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WO2020189394A1 - 焼却炉 - Google Patents

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Info

Publication number
WO2020189394A1
WO2020189394A1 PCT/JP2020/010168 JP2020010168W WO2020189394A1 WO 2020189394 A1 WO2020189394 A1 WO 2020189394A1 JP 2020010168 W JP2020010168 W JP 2020010168W WO 2020189394 A1 WO2020189394 A1 WO 2020189394A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
combustion chamber
gas
supply nozzle
primary combustion
primary
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/010168
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
重政 祥子
通孝 古林
Original Assignee
日立造船株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日立造船株式会社 filed Critical 日立造船株式会社
Priority to JP2021507227A priority Critical patent/JP7474743B2/ja
Priority to CN202080021501.1A priority patent/CN113574320B/zh
Publication of WO2020189394A1 publication Critical patent/WO2020189394A1/ja

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F23C9/08Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber for reducing temperature in combustion chamber, e.g. for protecting walls of combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C99/00Subject-matter not provided for in other groups of this subclass
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor

Definitions

  • the present invention relates to an incinerator.
  • JPH05-113208A is supplied with an appropriate amount of secondary air to the secondary combustion chamber and EGR gas (gas in Exhaust Gas Recirculation) from the ceiling on the rear side of the primary combustion chamber.
  • EGR gas gas in Exhaust Gas Recirculation
  • the minimum amount of oxygen required for combustion of the unburned gas in the secondary combustion chamber is secured by the secondary air, and the agitated air flow generated by the supply of the EGR gas is sufficient for the secondary air and the unburned gas.
  • Paragraph 0015 of JPH05-113208A explains that by doing so, it is possible to maintain a high combustion gas temperature and suppress the production of carbon monoxide (CO) and dioxins.
  • JPH07-158827A in an incinerator, a nozzle for supplying secondary combustion air is provided in the ceiling on the rear side of the primary combustion chamber, and the nozzle is provided inside the combustion flame of waste or near the tip thereof. It is disclosed that the air for secondary combustion is supplied.
  • the supplied secondary combustion air comes into direct contact with the high-temperature flame, and the oxygen concentration in the inner part of the flame and in the vicinity of the outer periphery of the flame increases, so that the vicinity of the outer periphery of the flame increases.
  • a large amount of unburned soot medium and unburned gas such as CO that are present burn vigorously.
  • the total amount of unburned soot medium and CO transferred to the secondary combustion chamber is reduced, the generation of black smoke is prevented, and the CO concentration in the exhaust gas is reduced.
  • the recirculated exhaust gas from the front side is supplied from the front ceiling wall in the primary combustion chamber of the incinerator toward the rear, and the rear wall or the rear side in the same primary combustion chamber is supplied. It is disclosed that the recirculated exhaust gas is supplied from the rear side toward the front from the ceiling wall.
  • the present invention further improves the technique described in JP2014-167353A to supply recirculated exhaust gas from the front side toward the rear from the ceiling wall on the front side in the primary combustion chamber of the incinerator, and in the same primary combustion chamber.
  • JP2014-167353A to supply recirculated exhaust gas from the front side toward the rear from the ceiling wall on the front side in the primary combustion chamber of the incinerator, and in the same primary combustion chamber.
  • the purpose is to obtain an incinerator that can exert the NOx reduction effect of.
  • the incinerator of the present invention A primary combustion chamber having a drying stage, a combustion stage, and a post-combustion stage in this order from the front side to the rear side, and a ceiling wall and a rear wall on the rear side. It is equipped with a secondary combustion chamber that is connected to the outlet side of the primary combustion chamber and has a gas supply nozzle for secondary combustion. Air, EGR gas, and a mixed gas of air and EGR gas are supplied to at least one of the rear ceiling wall and the rear wall of the primary combustion chamber toward the front side.
  • Has a rear supply nozzle for the primary combustion chamber
  • the secondary combustion chamber has a front supply nozzle that supplies gas flow toward the rear side.
  • the rear supply nozzle for the primary combustion chamber attracts the unburned gas generated in the combustion stage to the rear wall side by the gas flow supplied from the rear supply nozzle for the primary combustion chamber.
  • the front supply nozzle is characterized in that the unburned gas generated in the drying stage is attracted to the front side by the gas flow supplied from the front supply nozzle and then flows into the secondary combustion chamber. ..
  • the gas supply nozzle for secondary combustion that supplies the gas flow toward the rear side also serves as the front supply nozzle.
  • a plurality of secondary combustion gas supply nozzles are installed in multiple upper and lower stages, and a secondary combustion gas supply nozzle that supplies a gas flow toward the rear side of the lowermost stage. Is preferably also used as the front supply nozzle.
  • the front supply nozzle and the rear supply nozzle for the primary combustion chamber are alternately arranged so that the supply gas from the front supply nozzle does not interfere with the supply gas from the rear supply nozzle for the primary combustion chamber. It is preferable that
  • the primary combustion chamber is equipped with a charging hopper, a frontage connected to the charging hopper, and a ceiling wall on the front side connected from the frontage. At the rear of the front ceiling wall, the primary combustion chamber is connected to the secondary combustion chamber, The front supply nozzle injects the gas flow horizontally or below the horizontal direction. It is preferable that the ceiling wall on the front side is inclined upward at an angle of more than 0 degrees and 60 degrees or less with respect to the horizontal direction from the front side to the rear side.
  • each of the drying stage, the combustion stage, and the post-combustion stage has a grate, and the grate is inclined downward from at least the drying stage toward the combustion stage. Is preferable.
  • the rear supply nozzle for the primary combustion chamber supplies at least air to the primary combustion chamber. It is preferable to provide a control device for adjusting the oxygen concentration in the primary combustion chamber by controlling the amount of gas supplied from the rear supply nozzle for the primary combustion chamber to the primary combustion chamber.
  • Multiple rear supply nozzles for the primary combustion chamber are installed in multiple stages above and below. Primary combustion by fixing the gas supply amount in some of the rear supply nozzles for the primary combustion chamber and controlling the gas supply amount in the rear supply nozzles for the other primary combustion chambers in a plurality of rear supply nozzles for the primary combustion chamber. It is preferable that the oxygen concentration in the chamber is adjusted.
  • the secondary combustion chamber has a front wall for installing a front supply nozzle, and this front wall is located behind the rear end of the drying stage. Is preferable.
  • the operation method of the incinerator of the present invention is A primary combustion chamber having a drying stage, a combustion stage, and a post-combustion stage in this order from the front side to the rear side, and having a ceiling wall and a rear wall on the rear side.
  • a secondary combustion chamber that is connected to the outlet side of the primary combustion chamber and has a gas supply nozzle for secondary combustion, It is a method of operating an incinerator equipped with Provided on at least one of the ceiling wall and the rear wall on the rear side of the primary combustion chamber, one of the primary air, the EGR gas, and the mixed gas of the primary air and the EGR gas is placed on the front side.
  • the unburned gas generated in the combustion stage is attracted to the rear wall side by using the rear supply nozzle for the primary combustion chamber that is supplied toward the rear wall.
  • the front supply nozzle provided in the secondary combustion chamber and supplying the gas flow toward the rear side the unburned gas generated at least in the drying stage by the gas flow supplied from the front supply nozzle is used. It is characterized by being drawn to the front side and flowing into the secondary combustion chamber.
  • the other incinerator of the present invention A primary combustion chamber having a drying stage, a combustion stage, and a post-combustion stage in this order from the front side to the rear side, and a ceiling wall and a rear wall on the rear side. It is equipped with a secondary combustion chamber that is connected to the outlet side of the primary combustion chamber and has a gas supply nozzle for secondary combustion.
  • a secondary combustion chamber In the primary combustion chamber, one of the primary air, the EGR gas, and the mixed gas of the primary air and the EGR gas is directed to the front side at least one of the rear ceiling wall and the rear wall.
  • the secondary combustion chamber has a front supply nozzle that supplies gas flow toward the rear side.
  • the primary combustion chamber is provided with an input hopper for the object to be burned, a frontage connected from the input hopper, and a ceiling wall on the front side connected from the frontage. At the rear of the front ceiling wall, the primary combustion chamber is connected to the secondary combustion chamber, The ceiling wall on the front side is inclined upward from the front side to the rear side at an angle of more than 0 degrees and less than 60 degrees with respect to the horizontal direction.
  • Each of the drying stage, the combustion stage, and the post-combustion stage has a grate, and the grate is characterized in that it is inclined downward from at least the drying stage toward the combustion stage.
  • the front supply nozzle can attract the unburned gas generated in the drying stage to the front side by the gas flow supplied from the front supply nozzle and let it flow into the secondary combustion chamber. It is possible to contribute to the achievement of the same thermal NOx reduction effect as the conventional one in which the recirculated exhaust gas is supplied from the ceiling wall on the front side in the primary combustion chamber of the incinerator.
  • the incinerator shown in FIG. 1 includes a waste supply unit 11, a primary combustion chamber 12, a secondary combustion chamber 13, and an exhaust gas path 14.
  • waste is burned and unburned gas containing carbon and hydrogen as main components generated from the waste is burned.
  • the primary combustion chamber 12 is provided with an exhaust gas outlet 15 at the upper portion, and the primary combustion chamber 12 and the secondary combustion chamber 13 are communicated with each other by the outlet 15.
  • the waste supply unit 11 includes a charging hopper 16 for receiving dust, a crane 18 for charging the waste 17 from a waste pit (not shown) into the charging hopper 16, and dust from the bottom of the charging hopper 16 into the primary combustion chamber 12. It is provided with a pusher 19 as a dust supply device for supplying.
  • the primary combustion chamber 12 is constructed by a plurality of wall portions. Specifically, if the side on which the charging hopper 16 is provided is defined as the front side and the side away from the charging hopper 16 is defined as the rear side, the primary combustion chamber 12 has a frontage 20 connected to the charging hopper 16 and a frontage 20.
  • the ceiling wall 21 on the front side which is provided so as to gradually rise from the upper end to the rear side, and the rear wall 22 in the vertical direction installed on the rear side, and the front side from the upper end of the rear wall 22. It has a rear ceiling wall 23 which is provided so as to be inclined so as to gradually rise toward.
  • the exhaust gas outlet 15 from the primary combustion chamber 12 is provided between the rear portion of the front ceiling wall 21 and the front portion of the rear ceiling wall 23.
  • the ceiling wall 21 on the front side is not provided with a nozzle for supplying gas into the primary combustion chamber 12.
  • the total amount of gas that can be supplied to the waste incinerator also called "flow rate”
  • the waste incinerator also called "flow rate”
  • the waste incinerator is determined to be an appropriate amount so that the oxygen concentration of the exhaust gas and the temperature inside the furnace become appropriate values. Therefore, by not installing a nozzle for supplying gas in the primary combustion chamber 12 on the ceiling wall 21 on the front side, other nozzles installed in the waste incinerator (particularly, the gas supply nozzle 44 for secondary combustion described later). This is because the amount of gas that can be supplied by the rear supply nozzle 40) for the primary combustion chamber can be increased. This is also because there are advantages such as reduction of initial cost and space saving.
