JP3092470B2 - 二回流式ごみ焼却炉 - Google Patents

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、下水汚
泥、可燃性産業廃棄物等を焼却するための二回流式ごみ
焼却炉に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみ、下水汚泥、可燃性産業廃棄物
等を焼却するためのごみ焼却炉から発生する燃焼排ガス
は、一酸化炭素、芳香族系炭化水素等を多く含有する未
燃ガスおよび極めて毒性の強いダイオキシン等の有機塩
素化合物を含有している。

【０００３】そのため、これら有害物質の発生を抑制す
る方法に関して、従来から多くの研究がなされており、
例えば、特開平２−166306号公報等には、焼却炉内に、
未燃ガスを多量に含有する燃焼排ガスと酸素を多量に含
有する燃焼排ガスとが別個に流れる流路を設け、前記流
路において両者を混合することにより、未燃ガスを完全
燃焼させる二回流式ごみ焼却炉を使用し、排ガス中のダ
イオキシン類を熱分解して、その発生を抑制する方法
（以下、先行技術という）が開示されている。

【０００４】図７は、従来の二回流式ごみ焼却炉の概略
垂直断面図である。図面に示すように、燃焼室１の一端
側上部には、被焼却物の投入口２が設けられており、燃
焼室１の他端側上部には、燃焼排ガスと未燃ガスを多量
に含有するガスとを混合するガス混合室６が接続されて
いる。燃焼室１の底部には、投入口２側から下方に向け
て傾斜する火格子３が段差をつけて設けられており、火
格子３の下方には、燃焼用空気を供給するための、供給
管４に連結された空洞ブロック５が設けられている。

【０００５】燃焼室１内の燃焼開始点を含む中央部で、
ガス混合室６の開口部6a付近に至る上部には、開口部6a
から所定間隔をあけ下方に向けて傾斜した、耐火材また
はボイラ水冷壁の壁構造からなる中間天井７が配置され
ている。この中間天井７によって、炉壁との間に燃焼排
ガスをガス混合室６に導くガス流路８が形成されてお
り、また、火格子３上の被焼却物に、熱反射による輻射
熱を与えている。

【０００６】上述した構造の二回流式ごみ焼却炉におい
て、投入口２から燃焼室１内に供給された被焼却物は、
火格子３を下方に向けて移動する間に乾燥および燃焼さ
れる。このとき、投入口２に近い火格子上流側の空気供
給管４および空洞ブロック５を通って燃焼室１内に供給
される燃焼用空気の量を、同じく火格子下流側の空気供
給管４および空洞ブロック５を通って供給される燃焼用
空気の量よりも少なくすることにより、上流側火格子３
の被焼却物から多量の未燃ガスを発生させる。このよう
にして発生した未燃ガスは、矢印９に示すように、中間
天井７の上端側から、中間天井７と炉壁との間に形成さ
れたガス流路８内に導かれる。

【０００７】一方、火格子下流側の空気供給管４および
空洞ブロック５を通って燃焼室１内に供給された燃焼用
空気により完全燃焼した、多量の酸素を含む燃焼排ガス
は、矢印10に示すように、中間天井７の下端側からガス
流路８’内に導かれ、ガス混合室６内で未燃ガスと混合
されて２段燃焼する。その結果、未燃ガスは完全燃焼
し、排ガス中のダイオキシン類は熱分解して、その発生
が抑制される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した二回流式ごみ
焼却炉において、燃焼室１内に配置された中間天井７の
傾斜角度は、燃焼室１内における被焼却物の燃焼効率お
よび燃焼排ガスの２段燃焼のための重要な要素である。
即ち、中間天井７の傾斜角度αが小さいと、被焼却物の
燃焼によって発生した灰が中間天井７の上面に堆積し
て、ガス流路８が狭隘になりまたは閉塞する結果、良好
な燃焼を継続することができなくなる。

【０００９】一方、中間天井７の傾斜角度αが大き過ぎ
ると、火格子３の上流側において被焼却物から発生した
未燃ガスが、ガス流路８に流れ込む以前に燃焼し、ガス
混合室６内における２段燃焼が不十分になる結果、排ガ
ス中のダイオキシン類の熱分解が不足し、その発生を抑
制することができなくなる。更に、中間天井７の下端と
火格子３との間には、燃焼排ガスの流れを良好に保つた
めの間隔Ｈが必要になることと相まって、燃焼室１の容
積が過大になる結果、炉温の低下を招き、被焼却物の燃
焼性が悪くなる。

