JPH0498009A - 流動床焼却炉の二次空気供給装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は都市ごみや下水汚泥を焼却処理する流動床焼却
炉の燃焼室（所謂フリーボード部）に二次空気を供給す
る二次空気供給装置に関するものである。

〔従来の技術〕

流動床焼却炉の一般的構成と、従来の二次空気供給装置
の構成を第８図によって説明する。

炉本体１内の下部に流動床としての砂層部２が設けられ
、被焼却物投入口３から投入された都市ごみ等の被焼却
物がこの砂層部２で砂とともに流動しながらガス化・燃
焼する。

４はこの砂層部２に対して砂流動用兼燃焼用の一次空気
を吹込む分散板、５は助燃バーナである。

砂層部２に供給された被焼却物のうち、金物、がれき等
の不燃物は、不燃物抜出し口６から抜出されて不燃物排
出機７で炉外へ排出され、可燃分はガス化・燃焼して、
炉本体１内上部の燃焼室８に向かう。

この砂層部２上に発生する燃焼ガスの大半は、未だ完全
燃焼していない未燃ガスであり、この未燃ガスが、燃焼
室８で、外部から吹込まれる二次空気と混合されて二次
燃焼した後、排ガス出口９から排出される。

従来、この燃焼室８に二次空気を供給する二次空気供給
装置として、燃焼室周囲の炉側壁に多数の二次空気吹込
み口１０・・・を−段乃至複数段に亘って設け、図示し
ない空気圧送手段により、二次空気をこの二次空気吹込
み口１０・・・から燃焼室８に吹込むようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような焼却炉において、燃焼室８での燃焼ガスの良
好な燃焼を実現するためには、燃焼ガスを二次空気と効
率良く混合させる必要がある。

ところが、従来の二次空気供給装置によると、この点で
次のような問題があった。

（Ｉ）被焼却物は、砂層部２において集中して投入され
る被焼却物投入口３側（被焼却物落下点）の部分に比較
的多（分布することになるため、燃焼ガス中の未燃ガス
もこの投入口３側で多く発生する。

一方、排ガス出口９は、排ガス処理設備との接続の関係
で、通常、図示のように被焼却物投入口３とほぼ反対側
に設けられる。

このため、未燃ガスを多く含む燃焼ガスの主流は、被焼
却物落下点と排ガス出口９とを結ぶ直線に沿った最短経
路を流れようとする。

これに対し、従来は二次空気吹込み口１０・・・を燃焼
室周囲に均等配置で設け、二次空気を燃焼室全周部分か
ら均等に吹込む構成としているため、燃焼ガスの流れに
殆ど規制を加えることができない。

従って、燃焼ガスが上記最短経路を最短時間で流れるシ
ョートパス現象が生じ、燃焼ガスと二次空気との接触時
間が短く、二次空気との混合作用が不十分となるため、
未燃ガスの燃焼効率が悪いものとなっていた。

このため、多くの未燃ガスがそのまま炉外に排出され、
排ガス中の一酸化炭素やダイオキシン等の有害物質の濃
度も高くなるという問題があった。

そこで本発明は、砂層部上に発生した燃焼ガスを燃焼室
の広い空間部分で十分な滞留時間をもって、かつ、十分
な量の空気と混合させて、燃焼ガスの燃焼効率を高める
ことができる流動床焼却炉の二次空気供給装置を提供す
るものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、被焼却物を炉内下部の砂層部でガス化・燃焼
させ、発生した燃焼ガスを、炉内上部の燃焼室で二次空
気と混合させて二次燃焼させるように構成された流動床
焼却炉において、上記燃焼室に二次空気を吹込む多数の
二次空気吹込み口が、複数個ずつの下段吹込み口と中段
吹込み口と上段吹込み口とに分けて炉側壁に設けられ、
下段吹込み口は、燃焼室の下部において上記被焼却物投
入口が設けられた側から燃焼室中心側に向かう空気流が
形成される状態で、上段吹込み口は燃焼室の上部におい
て上記排ガス出口側から燃焼室中心側に向かう空気流が
形成される状態で、それぞれ配置されてなるものである
（請求項１）。

また、請求項２の発明は、請求項１の構成において、二
次空気吹込み口の少なくとも一部に、同吹込み口の断面
を分割する形状の乱流羽根が設けられてなるものである
。

〔作用〕

この構成によると、砂層部上に発生した燃焼ガスを、燃
焼室の下部では、被焼却物投入口側から燃焼室中心側に
向かう下段吹込み口からの吹込み空気流によって、また
燃焼室上部では排ガス出口側から燃焼室中心側に向かう
上段吹込み口からの空気流によって、それぞれ燃焼室中
心側に向かわせることができる。