  • the ceiling wall 21 on the front side is a ceiling in the horizontal direction so that the unburned gas generated in the drying stage 24 can easily flow to the front part of the primary combustion chamber 12 without installing a nozzle on the ceiling wall 21 of the drying stage 24.
  • the inclination angle of the wall 21 is preferably, for example, 15 degrees or more and 40 degrees or less, and more preferably 15 degrees or more and 30 degrees or less.
  • the length of the ceiling wall 21 on the front side is preferably 1 m or more and 5 m or less, and more preferably 2 m or more and 4 m or less.
  • the ceiling wall 23 on the rear side is a primary combustion chamber 12, and the unburned gas generated by combustion in the combustion stage 25 and the post-combustion stage 26 and directed to the secondary combustion chamber 13 is indicated by reference numeral 64 in FIG.
  • the inclination angle of the ceiling wall 23 with respect to the horizontal direction is preferably 15 degrees or more and 60 degrees or less, and 15 degrees or more and 35 degrees or less. Is even more preferable.
  • the length of the ceiling wall 23 on the rear side is preferably 2 m or more and 8 m or less, and more preferably 4 m or more and 7 m or less.
  • the primary combustion chamber 12 has a drying stage 24, a combustion stage 25, and a post-combustion stage 26 in this order from the front side to the rear side, following the pusher 19.
  • a drying grate 27 is provided at the bottom of the drying stage 24, a combustion grate 28 is provided at the bottom of the combustion stage 25, and a post-combustion grate 29 is provided at the bottom of the post-combustion stage 26.
  • the drying grate 27, the combustion grate 28, and the post-combustion grate 29 may be simply referred to as "grate").
  • the drying grate 27 and the combustion grate 28 are directed from the front side to the rear side, that is, from the drying stage 24 to the combustion stage 25. It is provided so as to be inclined downward along the above.
  • the post-combustion grate 29 is provided in the horizontal direction.
  • An ash discharge port 30 generated by incinerating the waste 17 is provided on the rear side of the post-combustion stage 26.
  • the primary air supply path 31 is a pipe for supplying primary air (combustion air, hereinafter, combustion air may be simply referred to as "air") to the primary combustion chamber 12.
  • the primary air supply path 31 is branched according to the grate 27, 28, 29, and then is provided in the air boxes 32, 33, 34 provided under each grate 27, 28, 29, respectively. It is connected.
  • the blower (fan) supplies the primary air from the primary air supply path 31 to the inside of the primary combustion chamber 12 via each grate.
  • the primary combustion chamber 12 is provided with a rear supply nozzle 40 for the primary combustion chamber.
  • the rear supply nozzle 40 for the primary combustion chamber is provided on at least one of the ceiling wall 23 and the rear wall 22 on the rear side. Further, depending on the size of the incinerator, a plurality of the primary combustion chambers 12 are installed in parallel at predetermined intervals in the width direction.
  • a plurality of the rear supply nozzles 40 for the primary combustion chamber are installed in multiple stages in the vertical direction and in the same row in the width direction. Further, when a plurality of the rear supply nozzles 40 for the primary combustion chamber are installed in multiple stages above and below, the gas supply amount in some of the rear supply nozzles 40 for the primary combustion chamber is fixed, and the rear part for the other primary combustion chambers. It is preferable to control the gas supply amount of the rear supply gas for the primary combustion chamber by controlling the gas supply amount in the supply nozzle 40.
  • the exhaust gas and unburned gas generated in the combustion stage 25 are post-combusted by the gas flow having a sufficient flow velocity supplied from the rear supply nozzle 40 for the primary combustion chamber in which the gas supply amount is fixed.
  • the flow in the primary combustion chamber indicated by reference numeral 64 in FIG. 1 can be kept stable.
  • the space 65 between the post-combustion grate 29 in the primary combustion chamber 12 and the ceiling wall 23 of the portion where the post-combustion grate 29 is provided in the primary combustion chamber 12 is fully utilized, and the unburned gas is fully utilized. Is burned.
  • the supply amount of the rear supply nozzle 40 for the primary combustion chamber where the gas supply amount is fixed varies depending on the diameter of the nozzle, but it is preferable that the flow velocity is 35 m / s to 70 m / s.
  • the other rear supply nozzle 40 for the primary combustion chamber can control the supply amount of the gas containing oxygen as described above.
  • the oxygen concentration in the primary combustion chamber 12 can be adjusted by the rear supply nozzle 40 for the primary combustion chamber in which the supply amount of the gas containing oxygen is controlled, and the primary combustion chamber 12 provided with the post-combustion grate 29 is provided.
  • the unburned gas is effectively burned at an appropriate oxygen concentration.
  • the supply amount of the rear supply nozzle 40 for the primary combustion chamber in the lowermost stage it is particularly preferable to fix the supply amount of the rear supply nozzle 40 for the primary combustion chamber in the lowermost stage and control the supply amount of the rear supply nozzle 40 for the other primary combustion chamber other than the lowermost stage.
  • the exhaust gas and unburned gas generated in the combustion stage 25 flow into the space 65 above the primary combustion chamber 12 in the rear combustion chamber 26.
  • the space 65 above the post-combustion grate 29 in the combustion chamber 12 is fully utilized to burn the unburned gas.
  • the rear supply nozzle 40 for the primary combustion chamber is provided on the ceiling wall 23 on the rear side in two upper and lower stages. Then, as shown in FIG. 2, two rear supply nozzles 40 for the primary combustion chamber are installed in parallel in the width direction of the primary combustion chamber 12. That is, 40a is two nozzles on the upper stage side, 40b is two nozzles on the lower stage side, and these are arranged in the same row in the width direction at predetermined intervals.
  • the upper and lower nozzles 40a and 40b are both provided on the rear end side (ceiling wall 23 on the rear combustion stage 26) of the rear ceiling wall 23. It should be noted that FIG.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of the portion of the primary combustion chamber 12 where the rear supply nozzle 40b for the primary combustion chamber is installed, and the portion on the left side of the secondary combustion chamber 13 in the secondary combustion chamber 13.
  • This is a cross-sectional view of the portion where the front supply nozzle 44, which will be described later, is installed.
  • the rear supply nozzles 40 for the primary combustion chamber are preferably arranged alternately (staggered) with the front supply nozzles 44 as shown in order to avoid interfering with the gas flow of the front supply nozzles 44.
  • the alternate long and short dash line 38 indicates the central position in the combustion chambers 12 and 13.
  • the number of the rear supply nozzles 40 for the primary combustion chamber can be arbitrarily changed according to the size of the primary combustion chamber 12, for example, in the width direction.
  • the size of the primary combustion chamber 12 in the width direction is large, three nozzles 40a on the upper stage side and three nozzles 40b on the lower stage side can be installed in parallel in the width direction of the primary combustion chamber 12.
  • three front supply nozzles 44 can be installed in parallel in the width direction of the secondary combustion chamber 13 in response to the corresponding increase in the size of the secondary combustion chamber 13.
  • the gas flow of the rear supply nozzle 40 for the primary combustion chamber and the gas flow of the front supply nozzle 44 may collide with each other.
  • the furnace it may be preferable to arrange at least one of the rear supply nozzle 40 for the primary combustion chamber and the front supply nozzle 44 at the central position 38 instead of the configuration shown in FIG.
  • the gas supply path 41 is a pipe that supplies air, EGR gas, and rear supply gas, which is one of a mixed gas of air and EGR gas, to the rear supply nozzle 40 for the primary combustion chamber. Then, a rear supply gas is supplied from the gas supply path 41 to the primary combustion chamber 12 via the rear supply nozzle 40 for the primary combustion chamber by a blower (fan) (not shown). By doing so, it is possible to allow the exhaust gas and unburned gas generated in the combustion stage 25 to flow (turn) into the space 65 above the primary combustion chamber 12 in the post-combustion stage 26, and to make the primary combustion chamber swirl. Unburned gas is burned in the space 65 between the post-combustion grate 29 in No. 12 and the ceiling wall 23 of the primary combustion chamber 12 provided with the post-combustion grate 29.
  • the secondary combustion chamber 13 is connected to the outlet 15 of the primary combustion chamber 12 and is provided upward as described above.
  • the secondary combustion chamber 13 is installed with a rectangular cross section, 42 is the front wall of the secondary combustion chamber 13, and 43 is the rear wall of the secondary combustion chamber 13.
  • the ceiling wall 21 on the front side and the front wall 42 are connected at the intersection 63A on the front side. Further, the ceiling wall 23 on the rear side and the rear wall 43 are connected at the intersection 63B on the rear side. It is preferable that the front crossing portion 63A and the rear crossing portion 63B have the same height. In the front intersection 63A, it is preferable that the rear end of the ceiling wall 21 on the front side and the lower end of the front wall 42 are connected in an arc shape in cross section.
  • the height from the grate 27, 28 to the front intersection 63A is preferably 1.0 m to 5.0 m, and more preferably 2.0 m to 4.0 m.
  • the front wall 42 and the rear wall 43 of the secondary combustion chamber 13 are provided with a secondary combustion gas supply nozzle 44 that supplies the secondary combustion gas to the secondary combustion chamber 13.
  • the secondary combustion gas supply nozzles 44 are installed in multiple stages above and below, and in each stage, a plurality of nozzles 44 are provided in parallel in the width direction at predetermined intervals according to the size of the incinerator.
  • the secondary combustion gas supply nozzles 44 on the front wall 42 are provided in two upper and lower stages.
  • 44a is a nozzle on the upper stage side
  • 44b is a nozzle on the lower stage side.
  • the secondary combustion gas supply nozzles 44 are arranged alternately (staggered) on the front wall 42 and the rear wall 43 in order to avoid interfering with each other.
  • FIG. 3 shows the front wall 42 and the rear wall 43 of the secondary combustion chamber 13 in the case where two rear supply nozzles 40 for the primary combustion chamber are installed in the width direction of the primary combustion chamber 12 as shown in FIG.
  • An example of arrangement of the secondary combustion gas supply nozzle 44 in the above is shown.
  • the front wall 42 is provided with two secondary combustion gas supply nozzles 44
  • the rear wall 43 is provided with three secondary combustion gas supply nozzles 44.
  • the secondary combustion gas supply nozzle 44 on the rear wall 43 of the secondary combustion chamber 13 is also 4 in parallel in the width direction of the secondary combustion chamber 13, for example. This can be installed.
  • the number of secondary combustion gas supply nozzles 44 to be installed is not limited to the above example, and is arbitrary depending on the size of the furnace, that is, the size of the secondary combustion chamber 13.
  • the secondary combustion gas supplied from the secondary combustion gas supply nozzle 44 is drawn from the combustion stage 25 to the rear wall 22 side of the primary combustion chamber 12 and a part 61 of the unburned gas from the drying stage 24. This is to promote the combustion of the unburned gas after the part 64 of the unburned gas is merged.
