JP6470377B1 - 二次燃焼室への酸素含有ガス供給方法及び二次燃焼設備 - Google Patents

Abstract

【課題】二次燃焼室から排出される排ガスに含まれるＣＯの濃度を低減可能な二次燃焼室への酸素含有ガス供給方法を提供すること。
【解決手段】二次燃焼室（２０）への酸素含有ガス供給方法であって、二次燃焼室（２０）内のうち上流側の空間に酸素含有ガスを供給する上流側供給工程と、二次燃焼室（２０）内のうち下流側の空間に酸素含有ガスを供給する下流側供給工程と、を備え、上流側供給工程では、軸直交断面において酸素含有ガスが特定方向に旋回することにより形成される単一の旋回流（Ｓ）が上流側の空間において生じるように当該上流側の空間に酸素含有ガスを供給し、下流側供給工程では、前記単一の旋回流（Ｓ）の旋回方向と同じ方向に旋回する単一の旋回流（Ｓ）が下流側の空間において生じるように当該下流側の空間に酸素含有ガスを供給すること。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次燃焼室への酸素含有ガス（酸素を含有するガスである）の供給に関するものである。

一般に、ストーカ式焼却炉やガス化溶融炉等は、一次燃焼室から排出された排ガスを燃焼させる二次燃焼室を有しており、この二次燃焼室には、排ガスを燃焼させるための空気が供給されることが多い。例えば、特許文献１には、一次燃焼室及び二次燃焼室を有する炉本体と、二次燃焼室内に空気を吹き込む二次空気ノズルと、を有するストーカ式焼却炉が開示されている。二次空気ノズルは、二次燃焼室の前壁に設けられた３つの前壁ノズルと、二次燃焼室のうち前壁と対向する仕切壁に設けられた２つの仕切壁ノズルと、を有している。各前壁ノズルは、前壁の幅方向（前壁と仕切壁とが対向する方向及び上下方向の双方に直交する方向）の中央部でかつ互いに異なる高さ位置に設けられており、仕切壁に向かって空気を供給する。各仕切壁ノズルは、仕切壁の幅方向の端部でかつ前壁ノズルよりも低い位置に設けられており、前壁に向かって空気を供給する。このため、二次燃焼室内には、各前壁ノズルから供給された空気と一方の仕切壁ノズルから供給された空気とによって二次燃焼室の軸方向と直交する断面内の約半分の領域において右回りに旋回する第１の旋回流が形成されるとともに、各前壁ノズルから供給された空気と他方の仕切壁ノズルから供給された空気とによって前記断面内の残りの約半分の領域において左回りに旋回する第２の旋回流が形成される。これら２つの旋回流は、高さ方向については、少なくとも各仕切壁ノズルが設けられた位置（二次燃焼室内の上流側の空間）から各前壁ノズルのうち最も高くに位置するノズルが設けられた位置（二次燃焼室内の下流側の空間）に至る範囲に形成される。これら２つの旋回流により、一次燃焼室から排出された排ガスと二次空気ノズルから供給された空気との混合が促進されるので、二次燃焼室内において前記排ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）等の可燃性ガスが有効に燃焼する。

特開２００９−１２１７４７号公報

特許文献１に記載されるような二次燃焼室への空気供給方法では、二次燃焼室から排出される排ガスに含まれるＣＯの濃度が高くなる場合がある。

本発明の目的は、二次燃焼室から排出される排ガスに含まれるＣＯの濃度を低減可能な二次燃焼室への酸素含有ガス供給方法及び二次燃焼設備を提供することである。

前記課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明らは、特許文献１に記載されるような二次燃焼室においては、二次燃焼室に流入する排ガスは、二次燃焼室内の特定の領域に偏在した状態で二次燃焼室内を上昇する場合があり、この場合、二次燃焼室の軸方向と直交する断面内に複数の旋回流が形成されると、各旋回流の流速が小さくなるため、各旋回流による排ガスと空気との混合が不十分になること、及び、その結果、二次燃焼室で空気と反応しなかった可燃性ガス（ＣＯ等）が二次燃焼室から排出されることによって当該排ガスに含まれるＣＯの濃度が高くなることを見出した。

そこで、本発明者らは、二次燃焼室内における上流側の空間及び下流側の空間の双方において、前記断面内において互いに同一方向に旋回する単一の旋回流が形成されるように酸素含有ガス（空気等）を二次燃焼室内に供給することにより、前記断面内に互いに異なる方向に旋回する複数の旋回流が形成される場合に比べて当該単一の旋回流の流速が大きくなるので、二次燃焼室内での一次燃焼室から排出された排ガスと酸素含有ガスとの混合を効果的に促進させることが可能であることに想到した。

