(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
未燃チャーを燃焼させるバーナにおいて、バーナ本体の軸線方向に液体燃料バーナ及び気体燃料バーナのいずれかの燃料バーナを設け、燃料バーナの外側に周方向に未燃チャーと搬送空気の搬送流路を形成させ、この搬送流路の上流側に旋回風箱を設け、未燃チャー及び搬送空気が旋回流として導入されるように、旋回風箱に対して未燃チャーと搬送空気の搬送配管を接線方向に接続するとともに斜め下流方向に傾斜して接続し、この搬送配管を旋回風箱との接続部近傍で回転軸受により支持し可動として、未燃チャーと搬送空気の旋回力を調整できるようにしたことを特徴とする未燃チャー用バーナ。
【請求項２】
未燃チャーと搬送空気の搬送配管を回転軸受で支持する代わりに、搬送配管を旋回風箱への取付部近傍で略水平方向のピンを支点として支持し、斜め下方への傾斜度を可変として未燃チャーと搬送空気の旋回力を調整できるようにした請求項１記載の未燃チャー用バーナ。
【請求項３】
未燃チャーと搬送空気の搬送配管を回転軸受で支持する代わりに、搬送配管に位置決めリンクを取り付けて、旋回風箱との接続部近傍を支点として搬送配管が斜め下方への傾斜度を変えられるようにし、未燃チャーと搬送空気の旋回力を調整できるようにした請求項１記載の未燃チャー用バーナ。
【請求項４】
未燃チャーと搬送空気の搬送配管を回転軸受で支持する代わりに、搬送配管と旋回風箱との接続部近傍で、搬送配管にフレキシブルな継手を介して上下移動手段と連結された短管を取り付け、斜め下方への傾斜度を可変として未燃チャーと搬送空気の旋回力を調整できるようにした請求項１記載の未燃チャー用バーナ。
【請求項５】
未燃チャーと搬送空気の搬送配管を回転軸受で支持する代わりに、搬送配管と旋回風箱との接続部近傍に、斜め下流方向への傾斜角度を変えた複数種類の貫通孔を有するプレートを設け、このプレートを可動として貫通孔が搬送配管に合致するようにし、斜め下方への傾斜度を変えられるようにして未燃チャーと搬送空気の旋回力を調整できるようにした請求項１記載の未燃チャー用バーナ。
【請求項６】
未燃チャーと搬送空気の搬送配管を回転軸受で支持する代わりに、搬送配管と旋回風箱との接続部近傍で、搬送配管の先端部に回動自在なフラップを設け、斜め下方への傾斜度を可変として未燃チャーと搬送空気の旋回力を調整できるようにした請求項１記載の未燃チャー用バーナ。
【請求項７】
未燃チャーと搬送空気の搬送配管を回転軸受で支持する代わりに、搬送配管と旋回風箱との接続部近傍に、上側と下側とで斜め下流方向への傾斜角度が異なるガイド部材を設け、このガイド部材を上下に可動とし搬送配管に合わせて斜め下方への傾斜度を変えられるようにし、未燃チャーと搬送空気の旋回力を調整できるようにした請求項１記載の未燃チャー用バーナ。
【請求項８】
バーナ口保炎状態、スラグ流下状態、炉内温度及び排ガス成分の少なくともいずれかの計測結果をフィードバックしてバーナの搬送配管の角度を自動調整できる制御手段を設けた請求項１〜７のいずれかに記載の未燃チャー用バーナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物処理等において発生する未燃チャー（未燃灰）の燃焼用のバーナに関するものである。本発明のバーナは、とくに流動床式ごみガス化溶融システムにおける溶融炉のバーナとして使用するのに適している。
【０００２】
【従来の技術】
ごみガス化溶融システムの溶融炉で使用される燃焼用バーナにおいて、従来のバーナでは、未燃チャーの保炎性向上のために、未燃チャーの搬送流路に旋回羽根を設けて、未燃チャーと搬送空気を旋回させていた。
【０００３】
また、未燃チャー用バーナの従来技術として、例えば、特開平８−３０３７３４号公報には、急拡大する燃焼ガス出口部と同燃焼ガス出口部内へほぼタンゼンシャルに燃焼用空気を吹き込む空気ノズルを備え、空気ノズルから吹き込まれる燃焼用空気によって旋回流を生じさせることで、未燃チャーを含む燃焼ガスの燃焼効率を向上させるようにしたバーナが記載されている。
【０００４】
