JP2527655B2

JP2527655B2 - ごみ焼却炉

Info

Publication number: JP2527655B2
Application number: JP3107253A
Authority: JP
Inventors: 善利関口; 邦夫佐々木; 孝平浜辺; 一夫家山; 守近藤; 昇沖上
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1990-11-22
Filing date: 1991-05-13
Publication date: 1996-08-28
Anticipated expiration: 2011-08-28
Also published as: JPH04350410A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、都市ごみ、産業廃棄
物等の焼却に用いられるごみ焼却炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみ、産業廃棄物等の焼却には、た
とえば火格子を備えた１次燃焼室と、その上方に連なっ
た２次燃焼室とを有する火格子型ごみ焼却炉が用いられ
ている。従来の火格子型ごみ焼却炉は、図１０に示すよ
うに、その内部に１次燃焼室(1) と、１次燃焼室(1) の
上方に設けられた２次燃焼室(2) と、２次燃焼室(2) で
発生した燃焼ガスを頂部出口(3) に導くガス排出路(4)
と、ガス排出路(4) における頂部出口(3) の近傍に設け
られた排熱回収装置(5) および排ガス冷却用熱交換器
(6) とを備えている。ごみ(R) は、１次燃焼室(1) 内に
設けられた段付き傾斜火格子(7) 上にのせられ、傾斜火
格子(7) の下方から供給される１次空気を用いて、傾斜
火格子(7) の傾斜上端部側に配置されたバーナ(9) によ
り燃焼させられる。２次燃焼室(2) の周壁(2a)の１つの
側面部には上下２段の２次空気供給用ノズル(8) が設け
られている。

【０００３】そして、ごみ(R) を焼却することにより発
生した燃焼ガスは、ガス排出路(4)を通り、排熱回収装
置(5) および熱交換器(6) を通過して冷却された後頂部
出口(3) から燃焼排ガスとして排出され、図示しない排
ガス処理装置に送られるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ご
み焼却炉を用いてのごみ焼却では、次のような問題があ
る。すなわち、近年、可燃ごみの高カロリー化にともな
ってごみ焼却炉の１次燃焼室(1) においては、その前段
部で多量の揮発分がごみから放出され、これにより形成
された火炎(F) および燃焼ガスが１次燃焼室(1) の前壁
(1a)に沿って上昇する。ところが、揮発分の量が多いの
で、火格子(7) の前段部の下方から送られる１次空気の
量が上記揮発分を完全燃焼させるには不足し、不完全燃
焼を起こして多量の未燃分が火炎(F) および燃焼ガスと
ともに上昇する。また、火格子(7)後段部では、揮発分
放出後のチャーの燃焼を促進し、灰中の未燃分を燃焼さ
せるため、過剰の空気を下方から送り込む必要あるが、
灰中の未燃分の燃焼に寄与しない余剰空気(A) は１次燃
焼室(1) の後壁(1b)に沿って上昇する。そして、上記火
炎(F) および未燃分、ならびに余剰空気(A) は、２次燃
焼室(2) 内でも完全に混合せず、未燃分はそのまま燃焼
排ガスとともに排出される。そして、未燃分中に多量に
存在するダイオキシン前駆物質により、燃焼排ガス中で
毒性の強いダイオキシンが生成し、大気中に排出され
る。

【０００５】また、上記ごみ焼却炉では、上記火炎(F)
が形成された近傍で温度が局部的に高くなり、ＮＯ_Xが
発生するという問題がある。しかも、温度が局部的に高
くなると、灰が溶融し、クリンカが発生するという問題
がある。

【０００６】この発明の目的は、上記問題を解決し、都
市ごみ、産業廃棄物等を焼却するにさいし、未燃分の発
生を未然に抑制しうるごみ焼却炉を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明によるごみ焼却
炉は、１次燃焼室の周壁に、１次燃焼室内に混合用流体
を噴射しかつ１次燃焼室内で該流体の渦流を発生させる
ノズルが設けられており、ノズルの先端吹出口が１つの
仮想円の接線方向を向いているとともに、１次燃焼室の
左右方向の幅Ｌと仮想円の直径Ｄとの比Ｌ／Ｄが５〜１
５の範囲内となされていることを特徴とするものであ
る。