すなわち、砂層部における被焼却物投入口側の部分から
排ガス出口に向かって直線経路を移動しようとする未燃
ガスを含む燃焼ガスの主流を、Ｓ字形の蛇行流に強制的
に規制することができる。

これにより、未燃ガスを含む燃焼ガスが、燃焼室内の広
い空間に拡散して十分な量の二次空気とより長い時間接
触するため、燃焼ガスと空気との混合作用が効率良く行
なわれる。

また、下段、中段、上段各吹込み口側々の作用として、 （１）下段吹込み口により、多量の未燃ガスが発生する
被焼却物投入口側の砂層部上部に集中的に二次空気が供
給されるため、ここで発生した燃焼ガスの第１段階での
二次燃焼空気の供給が効率良く行なわれ、異常に高濃度
の未燃ガスの排出を防止できる。

（２）中段吹込み口からの二゛次空気により、下段吹込
み口からの吹込み空気との接触が不十分であった部分の
燃焼ガスを含めて燃焼ガス全体に二次空気を行き亘らせ
ることができる。

（３）上段吹込み口からは、排ガス出口側に集まってく
る燃焼ガスに集中的に二次空気を吹込むため、排ガス８
口からでる直前の燃焼ガスに再度、空気との混合機会が
与えられるため、この部分で最終的な未燃ガスと空気と
の混合による完全燃焼か図られる。

以上の相乗効果により、燃焼ガス中の未燃ガスの燃焼効
率を格段に向上させることができる。

一方、請求項２の構成によると、乱流羽根によって吹込
み空気流がストレート流でなく渦流を伴った乱流となり
、この乱流に燃焼ガスがより多く取込まれるため、二次
空気と燃焼ガスがより一層効率良く混合される。

〔実施例〕

本発明の実施例を第１図乃至第７図によって説明する。

第１図において、第８図に示す従来技術との相違点のみ
を説明すると、燃焼室８に二次空気を供給するための二
次空気吹込み口が、燃焼室下部の下段吹込み口１１・・
・と、燃焼室中間部の中段吹込み口１２・・・と、燃焼
室上部の上段吹込み口１３・・・の三段に分けて炉側壁
に設けられている。

このうち、下段吹込み口１１・・・は、第２図に示すよ
うにその大部分（園側では計５個のうち４個）が、水平
断面で見て被焼却物投入口３を中心とする半周部分に集
中して設けられ、一部（１個）のみが同投入口３と反対
側の位置に設けられている。

一方、中段吹込み口１２・・・は、第８図に示す従来の
二次空気吹込み口１０・・・と同様に、第３図に示すよ
うに周方向均等配置で設けられ、燃焼室全周部分から燃
焼室中心部に向けて均等に二次空気が吹込まれるように
なっている。

次に、上段吹込み口１３・・・は、下段吹込み口１１・
・・とは反対側、すなわち、第４図に示すようにその大
部分（園側では計６個のうち５個）が水平断面で見て排
ガス出口９を中心とする半周部分に集中して設けられ、
残り（１個）が排ガス出口９と反対側の位置に設けられ
ている。

この構成において、砂層部２から燃焼室８に入る燃焼ガ
スは、まず、下段吹込み口１１・・・によって二次空気
を供給される。

この下段吹込み口１１・・・は、大部分が被焼却物投入
口３側の半周部分に集中して設けられているため、この
段の二次空気の主要な部分はこの投入口側から燃焼室中
心部に向かって吹込まれる。

これにより、被焼却物投入口３側に多量に発生する燃焼
ガス中の未燃ガスに集中的に二次空気が供給される。

なお、被焼却物投入口３側と反対側にも下段吹込み口１
１が設けられているため、全体として少量とはいえこの
部分にも二次空気が供給されることにより、この段の断
面全体に対して空気供給の死角の発生を防止することが
できる。

また、この下段吹込み口１１・・・から吹込まれる二次
空気の主流によって排ガス全体としての空気流は、投入
口側から燃焼室中心側に向かうものとなるため、燃焼ガ
スの主流はこの空気流で反投入口側へ押圧されて燃焼室
内の広い空間に拡散しながら上昇することとなる。

次にこの燃焼ガスは、燃焼室中間部で、中段吹込み口１
２　・によって燃焼室全周部分から均等に吹込まれる二
次空気により、満遍なく空気と接触し、さらに未燃ガス
分が燃焼した後、排ガス出口９に向かう。

さらに、燃焼室上部には、排ガス出口９側に上段吹込み
口１３・・・が集中して設けられているため、燃焼ガス
が排ガス出口９から出る直前で確実にこの上段吹込み口
１３・・・からの二次空気と接触する。

