JPH0791631A - 廃棄物焼却炉及び廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガス化したゴミ（廃棄物）と補助燃焼空気と
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内を第１燃焼領域Ａ１、第２
燃焼領域Ａ２、及び第３燃焼領域Ａ３に分ける。各領域
Ａ１〜Ａ３の境界部分に下側絞り部１２及び上側絞り部
１４を設け、これにより第２燃焼領域Ａ２の入口部分を
上方に向かって拡径する形状とし、出口部分を上方に向
かって縮径する形状とする。そして、上記下側絞り部１
２の２次空気噴射口２０から２次空気を上向きに旋回状
態で噴射し、上側絞り部１４の３次空気噴射口２６から
３次空気を下向きに噴射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、都市ゴミ焼却プラント
等に設置される廃棄物焼却炉及びこれによる廃棄物焼却
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、都市ゴミ焼却プラントにおい
て、焼却炉は重要機器の一つであり、投入されたゴミを
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。

【０００３】この焼却炉は、ストーカ方式のものと流動
層方式のものとに大別される。このうち流動層焼却炉の
構造の一例を図９に示す。

【０００４】図に示す焼却炉の本体８０は、その内側か
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から炉内にゴミが投入
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。
ガス化したゴミは砂層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。燃えないゴミ
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で不燃焼ゴミと分離さ
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部に戻される。

【０００５】なお、図において９９は補助燃料を供給す
るための燃料供給口である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年、都市ゴミ焼却プ
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ゴミと空気
との混合効率が重要とされている。

【０００７】ここで従来の焼却炉では、上記３つのＴの
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、
（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。

【０００８】また、このような混合度合いの改善を図る
代わりに、実際のゴミ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、上記ゴミ投入量の正確な測定は困難であり、また
ゴミ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。

【０００９】本発明は、このような事情に鑑み、ガス化
したゴミ等の廃棄物と補助燃焼空気とを効果的に混合す
ることにより、ダイオキシンの排出を低減することがで
きる廃棄物焼却炉を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、内部に供給さ
れた廃棄物を燃焼させ、ガス化して外部に排出する廃棄
物焼却炉において、その内部に、上記廃棄物を燃焼させ
て廃棄物を熱分解、ガス化する１次燃焼領域と、この１
次燃焼領域の上方に位置し、同領域で生成されたガスを
さらに燃焼させる２次燃焼領域とを形成するとともに、
上記２次燃焼領域内にその入口部分から上方に向かいか
つ出口部分の手前で下方に転回するガスの再循環渦を形
成するものである（請求項１）。

【００１１】また本発明は、上記再循環渦を形成する手
段として、上記廃棄物焼却炉の内部に補助燃焼空気を供
給する空気供給手段を備えるとともに、上記２次燃焼領
域内にその入口部分から上方に向かいかつ出口部分の手
前で下方に転回するガスの再循環渦を形成するように上
記２次燃焼領域における焼却炉の内部形状と上記空気供
給手段による補助燃焼空気の供給個所及び供給方向とを
設定したものである（請求項２）。

【００１２】より具体的には、上記２次燃焼領域におけ
る焼却炉内部形状を、この２次燃焼領域の出口部分で上
方に向かうに従って縮径する形状に設定するとともに、
この２次燃焼領域の入口部分及び出口部分に上記空気供
給手段による補助燃焼空気の供給個所を設定し、上記出
口部分で供給される補助燃焼空気の供給方向を下向きに
設定することが極めて好ましい（請求項３）。

【００１３】さらに、上記２次燃焼領域入口部分で供給
される補助燃焼空気が旋回するようにその供給方向を設
定したり（請求項４）、上記２次燃焼領域の入口部分の
内部形状を上方に向かうに従って拡径する形状に設定し
たりする（請求項５）ことにより、より好ましいものと
なる。

【００１４】上記２次燃焼領域と焼却炉出口との間に
は、２次燃焼領域で燃焼されたガスを滞在させる３次燃
焼領域を形成するのがより好ましい（請求項７）。

【００１５】また、上記２次燃焼領域や３次燃焼領域を
囲む焼却炉側壁内に冷却用ジャケットを形成するととも
に、この冷却用ジャケット内に冷却用流体を流通させる
流通手段を備えることが、より好ましい（請求項６，
８）。

