JPH11132425A - ごみ焼却炉の二次燃焼方法 - Google Patents
ごみ焼却炉の二次燃焼方法Info
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- JPH11132425A JPH11132425A JP9300062A JP30006297A JPH11132425A JP H11132425 A JPH11132425 A JP H11132425A JP 9300062 A JP9300062 A JP 9300062A JP 30006297 A JP30006297 A JP 30006297A JP H11132425 A JPH11132425 A JP H11132425A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃焼空気の酸素富化を行うこと。
【解決手段】 燃焼室に一次燃焼空気を供給してごみを
燃焼させ、排ガスを炉体に導き、燃焼室で発生する排ガ
ス中の残留未燃ガスを燃焼するに当たり、一次燃焼空気
に対応した量の二次燃焼空気を排ガス中の残留未燃ガス
に供給して縦方向に混合し、さらに、所定の量の三次燃
焼空気を二次燃焼空気の風速の１．５〜２．５倍の風速
で排ガス中の残留未燃ガスに供給して水平方向に混合す
るごみ焼却炉の二次燃焼方法において、二次燃焼空気に
酸素富化する。
燃焼させ、排ガスを炉体に導き、燃焼室で発生する排ガ
ス中の残留未燃ガスを燃焼するに当たり、一次燃焼空気
に対応した量の二次燃焼空気を排ガス中の残留未燃ガス
に供給して縦方向に混合し、さらに、所定の量の三次燃
焼空気を二次燃焼空気の風速の１．５〜２．５倍の風速
で排ガス中の残留未燃ガスに供給して水平方向に混合す
るごみ焼却炉の二次燃焼方法において、二次燃焼空気に
酸素富化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ごみ焼却炉におけ
る排ガス中の残留未燃ガスを再燃させるとともにダイオ
キシン類の低減を可能とする二次燃焼方法に関する。
る排ガス中の残留未燃ガスを再燃させるとともにダイオ
キシン類の低減を可能とする二次燃焼方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃焼に必要な酸素は、通常空気の吹込に
よって供給される。しかし、空気中に含まれる酸素は、
自然の状態で２０．９５％しかなく、残りのほとんどは
不活性成分（窒素分：７８．０９％）であるので、燃焼
炉の熱効率を低下させる。そこで、燃焼空気中の酸素濃
度を通常の空気よりも増加させて燃焼する方法があり、
これを酸素富化燃焼と言う（畑中ほか：省エネルギー燃
焼技術，省エネルギーセンター編，１９８４年）。
よって供給される。しかし、空気中に含まれる酸素は、
自然の状態で２０．９５％しかなく、残りのほとんどは
不活性成分（窒素分：７８．０９％）であるので、燃焼
炉の熱効率を低下させる。そこで、燃焼空気中の酸素濃
度を通常の空気よりも増加させて燃焼する方法があり、
これを酸素富化燃焼と言う（畑中ほか：省エネルギー燃
焼技術，省エネルギーセンター編，１９８４年）。
【０００３】酸素富化燃焼することにより、通常の空気
を使用した燃焼に比べて、下記の利点があり、冶金・精
錬・化学工業等の燃焼設備で用いられてきた。 １）不活性成分割合が少なくなるので火炎温度が上昇
し、火炎放射熱量が増大する。 ２）燃焼に必要な吹込空気量が少なくなり、系外に持ち
出される熱量が少なくなる。
を使用した燃焼に比べて、下記の利点があり、冶金・精
錬・化学工業等の燃焼設備で用いられてきた。 １）不活性成分割合が少なくなるので火炎温度が上昇
し、火炎放射熱量が増大する。 ２）燃焼に必要な吹込空気量が少なくなり、系外に持ち
出される熱量が少なくなる。
【０００４】酸素富化する方法には、従来液体酸素が利
用されてきているが、この方法は酸素自身の価格が高い
ため、経済効果の発生する高温燃焼場を使った生産工程
での利用に止まっていた。最近では、シリコン系やテフ
ロン系の酸素富化膜を用いた装置や、モレキュラーチュ
ーブを利用したＰＳＡ（Pressur Swing Adsorption）装
置を用いて空気中の酸素を分離し、高濃度の酸素を製造
する技術の進展により、酸素富化燃焼が経済的に有利と
なるケースが増える可能性が出てきた。
用されてきているが、この方法は酸素自身の価格が高い
ため、経済効果の発生する高温燃焼場を使った生産工程
での利用に止まっていた。最近では、シリコン系やテフ
ロン系の酸素富化膜を用いた装置や、モレキュラーチュ
ーブを利用したＰＳＡ（Pressur Swing Adsorption）装
置を用いて空気中の酸素を分離し、高濃度の酸素を製造
する技術の進展により、酸素富化燃焼が経済的に有利と
なるケースが増える可能性が出てきた。
【０００５】（財）省エネルギーセンターでは、燃焼温
度域で、酸素富化を用いた場合とＢ重油を用いた場合の
経済的分岐点を図１７のように試算している（畑中ほ
か：省エネルギー燃焼技術，省エネルギーセンター編，
１９８４年）。図１７に示す曲線よりも下に位置するケ
ースであれば酸素富化燃焼の経済性が見込まれ、燃焼温
度域が低くなっても酸素価格が下がれば、経済効果が発
生することになる。従って、酸素価格が下がるにつれ、
生産分野だけでなく、都市ごみ焼却や産業廃焼却分野に
おいても、酸素富化燃焼による効果に加え経済性が生じ
てくる。
度域で、酸素富化を用いた場合とＢ重油を用いた場合の
経済的分岐点を図１７のように試算している（畑中ほ
か：省エネルギー燃焼技術，省エネルギーセンター編，
１９８４年）。図１７に示す曲線よりも下に位置するケ
ースであれば酸素富化燃焼の経済性が見込まれ、燃焼温
度域が低くなっても酸素価格が下がれば、経済効果が発
生することになる。従って、酸素価格が下がるにつれ、
生産分野だけでなく、都市ごみ焼却や産業廃焼却分野に
おいても、酸素富化燃焼による効果に加え経済性が生じ
てくる。
【０００６】このような背景の中で、Air Products社の
C.H.Shahaniらは、ごみ焼却炉の燃焼空気を酸素富化す
ることよって、以下の効果を期待し、計算モデルでの比
較検討およびパイロットテストを実施している（G.H.Sh
ahani,D.P.Bucci,D.M.De Vincentis,S.P.Goff:0xygen e
nrichiment for waste combustion,Proc 1994 Int Inci
ner Conf,pp 425-429(1994)）。
C.H.Shahaniらは、ごみ焼却炉の燃焼空気を酸素富化す
ることよって、以下の効果を期待し、計算モデルでの比
較検討およびパイロットテストを実施している（G.H.Sh
ahani,D.P.Bucci,D.M.De Vincentis,S.P.Goff:0xygen e
nrichiment for waste combustion,Proc 1994 Int Inci
ner Conf,pp 425-429(1994)）。
【０００７】・処理量の増加 ・熱効率の増加 ・排ガス中の未燃分減少 ・燃焼設備の操作性向上 ・燃焼用空気量、排ガス量の低減化 ・低カロリーごみの焼却が可能
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】G.H.Shahaniらは、燃
焼空気の酸素富化を行い、焼却施設の効率化の可能性を
追求しているが、現状の酸素価格では実用化が困難であ
る。
焼空気の酸素富化を行い、焼却施設の効率化の可能性を
追求しているが、現状の酸素価格では実用化が困難であ
る。
【０００９】一方、特許第２６４２５６８号明細書に
は、燃焼室に一次燃焼空気を供給してごみを燃焼させ、
排ガスを炉体に導き、燃焼室で発生する排ガス中の残留
未燃ガスを燃焼するに当たり、一次燃焼空気に対応した
量の二次燃焼空気を排ガス中の残留未燃ガスに供給して
