け、この廃棄物供給用管から固体廃棄物を供給する構成としてもよい。
また、蓋部４４１Ｂを重力により移動させずに、電気的あるいは機械的な制御により移動させる構成としてもよい。
さらに、廃棄物通過部４４１の代わりに、閉塞部４１２を介して内部に連通する廃棄物供給用管を設け、この廃棄物供給用管から固体廃棄物を供給する構成としてもよい。
廃熱ボイラ４５０は、図示しない排出処理部にて、ボイラ筐体４５１の係合孔を介して導入されるロータリーキルン燃焼炉体４１０で発生した熱エネルギーを蒸気として回収し、排気ガスをボイラ排気ガスとしてボイラ筐体４５１の上面から排出させる。
なお、廃液燃焼用空気供給手段２３０、エマルジョン燃焼排気ガス導入手段３１０、熱交換用空気供給手段３２０、熱交換排気ガス排出手段３４０、高温空気排出手段３６０、二次燃焼用空気供給手段４３０に、例えばファンなどの図示しない送風手段を適宜設け、各種ガスや各種空気を所定の方向に送る構成としてもよい。
〔燃焼装置の動作〕
次に、燃焼装置１００の動作について説明する。
次に、燃焼装置１００の動作について説明する。
まず、燃焼装置１００は、廃液燃焼部２００のエマルジョン燃焼手段２２０にて、Cl系エマルジョン燃料を廃液燃焼炉体２１０の内部で燃焼させる。
この後、燃焼装置１００は、中間処理部３００の急冷手段３３０にて、エマルジョン燃焼排気ガス導入手段３１０を介して導入される廃液燃焼炉体２１０で発生したエマルジョン燃焼排気ガスを例えば第１の蓄熱体３３１と熱交換し、次に、熱交換用空気供給手段３２０から供給される熱交換用空気を加熱された第２の蓄熱体３３２と熱交換して、高温空気および熱交換排気ガスを発生させる。また、集塵機および水洗塔３５０は、熱交換排気ガス排出手段３４０を介して排出される熱交換排気ガスに含まれる塩素分を除去したり生成されるすすを捕捉する。
この後、燃焼装置１００は、中間処理部３００の急冷手段３３０にて、エマルジョン燃焼排気ガス導入手段３１０を介して導入される廃液燃焼炉体２１０で発生したエマルジョン燃焼排気ガスを例えば第１の蓄熱体３３１と熱交換し、次に、熱交換用空気供給手段３２０から供給される熱交換用空気を加熱された第２の蓄熱体３３２と熱交換して、高温空気および熱交換排気ガスを発生させる。また、集塵機および水洗塔３５０は、熱交換排気ガス排出手段３４０を介して排出される熱交換排気ガスに含まれる塩素分を除去したり生成されるすすを捕捉する。
さらに、燃焼装置１００は、廃液および固体廃棄物燃焼部４００の固体廃棄物連続供給手段４４０にて、回転されているロータリーキルン燃焼炉体４１０の内部に固体廃棄物を連続的に供給する。また、二次燃焼用空気供給手段４３０にて、ロータリーキルン燃焼炉体４１０内部における軸方向略中央に二次燃焼用空気を供給する。さらに、窒素分含有エマルジョン燃料供給手段４２０にて、Ｎ系エマルジョン燃料をロータリーキルン燃焼炉体４１０内部に適宜供給する。
そして、廃液および固体廃棄物燃焼部４００は、高温空気排出手段３６０から排出されてロータリーキルン燃焼炉体４１０の閉塞部４１２側から導入される高温空気により、固体廃棄物やＮ系エマルジョン燃料を高温空気燃焼させる。また、廃液および固体廃棄物燃焼部４００は、廃熱ボイラ４５０にて、高温空気燃焼により発生した熱エネルギーを蒸気として回収し、排気ガスをボイラ排気ガスとして、ボイラ筐体４５１の上面から排出させる。
〔燃焼装置の作用〕
次に、燃焼装置１００の作用について説明する。
次に、燃焼装置１００の作用について説明する。
まず、燃焼装置１００の作用を確認するために、燃焼装置１００および燃焼装置９００における炉内温度、ボイラ排気ガスＯ2濃度、助燃料の種類、エマルジョン燃料や廃液中のClやＮの濃度を、表１に示す条件に設定して燃焼させる実験を実施した。なお、炉内温度、ボイラ排気ガスＯ2濃度、助燃料の種類、エマルジョン燃料や廃液中のClやＮの濃度をまとめて表現する際には、燃焼設定条件と称して説明する。
ここで、表１において、実施例１，２，３は、燃焼装置１００を用いた場合の各種条件および各種特性であり、比較例１，２，３，４は、燃焼装置９００を用いた場合の各種条件および各種特性である。
