JP2018017423A - ごみ焼却炉の二次燃焼空気供給装置ならびにごみ焼却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ごみ焼却炉１内に、上昇する燃焼ガスを再燃させるための二次燃焼空気を供給する二次燃焼空気供給装置７において、ごみ焼却炉１での安定した完全燃焼を促進可能とする。
【解決手段】二次燃焼空気供給装置７は、二次燃焼空気をごみ焼却炉１内に導入するための導入管７ｄを有する。導入管７ｄは、ごみ焼却炉１内において前記上昇する燃焼ガスを横切る方向および前記燃焼ガスの上昇方向の少なくともいずれか一方向に、少なくとも２つ以上並んで設けられている。導入管７ｄそれぞれの円周方向および長手方向の数ヶ所には、二次燃焼空気を径方向外向きに噴射させる噴射孔７ｄ３が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ごみ焼却炉内に、上昇する燃焼ガスを再燃させるための二次燃焼空気を供給する二次燃焼空気供給装置、ならびにごみ焼却装置に関する。

例えば特許文献１には、ごみ焼却炉において一次燃焼室と二次燃焼室との間の空気吹込み室を構成する円筒壁部の円周数ヶ所に空気を吹き込む旋回流ノズルを設けるとともに、この旋回流ノズルの設置場所よりも上方位置に単一の空気導入管を径方向外側から挿入し、この空気導入管の内端に取り付けられる乱流用ノズルを前記空気吹込み室の径方向中心位置から上向きに屈曲させた構成が記載されている。

この特許文献１では、一次燃焼室から上昇して二次燃焼室に流入する燃焼ガスを前記旋回流ノズルから吹き込まれる空気によって旋回流にするとともに、この旋回する燃焼ガスの径方向中心位置に配置される前記乱流用ノズルから空気を上向きに吹き込むことによって前記燃焼ガスに乱流を起こさせて、当該燃焼ガスを再燃させるようにしている。

また、特許文献２には、ごみ焼却炉の二次燃焼室内に多数のガス噴出器を設置し、このガス噴出器それぞれから二次燃焼空気を噴出させて、二次燃焼を行わせるということが記載されている。前記多数のガス噴出器は、多孔質セラミックス製の管状体とされており、それに内在する微細孔から二次燃焼空気を噴出させることによって、当該ガス噴出器の外周を前記二次燃焼空気で膜状に包むようにしている。

この特許文献２では、その段落００２１に記載されているように、「二次燃焼室において、一次燃焼室から上昇流入した一次燃焼ガスが、前記各ガス噴出器の外周に形成される膜状の二次燃焼空気と攪拌、混合される」ようになっている。

特開平４−３５９７０５号公報 特開２００１−２４８８３０号公報

上記特許文献１では、前記一次燃焼室から前記二次燃焼室へ上昇する燃焼ガスを旋回流にするとともに、当該燃焼ガスの径方向中心位置から上向きに空気を吹き込むようにしている。また、上記特許文献２では、多孔質セラミックス製の管状体からなるガス噴出器の微細孔から外周に二次燃焼空気を漏れ出させるようにしている。

このような特許文献１，２では、いずれも、前記一次燃焼室から前記二次燃焼室へ上昇する燃焼ガスを前記二次燃焼空気で攪拌する作用が不十分であることが懸念される。そのため、前記燃焼ガスの全体を再燃させることが困難になっている。

このような事情に鑑み、本発明は、ごみ焼却炉内に、上昇する燃焼ガスを再燃させるための二次燃焼空気を供給する二次燃焼空気供給装置において、ごみ焼却炉での安定した完全燃焼を促進可能とすることを目的としている。また、本発明は、二次燃焼空気供給装置を備えるごみ焼却装置において、ごみ焼却炉での安定した完全燃焼を促進可能とすることを目的としている。

