JP3025148B2

JP3025148B2 - 塵芥焼却設備

Info

Publication number: JP3025148B2
Application number: JP6103368A
Authority: JP
Inventors: 龍夫加藤; 文祥田口
Original assignee: 日立金属株式会社
Priority date: 1993-10-07
Filing date: 1994-04-18
Publication date: 2000-03-27
Anticipated expiration: 2015-03-27
Also published as: JPH07151323A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、都市ごみや産業廃棄物
等の塵芥を焼却処分するための塵芥焼却設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、塵芥を処分するには焼却処理
が主として行われている。その塵芥焼却設備には大別し
て固定床炉、準機械炉、機械炉、流動床炉が使用されて
おり、いずれも処理量に応じて使い分けされている。従
来はそれらいずれの塵芥焼却設備においても、塵芥をい
かによく燃やす（焼却灰中の未燃分が少ないことや補助
燃料が少ないこと）かに開発、改善の主眼が置かれてい
た。しかし、平成２年に厚生省からダイオキシン類の発
生防止等に関するガイドラインが通知されて、塵芥焼却
設備のダイオキシン抑制が注目されるようになった。

【０００３】ここで、ダイオキシン自体は検量に非常に
手間が掛り、且つオン・サイトでの検量ができないた
め、塵芥の焼却により発生するダイオキシン量と相関が
大きいといわれているＣＯ量を目安として、この量を制
御することでダイオキシンの抑制を行うことが前記ガイ
ドラインにより通知されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記したよ
うに塵芥焼却設備においては、炉内に供給された塵芥を
いかによく燃やすかに研究の重点が置かれており、ＣＯ
の発生状況を追及し、これを抑制するとの意図での研究
開発はほとんどなされていなかった。

【０００５】本発明は、上述した従来の技術が有する問
題点を解消し、ＣＯひいてはダイオキシン類の発生を抑
制できる塵芥焼却設備を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、易燃性塵芥の
供給口とそれに隣接する主燃焼ゾーンと主燃焼ゾーンに
隣接する後燃焼ゾーンと燃焼ガスを排出するブリーチン
グとを有する一次燃焼炉と、一端側に加熱バーナ及びブ
リーチングに接続される燃焼ガス流入口を有し、他端側
に燃焼ガス排出口を有する二次燃焼炉とを備え、前記後
燃焼ゾーンの配分比が５０％以上となるように前記主燃
焼ゾーン及び前記後燃焼ゾーンで燃焼空気を供給し、前
記ブリーチングは前記後燃焼ゾーンに設け、前記燃焼ガ
ス排出口が炉体のほぼ中心軸線上に位置し、燃焼ガス流
入口の中心軸線が前記中心軸線に対して交差せずにずれ
ている構造を有するものである。また、本発明は、塵芥
を一次燃焼炉に一定量ずつ間欠的に供給する定量供給機
をさらに有するものである。

【０００７】

【作用】塵芥の低位発熱量が１０００Ｋｃａｌ／Ｋｇ以
上である場合には、ブリーチングの位置によりＣＯ発生
量ひいてはダイオキシン類の発生量を大きく抑制できる
ことが判った。そのブリーチングの位置は、具体的に
は、焼却炉本体の一端部に設けられた供給口と、これに
対向する他端部との中間位置より他端部側に設けられ
る。ブリーチングを経て排出される排出ガスを二次燃焼
炉で再燃焼させると、ＣＯ発生量は約１／１０となるこ
とも判った。そのときの二次燃焼炉としては一端側に加
熱バーナ及び燃焼ガス流入口を有し、他端側に燃焼ガス
排出口を有するものであって、この燃焼ガス排出口は二
次燃焼炉のほぼ中心軸線上に配設し、燃焼ガス流入口の
中心軸線は、二次燃焼炉の中心軸線に対して交差せずに
ずれていることが望ましい。

【０００８】

【実施例】以下、本発明によるごみの焼却炉の実施例を
添付の図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施
例の正面断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ矢視図であ
る。図中１は焼却炉本体であって、焼却炉本体１の内部
は耐火材１ａでライニングされており、炉壁１ｂと炉床
１ｃを形成している。この焼却炉１の一端側にごみ投入
口２が設けられており、このごみ投入口２を開閉するよ
うにゲート３が上下自在に設けられている。炉壁１ｂに
はバーナ４が設けられているが、このバーナ４は初期の
着火用或いは昇温用に使用され、ごみが燃焼している間
は殆ど使用されることはない。