これにより、燃焼ガス中の未燃ガスが最終的な空気との
混合機会を与えられため、この段階で未燃ガスが残存し
ていても確実に完全燃焼したうえで炉外に排圧されるこ
ととなる。

なお、ここでも、排ガス出口９側と反対側に設けられた
吹込み口１３によって空気供給の死角の発生を防止する
ことができる。

また、燃焼ガスは、この上段吹込み口１３・・・から集
中的に吹込まれる空気流により、−旦、燃焼室中心側（
排ガス出口９から遠去かる方向）に押し戻される。

こうして、燃焼ガスが下段、中段、上段各吹込み口１１
・・・、１２・・・、１３・・・からの空気流による移
動規制を受けることにより、燃焼ガスが、従来のような
るない最短距離を通る直線流ではなく、第１図矢印で示
すように砂層部２から排ガス出口９までの間をＳ字形に
蛇行して流れる。

このように、燃焼ガスが発生地点から出口まで、燃焼室
８内の広い空間を使って、かつ、長時間をかけて移動す
るため、従来のように燃焼ガスが所謂ショートパス状態
で移動する場合と比較して、燃焼ガスを燃焼室内の広い
範囲を移動させ、十分な量の空気と確実に混合させるこ
とができる。

また、下段吹込み口１１・・・により燃焼ガスの主流部
分に集中的に二次空気を供給すること、中段吹込み口１
２・・・によりすべての燃焼ガスに満遍なく二次空気を
供給すること、上段吹込み口１３・・により排ガス出口
９の直前で最終的な空気との混合の機会を与えること、
の三段階に亘る空気供給作用によって燃焼ガス中の未燃
ガスと空気とを効率良く混合し、未燃ガスをより確実に
完全燃焼させることができる。

以上の点により、従来装置と比較して燃焼ガス中の未燃
ガスの燃焼効率を格段に向上させることかできる。

この燃焼効率の改善効果を確認するために発明者が行な
った排ガス中のＣＯ濃度の測定結果を第５図に示す。

同図（ａ’）が従来装置の場合、同（ｂ）が本実施例装
置の場合をそれぞれ示し、両装置における単位時間当り
の二次空気吹込み量、被焼却物投入量等の運転条件は同
一とした。

この結果、従来装置では最大で約２５０ｐｐｍ（平均で
約６０ｐｐｍ）のＣＯ濃度が測定されたのに対し、本装
置によるとＣＯ濃度か５０ｐｐｍ以下（平均で約３０ｐ
ｐｍ程度）と著しい改善がみられた。また、図では示し
ていないが、近年問題となっているダイオキシン等の微
量有害物質についても、これに比例して減少させること
ができるものと考えられる。

ところで、高温の炉内に常温の二次空気を吹込む場合、
この外部から高速度で吹込まれる低温・低粘性の二次空
気と、炉内の高温・高粘性かつ低速度の燃焼ガスとは実
質的に混合しすらいきらいがある。

第６図および第７図には、このような条件下で、両者の
混合をより良くする手段として、各段吹込み口１１．１
２．１３部分に乱流羽根１４を設けた場合を示している
。

この乱流羽根１４は、中央部に十字形の障壁１４ａによ
って四つに分けられた空気通し孔１４ｂ１、外周に取付
用のフラッジ部１４ｃを有し、このフラッジ部１４ｃを
挟み込む形で、各吹込み口１１．１２．１３に対する空
気供給管１５の接続部分に取付けている。

なお、図中、１６・・・はこの空気供給管および乱流羽
根取付用のボルト、１ａは炉本体１の炉壁を構成する鉄
皮、１ｂは同耐火物である。

このような乱流羽根１４を設けると、障壁１４ａによっ
て羽根裏側に空気の渦流が生し、吹込み口１１．１２．
１３から燃焼室８内に吹込まれる空気流が、ストレート
流ではなく、渦流を伴った乱流となり、この乱流に燃焼
ガスがより多く取込まれるため、二次空気と排ガスがス
トレート流の場合よりも効率良く混合される。

従って、炉内中央部までストレート流を吹込む吹込み口
と、入口部で大きな乱流を起こす乱流羽根付きの吹込み
口とを各段において組合せて使用することにより、炉全
体として燃焼ガスの燃焼効率をさらに向上させることが
できる。

なお、乱流羽根１４の形状は、上記したちの以外に種々
変更可能であり、たとえば格子状の複数の障壁を有する
ルーバ形式のものや、網状の障壁を有するものでもよい
。

一方、上記実施例では、下段、中段、上段各吹込み口を
それぞれ一段ずつ設けた場合について説明したが、これ
ら各段吹込み口のうちの少なくとも一つを二段以上に亘
って設け、より数の多い複数段の吹込みを行なってもよ
い。

