JPH07139713A

JPH07139713A - ごみ焼却炉

Info

Publication number: JPH07139713A
Application number: JP5284567A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Aoki; 正明青木
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1993-11-15
Filing date: 1993-11-15
Publication date: 1995-05-30

Abstract

(57)【要約】【目的】燃焼室における排ガスの混合が促進され、排
ガス中の未燃分が大幅に低減するごみ焼却炉を提供す
る。【構成】乾燥ストーカ３、燃焼ストーカ４、後燃焼ス
トーカ５よりなる階段式ストーカを有し、中間天井６を
設けたごみ焼却炉であって、各ストーカの火格子ブロッ
クに設けた燃焼用空気吐出孔１５の空気吐出方向と中間
天井６との相対角度が１１０°〜１２０°となるように
している。相対角度を１１０°〜１２０°にすると、燃
焼用空気の吐出方向が炉の後部に向けて適度に傾き、各
ストーカから発生する排ガスが炉の後部に向かって斜め
に流れる。このため、乾燥ストーカ３で発生した未燃分
を含む排ガスが燃焼ストーカ４の上方まで引き込まれ
て、燃焼ストーカ４で発生した高温の排ガスと混じり合
い、排ガス中の未燃分が燃焼する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、階段式ストーカを有
し、中間天井が設けられたごみ焼却炉に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】階段式ストーカ炉の燃焼室に投入された
ごみは、乾燥、燃焼、後燃焼（置火燃焼）の各過程を経
て灰になる。又、上記各過程においてはごみの燃焼にと
もなって燃焼排ガスが発生する。これらの排ガスは燃焼
室から吸引されてガス混合室に集められ、未燃分を再燃
焼し、次いで熱回収される。しかし、上記各過程から発
生する排ガスの組成や温度はそれぞれ異なるので、これ
らのガスを単に集合させても、ガスの混合は十分には行
われない。

【０００３】すなわち、乾燥過程では、未燃分や水分が
多く比較的低温のガスが発生し、燃焼過程では、ほぼ完
全燃焼した高温のガスが発生する。そして、これらのガ
スは上昇してガス混合室へ入るが、この際、上記各過程
で発生した排ガスは、未燃分が多いガス束、高温のガス
束などとなってそれぞれ別個に流れやすく、ガス混合室
においてもその混合状態は依然として十分ではない。こ
のため未燃分の再燃焼が不十分となり、この結果、排ガ
ス中には未燃分が残留する。

【０００４】未燃分を含んでいたり、温度が均一でなか
ったりする混合不十分な排ガスがそのまま熱回収工程へ
送られると、ボイラチューブなどの機器が損傷したり、
これらの機器に飛灰が溶着したりする問題が発生する。

【０００５】上記のような問題を解消するために、従来
から数多くの提案がなされているが、そのうちの一つと
して、燃焼室内に中間天井を設け、燃焼室内における排
ガスの混合・燃焼を促進させる技術がある。図５はその
概略の断面を示す図である。図５において、２は燃焼
室、３は乾燥ストーカ、４は燃焼ストーカ、５は後燃焼
ストーカ、７はガス混合室であり、３０は投入されたご
みを示す。

【０００６】燃焼室２内には、燃焼室の一部を上下に仕
切る中間天井６が設けられている。この中間天井６は燃
焼室２の排ガス出口の下方に設けられており、その上側
には上記出口に向かう排ガスの迂回路が形成されてい
る。

【０００７】又、ごみ３０を燃焼する空気は、各ストー
カの下方から導入され、各ストーカに設けられた燃焼用
空気の吐出孔１５から供給される。上記ストーカは次に
説明する火格子ブロックが多数配列された構成になって
いる。図６及び図７は火格子ブロックに係る説明図で、
図６は火格子ブロックを示す斜視図、図７は火格子ブロ
ックが組み立てられる状態を示す斜視図、図８(a) ，
(b) は火格子ブロックを構成する火格子ピースを示す図
である。

