JP2013117336A - ストーカ式焼却炉の燃焼方法及び燃焼装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 給じん装置3によりストーカ4上に供給した被焼却物をストーカ4上で順次乾燥、燃焼、おき燃焼させて焼却処理するようにしたストーカ式焼却炉の燃焼方法に於いて、給じん装置3とストーカ4の乾燥ストーカ4Aとの間に形成した落口段差部3aに、少なくとも一つ以上の流体吹き込み口13を設け、当該流体吹き込み口13から乾燥ストーカ4A上の被焼却物層に過熱蒸気から成る流体又は過熱蒸気を含む混合流体を吹き込み、乾燥ストーカ4A上の被焼却物の乾燥を促進させる。
【選択図】 図1
Description
このとき、ごみは、給じん装置42と乾燥ストーカ43Aとの間に設けた落口段差部42aで反転して分割される。
また、ごみ中の水分が多くてごみが乾燥し難い場合には、乾燥ストーカ43A下から供給する一次燃焼空気の量を増やすと共に、一次燃焼空気を蒸気を熱源とする空気予熱器49によって200℃程度まで加熱してから乾燥ストーカ43A下に供給する。
このとき、二次燃焼空気を吹き込んだ状態で燃焼ガスの温度が850℃以下の場合には、燃焼ガスの温度を上げるために、補助燃料バーナ52を起動させて灯油や都市ガス等の補助燃料を燃焼させ、燃焼ガスの温度を850℃以上、燃焼ガスの滞留時間を2秒以上確保する必要がある。
しかし、この場合には、燃焼ガス量が増加するうえ、空気予熱器49で一次燃焼空気を予熱するための蒸気を大量に必要とし、余熱利用設備59へ供給する過熱蒸気の量が低下すると云う問題がある。
このように、発生熱量が小さく、燃焼ガス量が増えると、燃焼ガスの温度が低いことがあり、この場合には、ダイオキシン類の発生防止等のガイドラインから、燃焼ガスの温度を850℃以上、燃焼ガスの滞留時間を2秒以上維持する必要がある。その結果、補助燃料バーナ52の補助燃料が大量に必要になり、ランニングコストが高騰すると云う問題がある。
そのため、紙やパルプの乾燥、噴霧乾燥機への適用、食品の加工や殺菌、廃棄物処理等、広い分野での研究・開発或いは実用化についての報告が為されている。
図1及び図2は本発明の第1の実施形態に係るストーカ式焼却炉の燃焼装置の一例を示し、当該ストーカ式焼却炉の燃焼装置は、被焼却物である都市ごみ(以下、ごみと云う)を焼却処理するものであり、焼却炉本体1、投入ホッパ2、給じん装置3、給じん装置3の落口段差部3a、ストーカ4(乾燥ストーカ4A、燃焼ストーカ4B及び後燃焼ストーカ4Cから成る)、風箱5、一次燃焼室6、二次燃焼室7、灰出し口8、燃焼ガス出口9、一次燃焼空気供給装置10、二次燃焼空気供給装置11、補助燃焼バーナ12、流体吹き込み口13、蒸気ヘッダ14、流体供給配管15、制御バルブ16、過熱装置17、温度検出器18、パージ流体供給配管19及びパージ用バルブ20等から構成されており、給じん装置3により乾燥ストーカ4A上へ送り出したごみを乾燥ストーカ4A上で流体吹き込み口13から吹き込まれる過熱蒸気及び乾燥ストーカ4A下から供給される一次燃焼空気等により乾燥した後、燃焼ストーカ4B上で燃焼ストーカ4B下から供給される一次燃焼空気によりごみを燃焼させ、更に後燃焼ストーカ4C上で後燃焼ストーカ4C下から供給される一次燃焼空気により燃え残りの可燃物を燃やし切るようにし、また、ごみの燃焼に伴い発生した燃焼ガスを二次燃焼室7内で二次燃焼空気により撹拌・混合して燃焼ガス中のCOやダイオキシン類の未燃ガスを完全燃焼させるようにしている。
