(57)【要約】【課題】  炉壁にクリンカが付着するのを、速やかに、かつ効果的に防止する。【解決手段】  廃棄物を一次空気により酸素不足状態で燃焼させる一次燃焼域と、該一次燃焼域の燃焼ガスを二次空気により燃焼させる二次燃焼域とを有する廃棄物焼却炉において、前記二次燃焼域の入側の炉内に水を噴霧するノズルと、該ノズルから噴霧する水量を制御して前記二次燃焼域の入側の炉内の温度を設定温度範囲に保持する制御手段とを設けてなることを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を一次空気により酸素不足状態で燃焼させる一次燃焼域と、該一次燃焼域の燃焼ガスを二次空気により燃焼させる二次燃焼域とを有する廃棄物焼却炉において、前記二次燃焼域の入側の炉内に水を噴霧するノズルと、該ノズルから噴霧する水量を制御して前記二次燃焼域の入側の炉内の温度を設定温度範囲に保持する制御手段とを設けてなることを特徴とする廃棄物焼却炉。
【請求項２】
炉の底部に形成される廃棄物と流動化媒体の堆積層に一次空気を含む流動化気体を散気して流動床を形成し、該流動床により前記廃棄物を酸素不足状態で燃焼させ、前記流動層の上方の前記炉の空塔部に二次空気を供給して二次燃焼域を形成し、前記二次空気の供給ノズルを前記二次燃焼域を形成する上向きの傾斜炉壁に設けてなる廃棄物焼却炉において、
前記傾斜炉壁の下方の炉内に水を噴霧するノズルと、該ノズルから噴霧する水量を制御して前記傾斜炉壁の下方の炉内の温度を設定温度範囲に保持する制御手段とを設けてなることを特徴とする流動床焼却炉。
【請求項３】
前記設定温度範囲は、８５０℃以上で９５０℃以下であることを特徴とする請求項２に記載の流動床焼却炉。
【請求項４】
前記制御手段は、前記水噴霧量の制御に加えて、前記流動化気体と前記二次燃焼空気の少なくとも一方の量を制御して前記傾斜炉壁の下方の炉内の温度を設定温度範囲に保持することを特徴とする請求項３又は４に記載の廃棄物焼却炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物焼却炉に係り、例えば、流動床式あるいはストーカ式の廃棄物焼却炉の炉壁に付着するクリンカの発生を抑える技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
都市ごみなどを焼却処理する廃棄物焼却炉、一般に、廃棄物を一次空気により酸素不足状態で燃焼させる一次燃焼域と、この一次燃焼域の燃焼ガスを二次空気により燃焼させる二次燃焼域とを有して形成される。このような廃棄物焼却炉において、炉に投入される廃棄物の発熱量が変動し、燃焼温度が高く、かつ濃度の高い未燃ガスが二次燃焼域に供給されると、二次燃焼域が高温（例えば９５０℃以上）になり、燃焼飛灰が溶融され、その溶融飛灰（クリンカ）が炉壁に付着するという問題がある。
【０００３】
このようなクリンカが炉壁に付着する問題を避けるため、例えば、特許文献1に記載された流動床式の廃棄物焼却炉においては、流動床の上方の空塔部に形成される二次燃焼域に空気を吹き込む二次空気供給ノズルに水噴霧ノズルを設け、二次空気量の増減に応じて水噴霧量を増減制御することにより、二次燃焼域の温度を下げてクリンカの発生を抑制することが提案されている。
【０００４】
また、特許文献２に記載されたストーカ式の廃棄物焼却炉においては、炉壁にクリンカが付着し、それが成長して落下するのを防止するため、炉壁に水を噴霧するとともに、炉内温度に応じて水量を制御することが提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１１８５２３号公報
