(57)【要約】      （修正有）【課題】燃焼室の内部容量の大きさや炉の種類に関係なく、廃棄物の完全な燃焼を達成でき、かつ、一酸化酸素やダイオキシンの発生を抑制できる焼却炉の不完全燃焼防止方法および装置を提供する。【解決手段】煙道の上流端部周辺に燃焼ガスが付与され、火炎を伝播させることにより燃焼ガス中の残留酸素を使用して燃焼する。この燃焼ガスは、０．１から０．７ＭＰａの圧力に調節されかつ排ガス量の１０分の１未満の総重量を有した高圧ガスである。この燃焼ガスは、空気噴出領域周辺の燃焼ガス流に火炎伝播を発生させる乱流エネルギを生成するように２５０ｍ／ｓの速度を超えるように燃焼室に噴射される。【選択図】図１
2008151393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室の炉壁に設けた空気供給口から燃焼用空気を供給すると同時に、当該燃焼室空間に隣接した煙道の上流端部の少なくとも２つの対向地点から、０．１から０．７ＭＰａの圧力に調節されかつ排ガス量の１０分の１未満の総重量を有しかつ２５０ｍ／ｓの速度を超えるように加速された高圧ガスを、前記煙道の断面をほぼ遮るような状態で噴射し、この高圧ガスにより、空気噴出領域周辺の燃焼ガス流中に火炎伝播を発生させる乱流エネルギを生成することを特徴とする焼却炉の不完全燃焼防止方法。
【請求項２】
燃焼室の炉壁に設けた空気供給口から燃焼用空気を供給すると同時に、当該燃焼室空間に隣接した煙道の上流端部の少なくとも２つの対向地点に噴射ノズル部を設け、前記ノズル部には、高圧ガスが噴出する主ノズル部と、前記主ノズル部の周りに構成された副ノズル部とが配設され、前記主ノズル部からは、０．１ＭＰａから０．７ＭＰａへ加圧されかつ焼却炉からの排ガス量の１０分の１以下の総重量を有した高圧ガスが、煙道の断面をほぼ遮るような状態で２５０ｍ／ｓに加速された速度で噴出され、さらに前記副ノズル部からは、主経路から噴射されるガスよりも少量のガスが、前記主ノズル部の上部から噴出する高圧の流れに基づいて前記副ノズル部の上部周りに発生した圧力または負圧の下で噴出され、かつ、これらの高圧ガスによって、空気噴出領域周辺の燃焼ガス流中に火炎伝播を発生させる乱流エネルギを生成することを特徴とする焼却炉の不完全燃焼防止方法。
【請求項３】
前記高圧ガスは前記焼却炉内の燃焼による熱を利用して加温された空気であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の焼却炉の不完全燃焼防止方法。
【請求項４】
前記高圧空気の複数の群の前記噴射地点は煙道の長手方向に延び、複数の段を形成することを特徴とする請求項２記載の焼却炉の不完全燃焼防止方法。
【請求項５】
前記高圧ガスは複数の地点から前記煙道内にらせん状に噴射されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の焼却炉の不完全燃焼防止方法。
【請求項６】
燃焼室空間に燃焼用空気を供給する空気供給口と、
複数の噴射ノズル部と、
管路により前記噴射ノズル部に接続されたコンプレッサと、を備え、
前記噴射ノズル部は、煙道の上流側面開口端に配置された炉壁面に互いに対向する少なくとも２つの地点に固定されかつ高圧ガスの噴射口を有し、
前記噴射ノズル部は、０．１から０．７ＭＰａの圧力に調節されかつ排ガス量の１０分の１未満の総重量を有しかつ２５０ｍ／ｓの速度を超えるように加速された高圧ガスを、前記煙道の断面をほぼ遮るような状態で噴射し、
前記高圧ガス流は、噴射領域周辺の燃焼ガス流に火炎を伝播させるように乱流エネルギを生成することを特徴とする焼却炉の不完全燃焼防止装置。
【請求項７】
燃焼室空間に燃焼用空気を供給する空気供給口と、
複数の噴射ノズル部と、
管路により前記噴射ノズル部に接続されたコンプレッサと、を備え、