【００１６】この場合、炉内温度を検出する温度検出手
段と、この温度検出手段により検出された温度に基づい
て上記流通手段により上記冷却用ジャケット内に流通さ
れる冷却用流体の流量を制御する流量制御手段とを備え
ることにより、より効果的となる（請求項９）。

【００１７】以上の各焼却炉においては、上記補助燃焼
空気中に水蒸気もしくは微粒化した水を混入することに
より、後述のようなより優れた効果が得られる（請求項
１０）。

【００１８】

【作用】請求項１，２記載の焼却方法及び廃棄物焼却炉
では、１次燃焼領域で廃棄物が燃焼することによりガス
を生成し、このガスを２次燃焼領域内に導入してさらに
燃焼するとともに、この２次燃焼領域内で、その入口部
分から上方に向かいかつ出口部分の手前で下方に転回す
るガスの再循環渦を形成しているので、この再循環渦に
より上記ガスと補助燃焼空気とを十分に混合することが
できる。

【００１９】より具体的に、請求項３記載の廃棄物焼却
炉では、２次燃焼領域の入口部分に供給された補助燃焼
空気と１次燃焼領域で廃棄物が燃焼することにより生成
した未燃ガスが２次燃焼領域内に導入され、上昇し、２
次燃焼領域出口の絞りで転向する。そして、上記２次燃
焼領域出口部分で補助燃焼空気が下向きに供給されるこ
とにより、上記転向ガスが下方に押し返され、これによ
り再循環渦が形成される。

【００２０】さらに、請求項４記載の廃棄物焼却炉で
は、上記２次燃焼領域入口部分で補助燃焼空気が旋回し
ながら供給されることにより、上記再循環渦の形成が促
進される。請求項５記載の廃棄物焼却炉では、２次燃焼
領域入口部分でガス通路の急拡大効果により上昇ガスが
径方向に広がりながら２次燃焼領域に流入する。この出
口部分で下向きに補助燃焼空気が供給されることによ
り、さらに安定した再循環渦の形成が促される。

【００２１】ここで、２次燃焼領域での混合が良好に行
われても、燃焼ガス中に炭やすすが発生した場合や、酸
素量、燃料供給量が少ない場合には、燃焼ガスを炉内に
十分な時間滞在させないと完全な燃焼は望めないが、請
求項７記載の廃棄物焼却炉では、２次燃焼領域で燃焼さ
れたガスが焼却炉出口に至る途中に３次燃焼領域に滞在
するため、より完全な燃焼が行われることとなる。

【００２２】また、請求項６，８記載の廃棄物焼却炉で
は、上記２次燃焼領域や３次燃焼領域を囲む焼却炉側壁
内に形成された冷却用ジャケット内に冷却用流体が流通
されるため、これによって炉内温度が異常に上昇するこ
とが防がれるとともに、上記熱が炉内で発生した熱が上
記冷却用流体を通じて回収可能となり、熱エネルギの有
効利用を図ることができる。

【００２３】ここで、請求項９記載の廃棄物焼却炉で
は、実際の炉内温度に基づいて上記冷却用流体の流量が
制御されるため、炉内温度がより的確な温度に保持され
る。

【００２４】上記各焼却炉において、請求項１０記載の
焼却方法を実施すれば、補助燃焼空気にこれよりも比重
の大きな水蒸気もしくは微粒化された水が混入している
ので、この質量増大分だけ水含有補助空気のもつ運動エ
ネルギが増大する。従って、この補助燃焼空気が上昇ガ
スをその流れに抗して貫通し廃棄物焼却炉中央へ至る力
（以下、貫通力と称する。）が増大し、これによりさら
に強力な再循環渦の形成及び渦強度の調整が可能とな
る。

【００２５】

【実施例】本発明の第１実施例を図１〜４に基づいて説
明する。なお、ここに示す廃棄物焼却炉において、焼却
炉本体１０の側壁の層構造及び周辺機器の構成は図９と
同等であり、ここではその説明を省略する。

