JP2002340328A

JP2002340328A - 燃焼炉の燃焼用空気供給ノズルおよび燃焼用空気供給方法

Info

Publication number: JP2002340328A
Application number: JP2001149791A
Authority: JP
Inventors: Masao Taguma; 昌夫田熊; Shinya Tsuneizumi; 慎也常泉
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-05-18
Filing date: 2001-05-18
Publication date: 2002-11-27

Abstract

(57)【要約】【課題】燃焼負荷が変動しても安定した二段燃焼を維
持できる空気の供給ノズルおよび供給方法を提供するこ
と。【解決手段】二次空気を燃焼炉内に供給する枝管１０
の内部に、枝管１０の軸方向に可動する円錐状をした流
速調整用の中子２０を備えているこの燃焼用空気供給ノ
ズル１００を、焼却炉５００の周囲に備える。そして、
燃焼負荷が変動して燃焼用空気の流量が変化した場合に
は、その変化に応じて中子２０を枝管１０から抜き差し
することで、焼却炉５００内を貫通する燃焼用空気の流
速をほぼ一定に維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、都市ごみを燃焼
させる焼却炉やボイラー等に使用される燃焼炉に関し、
さらに詳しくは、燃焼炉においてごみ、未燃ガス、燃料
等の燃焼対象物を燃焼させるための燃焼用空気を供給す
る燃焼炉の燃焼用空気供給ノズルおよび燃焼用空気供給
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみの処理施設等に使用される燃焼
炉には、環境負荷を極小にすることや焼却後の灰等を再
利用すること等に関する諸機能が要求されている。ま
た、ボイラー等に使用される燃焼炉においても、環境負
荷を極小にすることが求められている。

【０００３】環境負荷を極小にするためにはごみ等の燃
焼対象物を完全燃焼させることが重要であるが、このた
めの手段の一つとして、都市ごみの処理施設等に使用さ
れる燃焼炉には二段燃焼が採用されている。ここで、二
段燃焼とは、ごみ等の燃焼対象物を燃焼させたときに発
生する燃焼ガス（未燃ガスを含む）に、常温あるいは予
熱した燃焼用空気である二次空気を吹込むことによって
当該燃焼ガスを十分に撹拌しつつ高温の下に燃焼を完結
させる燃焼方法をいう。次に、従来行われてきた二段燃
焼について、都市ごみの処理施設等に使用されるストー
カ式焼却炉を例にとって説明する。

【０００４】図１７は、焼却炉の一つであるストーカ式
焼却炉を示す断面図である。焼却炉５８０の底部には、
フィーダ５２０から送られてきたごみを燃焼させるスト
ーカが備えられている。また、焼却炉胴部５０１周囲に
は、二段燃焼を行わせるための燃焼用空気である二次空
気を供給する二次空気ヘッダー３０が備えられている。
そして、ヘッダー３０には送風器（図示せず）によって
ヘッダー３０に送り込まれた二次空気を焼却炉内５０２
に吹出すための枝管１０が複数本取付けられている。枝
管１０は焼却炉胴部５０１から焼却炉内５０２に挿入さ
れており、また、枝管１０の二次空気吹出し口には、二
次空気の流速を調整するためのレジューサ７０が設けら
れている。

【０００５】投入ホッパ５１０へ投入されたごみはフィ
ーダ５２０によってストーカ５３０に送られて燃焼され
る。ストーカ５３０の下部に備えられている風箱５４０
からは、ガス式空気予熱器（図示せず）で加熱された空
気が送り込まれ、炎の輻射熱とあいまって、ストーカ５
３０上のごみを乾燥させた後、着火・燃焼させる。な
お、このときの燃焼温度は７５０℃から９５０℃程度で
ある。ごみの燃焼によって発生した燃焼ガスには未燃成
分が含まれているため、二段燃焼によってこれを完全燃
焼させる必要がある。このため、上記ガス式予熱器によ
って加熱された高温の燃焼用空気が枝管１０に取り付け
られたレジューサ７０を介して焼却炉内５０２に吹込ま
れる（なお、燃焼用空気は加熱されない場合もある）。
この高温の燃焼用空気が上記燃焼ガスの未燃成分と反応
して、当該燃焼ガスを完全燃焼させる。このときの燃焼
温度は高温になるので、ダイオキシン類の発生が抑制さ
れる。

【０００６】ところで、焼却炉で用いられていた従来の
燃焼用空気供給ノズルでは、二次空気の吹出し速度を調
整するためのレジューサを枝管の先端に取付ける場合が
多かった。図１８は、従来使用されていた燃焼用空気供
給ノズルを示す説明図である。同図に示すように、燃焼
用空気供給ノズル１１０に備えられているレジューサ７
０は二次空気の吹出し方向に向かって絞りを持つものが
一般的であるが、この外にもさまざまな種類のものが存
在する。例えば、特開平５−１４９５１９号には、レジ
ューサを扁平状とし、軸線の廻りに回転させるように構
成し、未燃ガスと空気との混合性を高め、ダイオキシン
類の発生を抑制する燃焼用空気供給ノズルが開示されて
いる。また、特開平５−１４９５２０号には、二次空気
を複数の異なる流速で吹込ませるためにレジューサ内を
複数の流路に予め分割して二次空気の混合性を高め、ダ
イオキシン類の生成を抑制する燃焼用空気供給ノズルが
開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、焼却炉等の
燃焼炉においては、ごみ等の燃焼対象物の量等が変動す
ることに起因して燃焼負荷が変動するので、ごみの投入
量に応じて燃焼用空気の量も変化させる必要がある。し
かし、従来の二次空気ノズルを使用した場合には、燃焼
負荷に応じて二次空気の量を調整すると、同時に二次空
気の速度も変化していた。この二次空気の吹出し速度が
変化すると燃焼炉内における二次空気の届き方が変化す
るため、燃焼炉内における燃焼パターンが変化し、特
に、二次空気の流量を減らした場合にはそれと同時に二
次空気の吹出し速度も低下するので、二次空気が燃焼炉
の中心部まで届かなくなってしまう。その結果、燃焼ガ
スと二次空気との混合が不十分となり燃焼状態が悪化す
るという問題があった。この問題を解決するためには、
ごみの投入量に対応して二次空気の供給量が変化した場
合に、その供給量に適合したレジューサに交換する方法
が考えられる。

【０００８】しかしながら、これらの燃焼炉において従
来使用されてきた燃焼用空気供給ノズルは固定式のレジ
ューサであったため、焼却炉が稼動している間にレジュ
ーサ７０を交換することはできなかった。このため、レ
ジューサを交換するには、焼却炉の運転を停止し焼却炉
内の温度が下がるのを待つ必要があるが、炉内で作業で
きる程度に温度が下がるまでには相当の時間を要するた
め、その間焼却炉を稼動できないという問題があった。
また、通常二次空気ヘッダー３０の周囲は保温材、板金
材および炉本体のケーシング材等の各種部材で囲まれて
いるため、レジューサ７０を交換することは容易ではな
かった。

【０００９】このように、上記従来の二次空気ノズルで
は、焼却炉の稼動中に燃焼負荷に応じて二次空気が吹出
す速度を適切に調整し、常に最適な燃焼状態を維持する
ことは困難であった。また、上述した特開平５−１４９
５１９号および特開平５−１４９５２０号に開示された
レジューサでは、未燃ガスと二次空気との混合性を高め
ることはできるが、燃焼負荷に応じて焼却炉の運転中に
二次空気が吹出す速度を適切に調節することはできなか
った。

【００１０】また、ボイラー等に使用される燃焼炉にお
いても、上記同様にボイラーの負荷変動に応じて燃焼負
荷が変化するので、この変動する燃焼負荷に応じて空気
量も変化させる必要があるところ、二次空気の流量を減
らした場合にはそれと同時に二次空気の吹出し速度も低
下するので、二次空気が燃焼炉の中心部まで届かなくな
ってしまう。その結果、燃焼ガスと二次空気との混合が
不十分となり燃焼状態が悪化するという問題があった。

【００１１】そこで、この発明は、上記に鑑みてなされ
たものであって、燃焼負荷が変動した場合であっても燃
焼炉内を貫通する二次空気の流速を一定に調整し、安定
した燃焼状態を維持して燃焼対象物の不完全燃焼を抑制
できる空気の供給ノズルおよび空気の供給方法を提供す
ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１に係る燃焼炉の燃焼用空気供給ノズル
は、ごみ、未燃ガス、燃料等の燃焼対象物を燃焼させる
燃焼炉内に開口し、当該燃焼炉内に燃焼用空気を吹込む
燃焼用空気吹込み口と、当該燃焼用空気吹込み口におけ
る燃焼用空気の通過する面積を調整する面積調整手段
と、を備えたことを特徴とする。

【００１３】また、請求項６に係る燃焼炉の燃焼用空気
供給方法は、燃焼炉内に開口した燃焼用空気吹込み口か
ら燃焼用空気を吹込んで、ごみ、未燃ガス、燃料等の燃
焼対象物を燃焼させるにあたって、当該燃焼対象物の量
が減少した場合には、前記燃焼用空気吹込み口における
燃焼用空気の通過する面積を変化させる手段を備えた空
気供給ノズルに供給する燃焼用空気の流量を減少させる
とともに前記燃焼用空気吹込み口における燃焼用空気の
通過する面積を小さくするように制御し、前記燃焼対象
物の量が増加した場合には前記空気供給ノズルに供給す
る燃焼用空気の流量を増加させるとともに前記燃焼用空
気吹込み口における燃焼用空気の通過する面積を大きく
するように制御することを特徴とする。

