JP2024001759A - 燃焼バーナ - Google Patents

Abstract

【課題】廃棄物のガス化により発生する可燃性ガスを燃焼させる燃焼バーナにおいて、着火及び着火後の火炎の安定化を図り、かつ化石燃料の使用量を削減する。
【解決手段】廃棄物のガス化により発生する可燃性ガスと燃焼空気とを予混合領域８で混合して燃焼させる燃焼バーナＢである。予混合領域８は、予混合領域８の中央に設けられる中央予混合領域８Ａと、可燃性ガスの流れ方向において中央予混合領域８Ａより下流側に設けられ、かつ中央予混合領域８Ａを挟む又は囲むように設けられる周辺予混合領域８Ｂ，８Ｃとを含む。更に中央予混合領域８Ａ内の混合気を着火させる着火手段Ｂ３を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は廃棄物のガス化により発生する可燃性ガスを燃焼させる燃焼バーナに関する。

一般廃棄物、産業廃棄物などの廃棄物の処理に廃棄物ガス化溶融炉などの廃棄物処理炉が利用され、廃棄物処理炉で発生する可燃性ガスは燃焼室で燃焼バーナにより燃焼させて熱回収が行われる。
廃棄物のガス化により発生する可燃性ガスを燃焼させる燃焼バーナとして、簡単な構造で燃焼性を向上させることが可能な予混合形式の燃焼バーナが知られている（例えば特許文献１）。

特許文献１の燃焼バーナでは、廃棄物のガス化で発生する可燃性ガスが低カロリー時にも安定した火炎形成が可能なように、複数のバーナポートのうちの一つのバーナポートを、バーナタイルを延設して予混合領域を拡張した着火用バーナポートとし、この着火用バーナポートの出口付近にパイロットバーナを設置している。
この燃焼バーナにより、廃棄物のガス化で発生する可燃性ガスの燃焼時の火炎安定化に一定の効果は得られている。

しかし、この燃焼バーナにおいてパイロットバーナは、着火用バーナポートの出口付近の側面側から種火を供給するように設置されており、そのため、廃棄物のガス化で発生する可燃性ガスの燃焼時の火炎安定化に関し、依然として以下のような問題があった。
（１）着火用バーナポートから他のバーナポートへの火炎伝播が生じにくい場合があり、可燃性ガスに対する着火性の更なる向上の余地がある。
（２）パイロットバーナの種火を他のバーナポートの混合気に接触させるためには、種火を伸長させる必要があり、その結果、化石燃料（通常燃料）の使用量が増加する。特に大型の燃焼バーナでは、他のバーナポートまでの距離が長くなり、化石燃料の使用量が増加する。

特開２０１２－１７８９７号公報

本発明が解決しようとする課題は、廃棄物のガス化により発生する可燃性ガスを燃焼させる燃焼バーナにおいて、着火及び着火後の火炎の安定化を図り、かつ化石燃料の使用量を削減することにある。

上記課題を解決するため本発明者らが試験及び検討を重ねたところ、予混合領域における混合気の形成過程を二段階に分けることが有効であることを知見した。具体的には、第一段階として、予混合領域の中央に設けられる中央予混合領域で混合気を形成し、第二段階として、中央予混合領域より下流側に設けられる周辺予混合領域で混合気を形成し、かつ着火手段で中央予混合領域内の混合気を着火させることが有効であることを知見した。

本発明は上記知見に基づき想到されたもので、その一観点によれば、次の燃焼バーナが提供される。
廃棄物のガス化により発生する可燃性ガスと燃焼空気とを予混合領域で混合して燃焼させる燃焼バーナであって、
前記予混合領域は、当該予混合領域の中央に設けられる中央予混合領域と、前記可燃性ガスの流れ方向において前記中央予混合領域より下流側に設けられ、かつ前記中央予混合領域を挟む又は囲むように設けられる周辺予混合領域とを含み、
更に、前記中央予混合領域内の混合気を着火させる着火手段を有する燃焼バーナ。

本発明によれば、廃棄物のガス化により発生する可燃性ガスを燃焼させる燃焼バーナにおいて、着火及び着火後の火炎の安定化を図り、かつ化石燃料の使用量を削減することができる。

