JPH04350410A

JPH04350410A - ごみ焼却炉

Info

Publication number: JPH04350410A
Application number: JP3107253A
Authority: JP
Inventors: Yoshitoshi Sekiguchi; 善利関口; Kunio Sasaki; 邦夫佐々木; Kohei Hamabe; 浜辺　孝平; Kazuo Ieyama; 家山　一夫; Mamoru Kondo; 守近藤; Noboru Okigami; 沖上　昇
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1990-11-22
Filing date: 1991-05-13
Publication date: 1992-12-04
Anticipated expiration: 2011-08-28
Also published as: JP2527655B2

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する。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみ、産業廃棄物等の焼却には、た
とえば火格子を備えた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が用いられ
ている。従来の火格子型ごみ焼却炉は、図１０に示すよ
うに、その内部に１次燃焼室（１）　と、１次燃焼室（
１）　の上方に設けられた２次燃焼室（２）　と、２次
燃焼室（２）　で発生した燃焼ガスを頂部出口（３）　
に導くガス排出路（４）　と、ガス排出路（４）　にお
ける頂部出口（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。ごみ（Ｒ）　は、１次燃焼室（１）　内に設け
られた段付き傾斜火格子（７）　上にのせられ、傾斜火
格子（７）　の下方から供給される１次空気を用いて、
傾斜火格子（７）　の傾斜上端部側に配置されたバーナ
（９）　により燃焼させられる。２次燃焼室（２）　の
周壁（２ａ）の１つの側面部には上下２段の２次空気供
給用ノズル（８）　が設けられている。

【０００３】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、ガス排出路（４）を通り、排熱
回収装置（５）　および熱交換器（６）　を通過して冷
却された後頂部出口（３）　から燃焼排ガスとして排出
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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ご
み焼却炉を用いてのごみ焼却では、次のような問題があ
る。すなわち、近年、可燃ごみの高カロリー化にともな
ってごみ焼却炉の１次燃焼室（１）　においては、その
前段部で多量の揮発分がごみから放出され、これにより
形成された火炎（Ｆ）　および燃焼ガスが１次燃焼室（
１）　の前壁（１ａ）に沿って上昇する。ところが、揮
発分の量が多いので、火格子（７）　の前段部の下方か
ら送られる１次空気の量が上記揮発分を完全燃焼させる
には不足し、不完全燃焼を起こして多量の未燃分が火炎
（Ｆ）　および燃焼ガスとともに上昇する。また、火格
子（７）後段部では、揮発分放出後のチャーの燃焼を促
進し、灰中の未燃分を燃焼させるため、過剰の空気を下
方から送り込む必要あるが、灰中の未燃分の燃焼に寄与
しない余剰空気（Ａ）　は１次燃焼室（１）　の後壁（
１ｂ）に沿って上昇する。そして、上記火炎（Ｆ）　お
よび未燃分、ならびに余剰空気（Ａ）　は、２次燃焼室
（２）　内でも完全に混合せず、未燃分はそのまま燃焼
排ガスとともに排出される。そして、未燃分中に多量に
存在するダイオキシン前駆物質により、燃焼排ガス中で
毒性の強いダイオキシンが生成し、大気中に排出される
。

【０００５】また、上記ごみ焼却炉では、上記火炎（Ｆ
）　が形成された近傍で温度が局部的に高くなり、ＮＯ
Ｘ　が発生するという問題がある。しかも、温度が局部
的に高くなると、灰が溶融し、クリンカが発生するとい
う問題がある。

【０００６】この発明の目的は、上記問題を解決し、都
市ごみ、産業廃棄物等を焼却するにさいし、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
。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明によるごみ焼却
炉は、燃焼室の周壁に、燃焼室内に混合用流体を噴射し
かつ燃焼室内で該流体の渦流を発生させるノズルが設け
られていることを特徴とするものである。

【０００８】上記ごみ焼却炉において、ノズルから噴射
される混合用流体は、空気、水、水蒸気、不活性ガス、
および燃焼排ガスからなる群から選ばれた少なくとも１
種の流体であるのがよい。不活性ガスとしては、Ｎ２　
ガス、ＣＯ２　ガスなどが用いられる。

【０００９】また、上記ごみ焼却炉において、燃焼室に
おけるノズルが設けられた部分よりも後流側の部分に絞
り部が設けられているのがよい。

【００１０】また、ノズルの先端は、水平面から上下に
±４５度、好ましくは±３０度の範囲内を向いているの
がよい。

【００１１】

【作用】この発明のごみ焼却炉において、上記ノズルを
用いて、燃焼室内に混合用流体を噴射し、燃焼室内に渦
流を発生させると、燃焼室内で発生する火炎および未燃
分と、燃焼室内に供給されて残存している余剰空気との
混合が効率良く行われ、完全燃焼化が促進される。

