JP3871496B2 - 廃棄物焼却炉 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被燃焼物が投入されるホッパと、このホッパに連設されて乾燥ストーカ、燃焼ストーカおよび後燃焼ストーカの順に配されるストーカと、このストーカの上方に炉壁にて画定される燃焼室を備える廃棄物焼却炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、都市ごみや産業廃棄物を焼却する廃棄物焼却炉として、図５に示される構造のものが知られている。この廃棄物焼却炉５０は、被燃焼物としてのごみ等が投入されるホッパ５１と、このホッパ５１から投入された被燃焼物を燃焼させるストーカ５２と、このストーカ５２の上方に設けられ炉壁５３により画定される燃焼室５４と、前記ストーカ５２を通して燃焼室５４内に一次燃焼空気を供給する一次燃焼空気供給装置５５と、燃焼後の焼却灰を取り出す灰排出口５６とを備え、前記燃焼室５４の上部に熱回収装置としてのボイラ５７が付設されて構成されている。ここで、ストーカ５２は、上流側から乾燥ストーカ５２ａ、燃焼ストーカ５２ｂおよび後燃焼ストーカ５２ｃの順に配され、各ストーカに対応して一次燃焼空気供給装置の各空気導入管５５ａ，５５ｂ，５５ｃが設けられている。これら各空気導入管５５ａ，５５ｂ，５５ｃには押込送風機５８から一次燃焼空気が供給される。
【０００３】
また、前記ストーカ５２の上方の炉壁５３には、一次燃焼空気により燃焼した燃焼ガスに向けて二次燃焼空気を吹込む二次燃焼空気ノズル５９ａ，５９ｂ，５９ｃが配され、押込送風機６０からそれら二次燃焼空気ノズル５９ａ，５９ｂ，５９ｃを通して吹込まれる二次燃焼空気によって、一次燃焼後の未燃ガスを含む排ガスを完全燃焼させるようにされている。
【０００４】
ところが、このような構造においては、特に廃棄物焼却炉が大型化した場合に、二次燃焼空気ノズル５９ａ，５９ｂ，５９ｃから吹込む空気の貫通力が弱いために、吹込まれた二次燃焼空気が炉の中心部まで、言い換えれば上方へ向けて流動する燃焼ガスの主流部まで到達しにくいという問題点があった。この問題点に対処するために、図６に示されているように、二次燃焼空気の吹込み部における燃焼ガス通路を狭めてその二次燃焼空気の吹込みによる貫通力を高めるようにした構造が採られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示されるような燃焼ガス通路を狭めた構造を採用した場合、この狭めた部分において燃焼ガスの通過速度が速められることになり、この部分を通過した後は、燃焼ガスの主流が矢印Ｐにて示されるように二次燃焼室の中央部分に集束されるとともに、周辺部分においては矢印Ｑにて示されるように循環渦が形成されることになる。こうして、燃焼室５４の上方での燃焼ガスの混合、撹拌が良好に行われず、大きな二次燃焼室が必要になるなどの問題点があった。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、一次燃焼後の燃焼ガスを二次燃焼させるに当たり、燃焼ガスの混合、撹拌並びに二次燃焼空気の吹込みを効率良く行わせ、燃焼ガスの完全燃焼を行わせることができ、これによってダイオキシン類の発生抑制および炉、ボイラのコンパクト化を図ることのできる廃棄物焼却炉を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、第１発明による廃棄物焼却炉は、
被燃焼物が投入されるホッパと、このホッパに連設されて乾燥ストーカ、燃焼ストーカおよび後燃焼ストーカの順に配されるストーカと、このストーカの上方に炉壁にて画定される燃焼室を備える廃棄物焼却炉において、