本発明の一実施形態である燃焼バーナを適用した廃棄物ガス化溶融システムの概念図。 本発明の一実施形態である燃焼バーナの模式的な縦断面図。 図２のＩ－Ｉ断面図。 図３のII－II断面図。 本発明の一実施形態である燃焼バーナを下流側から図５Ｂとは別アングルで見た模式的な斜視図。 本発明の一実施形態である燃焼バーナを下流側から図５Ａとは別アングルで見た模式的な斜視図。 本発明の一実施形態である燃焼バーナを上流側から見た模式的な斜視図。 図６の平面透視図。 本発明の他の実施形態である燃焼バーナを模式的に示し、（ａ）は下流側から見た模式図、（ｂ）は側方から見た模式図。 本発明の更に他の実施形態である燃焼バーナを模式的に示し、（ａ）は下流側から見た模式図、（ｂ）は側方から見た模式図。

＜実施形態１＞
図１に、本発明の一実施形態である燃焼バーナを適用した廃棄物ガス化溶融システムを概念的に示している。
廃棄物処理炉Ａには、廃棄物が副資材であるコークス、石灰石とともに炉上部から投入装置Ａ１を介して投入され、乾燥、熱分解、燃焼、溶融の過程を経て炉底部の出滓口Ａ２から溶融物として排出される。一方、可燃分は、可燃性ダスト及び熱分解ガス（ＣＯ，Ｈ_２，ＣＨ_４，ＣＯ_２，Ｎ_２等）を含む可燃性ガスとして、炉上部のガス管Ａ３から排出される。可燃性ガスは燃焼バーナＢを介して二次燃焼室Ｃへ導入されて燃焼し、ボイラＤで熱交換により熱回収が行われ、ボイラＤで発生した蒸気は蒸気タービン・発電装置Ｅへ送られる。ボイラＤの排ガスは、集じん装置Ｆで固気分離され、ブロワＧにより煙突Ｈから排出される。

次に、燃焼バーナＢの構成について説明する。図２に、本発明の一実施形態である燃焼バーナＢを縦断面で模式的に示している。また、図３には図２のＩ－Ｉ断面、図４には図３のII－II断面を示している。更に、図５Ａ及び図５Ｂには燃焼バーナＢを下流側（二次燃焼室Ｃ側）からそれぞれ異なるアングルで見た模式的な斜視図、図６には燃焼バーナＢを上流側（ガス管Ａ３側）から見た模式的な斜視図を示している。そして、図７には図６の平面透視図を示している。
なお、本明細書において「上流側」及び「下流側」とは、可燃性ガスの流れ方向を基準とする。

図２に表れているように、燃焼バーナＢは、ガス管Ａ３の下流側の端部に接続されるバーナ本体Ｂ１、このバーナ本体Ｂ１の下流側の端部と二次燃焼室Ｃのガス流入口Ｃ１とを接続するバーナポートＢ２、及びこのバーナポートＢ２に設置されている着火手段としてのパイロットバーナＢ３を備えている。
バーナ本体Ｂ１には、廃棄物処理炉Ａで発生した可燃性ガスがガス管Ａ３を経由して導入されるとともに、図示しない空気源からの空気が空気ダクトＢ４を経由して燃焼空気として導入される。バーナ本体Ｂ１に導入された可燃性ガスと燃焼空気とは、後述する予混合領域で混合されて混合気となる。なお、空気ダクトＢ４内には、整流板としてパンチングメタルＢ５が配置されている。

続いて、バーナ本体Ｂ１の具体的な構成を説明する。
図５Ａ、図５Ｂ及び図６に表れているように、バーナ本体Ｂ１は、略四角筒状の内筒体１、この内筒体１を取り囲むように間隔をおいて配置された、略四角筒状の外筒体２、及び内筒体１と外筒体２との間隔を規定する仕切板３を有する。この仕切板３には間隔をおいて複数の開口３ａが設けられており、この仕切板３は燃焼空気の整流板としての機能も有する。なお、図５Ａ、図５Ｂ及び図６では、バーナ本体Ｂ１の内部の構成を表すために外筒体２を部分的に適宜省略している。
内筒体１は、その上流側の端部がガス管Ａ３の下流側の端部に接続される。これにより内筒体１には、廃棄物処理炉Ａで発生した可燃性ガスが導入される。一方、外筒体２には、上述の空気ダクトＢ４を経由して燃焼空気が導入される。具体的には図６及び図７に表れているように、外筒体２の底板２１には燃焼空気流入口２１ａが設けられ、この燃焼空気流入口２１ａに空気ダクトＢ４が接続されている。すなわち外筒体２には、空気ダクトＢ４及び燃焼空気流入口２１ａを経由して燃焼空気が導入される。