前記噴射ノズル部は、炉壁面に互いに対向する少なくとも２つの地点に固定され、少なくとも２つの位置に構成されるように煙道の上流側面開口端に配置されており、
前記噴射ノズル部は、前記高圧ガスを噴出する主ノズル部と、前記主ノズル部の周りに構成された副ノズル部と、を有し、
前記主ノズル部は、０．１から０．７ＭＰａの圧力に加圧されかつ排ガス量の１０分の１未満の総重量を有しかつ２５０ｍ／ｓの速度を超えるように加速された高圧ガスを、前記煙道の断面をほぼ遮るような状態で噴射し、
前記副ノズル部は、高圧空気が前記主ノズル部の上部から噴出されるときに、前記副ノズル部の上部の隣接空間に発生した負圧により、前記主ノズル部から噴出する空気よりも少量の空気を噴出することを特徴とする焼却炉の不完全燃焼防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼時に一酸化炭素（ＣＯ）やダイオキシンの発生を防止し、かつ、炉内の廃棄物を完全に焼却する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼却炉は、焼却炉の燃焼室内に燃焼用の空気を供給するための空気供給口を備えるが、この空気供給口から供給される空気は単に燃焼用の酸素を提供するだけのものであるためにこれだけでは炉内の廃棄物の完全燃焼を行いにくく、一酸化炭素や窒素酸化物など有害物質を含む煤煙を発生させる。
【０００３】
本願の発明者は、特許文献１において、本発明に先だって以下の装置を開示した。この装置は、焼却炉の煙道の上流側端部近傍に位置する推力室内に、周面に多数の空気噴射口を有するノズルを配設し、このノズルの噴出口から空気を燃焼室内の水平方向全方位に噴射させて、熱分解ガス（未燃焼ガス）の擾乱を促進させる。その後、噴射された空気は不完全燃焼ガスの滞留時間を増加させるとともに、推力室内で火炎伝播を促進させて焼却炉内で廃棄物を完全燃焼させようとするものである。
【０００４】
加えて、前記発明者は、特許文献２において以下の発明を開示した。この発明において、回転自在なノズルを配設し、回転に伴う遠心力によって噴射空気を燃焼室内にくまなく飛散させて、熱分解ガスの擾乱を引き起こさせる。
【特許文献１】実開平７−２７１９号公報
【特許文献２】特許第３，３１２，２２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、燃焼空気の供給が不十分であると、不完全燃焼が生じ、燃焼時に生成するＣＯが増加し得る。また、燃焼空気の供給が過剰であると、燃焼温度が低下するほど、ＣＯが過剰に増加してしまう。従って、ＣＯの発生を抑制する適正な量の燃焼空気を供給しなければならない。空気の過剰な供給も、却ってＣＯの発生を促進する。
【０００６】
第２燃焼空気が燃焼空気流の流路内に供給されるときに、前記第２燃焼空気と燃焼ガスとを混合することは困難となる。従って、燃焼温度は過剰な空気によって低下し、ＣＯが容易に発生し得るだろう。
【０００７】
燃焼ガスは未燃焼酸素を含んでいる。従って、燃焼ガス中のこの残留酸素を使用して、それ自体が燃焼ガスの完全な燃焼を達成することが望ましい。このような理由から、従来の方法では、燃焼ガスの進路上に凸部を形成したり、格子状の仕切りを配置したりすることによって、燃焼ガス流に乱流を発生させ、乱流エネルギによってこの燃焼ガス中の残留酸素を燃焼させる。しかしながら、前記従来の方法が単に燃焼ガス流をある程度無秩序にさせるだけであり、燃焼ガスの流路に火炎伝播を発生させる十分な乱流現象を生じさせることはできない。
【０００８】
本発明者の前記先の発明は、前記従来の燃焼方法の問題を克服可能である。しかしながら、この発明では、コンプレッサによって０．０３〜０．５ＭＰａ（例えば）の圧力に調節された高圧空気が噴出されているだけであるので乱流エネルギを常時得ることはできないことが判明していた。さらに、回転可能なノズル構造は複雑であり、故障の原因となりやすい。
