(57)【要約】【解決手段】炉壁に、横断面長方形の有底孔(11)を形成すると共に、有底孔(11)の底部から炉内に通じる連通空間(12)を形成し、先端にノズル口(13)を有する短管部(14a)とこれの基端に連なる長管部(14b)とからなるＬ字屈曲ノズル(14)を、ノズル口(13)を炉内側に向けて、短管部(14a)から有底孔(11)内に差し込んだ後、同ノズル(14)を炉内側へ移動させて、短管部(14a)を連通空間(12)内に通し、Ｌ字屈曲ノズル(14)の基端部にこれを所定角度で正逆反転させるモータを設け、連通空間(12)は、上記正逆反転により短管部(14a)が長管部(14b)を中心に揺動可能なように断面三角形空間からなる、角度可変ガス吹込み装置である。【効果】一次燃焼室内のごみの燃焼状況に応じて、炉内へ供給される再循環排ガスもしくは外部空気の吹込み角度を適宜変更できるので、一次燃焼室内のごみの燃焼位置が変化した場合でも、ごみの燃焼によって生じた排出ガスの挙動を自動的に制御できる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉壁に、横断面長方形の有底孔（１１）を形成すると共に、有底孔（１１）の底部から炉内に通じる連通空間（１２）を形成し、先端にノズル口（１３）を有する短管部（１４ａ）とこれの基端に連なる長管部（１４ｂ）とからなるＬ字屈曲ノズル（１４）を、ノズル口（１３）を炉内側に向けて、短管部（１４ａ）から有底孔（１１）内に差し込んだ後、同ノズル（１４）を炉内側へ移動させて、短管部（１４ａ）を連通空間（１２）内に通し、Ｌ字屈曲ノズル（１４）の基端部にこれを所定角度で正逆反転させるモータを設け、連通空間（１２）は、上記正逆反転により短管部（１４ａ）が長管部（１４ｂ）を中心に揺動可能なように断面三角形空間からなることを特徴とする、角度可変ガス吹込み装置。
【請求項２】
炉壁に、横断面長方形の有底孔（２１）を形成すると共に、有底孔（２１）の底部から炉内に通じる連通空間（２２）を形成し、先端にノズル口（１３）を有する短管部（１４ａ）とこれの基端に連なる長管部（１４ｂ）とからなるＬ字屈曲ノズル（１４）を、短管部（１４ａ）から有底孔（２１）内に差し込んだ後、ノズル口（１３）が炉内を向くように短管部（１４ａ）の向きを連通空間（２２）内で変え、Ｌ字屈曲ノズル（１４）の基端部にこれを所定角度で正逆反転させるモータを設け、連通空間（２２）は、ノズル口（１３）を炉内に向けるための変向用空間部（２２ａ）と、これに連なり且つ上記正逆反転により短管部（１４ａ）が長管部（１４ｂ）を中心に揺動できるように断面三角形の空間部（２２ｂ）とを少なくとも含むことを特徴とする、角度可変ガス吹込み装置。
【請求項３】
該モータは、炉内の焼却温度、ＮＯｘ濃度、Ｏ２濃度、ＣＯ濃度および／またはＮＨ３濃度の計測値に従って、自動制御されることを特徴とする、請求項１または２記載の角度可変ガス吹込み装置。
【請求項４】
連通空間（１２）（２２）の後端外周縁と短管部（１４ａ）の後端部との間隙をシールする球状ないし半球状シール材（３１）（３２）または湾曲板状シール材（３３）（３４）を、球面または曲面を炉内に向けた状態で、短管部（１４ａ）の後端部に設けることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の角度可変ガス吹込み装置。
【請求項５】
連通空間（１２）（２２）の外周縁と短管部（１４ａ）との間隙をシールするパージガスを有底孔（１１）内へ導くガス導管（１９）を備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の角度可変ガス吹込み装置。
【請求項６】
炉壁は、焼却炉（１）の一次燃焼室（２）または二次燃焼室（３）の炉壁であり、Ｌ字屈曲ノズル（１４）は、焼却炉（１）の二次燃焼室（３）から直接またはバグフィルタを介して排出された排気ガス、もしくは外部空気を炉内に吹込むものであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の角度可変ガス吹込み装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえばごみ焼却炉において、ガス吹込み角度を適宜変更するために用いられる角度可変ガス吹込み装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一次燃焼室の底部に傾斜型または水平型の複数の火格子を設け、火格子の下側から燃焼用の一次空気を供給して一次燃焼室内にてごみの燃焼を行い、ごみの燃焼によって生じたガスをさらに一次燃焼室の上部に設けた二次燃焼室へ送り、この二次燃焼室に二次空気を供給しここで二次燃焼を行うごみ焼却炉が従来から知られている。
