JP3010512B2 - 焼却方法および装置 - Google Patents
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Description
の供給下で燃焼させ、その場合、前記燃焼空気として実
質的に酸素を富化した周囲空気を供給する焼却方法およ
び装置に関するものである。前記周囲空気とは一般に呼
吸する空気と考えてよい。
質、例えば褐炭又は塵埃に適用される。例えばドイツ公
開特許明細書第3735061号によりこの種の塵埃の
焼却方法が公知である。この公開公報に記載されている
酸素含量の高い燃焼空気の下で行われるごみの焼却は、
燃焼温度の上昇の他に、燃焼空気の供給流量及びそれに
従って排出される廃ガス流量の減少を実現している。こ
の公知の技術においては、要望される完全な、即ち化学
量的につり合うゴミ焼却のためには実質的に酸素含量約
21%の周囲空気から成る燃焼空気を多量に供給して
も、ゴミの量に応じて高くなる酸素必要量をまかなうこ
とはできないが、酸素を富化した周囲空気から成る燃焼
空気を用いれば、明らかにより少ない量の燃焼空気の供
給でまかなうことができるという事実に基づいている。
これにより、現状の技術では周囲空気に比べて高い酸素
含量をもった燃焼空気が燃焼過程のあらゆる段階に用い
られている。
れた酸素含量が常に必要であるかというと、そうではな
く、過剰の酸素は廃ガスと混ざり合ってその後の無制御
の燃焼に至ることが確認された。そこで本発明の目的
は、燃焼経過の制御を改良し、有害ガス放出を減らすこ
とのできる冒頭に記載した種類の経済的な焼却方法およ
び装置を提供することである。
め、請求項1に記載の発明に係る焼却方法では、燃焼過
程において実質的な総酸素量が予め定められた残留量ま
で消費される段階にのみ周囲空気より高い酸素割合をも
つ燃焼空気を供給し、被燃焼物を前記燃焼空気の供給下
で燃焼させ、前記燃焼空気として本質的に酸素を補充し
た周囲空気を供給することを提案するものである。
では、請求項1による焼却方法において、燃焼過程にお
いて周囲空気の酸素含量より低い酸素要求がある段階に
本質的に不活性ガス又は不活性ガス混合物を補充して酸
素を希釈した周囲空気から成る燃焼空気を供給する。
では、請求項2による焼却方法において、前記不活性ガ
スとして窒素を用いるものである。
では、請求項1〜3のいずれか1項による焼却方法にお
いて、前記酸素と、前記不活性ガス又不活性ガス混合物
或いは窒素とを空気分解装置で得るものである。
では、請求項1〜4のいずれか1項による焼却方法にお
いて、燃焼領域には酸素含量の高い燃焼空気を供給し、
燃焼完了領域には酸素含量の低い燃焼空気を供給し、被
燃焼物を連続的に燃焼装置に導入して燃焼装置内で被燃
焼物が燃焼領域及びそれに続く燃焼完了領域を通って運
搬されるようにする。
では、請求項5による焼却方法において、廃ガスに酸素
含量の高い燃焼空気を供給して、廃ガスを燃焼空気の供
給下で二次燃焼に引き入れるものである。
では、請求項5による焼却方法において、廃ガスに酸素
含量の低い燃焼空気を供給して、この廃ガスを燃焼空気
の供給下で充分に混合させるものである。
では、請求項5による焼却方法において、二次燃焼のた
めには不十分な量の酸素しか存在しない廃ガス流領域に
は酸素濃度のより高い燃焼空気を供給し、廃ガス組成が
不均一で二次燃焼のために十分な酸素量がある廃ガス流
領域には酸素含量のより少ない燃焼空気を供給するもの
である。
では、請求項1〜8のいずれか1項による焼却方法にお
いて、燃焼空気中の酸素或いは窒素成分及び/又は燃焼
空気量を燃焼強度に応じて調節するものである。
置は、請求項1〜9のいずれか1項による焼却方法を実
施するために火格子型燃焼機として構成された焼却装置
において、特に火格子の下方に縦及び横方向に分布する
区画された一次燃焼空気供給手段を設けると共に、前記
火格子の上方の少なくとも燃焼領域の範囲内に二次燃焼
空気供給手段を配置したものである。
項1〜9のいずれかの1項に記載の焼却方法において、
請求項10に記載の焼却装置を用いて前記被燃焼物を塵埃