【特許文献２】特開昭５５−８５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１によれば、二次空気量の増減に応じて水噴霧量を増減制御するようにしているから、二次空気量が少なくなると、水噴霧量も少なくなることになる。そのため、二次燃焼域の温度が高いにも関わらず、水噴霧量が低減される場合があり、二次燃焼域の温度を迅速に下げることができず、必ずしもクリンカの生成及び付着を回避することができない。また、二次空気量の制御による温度制御は、一般に、応答性が悪いから、二次空気量の制御に応じて水噴霧量を制御すると、二次燃焼域の温度を下げすぎるおそれがある。
【０００７】
一方、特許文献２に記載された技術によれば、炉壁面の全面に水を噴霧するとともに、常時噴霧する必要があるから、水量が多くなるなど実用的でない。
【０００８】
本発明は、炉壁にクリンカが付着するのを、速やかに、かつ効果的に防止することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、廃棄物を一次空気により酸素不足状態で燃焼させる一次燃焼域と、該一次燃焼域の燃焼ガスを二次空気により燃焼させる二次燃焼域とを有する廃棄物焼却炉において、前記二次燃焼域の入側の炉内に水を噴霧するノズルと、該ノズルから噴霧する水量を制御して前記二次燃焼域の入側の炉内の温度を設定温度範囲に保持する制御手段とを設けてなることを特徴とする。
【００１０】
このように構成することにより、本発明によれば、二次燃焼域の入側の炉内の温度に基づいて、その領域に噴霧する水量を制御しているから、二次燃焼域の燃焼温度をクリンカが生成される温度以下に、例えば、９５０℃未満に迅速にかつ効果的に抑えることができる。特に、二次燃焼域の入側の炉内の温度は、一次燃焼域における燃焼状態が速やかに反映されることから、クリンカの生成及び付着の抑制を応答性よく実現できる。
【００１１】
一方、流動床式の廃棄物燃焼炉にあっては、二次燃焼域を形成する炉壁の一部を上向きに傾斜して設ける場合がある。このような傾斜炉壁を有する二次燃焼域の場合、燃焼飛灰が傾斜炉壁に堆積し、堆積された状態で二次燃焼域の高温により溶融されてクリンカになることがある。そして、そのクリンカが成長して剥がれて流動床の流動媒体の砂に落下すると、流動不良を起こすおそれがある。
【００１２】
そこで、本発明は、炉の底部に形成される廃棄物と流動化媒体の堆積層に一次空気を含む流動化気体を散気して流動床を形成し、該流動床により前記廃棄物を酸素不足状態で燃焼させ、前記流動層の上方の前記炉の空塔部に二次空気を供給して二次燃焼域を形成し、前記二次空気の供給ノズルを前記二次燃焼域を形成する上向きの傾斜炉壁に設けてなる廃棄物焼却炉において、前記傾斜炉壁の下方の炉内に水を噴霧するノズルと、該ノズルから噴霧する水量を制御して前記傾斜炉壁の下方の炉内の温度を設定温度範囲に保持する制御手段とを設けてなることを特徴とする。
【００１３】
これにより、クリンカが堆積成長しやすい傾斜炉壁を有する場合であっても、クリンカが成長して流動床の流動媒体の砂に落下することを回避できるから、流動不良を起こすおそれをなくすことができる。
【００１４】
上記の場合において、設定温度範囲は、８５０℃以上で９５０℃以下とすることが好ましい。また、制御手段は、水噴霧量の制御に加えて、流動化気体と二次空気の少なくとも一方の量を制御して、傾斜炉壁の下方の炉内の温度を設定温度範囲に保持することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、炉壁にクリンカが付着するのを、速やかに、かつ効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を用いて本発明の廃棄物焼却炉の実施形態について説明する。図１に、本発明の廃棄物焼却炉を備えた廃棄物焼却プラントの一実施形態の構成を示す。図示のように、ごみ収集車１で収集された都市ごみは、プラットホーム２からごみピットへ直接投入されるか、またはダンピングボックス３を介してごみピット４へ投入される。ごみピット４内のごみはクレーン５により掴み取られてホッパ６に投入され、定量供給装置７を介して焼却炉８へ投入される。焼却炉８へ投入されるごみは、炉底部に供給される流動砂と一次空気により攪拌流動されて燃焼する流動床９を形成して燃焼される。流動床９において不足空気により燃焼されたごみの燃焼排ガスは、流動床９の上方の空塔部に設けられた二次空気ノズル１６から供給される二次空気により燃焼され、さらに頂部の出口付近に下向きに設けられた三次空気ノズル１７から供給される三次空気により完全燃焼されるようになっている。
