JP3611595B2 - 流動層式焼却炉 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は都市ごみ等の焼却に用いられる流動層式焼却炉に係わり、特に一酸化炭素、炭化水素等の未燃分およびダイオキシンの排出量を低減し得る流動層式焼却炉に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に都市ごみ等の焼却にはストーカ式焼却炉の他に特開平2−140501号、特開平3−125808号、特開昭61−101709号及び実公昭61−37956号公報等の流動層式焼却炉が用いられている。
図8(図9を説明するための未公知の従来技術)および図9(図8のa−a線断面図(図9(a))と図8のb−b線断面図(図9(b))は、従来技術による流動層式焼却炉の一例を示したものであり、焼却炉本体1は流動層2と空塔部3より構成されている。
被燃焼物供給口5より炉内に供給された被燃焼物11は流動層2において流動層2下部に設置された散気管9より供給された一次空気12により流動媒体8と共に流動化されるに従って、燃焼および/または熱分散される。この時発生した分解ガス等の可燃ガスは空塔部3において流動層2上に吹き抜けた一次空気12および空塔部3に供給される二次空気13に混合され燃焼された後、焼却炉出口7より排出される。
【0003】
都市ごみ等の揮発成分の多い被燃焼物は、その大半が流動層2内では熱分解により気化され、空塔部3で燃焼されるため、空塔部3で可燃ガスと空気を十分に混合させる必要がある。可燃ガスと空気の混合が不十分な場合、一酸化炭素、炭化水素等の未燃分が排ガスとともに排出される。
さらに排ガス中の未燃分が塩化水素などの塩化物と反応して、ダイオキシンが生成されるといった問題も生じる。
上記問題を解決するため、空塔部3の鉛直方向中心軸を流動層2中心軸から偏心させ、図9に示すように空塔部3内に水平方向の旋回流14を形成するように空塔部3壁面に二次空気供給ノズル10を設置することにより、可燃ガスと燃焼用空気との混合促進を図っている。しかしながら、上記従来技術によっても空塔部3での可燃ガスと燃焼用空気の混合が不十分であり、特に被燃焼物の供給量が増加し、急激に多量の可燃ガスが発生した場合には可燃ガスの吹き抜けが生じ、多量の一酸化炭素、炭化水素等の未燃分が焼却炉から排出される。その理由は、二次空気13の水平方向の旋回流14により図10(a)に示すように、水平断面(図10(b)の空塔部a−a線断面)中央部で可燃ガスの濃度の高い領域Aが生じ、また、図10(b)に示すように焼却炉本体1の鉛直方向に可燃ガスの濃度の濃い部分の上昇流Bが発生し、二次空気13との混合が不十分で、被燃焼物が燃焼不足となる。
【0004】
また、他の従来技術として、図11(図11(a)は焼却炉の鉛直断面概略図、図11(b)は図11(a)のa−a線断面矢視図)に示すように、焼却炉本体1の空塔部3の鉛直向中心軸を流動層2中心軸から偏心させ、空塔部3には下向きに二次空気13を吹き出す二次空気供給ノズル10と助燃バーナ16を設けた技術がある。この発明は、流動層2からの可燃ガスを含む上昇流が空塔部3において、下向きのノズル10から吹き出す二次空気13と助燃バーナ16とで再燃焼をさせ、未燃ガスの量を減少させようとするものである。この発明は流動層2からの可燃ガスを含む上昇流は偏心しながら空塔部3に供給されるので、流動層2で供給される二次空気13との混合は促進され、しかも、空塔部3では二次空気供給ノズル10が下向きであるので、可燃ガスを含む上昇流を鉛直方向の旋回流を生じさせる要素はある。しかし、図11(b)に示すように、空塔部3の二次空気供給ノズル10は水平断面方向の仮想軸線に対して対称的に設けられているので、吹き出された二次空気13は空塔部3の中央部で互いに衝突し、炉の反対側まで到達できない。また、図11(b)に示すように、二次空気吹き出し領域間にすき間Cができ可燃ガスを含む上昇流はこのすき間Cを抜けて空気と混合されない場合がある。
【0005】