図６及び図７に明確に表れているように、内筒体１内には４つの分岐ポスト４が、可燃性ガスの流れ方向と直交する方向（以下「幅方向」ともいう。）に並列に間隔をおいて配置されている。分岐ポスト４は、平面視において上流側が尖るように形成されている。具体的に分岐ポスト４の上流部４１の形状は、平面視において上流側の端部を頂点として下流側に向かうにつれて両側に広がる形状となっている。そして、この上流部４１に連続する下流部４２は、下流側に向けて平行に延びる一対の側板４２Ａ，４２Ｂによって形成されている。ここで、図７に表れているように、４つの分岐ポスト４のうち周辺側に位置する２つの分岐ポスト４Ｂでは、側板４２Ａと側板４２Ｂの、可燃性ガスの流れ方向に沿った長さ（以下、単に「長さ」という。）は同一である。一方、４つの分岐ポスト４のうち中央側に位置する２つの分岐ポスト４Ａでは、中央側の側板４２Ａの長さが、周辺側の側板４２Ｂの長さより短くなっている。
なお、以下の説明では、中央側の分岐ポスト４Ａと周辺側の分岐ポスト４Ｂとを区別する必要のない場合、これらを総称して「分岐ポスト４」と表記する。

図６に表れているように、分岐ポスト４は、鉛直方向に沿って延びる板部材であり、鉛直方向において内筒体１の底板１１と天板１２との間に設けられている。すなわち、分岐ポスト４の下端は底板１１に接続され、分岐ポスト４の上端は天板１２に接続されている。

図３、図４、図５Ａ、図５Ｂ及び図７に表れているように、分岐ポスト４の下流側の端部にはバーナタイル５が配置されている。具体的には図７に明確に表れているように、バーナタイル５の上流部５１の全部と下流部５２の一部が、分岐ポスト４の下流部４２を構成する側板４２Ａと側板４２Ｂとの間に、幅方向に間隔をおいて挿入されている。すなわち、バーナタイル５の下流部５２の残部は、分岐ポスト４の下流部４２から下流側に突出している。
一方、側板４２Ａの下流側の端部とバーナタイル５の側面との間には仕切板６が設けられ、側板４２Ｂの下流側の端部とバーナタイル５の側面との間にも仕切板６が設けられている。また、内筒体１の２つの側板１３の下流側の端部と外筒体２の２つの側板２３の下流側の端部との間にも仕切板６が設けられている。そして各仕切板６には、図４、図５Ａ及び図５Ｂに表れているように、燃焼空気を吐出する吐出孔６ａが鉛直方向に間隔をおいて複数設けられている。

図６に表れているように内筒体１の天板１２には、８つの開口１２ａ～ｈが設けられている。また、図７に示すように内筒体１の底板１１にも、８つの開口１１ａ～ｈが設けられている。これら底板１１の８つの開口１１ａ～ｈと天板１２の８つの開口１２ａ～ｈとは、それぞれ平面視で重なるように設けられている。すなわち、例えば底板１１の開口１１ａと天板１２の開口１２ａとは同一形状であって平面視で重なる位置に設けられている。底板１１の開口１１ｂ～ｈと天板１２の開口１２ｂ～ｈとにおいても同様である。そして、底板１１の８つの開口１１ａ～ｈ及び天板１２の８つの開口１２ａ～ｈは、いずれも分岐ポスト４の内部空間と連通するように設けられている。すなわち、分岐ポスト４の内部空間は、底板１１の８つの開口１１ａ～ｈを介して内筒体１の底板１１と外筒体２の底板２１との間の空間（隙間）に通じ、また、天板１２の８つの開口１２ａ～ｈを介して内筒体１の天板１２と外筒体２の天板２２との間の空間（隙間）に通じている。

次に、燃焼バーナＢの動作について説明する。
廃棄物処理炉Ａで発生した可燃性ガスは、ガス管Ａ３を経由して内筒体１の上流側に導入される。その可燃性ガスは、内筒体１内にある４つの分岐ポスト４によって図３中に白抜き矢印で示しているように５つの流れ７Ａ～Ｅに分岐され、それぞれ下流側に向けて流れる。そのうち中央の流れ７Ａは図７を併せて参照すると、中央側に位置する２つの分岐ポスト４Ａの中央側の２つの側板４２Ａによって規定され、この中央の流れ７Ａに沿った可燃性ガスは上述の２つの側板４２Ａの下流側の端部間から、予混合領域８の中央に設けられている中央予混合領域８Ａへ吐出される。すなわち、本実施形態において中央側に位置する２つの分岐ポスト４Ａの中央側の２つの側板４２Ａの下流側の端部間が、中央予混合領域８Ａへ可燃性ガスを吐出する中央ガス吐出部８１Ａとなっている。

