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TWI554730B - 無煙焚化爐及使用其之發電系統與熱交換系統 - Google Patents

無煙焚化爐及使用其之發電系統與熱交換系統 Download PDF

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TWI554730B
TWI554730B TW104139820A TW104139820A TWI554730B TW I554730 B TWI554730 B TW I554730B TW 104139820 A TW104139820 A TW 104139820A TW 104139820 A TW104139820 A TW 104139820A TW I554730 B TWI554730 B TW I554730B
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Description

無煙焚化爐及使用其之發電系統與熱交換系統
本發明係關於一種不產生戴奧辛(dioxin)及一氧化碳(CO)之無煙焚化爐及使用其之發電系統或熱交換系統。
關於逐次投入廢棄物並進行焚化的焚化爐，許多的技術已被提及與揭示。焚化對象物，係來自家庭或事業體所廢棄之有機物，例如各種的廚餘、紙、樹或草等植物、廢橡膠或廢塑膠等。
在為了抑制戴奧辛類物質產生而構成的焚化爐中，在一次燃燒室中使用助燃用燃燒器(burner)並以800℃以上之溫度進行燃燒(專利文獻1)。此外，在一次燃燒室中，一般係藉由供應適當量之空氣，抑制因不完全燃燒而導致的一氧化碳之產生。自動控制空氣供應量亦屬公知技術。此外，亦存在有為了保護一次燃燒室之爐壁，而在一次燃燒室設置水冷套(water-cooling jacket)之焚化爐(專利文獻2)。
專利文獻1：日本特許第5625205號公報
專利文獻2：日本特許第4120422號公報
專利文獻3：日本特開2008-136919號公報
小型焚化爐，與大型焚化爐相比，其一次燃燒室較小，因此在往一次燃燒室投入過多有機物時，容易引起溫度降低或局部性的空氣不 足。此外，即使爐內空氣充足，亦因與未燃燒氣體的攪拌不足而導致空氣不足。此外，亦會因空氣過多而產生溫度降低。其等結果，產生含有未燃燒氣體的黑煙。黑煙中，含有戴奧辛類物質或一氧化碳。最近，由於小型焚化爐之戴奧辛類物質之對策進展，設置用於對在一次燃燒室中未完全燃燒的未燃燒氣體進行再燃的二次燃燒室受到重視。然而，完全排除黑煙的無煙小型焚化爐，目前尚未被實現。
此外，亦有為了因應過多有機物之投入，在一次燃燒室進行過多的燃燒而導致對二次燃燒室造成過多壓力的情形。其結果，將頻繁地產生在一次燃燒室及二次燃燒室中所使用的燃燒器破損。
此外，在為了保護一次燃燒室之爐材免於高溫而設置水冷套的情形，一次燃燒室之溫度容易降低，恐將產生含有戴奧辛類物質的黑煙。
有鑑於以上之現狀，本發明之目的在於提供一種能使一次燃燒室保持足夠高溫、使未燃燒氣體完全燃燒以抑制黑煙產生，並且即使進行充分燃燒亦不會使燃燒室之燃燒器破損的無煙焚化爐。本發明之另一目的在提供一種組合此種無煙焚化爐與發電機及/或熱交換器而成之系統。
為了解決上述課題，本發明提供以下之構成。另外，括弧內之數字，係後述圖式中符號，供參考而標記。