【００１２】さらに、燃焼室におけるノズルが設けられ
た部分よりも後流側に絞り部が設けられていると、該後
流部における流れが乱されて撹拌され、火炎および未燃
分と余剰空気との混合が一層効率良く行われる。しかも
、偏流の発生が抑制される。

【００１３】

【実施例】次に、図示の実施例によりこの発明を説明す
る。

【００１４】図１および図２はこの発明によるごみ焼却
炉の一実施例を示す。同図において、図１０に示すもの
と同一物および同一部分には同一符号を付して説明を省
略する。なお、以下の説明において、図２の上下を左右
というものとする。

【００１５】ごみ焼却炉の１次燃焼室（１）　の左右両
側壁（１ｃ）には、先端吹出口が１つの水平仮想円（Ｃ
）　と同一水平面内に位置しかつその接線方向を向いて
いる４つの混合用流体噴射ノズル（１０）が設けられて
いる。混合用流体としては、空気、水、水蒸気、不活性
ガス、および燃焼排ガスからなる群から選ばれた少なく
とも１種の流体が用いられる。ノズル（１０）としては
、空気、水蒸気、不活性ガス、および燃焼排ガスからな
る群から選ばれた少なくとも１種の気体を用いて水を霧
化し、噴霧する高圧気流噴霧式水ノズルや、気体を用い
ずに水を霧化し、噴霧するノズルや、空気、水蒸気、不
活性ガス、および燃焼排ガスからなる群から選ばれた少
なくとも１種の気体を噴射するノズルが用いられる。ノ
ズル（１０）の先端吹出口は偏平状であることが好まし
い。１次燃焼室（１）　の左右方向の幅をＬ、水平仮想
円（Ｃ）　の直径をＤとすると、両者の比Ｌ／Ｄは５〜
１５の範囲内にあることが好ましい。この比Ｌ／Ｄの特
に好ましい範囲は５〜１２である。また、２次燃焼室（
２）　の高さの中間部には絞り部（１１）が設けられて
いる。

【００１６】このような構成において、１次燃焼室（１
）　で傾斜火格子（７）　上にのせられたごみ（Ｒ）　
は、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。そして、ノズル（１０）を使用し
て、上記水平仮想円（Ｃ）　の接点に向かって混合用流
体を噴射すると、１次燃焼室（１）　内に、図２に示す
ように渦流（Ｓ）　が発生し、上述したような火格子（
７）　の前段部で発生する火炎（Ｆ）　および未燃分と
、火格子（７）　の後段部で供給された余剰空気（Ａ）
　との混合が効率良く行われ、完全燃焼化が促進される
。なお、この混合効率は、空気、水蒸気、不活性ガス、
および燃焼排ガスを、それぞれ単独で噴射する場合より
も、水単独、あるいは空気と水または水蒸気の混合物、
燃焼排ガスと水または水蒸気の混合物、水と水蒸気の混
合物、空気と水と水蒸気の混合物、燃焼排ガスと空気と
水の混合物、および燃焼排ガスと水蒸気と空気の混合物
を噴射する場合のほうが良い。

【００１７】また、噴射する流体が水および水蒸気のう
ち少なくともいずれか一方を含んでいる場合、水または
水蒸気の働きにより、Ｃ＋Ｈ２　Ｏ→ＣＯ＋Ｈ２　Ｃ＋２Ｈ２　Ｏ→ＣＯ２　＋２Ｈ２　ＣＯ＋Ｈ２　Ｏ→ＣＯ２　＋Ｈ２　という水性ガス反応が起こり、これによっても未燃分で
あるすすや、ＣＯが減少する。さらに、水または水蒸気
の働きにより、火格子（７）　の前段部で発生する火炎
（Ｆ）　近傍の温度が低くなるので、ＮＯＸ　の発生を
防止できるとともに、火格子（７）　上でのクリンカの
発生を防止できる。

【００１８】上記渦流（Ｓ）　により混合された火炎（
Ｆ）　および未燃分と余剰空気（Ａ）　とは２次燃焼室
（２）　内に入り、絞り部（１１）を通過することによ
ってその流れが乱されて撹拌され、さらにこれらのもの
の混合が行われ、完全燃焼化が一層促進される。しかも
、偏流の発生が抑制される。

