JP4332768B2 - 廃棄物燃焼装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温に加熱された燃焼炉内にごみ等の廃棄物を投入して焼却する廃棄物燃焼装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の廃棄物燃焼装置は、燃焼炉の下流側にボイラを設け、ボイラで発生した圧力の高い蒸気を蒸気タービンに送って発電を行っている。
【０００３】
図３は従来の廃棄物燃焼装置を示す図である。図において、ａは廃棄物燃焼炉、ｂはごみ投入用ホッパ、ｃは燃焼用空気である。ｄは廃棄物燃焼炉ａの下流側に設けたボイラである。ｅはボイラドラム、ｆは廃棄物（ごみ）、ｇは燃焼排ガス、ｈは焼却灰である。
【０００４】
廃棄物燃焼炉ａから発生する燃焼排ガスｇには、塩化水素などの腐食性物質が含まれるため、蒸気温度を３００℃以上に上げると、ボイラｄの配管が高温腐食してしまうので、３００℃以上に上げることができず、プラント全体の熱効率が低い。
【０００５】
一方、ごみ等の廃棄物は燃焼炉ａ内で急激に燃焼するため不完全燃焼が生じてダイオキシンが発生する。このダイオキシンの発生量を低減させるには、燃焼炉ａ内での燃焼温度の高温化と、燃焼排ガスｇを急速冷却してダイオキシンの再合成反応が起きるとされる３００〜４００℃での滞留時間を短くすることが重要である。
【０００６】
そこで、図示しない他の廃棄物燃焼装置では、ダイオキシンの発生量を低減化させるため、燃焼排ガスに同伴されている未燃固形物や不完全燃焼ガスを燃焼室内で二次燃焼させることによって完全燃焼させたり、燃焼排ガス排出側の下流側に、たとえば、活性炭吸着方式を利用した排ガス処理設備を設けてダイオキシンの除去を行うようにしている。
【０００７】
また、二次燃焼空気を高温化するため、貫流形式の熱交換器（たとえば、シェルアンドチューブ式）や金属の伝熱蓄熱体を有する回転蓄熱式熱交換器を介して高温の燃焼排ガスと低温の二次燃焼空気とを熱交換し、二次燃焼空気を予熱して燃焼室に吹き込むことが行われている。
【０００８】
さらに、ダイオキシンの再合成を防止するため、燃焼排ガスを冷却するのに水噴霧型ガス冷却器を使用しているものもある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の廃棄物燃焼装置では、ボイラの配管が燃焼排ガスによって高温腐食してしまうので、３００℃以上に上げることができず、プラント全体の熱効率が低い。また、貫流形式の熱交換器や金属の伝熱蓄熱体を有する回転蓄熱式熱交換器では、高温の燃焼排ガスの入口と出口、低温の二次燃焼空気の出口と入口の温度勾配をあまり大きくとることができないので、燃焼室に吹き込む二次燃焼空気の高温化と燃焼排ガスの急速冷却には限界がある。しかも、水噴霧による燃焼排ガスの冷却では、冷却速度が２００℃／ｓ程度で、ダイオキシンの再合成を完全に防止することはできないし、水処理上にも問題がある。そのため、排ガス処理設備に大きな負荷がかかるという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記のような問題点を解決するために創案されたもので、高温の燃焼排ガスの排熱をセラミックス製の熱交換器により十分回収して二次燃焼空気を高温化し、その二次燃焼空気によりボイラで蒸気を発生させた後、燃焼室に供給して燃焼室内の高温燃焼化を図るとともに、燃焼排ガスを急速冷却してダイオキシン再合成量の低減化を図ることができる廃棄物燃焼装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の廃棄物燃焼装置によれば、高温に加熱された燃焼炉内にごみ等の廃棄物を投入して焼却する廃棄物燃焼装置であって、燃焼炉から排出される燃焼排ガスと燃焼室に供給する二次燃焼空気とをハニカム状セラミックス製の蓄熱体を有する回転蓄熱式熱交換器を介して熱交換し、熱交換器により加熱した二次燃焼空気を、二次燃焼空気供給菅の中間に配置したボイラを経由して燃焼炉内の燃焼室に供給するとともに、燃焼排ガスを熱交換器により急速冷却して排出するものである。
