JP2787502B2 - 廃熱ボイラ - Google Patents
廃熱ボイラInfo
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
- F23G5/44—Details; Accessories
- F23G5/46—Recuperation of heat
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B31/00—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus
- F22B31/04—Heat supply by installation of two or more combustion apparatus, e.g. of separate combustion apparatus for the boiler and the superheater respectively
- F22B31/045—Steam generators specially adapted for burning refuse
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L9/00—Passages or apertures for delivering secondary air for completing combustion of fuel
- F23L9/04—Passages or apertures for delivering secondary air for completing combustion of fuel by discharging the air beyond the fire, i.e. nearer the smoke outlet
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/12—Heat utilisation in combustion or incineration of waste
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Incineration Of Waste (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、廃熱ボイラに関し、より詳細には、一般固
形廃棄物を焼却する回転式焼却炉と併用される改良型廃
熱ボイラに関する。
形廃棄物を焼却する回転式焼却炉と併用される改良型廃
熱ボイラに関する。
種々の一般廃棄物焼却設備で得た性能データによれ
ば、焼却炉本体（以下、単に「焼却炉」という）の下流
側に設置された廃熱ボイラ又は熱回収ボイラ内にCOの高
濃度ポケット（区域）が生じているらしいことが分かっ
ている。熱回収ボイラ内でCO濃度が周期的又は散発的に
高くなる原因として、一般固形廃棄物の送給量がまちま
ちである場合が挙げられるが、これに対し、熱回収ボイ
ラ中でCOの高濃度ポケットが常時生じる原因としては、
混合又は撹拌が不十分である場合及び酸素が局所的に欠
乏する場合が挙げられる。COの高濃度ポケットは、アッ
シュ（灰）のバーンアウト（完全燃焼）帯又は区分の上
方に位置していて、アッシュ中の残留炭素が燻っている
領域内に見出されている。COのもう一つの高濃度領域
が、熱回収ボイラ内へ突き出ている回転式焼却炉の燃焼
筒延長部のすぐ上に存在していることが判明している。
もし消失させなければ、これらCO高濃度ポケットによ
り、排気煙突内におけるCOの濃度が目標値よりも高くな
る場合がある。
ば、焼却炉本体（以下、単に「焼却炉」という）の下流
側に設置された廃熱ボイラ又は熱回収ボイラ内にCOの高
濃度ポケット（区域）が生じているらしいことが分かっ
ている。熱回収ボイラ内でCO濃度が周期的又は散発的に
高くなる原因として、一般固形廃棄物の送給量がまちま
ちである場合が挙げられるが、これに対し、熱回収ボイ
ラ中でCOの高濃度ポケットが常時生じる原因としては、
混合又は撹拌が不十分である場合及び酸素が局所的に欠
乏する場合が挙げられる。COの高濃度ポケットは、アッ
シュ（灰）のバーンアウト（完全燃焼）帯又は区分の上
方に位置していて、アッシュ中の残留炭素が燻っている
領域内に見出されている。COのもう一つの高濃度領域
が、熱回収ボイラ内へ突き出ている回転式焼却炉の燃焼
筒延長部のすぐ上に存在していることが判明している。
もし消失させなければ、これらCO高濃度ポケットによ
り、排気煙突内におけるCOの濃度が目標値よりも高くな
る場合がある。
オコーナー（O'Connor）氏に付与された米国特許第4,
699,070号には、突起を後壁上に設け、空気ノズルを、
速度及び乱れ（乱流）の度合いが最大になる煙道部分内
ではなく、煙道のくびれ部分の下に配置した構成が示さ
れている。突起は対称形であり、その上方部分はその上
