JP6116545B2 - 焼却炉における燃焼運転方法 - Google Patents
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Description
(1)乾燥段上部天井壁から供給される再循環排ガスの供給角度が乾燥段上部天井壁の角度よりも小さいこと;
(2)乾燥段上部天井壁からの再循環排ガス供給位置(供給位置が複数段になっている場合には最下段の位置)と火格子との距離h(垂直方向)が3500mm以下であること;
(3)後壁から供給される再循環排ガスの供給角度が後燃焼段天井壁の角度よりも小さいこと;
(4)後壁からの再循環排ガス供給位置(供給位置が複数段になっている場合には最下段の位置)と火格子との距離h’(垂直方向)が700mm以上であること;
(5)後燃焼段天井壁と後壁からの再循環排ガスの供給位置(供給位置が複数段になっている場合には最上段の位置)との距離h”が150mm以上であること;
(6)乾燥段上部天井壁からの再循環排ガスの供給方向に沿った延長線と後壁からの再循環排ガスの供給方向に沿った延長線とが交差する交点xが二次燃焼室の仕切壁に沿って延長する垂直面を基準としてこれより前壁側に位置するように両壁から再循環排ガスの供給位置および供給角度を調整すること;
(7)乾燥段上段天井壁からの再循環排ガスのガス流速が70m/s以下であること;
(8)後壁からの再循環排ガスのガス流速について、後壁から供給される再循環排ガスのうち最も速いものの流速が40〜100m/sであること;および
(9)排ガス再循環比率が15.0%よりも高いこと
の全要件を満たすように乾燥段上部天井壁および後壁から再循環排ガスを供給し、これにより一次燃焼室内に循環流が形成される、方法である。
図1は、都市ごみ等のごみを焼却するための焼却炉を示す概略構成図である。
1.計算条件
1.1 計算対象炉
本実施例において、図1に概略を示す水平ストーカ炉(焼却規模:150t/d)を対象とし、再循環排ガスの供給位置を変更した条件について計算を行った。比較例1、2−1、2−2、3−1および3−2および実施例1−1、1−2、2−1および2−2における共通の計算条件を表1Aに示し、比較例4−1、4−2および4−3および実施例3−1および3−2における共通の計算条件を表1Bに示す。
比較例1として従来の方式で再循環排ガスおよび二次空気を供給した。図2に、比較例1における再循環排ガスおよび二次空気の供給位置を示す。図中、下側が再循環排ガスの供給口、上側が二次空気の供給口である。
比較例2は、比較例1の供給位置に加えて、一次燃焼室の後燃焼段上部天井壁からも再循環排ガスを供給した場合である。比較例2の計算条件を表2に示し、再循環排ガスの供給位置を比較例2−1および2−2について図3に示す。なお、二次空気に関する計算条件は比較例1と同じである。
比較例3は、比較例1の供給位置に加えて、後壁からも再循環排ガスを供給した場合である。比較例3の計算条件を表3に示し、再循環排ガスの供給位置を図4に示す。
実施例1は、一次燃焼室の乾燥段上部天井壁および後壁から再循環排ガスを供給した場合である。実施例1の再循環排ガスに関する計算条件を表4に示し、再循環排ガスの供給位置を図5に示す。
実施例2は、一次燃焼室容積を増加させ、一次燃焼室の乾燥段上部天井壁および後壁から再循環排ガスを供給した場合である。実施例2の一次燃焼室形状に関する計算条件を表5に、再循環排ガスに関する計算条件を表6に示し、再循環排ガスの供給位置を図6に示す。
比較例1〜2の計算結果を下記表7に示す。
再循環排ガスの流量分配比[後燃焼段上部天井壁/出口]を0/100(比較例1)から40/60(比較例2−2)、50/50(比較例2−1)に上げるにしたがって、炉出口NOは増加した。これは、後燃焼段上部天井壁から供給した再循環排ガスが一次燃焼室出口仕切壁側の二次空気と合流し、その部分で燃焼が急激に進行したためである。