  • the secondary combustion gas is one of a secondary air (combustion air), an EGR gas, and a mixed gas of the secondary air and the EGR gas.
  • the position of the front wall 42 of the secondary combustion chamber 13 is closer to the rear wall 22 of the primary combustion chamber 12 than the rear end of the drying stage 24. This is because the gas flow supplied from the front supply nozzle 44, which will be described later, attracts the unburned gas generated in the drying stage 24 to the front wall 42 side, and the gas flow supplied from the rear supply nozzle 40 for the primary combustion chamber. This is because it is easy to control the unburned gas generated in the drying stage 24 and the combustion stage 25 to be attracted to the rear wall 22 side.
  • a front supply nozzle 44 is provided on the front wall 42 of the secondary combustion chamber 13.
  • the front supply nozzle 44 is provided at a position near the lower end of the front wall 42 of the secondary combustion chamber 13. Specifically, it is provided between the lower end of the front wall 42, preferably 0 mm to 2000 mm, and more preferably 300 mm to 800 mm.
  • the first stage is arranged from the lower end preferably between 0 mm and 1000 mm, more preferably between 500 mm and 800 mm.
  • the second stage is preferably arranged between 300 mm and 2000 mm, more preferably 500 mm and 800 mm from the lower end. Further, as described above, a plurality of pieces are installed in parallel in the width direction of the front wall 42 of the secondary combustion chamber 13 according to the size of the incinerator.
  • the front supply nozzle 44 is preferably ejected in the horizontal direction or downward from the horizontal direction. Specifically, it is preferable that the front supply nozzle 44 ejects gas at an angle of 0 degrees or more and 30 degrees or less from the horizontal direction.
  • the gas supply amount is controlled so that the front supply nozzle 44 and the flow velocity are 20 m / s to 60 m / s.
  • the secondary combustion gas supply nozzle 44 which is provided near the lower end of the front wall 42 of the secondary combustion chamber 13 and supplies the gas flow toward the rear side, is a front supply nozzle.
  • An example that also serves as 44 is shown. That is, the secondary combustion gas supply nozzle 44 that also serves as the front supply nozzle is located near the lower end of the front wall 42 of the secondary combustion chamber 13 in the vicinity of the outlet 15 that is the communication port with the primary combustion chamber 12. Is provided.
  • the secondary combustion gas supply nozzle 44 is also used for secondary combustion in the vicinity of the lower end of the rear wall 43 of the secondary combustion chamber 13 and also serves as a front supply nozzle. It is provided to face the gas supply nozzle 44 and to stir the unburned gas in the secondary combustion chamber 13.
  • a bug filter 45 In the incinerator shown in FIG. 1, a bug filter 45, an attraction fan 46, and a chimney 47 are provided on the downstream side of the exhaust gas path 14 connected to the secondary combustion chamber 13.
  • a heating tower, an economizer, etc. can be provided as appropriate.
  • the exhaust gas path 14 is provided with a boiler 48 that uses exhaust gas as a heat source.
  • the flow meter 49 is for measuring the steam flow rate from the boiler 48.
  • the exhaust gas path 14 is provided with an oxygen concentration sensor 51 for detecting the oxygen concentration of the exhaust gas passing through the path 14.
  • the oxygen concentration meter 52 receives a signal from the oxygen concentration sensor 51 and calculates the oxygen concentration.
  • a single type or a plurality of types of exhaust gas sensors 53 are provided in the chimney 47 and other exhaust gas passages.
  • the exhaust gas sensor 53 is connected to an exhaust gas measuring meter 55 such as a NOx meter, a SOx meter, a CO meter, and an oxygen concentration meter.
  • 54 is a control device for controlling the combustion state of the illustrated incinerator. Although detailed description will be omitted, the branch paths in the primary air supply path 31, the gas supply path to the secondary combustion gas supply nozzle 44, and the gas supply path 41 to the rear supply nozzle 40 for the primary combustion chamber , A flow meter and a damper are provided.
  • the control device 54 receives signals from each flow meter and controls each damper to have a required opening degree.
  • the combustion of the waste 17 and the combustion of the unburned gas mainly composed of carbon and hydrogen generated from the waste 17 are performed.
  • the unburned gas generated in the primary combustion chamber 12 is burned by the oxygen-containing gas from the secondary combustion gas supply nozzle 44.
  • the dust 17 sent from the charging hopper 16 to the primary combustion chamber 12 by the pusher 19 is dried in the drying stage 24, and is sent to the combustion stage 25 as the next dust is fed to the drying stage 24. After being burned in the combustion stage 25, it is similarly sent to the post-combustion stage 26 and is targeted for post-combustion.
  • the resulting incineration ash is discharged from the discharge port 30 to the outside of the furnace. Since the drying grate 27 and the combustion grate 28 are inclined downward toward the rear side, the dust can be easily transported to the rear side.
  • Gas is ejected from the secondary combustion gas supply nozzle 44, which also serves as the front supply nozzle provided on the front wall 42 of the secondary combustion chamber 13, toward the rear wall 43 of the secondary combustion chamber 13. Then, a part 61 of the unburned gas generated in the drying stage 24 due to the ejected flow is not attracted to the rear wall 22 side by the gas flow supplied from the rear supply nozzle 40 for the primary combustion chamber. Therefore, the part 61 of the unburned gas can be allowed to flow into the secondary combustion chamber 13 in a state where the flow of the part 61 of the unburned gas from the drying stage 24 can be stably maintained.
  • the secondary combustion gas supply nozzle 44 has an upper and lower two-stage structure of an upper nozzle 44a and a lower nozzle 44b, as described above, for example. It is preferable to quantify (fix) the flow rate from the lower nozzle 44b and then adjust the flow rate from the upper nozzle 44a to control the overall flow rate of the secondary combustion gas supply nozzle 44. .. That is, the nozzle 44b on the lower stage side, as the front supply nozzle, causes a part 61 of the unburned gas generated in the drying stage 24 to flow into the upper space 62 and burns in the primary combustion chamber 12. It is used for the purpose of ensuring the required flow velocity and flow rate. On the other hand, the nozzle 44a on the upper stage side can be used to adjust the oxygen concentration in the secondary combustion chamber 13.
  • the gas supply amount in the nozzle 44a on the upper stage side is adjusted.
  • the adjustment of the gas supply amount can be performed by a control type damper or a manual type damper (not shown) provided in the gas supply path to the secondary combustion gas supply nozzle 44.
  • the gas flow is ejected in the horizontal direction or upward from the horizontal direction toward the frontage 20 side in accordance with the inclination of the ceiling wall 23 on the rear side, so that the primary combustion chamber 12
  • the unburned gas generated by combustion in the drying stage 24, the combustion stage 25, and the post-combustion stage 26 and heading toward the secondary combustion chamber 13 is shown in the rear wall of the primary combustion chamber 12 as shown by reference numeral 64 in FIG. It can be pulled toward the 22 side.
  • the exhaust gas and unburned gas generated in the combustion stage 25 can flow (swirl) into the space 65 above the primary combustion chamber 12 in the post-combustion stage 26 and be stirred. Therefore, the concentration of the unburned gas inside the primary combustion chamber 12 does not become too high locally. Further, the unburned gas can be burned over time in the upper space 65 in the post-combustion stage 26, and the amount of unburned gas sent to the secondary combustion chamber 13 can be reduced or appropriately controlled. it can.
  • the gas supply amount of the rear supply nozzle 40 for the primary combustion chamber is preferably divided into cases based on the combustion positions on the grate 27, 28, and 29. For example, when the combustion position is closer to the front, it is preferable to increase the gas supply amount of the rear supply nozzle 40 for the primary combustion chamber. Further, when the combustion position is located at the rear side, the gas supply amount of the rear supply nozzle 40 for the primary combustion chamber may be controlled to be lowered. When the combustion position is in the rear direction, the same control as when the combustion position is within the reference range may be used.
  • the combustion position is determined based on the combustion start position and / or the burnout position on each of the grate 27, 28, 29, and is preferably confirmed by an infrared camera or an industrial camera (not shown).
  • the rear supply nozzle 40 for the primary combustion chamber is the upper and lower 2 of the rear supply nozzle 40a for the primary combustion chamber on the upper stage side and the rear supply nozzle 40b for the primary combustion chamber on the lower stage side as described above. It is a step structure.
  • the rear supply nozzle 40b for the primary combustion chamber on the lower stage side shall be used for securing the flow velocity
  • the rear supply nozzle 40a for the primary combustion chamber on the upper stage side shall be used for assisting to secure the required flow rate. Is preferable.
  • the inclination angle of the gas flow from the rear supply nozzle 40 for the primary combustion chamber is as upward as possible, the exhaust gas containing unburned gas can be easily attracted to the rear of the primary combustion chamber 12. However, if it faces upward too much, it will be attenuated due to friction with the ceiling wall 23, and the required function cannot be exhibited.
  • the inclination angle of the gas flow from the rear supply nozzle 40 for the primary combustion chamber is preferably within minus 35 degrees from the inclination angle of the ceiling wall 23. It is more preferable that the angle of inclination of the ceiling wall 23 is within -20 degrees.
  • the lower limit of the inclination angle of the gas flow from the rear supply nozzle 40 for the primary combustion chamber is 0 degrees, that is, the horizontal direction, considering the direct effect of this gas flow on the flame region on each of the grate 27, 28, 29. Is preferable.
  • gas is ejected from the secondary combustion gas supply nozzle 44 provided on the front wall 42 of the secondary combustion chamber 13 toward the rear wall 43 of the secondary combustion chamber 13. Then, a part 61 of the unburned gas generated in the drying stage 24 is attracted to the front side. That is, a part 61 of the unburned gas is not attracted to the rear wall side by the gas flow supplied from the rear supply nozzle 40 for the primary combustion chamber, but is allowed to flow into the space 62 above the grate 27 for drying. Without providing a supply device for supplying recirculated exhaust gas or the like from the ceiling wall 21 on the front side of the primary combustion chamber 12 toward the rear, the same effect as that provided with this supply device can be exhibited. A similar remarkable NOx reduction effect can be obtained.
  • the following advantages can also be obtained. That is, in the primary combustion chamber 12, the distance between the drying grate 27 and the combustion grate 28 and the front supply nozzle (secondary combustion gas supply nozzle 44 that also serves as the front supply nozzle) is compared with JP2014-167353A.
  • the stirring effect of the gas supply nozzle on the dry stage ceiling which was installed in the known technique, is performed by the gas flow from the front supply nozzle (secondary combustion gas supply nozzle 44 that also serves as the front supply nozzle).
  • the inclination angle of the ceiling wall 21 in the drying stage 24 was set to 60 degrees or less, preferably 30 degrees or less, and more preferably 15 to 25 degrees.
  • the upper space 65 in the post-combustion stage 26 is wider than the upper space 62, the upper space 65 is prevented from locally collecting the unburned gas while keeping the residence time of the unburned gas for a long time. Unburned gas can be gradually burned in space 65. As a result, the amount of unburned gas that flows into the secondary combustion chamber 13 via the space 65 is reduced, so that the combustion temperature does not rise locally even in the secondary combustion chamber 13, and therefore NOx is less likely to be generated in multi-stage combustion. It will be possible.