【０００３】
出願人は、先に、このような構成のごみ焼却炉において、焼却炉から排出されかつ冷却された排ガスを火格子よりも上部に循環送入する方法を提案した（特許文献１）。この方法によれば、一次燃焼室内に送入される排ガスを燃焼火炎に当てることで、燃焼火炎を直接冷却でき、しかも燃焼ガスの混合・攪拌効果を高めてガス中の未燃分を完全燃焼させることができるので、炉出口における排気ガス温度を所定の温度範囲内に調節することができると共に窒素酸化物の発生を効果的に抑制でき、加えて火格子等を腐食させる恐れがない。
【０００４】
出願人は、また、燃焼炉の前部炉壁に配置されて乾燥ゾーン側から発炎燃焼ゾーン側に燃焼排ガスを送入するノズルを除け、燃焼炉の後部炉壁に配置されて燃焼ゾ−ン側から発炎燃焼ゾーン側に燃焼排ガスを送入するノズルを設け、これらのノズルから発炎燃焼ゾーン火炎の中心部をめがけて燃焼排ガスを送入する方法を提案した（特許文献２）。この方法によると、火炎中の熱ガス温度や酸素濃度が低下するために、火炎温度が低下し、火炎部空間が広がる。この結果、高発熱量燃料焼却時の炉床や炉壁へのクリンカ付着および炉床炉壁の損傷が防止できると共に、火炎温度の低下に伴い、ＮＯｘの発生を抑えることができる。
【０００５】
出願人は、さらに、焼却炉の二次燃焼室から排出された排気ガスを炉壁の特定位置から炉内へ再循環すれば、再循環排ガスの吹出し部付近の圧力が周囲の圧力に比べて低くなるため、吹出す再循環排ガスにごみ層からの燃焼排ガスが引き寄せられ、その結果、一次燃焼室全体を燃焼空間として有効に活用することができることを見いだし、再循環排ガスの供給位置および供給方向について種々検討した上、再循環排ガスの適切な供給位置および供給方向について特許出願した（特許文献３）。この方法によれば、焼却炉全体の温度分布が均一化され、局所的な高温場がなくなることにより、ＮＯｘ排出量が低減する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５９−４４５１３号公報
【特許文献２】特公平５−３１０４５号公報
【特許文献３】国際公開第２０１３／１４７０３０号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、一次燃焼室中のごみの燃焼位置は、搬入されるごみの組成等により変動するものであり、ごみの燃焼位置が乾燥段側に移動した場合には、乾燥段の天井に引き寄せられる排出ガス量が増え、二次燃焼室出口のＣＯやＮＨ３の濃度が高くなる。逆に、ごみの燃焼位置が後燃焼段側に移動した場合には、排出ガスはほとんど後壁側に引き寄せられるため、ＮＯ濃度が高くなる。
【０００８】
また、上記先行技術では、吹込みノズルの吹込み角度を適宜変更させることができないため、ごみの燃焼によって生じた排出ガスの挙動を制御することができないという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、二次燃焼室から直接またはバグフィルタを介して排出された排気ガス（この排気ガスを以降「再循環排ガス」という）、もしくは外部空気を炉内へ送入する際に、一次燃焼室内のごみの燃焼位置が変動しても、一次燃焼室内のごみの燃焼状況に応じて再循環排ガスもしくは外部空気の吹込み角度を適宜変更することで、ごみの燃焼によって生じた排出ガスの挙動を制御し、ＮＯｘ排出量を安定的に低減することができる、角度可変ガス吹込み装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１のものは、炉壁に、横断面長方形の有底孔（１１）を形成すると共に、有底孔（１１）の底部から炉内に通じる連通空間（１２）を形成し、先端にノズル口（１３）を有する短管部（１４ａ）とこれの基端に連なる長管部（１４ｂ）とからなるＬ字屈曲ノズル（１４）を、ノズル口（１３）を炉内側に向けて、短管部（１４ａ）から有底孔（１１）内に差し込んだ後、同ノズル（１４）を炉内側へ移動させて、短管部（１４ａ）を連通空間（１２）内に通し、Ｌ字屈曲ノズル（１４）の基端部にこれを所定角度で正逆反転させるモータを設け、連通空間（１２）は、上記正逆反転により短管部（１４ａ）が長管部（１４ｂ）を中心に揺動可能なように断面三角形空間からなることを特徴とする、角度可変ガス吹込み装置である。
