(57)【要約】【課題】  エマルジョン燃料の着火性や燃焼性を改善して、エマルジョン燃料が本来有する優れた低ＮＯｘ燃焼や燃焼安定化の特徴を発揮できるエマルジョン燃料を補助燃料として燃焼する廃棄物焼却炉を得る。【解決手段】  エマルジョン燃料を燃焼室１の下流側に、該燃焼室内に第１旋回流１７を形成するように噴射する第１噴射手段１１と、前記第１旋回流１７の旋回径よりも小径の第２旋回流２１を前記第１旋回流１７の上流側に形成するように前記エマルジョン燃料を前記燃焼室内に噴射する第２噴射手段１３を設けたことを特徴とする【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エマルジョン燃料を二重旋回流を形成するように燃焼室内に吹込むエマルジョン燃料吹込み手段を備えたことを特徴とする産業廃棄物焼却炉。
【請求項２】
エマルジョン燃料を燃焼室の下流側に、該燃焼室内に第１旋回流を形成するように噴射する第１噴射手段と、前記第１旋回流の旋回径よりも小径の第２旋回流を前記第１旋回流の上流側に形成するように前記エマルジョン燃料を前記燃焼室内に噴射する第２噴射手段を設けたことを特徴とする産業廃棄物焼却炉。
【請求項３】
両端に音響学的な開放端を有する燃焼室と、エマルジョン燃料を前記燃焼室に吹き込むエマルジョン燃料吹込み手段と、を備え、該エマルジョン燃料吹込み手段が、前記燃焼室両端間の長さをＬとするとき、上流側端部から（Ｌ／４±Ｌ／８）の領域に配置されていることを特徴とする産業廃棄物焼却炉。
【請求項４】
エマルジョン燃料吹込み手段は、燃焼室内に二重旋回流を形成するようにエマルジョン燃料を燃焼室に吹込むことを特徴とする請求項３に記載の産業廃棄物焼却炉。
【請求項５】
エマルジョン燃料吹込み手段は、エマルジョン燃料を燃焼室の下流側に、該燃焼室内に第１旋回流を形成するように噴射する第１噴射手段と、前記第１旋回流の旋回径よりも小径の第２旋回流を前記第１旋回流の上流側に形成するように前記エマルジョン燃料を前記燃焼室内に噴射する第２噴射手段と、を備えてなり、前記第１噴射手段と前記第２噴射手段との中間位置が燃焼室の上流側端部から（Ｌ／４±Ｌ／８）の領域になるように配置されていることを特徴とする請求項４に記載の産業廃棄物焼却炉。
【請求項６】
エマルジョン燃料を燃焼するパルスバーナーを備え、該パルスバーナーから排出される脈動ガスを燃焼室に吹込むことを特徴とする産業廃棄物焼却炉。
【請求項７】
エマルジョン燃料は廃油を含むことを特徴とする請求項１〜６にいずれか一項に記載の産業廃棄物焼却炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水と燃料油をエマルジョン化した燃料を廃棄物と共に燃焼する廃棄物燃焼炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
水と燃料油をエマルジョン化したエマルジョン燃料を廃棄物と共に燃焼する技術に関して、以下のものが提案されている。
エマルジョン燃料の原料としての水を排ガス処理装置で使用された処理水とその一部又は全部をシステム外の廃水を用い、原料としての油の一部又は全部を廃油を使用するとともに補助燃料として廃棄物を燃焼し、焼却過程で廃棄物並びに燃焼ガスを完全燃焼させ、大気中に放出される排ガス中に含まれるばい塵、窒素酸化物、ダイオキシン類等を極力排出しないとともに、ダイオキシン類を含む焼却灰、ばい塵、汚泥並びに排水を排出しない熱エネルギー供給システム（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３４０３１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１においては、廃油等をエマルジョン化して補助燃料として用いているが、その目的とするところは、排ガス処理に使用した処理水をエマルジョン燃料の水として利用することで有害物質を含む処理水の放流を無くすためである。
