JP3883351B2 - ゴミ焼却炉 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴミ焼却炉に関し、詳しくは、火炉の天井部に、上方に向けて燃焼ガスを案内する煙道への開口部を設けて、前記開口部を狭小部に形成し、前記煙道を、前記開口部の上方で拡大して二次燃焼領域を形成してあり、前記開口部又はその近傍に、二次燃焼用酸素含有ガスを前記燃焼ガスに向けて吹き込む二次燃焼用ノズルを設けてあるゴミ焼却炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ゴミ焼却炉においては、図３に示すように、ゴミ受入機構１６から受け入れたゴミを搬送しながら焼却処理するストーカ式火床１７を備える火炉１の天井部２に、上方に向けて燃焼ガスを案内する煙道４への開口部３を設けて、前記開口部３を狭小部に形成し、前記煙道４を、前記開口部３の上方で拡大して二次燃焼領域Ｓを形成してあり、前記火炉１から前記二次燃焼領域Ｓに亘る領域の側壁部６を耐火物９で被覆してあり、前記開口部３又はその近傍に、二次燃焼用酸素含有ガスを前記燃焼ガスに向けて吹き込む二次燃焼用ノズル１０を設けてある。この二次燃焼用ノズル１０は、火炉１で生成した燃焼ガスを完全燃焼させるために、前記開口部３から上昇する燃焼ガスを攪拌して未燃の可燃ガスと一次空気とを確実に混合させると同時に、不足の酸素を供給するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のゴミ焼却炉においては、図示のように、開口部３の上方に流路拡大部５を形成してあり、その流路拡大部５における前記開口部３の上側近傍に傾斜壁部７が存在し、前記開口部３を経て上昇する燃焼ガスの流速の低下と、側壁部６近傍の流れの乱れとにより、前記燃焼ガスに同伴する飛灰やクリンカが、この傾斜壁部７に沈積しやすい構造になっている。そのために、この飛灰やクリンカが沈積する部位における耐火物９に腐食を生じやすくなっている。また、前記火炉１から二次燃焼領域Ｓに亘る領域の側壁部６に被覆された耐火物９の上端縁部９ａにも、前記側壁部６の壁面の段差に起因して燃焼ガスの渦が生じやすく、前記上端縁部９ａ上方の金属壁部８に沿って前記燃焼ガスの澱みが生じて、その澱んだ燃焼ガス中の一酸化炭素による前記金属壁部８の還元腐食を招きやすい。このために、二次燃焼領域Ｓの側壁部６における腐食が生ずると、耐火物９の腐食の場合には耐火物９の張り替えを要し、金属壁部８に腐食が生ずれば、この金属壁部８を冷却するボイラ水が二次燃焼領域Ｓ内に吹き出したり、ボイラの機能が低下するという問題を有している。
そこで、本発明のゴミ焼却炉は、上記の問題点を解決し、二次燃焼領域における側壁部の腐食を阻止し、クリンカ等の沈積物の除去作業の量を低減することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
〔本発明の特徴構成〕
本発明に係るゴミ焼却炉は、二次燃焼領域における側壁部に沿う燃焼ガスの澱みを防止する点に特徴を有するものであり、夫々に以下のような特徴を備えるものである。
【０００５】
上記の目的のための本発明のゴミ焼却炉の第１特徴構成は、請求項１に記載の如く、火炉の天井部に、上方に向けて燃焼ガスを案内する煙道への開口部を設けて、前記開口部を狭小部に形成し、前記煙道を、前記開口部の上方で拡大して二次燃焼領域を形成してあり、前記開口部又はその近傍に、二次燃焼用酸素含有ガスを前記燃焼ガスに向けて吹き込む二次燃焼用ノズルを設けてあるゴミ焼却炉において、前記開口部上方の流路拡大部における傾斜壁部に、前記燃焼ガスの澱みを阻止する気体を吹き込み可能な第一燃焼ガス拡散ノズルを備えた気体吹込機構を設け、前記気体吹込機構に、前記第一燃焼ガス拡散ノズル の先端部近傍の前記傾斜壁部に付着したクリンカを機械的に除去可能なクリンカ除去機構を設けてある点にある。