本発明は、ごみ焼却炉内に、上昇する燃焼ガスを再燃させるための二次燃焼空気を供給する二次燃焼空気供給装置であって、前記二次燃焼空気を前記ごみ焼却炉内に導入するための導入管を有し、この導入管は、前記ごみ焼却炉内において前記上昇する燃焼ガスを横切る方向および前記燃焼ガスの上昇方向の少なくともいずれか一方向に、少なくとも２つ以上並んで設けられており、この導入管それぞれの円周方向および長手方向の数ヶ所には、二次燃焼空気を径方向外向きに噴射させる噴射孔が設けられている、ことを特徴としている。

なお、本発明では、少なくとも２つ以上の導入管が前記燃焼ガスを横切る方向のみに並んで設けられる形態、少なくとも２つ以上の導入管が前記燃焼ガスの上昇方向のみに並んで設けられる形態、少なくとも２つ以上の導入管が前記燃焼ガスを横切る方向と前記燃焼ガスの上昇方向との両方に並んで設けられる形態を含んでいる。

この構成では、前記ごみ焼却炉内に、少なくとも２つ以上の導入管の多数の噴射孔から径方向外向きに二次燃焼空気を勢いよく噴射させるようにしているから、前記ごみ焼却炉内を上昇する燃焼ガスが、前記ごみ焼却炉内において前記燃焼ガスを横切る方向および前記燃焼ガスの上昇方向の少なくともいずれか一方向の広域で攪拌されるようになって、当該燃焼ガスの全体に前記二次燃焼空気が密に混合されるようになる。

これにより、前記燃焼ガスが効率良く再燃されるようになるので、前記ごみ焼却炉での安定した完全燃焼が促進されることになる。

ところで、前記導入管は、鉄系金属製の管本体の外周に耐熱材が設けられた構成、あるいは多孔質でないセラミックス製パイプの単体構成とされる、ことが好ましい。

この構成では、前記導入管の強度、耐熱性ならびに耐久性が可及的に向上するようになる。

また、上記二次燃焼空気供給装置は、前記ごみ焼却炉内と大気とを連通する二次燃焼空気供給路と、この二次燃焼空気供給路に大気を二次燃焼空気として吸引するための二次燃焼空気送風機と、前記二次燃焼空気供給路内を通過する二次燃焼空気の流量を調整するダンパとをさらに備え、前記導入管は、前記二次燃焼空気供給路において大気吸引方向の下流側に接続される、ことが好ましい。

ここでは、前記二次燃焼空気供給装置の構成を特定しており、この特定により実施形態を実現することが可能になる。

さらに、本発明は、ごみ焼却炉内に、上昇する燃焼ガスを再燃させるための二次燃焼空気を供給する二次燃焼空気供給装置を有するごみ焼却装置であって、前記二次燃焼空気供給装置が、上述した構成とされている、ことを特徴としている。

この構成では、前記ごみ焼却炉内に、少なくとも２つ以上の導入管の多数の噴射孔から径方向外向きに二次燃焼空気を勢いよく噴射させるようにしているから、前記ごみ焼却炉内を上昇する燃焼ガスが、前記ごみ焼却炉内において前記燃焼ガスを横切る方向および前記燃焼ガスの上昇方向の少なくともいずれか一方向の広域で攪拌されるようになって、当該燃焼ガスの全体に前記二次燃焼空気が密に混合されるようになる。

これにより、前記燃焼ガスが効率良く再燃されるようになるので、前記ごみ焼却炉での安定した完全燃焼が促進されることになる。

本発明に係るごみ焼却炉の二次燃焼空気供給装置によれば、ごみ焼却炉での安定した完全燃焼を促進することが可能になる。

また、本発明に係るごみ焼却装置によれば、ごみ焼却炉での安定した完全燃焼を促進することが可能になる。

本発明に係るごみ焼却装置の一実施形態の構成を模式的に示す図である。 導入管の配置形態を説明するための斜視図である。 ごみ焼却炉において二次燃焼空気の供給位置を径方向に沿って断面にした図である。 図３の(４)−(４)線断面を矢印方向から見た図である。 本発明に係るごみ焼却装置の他の実施形態であって、図２に対応する図である。 ごみ焼却炉において二次燃焼空気の供給位置を径方向に沿って断面にした図である。 図６の(７)−(７)線断面を矢印方向から見た図である。

