(57)【要約】【課題】廃棄物焼却炉の二次燃焼室での不完全燃焼を防止する廃棄物焼却炉及び方法を提供することを課題とする。【解決手段】  廃棄物を焼却する焼却炉の燃焼室１１に連設された  二次燃焼室１２が、燃焼室１１からの排ガスを二次燃焼室１２内へ流入する排ガス流入口１３を下部側面に、二次燃焼後の排ガスを排出する排ガス排出口１９を上部に、二次燃焼用ガス吹込口２０を高さ方向で排ガス流入口１３と排ガス排出口１９の間の中間位置に、それぞれ有しており、排ガス流入口１３は、二次燃焼室１２の中心軸線に対して半径方向に偏倚した位置にあって排ガスが二次燃焼室内で水平面にて一方向の排ガス旋回流を生ずるように設けられ、二次燃焼室１２内に、排ガス旋回流を上方に向け流動案内する螺旋ガイドベーン１７が設けられ、二次燃焼用ガス吹込口２０が排ガス旋回流と同方向の向きに外部から二次燃焼室内へ二次燃焼用ガスを吹き込むように設けられている。【選択図】図２
2016194376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を焼却する焼却炉の燃焼室と、該燃焼室から可燃ガス含有の排ガスを受けてこれを燃焼する二次燃焼室を有し、該二次燃焼室が、燃焼室からの排ガスを二次燃焼室内へ流入する排ガス流入口を下部側面に、二次燃焼後の排ガスを排出する排ガス排出口を上部に、二次燃焼用ガス吹込口を高さ方向で排ガス流入口と排ガス排出口の間の中間位置に、それぞれ有している廃棄物焼却炉において、
排ガス流入口は、二次燃焼室の中心軸線に対して半径方向に偏倚した位置にあって排ガスが二次燃焼室内で水平面にて一方向の排ガス旋回流を生ずるように設けられ、
上記二次燃焼室内に、上記排ガス旋回流を上方に向け流動案内する螺旋ガイドベーンが設けられ、
二次燃焼用ガス吹込口が、上記排ガス旋回流と同方向の向きに外部から二次燃焼室内へ二次燃焼用ガスを吹き込むように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】
廃棄物を焼却する焼却炉の燃焼室と、該燃焼室から可燃ガス含有の排ガスを受けてこれを燃焼する二次燃焼室を有し、該二次燃焼室が、燃焼室からの排ガスを二次燃焼室内へ流入する排ガス流入口を下部側面に、二次燃焼後の排ガスを排出する排ガス排出口を上部に、二次燃焼用ガス吹込口を高さ方向で排ガス流入口と排ガス排出口の間の中間位置に、それぞれ有している廃棄物焼却炉において、
排ガス流入口は、二次燃焼室の中心軸線に対して半径方向に偏倚した位置にあって排ガスが二次燃焼室内で水平面にて一方向の排ガス旋回流を生ずるように設けられ、
上記二次燃焼室内に、上記排ガス旋回流を上方に向け流動案内する螺旋ガイドベーンが設けられ、
二次燃焼用ガス吹込口が、上記排ガス旋回流と逆方向の向きに外部から二次燃焼室内へ二次燃焼用ガスを吹き込むように設けられていることを特徴とする廃棄物焼却炉。
【請求項３】
二次燃焼用ガス吹込口は、二次燃焼室から排出された除塵後の排ガスの一部を再循環排ガスとして空気とともに受けて混合して二次燃焼用ガスを生成して該二次燃焼用ガスを二次燃焼室へ吹き込むようになっていることとする請求項１又は請求項２に記載の廃棄物焼却炉。
【請求項４】
廃棄物を焼却する焼却炉の燃焼室と、該燃焼室から可燃ガス含有の排ガスを受けてこれを燃焼する二次燃焼室を有し、該二次燃焼室が、燃焼室からの排ガスを二次燃焼室内へ流入する排ガス流入口を下部側面に、二次燃焼後の排ガスを排出する排ガス排出口を上部に、二次燃焼用ガス吹込口を高さ方向で排ガス流入口と排ガス排出口の間の中間位置に、それぞれ有している廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法において、