前記乾燥ストーカの上方にて発生する燃焼ガスを前記燃焼ストーカの上方空間へ向けて誘導するノーズ状の第１誘導部材を、前記ホッパ側の炉壁の下部にその先端部を炉の中央部付近まで突き出すようにして斜め下方へ向けて設けるとともに、この第１誘導部材に対向する側の炉壁の前記第１誘導部材の先端部に対向する位置よりやや上方位置に前記燃焼室内に二次燃焼空気を吹込む第１空気ノズルを設けることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明によれば、ホッパ側の炉壁に設けられた第１誘導部材によって乾燥ストーカの上方にて発生する可燃性ガスを多く含む燃焼ガスが燃焼ストーカの上方空間まで導かれるので、この導かれた燃焼ガスを後燃焼ストーカからの酸素リッチな燃焼ガスに衝突させて、両燃焼ガスの混合促進を図ることができる。また、このような第１誘導部材を設けることで、この第１誘導部材の先端まで導かれた後、燃焼室の略中央部を上昇する燃焼ガスに対して、その第１誘導部材に対向する側の炉壁に設けられた第１空気ノズルから吹込まれる二次燃焼空気の貫通力をより有効に与えることができ、混合、撹拌、燃焼をより確実に行わせることができる。こうして、燃焼を低空気比で行うことができて、完全燃焼を行うことが可能となる。この結果、ダイオキシン類の発生を抑制することができ、また燃焼ガスの滞留時間が短くなって、ガス量も少なくなるため、炉およびボイラのコンパクト化並びにボイラ効率の向上を図ることができる。
【０００９】
本発明において、前記第１誘導部材が風箱構造とされ、この第１誘導部材の任意の位置に前記燃焼室内に二次燃焼空気を吹込む第２空気ノズルが設けられるのが好ましい（第２発明）。このように風箱構造を採用することで、第１誘導部材の任意の位置に第２空気ノズルを設けることができ、この第２空気ノズルを通して燃焼室内に二次燃焼空気を吹込むことができる。ここで、前記第１誘導部材に乾燥ストーカ側に向けた第２空気ノズルを設置した場合には、この乾燥ストーカの上方に充満する還元ガスによる誘導部材の還元腐食を防止することができる。
【００１０】
前記第１発明または第２発明において、さらに、前記第１空気ノズルの上方位置に、前記第１誘導部材の先端部を迂回してくる燃焼ガスをその誘導部材の背面に沿う方向に向けるノーズ状の第２誘導部材が設けられるとともに、この第２誘導部材に対向する側の炉壁の前記第１誘導部材の上方位置に前記燃焼室内に二次燃焼空気を吹込む第３空気ノズルが設けられる構成を採用するのが好ましい（第３発明）。このような第２誘導部材を設けると、前記第１誘導部材の先端部を迂回してくる燃焼ガスをその第１誘導部材の背面に沿う方向に向けることができ、燃焼ガスの上方へのショートパスを阻止して、第２誘導部材に対向する側の炉壁に設けられる第３空気ノズルから吹込まれる二次燃焼空気を燃焼ガスに対して有効に作用させることができる。
【００１１】
ここで、前記第２誘導部材には、この第２誘導部材の下方に流れ込んだ燃焼ガスの一部を通過させてその第２誘導部材の上方へ導くガス通過孔が設けられるのが好ましい（第４発明）。こうすることで、この第２誘導部材の下方がガスの滞留ポケットになってその第２誘導部材が還元腐食するのを防ぐことができるとともに、第２誘導部材に対向する側の炉壁に設けられる第３空気ノズルから吹込まれる二次燃焼空気によって激しく撹拌された燃焼ガスとそのガス通過孔を通過してくる燃焼ガスとの混合を良好に行わせることができる。
【００１２】