このような目的から廃油等をエマルジョン化して補助燃料としているために、単に有害物質を含む処理水の放流をなくすことに主眼がおかれ、エマルジョン燃料の燃焼性向上や、エマルジョン燃料の有する低ＮＯｘ効果等、エマルジョン燃料の優れた性質を有効に利用することには何らも言及されていない。
【０００４】
一般にエマルジョン燃料は均一性が十分でない場合があり、着火性や燃焼性にばらつきが生じるが、特許文献１ではこのようなエマルジョン燃料の有する弱点については何らの改善策が提案されていない。そのため、廃棄物燃焼に関して前述のエマルジョン燃料の優れた性質を利用することができなかった。
【０００５】
本発明は係る問題点を解決するためになされたものであり、エマルジョン燃料の着火性や燃焼性を改善して、エマルジョン燃料が本来有する優れた燃焼特性を発揮できるエマルジョン燃料を補助燃料として燃焼する廃棄物焼却炉を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明に係る産業廃棄物焼却炉は、エマルジョン燃料を二重旋回流を形成するように燃焼室内に吹込むエマルジョン燃料吹込み手段を備えたことを特徴とするものである。
エマルジョン燃料は、重油、重質油、軽油等の燃料油に水と乳化剤を添加して攪拌混合して乳化して生成される。ここで重質油とは、常温では流動性に乏しく高温に加熱しないと流動しない油で、好ましくは常圧での沸点３４０℃以上の成分を９０重量％以上含む次に示す油が含まれる。石油系アスファルト類およびその油の混合物、石油系アスファルト各種処理物、その中間製品、残渣及びそれらの混合物、常温で流動しない高流動点油あるいは原油、石油系タールピッチ及びその油混合物、ビチューメン類、天然アスファルト、オリノコタール、タール、残渣油。なお、エマルジョン燃料を生成後、直ちに燃焼させるなど乳化分散状態を保つ必要がない場合や、燃料油の粘度が水に近く、攪拌混合により十分エマルジョン化できる場合には乳化剤を添加する必要がない。
【０００７】
（２）また、エマルジョン燃料を燃焼室の下流側に、該燃焼室内に第１旋回流を形成するように噴射する第１噴射手段と、前記第１旋回流の旋回径よりも小径の第２旋回流を前記第１の旋回流の上流側に形成するように前記エマルジョン燃料を前記燃焼室内に噴射する第２噴射手段を設けたことを特徴とするものである。
ここに言う、上流側、下流側とは燃焼室内での燃焼ガスの流れの方向を基準にして表現したものである。
【０００８】
（３）また、両端に音響学的な開放端を有する燃焼室と、エマルジョン燃料を前記燃焼室に吹き込むエマルジョン燃料吹込み手段と、を備え、該エマルジョン燃料吹込み手段が、前記燃焼室両端間の長さをＬとするとき、上流側端部から（Ｌ／４±Ｌ／８）の領域に配置されていることを特徴とするものである。
エマルジョン燃料吹込み手段として、管状火炎バーナーを用いて、バーナー内部でエマルジョン燃料を安定して燃焼させ、高温の燃焼ガスを燃焼室に吹込むようにしてもよい。
【０００９】
（４）また、上記（３）に記載のものにおいて、エマルジョン燃料吹込み手段は、燃焼室内に二重旋回流を形成するようにエマルジョン燃料を燃焼室に吹込むことを特徴とするものである。
【００１０】