【０００９】
加えて、ノズルの外周面に多くの孔を開けることに関して、作業工程は複雑かつ困難であり、ノズルの硬度は劣化する。前記孔がノズルの先端に設けられ、多数のノズルが配設されるときに、ノズルは燃焼室や煙道内の高温環境に常時晒されるため、ノズルの品質について変態や熱変化のおそれがある。さらに、上述の発明に関して、相当な量の煤煙の発生を防ぐことはできたが、炉の種類や炉の能力の大小の違いに拘わらず、燃焼の無煙性を達成するのに十分な方法や装置ではないことが明らかであった。特に、これらは、炉内の壁周辺部分で発生する不完全燃焼を十分に防ぐことはできなかった。
【００１０】
本発明の目的の１つは、以下のような焼却炉の不完全燃焼防止方法および装置を提供することである。この方法および装置は、煙道の上流端周辺の燃焼ガスを乱流にさせ、火炎伝播により燃焼ガス内の残留酸素を使用することによって燃焼ガスを燃焼させることによって、比較的簡素な構成で一酸化酸素やダイオキシンの発生を抑制でき、燃焼室の内部容量の大きさや炉の種類に関係なく、燃焼により廃棄物の完全な燃焼を効率的に達成できる。
【００１１】
加えて、本発明のもう一つの目的は、ノズルが長期間安定して使用可能で、変態や熱変化を引き起こす熱による影響を受けにくく、炉壁周辺部分に発生する不完全燃焼を取り消すことができることを特徴とする焼却炉の不完全燃焼防止方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上述した目的や趣旨を達成するように以下の構成を有する。
【００１３】
請求項１では、燃焼室の炉壁に設けた空気供給口から燃焼用空気が供給されるとともに、当該燃焼室空間に配置された煙道上流端面の少なくとも２つの対向地点から、高圧ガスが前記煙道の断面を遮るように噴射される。この高圧ガスは、０．１から０．７ＭＰａの圧力に調節されかつ排ガス量の１０分の１未満の総重量を有しかつ２５０ｍ／ｓの速度を超えるように加速される。そして、この高圧ガス流は、噴出領域周辺の燃焼ガス流中に火炎伝播を発生させる乱流エネルギを生成する。
【００１４】
請求項２では、請求項１の方法発明を前提とし、これに用いられる噴射ノズル部が煙道の上流端部壁の少なくとも２つの対向地点に配設される。前記噴射ノズル部は、高圧ガスが噴出する主ノズル部と、前記主ノズル部の周りに構成された副ノズル部と、を有する。前記主ノズル部の上部からは、０．１ＭＰａから０．７ＭＰａへ加圧されかつ焼却炉からの排ガス量の１０分の１以下の総重量を有した高圧ガスが、煙道の断面をほぼ遮るような状態で２５０ｍ／ｓに加速された速度で噴出される。さらに前記副ノズル部からは、主経路から噴射されるガスよりも少量のガスが、前記主ノズル部の上部から噴出する高圧の流れに基づいて前記副ノズル部の上部周辺に発生した圧力または負圧を加えることで噴出される。
【００１５】
請求項６の装置は、請求項１の方法発明を実施する一装置である。本装置には、燃焼室空間に燃焼用空気を供給する空気供給口と、複数の噴射ノズル部と、管路により前記噴射ノズル部に接続されたコンプレッサと、が配設される。前記噴射ノズル部は、煙道の上流側面開口端に配置された炉壁面に互いに対向する少なくとも２つの地点に固定され、高圧ガスの噴射口を有する。前記噴射ノズル部は、０．１から０．７ＭＰａの圧力に調節されかつ排ガス量の１０分の１未満の総重量を有しかつ２５０ｍ／ｓの速度を超えるように加速された高圧ガスを、前記煙道の断面をほぼ遮るような状態で噴射する。そして、前記高圧ガス流は、噴射領域周辺の燃焼ガス流に火炎を伝播させるように乱流エネルギを生成する
