JPH07180822A - 焼却炉及び焼却炉による焼却方法 - Google Patents
焼却炉及び焼却炉による焼却方法Info
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- JPH07180822A JPH07180822A JP32467593A JP32467593A JPH07180822A JP H07180822 A JPH07180822 A JP H07180822A JP 32467593 A JP32467593 A JP 32467593A JP 32467593 A JP32467593 A JP 32467593A JP H07180822 A JPH07180822 A JP H07180822A
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Abstract
を十分に混合することにより、焼却の際のダイオキシン
の排出量を低減する。 【構成】 焼却炉本体10底部に砂層等を有する1次燃
焼領域が形成され、その上方に上下3段にわたって噴射
口14A,14B,14Cが設けられている。最下段の
第1噴射口14Aは、補助燃焼空気の噴射によってフリ
ーボード16内に水平面上の旋回流を形成する。中段の
第2噴射口14Bは、フリーボード16中央に向かって
補助燃焼空気を噴射する。最上段の第3噴射口14C
は、補助燃焼空気の噴射によってフリーボード16内に
上記第1噴射口14Aによる旋回流と逆向きの旋回流を
形成する。
Description
等に設置される焼却炉及びこれによる被焼却物の焼却方
法に関するものである。
て、焼却炉は重要機器の一つであり、投入されたごみを
完全に燃焼、焼却するとともに、その燃焼中での有害物
質の発生を抑える役割を果たしている。
層方式のものとに大別されるが、ここでは一例として流
動層焼却炉の従来構造を図6に示す。
ら順に耐火材81、断熱材82、及び鉄皮83が積層さ
れたものであり、その底部には砂層84が設けられてい
る。この砂層84の下から散気装置86を介して流動化
空気(燃焼用1次空気)が砂層84内に噴出され、この
空気により砂層84は流動を開始する。起動時は、上部
の昇温バーナ87で砂層84が加熱され、その温度が約
700℃に達した時点で給塵機88から炉内にごみが投入
されることにより、その一部が砂層の熱で着火し、ガス
化される。この燃焼により発生した熱の一部は砂層84
に取り込まれ、砂層温度は定常で約700℃に保たれる。
ガス化したごみは砂層84上方の空間(フリーボード)
90に入り、ここで2次燃焼空気ノズル89からの2次
空気(補助燃焼空気)と混合されながら2次燃焼し、約
900℃の出口温度で外部に排出される。燃えないごみ
は、砂層84内を循環し、最終的には不燃物抜出管9
2、不燃物抜出装置94、及び振動ふるい96を通じて
外部に排出され、振動ふるい96で不燃焼ごみと分離さ
れた砂(流動媒体)は流動媒体循環装置98を通じて焼
却炉内の砂層84に戻される。
ラントからのダイオキシンの排出が大きな社会問題とな
っている。このようなダイオキシンの排出を規制するに
は、3つのT、すなわち、上記フリーボード90にお
けるガスの滞留時間(Time)、フリーボード90内の
温度(Temperature)、フリーボード90内でのガス
の乱れ(Turbulence)、すなわちガス化したごみと空気
との混合効率が重要とされている。
うち時間及び温度は条件を十分満たしており、混
合の改善が大きな課題となっている。このごみから発生
した未燃ガスと空気との混合の改善手段として、(A)
焼却炉内に横から2次空気を吹き込んで主流を曲げる
(特開平5−141646号公報等)、(B)焼却炉の
形状自体にくびれや曲がりをもたせてガスの乱れを誘発
する、等の手段が講じられているが、いずれも十分な効
果が得られていない。
代わりに、実際のごみ投入量に最適な空気量を供給する
ように燃焼制御を行えばダイオキシンの低減が可能であ
るが、上記ごみ投入量の正確な測定は困難であり、また
ごみの質によって燃焼状態が変化するため、上記のよう
な正確な燃焼制御を実行することは事実上困難である。
炉内に絞りや邪魔板等の凹凸を形成して気流を乱すこと
も検討されているが、このような凹凸部は摩耗しやす
く、また製造も容易でないためコストアップにつながる
不都合がある。
絞りや邪魔板等を設けることなく、ガス化したごみ等の
被焼却物と補助燃焼空気とを効果的に混合してダイオキ
