JPH1163447A

JPH1163447A - 廃棄物焼却炉

Info

Publication number: JPH1163447A
Application number: JP22707197A
Authority: JP
Inventors: Minoru Suzuki; 実鈴木; Akira Nakamura; 章中村; Eiichi Shibuya; 榮一澁谷
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1997-08-11
Filing date: 1997-08-11
Publication date: 1999-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】設備費の高騰やダストの付着等の問題を発生
させることなく、有害ガスや未燃ガスの排出を抑えた廃
棄物焼却炉を提供する。【解決手段】主煙道９を通った炉内ガスと、副煙道１
０を通った炉内ガスとは、中間天井８の裏側の２次燃焼
室１１入側で混合される。これら２種類の炉内ガスが混
合される部分に、バーナ１４を設置してその排ガスを炉
内に吹き込み、炉内ガスを強制的に旋回混合させる。バ
ーナ１４には、主燃焼領域がバーナ内に定在するタイプ
のものを使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみ等の廃棄
物を焼却する火格子式又は流動床式廃棄物焼却炉に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみ等の廃棄物を焼却処理する焼却
炉として、火格子式又は流動床式廃棄物焼却炉が広く用
いられている。その代表的なものの概略図を図６に示
す。ホッパ１に投入されたごみ２は、シュートを通して
乾燥ストーカ３におくられ、下からの空気と炉内の輻射
熱により乾燥されると共に、昇温されて着火する。着火
して燃焼を開始したごみ２は、燃焼ストーカ４に送ら
れ、下から送られる燃焼空気により燃焼する。そして、
更に後燃焼室５で、未燃分が完全に燃焼する。そして、
燃焼後に残った灰は、主灰シュート６より外部に取出さ
れる。

【０００３】燃焼は主燃焼室７内で行われ、燃焼排ガス
（炉内ガス）は、中間天井８の存在により、主煙道９と
副煙道１０に別れて排出される。主煙道９を通る炉内ガ
スには、未燃分はほとんど含まれず、酸素が１０％程度
含まれている。副煙道１０を通る炉内ガスには、未燃分
が８％程度含まれている。これらの炉内ガスは、２次燃
焼室１１で混合され、２次的な燃焼が行われて未燃分が
完全に燃焼する。２次燃焼室１１からの炉内ガスは、除
塵室１２でダストを除去された後、廃熱ボイラ１３に送
られ、熱交換された後外部に放出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような火格子式又
は流動床式廃棄物焼却炉において、都市ごみを焼却処理
する場合、都市ごみが性状の異なる数多くの物質からな
るため、炉内の燃焼状態を一定に維持することは困難で
あり、主燃焼室７内の温度や燃焼ガスの濃度の分布が時
間的、空間的に不均一となることは避けられない。

【０００５】このため、２次燃焼室内で、炉内ガスの混
合性を高めることにより、有害ガスや未燃ガスの排出を
抑える手段が数多く提案されている。

【０００６】すなわち、 (1) 流れが乱れやすい炉構造を採用する方法（以下、
「先行技術１」という） (2) 炉内に冷空気を吹き込んで攪拌する方法（以下、
「先行技術２」という） (3) 炉の下流から再循環させた排ガスを炉内に吹き込ん
で攪拌する方法（以下、「先行技術３」という） (4) 炉内に燃料ガスを吹き込んで攪拌する方法（以下、
「先行技術４」という） (5) 炉内に再循環させた排ガスと燃料ガスとの混合ガス
を吹き込んで攪拌する方法（以下、「先行技術５」とい
う） (6) 炉内にバーナ火炎を定在させる方法（以下、「先行
技術６」という）等が提案されている。