縦方向に混合し、さらに、所定の量の三次燃焼空気を二
次燃焼空気の風速の１．５〜２．５倍の風速で排ガス中
の残留未燃ガスに供給して水平方向に混合するごみ焼却
炉の二次燃焼方法が開示されている。
は、燃焼室に一次燃焼空気を供給してごみを燃焼させ、
排ガスを炉体に導き、燃焼室で発生する排ガス中の残留
未燃ガスを燃焼するに当たり、一次燃焼空気に対応した
量の二次燃焼空気を排ガス中の残留未燃ガスに供給して
縦方向に混合し、さらに、所定の量の三次燃焼空気を二
次燃焼空気の風速の１．５〜２．５倍の風速で排ガス中
の残留未燃ガスに供給して水平方向に混合するごみ焼却
炉の二次燃焼方法が開示されている。
【００１０】このごみ焼却炉の二次燃焼方法によれば、
まず、一次燃焼空気に対応した量の二次燃焼空気を排ガ
ス中の残留未燃ガスに供給して縦方向に混合するので、
高温の燃焼ガスと未燃排ガスとが急激な部分燃焼を起こ
すことなく緩やかに燃焼し、サーマルＮＯXの発生を抑
制しながら未燃ガスの再燃焼を行うことができる。つぎ
に、所定の量の三次燃焼空気を二次燃焼空気の風速の
１．５〜２．５倍の風速で排ガス中の残留未燃ガスに供
給して水平方向に混合するので、残留未燃ガスを水平方
向に急激に燃焼して完全燃焼に近づけることが可能とな
り、ＣＯ濃度を低減することができるという利点があ
る。
まず、一次燃焼空気に対応した量の二次燃焼空気を排ガ
ス中の残留未燃ガスに供給して縦方向に混合するので、
高温の燃焼ガスと未燃排ガスとが急激な部分燃焼を起こ
すことなく緩やかに燃焼し、サーマルＮＯXの発生を抑
制しながら未燃ガスの再燃焼を行うことができる。つぎ
に、所定の量の三次燃焼空気を二次燃焼空気の風速の
１．５〜２．５倍の風速で排ガス中の残留未燃ガスに供
給して水平方向に混合するので、残留未燃ガスを水平方
向に急激に燃焼して完全燃焼に近づけることが可能とな
り、ＣＯ濃度を低減することができるという利点があ
る。
【００１１】ところが、特許第２６４２５６８号明細書
に記載された発明では、三次燃焼空気は、炉出口燃焼ガ
ス温度の制御を行っているため、酸素富化の効果が安定
しないという問題がある。なお、実開昭６３−８６５３
０号公報には、ごみ焼却炉の一次空気を酸素富化する技
術が開示され、実開平２−７４３４号公報には、ごみ焼
却炉の一次空気に酸素濃度の低い空気を供給するととも
にを二次空気を酸素富化する技術が開示されている。
に記載された発明では、三次燃焼空気は、炉出口燃焼ガ
ス温度の制御を行っているため、酸素富化の効果が安定
しないという問題がある。なお、実開昭６３−８６５３
０号公報には、ごみ焼却炉の一次空気を酸素富化する技
術が開示され、実開平２−７４３４号公報には、ごみ焼
却炉の一次空気に酸素濃度の低い空気を供給するととも
にを二次空気を酸素富化する技術が開示されている。
【００１２】しかし、実開昭６３−８６５３０号公報で
は、一次空気の酸素富化を行っているため、乾燥対応と
ロストル焼損の問題があり、熱量としては低カロリー対
策となるもののダイオキシン対策とは成り得ない。ま
た、実開平２−７４３４号公報では、酸素と窒素を分離
し、一次燃焼空気に窒素を多く、二次燃焼空気に酸素を
多く入れる方法を採っているが、燃焼管理、制御性につ
いての開示がないため、現実には、ごみ質変動に対して
どのように対応し、制御するのかという問題がある。
は、一次空気の酸素富化を行っているため、乾燥対応と
ロストル焼損の問題があり、熱量としては低カロリー対
策となるもののダイオキシン対策とは成り得ない。ま
た、実開平２−７４３４号公報では、酸素と窒素を分離
し、一次燃焼空気に窒素を多く、二次燃焼空気に酸素を
多く入れる方法を採っているが、燃焼管理、制御性につ
いての開示がないため、現実には、ごみ質変動に対して
どのように対応し、制御するのかという問題がある。
【００１３】本発明は斯かる従来の問題点を解決するた
めになされたもので、その目的は、確実に燃焼空気の酸
素富化を行うことが可能なごみ焼却炉の二次燃焼方法を
提供することにある。
めになされたもので、その目的は、確実に燃焼空気の酸
素富化を行うことが可能なごみ焼却炉の二次燃焼方法を
提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
燃焼室に一次燃焼空気を供給してごみを燃焼させ、排ガ
スを炉体に導き、燃焼室で発生する排ガス中の残留未燃
ガスを燃焼するに当たり、一次燃焼空気に対応した量の
二次燃焼空気を排ガス中の残留未燃ガスに供給して縦方
向に混合し、さらに、所定の量の三次燃焼空気を二次燃
焼空気の風速の１．５〜２．５倍の風速で排ガス中の残
留未燃ガスに供給して水平方向に混合するごみ焼却炉の
二次燃焼方法において、二次燃焼空気に酸素富化するこ
とを特徴とする。
燃焼室に一次燃焼空気を供給してごみを燃焼させ、排ガ
スを炉体に導き、燃焼室で発生する排ガス中の残留未燃
ガスを燃焼するに当たり、一次燃焼空気に対応した量の
二次燃焼空気を排ガス中の残留未燃ガスに供給して縦方
向に混合し、さらに、所定の量の三次燃焼空気を二次燃
焼空気の風速の１．５〜２．５倍の風速で排ガス中の残
留未燃ガスに供給して水平方向に混合するごみ焼却炉の
二次燃焼方法において、二次燃焼空気に酸素富化するこ
とを特徴とする。
【００１５】請求項２記載の発明は、請求項１記載のご
み焼却炉の二次燃焼方法において、二次燃焼空気を導入
する管路中への酸素吹込口に酸素計を設け、二次燃焼空
気の酸素濃度が２３％となるように制御することを特徴
とする。請求項３記載の発明は、請求項１または請求項
２記載のごみ焼却炉の二次燃焼方法において、酸素富化
した二次燃焼空気の流速が、２０〜２５ｍ／ｓであるこ
とを特徴とする。
み焼却炉の二次燃焼方法において、二次燃焼空気を導入
する管路中への酸素吹込口に酸素計を設け、二次燃焼空
気の酸素濃度が２３％となるように制御することを特徴
とする。請求項３記載の発明は、請求項１または請求項
２記載のごみ焼却炉の二次燃焼方法において、酸素富化
した二次燃焼空気の流速が、２０〜２５ｍ／ｓであるこ
とを特徴とする。
【００１６】請求項４記載の発明は、燃焼室に一次燃焼
空気を供給してごみを燃焼させ、排ガスを炉体に導き、
燃焼室で発生する排ガス中の残留未燃ガスを燃焼するに
当たり、一次燃焼空気に対応した量の二次燃焼空気を排
ガス中の残留未燃ガスに供給して縦方向に混合し、さら
に、所定の量の三次燃焼空気を二次燃焼空気の風速の
１．５〜２．５倍の風速で排ガス中の残留未燃ガスに供
給して水平方向に混合するごみ焼却炉の二次燃焼方法に
おいて、炉体のガス冷却室の下流側に、空気予熱器、バ
グフィルタおよび煙突を順番に排ガス通路を介して配
し、炉体に二次燃焼空気を導入する管路に、酸素発生装
置に連絡する酸素富化管路を配し、バグフィルタと煙突
との間の排ガス通路における排ガス中のＣＯ濃度が１０
ｐｐｍ以下となるように、酸素富化管路に設けた調整バ
ルブを制御し、二次燃焼空気の酸素富化量を制御するこ
とを特徴とする。
空気を供給してごみを燃焼させ、排ガスを炉体に導き、
燃焼室で発生する排ガス中の残留未燃ガスを燃焼するに
当たり、一次燃焼空気に対応した量の二次燃焼空気を排
ガス中の残留未燃ガスに供給して縦方向に混合し、さら
に、所定の量の三次燃焼空気を二次燃焼空気の風速の
１．５〜２．５倍の風速で排ガス中の残留未燃ガスに供
給して水平方向に混合するごみ焼却炉の二次燃焼方法に
おいて、炉体のガス冷却室の下流側に、空気予熱器、バ
グフィルタおよび煙突を順番に排ガス通路を介して配
し、炉体に二次燃焼空気を導入する管路に、酸素発生装
置に連絡する酸素富化管路を配し、バグフィルタと煙突
との間の排ガス通路における排ガス中のＣＯ濃度が１０
ｐｐｍ以下となるように、酸素富化管路に設けた調整バ
ルブを制御し、二次燃焼空気の酸素富化量を制御するこ
とを特徴とする。
【００１７】請求項５記載の発明は、請求項４記載のご
み焼却炉の二次燃焼方法において、酸素富化した二次燃
