(57)【要約】【課題】  廃棄物焼却炉における２次燃焼室での未燃ガスの安定した燃焼を促進すると共に、さらなる低公害化が可能な廃棄物焼却炉を提供する。【解決手段】  ２次燃焼室のボイラ水管１２の表面には耐火物１０が貼られている。そして、この耐火物１０の一部に前述の凸部１１が設けられている。このような凸部１１を設けた場合、凸部１１の上流側と下流側の内壁近傍に循環流１３が形成される。循環流１３は滞留部を形成するため、２次燃焼室の内壁から離れて流れる主流のガス１４は、図に示すように凸部１１を迂回して流れるようになり、内壁近傍を通って流れるガス流が、内壁から剥がされて２次燃焼室の中央側へ導かれる。これによって、内壁近傍のガスが高温部へ導かれ、攪拌混合されて燃焼し、未燃分が完全に燃焼する。よって、未燃分の燃焼が効率的に行われ、又、ダイオキシン類が完全に分解されるので、これらが炉外に排出されることがなくなる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次燃焼室を有する廃棄物焼却炉であって、前記２次燃焼室の内壁近傍に、循環流を形成する凹部又は凸部が設けられていることを特徴とする廃棄物焼却炉。
【請求項２】
前記凹部又は凸部が、２次燃焼開始領域を含む領域に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の廃棄物焼却炉。
【請求項３】
前記凹部又は凸部が、２次燃焼室の上流側１／２の領域を含む領域に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の廃棄物焼却炉。
【請求項４】
前記凸部が、空冷又は水冷されていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか１項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、２次燃焼室を有する廃棄物焼却炉に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
都市ごみ等の廃棄物の大部分は、廃棄物焼却炉において焼却処理される。このような目的で用いられる廃棄物焼却炉の例として、特開平２−１６６３０６号公報（特許文献１）に記載されているものを図４に示す。図４に示されるものは、二回流式ごみ焼却炉といわれものの概略断面図である。燃焼室３１の一端上部には、ごみ投入口３２が設けられ、燃焼室３１の他端上部には、ボイラに接続する２次燃焼室３３が設けられ、燃焼室３１の他端下部には、焼却灰排出口３４が設けられている。そして、燃焼室３１内には、耐火材またはボイラ水冷壁の壁構造からなる邪魔板（以下、中間天井という）３５が、ごみ投入口３２側から焼却灰排出口３４側にかけて下り勾配となるように設けられている。また、燃焼室３１の底部には、ごみ投入口３２側から焼却灰排出口３４側に向けて下り勾配となるように、乾燥火格子３６ａおよび燃焼火格子３６ｂが階段状に設置されている。
【０００３】
そして、乾燥火格子３６ａおよび燃焼火格子３６ｂの下部からは、燃焼用空気が供給される。乾燥火格子３６ａでは、ごみの乾燥と一部燃焼が行われ、燃焼用空気量を抑えることにより二次燃焼時の熱源となるＣＯ、炭化水素類等の可燃性ガスを未燃焼のまま多量に含むガス（以下未燃ガスという）が発生される。また、燃焼火格子３６ｂでは、燃焼用空気が十分に供給されて、ごみが完全燃焼され、酸素を多量に含む一次燃焼排ガス（以下一次燃焼排ガスという）が発生する。
【０００４】
中間天井３５によって形成される、燃焼室３１の天井３１ａと中間天井３５の前端部３５ａ間の隙間３７には、乾燥火格子３６ａからの未燃ガスの流れＡが、そして、焼却灰排出口３４側の側壁３４ａと中間天井３５の後端部３５ｂとの間の隙間３８には、燃焼火格子３６ｂからの一次燃焼排ガスの流れＢがそれぞれ形成される。
【０００５】
未燃ガスの流れＡと一次燃焼排ガスの流れＢは、それぞれ中間天井３５の前端部３５ａ側の隙間３７及び後端部３５ｂ側の隙間３８を通過して、煙道の入口に位置する２次燃焼室３３に流入する。２次燃焼室３３に流れ込む際に、未燃ガスの流れＡと一次燃焼排ガスの流れＢは、互いに対向流となっているので、２次燃焼室３３内で衝突する。この結果、両方のガスが混合され、２次燃焼室３３内で未燃ガスが二次燃焼され、２次燃焼室３３内が高温に保持されることにより、排ガス中のダイオキシン類が熱分解され、ダイオキシン類の発生が抑制される。なお、２次燃焼室３３で発生した熱は、廃熱ボイラ３９で回収される。
【０００６】
なお、本明細書及び請求の範囲で「２次燃焼室」というのは、未燃ガスを含んだ排ガスが、他系統から流入するエアリッチのガスと混ざり合って燃焼する空間のことであり、この例の場合は、未燃ガスの流れＡが、エアリッチの一次燃焼排ガスの流れＢと混合されて燃焼する領域である２次燃焼室３３がそれに当たる。炉の形式によっては、空気等を吹き込んで未燃ガスを燃焼させる方式のものがあり、その場合は、その燃焼空間が２次燃焼室に当たる。
【０００７】