二次燃焼室の中心軸線に対して半径方向に偏倚した位置に設けられた排ガス流入口から排ガスを二次燃焼室へ流入させて該二次燃焼室内で水平面にて一方向の排ガス旋回流を生じさせ、
上記二次燃焼室内に設けられた螺旋ガイドベーンにより、上記排ガス旋回流を上方に向け流動案内し、
二次燃焼用ガス吹込口から上記排ガス旋回流と同方向の向きに外部から二次燃焼室内へ二次燃焼用ガスを吹き込むように設けられていることを特徴とする廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法。
【請求項５】
廃棄物を焼却する焼却炉の燃焼室と、該燃焼室から可燃ガス含有の排ガスを受けてこれを燃焼する二次燃焼室を有し、該二次燃焼室が、燃焼室からの排ガスを二次燃焼室内へ流入する排ガス流入口を下部側面に、二次燃焼後の排ガスを排出する排ガス排出口を上部に、二次燃焼用ガス吹込口を高さ方向で排ガス流入口と排ガス排出口の間の中間位置に、それぞれ有している廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法において、
二次燃焼室の中心軸線に対して半径方向に偏倚した位置に設けられた排ガス流入口から排ガスを二次燃焼室へ流入させて該二次燃焼室内で水平面にて一方向の排ガス旋回流を生じさせ、
上記二次燃焼室内に設けられた螺旋ガイドベーンにより、上記排ガス旋回流を上方に向け流動案内し、
二次燃焼用ガス吹込口から上記排ガス旋回流と逆方向の向きに外部から二次燃焼室内へ二次燃焼用ガスを吹き込むように設けられていることを特徴とする廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法。
【請求項６】
二次燃焼室から排出された除塵後の排ガスの一部を再循環排ガスとして空気とともに受けて混合して二次燃焼用ガスを生成して該二次燃焼用ガスを二次燃焼用ガス吹込口から二次燃焼室へ吹き込むこととする請求項４又は請求項５に記載の廃棄物焼却炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は廃棄物焼却炉及び廃棄物焼却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物を燃焼室で焼却する廃棄物焼却炉には、該燃焼室からの排ガスを受けてその熱エネルギーを回収するために該排ガスを燃焼する二次燃焼室が接続されることが多い。燃焼室から排出される排ガスには、可燃ガスが含まれており、二次燃焼室でこの可燃ガスを燃焼して高温化し、二次燃焼室から排出される高温排ガスをボイラ等で熱交換することで、熱エネルギーの回収を行う。二次燃焼室には空気を含む二次燃焼用ガスが吹き込まれ排ガスに含まれる可燃ガスを良好に燃焼させている。
【０００３】
二次燃焼室内における可燃ガスと二次燃焼用ガスとしての二次燃焼空気との混合を促進するために、二次燃焼空気が二次燃焼室内で旋回流を生じさせるように吹き込むことが、廃棄物をガス化溶融する溶融炉のための二次燃焼室として特許文献１にて提案されている。
【０００４】
この特許文献１では、二次燃焼室１０は、溶融炉からの排ガスを二次燃焼室内へ流入する排ガス流入口を下部側面に、二次燃焼後の排ガスを排出する排ガス排出口を上部に、二次燃焼空気吹込口を排ガス流入口と排ガス排出口の間の中間高さ位置に、それぞれ有していて、上記排ガス流入口が排ガスの流入により二次燃焼室内で水平面にて一方向の排ガス旋回流を生ずるように設けられ、二次燃焼空気吹込口が二次燃焼空気の吹込みにより上記排ガス旋回流とは逆方向の逆旋回空気流を水平面に生ずる複数のノズルを有している。