【０００７】しかしながら、これら先行技術１〜先行技
術６には、いずれについても以下のような問題点があ
る。 (a) 炉構造が複雑になり、炉の寿命が短くなる（先行技
術１）。 (b) 設備費が高くなる（先行技術１及び先行技術３〜先
行技術６）。 (c) ランニングコストが高くなる（先行技術４〜先行技
術６）。 (d) 吹き込む空気と炉内ガスの温度差が大きい場合、両
者の粘性の差が大きくなり、空気吹き込みによる炉ガス
の混合性改善効果が比較的小さい（先行技術２）。 (e) 局所低温領域が発生し、ＣＯ、スス、さらにはダイ
オキシン類の発生を助長する（先行技術２及び先行技術
４）。 (f) 空気又は排ガスの吹き込み量の増加に伴って、これ
より下流域での空気過剰率が過大となり、火炎温度が低
下すると共に、ガスの炉内滞留時間が短くなる（先行技
術２〜先行技術５）。 (g) 排ガス処理装置を大型化する必要がある（先行技術
２〜先行技術６）。 (h) 炉内に局所高温部が発生し、ＮＯｘ発生量が増大す
る（先行技術４及び先行技術６）。 (i) 炉内壁付近が局所的に高温となり、内壁にダストが
溶着、固化する場合がある（先行技術４及び先行技術
６）。 (j) 炉内壁やボイラ水管にダストが付着、堆積しやすい
（先行技術１）。 (k) 排ガスの再循環のためのダクト内に、ダストが溶
着、固化する場合がある（先行技術３及び先行技術
５）。 (l) 炉内にバーナ火炎が存在した場合、火炎内に存在す
る活性化学種（ラジカル）と炉ガス中の窒素を含む化学
種との反応により、ＮＯｘが発生しやすい（先行技術４
〜先行技術６）

【０００８】さらに、除塵室１２の内部は低温化されて
おり、この場所で図６に示すように排ガスが循環して滞
留する現象がある。このような場合、ダイオキシンが発
生しやすくなるという問題点がある。

【０００９】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、上記各問題点を発生させるこ
となく、炉内ガスの混合性を高めることにより、有害ガ
スや未燃ガスの排出を抑えた廃棄物焼却炉を提供するこ
とを第１の課題とする。

【００１０】また、除塵室における低温炉内ガスの滞留
を防止することにより、ダイオキシンの発生を防止した
廃棄物焼却炉を提供することを第２の課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記第１の課題を解決す
るための第１の手段は、火格子式又は流動床式廃棄物焼
却炉において、主燃焼領域がバーナ内に存在するバーナ
から排出された排ガスにより、炉内ガスを強制的に混合
するように当該バーナが配置されていることを特徴とす
る廃棄物焼却炉（請求項１）である。

【００１２】この廃棄物焼却炉においては、バーナから
排出された排ガスにより、炉内ガスが強制的に混合され
るので、炉内ガスの混合性が高まり、有害ガスや未燃ガ
スの排出を抑えることができる。炉内ガスを混合する手
段がバーナよりの排ガスであるので、炉内に局所低温領
域を発生させることも、空気過剰率を顕著に増大させる
こともない。また、排ガスが高温なので体積が大きくか
つ粘性が高い。よって、炉内ガスの攪拌混合効果が大き
くなる。また、焼却炉にバーナを設置するのみでよいの
で、設備費は高くならない。

【００１３】バーナの種類を、主燃焼領域がバーナ内に
存在するものに限定しているのは、主燃焼領域がバーナ
の外部にまで及ぶものを使用すると、バーナの火炎が炉
内に入り、炉内に局所的な高温部や活性化学種（ラジカ
ル）の高濃度領域ができて、ＮＯｘの発生や内壁の焼
損、内壁へのダストの付着や固化が発生するおそれがあ
るので、これを避けるためである。

【００１４】前記第１の課題を解決するための第２の手
段は、前記第１の手段であって、バーナが、乾燥ストー
カ側からの炉内ガスと後燃焼ストーカ側からの炉内ガス
が混合する領域に設けられ、バーナから排出された排ガ
スにより、炉内ガスを強制的に旋回混合するように配置
されていることを特徴とするもの（請求項２）である。

【００１５】この場所にバーナを設けて炉内ガスを強制
的に旋回混合すると、炉内ガスの運動エネルギーを旋回
混合に利用することができるので、炉内ガスの混合を効
率的に行うことができる。

【００１６】前記第１の課題を解決するための第３の手
段は、前記第１の手段であって、バーナが、２次燃焼室
入口近傍に設けられ、バーナから排出された排ガスによ
り、炉内ガスを強制的に旋回混合するように配置されて
いることを特徴とするもの（請求項３）である。

【００１７】バーナを２次燃焼室入口近傍に設け、バー
ナから排出された排ガスにより、炉内ガスを強制的に旋
回混合することにより、２次燃焼室内での炉内ガスの混
合を効率的に行うことができる。

