燃焼炉装置及び燃焼方法
【課題】 ダストトラブルを極力回避できる燃焼炉装置及び燃焼方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 内部空間を燃焼室とする炉本体１に、上流側たる下部で可燃ガス供給管４がそして下流側たる上部で排気管がそして中間部で酸素含有ガスを噴出して燃焼室内に旋回流を形成するためのノズル５，６がそれぞれ接続され、該ノズルが上下方向で複数段をなす位置で同方向の旋回流を生ずるようになっており、炉本体の下端部にダスト排出口２が設けられている燃焼炉装置において、各段のノズル５，６は平均旋回径が下方に位置するノズル程小さくなるように配設され、最下段と最上段のノズル５，６の位置の上下方向距離Ｌが、燃焼室の内面に接する最大仮想円の直径Ｄに対してＬ＝（２〜３）Ｄの範囲となるように設定されており、燃焼室内に脈動流を発生させるための手段３が設けられている。
【解決手段】 内部空間を燃焼室とする炉本体１に、上流側たる下部で可燃ガス供給管４がそして下流側たる上部で排気管がそして中間部で酸素含有ガスを噴出して燃焼室内に旋回流を形成するためのノズル５，６がそれぞれ接続され、該ノズルが上下方向で複数段をなす位置で同方向の旋回流を生ずるようになっており、炉本体の下端部にダスト排出口２が設けられている燃焼炉装置において、各段のノズル５，６は平均旋回径が下方に位置するノズル程小さくなるように配設され、最下段と最上段のノズル５，６の位置の上下方向距離Ｌが、燃焼室の内面に接する最大仮想円の直径Ｄに対してＬ＝（２〜３）Ｄの範囲となるように設定されており、燃焼室内に脈動流を発生させるための手段３が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃焼炉装置及び燃焼方法に関し、特に、廃棄物の焼却や溶融の過程で発生した一次燃焼排ガスを、ダストトラブルなく安全に二次燃焼処理するための燃焼炉装置及び燃焼方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置としては、特許文献１に開示されているものが知られている。この特許文献１の装置は、縦型の炉本体内の燃焼室へ上流側たる下部でメインバーナから、廃棄物溶融炉で発生した可燃ガスを一次空気と共に送り込んで二次燃焼させ、下流側たる上部で排気管から排ガスとして排出する。上記メインバーナと排気管との間の位置では、希釈・混合用の二次空気を吹き込む複数のノズルが接線方向に設けられていて、この二次空気によって燃焼室内に旋回流が生ずる。この旋回流により、可燃ガスは空気との撹拌が良好になされ燃焼性が向上される。
【０００３】
二次燃焼により生ずるダストは、炉本体下端に設けられたダスト排出口から落下排出され、無害化処理される。
【特許文献１】特開２００５−００３２８５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の装置にあっては、一次燃焼排ガスを二次燃焼した際に生ずるダストによる問題、いわゆるダストトラブルに対しては何ら対策が講じられていない。
【０００５】
燃焼室内において、ダストは高温下で溶融して燃焼室内壁、特に高温となる下部内壁に付着し、その後、これが固化する。長期使用時に、この付着量が次第に増えてくると、燃焼室内のガスの流れを変えてしまい燃焼状態の悪化をもたらし、さらにはダスト排出口が閉塞されてしまうこともあり、ダスト排出が困難になってしまう。特に、ダストに塩化物が含有されているときには、然程高温でなくとも塩化物がガス状態から液状となり、容易に内壁へ付着そして固化してしまう。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、ダストトラブルを極力回避でき、安全にかつ良好な燃焼状態を維持できる燃焼炉装置そして燃焼方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る燃焼炉装置は、内部空間を燃焼室とする炉本体に、上流側たる下部で可燃ガス供給管がそして下流側たる上部で排気管がそして中間部で酸素含有ガスを噴出して燃焼室内に旋回流を形成するためのノズルがそれぞれ接続され、該ノズルが上下方向で複数段をなす位置で同方向の旋回流を生ずるようになっており、炉本体の下端部にダスト排出口が設けられている。
【０００８】
かかる燃焼炉装置において、本発明では、各段のノズルは平均旋回径が下方に位置するノズル程小さくなるように配設され、最下段と最上段のノズルの位置の上下方向距離Ｌが、燃焼室の内面に接する最大仮想円の直径Ｄに対してＬ＝（２〜３）Ｄの範囲となるように設定されており、燃焼室内に脈動流を発生させるための手段が設けられていることを特徴としている。
【０００９】
このような構成の本発明装置によると、燃焼室内では、各段のノズルによりそれぞれの
旋回流が生ずる。最下段のノズルの旋回流の平均旋回径は、最上段のノズルの旋回流の平均旋回径よりも小さいため、以下に述べる作用により、二次流れとして最下段旋回流と最上段旋回流とを循環する循環流が生じる。
【００１０】
最上段旋回流はその平均旋回径が大きいため遠心力により、旋回流の半径方向外側へ働く力が生じるので、最下段旋回流の上流側たる下方位置から供給された可燃ガスの流線が上方になるほど内側から外側に広がる。そのため最上段旋回流の外周域には正圧域が生じる。一方、最下段旋回流の平均旋回径は小さいため外周域には負圧域が生じている。そのため、最上段旋回流の外周域から最下段旋回流の外周域に向かって二次流れが生じ、この二次流れは最下段旋回流の中心域から最上段旋回流の中心域に向かって流れ、これが半径方向外方の周囲域へまわった後に燃焼室の内壁に沿って最下段旋回流の周囲域に達し、再びこの最下段旋回流の中心域へ戻るような循環流を形成する。このような循環を繰り返すために、可燃ガスは、ノズルからの酸素含有ガスと良好に混合された状態で、燃焼室に滞留し、保炎性が向上し、火炎の安定化、すなわち燃焼安定化が図れる。
【００１１】
本発明では、最下段と最上段のノズルの位置の上下方向距離Ｌが、上記最大仮想円の直径Ｄに対しＬ＝（２〜３）Ｄの範囲であり、上下方向の循環流によって火炎は上下方向に長く形成されるので、燃焼室内温度分布度が均一化され、安定な火炎を維持しつつ火炎からの壁面への輻射伝熱量が抑制されるので、ダストの壁面への付着が極力抑えられる。上記ノズルに関する距離Ｌがこのような範囲に選定されたのは次の理由にによる。