【０００８】上記ごみ焼却炉において、ノズルから噴射
される混合用流体は、空気、水、水蒸気、不活性ガス、
および燃焼排ガスからなる群から選ばれた少なくとも１
種の流体であるのがよい。不活性ガスとしては、Ｎ₂ガ
ス、ＣＯ₂ガスなどが用いられる。

【０００９】また、上記ごみ焼却炉において、燃焼室に
おけるノズルが設けられた部分よりも後流側の部分に絞
り部が設けられているのがよい。

【００１０】また、ノズルの先端は、水平面から上下に
±４５度、好ましくは±３０度の範囲内を向いているの
がよい。

【００１１】

【作用】この発明のごみ焼却炉において、上記ノズルを
用いて、燃焼室内に混合用流体を噴射し、燃焼室内に渦
流を発生させると、燃焼室内で発生する火炎および未燃
分と、燃焼室内に供給されて残存している余剰空気との
混合が効率良く行われ、完全燃焼化が促進される。

【００１２】さらに、燃焼室におけるノズルが設けられ
た部分よりも後流側に絞り部が設けられていると、該後
流部における流れが乱されて撹拌され、火炎および未燃
分と余剰空気との混合が一層効率良く行われる。しか
も、偏流の発生が抑制される。

【００１３】

【実施例】次に、図示の実施例によりこの発明を説明す
る。

【００１４】図１および図２はこの発明によるごみ焼却
炉の一実施例を示す。同図において、図１０に示すもの
と同一物および同一部分には同一符号を付して説明を省
略する。なお、以下の説明において、図２の上下を左右
というものとする。

【００１５】ごみ焼却炉の１次燃焼室(1) の左右両側壁
(1c)には、先端吹出口が１つの水平仮想円(C) と同一水
平面内に位置しかつその接線方向を向いている４つの混
合用流体噴射ノズル(10)が設けられている。混合用流体
としては、空気、水、水蒸気、不活性ガス、および燃焼
排ガスからなる群から選ばれた少なくとも１種の流体が
用いられる。ノズル(10)としては、空気、水蒸気、不活
性ガス、および燃焼排ガスからなる群から選ばれた少な
くとも１種の気体を用いて水を霧化し、噴霧する高圧気
流噴霧式水ノズルや、気体を用いずに水を霧化し、噴霧
するノズルや、空気、水蒸気、不活性ガス、および燃焼
排ガスからなる群から選ばれた少なくとも１種の気体を
噴射するノズルが用いられる。ノズル(10)の先端吹出口
は偏平状であることが好ましい。１次燃焼室(1) の左右
方向の幅をＬ、水平仮想円(C) の直径をＤとすると、両
者の比Ｌ／Ｄは５〜１５の範囲内にあるべきである。こ
の比Ｌ／Ｄが上記範囲外にあれば、１次燃焼室内で発生
する火炎および未燃分と余剰空気との混合が効率良く行
なわれず、完全燃焼化が促進されない。この比Ｌ／Ｄの
特に好ましい範囲は５〜１２である。また、２次燃焼室
(2) の高さの中間部には絞り部(11)が設けられている。