後燃焼段上部天井壁から再循環排ガスを供給すると、仕切壁側の二次空気と合わさって、この付近で局所燃焼が起こる。そのため、この方式では炉出口NOの低減は図れない。
比較例3、実施例1の計算結果を下記表8に示す。
再循環排ガスの流量分配比[後壁/出口]を0/100(比較例1)から40/60(比較例3−2)、50/50(比較例3−1)に上げるにしたがって、炉出口NOは108ppmから63ppmまで減少した。これは、再循環排ガスを後壁から供給することで、ごみ層からの燃焼排ガスが後壁側に引き寄せられるようになり、その結果、後燃焼後段上部の空間も燃焼空間として有効に活用されたためである。
再循環排ガスを乾燥段上部天井壁と後壁から供給することにより、炉出口NOは42ppmまで減少した。これは、ごみ層からの燃焼排ガスが乾燥後段と後壁側に引き寄せられ、一次燃焼室全体が燃焼空間として有効に活用されたためである。
分配比[乾燥段上部天井壁/後壁]を50/50(実施例1−1)から40/60(実施例1−2)に下げることによって、ごみ層からの燃焼排ガスが後壁側に引き寄せられやすくなり、一次燃焼室内温度が上昇し、炉出口NOも増加した。
以上実施例1により得られた結果をまとめると、後壁から再循環排ガスを供給することにより、一次燃焼室内の燃焼が改善され、炉出口NOは減少する。併せて、乾燥段上部天井壁からも再循環排ガスを供給することにより、一次燃焼室の燃焼空間は有効に活用され、炉出口NOはさらに減少する。
実施例2の計算結果を下記表9に示す。
再循環排ガスの比率を15%(実施例2−1)から20%(実施例2−2)に上げることで、燃焼排ガスを乾燥段側と後壁側に引き寄せる力が強くなるため、一次燃焼室出口の燃焼効率は向上し、二次燃焼室出口NOは減少した。このような中、実施例2−1については、炉出口NOは45ppmまで減少した。また、実施例2−2については、NH3が10ppm程度検出されたものの、炉出口NOは20ppm以下となった。
一次燃焼室容積を増加させ、乾燥段上部天井壁と後壁から再循環排ガスを2段で供給すると、実施例1−1や1−2より炉出口NOは減少する。ただし、乾燥段上部壁から再循環排ガスを供給する際、前壁側からの噴流の影響が強くなると、排ガスは偏流しやすくなり、二次燃焼室出口NH3が検出されるようになる。
本実施の形態2では、図8に示すような一次燃焼室内に循環流を形成させるための条件を導き出し、このような循環流が形成された条件ではより良好なNO濃度低減効果を得ることができることを確認した。以下に詳細に説明する。
(1)乾燥段上部天井壁から供給される再循環排ガスの角度
乾燥段上部天井壁から供給される再循環排ガスの供給角度aが乾燥段上部天井壁の角度bよりも小さいこと(a<b)。ここで、乾燥段上部天井壁の角度が水平である場合は、角度aは、水平より下向きになる。
(2)乾燥段上部天井壁からの再循環排ガスの供給位置
乾燥段上部天井壁からの再循環排ガス供給位置(供給位置が複数段になっている場合には最下段の位置)と火格子との距離h(垂直方向)が3500mm以下であること。これは、実施例2−2、3−1、3−2と比較例4−1との数値解析結果に基づいている。
(3)後壁から供給される再循環排ガスの角度
後壁から供給される再循環排ガスの供給角度cが後燃焼段天井壁の角度dよりも小さいこと(c<d)。
(4)後壁からの再循環排ガスの供給位置
後壁からの再循環排ガス供給位置(供給位置が複数段になっている場合には最下段の位置)と火格子との距離h’(垂直方向)が700mm以上であること。これは、実施例2−2、3−1、3−2と比較例4−2との数値解析結果に基づいている。
(5)後燃焼段天井壁と後壁からの再循環排ガスの供給位置との距離