尚、請求項２に記載の如く、前記第１特徴構成における第一燃焼ガス拡散ノズルに、前記二次燃焼用ノズルへの二次燃焼用酸素含有ガスを供給する二次燃焼用ガス供給路を分岐接続してあることが好ましい（第２特徴構成）。
また、請求項３に記載の如く、前記第１特徴構成における第一燃焼ガス拡散ノズルに前記気体を供給する第一拡散ガス供給路を前記気体吹込機構に着脱自在に接続して、前記クリンカ除去機構を、前記気体吹込機構に装着取り外し可能に構成してあればさらによい（第３特徴構成）。
【０００６】
上記の目的のための本発明のゴミ焼却炉の第４特徴構成は、請求項４に記載の如く、火炉の天井部に、上方に向けて燃焼ガスを案内する煙道への開口部を設けて、前記開口部を狭小部に形成し、前記煙道を、前記開口部の上方で拡大して二次燃焼領域を形成してあり、前記火炉から前記二次燃焼領域に亘る領域の側壁部を耐火物で被覆してあり、前記開口部又はその近傍に、二次燃焼用酸素含有ガスを前記燃焼ガスに向けて吹き込む二次燃焼用ノズルを設けてあるゴミ焼却炉において、前記側壁部を被覆する前記耐火物の上端縁部に位置する上端側壁部に、その上端側壁部及びその上方に位置する金属壁部に沿う前記燃焼ガスの澱みを阻止する気体を吹き込み可能な第二燃焼ガス拡散ノズルを備えた気体吹込機構を設けてある点にある。
尚、請求項５に記載の如く、前記第４特徴構成における第二燃焼ガス拡散ノズルに、前記二次燃焼用ノズルへの二次燃焼用酸素含有ガスを供給する二次燃焼用ガス供給路を分岐接続してあることが好ましい（第５特徴構成）。
また、請求項６に記載の如く、前記第４特徴構成又は第５特徴構成における気体吹込機構に、前記二燃焼ガス拡散ノズルの先端部近傍の前記上端側壁部に付着したクリンカを機械的に除去可能なクリンカ除去機構を設けてあればなおよく（第６特徴構成）、請求項７に記載の如く、前記第６特徴構成における第二燃焼ガス拡散ノズルに前記気体を供給する第二拡散ガス供給路を前記気体吹込機構に着脱自在に接続して、前記クリンカ除去機構を、前記気体吹込機構に装着取り外し可能に構成してあればさらによい（第７特徴構成）。
【０００７】
〔特徴構成の作用及び効果〕
上記本発明に係るゴミ焼却炉によれば、側壁部に沿う燃焼ガスの澱みを防止することで、側壁部への飛灰やクリンカの沈積及び側壁部の腐食を防止でき、夫々に、以下のような独特の作用効果を奏する。
【０００８】
上記第１特徴構成によれば、開口部上方の傾斜壁部に第一燃焼ガス拡散ノズルを設けることで、前記傾斜壁部に沿う燃焼ガスの澱みを阻止でき、飛灰やクリンカの前記傾斜部への沈積を防止できる。また、仮に前記傾斜壁部への飛灰やクリンカの沈積が起ころうとしても、前記第一燃焼ガス拡散ノズルからの二次燃焼用酸素含有ガスの噴流によりこれらが吹き飛ばされて、前記傾斜壁部への前記飛灰やクリンカの沈積を防止できる。その結果、前記傾斜壁部の腐食を防止できるようになる。
また、例えば棒状体で突き外し、或いは、リーマ状の回転部材で欠き落とすことで、付着したクリンカを機械的に除去できるクリンカ除去機構を気体吹込機構に設けてあれば、前記流体によっては吹き飛ばせないほどにクリンカが付着しても、前記クリンカ除去機構によりこれを除去できてさらに好都合である。尚、前記第一燃焼ガス拡散ノズルを前記気体吹込機構に押し引き自在に取り付けておけば、前記第一燃焼ガス拡散ノズルを前記クリンカ除去機構としても機能させることが可能で、炉の操業中にクリンカの除去作業を行うことが出来て便利である。