焼空気の流速が、２０〜２５ｍ／ｓであることを特徴と
する。
み焼却炉の二次燃焼方法において、酸素富化した二次燃
焼空気の流速が、２０〜２５ｍ／ｓであることを特徴と
する。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
【００１９】図１ないし図５に基づいて請求項１、請求
項４および請求項５記載の発明に係るごみ焼却炉の二次
燃焼方法を説明する。なお、本実施形態においては、酸
素富化に係わる構成を除くと、特許第２６４２５６８号
明細書に記載されたごみ焼却炉の二次燃焼方法の図１な
いし図４に示す実施例と同様である。
項４および請求項５記載の発明に係るごみ焼却炉の二次
燃焼方法を説明する。なお、本実施形態においては、酸
素富化に係わる構成を除くと、特許第２６４２５６８号
明細書に記載されたごみ焼却炉の二次燃焼方法の図１な
いし図４に示す実施例と同様である。
【００２０】図１において、符号１はごみ焼却炉を示し
ている。このごみ焼却炉１は、ごみクレーン（図示せ
ず）によりごみが供給されるホッパ２と、このホッパ２
からごみを案内するホッパシュート３と、このホッパシ
ュート３のごみを移送するごみ押出機４を有する給塵装
置と、給塵装置により供給されたごみを乾燥する乾燥ス
トーカ５と、乾燥ストーカ５からのごみを燃焼する燃焼
ストーカ６と、燃焼ストーカ６からのごみをおき火燃焼
させる後燃焼ストーカ７とを備えている。
ている。このごみ焼却炉１は、ごみクレーン（図示せ
ず）によりごみが供給されるホッパ２と、このホッパ２
からごみを案内するホッパシュート３と、このホッパシ
ュート３のごみを移送するごみ押出機４を有する給塵装
置と、給塵装置により供給されたごみを乾燥する乾燥ス
トーカ５と、乾燥ストーカ５からのごみを燃焼する燃焼
ストーカ６と、燃焼ストーカ６からのごみをおき火燃焼
させる後燃焼ストーカ７とを備えている。
【００２１】ごみ押出機４は、ホッパシュート３の下部
に設けられている。乾燥ストーカ５，燃焼ストーカ６，
後燃焼ストーカ７は、炉体８内に収容され、この炉体８
の上端には燃焼ガスを排出する排出口９が形成され、炉
体８の側壁面には、冷却水供給口１０と、二次燃焼空気
用送風機１１と、冷却水供給口１０と二次燃焼空気用送
風機１１の間の三次燃焼空気用送風機１２とが配設さ
れ、炉体８の下端には助燃バーナ１３が配設されてい
る。
に設けられている。乾燥ストーカ５，燃焼ストーカ６，
後燃焼ストーカ７は、炉体８内に収容され、この炉体８
の上端には燃焼ガスを排出する排出口９が形成され、炉
体８の側壁面には、冷却水供給口１０と、二次燃焼空気
用送風機１１と、冷却水供給口１０と二次燃焼空気用送
風機１１の間の三次燃焼空気用送風機１２とが配設さ
れ、炉体８の下端には助燃バーナ１３が配設されてい
る。
【００２２】炉体８の内部は、乾燥ストーカ５，燃焼ス
トーカ６，後燃焼ストーカ７の上方にある一次燃焼室１
４と、二次燃焼空気用送風機１１付近の二次燃焼室１５
と、二次燃焼室１５の上方の三次燃焼室１６と、三次燃
焼室１６の上方のガス冷却室１７とで構成されている。
二次燃焼空気用送風機１１は炉体８の一次燃焼室１４の
直上に設けられている。
トーカ６，後燃焼ストーカ７の上方にある一次燃焼室１
４と、二次燃焼空気用送風機１１付近の二次燃焼室１５
と、二次燃焼室１５の上方の三次燃焼室１６と、三次燃
焼室１６の上方のガス冷却室１７とで構成されている。
二次燃焼空気用送風機１１は炉体８の一次燃焼室１４の
直上に設けられている。
【００２３】二次燃焼空気吹込ノズル１１Ａは、二次燃
焼室１５の上部側と下部側に設けられている。二次燃焼
空気吹込ノズル１１Ａの上流側には、酸素発生装置３０
に連絡する酸素富化管路３１が取り付けられている。酸
素富化管路３１は、途中に調整バルブ３２を介装し、ガ
ス蒸発器３３に連絡している。ガス蒸発器３３には、液
体酸素３４が連絡している。本実施形態では、液体酸素
３４とガス蒸発器３３とで構成されている。
焼室１５の上部側と下部側に設けられている。二次燃焼
空気吹込ノズル１１Ａの上流側には、酸素発生装置３０
に連絡する酸素富化管路３１が取り付けられている。酸
素富化管路３１は、途中に調整バルブ３２を介装し、ガ
ス蒸発器３３に連絡している。ガス蒸発器３３には、液
体酸素３４が連絡している。本実施形態では、液体酸素
３４とガス蒸発器３３とで構成されている。
【００２４】調整バルブ３２は、バグフィルタ２４とフ
ァン２６との間に介装したＣＯ濃度計３５の測定値に基
づいて開度が制御される。例えば、ＣＯ濃度の設定値を
１０ｐｐｍとすると、ＣＯ濃度計３５による計測値が１
０ｐｐｍを超える場合には、調整バルブ３２の開度を大
きくして、酸素の供給量を増やし、ＣＯ濃度計３５によ
る計測値が１０ｐｐｍを下回る場合には、調整バルブ３
２の開度を小さくして、酸素の供給量を低減するという
開度調整を常に行い、ＣＯ濃度計３５による計測値が１
０ｐｐｍ以下となるように制御する。
ァン２６との間に介装したＣＯ濃度計３５の測定値に基
づいて開度が制御される。例えば、ＣＯ濃度の設定値を
１０ｐｐｍとすると、ＣＯ濃度計３５による計測値が１
０ｐｐｍを超える場合には、調整バルブ３２の開度を大
きくして、酸素の供給量を増やし、ＣＯ濃度計３５によ
る計測値が１０ｐｐｍを下回る場合には、調整バルブ３
２の開度を小さくして、酸素の供給量を低減するという
開度調整を常に行い、ＣＯ濃度計３５による計測値が１
０ｐｐｍ以下となるように制御する。
【００２５】二次燃焼空気吹込ノズル１１Ａより吹き込
まれた二次燃焼空気は、炉体８の二次燃焼室１５の下部
から上部に向かってほぼＳ字状（蛇行状）を描きながら
縦方向に排ガスの上昇流と混合される。炉体８の三次燃
焼室１６，ガス冷却室１７付近の断面は円形状に構成さ
れ、図３に示すように、炉体８の三次燃焼室１６におけ
る壁面には、三次燃焼空気用送風機１２から空気が送ら
れる複数の三次燃焼空気吹込ノズル１２Ａが所定の間隔
で円周状に設けられている。
まれた二次燃焼空気は、炉体８の二次燃焼室１５の下部
から上部に向かってほぼＳ字状（蛇行状）を描きながら
縦方向に排ガスの上昇流と混合される。炉体８の三次燃
焼室１６，ガス冷却室１７付近の断面は円形状に構成さ
れ、図３に示すように、炉体８の三次燃焼室１６におけ
る壁面には、三次燃焼空気用送風機１２から空気が送ら
れる複数の三次燃焼空気吹込ノズル１２Ａが所定の間隔
で円周状に設けられている。
【００２６】各三次燃焼空気吹込ノズル１２Ａの吹込方
向は、それぞれ炉体８の壁面に対して所定の傾斜角度
で、かつ炉体８の接線方向に対して同一傾斜角度となっ
ており、炉体８内に二次燃焼空気の渦流を生成するよう
になっている。なお、三次燃焼室１６の径が大きくなっ
た場合、中心部の吹き抜け防止を行い、混合効率を高め
るに、三次空気吹込ノズル１２Ａの吹込角度をそれぞれ
変えると良い。
向は、それぞれ炉体８の壁面に対して所定の傾斜角度
で、かつ炉体８の接線方向に対して同一傾斜角度となっ
ており、炉体８内に二次燃焼空気の渦流を生成するよう
になっている。なお、三次燃焼室１６の径が大きくなっ
た場合、中心部の吹き抜け防止を行い、混合効率を高め
るに、三次空気吹込ノズル１２Ａの吹込角度をそれぞれ
変えると良い。
【００２７】そして、空気供給管１８の一端は、ごみピ
ット１９に接続され、その他端側は途中で分岐して、炉
体８の乾燥ストーカ５の下部８Ａに接続する第１分岐管
１８Ａ、燃焼ストーカ６の下部８Ｂに接続する第２分岐
管１８Ｂ、後燃焼ストーカ７の下部８Ｃに接続する第３
分岐管１８Ｃを構成している。空気供給管１８の途中に
は、風量調整ダンパ１８Ｄと、一次燃焼空気用送風機２
０と、一次燃焼空気温度調整ダンパ２０Ａとが設けられ
ている。第１分岐管１８Ａの途中には一次燃焼空気振分
け第１ダンパ２１Ａが、第２分岐管１８Ｂの途中には一
次燃焼空気振分け第２ダンパ２１Ｂが、第３分岐管１８
Ｃの途中には一次燃焼空気振分け第３ダンパ２１Ｃがそ
れぞれ設けられている。