請求項７の装置は、請求項１の方法発明を実施する一装置であり、請求項６の発明を前提とする。本装置には、炉壁面に互いに対向する少なくとも２つの地点に固定された噴射ノズル部が、少なくとも２つの位置に構成されるように煙道の上流側面開口端に配設される。前記噴射ノズル部は、高圧ガスを噴出する主ノズル部と、前記主ノズル部の周りに構成された副ノズル部と、を有する。前記主ノズル部は、０．１から０．７ＭＰａの圧力に加圧されかつ排ガス量の１０分の１未満の総重量を有しかつ２５０ｍ／ｓの速度を超えるように加速された高圧ガスを、前記煙道の断面をほぼ遮るような状態で噴射する。他方、前記副ノズル部は、高圧空気が前記主ノズル部の上部から噴出されるときに、前記副ノズル部の上部の隣接空間に発生した負圧により、前記主ノズル部から噴出する空気よりも少量の空気を噴出する。
【００１６】
本発明において使用される高圧ガスは、燃焼ガス流に乱流エネルギを付与するものであれば、乾燥空気に限定されない。水蒸気なども媒体として含む。なお、ここでいう「燃焼ガス」には、未燃焼ガス流や煤塵などが含まれる。また、高圧ガスは、酸素供給を目的とするものではなく、乱流エネルギを燃焼ガス流に伝えることを意図するものであるから、一次燃焼や二次燃焼に供されるほどの量を供給する必要はなく、焼却炉の排ガス量の１／１０未満程度で良い。供給についての好ましい範囲は、排ガス量の１／２０〜１／３０程度である。複数個所から噴射する場合には、その総量が同じ程度に制限される。なお、高圧ガスの圧力の好適な範囲は０．１ＭＰａ〜０．７ＭＰａ（１．０〜７．０ｋｇ／ｃｍ2）である。０．１ＭＰａ未満の圧力では一酸化炭素を低減できず、０．７ＭＰａを超えた圧力では高すぎる。例えば、ブロワにより供給された加圧空気でこのような高圧の外気を得るのは難しく、コンプレッサに依存する。前記圧力値は、焼却炉能力と煙道直径とに応じて最適な値に調整・選択される。
【００１７】
噴射速度は、高圧ガスの供給源の圧力と噴射孔の径とガス温度とによって調整される。同一圧力と同一径であってもガス温度が高ければ、その分、噴射速度は増す。２５０ｍ／ｓ以上の速度で噴射した場合、燃焼ガス流れ中に比較的大きな乱流エネルギが生まれ、そのエネルギが燃焼ガス中の残留酸素による燃焼を促進するエネルギ源となって、ＣＯの発生を抑制した燃焼が行われることが判明した。２５０ｍ／ｓ未満の場合、充分な乱流エネルギが生じにくい。噴射ガスの温度は特に限定されないが、噴射速度との関連において、一般に１００度Ｃを超えるのが望ましい。
【００１８】
噴射ガスの加温については、炉壁面に高圧ガス供給管路を固定する、あるいは燃焼経路上の排ガスの熱を利用した熱交換器を用いるなどして、燃焼経路で発生する熱を有効利用することができる。
【００１９】
乱流を起こさせるには、噴射ノズル部が煙道壁に設けられ、ノズルの前部が煙道の燃焼ガス中に晒される。ノズル外周に配設した噴射孔から、及び／または、ノズルの軸方向に穿設した小径の経路から、噴射ノズル部が指定された方向（煙道断面を遮る方向）に高圧ガスを噴射する。燃焼ガス流れに挿入されたノズルは、それ自体が燃焼ガス流れに乱流を起こさせる要因の一つとなる。
【００２０】
噴射ノズル部は、互いに対向するように煙道壁に複数設けられる。２組より多い噴射ノズルが設けられてもよく、噴射口の角度を調整することにより煙道内にらせん状に高圧ガスを噴射してもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の効果は以下のとおりである。
【００２２】
本発明は、煙道の上流に燃焼ガスを滞留させかつ同時に激しく攪拌させることができ、温度降下させることなく燃焼ガスの残留酸素を使用することによって効果的に未燃焼ガスを熱分解することができ、また、煙道に噴射される極少量の高圧ガスによって燃焼ガス中に火炎伝播させる乱流エネルギが発生するので、一酸化炭素の発生を抑制することができる。一酸化炭素量の抑制により、本発明はダイオキシンの発生も抑制できる。
