JP4090448B2 - 焼却炉 - Google Patents

Description

本発明は、冷却室と燃焼室とが狭隘部で上下に連通された焼却炉や、燃焼室が再燃焼室と一次燃焼室とに絞り部で上下に区分された焼却炉に関する。

燃焼排ガスを冷却する冷却室と燃焼室とが狭隘部で上下に連通された焼却炉は、通常、狭隘部の上側に連なる冷却室の下部に、上方側へ拡径する拡径部が設けられている（例えば、特許文献１参照）。このため、上昇する燃焼排ガス流の周りに、拡径部の傾斜壁面に沿って下側へ回り込む渦流が発生し、冷却される燃焼排ガス中のダストがこの渦流に巻き込まれて、拡径部の傾斜壁面に付着する。このように拡径部の傾斜壁面に付着するダストが堆積すると、燃焼排ガスの円滑な流れが妨げられるとともに、堆積したダストが下方の燃焼室に落下して、燃焼室での燃焼も阻害される問題がある。

燃焼排ガス等の高温排ガスを冷却する冷却室の壁面へのダストの付着を防止する手段としては、上方から高温排ガスが吹き込まれる調温塔（冷却室）を対象として、調温塔の内壁に沿って下方に冷却ガスを噴射する冷却ガス噴射手段を設けたものがある（例えば、特許文献２参照）。特許文献２では、調温塔の内壁に沿う冷却ガスが下向き旋回流となるように、冷却ガスを斜め下方に向かって噴射することも提案している。

一方、都市ごみ等の焼却炉には、燃焼排ガス中のダイオキシン類や一酸化炭素を低減するために、燃焼室を再燃焼室と一次燃焼室とに絞り部で上下に区分して、輻射伝熱面の増加による炉内温度の高温化と、燃焼ガスの回り込みによる炉内滞留時間の増加を図ったものが多く採用されている。このような焼却炉は、通常、絞り部の上側に連なる再燃焼室の下部に、上方側へ拡径する拡径部が設けられている（例えば、特許文献３参照）。特許文献３では、再燃焼室として二次燃焼室のほかに三次燃焼室を設けたものも提案している。

特許第２７７７４８２号公報（第３頁、第１図） 特開２００１−２７６５４７号公報（第３−７頁、第１−２図） 特開平７−９１６３１号公報（第３−５頁、第１図）

特許文献１に記載されたような冷却室と燃焼室とが狭隘部で上下に連通された焼却炉における、冷却室の拡径部の傾斜壁面へのダストの付着を防止するためには、特許文献２に記載されたような手段を応用して、拡径部の傾斜壁面に沿って上方または斜め上方に冷却ガスを噴射することが考えられるが、ダストの付着を防止するように噴射される冷却ガスで傾斜壁面を覆うためには、多量の冷却ガスを必要とする問題がある。このように冷却ガスの量を多くすると、排ガス量も多くなって、排ガス処理設備が大型化する問題もある。

一方、特許文献３に記載されたような燃焼室を再燃焼室と一次燃焼室とに絞り部で上下に区分した焼却炉では、絞り部の上側の再燃焼室の拡径部で、前記冷却室の拡径部と同様に、拡径部の傾斜壁面に沿って下側へ回り込む渦流が発生し、この渦流に燃焼ガス中のダストが巻き込まれて、拡径部の傾斜壁面に付着する。この拡径部の傾斜壁面に付着するダストも、堆積すると燃焼ガスの円滑な流れを妨げるとともに、堆積したダストが下方の一次燃焼室に落下して、一次燃焼室での燃焼を阻害する問題がある。

また、前記絞り部の下側の一次燃焼室の上部では、飛灰中の低融点物質が溶融したものが壁面に付着する。この壁面に付着する低融点物質は、粒状や針状等に成長していわゆるクリンカとなり、燃焼ガスの円滑な流れを妨げるとともに、壁面の輻射効率を低減する問題がある。

そこで、本発明の第１の課題は、冷却室と燃焼室とが狭隘部で上下に連通された焼却炉を対象として、冷却室拡径部の傾斜壁面へのダストの付着を防止することである。また、本発明の第２の課題は、燃焼室を再燃焼室と一次燃焼室とに絞り部で上下に区分した焼却炉を対象として、再燃焼室拡径部の傾斜壁面へのダストの付着を防止することであり、第３の課題は、一次燃焼室上部の壁面へのクリンカの付着を防止することである。

上記第１の課題を解決するために、本発明は、燃焼排ガスを冷却する冷却室と燃焼室とが狭隘部で上下に連通され、この狭隘部の上側に連なる冷却室の下部に、上方側へ拡径する拡径部が設けられた焼却炉において、前記冷却室の拡径部に、その傾斜壁面に沿って略水平な旋回空気流を形成する空気噴出ノズルを設けた構成を採用した。

