(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般ごみ及び／又は産業廃棄物と空気を投入して可燃ガスを生成するガス化炉と、該ガス化炉からの可燃ガスと灰を含む排出物と空気を投入して前記灰を溶融する溶融炉と、該溶融炉からの排ガスを導入して燃焼した後に排出する二次燃焼室と、からなるガス化溶融システムにおいて、
前記二次燃焼室は、底壁と、該底壁から略鉛直形状を形成して絞り部の無い周壁と、前記溶融炉からの排ガスを導入及び排出する排ガス入口及び排ガス出口と、からなり、
さらに前記排ガス入口から二次燃焼室に導入された排ガスが前記底壁上を流れる噴流を形成するように前記排ガス入口を前記周壁内又は前記底壁内に設け、
前記二次燃焼室の周壁上方に排ガス出口を設け、前記排ガス入口から導入されて前記底壁上を流れる排ガスの噴流に対向する周壁上に、および周壁上の周方向に、前記底壁と前記排ガス出口との間の高さに空気投入手段を設け、
前記二次燃焼室内に前記噴流と前記周壁上の周方向の空気投入手段からの空気の混合による下降循環流を発生させ、
前記下降循環流に巻き込まれた前記周壁上の周方向の空気投入手段からの空気を、前記排ガス入口から前記二次燃焼室に導入された排ガスに混合させる
ことを特徴とするごみのガス化溶融システム。
【請求項２】
一般ごみ及び／又は産業廃棄物をガス化した後に燃焼させるガス化溶融システムの二次燃焼室において、
部分的に燃焼した排ガスを前記二次燃焼室の底壁で水平方向に噴流として導入し、
前記二次燃焼室の底壁と上部出口の略中間高さにおける二次燃焼室周壁で、前記排ガスの噴流に対向する周壁上から、および周壁上の周方向から空気を投入し、
前記二次燃焼室内に前記噴流と前記周壁上の周方向から投入される空気との混合による下降循環流を発生させ、
前記下降循環流に巻き込まれた前記周壁上の周方向の空気投入手段からの空気を、前記排ガス入口から前記二次燃焼室に導入された排ガスに混合させ、
前記空気投入の周壁は前記底壁から略鉛直形状を形成して絞り部の無い
ことを特徴とする二次燃焼室。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般ごみ、産業廃棄物等のガス化溶融システムの最終段燃焼室において、完全燃焼を促進してＣＯ等の有害物質排出を防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般ごみ（家庭から出るごみ）、産業廃棄物等を処理するガス化溶融システムの一般構成を図３に示す。
【０００３】
図３において、ガス化炉１、溶融炉２、二次燃焼室３が順に接続されている。ガス化炉１には燃料としてのごみ、空気が投入され、空気不足の状態でごみ中の可燃分と空気が反応し、ガス化された可燃ガスと、固体可燃分と灰の混合物であるチャーが生成され、溶融炉２に投入される。すなわち、ガス化炉から排出される排出物は、固体可燃物と、灰と、固体可燃物及び灰の混合物であるチャーと、からなる。
【０００４】
溶融炉２では、燃料であるガス、チャーに加え、空気が投入され、燃焼する。チャー中の灰は溶融してスラグとして排出される。溶融炉での可燃分に対する空気の割合（＝空気比）が、例えば０．８など１．０より小さい場合には可燃分は燃えきらずにＣＯなどの未燃分となり、排ガス中に含まれることになる。ただし、十分に酸素がある場合には当然ながら燃えきるため、排ガス中には未燃分は含まれないことになる。
【０００５】
一方、気体分である排ガスは二次燃焼室３に投入され、空気と混合・燃焼して完全燃焼した後、図示しない発電用ボイラ、排煙処理装置、煙突を通り大気に放出される。ここで、システムの典型的運用例として（空気比／ガス温度）を示すと、ガス化炉１出口で（０．６／１０００℃以下）、溶融炉２出口で（０．９５／１３００℃以上）、二次燃焼室出口で（１．３／１０００℃以下）である。
【０００６】
ここで、灰つまりの問題を防止するために、灰が粘着性を持つ温度域である１０００℃〜１３００℃での運用を避ける必要がある。すなわち、溶融炉２内部では迅速な燃焼により灰溶融温度１３００℃以上に昇温し、二次燃焼室３内部では低温空気投入により１０００℃以下に温度を下げる必要がある。
【０００７】
二次燃焼室３では空気と排ガスの混合を促進して、完全燃焼させ、ＣＯなどの有害物質の排出を防ぐ必要がある。図４は空気と排ガスの混合を促進した構造である。二次燃焼室３に排ガス４が導入され、断面積を縮小した絞り部に空気ポート７を設置して、排ガス４と空気ポート７からの空気とを混合する構造となっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術では、排ガスと空気の混合を促進するために絞り部を設ける。この絞り部では、部分的にガス温度が１０００℃〜１３００℃になり、燃焼室３の炉壁内部に灰が付着し堆積する。
