(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動層と、該流動層の直上に設置され、壁面で囲まれた空塔部と、該空塔部の壁面に設置された複数の二次空気供給ノズルと燃焼物供給口を備えた流動層式焼却炉において、
複数の前記二次空気供給ノズルの内の一部が被燃焼物供給口に最も近い空塔部壁面および前記壁面と対向する空塔部の壁面にそれぞれ設置され、前記二次空気供給ノズルの空気吹き出し方向の水平方向の投影部分が、水平断面上でそれぞれ交差しないように、かつ、二次空気供給ノズルを設置した対向する２つの空塔部壁面間の中心を通る鉛直方向の軸線を通り、空塔部を二分する仮想平面に対して互い違いに、さらに前記二次空気供給ノズルの空気吹き出し方向が被燃焼物供給口側の高濃度な可燃ガスを流動層直上で分散させるように流動層の直上に向けて下向きに向いている
ことを特徴とする流動層式焼却炉。
【請求項２】
複数の二次空気供給ノズルの内の一部が空塔部出口付近に設けられ、その空気吹き出し方向が下向きに設置されていることを特徴とする請求項１記載の流動層式焼却炉。
【請求項３】
流動層の鉛直方向中心軸と空塔部の鉛直方向中心軸とが互いに偏心した位置にあることを特徴とする請求項１又は２記載の流動層式焼却炉。
【請求項４】
前記空塔部出口を前記被燃焼物供給口のある壁面と対向する壁面側の上部に設けるとともに、前記空気吹き出し方向が流動層の直上に向けて下向きに向いている二次空気供給ノズルを前記被燃焼物供給口の上部に配置し、さらに、前記空塔部出口の下流に後燃焼室を設けたことを特徴とする請求項３記載の流動層式焼却炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は都市ごみ等の焼却に用いられる流動層式焼却炉に係わり、特に一酸化炭素、炭化水素等の未燃分およびダイオキシンの排出量を低減し得る流動層式焼却炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に都市ごみ等の焼却にはストーカ式焼却炉の他に特開平２−１４０５０１号、特開平３−１２５８０８号、特開昭６１−１０１７０９号及び実公昭６１−３７９５６号公報等の流動層式焼却炉が用いられている。
図８（図９を説明するための未公知の従来技術）および図９（図８のａ−ａ線断面図（図９（ａ））と図８のｂ−ｂ線断面図（図９（ｂ））は、従来技術による流動層式焼却炉の一例を示したものであり、焼却炉本体１は流動層２と空塔部３より構成されている。
被燃焼物供給口５より炉内に供給された被燃焼物１１は流動層２において流動層２下部に設置された散気管９より供給された一次空気１２により流動媒体８と共に流動化されるに従って、燃焼および／または熱分散される。この時発生した分解ガス等の可燃ガスは空塔部３において流動層２上に吹き抜けた一次空気１２および空塔部３に供給される二次空気１３に混合され燃焼された後、焼却炉出口７より排出される。
【０００３】
都市ごみ等の揮発成分の多い被燃焼物は、その大半が流動層２内では熱分解により気化され、空塔部３で燃焼されるため、空塔部３で可燃ガスと空気を十分に混合させる必要がある。可燃ガスと空気の混合が不十分な場合、一酸化炭素、炭化水素等の未燃分が排ガスとともに排出される。
さらに排ガス中の未燃分が塩化水素などの塩化物と反応して、ダイオキシンが生成されるといった問題も生じる。
上記問題を解決するため、空塔部３の鉛直方向中心軸を流動層２中心軸から偏心させ、図９に示すように空塔部３内に水平方向の旋回流１４を形成するように空塔部３壁面に二次空気供給ノズル１０を設置することにより、可燃ガスと燃焼用空気との混合促進を図っている。しかしながら、上記従来技術によっても空塔部３での可燃ガスと燃焼用空気の混合が不十分であり、特に被燃焼物の供給量が増加し、急激に多量の可燃ガスが発生した場合には可燃ガスの吹き抜けが生じ、多量の一酸化炭素、炭化水素等の未燃分が焼却炉から排出される。その理由は、二次空気１３の水平方向の旋回流１４により図１０（ａ）に示すように、水平断面（図１０（ｂ）の空塔部ａ−ａ線断面）中央部で可燃ガスの濃度の高い領域Ａが生じ、また、図１０（ｂ）に示すように焼却炉本体１の鉛直方向に可燃ガスの濃度の濃い部分の上昇流Ｂが発生し、二次空気１３との混合が不十分で、被燃焼物が燃焼不足となる。