また、中央の流れ７Ａに隣接する２つの周辺の流れ７Ｂ,７Ｃはそれぞれ、中央側に位置する２つの分岐ポスト４Ａの周辺側の２つの側板４２Ｂと、周辺側に位置する２つの分岐ポスト４Ｂの中央側の２つの側板４２Ａとによって規定され、これら周辺の流れ７Ｂ,７Ｃに沿った可燃性ガスはそれぞれ、上述の２つの側板４２Ｂ及び２つの側板４２Ａの下流側の端部間から、予混合領域８の周辺側に設けられている周辺予混合領域８Ｂへ吐出される。すなわち、本実施形態において上述の２つの側板４２Ｂ及び２つの側板４２Ａの下流側の端部間がそれぞれ、周辺予混合領域８Ｂへ可燃性ガスを吐出する周辺ガス吐出部８１Ｂとなっている。

更に、上述の２つの周辺の流れ７Ｂ,７Ｃに隣接する２つの周辺の流れ７Ｄ,７Ｅはそれぞれ、周辺側に位置する２つの分岐ポスト４Ｂの周辺側の２つの側板４２Ｂと、内筒体１の２つの側板１３とによって規定され、これら周辺の流れ７Ｄ,７Ｅに沿った可燃性ガスはそれぞれ、上述の２つの側板４２Ｂ及び２つの側板１３の下流側の端部間から、予混合領域８の周辺側に設けられている周辺予混合領域８Ｃへ吐出される。すなわち、本実施形態において上述の２つの側板４２Ｂ及び２つの側板１３の下流側の端部間がそれぞれ、周辺予混合領域８Ｃへ可燃性ガスを吐出する周辺ガス吐出部８１Ｃとなっている。

一方、燃焼空気は、空気ダクトＢ４及び燃焼空気流入口２１ａを経由して、内筒体１と外筒体２との間の空間（隙間）に導入される。そしてその燃焼空気の一部は、底板１１の８つの開口１１ａ～ｈ及び天板１２の８つの開口１２ａ～ｈを通じて４つの分岐ポスト４の内部空間に導入される。４つの分岐ポスト４の内部空間に導入された燃焼空気は、バーナタイル５によって図３中に短尺の黒塗り矢印で示しているように、それぞれ２つの流れに分岐され、仕切板６に設けられている吐出孔６ａから吐出される。
また、空気ダクトＢ４及び燃焼空気流入口２１ａを経由して内筒体１と外筒体２との間の空間（隙間）に導入された燃焼空気の一部は、図３中に長尺の黒塗り矢印で示しているように、内筒体１の２つ側板１３と外筒体２の２つ側板２３との間の２つのスリット状の空間（隙間）を下流側に向けて流れ、内筒体１の２つの側板１３の下流側の端部と外筒体２の２つの側板２３の下流側の端部との間の仕切板６に設けられている吐出孔６ａから吐出される。

ここで上述の通り、４つの分岐ポスト４のうち中央側に位置する２つの分岐ポスト４Ａでは、中央側の側板４２Ａの長さが周辺側の側板４２Ｂの長さより短くなっている。そのため、中央側に位置する２つの分岐ポスト４Ａにおいて中央側の側板４２Ａの下流側の端部とバーナタイル５の側面との間に設けられている２つの仕切板６（以下「中央側仕切板６Ａ」という。）は、周辺側の６つの仕切板６（以下「周辺側仕切板６Ｂ」という。）より上流側に位置する。また、内筒体１の２つの側板１３の下流側の端部と外筒体２の２つの側板２３の下流側の端部との間に設けられている２つの仕切板６は、中央側仕切板６Ａより下流側に位置する（以下、この２つの仕切板６を「周辺側仕切板６Ｃ」という。）。

