JP3824485B2 - 灰溶融バーナ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ごみ等の焼却灰を溶融する焼却灰溶融炉等に使用する灰溶融バーナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の旋回バーナとしては、例えば図３に示すようなものがある。
図についてこの旋回バーナを説明すると、この旋回バーナは、風箱ａの下流側に設けたバーナタイルｂ内の同心状にガス供給管ｃを設置し、ガス供給管ｃの先端側にガスノズルｄを設けると共に、その上流側に保炎板ｅ、更に上流側に空気旋回器ｆを設けた構成を基本としている。
【０００３】
バーナタイルｂは直管部ｇの下流側に、曲率又は角度を有するラッパ状の末広開口部ｈを形成しており、またガスノズルｄは末広開口部ｈから離れた直管部ｇ内に配置している。このガスノズルｄは、ガスを半径方向、即ちガス供給管ｃに対して直角を成す方向に噴射させて、空気旋回器ｆの下流側の空気旋回流との混合を促進させるように構成している。
【０００４】
空気供給管ｉから風箱ａ内に供給された空気は、バーナタイルｂの上流側に設けたドラフトチューブｊにより偏流が防止されてバーナタイルｂ内に供給されるように構成されており、また空気としては予熱空気が用いられ、この予熱空気の温度低下を防ぐために風箱ａには断熱層ｋが設けられている。
【０００５】
このような旋回バーナでは、空気の強い旋回流を利用して保炎とガスとの混合促進が行われるため高負荷、短炎燃焼が実現され、ガスの空気の混合が比較的良いため、火炎は不輝炎となり、またフラットフレームバーナとして広い面積を均一加熱できるという利点がある。
【０００６】
図４は一般的な都市ごみ等の焼却灰の溶融炉において、バーナｍの望ましい火炎形状を概念的に示すものである。即ち、ｎは溶融炉、ｏは焼却灰であり、このような溶融炉ｎにおいては、焼却灰ｏの全体を均一に加熱するよりは、メルティングポイントｐを集中的に加熱することが、焼却灰ｏを効率的に溶融する上で重要であり、この際、バーナｍからの噴流ｑにより焼却灰ｏが飛散することは極力避ける必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した図４に示すような旋回バーナを図５に示すような焼却灰の溶融炉に適用した場合、旋回バーナは焼却灰を均一に加熱するため、メルティングポイントを集中的に加熱溶融することができない。また空気の旋回が強すぎるためバーナからの火炎の噴流によって焼却灰を飛散させてしまい、効率的に焼却灰の溶融ができない。飛散した焼却灰はバーナやバーナタイルに付着して火炎形状が変化したり、焼却灰中に含有される腐食成分の影響で侵食等の問題が発生する。
そこで、本発明はこのような課題を解決することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために本発明では、風箱の下流側に設けたバーナタイル内の同心状にガス供給管を設置し、ガス供給管の先端側にガスノズルを設けると共に、その上流側に保炎板、更に上流側に空気旋回器を設けたバーナにおいて、バーナタイルは直管部の下流側に０〜４５度の開口角度を有する末広開口部を形成すると共に、ガスノズルはガスの噴射角度を上記開口角度よりも大きく、且つその噴射方向の延長上に末広開口部の端部又はその近傍が位置するように構成した灰溶融バーナを提案する。
【０００９】
そして本発明では、上記の構成において、ガスノズルを直管部から末広開口部の開始位置又はその近傍に対応させて配置することを提案する。
【００１０】
また本発明では、上記の構成において、空気旋回器を軸流式旋回羽根により構成することを提案する。
【００１１】
また本発明では、上記の構成において、保炎板には一次空気孔を形成することを提案する。
【００１２】
また本発明では、以上の構成において、空気旋回器を介して旋回する空気の流速をガスノズルから噴射するガスの流速よりも遅く設定することを提案する。
【００１３】
また本発明では、以上の構成において、風箱を介して供給する燃焼用空気は、予熱空気とし、風箱に圧力逃し孔付き空気断熱層を設けることを提案する。
【００１４】