（５）また、上記（４）に記載のものにおいて、エマルジョン燃料吹込み手段は、エマルジョン燃料を燃焼室の下流側に、該燃焼室内に第１旋回流を形成するように噴射する第１噴射手段と、前記第１旋回流の旋回径よりも小径の第２旋回流を前記第１の旋回流の上流側に形成するように前記エマルジョン燃料を前記燃焼室内に噴射する第２噴射手段と、を備えてなり、前記第１噴射手段と前記第２噴射手段との中間位置が燃焼室の上流側端部から（Ｌ／４±Ｌ／８）の領域になるように配置されていることを特徴とするものである。
【００１１】
（６）また、エマルジョン燃料を燃焼するパルスバーナーを備え、該パルスバーナーから排出される脈動ガスを燃焼室に吹込むことを特徴とするものである。
【００１２】
（７）また、上記（１）〜（６）に記載のものにおいて、エマルジョン燃料は廃油を含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、エマルジョン燃料を二重旋回流を形成するように燃焼室内に吹込むようにしたことにより、エマルジョン燃料にミクロ爆発を効果的に生じさせることができ、エマルジョン燃料の着火性を高め安定的な燃焼を実現でき、低ＮＯｘ等エマルジョン燃料が本来有する優れた燃焼特性を発揮できるエマルジョン燃料を補助燃料として燃焼する廃棄物焼却炉を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明の一実施の形態である廃棄物焼却炉の説明図、図２は図１の一部を拡大して示す拡大図である。以下、図１、図２に基づいて本実施の形態を説明する。
本実施の形態に係る廃棄物焼却炉は、上下に延びる円筒状の燃焼室１を有し、該燃焼室１の側壁には固体廃棄物の投入用のホッパ３が設けられている。燃焼室内の下部にはホッパ３から投入された廃棄物を燃焼させる火格子５が設けられている。火格子５の下方には火格子５の下方に落下した燃焼残渣を外部に搬送するコンベア７が設けられている。
【００１５】
燃焼室１の上下端部は開放されており、燃焼室１の長さをＬとするとき、燃焼室１の上側の開放端から（Ｌ／４±Ｌ／８）の領域にはボイラ水管９が設けられている。このため、この領域はボイラ水管９によって冷却されて他の部分よりも温度の低い低温部となる。
また、下側の開放端の上方所定位置にはエマルジョン燃料を噴霧状にして酸素含有ガスと共に噴射する第１噴射ノズル１１が設けられている。
さらに、第１噴射ノズル１１の下方には、第１噴射ノズル１１から所定距離だけ離れた位置に第２噴射ノズル１３が設けられている。
【００１６】
第１噴射ノズル１１と第２噴射ノズル１３の設置位置は、第１噴射ノズル１１と第２噴射ノズル１３の中間位置が燃焼室の下側の開放端から（Ｌ／４±Ｌ／８）の領域になるという要件を満たす位置に設定されている。
第１噴射ノズル１１と第２噴射ノズル１３の中間位置は燃焼室内で他の部分よりも温度の高い高温部となる。
【００１７】
上記のように、燃焼室１は、上側の開放端から（Ｌ／４±Ｌ／８）の領域に低温部が形成され、下側の開放端から（Ｌ／４±Ｌ／８）の領域に高温部が形成されることにより、１／４波長管を構成している。
１／４波長管とは、図３（ａ）に示すように、両端が音響学的に開放された管の長さをＬとするとき、一端からＬ／４の位置を加熱し、他端から１／４の位置を冷却するようにしたもので、このようにすると内在する気体が膨張と収縮により気柱振動を発生する。１／４波長管の気柱振動の波動パターンを図３（ｂ）に、またピーク圧力を図３（ｃ）に示す。
なお、この気柱振動は、一端からＬ／４の位置を加熱するのみでも、強度は弱くはなるが発生させることができる。
また、加熱冷却の位置は正確にＬ／４でなければならないということはなく、その意味で、本実施の形態では、±Ｌ／８の位置ずれを許容している。
【００１８】
上述した本実施の形態の構成により、燃焼室１が１／４波長管となり、その中の気体が気柱振動を発生するので、後述するようにエマルジョン燃料にミクロ爆発を効果的に発生させ、エマルジョン燃料の安定燃焼を実現する。