図12bに示すような、後燃焼段天井壁と後壁からの再循環排ガスの供給位置(供給位置が複数段になっている場合には最上段の位置)との距離h”が、150mm以上であること。
(6)乾燥段上部天井壁からの再循環排ガスの供給方向に沿った延長線と後壁からの再循環排ガスの供給方向に沿った延長線とが交差する点の位置
両延長線が交差する交点xが二次燃焼室の仕切壁に沿って延長する垂直面を基準としてこれより前壁側に位置するように両壁から再循環排ガスの供給位置および供給角度を調整する。これは、実施例2−2、3−1、3−2と比較例4−3との数値解析結果に基づいている。
(7)乾燥段上段天井壁からの再循環排ガスのガス流速
70m/s以下であること。70m/s超である場合、熱分解ガスが多量に乾燥段上部天井壁からの再循環排ガスに引き寄せられ、前側からの未燃ガスすり抜け量が増加するためである。
(8)後壁からの再循環排ガスのガス流速
後壁から供給される再循環排ガスのうち最も速いものの流速が40〜100m/sであること。循環流を形成するためには、40m/s以上であることが必要である。上限の100m/sは機器の制約上の観点からのものである。
(9)排ガス再循環比率
15.0%より高いことが必要である。これは、実施例2−2、3−1、3−2と比較例2−1との数値解析結果に基づいている。
Claims (2)
- 焼却炉から排出された排気ガス(以降において再循環排ガスという)を、焼却炉内の底部に複数備えた火格子の内、乾燥用火格子の上方に位置する炉の天井壁(以降において乾燥段上部天井壁という)から、および、炉内のごみ供給方向に対して後流側の炉の後壁から、炉底の火格子に直接当たらないようにかつ燃焼によって生じたガスを引き寄せるように供給し、
(1)乾燥段上部天井壁から供給される再循環排ガスの供給角度が乾燥段上部天井壁の角度よりも小さいこと;
(2)乾燥段上部天井壁からの再循環排ガス供給位置(供給位置が複数段になっている場合には最下段の位置)と火格子との距離h(垂直方向)が3500mm以下であること;
(3)後壁から供給される再循環排ガスの供給角度が後燃焼段天井壁の角度よりも小さいこと;
(4)後壁からの再循環排ガス供給位置(供給位置が複数段になっている場合には最下段の位置)と火格子との距離h’(垂直方向)が700mm以上であること;
(5)後燃焼段天井壁と後壁からの再循環排ガスの供給位置(供給位置が複数段になっている場合には最上段の位置)との距離h”が、150mm以上であること;
(6)乾燥段上部天井壁からの再循環排ガスの供給方向に沿った延長線と後壁からの再循環排ガスの供給方向に沿った延長線とが交差する交点xが二次燃焼室の仕切壁に沿って延長する垂直面を基準としてこれよりも前壁側に位置するように両壁から再循環排ガスの供給位置および供給角度を調整すること;
(7)乾燥段上部天井壁からの再循環排ガスのガス流速が70m/s以下であること;
(8)後壁からの再循環排ガスのガス流速について、後壁から供給される再循環排ガス(供給位置が複数段になっておりかつ格段で再循環排ガスの流速が異なっている場合には、最も速い再循環排ガス)の流速が40〜100m/sであること;および
(9)排ガス再循環比率が15.0%より高いこと
の全要件を満たすように乾燥段上部天井壁および後壁から再循環排ガスを供給し、これにより一次燃焼室内に循環流が形成されることを特徴とする、焼却炉における燃焼運転方法。 - 乾燥用火格子の上方に位置する炉の天井壁からの再循環排ガスの供給方向は、水平方向に対して下向き15°〜上向き15°であり、後壁からの再循環排ガスの供給方向は、水平方向〜水平方向に対して上向き40°の方向である、請求項1に記載の焼却炉の燃焼運転方法。
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