JPH04214109A - ごみ焼却炉における燃焼ガス混合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、都市ごみ、産業廃棄
物等の焼却に用いられるごみ焼却炉に関し、より詳細に
は炉内の燃焼ガスの混合を効果的に行なわしめる燃焼炉
の新規構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の火格子型ごみ焼却炉は、図６に示
すように、火格子（７）　を備えた１次燃焼室（１）　
と、１次燃焼室（１）　の上方に仕切壁（９）　によっ
て逆Ｕ字状に形成された２次燃焼室（２）　と、２次燃
焼室（２）　で発生した燃焼ガスを煙道（３）　に導く
ガス排出路（４）　と、ガス排出路（４）　における煙
道（３）　の近傍に設けられた排熱回収装置（５）　お
よび排ガス冷却用熱交換器（６）　とを備えている。 ２次燃焼室（２）　の入口には２次空気供給用ノズル（
８）　が設けられている。

【０００３】ホッパ（１６）内のごみ（Ｒ）　は火格子
（７）　上に載せられ、火格子（７）　の下方から供給
される１次空気によって燃焼させられ、２次燃焼室（２
）　には２次空気供給用ノズル（８）　から２次空気が
供給される。

【０００４】そして、ごみ（Ｒ）　を焼却することによ
り発生した燃焼ガスは、図６中に実線および破線で示す
ように、１次燃焼室（１）　から上昇してほぼストレー
トに２次燃焼室（２）　に入り、ガス排出路（４）　を
通り、排熱回収装置（５）　および熱交換器（６）　を
経て冷却された後煙道（３）　から排出され、図示しな
い排ガス処理装置に送られるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような焼却炉を用いたごみ焼却では、つぎのような問題
がある。

【０００６】すなわち、２次燃焼室（２）　は上述のよ
うに仕切壁（９）によって逆Ｕ字状に形成されているた
め、１次燃焼室（１）　からの燃焼ガスは２次燃焼室（
２）　の上昇路を側壁に沿って上昇し、ついで頂部から
下降路を下降する。その間に、燃焼ガスの温度は上昇流
から下降流に移るに連れて降下する。また、１次燃焼室
（１）　の出口温度は、灰分の溶融によるクリンカの形
成、耐火物寿命の短縮、火格子の焼損、ＮＯｘの発生な
どの問題から、燃焼に好適な１０００℃以上の高温にす
ることができず、通常は９００℃以下に抑えられている
。

【０００７】そのため、２次燃焼室（２）　には完全燃
焼の目的で２秒間以上の滞留時間を保有させてはいるが
、後流に行くにしたがってガス温度が低下する。ノズル
（８）　によって２次燃焼室（２）　の入口に２次空気
を供給しても、この空気が燃焼ガスとの混合領域に達す
ると、ガス温度は上述の如く低下しているため、酸化反
応は緩慢にしか進行せず、完全燃焼は達成し難い。その
結果、一酸化炭素や炭化水素類、煤などの未燃分はその
まま燃焼排ガスとともに排出されることとなる。

【０００８】また、２次燃焼室（２）　のガス流れはい
わゆるピストンフローに近いものであり、ごみの燃焼は
ごみ投入量の増減、発熱量の変動、ごみ形態の変化など
によって突発的に変動し、しばしば瞬間的に空気不足状
態になることがあり、この場合も一酸化炭素や炭化水素
類、煤などの未燃分が排ガスとともに排出される。この
原因は、ピストンフロー状のガス流れでは上流の燃焼ガ
スと下流の燃焼ガスの混合がなされず上記の如き瞬間的
な空気不足状態が生じることに起因する。

【０００９】こうして排ガス中に多量に含まれる炭化水
素類は、いわゆるダイオキシン前駆物質であって、後流
で塩化水素ガスなどの塩化物と反応し、猛毒のダイオキ
シンを生成するという問題がある。

【００１０】この発明の目的は、上記問題を解決し、ご
み焼却炉において都市ごみ、産業廃棄物等を焼却するに
際し、未燃分の発生を未然に抑制しうるごみ焼却炉を提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成すべく工夫されたものであって、２次燃焼室を特定
の構造にすることによって燃焼ガスの混合を効果的にな
し得るという知見により完成せられたものである。

【００１２】すなわち、この発明は、火格子を備えた１
次燃焼室と、その上方に連なった２次燃焼室とを有する
火格子型ごみ焼却炉において、２次燃焼室が、燃焼ガス
の渦流を形成する回流室となされていることを特徴とす
る、ごみ焼却炉における燃焼ガス混合構造である。