この給じん装置3の下流側で且つ給じん装置3と乾燥ストーカ4Aとの間には、耐火物で形成された落口段差部3aが形成されており、給じん装置3により炉内へ押し込まれるごみが落口段差部3aで反転し、給じん装置3の下流側の乾燥ストーカ4A上へ供給されるようになっている。
また、ストーカ4の上方位置には、ストーカ4下から供給された一次燃焼空気によりストーカ4上のごみを燃焼させる一次燃焼室6と、一次燃焼室6で燃焼して生成された未燃ガスや未燃物を燃焼させる二次燃焼室7とがそれぞれ設けられている。
具体的には、流体吹き込み口13は、耐熱性及び耐食性に優れた金属製のノズル管から成り、耐火物で形成された落口段差部3aに貫通状態で取り付けられている。
また、流体吹き込み口13は、落口段差部3aに少なくとも一つ以上設けられており、この実施形態では、落口段差部3aにその幅方向(乾燥ストーカ4Aの幅方向)に沿って複数個設けられている。
尚、落口段差部3aの複数箇所に流体吹き込み口13を設ける場合には、給じん装置3の下方位置又は落口段差部3aの近傍位置に蒸気ヘッダ14を配設すると共に、当該蒸気ヘッダ14に流体吹き込み口13を形成する複数のノズル管をそれぞれ接続し、後述する流体供給配管15により送られてきた過熱蒸気を蒸気ヘッダ14から各流体吹き込み口13へ供給する。
また、流体供給配管15には、過熱蒸気の供給量を制御する制御バルブ16と、制御バルブ16の下流側に位置して過熱蒸気の温度が低い場合に過熱蒸気の温度を調整する電気ヒータ等の過熱装置17と、過熱装置17の下流側に位置して過熱蒸気の温度を検出し、その検出温度に基づいて過熱装置17を制御する温度検出器18とがそれぞれ設けられている。
尚、流体吹き込み口13が一つだけの場合には、蒸気ヘッダ14を省略し、流体供給配管15を過熱器22の高圧ヘッダ30と流体吹き込み口13にそれぞれ接続する。
このとき、ごみは、給じん装置3と乾燥ストーカ4Aとの間に形成された落口段差部3aで反転し、乾燥ストーカ4A上へ供給される
このとき、過熱蒸気の温度は、前述の逆転点温度以上に設定されている。この逆転点温度は確定した温度ではなく、ある程度の範囲を持った温度であり、圧力等の諸条件によって変わるものである。この実施形態では、過熱蒸気の温度は、160〜190℃以上に設定されている。また、過熱蒸気の供給量は、制御バルブ16により調整されている。更に、過熱蒸気の温度は、過熱装置17の出口側に設けた温度検出器18により常時検出されており、過熱蒸気の温度が逆転点温度(この実施形態では、160〜190℃)よりも低い場合には、温度検出器18からの検出信号により過熱装置17を作動させ、過熱蒸気の温度が逆転点温度(この実施形態では、160〜190℃)以上になるように制御されている。
また、逆転点温度以上の過熱蒸気は、加熱した乾燥空気よりも効率的にごみの乾燥が行われることが知られている。そのため、ごみ層には、逆転点温度(この実施形態では、160〜190℃)以上の過熱蒸気を吹き込むようにしている。
また、後燃焼ストーカ4Cでは、後燃焼ストーカ4Cから供給される一次燃焼空気により燃え残った灰中の未燃分が完全燃焼される。後燃焼ストーカ4C上の灰は、灰出し口8から落下排出される。
このとき、燃焼ガスの温度が低い場合には、燃焼ガス中の未燃分が完全燃焼されないため、補助燃焼バーナ12によって灯油又は都市ガス等の燃料と空気を炉内に供給し、燃焼ガス温度を上げる必要があるが、上述したように流体吹き込み口13から乾燥ストーカ4A上のごみ層に過熱蒸気を吹き込んでいる場合には、過熱蒸気による供給熱量が過熱空気の約9倍であるため、その差分だけ補助燃焼バーナ12へ供給する補助燃料を低減でき、コストダウンを図れる。