【００１６】このような構成において、１次燃焼室(1)
で傾斜火格子(7) 上にのせられたごみ(R) は、火格子
(7) の下方から供給される１次空気を用いて燃焼させら
れる。そして、ノズル(10)を使用して、上記水平仮想円
(C) の接点に向かって混合用流体を噴射すると、１次燃
焼室(1) 内に、図２に示すように渦流(S) が発生し、上
述したような火格子(7) の前段部で発生する火炎(F) お
よび未燃分と、火格子(7) の後段部で供給された余剰空
気(A) との混合が効率良く行われ、完全燃焼化が促進さ
れる。なお、この混合効率は、空気、水蒸気、不活性ガ
ス、および燃焼排ガスを、それぞれ単独で噴射する場合
よりも、水単独、あるいは空気と水または水蒸気の混合
物、燃焼排ガスと水または水蒸気の混合物、水と水蒸気
の混合物、空気と水と水蒸気の混合物、燃焼排ガスと空
気と水の混合物、および燃焼排ガスと水蒸気と空気の混
合物を噴射する場合のほうが良い。

【００１７】また、噴射する流体が水および水蒸気のう
ち少なくともいずれか一方を含んでいる場合、水または
水蒸気の働きにより、Ｃ＋Ｈ₂Ｏ→ＣＯ＋Ｈ₂ Ｃ＋２Ｈ₂Ｏ→ＣＯ₂＋２Ｈ₂ ＣＯ＋Ｈ₂Ｏ→ＣＯ₂＋Ｈ₂ という水性ガス反応が起こり、これによっても未燃分で
あるすすや、ＣＯが減少する。さらに、水または水蒸気
の働きにより、火格子(7) の前段部で発生する火炎(F)
近傍の温度が低くなるので、ＮＯ_Xの発生を防止できる
とともに、火格子(7) 上でのクリンカの発生を防止でき
る。

【００１８】上記渦流(S) により混合された火炎(F) お
よび未燃分と余剰空気(A) とは２次燃焼室(2) 内に入
り、絞り部(11)を通過することによってその流れが乱さ
れて撹拌され、さらにこれらのものの混合が行われ、完
全燃焼化が一層促進される。しかも、偏流の発生が抑制
される。

【００１９】図３および図４はこの発明によるごみ焼却
炉の他の実施例を示す。

【００２０】ごみ焼却炉の１次燃焼室(1) 内に設けられ
た傾斜火格子(12)には段は付いておらず、この傾斜火格
子(12)の傾斜下端部側にバーナ(13)が配置されている。
また、発生する渦流(S) の流れ方向が、図２に示す場合
とは逆向きになるようにノズル(10)が配置されている。
その他の構成は、第１の実施例のごみ焼却炉と実質的に
同一であり、図１および図２に示すものと同一物および
同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

【００２１】上記２つの実施例においては、ノズル(10)
は４つ設けられており、その先端は、１つの水平仮想円
(C) と同一水平面内に位置しかつその接線方向を向いて
いるが、これに限るものではなく、水平面から上下に±
４５度の範囲内を向いていればよい。さらに、仮想円
(C) は水平でなくてもよい。

【００２２】また、上記２つの実施例においては、ノズ
ル(10)は４つ設けられているが、ノズルの数はこれに限
るものではない。

【００２３】さらに、上記２つの実施例は、傾斜火格子
を備えた形式のごみ焼却炉であるが、これに代えて、た
とえば回転火格子など他の形式の火格子を備えたごみ焼
却炉や、火格子を持たない形式のごみ焼却炉にも適用可
能である。

【００２４】

【具体的試験】次に、この発明のごみ焼却炉を用いてご
みを焼却したさいの具体的試験について説明する。

【００２５】具体的試験１この試験は、図１および図２に示すごみ焼却炉を使用し
て行ったものである。

【００２６】図１および図２に示す態様のごみ焼却炉で
ごみを焼却するにさいし、焼却炉の１次燃焼室(1) の左
右方向の幅Ｌと、水平仮想円(C) の直径Ｄとの比Ｌ／Ｄ
を種々変えつつごみを焼却し、排ガス中のＣＯ濃度およ
びＨＣ濃度を測定した。上記焼却にさいし、ノズル(10)
からは空気、水蒸気、Ｎ₂ガス、空気と水との混合物お
よび水蒸気と水の混合物のうちのいずれか１つの流体を
噴射した。