【００１３】この発明の好適な態様においては、上記構
成の構造において、回流室の燃焼ガス滞留部に２次空気
ノズルが配設されていることを特徴とする、ごみ焼却炉
における燃焼ガス混合構造である。また、回流室の１つ
の形態としては、屈折状のガス通路で構成されているも
のが例示される。

【００１４】２次燃焼室の入口におけるガス温度は、好
ましくは１１５０〜８５０℃、より好ましくは１０００
〜９００℃の範囲になされている。

【００１５】

【作用】この発明のごみ焼却炉においては、２次燃焼室
が燃焼ガスの渦流を形成する回流室となされているので
、２次燃焼室内で上流の燃焼ガスと下流の燃焼ガスがよ
く混合せられる上に、火炎および未燃分と余剰空気との
混合が効率よく行われ、完全燃焼が達成される。

【００１６】

【実施例】つぎに、図示の実施例によりこの発明を具体
的に説明する。なお、前後関係については、図１の左方
を前方と称することとする。

【００１７】図１において、この発明によるごみ焼却炉
は、火格子（７）　を備えた１次燃焼室（１）　と、１
次燃焼室（１）　の上方に連通状に設けられた２次燃焼
室（１０）と、２次燃焼室（１０）で発生した燃焼ガス
を煙道（３）　に導くガス排出路（４）　と、ガス排出
路（４）　における煙道（３）　の近傍に設けられた排
熱回収装置（５）　および排ガス冷却用熱交換器（６）
　とを備えている。

【００１８】ホッパ（１６）内のごみ（Ｒ）　は、燃焼
室（１）　内に設けられた火格子（７）　上に載せられ
、火格子（７）　の下方から供給される１次空気を用い
て燃焼させられる。２次燃焼室（１０）にはその入口（
１０ａ）　を向く２次空気供給用ノズル（８）　が設け
られている。

【００１９】２次燃焼室（１０）は、従来の燃焼炉にお
ける仕切壁を有さない室より成り、前側下端に入口（１
０ａ）　を有し、後側下端にガイド部（１０ｂ）　を介
して出口（１０ｃ）　を有する。入口（１０ａ）　は前
方斜め上向きに形成せられている。これはまた狭く絞ら
れて速いガス流速が得られるようになされている。ガイ
ド部（１０ｂ）　は前方下り勾配に形成されている。ガ
イド部（１０ｂ）　はこれの前方延長線が２次燃焼室（
１０）の入口（１０ａ）　すなわち１次燃焼室（１）　
の出口より間隔（Ｌ）　だけ高くなされ、燃焼ガスの渦
流を形成しやすくなされている。こうして２次燃焼室（
１０）は燃焼ガスの渦流を形成する回流室となされてい
る。

【００２０】２次空気供給用ノズル（８）　は上述の如
く２次燃焼室（１０）の入口（１０ａ）　を向き、２次
空気が１次燃焼室（１）　から２次燃焼室（１０）への
燃焼ガス流に正面からぶつかるようになされている。な
お、２次空気供給用ノズル（８）　から２次空気ととも
に高圧気流水ジェットを噴射させてもよい。高圧気流水
ジェットは別のノズル（１１）によって１次燃焼室（１
）　に噴射させてもよい。高圧気流水ジェットは、空気
、水蒸気、または空気と水蒸気の混合物を用いて水を霧
化し、これを噴霧することによって形成せられる。

【００２１】上記構成において、燃焼ガスは２次空気お
よび／または高圧気流水ジェットとの衝突によってよく
混合され、さらに２次燃焼室（１０）では上記の如き回
流室構造によって燃焼ガスの渦流が形成され、その結果
燃焼ガスの混合が促進せられる。

【００２２】こうして燃焼ガスがよく混合されると、一
酸化炭素や炭化水素類、煤などの未燃分が渦流中で完全
に燃焼され、燃焼が極めて早く完結せられる。

【００２３】また、ピストンフローによる瞬間的空気不
足状態から来る一酸化炭素や炭化水素類、煤などの未燃
分の排出は、上流の燃焼ガスと下流の燃焼ガスとの混合
が充分になされる結果、激減せられる。

【００２４】図２、図３、図４および図５はこの発明の
２次燃焼室の変形例を示すものである。

【００２５】まず、図２の例では、２次燃焼室（１０）
は１次燃焼室（１）　に連通する蛇行部（１２）とこれ
より大径の垂直大径部（１４）とより成る。この構成で
は、燃焼ガスは、１次燃焼室（１）　から蛇行部（１２
）ついで垂直大径部（１４）に入り、垂直大径部（１４
）の上端出口からガス排出路（４）　へ排出される間に
、２次燃焼室（１０）においてよく混合される。また、
２次空気を供給する場合には、燃焼ガスがよどみを生じ
る燃焼ガス滞留部すなわち２次燃焼室（１０）の角部で
供給を行なう。