すなわち、冷却室の拡径部に、その傾斜壁面に沿って略水平な旋回空気流を形成する空気噴出ノズルを設けることにより、少ない空気噴出量で冷却室拡径部の傾斜壁面を旋回空気流で覆い、傾斜壁面へのダストの付着を防止できるようにした。

上記第２の課題を解決するために、本発明は、燃焼室が再燃焼室と一次燃焼室とに絞り部で上下に区分され、この絞り部の上側に連なる再燃焼室の下部に、上方側へ拡径する拡径部が設けられた焼却炉において、前記再燃焼室の拡径部に、その傾斜壁面に沿って略水平な旋回空気流を形成する空気噴出ノズルを設けた構成を採用した。

すなわち、再燃焼室の拡径部に、その傾斜壁面に沿って略水平な旋回空気流を形成する空気噴出ノズルを設けることにより、第１の課題と同様に、少ない空気噴出量で再燃焼室拡径部の傾斜壁面を旋回空気流で覆い、傾斜壁面へのダストの付着を防止できるようにした。

前記空気噴出ノズルを、前記拡径部の高さ中心よりも上方に設けることにより、前記冷却室や再燃焼室の拡径部の傾斜壁面へのダストの付着を、より効率的に防止することができる。すなわち、前述したダストを巻き込む渦流は、各拡径部の上部で傾斜壁面に衝突してその下側へ回り込むので、空気噴出ノズルを拡径部の高さ中心よりも上方に設けることにより、渦流中のダストが傾斜壁面に衝突する部位で、略水平な旋回空気流を最も強くすることができる。

上記第３の課題を解決するために、本発明は、燃焼室が再燃焼室と一次燃焼室とに絞り部で上下に区分された焼却炉において、前記絞り部の下側に連なる一次燃焼室の上部に、その壁面に沿って略水平な旋回空気流を形成する空気噴出ノズルを設けた構成を採用した。

すなわち、絞り部の下側に連なる一次燃焼室の上部に、その壁面に沿って略水平な旋回空気流を形成する空気噴出ノズルを設けることにより、少ない空気噴出量で一次燃焼室上部の壁面を旋回空気流で覆い、この壁面へのクリンカの付着を防止できるようにした。

前記空気噴出ノズルから噴出される空気の噴出速度を３０ｍ／秒以上とすることにより、前記冷却室や再燃焼室の傾斜壁面へのダストの付着や、一次燃焼室上部の壁面へのクリンカの付着を確実に防止することができる。空気の流速を３０ｍ／秒以上としたのは、冷却室、再燃焼室、一次燃焼室のような高温場では、常温場よりも空気流に対する粘性抵抗が高くなり、ダストやクリンカの付着を確実に防止するためには、このような速い空気噴出速度が必要なことを実機実験で確認したからである。

本発明に係る冷却室と燃焼室とを狭隘部で上下に連通した焼却炉は、狭隘部の上側に連なる冷却室の拡径部に、その傾斜壁面に沿って略水平な旋回空気流を形成する空気噴出ノズルを設けたので、少ない空気噴出量で冷却室拡径部の傾斜壁面を旋回空気流で覆い、傾斜壁面へのダストの付着を防止することができる。

本発明に係る燃焼室を再燃焼室と一次燃焼室とに絞り部で上下に区分した焼却炉は、絞り部の上側に連なる再燃焼室の拡径部に、その傾斜壁面に沿って略水平な旋回空気流を形成する空気噴出ノズルを設けたので、少ない空気噴出量で再燃焼室拡径部の傾斜壁面を旋回空気流で覆い、傾斜壁面へのダストの付着を防止することができる。

前記空気噴出ノズルを拡径部の高さ中心よりも上方に設けることにより、前記冷却室や再燃焼室の拡径部の傾斜壁面へのダストの付着を、より効率的に防止することができる。

本発明に係る燃焼室を再燃焼室と一次燃焼室とに絞り部で上下に区分した焼却炉は、絞り部の下側に連なる一次燃焼室の上部に、その壁面に沿って略水平な旋回空気流を形成する空気噴出ノズルを設けたので、少ない空気噴出量で一次燃焼室上部の壁面を旋回空気流で覆い、この壁面へのクリンカの付着を防止することができる。

前記空気噴出ノズルから噴出される空気の噴出速度を３０ｍ／秒以上とすることにより、前記冷却室や再燃焼室の傾斜壁面へのダストの付着や、一次燃焼室上部の壁面へのクリンカの付着を確実に防止することができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この焼却炉は流動床式のものであり、図１に示すように、燃焼室が再燃焼室２と一次燃焼室１とに絞り部３で上下に区分され、燃焼排ガスを冷却する冷却室４が狭隘部５で再燃焼室２と上下に連通されている。一次燃焼室１には、焼却物の投入口６と一次燃焼空気の供給口７とが設けられ、再燃焼室２には二次燃焼空気の供給口８が設けられている。また、冷却室４には、燃焼排ガスを冷却する冷却水の噴射口９が上下複数段に設けられている。なお、一次燃焼室１の底には燃焼残渣の排出口１０が設けられ、冷却室４の天井には、冷却された燃焼排ガスの排出口１１が設けられている。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、前記狭隘部５の上側に連なる冷却室４の下部には上方側へ拡径する拡径部１２が設けられ、この拡径部１２の高さ中心よりも上方の位置に、その傾斜壁面１２ａに沿って水平な旋回空気流を形成する空気噴出ノズル１３が設けられている。空気噴出ノズル１３は水平面内に１８０°の位相で２箇所に設けられており、傾斜壁面１２ａに沿って下側へ回り込む渦流Ａに巻き込まれたダスト（図示省略）が傾斜壁面１２ａと衝突する部位で、最も強い旋回空気流を形成するようになっている。なお、この空気噴出ノズル１３および後述する各空気噴出ノズル１５、１６からの空気の噴出速度は、いずれも３０〜４０ｍ／秒に設定されている。