【００１４】この燃焼炉の燃焼用空気供給ノズルは燃焼
用空気の通過する面積を調整する面積調整手段を備えて
おり、ごみ等の燃焼対象物の量に基づいて面積調整手段
を制御するものである。燃焼対象物の量が減少すると燃
焼負荷が軽減するので、それにともなって燃焼用空気の
供給量も減少する。このとき、燃焼用空気の通過する面
積がそのままであると、燃焼用空気が燃焼炉の中心まで
届かない場合があり、燃焼対象物の不完全燃焼を招いて
しまうおそれがある。この場合には、燃焼用空気の通過
する面積を小さくする方向に前記面積調整手段を制御す
ることで燃焼用空気の流速を高くして、燃焼炉の中心ま
で燃焼用空気を貫通させて不完全燃焼を抑制する。燃焼
対象物の量が増加した場合には、上記手順とは反対に燃
焼用空気の供給量を増加させて、燃焼用空気の通過する
面積を大きくするように前記面積調整手段を制御する。
この燃焼用空気供給ノズルによれば、燃焼対象物の量が
変動することに起因する燃焼負荷の変動に対しても安定
した燃焼状態を維持できるので、燃焼対象物の不完全燃
焼を抑制できる。

【００１５】なお、上記制御は、燃焼炉内に投入される
燃焼対象物の量に応じて、アクチュエータ等によって面
積制御手段を制御してもよいし、作業者が面積調整手段
を制御してもよい。また、燃焼対象物の量を検知して、
その検知信号によって供給する燃焼用空気の量と前記面
積調整手段とを自動的に制御してもよい。

【００１６】ここで、燃焼用空気吹込み口における燃焼
用空気の通過する面積について説明する。図７は、本発
明に係る燃焼用空気吹込み口における燃焼用空気の通過
する面積を変化させる手段の一例によって、燃焼用空気
の通過する面積を変化させた状態を示す説明図である。
この例においては、円柱状の中子２０を燃焼用空気を供
給する枝管１０に抜き差しして、燃焼用空気吹込み口１
０ａにおける燃焼用空気の通過する面積Ｓ_nを変化させ
ている。図７（ａ）に示すように、この状態における枝
管１０の燃焼用空気吹込み口１０ａにおける開口面積
は、枝管１０の燃焼用空気吹込み口１０ａにおける面積
と、中子２０の断面積との差分に等しい。この値は、図
７（ａ）に示す状態における、枝管１０の燃焼用空気吹
込み口１０ａにおいて燃焼用空気が実際に通過する面積
Ｓ₁である。なお、開口面積とは、枝管１０の燃焼用空
気吹込み口１０ａにおける面積と、中子２０の断面積と
の差分をいうものとし、中子２０の移動によって変化す
る値である。

【００１７】ところで、図７（ａ）に示すように、空気
などの流体が流れる流路が急拡大した直後の流れは、流
体の持つ慣性によって急拡大した流路に沿っては流れ
ず、枝管１０の燃焼用空気吹込み口１０ａ近傍には流れ
の不連続な領域が生ずる（図７中Ｇで示す領域）。この
領域Ｇのために、中子２０が枝管１０から引き抜かれた
場合、燃焼用空気吹込み口１０ａにおいて実際に燃焼用
空気が通過する面積Ｓｎは、図７のＳ₂〜Ｓ₄となる。こ
のときの開口面積は、上記定義から枝管１０の燃焼用空
気吹込み口１０ａの面積となり、燃焼用空気吹込み口１
０ａにおいて実際に燃焼用空気が通過する面積Ｓ₂およ
びＳ₃（図７（ｂ）および（ｃ））よりも大きい値とな
る。そして、中子２０がさらに枝管１０の内部に移動す
ると（図７（ｄ））、燃焼用空気吹込み口１０ａにおい
て実際に燃焼用空気が通過する面積Ｓ ₄と開口面積とが
等しくなる。すなわち、上記流れが不連続な領域Ｇの影
響で、中子２０がある程度枝管１０の内部に移動しない
と、枝管１０の燃焼用空気吹込み口１０ａにおいて空気
が実際に通過する面積と、燃焼用空気吹込み口１０ａに
おける開口面積とは等しくならない。

【００１８】本発明における「燃焼用空気吹込み口にお
ける燃焼用空気の通過する面積」には、燃焼用空気吹込
み口において実際に燃焼用空気が通過する面積も含む概
念である。すなわち、図１０に示すように、燃焼用空気
吹込み口において実際に燃焼用空気が通過する面積と燃
焼用空気吹込み口における開口面積とが一致する場合の
みならず、上記例に示したように、両者が一致しない場
合も含まれる。

【００１９】本発明に係る燃焼炉の燃焼用空気供給ノズ
ルおよび燃焼用空気供給方法は、ストーカ炉、流動床式
炉等の焼却炉のみならず、ボイラー等に使用する燃焼炉
にも適用できる（以下同様）。また、本発明にいう燃焼
用空気には、二段燃焼を行わせるための二次空気や、例
えばストーカ式焼却炉のストーカ上で一次燃焼を行わせ
るための一次空気の他に、酸素を富化した酸素富化空気
やＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）に使用するＥ
Ｇ（Exhaust Gas）も含まれるものとする。

【００２０】また、請求項２に係る燃焼炉の燃焼用空気
供給ノズルは、ごみ、未燃ガス、燃料等の燃焼対象物を
燃焼させる燃焼炉内に開口し、当該燃焼炉内に燃焼用空
気を吹込む燃焼用空気吹込み口と、当該燃焼用空気吹込
み口を備え、この燃焼用空気吹込み口を介して前記燃焼
炉の内部へ燃焼用空気を導く枝管と、軸方向に垂直な断
面積が前記燃焼用空気の吹込む方向に向かって小さくな
り、且つ前記燃焼用空気吹込み口に対して相対移動する
中子と、を備えたことを特徴とする。

【００２１】また、請求項７に係る燃焼炉の燃焼用空気
供給方法は、燃焼炉内に開口した燃焼用空気吹込み口か
ら燃焼用空気を吹込んで、ごみ、未燃ガス、燃料等の燃
焼対象物を燃焼させるにあたって、当該燃焼対象物の量
が減少した場合には、前記燃焼用空気の吹込む方向に向
かって軸方向に垂直な断面積が小さくなる中子を備えた
空気供給ノズルに供給する燃焼用空気の流量を減少させ
るとともに前記中子を燃焼用空気の吹込む方向に向かっ
て移動させるように制御し、前記燃焼対象物の量が増加
した場合には前記空気供給ノズルに供給する空気の流量
を増加させるとともに前記中子を燃焼用空気の吹込む方
向の反対側に向かって移動させるように制御することを
特徴とする。

【００２２】この燃焼炉の燃焼用空気供給ノズルは、燃
焼用空気の通過する面積を調整する面積調整手段とし
て、燃焼用空気の吹込む方向に向かって軸方向に垂直な
断面積が小さくなる中子を使用するものである。そし
て、燃焼対象物の量に応じてこの中子と燃焼炉の内部へ
燃焼用空気を導く枝管との相対的な位置を変化させるこ
とで、燃焼用空気の通過する面積を調整する。この燃焼
用空気供給ノズルによれば、燃焼負荷の変動に対しても
安定した燃焼状態を維持できるので、燃焼対象物の不完
全燃焼を抑制できる。また、この燃焼用空気供給ノズル
は枝管内部に中子を備えた構造であるので、この中子を
燃焼炉の外部から移動させることによって燃焼炉の運転
中に燃焼用空気の流速を調整できる。さらに、構造が簡
単であるため故障が少なく、安定した運転ができる。

【００２３】なお、この発明にいう中子には、図３
（ａ）に示す中子２０のようなものの外に、図３（ｂ）
に示す中子２００のようなものも含まれる。また、これ
らの中子を移動させるには、中子の一端を枝管１０の後
部から取り出してこれを動かしてもよい（図３
（ａ））。また、図３（ｂ）に示すように、中子２００
に操作棒２５０を取り付け、これを動かすことで中子２
００を移動させてもよい。また、操作棒２５０は、枝管
１０の内部に備えてもよい。

【００２４】また、請求項３に係る燃焼炉の燃焼用空気
供給ノズルは、ごみ、未燃ガス、燃料等の燃焼対象物を
燃焼させる燃焼炉内に開口し、当該燃焼炉内に燃焼用空
気を吹込む燃焼用空気吹込み口と、当該燃焼用空気吹込
み口を備え、この燃焼用空気吹込み口を介して前記燃焼
炉の内部へ燃焼用空気を導く枝管と、軸方向に垂直な断
面積が前記燃焼用空気の吹込む方向に向かって大きくな
り、且つ前記燃焼用空気吹込み口に対して相対移動する
中子と、を備えたことを特徴とする。