以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１から図４に、本発明の一実施形態を示している。図１に示すごみ焼却装置は、ごみ焼却炉１、冷却装置２、バグフィルタ等のろ過式の集塵装置３、誘引通風機４、煙突５などを備えている。

冷却装置２、集塵装置３ならびに誘引通風機４は、ごみ焼却炉１から煙突５までの排気路１１に配置されている。

ごみ焼却炉１は、例えば図示しない一般廃棄物、産業廃棄物や所定梱包に入れられた感染性医療廃棄物などのごみを燃焼するものであり、焼却炉の型式は問わない。

冷却装置２は、詳細に図示していないが、ごみ焼却炉１から排出される高温の排ガスを冷却するものであって、例えばボイラ、あるいはガス冷却室などとされる。

集塵装置３は、冷却装置２で減温された排ガス中のばいじんや有害ガス成分を中和、濾過して浄化するものである。

誘引通風機４は、集塵装置３内の排ガスを吸引して、煙突５から大気中に放出させるものである。

ごみ焼却炉１の焼却灰排出口１ａ寄りには、一次燃焼空気供給装置６によって一次燃焼空気が供給されるようになっており、また、ごみ焼却炉１の火炎層１ｂ寄りには、二次燃焼空気供給装置７によって二次燃焼空気が供給されるようになっている。

一次燃焼空気供給装置６は、ごみ焼却炉１内に投入されるごみを燃焼させるためにごみ焼却炉１内において焼却灰排出口１ａ側に一次燃焼空気を供給するものであって、一次燃焼空気供給路６ａ、一次燃焼空気送風機６ｂなどを備えている。

二次燃焼空気供給装置７は、ごみ焼却炉１内で上昇する燃焼ガスを再燃させるための二次燃焼空気をごみ焼却炉１内に供給するものであって、二次燃焼空気供給路７ａ、二次燃焼空気送風機７ｂ、ダンパ７ｃ、導入管７ｄなどを備えている。

二次燃焼空気供給路７ａは、ごみ焼却炉１内において火炎層１ｂの上方と大気とを連通するものである。二次燃焼空気送風機７ｂは、二次燃焼空気供給路７ａに大気を二次燃焼空気として吸引するものである。

ダンパ７ｃは、二次燃焼空気供給路７ａ内を通過する二次燃焼空気の流量を調整するものである。

導入管７ｄは、ごみ焼却炉１内において火炎層１ｂの上方に二次燃焼空気を導入するものであって、二次燃焼空気供給路７ａにおいて大気吸引方向の下流側に接続されている。

この導入管７ｄは、図２に示すように、ごみ焼却炉１内において火炎層１ｂの上方に、上昇する燃焼ガスを横切る方向（ごみ焼却炉１の径方向または左右方向に相当）に４列並んで設けられているとともに、前記燃焼ガスの上昇方向（ごみ焼却炉１の中心軸線方向または上下方向に相当）に３段並んで設けられている。なお、この導入管７ｄの配置数については、前記左右方向ならびに前記上下方向にそれぞれ少なくとも２つ以上であれば任意に設定することができる。

この導入管７ｄは、管本体７ｄ１の外周に耐熱材７ｄ２を設けた構成とされている。管本体７ｄ１は、鉄系金属とされる。耐熱材７ｄ２は、キャスタブル、炭化ケイ素（ＳｉＣ）あるいは酸化アルミニウムとされる。前記キャスタブルとは、耐火骨材と水硬化セメント（アルミナセメントなど）を混合した耐火物製品のことである。この他、導入管７ｄは、多孔質でないセラミックス製パイプの単体構成とすることも可能である。

