(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動床、ストーカ、その他の炉床上方に位置する上部燃焼室に、２次空気供給部を設けてなる燃焼炉において、
前記上部燃焼室部に、軸中央まで円滑に空気が侵入可能に軸方向に通気孔を有し、該通気孔を通過した空気がその外周面通孔より外部に散気される構造の多孔質管群からなる燃焼促進体を設置し、該燃焼促進体を介して２次空気を供給するよう構成し、
更に前記多孔質管は、軸中央まで円滑に空気が侵入可能に軸方向に通気孔密度を調整し、軸端側が疎に、軸中央側が密になるように設定していることを特徴とする燃焼炉。
【請求項２】
軸中央まで円滑に空気が侵入可能に軸方向に通気孔密度を調整し、軸端側が疎に、軸中央側が密になるように設定している多孔質管を多数配置してなる多孔質管群を炉の幅方向に多列に、かつ燃焼ガス流れ方向に多段に配列して前記燃焼促進体を構成したことを特徴とする請求項１記載の燃焼炉。
【請求項３】
流動床、ストーカ、その他の炉床上方に位置する上部燃焼室に、２次空気を供給して燃焼を促進する燃焼炉の燃焼促進方法において、
前記上部燃焼室部に設置された軸中央まで円滑に空気が侵入可能に軸方向に通気孔密度を調整し、軸端側が疎に、軸中央側が密になるように設定している多孔質管を多数配置してなる多孔質管群からなる多孔質管式燃焼促進体により、燃焼ガス流速の増加、減少を交互に発生させるとともに、乱流エネルギー増大域に前記多孔質管式燃焼促進体を介して２次空気を供給することにより、燃焼を促進することを特徴とする燃焼炉の燃焼促進方法。
【請求項４】
流動床、ストーカ、その他の炉床上方に上部燃焼室を設けてなる燃焼炉において、
前記上部燃焼室部に、前記多孔質管は、軸中央まで円滑に空気が侵入可能に軸方向に通気孔密度を調整し、軸端側が疎に、軸中央側が密になるように設定している多孔質管を多数配置してなる多孔質管式燃焼促進体を設置することにより、該多数の管群を通過する燃焼ガス流速の増加、減少を交互に発生させ、乱流エネルギーが増大するよう構成し、該乱流エネルギー増大域に前記多孔質管式燃焼促進体を介して２次空気を供給されるように構成したことを特徴とする燃焼炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ごみ等の廃棄物、石炭、油等を燃料とする燃焼炉と該燃焼炉の燃焼促進方法に係り、特に流動床、ストーカ、その他の炉床上方に位置する上部燃焼室に、２次空気供給部を設けてなる燃焼炉及び前記上部燃焼室に２次空気を供給して燃焼を促進する燃焼炉の燃焼促進方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ごみ等の廃棄物、石炭、油等を燃料とする燃焼炉、特に都市ごみ等の処理設備にはストーカ炉と流動炉が一般的であるが、いずれもストーカや流動床からなる炉床上方に上部燃焼室を設け、炉床上での一次燃焼により燃焼しきれなかった未燃分を上部燃焼室入口部より供給される２次空気により燃焼させている。
【０００３】
図２はかかる上部燃焼室を具えた流動床式燃焼炉１の概略構成を示し、２は生ごみが投入されるシュート（ホッパ）、５は多数の散気孔が形成された分散板で、下方より一次空気（流動空気）４が供給され、分散板５上部に設けた流動床６では高温の流動砂が投入されたごみや石炭等の燃焼物と共に、激しく混合されて短時間で乾留ガス化し、且つ燃焼する。
【０００４】
そして前記流動床６の上方には、上方に延在する上部燃焼室７が設けられ、該燃焼室７のシュート２投入側（前側）の炉壁と、これと対面する後側炉壁とに夫々に、ＯＦＡノズル（オーバーファイアエアノズル、以下２次空気供給ノズルという）３、３が配設され未燃ガスや軽いごみは、上部燃焼室７の２次空気供給ノズル３から供給する２次空気Ｂにより燃焼させた後、その排出ガス８をボイラ等の外部に導く。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