【００１２】
（ａ）Ｌ＜２Ｄであると、循環流が小さくなるため、火炎から燃焼室底部への輻射加熱
が過大となり、ダストが壁面に溶着しやすくなる。
【００１３】
（ｂ）Ｌ＞３Ｄであると、複数段の旋回流により生ずる循環流の形成が困難となり、火
炎の位置が不安定となり定在しなくなる。
【００１４】
本発明では、さらに、燃焼室内に脈動流を発生させているので、ダストの付着を防止できる。燃焼室内での流れが定常流であると、熱泳動の現象のもとでダストが壁面に向かって流動し付着しやすい。そこで本発明では、燃焼室で脈動流を与えて定常流状態とならないようにしているので、上記熱泳動が防止されてダストの付着が抑制される。
【００１５】
上記脈動流は５０〜３００Ｈｚの周波数が好ましい。５０Ｈｚ以下だと低周波騒音が発生しこれが遠方まで伝達されるし、３００Ｈｚ以上だと振幅が小さくなるため、熱泳動を防止するのにあまり効果的でない。
【００１６】
脈動流は、例えば、パルスバーナや１／４波長管（Rijke tube）により発生させることができる。
【００１７】
本発明において、最下段のノズルの平均旋回径ｄ1が最大仮想円の直径Ｄに対しｄ1＝（０.１〜０.３）Ｄ、最上段のノズルの平均旋回径ｄ2がｄ2＝（０.７〜０.９）Ｄとなるように配設されていることが好ましい。さらに好ましくは、ｄ1＝０.２Ｄ、ｄ2＝０.８Ｄである。ここで、燃焼室の内面に接する最大仮想円とは、軸線に対して直角な面での断面における燃焼室の内壁に交わることなく接する円のうちの最大直径のものをいう。例えば、長方形断面の内壁をもつ燃焼室の場合、短い方の距離をもって対向する二つの内壁に接する円である。又、平均旋回径とは、例えば、一つの段におけるノズルが異なる旋回径を形成する複数のノズルから成っている場合、各ノズルの旋回径と噴流の吹出し速度との積の総和が、上記複数のノズルでの吹出し速度の平均値と一つの仮想旋回径との積と等しくなるような、該仮想旋回径をいう。
【００１８】
最下段のノズルそして最上段のノズルのそれぞれの平均旋回径が上記のごとくの範囲に選定された理由は、次のごとくである。
【００１９】
（１）ｄ1＜０.１Ｄとすると、ノズルからの噴流が先方で拡散するために噴流の一部が
旋回を抑制する方向に作用し、旋回速度が低下し、その結果、循環流の範囲が狭
くなり流速が低下し、ダストを沈降させる下向流が弱くなるためダスト捕集率が
低下する。
【００２０】
（２）ｄ1＞０.３Ｄとすると、燃焼室中心部での火炎輻射量が増大し、燃焼室底部の壁
面への輻射伝熱量が増加しダストが付着しやすくなる。
【００２１】
（３）ｄ2＜０.７Ｄとすると、循環流が生じにくく、ガス同士の混合が不十分となり、
火炎の安定性が低下する。
【００２２】
（４）ｄ2＞０.９Ｄとすると、ノズルからの噴流の一部が燃焼室の内壁と干渉し、旋回
速度が低下し、その結果、循環流が十分に生じない。
【００２３】
本発明において、炉本体は下部に内壁温度検出のための内壁温度センサを有し、検出温度の上昇に伴い、最下段のノズルの平均旋回径ｄ1の縮小、該ノズルによる旋回流位置の上方への移動、脈動流の振幅の増大の少なくとも一つを行なうようにすることが好ましい。
【００２４】
燃焼室の下部内壁の温度が過度に上昇したときに上記平均旋回径ｄ1を縮小する操作を行い、循環流によって最下段ノズルの旋回流の内側を流れる可燃ガス流れ場への酸素の拡散を促進させることにより、上下方向の火炎が長くなり、上記内壁への輻射伝熱量を低減させて該内壁の過熱を防止し、その結果、ダストの付着を抑制する。また、上記最下段ノズルによる旋回流位置の上方（下流側）への移動によって、循環流の最下位置を上方へ移動して、火炎位置を上方へ移動することにより、上記下部内壁への輻射伝熱量を低減し、これによっても、ダストの付着を抑制する。さらに、脈動流の振幅が増大すると、ダストには熱泳動現象が生じなくなり、この点でも、ダストが内壁へ付着することが防止される。ノズルの平均旋回径の縮小またはノズルによる旋回流位置の上方への移動を行なうには、ノズルの噴出方向を可動とすることで可能である。例えば、このノズルを球面軸受で支持し、ノズルをどの方向にでも任意角だけ傾いた状態に設定できるようにすることも一策である。
【００２５】
本発明において、炉本体は下部に内壁温度検出のための内壁温度センサを有し、検出温度の上昇に伴い、少なくとも一つのノズルから、排ガスもしくは排ガスと空気との混合ガスのいずれか一方が添加噴出されるようになっていることが好ましい。上記内壁温度が過度に上昇したときには、上記ノズルから排ガスもしくは排ガスと空気との混合ガスのいずれか一方を添加噴出すると、排ガスを添加することにより酸素濃度が低下されるため、火炎の反応性が低下し、火炎温度は低下するので内壁温度の過熱防止が図られ、ダストの付着が抑制される。
【００２６】
本発明において、炉本体は下部に内壁温度検出のための内壁温度センサを、そして可燃ガス供給管に可燃物含有ガスの温度検出のための可燃ガス温度センサを有し、少なくともいずれかの温度センサの検出温度の上昇に伴い、可燃ガス供給管へ燃焼室からの排ガスを混合するようにすることも可能である。上記排ガスの混合によって、燃焼室での燃焼反応性を低下させることで、火炎温度を低くし、これによってダストの付着を抑制する。
【００２７】
本発明は、燃焼方法にも関しており、内部空間を燃焼室とする炉本体に、上流側たる下
部で可燃ガス供給管がそして下流側たる上部で排気管がそして中間部で酸素含有ガスを噴出させて燃焼室内に旋回流を形成させるためのノズルがそれぞれ接続され、該ノズルが上下方向で複数段をなす位置で同方向の旋回流を生ずるようになっており、炉本体の下端部にダスト排出口が設けられている燃焼炉装置による燃焼方法において、燃焼室内に上下方向で多段に設けられたノズルで旋回流を形成することにより上下に長い循環流を発生させて燃焼室下部での輻射加熱を抑制すると共に、燃焼室内に脈動流を発生させて、燃焼室下部へのダスト付着を抑制することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２８】