【０００９】炉床１ｃ近傍の炉壁部から燃焼空気管５が
炉床１ｃに向かって配設されると共に、炉床１ｃの横断
面中央部に燃焼空気管６が埋設されており、この燃焼空
気管５，６には複数の空気吹き出し口５ａ，６ａが設け
られている。又、燃焼空気管５，６には各々独立して選
択的な空気量が供給できるように図示しないバルブが装
着されている。

【００１０】しかしてこの実施例によると、ごみ投入口
２側の炉床１ｃとその上部空間は投入されたごみの燃焼
を主体とする主燃焼ゾーン１ｄを形成し、更にその奥側
の炉床１ｃとその上部空間はごみの継続燃焼および埋も
れ火を主体とする後燃焼ゾーン１ｅを形成する。

【００１１】その後燃焼ゾーン１ｅの更に奥に焼却灰ピ
ット７が設けられている。この焼却灰ピット７はごみが
燃えた後の灰を一時的に貯留するものであるが、本実施
例ではマンホール８から人手により焼却灰ピット７に溜
った灰を掻き出すものとした。但し、灰の排出について
は、他にコンベアやダンパー等によるものがあり、特に
限定されるものではない。ごみ投入口２及びゲート３に
ごみ供給槽１０を連設し、その中にごみ供給プッシャー
１１を配設する。

【００１２】焼却炉本体１のごみ投入口２の反対端上部
にはブリーチング９が設けられており、このブリーチン
グ９には二次燃焼炉２０が連設されている。

【００１３】二次燃焼炉２０は円筒形の炉本体２１の内
部に耐火材２１ａをライニングし、この炉本体２１の一
端側中央部に加熱バーナ２２を取り付け、他端側の中央
部に中心を有する燃焼ガス排出口２３を設け、又加熱バ
ーナ２２側には燃焼ガス流入口２４を設ける。この燃焼
ガス流入口２４は流入した燃焼ガスがタンゼンシャルに
旋回しながら炉本体２１中を流下するように、燃焼ガス
流入口２４の中心を加熱バーナ２２と燃焼ガス排出口２
３との中心を結んだ線より偏位させて設ける。次に、実
験例について説明する。

【００１４】実験条件は、次のように設定される。（１）一次燃焼炉の炉床面積；２．０ｍ²、空間容
積；２．６ｍ³、塵芥処理量；２４０ｋｇ／ｈ、火格子
燃焼率；１２０ｋｇ／ｍ²ｈ。（２）二次燃焼炉の本体の大きさ（＝内径×長さ）；
φ９１８ｍｍ×２４７５ｍｍ、ガス流入口の口径；φ３
２５ｍｍ、流入ガスの温度；８００℃、流入ガスの流
量；１０００Ｎｍ³／℃、ガス流入口における流速
Ｖ₁、並びにＲｅ数Ｒｅ₁；Ｖ₁＝９．１ｍ／ｓ、Ｒｅ
₁＝７１０００、本体内における流速Ｖ₂、並びにレイ
ノルズ数Ｒｅ₂；Ｖ₂＝１．２ｍ／ｓ、Ｒｅ₂＝８９０
０。

【００１５】

【数１】図３は本実験に用いた実験炉の断面図である。炉本体４
０は、その炉床４１が平らな平炉床である。炉本体４０
の本図左側は塵芥供給口４２であり、そこには開閉自在
にゲート４３が設けられている。炉本体４０の、炉床４
１ａ上部に第１のブリーチングＡ４４ａが、炉床４１ｂ
の上部には第２のブリーチングＢ４４ｂが設けられ、ブ
リーチングＡ４４ａ及びブリーチングＢ４４ｂには図示
しないがカットダンパーが設けられており、いずれか一
方のブリーチングを選択的に使用できるようにしてあ
り、その先は一体に連結されて二次燃焼炉（図示せず）
に接続されている。炉床４１ａの中には燃焼空気配管４
６，炉床４１ｂ中には燃焼空気配管４７を配設し、燃焼
空気配管４６，４７は選択的に空気量を設定できるよう
に、図示しないバルブを取り付ける。

【００１６】バーナ４５の取り付け位置はａ，ｂ，ｃの
箇所に設けており、このバーナ４５も選択的に使用でき
るようにしてある。

【００１７】表１，表２，図４は上記実験炉を使用して
種々の塵芥を焼却したときの、実験結果を示すものであ
る。

【００１８】

【表１】表１は低位発熱量（以下発熱量と称す）が平均値で１２
００〜１３００Ｋｃａｌ／Ｋｇの易燃性ごみを実験炉で
焼却実験したときの、ブリーチングの位置と焼却灰中の
未燃分とＣＯ量との関係を示したものである。これによ
ると、易燃性ごみを焼却するとき、ブリーチングＢ４４
ｂを使用した場合の方がブリーチングＡ４４ａを使用し
た場合よりＣＯ量が少ない。しかし、焼却灰中の未燃分
はいずれのブリーチングを使用しても変わりはなかっ
た。