【００１７】
焼却炉８から排出される排ガスは、例えば９５０℃の温度を有し、廃熱ボイラ１８及びエコノマイザ１９を通流して８００℃位までに温度降下され、次いで減温塔２０を通流することにより、ダイオキシンの再合成温度域（５００℃〜６５０℃）以下まで急速に冷却される。減温塔２０から排出される排ガスには活性炭注入管２２より活性炭が吹込まれ、第１の濾過式集塵機２１へ導入される。これにより排ガス中に再合成されて存在するダイオキシン類が活性炭に吸着される。第１の濾過式集塵機２１から排出される排ガスに、消石灰注入管２４より消石灰が吹込まれ、第２の濾過式集塵機２３へ導入される。これにより、排ガス中のＳＯＸが消石灰により還元される。このように、第１の濾過式集塵機２１と第２の濾過式集塵機２３は、排ガス中に含まれるダイオキシン類を吸着した活性炭と煤塵を２段階に除去する。その後、排ガスは、蒸気式ガス再加熱器２５により触媒反応温度域まで再加熱されてから、アンモニア注入管２６よりアンモニアを注入されて触媒反応塔２７に導かれてＮＯＸが除去され、誘引通風機２８を介して煙突２９から大気へ放出される。
【００１８】
ここで、図２を用いて、焼却炉８の構成を詳細に説明する。図２（ａ）のように、本実施形態の焼却炉８は矩形断面を有する縦型炉であり、底部の流動床燃焼域が形成されるようになっている。底部に形成される流動床９の上方の空塔部に上向きの傾斜炉壁８aが形成され、この傾斜炉壁８aの高さ方向中央部に二次空気ノズル１６が設けられ、これにより流動床９の上方の空塔部に二次燃焼域が形成されている。流動床９には流動化空気を供給する散気管１０が設けられている。散気管１０は、コントロールダンパ１３を介して押込み送風機１４と接続されている。コントロールダンパ１３は、図示していない制御手段により炉内温度計に応じてモータにより弁開度が制御される。また、流動床９に臨ませて起動バーナ１１と助燃バーナ１２が設けられている。
【００１９】
また、本実施形態の特徴である水噴霧ノズル３４ａ、ｂが、傾斜炉壁８aの下部の炉壁に設けられている。なお、水噴霧ノズル３４ａ、ｂは、図２（ｂ）に示すように、対向させて配置することにより、水噴霧時の排ガス温度を均一化することができる。
【００２０】
このように構成される本実施形態の焼却炉８の動作について次に説明する。焼却炉８へ投入されるごみは、炉底部に供給される流動砂と、散気管１０から供給される流動化空気である一次空気により攪拌流動化され、起動バーナ１１によって流動床９による燃焼が開始される。燃焼が開始すると起動バーナ１１が停止され、流動床９において不足空気によりごみが安定して燃焼される。燃焼排ガスは、二次空気ノズル１６から供給される二次空気により活発に燃焼され、さらに頂部の三次空気ノズル１７から供給される三次空気により完全燃焼される。また、炉頂部に設けられた再燃焼バーナ３０により燃焼が促進される。
【００２１】
ここで、炉に投入されるごみの発熱量が変動し、流動床９から温度の高い、かつ濃度の高い未燃ガスが二次燃焼域に供給されることがある。この場合、二次燃焼域が高温（例えば９５０℃以上）になり、これにより燃焼飛灰が溶融され、その溶融飛灰であるクリンカが炉壁に付着する場合がある。特に、図２（ａ）に示すように、本実施形態の焼却炉８の頂部を下部に対してずらした位置に配置すると、炉中間部に上向きの傾斜炉壁（レンガ壁）８ａが形成される。この傾斜炉壁８ａには、クリンカが付着しやすく、また堆積成長しやすい。