本発明は、上記の観点に基づいてなされたものである。具体的に、本発明は、一次燃焼室から排出された排ガスを燃焼させる二次燃焼室であって筒状に形成されたものに酸素を含有するガスである酸素含有ガスを供給する方法であって、前記排ガスの流れ方向について前記二次燃焼室内のうち上流側の空間に前記酸素含有ガスを供給する上流側供給工程と、前記排ガスの流れ方向について前記二次燃焼室内のうち上流側の空間の下流側の空間に前記酸素含有ガスを供給する下流側供給工程と、を備え、前記上流側供給工程では、前記二次燃焼室の中心軸に直交する断面である軸直交断面において前記酸素含有ガスが特定方向に旋回することにより形成される単一の旋回流が前記上流側の空間において生じるように当該上流側の空間に前記酸素含有ガスを供給し、前記下流側供給工程では、前記単一の旋回流の旋回方向と同じ方向に旋回する単一の旋回流が前記下流側の空間において生じるように当該下流側の空間に前記酸素含有ガスを供給し、前記上流側供給工程では、前記下流側供給工程で供給される前記酸素含有ガスの量よりも多量の前記酸素含有ガスを供給する、二次燃焼室への酸素含有ガス供給方法を提供する。

本二次燃焼室への酸素含有ガス供給方法では、上流側の空間及び下流側の空間に互いに同じ方向に旋回する単一の旋回流が形成されるので、前記軸直交断面内に互いに異なる方向に旋回する複数の旋回流が形成される場合に比べて二次燃焼室内で排ガスと酸素含有ガスとが有効に混合する。これにより、二次燃焼室内において排ガスに含まれる可燃性ガスが有効に燃焼するので、二次燃焼室から排出される排ガスのＣＯ濃度が低減される。また、上流側供給工程での酸素含有ガスの供給量が下流側供給工程での酸素含有ガスの供給量と同じかそれよりも小さい場合に比べ、空気比が大きくなることなく二次燃焼室内の酸素含有ガスの滞留時間が長くなるので、二次燃焼室内で排ガスに含まれる可燃性ガスが有効に燃焼する。

この場合において、前記上流側供給工程では、前記軸直交断面において前記二次燃焼室の中心軸に向かう気流をも生じさせるように前記上流側の空間に前記酸素含有ガスを供給することが好ましい。

このようにすれば、比較的流速が小さくなる軸直交断面における二次燃焼室の中心部付近において、上流側の空間から下流側の空間に吹き抜けるガス流れを抑制することができる。

この場合において、前記下流側供給工程では、前記上流側供給工程において前記酸素含有ガスを供給する部位から前記流れ方向について下流側に０．９ｍ以上３ｍ以下離間した部位から前記酸素含有ガスを供給することが好ましい。

このようにすれば、二次燃焼室から排出される排ガスのＣＯ濃度がより確実に低減される。具体的に、下流側供給工程において酸素含有ガスが供給される部位と上流側供給工程において酸素含有ガスが供給される部位との距離が０．９ｍ以上であることにより、単一の旋回流が二次燃焼室の中心軸に向かう気流の形成を阻害することが抑制されるので、排ガスに含まれるＣＯの反応率の低下が抑制され、また、前記距離が３ｍ以下であることにより、一次燃焼室から排出された排ガスの二次燃焼室での燃焼が維持される程度に当該排ガスの温度が確保されるので、排ガスの燃焼率（ＣＯの反応率）が低下することが抑制される。

また、本発明は、一次燃焼室から排出された排ガスを燃焼させる二次燃焼室であって筒状に形成されたものに酸素を含有するガスである酸素含有ガスを供給する方法であって、前記排ガスの流れ方向について前記二次燃焼室内のうち上流側の空間に前記酸素含有ガスを供給する上流側供給工程と、前記排ガスの流れ方向について前記二次燃焼室内のうち上流側の空間の下流側の空間に前記酸素含有ガスを供給する下流側供給工程と、を備え、前記上流側供給工程では、前記二次燃焼室の中心軸に直交する断面である軸直交断面において前記酸素含有ガスが特定方向に旋回することにより形成される単一の旋回流が前記上流側の空間において生じるように当該上流側の空間に前記酸素含有ガスを供給し、前記下流側供給工程では、前記単一の旋回流の旋回方向と同じ方向に旋回する単一の旋回流が前記下流側の空間において生じるように当該下流側の空間に前記酸素含有ガスを供給し、前記上流側供給工程及び前記下流側供給工程では、空気比が０．３以上０．５以下となる量の前記酸素含有ガスを供給する、二次燃焼室への酸素含有ガス供給方法を提供する。