また、燃焼室内壁へのダストの付着が少なくなり、又、燃焼室内壁と燃焼排ガスの境界面に形成される温度境界層が剥離するため、ボイラ水管９への伝熱効率が向上する。
【００１９】
「音響学的な開放端」というのは、図３（ｂ）に示すように、前記気柱振動の波動パターンの腹となりうるような端部のこと、又、図３（ｃ）に示すように、ピーク圧力が０となる端部のことを言い、１／４波長管による気柱振動を起こしうるような大きさを持った開放端であればよい。したがって、燃焼室１の上下開放端はこのような音響学的な開放端としての要件を満たしたものである。
【００２０】
図２における第１噴射ノズル１１、第２噴射ノズル１３が設けられた部位の燃焼室１の断面図をそれぞれ図４、図５に示す。
上側の第１噴射ノズル１１は、図４に示すように、燃焼室１の周壁に、該第１噴射ノズル１１から噴射される気流によって燃焼室内に旋回流が形成できるように設置されている。具体的には、第１噴射ノズル１１は、第１噴射ノズル１１から噴射される気流の噴射方向が、燃焼室内径Ｄ１の０．７〜０．９倍の径ｄ１の同心円１５の接線方向に向くように設置されている。このように設置された第１噴射ノズル１１からエマルジョン燃料が酸素含有ガスと共に噴射されると、図２に示すように、燃焼室内に第１の旋回流１７が発生する。ここでエマルジョン燃料と酸素含有ガスを噴射ノズル先端で合流するように噴射してもよい。
上記のように第１噴射ノズル１１を設置することにより、第１の旋回流１７の旋回平均径が燃焼室内径Ｄ１の０．７〜０．９倍となる。
【００２１】
第１噴射ノズル１１の下側に配置された第２噴射ノズル１３は、図５に示されるように、第２噴射ノズル１３から噴射される気流の噴射方向が、燃焼室内径Ｄ１の０．４〜０．６倍の径ｄ２の同心円１９の接線方向に向くように設置されている。このように設置された第２噴射ノズル１３からエマルジョン燃料が酸素含有ガスと共に噴射されると、図２に示すように、燃焼室内に第２の旋回流２１が発生する。上記のように、第２噴射ノズル１３を設置することにより、第２の旋回流２１の旋回平均径が燃焼室内径Ｄ１の０．４〜０．６倍となる。
【００２２】
第１噴射ノズル１１、第２噴射ノズル１３には、図１に示すように、エマルジョン燃料供給管２３，２５がそれぞれ接続され、該エマルジョン燃料供給管２３，２５には攪拌装置３１で製造されたエマルジョン燃料を所定圧力で圧送する噴射ポンプ２７，２９がそれぞれ接続されている。
また、攪拌装置３１には、攪拌装置３１に燃料油を供給する燃料油供給管３３、添加水を供給する添加水供給管３５、乳化剤を供給する乳化剤供給管３７がそれぞれ接続されている。
【００２３】
燃料油供給管３３の基端側に燃料油を貯留する燃料油貯蔵タンク３９が設けられており、燃料油供給管３３には燃料油貯蔵タンク３９内の燃料油を移送する燃料油移送ポンプ４１と、燃料油の流量を計測する流量計４３が設けられている。燃料油としては、産業廃棄物として回収された廃油を用いるのが望ましい。
【００２４】
添加水供給管３５の基端側は添加水供給源に連結されており、また添加水供給管３５の途中には添加水供給管３５を流れる添加水の流量を検出する流量計４５、添加水を移送する移送ポンプ４７、添加水供給管を流れる添加水の流量を調整する流量調整弁４９が設けられている。
なお、添加水供給管３５には添加水を加熱して８０℃〜１２０℃に調整できる添加水加熱手段（図示なし）を設けることにより、粘度の高い重質油を燃料油として利用することが可能となる。
乳化剤供給管３７の基端側には乳化剤を貯留する乳化剤貯留槽５１が設けられ、乳化剤供給管３７の途中には乳化剤貯留槽５１内の乳化剤を移送する移送ポンプ５３と、乳化剤の流量を計測する流量計５５が設けられている。