【０００８】火格子ブロックは、図６及び図７に示すよ
うに、平行に配置された２枚のフレーム１１，１１と、
この２枚のフレーム１１，１１に架け渡されたフレーム
バー１２と、このフレームバー１２上に載置される多数
の火格子ピース１３よりなる。火格子ピース１３は、図
８(a) ，(b) に示すように、側面に多数の凹部１４が設
けられている。そして、この火格子ピース１３を間隔を
おかずに平行に配置することによって、火格子ブロック
１０には、対向する２つの凹部１４によって燃焼用空気
の吐出孔１５が形成される。上記空気吐出孔１５は火格
子ブロック１０の上面（ごみを載せる面）及び前方の斜
面（図中、右側の斜面及び中央部の斜面）に設けられて
いる。

【０００９】上記の構成によるごみ焼却炉において、燃
焼用空気の大部分は、ストーカ（これを構成する火格子
ブロック）の上面に設けられている多数の空気吐出孔１
５から供給され、この上面の空気吐出孔１５から吐出す
る燃焼用空気はストーカ上に載せられるごみの層に対し
て、全体としてほぼ垂直の方向に吐出するようになって
いる。ここに「全体として」とは、例えば図８(b) にお
いて、火格子ブロック１３の前面側（図８(b) における
右側）に設けられた凹部１４から吹き出す燃焼用空気は
垂直方向と異なる方向に吹き出すが、前面側の凹部は少
ないため、このような流れはわずかであり、大部分の燃
焼空気は「ほぼ垂直の方向に吐出する」ことを意味す
る。

【００１０】そして、燃焼によって発生した排ガスは図
５に示すように流れる。なお、図５において、各ストー
カの上方に記入された直線の矢印は燃焼用空気の吐出方
向を示し、燃焼室２内に描かれている曲線の矢印は熱流
体解析結果に基づく排ガスの流線を示す。ごみ３０の燃
焼によって発生した排ガスは、各ストーカ上から上昇し
て燃焼室の出口に向かうが、その行く手を中間天井６に
よって阻まれる。

【００１１】このため、排ガスは、方向転換し、中間天
井６の上流側（ごみが供給される側）からその上側の迂
回路を通って燃焼室の出口へ吸引される流れと、中間天
井６の下流側（灰が排出する側）から上記迂回路を通っ
て燃焼室の出口へ吸引される流れとに２分され、次いで
２つの流れは燃焼室の出口で衝突し合流する。このよう
に、上記のごみ焼却炉においては、排ガスの流れを方向
転換させたり、衝突させたりすることによって、その混
合を促進させて完全燃焼させ、排ガスの組成や温度を均
一にすることを図っている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のご
み焼却炉においては、燃焼室における排ガスの混合を促
進するための手段として、中間天井が設けられている
が、排ガス中には未だ或る程度の量の未燃分が残留して
おり、排ガスの混合状態は必ずしも十分であるとは言え
ない。このため、熱回収機器などに及ぼす悪影響は完全
には解消されておらず、改良すべき余地がある。

【００１３】本発明は、上述の問題を解決するためにな
されたもので、燃焼室における排ガスの混合が促進さ
れ、排ガス中の未燃分が大幅に低減するごみ焼却炉を提
供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、ストーカの火格子ブロックに
設けられている燃焼用空気吐出孔がその空気吐出方向
が、全体として炉の下流側に向くように形成され、この
燃焼用空気吐出孔の空気吐出方向と中間天井との相対角
度が１１０°〜１２０°となるように構成されている。
ここに、「全体として炉の下流側に向く」とは、大部分
の空気吐出方向が炉の下流側に向いているという趣旨で
ある。

【００１５】従って、「この燃焼用空気吐出孔の空気吐
出方向と中間天井との相対角度が１１０°〜１２０°と
なるように構成されている。」とう要件は、全ての吐出
孔がこのように構成されていることを必ずしも意味しな
い。「全体として炉の下流方向に向く」という構成を満
たす範囲で、少数の燃焼用空気吐出孔は、「空気吐出方
向と中間天井との相対角度が１１０°〜１２０°となる
ように構成されている」という条件を必ずしも満たさな
くてもよい。