【００２６】図１に示すように、上記焼却炉本体１０の
内部は、下から順に１次燃焼領域（ガス化領域）Ａ１、
２次燃焼領域（主燃焼領域）Ａ２、及び３次燃焼領域Ａ
３に区分されている。１次燃焼領域Ａ１と２次燃焼領域
Ａ２との境界部分には下側絞り部１２が突設され、２次
燃焼領域Ａ２と３次燃焼領域Ａ３との境界部分には上側
絞り部１４が突設されており、各絞り部１２，１４には
空気供給装置（空気供給手段）１５が接続されている。

【００２７】下側絞り部１２の内周面は、下端から順
に、上方に向かって縮径するテーパー面１６、径の一定
な円筒面１７、及び上方に向かって拡径するテーパー面
１８とされている。図２（ａ）に示すように、上記円筒
面１７には多数の２次空気噴射口２０が周方向に並べて
設けられ、上記空気供給装置１５から供給される空気が
各２次空気噴射口２０を通じて焼却炉内に２次空気（補
助燃焼空気）として噴射されるようになっている。ここ
で、上記２次空気の噴射方向は、図１に示すような縦断
面において水平方向に対し適当な角度（ここでは約３０
°）上向きに傾斜し、図２（ａ）に示すような横断面に
おいて半径方向に対し適当な角度（図例では約４５°）
だけそれぞれ同じ向きに傾斜する方向、すなわち２次空
気が旋回しながら供給される方向に設定されている。

【００２８】上側絞り部１４の内周面は、下端から順
に、上方に向かって縮径するテーパー面２２と、上方に
向かって拡径するテーパー面２４とからなっている。図
２（ｂ）に示すように、この上側絞り部１４には周方向
に等間隔をおいて複数（図例では４個）の３次空気噴射
口２６が設けられ、各３次空気噴射口２６の間に多数の
副３次空気噴射口２８が設けられており、これらの噴射
口２６，２８を通じて上記空気供給装置１５からの空気
が３次空気（補助燃焼空気）として焼却炉内に噴射され
るようになっている。

【００２９】ここで、上記３次空気噴射口２６からの３
次空気の噴射方向は、図１に示すような縦断面において
水平方向に対し適当な角度だけ下向きに傾斜し、図２
（ｂ）に示すような横断面においては半径方向と合致す
る方向に設定されている。具体的には、その貫通力（上
昇ガスの流れに抗して廃棄物焼却炉に到達する力）が強
い場合には半径方向に対し焼却炉中央軸を含む垂直面内
角度にして約０°〜６０°の範囲が適当であり、図例で
は約４５°となっている。

【００３０】また、上記副３次空気噴射口２８からの３
次空気の噴射方向は、図１に示すような縦断面において
水平方向と合致し、図２（ｂ）に示すような横断面にお
いては半径方向と合致する方向に設定されている。

【００３１】すなわち、上記２次燃焼領域Ａ２における
焼却炉の内部形状は、その入口部分において上方に向か
うに従って拡径し、出口部分において上方に向かうに従
って縮径する形状に設定されている。

【００３２】このような焼却炉において、上記１次燃焼
領域Ａ１内の図略の砂層上にゴミが投入されることによ
り、このゴミが燃焼、ガス化し、２次燃焼領域Ａ２内に
侵入する。

【００３３】この２次燃焼空気Ａ２内では、その入口部
分である下部絞り部１２の２次空気噴射口２０から２次
空気が旋回状態で噴射され、径方向に広がりながら上昇
した後、出口部分である上部絞り部１４のテーパー面２
６で中央に絞られる。さらに、この上部絞り部１４の３
次空気噴射口２６から下向きに３次空気が噴射されるこ
とにより、上記２次空気と併せて再循環渦（すなわち上
昇後に出口部分で下方に転回するガスの流れ）が形成さ
れる。この再循環渦により、上記２次空気及び３次空気
と１次燃焼領域Ａ１から上昇した燃焼ガスとが効果的に
混合され、これにより上記燃焼ガスが良好に再燃焼す
る。この燃焼で生成されたガスは３次燃焼領域Ａ３を浮
上し、焼却炉上部から外方へ排出される。