図３および図４（ａ）に示すように、前記絞り部３の上側に連なる再燃焼室２の下部には上方側へ拡径する拡径部１４が設けられ、この拡径部１４の高さ中心よりも上方の位置に、その傾斜壁面１４ａに沿って水平な旋回空気流を形成する空気噴出ノズル１５が設けられている。空気噴出ノズル１５は水平面内に９０°の位相で４箇所に設けられており、傾斜壁面１４ａに沿って下側へ回り込む渦流Ｂに巻き込まれたダスト（図示省略）が傾斜壁面１４ａと衝突する部位で、最も強い旋回空気流を形成するようになっている。なお、空気噴出ノズル１３を１８０°の位相で２箇所に設けたのに対して、空気噴出ノズル１５を９０°の位相で４箇所に設けたのは、拡径部１４は拡径部１２よりも拡径度合が急で、渦流Ｂの強さが渦流Ａよりも強くなるからである。

図３および図４（ｂ）に示すように、前記絞り部３の下側に連なる一次燃焼室１の上部には、その壁面１ａに沿って水平な旋回空気流を形成する空気噴出ノズル１６が、水平面内に１８０°の位相で２箇所に設けられている。この旋回空気流は、飛灰中に溶融した低融点物質が粒状や針状等に成長するクリンカの壁面１ａへの付着を防止する。

上述した実施形態では、燃焼室が再燃焼室と一次燃焼室とに絞り部で上下に区分され、かつ、冷却室が狭隘部で再燃焼室と上下に連通されたものとしたが、本発明に係る焼却炉は、冷却室が狭隘部で一室の燃焼室と上下に連通されたものや、連通する冷却室がなく、燃焼室が再燃焼室と一次燃焼室とに絞り部で上下に区分されたものにも採用することができ、狭隘部や絞り部の上側の拡径部や、絞り部の下側の一次燃焼室の上部にそれぞれ単独で、水平な旋回空気流を形成する空気噴出ノズルを設けることもできる。

焼却炉の実施形態を示す縦断面図 ａは図１の狭隘部近傍を示す縦断面図、ｂはａのIIb−IIb線に沿った断面図 図1の絞り部近傍を示す縦断面図 ａ、ｂは、それぞれ図３のIVa−IVa線およびIVb−IVb線に沿った断面図

符号の説明

１ 一次燃焼室
１ａ 壁面
２ 再燃焼室
３ 絞り部
４ 冷却室
５ 狭隘部
６ 投入口
７、８ 供給口
９ 噴射口
１０、１１ 排出口
１２ 拡径部
１２ａ 傾斜壁面
１３ 空気噴出ノズル
１４ 拡径部
１４ａ 傾斜壁面
１５、１６ 空気噴出ノズル

Claims (5)

1. 燃焼排ガスを冷却する冷却室と燃焼室とが狭隘部で上下に連通され、この狭隘部の上側に連なる冷却室の下部に、上方側へ拡径する拡径部が設けられた焼却炉において、前記冷却室の拡径部に、その傾斜壁面に沿って略水平な旋回空気流を形成する空気噴出ノズルを設けたことを特徴とする焼却炉。
2. 燃焼室が再燃焼室と一次燃焼室とに絞り部で上下に区分され、この絞り部の上側に連なる再燃焼室の下部に、上方側へ拡径する拡径部が設けられた焼却炉において、前記再燃焼室の拡径部に、その傾斜壁面に沿って略水平な旋回空気流を形成する空気噴出ノズルを設けたことを特徴とする焼却炉。
3. 前記空気噴出ノズルを、前記拡径部の高さ中心よりも上方に設けた請求項１または２に記載の焼却炉。
4. 燃焼室が再燃焼室と一次燃焼室とに絞り部で上下に区分された焼却炉において、前記絞り部の下側に連なる一次燃焼室の上部に、その壁面に沿って略水平な旋回空気流を形成する空気噴出ノズルを設けたことを特徴とする焼却炉。
5. 前記空気噴出ノズルから噴出される空気の噴出速度を３０ｍ／秒以上とした請求項１乃至４のいずれかに記載の焼却炉。

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