また、特開平８−１４５３２０号公報には、微粉炭バーナとして、バーナ外筒の内部に一次空気と混合した微粉炭を供給する微粉炭供給管を前記バーナ外筒の後端部の接線方向に接続し、前記微粉炭供給管の流路断面積を可動プレートを回動させることで変化させ、低負荷時でも流路断面積を狭くすれば微粉炭供給管からバーナ外筒に入る微粉炭及び一次空気を強い旋回流とすることができ、着火性が良くなるという構成が記載されている。
また、特開平５−３９９０４号公報には、バーナ本体内にバーナ本体周壁との間に流路を形成し得る外形を有するサイクロンをバーナ本体軸線に沿うように設け、該サイクロンの後端部に微粉炭管を接続し、前記サイクロン内と前記流路内へ送る微粉炭混合気の量を変え得る分配弁をバーナ本体内の前記微粉炭管に設け、微粉炭量が少ない時でも分配弁の開度を低く制御することで良好な火炎状態を保持できるという微粉炭バーナが記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
廃棄物等のガス化燃焼により生成した未燃チャー中には、粒径の大きい物質や繊維状物質等の異物が混入している。そのため、燃焼用バーナの旋回力付与のために旋回羽根を用いる従来のバーナ形状では、未燃チャーに含まれる異物による旋回羽根部での流路の閉塞を誘発し、システムの安定性に多大な影響を与えることになる。また、従来の固定旋回羽根式のバーナでは、未燃チャーと搬送空気の旋回力を調整することが機構上困難であった。
また、上記の公報に記載された従来技術から、旋回羽根を用いずに、未燃チャーと搬送空気を流路に対して接線方向に吹き込むことで旋回力を付与することも容易に考えられるが、上記の従来技術では、旋回力を付与する機構及び旋回力を調整するための機構が複雑であった。
【０００６】
本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、本発明の目的は、従来とは異なる方式で未燃チャーと搬送空気に旋回力を与えるバーナ形状とすることにより、未燃チャーに含まれる異物による流路の閉塞が発生せず、長期間安定運転が可能なシステムが実現でき、しかも、未燃チャーと搬送空気の旋回力調整が容易な未燃チャー用バーナを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の未燃チャー用バーナは、バーナ本体の軸線方向に液体燃料バーナ及び気体燃料バーナのいずれかの燃料バーナを設け、燃料バーナの外側に周方向に未燃チャーと搬送空気の搬送流路を形成させ、この搬送流路の上流側に旋回風箱を設け、未燃チャー及び搬送空気が旋回流として導入されるように、旋回風箱に対して未燃チャーと搬送空気の搬送配管を接線方向に接続するとともに斜め下流方向に傾斜して接続し、この搬送配管を旋回風箱との接続部近傍で回転軸受により支持し可動として、未燃チャーと搬送空気の旋回力を調整できるように構成されている（図１、図２、図３参照）。
【０００８】
本発明の未燃チャー用バーナにおいては、未燃チャーと搬送空気の搬送配管を回転軸受で支持する代わりに、搬送配管を旋回風箱への取付部近傍で略水平方向のピンを支点として支持し、斜め下方への傾斜度を可変として未燃チャーと搬送空気の旋回力を調整できるようにすることができる（図４参照）。
また、本発明の未燃チャー用バーナにおいては、未燃チャーと搬送空気の搬送配管を回転軸受で支持する代わりに、搬送配管に位置決めリンクを取り付けて、旋回風箱との接続部近傍を支点として搬送配管が斜め下方への傾斜度を変えられるようにし、未燃チャーと搬送空気の旋回力を調整できるようにすることができる（図５参照）。
【０００９】
また、本発明の未燃チャー用バーナにおいては、未燃チャーと搬送空気の搬送配管を回転軸受で支持する代わりに、搬送配管と旋回風箱との接続部近傍で、搬送配管にフレキシブルな継手を介して上下移動手段と連結された短管を取り付け、斜め下方への傾斜度を可変として未燃チャーと搬送空気の旋回力を調整できるようにすることができる（図６参照）。
また、本発明の未燃チャー用バーナにおいては、未燃チャーと搬送空気の搬送配管を回転軸受で支持する代わりに、搬送配管と旋回風箱との接続部近傍に、斜め下流方向への傾斜角度を変えた複数種類の貫通孔を有するプレートを設け、このプレートを可動として貫通孔が搬送配管に合致するようにし、斜め下方への傾斜度を変えられるようにして未燃チャーと搬送空気の旋回力を調整できるようにすることができる（図７参照）。
【００１０】