【００３４】以上のように、この焼却炉では、２次燃焼
領域Ａ２の出入口に絞り部１２，１４を設け、両絞り部
１２，１４から２次空気及び３次空気を噴射することに
より２次燃焼領域Ａ２内に再循環渦を形成しているの
で、この再循環渦を利用してガス化したゴミと上記２次
空気や３次空気（補助燃焼空気）とを十分に混合するこ
とにより、ダイオキシンの発生を大幅に抑制することが
できる。

【００３５】特に、この実施例では２次空気が旋回状態
で導入されるため、再循環渦の形成がより容易になると
ともに、第２燃焼領域Ａ２内の流れが複雑になって混合
がより促進される利点がある。また、３次燃焼領域Ａ３
の流れも旋回状態になるため、この領域Ａ３での滞留時
間を長くすることができる利点も生じる。

【００３６】さらに、この実施例では、３次空気噴射口
２６から下向きに３次空気を噴射しているので、２次燃
焼領域Ａ２内のガスが中央から上方に吹き抜けるのを防
ぎ、より強力な再循環渦を形成することができ、また３
次空気噴射口２６の間の副３次空気噴射口２８からも３
次空気を噴射することにより、上記吹き抜けをより確実
に防ぐことができる。

【００３７】ここで、上記再循環渦の形成には、テーパ
ー面２２による通路縮小、及び２次燃焼領域出口での下
向きの３次空気の噴射が特に重要である。テーパー面２
２による通路縮小がなければ、渦の形成は促されず、下
向きの３次空気の噴射がなければ、１次燃焼領域Ａ１で
発生した中間生成物を含むガスが焼却炉の中心部を吹き
抜けて十分な混合ができなくなるからである。

【００３８】図３及び図４は、前記図９で示した従来の
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。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、この
再循環渦によりＣＯが十分に２次空気や３次空気と混合
されることが理解できる。

【００３９】また図１０は、従来型及び本実施例型の2.
5ton/dayのモデル炉での燃焼試験結果を示したものであ
る。このモデル炉では、砂層を設けずに都市ガスバーナ
を使用しているが、砂層をもつ実炉（流動層都市ごみ焼
却炉）と同じ条件下で燃焼運転を行った時の一酸化炭素
排出量及びその時間的パターンが得られるようにシミュ
レートしている。より具体的には、まず従来型のモデル
炉において従来の実炉と同等の一酸化炭素排出量及びそ
の時間的パターンが発生するような燃焼運転方法を探し
出し、その後、この燃焼運転方法と全く同じ方法で本実
施例型モデル炉で燃焼運転を行ってその結果を測定する
ようにしている。

【００４０】なお、同図において「定格条件」は設計条
件を意味しており、従ってこの運転条件では両型とも一
酸化炭素発生量は０となっている。これに対し、「局所
的低負荷条件」とはごみ切れ状態での運転条件を、「局
所的過負荷条件」とはごみが局所的に過度に供給された
状態での運転条件をそれぞれ意味している。

【００４１】この図に示されるように、上記試験の結
果、本実施例型モデル炉によれば、局所的高負荷条件下
では従来型モデル炉に比べて一酸化炭素排出量を1/100
以下に抑制でき、局所的低負荷条件下に至っては一酸化
炭素排出量をほぼ０にできることが判明した。これは、
本実施例型炉では上述の再循環渦で未燃ガスと補助燃焼
空気とが２次燃焼領域で良好に混合されるためであると
考えられる。

【００４２】次に、第２実施例を図５に基づいて説明す
る。

【００４３】上記第１実施例に示す焼却炉において、下
側絞り部１２のテーパー面１８によりガス通路を急激に
拡大するほど、再循環渦の形成はより容易となるが、こ
れに伴い、上記テーパー面１６の絞りの度合いが高まる
ことで主流の流速が過度に上昇することにより、渦形成
は逆に難しくなる。