２つの中央側仕切板６Ａは、上述の中央ガス吐出部８１Ａを挟むように設けられており、２つの中央側仕切板６Ａのそれぞれに設けられている吐出孔６ａから燃焼空気が中央予混合領域８Ａへ吐出される。すなわち、本実施形態において２つの中央側仕切板６Ａがそれぞれ、中央予混合領域８Ａへ燃焼空気を吐出する中央空気吐出部８２Ａとなっている。
また、６つの周辺側仕切板６Ｂ及び２つの周辺側仕切板６Ｃは、上述の周辺ガス吐出部８１Ｂ又は周辺ガス吐出部８１Ｃを挟むように設けられており、６つの周辺側仕切板６Ｂ及び２つの周辺側仕切板６Ｃにそれぞれに設けられている吐出孔６ａから燃焼空気が周辺予混合領域８Ｂ，８Ｃへ吐出される。すなわち、本実施形態において６つの周辺側仕切板６Ｂ及び２つの周辺側仕切板６Ｃがそれぞれ、周辺予混合領域８Ｂ，８Ｃへ燃焼空気を吐出する周辺空気吐出部８２Ｂ，８２Ｃとなっている。

以上を整理すると、燃焼バーナＢは図３に概念的に示しているように、可燃性ガスと燃焼空気とを混合する予混合領域８を含み、この予混合領域８は中央予混合領域８Ａと周辺予混合領域８Ｂ，８Ｃとを含む。具体的に、中央予混合領域８Ａは予混合領域８の中央に設けられ、周辺予混合領域８Ｂ，８Ｃは中央予混合領域８Ａより下流側に設けられている。
また、着火手段であるパイロットバーナＢ３は、上述の予混合領域８（中央予混合領域８Ａ及び周辺予混合領域８Ｂ，８Ｃ）とともに図３に概念的に示しているように、中央予混合領域８Ａ内の混合気を着火させることのできる位置に配置されている。
したがって燃焼バーナＢでは、予混合領域８における混合気の形成過程が二段階に分かれる。具体的には、第一段階として、予混合領域８の中央に設けられる中央予混合領域８Ａで混合気を形成し、第二段階として、中央予混合領域８Ａより下流側に設けられる周辺予混合領域で混合気を形成し、かつパイロットバーナＢ３で中央予混合領域８Ａ内の混合気を着火させる。
これにより、廃棄物のガス化により発生する可燃性ガスを燃焼させる燃焼バーナＢにおいて、着火及び着火後の火炎の安定化を図り、かつ化石燃料の使用量を削減することができる。すなわち燃焼バーナＢでは、予混合領域８において中央予混合領域８Ａが周辺予混合領域８Ｂ，８Ｃより上流側に存在するから、限られた空間の中で混合の助走距離を確保でき、十分な混合気を形成することができる。そして、中央予混合領域８Ａ内の混合気を着火させることで、中央予混合領域８Ａの下流側に設けられかつ中央予混合領域８Ａを挟むように設けられる周辺予混合領域８Ｂ，８Ｃへの火炎伝播がスムーズに進み、限られた時間内で予混合領域８全体に素早く着火を誘発できる。更に、本実施形態では着火手段であるパイロットバーナＢ３で中央予混合領域８Ａ内の混合気を着火させるようにしており、パイロットバーナＢ３の種火を中央予混合領域８Ａ内の混合気に直接接触させることができる。そのため、中央予混合領域８Ａにおいて着火及び着火後の火炎を安定して維持できる。また、パイロットバーナＢ３の種火長さは図２に概念的に示しているように、中央予混合領域８Ａ内の混合気に直接接触させることができる程度の必要最小限度の種火長さＬ１でよい。そのため、化石燃料の使用量を削減することもできる。以上より本実施形態によれば、廃棄物のガス化により発生する可燃性ガスを燃焼させる燃焼バーナＢにおいて、着火及び着火後の火炎の安定化を図り、かつ化石燃料の使用量を削減することができる。
なお、図３において符号Ｃ２は二次燃焼室Ｃの内周壁を示している。

更に本実施形態では、着火手段であるパイロットバーナＢ３は中央予混合領域８Ａへ向けて鉛直下向きに設けられている。すなわち、本実施形態において着火手段であるパイロットバーナＢ３は図２に示されるようにバーナポートＢ２の天板部分に設けられている。バーナポートＢ２の天板部分ではダスト堆積が少なく、しかもパイロットバーナＢ３の種火は重力に従って鉛直下向きに形成される。そのためパイロットバーナＢ３の種火が維持されやすく、化石燃料の使用量を更に削減することができる。