すなわち、排ガス流入口も二次燃焼空気吹込口も、流入する排ガスそして吹き込まれる二次燃焼空気がそれぞれ炉体の鉛直方向中心線に対して偏倚した半径方向位置に流入排ガスの流量分布の中心が位置するように流量が設定されることで旋回流を生じている。二次燃焼空気吹込口は、複数のノズルからの吹込二次燃焼空気の流量を異なるように設定することで上述のごとく流量分布の中心を鉛直中心線から偏倚させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４-０１６０５３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されている二次燃焼室を廃棄物焼却炉における二次燃焼室にも適用可能であるが、廃棄物の種類や処理量が変動して焼却炉内の燃焼挙動が変動した場合、二次燃焼室内に流入する流入排ガスの流量、そして流速が変動するので、偏倚した流入排ガス流入口から流入して形成される旋回流入排ガスの流速、旋回流れの方向（旋回流の流動形態)が変動することになる。
【０００７】
流入排ガスの流速や旋回流の方向が変動すると、二次燃焼用ガス吹込みによる同方向旋回流形成と、逆方向旋回流形成による攪拌、混合作用が十分に行われないという不具合が生じ、可燃ガスの不完全燃焼が生じ、排ガス中ＣＯ濃度が増大するという問題が生じることがある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、廃棄物の種類や処理量の変動によって焼却炉の燃焼挙動が変動しても、二次燃焼室内での可燃ガスと二次燃焼用ガスとを確実に混合して不完全燃焼を防止する廃棄物焼却炉及び廃棄物焼却方法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】
【０００９】
本発明によれば、上述の課題は、廃棄物焼却炉に関しては、次の第一及び第二発明により、廃棄物焼却方法に関しては、第三及び第四発明により、それぞれ解決される。
【００１０】
［廃棄物焼却炉］
＜第一発明＞
廃棄物を焼却する焼却炉の燃焼室と、該燃焼室から可燃ガス含有の排ガスを受けてこれを燃焼する二次燃焼室を有し、該二次燃焼室が、燃焼室からの排ガスを二次燃焼室内へ流入する排ガス流入口を下部側面に、二次燃焼後の排ガスを排出する排ガス排出口を上部に、二次燃焼用ガス吹込口を高さ方向で排ガス流入口と排ガス排出口の間の中間位置に、それぞれ有している廃棄物焼却炉において、
排ガス流入口は、二次燃焼室の中心軸線に対して半径方向に偏倚した位置にあって排ガスが二次燃焼室内で水平面にて一方向の排ガス旋回流を生ずるように設けられ、
上記二次燃焼室内に、上記排ガス旋回流を上方に向け流動案内する螺旋ガイドベーンが設けられ、
二次燃焼用ガス吹込口が上記排ガス旋回流と同方向の向きに外部から二次燃焼室内へ二次燃焼用ガスを吹き込むように設けられていることを特徴とする廃棄物焼却炉。
【００１１】
＜第二発明＞
廃棄物を焼却する焼却炉の燃焼室と、該燃焼室から可燃ガス含有の排ガスを受けてこれを燃焼する二次燃焼室を有し、該二次燃焼室が、燃焼室からの排ガスを二次燃焼室内へ流入する排ガス流入口を下部側面に、二次燃焼後の排ガスを排出する排ガス排出口を上部に、二次燃焼用ガス吹込口を高さ方向で排ガス流入口と排ガス排出口の間の中間位置に、それぞれ有している廃棄物焼却炉において、
排ガス流入口は、二次燃焼室の中心軸線に対して半径方向に偏倚した位置にあって排ガスが二次燃焼室内で水平面にて一方向の排ガス旋回流を生ずるように設けられ、
上記二次燃焼室内に、上記排ガス旋回流を上方に向け流動案内する螺旋ガイドベーンが設けられ、
二次燃焼用ガス吹込口が上記排ガス旋回流と逆方向の向きに外部から二次燃焼室内へ二次燃焼用ガスを吹き込むように設けられていることを特徴とする廃棄物焼却炉。