【００４４】そこでこの第２実施例では、第２燃焼領域
Ａ２の入口部分及び出口部分において、焼却炉本体１０
自体に拡径部３０及び縮径部３２を設け、実際に第２燃
焼領域Ａ２における焼却炉内径を他の領域Ａ１，Ａ３に
おける焼却炉内径よりも大きくしている。このような構
成にすれば、第１燃焼領域Ａ１の出口部分で絞りを行う
ことなく、第２燃焼領域Ａ２の入口部分でガス通路を急
拡大させることができ、これにより十分な再循環渦を容
易に形成することができる。

【００４５】次に、第３実施例を図６に基づいて説明す
る。

【００４６】ここでは、１次燃焼領域Ａ１における炉の
中心軸Ｇ１を２次燃焼領域Ａ２における炉の中心軸Ｇ２
から水平方向にずらし、これによって１次燃焼領域Ａ１
を形成するハウジングの上面を上方に開放するととも
に、この上面にゴミ投入口３４を設けている。

【００４７】このような構造にすれば、前記第１実施例
及び第２実施例に示すように１次燃焼領域Ａ１の中心軸
Ｇ１と２次燃焼領域Ａ２の中心軸Ｇ２とが合致している
構造に比べ、ゴミ投入口３４をより１次燃焼領域Ａ１の
中央部分に近付けることができる利点が得られる。ま
た、このように両領域Ａ１，Ａ２を偏心させても、２次
燃焼領域Ａ２で再循環渦を安定して形成することによ
り、燃焼ガスと補助燃焼空気との十分な混合及びダイオ
キシンの低減を図ることができる。

【００４８】次に、第４実施例を図７に基づいて説明す
る。

【００４９】上記各実施例に示した流動床式焼却炉は、
負荷追従性に優れる（すなわちゴミ投入による炉内温度
変動の応答性が高い）ため、特に、積極的な混合による
燃焼が図られる２次燃焼領域Ａ２や、その下流側の３次
燃焼領域Ａ３において、好ましい温度範囲（上記実施例
では800〜1000℃）を超え易い。このような過度の温度
上昇に起因して、サーマルＮＯｘや壁面での飛灰の溶融
等が発生し、焼却炉の性能を低下させるおそれがある。
また、炉壁からは炉内発生熱量の約２％程度の熱量が炉
外に無駄に放出されることとなり、その回収も望まれ
る。

【００５０】そこで、この実施例では、上記炉壁に水冷
ジャケットが設けられ、炉内冷却及び熱回収が図られて
いる。

【００５１】具体的に、図７において、上記２次燃焼領
域Ａ２及び３次燃焼領域Ａ３を囲む側壁内には、ドーナ
ツ状空間をもつ冷却用ジャケット３６，３８が形成され
ている。各冷却用ジャケット３６，３８は、冷却水供給
通路３９を介してポンプ（流通手段）４０に接続される
とともに、温水回収通路４２を介して図略のタンクに接
続されている。

【００５２】廃棄物焼却炉本体には、２次燃焼領域Ａ２
及び３次燃焼領域Ａ３における炉内温度を検出する熱電
対（温度検出手段）４４，４６が設けられるとともに、
これら熱電対４４，４６の検出温度に基づいて上記ポン
プ４０の吐水流量を制御する流量制御装置４８が装備さ
れている。この流量制御装置４８は、上記熱電対４４，
４６の検出温度のうち少なくとも一方が許容最高温度
（この実施例では1000℃）を超える場合に、上記ポンプ
４０の吐水流量を基本流量よりも増大させるように構成
されている。

【００５３】このような構成によれば、上記冷却用ジャ
ケット３６，３８内を流れる冷却水によって、炉内温度
を適温に保つとともに、炉内で発生した熱を上記冷却水
を媒体として回収する（具体的には炉内熱で温められた
温水をタンクに回収する）ことができ、この温水のもつ
熱を焼却場構内の暖房等に再利用することが可能とな
る。具体的に、ゴミ処理量が100t/dayの焼却炉では、冷
却用ジャケット３６，３８により約80℃の温水を2.5t/h
r回収することが可能であることが確かめられている。

【００５４】なお、この実施例は、次のような変形も可
能である。

【００５５】(a) 冷却用ジャケット３６，３８は２次燃
焼領域Ａ２、３次燃焼領域Ａ３のいずれか一方にのみ形
成しても良い。ただし、特に３次燃焼領域Ａ３に設けれ
ば、焼却炉出口５０から排出される燃焼ガス温度をより
確実に規定温度以下に抑えることが可能となる。