【００２５】
攪拌装置３１としては、種々のものを適用可能である。もっとも、エマルジョン燃料を連続的に燃焼する産業廃棄物焼却炉においては、エマルジョン燃料を連続的に製造できるものが好ましい。
エマルジョン燃料を連続的に製造可能な攪拌装置３１としては、例えば図６に示すように、燃料油、添加水、乳化剤の混液を混液供給管３６を介して攪拌容器７１に供給して第１の旋回流７３を形成する噴射ノズル７５と、第１の旋回流７３の旋回径よりも小径の第２の旋回流７７を第１の旋回流７３の下方に形成する攪拌翼７９と、を備えてなるものが好ましい。
【００２６】
攪拌容器７１は、略円筒形の容器本体部８１と、その上方に形成された上方に向って縮径する縮径ノズル部８３と、容器本体部８１の下方に形成された縮径部８５から構成される。
縮径ノズル部８３は、上方に向って延びる内側に凸の滑らかな曲面で構成され、その上端部が液体（エマルジョン燃料又はエマルジョン化される前の混液等）の出口になっている。
縮径ノズル部８３の出口側には制御弁８７が設けられ、縮径ノズル部８３から排出される液体をエマルジョン燃料供給管２３側または噴射ノズル７５に戻す戻り配管９１側に適宜振り分ける。
【００２７】
噴射ノズル７５は、図６のＤ−Ｄ断面図である図７に示すように、容器本体部８１の上部周壁に、該噴射ノズル７５から噴射される液体によって容器本体内の液体に旋回流が形成できるように設置されている。具体的には、噴射ノズル７５は、噴射ノズル７５から噴射される液体の噴射方向が、攪拌容器内径Ｄ２の０．７〜０．９倍の径ｄ１の同心円９３の接線方向に向くように設置されている。このように設置された噴射ノズル７５から混液が噴射されると、攪拌容器内に液体が満たされた状態では、噴射ノズル７５からの噴射流によって攪拌容器内に第１の旋回流７３が発生する。
噴射ノズル７５から噴射される液体の噴射方向が、攪拌容器内径Ｄ２の０．７〜０．９倍の径ｄ１の同心円９３の接線方向に向くように設置すると、第１の旋回流７３の旋回平均径が攪拌容器内径Ｄ２の０．７〜０．９倍となる。
【００２８】
噴射ノズル７５に連結される混液供給管３６には制御弁９７が設置され、戻り配管９１から戻された混液、または、新たに供給される燃料油、添加水、乳化剤を含む混液が選択的に供給される。制御弁９７は図示しない制御手段によって制御される。
【００２９】
攪拌翼７９は、容器本体底部に設置され、容器本体底部の外側に設置されたモータ９５によって回転可能に設置されている。攪拌翼７９を回転させることによって容器本体下部に第２旋回流７７が発生するが、この第２旋回流７７の平均旋回径ｄ２は攪拌容器内径Ｄ２の０．１〜０．３倍であることが望ましい。
ここで、攪拌翼７９の直径ｄｆと平均旋回径ｄ２の間には、図７に示すように、ｄ２＝ｄｆ／２の関係がある。したがって、第２旋回流７７の平均旋回径を攪拌容器内径Ｄ２の０．１〜０．３倍にするには、攪拌翼７９の直径ｄｆを攪拌容器内径の０．２〜０．６倍にすればよい。
攪拌翼７９の直径ｄｆをこのような径にすることで、攪拌翼７９の負荷を軽減して消費電力を軽減でき、また、攪拌翼７９の損耗を抑制でき、メンテナンスコストを低減できる。
【００３０】
＜動作説明＞
上記のように構成された本実施の形態の動作を説明する。
まず、図６に基づいて、攪拌装置においてエマルジョン燃料の製造方法を説明する。
制御弁８７によって縮径ノズル８３の出口と戻り配管９１を連通させ、制御弁９７によって燃料油と、添加水と、乳化剤とが所定の割合で混合された混液の供給管３６と噴射ノズル７５とを連通させる。