【００２７】比較のために、図１０に示す従来のごみ焼
却炉を用いてごみを焼却し、排ガス中のＣＯ濃度および
ＨＣ濃度を測定した。

【００２８】これらの結果を図５にまとめて示す。

【００２９】図５に示す結果から明らかなように、１次
燃焼室(1) の左右方向の幅Ｌと水平仮想円(C) の直径Ｄ
との比が５〜１５の範囲内にある本発明のごみ焼却炉を
用いた場合には、上記比Ｌ／Ｄが上記範囲外にある焼却
炉および従来の焼却炉を用いた場合に比べて未燃分であ
るＣＯおよびＨＣが減少している。

【００３０】具体的試験２この試験は、図３および図４に示すごみ焼却炉を使用し
て行ったものである。

【００３１】図３および図４に示すごみ焼却炉でごみを
焼却するにさいし、先端吹出口が水平面に対して種々の
角度を向いたノズル(10)を使用し、空気と水との混合物
を噴射した。そして、上記角度と排ガス中のＣＯ濃度お
よびＨＣ濃度との関係を調べた。

【００３２】その結果を図６に示す。図６に示す結果か
ら判るように、ノズル(10)の先端吹出口は、燃焼ガスの
流れ方向と直角をなす方向から上下に±４５度の範囲内
を向いていることが好ましく、±３０度の範囲内を向い
ていることが望ましい。

【００３３】具体的試験３この試験は、図３および図４に示すごみ焼却炉を使用し
て行ったものである。

【００３４】図３および図４に示すごみ焼却炉を用い
て、２次燃焼室(2) の入口部の温度が８００〜９５０℃
の温度になるように設定してごみを焼却するにさいし、
水蒸気（１５Ｎｍ³／ｈ）、空気（１５Ｎｍ³／ｈ）、
Ｎ₂ガス（１５Ｎｍ³／ｈ）、燃焼排ガス（４５Ｎｍ³
／ｈ、７００ｍｍＡｑの低圧噴射）、水（２０リットル
／ｈ）、空気（１５Ｎｍ³／ｈ）と水（２０リットル／
ｈ）の混合物、および水蒸気（１５Ｎｍ³／ｈ）と水
（２０リットル／ｈ）の混合物をそれぞれ別々に噴射し
た。そして、ＣＯ低減率（％）を調べた。

【００３５】その結果を図７に示す。図７に示す結果か
ら判るように、２次燃焼室(2) の入口部の温度を８００
℃以上、好ましくは８５０℃以上に設定するのがよい。

【００３６】具体的試験４この試験は、図３および図４に示すごみ焼却炉を使用し
て行ったものである。

【００３７】図３および図４に示すごみ焼却炉を用い
て、２次燃焼室(2) の入口部の温度を９５０〜９７０℃
に設定してごみを焼却するにさいし、先端吹出口が円形
のノズルから一定量の空気および燃焼排ガスを、それぞ
れ別々に噴射した。また、先端吹出口が水平方向に偏平
状のノズルから一定量の空気を噴射した。そして、噴射
流体の運動量（質量×流速）および１次燃焼室(1) 内の
燃焼ガスの運動量の比と、ＣＯ低減率（％）との関係を
調べた。

【００３８】その結果を図８に示す。図８に示す結果か
ら判るように、噴射流体の運動量を燃焼ガスの運動量の
５％以上にするのがよい。また、ノズルの先端吹出口を
偏平状にするのがよい。

【００３９】具体的試験６この試験は、図３および図４に示すごみ焼却炉を使用し
て行ったものである。

【００４０】図３および図４に示すごみ焼却炉を用い
て、２次燃焼室(2) の入口部の温度を９５０℃に設定し
てごみを焼却するにさいし、一定量の空気（１５Ｎｍ³
／ｈ）を、流速を変えながら噴射した。そして、ＣＯ低
減率（％）を調べた。

