(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被燃焼物供給口と、流動層と、空塔部と、該空塔部内に二次空気を供給する二次空気供給ノズルとを備え、前記被燃焼物供給口の対向壁面に前記二次空気供給ノズルを配置し、該二次空気供給ノズルより前記被燃焼物供給口の上方に向けて二次空気を吹き込む流動層式焼却炉において、前記二次空気供給ノズルから供給される二次空気の吹き込み速度を少なくとも５０ｍ／ｓ以上としたことを特徴とする流動層式焼却炉。
【請求項２】
被燃焼物供給口と、流動層と、空塔部と、該空塔部内に二次空気を供給する二次空気供給ノズルとを備え、前記被燃焼物供給口の対向壁面に前記二次空気供給ノズルを配置し、該二次空気供給ノズルより前記被燃焼物供給口の上方に向けて二次空気を吹き込む流動層式焼却炉において、前記二次空気供給ノズルを前記被燃焼物供給口よりも上方に設定し、二次空気を前記被燃焼物供給口の上方に向けて下向きに吹き込むことを特徴とする流動層式焼却炉。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のいずれかに記載の流動層式焼却炉において、前記二次空気供給ノズルから供給される二次空気の吹き込み角度を、水平面に対して適宜変更できるようにしたことを特徴とする流動層式焼却炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、都市ごみや産業廃棄物等の焼却に用いられる流動層式焼却炉に係り、特に、空塔部に二次空気を供給する二次空気供給ノズルの配置及び当該二次空気供給ノズルからの二次空気の吹き込み方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流動層式焼却炉は、被燃焼物投入口より炉内に投入された被燃焼物を、流動層下部に設置された散気管又は分散板より供給される一次空気により流動化し、これを燃焼及び／又は熱分解する。そして、燃焼及び／又は熱分解によって発生する可燃ガスを、空塔部及び当該空塔部の後段に必要に応じて設置される後燃焼室に導き、前記流動層を吹き抜けた一次空気及び空塔部に供給される二次空気と混合して燃焼し、燃焼ガスを焼却炉出口より排出する。
【０００３】
都市ごみ等の揮発性分の多い被燃焼物は、その大半が流動層部で熱分解により気化され、空塔部で燃焼されるが、流動層部における被燃焼物の熱分解は非常に迅速に行われるために、可燃ガスは、流動層上の被燃焼物投入口側に偏って発生する。したがって、空塔部において可燃ガスを完全燃焼させるためには、空塔部で可燃ガスと燃焼用空気を十分に混合する必要があり、可燃ガスと燃焼用空気の混合が不十分であると、可燃ガスが十分に燃焼されず、一酸化炭素や炭化水素等の未燃分が発生すると共に、排ガス中の未燃分が塩化水素等の塩化物と反応して有害なダイオキシン類を生じ、これらが排ガスと共に排出されるといった不都合を生じる。
【０００４】
空塔部における可燃ガスと燃焼用空気の混合を促進するため、従来より、例えば図１２に示すように、空塔部３を構成する焼却炉本体１の各壁面に複数本の二次空気供給ノズル１０を互いに軸線をずらして設定し、空塔部３内に水平方向の旋回流１６を発生するようにした流動層式焼却炉、あるいは図１３に示すように、焼却炉本体１の相対向する壁面に複数本の二次空気供給ノズル１０をそれぞれ対向に設定し、空塔部３内に水平方向に拡がる二次空気層１４を発生するようにした流動層式焼却炉が提案されている。
【０００５】