【００１２】
第一及び第二発明において、二次燃焼用ガス吹込口は、二次燃焼室から排出された除塵後の排ガスの一部を再循環排ガスとして空気とともに受けて混合して二次燃焼用ガスを生成して該二次燃焼用ガスを二次燃焼室へ吹き込むようにすることができる。
【００１３】
［廃棄物焼却方法］
＜第三発明＞
廃棄物を焼却する焼却炉の燃焼室と、該燃焼室から可燃ガス含有の排ガスを受けてこれを燃焼する二次燃焼室を有し、該二次燃焼室が、燃焼室からの排ガスを二次燃焼室内へ流入する排ガス流入口を下部側面に、二次燃焼後の排ガスを排出する排ガス排出口を上部に、二次燃焼用ガス吹込口を高さ方向で排ガス流入口と排ガス排出口の間の中間位置に、それぞれ有している廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法において、
二次燃焼室の中心軸線に対して半径方向に偏倚した位置に設けられた排ガス流入口から排ガスを二次燃焼室へ流入させて該二次燃焼室内で水平面にて一方向の排ガス旋回流を生じさせ、
上記二次燃焼室内に設けられた螺旋ガイドベーンにより、上記排ガス旋回流を上方に向け流動案内し、
二次燃焼用ガス吹込口から上記排ガス旋回流と同方向の向きに外部から二次燃焼室内へ二次燃焼用ガスを吹き込むように設けられていることを特徴とする廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法。
【００１４】
＜第四発明＞
廃棄物を焼却する焼却炉の燃焼室と、該燃焼室から可燃ガス含有の排ガスを受けてこれを燃焼する二次燃焼室を有し、該二次燃焼室が、燃焼室からの排ガスを二次燃焼室内へ流入する排ガス流入口を下部側面に、二次燃焼後の排ガスを排出する排ガス排出口を上部に、二次燃焼用ガス吹込口を高さ方向で排ガス流入口と排ガス排出口の間の中間位置に、それぞれ有している廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法において、
二次燃焼室の中心軸線に対して半径方向に偏倚した位置に設けられた排ガス流入口から排ガスを二次燃焼室へ流入させて該二次燃焼室内で水平面にて一方向の排ガス旋回流を生じさせ、
上記二次燃焼室内に設けられた螺旋ガイドベーンにより、上記排ガス旋回流を上方に向け流動案内し、
二次燃焼用ガス吹込口から上記排ガス旋回流と逆方向の向きに外部から二次燃焼室内へ二次燃焼用ガスを吹き込むように設けられていることを特徴とする廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法。
【００１５】
第三及び第四発明において、二次燃焼室から排出された除塵後の排ガスの一部を再循環排ガスとして空気とともに受けて混合して二次燃焼用ガスを生成して該二次燃焼用ガスを二次燃焼用ガス吹込口から二次燃焼室へ吹き込むようにすることができる。
【００１６】
このような第一発明ないし第四発明においては、二次燃焼室の下部で排ガス流入口からの流入排ガスにより二次燃焼室内下部で排ガス旋回流が生じ、これが螺旋ガイドベーンに沿って旋回しながら上昇し、その上昇過程で二次燃焼用ガスが吹き込まれる。第一、第三発明では、この二次燃焼用ガスの吹込み方向が上記排ガス旋回流と同方向であり、旋回流を強めて二次燃焼用ガスの混合が十分に行われ、第二、第四発明では、二次燃焼用ガスの吹込み方向が上記排ガス旋回流と逆方向であり、二次燃焼室内での排ガス旋回流の滞在時間が増大されて、二次燃焼用ガスの混合が十分に行われる。