この他、特開昭61−101709号公報には図12に示すように空塔部3の通路を狭くした空塔部出口6の直ぐ下部の焼却炉本体1壁面に下向きの二次空気供給ノズル10を下向きに傾けて複数個均等な間隔で取り付けた例、あるいは実公昭61−37956号公報には図13に示すように焼却炉本体1の空塔部3の通路を狭くした空塔部出口6の直ぐ下部の一方の側壁面にのみ下向きの二次空気供給ノズル10を設けた例が開示されている。しかし、図12に示す場合は複数の二次空気供給ノズル10が空塔部の対向する2つの壁面の間の中心位置にある鉛直方向軸線を通る仮想平面に対して互いに対称的な位置にある空塔部壁面にそれぞれ配置されているので、鉛直方向の可燃ガスを含む上昇流の旋回流は発生せず、二次空気13と可燃ガスとの混合が不十分となり、また、図13に示す場合は一方の焼却炉本体1側壁面にのみ二次空気供給ノズル10を設けているので、図13(b)(図11(a)のa−a線断面矢視図)に示すように、可燃ガスを含む上昇流の吹き抜け部分Cが生じる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
このように、上記従来技術では二次空気と可燃ガスの混合が不十分な領域が生じる問題点がある。
本発明は可燃ガスと燃焼用空気の混合を十分促進させて一酸化炭素、炭化水素等の未燃分を減少させることのできる流動層式焼却炉を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は次の各請求項記載の構成によって達成される。
請求項1記載の発明は、流動層と、該流動層の直上に設置され、壁面で囲まれた空塔部と、該空塔部の壁面に設置された複数の二次空気供給ノズルと燃焼物供給口を備えた流動層式焼却炉において、複数の前記二次空気供給ノズルの内の一部が被燃焼物供給口に最も近い空塔部壁面および前記壁面と対向する空塔部の壁面にそれぞれ設置され、前記二次空気供給ノズルの空気吹き出し方向の水平方向の投影部分が、水平断面上でそれぞれ交差しないように、かつ、二次空気供給ノズルを設置した対向する2つの空塔部壁面間の中心を通る鉛直方向の軸線を通り、空塔部を二分する仮想平面に対して互い違いに、さらに前記二次空気供給ノズルの空気吹き出し方向が被燃焼物供給口側の高濃度な可燃ガスを流動層直上で分散させるように流動層の直上に向けて下向きに向いている流動層式焼却炉である。
請求項2記載の発明は、複数の二次空気供給ノズルの内の一部が空塔部出口付近に設けられ、その空気吹き出し方向が下向きに設置されている請求項1記載の流動層式焼却炉である。
請求項3記載の発明は、流動層の鉛直方向中心軸と空塔部の鉛直方向中心軸とが互いに偏心した位置にある請求項1又は2記載の流動層式焼却炉である。
請求項4記載の発明は、前記空塔部出口を前記被燃焼物供給口のある壁面と対向する壁面側の上部に設けるとともに、前記空気吹き出し方向が流動層の直上に向けて下向きに向いている二次空気供給ノズルを前記被燃焼物供給口の上部に配置し、さらに、前記空塔部出口の下流に後燃焼室を設けた請求項3記載の流動層式焼却炉である。
【0008】
【作用】
複数の前記二次空気供給ノズルの内の一部が被燃焼物供給口に最も近い空塔部壁面および前記壁面と対向する空塔部の壁面にそれぞれ設置され、前記二次空気供給ノズルの空気吹き出し方向の水平方向の投影部分が、水平断面上でそれぞれ交差しないように、かつ、二次空気供給ノズルを設置した対向する2つの空塔部壁面間の中心を通る鉛直方向の軸線を通り、空塔部を二分する仮想平面に対して互い違いに、さらに前記二次空気供給ノズルの空気吹き出し方向が流動層の直上に向けて下向きに向いていることにより、図5(図5(a)は焼却炉本体1の鉛直断面簡略図、図5(b)は図5(a)のa−a線の水平断面簡略図)に示すように、一方の焼却炉本体1壁面のある二次空気供給ノズル10から供給された二次空気13は対向する他方の焼却炉本体1壁面に設置された二次空気供給ノズル10から供給された二次空気13とほとんど衝突することなく空塔部3内部の空間を通り対向壁面部まで到達でき、空塔部3の水平断面方向に図5(b)に示すような複数の二次空気供給ノズル10から吹き出された二次空気13により膜Dが形成されるため、鉛直方向に上昇する可燃ガスは必ず、この二次空気13と接触することになり、効率よく混合される。
【0009】
