(57)【要約】【課題】ストーカ式焼却炉の炉内から引き抜いた燃焼ガスを熱交換器により冷却し、所定の温度にまで冷却した燃焼ガスを二次燃焼空気吹込位置より上流側の燃焼室内へ吹き込むようにした燃焼方式を採用したストーカ式焼却炉に於いて、熱交換器の小形化を図ると共に、燃焼室内へ吹き込む燃焼ガスの温度変動をより少なくして二次燃焼の安定化を図る。【解決手段】送風機８によりストーカ式焼却炉１から引き抜いた燃焼ガスＧ１を熱交換器７により冷却すると共に、冷却後の燃焼ガスＧ２を二次燃焼空気吹込位置Ｓよりも上流側の燃焼室Ｃ内へ吹き込むようにしたストーカ式焼却炉に於いて、前記熱交換器７の燃焼ガス入口側と燃焼ガス出口側の何れか一方又は両方の燃焼ガス中へ飽和水Ｗｓを噴霧することにより、燃焼室Ｃ内へ吹き込む燃焼ガスＧ２を冷却する。【選択図】　　　図１
2004003766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送風機によりストーカ式焼却炉から引き抜いた燃焼ガスを熱交換器により冷却すると共に、冷却後の燃焼ガスを二次燃焼空気吹込位置よりも上流側の燃焼室内へ吹き込みするようにしたストーカ式焼却炉に於いて、前記熱交換器の燃焼ガス入口側と燃焼ガス出口側の何れか一方又は両方の燃焼ガス中へ飽和水を噴霧することにより、燃焼室内へ吹き込む燃焼ガスを冷却するようにしたストーカ式焼却炉から引き抜いた燃焼ガスの冷却方法。
【請求項２】
燃焼ガス中へ噴霧する飽和水をボイラブロー水とすると共に、噴霧水量を調節することにより燃焼室内へ吹き込む燃焼ガスの温度を所望の温度に保持するようにした請求項１に記載のストーカ式焼却炉から引き抜いた燃焼ガスの冷却方法。
【請求項３】
送風機によりストーカ式焼却炉から引き抜いた燃焼ガスを冷却し、冷却後の燃焼ガスを二次燃焼空気吹込位置よりも上流側の燃焼室内へ吹き込むようにしたストーカ式焼却炉に於いて、送風機よりも上流側に設けられ、前記引き抜いた燃焼ガスを冷却する熱交換器と、熱交換器の燃焼ガス入口側と燃焼ガス出口側の何れか一方又は両方に設けた飽和水噴霧ノズルから構成したことを特徴とするストーカ式焼却炉から引き抜いた燃焼ガスの冷却装置。
【請求項４】
飽和水噴霧ノズルへ供給する飽和水量を調節する飽和水量調節装置を、熱交換器の下流側に設けた燃焼ガス温度調節計と、燃焼ガス温度調節計により開閉制御され、噴霧ノズルへ供給する飽和水量を調節する飽和水流量調節弁とから形成した請求項３に記載のストーカ式焼却炉から引き抜いた燃焼ガスの冷却装置。
【請求項５】
熱交換器の燃焼ガス入口側及び燃焼ガス出口側に夫々複数の飽和水噴霧ノズルを設けるようにした請求項３に記載のストーカ式焼却炉から引き抜いた燃焼ガスの冷却装置。
【請求項６】
飽和水をボイラブロー水とするようにした請求項３に記載のストーカ式焼却炉から引き抜いた燃焼ガスの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ごみ等の廃棄物を焼却処理するストーカ式焼却炉に於いて利用されるものであり、送風機によりストーカ式焼却炉から燃焼ガスを引き抜き、熱交換器により冷却すると共に、冷却後の燃焼ガスを二次燃焼空気吹込位置より上流側の燃焼室内へ吹き込む燃焼方式を採用したストーカ式焼却炉の燃焼ガスの冷却方法とその装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