かくして、排ガス中の可燃ガスは不完全燃焼が防止される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、以上のように、二次燃焼室の下部で排ガス流入口から二次燃焼室へ流入した排ガスが形成する排ガス旋回流が排ガス排出口へ向け上昇する過程で、螺旋ガイドベーンにより案内することで、排ガスの旋回流路が一定して形成されるので、燃焼炉での燃焼挙動が変動して流入排ガス流量、流入排ガス流速が変動しても流入排ガスの流通経路の変化がなく、二次燃焼用ガス吹込みによる流入排ガス旋回流を確実に生ずることができ、燃焼挙動の変動が生じた場合にも流入排ガスと二次燃焼用ガスとが十分にかつ確実に攪拌混合され、可燃ガスが十分に燃焼される。その際、二次燃焼用ガス吹込口から上記排ガスの旋回方向と同一方向または逆方向に二次燃焼用ガスが吹き込まれるので、さらなる効果がそれぞれ生ずる。まず、二次燃焼用ガスが流入排ガスの旋回方向と同一方向に吹き込まれる場合には、二次燃焼室内での排ガスの旋回流を強め、流入排ガスと二次燃焼用ガスとが十分に混合され、可燃ガスが十分に燃焼される結果、可燃ガスが完全に燃焼され、排ガス中のＣＯ量を抑制できる。次に、二次燃焼用ガスが流入排ガスの旋回方向と逆方向に吹き込まれる場合には、二次燃焼用ガスは流入ガス旋回流に対向することとなり、旋回する流入排ガス流は流れが乱されて流速が低下し、二次燃焼室内の滞留時間を増大させ、可燃ガスをより確実に燃焼することができ、排ガス中のＣＯ濃度を確実に抑制できる。二次燃焼室内のガス滞留時間を増大させる効果があるため、滞留時間を従来の二次燃焼室と同等とする場合には、二次燃焼室を従来より小さくでき、コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態における廃棄物焼却炉の燃焼室と、これに連設された二次燃焼室の概略形状を示す横断面図である。
【図２】図１における二次燃焼室の拡大横断面図であり、（Ａ）は一形態、（Ｂ）は他の形態を示す。
【図３】図１における二次燃焼室の拡大縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面にもとづき、本発明の一実施形態を説明する。
【００２０】
図１は、本実施形態における廃棄物焼却炉の燃焼室と、これに連設された二次燃焼室の概略形状を示す横断面図である。
【００２１】
図１において、燃焼室１１に対し、縦方向に軸線をもつ略円筒形の二次燃焼室１２がその一部で連通して設けられている。図２（Ａ）そして図３は、二次燃焼室１２のみを拡大してそれぞれ横断面図、縦断面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の変形例である。
【００２２】
二次燃焼室１２は、図１及び図２（Ａ）に見られるように、略円筒形の二次燃焼室１２の周方向の一部が燃焼室１１の側壁１１Ａの下流端（図１にて右端）位置で、かつ図３に見られるように、二次燃焼室１２の下端部が燃焼室１１に連通するように設けられている。この連通部分は、燃焼室１１から可燃ガス含有の排ガスが二次燃焼室１２へ流入させる排ガス流入口１３を形成している。該排ガス流入口１３からは二次燃焼室１２の接線上に位置する接線壁１４が延び、略円筒の筒壁１５に接続されている。したがって、上記排ガス流入口１３から二次燃焼室１２へ流入する排ガスは、軸線に対しては半径方向で偏倚して位置する上記接線壁１４に沿って筒壁１５へ向け接線方向に流れ、その結果、図２（Ａ）の例では、反時計まわりに旋回流を形成する。
【００２３】
略円筒状をなす二次燃焼室１２内には、軸線上に位置する軸体１６に対し、螺旋板をなす螺旋ガイドベーン１７が取り付けられている。本実施形態では、螺旋ガイドベーン１７は二次燃焼室１２の下端から上端までにわたり設けられていて、軸体１６に対する反時計方向まわりに巻回しながら上方へ延びている。