また、本実施形態では図３からわかるように、中央予混合領域８Ａ及び周辺予混合領域８Ｂ，８Ｃは、予混合領域８の中央軸８Ｄを通る鉛直面を基準として面対称の関係を有する。これにより、中央予混合領域８Ａから周辺予混合領域８Ｂ，８Ｃへの火炎伝播がよりスムーズに進み、着火及び着火後の火炎が更に安定化する。加えて本実施形態では、着火手段であるパイロットバーナＢ３の中心軸Ｂ３１が上述の予混合領域８の中央軸８Ｄを通る鉛直面に沿うように、パイロットバーナＢ３を配置している。すなわち、本実施形態において中央予混合領域８Ａ及び周辺予混合領域８Ｂ，８Ｃは、パイロットバーナＢ３の中心軸Ｂ３１及び予混合領域８の中央軸８Ｄを通る鉛直面を基準として面対称の関係を有する。そのため、着火及び着火後の火炎が更に安定化する。
なお、図３では、中央予混合領域８Ａ及び周辺予混合領域８Ｂ，８Ｃを含む予混合領域８を概念的に示しており、実際の予混合領域８は必ずしも図３のように層状に形成されるわけではないが、上述の対称性等の観点では図３に示されている通りである、

また、本実施形態では図３に示されているように、中央予混合領域８Ａの基端領域が、中央側の２つのバーナタイル５によって挟まれている。すなわち、中央側の２つのバーナタイル５は中央予混合領域８Ａの基端領域の保炎手段となっている。そのため、着火及び着火後の火炎が更に安定化する。

また、本実施形態では例えば図４に表れているように、中央ガス吐出部８１Ａ、中央空気吐出部８２Ａ、周辺ガス吐出部８１Ｂ，８１Ｃ及び周辺空気吐出部８２Ｂ，８２Ｃは、いずれも鉛直方向に延びるように設けられ、しかも上述の予混合領域８の中央軸８Ｄを通る鉛直面に対して面対称となるように設けられている。これにより、中央予混合領域８Ａ及び周辺予混合領域８Ｂ，８Ｃが、上述の通り面対称の関係で適切に設けられる。そのため、中央予混合領域８Ａから周辺空気吐出部８２Ｂ，８２Ｃへの火炎伝播がよりスムーズに進み、着火及び着火後の火炎が更に安定化する。

また、本実施形態では、中央ガス吐出部８１Ａから、パイロットバーナＢ３による中央予混合領域８Ａ内の混合気の着火点までの距離Ｌ（ｍ）（図３参照）が、次式（１）を満たすように構成している。
Ｌ ＜ Ｔ×Ｓ （１）
なお、本実施形態において、Ｔは中央予混合領域８Ａ内の混合気の着火遅れ時間（ｓ）、Ｓは中央予混合領域８Ａ内の混合気の流速（ｍ／ｓ）である。
ここで、「Ｌ ≧ （Ｔ×Ｓ）」、すなわちパイロットバーナＢ３による中央予混合領域８Ａ内の混合気の着火点までの距離Ｌが（Ｔ×Ｓ）以上になると、パイロットバーナＢ３による強制着火前に混合気が自己着火して逆火が生じる可能性がある。したがって、この距離Ｌが上記式（１）を満たすように構成することが好ましい。

更に、本実施形態では、中央予混合領域８Ａ内の混合気の可燃性ガス濃度（以下「中央可燃性ガス濃度」という。）が、周辺予混合領域８Ｂ，８Ｃ内の混合気の可燃性ガス濃度（以下「周辺可燃性ガス濃度」という。）以上となるようにしている。
ここで、廃棄物のガス化により発生する可燃性ガスが高カロリーであれば、中央可燃性ガス濃度と周辺可燃性ガス濃度とは同等でもよいが、可燃性ガスが低カロリーであったりダストを多く含んでいたりする場合、着火安定性の観点より、中央可燃性ガス濃度を高める方が好ましい。
なお、中央可燃性ガス濃度及び周辺可燃性ガス濃度の調整は、例えば上述の中央ガス吐出部８１Ａ、中央空気吐出部８２Ａ、周辺ガス吐出部８１Ｂ，８１Ｃ及び周辺空気吐出部８２Ｂ，８２Ｃの大きさ等を調整することにより実現可能である。

＜実施形態２＞
図８に、本発明の他の実施形態である燃焼バーナを模式的に示している。なお、図８において先の実施形態（実施形態１）と対応する構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