【００２５】また、請求項８に係る燃焼炉の燃焼用空気
供給方法は、燃焼炉内に開口した燃焼用空気吹込み口か
ら燃焼用空気を吹込んで、ごみ、未燃ガス、燃料等の燃
焼対象物を燃焼させるにあたって、当該燃焼対象物の量
が減少した場合には、前記燃焼用空気の吹込む方向に向
かって軸方向に垂直な断面積が大きくなる部材を前記燃
焼用空気吹込み口に備えた空気供給ノズルに供給する燃
焼用空気の流量を減少させるとともに前記部材を燃焼用
空気の吹込む方向の反対側に向かって移動させるように
制御し、前記燃焼対象物の量が増加した場合には前記空
気供給ノズルに供給する空気の流量を増加させるととも
に前記中子を燃焼用空気の吹込む方向に向かって移動さ
せるように制御することを特徴とする。

【００２６】この燃焼炉の燃焼用空気供給ノズルは、燃
焼用空気の通過する面積を調整する面積調整手段とし
て、燃焼用空気の吹込む方向に向かって軸方向に垂直な
断面積が大きくなる中子を使用するものである。この燃
焼用空気供給ノズルに使用する中子の外寸を、枝管に設
けられた空気吹き込み口の寸法よりも大きくすると、前
記空気吹き込み口を塞ぐこともできる。これによって、
任意の燃焼用空気供給ノズルを選択して、燃焼炉内に燃
焼用空気を供給することもできる。この燃焼用空気供給
ノズルを使用すれば、燃焼炉の特定部分に燃焼用空気を
供給できるので、燃焼負荷の高い部分に効率よく燃焼用
空気を供給できる。この燃焼用空気供給ノズルによれ
ば、燃焼対象物の不完全燃焼を抑制する効果に加え、燃
焼用空気を効率的に利用できるという効果も得られる。

【００２７】なお、この発明にいう中子には、図８
（ａ）および（ｂ）に示す中子２３のようなものの外
に、図８（ｃ）に示す中子２１０のようなものも含まれ
る。また、これらの中子を移動させるには、中子の一端
を枝管１０の後部から取り出してこれを動かしてもよい
（図８（ａ）および（ｂ））。また、図８（ｃ）に示す
ように、中子２１０に操作棒２５０を取り付け、これを
動かすことで中子２１０を移動させてもよい。また、操
作棒２５０は、枝管１０の内部に備えてもよい。

【００２８】また、請求項４に係る燃焼炉の燃焼用空気
供給ノズルは、ごみ、未燃ガス、燃料等の燃焼対象物を
燃焼させる燃焼炉内に開口し、当該燃焼炉内に燃焼用空
気を吹込む燃焼用空気吹込み口と、側面に当該燃焼用空
気吹込み口を備えた第一の中空空気供給管と、当該第一
の中空空気供給管内に摺動可能に備えられ、且つ燃焼用
空気の供給量に応じて前記第一の中空空気供給管の軸方
向に向かって移動して、燃焼用空気を前記第一の中空空
気供給管内に吹込む第二の中空空気供給管と、を備えた
ことを特徴とする。

【００２９】また、請求項９に係る燃焼炉の燃焼用空気
供給方法は、燃焼炉内に開口した燃焼用空気吹込み口か
ら燃焼用空気を吹込んで、ごみ、未燃ガス、燃料等の燃
焼対象物を燃焼させるにあたって、当該燃焼対象物の量
が減少した場合には、前記燃焼用空気吹込み口を側面に
備えた第一の中空空気供給管と、当該第一の中空空気供
給管内に摺動可能に備えられ、且つ燃焼用空気を前記第
一の中空空気供給管内に吹込む第二の中空空気供給管と
を備えた空気供給ノズルに供給する燃焼用空気の流量を
減少させるとともに前記第二の中空空気供給管を前記第
一の空気供給管に押込んで前記燃焼用空気吹込み口を塞
ぐように制御し、前記燃焼対象物の量が増加した場合に
は前記空気供給ノズルに供給する空気の流量を増加させ
るとともに前記第二の中空空気供給管を前記第一の空気
供給管から引抜いて前記燃焼用空気吹込み口を開口する
ように制御することを特徴とする。

【００３０】この燃焼炉の燃焼用空気供給ノズルは、燃
焼用空気吹込み口を側面に備えた第一の中空空気供給管
に、第二の中空空気供給管を抜き差しすることで、燃焼
用空気の通過する面積を調整する。この燃焼用空気供給
ノズルは、燃焼炉内を貫いて燃焼用空気を燃焼炉内に供
給するものであり、燃焼炉の中心部まで確実に二次空気
を供給できるので、燃焼炉内の広い領域において不完全
燃焼が抑制できる。また、燃焼用空気の流速を調整する
のみならず、第二の中空空気供給管の位置を調整するこ
とによって燃焼用空気を供給する位置を変更することも
できる。ここで、前記燃焼用空気吹込み口は長孔であっ
てもよい。なお、前記燃焼用空気吹込み口をこの発明に
かかる燃焼用空気供給ノズルの軸方向に向かって複数備
えた場合には、当該方向に向かって均等に燃焼用空気を
供給できるので、不完全燃焼をより抑制できる。

【００３１】また、請求項５に係る燃焼炉の燃焼用空気
供給ノズルは、ごみ、未燃ガス、燃料等の燃焼対象物を
燃焼させる燃焼炉内に開口し、当該燃焼炉内に燃焼用空
気を吹込む燃焼用空気吹込み口と、側面に開口する第一
の孔を備えた第一の中空空気供給管と、当該第一の中空
空気供給管内に摺動可能に備えられ、且つ側面に開口す
る第二の孔を備えた第二の中空空気供給管と、前記第一
の孔と、前記第二の孔とが重なることによって構成され
る燃焼用空気吹込み口と、を備えたことを特徴とする。

【００３２】また、請求項１０に係る燃焼炉の燃焼用空
気供給方法は、燃焼炉内に開口した燃焼用空気吹込み口
から燃焼用空気を吹込んで、ごみ、未燃ガス、燃料等の
燃焼対象物を燃焼させるにあたって、当該燃焼対象物の
量が減少した場合には、側面に第一の孔を備えた第一の
中空空気供給管と、当該第一の中空空気供給管内に摺動
可能に備えられ、且つ側面に第二の孔を備えた第二の中
空空気供給管とを組み合わせて構成される空気供給ノズ
ルに供給する燃焼用空気の流量を減少させるとともに、
前記第一の孔と前記第二の孔とが重なって構成される燃
焼用空気吹込み口の開口面積を小さくする方向に前記第
二の中空空気供給管を摺動させるように制御し、前記燃
焼対象物の量が増加した場合には前記空気供給ノズルに
供給する空気の流量を増加させるとともに、当該燃焼用
空気吹込み口の開口面積を大きくする方向に前記第二の
中空空気供給管を摺動させるように制御することを特徴
とする。

【００３３】この燃焼炉の燃焼用空気供給ノズルは、側
面に第一の孔を備えた第一の中空空気供給管と、側面に
第二の孔を備えた第二の中空空気供給管とを組み合わせ
て、第一の孔と第二の孔とが重なり合ってできる空気供
給口から燃焼用空気を燃焼炉内へ供給する。そして、こ
の空気供給口の開口面積を変化させることで、燃焼用空
気の速度を制御する。この燃焼用空気供給ノズルも上記
の燃焼用空気供給ノズルと同様に、燃焼炉内を貫いて燃
焼用空気を燃焼炉内に供給するものである。このため、
燃焼炉の中心部まで確実に二次空気を供給できるので、
燃焼炉内の広い領域において不完全燃焼が抑制できる。
また、この燃焼用空気供給ノズルは複数の燃焼用空気供
給口すべての開口面積を同じ割合で変化させることがで
きるので、燃焼用空気を吹込む位置を変化させることな
く流速を一定に保つことができる。

【００３４】ここで、前記第一の孔と第二の孔とは長孔
であってもよい。また、第一の孔を軸方向に向かって複
数備えた第一の中空空気供給管と、この第一の孔と同じ
ピッチで第二の孔を備えた第二の中空空気供給管とで燃
焼炉の燃焼用空気供給ノズルを構成した場合には、当該
燃焼用空気供給ノズルの軸方向にわたって均一に燃焼用
空気を供給できる。このため、燃焼炉内全体に燃焼用空
気が行きわたるので、不完全燃焼をより抑制できる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、この発明につき図面を参照
しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこ
の発明が限定されるものではない。また、下記実施の形
態の構成要素には、当業者が容易に想定できるものが含
まれるものとする。なお、以下の実施の形態において
は、ストーカ式焼却炉を例にとって本発明を説明する
が、本発明の適用範囲はストーカ式焼却炉に限るもので
はない。例えば流動床式の焼却炉やボイラーの燃焼炉等
にも本発明は適用できる。

【００３６】（実施の形態１）本発明の実施の形態１に
係る燃焼用空気供給ノズルおよび燃焼用空気供給方法に
ついて説明する。なお、本実施の形態においては、燃焼
炉としてストーカ式焼却炉を、燃焼用空気としては二次
燃焼を行わせるための二次空気を使用するものである。