【００１９】図３および図４はこの発明によるごみ焼却
炉の他の実施例を示す。

【００２０】ごみ焼却炉の１次燃焼室（１）　内に設け
られた傾斜火格子（１２）には段は付いておらず、この
傾斜火格子（１２）の傾斜下端部側にバーナ（１３）が
配置されている。また、発生する渦流（Ｓ）　の流れ方向が、図２に示す
場合とは逆向きになるようにノズル（１０）が配置され
ている。その他の構成は、第１の実施例のごみ焼却炉と実質的に
同一であり、図１および図２に示すものと同一物および
同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

【００２１】上記２つの実施例においては、ノズル（１
０）は４つ設けられており、その先端は、１つの水平仮
想円（Ｃ）　と同一水平面内に位置しかつその接線方向
を向いているが、これに限るものではなく、水平面から
上下に±４５度の範囲内を向いていればよい。さらに、
仮想円（Ｃ）　は水平でなくてもよい。

【００２２】また、上記２つの実施例においては、ノズ
ル（１０）は４つ設けられているが、ノズルの数はこれ
に限るものではない。

【００２３】さらに、上記２つの実施例は、傾斜火格子
を備えた形式のごみ焼却炉であるが、これに代えて、た
とえば回転火格子など他の形式の火格子を備えたごみ焼
却炉や、火格子を持たない形式のごみ焼却炉にも適用可
能である。

【００２４】

【具体的試験】次に、この発明のごみ焼却炉を用いてご
みを焼却したさいの具体的試験について説明する。

【００２５】具体的試験１この試験は、図１および図２に示すごみ焼却炉を使用し
て行ったものである。

【００２６】図１および図２に示す態様のごみ焼却炉で
ごみを焼却するにさいし、焼却炉の１次燃焼室（１）　
の左右方向の幅Ｌと、水平仮想円（Ｃ）　の直径Ｄとの
比Ｌ／Ｄを種々変えつつごみを焼却し、排ガス中のＣＯ
濃度およびＨＣ濃度を測定した。上記焼却にさいし、ノ
ズル（１０）からは空気、水蒸気、Ｎ２　ガス、空気と
水との混合物および水蒸気と水の混合物のうちのいずれ
か１つの流体を噴射した。

【００２７】比較のために、図１０に示す従来のごみ焼
却炉を用いてごみを焼却し、排ガス中のＣＯ濃度および
ＨＣ濃度を測定した。

【００２８】これらの結果を図５にまとめて示す。

【００２９】図５に示す結果から明らかなように、本発
明のごみ焼却炉を用いた場合には、従来の焼却炉を用い
た場合に比べて未燃分であるＣＯおよびＨＣが減少して
いる。

【００３０】具体的試験２この試験は、図３および図４に示すごみ焼却炉を使用し
て行ったものである。

【００３１】図３および図４に示すごみ焼却炉でごみを
焼却するにさいし、先端吹出口が水平面に対して種々の
角度を向いたノズル（１０）を使用し、空気と水との混
合物を噴射した。そして、上記角度と排ガス中のＣＯ濃
度およびＨＣ濃度との関係を調べた。

【００３２】その結果を図６に示す。図６に示す結果か
ら判るように、ノズル（１０）の先端吹出口は、燃焼ガ
スの流れ方向と直角をなす方向から上下に±４５度の範
囲内を向いていることが好ましく、±３０度の範囲内を
向いていることが望ましい。

【００３３】具体的試験３この試験は、図３および図４に示すごみ焼却炉を使用し
て行ったものである。

【００３４】図３および図４に示すごみ焼却炉を用いて
、２次燃焼室（２）　の入口部の温度が８００〜９５０
℃の温度になるように設定してごみを焼却するにさいし
、水蒸気（１５Ｎｍ３　／ｈ）、空気（１５Ｎｍ３／ｈ
）、Ｎ２　ガス（１５Ｎｍ３　／ｈ）、燃焼排ガス（４
５Ｎｍ３　／ｈ、７００ｍｍＡｑの低圧噴射）、水（２
０リットル／ｈ）、空気（１５Ｎｍ３　／ｈ）と水（２
０リットル／ｈ）の混合物、および水蒸気（１５Ｎｍ３
　／ｈ）と水（２０リットル／ｈ）の混合物をそれぞれ
別々に噴射した。そして、ＣＯ低減率（％）を調べた。