【００１６】

【作用】本発明者は、排ガス中の未燃分の残留量を限り
なく少なくするために、あらためて、従来のごみ焼却炉
に関する検討を行った。図５に示すように、従来のごみ
焼却炉の操業においては、中間天井を設けることによっ
て、まず、その下側において排ガスの流れを方向転換さ
せ、次いで、その上側の迂回路で排ガス流を衝突させ、
各ストーカから発生する排ガスを混合させている。しか
し、上記二つの排ガス混合箇所における排ガスの流れ方
を見ると、中間天井の下側における排ガスの混合度合が
不十分であり、このため、排ガス中の未燃分の残留量が
多くなるのではないかと考えられる。

【００１７】すなわち、各ストーカで発生した排ガス
は、ストーカの下方から導入される燃焼用空気の吐出方
向（ごみの層に対して略垂直の方向であり、略真上に近
い方向）に略沿った方向へ上昇し、中間天井の近傍に達
した段階で方向転換して中間天井の上側の迂回路に向か
う。この際、排ガスは略真上に向かって流れるので、各
ストーカから発生する排ガスの大部分はそれぞれのスト
ーカの上方へ上昇し、他のストーカから発生する排ガス
とはあまり混じり合うことなく、それぞれのガス束に別
れたまま上昇する傾向にある。

【００１８】又、排ガスが方向転換する度合が緩やかで
あるので、この方向転換による排ガスの混合度合も比較
的小さい。このため、中間天井の下側においては、排ガ
スの十分な混合は行われない。特に、乾燥ストーカで発
生した未燃分が多い低温の排ガスと燃焼ストーカで発生
した高温のガスとの混合による未燃分の燃焼と排ガス温
度の均一化は行われ難い。

【００１９】そこで、本発明においては、中間天井の下
側における排ガスの流れ方向を変え、中間天井の下側の
空間で、各ストーカから発生する排ガスを混じり合わせ
ることを図っている。上述のように、各ストーカで発生
した排ガスは燃焼用空気の吐出方向に略沿った方向に流
れるので、燃焼用空気の吐出方向を変えれば、排ガスが
流れる方向も変化する。このため、本発明においては、
燃焼用空気の吐出方向を炉の下流側の方向に向けて傾斜
させ、各ストーカから発生する排ガスが下流側の方向に
向かって斜めに流れるようにしている。排ガスが斜め下
流側の方向に流れると、各ストーカで発生した排ガス
は、一旦、下流側に流れた後、中間天井の近傍で方向転
換するので、各ストーカで発生した排ガスは中間天井の
下側の空間でも混じり合う。又、排ガスの流れが方向転
換する度合も大きくなるので、排ガスの混合は一層促進
される。

【００２０】排ガスの混合を促進するための好ましい燃
焼用空気の吐出方向は、ストーカの火格子ブロックに設
けられている燃焼用空気吐出孔の空気吐出方向と中間天
井との相対角度が１１０°〜１２０°の範囲になるよう
にするのがよい。上記相対角度が１１０°未満である
と、排ガスの混合が十分ではなく、又、相対角度が１２
０°を超えると、相対角度が１１０°未満の場合と同様
に、排ガスの混合は不十分になる。

【００２１】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す概略の断面図
である。図１において、図５と同じ部分については同一
の符号を付し説明を省略する。本実施例においては、各
ストーカの下方から導入される燃焼用空気の吐出方向が
炉の下流側に向かって傾斜している。このため、ストー
カを構成する火格子ブロックの燃焼用空気吐出孔１５
は、空気の吐出方向が下流側を向き且つ斜め方向にだけ
吐出するように設けられている。

【００２２】図３は燃焼用空気が下流側の方向に吐出す
る空気吐出孔だけが設けられた火格子ブロックの一例を
示す斜視図である。図３において、図６及び図７で説明
した部分については同一の符号を付し説明を省略する。
この火格子ブロックにおいては、燃焼用空気の吐出孔１
５が、その上面（ごみを載せる面）には設けられておら
ず、その前側の斜面（図中、右側の斜面及び中央部の斜
面）にだけ設けられている。このため、この火格子ブロ
ックを構成する火格子ピースは、図４(a) ，(b) に示す
ように、燃焼用空気の吐出孔を形成するための凹部１４
が、その前部（図中、右側）の側面だけに設けられた構
造になっている。