本発明は、以上のように、酸素含有ガスを燃焼室へ噴出するノズルを上下方向で多段に設け、最下段と最上段ノズルの距離Ｌを燃焼室内の最大仮想円の直径Ｄに対し、Ｌ＝（２〜３）Ｄとして十分に確保することとしたので、上下方向の循環流によって火炎は同方向に長く形成され、燃焼室の下部内壁への輻射伝熱量を低減させてダストの付着を効果的に抑制する。又、燃焼室内に脈動流を発生させることとしたので、熱泳動によるダストの付着を防止する。このような、ダストの付着防止によって、装置の補修費の削減そして稼働率の向上が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、添付図面にもとづき、本発明の実施の形態を説明する。
【００３０】
図１は、本実施形態装置の概要構成図である。図１において、符号１は縦筒状の炉本体であり、内部空間が燃焼室となっており、下端にダスト排出口２がそして上端に排気口（図示せず）が設けられている。上記ダスト排出口２は、炉本体１から先細りとなるテーパ部を経て細くなっている部分の下端部に形成されている。
【００３１】
上記筒状の炉本体１は、上流側（図にて下端側）から下流側（図にて上端側）に向けて延びる軸線に対して直角な断面での形状に限定はなく、円形でも四角形でもよい。ここで、上記断面の炉本体に対し、最大仮想円なる円を定義づけることとする。この最大仮想円は、炉本体の断面が円形の場合には、そのままその燃焼室の内壁の円が最大仮想円である。これに対し、断面が、例えば、短辺そして長辺の矩形断面の壁部を有している場合には、この壁部に内方から接する円、すなわち、短辺と同じ長さＡの直径の仮想円が上記長辺をもつ壁部に接して描くことができる。この円は、内方から接する円としては最大径Ｄであり、これを最大仮想円と定義づける。
【００３２】
炉本体１の上流側（下端側）には、側部に、可燃物含有ガスを供給する可燃ガス供給管４が接続されている。この可燃ガス供給管４は、例えば、図示しない一次燃焼炉としての廃棄物焼却炉あるいは溶融炉に接続されていて、これらの炉から排出される、可燃物含有ガスが上記炉本体１の燃焼室で二次燃焼される。
【００３３】
上記可燃ガス供給管４よりも上方で、軸線方向に間隔をもった二位置には下段側ノズル５そして上段側ノズル６がそれぞれ接続されている。該下段側ノズル５そして上段側ノズル６は、図１に見られるように、それぞれ周方向に複数のノズル（図示の例では二つのノズル）を有し、この複数のノズル５，６は同方向での旋回流を燃焼室で形成するように、接線方向に配されている。この場合、下段側ノズル５により形成される旋回径ｄ1は、上段側ノズル６により形成される旋回径ｄ2よりも小さくなるように、ノズル５，６の位置が定められている。
【００３４】
下段側ノズル５そして上段側ノズル６からは、空気、排ガス、酸素もしくはこれらの任意の組合せから成る酸素含有混合ガスが燃焼室内へ噴出される。
【００３５】
かかる下段側ノズル５による旋回径ｄ1そして上段側ノズル６による旋回径ｄ2は、
ｄ1＝（０.１〜０.３）Ｄ
ｄ2＝（０.７〜０.９）Ｄ
に設定される。
【００３６】
また、上記下段側ノズル５と上段側ノズル６の上下方向距離Ｌは、Ｌ＝（２〜３）Ｄとなるように設定される。
【００３７】
上記ノズルは、図示の例のように、上下二段による構成に限定されず、三段以上の多段構成とすることも可能である。その場合、上記旋回径そして上下方向のノズル間距離は、最下段ノズルそして最上段ノズルに対して適用される。中間段のノズルについては、旋回径が順次異なる値をもつように設定される。
【００３８】
本実施形態装置は、炉本体１の下部、例えばダスト排出口２の直上付近のテーパ部に、脈動流発生手段３が設けられている。この脈動流発生装置３は、例えば、パルスバーナ、あるいは、ロータリバルブで周期的に開放されるバーナとすることができる。あるいは、このテーパ部に設けずとも、下段ノズルにロータリバルブを設けて周期的に開放して、脈動流発生機能をも具備させることができる。さらには、１／４波長管（Rijke tube）も適用可能である。
【００３９】
上記脈動流は５０〜３００Ｈｚの周波数が好ましい。５０Ｈｚ以下だと低周波騒音が発生しこれが遠方まで伝達されるし、３００Ｈｚ以上だと振幅が小さくなるため、熱泳動を防止するのにあまり効果的でない。
【００４０】
このような構成の本実施形態では、燃焼室内では、下段側ノズル５と上段側ノズル６からの酸素含有ガスの噴出により二つの旋回流５Ａ，６Ａが生ずる。上記二つの旋回流５Ａ，６Ａの中心域と周囲域との間で循環流Ｃが生ずる。すなわち、この循環流Ｃは、下段側旋回流５Ａの中心域から上段側旋回流６Ａの中心域に向かって流れ、これが半径方向外周の周囲域にまわった後に燃焼室の内壁に沿って下段側旋回流５Ａの周囲域に達し、再びこの下段側旋回流５Ａの中心域へ戻る。このような循環を繰り返すために、可燃ガスは燃焼室に、ノズルからのガスと良好に混合された状態で滞留し、保炎性が向上し、火炎の安定化、すなわち燃焼安定化が図れる。
【００４１】
本発明において、最下段のノズルそして最上段のノズルの旋回径ｄ1，ｄ2、そして上下方向の距離Ｌが上記のごとくの範囲の値に設定されるのは、次の理由による。
【００４２】
＜旋回径ｄ1，ｄ2＞
（１）ｄ1＜０.１Ｄとすると、ノズルからの噴流が先方で拡散するために噴流の一部が
旋回を抑制する方向に作用し、旋回速度が低下し、その結果、循環流の範囲が狭
くなり、流速が低下して、ダストを沈降させる下向流が弱くなるため、ダスト捕
集率が低下する。
【００４３】
（２）ｄ1＞０.３Ｄとすると、燃焼室中心部での火炎輻射量が増大し、燃焼室底部の壁
面への輻射加熱量が増加しダストが付着しやすくなる。
【００４４】
（３）ｄ2＜０.７Ｄとすると、循環流が生じにくく、ガス同士の混合が不十分となり、
火炎の安定性が低下する。
【００４５】
（４）ｄ2＞０.９Ｄとすると、ノズルからの噴流の一部が燃焼室の内壁と干渉し、旋回
速度が低下し、その結果、循環流が十分に生じない。
【００４６】
＜距離Ｌ＞
（ａ）Ｌ＜２Ｄであると、循環流が小さくなるため、火炎から燃焼室底部への輻射加熱
が過大となり、ダストが壁面に溶着しやすくなる。
【００４７】
（ｂ）Ｌ＞３Ｄであると、複数段の旋回流により生ずる循環流の形成が困難となり、火
炎の位置が不安定となり定在しなくなる。
【００４８】
このような、本実施形態装置では、廃棄物焼却炉等での一次燃焼により得られた、可燃物含有ガスを次の要領で燃焼し、ダストの付着が防止される。
【００４９】
（ｉ）可燃物含有ガスが可燃ガス供給管４から燃焼室内へ供給される。これと共に、空気、排ガス、酸素もしくはこれらの任意の組合せの酸素含有混合ガスが下段側ノズル５そして上段側ノズル６から燃焼室内へ噴出される。これらのノズル５，６からの噴流により、下段側旋回流５Ａ、上段側旋回流６Ａが形成され、その結果、循環流Ｃが形成される。この循環流Ｃの形成により、可燃ガスは燃焼室内に滞留して、保炎性が向上し、燃焼が安定する。