このようにすれば、コスト削減と、二次燃焼室から排出される排ガスのＣＯ濃度が低減と、の双方が達成される。

また、前記上流側供給工程では、前記下流側供給工程での前記酸素含有ガスの供給量の１倍以上１．５倍以下の量の前記酸素含有ガスを供給することが好ましい。

また、本発明は、一次燃焼室の下流側に設けられており前記一次燃焼室から排出された排ガスを燃焼させる二次燃焼室であって筒状に形成されたものと、前記二次燃焼室に酸素を含有するガスである酸素含有ガスを供給するためのガス供給部と、を備え、前記ガス供給部は、前記排ガスの流れ方向について前記二次燃焼室内のうち上流側の空間に前記酸素含有ガスを供給するための上流側供給部と、前記排ガスの流れ方向について前記二次燃焼室内のうち上流側の空間の下流側の空間に前記酸素含有ガスを供給するための下流側供給部と、を含み、前記上流側供給部は、前記二次燃焼室の中心軸に直交する断面である軸直交断面において前記酸素含有ガスが特定方向に旋回することにより形成される単一の旋回流を前記上流側の空間において生じさせるように前記二次燃焼室に接続された旋回用供給部を有し、前記下流側供給部は、前記単一の旋回流の旋回方向と同じ方向に旋回することにより形成される単一の旋回流を前記下流側の空間において生じさせるように前記二次燃焼室に接続されており、前記上流側供給部からの前記酸素含有ガスの供給量は、前記下流側供給部からの前記酸素含有ガスの供給量よりも大きく設定されている、二次燃焼設備を提供する。

本二次燃焼設備では、二次燃焼室における上流側の空間及び下流側の空間に互いに同じ方向に旋回する単一の旋回流が形成されるので、前記軸直交断面内に互いに異なる方向に旋回する複数の旋回流が形成される場合に比べて二次燃焼室内で排ガスと酸素含有ガスとが有効に混合する。これにより、排ガスに含まれる可燃性ガスが有効に燃焼するので、二次燃焼室から排出される排ガスのＣＯ濃度が低減される。また、上流側供給部からの酸素含有ガスの供給量が下流側供給部からの酸素含有ガスの供給量と同じかそれよりも小さい場合に比べ、空気比が大きくなることなく二次燃焼室内の酸素含有ガスの滞留時間が長くなるので、二次燃焼室内で排ガスに含まれる可燃性ガスが有効に燃焼する。

この場合において、前記二次燃焼室は、第１方向に互いに対向する一対の第１対向壁と、前記一対の第１対向壁に接続されており、前記第１方向と直交する方向である第２方向に互いに対向する一対の第２対向壁と、を有し、前記旋回用供給部は、前記一対の第１対向壁のうちの一方の第１対向壁に設けられた第１旋回用供給部と、前記一対の第１対向壁のうちの他方の第１対向壁に設けられた第２旋回用供給部と、を有し、前記第１旋回用供給部は、前記軸直交断面において、前記一方の第１対向壁のうち前記第２方向についての当該一方の第１対向壁の中心から一方側に偏倚した部位に接続されており、前記第２旋回用供給部は、前記軸直交断面において、前記他方の第１対向壁のうち前記第２方向についての当該他方の第１対向壁の中心から他方側に偏倚した部位に接続されており、前記下流側供給部は、前記一方の第１対向壁又は前記一対の第２対向壁のうちの一方の第２対向壁に設けられた第１下流側供給部と、前記他方の第１対向壁又は前記一対の第２対向壁のうちの他方の第２対向壁に設けられた第２下流側供給部と、を有し、前記第１下流側供給部は、前記軸直交断面において、前記一方の第１対向壁のうち前記第２方向についての当該一方の第１対向壁の中心から一方側に偏倚した部位又は前記一方の第２対向壁のうち前記第１方向についての当該一方の第２対向壁の中心から一方側に偏倚した部位に接続されており、前記第２下流側供給部は、前記軸直交断面において、前記他方の第１対向壁のうち前記第２方向についての当該他方の第１対向壁の中心から他方側に偏倚した部位又は前記一方の第２対向壁のうち前記第１方向についての当該他方の第２対向壁の中心から他方側に偏倚した部位に接続されていることが好ましい。

この態様では、第１旋回用供給部及び第２旋回用供給部によって上流側の空間に有効に前記単一の旋回流が形成され、かつ、第１下流側供給部及び第２下流側供給部によって下流側の空間に有効に前記単一の旋回流が形成される。

加えて、前記上流側供給部は、前記軸直交断面において前記二次燃焼室の中心に向かう前記酸素含有ガスの気流を生じさせる中心用供給部をさらに有することが好ましい。

このようにすれば、比較的流速が小さくなる軸直交断面における二次燃焼室の中心部付近において、上流側の空間から下流側の空間に吹き抜けるガス流れを抑制することができる。

また、前記中心用供給部は、前記第１対向壁のうち前記第２方向についての当該第１対向壁の中心から前記単一の旋回流の旋回方向と反対方向に偏倚した部位に接続されていることが好ましい。

このようにすれば、中心用供給部から供給された酸素含有ガスが単一の旋回流の影響によって二次燃焼室の中心部に到達しやすくなる。よって、二次燃焼室の中心部付近における酸素含有ガスと排ガスとの混合がより促進される。

具体的に、前記中心用供給部の前記第１対向壁の中心からの偏倚量は、０よりも大きくかつ前記第２方向についての前記第１対向壁の寸法の４分の１以下に設定されていることが好ましい。