【０００４】
また、他の従来技術として、図１１（図１１（ａ）は焼却炉の鉛直断面概略図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のａ−ａ線断面矢視図）に示すように、焼却炉本体１の空塔部３の鉛直向中心軸を流動層２中心軸から偏心させ、空塔部３には下向きに二次空気１３を吹き出す二次空気供給ノズル１０と助燃バーナ１６を設けた技術がある。この発明は、流動層２からの可燃ガスを含む上昇流が空塔部３において、下向きのノズル１０から吹き出す二次空気１３と助燃バーナ１６とで再燃焼をさせ、未燃ガスの量を減少させようとするものである。この発明は流動層２からの可燃ガスを含む上昇流は偏心しながら空塔部３に供給されるので、流動層２で供給される二次空気１３との混合は促進され、しかも、空塔部３では二次空気供給ノズル１０が下向きであるので、可燃ガスを含む上昇流を鉛直方向の旋回流を生じさせる要素はある。しかし、図１１（ｂ）に示すように、空塔部３の二次空気供給ノズル１０は水平断面方向の仮想軸線に対して対称的に設けられているので、吹き出された二次空気１３は空塔部３の中央部で互いに衝突し、炉の反対側まで到達できない。また、図１１（ｂ）に示すように、二次空気吹き出し領域間にすき間Ｃができ可燃ガスを含む上昇流はこのすき間Ｃを抜けて空気と混合されない場合がある。
【０００５】
この他、特開昭６１−１０１７０９号公報には図１２に示すように空塔部３の通路を狭くした空塔部出口６の直ぐ下部の焼却炉本体１壁面に下向きの二次空気供給ノズル１０を下向きに傾けて複数個均等な間隔で取り付けた例、あるいは実公昭６１−３７９５６号公報には図１３に示すように焼却炉本体１の空塔部３の通路を狭くした空塔部出口６の直ぐ下部の一方の側壁面にのみ下向きの二次空気供給ノズル１０を設けた例が開示されている。しかし、図１２に示す場合は複数の二次空気供給ノズル１０が空塔部の対向する２つの壁面の間の中心位置にある鉛直方向軸線を通る仮想平面に対して互いに対称的な位置にある空塔部壁面にそれぞれ配置されているので、鉛直方向の可燃ガスを含む上昇流の旋回流は発生せず、二次空気１３と可燃ガスとの混合が不十分となり、また、図１３に示す場合は一方の焼却炉本体１側壁面にのみ二次空気供給ノズル１０を設けているので、図１３（ｂ）（図１１（ａ）のａ−ａ線断面矢視図）に示すように、可燃ガスを含む上昇流の吹き抜け部分Ｃが生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、上記従来技術では二次空気と可燃ガスの混合が不十分な領域が生じる問題点がある。
本発明は可燃ガスと燃焼用空気の混合を十分促進させて一酸化炭素、炭化水素等の未燃分を減少させることのできる流動層式焼却炉を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は次の各請求項記載の構成によって達成される。
請求項１記載の発明は、流動層と、該流動層の直上に設置され、壁面で囲まれた空塔部と、該空塔部の壁面に設置された複数の二次空気供給ノズルと燃焼物供給口を備えた流動層式焼却炉において、複数の前記二次空気供給ノズルの内の一部が被燃焼物供給口に最も近い空塔部壁面および前記壁面と対向する空塔部の壁面にそれぞれ設置され、前記二次空気供給ノズルの空気吹き出し方向の水平方向の投影部分が、水平断面上でそれぞれ交差しないように、かつ、二次空気供給ノズルを設置した対向する２つの空塔部壁面間の中心を通る鉛直方向の軸線を通り、空塔部を二分する仮想平面に対して互い違いに、さらに前記二次空気供給ノズルの空気吹き出し方向が被燃焼物供給口側の高濃度な可燃ガスを流動層直上で分散させるように流動層の直上に向けて下向きに向いている流動層式焼却炉である。
請求項２記載の発明は、複数の二次空気供給ノズルの内の一部が空塔部出口付近に設けられ、その空気吹き出し方向が下向きに設置されている請求項１記載の流動層式焼却炉である。
請求項３記載の発明は、流動層の鉛直方向中心軸と空塔部の鉛直方向中心軸とが互いに偏心した位置にある請求項１又は２記載の流動層式焼却炉である。