【００１８】前記第１の課題を解決するための第４の手
段は、前記第３の手段であって、バーナが、２次燃焼室
内によどみ領域を形成するように設けられていることを
特徴とするもの（請求項４）である。

【００１９】よどみ領域とは、燃焼ガスと空気との混合
気体（炉内ガス）の動きが遅く滞留している部分のこと
であり、よどみ領域で燃焼が行われることにより、他の
領域より正味反応時間が長くなり、その結果ここでの燃
焼が安定する。よどみ領域を作るには、燃焼ガスと空気
との混合気体の流れに逆らうように、バーナからの排ガ
スを流せばよい。

【００２０】前記第２の課題を解決するための手段は、
前記第１の手段であって、バーナが、除塵室に設けられ
ていることを特徴とするもの（請求項５）である。

【００２１】除塵室にバーナを設け、そのバーナからの
排ガスで除塵室内の炉内ガスを強制的に混合することに
より、除塵室内での低温炉内ガスの循環滞留がなくな
る。よって、ダイオキシンの発生を防ぐことができる。

【００２２】前記第１の課題及び第２の課題を解決する
ために更に有効な手段は、前記第１の手段から第５の手
段のいずれかであって、バーナがパルスバーナであるこ
とを特徴とするもの（請求項６）である。

【００２３】パルスバーナを用いることにより、脈動流
が発生し、炉の内壁近傍の流れの境界層が剥離するた
め、クリンカ（ダストが炉壁に溶着、固化したもの）が
発生しにくくなる。また、局所低温部が減少するので、
ダイオキシンの発生が防止できる。さらに、脈動流によ
る乱流燃焼の促進効果も期待できる。加えて、パルスバ
ーナの場合、バーナ出口から周期的に炉内ガスを引き込
みながら燃焼するので、バーナ内での実質酸素濃度が低
くなり、炉内に吹き込む排ガス自身のＮＯｘ濃度を低く
抑えることができる。

【００２４】前記第１の課題及び第２の課題を解決する
ために更に有効な別の手段は、前記第１の手段から第５
の手段のいずれかであって、バーナが管状火炎バーナで
あることを特徴とするもの（請求項７）である。

【００２５】管状火炎バーナの場合、可燃範囲が広いた
め、空燃比を大き目に設定でき、その結果最高火炎温度
が低くなってバーナ排ガス自身のＮＯｘ濃度を低く抑え
ることができる。

【００２６】前記第１及び第２の課題を解決するに当た
って、前記各種の手段を用いるに際しては、バーナから
排出される排ガスの温度を、８００〜９５０℃とするこ
と（請求項８）が好ましい。

【００２７】排ガスの温度が約８００℃未満となると未
燃ガスが増大すると共にダイオキシンが発生しやすくな
り、約９００℃を超えるとクリンカやＮＯｘが発生しや
すくなるからである。なお、８５０〜９００℃とするこ
とがより好ましい。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例
を、図を用いて説明する。図１は、バーナを乾燥ストー
カ側からの炉内ガスと後燃焼ストーカ側からの炉内ガス
が混合する領域に設けた例を示す図である。図１におい
て、炉の構造は前述の図６に示したものと同じであるの
で、同じ構成要素には同じ符号を付してその説明を省略
する。以下の図においても、既に説明済みの図に示され
た構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を
省略する。

【００２９】図１において、中間天井８が存在するの
で、後燃焼ストーカ５側からの未燃分をほとんど含まず
酸素を含む炉内ガスは主煙道９を通り、乾燥ストーカ
３、燃焼ストーカ４側からの未燃分を含んだ炉内ガスは
副煙道１０を通る。これらの炉内ガスが中間天井８の下
流側の２次燃焼室１１入側で混合される。これら２種類
の炉内ガスが混合される部分に、バーナ１４を設置して
その排ガスを炉内に吹き込み、炉内ガスを強制的に旋回
混合させる。

【００３０】この場所においては、主煙道９よりの炉内
ガスと副煙道１０よりの炉内ガスが対向してぶつかり合
う。よって、この場所にバーナ１４を設置してその排ガ
スを炉内に吹き込み、炉内ガスを強制的に旋回混合させ
れば、バーナ１４よりの排ガスの運動量と、炉内ガスの
運動量を共に旋回混合のために使用することができるの
で、効率がよい。