にアッシュが堆積するような角度で配向されている。
699,070号には、突起を後壁上に設け、空気ノズルを、
速度及び乱れ（乱流）の度合いが最大になる煙道部分内
ではなく、煙道のくびれ部分の下に配置した構成が示さ
れている。突起は対称形であり、その上方部分はその上
にアッシュが堆積するような角度で配向されている。
本発明の目的は特に、廃熱ボイラ内に設けられてい
て、煙突内への排ガスの流入前に、排ガス中のCOの濃度
を低減する手段を提供することにある。
て、煙突内への排ガスの流入前に、排ガス中のCOの濃度
を低減する手段を提供することにある。
一般に、本発明に従って構成された廃熱ボイラは、煙
道を形成するよう互いに協働する前壁、後壁及び２つの
側壁を有し、一般固形廃棄物を焼却する回転式焼却炉
が、排ガスを煙道内へ排出するよう前壁を貫通してい
る。廃熱ボイラは更に、回転式焼却炉の上方で後壁に設
けられた突起を有する。突起は、鼻状であり、また、煙
道内にくびれ部分を形成するよう、後壁の幅全体にわた
って延びると共に煙道内へ横断距離の約1/3の距離、突
き出ている。複数本のノズルが、煙道のくびれ部分内で
側壁に配設されていて、空気ジェットを内方下方へ差し
向けて、煙道を通って流れている排ガス中に注入し、そ
れにより排ガス中のCO濃度を低減させる。
道を形成するよう互いに協働する前壁、後壁及び２つの
側壁を有し、一般固形廃棄物を焼却する回転式焼却炉
が、排ガスを煙道内へ排出するよう前壁を貫通してい
る。廃熱ボイラは更に、回転式焼却炉の上方で後壁に設
けられた突起を有する。突起は、鼻状であり、また、煙
道内にくびれ部分を形成するよう、後壁の幅全体にわた
って延びると共に煙道内へ横断距離の約1/3の距離、突
き出ている。複数本のノズルが、煙道のくびれ部分内で
側壁に配設されていて、空気ジェットを内方下方へ差し
向けて、煙道を通って流れている排ガス中に注入し、そ
れにより排ガス中のCO濃度を低減させる。
本発明の内容は添付の図面を参照して以下の詳細な説
明を読むと一層明らかになろう。なお、図中、同一の参
照番号は同一の要素を示している。
明を読むと一層明らかになろう。なお、図中、同一の参
照番号は同一の要素を示している。
今、図面を詳細に参照し、特に第１図を参照すると、
ホッパ５を通ってラム７に送られた一般固形廃棄物３を
焼却する焼却設備１が示されている。廃棄物３は、ラム
７により分給されて回転式焼却炉本体又は燃焼筒９の中
に押し込められ、この中で焼却される。燃焼筒９は、複
数本のほぼ平行な冷却管11を円形列状に配列して全体的
に円筒形の筒の状態にしたものである。円筒形の燃焼筒
９は、ホッパ５に隣接して位置する入口区分又は乾燥区
分13と、中間区分又は燃焼区分15と、出口区分又はバー
ンアウト区分17に区分されている。燃焼筒９は、その入
口端部13が出口端部17の上方に位置するように、水平線
と角度Ｃをなす傾斜軸線19上に回転自在に位置してい
る。燃焼用空気を燃焼筒９内に供給するウインドボック
ス21が配設されている。ウインドボックス21は、廃棄物
３の乾燥のため燃焼用空気を燃焼筒９の乾燥区分13に供
給する入口側区分23と、廃棄物３の脱蔵及び燃焼のため
燃焼用空気を燃焼筒９の燃焼区分15に供給する中間区分
25と、可燃性固形物の燃焼及びCOその他の可燃性ガスの
燃焼のため燃焼用空気を燃焼筒９のバーンアウト区分17
に供給する出口側区分27に区分されている。ウインドボ
ックス21の各区分は更にアンダーファイヤ区分とオーバ
ーファイヤ区分に区分されており、アンダーファイヤ区
分及びオーバーファイヤ区分はそれぞれ、アンダーファ
イヤ空気とオーバーファイヤ空気を燃焼筒９の各区分内
で別々に制御できるよう別個の制御装置を有している。
ホッパ５を通ってラム７に送られた一般固形廃棄物３を
焼却する焼却設備１が示されている。廃棄物３は、ラム
７により分給されて回転式焼却炉本体又は燃焼筒９の中
に押し込められ、この中で焼却される。燃焼筒９は、複
数本のほぼ平行な冷却管11を円形列状に配列して全体的
に円筒形の筒の状態にしたものである。円筒形の燃焼筒
９は、ホッパ５に隣接して位置する入口区分又は乾燥区
分13と、中間区分又は燃焼区分15と、出口区分又はバー
ンアウト区分17に区分されている。燃焼筒９は、その入
口端部13が出口端部17の上方に位置するように、水平線
と角度Ｃをなす傾斜軸線19上に回転自在に位置してい
る。燃焼用空気を燃焼筒９内に供給するウインドボック
ス21が配設されている。ウインドボックス21は、廃棄物
３の乾燥のため燃焼用空気を燃焼筒９の乾燥区分13に供
給する入口側区分23と、廃棄物３の脱蔵及び燃焼のため
燃焼用空気を燃焼筒９の燃焼区分15に供給する中間区分
25と、可燃性固形物の燃焼及びCOその他の可燃性ガスの
燃焼のため燃焼用空気を燃焼筒９のバーンアウト区分17
に供給する出口側区分27に区分されている。ウインドボ