前記第１発明、第３発明もしくは第４発明において、前記第１誘導部材には、この第１誘導部材の下方に流れ込んだ燃焼ガスの一部を通過させてその第１誘導部材の上方へ導くガス通過孔が設けられ、かつ前記第１誘導部材の下方に位置する前記ホッパ側の炉壁には、前記燃焼室内に二次燃焼空気を吹込む第４空気ノズルが設けられる構成を採用することもできる（第５発明）。このような構成によっても、前記第２発明、第３発明、第４発明とほぼ同等の作用効果を奏し得る。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による廃棄物焼却炉の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
図１には、本発明の第１実施例に係る廃棄物焼却炉の概略構成図が示されている。
【００１５】
本実施例の廃棄物焼却炉１においては、被燃焼物が投入されるホッパ２が後部に設けられるとともに、このホッパ２から投入された被燃焼物を燃焼させるストーカ３が下部に設けられ、このストーカ３の上方に炉壁（前壁４ａ，後壁４ｂ等）により画定される燃焼室５が設けられ、前記ストーカ３の下流側に燃焼後の焼却灰を取り出す灰排出口６が設けられている。前記ストーカ３は、上流側から乾燥ストーカ３ａ、燃焼ストーカ３ｂおよび後燃焼ストーカ３ｃの順に配され、各ストーカに対応してそのストーカを通して燃焼室５内に一次燃焼空気を供給する一次燃焼空気供給装置７の各空気導入管７ａ，７ｂ，７ｃが設けられている。これら各空気導入管７ａ，７ｂ，７ｃには押込送風機８から一次燃焼空気が供給される。また、前記燃焼室５の上部には熱回収装置としてのボイラ（図示せず）が付設されている。
【００１６】
前記燃焼室５内には、ホッパ２側の炉壁（後壁４ｂ）の下部に斜め下方へ向けて第１ノーズ部（本発明における第１誘導部材に相当する。）９がその先端部を炉の中央部付近まで突き出すようにして設けられている。また、この第１ノーズ部９を設けた炉壁に対向する炉壁（前壁４ａ）には、その第１ノーズ部９のやや上方に位置してやはり斜め下方に向けて第２ノーズ部（本発明における第２誘導部材に相当する。）１０がその先端部を炉の中央部付近まで突き出すようにして設けられている。
【００１７】
また、前記前壁４ａには、第１ノーズ部９の先端部に対向する位置よりやや上方位置に、二次燃焼空気を吹込む空気ノズル（第１空気ノズル）１１が設けられ、前記後壁４ｂには、第１ノーズ部９の上方位置にやはり二次燃焼空気を吹込む空気ノズル（第３空気ノズル）１２が設けられている。これら空気ノズル１１，１２および前記第１ノーズ部９には押込送風機１３から二次燃焼空気が供給される。
【００１８】
図２に示されているように、前記第１ノーズ部９は、複数本のボイラ水管１４を並列状に配し隣接するボイラ水管１４の間を遮断壁（フィン）１５にて塞いでなる所謂メンブレン水管１６を上下に組み合わせ、先端部に太径のボイラ水管１７を装着して、中央部分を空間部に形成した風箱構造とされている。この第１ノーズ部９には、下側および上側の各遮断壁１５に、相互に所定間隔（例えば３００〜５００ｍｍ）を隔てて空気ノズル（第２空気ノズル）１８，１９が装着され、基端部側から風箱内に二次燃焼空気が供給されることで、前記空気ノズル１８，１９を通して炉内に二次燃焼空気が吹込まれるようになっている（矢印Ｃ，Ｄ参照）。
【００１９】
一方、図３に示されているように、前記第２ノーズ部１０は、複数本のボイラ水管２０を並列状に配し隣接するボイラ水管２０の間を遮断壁（フィン）２１にて塞いでなるメンブレン水管２２と、このメンブレン水管２２の先端部に装着される太径のボイラ水管２３とを備える構造とされている。この第２ノーズ部１０には、基端部寄りの位置に、ボイラ水管２０を屈曲形成するとともに、遮断壁２１を切り欠いてなるガス通過孔２４が所定間隔（例えば５００〜１０００ｍｍ）を隔てて設けられ、この第２ノーズ部１０の下方に流れ込んだ燃焼ガスの一部をそのガス通過孔２４を通して上方に導くことができるようにされている。