【００２３】
高圧縮ガスとして空気が使用されたとしても、排ガス量に比べて極めて少量の空気が使用されるだけであり、従って燃焼温度は高くなりすぎない。
【００２４】
本発明の装置は、（如何なる可動部品を有さない）噴射ノズル部、コンプレッサ、及び管路のみからなる。従って、本発明の装置は非常に簡素でありメンテナンスも容易である。この装置は比較的に低費用で製造できる。
【００２５】
さらに、噴射ノズル部が主ノズル部と副ノズル部とを有するように本発明に構成されている場合には、煙道壁面周辺を通過する燃焼ガス流の完全燃焼に寄与するだけでなく、副ノズル部内を通過する空気流の冷却作用により可能な限り品質面における噴射ノズル部の熱疲労や熱変化の防止に寄与することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を図示した実施例に基づいて詳説する。図１は本発明の一実施例に係る方法を適用したストーカー式焼却炉の概念構成図である。図中符号１は焼却炉内の燃焼室である。燃焼用および乾燥用のストーカー２は燃焼室の底部に配設され、下方に延びている。加えて、焼却炉２は、燃焼室の一側（図１の左側）に廃棄物の投入口３を備える。燃焼室の上部空間１ａを形成する炉壁には供給口つまり孔４が多数穿設されている。供給口４は、管路を介して外部のブロワ５と接続されており、燃焼用の酸素を燃焼室上部空間１ａに低圧で供給する。
【００２７】
符号６は、燃焼ガスを燃焼室外部に導くため上部空間１と連通する煙道である。煙道６の上流側端部の側壁には高圧空気噴射用の噴射ノズル部７が懸垂されている。
【００２８】
噴射ノズル部７は、耐熱鋼、耐熱合金、セラミック等の耐熱材料からなる。図２および図３に示すように、ノズル部７に関し、その基端部７ａが、煙道の側壁に設けられた取付け孔に固定され、その先端部７ｂが煙道の上流端部の内部空間に晒される。噴射ノズル部本体には、高圧空気噴射用の小径の噴射オリフィス（例えば直径約２ｍｍ、図示せず）が多数設けられている。
【００２９】
本実施例では、噴射ノズル７部は煙道の長手方向に２列並設され（図１および図２参照）、かつ、煙道の側壁に高さ方向に４段併設されている（図１および図３参照）。そして、これらは両側壁上で互いに対向するように配設されている。各噴射ノズル部の基端は、空気供給管の上部に接続されている。
【００３０】
符号８はコンプレッサで、高圧の空気を管路を介して噴射ノズル部７に所定圧（５ｋｇ／ｃｍ2）で供給する。噴射ノズル部７から噴射される空気量は、焼却炉からの排出ガスの総重量の１０分の１以下に調節され、本実施例では、２０分の１（５％）に調節されている。
【００３１】
管路中途には、開閉バルブ９と加温手段１０とが介在される。加温手段１０は、焼却炉の燃焼熱を熱源とするものあるいは他の独立した熱源を用いるものであっても良い。圧縮空気は、加温手段１０を通過することにより、３００度Ｃ前後に加温される。加温された圧縮空気は、前記噴射ノズル部に設けられた小径通路を通過する際に約３００ｍ／ｓの速度を得て、噴射ノズル部の上部にある噴射口から勢い良く噴射される。
【００３２】
符号１１は、噴射ノズル部の取付け位置から煙道壁の下流端側に設けた温度測定センサである。このセンサは、噴射ノズル部７の前記位置より若干下流に配置された煙道の内部面の温度を検出する。
【００３３】