【００２２】
そこで、本実施形態では、傾斜炉壁８ａの下端部より下方の炉壁に設けた複数の水噴霧ノズル３４ａ、３４ｂから水を噴霧して、二次燃焼域の温度を下げることにより、クリンカの生成を抑えるとともに、傾斜炉壁８ａへの付着を抑制している。すなわち、水噴霧ノズル３４ａ、３４ｂには、シャトオフ弁３１を介して噴射ポンプ３２により噴射水槽１５から水が供給され、また、霧化用の圧縮空気が供給される。また、流動床９の上部であって、傾斜炉壁８ａの下方の排ガス温度を計測する第１の中間部ガス温度計３５ａが設けられている。そして、シャトオフ弁３１は、第１の中間部ガス温度計３５ａの検出温度が設定温度（例えば、９５０℃）以上のときに、図示していない制御手段により開かれる。このように、流動床９の上部あるいは二次燃焼域の入口側の排ガス温度が設定温度以上になると、水噴霧ノズル３４ａ、３４ｂ等から水が噴霧され、速やかに同部位の温度が設定温度未満に保持される。
【００２３】
また、これに合わせて、コントロールダンパ１３を絞り込んで一次空気である流動化空気を減少させて、二次燃焼域の入口側の排ガス温度を下げることが好ましい。これにより、短時間で排ガス温度を下げることができ、水噴霧の時間を短縮できる。一方、ダイオキシンの発生を抑制するために、燃焼温度を８００℃以上で２秒間以上保持する必要があるため、３次燃焼域に設けた第２の中間部ガス温度計３５ｂの検出温度が８５０℃以下になったときには、シャトオフ弁３１を全閉にして水噴霧を停止する。図３に、上述した本実施形態による焼却炉中間部の排ガス温度の変化と、流動化空気及び中間部の水噴霧の制御のタイムチャートを示す。
【００２４】
また、炉頂部の炉出口部に複数の水噴霧ノズル３３が設けられ、傾斜炉壁８ａの上部に設けた上部ガス温度計３５ｃの検出温度に基づいて、排ガス温度が設定温度（例えば９５０℃）以上になったとき、水噴霧ノズル３３から水を噴霧して排ガス温度を下げるようにしている。
【００２５】
上述したように、本実施形態のような傾斜炉壁を有する流動床式焼却炉の場合、二次燃焼域の燃焼飛灰が傾斜炉壁に堆積し、堆積された状態で二次燃焼域の高温により溶融されてクリンカになることを効果的に防止することができる。その結果、傾斜炉壁の成長したクリンカが剥がれて流動床の流動砂に落下して流動不良を起こすおそれを回避できる。
【００２６】
なお、本発明は、流動床式焼却炉に限らず、ストーカ式焼却炉の適用しても同様の効果を奏することができる。要は、廃棄物を一次空気により酸素不足状態で燃焼させる一次燃焼域と、一次燃焼域の燃焼ガスを二次空気により燃焼させる二次燃焼域とを有する廃棄物焼却炉において、二次燃焼域の入側の炉内に水を噴霧するノズルと、このノズルから噴霧する水量を制御して二次燃焼域の入側の炉内の温度を設定温度範囲（例えば、８５０〜９５０℃）に保持することにより、炉壁にクリンカが付着するのを、速やかに、かつ効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の廃棄物焼却炉を備えた廃棄物焼却プラントの全体図である。
【図２】（ａ）は本発明の実施形態の廃棄物焼却炉の要部拡大断面図、（ｂ）は（ａ）の線Ａ−Ａにおける断面図である。
【図３】本発明の実施形態の廃棄物焼却炉の運用方法を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
８  焼却炉
８ａ  傾斜炉壁
３４ａ，３４ｂ  水噴霧ノズル
３５ａ  第１の中間部ガス温度計
３５ｂ  第２の中間部ガス温度計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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