【００５０】
（ii）本実施形態では、燃焼室内の火炎による燃焼室底部壁面への輻射加熱が抑制されていることと、炉本体下部に脈動流発生手段３が設けられていて、燃焼室内には脈動流が形成されていることにより、ダストは壁面に付着することなく、ダスト排出口２に向け落下する。
【００５１】
（iii）燃焼後の排ガスは、排ガス処理装置（図示せず）で無害化され、排気装置により煙突から大気へ放出される。
【００５２】
（iｖ）これと共に、燃焼後のダストはダスト排出口２から排出され、ダスト処理装置（図示せず）で無害化され処分される。
【００５３】
本発明では、図示された形態に限定されず、種々変更が可能である。例えば、炉本体１の対向壁面のそれぞれに設けられた各段のノズルは一つの旋回径をもつものでなく、異なる旋回径をもつ複数のノズルとすることができる。例えば、一つの段で、壁面に三つのノズルが設けられていて、旋回流の中心を通りノズルの噴出方向と平行な線からの各ノズルまでの距離をＬA，ＬB，ＬCとし、噴出速度をＶA，ＶB，ＶCとすることができる。このとき、三つのノズルにより形成される合成流にもとづく旋回流は、これと同じ旋回流を生ずる一つの仮想ノズルからの噴流によるものと考えることができる。その仮想ノズルの上記線からの距離をＬ、そして噴出速度をＶとすると、下記のように表すことができる。
【００５４】
Ｖ＝（ＶA＋ＶB＋ＶC）／３
Ｌ＝（ＶA・ＬA＋ＶB・ＬB＋ＶC・ＬC）／（ＶA＋ＶB＋ＶC）
したがって、いずれかのノズルからの噴出条件を変えることにより、合成流による旋回流の平均旋回径を変更できる。一次燃焼により得られた可燃ガスは一次燃焼の状況により変化して二次燃焼に影響を与えるので、その場合の上流側ノズルの旋回径の調整に特に有効である。
【００５５】
さらには、炉本体は下部に内壁温度検出のための内壁温度センサを有し、検出温度の上昇に伴い、最下段のノズルの平均旋回径ｄ1の縮小、該ノズルによる旋回流位置の上方への移動、脈動流の強度の増大の少なくとも一つを行なうようにすることができる。
【００５６】
燃焼室の下部内壁の温度が過度に上昇したときに上記平均旋回径ｄ1を縮小すると、循
環流によって生ずる上下方向の火炎が長くなり、上記内壁への輻射伝熱量を低減させて該内壁の過熱を防止し、その結果、ダストの付着を抑制する。また、上記最下段ノズルの上方（下流側）への移動によって、上記下部内壁への輻射伝熱量を低減し、これによっても、ダストの付着を抑制する。さらに、脈動流の強度を増大すると、ダストには熱泳動現象が生じなくなり、この点でも、ダストが内壁へ付着することが防止される。
【００５７】
また、炉本体は下部に内壁温度検出のための内壁温度センサを有し、検出温度の上昇に伴い、少なくとも一つのノズルから、排ガスもしくは排ガスと空気との混合ガスのいずれか一方が添加噴出されるようになっているようにすることができる。上記内壁温度が過度に上昇したときには、上記ノズルから排ガスもしくは排ガスと空気との混合ガスのいずれか一方を添加噴出させると、火炎の反応性が低下し、火炎温度は低下するので内壁温度の過熱防止が図られ、ダストの付着が抑制される。
【００５８】
さらには、炉本体は下部に内壁温度検出のための内壁温度センサを、そして可燃ガス供給管に可燃物含有ガスの温度検出のための可燃ガス温度センサを有し、少なくともいずれかの温度センサの検出温度の上昇に伴い、可燃ガス供給管へ燃焼室からの排ガスを混合するようになっているようにすることも可能である。上記排ガスの混合によって、燃焼室での燃焼反応性を低下させることで、火炎温度を低くし、これによってダストの付着を抑制する。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態装置の概要構成図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 炉本体
２ ダスト排出口
３ 脈動流発生装置
４ 可燃ガス供給管
５ 下段側ノズル
６ 上段側ノズル
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃焼炉装置及び燃焼方法に関し、特に、廃棄物の焼却や溶融の過程で発生した一次燃焼排ガスを、ダストトラブルなく安全に二次燃焼処理するための燃焼炉装置及び燃焼方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置としては、特許文献１に開示されているものが知られている。この特許文献１の装置は、縦型の炉本体内の燃焼室へ上流側たる下部でメインバーナから、廃棄物溶融炉で発生した可燃ガスを一次空気と共に送り込んで二次燃焼させ、下流側たる上部で排気管から排ガスとして排出する。上記メインバーナと排気管との間の位置では、希釈・混合用の二次空気を吹き込む複数のノズルが接線方向に設けられていて、この二次空気によって燃焼室内に旋回流が生ずる。この旋回流により、可燃ガスは空気との撹拌が良好になされ燃焼性が向上される。
【０００３】
二次燃焼により生ずるダストは、炉本体下端に設けられたダスト排出口から落下排出され、無害化処理される。
【特許文献１】特開２００５−００３２８５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の装置にあっては、一次燃焼排ガスを二次燃焼した際に生ずるダストによる問題、いわゆるダストトラブルに対しては何ら対策が講じられていない。
【０００５】
燃焼室内において、ダストは高温下で溶融して燃焼室内壁、特に高温となる下部内壁に付着し、その後、これが固化する。長期使用時に、この付着量が次第に増えてくると、燃焼室内のガスの流れを変えてしまい燃焼状態の悪化をもたらし、さらにはダスト排出口が閉塞されてしまうこともあり、ダスト排出が困難になってしまう。特に、ダストに塩化物が含有されているときには、然程高温でなくとも塩化物がガス状態から液状となり、容易に内壁へ付着そして固化してしまう。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、ダストトラブルを極力回避でき、安全にかつ良好な燃焼状態を維持できる燃焼炉装置そして燃焼方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る燃焼炉装置は、内部空間を燃焼室とする炉本体に、上流側たる下部で可燃ガス供給管がそして下流側たる上部で排気管がそして中間部で酸素含有ガスを噴出して燃焼室内に旋回流を形成するためのノズルがそれぞれ接続され、該ノズルが上下方向で複数段をなす位置で同方向の旋回流を生ずるようになっており、炉本体の下端部にダスト排出口が設けられている。