シンの排出を低減することができる焼却炉を提供するこ
とを目的とする。
の手段として、本発明は、焼却炉本体の底部に、供給さ
れた被焼却物を燃焼してガス化する1次燃焼領域が形成
され、この1次燃焼領域よりも上方の焼却炉本体内空間
に上記ガスをさらに燃焼する2次燃焼領域が形成された
焼却炉において、上記2次燃焼領域に対し水平面上に旋
回流を形成する方向に補助燃焼空気を噴射する複数の第
1噴射部を周方向に並設し、これら第1噴射部よりも上
方の高さ位置の水平断面上で、上記2次燃焼領域に対し
その中央部に向かう方向に補助燃焼空気を噴射する複数
の第2噴射部を周方向に並設し、これら第2噴射部より
も上方の高さ位置に、上記2次燃焼領域に対し水平面上
に上記第1噴射部による旋回流と逆向きの旋回流を形成
する方向に補助燃焼空気を噴射する複数の第3噴射部を
周方向に並設したものである(請求項1)。
噴射部までの高さ方向の距離と上記第2噴射部から第3
噴射部までの高さ方向の距離とを等しく設定するととも
に、上記第2噴射部による噴射方向に対する第3噴射部
による噴射方向の相対角度を、上記第2噴射部による噴
射方向に対する第1噴射部による噴射方向の相対角度と
逆向きでかつ大きさの等しい角度に設定することが、よ
り好ましく(請求項2)、この焼却炉において、請求項
3記載のように、上記第1噴射部からの噴射流量と上記
第3噴射部からの噴射流量とを略同等に設定することに
より、後述のようなより優れた効果が得られる(請求項
3)。
の被焼却物供給量が減少した時に上記第1噴射部からの
噴射流量及び上記第3噴射部からの噴射流量のみを減少
させるのがよい(請求項4)。
焼領域で焼却物が燃焼することにより熱分解ガスが生成
され、このガスは2次燃焼領域へ上昇して補助燃焼空気
と混合されることにより、さらに燃焼する。
した熱分解ガスは、まず第1噴射部の噴射により形成さ
れる旋回流で補助燃焼空気と混合される。その後、この
ガスは第2噴射部の噴射領域へ上昇するが、この第2噴
射部からの噴射流が上記旋回流の旋回を妨げる方向に作
用するため、ここで大きな剪断流れが発生する。この剪
断流れは、局所的に強い流れの乱れを引き起こし、これ
により熱分解ガスと補助燃焼空気との混合が促進され
る。さらに、このガスが第3噴射部から噴射される補助
燃焼空気により上記旋回方向と逆方向の力を受けること
により、上記と同様の剪断流れが発生し、ここでも強い
流れの乱れによって混合がさらに促進される。このよう
な混合促進により、最終的に燃焼性は飛躍的に高められ
る。
とすると(すなわち焼却炉本体内空間中央に向かう噴射
がなく、相反する旋回流しか存在しないとすると)、上
記と同等もしくはそれ以上の剪断力を期待することがで
きるが、この場合には、上記1次燃焼領域からのガスが
各旋回流の中心部を上向きに吹き抜け易く、このような
吹き抜けが生じると却って混合性は著しく低下すること
になる。また、第3噴射部からの噴射がない場合、すな
わち上側の旋回流がない場合には、第2噴射部から噴射
される補助燃焼空気が第1噴射部の噴射による旋回流に
影響を受けて旋回方向に流されてしまうため、やはりそ
の旋回中心をガスが吹き抜けるおそれがある。
噴射部からの噴射流を第1噴射部及び第3噴射部による
相反する旋回流で上下から挾むようにすれば、両旋回流
の旋回方向の成分が第2噴射部による噴射領域で相殺さ
れ、この噴射領域で各第2噴射部から中央に向かう流れ
の方向が確保されることになる。この第2噴射部からの
噴射流は焼却炉本体中央部で互いに衝突し、これにより
該中央部の圧力が高められ、この高圧部分で上昇ガスの
一部がはね返されて下方の1次燃焼領域に向かって逆流
することにより、中央部のガス吹き抜けが効果的に抑制
され、良好な混合性が保証される。
第2噴射部から第1噴射部までの高さ方向の距離と上記
第2噴射部から第3噴射部までの高さ方向の距離とが等
しく、かつ、上記第2噴射部による噴射方向に対する第
3噴射部による噴射方向の相対角度が、上記第2噴射部
による噴射方向に対する第1噴射部による噴射方向の相
対角度と逆向きでかつ大きさの等しい角度に設定されて
いるので、請求項3記載のように上記第1噴射部からの
噴射流量と上記第3噴射部からの噴射流量とを略同等に
設定することにより、第2噴射部の噴射領域において両
旋回流の旋回方向成分をより確実に相殺することができ
る。
は、中央部の吹き抜けを防ぐことが前提となるので、上
記焼却炉本体内への被焼却物供給量が減少した時に、請
求項4記載のように上記第1噴射部からの噴射流量及び