また、被燃焼物は焼却炉内に供給された直後に熱分解するため、可燃ガスは被燃焼物供給口5が設置されている側で高濃度となるが、二次空気供給ノズル10が空塔部3の被燃焼物供給口5に最も近い壁面および前記壁面と対向する壁面に設置されていることにより前記被燃焼物供給口5側の高濃度な可燃ガスを分散させることができる。 また二次空気供給ノズル10の空気吹き出し方向が下向きに設置されていることにより、図6(a)に示すように可燃ガスを流動層2の直上で分散させることができ、且つ図6(b)に示す空塔部3内に鉛直方向の旋回流17が生じ、可燃ガスの滞留時間が増加すると共に可燃ガスが燃焼空気と効率よく混合される。
【0010】
また図7に示すように、空塔部出口6において二次空気供給ノズル10の一部が空塔部出口6付近に下向きに設置されていることにより下向きの空気流が生じるため、鉛直方向の旋回流17の旋回が促進され、且つ空塔部出口6へ向かう可燃ガスが吹き抜けることを防ぐ。このため未燃焼ガスは空塔部3内に滞留する時間が長くなり、その間に十分酸素と混合されるため、燃焼の促進が図れる。
このように可燃ガスを分散させることにより部分的な空気不足による不完全燃焼を防ぎ、且つ可燃ガスと燃焼空気が効率よく混合されることにより燃焼が促進され、一酸化炭素、炭化水素等の未燃分の排出量を低減することができる。さらに排ガス中の未燃分が塩化水素などの塩化物と反応して生成するダイオキシンの排出量も低減することができる。
【0011】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る流動層式焼却炉の鉛直断面概略図であり、図2は図1のa−a線水平断面矢視図(図2(a))とb−b線の水平断面矢視図(図2(b))である。図1において、流動層式焼却炉の焼却炉本体1は流動層2と空塔部3と後燃焼室4とが順に積み重なった状態に構成されおり、該焼却炉下部には、図示していないが不燃物等の取り出し装置が設置されている。空塔部3では、塔内のガスの混合を促進させるために、空塔部3の鉛直方向中心軸は流動層2の鉛直方向中心軸より偏心された位置に配置される。
焼却炉壁面に設置された被燃焼物供給口5より炉内に供給された被燃焼物11は流動層2において流動層2下部に設置された多数の散気管9より供給された一次空気12によりけい砂等の流動媒体8とともに流動化されるにしたがって、熱分解により気化される。この時発生した分解ガス等の可燃ガスは空塔部3および後燃焼室4において、流動層2上に吹き抜けた一次空気12および空塔部3と空塔部出口6の二段に設置された二次空気供給ノズル10より供給される二次空気13と混合され燃焼された後、焼却炉出口7より排出される。
【0012】
二次空気供給ノズル10は、図2に示すように、その空気吹き出し方向の水平方向の投影部分が、水平断面上でそれぞれ交差しないように、かつ、二次空気供給ノズルを設置した対向する2つの空塔部壁面間の中心を通る鉛直方向の軸線を通り、空塔部を二分する仮想平面に対して互い違いに向いているため、二次空気流15は空塔部3の水平断面方向に図5に示す二次空気13の膜Dを形成する。また、二次空気供給ノズル10は、図1に示すように被燃焼物供給口5を有する壁面側とその対向する壁面側に下向きに設置されているため、空塔部3で鉛直方向の旋回流17が生じて可燃ガスと燃焼用空気が効率よく混合され、燃焼が促進される。こうして、空塔部3における可燃ガスと燃焼用空気の混合により、特に被燃焼物の供給量が増加し、急激に多量の可燃ガスが発生した場合における一時的な一酸化炭素、炭化水素等の未燃分の排出を抑えることができる。
図3に示す例は二次空気供給ノズル10の一部を空塔部3の出口6の手前に設置した例であり、この場合においても図1のように空塔部出口6に設置した場合と同様に鉛直方向の旋回流17を促進し、且つ空塔部出口6への可燃ガスの吹き抜けを防止する効果がある。
【0013】
図4は空塔部3が円筒型の焼却炉における二次空気供給ノズル10の設置例であり、本発明は空塔部3の形状を限定するものではない。
以上のように、後燃焼室4を有し、二段の二次空気供給ノズル10を設置した流動層式焼却炉を実施例として本発明を説明したが、本発明は後燃焼室4の無い焼却炉、一段または三段以上の二次空気供給ノズル10を設置した焼却炉にも適応できる。複数段の二次空気供給ノズル10を設置した場合には、いずれか一段以上の二次空気供給ノズル10が被燃焼物供給口5に最も近い壁面および前記壁面と対向する壁面に設置され、いずれか一段以上の二次供給ノズル10が下向きに設置されていれば良いものであるが、最下段の二次空気供給ノズル10がこれに含まれることが望ましい。