ット１９に接続され、その他端側は途中で分岐して、炉
体８の乾燥ストーカ５の下部８Ａに接続する第１分岐管
１８Ａ、燃焼ストーカ６の下部８Ｂに接続する第２分岐
管１８Ｂ、後燃焼ストーカ７の下部８Ｃに接続する第３
分岐管１８Ｃを構成している。空気供給管１８の途中に
は、風量調整ダンパ１８Ｄと、一次燃焼空気用送風機２
０と、一次燃焼空気温度調整ダンパ２０Ａとが設けられ
ている。第１分岐管１８Ａの途中には一次燃焼空気振分
け第１ダンパ２１Ａが、第２分岐管１８Ｂの途中には一
次燃焼空気振分け第２ダンパ２１Ｂが、第３分岐管１８
Ｃの途中には一次燃焼空気振分け第３ダンパ２１Ｃがそ
れぞれ設けられている。
【００２８】また、炉体８の排出口９には、排出管２２
が接続され、その途中に空気予熱器２３，バグフィルタ
２４が順番に介装され、さらに、バグフィルタ２４の下
流側にファン２６を介して煙突２７が連絡している。空
気供給管１８の一次燃焼空気温度調整ダンパ２０Ａの両
側部分には、空気予熱器２３を通る熱交換用空気管２
５，２５が接続されている。空気予熱器２３を介して、
排出管２２中の排ガスと、熱交換用空気管２５，２５内
の一次燃焼空気が熱交換され、空気供給管１８内の一次
燃焼空気が高温になるとともに排出管２２中の排ガスが
冷却される。
が接続され、その途中に空気予熱器２３，バグフィルタ
２４が順番に介装され、さらに、バグフィルタ２４の下
流側にファン２６を介して煙突２７が連絡している。空
気供給管１８の一次燃焼空気温度調整ダンパ２０Ａの両
側部分には、空気予熱器２３を通る熱交換用空気管２
５，２５が接続されている。空気予熱器２３を介して、
排出管２２中の排ガスと、熱交換用空気管２５，２５内
の一次燃焼空気が熱交換され、空気供給管１８内の一次
燃焼空気が高温になるとともに排出管２２中の排ガスが
冷却される。
【００２９】次に、図１ないし図５に基づいてこのよう
に構成されたごみ焼却炉による燃焼制御方法について説
明する。本実施形態においては、乾燥ストーカ５の下部
８Ａに、燃焼ストーカ６の下部８Ｂに、後燃焼ストーカ
７の下部８Ｃにそれぞれ高温の一次燃焼空気が吹き込ま
れ、ごみ供給量，一次燃焼空気量制御により、乾燥スト
ーカ５，燃焼ストーカ６，後燃焼ストーカ７上のごみが
安定燃焼されて排ガスが生成され、この排ガスは炉体８
内を上昇し、二次燃焼室１５内に至る。
に構成されたごみ焼却炉による燃焼制御方法について説
明する。本実施形態においては、乾燥ストーカ５の下部
８Ａに、燃焼ストーカ６の下部８Ｂに、後燃焼ストーカ
７の下部８Ｃにそれぞれ高温の一次燃焼空気が吹き込ま
れ、ごみ供給量，一次燃焼空気量制御により、乾燥スト
ーカ５，燃焼ストーカ６，後燃焼ストーカ７上のごみが
安定燃焼されて排ガスが生成され、この排ガスは炉体８
内を上昇し、二次燃焼室１５内に至る。
【００３０】通常、この排ガスの上昇流の流速は、約２
〜３m/secである。一方、二次燃焼空気用送風機１１か
ら一次燃焼空気に対応した量の二次燃焼空気が、その送
風速度を排ガスの上昇流の流速の約６〜８倍程度にし
て、二次燃焼室１５内に吹き込まれ、二次燃焼室１５の
下部において、乾燥ゾーンで発生する未燃ガスと燃焼ゾ
ーンからの高温の燃焼ガスとを縦方向に混合し、急激な
部分燃焼によるサーマルＮＯXの発生を抑制しながら未
燃ガスの再燃焼を行う。
〜３m/secである。一方、二次燃焼空気用送風機１１か
ら一次燃焼空気に対応した量の二次燃焼空気が、その送
風速度を排ガスの上昇流の流速の約６〜８倍程度にし
て、二次燃焼室１５内に吹き込まれ、二次燃焼室１５の
下部において、乾燥ゾーンで発生する未燃ガスと燃焼ゾ
ーンからの高温の燃焼ガスとを縦方向に混合し、急激な
部分燃焼によるサーマルＮＯXの発生を抑制しながら未
燃ガスの再燃焼を行う。
【００３１】ここで、二次燃焼空気の吹込量は、一次燃
焼空気量を１とすると、１：0.4 〜0.6 とされている。
また、二次燃焼空気については、従来炉温冷却としての
使用目的のため常温の空気が用いられていたのに対し
て、本実施形態においては、二次燃焼を主目的に二次燃
焼空気を吹き込むので、二次燃焼空気も高温に設定さ
れ、二次燃焼をより効果的にしている。
焼空気量を１とすると、１：0.4 〜0.6 とされている。
また、二次燃焼空気については、従来炉温冷却としての
使用目的のため常温の空気が用いられていたのに対し
て、本実施形態においては、二次燃焼を主目的に二次燃
焼空気を吹き込むので、二次燃焼空気も高温に設定さ
れ、二次燃焼をより効果的にしている。
【００３２】また、二次燃焼空気の吹込速度は、酸素ガ
スを加えない状態で２５ｍ／ｓｅｃ程度となるよう設定
した。そして、二次燃焼空気の酸素濃度を２３％程度に
富化することにより、排ガス中のＣＯ濃度を１０ｐｐｍ
以下とした。
スを加えない状態で２５ｍ／ｓｅｃ程度となるよう設定
した。そして、二次燃焼空気の酸素濃度を２３％程度に
富化することにより、排ガス中のＣＯ濃度を１０ｐｐｍ
以下とした。
【００３３】また、二次燃焼空気酸素富化量と排ガス中
のＣＯ濃度および残存酸素の挙動を見ると、酸素富化に
より排ガス中の未燃分の酸化の促進が認められるが、二
次燃焼空気の酸素濃度を２３％以上にしても末燃分の酸
化はそれ以上進んでおらず、排ガス中の残存酸素量が増
加していた。さらに、二次燃焼により生成された排ガス
は、一次燃焼により生成された排ガスとともに上昇し、
三次燃焼室１６に至る。
のＣＯ濃度および残存酸素の挙動を見ると、酸素富化に
より排ガス中の未燃分の酸化の促進が認められるが、二
次燃焼空気の酸素濃度を２３％以上にしても末燃分の酸
化はそれ以上進んでおらず、排ガス中の残存酸素量が増
加していた。さらに、二次燃焼により生成された排ガス
は、一次燃焼により生成された排ガスとともに上昇し、
三次燃焼室１６に至る。
【００３４】一方、三次燃焼空気用送風機１２から複数
の三次燃焼空気吹込ノズル１２Ａを介して三次燃焼空気
が、その送風速度を二次燃焼空気の吹込風速の１．５〜
２．５倍程度の値にして、三次燃焼室１６内に吹き込ま
れる。ここで、三次燃焼空気の吹込量は、一次燃焼空気
量を１とすると、１：0.3 〜0.4 とされている。
の三次燃焼空気吹込ノズル１２Ａを介して三次燃焼空気
が、その送風速度を二次燃焼空気の吹込風速の１．５〜
２．５倍程度の値にして、三次燃焼室１６内に吹き込ま
れる。ここで、三次燃焼空気の吹込量は、一次燃焼空気
量を１とすると、１：0.3 〜0.4 とされている。
【００３５】三次燃焼室１６内では、三次燃焼空気と、
二次燃焼によってもまだ燃焼していない排ガス中の残留
未燃ガスとの混合が促進される。この場合、三次燃焼空
気は常温とされ、排ガスに対する冷却をより効果的にし
ており、また、複数の三次燃焼空気吹込ノズル１２Ａを
介して炉体８内へ常温の三次燃焼空気が渦巻くように吹
き込まれるので、三次燃焼空気と排ガス中の残留未燃ガ
スとの混合の促進を効果的にしている。
二次燃焼によってもまだ燃焼していない排ガス中の残留
未燃ガスとの混合が促進される。この場合、三次燃焼空
気は常温とされ、排ガスに対する冷却をより効果的にし
ており、また、複数の三次燃焼空気吹込ノズル１２Ａを
介して炉体８内へ常温の三次燃焼空気が渦巻くように吹
き込まれるので、三次燃焼空気と排ガス中の残留未燃ガ
スとの混合の促進を効果的にしている。
【００３６】かかる状態で、三次燃焼室１６にて、三次
燃焼が促進される。そして、一次燃焼，二次燃焼，三次
燃焼により生成された排ガスは、ガス冷却室１７に導か
れ、冷却水供給口１０から噴霧された冷却水により冷却
され、排出口９に導かれ、さらに、排出管２２から空気
予熱器２３を経て冷却され、バグフィルタ２４に至る。
なお、炉温上昇時の炉温の冷却操作は、ごみ送り量の操
作によって適切に制御されている。
燃焼が促進される。そして、一次燃焼，二次燃焼，三次
燃焼により生成された排ガスは、ガス冷却室１７に導か
れ、冷却水供給口１０から噴霧された冷却水により冷却
