JPH1182969A

JPH1182969A - 廃棄物焼却炉

Info

Publication number: JPH1182969A
Application number: JP9247571A
Authority: JP
Inventors: Koji Ishizeki; 幸二石関
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 1999-03-26

Abstract

(57)【要約】【課題】独立過熱器を用いることなく、高温の過熱蒸
気を得ることができる廃棄物焼却炉を提供する。【解決手段】焼却炉本体と廃熱ボイラの過熱器との間
の部分に除灰装置５０が設けられている。排ガスは排ガ
ス入口５４からサイクロン部５１に入り、旋回流とな
る。そして、旋回流の遠心力により、排ガス中の灰が排
ガスと分離されてサイクロン部５１の壁面に付着する。
サイクロン部５１の壁面に付着した灰は、蓄熱式バーナ
５６により加熱されて溶融し、サイクロン部５１の壁面
に沿って流れ落ち、漏斗状になっているサイクロン部５
１の下部から水封コンベア５３上に落下し、水封コンベ
ア５３によって外部に排出される。除灰装置５０により
灰が除去されるので、排ガスによる腐食が軽減され、廃
熱ボイラの過熱器を高温部に設置できる。よって、高温
の過熱蒸気が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみ等を焼却
する廃棄物焼却炉であって、廃熱ボイラを有する廃棄物
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廃棄
物焼却炉には、その廃熱を有効利用するために、廃熱ボ
イラが付属されているのが一般的である。代表的な廃棄
物焼却炉の概略図を図６に示す。

【０００３】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ガス化され、
一部は燃焼する。そして、更に後燃焼ストーカ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。

【０００４】燃焼は主燃焼室７内で行われ、燃焼排ガス
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を通る排ガスには、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を通る排ガスには、未燃分が含まれている。
これらの排ガスは、廃熱ボイラ２０に送られ、２次燃焼
室を兼ねた輻射伝熱室２１中で完全燃焼する。

【０００５】輻射伝熱室２１の壁面には水管（蒸発管）
が設けられており、火炎からの輻射伝熱により内部の水
が加熱されて蒸気となり、対流蒸発器２６で発生した蒸
気と共に気水ドラム（図示せず）に送られる。気水ドラ
ムの蒸気は、低温過熱器、高温過熱器からなる過熱器２
２に送られ、排ガスにより更に加熱されて過熱蒸気とな
り、図示しない発電タービンに送られて発電を行う。

【０００６】過熱器２２を通過した排ガスは、対流伝熱
部２３に送られる。対流伝熱部２３には、対流蒸発器２
６、エコノマイザー、空気予熱器が設けられ、更なる廃
熱回収が行われる。廃熱ボイラ２０を通過した排ガス
は、減温塔、バグフィルタ、ガス処理設備等を経由して
外部に放出される。

【０００７】このように、廃棄物焼却炉においては、炉
の後段に設けられた廃熱ボイラにより過熱蒸気を発生さ
せ、それにより発電を行うことで熱回収を図っている。
しかしながら、この方法で発生できる過熱蒸気の温度
は、最高４００℃程度に留まっている。この理由は、廃
熱ボイラにおいては排ガス中にＨClと灰が含まれてお
り、過熱器中での蒸気温度が４００℃より高温になる
と、これらによる高温腐食が激しくなり、過熱器に高合
金を使用した場合でも、交換までの寿命が非常に短くな
るためである。が過熱器中の蒸気管を腐食させるためで
ある。

【０００８】一般的に、自家発電での中型発電タービン
に使用されている過熱蒸気の温度は約５４０℃、圧力は
１００Kg／cm²程度である。廃棄物焼却炉における廃熱
ボイラの発生蒸気温度はこれに比してかなり低く、従っ
て、一般のボイラを使用した発電に比して発電効率が悪
いという問題点がある。

【０００９】このような問題点を解決するために、排ガ
ス系統とは独立した独立過熱器を設け、独立過熱器によ
り蒸気を５４０℃近くまで過熱する方法が提案されてい
る。

【００１０】その系統図を図７に示す。図７において、
２１は廃熱ボイラの輻射伝熱部であり、図６における輻
射伝熱部２１と同じものである。輻射伝熱部２１の水管
（蒸発管）２４中の水は、輻射伝熱部２１中の排ガスの
燃焼火炎からの輻射により加熱され、蒸気となって気水
ドラム２５に集められる。（この他にも、対流蒸発器２
６で加熱されて発生した蒸気も気水ドラム２５に集めら
れるが、図では省略してある。）気水ドラム２５の蒸気
は、蒸気管３１を通って独立過熱器３０に送られる。独
立過熱器３０には、バーナ３２が設けられており、気水
ドラム２５から送られてくる飽和蒸気を加熱して過熱蒸
気とする。独立過熱器３０は、排ガス系統とは独立して
おり、清浄な燃料を使用したバーナ３２により加熱を行
うので、過熱蒸気温度を５４０℃近くまで上昇させるこ
とができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示すような廃熱ボイラは、独立過熱器という廃熱ボイラ
本体とは異なる特別の設備を必要とする。