また、本発明の未燃チャー用バーナにおいては、未燃チャーと搬送空気の搬送配管を回転軸受で支持する代わりに、搬送配管と旋回風箱との接続部近傍で、搬送配管の先端部に回動自在なフラップを設け、斜め下方への傾斜度を可変として未燃チャーと搬送空気の旋回力を調整できるようにすることができる（図８参照）。
また、本発明の未燃チャー用バーナにおいては、未燃チャーと搬送空気の搬送配管を回転軸受で支持する代わりに、搬送配管と旋回風箱との接続部近傍に、上側と下側とで斜め下流方向への傾斜角度が異なるガイド部材を設け、このガイド部材を上下に可動とし搬送配管に合わせて斜め下方への傾斜度を変えられるようにし、未燃チャーと搬送空気の旋回力を調整できるようにすることができる（図９参照）。
【００１１】
これらの本発明の未燃チャー用バーナにおいては、バーナ口保炎状態、スラグ流下状態、炉内温度、排ガス成分などの計測結果をフィードバックしてバーナの搬送配管の角度を自動調整できる制御手段を設ける場合もある（図１０参照）。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することが可能なものである。図１、図２は、本発明の実施の第１形態による未燃チャー用バーナの一例を示している。図２は図１に示すバーナを上から見た概略構成図である。図１に示すように、例えば、バーナ本体１０の略中央部の軸線方向に燃料バーナ（点火バーナ）１２が設けられ、燃料バーナ１２の外側に未燃チャーと搬送空気の搬送流路１４が周回状に形成されている。搬送流路１４の外側にはバーナ本体１０周壁との間に２次空気流路１６が形成されており、２次空気流路１６内の出口部近傍には旋回羽根１８が設置されている。
【００１３】
未燃チャーと搬送空気の搬送流路１４の上流側（上側）は略逆円錐台状の旋回風箱２０となっており、未燃チャー及び搬送空気が旋回流として導入されるように、旋回風箱２０に対して未燃チャーと搬送空気の搬送パイプ２２は接線方向に接続されるとともに斜め下流方向に傾斜して接続されている。搬送パイプ２２が旋回風箱２０に対して接線方向に接続されている構成は図２に示されている。このように、本発明では、搬送流路１４に旋回羽根を設置して旋回力を与えるのではなく、未燃チャーと搬送空気を旋回風箱２０に対し下方に傾斜して流入させることで旋回力を与えている。
また、未燃チャーと搬送空気の搬送パイプ２２は旋回風箱２０との接続部近傍で回転軸受２４により支持され可動となっており、斜め下流方向への傾斜角度を可変とすることで、未燃チャーと搬送空気の旋回力が調整できるようになっている。回転軸受２４としては、例えば、図３に示すような無給油式球面滑り軸受などを用いることができる。
【００１４】
図４は、本発明の実施の第２形態による未燃チャー用バーナの要部を示している。図４に示すように、未燃チャーと搬送空気の搬送パイプ２２は旋回風箱２０への取付部でピン２６により支持されており、搬送パイプ２２の取付部近傍は、例えば、略円筒状の蛇腹又はカバー２８で覆われている。搬送パイプ２２は旋回風箱２０への取付部で略水平方向のピン２６を支点として支持されており、斜め下流方向への傾斜角度を可変とすることで、未燃チャーと搬送空気の旋回力が調整できるようになっている。
他の構成及び作用等は実施の第１形態の場合と同様である。
【００１５】
図５は、本発明の実施の第３形態による未燃チャー用バーナの要部を示している。図５に示すように、未燃チャーと搬送空気の搬送パイプ２２には位置決めリンク３０が取り付けられており、搬送パイプ２２と旋回風箱２０との接続部近傍は、例えば、略円筒状の蛇腹又はカバー２８で覆われている。位置決めリンク３０により搬送パイプ２２の斜め下流方向への傾斜角度が可変となり、未燃チャーと搬送空気の旋回力が調整できるようになっている。
他の構成及び作用等は実施の第１形態の場合と同様である。
【００１６】
図６は、本発明の実施の第４形態による未燃チャー用バーナの要部を示している。図６に示すように、未燃チャーと搬送空気の搬送パイプ２２と旋回風箱２０との接続部近傍において、搬送パイプ２２には、ゴムホースのように曲がるフレキシブルなパイプ継手３２を介して短管３４が取り付けられており、この短管３４に上下移動手段としてロッド３６が取り付けられている。ロッド３６を上下移動させることで短管３４の斜め下流方向への傾斜角度が可変となり、未燃チャーと搬送空気の旋回力が調整できるようになっている。