そして、導入管７ｄそれぞれの円周方向および長手方向の数ヶ所（任意）には、噴射孔７ｄ３が設けられている。この噴射孔７ｄ３は、導入管７ｄの中心から放射方向外向きに一直線に管本体７ｄ１および耐熱材７ｄ２を貫通するように設けられており、導入管７ｄの中心孔に供給される二次燃焼空気を径方向外向きに勢いよく噴射するものである。

噴射孔７ｄ３は、すべて平面視で円形に形成されている。噴射孔７ｄ３の直径寸法は、ごみ焼却炉１において二次燃焼空気の噴射速度が１０〜４０ｍ／ｓｅｃとなるように設定される。

この噴射孔７ｄ３は、図４に示すように、導入管７ｄの円周数ヶ所（例えば９０度おきの４ヶ所）に設けられているとともに、図２および図３に示すように、導入管７ｄの長手方向の数ヶ所に設けられている。

詳しくは、上段および下段の導入管７ｄにおいては、図４の左側から２列目と４列目の導入管７ｄの円周４ヶ所の噴射孔７ｄ３が時計の１２時、３時、６時、９時の位置に配置されており、図４の左側から１列目と３列目の導入管７ｄの円周４ヶ所の噴射孔７ｄ３が前記２列目と４列目の導入管７ｄの円周４ヶ所の噴射孔７ｄ３に対してそれぞれ４５度ずつずらされている。

中段の導入管７ｄにおいては、図４の左側から１列目と３列目の導入管７ｄの円周４ヶ所の噴射孔７ｄ３が時計の１２時、３時、６時、９時の位置に配置されており、図４の左側から２列目と４列目の導入管７ｄの円周４ヶ所の噴射孔７ｄ３が前記１列目と３列目の導入管７ｄの円周４ヶ所の噴射孔７ｄ３に対してそれぞれ４５度ずつずらされている。

そして、図２および図３に示すように、導入管７ｄの円周方向１列目で長手方向多数の噴射孔７ｄ３と導入管７ｄの円周方向３列目で長手方向多数の噴射孔７ｄ３とが長手方向で同じ位置に配置されており、導入管７ｄの円周方向２列目で長手方向多数の噴射孔７ｄ３と導入管７ｄの円周方向４列目で長手方向多数の噴射孔７ｄ３とが長手方向で同じ位置に配置されており、かつ、前記１列目の噴射孔７ｄ３および３列目の噴射孔７ｄ３に対し前記２列目の噴射孔７ｄ３および４列目の噴射孔７ｄ３が長手方向で齟齬状に配置されている。

また、上下方向および左右方向に並んで配置される多数の導入管７ｄのうち、隣り合う２つの導入管７ｄの噴射孔７ｄ３は、図２から図４に示すように、それぞれ向き合わないようにずらされている。

ところで、この実施形態では、ごみ焼却炉１内で完全燃焼を促進させるために、制御装置１０でもって、酸素濃度検出手段２１ならびに流速検出手段２２からの検出出力に基づいて、二次燃焼空気送風機７ｂおよびダンパ７ｃを制御するように構成されている。

具体的に、酸素濃度検出手段２１は、二次燃焼空気供給路７ａからごみ焼却炉１内への二次燃焼空気の供給位置よりも排気口１ｃ寄りの位置における酸素濃度を検出する。また、流速検出手段２２は、二次燃焼空気供給路７ａにおいて二次燃焼空気送風機７ｂよりも二次燃焼空気の供給方向下流側における二次燃焼空気の流速を検出する。