なお、２次燃焼室の後には、廃熱ボイラ３９が設けられて廃熱の回収を行うのが普通である。又、２次燃焼室３３そのものが、廃熱ボイラの一部となっている場合が多く、厳密には２次燃焼室３３と廃熱ボイラ３９の境界が付けにくい。よって、本明細書及び請求の範囲においては、「２次燃焼室」の範囲を、前述の限定に加え、内壁に耐火物４０が設けられている範囲に限るものとする。
【０００８】
【特許文献１】特開平２−１６６３０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このような２次燃焼室において、高温燃焼を安定して行わせ、未燃分をなるべく完全に燃焼させると共に、ダイオキシン類等の有害物の排出を抑えるため、未燃分を含むガスとエアリッチなガス又は空気とを攪拌混合させるような工夫がなされている。
【００１０】
しかしながら、炉壁の近傍では炉壁との間の粘性抵抗のために流速が遅くなり、ガス流が層流となりやすい傾向がある。炉壁の近くで安定した層流が形成されると、その部分のガス温度が低下し、かつ、燃焼が促進されない。そのため、炉壁の近くを流れるガス中には、ＣＯ等の未燃成分やスス、ダイオキシン類等の有害物が残ったまま、２次燃焼室から排出される結果となる。よって、排ガス中のダイオキシン類等の有害物の排出をさらに低減させようとする場合の妨げとなる恐れがある。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、廃棄物焼却炉における２次燃焼室での未燃ガスの安定した燃焼を促進すると共に、有害物の排出をさらに抑制して、さらなる低公害化が可能な廃棄物焼却炉を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するための第１の手段は、  ２次燃焼室を有する廃棄物焼却炉であって、前記２次燃焼室の内壁近傍に、循環流を形成する凹部又は凸部が設けられていることを特徴とする廃棄物焼却炉（請求項１）である。
【００１３】
本手段においては、２次燃焼室の内壁に凹部又は凸部が設けられている（当然ではあるが両方が設けられている場合を含む）ので、凹部又は凸部の上流側と下流側で、内壁近傍に循環流が形成される。
【００１４】
循環流は滞留部を形成するため、内壁近傍を通って流れるガス流が、内壁から剥がされて２次燃焼室の中央側へ導かれる。これによって、内壁近傍のガスが高温部へ導かれ、攪拌混合されて燃焼し、未燃分が完全に燃焼するので、排ガス中のＣＯ、スス、ダイオキシン類等の有害物の発生を抑制することができる。
【００１５】
又、循環流は滞留部を形成しているため、２次燃焼室の中央部を流れる主流のガスから熱の供給を受け続けており、高温となっているので、この滞留部によって保炎された火炎が安定して形成される。これによっても、未燃分の燃焼が確実に行われる。
【００１６】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記凹部又は凸部が、２次燃焼開始領域を含む領域に設けられていることを特徴とするもの（請求項２）である。
【００１７】
本手段においては、記凹部又は凸部が、２次燃焼開始領域、すなわち２次燃焼室で２次燃焼が開始される上流領域を含む領域に設けられているので、未燃ガスを含むガスが内壁近傍を通って、燃焼されずに２次燃焼室から排出されることを確実に防ぎ、２次燃焼室での未燃ガスの安定した燃焼をより効率的に促進させることができる。
【００１８】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段であって、前記凹部又は凸部が、２次燃焼室の上流側１／２の領域を含む領域に設けられていることを特徴とするもの（請求項３）である。
【００１９】
本手段においては、記凹部又は凸部が、２次燃焼室の上流側１／２の領域を含む領域に設けられているので、未燃ガスを含むガスが内壁近傍を通って、燃焼されずに２次燃焼室から排出されることを確実に防ぎ、２次燃焼室での未燃ガスの燃焼をより効率的に促進させることができる。
【００２０】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段から第３の手段のいずれかであって、前記凸部が、空冷又は水冷されていることを特徴とするもの（請求項４）である。
【００２１】
本手段においては、形成された凸部が空冷又は水冷されているので、これらの凸部が熱により損傷することが少なくなる。又、ダストが凸部に溶着することが少なくなり、その分補修費を低減することができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば、廃棄物焼却炉における２次燃焼室での未燃ガスの安定した燃焼を促進すると共に、有害物の排出をさらに抑制して、さらなる低公害化が可能な廃棄物焼却炉を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の１例である廃棄物焼却炉の概要を示す概略断面図である。この廃棄物焼却炉も二回流式廃棄物焼却炉である。
【００２４】