この状態で、燃料油と、添加水と、乳化剤とが所定の割合で混合された混液を噴射ノズル７５に供給し、噴射ノズル７５から攪拌容器内に混液を噴射する。噴射ノズル７５から供給された混液が攪拌容器７１の攪拌翼７９よりも上位置にくると、モータ９５を稼動して攪拌翼７９を回転させる。このとき、攪拌翼７９の回転数は図示しない制御手段によって適宜最適値に調整する。攪拌容器内が混液で満たされた状態になると、制御弁９７を操作して混液供給経路を閉止し、戻り配管９１と噴射ノズル７５を連通させ、噴射ノズル７５、攪拌容器７１、戻り配管９１、噴射ノズル７５という循環経路を形成する。そして、混液を、循環経路内に循環させながら攪拌容器７１内で攪拌してエマルジョン化する。
【００３１】
ここで、攪拌容器７１内におけるエマルジョン化のメカニズムを図６に基づいて説明する。
噴射ノズル７５から混液が攪拌容器内に噴射されることによって、攪拌容器内の混液に第１の旋回流７３が形成される。また、攪拌翼７９を回転することによって、第１の旋回流の平均旋回径よりも小径の第２の旋回流７７が第１の旋回流の下方に形成される。
このように、第１の旋回流７３と第２の旋回流７７からなる二重旋回流が形成されることで、図５に示すように、第１の旋回流７３の外周側から攪拌容器底部へ向かうと共に、第２の旋回流７７の内側を通過して上方に向う二次流れ１０１が形成される。
【００３２】
第１の旋回流７３によって混液の攪拌がなされるが、このとき大きな液滴あるいは水を多く含む液滴のように質量の大きいものが遠心力によって外周側に移動し、これが二次流れ１０１によって下方に移動し、攪拌翼７９によって攪拌される。このとき、攪拌翼７９のせん断作用によって液滴がさらに微粒化されて再び上方に移動し、第１の旋回流７３によって攪拌される。このような攪拌容器７１内での循環により、混液は燃料油中に水滴のあるいわゆるＷ／Ｏ型エマルジョンになる。このＷ／Ｏ型エマルジョンのうち、微粒径のものは質量が小さいので、第１の旋回流７３の遠心力で周方向に移動することなく、上方の縮径ノズル側に流れる上向流に乗って排出口へと移動する。このとき、縮径ノズル８３は下流側、すなわち上方に行くに従って縮径していることから、下流側に進行するに従って液体は旋回速度を増し、せん断力が作用して微粒化が促進され乳化分散される。
【００３３】
一定時間上記のような循環を行なった後、Ｗ／Ｏ型エマルジョンが形成されたら、縮径ノズル８３の先端部の制御弁８７を噴射ポンプ側に開放する。これによって、エマルジョン化された液体が縮径ノズル８３から排出され、噴射ポンプによって産業廃棄物焼却炉の燃焼室に吹込まれる。
噴射ノズル７５からは新たな混液が供給され、第１の旋回流７３と二次流れ１０１の作用によって、微粒化されるまで攪拌容器内を循環する。そして、微粒化がされたものは、上向流に乗って縮径ノズル８３側に移動し、縮径ノズル８３によってさらに微粒化されてエマルジョン燃料供給管２３、２５に供給される。
【００３４】
エマルジョン燃料供給管２３、２５に供給されたエマルジョン燃料は、第１噴射ノズル１１，第２噴射ノズル１３から酸素含有ガスと共に噴射される。このとき、上側の第１噴射ノズル１１からの吹込みによって前述した第１旋回流１７が形成される。下側の第２噴射ノズル１３からの吹込みによって前述した第２旋回流２１が形成される。これによって、図２に示すように、攪拌容器内と同様に二重旋回流が形成され、第１旋回流側から第２旋回流側に縦方向に流れる二次流れ１８が生ずる。
【００３５】
このような気流の流れが形成されると、エマルジョン燃料の大きな液滴あるいは水を多く含む液滴のように質量の大きいものが遠心力によって外周側に移動し、これが二次流れ１８によって下方に移動し、第２旋回流２１によって攪拌されて微粒化され再び上方に移動し、第１旋回流１７によって攪拌される。このような燃焼室内での循環流により、未燃液滴や大きな液滴が微粒化され、微粒化されると熱伝達率が向上し、液滴中の水分の沸騰によるミクロ爆発が発生し、さらに微粒化されて急激に燃焼する。また、二重旋回流によって、燃焼室内に未燃焼のエマルジョン燃料液滴が滞留するため、燃料液滴中に分散している微小な水滴が合体して大きな水滴になり、ミクロ爆発によって燃料液滴が微粒化する効果がより大きくなり、燃料の燃焼が安定して行われる。