【００３５】その結果を図７に示す。図７に示す結果か
ら判るように、２次燃焼室（２）　の入口部の温度を８
００℃以上、好ましくは８５０℃以上に設定するのがよ
い。

【００３６】具体的試験４この試験は、図３および図４に示すごみ焼却炉を使用し
て行ったものである。

【００３７】図３および図４に示すごみ焼却炉を用いて
、２次燃焼室（２）　の入口部の温度を９５０〜９７０
℃に設定してごみを焼却するにさいし、先端吹出口が円
形のノズルから一定量の空気および燃焼排ガスを、それ
ぞれ別々に噴射した。また、先端吹出口が水平方向に偏
平状のノズルから一定量の空気を噴射した。そして、噴
射流体の運動量（質量×流速）および１次燃焼室（１）
　内の燃焼ガスの運動量の比と、ＣＯ低減率（％）との
関係を調べた。

【００３８】その結果を図８に示す。図８に示す結果か
ら判るように、噴射流体の運動量を燃焼ガスの運動量の
５％以上にするのがよい。また、ノズルの先端吹出口を
偏平状にするのがよい。

【００３９】具体的試験６この試験は、図３および図４に示すごみ焼却炉を使用し
て行ったものである。

【００４０】図３および図４に示すごみ焼却炉を用いて
、２次燃焼室（２）　の入口部の温度を９５０℃に設定
してごみを焼却するにさいし、一定量の空気（１５Ｎｍ
３　／ｈ）を、流速を変えながら噴射した。そして、Ｃ
Ｏ低減率（％）を調べた。

【００４１】その結果を図９に示す。図９に示す結果か
ら判るように、噴射流体（空気）の流速が大きいほど好
ましい。したがって、噴射流体の流速を大きくすれば、
２次燃焼室（２）　の入口部の温度を８００℃以上、好
ましくは８５０℃以上に設定し、かつ噴射流体の運動量
を大きくしてＣＯ濃度低減効果が優れたものとすること
ができる。噴射流体の運動量を多くするために噴射流体
の量を多くすると、上記温度を８００℃以上に設定する
のが困難になる。

【００４２】

【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、燃焼室で発生する火炎および未燃分と、燃
焼室内に供給されかつ残存した余剰空気との混合が効率
良く行われ、完全燃焼化が促進される。したがって、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。

【００４３】さらに、燃焼室におけるノズルが設けられ
た部分よりも後流側に絞り部が設けられていると、燃焼
室内における流れが乱されて撹拌され、火炎および未燃
分と余剰空気との混合が一層効率良く行われるので、完
全燃焼化がさらに進み、ダイオキシン前駆物質を含む排
ガス中の未燃分が一層減少する。しかも、偏流の発生が
抑制されるので、２次燃焼室内での燃焼ガスの滞留時間
が増大し、これによっても完全燃焼化がさらに進み、ダ
イオキシン前駆物質を含む排ガス中の未燃分が一層減少
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるごみ焼却炉の１実施例を示す垂
直断面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線拡大断面図である。

【図３】この発明によるごみ焼却炉の他の実施例を示す
垂直断面図である。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線拡大断面図である。

【図５】具体的試験１の結果を示し、１次燃焼室の左右
方向の幅および水平仮想円の直径の比と排ガス中のＣＯ
濃度およびＨＣ濃度との関係を表すグラフである。

【図６】具体的試験２の結果を示し、ノズルの先端吹出
口が向いている角度と排ガス中のＣＯ濃度およびＨＣ濃
度との関係を表すグラフである。

【図７】具体的試験３の結果を示し、２次燃焼室の入口
部の温度とＣＯ低減率との関係を表すグラフである。

【図８】具体的試験５の結果を示し、噴射流体および燃
焼ガスの運動量比とＣＯ低減率との関係を表すグラフで
ある。

【図９】具体的試験６の結果を示し、噴射流体の流速と
ＣＯ低減率との関係を表すグラフである。

【図１０】従来のごみ焼却炉を示す垂直断面図である。１　　　　　　　　　　１次燃焼室１ｃ　　　　　　　　左右両側壁１０　　　　　　　　ノズルＳ　　　　　　　　　　渦流

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　燃焼室の周壁に、燃焼室内に混合用流
体を噴射しかつ燃焼室内で該流体の渦流を発生させるノ
ズルが設けられていることを特徴とするごみ焼却炉。
【請求項２】　　混合用流体が、空気、水、水蒸気、不
活性ガス、および燃焼排ガスからなる群から選ばれた少
なくとも１種の流体である請求項１記載のごみ焼却炉。
【請求項３】　　燃焼室におけるノズルが設けられた部
分よりも後流側の部分に絞り部が設けられている請求項
１記載のごみ焼却炉。