【００３７】図１は、実施の形態１に係る燃焼用空気供
給ノズル１００を備えたストーカ式焼却炉を示す断面図
である。また、図２は、図１のＸ−Ｘ矢視図である。図
２に示すように、焼却炉胴部５０１の周囲には８本の燃
焼用空気供給ノズル１００が備えられている。燃焼用空
気供給ノズル１００の枝管１０は、焼却炉胴部５０１を
貫通しており、焼却炉内５０２へ燃焼用空気として二次
空気を吹込むようになっている。また、焼却炉胴部５０
１の周囲には、燃焼用空気供給ノズル１００が取付けら
れた二次空気ヘッダー３０が備えられており、燃焼用空
気供給ノズル１００へガス式空気予熱器（図示せず）で
加熱された二次空気が送り込まれる。なお、二次空気ヘ
ッダー３０を設けずに、直接燃焼用空気供給ノズル１０
０に二次空気を送り込んでもよいが、二次空気ヘッダー
３０は二次空気を送り込むブロワの脈動を除去する等の
作用があるので、当該二次空気ヘッダー３０を設けるの
が望ましい。二次空気ヘッダー３０に送り込まれた二次
空気は枝管１０を通って焼却炉内５０２へ吹込まれて、
燃焼ガスを完全燃焼させる。

【００３８】ホッパ５１０に投入された燃焼対象物であ
るごみは、フィーダ５２０に乗せられて焼却炉５００内
部へと運ばれて、焼却炉５００内部でストーカ５３０上
に乗せられる。ストーカ５３０上に乗せられたごみは、
ストーカ５３０の下部に備えられている風箱５４０から
送られてくる一次空気によって加熱・乾燥された後、燃
焼する。ごみから発生する燃焼ガスのうち未燃ガスは二
段燃焼における燃焼対象物となる。この未燃ガスは焼却
炉５００内部を上昇して、燃焼用空気供給ノズル１００
から焼却炉内５０２に吹込まれる二次空気と混合して燃
焼する。

【００３９】次に、本実施の形態に係る燃焼用空気供給
ノズルおよび、この燃焼用空気供給ノズルを使用した燃
焼用空気の供給方法を説明する。図３は、実施の形態１
に係る燃焼用空気供給ノズル１００を示す断面図であ
る。この燃焼用空気供給ノズル１００は、二次空気を燃
焼炉内に供給する枝管１０の内部に、枝管１０の軸方向
に可動する円錐状をした流速調整用の中子２０を備えて
いる点に特徴がある。なお、この実施の形態においては
中子２０は円錐状であるが、三角錐や四角錐状としても
よく、この場合には枝管１０の内断面形状も中子２０の
断面形状に合わせることが望ましい。

【００４０】枝管１０は、二次空気ヘッダー３０に取付
けられており、二次空気ヘッダー３０に送られてきた二
次空気を燃焼炉内部に吹込む。円錐状をした中子２０
は、円錐の頂点側の端部が枝管１０の燃焼用空気吹込み
口である１０ａ側にくるように枝管１０の内部に配置さ
れている。そして、中子２０の後端２０ｂは、枝管１０
の燃焼用空気入り口側に設けられた中子挿入孔１０ｂを
通って枝管１０の外部へ突き出して、焼却炉の外部から
中子２０を操作できるようになっている。なお、図３
（ｂ）に示すように、そろばんの玉状の中子２００に操
作棒２５０を連結して、この操作棒２５０を焼却炉の外
部から操作することで、中子２００の位置を調整しても
よい。

【００４１】この後端２０ｂを枝管１０の軸方向に移動
させると、それにともなって中子２０の先端２０ａが枝
管１０の燃焼用空気吹込み口１０ａから出入りする。中
子２０の先端２０ａは円錐状をしているので、先端２０
ａが枝管１０の燃焼用空気吹込み口１０ａを前後するこ
とによって、当該燃焼用空気吹込み口１０ａにおける二
次空気が通る流路断面積を変化させることができる。な
お、本実施の形態においては、上記枝管１０の直径は６
０〜７０ｍｍであり、また、上記二次空気ヘッダー３０
の直径は３００〜４００ｍｍであるが、この寸法は燃焼
炉の使用によって適宜変更できる。

【００４２】枝管１０内を通過する二次空気の量が一定
である場合に、中子２０を枝管１０の燃焼用空気吹込み
口１０ａから突き出すようにすると、燃焼用空気吹込み
口１０ａにおける二次空気が通る流路断面積が小さくな
る。すると燃焼用空気吹込み口１０ａから吹出す二次空
気の流速は中子２０が突き出す前よりも速くなる。反対
に、中子２０を枝管１０の燃焼用空気吹込み口１０ａよ
りも枝管１０の内部側へ移動させると、燃焼用空気吹込
み口１０ａにおける二次空気が通る流路断面積が大きく
なる。すると、燃焼用空気吹込み口１０ａから吹出す二
次空気の流速は中子２０が突き出す前よりも遅くなる。

【００４３】二次空気の流量が変動した場合に、燃焼用
空気吹込み口１０ａから吹出す二次空気の流速を一定に
するには、流量が減少したときに中子２０を枝管１０の
燃焼用空気吹込み口１０ａから突き出すようにする。す
ると、燃焼用空気吹込み口１０ａにおける二次空気の通
過する流路断面積が小さくなるので、二次空気の流量が
減少しても、燃焼用空気吹込み口１０ａから吹出す二次
空気の流速を流量が減少する前とほぼ一定に保つことが
できる。二次空気の流量が増加した場合には、反対に中
子２０を枝管１０の燃焼用空気吹込み口１０ａよりも枝
管１０の内部側へ移動させれば、二次空気の流速をほぼ
一定に保つことができる。

【００４４】次は図１を用いて説明する。ホッパ５１０
に投入されるごみの量が少なくなり、焼却炉５００に送
り込まれるごみの量が減少した場合には燃焼負荷が小さ
くなるので、ごみの量が多かった場合よりも燃焼に必要
な空気の量は少なくなる。このため、二段燃焼をさせる
ための二次空気の量も同時に少なくなる。したがって、
焼却炉内５０２へ送り込まれる二次空気の供給量も少な
くなるように制御されるが、単に二次空気の供給量を減
少させただけでは二次空気が焼却炉５００の中心部まで
届かなくなってしまい、場合によっては未燃ガスの不完
全燃焼を招いてしまう。したがって、この場合には、二
次空気の流量を減少させると同時に枝管１０内部に備え
られた中子２０を焼却炉５００の中心部へ向かって押し
込んで、燃焼用空気吹込み口１０ａ（図３参照）におけ
る二次空気が通過する面積を小さくする。これにより、
二次空気の流速を二次空気の供給量を減少させる前と同
程度に保つことができる。

【００４５】焼却炉５００内に送り込まれるごみの量が
増加した場合には燃焼負荷が大きくなるので、燃焼に必
要な空気の量も増加する。したがって、二次空気の供給
量も多くなるが、供給量が増加したままの状態で枝管１
０を介して焼却炉内５０２へ二次空気を送り込むと、二
次空気の供給量が少なかった場合よりも二次空気の流速
が速くなってしまう。すると、燃焼パターンが変化して
未燃ガスの燃焼が不安定となり、場合によっては不完全
燃焼を招いてしまう。したがって、この場合には、前記
中子２０を焼却炉５００の外側に向かって移動させて、
燃焼用空気吹込み口１０ａ（図３参照）における二次空
気が通る流路断面積を大きくする。すると、二次空気の
供給量を増加させる前と同程度に二次空気の流速を保つ
ことができるので、安定した燃焼ができる。

【００４６】上記中子２０は、ごみの投入量に応じて作
業者が制御してもよいし、アクチュエータを使用して制
御してもよい。また、ごみの投入量から完全燃焼に必要
な燃焼用空気の量を求め、その空気量から中子２０の位
置を求めることによって、ごみの投入量を中子２０の位
置パラメータとして使用して中子２０の位置を自動制御
してもよい。また、排気ガス中のＣＯやＣＯ₂濃度等を
測定することで不完全燃焼の発生等を予測して、不完全
燃焼が発生している場合には、上記ＣＯ等の濃度から完
全燃焼に必要な燃焼用空気量を求めてもよい。そして、
この燃焼用空気量のデータに基づいて送風機等の燃焼用
空気の供給手段を調整するとともに、中子２０の位置を
調整してもよい。

【００４７】このように、本発明の燃焼用空気供給ノズ
ルおよび燃焼用空気供給方法によれば、燃焼負荷の変動
とともに二次空気の供給量が変動しても、焼却炉内にお
ける二次空気の流速をほぼ一定に保つことができるの
で、燃焼負荷の変動によらず安定した燃焼をさせること
ができる。

【００４８】図４は、燃焼用空気供給ノズルの枝管を焼
却炉胴部に配置する他の例を示した説明図である。同図
に示すように、燃焼用空気供給ノズル１００の枝管１０
を焼却炉胴部５０１に対して傾けて貫通させて、焼却炉
内５０２で二次空気の旋回流を作るように枝管１０を配
置してもよい。このようにすると、未燃ガスと二次空気
とを旋回流によって十分に混合して燃焼できるので、不
完全燃焼を抑制できる。したがって、燃焼負荷の変動に
対しても適切な流速で二次空気を供給することによって
安定した燃焼ができるという効果に加え、不完全燃焼を
さらに抑制できるという効果が得られる。