本發明之第1態樣之無煙焚化爐，其特徵在於，具有：一次燃燒室(A)，設有主燃燒部(A1)與水冷套部(A2)，該主燃燒部(A1)被投入燃燒對象物且具備耐火磚壁(A12)與用於輔助燃燒對象物之燃燒的助燃用燃燒器(A31)，該水冷套部(A2)配置在該主燃燒部(A1)之上且具備水冷套壁(A27)； 二次燃燒室(B)，配置在該一次燃燒室(A)之上方且具備用於燃燒未燃燒氣體的再燃用燃燒器(B1)；附過濾器燃燒室(C)及三次燃燒室(D)，呈一行地依序配置在該二次燃燒室(B)之側方，該附過濾器燃燒室(C)具備陶瓷過濾器(C1)，該三次燃燒室(D)具備旋風集塵器(D3)；四次燃燒室(E)，配置在該三次燃燒室(D)之上方且具備用於燃燒未燃燒氣體之另一個再燃用燃燒器(E1)；以及排氣筒(F)，配置在該四次燃燒室(E)之上方且具備強制排氣手段(F2,F5)。
在上述第1態樣中，該二次燃燒室(B)之再燃用燃燒器(B1)，安裝在位於與該附過濾器燃燒室(C)對向之側面旁之側面，且以相對於朝向該附過濾器燃燒室(C)之方向傾斜銳角(α)之方式安裝。
在上述第1態樣中，該二次燃燒室(B)之再燃用燃燒器(B1)，可對該附過濾器燃燒室(C)及該三次燃燒室(D)加熱。
在上述第1態樣中，該二次燃燒室(B)、該附過濾器燃燒室(C)、該三次燃燒室(D)及該四次燃燒室(E)，分別具備多孔質陶瓷壁(B2,C2,D2,E2)。
在上述第1態樣中，具備在該一次燃燒室(A)內於上下方向延伸且供應空氣之複數個空氣噴嘴(A11)。
在上述第1態樣中，具備在該一次燃燒室(A)之該主燃燒部(A1)之下方部分供應用於無燄燃燒之空氣的無燄燃燒用空氣噴嘴(A10)。
在上述第1態樣中，在該一次燃燒室(A)之該主燃燒部(A1)， 在該助燃用燃燒器(A31)之上方再具備另一個再燃用燃燒器(A32)。
在上述第1態樣中，在該一次燃燒室(A)之該水冷套部(A2)再具備另一個再燃用燃燒器(A33)。
本發明第2態樣之發電系統，其特徵在於，具有：上述第1態樣之無煙焚化爐(1)；以及發電機(G)，被供應由該一次燃燒室(A)之該水冷套部(A2)送出之蒸氣並進行發電。
本發明第3態樣之熱交換系統，其特徵在於，具有：上述第1態樣之無煙焚化爐(1)；以及熱交換器(H)，被供應由該排氣筒(F)送出之排氣並進行熱交換。
本發明之無煙焚化爐，藉由由主燃燒部與配置於其上之冷卻套部構成一次燃燒室，能夠在主燃燒部中保持足夠高溫以進行完全燃燒，且藉由冷卻套部防止過度加熱，穩定地保持主燃燒部之溫度。藉此，有助於無煙化。
於一次燃燒室，藉由密閉爐內、且供應焚化所需之最小限之空氣，並透過使焚化時產生之熱分解氣體與空氣混合，賦予爐內上部作為用於未燃燒氣體之滯留與再燃之空間的功能，即能夠使焚化帶來之氣體化速度穩定，均勻地進行燃燒。爐內穩定時，能夠僅利用空氣而有效地使之完全燃燒。
此外，由於在水平方向依序配置二次燃燒室、附過濾器燃燒室及三次燃燒室，且可藉由在二次燃燒室中設置的再燃用燃燒器對該等三個室全部進行加熱，因此能夠節能且效率佳地使排氣中的未燃燒氣體再燃，有助於無煙化。
具有旋風集塵器之三次燃燒室，亦是在加熱之高溫下進行集塵，因此亦能夠使集塵中途之微粒子燃燒，減少集塵灰而有助於無煙化。
1‧‧‧無煙焚化爐
A‧‧‧一次燃燒室
A1‧‧‧主燃燒部
A2‧‧‧水冷套部
A31‧‧‧助燃用燃燒器
A32、A33‧‧‧再燃用燃燒器
A4‧‧‧渦輪鼓風機
A5‧‧‧閥
A6‧‧‧空氣槽
A7‧‧‧投入口
A8‧‧‧灰出口
A9‧‧‧閥
A10‧‧‧無燄燃燒用空氣噴嘴
A11‧‧‧空氣噴嘴
A12‧‧‧耐火磚壁
A21‧‧‧供水槽
A22‧‧‧水冷供水管
A23‧‧‧蒸氣送出管
A24‧‧‧膨脹槽
A25‧‧‧蒸氣筒
A26‧‧‧供水口
A27‧‧‧水冷套壁
B‧‧‧二次燃燒室
B1‧‧‧再燃用(傾斜)燃燒器