出願人は先きに、図２に示すストーカ式焼却炉の炉内から引き抜いた燃焼ガスＧ１を熱交換器７により冷却し、冷却後の燃焼ガスＧ２を二次燃焼空気吹込位置Ｓより上流側の燃焼室Ｃ内へ吹き込むようにした構成の燃焼方式を開発し、特開２００１−２６３６３１号として公開している。尚、図２に於いて、１はストーカ式焼却炉、２は炉本体、３は廃棄物ホッパ、４はストーカ、５は給塵装置、６はホッパ、７は熱交換器、８は送風機、９は燃焼ガス吹込ノズル、１０は二次燃焼空気吹込ノズル、１１ａ・１１ｂは送風機、Ａ１は一次燃焼空気、Ａ２は二次燃焼空気、Ａ３は高温空気、Ａは冷却用空気である。
【０００３】
前記図２のストーカ式焼却炉の燃焼システムは、イ．炉内に燃焼ガスと二次燃焼空気を二回に亘って吹き込み、炉内を十分に攪拌・混合して燃焼ガスの組成分布や温度を均一にするため、未燃ガスや未燃物等を全空気比約１．３で完全燃焼させることができ、排ガス量の大幅な削減が可能となって焼却炉下流側の排ガス処理装置等の小型化が図れること、ロ．廃棄物の種類や性状に拘わらず炉内を十分に攪拌・混合できるため、未燃ガスや未燃物を完全燃焼できると共に、ＣＯやＮＯｘ、ダイオキシン類を大幅に抑制できること、ハ．ＨＣｌやＳＯｘ等の腐食性ガス濃度が低く且つダスト量の少ない後燃焼ストーカ上方の燃焼ガスを引き抜いているため、熱交換器に腐食が生じ難いこと、及びニ．熱交換器で予熱された高温空気を後燃焼ストーカの下方へ供給することにより、後燃焼ストーカ上の灰中の未燃分を効率良く燃焼させることができる等の優れた実用的効用を奏するものである。
【０００４】
しかし、前記図２のストーカ式焼却炉の燃焼システムにも▲１▼熱交換器７の小形化が図り難いこと、及び▲２▼熱交換器７の出口側の燃焼ガスＧ２の温度の変動により、燃焼室Ｃ内への燃焼ガスＧ２の吹き込み速度が変動すること等の解決すべき問題点が残されている。
【０００５】
即ち、ストーカ式焼却炉の炉内から引き抜いた燃焼ガスＧ１は約６００〜８００℃の高温であるため、高温燃焼ガスＧ１の温度を送風機７の耐熱温度（約３００℃もしくはそれ以下）にまで冷却する必要があり、熱交換器７を用いて燃焼ガスＧ１の冷却（熱回収）を行なっている。
ところが、ストーカ式焼却炉へ供給されて来るごみ質は一定でなく、時期や時間に応じて大きく変動する。その結果、ストーカ式焼却炉の燃焼状態も絶えず変動することになり、燃焼状態の変動に対応して熱交換器７の出口側の燃焼ガス温度を所望温度に保持するためには、必然的に熱交換器７の設備容量に余裕を持たす必要があり、結果として熱交換器７の大形化を招くことになる。
【０００６】
また、従前の燃焼システムに於いては、熱交換器７のみによって燃焼ガスＧ１を冷却しているため、熱交換器７の入口側の燃焼ガス温度やその吸入量の変動によって熱交換器７の出口側の燃焼ガス温度が成り行きとなる。その結果、熱交換器７の出口側の燃焼ガス温度によって燃焼室Ｃ内への燃焼ガスＧ２の実際の吹き込み速度が変動することになり、安定した燃焼室Ｃ内の攪拌・混合作用が行なわれ難くなって二次燃焼の不安定化を招くことになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従前のこの種ストーカ式焼却炉の炉内から引き抜いた燃焼ガスＧ１を冷却し、これを二次燃焼空気吹込位置Ｓより上流側の燃焼室Ｃ内へ吹き込むようにしたストーカ式焼却炉の燃焼方式における上述の如き欠点を除去し、燃焼ガスＧ１の冷却用の熱交換器７の大型化を招くことなしに常に所望温度の燃焼ガスＧ２を燃焼室Ｃ内へ吹き込むことができ、二次燃焼の安定化や送風機８の耐用年数の延伸等を可能にしたストーカ式焼却炉から引き抜いた燃焼ガスの冷却方法と、これに用いる冷却装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１の発明は、送風機によりストーカ式焼却炉から引き抜いた燃焼ガスＧ１を熱交換器７により冷却すると共に、冷却後の燃焼ガスＧ２を二次燃焼空気吹込位置Ｓよりも上流側の燃焼室Ｃ内へ吹き込むようにしたストーカ式焼却炉に於いて、前記熱交換器７の燃焼ガス入口側と燃焼ガス出口側の何れか一方又は両方の燃焼ガス中へ飽和水Ｗｓを噴霧することにより、燃焼室Ｃ内へ吹き込む燃焼ガスＧ２を冷却するようにしたことを発明の基本構成とするものである。