尚、上記第２特徴構成のように構成すれば、二次燃焼用ガス供給路からの二次燃焼用酸素含有ガスの供給量を調節するだけで二次燃焼制御ができるから好都合である。
また、上記第３特徴構成のように、第一拡散ガス供給路を、前記気体吹込機構に着脱自在に接続してあることで、前記第一拡散ガス供給路を取り外した状態で前記第一燃焼ガス拡散ノズルの装着部位に前記クリンカ除去機構を装着できるから、簡単にクリンカ除去作業を行うことが出来る。
【０００９】
上記第４特徴構成によれば、二次燃焼領域の側壁部を保護する耐火物の上端縁部には段差があるために燃焼ガスの渦ができやすいが、気体吹込機構の備える第二燃焼ガス拡散ノズルからの二次燃焼用酸素含有ガスによりこの渦による前記燃焼ガスの澱みが阻止され、前記耐火物の上端縁への飛灰やクリンカの沈積が防止でき、さらに、前記燃焼ガスの滞留が阻止されるから、前記側壁部に沿う領域の燃焼ガスの完全燃焼を図ることができ、還元性を有する燃焼ガスの金属壁部との接触を防止して、前記金属壁部の還元腐食も防止できる。
尚、上記第５特徴構成のように構成すれば、上記第２特徴構成と同様に、二次燃焼用ガス供給路からの二次燃焼用酸素含有ガスの供給量を調節するだけで二次燃焼制御ができるから好都合である。
また、上記第６特徴構成によれば、上記第１特徴構成と同様に、クリンカ除去機構を、例えば棒状体で突き外し、或いは、前面或いは側面でクリンカを除去可能な回転部材で欠き落として、付着したクリンカを機械的に除去できるように構成して気体吹込機構に設けてあれば、前記流体によっては吹き飛ばせないほどにクリンカが付着しても、前記クリンカ除去機構によりこれを除去できてさらに好都合である。尚、前記第二燃焼ガス拡散ノズルを前記気体吹込機構に押し引き自在に取り付けておけば、前記第二燃焼ガス拡散ノズルを前記クリンカ除去機構としても機能させることが可能で、炉の操業中にクリンカの除去作業を行うことが出来て便利である。
また、上記第７特徴構成のように、第二拡散ガス供給路を、前記気体吹込機構に着脱自在に接続してあることで、前記第二拡散ガス供給路を取り外した状態で前記第二燃焼ガス拡散ノズルの装着部位に前記クリンカ除去機構を装着できるから、上記第３特徴構成と同様に、簡単にクリンカ除去作業を行うことが出来る。
【００１０】
【発明の実施の形態】
上記本発明のゴミ焼却炉の実施の形態の一例について、以下に、図面を参照しながら説明する。尚、前記従来の技術において説明した要素と同じ要素並びに同等の機能を有する要素に関しては、先の図３に付したと同一の符号を付し、詳細の説明の一部は省略する。
【００１１】
ゴミ焼却炉は、図１に示すように、火炉１の天井部２に、上方に向けて燃焼ガスを案内する煙道４への開口部３を設けて、前記開口部３を狭小部に形成し、前記煙道４を、前記開口部３の上方で拡大した流路拡大部５に二次燃焼領域Ｓを形成してあり、前記開口部３又はその近傍に、二次燃焼用酸素含有ガスを前記燃焼ガスに向けて吹き込む二次燃焼用ノズル１０を設けてあり、さらに、前記火炉１から前記二次燃焼領域Ｓに亘る領域の側壁部６を耐火物９で被覆してあり、その耐火物９の上端縁部９ａの上方に位置する側壁部６はボイラの水管で冷却する金属壁部８に構成してある。
【００１２】