請求項４記載の発明は、前記空塔部出口を前記被燃焼物供給口のある壁面と対向する壁面側の上部に設けるとともに、前記空気吹き出し方向が流動層の直上に向けて下向きに向いている二次空気供給ノズルを前記被燃焼物供給口の上部に配置し、さらに、前記空塔部出口の下流に後燃焼室を設けた請求項３記載の流動層式焼却炉である。
【０００８】
【作用】
複数の前記二次空気供給ノズルの内の一部が被燃焼物供給口に最も近い空塔部壁面および前記壁面と対向する空塔部の壁面にそれぞれ設置され、前記二次空気供給ノズルの空気吹き出し方向の水平方向の投影部分が、水平断面上でそれぞれ交差しないように、かつ、二次空気供給ノズルを設置した対向する２つの空塔部壁面間の中心を通る鉛直方向の軸線を通り、空塔部を二分する仮想平面に対して互い違いに、さらに前記二次空気供給ノズルの空気吹き出し方向が流動層の直上に向けて下向きに向いていることにより、図５（図５（ａ）は焼却炉本体１の鉛直断面簡略図、図５（ｂ）は図５（ａ）のａ−ａ線の水平断面簡略図）に示すように、一方の焼却炉本体１壁面のある二次空気供給ノズル１０から供給された二次空気１３は対向する他方の焼却炉本体１壁面に設置された二次空気供給ノズル１０から供給された二次空気１３とほとんど衝突することなく空塔部３内部の空間を通り対向壁面部まで到達でき、空塔部３の水平断面方向に図５（ｂ）に示すような複数の二次空気供給ノズル１０から吹き出された二次空気１３により膜Ｄが形成されるため、鉛直方向に上昇する可燃ガスは必ず、この二次空気１３と接触することになり、効率よく混合される。
【０００９】
また、被燃焼物は焼却炉内に供給された直後に熱分解するため、可燃ガスは被燃焼物供給口５が設置されている側で高濃度となるが、二次空気供給ノズル１０が空塔部３の被燃焼物供給口５に最も近い壁面および前記壁面と対向する壁面に設置されていることにより前記被燃焼物供給口５側の高濃度な可燃ガスを分散させることができる。  また二次空気供給ノズル１０の空気吹き出し方向が下向きに設置されていることにより、図６（ａ）に示すように可燃ガスを流動層２の直上で分散させることができ、且つ図６（ｂ）に示す空塔部３内に鉛直方向の旋回流１７が生じ、可燃ガスの滞留時間が増加すると共に可燃ガスが燃焼空気と効率よく混合される。
【００１０】
また図７に示すように、空塔部出口６において二次空気供給ノズル１０の一部が空塔部出口６付近に下向きに設置されていることにより下向きの空気流が生じるため、鉛直方向の旋回流１７の旋回が促進され、且つ空塔部出口６へ向かう可燃ガスが吹き抜けることを防ぐ。このため未燃焼ガスは空塔部３内に滞留する時間が長くなり、その間に十分酸素と混合されるため、燃焼の促進が図れる。
このように可燃ガスを分散させることにより部分的な空気不足による不完全燃焼を防ぎ、且つ可燃ガスと燃焼空気が効率よく混合されることにより燃焼が促進され、一酸化炭素、炭化水素等の未燃分の排出量を低減することができる。さらに排ガス中の未燃分が塩化水素などの塩化物と反応して生成するダイオキシンの排出量も低減することができる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る流動層式焼却炉の鉛直断面概略図であり、図２は図１のａ−ａ線水平断面矢視図（図２（ａ））とｂ−ｂ線の水平断面矢視図（図２（ｂ））である。図１において、流動層式焼却炉の焼却炉本体１は流動層２と空塔部３と後燃焼室４とが順に積み重なった状態に構成されおり、該焼却炉下部には、図示していないが不燃物等の取り出し装置が設置されている。空塔部３では、塔内のガスの混合を促進させるために、空塔部３の鉛直方向中心軸は流動層２の鉛直方向中心軸より偏心された位置に配置される。
焼却炉壁面に設置された被燃焼物供給口５より炉内に供給された被燃焼物１１は流動層２において流動層２下部に設置された多数の散気管９より供給された一次空気１２によりけい砂等の流動媒体８とともに流動化されるにしたがって、熱分解により気化される。この時発生した分解ガス等の可燃ガスは空塔部３および後燃焼室４において、流動層２上に吹き抜けた一次空気１２および空塔部３と空塔部出口６の二段に設置された二次空気供給ノズル１０より供給される二次空気１３と混合され燃焼された後、焼却炉出口７より排出される。
【００１２】