【００５６】(b) 図７では冷却用ジャケット３６，３８
に共通のポンプ４０を接続したものを示したが、各ジャ
ケット３６，３８に対して個別にポンプ４０を接続し、
各々の領域Ａ２，Ａ３における炉内温度に基づいて各ポ
ンプ４０の吐水流量を個別に制御するようにしてもよ
い。

【００５７】(c) 上記冷却用ジャケット３６，３８に流
通させる冷却用流体は、水に限らず、例えば各ジャケッ
ト３６，３８に空気を流し、これにより温められた空気
を２次空気や３次空気に利用するようにしてもよい。

【００５８】また、本発明は以上説明した実施例に限定
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。

【００５９】(1) 本発明において、２次燃焼領域Ａ２へ
流入するガスの空気比は適宜設定すればよいが、燃焼温
度を下げないためには上記空気比を約１.７程度に保つ
ことが望ましく、また、安定した再循環渦を形成するよ
うに空気供給の方向、運動量を設定することが極めて望
ましい。

【００６０】さらに、２次空気や３次空気にこれら空気
よりも比重の高い水蒸気もしくは微粒化した水を混入し
て噴射すれば、噴射速度を高めなくても重量増大分だけ
水混合空気の運動エネルギを高めることができ、これに
より２次空気や３次空気の貫通力、すなわち上記上昇ガ
スをその流れに抗して貫通し、炉中央に至るための力を
高めることができる。

【００６１】(2) 本発明では、２次燃焼領域での空気比
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
好ましく、また、この空気量の範囲内で上記再循環渦を
形成するように空気の運動量を決定することが極めて望
ましい。

【００６２】(3) 本発明では、補助燃焼空気の具体的な
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。

【００６３】(4) 本発明では、第２燃焼領域Ａ２の出口
側で貫通力のある下向きの補助燃焼空気が供給されいれ
ば良く、上記実施例における３次燃焼領域Ａ３は省略が
可能である。ただし、この３次燃焼領域Ａ３の設置によ
り、２次燃焼領域Ａ２で燃焼したガスをより長い時間焼
却炉内に滞留させておくことができ、混合促進だけでは
十分に行えない燃焼も良好に行うことが可能になる。例
えば、燃焼ガス中に炭やすす等のように燃焼に時間を要
する物質が発生した場合や、酸素量、燃料供給量が少な
い場合にも、２次燃焼領域Ａ２で燃焼されたガスを３次
燃焼領域Ａ３に所定時間以上滞在させておくことによ
り、完全な燃焼を果たすことが可能となる。

【００６４】(5) 本発明では、焼却炉の平断面形状を問
わず、例えば前記図１に示すＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線で切
った断面が図８（ａ）（ｂ）に示すように矩形のもので
あっても、２次燃焼領域Ａ２の入出口でそれぞれガス通
路を拡大及び縮小させることと補助空気の適切な導入と
により、前記実施例と同様に再循環渦を形成することが
できる。また、同図（ａ）に示すように２次空気の噴射
方向を水平面内で傾斜させることにより、２次空気を旋
回させながら供給することも可能である。

【００６５】(6) 本発明では、再循環渦の渦巻き方向を
特に問わない。例えば、前記図８（ａ）（ｂ）に示した
ようにフリーボードが矩形断面の場合、図１１に示すよ
うに互いに対向する一対の壁面を同図奥行き方向に貫通
する空気供給用構造体２１を設け、その下面を絞り用の
テーパー面２２とするとともに、この空気供給用構造体
２１の両端に設けた３次空気噴射口２６及び副３次空気
噴射口２８から第１実施例と同様に補助燃焼空気を供給
するようにすれば、前記図１に示した再循環渦と逆回転
の再循環渦を形成することも可能である。

【００６６】

【発明の効果】以上のように本発明は、２次燃焼領域で
再循環渦を形成し、この再循環渦により補助燃焼空気と
ガス化した廃棄物との混合効率を高めるようにしたもの
であるので、複雑な燃焼制御を行うことなく、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。