このような二重旋回流による気流の流れによって、安定的な火炎２０が生じ、第１旋回流１７と第２旋回流２１との中間部が最も高温となる。
【００３６】
二重旋回流によって、エマルジョン燃料にミクロ爆発が発生しやすくなり、エマルジョン燃料の燃焼が安定化されることに加えて、二重旋回流の攪拌作用によって、燃焼室内の未燃分と酸化剤の攪拌混合が促進され、さらに熱の循環が行われ、燃焼室内の燃焼が安定化することにより廃棄物の燃焼が局所高温を回避し、ＮＯｘ発生を抑制して行われる。
【００３７】
第２旋回流から第１旋回流にかけて火炎２０が形成されると、第１旋回流と第２旋回流の中間部が高温部となる。また、前述のように燃焼室１の上部にはボイラ水管９が設置されており、この部分には低温部が形成される。そして、これら高温部と低温部の位置が前述のように、それぞれ下側の開口端から（Ｌ／４±Ｌ／８）の範囲、上側の開放端から（Ｌ／４±Ｌ／８）の範囲にあるので、燃焼室が１／４波長管となり、その中にある気体が気柱振動を発生する。
【００３８】
この気柱振動により、燃焼排ガスが脈動し、この脈動によっても燃焼室内の攪拌混合が促進され、燃焼室１の局部燃焼が防止される。また、脈動によって第１噴射ノズル１１，第２噴射ノズル１３から噴射された燃料液滴表層の温度境界層が剥離して熱伝達が効果的に行われ、さらに燃料液滴が燃焼室内壁に付着しないため、燃料液滴が十分に加熱され、エマルジョン燃料にミクロ爆発を効果的に発生させる効果もある。
さらに、脈動によって排ガス中のダストが燃焼室１の内壁に付着するのを防止できる。また、この脈動作用によって、燃焼排ガスと燃焼室内壁との間に形成される温度境界層を剥離することができるので、ボイラ水管９への熱伝達率を高めることができる。
ボイラ水管９設置箇所を通過した排ガスは排ガス処理装置１０で処理され誘引ファン１２を介して煙突１４から大気放散される。
【００３９】
なお、図１に示す例では、ボイラ水管９を設けることにより低温部を形成しているが、この低温部は必ずしも必要ではなく、従って、上側の開放端から（Ｌ／４±Ｌ／８）の範囲にボイラ水管９を設けることも必須ではない。
また、燃焼室の全長を燃焼室内径の５〜５０倍の長さにすることにより、気柱振動を効果的に発生させることができる。
【００４０】
以上のように本実施の形態においては、エマルジョン燃料を燃焼室に二重旋回流を形成するように吹込んだので、二重旋回流によって均一な燃焼、火炎の安定化により、ＮＯｘの発生が防止できる。また、エマルジョン燃料に含まれる水分によって、燃焼室全体が低温の燃焼となるので、この意味でもＮＯｘの発生を防止できる。
【００４１】
また、上側の第１噴射ノズル１１と下側の第２噴射ノズル１３との中間位置が下側の開口端から（Ｌ／４±Ｌ／８）の範囲になるように配置したので、この部分に高温部が形成され、１／４波長管の作用によって、燃焼室内の気柱振動により脈動が生ずる。この脈動により燃焼室には温度境界層ができず、噴射ノズルから噴射された燃料液滴に熱伝達が効果的に行われ、エマルジョン燃料にミクロ爆発が効果的に発生する。
また、脈動が燃焼室内の攪拌混合を促進し、固体廃棄物の燃焼を均一化させる効果もあり、これによって局所的な高温燃焼が防止される。
【００４２】