  • the gas flow supplied from the rear supply nozzle 40 for the primary combustion chamber attracts the unburned gas generated in the combustion stage 25 or the like to the rear wall 22 side, and on the other hand, the gas flow supplied from the front supply nozzle.
  • the unburned gas generated in the drying stage 24 is attracted to the front side. That is, the unburned gas generated in the drying stage 24 by the gas flow supplied from the rear supply nozzle 40 for the primary combustion chamber is allowed to flow into the secondary combustion chamber 13 without being attracted to the rear wall 22 side. Then, since both unburned gases are merged in the secondary combustion chamber 13, the unburned gas can be adjusted in the secondary combustion chamber 13, so that the combustion temperature does not rise locally. Therefore, NOx is unlikely to occur.
  • the amount of oxygen (secondary air) supplied from the secondary combustion gas supply nozzle 44 in the secondary combustion chamber 13 is minimized. Sufficient agitation between the unburned gas and the secondary air can be ensured while suppressing the combustion. Therefore, the supply amount of oxygen can be suppressed to the minimum necessary, and therefore, the production of CO and dioxins can be suppressed while suppressing the production of NOx.
  • an appropriate oxygen concentration can be maintained by supplying air from the rear supply nozzle 40 for the primary combustion chamber. Therefore, it is possible to suppress the instability of combustion and the production of CO and dioxins.
  • a method of controlling the supply amount of the supply gas will be described.
  • the amount of secondary combustion air supplied from the secondary combustion gas supply nozzle 44 is controlled by the control device 54 based on the measurement result of the oxygen concentration meter 52. Specifically, the supply amount of secondary air for combustion is controlled so that the oxygen concentration measured by the oxygen concentration meter 52 is 3 to 5%. By reducing the amount of secondary air supplied, the amount of exhaust gas from the incinerator can be reduced.
  • the control of the supply amount of the primary air supplied through the grate 27, 28, 29 will be described.
  • the supply amount of the primary air is controlled by the control device 54 so that the amount of steam from the boiler 48 approaches the target amount of steam. For example, when the amount of steam from the boiler 48 is larger than the target amount of steam, the command value of the waste feed rate by the pusher 19 is reduced from the current value.
  • the drying grate 27, the combustion grate 28, and the post-combustion grate 29 are configured to move in the front-rear direction to sequentially feed the garbage to the rear side, the feeding speed is slowed down. It is controlled to do. Then, the command value of the primary air supply amount is reduced from the current value.
  • the control of the amount of air supplied from the rear supply nozzle 40 for the primary combustion chamber will be described.
  • the amount of air supplied from the rear supply nozzle 40 for the primary combustion chamber is an amount necessary for burning the unburned gas generated inside the primary combustion chamber 12.
  • the air ratio inside the primary combustion chamber 12 (hereinafter, referred to as “primary combustion chamber air ratio”) is a predetermined value (for example, 0.7 to 1.2, preferably 0.95 to 1. 10)
  • the control device 54 controls the amount of air supplied from the rear supply nozzle 40 for the primary combustion chamber according to the oxygen concentration measured by the oxygen concentration meter 52.
  • the primary combustion chamber air ratio is calculated by the following equation (1).
  • Primary combustion chamber air ratio [-] Air ratio under the grate [-] + Afterburn ceiling air ratio [-] ... (1)
  • the air ratio under the grate is defined by the following equation (2).
  • the afterburn ceiling air ratio is defined by the following equation (3).
  • the afterburn ceiling air flow rate is the flow rate of air contained in the gas ejected from the rear supply nozzle 40 for the primary combustion chamber.
  • the total inflow air amount is the flow rate of the air under the grate, the flow rate of the rear supply gas for the primary combustion chamber on the rear ceiling, and the secondary air in the secondary combustion chamber 13. It is the total with the flow rate.
  • the rear supply nozzle 40 for the primary combustion chamber is installed on the ceiling wall 23 on the rear side, but this can also be installed on the rear wall 22.
  • the flow velocity supplied from the nozzle may decrease.
  • the secondary combustion gas supply nozzle 44 is installed on both the front wall 42 and the rear wall 43.
  • the gas flow from the secondary combustion gas supply nozzle 44 provided on the front wall 42 and the gas flow from the secondary combustion gas supply nozzle 44 provided on the rear wall 43 interfere with each other.
  • the gas ejected horizontally from the secondary combustion gas supply nozzle 44 provided on the front wall 42 of the secondary combustion chamber 13 toward the rear wall 43 of the secondary combustion chamber 13 is used.
  • the operation can be performed.