しかしながら、従来より提案されている流動層式焼却炉のうちの前者は、図１２に示すように、旋回流１６の中心部に二次空気不足部１７が生じるため、可燃ガスの発生量が多い場合には、可燃ガスが旋回流１６の中心部を吹き抜けやすく、不完全燃焼ガス及びダイオキシン類の排出を十分に低減できない。一方、後者は、図１３に示すように、相隣接して配設される二次空気供給ノズル１０の間に二次空気不足部１７を生じるため、やはり可燃ガスの吹き抜けを生じやすい。また、相対向に配置された二次空気供給ノズル１０から噴出された二次空気が空塔部の中心部で衝突するため、二次空気供給ノズル１０から噴出された二次空気が対向側の壁面まで貫通できず、空塔部内で可燃ガスと燃焼用空気が十分に撹拌されないために、被燃焼物投入口側に偏って発生した可燃ガスが分散されず、二次空気層１４内にも部分的に空気不足部を生じやすい。したがって、本例の流動層式焼却炉も、不完全燃焼ガス及びダイオキシン類の排出を十分に低減できない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来の流動層式焼却炉は、いずれも空塔部内における可燃ガスと燃焼用空気の混合が不十分で、不完全燃焼ガス及びダイオキシン類の排出を十分に低減できない。特に、被燃焼物の供給量が変動し、急激に多量の可燃ガスが発生した場合には、かかる不都合が顕著になる。
【０００７】
本発明は、かかる従来技術の不都合を解消するためになされたものであって、その目的は、二次空気供給ノズルの配置及び二次空気の吹き込み方式を工夫することによって、空塔部内における可燃ガスと燃焼用空気の混合を促進し、不完全燃焼ガス及びダイオキシン類の排出をより低減可能な流動層式焼却炉を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するため、まず第１に、被燃焼物供給口と、流動層と、空塔部と、該空塔部内に二次空気を供給する二次空気供給ノズルとを備え、前記被燃焼物供給口の対向壁面に前記二次空気供給ノズルを配置し、該二次空気供給ノズルより前記被燃焼物供給口の上方に向けて二次空気を吹き込む流動層式焼却炉において、前記二次空気供給ノズルから供給される二次空気の吹き込み速度を少なくとも５０ｍ／ｓ以上とするという構成にした。
【０００９】
第２に、被燃焼物供給口と、流動層と、空塔部と、該空塔部内に二次空気を供給する二次空気供給ノズルとを備え、前記被燃焼物供給口の対向壁面に前記二次空気供給ノズルを配置し、該二次空気供給ノズルより前記被燃焼物供給口の上方に向けて二次空気を吹き込む流動層式焼却炉において、前記二次空気供給ノズルを前記被燃焼物供給口よりも上方に設定し、二次空気を前記被燃焼物供給口の上方に向けて下向きに吹き込むという構成にした。
【００１０】
第３に、前記各構成の流動層式焼却炉において、前記二次空気供給ノズルから供給される二次空気の吹き込み角度を、水平面に対して適宜変更できるようにするという構成にした。
【００１２】
【作用】
被燃焼物供給口の対向壁面に二次空気供給ノズルを配置し、該ノズルより被燃焼物供給口が設けられた壁面に向けて二次空気を吹き込むと、図９に示すように、二次空気流１５は、他の壁面に設けられた二次空気供給ノズルから供給される二次空気と衝突するということがないので、被燃焼物供給口５が設けられた壁面まで確実に貫通する。特に、二次空気１３の吹き込み速度を５０ｍ／ｓ以上にすると、流動層から上昇する燃焼ガス流に同伴して二次空気が上昇しにくくなり、二次空気の貫通をより確実にすることができる。
【００１３】
被燃焼物供給口５が設けられた壁面に衝突した二次空気流１５は、当該壁面によって反射され、図９に示すように、二次空気吹き込み面の上側と下側とに夫々垂直方向の旋回流１６ａ，１６ｂを生成する。二次空気吹き込み面の下側に発生する旋回流１６ａは、二次空気１３と可燃ガスとの混合を促進すると共に、混合ガスの炉内滞留時間を延長させるので、可燃ガスの燃焼が促進される。一方、二次空気吹き込み面の上側に発生する旋回流１６ｂは、二次空気吹き込み面を吹き抜けた可燃ガスを巻き込んで混合し、可燃ガスの燃焼を促進するので、焼却炉出口７への未燃ガスの吹き抜けが防止される。
【００１４】