また、このストーカ式焼却炉の燃焼装置は、乾燥ストーカ4A上のごみ層に単位質量当りの熱量が大きい過熱蒸気を吹き込んでいるため、燃焼ガス温度を上げることができ、燃焼ガスの温度を維持するのに必要な補助燃焼バーナ12の補助燃料を低減することができる。
更に、このストーカ式焼却炉の燃焼装置は、単位質量当りの熱量が大きい過熱蒸気を乾燥ストーカ4A上のごみ層に直接吹き込んでごみの乾燥を促進させようにしているため、ストーカ4下に供給する一次燃焼空気を蒸気で予熱するための空気予熱器27の蒸気使用量を低減することができる。
加えて、このストーカ式焼却炉の燃焼装置は、給じん装置3と乾燥ストーカ4Aとの間に形成した落口段差部3aから乾燥ストーカ4A上のごみ層に過熱蒸気を吹き込むようにしているが、落口段差部3aは周囲が耐火物で覆われているため、過熱蒸気の温度を耐火物の耐熱温度程度まで上げることができ、ストーカ4下から過熱蒸気を吹き込む方法に比べてより高いごみの乾燥効果が得られる。
従って、図1に示すストーカ式焼却炉の燃焼装置と同じ部材・部位には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。
また、このストーカ式焼却炉の燃焼装置は、廃熱ボイラ21と別系統の蒸気発生装置31により得られた過熱蒸気を乾燥ストーカ4A上のごみ層に吹き込んでいるため、過熱蒸気の供給ラインが別系統になって設備が増加するが、水質管理上安価な軟化装置程度にすることができ、給水のランニングコストを低減することができる。
尚、ブロー水用配管33は、流体供給配管15の過熱装置17上流側に分岐状に接続されており、混合流体の温度を過熱蒸気(逆転点温度以上の過熱蒸気)と同等の乾燥作用を有する温度まで過熱装置17により加熱できるようにしている。
従って、図1に示すストーカ式焼却炉の燃焼装置と同じ部材・部位には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。
また、このストーカ式焼却炉の燃焼装置は、過熱蒸気と廃熱ボイラ21からのボイラブロー水との混合流体を乾燥ストーカ4A上のごみ層に吹き込んでいるため、廃熱ボイラ21のブロー水の排水処理費用を低減できると共に、過熱蒸気の給水費用も低減することができる。
尚、過熱蒸気の温度が低い場合には、過熱蒸気を過熱装置17で加熱し、流体吹き込み口13で逆転点温度以上の過熱蒸気と同等の乾燥作用が得られるようにする。
従って、図1に示すストーカ式焼却炉の燃焼装置と同じ部材・部位には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。
また、このストーカ式焼却炉の燃焼装置は、蒸気タービン等の余熱利用設備34で利用した後の過熱蒸気を過熱装置17で再度過熱し、この過熱蒸気を乾燥ストーカ4A上のごみ層に吹き込んでいるため、廃熱ボイラ21及び過熱器22で得られた過熱蒸気を蒸気タービン等の余熱利用設備34で効率良く利用することができる。
また、流体吹き込み口13は、固定火格子4aに少なくとも一つ以上設けられており、この実施形態では、乾燥ストーカ4Aの上流側(図7の左側)の複数の固定火格子4aに設けられ、乾燥ストーカ4Aの幅方向に一定間隔毎に配置されていると共に、乾燥ストーカ4Aの前後二列に配置された格好になっている。
例えば、流体吹き込み口13に供給する混合流体は、廃熱ボイラ21から得られた過熱蒸気と廃熱ボイラ21からのブロー水との混合流体であっても良く、また、余熱利用設備34を通過した蒸気を過熱装置17で過熱した後の過熱蒸気と廃熱ボイラ21からのブロー水との混合流体であっても良い。