【００４９】さらに、燃焼用空気供給ノズル１００の内
部に備えられている中子２０の位置を調整して、二次空
気を速く吹出すノズルと遅く吹出すノズルとに分けて二
次空気を供給することもできる。このようにすると、二
次空気の速度差によって、さらに二次空気と未燃ガスと
を十分に混合できるので、不完全燃焼をさらに抑制でき
る。また、ホッパ５１０側の燃焼用空気供給ノズル１０
０から供給される二次空気の流速を遅く、焼却炉出口５
０５側の燃焼用空気供給ノズル１００から供給される二
次空気の流速を速くなるように調整して二次空気を供給
してもよい。このようにすると、焼却炉内５０２の任意
の位置に旋回流を発生させることができる。したがっ
て、燃焼負荷の大きい箇所に旋回流を発生させて、その
部分における未燃ガスと二次空気とを十分に混合して、
不完全燃焼を抑制することもできる。

【００５０】一般に焼却炉においては、ごみの入り口付
近よりも入り口からある程度ストーカ上を進んだ位置で
燃焼負荷が最も大きくなる（図４中点線で示す領域
Ｂ）。これは、焼却炉内に送られてきたごみは、ストー
カ上で乾燥された後に燃焼するためである。したがっ
て、上記旋回流をその上方に形成すれば、燃焼負荷が最
も大きい箇所に二次空気の旋回流を集中させることがで
きる。この方法によれば、焼却炉内における燃焼負荷の
分布に合わせて二次空気を供給できるので、燃焼負荷の
最も高い箇所に二次空気を集中させて、その部分におけ
る不完全燃焼を十分に抑制できる。

【００５１】（変形例１）図５は、実施の形態１に係る
燃焼用空気供給ノズルの第一の変形例を示す軸方向断面
図である。この燃焼用空気供給ノズル１０１は、枝管１
０の内部に備えられた中子２１の先端２１ａに、燃焼用
空気である二次空気を旋回させるスワラー４０を備えた
点に特徴がある。枝管１０内を通過した二次空気は、枝
管１０の燃焼用空気吹込み口１０ａから焼却炉内へ吹込
まれる際に、前記スワラー４０によって旋回が与えられ
る。二次空気は旋回しながら焼却炉の中心部へ向かうの
で、燃焼ガスと二次空気とは十分に混合されながら燃焼
することになる。その結果、燃焼ガスの濃度分布が均一
になって不完全燃焼を抑制できる。

【００５２】なお、燃焼用空気供給ノズル１０１の枝管
１０を焼却炉胴部に配置する場合は、図２に示すように
焼却炉胴部５０１に対して枝管１０を垂直に配置しても
よいし、また、図４に示すように焼却炉胴部５０１に対
して枝管１０を斜めに配置してもよい。特に、焼却炉胴
部５０１に対して枝管１０を斜めに配置した場合には、
上述したように二次空気の旋回流が焼却炉内に形成され
る。このため、さらに二次空気と未燃ガスとを十分に混
合できるので不完全燃焼をさらに抑制できる。

【００５３】（変形例２）図６は、実施の形態１に係る
燃焼用空気供給ノズルの第二の変形例を示す軸方向断面
図である。この燃焼用空気供給ノズル１０２は、枝管１
０の内部に円柱状の中子２２を備えた点に特徴がある。
すなわち、中子２２を移動させることによって、燃焼用
空気供給ノズル１０２の燃焼用空気吹込み口１０ａにお
ける二次空気の通過する面積を変化させる。これによっ
て、燃焼負荷の変動に起因する二次空気の流量変動に対
して、焼却炉内に吹込む二次空気の流速を一定に保つよ
うになっている。なお、中子２２の形状は円柱状に限ら
れず、三角柱や四角柱状であってもよい。

【００５４】この燃焼用空気供給ノズル１０２に使用す
る中子２２は、実施の形態１に係る燃焼用空気供給ノズ
ル１００の中子２０（図３参照）よりも少ない移動量
で、燃焼用空気供給ノズル１０２の燃焼用空気吹込み口
１０ａにおける二次空気の通過する面積（図７参照）を
変化させることができる。したがって、変形例２に係る
燃焼用空気供給ノズル１０２は、中子２２の移動スペー
スを大きくとることができない場所に設置する場合に有
利である。また、前記中子２２は円柱状であるので、実
施の形態１に係る燃焼用空気供給ノズル１００の中子２
０（図３参照）よりも容易に製造できるので、製造に手
間を要さない。

【００５５】（実施の形態２）図８は、この発明の実施
の形態２に係る燃焼用空気供給ノズルを示す軸方向断面
図である。この燃焼用空気供給ノズル１０３は、二次空
気の吹込み方向に向かって径が大きくなる円錐が先端部
に備えられた中子２３を、枝管１０の内部に備えている
点に特徴がある。すなわち、中子２３を移動させること
によって中子２３の先端２３ａと枝管１０の燃焼用空気
吹込み口１０ａとの間の面積を変化させて、二次空気の
通過する面積を変化させる。これによって、燃焼負荷の
変動に起因する二次空気の流量変動に対して、焼却炉内
に吹込む二次空気の流速を一定に保つようになってい
る。なお、図８（ｃ）に示すように、円錐状の中子２１
０に操作棒２５０を取付けて、この操作棒２５０を焼却
炉の外部から操作することで中子２１０の位置を調整
し、二次空気の通過する面積を変化させてもよい。

【００５６】燃焼負荷が低くなって、二次空気の流量を
少なくした場合には、中子２３を二次空気の吹込み方向
とは反対の方向に移動させる。そして、中子２３の先端
２３ａと枝管１０の燃焼用空気吹込み口１０ａとの間の
面積を小さくすることで、流量の変化前と同程度に二次
空気の流速を保つことができる。二次空気の流量が多く
なった場合には、中子２３を二次空気の吹込み方向と同
じ方向に移動させて、中子２３の先端２３ａと枝管１０
の燃焼用空気吹込み口１０ａとの間の面積を大きくす
る。このようにして、燃焼負荷に応じて二次空気の供給
量が変動した場合であっても、二次空気の流速を一定に
保つことができる。

【００５７】また、図８（ｂ）に示すように、中子２３
の先端２３ａにおける径を、枝管１０の燃焼用空気吹込
み口１０ａの径よりも大きくすることもできる。このよ
うにすると、中子２３の先端２３ａによって前記燃焼用
空気吹込み口１０ａを塞ぐことができる。このため、焼
却炉胴部５０１（図３および４参照）に複数備えられる
燃焼用空気供給ノズルのうち、特定の燃焼用空気供給ノ
ズルから供給される二次空気を止めることもできる。し
たがって、焼却炉内５０２（図３および４参照）におけ
る二次空気の流れを変化させて旋回流等を形成する場合
には、流れを制御する幅がより広くなる。このため、焼
却炉内５０２（図３および４参照）における特定の領域
に二次空気をより集中させやすくなるので、より適切に
二段燃焼を行わせることができ、その結果、未燃ガスの
不完全燃焼をより十分に抑制できる。

【００５８】図９は、実施の形態２に係る燃焼用空気供
給ノズルに使用できる中子の他の例を示した説明図であ
る。実施の形態２に係る燃焼用空気供給ノズル１０３に
おいては（図８参照）、中子の先端における形状を変え
ることによって、中子の移動量に対する二次空気の変化
量を設定することができる。例えば、中子の先端部に備
えられた円錐の形状を二次空気の吹込み方向に短くした
り（図９（ａ））、反対に長くしたりする（図９
（ｂ））。前者の場合は、中子の移動量に対して二次空
気の流速は大きく変化し、後者の場合は中子の移動量に
対して二次空気の流速は緩やかに変化する。前者の中子
２４を使用した場合には、中子２４の移動量が小さくと
も二次空気の流速を大きく変化させることができるの
で、中子２４の移動スペースを大きくとることができな
い場所に燃焼用空気供給ノズルを設置する場合に有利で
ある。また、後者の中子２５を使用した場合には、中子
２５の移動量に対して二次空気の流速は緩やかに変化す
るので、流速の調整が容易になる。また、中子２５を使
用した場合には、枝管の出口近傍における流路断面積の
変化が緩やかになるので流れの乱れが少なくなる。

【００５９】（実施の形態３）図１０は、この発明の実
施の形態３に係る燃焼用空気供給ノズルを示す斜視図で
ある。この燃焼用空気供給ノズル１０４は、枝管１１の
燃焼用空気吹込み口１１ａに開口部を備えた部材５０を
設け、当該部材と重ね合わせた板状の部材５２を回転さ
せることで、燃焼用空気吹込み口１１ａにおける面積を
変化させる点に特徴がある。すなわち、板状の部材５２
を回転させることによって、枝管１１の燃焼用空気吹込
み口１１ａにおける二次空気の通過する面積を変化させ
る。これによって、燃焼負荷の変動に起因する二次空気
の流量変動に対して、焼却炉内に吹込む二次空気の流速
を一定に保つようになっている。

【００６０】燃焼負荷が低くなって、二次空気の流量を
少なくした場合には、操作棒５５を図１０中の矢印Ｆ₁
方向に回転させることで、操作棒５５の先端に取付けら
れた板状の部材５２を二次空気の通過する面積が小さく
なる方向に回転させる。すると、流量を変化させる前と
同程度に二次空気の流速を保つことができる。二次空気
の流量が多くなった場合には、操作棒５５を図１０中の
矢印Ｆ₂方向に回転させることで、板状の部材５２を二
次空気の通過する面積が大きくなる方向に回転させる。
このようにすると、流量の変化前と同程度に二次空気の
流速を保つことができる。