前記流路拡大部５における開口部３の上方は傾斜壁部７に形成してあり、その傾斜壁部７に、前記燃焼ガスの澱みを阻止する気体を吹き込み可能な第一燃焼ガス拡散ノズル１２を設ける。また、前記耐火物９の上端縁部９ａに位置する上端側壁部６ａに、その上端側壁部６ａ及びその上方に位置する金属壁部８に沿う前記燃焼ガスの澱みを阻止する気体を吹き込み可能な第二燃焼ガス拡散ノズル１４を設ける。さらに、前記燃焼ガスの澱みを阻止する気体として二次燃焼用酸素含有ガスを用いるべく、前記第一燃焼ガス拡散ノズル１２に気体を供給する第一拡散ガス供給路１３及び前記第二燃焼ガス拡散ノズル１４に気体を供給する第二拡散ガス供給路１５には、前記二次燃焼用ノズル１０への二次燃焼用酸素含有ガスを供給する二次燃焼用ガス供給路１１を分岐接続する。
【００１３】
前記第一燃焼ガス拡散ノズル１２及び前記第二燃焼ガス拡散ノズル１４は、共に、前記煙道４の周方向に、適宜間隔をもって、夫々取り付けた側壁部６の側壁面に直交する方向に向けて複数配置する。このように周方向に沿って前記両燃焼ガス拡散ノズル１２，１４を適宜間隔で配置するれば、各燃焼ガス拡散ノズル１２，１４からの噴気を強くしなくても側壁部６に沿う燃焼ガスの澱みを阻止でき、また、前記傾斜壁部７上或いは前記上端縁部９ａ上に飛灰やクリンカが沈積することを防止できるのである。
【００１４】
〔別実施形態〕
上記実施の形態において示さなかった本発明に係るゴミ焼却炉の実施の形態について以下に説明する。
【００１５】
〈１〉上記実施の形態に於いては、火炉１の天井部２に、上方に向けて燃焼ガスを案内する煙道４の流路拡大部５への開口部３上方に形成された傾斜壁部７に、燃焼ガスの澱みを阻止する気体を吹き込み可能な第一燃焼ガス拡散ノズル１２を設け、前記火炉１から前記煙道４の流路拡大部５に形成される二次燃焼領域Ｓに亘る領域の側壁部６を被覆した耐火物９の上端縁部９ａの上方に位置する上端側壁部６ａに第二燃焼ガス拡散ノズル１４を設ける例について説明したが、前記第一燃焼ガス拡散ノズル１２または前記第二燃焼ガス拡散ノズル１４の何れか一方を省略することは可能である。炉の構造及び使用条件によって、必ずしも前記傾斜壁部７と前記耐火物９の上端縁部９ａとの両者に共に飛灰やクリンカが沈積するとは限らず、また、前記傾斜壁部７及び前記金属壁部８の両者が共に腐食するとも限らないからである。
【００１６】
〈２〉上記実施の形態に於いては、第一拡散ガス供給路１３及び第二拡散ガス供給路１５には、二次燃焼用ガス供給路１１を分岐接続する例について説明したが、前記両燃焼ガス拡散ノズル１２，１４の両者又は何れか一方には別途供給源に接続した拡散ガス供給路を設けて、別の気体を噴射するようにしてあってもよい。この場合に供給する気体は、酸素含有ガスではなく例えば燃焼排ガスのような不活性ガスであってもよい。尚、前記第二燃焼ガス拡散ノズル１４に供給する気体は、金属壁部８の還元腐食を防止する点からは、酸素含有ガスであることが好ましく、この場合には、上記実施の形態で説明したと同様に前記第二拡散ガス供給路１５には前記二次燃焼用ガス供給路１１から分岐接続してあることが燃焼制御を簡便化する点からは好ましい。
【００１７】
〈３〉上記実施の形態に於いては、第一燃焼ガス拡散ノズル１２及び第二燃焼ガス拡散ノズル１４を、煙道４の周方向に、適宜間隔をもって、夫々側壁部６に複数配置する例について説明したが、この配置間隔は任意であって、小間隔であってもよく、例えば周方向に二箇所というような大間隔であってもよい。小間隔の場合には、各燃焼ガス拡散ノズル１２，１４からの噴気量を少なくしても十分な拡散効果をもたらす。また、大間隔に配置すれば、噴気量を多くすることで燃焼ガスの拡散効果を高めることができる。
【００１８】