B2‧‧‧多孔質陶瓷壁
C‧‧‧附過濾器燃燒室
C1‧‧‧陶瓷過濾器
C2‧‧‧多孔質陶瓷壁
D‧‧‧三次燃燒室
D1‧‧‧灰出口
D2‧‧‧多孔質陶瓷壁
D3‧‧‧旋風集塵器
E‧‧‧四次燃燒室
E1‧‧‧再燃用燃燒器
E2‧‧‧多孔質陶瓷壁
F‧‧‧排氣筒
F1‧‧‧測定口
F2‧‧‧高壓渦輪鼓風機
F3‧‧‧空氣腔室
F4‧‧‧空氣送出管
F5‧‧‧強制排氣管
G‧‧‧發電裝置
H‧‧‧熱交換器
圖1，係概略性地顯示本發明之實施形態之一例的無煙焚化爐之前視圖。
圖2，係與圖1同樣之左側視圖。
圖3，係與圖1同樣之俯視圖。
圖4，係示意性地顯示無煙焚化爐之主要部分之前視剖面圖。
圖5，係示意性地顯示無煙焚化爐之其他主要部分之前視剖面圖。
圖6，係顯示陶瓷過濾器之一例的圖，其中，(a)係表示排氣之流入面的圖，(b)係(a)之I-I剖面圖。
圖7，係示意性地顯示本發明之無煙焚化爐中的燃燒步驟之第1部分之流動的圖。
圖8，係示意性地顯示本發明之無煙焚化爐中的燃燒步驟之第2部分之流動的圖。
圖9，係示意性地顯示本發明之無煙焚化爐中的燃燒步驟之第3部分之流動的圖。
以下，參照顯示一例之圖式，說明本發明之實施形態。以下說明之本發明之無煙焚化爐，在因燃燒室小而易受溫度降低或局部性地空氣不足之影響的小型焚化爐中能夠實現無煙化，就此點而言，尤以小型焚 化爐為佳。另一方面，針對大型焚化爐，由於燃燒室大而未燃燒氣體之滯留時間長，因此可藉由充分的空氣供應而較容易進行完全燃燒。本發明，當然亦能於此種大型焚化爐實施。
因此，本發明並不限定裝置規模、特定使用目的及焚化對象物，可以各種的焚化爐來實施。本發明之適用，只要不脫離其特徵性的構成，均可視所適用之焚化爐規模、使用目的及焚化對象物的需要，適當地變更其尺寸或材質等。
本發明之無煙焚化爐之焚化對象物，基本上是有機物。例如，來自家庭或事業體所廢棄之有機物，例如各種的廚餘、紙、木或草等植物、廢橡膠或廢塑膠等。然而，若混有不會阻礙燃燒處理程度之無機物或金屬亦無妨。
以下，藉由揭示本發明在小型焚化爐中的適用例，說明本發明之實施形態。
圖1係概略性地顯示本發明之實施形態之一例的無煙焚化爐1之前視圖，圖2係與圖1同樣之左側視圖，圖3係與圖1同樣之俯視圖。圖4係示意性地顯示圖1之無煙焚化爐1之主要部分之前視剖面圖，圖5係示意性地顯示無煙焚化爐1之另一主要部分之前視剖面圖。參照圖1~圖5，說明無煙焚化爐1之構成。
如圖1所示，無煙焚化爐1，作為其主要部分，具備一次燃燒室A、二次燃燒室B、附過濾器燃燒室C、三次燃燒室D、四次燃燒室E、及排氣筒F。在一次燃燒室A之上方配置二次燃燒室B，在二次燃燒室B之一方之側面方向依序配置附過濾器燃燒室C及三次燃燒室D，在三次燃 燒室D之上方配置四次燃燒室E，進一步地從四次燃燒室E之上面起往上方配置排氣筒F。各室之外側之面，基本上以鋼板被覆。
以下，說明各室之構成。
<一次燃燒室A>
一次燃燒室A，如圖4所示，具有一個大致長方體之內部空間。一次燃燒室A，由在上下方向配置之二個部分構成。該等係位於下方之主燃燒部A1與位於上方之水冷套部A2。主燃燒部A1與水冷套部A2，係藉由該等之壁構造之不同而區別。
主燃燒部A1，係焚化對象物最先進行焚化之空間。在主燃燒部A1之正面，設有用於投入焚化對象物之投入口A7。投入口A7，係可逐次投入之構成，例如，係雙投入口型之旋轉擋板。此種旋轉擋板為雙重構造，以在焚化對象物投入時不致使一次燃燒室A內之溫度降低，且在往主燃燒部A1之入口配置陶瓷隔熱材(未圖示)。此種投入口為周知的。此外，在主燃燒部A1之背面側，設有灰出口A8。