かかる２次空気供給ノズルによる従来技術（図２）では、上部燃焼室７に吹き込む２次空気Ｂの位置、角度、吹き込み流速、吹き込みノズル径のパラメータを工夫して、完全燃焼を目指す方法であるが、これらパラメータの最適値を見つけるのは容易ではなく、パラメータの設定が良くない場合には、燃焼改善が望めないという課題がある。
【０００６】
このため炉構造を工夫した図３に示す従来技術が提案されている。
図３では、上部燃焼室７の対面する炉壁内壁に一対の突起９、９を設け、燃焼ガスの流路を絞ることによる増速効果と突起９通過後の渦の発生による混合促進効果により、燃焼改善を図るものである。
この方法は、既設炉では改造工事が大がかりになり、また、新設炉では費用が嵩むなどの点が課題である。
【０００７】
なお、現在は図１と図２を組み合わせた、炉構造と２次空気供給方法の両者を組合せた技術も開示されているが、その欠点は前記したものと変らない。
【０００８】
本発明の目的は、簡単な燃焼促進体を上部燃焼室に付設することにより、燃焼ガスの増／減速効果をもたせるとともに２次空気が均等に散気（滲出）可能な燃焼炉とその燃焼促進方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、セラミックなどの軸中央まで円滑に空気が侵入可能に軸方向に通気孔を有し、該通気孔を通過した空気がその外周面通孔より外部に散気される構造の多孔質管、好ましくは前記多孔質管は、軸中央まで円滑に空気が侵入可能に軸方向に通気孔密度を調整し、軸端側が疎に、軸中央側が密になるように設定して構成される多孔質管式燃焼促進体を、燃焼炉の上部燃焼室（燃焼部、火炉）に設置し、そこから２次空気を供給する点を要旨とする。
即ち、請求項１記載の発明においては、流動床、ストーカ、その他の炉床上方に位置する上部燃焼室に、２次空気供給部を設けてなる燃焼炉において、
前記上部燃焼室部に、軸中央まで円滑に空気が侵入可能に軸方向に通気孔を有し、該通気孔を通過した空気がその外周面通孔より外部に散気される構造の多孔質管群からなる燃焼促進体を設置し、該燃焼促進体を介して２次空気を供給するよう構成し、
更に前記多孔質管は、軸中央まで円滑に空気が侵入可能に軸方向に通気孔密度を調整し、軸端側が疎に、軸中央側が密になるように設定していることを特徴とする。
【００１０】
この場合請求項２に記載のように、軸中央まで円滑に空気が侵入可能に軸方向に通気孔密度を調整し、軸端側が疎に、軸中央側が密になるように設定している多孔質管を多数配置してなる多孔質管群を炉の幅方向に多列に、かつ燃焼ガス流れ方向に多段に配列して前記燃焼促進体を構成するのがよい。
【００１１】
請求項３記載の発明は、かかる装置を用いて効果的に燃焼を促進する燃焼炉の燃焼促進方法に関する発明であり、前記上部燃焼室部に設置された軸中央まで円滑に空気が侵入可能に軸方向に通気孔密度を調整し、軸端側が疎に、軸中央側が密になるように設定している多孔質管を多数配置してなる多孔質管群からなる多孔質管式燃焼促進体により、燃焼ガス流速の増加、減少を交互に発生させるとともに、乱流エネルギー増大域に前記多孔質管式燃焼促進体を介して２次空気を供給することにより、燃焼を促進することを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、流動床、ストーカ、その他の炉床上方に上部燃焼室を設けてなる燃焼炉において、
前記上部燃焼室部に、前記多孔質管は、軸中央まで円滑に空気が侵入可能に軸方向に通気孔密度を調整し、軸端側が疎に、軸中央側が密になるように設定している多孔質管を多数配置してなる多孔質管式燃焼促進体を設置することにより、該多数の管群を通過する燃焼ガス流速の増加、減少を交互に発生させ、乱流エネルギーが増大するよう構成し、該乱流エネルギー増大域に前記多孔質管式燃焼促進体を介して２次空気を供給されるように構成したことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１４】
図１は本発明の実施形態にかかる上部燃焼室を具えた流動床式燃焼炉の概略構成を示し、図４は図１の実施形態の要部に係る多孔質管式燃焼促進体の概略構成を示す斜視図（ｂ）とその効果を示す縦断面図（ａ）である。