【００１９】ブリーチングＡ４４ａを使用した場合、主
燃焼ゾーンで発生した燃焼ガスはいきなりブリーチング
Ａ４４ａから排出されるために、燃焼ガスが炉内に滞留
する時間が短く、又炉内の空間燃焼負荷が局部的に過小
および過大になるために、燃焼が安定せず、従ってＣＯ
の発生量が増加するものと推定する。

【００２０】図４は燃焼すべきごみの低位発熱量とＣＯ
量との関係をブリーチングの位置別に示した線図であ
る。

【００２１】これによれば、ブリーチングＡ４４ａを使
用した場合は、発熱量が５００〜８００Ｋｃａｌ／Ｋｇ
程度までは、ＣＯ量が３０ｐｐｍ程度（以下、すべて二
次燃焼炉出口におけるＣＯ量とする）のほぼ一定値を示
しており、発熱量が１０００Ｋｃａｌ／Ｋｇを越える
と、ＣＯ量は急激に増加することが分かる。又、ブリー
チングＢ４４ｂを使用した場合は、発熱量が１０００Ｋ
ｃａｌ／Ｋｇを越えるとＣＯ量は３０ｐｐｍ程度のほぼ
一定値になるが、発熱量が１０００Ｋｃａｌ／Ｋｇより
小さくなると、ＣＯ量は増加することが分かる。又発熱
量が８００Ｋｃａｌ／Ｋｇ程度でＣＯ発生量が５０ｐｐ
ｍとなるので、これを最終ＣＯ排出量の管理目標とす
る。

【００２２】従って、最終ＣＯ排出量を５０ｐｐｍ以下
に保持しようとすれば、発熱量１０００Ｋｃａｌ／Ｋｇ
以上の易燃性ごみを焼却する場合は、炉本体の一端部に
ごみ供給口を設け、これと対向する他端部との中間位置
より他端部側にブリーチングを設けることが重要であ
る。

【００２３】又、易燃性ごみを焼却炉内に供給すると、
直ちに急激に燃焼する。このとき燃焼空気量がこれに追
従できないために、Ｏ₂不足が生じて不完全燃焼にな
り、ＣＯひいてはダイオキシン類が増加する最大の原因
となる。

【００２４】そこで供給した易燃性ごみが直ちに急激に
燃焼することを防止するため、燃焼空気量を少なくし
て、燃焼を抑制することが提案されている。

【００２５】

【表２】表２に主燃焼ゾーンと後燃焼ゾーンとにおける燃焼空気
の配分比と、焼却灰中の未燃分およびＣＯ量との関係を
示したものである。これによれば、主燃焼ゾーンより後
燃焼ゾーンにおける燃焼空気の量を多くした方が、ＣＯ
の発生量が低減できることが分かる。供給された易燃性
ごみは乾溜に近い燃焼が行われて、Ｏ₂不足による不完
全燃焼は防止できる。しかし乾溜に近い燃焼も不完全燃
焼であることには違いないから、ＣＯやダイオキシンが
発生することには変わりがない。そこで燃焼および乾溜
で発生した未燃焼ガスは後燃焼ゾーンにて、充分なる燃
焼空気と高温のもとで燃焼させる必要がある。その時未
燃焼ガスと燃焼空気との接触時間が長いほど未燃焼ガス
の分解が進むから、ブリーチングＢ４４ｂを使用したほ
うがＣＯの排出量は大幅に低減できる。

【００２６】

【表３】表３は二次燃焼炉内への燃焼ガスの流入方式と、それか
らの燃焼ガスの排出方式とを変えた場合のＣＯ量の低減
を示すものである。

【００２７】表中Ａは偏心流入，軸流排出と称し、本実
施例のように燃焼ガスの流入口の中心軸は炉軸に対して
偏位且つ直交しており、排出口の中心軸は炉軸と一致し
ている。Ｂは偏心流入，直交排出と称しており、流入口
は前記と同じで、排出口の中心軸は炉軸に対して直交し
ている。Ｃは同心流入，軸流排出と称しており、流入口
の中心軸は炉軸と同心且つ直交している。また表中１〜
６は炉軸方向の位置を示す。この表によれば、二次燃焼
炉の出口におけるＣＯ量はＡ方式が最も小さくなること
が判る。なお本実施例において、流入するガス中のＣＯ
量が５０００ｐｐｍであったものが、出口において２０
ｐｐｍと、その低減率は約１／２５０となり、実際の燃
焼ガスにおいては、その低減率は１／１０となるが、こ
の差は人口ガスと実際の燃焼ガスとの他の成分が大幅に
相違する点にあると推定する。