され、排出口９に導かれ、さらに、排出管２２から空気
予熱器２３を経て冷却され、バグフィルタ２４に至る。
なお、炉温上昇時の炉温の冷却操作は、ごみ送り量の操
作によって適切に制御されている。
【００３７】以上の如き構成によれば、排ガス中の残留
未燃ガスとの混合を促進するように一次燃焼空気に対応
した量の二次燃焼空気が、炉体８内に縦方向に混合する
ように供給されるので、一次燃焼で生成された排ガス中
の残留未燃ガスと高温の燃焼ガスとを緩やかに縦方向に
混合し、急激な部分燃焼によるサーマルＮＯXの発生を
抑制しながら未燃ガスの再燃焼が行われる。
未燃ガスとの混合を促進するように一次燃焼空気に対応
した量の二次燃焼空気が、炉体８内に縦方向に混合する
ように供給されるので、一次燃焼で生成された排ガス中
の残留未燃ガスと高温の燃焼ガスとを緩やかに縦方向に
混合し、急激な部分燃焼によるサーマルＮＯXの発生を
抑制しながら未燃ガスの再燃焼が行われる。
【００３８】したがって、排ガス中の未燃ガスの残存率
を少なくしてごみをより完全燃焼させることができる。
特に、炉温低下時にも、二次燃焼空気が吹き込まれ、二
次燃焼空気の供給量が一次燃焼空気量に対して対応した
量となるので、二次燃焼空気の量が不足することなく、
あるいは、混合用としての二次燃焼空気の風速を得るこ
とができ、完全燃焼の達成に近くなり、例えば、ＣＯ濃
度を低減することができる。
を少なくしてごみをより完全燃焼させることができる。
特に、炉温低下時にも、二次燃焼空気が吹き込まれ、二
次燃焼空気の供給量が一次燃焼空気量に対して対応した
量となるので、二次燃焼空気の量が不足することなく、
あるいは、混合用としての二次燃焼空気の風速を得るこ
とができ、完全燃焼の達成に近くなり、例えば、ＣＯ濃
度を低減することができる。
【００３９】そして、一次燃焼で生成された排ガス中の
残留未燃ガスを二次燃焼し、さらに、二次燃焼後の排ガ
ス温度は、約８００℃〜９００℃となるため、二次燃焼
した排ガス中に、三次燃焼空気を送り込み、再混合する
ことにより、排ガス中の残留未燃ガスを再燃させること
ができる。したがって、排ガス中の未燃ガスの残存率を
少なくしてごみをより完全燃焼させることができる。
残留未燃ガスを二次燃焼し、さらに、二次燃焼後の排ガ
ス温度は、約８００℃〜９００℃となるため、二次燃焼
した排ガス中に、三次燃焼空気を送り込み、再混合する
ことにより、排ガス中の残留未燃ガスを再燃させること
ができる。したがって、排ガス中の未燃ガスの残存率を
少なくしてごみをより完全燃焼させることができる。
【００４０】しかも、二次燃焼した排ガス中に残留未燃
ガスがほぼ無くなったとしても、三次燃焼空気吹き込み
による冷却効果を得ることができる。したがって、炉体
８のガス冷却室１７への冷却水の供給量を低減し、排ガ
ス中の水分を低減し、ごみ焼却炉１から排出される白煙
の量を少なくすることができる。さらに、ダイオキシン
対策として、例えば、既設のごみ焼却炉においても、炉
体８の排出管２２の途中に設けた電気集塵器２４の入口
の排ガス温度を約３００℃に設備設計した場合、これよ
り低い例えば２５０℃〜２８０℃の目標値に制御しよう
とすれば、ガス冷却室１７の容量や冷却水供給口１０等
からなる冷却水噴霧設備の改修が必要となる場合が多
い。
ガスがほぼ無くなったとしても、三次燃焼空気吹き込み
による冷却効果を得ることができる。したがって、炉体
８のガス冷却室１７への冷却水の供給量を低減し、排ガ
ス中の水分を低減し、ごみ焼却炉１から排出される白煙
の量を少なくすることができる。さらに、ダイオキシン
対策として、例えば、既設のごみ焼却炉においても、炉
体８の排出管２２の途中に設けた電気集塵器２４の入口
の排ガス温度を約３００℃に設備設計した場合、これよ
り低い例えば２５０℃〜２８０℃の目標値に制御しよう
とすれば、ガス冷却室１７の容量や冷却水供給口１０等
からなる冷却水噴霧設備の改修が必要となる場合が多
い。
【００４１】また、二次燃焼空気を酸素富化することに
よって、炉温低下時においても、二次燃焼未燃ガス促進
がなされので、ＣＯ低減、ダイオキシン類低減化ができ
る。上記実施形態では、酸素富化を二次燃焼空気の管路
に酸素を添加する方法により行ったが、本発明はこれに
限らず、例えば、二次燃焼空気を導入する管路の酸素吹
込口に酸素計を設け、二次燃焼空気の酸素濃度が２３％
となるように制御しても良い（請求項２に対応）。
よって、炉温低下時においても、二次燃焼未燃ガス促進
がなされので、ＣＯ低減、ダイオキシン類低減化ができ
る。上記実施形態では、酸素富化を二次燃焼空気の管路
に酸素を添加する方法により行ったが、本発明はこれに
限らず、例えば、二次燃焼空気を導入する管路の酸素吹
込口に酸素計を設け、二次燃焼空気の酸素濃度が２３％
となるように制御しても良い（請求項２に対応）。
【００４２】また、酸素富化した二次燃焼空気の流速
が、２３ｍ／ｓに限らず、２０〜２５ｍ／ｓであれば良
い（請求項３に対応）。また、上記実施形態では、ガス
冷却室を炉上に設置した場合について説明したが、ガス
冷却室が炉上に設置されていない別置き型においても同
様の効果が得られる。
が、２３ｍ／ｓに限らず、２０〜２５ｍ／ｓであれば良
い（請求項３に対応）。また、上記実施形態では、ガス
冷却室を炉上に設置した場合について説明したが、ガス
冷却室が炉上に設置されていない別置き型においても同
様の効果が得られる。
【００４３】（実験）次に、本発明を実験によりさらに
説明する。 実験概要 都市ごみ燃焼炉二次燃焼空気吹込ダクト中に高濃度の酸
素ガスを添加することによって、二次燃焼空気の酸素富
化実験を行った。酸素富化燃焼の導入には酸素発生装置
を設置することが経済的であるが、ここでは液化酸素
（酸素濃度９９．５％）を用いた。
説明する。 実験概要 都市ごみ燃焼炉二次燃焼空気吹込ダクト中に高濃度の酸
素ガスを添加することによって、二次燃焼空気の酸素富
化実験を行った。酸素富化燃焼の導入には酸素発生装置
を設置することが経済的であるが、ここでは液化酸素
（酸素濃度９９．５％）を用いた。
【００４４】実験に用いた燃焼炉は、ストーカ方式のガ
ス冷炉上タイプの施設であり、排ガス処理施設にバグフ
ィルタを用いるＡ施設と、電気集じん器を用いているＢ
施設の２ヶ所で実施した。実験に用いた施設のフローお
よび排ガス測定点を図６、図７に示す。また、二次燃焼
空気吹込口から上部における二次燃焼室排ガス滞留時間
は、Ａ施設・Ｂ施設共に約１ｓｅｃである。Ａ施設、Ｂ
施設共に二次燃焼空気の吹込口の設計は、数個計算を用
いたシミュレーション結果を反映させたものであり（長
沢，宮田，古橋ほか：「数値計算を用いた焼却炉二次燃
焼室排ガス混合シミュレーション」，第４回廃棄物学会
研究発表会講演論文集，1993年）、同等の排ガス混合効
果を持たせた設備である。
ス冷炉上タイプの施設であり、排ガス処理施設にバグフ
ィルタを用いるＡ施設と、電気集じん器を用いているＢ
施設の２ヶ所で実施した。実験に用いた施設のフローお
よび排ガス測定点を図６、図７に示す。また、二次燃焼
空気吹込口から上部における二次燃焼室排ガス滞留時間
は、Ａ施設・Ｂ施設共に約１ｓｅｃである。Ａ施設、Ｂ
施設共に二次燃焼空気の吹込口の設計は、数個計算を用
いたシミュレーション結果を反映させたものであり（長
沢，宮田，古橋ほか：「数値計算を用いた焼却炉二次燃
焼室排ガス混合シミュレーション」，第４回廃棄物学会
研究発表会講演論文集，1993年）、同等の排ガス混合効
果を持たせた設備である。
【００４５】なお、二次燃焼室への酸素ガスの添加は、
図８に示すように液体酸素をガス蒸発器にてガス化し、
二次燃焼空気ダクトヘ混入させた。酸素ガス混入後の酸
素濃度は酸素濃度計にて測定した。Ａ施設にて酸素富化
量と排ガス中のＣＯ濃度の挙動および排ガス中の残存酸
素濃度、ＮＯXの挙助について調査し、二次燃焼空気へ
の効果的酸素富化量の検討を基に、二次燃焼空気の酸素
富化量を固定して連続運転を行い、ダイオキシン類の分