また、被燃焼物供給口５の対向壁面に配置された二次空気供給ノズル１０より被燃焼物供給口５が設けられた壁面に向けて二次空気１３を吹き込むと、被燃焼物投入口５側で高濃度となりやすい可燃ガスを、二次空気吹き込み面の下側に発生する旋回流１６ａにて流動層の表面に分散させることができるので、当該二次空気吹き込み面の下側で部分的な空気不足を生じることがなく、可燃ガスと二次空気とが効率良く混合され、燃焼される。これに対して、仮に、被燃焼物投入口５側から二次空気を供給すると、図１０に示すように、下側の旋回流１６ａによって可燃ガスが被燃焼物投入口５側に吹き寄せられ、さらに被燃焼物投入口５側の可燃ガス濃度が高くなるために、部分的に空気不足領域を生じ、可燃ガスの吹き抜けが生じやすくなる。また仮に、二次空気を被燃焼物投入口５が設けられた壁面と直交する壁面から供給すると、図１１に示すように、被燃焼物投入口５に接近して配置されたノズル群１０ａから供給される二次空気は、被燃焼物投入口５の近傍で高濃度に発生する可燃ガスとよく混合されるが、被燃焼物投入口５から離隔した位置に配置されたノズル群１０ｂから供給される二次空気は、可燃ガスとほとんど混合されないので、ノズル群１０ｂから供給される二次空気が無駄になるばかりでなく、被燃焼物投入口５側で空気不足となり、可燃ガスが吹き抜けやすくなる。
【００１５】
一方、被燃焼物供給口５の対向壁面に配置された二次空気供給ノズル１０より被燃焼物供給口５の上方に向けて二次空気１３を吹き込むと、被燃焼物供給口５から炉内に供給される被燃焼物を、空気吹き込み面の下側に発生する旋回流１６ａによって流動層の表面に均一に分散することができるので、被燃焼物の燃焼及び／又は熱分解を流動層の全面で均一に促進することができる。また、被燃焼物を流動層内で燃焼及び／又は熱分解することができるので、ダストの飛散量も減少できる。
【００１６】
また、二次空気供給ノズルから炉内に供給される二次空気流の吹き込み角度を、水平面に対して適宜変更可能に構成すると、被燃焼物の種類等に応じて、最適な可燃ガスの分散力と旋回流の強さが得られるように二次空気流の吹き込み角度を選択することができるので、より安定な燃焼状態を実現できる。
【００１７】
さらに、二次空気供給ノズルを被燃焼物供給口よりも上方に設定し、二次空気を被燃焼物供給口の上方に向けて下向きに吹き込むと、空塔部の出口付近における旋回流の発生を制限することができるので、二次空気吹き込み面の上側に発生する旋回流の一部が空塔部の出口に吹き抜けるという現象を緩和でき、可燃ガスの炉内滞留時間を延長できる。
【００１８】
よって、本発明に係る前記の手段によれば、可燃ガスの完全燃焼が促進されるので、一酸化炭素や炭化水素等の未燃分の排出量を低減できると共に、これら排ガス中の未燃分が塩化水素等と反応することによって生成される有害なダイオキシン類の排出量も低減できる。
【００１９】
【実施例】
〈第１実施例〉
図１及び図２に基づいて、本発明の第１実施例を説明する。図１は第１実施例に係る流動層式焼却炉の縦断面図、図２は第１実施例に係る流動層式焼却炉の横断面図である。これらの図においても、理解を容易にするため、前出の図６〜図１３と対応する部分には、それと同一の符号が表示されている。
【００２０】
焼却炉本体１は、図１に示すように、流動層部２と空塔部３とから主に構成されており、該焼却炉本体１の下部には、図示しない不燃物等の取り出し装置が設置されている。空塔部３の下方には、被燃焼物供給口５が開口されており、その下方の流動層部２と空塔部３との境界部分には、散気管９が配置されている。焼却炉本体１は、図２に示すように角筒状に形成されており、被燃焼物供給口５が開口された壁面と対向する壁面には、複数本（図２の例では、８本）の二次空気供給ノズル１０が設置されている。これら複数本の二次空気供給ノズル１０は、図１及び図２から明らかなように、被燃焼物供給口５の開口位置よりもやや上方にほぼ一定の間隔を隔てて設置され、その先端部は、被燃焼物供給口５の開口位置よりもやや上方位置に向けられている。
【００２１】
二次空気供給ノズル１０から噴出される二次空気流１５の吹き込み速度は、被燃焼物供給口５より炉内に投入される被燃焼物の量、すなわち可燃ガスの発生量等に応じて適宜調整可能であるが、可燃ガスと二次空気１３との混合率を高めるため、少なくとも５０ｍ／ｓ以上とすることが好ましい。
【００２２】
また、二次空気供給ノズル１０は、焼却炉本体１の壁面に固定することもできるし、炉内の燃焼状態に応じて適宜水平面に対する二次空気１３の吹き込み角度を調整できるようにするため、焼却炉本体１の壁面に揺動可能に取り付けることもできる。
【００２３】