【００２８】次に他の実施例について説明する。図５は
他の実施例の正面断面図である。焼却炉１のごみ投入口
２に連続して破砕機３０と定量供給機３１を設け、定量
供給機３１は破砕機３０直下に設置する。そして破砕機
３０は既存の２軸回転剪断式破砕機でよい。

【００２９】定量供給機３１は本実施例では貯留槽３
２、スクリューコンベア３３、二重ダンパー３４よりな
り、貯留槽３２は破砕機３０の直下に連設する。破砕機
３０で破砕されたごみは貯留槽３２に一時貯留され、そ
の下部にあるスクリューコンベア３３によって、二重ダ
ンパー３４まで移送される。二重ダンパー３４は当初上
側のダンパー３４ａは「開」、下側のダンパー３４ｂは
「閉」にしておき、そこへ移送されたごみを滞留させ
る。しかる後に上側のダンパー３４ａを「閉」にし、次
に下側のダンパー３４ｂを「開」にして、下側ダンパー
３４ｂ上に滞留したゴミを焼却炉本体１中に供給するも
のである。

【００３０】図６，７はごみの供給方法によりＯ₂，Ｃ
Ｏの発生状況を示した線図である。図６は発熱量１２０
０〜１３００Ｋｃａｌ／Ｋｇのごみを破砕機で破砕し
て、それを定量供給機で６秒間隔で平均０．５ｋｇづつ
の少量一定量を焼却炉に投入したときのものであり、図
７は従来のように１５分間隔で７５ｋｇづつの比較的多
量のごみを比較的長い時間で供給したものである。

【００３１】これによれば、短い時間間隔で少量一定量
づつ焼却炉に供給した方が、ＣＯの発生量（二次燃焼炉
出口におけるＣＯ量）は遥かに少ないことが分かる。ま
た図７に示すように、多量のごみを一度に供給すると、
供給のたびに極端なＯ₂不足状態が発生し、それと同期
してＣＯ量が極端に増大していることがわかる。

【００３２】

【発明の効果】本発明は上記構成としたから、燃焼ガス
中のＣＯひいてはダイオキシンの発生を大幅に抑制でき
る塵芥焼却炉を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の正面断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図３】本発明の実験炉の断面スケルトン図である。

【図４】本発明に係るごみの発熱量とブリーチングの位
置に対するＣＯ量の関係を示す線図である。

【図５】本発明の他の実施例の正面断面図である。

【図６】本発明の他の実施例の実験結果を示す線図であ
る。

【図７】本発明との比較のための従来の方法の実験結果
を示す線図である。

【符号の説明】

１焼却炉本体２ごみ投入口３ゲート５、６燃焼空気配管９ブリーチング２０二次燃焼炉２１炉本体２３燃焼ガス排出口２４燃焼ガス流入口３０破砕機３１定量投入機３３スクリューコンベア３４二重ダンパー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭50−65063（ＪＰ，Ａ) 特開平４−316908（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−112574（ＪＰ，Ａ) 実開昭50−148078（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23G 5/16 ZAB F23G 5/033 ZAB F23G 5/44

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】易燃性塵芥の供給口とそれに隣接する主
燃焼ゾーンと主燃焼ゾーンに隣接する後燃焼ゾーンと燃
焼ガスを排出するブリーチングとを有する一次燃焼炉
と、一端側に加熱バーナ及びブリーチングに接続される燃焼
ガス流入口を有し、他端側に燃焼ガス排出口を有する二
次燃焼炉とを備え、前記後燃焼ゾーンの配分比が５０％以上となるように前
記主燃焼ゾーン及び前記後燃焼ゾーンで燃焼空気を供給
し、前記ブリーチングは前記後燃焼ゾーンに設け、前記燃焼ガス排出口が炉体のほぼ中心軸線上に位置し、
燃焼ガス流入口の中心軸線が前記中心軸線に対して交差
せずにずれている構造を有することを特徴とする塵芥焼
却設備。
【請求項２】塵芥を一次燃焼炉に一定量ずつ間欠的に
供給する定量供給機を有することを特徴とする請求項１
記載の塵芥焼却設備。