【００１０】従来は、上述した観点から経験的に中間天
井７の傾斜角度、大きさおよび位置等を定めていた。従
って、操業条件によっては、上述した問題が生じ、燃焼
により発生したＣＯ、ＮＯｘ等の有害ガス、および、排
出灰中の未燃分即ち熱しゃく減量を、目標値にまで低減
することができなかった。また、燃焼排ガス温度の過度
の上昇等によって、燃焼室の炉壁耐火物や火格子支持金
物等が損傷しやすくなり、その寿命が短く且つ炉壁特に
中間天井の下方の左右側壁にクリンカが付着成長して、
炉内に張り出す等のトラブルが生じていた。

【００１１】従って、この発明の目的は、上述した問題
を解決し、燃焼室内における被焼却物の燃焼効率を高
め、且つ、未燃ガスを完全燃焼させてＣＯ、ＮＯｘ等の
有害ガスの発生量を低減し、排ガス中のダイオキシン類
を熱分解して、その発生を抑制し得る二回流式ごみ焼却
炉を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】 この発明は、一端側上
部に被焼却物の投入口を有し、他端側上部に燃焼排ガス
と未燃ガスを多量に含むガスとの混合室が接続された、
その底部に火格子が設けられているごみ焼却炉の燃焼室
内の、前記ガス混合室の開口部付近に、前記開口部から
所定間隔をあけ下方に向けて傾斜する中間天井が配置さ
れ、前記中間天井によって前記燃焼室の上部炉壁との間
に形成されたガス流路を通して、前記火格子の上流側で
発生する未燃ガスを多量に含有する燃焼排ガスと、前記
中間天井によって前記燃焼室の下部炉壁との間に形成さ
れたガス通路を通して、前記火格子の下流側で発生する
酸素を多量に含有する燃焼排ガスとを、前記ガス混合室
において混合し、前記未燃ガスを完全燃焼させる二回流
式ごみ焼却炉において、前記中間天井は、前記燃焼排ガ
スを前記ガス混合室に導く前記ガス流路を形成する上部
壁と、前記燃焼室底部の火格子に向けた下部壁とを、前
記火格子の下流側から上流側に向けて楔状に広げたもの
からなることに特徴を有するものである。

【００１３】

【作用】この発明の焼却炉にによれば、中間天井は、燃
焼排ガスをガス混合室に導くガス流路を形成する上部壁
と、被焼却物に熱反射による輻射熱を与える、火格子に
向けた下部壁とからなる楔状に形成されており、上記上
部壁および下部壁は、それぞれ特定の角度で傾斜してい
る。この傾斜角度を特定の範囲即ち上部壁の傾斜角度を
47°以上とし、下部壁の傾斜角度を15〜45°の範囲内と
することにより、上部壁面の上面に灰が堆積して、ガス
流路を狭隘または閉塞するようなことがなく、且つ、下
部壁による熱反射によって、火格子上の被焼却物に効率
的に輻射熱を与えることができ、且つ、燃焼室は適切な
容積に保たれる。従って、炉温の低下や燃焼性の低下が
生ずることなく燃焼排ガスを完全燃焼させることがで
き、燃焼排ガス中のＣＯおよびＮＯｘ量、ならびに、排
出灰中の熱しゃく減量の低減が適確に行われる。

【００１４】

【実施例】次に、この発明の装置を図面を参照しながら
説明する。図１はこの発明の装置の一実施例を示す概略
垂直断面図である。図面に示すように、燃焼室１の一端
側上部には、被焼却物の投入口２が設けられ、燃焼室１
の他端側上部には、燃焼排ガスと未燃ガスを多量に含有
するガスとを混合するためのガス混合室６が接続され、
燃焼室１の底部には、投入口２側から下方に向けて傾斜
する火格子３が段差をつけて設けられ、そして、火格子
３の下方には、燃焼用空気を供給するための供給管４に
連結された空洞ブロック５が設けられていることは、従
来の焼却炉と同様である。

【００１５】燃焼室１内の燃焼開始点を含む中央部で、
ガス混合室６の開口部6a付近に至る上部には、開口部6a
から所定間隔をあけ下方に向けて傾斜した中間天井11が
配置されており、中間天井11によって、炉壁との間に燃
焼排ガスをガス混合室６に導くガス流路８および８’が
形成されている。