主燃燒部A1，如圖4所示，在表面之鋼板內側設有既定厚度之耐火磚壁A12。耐火磚壁A12，配置於各側壁與底壁。主燃燒部A1之內部空間，在進行焚化時，為了防止戴奧辛類物質產生，較佳為維持800℃以上之溫度，更佳為維持850℃~900℃之溫度。耐火磚壁A12，能夠防止焚化時內部空間之溫度降低，藉此，能夠進行不產生戴奧辛類物質之焚化，並且促進因焚化造成之氣化產生之排氣中之未燃燒氣體之再燃。圖4中之黑箭頭，顯示排氣之流動方向。
耐火磚壁A12，具備可耐內部空間之溫度的材質與厚度。例如，作為耐火磚壁A12，可使用燒粉磚(chamotte brick)、高鋁磚(alumina brick)等。由於燒粉磚成本低，因此適合小型焚化爐(例如，加賀耐火磚股份有限公司製之型號「SK34」、最高使用溫度1380℃)。此外，藉由耐火磚壁A12，能夠確保與外部之隔熱，亦可抑制表面鋼板之變形或劣化。
在主燃燒部A1之側壁，設有助燃用燃燒器A31。助燃用燃燒器A31，被使用於對焚化對象物進行之最初點火。幾乎在所有的情形中，一旦開始燃燒之焚化對象物，會因自燃而持續燃燒。主燃燒部A1之溫度，可僅藉由焚化對象物之自燃而達到所需之焚化溫度。因此，幾乎不會有為了焚化而消耗燃料的情況。助燃用燃燒器A31，可視燃燒狀況，適當地使用於控制焚化對象物之氣化。
進一步地，最好是在助燃用燃燒器A31之上方之側壁，設置再燃用燃燒器A32。再燃用燃燒器A32，可視主燃燒部A1之未燃燒氣體之滯留狀況(例如產生黑煙時)，適當地用於使未燃燒氣體再燃。藉由使未燃燒氣體再燃，能夠使黑煙變無色，且抑制惡臭產生。
水冷套部A2，位於主燃燒部A1之上。水冷套部A2，具有防止主燃燒部A1溫度過度上升之功能。主燃燒部A1之耐火磚壁A12，雖適於高溫之保持，但相反地亦有使溫度過度上升之缺點。此時，將引起過度的燃燒，產生空氣不足而不完全燃燒，且產生黑煙。為了防止此情況，設有具備水冷套壁A27之水冷套部A2。水冷套壁A27，係在表面之鋼板內側隔著間隙配置另一鋼板的雙重壁，並使水在該間隙流動。水冷套部A2之水冷套壁A27，透過吸收下方之主燃燒部A1之多餘的熱，能夠穩定地維持 主燃燒部A1之溫度。藉此，能夠使主燃燒部A1中的氣化速度穩定且使燃燒均勻地進行。
在習知技術中，為了保護一次燃燒室而大多以圍繞一次燃燒室整體之方式設置水冷套壁，但該情形容易使主燃燒部之溫度降低，其結果，會有容易成為不完全燃燒，容易產生戴奧辛類物質的問題。
往水冷套部A2之水冷套壁A27之水供應，是由圖2及圖3中所示之供水槽A21進行。供水槽A21，係從外部通過供水口A26進行貯水。水係藉由圖2中所示之水冷供水管A22而從供水槽A21往水冷套壁A27輸送。在水冷套壁A27流動的水，因暴露於高溫而成為蒸氣，如圖2所示，通過蒸氣送出管A23往膨脹槽A24輸送。在膨脹槽A24中使蒸氣之溫度適當地降低，之後，通過往上方延伸之蒸氣筒A25放出。
水冷套部A2，在側壁設有再燃用燃燒器A33。再燃用燃燒器A33，與主燃燒部A1之再燃用燃燒器A32同樣地，視上升而來的排氣中之未燃燒氣體之滯留狀況而適當地用於使未燃燒氣體再燃。藉由使未燃燒氣體再燃，抑制惡臭產生。
如圖4所示，在一次燃燒室A之內部空間，設有從最下部起於垂直方向延伸至最上部之空氣噴嘴A11。在此例中，於內部空間之四個角落配置四個空氣噴嘴A11。在空氣噴嘴A11之表面形成多個空氣噴出孔。圖4中之白箭頭顯示空氣之流動。
往空氣噴嘴A11供應之空氣，例如從渦輪鼓風機(turbo blower)A4透過閥(valve)A5輸送，並蓄積於配置在主燃燒部A1之底部的空氣槽A6。各空氣噴嘴A11，與空氣槽A6連通。可藉由控制閥A5，僅將燃 燒所需的空氣量送至一次燃燒室A。往內部空間噴射之空氣，供應焚化對象物之燃燒所需的氧氣，並且與未燃燒氣體攪拌成混合氣體，而能以良好效率進行完全燃燒。