  • the installation position of the secondary combustion gas supply nozzle 44, particularly the space shape formed by the ceiling wall 21 on the front side of the primary combustion chamber 12, and other configurations in the primary combustion chamber 12 may be appropriately adjusted. You can.

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Abstract

焼却炉であって、前側から後側に向けて乾燥段24と燃焼段25と後燃焼段26とをこの順に有する一次燃焼室12と、一次燃焼室12の出口側に接続して設けられる二次燃焼室13とを備える。一次燃焼室12は、後側の天井壁23および/または後壁22に一次燃焼室用後部供給ノズル40を有する。二次燃焼室13は、前部供給ノズル44を有する。一次燃焼室用後部供給ノズル40は、このノズル40から供給されるガス流によって、燃焼段25で発生した未燃ガスを後壁22側に引き寄せる。前部供給ノズル44は、このノズル44から供給されるガス流によって、乾燥段24で発生した未燃ガスを、前側に引き寄せたうえで二次燃焼室13に流れ込ませる。

Description

焼却炉
 本発明は焼却炉に関する。
 JPH05-113208Aには、焼却炉において、二次燃焼室に適当量の二次空気を供給するとともに、EGRガス(Exhaust Gas Recirculation におけるガス)を一次燃焼室の後側の天井部から供給するようにしたものが開示されている。これにより、二次空気によって二次燃焼室における未燃ガスの燃焼に必要な最低限の酸素量を確保するとともに、EGRガスの供給により発生する撹拌気流によって二次空気と未燃ガスとの十分な撹拌を行うようにしている。JPH05-113208Aの段落0015では、このようにすることで、高い燃焼ガス温度を維持して一酸化炭素(CO)およびダイオキシン類の生成を抑制することができると説明されている。
 JPH07-158827Aには、焼却炉において、一次燃焼室の後側の天井部に二次燃焼用空気の供給用のノズルを設け、当該ノズルから廃棄物の燃焼火炎の内方もしくはその先端部近傍に二次燃焼用空気を供給するようにしたものが開示されている。JPH07-158827Aの段落0013には、供給された二次燃焼空気が高温の火炎へ直接に接触し、火炎の内方及び火炎の外周部近傍の酸素濃度が高まることにより、火炎の外周部近傍に存在する多量の未燃煤媒やCO等の未燃ガスが旺盛に燃焼すると記載されている。そして、その結果、二次燃焼室内へ移行する未燃煤媒やCOの総量が減少して、黒煙の発生が防止されると共に、排ガス中のCO濃度が減少すると説明されている。
 しかしながら、JPH05-113208AやJPH07-158827Aに記載の技術では、多量の未燃煤媒やCO等の未燃ガスが一次燃焼室において旺盛に燃焼するが、一次燃焼室における後燃焼火格子(後側)と、この後燃焼火格子が設けられた燃焼室の天井壁との間の空間が十分に活用されていない。このため一次燃焼室内または二次燃焼室内の未燃ガスの濃度が局所的に高くなり、それを原因として窒素酸化物(NOx)が発生するという問題がある。
 この問題を解決するために、JP2014-167353Aでは、焼却炉の一次燃焼室における前側の天井壁から後方に向けて前側からの再循環排ガスを供給するとともに、同一次燃焼室における後壁または後側天井壁から前方に向けて後側からの再循環排ガスを供給するようにしたものが開示されている。このような構成であると、一次燃焼室における燃焼位置が基準範囲に比べて前寄りにある場合と、後寄りにある場合と、基準範囲内にある場合とに場合分けし、各場合に応じて前側からの再循環排ガスと後側からの再循環排ガスとの配分比を変更することで、NOx濃度の大幅な低減を可能とすることができる。
 本発明は、JP2014-167353Aに記載された技術をさらに改良して、焼却炉の一次燃焼室における前側の天井壁から後方に向けて前側からの再循環排ガスを供給するとともに、同一次燃焼室における後壁または後側天井壁から前方に向けて後側からの再循環排ガスを供給することでNOx濃度の大幅な低減を可能とするようにしたものと比べて、より簡単な構成でありながら同様のNOx低減効果を発揮することができる焼却炉を得ることを目的とする。
 上記目的を達成するため本発明の焼却炉は、
 前側から後側に向けて乾燥段と燃焼段と後燃焼段とをこの順に有するとともに、後側の天井壁と後壁とを有した一次燃焼室と、
 一次燃焼室の出口側に接続して設けられるとともに二次燃焼用ガス供給ノズルを有した二次燃焼室とを備え、
 一次燃焼室には、後側の天井壁と後壁とのうちの少なくともいずれか一方に、空気と、EGRガスと、空気およびEGRガスの混合ガスとのうちいずれかを前側に向けて供給する一次燃焼室用後部供給ノズルを有し、
 二次燃焼室には、後側に向けてガス流を供給する前部供給ノズルを有し、
 一次燃焼室用後部供給ノズルは、この一次燃焼室用後部供給ノズルから供給されるガス流によって、燃焼段で発生した未燃ガスを後壁側に引き寄せるものであり、
 前部供給ノズルは、この前部供給ノズルから供給されるガス流によって、乾燥段で発生した未燃ガスを、前側に引き寄せたうえで二次燃焼室に流れ込ませるものであることを特徴とする。
 本発明によれば、上記の焼却炉において、後側に向けてガス流を供給する二次燃焼用ガス供給ノズルが前部供給ノズルを兼ねていることが好適である。
 本発明によれば、上記の焼却炉において、複数の二次燃焼用ガス供給ノズルが上下多段に設置されており、最下段の後側に向けてガス流を供給する二次燃焼用ガス供給ノズルが前部供給ノズルを兼ねていることが好適である。
 本発明によれば、上記の焼却炉において、最下段の二次燃焼用ガス供給ノズルを除く、他の二次燃焼用ガス供給ノズルが、二次空気の供給量の調節機能を発揮するものであることが好適である。
 本発明によれば、前部供給ノズルからの供給ガスが、一次燃焼室用後部供給ノズルからの供給ガスと干渉しないように、前部供給ノズルと一次燃焼室用後部供給ノズルとが互い違いに配置されていることが好適である。
 本発明によれば、上記の焼却炉において、
 一次燃焼室は、投入ホッパと、投入ホッパから繋がる間口と、間口から繋がる前側の天井壁とを備え、
 前側の天井壁の後部において一次燃焼室が二次燃焼室に接続され、
 前部供給ノズルは、ガス流を水平方向または水平方向よりも下向きに噴射するものであり、
 前側の天井壁は、前側から後側に向かうにつれて、水平方向に対し上向きに0度を超えかつ60度以下の角度で傾斜していることが好適である。
 本発明によれば、上記の焼却炉において、乾燥段と燃焼段と後燃焼段とにそれぞれ火格子を有し、火格子は、少なくとも乾燥段から燃焼段に向けて下向きに傾斜していることが好適である。
本発明によれば、上記の焼却炉において、
 一次燃焼室用後部供給ノズルは、少なくとも空気を一次燃焼室に供給するものであり、
 一次燃焼室用後部供給ノズルから一次燃焼室へのガスの供給量を制御することで一次燃焼室における酸素濃度を調節するための制御装置を備えることが好適である。
 本発明によれば、上記の焼却炉において、
 複数の一次燃焼室用後部供給ノズルが上下多段に設置されており、
 複数の一次燃焼室用後部供給ノズルにおいて、一部の一次燃焼室用後部供給ノズルにおけるガス供給量を固定し、その他の一次燃焼室用後部供給ノズルにおけるガス供給量を制御することで、一次燃焼室における酸素濃度を調節するものであることが好適である。
 本発明によれば、上記の焼却炉において、二次燃焼室は、前部供給ノズルを設置するための前壁を有し、この前壁は、乾燥段の後端よりも後側に位置することが好適である。
 本発明の焼却炉の運転方法は、
 前側から後側に向けて乾燥段と燃焼段と後燃焼段とをこの順に有するとともに、後側の天井壁と後壁とを有する一次燃焼室と、
 一次燃焼室の出口側に接続して設けられるとともに二次燃焼用ガス供給ノズルを有する二次燃焼室と、
を備えた焼却炉を運転する方法であって、
 一次燃焼室の後側の天井壁と後壁とのうちの少なくともいずれか一方に設けられて、一次空気と、EGRガスと、一次空気およびEGRガスの混合ガスとのうちのいずれかを前側に向けて供給する一次燃焼室用後部供給ノズルを用いて、燃焼段で発生した未燃ガスを後壁側に引き寄せ、
 二次燃焼室に設けられるとともに後側に向けてガス流を供給する前部供給ノズルを用いて、この前部供給ノズルから供給されるガス流によって、少なくとも乾燥段で発生した未燃ガスを、前側に引き寄せ、二次燃焼室に流れ込ませることを特徴とする。
 本発明の他の焼却炉は、
 前側から後側に向けて乾燥段と燃焼段と後燃焼段とをこの順に有するとともに、後側の天井壁と後壁とを有した一次燃焼室と、
 一次燃焼室の出口側に接続して設けられるとともに二次燃焼用ガス供給ノズルを有した二次燃焼室とを備え、
 一次燃焼室には、後側の天井壁と後壁とのうちの少なくともいずれか一方に、一次空気と、EGRガスと、一次空気およびEGRガスの混合ガスとのうちのいずれかを前側に向けて供給する一次燃焼室用後部供給ノズルを有し、
 二次燃焼室には、後側に向けてガス流を供給する前部供給ノズルを有し、
 一次燃焼室は、被燃焼物の投入ホッパと、投入ホッパから繋がる間口と、間口から繋がる前側の天井壁とを備え、
 前側の天井壁の後部において一次燃焼室が二次燃焼室に接続され、
 前側の天井壁は、前側から後側に向かうにつれて、水平方向に対し上向きに0度を超えかつ60度以下である角度で傾斜しており、
 乾燥段と燃焼段と後燃焼段とにそれぞれ火格子を有し、火格子は、少なくとも乾燥段から燃焼段に向けて下向きに傾斜していることを特徴とする。
 本発明によれば、前部供給ノズルは、この前部供給ノズルから供給されるガス流によって、乾燥段で発生した未燃ガスを、前側に引き寄せ、二次燃焼室に流れ込ませることができるため、焼却炉の一次燃焼室における前側の天井壁から再循環排ガスを供給するようにした従来のものと同様のサーマルNOx低減効果の達成に寄与することができる。
本発明の実施の形態に係る焼却炉の構成を示す正面図である。 同焼却炉における要部の平面視の拡大断面図である。 同焼却炉における二次燃焼室の平面視の拡大断面図である。
 図1に示される焼却炉は、ごみ供給部11と、一次燃焼室12と、二次燃焼室13と、排ガス経路14とを備える。一次燃焼室12と二次燃焼室13とでは、ごみの燃焼と、ごみから発生した炭素と水素を主成分とする未燃ガスの燃焼とが行われる。一次燃焼室12は、上部に排ガスの出口15が設けられ、この出口15によって一次燃焼室12と二次燃焼室13とが連通している。ごみ供給部11は、ごみ受け入れ用の投入ホッパ16と、図外のごみピットからのごみ17を投入ホッパ16に投入するクレーン18と、投入ホッパ16の底部から一次燃焼室12の内部にごみを供給するための給塵装置としてのプッシャ19とを備える。
 図示の焼却炉において、一次燃焼室12は、複数の壁部によって構築されている。詳細には、投入ホッパ16が設けられている側を前側と規定するとともに、投入ホッパ16から離れた側を後側と規定すると、一次燃焼室12は、投入ホッパから繋がる間口20と、間口20の上端から後側に向かうにつれて次第に上昇するように傾斜して設けられた前側の天井壁21と、他方で、後側に設置される上下方向の後壁22と、後壁22の上端から前側に向かうにつれて次第に上昇するように傾斜して設けられた後側の天井壁23とを有する。一次燃焼室12からの排ガスの出口15は、前側の天井壁21の後部と後側の天井壁23の前部との間に設けられている。
 本発明において、前側の天井壁21には、一次燃焼室12内にガスを供給するノズルは設置されない。なぜなら、ごみ焼却炉内に供給することが可能なトータルのガス供給量(「流量」とも称する)は、排ガスの酸素濃度や炉内の温度が適切な値になるように適切な量が決められることから、前側の天井壁21に一次燃焼室12内にガスを供給するノズルを設置しないことにより、ごみ焼却炉に設置している他のノズル(特に、後述する二次燃焼用ガス供給ノズル44及び一次燃焼室用後部供給ノズル40)が供給することが可能なガス供給量を増加させることが出来るためである。また、イニシャルコストの削減、省スペース化などの利点もあるためである。
