JP4236593B2

JP4236593B2 - ごみ焼却炉

Info

Publication number: JP4236593B2
Application number: JP2004008577A
Authority: JP
Inventors: 義晴吉田; 俊行泉; 典生山本; 一廣遠山; 稔朗永森; 俊彦安田; 祥子重政; 通孝古林; 茂男冨山
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2004-01-16
Filing date: 2004-01-16
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2024-01-16
Also published as: JP2005201548A

Description

本発明は、ごみ焼却炉に関し、特に二次空気の噴出部に関するものである。

一般に、ごみ焼却炉でごみを燃焼させた際に発生する燃焼ガス中には、ダイオキシン類の前駆物質である一酸化炭素、炭化水素、煤などの未燃分が含まれており、有害なダイオキシン類の発生を抑制するためには、未燃分を完全燃焼させる必要がある。

ところで、従来、未燃分を完全燃焼させるのに、燃焼に必要な酸素を含む空気を二次空気として二次燃焼室内に噴出させて、燃焼ガスを十分に攪拌（混合）させるという方法が用いられている。

例えば、図４および図５に示すように、燃焼室５２およびこの燃焼室５２の直ぐ上方に二次燃焼室５３が設けられた炉本体５１の二次燃焼室５３の下部すなわち燃焼室５２と二次燃焼室５３との境界部分における前壁部５１ａおよび後壁部５１ｂには、二次空気噴出ノズル５４が所定間隔おきに複数個ずつ設けられるとともに、噴出される空気が燃焼室５２の中心を向くようにこれらノズル５４は斜め下方に向けられていた（例えば、特許文献１参照）。

そして、さらにこのような二次空気噴出ノズル５４の配置では、空気の攪拌が十分ではないため、二次空気噴出ノズル５４を、上下方向に複数個配置したものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特公平６−５６２５５号公報（図１参照）特開２００３−１７２５０８

ところで、炉の負荷変動によって二次空気の量を変化させる必要があり、上述したように二次燃焼室の壁面に二次空気噴出ノズル５４を設けた場合、負荷の減少により二次空気量が減少すると、二次空気の貫通力が減少して未燃ガスと二次空気との攪拌（混合）が十分に行われないという問題がある。

また、二次空気噴出ノズルを燃焼ガスの流れ方向に沿って複数段に配置し、旋回流により未燃ガスと二次空気との攪拌を行う場合においても、旋回流の中心部に未燃ガスの吹き抜けが発生し、局所的に混合不良の箇所が発生するという問題がある。なお、攪拌を改善するために、ノズルからの噴出速度を上げて貫通力を強くすることも考えられるが、速度を上げれば上げる程、主流が当該噴出ノズルに吸い寄せられて壁面側に偏流する。また、噴出ノズルの下流に逆流領域が形成されるなどの問題も生じる。したがって、実質的な燃焼室の容積が低下し、また冷却された壁面近傍を主流が流れるため、主流が過度に冷却されて燃焼反応が阻害されることになる。

そこで、本発明は、二次燃焼室内にて燃焼ガスを十分に且つ燃焼ガスの流れに悪影響を与えることなく攪拌（混合）を行い得るごみ焼却炉を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係るごみ焼却炉は、燃焼室の上方に二次燃焼室が設けられてなる炉本体の上記二次燃焼室を形成する前壁部の幅方向の中心位置で且つ上下において所定間隔おきに、水平方向で二次空気を噴出させる二次空気噴出ノズルを複数個設けるとともに、上記二次燃焼室の上部における左右の各二次燃焼室部分の中心部において、燃焼ガスの流れとは逆方向に二次空気を噴出させる二次空気噴出管をそれぞれ設け、
さらに上記各二次空気噴出管を、壁部の上部から二次燃焼室内の中心に水平方向で突出するように設けるとともに、その先端部を所定高さ分だけ９０°下方に曲げて二次空気の噴出口が下方に向くようにしたものである。

また、請求項２に係るごみ焼却炉は、請求項１に記載の焼却炉における二次空気噴出ノズルを上下方向で所定間隔おきに複数個設けたものである。
また、請求項３に係るごみ焼却炉は、請求項１または２に記載の焼却炉における二次空気噴出管の先端部に噴出口を複数形成したものである。