【００２４】
上記二次燃焼室１２の上端壁には排ガス排出口１９が形成されている。該排ガス排出口１９は、排出される排ガスを無害化する諸装置（図示せず）が管路を経て接続されている。
【００２５】
上記二次燃焼室１２の筒壁１５には、上下方向中間位置に、周方向複数位置で二次燃焼用ガスを二次燃焼室１２内へ吹き込む二次燃焼用ガス吹込口２０が設けられている。該二次燃焼用ガス吹込口２０は、ノズルあるいはスリットで形成される。該二次燃焼用ガス吹込口２０は、図２（Ａ）に見られるように、二次燃焼用ガスが流入排ガスの旋回流と同方向の流れをなすように、略円筒状の二次燃焼室の筒壁１５に対し接線方向成分をもって、吹き込まれるようになっている。二次燃焼用ガスは、例えば、二次燃焼用の空気と、無害化された後の排ガスの一部とで形成される混合ガスとして、上記二次燃焼用ガス吹込口２０から吹き込まれる。
【００２６】
二次燃焼室１２の筒壁１５の周方向複数位置に設けられている二次燃焼用ガス吹込口２０は、好ましくは、螺旋ガイドベーン１７の螺旋方向に沿って配置されており、さらに好ましくは、上下方向では、螺旋ガイドベーンのピッチ間隔の中間位置に配置される。
【００２７】
このような本実施形態装置では、燃焼室１１で生じた可燃ガス含有の排ガスが排ガス流入口１３から二次燃焼室１２へ流入すると、二次燃焼室１２の下部にて反時計まわりの旋回流を生ずる。この旋回流は、螺旋ガイドベーン１７により案内されて旋回流路を一定した状態で旋回しながら上昇する。二次燃焼用ガスが二次燃焼用ガス吹込口２０から、上記旋回流と同方向の流れをなすように吹き込まれているので、排ガスの旋回流は上昇する過程でこの二次燃焼用ガスによってその旋回が強められる。
【００２８】
燃焼炉での燃焼挙動が変動して流入排ガス流量、流入排ガス流速が変動した場合であっても、旋回する排ガスの旋回経路が螺旋ガイドベーンによって変化することがなく、さらに、二次燃焼用ガス吹込みによる流入排ガス旋回流を確実に生ずることができるので、流入排ガスと二次燃焼用ガスとが十分にかつ確実に攪拌混合された状態で、可燃ガスが十分に燃焼される結果、可燃ガスが完全に燃焼され、排ガス中のＣＯ量を抑制できる。
【００２９】
本発明では、二次燃焼用ガスの吹込みを図２（Ａ）とは逆の方向で図２（Ｂ）に示される方向で行うことも可能である。すなわち、螺旋ガイドベーン１７により反時計方向の旋回流をなしながら上昇する排ガス流に対し、時計方向に向くように二次燃焼用ガス吹込口２０から二次燃焼用ガスを吹き込むこととする。この場合には、二次燃焼用ガスが流入排ガスの旋回方向と逆方向に吹き込まれるので、二次燃焼用ガスは流入ガス旋回流に対向することとなり、旋回する流入排ガス流は流れが乱されて流速が低下し、二次燃焼室１２内での滞留時間を増大させ、可燃ガスをより確実に燃焼することができ、排ガス中のＣＯ濃度を確実に抑制できる。二次燃焼室１２内のガス滞留時間を増大させる効果があるため、滞留時間を従来の二次燃焼室１２と同等とする場合には、二次燃焼室１２を従来より小さくでき、コストを低減できる。
【００３０】
本発明では、図示の例に限定されず、螺旋ガイドベーン１７は軸体１６に取り付けることなく、軸体１６を省いた状態で二次燃焼室１２の周壁に支持されるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１１  燃焼室
１２  二次燃焼室
１３  排ガス流入口
１７  螺旋ガイドベーン
１９  排ガス排出口
２０  二次燃焼用ガス吹込口
【図１】
2016194376.tif 000003
【図２】
2016194376.tif 000004
【図３】
2016194376.tif 000005