【００６１】この燃焼用空気供給ノズル１０４は、実施
の形態１および２に係る空気供給ノズルのように、中子
を枝管１１の軸方向に移動させずに二次空気の流速を一
定に保つことができる。したがって、燃焼用空気供給ノ
ズル１０４の後方に中子を移動させるスペースがなくと
も二次空気の流速を一定に保つことができる。

【００６２】（実施の形態４）図１１は、この発明の実
施の形態４に係る燃焼用空気供給ノズルを示す斜視図で
ある。この燃焼用空気供給ノズル１０５は、軸方向に向
かって複数の燃焼用空気吹込み口１２ａを側面に備えた
第一の中空空気供給管である枝管１２に、流量の変化と
ともに第二の中空空気供給管である中空中子２６を抜き
差しして前記燃焼用空気吹込み口１２ａを塞ぐことによ
って、二次空気の通過する面積を調整する点に特徴があ
る。なお、この燃焼用空気供給ノズルは、焼却炉の二次
燃焼領域に前記枝管１２を貫通させて、当該枝管１２の
側面に備えられた複数の燃焼用空気吹込み口１２ａから
二次空気を炉内に吹込むようになっている。

【００６３】図１１に示すように、枝管１２の側面に
は、枝管１２の軸方向に向かって複数の燃焼用空気吹込
み口１２ａが備えられている。この燃焼用空気吹込み口
１２ａは、周方向へ複数個設けてもよい。この周方向に
設ける燃焼用空気吹込み口１２ａの個数あるいはその配
置する位置によって、二次燃焼領域における二次空気の
流れパターンを設定することができる。また、枝管１２
の内部には円筒状の中空中子２６が備えられており、こ
の中空中子２６を抜き差しすることによって、前記燃焼
用空気吹込み口１２ａを開閉する。また、この中空中子
２６は二次空気ヘッダー（図示せず）に取付けられてお
り、二次空気ヘッダーから送られてきた燃焼用空気が送
り込まれる。そして中空中子２６に送り込まれた燃焼用
空気は枝管１２内に吹込まれて、枝管１２に設けられた
燃焼用空気吹込み口１２ａから燃焼炉内に吹込まれる。

【００６４】図１２は、実施の形態４に係る燃焼用空気
供給ノズルを備えたストーカ式焼却炉を示す断面図であ
る。また、図１３は、図１２のＸ−Ｘ矢視図である。図
１３に示すように、この焼却炉５７０においては、枝管
１２がストーカの進行方向（図１３中矢印Ｃ方向）に対
して垂直に焼却炉５７０内部を貫いている。

【００６５】燃焼負荷が軽くなり、二次空気の流量が減
少した場合には、枝管１２内に備えられた中空中子２６
を押し込んで枝管１２の側面に設けられた燃焼用空気吹
込み口１２ａ（図１１参照）を塞いでいく。すると、二
次空気が燃焼用空気供給口１２ａを通過する総面積は減
少するため、流量が少なくなっても燃焼用空気吹込み口
１２ａから吹込む二次空気の流速を流量が変化する前と
ほぼ一定に保つことができる。燃焼負荷が大きくなって
二次空気の流量が増えた場合には、中空中子２６を引き
抜いて多くの燃焼用空気吹込み口１２ａを開けて、二次
空気の吹込む面積を大きくする。そして、燃焼用空気吹
込み口１２ａから吹込む二次空気の流速を、流量が変化
する前とほぼ同程度に保つようにする（図１１を参
照）。

【００６６】実施の形態４に係る燃焼用空気供給ノズル
１０５によれば、燃焼負荷が変動しても燃焼炉５７０内
部に供給する二次空気の流速を一定に保つことができる
ので、燃焼負荷が変動によらず安定した燃焼パターンを
維持して不完全燃焼を抑制できる。また、枝管１２が焼
却炉５７０内を貫いて二次空気を供給するため、燃焼炉
内５０２の中心部まで確実に二次空気を供給できるの
で、燃焼炉５７０内の広い領域において不完全燃焼が抑
制できる。ここで、燃焼用空気供給ノズル１０５の軸方
向に向かって複数の燃焼用空気吹込み口を設けた場合に
は、燃焼炉内へ均等に燃焼用空気を吹込むことができ
る。したがって、不完全燃焼をより抑制しやすくなる。
なお、前記燃焼用空気吹込み口を長孔としても、流速を
一定に保つという作用は得られる。

【００６７】また、実施の形態４に係る燃焼用空気供給
ノズル１０５は、枝管１２の内部に備えられている中空
中子２６の位置を調整することによって、焼却炉内５０
２に吹込む二次空気の位置を変化させることもできる。
例えば、図１３に示す燃焼用空気供給ノズル１０５で
は、中空中子２６の移動によって、ストーカの進行方向
（図１３中矢印Ｃ方向）に垂直な方向に対する二次空気
の吹込み位置を調整できる。このようにすると、焼却炉
内における燃焼負荷の分布に合わせて二次空気を供給で
きるので、燃焼負荷の高い箇所に二次空気を集中させ
て、その部分における不完全燃焼を十分に抑制できる。

【００６８】図１４は、実施の形態４に係る燃焼用空気
供給ノズル１０５をストーカ式焼却炉に配置する他の例
を示す説明図である。燃焼用空気供給ノズル１０５は、
焼却炉５７１の底部に備えられたストーカの進行方向
（図１４中矢印Ｃ方向）に対して平行に焼却炉５７１内
を貫いている。一般に焼却炉においては、ごみが乾燥し
てから燃焼するので、ごみの投入口側よりも焼却炉の中
心に近い位置で燃焼負荷が最も大きくなる（図１４中点
線で囲んだ領域Ｂ）。この配置方法によれば、中空中子
２６を移動させて、前記燃焼負荷の大きい領域へ集中的
に二次空気を吹込むことができるので、この部分におけ
る不完全燃焼をより十分に抑制できる。また、ごみ投入
量が変動する等の要因によって燃焼負荷の高い領域が移
動した場合にも、中空中子２６を移動させることで二次
空気の吹込む位置を燃焼負荷の高い位置に移動させるこ
とができる。このため、燃焼負荷の高い領域が焼却炉内
で移動した場合であっても、その領域に二次空気を集中
して吹込んで不完全燃焼を十分に抑制できる。また、二
次空気の吹込む位置は燃焼用空気吹込み口１２ａ（図１
１参照）の位置によって正確に定まるので、燃焼負荷の
高い領域へ確実に二次空気を供給できる。

【００６９】なお、実施の形態４に係る燃焼用空気供給
ノズル１０５は上述したように燃焼用空気供給ノズルと
して使用できる外、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculatio
n）のためにも使用できる。この場合も、燃焼負荷が変
動してもＥＧ（Exhaust Gas）の供給速度をほぼ一定に
保つことができるので、不完全燃焼を抑制して環境負荷
を低減できる。また、ストーカや流動床上に存在するご
み層の直上に燃焼用空気供給ノズル１０５を設けて酸素
を富化した空気を供給してもよい。こうすると、燃焼負
荷の変動に対して適切な流速で酸素富化空気を供給でき
るので、燃焼負荷が変動してもごみ層直上の燃焼温度を
高く保ち、不完全燃焼を抑制できる（以下同様）。

【００７０】（変形例１）図１５は、実施の形態４に係
る燃焼用空気供給ノズルの第一の変形例を示す斜視図で
ある。この燃焼用空気供給ノズル１０６は、上記実施の
形態４に係る燃焼用空気供給ノズル１０５に使用する中
空中子２６の代わりに（図１１参照）、軸方向に向かっ
て複数の第二の孔２７ａを側面に備えた中空中子２７を
第二の中空空気供給管として使用する点に特徴がある。
この燃焼用空気供給ノズル１０６も、焼却炉に前記枝管
１３を貫通させて、当該枝管１３の側面に備えられた複
数の第一の孔１３ａから二次空気を炉内に吹込むように
なっている。

【００７１】中空中子２７は、軸方向に向かって複数の
第二の孔２７ａを側面に備えている。この複数の第二の
孔２７ａは、第一の中空空気供給管である枝管１３に設
けられている複数の第一の孔１３ａと同じ間隔で、前記
中空中子２７の側面に設けられている。また、中空中子
２７の外径は枝管１３の内径よりも小さくなっており、
当該中空中子２７は枝管１３内で摺動できるようにして
ある。そして、中空中子２７に設けられた第二の孔２７
ａと枝管１３に設けられた第一の孔１３ａとが重なるよ
うに中空中子２７が枝管１３内に挿入されている。この
第一の孔１３ａと第二の孔２７ａとで形成される開口部
が、本変形例に係る燃焼用空気供給ノズル１０６の燃焼
用空気供給口となる。図１５（ｂ）に示すように、この
中空中子２７を枝管１３の軸方向に移動させることによ
って、第一の孔１３ａと第二の孔２７ａとで形成される
前記開口部の面積を変化させることができる。なお、図
１３（ｃ）に示すように、中空中子２７を枝管１３の周
方向に回転させて、前記開口部の面積を変化させてもよ
い。