また、請求項４に係るごみ焼却炉は、請求項１乃至３のいずれかに記載の焼却炉における二次空気の一部または全部を燃焼排ガスとしたものである。
さらに、請求項５に係るごみ焼却炉は、請求項１乃至３のいずれかに記載の焼却炉における二次空気に水蒸気を混入させたものである。

上記の各構成によると、二次燃焼室内において前壁部の中間位置で且つ後壁部側に向って二次空気を噴出するとともにその中央部において上方から下方にも二次空気を噴出させて燃焼ガスを攪拌するようにしているので、噴出速度をあまり早くしなくても、燃焼室内にて発生した燃焼ガスを十分に攪拌することができる。このように、燃焼ガスが十分に攪拌されると、未燃分の完全燃焼が促進されて、ダイオキシン類の前駆物質、例えば一酸化炭素の濃度の低減化を図ることができる。

［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態に係るごみ焼却炉を、図１および図２に基づき説明する。
このごみ焼却炉は、例えばストーカ式のもので、図１に示すように、炉本体１の底部には、一端側から他端側に向って、すなわち前方から後方に向って、給じん部２、乾燥段火格子部３、燃焼段火格子部４および後燃焼段火格子部５が設けられ、また燃焼段火格子部４の直ぐ上方には、主燃焼域となる燃焼室６が形成されるとともに、この燃焼室６の上方には、二次燃焼域となる水平断面が四角形状（例えば、略正方形状）の二次燃焼室７が形成されている。燃焼ガスの流れ方向を基準にすると、燃焼室６の下流側に（上方に）二次燃焼室７が配置されていると言える。また、二次燃焼室７の上方には、当該二次燃焼室７にて燃焼された排ガスを排出する排ガス排出路（図示せず）が連設されており、炉本体１底部の後燃焼段火格子部５の後方側には、燃焼後の灰が排出される灰排出口８が設けられている。なお、図示しないが、排ガス排出路の下流側には、集塵装置、煙突などが設けられている。

そして、上記二次燃焼室７を形成する前壁部１ａの幅方向における中間位置（中心位置）で且つ上下において（鉛直方向に沿って）所定間隔おきで複数個（例えば、３個で、３段ともいう）でもって、二次空気（大気である）を噴出させる二次空気噴出ノズル１１が配置されるとともに、当該二次燃焼室７の上部の中心部（中央部の一例）において、二次空気を燃焼ガスの流れに対して逆方向、すなわち下向きに噴出させる二次空気噴出管１２が、例えば中心位置の左右両側に一対（２本）設けられている。

これら二次空気噴出管１２は、例えば前壁部１ａの上部から二次燃焼室７内の中心に、正確には、二次燃焼室７の上部の左右部分である各二次燃焼室部分の中心部に、水平方向で突出するように設けられるとともに、その先端部は、所定高さ分だけ９０°下方に曲げられて、二次空気の噴出口１２ａが下方に向くようにされている。この場合、各二次空気噴出管１２においては、その先端の開口部が噴出口１２ａとされるため、噴出口１２ａが１つだけ設けられていることになる。なお、二次空気噴出管１２の設置本数および設置壁面については、適宜、変更し得るものである。

上記構成において、炉本体１の燃焼室６内に投入されたごみは、各火格子部３〜５上にて、その下方から供給される燃焼空気（一次空気である）により燃焼され、燃焼ガスを発生する。そして、この燃焼ガス中の未燃ガスは、二次燃焼室７の前壁部１ａに設けられた各二次空気噴出ノズル１１および二次空気噴出管１２の先端部に設けられた噴出口１２ａから噴出される二次空気と攪拌（混合）されて燃焼される。

このとき、上下に複数個（複数段に亘って）設けられた各二次空気噴出ノズル１１から中心部に向って勢いよく噴出された二次空気ａにより、左右において逆方向の燃焼ガスの旋回流ｂが形成されて未燃ガスと二次空気とが十分に攪拌（混合）され、また二次空気噴出管１２より上方から下方に向って噴出された二次空気ｃにより、二次燃焼室７の中央部では下降流が形成されるため、下方から上方への燃焼ガスの吹き抜け現象が阻止される。