この場合、図6に点線で示すようにブロー水用バルブ32を設置したブロー水用配管33を流体供給配管15に分岐状に接続し、廃熱ボイラ21の過熱器22から得られた過熱蒸気と廃熱ボイラ21からのボイラブロー水との混合流体を流体供給配管15により流体吹き込み口13に供給する。
従って、図1に示すストーカ式焼却炉の燃焼装置と同じ部材・部位には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。
Claims (13)
- 給じん装置により炉内のストーカ上に供給した被焼却物をストーカ上で順次乾燥、燃焼、おき燃焼させて焼却処理するようにしたストーカ式焼却炉の燃焼方法に於いて、給じん装置とストーカの乾燥ストーカとの間に形成した落口段差部に、少なくとも一つ以上の流体吹き込み口を設け、当該流体吹き込み口から乾燥ストーカ上の被焼却物層に過熱蒸気から成る流体又は過熱蒸気を含む混合流体を吹き込み、乾燥ストーカ上の被焼却物の乾燥を促進させるようにしたことを特徴とするストーカ式焼却炉の燃焼方法。
- 給じん装置により炉内のストーカ上に供給した被焼却物をストーカ上で順次乾燥、燃焼、おき燃焼させて焼却処理するようにしたストーカ式焼却炉の燃焼方法に於いて、ストーカの乾燥ストーカに、少なくとも一つ以上の流体吹き込み口を設け、当該流体吹き込み口から乾燥ストーカ上の被焼却物層に過熱蒸気から成る流体又は過熱蒸気を含む混合流体を吹き込み、乾燥ストーカ上の被焼却物の乾燥を促進させるようにしたことを特徴とするストーカ式焼却炉の燃焼方法。
- 流体吹き込み口から乾燥ストーカ上の被焼却物層に吹き込む流体を、ストーカ式焼却炉で発生した燃焼ガスの廃熱を回収する廃熱ボイラの過熱器から得られた過熱蒸気又は当該過熱蒸気と廃熱ボイラからのボイラブロー水との混合流体としたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のストーカ式焼却炉の燃焼方法。
- 流体吹き込み口から乾燥ストーカ上の被焼却物層に吹き込む流体を、炉内で発生した燃焼ガスの廃熱を回収する廃熱ボイラの過熱器から得られた過熱蒸気の一部を分岐し、この分岐した過熱蒸気を分岐した配管系統に設置した過熱装置により過熱した後の過熱蒸気又は当該過熱蒸気と廃熱ボイラからのボイラブロー水との混合流体としたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のストーカ式焼却炉の燃焼方法。
- 流体吹き込み口から乾燥ストーカ上の被焼却物層に吹き込む流体を、廃熱ボイラと別系統の蒸気発生装置により得られた過熱蒸気としたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のストーカ式焼却炉の燃焼方法。
- 流体吹き込み口から乾燥ストーカ上の被焼却物層に吹き込む流体を、炉内で発生した燃焼ガスの廃熱を回収する廃熱ボイラの過熱器から得られた過熱蒸気を余熱利用設備で使用し、余熱利用後の過熱蒸気を余熱利用設備の下流側に設置した過熱装置で過熱した後の過熱蒸気又は当該過熱蒸気と廃熱ボイラからのブロー水との混合流体としたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のストーカ式焼却炉の燃焼方法。
- 被焼却物を投入する投入ホッパと、投入ホッパ内の被焼却物を供給する給じん装置と、給じん装置の下流側で炉内に設けたストーカと、給じん装置とストーカの乾燥ストーカとの間に形成した落口段差部とを備え、投入ホッパに投入された被焼却物を給じん装置によりストーカ上へ供給し、ストーカ下から一次燃焼空気供給装置により一次燃焼空気を供給してストーカ上の被焼却物を順次乾燥、燃焼、おき燃焼させると共に、ストーカ上から発生した燃焼ガス中の未燃分を二次燃焼空気供給装置から供給される二次燃焼空気により完全燃焼させるようにしたストーカ式焼却炉の燃焼装置に於いて、前記落口段差部に、乾燥ストーカ上の被焼却物層に過熱蒸気又は過熱蒸気を含む混合流体を吹き込む流体吹き込み口を少なくとも一つ以上設けたことを特徴とするストーカ式焼却炉の燃焼装置。