〔発明の効果〕

上記のように本発明によるときは、燃焼室に二次空気を
吹込む二次空気吹込み口を、 ■　燃焼室下部において被焼却物投入口が設けられた側
から燃焼室中心側に向かう空気流を形成する下段吹込み
口と、 ■　中段吹込み口と、 ■　燃焼室の上部において上記排ガス出口が設けられた
側から燃焼室中心側に向かう空気流を形成する上段吹込
み口と に分けて炉側壁に設けたから、砂層部上に発生した燃焼
ガスを、燃焼室の下部では下段吹込み口からの吹込み空
気流によって、また燃焼室上部では上段吹込み口からの
吹込み空気流によって、それぞれ燃焼室中心側に向かわ
せることができる。

すなわち、砂層部における被焼却物投入口側の部分から
排ガス出口に向かって最短の直線経路を移動しようとす
る未燃ガスを含む燃焼ガスの流れを、Ｓ字形の蛇行流に
強制的に規制することができる。

これにより、燃焼ガスが、二次燃焼室内の広い空間に拡
散して十分な量の二次空気と長時間、効率良く接触する
ため、燃焼ガス中の未燃ガスと二次と空気との混合作用
が効率良く行なわれ、より充分な完全燃焼が図られる。

また、下段、中段、上段各吹込み口側々の作用として、 （１）下段吹込み口により、多量の未燃ガスが発生する
被焼却物投入口側の砂層部上部に集中的に二次空気が供
給されるため、ここで発生した燃焼ガスの第１段階での
二次燃焼空気の供給が効率良く行なわれ、異常に高濃度
の未燃ガスの排出を防止できる。

（２）中段吹込み口からの二次空気により、下段吹込み
口からの吹込み空気との接触が不十分であった部分の燃
焼ガスを含めて燃焼ガス全体に二次空気を行き亘らせる
ことかできる。

（３）上段吹込み口からは、排ガス出口側に集まってく
る燃焼ガスに集中的に二次空気を吹込むため、排ガス出
口からでる直前の燃焼ガスに再度、空気との混合機会が
与えられるため、この部分で最終的な未燃ガスと空気と
の混合による完全燃焼が図られる。

以上の点の相乗効果により、燃焼ガスの燃焼効率を格段
に向上させることができ、これによって排ガス中のＣＯ
等の有害物質の濃度を大幅に低減することができる。

さらに、請求項２の構成によると、乱流羽根によって、
吹込み空気流がストレート流でなく渦流を伴った乱流と
なり、この乱流に燃焼ガスがより多く取込まれるため、
二次空気と燃焼ガスがより層効率良く混合される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す焼却炉全体の概略垂直断
面図、第２図は第１図■−■線、第３図は同■−■線、
第４図は同ＩＶ−ｒＶ線各断面図、第５図（ａ）（ｂ）
は従来装置と本発明実施例装置とによる排ガス中のＣＯ
濃度の測定結果を示す図、第６図は本発明の他の実施例
を示す一部拡大断面図、第７図は第６図■−■線拡大断
面図、第８図は流動床焼却炉の一般的構成と従来の二次
空気供給装置の構成を説明するための概略垂直断面図で
ある。 １　・炉本体、２・・・砂層部、３・被焼却物投入口、
８・・燃焼室、９　・排ガス出口、１１・二次空気吹込
み口のうちの下段吹込み口、１２・・同中段吹込み口、
１３・・・同上段吹込み口、１４・・・乱流羽根。 第 図 才非γ又 図 第 図 第 図 第 図 ｂ 第 図 ４ａ 第 図 よ非力゛久

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被焼却物を炉内下部の砂層部でガス化・燃焼させ、
   発生した燃焼ガスを、炉内上部の燃焼室で二次空気と混
   合させて二次燃焼させるように構成された流動床焼却炉
   において、上記燃焼室に二次空気を吹込む多数の二次空
   気吹込み口が、複数個ずつの下段吹込み口と中段吹込み
   口と上段吹込み口とに分けて炉側壁に設けられ、下段吹
   込み口は、燃焼室の下部において上記被焼却物投入口が
   設けられた側から燃焼室中心側に向かう空気流が形成さ
   れる状態で、上段吹込み口は燃焼室の上部において上記
   排ガス出口側から燃焼室中心側に向かう空気流が形成さ
   れる状態で、それぞれ配置されてなることを特徴とする
   流動床焼却炉の二次空気供給装置。 ２、二次空気吹込み口の少なくとも一部に、同吹込み口
   の断面を分割する形状の乱流羽根が設けられてなること
   を特徴とする請求項１記載の流動床焼却炉の二次空気供
   給装置。