以上の本発明の灰溶融バーナでは、火炎はフラットフレームバーナのように平面上に拡がらず、限定された面積を集中的に加熱できる火炎が得られる。しかも空気旋回器を介して旋回する空気の流速をガスノズルから噴射するガスの流速よりも遅く設定する。このため空気は緩やかな旋回流となり、流速そのものが遅いため焼却灰の飛散がない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図１、図２を参照して説明する。
図１は本発明に係る灰溶融バーナの縦断面図、また図２は図１のＡ矢視図である。これらの図において、符号１は風箱、２は風箱１の下流側に設けたバーナタイルであり、このバーナタイル２内の同心状にガス供給管３を設置している。
バーナタイル２は直管部４の下流側に末広開口部５を形成しており、αはこの末広開口部５の開口角度を示すものである。本発明では、この開口角度αは０〜４５度に設定する。
ガス供給管３の先端側にはガスノズル６を設けており、このガスノズル６は、バーナタイル２の直管部４から末広開口部５の開始位置１６に対応させて配置している。このガスノズル６はガスを前方に所定角度で噴射するように構成しており、θはこの噴射角度を示すものである。
図に示すように、ガスノズル６の噴射角度θは末広開口部５の開口角度αよりも大きく構成しており、しかも図中破線で示すように、その噴射方向の延長上に末広開口部５の端部が位置するように構成している。
ガス供給管３には、ガスノズル６の上流側に保炎板７を設けており、保炎板７は直管部４の内径よりも小さく、円周上に複数の一次空気孔８を設けている。
そして保炎板７よりも更に上流側には軸流式旋回羽根による空気旋回器９を設けている。
【００１６】
風箱１は二重構造として空気断熱層１０を構成し、空気供給管１１から予熱空気を供給可能な構成としている。この断熱層１０内の空気の熱膨張に対応して、圧力逃し孔１２が設置している。また風箱１内にはバーナタイル２の下流側にドラフトチューブ１３を設けている。
また図において符号１４はパイロットバーナ挿入孔であり、このパイロットバーナ挿入孔１４に外付けされたパイロットバーナ（図示省略）により点火を行う。このパイロットバーナは、空気の旋回流により吹き消えないような構成のものを選択する。また１５は火炎検出孔であり、この火炎検出孔１５は、空気の旋回方向やパイロットバーナの火炎長を考慮して適当な位置に設置する。
【００１７】
以上の構成において、空気供給管１１から風箱１内に、例えば他のプロセスにて数百度まで予熱された予熱空気を供給すると、予熱空気はドラフトチューブ１３により偏流が防がれた状態でバーナタイル２の直管部４とガス供給管３の間を流れ、空気旋回器９において軸流式旋回羽根により旋回流となり、バーナタイル２の末広開口部５の壁面に沿って角度αで炉内に噴出される。
一方、ガス供給管３によって供給されたガスはガスノズル６から噴射角度θで末広開口部５の端部方向に噴射し、上記旋回流の空気と混合して燃焼する。
この際、ガス供給管３によって供給されるガスの圧力は、燃焼用空気の圧力よりも高く設定する。
【００１８】
以上の燃焼においては、バーナタイル２の末広開口部５の開口角度を０〜４５度としているため、火炎はフラットフレームバーナのように平面上に拡がらず、限定された面積を集中的に加熱できる火炎が得られる。そして、この際、ガス供給管３によって供給されるガスの圧力を燃焼用空気の圧力よりも高く設定し、空気旋回器９を介して旋回する空気の流速をガスノズル６から噴射するガスの流速よりも遅く設定する。このため空気は緩やかな旋回流となり、流速そのものが遅いため焼却灰の飛散がない。
【００１９】
また、以上の燃焼において、空気旋回器９において旋回を与えられた空気は保炎板７の下流に安定した再循環流を形成する。一方、保炎板７の一次空気孔８からの空気流は、噴射角度θで噴射されたガスの一部と混合し、再循環流が安定したパイロット火炎を形成し主火炎を安定に保持する。
【００２０】