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１の発明に於いて、燃焼ガス中へ噴霧する飽和水をボイラブロー水とすると共に、噴霧水量を調節することにより燃焼室Ｃ内へ吹き込む燃焼ガスＧ２の温度を所望の温度に保持するようにしたものである。
【００１０】
請求項３の発明は、送風機８によりストーカ式焼却炉１から引き抜いた燃焼ガスＧ１を冷却し、冷却後の燃焼ガスＧ２を二次燃焼空気吹込位置Ｓよりも上流側の燃焼室Ｃ内へ吹き込むようにしたストーカ式焼却炉に於いて、送風機８よりも上流側に設けられ、前記引き抜いた燃焼ガスＧ１を冷却する熱交換器７と、熱交換器７の燃焼ガス入口側と燃焼ガス出口側の何れか一方又は両方に設けた飽和水噴霧ノズル１２から構成したことを発明の基本構成とするものである。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項３の発明に於いて、飽和水噴霧ノズル１２へ供給する飽和水Ｗｓの量を調節する飽和水量調節装置１５を、熱交換器７の下流側に設けた燃焼ガス温度調節計１３と、燃焼ガス温度調節計１３により開閉制御され、噴霧ノズル１２へ供給する飽和水Ｗｓの量を調節する飽和水量調節弁１４とから形成するようにしたものである。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項３の発明に於いて、熱交換器７の燃焼ガス入口側及び燃焼ガス出口側に夫々複数の飽和水噴霧ノズル１２を設けるようにしたものである。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項３の発明に於いて、飽和水Ｗｓをボイラブロー水とするようにしたものである。
【００１４】
ストーカ式焼却炉１の内部から引き抜いた燃焼ガスＧ１を冷却する熱交換器７の燃焼ガス入口側と燃焼ガス出口側の何れか一方又は両方に設けた飽和水噴霧ノズル１２から所望量の飽和水Ｗｓを燃焼ガス中へ噴霧する。
ノズル１２から噴霧された飽和水Ｗｓは飽和状態下にあるため、噴霧と略同時に蒸発することになり、蒸発潜熱により燃焼ガスが所望の温度に冷却される。
冷却に必要とする飽和水Ｗｓの供給量は、熱交換器７の下流側に設けた燃焼ガス温度調節計１３からの信号により飽和水量調節弁１４の開度制御を行なうことにより制御されており、これにより所望温度に冷却された燃焼ガスＧ２が燃焼室Ｃ内へ噴出されることになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明を実施したストーカ式焼却炉の要部を示す概略縦断面図であり、図１に於いて、１はストーカ式焼却炉、２は炉本体、４はストーカ、７は熱交換器、８は送風機、９は燃焼ガス吹込ノズル、１０は二次燃焼空気吹込ノズル、１２ａ・１２ｂは飽和水噴霧ノズル、１３は燃焼ガス温度調節計、１３ａは温度検出器、１４ａ・１４ｂは飽和水量調節弁、１５は飽和水量調節装置、Ｃ１は一次燃焼室、Ｃ２は二次燃焼室、Ｃは二次燃焼空気吹込位置より下流側の燃焼室、Ｓは二次燃焼空気吹込位置、Ａ１は一次燃焼空気、Ａ２は二次燃焼空気、Ｆは冷却用媒体、Ｆ′は高温媒体、Ｇ１は冷却前の高温燃焼ガス、Ｇ２は冷却後の燃焼ガス、Ｇは燃焼排ガス、Ｗｓは飽和水である。