ックス21の各区分は更にアンダーファイヤ区分とオーバ
ーファイヤ区分に区分されており、アンダーファイヤ区
分及びオーバーファイヤ区分はそれぞれ、アンダーファ
イヤ空気とオーバーファイヤ空気を燃焼筒９の各区分内
で別々に制御できるよう別個の制御装置を有している。
回転式焼却炉の燃焼筒９からの排ガスは廃熱ボイラ又
は熱回収ボイラ31及びフィルタ33、例えば電気集塵器又
は他の濾過手段を通り、さらに、煙突35を通って流れ
る。
は熱回収ボイラ31及びフィルタ33、例えば電気集塵器又
は他の濾過手段を通り、さらに、煙突35を通って流れ
る。
回転式焼却炉の燃焼筒９を形成する冷却管11には循環
ポンプ37から冷却流体が供給され、この循環ポンプ37は
冷却流体を廃熱ボイラ31内に設けられた水ドラム39から
吸い込み、また、加熱された冷却流体を、ロータリージ
ョイント（回転管継手）43及び関連の配管45を通して蒸
気ドラム41に戻す。
ポンプ37から冷却流体が供給され、この循環ポンプ37は
冷却流体を廃熱ボイラ31内に設けられた水ドラム39から
吸い込み、また、加熱された冷却流体を、ロータリージ
ョイント（回転管継手）43及び関連の配管45を通して蒸
気ドラム41に戻す。
第２図に最もよく示すように、廃熱ボイラ31は、前壁
51、後壁53及び一対の側壁55を有し、これらの壁は協働
して煙道56を形成している。壁は通常は複数本の密に配
置された水冷壁管58で構成されている。回転式焼却炉９
は、前壁51を貫通していて、アッシュ及び排ガスを煙道
57内へ排出する。排ガスは或る燃焼条件の下では、相当
な量又はかなり高い濃度のCOを含む場合があるので、CO
の濃度を低減させるため、非対称形のブルノーズ状（だ
んご鼻状）突起59が回転式焼却炉９の上方で後壁53の幅
全体にわたって延びるよう配設され、それによりブルノ
ーズ状突起59の先端部分に隣接してスロートを有するく
びれ部が形成されている。回転式焼却炉９から、その上
に位置する突起までの距離は、回転式焼却炉９の中心軸
線19と煙道57の交点から測って、回転式焼却炉９の中心
軸線19の上方へ、回転式焼却炉９の直径の約１倍以上の
距離に等しい。
51、後壁53及び一対の側壁55を有し、これらの壁は協働
して煙道56を形成している。壁は通常は複数本の密に配
置された水冷壁管58で構成されている。回転式焼却炉９
は、前壁51を貫通していて、アッシュ及び排ガスを煙道
57内へ排出する。排ガスは或る燃焼条件の下では、相当
な量又はかなり高い濃度のCOを含む場合があるので、CO
の濃度を低減させるため、非対称形のブルノーズ状（だ
んご鼻状）突起59が回転式焼却炉９の上方で後壁53の幅
全体にわたって延びるよう配設され、それによりブルノ
ーズ状突起59の先端部分に隣接してスロートを有するく
びれ部が形成されている。回転式焼却炉９から、その上
に位置する突起までの距離は、回転式焼却炉９の中心軸
線19と煙道57の交点から測って、回転式焼却炉９の中心
軸線19の上方へ、回転式焼却炉９の直径の約１倍以上の
距離に等しい。
側壁55内には、燃焼用空気のジェットを煙道57へ供給
する複数個のノズル61が配設されている。ノズル61は、
ブルノーズ状突起59の先端部分の高さ位置に設けられて
いて、燃焼用空気を約15゜〜30゜の角度で内方下方へ差
向けて燃焼用空気を供給する。ノズル61は、ブルノーズ
状突起59により形成された絞り部と協働して、燃焼用空
気と回転式焼却炉９からの排ガスを混合させる。COと燃
焼用空気中の酸素O2を、温度が1400゜Fを越えた状態に
ある廃熱ボイラの温度帯域内で混合させれば、COとO2は
容易に反応してCO2を生じ、かくして、煙突35から放出
される排ガス中のCOの濃度又は量は、回転式焼却炉９内
へ送り込まれている廃棄物３の特性とは無関係に、許容
レベルまで低減される。ノズル61を壁及びブルノーズ状
突起内に配設した状態で図示してあるが、これらノズル
61を、壁と突起の両方あるいはその一方の任意の組合
せ、或るいは単独の壁、例えば前壁51（尚、ブルノーズ
状突起59を一つ設ける場合には、前壁51に配設するのが
好ましい）に配設してもよい。空気を、狭いスロートの
ところで排ガス中に完全に侵入するような速度の空気ジ
ェットを生ぜしめるようノズル61と協同する圧力状態で
ノズル61に供給する。かくして、燃焼用空気のジェット
は、ノズル61が両側壁55内に配設されている場合、両側
壁間の距離の半分まで侵入するだけで良く、これに対
し、前壁51内に配設されている場合には、前壁51とブル
ノーズ状突起59の先端部分との間の距離の全体にわたっ
て侵入する必要がある。実験結果によればノズル61の配
設位置が重要であることが判明している。
する複数個のノズル61が配設されている。ノズル61は、
ブルノーズ状突起59の先端部分の高さ位置に設けられて
いて、燃焼用空気を約15゜〜30゜の角度で内方下方へ差
向けて燃焼用空気を供給する。ノズル61は、ブルノーズ