上記第3噴射部からの噴射流量のみを減少させるように
すれば、全体の噴射流量は減少させても第2噴射部の噴
射流による吹き抜け防止作用は確実に維持することがで
き、これにより良好な混合性を確保できる。
明する。なお、ここに示す流動層焼却炉において、焼却
炉本体10の側壁の層構造及び周辺機器の構成は図6と
同等であり、ここではその説明を省略する。
し、図1に示すように、上記焼却炉本体10の上部にガ
ス排出口12が形成されている。焼却炉本体10底部の
1次燃焼領域では前記図6に示した砂層84と同等の砂
層(図示せず)が形成され、この砂層の上方にフリーボ
ード16が形成されている。上記砂層は、焼却炉本体1
0底部から吹き上げられる1次燃焼空気により流動し、
この砂層に図略の投入口からごみ等の被焼却物が投入さ
れることにより、この砂層で被焼却物の燃焼が行われる
ようになっている。
にわたり、上記フリーボード16内に2次燃焼空気(補
助燃焼空気)を噴射する第1噴射口14A、第2噴射口
14B、及び第3噴射口14Cが設けられている。各噴
射口14A,14B,14Cには、流量調整弁17A,
17B,17Cをそれぞれ介して空気供給装置15が接
続されている。
りも上方の高さ位置で、図2(a)に示すように周方向
に並ぶ複数の位置に設けられている。各第1噴射口14
Aによる噴射方向(同図(a)太線矢印方向)は、各第
1噴射口14Aから焼却炉本体10の中央に向かう方向
(径方向;同図一点鎖線の方向)に対して所定角度θだ
け周方向に傾斜する方向に設定されている。
口14Aよりも上方の高さ位置の水平断面上で、図2
(b)に示すように周方向に並ぶ複数の位置に設けられ
ている。各第2噴射口14Bによる噴射方向(同図
(b)太線矢印方向)は、上記径方向と同一の方向に設
定されている。
射口14Bよりもさらに上方の高さ位置において、図2
(c)に示すように周方向に並ぶ複数の位置に設けられ
ている。各第3噴射口14Cによる噴射方向(同図
(c)太線矢印方向)は、上記径方向に対して上記第1
噴射口14Aの噴射方向と逆向きに同じ大きさの角度θ
だけ周方向に傾斜する方向に設定されている。また、こ
の第3噴射口14Cと第2噴射口14Bとの間の距離d
23(図1)は、第1噴射口14Aと第2噴射口14Bと
の間の距離d12と等しく設定されている。
の図略の砂層上にごみが投入されることにより、このご
みが燃焼、ガス化し、この熱分解ガスが上方のフリーボ
ード16へ上昇する。
1噴射口14Aから噴射される補助燃焼空気(2次空
気)によって図2(a)時計回り方向の旋回流が形成さ
れており、まずこの旋回流で上記熱分解ガスと補助燃焼
空気との初段階の混合が行われる。その後、ガスは第2
噴射口14Bによる噴射領域へ上昇するが、ここでは各
第2噴射口14Bからフリーボード16中央へ向けての
噴射流が上記旋回流の旋回を妨げる方向に作用し、これ
により大きな剪断流れが発生する。この剪断流れは、局
所的に強い流れの乱れを引き起こし、これにより熱分解
ガスと補助燃焼空気との混合がさらに促される。このガ
スは、さらに上方の第3噴射口14Cによる噴射領域に
上昇するが、ここでは各第3噴射口14Cから噴射され
る補助燃焼空気で上記旋回方向と逆方向の旋回流が形成
されており、この旋回流と上記第2噴射口14Bの噴射
流との間に上記第1噴射口14Aと第2噴射口14Bと
の間と同様の剪断流れが発生し、ここでも強い流れの乱
れによって混合がさらに促進される。このような混合促
進により、ダイオキシンの発生を大幅に抑制することが
できる。
がないとすると(すなわち2次燃焼領域中央に向かう噴
射がなく、相反する旋回流しか存在しないとすると)、
上記と同等もしくはそれ以上の剪断力を期待することが
できるが、この場合には、上記砂層からのガスが各旋回
流の中心部を上向きに吹き抜けるおそれがあり、このよ
うな吹き抜けが生じると却って混合性は著しく低下する
ことになる。また、第3噴射口14Cからの噴射がない
場合、すなわち上側の旋回流がない場合には、第2噴射
口14Bから噴射される補助燃焼空気が第1噴射口14
Aの噴射による旋回流に影響を受けて旋回方向に流され
てしまうため、やはりその旋回中心をガスが吹き抜ける
おそれがある。
2噴射口14Bからの噴射流を第1噴射口14A及び第
3噴射口14Cによる相反する旋回流で上下から挾むよ
うにすれば、両旋回流の旋回方向の成分が第2噴射口1
4Bで相殺され、この第2噴射口14Bで中央に向かう
流れが確保されることになる。この第2噴射口14Bか
らの噴射流は焼却炉本体内中央部で互いに衝突し、これ