制御装置１０は、酸素濃度検出手段２１からの検出出力に基づいて二次燃焼空気送風機７ｂおよびダンパ７ｃを制御することによって、ごみ焼却炉１内の酸素濃度を所定の目標範囲内に収めるように二次燃焼空気の供給量を調整するとともに、流速検出手段２２からの検出出力に基づいてごみ焼却炉１内を上昇する燃焼ガスに二次燃焼空気を密に混合させるように二次燃焼空気の供給流速を調整する。これにより、ごみ焼却炉１の低負荷運転や急燃焼運転などの運転条件の変動に関係なく、二次燃焼空気で燃焼ガスを攪拌させて、当該燃焼ガスに二次燃焼空気を密に混合させることが可能になる。

次に、この実施形態に係る二次燃焼空気供給装置７の動作を説明する。

ごみ焼却運転中において、二次燃焼空気供給装置７により二次燃焼空気をごみ焼却炉１内に供給すると、上段の導入管７ｄ、中段の導入管７ｄならびに下段の導入管７ｄの全ての噴射孔７ｄ３から二次燃焼空気が勢いよく噴射されることになるので、この二次燃焼空気が、ごみ焼却炉１内を上昇する燃焼ガスを攪拌して、当該燃焼ガスと混合されることになる。

その際、図４に示すように、多数の導入管７ｄのうちの隣り合う２つの導入管７ｄの噴射孔７ｄ３が向き合わないようにずらされているから、当該隣り合う導入管それぞれの噴射孔７ｄ３から噴射される二次燃焼空気が互いに直接的に衝突せずに、前記燃焼ガスに直接的に衝突することになる。

これにより、ごみ焼却炉１内を上昇する燃焼ガスがごみ焼却炉１の左右方向ならびに上下方向の全域で略均等に攪拌されることになって、当該燃焼ガスに二次燃焼空気が密に混合させられることになるので、当該燃焼ガスが効率良く再燃されることになる。その結果、ごみ焼却炉１での安定した完全燃焼を促進することができるので、大気に排出する排ガスを清浄化するうえで有利になる。

しかも、前記しているように隣り合う導入管７ｄそれぞれの各噴射孔７ｄ３から噴射される二次燃焼空気がそれぞれ互いに直接的に衝突せずに前記燃焼ガスに直接的に衝突することに伴い、各導入管７ｄの外周で乱流が発生するので、飛灰などのダストが各導入管７ｄの外周に付着、堆積することが抑制または防止されることになる。

さらに、この実施形態では、導入管７ｄを管本体７ｄ１と耐熱材７ｄ２とを含む複合構成にしているので、導入管７ｄを単体で構成する場合に比べると、導入管７ｄの強度、耐熱性ならびに耐久性が向上することになるなど、長寿命化に貢献できるようになる。

しかも、導入管７ｄの耐熱材７ｄ２としてのキャスタブル、炭化ケイ素あるいは酸化アルミニウムは、ごみ焼却炉１内からの受熱に伴い輻射熱を発生するので、当該耐熱材７ｄ２から発生する輻射熱が前記燃焼ガスの再燃を促進させることに役立つようになる。

なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。

（１）図５から図７に本発明の他の実施形態を示している。この実施形態では、中段の導入管７ｄを上段および下段の導入管７ｄに対して直交する姿勢で配置している。その他の構成は上記実施形態と同様になっている。この実施形態においても、上記実施形態と同様に作用、効果が得られる。

（２）上記実施形態において、導入管７ｄの円周数ヶ所の噴射孔７ｄ３それぞれの長手方向での相対的な配置については特に限定されるものではない。

まず、導入管７ｄの円周数ヶ所の噴射孔７ｄ３それぞれを、すべて長手方向で同じ位置に配置することが可能である。この場合、左右方向ならびに上下方向に並べて配置される多数の導入管７ｄにおいて、隣り合う２つの導入管７ｄの噴射孔７ｄ３を向かい合わせるようにしてもよい。

また、前記導入管７ｄそれぞれの噴射孔７ｄ３を規則性の無い状態に配置することも可能である。

（３）上記実施形態において、ごみ焼却炉１において二次燃焼空気を供給する領域の円筒壁部に、その円周数ヶ所から径方向内向きに二次燃焼空気を噴射させる手段を設けることが可能である。この場合、ごみ焼却炉１内を上昇する燃焼ガスの攪拌作用がさらに向上する。