また、燃焼空気の供給が二段であるとは、ロータリーキルン燃焼炉体４１０における閉塞部４１２側および軸方向略中央から、それぞれ高温空気および二次燃焼用空気が供給される旨を意味し、一段であるとは、ロータリーキルン燃焼炉体９１０における閉塞部９１２側から、燃焼用空気が供給される旨を意味する。
さらに、クリンカーが「○」とは、生成量が所定量よりも少ない旨を意味し、「×」とは、所定量よりも多い旨を意味する。
そして、省エネ性が「○」とは、省エネルギー性が高い旨を意味し、「△」とは、省エネルギー性が普通である旨を意味する。
また、腐食性HCl量が「○」とは、ロータリーキルン燃焼炉体４１０，９１０や廃熱ボイラ４５０，９５０の腐食性HCl量が少ない旨を意味し、「△」とは、腐食性HCl量が普通である旨を意味する。
また、燃焼空気の供給が二段であるとは、ロータリーキルン燃焼炉体４１０における閉塞部４１２側および軸方向略中央から、それぞれ高温空気および二次燃焼用空気が供給される旨を意味し、一段であるとは、ロータリーキルン燃焼炉体９１０における閉塞部９１２側から、燃焼用空気が供給される旨を意味する。
さらに、クリンカーが「○」とは、生成量が所定量よりも少ない旨を意味し、「×」とは、所定量よりも多い旨を意味する。
そして、省エネ性が「○」とは、省エネルギー性が高い旨を意味し、「△」とは、省エネルギー性が普通である旨を意味する。
また、腐食性HCl量が「○」とは、ロータリーキルン燃焼炉体４１０，９１０や廃熱ボイラ４５０，９５０の腐食性HCl量が少ない旨を意味し、「△」とは、腐食性HCl量が普通である旨を意味する。
まず、ロータリーキルン燃焼炉体４１０における燃焼開始位置は、閉塞部４１２からの距離が約１ｍの位置となり、ロータリーキルン燃焼炉体９１０における燃焼開始位置は、閉塞部９１２から約２ｍの位置となった。
次に、炉内温度およびボイラ排気ガスＯ2濃度が同じであり、かつ、助燃料の種類およびエマルジョン燃料や廃液中のCl、Ｎの濃度が異なる条件における燃焼時の特性、すなわち実施例１および比較例１の特性から、実施例１のエマルジョン燃料や廃液中の窒素分濃度が比較例１よりも高いにもかかわらず、ＮＯxの生成量が比較例１よりも少ない。また、実施例１では、クリンカーが生成されなくなることが確認された。
また、燃焼設定条件が同じ実施例１および比較例２の特性から、実施例１のクリンカー、ＮＯx、および、ダイオキシンの生成量が比較例２よりも少なくなることが確認された。
さらに、実施例１および比較例２よりもボイラ排気ガスＯ2濃度が低い条件の実施例２および比較例３の特性から、実施例２のクリンカー、ＮＯx、および、ダイオキシンの生成量が比較例３よりも少なくなることが確認された。また、未燃炭素分、省エネ性、腐食性HCl量の点からも実施例２の方が比較例３よりも優れていることが確認された。
そして、実施例１および比較例２よりも炉内温度が低い条件の実施例３および比較例４の特性から、実施例３のＮＯxおよびダイオキシンの生成量が比較例４よりも少なくなることが確認された。また、未燃炭素分、腐食性HCl量の点からも実施例３の方が比較例４よりも優れていることが確認された。
また、ボイラ排気ガスＯ2濃度を変えてＮ系エマルジョン燃料をエマルジョン燃焼および高温空気燃焼させると、いずれのボイラ排気ガスＯ2濃度の場合も高温空気燃焼させた方がエマルジョン燃焼させるよりもＮＯx濃度が低くなることが確認された。
〔燃焼装置の効果〕
上述したように上記実施の形態では、燃焼装置１００は、廃液燃焼部２００にて、廃液燃焼炉体２１０内部でCl系エマルジョン燃料をエマルジョン燃焼させ、中間処理部３００にて、エマルジョン燃焼排気ガスを熱交換用空気と熱交換させて急冷する。そして、廃液および固体廃棄物燃焼部４００は、熱交換で発生する高温空気をロータリーキルン燃焼炉体４１０の閉塞部４１２側から内部に導入する。また、固体廃棄物をロータリーキルン燃焼炉体４１０の内部に供給するとともに、ロータリーキルン燃焼炉体４１０の内部における軸方向略中央、すなわち内部における閉塞部４１２から離間した位置に燃焼用空気を供給して、固体廃棄物を燃焼させる。