 前側の天井壁21は、乾燥段24の天井壁21にノズルを設置せずとも、乾燥段24で発生した未燃ガスを一次燃焼室12の前側の部分に流しやすいように、水平方向に対する天井壁21の傾斜角をたとえば15度以上かつ40度以下とすることが好ましく、15度以上かつ30度以下とすることがさらに好ましい。前側の天井壁21の長さは、1m以上かつ5m以下であることが好ましく、2m以上かつ4m以下であることがさらに好ましい。
 後側の天井壁23は、一次燃焼室12において、燃焼段25や後燃焼段26での燃焼により生成され二次燃焼室13へと向かう未燃ガスを、図1において符号64で示すように、一次燃焼室12の後壁22側へ引き寄せるようにするため、水平方向に対する天井壁23の傾斜角を15度以上かつ60度以下とすることが好ましく、15度以上かつ35度以下とすることがさらに好ましい。後側の天井壁23の長さは、2m以上かつ8m以下であることが好ましく、4m以上かつ7m以下であることがさらに好ましい。
 一次燃焼室12は、プッシャ19に続いて、前側から後側に向けて乾燥段24と燃焼段25と後燃焼段26とを、この順に有する。そして、乾燥段24の底部には乾燥用火格子27が設けられ、燃焼段25の底部には燃焼用火格子28が設けられ、後燃焼段26の底部には後燃焼用火格子29が設けられている(以下、乾燥用火格子27、燃焼用火格子28、後燃焼用火格子29は、それぞれ単に「火格子」と称することもある)。図示の焼却炉では、各火格子27、28、29のうち、乾燥用火格子27と燃焼用火格子28とが、前側から後側に向けて、すなわち乾燥段24から燃焼段25に向かう方向に沿って、下向きに傾斜して設けられている。そして、図示の焼却炉では、後燃焼用火格子29は、水平方向に設けられている。後燃焼段26よりも後側には、ごみ17を焼却することで発生した灰の排出口30が設けられている。乾燥用火格子27と燃焼用火格子28と後燃焼用火格子29を傾斜させる場合において、その傾斜角は、いずれも、一次燃焼室12内においてごみ17を容易に後側へ移送させるために、水平方向に対して0度以上かつ20度以下であることが好ましく、10度以上かつ20度以下であることがさらに好ましい。
 一次空気供給路31は、一次燃焼室12へ一次空気(燃焼用空気、以下、燃焼用空気は、単に「空気」と称することもある)を供給するための配管である。この一次空気供給路31は、各火格子27、28、29に対応して分岐されたうえで、各火格子27、28、29の下側にそれぞれ設けられた風箱32、33、34に接続されている。送風機(ファン)により、一次空気供給路31からの一次空気が各火格子を介して一次燃焼室12の内部に供給される。
 一次燃焼室12には、一次燃焼室用後部供給ノズル40が設けられる。この一次燃焼室用後部供給ノズル40は、後側の天井壁23と後壁22とのうちの少なくともいずれか一方に設けられる。また、焼却炉のサイズに応じて、一次燃焼室12の幅方向に所定間隔おきに並列して複数本が設置される。
 一次燃焼室用後部供給ノズル40は、その複数が上下多段且つ幅方向に同列に設置されていることが好ましい。また、一次燃焼室用後部供給ノズル40は、その複数が上下多段に設置されている場合、一部の一次燃焼室用後部供給ノズル40におけるガス供給量を固定し、その他の一次燃焼室用後部供給ノズル40におけるガス供給量を制御することによって、一次燃焼室用後部供給ガスのガス供給量を制御することが好ましい。このようにすることで、ガス供給量が固定された一次燃焼室用後部供給ノズル40から供給される充分な流速のガス流によって、特に燃焼段25で発生した排ガスおよび未燃ガスを、後燃焼段26における一次燃焼室12内の上部の空間65に流れ込ませて、図1において符号64で示す一次燃焼室内の流れを、安定的に保つことができる。その結果、一次燃焼室12における後燃焼火格子29と、一次燃焼室12における後燃焼火格子29が設けられた部分の天井壁23との間の空間65が十分に活用されて、未燃ガスの燃焼がなされる。例えば、ガス供給量が固定される一次燃焼室用後部供給ノズル40の供給量は、ノズルの口径によっても異なるが、流速が35m/s~70m/sとなるようにすることが好ましい。
 上記した一部を除くところの、その他の一次燃焼室用後部供給ノズル40は、上述のように酸素を含むガスの供給量を制御できるものであることが好ましい。酸素を含むガスの供給量が制御される一次燃焼室用後部供給ノズル40によって、一次燃焼室12内における酸素濃度を調節することができて、後燃焼火格子29が設けられた一次燃焼室12の空間65において、未燃ガスが適切な酸素濃度で効果的に燃焼される。一次燃焼室12の空間65において、未燃ガスが適切な酸素濃度で効果的に燃焼されることによって、不完全燃焼で発生するCOおよびダイオキシン類の生成も抑制することができる。
 このような場合、特に、最下段の一次燃焼室用後部供給ノズル40の供給量を固定し、最下段以外のその他の一次燃焼室用後部供給ノズル40の供給量を制御することが好ましい。最下段の一次燃焼室用後部供給ノズル40の供給量を固定することで、特に燃焼段25で発生した排ガスおよび未燃ガスを、後燃焼段26における一次燃焼室12の上部の空間65に流れ込ませることができ、燃焼室12における後燃焼火格子29の上部の空間65が十分に活用されて未燃ガスの燃焼がなされる。
 図1の例では、一次燃焼室用後部供給ノズル40は、上下2段で後側の天井壁23に設けられている。そして、図2に示すように、一次燃焼室用後部供給ノズル40は、一次燃焼室12の幅方向に並列に各2本が設置されている。すなわち、40aは上段側の2本のノズル、40bは下段側の2本のノズルで、これらは所定間隔おきに幅方向に同列に配置されている。そして、図示の例では、上下両段のノズル40a、40bが、いずれも後側の天井壁23における後端側(後燃焼段26上の天井壁23)の部分に設けられている。なお、図2は、その右側の部分において、一次燃焼室12における下段側の一次燃焼室用後部供給ノズル40bを設置した部分を断面表示するとともに、その左側の部分において、二次燃焼室13における後述の前部供給ノズル44を設置した部分を断面表示したものである。一次燃焼室用後部供給ノズル40は、前部供給ノズル44のガス流と互いに干渉することを避けるために、図示のように前部供給ノズル44と互い違い(千鳥状)に配置することが好ましい。なお、図2において、一点鎖線38は、燃焼室12、13における中央の位置を示す。
 あるいは、図2の構成に代えて、一次燃焼室用後部供給ノズル40は、一次燃焼室12のたとえば幅方向のサイズに応じて、その設置数を任意に変更することができる。たとえば、一次燃焼室12の幅方向のサイズが大きい場合には、上段側のノズル40aおよび下段側のノズル40bともに、一次燃焼室12の幅方向に並列に3本ずつ設置することもできる。その場合は、それに応じて二次燃焼室13のサイズも大きくなることに対応して、前部供給ノズル44も二次燃焼室13の幅方向に並列に3本設置することができる。そして、そのような場合には、上記とは異なって、一次燃焼室用後部供給ノズル40のガス流と、前部供給ノズル44のガス流とが互いに衝突する構成とすることもできる。
 さらに、炉の形状によっては、図2の構成に代えて、一次燃焼室用後部供給ノズル40と前部供給ノズル44との少なくともいずれかを中央の位置38に配置することが好ましい場合もある。
 ガス供給路41は、一次燃焼室用後部供給ノズル40へ、空気と、EGRガスと、空気及びEGRガスの混合ガスとのうちの一つであるところの後部供給ガスを供給する配管である。そして、図示しない送風機(ファン)により、ガス供給路41から後部供給ガスが一次燃焼室用後部供給ノズル40を介して一次燃焼室12に供給される。このようにすることで、特に燃焼段25で発生した排ガスおよび未燃ガスを、後燃焼段26における一次燃焼室12の上部の空間65に流れ込ませること(旋回させること)ができ、一次燃焼室12における後燃焼火格子29と、この後燃焼火格子29が設けられた一次燃焼室12の天井壁23との間の空間65において、未燃ガスの燃焼がなされる。
 二次燃焼室13は、上述のように一次燃焼室12の出口15に接続して上向きに設けられている。二次燃焼室13は、その横断面を矩形状として設置されており、42は二次燃焼室13の前壁、43は二次燃焼室13の後壁である。そして、前側の天井壁21と前壁42とは、前側の交差部63Aにおいて接続されている。また、後側の天井壁23と後壁43とは、後側の交差部63Bにおいて接続されている。前側の交差部63Aと後側の交差部63Bとは、同じ高さとすることが好ましい。なお、前側の交差部63Aは、前側の天井壁21の後端と前壁42の下端とが断面円弧状に接続されていることが好ましい。火格子27、28から前側の交差部63Aまでの高さは、1.0m~5.0mであることが好ましく、2.0m~4.0mであることがさらに好ましい。
 図1および図3に示すように、二次燃焼室13の前壁42及び後壁43には、二次燃焼室13に二次燃焼用ガスを供給する二次燃焼用ガス供給ノズル44が設けられている。二次燃焼用ガス供給ノズル44は、上下多段に設置されており、各段において、焼却炉のサイズに応じて所定間隔おきに幅方向に並列に複数本が設けられている。図1に示される焼却炉においては、前壁42における二次燃焼用ガス供給ノズル44は、上下2段に設けられている。44aは上段側のノズル、44bは下段側のノズルである。図3に示すように、各段において、二次燃焼用ガス供給ノズル44は、前壁42及び後壁43に、互いに干渉することを避けるために、互い違い(千鳥状)に配置される。
 図3は、図2に示すように一次燃焼室用後部供給ノズル40が一次燃焼室12の幅方向に2本設置されている場合についての、二次燃焼室13の前壁42および後壁43における二次燃焼用ガス供給ノズル44の配置例を示す。図示のように、前壁42には2本の二次燃焼用ガス供給ノズル44が設けられ、後壁43には3本の二次燃焼用ガス供給ノズル44が設けられている。
 これに対し、たとえば上述のように一次燃焼室12の幅方向のサイズが大きく、それに応じて一次燃焼室用後部供給ノズル40を一次燃焼室12の幅方向に並列に3本設置するような場合には、それにしたがって二次燃焼室13のサイズも大きくなるため、二次燃焼室13の後壁43の二次燃焼用ガス供給ノズル44も、たとえば二次燃焼室13の幅方向に並列に4本設置することができる。なお、二次燃焼用ガス供給ノズル44の設置本数は、上記の例に限られるものではなく、炉のサイズすなわち二次燃焼室13のサイズに応じて任意である。
 二次燃焼用ガス供給ノズル44から供給される二次燃焼用ガスは、乾燥段24からの未燃ガスの一部61と、燃焼段25から一次燃焼室12の後壁22側へ引き寄せた後の未燃ガスの一部64とが合流した後の未燃ガスの燃焼を促す為のものである。二次燃焼用ガスは、二次空気(燃焼用空気)と、EGRガスと、二次空気およびEGRガスの混合ガスのうちのいずれかである。
 二次燃焼室13の前壁42の位置は、乾燥段24の後端よりも一次燃焼室12の後壁22側であることが望ましい。なぜなら、後述する前部供給ノズル44から供給されるガス流によって、乾燥段24で発生した未燃ガスを前壁42側に引き寄せ、また一次燃焼室用後部供給ノズル40から供給されるガス流によって、乾燥段24および燃焼段25で発生した未燃ガスを後壁22側に引き寄せるコントロールがしやすいためである。
 二次燃焼室13の前壁42には、前部供給ノズル44が設けられる。この前部供給ノズル44は、二次燃焼室13の前壁42における下端の近傍の位置に設けられる。具体的には、前壁42における下端から好ましくは0mm~2000mmの間に設けられ、さらに好ましくは300mm~800mmの間に配置される。前部供給ノズルが上下多段に設けられる場合、1段目は、下端から好ましくは0mm~1000mmの間、さらに好ましくは500mm~800mmの間に配置される。また2段目は、下端から好ましく300mm~2000mmの間、さらに好ましくは500mm~800mmの間に配置される。また、上述のように、焼却炉のサイズに応じて、二次燃焼室13の前壁42の幅方向に並列して複数本が設置される。