【０００８】
かかる燃焼炉装置において、本発明では、各段のノズルは平均旋回径が下方に位置するノズル程小さくなるように配設され、最下段と最上段のノズルの位置の上下方向距離Ｌが、燃焼室の内面に接する最大仮想円の直径Ｄに対してＬ＝（２〜３）Ｄの範囲となるように設定されており、燃焼室内に脈動流を発生させるための手段が設けられていることを特徴としている。
【０００９】
このような構成の本発明装置によると、燃焼室内では、各段のノズルによりそれぞれの
旋回流が生ずる。最下段のノズルの旋回流の平均旋回径は、最上段のノズルの旋回流の平均旋回径よりも小さいため、以下に述べる作用により、二次流れとして最下段旋回流と最上段旋回流とを循環する循環流が生じる。
【００１０】
最上段旋回流はその平均旋回径が大きいため遠心力により、旋回流の半径方向外側へ働く力が生じるので、最下段旋回流の上流側たる下方位置から供給された可燃ガスの流線が上方になるほど内側から外側に広がる。そのため最上段旋回流の外周域には正圧域が生じる。一方、最下段旋回流の平均旋回径は小さいため外周域には負圧域が生じている。そのため、最上段旋回流の外周域から最下段旋回流の外周域に向かって二次流れが生じ、この二次流れは最下段旋回流の中心域から最上段旋回流の中心域に向かって流れ、これが半径方向外方の周囲域へまわった後に燃焼室の内壁に沿って最下段旋回流の周囲域に達し、再びこの最下段旋回流の中心域へ戻るような循環流を形成する。このような循環を繰り返すために、可燃ガスは、ノズルからの酸素含有ガスと良好に混合された状態で、燃焼室に滞留し、保炎性が向上し、火炎の安定化、すなわち燃焼安定化が図れる。
【００１１】
本発明では、最下段と最上段のノズルの位置の上下方向距離Ｌが、上記最大仮想円の直径Ｄに対しＬ＝（２〜３）Ｄの範囲であり、上下方向の循環流によって火炎は上下方向に長く形成されるので、燃焼室内温度分布度が均一化され、安定な火炎を維持しつつ火炎からの壁面への輻射伝熱量が抑制されるので、ダストの壁面への付着が極力抑えられる。上記ノズルに関する距離Ｌがこのような範囲に選定されたのは次の理由にによる。
【００１２】
（ａ）Ｌ＜２Ｄであると、循環流が小さくなるため、火炎から燃焼室底部への輻射加熱
が過大となり、ダストが壁面に溶着しやすくなる。
【００１３】
（ｂ）Ｌ＞３Ｄであると、複数段の旋回流により生ずる循環流の形成が困難となり、火
炎の位置が不安定となり定在しなくなる。
【００１４】
本発明では、さらに、燃焼室内に脈動流を発生させているので、ダストの付着を防止できる。燃焼室内での流れが定常流であると、熱泳動の現象のもとでダストが壁面に向かって流動し付着しやすい。そこで本発明では、燃焼室で脈動流を与えて定常流状態とならないようにしているので、上記熱泳動が防止されてダストの付着が抑制される。
【００１５】
上記脈動流は５０〜３００Ｈｚの周波数が好ましい。５０Ｈｚ以下だと低周波騒音が発生しこれが遠方まで伝達されるし、３００Ｈｚ以上だと振幅が小さくなるため、熱泳動を防止するのにあまり効果的でない。
【００１６】
脈動流は、例えば、パルスバーナや１／４波長管（Rijke tube）により発生させることができる。
【００１７】
本発明において、最下段のノズルの平均旋回径ｄ1が最大仮想円の直径Ｄに対しｄ1＝（０.１〜０.３）Ｄ、最上段のノズルの平均旋回径ｄ2がｄ2＝（０.７〜０.９）Ｄとなるように配設されていることが好ましい。さらに好ましくは、ｄ1＝０.２Ｄ、ｄ2＝０.８Ｄである。ここで、燃焼室の内面に接する最大仮想円とは、軸線に対して直角な面での断面における燃焼室の内壁に交わることなく接する円のうちの最大直径のものをいう。例えば、長方形断面の内壁をもつ燃焼室の場合、短い方の距離をもって対向する二つの内壁に接する円である。又、平均旋回径とは、例えば、一つの段におけるノズルが異なる旋回径を形成する複数のノズルから成っている場合、各ノズルの旋回径と噴流の吹出し速度との積の総和が、上記複数のノズルでの吹出し速度の平均値と一つの仮想旋回径との積と等しくなるような、該仮想旋回径をいう。
【００１８】
最下段のノズルそして最上段のノズルのそれぞれの平均旋回径が上記のごとくの範囲に選定された理由は、次のごとくである。
【００１９】
（１）ｄ1＜０.１Ｄとすると、ノズルからの噴流が先方で拡散するために噴流の一部が
旋回を抑制する方向に作用し、旋回速度が低下し、その結果、循環流の範囲が狭
くなり流速が低下し、ダストを沈降させる下向流が弱くなるためダスト捕集率が
低下する。
【００２０】
（２）ｄ1＞０.３Ｄとすると、燃焼室中心部での火炎輻射量が増大し、燃焼室底部の壁
面への輻射伝熱量が増加しダストが付着しやすくなる。
【００２１】
（３）ｄ2＜０.７Ｄとすると、循環流が生じにくく、ガス同士の混合が不十分となり、
火炎の安定性が低下する。
【００２２】
（４）ｄ2＞０.９Ｄとすると、ノズルからの噴流の一部が燃焼室の内壁と干渉し、旋回
速度が低下し、その結果、循環流が十分に生じない。
【００２３】
本発明において、炉本体は下部に内壁温度検出のための内壁温度センサを有し、検出温度の上昇に伴い、最下段のノズルの平均旋回径ｄ1の縮小、該ノズルによる旋回流位置の上方への移動、脈動流の振幅の増大の少なくとも一つを行なうようにすることが好ましい。
【００２４】
燃焼室の下部内壁の温度が過度に上昇したときに上記平均旋回径ｄ1を縮小する操作を行い、循環流によって最下段ノズルの旋回流の内側を流れる可燃ガス流れ場への酸素の拡散を促進させることにより、上下方向の火炎が長くなり、上記内壁への輻射伝熱量を低減させて該内壁の過熱を防止し、その結果、ダストの付着を抑制する。また、上記最下段ノズルによる旋回流位置の上方（下流側）への移動によって、循環流の最下位置を上方へ移動して、火炎位置を上方へ移動することにより、上記下部内壁への輻射伝熱量を低減し、これによっても、ダストの付着を抑制する。さらに、脈動流の振幅が増大すると、ダストには熱泳動現象が生じなくなり、この点でも、ダストが内壁へ付着することが防止される。ノズルの平均旋回径の縮小またはノズルによる旋回流位置の上方への移動を行なうには、ノズルの噴出方向を可動とすることで可能である。例えば、このノズルを球面軸受で支持し、ノズルをどの方向にでも任意角だけ傾いた状態に設定できるようにすることも一策である。