另外，亦可在一次燃燒室A之主燃燒部A1之底部附近，設置無燄燃燒用空氣噴嘴A10。無燄燃燒用空氣噴嘴A10，促進焚化對象物在固體狀態下變赤熱而燃燒之無燄燃燒(smoldering)。無燄燃燒用空氣，在圖示之例中，從下述之高壓渦輪鼓風機F2透過閥A9適當地供應。
<二次燃燒室B>
二次燃燒室B，配置在一次燃燒室A之上方、亦即水冷套部A2之上方。二次燃燒室B，藉由設置在水冷套部A2之上面中央部之出口、與二次燃燒室B之下面中央部之入口之間的短導管連結。
二次燃燒室B，如圖4所示，在表面之鋼板內側設有既定厚度之多孔質陶瓷壁B2。多孔質陶瓷壁B2，係以耐火溫度1250℃以上之多孔質陶瓷構成。多孔質陶瓷，具備微細氣孔，藉此，接近內部空間的部分發揮蓄熱效果、亦即保溫效果，接近外表面的部分發揮隔熱效果。面向內部空間之表面，藉由成為高溫而放射出輻射熱(遠紅外線)。作為此種多孔質陶瓷，有固化陶瓷粉體而成的塊製品，例如可使用加藤電氣爐材製造有限公司製之商品名「完全耐火磚(Free Fire Brick)」(耐火溫度1250℃)。
在二次燃燒室B，設有再燃用燃燒器B1。再燃用燃燒器B1，係適當地用於對排氣中之未燃燒氣體進行再燃。該再燃用燃燒器B1，如圖3之俯視圖所示，安裝於位於與附過濾器燃燒室C對向之側面旁的側面(亦 即，在圖示之例中為正面)。此外，再燃用燃燒器B1，以相對於朝向附過濾器燃燒室C之方向r成銳角α之方式傾斜安裝。已知該安裝方法對於防止再燃用燃燒器B1之破損非常地有用。在已將再燃用燃燒器B1安裝於位於與附過濾器燃燒室C相反側之側面的情形時，或者，相對於側面呈直角地安裝的情形，大多會有再燃用燃燒器B1因來自一次燃燒室之排氣之壓力而破損的情況。藉由以上述方式傾斜安裝於既定之側面，再燃用燃燒器B1便不會破損。
二次燃燒室B之出口，設於與在水平方向相鄰之附過濾器燃燒室C對向之側面。因此，從下方之入口進入之排氣往上方之流動，在二次燃燒室B往水平方向轉換。藉此，使排氣之速度變緩，滯留時間變長。其結果，能夠使未燃燒氣體之再燃的時間更為充分。
此外，再燃用燃燒器B1，不僅二次燃燒室B，也能夠加熱下述之附過濾器燃燒室C及三次燃燒室D。其原因在於二次燃燒室B、附過濾器燃燒室C及三次燃燒室D於水平方向呈一行地依序配置。在該情形，該等三個室之內部空間，從二次燃燒室B至三次燃燒室D之入口，包含各室間之短的連結導管部分，具有相同大小的剖面相連接。在各室間之連結導管部分亦設置多孔質陶瓷壁。亦即，形成從二次燃燒室B連接至三次燃燒室D之上部的一個長方體之內部空間。藉由此種三個室B、C、D之配置與構成，一個再燃用燃燒器B1能夠具有對三個室B、C、D之加熱功能。
<附過濾器燃燒室C>
附過濾器燃燒室C，與二次燃燒室B之側方相鄰配置。此外，附過濾 器燃燒室C，如圖4所示，在外表面(上下面及二個側面)之鋼板內側亦設置既定厚度之多孔質陶瓷壁C2。
在附過濾器燃燒室C之中央部，配置陶瓷過濾器C1。陶瓷過濾器C1，係以將附過濾器燃燒室C之內部空間分隔成入口側與出口側之二個區域之方式設置。因此，排氣通過陶瓷過濾器C1而流過。如上所述，附過濾器燃燒室C，藉由二次燃燒室B之再燃用燃燒器B1加熱，陶瓷過濾器C1亦被加熱。陶瓷過濾器C1，具有吸附、去除排氣中之微粒子的效果。此外，藉由附過濾器燃燒室C被加熱並成為高溫，亦促進排氣中之未燃燒氣體之再燃。由於附過濾器燃燒室C亦設有多孔質陶瓷壁C2，因此亦藉由其輻射熱(遠紅外線)成為高溫，促進再燃。