１２は温度測定センサ１１よりも奥に位置する煙道内に取付けられた一酸化炭素測定センサで、ここを通過するガス中に含まれている一酸化炭素の量を測定する。これらの各センサ１１，１２によって測定された値は、前記コンプレッサ８と噴射ノズル部６とを連絡する管路の中途に設けられたコントロールユニット１３の制御部（図示せず）に入力される。制御部には煤煙を発生させない燃焼状態あるいはこれに近い燃焼状態での適正温度と許容一酸化炭素量とが設定値として記録されている。この制御部は、この設定値と上記した測定値とを比較して高圧空気の噴射及び停止を行う。すなわち、通常、例えばダイオキシンの発生を防止するためには８００度Ｃ以上の高温での燃焼が必要とされることから、温度の設定値はこれ以上とすることが望ましい。また、一酸化炭素の発生量はダイオキシンの発生量に比例するといわれることから、その設定値は極力低い値に設定するのが望ましい。なお、一酸化炭素測定センサを排ガス測定センサに変更することで、排ガス中の含まれるＣＯだけでなく、Ｏ2とＣＯ2とＮＯXとＳＯ2も測定可能となる。
【００３４】
各測定センサ１１，１２の測定結果は、出力信号としてコントロールユニット１３に入力される。コントロールユニット１３は、各測定センサ１１，１２からの出力信号を解析し、必要に応じて開閉バルブ９の開度を調節して圧縮空気の供給を開始し、供給量を自動調整する。例えば一酸化酸素測定センサ１２の測定値が所定値よりも高いときには、バルブの開度を広くする。
【００３５】
本実施例では、コンプレッサ８がコントロールユニット１３からの信号によって作動し、高圧空気が噴射ノズル部全ての噴射口から噴射されるときに、高圧空気は、少量ではあるが、二重のエアカーテンでもって煙道６の上流の断面６Ａ（図２参照）をほぼ塞いでしまう。
【００３６】
従って、燃焼室の上部空間から煙道に入った燃焼ガスは、この断面６Ａにて火炎の強い擾乱を引き起こして、燃焼ガス中の未燃焼部分が長期間にわたる強い攪拌作用によって効果的に熱分解される。従って、高温でのほぼ完全な燃焼状態が達成される。
【００３７】
高圧空気流は煙道の断面６Ａを完全に包み込まないために、燃焼後のガスは高圧空気流の隙間を通って煙道の下流に案内される。
【００３８】
噴射空気量は排ガス量の約５％であり、燃焼用として供給される空気量と比べて非常に少ない。結果として、高圧空気はそれ自体は燃焼に使用されず、単にガス流を激しく擾乱させて、燃焼ガスの残留酸素を使用することによって燃焼ガス中の未燃焼ガス部分を熱分解させる作用を達成する。
【００３９】
実験例
本願の発明者は、１時間毎に１５００ｋｇの廃油を焼却する焼却炉を以下の条件にして本発明を実行した。
【００４０】
高圧空気噴射ノズル：    １６個のノズルが図１〜図３に図示された
位置に配置される。
【００４１】
高圧空気の全噴射量：    約１，１００ｍ3／ｈ
高圧空気の圧力：        ０．５ＭＰａ
高圧空気の噴射速度：    約３００ｍ／ｓｅｃ  （平均）
燃焼ガスの量：          約１７，０００Ｎｍ3／ｈ
（燃焼酸素の供給量と同量）
燃焼が開始されて炉内温度が約９００度Ｃになった時間９：１５から時間１６：４５まで、（１）一酸化炭素濃度、（２）酸素濃度、及び（３）温度、が継続
的に測定された。
【００４２】
高圧空気は、１０：２５まで本発明の所定圧力（０．０５ＭＰａ）より低い圧力で噴射された。この高圧空気は、１０：２５から１２：５５まで０．４ＭＰａの圧力で噴射され、１２：５５から１５：５０までは０．５ＭＰａの圧力で噴射され、その後、再度０．４ＭＰａの圧力で噴射される。
【００４３】
前記実験の実験結果を図３に示す。
【００４４】
一酸化炭素値は図３の瞬時値と１２％換算値とで説明される。図３の各ステップ（Ａ）〜（Ｉ）を参照することにより、以下のように結論付けられる。
【００４５】
（Ａ）９：１５〜１０：２５
炉内温度は約９００度Ｃに維持され、酸素濃度は平均で７．６３％であった。一酸化炭素濃度は最高値で１０００ｐｐｍを超え、最低値で１５０ｐｐｍであった。図示の値は広く分散している。一酸化炭素濃度値は、１２％換算値の場合に平均で３６１．２ｐｐｍであった。
【００４６】