被燃焼物供給口５から炉内に投入された被燃焼物は、流動層２に落下し、散気管９より供給される一次空気及びケイ砂等の流動媒体８によって流動化され、熱分解によって気化される。このとき発生した可燃ガスは、空塔部３において、流動層２の上方に吹き抜けた一次空気１２及び二次空気供給ノズル１０から供給される二次空気１３と混合して燃焼された後、焼却炉出口７から排出される。
【００２４】
本例の流動層式焼却炉は、被燃焼物供給口５の対向壁面に二次空気供給ノズル１０を配置し、該ノズル１０より被燃焼物供給口５の開口位置よりもやや上方に向けて二次空気１３を吹き込むように構成したので、二次空気流１５が被燃焼物供給口開口側の壁面まで確実に貫通し、二次空気吹き込み面の上側と下側とに夫々垂直方向の旋回流１６ａ，１６ｂが生成される。このため、被燃焼物供給口５より投入された被燃焼物の分散並びに被燃焼物投入口５側で高濃度となりやすい可燃ガスの分散状態が均一化され、可燃ガスと燃焼用空気（一次空気及び二次空気）との混合状態が均質化されるので、可燃ガスの燃焼が促進され、焼却炉出口７への未燃ガスの吹き抜けが防止される。また、ダストの飛散量も減少できる。よって、一酸化炭素や炭化水素等の未燃分の排出量を低減できると共に、これら排ガス中の未燃分が塩化水素等と反応することによって生成される有害なダイオキシン類の排出量も低減できる。
【００２５】
なお、二次空気供給ノズルから炉内に供給される二次空気流の吹き込み角度を、水平面に対して適宜変更可能に構成した場合には、前記と同様の効果を奏するほか、被燃焼物の種類等に応じて最適な可燃ガスの分散力と旋回流の強さが得られるように二次空気流の吹き込み角度を選択することができるので、より安定な燃焼状態を実現できるという効果が発揮される。
【００２６】
〈第２実施例〉
図３に、第２実施例に係る流動層式焼却炉の縦断面図を示す。本例の流動層式焼却炉は、▲１▼空塔部３の後段に後燃焼室４を設置したこと、▲２▼二次空気供給ノズル１０を被燃焼物投入口５の開口位置よりも上方に配置し、斜め上方より被燃焼物投入口５の上方位置に向けて二次空気を下向きに供給するようにしたこと、▲３▼空塔部３の出口に三次空気供給ノズル１８を設け、炉内に三次空気１９を供給するようにしたことを特徴とする。その他の部分については、前出の図１及び図２と同じであるので、対応する部分に同一の符号を表示して、説明を省略する。
【００２７】
本例の流動層式焼却炉は、前記第１実施例に係る流動層式焼却炉と同様の効果を奏するほか、二次空気供給ノズル１０を被燃焼物供給口５よりも上方に設定し、二次空気流１５を被燃焼物供給口５の上方に向けて下向きに吹き込むように構成したので、図３に示すように、旋回流１６ｂを空塔部出口よりも奥側に偏奇して形成することができ、二次空気吹き込み面の上側に発生する旋回流１６ｂの一部が空塔部出口に吹き抜けるという現象を緩和できる。また、空塔部３の出口付近に三次空気供給ノズル１８を設け、炉内に三次空気１９を供給するようにしたので、旋回流１６ｂの空塔部出口への吹き抜けをより確実に緩和でき、空塔部３内における可燃ガスの燃焼をより促進できる。さらに、本例の流動層式焼却炉は、空塔部３の後段に後燃焼室４を設置したので、空塔部３を吹き抜けて後燃焼室４に達した可燃ガスを燃焼することができ、未燃分の排出量及び有害なダイオキシン類の排出量をより低減できる。
【００２８】
なお、二次空気供給ノズル１０を被燃焼物投入口５の開口位置よりも上方に配置し、斜め上方より被燃焼物投入口５の上方位置に向けて二次空気１３を下向きに供給する構成、及び空塔部３の出口に三次空気供給ノズル１８を設け、炉内に三次空気１９を供給する構成は、後燃焼室４を有する流動層式焼却炉のみならず、後燃焼室４を有しない流動層式焼却炉にも応用できる。
【００２９】
図４〜図８に、三次空気供給ノズル１８の他の配置例を示す。これらの各図のうち、図４〜図６は流動層式焼却炉を側面方向から見たときの配置を示し、図７及び図８は流動層式焼却炉を平面方向から見たときの配置を示す。
【００３０】