解効果の確認を行った。
図８に示すように液体酸素をガス蒸発器にてガス化し、
二次燃焼空気ダクトヘ混入させた。酸素ガス混入後の酸
素濃度は酸素濃度計にて測定した。Ａ施設にて酸素富化
量と排ガス中のＣＯ濃度の挙動および排ガス中の残存酸
素濃度、ＮＯXの挙助について調査し、二次燃焼空気へ
の効果的酸素富化量の検討を基に、二次燃焼空気の酸素
富化量を固定して連続運転を行い、ダイオキシン類の分
解効果の確認を行った。
【００４６】なお、ダイオキシン類の分解効果について
は、Ｂ施設においても同様の実験を行い、再現性の確認
を行った。 実験結果および考察 酸素ガス（Ｏ2＝９９．５％）添加量と混合後の酸素濃
度 二次燃焼空気量を一定にして、酸素ガスの添加量を圧力
調整弁にて変化させ、酸素ガス混合後の二次燃焼空気中
の酸素濃度を測定した。
は、Ｂ施設においても同様の実験を行い、再現性の確認
を行った。 実験結果および考察 酸素ガス（Ｏ2＝９９．５％）添加量と混合後の酸素濃
度 二次燃焼空気量を一定にして、酸素ガスの添加量を圧力
調整弁にて変化させ、酸素ガス混合後の二次燃焼空気中
の酸素濃度を測定した。
【００４７】この結果を図９に示す。二次燃焼室空気へ
の酸素ガス添加量と、混合後の酸素濃度の関係は理論線
と良く一致していた。 酸素ガス添加量と排ガス中のＣＯ濃度 吹込速度と酸素富化 焼却炉内は定常運転で、自動燃焼システムによりごみの
供給・送り・一次燃焼空気量を管理し、安定燃焼状態を
保持した運転を行っている（長沢，宮田，松藤ほか：
「ファジィ制御を用いたごみ焼却炉自動燃焼システ
ム」，第３回廃棄物学会研究発表会講演論文集，１９９
２年）。
の酸素ガス添加量と、混合後の酸素濃度の関係は理論線
と良く一致していた。 酸素ガス添加量と排ガス中のＣＯ濃度 吹込速度と酸素富化 焼却炉内は定常運転で、自動燃焼システムによりごみの
供給・送り・一次燃焼空気量を管理し、安定燃焼状態を
保持した運転を行っている（長沢，宮田，松藤ほか：
「ファジィ制御を用いたごみ焼却炉自動燃焼システ
ム」，第３回廃棄物学会研究発表会講演論文集，１９９
２年）。
【００４８】ごみ焼却炉に投入されたごみは、乾燥過程
を経て、燃焼の初期段階から後段の高温燃焼過程へと移
送されていく。燃焼の初期段階で発生する未燃ガスと後
段からの高温燃焼ガスを混合し、未燃ガスの燃焼に必要
な酸素を供給することにより、排ガス中の未燃分のほと
んどを分解させることが、二次燃焼空気吹込の目的であ
る。また、未燃焼ガスの二次燃焼を促進させることが、
ダイオキシン低減化において非常に重要であることが知
られている（L.P.Nelson,P.Schindler,J.D.Kilgroe:Dev
eropment of Good Combustion Practices to Minimize
Air Emissionsfrom Municipal Waste Combustors,ln Co
nference Proceedings of InternatiolConference on M
unicipal Waste Combustion,pp 8A-61〜8A-80）。
を経て、燃焼の初期段階から後段の高温燃焼過程へと移
送されていく。燃焼の初期段階で発生する未燃ガスと後
段からの高温燃焼ガスを混合し、未燃ガスの燃焼に必要
な酸素を供給することにより、排ガス中の未燃分のほと
んどを分解させることが、二次燃焼空気吹込の目的であ
る。また、未燃焼ガスの二次燃焼を促進させることが、
ダイオキシン低減化において非常に重要であることが知
られている（L.P.Nelson,P.Schindler,J.D.Kilgroe:Dev
eropment of Good Combustion Practices to Minimize
Air Emissionsfrom Municipal Waste Combustors,ln Co
nference Proceedings of InternatiolConference on M
unicipal Waste Combustion,pp 8A-61〜8A-80）。
【００４９】そこで、二次燃焼室に吹込む空気の流速
と、吹込空気の酸素濃度を変えて実験を行い、排ガス中
ＣＯ農度の低減化に最も効果的な組合せの検討を行っ
た。測定結果を図１０に示す。吹込風速を大きくして、
混合効率を上げることによりＣＯ濃度は低減され、また
酸素富化量を多くすることによってもＣＯ濃度は低減さ
れていた。酸素富化量を大きくするとランニングコスト
が高くなり、酸素富化導入による経済的メリットが生じ
るので、吹込風速を２５ｍ／ｓｅｃ程度にして酸素富化
量を最小限にすることが、効果的組合せであると考えら
れた。
と、吹込空気の酸素濃度を変えて実験を行い、排ガス中
ＣＯ農度の低減化に最も効果的な組合せの検討を行っ
た。測定結果を図１０に示す。吹込風速を大きくして、
混合効率を上げることによりＣＯ濃度は低減され、また
酸素富化量を多くすることによってもＣＯ濃度は低減さ
れていた。酸素富化量を大きくするとランニングコスト
が高くなり、酸素富化導入による経済的メリットが生じ
るので、吹込風速を２５ｍ／ｓｅｃ程度にして酸素富化
量を最小限にすることが、効果的組合せであると考えら
れた。
【００５０】酸素ガス添加と排ガス中の残存酸素、ＮＯ
ｘ濃度 二次燃焼空気の吹込速度を、酸素ガスを加えない状態で
２５ｍ／ｓｅｃ程度となるよう設定した後、酸素ガス富
化量を増加させ、二次燃焼空気の酸素濃度を２１〜２５
％程度まで変化した場合の排ガス中のＣＯ、残存酸素、
ＮＯXの挙動について測定を行った。なお、酸素富化量
を変化させたときの排ガス中のＣＯ濃度の経時変化を測
定したところ、通常の空気のみで二次燃焼を行った場
合、ＣＯ濃度が４０ｐｐｍ程度を中心に大きな変動をし
ていたものが、酸素富化を行うことによって低濃度で安
定化した。
ｘ濃度 二次燃焼空気の吹込速度を、酸素ガスを加えない状態で
２５ｍ／ｓｅｃ程度となるよう設定した後、酸素ガス富
化量を増加させ、二次燃焼空気の酸素濃度を２１〜２５
％程度まで変化した場合の排ガス中のＣＯ、残存酸素、
ＮＯXの挙動について測定を行った。なお、酸素富化量
を変化させたときの排ガス中のＣＯ濃度の経時変化を測
定したところ、通常の空気のみで二次燃焼を行った場
合、ＣＯ濃度が４０ｐｐｍ程度を中心に大きな変動をし
ていたものが、酸素富化を行うことによって低濃度で安
定化した。
【００５１】測定結果を図１１〜図１３に示した。酸素
富化量を変化させたときの二次燃焼空気酸素濃度と、排
ガス中のＣＯ濃度の平均値を図１１に示した。二次燃焼
空気の酸素濃度を２３％程度に富化することにより、排
ガス中のＣＯ濃度は１０ｐｐｍ以下となり、これ以上の
酸素富化を行ってもＣＯ低減化には寄与していなかっ
た。
富化量を変化させたときの二次燃焼空気酸素濃度と、排
ガス中のＣＯ濃度の平均値を図１１に示した。二次燃焼
空気の酸素濃度を２３％程度に富化することにより、排
ガス中のＣＯ濃度は１０ｐｐｍ以下となり、これ以上の
酸素富化を行ってもＣＯ低減化には寄与していなかっ
た。
【００５２】このときの二次燃焼空気酸素濃度と排ガス
中のＮＯX濃度の平均値を図１２に、残存酸素濃度の平
均値を図１３に示した。ＮＯXについては、酸素富化に
よる影響は認められなかった。平均燃焼温度が８６０〜
８８０℃の違い程度であったことから、二次燃焼空気酸
素富化による異常高温燃焼が発生するほど未燃ガスが存
在しないことに起因するものと考えられた。
中のＮＯX濃度の平均値を図１２に、残存酸素濃度の平
均値を図１３に示した。ＮＯXについては、酸素富化に
よる影響は認められなかった。平均燃焼温度が８６０〜
８８０℃の違い程度であったことから、二次燃焼空気酸
素富化による異常高温燃焼が発生するほど未燃ガスが存
在しないことに起因するものと考えられた。
【００５３】また、二次燃焼空気酸素富化量と排ガス中
のＣＯ濃度および残存酸素の挙動を見ると、酸素富化に