【００１１】
本発明の第２のものは、炉壁に、横断面長方形の有底孔（２１）を形成すると共に、有底孔（２１）の底部から炉内に通じる連通空間（２２）を形成し、先端にノズル口（１３）を有する短管部（１４ａ）とこれの基端に連なる長管部（１４ｂ）とからなるＬ字屈曲ノズル（１４）を、短管部（１４ａ）から有底孔（２１）内に差し込んだ後、ノズル口（１３）が炉内を向くように短管部（１４ａ）の向きを連通空間（２２）内で変え、Ｌ字屈曲ノズル（１４）の基端部にこれを所定角度で正逆反転させるモータを設け、連通空間（２２）は、ノズル口（１３）を炉内に向けるための変向用空間部（２２ａ）と、これに連なり且つ上記正逆反転により短管部（１４ａ）が長管部（１４ｂ）を中心に揺動できるように断面三角形の空間部（２２ｂ）とを少なくとも含むことを特徴とする、角度可変ガス吹込み装置である。
【００１２】
第１および第２発明において、該モータは、たとえば、炉内の焼却温度、ＮＯｘ濃度、Ｏ２濃度、ＣＯ濃度および／またはＮＨ３濃度の計測値に従って、自動制御される。
【００１３】
第１および第２発明において、連通空間（１２）（２２）の後端外周縁と短管部（１４ａ）の後端部との間隙をシールする球状ないし半球状シール材（３１）（３２）または湾曲板状シール材（３３）（３４）を、球面または曲面を炉内に向けた状態で、短管部（１４ａ）の後端部に設けることが好ましい。
【００１４】
第１および第２発明において、上記のようなシール材を設ける代わりに、連通空間（１２）（２２）の外周縁と短管部（１４ａ）との間隙をシールするパージガスを有底孔（１１）内へ導くガス導管（１９）を備えることも好ましい。
【００１５】
第１および第２発明による角度可変ガス吹込み装置は、好ましくは、焼却炉（１）の一次燃焼室（２）または二次燃焼室（３）の炉壁、より好ましいは、乾燥用の火格子（４）の位置における炉の側壁上端部、一次燃焼室（２）における乾燥用の火格子（４）の上方に位置する天井壁（７）、後燃焼用の火格子（４）の上方に位置する後燃焼段上部天井壁（９）、および／または、ごみ供給方向に対して後流側の後壁（８）に設置される。特に好ましい設置位置は、乾燥用火格子の上方の天井壁（７）と後流側の後壁（８）である。
【００１６】
本発明による角度可変ガス吹込み装置は、上記各箇所に１個または複数個設けられている。
【００１７】
本発明による角度可変ガス吹込み装置のＬ字屈曲ノズル（１４）によって、再循環排ガスまたは外部空気が炉内に吹込まれる。
【００１８】
一次燃焼室（２）内に吹込まれる再循環排ガスまたは外部空気は、炉底の火格子（４）に直接当たらないようにかつ燃焼によって生じたガスを引き寄せるように供給されることが好ましい。
【００１９】
焼却炉（１）は、一次燃焼室（２）内のごみの燃焼状況を判断するための検知手段を有する。検知手段は、たとえば、二次燃焼室（３）に設けられたＣＯ濃度検出手段、乾燥段上部天井壁（７）付近に設けられたＮＨ３濃度検出手段、二次燃焼室（３）に設けられたＮＯ濃度検出手段、乾燥段上部の温度および後燃焼乾燥段上部の温度を検出する検温手段、炉内酸素濃度を測定するＯ２濃度検出手段等である。ＮＨ３濃度検出手段としては、一次燃焼室（２）出口付近に設置したレーザ式ＮＨ３計が例示される。前記検知手段が検出した情報に基づいて本発明による角度可変ガス吹込み装置のモータを制御する制御手段が駆動され、該モータによってＬ字屈曲ノズル（１４）が所定角度で適宜正逆反転される。
【００２０】
本明細書および特許請求の範囲を通して、「長方形」とは、数学上の長方形だけでなく、略長方形、例えば、角部が断面円弧状になされているものも含むこととする。「直角」および「平行」とは、数学上の垂直、直角および平行だけでなく、略直角および略平行も含むこととする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の角度可変ガス吹込み装置によれば、一次燃焼室内のごみの燃焼状況に応じて、炉内へ供給される再循環排ガスもしくは外部空気の吹込み角度を適宜変更できるので、一次燃焼室内のごみの燃焼位置が変化した場合であっても、ごみの燃焼によって生じた排出ガスの挙動を自動的に制御することができる。また、乾燥段側壁上端部および後壁からの再循環排ガスの流量配分変更と組み合わせることで、さらに制御範囲を拡張することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】都市ごみ等のごみを焼却するための焼却炉の概略構成を示す垂直断面図である。