を処理する熱的ごみ処理への応用を提供するものであ
る。
するものである。すなわち燃焼過程の或る段階にのみ、
周囲空気より酸素含量が高い燃焼空気を供給し、この段
階で実質的に総酸素含量が予め定められた残留量まで使
い尽くされる。本発明の重要な考え方は、公知の技術的
現状におけるように周囲空気より高い酸素濃度をもつ一
般的な燃焼空気を燃焼過程の全段階に供給するのではな
く、高い酸素濃度をもつ燃焼空気を燃焼過程の実際的要
求に応じて特定の段階に狙いをつけて供給することであ
る。
過程において周囲空気の酸素濃度より低い酸素要求をも
つ段階には実質的に不活性ガス又は不活性ガス混合物を
富化した周囲空気から成る燃焼空気を供給することが提
案される。これは、燃焼空気の供給量を絞ることだけで
は酸素量を簡単に減らすことができないことから特に好
適である。燃焼過程の或る段階では、例えば冷却の目的
で或る一定の最小のガス流量が要求される。本発明によ
ると、不活性ガスと周囲空気との混合気体から成る燃焼
空気には、燃焼過程のこの段階における少ない酸素必要
量をまかなうには十分な酸素がまだあるはずである。こ
れによって、この段階からの未利用の過剰の酸素が熱い
廃ガスと混合されて無制御の二次燃焼でさらに反応する
ことが防止される。これをさらに拡大して、燃焼空気は
酸素含量が少ないにもかかわらず残りの燃焼目的のため
に必要十分なガス量が確保される。
活性ガスとして窒素が使われる。その場合、空気分解装
置で酸素と窒素を得ることが望ましい。空気分解装置
は、この方法に必要なガス、すなわち酸素および不活性
ガスあるいは不活性混合ガスのすべてを提供する。その
場合、最初に述べたように、燃焼過程のほとんどすべて
の段階に空気分解によって生ずる酸素が付加的に供給さ
れて周囲空気に含まれるその他のガスは利用されずに残
るような純粋な酸素燃焼の場合と異なり、空気分解から
の残留物質は生じない。
そこから燃料領域およびそれに続く燃焼完了領域を通っ
て運搬される場合において、燃焼領域では高い酸素濃度
をもった燃焼空気を、燃焼完了領域では少ない酸素割合
をもった燃焼空気を供給することが有利である。その場
合、その時々の酸素割合は、良好な燃焼および良好な燃
焼完了が行われるように、そして例えば法規で決められ
た廃ガス中の残留酸素量を超えないように定められる。
燃焼領域の酸素の割合は上記の理由からできるだけ高く
なければならない(ここでは燃焼空気としてほぼ純粋な
酸素を予定することもできる)が、一方、燃焼完了残留
物のみがあらわれる燃焼完了領域では、周囲空気の酸素
含量よりずっと少ない酸素要求しかなく、もし酸素過剰
が生じると廃ガス中の無制御の燃焼をおこし、したがっ
て無制御の有害ガス形成につながることになる。この場
合、周囲空気の酸素割合を直接的に減らすことは困難で
あるから、燃焼完了領域のための燃焼空気の酸素分の減
少は好ましくは周囲空気を不活性ガスあるいは不活性ガ
ス混合物で希釈することによって行われる。
を燃焼空気の供給下で二次燃焼に用いる方法において、
廃ガスに酸素割合の高い燃焼空気を加えることである。
これは、燃焼領域からの廃ガスに酸素がもはや実質的に
存在していないときに特に重要である。
分の酸素量が廃ガス中に存在するならば、その廃ガスに
酸素濃度の小さい燃焼空気を供給し、それによって廃ガ
ス成分を完全に混合して希釈することも提案する。これ
は、二次燃焼、すなわちそれら成分の互いの反応を可能
にする。
おける二次燃焼のためには不充分な量の酸素しか存在し
ない領域には酸素濃度の高い燃焼空気を供給し、廃ガス
流における廃ガス組成が不均一で二次燃焼のために十分
な量の酸素がある領域には酸素濃度の低い燃焼空気を供
給するというように、好適な方法を組み合わせることが
できる。
又は窒素割合及び/又は燃焼空気量を燃焼強度に応じて
調節することが提案される。燃焼強度は例えば赤外線カ
メラによって、又は熱電対を用いる連続温度網測定によ
って測定される。
には、火格子燃焼機として形成された焼却装置、特に、
火格子の下方に縦及び横方向に分布する区画された一次