他の構成及び作用等は実施の第１形態の場合と同様である。
【００１７】
図７は、本発明の実施の第５形態による未燃チャー用バーナの要部を示している。図７に示すように、未燃チャーと搬送空気の搬送パイプ２２と旋回風箱２０との接続部近傍には、斜め下流方向への傾斜角度を変えた複数種類の貫通孔３８を有する可動の穴開きプレート４０が設置されており、この穴開きプレート４０のそれぞれの貫通孔３８が搬送パイプ２２の出口部と合致するようになっている。搬送パイプ２２の出口部に合わせる貫通孔３８の傾斜角度によって、未燃チャーと搬送空気の旋回力が調整できるようになっている。
他の構成及び作用等は実施の第１形態の場合と同様である。
【００１８】
図８は、本発明の実施の第６形態による未燃チャー用バーナの要部を示している。図８に示すように、未燃チャーと搬送空気の搬送パイプ２２と旋回風箱２０との接続部近傍において、搬送パイプ２２の出口部には回動自在なフラップ４２が設けられている。フラップ４２の斜め下流方向への傾斜角度を変えることで、未燃チャーと搬送空気の旋回力が調整できるようになっている。
他の構成及び作用等は実施の第１形態の場合と同様である。
【００１９】
図９は、本発明の実施の第７形態による未燃チャー用バーナの要部を示している。図９に示すように、未燃チャーと搬送空気の搬送パイプ２２と旋回風箱２０との接続部近傍において、搬送パイプ２２の出口部には、上板４４と下板４６とで斜め下流方向への傾斜角度が異なるガイド部材４８が設けられており、このガイド部材４８に上下移動手段としてロッド５０が取り付けられている。ロッド５０を上下移動させることで、上板４４と下板４６との傾斜角度の違いにより、搬送パイプ２２の出口部では斜め下流方向への未燃チャーと搬送空気の流れの向きが変わり、未燃チャーと搬送空気の旋回力が調整できるようになっている。
他の構成及び作用等は実施の第１形態の場合と同様である。
【００２０】
図１０は、本発明の実施の第８形態による未燃チャー用バーナ及びそのまわりを示している。本実施の形態は、実施の第１〜第７形態に示すような未燃チャー用バーナにおいて、バーナ口保炎状態、スラグ流下状態、炉内温度、排ガス成分などの計測結果をフィードバックしてバーナの搬送パイプの角度等を自動調整できる制御装置を設けたものである。
例えば、廃棄物をガス化炉（図示略）でガス化（部分燃焼）させて生成した部分燃焼ガスからサイクロン（図示略）によって捕集され、供給ホッパー５２によって供給される未燃チャーは、搬送空気とともにバーナ５４の搬送パイプ５６に導入され、溶融炉５８では、予燃焼部６０においてバーナ５４により未燃チャーが燃焼するとともに、旋回溶融部６２において灰分が溶融してスラグとなり、スラグはスラグ流下口６４から排出される。
【００２１】
図１０に示すように、例えば、溶融炉５８の予燃焼部６０におけるバーナ口近傍には、バーナ保炎監視カメラ６６が設けられており、予燃焼部６０には炉内温度検出器６８が取り付けられている。溶融炉５８のスラグ流下口６４にはスラグ流下監視カメラ７０が設けられており、溶融炉５８からの排ガスを排出する溶融炉排ガス導管７２には排ガス成分分析装置７４が接続されている。
バーナ保炎監視カメラ６６及びスラグ流下監視カメラ７０からのカメラ映像、炉内温度検出器６８からの炉内温度、排ガス成分分析装置７４からの排ガス成分のデータを基にして、計測装置７６、演算装置７８、制御装置８０によりこれらの計測結果がバーナ５４での未燃チャー燃焼のフィードバック制御に反映されるようにする。例えば、制御装置８０からの指令で、搬送パイプ５６の角度を調整する角度調整装置８２を作動させて未燃チャーと搬送空気のバーナ５４への流入角度を調整したり、バーナ５４への燃料（未燃チャー）供給量を調整したり、搬送空気を供給する送風機８４からの空気流量を制御弁８６の開度で調整したりすることができる。
【００２２】
具体的に、例えば、バーナの保炎状態が良好でないとき、炉内温度が低いとき、スラグの粘性が大きいとき等は、未燃チャーと搬送空気のバーナへの流入角度をより水平に近づけて流路内での旋回力が大きくなるようにし、また、燃料（未燃チャー）供給量や搬送空気流量は増加させるように制御する。その後バーナ保炎状態が良好に回復し、炉内温度が高い状態に回復し、スラグの粘性が小さい状態に回復すれば、未燃チャーと搬送空気のバーナへの流入角度を垂直に近づけて流路内での旋回力が小さくなるようにし、燃料（未燃チャー）供給量や搬送空気流量は減少させるように制御する。