二次空気供給ノズル１０は、図２に示すように、その空気吹き出し方向の水平方向の投影部分が、水平断面上でそれぞれ交差しないように、かつ、二次空気供給ノズルを設置した対向する２つの空塔部壁面間の中心を通る鉛直方向の軸線を通り、空塔部を二分する仮想平面に対して互い違いに向いているため、二次空気流１５は空塔部３の水平断面方向に図５に示す二次空気１３の膜Ｄを形成する。また、二次空気供給ノズル１０は、図１に示すように被燃焼物供給口５を有する壁面側とその対向する壁面側に下向きに設置されているため、空塔部３で鉛直方向の旋回流１７が生じて可燃ガスと燃焼用空気が効率よく混合され、燃焼が促進される。こうして、空塔部３における可燃ガスと燃焼用空気の混合により、特に被燃焼物の供給量が増加し、急激に多量の可燃ガスが発生した場合における一時的な一酸化炭素、炭化水素等の未燃分の排出を抑えることができる。
図３に示す例は二次空気供給ノズル１０の一部を空塔部３の出口６の手前に設置した例であり、この場合においても図１のように空塔部出口６に設置した場合と同様に鉛直方向の旋回流１７を促進し、且つ空塔部出口６への可燃ガスの吹き抜けを防止する効果がある。
【００１３】
図４は空塔部３が円筒型の焼却炉における二次空気供給ノズル１０の設置例であり、本発明は空塔部３の形状を限定するものではない。
以上のように、後燃焼室４を有し、二段の二次空気供給ノズル１０を設置した流動層式焼却炉を実施例として本発明を説明したが、本発明は後燃焼室４の無い焼却炉、一段または三段以上の二次空気供給ノズル１０を設置した焼却炉にも適応できる。複数段の二次空気供給ノズル１０を設置した場合には、いずれか一段以上の二次空気供給ノズル１０が被燃焼物供給口５に最も近い壁面および前記壁面と対向する壁面に設置され、いずれか一段以上の二次供給ノズル１０が下向きに設置されていれば良いものであるが、最下段の二次空気供給ノズル１０がこれに含まれることが望ましい。
【００１４】
【発明の効果】
本発明の流動層式焼却炉によれば、可燃ガスと燃焼空気が効率よく混合されることにより可燃ガスの燃焼が促進され、一酸化炭素、炭化水素等の未燃分の排出量を低減することができる。さらに排ガス中の未燃分が塩化水素などの塩化物と反応して生成するダイオキシンの排出量も低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による流動層式焼却炉の鉛直方向断面の概略図である。
【図２】図１のａ−ａ線断面（図２（ａ））、ｂ−ｂ線断面（図２（ｂ））の概略図である。
【図３】本発明の一実施例による流動層式焼却炉の鉛直方向断面の空塔部出口付近の概略図である。
【図４】本発明の一実施例による円筒型流動層式焼却炉の空塔部水平方向断面の概略図である。
【図５】本発明の一実施例による流動層式焼却炉の炉内ガスの流れを説明する図である。
【図６】本発明の一実施例による流動層式焼却炉の炉内ガスの流れを説明する図である。
【図７】本発明の一実施例による流動層式焼却炉の空塔部出口付近の炉内ガスの流れを説明する図である。
【図８】従来技術による流動層式焼却炉の鉛直方向断面の概略図である。
【図９】図８のａ−ａ線断面（図（ａ））、ｂ−ｂ線断面（図（ｂ））の概略図である。
【図１０】従来技術による流動層式焼却炉の炉内ガスの流れを説明する図である。
【図１１】従来技術による流動層式焼却炉の炉内ガスの流れを説明する図である。
【図１２】従来技術による流動層式焼却炉の炉内ガスの流れを説明する図である。
【図１３】従来技術による流動層式焼却炉の炉内ガスの流れを説明する図である。
【符号の説明】
１…焼却炉本体、２…流動層、３…空塔部、４…後燃焼室、
５…被燃焼物供給口、６…空塔部出口、７…焼却炉出口、８…流動媒体、
９…散気管、１０…二次空気供給ノズル、１１…被燃焼物、１２…一次空気、
１３…二次空気、１５…二次空気流、１４、１７…旋回流
【図１】
0003611595.tif 000002
【図２】
0003611595.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0003611595.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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