 前部供給ノズル44は、水平方向又は水平方向より下向きに噴出させることが好ましい。具体的には、前部供給ノズル44は、水平方向から0度以上かつ30度以下の角度でガスを噴出させることが好ましい。前部供給ノズル44、流速が20m/s~60m/sになるようにガス供給量が制御される。
 図1の焼却炉においては、二次燃焼室13の前壁42における下端の近傍の位置に設けられ後側に向けてガス流を供給する二次燃焼用ガス供給ノズル44が、前部供給ノズル44を兼ねている例が示されている。すなわち、一次燃焼室12との連通口である出口15の近傍における二次燃焼室13の前壁42の下端の近傍の位置に、前部供給ノズルを兼ねている二次燃焼用ガス供給ノズル44が設けられている。なお、図1に示される焼却炉においては、二次燃焼用ガス供給ノズル44は、二次燃焼室13の後壁43の下端の近傍にも、前部供給ノズルを兼ねている二次燃焼用ガス供給ノズル44と対峙して、二次燃焼室13の未燃ガスを攪拌するために設けられている。
 図1に示される焼却炉においては、二次燃焼室13に接続される排ガス経路14よりも下流側に、バグフィルタ45と誘引ファン46と煙突47とが設けられている。その他に、減温塔やエコノマイザ等を適宜設けることもできる。
 排ガス経路14には、排ガスを熱源とするボイラ48が設けられている。流量計49は、ボイラ48からの蒸気流量を測定するためのものである。また、排ガス経路14には、この経路14を通る排ガスの酸素濃度を検出するための酸素濃度センサ51が設けられている。酸素濃度計52は、酸素濃度センサ51からの信号を受けて酸素濃度を演算する。煙突47や他の排ガス路の部分には、単数種類または複数種類の排ガスセンサ53が設けられている。この排ガスセンサ53は、NOx計やSOx計やCO計や酸素濃度計などの排ガス測定計55に接続されている。
 図1において、54は制御装置で、図示された焼却炉の燃焼状態を制御するためのものである。詳細な説明は省略するが、一次空気供給路31における各分岐路や、二次燃焼用ガス供給ノズル44へのガス供給路や、一次燃焼室用後部供給ノズル40へのガス供給路41には、流量計やダンパが設けられている。制御装置54は、各流量計からの信号を受取ったうえで、各ダンパが所要の開度となるように制御する。
 このような構成において、一次燃焼室12と二次燃焼室13とでは、ごみ17の燃焼と、ごみ17から発生した炭素と水素を主成分とする未燃ガスの燃焼とが行われる。特に、二次燃焼室13では、二次燃焼用ガス供給ノズル44からの酸素を含むガスによって、一次燃焼室12で発生した未燃ガスが燃焼される。詳細には、プッシャ19によって投入ホッパ16から一次燃焼室12に送り込まれたごみ17は、乾燥段24において乾燥され、乾燥段24への次のごみの送り込みに伴って燃焼段25へ送り込まれ、燃焼段25で燃焼されたうえで、同様に後燃焼段26へ送り込まれて、後燃焼の対象とされる。その結果生じた焼却灰は、排出口30から炉外へ排出される。乾燥用火格子27と燃焼用火格子28とが後ろ側に向けて下向きに傾斜しているため、ごみを容易に後側に搬送させることができる。
 二次燃焼室13の前壁42に設けられた前部供給ノズルを兼ねている二次燃焼用ガス供給ノズル44から、二次燃焼室13の後壁43に向けてガスを噴出させる。すると、その噴出流によって、乾燥段24にて発生した未燃ガスの一部61は、一次燃焼室用後部供給ノズル40から供給されるガス流によって後壁22側に引き寄せられることはない。このため、乾燥段24からの未燃ガスの一部61の流れを安定的に保つことができ状態で、この未燃ガスの一部61を二次燃焼室13に流れ込ませることが出来る。
 図1に示される焼却炉においては、二次燃焼用ガス供給ノズル44は、上述のように、上段側のノズル44aと下段側のノズル44bとの上下2段構造とされていることで、たとえば、下段側のノズル44bからの流量を定量(固定)としたうえで、上段側のノズル44aからの流量を調節して、二次燃焼用ガス供給ノズル44の全体の流量を制御することが好ましい。つまり、下段側のノズル44bは、前部供給ノズルとして、上述のように乾燥段24にて発生した未燃ガスの一部61を上部の空間62へ流して、一次燃焼室12において燃焼させるために必要な流速および流量を確保することを目的として用いられる。これに対し上段側のノズル44aは、二次燃焼室13における酸素濃度を調整するために用いることができる。
 例えば、焼却対象としてのごみ17の質や量が変化した場合には、上段側のノズル44aにおけるガス供給量の調節を行う。これらのガス供給量の調節は、二次燃焼用ガス供給ノズル44へのガス供給路に設けられるところの、図示を省略した制御式のダンパや手動式のダンパにて行うことができる。
 以上のように前部供給ノズルを兼ねる二次燃焼用ガス供給ノズル44を動作させることで、この前部供給ノズルから供給されるガス流によって、乾燥段24にて発生した未燃ガスの一部61をこの乾燥段24内の上部の空間62に流れ込ませることが可能となる。
 以下では、一次燃焼室用後部供給ノズル40の動作について説明する。この一次燃焼室用後部供給ノズル40から、ガス流を、後側の天井壁23の傾斜に合わせて、間口20側に向けて水平方向又は水平方向より上向きに噴出させることで、一次燃焼室12において、乾燥段24、燃焼段25、後燃焼段26での燃焼により生成され二次燃焼室13へと向かう未燃ガスを、図1において符号64で示すように、一次燃焼室12の後壁22側へ引き寄せるようにすることができる。これにより、特に燃焼段25で発生した排ガスおよび未燃ガスを、後燃焼段26における一次燃焼室12の上部の空間65に流れ込ませ(旋回させ)、また攪拌させることができる。このため、一次燃焼室12の内部の未燃ガスの濃度が局部的に高くなり過ぎることがない。また、後燃焼段26における上部の空間65にて未燃ガスを時間をかけて燃焼させることができて、二次燃焼室13へ送られる未燃ガスの量を低減あるいは適宜にコントロールすることができる。
 一次燃焼室用後部供給ノズル40のガス供給量は、各火格子27、28、29上の燃焼位置に基づいて、場合分けすることが好ましい。例えば、燃焼位置が前寄りにある場合は、一次燃焼室用後部供給ノズル40のガス供給量を上げることが好ましい。また、燃焼位置が後ろ寄りにある場合は、一次燃焼室用後部供給ノズル40のガス供給量を下げるように制御すればよい。燃焼位置が後ろ寄りにある場合は、燃焼位置が基準範囲内にある場合と同じ制御としてもよい。なお、燃焼位置は、各火格子27、28、29上の燃焼開始位置および/または燃え切り位置に基づいて判断され、図示していない赤外線カメラ、工業用カメラによって確認されることが好ましい。
 図1に示される焼却炉において、一次燃焼室用後部供給ノズル40は、上述のように上段側の一次燃焼室用後部供給ノズル40aと下段側の一次燃焼室用後部供給ノズル40bとの上下2段の構成である。その場合には、下段側の一次燃焼室用後部供給ノズル40bを流速確保用とするとともに、上段側の一次燃焼室用後部供給ノズル40aを、必要な流量を確保するための補助用とすることが好ましい。なぜなら、1本の一次燃焼室用後部供給ノズル40からあまり高速でガスを噴出しすぎると、一次燃焼室用後部供給ノズル40のノズル口径から噴出できるガスの最大量を超えて、その流れが乱れて、所要の引き寄せ効果を発揮できず、また一次燃焼室12の内部のガスを良好に撹拌することができなくなるためである。なお、下段側の一次燃焼室用後部供給ノズル40bを所要の引き寄せ効果を発揮する為の流速確保用とすることで、上段側の一次燃焼室用後部供給ノズル40aを流速確保用とする場合に比べて、未燃ガスを含む排ガスを一次燃焼室12の後方へ引き寄せ、空間65のより後方において燃焼させることが出来る。
 一次燃焼室用後部供給ノズル40からのガス流の傾斜角度は、できるだけ上向きである方が、未燃ガスを含む排ガスを一次燃焼室12の後方へ引き寄せやすくなる。しかし、上向き過ぎると、天井壁23との摩擦により減衰して、所要の機能を発揮できなくなる。未燃ガスを含む排ガスを著しい減衰なく後側へ引き寄せるために、一次燃焼室用後部供給ノズル40からのガス流の傾斜角度は、天井壁23の傾斜角度からマイナス35度以内であることが好ましく、天井壁23の傾斜角度からマイナス20度以内であることがいっそう好ましい。一次燃焼室用後部供給ノズル40からのガス流の傾斜角度の下限は、このガス流による各火格子27、28、29上の火炎域への直接的な影響を考慮すると、0度すなわち水平方向であることが好ましい。
 以上のように本発明によれば、二次燃焼室13の前壁42に設けられた二次燃焼用ガス供給ノズル44から、二次燃焼室13の後壁43に向けてガスを噴出させることで、乾燥段24にて発生した未燃ガスの一部61を、前側に引き寄せる。すなわち、一次燃焼室用後部供給ノズル40から供給されるガス流によって未燃ガスの一部61を後壁側に引き寄せることなく、これを乾燥用火格子27よりも上部の空間62へ流れ込ませて、一次燃焼室12の前側の天井壁21から後方に向けて再循環排ガスなどを供給する供給装置を設けることなしに、この供給装置を設けたのと同様の作用効果を発揮することができ、同様の顕著なNOx低減効果を得ることができるものである。
 さらに、本発明によれば、次のような利点も得ることができる。すなわち、一次燃焼室12において、JP2014-167353Aと比べて、乾燥用火格子27及び燃焼用火格子28と前部供給ノズル(前部供給ノズルを兼ねる二次燃焼用ガス供給ノズル44)との距離を近づけ、公知の技術において設置していた乾燥段天井でのガス供給ノズルによる撹拌効果を前部供給ノズル(前部供給ノズルを兼ねる二次燃焼用ガス供給ノズル44)からのガス流によって行うようにしたため、そして、特に、一次燃焼室12を傾斜型としたうえで、乾燥段24における天井壁21の傾斜角度を60度以下、好ましくは30度以下、さらに好ましくは15~25度としたため、乾燥段24の天井壁21にノズルを設置せずとも、燃焼排ガスの一部が一次燃焼室12の前側の部分を流れやすいようにして、JP2014-167353Aのように前側の天井壁21にノズルを設置した場合と同様のNOx低減効果を得ることができる。このように前側の天井壁21にノズルを設置せずに、一次燃焼室12に設置しているノズルの数を減らすことで、一次燃焼室12に設置している他のノズルが供給することが可能なトータルの流量の制限が緩和される。つまり、ごみ焼却炉に設置している他のノズル(特に、後述する二次燃焼用ガス供給ノズル44及び一次燃焼室用後部供給ノズル40)が供給することが可能なガス供給量を増加させることが出来る。従って、一次燃焼室12に設置している他のノズルの流量を増やして流速を上げることができ、これにより排ガスの撹拌を行いやすくすることができる。
 上記においては、二次燃焼用ガス供給ノズル44が前部供給ノズルを兼ねる例について説明したが、兼ねない構成とすることもできる。
 また、後燃焼段26における特に上部の空間65が上部の空間62に比べて広いので、未燃ガスなどの滞留時間を長く保ちながら、未燃ガスが局所的に集まるのを防ぎつつ、上部の空間65で未燃ガスをじわじわ燃やすことができる。その結果、空間65を経由して二次燃焼室13に流れ込ませる未燃ガスを減少させ、このため二次燃焼室13でも局所的に燃焼温度が上がらず、したがってNOxが発生しにくい多段燃焼が可能となる。
 また、一次燃焼室用後部供給ノズル40から供給されるガス流によって、燃焼段25等で発生した未燃ガスを後壁22側に引き寄せ、他方で、前部供給ノズルから供給されるガス流によって、乾燥段24で発生した未燃ガスを、前側に引き寄せる。すなわち、一次燃焼室用後部供給ノズル40から供給されるガス流によって乾燥段24で発生した未燃ガスを後壁22側に引き寄せることなく、二次燃焼室13に流れ込ませる。そして、二次燃焼室13にて両方の未燃ガスを合流させるため、二次燃焼室13にて未燃ガスの調整をすることができ、このため局所的に燃焼温度が上がることがなく、したがってNOxが発生しにくい。
 さらに、一次燃焼室12において十分な燃焼を行うことが可能であるために、二次燃焼室13における二次燃焼用ガス供給ノズル44からの酸素(二次空気)の供給量を必要最小限に抑えながら、未燃ガスと二次空気との十分な撹拌を確保することができる。したがって、酸素の供給量を必要最小限に抑えることができ、このためにNOxの生成を抑制しながら、COおよびダイオキシン類の生成も抑制することができる。