【００１２】さらに、独立過熱器のバーナの排ガスの熱
回収が十分にはできないという問題点がある。すなわ
ち、図７のような系統の独立過熱器においては、バーナ
排ガスは外部に放出されてしまい、排ガスの顕熱が回収
できない。バーナ排ガスの顕熱を回収する方法として
は、バーナ排ガスを廃熱ボイラの排ガス系統に入れてや
ることが考えられるが、この方法では、配管系等が複雑
になるばかりでなく、廃熱ボイラの容量を大きくする必
要があり、さらにはガス処理設備の容量も大きくしなけ
ればならないという問題点がある。

【００１３】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、独立過熱器を用いることなく、高温の過熱
蒸気を得ることができる廃棄物焼却炉を提供することを
課題とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記課題は、廃熱ボイラ
を有する廃棄物焼却炉であって、焼却炉本体と廃熱ボイ
ラの過熱器との間の部分に、除灰装置が設けられている
ことを特徴とする廃棄物焼却炉によって解決される。

【００１５】焼却炉本体とは、廃熱ボイラより前の部分
のことである。よって、除灰装置は、廃熱ボイラ直前か
ら廃熱ボイラの過熱器の直前の部分のどの場所に設置し
てもよい。この除灰装置により、過熱器の前で排ガス中
の灰が除去されるので、排ガス中にＨClが含まれても、
過熱器蒸気管の腐食が大幅に軽減される。よって、過熱
器を高温排ガス中に置くことができ、廃熱ボイラ中の過
熱器により約５４０℃程度の高い過熱蒸気を得ることが
できる。

【００１６】除灰装置としては、除灰装置内部で排ガス
の旋回流を発生させ、その遠心力により灰を除灰装置の
壁面に付着させ、壁面に付着した灰を加熱装置によって
溶融させて落下させて除灰装置の下部より取出し、排ガ
スは除灰装置の側面から排出することにより除灰を行う
方式のものを使用するのが望ましい。このような方式の
除灰装置により、高効率で除灰を行うことができる。

【００１７】加熱装置としては、蓄熱式バーナを用いる
ことが好ましい。蓄熱式バーナとは、蓄熱体を有するバ
ーナを対にして使用し、一方のバーナが燃焼していると
き、他方のバーナは排ガスを吸引して、その排ガスによ
り蓄熱体を加熱して蓄熱し、燃焼中のバーナにおいては
蓄熱体に蓄熱された熱で燃焼空気を加熱した後、燃料と
混合して燃焼させる方式のバーナである。

【００１８】蓄熱式バーナの火炎温度は高く、かつ高温
火炎領域が非常に広く広がっている。よって、除灰装置
の壁面に付着した灰を効率よく溶融することができる。
さらに、蓄熱式バーナでは、排ガスの熱回収を蓄熱バー
ナ自身によって行っているので、熱効率が良い。

【００１９】加熱装置として、蓄熱式バーナの代わり
に、燃焼空気を８００℃以上に加熱する空気加熱器を有
するバーナを用いることも、同じく好ましい。この方式
のバーナにおいても、火炎温度は高く、かつ高温火炎領
域が非常に広く広がっているので、除灰装置の壁面に付
着した灰を効率よく溶融することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
用いて説明する。図１は本発明の実施の形態の例を示す
ブロック図で、焼却炉本体４０と廃熱ボイラ２０の間に
除灰装置５０を設けた例を示すものである。焼却炉本体
４０から排出された排ガスは、除灰装置５０で灰を除去
された後に廃熱ボイラ２０に導かれる。

【００２１】この場合には、廃熱ボイラ２０に入る前に
既に灰が除去されているので、廃熱ボイラ中の過熱器の
蒸気管に灰が付着することがない。従って、腐食が軽減
されるので、過熱器を廃熱ボイラ中の高温部に設置する
ことができ、高温の過熱蒸気を得ることができる。

【００２２】なお、除灰装置２０は、必ずしも廃熱ボイ
ラ２０の前に設ける必要はなく、廃熱ボイラ中の過熱器
の前であれば、例えば廃熱ボイラの放射伝熱部の直後に
設けてもよい。