尚、図１に於いて、前記図２の場合と同一の部位・部材には、これと同じ参照番号を使用する。
【００１６】
図１を参照して、炉本体２の後燃焼ストーカ４ｃの上方には吸引室１６が形成されており、ここに熱交換器７が配設されている。尚、熱交換器７としてはエコノマイザ又は空気予熱器が使用されており、当該熱交換器７へ供給された冷却用媒体Ｆは、高温燃焼ガス（約６００℃〜８００℃）Ｇ１との熱交換により高温媒体Ｆ′となって流出して行く。
【００１７】
前記吸引室１６は燃焼ガス循環路１７を介して送風機８に連通されており、更に送風機８の出口側は燃焼ガス循環路１７を通して各燃焼ガス吹込ノズル９へ連通されている。
【００１８】
送風機８の運転により吸引室１６内へ吸引された炉内の高温燃焼ガスＧ１は、熱交換器７に於ける熱回収により約３００℃もしくはそれ以下の温度にまで冷却されたあと、燃焼ガス循環路１７及び送風機８を通して燃焼ガス吹込ノズル９から、二次燃焼空気吹込位置Ｓよりも上流側の燃焼室Ｃ内へ吹き込まれる。
【００１９】
尚、熱交換器７により高温燃焼ガスＧ１の温度を約３００℃もしくはそれ以下の温度にまで冷却するのは、送風機８の熱損傷、腐食、ダスト付着を考慮しているためである。
【００２０】
また、後燃焼ストーカ４ｃの上方空間の燃焼ガスＧ１は酸性ガス濃度が比較的低いため、吸引室１６に設けた熱交換器７に激しい腐食を生ずることはない。
【００２１】
更に、酸素濃度が約１５％の燃焼ガスＧ１を二次燃焼空気供給位置Ｓより上流側の燃焼室Ｃ内へ高速（約５０ｍ／ｓｅｃ）で吹き込むのは、燃焼室Ｃ内で予かじめ燃焼ガスを十分に攪拌・混合すると共に、この領域を弱還元性雰囲気にすることにより、より少ない燃焼空気でもって未燃物の完全燃焼とＣＯやダイオキシン類、ＮＯｘ等の発生を抑制するためであり、上述の如き事項は先行技術（特開２００１−２６３６３１号）に開示されているところである。
【００２２】
本願発明に於いては、前記熱交換器７の燃焼ガス入口側と燃焼ガス出口側に飽和水噴霧ノズル１２ａ・１２ｂが夫々設けられており、各飽和水噴霧ノズル１２ａ・１２ｂへは飽和水量調節弁１４ａ・１４ｂを通して飽和水Ｗｓを供給する構成としている。
【００２３】
尚、図１の実施形態では、熱交換器７の燃焼ガス入口側と燃焼ガス出口側の両方に、夫々１ケの飽和水噴霧ノズル１２ａ・１２ｂを設けているが、必要とする飽和水Ｗｓの噴霧量に応じて、飽和水噴霧ノズル１２ａ・１２ｂを複数個としてもよいし、或いは、熱交換器７の燃焼ガス入口側と燃焼ガス出口側の何れか一方のみに飽和水噴霧ノズル１２を設けるようにしてもよい。
【００２４】
前記燃焼ガスＧ２の温度検出器１３ａは送風機８の燃焼ガス入口側に位置する燃焼ガス循環路１７に設けられており、その検出信号は燃焼ガス温度調節計１３へ入力されている。
また、燃焼ガス温度調節計１３からの制御信号は飽和水量調節弁１４ａ・１４ｂへ入力されており、当該制御信号により飽和水量調節弁１４ａ・１４ｂの開度を制御することにより飽和水Ｗｓの噴霧量を調節し、熱交換器７の出口側の燃焼ガスＧ２の温度を所望の温度（約３００℃もしくはそれ以下）に保持する。
尚、本発明に於いては、前記温度検出器１３ａ、燃焼ガス温度調節計１３及び飽和水量調節弁１４ａ・１４ｂ等から飽和水量調節装置１５が構成されている。
【００２５】
前記飽和水Ｗｓの供給源は如何なる種類のものであってもよいが、本実施形態に於いては、廃熱ボイラ（図示省略）の所謂ボイラブロー水が利用されている。