燃焼空気供給手段をもち、火格子の上方の少なくとも燃
焼領域の範囲内に二次燃焼空気供給手段を備え付けた焼
却装置が適している。例えば可逆送り火格子燃焼機、往
復動作火格子燃焼機としても、又はロール式火格子燃焼
機としても実施される得る火格子燃焼機によって連続焼
却工程が可能である。火格子燃焼機では燃料がいわゆる
一次燃焼空気(格子下送風気”とも言われる)と共に吹
き付けられ、廃ガス中に燃焼不完全生成物が存在する場
合にはそれに対してはいわゆる二次燃焼空気(“二次送
風気”とも言われる)が吹き付けられる。
法は、特に熱的ごみ処理に適していることが確認されて
いる。
明確にするために、本発明を熱的ごみ処理に適用した実
施例について添付の模式図と共に以下に詳しく説明す
る。
による焼却装置の要部の原理的構造の一面がごく簡略化
されて示されている。下流へ向けて下り傾斜で配置され
ている火格子1の上流端には搬入シュートシャフト2が
塵埃3(例えば家庭ごみ又は産業ごみ)を燃焼装置内へ
装入するために備え付けられている。塵埃3は燃焼過程
中に火格子1の下流端へ向けて移動される。塵埃3から
生じるスラグ4は図示されていないスラグ除去器に落ち
る。燃焼で生じる廃ガス及び粉塵は廃ガス流5となって
燃焼室6を経て引き出された後に引き続いて後処理(燃
焼ガス洗浄など)にかけられる。
り、所謂押込み送風領域7a〜7eを経て火格子1の上
にある塵埃3に送られる。この場合、押込み送風領域7
a〜7c上の塵埃は燃焼領域にあり、押込み送風領域7
d〜7e上の塵埃は燃焼完了領域にある。少ない燃焼空
気装入量で可能な限り完全なごみ焼却を達成するために
は、前部押込み送風領域7a〜7c及びそれに属する火
格子領域、従ってそこまでに行われるプロセスに供給さ
れる燃焼空気は、周囲空気より高い酸素濃度をもち、こ
れは周囲空気に酸素を加えることによって達っせられ
る。これは単なる周囲空気の供給に比べて、塵埃の燃焼
が高温で且つ一層長いガス対流時間という条件下で行わ
れ得ることを意味し、従って塵埃が遥かに完全に燃焼さ
れ尽くすという長所を有する。その上、供給する燃焼空
気量が少なくてすみ、それによって一方では廃ガス量が
減り、他方ではガスの流速が小さくなる。その結果、燃
焼装置の構造容量は小さくてすむことになる。また、ガ
スの流速が小さいため、塵埃から出てガスによって運ば
れる粉塵もより少なくなり、それは排出値、特にPCD
D/PCDF排出値を改善する。
燃焼完了領域が始まり、押込み送風領域7d及び7eと
続くが、この領域に持ち来される残留物の燃焼のための
酸素要求量は著しく低下している。この最後の押込み送
風領域への燃焼空気は周囲空気より低い酸素濃度のもの
とされている。これは周囲空気に気体窒素又はその他の
不活性ガス又は不活性ガス混合物を添加して、酸素を幾
分か希釈することによって得ればよい。この領域の残留
酸素は残留物の燃焼完了を行うために十分であればよ
い。残留物の燃焼から生じる多量の過剰酸素がないか
ら、これが燃焼領域からの熱い廃ガスと混ざって有害物
質の放出を伴う無制御の二次燃焼がおきることが避けら
れる。燃焼空気量の個々の押込み送風領域への供給も、
燃焼空気の酸素又は窒素の富化も、個々に調節可能であ
る。これは、個々の押込み送風領域上の燃焼強度を適宜
の方法、例えば赤外線カメラ又は熱電対網による監視に
より燃焼空気中の酸素含量を最適燃焼強度に、場合によ
ってはその量に依存して調節する。更に、燃焼空気を燃
焼過程の要求(酸素要求プロフィール)により細かく制
御するため、またそれによって燃焼経過の調節をより大
きく改善するために、もっと多くの押込み送風領域を備
えることができるのは述べるまでもない。
けるのみならず、生じる廃ガスをも燃焼させることが可
能である。このいわゆる二次燃焼は、調節可能な二次空
気供給という方法で燃焼空気を廃ガスへ供給しながら行
なわれる。この燃焼工程は、未燃焼の塵埃3が燃焼領域
からの熱供給を受けて低温乾留ガス8が形成される燃焼
領域の入口(低温乾留ガス燃焼完了)と、廃ガス流5が
流入する燃焼室6(燃焼ガス燃焼完了)とで行なわれ
る。このため、火格子1の上方には第一の二次燃焼空気