【００２３】図２に、除灰装置の一例を示す。図２にお
いて、５０は除灰装置、５１はサイクロン部、５２は下
部タンク部、５３は水封コンベア、５４は排ガス入口、
５５は排ガス出口、５６は蓄熱式バーナである。

【００２４】排ガスは排ガス入口５４からサイクロン部
５１に入り、旋回流となる。そして、旋回流の遠心力に
より、排ガス中の灰が排ガスと分離されてサイクロン部
５１の壁面に付着する。灰を除去された排ガスは、下部
タンク部の側壁に設けられた排ガス出口５５から次工程
に排出される。

【００２５】サイクロン部５１の天井には、蓄熱式バー
ナ５６が設けられている。サイクロン部５１の壁面に付
着した灰は、蓄熱式バーナ５６により加熱されて溶融
し、サイクロン部５１の壁面に沿って流れ落ち、漏斗状
になっているサイクロン部５１の下部から水封コンベア
５３上に落下し、水封コンベア５３によって外部に排出
される。蓄熱式バーナ５６の火炎は高温であり、かつ高
温部が極めて広い範囲に広がるので、壁面に付着した灰
を効率よく溶解することができる。

【００２６】図３は、別の方式の除灰装置を示す図であ
る。図３の装置が図２の装置と異なる点は、蓄熱式バー
ナ５６の代わりに、空気加熱器が付属されたバーナ５７
が使用されている点である。空気加熱器により燃焼空気
が８００℃以上に加熱されると、蓄熱式バーナ５６と同
じように、バーナ５７の火炎は高温となり、かつ高温部
が極めて広い範囲に広がる。よって、壁面に付着した灰
を効率よく溶解することができる。

【００２７】図４に蓄熱式バーナシステムの１例を示
す。図４において、４１ａ、４１ｂは蓄熱式バーナ、４
２ａ、４２ｂは蓄熱体、４３ａ、４３ｂは燃料切換弁、
４４ａ、４４ｂは燃焼空気切換弁、４５ａ、４５ｂは排
気切り換え弁、４６は燃焼空気ファン、４７は排気ファ
ンである。なお、Ｆは、燃焼中のバーナ４１ａにより形
成された燃焼火炎である。

【００２８】このシステムでは、蓄熱式バーナ４１ａが
燃焼を開始すると、当該バーナより高温の火炎がサイク
ロン部内に吹き込まれる。このとき、他方の蓄熱式バー
ナ４１ｂは燃焼排ガスを吸引しており、吸引された燃焼
排ガスは、蓄熱体４２ｂを加熱した後にサイクロン部外
に排出される。所定の時間が経過した後、各切換弁を切
り換えることにより、今まで燃焼していた側の蓄熱式バ
ーナ４１ａに燃焼排ガスを吸引させ、今まで燃焼排ガス
を吸引していた側の蓄熱式バーナ４１ｂで燃焼を行わせ
る。

【００２９】燃焼を行うバーナにおいては、燃焼空気が
蓄熱体４２ａ、４２ｂによって加熱され高温となる。以
下、所定時間毎に、対となっている蓄熱式バーナの燃焼
を交互に行うことにより、加熱を継続する。

【００３０】このように、蓄熱式バーナ５６において
は、排ガス顕熱の回収を自己のシステムの中で行ってい
るので、熱回収のために特別な設備を必要としない。蓄
熱式バーナ３３から排出される排ガスの温度は約１５０
℃であり、ほぼ完全に熱回収が行われている。

【００３１】また、蓄熱式バーナ５６においては、火炎
が広く広がり、サイクロン部全体が均一に加熱される。
よって、壁面に付着した灰の溶融が効率的に行われる。
さらに、蓄熱式バーナ５６の火炎には、局所的な高温部
が無いので、ＮＯｘの発生を抑えることができる。

【００３２】図５は、空気加熱器を有するバーナシステ
ムを示す系統図である。図５において、５７は空気加熱
器が付属されたバーナ、６０は空気加熱器、６１．６１
は蓄熱器、６３、６４は空気加熱バーナ、６５は燃料切
換弁、６６は空気・排ガス切換弁、６７は送風ブロワ、
６８は排ガス吸引ブロワである。

【００３３】空気加熱用の燃料は、燃料切換弁６５を通
って空気加熱バーナ６４に導かれ燃焼し、その熱により
蓄熱器６２を加熱した後、空気・排ガス切換弁６６を通
って排ガス吸引ブロワ６８に吸引され排出される。

