JP4010773B2

JP4010773B2 - 焼却炉

Info

Publication number: JP4010773B2
Application number: JP2001061161A
Authority: JP
Inventors: 良二鮫島; 知宣麻生; 仁秋山
Original assignee: Takuma Co Ltd
Current assignee: Takuma Co Ltd
Priority date: 2001-03-06
Filing date: 2001-03-06
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2021-03-06
Also published as: JP2002267131A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物等の被燃焼物を焼却する焼却炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、都市ごみ等の廃棄物の多くは焼却炉を含むごみ焼却プラントにより焼却処分されている。ここで、焼却炉として多く用いられている型式に、ストーカ式焼却炉がある。
【０００３】
図３には、従来のストーカ式焼却炉の概略構成が示されている。この焼却炉１００においては、被燃焼物としてのごみ１０１が投入されるホッパー１０２と、このホッパー１０２の下部からプッシャー１０３にて押し出されたごみ１０１を燃焼させるストーカ１０４と、このストーカ１０４の上方に炉壁１０５により画成される燃焼室１０６とが設けられ、この燃焼室１０６の下方には前記ストーカ１０４を通してその燃焼室１０６内に一次燃焼空気を供給する一次燃焼空気供給装置１０７が設けられ、前記ストーカ１０４の下流側には燃焼後の焼却灰を取り出す灰排出口１０８が設けられている。
【０００４】
前記ストーカ１０４は、通常、上流側から順に、乾燥ストーカ１０４ａ、燃焼ストーカ１０４ｂおよび後燃焼ストーカ１０４ｃより構成されており、各ストーカ１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃの下方には各ストーカに対応して一次燃焼空気供給装置１０７の各空気導管１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃがそれぞれ設けられている。なお、これら空気導管１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃには押込送風機１０７ｄから一次燃焼空気が供給される。また、前記燃焼室１０６は、一次燃焼空気によりストーカ１０４上のごみ１０１を燃焼させる一次燃焼室１０６ａと、この一次燃焼室１０６ａにて生成されたＣＯ等の未燃ガスや未燃物を、その上方の二次燃焼空気供給管１０９より供給される二次燃焼空気により燃焼させる二次燃焼室１０６ｂとから構成されている。
【０００５】
このような構成において、ホッパ１０２より投入されたごみ１０１は、プッシャー１０３にて順次乾燥ストーカ１０４ａ上に供給され、この乾燥ストーカ１０４ａ上において、下方から供給される一次燃焼空気と高温状態にある一次燃焼室１０６ａからの輻射熱により加熱・乾燥される。これにより、ごみ１０１中の水分や揮発分が蒸発するとともに、ＣＯ，ＨＣ等の未燃ガスが放出される。
【０００６】
この後、乾燥ストーカ１０４ａを通過して乾燥されたごみ１０１は、燃焼ストーカ１０４ｂ上で空気導管１０７ｂから供給される一次燃焼空気により燃焼され、この燃焼ストーカ１０４ｂの下流側において燃え切り点に達する。次いで、ごみ１０１は後燃焼ストーカ１０４ｃ上に送られ、この後燃焼ストーカ１０４ｃ上で空気導管１０７ｃから供給される一次燃焼空気により所謂おき燃焼をし、焼却灰が灰排出口１０８から取り出される。一方、ごみ１０１の焼却に伴い発生する未燃ガスや未燃物は、ストーカ１０４下方から供給される一次燃焼空気および二次燃焼室１０６ｂに供給される二次燃焼空気により完全燃焼した後、排ガス出口１１０から排出される。
【０００７】