- 被焼却物を投入する投入ホッパと、投入ホッパ内の被焼却物を供給する給じん装置と、給じん装置の下流側で炉内に設けたストーカと、給じん装置とストーカの乾燥ストーカとの間に形成した落口段差部とを備え、投入ホッパに投入された被焼却物を給じん装置によりストーカ上へ供給し、ストーカ下から一次燃焼空気供給装置により一次燃焼空気を供給してストーカ上の被焼却物を順次乾燥、燃焼、おき燃焼させると共に、ストーカ上から発生した燃焼ガス中の未燃分を二次燃焼空気供給装置から供給される二次燃焼空気により完全燃焼させるようにしたストーカ式焼却炉の燃焼装置に於いて、前記ストーカの乾燥ストーカに、乾燥ストーカ上の被焼却物層に過熱蒸気又は過熱蒸気を含む混合流体を吹き込む流体吹き込み口を少なくとも一つ以上設けたことを特徴とするストーカ式焼却炉の燃焼装置。
- 流体吹き込み口に、炉内で発生した燃焼ガスの廃熱を回収する廃熱ボイラの過熱器から得られた過熱蒸気を供給する流体供給配管又は前記過熱蒸気と廃熱ボイラからのボイラブロー水との混合流体を供給する流体供給配管を接続し、前記流体供給配管の途中に前記過熱蒸気又は混合流体の流量を制御する制御バルブを設けたことを特徴とする請求項7又は請求項8に記載のストーカ式焼却炉の燃焼装置。
- 流体吹き込み口に、炉内で発生した燃焼ガスの熱を回収する廃熱ボイラの過熱器から得られた過熱蒸気の一部を分岐して供給する流体供給配管又は分岐した過熱蒸気と廃熱ボイラからのボイラブロー水との混合流体を供給する流体供給配管を接続し、前記流体供給配管に過熱蒸気又は過熱蒸気とボイラブロー水との混合流体を過熱する過熱装置を設置すると共に、過熱装置の下流側の流体供給配管に温度検出器を設置し、温度検出器からの検出信号に基づいて過熱装置を制御して過熱蒸気又は混合流体の温度を調整するようにしたことを特徴とする請求項7、請求項8又は請求項9に記載のストーカ式焼却炉の燃焼装置。
- 流体吹き込み口に、廃熱ボイラと別系統の蒸気発生装置により得られた過熱蒸気を供給する流体供給配管を接続し、当該流体供給配管に、過熱蒸気の流量を制御する制御バルブ、過熱蒸気を過熱する過熱装置、過熱装置を通過した過熱蒸気の温度を検出する温度検出器をそれぞれ設置し、温度検出器からの検出信号に基づいて過熱装置を制御して過熱蒸気の温度を調整するようにしたことを特徴とする請求項7又は請求項8に記載のストーカ式焼却炉の燃焼装置。
- 流体吹き込み口に、廃熱ボイラの過熱器から得られて余熱利用設備で使用された後の過熱蒸気を供給する流体供給配管を接続し、当該流体供給配管に、過熱蒸気の流量を制御する制御バルブ、過熱蒸気を過熱する過熱装置、過熱装置を通過した過熱蒸気の温度を検出する温度検出器をそれぞれ設置し、温度検出器からの検出信号に基づいて過熱装置を制御して過熱蒸気の温度を調整するようにしたことを特徴とする請求項7又は請求項8に記載のストーカ式焼却炉の燃焼装置。
- 流体供給配管の制御バルブよりも下流側部分に、流体供給配管にパージ流体を供給するパージ流体供給配管を接続し、当該パージ流体供給配管にパージ用バルブを設けたことを特徴とする請求項9、請求項10、請求項11又は請求項12に記載のストーカ式焼却炉の燃焼装置。
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