図４の配置例は、空塔部３と後燃焼部４との接続部分に、二次空気供給ノズル設定側の壁面及び被燃焼物投入口開口側の壁面に延びる水平状の肩部３ａ，３ｂを形成し、二次空気供給ノズル設定側の壁面に延びる肩部３ａに三次空気供給ノズル１８を設置して、三次空気１９を斜め上方より炉内に供給するようにしたことを特徴とする。かように、空塔部３と後燃焼部４との接続部分の一方にのみ三次空気供給ノズル１８を設置する場合には、図７に示すように当該ノズル設置面に多数の三次空気供給ノズル１８を互いに接近して配設し、二次空気不足部１７がなるべく小さくなるように考慮する。
【００３１】
図５は、空塔部３と後燃焼部４との接続部分のうち、二次空気供給ノズル設定側の壁面とその対向面とに、相対向に三次空気供給ノズル１８を設置したことを特徴とする。また、図６は、空塔部３と後燃焼部４との接続部分のうち、二次空気供給ノズル設定側の壁面に三次空気供給ノズル１８を設置すると共に、空塔部３と後燃焼部４との接続部分から被燃焼物投入口開口側の壁面に延びる水平状の肩部３ｂにも三次空気供給ノズル１８を設置したことを特徴とする。かように、空塔部３と後燃焼部４との接続部分を介してその両側に三次空気供給ノズル１８を設置する場合には、図８に示すように各面の三次空気供給ノズル設置位置を互いにずらし、二次空気不足部１７がなるべく小さくなるように考慮する。
【００３２】
いずれの場合にも、三次空気供給ノズル１８を設置すると、旋回流１６ｂの空塔部出口への吹き抜けをより確実に緩和でき、空塔部３内における可燃ガスの燃焼をより促進できる。
【００３３】
なお、図４〜図８は、本発明に含まれる三次空気供給ノズル１８の配置例を例示するに過ぎず、本発明の要旨がこれに限定されるものではない。三次空気供給ノズル１８は、必要に応じて流動層式焼却炉に設置されるものであり、その配置についても前記実施例に拘らず、必要に応じて適宜変更することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、可燃ガスと燃焼用空気との混合を効率良く行わせることができるので、可燃ガスの燃焼が促進され、一酸化炭素や炭化水素等の未燃分の排出量を低減できると共に、これら排ガス中の未燃分が塩化水素等と反応することによって生成される有害なダイオキシン類の排出量も低減できる。また、二次空気の供給ラインが簡素化されるので、流動層式焼却炉の建設労力及びコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係る流動層式焼却炉の縦断面図である。
【図２】第１実施例に係る流動層式焼却炉の横断面図である。
【図３】第２実施例に係る流動層式焼却炉の縦断面図である。
【図４】三次空気供給ノズルの配置例を示す縦断面図である。
【図５】三次空気供給ノズルの他の配置例を示す縦断面図である。
【図６】三次空気供給ノズルのさらに他の配置例を示す縦断面図である。
【図７】三次空気供給ノズルの配置例を示す横断面図である。
【図８】三次空気供給ノズルの他の配置例を示す横断面図である。
【図９】本発明に係る流動層式焼却炉の可燃ガスの流れを示す縦断面図である。
【図１０】比較例に係る流動層式焼却炉の可燃ガスの流れを示す縦断面図である。
【図１１】比較例に係る他の流動層式焼却炉の可燃ガスの流れを示す縦断面図である。
【図１２】従来例に係る流動層式焼却炉の横断面図である。
【図１３】従来例に係る他の流動層式焼却炉の横断面図である。
【符号の説明】
１  焼却炉本体
２  流動層部
３  空塔部
５  被燃焼物供給口
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
１６  旋回流
【図１】
0003550438.tif 000002
【図２】
0003550438.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】
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【図１０】
0003550438.tif 000011
【図１１】
0003550438.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
0003550438.tif 000014