【００２５】
本発明において、炉本体は下部に内壁温度検出のための内壁温度センサを有し、検出温度の上昇に伴い、少なくとも一つのノズルから、排ガスもしくは排ガスと空気との混合ガスのいずれか一方が添加噴出されるようになっていることが好ましい。上記内壁温度が過度に上昇したときには、上記ノズルから排ガスもしくは排ガスと空気との混合ガスのいずれか一方を添加噴出すると、排ガスを添加することにより酸素濃度が低下されるため、火炎の反応性が低下し、火炎温度は低下するので内壁温度の過熱防止が図られ、ダストの付着が抑制される。
【００２６】
本発明において、炉本体は下部に内壁温度検出のための内壁温度センサを、そして可燃ガス供給管に可燃物含有ガスの温度検出のための可燃ガス温度センサを有し、少なくともいずれかの温度センサの検出温度の上昇に伴い、可燃ガス供給管へ燃焼室からの排ガスを混合するようにすることも可能である。上記排ガスの混合によって、燃焼室での燃焼反応性を低下させることで、火炎温度を低くし、これによってダストの付着を抑制する。
【００２７】
本発明は、燃焼方法にも関しており、内部空間を燃焼室とする炉本体に、上流側たる下
部で可燃ガス供給管がそして下流側たる上部で排気管がそして中間部で酸素含有ガスを噴出させて燃焼室内に旋回流を形成させるためのノズルがそれぞれ接続され、該ノズルが上下方向で複数段をなす位置で同方向の旋回流を生ずるようになっており、炉本体の下端部にダスト排出口が設けられている燃焼炉装置による燃焼方法において、燃焼室内に上下方向で多段に設けられたノズルで旋回流を形成することにより上下に長い循環流を発生させて燃焼室下部での輻射加熱を抑制すると共に、燃焼室内に脈動流を発生させて、燃焼室下部へのダスト付着を抑制することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２８】
本発明は、以上のように、酸素含有ガスを燃焼室へ噴出するノズルを上下方向で多段に設け、最下段と最上段ノズルの距離Ｌを燃焼室内の最大仮想円の直径Ｄに対し、Ｌ＝（２〜３）Ｄとして十分に確保することとしたので、上下方向の循環流によって火炎は同方向に長く形成され、燃焼室の下部内壁への輻射伝熱量を低減させてダストの付着を効果的に抑制する。又、燃焼室内に脈動流を発生させることとしたので、熱泳動によるダストの付着を防止する。このような、ダストの付着防止によって、装置の補修費の削減そして稼働率の向上が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、添付図面にもとづき、本発明の実施の形態を説明する。
【００３０】
図１は、本実施形態装置の概要構成図である。図１において、符号１は縦筒状の炉本体であり、内部空間が燃焼室となっており、下端にダスト排出口２がそして上端に排気口（図示せず）が設けられている。上記ダスト排出口２は、炉本体１から先細りとなるテーパ部を経て細くなっている部分の下端部に形成されている。
【００３１】
上記筒状の炉本体１は、上流側（図にて下端側）から下流側（図にて上端側）に向けて延びる軸線に対して直角な断面での形状に限定はなく、円形でも四角形でもよい。ここで、上記断面の炉本体に対し、最大仮想円なる円を定義づけることとする。この最大仮想円は、炉本体の断面が円形の場合には、そのままその燃焼室の内壁の円が最大仮想円である。これに対し、断面が、例えば、短辺そして長辺の矩形断面の壁部を有している場合には、この壁部に内方から接する円、すなわち、短辺と同じ長さＡの直径の仮想円が上記長辺をもつ壁部に接して描くことができる。この円は、内方から接する円としては最大径Ｄであり、これを最大仮想円と定義づける。
【００３２】
炉本体１の上流側（下端側）には、側部に、可燃物含有ガスを供給する可燃ガス供給管４が接続されている。この可燃ガス供給管４は、例えば、図示しない一次燃焼炉としての廃棄物焼却炉あるいは溶融炉に接続されていて、これらの炉から排出される、可燃物含有ガスが上記炉本体１の燃焼室で二次燃焼される。
【００３３】
上記可燃ガス供給管４よりも上方で、軸線方向に間隔をもった二位置には下段側ノズル５そして上段側ノズル６がそれぞれ接続されている。該下段側ノズル５そして上段側ノズル６は、図１に見られるように、それぞれ周方向に複数のノズル（図示の例では二つのノズル）を有し、この複数のノズル５，６は同方向での旋回流を燃焼室で形成するように、接線方向に配されている。この場合、下段側ノズル５により形成される旋回径ｄ1は、上段側ノズル６により形成される旋回径ｄ2よりも小さくなるように、ノズル５，６の位置が定められている。
【００３４】
下段側ノズル５そして上段側ノズル６からは、空気、排ガス、酸素もしくはこれらの任意の組合せから成る酸素含有混合ガスが燃焼室内へ噴出される。
【００３５】
かかる下段側ノズル５による旋回径ｄ1そして上段側ノズル６による旋回径ｄ2は、
ｄ1＝（０.１〜０.３）Ｄ
ｄ2＝（０.７〜０.９）Ｄ
に設定される。
【００３６】
また、上記下段側ノズル５と上段側ノズル６の上下方向距離Ｌは、Ｌ＝（２〜３）Ｄとなるように設定される。
【００３７】
上記ノズルは、図示の例のように、上下二段による構成に限定されず、三段以上の多段構成とすることも可能である。その場合、上記旋回径そして上下方向のノズル間距離は、最下段ノズルそして最上段ノズルに対して適用される。中間段のノズルについては、旋回径が順次異なる値をもつように設定される。
【００３８】
本実施形態装置は、炉本体１の下部、例えばダスト排出口２の直上付近のテーパ部に、脈動流発生手段３が設けられている。この脈動流発生装置３は、例えば、パルスバーナ、あるいは、ロータリバルブで周期的に開放されるバーナとすることができる。あるいは、このテーパ部に設けずとも、下段ノズルにロータリバルブを設けて周期的に開放して、脈動流発生機能をも具備させることができる。さらには、１／４波長管（Rijke tube）も適用可能である。
【００３９】
上記脈動流は５０〜３００Ｈｚの周波数が好ましい。５０Ｈｚ以下だと低周波騒音が発生しこれが遠方まで伝達されるし、３００Ｈｚ以上だと振幅が小さくなるため、熱泳動を防止するのにあまり効果的でない。