このように、二次燃焼室７内において上下複数箇所から前後方向（水平方向）に二次空気を噴出するとともに上方から下方にも二次空気を噴出して燃焼ガスを攪拌するようにしているので、噴出速度をあまり早くしなくても（具体的に説明すれば、水平方向に複数本の二次空気噴出管を前後壁部間に架け渡した場合に比べて、流路断面積もそれ程狭くならないので燃焼ガスの通過速度が早くなり過ぎることがない）、燃焼室６（および／または二次燃焼室７）内にて発生した燃焼ガスを十分に攪拌することができる。燃焼ガスが十分に攪拌されると、未燃分の完全燃焼が促進されて、ダイオキシン類の前駆物質、例えば一酸化炭素の濃度の低減化を図ることができる。

ここで、一酸化炭素の等濃度面を、本実施の形態に係る場合と従来例に係る場合とで比較した結果を図２の（ａ）および（ｂ）に示しておく。図２から分かるように、その等濃度面（１００ｐｐｍ，１０ｐｐｍ）が、本実施の形態に係る方（ａ）が、従来例に係るもの（ｂ）よりも低い位置に現れており、一酸化炭素が早い段階で減少していることが分かる。なお、１ｐｐｍの濃度面についても図示しておく。また、二次燃焼室７出口での一酸化炭素の濃度（平均値と最高値）を比較すると、本実施の形態に係る場合では、２．６ｐｐｍと１１．３ｐｐｍであったのに対し、従来例に係る場合では、２１．３ｐｐｍと８２．３ｐｐｍであった。

また、上記説明においては、二次空気噴出管１２の先端部に１つの噴出口１２ａを設けたものとして説明したが、例えば図３に示すように、二次空気噴出管１２の先端部に、複数（例えば、４つ）の噴出口１２ａを形成してもよい。この構成により、未燃ガスと二次空気との攪拌を促進し得るとともに、燃焼ガスの吹き抜けをより確実に防止することができる。

なお、二次空気噴出ノズルの個数および噴出方向については、上記以外にも種々の配置形態が考えられ（例えば、ノズルを前壁部の適当な高さ位置で１箇所に設けることもできる）、とにかく、周囲に二次空気を噴出させて、燃焼ガスをより効果的に攪拌させ得るものであればどのような配置でもよい。

ところで、上記実施の形態においては、二次空気噴出ノズルおよび二次空気噴出管から二次空気を噴出するように説明したが、例えば当該二次燃焼室から排出された燃焼排ガスを、二次空気に混入させるようにしてもよく、また場合によっては、二次空気の替わりに、すなわち全部を燃焼排ガスとしてもよい。さらに、二次空気に水蒸気を混入させてもよい。

本発明の実施の形態に係るごみ焼却炉の概略構成を示す斜視図である。同ごみ焼却炉での燃焼室における一酸化炭素の等濃度面を示す斜視図で、（ａ）は本発明に係るもので、（ｂ）は従来例に係るものである。同ごみ焼却炉の変形例の概略構成を示す斜視図である。従来例のごみ焼却炉の概略構成を示す断面図である。図４のＡ−Ａ断面図である。

符号の説明

１炉本体
６燃焼室
７二次燃焼室
１１二次空気噴出ノズル
１２二次空気噴出管
１２ａ噴出口

Claims

燃焼室の上方に二次燃焼室が設けられてなる炉本体の上記二次燃焼室を形成する前壁部の幅方向の中心位置で且つ上下において所定間隔おきに、水平方向で二次空気を噴出させる二次空気噴出ノズルを複数個設けるとともに、上記二次燃焼室の上部における左右の各二次燃焼室部分の中心部において、燃焼ガスの流れとは逆方向に二次空気を噴出させる二次空気噴出管をそれぞれ設け、
さらに上記各二次空気噴出管を、壁部の上部から二次燃焼室内の中心に水平方向で突出するように設けるとともに、その先端部を所定高さ分だけ９０°下方に曲げて二次空気の噴出口が下方に向くようにしたことを特徴とするごみ焼却炉。
二次空気噴出ノズルを上下方向で所定間隔おきに複数個設けたことを特徴とする請求項１に記載のごみ焼却炉。
二次空気噴出管の先端部に噴出口を複数形成したことを特徴とする請求項１または２に記載のごみ焼却炉。
二次空気の一部または全部を燃焼排ガスとしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のごみ焼却炉。
二次空気に水蒸気を混入させたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のごみ焼却炉。