圖6係顯示此種陶瓷過濾器C1之一例的圖。(a)係顯示一個側面，(b)係顯示(a)之I-I剖面。黑箭頭表示排氣之流動。此種陶瓷過濾器為公知的，例如揭示於專利文獻3。作為陶瓷過濾器C1，例如可使用ISOLITE工業股份有限公司製之陶瓷管。
<三次燃燒室D>
三次燃燒室D，係對附過濾器燃燒室C在與二次燃燒室B相反側之側相鄰配置。此外，三次燃燒室D，如圖4所示，在外表面之鋼板內側亦設有既定厚度之多孔質陶瓷壁D2。
三次燃燒室D，具備旋風集塵器D3。旋風集塵器D3，具有向下之圓錐形狀。在旋風集塵器D3之下方，設有既定大小之集塵室D4。在集塵室D4之正面，設有灰出口D1。
旋風集塵器D3，藉由使排氣迴旋而使滯留時間變長，並藉由迴旋之離心力而對排氣中之微粒子進行集塵。微粒子下降後蓄積於集塵室D4。
如上所述，三次燃燒室D，藉由二次燃燒室B之再燃用燃燒器B1被加熱成為高溫，藉此促進排氣中之未燃燒氣體之再燃。由於三次燃燒室D亦設有多孔質陶瓷壁D2，因此亦藉由其輻射熱(遠紅外線)成為高溫，促進再燃。以此方式，微粒子被去除、且未燃燒氣體已再燃之排氣，被下述之強制排氣流吸引，從設於上面之出口流向四次燃燒室E。
<四次燃燒室E>
四次燃燒室E，配置於三次燃燒室D之上方。此外，四次燃燒室E，如圖5所示，在外表面之鋼板內側亦設有既定厚度之多孔質陶瓷壁E2。
四次燃燒室E，於側壁設有再燃用燃燒器E1。再燃用燃燒器E1，被用於在該位置之排氣中殘留有未燃燒氣體的情形時，使其再燃。在該位置之未燃燒氣體之殘留，係藉由在後述設於排氣筒F之測定口F1中的測定加以偵測。在偵測到未燃燒氣體的情形時，藉由再燃用燃燒器E1對四次燃燒室E進行加熱，使其再燃。由於四次燃燒室E亦設有多孔質陶瓷壁E2，因此亦藉由其輻射熱(遠紅外線)成為高溫，促進再燃。
<排氣筒F>
排氣筒F，係以從四次燃燒室E之上面之出口往上方延伸之方式配置的圓筒狀鋼管構件。以經提高耐熱性、耐蝕性之鍍熔融鋁加工者較佳。
在排氣筒F之長邊方向之中間位置，安裝有強制排氣管F5。強制排氣管F5之上端，從外部往內部貫通排氣筒F之筒壁，在排氣筒F之中心軸上朝上方開口。另一方面，強制排氣管F5之下端，連接於空氣送出管F4之一端。空氣送出管F4之另一端，連接於設於高壓渦輪鼓風機F2之送風口的空氣腔室F3。
當使高壓渦輪鼓風機F2作動時，高壓空氣從強制排氣管F5之上端朝上方噴射。藉此，於排氣筒F內形成朝向上方之強的空氣流。該空氣流，以吸引來自四次燃燒室E之排氣的方式強制性地使之朝向上方。藉由該強制排氣管F5產生之強制性的空氣流，其作用在於使配置在較四次燃燒室E前方的各室之排氣朝向既定方向。
以上述方式，將排氣從排氣筒F之上端排出於大氣中。此時，由於未燃燒氣體已大致趨近於零，因此放出無色且無臭之排氣。
在排氣筒F，於強制排氣管F5之安裝位置下方設置測定口F1。測定口F1，係用於取出從四次燃燒室E送出之排氣之一部分。被取出之排氣，被使用於針對其成分的各種測量。測量結果，被送至控制部(未圖示)，控制部根據測量結果控制四次燃燒室E之再燃用燃燒器E1等。
接著，參照圖7~圖9，進一步詳細說明圖1~圖6所示之無煙焚化爐1之焚化動作流程。另外，於說明中，有時會參照圖1~圖6中的符號。
圖7係示意性地顯示從焚化開始至一次燃燒室A中的燃燒步驟之流程圖。黑箭頭顯示焚化對象物或其焚化後之排氣之流動，白箭頭表示空氣或水之流動(以下之圖中亦相同)。