上述したように上記実施の形態では、燃焼装置１００は、廃液燃焼部２００にて、廃液燃焼炉体２１０内部でCl系エマルジョン燃料をエマルジョン燃焼させ、中間処理部３００にて、エマルジョン燃焼排気ガスを熱交換用空気と熱交換させて急冷する。そして、廃液および固体廃棄物燃焼部４００は、熱交換で発生する高温空気をロータリーキルン燃焼炉体４１０の閉塞部４１２側から内部に導入する。また、固体廃棄物をロータリーキルン燃焼炉体４１０の内部に供給するとともに、ロータリーキルン燃焼炉体４１０の内部における軸方向略中央、すなわち内部における閉塞部４１２から離間した位置に燃焼用空気を供給して、固体廃棄物を燃焼させる。
このため、ロータリーキルン燃焼炉体４１０において固体廃棄物の燃焼に高温空気を導入することにより燃焼が安定して継続的に行うことができ、過剰の空気を導入することなくほぼ全ての固体廃棄物を燃焼できる。よって、固体廃棄物の燃焼時におけるボイラ排気ガスのＯ2濃度の低減や炉内温度の低下を図れ、省エネルギーを容易に実現できる。
そして、高温空気燃焼によりロータリーキルン燃焼炉体４１０内部が局所的に高温になるのを抑えられるため、タイル壁の消耗が抑制され操業率の向上やメンテナンス費用の低減を図ることができる。
さらに、Cl系廃液を燃焼させ、この燃焼の排気ガスを急冷するので、熱交換排気ガスに含まれるダイオキシンの低減を図れる。
また、熱交換により発生する高温空気をロータリーキルン燃焼炉体４１０の閉塞部４１２から高速に内部に導入することにより、燃焼開始を早めることが可能となるとともに、ロータリーキルン燃焼炉体４１０内部における温度およびＯ2濃度の均一化を図ることができ、急激な燃焼を抑えることができる。さらに、二次燃焼用空気をロータリーキルン燃焼炉体４１０内部における一面から離間した位置に供給することによっても、高温空気燃焼に必要な空気を補給でき、かつ、燃焼の均一化を図ることができる。よって、クリンカーの生成を抑えられ、固体廃棄物の処理能力の低下やクリンカーを溶融させるための余分な燃料の消費を抑えることができる。
そして、高温空気燃焼によりロータリーキルン燃焼炉体４１０内部が局所的に高温になるのを抑えられるため、タイル壁の消耗が抑制され操業率の向上やメンテナンス費用の低減を図ることができる。
さらに、Cl系廃液を燃焼させ、この燃焼の排気ガスを急冷するので、熱交換排気ガスに含まれるダイオキシンの低減を図れる。
また、熱交換により発生する高温空気をロータリーキルン燃焼炉体４１０の閉塞部４１２から高速に内部に導入することにより、燃焼開始を早めることが可能となるとともに、ロータリーキルン燃焼炉体４１０内部における温度およびＯ2濃度の均一化を図ることができ、急激な燃焼を抑えることができる。さらに、二次燃焼用空気をロータリーキルン燃焼炉体４１０内部における一面から離間した位置に供給することによっても、高温空気燃焼に必要な空気を補給でき、かつ、燃焼の均一化を図ることができる。よって、クリンカーの生成を抑えられ、固体廃棄物の処理能力の低下やクリンカーを溶融させるための余分な燃料の消費を抑えることができる。
また、廃液燃焼炉体２１０においてCl系廃液および助燃料をエマルジョン燃焼させるため、これらを異なる構成から噴霧させて火炎により燃焼させる構成と比べて、火炎温度の低下を図ることができ、ＮＯxの低減を図ることができる。
そして、燃焼装置１００は、Cl系エマルジョン燃料をエマルジョン燃焼させて急冷させるとともに、Ｎ系エマルジョン燃料を高温空気燃焼させる。
このため、Cl系エマルジョン燃料をエマルジョン燃焼させて急冷するので、ダイオキシンの発生を抑制できる。また、Ｎ系エマルジョン燃料を高温空気燃焼させるので、火炎燃焼やエマルジョン燃焼させる場合と比べてＮＯx、煤塵の発生を抑制できる。したがって、Cl系廃液およびＮ系廃液をクリーンに焼却できる。
このため、Cl系エマルジョン燃料をエマルジョン燃焼させて急冷するので、ダイオキシンの発生を抑制できる。また、Ｎ系エマルジョン燃料を高温空気燃焼させるので、火炎燃焼やエマルジョン燃焼させる場合と比べてＮＯx、煤塵の発生を抑制できる。したがって、Cl系廃液およびＮ系廃液をクリーンに焼却できる。
また、固体廃棄物連続供給手段４４０は、ロータリーキルン燃焼炉体４１０内部に固体廃棄物を連続的に供給する。
このため、固体廃棄物の連続的な供給により、間欠的な供給と比べて固体廃棄物の急激な燃焼をより抑えることができ、クリンカーの生成をより抑えることができる。
このため、固体廃棄物の連続的な供給により、間欠的な供給と比べて固体廃棄物の急激な燃焼をより抑えることができ、クリンカーの生成をより抑えることができる。