により該中央部の圧力が高められ、この高圧部分で上昇
ガスの一部がはね返されて下方の砂層に向かって逆流す
ることにより、中央部のガス吹き抜けが効果的に抑制さ
れ、良好な混合性が保証される。
を上下から挾む旋回流は、剪断流れの形成によって混合
を促す役割と、第2噴射口14Bからの噴射流の方向を
適正に保って中央部吹き抜け防止効果を維持する役割の
双方を担うことになる。
射口14Bから第1噴射口14Aまでの距離d12と上記
第2噴射口14Bから第3噴射口14Cまでの距離d23
とを等しく設定し、かつ、上記第2噴射口14Bによる
噴射方向に対する第3噴射口14Cによる噴射方向の相
対角度を、上記第2噴射口14Bによる噴射方向に対す
る第1噴射口14Aによる噴射方向の相対角度と逆向き
でかつ大きさの等しい角度に設定しているので、流量調
整弁17A,17Cの操作によって、第1噴射口14A
からの噴射流量と上記第3噴射口14Cからの噴射流量
とを略同等に設定することにより、第2噴射口14Bの
噴射領域で両旋回流による影響を確実に相殺することが
できる。
するには中央部の吹き抜けを防ぐことが前提となるの
で、上記焼却炉本体内へのごみ等の投入量が減少した場
合、第2噴射口14Bからの噴射流量は固定しておき、
流量調整弁17A,17Cのみを操作して上記第1噴射
口14Aからの噴射流量及び上記第3噴射口14Cから
の噴射流量のみを減少させるようにすれば、全体の噴射
流量は減少させても第2噴射口14Bの噴射流による吹
き抜け防止作用は確実に維持することができ、これによ
り良好な混合性を確保することが可能となる。
焼却炉及び図1に示した本実施例の焼却炉におけるCO
の混合状態及びガスの速度ベクトルを流動数値計算で算
出した結果を示したものである。ただし、COの混合状
態については、砂層部分に適当量のトレーサを流してそ
の追跡により演算を行っている。これらの図を参照すれ
ば、従来の焼却炉内部では再循環渦がほとんど形成され
ず、COの混合状態が悪いのに対し、本実施例の焼却炉
では2次燃焼領域に明らかな再循環渦が形成され、しか
も中央で逆流が発生してガス吹き抜けが効果的に防止さ
れていることが理解できる。
されるものでなく、例として次のような態様をとること
も可能である。
4Cの具体的な高さ位置は問わないが、最下段の第1噴
射口14Aの高さ位置は、少なくとも1次燃焼領域の砂
層等により噴射流が影響を受けない程度まで高く設定す
ることが極めて望ましい。
も適宜設定すればよい。ただし、この領域で1000℃程度
の高温を維持できるように上記空気比を調節することが
好ましい。
温度は問わないが、この補助燃焼空気を導入前に予熱し
ておけば、この導入による焼却炉内の冷却を回避するこ
とができ、より良好な燃焼を確保できる。
わず、例えば前記図1に示すA−A線、B−B線、及び
C−C線で切った断面が図5(a)(b)(c)に示す
ように矩形のものであっても、これらの図に示されるよ
うに、前記実施例と同様に第1噴射口14Aによる噴射
領域では旋回流を、第2噴射口14Bによる噴射領域で
は中央へ向かう噴射流を、第3噴射口14Cによる噴射
領域では上記旋回流と逆向きの旋回流をそれぞれ形成す
るように噴射方向を設定することにより、前記実施例と
同様の良好な混合性を得ることができる。
よる噴射領域で時計回り方向の旋回流を、第3噴射口1
4Cによる噴射領域で反時計回り方向の旋回流をそれぞ
れ形成しているが、逆に第1噴射口14Aによる噴射領
域で反時計回り方向の旋回流を、第3噴射口14Cによ
る噴射領域で時計回り方向の旋回流をそれぞれ形成する
ようにしてもよい。
対して補助燃焼空気を噴射する手段として、水平面上に
旋回流を形成する第1噴射部と、焼却炉本体中央部に向
かう方向の噴射流を形成する第2噴射部と、上記第1噴
射部による旋回流と逆向きの旋回流を形成する第3噴射
部とを順に設けたものであるので、各噴射部間で発生す
る剪断流れによって補助燃焼空気と熱分解ガスとの混合
を促すとともに、上下の旋回流の旋回方向成分を中間の
第2噴射部による噴射領域で相殺してこの第2噴射部で
中央向きの噴射流を確保することにより、この噴射流に
よる中央部ガス吹き抜け防止作用を良好に維持すること
ができ、これにより十分な混合性を得てダイオキシンの
排出を大幅に抑制することができる効果がある。
第2噴射部から第1噴射部までの高さ方向の距離と上記
第2噴射部から第3噴射部までの高さ方向の距離とを等
しく設定し、かつ、上記第2噴射部による噴射方向に対