先の実施形態１では、バーナ本体Ｂ１を構成する内筒体１及び外筒体２をそれぞれ略四角筒状としたが、本実施形態２では内筒体１及び外筒体２をそれぞれ略円筒状としている。
図８に概念的に示しているように、本実施形態２においても中央予混合領域８Ａは予混合領域８の中央に設けられ、周辺予混合領域８Ｂは中央予混合領域８Ａより下流側に設けられている。また、周辺予混合領域８Ｂは中央予混合領域８を囲むように設けられている。更に着火手段であるパイロットバーナＢ３は、中央予混合領域８Ａ内の混合気を着火させることのできる位置に配置されている。したがって、本実施形態２においても先の実施形態１と同様に、廃棄物のガス化により発生する可燃性ガスを燃焼させる燃焼バーナＢにおいて、着火及び着火後の火炎の安定化を図り、かつ化石燃料の使用量を削減することができる。

＜実施形態３＞
図９に、本発明の更に他の実施形態である燃焼バーナを模式的に示している。なお、図９において先の実施形態１と対応する構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

先の実施形態１では、中央ガス吐出部８１Ａ、中央空気吐出部８２Ａ、周辺ガス吐出部８１Ｂ，８１Ｃ及び周辺空気吐出部８２Ｂ，８２Ｃを、いずれも鉛直方向に延びるスリット状に設けたが、本実施形態３では中央ガス吐出部８１Ａ、中央空気吐出部８２Ａ、周辺ガス吐出部８１Ｂ及び周辺空気吐出部８２Ｂを、いずれも水平方向に延びるスリット状に設けている。
図９に概念的に示しているように、本実施形態３においても中央予混合領域８Ａは予混合領域８の中央に設けられ、周辺予混合領域８Ｂは中央予混合領域８Ａより下流側に設けられている。また、周辺予混合領域８Ｂは中央予混合領域８を挟むように設けられている。更に着火手段であるパイロットバーナＢ３は、中央予混合領域８Ａ内の混合気を着火させることのできる位置に配置されている。したがって、本実施形態３においても先の実施形態１及び２と同様に、廃棄物のガス化により発生する可燃性ガスを燃焼させる燃焼バーナＢにおいて、着火及び着火後の火炎の安定化を図り、かつ化石燃料の使用量を削減することができる。
なお、先の実施形態１及び本実施形態３において内筒体１及び外筒体２はそれぞれ略四角筒状であるが、内筒体１及び外筒体２をそれぞれ略円筒状とすることもできる。

以上の実施形態１～３では、着火手段としてパイロットバーナを使用したが、点火プラグ等の着火手段を使用することもできる。また、着火手段として点火プラグを使用する場合、その点火プラグは中央予混合領域へ向けて鉛直上向きに設けてもよい。更に、中央予混合領域内の混合気を着火させる着火手段であるパイロットバーナに加えて、周辺予混合領域内の混合気を着火させる補助的な着火手段として点火プラグ等を配置することもできる。

本発明の実施例として上述の実施形態１の燃焼バーナを用いて燃焼試験を実施した。また比較例として、上述の特許文献１のように側面側からパイロットバーナの種火を供給する方式の燃焼バーナを用いて同様に燃焼試験を実施した。
その結果、実施例では比較例に比べて燃焼バーナの燃焼温度が高くなることが確認された。このことより、実施例では比較例に比べて着火及び着火後の火炎が安定することが確認された。また、実施例と比較例とでパイロットバーナの化石燃料（都市ガス）の使用量を比較したところ、実施例では比較例の１／６以下に削減することができた。

Ａ 廃棄物処理炉
Ａ１ 投入装置
Ａ２ 出滓口
Ａ３ ガス管
Ｂ 燃焼バーナ
Ｂ１ バーナ本体
Ｂ２ バーナポート
Ｂ３ パイロットバーナ（着火手段）
Ｂ３１ パイロットバーナ（着火手段）の中心軸
Ｂ４ 空気ダクト
Ｂ５ パンチングメタル（整流板）
Ｃ 二次燃焼室
Ｃ１ ガス流入口
Ｃ２ 内周壁
Ｄ ボイラ
Ｅ 蒸気タービン・発電装置
Ｆ 集じん装置
Ｇ ブロワ
Ｈ 煙突
Ｌ１ パイロットバーナの種火長さ
１ 内筒体
１１ 底板
１１ａ～ｈ 開口
１２ 天板
１２ａ～ｈ 開口
１３ 側板
２ 外筒体
２１ 底板
２１ａ ガス流入口
２２ 天板
２３ 側板
３ 仕切板（整流板）
３ａ 開口
４ 分岐ポスト
４Ａ 中央側の分岐ポスト
４Ｂ 周辺側の分岐ポスト
４１ 分岐ポストの上流部
４２ 分岐ポストの下流部
４２Ａ 中央側の側板
４２Ｂ 周辺側の側板
５ バーナタイル
５１ バーナタイルの上流部
５２ バーナタイルの下流部
６ 仕切板
６ａ 吐出孔
６Ａ 中央側仕切板（中央空気吐出部）
６Ｂ，６Ｃ 周辺側仕切板（周辺空気吐出部）
７Ａ 可燃性ガスの流れ（中央の流れ）
７Ｂ～Ｅ 可燃性ガスの流れ（周辺の流れ）
８ 予混合領域
８Ａ 中央予混合領域
８１Ａ 中央ガス吐出部
８２Ａ 中央空気吐出部
８Ｂ，８Ｃ 周辺予混合領域
８１Ｂ，８１Ｃ 周辺ガス吐出部
８２Ｂ，８２Ｃ 周辺空気吐出部
８Ｄ 予混合領域の中心軸