〈４〉上記実施の形態に於いては、第一燃焼ガス拡散ノズル１２及び第二燃焼ガス拡散ノズル１４を、煙道４の周方向に、夫々取り付けた側壁部６の側壁面に直交する方向に向けて複数配置する例について説明したが、これらの配置方向は必ずしも前記側壁面に直交していなくてもよく、例えば、図２に示すように、前記第一燃焼ガス拡散ノズル１２が傾斜壁部７の比較的上部に配置されている場合には、前記第一燃焼ガス拡散ノズル１２が燃焼ガスのやや上流側に向けて配置されていてもよく、前記第一燃焼ガス拡散ノズル１２が、前記傾斜壁部７の下端近傍即ち、火炉１の天井部２に形成された開口部３の近傍に配置されている場合には、前記第二燃焼ガス拡散ノズル１４を、前記燃焼ガスの下流側に向けて配置してあってもよい。また、例えば、図２に示したように、前記第二燃焼ガス拡散ノズル１４が耐火物９の上端縁部９ａに配置されている場合には、前記第二燃焼ガス拡散ノズル１４を前記燃焼ガスの下流側に向けて配置してあってもよく、逆に、前記第二燃焼ガス拡散ノズル１４が金属壁部８に配置されている場合には、これを前記燃焼ガスの上流側に向けて配置してあってもよい。
【００１９】
〈５〉前記気体吹込機構Ｂに、第一燃焼ガス拡散ノズル１２の先端部近傍の前記傾斜壁部に付着したクリンカを機械的に除去可能なクリンカ除去機構を設けてあってもよく、また、前記クリンカ除去機構を、第二燃焼ガス拡散ノズル１４の先端部近傍の上端側壁部に付着したクリンカを機械的に除去可能に構成してあってもよい。流体によっては吹き飛ばせないほどにクリンカが付着しても、前記クリンカ除去機構によりこれを除去できてさらに好都合である。尚、前記第一燃焼ガス拡散ノズル１２又は前記第二燃焼ガス拡散ノズル１４何れか一方或いは両者を前記気体吹込機構Ｂに押し引き自在に取り付けておけば、前記第一燃焼ガス拡散ノズル１２又は前記第二燃焼ガス拡散ノズル１４を前記クリンカ除去機構としても機能させることが可能で、炉の操業中にクリンカの除去作業を行うことが出来て便利である。
【００２０】
〈６〉上記〈５〉において、第一燃焼ガス拡散ノズル１２に気体を供給する第一拡散ガス供給路１３、或いは第二燃焼ガス拡散ノズル１４に前記気体を供給する第二拡散ガス供給路１５の何れか一方又は両者を前記気体吹込機構Ｂに着脱自在に接続して、クリンカ除去機構を、前記気体吹込機構Ｂに装着取り外し可能に構成してあってもよい。前記第一拡散ガス供給路１３或いは第二燃焼ガス拡散ノズル１４を取り外した状態で前記第一燃焼ガス拡散ノズル１２又は前記第二燃焼ガス拡散ノズル１４の装着部位に前記クリンカ除去機構を装着できるから、簡単にクリンカ除去作業を行うことが出来るようになる。
【００２１】
〈７〉尚、上記〈６〉の構成に代えて、前記第一燃焼ガス拡散ノズル１２を、それ自体の先端部でクリンカを突き外し、或いは、それを回転させることで前面或いは側面でクリンカを除去可能な構造に構成して、前記第一拡散ガス供給路１３を取り外した状態で前記第一燃焼ガス拡散ノズル１２を前記クリンカ除去機構として機能させるように構成してあってもよい。この点は前記第二燃焼ガス拡散ノズル１４についても同様で、前記第二燃焼ガス拡散ノズル１４を、それ自体の先端部でクリンカを突き外し、或いは、それを回転させることで前面或いは側面でクリンカを除去可能な構造に構成して、前記第二拡散ガス供給路１５を取り外した状態で前記第二燃焼ガス拡散ノズル１４を前記クリンカ除去機構として機能させるように構成してあってもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によって、二次燃焼領域における側壁部の腐食を阻止し、クリンカ等の沈積を防止できるようになった。
【００２３】
尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るゴミ焼却炉上方に設けた煙道の一例を示す要部縦断面図