このようにすれば、中心用供給部から供給された酸素含有ガスがより確実に二次燃焼室の中心部に到達する。

また、前記下流側供給部は、前記二次燃焼室のうち前記上流側供給部が接続された部位から前記流れ方向について下流側に０．９ｍ以上３ｍ以下離間した部位に接続されていることが好ましい。

このようにすれば、二次燃焼室から排出される排ガスのＣＯ濃度がより確実に低減される。具体的に、下流側供給部が接続された部位と上流側供給部が接続された部位との距離が０．９ｍ以上であることにより、単一の旋回流が中心用供給部から供給された気流（二次燃焼室の中心に向かう気流）の形成を阻害することが抑制されるので、排ガスに含まれるＣＯの反応率の低下が抑制され、また、前記距離が３ｍ以下であることにより、一次燃焼室から排出された排ガスの二次燃焼室での燃焼が維持される程度に当該排ガスの温度が確保されるので、排ガスの燃焼率（ＣＯの反応率）が低下することが抑制される。

この場合において、前記上流側供給部及び前記下流側供給部は、空気比が０．３以上０．５以下となる量の前記酸素含有ガスを供給することが好ましい。

さらに、前記上流側供給部からの前記酸素含有ガスの供給量は、前記下流側供給部からの前記酸素含有ガスの供給量の１倍以上１．５倍以下に設定されていることが好ましい。

以上のように、本発明によれば、二次燃焼室から排出される排ガスに含まれるＣＯの濃度を低減可能な二次燃焼室への酸素含有ガス供給方法及び二次燃焼設備を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態の二次燃焼接部を含む溶融炉の概略を示す図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線での断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線での断面図である。 上流側供給部の変形例を示す図である。

本発明の一実施形態の二次燃焼設備２について、図１〜図３を参照しながら説明する。

図１には、二次燃焼設備２を含む溶融炉が示されている。この溶融炉は、廃棄物を加熱することにより当該廃棄物から可燃性ガスを取り出すガス化炉（図示略）の下流側に設けられている。溶融炉は、一次燃焼室１０と、二次燃焼設備２と、を備えている。

一次燃焼室１０では、ガス化炉から流入した可燃性ガスＧ１が燃焼することにより、当該可燃性ガスＧ１に含まれる灰分が溶融する。この灰分の溶融により形成されるスラグＳＬは、一次燃焼室１０の下部に設けられた出滓口１０ａから排出される。

二次燃焼設備２は、二次燃焼室２０と、ガス供給部３０と、を備えている。

二次燃焼室２０は、一次燃焼室１０の下流側に設けられている。二次燃焼室２０は、一次燃焼室１０から排出された排ガスを燃焼させる。二次燃焼室２０は、四角筒状に形成されている。本実施形態では、二次燃焼室２０は、当該二次燃焼室２０の中心軸が鉛直方向と平行となる姿勢で配置されている。図２及び図３に示されるように、二次燃焼室２０は、第１方向に互いに対向する一対の第１対向壁２１と、第１方向と直交する第２方向に互いに対向する一対の第２対向壁２２と、を有している。なお、二次燃焼室２０の下流側には、二次燃焼室２０から排出された排ガスＧ２から熱を回収するボイラ（図示略）が設けられている。

ガス供給部３０は、二次燃焼室２０に酸素を含有するガスである酸素含有ガス（本実施形態では空気）を供給するための部位である。本実施形態では、ガス供給部３０は、二次燃焼室２０に接続されたノズルを有している。各ノズルは、酸素含有ガスを当該ノズルに供給するための流路を通じて酸素含有ガスの供給源（図示略）に接続されている。ガス供給部３０は、上流側供給部４０と、下流側供給部５０と、を有する。

上流側供給部４０は、排ガスの流れ方向（本実施形態では上方向）について二次燃焼室２０内のうち上流側（図１における下側）の空間Ｓｕに酸素含有ガスを供給するためのものである。図２に示されるように、上流側供給部４０は、旋回用供給部４２と、中心用供給部４４と、を有する。

旋回用供給部４２は、二次燃焼室２０の中心軸Ｃに直交する断面である軸直交断面（図２に示される断面）において酸素含有ガスが特定方向（図２では右回り）に旋回することにより形成される単一の旋回流Ｓを上流側の空間Ｓｕにおいて生じさせるためのものである。具体的に、旋回用供給部４２は、一対の第１対向壁２１，２１のうちの一方の第１対向壁２１に設けられた第１旋回用供給部４２ａと、一対の第１対向壁２１，２１のうちの他方の第１対向壁２１に設けられた第２旋回用供給部４２ｂと、を有する。