【００２０】
このような構成において、乾燥ストーカ３ａの上方に発生する可燃性ガスを多く含む燃焼ガスは、第１ノーズ部９の下面に案内されて燃焼ストーカ３ｂの上方空間に導かれ、後燃焼ストーカ３ｃからの酸素リッチな燃焼ガスと衝突して、両燃焼ガスの混合促進が図られることになる。また、第１ノーズ部９には空気ノズル１８，１９が設けられており、これら空気ノズル１８，１９から炉内に二次燃焼空気が吹込まれることによって燃焼ガスが激しく混合・撹拌されることになる。このうち、第１ノーズ部９の下面に設けられる空気ノズル１８は、乾燥ストーカ３ａの上方に充満する還元ガスによってボイラ水管１４等が還元腐食するのを防止する役目もする。
【００２１】
こうして、第１ノーズ部９にて導かれた燃焼ガスは、第２ノーズ部１０によりガスの浮力による上昇（ショートパス）が抑えられて第１ノーズ部９および第２ノーズ部１０の各先端部間を通り燃焼室５内を上昇していく。このとき前壁４ａに設けられた空気ノズル１１から吹込まれる二次燃焼空気によってその混合・撹拌・燃焼が促進されることになる。次いで、第２ノーズ部１０の先端部と第１ノーズ部９との間を通過した燃焼ガスに対して後壁４ｂ側の空気ノズル１２から二次燃焼空気が吹込まれることになって、燃焼ガスに対する二次燃焼空気の貫通力をより有効に与えることができ、混合、撹拌、燃焼をより確実に行わせることができる。この結果、炉内の燃焼を低空気比で行うことができるとともに、完全燃焼を行うことが可能となる。
【００２２】
ここで、第２ノーズ部１０の基端部寄りの位置にはガス通過孔２４が設けられているので、この第２ノーズ部１０の下方がガスの滞留ポケットになってボイラ水管２０等が還元腐食するのを防ぐことができる。また、このガス通過孔２４を通過して上昇する燃焼ガスと、空気ノズル１２から吹込まれる二次燃焼空気によって激しく撹拌された燃焼ガスとの混合が良好に行えることになる。
【００２３】
本実施例において、第２ノーズ部１０を省略して、第１ノーズ部９と空気ノズル１１，１２等との組み合わせ構成を採用した場合にも一定程度の効果を得ることができる。
【００２４】
本実施例において、第１ノーズ部９に設けられる空気ノズル１８，１９には、その空気吹出口に風向板を取り付けることで、それら空気ノズル１８，１９からの空気吹出方向を自由に選定することができる。
【００２５】
次に、図４には、本発明の第２実施例に係る廃棄物焼却炉の概略構成図が示されている。
【００２６】
本実施例においては、第１ノーズ部９Ａを第２ノーズ部１０と同様の構成にするとともに、この第１ノーズ部９Ａの直下の炉壁に二次燃焼空気を吹込む空気ノズル（第４空気ノズル）１２Ａを設置したものである。これ以外の構成等については第１実施例と基本的に異なるところがない。したがって、第１実施例と共通する部分には図に同一符号を付すに止めてその詳細な説明は省略し、以下、本実施例に特有の構成等についてのみ説明することとする。
【００２７】
本実施例においては、第１ノーズ部９Ａを、第２ノーズ部１０と同様、ボイラ水管と遮断壁とを備えるメンブレン水管と、このメンブレン水管の先端部に装着される太径のボイラ水管２５とを備えるとともに、基端部寄りの位置にガス通過孔２６を所定間隔を隔てて設けた構成としたものである。この場合、第１ノーズ部９Ａには空気ノズルが設置されていないことから、この第１ノーズ部９Ａの直下の炉壁に空気ノズル１２Ａを設置するようにされている。
【００２８】