【００３１】主煙道９からの炉内ガスと副煙道１０から
の炉内ガスは、旋回混合されて２次燃焼室１１に導か
れ、そこで完全燃焼する。炉内ガスの混合性が高まるの
で、有害ガスや未燃ガスの排出を抑えることができる。
しかも、混合された炉内ガスがバーナ排ガスで希釈され
るため、炉内ガス中の酸素濃度を低減でき、ＮＯｘの生
成を抑制することができる。

【００３２】図１における、Ａ−Ａ’断面の例を図２に
示す。図２に例として示すように、複数本のバーナを、
炉内で旋回流が発生するような配置で、炉壁１６に設置
する。たとえば４本のバーナを設置するときは、(a) 、
(b) のように、２本のバーナを設置するときは、(c) 、
(d) のように設置し、矢印で示すような旋回流が発生す
るようにする。（図１においては、バーナが４本の場合
が示されている。）

【００３３】なお、バーナ１４としては、主燃焼領域が
バーナ内に存在するもの（たとえばパルスバーナ、管状
火炎バーナ）が使用されている。よって、バーナの火炎
が炉内に入ることがないので、炉内に局所的な高温部や
活性化学種（ラジカル）の高濃度領域ができない。従っ
て、ＮＯｘの発生や内壁の焼損、内壁へのダストの付着
や固化が発生することが防止される。

【００３４】また、炉内ガスを混合する手段がバーナよ
りの排ガスであるので、炉内に局所低温領域を発生させ
ることも、空気過剰率を増大させることもない。加え
て、排ガスが高温なので体積が大きく、かつ粘性が高
い。よって、炉内ガスの攪拌混合効果が大きくなる。

【００３５】バーナよりの排ガスの温度は、８００〜９
５０℃として、ダイオキシンの発生を防ぐと共に、クリ
ンカの発生を防ぐようにする。

【００３６】図３は、バーナを２次燃焼室の入側に設置
した例を示す図である。図３におけるＢ−Ｂ’断面の例
は図２に示されたようなものであり、バーナ１４からの
排ガスにより２次燃焼室内の炉内ガスに旋回流が発生
し、炉内ガスが効率よく混合される。バーナの形式は、
図１に示したものと同じであり、主燃焼領域がバーナ内
に存在するものが使用されている。よって、バーナの火
炎が炉内に入ることがないので、炉内に局所的な高温部
や活性化学種（ラジカル）の高濃度領域ができない。従
って、ＮＯｘの発生や内壁の焼損、内壁へのダストの付
着や固化が発生することが防止される。

【００３７】また、炉内ガスを混合する手段がバーナよ
りの排ガスであるので、炉内に局所低温領域を発生させ
ることも、空気過剰率を増大させることもない。加え
て、排ガスが高温なので体積が大きく、かつ粘性が高
い。よって、炉内ガスの攪拌混合効果が大きくなる。

【００３８】図４は、バーナ１４を、２次燃焼室１１内
で旋回流を発生するように配置しつつ、少し下向きに配
置し、バーナ１４からの排ガスによりよどみ領域１５を
発生させるようにした例を示す図である。バーナ１４か
らの排ガスの下向きの流れが、炉内ガスの上昇流と衝突
し、その結果、燃焼ガスと空気との混合気体の動きが遅
く滞留している部分、すなわちよどみ領域１５が発生す
る。そして、このよどみ領域１５において正味反応時間
が長くなり、その結果、燃焼が安定して行われるので、
有害ガスや未燃ガスの排出を、さらに低いレベルに抑制
することができる。

【００３９】図５は、バーナを除塵室に設けた例を示す
図である。除塵室１２の炉壁に設けられたバーナ１４よ
り、排ガスが、低温炉内ガスが循環滞留している部分に
向けて吹き込まれる。これにより、低温炉内ガスの循環
滞留が乱され、同じ炉内ガスが滞留することが防止され
るので、ダイオキシンの発生が抑制される。加えて、バ
ーナ排ガスにより低温部が昇温されることによっても、
ダイオキシンの発生が抑制される。

【００４０】バーナ１４の形式は図１に示したものと同
一であり、主燃焼領域がバーナ内に定在するものが使用
されている。よって、バーナの火炎が炉内に入ることが
ないので、炉内に局所的な高温部や活性化学種（ラジカ
ル）の高濃度領域ができない。従って、ＮＯｘの発生や
内壁の焼損、内壁へのダストの付着や固化が発生するこ
とが防止される。