在開始焚化時，打開投入口A7並投入焚化對象物。另外，亦可在焚化中途，逐次追加投入。於小型焚化爐，亦常進行隨意投入焚化對象物的使用方法。在這樣的情形中，本發明之無煙焚化爐，亦能夠在主燃燒部A1之溫度不降低之情況下進行燃燒。其原因在於，將主燃燒部A1以耐火磚壁圍繞，從空氣噴嘴A11供應充分之空氣。由空氣噴嘴A11供應之空氣之供應量，係根據主燃燒部A1之溫度加以控制。主燃燒部A1之溫度藉由溫度感測器(未圖示)測量，測量結果被送至控制部(未圖示)，控制部據此進行控制。
助燃用燃燒器A31，在最初之點火時使用，但在已藉由自燃而穩定進行燃燒的情形時停止。之後，僅藉由適量之空氣供應而效率更佳地進行完全燃燒。在主燃燒部A1中，焚化對象物之大部分進行燃燒並氣化，成為排氣。固體之焚化灰，蓄積於主燃燒部A1之底，而從灰出口被取出。另一方面，在排氣中，除了完全燃燒後之氣化成分之二氧化碳與水(蒸氣)以外，亦含有未燃燒氣體(一氧化碳以外之有害氣體)與可浮遊之固體(微粒子)。
此場合，一次燃燒室A之主燃燒部A1之上部與水冷套部A2，作為排氣中之未燃燒氣體之滯留空間而發揮功能。未燃燒氣體，藉由主燃燒室之再燃用燃燒器A32及/或水冷套室A2之再燃用燃燒器A33而再燃。藉此，在盡可能減少排氣中之未燃燒氣體之後，使排氣朝向二次燃燒室流動。
供應至水冷套部A2的水，可以水蒸氣之形式擷取。如圖7所示，可利用水蒸氣驅動發電機G。發電機G，例如為蒸氣渦輪機。此種發 電技術為公知的。本發明之無煙焚化爐，可構成為與此種發電機G組合之發電系統。
圖8係示意性地顯示從二次燃燒室B至四次燃燒室E的流程圖。二次燃燒室B、附過濾器燃燒室C及三次燃燒室D，於水平方向依序配置成一行，因此設於二次燃燒室B之再燃用燃燒器B1，可加熱到附過濾器燃燒室C及三次燃燒室D。該等之室壁，係以蓄熱及保溫效果高的多孔質陶瓷形成，當被加熱且成為高溫時，即從壁面放射出輻射熱(遠紅外線)。藉此，促進排氣中之未燃燒氣體之再燃。在該構成中，可藉由一個再燃用燃燒器加熱三個燃燒室，因此能夠有效率地利用燃料且有助於節能。在該過程中，進行未燃燒氣體之再燃，促進無煙化。
藉由附過濾器燃燒室C之陶瓷過濾器C1去除排氣中之微粒子。此外，亦藉由三次燃燒室D之旋風集塵器D3去除排氣中之微粒子。由於三次燃燒室D之旋風集塵器，係在加熱產生之高溫下進行集塵，因此在集塵中途完全燃燒之微粒子之比例變高。藉此，能夠減少集塵灰，並且進一步促進無煙化。
雖至三次燃燒室D為止之步驟中，排氣中之未燃燒氣體大致上被完全燃燒，但即使在四次燃燒室E中殘留的情形時，亦藉由再燃用燃燒器E1進行再燃。未燃燒氣體之殘留，藉由在排氣筒下部之測定口之測量而偵測。
圖9係示意性地顯示在排氣筒F中之排氣之流動的流程圖。僅完全燃燒產生之排氣流入排氣筒F，藉由強制排氣管F5進行的強制排氣，將排氣排出於大氣中。藉此完成焚化。
另外，從排氣筒F之下部之測定口F1取出之排氣，不僅用於測定，亦可適用於熱交換器H。在該位置之排氣，例如為350℃左右，係適用於熱交換器H之充分高溫。此場合，可取代將排氣往排氣筒F之上部輸送，而將所有排氣適用於熱交換器H。在熱交換器H中可藉由與水進行熱交換，而使水變成熱水。此外，在熱交換器H中，亦可與空氣進行熱交換。藉此，能夠使空氣變乾燥、或用於暖氣機。此種熱交換技術為公知的。本發明之無煙焚化爐，可構成為與此種熱交換器H組合之熱交換系統。
【實施例】
以下，揭示關於本發明之無煙焚化爐的測試結果。用於測試之無煙焚化爐，具備與上述之實施形態相同之構成。裝置規格，如以下所示。
˙焚化能力：16.191(kg/h)
˙火床(grate area)面積：0.29(m2)
˙排氣筒：直徑250(mm)，高度3.565(m)
<戴奧辛類物質測定結果>