【００６７】特に、請求項４記載の焼却炉では、上記２
次燃焼領域の入口部分で補助燃焼空気を旋回させながら
噴射するようにしているので、上記再循環渦の形成をよ
り容易にすることができる効果がある。

【００６８】また、請求項５記載の焼却炉では、上記２
次燃焼領域の出口部分の形状を上方に向かうに従ってガ
ス通路が狭くなる形状に設定しているので、ガス通路急
拡大による再循環渦形成促進の作用と、２次燃焼領域を
形状的に明確化することとにより、２次燃焼領域出口よ
り下方に供給される補助空気の１次燃焼領域への流入を
防止し、再循環渦を安定化することができる効果があ
る。

【００６９】さらに、請求項７記載の廃棄物焼却炉で
は、２次燃焼領域で燃焼されたガスを焼却炉出口に至る
途中に３次燃焼領域に滞在させることにより、炭等のよ
うに燃焼に時間を要する物質が燃焼ガスに含まれている
場合や、酸素量、燃料供給量が少ない場合でも、炉内で
の十分な燃焼を確保することができる効果がある。

【００７０】また、請求項６，８記載の廃棄物焼却炉
は、上記２次燃焼領域や３次燃焼領域を囲む焼却炉側壁
内に形成した冷却用ジャケット内に冷却用流体を流通さ
せるものであるので、これによって炉内温度の過度の上
昇を防ぎ、正常な燃焼を確保することができる。しか
も、炉内で発生した熱を上記冷却用流体を媒体として回
収することができ、これにより省エネルギー化を実現す
ることができる。

【００７１】ここで、請求項９記載の廃棄物焼却炉で
は、実際の炉内温度に基づいて上記冷却用流体の流量を
制御しているので、炉内温度をより正確に適正な範囲に
保つことができる。

【００７２】また、請求項１０記載の方法では、補助燃
焼空気にこれよりも比重の大きな水蒸気もしくは微粒化
された水を混入しているので、この質量増大分だけ混合
気体のもつ運動エネルギひいては貫通力（補助燃焼空気
が上昇ガスをその流れに抗して廃棄物焼却炉中央まで貫
通する力）を増大させることができ、これによりさらに
強力な再循環渦の形成及び渦強度の調整を可能にするこ
とができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例における廃棄物焼却炉の要
部を示す断面正面図である。

【図２】（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図１
のＢ−Ｂ線断面図である。

【図３】従来の廃棄物焼却炉におけるＣＯの混合状態及
びガスの速度ベクトルを演算した結果を示す図である。

【図４】上記実施例の廃棄物焼却炉におけるＣＯの混合
状態及びガスの速度ベクトルを演算した結果を示す図で
ある。

【図５】本発明の第２実施例における廃棄物焼却炉の要
部を示す断面正面図である。

【図６】本発明の第３実施例における廃棄物焼却炉の要
部を示す断面正面図である。

【図７】本発明の第４実施例における廃棄物焼却炉の要
部を示す断面正面図である。

【図８】（ａ）（ｂ）は本発明の廃棄物焼却炉の平断面
形状の変形例を示す断面平面図である。

【図９】従来の廃棄物焼却炉の一例を示す断面正面図で
ある。

【図１０】従来型の焼却炉と本考案型の焼却炉とにおけ
る燃焼性についての試験結果を示すグラフである。

【図１１】本発明における廃棄物焼却炉の内部形状の変
形例を示す断面正面図である。

【符号の説明】

１０ 焼却炉本体 １２ 下側絞り部 １４ 上側絞り部 １５ 空気供給装置（空気供給手段） ２０ ２次空気噴射口 ２６ ３次空気噴射口 ３０ 拡径部 ３２ 縮径部 ３６，３８ 冷却用ジャケット ４０ ポンプ（流通手段） ４４，４６ 熱電対（温度検出手段） ４８ 流量制御装置（流量制御手段） Ａ１ 第１燃焼領域 Ａ２ 第２燃焼領域 Ａ３ 第３燃焼領域