ところで、この種の焼却炉の炉内は、ＣＯ等の未燃ガスが多い領域や、激しい燃焼によってＮＯ_Ｘの濃度が高くなっている領域や、過剰空気によって残存酸素が多く含まれる領域等が混在して不均一な状態になっていることから、前述のように二次燃焼空気を吹き込んだり、あるいは排気再循環ガスを吹き込んで炉内を混合・撹拌するようにしたり、更には炉内に吹き込む空気量等を調整することで、ＣＯ等の未燃ガスおよびＮＯ_Ｘの発生量を抑制することが行われている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、炉内に二次燃焼空気を吹き込む場合に、十分な撹拌効果を得るためには大量の二次燃焼空気を吹き込む必要があり、このために炉から排出される排ガス量が増えることになって、この焼却炉の下流側に配される排ガス処理設備等の大型化が避けられないという問題点がある。また、吹き込まれる二次燃焼空気の温度が低いために、この二次燃焼空気の吹込み位置周辺において燃焼ガス温度が低下し、ダイオキシン類等が再合成されるといった問題点もある。
【０００９】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、二次燃焼空気の温度を上げることによって燃焼を促進し、かつ炉内の撹拌効果も増大させて未燃ガスの完全燃焼を図るとともに、二次燃焼空気量も低減させて排ガスの排出量を抑制することのできる焼却炉を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【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、本発明による焼却炉は、
被燃焼物を一次燃焼空気により主燃焼させる一次燃焼室と、この一次燃焼室にて発生する未燃物を二次燃焼空気により完全燃焼させる二次燃焼室と、この二次燃焼室の上部に排ガス出口を介して連通される排ガス通路とを備える焼却炉において、
前記排ガス通路の８００〜９００℃の温度域に設けられ、この排ガス通路を通過する燃焼ガスの一部を引き抜く燃焼ガス取出し口と、
この燃焼ガス取出し口に連通する燃焼ガス排出管と、
この燃焼ガス排出管の下流端に設けられ、その燃焼ガス排出管により引き抜かれた燃焼ガスを導く集塵装置と、
この集塵装置の下流側に設けられ、その集塵装置にて除塵された後の燃焼ガスを還流する燃焼ガス還流管と、
この燃焼ガス還流管の途中に設けられ、押込送風機により供給される二次燃焼空気を予熱する空気予熱器と、
この空気予熱器にて予熱された二次燃焼空気を前記二次燃焼室に供給する二次燃焼空気供給管とを備える
ことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明によれば、二次燃焼室下流の排ガス通路の８００〜９００℃の温度域より燃焼ガス取出し口を介して引き抜かれた燃焼ガスが集塵装置に導かれ、この集塵装置にて除塵された後の燃焼ガスが空気予熱器に導かれ、二次燃焼室に供給される二次燃焼空気がその空気予熱器にて予熱されるように構成されているので、この空気予熱器によって二次燃焼室内に供給される二次燃焼空気の温度を例えば４００〜５００℃程度に上げることができる。したがって、二次燃焼室内での未燃物の燃焼を短時間で行うことができ、ダイオキシン類等の未燃ガスを完全分解することができる。また、吹き込まれる二次燃焼空気が高温であることから、吹込み速度を大きくすることができて燃焼室内での燃焼ガスの撹拌効果が大きく、かつ二次燃焼空気量も低減させて排ガスの排出量を抑制することができる。
【００１２】
本発明において、前記燃焼ガス還流管は、送風機を介してその下流端が酸性ガス除去装置の入口側に接続されるのが好ましい(第２発明)。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による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、本発明の一実施形態に係る焼却炉の概略構成図が示されている。
【００１５】
本実施形態の焼却炉１においては、被燃焼物としてのごみ２が投入されるホッパー３と、このホッパー３の下部からプッシャー４にて押し出されたごみ２を燃焼させるストーカ５と、このストーカ５の上方に炉壁６により画成される燃焼室７とが設けられ、この燃焼室７の下方には前記ストーカ５を通してその燃焼室７内に一次燃焼空気を供給する一次燃焼空気供給装置８が設けられ、前記ストーカ５の下流側には燃焼後の焼却灰を取り出す灰排出口９が設けられている。
【００１６】
前記ストーカ５は、上流側から順に、乾燥ストーカ５ａ、燃焼ストーカ５ｂおよび後燃焼ストーカ５ｃより構成されており、各ストーカ５ａ，５ｂ，５ｃの下方には各ストーカに対応して一次燃焼空気供給装置８の各空気導管８ａ，８ｂ，８ｃがそれぞれ設けられている。これら空気導管８ａ，８ｂ，８ｃには押込送風機８ｄから一次燃焼空気が供給される。また、各空気導管８ａ，８ｂ，８ｃには、一次燃焼空気の供給量を調整する調整ダンパ１０ａ，１０ｂ，１０ｃがそれぞれ設けられ、これら調整ダンパ１０ａ，１０ｂ，１０ｃが図示されないダンパ駆動装置によって開度調整されるようになっている。