即ち、ストーカ式焼却炉１には通常廃熱ボイラ（図示省略）が設けられており、且つボイラ給水はその水質を所定の範囲内に保持するため、一部を所謂ブロー水として常時系外へ排出している。この排出されたボイラブロー水は、所謂飽和水であるため、温度調節用の噴霧水としての利用に好都合である。
【００２６】
高温の燃焼ガスＧ１中へ供給された飽和水Ｗｓは、噴霧されると同時に蒸発することになり、通常の水噴霧の場合に必要とされる冷却空間（冷却容積）は不要となる。その結果、燃焼ガスＧ１の冷却系が大形化することは全く無い。
【００２７】
（実施例）
下表は、飽和水噴霧ノズル１２から飽和水Ｗｓを噴霧した場合に於ける高温燃焼ガスＧ１の冷却性能の変化を示すものであり、同一のストーカ式焼却炉に於いて、熱交換器７としてエコノマイザを使用し、当該エコノマイザへ供給する冷却用媒体Ｆの温度及び流量を同一とし、送風機８の運転条件を変えて引き抜く燃焼ガスＧ１の流量を１．４ｋｍ３Ｎ／ｈ（飽和水Ｗｓの噴霧なしの場合）及び１．８ｋｍ３Ｎ／ｈ（熱交換器７の燃焼ガス入口側へ飽和水Ｗｓとしてボイラブロー水を１００ｌ／ｈの割合で噴霧した場合）とした時の、熱交換器７の入口側燃焼ガス温度と出口側の燃焼ガス温度を夫々示すものである。
【００２８】
【表１】
2004003766.tif 000003
【００２９】
上記表１からも明らかなように、熱交換器７の燃焼ガス入口側のみへ１００ｌ／ｈの飽和水Ｗｓ（ボイラブロー水）を噴霧することにより、約１．３倍（１．８／１．４）の８７０℃〜８９０℃の高温燃焼ガスＧ１の温度を３６０℃から３００℃に低下させることが出来た。
【００３０】
【発明の効果】
本発明に於いては、熱交換器７の燃焼ガス入口側と燃焼ガス出口側の何れか一方又は両方の燃焼ガス中へ飽和水Ｗｓを噴霧し、高温燃焼ガスＧ１を冷却するようにしている。その結果、ごみ質等の変化による熱交換器７の入口側燃焼ガス温度の変動に対応するために、熱交換器７の設備容量に予かじめ余裕を見込むことが全く不要となり、熱交換器７の大幅な小形化を図ることができる。
【００３１】
また、冷却用媒体として飽和水Ｗｓを噴霧する構成としているため、冷却過程に必要とする蒸発空間が極く小さくてよく、省スペースが可能となる。
【００３２】
更に、熱交換器７の燃焼ガス入口側又は燃焼ガス出口側に飽和水噴霧ノズル１２を設けるだけでよく、大掛かりな設備工事を全く必要としない。その結果、既設のストーカ式焼却炉へも極く簡単に適用することが出来る。
本発明は上述の通り優れた実用的効用を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の要部を示す概略縦断面図である。
【図２】従前のストーカ式焼却炉の概略縦断面図である。
【符号の説明】
Ｇは燃焼排ガス、Ｇ１は高温燃焼ガス（冷却前の燃焼ガス）、Ｇ２は低温燃焼ガス（冷却後の燃焼ガス）、Ｃ１は一次燃焼室、Ｃ２は二次燃焼室、Ｃは二次燃焼空気吹込位置より下流側の燃焼室、Ｓは二次燃焼空気吹込位置、Ｗｓは飽和水、Ａ１は一次燃焼空気、Ａ２は二次燃焼空気、Ｆは冷却用媒体、Ｆ′は高温媒体、１はストーカ式焼却炉、２は炉本体、４はストーカ、７は熱交換器、８は送風機、９は燃焼ガス吹込ノズル、１０は二次燃焼空気吹込ノズル、１１ａ・１１ｂ送風機、１２ａ・１２ｂは飽和水噴霧ノズル、１３は燃焼ガス温度調節計、１３ａは温度検出器、１４ａ・１４ｂは飽和水量調節弁、１５は飽和水量調節装置、１６は吸引室、１７は燃焼ガス循環路。
【図１】
2004003766.tif 000004
【図２】
2004003766.tif 000005