【００４１】また、炉内ガスを混合する手段がバーナよ
りの排ガスであるので、炉内に局所低温領域を発生させ
ることも、空気過剰率を増大させることもない。加え
て、排ガスが高温なので体積が大きく、かつ粘性が高
い。よって、炉内ガスの攪拌混合効果が大きくなる。

【００４２】なお、以上の発明の実施の形態の説明にお
いては、中間天井８を有し、ストーカが傾斜している炉
について説明したが、本発明の範囲は、このような形式
の廃棄物焼却炉に限定されるものではなく、中間天井を
有しない廃棄物焼却炉や、水平なストーカを有する廃棄
物焼却炉をも含むものである。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、火格子式又は流動床式廃棄物焼却炉において、主燃
焼領域がバーナ内に存在するバーナから排出された排ガ
スにより、炉内ガスを強制的に混合するように当該バー
ナを配置しているので、バーナから排出された排ガスに
よって炉内ガスが強制的に混合されることにより、炉内
ガスの混合性が高まり、有害ガスや未燃ガスの排出を抑
えることができる。

【００４４】炉内ガスを混合する手段がバーナよりの排
ガスであるので、炉内に局所低温領域を発生させること
も、空気過剰率を増大させることもない。また、排ガス
が高温なので体積が大きく、かつ粘性が高い。よって、
炉内ガスの攪拌混合効果が大きくなる。また、焼却炉に
バーナを設置するのみでよいので、設備費は高くならな
い。

【００４５】バーナは、主燃焼領域がバーナ内に存在す
るものであるので、バーナの火炎が炉内に入ることがな
い。従って、炉内に局所的な高温部や活性化学種（ラジ
カル）の高濃度領域ができない。従って、ＮＯｘの発生
や内壁の焼損、内壁へのダストの付着や固化が発生する
ことが防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】バーナを、乾燥ストーカ側からの炉内ガスと後
燃焼ストーカ側からの炉内ガスが混合する領域に設けた
例を示す図である。

【図２】バーナの配置の例を示す断面図である。

【図３】バーナを、２次燃焼室の入側に設けた例を示す
図である。

【図４】バーナを、よどみ領域を形成するように配置し
た例を示す図である。

【図５】バーナを除塵室に設けた例を示す図である。

【図６】従来の廃棄物焼却炉の概要を示す図である。

【符号の説明】

１ホッパ２ごみ３乾燥ストーカ４燃焼ストーカ５後燃焼ストーカ６主灰シュート７主燃焼室８中間天井９主煙道１０副煙道１１２次燃焼室１２除塵室１３廃熱ボイラ１４バーナ１５よどみ領域１６内壁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】火格子式又は流動床式廃棄物焼却炉にお
いて、主燃焼領域がバーナ内に存在するバーナから排出
された排ガスにより、炉内ガスを強制的に混合するよう
に当該バーナが配置されていることを特徴とする廃棄物
焼却炉。
【請求項２】バーナが、乾燥ストーカ側からの炉内ガ
スと後燃焼ストーカ側からの炉内ガスが混合する領域に
設けられ、バーナから排出された排ガスにより、炉内ガ
スを強制的に旋回混合するように配置されていることを
特徴とする請求項１に記載の廃棄物焼却炉。
【請求項３】バーナが、２次燃焼室入口近傍に設けら
れ、バーナから排出された排ガスにより、炉内ガスを強
制的に旋回混合するように配置されていることを特徴と
する請求項１に記載の廃棄物焼却炉。
【請求項４】バーナが、２次燃焼室内によどみ領域を
形成するように設けられていることを特徴とする請求項
３に記載の廃棄物焼却炉。
【請求項５】バーナが、除塵室に設けられていること
を特徴とする請求項１に記載の廃棄物焼却炉。
【請求項６】バーナがパルスバーナであることを特徴
とする請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載
の廃棄物焼却炉。
【請求項７】バーナが管状火炎バーナであることを特
徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記
載の廃棄物焼却炉。
【請求項８】バーナから排出される排ガスの温度が、
８００〜９５０℃であることを特徴とする請求項１から
請求項７のうちいずれか１項に記載の廃棄物焼却炉。