そして、急冷手段３３０に、エマルジョン燃焼排気ガスを熱交換用空気と熱交換して高温空気を発生させる第１，２の蓄熱体３３１，３３２を設けている。
このため、エマルジョン燃焼排気ガスを熱交換用空気と熱交換させる構成の簡略化を図ることができる。
このため、エマルジョン燃焼排気ガスを熱交換用空気と熱交換させる構成の簡略化を図ることができる。
さらに、中間処理部３００に、急冷手段３３０における熱交換で発生する熱交換排気ガスを排出する熱交換排気ガス排出手段３４０を設けている。
このため、塩素分を含む熱交換排気ガスがロータリーキルン燃焼炉体４１０や廃熱ボイラ４５０に導入されることがなく、これらの腐食を抑えることができる。
このため、塩素分を含む熱交換排気ガスがロータリーキルン燃焼炉体４１０や廃熱ボイラ４５０に導入されることがなく、これらの腐食を抑えることができる。
そして、本発明の第２の炉体として、ロータリーキルン燃焼炉体４１０を適用している。
このため、固体廃棄物などの燃焼の効率化を図ることができる。
このため、固体廃棄物などの燃焼の効率化を図ることができる。
〔他の実施の形態〕
なお、本発明は上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の改良ならびに設計の変更などが可能である。
なお、本発明は上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の改良ならびに設計の変更などが可能である。
すなわち、廃液および固体廃棄物燃焼部４００に、窒素分含有エマルジョン燃料供給手段４２０を設けない構成としてもよい。
また、廃液燃焼部２００においてCl系廃液をエマルジョン燃焼させずに火炎燃焼させる構成としてもよい。
さらに、塩素分含有エマルジョン燃料供給手段２２２の代わりに窒素分含有エマルジョン燃料供給手段４２０を設けるとともに、廃液および固体廃棄物燃焼部４００にエマルジョン燃料を供給する構成を設けない構成としてもよい。
そして、中間処理部３００に熱交換排気ガス排出手段３４０を設けない構成としてもよい。
これらのような構成にすれば、燃焼装置１００の構成を簡略にでき、燃焼装置１００の製造性の向上やコスト低減を図ることができる。
また、廃液燃焼部２００においてCl系廃液をエマルジョン燃焼させずに火炎燃焼させる構成としてもよい。
さらに、塩素分含有エマルジョン燃料供給手段２２２の代わりに窒素分含有エマルジョン燃料供給手段４２０を設けるとともに、廃液および固体廃棄物燃焼部４００にエマルジョン燃料を供給する構成を設けない構成としてもよい。
そして、中間処理部３００に熱交換排気ガス排出手段３４０を設けない構成としてもよい。
これらのような構成にすれば、燃焼装置１００の構成を簡略にでき、燃焼装置１００の製造性の向上やコスト低減を図ることができる。
さらに、本発明の第２の炉体として、廃液燃焼炉体２１０と同様のものを適用してもよい。
これらのような構成にしても、Cl系廃液やＮ系廃液のクリーンな焼却、および、クリンカーの生成や炉壁の消耗を容易に抑制することができる燃焼装置１００を提供できる。
これらのような構成にしても、Cl系廃液やＮ系廃液のクリーンな焼却、および、クリンカーの生成や炉壁の消耗を容易に抑制することができる燃焼装置１００を提供できる。
その他、本発明は上述の実施の形態における具体的な構造および手順に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、設計の変更などは本発明に含まれるものである。
本発明は、ロータリーキルン焼却炉など廃棄物を燃焼する各種焼却炉、特に多種多様なコンビナート廃棄物を処理するロータリーキルン焼却炉にも利用することができる。
１００…燃焼装置
２００…廃液燃焼部
２１０…第１の炉体としての廃液燃焼炉体
２２０…エマルジョン燃焼手段
３００…中間処理部
３１０…エマルジョン燃焼排気ガス導入手段
３２０…熱交換用空気供給手段
３３０…急冷手段
３３１…第１の蓄熱体
３３２…第２の蓄熱体
３４０…熱交換排気ガス排出手段
３６０…高温空気排出手段
４００…廃液および固体廃棄物燃焼部
４１０…第２の炉体としてのロータリーキルン燃焼炉体
４２０…窒素分含有エマルジョン燃料供給手段