【００１２】
二次燃焼空気供給管を燃焼炉の接線方向に連結し、二次燃焼空気を燃焼炉内で旋回させるようにするのが好ましい。
【００１３】
次に本発明の作用を説明する。本発明の廃棄物燃焼装置によれば、燃焼炉内から排出される高温の燃焼排ガスと燃焼室に供給する二次燃焼空気とをハニカム状セラミックス製の回転蓄熱式熱交換器を介して熱交換し、高温の二次燃焼空気を二次燃焼空気供給管の中間に配置したボイラを経由して燃焼室内に供給するので、ボイラの配管を高温腐食から守ることができ、蒸気の高温化によりプラント全体の熱効率を向上することができる。また、高温の二次燃焼空気を燃焼室内に供給するので、燃焼排ガスに同伴されている未燃固形物や不完全燃焼ガスを完全燃焼させることができるとともに、燃焼炉内で発生したダイオキシンを燃焼室内の高温雰囲気で分解する。しかも、高温の燃焼排ガスは、高温部と低温部の温度勾配が非常に大きいハニカム状セラミックス製の蓄熱体を有する回転蓄熱式熱交換器によって急速冷却されるので、ダイオキシンの再合成が防止される。燃焼排ガスは、図示しない下流側に設けた燃焼排ガス処理設備を経由して放出するが、燃焼排ガスのダイオキシン濃度が低いので、燃焼排ガス処理設備への負荷の低減化を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の１実施形態について、図面に基づいて説明する。図１は本発明の廃棄物燃焼装置の断面図であり、図２は図１に関連するハニカム状アルミナセラミックス製の蓄熱体を有する回転蓄熱式熱交換器の斜視図である。図において、１はごみ等の廃棄物を燃焼する燃焼炉である。１ａは燃焼炉１の一次燃焼室、１ｂは二次燃焼室である。２、２ａは廃棄物の燃焼によって発生した約８００℃の高温の燃焼排ガスで、燃焼炉１の一次燃焼室１ａ、一次燃焼室１ａと二次燃焼室１ｂの中間で、二次燃焼空気供給管６ａの中間に配置したボイラ９を経由して供給された二次燃焼空気５ｂにより未燃固形物や不完全燃焼ガスを再燃焼して二次燃焼室１ｂを昇温し、燃焼炉１の上部に設けた燃焼排ガス排出管３、３ａ、３ｂを通って燃焼排ガス２ｂとして下流側に排出される。４は燃焼排ガス排出管３、３ａ間に介在して設けたサイクロンである。７は燃焼排ガス排出管３ａ、３ｂ間および二次燃焼空気供給管６、６ａ間に介在して設けた回転蓄熱式熱交換器である。
【００１５】
回転蓄熱式熱交換器７は、図２に示すように、筒体７ａの左右の面に燃焼排ガス排出管３ａと３ｂおよび二次燃焼空気供給管６と６ａを連結している。筒体７ａの中間にはハニカム状アルミナセラミックス製の蓄熱体７ｂが内装されており、筒体７ａの右面に設けたモータ８により軸８ａを中心として矢印Ａ方向に回転する。蓄熱体７ｂの回転速度は、ほぼ１ｒｐｍである。７ｃは筒体７ａ内の蓄熱体７ｂの左右に配設した分離板で、筒体７ａ内に送給された燃焼排ガス２ａと二次燃焼空気供給管６ａへ供給する二次燃焼空気５および筒体７ａ内に送給された二次燃焼空気５と燃焼排ガス排出管３ｂへ排出する燃焼排ガス２ａとを分離する。燃焼排ガス２ａおよび二次燃焼空気５は、筒体７ａ内に送給され、この回転蓄熱体７ｂを通過して熱交換される。なお、二次燃焼空気供給管６ｂを燃焼炉１の接線方向に連結して二次燃焼空気５ｂを燃焼炉１の接線方向から導入すると二次燃焼空気５ｂを燃焼炉１内で旋回させるので、二次燃焼空気５ｂの滞留時間を延長することができる。
【００１６】
ボイラ９は、二次燃焼空気供給管６ａと燃焼炉１間に介在して配置されている。１０はボイラ９のボイラ水管で、一端を給水管１１に接続し、他端を蒸気管１３に接続している。１２は給水である。１４は蒸気タービンであり、１４ａは発電機である。１５はサイクロン４で燃焼排ガス２から分離された飛灰である。
【００１７】