【０００９】
このように、流路断面積が小さい絞り部において灰が堆積すると、圧力損失の上昇や、極端な場合には閉塞のため、プラントが停止するという課題がある。
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明は次のような構成、機能乃至作用を奏するものである。
一般ごみ及び／又は産業廃棄物と空気を投入して可燃ガスを生成するガス化炉と、該ガス化炉からの可燃ガスと灰を含む排出物と空気を投入して前記灰を溶融する溶融炉と、該溶融炉からの排ガスを導入して燃焼した後に排出する二次燃焼室と、からなるガス化溶融システムにおいて、
前記二次燃焼室は、底壁と、該底壁から略鉛直形状を形成して絞り部の無い周壁と、前記溶融炉からの排ガスを導入及び排出する排ガス入口及び排ガス出口と、からなり、
さらに前記排ガス入口から二次燃焼室に導入された排ガスが前記底壁上を流れる噴流を形成するように前記排ガス入口を前記周壁内又は前記底壁内に設け、
前記二次燃焼室の周壁上方に排ガス出口を設け、前記排ガス入口から導入されて前記底壁上を流れる排ガスの噴流に対向する周壁上に、および周壁上の周方向に、前記底壁と前記排ガス出口との間の高さに空気投入手段を設け、
前記二次燃焼室内に前記噴流と前記周壁上の周方向の空気投入手段からの空気の混合による下降循環流を発生させ、
前記下降循環流に巻き込まれた前記周壁上の周方向の空気投入手段からの空気を、前記排ガス入口から前記二次燃焼室に導入された排ガスに混合させるごみのガス化溶融システム。
【００１１】
また、一般ごみ及び／又は産業廃棄物をガス化した後に燃焼させるガス化溶融システムの二次燃焼室において、
部分的に燃焼した排ガスを前記二次燃焼室の底壁で水平方向に噴流として導入し、
前記二次燃焼室の底壁と上部出口の略中間高さにおける二次燃焼室周壁で、前記排ガスの噴流に対向する周壁上から、および周壁上の周方向から空気を投入し、
前記二次燃焼室内に前記噴流と前記周壁上の周方向から投入される空気との混合による下降循環流を発生させ、
前記下降循環流に巻き込まれた前記周壁上の周方向の空気投入手段からの空気を、前記排ガス入口から前記二次燃焼室に導入された排ガスに混合させ、
前記空気投入の周壁は前記底壁から略鉛直形状を形成して絞り部の無い二次燃焼室。
【００１４】
上述した構成の採用により、溶融炉から二次燃焼室へ導入された排ガスの流れは、燃焼室底部での水平方向の噴流が対向壁面で衝突し、衝突後は対向壁面に沿った上昇流となる。この対向壁面に沿った上昇ガス流部分に空気を供給することで、ガスと空気が良好に混合する。
【００１５】
一方、燃焼室底部での水平方向の噴流は周囲ガスを連行し、緩やかな下降循環流が形成される。この下降循環流によって、二次燃焼室下部での空気混合がさらに促進される。
【００１６】
このように排ガスと空気の混合が行われるので、ＣＯ等との有害物質排出が防止される。また、この混合機構では、燃焼室断面積の縮小部を用いないため、断面縮小部での灰堆積による閉塞がない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係るごみのガス化溶融システムについて図面を参照しながら以下説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係るごみガス化溶融システムにおける燃焼室の構造と空気投入経路を示す図であり、図２は本発明の第２の実施形態に係るごみガス化溶融システムにおける燃焼室の構造と空気投入経路を示す図である。
【００１８】
図１に示された二次燃焼室３は、図１に示されたガス化溶融システムを構成する一構成要素である。そして、本実施形態に係るガス化溶融システムは、一般ごみ（家庭ごみ）及び／又は産業廃棄物と空気を投入して可燃ガスを生成するガス化炉と、該ガス化炉からの可燃ガスと灰を含む排出物と空気を投入して前記灰を溶融する溶融炉と、該溶融炉からの排ガスを導入して燃焼した後に排出する二次燃焼室と、から成り立っている。また、図示していないが、二次燃焼室の出口には排熱を回収する排熱回収ボイラ等を設けている。
【００１９】