より排ガス中の未燃分の酸化の促進が認められるが、二
次燃焼空気の酸素濃度を２３％以上にしても末燃分の酸
化はそれ以上進んでおらず、排ガス中の残存酸素量が増
加していた。従って、排ガス中の未燃分量に応じて、酸
素富化の適正量が変わるものと考えられた。
のＣＯ濃度および残存酸素の挙動を見ると、酸素富化に
より排ガス中の未燃分の酸化の促進が認められるが、二
次燃焼空気の酸素濃度を２３％以上にしても末燃分の酸
化はそれ以上進んでおらず、排ガス中の残存酸素量が増
加していた。従って、排ガス中の未燃分量に応じて、酸
素富化の適正量が変わるものと考えられた。
【００５４】酸素富化とダイオキシン類 二次燃焼空気の酸素富化による排ガス中の末燃分酸化促
進効果が確認できたので、ダイオキシン類分解効果につ
いての比較実験を行った。Ａ施設、Ｂ施設において、二
次燃焼空気として通常の空気のみを用いた場合と、二次
燃焼空気に酸素ガスを添加し酸素濃度を２３％に調節し
た場合との比較実験を行った。
進効果が確認できたので、ダイオキシン類分解効果につ
いての比較実験を行った。Ａ施設、Ｂ施設において、二
次燃焼空気として通常の空気のみを用いた場合と、二次
燃焼空気に酸素ガスを添加し酸素濃度を２３％に調節し
た場合との比較実験を行った。
【００５５】ここでは、他の運転条件を同等に管理し
た。Ａ施設・Ｂ施設共に燃焼方式は同じであるが、空気
予熱器はＡ施設がプレートタイプで、Ｂ施設はチューブ
タイプである。また、排ガス処理設備では、Ａ施設・Ｂ
施設共に乾式のＨＣｌ除去設備を用いているが、集じん
器はＡ施設がバグフィルタ、Ｂ施設が電気集じん器を用
いている。
た。Ａ施設・Ｂ施設共に燃焼方式は同じであるが、空気
予熱器はＡ施設がプレートタイプで、Ｂ施設はチューブ
タイプである。また、排ガス処理設備では、Ａ施設・Ｂ
施設共に乾式のＨＣｌ除去設備を用いているが、集じん
器はＡ施設がバグフィルタ、Ｂ施設が電気集じん器を用
いている。
【００５６】Ａ施設・Ｂ施設の燃焼設備、ガス冷却設備
は同等であるので、酸素富化を行った場合についての二
次燃焼室ダイオキシン類分解効果を、ガス冷却室出口の
測定結果にて比較検討することができる。図１４に、Ａ
施設・Ｂ施設のガス冷却室出ロダイオキシン頬濃度測定
結果について、ＰＣＤＤｓ，ＰＣＤＦｓに区分して表示
した。
は同等であるので、酸素富化を行った場合についての二
次燃焼室ダイオキシン類分解効果を、ガス冷却室出口の
測定結果にて比較検討することができる。図１４に、Ａ
施設・Ｂ施設のガス冷却室出ロダイオキシン頬濃度測定
結果について、ＰＣＤＤｓ，ＰＣＤＦｓに区分して表示
した。
【００５７】Ａ施設・Ｂ施設共に、通常の空気を用いた
場合に比ベ、酸素富化によるダイオキシン類低減化は約
６０％であり、ＰＣＤＤｓ，ＰＣＤＦｓも共に同等の割
合で低減化されていた。この結果から、二次燃焼空気を
酸素富化することにより、ダイオキシン類の分解が促進
されたと考えられ、発生防止に効果があることが確認で
きた。
場合に比ベ、酸素富化によるダイオキシン類低減化は約
６０％であり、ＰＣＤＤｓ，ＰＣＤＦｓも共に同等の割
合で低減化されていた。この結果から、二次燃焼空気を
酸素富化することにより、ダイオキシン類の分解が促進
されたと考えられ、発生防止に効果があることが確認で
きた。
【００５８】また、Ａ施設で得られた低減効果が、別の
Ｂ施設においても同等であったことより、再現性の確認
ができた。また、Ａ施設のガス冷却室出口〜バグフィル
タ出口間のダイオキシン類濃度測定結果を図１５に、Ｂ
施設の同様の比較実験結果を図１６に示した。Ａ施設・
Ｂ施設共に空気予熱器では、再合成によるダイオキシン
類の増加が認められ、Ａ施設のプレート式よりＢ施設の
チューブ式の方が再合成が非常に多くなっていた。これ
は、ガス側の熱交表面のダスト付着量がダスト除去機構
の差により、プレート式の方が非常に少ないことに起因
しているのではないかと考えられた。
Ｂ施設においても同等であったことより、再現性の確認
ができた。また、Ａ施設のガス冷却室出口〜バグフィル
タ出口間のダイオキシン類濃度測定結果を図１５に、Ｂ
施設の同様の比較実験結果を図１６に示した。Ａ施設・
Ｂ施設共に空気予熱器では、再合成によるダイオキシン
類の増加が認められ、Ａ施設のプレート式よりＢ施設の
チューブ式の方が再合成が非常に多くなっていた。これ
は、ガス側の熱交表面のダスト付着量がダスト除去機構
の差により、プレート式の方が非常に少ないことに起因
しているのではないかと考えられた。
【００５９】排ガス処理過程では、Ａ施設のバグフィル
タはダスト分離能力が高く、フィルタ表面のダスト層で
の吸着効果も期待できるので、入口より出口が大幅に低
くなっている。これに対し、Ｂ施設の電機集じん器で
は、再合成による増加が大きくなっている。ここで、共
通していることは、熱回収過程・排ガス処理過程での施
設の違いによるダイオキシン類再合成の差であっても、
二次燃焼空気に酸素富化してダイオキシン頬の分解効率
を高くすると、後工程の濃度も確実に低減されているこ
とである。発生源の低減化が、焼却炉から排出されるダ
イオキシン類の低減化に大きな効果があることが確認で
きた。
タはダスト分離能力が高く、フィルタ表面のダスト層で
の吸着効果も期待できるので、入口より出口が大幅に低
くなっている。これに対し、Ｂ施設の電機集じん器で
は、再合成による増加が大きくなっている。ここで、共
通していることは、熱回収過程・排ガス処理過程での施
設の違いによるダイオキシン類再合成の差であっても、
二次燃焼空気に酸素富化してダイオキシン頬の分解効率
を高くすると、後工程の濃度も確実に低減されているこ
とである。発生源の低減化が、焼却炉から排出されるダ
イオキシン類の低減化に大きな効果があることが確認で
きた。
【００６０】まとめ二次燃焼空気の酸素富化実験によ
り、以下の知見が得られた。 １）酸素富化により、酸素濃度を高くするよりも二次燃
焼空気の流速を速くして混合を優先させることが、ＣＯ
低減化に効果的であり、さらに酸素富化して２３％濃度
にすることがより効果的であった。
り、以下の知見が得られた。 １）酸素富化により、酸素濃度を高くするよりも二次燃
焼空気の流速を速くして混合を優先させることが、ＣＯ
低減化に効果的であり、さらに酸素富化して２３％濃度
にすることがより効果的であった。
【００６１】２）適性酸素富化量は、排ガス中の末燃分
量により、変わることが考えらた。 ３）排ガス中の未燃分量が少ない場合、酸素富化による
ＮＯx濃度への悪影響はほとんどなかった。 ４）二次燃焼空気の酸素富化により、発生ダイオキシン
類の低減化ができ、後工程の設備の違いにより再合成は
あるものの、排出ダイオキシン類量の低減化に効果的で
あることが確認できた。
量により、変わることが考えらた。 ３）排ガス中の未燃分量が少ない場合、酸素富化による
ＮＯx濃度への悪影響はほとんどなかった。 ４）二次燃焼空気の酸素富化により、発生ダイオキシン
類の低減化ができ、後工程の設備の違いにより再合成は
あるものの、排出ダイオキシン類量の低減化に効果的で
あることが確認できた。
【００６２】酸素富化燃焼は、設備のコンパクト化・有
害ガスの低減化・エネルギーの有効利用といった多面的
での効果が期待されるものであり、溶融等の高温燃焼場
では、より有効な技術として発展するように思われる。
害ガスの低減化・エネルギーの有効利用といった多面的
での効果が期待されるものであり、溶融等の高温燃焼場
では、より有効な技術として発展するように思われる。
【００６３】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ごみ焼
却炉の二次燃焼室に吹込む二次燃焼空気のみを酸素富化
することによって、二次燃焼室での未燃ガスやダイオキ
シン類の分解効率を高めることが可能となった。
却炉の二次燃焼室に吹込む二次燃焼空気のみを酸素富化
することによって、二次燃焼室での未燃ガスやダイオキ
シン類の分解効率を高めることが可能となった。