【図２】 本発明に係るゴミ焼却炉上方に設けた煙道の他の例を示す要部縦断面図
【図３】 従来のゴミ焼却炉の上方に向けて形成された煙道を示す要部縦断面図
【符号の説明】
１ 火炉
２ 天井部
３ 開口部
４ 煙道
５ 流路拡大部
６ 側壁部
６ａ 上端側壁部
７ 傾斜壁部
８ 金属壁部
９ 耐火物
９ａ 上端縁部
１０ 二次燃焼用ノズル
１１ 二次燃焼用ガス供給路
１２ 第一燃焼ガス拡散ノズル
１３ 第一拡散ガス供給路
１４ 第二燃焼ガス拡散ノズル
１５ 第二拡散ガス供給路
Ｂ 気体吹込機構
Ｓ 二次燃焼領域

Claims (7)

1. 火炉（１）の天井部（２）に、上方に向けて燃焼ガスを案内する煙道（４）への開口部（３）を設けて、前記開口部（３）を狭小部に形成し、前記煙道（４）を、前記開口部（３）の上方で拡大して二次燃焼領域（Ｓ）を形成してあり、前記開口部（３）又はその近傍に、二次燃焼用酸素含有ガスを前記燃焼ガスに向けて吹き込む二次燃焼用ノズル（１０）を設けてあるゴミ焼却炉であって、
   前記開口部（３）上方の流路拡大部（５）における傾斜壁部（７）に、前記燃焼ガスの澱みを阻止する気体を吹き込み可能な第一燃焼ガス拡散ノズル（１２）を備えた気体吹込機構（Ｂ）を設け、
   前記気体吹込機構（Ｂ）に、前記第一燃焼ガス拡散ノズル （１２）の先端部近傍の前記傾斜壁部（７）に付着したクリンカを機械的に除去可能なクリンカ除去機構を設けてあるゴミ焼却炉。
2. 前記第一燃焼ガス拡散ノズル（１２）に、前記二次燃焼用ノズル（１０）への二次燃焼用酸素含有ガスを供給する二次燃焼用ガス供給路（１１）を分岐接続してある請求項１記載のゴミ焼却炉。
3. 前記第一燃焼ガス拡散ノズル（１２）に前記気体を供給する第一拡散ガス供給路（１３）を前記気体吹込機構（Ｂ）に着脱自在に接続して、前記クリンカ除去機構を、前記気体吹込機構（Ｂ）に装着取り外し可能に構成してある請求項１記載のゴミ焼却炉。
4. 火炉（１）の天井部（２）に、上方に向けて燃焼ガスを案内する煙道（４）への開口部（３）を設けて、前記開口部（３）を狭小部に形成し、前記煙道（４）を、前記開口部（３）の上方で拡大して二次燃焼領域（Ｓ）を形成してあり、前記火炉 （１）から前記二次燃焼領域（Ｓ）に亘る領域の側壁部（６）を耐火物（９）で被覆してあり、前記開口部（３）又はその近傍に、二次燃焼用酸素含有ガスを前記燃焼ガスに向けて吹き込む二次燃焼用ノズル（１０）を設けてあるゴミ焼却炉であって、
   前記側壁部（６）を被覆する前記耐火物（９）の上端縁部（９ａ）に位置する上端側壁部（６ａ）に、その上端側壁部（６ａ）及びその上方に位置する金属壁部（８）に沿う前記燃焼ガスの澱みを阻止する気体を吹き込み可能な第二燃焼ガス拡散ノズル（１４）を備えた気体吹込機構（Ｂ）を設けてあるゴミ焼却炉。
5. 前記第二燃焼ガス拡散ノズル（１４）に、前記二次燃焼用ノズル（１０）への二次燃焼用酸素含有ガスを供給する二次燃焼用ガス供給路（１１）を分岐接続してある請求項４記載のゴミ焼却炉。
6. 前記気体吹込機構（Ｂ）に、前記第二燃焼ガス拡散ノズル （１４）の先端部近傍の前記上端側壁部（６ａ）に付着したクリンカを機械的に除去可能なクリンカ除去機構を設けてある請求項４又は５に記載のゴミ焼却炉。
7. 前記第二燃焼ガス拡散ノズル（１４）に前記気体を供給する第二拡散ガス供給路（１５）を前記気体吹込機構（Ｂ）に着脱自在に接続して、前記クリンカ除去機構を、前記気体吹込機構（Ｂ）に装着取り外し可能に構成してある請求項６記載のゴミ焼却炉。

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