【図２】第１発明に合致する実施例１を示す角度可変ガス吹込み装置の断面図である。
【図３】ノズルの角度可変状態を示す図２中のIII-III線に沿う断面図である。
【図４】第２発明に合致する実施例２を示す、図３に相当する断面図である。
【図５】（ａ）は連通空間におけるシール状態を示す断面図、（ｂ）はそのシール材を示す斜視である。
【図６】（ａ）は連通空間における他のシール状態を示す断面図、（ｂ）はそのシール材を示す斜視である。
【図７】（ａ）（ｂ）は連通空間におけるさらに別のシール状態をそれぞれ示す斜視図である。
【図８】第１発明に合致する実施例２を示す、図３に相当する断面図である。
【図９】第２発明に合致する実施例４を示す、図４に相当する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
始めに、都市ごみ等のごみを焼却するための焼却炉の構造を図１に基づいて説明する。
【００２４】
焼却炉（１）は、一次空気が供給される下部の一次燃焼室（２）と、二次空気が供給される上部の二次燃焼室（３）とが連通した型式のものである。
【００２５】
一次燃焼室（２）の底部には、複数の火格子（４）が設置されている。一次燃焼室（２）内には、投入ホッパ（５）を介して焼却処理すべきごみが搬入される。したがって、図１において、一次燃焼室（２）の左側は、焼却処理すべきごみが供給される側であり、炉内左側の火格子（４）は乾燥用の火格子として機能する。
【００２６】
各火格子（４）には、送風機（６）を介してその下方から燃焼用一次空気が供給され、二次燃焼室（３）には、同室内において二次燃焼を行うための二次空気が供給される（供給ラインの図示省略）。
【００２７】
一次燃焼室（２）の上方において、乾燥用の左側の火格子（４）の上方に位置する乾燥段上部天井壁（７）と後燃焼用の右側の火格子（４）の上方に位置する後燃焼段上部天井壁（９）との間に形成された開口が二次燃焼室（３）への入口となっている。
【００２８】
次に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
【実施例１】
【００２９】
第１発明に合致する実施例を図１から図３に基づいて説明する。
【００３０】
焼却炉（１）の乾燥段に位置する側壁上端部に、横断面長方形の有底孔（１１）が形成されると共に、有底孔（１１）の底部から炉内に通じる連通空間（１２）が形成されている。有底孔（１１）は、後述するＬ字屈曲ノズル（１４）を通すに必要な短辺と長辺からなる横断面長方形を有し、長方形の長辺方向が炉内面に対し直角をなすように形成されている。
【００３１】
先端にノズル口（１３）を有する短管部（１４ａ）とこれの基端に連なる長管部（１４ｂ）とからなるＬ字屈曲ノズル（１４）が、ノズル口（１３）を炉内向きにした短管部（１４ａ）から有底孔（１１）内に差し込まれ、その後、炉内方向へ移動されて、短管部（１４ａ）が連通空間（１２）内に通される。
【００３２】
連通空間（１２）は、図３に示すように、炉内方向に徐々に拡大した断面略正三角形の形状を有し、連通空間（１２）に通されたＬ字屈曲ノズル（１４）の短管部（１４ａ）が、後述するモータによって所定角度で正逆反転できるように形成されている。
【００３３】
Ｌ字屈曲ノズル（１４）の基端部は、炉壁外側面に固定された支持部材（１５）によって回動自在に支えられ、Ｌ字屈曲ノズル（１４）の基端部と支持部材（１５）の間隙は同基端部に巻回状に設けられた非結晶質セラミックファイバー（イソウール：登録商標）製のロープ（１６）などによってシールされている。ロープ（１６）は押え部材（１７）で保持されている。
【００３４】
Ｌ字屈曲ノズル（１４）の基端部には、これを所定角度で正逆反転させるモータ（図示省略）が設けられている。
【００３５】
該モータは、炉内の焼却温度、ＮＯｘ濃度、Ｏ２濃度、ＣＯ濃度および／またはＮＨ３濃度を図１中の計測器（１８）によって計測して得られた計測値に従って正回転または逆回転が適宜自動制御される。
【００３６】