依循JIS K 0311排氣中之戴奧辛類物質之測定方法的測定結果，如以下揭示。針對分別從圖1之測定口F1、圖2之灰出口A8、及圖1之灰出口D1採取之排氣、焚化灰、及塵埃微粒進行了測定。
關於排氣，測試之焚化爐等級未設定基準值。作為參考值，高一個等級之焚化爐的基準值為5。
<一氧化碳及氧氣之濃度測定結果>
針對從圖1之測定口F1採取之排氣的一氧化碳濃度與氧氣濃度之測定結果，如以下所示。測定係在3小時46分之期間每一分鐘進行一次，算出平均值。
<排氣量．排氣溫度．排氣組成之測定結果>
針對從圖1之測定口F1採取之排氣的排氣量．排氣溫度．排氣組成之 測定結果，如以下所示。排氣組成之分析，係依循JIS K 0301-6.JIS B 7983電氣化學式而進行。
1‧‧‧無煙焚化爐
A‧‧‧一次燃燒室
A1‧‧‧主燃燒部
A2‧‧‧水冷套部
A31‧‧‧助燃用燃燒器
A32、A33‧‧‧再燃用燃燒器
A4‧‧‧渦輪鼓風機
A5‧‧‧閥
A6‧‧‧空氣槽
A7‧‧‧投入口
A23‧‧‧蒸氣送出管
A25‧‧‧蒸氣筒
B‧‧‧二次燃燒室
B1‧‧‧再燃用(傾斜)燃燒器
C‧‧‧附過濾器燃燒室
D‧‧‧三次燃燒室
D1‧‧‧灰出口
E‧‧‧四次燃燒室
E1‧‧‧再燃用燃燒器
F‧‧‧排氣筒
F1‧‧‧測定口
F2‧‧‧高壓渦輪鼓風機
F3‧‧‧空氣腔室
F4‧‧‧空氣送出管
F5‧‧‧強制排氣管

Claims (6)

  1. 一種無煙焚化爐，其特徵在於，具有：一次燃燒室(A)，設有主燃燒部(A1)與水冷套部(A2)，該主燃燒部(A1)供燃燒對象物投入且具備耐火磚壁(A12)與用於輔助燃燒對象物之燃燒的助燃用燃燒器(A31)，該水冷套部(A2)配置在該主燃燒部(A1)之上且具備水冷套壁(A27)；二次燃燒室(B)，配置在該一次燃燒室(A)之上方且具備用於燃燒未燃燒氣體的再燃用燃燒器(B1)；附過濾器燃燒室(C)及三次燃燒室(D)，呈一行地依序配置在該二次燃燒室(B)之側方，該附過濾器燃燒室(C)具備陶瓷過濾器(C1)，該三次燃燒室(D)具備旋風集塵器(D3)；四次燃燒室(E)，配置在該三次燃燒室(D)之上方且具備用於燃燒未燃燒氣體之另一個再燃用燃燒器(E1)；以及排氣筒(F)，配置在該四次燃燒室(E)之上方且具備強制排氣手段(F2,F5)；該二次燃燒室(B)之再燃用燃燒器(B1)，安裝在位於與該附過濾器燃燒室(C)對向之側面相鄰之側面，且以相對於朝向該附過濾器燃燒室(C)之方向傾斜銳角(α)之方式安裝。
  2. 如申請專利範圍第1項之無煙焚化爐，其中，該二次燃燒室(B)之再燃用燃燒器(B1)，可對該附過濾器燃燒室(C)及該三次燃燒室(D)加熱。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之無煙焚化爐，其具備在該一次燃燒室(A)之該主燃燒部(A1)之下方部分供應用於無燄燃燒之空氣的無燄燃燒用空 氣噴嘴(A10)。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之無煙焚化爐，其中，在該一次燃燒室(A)之該水冷套部(A2)再具備另一個再燃用燃燒器(A33)。
  5. 一種發電系統，其特徵在於，具有：申請專利範圍第1至4項中任一項之無煙焚化爐(1)；以及發電機(G)，被供應由該一次燃燒室(A)之該水冷套部(A2)送出之蒸氣並進行發電。
  6. 一種熱交換系統，其特徵在於，具有：申請專利範圍第1至4項中任一項之無煙焚化爐(1)；以及熱交換器(H)，被供應由該排氣筒(F)送出之排氣並進行熱交換。
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