第１旋回用供給部４２ａは、前記軸直交断面において、一方の第１対向壁２１のうち第２方向についての当該一方の第１対向壁２１の中心Ｏから一方側（図２では上側）に偏倚した部位に接続されている。第１旋回用供給部４２ａは、一方の第１対向壁２１と直交する姿勢で当該第１対向壁２１に接続されている。本実施形態では、第１旋回用供給部４２ａは、２本のノズルを有している。

第２旋回用供給部４２ｂは、前記軸直交断面において、他方の第１対向壁２１のうち第２方向についての当該他方の第１対向壁２１の中心Ｏから他方側（図２では下側）に偏倚した部位に接続されている。本実施形態では、第２旋回用供給部４２ｂは、前記軸直交断面において、二次燃焼室２０の中心軸Ｃを基準として第１旋回用供給部４２ａと点対称となるように他方の第１対向壁２１に接続されている。このため、第１旋回用供給部４２ａ及び第２旋回用供給部４２ｂから酸素含有ガスが供給されることにより、上流側の空間Ｓｕに前記単一の旋回流Ｓが形成される。

中心用供給部４４は、前記軸直交断面において二次燃焼室２０の中心軸Ｃに向かう酸素含有ガスの気流を生じさせるためのものである。中心用供給部４４は、前記一方の第１対向壁２１に設けられた第１中心用供給部４４ａと、前記他方の第１対向壁２１に設けられた第２中心用供給部４４ａと、を有する。

第１中心用供給部４４ａは、前記一方の第１対向壁２１のうち第２方向についての当該第１対向壁２１の中心Ｏから単一の旋回流Ｓの旋回方向と反対方向（図２では下方向）に偏倚した部位に接続されている。第１中心用供給部４４ａが設けられている部位の前記中心Ｏからの偏倚量は、０よりも大きくかつ第２方向についての第１対向壁２１の寸法の４分の１以下に設定されている。第１中心用供給部４４ａは、一方の第１対向壁２１と直交する姿勢で当該第１対向壁２１に接続されている。本実施形態では、第１中心用供給部４４ａは、１本のノズルを有している。

第２中心用供給部４４ｂは、軸直交断面において、二次燃焼室２０の中心軸Ｃを基準として第１中心用供給部４４ａと点対称となるように他の第１対向壁２１に接続されている。このため、第１中心用供給部４４ａ及び第２中心用供給部４４ｂから酸素含有ガスが供給されることにより、前記軸直交断面において二次燃焼室２０の中心軸Ｃに向かう気流が生じる。

下流側供給部５０は、前記排ガスの流れ方向について二次燃焼室２０内のうち上流側の空間Ｓｕの下流側（図１における上側）の空間Ｓｄに酸素含有ガスを供給するためのものである。下流側供給部５０は、旋回用供給部４２から供給された酸素含有ガスにより形成される前記単一の旋回流Ｓの旋回方向と同じ方向（本実施形態では右回り）に旋回することにより形成される単一の旋回流Ｓを下流側の空間Ｓｄにおいて生じさせる姿勢で二次燃焼室２０に接続されている。下流側供給部５０は、二次燃焼室２０のうち上流側供給部４０が接続された部位から下流側に０．９ｍ以上３ｍ以下離間した部位に接続されることが好ましい。換言すれば、下流側供給部５０が接続される部位と上流側供給部４０が接続される部位との距離が０．９ｍ以上３ｍ以下に設定されることが好ましい。図３に示されるように、下流側供給部５０は、第１下流側供給部５２ａと、第２下流側供給部５２ｂと、を有する。

第１下流側供給部５２ａは、一対の第１対向壁２１，２１のうちの一方の第１対向壁２１に接続されている。より具体的には、第１下流側供給部５２ａは、前記軸直交断面において、前記一方の第１対向壁２１のうち第２方向についての当該一方の第１対向壁２１の中心Ｏから一方側（図３では上側）に偏倚した部位に接続されている。第１下流側供給部５２ａは、前記一方の第１対向壁２１に直交する姿勢で当該一方の第１対向壁２１に接続されている。本実施形態では、第１下流側供給部５２ａは、２本のノズルを有している。

第２下流側供給部５２ｂは、一対の第１対向壁２１，２１のうちの他方の第１対向壁２１に接続されている。より具体的には、第２下流側供給部５２ａは、前記軸直交断面において、前記他方の第１対向壁２１のうち第２方向についての当該他方の第１対向壁２１の中心Ｏから他方側（図３では下側）に偏倚した部位に接続されている。本実施形態では、第２下流側供給部５２ｂは、前記軸直交断面において、二次燃焼室２０の中心軸Ｃを基準として第１下流側供給部５２ａと点対称となるように他方の第１対向壁２１に接続されている。このため、第１下流側供給部５２ａ及び第２下流側供給部５２ｂから酸素含有ガスが供給されることにより、下流側の空間Ｓｄに前記単一の旋回流Ｓが形成される。

本実施形態では、上流側供給部４０からの酸素含有ガスの供給量は、下流側供給部５０からの酸素含有ガスの供給量の１倍以上１．５倍以下に設定されている。また、上流側供給部４０及び下流側供給部５０からは、空気比が０．３以上０．５以下となる量の酸素含有ガスが供給される。