【００１６】この発明における中間天井11は、炉壁との
間に燃焼排ガスをガス混合室６に導く且つ燃焼排ガスの
滞留空間となるガス流路８および８’を形成する、所定
角度で傾斜した上部壁12,13 と、火格子３上の被焼却物
に、熱反射による輻射熱を与える、所定角度で傾斜した
下部壁14とからなる、内部に空洞15を有する中空な楔状
になっている。上部壁12,13 および下部壁14は、耐火材
またはボイラ水冷壁からなっており、空洞15内には、上
部壁12,13 および下部壁14の補強材、炉内吹込み用空気
配管等を配置することができる。

【００１７】中間天井11の上部壁12,13 の傾斜角度α
は、47°以上とすることが好ましい。図２は、上部壁12
の傾斜角度αと灰堆積量との関係を示すグラフである。
図２から明らかなように、上部壁12,13 の傾斜角度αが
47°未満では、上部壁12,13 の上面に被焼却物の燃焼に
よって発生した灰が堆積して、ガス流路８が狭隘になっ
たり、またガス流路８が閉塞して、良好な燃焼を継続す
ることができなくなる。なお、上部壁12,13 の傾斜角度
αの上限は55°とすることが好ましい。傾斜角度αが55
°を超えると、中間天井11と炉壁との間に形成された、
上流側燃焼排ガスの流路を形成する間隔Ａが狭くなり過
ぎ、ガス流路８への燃焼排ガスの流れが悪化する問題が
生ずる。

【００１８】中間天井11の下部壁14の傾斜角度βは、15
〜45°の範囲内とすることが好ましい。図３は、下部壁
14の傾斜角度βと燃焼排ガス中のＣＯ量との関係を示す
グラフ、図４は、下部壁14の傾斜角度βと燃焼排ガス中
のＮＯｘ量との関係を示すグラフ、そして、図５は、下
部壁14の傾斜角度βと熱しゃく減量との関係を示すグラ
フである。図３〜図５に示すように、下部壁14の傾斜角
度βが15°未満では、燃焼室１の容積が小さくなり過
ぎ、燃焼排ガスを完全燃焼させることができなくなる結
果、燃焼排ガス中のＣＯおよびＮＯｘ量の低減、ならび
に、熱しゃく減量の低減が不十分になる。

【００１９】一方、下部壁14の傾斜角度βが45°を超え
ると、上流側火格子３の被焼却物から発生した未燃ガス
が、ガス流路８に流れ込む以前に燃焼して、ガス混合室
６内における２段燃焼が不十分になる結果、燃焼排ガス
中のＣＯおよびＮＯｘ量、ならびに、熱しゃく減量の低
減が不十分になり、中間天井11の下部壁14からの輻射熱
が低下して、乾燥段火格子での加熱が不十分になる結
果、灰中の熱しゃく減量が増加する。

【００２０】燃焼排ガス中のＣＯ量は、燃焼状態を表す
指標であると共に、ダイオキシン類の発生量を示す指標
でもある。図６は、燃焼排ガス中のＣＯ量とダイオキシ
ン類の発生濃度との関係を示すグラフである。図６から
明らかなように、燃焼排ガス中のＣＯ量が３ｐｐｍを超
えると、ダイオキシン類の濃度が急増する。

【００２１】このように、中間天井11の下部壁14の傾斜
角度βは、燃焼室１内において適切なガス燃焼空間を確
保し、火格子上の被焼却物に対して熱反射による輻射熱
を供給し、そして、未燃焼排ガスおよび燃焼排ガスを、
中間天井11の前後からガス流路８，８’に導くための開
口部を確保し、これらによって、燃焼排ガス中のＣＯお
よびＮＯｘ量、ならびに、熱しゃく減量の低減を図るた
めの重要な要素である。

【００２２】上述したように、中間天井11を、傾斜角度
αが47°以上の上部壁12,13 と、傾斜角度βが15〜45°
の下部壁14とからなる、内部に空洞15を有する楔状に形
成することによって、被焼却物の燃焼によって発生した
灰が中間天井11の上面に堆積することがなく、ガス混合
室６のガスパス内における２段燃焼が十分に行われ、被
焼却物の燃焼性が向上する。