４３０…炉体空気供給手段としての二次燃焼用空気供給手段
４４０…固体廃棄物供給手段としての固体廃棄物連続供給手段
２００…廃液燃焼部
２１０…第１の炉体としての廃液燃焼炉体
２２０…エマルジョン燃焼手段
３００…中間処理部
３１０…エマルジョン燃焼排気ガス導入手段
３２０…熱交換用空気供給手段
３３０…急冷手段
３３１…第１の蓄熱体
３３２…第２の蓄熱体
３４０…熱交換排気ガス排出手段
３６０…高温空気排出手段
４００…廃液および固体廃棄物燃焼部
４１０…第２の炉体としてのロータリーキルン燃焼炉体
４２０…窒素分含有エマルジョン燃料供給手段
４３０…炉体空気供給手段としての二次燃焼用空気供給手段
４４０…固体廃棄物供給手段としての固体廃棄物連続供給手段
Claims (8)
- ハロゲン分または窒素分のうち少なくともいずれか一方を含有する廃液および固体廃棄物を燃焼する燃焼装置であって、
第１の炉体、および、前記廃液および助燃料を主成分とする燃料を前記第１の炉体の内部で燃焼させる燃焼手段を有する廃液燃焼部と、
この廃液燃焼部の前記第１の炉体に接続され前記燃焼の排気ガスを導入する燃焼排気ガス導入手段、この燃焼排気ガス導入手段で導入された前記燃料の排気ガスを空気と熱交換させて急冷する急冷手段、この急冷手段に前記空気を供給する熱交換用空気供給手段、および、前記熱交換で発生する高温空気を排出する高温空気排出手段を有する中間処理部と、
一面において前記高温空気排出手段に前記高温空気を内部に導入可能に接続された第２の炉体、この第２の炉体の内部に前記固体廃棄物を供給する固体廃棄物供給手段、および、前記第２の炉体の内部における前記一面から離間した位置に空気を供給する炉体空気供給手段を有し、前記固体廃棄物を燃焼させる固体廃棄物燃焼部と、
を備えたことを特徴とする燃焼装置。 - 請求項１に記載の燃焼装置であって、
前記廃液および前記助燃料を主成分とする燃料は、エマルジョン燃料である
ことを特徴とする燃焼装置。 - 請求項１または請求項２に記載の燃焼装置であって、
前記燃焼手段は、ハロゲン分を含有する第１の前記廃液および前記助燃料を主成分とする燃料を前記第１の炉体の内部で燃焼させ、
前記固体廃棄物燃焼部は、窒素分を含有する第２の前記廃液および助燃料を主成分とする燃料を前記第２の炉体の内部に供給して燃焼させる窒素分含有燃料供給手段を有する
ことを特徴とする燃焼装置。 - 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の燃焼装置であって、
前記固体廃棄物供給手段は、前記第２の炉体の内部に前記固体廃棄物を連続的に供給する
ことを特徴とする燃焼装置。 - 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の燃焼装置であって、
前記急冷手段は、前記燃焼排気ガス導入手段で導入された前記排気ガスを前記熱交換用空気供給手段からの空気と熱交換させる蓄熱体を有する
ことを特徴とする燃焼装置。 - 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の燃焼装置であって、
前記中間処理部は、前記急冷手段で熱交換された前記排気ガスを排出する熱交換排気ガス排出手段を有する
ことを特徴とする燃焼装置。 - 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の燃焼装置であって、
前記第２の炉体は、略円筒状を有し前記略円筒状の軸を中心に回転可能に設けられたロータリーキルン式の炉体である
ことを特徴とする燃焼装置。 - ハロゲン分または窒素分のうち少なくともいずれか一方を含有する廃液および固体廃棄物を燃焼する燃焼方法であって、
第１の炉体の内部で前記廃液および助燃料を主成分とする燃料を燃焼させ、
この燃焼の排気ガスを空気と熱交換させて急冷し、
第２の炉体の一面から前記熱交換で発生する高温空気を内部に導入し、
前記第２の炉体の内部に前記固体廃棄物を供給し、
前記第２の炉体の内部における前記一面から離間した位置に空気を供給して前記固体廃棄物を燃焼させる
ことを特徴とする燃焼方法。
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