【００３４】送風ブロワ６７により吸引された常温の空
気は、空気・排ガス切換弁６６を通って蓄熱器６１に導
かれ、蓄熱器６１の熱により加熱され、その一部は空気
加熱バーナ６４用の燃焼空気として使用され、大部分は
バーナ５７に送られて燃焼空気として使用される。加熱
された空気の温度は８００〜１０００℃となっている。

【００３５】燃料切換弁６５と、空気・排ガス切換弁６
６を所定時間毎に切り替えることにより、空気加熱用バ
ーナ６３、６４を交互に燃焼させ、対応する蓄熱体６
１、６２を加熱して蓄熱する。そして、他の蓄熱体に空
気を通して、蓄熱体により空気を加熱してバーナ５７に
送る。

【００３６】これにより、バーナ５７は、常に高温の燃
焼空気を供給されて燃焼するので、蓄熱式バーナ５６と
同じように、火炎が広く広がり、サイクロン部全体が均
一に加熱される。よって、壁面に付着した灰の溶融が効
率的に行われる。さらに、このバーナ５７の火炎には、
局所的な高温部が無いので、ＮＯｘの発生を抑えること
ができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、焼却炉本体と廃熱ボイラの過熱器との間の部分に、
除灰装置が設けられているので、過熱器の前で排ガス中
の灰が除去される。よって、排ガス中にＨClが含まれて
も、過熱器蒸気管の腐食が大幅に軽減されので、過熱器
を高温排ガス中に置くことができ、廃熱ボイラ中の過熱
器により高温の過熱蒸気を得ることができる。

【００３８】また、除灰装置としては、除灰装置内部で
排ガスの旋回流を発生させ、その遠心力により灰を除灰
装置の壁面に付着させ、壁面に付着した灰を加熱装置に
よって溶融させて落下させて除灰装置の下部より取出
し、排ガスは除灰装置の側面から排出することにより除
灰を行う方式のものを使用すれば、高効率で除灰を行う
ことができる。

【００３９】そして、加熱装置として、蓄熱式バーナ、
又は燃焼空気を８００℃以上に加熱する空気加熱器を有
するバーナを用いれば、火炎温度が高く、かつ高温火炎
領域が非常に広く広がっているので、除灰装置の壁面に
付着した灰を効率よく溶融することができる。特に蓄熱
式バーナの場合は、高い熱効率を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の態様の１例を示すブロック図で
ある。

【図２】本発明に係る除灰装置の１例を示す図である。

【図３】本発明に係る除灰装置の他の例を示す図であ
る。

【図４】蓄熱式バーナシステムの１例を示す系統図であ
る。

【図５】空気加熱器を有するバーナシステムの１例を示
す系統図である。

【図６】従来の廃棄物焼却炉の概要を示す図である。

【図７】独立過熱器を用いた従来の廃熱ボイラの例を示
す系統図である。

【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２０廃熱ボイラ２１輻射伝熱室２２過熱器２３対流伝熱部２４水管（蒸発管）２５気水ドラム３０独立過熱器３１蒸気管３２バーナ４０焼却炉本体４１ａ、４１ｂ蓄熱式バーナ４２ａ、４２ｂ蓄熱体４３ａ、４３ｂ燃料切換弁４４ａ、４４ｂ燃焼空気切換弁４５ａ、４５ｂ排気切り換え弁４６燃焼空気ファン４７排気ファンＦ燃焼火炎５０除灰装置５１サイクロン部５２下部タンク部５３水封コンベア５４排ガス入口５５排ガス出口５６蓄熱式バーナ５７バーナ６０空気加熱器６１、６２蓄熱器６３，６４空気加熱バーナ６５燃料切換弁６６空気・排ガス切換弁６７送風ブロワ６８排ガス吸引ブロワ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃熱ボイラを有する廃棄物焼却炉であっ
て、焼却炉本体と廃熱ボイラの過熱器との間の部分に、
除灰装置が設けられていることを特徴とする廃棄物焼却
炉。
【請求項２】除灰装置が、除灰装置内部で排ガスの旋
回流を発生させ、その遠心力により灰を除灰装置の壁面
に付着させ、壁面に付着した灰を加熱装置によって溶融
させて落下させ、除灰装置の下部より取出し、排ガスは
除灰装置の側面から排出することにより除灰を行うもの
であ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】加熱装置が、蓄熱式バーナであることを
特徴とする請求項２に記載の廃棄物焼却炉。
【請求項４】加熱装置が、燃焼空気を８００℃以上に
加熱する空気加熱器を有するバーナであることを特徴と
する請求項２に記載の廃棄物焼却炉。