状突起59により形成された絞り部と協働して、燃焼用空
気と回転式焼却炉９からの排ガスを混合させる。COと燃
焼用空気中の酸素O2を、温度が1400゜Fを越えた状態に
ある廃熱ボイラの温度帯域内で混合させれば、COとO2は
容易に反応してCO2を生じ、かくして、煙突35から放出
される排ガス中のCOの濃度又は量は、回転式焼却炉９内
へ送り込まれている廃棄物３の特性とは無関係に、許容
レベルまで低減される。ノズル61を壁及びブルノーズ状
突起内に配設した状態で図示してあるが、これらノズル
61を、壁と突起の両方あるいはその一方の任意の組合
せ、或るいは単独の壁、例えば前壁51（尚、ブルノーズ
状突起59を一つ設ける場合には、前壁51に配設するのが
好ましい）に配設してもよい。空気を、狭いスロートの
ところで排ガス中に完全に侵入するような速度の空気ジ
ェットを生ぜしめるようノズル61と協同する圧力状態で
ノズル61に供給する。かくして、燃焼用空気のジェット
は、ノズル61が両側壁55内に配設されている場合、両側
壁間の距離の半分まで侵入するだけで良く、これに対
し、前壁51内に配設されている場合には、前壁51とブル
ノーズ状突起59の先端部分との間の距離の全体にわたっ
て侵入する必要がある。実験結果によればノズル61の配
設位置が重要であることが判明している。
実験を以下の要領で行った。実焼却設備でのCOの発生
状態をシュミレートするため、トレーサーとしてのヘリ
ウムガスを、常温モデルの底部に位置するシュミレーシ
ョン中の移動火格子に配設した多孔性の焼結鋼製ディフ
ューザを通る流れの中に注入した。次に、ガス試料採取
プローブを２つの別々の横断面部を横切って移動させて
ガスの試料を採取した。ガス試料をGow−Mac熱伝導率ガ
ス分析装置に通して各位置におけるHe濃度を測定した。
また、熱流速計を横送りすることにより垂直方向におけ
るガスの速度分布を２つの別々の横断面部で得た。以下
に示すように、異なる構成で全部で14回の試験を行なっ
た。
状態をシュミレートするため、トレーサーとしてのヘリ
ウムガスを、常温モデルの底部に位置するシュミレーシ
ョン中の移動火格子に配設した多孔性の焼結鋼製ディフ
ューザを通る流れの中に注入した。次に、ガス試料採取
プローブを２つの別々の横断面部を横切って移動させて
ガスの試料を採取した。ガス試料をGow−Mac熱伝導率ガ
ス分析装置に通して各位置におけるHe濃度を測定した。
また、熱流速計を横送りすることにより垂直方向におけ
るガスの速度分布を２つの別々の横断面部で得た。以下
に示すように、異なる構成で全部で14回の試験を行なっ
た。
試験１−スワール有り、ジェット無し−30cm（12イン
チ）の管内にスワールを生ぜしめる部品を設けたが、ジ
ェット流は発生させなかった。
チ）の管内にスワールを生ぜしめる部品を設けたが、ジ
ェット流は発生させなかった。
試験２−スワール有り、ジェット有り−30cm（12イン
チ）の管内にスワールを生ぜしめる部品を設けると共に
ジェットを発生状態にした。
チ）の管内にスワールを生ぜしめる部品を設けると共に
ジェットを発生状態にした。
試験３−スワール無し、ジェット無し−スワールを生ぜ
しめる部品を設けず、ジェット流も発生させなかった。
しめる部品を設けず、ジェット流も発生させなかった。
試験４−スワール無し、ジェット有り−スワールを生ぜ
しめる部品を設けなかったが、ジェット流は発生状態に
した。
しめる部品を設けなかったが、ジェット流は発生状態に
した。
試験５−非対称形のブルノーズ構成例１−後壁に大きな
ブルノーズを配設した。
ブルノーズを配設した。
試験６−非対称形のブルノーズ構成例２−前壁に大きな
ブルノーズを配設した。
ブルノーズを配設した。
試験７−対称形のブルノーズ−両ブルノーズは互いに類
似している。
似している。
試験８−低い位置で丸いジェット（スワール無し）−ジ
ェット・プレナムの16cm（６−3/8インチ）だけ下降さ
せた状態で試験４を繰り返した。
ェット・プレナムの16cm（６−3/8インチ）だけ下降さ
せた状態で試験４を繰り返した。
試験９−低い位置で矩形のジェット（スワール無し）−
直径3mm（1/8インチ）の丸いジェットに代えて2.5mm
（0.101インチ）x 4mm（0.165インチ）の矩形ジェット
を用いて試験８を繰り返した。ジェットの寸法形状は、
ペンシルベニア州ヨーク郡（York County）に所在の焼
却設備で採用予定の縦32mm（1.30インチ）ｘ横54mm（2.
13インチ）のアスペスト比及び3mm（1/8インチ）の水力
（流体）直径に基いて定めた。
直径3mm（1/8インチ）の丸いジェットに代えて2.5mm
（0.101インチ）x 4mm（0.165インチ）の矩形ジェット
を用いて試験８を繰り返した。ジェットの寸法形状は、
ペンシルベニア州ヨーク郡（York County）に所在の焼
却設備で採用予定の縦32mm（1.30インチ）ｘ横54mm（2.