次に、本実施形態の溶融炉の動作について説明する。

本溶融炉が運転されると、一次燃焼室１０では、ガス化炉から排出された可燃性ガスＧ１が燃焼され、これにより可燃性ガスＧ１に含まれる灰分が溶融する。灰分の溶融により形成されるスラグＳＬは、出滓口１０ａから排出される。

そして、一次燃焼室１０から排出された排ガスは、二次燃焼室２０に流入する。二次燃焼室２０には、ガス供給部３０から酸素含有ガス（本実施形態では空気）が供給される。具体的に、上流側供給部４０を通じて酸素含有ガスが供給される。これが上流側供給工程に相当する。より詳細には、上流側供給工程では、旋回用供給部４２を通じて酸素含有ガスが供給されるとともに、中心用供給部４４を通じて酸素含有ガスが供給される。旋回用供給部４２を通じた酸素含有ガスの供給により、二次燃焼室２０の上流側の空間Ｓｕには、前記軸直交断面において特定方向に旋回する単一の旋回流Ｓが形成される。また、中心用供給部４４を通じた酸素含有ガスの供給により、前記軸直交断面における二次燃焼室２０の中心軸Ｃに向かう酸素含有ガスの気流が形成される。

また、上流側供給部４０からの酸素含有ガスの供給とともに、下流側供給部５０を通じて酸素含有ガスが供給される。これが下流側供給工程に相当する。この供給より、二次燃焼室２０の下流側の空間Ｓｄには、上流側の空間Ｓｕで形成された単一の旋回流Ｓと前記軸直交断面において同方向に旋回する単一の旋回流Ｓが形成される。

以上に説明したように、本実施形態の二次燃焼室２０への酸素含有ガス供給方法では、上流側の空間Ｓｕ及び下流側の空間Ｓｄに前記軸直交断面において互いに同じ方向に旋回する単一の旋回流Ｓが形成されるので、前記軸直交断面内に互いに異なる方向に旋回する複数の旋回流が形成される場合に比べて二次燃焼室２０内で排ガスと酸素含有ガスとが有効に混合する。これにより、二次燃焼室２０内において排ガスに含まれる可燃性ガスが有効に燃焼するので、二次燃焼室２０から排出される排ガスＧ２のＣＯ濃度が低減される。

また、上流側供給工程では、前記軸直交断面において二次燃焼室２０の中心軸Ｃに向かう気流をも生じさせるように上流側の空間Ｓｕに酸素含有ガスが供給されるので、比較的流速が小さくなる軸直交断面における二次燃焼室２０の中心部付近において、上流側の空間Ｓｕから下流側の空間Ｓｄに吹き抜けるガス流れを抑制することができる。

また、上流側供給工程では、下流側供給工程で供給される酸素含有ガスの量よりも多量の酸素含有ガスを供給されるので、上流側供給工程での酸素含有ガスの供給量が下流側供給工程での酸素含有ガスの供給量と同じかそれよりも小さい場合に比べ、空気比が大きくなることなく二次燃焼室２０内の酸素含有ガスの滞留時間が長くなる。よって、二次燃焼室２０内で排ガスに含まれる可燃性ガスが有効に燃焼する。

また、下流側供給工程では、上流側供給工程において酸素含有ガスを供給する部位から流れ方向について下流側に０．９ｍ以上３ｍ以下離間した部位から酸素含有ガスを供給するので、二次燃焼室２０から排出される排ガスＧ２のＣＯ濃度がより確実に低減される。具体的に、下流側供給部５０が接続された部位と上流側供給部４０が接続された部位との距離が０．９ｍ以上確保されることにより、単一の旋回流Ｓが中心用供給部４４から供給された気流（二次燃焼室２０の中心に向かう気流）の形成を阻害することが抑制されるので、排ガスＧ２に含まれるＣＯの反応率の低下が抑制される。また、前記距離が３ｍ以下であることにより、一次燃焼室１０から排出された排ガスの二次燃焼室２０での燃焼が維持される程度に（例えば８５０℃以上に）当該排ガスの温度が確保されるので、排ガスの燃焼率（ＣＯの反応率）が低下することが抑制される。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、第１下流側供給部５２ａは、一対の第２対向壁２２，２２のうちの一方の第２対向壁２２に接続され、第２下流側供給部５２ｂは、一対の第２対向壁２２，２２のうちの他方の第２対向壁２２に接続されてもよい。

また、上流側供給部４０及び下流側供給部５０の各ノズルの本数は、上記の例に限られない。また、下流側供給部５０のノズルの本数は、上流側供給部４０のノズルの本数と同じであってもよい。

また、図４に示されるように、中心用供給部４４は、第１対向壁２１の中心Ｏを含む位置に設けられてもよい。また、上流側供給部４０のみならず下流側供給部５０が中心用供給部を有していてもよい。