一方、例えば、バーナの保炎状態が良好なとき、炉内温度が高いとき、スラグの粘性が小さいとき等は、そのままの状態を維持するように制御する。
なお、本実施の形態において、未燃チャー用バーナの構成及び作用等は実施の第１形態の場合と同様であり、実施の第２〜第７形態に示すバーナを採用することも勿論可能である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、つぎのような効果を奏する。
（１）  旋回風箱に対して未燃チャーと搬送空気の搬送配管を接線方向に接続するとともに斜め下流方向に傾斜して接続し、未燃チャーと搬送空気を旋回風箱に対し下方に傾斜して流入させることで旋回力を与えるので、未燃チャーに含まれる異物による流路の閉塞が発生せず、長期間安定運転が可能なシステムが実現できる。
（２）  搬送配管（搬送パイプ）を回転軸受により支持し可動とすることで、従来の固定旋回羽根式のバーナでは機構上困難であった未燃チャーと搬送空気の旋回力調整が容易となる。
（３）  その他いろいろな手段を用いて搬送（投入）方向を可変とすることにより、未燃チャーと搬送空気の旋回力調整が可能となる。
（４）  バーナ口保炎状態、スラグ流下状態、炉内温度、排ガス成分などの計測結果をフィードバックしてバーナの搬送配管（搬送パイプ）の角度を自動調整する場合は、未燃チャーと搬送空気に最適な旋回力を与えることができ、バーナの保炎状態等を良好に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態による未燃チャー用バーナの一例を示す縦断面説明図である。
【図２】本発明の実施の第１形態における未燃チャー用バーナの拡大平面概略構成図である。
【図３】本発明の実施の第１形態における回転軸受の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の第２形態による未燃チャー用バーナの要部を示す縦断面模式図である。
【図５】本発明の実施の第３形態による未燃チャー用バーナの要部を示す縦断面模式図である。
【図６】本発明の実施の第４形態による未燃チャー用バーナの要部を示す縦断面模式図である。
【図７】本発明の実施の第５形態による未燃チャー用バーナの要部を示す縦断面模式図である。
【図８】本発明の実施の第６形態による未燃チャー用バーナの要部を示す縦断面模式図である。
【図９】本発明の実施の第７形態による未燃チャー用バーナの要部を示す縦断面模式図である。
【図１０】本発明の実施の第８形態による未燃チャー用バーナまわりの一例を示す系統的概略構成説明図である。
【符号の説明】
１０  バーナ本体
１２  燃料バーナ
１４  搬送流路
１６  ２次空気流路
１８  旋回羽根
２０  旋回風箱
２２、５６  搬送パイプ
２４  回転軸受
２６  ピン
２８  略円筒状の蛇腹又はカバー
３０  位置決めリンク
３２  パイプ継手
３４  短管
３６、５０  ロッド
３８  貫通孔
４０  穴開きプレート
４２  フラップ
４４  上板
４６  下板
４８  ガイド部材
５２  供給ホッパー
５４  バーナ
５８  溶融炉
６０  予燃焼部
６２  旋回溶融部
６４  スラグ流下口
６６  バーナ保炎監視カメラ
６８  炉内温度検出器
７０  スラグ流下監視カメラ
７２  溶融炉排ガス導管
７４  排ガス成分分析装置
７６  計測装置
７８  演算装置
８０  制御装置
８２  角度調整装置
８４  送風機
８６  制御弁
【図１】
0003549847.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003549847.tif 000007
【図７】
0003549847.tif 000008
【図８】
0003549847.tif 000009
【図９】
0003549847.tif 000010
【図１０】
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