Claims (10)

1. 廃棄物のガス化により発生する可燃性ガスと燃焼空気とを予混合領域で混合して燃焼させる燃焼バーナであって、
   前記予混合領域は、当該予混合領域の中央に設けられる中央予混合領域と、前記可燃性ガスの流れ方向において前記中央予混合領域より下流側に設けられ、かつ前記中央予混合領域を挟む又は囲むように設けられる周辺予混合領域とを含み、
   更に、前記中央予混合領域内の混合気を着火させる着火手段を有する燃焼バーナ。
2. 前記着火手段は、前記中央予混合領域へ向けて鉛直下向きに設けられている、請求項１に記載の燃焼バーナ。
3. 前記着火手段はパイロットバーナである、請求項２に記載の燃焼バーナ。
4. 前記中央予混合領域及び前記周辺予混合領域は、前記予混合領域の中央軸を通る鉛直面を基準として面対称の関係を有する、請求項１又は２に記載の燃焼バーナ。
5. 前記中央予混合領域の基端領域が、バーナタイルによって挟まれ又は囲まれている、請求項１又は２に記載の燃焼バーナ。
6. 前記中央予混合領域へ可燃性ガスを吐出する中央ガス吐出部と、前記中央予混合領域へ燃焼空気を吐出する中央空気吐出部と、前記周辺予混合領域へ可燃性ガスを吐出する周辺ガス吐出部と、前記周辺予混合領域へ燃焼空気を吐出する周辺空気吐出部とを有し、
   前記中央ガス吐出部、前記中央空気吐出部、前記周辺ガス吐出部及び前記周辺空気吐出部は、いずれも鉛直方向に延びるように設けられている、請求項１又は２に記載の燃焼バーナ。
7. 前記中央ガス吐出部、前記中央空気吐出部、前記周辺ガス吐出部及び前記周辺空気吐出部は、前記予混合領域の中央軸を通る鉛直面に対して面対称となるように設けられている、請求項６に記載の燃焼バーナ。
8. 前記中央空気吐出部は、前記中央ガス吐出部を挟むように二つ設けられている、請求項７に記載の燃焼バーナ。
9. 前記中央予混合領域へ可燃性ガスを吐出する中央ガス吐出部と、前記中央予混合領域へ燃焼空気を吐出する中央空気吐出部と、前記周辺予混合領域へ可燃性ガスを吐出する周辺ガス吐出部と、前記周辺予混合領域へ燃焼空気を吐出する周辺空気吐出部とを有し、
   前記中央ガス吐出部から、前記着火手段による前記中央予混合領域内の混合気の着火点までの距離Ｌ（ｍ）が、次式（１）を満たす、請求項１又は２に記載の燃焼バーナ。
   Ｌ ＜ Ｔ×Ｓ （１）
   ここで、Ｔ：前記中央予混合領域内の混合気の着火遅れ時間（ｓ）
   Ｓ：前記中央予混合領域内の混合気の流速（ｍ／ｓ）
10. 前記中央予混合領域へ可燃性ガスを吐出する中央ガス吐出部と、前記中央予混合領域へ燃焼空気を吐出する中央空気吐出部と、前記周辺予混合領域へ可燃性ガスを吐出する周辺ガス吐出部と、前記周辺予混合領域へ燃焼空気を吐出する周辺空気吐出部とを有し、
    前記中央予混合領域内の混合気の可燃性ガス濃度が、前記周辺予混合領域内の混合気の可燃性ガス濃度以上である、請求項１又は２に記載の燃焼バーナ。

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