【００１７】
前記燃焼室７は、一次燃焼空気によりストーカ５上のごみ２を燃焼させる一次燃焼室７ａと、この一次燃焼室７ａにて生成されたＣＯ等の未燃ガスや未燃物を、その上方の二次燃焼空気供給管１１より供給される二次燃焼空気により燃焼させる二次燃焼室７ｂとから構成されている。また、この二次燃焼室７ｂの上部はスラグスクリーン１２付きの排ガス出口を介して排ガス通路１３に連通されており、この排ガス通路１３を通して燃焼ガス（排ガス）が排出されるようになっている。
【００１８】
前記排ガス通路１３には、排ガスとの熱交換により熱回収するボイラ１４およびエコノマイザ１５が設置されるとともに、ボイラ１４の上流側にそのボイラ蒸気を過熱する一次過熱器１６が設置されている。ここで、一次過熱器１６は、高温腐蝕を防止するために、その入口蒸気温度が約２６０℃、出口蒸気温度が３００〜４００℃になるように設計されている。
【００１９】
前記スラグスクリーン１２の下流側の排ガス通路１３（８００〜９００℃の温度域）には燃焼ガス取出し口１７が設けられ、この燃焼ガス取出し口１７に連通する燃焼ガス排出管１８によって、前記排ガス通路１３を通過する燃焼ガスの一部を引き抜くようにされている。そして、この燃焼ガス排出管１８により引き抜かれた燃焼ガスはその排出管１８の下流端に連設される集塵装置１９に供給されるようになっている。さらに、この集塵装置１９の下流側は除塵後の燃焼ガスを還流する燃焼ガス還流管２０に接続され、この燃焼ガス還流管２０は、送風機２１を介してその下流端が、前記エコノマイザ１５の下流側に配される酸性ガス除去装置（バグフィルター）２２の入口側に接続されている。
【００２０】
前記燃焼ガス還流管２０の途中には空気予熱器（熱交換器）２３が介挿され、押込送風機２４により供給される二次燃焼空気をその空気予熱器２３に導くことによってその二次燃焼空気を予熱し、この予熱された二次燃焼空気を前記二次燃焼空気供給管１１を介して二次燃焼室７ｂに供給できるようにされている。
【００２１】
次に、前記集塵装置１９の一具体例について図２を参照しつつ説明する。なお、この集塵装置１９はこの構造に限定されるものではなく、他にいろいろな態様が可能である。
【００２２】
この集塵装置１９は、円筒状の胴部を有する外筒２５とその外筒２５の内側に同心円状に設けられる円筒状の内筒２６とを有するケーシング２７を備えている。このケーシング２７には、上部に蓋体２８が設けられ、この蓋体２８の外筒２５と内筒２６とに挟まれた部位に燃焼ガス導入口２９が設けられるとともに、内筒２６の内側部位に清浄ガスを導出する燃焼ガス導出口３０が設けられている。また、ケーシング２７の下部には蓋体３１が設けられるとともに、外筒２５と内筒２６とに挟まれた部位に断面逆三角形状の環状ホッパ３２が設けられている。
【００２３】
前記外筒２５と内筒２６との間には複数個の円筒状（もしくは角筒状）のセラミックフィルター３３が配されている。これらセラミックフィルター３３は、内筒２６の中心軸を中心として水平方向に放射状に、かつ上下方向に多段に配されている。また、このセラミックフィルター３３は、一端部（外側端部）が栓体によってその開口を閉止されて他端部（内側端部）のみが開口するようにされ、この開口が内筒２６の内側空間に連通するようにされている。
【００２４】
こうして、燃焼ガス導入口２９からダストを含む汚い燃焼ガス（排ガス）が導入されると、この燃焼ガスは各セラミックフィルター３３の細孔を通ってそのセラミックフィルター３３の内部空間に入り、ダストを濾過して清浄ガスとなってそのセラミックフィルター３３の開口端である内側端部から内筒２６の内側空間を通って燃焼ガス導出口３０から系外に排出される。なお、内筒２６の内側空間には、各セラミックフィルター３３内のガス通路に対向してパルス管３４が設けられており、このパルス管３４に逆洗用の空気が供給されることよって、セラミックフィルター３３の外表面や細孔内に付着したダストが定期的に逆洗される。また、この逆洗により生じたダストは環状ホッパ３２から図示されないコンベアによって系外に排出される。
【００２５】
このように構成される本実施形態の焼却炉１において、まずホッパー３から投入されたごみ２は、プッシャー４にて順次乾燥ストーカ５ａ上に供給され、この乾燥ストーカ５ａ上において、下方から供給される一次燃焼空気と高温状態にある一次燃焼室７ａからの輻射熱により加熱・乾燥される。これにより、ごみ２中の水分や揮発分が蒸発するとともに、ＣＯ，ＨＣ等の未燃ガスが放出される。
【００２６】