これから、この時間においては、燃焼温度は安定しているものの燃焼品質は不安定となり、所定圧未満の圧力での空気噴射は一酸化炭素の除去にとって効果的ではないことがわかる。しかしながら、噴射される空気量は燃焼空気量の約６％前後であり、酸素濃度自体は噴射前の酸素濃度（約７．８％）から変わらなかった。
【００４７】
（Ｂ）１０：２５〜１２：５５（０．４ＭＰａで高圧空気を噴射）
炉内温度は、なお、約９００度Ｃで維持され、酸素濃度は平均で７．７５％であり、（Ａ）の段階とほぼ同じであった。一酸化炭素濃度は急激に低下して平均で２２３．４ｐｐｍになった。これは、不完全燃焼が解消していることを示している。加えて、炉内温度が低下せず、酸素濃度が変化しなかったことから、噴射空気自体が燃焼に寄与していなかったことがわかる。
【００４８】
（Ｃ）〜（Ｅ）１２：５５〜１４：２０（０．５ＭＰａで高圧空気を噴射）
炉内温度は９００度Ｃに維持され、高圧空気噴射の悪影響も生じなかった。酸素濃度は変化しておらず、（ステップＣ）で７．７３、（ステップＤ）で７．６１、（ステップＥ）で７．７４であり、平均して本来の値を示した。一酸化炭素濃度はある程度低下し、平均値で１４９．０ｐｐｍ、１２０．７ｐｐｍ、１１３．６ｐｐｍとなったが、ゆっくりとした変化であった。
【００４９】
（Ｆ）〜（Ｉ）
炉内温度は同様に９００度Ｃで維持され、高圧空気噴射による冷却等の悪影響は生じなかった。各ステップの酸素濃度は、平均でそれぞれ７．８４％、７．９３％、７．８９％であった。一酸化炭素濃度は各ステップにおいて低い値に維持され、平均で１０８．９ｐｐｍ、１０３．１ｐｐｍ、１１５．１ｐｐｍ、１１０．４ｐｐｍであり、安定した状態であった。この濃度は従来のステップのものとほとんど変わっていない。特に、ステップ（Ｉ）では、高圧空気の圧力値が０．４ＭＰａに戻されたが、一酸化酸素濃度は上昇しなかった。
【００５０】
ステップ（Ｉ）の状態から燃焼がさらに続き、一酸化炭素量が上昇するときには、ステップ（Ｂ）からステップ（Ｃ）への移行時と同じようにコントロールユニットからの信号に基づいて高圧空気の圧力を上昇させる。従って、煙道を通過する燃焼ガスにより強い擾乱が生じ、一酸化炭素量が低下することになる。
【００５１】
煤煙粒子量を測定したところ、本装置を使用しなかったときには０．０５１ｇ／ｍＮであったものが、本装置を使用したときには０．０１９ｇ／ｍＮであり、煤煙粒子は約３分の1に低下した。これは、不完全燃焼が改善されている結果であることを示している。完全燃焼した煤煙粒子の測定は、円筒濾過法（ＪＩＳ  Ｚ８８０８）に準拠して行われた。
【００５２】
上述したように、本発明は、煤煙粒子量を抑制することによって無煙焼却炉を実現することができる。
【００５３】
上述した測定結果から、極度に少量でかつ所定圧力の空気を焼却炉の煙道に噴射することにより、一酸化炭素の低下と煤煙粒子の除去とを効果的に行われる。
【００５４】
図５及び図６は、本発明の別の実施例による装置の主要部分を示す断面図である。本実施例は、燃焼室より上に縦長の煙道を備えた焼却炉に本発明を適用した場合を示す。噴射ノズル部２７は煙道２６の上流端壁に水平に固定され、図６に示すように煙道の壁面に沿って十字形をなしている。噴射口は、ノズルの前面だけでなく、ノズルの外周にも形成される。
【００５５】
本実施例によれば、多数の噴射口から噴射された高圧の空気流同士の衝突と、高圧の空気流と燃焼ガス流との衝突と、が頻繁に起こり、その結果、前述の実施例よりも幅広い方向に乱流が生ずる。
【００５６】
十字形に構成された４つの噴射ノズル部が煙道の上下２段に配設されて、上方の噴射ノズル部の位相が下方の噴射ノズルに対して４５度ずれているときには、高圧空気流同士の衝突や高圧空気流と燃焼ガス流との衝突が生ずるであろう。これらの衝突は、乱流エネルギの発生により効果的である。
【００５７】