【0014】
【発明の効果】
本発明の流動層式焼却炉によれば、可燃ガスと燃焼空気が効率よく混合されることにより可燃ガスの燃焼が促進され、一酸化炭素、炭化水素等の未燃分の排出量を低減することができる。さらに排ガス中の未燃分が塩化水素などの塩化物と反応して生成するダイオキシンの排出量も低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による流動層式焼却炉の鉛直方向断面の概略図である。
【図2】図1のa−a線断面(図2(a))、b−b線断面(図2(b))の概略図である。
【図3】本発明の一実施例による流動層式焼却炉の鉛直方向断面の空塔部出口付近の概略図である。
【図4】本発明の一実施例による円筒型流動層式焼却炉の空塔部水平方向断面の概略図である。
【図5】本発明の一実施例による流動層式焼却炉の炉内ガスの流れを説明する図である。
【図6】本発明の一実施例による流動層式焼却炉の炉内ガスの流れを説明する図である。
【図7】本発明の一実施例による流動層式焼却炉の空塔部出口付近の炉内ガスの流れを説明する図である。
【図8】従来技術による流動層式焼却炉の鉛直方向断面の概略図である。
【図9】図8のa−a線断面(図(a))、b−b線断面(図(b))の概略図である。
【図10】従来技術による流動層式焼却炉の炉内ガスの流れを説明する図である。
【図11】従来技術による流動層式焼却炉の炉内ガスの流れを説明する図である。
【図12】従来技術による流動層式焼却炉の炉内ガスの流れを説明する図である。
【図13】従来技術による流動層式焼却炉の炉内ガスの流れを説明する図である。
【符号の説明】
1…焼却炉本体、2…流動層、3…空塔部、4…後燃焼室、
5…被燃焼物供給口、6…空塔部出口、7…焼却炉出口、8…流動媒体、
9…散気管、10…二次空気供給ノズル、11…被燃焼物、12…一次空気、
13…二次空気、15…二次空気流、14、17…旋回流
Claims (4)
- 流動層と、該流動層の直上に設置され、壁面で囲まれた空塔部と、該空塔部の壁面に設置された複数の二次空気供給ノズルと燃焼物供給口を備えた流動層式焼却炉において、
複数の前記二次空気供給ノズルの内の一部が被燃焼物供給口に最も近い空塔部壁面および前記壁面と対向する空塔部の壁面にそれぞれ設置され、前記二次空気供給ノズルの空気吹き出し方向の水平方向の投影部分が、水平断面上でそれぞれ交差しないように、かつ、二次空気供給ノズルを設置した対向する2つの空塔部壁面間の中心を通る鉛直方向の軸線を通り、空塔部を二分する仮想平面に対して互い違いに、さらに前記二次空気供給ノズルの空気吹き出し方向が被燃焼物供給口側の高濃度な可燃ガスを流動層直上で分散させるように流動層の直上に向けて下向きに向いている
ことを特徴とする流動層式焼却炉。 - 複数の二次空気供給ノズルの内の一部が空塔部出口付近に設けられ、その空気吹き出し方向が下向きに設置されていることを特徴とする請求項1記載の流動層式焼却炉。
- 流動層の鉛直方向中心軸と空塔部の鉛直方向中心軸とが互いに偏心した位置にあることを特徴とする請求項1又は2記載の流動層式焼却炉。
- 前記空塔部出口を前記被燃焼物供給口のある壁面と対向する壁面側の上部に設けるとともに、前記空気吹き出し方向が流動層の直上に向けて下向きに向いている二次空気供給ノズルを前記被燃焼物供給口の上部に配置し、さらに、前記空塔部出口の下流に後燃焼室を設けたことを特徴とする請求項3記載の流動層式焼却炉。
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JP03698494A Expired - Lifetime JP3611595B2 (ja) | 1994-03-08 | 1994-03-08 | 流動層式焼却炉 |
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- 1994-03-08 JP JP03698494A patent/JP3611595B2/ja not_active Expired - Lifetime
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