この後、乾燥ストーカ５ａを通過して乾燥されたごみ２は、燃焼ストーカ５ｂ上で空気導管８ｂから供給される一次燃焼空気により燃焼され、この燃焼ストーカ８ｂの下流側端部において燃え切り点に達する。次いで、ごみ２は後燃焼ストーカ５ｃ上に送られ、この後燃焼ストーカ５ｃ上で空気導管８ｃから供給される一次燃焼空気により所謂おき燃焼をし、焼却灰が灰排出口９から取り出される。一方、ごみ２の焼却に伴い発生する未燃ガスや未燃物は、ストーカ５下方から供給される一次燃焼空気および二次燃焼室７ｂに供給される二次燃焼空気により完全燃焼した後、排ガス出口を通って排ガス通路１３から排出される。
【００２７】
ここで、排ガス通路１３に設置されたボイラ１４においては、この排ガス通路１３を通過する燃焼ガスとの熱交換により蒸気が発生する。また、エコノマイザ１５においては、燃焼ガスからボイラ給水への熱吸収が行われる。さらに、ボイラ蒸気は一次過熱器１６により過熱され、必要に応じて二次過熱器（図示せず）にて過熱された後、図示されない発電タービンに供給される。
【００２８】
また、この焼却炉１において、スラグスクリーン１２の下流側の排ガス通路１３を通過する燃焼ガスは、その一部が燃焼ガス取出し口１７より抜き出されて集塵装置１９に供給され、この集塵装置１９にてその燃焼ガス中のダストが除去された後、空気予熱器２３を通過することによって熱回収により減温され、燃焼ガス還流管２０を通って酸性ガス除去装置２２の入口側に還流される。また、前記空気予熱器２３には二次燃焼空気が導かれ、この二次燃焼空気はその空気予熱器２３によって予熱された後に二次燃焼空気供給管１１より二次燃焼室７ｂに供給される。
【００２９】
本実施形態の焼却炉１によれば、二次燃焼室７ｂに供給される二次燃焼空気が空気予熱器２３にて４００〜５００℃程度に昇温されるので、二次燃焼室７ｂ内での未燃物の燃焼を短時間で行なうことができ、ダイオキシン類等の未燃ガスを完全分解することができる。また、二次燃焼空気の吹込み速度を大きくすることができ、これによって単位時間当たりの吹込み空気量を大きくすることができるので、二次燃焼室７ｂ内での燃焼ガスの撹拌効果を増大させることができる。また、低温の二次燃焼空気を吹き込む場合に比べて、吹込み空気量を少なくすることができるので、排ガスの排出量を抑制することができ、この結果下流側に配される排ガス処理装置のコンパクト化を図ることができる。
【００３０】
また、排ガス出口近傍の燃焼ガスが抜き出されることから、比較的小型の集塵装置１９にてダストの除去が可能であり、全体設備をコンパクトにすることができる。また、万一、集塵装置１９にトラブルがあった場合にも、その集塵装置１９を含むラインのみを締め切って、焼却炉１の運転を継続することができるという利点もある。
【００３１】
本実施形態においては、スラグスクリーン１２の下流側の燃焼ガスを抜き出すように構成したが、このスラグスクリーン１２の上流側の燃焼ガスを抜き出すようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る焼却炉の概略構成図である。
【図２】図２は、集塵装置の水平断面図（ａ）および外形並びに垂直断面図（ｂ）である。
【図３】図３は、従来の焼却炉の概略構成図である。
【符号の説明】
１焼却炉
２ごみ
３ホッパー
４プッシャー
５ストーカ
５ａ乾燥ストーカ
５ｂ燃焼ストーカ
５ｃ後燃焼ストーカ
６炉壁
７燃焼室
７ａ一次燃焼室
７ｂ二次燃焼室
８一次燃焼空気供給装置
９灰排出口
１１二次燃焼空気供給管
１２スラグスクリーン
１３排ガス通路
１４ボイラ
１５エコノマイザ
１６一次過熱器
１７燃焼ガス取出し口
１９集塵装置
２０燃焼ガス還流管
２２酸性ガス除去装置
２３空気予熱器

Claims

被燃焼物を一次燃焼空気により主燃焼させる一次燃焼室と、この一次燃焼室にて発生する未燃物を二次燃焼空気により完全燃焼させる二次燃焼室と、この二次燃焼室の上部に排ガス出口を介して連通される排ガス通路とを備える焼却炉において、
前記排ガス通路の８００〜９００℃の温度域に設けられ、この排ガス通路を通過する燃焼ガスの一部を引き抜く燃焼ガス取出し口と、
この燃焼ガス取出し口に連通する燃焼ガス排出管と、
この燃焼ガス排出管の下流端に設けられ、その燃焼ガス排出管により引き抜かれた燃焼ガスを導く集塵装置と、
この集塵装置の下流側に設けられ、その集塵装置にて除塵された後の燃焼ガスを還流する燃焼ガス還流管と、
この燃焼ガス還流管の途中に設けられ、押込送風機により供給される二次燃焼空気を予熱する空気予熱器と、
この空気予熱器にて予熱された二次燃焼空気を前記二次燃焼室に供給する二次燃焼空気供給管とを備える
ことを特徴とする焼却炉。
前記燃焼ガス還流管は、送風機を介してその下流端が酸性ガス除去装置の入口側に接続されることを特徴とする請求項１に記載の焼却炉。