する第3噴射部による噴射方向の相対角度を、上記第2
噴射部による噴射方向に対する第1噴射部による噴射方
向の相対角度と逆向きでかつ大きさの等しい角度に設定
しているので、請求項3記載のように上記第1噴射部か
らの噴射流量と上記第3噴射部からの噴射流量とを略同
等に設定することにより、第2噴射部において両旋回流
をより確実に相殺することができ、これにより十分な中
央部吹き抜け防止作用を維持することができる効果があ
る。
本体内への被焼却物供給量が減少した時に上記第1噴射
部からの噴射流量及び上記第3噴射部からの噴射流量の
みを減少させることにより、全体の噴射流量は減少させ
ても第2噴射部の噴射流による吹き抜け防止作用は確実
に維持することができ、これにより良好な混合性を確保
できる効果が得られる。
す断面正面図である。
のB−B線断面図、(c)は図1のC−C線断面図であ
る。
の速度ベクトルを演算した結果を示す図である。
びガスの速度ベクトルを演算した結果を示す図である。
形状の変形例を示す断面平面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 焼却炉本体の底部に、供給された被焼却
物を燃焼してガス化する1次燃焼領域が形成され、この
1次燃焼領域よりも上方の焼却炉本体内空間に上記ガス
をさらに燃焼する2次燃焼領域が形成された焼却炉にお
いて、上記2次燃焼領域に対し水平面上に旋回流を形成
する方向に補助燃焼空気を噴射する複数の第1噴射部を
周方向に並設し、これら第1噴射部よりも上方の高さ位
置の水平断面上で、上記2次燃焼領域に対しその中央部
に向かう方向に補助燃焼空気を噴射する複数の第2噴射
部を周方向に並設し、これら第2噴射部よりも上方の高
さ位置に、上記2次燃焼領域に対し水平面上に上記第1
噴射部による旋回流と逆向きの旋回流を形成する方向に
補助燃焼空気を噴射する複数の第3噴射部を周方向に並
設したことを特徴とする焼却炉。 - 【請求項2】 請求項1記載の焼却炉において、上記第
2噴射部から第1噴射部までの高さ方向の距離と上記第
2噴射部から第3噴射部までの高さ方向の距離とを等し
く設定するとともに、上記第2噴射部による噴射方向に
対する第3噴射部による噴射方向の相対角度を、上記第
2噴射部による噴射方向に対する第1噴射部による噴射
方向の相対角度と逆向きでかつ大きさの等しい角度に設
定したことを特徴とする焼却炉。 - 【請求項3】 請求項2記載の焼却炉において、上記第
1噴射部からの噴射流量と上記第3噴射部からの噴射流
量とを略同等に設定することを特徴とする焼却炉による
焼却方法。 - 【請求項4】 請求項1または2記載の焼却炉におい
て、上記焼却炉本体内への被焼却物供給量が減少した時
に上記第1噴射部からの噴射流量及び上記第3噴射部か
らの噴射流量のみを減少させることを特徴とする焼却炉
による焼却方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32467593A JP2714530B2 (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 焼却炉及び焼却炉による焼却方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32467593A JP2714530B2 (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 焼却炉及び焼却炉による焼却方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07180822A true JPH07180822A (ja) | 1995-07-18 |
JP2714530B2 JP2714530B2 (ja) | 1998-02-16 |
Family
ID=18168478
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32467593A Expired - Lifetime JP2714530B2 (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 焼却炉及び焼却炉による焼却方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2714530B2 (ja) |
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