13インチ）のアスペスト比及び3mm（1/8インチ）の水力
（流体）直径に基いて定めた。
試験10−ブルノーズを互い違いに配列−新しいブルノー
ズの組を互い違いの位置に配設した。
ズの組を互い違いの位置に配設した。
試験11−この試験については、ブルノーズとジェットの
両方を組み合せて用いた。ブルノーズは試験５で用いた
のと同一であり、大きなブルノーズは後壁に配設した。
丸いジェットを側壁で用いた。ジェットプレナムを、先
に試験８について用いたのと同様なボイラー位置まで下
降させた。ブルノーズを、それらの先端部分をジェット
の平面よりも約11cm（４−1/2インチ）高く位置させた
状態で配置した。ジェットの速度を４つのプレナムのう
ち３つに関し約137m/秒（450フィート／秒）に設定、残
りのプレナムについては76.2m/秒（250フィート／秒）
に設定した。
両方を組み合せて用いた。ブルノーズは試験５で用いた
のと同一であり、大きなブルノーズは後壁に配設した。
丸いジェットを側壁で用いた。ジェットプレナムを、先
に試験８について用いたのと同様なボイラー位置まで下
降させた。ブルノーズを、それらの先端部分をジェット
の平面よりも約11cm（４−1/2インチ）高く位置させた
状態で配置した。ジェットの速度を４つのプレナムのう
ち３つに関し約137m/秒（450フィート／秒）に設定、残
りのプレナムについては76.2m/秒（250フィート／秒）
に設定した。
試験12−この試験は、４つの全てのプレナムのジェット
速度を137m/秒（450フィート／秒）に設定して、先の試
験である試験11をもう１度行なったものである。
速度を137m/秒（450フィート／秒）に設定して、先の試
験である試験11をもう１度行なったものである。
試験13−この試験では、ブルノーズの先端部分をジェッ
トの平面に位置するよう下降させた。ブルノーズによっ
て、各側壁に設けた全部で21個のノズルのうち11個のジ
ェットを閉塞し、試験中使用しなかった。ジェットの速
度を約290m/秒（950フィート／秒）に設定した。
トの平面に位置するよう下降させた。ブルノーズによっ
て、各側壁に設けた全部で21個のノズルのうち11個のジ
ェットを閉塞し、試験中使用しなかった。ジェットの速
度を約290m/秒（950フィート／秒）に設定した。
試験14−この試験では、ジェットの速度を約137m/秒（4
50フィート／秒）に設定した状態で試験12を繰り返し
た。
50フィート／秒）に設定した状態で試験12を繰り返し
た。
ガス試料採取プローブの横送り高さ位置を、ボイラ内
の予想温度分布に基いて選択した。選択した高さ位置
は、ボイラ内における約760℃（1400゜F）の温度レベル
に相当している。760℃（1400゜F）以下の温度に関して
はCOは殆ど変換しないことが予想される。要するに、ヘ
リウムの濃度分布とガスの速度分布の２つのレベルを得
た。
の予想温度分布に基いて選択した。選択した高さ位置
は、ボイラ内における約760℃（1400゜F）の温度レベル
に相当している。760℃（1400゜F）以下の温度に関して
はCOは殆ど変換しないことが予想される。要するに、ヘ
リウムの濃度分布とガスの速度分布の２つのレベルを得
た。
ボイラの異なる構成についての相対的な有効性の評価
のため、定量的な判断基準を案出してこれらについて相
対的な性能比較を行なった。この判断基準は以下の等式
で簡単に表すことができる。
のため、定量的な判断基準を案出してこれらについて相
対的な性能比較を行なった。この判断基準は以下の等式
で簡単に表すことができる。
上式において、 CO＝完全な混合状態におけるトレーサーの濃度 Ci＝ｉ番目のセルにおけるトレーサーの局所濃度測定
値 Vi＝ｉ番目のセルにおける垂直方向のガスの局所速度
測定値 Ai＝ｉ番目のセルの横断面積 完全な混合状態におけるトレーサーの濃度は、以下の
等式にトレーサーのガス濃度分布の実測値及びガス速度
分布の実測値を代入すると計算により得られる。
値 Vi＝ｉ番目のセルにおける垂直方向のガスの局所速度
測定値 Ai＝ｉ番目のセルの横断面積 完全な混合状態におけるトレーサーの濃度は、以下の
等式にトレーサーのガス濃度分布の実測値及びガス速度
分布の実測値を代入すると計算により得られる。
等式（１）に示す判断基準を用いると、トレーサーの
濃度分布が測定された横断面部における完全混合状態か
らのばらつきを予測できる。混合が完全に行なわれてい
る場合はＦ＝０、混合が全く行なわれていない場合につ
いてはＦ＝１であると定義する。実際のケースでは、Ｆ
の値は０〜１であり、Ｆの値が大きくなればなる程それ
だけ一層混合状態が不良になる。
濃度分布が測定された横断面部における完全混合状態か
らのばらつきを予測できる。混合が完全に行なわれてい
る場合はＦ＝０、混合が全く行なわれていない場合につ
いてはＦ＝１であると定義する。実際のケースでは、Ｆ
の値は０〜１であり、Ｆの値が大きくなればなる程それ
だけ一層混合状態が不良になる。
この定量的な判断基準を上述の14回の試験全てについ
て適用しそして結果を下記の表に表した。
て適用しそして結果を下記の表に表した。
この分析結果に基くと、ジェットの平面がブルノーズ
の先端部分より低い位置に在ると（試験11の場合はＦ＝
0.1085、試験12の場合はＦ＝0.0821）、ブルノーズとジ
ェットの組合せ例の有効性は、ブルノーズだけを用いた
場合の有効性（試験５の場合はＦ＝0.0715）とほぼ同程
度であるに過ぎない。この構成で側壁にジェットを追加
しても成果が得られず、煙道ガスの急冷が時間尚早にな
るために有害な場合さえある。しかしながら、ブルノー
ズの先端部分を試験13及び14（それぞれＦ＝0.0270、Ｆ
＝0.0339）におけるようにジェットの平面まで下降させ
ると、試験５（ブルノーズのみ使用）の場合に比べてガ
スの混合の度合が大幅に改善されたことが観察された。