 また、一次燃焼室12の空間65においても、一次燃焼室用後部供給ノズル40から空気を供給することにより、適切な酸素濃度を維持することができる。このため、燃焼が不安定となってCOおよびダイオキシン類が生成することを、抑制することができる。
 一方で、酸素濃度が低い低空気比では燃焼が不安定になるという問題が生じる。詳細には、低空気比で未燃ガスを燃焼させると、燃焼が不安定となり、COの発生が増加したり、火炎温度が局所的に上昇してNOxが急増したり、煤が大量に発生したりして、排ガス中の有害物が増加するという問題が生じる。また、ごみ焼却炉では、火格子を介して一次燃焼室内に供給する空気の供給量を、ボイラにおける発生蒸気量等に応じて増減する制御が行われる。このような制御において、一次燃焼室12に投入されるごみのごみ質が高く(例えば、単位重量当たりの発生熱量が高く)、ボイラ48における発生蒸気量が大きくなる場合には、火格子27、28、29を介して供給される空気の量が減少され、このため一次燃焼室12から二次燃焼室13に流入する排ガスにおいて未燃ガスの濃度が高くなる。この場合、二次燃焼室13に配置されたノズル44から噴出される空気により、二次燃焼室13へと到達した未燃ガスが一気に燃焼し、当該ノズル44の近傍において高温域が形成される。その結果、二次燃焼室13から排出される排ガスにおけるNOx濃度が上昇してしまうという問題が生じる。
 この問題を解決するための、一次燃焼室用後部供給ノズル40から、空気と、EGRガスと、空気とEGRガスの混合ガスとのうちの少なくとも一つを供給する場合の、一次燃焼室用後部供給ガスの供給量の制御方法について説明する。
 まず、二次燃焼用ガス供給ノズル44からの燃焼用の二次空気の供給量の制御について説明する。二次燃焼用ガス供給ノズル44からの燃焼用の二次空気の供給量は、酸素濃度計52の測定結果にもとづいて、制御装置54によって制御する。具体的には、酸素濃度計52により測定される酸素濃度が3~5%となるように、燃焼用の二次空気の供給量を制御する。二次空気の供給量を減らすことで、焼却炉からの排ガスの量を減らすことができる。
 各火格子27、28、29を介して供給される一次空気の供給量の制御について説明する。一次空気の供給量は、ボイラ48からの蒸気量を目標蒸気量に近づけるように、制御装置54によって制御される。例えば、ボイラ48からの蒸気量が目標蒸気量よりも多い場合には、プッシャ19によるごみ送り速度の指令値が現在の値から低減される。あわせて、乾燥用火格子27、燃焼用火格子28、後燃焼用火格子29が前後方向に移動してごみを後側に順送りすることができる構成である場合には、その送り速度を遅くするように制御される。そして、一次空気供給量の指令値が、現在の値から低減される。
 一次燃焼室用後部供給ノズル40からの空気の供給量の制御について説明する。一次燃焼室用後部供給ノズル40からの空気の供給量は、一次燃焼室12の内部で発生した未燃ガスを燃焼させるために必要な量とする。具体的には、一次燃焼室12の内部における空気比(以下、「一次燃焼室空気比」と称する)が所定の値(例えば、0.7~1.2、好ましくは0.95~1.10)となるように、酸素濃度計52にて測定された酸素濃度に応じて制御装置54にて一次燃焼室用後部供給ノズル40からの空気の供給量を制御する。
 一次燃焼室空気比は、下記(1)式にて算出される。
  一次燃焼室空気比[-]
     =火格子下空気比[-]+後燃天井空気比[-]・・・(1)
ここで、火格子下空気比は、下記(2)式にて定義されるものである。後燃天井空気比は、下記(3)式にて定義されるものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 上記の(3)式において、後燃天井空気流量は、一次燃焼室用後部供給ノズル40から噴出されるガスに含まれる空気の流量のことである。また上記の(2)式および(3)式において、総流入空気量は、火格子下空気流量と、後側天井の一次燃焼室用後部供給ガス流量と、二次燃焼室13における二次空気流量との合計である。
 一次燃焼室12における後燃焼段26すなわち後燃焼用火格子29の上部の空間65において、未燃ガスを燃焼させる際には、一次燃焼室12の内部の酸素濃度を制御することが好ましい。一次燃焼室12の内部の酸素濃度を制御することで、燃焼が不安定となって、COの発生が増加したり、火炎温度が局所的に上昇してNOxが急増したり、煤が大量に発生したりして排ガス中の有害物が増加するという問題を最適化することができる。
(本発明を実施するための他の形態)
 図1では一次燃焼室用後部供給ノズル40を後側の天井壁23に設置したものを例示したが、これを後壁22に設置することもできる。
 焼却炉が大型である場合や、空気流量および/またはEGRガス流量が不足する場合には、ノズルから供給される流速が低下することがある。そのような場合には、流路すなわち一次燃焼室12の出口15(二次燃焼室13の入口)に絞りなどを設置して、この絞りのエゼクタ効果により、燃焼排ガスの流速を増加させて必要流速を達成できるようにすることが望ましい。
 図1に示す焼却炉では、二次燃焼室13においては、二次燃焼用ガス供給ノズル44が前壁42と後壁43との両方に設置されている。この場合には、前壁42に設けられた二次燃焼用ガス供給ノズル44からのガス流と後壁43に設けられた二次燃焼用ガス供給ノズル44からのガス流とが互いに干渉することを避けるために、これらの二次燃焼用ガス供給ノズル44を平面視において互い違い(千鳥状)に配置することが好ましい。すなわち、前壁42に設けられた二次燃焼用ガス供給ノズル44と、後壁43に設けられた二次燃焼用ガス供給ノズル44とが、図1における紙面に垂直な方向に沿った別個の位置にそれぞれ設置されていることが好ましい。
 なお、焼却炉において、二次燃焼室13の前壁42に設けられた二次燃焼用ガス供給ノズル44から、二次燃焼室13の後壁43に向けて水平方向に噴出されたガスによって、一次燃焼室12の前側の天井壁21に設けられた供給装置から後方に向けて再循環排ガスなどを供給したときと同様の動作を行わせるためには、その動作を行うことができるように、二次燃焼用ガス供給ノズル44の設置位置や、特に一次燃焼室12の前側の天井壁21によって形成される空間形状や、一次燃焼室12におけるその他の構成などを、適宜のものとすることが出来る。

Claims (12)

  1.  前側から後側に向けて乾燥段と燃焼段と後燃焼段とをこの順に有するとともに、後側の天井壁と後壁とを有した一次燃焼室と、
     一次燃焼室の出口側に接続して設けられるとともに二次燃焼用ガス供給ノズルを有した二次燃焼室とを備え、
     一次燃焼室には、後側の天井壁と後壁とのうちの少なくともいずれか一方に、空気と、EGRガスと、空気およびEGRガスの混合ガスとのうちいずれかを前側に向けて供給する一次燃焼室用後部供給ノズルを有し、
     二次燃焼室には、後側に向けてガス流を供給する前部供給ノズルを有し、
     一次燃焼室用後部供給ノズルは、この一次燃焼室用後部供給ノズルから供給されるガス流によって、燃焼段で発生した未燃ガスを後壁側に引き寄せるものであり、
     前部供給ノズルは、この前部供給ノズルから供給されるガス流によって、乾燥段で発生した未燃ガスを、前側に引き寄せたうえで二次燃焼室に流れ込ませるものであることを特徴とする焼却炉。
  2.  後側に向けてガス流を供給する二次燃焼用ガス供給ノズルが前部供給ノズルを兼ねていることを特徴とする請求項1記載の焼却炉。
  3.  複数の二次燃焼用ガス供給ノズルが上下多段に設置されており、最下段の後側に向けてガス流を供給する二次燃焼用ガス供給ノズルが前部供給ノズルを兼ねていることを特徴とする請求項1記載の焼却炉。
  4.  最下段の二次燃焼用ガス供給ノズルを除く、他の二次燃焼用ガス供給ノズルが、二次空気の供給量の調節機能を発揮するものであることを特徴とする請求項3記載の焼却炉。
  5.  前部供給ノズルからの供給ガスが、一次燃焼室用後部供給ノズルからの供給ガスと干渉しないように、前部供給ノズルと一次燃焼室用後部供給ノズルとが互い違いに配置されていることを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項記載の焼却炉。
  6.  一次燃焼室は、投入ホッパと、投入ホッパから繋がる間口と、間口から繋がる前側の天井壁とを備え、
     前側の天井壁の後部において一次燃焼室が二次燃焼室に接続され、
     前部供給ノズルは、ガス流を水平方向または水平方向よりも下向きに噴射するものであり、
     前側の天井壁は、前側から後側に向かうにつれて、水平方向に対し上向きに0度を超えかつ60度以下である角度で傾斜していることを特徴とする請求項1から5までのいずれか1項記載の焼却炉。
  7.  乾燥段と燃焼段と後燃焼段とにそれぞれ火格子を有し、火格子は、少なくとも乾燥段から燃焼段に向けて下向きに傾斜していることを特徴とする請求項1から6までのいずれか1項記載の焼却炉。
  8.  一次燃焼室用後部供給ノズルは、少なくとも空気を一次燃焼室に供給するものであり、
     一次燃焼室用後部供給ノズルから一次燃焼室へのガスの供給量を制御することで一次燃焼室における酸素濃度を調節するための制御装置を備えることを特徴とする請求項1から7までのいずれか1項記載の焼却炉。
  9. 複数の一次燃焼室用後部供給ノズルが上下多段に設置されており、
     複数の一次燃焼室用後部供給ノズルにおいて、一部の一次燃焼室用後部供給ノズルにおけるガス供給量を固定し、その他の一次燃焼室用後部供給ノズルにおけるガス供給量を制御することで、一次燃焼室における酸素濃度を調節するものであることを特徴とする請求項8記載の焼却炉。
  10.  二次燃焼室は、前部供給ノズルを設置するための前壁を有し、この前壁は、乾燥段の後端よりも後側に位置することを特徴とする請求項1から9までのいずれか1項記載の焼却炉。
  11.  前側から後側に向けて乾燥段と燃焼段と後燃焼段とをこの順に有するとともに、後側の天井壁と後壁とを有する一次燃焼室と、
     一次燃焼室の出口側に接続して設けられるとともに二次燃焼用ガス供給ノズルを有する二次燃焼室と、
    を備えた焼却炉を運転する方法であって、
     一次燃焼室の後側の天井壁と後壁とのうちの少なくともいずれか一方に設けられて、一次空気と、EGRガスと、一次空気およびEGRガスの混合ガスとのうちのいずれかを前側に向けて供給する一次燃焼室用後部供給ノズルを用いて、燃焼段で発生した未燃ガスを後壁側に引き寄せ、
     二次燃焼室に設けられるとともに後側に向けてガス流を供給する前部供給ノズルを用いて、この前部供給ノズルから供給されるガス流によって、少なくとも乾燥段で発生した未燃ガスを、前側に引き寄せ、二次燃焼室に流れ込ませることを特徴とする焼却炉の運転方法。
  12.  前側から後側に向けて乾燥段と燃焼段と後燃焼段とをこの順に有するとともに、後側の天井壁と後壁とを有した一次燃焼室と、
     一次燃焼室の出口側に接続して設けられるとともに二次燃焼用ガス供給ノズルを有した二次燃焼室とを備え、
     一次燃焼室には、後側の天井壁と後壁とのうちの少なくともいずれか一方に、一次空気と、EGRガスと、一次空気およびEGRガスの混合ガスとのうちのいずれかを前側に向けて供給する一次燃焼室用後部供給ノズルを有し、
     二次燃焼室には、後側に向けてガス流を供給する前部供給ノズルを有し、
     一次燃焼室は、被燃焼物の投入ホッパと、投入ホッパから繋がる間口と、間口から繋がる前側の天井壁とを備え、
     前側の天井壁の後部において一次燃焼室が二次燃焼室に接続され、
      前側の天井壁は、前側から後側に向かうにつれて、水平方向に対し上向きに0度を超えかつ60度以下の角度で傾斜しており、
     乾燥段と燃焼段と後燃焼段とにそれぞれ火格子を有し、火格子は、少なくとも乾燥段から燃焼段に向けて下向きに傾斜していることを特徴とする焼却炉。
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