【００２３】上記の火格子ブロックが炉内に配列されて
ストーカが形成されるが、この際、燃焼用空気の吐出方
向が所定の角度になるようにする。すなわち、図２に示
すように、燃焼用空気の吐出方向を、その吐出方向と中
間天井６との相対角度θが１１０°〜１２０°の範囲に
なるようにする。

【００２４】上記の構成によるごみ焼却炉においては、
図１に示すように、乾燥ストーカ３及び燃焼ストーカ４
から発生した燃焼排ガスは、一旦、燃焼用空気が吐出す
る方向へ流れた後、換言すれば、炉の下流側に向かって
流れた後、中間天井６の近傍で大きく方向転換し、その
上側の迂回路へ流れる。この際、乾燥ストーカ３で発生
した未燃分を含む排ガスは高温の燃焼ストーカ４の上方
まで流れ込み、燃焼ストーカ４で発生した高温の排ガス
に巻き込まれる。このため、未燃分を含む排ガスと高温
の排ガスが炉内で十分に混合され、未燃分の燃焼が行わ
れると共に、排ガス温度が均一化される。

【００２５】次に、図３に示す火格子ブロックを配列し
たストーカが据え付けられた焼却炉を使用し、都市ごみ
を焼却した結果について説明する。この場合、燃焼用空
気の吐出方向を種々変え、それぞれの条件における排ガ
スの混合状態を調べた。この際、排ガスの混合状態の良
否を判断するために、排ガス中の未燃分であるＣＯガス
の濃度、及びＣＯ₂、Ｏ₂の濃度を測定した。なお、比
較のために、従来のストーカを使用した場合についても
実施した。

【００２６】これらの結果を表１〜表４及び図９に示
す。表１は従来のストーカを使用した場合の測定値を記
載した表である。表３は燃焼用空気の吐出方向と中間天
井との相対角度が本発明の範囲内である場合の測定値を
記載した表である。表２及び表４は、本発明の火格子ブ
ロックと同様の火格子ブロックによってストーカを構成
した場合であるが、上記相対角度が本発明の範囲外であ
る場合の測定値を記載した表である。図９は表１〜表４
に記載されている排ガス中のＣＯ濃度と上記相対角度と
の関係を示す図である。

【００２７】図９で明らかなように、燃焼用空気の吐出
方向を炉の下流側に向けて傾斜させ、その吐出方向と中
間天井との相対角度を順次変えてゆくと、排ガス中の未
燃分であるＣＯ濃度が極小になる範囲、すなわち排ガス
の混合・燃焼が最も良好になる範囲がある。この範囲の
条件は上記相対角度を１１０°〜１２０°にした場合で
あり、相対角度が上記範囲外の操業では、従来技術によ
る場合と大差ない結果になっている。相対角度を１１０
°〜１２０°にした場合のＣＯ濃度は、その範囲外の値
に対し約６０％のレベルまで低下している。

【００２８】又、表１〜表４に記載されているＣＯ濃度
とＯ₂濃度との関係を各表毎に比較してみると、上記相
対角度が本発明の範囲内である場合の測定値が記載され
ている表３においては、Ｏ₂濃度が他の表の場合よりも
低い（燃焼時の空気比が小さい）にもかかわらず、ＣＯ
濃度が格段と低くなっており、排ガスの燃焼が著しく促
進されていることが示されている。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】

【表３】

【００３２】

【表４】

【００３３】なお、上述の説明においては、前方の斜面
だけに燃焼用空気の吐出孔がある火格子ブロック及びこ
れを使用した場合についてのみ説明したが、本発明にお
いて使用可能な火格子ブロックは、上記の構造に限定さ
れるものではなく、空気吐出孔が炉の下流側に向けて斜
めに設けられているものであれば、これが上面に設けら
れているものであってもよい。

【００３４】但し、上面に燃焼用空気の吐出孔が設けら
れていない火格子ブロックを使用した場合には、次のよ
うな効果がもたらされる。上面に設けられた空気吐出孔
は操業中に詰まり易く、閉塞した空気吐出孔が存在する
と、その箇所には空気が供給されなくなり、燃焼用空気
の供給が不均一になる。そして、部分的にごみの燃焼が
不十分になる箇所が発生するので、このような箇所をな
くすために、余分な燃焼用空気を供給する必要が生ず
る。しかし、前面の斜面にある空気吐出孔は詰まること
がなく、燃焼用空気の供給が常に均一に行われる。従っ
て、より少ない空気でごみを完全燃焼させることができ
る。