これは、ジェットの速度を遅くした場合（試験14）につ
いても同じである。
の先端部分より低い位置に在ると（試験11の場合はＦ＝
0.1085、試験12の場合はＦ＝0.0821）、ブルノーズとジ
ェットの組合せ例の有効性は、ブルノーズだけを用いた
場合の有効性（試験５の場合はＦ＝0.0715）とほぼ同程
度であるに過ぎない。この構成で側壁にジェットを追加
しても成果が得られず、煙道ガスの急冷が時間尚早にな
るために有害な場合さえある。しかしながら、ブルノー
ズの先端部分を試験13及び14（それぞれＦ＝0.0270、Ｆ
＝0.0339）におけるようにジェットの平面まで下降させ
ると、試験５（ブルノーズのみ使用）の場合に比べてガ
スの混合の度合が大幅に改善されたことが観察された。
これは、ジェットの速度を遅くした場合（試験14）につ
いても同じである。
前壁51と後壁53の間の距離がＬ、煙道57へのブルノー
ズ突起59の突出距離がL1で示されている。煙道57を通る
際に圧力低下が生じると共に伝熱上の問題を考慮しなけ
ればならないという制約の下で、排ガスとノズル61によ
り供給される燃焼用空気の最適混合を達成するために
は、比L/L1は約2.5〜３である。ブルノーズ状突起は好
ましくは非対称形であり、その上方部分は、一般に排ガ
ス中のアッシュ流状物の内部摩擦角度、即ち60゜〜70゜
に関連付けられた鉛直線と約20゜〜30゜の角度Ｂをな
す。内部摩擦角度は、廃棄物３及びこれによる生ずるア
ッシュ流状物の特性の変化により変動する。ブルノーズ
状突起59の下方部分は、水平線と約10゜〜15゜の角度Ａ
をなす。ブルノーズ状突起59の上方部分と下方部分は、
これらの間に滑らかな接合部を形成する弧状部分により
互いに接合されている。ブルノーズ状突起59は好ましく
は、先に述べたように煙道57の壁51,53及び55を形成す
る水冷壁管58により形成される。ブルノーズ状突起の下
方部分及び先端部を、耐侵食腐食性の材料62、例えば炭
化珪素で被覆し、突起が煙道57内の高速の乱流域内に位
置している場合に、排ガス中の火炎及びアッシュ流状物
が当たっても劣化しないようにするのが良い。
ズ突起59の突出距離がL1で示されている。煙道57を通る
際に圧力低下が生じると共に伝熱上の問題を考慮しなけ
ればならないという制約の下で、排ガスとノズル61によ
り供給される燃焼用空気の最適混合を達成するために
は、比L/L1は約2.5〜３である。ブルノーズ状突起は好
ましくは非対称形であり、その上方部分は、一般に排ガ
ス中のアッシュ流状物の内部摩擦角度、即ち60゜〜70゜
に関連付けられた鉛直線と約20゜〜30゜の角度Ｂをな
す。内部摩擦角度は、廃棄物３及びこれによる生ずるア
ッシュ流状物の特性の変化により変動する。ブルノーズ
状突起59の下方部分は、水平線と約10゜〜15゜の角度Ａ
をなす。ブルノーズ状突起59の上方部分と下方部分は、
これらの間に滑らかな接合部を形成する弧状部分により
互いに接合されている。ブルノーズ状突起59は好ましく
は、先に述べたように煙道57の壁51,53及び55を形成す
る水冷壁管58により形成される。ブルノーズ状突起の下
方部分及び先端部を、耐侵食腐食性の材料62、例えば炭
化珪素で被覆し、突起が煙道57内の高速の乱流域内に位
置している場合に、排ガス中の火炎及びアッシュ流状物
が当たっても劣化しないようにするのが良い。
第３図には、もう１つの非対称形のブルノーズ状突起
63が、後壁53に配置されたブルノーズ状突起59と対向し
た状態で前壁51に配設されているが全体としては同一形
状である変形例が示されている。しかしながら、煙道57
への第２のブルノーズ状突起63の突出距離はL2で示され
ている。比L1/L2は約２であり、従って第２のブルノー
ズ状突起63の突出距離はブルノーズ状突起59の突出距離
の約半分である。この実施例では、ノズル61は、煙道57
の最も狭い部分内で突起の先端部分と整列状態で側壁55
内に配設されている。
63が、後壁53に配置されたブルノーズ状突起59と対向し
た状態で前壁51に配設されているが全体としては同一形
状である変形例が示されている。しかしながら、煙道57
への第２のブルノーズ状突起63の突出距離はL2で示され
ている。比L1/L2は約２であり、従って第２のブルノー
ズ状突起63の突出距離はブルノーズ状突起59の突出距離
の約半分である。この実施例では、ノズル61は、煙道57
の最も狭い部分内で突起の先端部分と整列状態で側壁55
内に配設されている。
非対称形のブルノーズ状突起59の配設位置とノズル61
の配設位置の連携により、排ガス中のCOがノズル61を通
って供給された燃焼用空気中のO2と反応してCO2を生じ
るよう燃焼用空気が排ガスと完全混合する温度領域中で
燃焼用空気の最適の乱流及び混合状態が得られるという
利点があり、また、有利には、非対称形ブルノーズ状突
起の上方部分がその上にアッシュを堆積させないような
角度になっている。
の配設位置の連携により、排ガス中のCOがノズル61を通
って供給された燃焼用空気中のO2と反応してCO2を生じ
るよう燃焼用空気が排ガスと完全混合する温度領域中で
燃焼用空気の最適の乱流及び混合状態が得られるという
利点があり、また、有利には、非対称形ブルノーズ状突
起の上方部分がその上にアッシュを堆積させないような
角度になっている。
上述の好ましい実施例は、本発明者が現時点において
考えた本発明の最適実施態様であるが、当業者であれば
本発明の多くの設計変更及び改造を想到できることは明
らかであろう。従って上述の実施例は例示的なものとし
て考えられるべきであり、特許請求の範囲に記述されて
いるような本発明の多くの設計変更及び改造は当業者で
あれば容易に想到できよう。かくして特許請求の範囲は
かかる、設計変更及び改造が本発明の精神及び範囲に属
すると考えられる場合、これらを包含するものである。
考えた本発明の最適実施態様であるが、当業者であれば