図１の実施例では、図４に示すようなセラミック等の連続通孔を有する多孔質管１１ａを平行に多数本配設した管群１１を、図４（ｂ）及び図５に示すようにその両端に取り付けた支持板１２により一体的に固定され、そして前記支持板１２の管当接面は開口１２ａされており、炉壁１３に設けた空気ヘッダー１４より前記夫々の管１１ａの軸端より２次空気Ｂが侵入可能に構成されている。
尚、前記多孔質管１１ａは、軸中央まで円滑に空気が侵入可能に軸方向に通気孔１１ｂ密度を調整し、軸端側が疎に、軸中央側が密になるように設定している。
そして図１に示す流動床式燃焼炉１は、前記した多数の管群１１からなる多孔質管式燃焼促進体１０を上部燃焼室７に設置し、多孔質管１１ａに空気ヘッダー１４より空気（２次空気）Ｂを供給し、多孔質管１１ａ内を通過した空気がその外周面通孔１１ｂより外部に散気される構造になっている。
【００１５】
かかる実施形態の作用を図４（ａ）の作用図に基づいて説明するに、
（１）多孔質管式燃焼促進体１０を燃焼ガスＡが通過する際に、前記管群１１の配置による流路の縮小とそれによるガス流速の増加、ならびに、管群１１のない所での流路の拡大とそれによるガス流速の減少が交互に起こり、ガス流れの乱流エネルギーが増大し、２次空気Ｂと混合が促進される。
そのため、燃焼ガスＡ中の酸素と未燃成分とが出会うチャンスが格段に増大し、燃焼が促進される。
【００１６】
（２）この状態で多孔質管式燃焼促進体１０を構成する多孔質管群１１に空気（２次空気）Ｂを供給し、多孔質管１１ａ外周面通孔１１ｂより２次空気Ｂを炉内に散気（滲み出し）させることによって、乱流エネルギーが増大している部分に効果的に２次空気（酸素）Ｂを供給することができるようになるため、燃焼が促進される。
【００１７】
（３）又上部燃焼室７での燃焼によりその区域に配置されている管群１１が加熱され、又多孔質管式燃焼促進体１０自体が、輻射エネルギーの鏡のような役割を演じるため、炉内に管群１１を介して輻射熱エネルギーの一部が反射するため、炉内の温度不均一を少なくし、安定的な燃焼を確保でき、有害物質分解を促進することができる。
【００１８】
本実施形態は流動床焼却炉について説明しているが、本発明がストーカ炉にも適用できることは容易に理解できる。
【００１９】
【発明の効果】
以上記載のごとく請求項１〜５記載の発明によれば、多孔質管式燃焼促進体配置域におけるガス流速の増加と減少が交互に起こり、ガス流れの乱流エネルギーが増大し、２次空気と混合が促進されるため、燃焼ガス中の酸素と未燃成分とが出会うチャンスが格段に増大し、燃焼が促進される。
多孔質管式燃焼促進体自体が鏡のような役割を演じ輻射熱エネルギーの一部が反射するため、炉内の温度不均一を少なくし、安定的な燃焼を確保でき、有害物質分解を促進することができる。
【００２０】
特に前記管群１１が多孔質管で形成されているために、２次空気が多孔質管外周面より炉内に散気（滲み出し）されることにより、乱流エネルギーが増大している部分に効果的に空気（酸素）を供給することができるようになるため、燃焼が促進される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態にかかる上部燃焼室を具えた流動床式燃焼炉の概略構成を示す。
【図２】  従来技術にかかる上部燃焼室に２次空気供給ノズルを具えた流動床式燃焼炉の概略構成を示す。
【図３】  従来技術にかかる上部燃焼室に絞り部を設けた流動床式燃焼炉の概略構成を示す。
【図４】  図１の実施形態の要部に係る多孔質管式燃焼促進体の概略構成を示す斜視図（ｂ）とその効果を示す縦断面図（ａ）である。
【図５】  図５の多孔質管式燃焼促進体を炉内に取り付けた状態を示す図である。
【符号の説明】
１    流動床式燃焼炉
２    シュート（ホッパ）
３    ２次空気供給ノズル
４    １次空気（流動空気）
５    分散板
６    流動床
７    上部燃焼室
８    排ガス
９    突起
１０    燃焼促進体
【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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