本実施例も、先の実施例において説明した作用と同様な作用により、燃焼ガス中の一酸化炭素量と煤煙粒子量とを低減できる。
【００５８】
図７は、本発明のさらに別の実施例による噴射ノズル部を示す概略断面図である。
【００５９】
少なくとも１対の噴射ノズル部は、前記実施例と同様に、煙道の上流に配置された開口端部の壁上に対向するように取り付けられている。燃焼空気を燃焼室に供給する空気供給口が炉壁に設けられている。
【００６０】
前記噴射ノズル部は、ノズルの中心を貫通し、そこから高圧ガスが通過するように形成された主ノズル部と、主ノズル部の周りに配置された副ノズル部と、を有する。副ノズル部は、主ノズル部の円周を取り囲むように配置された場合には主ノズル部を取り囲んだ環状通路として形成されていてもよいし、主ノズル部周りの円周方向に間隔を置いた複数の小径通路として形成されていてもよい。
【００６１】
主ノズル部の後端が管路によってコンプレッサに接続されている。主ノズル部の上部から伝播した高圧ガスは、０．１ＭＰａから０．７ＭＰａ、まで加圧され、総重量にして焼却炉からの排ガス量の１０分の１以下の量に調節される。高圧ガスは、煙道の断面をほぼ遮るような状態で２５０ｍ／ｓを超える速度で噴出される。
【００６２】
他方、高圧空気が主ノズル部の上部から噴出するときに副ノズル部の上部に隣接した空間に発生した負圧によって、副ノズル部は主ノズル部から噴出される空気よりも少量の空気を噴出する。副ノズル部により噴出される空気は、焼却炉外側の外気を直接得たものでも、若干加圧した空気であってもよい。
【００６３】
主ノズル部と副ノズル部とから噴出された空気は、空気噴出領域周りを通過する燃焼ガス流中で火炎伝播を発生させるエネルギを生成し、前述の実施例と同様に未燃焼ガスの完全燃焼を達成する。
【００６４】
副ノズル部により噴射された空気は、主ノズル部の高圧空気によっては攪拌することが困難な炉の内壁に沿って通過するガス流を攪拌できるだけでなく、前記ガス流用の燃焼空気としての役目を果たすことができる。従って、副ノズル部からの空気は、未燃焼ガスの完全燃焼の達成に寄与できる。
【００６５】
さらに、副ノズル部を通過する前記空気は、噴射ノズル部の熱疲労や熱破壊を防ぐように噴射ノズル部本体を冷却することができる。
【００６６】
本発明は、ストーカー燃焼式焼却炉だけでなく、水平固定床式焼却炉や乾留ガス化焼却炉等の種々の焼却炉にも適用可能である。各焼却炉において、高圧空気の噴射ノズル部は煙道の上流側の断面をほぼ遮るようにして高圧ガスを噴射可能な位置と個数に設定される。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の一実施例に係る方法に適用されたストーカー式焼却炉の構造を概念的に説明した図である。
【図２】図１のII−II線の断面図である。
【図３】図１のIII−III線の断面図である。
【図４】図１の装置の実験結果を示す図である。
【図５】本発明の別の実施例に係る焼却炉の主要部分の垂直断面図を示す図である。
【図６】図５の平面図を示す図である。
【図７】本発明のさらに別の実施例に係る噴射ノズル部を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  燃焼室
３  投入口
４  空気供給口
５  ブロワ
６，２６  煙道
７，２７，３７  噴射ノズル部
８  コンプレッサ
１２  一酸化炭素測定用センサ
３７ａ  主ノズル部
３７ｂ  副ノズル部
【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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【外国語明細書】
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