燃焼室１の一端上部には、ごみ投入口２が設けられ、燃焼室１の他端上部には、２次燃焼室３が設けられ、燃焼室１の他端下部には、焼却灰排出口４が設けられている。そして、燃焼室１内には、耐火材またはボイラ水冷壁の壁構造からなる中間天井５が、ごみ投入口２側から焼却灰排出口４側にかけて下り勾配となるように設けられている。また、燃焼室１の底部には、ごみ投入口２側から焼却灰排出口４側に向けて下り勾配となるように、乾燥火格子６ａおよび燃焼火格子６ｂが階段状に設置され、乾燥火格子６ａおよび燃焼火格子６ｂの下部からは、燃焼用空気が供給される。
【００２５】
中間天井５によって、燃焼室１の天井１ａと中間天井５のごみ投入口２側である前端部５ａとの間の隙間７、すなわち中間天井の前方には、乾燥火格子６ａ及び燃焼火格子６ｂの前部からの未燃ガスの流れＡが、そして、焼却灰排出口４側の側壁４ａと中間天井５の焼却灰排出口４側である後端部５ｂとの間の隙間８、すなわち中間天井の後方には、燃焼火格子６ｂの後部からの一次燃焼排ガスの流れＢがそれぞれ形成される。
【００２６】
未燃ガスの流れＡと一次燃焼排ガスの流れＢは、それぞれ中間天井５の前方と後方から、２次燃焼室３に流入する。２次燃焼室３に流れ込む際に、未燃ガスの流れＡと一次燃焼排ガスの流れＢは対向しており、中間天井の上方の２次燃焼室３内の合流部で衝突し、混合されて二次燃焼する。燃焼した排ガスは廃熱ボイラ９により熱回収され、排ガスとして排出される。この例においても、２次燃焼室３は廃熱ボイラ９の一部であるが、前述のように、内壁に耐火物１０が設けられている部分を２次燃焼室と呼ぶことにする。
【００２７】
本実施の形態においては、２次燃焼室３の上流側に凸部１１が設けられているところが従来例と異なる部分である。この凸部１１は、２次燃焼室３で燃焼が開始される２次燃焼開始領域に設けることが好ましく、少なくとも２次燃焼室の上流側１／２の範囲、さらに好ましくは１／３の範囲に設けることが好ましい。又、凸部１１は２次燃焼室３の内壁全周に設けてもよいし、内周の一部に一つ又は複数設けてもよい。又、凸部の代わりに凹部を設けてもよく、凹部と凸部を設けてもよい。
【００２８】
図２は、凸部１１の近傍におけるガス流を模式的に示した図である。図において１２はボイラ水管であり、ボイラ水管１２の表面には耐火物１０が貼られている。そして、この耐火物１０の一部に前述の凸部１１が設けられている。なお、凸部１１の内部にはボイラ水管又は冷却空気管１１ａが設けれ、凸部１１を冷却している。
【００２９】
このような凸部１１を設けた場合、凸部１１の上流側と下流側の内壁近傍に循環流１３が形成される。循環流１３は滞留部を形成するため、２次燃焼室の内壁から離れて流れる主流のガス１４は、図に示すように凸部１１を迂回して流れるようになり、内壁近傍を通って流れるガス流が、内壁から剥がされて２次燃焼室の中央側へ導かれる。
【００３０】
これによって、内壁近傍のガスが高温部へ導かれ、攪拌混合されて燃焼し、未燃分が完全に燃焼するので、排ガス中のＣＯ、スス、ダイオキシン類等の有害物の発生を抑制することができる。
【００３１】
又、循環流１３は滞留部を形成しているため、２次燃焼室の中央部を流れる主流のガス１４から熱の供給を受け続けており、高温となっているので、この滞留部によって保炎された火炎１５が安定して形成される。よって、ＣＯ等の未燃分の燃焼が効率的に行われ、又、ダイオキシン類が完全に分解されるので、これらが炉外に排出されることがなくなる。
【００３２】
なお２次燃焼室３において炉壁に付着するダストの厚さは５０mmに達することがあるので、凸部１１の高さは、ダストで埋まらないように５０mm以上とすることが好ましい、又、100mmを超えると機械的な強度が弱くなるので100mm以下とすることが好ましい。
【００３３】
又、凸部の変形として、図３（ａ）に示すように断面Ｌ型の突起１６としてもよく、逆に図３（ｂ）に示すように凹部１７としてもよい。凹部１７とする場合には、ガス流が中央に導かれる効果は凸部の場合に比して小さいが、図に示すように循環流１３が発生しこの部分が高温となって燃焼が促進されると共に、この循環流１３の影響によりガス流が炉壁から離される効果がある程度期待できる。又、ダストが付着しにくいという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態の１例である廃棄物焼却炉の概要を示す概略断面図である。
【図２】凸部の近傍におけるガス流を模式的に示した図である。
【図３】凸部の代わりに用いられるＬ型突起と凹部を示した図である。
【図４】従来の廃棄物焼却炉の例を示す概要図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…燃焼室、１ａ…燃焼室１の天井、２…ごみ投入口、３…２次燃焼室、４…焼却灰排出口、４ａ…側壁、５…中間天井、５ａ…前端部、５ｂ…後端部、６ａ…乾燥火格子、６ｂ…燃焼火格子、７…隙間、８…隙間、９…廃熱ボイラ、１０…耐火物、１１…凸部、１１ａ…ボイラ水管又は冷却空気管、１２…ボイラ水管、１３…循環流、１４…ガス流、１５…保炎された火炎、１６…断面Ｌ型の突起、１７…凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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