Ｌ字屈曲ノズル（１４）の短管部（１４ａ）の後端部には、図６（ｂ）に示すように、中央に貫通孔を有する若干湾曲した板状シール材（３３）が嵌め被せられ、図６（ａ）に示すように、連通空間（１２）の周縁の後端面に圧接されている。この板状シール材（３３）によってＬ字屈曲ノズル（１４）の短管部（１４ａ）と連通空間（１２）の間の隙間がシールされている。板状シール材（３３）の代わりに、図５（ａ）（ｂ）に示す球状のシール材（３１）、図７（ａ）に示す半球状のシール部材（３２）、または図７（ｂ）に示す断面円弧状の板状シール材（３４）を用いても良い。球状のシール材（３１）、半球状のシール部材（３２）、または断面円弧状の板状シール材（３４）は、球面または曲面を炉内に向けた状態で、短管部（１４ａ）の後端部に設けられており、やはり連通空間（１２）の周縁の後端面に圧接されている。
【００３７】
これらのシール材を用いないで、支持部材（１５）の位置においてガス導管（１９）で有底孔（１１）内にパージエアを吹き込み、該隙間を炉内方向に流通させることによって隙間をシールしても良い。
【００３８】
上記構成の角度可変ガス吹込み装置を用いて、一次燃焼室内のごみの燃焼状況に応じて、炉内に供給される再循環排ガスもしくは外部空気の吹込み角度を適宜変更する。これにより、一次燃焼室内のごみの燃焼位置が変化した場合であっても、ごみの燃焼によって生じた排出ガスの挙動を自動的に制御することができる。
【実施例２】
【００３９】
この実施例は実施例１の変形例である。
【００４０】
図８において、断面長方形の有底孔（１１）は、その長方形の長辺方向が炉内面に対し直角ではなく約４５度の角度をなして、形成されている。
【００４１】
先端にノズル口（１３）を有する短管部（１４ａ）とこれの基端に連なる長管部（１４ｂ）とからなるＬ字屈曲ノズル（１４）が、ノズル口（１３）を炉内向きにした短管部（１４ａ）から有底孔（１１）内に差し込まれ、その後、炉内方向へ移動されて、短管部（１４ａ）が連通空間（１２）内に通される。
【００４２】
その他の構成は、実施例１のものと同じである。
【実施例３】
【００４３】
第２発明に合致する実施例を図４に基づいて説明する。
【００４４】
焼却炉（１）の乾燥段に位置する側壁上端部に、横断面長方形の有底孔（２１）が形成されると共に、有底孔（２１）の底部から炉内に通じる連通空間（２２）が形成されている。有底孔（２１）は、後述するＬ字屈曲ノズル（１４）を通すに必要な短辺と長辺からなる横断面長方形を有し、長方形の長辺方向が炉内面に対し平行になるように形成されている。
【００４５】
先端にノズル口（１３）を有する短管部（１４ａ）とこれの基端に連なる長管部（１４ｂ）とからなるＬ字屈曲ノズル（１４）が、ノズル口（１３）を短辺の向きにした短管部（１４ａ）から有底孔（２１）内に差し込まれ、その後、短管部（１４ａ）が長管部（１４ｂ）を軸に炉内方向に向きを変えられて、短管部（１４ａ）が連通空間（２２）内へ移される。
【００４６】
連通空間（２２）は、Ｌ字屈曲ノズル（１４）の短管部（１４ａ）が長管部（１４ｂ）を軸に炉内方向に向きを変えられるように設けられた変向用空間部（２２ａ）と、これに隣設されかつ炉内方向に徐々に拡大した断面三角形の空間部（２２ｂ）と、変向用空間部（２２ａ）の炉内側に形成された除去部（２２ｃ）とからなる。
【００４７】
その他の構成は第１実施態様と同じである。
【実施例４】
【００４８】
この実施例は実施例３の変形例である。
【００４９】
図９において、断面長方形の有底孔（２１）は、その長方形の長辺方向が炉内面に対し平行ではなく約３５度の角度をなして、形成されている。
【００５０】
先端にノズル口（１３）を有する短管部（１４ａ）とこれの基端に連なる長管部（１４ｂ）とからなるＬ字屈曲ノズル（１４）が、ノズル口（１３）を短辺の向きにした短管部（１４ａ）から有底孔（２１）内に差し込まれ、その後、短管部（１４ａ）が長管部（１４ｂ）を軸に炉内方向に向きを変えられて、短管部（１４ａ）が連通空間（２２）内へ移される。
【００５１】
その他の構成は、実施例３のものと同じである。
【符号の説明】
【００５２】
１１、２１：有底孔
１２、２２：連通空間、２２ａ：変向用空間部、２２ｂ：断面三角形の空間部
１３：ノズル口
１４：Ｌ字屈曲ノズル、１４ａ：短管部、１４ｂ：長管部
３１：球状シール材、３２：半球状シール材、３３、３４：板状シール材
１９：ガス導管
１：焼却炉、２：一次燃焼室、３：二次燃焼室
【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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【図９】
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