【００７２】中空中子２７は二次空気ヘッダー（図示せ
ず）と連結しており、二次空気ヘッダーから送られる二
次空気が当該中空中子２７の内部に導かれる。そして、
二次空気ヘッダーから送られる二次空気は、前記中空中
子２７に導かれた後、中空中子２７の側面に設けられた
第二の孔２７ａおよび枝管１３に設けられた第一の孔１
３ａを通って、焼却炉内へ吹込まれる。

【００７３】燃焼負荷が軽くなって焼却炉内へ供給する
二次空気量が減少した場合には、中空中子２７を移動さ
せて第一の孔１３ａと第二の孔２７ａとで形成される前
記開口部の面積を小さくする。すると、二次空気の通過
する面積が小さくなるので、流量が変化する前と同程度
に二次空気の速度を保つことができる。反対に燃焼負荷
が大きくなって焼却炉内に供給する二次空気量が増加し
た場合には、前記開口部の面積を大きくして、流量が変
化する前と同程度に二次空気の速度を保つことができ
る。

【００７４】実施の形態４に係る燃焼用空気供給ノズル
１０５（図１１参照）では、二次空気の流速を一定にす
るために二次空気の通過する面積を変化させると、二次
空気を吹込む位置も変化してしまう。しかし、実施の形
態４の変形例１に係る燃焼用空気供給ノズル１０６は、
複数の燃焼用空気供給口すべての開口面積を同じ割合で
変化させることができるので、二次空気を吹込む位置を
変化させることなく流速を一定に保つことができる。ま
た、図１５（ｄ）に示すように、この燃焼用空気供給ノ
ズル１０６の中空中子２７内に円筒状の中空中子２８を
挿入してこの中空中子２８を抜き差しすれば、二次空気
が焼却炉内に吹込まれる位置も選択できる。

【００７５】なお、前記第一の孔と第二の孔とはどちら
か一方が長孔であってもよい。この場合には、両者が重
なることで形成される開口部が、燃焼用空気供給ノズル
の軸方向に向かって均一に形成されるので、燃焼用空気
が焼却炉の全体にわたって均一に吹込まれる。したがっ
て、燃焼用空気の流れにはほとんど偏りができないの
で、不完全燃焼がより抑制できる。なお、前記第一の孔
と第二の孔との両方が長孔であってもよい。この場合に
は両者が重なって燃焼用空気供給口を構成する際に位置
決め精度がほとんど要求されなくなる点で有利である。

【００７６】（変形例２）図１６は、実施の形態４に係
る燃焼用空気供給ノズルの第二の変形例を示す斜視図で
ある。この燃焼用空気供給ノズル１０７は、上記第一の
変形例に係る燃焼用空気供給ノズル１０６において、軸
方向に向かって間隔を異ならせて複数設けられた第二の
孔２９ａの列を複数備えた中空中子２９を使用する点に
特徴がある。この第二の中空空気供給管である中空中子
２９は、第二の孔２９ａ同士の間隔が異なる列を適宜選
択することによって、焼却炉内に異なる二次空気の流れ
を作ることができる。このように、第二の孔２９ａの間
隔が異なる複数の列を用意しておけば、この列を切り替
えることによって燃焼負荷の高い部分が焼却炉内で移動
した場合にも対応できる。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の燃焼炉
の燃焼用空気供給ノズル（請求項１）は、燃焼用空気の
通過する面積を調整する面積調整手段を備えており、ご
み等の燃焼対象物の量に基づいて面積調整手段を制御す
る。またこの発明の燃焼炉の燃焼用空気供給方法（請求
項６）は、上記燃焼用空気供給ノズルを用いて、燃焼対
象物の量に基づいて燃焼用空気の供給量を調整するとと
もに、面積調整手段を制御するようにする。このため、
燃焼対象物の量が変動して燃焼負荷が増減しても、燃焼
用空気の流速をほとんど変化させることなく燃焼負荷に
応じた燃焼用空気を供給できるので、安定した燃焼状態
を維持して、燃焼対象物の不完全燃焼を抑制できる。

【００７８】また、この発明の燃焼炉の燃焼用空気供給
ノズル（請求項２）は、燃焼用空気の通過する面積を調
整する面積調整手段として、燃焼用空気の吹込む方向に
向かって軸方向に垂直な断面積が小さくなる中子を使用
する。またこの発明の燃焼炉の燃焼用空気供給方法（請
求項７）は、燃焼対象物の量に基づいて燃焼用空気の供
給量を調整するとともに、上記燃焼用空気供給ノズルの
中子を抜き差しして燃焼用空気の通過する面積を増減さ
せる。このため、燃焼用空気の流速をほぼ一定に保ちつ
つ燃焼対象物の量に応じた燃焼用空気を供給できるの
で、燃焼対象物の不完全燃焼を抑制できる。また、構造
が簡単であるため故障が少なく、安定した運転ができ
る。

【００７９】また、この発明の燃焼炉の燃焼用空気供給
ノズル（請求項３）は、燃焼用空気の通過する面積を調
整する面積調整手段として、燃焼用空気の吹込む方向に
向かって軸方向に垂直な断面積が大きくなる中子を使用
するものである。また、この発明の燃焼炉の燃焼用空気
供給方法（請求項８）は、燃焼対象物の量に基づいて燃
焼用空気の供給量を調整するとともに、上記燃焼用空気
供給ノズルの中子を抜き差しして燃焼用空気の通過する
面積を増減させる。このため、中子の外寸を燃焼用空気
吹込み口の寸法よりも大きくした場合には、燃焼用空気
吹込み口を塞ぐこともできるので、燃焼炉の特定部分に
燃焼用空気を供給できる。したがって、上記の不完全燃
焼を抑制するという効果に加え、燃焼負荷の高い部分に
効率よく燃焼用空気を供給して、燃焼用空気を効率的に
利用できるという効果も得られる。

【００８０】また、この発明の燃焼炉の燃焼用空気供給
ノズル（請求項４）は、燃焼用空気吹込み口を備えた第
一の中空空気供給管に、第二の中空空気供給管を抜き差
しすることで、燃焼用空気の通過する面積を調整するも
のである。またこの発明の燃焼炉の燃焼用空気供給方法
（請求項９）は、燃焼対象物の量に基づいて燃焼用空気
の供給量を調整するとともに、第二の中空空気供給管を
抜き差しすることで燃焼用空気の通過する面積を増減さ
せ、燃焼用空気の流速を一定に保つものである。この燃
焼用空気供給ノズルは、燃焼炉内を貫いて燃焼用空気を
燃焼炉内に供給するものなので、燃焼対象物の量が変動
してもほぼ一定に燃焼用空気の流速を保ったまま燃焼炉
の中心部まで確実に二次空気を供給できる。このため、
燃焼炉内の広い領域において不完全燃焼が抑制できる。
また、燃焼用空気の流速を調整するのみならず、第二の
中空空気供給管の位置を調整することによって燃焼用空
気を供給する位置を変更することもできるので、燃焼負
荷の大きい箇所に燃焼用空気を集中させることもでき
る。

【００８１】また、この発明の燃焼炉の燃焼用空気供給
ノズル（請求項５）は、側面に第一の孔を備えた第一の
中空空気供給管と、側面に第二の孔を備えた第二の中空
空気供給管とを組み合わせて、第一の孔と第二の孔とが
重なり合ってできる空気供給口から燃焼用空気を燃焼炉
内へ供給するものである。また、この発明の燃焼炉の燃
焼用空気供給方法（請求項１０）は、燃焼対象物の量に
基づいて燃焼用空気の供給量を調整するとともに、第二
の中空空気供給管を動かして第一の孔と第二の孔とが重
なり合ってできる空気供給口の面積を増減させて、燃焼
用空気の流速を一定に保つものである。この燃焼用空気
供給ノズルも上記の燃焼用空気供給ノズルと同様に、燃
焼炉内を貫いて燃焼用空気を燃焼炉内に供給するものな
ので、燃焼対象物の量が変動してもほぼ一定の流速で燃
焼炉の中心部まで確実に二次空気を供給できる。したが
って、燃焼炉内の広い領域において不完全燃焼が抑制で
きる。また、複数の燃焼用空気供給口すべての開口面積
を同じ割合で変化させることができるので、燃焼用空気
を吹込む位置を変化させることなく流速を一定に保つこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１に係る燃焼用空気供給ノズルを備
えたストーカ式焼却炉を示す断面図である。

【図２】図１のＸ−Ｘ矢視図である。

【図３】実施の形態１に係る燃焼用空気供給ノズルを示
す断面図である。

【図４】燃焼用空気供給ノズルの枝管を焼却炉胴部に配
置する他の例を示した説明図である。

【図５】実施の形態１に係る燃焼用空気供給ノズルの第
一の変形例を示す軸方向断面図である。

【図６】実施の形態１に係る燃焼用空気供給ノズルの第
二の変形例を示す軸方向断面図である。

【図７】本発明に係る燃焼用空気吹込み口における燃焼
用空気の通過する面積を変化させる手段の一例によっ
て、燃焼用空気の通過する面積を変化させた状態を示す
説明図である。