本発明の多くの設計変更及び改造を想到できることは明
らかであろう。従って上述の実施例は例示的なものとし
て考えられるべきであり、特許請求の範囲に記述されて
いるような本発明の多くの設計変更及び改造は当業者で
あれば容易に想到できよう。かくして特許請求の範囲は
かかる、設計変更及び改造が本発明の精神及び範囲に属
すると考えられる場合、これらを包含するものである。
第１図は、一般固形廃棄物を焼却して熱を本発明に従っ
て構成された廃熱ボイラに供給する回転式焼却炉本体を
備えた焼却設備の概略図である。 第２図は、廃熱ボイラの煙道の一部の部分拡大断面図で
ある。 第３図は、廃熱ボイラの煙道の一部の部分拡大断面図で
あり、本発明の変形例を示す図である。 １……焼却設備 ３……廃棄物 ９……焼却炉本体又は燃焼筒 11……水冷管 21……ウインドボックス 31……廃熱ボイラ又は熱回収ボイラ 35……煙突 51……前壁 53……後壁 55……側壁 57……煙道 58……水冷壁管 59,63……鼻状突起 61……ノズル
て構成された廃熱ボイラに供給する回転式焼却炉本体を
備えた焼却設備の概略図である。 第２図は、廃熱ボイラの煙道の一部の部分拡大断面図で
ある。 第３図は、廃熱ボイラの煙道の一部の部分拡大断面図で
あり、本発明の変形例を示す図である。 １……焼却設備 ３……廃棄物 ９……焼却炉本体又は燃焼筒 11……水冷管 21……ウインドボックス 31……廃熱ボイラ又は熱回収ボイラ 35……煙突 51……前壁 53……後壁 55……側壁 57……煙道 58……水冷壁管 59,63……鼻状突起 61……ノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ボゾルグ・エテハディ アメリカ合衆国，ペンシルベニア州，ピ ッツバーグ，ペン・センター 700，ナ ンバー502 (56)参考文献 特開 昭61−211614（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−84859（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−18534（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F23G 5/16 F23G 5/46 F22B 1/18
Claims (13)
- 【請求項１】煙道を形成するよう互いに協働する前壁、
後壁及び２つの側壁を有する廃熱ボイラであって、一般
固形廃棄物を焼却する回転式焼却炉が、排ガスを煙道内
へ排出するよう前壁を貫通し、弧状の先端部分を有する
横断面が非対称形の鼻状の突起が、回転式焼却炉の上方
で後壁上に設けられると共に前記先端部分に隣接して煙
道の最も狭いくびれ部を形成するよう後壁の幅全体にわ
たって延びた状態で煙道内へ突き出し、複数本のノズル
が、鼻状突起の前記先端部分の高さ位置に配設されてい
て、空気ジェットを内方下方へ差し向けて、煙道を通っ
て流れている排ガス中に注入し、それにより排ガス中の
CO濃度を許容レベルまで低減させることを特徴とする廃
熱ボイラ。 - 【請求項２】横断面が非対称形の鼻状突起は、鉛直線と
20゜〜30゜の角度をなす上方部分と、水平線と10゜〜15
゜の角度をなす下方部分とを有し、上方部分と下方部分
は弧状先端部分により連結されていることを特徴とする
請求項第（１）項記載の廃熱ボイラ。 - 【請求項３】前壁と後壁との間の距離をＬ、煙道内への
突起の突出距離をL1とすると、比L/L1は約2.5〜３であ
ることを特徴とする請求項第（１）項記載の廃熱ボイ
ラ。 - 【請求項４】ノズルは、約15゜〜30゜の角度で下方へ差
し向けられていることを特徴とする請求項第（１）項記
載の廃熱ボイラ。 - 【請求項５】突起が、後壁の前記突起と対向した状態で
回転式焼却炉の上方で前壁上に設けられ、煙道内にくび
れ部が形成されていることを特徴とする請求項（１）項
記載の廃熱ボイラ。 - 【請求項６】前壁上に設けられた突起は、後壁上に設け
られた突起よりも小さいことを特徴とする請求項（５）
項記載の廃熱ボイラ。 - 【請求項７】前壁上に設けられた突起は、後壁上に設け
られた突起とほぼ同一の形状になっていることを特徴と
する請求項第（６）項記載の廃熱ボイラ。 - 【請求項８】くびれ部の最も狭い部分に隣接して側壁に
配設されたノズルを有することを特徴とする請求項第
（７）項記載の廃熱ボイラ。 - 【請求項９】側壁に配設されたノズルは内方下方へ差し
向けられていることを特徴とする請求項（８）項記載の
廃熱ボイラ。 - 【請求項１０】側壁のノズルは、約15゜〜30゜の角度で
下方へ差し向けられていることを特徴とする請求項第
（８）項記載の廃熱ボイラ。 - 【請求項１１】煙道内への後壁の突起の突出距離をL1、
煙道内への前壁の突起の突出距離をL2とすると、比L1/L
2は約２であることを特徴とする請求項第（８）項記載
の廃熱ボイラ。 - 【請求項１２】各突起の下方部分は、回転式焼却炉の中
心軸線と煙道の交点から測って、回転式焼却炉の直径の
１倍以上の距離、回転式焼却炉の前記中心軸線の上方に
位置していることを特徴とする請求項第（１）項又は第
（８）項記載の廃熱ボイラ。 - 【請求項１３】突起の前記先端部分及び該先端部分に隣
接した下方部分は、耐侵食腐食性の材料で被覆されてい
ることを特徴とする請求項第（１）項記載の廃熱ボイ
ラ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US313,569 | 1989-02-22 | ||
| US07/313,569 US4889058A (en) | 1989-02-22 | 1989-02-22 | Heat recovery boiler |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02254201A JPH02254201A (ja) | 1990-10-15 |