【００３５】又、空気吐出孔が上面にも設けられている
場合には、空気吐出孔の数が多く、空気がストーカ自体
を通過する際の圧力損失が小さいので、燃焼部全体の圧
力損失に対するストーカ自体の圧力損失が占める割合が
小さい。一方、ストーカ上のごみ層の厚さやごみ質は必
ずしも一様ではなくその場所によって異なり、ごみ層の
圧力損失が場所別に変動するので、燃焼用空気の供給量
が場所別に不均一になる。このため、全体の燃焼を良好
にするために、燃焼用空気の供給量を増加させなければ
ならない。

【００３６】これに対し、燃焼用空気の吐出孔が前面の
斜面だけに設けられている火格子ブロックを使用した場
合には、吐出孔の数が非常に少なくなるので、ストーカ
自体の圧力損失がごみ層の圧力損失に対して遙に大きく
なる。そして、燃焼用空気が燃焼部を通過する際の全圧
力損失に占めるごみ層の圧力損失の割合が非常に小さく
なり、ごみ層の圧力損失が場所別に変動しても、この変
動には、さして影響されることなく、燃焼空気をストー
カ各部に均一に供給することができる。このため、より
少ない燃焼用空気でごみを焼けむらなく完全燃焼させる
ことができる。

【００３７】表５は、図６に示した従来の火格子ブロッ
クと図３の火格子ブロックを使用した場合において、燃
焼部における圧力損失をそれぞれ算定した値を記載した
表である。この表によれば、図３の火格子ブロックを使
用した場合におけるごみ層の圧力損失は全圧力損失に対
して僅か７．４％であるので、たとえ、ごみ層の圧力損
失が場所によって変化していても、その影響は非常に小
さく、空気の供給量が不均一になることはないことが分
かる。

【００３８】

【表５】

【００３９】

【発明の効果】本発明はストーカの火格子ブロックに設
けられている燃焼用空気吐出孔がその空気吐出方向が炉
の下流側に向くように形成され、この燃焼用空気吐出孔
の空気吐出方向と中間天井との相対角度が１１０°〜１
２０°となるように構成さている。

【００４０】本発明を使用すれば、各ストーカ上から発
生する性状の異なる排ガスの混合がガス混合室内におい
て促進され、排ガス中の未燃分の燃焼が十分行われる結
果、未燃分が大幅に低減すると共に、排ガスの温度が均
一化し熱回収機器の損傷が発生しなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略の断面図である。

【図２】燃焼用空気の吐出方向と中間天井６との相対角
度を示す図である。

【図３】燃焼用空気が下流側の方向に吐出する空気吐出
孔だけが設けられた火格子ブロックの一例を示す斜視図
である。

【図４】図３の火格子ブロックを構成する火格子ピース
を示す図である。

【図５】中間天井を有する従来のごみ焼却炉の概略の断
面を示す図である。

【図６】従来の火格子ブロックを示す斜視図である。

【図７】従来の火格子ブロックが組み立てられる状態を
示す斜視図である。

【図８】従来の火格子ブロックを構成する火格子ピース
を示す図である。

【図９】表１〜表４に記載されている排ガス中のＣＯ濃
度と燃焼用空気の吐出方向と中間天井との相対角度の関
係を示す図である。

【符号の説明】

２燃焼室３乾燥ストーカ４燃焼ストーカ５後燃焼ストーカ６中間天井７ガス混合室１０火格子ブロック１１フレーム１２フレームバー１３火格子ピース１４凹部１５空気吐出孔３０ごみ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】階段式ストーカを有し、中間天井が設け
られたごみ焼却炉において、前記ストーカの火格子ブロ
ックに燃焼用空気吐出孔が設けられており、その空気吐
出方向が全体として炉の下流側に向くように形成され、
この燃焼用空気吐出孔の空気吐出方向と中間天井との相
対角度が１１０°〜１２０°となるように構成されたこ
とを特徴とするごみ焼却炉。