【図１】請求項４および請求項５記載の発明に係るごみ
焼却炉の二次燃焼方法を示す説明図である。
焼却炉の二次燃焼方法を示す説明図である。
【図２】図１の実施形態に係るごみ焼却炉の構成図であ
る。
る。
【図３】図２の炉体の三次燃焼空気吹込ノズルを示す炉
体の断面図である。
体の断面図である。
【図４】図１の実施形態に係るごみ焼却炉の概要を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図５】図１の実施形態に係るごみ焼却炉のシステム概
要図である。
要図である。
【図６】実験に用いた施設のフローおよび排ガス測定点
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図７】実験に用いた施設のフローおよび排ガス測定点
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図８】実験に用いた施設のフローおよび二次燃焼室へ
の酸素ガスの添加を示す説明図である。
の酸素ガスの添加を示す説明図である。
【図９】酸素ガス添加量と酸素ガス混合後の二次燃焼空
気中の酸素濃度を測定した結果を示すグラフである。
気中の酸素濃度を測定した結果を示すグラフである。
【図１０】二次燃焼室に吹込む空気の流速と、吹込空気
の酸素濃度を変えて実験を行い、排ガス中ＣＯ農度の低
減化に最も効果的な組合せの検討を行った測定結果を示
すグラフである。
の酸素濃度を変えて実験を行い、排ガス中ＣＯ農度の低
減化に最も効果的な組合せの検討を行った測定結果を示
すグラフである。
【図１１】酸素富化量に対する排ガス中のＣＯ濃度の平
均値を示すグラフである。
均値を示すグラフである。
【図１２】酸素富化量に対する排ガス中のＮＯx濃度の
平均値を示すグラフである。
平均値を示すグラフである。
【図１３】酸素富化量に対する排ガス中の残存酸素濃度
の平均値を示すグラフである。
の平均値を示すグラフである。
【図１４】ガス冷却室出口ダイオキシン類濃度を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図１５】Ａ施設の酸素富化によるダイオキシン類低減
化効果比較実験を示すグラフである。
化効果比較実験を示すグラフである。
【図１６】Ｂ施設の酸素富化によるダイオキシン類低減
化効果比較実験を示すグラフである。
化効果比較実験を示すグラフである。
【図１７】酸素富化燃焼の経済性を示すグラフである。
１ ごみ焼却炉 ５ 乾燥ストーカ ６ 燃焼ストーカ ７ 後燃焼ストーカ ８ 炉体 １４ 一次燃焼室 １５ 二次燃焼室 １６ 三次燃焼室 ２４ バグフィルタ ２７ 煙突 ３０ 酸素発生装置 ３１ 酸素富化管路 ３２ 調整バルブ ３３ ガス蒸発器 ３４ 液体酸素 ３５ ＣＯ濃度計
Claims (5)
- 【請求項１】 燃焼室に一次燃焼空気を供給してごみを
燃焼させ、排ガスを炉体に導き、燃焼室で発生する排ガ
ス中の残留未燃ガスを燃焼するに当たり、 一次燃焼空気に対応した量の二次燃焼空気を排ガス中の
残留未燃ガスに供給して縦方向に混合し、 さらに、所定の量の三次燃焼空気を二次燃焼空気の風速
の１．５〜２．５倍の風速で排ガス中の残留未燃ガスに
供給して水平方向に混合するごみ焼却炉の二次燃焼方法
において、 二次燃焼空気に酸素富化することを特徴とするごみ焼却
炉の二次燃焼方法。 - 【請求項２】 請求項１記載のごみ焼却炉の二次燃焼方
法において、 二次燃焼空気を導入する管路中への酸素吹込口に酸素計
を設け、二次燃焼空気の酸素濃度が２３％となるように
制御することを特徴とするごみ焼却炉の二次燃焼方法。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２記載のごみ焼却
炉の二次燃焼方法において、 酸素富化した二次燃焼空気の流速が、２０〜２５ｍ／ｓ
であることを特徴とするごみ焼却炉の二次燃焼方法。 - 【請求項４】 燃焼室に一次燃焼空気を供給してごみを
燃焼させ、排ガスを炉体に導き、燃焼室で発生する排ガ
ス中の残留未燃ガスを燃焼するに当たり、 一次燃焼空気に対応した量の二次燃焼空気を排ガス中の
残留未燃ガスに供給して縦方向に混合し、 さらに、所定の量の三次燃焼空気を二次燃焼空気の風速
の１．５〜２．５倍の風速で排ガス中の残留未燃ガスに
供給して水平方向に混合するごみ焼却炉の二次燃焼方法
において、 炉体のガス冷却室の下流側に、空気予熱器、バグフィル
タおよび煙突を順番に排ガス通路を介して配し、 炉体に二次燃焼空気を導入する管路に、酸素発生装置に
連絡する酸素富化管路を配し、 バグフィルタと煙突との間の排ガス通路における排ガス
中のＣＯ濃度が１０ｐｐｍ以下となるように、酸素富化
管路に設けた調整バルブを制御し、二次燃焼空気の酸素
富化量を制御することを特徴とするごみ焼却炉の二次燃
焼方法。 - 【請求項５】 請求項４記載のごみ焼却炉の二次燃焼方
法において、 酸素富化した二次燃焼空気の流速が、２０〜２５ｍ／ｓ
であることを特徴とするごみ焼却炉の二次燃焼方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30006297A JP3998302B2 (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | ごみ焼却炉の二次燃焼方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30006297A JP3998302B2 (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | ごみ焼却炉の二次燃焼方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11132425A true JPH11132425A (ja) | 1999-05-21 |
| JP3998302B2 JP3998302B2 (ja) | 2007-10-24 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP30006297A Expired - Fee Related JP3998302B2 (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | ごみ焼却炉の二次燃焼方法 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104764022A (zh) * | 2015-02-16 | 2015-07-08 | 彭承襟 | 摆动焚烧床、多焚烧室式的生活垃圾焚烧炉 |
| WO2020213091A1 (ja) * | 2019-04-17 | 2020-10-22 | バイオマスエナジー株式会社 | バーナ装置及び燃焼装置 |
| CN114484459A (zh) * | 2022-01-30 | 2022-05-13 | 陕西达刚装备科技有限公司 | 一种移动式垃圾焚烧设备 |
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| JPH027434U (ja) * | 1988-06-28 | 1990-01-18 | ||
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-
1997
- 1997-10-31 JP JP30006297A patent/JP3998302B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN112469943B (zh) * | 2019-04-17 | 2024-06-07 | 生物能源株式会社 | 燃烧器装置和燃烧装置 |
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