【００４１】その結果を図９に示す。図９に示す結果か
ら判るように、噴射流体（空気）の流速が大きいほど好
ましい。したがって、噴射流体の流速を大きくすれば、
２次燃焼室(2) の入口部の温度を８００℃以上、好まし
くは８５０℃以上に設定し、かつ噴射流体の運動量を大
きくしてＣＯ濃度低減効果が優れたものとすることがで
きる。噴射流体の運動量を多くするために噴射流体の量
を多くすると、上記温度を８００℃以上に設定するのが
困難になる。

【００４２】

【発明の効果】この発明のごみ焼却炉によれば、上述の
ようにして、燃焼室で発生する火炎および未燃分と、燃
焼室内に供給されかつ残存した余剰空気との混合が効率
良く行われ、完全燃焼化が促進される。したがって、ダ
イオキシン前駆物質を含む排ガス中の未燃分が激減し、
ダイオキシンの発生を未然に防いでダイオキシン含有量
が極微量または含まない排ガスを大気中に放出できる。

【００４３】さらに、燃焼室におけるノズルが設けられ
た部分よりも後流側に絞り部が設けられていると、燃焼
室内における流れが乱されて撹拌され、火炎および未燃
分と余剰空気との混合が一層効率良く行われるので、完
全燃焼化がさらに進み、ダイオキシン前駆物質を含む排
ガス中の未燃分が一層減少する。しかも、偏流の発生が
抑制されるので、２次燃焼室内での燃焼ガスの滞留時間
が増大し、これによっても完全燃焼化がさらに進み、ダ
イオキシン前駆物質を含む排ガス中の未燃分が一層減少
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるごみ焼却炉の１実施例を示す垂
直断面図である。

【図２】図１のII−II線拡大断面図である。

【図３】この発明によるごみ焼却炉の他の実施例を示す
垂直断面図である。

【図４】図３のIV−IV線拡大断面図である。

【図５】具体的試験１の結果を示し、１次燃焼室の左右
方向の幅および水平仮想円の直径の比と排ガス中のＣＯ
濃度およびＨＣ濃度との関係を表すグラフである。

【図６】具体的試験２の結果を示し、ノズルの先端吹出
口が向いている角度と排ガス中のＣＯ濃度およびＨＣ濃
度との関係を表すグラフである。

【図７】具体的試験３の結果を示し、２次燃焼室の入口
部の温度とＣＯ低減率との関係を表すグラフである。

【図８】具体的試験５の結果を示し、噴射流体および燃
焼ガスの運動量比とＣＯ低減率との関係を表すグラフで
ある。

【図９】具体的試験６の結果を示し、噴射流体の流速と
ＣＯ低減率との関係を表すグラフである。

【図１０】従来のごみ焼却炉を示す垂直断面図である。１１次燃焼室１ｃ左右両側壁１０ノズルＳ渦流

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者家山一夫大阪市此花区西九条５丁目３番28号日立造船株式会社内 (72)発明者近藤守大阪市此花区西九条５丁目３番28号日立造船株式会社内 (72)発明者沖上昇大阪市此花区西九条５丁目３番28号日立造船株式会社内 (56)参考文献特開昭２−150611（ＪＰ，Ａ) 実開昭56−4734（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】１次燃焼室の周壁に、１次燃焼室内に混
合用流体を噴射しかつ１次燃焼室内で該流体の渦流を発
生させるノズルが設けられており、ノズルの先端吹出口
が１つの仮想円の接線方向を向いているとともに、１次
燃焼室の左右方向の幅Ｌと仮想円の直径Ｄとの比Ｌ／Ｄ
が５〜１５の範囲内となされていることを特徴とするご
み焼却炉。
【請求項２】混合用流体が、空気、水、水蒸気、不活
性ガス、および燃焼排ガスからなる群から選ばれた少な
くとも１種の流体である請求項１記載のごみ焼却炉。
【請求項３】燃焼室におけるノズルが設けられた部分
よりも後流側の部分に絞り部が設けられている請求項１
記載のごみ焼却炉。