また、ガス供給部３０は、上流側供給部４０と下流側供給部５０との間に設けられた中間供給部をさらに有していてもよい。中間供給部は、前記軸直交断面において二次燃焼室２０の中心軸Ｃに向かう酸素含有ガスの気流を生じさせる姿勢で二次燃焼室２０に接続されることが好ましい。これにより、上流側の空間Ｓｕ及び下流側の空間Ｓｄに前記単一の旋回流Ｓが形成されるのを実質的に阻害することなく、前記軸直交断面における上流側の空間Ｓｕの中央部から下流側の空間Ｓｄの中央部ないしその下流側へのガスの吹き抜けがより確実に抑制される。

また、ガス供給部３０の各ノズルは、当該ノズルの中心軸が各対向壁と交差する姿勢で当該対向壁に接続されてもよい。

また、二次燃焼室２０は、当該二次燃焼室２０の中心軸が鉛直方向と交差する姿勢で配置されてもよい。

２ 二次燃焼設備
１０ 一次燃焼室
２０ 二次燃焼室
２１ 第１対向壁
２２ 第２対向壁
３０ ガス供給部
４０ 上流側供給部
４２ 旋回用供給部
４２ａ 第１旋回用供給部
４２ｂ 第２旋回用供給部
４４ 中心用供給部
４４ａ 第１中心用供給部
４４ｂ 第２中心用供給部
５０ 下流側供給部
５２ａ 第１下流側供給部
５２ｂ 第２下流側供給部
Ｓ 単一の旋回流
Ｓｕ 上流側の空間
Ｓｄ 下流側の空間

Claims (13)