【００４０】
このような構成の本実施形態では、燃焼室内では、下段側ノズル５と上段側ノズル６からの酸素含有ガスの噴出により二つの旋回流５Ａ，６Ａが生ずる。上記二つの旋回流５Ａ，６Ａの中心域と周囲域との間で循環流Ｃが生ずる。すなわち、この循環流Ｃは、下段側旋回流５Ａの中心域から上段側旋回流６Ａの中心域に向かって流れ、これが半径方向外周の周囲域にまわった後に燃焼室の内壁に沿って下段側旋回流５Ａの周囲域に達し、再びこの下段側旋回流５Ａの中心域へ戻る。このような循環を繰り返すために、可燃ガスは燃焼室に、ノズルからのガスと良好に混合された状態で滞留し、保炎性が向上し、火炎の安定化、すなわち燃焼安定化が図れる。
【００４１】
本発明において、最下段のノズルそして最上段のノズルの旋回径ｄ1，ｄ2、そして上下方向の距離Ｌが上記のごとくの範囲の値に設定されるのは、次の理由による。
【００４２】
＜旋回径ｄ1，ｄ2＞
（１）ｄ1＜０.１Ｄとすると、ノズルからの噴流が先方で拡散するために噴流の一部が
旋回を抑制する方向に作用し、旋回速度が低下し、その結果、循環流の範囲が狭
くなり、流速が低下して、ダストを沈降させる下向流が弱くなるため、ダスト捕
集率が低下する。
【００４３】
（２）ｄ1＞０.３Ｄとすると、燃焼室中心部での火炎輻射量が増大し、燃焼室底部の壁
面への輻射加熱量が増加しダストが付着しやすくなる。
【００４４】
（３）ｄ2＜０.７Ｄとすると、循環流が生じにくく、ガス同士の混合が不十分となり、
火炎の安定性が低下する。
【００４５】
（４）ｄ2＞０.９Ｄとすると、ノズルからの噴流の一部が燃焼室の内壁と干渉し、旋回
速度が低下し、その結果、循環流が十分に生じない。
【００４６】
＜距離Ｌ＞
（ａ）Ｌ＜２Ｄであると、循環流が小さくなるため、火炎から燃焼室底部への輻射加熱
が過大となり、ダストが壁面に溶着しやすくなる。
【００４７】
（ｂ）Ｌ＞３Ｄであると、複数段の旋回流により生ずる循環流の形成が困難となり、火
炎の位置が不安定となり定在しなくなる。
【００４８】
このような、本実施形態装置では、廃棄物焼却炉等での一次燃焼により得られた、可燃物含有ガスを次の要領で燃焼し、ダストの付着が防止される。
【００４９】
（ｉ）可燃物含有ガスが可燃ガス供給管４から燃焼室内へ供給される。これと共に、空気、排ガス、酸素もしくはこれらの任意の組合せの酸素含有混合ガスが下段側ノズル５そして上段側ノズル６から燃焼室内へ噴出される。これらのノズル５，６からの噴流により、下段側旋回流５Ａ、上段側旋回流６Ａが形成され、その結果、循環流Ｃが形成される。この循環流Ｃの形成により、可燃ガスは燃焼室内に滞留して、保炎性が向上し、燃焼が安定する。
【００５０】
（ii）本実施形態では、燃焼室内の火炎による燃焼室底部壁面への輻射加熱が抑制されていることと、炉本体下部に脈動流発生手段３が設けられていて、燃焼室内には脈動流が形成されていることにより、ダストは壁面に付着することなく、ダスト排出口２に向け落下する。
【００５１】
（iii）燃焼後の排ガスは、排ガス処理装置（図示せず）で無害化され、排気装置により煙突から大気へ放出される。
【００５２】
（iｖ）これと共に、燃焼後のダストはダスト排出口２から排出され、ダスト処理装置（図示せず）で無害化され処分される。
【００５３】
本発明では、図示された形態に限定されず、種々変更が可能である。例えば、炉本体１の対向壁面のそれぞれに設けられた各段のノズルは一つの旋回径をもつものでなく、異なる旋回径をもつ複数のノズルとすることができる。例えば、一つの段で、壁面に三つのノズルが設けられていて、旋回流の中心を通りノズルの噴出方向と平行な線からの各ノズルまでの距離をＬA，ＬB，ＬCとし、噴出速度をＶA，ＶB，ＶCとすることができる。このとき、三つのノズルにより形成される合成流にもとづく旋回流は、これと同じ旋回流を生ずる一つの仮想ノズルからの噴流によるものと考えることができる。その仮想ノズルの上記線からの距離をＬ、そして噴出速度をＶとすると、下記のように表すことができる。
【００５４】
Ｖ＝（ＶA＋ＶB＋ＶC）／３
Ｌ＝（ＶA・ＬA＋ＶB・ＬB＋ＶC・ＬC）／（ＶA＋ＶB＋ＶC）
したがって、いずれかのノズルからの噴出条件を変えることにより、合成流による旋回流の平均旋回径を変更できる。一次燃焼により得られた可燃ガスは一次燃焼の状況により変化して二次燃焼に影響を与えるので、その場合の上流側ノズルの旋回径の調整に特に有効である。
【００５５】
さらには、炉本体は下部に内壁温度検出のための内壁温度センサを有し、検出温度の上昇に伴い、最下段のノズルの平均旋回径ｄ1の縮小、該ノズルによる旋回流位置の上方への移動、脈動流の強度の増大の少なくとも一つを行なうようにすることができる。
【００５６】
燃焼室の下部内壁の温度が過度に上昇したときに上記平均旋回径ｄ1を縮小すると、循
環流によって生ずる上下方向の火炎が長くなり、上記内壁への輻射伝熱量を低減させて該内壁の過熱を防止し、その結果、ダストの付着を抑制する。また、上記最下段ノズルの上方（下流側）への移動によって、上記下部内壁への輻射伝熱量を低減し、これによっても、ダストの付着を抑制する。さらに、脈動流の強度を増大すると、ダストには熱泳動現象が生じなくなり、この点でも、ダストが内壁へ付着することが防止される。
【００５７】
また、炉本体は下部に内壁温度検出のための内壁温度センサを有し、検出温度の上昇に伴い、少なくとも一つのノズルから、排ガスもしくは排ガスと空気との混合ガスのいずれか一方が添加噴出されるようになっているようにすることができる。上記内壁温度が過度に上昇したときには、上記ノズルから排ガスもしくは排ガスと空気との混合ガスのいずれか一方を添加噴出させると、火炎の反応性が低下し、火炎温度は低下するので内壁温度の過熱防止が図られ、ダストの付着が抑制される。
【００５８】
さらには、炉本体は下部に内壁温度検出のための内壁温度センサを、そして可燃ガス供給管に可燃物含有ガスの温度検出のための可燃ガス温度センサを有し、少なくともいずれかの温度センサの検出温度の上昇に伴い、可燃ガス供給管へ燃焼室からの排ガスを混合するようになっているようにすることも可能である。上記排ガスの混合によって、燃焼室での燃焼反応性を低下させることで、火炎温度を低くし、これによってダストの付着を抑制する。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態装置の概要構成図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 炉本体