【図８】この発明の実施の形態２に係る燃焼用空気供給
ノズルを示す軸方向断面図である。

【図９】実施の形態２に係る燃焼用空気供給ノズルに使
用できる中子の他の例を示した説明図である。

【図１０】この発明の実施の形態３に係る燃焼用空気供
給ノズルを示す斜視図である。

【図１１】この発明の実施の形態４に係る燃焼用空気供
給ノズルを示す斜視図である。

【図１２】実施の形態４に係る燃焼用空気供給ノズルを
備えたストーカ式焼却炉を示す断面図である。

【図１３】図１２のＸ−Ｘ矢視図である。

【図１４】実施の形態４に係る燃焼用空気供給ノズルを
ストーカ式焼却炉に配置する他の例を示す説明図であ
る。

【図１５】実施の形態４に係る燃焼用空気供給ノズルの
第一の変形例を示す斜視図である。

【図１６】実施の形態４に係る燃焼用空気供給ノズルの
第二の変形例を示す斜視図である。

【図１７】焼却炉の一つであるストーカ式焼却炉を示す
断面図である。

【図１８】従来使用されていた二次空気ノズルを示す説
明図である。

【符号の説明】

１０、１１、１２、１３枝管１０ａ、１１ａ、１２ａ燃焼用空気吹込み口１０ｂ中子挿入孔１３ａ第一の孔２０、２１、２２、２３、２４、２５、２００、２１０
中子２０ａ、２１ａ、２３ａ先端２０ｂ後端２６、２７、２８、２９中空中子２７ａ、２９ａ第二の孔３０、３１二次空気ヘッダー４０スワラー５０部材５２板状の部材５５、２５０操作棒７０レジューサ１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１
０６、１０７、１１０燃焼用空気供給ノズル５００、５７０、５７１、５８０焼却炉５０１焼却炉胴部５０２焼却炉内５０５焼却炉出口５１０ホッパ５２０フィーダ５３０ストーカ５４０風箱

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ごみ、未燃ガス、燃料等の燃焼対象物を
燃焼させる燃焼炉内に開口し、当該燃焼炉内に燃焼用空
気を吹込む燃焼用空気吹込み口と、当該燃焼用空気吹込み口における燃焼用空気の通過する
面積を調整する面積調整手段と、を備えたことを特徴とする燃焼炉の燃焼用空気供給ノズ
ル。
【請求項２】ごみ、未燃ガス、燃料等の燃焼対象物を
燃焼させる燃焼炉内に開口し、当該燃焼炉内に燃焼用空
気を吹込む燃焼用空気吹込み口と、当該燃焼用空気吹込み口を備え、この燃焼用空気吹込み
口を介して前記燃焼炉の内部へ燃焼用空気を導く枝管
と、軸方向に垂直な断面積が前記燃焼用空気の吹込む方向に
向かって小さくなり、且つ前記燃焼用空気吹込み口に対
して相対移動する中子と、を備えたことを特徴とする燃焼炉の燃焼用空気供給ノズ
ル。
【請求項３】ごみ、未燃ガス、燃料等の燃焼対象物を
燃焼させる燃焼炉内に開口し、当該燃焼炉内に燃焼用空
気を吹込む燃焼用空気吹込み口と、当該燃焼用空気吹込み口を備え、この燃焼用空気吹込み
口を介して前記燃焼炉の内部へ燃焼用空気を導く枝管
と、軸方向に垂直な断面積が前記燃焼用空気の吹込む方向に
向かって大きくなり、且つ前記燃焼用空気吹込み口に対
して相対移動する中子と、を備えたことを特徴とする燃焼炉の燃焼用空気供給ノズ
ル。
【請求項４】ごみ、未燃ガス、燃料等の燃焼対象物を
燃焼させる燃焼炉内に開口し、当該燃焼炉内に燃焼用空
気を吹込む燃焼用空気吹込み口と、側面に当該燃焼用空気吹込み口を備えた第一の中空空気
供給管と、当該第一の中空空気供給管内に摺動可能に備えられ、且
つ燃焼用空気の供給量に応じて前記第一の中空空気供給
管の軸方向に向かって移動して、燃焼用空気を前記第一
の中空空気供給管内に吹込む第二の中空空気供給管と、を備えたことを特徴とする燃焼炉の燃焼用空気供給ノズ
ル。
【請求項５】ごみ、未燃ガス、燃料等の燃焼対象物を
燃焼させる燃焼炉内に開口し、当該燃焼炉内に燃焼用空
気を吹込む燃焼用空気吹込み口と、側面に開口する第一の孔を備えた第一の中空空気供給管
と、当該第一の中空空気供給管内に摺動可能に備えられ、且
つ側面に開口する第二の孔を備えた第二の中空空気供給
管と、前記第一の孔と、前記第二の孔とが重なることによって
構成される燃焼用空気吹込み口と、を備えたことを特徴とする燃焼炉の燃焼用空気供給ノズ
ル。
【請求項６】燃焼炉内に開口した燃焼用空気吹込み口
から燃焼用空気を吹込んで、ごみ、未燃ガス、燃料等の
燃焼対象物を燃焼させるにあたって、当該燃焼対象物の
量が減少した場合には、前記燃焼用空気吹込み口におけ
る燃焼用空気の通過する面積を変化させる手段を備えた
空気供給ノズルに供給する燃焼用空気の流量を減少させ
るとともに前記燃焼用空気吹込み口における燃焼用空気
の通過する面積を小さくするように制御し、前記燃焼対
象物の量が増加した場合には前記空気供給ノズルに供給
する燃焼用空気の流量を増加させるとともに前記燃焼用
空気吹込み口における燃焼用空気の通過する面積を大き
くするように制御することを特徴とする燃焼炉の燃焼用
空気供給方法。
【請求項７】燃焼炉内に開口した燃焼用空気吹込み口
から燃焼用空気を吹込んで、ごみ、未燃ガス、燃料等の
燃焼対象物を燃焼させるにあたって、当該燃焼対象物の
量が減少した場合には、前記燃焼用空気の吹込む方向に
向かって軸方向に垂直な断面積が小さくなる中子を備え
た空気供給ノズルに供給する燃焼用空気の流量を減少さ
せるとともに前記中子を燃焼用空気の吹込む方向に向か
って移動させるように制御し、前記燃焼対象物の量が増
加した場合には前記空気供給ノズルに供給する空気の流
量を増加させるとともに前記中子を燃焼用空気の吹込む
方向の反対側に向かって移動させるように制御すること
を特徴とする燃焼炉の燃焼用空気供給方法。
【請求項８】燃焼炉内に開口した燃焼用空気吹込み口
から燃焼用空気を吹込んで、ごみ、未燃ガス、燃料等の
燃焼対象物を燃焼させるにあたって、当該燃焼対象物の
量が減少した場合には、前記燃焼用空気の吹込む方向に
向かって軸方向に垂直な断面積が大きくなる部材を前記
燃焼用空気吹込み口に備えた空気供給ノズルに供給する
燃焼用空気の流量を減少させるとともに前記部材を燃焼
用空気の吹込む方向の反対側に向かって移動させるよう
に制御し、前記燃焼対象物の量が増加した場合には前記
空気供給ノズルに供給する空気の流量を増加させるとと
もに前記中子を燃焼用空気の吹込む方向に向かって移動
させるように制御することを特徴とする燃焼炉の燃焼用
空気供給方法。
【請求項９】燃焼炉内に開口した燃焼用空気吹込み口
から燃焼用空気を吹込んで、ごみ、未燃ガス、燃料等の
燃焼対象物を燃焼させるにあたって、当該燃焼対象物の
量が減少した場合には、前記燃焼用空気吹込み口を側面
に備えた第一の中空空気供給管と、当該第一の中空空気
供給管内に摺動可能に備えられ、且つ燃焼用空気を前記
第一の中空空気供給管内に吹込む第二の中空空気供給管
とを備えた空気供給ノズルに供給する燃焼用空気の流量
を減少させるとともに前記第二の中空空気供給管を前記
第一の空気供給管に押込んで前記燃焼用空気吹込み口を
塞ぐように制御し、前記燃焼対象物の量が増加した場合
には前記空気供給ノズルに供給する空気の流量を増加さ
せるとともに前記第二の中空空気供給管を前記第一の空
気供給管から引抜いて前記燃焼用空気吹込み口を開口す
るように制御することを特徴とする燃焼炉の燃焼用空気
供給方法。
【請求項１０】燃焼炉内に開口した燃焼用空気吹込み
口から燃焼用空気を吹込んで、ごみ、未燃ガス、燃料等
の燃焼対象物を燃焼させるにあたって、当該燃焼対象物
の量が減少した場合には、側面に第一の孔を備えた第一
の中空空気供給管と、当該第一の中空空気供給管内に摺
動可能に備えられ、且つ側面に第二の孔を備えた第二の
中空空気供給管とを組み合わせて構成される空気供給ノ
ズルに供給する燃焼用空気の流量を減少させるととも
に、前記第一の孔と前記第二の孔とが重なって構成され
る燃焼用空気吹込み口の開口面積を小さくする方向に前
記第二の中空空気供給管を摺動させるように制御し、前
記燃焼対象物の量が増加した場合には前記空気供給ノズ
ルに供給する空気の流量を増加させるとともに、当該燃
焼用空気吹込み口の開口面積を大きくする方向に前記第
二の中空空気供給管を摺動させるように制御することを
特徴とする燃焼炉の燃焼用空気供給方法。