【００２６】図３の例では、１次燃焼室（１）　の頂部
が左右に分岐せられ、分岐部（１ａ）（１ａ）の間に煙
突状の２次燃焼室（１３）が立設せられている。この構
成では燃焼ガスは１次燃焼室（１）　の頂部で左右に２
分されて分岐部（１ａ）（１ａ）内で旋回流を形成し、
これら分流ガスが互いにぶつかるように２次燃焼室（１
３）の下端部で合流し、同室内を上昇する。こうして旋
回流の形成および分流の衝突によって燃焼ガスがよく混
合せられる。また、必要に応じて２次空気を供給する場
合もある。

【００２７】図４の例では、２次燃焼室（１０）は１次
燃焼室（１）　に連通する蛇行部（１２）とこれの上端
に横長に形成された水平箱部（１５）とより成る。この
構成では、燃焼ガスは、１次燃焼室（１）　から蛇行部
（１２）ついで水平箱部（１５）に入り、その後端出口
からガス排出路（４）　へ排出される間に、２次燃焼室
（１０）においてよく混合される。燃焼ガスはまた蛇行
部（１２）内通過中に流れの方向を変え、その壁に沿う
流れを壁から剥離させる。また、必要に応じて２次空気
を供給する場合もある。

【００２８】図５の例では、２次燃焼室（１７）は階段
状に直角に２回屈折したガス通路で構成されている。こ
の構成では、燃焼ガスは、１次燃焼室（１）　から屈折
状の２次燃焼室（１７）に入り、ここで温度９５０〜９
００℃の範囲で２回流れ方向を変換する。そして、燃焼
ガスが屈折部で壁に衝突することにより角部に渦流が形
成され、その結果燃焼ガスがよく混合せられる。また、
必要に応じて２次空気を供給する場合もある。

【００２９】焼却炉の各箇所におけるＣＯ濃度の測定結
果はつぎの表１に示すとおりである 。　　　　［表１］　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　図５の焼却
炉　　　　　　　　　　従来の焼却炉　　　　　　　　
　　１次燃焼室出口　　　　　　　　　　５００ｐｐｍ
以上　　　　　　５０００ｐｐｍ以上　　　　　　　　
１回屈折の後流　　　　　　　　　　５０〜１００ｐｐ
ｍ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　２回屈折の後流　　　　　　　　　　０〜
５ｐｐｍ　　　　　　　　　　１００〜２００ｐｐｍ　
　　　（２次燃焼室出口）　　　　（２次燃焼室入口温
度は９５０〜９００℃の範囲）

【００３０】

【発明の効果】この発明のごみ焼却炉によれば、上述の
ようにして、２次燃焼室が燃焼ガスの渦流を形成する回
流室となされているので、２次燃焼室内で上流の燃焼ガ
スと下流の燃焼ガストがよく混合せられ、火炎および未
燃分と余剰空気との混合が効率よく行われ、完全燃焼化
が促進される。その結果、炭化水素類のようなダイオキ
シン前駆物質を含む排ガス中の未燃分が激減し、ダイオ
キシンの発生を未然に防いでダイオキシン含有量が極微
量または含まない排ガスを大気中に放出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるごみ焼却炉の１具体例を示す垂
直断面図である。

【図２】この発明によるごみ焼却炉の１具体例を示す垂
直断面図である。

【図３】この発明によるごみ焼却炉の１具体例を示す垂
直断面図である。

【図４】この発明によるごみ焼却炉の１具体例を示す垂
直断面図である。

【図５】この発明によるごみ焼却炉の１具体例を示す垂
直断面図である。

【図６】従来のごみ焼却炉を示す垂直断面図である。

【符号の説明】

（１）　…１次燃焼室 （２）（１０）（１３）（１７）　…２次燃焼室（７）
　…火格子 （８）　…２次空気供給用ノズル （１２）…蛇行部 （１４）…垂直大径部 （１５）…水平箱部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　火格子を備えた１次燃焼室と、その上
   方に連設された２次燃焼室とを備えた火格子型ごみ焼却
   炉において、２次燃焼室が、燃焼ガスの渦流を形成する
   回流室となされていることを特徴とする、ごみ焼却炉に
   おける燃焼ガス混合構造。
2. 【請求項２】　　請求項（１）　記載のごみ焼却炉にお
   いて、回流室の燃焼ガス滞留部に２次空気ノズルが配設
   されていることを特徴とする、ごみ焼却炉における燃焼
   ガス混合構造。
3. 【請求項３】　　請求項（１）　または（２）　記載の
   ごみ焼却炉において、回流室が屈折状のガス通路で構成
   されている、ごみ焼却炉における燃焼ガス混合構造。