【００２３】更に、中間天井11は、その空洞15内に空気
配管を通し炉内に２次空気を吹込むことにより、炉心付
近でも効果的な炉内ガスの攪拌を行うことができ、ガス
混合室６での未燃ガスの完全燃焼が可能になる。その結
果、燃焼排ガス中のＣＯおよびＮＯｘ量、ならびに、熱
しゃく減量が十分に低減し、ダイオキシン類の熱分解が
促進されて、その発生が適確に抑制され、良好な燃焼を
継続することができる。

【００２４】また、上記のような良好な燃焼が可能にな
るので、より低空気過剰率の燃焼を行うことができ、従
って、プラントの空気−排ガス系の機器が小型化し、省
エネルギーが可能になると共に、排ガス中から多くの蒸
気、電力の回収が可能になる。また、良好な燃焼によっ
て、クリンカーの付着が防止され、火格子支持金物等に
損傷が生ずることはなく、燃焼室炉壁耐火物の長寿命化
を図ることができる等、焼却炉のメンテナンスが軽減さ
れる。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
燃焼室内における被焼却物の燃焼効率が高められ、且
つ、燃焼排ガス中のＣＯおよびＮＯｘ量、ならびに、熱
しゃく減量が十分に低減し、ダイオキシン類の熱分解が
促進されて、その発生を適確に抑制することができる
等、工業上有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の装置の一実施例を示す概略垂直断面
図である。

【図２】上部壁の傾斜角度と灰堆積量との関係を示すグ
ラフである。

【図３】下部壁の傾斜角度と燃焼排ガス中のＣＯ量との
関係を示すグラフである。

【図４】下部壁の傾斜角度と燃焼排ガス中のＮＯｘ量と
の関係を示すグラフである。

【図５】下部壁13の傾斜角度と熱しゃく減量との関係を
示すグラフである。

【図６】燃焼排ガス中のＣＯ量とダイオキシン類の発生
濃度との関係を示すグラフである。

【図７】従来の二回流式ごみ焼却炉の概略垂直断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 燃焼室 ２ 投入口 ３ 火格子 ４ 空気供給管 ５ 空洞ブロック ６ ガス混合室 6a 開口部 ７ 中間天井 ８，８’ガス流路 ９ 矢印 10 矢印 11 中間天井 12 上部壁 13 上部壁 14 下部壁 15 空洞

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ２３Ｃ 11/00 ＺＡＢ Ｆ２３Ｃ 11/00 ＺＡＢ Ｆ２３Ｍ 5/06 ＺＡＢ Ｆ２３Ｍ 5/06 ＺＡＢ (72)発明者 土井 茂行 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 石内 隆 神奈川県藤沢市大庭5335−５ (56)参考文献 特開 平６−147442（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23G 5/00 109 F23G 5/00 119 F23C 11/00 322 F23M 5/06 ZAB

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端側上部に被焼却物の投入口を有し、
   他端側上部に燃焼排ガスと未燃ガスを多量に含むガスと
   の混合室が接続された、その底部に火格子が設けられて
   いるごみ焼却炉の燃焼室内の、前記ガス混合室の開口部
   付近に、前記開口部から所定間隔をあけ下方に向けて傾
   斜する中間天井が配置され、前記中間天井によって前記
   燃焼室の上部炉壁との間に形成されたガス流路を通し
   て、前記火格子の上流側で発生する未燃ガスを多量に含
   有する燃焼排ガスと、前記中間天井によって前記燃焼室
   の下部炉壁との間に形成されたガス通路を通して、前記
   火格子の下流側で発生する酸素を多量に含有する燃焼排
   ガスとを、前記ガス混合室において混合し、前記未燃ガ
   スを完全燃焼させる二回流式ごみ焼却炉において、前記中間天井は、前記燃焼排ガスを前記ガス混合室に導
   く前記ガス流路を形成する上部壁と、前記燃焼室底部の
   火格子に向けた下部壁とを、前記火格子の下流側から上
   流側に向けて楔状に広げたものからなる ことを特徴とす
   る、二回流式ごみ焼却炉。
2. 【請求項２】 前記中間天井の前記上部壁の傾斜角度が
   47°以上であり、そして、前記下部壁の傾斜角度が15〜
   45°の範囲内である、請求項１記載の二回流式ごみ焼却
   炉。
3. 【請求項３】 前記楔状に構成された中間天井の内部が
   中空である、請求項１記載の二回流式ごみ焼却炉。