本発明は、ごみ焼却炉内に、上昇する燃焼ガスを再燃させるための二次燃焼空気を供給する二次燃焼空気供給装置に好適に利用することが可能である。

１ ごみ焼却炉
１ａ 焼却灰排出口
１ｂ 火炎層
１ｃ 排気口
７ 二次燃焼空気供給装置
７ａ 二次燃焼空気供給路
７ｂ 二次燃焼空気送風機
７ｃ ダンパ
７ｄ 導入管
７ｄ１ 管本体
７ｄ２ 耐熱材
７ｄ３ 噴射孔
１０ 制御装置
１１ 排気路
２１ 酸素濃度検出手段
２２ 流速検出手段

本発明は、ごみ焼却炉内に、上昇する燃焼ガスを再燃させるための二次燃焼空気を供給する二次燃焼空気供給装置であって、前記二次燃焼空気を前記ごみ焼却炉内に導入するための導入管を有し、この導入管は、前記ごみ焼却炉内において前記上昇する燃焼ガスを横切る方向に沿うように配置され、かつ前記上昇する燃焼ガスを横切る方向および前記燃焼ガスの上昇方向の少なくともいずれか一方向に少なくとも２つ以上並んで設けられており、この導入管それぞれの円周方向および長手方向の数ヶ所には、二次燃焼空気を径方向外向きに噴射させる噴射孔が設けられており、前記隣り合う導入管の噴射孔は、それぞれ向き合わないようにずらされている、ことを特徴としている。

なお、本発明では、少なくとも２つ以上の導入管が前記燃焼ガスを横切る方向のみに並んで設けられる形態、少なくとも２つ以上の導入管が前記燃焼ガスを横切る方向と前記燃焼ガスの上昇方向との両方に並んで設けられる形態を含んでいる。

Claims (4)

1. ごみ焼却炉内に、上昇する燃焼ガスを再燃させるための二次燃焼空気を供給する二次燃焼空気供給装置であって、
   前記二次燃焼空気を前記ごみ焼却炉内に導入するための導入管を有し、
   この導入管は、前記ごみ焼却炉内において前記上昇する燃焼ガスを横切る方向および前記燃焼ガスの上昇方向の少なくともいずれか一方向に、少なくとも２つ以上並んで設けられており、
   この導入管それぞれの円周方向および長手方向の数ヶ所には、二次燃焼空気を径方向外向きに噴射させる噴射孔が設けられている、ことを特徴とするごみ焼却炉の二次燃焼空気供給装置。
2. 請求項１に記載のごみ焼却炉の二次燃焼空気供給装置において、
   前記導入管は、鉄系金属製の管本体の外周に耐熱材が設けられた構成、あるいは多孔質でないセラミックス製パイプの単体構成とされる、ことを特徴とするごみ焼却炉の二次燃焼空気供給装置。
3. 請求項１または２に記載のごみ焼却炉の二次燃焼空気供給装置において、
   前記ごみ焼却炉内と大気とを連通する二次燃焼空気供給路と、この二次燃焼空気供給路に大気を二次燃焼空気として吸引するための二次燃焼空気送風機と、前記二次燃焼空気供給路内を通過する二次燃焼空気の流量を調整するダンパとをさらに備え、
   前記導入管は、前記二次燃焼空気供給路において大気吸引方向の下流側に接続される、ことを特徴とするごみ焼却炉の二次燃焼空気供給装置。
4. ごみ焼却炉内に、上昇する燃焼ガスを再燃させるための二次燃焼空気を供給する二次燃焼空気供給装置を有するごみ焼却装置であって、
   前記二次燃焼空気供給装置が、前記請求項１から３のいずれか１項に記載の構成とされている、ことを特徴とするごみ焼却装置。

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