次に実施形態に基づく作用について述べる。本発明の廃棄物燃焼装置によれば、燃焼炉１内から排出される約８００℃の高温の燃焼排ガス２と燃焼室１ａ、１ｂに供給する二次燃焼空気５とをハニカム状セラミックス製の回転蓄熱式熱交換器７を介して熱交換し、高温の二次燃焼空気５ａを二次燃焼空気供給管６ａの中間に設けたボイラ９を経由して燃焼炉１内の燃焼室１ａ、１ｂに供給するので、蒸気温度を高くしてもボイラ９の配管を高温腐食から守ることができ、プラント全体の熱効率を向上することができる。また、高温の二次燃焼空気５ａを燃焼炉１内の一次燃焼室１ａと二次燃焼室１ｂの中間に供給するので、燃焼排ガス２に同伴されている未燃固形物や不完全燃焼ガスを完全燃焼させることができるとともに、燃焼炉１内で発生したダイオキシンを二次燃焼室１ｂの高温雰囲気で分解する。しかも、高温の燃焼排ガス２は、高温部と低温部の温度勾配が非常に大きいハニカム状セラミックス製の蓄熱体７ｂを有する回転蓄熱式熱交換器７によって急速冷却されるので、ダイオキシンの再合成が防止される。燃焼排ガス２は、図示しない下流側に設けた燃焼排ガス処理設備を経由して放出するが、燃焼排ガス２のダイオキシン濃度が低いので、燃焼排ガス処理設備への負荷の低減化を図ることができる。
【００１８】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、たとえば、燃焼炉は流動層式でもストーカ式でもよく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更し得ることは勿論である。
【００１９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、燃焼排ガス排出管および二次燃焼空気供給管の中間に設けたハニカム状セラミックス製の回転蓄熱式熱交換器により、二次燃焼空気を高温化して二次燃焼空気供給管の中間に配置したボイラを経由して燃焼室内へ供給するので、蒸気温度を高温化してもボイラの配管を高温腐食から守ることができ、プラント全体の熱効率を向上することができる。また、燃焼炉内で発生したダイオキシンを高温の二次燃焼空気の吹き込みにより燃焼室内の高温雰囲気で分解するとともに、燃焼排ガスを急速冷却してダイオキシンの再合成を防止することによりダイオキシンの排出を大幅に低減することができるなどの優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による廃棄物燃焼装置の断面図である。
【図２】図１に関連ある回転蓄熱式熱交換器の斜視図である。
【図３】従来の廃棄物燃焼装置の斜視図である。
【符号の説明】
１ 廃棄物燃焼炉
１ａ 一次燃焼室
１ｂ 二次燃焼室
２、２ａ、２ｂ 燃焼排ガス
３、３ａ、３ｂ 燃焼排ガス排出管
４ サイクロン
５、５ａ、５ｂ 二次燃焼空気
６、６ａ 二次燃焼空気供給管
７ 回転蓄熱式熱交換器
７ａ 筒体
７ｂ 蓄熱体
７ｃ 分離板
８ モータ
９ ボイラ
１０ ボイラ水管
１４ 蒸気タービン
１４ａ 発電機

Claims (2)

1. 高温に加熱された燃焼炉１内にごみ等の廃棄物を投入して焼却する廃棄物燃焼装置であって、燃焼炉１から排出される燃焼排ガス２と燃焼室に供給する二次燃焼空気５とをハニカム状セラミックス製の蓄熱体を有する回転蓄熱式熱交換器７を介して熱交換し、熱交換器７により加熱した二次燃焼空気５aを、二次燃焼空気供給管６aの中間に配置したボイラ９を経由して燃焼炉内の一次燃焼室１ａと二次燃焼室１ｂとの間に供給して、一次燃焼室内で発生したダイオキシンを分解するように二次燃焼室１ｂ内を高温雰囲気にするとともに、燃焼排ガス２を熱交換器７により、ダイオキシンが再合成しないように急速冷却して排出することを特徴とする廃棄物燃焼装置。
2. 二次燃焼空気供給管を燃焼炉の接線方向に連結し、二次燃焼空気を燃焼炉内で旋回させるようにした請求項１記載の廃棄物燃焼装置。

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