| JP2787502B2 true JP2787502B2 (ja) | 1998-08-20 |
Family
ID=23216257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2042323A Expired - Lifetime JP2787502B2 (ja) | 1989-02-22 | 1990-02-22 | 廃熱ボイラ |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4889058A (ja) |
| JP (1) | JP2787502B2 (ja) |
| KR (1) | KR900013256A (ja) |
| CA (1) | CA2009561A1 (ja) |
| ES (1) | ES2019232A6 (ja) |
| NL (1) | NL9000381A (ja) |
| PT (1) | PT93222A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE35219E (en) * | 1988-09-14 | 1996-04-30 | Marine Shale Processors, Inc. | Apparatus for using hazardous waste to form non-hazardous aggregate |
| US4986197A (en) * | 1989-06-06 | 1991-01-22 | Kent John M | Apparatus for using hazardous waste to form non hazardous aggregate |
| US4972786A (en) * | 1990-04-06 | 1990-11-27 | Westinghouse Electric Corp. | Finned tubed rotary combustor |
| US5133267A (en) * | 1991-10-01 | 1992-07-28 | Marine Shale Processors, Inc. | Method and apparatus for using hazardous waste to form non-hazardous aggregate |
| KR940006873B1 (ko) * | 1992-03-02 | 1994-07-28 | 김재범 | 쓰레기 소각장치 |
| US20150211732A1 (en) * | 2014-01-30 | 2015-07-30 | Wheelabrator Technologies Inc. | Tempering air system for municipal solid waste fuel steam generator |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3130602A1 (de) * | 1981-08-01 | 1983-02-17 | Steag Ag, 4300 Essen | Verfahren zum betrieb einer wirbelbettfeuerung unter einsatz eines staubbrenners und wirbelbettfeuerung zur durchfuehrung des verfahrens |
| US4699070A (en) * | 1986-12-15 | 1987-10-13 | Westinghouse Electric Corp. | Secondary grate for rotary combustor |
-
1989
- 1989-02-22 US US07/313,569 patent/US4889058A/en not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-02-08 CA CA002009561A patent/CA2009561A1/en not_active Abandoned
- 1990-02-16 NL NL9000381A patent/NL9000381A/nl not_active Application Discontinuation
- 1990-02-20 ES ES9000495A patent/ES2019232A6/es not_active Expired - Lifetime
- 1990-02-21 PT PT93222A patent/PT93222A/pt not_active Application Discontinuation
- 1990-02-21 KR KR1019900002121A patent/KR900013256A/ko not_active Application Discontinuation
- 1990-02-22 JP JP2042323A patent/JP2787502B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4889058A (en) | 1989-12-26 |
| KR900013256A (ko) | 1990-09-05 |
| CA2009561A1 (en) | 1990-08-22 |
| NL9000381A (nl) | 1990-09-17 |
| ES2019232A6 (es) | 1991-06-01 |
| PT93222A (pt) | 1991-10-15 |
| JPH02254201A (ja) | 1990-10-15 |
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