また、本実施の形態における攪拌装置においては、攪拌容器内において噴射ノズル７５による第１の旋回流７３と攪拌翼７９による第２の旋回流７７からなる二重旋回流を発生させ、さらに二次流れ１０１を発生させて燃料油、添加水、乳化剤の攪拌を行なうようにしたので、攪拌翼のみによって攪拌する場合に比較して液滴の微粒化が促進されて乳化分散されるので、攪拌翼を小型化できトルクを小さくできることからその電力消費量を低減できる。また、トルク軽減により、攪拌翼の損耗を抑制でき、メンテナンスのコストを低減できる。
また、上記の実施の形態においては、攪拌装置として噴射ノズルと攪拌翼を備えたものの例を示したが、静止型ミキサ、ホモジナイザ等他の方式の攪拌装置を用いてもよい。
【００４３】
なお、上記の実施の形態においては、第１噴射ノズル１１，第２噴射ノズル１３からエマルジョン燃料の霧化したものと、燃焼室１に旋回流を形成できる程度の酸素含有ガスとを共に吹込んだ例を示したが、第１噴射ノズル１１，第２噴射ノズル１３に変えて第１バーナー、第２バーナーを設置して、バーナーからエマルジョン燃料とこれを燃焼させるに十分な酸素含有ガスとを共に吹込むようにしてもよい。
【００４４】
また、上記の実施の形態では、燃焼室内に二重旋回流を形成すると共に気柱振動を発生させ、これら２つの作用によって、燃焼室内の均一燃焼、低ＮＯｘ燃焼を実現したものである。
しかし、これら２つの作用が同時に必須というわけではなく、例えば二重旋回流を燃焼室内に生じさせることのみ、あるいは気柱振動を生じさせるのみでも、エマルジョン燃料にミクロ爆発を発生させ、エマルジョン燃料の安定燃焼と、低温燃焼による低ＮＯｘ燃焼が実現できる。
【００４５】
また、燃焼室内の上流側開口端から略Ｌ／４の位置に音響学的に通気性を有する火格子を設置して、エマルジョン燃料を補助的燃料として吹込み、火格子上で廃棄物を燃焼して、１／４波長管の作用による燃焼室内の気柱振動により脈動を発生させるようにしてもよい。
【００４６】
また、上記の実施の形態においては、気柱振動を生じさせる手段として燃焼室１を１／４波長管にする例を示したが、その他の手段として、間欠的に燃焼するパルスバーナーを用いたり、バーナーへの酸素含有ガスの供給を断続して行う脈動供気バーナーを用いて、エマルジョン燃料を燃焼するようにしてもよい。パルスバーナー等を用いることで、上述した１／４波長管と同様に燃焼室内に脈動流を発生させることができ、上述した１／４波長管と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る産業廃棄物焼却炉の説明図である。
【図２】図１の一部を拡大して示す拡大図である。
【図３】１／４波長管の原理を示す図である。
【図４】図２の矢視Ａ−Ａ断面図である。
【図５】図２の矢視Ｂ−Ｂ断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る攪拌装置の説明図である。
【図７】図５の矢視Ｄ−Ｄ断面図である。
【図８】図５に示した攪拌翼と旋回流径の関係の説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  燃焼室
１１  第１噴射ノズル
１３  第２噴射ノズル
【図１】
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【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】
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【図７】
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【図８】
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