このような構成において、乾燥ストーカ３ａ上方の燃焼ガスは、第１ノーズ部９Ａの下面に案内されて燃焼ストーカ３ｂの上方空間に導かれることによって、可燃性ガスを多く含む燃焼ガスと酸素リッチな燃焼ガスとの混合促進が図られ、また第１ノーズ部９Ａの下方には空気ノズル１２Ａから二次燃焼空気が吹込まれることによって燃焼ガスが激しく混合・撹拌される。さらに、第１ノーズ部９Ａの下方の燃焼ガスの一部はガス通過孔２６を通して第１ノーズ部９Ａの上方へ抜けることになるので、この第１ノーズ部９Ａの下方がガスの滞留ポケットになってボイラ水管等が還元腐食するのが防止される。このようにして、第１実施例とほぼ同様の作用効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の第１実施例に係る廃棄物焼却炉の概略構成図である。
【図２】 図２は、第１ノーズ部の詳細構造を示す断面図（ａ）（（ｂ）のＡ−Ａ断面図）、正面図（ｂ）および（ｂ）のＢ−Ｂ断面図（ｃ）である。
【図３】 図３は、第２ノーズ部の詳細構造を示す断面図（ａ）および正面図（ｂ）である。
【図４】 図４は、本発明の第２実施例に係る廃棄物焼却炉の概略構成図である。
【図５】 図５は、従来の廃棄物焼却炉の概略構成図である。
【図６】 図６は、従来の廃棄物焼却炉における燃焼ガスの流動状態を説明する図である。
【符号の説明】
１ 廃棄物焼却炉
２ ホッパ
３ ストーカ
３ａ 乾燥ストーカ
３ｂ 燃焼ストーカ
３ｃ 後燃焼ストーカ
４ａ 前壁
４ｂ 後壁
５ 燃焼室
７ 一次燃焼空気供給装置
９，９Ａ 第１ノーズ部（第１誘導部材）
１０ 第２ノーズ部（第２誘導部材）
１１，１２，１２Ａ，１８，１９ 空気ノズル
１４，１７，２０，２３，２５ ボイラ水管
１５，２１ 遮断壁
１６，２２ メンブレン水管
２４，２６ ガス通過孔

Claims (5)

1. 被燃焼物が投入されるホッパと、このホッパに連設されて乾燥ストーカ、燃焼ストーカおよび後燃焼ストーカの順に配されるストーカと、このストーカの上方に炉壁にて画定される燃焼室を備える廃棄物焼却炉において、
   前記乾燥ストーカの上方にて発生する燃焼ガスを前記燃焼ストーカの上方空間へ向けて誘導するノーズ状の第１誘導部材を、前記ホッパ側の炉壁の下部にその先端部を炉の中央部付近まで突き出すようにして斜め下方へ向けて設けるとともに、この第１誘導部材に対向する側の炉壁の前記第１誘導部材の先端部に対向する位置よりやや上方位置に前記燃焼室内に二次燃焼空気を吹込む第１空気ノズルを設けることを特徴とする廃棄物焼却炉。
2. 前記第１誘導部材が風箱構造とされ、この第１誘導部材の任意の位置に前記燃焼室内に二次燃焼空気を吹込む第２空気ノズルが設けられる請求項１に記載の廃棄物焼却炉。
3. さらに、前記第１空気ノズルの上方位置に、前記第１誘導部材の先端部を迂回してくる燃焼ガスをその誘導部材の背面に沿う方向に向けるノーズ状の第２誘導部材が設けられるとともに、この第２誘導部材に対向する側の炉壁の前記第１誘導部材の上方位置に前記燃焼室内に二次燃焼空気を吹込む第３空気ノズルが設けられる請求項１または２に記載の廃棄物焼却炉。
4. 前記第２誘導部材には、この第２誘導部材の下方に流れ込んだ燃焼ガスの一部を通過させてその第２誘導部材の上方へ導くガス通過孔が設けられる請求項３に記載の廃棄物焼却炉。
5. 前記第１誘導部材には、この第１誘導部材の下方に流れ込んだ燃焼ガスの一部を通過させてその第１誘導部材の上方へ導くガス通過孔が設けられ、かつ前記第１誘導部材の下方に位置する前記ホッパ側の炉壁には、前記燃焼室内に二次燃焼空気を吹込む第４空気ノズルが設けられる請求項１，３，４のいずれかに記載の廃棄物焼却炉。

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