図１において、二次燃焼室３の底壁に排ガス４が水平方向の噴流として導入される。二次燃焼室の底壁と上部出口（排ガス出口）との間の適宜の高さにおける周壁の全周又は一部に周囲空気ポート６が設置されている。そして、排ガス４の導入部である排ガス入口と対向した周壁面には周囲空気ポートの内の後部空気ポート５が設置されている。即ち、二次燃焼室は、底壁と、底壁から略鉛直形状を形成する周壁と、溶融炉からの排ガスを導入及び排出する排ガス入口及び排ガス出口と、から構成されている。
【００２０】
図１に示すように、排ガス４は、水平方向の噴流として導入され、排ガス入口と対向する周壁面に衝突した後、後部の周壁面に沿った上昇流となる。後部空気ポート５からの空気はこの上昇流部分に効果的に供給されて混合される。即ち、後部周壁面に沿った大きな排ガスの流れにめがけて空気を入れ込むので排ガスと空気の混合が促進される。
【００２１】
図１に示す構成例では、排ガス入口は周壁の下部に設けられているが、この周壁下部に限らず、排ガス入口は底壁に設けても良い。即ち、底壁に排ガス入口を設け、二次燃焼室内に入口ダクトを引っ張り込んだ後に底壁上に排ガスを案内するガイド状のひさしを設ければ、図１の図示と同様に、底壁上に噴流を形成することができる。また、後部空気ポート５や周囲空気ポート６の空気投入手段は、具体的には例えば、ノズルや開口等で構成される。
【００２２】
一方、燃焼室底部の噴流はその流速によって周囲のガス（空気と排ガスとの混合ガス）を巻き込むように連行するが、この連行のため燃焼室下部では図示するように下降循環流が形成される。この下降循環流は、周囲空気ポート６から供給された空気を巻き込むことで、混合が一層促進される。
【００２３】
すなわち、下降循環流によって周囲空気ポート６から供給された空気を燃焼室下部へ巻き込み、噴流が衝突する周壁の下方部分で、下降循環流の排ガスと供給空気とが衝突・混合され、さらに上昇流部分への後部空気ポート５からの空気供給により、燃焼室の絞り部（図４に示す従来技術）を設けることなく、排ガスと空気が混合し、完全燃焼を促し、ＣＯなどの有害物質の排出を防止する。
【００２４】
また、本発明では絞り部がないので、内壁への灰の付着や堆積が多少あっても閉塞には至らない。
【００２５】
次に、本発明の第２の実施形態に係るごみガス化溶融システムにおける燃焼室を図２に示す。図２に示すように、周囲空気ポート６を斜め下向きの構造とする。この斜め下向き構造の空気ポートからの供給空気によって周囲ガスの下降循環流が更に促進され、周囲空気ポート６からの空気を燃焼室下部で巻き込み、後部の周壁で導入排ガス流れと衝突が起こり、排ガスと空気の一層の混合がなされる。
【００２６】
また、周囲空気ポート６の設置部分の燃焼室断面積を、内壁への灰の付着、堆積が影響しない程度に多少縮小させる構造とすることで、下降循環流がさらに促進される効果がある。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、溶融炉から二次燃焼室へ導入された排ガスの流れは、燃焼室底壁での水平方向の噴流、排ガス入口と対向する後部の周壁面での衝突、衝突後の周壁面に沿っての炉外への上昇流となる。この周壁面に沿った上昇する主たる排ガス流部分に空気を供給するため、排ガスと空気が良好に混合する。
【００２８】
一方、燃焼室底壁での水平方向の噴流は周囲ガスを連行し、緩やかな下降循環流が形成される。この下降循環流によって、二次燃焼室下部での空気混合がさらに促進される。
【００２９】
このように排ガスと空気の混合が行われるので、ＣＯなどの有害物質排出が防止される。また、このような混合機構では、燃焼室断面積の縮小部を用いないため、断面縮小部での灰堆積による閉塞がないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るごみガス化溶融システムにおける燃焼室と排ガス及び空気の流れを示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るごみガス化溶融システムにおける燃焼室と排ガス及び空気の流れを示す図である。
【図３】ごみガス化溶融炉の一般的な構成を示す図である。
【図４】従来技術に関する燃焼室の構造を示す図である。
【符号の説明】
１  ガス化炉
２  溶融炉
３  二次燃焼室
４  排ガス
５  後部空気ポート
６  周囲空気ポート
７  空気ポート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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