供給管9が配設され、これから管9a及び9bを通って
酸素濃度の高い燃焼空気が低温乾留ガス8及び廃ガス流
5に導入されている。
焼空気、この例では窒素濃度の高い燃焼空気が供給さ
れ、混合の際の無制御の二次燃焼を防いでいる。このよ
うな領域は、燃焼完了領域からの廃ガス10が燃焼領域
(燃焼ガス混合)からの廃ガスと衝突する個所である。
このためその個所には第二の二次空気供給管11が配設
されており、ここから酸素の少ない又は窒素濃度の高い
燃焼空気が導入されている。この二次空気も、流量及び
酸素又は窒素含量に関して調節可能であることは述べる
までもない。
り、少ない燃焼ガス容量で、燃焼過程並びにスラグ及び
燃焼ガスの燃焼完了の調節が改善される。これにより有
害ガス及び粉塵の放出量が減少し、そのため、また、少
ない廃ガス量のため、燃焼後のすべての廃ガス除去装置
もより小さい寸法ですむ。それに加えて、すでにある燃
焼装置をわずかの経費で改造するだけで実施可能であ
る。
構造を示す模式図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 燃焼過程において実質的な総酸素量が予
め定められた残留量まで消費される段階にのみ周囲空気
より高い酸素割合をもつ燃焼空気を供給し、被燃焼物を
前記燃焼空気の供給下で燃焼させ、前記燃焼空気として
本質的に酸素を補充した周囲空気を供給することを特徴
とする焼却方法。 - 【請求項2】 燃焼過程において周囲空気の酸素含量よ
り低い酸素要求がある段階に本質的に不活性ガス又は不
活性ガス混合物を補充した周囲空気から成る燃焼空気を
供給することを特徴とする請求項1に記載の焼却方法。 - 【請求項3】 前記不活性ガスとして窒素を用いること
を特徴とする請求項2に記載の焼却方法。 - 【請求項4】 前記酸素と、前記不活性ガス又不活性ガ
ス混合物或いは窒素とを空気分解装置で得ることを特徴
とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の焼却方法。 - 【請求項5】 燃焼領域には酸素含量の高い燃焼空気を
供給し、燃焼完了領域には酸素含量の低い燃焼空気を供
給し、被燃焼物を連続的に燃焼装置に導入して前記燃焼
領域及びそれに続く燃焼完了領域を通して運搬すること
を特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の焼却
方法。 - 【請求項6】 廃ガスに酸素含量の高い燃焼空気を供給
し、前記廃ガスを燃焼空気の供給下で二次燃焼に引き入
れることを特徴とする請求項5記載の焼却方法。 - 【請求項7】 廃ガスに酸素含量の低い燃焼空気を供給
し、廃ガスを燃焼空気の供給下でよく混ぜ合わせること
を特徴とする請求項5記載の焼却方法。 - 【請求項8】 二次燃焼のためには不十分な量の酸素が
存在する廃ガス流領域には酸素濃度のより高い燃焼空気
を供給し、廃ガス組成が不均一で二次燃焼のために十分
な酸素量がある廃ガス流領域には酸素含量の少ない燃焼
空気を供給することを特徴とする請求項5記載の焼却方
法。 - 【請求項9】 燃焼空気中の酸素或いは窒素成分及び/
又は燃焼空気量を燃焼強度に応じて調節することを特徴
とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の焼却方法。 - 【請求項10】 火格子燃焼機として構成された焼却装置
であって、火格子(1)の下方に一次燃焼空気供給のた
めの縦及び横方向に分布する区画された手段(7a〜7
e)をもち、火格子の上方に少なくとも燃焼領域の範囲
内に備え付けられた二次燃焼空気供給のための手段
(9,11)を有することを特徴とする請求項1〜9の
いずれかの1項に記載の焼却方法を実施するための焼却
装置。 - 【請求項11】 前記被燃焼物を塵埃として請求項10に記
載の焼却装置を用いて熱的ごみ処理を行うことを特徴と
する請求項1〜9のいずれかの1項に記載の焼却方法。
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