1. 一次燃焼室から排出された排ガスを燃焼させる二次燃焼室であって筒状に形成されたものに酸素を含有するガスである酸素含有ガスを供給する方法であって、
   前記排ガスの流れ方向について前記二次燃焼室内のうち上流側の空間に前記酸素含有ガスを供給する上流側供給工程と、
   前記排ガスの流れ方向について前記二次燃焼室内のうち上流側の空間の下流側の空間に前記酸素含有ガスを供給する下流側供給工程と、を備え、
   前記上流側供給工程では、前記二次燃焼室の中心軸に直交する断面である軸直交断面において前記酸素含有ガスが特定方向に旋回することにより形成される単一の旋回流が前記上流側の空間において生じるように当該上流側の空間に前記酸素含有ガスを供給し、
   前記下流側供給工程では、前記単一の旋回流の旋回方向と同じ方向に旋回する単一の旋回流が前記下流側の空間において生じるように当該下流側の空間に前記酸素含有ガスを供給し、
   前記上流側供給工程では、前記下流側供給工程で供給される前記酸素含有ガスの量よりも多量の前記酸素含有ガスを供給する、二次燃焼室への酸素含有ガス供給方法。
2. 請求項１に記載の二次燃焼室への酸素含有ガス供給方法において、
   前記上流側供給工程では、前記軸直交断面において前記二次燃焼室の中心軸に向かう気流をも生じさせるように前記上流側の空間に前記酸素含有ガスを供給する、二次燃焼室への酸素含有ガス供給方法。
3. 請求項２に記載の二次燃焼室への酸素含有ガス供給方法において、
   前記下流側供給工程では、前記上流側供給工程において前記酸素含有ガスを供給する部位から前記流れ方向について下流側に０．９ｍ以上３ｍ以下離間した部位から前記酸素含有ガスを供給する、二次燃焼室への酸素含有ガス供給方法。
4. 一次燃焼室から排出された排ガスを燃焼させる二次燃焼室であって筒状に形成されたものに酸素を含有するガスである酸素含有ガスを供給する方法であって、
   前記排ガスの流れ方向について前記二次燃焼室内のうち上流側の空間に前記酸素含有ガスを供給する上流側供給工程と、
   前記排ガスの流れ方向について前記二次燃焼室内のうち上流側の空間の下流側の空間に前記酸素含有ガスを供給する下流側供給工程と、を備え、
   前記上流側供給工程では、前記二次燃焼室の中心軸に直交する断面である軸直交断面において前記酸素含有ガスが特定方向に旋回することにより形成される単一の旋回流が前記上流側の空間において生じるように当該上流側の空間に前記酸素含有ガスを供給し、
   前記下流側供給工程では、前記単一の旋回流の旋回方向と同じ方向に旋回する単一の旋回流が前記下流側の空間において生じるように当該下流側の空間に前記酸素含有ガスを供給し、
   前記上流側供給工程及び前記下流側供給工程では、空気比が０．３以上０．５以下となる量の前記酸素含有ガスを供給する、二次燃焼室への酸素含有ガス供給方法。
5. 請求項４に記載の二次燃焼室への酸素含有ガス供給方法において、
   前記上流側供給工程では、前記下流側供給工程での前記酸素含有ガスの供給量の１倍以上１．５倍以下の量の前記酸素含有ガスを供給する、二次燃焼室への酸素含有ガス供給方法。
6. 一次燃焼室の下流側に設けられており前記一次燃焼室から排出された排ガスを燃焼させる二次燃焼室であって筒状に形成されたものと、
   前記二次燃焼室に酸素を含有するガスである酸素含有ガスを供給するためのガス供給部と、を備え、
   前記ガス供給部は、
   前記排ガスの流れ方向について前記二次燃焼室内のうち上流側の空間に前記酸素含有ガスを供給するための上流側供給部と、
   前記排ガスの流れ方向について前記二次燃焼室内のうち上流側の空間の下流側の空間に前記酸素含有ガスを供給するための下流側供給部と、を含み、
   前記上流側供給部は、前記二次燃焼室の中心軸に直交する断面である軸直交断面において前記酸素含有ガスが特定方向に旋回することにより形成される単一の旋回流を前記上流側の空間において生じさせるように前記二次燃焼室に接続された旋回用供給部を有し、
   前記下流側供給部は、前記単一の旋回流の旋回方向と同じ方向に旋回することにより形成される単一の旋回流を前記下流側の空間において生じさせるように前記二次燃焼室に接続されており、
   前記上流側供給部からの前記酸素含有ガスの供給量は、前記下流側供給部からの前記酸素含有ガスの供給量よりも大きく設定されている、二次燃焼設備。
7. 請求項６に記載の二次燃焼設備において、
   前記二次燃焼室は、
   第１方向に互いに対向する一対の第１対向壁と、
   前記一対の第１対向壁に接続されており、前記第１方向と直交する方向である第２方向に互いに対向する一対の第２対向壁と、を有し、
   前記旋回用供給部は、
   前記一対の第１対向壁のうちの一方の第１対向壁に設けられた第１旋回用供給部と、
   前記一対の第１対向壁のうちの他方の第１対向壁に設けられた第２旋回用供給部と、を有し、
   前記第１旋回用供給部は、前記軸直交断面において、前記一方の第１対向壁のうち前記第２方向についての当該一方の第１対向壁の中心から一方側に偏倚した部位に接続されており、
   前記第２旋回用供給部は、前記軸直交断面において、前記他方の第１対向壁のうち前記第２方向についての当該他方の第１対向壁の中心から他方側に偏倚した部位に接続されており、
   前記下流側供給部は、
   前記一方の第１対向壁又は前記一対の第２対向壁のうちの一方の第２対向壁に設けられた第１下流側供給部と、
   前記他方の第１対向壁又は前記一対の第２対向壁のうちの他方の第２対向壁に設けられた第２下流側供給部と、を有し、
   前記第１下流側供給部は、前記軸直交断面において、前記一方の第１対向壁のうち前記第２方向についての当該一方の第１対向壁の中心から一方側に偏倚した部位又は前記一方の第２対向壁のうち前記第１方向についての当該一方の第２対向壁の中心から一方側に偏倚した部位に接続されており、
   前記第２下流側供給部は、前記軸直交断面において、前記他方の第１対向壁のうち前記第２方向についての当該他方の第１対向壁の中心から他方側に偏倚した部位又は前記一方の第２対向壁のうち前記第１方向についての当該他方の第２対向壁の中心から他方側に偏倚した部位に接続されている、二次燃焼設備。
8. 請求項７に記載の二次燃焼設備において、
   前記上流側供給部は、前記軸直交断面において前記二次燃焼室の中心軸に向かう前記酸素含有ガスの気流を生じさせるための中心用供給部をさらに有する、二次燃焼設備。
9. 請求項８に記載の二次燃焼設備において、
   前記中心用供給部は、前記第１対向壁のうち前記第２方向についての当該第１対向壁の中心から前記単一の旋回流の旋回方向と反対方向に偏倚した部位に接続されている、二次燃焼設備。
10. 請求項９に記載の二次燃焼設備において、
    前記中心用供給部の前記第１対向壁の中心からの偏倚量は、０よりも大きくかつ前記第２方向についての前記第１対向壁の寸法の４分の１以下に設定されている、二次燃焼設備。
11. 請求項８ないし１０のいずれかに記載の二次燃焼設備において、
    前記下流側供給部は、前記二次燃焼室のうち前記上流側供給部が接続された部位から前記流れ方向について下流側に０．９ｍ以上３ｍ以下離間した部位に接続されている、二次燃焼設備。
12. 請求項６〜１１のいずれかに記載の二次燃焼設備において、
    前記上流側供給部及び前記下流側供給部は、空気比が０．３以上０．５以下となる量の前記酸素含有ガスを供給する、二次燃焼設備。
13. 請求項１２に記載の二次燃焼設備において、
    前記上流側供給部からの前記酸素含有ガスの供給量は、前記下流側供給部からの前記酸素含有ガスの供給量の１倍以上１．５倍以下に設定されている、二次燃焼設備。

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