フロントページの続き (72)発明者 河端 博昭 神戸市中央区脇浜町１丁目３番18号 株式 会社神戸製鋼所神戸本社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に供給された廃棄物を燃焼させ、ガ
   ス化して外部に排出する廃棄物焼却炉において、その内
   部に、上記廃棄物を燃焼させてガス化する１次燃焼領域
   と、この１次燃焼領域の上方に位置し、同領域で生成さ
   れたガスをさらに燃焼させる２次燃焼領域とを形成する
   とともに、上記２次燃焼領域内にその入口部分から上方
   に向かいかつ出口部分の手前で下方に転回するガスの再
   循環渦を形成することを特徴とする廃棄物焼却炉による
   廃棄物焼却方法。
2. 【請求項２】 内部に供給された廃棄物を燃焼させ、ガ
   ス化して外部に排出する廃棄物焼却炉において、その内
   部に、上記廃棄物を燃焼させてガス化する１次燃焼領域
   と、この１次燃焼領域の上方に位置し、同領域で生成さ
   れたガスをさらに燃焼させる２次燃焼領域とを形成し、
   この廃棄物焼却炉の内部に補助燃焼空気を供給する空気
   供給手段を備えるとともに、上記２次燃焼領域内にその
   入口部分から上方に向かいかつ出口部分の手前で下方に
   転回するガスの再循環渦を形成するように上記２次燃焼
   領域における焼却炉の内部形状と上記空気供給手段によ
   る補助燃焼空気の供給個所及び供給方向とを設定したこ
   とを特徴とする廃棄物焼却炉。
3. 【請求項３】 請求項２記載の廃棄物焼却炉において、
   上記２次燃焼領域における焼却炉内部形状を、この２次
   燃焼領域の出口部分で上方に向かうに従ってガス通路が
   縮小する形状に設定するとともに、この２次燃焼領域の
   入口部分及び出口部分に上記空気供給手段による補助燃
   焼空気の供給個所を設定し、上記出口部分で供給される
   補助燃焼空気の供給方向を下向きに設定したことを特徴
   とする廃棄物焼却炉。
4. 【請求項４】 請求項３記載の廃棄物焼却炉において、
   上記２次燃焼領域入口部分で供給される補助燃焼空気が
   旋回するようにその供給方向を設定したことを特徴とす
   る廃棄物焼却炉。
5. 【請求項５】 請求項３または４記載の廃棄物焼却炉に
   おいて、上記２次燃焼領域の入口部分の内部形状を上方
   に向かうに従ってガス通路が拡大する形状に設定したこ
   とを特徴とする廃棄物焼却炉。
6. 【請求項６】 請求項２〜５のいずれかに記載の廃棄物
   焼却炉において、上記２次燃焼領域を囲む焼却炉側壁内
   に冷却用ジャケットを形成するとともに、この冷却用ジ
   ャケット内に冷却用流体を流通させる流通手段を備えた
   ことを特徴とする廃棄物焼却炉。
7. 【請求項７】 請求項２〜６のいずれかに記載の廃棄物
   焼却炉において、上記２次燃焼領域と焼却炉出口との間
   に２次燃焼領域で燃焼されたガスを滞在させる３次燃焼
   領域を形成したことを特徴とする廃棄物焼却炉。
8. 【請求項８】 請求項７記載の廃棄物焼却炉において、
   上記３次燃焼領域を囲む焼却炉側壁内に冷却用ジャケッ
   トを形成するとともに、この冷却用ジャケット内に冷却
   用流体を流通させる流通手段を備えたことを特徴とする
   廃棄物焼却炉。
9. 【請求項９】 請求項６または８記載の廃棄物焼却炉に
   おいて、炉内温度を検出する温度検出手段と、この温度
   検出手段により検出された温度に基づいて上記流通手段
   により上記冷却用ジャケット内に流通される冷却用流体
   の流量を制御する流量制御手段とを備えたことを特徴と
   する廃棄物焼却炉。
10. 【請求項１０】 請求項３〜９のいずれかに記載の廃棄
    物焼却炉において、上記補助燃焼空気中に水蒸気もしく
    は微粒化した水を混入することを特徴とする廃棄物焼却
    炉による廃棄物焼却方法。