２ ダスト排出口
３ 脈動流発生装置
４ 可燃ガス供給管
５ 下段側ノズル
６ 上段側ノズル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間を燃焼室とする炉本体に、上流側たる下部で可燃ガス供給管がそして下流側たる上部で排気管がそして中間部で酸素含有ガスを噴出して燃焼室内に旋回流を形成するためのノズルがそれぞれ接続され、該ノズルが上下方向で複数段をなす位置で同方向の旋回流を生ずるようになっており、炉本体の下端部にダスト排出口が設けられている燃焼炉装置において、各段のノズルは平均旋回径が下方に位置するノズル程小さくなるように配設され、最下段と最上段のノズルの位置の上下方向距離Ｌが、燃焼室の内面に接する最大仮想円の直径Ｄに対してＬ＝（２〜３）Ｄの範囲となるように設定されており、燃焼室内に脈動流を発生させるための手段が設けられていることを特徴とする燃焼炉装置。
【請求項２】
最下段のノズルの平均旋回径ｄ1が最大仮想円の直径Ｄに対しｄ1＝（０.１〜０.３）Ｄ、最上段のノズルの平均旋回径ｄ2がｄ2＝（０.７〜０.９）Ｄとなるように配設されていることとする請求項１に記載の燃焼炉装置。
【請求項３】
炉本体は下部に内壁温度検出のための内壁温度センサを有し、検出温度の上昇に伴い、最下段のノズルの平均旋回径ｄ1の縮小、該ノズルによる旋回流位置の上方への移動、脈動流の強度の増大の少なくとも一つを行なうこととする請求項１又は請求項２に記載の燃焼炉装置。
【請求項４】
炉本体は下部に内壁温度検出のための内壁温度センサを有し、検出温度の上昇に伴い、少なくとも一つのノズルから、排ガスもしくは排ガスと空気との混合ガスのいずれか一方が添加噴出されるようになっていることとする請求項１ないし請求項３のうちの一つに記載の燃焼炉装置。
【請求項５】
炉本体は下部に内壁温度検出のための内壁温度センサを、そして可燃ガス供給管に可燃物含有ガスの温度検出のための可燃ガス温度センサを有し、少なくともいずれかの温度センサの検出温度の上昇に伴い、可燃ガス供給管へ燃焼室からの排ガスを混合するようになっていることとする請求項１ないし請求項３のうちの一つに記載の燃焼炉装置。
【請求項６】
内部空間を燃焼室とする炉本体に、上流側たる下部で可燃ガス供給管がそして下流側たる上部で排気管がそして中間部で酸素含有ガスを噴出して燃焼室内に旋回流を形成するためのノズルがそれぞれ接続され、該ノズルが上下方向で複数段をなす位置で同方向の旋回流を生ずるようになっており、炉本体の下端部にダスト排出口が設けられている燃焼炉装置による燃焼方法において、燃焼室内に上下方向で多段に設けられたノズルで旋回流を形成することにより上下に長い循環流を発生させて燃焼室下部での輻射加熱を抑制すると共に、燃焼室内に脈動流を発生させて、燃焼室下部へのダスト付着を抑制することを特徴とする燃焼方法。
【請求項１】
内部空間を燃焼室とする炉本体に、上流側たる下部で可燃ガス供給管がそして下流側たる上部で排気管がそして中間部で酸素含有ガスを噴出して燃焼室内に旋回流を形成するためのノズルがそれぞれ接続され、該ノズルが上下方向で複数段をなす位置で同方向の旋回流を生ずるようになっており、炉本体の下端部にダスト排出口が設けられている燃焼炉装置において、各段のノズルは平均旋回径が下方に位置するノズル程小さくなるように配設され、最下段と最上段のノズルの位置の上下方向距離Ｌが、燃焼室の内面に接する最大仮想円の直径Ｄに対してＬ＝（２〜３）Ｄの範囲となるように設定されており、燃焼室内に脈動流を発生させるための手段が設けられていることを特徴とする燃焼炉装置。
【請求項２】
最下段のノズルの平均旋回径ｄ1が最大仮想円の直径Ｄに対しｄ1＝（０.１〜０.３）Ｄ、最上段のノズルの平均旋回径ｄ2がｄ2＝（０.７〜０.９）Ｄとなるように配設されていることとする請求項１に記載の燃焼炉装置。
【請求項３】
炉本体は下部に内壁温度検出のための内壁温度センサを有し、検出温度の上昇に伴い、最下段のノズルの平均旋回径ｄ1の縮小、該ノズルによる旋回流位置の上方への移動、脈動流の強度の増大の少なくとも一つを行なうこととする請求項１又は請求項２に記載の燃焼炉装置。
【請求項４】
炉本体は下部に内壁温度検出のための内壁温度センサを有し、検出温度の上昇に伴い、少なくとも一つのノズルから、排ガスもしくは排ガスと空気との混合ガスのいずれか一方が添加噴出されるようになっていることとする請求項１ないし請求項３のうちの一つに記載の燃焼炉装置。
【請求項５】
炉本体は下部に内壁温度検出のための内壁温度センサを、そして可燃ガス供給管に可燃物含有ガスの温度検出のための可燃ガス温度センサを有し、少なくともいずれかの温度センサの検出温度の上昇に伴い、可燃ガス供給管へ燃焼室からの排ガスを混合するようになっていることとする請求項１ないし請求項３のうちの一つに記載の燃焼炉装置。
【請求項６】
内部空間を燃焼室とする炉本体に、上流側たる下部で可燃ガス供給管がそして下流側たる上部で排気管がそして中間部で酸素含有ガスを噴出して燃焼室内に旋回流を形成するためのノズルがそれぞれ接続され、該ノズルが上下方向で複数段をなす位置で同方向の旋回流を生ずるようになっており、炉本体の下端部にダスト排出口が設けられている燃焼炉装置による燃焼方法において、燃焼室内に上下方向で多段に設けられたノズルで旋回流を形成することにより上下に長い循環流を発生させて燃焼室下部での輻射加熱を抑制すると共に、燃焼室内に脈動流を発生させて、燃焼室下部へのダスト付着を抑制することを特徴とする燃焼方法。
【図１】
【公開番号】特開２００６−３２９４７９（Ｐ２００６−３２９４７９Ａ）
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５１３９２（Ｐ２００５−１５１３９２）
【出願日】平成１７年５月２４日（２００５．５．２４）
【出願人】（０００００４１２３）ＪＦＥエンジニアリング株式会社 (1,044)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月２４日（２００５．５．２４）
【出願人】（０００００４１２３）ＪＦＥエンジニアリング株式会社 (1,044)
【Ｆターム（参考）】
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