一方、ガスはガスノズル６から噴射角度θで末広開口部５の端部方向に噴射されることから、従来のバーナの様に空気流に対して直角にガスを噴出する場合よりも、ガス噴流が空気噴流、即ち旋回流に到達する距離が長くなる。従って空気旋回流に巻き込まれるガスの割合が少なくなるため、ガスノズル６の下流及び保炎板７の下流、即ち火炎の中心部に低酸素領域が生じ、ガスの熱分解により、炭素粒子が多量に発生して輝炎が得られる。ガスの熱分解は予熱空気の温度が高いほど起こり易く、火炎の輝度がより高くなる。
【００２１】
更に上記実施の形態においては、保炎板７に一次空気孔８を設けているため、一次空気供給管を別途設置する必要がなくなり、簡単なバーナ構造となって、メンテナンスが容易となると共に、低コストで提供が可能となる。
【００２２】
【実施例】
以上に説明した本発明の灰溶融バーナにおいて、空気旋回器９を構成する軸流式旋回羽根の枚数を６枚、それらの旋回角度を４５度とし、バーナタイル２の末広開口部５の開口角度を３０度、噴射方向の延長上に末広開口部５の端部が位置するように構成した状態でガスノズル６の噴射角度θを６０度として、予熱空気とガスを適宜調節して供給した結果、火炎長１〜１．５ｍ程度で、限定した面積を集中的に加熱溶融できる低速の輝炎を形成することができた。
【００２３】
以上に説明した実施の形態又は実施例においては、ガスノズル６は噴射方向の延長上に末広開口部５の端部が位置するように配置しているが、その位置を上流側又は下流側に適宜ずらして配置してもよいことは勿論である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は以上のとおりであるので、次のような効果がある。
ａ．バーナタイルの末広開口部の開口角度、ガスノズルの位置及び噴射角度、空気旋回器の旋回角度を適宜設定することにより、焼却灰等の灰の溶融に適切な火炎、即ち火炎長が例えば１〜１．５ｍ程度で、限定した面積を集中的に加熱溶融できる低速の輝炎を形成することができる。
ｂ．流速の遅い緩やかな空気旋回流を形成するため灰の飛散がなく、効率的に溶融することができる。
ｃ．保炎板に一次空気孔を設けることにより、一次空気供給管を別途設置する必要がなくなり、簡単なバーナ構造となって、メンテナンスが容易となると共に、低コストで提供が可能となる。
ｄ．風箱に圧力逃し孔付き空気断熱層を設けることにより、バーナ全体の重量が軽くなり、易メンテナンス性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】 図１のＡ矢視図である。
【図３】 従来の旋回バーナの縦断面図である。
【図４】 一般的な都市ごみ等の焼却灰の溶融炉において、バーナの望ましい火炎形状を概念的に示すものである。
【符号の説明】
１ 風箱
２ バーナタイル
３ ガス供給管
４ 直管部
５ 末広開口部
６ ガスノズル
７ 保炎板
８ 一次空気孔
９ 空気旋回器
１０ 空気断熱層
１１ 空気供給管
１２ 圧力逃し孔
１３ ドラフトチューブ
１４ パイロットバーナ挿入孔
１５ 火炎検出孔
１６ 開始位置

Claims (6)

1. 風箱の下流側に設けたバーナタイル内の同心状にガス供給管を設置し、ガス供給管の先端側にガスノズルを設けると共に、その上流側に保炎板、更に上流側に空気旋回器を設けたバーナにおいて、バーナタイルは直管部の下流側に０〜４５度の開口角度を有する末広開口部を形成すると共に、ガスノズルはガスの噴射角度を上記開口角度よりも大きく、且つその噴射方向の延長上に末広開口部の端部又はその近傍が位置するように構成したことを特徴とする灰溶融バーナ
2. ガスノズルを直管部から末広開口部の開始位置又はその近傍に対応させて配置したことを特徴とする請求項１に記載の灰溶融バーナ
3. 空気旋回器は軸流式旋回羽根により構成したことを特徴とする請求項１に記載の灰溶融バーナ
4. 保炎板には一次空気孔を形成したことを特徴とする請求項１に記載の灰溶融バーナ
5. 空気旋回器を介して旋回する空気の流速をガスノズルから噴射するガスの流速よりも遅く設定することを特徴とする請求項１〜４までのいずれか１項に記載の灰溶融バーナ
6. 風箱を介して供給する燃焼用空気は予熱空気とし、風箱に圧力逃し孔付き空気断熱層を設けたことを特徴とする請求項１〜５までのいずれか１項に記載の灰溶融バーナ

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